CH320743A - Procédé de préparation de para-diisopropylbenzène - Google Patents

Description

  
 



  Procédé de préparation de para-diisopropylbenzène
 L'invention se rapporte à un procédé de préparation de para-diisopropylbenzène d'une grande pureté à partir de benzène et de propylène, dans lequel on fait réagir du benzène avec du propylène, de préférence dans le rapport molaire de 1 à 2, en présence d'un catalyseur à réaction acide, tel que le chlorured'aluminium, de façon à produire un mélange de réaction contenant les diisopropylbenzènes isomères ainsi que du mono-isopropylbenzène et des polyisopropylbenzènes supérieurs, on sépare de ce mélange la fraction formée des diisopropylbenzènes isomères, puis sépare de cette dernière fraction le para-diisopropylbenzène sous forme d'un produit de grande pureté, lequel peut être transformé directement par un traitement d'oxydation en acide téréphtalique de grande pureté, que   l'on    recueille.



   L'acide téréphtalique est un produit commercial intermédiaire très utile pour la préparation de résines du type polyester, de même que pour la préparation de fibres textiles en résines du type polyester, telles que le téréphtalate de glycol éthylénique polymérisé. Pour son emploi dans les résines du type polyester, l'acide téréphtalique peut contenir   une assezforte quan-    tité d'acide isophtalique, et dans certains cas, un tel mélange permet l'obtention de produits très désirables.



   Cependant, pour la préparation des fibres textiles synthétiques, il est nécessaire d'employer un acide téréphtalique d'une très grande pureté, de sorte que cette préparation est liée au problème de la production d'une manière économique d'acide téréphtalique de grande pureté.



   La réaction du benzène avec le propylène en présence d'un catalyseur à réaction acide, tel que le chlorure d'aluminium, est bien connue. En général, les produits de réaction ainsi obtenus consistent principalement en mélanges des divers isopropylbenzènes. Le problème réside donc dans l'obtention, par un tel procédé, de para-diisopropylbenzène au haut degré de pureté désiré, avec un fort rendement eu égard aux réactifs initiaux.



   On a trouvé, et c'est là-dessus que repose l'invention, que les diisopropylbenzènes isomères peuvent être séparés, par exemple par distillation fractionnée, d'un tel mélange de réaction, et que le para-diisopropylbenzène peut être séparé, par exemple par fractionnement, de la fraction ainsi obtenue, d'une façon commode et économique. Le mono-isopropylbenzène (cumène),   l'ortho- et    le méta-diisopropylbenzène et les poly-isopropylbenzènes supérieurs, avec du benzène n'ayant pas réagi, peuvent être recyclés, pour les convertir en le  diisopropylbenzène cherché. De cette manière, on obtient de très hauts rendements, par rapport aux réactifs initiaux, en para-diisopropylbenzène d'une grande pureté.



   Le para-diisopropylbenzène pur peut être oxydé catalytiquement avec de l'air en donnant de l'acide téréphtalique pur; l'oxydation peut aussi être effectuée avec un agent d'oxydation tel que l'acide chromique, le permanganate de potassium, et semblables.



   Dans un mode préféré d'exécution du procédé selon l'invention, on fait réagir en continu du benzène avec du propylène en présence de chlorure d'aluminium, on traite le mélange réactionnel résultant pour en séparer du paradiisopropylbenzène de grande pureté, et recycle les autres constituants de ce mélange en les ramenant au système initial de réaction, de façon à obtenir un rendement élevé en paradiisopropylbenzène par rapport au benzène et propylène consommés.



   Le procédé selon l'invention est de préférence mis en oeuvre de la façon suivante:
 Dans un appareil de réaction à surface interne résistant à la corrosion (par exemple en verre, céramique ou métal ou alliage résistant à la corrosion), muni de moyens   d'agita-    tion tels qu'un dispositif à gaz ou mécanique, de moyens pour en chauffer ou refroidir le contenu, tels qu'un serpentin ou une chemise, d'un condenseur à reflux, d'un tube d'introduction de gaz, et éventuellement d'un orifice pour éloigner des substances à bas point d'ébullition, on introduit:
 25 parties en poids de chlorure d'alumi   minium ;   
 480 parties de benzène   (c.p.    ou exempt de
   thiophène;    et
 - 25 parties de chlorure d'isopropyle (ou
 d'acide chlorhydrique anhydre);

   puis on fait absorber 520 parties de propylène (propylène gazeux à   99 o)    dans ce mélange, pendant une période d'environ 4 heures, en agitant, tout en maintenant la température à environ 70 - 1000 C, la vitesse d'alimentation étant d'environ 75 litres à l'heure, sous pression et à température ordinaires. La température peut être réglée soit en faisant passer de l'eau de refroidissement à travers les moyens d'échange indirect de chaleur, ou en laissant bouillir le mélange et en y faisant refluer le condensat lorsque la température tend à trop s'élever, ou encore en faisant passer de la vapeur à travers lesdits moyens d'échange si la température tend à trop s'abaisser.



