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PROCEDE D'OBTENTION DE BENZENE.
La présente invention est relative à un procédé pour séparer des hydrocarbures benzéniques et du naphtalène de gaz en contenant, en particulier de gaz de distillation de la houilleL'invention vise, en particulier, un procédé dans lequel la séparation des hydrocarbures benzéniques et des gaz se fait, au moins en partie, par lavage du gaz avec un solvant des hydrocarbures benzéniques.
On a fait de nombreuses propositions pour éliminer les hydrocarbures benzéniques et le naphtalène de gaz de four à coke par exemple, proposi- .tions qui ont en partie acquis une importance techniqie essentielle. Un procédé largement introduit dans la technique moderne de la cokerie et associé à l'obtention de sous-produits consiste, par exemple, à amener le gaz de four à coke, sous la pression normale ou à pression élevée, en contact avec de l'huile de lavage du benzène, c'est-à-dire avec une fraction goudronneuse déterminée, les hydrocarbures benzéniques qui se dissolvent dans l'huile de lavage étant à nouveau extraits par chauffage de ladite huile de lavage.
Ce procédé permet une très large diminution de la teneur en benzène du gaza Cependant le coût de l'installation utilisée à cet effet est relativement élevé, ce qui explique qu' on cherche toujours à le diminuer.
On a également proposé de soumettre à un refroidissement poussé le gaz renfermant du benzène, par exemple à des températures d'environ -40 ,et de congeler de cette façon les hydrocarbures benzéniques. Indépendamment du fait que l'obtention de températures aussi basses dans des installations de grande capacité est relativement coûteuse, ce procédé ne permet pas non plus, en général, un fonctionnement continu, car à ces basses températures les hydrocarbures benzéniques se déposent sous forme solide, de sorte qu'il faut, au
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bout d'un certain temps, dègeler l'installation, ce qui nécessite une dépense supplémentaire d'énergie.
Le but de la présente invention est d'améliorer les procédés et installations existants pour la séparation d'hydrocarbures benzéniques et de gaz et, en particulier, de les rendre meilleur marché. Ce but est essentiellement atteint .'conformément à l'invention, par-le fait que les gaz renfermant des hydrocarbures benzéniques, par exemple du gaz de four à coke, sont à la sortie du dernier réfrigérant soumis d'abord à des conditions de température et de pression telles que les hydrocarbures benzéniques à point d'ébullition élevé, y compris le naphtalène, sont essentiellement condensés d'une façon pratiquement complète, tandis que les hydrocarbures benzéniques à bas point d'ébullition sont cependant condensés au moins en partie.
Le gaz ne renfermant plus alors essentiellement que des hydrocarbures benzéniques à bas point d'ébullition est ensuite lavé à contre-courant avec un solvant des hydrocarbures benzéniques mis en circulation et constitué par des fractions à point d'ébullition élevé, mais toutefois exemptes de naphtalène, du condensat obtenu dans le procédé proprement dit.
On réussit, à l'aide du procédé conforme à l'invention, sans qu'il se produise une congélation du benzène, à débenzoler le gaz de manière continue, jusqu'au degré de pureté prescrit dans la production moderne de sous-produits.
Les conditions de température et de pression à utiliser dans ce cas dépendent de la teneur du gaz en hydrocarbures benzéniques et de la valeur finale jusqu'à laquelle le débenzolage doit être poussé. On peut mettre en oeuvre le procédé essentiellement à la pression normale, bien qu'on puisse aussi le mettre en oeuvre à une pression modérément élevée ou également sous une pression très élevée suivant que le gaz de four à coke purifié doit être utilisé soit dans un reseau normal de distribution urbaine, soit dans une installation de transport à longue distance.
Une forme d'exécution préférée du procédé conforme à l'invention consiste à refroidir le gaz, le cas échéant après un refroidissement préalable à la température normale, à l'aide d'une solution concentrée de chlorure de calcium mise en circulation, à des températures inférieures à 0c, puis à faire passer simultanément par cet étage de refroidissement la solution de lavage renfermant les hydrocarbures benzéniques provenant du lavage-du gaz avec le solvant du benzène.
Une installation pour la mise en oeuvre d'une forme d'exécution du procédé conforme à l'invention est représentée schématiquement sur le dessin annexé. Cette installation sert à débenzoler un gaz dont la teneur en hydrocarbures benzéniques est d'environ 30 grammes par mètre cube et dont la teneur en naphtalène est d'environ 0,8 gramme par mètre cube, jusqu'à une teneur résiduelle en benzène de 0,1 gramme par mètre cube, et à le débarrasser du naphtalène d'une manière pratiquement complète.
Le gaz à débenzoler parvient, par la tubulure 1, d'abord dans le compresseur 2,dans lequel il est comprimé à une pression de 8 atmosphères audessus de la pression atmosphérique. Le gaz échauffé par la compression passe alors, par la tubulure 3, dans l'étage de refroidissement I constitué par un réfrigérant indirect à à eau. Dans le réfrigérant ¯4-,il se dépose un condensat à une température de 25 environ, constitué jusqu'aux deux tiers environ par des hydrocarbures benzéniques. Le reste se répartit en solvant naphta (benzène de dissolution) et en la majeure partie du naphtalène contenu dans le gaz. Ce condensat s'écoule, par la tubulure 5, dans le réservoir 6 à condensat.
