LU85478A1 - PROCESS FOR REMOVING CARBONYL SULFIDE FROM OLEFINIC LIQUID HYDROCARBON FEEDSTOCKS - Google Patents
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Abstract
Description
¢,¢,
* PROCEDE POUR ENLEVER Lff SULFURE DE CARBONYLE DES CHARGES* PROCESS FOR REMOVING Lff CARBONYL SULFIDE FROM LOADS
D'HYDROCARBURES LIQUIDES OLEFINIQUESOLEFINIC LIQUID HYDROCARBONS
La présente invention se rapporte à un procédé pour enlever le soufre présent sous forme d'oxysulfure de carbone ou sulfure de carbonyle, hors d'hydrocarbures liquides, en particulier les charges d'hydrocarbures oléfiniques contenant notamment du propylène.The present invention relates to a process for removing the sulfur present in the form of carbon oxysulfide or carbonyl sulfide, outside of liquid hydrocarbons, in particular the fillers of olefinic hydrocarbons containing in particular propylene.
Dans les raffineries, le traitement des hydrocarbures liquides . pour l'enlèvement ou pour la transformation des impuretés nécessite des procédés complexes et coûteux. Les divers composés sulfurés représentent les impuretés habituelles que l'on cherche à éliminer. Ceux-ci sont l'acide sulfhydrique, les mercaptans et en particulier le sulfure de car-bonyle.In refineries, the processing of liquid hydrocarbons. for the removal or the transformation of the impurities requires complex and expensive processes. The various sulfur compounds represent the usual impurities which one seeks to eliminate. These are hydrogen sulfide, mercaptans and in particular carbonyl sulfide.
La pratique qui prévaut dans l'industrie consiste à réduire la teneur en soufre en traitant les hydrocarbures à l'état gazeux. Une pratique largement acceptée consiste à enlever les sulfures hors de gaz combustibles pris à l'état gazeux avec la diéthanolamine, la diisopropanolamine, la monoéthanolamine, et du tétraéthylène glycol. On sait également que ces solvants peuvent être utilisés pour traiter les hydrocarbures à l'état liquide.The prevailing industry practice is to reduce the sulfur content by treating the gaseous hydrocarbons. A widely accepted practice is to remove sulfides from combustible gases taken in a gaseous state with diethanolamine, diisopropanolamine, monoethanolamine, and tetraethylene glycol. It is also known that these solvents can be used to treat hydrocarbons in the liquid state.
Cependant, lorsque ces solvants sont utilisés pour extraire les impuretés hors d'hydrocarbures à l'état liquide, ils ne permettent pas de réduire la teneur en sulfure de carbonyle, ci-après dénommé COS pour la facilité, à moins de 5 ppm.However, when these solvents are used to extract the impurities from hydrocarbons in the liquid state, they do not make it possible to reduce the content of carbonyl sulfide, hereinafter referred to as COS for ease, to less than 5 ppm.
Or, il est connu également que les nouveaux procédés de polymérisation de propylène font appel à des catalyseurs de plus en plus perfor’-mants. Ces derniers, en contre-partie, sont extrêmement sensibles à toutes impuretés polaires comme par exemple le COS, dont le moment dipolaire*est ! - 2 - de 0,736 Debye. Lorsque l'on utilise ces procédés de polymérisation, il est donc important de purifier la charge de sorte que la teneur résiduelle en impuretés soit extrêment faible.However, it is also known that the new processes for the polymerization of propylene use increasingly efficient catalysts. The latter, in return, are extremely sensitive to all polar impurities such as COS, whose dipole moment * is! - 2 - 0.736 Debye. When using these polymerization processes, it is therefore important to purify the filler so that the residual content of impurities is extremely low.
Or, avec les procédés classiques qui traitent des charges qui peuvent contenir au départ de 30 à 70 ppm de COS, on parvient à atteindre une teneur résiduelle en COS après purification de l'ordre de 10 à 20 ppm.However, with the conventional processes which treat fillers which may contain from 30 to 70 ppm COS at the start, it is possible to reach a residual COS content after purification of the order of 10 to 20 ppm.
