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SCCIETE BELGE DE L' AZOTE ET DES PRODUITS CHIMIQUES DU MARLY
PROCEDE DE STABILISATION D'ACETYLENE GAZEUX SOUS PRESSION
La présente invention se rapporte à un procédé de stabili- sation d'acétylène gazeux sous pression et elle concerne spécialement un procédé permettant de comprimer l'acétylène et de le transporter sous pression dans des conditions absolues de sécurité.
L'acétylène, possédant une triple liaison cabone-carbcne, constitue un produit très réactif, servant de matière première pour de nombreuses syntnèses cnimiques. Pour un grand nombre de ces réac- tions, il est cependant avantageux de travailler à pression et tempéra- ture élevées. Or, à pression légèrement supérieure à 1 atm., l'acéty- lène pur peut donner lieu à une réaction explosive avec décomposition
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en ses éléments constitutifs, sous l'effet d'une étincelle électrique ou de toute autre cause d'ignition. Cette instabilité de l'acétylène constitue une limitation de son utilisation.
On a déjà proposé de stabiliser l'acétylène gazeux, en le diluant par des produits normalement gazeux, notamment l'hydrogene, l'azote, l'éthylène, l'oxyde de carbone et le méthane ou par des vapeurs de composés organiques. C'est ainsi au'on peut obtenir de
1 ' acétylène sous pression par une méthode comprenant la mise en contact de l'acétylène à basse pression, avec un composé normalement liquide, ayant une tension de vapeur élèves et maintenu à une tempé- rature telle que l'acétylène se sature de vapeurs de ce composé organique, puis compression de ce mélange gazeux ainsi obtenu (Brevet anglais 641. 436 = Brevet américain 2.472.C84).
Ces procédés présentent encore de nombreux inconvénients, notamment quand on doit obtenir finalement de l'acétylène pur sous pression élevée. En effet, il est nécessaire de mélanger l'acétylène à de grandes quantités de diluant, puis d'amener ce mélange a la pression désirée à l'aide de compresseurs spéciaux qui doivent être étudiés pour des pressions nettement supérieures aux pressions nor- malas d'utilisation. Des surchauffes locales sont toujours possibles avec les compresseurs mécaniques et la sécurité n'est pas absolue.
De plus, la dépense d'énergie complémentaire, due a la présence d'un diluant, est importante. D'autre part, une installation complémentaire importante est parfois nécessaire pour éliminer le stabilisant. Ces procédés ne sont donc pas avantageux, ni techniquement, ni économi- quement.
Le transport de l'acétylène pur sous pression a grandes distances a fait aussi l'objet de nombreuses rechercnes mais elles n'ont pas donné de solutions intéressantes. C'est ainsi Qu'on a pro- posé le transport de l'acétylène dans des faisceaux de tubes Grès étroits, ou dans des conduites ordinaires garnies de corps de remplis- sage, du type anneaux de Raschig ou encore dans des conduites sans remplissage mais où l'acétylène entraîne, en suspension, des particules solides finement divisées. De telles solutions ne sont pas économiques, surtout par suite des complications qu'elles entraînent.
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Au point de vue du développement des utilisations de l'acé- tylène, il s'est avéré particulièrement intéressant de pouvoir disposer d'un procédé simple et économique, permettant d'obtenir dé l'acétylène pur, sous pression, en un endroit quelconque d'utilisation, dans des conditions absolues de sécurité.
Ce résultat est atteint par le procédé de la présente invention qui consiste à dissoudre l'acétylène dans de l'ammoniac liquide anhydre, à comprimer cette solution, à la. chauffer dans une colonne maintenue sous pression, ce qui donne lieu à la formation d'une phase gazeuse sous pression constituée d'acétylène et d'ammoniac, à conduire ce mélange gazeux, dans des canalisations à gaz ordinaires, vers l'endroit d'utilisation de l'acétylène, puis à éliminer par simple lavage l'ammoniac gazeux de façon à libérer l'acétylène gazeux pur sous pression.