Le gaz quitte le'réfrigérant ¯4 par la tubulure et parvient dans l'étage de refroidissement II, constitué essentiellement par le réfrigérant indirect 8, dans lequel le gaz est amené à échanger indirectement de la chaleur avec du gaz débenzolé froid,provenant d'un autre étage. Dans cet étage de refroidissement,le gaz est refroidi à une température de 3 environ et parvient alors, par la tubulure .2,dans la colonne combinée 10 de lavage et de refroidissement.
Le condensat se déposant dans le réfrigérant 8 est constitué par plus de 90%
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d'hydrocarbures benzéniques à côte d'un peu de solvant naphta. et du reste du
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naphtalène. Le condensat s'écoule par la tubulure La dans le récipient 2â à condensat et peut être prélevé de ce dernier, par la tubulure 12, à l'état de benzène brut pour n'importe quels buts d'utilisation.
Le gaz, refroidi à une température de 3 environ, s'écoule par en bas dans la colonne 10 et y parvient en échangeant de la chaleur et en réagissant, avec une solution froide concentrée de chlorure de calcium délivrée, par la tubulure 13, à peu près dans le tiers inférieur de la colonne, et également avec du solvant naphta froid, délivré à la tête de la colonne par la tubulure 14. La température, aussi bien celle de la solution de chlo-
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rure de calcium que celle du solvant naphta, atteint environ -16 . Le gaz pra- tiquement totalement débarrassé du benzène quitte le laveur par la tubulure 15 et peut alors,après avoir traversé le réfrigérant 8, être soutiré par la tubulure 16.
L'écoulement de la colonne 10 parvient, par la tubulure 17.dans
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le récipient 18 du condensat de lavage, In cet endroit, il se produit une séparation du mélange de liquides, de telle sorte qu'au fond du récipient 18 à condensat la solution concentrée de chlorure de calcium se sépare à une tem-
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pérature de -850, tandis que le solvant naphta renfermant du benzène forme une couche au-dessus de la solution de chlorure de calcium, d'où il parvient, par
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le déversoir z, dans la tubulure d'écoulement z.
La solution de chlorure de calcium est soutirée du récipient à condensat 18, par la tubulure 2],,a 1' aide de la pompe 22 et est renvoyée, par la tubulure 23,à l'installation de refroidissement 24, d'où elle parvient, à une température de -16 envi-
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ron, par la tubulure 7., dans le laveur l0o L'installation de refroidissement travaille suivant le principe connu de compression et condensation d'ammoniac.
Dans ce but, il est prévu un compresseur d'ammoniac 25, dans lequel l'ammoniac, préalablement détendu dans l'installation de refroidissement, se trouve à nouveau comprimé après avoir traversé 1'échangeur de chaleur 26.
Une partie de la solution de chlorure de calcium soutirée du ré-
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cipient 18 à condensat est amenée, par la soupape S:1 et la tubulure 28, à un échangeur de chaleur 6.2 et de la, par la tubulure 30, à une installation d' évaporation 27, actionnée par de la vapeur indirecte et dans laquelle se trouve évaporée de la quantité de solution de chlorure de calcium qui la traverse une quantité de vapeur d'eau telle que la concentration de la solution de chlorure de calcium qui a été diminuée par l'absorption d'eau dans la colonne de lavage 10 se trouve de nouveau amenée à la concentration initiale. La solution de chlorure de calcium reflue, après élévation de sa concentration, dans
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le récipient à condensat 18, par l'intermédiaire de la tubulure l6.,l'échangeur de chaleur 29 et la tubulure 33,.
Tandis que le condensat provenant du récipient 11 est prélevé directement par la tubulure 12 en vue d'être utilisé comme benzène brut, on
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amène, à une colonne de distillation 12,par la tubulure 3A? la pompe 3J? et la tubulure ±±,le condensat provenant du récipient 6, et, par la tubulure 20, la pompe 37 et la tubulure 38, l'écoulement du récipient à condensat de lavage 18. Le condensat provenant du récipient 6 à condensat s'écoule de la tubulure 36, d'abord en passant par l'échangeur de chaleur 40, dans lequel sa température se trouve élevée de 25 environ à 138 environ, et de la, par la tubulure 41, dans la partie moyenne de la colonne de distillation 39.
Le condensat provenant du récipient 18 à condensat parvient, de la tubulure 38, d' abord dans l'échangeur de chaleur 42, et de là, par la tubulure 43, à la tête de la colonne, où il sert pour ainsi dire de reflux.