„ On a déjà proposé de traiter des charges d'hydrocarbures liqui des, contenant notamment du propyiène, avec du 2-(2-aminoéthoxy)éthanol, connu sous le nom de diglycolamine, pour enlever le COS; cependant, la teneur résiduelle obtenue, bien que faible puisque de l'ordre du ppm, n'est pas encore suffisante pour satisfaire les conditions des polymérisations à l'aide des catalyseurs de type Ziegler très actifs.„It has already been proposed to treat loads of liquid hydrocarbons, containing in particular propyiene, with 2- (2-aminoethoxy) ethanol, known as diglycolamine, to remove COS; however, the residual content obtained, although low since of the order of ppm, is not yet sufficient to satisfy the conditions of the polymerizations using very active Ziegler type catalysts.
A cOté de la technique de traitement faisant appel à des contacts liquide-liquide, on a déjà proposé également des traitements par contacts liquide-solide.Beside the treatment technique using liquid-liquid contacts, treatments have already been proposed by liquid-solid contacts.
Ce type de traitement a l'avantage de limiter les risques de contamination du propyiène qui doit être polymérisé ultérieurement, contamination qui entraînerait la nécessité d'un second absorbeur.This type of treatment has the advantage of limiting the risks of contamination of the propyiene which must be polymerized subsequently, contamination which would entail the need for a second absorber.
Ainsi, on a déjà proposé d'utiliser un matériau solide constitué d'un support inerte poreux présentant une grande surface spécifique tel que silicagel, pierre ponce ou silicate de Mg et des oxydes de Cd, Zn, Ni et Co sur lequel on fait passer la charge liquéfiée conduisant à une teneur résiduelle en COS de la charge inférieure à 1 ppm.Thus, it has already been proposed to use a solid material consisting of an inert porous support having a large specific surface such as silica gel, pumice stone or Mg silicate and oxides of Cd, Zn, Ni and Co over which we pass the liquefied filler leading to a residual COS content of the filler less than 1 ppm.
On a également proposé d'utiliser des absorbants composés d'oxyde de fer, d'oxyde de cuivre ou d'oxyde de cuivre et chrome sur un support à haute surface spécifique comme le charbon actif ou de l'alumine,de manière à réduire la teneur en COS des hydrocarbures liquides depuis 50-60 ppm dans la charge initiale jusqu'à environ 0,5 ppm.It has also been proposed to use absorbents composed of iron oxide, copper oxide or copper and chromium oxide on a support with a high specific surface such as activated carbon or alumina, so as to reduce the COS content of liquid hydrocarbons from 50-60 ppm in the initial charge up to approximately 0.5 ppm.
Cependant, bien que cette teneur soit déjà très faible, cela n'est pas encore suffisant pour pouvoir envoyer le propyiène ainsi purifié à l'unité de polymérisation utilisant les catalyseurs Ziegler très actifs.However, although this content is already very low, this is not yet sufficient to be able to send the propyiene thus purified to the polymerization unit using the very active Ziegler catalysts.
On a aussi proposé de traiter ces charges en les faisant passer sur des résines basiques échangeuses d'ions, à la température ambiante.It has also been proposed to treat these charges by passing them over basic ion exchange resins, at ambient temperature.
V ' - 3 - >V '- 3 ->
Cependant, la teneur résiduelle en OOS obtenue est également de l'ordre du ppm, ce qui est trop élevé pour effectuer la polymérisation en présence de catalyseurs de polymérisation de la dernière génération.However, the residual content of OOS obtained is also of the order of ppm, which is too high to carry out the polymerization in the presence of polymerization catalysts of the latest generation.
