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La présente invention a pour objet la récupération de produits solides entraînés dans des gaz, et plus particulièrement le traitement de gaz de purge sortant d'un séchoir à polymère, dans le but de récupérer la poussière de polymère entraînée.
Dans de nombreux procédés, dans lesquels on recueille comme pro- duit une matière solide, particulièrement dans les procédés dans lesquels on procède à un séchage ou à d'autres opérations dans lesquelles on utilise des gaz, la séparation des produits solides entraînés à partir des produits gazeux pose un problème.
Ces solides se présentent fréquemment sous forme finement divisée, et existent sous une concentration relativement diluée, ce qui fait que l'on ne peut songer à les recueillir par filtration, centri- fugation, etc..,
Conformément à la présente invention, on a mis au point un procé- dé permettant de récupérer les solides entraînés dans un produit gazeux renfermant lesdits solides et au moins un produit normalement liquide, ce procédé consistant à mettre en contact ce produit gazeux, dans un épurateur avec un liquide de refroidissement et d'épuration, qui est au moins partiel- lement non-miscible à un ou plusieurs de ces produits normalement liquides, ce qui permet d'extraire du produit gazeux les produits solides et normale- ment liquides;
à faire passer le mélange de liquide épurant et de produits solides et normalement liquides dans un dispositif de séparation de phase, dans lequel il se forme au moins deux phases liquides, une de ces phases étant constituée par le liquide de refroidissement et d'épuration; enfin à séparer les produits solides et au moins une autre desdites phases liquides de la phase constituée par le liquide d'épuration.
La présente invention vise également un appareillage permettant la récupération des produits solides entraînés à partir d'un produit gazeux renfermant ces produits solides et au moins un produit normalement liquide; cet appareillage comprend un épurateur conçu en vue de l'obtention d'une phase liquide et d'une phase gazeuse, un dispositif pour introduire dans cet épurateur ce produit gazeux renfermant des produits solides, ainsi qu'un liquide de refroidissement et d'épuration; un dispositif permettant d'extrai- re de cet épurateur le produit gazeux épuré ; undispositif pour maintenir les produits solides épurés, le produit normalement liquide et le liquide d'épuration à un certain niveau dans la partie inférieure de l'épurateur;
un dispositif pour extraire de l'épurateur, sous forme de bouillie;, les pro- duits solides et liquides épurés; un séparateur de phases communiquant avec l'épurateur et disposé de manière à recevoir cette bouillie, qui s'y accu- mule et s'y sépare en deux phases liquides avec une phase intermédiaire con- stituée par des produits solides; un dispositif pour extraire une phase li- quide de ce séparateur et pour la renvoyer à l'épurateur sous forme de li- quide d'épuration;
enfin un dispositif pour refroidir ce liquide d'épuration avant son entrée dans l'épurateur, un dispositif permettant d'extraire du séparateur de phase l'autre phase liquide et une phase intermédiaire consti- tuée par des produits solides, sous forme d'un courant combiné et un dispo- sitif pour contrôler le débit de ce courant combiné de phase liquide et de solides, en fonction du niveau du liquide dans l'épurateur et d'une manière directement proportionnelle à ce niveau.
Les termes "produit normalement liquide'', tels qu'ils sont utili- sés ici même signifient un produit qui est liquide à la température normale de l'atmosphère, comme par exemple entre 0 et 38 C, et sous pression atmos- phérique.
Dans une forme de l'invention, le produit gazeux renferme au moins deux produits normalement liquides, dont l'un est le même que le liquide de
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refroidissement et d'épuration. Dans une autre forme de l'invention, on contrôle le débit du courant combiné de phase liquide et de produits soli- des sortant du séparateur de phases, en fonction du niveau du liquide dans l'appareil où se fait le refroidissement et l'épuration et d'une manière directement proportionnelle à ce niveau.
On peut appliquer le procédé objet de cette invention d'une maniè- re générale à la récupération de produits solides à partir de produits ga- zeux. On peut par exemple l'utiliser pour récupérer un catalyseur solide à partir de courants gazeux obtenus dans divers procédés en phase fluidifiée, comprenant le craquage catalytique, le reformage catalytique, l'hydrogéna- tion catalytique, la désulfuration catalytique, etc. ainsi que dans divers procédés dans lesquels on obtient un produit solide finement divisé, comme dans la carbonisation de la houille, la production de l'anhydride phtalique, la polymérisation des oléfines, etc... On peut plus particulièrement appli- quer ce procédé aux opérations dans lesquelles il se forme des quantités im- portantes de produits solides finement divisés.
La polymérisation d'oléfi- nes en polymères solides constitue un de ces procédés.
On prépare généralement les polymères solides d'oléfines en mettant en contact l'oléfine à polymériser avec un catalyseur, sous pression et tem- pérature élevées, de préférence en présence d'un solvant ou d'un diluant.