Lors de la traversée de l'échangeur 42, la température du condensat de lavage
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s'élève dr -µ4 environ à 7,32a La colonne de distillation , qui est chauffée par le réchaulfeur à circulation 44, délivre à la tête une fraction qui est essentiellement constituée par des hydrocarbures benzéniques avec une petite fraction de solvant naphta. Cette fraction est condensée dans le condenseur 45 et est alors éventuellement purifiée avec le condensat provenant du récipient 11 à condensat, pour donner du benzène brut. A partir d'un plateau moyen
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de la colonne de distillation 39, on soutire une fraction de solvant naphta que l'on amène, par la tubulure 46, au plateau supérieur d'un séparateur 47 chauffé par le réchauffeur à circulation 48.
Les vapeurs provenant du séparateur sont renvoyées, par la tubulure 49, dans la colonne 39, tandis que le produit de fond, constitué par plus de 95% de solvant naphta, est soutiré par la tubulure 50 et est envoyé, par la pompe 51, aux échangeurs de chaleur 40 et 42, d'où il parvient, par la tubulure 53, dans l'installation de refroidissement 24, où sa température est abaissée de -8 à-16 . A partir de l'installation de refroidissement, le solvant naphta froid parvient alors, par la tubulure 14, dans la colonne de lavage 10. Le produit de fond de la colonne de dis- tillation 39 s'écoule par la tubulure 14 et parvient dans le séparateur à naphtalène 55.
Le solvant naphta peut être soutiré par la tubulure 56 et être envoyé, soit par la tubulure 57 au récipient 6 à condensat, soit par la tubulure 58 au récipient collecteur pour le benzène brut.
Exemple d'exécution :
On doit débenzoler un gaz de four à coke se formant à la cadence journalière de 1.000.000 m3. La répartition des hydrocarbures benzéniques sur la quantité totale (30 grammes par mètre cube) est la suivante:
70 % de benzène
16 % de toluène
7% de xylène 7% de solvant naphta.
La teneur en naphtalène du gaz est de 0,8 gramme par mètre cube.
Lors d'un refroidissement du gaz dans l'étage I de refroidissement, il se forme par heure un condensat renfermant:
92 kg de benzène
55 kg de toluène
54 kg de xylène De plus, on sépare par heure, dans ce réfrigérant, 73,3 kg de solvant naphta et 31,6 kg de naphtalène.
Dans l'étage de refroidissement II, où le gaz est refroidi à 3 , il se forme par heure un condensat renfermant: environ 300 kg de benzène " 102 kg de toluène " 30 g kg de xylène " 13,9 kg de solvant naphta, et encore " 0,24 kg de naphtalène.
En quittant la colonne de lavage 10, chargée par heure de 250 kg de solvant naphta et de 57 m3 de solution de chlorure de calcium, le gaz présente encore une teneur résiduelle en benzène de 0,2 gramme par mètre cube. L'écoulement de la colonne de lavage est constitué, en dehors de la solution de chlorure de calcium, par
479 kg de benzène
43 kg de toluène
16 kg de xylène
233 kg de solvant naphta
On voit, à la lecture de ces valeurs, que pendant le processus de lavage un peu de solvant naphta est fou@@@ @u gaz, ce qui fait, comme il ressort de la description du schémad'ensemble,qu'il ne suffit pas de
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traiter seul l'écoulement de la colonne de lavage pour amener à la colonne de lavage une quantité constante de solvant naphta.
Bien plus, on doit à cet effet faire appel encore au condensat provenant du premier étage de refroidissement, pour compenser la perte en solvant naphta du gaz.
Dans la colonne de distillation 39 il se forme, comme produit de tête, une fraction benzénique fournissant par heure :
571 kg de benzène
98 kg de toluène
59 kg de xylène
35 kg de solvant naphta.
La fraction s'écoulant de la colonne de distillation est composée, par heure, de 32 kg de solvant naphta et de 32 kg de naphtalène. On peut soutirer, par heure, du séparateur 47, 11 kg de xylène et 239 kg de solvant naphta à une température de 170 ,
La dépense principale d'énergie dans le procédé conforme à l'invention est à imputer au travail de compression de l'ammoniac effectué par le compresseur 25. On utilise encore de l'énergie, sous forme de vapeur indirecte, pour le chauffage de la colonne de distillation 39 et du séparateur 47, ainsi que de l'évaporateur 31.
REVENDICATIONS.
1.- Procédé pour la séparation en continu d'hydrocarbures benzéniques et de naphtalène de gaz en contenant, en particulier le gaz de distillation de la houille, par lavage du gaz avec un solvant des hydrocarbures benzéniques, caractérisé en ce qu'à la sortie du dernier réfrigérant le gaz est soumis d'abord à des conditions de température et de pression telles que les hydrocarbures benzéniques à point d'ébullition élevé, y compris le naphtalène, sont condensés d'une façon pratiquement complète et que les hydrocarbures benzéniques à bas point d'ébullition sont du moins en partie condensés, et qu'ensuite le gaz ainsi traité est lavé à contre-courant avec un solvant des hydrocarbures benzéniques.
mis en circulation et constitué par les fractions à point d'ébullition élevé, mais toutefois exemptes-de naphtalène, du condensat obtenu dans le procédé proprement dit.