On a également proposé d'utiliser de l'oxyde de zinc déposé sur un support d'alumine, cependant ce type de catalyseur n'est pas suffisam*-ment actif pour pouvoir enlever le COS jusqu'à obtenir des teneurs résiduelles inférieures à 30 ppb.It has also been proposed to use zinc oxide deposited on an alumina support, however this type of catalyst is not sufficiently active to be able to remove the COS until residual contents below 30 are obtained. ppb.
On a également développé des procédés pour enlever le COS hors de gaz de synthèse, en présence d'oxyde de zinc comme catalyseur. Cependant, les conditions de traitement et les résultats obtenus en phase gazeuse sont loin d'être semblables à ceux obtenus en phase liquide; en outre, la nature de la charge à purifier joue un rôle important.Methods have also been developed for removing COS from synthesis gas, in the presence of zinc oxide as a catalyst. However, the treatment conditions and the results obtained in the gas phase are far from being similar to those obtained in the liquid phase; in addition, the nature of the charge to be purified plays an important role.
Il existe dès lors un besoin pour un procédé qui permette de dê-sulfurer et en particulier qui permette d'enlever le COS des charges d'hydrocarbures liquides oléfiniques contenant notamment du propylène et d'autres oléfines, jusqu'à ce que la teneur résiduelle en COS ne dépasse pas 30 ppb, ce manière à ce que les catalyseurs de polymérisation du propylène de la nouvelle génération ne soient qsas trop rapidement empoisonnés.There is therefore a need for a process which makes it possible to desulfurize and in particular which makes it possible to remove COS from the charges of olefinic liquid hydrocarbons containing in particular propylene and other olefins, until the residual content in COS does not exceed 30 ppb, so that the new generation propylene polymerization catalysts are not too quickly poisoned.
La présente invention a pour but ün procédé de purification des charges d'hydrocarbures liquides oléfiniques qui permette de satisfaire les critères énoncés ci-dessus.The object of the present invention is to provide a process for purifying the charges of olefinic liquid hydrocarbons which makes it possible to satisfy the criteria set out above.
La présente invention a pour objet un procédé de purification qui permette d'enlever le COS des charges d'hydrocarbures liquides oléfiniques contenant notamment du propylène, jusqu'à obtenir une teneur résiduelle en COS inférieure à 30 ppb.The subject of the present invention is a purification process which makes it possible to remove the COS from the olefinic liquid hydrocarbon feeds containing in particular propylene, until a residual COS content of less than 30 ppb is obtained.
Le procédé de purification de la présente invention pour enlever le COS des charges d'hydrocarbures liquides oléfiniques comprenant notam-, . ment du propylène et contenant de 1 à 70 ppm de COS, est caractérisé en ce que l'on fait passer la charge d'hydrocarbures liquides sur un matériau absorbant à base d'oxyde de zinc et d'un promoteur choisi parmi l'alumine, les silico-alumines, l'oxyde de calcium ou leurs mélanges, la quantité de promoteur ne dépassant pas 15 % en poids du catalyseur, la 2 surface spécifique du matériau absorbant étant comprise entre 20 et 100m /g· V ' -4--The purification process of the present invention for removing COS from olefinic liquid hydrocarbon feeds comprising in particular,. ment of propylene and containing from 1 to 70 ppm of COS, is characterized in that the charge of liquid hydrocarbons is passed over an absorbent material based on zinc oxide and on a promoter chosen from alumina , silico-aluminas, calcium oxide or their mixtures, the amount of promoter not exceeding 15% by weight of the catalyst, the 2 specific surface of the absorbent material being between 20 and 100 m / g · V '-4- -
On a trouvé,de manière inattendue, qu'en faisant passer une charge d'hydrocarbures oléfiniques liquides, en l'occurence une charge de pro-pylène destiné à la polymérisation, sur un matériau absorbant constitué de 85 à 95 % en poids d'oxyde de zinc, 3 à 10 % en poids d'Al^O^ et de 0 à 5% en poids d'oxyde de calcium, on obtient une charge purifiée répondant aux conditions de pureté exigée pour une polymérisation en présence de catalyseur Ziegler de la dernière génération, c'est-à-dire notamment une teneur en COS ne dépassant pas environ 30 ppb.It has been found, unexpectedly, that by passing a charge of liquid olefinic hydrocarbons, in this case a charge of propylene intended for polymerization, over an absorbent material consisting of 85 to 95% by weight of zinc oxide, 3 to 10% by weight of Al ^ O ^ and 0 to 5% by weight of calcium oxide, a purified filler is obtained which meets the purity conditions required for polymerization in the presence of Ziegler's catalyst. the latest generation, that is to say in particular a COS content not exceeding about 30 ppb.
