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Procédé de séparation des hydrocarbures supérieurs des gaz de pyrolyse contenant de l'acétylène et de l'éthylène.
La présente invention a pour objet un procédé de séparation des hydrocarbures supérieurs, en particulier des hydrocarbures comportant au moins 3 atomes de carbone, des gaz contenant de l'acétylène et/ou de l'éthylène et provenant, par exemple, de la décomposition thermique des hydrocarbures liquides.
On sait séparer des hydrocarbures supérieurs, en particulier des paraffines, des oléfines, des benzènes et des acétylènes supérieurs : tels que le diacétylène, le méthyl-
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acétylène ou le monovinyl-acitylène, des gaz contenant de l'acétylène et/ou de l'éthylène et provenant de la décomposition thermique des hydrocarbures liquides, par condensation frac- tionnée ou par absorption à l'aide de solvants convenables, par exemple de l'essence, dans un domaine de température compris entre + 30 et -50 . Comme agent absorbant on peut utiliser l'hydrocarbure à décomposer ou une fraction de cet hydrocarbure.
On isole ensuite les constituants du gaz de pyrolyse dissous dans l'agent absorbant ou, dans le cas où l'agent absorbant sert d'hydrocarbure de base pour la pyrolyse, on conduit l'agent absorbant à la pyrolyse.
Les procèdes connus présentent un grand nombre d'inconvénients qui ne permettent pas de mettre en oeuvre ces procédés en toutesécurité, ou d'obtenir une rentabilité accep- table. Ainsi dans les procédés connus, la séparation des impure- tés mentionnées est souvent très incomplète de sorte que l'on obtient un produit final fortement contaminé. On ne peut sup- primer ce défaut qu'en utilisant de grandes quantités de sol- vant dans un procédé de purification à plusieurs stades, dans lequel on ne peut pas toutefois empêcher les vapeurs du solvant de pénétrer, du fait de la tension de vapeur, dans les par- ties du dispositif intercalées à la suite, où elles provoquent des perturbations et d'où elles doivent être éliminées, occa- sionnant ainsi des dépenses considérables.
Le solvant contami- né obtenu à la fin du procédé de purification doit être régéné- ré, ce qui nécessite encore des appareils supplémentaires et, par conséquent, un investissement additionnel.
Si l'on utilise l'hydrocarbure de base comme agent de purification, il est souvent nécessaire de concentrer les impuretés qui y sont dissoutes et les constituants gazeux explosifs qui, du fait de la pression partielle, tendent à se décomposer spontanément, d'où un manque de sécurité du
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procédé. Conjointement avec les impuretés concentrées, l'hydro- carbure de base après avoir été évaporé comma mentionné peut être conduit directement dans la pyrolyse. Au cours de l'évapora- tion, une partie des impuretés, par exemple les acétylènes supérieurs, peut se polymériser et obstruer le dispositif d'é- vaporation.
Pour éviter une interruption du procédé de purifica- tion, il est par conséquent nécessaire de travailler avec deux évaporateurs et de les nettoyer régulièrement à intervalles rap- procnés.
Or, la demanderesse a trouvé que l'on peut éviter les inconvénients des procédés connus, et séparer des hydrocarbures supérieurs, en particulier des hydrocarbures comportant au moins trois atomes de carbone tels que des paraffines, des oléfines, des benzènes et des acétylènes supérieurs, du mélange de gaz brut contenant de l'acétylène et/ou de l'éthylène et provenant de la pyrolyse des hydrocarbures liquides, si on lave d'abord à une température comprise entre environ -60 et environ -80 et sous des pressions de 10-20 atmosphères environ le mélange de gaz brut avec un courant partiel de l'hydrocarbure liquide destiné à la pyrolyse, on fait évaporer et on surchauffe à une température comprise entre 400 et 5000 à la pression atmosphérique le reste de l'hydrocarbure liquide qui en constitue la plus grande partie,
et l'on combine cet hydrocarbure surchauffé avec le liquide de lavage contaminé par des hydrocarbures supérieurs et chauffé à une température inférieure au point d'ébullition avant de la soumette à la pyrolyse.
On conduit le courant partiel de l'hydrocarbure de base dérivé comme liquide de lavage, qui s'élève à environ 30-60% de la quantité totale de l'hydrocarbure de base, dans un procédé de lavage, de préférence à un seul stade, en contre-courant avec le mélange de gaz brut contenant de l'acétylène et/ou de l'éthylène, en maintenant au-dessus de l'entrée du liquide de lavage,
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refroidi à environ 40 à environ -60 , dans le stade de purification, une zone de refroidissement ou de condensation dans laquelle des quantités considérables d'environ 10 à environ 30% de l'acétylène, de l'éthylène et d'autres gaz condensables sont liquéfiées, augmentant ainsi l'effet de lavage du liquide de lavage utilisé.
