Procédé pour séparer 1'éthylbenzène non transformé d'un courant gazeux
Le brevet principal concerne un procédé pour séparer l'éthylbenzène non transformé d'un courant gazeux contenant en outre un produit de déshydrogénation de l'éthylbenzène et de la vapeur d'eau, caractérisé en ce que l'on chauffe le rebouilleur d'une zone de distillation de l'éthylbenzène avec de la chaleur produite par condensation de vapeur d'eau contenue dans ledit courant et en ce que l'on recueille l'éthylbenzène comme distillat, ladite chaleur étant fournie au rebouilleur de ladite zone de distillation au moyen de vapeur d'eau qui a été comprimée à une pression telle que sa température de condensation soit d'au moins 990 C.
Conformément à la présente invention, la vapeur d'eau fournissant de la chaleur audit rebouilleur est produite par évaporation d'eau dans une zone d'échange de chaleur chauffée par ledit courant gazeux que l'on fait passer à travers ladite zone de manière que de la vapeur d'eau contenue dans ledit courant se condense dans ladite zone.
La figure unique du dessin annexé illustre, à titre d'exemple, une mise en oeuvre préférée du procédé selon l'invention.
Comme représenté, de l'éthylbenzène frais, introduit par une conduite 1, est mélangé avec de l'éthylbenzène recyclé par une conduite 3 et le mélange pénètre dans un échangeur de chaleur 2, dans lequel il est vaporisé.
L'éthylbenzène vaporisé est envoyé par une conduite 4 dans un échangeur de chaleur 5, dans lequel les vapeurs sont surchauffées. De la vapeur d'eau, sous une pression supérieure aux pressions de réaction, entre par une conduite 6, et est surchauffée dans un surchauffeur 8 jusqu'à une température d'environ 6500 C. La vapeur surchauffée est envoyée dans un réacteur de déshydrogénation 10 par une conduite 9 après avoir été mélangée avec la matière surchauffée arrivant par la conduite 11.
Dans le réacteur 10, I'éthylbenzène est déshydrogéné en styrène au contact d'un catalyseur, tel que de l'oxyde de fer, à une température d'environ 6000 C, sous une pression relative d'admission d'environ 2,1 kg/cm2 et avec un rapport pondéral de la vapeur d'eau à l'éthylbenzène d'en viron 2,5:1. Environ 40 0/o de l'éthylbenzène se transforme en styrène. L'effluent du réacteur sort du réacteur 10 par une conduite 12. I1 contient principalement de l'éthylbenzène non transformé, de la vapeur d'eau et du styrène, avec de plus faibles proportions de benzène, de toluène et de goudrons lourds.
Cet effluent, dont la température est d'environ 5700 C, traverse les échangeurs de chaleur S et 2, dans lesquels il cède une grande partie de sa chaleur sensible à l'éthylbenzène alimentant le réacteur. L'effluent, refroidi à une température d'environ 2500 C, est envoyé dans un épurateur 14, par une conduite 13. Dans l'épurateur 14, l'effluent refroidi est mis en contact avec un courant d'eau qui retient les goudrons éventuellement entraînés depuis le réacteur.
L'eau de lavage entre dans l'épurateur 14 par une conduite 15 et l'eau usée, contenant une partie importante des goudrons, sort par une conduite 16.
Le courant 17, qui sort de l'épurateur, est mélangé à de l'eau liquide qui abaisse sa température jusqu'à juste a-dessus du point de rosée, soit à environ 1040 C. Ensuite, le mélange entre, par le côté tubes, dans un bouilleur 37 à récupération de chaleur dans lequel seule l'eau peut se condenser, par contact indirect avec de l'eau arrivant par une conduite 43 et entrant dans le bouilleur par le côté enveloppe de celui-ci. L'effluent partiellement condensé sort du bouilleur 37 par une conduite 38 et entre dans un condenseur 29 à une température d'environ 95o C. Les gaz non condensables sont évacués par une conduite 30.