Ce procédé offre principalement l'avantage de donner de l'acétylène pur sous pression, en utilisant, au lieu d'une compres- sion de phase gazeuse par compresseur, nécessitant des mesures de sécurité particulières, une compression de phase liquide, par pompe, ce qui conduit à une réduction sensible de force motrice et a'inves- tissements et assure une sécurité d'exploitation absolue.
La réalisation industrielle du procédé de la présente invention est particulièrement simple et d'une grande souplesse, comme il ressort de la description ci-après de ses différentes phasesessen- tielles.
On prépare la solution ammoniacale d'acétylène en introdui- sant l'acétylène pur, à pression atmosphérique, au pied d'une colonne de dissolution, du type colonne à plateaux, au sommet de laquelle on amène l'ammoniac liquide anhydre froid.. Au cours de son mouvement ascendant, l'acétylène se dissout dans l'ammoniac, par barbotage aux différents plateaux. La chaleur de dissolution et la diminution de la tension partielle de l'ammoniac provoquent la vaporisation a'une partie de cet ammoniac et les frigories provenant de cette vaporisation, conditionnent le régime thermique de la colonne.
A pression atmosphé- rique, la température moyenne de cette colonne se stabilise à environ
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-30 C. Dans ces conditions, 1 volume d'ammoniac dissout théoriquement 125 volumes d'acétylène.
On règle les quantités respectives d'acéty- lène et d'ammoniac pour que tout l'acétylène introduit soit dissous de.-).::] l'ammoniac de sorte que la phase gazeuse sortant par le sommet de la colonne ne soit constituée que de vapeurs d'ammoniac. En prati- que, on utilise 5,5 kg. d'ammoniac liquide anhydre par kg. d'acétylène introduit, de sorte qu'au pied de cette colonne de dissolution, on obtient une solution ammoniacale contenant environ 15 % en poids d'acéty. ñe.
Dans le cas où l'on désire obtenir une solution ammoniacale plus concentrée en acétylène, on abaisse la température de la colonne de dissolution, par exemple par apport de frigories externes, le pouvoir dissolvant de l'ammoniac liquide pour l'acétylène augmentant en fonction de cet abaissement de température.
Par une pompe, on aspire la solution ammoniacale d'acéty- ainsi obtenue au pied de la colonne de dissolution, et on la comprime, puis on la fait traverser un échangeur thermique où elle cede ses frigories et on l'introduit dans une colonne de dégazage (ou colonne de stripping) à plateaux. Le pied de cette colonne de dégazage est pourvu d'un dispositif de chauffage alimenté par un fluide dont le potentiel calorifique peut être faible, par exemple de l'eau cnaude de récupération.
Par rapport au niveau d'introduction de la solution .ammoniacale d'acétylène, la partie supérieure de la colonne joue le rôle de concentrateur d'acétylène dans la pnase ammoniacale, tandis que la partie basse agit comme colonne d'épuise- ment. Au pied de la colonne de dégazage, on obtient de l'ammoniac pu.-^ qui, après passage et refroidissement dans l'échangeur thermique (récupération des frigories de la solution ammoniacale d'acétylène), est détendu et renvoyé en tête de la colonne de dissolution.
En tête de la colonne de dégazage, on effectue une dernière concentration de l'acétylène de la phase gazeuse par condensation partielle d'ammoniac, la quantité d'ammoniac condensé étant fonction de la température de l'eau de réfrigération utilisée au condenseur.
L'ammoniac condensé =si recyclé comme reflux dans la dolonne de
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dégazage. A la sortie du condenseur, on obtient une phase gazeuse dont la concentration de sécurité est fonction de la pression imposée pour la mise en oeuvre de l'acétylène pur final.
