CH404642A - Procédé de préparation d'acide fumarique pur et blanc - Google Patents

Description

  
 



  Procédé de préparation d'acide fumarique pur et blanc
 La présente invention a pour objet un procédé de préparation d'acide fumarique pur et blanc.



   La préparation de l'anhydride maléique et de l'acide maléique par oxydation catalytique partielle du benzène est bien connue et a pris un grand développement commercial. En général, le catalyseur utilisé dans ces procédés est l'oxyde de vanadium ou les oxydes de vanadium et de molybdène, et il peut être déposé sur un support. L'acide est obtenu par adsorption de l'anhydride dans l'eau. La solution aqueuse d'acide contient des impuretés dont au moins certaines d'entre elles sont colorées et dont au moins certaines d'entre elles gênent la transformation de l'acide maléique en acide fumarique.



   La norme utilisée pour indiquer la quantité ou intensité de coloration des produits en solution est connue sous la désignation de   test de coloration standard   APHA .    Cette épreuve a été développée par l'American Public Health Association et est connue également sous le nom d'Echelle Cobalt Platine Hazen. Elle est décrite à la page 2048 de la 5e édition de  Standard Methods of Chemical Analysis   par Wilford W. Scott.



   Pour les matières premières colorées qui peuvent être trop foncées pour entrer dans l'échelle mentionnée ci-dessus, la norme utilisée pour indiquer la quantité ou l'intensité de coloration des liquides est celle connue sous le nom de   Gardner Color Standard   (1933). C'est le système officiel de couleurs de l'industrie des peintures et vernis, et on en trouve une description à la page 69 de  Physical and
Chemical Examination of Paints, Varnisches, Lacqueres and Colors > , 9e édition, 1939, Institute of
Paint and Varnish Research, Washington, D.C., par
Henry A. Gardner.



   L'invention a pour but d'offrir un procédé commode et économique pour la conversion du benzène et d'autres hydrocarbures en acide fumarique pur et blanc.



   Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que   l'on    soumet un hydrocarbure oxydable en anhydride maléique à une oxydation catalytique par   Oxygène    de façon que le taux de conversion de l'hydrocarbure en anhydride maléique soit d'au moins 95    /o    par passe, en ce que   l'on    absorbe l'anhydride dans de l'eau pour former une solution aqueuse d'acide maléique, en ce que   l'on    met en contact la solution, pour la décolorer, avec un adsorbant solide et on sépare le liquide, en ce que   l'on    isomérise l'acide maléique dudit liquide en acide fumarique et en ce que   l'on    sépare l'acide fumarique solide ainsi formé, sous forme d'un produit pur et blanc.



   Dans une mise en   oeuvre    particulière, le taux de conversion de l'hydrocarbure est d'au moins 97   O/o    ou même de 98   O/o    et l'adsorbant est disposé dans une série de zones, la première contenant du charbon actif, la seconde une résine échangeuse de cations (forme acide) et la troisième du charbon actif.



  L'acide maléique peut être isomérisé en présence d'un catalyseur à une température de 40 à 1300 C.



  Le catalyseur peut être du bromure d'ammonium additionné de persulfate d'ammonium.



   Dans les exemples ci-après, les parties et pourcentages sont en poids, sauf indication contraire.



   Exemple I
 Un catalyseur de la composition suivante:
   v2o5    1,5-8   O/o       P205 0,1-0,01 O/o   
 Na   0,3-0,01      O/o   
 Ni   0,1-0,0081      O/o     est déposé sur des particules réfractaires inorganiques préparées préalablement, d'environ 5,1 à   12,7 mIn    de diamètre moyen et ayant une surface spécifique de 0,002 à 10 m2//g. La préparation d'un tel catalyseur est décrite en détail dans le brevet des   U.S.A.    No 2777860.



   On dispose ce catalyseur dans un tube vertical de   22,2mu    de diamètre interne, sur une hauteur de 3,05 m. La surface interne du tube peut être en acier au carbone ordinaire ou en acier inoxydable et le tube peut être entouré d'un milieu régulateur de la température, tel que sel fondu, métal fondu, etc.