Le produit de la réaction peut être un des polymères d'oléfine nombreux et variés, comme par exemple, les polymères ou copolymères de mono-oléfines, comme l'éthylène, le propylène, le butylène, etc... et également les copoly- mères de mono-oléfines et de dioléfines, comme le butadiène, l'isoprène, etc...
La température nécessaire pour polymériser les oléfines peut va- rier dans une gamme très étendue. Toutefois, on préfère généralement effec- tuer la réaction à une température comprise entre 66 et 232 C environ. La température déterminée à utiliser dans chaque cas particulier dépend du ca- talyseur utilisé, de l'oléfine à polymériser, et des conditions opératoires, telles que la pression, la vitesse volumétrique, le rapport du diluant à l'oléfine, etc.00
On maintient souvent la pression de polymérisation à une valeur suffisante pour que l'on ait la certitude que la réaction se passe en phase liquide, c'est-à-dire que cette pression doit être comprise au moins entre 7 et 21 kg/om2 suivant la nature de la charge, et la température de polymé- risation.
On peut, si on le désire, utiliser des pressions plus élevées, allant jusqu'à 35 à 49 kg/om2, où plus. Quand on utilise un lit de cataly- seur fixe, la vitesse volumétrique peut être comprise entre 0,1 et 20 volu- mes environ de charge par volume de catalyseur et par heure, la gamme préfé- rée étant comprise entre 1 et 6 volumes environ par volume. On peut égale- ment mettre en oeuvre le procédé de polymérisation en présence d'un cataly- seur mobile. Dans ce genre d'opération, on maintient la concentration en catalyseur dans le réacteur entre 0,01 et 10% en poids environ. Le temps de séjour peut être compris entre 10 minutes ou moins et 16 heures ou plus.
Un procédé de polymérisation préféré est décrit en détail dans le brevet belge n 535.082 déposé le 22 janvier 1955.
Dans ce procédé particulier, on utilise un catalyseur à l'oxyde de chrome, renfermant de préférence du chrome hexavalent, avec de la silice, de l'alumine, de la silice-alumine, de la zircone, de la thorine, etc. Dans une forme de mise en oeuvre de cette description, on polymérise les oléfines en présence d'un diluant hydrocarbure, par exemple un composé acyclique, alicyclique ou aromatique, qui est inerte et dans lequel le polymère formé est soluble. On effectue en général la polymérisation à une température
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comprise entre 66 et 232 C environ, et d'ordinaire sous une pression suffi- sante pour maintenir le réactif et le diluant à l'état liquide.
Les polymè- res produits par ce procédé, particulièrement les polymères de l'éthylène, se caractérisent par le fait que leur non-saturation est surtout soit trans- interne, soit vinylique terminale, suivant les conditions opératoires utili- sées dans le procédé. Lorsque l'on utilise pour la polymérisation des réac- tions de température basses, comprises entre 66 et 160 C environ, ainsi qu'un catalyseur mobile, le polymère obtenu est surtout de structure vinyli- que terminale.
Quand on effectue la polymérisation à des températures plus élevées et sur un lit de catalyseur fixe, la non-saturation du polymère est surtout de nature transinterneo Les polymères préparés par les deux procé- dés se caractérisent également par leurs poids spécifiques élevés et par leur fort pourcentage de cristallinité aux températures atmosphériques nor- maleso
On utilise également, pour préparer des polymères d'oléfines, d'au- tres procédés moins intéressants et de nature différente, dans lesquels on utilise des catalyseurs différents. On prépare par exemple des polymères en présence de composés organo-métalliques, comme l'aluminium triéthyle plus du tétrachlorure de titane, des mélanges d'halogénures d'aluminium éthyle avec du tétrachlorure de titane, etc...
Un autre groupe de catalyseurs que l'on utilise comprend un halogénure d'un métal du groupe IV, par exemple le tétrachlorure de titane, le tétrabromure de silicium, le tétrachlorure de ziroonium, le tétrabromure d'étain, etc... avec un ou plusieurs métaux li- bres choisis dans le groupe comprenant le sodium, le potassium, le lithium, le rubidium, le zinc, le cadmium et l'aluminium.
Le solvant ou diluant utilisé dans la réaction de polymérisation comprend, en général, des hydrocarbures paraffiniques qui dissolvent les po- lymères à la température utilisée dans le réacteur. Parmi les solvants les plus intéressants, on cite les hydrocarbures paraffiniques renfermant entre 3 et 12 atomes de carbone environ par molécule, comme par exemple le propane, l'isobutane, de IL-pentane, l'isopentane, l'isooctane, etc... et de préféren- ce les hydrocarbures paraffiniques renfermant de 5 à 12 atomes de carbone par molécule. Les hydrocarbures alicycliques, tels que le cyclohexane, le méthylcyclohexane, etc... servent également dans la réaction de polymérisa- tion.
