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"Procédé de séparation d'un composé organique de deux ou plu- sieurs courants en contenant."
La présente invention est relative à un procédé de séparation, sous forme pratiquement pure, d'un composé à partir de deux ou plusieurs courants en contenant. En particulier, la présente invention sapporte à l'extraction d'un composé orga- nique de deux ou plusieurs courants contenant ce composé comme composant commun mais différant de composition à part cela, et ce par un procédé d'extraction à plusieurs phases ou étages, qui exige des unités d'extraction individuelles et une section
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d'enrichissement combiné.
Bien que le procédé de la présente invention soit applicable à l'extraction de divers composés à partir de mélan- ges, telle que l'extraction d'oléfines à partir de paraffines, de dioléfines à partirnd'oléfines, d'acétylènes à partir de dioléfines, d'aromatiques à partir de paraffines, on seréférera pour la facilité de la description à l'extraction de butadiène à partir de courants hydrocarbonés O4. Comme solvant sélectif, on se référera à l'acétate d'ammonium cupreux désigné par AAC.
Bien qu'il y ait beaucoup de sources de butadiène, on considére- ra pour les besoins de la description une fraction C4 obtenue par cracking d'hydrocarbures à la vapeur suivant des procédés @ connus ; cette fraction sera daignée ici par courant C4 craqué à lavapeur. Comme second courant comprenant du butadfène, on employera une fraction C4 contenant du butadiène, obtenue par déshydrogénation des butylènes normaux dans un courant C4 craqué catalytiquement duqpel l'isobutane et l'isobutylène ont été pratiquement enlevés ; courant sera désigné ici par courant C4 déshydrogéné. Ce courant C4 déshydrogéné peut également, par exemple,dériver de la déshydrogénation catalystique d'un cou- rant de butane normal ou d'une fraction mixte de butane normal et de butène normal.
Bien que le but visé de l'invention soit d'extraire le butane à partir des deux courants, ils sera enten- du que les compositions des courants variebont considérablement.
Les deux courants contiendront le butadiène désiré; cependant, le courant C4 craqué à la vapeur contiendra des quantités impor- tantes d'isobutylènes, tandis que le courant C4 déshydrogéné contiendra peu ou pas d'isobutylènes De même, le courant C4 cra- qué à la vapeur contiendra pu ou pas de butanes, tandis que le courant C4 déshydrogéé 'peut comprendre des quantités impor- tantes de ces paraffines. Généralement, le courant C4 craqué à la vapeur comprendra une concentration plus élevée en butadiène que le courant C4 déshydrogéné.
Des compositions typiques de
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ces deux courants spnt données au tableau I
TABLEAU I
EMI3.1
<tb> Composant <SEP> Courant <SEP> craqué <SEP> à <SEP> la <SEP> Courant <SEP> déshydrogéné,
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ <SEP> vapeur. <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb>
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<tb> Gamme <SEP> Valeur <SEP> Gamme <SEP> valeur
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<tb> particulière <SEP> particulière
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<tb> Isobutylène <SEP> 20 <SEP> à <SEP> 35 <SEP> 25 <SEP> 0 <SEP> à <SEP> 10 <SEP> 2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Butylène <SEP> normal <SEP> 30 <SEP> à <SEP> 50 <SEP> 38 <SEP> 20 <SEP> à <SEP> 60 <SEP> 45
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Butanes <SEP> 0 <SEP> à <SEP> 5 <SEP> 2 <SEP> 0 <SEP> à <SEP> 70 <SEP> 28
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1,3-Butadiène <SEP> 25 <SEP> à <SEP> 40 <SEP> 35 <SEP> ' <SEP> 10 <SEP> à <SEP> 70 <SEP> 25
<tb>
De petites quantités ou des traces d'autres composant: tels que 1,2-butadiène, hydrocarbures C3 à C5 et acétylène, peuvent également être présentes.
