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FR2880348A1 - Procede de fabrication d'oxyde d'ethylene - Google Patents

Procede de fabrication d'oxyde d'ethylene Download PDF

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FR2880348A1
FR2880348A1 FR0500021A FR0500021A FR2880348A1 FR 2880348 A1 FR2880348 A1 FR 2880348A1 FR 0500021 A FR0500021 A FR 0500021A FR 0500021 A FR0500021 A FR 0500021A FR 2880348 A1 FR2880348 A1 FR 2880348A1
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FR
France
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ethylene oxide
mixture
borohydride
synthesis
impurities
Prior art date
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Withdrawn
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FR0500021A
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English (en)
Inventor
Mathias Mauvezin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BP Lavera SNC
Original Assignee
BP Lavera SNC
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Publication date
Application filed by BP Lavera SNC filed Critical BP Lavera SNC
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Priority to PCT/GB2005/005031 priority patent/WO2006072766A1/fr
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de fabrication de l'oxyde d'éthylène comprenant successivement (a) une étape de synthèse de l'oxyde d'éthylène par mise en contact d'éthylène avec de l'oxygène en présence d'un catalyseur, de façon à former un mélange gazeux réactionnel contenant de l'oxyde d'éthylène et des impuretés notamment aldéhydiques, (b) une étape d'absorption par mise en contact du mélange précédent avec de l'eau, de façon à former une solution aqueuse diluée d'oxyde d'éthylène, (c) une étape de désorption de la solution précédente par entraînement à la vapeur d'eau, de façon à former un mélange d'eau enrichi en oxyde d'éthylène et à séparer dudit mélange une solution aqueuse appauvrie en oxyde d'éthylène, et (d) une étape de purification de l'oxyde d'éthylène par distillation du mélange précédent, de façon à isoler et récupérer un oxyde d'éthylène purifié. Le procédé est caractérisé en ce qu'un borohydrure d'un métal alcalin est mis en oeuvre après l'étape (a) de synthèse, mais avant l'étape (d) de purification. L'un des avantages du procédé est d'éviter des opérations de post-traitement supplémentaires pour éliminer des impuretés notamment aldéhydiques, telles que le formaldéhyde et l'acétaldéhyde, et la formation de produits gélatineux pendant ces opérations.

Description

BPCL 10222 / B 451 (1)
La présente invention concerne un procédé de fabrication d'oxyde d'éthylène avec notamment un degré de pureté très élevé.
Il est connu de fabriquer l'oxyde d'éthylène selon un procédé comprenant plusieurs étapes successives, notamment (i) une étape de synthèse de l'oxyde d'éthylène réalisée par mise en contact d'éthylène avec de l'oxygène en présence d'un catalyseur, de façon à former un mélange gazeux réactionnel contenant de l'oxyde d'éthylène, (ii) une étape d'absorption réalisée par mise en contact du mélange gazeux réactionnel avec de l'eau, de façon à former une solution aqueuse diluée d'oxyde d'éthylène, (iii) une étape de désorption réalisée par entraînement à la vapeur d'eau de la solution aqueuse diluée d'oxyde d'éthylène, de façon à former un mélange d'eau enrichi en oxyde d'éthylène et à séparer dudit mélange une solution aqueuse appauvrie en oxyde d'éthylène, et (iv) une étape de purification de l'oxyde d'éthylène par distillation du mélange d'eau enrichi en oxyde d'éthylène, de façon à isoler et récupérer un oxyde d'éthylène purifié. Un tel procédé est par exemple décrit dans la demande de brevet Il est également connu que lors de l'étape de synthèse, le mélange gazeux réactionnel formé comprend l'oxyde d'éthylène, des impuretés provenant de réactions secondaires, notamment le dioxyde de carbone et des impuretés aldéhydiques telles que le formaldéhyde et l'acétaldéhyde, des réactants n'ayant pas réagi tels que l'éthylène et l'oxygène, et éventuellement des gaz inertes tels que l'azote, l'argon, le méthane et l'éthane. C'est ce mélange gazeux qui est ensuite soumis aux étapes successives d'absorption, puis de désorption et enfin de purification de l'oxyde d'éthylène. L'étape de purification réalisée par une ou plusieurs distillations permet de séparer l'oxyde d'éthylène des dernières impuretés notamment aldéhydiques. Cependant, cette dernière étape est généralement difficile à réaliser en raison des points d'ébullition proches entre l'oxyde d'éthylène et les impuretés aldéhydiques, de sorte que l'oxyde d'éthylène ainsi isolé peut contenir encore des quantités non-négligeables d'impuretés aldéhydiques. La demande de brevet britannique GB 891 823 et le brevet américain US 3 213 113 proposent des procédés de post-traitement de l'oxyde d'éthylène à l'aide d'un borohydrure d'un métal alcalin, réalisés notamment par une distillation supplémentaire ou mettant en oeuvre une neutralisation à l'aide d'un acide organique carboxylique suivie d'une filtration pour éliminer les sels de métal alcalin de l'acide et les borates. Cependant, de tels procédés présentent l'inconvénient d'ajouter une étape supplémentaire au procédé de fabrication de l'oxyde d'éthylène. En outre, il est reconnu que ce post-traitement entraîne généralement la formation de produits gélatineux résultant notamment d'une polymérisation de l'oxyde d'éthylène.