On utilise également des diluants aromatiques, toutefois ils ont ten- dance (eux-mêmes ou les impuretés qu'ils renferment) à abréger la vie du oa- talyseur, par conséquent leur utilisation dépendra de l'importance que l'on accorde à la vie du catalyseur. On peut également utiliser, pour mettre en oeuvre la réaction des oléfines pour former des polymères solides, tous les diluants hydrocarbures énumérés ci-dessus, et en outre d'autres qui sont re- lativement inertes et qui se trouvent à l'état liquide, dans les conditions de la réaction.
Il ressort nettement de l'exposé qui précède, que les polymères solides préparés par les procédés décrits ci-dessus existent dans l'effluent sortant de la réaction sous forme de solution de polymère dans un solvant ou diluant. Etant donné que dans la majorité des applications des polymères, il est nécessaire que le produit soit solide, il y a intérêt à séparer le polymère du solvant. On a proposé divers procédés de traitement de la solu- tion de polymère pour atteindre ce but. Dans un de ces procédés on pulvéri- se la solution de polymère au sein d'eau liquide; le polymère se trouve ain- si dispersé dans l'eau et extrait de la solution.
On effectue cette opéra- tion en combinant de l'eau, à un'e température comprise entre 16 et 43 C en- viron, avec une solution de polymère dont la température est comprise entre 177 et 93 C environ, pour former un mélange de polymère, d'eau et de solvant, dont la température est comprise entre 43 et 66 C environ. Plus communément
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la quantité d'eau nécessaire est comprise entre 1 et 5 kg environ par kg de solution de polymère.. Au cours du procédé, il faut maintenir la pression à une valeur suffisamment élevée pour maintenir ce solvant et l'eau à l'état liquide.
Ce procédé se trouve décrit en détail dans la demande de brevet belge n 4390936 déposé le 13 mai 1957, pour "Procédé perfectionné pour la séparation de polymère normalement solide de 1-oléfines à partir de leurs solutions"
Le polymère obtenu comme résultat du traitement décrit ci-avant se trouve sous forme de bouillie de solides finement divisésdans un mélange d'eau et de solvant. Pour obtenir le produit sec désiré, on traite d'abord la bouillie pour éliminer la majeure partie du solvant, puis pour éliminer la majeure partie de l'eau. Dans un procédé, on effectue l'élimination du solvant par distillation à la vapeur, après quoi on élimine la majeure par- tie de l'eau par distillation non poussée.
On obtient alors un produit sen- siblement sec en chassant par séchage l'eau et le solvant résiduels, par exemple au moyen d'un gaz chauffé, qui soit inerte vis-à-vis du polymère.
On peut utiliser dans ce but des gaz divers, comprenant l'azoteles hydro- carbures à point d'ébullition bas, comme le méthane, l'éthane, l'éthylène, etc... des gaz de fumées, etc... On peut également utiliser dans ce but de l'air, bien qu'il ne soit pas complètement inerte vis-à-vis du polymère.
Au cours du séchage, le gaz de séchage, ou gaz de purge entraîne une quanti- té de polymère finement divisé. Plus généralement, les dimensions de ce polymère sont comprises entre 1 et 500 microns environo La quantité de po- lymère entraînée varie en fonction de la quantité et de la vitesse du gaz . de séchage au travers du séchoir, et elle peut être comprise entre 0,001 kg par kg de gaz et 0,1 par kg environ. La température et la quantité de gaz de séchage ou gaz de purge dépendent de la quantité de polymère à sécher, de la quantité d'eau et de solvant résiduels, et du solvant déterminé que l'on utilise.
Plus communément, la quantité de gaz de séchage par rapport au po- lymère sec, varie entre 0,5 et 10 kg environ par kilo; et la température du gaz, avant l'entrée dans le séchoir, est comprise entre 38 et 121 G environ.
Le gaz sortant du séchoir renferme., par conséquent, du polymère so- lide sec, et en outre une certaine quantité d'eau et de solvant. En général l'eau et le solvant sont complètement vaporisés; toutefois, pour le but de la présente invention, ils peuvent aussi exister sous forme de fines goutte- lettes liquides. La quantité de chacun des composants normalement liquides, c'est-à-dire l'eau et le solvant, dans le gaz de séchage, dépend en premier lieu du rendement des opérations précédentes utilisées pour éliminer ces produits. En général, chacun de ces composants est présent en une quantité comprise entre 5 et 200 kg environ par kg de polymère entraîné.