La surface spécifique du matériau absorbant est comprise entre 2 2 20 et 100 m /g et de préférence entre 30 et 80 m /g.The specific surface of the absorbent material is between 2 2 20 and 100 m / g and preferably between 30 and 80 m / g.
On peut évidemment utiliser des matériaux absorbants ayant une plus grande surface spécifique, mais l'avantage qui en résulte n'est pas très significatif. D'autre part, des matériaux ayant une surface spécifi- 2 que inférieure à 20 m /g n'ont pas la capacité d'absorption suffisante et leur activité catalytique est beaucoup plus faible.It is obviously possible to use absorbent materials having a greater specific surface, but the resulting advantage is not very significant. On the other hand, materials having a specific surface of less than 20 m / g do not have sufficient absorption capacity and their catalytic activity is much weaker.
De plus, il est avantageux d'utiliser le matériau absorbant sous forme finement divisée. Généralement, la dimension des particules de ce matériau ne dépassera pas 2 mm et sera comprise le plus souvent entre 0,5 et 1,5 mm.In addition, it is advantageous to use the absorbent material in finely divided form. Generally, the particle size of this material will not exceed 2 mm and will most often be between 0.5 and 1.5 mm.
Le fait est d'autant plus inattendu que lorsque l'on traite des • charges similaires avec des catalyseurs connus à base de ZnO, on est loin d'obtenir la pureté exigée pour le C0S. * D'autre part, si l'on se réfère au traitement de gaz de synthèse en phase gazeuse, la teneur en eau de la charge permet déjà une hydrolyse du C0S alors que c'est loin d'être le cas lors du traitement des charges de propylène qui sont et qui doivent être exemptes d'eau.The fact is all the more unexpected since when treating similar charges with known catalysts based on ZnO, it is far from obtaining the purity required for the CO 2. * On the other hand, if we refer to the treatment of synthesis gas in the gaseous phase, the water content of the feed already allows a hydrolysis of the CO 2 whereas this is far from being the case during the treatment of propylene fillers which are and which must be free from water.
Généralement, on traite des charges d'hydrocarbures liquides contenant plus de 75 % de propylène, plus particulièrement des charges contenant jusqu'à 85 et 99% de propylène, la teneur en C0S étant généralement de l'ordre de 1 à 10 ppm. Lorsque l'on doit traiter des charges * * ayant une teneur plus élevée en C0S, c'est-à-dire jusqu'à 500 ppm, on leur fait d'abord subir un traitement avec un solvant aminé, comme la mono-éthanomamine, de manière à réduire le taux de 00S à une valeur convenable, soit moins de 70 ppm.Generally, liquid hydrocarbon feeds containing more than 75% propylene are treated, more particularly feeds containing up to 85 and 99% propylene, the CO 2 content generally being of the order of 1 to 10 ppm. When loads * * having a higher CO0 content, that is to say up to 500 ppm, have to be treated, they are first subjected to a treatment with an amino solvent, such as monoethanomamine , so as to reduce the level of 00S to a suitable value, ie less than 70 ppm.
Selon un mode d'exécution du procédé de la présente invention,on fait passer la charge d'hydrocarbures liquides contenant du propylène sur le matériau absorbant de la présente invention, à une température comprise Ψ · ^ · - 5 - généralement entre 0°C et 90°C et à une pression suffisante pour maintenir le milieu en phase liquide.According to an embodiment of the process of the present invention, the charge of liquid hydrocarbons containing propylene is passed over the absorbent material of the present invention, at a temperature between Ψ · ^ · - 5 - generally between 0 ° C and 90 ° C and at a pressure sufficient to maintain the medium in liquid phase.