Par ailleurs, depuis plusieurs années, il est apparu avantageux d'utiliser, lors de l'étape de synthèse de l'oxyde d'éthylène, des catalyseurs à haute sélectivité, tels que décrits dans le brevet américain US 4 012 425. Cependant, il s'est avéré que pour obtenir un bon compromis entre haute sélectivité et rendement élevé au cours de la synthèse de l'oxyde d'éthylène, il est recommandé de réaliser la synthèse à une température relativement élevée. Il en résulte que les impuretés notamment aldéhydiques se forment alors en quantités plus importantes lors de la synthèse de l'oxyde d'éthylène, et qu'il s'ensuit que la dernière étape de purification de l'oxyde d'éthylène devient encore plus difficile à réaliser, même avec l'étape éventuelle de post-traitement proposée.
La présente invention a pour objet de proposer un procédé qui permet de résoudre les problèmes cités précédemment, et notamment de fabriquer un oxyde d'éthylène d'une haute pureté, en particulier sans ajouter une étape supplémentaire tel qu'un post-traitement. Le procédé proposé permet notamment de mettre en oeuvre un catalyseur de haute sélectivité pour l'étape de synthèse de l'oxyde d'éthylène et de réaliser cette étape à une température relativement élevée, tout en maîtrisant les impuretés notamment aldéhydiques.
Ainsi, l'invention concerne un procédé de fabrication d'oxyde d'éthylène comprenant successivement: (a) une étape de synthèse de l'oxyde d'éthylène réalisée par mise en contact d'éthylène avec de l'oxygène en présence d'un catalyseur, de façon à former un mélange gazeux réactionnel contenant de l'oxyde d'éthylène et des impuretés 30 notamment aldéhydiques, (b) une étape d'absorption réalisée par mise en contact du mélange gazeux réactionnel avec de l'eau, de façon à former une solution aqueuse diluée d'oxyde d'éthylène, (c) une étape de désorption réalisée par entraînement à la vapeur d'eau de la solution aqueuse diluée d'oxyde d'éthylène, de façon à former un mélange d'eau enrichi en oxyde d'éthylène et à séparer dudit mélange une solution aqueuse appauvrie en oxyde d'éthylène qui est, de préférence, retournée à l'étape (b) d'absorption, et (d) une étape de purification de l'oxyde d'éthylène par distillation du mélange d'eau enrichi en oxyde d'éthylène, de façon à isoler et récupérer un oxyde d'éthylène purifié, procédé caractérisé en ce qu'un borohydrure d'un métal alcalin est mis en oeuvre après l'étape (a) de synthèse, mais avant l'étape (d) de purification.
Le procédé est avantageusement réalisé en continu.
Le borohydrure peut être notamment mis en oeuvre une ou plusieurs fois au cours du procédé, après l'étape (a) de synthèse et avant l'étape (d) de purification. Plus particulièrement, il peut être mis en oeuvre pendant l'étape (b) d'absorption et/ou pendant l'étape (c) de désorption et/ou entre les étapes (a) et (b) et/ou entre les étapes (b) et (c) et/ou entre les étapes (c) et (d), mais avant l'étape (d) de purification. On préfère mettre en oeuvre le borohydrure pendant l'étape (b) d'absorption et/ou pendant l'étape (c) de désorption et/ou entre ces deux étapes, et plus particulièrement pendant l'étape (b) d'absorption.