Pour mettre en oeuvre la présente invention, dans une de ses formes de réalisation, on introduit le gaz de purge renfermant le polymère solide entraîné, comme du polymère d'éthylène, de la vapeur d'eau et du solvant va- porisé,comme du cyclohexane, dans un épurateur, dans lequel les gaz et les solides sont mis en contact avec un liquide de refroidissement et d'épura- tion, de préférence le même qu'un des composants normalement liquides pré- sents dans le gaz. On peut utiliser pour l'épuration l'un ou l'autre de ces composants.
Celui que l'on utilise ainsi dépend d'un certain nombre de fac- teurs comprenant leurs chaleurs de vaporisation, leurs viscosités, leurs températures de condensation, et leur action corrosive sur les divers appa- reils utilisés dans le dispositif de refroidissement et d'épuration, tels que les condenseurs, les buses de pulvérisation, etc... Dans ce cas parti- culier, le liquide préféré est l'eau, par conséquent c'est ce produit que l'on utilise pour refroidir et pour épurer.
Cependant, lorsqu'on traite d'autres genres de mélanges de gaz et de solides, 1 y a quelquefois inté- rêt à utiliser un produit étranger dans ce but, auquel cas il est nécessaire
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que le produit étranger soit au moins partiellement non-miscible à un ou plusieurs des produits normalement liquides présents dans le gaz à épurero
Le polymère solide résultant du refroidissement et de l'épuration est extrait des gaz, et les vapeurs d'eau et de solvant sont condensées.
Les gaz saturés de vapeur d'eau sortent au sommet de l'épurateur, et sont, soit rejetés, soit réchauffés et envoyés dans le séchoir à polymère. La vapeur d'eau condensée, les produits solides et le solvant condensé s'accu- mulent dans le fond de l'épurateur, en même temps que l'eau utilisée pour le refroidissement et l'épurationo On extrait en continu les produits accu- mulés, et on les introduit dans un séparateur de phases, dans lequel l'eau et le solvant se séparent sous forme de deux phases liquides, les produits solides s'accumulant sous forme de troisième phase entre ces deux phases.
La composition de la troisième phase dépend des produits solides considérés que l'on traite, et des produits présents dans les deux phases liquides.
En général, les produits solides se trouvent mouillés d'une manière préféren- tielle par un des deux liquides, et ce produit forme la portion continue de la troisième phase. Ainsi, lorsque, comme dans le cas présent, les produits solides sont constitués par des polymères d'oléfines, et les phases liqui- des par de l'eau et un solvant, tel que le cyclohexane, les produits soli- des se trouvent mouillés d'une manière préférentielle par le solvant, et la phase solide est principalement constituée par du polymère dans du cyclohe- xaneo Lorsqu'on applique la présente invention au traitement d'ensembles renfermant des solides et liquides autres, la phase solide peut renfermer des solides dans l'un ou l'autre des liquides ou bien dans leurs mélanges, suivant les propriétés mouillantes des liquides utilisés.
On extrait en continu du séparateur de phase l'eau; qui forme la partie inférieure des trois phases, et on la recycle vers l'épurateur en la faisant passer par un refroidisseur. Cette phase circule ainsi effective- ment en circuit fermé. La phase solvant et le polymère solide accumulé con- joint sortent par le haut du séparateur de phases et on les recycle vers l'épurateur de polymère, dans lequel on sépare le solvant du polymère d'éthy- lène, par épuration à la vapeur'.
Dans le but d'éviter l'accumulation de po- lymère solide entre les deux phases, dans le séparateur de phasesil y a intérêt à maintenir le séparateur plein de liquide, et à ce que la surface de séparation inférieure entre les solides et le liquide soit reportée, soit dans la partie supérieure du séparateur, soit entièrement à l'extérieur du séparateur,c'est-à-dire dans le conduit allant du séparateur à l'appareil dans lequel se fait l'épuration à la vapeur du polymèreo Dans le but de maintenir le séparateur de phases plein de liquide, il est commode de placer une vanne de contrôle dans le conduit placé au sommet du séparateur. Cette vanne est commandée par le niveau dans la partie inférieure de la tour d'é- puration,
et l'on est ainsi certain qu'il y a entre ces deux points un en- semble liquide continuo Dans le but d'éviter le bouchage à la partie infé- rieure de la tour d'épuration et dans le conduit de sortie placé au fond, on a prévu des dispositifs permettant de maintenir le polymère solide en suspension. On peut y arriver par agitation mécanique, ou en recyclant une certaine quantité de produit soutiré du fond de la colonne d'épuration.
La quantité de liquide de refroidissement et d'épuration utilisée dans la tour d'épuration dépend de la température de ce produit au moment où. il pénètre dans la tour et de la quantité de produits solides et normale- ment liquides que l'on doit extraire du gaz de purge. Dans cette forme de réalisation particulière, on introduit l'eau dans la tour d'épuration à une température comprise entre.16¯et 38 C environ et on règle la quantité d'eau de manière à ce qu'il y ait dans le bas de l'épurateur un mélange de solides, de polymère et de solvant dont la température soit comprise entre 24 et 46 C environ.