En appliquant le procédé de la préserve invention: il est possible d'obtenir de 1'acétylène sous une pression pouvant dépasser 50 ata, la limite de stabilité étant fonction du rapport pondéral entre l'ammoniac et l'acétylène.
Des essais systématiques effectués a différentes pressions et concentrations ont montré la stabilité complète des mélanges suivants pour les pressions correspondantes:
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<tb> Composition <SEP> du <SEP> mélange <SEP> Rapport <SEP> pondéral <SEP> Limite <SEP> de <SEP> stabilise
<tb>
<tb>
<tb> (pourcentages <SEP> pondéraux) <SEP> NH3/C2H2
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<tb> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP>
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<tb> C2H2 <SEP> NH3
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<tb> 100 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 2 <SEP> ata <SEP> environ
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<tb> 50 <SEP> 50 <SEP> 1 <SEP> 13 <SEP> eta
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<tb> 45 <SEP> 55 <SEP> 1,22 <SEP> 16 <SEP> ata
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<tb> 40 <SEP> 60 <SEP> 1,
5 <SEP> 20 <SEP> ata
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<tb>
<tb>
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<tb> 20 <SEP> 80 <SEP> 4 <SEP> 50 <SEP> ata
<tb>
C'est ainsi que, par exemple, au départ d'une solution ammoniacale d'acétylène à 15 en poids, on utilise une colonne de dégazage comportant 20 plateaux, chauffée à sa partie inférieure a environ 40 C. et maintenue sous une pression de 16 eta. Au sommet de cette colonne, où la température est d'environ 35 C., on recueille un mélange gazeux constitué de 25 % en poids d'acétylène et 75en poids d'ammoniac. On augmente la concentration en acétylene dans ceste phase gazeuse par condensation d'ammoniac en la faisant passer dans un condenseur alimenté par de l'eau à 20 C. environ.
L'ammoniac condensé est renvoyé, comme reflux, au sommet de la colon.ne de déga- zage. A la sortie du condenseur, on obtient un mélange stable à 55 en poids d'ammoniac et 45 en poids d'acétylène.
Ainsi stabilisé par les vapeurs d'ammoniac, l'acetylene est envoyé sous pression vers le lieu d'utilisation, par des conduites à gaz ordinaires, en évitant évidemment l'utilisation de conduites en alliages contenant des métaux, tels le cuivre et l'argent, formant, avec l'acétylène, des acétylures explosifs.
Pour la plupart des réactions dans lesquelles l'acétylène intervient comme matière de départ, il est préférable de séparer au
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préalable l'ammoniac stabilisant. A cet effet, on lave le mélange gazeux d'acétylène et d'ammoniac, soit par de l'eau., dans une colonne munie d'un dispositif de réfrigération éliminant les calories de dissolution, avec formation d'une solution aqueuse d'ammoniaque, soit par un réactif acide dans un dispositif thermiquement stabilisé avec production du sel ammonique correspondant.
L'ammoniac gazeux, sortant par le sommet de la colonne de dissolution, ne contient pratiquement pas d'acétylène. Plusieurs méthode' peuvent être utilisées pour la récupération de cet ammoniac.
Une méthode particulièrement simple consiste à comprimer puis a condenser cet ammoniac, ou'on soumet ensuite à un échange thermique (refroidissement) avec la solution froide soutirée au pied de la colonne de dissolution, avant de le renvoyeren tête de cette colonne où il est utilisé pour la dissolution d'une nouvelle quantité d'acé- tylène.
Une autre méthode, particulièrement intéressante lorsque 1'ammoniac stabilisant l'acétylène est séparé de ce dernier sur le lieu d'utilisation par lavage à l'eau avec retour de l'eau ammonia- cale vers l'installation de dissolution, consiste à dissoudre dans l'eau, 1'ammoniac vaporisé sortant en tête de la colonne de disso- lution. On mélange les deux solutions aqueuses ammoniacales ainsi obtenues et on les soumet à une distillation sous pression, ce qui permet de récupérer l'ammoniac sous forme liquide et de le recycler dans la colonne de dissolution.
