La présente invention concerne un procédé de fabrication d'acide adipique mis en œuvre dans des dispositifs réalisés en matériau résistant à la corrosion du milieu de synthèse.

L'acide adipique est un composé chimique important utilisé comme matière première dans la fabrication de nombreux produits et dans de nombreuses applications. Ainsi, l'acide adipique est utilisé comme composé intermédiaire pour la synthèse de composés macromoléculaires tels que les polyamides, plus particulièrement le PA6-6, les polyesters, polyuréthannes, par exemple. Cet article est également utilisé pour la fabrication de plastifiant ou comme additifs.

Plusieurs procédés de fabrication de l'acide adipique sont connus et exploités industriellement. Actuellement, le procédé principal exploité industriellement consiste à oxyder par l'oxygène le cyclohexane pour obtenir des composés intermédiaires cyclohexanol et cyclohexanone, généralement un mélange de ces deux composés. Dans une étape ultérieure, les composés intermédiaires, cyclohexanol/cyclohexanone, sont oxydés en acide adipique par de l'acide nitrique, en présence d'un catalyseur

L'acide adipique est récupéré et purifié par les techniques habituelles et préférentiellement, par cristallisation.

La réaction d'oxydation nitrique des composés intermédiaires est mise en œuvre dans des dispositifs et réacteurs devant résister à la corrosion nitrique. Généralement, ces dispositifs et réacteurs sont construits en aciers spéciaux commercialisés pour leur résistance à la corrosion nitrique.

Toutefois, il est observé dans les conditions de température et selon la nature des composés présents dans le milieu d'oxydation du procédé de fabrication de l'acide adipique, un phénomène non négligeable de corrosion de ces aciers spéciaux. Ce phénomène de corrosion présente des inconvénients pour la fiabilité du matériel mais surtout introduit des impuretés métalliques dans l'acide adipique produit. De ce fait, le procédé de purification de l'acide adipique doit être adapté pour éliminer ces impuretés.

Par ailleurs, après l'étape d'oxydation par l'acide nitrique de composés cyclohexanol/cyclohexanone, l'acide adipique est purifié notamment lors d'une étape de cristallisation afin d'obtenir des cristaux d'acide adipique. La cristallisation de l'acide adipique est réalisée à partir des solutions obtenues lors de l'oxydation nitrique des mélanges cyclohexanone/cyclohexanol. Ces solutions sont acides et contiennent une quantité importante d'acide nitrique et/ou d'ions nitrates.

Il a été observé avec les matériels en aciers inoxydables de l'art antérieur, des phénomènes d'encrassement des dispositifs de cristallisation par dépôt d'acide adipique cristallisé sur les parois de l'appareillage. Ce phénomène appelé « blindage » dépend de la nature du matériau et de l'état de surface des parois.

Ce blindage nécessite l'arrêt périodique du procédé pour éliminer les dépôts d'acide adipique sur les parois d'échange de chaleur ou les parois du cristallisoir.

L'état de surface se mesure notamment par la rugosité de surface du matériau par exemple selon la méthode définie par les normes NF EN ISO 3274 et NF EN ISO 4288. Plus la valeur de la rugosité est importante et plus le phénomène de blindage est favorisé.

Un des buts de la présente invention est de remédier à ces inconvénients en proposant de réaliser l'étape de fabrication de l'acide adipique, à savoir l'oxydation nitrique des composés cyclohexanone et cyclohexanol dans des dispositifs et réacteurs construits en un matériau limitant le phénomène de corrosion et donc diminuant la présence d'impuretés dans l'acide adipique produit. Un autre but est de limiter le phénomène de blindage des parois des dispositifs de cristallisation par l'acide adipique.

A cet effet, l'invention propose un procédé de fabrication d'acide adipique comprenant une étape d'oxydation par l'acide nitrique de composés cyclohexanol/cyclohexanone mise en œuvre dans une installation comprenant au moins un réacteur et des dispositifs ou appareils, caractérisé en ce qu'au moins les parties du réacteur en contact avec le milieu réactionnel d'oxydation nitrique et, éventuellement, des parties des dispositifs et/ou appareils sont réalisés avec un matériau acier inoxydable austéno-ferritique dit duplex de type X2 CrNiN23-4 (1.4362) selon la nomenclature européenne. Ces aciers peuvent être commercialisés sous les désignations commerciales URANUS 35N ou SAF 2304.

Par l'expression « au moins les parois en contact avec les milieux réactionnels », il faut comprendre que les dispositifs ou réacteurs peuvent être réalisés totalement avec de l'acier inoxydable austéno-ferritique dit duplex de type X2 CrNiN23-4 ou seulement partiellement avec ce matériau. Dans ce dernier cas, les parties réalisées en acier inoxydable austéno-ferritique dit duplex de type X2 CrNiN23-4 sont celles entrant en contact avec le milieu réactionnel ou les vapeurs et gaz provenant de ce milieu réactionnel.

Ainsi, il a été constaté que le phénomène de corrosion des parois ou parties réalisées en acier inoxydable austéno-ferritique dit duplex type X2 CrNiN23-4 est absent ou très limité par rapport au phénomène observé avec d'autres aciers inoxydables commercialisés comme résistants à la corrosion nitrique, comme par exemple l'acier inoxydable austénitique de type AISI 304L.

