Elle se rapporte plus particulièrement à un procédé de régénération des catalyseurs de type Raney utilisés dans les procédés d'hydrogénation totale ou partielle de composés comprenant des fonctions nitriles en fonctions amines.

L'hydrogénation des composés comprenant des fonctions nitriles en composés aminés est mise en oeuvre industriellement depuis très longtemps.

Ainsi, l'hexaméthylène diamine, un composé utilisé notamment pour la fabrication du polyhexaméthylène adipamide appelé également PA66 et connu sous le nom"Nylon", est fabriqué industriellement par hydrogénation de I'adiponitrile en présence d'un catalyseur Nickel de Raney. Ce procédé est notamment décrit dans le brevet US 3 821 305. D'autres procédés d'hydrogénation de composés nitriles ou polynitriles en composés aminés sont décrits dans les brevets US 3 372 195, US 2 287 219, US 2 449 036, US 3 565 957, US 3 998 881, US 4 186 146, US 4235 821, US 4 254 059, WO 95/17 959.

Ces documents se rapportent à l'hydrogénation de différents composés nitriles aliphatiques, aromatiques, substitués, insaturés....

Ces brevets concement égaiement des procédés qui sont mis en oeuvre en présence de solvant, de soude et d'ammoniac. Ils sont généralement mis en oeuvre avec des catalyseurs type Raney tels que le nickel de Raney ou le cobalt de Raney.

La préparation de ces catalyseurs de Raney est décrite depuis très longtemps, et notamment dans le brevet US 1 638 190 et dans J. A. C. S. 54,4116 (1932).

Un procédé de préparation à partir d'alliage nickel, molybdène, aluminium est décrit dans le brevet US 2 948 887.

11 a égaiement été proposé des catalyseurs d'hydrogénation type Raney à effet catalytique amélioré par dopage avec d'autres éléments métalliques. Par exemple, le brevet US 4 153 578 décrit un catalyseur Nickel de Raney comprenant du molybdène.

Ce catalyseur est notamment utilisé pour la réduction des aldéhydes en alcools.

II a également été proposé des procédés d'hydrogénation de composés polynitriles par réduction de certaines fonctions nitrites pour produire des composés comprenant des fonctions nitriles et amines. Une application développée est t'hydrogénation partielle, appelée hémihydrogénation de dinitriles aliphatiques tels que

I'adiponitrile en aminonitriles tels que I'aminocapronitrile. Ainsi, le brevet US 4 389 348 décrit t'hémihydrogénation de dinitrite en oméga-aminonitrile par t'hydrogène, en milieu solvant aprotique et ammoniac et en présence de rhodium déposé sur un support basique. Le brevet US 5 151 543 décrit I'hémihydrogénation de dinitriles en aminonitriles dans un solvant en excès molaire d'au moins 2/1 par rapport au dinitrile, comprenant I'ammoniac liquide ou un alcanol contenant une base minérale en présence d'un catalyseur type Nickel de Raney ou cobalt de Raney.

De même, la demande de brevet WO 93/16 034, décrit un procédé d'hémihydrogénation de I'adiponitrile en aminocapronitrile en présence de catalyseur Nickel de Raney d'une base et d'un complexe d'un métal de transition.

Dans les documents cités, le problème de la diminution de consommation de catalyseur soit par une meilleure récupération, soit par recyclage n'est pas envisagé.

La récupération du catalyseur d'hydrogénation est envisagée dans le cas de t'hydrogénation complète par le brevet US 4 429 159 qui décrit un procédé de prétraitement du catalyseur Nickel de Raney par un carbonate pour diminuer l'entraînement de celui-ci dans le flux d'hexaméthytène diamine. Le catalyseur ainsi récupéré peut être recyclé après lavage avec de t'eau, en mélange avec un catalyseur neuf.

II a également été décrit des procédés de régénération des catalyseurs utilisés dans des procédés d'hémihydrogénation dans les demandes de brevets WO 97/37964 et WO 97/37963. Les catalyseurs sont traités par un flux d'hydrogène à une température comprise entre 150 et 400°C, en absence de tout liquide ou solvant.

Les catalyseurs après régénération par traitement à t'hydrogène sont lavés par de l'eau jusqu'à pH neutre et éventuellement conditionnés par de l'ammoniac liquide.

Ces procédés de régénération mettent en oeuvre un traitement à température élevée qui peut provoquer un frittage partiel du catalyseur. En outre, ces procédés ne permettent pas de récupérer une activité catalytique totale notamment quand le procédé d'hydrogénation des composés nitriles est réalisé en milieu liquide et plus particulièrement en présence d'un composé basique.

