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SOCIETE BELGE DE L'AZOTE ET DES PRODUITS CHIMIQUES DU MARLY
PROCEDE DE CONCENTRATION ET D'EPURATION DE L'ACETYLENE
CONTENU DANS DES GAZ DE DECOMPOSITION
THERMIQUE D'HYDROCARBURES
La présente invention se rapporte à un procédé de concen- tration et d'épuration de l'acétylène contenu dans des gaz de décompo- sition thermique d'hydrocarbures.
On sait que l'on peut préparer des hydrocarbures non saturés, en particulier l'acétylène et les oléfines, au départ d'hydrocarbures plus saturés, en soumettant ces derniers à un traitement thermique, par exemple par injection dans des gaz chauds d'une ou plusieurs flammes alimentées de préférence par de l'oxygène et par de l'hydro- gène (ou autre gaz combustible riche en hydrogène) ou par combustion partielle d'hydrocarbures gazeux. Au cours de ces réactions, il se forme, en plus de l'acétylène et des oléfines, d'autres composés non
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saturés, dont notamment le diacétylène, le méthylacétylène et autres homologues supérieurs de l'acétylène, ainsi que le propadiène, le butadiène, etc....
L'acétylène est donc dilué et souillé par ces diverses impuretés dont il s'agit de le séparer avec un rendement élevé et à l'état suffisamment pur pour qu'il soit utilisable dans les réac- tions catalytiques chimiques.
Les procédés généralement utilisés à cet effet comprennent essentiellement deux opérations principales: a) lavage du gaz de pyrolyse par un solvant des impuretés de l'acéty- lène, solvant dans lequel la solubilité de l'acétylène est faible.
Cette première opération sera désignée ci-après comme opération de pré-épuration. b) traitement du gaz pré-épuré par un solvant sélectif de l'acétylène.
Cette seconde opération consiste donc en une concentration de l'acétylène contenu dans le gaz pré-épuré.
Il est connu d'éliminer les impuretés lors de la pré-épura- tion, par lavage du gaz de pyrolyse par des hydrocarbures liquides dans lesquels la solubilité de l'acétylène est faible, ce lavage se faisant en une ou plusieurs étapes, suivant l'hydrocarbure de lavage utilisé et le degré de pureté désiré ultérieurement pour l'acétylène concentré. Cependant, ces différents procédés ne donnent pas entière satisfaction lorsqu'ils sont appliqués dans les installations indus- triellec où l'on utilise le plus souvent, comme hydrocarbures de lavage, des mélanges de différentes fractions, dont certaines ont un bas point d'ébullition. C'est ainsi, par exemple, qu'on utilise parfois, comme hydrocarbures de lavage, les mêmes que ceux soumis à la pyrolyse.
Dans ces conditions, il se produit un entraînement important de ces fractions légères dans le gaz non dissous lors du lavage et qui, débarrassé d'une proportion importante des acétyléniques supérieurs, est ensuite soumis au traitement de concentration de l'acétylène.
La partie entraînée de liquide de lavage provoque des perturbations au cours de cette dissolution sélective de l'acétylène.
Il semblerait donc plus avantageux d'utiliser, comme solvant liquide de pré-épuration, un mélange de fractions d'hydrocarbures à
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point d'ébullition élevé. Mais, les essais effectués avec différents mélanges ont montré que le liquide de pré-épuration possède un pouvoir dissolvant des impuretés d'autant plus élevé que le poids moléculaire de ce liquide se rapproche du poids moléculaire des impuretés à éliminer
Cn doit donc utiliser un solvant de pré-épuration permet- tant d'établir un compromis entre ces deux conditions pratiquement opposées : faible volatilité et bas poids moléculaire.
Ce solvant de pré-épuration doit encore répondre à d'autres conditions, assurant une épuration efficace et sans danger.
On sait, en effet, que les impuretés accompagnant l'acéty- lène donnent facilement naissance à des polymères, dont la manipu- lation est dangereuse et qui ont tendance à former des dépôts dans les canalisations et les appareils de traitement des gaz de pyrolyse, dépôts pouvant rapidement conduire à des obstructions. Il est donc nécessaire que le liquide de lavage puisse être utilisé dans des conditions de température et de pression telles que ces polymères soient retenus par le liquide de lavage et y restent dissous.
D'autre part, pour éviter des recyclages importants et oné- reux et pour faciliter ainsi l'opération de pré-épuration, le liquide de lavage ne doit dissoudre qu'un minimum d'acétylène et d'éthylène, être facilement régénérable et de manipulation aisée.
De plus, pour que l'ensemble des opérations de pré-épuration et de concentration de l'acétylène soit particulièrement efficace, il est nécessaire que les faibles quantités d'impuretés non éliminées par le premier solvant (ou solvant de pré-épuration) soient retenues par le second solvant (ou solvant de concentration de l'acétylène) et restent dissoutes dans ce second solvant, lorsque ce dernier est traité pour libérer finalement l'acétylène pur. Il est donc nécessaire d'avoir, à la suite, deux solvants complémentaires.