-Litre d'exemple non limitatif et afin de mieux faire ressortir le procédé de la présente invention, un mode d'application de ce procédé est donné ci-après, avec référence au schéma d'une installation, donné à la figure 1.
La colonne 1 est une colonne à plateaux dans laquelle on introduit de l'acétylène pur par la conduite 2, tandis que par le sommet de cette colonne, on introduit de l'ammoniac liquide, amené par la conduite 3. Pendant son mouvement ascendant, l'acétylène se dissout dans l'ammoniac, par barbotage aux différents plateaux.
L'ammoniac introduit dans cette colonne et ayant récupéré des frigo- ries par échange thermique comme décrit ci-après, est a une tempéra-
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ture de -60 C. D'autre part, il se produit une vaporisation d'une partie de cet ammoniac au cours de la dissolution de l'acétylène, de sorte que la température de la colonne descend à -70 0. Au démar- rage, elle est d'environ -30 C. Dans ces conditions, on atteint aisément une dissolution complète de l'acétylène dans l'ammoniac, la phase gazeuse sortant de la colonne 1 par la conduite 4 étant unique- ment de l'ammoniac.
Au pied de cette colonne 1, on soutire une solu- tion ammoniacale d'acétylène à 10 % d'acétylène environ, par exemple une solution contenant 700 kg./H. d'acétylène et 7.700 kg./H. d'ammo- niac à -70 C. Après compression à 16 kg./cm2 dans le compresseur à liquide 5 et échange de frigories dans l'échangeur 6, la solution ammoniacale d'acétylène, à une température de 25 C. est amenée, par la canalisation 7, dans le séparateur 8. La faible quantité d'acétylène désorbé de la solution ammoniacale quitte le séparateur 8 par la con- duite 9 et on l'introduit dans la colonne 10, tandis que la solution est introduite aussi dans cette colonne 10, à un niveau légèrement supérieur à celui d'introduction de l'acétylène gazeux.
Cette cclcnne 10 de dégazage d'acétylène et d'ammoniac, ou colonne de stripping, est surmontée d'une partie 11 munie d'un condenseur 12. La colonne 10 est: du type colonne à plateaux et elle est cnauffée, au fond, par circula- tion d'eau à 50 C. dans un serpentin 13. Tout l'acétylène de la solution et une partie de l'ammoniac sont libérés sous ferme gazeuse.
Cn règle la proportion d'ammoniac accompagnant l'acétylène, ainsi que la pression de cette phase gazeuse, par réglage de la température du condenseur 12.
En maintenant à 16 C. la température de ce condenseur, on obtient une phase gazeuse à 13 atmosphères, composée de 670 kg./H. d'acétylène et 670 kg./H. d'ammoniac, qui, par la canalisation 14, est envoyée sous pression sur le lieu d'utilisation de l'acétylène.
Par mesure de sécurité, compte-tenu de l'enricnissement progressif de la phase gazeuse en acétylène, les plateaux supérieurs de la colonne 10 sont munis d'anneaux Raschig, tandis que la partie 11 est constituée d'un faisceau de tubes, munis intérieurement de cloi- sons verticales métalliques, disposées de sorte que la section trans-
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versale d'un tube a la forme étoilée représentée à la figure II. Cette disposition a pour but d'obtenir un diamètre hydraulique de 10 maxi-
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mum, le diamètre hydx-aulique étant donné par la fcrcule d = 4 SI:? où B est la surface de la section transversale du tube, 'candis que? est le périmètre des surfaces mouillées. Dans ce cas, le mouillage est
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obtenu par 11 aII1'1loniac condensé et retournant au fond de la colonne 10.