Un des buts de la présente invention est de proposer un procédé de régénération d'un catalyseur d'hydrogénation du type catalyseur de Raney permettant de récupérer une activité sensiblement équivalente à celle d'un catalyseur neuf.

A cet effet, l'invention propose un procédé de régénération d'un catalyseur de type catalyseur de Raney d'hydrogénation totale ou partielle des fonctions nitrites en fonctions amines de composés organiques caractérisé en ce qu'il consiste à mélanger le catalyseur usé séparé du milieu réactionnel d'hydrogénation, avec une solution aqueuse d'un composé basique présentant une concentration en anion supérieure à 0,01 mol/l, à maintenir le mélange à une température inférieure à 130°C, puis à laver le catalyseur

traité par de l'eau ou une solution aqueuse basique jusqu'à un pH final des eaux de lavage compris entre 12 et 13.

Selon une autre caractéristique préférentielle de l'invention, le procédé de régénération du catalyseur peut comprendre une hydrogénation de celui-ci mis en oeuvre par traitement du catalyseur sous atmosphère d'hydrogène à une température inférieure à 130°C.

Selon l'invention, la mise sous atmosphère d'hydrogène du catalyseur peut être réalisée avant le maintien en température du mélange catalyseur usé/solution basique.

Dans ce cas, le traitement basique et l'hydrogénation du catalyseur usé sont réalisés simultanément.

Dans un autre mode de réalisation, l'hydrogénation du catalyseur est réalisé avant l'étape de mélange avec la solution aqueuse basique. Enfin, il est également possible de soumettre à l'étape d'hydrogénation, le catalyseur traité par une solution basique et éventuellement lavé.

D'un point de vue économique et de simplicité de mise en oeuvre, le procédé consistant à réaliser simultanément le traitement par une solution basique et hydrogénation est préféré.

Les différentes caractéristiques et définitions des produits ou conditions opératoires décrites ci-après sont applicables à tous les modes de réalisation cités ci-dessus.

Le procédé de régénération de l'invention peut-être réalisé en discontinu ou en continu.

Le procédé de l'invention permet une régénération du catalyseur d'hydrogénation ou d'hémihydrogénation à basse température évitant ainsi une détérioration du catalyseur, plus particulièrement une diminution de 1'effet dopant des éléments métalliques contenus dans le catalyseur de Raney.

Selon l'invention, les catalyseurs pouvant être régénérés par le procédé décrit ci-dessus sont les catalyseurs type Raney tel que, par exemple le Nickel de Raney, le cobalt de Raney. Ces catalyseurs peuvent comprendre avantageusement un ou plusieurs autres éléments, souvent appelés dopants, tels que par exemple le chrome, le titane, le molybdène, le tungstène, le manganèse, le vanadium, le zirconium, le fer, le zinc et plus généralement les éléments des groupes IIB, IVB, IIIB, VB, VIB, VIIB, et VIII de la table périodique de Mendeleev. Parmi ces éléments dopants, le chrome, le fer et/ou le titane, ou un mélange de ces éléments sont considérés comme les plus avantageux et sont présents habituellement à une concentration pondérale (exprimée par rapport au métal nickel ou cobalt de Raney) inférieure à 10 %, de préférence inférieure à 5 %.

Les catalyseurs de Raney comprennent souvent des traces de métaux présents dans l'alliage utilisé pour la préparation desdits catalyseurs. Ainsi, I'aluminium est notamment présent dans ces catalyseurs.

Selon une caractéristique préférentielle de l'invention, la solution aqueuse basique utilisée pour traiter le catalyseur est une solution d'une base alcaline ou de l'ammoniaque. De préférence, le composé basique présente une solubilité dans 1'eau élevée.

A titre de composés basiques convenables, on peut citer la soude, la potasse, I'hydroxyde de lithium ou de césium.

Avantageusement, la concentration en anions de cette solution basique est comprise entre 0,01 N et 10 N, de préférence comprise entre 0,02 N et 7 N.

La concentration pondérale du catalyseur dans la solution basique est comprise entre 5 et 30 % par rapport au milieu réactionnel.

Dans les variantes comprenant un traitement par l'hydrogène, le milieu réactionnel est soit constitué de la solution basique et du catalyseur tel que décrit précédemment, soit du catalyseur usé seul, ou du catalyseur traité par la solution basique et éventuellement lavé. Le réacteur est mis sous une pression partielle d'hydrogène, avantageusement supérieure à 105 Pa.