Le borohydrure peut être introduit directement ou indirectement dans l'un au moins des mélanges ou solutions aqueuses mis en oeuvre ou formés après l'étape (a) de synthèse, mais avant l'étape (d) de purification. Ainsi, il peut être introduit directement ou indirectement dans la solution aqueuse diluée d'oxyde d'éthylène formée à l'étape (b) d'absorption. Il peut être aussi introduit directement ou indirectement dans le mélange d'eau enrichi en oxyde d'éthylène formé à l'étape (c) de désorption et/ou dans la solution aqueuse appauvrie en oxyde d'éthylène formée à l'étape (c) lorsque ladite solution est avantageusement retournée à l'étape (b) d'absorption. Le borohydrure peut être également introduit directement ou indirectement dans le mélange d'eau enrichi en oxyde d'éthylène après l'étape (c) de désorption, mais avant l'étape (d) de purification, notamment lorsque ledit mélange est soumis à un ou plusieurs traitements intermédiaires avant l'étape (d) de purification, par exemple un traitement intermédiaire de changement de phase gaz/liquide ou un traitement intermédiaire de désorption de gaz secondaires dissous tels que le dioxyde de carbone. On préfère introduire le borohydrure directement ou indirectement dans le mélange d'eau enrichi en oxyde d'éthylène formé à l'étape (c), ou encore plus particulièrement dans la solution aqueuse diluée d'oxyde d'éthylène formée à l'étape (b) d'absorption et/ou dans la solution aqueuse appauvrie en oxyde d'éthylène formée à l'étape (c) de désorption lorsque ladite solution est avantageusement retournée à l'étape (b) d'absorption.
Le borohydrure peut être mis en oeuvre ou introduit dans l'un au moins des mélanges ou solutions aqueuses mis en oeuvre ou formés après l'étape (a) de synthèse et avant l'étape (d) de purification, de façon à ce qu'il soit en contact avec l'oxyde d'éthylène et les impuretés notamment aldéhydiques, en particulier le formaldéhyde et l'acétaldéhyde, pendant une durée d'au moins 10 secondes, de préférence d'au moins 30 secondes, et en particulier à une température allant de 10 à 150 C, de préférence de 20 à 130 C. La durée de contact peut aller de 10 secondes à une durée équivalente au temps de séjour (moyen) de l'oxyde d'éthylène et des impuretés notamment aldéhydiques dans l'une des étapes (b) ou (c), par exemple une durée allant de 0,5 à 600 minutes, de préférence de 1 à 500 minutes, notamment de 2 à 300 minutes.
Le borohydrure peut être mis en oeuvre ou introduit en une quantité efficace, de façon notamment à réduire les impuretés en particulier aldéhydiques, présentes avec l'oxyde d'éthylène, de préférence le formaldéhyde et l'acétaldéhyde, dans l'un au moins des mélanges ou solutions aqueuses mis en oeuvre ou formés après l'étape (a) de synthèse et avant l'étape (d) de purification. La quantité de borohydrure mis en oeuvre ou introduit peut correspondre notamment à une proportion de 5 à 500 parties en poids par million (ppm) de borohydrure, de préférence de 10 à 250 ppm de borohydrure par rapport au mélange ou à la solution aqueuse mis en oeuvre ou formé après l'étape (a) de synthèse et avant l'étape (d) de purification.
Le borohydrure peut être aussi avantageusement mis en oeuvre ou introduit en une quantité efficace, telle que la proportion pondérale d'impuretés notamment aldéhydiques, en particulier de formaldéhyde et d'acétaldéhyde, par rapport à l'oxyde d'éthylène peut être réduite d'un facteur au moins égal à 2, de préférence au moins égal à 3, notamment au moins égal à 4, en particulier au moins égal à 5, entre le mélange gazeux réactionnel formé à l'étape (a) de synthèse et le mélange d'eau enrichi en oxyde d'éthylène mis en oeuvre à l'étape (d) de purification. Ainsi, à titre d'exemple, le mélange d'eau enrichi en oxyde d'éthylène peut contenir, au moment où il est mis en oeuvre à l'étape (d) de distillation, une proportion inférieure ou égale à 80 ppm, de préférence inférieure ou égale à 50 ppm, notamment inférieure ou égale à 30 ppm, en particulier inférieure ou égale à 20 ppm d'impuretés aldéhydiques, notamment de formaldéhyde et d'acétaldéhyde, par rapport audit mélange.
Le borohydrure peut être choisi parmi les borohydrures de lithium, de sodium et de potassium, de préférence les borohydrures de sodium et de potassium. Il répond à la formule générale: MBH4 dans laquelle M représente un atome d'un métal alcalin, de préférence le lithium, le sodium ou le potassium, B représente l'atome de bore et H l'atome d'hydrogène.