La canalisation 14, d'un diamètre interne de 50 mmo, peut avoir plusieurs kilomètres de longueur. Elle est munie, à intervalles réguliers, de coupe-feux classiques. Par le fond de la colonne 10 et
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10 conduite 15, On soutire de l'ammoniac liauide ('7 0:;:;0 1r0'./":;- ' s*=- dant en dissolution un peu d'acétylène (la kg./H.). On porte cet ammo-
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niac 2.- une pression de 15 kg./cm2 par le. compresseur 16 puis l'intro- duit dans la colonne 17 de distillation dont le pied est maintenu a 55 0.
Le sommet de cette colonne 17 est pourvu d'un condenseur. L'acé-
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tyléne, accompagné d'aisnoniac, s'échappant de cezte colonne par la canalisation 18 est lavé à l'eau, pour éliminer 1 cy..¯:GniC:C, 1'a:&zji-Tie pur ainsi obtenu étant renvoyé au pied de la colonne 1. Aux pls.v'2a'xx: supérieurs de la colonne 17, on soutire, par la conduite 19, 2.1 ;::...ç.liac qui, après réfrigération dans l'écnangeur 2.0 parcouru par de l'eau à #"-rcn 25 0. et récu8ratlcn ssv ...is.5vi.iva anG 116caDbur 5, pé= échange avec la solution froide d'acétylène dans l'ammoniac, est réutilisé dans la colonne 1 pour dissoudre de nouvelles quantités d'acétylène.
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L'acétylène gazeux, szabilisé par i' c:..ttl;tC es'c ;.8:' '-,'..i' la canalisation 14, sur le lieu d'utilisation de l'acétylène. Si on désire obtenir cet acétylène à l'état pur, on introduit le mélange gazeux dans la colonne 21 de lavage à l'eau, soit 3 m3/H. d'eau peur le mélange gazeux considéré . Au sommet de cette colonne 21, on récu-
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père 665 k./H. ou 570 n3/Ii. d'acétylène pur, que, par la conduite L2, on dirige imnédiatewent vers le réacteur de synthèse cbimiaue. La solution aqueuse, soit 3 m3/H. d'une solution aqueuse à 225 gr. d'ammoniac par litre, soutirée en pied de la colcnne 21, est distillée pour récupération de cet anmoniac.
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BELGIAN SCCIETE OF NITROGEN AND CHEMICALS OF MARLY
PROCESS FOR STABILIZING ACETYLENE GAS UNDER PRESSURE
The present invention relates to a process for stabilizing gaseous acetylene under pressure and especially relates to a process for compressing acetylene and transporting it under pressure under absolute conditions of safety.
Acetylene, having a triple carbon-carbon bond, is a very reactive product, serving as a raw material for many chemical syntheses. For many of these reactions, however, it is advantageous to operate at elevated pressure and temperature. However, at a pressure slightly above 1 atm., Pure acetylene can give rise to an explosive reaction with decomposition.
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into its constituent parts, under the effect of an electric spark or any other cause of ignition. This instability of acetylene constitutes a limitation of its use.
It has already been proposed to stabilize the gaseous acetylene by diluting it with normally gaseous products, in particular hydrogen, nitrogen, ethylene, carbon monoxide and methane or with vapors of organic compounds. This is how we can get
Acetylene under pressure by a method comprising contacting acetylene at low pressure with a normally liquid compound having a high vapor pressure and maintained at a temperature such that the acetylene becomes saturated with vapors of. this organic compound, then compression of this gas mixture thus obtained (British patent 641.436 = American patent 2.472.C84).
These processes still have many drawbacks, in particular when pure acetylene must finally be obtained under high pressure. In fact, it is necessary to mix acetylene with large quantities of diluent, then to bring this mixture to the desired pressure using special compressors which must be designed for pressures clearly higher than the normal pressures of 'use. Local overheating is always possible with mechanical compressors and safety is not absolute.
In addition, the expenditure of additional energy, due to the presence of a diluent, is important. On the other hand, a significant additional installation is sometimes necessary to remove the stabilizer. These methods are therefore not advantageous, neither technically nor economically.