La vitesse spatiale horaire de liquide ou LHSV, à laquelle on fait passer la charge, est généralement comprise entre 0,1 et 20, et de préférence comprise entre 0,2 et 15.The hourly liquid space velocity or LHSV, at which the charge is passed, is generally between 0.1 and 20, and preferably between 0.2 and 15.
On a remarqué que la quantité de promoteur est très critique.It has been noted that the amount of promoter is very critical.
De fait, pour obtenir des teneurs résiduelles en COS aussi faibles que 30 ppb il est nécessaire d'ajouter une certaine quantité de promoteur à l'oxyde de zinc, cette quantité ne dépassant pas 15 % en poids.In fact, to obtain residual COS contents as low as 30 ppb it is necessary to add a certain amount of promoter to the zinc oxide, this amount not exceeding 15% by weight.
Selon un mode préféré du procédé de l'invention, on utilise au moins de 3 à 10 % en poids d'alumine, comme promoteur, l'oxyde de calcium pouvant ne pas être présent. Cependant, on préfère utiliser un catalyseur qui comprend de l'oxyde de zinc et de 3 à 10 % d'alumine ou de silico-alumine et de 0,5 à 5 % d'oxyde de calcium. Lorsque l'on utilise des quantités plus élevées de ces promoteurs, on n'enlève pas suffisamment de COS pour respecter les conditions de pureté qui sont imposées aux charges de propylène destinées à la polymérisation.According to a preferred mode of the process of the invention, at least 3 to 10% by weight of alumina is used as promoter, the calcium oxide possibly not being present. However, it is preferred to use a catalyst which comprises zinc oxide and from 3 to 10% of alumina or of silico-alumina and from 0.5 to 5% of calcium oxide. When higher amounts of these promoters are used, not enough COS is removed to meet the purity conditions which are imposed on the propylene feeds intended for polymerization.
Les exemples suivants sont donné» afin de mieux illustrer le procédé de la présente invention, mais sans pour autant en limiter la portée.The following examples are given in order to better illustrate the process of the present invention, but without limiting its scope.
Exemple 1Example 1
On a fait passer une charge d'hydrocarbures liquides,contenant 99 % de propylène et ayant une teneur résiduelle en COS de 2,7 ppm de COS, sur un matériau absorbant constitué par 92 % d'oxyde de Zinc,5 % d'A^ 0^ et 3 % de CaO, qui a été finanent divisé de manière à avoir des particules dont la dimension moyenne .est d'environ 1 pi. „ , ,,, 2.A charge of liquid hydrocarbons, containing 99% propylene and having a residual COS content of 2.7 ppm COS, was passed over an absorbent material consisting of 92% Zinc oxide, 5% A ^ 0 ^ and 3% CaO, which has been finely divided so as to have particles the average size of which is approximately 1 μl. „, ,,, 2.
La surface spécifique de ce matériau était de 44 m /g.The specific surface of this material was 44 m / g.
On a ainsi fait passer la charge mentionnée ci-dessus sur le ’ ’ matériau absorbant, à température ambiante et à une pression ajustée pour maintenir la charge en phase liquide, et à une LHSV de 5.The above-mentioned charge was thus passed over the absorbent material at room temperature and at a pressure adjusted to maintain the charge in the liquid phase, and at an LHSV of 5.
On a pris un échantillon de la charge purifiée et on a déterminé la teneur en COS. Celle-ci était de 25 ppb.A sample of the purified feed was taken and the COS content was determined. This was 25 ppb.