Il peut être mis en oeuvre ou introduit sous forme de particules telles que des granulés ou de la poudre, ou de préférence sous forme d'une solution aqueuse, notamment stabilisée à l'aide d'une base telle que la soude ou la potasse.
L'étape (a) de synthèse de l'oxyde d'éthylène est une étape connue. Elle est généralement réalisée selon une réaction d'oxydation catalytique en phase gazeuse de l'éthylène par de l'oxygène. Elle est notamment réalisée par mise en contact de l'éthylène avec de l'oxygène en présence d'un catalyseur en particulier à base d'argent, de préférence dans un réacteur tubulaire, à une température pouvant aller de 100 à 400 C, de préférence de 190 à 300 C, notamment de 210 à 285 C, sous une pression absolue supérieure à la pression atmosphérique, par exemple une pression absolue allant de 0,5 à 5 MPa. L'étape (a) de synthèse de l'oxyde d'éthylène est par exemple décrite dans le brevet américain US 2 775 510 ou dans la demande de brevet internationale WO 96/33182. Le procédé de la présente invention convient particulièrement lorsque l'étape (a) est réalisée en présence d'un catalyseur d'oxydation de l'éthylène à haute sélectivité dans la conversion en oxyde d'éthylène, tel que le catalyseur décrit dans la brevet américain US 4 012 425 qui est en particulier un catalyseur supporté à base d'argent, de césium et/ou de rubidium. Un tel catalyseur présente l'avantage de réaliser l'étape (a) de synthèse de l'oxyde d'éthylène à une température pouvant aller de 200 à 300 C, de préférence de 210 à 285 C, avec à la fois une haute sélectivité et un rendement élevé en oxyde d'éthylène. Il résulte de l'étape (a) de synthèse un mélange gazeux réactionnel tel que décrit précédemment, comprenant en particulier l'oxyde d'éthylène et les impuretés notamment aldéhydiques en une proportion pouvant aller de 5 à 50 ppm de formaldéhyde et d'acétaldéhyde dans ledit mélange.
L'étape (b) d'absorption à l'eau de l'oxyde d'éthylène est également une étape connue. Elle est généralement réalisée par mise en contact de l'eau avec le mélange gazeux réactionnel contenant l'oxyde d'éthylène et des impuretés notamment aldéhydiques, telles que le formaldéhyde et l'acétaldéhyde, mélange formé à l'étape (a) de synthèse de l'oxyde d'éthylène. La mise en contact du mélange est de préférence réalisée à contre-courant de l'eau, notamment dans une tour d'absorption, en particulier à une température inférieure à 100 C, par exemple une température allant de 10 à 90 C, de préférence de 20 à 80 C, sous une pression absolue notamment supérieure à la pression atmosphérique, par exemple allant de 0,2 à 5 MPa, de préférence de 0,5 à 3 MPa. Généralement au cours de l'étape (b) d'absorption à l'eau, il se forme une solution aqueuse diluée d'oxyde d'éthylène ayant notamment une concentration de 2 à 3 % en poids d'oxyde d'éthylène et contenant les impuretés notamment aldéhydiques en une proportion relativement importante, pouvant aller de 50 à 1000 ppm de formaldéhyde et d'acétaldéhyde dans ladite solution, ou au contraire en une proportion extrêmement réduite lorsque, selon l'invention, le borohydrure est mis en oeuvre ou introduit directement ou indirectement pendant l'étape (b). La solution aqueuse diluée d'oxyde d'éthylène peut être, en outre, débarrassée au moins en partie des constituants gazeux de la réaction n'ayant pas réagi, tels que l'éthylène et l'oxygène, et des produits secondaires formés, en particulier le dioxyde de carbone. Les constituants gazeux n'ayant pas réagi et les produits secondaires ainsi séparés peuvent être au moins en partie retournés avantageusement à l'étape (a) de synthèse, en particulier après avoir subi un traitement d'élimination au moins partielle des produits secondaires tels que le dioxyde de carbone, par exemple un traitement de décarbonatation.