L'effluent condensé passe par une conduite 31 et entre dans une colonne 27, d'où une fraction de tête benzène-toluène sort par une conduite 32 et dont la fraction de queue sort par une conduite 33 et est envoyée dans la colonne 23 à l'éthylbenzène. La chaleur est fournie à la colonne 27 par 20 O/o de la vapeur cornpri mée, envoyée par une conduite 41 dans le rebouilleur 26 du produit brut. La colonne 23 à l'éthylbenzène fournit de l'éthylbenzène comme fraction de tête, sous une pression d'environ 23 mm Hg, et ce dernier est recyclé par la conduite 3. Cette colonne 23 comprend 75 plateaux et la température de sa fraction de queue est maintenue à 990 C. Le styrène brut sort par une conduite 24 et est soumis à d'autres opérations de purification (non représentées).
La chaleur consommée par la colonne à éthylbenzène est fournie par environ 70 o/o de la vapeur comprimée, qui passe par une conduite 40 et entre dans le rebouilleur 22 de la colonne à éthylbenzène.
La vapeur est produite dans le bouilleur 37 à une pression légèrement inférieure à la pression atmosphérique et sort par la conduite 39 à une température d'environ 950 C. La vapeur à basse pression est ensuite comprimée à une pression relative d'environ 0,7 kg/cm2 dans le compresseur 18, puis est envoyée dans les rebouilleurs 26 et 22 à travers les conduites 40 et 41 respectivement.
La vapeur condensée est renvoyée au bouilleur 37 par les conduites 42 et 43.
La vapeur est comprimée de façon qu'elle se condense à une température de 99 à 1160 C, de préférence de 102 à 1100 C. De préférence, la vapeur est comprimée de manière à augmenter sa pression d'au moins 0,14 kgl cm2 et de préférence de 0,35 à 0,7 kg/cm2, bien que dans certaines circonstances des degrés de compression meme inférieurs puissent être avantageux.
Il est désirable de maintenir le fond de la colonne à éthylbenzène à une température de 93 à 1130 C et de préférence de 96 à 1040 C pour réaliser une séparation satisfaisante sans polymérisation excessive du styrène.
Avantageusement, au moins îO0/o, généralement pas plus de 90 /n, et de préférence de 55 à 851O/o, de la vapeur comprimée est introduite dans le rebouilleur de la colonne à éthylbenzène. Le restant de la vapeur comprimée peut être utilisé pour fournir de la chaleur au rebouilleur de la colonne de distillation du produit brut ou à d'autres colonnes de l'installation. Cependant, si l'apport de chaleur par l'effluent du réacteur est insuffisant, il est entendu qu'un supplément de chaleur peut être fou mi par une source extérieure, par exemple par un supplément de vapeur d'eau fourni à d'autres rebouilleurs.
Bien que l'on utilise l'expression colonne unique fonctionnant sous vide pour désigner la colonne à éthylbenzène, deux ou plusieurs colonnes en parallèle peuvent être utilisées. Le but de l'emploi de cette expression est de distinguer le présent procédé des procédés dans lesquels l'éthylbenzène est séparé dans au moins deux colonnes fonctionnant en série.
La déshydrogénation peut être leffectuée à une température de 500 à 7500 C avec un rapport de 1 à 10 kg de vapeur d'eau par kg d'éthylbenzène. Comme catalyseur de déshydrogénation, on peut utiliser de l'oxyde de fer, de chrome, de manganèse ou de zinc, supporté sur du charbon actif, de l'alumine ou de la bauxite, ou encore d'autres catalyseurs bien connus.
REVENDICATION I
Procédé pour séparer l'éthylbenzène non transformé d'un courant gazeux le contenant avec un produit de déshydrogénation de celui-ci et de la vapeur d'eau, selon la revendication I du brevet principal, caractérisé en ce que la vapeur d'eau fournissant de la chaleur audit rebouilleur est produite par évaporation d'eau dans une zone d'échange de chaleur chauffée par ledit courant gazeux que l'on fait passer à travers ladite zone de manière que de la vapeur d'eau contenue dans ledit courant se condense dans ladite zone.