Exemple 2Example 2
On a fait passer une charge d'hydrocarbures liquides contenant V ' ; · - 6 - ·* . . ·""" 99 % de propylène et ayant une teneur résiduelle en COS de 1,5 ppm, sur un matériau absorbant utilisé à l'exemple 1.A charge of liquid hydrocarbons containing V 'was passed through; · - 6 - · *. . · "" "99% propylene and having a residual COS content of 1.5 ppm, on an absorbent material used in Example 1.
22
La surface spécifique de ce matériau était de 44m /g.The specific surface of this material was 44m / g.
On a ainsi fait passer la charge sur le matériau absorbant à température de 5°C, à une pression ajustée pour maintenir la charge en phase a liquide à cette température et à une LHSV de 5.The charge was thus passed over the absorbent material at a temperature of 5 ° C., at a pressure adjusted to maintain the charge in the liquid phase at this temperature and at an LHSV of 5.
On a pris un échantillonne la charge purifiée et on a déterminé la teneur en COS. Celle-ci était de 18 ppb.The purified charge was sampled and the COS content was determined. This was 18 ppb.
A titre de comparaison, on a fait passer la même charge sur un matériau absorbant de 100 % en poids d'oxyde de zinc. Ce matériau avait 2 une surface spécifique de 10 m /g.By way of comparison, the same charge was passed over an absorbent material of 100% by weight of zinc oxide. This material 2 had a specific surface of 10 m / g.
On a réalisé l'opération à température de 5°C et à une pression suffisante pour maintenir la charge en phase liquide.The operation was carried out at a temperature of 5 ° C. and at a pressure sufficient to maintain the charge in the liquid phase.
On a fait passer cette charge sur l'absorbant à une LHSV de 5.This charge was passed over the absorbent to an LHSV of 5.
On a pris un échantillon de la charge purifiée et on a déterminé sa teneur en COS. Celle-ci était de 1,2 ppm.A sample of the purified feed was taken and its COS content determined. This was 1.2 ppm.
Cet exemple comparatif montre l'importance de la présence du promoteur dans le catalyseur. ·This comparative example shows the importance of the presence of the promoter in the catalyst. ·
Exemple 3Example 3
On a fait passer une charge d'hydrocarbures liquides, contenant 99 % de propylène et ayant une teneur résiduelle en COS de 1,5 ppm de COS, sur un matériau absorbant constitué par 89 % de ZnO, 7 % de A^O^ et 4 % de CaO, qui a été finanent divisé de manière à avoir des particules dont la dimension moyenne est inférieure à 2 ram, avec une forte proportion entre 1 et 1,5 m La surface spécifique de ce matériau était de 30 m /g.A charge of liquid hydrocarbons, containing 99% propylene and having a residual COS content of 1.5 ppm of COS, was passed over an absorbent material consisting of 89% ZnO, 7% A ^ O ^ and 4% of CaO, which has been finely divided so as to have particles whose average dimension is less than 2 ram, with a high proportion between 1 and 1.5 m. The specific surface of this material was 30 m / g.
On a ainsi fait passer la charge mentionnée ci-dessus sur le matériau absorbant, à température de 5°C et à une pression ajustée pour maintenir la charge en phase liquide, et à une LHSV de 5.The charge mentioned above was thus passed over the absorbent material, at a temperature of 5 ° C. and at a pressure adjusted to maintain the charge in the liquid phase, and at an LHSV of 5.
On a pris un échantillon de la charge purifiée et on a déterminé la teneur en COS. Celle-ci était de 12 ppb.A sample of the purified feed was taken and the COS content was determined. This was 12 ppb.
On a fait passer la même charge sur le même matériau absorbant aux mêmes température et pression, mais à une LHSV de 17. Dans ces conditions, la teneur résiduelle en COS dans la charge purifiée était de 45 ppb.The same charge was passed over the same absorbent material at the same temperature and pressure, but at an LHSV of 17. Under these conditions, the residual COS content in the purified charge was 45 ppb.
A titre de comparaison, on a pris 45,6 g d'une alumine commer-For comparison, we took 45.6 g of a commercial alumina
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