L'acier inoxydable austéno-ferritique dit duplex de type X2 CrNiN23-4 est un matériau dont la composition est définie dans les normes NF EN 10088-1 (anciennement NFA35- 574) et NF EN 10028-7 applicables dans leur dernière révision.

Le milieu d'oxydation nitrique du cyclohexanol et/ou cyclohexanone comprend des composés métalliques.

Le milieu d'oxydation nitrique du cyclohexanol et/ou cyclohexanone comprend de l'acide nitrique à une concentration comprise avantageusement entre 20 et 35% en poids, des composés métalliques formant le catalyseur d'oxydation nitrique ainsi que des composés métalliques présents dans le cyclohexanol et/ou cyclohexanone et correspondant aux catalyseurs utilisés dans l'oxydation du cyclohexane par l'oxygène ou la décomposition du peroxyde d'hydroxycyclohexyle. La réaction d'oxydation nitrique est mise en œuvre à une température comprise entre 70 et 120 ⁰ C, et avantageusement entre 70 et 100 ⁰ C, généralement sous une pression absolue comprise entre 1 bar et 5 bars.

Selon l'invention, les réacteurs utilisés pour la réalisation de l'oxydation nitrique sont construits en acier inoxydable austéno-ferritique dit duplex de type X2 CrNiN23-4. Il est également avantageux de réaliser les autres appareils et dispositifs de l'installation avec ce matériau acier inoxydable austéno-ferritique dit duplex de type X2 CrNiN23-4.

De façon avantageuse, le procédé de l'invention comprend une étape de cristallisation de l'acide adipique, les dispositifs ou appareils comprennent une cuve de cristallisation équipée avec des moyens d'agitation, des moyens de refroidissement et/ou concentration de la solution d'acide adipique et au moins une partie des parois de la cuve de cristallisation et/ou des moyens de refroidissement et/ou concentration en contact avec la solution d'acide adipique est réalisée en matériau acier inoxydable austéno-ferritique dit duplex de type X2CrNiN23-4 (1.4362) selon la nomenclature européenne.

On peut aussi citer, à titre d'exemple, comme autres dispositifs et appareils réalisés avantageusement en acier inoxydable austéno-ferritique dit duplex de type X2CrNiN23-4, tout ou parties des réacteurs, des finisseurs, des colonnes de concentration nitrique, ou analogue. Cette liste n'a pas de caractère limitatif et est donnée uniquement à titre indicatif. En effet, tous les dispositifs de l'installation de fabrication de l'acide adipique en contact avec un milieu contenant de l'acide nitrique peuvent être réalisés en acier inoxydable austéno-ferritique dit duplex de type X2CrNiN23-4.

L'invention sera mieux illustrée au vu des exemples donnés ci-dessous uniquement à titre indicatif.

Les essais de corrosions donnés ci-dessous uniquement à titre d'illustration montrent clairement les avantages apportés par l'utilisation de l'acier inoxydable austéno-ferritique dit duplex de type X2CrNiN23-4 dans le procédé de fabrication de l'acide adipique par oxydation nitrique de cyclohexanol et/ou cyclohexanone. Des essais pour déterminer la tenue à la corrosion et d'évolution de l'état de surface d'articles réalisés en différentes nuances d'aciers inoxydables ont été réalisés selon le mode opératoire ci-dessous :

Des éprouvettes de forme parallélipédique de dimensions 50x30 mm dont la surface a été polie pour avoir une rugosité initiale Ra inférieure à 0,1 μm ont été immergées dans un milieu issu de l'oxydation nitrique d'un mélange cyclohexanone/cyclohexanol comprenant une concentration pondérale en acide adipique de 24% et une teneur en acide nitrique de l'ordre de 28%.

La solution est maintenue à une température de 90 ⁰ C sous pression atmosphérique et est mise sous agitation pendant toute la durée d'immersion. Après 400 heures d'immersion, l'état de surface des éprouvettes et la perte d'épaisseur sont déterminées. Ces éprouvettes sont de nouveau immergées pour une nouvelle durée de 400 heures dans le même milieu. Toutefois, la solution est renouvelée avant chaque nouvelle immersion.

Les éprouvettes testées ont été réalisées en deux nuances d'acier inoxydable :

Eprouvette 1 : acier de type AISI 304L

Eprouvette 2 : acier de type X2CrNiN23-4 (équivalent Uranus 35N ou SAF2304) La composition de ces nuances d'acier est donnée dans le tableau I ci-dessous :

(bal. Signifie complément à 100%) Les résultats observés sont rassemblés dans le tableau II ci-dessous :

II ressort des résultats ci-dessus que l'éprouvette 2, qui correspond à l'invention, présente une rugosité qui varie très peu au cours du temps par rapport à celle mesurée pour un acier de type AISI 304L (eprouvette 1 ) et qui reste toujours inférieure à l'éprouvette 1. Cette caractéristique illustre le fait que l'utilisation d'un acier du type X2CrNiN23-4 selon l'invention permet de conserver un bon état de surface au cours du temps pour la réaction concernée et donc de limiter au maximum le phénomène de blindage. Par ailleurs, les résultats ci-dessus montrent que la résistance à la corrosion (perte d'épaisseur) pour un acier du type X2CrNiN23-4 dans le milieu issu de l'oxydation nitrique d'un mélange cyclohexanone/ cyclohexanol (selon l'invention) est accrue.