Suivant la pratique antérieure, du butadiène peut être extrait de l'un ou l'autre ou d'une combinaison de ces courants sous forme essentiellement pure dans une unité d'extrac- tion qui comprend une section d'absorption et une section d'en- richissement, chacune de.ces sections pouvant comporter plu- sieurs étages, avec ensuite une désorption du solvant riche pour récupérer le butadiène pur extrait. La fonction de -la section d'absorption est d'extraire la butadiène de type brut à partir de l'alimentation C,. Par "type brut", on signifie que des quantités importantes, par exemple 5 à 20% par rapport au buta- diène, des autres hydrocarbures -,et spéialement des butylènes. sont extraites en même temps que le butadiène.
La fonction de la section d'enrichissement est de rejeter les impuretés, prin- cipalement les isobutylènes et les butylènes normaux, pour per- mettre une récupération de la solution de AAC riche contenant du butadiène relativement pur, par exemple à 99%. En particu- lier, dans un procédé typique d'extraction au AAC, le AAG pauvre pénètre dans la section d'absorption et passe vers et à tra- vers les étages d'enrichissement, tandis que le courant compor- -tant du butadiène frais est admis dans le système, de préférence entre les deux sections pour réaliser une circulation à contre-
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courant de AAC et du courant comportant le butadiène.
Le AAC ri- che brut provenant de la section d'absorption contenant la mas- se des butadiènes et une partie des butylènes passe ensuite à travers la section d'enrichissement où les butylènes sont re- jetés et renvoyés aux étages d'extraction.le rejet est réalisé par un contact à contre-courant avec un courant hydrocarboné riche en butadième au fur et à mesure que la solution de AAC passe à travers la section d'enrichissement. Ceci eet réalisé suivant des techniques connues. Par exemple, la température du dernier étage de la section d'enrichissement est élevée pour rejeter une partie du butadiène absorbé dans le AAC et le bmta- diène séparé est recyclé aux étages d'enrichissement antérieurs pour réaliser la séparation.
Bien que les courants individuels puissent évidement être extraits dans désunîtes séparées, ce processus est évidem- ment coûteux du fait qu'il exige une double installation et des précautions supplémentaires de traitement. D'autre part, si les courants, par exemple le courant C4 déshydrogéné et le courant C4 craqué à la vapeur, sont mélanges pour l'extraction àans une seule unité, on rencontre d'autres inconvénients.
Par exemple, l'alimentation C4 craquée à la vapeur contient de grandes quan- tités de butylènes normaux qui apparaîtront dans le raffinât et qui seraient spécialement avantageux comme charge d'alimenta- tion à l'installation de déshydrogénation après enlèvement des isobutylènes quelconques présents, tandis que le raffinat prove- nant du courant C4 déshydrogéné contient une concentration beau- coupe plus basse en butylènes normaux, une combinaison des deux courants pour le procédé d'extraction aurait pour résultat un raffinat dilué dans des butylènes normaux eu une alimentation inférieure à l'unité de déshydrogénation.
De plus, le raffinat provenant de l'alimentation C4 craquée à la vapeur après extrac- tion au AAC contient de l'isobutylène qui est, de préférence,
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enlevé par dimérisation avant alimentation de ce raffinât à une unité de déshydrogénation. Par mélange des deux courants pour le procédé entier, une charge supplémentaire sur l'unité de dimérisation d'isobutylène en résulterait. d'isobutylène
L'enlèvement/peut être réalisé par un procédé de dimé- risation habituel, tel qu'une réaction thermique, à savoir une extraction à l'acide sulfurique, dans laquelle du diisobutylène est formé et enlevé du courant.
De plus, le raffinat provenant du courant C4 déshydrogéné est à teneur relativement élevée en alkanes ou paraffines, comme on peut le voir au tableau I, ce qui rend ce raffinat provenant du courant C4 déshydrogéné, une alimentation pauvre pour l'unité de déshydrogénation. Dans , d'autres cas, tels qu'une déshydrgénation de butane normal, il est désirable de recycler le raffinat à l'appareil de déshy- drogénation, mais il est impératif d'exclure ltisobutylène et l'isobutane formant souillures à partir de ce courant, car ils craqueront dans l'unité de déshydrogénation.
