CH437240A - Procédé pour l'oxydation des hydrocarbures et appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé - Google Patents

Description

  
 



  Procédé pour l'oxydation des hydrocarbures et appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé
 La présente invention se rapporte à un procédé pour l'oxydation des hydrocarbures en un produit comprenant simultanément un alcool et une cétone, et à un appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé. Le procédé selon l'invention obvie à un grand nombre des difficultés rencontrées jusqu'ici dans l'oxydation des hydrocarbures. Plus particulièrement, il permet de surmonter les difficultés rencontrées dans l'oxydation des hydrocarbures en présence de composés du bore.



   Dans l'oxydation des hydrocarbures, la présence d'eau entrave fréquemment la transformation des hydrocarbures en produits de réaction désirés. Cette eau est formée par la réaction d'oxydation elle-mme ou est introduite dans le réacteur à partir de sources externes.



   L'une des techniques connues pour éliminer l'eau du réacteur consiste à la retirer à l'état de vapeur avec des hydrocarbures non transformés vaporisés et des gaz non condensables. Le total de ces vapeurs, appelées   dboil-      ut  ,    est ensuite refroidi. L'eau et les hydrocarbures se condensent et se déposent. La phase aqueuse et la phase hydrocarbonée sont séparées et l'eau est abandonnée, tandis que l'hydrocarbure est renvoyé au réacteur. Le   taux de  <  boil-up  y est déterminé par de nombreux fac-    teurs, notamment la température et la pression dans le réacteur.



     I1    s'est avéré que la technique décrite ci-dessus présente de nombreux désavantages rendant le procédé dans son ensemble beaucoup moins efficient et attrayant du point de vue économique.



   Premièrement, pour séparer les hydrocarbures et l'eau vaporisés, il est nécessaire de les refroidir et de les condenser. Comme les hydrocarbures renvoyés au réacteur sont froids, il est nécessaire d'ajouter de grandes quantités de chaleur au réacteur pour maintenir des conditions de réaction convenables.



   Deuxièmement, la condensation des vapeurs d'hydrocarbures nécessite l'élimination de grandes quantités de chaleur et des surfaces de condensation importantes. Ces facteurs accroissent les frais de mise en   oeuvre    du procédé.



   Troisièmement, mme à la basse température employée dans la séparation du condensat hydrocarbureeau, il est extrmement difficile d'éliminer complètement l'eau de la phase hydrocarbonée. Cette difficulté provient de la présence de matières, éventuellement de produits de réaction tensio-actifs, qui émulsionnent une partie de l'eau avec la phase hydrocarbonée (cette eau émulsionnée est dénommée dans le présent exposé     eau      phasée ).   



   Le procédé selon l'invention est exempt des difficultés susmentionnées.   Lu est    caractérisé en ce que   l'on    fait réagir l'hydrocarbure avec un gaz contenant de l'oxygene moléculaire dans une zone d'oxydation, en ce que l'on retire d'une part un effluent gazeux contenant de l'hydrocarbure non transformé et de   Ia    vapeur d'eau et d'autre part un mélange réactionnel liquide du produit final, en ce qu'on met intimement en contact ledit effluent gazeux avec un courant liquide relativement froid d'hydrocarbure, en ce que   l'on    condense dans ledit courant liquide une partie dudit hydrocarbure dudit effluent gazeux, en ce que   l'on    introduit ledit hydrocarbure condensé et ledit hydrocarbure liquide dans ladite zone d'oxydation,

   en ce que l'on condense l'hydrocarbure non condensé et la vapeur d'eau qui restent dans ledit effluent gazeux, et en ce que   l'on    recycle cet hydrocarbure condensé, après séparation de l'eau, en tant que courant liquide relativement froid susdit.



   Cette invention est particulièrement importante dans les procédés d'oxydation des hydrocarbures dans lesquels des composés du bore, tels que l'acide métaborique, sont ajoutés à la masse réactionnelle pour modifier le degré de la réaction d'oxydation. En effet, la présence de quantités mme faibles d'eau détruit l'effet du com  posé du bore ajouté. Des hydrocarbures très divers peuvent tre oxydés par mise en oeuvre du procédé selon l'invention,   =t    notamment les hydrocarbures à bas poids moléculaire contenant de 2 à 10 atomes de carbone, de préférence de 3 à 8 atomes de carbone par molécule.



  Ce peut tre des composés cycliques ou acycliques, tels que des paraffines à chaîne droite ou ramifiée, par exemple le butane, le pentane, le méthylbutane, etc. Les cycloalcanes, tels que le cyclohexane, sont particulièrement préférés.



   La figure unique du dessin annexé illustre, à titre d'exemple, une mise en   oeuvre    particulière du procédé selon l'invention.



   Un réacteur d'oxydation en discontinu 1, qui est chargé de 308 parties d'acide métaborique et de 1711 parties de cyclohexane, est maintenu à une température d'environ 1660 C et sous une pression manométrique de   8, 4 kg/cm4.    De l'air est introduit dans le réacteur 1 par une conduite 5 et environ 77 parties de   Ol    sont absorbées. Environ 8   o/o    du cyclohexane réagit et le mélange réactionnel liquide sort par une conduite 6. Ce mélange réactionnel est traité en vue de l'isolement du produit désiré. De la chaleur est fournie au réacteur par une conduite à vapeur d'eau 7. Un fort          boil-up     est maintenu et les vapeurs sortant du réacteur par une conduite 8 contiennent environ 3200 parties du cyclohexane, 63 parties d'eau et 254 parties d'azote.

