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BREVET D'INVENTION Procédé de lavage pour le fractionnement de mélanges gazeux en leurs constituants.
Le fractionnement de mélanges gazeux en leurs constituants par des procèdes de lavage ne peut être réalisé de façon complète et satisfaisante que lorsqu'on peut employer des agents de lavage dans lesquels les constituants du mélange gazeux à séparer présen- tent une solubilité très différente.Mais on ne dispose que rarement d'agents de lavage de ce genre;en outre,leur emploi est la plupart du temps empêché par des raisons techniques ou économique s.Il a par suite été proposé plusieurs procédés,qui ont pour but une sépara- tion ultérieure des constituants gazeux plus difficilement solubles, qui ont été dissous,des constiluants gazeux facilement solubles à extraire;
en particulier,on peut réaliser une séparation des cons- tituants plus difficilement solubles par un dégazage partiel de l'agent de lavage sous une pression intermédiaire,rais ce dégazage reste incomplet ou s'effectue avec une perte notable de rendement du constituant plus facilement soluble à obtenir.
On peut,par le présent procédé, atteindre une élimina- tion très poussée,à partir de l'agent de lavage,des constituants @
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plus difficilement solubles du mélange gazeux qui ont été entraînés par dissolution dans cet agent de lavage, en même temps qu'on peut obtenir les constituants du mélange gazeux plus facilement solubles,à extraire ou à recueillir, à tout degré élevé désiré de pureté et de rendement.Conformément à l'invention,on détend partiellecent le liquide de lavage après l'absorption et on amène le mélange gazeux ainsi formé,après compression à la pression de lavage,en échange detempérature à contre-courant avec le liquide de lavage, déjà utilisé pour le lavage du mélange initial,avant la détente de ce liquide de lavage.
La pression,à laquelle s'effectue cette déten- t@,uoit être choisie de telle manière que la teneur en constituents facilement solubles dans le gaz de circulation dépasse celle du mélange gazeux initial.
On fait passer le gaz,obtenu lors de ce dégazage partiel, après compression à la pression de lavage,à contre-courant avec l'agent de lavage;par suite de la pression partielle accrue des constituants plus facilement solubles,les constituants plus difficilement solubles sont expulsés du liquide de lavege, tandis que les constituants plus facilement solubles s'enrichissent dans l'agent de lavage. Le gaz de circulation ainsi formé devient par suite plus riche en constituants plus facilement solubles,de sorte que l'action du procède de fractionnement s'accroît automatiquement, jusqu'à ce qu'il se forme finalement un état de régime,pour lequel la composition et la quantité du gaz de circulation correspondent à l'équilibre à la pression de détente intermédiaire.
Plus on maintient cette pression à une valeur faible,plus grande devient la quantité du gaz de circulation et plus élevée devient sa teneur en constituants plu@ facilement solubles Il faut bien, dans ce cas,il est vrai, consommer plus d'énergie pour la recompression,mais on obtient par contre les constituants plus facilement solubles à un degré plus élevé de pureté. L'obtention des constituants plus facilement solubles a lieu par un dégazage ultérieur de l'agent de lava- ge en un ou plusieurs étages à pression plus basse ; onpeut en dernier lieu employer le cas échéant le vide.
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Il a déjà été propos=,pour le lavage de gaz,d'amener l'agent de lavage en contact avec le gaz brut,après l'absorption, à une pression plus basse que la pression de lavage.Mais comme ici l'agent de lavage n'est ainsi dégazé qu'au degré correspondant à l'équilibre avec le gaz brut,il n'est pas possible d'obtenir les constituants individuels -du mélange gazeux à un haut degré de pureté ni avec un bon rendement. Au contraire,dans le procédé suivant la présente invention,le liquide de lavage est, -sous la même pression que celle sous laquelle le lavage est effectué-, amené en contact, non pas avec le gaz brut,niais avec les gaz,mis en liberté par la détente et enrichis en constituants facilement solubles,de sorte que la pureté et le rendement peuvent être accrus de toute façon voulu?.
La réalisation du procédé suivant l'invention est décri- te ci-après en référence à un exemple ;il aété,en vue de la simpli- cité,considéré le fractionnement du mélange à deux constituants mssthane-aossthlène, à l'aide d'eau comme aent de lavage.