La présente invention résout les problèmes mentionnés en utilisant un procédé formant un tout d'extraction de buta- diène, dans lequel les courants comprenant du butadiène brut sont traités séparément, avec une solution de AAC/pauvre dans une série d'étages d'absorption. Le courant de AAC brut contenant le butadiène provenant des deux courants, de même que les petites quantités d'impuretés de butylène, sont ensuite mélangés et passés sous forme d'un seul courant de AAC riche vers une sec- tion commune d'enrichissement du procédé d'extraction.
Les butylènes rejetés dans la section d'enrichissement, en même temps que des quantités requises de butadiène, par exemple une phase hydrocarbonée contenant 20 à 50% de butylènes et 80 à 50% de butadiène, sont recyclés vers les sections de'absorption individuelles d'une manière réglée pour entretenir les rapports désirables de butadiène et de butylènes dans les sections d ab- sorption individuelles. Pour mieux comprendre le procéaé, on se référera à la figure qui est un shbéma simplifié du procédé de
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la présente invention.
Au dessin, l'unité 1 représente le ou les étages d'absorption d'une unité complète d'extraction de butadiène. Un étage d'absorption seul comprendra un décanteur, de terne qu'un mélangeur, un agitateur, ou une pompe, comme décrit et représen- té dans le brevet U.S.A. n 2.420/906. On peut également em- ployer une tour.
La sera entendu que le nombre d'étages employé dans l'unité particulière est une question de choix dépendant du degré de pureté dû produit désiré.
La section d'absorption 1 est destinée à traiter un seul courant, tel que celui obtenu par déshydrogénation d'hydro- carbures C4. La section d'absorption 2 est semblable à la sec- tion 1 en contenant au moins un étage et ayant le même nombre ou un nombre différent d'étages comme la section 1. La référence 3 désigne schématiquement la section d'enrichissement à un ou plusieurs étages, chaque étage comprenant un,décanteur, un mélan- geur ou un agitateur, et une pompe. Dans la section d'enrichisse- ment, on peut employer des moyens de chauffage extérieurs pour aider au rejet da butylènes, suivant les désirs. Dans la der- nier ' étage d'enrichissement, où ce chauffage est habituellement effectué, aucun mélangeur n'est requis.
Le AAC pauve est envoyé dans la section d'absorption 1 par la conduite 11 et un courant C4 déshydrogéné comprenant du butadiène est envoyé à contre-cou- rant à travers l'unité 1 par les conduites 12 et 13. De même, une alimentation C4 craquée à la vapeur est envoyée dans l'unité 2 par les conduites 14 et 15 à contre-courant par rapport à la solution AAC pauvre pénétrant par la/conduite 16. Lorsque la solu- tion de AAC pauvre entre en contact avec les courants contenant du butadiène, pratiquement tout le butadiène est absorbé ou extrait en même temps que des butylènes, la quantité dépendant
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de la concentration, c'est-à-dire du rapport butadiène/butylène dans l'alimentation. De la section 1, un raffinat comprenant principalement des butylènes normaux et des paraffines C4 est enlevé par laconduite 17.
De la section 2, on enlève sous forme de raffinat par la conduite 18, un courant hydrocarboné compre- nant principalement des butylènes normaux et de l'isobutylèe.
Comme signalé précédemment, le courant hydrocarboné sortant par la conduite 18 peut être envoyé à une unité de démérisation pour séparer les isobutylènes, et le butylène pratiquement pur res- tant peut ensuite être recyclé à une unité de déshydrogénation non représentée. Les courants de AAC riches sortant des sec- tions d'absorption 1 et 2 par les conduites 19 et 20 sont en- voyés par la conduite 22 dans la section d'enrichissement 3. par recyclage du butadiène pratiquement pur par la conduite
26 à contre-courant par rapport à la circulation de AAC, les hydrocarbures non-butadiéniques pénétrant dans la section d'en- richissement 3 sont rejetés et recyclés ou reflués par la con- duite 23 vers les sections d'absorption let 2..