Le milieu réactionnel est ensuite chauffé à une température inférieure à 130°C, de préférence comprise entre 100°C et 130°C pendant une durée déterminée par t'expérience et un étalonnage préalable du procédé. Cette durée est de l'ordre de quelques heures, avantageusement comprise entre 1 heure et 10 heures.

Pour permettre un échange avec t'hydrogène contenu dans le réacteur, le milieu réactionnel est avantageusement agité. Bien entendu, d'autres procédés d'alimentation de t'hydrogène, tels que barbotage, colonne à remplissage pourraient être utilisés pour la réalisation de ce traitement sans sortir de l'invention. Toutefois, un des avantages du procédé de l'invention est de permettre d'obtenir un traitement efficace avec un rendement de régénération élevé sans nécessité des procédés complexes pour favoriser le contact de t'hydrogène et du catalyseur.

Après avoir été traité par une solution basique et éventuellement subi une hydrogénation, le catalyseur est soit extrait du milieu soit concentré dans ce milieu par les techniques habituelles de concentration ou séparation telles que, par exemple, filtration, décantation, centrifugation, évaporation ou analogues. Le catalyseur ainsi séparé ou concentré est soumis à une étape de lavage pour éliminer partiellement la solution basique et également toutes les impuretés et composés qui limitent l'activité du catalyseur.

Ce lavage peut être effectué soit par de l'eau soit par une solution basique diluée.

En effet, le lavage permet d'éliminer toutes les impuretés mais doit maintenir le pH du catalyseur à une valeur supérieure à 12, avantageusement compris entre 12 et 13.

Ce pH est contrôlé par la mesure de celui des eaux de lavages.

Ainsi, dans un mode de réalisation préféré, notamment quand le procédé de régénération est réalisé en continu, la solution de lavage est une solution basique de concentration comprise entre 0,01 N et 0,1 N.

Le catalyseur ainsi régénéré peut être utilisé soit seul, soit en mélange avec un catalyseur neuf dans les procédés d'hydrogénation de composés comprenant des fonctions nitrites.

L'invention a également pour objet un procédé d'hydrogénation de composés comprenant au moins une fonction nitrile en composés aminés tel que décrit, par exemple, dans la demande de brevet WO 95/19 959.

Ce procédé consiste brièvement à ajouter le composé nitrile dans un milieu réactionnel selon une concentration pondérale comprise entre 0,001 % et 30 % par rapport au poids total du milieu réactionnel.

Le milieu réactionnel est un milieu liquide qui contient au moins un solvant.

Ce milieu réactionnel contient avantageusement de 1'eau dans une quantité de préférence inférieure ou égale à 50 %, préférentiellement comprise entre 0,1 et 15 % en poids.

En complément à 1'eau, un solvant du type alcool et/ou amide peut être prévu tels que le méthanol, I'éthanol, le propanol, l'isopropanol, le butanol, les glycols, des polyols, le diméthylfonmamide ou le diméthylacétamide. Ce solvant, quand l'eau est présente, représente deux à quatre parties en poids par partie d'eau présente.

Dans un mode de réalisation préféré, le milieu réactionnel comprend également l'amine dont la préparation est visée par le procédé d'hydrogénation. Ainsi, dans le cas de l'hydrogénation de I'adiponitrile en hexaméthylène diamine, le procédé est réalisé en présence d'hexaméthylène diamine.

La concentration pondérale en amine est comprise entre 50 % et 99 % en poids par rapport au poids total du solvant du milieu réactionnel.

Le milieu réactionnel comprend avantageusement un composé basique quand le catalyseur est du type Raney.

Cette base est présente à une concentration supérieure à 0,1 mol/kg de catalyseur, de préférence entre 0,1 et 10 mol/kg.

La réaction d'hydrogénation est réalisée en maintenant dans l'enceinte une pression en hydrogène convenable c'est-à-dire comprise avantageusement entre 0,10 et 10 MPa, et une température du milieu réactionnel inférieure à 150°C, de préférence inférieure ou égale à 100°C.

Le procédé ci-dessus est donné à titre d'illustration. L'invention peut également s'appliquer à d'autres procédés dans lesquels l'hydrogénation est réalisée en présence d'ammoniac par exemple.

L'invention a également pour objet un procédé d'hémihydrogénation de composés comprenant au moins deux fonctions nitriles dans lesquels au moins une fonction nitrile est réduite en fonction amine.