   Ces vapeurs,   dont    la température est d'environ 1390 C, sont envoyées dans une tour de contact 2, qui peut tre une tour à pulvérisation, une colonne à garnissage ou un autre appareil de type classique. Dans la tour 2, les vapeurs chaudes entrent en contact direct avec du cyclohexane liquide froid de recyclage contenant de l'eau phasée. Ce dernier courant, contenant environ 1500 parties de cyclohexane et environ 15 parties d'eau phasée, entre dans la tour de contact 2 par une conduite 9 à une température d'environ 380 C. Le contact des deux courants entraîne (1) la condensation d'environ 1500 parties de cyclohexane et le refroidissement du reste des vapeurs; (2) le chauffage du cyclohexane liquide à environ 1540 C et (3) l'évaporation de   l'eau    phasée contenue dans le courant liquide de recyclage.

   Le courant de cyclohexane chauffé sort de la tour de contact 2 par une conduite 10 et contient environ 3000 parties de cyclohexane essentiellement exempt d'eau. Ce courant est renvoyé dans le réacteur d'oxydation 1, dans lequel il peut réagir à nouveau. Les vapeurs refroidies (contenant 1700 parties de cyclohexane, plus de 70 parties d'eau et 254 parties d'azote) s'échappent du haut de la tour de contact 2 par une conduite 13 et gagnent un condensateur 3, dans lequel essentiellement la totalité du cyclohexane et de l'eau est condensée. Les gaz non condensables, par exemple l'azote, sont évacués par une conduite 14. Ce courant contient environ 200 parties de vapeur de cyclohexane, qui peuvent tre récupérées par une opération d'épuration subséquente.

   Le condensat de cyclohexane et d'eau, dont la température est d'environ 380 C, passe du condenseur 3 à un séparateur de phase 4 par une conduite 15. La phase aqueuse, comprenant environ 63 parties d'eau, sort du fond du séparateur 4 par une conduite 16 et est abandonnée. Environ 1500 parties de cyclohexane contenant de l'eau phasée sortent par une conduite 9 et sont traitées comme décrit plus haut.



   A titre de variante, la conduite 10 du courant de cyclohexane pourrait tre chauffée pour diminuer la quantité de chaleur à fournir par la conduite 7.



   Le courant de gaz non condensable sortant du condenseur 3 par la conduite 14 peut tre renvoyé au réacteur. Cette variante est particulièrement avantageuse lorsque des concentrations d'oxygène inférieures à celles de l'air sont désirables.



   Les températures, les pressions et les débits dans les différentes parties de l'installation décrite ci-dessus dépendent de facteurs tels que l'hydrocarbure particulier soumis à la réaction, la quantité d'oxygène admise dans le réacteur, la quantité de   a      boil-up ,    et l'efficacité de la tour de contact et du condenseur.
  

Claims (1)

1. REVENDICATION I Procédé d'oxydation des hydrocarbures en un produit comprenant simultanément un alcool et une cétone, caractérisé en ce que l'on fait réagir l'hydrocarbure avec un gaz contenant de l'oxygène moléculaire dans une zone d'oxydation, en ce que l'on retire d'une part un effluent gazeux contenant de l'hydrocarbure non transformé et de la vapeur d'eau et d'autre part un mélange réactionnel liquide du produit final, en ce qu'on met intimement en contact ledit effluent gazeux avec un courant liquide relativement froid d'hydrocarbure, en ce que l'on condense dans ledit courant liquide une partie dudit hydrocarbure dudit effluent gazeux, en ce que l'on introduit ledit hydrocarbure condensé et ledit hydrocarbure liquide dans ladite zone d'oxydation,

   en ce que l'on condense l'hydrocarbure non condensé et la vapeur d'eau qui restent dans ledit effluent gazeux, et en ce que l'on recycle cet hydrocarbure condensé, après séparation de l'eau, en tant que courant liquide relativement froid susdit.

   SOUS -REVENDICATIONS 1. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que ledit hydrocarbure est un cycloalcane.

   2. Procédé selon la sous-revendication 1, caractérisé en ce que ledit cycloalcane est le cyclohexane.

   3. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que l'on fait réagir ledit hydrocarbure avec le gaz contenant de l'oxygène moléculaire en présence d'un composé du bore.

   4. Procédé selon la sous-revendication 3, caractérisé en ce que le composé du bore est l'acide métaborique.

   5. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que ledit hydrocarbure condensé contient de l'eau émulsionnée.

   REVENDICATION II Appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication I, comprenant un réacteur d'oxydation (1), un moyen de mise en contact (2), un moyen de condensation (3), un moyen de séparation hydrocarbureeau (4), un premier conduit (8) apte à faire passer une vapeur dudit réacteur d'oxydation audit moyen de mise en contact, un deuxième conduit (13) apte à faire passer une vapeur dudit moyen de mise en contact audit moyen de condensation, un troisième conduit (9) apte à faire passer un hydrocarbure liquide dudit moyen de séparation audit moyen de mise en contact, et un quatrième conduit (10) apte à faire passer un hydrocarbure liquide dudit moyen de mise en contact audit réacteur d'oxydation.

   SOUS -REVENDICATION 6. Appareil selon la revendication II, caractérisé en ce que le premier et le quatrième conduits (8, 10), sont connectés à la partie inférieure dudit moyen de mise en contact, et en ce que le deuxième et le troisième conduits (13, 9) sont connectés à la partie supérieure dudit moyen de mise en contact.