Une vanne 24 règle lea Remportions de la matière C4 rejetée hors de la sec- tion d'enrichissement et qui retourne à chacune des sections d'absorption 1 et 2, pour permettre un degré très soigné de sur contrôle sur les concentrations de butadiène, de même que/les concentrations de butylènes et de paraffines dans les sections d'absorption individuelles. Si on le désire, 50% du courant ve- nant de la section d'enrichissement peuvent être alimentés dans la section 1 et 50% dans la section 2. Les quantités de reflux vers les unités 1 et 2 peuvent être réglées suivant tout rapport désiré. Il sera entendu que les dimensions de l'installation peuvent limiter la proportion du reflux durant une opération effective.
Finalement, une solution de AAC riche sort de la /section d'enrichissement par la conduite 25 et contient du bu- tadiène relativement pur, par exemple à 99% La pureté et la
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récupération du butadiène dépendent, comme signalé précédemment du nombre d'étages, du rapport AAC/hydrocarbures, de la tempé- rature, de la quantité de reflux de butadiène, etc, et de toute.: les variables qui, suivant ce qui est connu de par la techni- que antérieure, affectent la pureté dans ce procédé général. Le butadiène est ensuite désorbé du AAC biche par la chaleur, par exemple une température de 150-200"F, suivant les techniques connues, ou par séparation avec un solvant inerte, tel que de l'hexane.
Le tableau II suivant donne les conditions opératoire pour deux exemples particuliers, en montrant les compositions des courants aux points-clefs (désignés par "numéros de courante dans le procédé. Il sera entendu que les quantités des deux cou- rants C4 peuvent être quelconques. Si on le désire, on peut traiter plus de deux courants de C4 par le procédé décrit.
La composition des courants de/C4 peut varier suivant de larges gammes, avec une teneur en butadiène de moins de 1% à plus de 95%. Les constituants diluants peuvent être formés de tout mé- langes quelconque de butylènes et d'isobutanes ou butanes normaux. Les taux de AAC requis pour l'extraction dépendent avidement des quantités des courants en cause et de la concen- tration de butadiène dans ces courants.
La composition du sol- vant AAC utilisée dans cet exemple est la suivante : Composition d'une solution pypique de AAC
EMI8.1
<tb> Eau <SEP> 47,4% <SEP> en <SEP> poids <SEP> ou <SEP> 11 <SEP> moles <SEP> de <SEP> NH3/litre
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Ammoniaque <SEP> 15,6% <SEP> en <SEP> poids <SEP> ou <SEP> 3 <SEP> moles <SEP> de <SEP> Cu+/litre
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Cuivre <SEP> @ <SEP> 17,6% <SEP> en <SEP> poids <SEP> ou <SEP> 0,2 <SEP> mole <SEP> de <SEP> Ou++/'litre
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Acide <SEP> acétique <SEP> 20% <SEP> en <SEP> poids <SEP> ou <SEP> 4 <SEP> moles <SEP> de <SEP> HAc/litre
<tb>
Poids spécifique. 1,2 gr/cm3 @ environ 5 10% sous forme d'ions cupriques, le restant sous Tonne d'ions cupreux.
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TABLEAU II
EMI9.1
!m,161'0 d oourant U la le 1 17 18 13(3) 15(3) 88 .se Temyérature 90 85 90 85 70 70 as aS 23 80 Taiix de circulation (1) 13.000 8.800 8.800 410 1. ?os $Ta aeo 65 1a:85 500 22!! (8) ,mol.."
EMI9.2
<tb> Iaobutane <SEP> - <SEP> 1z <SEP> - <SEP> 1 <SEP> ' <SEP> la <SEP> 1- <SEP> Butant <SEP> normal <SEP> 16 <SEP> - <SEP> 1 <SEP> 21 <SEP> a <SEP> -
<tb>
EMI9.3
I.Jobut71b.e - à 85 s S8 11 11 4 :
aut71b.. normal - 45 - s8 59 z8 18 18 1
EMI9.4
<tb> Butadiène <SEP> 85 <SEP> - <SEP> =sa <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 'Il <SEP> 71 <SEP> 89 <SEP> 99
<tb> Moles <SEP> de <SEP> butadiène
<tb> par <SEP> 1000 <SEP> gallons <SEP> de
<tb>
EMI9.5
1110 0,0a - 0006 - aga (1) barils par jour
EMI9.6
(II) partie hydrooarbonéo saulsmanD (s) (15) ou (15) pout'1'8l\ 4trb de 0 à sE5 barils par jour.