De tels procédés sont notamment utilisés pour la synthèse de composés aminonitriies qui par hydrolyse cyclisant donnent des lactames. Ces lactames sont des monomères pour la fabrication dhomopolyamides.

Ainsi, une des applications industrialisées est la fabrication du caprolactame, monomère du polyamide 6, obtenu par hémihydrogénation de I'adiponitrile en aminocapronitrile et hydrolyse cyclisant de ce composé en caprolactame.

Ce procédé est notamment décrit dans les demandes de brevet WO 93/16 034, WO 93/12 073, US 4 248 799. Ce procédé utilise comme catalyseur un Nickel de Raney.

Ainsi, dans ce procédé, I'adiponitrile est ajouté dans un milieu réactionnel comprenant une base alcaline et/ou de I'ammoniaque, de t'hydrogène, un catalyseur Nickel de Raney et un complexe d'un métal de transition. Le milieu réactionnel peut contenir un solvant tel qu'un alcool.

Le catalyseur est soit dispersé dans le milieu réactionnel, soit supporté sur un lit fixe.

Dans un autre mode de réalisation le catalyseur de Raney (nickel ou cobalt) peut être traité avec un alcanolate alcalin, la réaction d'hydrogénation pouvant être réalisée en absence d'eau et en présence d'un solvant aprotique tel que le tétrahydrofuranne, la dioxane, les diamines aliphatiques, les alcools ou les éthers.

Le procédé d'hémihydrogénation peut également être réalisé en utilisant un catalyseur de Raney tel que le Nickel de Raney comprenant un élément dopant tel que définiprécédemment.

Dans ce procédé, le milieu d'hydrogénation comprend de l'eau à raison d'au moins 0,5 % en poids par rapport à la totalité des composés liquides du milieu réactionnel, de I'aminonitrile eVou de la diamine formées par l'hydrogénation, et du composé nitrile non transformé. Le milieu réactionnel comprend également une base minérale forte, à savoir un hydroxyde alcalin présent à une concentration de 0,1 mol/kg à 3 mol/kg de catalyseur.

Dans ces procédés, les catalyseurs peuvent être constitués par un mélange de catalyseur neuf et de catalyseur régénéré selon le procédé de l'invention. On peut également utiliser uniquement un catalyseur régénéré.

Les composés nitriles pouvant être réduits totalement ou partiellement par les procédés de l'invention sont, à titre d'exemple, les composés alpha-oméga dinitriies comportant une chaîne aliphatique linéaire ou ramifiée de 1 à 12 atomes de carbone tels que I'adiponitrile, le méthylglutaronitrile, ltéthylsuccinonitrile, le malononitrile, le succinonitrile, le glutaronitrile ou un mélange de ces composés.

De manière générale, les catalyseurs pouvant être régénérés par le procédé de l'invention sont avantageusement utilisés en association avec un composé basique dans les procédés d'hydrogénation des composés nitriles.

D'autres avantages, défaits de l'invention apparaîtront plus clairement au vu des exemples donnés ci-dessous uniquement à titre indicatif sans effet limitatif.

Exemple 1 : Régénération d'un catalyseur Ni de Raney utilisé dans un procédé d'hydrogénation de I'adiponitrile (ADN) en hexaméthytène diamine (HMD) L'hydrogénation de I'adiponitrile (AdN) est réalisée à I'aide d'un catalyseur à base de Nickel de Raney 50 (dopé à 1,8 % de Cr et 1 % de Fe) en présence d'un hydroxyde alcalin tel que KOH et/ou NaOH, selon le procédé décrit dans le brevet WO 95/17 959.

Quand l'activité du catalyseur n'est plus satisfaisante pour une exploitation correcte du procédé d'hydrogénation de I'adiponitrile, celui-ci est séparé du milieu réactionnel pour être régénéré selon le procédé de l'invention. Le catalyseur traité dans le présent exemple a une activité égale à 30% de l'activité du catalyseur neuf.