Lorsqu'on traite des gaz renfermant d'autres produits solides et
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d'autres produits normalement liquides, la température du produit de refroi- dissement et d'épuration peut varier dans une gamme appropriée, pour assu- rer une température inférieure au point d'ébullition des produits normale- ment liquides, dans la partie inférieure de l'épurateur. Etant donné que l'on introduit en continu de l'eau dans le dispositif d'épuration et de sé- paration de phases dans les gaz de purge, on assure une surface de sépara- tion haute simplement en opérant d'une manière telle qu'on fait sortir au sommet du séparateur l'excès d'eau en même temps que le solvant et le poly- mère solideo
On effectue les diverses phases du procédé de récupération des solides de préférence sous basse pression.
La pression dans le séchoir se- ra en général fixée par la pression nécessaire pour introduire les gaz de séchage et de purge dans cette opération. En général, par conséquent, la pression dans le séchoir est comprise entre la pression atmosphérique envi- ron et 1,4 kg/cm2 environ. On peut effectuer le refroidissement et l'épu- ration sous une pression, soit inférieure, soit supérieure à celle qui est utilisée au cours du séchage, suivant qu'un compresseur est placé sur la conduite d'amenée du gaz dans la tour d'épuration, ou que l'on comprime les gaz après la sortie de cette tour et avant leur réintroduction dans le sé- choiro On effectue également la séparation de phases de préférence sous basas pression;
il y a cependant intérêt à ce que, dans cette opération, la pression soit suffisante de telle manière que les phases qui y sont séparées puissent être renvoyées respectivement dans la tour d'épuration et dans l'ap- pareil d'épuration à la vapeur du polymère, sans qu'il soit nécessaire de prévoir un dispositif de pompage supplémentaire.,
La récupération de polymère d'oléfine solide à partir des gaz, par le procédé décrit ci-dessus, constitue le type d'une opération dans la- quelle la charge gazeuse soumise au traitement renferme deux produits norma- lement liquides, dont l'un est le même que le liquide de refroidissement et d'épuration.
Ainsi qu'on l'a indiqué plus haut, le traitement de gaz ren- fermant un, deux ou plusieurs produits normalement liquides fait partie de l'objet de la présente invention, et le liquide de refroidissement et d'é- puration n'est pas nécessairement le même que l'un quelconque des produits normalement liquides présents dans le gaz renfermant des produits solides.
Ainsi, par exemple, dans le traitement des gaz provenant de la carbonisation de la houille, et renfermant des particules de charbon et du goudron distil- lé, il y a intérêt, en raison de la viscosité des produits du goudron dis- tillé, à refroidir et à épurer les gaz renfermant des produits solides, avec un liquide étranger tel que de l'eau, qui aurait moins tendance à boucher les échangeurs de chaleur et les buses nécessaires dans le circuit de refroi- dissement et d'épuration. Le procédé objet de la présente invention est également applicable au traitement de gaz renfermant plus de deux liquides mutuellement non-miscibles, procédé dans lequel il se forme plus de deux phases liquides sans le séparateur de phases, les produits solides étant ré- cupérés en même temps qu'une ou plusieurs des phases liquides.
Afin de définir plus clairement la présente invention, et d'en donner une meilleure compréhension, on se reportera au dessin ci-joint, qui constitue une représentation schématique d'une unité de polymérisation et d'un dispositif de récupération de polymère, comprenart un épurateur de po- lymère par la vapeur, un évaporateur d'eau et un séchoir rotatif, suivi d'une tour de refroidissement et d'épuration et d'un séparateur de phases, pour traiter des gaz de purge provenant du séchoir rotatif et renfermant des pro- duits solides.
Si l'on se reporte au dessin, on voit qu'on introduit dans le réacteur 8, reectivement par les conduits 2, 4 et 6, de l'éthylène, du @
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cyclohexane jouant le rôle de diluant et du catalyseur à l'oxyde de chrome.
Pour faciliter les manipulations,on délaye le catalyseur dans du cyclohexa- ne avant de l'introduire dans le réacteur. Au cours de la polymérisation, on maintient le produit contenu dans le réacteur dans un état de vive agita- tion, au moyen d'un mélangeur mécanique;, ou d'un autre dispositif de mélan- ge classique (non représenté). On effectue la réaction à une température de 140 C environ, et sous une pression absolue de 35 kg/cm2 environ, pendant un temps suffisamment long pour convertir une partie de la charge d'éthylè- ne en polymère d'éthylène solide (aux températures ambiantes).
