<Desc/Clms Page number 1>
PROCEDE D'HYDROGENATION CATALYTIQUE D'OXYDE DE CARBONE AVEC FORMATION
EMI1.1
PREFEREN,T.IELLE :DS G 011POSES OXYGENES .
Avec un étage aussi bien qu'avec plusieurs étages, on travaille déjà dans l'hydrogénation catalytique de l'oxyde de carbone avec recyclage des gaz de synthèse. Une partie du gaz résiduel de chaque étage revient au point d'entrée du gaz du même étage en tenant compte des proportions utilisées dans le circuit.
Entre les différents étages, les produits de synthèse formés sont totalement ou partiellement retirés du mélange gazeux au moyen d'appareils de de condensation ou à charbon activé, On intercale souvent un laveur de l'a- cide carbonique, On introduit aussi en supplément, entre les étages, des gaz frais riches en oxyde de carbone et en hydrogène,
De cette façon, d'une part on retire les produits formés pour ne pas les soumettre au traitement catalytique dans les étages suivant et, d'autre part, on agit sur lesconditions d'équilibre,, On peut a.insi aliéner à la meilleure valeur le rapport de l'oxyde de carbone à l'hydrogène des gaz à traiter, lequel rapport détermine le rendement et le genre des prodùits de synthèse formés.
Lorsque, avec ce mode de travail connu, on veut obtenir, de pré- férence, des composés oxygénés, en particulier des alcools, on ne peut attein- dre que très difficilement, dans les gaz de synthèse, la précision partielle élevée en hydrogène désirée, pour ce type spécial de réalisation de la synthè- se, parce que le traitement du gaz dans les formes de synthèse demandepar comparaison avec l'oxyde de carbone, une consommation d'hydrogène sensiblement égale ou seulement de peu supérieureo En conséquence, le gaz n'est que mal utilisé lorsque l'on choisit pour obtenir des produits primaires riches en alcool un rapport H2/.CO élevé dans le gaz de synthèse.
On a trouvé, selon l'invention, qu'en effectuant par étages l'hy-
<Desc/Clms Page number 2>
drogénation de l'oxyde de carbone en vue de former de préférence des produits oxygénés d'une part, il est possible de traiter de façon particulièrement bonne et presque parfaite les constituants gazeux, à savoir en utilisant l'oxyde de carbone et l'hydrogène sensiblement dans la mesure du rapport des quantités réciproques existantes, et, d'autre part, on peut obtenir un rendement élevé en composés oxygénés, lorsque dans l'hydrogénation cataly- tique de l'oxyde de carbone effectuée par étages, contrairement au mode de travail courant jusqu'ici, on fait passer directement les gaz recyclés, dans tous les étages successifs et que l'on ramène, continuellement au pre- mier étage, comme gaz recyclé, une partie du gaz résiduel sortant du der- nier étage,
réuni au gaz frais, sans introduire ou enlever de gaz entre les étages.
Il est alors particulièrement avantageux de débarrasser le gaz résiduel du dernier étage dans toute la mesure possible de l'anhydride carbo- nique qu'il contient au moyen de dispositifsou de procédés connus, avant de le mélanger, avant le premier étage, comme gaz recyclé, au gaz de synthèse frais qui entre. En particulier, après les deux premiers .étages, on peut intercaler un laveur de l'acide carbonique,
Le dessin représente un schéma de la circulation du gaz, selon l'invention, dans l'hydrogénation catalytique de l'oxyde de carbone,
Quatre fours ou étages de synthèse 1 à IV sont disposés les uns à la suite des autres. Chacun des étages comporte un échangeur de chaleur, 1, 2, 3 ou 4 dans ceux-ci les gaz sortants cèdent, dans toute la mesure pos- sible, la chaleur qu'ils contiennent, aux gaz entrants.
Pour séparer les produits de synthèse, chaque étage comporte en outre un dispositif de conden- sation et éventuellement aussi l'absorption. Les dispositifs de séparation du produit de synthèse 5, 6, 7 et 8, sont placés en aval des échangeurs de chaleur 1 à 4. A la suite de chacun des dispositifs de séparation du produit de synthèse, 5 à 8, correspondant à chaque étage, se trouvent des récipients 9 à 12 dans lesquels les produits liquides sont séparés des gaz qui poursui- vent leur chemin.
Le gaz de synthèse frais arrive d'abord par la conduite 13 dans l'échangeur de chaleur 1, pour y être réchauffé par les gaz sortant du four 1. Il est ensuite transformé catalytiquement dans l'étage de synthèse I;, Les gaz résiduels passent avec les produits de synthèse de ce premier étage dans le dispositif séparateur 5, le récipient de séparation 9 et un laveur à acide carbonique 17. Ils passent ensuite dans l'échangeur de chaleur 2 pour être, à nouveau transformés catalytiquement dans l'étage II.
