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"Perfectionnements à la séparation de vapeurs surchauffées'!
La présenter invention est relative à la séparation de vapeurs surchauffées comprenant des constituants ou. des groupes de constituants mutuellement solubles, à points d'ébullition différents. la séparation étant effectuée par passage du mélange à travers un régénérateur préalablement refroidi.
Conformément à cette invention, un procédé pour séparer par rectification des vapeurs surchauffées d'élé- ments constitutifs mutuellement solubles ou de groupes d'éléments constitutifs surchauffés mutuellement solubles, et ayant des points d'ébullition différents, consiste à faire passer ces éléments constitutifs dans un régénérateur
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préalablement refroidi, dont la température est telle que, pendant les stades initiaux du passage des constituants dans le régénérateur, pratiquement tous les constituants à point d'ébullition élevé, avec une proportion substan- tielle des constituants à plus bas point d'ébullition sont condenses sur la surface du corps d'emmagasinage, et à continuer de faire arriver les constituants mixtes dans le régénérateur, jusque ce que,
en conséquence de l'éléva- tion progressive de la température du corps d'emmagasinage et de l'effet de rectification qui l'accompagne, les constituants à point d'ébullition plus bas se trouvent substantiellement revaporisés et enlevés du régénérateur, après quoi on enlève les constituants à point d'ébullition plus élevé sélectivement retenus sur le corps d'emmagasinage.
Pendant le passage des éléments constituants, il se produit une élévation progressive de température du corps d'emmagasinage et le mélange surchauffé des constituants revaporise quelques condensais déjà présents dans le régé- nérateur, s'enrichissant et se saturant ainsi des consti* tuants à point d'ébullition plus élevé. A l'arrivée dans une zone encore plus froide du corps d'emmagasinage, zone dans laquelle les condensais contiennent une plus forte proportion de constituants à, bas point d'ébullition, une nouvelle condensation de constituante à. point d'ébullition plus élevé provenant du mélange gazeux est accompagné d'une vaporisation correspondante de constituants à plus bas point d'ébullition.
Ainsi, pendant la période de réchauffage les constituants à bas point d'ébullition sont progressivement revaporisés de la pellicule liquide existant sur la surface du corps d'emma- gasinage, et remplacés par les constituants à point d'ébul- lition plus élevé qui se condensent. Le degré auquel les constituante à bas point d'ébullition peuvent être revaporisés est déterminé par les conditions d'équilibre entre vapeur et
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liquide qui prévalent à la température et à la pression en fin de période de réchauffage.
A la fin de la période de réchauffage. le condensât renfermant sous forme concentrée les constituants à point d'ébullition plus élevé doivent être enlevés du régénéra- teur. qui est à nouveau refroidi avant l'admission d'un autre volume de constituants à séparer.
D'aprèsune autre caractéristique de cette invention, les constituants à point d'ébullition élevé peuvent être enlevés du régénérateur par revaporisation à une pression partielle inférieure a celle à laquelle ils ont été conden- sés, grace à quoi ces constituants peuvent être récupérés sous une forme concentrée. Cette revaporisation se traduit par un refroidissement partiel du corps d'emmagasinage, le reste de la quantité de froid nécessaire étant fourni à ce corps par passage d'un gaz froid à travers le régénérateurs.
Alternativement quand une récupération de constituants à haut point d'ébullition, sous tome fortement concentrée,, n'est pas nécessaire.. ils peuvent être revaporisés direc- tement dans le sa* employé pour le refroidissement des régénérateurs.
Les constituants à point d'ébullition élevé obtenus dans le régénérateur peuvent aussi en être enlevés par continuation du passage des constituants mixtes jusqu'avec que les contituants à peint d'ébullition élevé soient substantiellement revaporisés. stant donné que les deux fractions, savoir les constituants à bas point d'ébullition et ceux à point d'ébullition élevé, quittent les régénérateurs pendant des périodes successives, ces fractions peuvent facilement être maintenus à part et traitées indépendamment en vue d'effectuer toute séparation de constituants désirée ultérieurement.