   La masse de réaction est alors refroidie à la température ordinaire, de préférence indirectement à l'aide d'eau de refroidissement, puis versée dans environ 500 parties d'eau; puis on y ajoute environ 100 parties d'acide chlorhydrique aqueux à environ 18    /0, et    le mélange résultant est agité pendant 1/4 d'heure environ. On laisse alors reposer le mélange, et il se sépare en deux couches. La couche supérieure d'hydrocarbures est recueillie, lavée avec environ 550 parties de soude caustique aqueuse à environ 10   O/o,    puis avec environ 800 parties d'eau, puis elle est séchée par distillation azéotropique de l'eau avec l'hydrocarbure à bas point d'ébullition s'y trouvant.

   Les hydrocarbures sont alors séparés par distillation fractionnée dans une colonne de bonne efficacité, et   l'on    obtient, partant de 635 parties de la fraction traitée (correspondant à un total de 989   parties) :   
 343 parties d'une fraction de diisopropyl
 benzènes,
 112 parties de composés aromatiques in   férieurs,   
 11 parties d'hexane, et environ
 169 parties de composés aromatiques su
 périeurs (principalement des triisopro
 pylbenzènes).



   La fraction diisopropylbenzène est alors fractionnée de façon précise, et   l'on    obtient 99 parties d'une fraction para-diisopropylbenzène comme produit de fond (résidu) (point d'ébullition   210, 40    C à 760 mm de mercure); le produit de tête de colonne (environ 254 parties) est un mélange du dérivé ortho (bouillant  à   203,80    C) et du dérivé méta (bouillant à   203,20    C), principalement de ce dernier; ce produit peut être retourné à l'appareil pour être utilisé lors de l'opération suivante. La fraction para-diisopropylbenzène contient environ 90    /o    de para-, et environ 10   o/o    de méta-; cependant, elle peut contenir 99   o/o    et plus de para si le fractionnement est très efficace.



   Le dessin annexé illustre l'invention de façon schématique.



   Le procédé selon l'invention peut être exécuté de façon continue, et cette manière d'opérer est particulièrement avantageuse pour une production commerciale. En référence à ce dessin, du chlorure d'aluminium est introduit dans l'appareil de réaction   1 1    par le tuyau 12, et du chlorure d'isopropyle, par le tuyau   13    du chlorure d'aluminium catalyseur que   l'on    recycle est amené par le tuyau 19.

   Le benzène et le propylène sont introduits de façon continue dans ledit appareil par les tuyaux 14, respectivement 15, tandis qu'une partie du mélange de réaction est soutirée de façon continue pour être amenée par le conduit 16 au récipient de repos 17 ; de ce dernier, la couche inférieure de boue de catalyseur est soutirée par le tuyau 18 et ramenée en   1 1    par le tuyau 19; les hydrocarbures constituants des produits secondaires sont aussi recyclés en les amenant à l'appareil de réaction par un conduit 39.



   La couche supérieure ou couche d'hydrocarbures est extraite du récipient 17 par le tuyau 20 et amenée au premier laveur 21, dans lequel elle est lavée à contre-courant avec de l'eau introduite par les tuyaux 26 et 28,   l'eau    de lavage étant retirée par les tuyaux 30 et 29'.



  Les hydrocarbures ainsi lavés passent de là par le tuyau 22 dans le laveur 23, dans lequel ils sont lavés à contre-courant avec de la soude caustique aqueuse à 5 - 15   o/o    ou autre substance alcaline semblable venant d'un réservoir 31 par le tuyau 32. La matière caustique est retirée par le tuyau 33 et ramenée au réservoir d'emmagasinage   31 ; cependant,    lorsque la concentration en soude caustique devient trop faible, soit au-dessous d'environ 5    /o,    la solution est déchargée par le tuyau 34, et une nouvelle solution est introduite dans ledit réservoir. Les hydrocarbures sont extraits de ce laveur par le tuyau 24 et amenés au laveur 25, où ils sont lavés à contre-courant avec de l'eau qui y est introduite par les tuyaux 26 et 27.



  L'eau de lavage est retirée par les tuyaux 29 et 29'. On peut, si désiré, supprimer ce dernier laveur.



   Les hydrocarbures lavés passent de là par le tuyau 35 dans la première colonne de fractionnement 36. La fraction du haut de la colonne est envoyée à un sécheur 38, consistant en une colonne de distillation azéotropique.



  Des substances indésirables à bas point d'ébullition ou sous-produits tels que des hexanes sont éliminés et l'eau présente est décantée et éloignée par le tuyau 40. Le résidu au bas de cette colonne est ramené à l'appareil de réaction par les tuyaux   39' et    39. Le résidu au bas de la première colonne de fractionnement est conduit à une seconde colonne de fractionnement 41 par le conduit 42. La fraction diisopropylbenzène en est extraite comme produit sortant du haut de la colonne et est amenée à une troisième colonne de fractionnement 44, par le tuyau 43. Une fraction provenant du sommet de la colonne 44 est recyclée en la faisant arriver à l'appareil de réaction par les tuyaux 45 et 39. Le résidu au bas de cette colonne est le diisopropylbenzène pur, et il est retiré par le tuyau 46.