SOUS-REVENDICATIONS
1. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que l'on comprime ladite vapeur produite de manière à élever la pression d'au moins 0,14kg/cm2 afin de mainte nir la queue de ladite zone de distillation de l'éthylbenze- ne à une température de 93 à 1130 C.
2. Procédé selon la sous-revendication 1, caractérisé en ce que l'on élève la pression de la vapeur produite d'une quantité de 0,35 à 0.7 kg/cm2.
REVENDICATION II
Application du procédé selon la revendication I, à la préparation du styrène à partir d'éthylbenzène, dans laquelle l'éthylbenzène est déshydrogéné catalytiquement en présence de vapeur d'eau, ce qui produit un effluent de réacteur comprenant de l'éthylbenzène non transformé, un produit de déshydrogénation de celui-ci et de la vapeur d'eau, on isole l'éthylbenzène non transformé de l'effluent sous forme de distillat et on renvoie ledit éthylbenzène au stade de déshydrogénation.
SOUS-REVENDICATION
3. Application selon la revendication II, caractérisée en ce que la zone de distillation de l'éthylbenzène consiste en une seule colonne sous vide contenant 60 à 80 plateaux.
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Process for separating unconverted ethylbenzene from a gas stream
The main patent relates to a process for separating unconverted ethylbenzene from a gas stream further containing a product of dehydrogenation of ethylbenzene and water vapor, characterized in that the reboiler is heated with a ethylbenzene distillation zone with heat produced by condensing water vapor contained in said stream and collecting ethylbenzene as a distillate, said heat being supplied to the reboiler of said distillation zone by means of water vapor that has been compressed to a pressure such that its condensing temperature is at least 990 C.
According to the present invention, the water vapor supplying heat to said reboiler is produced by evaporation of water in a heat exchange zone heated by said gas stream which is passed through said zone so that water vapor contained in said stream condenses in said zone.
The single figure of the appended drawing illustrates, by way of example, a preferred implementation of the method according to the invention.
As shown, fresh ethylbenzene, introduced through line 1, is mixed with recycled ethylbenzene through line 3 and the mixture enters a heat exchanger 2, in which it is vaporized.
The vaporized ethylbenzene is sent through a line 4 to a heat exchanger 5, in which the vapors are superheated. Water vapor, under a pressure greater than the reaction pressures, enters through a line 6, and is superheated in a superheater 8 to a temperature of about 6500 C. The superheated steam is sent to a dehydrogenation reactor. 10 through line 9 after having been mixed with the superheated material arriving through line 11.
In reactor 10, ethylbenzene is dehydrogenated to styrene in contact with a catalyst, such as iron oxide, at a temperature of about 6000 ° C., under a relative inlet pressure of about 2.1. kg / cm2 and with a weight ratio of water vapor to ethylbenzene of about 2.5: 1. About 40% of ethylbenzene is transformed into styrene. The reactor effluent leaves reactor 10 through line 12. It mainly contains unconverted ethylbenzene, steam and styrene, with smaller proportions of benzene, toluene and heavy tars.
This effluent, the temperature of which is around 5700 ° C., passes through the heat exchangers S and 2, in which it gives up a large part of its sensible heat to the ethylbenzene feeding the reactor. The effluent, cooled to a temperature of about 2500 C, is sent to a scrubber 14, via a pipe 13. In the scrubber 14, the cooled effluent is brought into contact with a stream of water which retains the tars. possibly entrained from the reactor.
The washing water enters the purifier 14 through a pipe 15 and the waste water, containing a significant portion of the tars, leaves through a pipe 16.
Stream 17, which comes out of the purifier, is mixed with liquid water which lowers its temperature to just above the dew point, i.e. to around 1040 C. Then the mixture enters, from the side tubes, in a heat recovery boiler 37 in which only water can condense, by indirect contact with water arriving through a pipe 43 and entering the boiler through the shell side thereof. The partially condensed effluent leaves the boiler 37 through a pipe 38 and enters a condenser 29 at a temperature of about 95 ° C. The non-condensable gases are discharged through a pipe 30.