La présente invention a aussi pour objet de permettre d'effectuer ces opérations de pré-épuration et de concentration sous pression, sans qu'il en résulte des dangers d'explosion, de façon à obtenir directement de l'acétylène concentré sous pression, directement utilisable pour les réactions de synthèse chimique.
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Ces différentes conditions sont réalisées d'après le procédé de la présente invention, qui consiste à effectuer la pré-épuration du gaz de pyrolyse en lavant ce dernier par du kérosène (mélange de fractions d'hydrocarbures, ayant un point d'ébullition compris entre 175 et 225 C. et un poids moléculaire de 180), à une température de -10 à -40 C. et sous une pression de 1 à 10 atm., puis à effectuer la concentration finale de l'acétylène par traitement du gaz pré-épuré par de l'ammoniac liquide anhydre à une température de-10 à -70 C. et sous une pression de 1 à 10 atm. et enfin à libérer, par distil- 'lation, l'acétylène dissous dans l'ammoniac anhydre.
Le kérosène permettant d'éliminer pratiquement la totalité des impuretés contenues dans le gaz de pyrolyse, il en résulte que l'opération de concentration de l'acétylène contenu dans le gaz pré- épuré est rendue nettement plus aisée: quantité moindre de solvant à utiliser pour un même volume de gaz de pyrolyse pré-épuré, régénéra- tion plus aisée, etc.... comme solvant sélectif de l'acétylène, il est particuliè- rement avantageux d'utiliser l'ammoniac liquide. En effet, il a été observé que la faible quantité de certaines impuretés qui ne sont pas complètement éliminées par le kérosène sont particulièrement faciles à séparer de l'acétylène lors du lavage du gaz de pyrolyse par l'ammo- niac, dont le point d'ébullition est situé entre celui de l'acétylène et celui de ces impuretés.
Le kérosène et l'ammoniac liquide agissent donc comme solvants complémentaires.
D'autres solvants de l'acétylène ne présentent pas cet avantage particulièrement intéressant. De même, le remplacement du kérosène par d'autres solvants lors de la pré-épuration, laisse dans le gaz de pyrolyse, des impuretés qui forment, avec l'ammoniac liquide, des azéotropes à point d'ébullition très proche de celui de l'acétylène.
L'anhydride carbonique, qui donne avec l'ammoniac du carbamate ammonique, et certains constituants facilement condensables du gaz de pyrolyse, susceptibles de se solidifier et d'obstruer l'appareillage de purification aux basses températures auxquelles est effectuée l'extraction de l'acétylène, doivent évidemment être élimi-
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nés avant traitement par le kérosène et l'ammoniac.
Le procédé d'extraction de l'acétylène et de l'éthylène à l'état pratiquement pur comprend donc, en ordre principal, les étapes suivantes: 1 ) traitement du gaz de pyrolyse, préalablement débarrassé du noir de carbone et du goudron,pour en séparer l'anhydride carbonique.
2 ) séchage et refroidissement du gaz de pyrolyse pour fixer l'eau de saturation et éliminer les hydrocarbures facilement condensables.
3 ) pré-épuration du gaz de pyrolyse par lavage au kérosène à basse température pour dissoudre sélectivement les homologues supérieurs de l'acétylène et autres hydrocarbures non saturés, en ne dissol- vant qu'une faible fraction de l'acétylène et de l'éthylène.
4 ) concentration de l'acétylène contenu dans le gaz pré-épuré par dissolution à basse température, dans de l'ammoniac liquide, de l'acétylène contenu dans ce gaz, puis distillation de la solution ammoniacale acétylénée pour en libérer l'acétylène pur.
Ce procédé présente l'avantage d'être particulièrement souple, en ce sens qu'il permet de traiter des gaz de pyrolyse dont la composition est très variable, Le tableau suivant donne, à titre d'exemple, deux analyses de gaz de pyrolyse montrant la complexité de ces mélanges gazeux et la variation de la teneur en différents constituants, les chiffres indiqués étant les compositions centési- males volumétriques:
Tableau 1
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¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯7.¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯T¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯
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<tb> Constituants <SEP> du <SEP> gaz <SEP> , <SEP> Par <SEP> combustion <SEP> Par <SEP> pyrolyse <SEP> de
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<tb> de <SEP> pyrolyse <SEP> ,partielle <SEP> de <SEP> méthane, <SEP> naphta
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<tb> Acétylène <SEP> 8,1 <SEP> 8,5
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<tb> Ethylène <SEP> 0,3 <SEP> 16,2
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<tb> Méthane <SEP> 4,8 <SEP> 14,1
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<tb> Méthylacétylène <SEP> 0,13 <SEP> 0,8
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<tb> 'Propylène <SEP> - <SEP> 1,3
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<tb> 'Diacétylène <SEP> 0,1 <SEP> 0,05
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<tb> 'Vinylacétylène <SEP> 0,03 <SEP> 0,
45
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<tb> , <SEP> de <SEP> pyrolyse <SEP> ,partielle <SEP> de <SEP> méthane, <SEP> naphta
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<tb> ,Toluène <SEP> 0,1
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<tb> ,Phénylacétylène <SEP> ,- <SEP> , <SEP> 0,1
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Le reste de ces gaz est constitué,
principalement, d'hydro- gène, oxyde de carbone, anhydride carbonique, azote, etc....