   Le résidu de la seconde colonne de fractionnement 41 est amené par un tuyau 47 à un alambic à distillation rapide 48 dans lequel les poly-isopropylbenzènes en sont séparés comme produits de sommet de colonne et d'où ils sont ramenés à l'appareil de réaction par les tuyaux 49 et 39. Les résidus restants ou goudrons sont enlevés par le tuyau 50, et peuvent être mis de côté.



   Le para-diisopropylbenzène est utile comme dissolvant ou comme matière brute inter  médiaire pour la préparation de para-dihydroxybenzène (hydroquinone) par le procédé dénommé     à l'hydroperoxyde 1.    L'un de ses emplois les plus importants est cependant comme substance intermédiaire pour la préparation de l'acide téréphtalique.



   Au point d'équilibre ou près de ce point, le mélange provenant de l'appareil de réaction   1 1    peut contenir jusqu'à environ   550/o    (en poids) de diisopropylbenzène ; de cette fraction, on peut récupérer ou séparer jusqu'à environ 50 O/o de para-diisopropylbenzène (soit environ 27 O/o du tout). Ce maximum peut être atteint ou on peut s'en approcher de très près en pratique si le rapport de   propyle  réagissant (propylène ajouté plus groupes isopropyle ramenés en cycle) au benzène total est de l'ordre de 1,6 - 2,5 moles du propyle réagissant par mole de benzène, de préférence de 1,8 - 2,0, et le mieux de 1,9 environ.

   Au maximum d'efficacité du système, ou près de ce maximum, le rapport de groupes isopropyle au benzène dans le mélange d'hydrocarbures recyclé est d'environ 1,7, de sorte qu'il faut fournir les substances fraîches dans la proportion de 2,0 moles de propylène par mole de benzène, pour que le rapport du propyle réagissant au benzène dans l'appareil de réaction soit d'environ 1,9.



   On emploie de préférence du propylène exempt d'autres hydrocarbures non saturés.



  L'appareil de réaction peut être pourvu d'ouvertures pour l'échappement d'hydrocarbures à bas point d'ébullition qui ne doivent pas réagir. Une fraction d'hexane ou de cumène ou les deux peut être éliminée comme produit de tête de colonne au lieu de la ramener à l'appareil.



   Le benzène que   l'on    fait réagir doit, pour obtenir les meilleurs résultats, être exempt d'autres hydrocarbures aromatiques (excepté le cumène) et peut contenir un peu de paraffines, qui peuvent être éliminées dans le système; il est désirable qu'il ne soit que d'une faible teneur en soufre, et préférable qu'il en soit exempt.



   On peut obtenir des résultats comparables à ceux indiqués ci-dessus, en apportant diverses modifications. Le catalyseur peut être toute substance à réaction acide, telle que l'acide sulfurique, l'acide phosphorique, l'acide fluorhydrique, le trifluorure de bore et semblables. La température de réaction peut être comprise entre - 80 et 1500 C. de préférence entre 50 et 1100 C avec le chlorure d'aluminium comme catalyseur. La durée de la réaction peut être de 0,1 à 10 heures, de préférence de 0,5 à 4 heures. Avec des températures plus élevées, il faut généralement des temps plus courts, et le catalyseur, et les conditions de température et de temps sont choisies de façon à assurer la conversion désirée à toute vitesse désirée.

   Du catalyseur chlorure d'aluminium additionnel peut être ajouté dans la mesure voulue (déterminée de temps à autre par une réaction d'alcoylation en employant un échantillon de la boue que   l'on    ramène en cycle pour son activité catalytique). Le catalyseur épuisé est traité avec de l'eau contenant 15 à   30  /o    d'acide chlorhydrique, de façon à rompre le complexe de catalyseur, et l'hydrocarbure résultant est séparé et réutilisé dans le système.
  

Claims (1)

1. REVENDICATION : Procédé pour la préparation de para-diisopropylbenzène de grande pureté, propre à être transformé directement en acide téréphtalique très pur, caractérisé en ce que l'on fait réagir du benzène avec du propylène en présence d'un catalyseur à réaction acide de fa çon à produire un mélange de réaction contenant les diisopropylbenzènes isomères ainsi que du mono-isopropylbenzène et des polyisopropylbenzènes supérieurs, on sépare de ce mélange la fraction formée par les diisopropylbenzènes isomères, et sépare ensuite de cette dernière fraction le para-diisopropylbenzène sous forme d'un produit de grande pureté.

   SOUS-REVENDICATIONS : 1. Procédé selon la revendication, dans lequel le rapport molaire du propylène au benzène mis en réaction est d'environ 2 à 1.

   2. Procédé selon la sous-revendication 1, dans lequel le catalyseur est le chlorure d'aluminium.

   3. Procédé selon la sous-revendication 2, mis en ceuvre de façon continue, et dans lequel le mono-isopropylbenzène et les poly-isopropylbenzènes supérieurs sont ramenés au stade de réaction.