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La présente invention est relative à un procédé de purification du benzol par traitement catalytique de benzol brut ou analogue avec de l'hy- drogène ou un gaz renfermant de l'hydrogène, par exemple du gaz de four à coke, à pression élevée et à température élevée (raffinage sous pression).
Lors de l'exécution pratique du procédé, on procède, en général, de façon telle que le gaz hydrogéné se formant après condensation du ben- zol purifié, condensation qui à la pression du procédé est effectuée par refroidissement, se trouve à nouveau renvoyé dans le circuit, ce qui fait que ce n'est que l'hydrogène usé lors du raffinage sous pression qui est remplacé par ce que l'on appelle du gaz frais. Le gaz hydrogéné libéré a- près la condensation du benzol renferme, lorsqu'on part d'hydrogène pur en tant que gaz frais, à côté d'hydrogène, encore une certaine fraction d'au- tres gaz qui se sont formés lors du traitement du benzol brut avec l'hydro- gène. Il s'agit dans ce cas essentiellement de gaz carbonique,d'hydrogène sulfuré et d'ammoniac.
Si l'on utilise comme gaz hydrogéné pour le raffi- nage sous pression dugaz de four à coke, le mélange gazeux hydrogéné se for- mant après la condensation du benzol renferme encore également, à côté des gaz étrangers précités, de l'oxyde de carbone et du méthane. Le méthane pro- vient en partie du gaz de four à coke proprement dit et il a été en partie formé pendant le raffinage sous pression par un,- raffinage de l'oxyde de carbone. Pour maintenir, à l'intérieur de limites déterminées, la concen- tration en de tels gaz étrangers du gaz hydrogéné mis en circulation, on éli- mine du procédé, après condensation du benzol purifié, une partie du mélan- ge gazeux se formant lors de la condensation.
La perte d'hydrogène qui se produit dans ce cas en même temps que l'élimination des constituants gazeux indésirables est -remplacée par du gaz frais, que ce soit sous la forme d'hy- drogène pur ou que ce soit sous la forme de gaz de four à coke, par exemple.
Le benzol, qui à la pression du procédé se trouve liquéfié, est sou- tiré avec les gaz qui sont venus en contact avec le benzol lors du raffinage sous pression. Il a été déterminé que dans du benzol, à température normale et sous une pression de 50 atmosphères, 20 litres de gaz environ se trouvent dissous lorsqu'on utilise du gaz de four à coke comme gaz de raffinage. Sur la quantité de gaz dissoute dans le benzol, 75% environ sont constitués par du méthane, Il,5% par de l'hydrogène et le reste par des gaz quelconques comme l'oxyde de carbone, le gaz carbonique et analogues. Le mélange gazeux dissous dans le benzol liquide à température normale et à pression élevée est donc relativement pauvre en hydrogène.
Cela est imputable au fait que la solubilité du méthane dans le benzol est notamment plus élevée que, par exemple, celle de l'hydrogène. Toutefois la quantité absolue d'hydrogène qui est dissoute dans le benzol n'est pas si minime pour qu'on puisse, sans autres, y renoncer. Si toutefois on renvoie dans le procédé le mélange ga- zeux libéré lors de la détente totale du benzol, on réintroduit alors dans le circuit une quantité relativement grande de méthane, ceci a pour consé- quence, que l'on doit comprimer une quantité élevée de gaz frais à la pres- sion de fonctionnement de l'installation de raffinage pour disposer, dans le gaz de raffinage, de la concentration en hydrogène nécessaire pour l'exé- cution du procédé.
La présente invention a pour but d'obtenir, de préférence, c'est- à-dire sélectivement, l'hydrogène à partir du mélange gazeux libéré lors de la détente du benzol, de manière à n'avoir à comprimer,lors du renvoi de ce mélange gazeux dans le circuit, qu'une quantité totale minime de gaz frais.
Etant donné que les frais de compression constituent une partie notable des frais de fonctionnement du procédé, le fait d'obtenir sélectivement de l'hy- drogène, à partir du gaz de détente, qui dans les milieux professionnels est également désigné sous le nom de "gaz jaillissant", constituerait, dans
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certains cas,un appoint notable pour abaisser les frais de fonctionnement..
Le but de l'invention est atteint par le fait que, tout en main- tenant le benzol purifié, liquéfié par refroidissement, à la pression de travail de l'étage de catalyse, on ne le détend d'abord que partiellement.