The condensed effluent passes through a line 31 and enters a column 27, from which a benzene-toluene overhead fraction leaves through a line 32 and the bottom fraction of which leaves through a line 33 and is sent to the column 23 to ethylbenzene. The heat is supplied to column 27 by 20 O / 0 of the condensed vapor, sent through line 41 to reboiler 26 of the raw product. The ethylbenzene column 23 provides ethylbenzene as an overhead fraction, under a pressure of about 23 mm Hg, and the latter is recycled through line 3. This column 23 comprises 75 trays and the temperature of its fraction. tail is maintained at 990 ° C. The crude styrene exits through line 24 and is subjected to further purification operations (not shown).
The heat consumed by the ethylbenzene column is supplied by about 70% of the compressed vapor, which passes through line 40 and enters reboiler 22 of the ethylbenzene column.
The vapor is produced in the boiler 37 at a pressure slightly lower than atmospheric pressure and exits through the line 39 at a temperature of about 950 C. The low pressure vapor is then compressed to a relative pressure of about 0.7 kg / cm2 in the compressor 18, then is sent to the reboilers 26 and 22 through the lines 40 and 41 respectively.
The condensed vapor is returned to the boiler 37 through lines 42 and 43.
The vapor is compressed so that it condenses at a temperature of 99 to 1160 C, preferably 102 to 1100 C. Preferably, the vapor is compressed so as to increase its pressure by at least 0.14 kgl cm2 and preferably from 0.35 to 0.7 kg / cm2, although in certain circumstances even lower degrees of compression may be advantageous.
It is desirable to maintain the bottom of the ethylbenzene column at a temperature of 93 to 1130 C and preferably 96 to 1040 C to achieve satisfactory separation without excessive polymerization of the styrene.
Advantageously, at least 10%, generally no more than 90%, and preferably 55-85%, of the compressed vapor is introduced into the reboiler of the ethylbenzene column. The remainder of the compressed steam can be used to supply heat to the reboiler of the crude product distillation column or to other columns in the plant. However, if the heat input from the reactor effluent is insufficient, it is understood that additional heat may be provided by an external source, for example by additional steam supplied to others. reboilers.
Although the term single column vacuum operated is used to refer to the ethylbenzene column, two or more columns in parallel can be used. The purpose of using this term is to distinguish the present process from processes in which ethylbenzene is separated in at least two columns operating in series.
The dehydrogenation can be carried out at a temperature of 500 to 7500 C with a ratio of 1 to 10 kg of water vapor per kg of ethylbenzene. As the dehydrogenation catalyst, it is possible to use iron, chromium, manganese or zinc oxide, supported on activated carbon, alumina or bauxite, or also other well known catalysts.
CLAIM I
Process for separating unconverted ethylbenzene from a gas stream containing it with a product of dehydrogenation thereof and water vapor, according to claim I of the main patent, characterized in that the water vapor providing heat at said reboiler is produced by evaporation of water in a heat exchange zone heated by said gas stream which is passed through said zone so that water vapor contained in said stream condenses in said area.
SUB-CLAIMS
1. Method according to claim I, characterized in that said vapor produced is compressed so as to raise the pressure by at least 0.14 kg / cm2 in order to maintain the bottom of said ethylbenzene distillation zone. ne at a temperature of 93 to 1130 C.
2. Method according to sub-claim 1, characterized in that the pressure of the vapor produced is raised by an amount of 0.35 to 0.7 kg / cm2.
CLAIM II
Application of the process according to claim I, to the preparation of styrene from ethylbenzene, in which the ethylbenzene is catalytically dehydrogenated in the presence of water vapor, which produces a reactor effluent comprising unconverted ethylbenzene, a product of dehydrogenation thereof and water vapor, the unconverted ethylbenzene is isolated from the effluent in the form of a distillate and said ethylbenzene is returned to the dehydrogenation stage.
SUB-CLAIM
3. Use according to claim II, characterized in that the ethylbenzene distillation zone consists of a single vacuum column containing 60 to 80 trays.
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