  Pour le travail à petite échelle ou pour des essais en tube unique, ce dernier peut être entouré d'une chemise de cuivre, cette jaquette étant elle-même entourée par des enroulements de chauffage électrique, afin de maintenir la température de réaction désirée.



   On fait descendre dans le tube un mélange benzène-air à une vitesse d'espace de 2500 volumes par volume et heure (volumes de gaz admis par volume de catalyseur et par heure). Le mélange de départ contient 1,21   O/o    moléc. de benzène dans l'air et la température de réaction est maintenue à 3650 C. Le produit de réaction est absorbé dans de l'eau ou dans une liqueur aqueuse.



   Ce mode opératoire donne un taux de conversion du benzène de 98,9   O/o    (68,6   o/o    moléc. d'anhydride maléique) par passe et l'anhydride maléique du produit réactionnel est converti en acide maléique lorsqu'il est absorbe dans l'eau ou dans une liqueur aqueuse. On fait passer lentement la liqueur dans une colonne décolorante de 66 cm de longueur et de   7,9 mm    de diamètre, garnie de charbon actif.



   La couleur de l'effluent de la colonne a un indice d'environ 60 sur l'échelle APHA. L'acide maléique contenu dans   175,8 g    de cette liqueur décolorée (43,8    /o    d'acide) est isomérisé à 1000 C dans un ballon agité, en utilisant comme catalyseur 0,75   O/o    de
NH4Br et 1,35   o/o    de   (NH4) 2S208,    par rapport à l'acide. Après 7   '/2 mon,    on refroidit la masse réactionnelle à 240 C et on filtre, obtenant ainsi 76,8 g d'acide fumarique, soit une conversion de l'acide maléique en acide fumarique correspondant à 96,2   O/o    de la théorie.



   Exemple comparatif
 On procède comme décrit ci-dessus avec une concentration du benzène dans la matière première de 1,20   o/o    moléc. et une température de réaction de 3560 C, ce qui donne un taux de conversion du benzène de   93,90/0      (63,8O/o    moléc. d'anhydride maléique) par passe. La liqueur non traitée est de coloration foncée, soit d'environ 8 sur l'échelle Gardner. La couleur de l'effluent de la colonne décolorante est d'environ 1 sur l'échelle Gardner.



   On isomérise l'acide maléique contenu dans 150 g de cet effluent (41,7   O/o    d'acide) comme décrit cidessus et on obtient   38,1 g    d'acide fumarique. Ceci correspond à 76,6   O/o    de la conversion théorique de l'acide maléique en acide fumarique.



   On voit que le mode opératoire de l'exemple 1 donne des rendements beaucoup plus élevés, alors que l'exemple comparatif donne un faible rendement, dans les mêmes conditions de traitement et d'isomérisation. Ceci démontre clairement le caractère critique du taux de conversion du benzène.



   Exemple 2
 L'exemple 1 est répété, sauf que la colonne décolorante contient:
 1. 30,5 cm de charbon actif
 2. 5 cm de résine échangeuse de cations
 (forme acide)
 3. 30,5 cm de charbon actif et la couleur de l'effluent est de 40 APHA. Des résultats semblables sont obtenus.



   On répète l'exemple 1, sauf que la colonne de décoloration contient de l'alumine, et des résultats semblables sont obtenus.



   Exemple 3
 On répète l'exemple 1, sauf que la colonne de décoloration contient du gel de silice, et des résultats semblables sont obtenus.



   Exemple 4
 On répète l'exemple 1, sauf que   l'on    suspend de la terre de diatomées dans la liqueur et on filtre pour obtenir un filtrat et effluent traité. Des résultats semblables sont obtenus.



   On obtient des résultats comparables aux résultats précédents lorsque la matière première contient 1,20 à   1,42      O/o    moléc. de benzène et lorsque la température de réaction est comprise entre 350 et 4500 C. Le taux de conversion du benzène par passe est d'au moins   9S0/o,    avantageusement d'au moins 97   0/o    et de préférence de 98 à 99   O/o,    et la vitesse d'espace est de 2000 à 3000 volumes, de préférence de 2500 volumes par volume et par heure.