Le produit de la réaction sort du réacteur par le conduit 10, et entre dans le sépara- teur 12, dans lequel on sépare un courant formé principalement d'éthylène non converti et d'un peu de solvant, puis on le renvoie dans le réacteur en passant par le conduit 14 et le refroidisseur 160 Après ce stade, on mélan- ge l'effluent avec du solvant supplémentaire introduit par le conduit 200 Le mélange traverse ensuite un échangeur 22, dans lequel on augmente la tem- pérature, pour assurer la dissolution de sensiblement tout le polymère dans le solvant. L'effluent passe ensuite dans l'appareil de récupération de ca- talyseur 24. Cet appareil peut être constitué par un filtre, une centrifu- geuse, etc... étudié pour travailler à une pression supérieure à la pression atmosphérique.
On peut recycler vers le réacteur ou rejeter le catalyseur qui sort par le conduit 26. Si cela est nécessaire, on peut soumettre la totalité ou une partie du catalyseur recyclé à une régénération par l'oxygè- ne, pour chasser les polymères lourds qui y sont déposés au cours de la po- lymérisation. Le reste de l'effluent provenant de la réaction, formé alors d'une solution de polyéthylène, dans le cyclohexane est introduit dans le concentrateur à vaporisation brusque 30. Dans cet appareil on vaporise le cyclohexane; il sort par le conduit 32 et on le recycle vers la charge de cyclohexane allant au réacteur (non figuré). De cette façon, la concentra- tion du diluant dans l'effluent provenant de la réaction est réduite à une valeur convenant pour la précipitation du polymère.
On réalise l'extraction du diluant dans le concentrateur à vaporisation brusque en abaissant la pression, ou en augmentant la température, ou par ces deux opérations.
La solution de polymère provenant du concentrateur à vaporisation brusque passe par le conduit 34 dans le disperseur 36. Ce disperseur renfer= me de l'eau, que l'on y introduit par le conduit 38, et qui se trouve à une température sensiblement inférieure à celle de la solution entrante, de tel- le façon que la température du produit total dans le disperseur se trouve abaissée au-dessous de la valeur à laquelle le polymère précipite à partir de la solution. On disperse la solution de polymère au sein de l'eau, par exemple au moyen d'une buse de pulvérisation, et le polymère se trouve ainsi précipité sous forme de solide finement divisé et sensiblement homogène.
On introduit l'effluent sortant du disperseur 36, sous forme de bouillie de polymère précipité finement divisé dans 'de l'eau et du cyclohe- xane jouant le rôle de solvant, par le conduit 40 dans un épurateur à vapeur de polymère 42. Dans l'épurateur à vapeur se trouvent maintenus et accumu- lés du liquide et du polymère, d'où l'on vaporise le solvant par introduc- tion de vapeur par le conduit 46. Dans le fond de l'épurateur à vapeur est prévu un agitateur 48, actionné par un moteur 50, en vue d'assurer une agita- tion, et de maintenir le polymère en suspension. Le solvant vaporisé et la vapeur d'eau sortent au sommet de l'épurateur par le conduit 44.
Générale- ment, ce produit est traité ultérieurement pour séparer l'eau et le solvant, et on recycle le solvant pour l'utiliser dans le procédé de polymérisation, si on le désire. Le produit liquide de l'épurateur, qui est essentiellement constitué par du polymère et de l'eau avec une petite quantité de solvant;, en sort par le conduit 52 et est introduit dans un appareil à distillation non poussée 54, dans lequel on sépare le polymère par flottation et distil- lation non poussée. Au cours de cette opération, la majeure partie de l'eau
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est chassée et évacuée par le conduit 56 de l'appareil à distillation non poussée.
On introduit alors le polymère ayant été soumis à une distillation non poussée, mouillé de solvant et d'eau, par le conduit 58 dans un séchoir 60, dans lequel le polymère humide se trouve mis au contact d'un gaz chauf- fé, tel que de l'azote. Ce gaz de séchage est appliqué principalement à partir de la tour d'eparation, en passant par le conduit 72 et le réchauf feur 70. On introduit'par le conduit 68 une quantité supplémentaire de gaz pour compenser les pertes se produisant dans l'installation. Les gaz de sé- chage, au cours de leur passage au travers du séchoir, vaporisent l'eau et le solvant contenus dans le polymère, et on évacue du séchoir le polymère séché par le conduit 61 comme produit final.
Sous sa forme préférée, le polymère obtenu se présente sous forme finement divisée homogèneo On réalise ceci en contrôlant d'une manière appro- priée la précipitation du polymère à partir de la solution sortant de l'ap- pareil de polymérisation. Le polymère entrant dans le séchoir est ainsi sous forme finement divisée dont la grosseur est comprise entre 1 et 500 microns environ. On peut toutefois agglomérer les particules en particules plus grosses, mesurant jusqu'à 12,7 mm de diamètre. Pour assurer un séchage ef- ficace, il est nécessaire que le gaz de séchage traverse le séchoir à une vitesse comprise entre 0,03 et 0,5 mètre/seconde.