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EMI10.1
TABELAU II (a)
EMI10.2
#qù>¯µ%¯g#hg¯ XX :tA 1.." :t.. :\.7';t..{t. () :t.(} za <M% 7 %s , . 9 #* whmoe 4ùm QùÀ% IR3iilülll "1.A "'" :Ji. . li1 1 .... 1é """ \. 'il - " w.
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Bien que la description précédente se rapporte spécifiquement à l'extraction de butadiène à partir de divers courants hydrocarbonés C4 en contenant, ce procédé est d'appli- cation évidente à d'autres techniques de séparation, le procé- dé pour le butadiène étant simplement donné à titre d'exemple.
D'autres séparations applicables avec ce procédé sont la séparation d'aromatiques à partir d'autres hydrocarbu- res avec des solvants sélectifs connus, tels que le glycol dié- thylénique aqueux, le glycol dipropylénique, ou un mélange des deux, de SO2 liquide, du phénol, etc. En particulier, des aro- matiques peuvent être séparés d'hydrocarbures paraffiniques ou oléfiniques. A titre d'exemple, un procédé d'hydroforming typi- que donnera une fraction comprenant des aromatiques et des paraffines, tandis qu'unprocédé de cracking à la vapeur donnera un mélange comprenant des aromatiques et des oléfines. Ces deux compositions peuvent être traitées suivant le procédé décrit ci-avant pour obtenir des courants de raffinats séparés, l'un étant de nature paraffinique et l'autre de nature oléfinique.
Les conditions d'extraction, telles que le rapport solvant/ hydrocarbures, les températures, les pressions, etc, sont bien connues en pratique et la proportion du reflux venant de la section d'enrichissement vers la section d'absorption est réglée suivant les désirs.
Un autre procédé général qui est applicable à la pré- sente invention se rapporte à l'extraction à ammoniaque liquide, dans laquelle on fait passer de l'ammoniaque liquide à contre- courant par rapport à un courant hydrocarboné mixte en vue de l'extraction sélective d'un composant désiré.
Un autre procédé général encore est la séparation de sels de métaux et de complexes organo-métalliques à partir de solutions aqueuses par des solvants organiques sélectifs, par exemple la récupération d'isotopes d'uranium. Le procédé peut
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être utilisé pour l'extraction de constituant césiré à partir de plusieurs courants sans nécessité d'un mélange des divers courants et en évitant ainsi une souillure, par exemple l'intro- duction d'isotopes radioactifs dans des courants non radio- actifs.
Il sera entendu que, dans chaque procédé, les con- ditions connues pour l'extraction du composant/désiréseront, de préférence, employées dans la section d'absorption.la propor- tion du reflux vers les sections d'absorption individuelles est dictée par la composition prédéterminée des courants de raffi- nats, de sorte que des constituants indésirables présents dans un courant peuvent âtre exclus de l'autre.
REVENDICATIONS
1. Un procédé d'extraction d'un composé A à partir d'au moins deux courants d'alimentation de composition diffé- rente mais contenant ce composé en commun, caractérisé en ce qu'on met en contact les courants d'alimentation individuellement dans des zones d'absorption séparées avec un solvant sélectif pour obtenir des extraits séparés contenant ce composé et en plus des impuretés absorpbées par le solvant, on combine les extraits, on fait passer le mélange de ces extraits à travers une seule zone d'enrichissement, on sépare les impuretés dudit mélange d'extraits pour récupérer un seul extraitriche contenant un composé A pratiquement pur et on récupère des zones d'absorp- tion aux moins deux courants de faffinats de composition diffé- rente.