Procédé pour la préparation simultanée de propylène dimère et d'une matière première pour essence de propylène polymérisé
La présente invention se rapporte à un procédé pour la préparation simultanée de propylène dimère et d'une matière première pour essence de propylène polymérisé.
Le procédé est caractérisé en ce que l'on introduit un courant d'hydrocarbures contenant du propyrène dans un réacteur contenant un catalyseur, en ce que l'on sépare du courant sortant du réacteur un courant d'hydrocarbures en C3, en ce que l'on prélève un courant sur ledit courant d'hydrocarbures en C a et on recycle le restant dans le réacteur, et en ce que l'on sépare du propylène dimère du courant résiduel sortant du réacteur, ladite matière pre mière étant fournie par ledit courant prélevé et/ou par le reste e dudit courant résiduel après séparation du propylène dimère.
Dans le dessin annexé,
la fig. 1 est un schéma d'une mise en oeuvre du procédé selon l'invention.
La fig. 2 est un graphique de certaines valeurs de l'exemple 1, donnant le pourcentage du propylène présent dans la matière de départ qui est converti en dimère en fonction du taux de conversion du propylène par passage dans le réacteur.
La fig. 3 est un graphique de certaines valeurs mentionnées à L'exemple 1, donnant le pourcentage du propylène présent dans la matière de départ qui est converti en matière première pour essence de propylène polymérisé, en fonction du taux de conversion du propylène par passage dans le réacteur.
Les différentes courbes des fig. 2 et 3 correspondent à différents rapports de recyclage.
A la fig. 1, une matière de départ contenant du propylène, par exemple une fraction d'hydrocarbures principalement en C, et contenant du propylène et du propane, est amenée au réacteur 12 contenant un catalyseur de dimérisation, par une conduite 11. Le courant sortant du réacteur est amené par une conduite 13 dans une colonne 14a. Dans cette colonne, une fraction en C, est séparée, et elle est retirée par une conduite 15. Une partie principale de cette fraction en C est recyclée par une conduite 16 dans la conduite 11 et par conséquent dans le réacteur 12.
Une petite partie de ladite fraction en C, est prélevée par une conduite 18 et amenée dans un ensemble 21 de production d'essence de propylène poly mérisé. Le restant du courant sortant du réacteur, après séparation de la fraction d'hydrocarbures en C3, est amené par une conduite 22 à une colonne 14b, où il est séparé en une fraction C4-C,, qui est amenée par une conduite 23 à l'ensemble à essence 21. La matière restant dans la colonne 14b est ame née par une conduite 24 dans une colonne 14c, dans laquelle du dimère est t séparé comme produit et re- tiré par une conduite 25. La fraction restante, comprenant du trimère de propylène et des fractions plus lourdes, est retirée par une conduite 26.
Selon sa composition, cebte fraction peut être amenée par une conduite 27 (représentée en trait interrompu) à l'ensemble à essence 21, ou peut être mélangée à l'essence de propylène polymérisé retirée de l'ensemble 21 par une conduite 28.
Bien que cette séparation ne soit pas illustrée dans s la fig. 1, il est entendu que la matière retirée de la colonne 14c par la conduite 26 est un polymère du propylène et peut être utilisée telle quelle.
En variante, elle peut être fractionnée pour fournir le trimère, le tétramère, et des polymères supérieurs du propylène. Ainsi, la présente invention englobe la production simultanée de propylène dimère et de propylène polymère, comprenant le passage d'un courant d'hydrocarbures contenant du propylène dans un réacteur contenant un catalyseur de dimérisation, la séparation d'un courant d'hydrocarbures en C3 du courant sortant du réacteur, le prélèvement d'un courant, opéré sur ledit courant d'hydrocarbures, le recyclage du restant dudit courant dans le réacteur et la séparation du propylène dimère et du polymère trimère du restant du courant sortant du réacteur.
Le catalyseur utilisé dans le réacteur 12 peut être n'importe quel catalyseur de dimérisation. Un catalyseur convenant particulièrement à un mode d'exécuti on du présent procédé est le catalyseur silice-alumine neutralisé divulgué et revendiqué dans le brevet No 400573.
Le procédé décrit oi-dessus offre un moyen d'une grande souplesse pour la production simultanée de propylène dimère et de matière première pour essence de propylène polymérisé. Cette souplesse ressort du fait que le rapport pondéral du propylène dimère produit à la matière première pour essence de propylène polymérisé, et par conséquent à l'essence de propylène polymérisé, peut être modifié en faisant varier la conversion par passage dans le réacteur, le rapport volumétrique du recyclage à la matière de départ fraîche ou la proportion du prélèvement soutiré de la fraction d'hydrocarbures en C3.
La conversion du propylène par passage est bien entendu fonction de l'activité du catalyseur particulier utilisé, de la température et de la pression à laquelle la réaction a lieu, et de la durée de séjour.
Le rapport de recyclage peut t être modifié comme désiré et en relation avec la conversion par passage et la proportion du prélèvement.
Le courant de prélèvement est réglé de manière
à retirer du système la même quantité par unité de temps d'hydrocarbures saturés en C3 que la quantité introduite par unité de temps dans la matière pre mière fraîche.
On voit que ces trois variables, la conversion par passage, le rapport de recyclage et la proportion du prélèvement, sont liées l'une à l'autre et qu'en fixant deux de celles-ci, on détermine la troisième.