The transport of pure acetylene under pressure at great distances has also been the subject of many researches but they have not given any interesting solutions. It is thus that the transport of acetylene was proposed in bundles of narrow sandstone tubes, or in ordinary conduits fitted with filling bodies, of the Raschig ring type, or even in conduits without filling. but where acetylene entrains, in suspension, finely divided solid particles. Such solutions are not economical, especially as a result of the complications they cause.
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From the point of view of the development of the uses of acetylene, it has proved to be particularly advantageous to be able to have a simple and economical process, making it possible to obtain pure acetylene, under pressure, in any location. of use, in absolute safety conditions.
This result is achieved by the process of the present invention which consists in dissolving acetylene in anhydrous liquid ammonia, in compressing this solution, with. heating in a column maintained under pressure, which gives rise to the formation of a pressurized gas phase consisting of acetylene and ammonia, to conduct this gas mixture, in ordinary gas pipes, to the place of use of acetylene, then to remove by simple washing the gaseous ammonia so as to release the pure gaseous acetylene under pressure.
This process mainly offers the advantage of giving pure acetylene under pressure, by using, instead of a gaseous phase compression by compressor, requiring special safety measures, a liquid phase compression by pump, this leads to a noticeable reduction in driving force and investments and ensures absolute operational safety.
The industrial implementation of the process of the present invention is particularly simple and very flexible, as emerges from the description below of its various essential phases.
The ammoniacal acetylene solution is prepared by introducing pure acetylene, at atmospheric pressure, at the bottom of a dissolution column, of the tray column type, at the top of which the cold anhydrous liquid ammonia is brought. During its upward movement, acetylene dissolves in ammonia, by bubbling through the different plates. The heat of dissolution and the decrease in the partial tension of the ammonia cause the vaporization of a part of this ammonia and the frigories resulting from this vaporization, condition the thermal regime of the column.
At atmospheric pressure, the average temperature of this column stabilizes at about
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-30 C. Under these conditions, 1 volume of ammonia theoretically dissolves 125 volumes of acetylene.
The respective amounts of acetylene and ammonia are adjusted so that all the acetylene introduced is dissolved in the ammonia so that the gaseous phase leaving the top of the column is not formed. than ammonia vapors. In practice, 5.5 kg is used. of anhydrous liquid ammonia per kg. acetylene introduced, so that at the bottom of this dissolution column, an ammoniacal solution is obtained containing about 15% by weight of acety. born.
In the case where it is desired to obtain an ammoniacal solution more concentrated in acetylene, the temperature of the dissolution column is lowered, for example by supplying external frigories, the dissolving power of liquid ammonia for acetylene increasing as a function of of this lowering of temperature.
By a pump, we suck the ammoniacal solution of acetyl thus obtained at the foot of the dissolution column, and it is compressed, then it is passed through a heat exchanger where it releases its frigories and it is introduced into a column of degassing (or stripping column) with trays. The foot of this degassing column is provided with a heating device supplied with a fluid whose calorific potential may be low, for example cnaude recovery water.
Relative to the level of introduction of the ammoniacal acetylene solution, the upper part of the column acts as an acetylene concentrator in the ammoniacal base, while the lower part acts as a stripping column. At the foot of the degassing column, pu .- ^ ammonia is obtained which, after passing through and cooling in the heat exchanger (recovery of the frigories of the ammoniacal acetylene solution), is expanded and returned to the head of the dissolution column.
At the head of the degassing column, a final concentration of the acetylene of the gas phase is carried out by partial condensation of ammonia, the quantity of condensed ammonia being a function of the temperature of the refrigeration water used in the condenser.
Condensed ammonia = if recycled as reflux in the dolonne de
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degassing. On leaving the condenser, a gaseous phase is obtained, the safety concentration of which is a function of the pressure imposed for the use of the final pure acetylene.