Lorsqu'on détend seulement partiellement le benzol liquide, le pouvoir solvant que le benzol présente vis-à-vis du méthane et de l'hydro- gène se fait sentir d'autant plus avantageusement que, dans une telle dé- tente partielle, l'hydrogène se dégage de préférence du benzol liquide, tan- dis que la mise en liberté du méthane n'a lieu que dans une proportion mini- meo C'est ainsi qu'on a déterminé, par exemple, que lorsque l'on détend à une pression de 20 atmosphères environ ou même. à une pression quelque peu plus basse, du benzol liquide purifié, soumis à une pression de 50 atmosphè- res, les gaz de détente qui sont libérés s'ils ne renferment alors qu'envi- ron 40% de méthane, ils contiennent toutefois jusqu'à 60% d'hydrogène.
Ces 'gaz jaillissants", libérés lors de la détente partielle du benzol-liquide, ne sont toutefois, selon une autre caractéristique de !.'invention, pas déten- dus davantage jusqu'à la pression normale, mais sont amenés à l'étage de com- pression du compresseur pour le gaz frais qui correspond à la pression rési- duelle du mélange de gaz et de vapeurs prenant naissance lors de la détente partielle. De cette manière, on économise d'autres frais pour la compres- sion du gaz frais.
Le benzol liquide partiellement détendu de la manière décrite ci- dessus est ensuite détendu à la pression normale, ce qui fait que d'autres gaz jaillissants" se trouvent libérés, qui ne renferment plus qu'une frac- tion relativement minime d'hydrogène, mais sont toutefois riches en méthane.
En outre, ces "gaz jaillissants renferment encore des quantités non négligea- bles de vapeurs de benzol. Selon une autre caractéristique de l'invention, on ajoute alors à nouveau au gaz de four à coke, en avant du laveur à ben- zol, les gaz relativement pauvres en hydrogène qui sont libérés lors de la détente totale du benzol. De cette manière, on réussit à récupérer le ben- zol soutiré avec les "gaz jaillissants' de la détente totale et à utiliser la teneur en méthane des "gaz jaillissants" pour améliorer le pouvoir chauf- fant du gaz de fours à coke.
Lors de l'utilisation de l'hydrogène pur comme gaz de raffinage la fraction de gaz étrangers dans le "gaz jaillissant!' après la détente du benzol liquide n'est, à vrai dire, pas aussi importante que lorsqu'on utili- se du gaz de four à coke comme gaz de raffinage. Cependant, même lorsqu'on utilise des gaz hydrogénés purs, l'obtention sélective d'hydrogène par déten- te étagée du benzoli liquidepeut être intéressante du point de vue économi- que.
La pression à laquelle le benzol liquide purifié se trouve d'abord détendu en vue de l'obtention sélective d'hydrogène dépend de la composi- tion du gaz de raffinage ou pour mieux dire du gaz frais. Elle dépend, en outre, aussi du benzol brut qui doit être traité dans le procédé. Finalement la pression absolue du procédé de raffinage est également déterminante pour le choix dU'.premier étage de détente pour le benzol liquide.
Lors de l'exécution pratique du procédé, en utilisant du gaz de four à coke comme gaz frais, on part normalement d'un gaz de four à coke purifié,, c'est-à-dire d'un gaz duquel on a également éliminé, entre autres, le benzol et le naphtalène jusqu'à la quantité maximum décrite ci-dessus.
Lorsqu'on comprime le gaz frais dans le compresseur, réalisé dans chaque cas en plusieurs étages, il se produit dans certains cas, par suite de la diminu- tion de volume du gaz,une augmentation de la concentration en benzol, èt en particulier en naphtalène, telle que le naphtalène,) se dépose sous la forme
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solide dans les réfrigérants situés entre les étages de oompression. Pour empêcher les perturbations fonctionnelles qui, de ce fait, peuvent éventuel- lement se produire, on injecte en petites quantités, dans les dispositifs de refroidissement situés entre les divers étages de compression, un solvant pour le naphtalène, de préférence de l'huile de lavage.
Cette huile naphta- lénique ne gêne pas dans le procédé, du fait que lors de la vaporisation ul- térieure du benzol brut liquide, elle est à nouveau éliminée du procédé con- jointement avec les produits de polymérisation qui se sont formés par suite du traitement à chaud du benzol brut qui a eu lieu jusqu'à ce moment.
Le gaz frais quittant le dernier étage de compression à la tempé- rature qu'il a atteint dans ledit étage est délivré directement au procédé, par exemple à un laveur de gaz de cokerie, de sorte que sur le trajet allant du compresseur au laveur de gaz de cokerie il ne peut pas se produire de sé- paration de naphtalène ou analogue.
