CH394155A - Procédé de fabrication de l'acide fumarique - Google Patents

Description

  



  Procédé de fabrication de l'acide fumarique
 La présente invention a pour objet un procédé de    e    fabrication d'acide fumarique de bonne coloration, à partir   d'acide maléique.   



   L'acide fumarique est une matière d'intérêt com  mercial,    qui peut être obtenue par isomérisation de l'acide   maléique    à chaud ou en présence de certaines substances catalytiques. Un procédé de préparation de l'acide   maléique    spécialement avantageux consiste à isomériser de   l'acide m, aléique    en présence de quantités catalytiques d'un composé soluble donneur de brome dans lequel la valence du brome est inférieure à 5, avec un agent oxydant ayant une force d'oxydation d'au moins environ 1, 23 volt.



   L'invention vise un procédé perfectionné de fabrication de l'acide fumarique par traitement d'acide ma  léique    par un composé soluble donneur de brome dans lequel la valence du brome est inférieure à 5 et un agent oxydant ayant une forme d'oxydation d'au moins environ 1, 23 volt.



   Conformément à   l'invention, l'acide fumarique est    préparé en traitant de l'acide   maléique    aqueux par une quantité catalytique d'un composé soluble don  neur de brome dans lequel    la valence du brome est inférieure à 5 et un agent oxydant ayant une force d'oxydation d'au moins environ 1, 23 volt en présence d'oxygène moléculaire. Nous avons fait la découver,   te surprenante que lorsqu'on isomérise l'acide      maléique    en utilisant ledit composé donneur de brome et ledit agent oxydant comme agents d'isomérisation, la couleur de l'acide fumarique obtenu est nettement améliorée, si l'isomérisation est effectuée en présence d'oxygène moléculaire.

   Lorsque l'isomérisation est effectuée en présence desdits agents d'isomérisation mais sans oxygène moléculaire, la température maximum utilisable est limitée, car la couleur du produit s'altère au-dessus d'une certaine température. Le présent procédé permet d'opérer à plus haute température tout en obtenant un acide fumarique de très bonne coloration. Le procédé devient donc beaucoup moins sensible aux variations de température. Il s'applique particulièrement à la fabrication d'un acide fumarique de très bonne coloration à partir de liqueurs de lavage aqueuses de coloration foncée, contenant des proportions variables   d'acide maléique,    qui peuvent provenir des procédés industriels de fa  brication    de l'anhydride   maléique    ou de l'anhydride phtalique.

   Cependant, le présent procédé est également   t avantageux pOUf l'isomérisation    de solutions aqueuses d'acide   maléique    très pur.



   Le procédé selon l'invention est de préférence mis en oeuvre en dispersant continuellement de l'air dans le mélange réactionnel pendant la formation de l'acide fumarique en présence du composé brome et de l'agent oxydant mentionnés. Cependant, on peut également opérer en maintenant le mélange réactionnel. sous une atmosphère d'air pendant la réaction de préférence en surpression.



   Le bromure d'ammonium est le composé soluble donneur de brome préféré, bien que d'autres composés solubles donneurs de brome dans lesquels la valence du brome est inférieure à 5 puissent convenir.



  Parmi ces autres composés bromes, on peut citer le bromure de cadmium-ammonium, le bromure de sodium, l'acide bromhydrique, le bromure de manganèse, ainsi que des bromures organiques tels que la Nbromo-succinimide. Le composé brome est présent en concentration d'environ 0, 001 à 10,   0 o/o, avantageu-    sement de   0,    01 à   5'0/o    et de préférence de 0, 1 à 3,   0  /o    de brome   (calculé comme NH4Br)    par rapport au poids de   l'acide maléique.   



   L'agent oxydant. employé a une force oxydante d'au moins environ 1, 23 volt et est présent en proportion (calculée comme persulfate d'ammonium) de 0, 003 à 10,   0  /o,    avantageusement de 0,   1    à   5,      010/o    et de préférence de 0, 5 à 2,   7  /o,    par rapport au poids d'acide maléique. Le persulfate d'ammonium est un agent oxydant préféré. Parmi d'autres agents oxydants, on peut   mentionner l'eau oxygénée, l'acide. per-    acétique,   l'hydro-peroxyde    de cumène, le peroxyde de benzoyle et le perborate de sodium.



   Le procédé est mis en oeuvre en. traitant une solution aqueuse d'acide   maléique par    les matières indiquées ci-dessus. La concentration initiale de l'acide   maléique    dans cette solution peut être de 10 à   70 ouzo    en poids. La température peut être de 40 à   120  C,    et est de préférence de 65 à   85o C.   