By applying the process of the present invention: it is possible to obtain acetylene under a pressure which may exceed 50 ata, the stability limit being a function of the weight ratio between ammonia and acetylene.
Systematic tests carried out at different pressures and concentrations have shown the complete stability of the following mixtures for the corresponding pressures:
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<tb> Composition <SEP> of <SEP> mixture <SEP> Weight <SEP> ratio <SEP> Limit <SEP> of <SEP> stabilizes
<tb>
<tb>
<tb> (<SEP> weight percentages) <SEP> NH3 / C2H2
<tb>
<tb> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP>
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<tb> 100 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 2 <SEP> ata <SEP> approximately
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<tb> 50 <SEP> 50 <SEP> 1 <SEP> 13 <SEP> eta
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<tb> 45 <SEP> 55 <SEP> 1,22 <SEP> 16 <SEP> ata
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<tb> 40 <SEP> 60 <SEP> 1,
5 <SEP> 20 <SEP> ata
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<tb>
<tb>
<tb> 20 <SEP> 80 <SEP> 4 <SEP> 50 <SEP> ata
<tb>
Thus, for example, starting from an ammoniacal acetylene solution at 15 by weight, a degassing column comprising 20 plates is used, heated at its lower part to approximately 40 C. and maintained under a pressure of 16 eta. At the top of this column, where the temperature is about 35 ° C., a gas mixture consisting of 25% by weight of acetylene and 75% by weight of ammonia is collected. The concentration of acetylene in this gas phase is increased by condensation of ammonia by passing it through a condenser supplied with water at about 20 ° C..
The condensed ammonia is returned, as reflux, to the top of the degassing column. On leaving the condenser, a mixture is obtained which is stable at 55 by weight of ammonia and 45 by weight of acetylene.
Thus stabilized by ammonia vapors, acetylene is sent under pressure to the place of use, through ordinary gas pipes, obviously avoiding the use of pipes made of alloys containing metals, such as copper and copper. silver, forming, with acetylene, explosive acetylides.
For most reactions where acetylene is used as the starting material, it is preferable to separate with
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the stabilizing ammonia beforehand. For this purpose, the gaseous mixture of acetylene and ammonia is washed, either with water., In a column provided with a refrigeration device eliminating the calories of dissolution, with formation of an aqueous solution of ammonia, or by an acid reagent in a thermally stabilized device with production of the corresponding ammonium salt.
The gaseous ammonia, exiting the top of the dissolving column, contains virtually no acetylene. Several methods can be used for the recovery of this ammonia.
A particularly simple method consists in compressing and then condensing this ammonia, where it is then subjected to a heat exchange (cooling) with the cold solution withdrawn at the bottom of the dissolution column, before returning it to the top of this column where it is used. for dissolving a further quantity of acetylene.
Another method, which is particularly advantageous when the acetylene stabilizing ammonia is separated from the latter at the place of use by washing with water with the ammonia water returning to the dissolution plant, consists in dissolving in water, the vaporized ammonia exiting the top of the dissolving column. The two aqueous ammoniacal solutions thus obtained are mixed and subjected to pressure distillation, which makes it possible to recover the ammonia in liquid form and to recycle it in the dissolution column.
-Liter of non-limiting example and in order to better demonstrate the process of the present invention, an application mode of this process is given below, with reference to the diagram of an installation, given in FIG. 1.
Column 1 is a tray column into which pure acetylene is introduced via line 2, while through the top of this column, liquid ammonia is introduced, supplied via line 3. During its upward movement, acetylene dissolves in ammonia by bubbling through the different plates.
The ammonia introduced into this column and having recovered from the refrigerators by heat exchange as described below, is at a temperature.
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ture of -60 C. On the other hand, a vaporization of part of this ammonia occurs during the dissolution of acetylene, so that the temperature of the column drops to -70 0. On starting rage, it is about -30 C. Under these conditions, complete dissolution of acetylene in ammonia is easily achieved, the gas phase leaving column 1 through line 4 being only ammonia. .