La conséquence de ceci est qu'une partie des particules de polymère plus légères est entraînée.dans le gaz et transportée hors du séchoir Dans le but de récupérer ce produit et le solvant chassé du polymère par vaporisation, on introduit le gaz de purge par le conduit 62 et le compresseur 64 dans une tour d'épuration 74.
Dans cette tour, les gaz entrent en contact avec de l'eau froide introduite par les buses de pulvérisation 76 ; solides sont ainsi extraits des gaz, et la vapeur et le solvant vaporisé qui y sont contenus sont condenséso Les gaz de purge qui. sont saturés de vapeur d'eau et de solvant à la tempé- rature et sous pression de la tour d'épuration, sortent au sommet par le conduit 72, traversent le réchauffeur 70, et retournent au séchoir. Le li- quide de refroidissement, la vapeur condensée, les produits solides et le solvant condensé s'accumulent dans le bas de la tour d'épuration, d'où ils sont évacués par le conduit 82 et la pompe 84, pour être introduits dans le séparateur de phase 94.
Dans le but de maintenir les produits solides en suspension, on a prévu une agitation mécanique au moyen de l'agitateur 80, qui est actionné par le moteur 78. Dans un autre procédé pour agiter le po- lymère, on prend les dispositions nécessaires pour faire circuler une partie des produits du fond de la tour d'épuration, par la pompe 84 et le conduit 86. Dans le séparateur de phases 94, il se fait une séparation entre l'eau et le solvant, le polymère solide s'accumulant principalement dans le sol- vant, sous forme d'une troisième phase entre les deux phases liquides. On extrait du séparateur, par le conduit 96, la phase aqueuse plus lourde, on la refroidit dans le refroidisseur 90, et on la renvoie à la tour d'épura- tion.
La phase solvant et le polymère solide sortent au sommet du séparateur par le conduit 100 et ils sont introduits dans l'épurateur à vapeur de poly- mère 42. Pour que le séparateur de phases reste plein de liquide, on a pré- vu une vanne de contrôle 98 sur le conduit sortant en tête du séparateur de phases. Cette vanne est commandée par le régulateur de niveau de liquide 92, qui est à son tour commandé par le niveau dans le bras de la tour d'épuration.
Du fait que l'on introduit en continu de l'eau vers le dispositif de refroidissent et de séparation de phases, dans les gaz de purge provenant du sé- choir, et que l'on n'extrait pas d'eau du dispositif ailleurs que par le con- duit 100, la surface de séparation entre les phases constituées par les pro- duits solides et par l'eau se trouve automatiquement maintenue dans la par- tie la plus élevée du séparateur de phases. Ainsi, il n'y a pas accumula- tion de produits solides dans le séparateur.
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L'exposé ci-dessus a été orienté dans le sens d'une forme de mise en oeuvre préférée de la présente invention, dans laquelle un polymère soli- de, de l'eau et du solvant sont séparés d'un courant gazeux. Toutefois, ce- ci ne présente aucun caractère limitatif et l'on peut également extraire des gaz d'autres produits solides et liquides, tout en restant dans l'objet de la présente invention. Bien que, dans la forme de mise en oeuvre exposée, le liquide le plus léger soit recyclé, et que le liquide le plus lourd soit utilisé pour l'épuration, il fait également partie de l'objet de la présen- te invention de recycler le liquide le plus lourd et d'utiliser le liquide le plus léger pour épurer.
Dans ce genre d'opération, le niveau dans la tour de refroidissement et d'épuration est réglé par une vanne placée sur le conduit partant de la partie inférieure du séparateur de phases et la surface de séparation entre les deux phases liquides est -reportée dans la partie inférieure du séparateur plutôt qu'à la partie supérieure.
On donne l'exemple suivant afin d'illustrer une application type d'une forme de réalisation préférée de la présente invention, à l'échelle industrielle.
Dans cet exemple, on a préparé le polymère d'éthylène en présence d'un catalyseur comprenant 2,5% en poids d'oxyde de chrome, renfermant du chrome hexavalent, avec de la silioealumine (rapport pondéral 9 : 1), pré- paré en imprégnant la silice-alumine-d'une solution d'oxyde de chrome puis en séchant et en activant dans de l'air sec, à des températures augmentant progressivement jusqu'à 510 C.
EXEMPLE.