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On chasse l'acétylène et l'éthylène dissous dans .Le ai axae ae iavage co me une sewperasare a'environ -40 par exemple, qui est supérieure à la température d'absorption dans le procédé de lavage, par soufflage avec une partie du gaz résiduaire préchauffé sortant du stade de purification et après la séparation de l'acétylène et/ou de l'éthylène. L'expulsion de l'acétylène et/ou de l'éthylène du liquide de lavage contaminé est effectuée ou bien dans une zone d'expulsion se trouvant dans le stade de purification au-dessous de 1-entrée du mélange de gaz brut dans ce stade de purification, ou bien dans un disposi- tif de soufflage séparé.
Four séparer déjà, avant le procédé de lavage, une partie des composants du mélange de gaz brut qui sont les plus solubles dans le liquide de lavage, tels que le diacé- tylène, le benzène, le phénylacétylène, et qui sont suscepti- bles de se polymériser partiellement, il est recommandé, bien que ce ne soit pas nécessaire, de charger les stades de refroidissement intercalés avant le stade de purification propre avec un courant paftiel du liquide de lavage dérivé pour refroidir le mélange de gaz brut à une température d'environ -60 . La quantité de courant partiel dérivé du liquide de lavage s'élève jusqu'à environ 10 % par rapport à la quantité d'hydrocarbure de lavage.
On peut refroidir les stades de refroidissement individuels par des cycles de réfrigération séparés ou à l'aide du gaz résiduaire sortant
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du stade de purification à une température basse après sépara- tion de l'acétylène de manière connue.
Le liquide de lavage contaminé sortant des stades de refroidissement est combiné avec la plus grande partie de l'hydrocarbure de lavage avant qu'il n'entre dans la zone d'expulsion. @
A l'encontre du procédé connu, le procédé suivant @ l'invention offre l'avantage que l'on peut séparer complète-
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L purification, de préférence à un seul stade, du mélange de @ gaz brut contenant de l'acétylène et/ou de l'éthylène et obtenu dans la décomposition thermique des hydrocarbures li- quides , avec une petite quantité de l'hydrocarbure de base destiné à la pyrolyse, comme l'essence, de sorte que l'on peut d'abord faire évaporer et surchauffer la plus grande partie de l'hydrocarbure de base sans danger de polymérisa- tion,
et combiner les vapeurs juste avant le procédé de décom- position avec le liquide de lavage contaminé et préchauffé qui est alors également évaporé et soumis à la pyrolyse. On peut réaliser selon l'invention le procédé de purification à un seul stade avec un minimum de dépense pour les appa- reillages, car, contrairement aux procédés connus, on renonce à une régénération du solvant contaminé. En ne combinant le liquide de lavage contaminé avec la plus grande partie de l'hydrocarbure liquide destiné à la pyrolyse qu'immédiatement avant l'entrée dans le procédé de décomposition, on évite une obstruction de l'appareil par les produits de polymérisation .
De plus, dans le procédé suivant l'invention, on tourne le danger dans la séparation de l'acétylène dissous dans le liquide de lavage en faisant passer le liquide de lavage préchauffé dans un échangeur de chaleur à environ -40 dans lequel on insuffle le gaz résiduaire inerte sortant du stade de purification et obtenu après séparation de l'acétylène, de sorte que l'acétylène dissous dans le liquide de lavage
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est expulsé sans danger à !;état dilué.
La description qui va suivre se référant au dessin ci-joint donné à titre d'exemple non limitatif fera mieux comprendre l'invention. Le dessin représente un schéma d'écou- lement qui est illustré par l'exemple suivant.
E X E M P L E.
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On introduit par la conduite 1 dans le réfrigérant 2, Soas r8UU U u u 'oO t3b .yerr de 440 , 1000 m3 (mesurés dans les conditions normales) rar heure d'un gaz brut de la composition A (voir le tableau suivant) obtenu dans la pyrolyse de l'essence, et on refroi- dit le gaz par échange de chaleur avec des gaz de retour du dispositif de séparation de gaz 3, lesquels gaz entrant dans l'échangeur de chaleur 2 par la conduite 4. Le gaz brut est passé par la conduite 5 dans le réfrigérant 6 où il est refroidi ultérieurement par évaporation de l'ammoniaque, et par la conduite 7 dans l'échangeur de chaleur 8 refroidi par évaporation de l'éthylège, Il sort de là à une température de -65 .