At the bottom of this column 1, an ammoniacal acetylene solution containing approximately 10% acetylene is withdrawn, for example a solution containing 700 kg./H. of acetylene and 7,700 kg./H. of ammonia at -70 C. After compression to 16 kg./cm2 in the liquid compressor 5 and exchange of frigories in the exchanger 6, the ammoniacal acetylene solution, at a temperature of 25 C. is brought to , through line 7, into separator 8. The small quantity of acetylene desorbed from the ammoniacal solution leaves separator 8 through line 9 and is introduced into column 10, while the solution is also introduced into this column 10, at a level slightly higher than that of introduction of the gaseous acetylene.
This cclcnne 10 for degassing acetylene and ammonia, or stripping column, is surmounted by a part 11 provided with a condenser 12. Column 10 is: of the tray column type and it is cnauffée, at the bottom, by circulating water at 50 ° C. in a coil 13. All the acetylene in the solution and part of the ammonia are released under a gas lock.
Cn regulates the proportion of ammonia accompanying the acetylene, as well as the pressure of this gas phase, by adjusting the temperature of the condenser 12.
By maintaining the temperature of this condenser at 16 ° C., a gas phase at 13 atmospheres is obtained, composed of 670 kg./H. of acetylene and 670 kg./H. ammonia, which, through line 14, is sent under pressure to the place of use of acetylene.
For safety reasons, given the gradual encrustation of the gas phase in acetylene, the upper plates of column 10 are provided with Raschig rings, while part 11 consists of a bundle of tubes, fitted internally vertical metal partitions, arranged so that the cross section
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versal of a tube has the star shape shown in Figure II. The purpose of this arrangement is to obtain a hydraulic diameter of 10 maximum
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mum, the hydx-aulic diameter being given by the fcrcule d = 4 SI :? where B is the cross-sectional area of the tube, 'candis que? is the perimeter of wetted surfaces. In this case, the wetting is
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obtained by 11 aII1'1loniac condensed and returning to the bottom of column 10.
Line 14, with an internal diameter of 50 mm, can be several kilometers in length. It is fitted, at regular intervals, with conventional firebreaks. Through the bottom of column 10 and
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10 line 15, ammonia liauide ('7 0:;:; 0 1r0' ./":;- 's * = - while dissolving a little acetylene (kg./H.) Is withdrawn. We wear this ammo-
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niac 2.- a pressure of 15 kg./cm2 by the. compressor 16 then introduces it into distillation column 17, the bottom of which is maintained at 55 0.
The top of this column 17 is provided with a condenser. The ace-
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tylene, accompanied by aisnoniac, escaping from this column through line 18 is washed with water, to remove 1 pure cy..¯: GniC: C, 1'a: & zji-Tie thus obtained being returned to the foot of column 1. At pls.v'2a'xx: upper ones of column 17, one withdraws, through line 19, 2.1; :: ... ç.liac which, after refrigeration in the freezer 2.0 through which water at # "- rcn 25 0. and recu8ratlcn ssv ... is.5vi.iva anG 116caDbur 5, pe = exchange with the cold solution of acetylene in ammonia, is reused in column 1 to dissolve new quantities of acetylene.
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Gaseous acetylene, szabilisé by i 'c: .. ttl; tC es'c; .8:' '-,' .. i 'line 14, at the place of use of acetylene. If it is desired to obtain this acetylene in the pure state, the gas mixture is introduced into the column 21 for washing with water, ie 3 m 3 / H. of water for the gas mixture considered. At the top of this column 21, we recu-
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father 665 k./H. or 570 n3 / Ii. of pure acetylene, which, through line L2, is directed imnédiatewent to the cbimiaue synthesis reactor. The aqueous solution, i.e. 3 m3 / H. of an aqueous solution of 225 gr. of ammonia per liter, withdrawn at the bottom of column 21, is distilled to recover this ammonia.