On introduit 1600 m3 d'un gaz, contenant 85 % en volume de méthane et 15 % en volume d'acétylène,sous une pression de 15 atm,en 1 dans la colonne de lavage 2,dans laquelle 90 m3 d'eau sont chargés en 3. En 4,il sort de la colonne du méthane pratiquement pur. L'eau,saturée par le mélange gazeux initial, passe de la colonne 2 directement dans la colonne 5, disposée par dessous, sort de celle-ci en 6 et est,détendue dans le dégazeur intermédiaire 7 à une pression de 2,9 atm. Il se fo me ainsi 60 m3 d'un gaz de circulation, contenant 41 % de méthane et 59 % d'acétylène. Ce gaz est comprimé dans le compresseur 8, en un seul étage, de 2,9 à 15 atm et est envoyé dans la colonne 5 à contre-courant avec l'agent de lavage.
Par dégazage de l'eau, sortant en 9 du d@gazeur intermédiaire 7,on peut obtenir de l'acétylène,d'une pureté correspondant à 98 %, à savoir avec un rendement allant jusqu'à environ 98 %.
Si l'on supprimait la colonne 5 et si l'on dégazait l'eau, saturée par le mélange gazeux initial,également sous une
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pression intermédiaire de 2,9 atm, toutefois sans retour du gaz ainsi formé dans le dégazeun 7,on obtiendrait de l'acétylène d'une pureté de 95 % seulement, et cela seulement avec un rendement de 90 %.
Par l'abaissement de la pression intermédiaire en 7,ce qui augmente de façon correspondante la quantité du gaz de circulation,on peut accroître la pureté de l'acétylène jusqu'à plus de 99 %,l3 rendement restant le même.
Dans l'exemple décrit, les besoins d'énergie du compresseur d3 circulation 8 ne s'élèvent qu'à environ 5 chx, c'est-àdire seulement à 4 % environ de l'énergie totale à consommer pour l'op@ration de lavage.
Dans certaines circonstances, il sera avantageux de disposer la colonne 5,non pas directement en dessous de la colonne de lavage 3,mais à côté de cette colonne 2. Dans ce cas, il faudra encore une pompe intermédiaire,qui envoie l'eau, s'écoulant de la colonne 2,à la partie supérieure de l1 colonne 5,l'eau étant naturellement aspirée sous la pression de lavage.
Le procédé peut ëtre appliqué de manière analogue au traitement de mélanges gazeux d'une composition complexe;il est indifférent en principe qu'il s'agisse d'obtenir les constituants facilement solubles à un haut degré de pureté ou d'éviter des pertes,par dissolution, en constituants difficilement solubles.C'est ainsi qu'on peut, par exemple, lors de l'extraction d'acide carbonique par lavage au moyen d'eau sous pression à partir de gaz de four à coke ou à partir d'autres gaz combustibles, par l'application du procédé, empêcher des ertes d'hydrogène par dissolution, pertes qui sont très indésirables,et en même temps - obtenir l'acide carbonique, qu'on ne recueille autrement qu'à l'état dilué, à un haut degré de pureté, de sorte que son traitement ultérieur,
par exemple en vue d'obtenir de la "glace sèche",devient rémunérateur.
Egalement lors de l'obtention des hydrocarbures, pou- vant être utilisés comme combustible moteur (gasol),à partir de gaz provenant de la distillation de charbon,par lavage au moyen de
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solvants organiques,on peut appliquer avantageusement le présent procédé,car il permet d'éliminer lesfractions,passées également en solution,de gaz difficilement solubles,tels que méthane,etc.,qui accroissent très fortement la pression des bouteilles ou qui rendent nécessaire un traitement ultérieur du gasol brut.
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I -Procédé de fractionnement de mélanges gazeux en leurs constituants par lavage suivi d'une détente du liquide de lavage, caractérisé en ce qu'on comprime le mélange gazeux,formé lorsde la détente faisant suite à l' àbsorption,à nouveau à la pression de lavage et en ce qu'on amène ce mélange gazeux en échange de tem- pérature à contre-courant avec le liquide de lavage avant la déten- te.