   Il est   désirable    que l'effluent ou le filtrat résultant du traitement par un adsorbant ait une couleur d'indice non supérieur à 7, avantageusement non supérieur à 4 et de préférence non supérieur à 1 sur l'échelle Gardner. Il est désirable que l'indice soit aussi bas que possible, descendant jusqu'à un indice
APHA de 10 ou même moins. Un adsorbant solide est utilisé pour éliminer sélectivement les impuretés ou les corps colorés, et le traitement peut se faire par circulation du liquide à travers l'adsorbant alors que ce dernier est fixe, ou par mélange de l'adsorbant avec le liquide puis séparation de la liqueur traitée et de l'adsorbant. En général, on peut traiter de 1 à 300 parties de liqueur, avantageusement de 100 à 250 parties et de préférence environ 200 parties de liqueur par partie en poids d'adsorbant.

   La température de traitement par l'adsorbant est de préférence la température ordinaire, bien qu'elle puisse être supérieure ou inférieure à la température ordinaire à  condition que l'acide maléique reste en solution dans la liqueur. En général, la concentration est au maximum d'environ 40   O/o    d'acide maléique à la température ordinaire. La concentration de l'acide maléique peut être de 15 à 70    /o,    avantageusement de 30 à 50   O/o    ou un peu au-dessus.



   Le catalyseur d'isomérisation préféré est le bromure d'ammonium additionné de persulfate d'ammonium.



   Cependant, on peut utiliser d'autres catalyseurs actifs, par exemple la thiourée.



   La température d'isomérisation est de préférence de 40 à 1300 C.



   L'invention permet l'obtention de meilleures liqueurs de lavage contenant de l'acide maléique, permet des taux de conversion supérieurs et l'obtention d'un acide fumarique plus pur qu'il est autrement possible. Il convient de relever que le fort taux de conversion du benzène abaisse au minimum la teneur en impuretés nuisibles. L'invention s'applique également à l'oxydation par l'air du 2-butène ou d'autres hydrocarbures oxydables en anhydride maléique.
  

Claims (1)

1. REVENDICATION Procédé de préparation d'acide fumarique pur et blanc, caractérisé en ce que l'on soumet un hydrocarbure oxydable en anhydride maléique à une oxydation catalytique par l'oxygène de façon que le taux de conversion de l'hydrocarbure en anhydride maléique soit d'au moins 95 O/o par passe, en ce que l'on absorbe l'anhydride dans de l'eau pour former une solution aqueuse d'acide maléique, en ce que l'on met en contact la solution, pour la décolorer, avec un adsorbant solide et on sépare le liquide, en ce que l'on isomérise l'acide maléique dudit liquide en acide fumarique et en ce que l'on sépare l'acide fumarique solide ainsi formé, sous forme d'un produit pur et blanc.

   SOUS-REVENDICATIONS 1. Procédé selon la revendication, caractérisé en ce que l'adsorbant est dans une série de zones, la première zone contenant du charbon actif, la seconde zone contenant une résine échangeuse de cations sous forme acide et la troisième zone contenant du charbon actif, et en ce que la couleur de l'effluent a un indice non supérieur à 1 sur l'échelle Gardner.

   2. Procédé selon la sous-revendication 1, caractérisé en ce que le taux de conversion du benzène est d'au moins 97 O/o.

   3. Procédé selon la sous-revendication 2, caractérisé en ce que le taux de conversion de l'hydrocarbure est de 98 à 99 O/o.

   4. Procédé selon la revendication, caractérisé en ce que l'on isomérise l'acide maléique en présence d'un catalyseur à une température de 40 à 1300 C.

   5. Procédé selon la sous-revendication 4, caractérisé en ce que le catalyseur est du bromure d'ammonium additionné de persulfate d'ammonium.