   Comme mentionné, le. procédé est de préférence mis en oeuvre en dispersant de l'air dans le mélange réactionnel. L'air peut être remplacé par d'autres gaz contenant de l'oxygène moléculaire, tel que   l'oxy-    gène   pur,l'an-enrichi    en oxygène ou l'oxygène dilué par un ou plusieurs gaz inertes.



   Au lieu de disperser le gaz contenant de l'oxygène moléculaire dans le mélange réactionnel, on peut   mamtenm'le mélange réactionnel sous    une atmosphère de gaz contenant de l'oxygène moléculaire, de   préfé-    rence sous pression.



   Il est préférable de conduire la réaction en dispersant de l'air dans le mélange réactionnel à une surpression modérée, par exemple de   0,    35 à 7   kg/cin,    bien que la pression puisse être beaucoup plus élevée.



   Une variante moins avantageuse consiste à maintenir le système réactionnel sous pression réduite et d'y faire passer de l'air pendant la   reaction.   



   La quantité exacte d'oxygène moléculaire à employer peut varier en fonction de la température et de la durée de la réaction, de la pureté de la solution d'acide   maléique,    de la coloration désirée pour l'acide fumarique final, de la nature et de la provenance de la   solution d'acide maléique,    etc.   D'une manière gé-      nérale,    dans le cas de l'emploi   d, ait,    on fait passer l'air dans la solution réactionnelle à un débit de un demi à 5000 volumes d'air par volume de solution et par heure, et de préférence à un débit de 2 à 2000 volumes   d'air    par volume de solution et par heure.



  Il est préférable d'opérer sous pression lorsque le   dé-    bit d'air est relativement faible.



   Les exemples suivants illustrent le procédé selon l'invention.



   Exemple I
 Une série de quatre essais   a    été conduite sur une liqueur de lavage colorée, traitée préalablement avec du charbon adsorbant et dans laquelle la concentration de l'acide   maléique    était   d'environ 35  /o    en poids. Dans chaque expérience, on a ajouté à la liqueur de   lavage 0, 45"/e en poids    de bromure   d'am-    monium et 2, 70  /o en poids de persulfate   d'ammo-    nium, par rapport à l'acide maléique. Dans chaque cas, la solution résultante a été maintenue à   800 C    pendant 30 min. et l'acide   fumarique formé    a été séparé, puis purifié par lavage à l'eau.

   Dans l'essai (A), on a dispersé continuellement de l'air dans la solution   approximativement à la pression atmosphc-    rique et à un débit de 1000 volumes (pression et température normales) d'air par volume de solution et par heure Dans 1'essai (B), on n'a pas dispersé d'air pendant la réaction, mais on a maintenu la solution réaotionnelle sous une atmosphère d'air   approxi-      mativement à    la pression atmosphérique. Dans l'essai (C), on a dispersé continuellement de l'air dans le mélange réactionnel   approximativementà    la pression atmosphérique et à un débit d'air de 100 volumes (pression et température normales) d'air par volume de solution et par heure.

   Dans l'essai (D), on a dispersé continuellement de l'air dans la solution sous une pression manométrique de 0, 84 kg/cm2 et à un débit   d'air    de 100 volumes (conditions normales) d'air par volume de solution et par heure. Le tableau   sui-      vant indique    les conditions de contact de l'oxygène moléculaire pendant la réaction et la coloration de l'acide fumarique obtenu comme produit. Le rendement en acide fumarique a été approximativement le même dans tous les essais.



   Conditions de contact de l'air
 Couleur
 Glycol APHA
Essai A 1000 volumes d'air par volume
 de solution réactionnelle et par
 heure.. 45
Essai B Pas de circulation d'air, atmo
 sphère   d'air à    la pression atmo
 sphérique 120
Essai C 100 volumes d'air par volume
 de solution réactionnelle et par
 heure.. 55
Essai D   100    volumes d'air par volume
 de solution et par heure en sur
 pression de 0, 84   kg/cmo 45   
 Les résultats ci-dessus mettent en évidence l'effet du contact avec l'oxygène moléculaire sur la couleur de l'acide fumarique. On voit que les meilleurs   résul-    tats sont obtenus lorsque l'air passe continuellement dans le mélange réactionnel. Pour des produits de couleur semblable, un débit d'air inférieur peut être employé lorsqu'on opère en surpression.