L'activité des catalyseurs est déterminée par le test catalytique standardisé suivant : On prélève environ 1 à 2 g de bouillie de Ni Raney, que l'on lave 6 fois avec 50 mi d'eau distillée. On pèse exactement 0,40 g de catalyseur dans un pycnomètre. Le dit catalyseur est introduit dans un autoclave de 150 ml en acier inoxydable muni d'un système d'agitation, d'un système de chauffage, de moyens d'introduction d'hydrogène et de réactifs et de moyens de mesure et de contrôle de la température et de la pression. Avec le catalyseur, on entraîne aussi environ 0,4 g d'eau (cette quantité est prise en compte dans la composition pondérale des 42 g de solvant réactionnel composé de 90 % d'HMD et de 10 % d'eau). On charge dans I'autoclave sous atmosphère d'argon I'HMD, I'eau et de la potasse (à raison de 0,05% en poids du mélange réactionnel soit 0,8 mol KOH/kg Ni). L'autoclave est purgé à I'azote et à l'hydrogène. II est ensuite chauffé à 80°C et maintenu sous 25 bar d'hydrogène par l'intermédiaire d'une réserve d'hydrogène. On met en route le système d'enregistrement de la pression d'hydrogène dans la dite réserve et on injecte rapidement 6 g d'AdN.

L'hydrogénation est suivie jusqu'à la fin de la consommation d'hydrogène.

La vitesse initiale d'hydrogénation obtenue avec les catalyseurs usés et régénérés sont comparées à celle obtenue avec le Ni Raney 50 neuf, et l'activité d'un catalyseur est donnée par la formule suivante : <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> lecatalyseurVitesseinitialeavec <BR> Activité du catalyseur = # 100<BR> <BR> <BR> VitesseNiRaney50neufle Le catalyseur usé ci-dessus est mélangé avec une solution de soude 6N pour obtenir un mélange de composition massique suivante : Ni/NaOH 6N 18/82.

Ce mélange est chargé dans un ballon de 500 mi et agité pendant 3 h à reflux à 105 °C.

Le catalyseur est ensuite lavé à l'eau jusqu'à un pH égal à environ 12,5 pour éviter la précipitation des aluminates de sodium sous forme de trihydroxydes d'aluminium, pour éviter une désactivation du catalyseur pendant le stockage. Le pH est contrôlé par mesure du pH des eaux de lavage.

L'activité du catalyseur pour la fabrication de HMD qui était de 30% est égale après régénération, à 90%.

Exemple 2 : Régénération d'un catalyseur Ni de Raney utilisé dans un procédé d'hémihydrogénation de I'Adiponitrile (ADN) en aminocapronitrile (ACN).

Le catalyseur utilisé dans un procédé d'hémihydrogénation de I'adiponitrile en aminocapronitrile réalisée selon les conditions décrites dans le brevet WO 93/16 034 est un Nickel de Raney identique à celui décrit dans l'exemple 1.

Le catalyseur usé récupéré présente une activité égale à 10% de celle d'un catalyseur neuf.

Ce catalyseur est mélangé avec une solution de soude 0,05N pour obtenir un rapport pondéral Catalyseur usé/phase liquide égal à 20/80.

Ce mélange est introduit dans un autoclave en acier inoxydable de 1,3 1 équipé de façon similaire à I'appareil de 150 ml décrit précédemment.

Le réacteur est pressurisé à 20 bar avec de t'hydrogène, agité à 500 tr/min et chauffé à 120°C. Un transfert gaz/liquide élevé n'est pas nécessaire étant donné que la solubilité de t'hydrogène dans les conditions de régénération est suffisante. Après 1 h à 120°C, le réacteur est refroidi rapidement sous hydrogène et le mélange liquide/solide soutiré.

Le catalyseur est ensuite lavé en continu par une solution de NaOH 0,05 N.

L'activité du catalyseur avant régénération est de 10 %, après régénération cette activité est équivalente à celle du catalyseur neuf soit environ 100 %.

Exemple 3 : Régénération d'un catalyseur Ni de Raney utilisé dans un procédé d'hydrogénation de I'Adiponitrile (ADN) en hexaméthylène diamine (HMD) Le catalyseur usé de l'exemple 1 a été soumis à une régénération selon le procédé décrit à l'exemple 2, la solution de soude ayant une concentration de 3N au lieu de 0,05N.

L'activité du catalyseur régénéré est équivalente à celle du catalyseur neuf.

Exemple 4 : Régénération d'un catalyseur Ni de Raney utilisé dans un procédé d'hémihydrogénation de I'Adiponitrile (ADN) en aminocapronitrile (ACN) et hexaméthylène diamine Les catalyseurs utilisés dans un procédé d'hydrogénation de I'adiponitrile en HMD et ACN tel que décrit dans le brevet US 5 151 543 sont régénérés selon le procédé décrit à l'exemple 2 ci-dessus.

Les catalyseurs usés provenant de la synthèse de I'ACN et de la synthèse de HMD dont l'activité est respectivement de 30% et 10% présentent, après régénération, une activité égale à celle des catalyseurs neufs.