L'étape (c) de désorption à la vapeur d'eau est également une étape connue. Elle est généralement réalisée par un entraînement à la vapeur d'eau de la solution aqueuse diluée d'oxyde d'éthylène formée à l'étape (b). Plus particulièrement, la solution est mise en contact avec de la vapeur d'eau, de préférence à contre-courant de cette dernière, notamment dans une tour de désorption, en particulier à une température allant de 50 à 150 C, de préférence de 80 à 130 C, sous une pression absolue pouvant aller de 0,1 à 1 MPa, de préférence de 0,1 à 0,5 MPa. Généralement on récupère, notamment en tête, un mélange d'eau enrichi en oxyde d'éthylène, en particulier sous forme d'un mélange gazeux, et on sépare, notamment en fond, une solution aqueuse l0 appauvrie en oxyde d'éthylène qui peut être avantageusement retournée à l'étape (b) d'absorption. Le mélange et la solution formés au cours de l'étape (c) de désorption peuvent contenir des impuretés notamment aldéhydiques en une proportion encore relativement importante par rapport à l'oxyde d'éthylène et supérieure à celle décrite précédemment à l'étape (a), ou de préférence en une proportion extrêmement réduite lorsque, selon l'invention, le borohydrure est mis en oeuvre ou introduit directement ou indirectement pendant l'étape (b) et/ou (c), ou entre ces deux étapes.
L'étape (d) de purification de l'oxyde d'éthylène par distillation est aussi connue, excepté le fait que le mélange d'eau enrichi en oxyde d'éthylène formé à l'étape (c) et mis en oeuvre dans l'étape (d) généralement contient une quantité déjà très faible d'impuretés aldéhydiques du fait de la mise en oeuvre du borohydrure après l'étape (a) de synthèse, mais avant l'étape (d) de purification. L'étape (d) permet par une ou plusieurs distillations successives du mélange d'eau enrichi en oxyde d'éthylène d'éliminer essentiellement l'eau restante, éventuellement des gaz secondaires dissous tels que le dioxyde de carbone et les dernières traces des impuretés aldéhydiques, notamment les dernières traces de formaldéhyde et d'acétaldéhyde. L'étape (d) de purification de l'oxyde d'éthylène est par exemple décrite dans les brevets américains US 3 418 338 et US 4 134 797, dans les brevets européens EP 139 601 et EP 322 323, et dans les demandes de brevet internationales WO 96/16953 et WO 03/55869. L'oxyde d'éthylène peut être ainsi purifié et isolé selon l'invention très facilement avec des teneurs très faibles en impuretés aldéhydiques, sans mise en oeuvre d'un post- traitement ou d'opérations supplémentaires telles que des distillations, ni de formation de produits gélatineux. Un tel avantage vient du fait que la majeure partie des impuretés aldéhydiques ont été éliminées de l'oxyde d'éthylène avant l'étape (d) de purification, grâce à la mise en oeuvre du borohydrure avant cette dernière étape. L'oxyde d'éthylène ainsi purifié et isolé peut avoir un degré de pureté très élevé, par exemple supérieur à 99,5 %, de préférence supérieur à 99,9 %, notamment supérieur à 99,95 %, même lorsque le catalyseur utilisé à l'étape (a) de synthèse de l'oxyde d'éthylène est d'une haute sélectivité et est un catalyseur supporté à base d'argent, de césium et/ou de rubidium.
Entre les étapes (c) et (d), le mélange d'eau enrichi en oxyde d'éthylène peut subir un ou plusieurs traitements intermédiaires. Ainsi, avant l'étape (d) de purification, on peut soumettre le mélange à un traitement intermédiaire de changement de phase gaz/liquide, de façon à transformer ledit mélange d'une phase gazeuse en une phase liquide, par exemple par refroidissement et condensation dudit mélange. On peut aussi soumettre le mélange à un traitement intermédiaire de désorption de gaz secondaires dissous, tels que le dioxyde de carbone, de préférence par entraînement à la vapeur d'eau, notamment lorsque ledit mélange se présente sous forme liquide, après avoir subi par exemple le traitement intermédiaire précédent de changement de phase. On peut également soumettre le mélange à un traitement intermédiaire de réabsorption à l'eau de l'oxyde d'éthylène, de préférence par mise en contact dudit mélange avec de l'eau notamment à contre-courant, de façon à former le mélange d'eau enrichi en oxyde d'éthylène sous forme d'un mélange liquide substantiellement débarrassé de gaz dissous tels que le dioxyde de carbone. On peut encore soumettre le mélange à un traitement intermédiaire de condensation progressive, par exemple par une ou plusieurs condensations successives partielles, suivies d'une condensation totale de l'oxyde d'éthylène. Pendant l'un au moins de ces traitements intermédiaires, on peut mettre en oeuvre ou notamment introduire directement ou indirectement le borohydrure.