EMI9.1
<tb>
Produits <SEP> heure
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Polymère <SEP> d'éthylène <SEP> humide <SEP> (58) <SEP> 3 <SEP> 579
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Composition <SEP> : <SEP> Polymère <SEP> 80 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Eau <SEP> 15,8% <SEP> " <SEP> " <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb> Cyclohexane <SEP> 2,4 <SEP> % <SEP> " <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Polymère <SEP> d'éthylène <SEP> sec <SEP> (61) <SEP> 2 <SEP> 990
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Composition <SEP> : <SEP> Polymère <SEP> 98 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb>
<tb>
<tb> Eau <SEP> 2 <SEP> % <SEP> " <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Cyclohexane <SEP> Traces
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Gaz <SEP> de <SEP> purge <SEP> allant <SEP> vers <SEP> le <SEP> séchoir <SEP> (72) <SEP> 3 <SEP> 488
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Composition <SEP> :
<SEP> Azote <SEP> 55,3 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb>
<tb>
<tb> Eau <SEP> 2,6% <SEP> " <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Cyclohexane <SEP> 42,1 <SEP> % <SEP> " <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Gaz <SEP> de <SEP> purge <SEP> allant <SEP> vers <SEP> la <SEP> tour <SEP> de <SEP> refroidissement
<tb>
<tb>
<tb> et <SEP> d'épuration <SEP> (62) <SEP> 4 <SEP> 077
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Composition <SEP> : <SEP> Azote <SEP> 47,2% <SEP> en <SEP> poids
<tb>
<tb>
<tb> Eau <SEP> 14,8% <SEP> " <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Cyclohexane <SEP> 38,0% <SEP> " <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Polymère <SEP> 0,14%" <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Liquide <SEP> d'épuration <SEP> (96) <SEP> en <SEP> 45 <SEP> 300
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Composition <SEP> :
<SEP> Eau <SEP> 100% <SEP> en <SEP> poids <SEP> environ
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Cyclohexane <SEP> Traces
<tb>
<tb>
<tb> Polymère <SEP> Traces
<tb>
<Desc/Clms Page number 10>
Charge du séparateur de phases (82) 45 889
Composition Eau 99,98% en poids
Cyclohexane 0,02% " "
Polymère Traces
100,00% en poids Produit sortant du sommet du séparateur de phases (100) 589
EMI10.1
Composition :
Cyclohezane 149Q. en poids Eau 84,6% " " Polymère 1 % " " 100,00% en poids
EMI10.2
<tb> Températures <SEP> C
<tb>
<tb> Gaz <SEP> de <SEP> purge <SEP> allant <SEP> au <SEP> séchoir <SEP> (72) <SEP> 110
<tb>
<tb> Gaz <SEP> de <SEP> purge <SEP> sortant <SEP> du <SEP> séchoir <SEP> (62) <SEP> 82
<tb>
<tb> Tour <SEP> de <SEP> refroidissement <SEP> et <SEP> d'épuration <SEP> (74) <SEP> 43
<tb>
<tb> Séparateur <SEP> de <SEP> phases <SEP> (94) <SEP> 43
<tb>
<tb> Pressions <SEP> absolues <SEP> Kg/cm2
<tb>
<tb> Séchoir <SEP> (60) <SEP> 1,09
<tb>
<tb> Gaz <SEP> de <SEP> purge <SEP> allant <SEP> au <SEP> séchoir <SEP> (72) <SEP> 1,17
<tb>
<tb> Gaz <SEP> de <SEP> purge <SEP> sortant <SEP> du <SEP> séchoir <SEP> (62) <SEP> 1,03
<tb>
<tb> Tour <SEP> de <SEP> refroidissement <SEP> et <SEP> d'épuration <SEP> (74) <SEP> 1,
17
<tb>
<tb> Séparateur <SEP> de <SEP> phases <SEP> (94) <SEP> 5,46
<tb>
La présente invention ayant été décrite au moyen d'un exemple particulier, il doit être bien entendu qu'il ne faut en tirer ni restric- tions, ni limitations, et que de nombreuses modifications et variantes font clairement partie de cette invention.
REVENDICATIONS.
@ 1. Procédé de récupération à partir d'un produit gazeux de produits solides entraînés, ledit produit gazeux renfermant ces produits solides et au moins un produit normalement liquide, dans lequel on met en contact ce produit gazeux, dans un épurateur, avec un liquide de refroidissement et d'épuration, qui est au moins partiellement non miscible avec un ou plusieurs de ces produits normalement liquides,ce qui permet d'extraire du produit ga- zeux les produits solides et normalement liquides, on fait passer le mélange de liquide épurant, de produits solides et normalement liquides dans une zo- ne de séparation de phases, dans laquelle il se forme au moins deux phases liquides, une de ces phases étant formée par le liquide de refroidissement et d'épuration,
et on sépare ces solides et au moins une autre de ces phases liquides de la phase constituée par le liquide d'épuration.