     Exesnple    2
 Du bromure d'ammonium et du persulfate d'am  monium ont été ajoutés    dans les proportions indiquées dans l'exemple 1 à une liqueur de lavage aqueuse colorée, préalablement traitée avec du charbon adsorbant et contenant environ 35    /o    d'acide maléique. La solution résultante a été maintenue sous une atmosphère d'air approximativement à la pression atmosphérique pendant environ 30 minutes. La température a été maintenue à   65-71"C par échange    de chaleur indirect. Après séparation et lavage, l'acide fumarique obtenu a présente une couleur Glycol
APHA de 45-55.



   A titre comparatif, lorsque la liqueur de lavage a été traitée de la même manière, mais sans atmosphère d'air, la température étant maintenue à 62, 4   650 C    en entretenant un vide partiel, l'acide fumaque obtenu a eu une couleur Glycol APHA de 75100.



   Il ressort de ce qui précède que l'utilisation d'une atmosphère d'air améliore notablement la coloration du produit, par rapport à l'opération conduite sous pression réduite.



   Exemple 3
 Du bromure d'ammonium et du persulfate d'ammonium ont été ajoutés dans les proportions indiquées dans l'exemple 1 à une liqueur de lavage aqueuse colorée préalablement traitée avec du charbon actif et contenant   environ 350/o d'acide mal6i-    que. La solution résultante a. été maintenue sous une atmosphère d'air approximativement à la pression atmosphérique pendant environ 30 minutes. La température a été   m. ain, tenue à 65-710 C    par échange de chaleur indirect. Après séparation et lavage, l'acide fumarique obtenu a présenté une couleur Glycol
APHA de 25.



   A titre comparatif, lorsque la liqueur de lavage ci-dessus a été traitée de la même manière, mais sans atmosphère d'air, la température étant maintenue à 62, 4-67,   20    C en entretenant un vide partiel, l'acide fu, marique obtenu a eu une couleur Glycol APHA de 55.



   Egalement à titre de comparaison, lorsque la liqueur de lavage a été tout d'abord rincée à l'azote, puis traitée de la meme manière à   65-730      C    sous une atmosphère   d'azote,    l'acide fumarique obtenu a eu une couleur Glycol APHA de 125-150.



   La couleur Glycol APHA mentionnée dans les exemples ci-dessus est déterminée comme suit :
 On mélange intimement 22, 5 g d'acide fumarique et 23 cc d'éthylène glycol dans un tube de Wessler de 100 cc. On fait barboter de l'azote dans le mélange à raison de 2 à 4 bulles par seconde. Tout en maintenant le courant   d'azote,    on chauffe le mélange dans un four ou dans un bain à   215  C    pendant   20 min.   



  La couleur APHA est ensuite mesurée et on répète l'opération sur de l'éthylène glycol seul. On soustrait la couleur APHA du glycol de la couleur du mélange acide fumarique-glycol, ce qui donne la couleur APHA Glycol de l'acide fumarique.

Claims (1)

1. REVENDICATION Procédé de fabrication de l'acide fumarique, par traitement d'acide maléique aqueux par un compose soluble donneur de brome dans lequel la valence du brome est inférieure à 5 et par un agent oxydant ayant une force d'oxydation d'au moins 1, 23 volt, caractérisé en ce que l'on effectue ledit traitement en présence d'oxygène moléculaire.

   SOUS-REVENDICATIONS 1. Procédé selon la revendication, caractérisé en ce que l'acide maléique aqueux est une solution contenant lû-70 /o d'acide maléique, en ce que l'on effectue ledit traitement à 4û-12ûo C, en ce que le brome contenu dans ledit composé donneur de brome est en proportion correspondant à 0, 001 à 10 10/o de brome (calculé comme NH4Br) et la proportion d'agent oxydant, calculé comme per. sulfate d'ammonium, est de 0, 003 à 10 O/o, par rapport au poids d'acide maléique.

   2. Procédé selon la sous-revendication 1, carac tanisé en ce que le composé brome est le bromure d'ammonium.

   3. Procédé selon la sous-revendication 1, carac térisé an ce que l'agent oxydant est le persulfate d'am- monium.

   4. Procédé selon la sous-revendication 1, carac térisé en ce que l'on disperse continuellement de l'air dans la solution d'acide maléique.

   5. Procédé selon la sous-revendication 1, carac térisé en ce que l'on disperse continuellement de l'air danslasolutiond'acidemaléiqueà un débit de 0, 5 à 5000 volumes d'air par volume de solution et par heure.