Les exemples suivants illustrent la présente invention.
Exemple 1 (comparatif).
On fabrique en continu de l'oxyde d'éthylène selon un procédé comprenant les 30 étapes successives suivantes. L'étape (a) de synthèse de l'oxyde d'éthylène est réalisée par une réaction catalytique d'oxydation de l'éthylène dans un réacteur tubulaire du type échangeur à calandre multitubulaire vertical, les tubes du réacteur contenant un catalyseur supporté à base d'argent. Le réacteur est alimenté en continu par un courant gazeux comprenant en volume 28,2 % d'éthylène, 6 % d'oxygène, 5 % de dioxyde de carbone, 4,7 % d'azote, 5,5 % d'argon, 0,3 % d'éthane, 4,8 parties en volume par million (vpm) de chlorure d'éthyle et le restant en méthane, sous une pression absolue de 2,06 MPa. Dans le réacteur il se forme un mélange gazeux réactionnel contenant de l'oxyde d'éthylène et des impuretés aldéhydiques, notamment le formaldéhyde et l'acétaldéhyde, mélange qui sort du réacteur à une température de 235 C.
Le mélange gazeux est refroidi à 80 C, puis est soumis à l'étape (b) d'absorption à l'eau, réalisée par mise en contact dudit mélange avec de l'eau à contre-courant descendant dans une tour d'absorption, à une température moyenne de 30 C et sous une pression absolue de 1,75 MPa. Par le fond de la tour sort une solution aqueuse diluée d'oxyde d'éthylène comprenant 2,5 % en poids d'oxyde d'éthylène.
La solution aqueuse est ensuite chauffée à 96 C, puis est soumise à l'étape (c) de désorption à la vapeur d'eau, réalisée par mise en contact de la dite solution avec de la vapeur d'eau à contre-courant ascendant dans une tour de désorption, à une température de 100 à 115 C et sous une pression absolue de 0,15 MPa. Une solution aqueuse appauvrie en oxyde d'éthylène sort en fond de la tour et est retournée à l'étape (b) en haut de la tour d'absorption, après avoir été préalablement refroidie à une température de 25 C. Pendant ce temps, on récupère en tête de la tour de désorption un mélange d'eau enrichi en oxyde d'éthylène sous forme d'un mélange gazeux qui est ensuite refroidi et condensé de façon à former un mélange d'eau enrichi en oxyde d'éthylène sous forme liquide contenant 45 % en poids d'oxyde d'éthylène.
Ce mélange est alors soumis à un traitement intermédiaire de désorption à la vapeur d'eau des gaz secondaires dissous tels que le dioxyde de carbone. Le traitement intermédiaire est réalisé dans une chambre par mise en contact du mélange d'eau enrichi en oxyde d'éthylène avec de la vapeur d'eau à contre-courant ascendant, à une température de 40 C et sous une pression absolue de 0,25 MPa. En tête de cette chambre sort un courant gazeux contenant essentiellement les gaz dissous secondaires, notamment le dioxyde de carbone, et la vapeur d'eau. Par le fond de la chambre on récupère un mélange d'eau enrichi en oxyde d'éthylène sous forme liquide, essentiellement débarrassé de dioxyde d'éthylène et ayant une teneur en oxyde d'éthylène substantiellement inchangée par rapport à celle du mélange avant le traitement intermédiaire.
Le mélange d'eau enrichi en oxyde d'éthylène sous forme liquide, ayant une teneur totale en formaldéhyde et acétaldéhyde de 110 ppm, est ensuite soumis à l'étape (d) de purification par distillation. L'étape est réalisée dans une zone de fractionnement comprenant une colonne de distillation, suivie d'une zone supplémentaire de fractionnement comprenant deux colonnes de distillation disposées en série, de façon à éliminer essentiellement l'eau, les impuretés notamment aldéhydiques, notamment le formaldéhyde et l'acétaldéhyde, et certains produits lourds provenant d'une polymérisation partielle de l'oxyde d'éthylène. On opère comme à l'Exemple de la demande de brevet internationale WO 03/55869. Il résulte de cette étape et de ces fractionnements, un oxyde d'éthylène purifié avec une teneur totale en formaldéhyde et acétaldéhyde de 7 ppm.
Exemple 2 (comparatif).