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Le procédé peut aussi être employé dans les oas où les constituants à pointa d'ébullition élevée et bas, qui doivent être séparés, ne peuvent pas 8tre obtenus sous forme concentrée, mais sont dilues avec d'autres constituants à bas point d'ébullition, dont on désire les séparer. Dans des cas de ce genre, le transfert de masse, c'est-à-dire le dép8t de condensais sur le corps d'emmagasinage et la revaporisation survenant pendant la rectification, qui se fait dans le régénérateur,, sont accompagnés d'un transfert substan- tiel de chaleur serrant à effectuer un refroidissement et une purification préalables de ceux des constituants qui, en . raison de leur bas point d'ébullition. ne prennent point part au transfert de masse.
Ceci, par exemple, peut s'appliquer au cas d'une récupération sélective d'éthylène, comme constituant à point d'ébullition plus bas, d'un mélange gazeux contenant aussi des constituants à point d'ébullition plus élevés, tels que le propylène, l'éthane et le bioxyde de carbone, en mélange avec de l'hydrogène, du méthane, etc.., comme par exemple dans le cas de gas de tour à coke ou. de gaz de raffinerie d'huile.
Dans un cas de ce genre les régénérateurs, conformé- ment à l'invention, sont préalablement refroidis à une taupé- rature tellement basse qu'elle permet une condensation complète du propylène, conjointement avec une proportion substantielle d'éthane et d'éthylène, tandis que pratiquement n'a lieu aucune condensation ou transfert de masse de consti- tuants à bas point d'ébullition,, tels que hydrogène, monoxyde de carbone et méthane, ces constituants partioipant seulement au transfert de chaleur* La période de réchauffage est interrompue quand, à. la fin,
la température est montée à un degré auquel l'éthylène a été substantiellement revaporisé
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hors du condensât dans le régénérateur et avant l'apparition d'une quantité appréciable de propylène dans le gaz quittant le régénérateur.
Il est ainsi possible de retenir sélectivement le propylène et une proportion considérable d'éthane dans les régénérateurs, et de récupérer à peu près tout l'éthylène, puisque, du fait des oonditions d'équilibre et grâce à la petite quantité de propylène qui se trouve dans le gaz brut, seulement une très petite proportion. d'éthylène sera retenue dans le régénérateur. En même temps, la masse de gaz est préalablement refroidie à un degré tel que, substantiellement, toutes les impuretés, comme de la vapeur d'eau et du bioxyde de carbone, se trouvent retenues dans le régénérateur.
Du gaz refroidi quittant le régénérateur, l'éthylène peut alors être récupéré à un fort degré de pureté par refroidissement subséquent et rectification, après quoi le gaz, débarrassé d'éthylène, retourne dans les régénérateurs et est employé à leur refroidissement et à la revaporisation des condensais tels que propylène, étbane, vapeur d'eau et bioxyde de carbone. Si l'on désire récupérer le propylène... etc... sous forme concentrée, on. le revaporise à une pression convenable- ment réduite avant de faire passer dans le. régénérateur le gaz réfrigérant.
La température à laquelle le régénérateur est refroi- di doit être telle, que pendant toute l'opération elle reste dans des limites convenables, pour que la totalité des conden- sats formés à l'état liquide et retenus dans le corps d'emma- gasinage soit suffisante pour enlever dans le degré désiré de la masse de gaz qui a traversé le régénérateur pendant la pé- riode de réchauffage, les constituants à point d'ébullition plus élevé,
Il est entendu que, en vue du transfert de masse qui
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se produit, le corps d'emmagasinage dans le régénérateur doit avoir une capacité de chaleur assez grande pour maintenir ce dernier dans les limites de température nécessaires pen- dant le temps qui s'écoule entre des périodes successives d'alternance.
On notera que le corps d'emmagasinage, étant donné sa très grande surface, constitue une série de cuvettes de rectification fort efficace, où la perte de pression est très b asse.
Afin d'augmenter l'efficacité de cette rectification et d'empêcher tout résidu de constituants non vaporisés d'atteindre les zones plus froides du régénérateur, les constituants mixtes à séparer s'écoulent de préférence de , bas en haut dans le régénérateur.
Le présent procédé peut être appliqué à la sépara- tion de tous mélanges de vapeurs surchauffées ayant des points d'ébullition élevés et bas, solubles l'une dans l'autre, à toutes températures et pressions convenables en dessous ou au-dessus de la pression atmosphérique, Par exemple il peut être utilisé pour la séparation de mélanges dteau et d'alcool qu'on peut obtenir à l'état surchauffé, de mélanges dtazote et d'oxygène, de mélanges d'eau et d'ammoniac, avec ou sans mélange d'autres constituants, etc.