Les gaz sortant de l'étage II passent dans l'échangeur de chaleur 2, le condensateur 6, le récipient de séparation 10 et un laveur à acide carbonique 18,
Les gaz sortants sont ensuite réchauffés dans l'échangeur 3 par les gaz sortants et ils arrivent dans le four III dont les produits de syn- thèse sortent comme gaz résiduels en passant dans un appareil réfrigérant 7 et un récipient séparateur 11. Il n'est pas prévu de laveur à acide carboni- que dans cet étage, car il n'a plus guère d'effet pour l'étage suivant.
A- près que les parties gazeuses se sont réchauffées dans l'échangeur ., elles sont encore transformées catalytiquement dans le four IV Les gaz sortant. de celui-ci passent dans l'échangeur 4 et sont débarrassés des produits de synthèse obtenus dans le condenseur 8 et dans le récipient de séparation 12.
Une petite partie des gaz résiduels finaux sortant du four IV quitte l'installation de synthèse par la conduite 14. Une beaucoup plus grande partie de ces gaz revient, par la conduite 15, dans la conduite d'en- trée 13 du gaz frais. Dans cette conduite 15,est monté un laveur à acide carbonique 16 qui réduit, autant que possible, la teneur en acide carboni- que des gaz sortant du four IV.
L'avantage principal de la circulation des gaz selon l'invention consiste en ce que, en utilisant les mêmes catalyseurs, on peut obtenir une plus grande formation de produits oxygénés que cela n'était le cas jusqu'ici avec un traitement du gaz de synthèse fait également presque sans résidu,:
<Desc/Clms Page number 3>
Le gaz résiduel de l'étage I qui, après séparation des produits de synthèse condensables,arrive dans le deuxième étage du.procédé, est sen- siblement plus riche en hydrogène que le gaz qui entre dans le premier étage.
Du fait de sa plus forte teneur en hydrogène, le deuxième étage (11) traite proportionnellement plus d'hydrogène que le premier.étage Les mêmes conditions se retrouvent dans le troisième et quatrième étages, chacun disposant d'un gaz plus riche en hydrogène que le précédent.
Du fait de cet excès d'hydrogène, allant continuellement en aug- mentant, on obtient une transformation d'hydrogène allant toujours en s'amé- liorant. Dans le quatrième étage de synthèse, ce mode de travail trouve,en général sa fin naturelle, parce que l'oxyde de carbone introduit primitive- ment avec le gaz frais est déjà presque complètement consommé. A coté de constituants inertes-anhydride carbonique et azote) et du méthane formé obli- gatoirement dans l'hydrogénation de l'oxyde de carbone, le gaz résiduel de ce dernier étage ne consiste essentiellement qu'en hydrogène.
Lorsque l'on sépare l'acide carbonique, par lavage de ce gaz ré- siduel ou de sa partie qui est recyclée dans la synthèse, on dispose, comme addition au gaz de synthèse frais, d'un mélange gazeux qui augmente de façon intéressante, la teneur en hydrogène du gas frais.,
Du fait de l'augmentation de la teneur en hydrogène dans tous les étages, obtenue avec la circulation selon l'invention, on obtient une plus grande formation de produits oxygénés. Le pourcentage de transformation augmente d'étage en étage. La formation de méthane, reste, dans tous les étages, dans des limites supportables industriellement.
EXEMPLE. -
Dans une installation de synthèse à quatre étages, fonctionnant, selon l'invention, conformément au schéma du dessin, on a traité un gaz frais, ayant la composition suivante (% en volume) : CO2=6%; CO=35,2%; H2=55%;
EMI3.1
H2=Q,.: N'---,6i On a obtenu une transformation (GO > 1"12) de 951 le pro- duit final ayant la composition suivante (% en volume) : GO<=3/.,5%; CO=1,3%; H2=28,? CH13,5%: N"'?? 5C7
Après le premier et le deuxième étages on lave les gaz de syn- thèse de telle sorte qu'il ne reste plus que 3% de CO2. Aux gaz résiduels du quatrième étage on ajoute du gaz frais en proportion telle qu'il y ait dans le gaz mis en circulation une partie en volume de gaz frais pour une partie en volume de gaz résiduel.
La partie du gaz résiduel revenant dans la synthèse est également lavée jusqu'à ne pluscontenir que 3% de CO2.
Dans les produits de la synthèse, il y avait 39,7 % d'hydrocar- bures paraffiniques et oléfiniques et 60,3% de composés oxygénés (en poids) lorsqu'on ne tient compte que de la partie en poids de carbone et d'hydrogène contenue dans les composés oxygénés.
Avec les modes de travail actuels, on ne pouvait obtenir que 53,5 % de. composés oxygénés (calculés comme partie con- tenant le carbone et -L'hydrogène), avec un gaz de synthèse frais contenant 41 volumes % CO et 50,2 volumes % H2, avec la même charge de gaz frais et sensiblement la même transformation de gaz, avec une proportion dans la ma- tière circulant dans chaque étage de 1 volume de gaz fraispour 2,5volumes de gaz résiduel Le procédé selon l'invention a donc amélioré le rendement en composés oxygénés de 12,7%.