On opère exactement comme à l'Exemple 1, excepté le fait qu'on introduit dans l'étape (d) de purification du borohydrure de sodium en une quantité correspondant à 30 ppm de borohydrure par rapport au mélange enrichi en oxyde d'éthylène mis en oeuvre dans cette étape. Bien que la teneur en formaldéhyde et en acétaldéhyde soit réduite sensiblement dans l'oxyde d'éthylène purifié, on constate la formation de produits gélatineux en quantité beaucoup plus importante que dans l'Exemple 1 (comparatif), et qui progressivement viennent perturber la purification de l'oxyde d'éthylène.
Exemple 3.
On opère exactement comme à l'Exemple 1, excepté le fait qu'une solution aqueuse de borohydrure de sodium est introduite dans la solution aqueuse appauvrie en oxyde d'éthylène qui est soutirée lors de l'étape (c) de désorption et retournée à l'étape (b) d'absorption. La quantité de borohydrure de sodium introduite correspond à 30 ppm de borohydrure par rapport à la solution aqueuse diluée d'oxyde d'éthylène formée pendant l'étape (b) d'absorption. Le borohydrure de sodium est ainsi mis en contact avec l'oxyde d'éthylène et les impuretés aldéhydiques, notamment le formaldéhyde et l'acétaldéhyde, pendant une durée moyenne de 300 minutes. Il résulte que le mélange d'eau enrichi en oxyde d'éthylène mis en oeuvre dans l'étape (d) de purification a teneur totale en formaldéhyde et acétaldéhyde très réduite et égale à 15 ppm, avant de commencer cette dernière étape. On obtient ainsi facilement un oxyde d'éthylène purifié avec une teneur extrêmement faible en impuretés aldéhydiques, notamment avec une teneur totale en formaldéhyde et acétaldéhyde inférieure à 5 ppm, et ceci sans créer de problèmes avec la formation de produits gélatineux. II devient aussi possible de soumettre ce mélange d'eau enrichi en oxyde d'éthylène et appauvri en impuretés aldéhydiques à une étape (d) de purification simplifiée, notamment exempte de post-traitement supplémentaire.
Exemple 4 (comparatif).
On opère exactement comme à l'Exemple 2 (comparatif), excepté le fait que lors de l'étape (a) de synthèse, au lieu d'utiliser le catalyseur supporté à base d'argent on utilise un catalyseur supporté à base d'argent et de césium et que le mélange gazeux réactionnel sort du réacteur à une température de 253 C au lieu de 235 C.
On obtient ainsi un mélange d'eau enrichi en oxyde d'éthylène sous forme liquide avec une teneur totale en formaldéhyde et acétaldéhyde de 320 ppm, au moment d'être mis en oeuvre dans l'étape (d) de purification. Par ailleurs, on introduit dans l'étape (d) le borohydrure de sodium en une quantité correspondant à 90 ppm de borohydrure (au lieu de 30 ppm) par rapport au mélange enrichi en oxyde d'éthylène mis en oeuvre dans cette étape. Bien que la teneur en formaldéhyde et acétaldéhyde soit réduite sensiblement dans l'oxyde d'éthylène purifié, on constate une formation très importante de produits gélatineux qui rapidement viennent perturber l'étape de purification de l'oxyde d'éthylène dont la teneur en formaldéhyde et acétaldéhyde est supérieure à celle de l'Exemple 2.
Exemple 5.
On opère exactement comme à l'Exemple 3, excepté le fait que lors de l'étape (a) de synthèse, au lieu d'utiliser le catalyseur supporté à base d'argent, on utilise le catalyseur supporté à base d'argent et de césium comme à l'Exemple 4 (comparatif), et que le mélange gazeux réactionnel sort du réacteur à une température de 253 C au lieu de 235 C.
La quantité de borohydrure de sodium introduite correspond à 90 ppm (au lieu de 30 ppm) de borohydrure par rapport à la solution aqueuse diluée d'oxyde d'éthylène formée à l'étape (b) d'absorption. Il résulte que le mélange d'eau enrichi en oxyde d'éthylène mis en oeuvre dans l'étape (d) de purification a une teneur totale en formaldéhyde et acétaldéhyde très réduite et égale à 17 ppm, avant de commencer cette dernière étape. On obtient ainsi facilement un oxyde d'éthylène purifié avec une teneur extrêmement faible en impuretés aldéhydiques, notamment avec une teneur totale en formaldéhyde et acétaldéhyde inférieure à 5 ppm, et ceci sansperturber la purification de l'oxyde d'éthylène avec la formation de produits gélatineux. Il devient alors possible de soumettre aussi ce mélange d'eau enrichi en oxyde d'éthylène et appauvri en impuretés aldéhydiques à une étape (d) de purification simplifiée, notamment exempte de post-traitement supplémentaire.