Sur le dessin annexé, on a représenté une partie d'une installation de raffinage sous pression, partie à laquelle la présente invention s'étend en premier lieu. Le mélange de vapeurs de benzol et de gaz hydrogéné sortant de l'étage de catalyse proprement dit du procédé parvient, par la tubulure 10 dans le réfrigérant indirect 12. En cet endroit les vapeurs de benzol sont complètement liquéfiées. Dans le séparateur 14 raccordé au réfrigérant précité,les fractions gazeuses se séparent du benzol liquéfié. Les fractions gazeuses sont renvoyées à nouveau dans le circuit par les conduites 16 et 18 tandis qu'il se produit encore d'abord une compression intermédiaire des- tinée à compenser à nouveau la perte de pression qui s'est produite dans le procédé.
La conduite 18, par exemple, conduit au dispositif dans lequel le benzol brut liquide est vaporisé en présence et avec la coopération du gaz de circulation hydrogéné. A la conduite 16 est raccordée une conduite de dérivation 20 par laquelle on peut, à l'aide de la soupape de réglage 22 envoyer une partie du gaz dans la conduite 24
Le benzol pur liquide s'écoule du séparateur 14 par la conduite 26 en passant par la soupape de détente 28 dans le pot de détente 30. La soupape 28 est réglée de manière qu'il se produise une détente partielle du benzol liquide.
Les gaz qui se dégagent alors dmbenzol et qui sont consti- tués, de préférence, par de l'hydrogène à côté d'une certaine fraction d'au- tres gaz, comme du méthane par exemple, parviennent par la conduite 32 en passant par la soupape de réglage 34 et la conduite 36 dans le troisième étage du compresseur 38 pour le gaz frais.
Le gaz frais est amené à ce com- presseur par la conduite 40 Le gaz frais comprimé à la pression finale parvient directement, par la conduite 42, dans ce que l'on appelle un laveur 44. de gaz de cokerie où il est amené en contact, en mouvement ascendant, avec du benzol 'brut liquide délivré par la conduite 46 à partir de la pompe fou- lante Le benzol brut liquide extrait alors par lavage certains constituants polymérisables du gaz frais et il s'échauffée Le benzol brut est soutiré du laveur 4 de gaz de cokerie par la conduite 48 et il est envoyé à un au- tre étage de l'opération de raffinage.
La conduite 48 conduit par exemple à ce que l'on appelle un four de polymérisation dans lequel il se produit un traitement thermique poussé, au point de vue durée, du benzol brut pour permettre la formation, à partir de ce dernier, de polymérisatso Le gaz frais proprement dit s'échappe du laveur gaz de cokerie par la conduite 50 et s'unit alors dans la conduite 18 avec le gaz en circulation.
Le 'benzol liquide partiellement détendu s'écoule du pot de déten- te 30 par la conduite 32 par l'intermédiaire d'une autre soupape de déten- te 54 dans le récipient collecteur 56 duquel on peut soutirer le benzol pu- rifié par la conduite 8. Les "gaz jaillissants", qui renferment maintenant de préférence du méthane et aussi du benzol, se dégagent en outre du benzol
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lors de la détente totale à la pression normale, sont soutirés par la con- duite 60,et après avoir été réunis avec les gaz de la conduite 24 ils sont à nouveau envoyés, par la conduite 62 au gaz de four de coke, en avant du laveur à benzol. De cette manière, on peut, dans le laveur à 'benzol sui- vant, récupérer par la conduite 30, avec les "gaz jaillissants'*, le benzol soutiré.
Pour empêcher des séparations de naphtalène dans le compresseur 38 on envoie par la conduite 64 aux dispositifs de refroidissement prévus entre les étages de compression, dispositifs qui n'ont pas été spécialement représentés ici, des quantités minimes d'huile de lavage, qui dissolvent le naphtalène pouvant éventuellement se former dans les dispositifs de refroi- dissement .
REVENDICATIONS
Procédé pour la purification du benzol par traitement catalytique de benzol brut ou analogue avec de l'hydrogène ou avec un gaz renfermant de l'hydrogène, par exemple avec du gaz de four à coke, à pression élevée et à température élevée (raffinage sous pression), le gaz hydrogéné étant par- tiellement mis en circulation et partiellement ajouté en continu, à l'état frais,, au procédé, caractérisé en ce que tout en maintenant à la pression de travail de l'étage de catalyse, le benzol purifié, liquéfié par refroi- dissement, on ne le détend d'abord que partiellement,
tandis que le mélange de gaz et de vapeurs relativement plus riche en hydrogène qui se forme alors est envoyé à l'étage de compression du compresseur pour le gaz frais qui correspond à la pression résiduelle du mélange de gaz et de vapeurs après la détente partielle du benzol, le mélange de gaz et de vapeurs relativement plus pauvre en hydrogène qui se trouve libéré lors de la.détente totale sub- séquente du benzol étant à nouveau ajouté au gaz de four à coke, en avant du laveur à benzol.
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