L'invention est illustrée par l'exemple suivant:
On fait passer une fraction d'hydrocarbures de raffinerie en 3 contenant 40 moles pourcent de propylène et 60 moles pourcent de propane dans un réacteur contenant un catalyseur de silice-alumine neutralisé (obtenu comme décrit dans le brevet No 400573) en maintenant la zone de réaction à 4540 C. On fractionne le courant sortant du réacteur pour obtenir une fraction d'hydrocarbures en C3, que l'on recycle dans le réacteur dans les rapports volumétriques recyclage/matière première indiqués cidessous.
On obtient les conversions par passage de propylène, le nombre de moles de propylène converti en dimère pour 100 moles de propylène présent dans la matière de départ et le nombre de moles de propylène converti en matière première pour essence de propylène polymérisé, rapporté à 100 moles de propylène, comme indiqué dans le tableau ci-dessous. I1 est entendu que ces derniers chiffres ne tiennent pas compte des pertes minimes dues à la formation d'hydrogène, de méthane, d'éthane et d'éthylène.
Le pourcentage du propylène présent dans la matière de départ qui est converti en dimère est porté dans le graphique de la fig. 2 en fonction de la conversion du propylène par passage, et le pourcentage du propylène présent t dans la matière de départ qui est converti en matière première pour essence de propylène polymérisé, est porté dans le graphique de la fig. 3 en fonction de la conversion du propylène par passage.
Les courbes A et F correspondent à un rapport volumétrique recyclage/matière de départ de 21:1, les courbes B et E à un rapport de 14 : 1 et les courbes C et D à un rapport de 7:1. On voit d'après ces courbes les résultats obtenus en faisant varier la conversion du propylène par passage, le rapport recyclage/matière de départ et la proportion du prélèvement. Les courbes A, B et C illustrent une caractéristique de l'invention qui permet la conversion d'un fort pourcentage du propylène de départ en dimère, comme on le voit d'après les sommets des courbes de la fig. 2.
En outre, comme la matière de départ qui n'est pas convertie en propylène dimère peut être conduite dans l'ensemble de production d'essence de propylène polymérisé, les courbes de la fig. 2 illustrent indirectement la variation du rap port t du dimère au propylène polymère ou à la ma- tière première pour essence de propylène polymérisé, que l'on obtient en faisant varier la conversion, le rapport de recyclage et la proportion du prélèvement.
Avec le catalyseur silice-alumine neutralisé mentionné ci-dessus, la température régnant dans le réacteur est en général maintenue entre 205 et 6500 C, avantageusement entre 315 et 5400 C et de préférence à 4550 C. I1 est entendu que la température peut varier dans de grandes limites, selon l'activité du catalyseur utilisé.
Le réacteur peut opérer à pression atmosphérique ou à une pression supérieure à la pression atmosphérique, avantageusement d'environ 7 à 35 kg/cm2 au manomètre, et de préférence d'environ 17,5 kg/cm2 au manomètre. I1 est préférable d'utiliser le catalyseur particulier décrit dans l'exemple précédent, mais on peut également utiliser une grande diversité de catalyseurs de polymérisation, dont par exemple des solutions aqueuses d'acide phosphorique, l'acide phosphorique solide)), des métaux déposés sur un support, des oxydes métalliques déposés sur un support, des halogénures et alcoylates métalliques, car le procédé selon l'invention est particulièrement souple,
c'est-à-dire que des catalyseurs d'activité et de sélectivité diverses sont utilisables et des résultats avantageux sont obtenus en réglant le rapport recyclage/débit d'entrée et le débit du prélèvement.
La conversion par passage du propylène peut être de 1 /o à 75 /o environ, avantageusement de 5 /o à 50 0/o environ et de préférence de 10 /o à 30 O/o
Essai Nombre de moles Rapport moléc.
Nombre de moles Nombre de moles Nombre de moles
du courant de recyclage/matière de propylène de propylène de propylène converti en
prélèvement pour de départ converti par passage converti en dimère matière première pour
100 moles de pour 100 moles pour 100 moles de essence de propylène
matière de départ de matière de départ propylène de départ polymérisé, pour 100 moles
de propylène de départ *
1 60 7 100 12
2 65 7 37,2 28,0 82
3 70 7 21,5 34,5 65,5
4 75 7 13,9 34,5 65,5
5 80 7 9,3 31,5 68,5
6 90 7 3,6 22,2 77,8
7 60 14 100 12
8 65 14 23,6 32,3 67,7
9 70 14 12,5 42,8 57,2 10 75 14 7,8 41,3 58,7 11 80 14 5,1 37,0 63,0 12 90 14 2,0 23,7 76,3 13 60 21 100 12 14 65 21 17,3 45,5 54,5 15 70 21 8,3 48,0 52,0 16 75 21 5,4 45,7 54,3 17 80 21 3,5 44,5 55,5 18 90 21 1,3 24,3 75,
7 * Sans tenir compte de la présence éventuelle de minimes proportions d'hydrogène, de méthane et d'éthane. environ, selon la proportion de la matière de départ
que l'on désire convertir en dimère.
Le rapport recyclage/débit d'entrée peut être de
1 à 100 environ, avantageusement de 2 à 50 environ, et de préférence de 4 à 25 environ, selon la proportion de la matière de départ que l'on désire convertir en dimère.
La proportion du prélèvement peut varier entre la valeur minimum nécessaire pour retirer les hydrocarbures en C3 saturés introduits avec la matière de départ, et une proportion s'approchant du débit de la matière de départ fraîche introduite, ce qui donne naturellement la plus grande proportion de matière première pour essence de propylène polymérisé, par rapport au propylène dimère. Par contre, on règle le prélèvement au minimum lorsqu'on désire une proportion maximum de dimère.