Claims (10)

BPCL 10222 / B 451 (1) REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication d'oxyde d'éthylène comprenant successivement: (a) une étape de synthèse de l'oxyde d'éthylène réalisée par mise en contact d'éthylène avec de l'oxygène en présence d'un catalyseur, de façon à former un mélange gazeux réactionnel contenant de l'oxyde d'éthylène et des impuretés notamment aldéhydiques, (b) une étape d'absorption réalisée par mise en contact du mélange gazeux réactionnel avec de l'eau, de façon à former une solution aqueuse diluée d'oxyde d'éthylène, (c) une étape de désorption réalisée par entraînement à la vapeur d'eau de la solution aqueuse diluée d'oxyde d'éthylène, de façon à former un mélange d'eau enrichi en oxyde d'éthylène et à séparer dudit mélange une solution aqueuse appauvrie en oxyde d'éthylène qui est, de préférence, retournée à l'étape (b) d'absorption, et (d) une étape de purification de l'oxyde d'éthylène par distillation du mélange d'eau enrichi en oxyde d'éthylène, de façon à isoler et récupérer un oxyde d'éthylène purifié, procédé caractérisé en ce qu'un borohydrure d'un métal alcalin est mis en oeuvre après l'étape (a) de synthèse, mais avant l'étape (d) de purification.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le borohydrure est mis en oeuvre pendant l'étape (b) d'absorption et/ou pendant l'étape (c) de désorption et/ou entre ces deux étapes, de préférence pendant l'étape (b) d'absorption.
3. Procédé selon la revendication la revendication 1, caractérisé en ce que le borohydrure est introduit directement ou indirectement dans l'un au moins des mélanges ou solutions aqueuses mis en oeuvre ou formés après l'étape (a) de synthèse, mais avant l'étape (d) de purification.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le borohydrure est introduit directement ou indirectement dans la solution aqueuse diluée d'oxyde d'éthylène formée à l'étape (b) d'absorption, et/ou dans le mélange d'eau enrichi en oxyde d'éthylène formé à l'étape (c) de désorption, et/ou dans le solution aqueuse appauvrie en oxyde d'éthylène formée à l'étape (c) de désorption lorsque ladite solution est retournée à l'étape (b) d'absorption.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le borohydrure est mis en oeuvre ou introduit de façon à ce qu'il soit en contact avec l'oxyde d'éthylène et les impuretés notamment aldéhydiques pendant une durée d'au moins 10 secondes, de préférence d'au moins 30 secondes, notamment de 0,5 à 600 minutes, à une température allant de 10 à 150 C, de préférence de 20 à 130 C.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la quantité de borohydrure mis en oeuvre ou introduit correspond à une proportion de 5 à 500 parties en poids par million (ppm), de préférence de 10 à 250 ppm de borohydrure par rapport au mélange ou à la solution aqueuse mis en oeuvre ou formé après l'étape (a) de synthèse et avant l'étape (d) de purification.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le borohydrure est mis en oeuvre ou introduit en une quantité efficace de façon à réduire les impuretés notamment aldéhydiques, présentes avec l'oxyde d'éthylène, de préférence le formaldéhyde et l'acétaldéhyde, dans l'un au moins des mélanges ou solution aqueuses mis en oeuvre ou formés après l'étape (a) de synthèse et avant l'étape (d) de purification.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le borohydrure est mis en oeuvre ou introduit en une quantité efficace telle que la proportion pondérale d'impuretés notamment aldéhydiques, en particulier de formaldéhyde et d'acétaldéhyde, par rapport à l'oxyde d'éthylène est réduite d'un facteur au moins égal à 2, de préférence au moins égal à 3, notamment au moins égal à 4, entre le mélange gazeux réactionnel formé à l'étape (a) de synthèse et le mélange d'eau enrichi en oxyde d'éthylène mis en oeuvre à l'étape (d) de purification.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le 10 borohydrure est choisi parmi les borohydrures de lithium, de sodium et de potassium.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le catalyseur utilisé à l'étape (a) de synthèse est un catalyseur supporté à base d'argent, de préférence un catalyseur supporté à base d'argent, de césium et/ou de rubidium.
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