Pendant que le gaz brut amené aux échangeurs de chaleur 2, 6, et 8 par les conduites 1, 5 et 7 pour être refroidi tra- verse ces échangeurs de bas en haut, il est arrosé chaque fois avec 5' kg/h d'essence injectée dans les parties supérieures des échangeurs de chaleur à partir des conduites 19, 20 et 21. L'arrosage sert uniquement à diluer les matières séparées très concentrées obtenues au cours du refroidissement du gaz brut et constituées de composants à haut point d'ébullition tels que le diacétylène. L'essence utilisée pour arroser le gaz brut dans les échangeurs de chaleur 2, 6 et 8 est dérivée de la conduite 18 et refroidie dans le réfrigérant 22.
La conduite 18 est chargée d'un courant partiel d'essence de 165 kg/h sur une quantité totale de 340 kg/h d'essence, s'é- coulant dans la conduite 16, destinée à la pyrolyse.
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Les produits s'écoulant des échangeurs de chaleur 2, 6 et 8 sont envoyés par les conduites 25, 26 et 27 dans la partie d'expulsion 34 de la colonne de lavage 24 au-dessous de l'entrée du gaz brut refroidi.
Le gaz brut sortant en tête de l'échangeur de chaleur 8 entre à une température de -65 par la conduite 9 dans la partie d'absorption 23 de la colonne de lavage
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24 où il est lavé contrecourant avec 1501g par heure C*KBR"'u!Kac?t.eneetdethylène liqué- fiés. L'essence est introduite dans la partie d'absorption
23, à l'aide de la pompe 17 et par la conduite 18, après avoir été refroidie dans les échangeurs de chaleur
22 et 31, tandis que le mélange d'acétylène et d'éthylène liquide coule dans la partie d'absorption 23 depuis la partie de condensation 32 de la colonne de lavage 24. La partie de condensation 32 de la colonne de lavage 24 est alimentée par la conduite 40 d'environ 30 kg/h d'éthylène liquide provenant du dispositif de séparation de gaz 3 inter- calé à la suite.
Dela colonne de lavage 24, par la conduite 33, sort le mélange gazeux ayant la composition B, mélange qui est exempt d'hydrocarbures comportant plus de 2 atomes de carbone et de vapeurs d'essence. Ce mélange est décom- posé ultérieurement dans le dispositif de séparation de gaz 3 opérant suivant des méthodes connues. Les composants de gaz individuels peuvent être retirés par la conduite 45.
L'acétylène dissous dans le liquide de lavage contaminé est expulsé dans la partie d'expulsion 34 de la colonne de la- vage 24. A cette fin, le liquide de lavage est conduit de la partie d'expulsion 34 par les conduites 28 et 35 dans l'évaporateur 36 duquel l'acétylène est chassé à l'état dilué à une température de -40 , tandis que du gaz résiduaire exempt d'acétylène provenant du dispositif de séparation de gaz 3 est insufié simultanément dans cet évaporateur
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36 à l'aide du ventilateur 37 par les conduites 38 et 39.
Le liquide de lavage libéré de l'acétylène est amené par la conduite 28 dans le compartiment de mélange 29 pour être évaporé. La quantité résiduaire de 175 kg/h d'essence destinée à la pyrolyse et s'écoulant dans la conduite 10 après dérivation du courant partiel mentionné précédemment, est envoyée à l'aide de la pompe 42 par la conduite 43, après chauffage dans le dispositif de chauffage 11, dans l'évaporateur 12 où elle est évaporée. La vapeur sort de l'évaporateur 12 par la conduite;44 et entre dans le dis- positif de surchauffage 13 où elle est chauffée à une tempé- rature de 450 .
La vapeur d'essence surchauffée est amenée par la conduite 30 dans le compartiment du mélange 29 et provoque, par échange de chaleur partiel sans -condensation, l'évaporation du liquide de lavage contaminé introduit dans le compartiment de mélange 29 par la conduite 28. La vapeur d'essence sortant du compartiment de mélange est envoyée dans la pyrolyse.
TABLEAU
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<tb> A <SEP> B
<tb>
<tb> Hydrogène <SEP> 70,0 <SEP> % <SEP> 69.0 <SEP> %
<tb>
<tb> Méthane <SEP> 7,0 <SEP> % <SEP> 6,9 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb> Acétylène <SEP> 15 <SEP> 0 <SEP> % <SEP> 14,8 <SEP> %
<tb>
<tb> 2thylène <SEP> 6,0 <SEP> % <SEP> 8,2 <SEP> %
<tb>
EMI8.2
Héthylacétylène 0,3 % -
EMI8.3
<tb> diacétylene <SEP> 0,3 <SEP> % <SEP> -
<tb>
<tb> Vihylacét.ylène <SEP> 0,2 <SEP> % <SEP> -
<tb>
<tb> Gaz <SEP> résiduaires <SEP> R <SEP> 1,2% <SEP> 1,1 <SEP> %
<tb>
A Composition du gaz brut provenant de la pyrolyse B Composition du gaz sortant de la colonne de lavage R Somme des gaz résiduaires.