Le cycle d'opérations auquel s'applique l'invention comporte par exemple les étapes suivantes, en référence au schéma général représenté sur la figure 1 des dessins annexés.
Le gaz de pyrolyse, débarrassé du noir de carbone, du gou- dron et d'autres constituants condensables, est amené par la conduite 1 dans le gazomètre 2, d'où, après avoir été porté à une pression de quelques atmosphères par le compresseur 3, il est introduit dans un dispositif de décsrbonatation représenté symboliquement par la colonne 4. Cette opération est nécessaire pour éviter la formation de carbamate ammonique, peu soluble dans l'ammoniac liquide utilisé à la dissolution de l'acétylène. On peut effectuer cette décarbonatation par l'une quelconque des méthodes connues de l'homme de métier, comme par exemple lavage du gaz par des solutions ammoniacales.
Le gaz de pyrolyse ainsi décarbonaté, est séché et refroidi, par passage dans un échangeur de chaleur 5, à l'aide des frigories lui cédées par le gaz sortant de la colonne 20 de dissolution de l'acétylène par l'ammoniac liquide.
Pour éviter le givrage des appareils de séchage, on injecte du méthanol dans le gaz de pyrolyse, par la conduite 6, avant entrée de ce gaz dans l'échangeur 5. Le liquide de condensation recueilli dans le réservoir 7 et éventuellement soumis à une détente si l'on a travaillé sous pression. est mélangé à de l'eau. Il se forme ainsi deux couches dans le décanteur 8 ; lacouche inférieure consiste en
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une solution aqueuse méthanolique, tandis que la couche supérieure est constituée d'un mélange de benzène, de toluène et de xylène.
Sortant de l'échangeur 5 à une température de-10 à -30 C., le gaz de pyrolyse est lavé, dans une seule colonne 9 par du kérosène refroidi à-10 à -40 C., à une pression de 1 à 10 atm., et de préfé- rence de 5 à 10 atm. Ce lavage a pour effet de débarrasser le gaz de la presque totalité des homologues de l'acétylène et autres impuretés non saturées qui se retrouvent à l'état dissous dans le liquide de lavage.
En même temps, de faibles quantités d'acétylène et d'éthylène sont absorbées. On les récupère en réchauffant le kérosène à une température de 10 à 30 C. par passage dans l'échangeur 10, puis en le détendant partiellement dans une colonne 11. De cette façon, on libère les faibles quantités d'acétylène et d'éthylène contenues dans le kérosène et le mélange est opportunément recyclé, par exemple au gazomètre 1 par la conduite 12.
Ainsi débarrassé de l'acétylène et de l'éthylène, le kérosène est régénéré par dégazage des impuretés dissoutes. A cet effet, on soumet le kérosène à une nouvelle détente, ou à un léger réchauffement ou à un entraînement des composé? dissous à l'aide d'un gaz inerte, ou à un ensemble de ces procédés. De préférence, le kérosène subit une nouvelle détente jusqu'à une pression voisine de la pression atmosphérique, puis il est réchauffé jusqu'à une température de 100 à 120 C. par passage, successivement, dans un échangeur 13, puis éventuellement dans un réchauffeur 14 et il est soumis ensuite à un entraînement par un gaz inerte dans la colonne 15.
Comme gaz inerte, on peut opportunément utiliser de la vapeur d'eau, mais la colonne 15 doit alors être munie d'un dispositif maintenant en tout endroit de cette colonne une température supérieure au point de rosée de la vapeur, dans les conditions de pression utilisées, afin d'éviter toute conden- sation de vapeur d'eau dans le kérosène. Ce dispositif thermique peut notamment consister en une enveloppe de vapeur d'eau sous pression, entourant la colonne 15 sur toute sa longueur.
Les impuretés qui étaient dissoutes dans le kérosène sont entraînées par ce gaz inerte hors de la c@@onne 15 et sortent par la conduite 16, tandis que le
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kérosène régénéré et chaud est renvoyé dans la colonne de lavage du gaz de pyrolyse 9 par la conduite 17, en passant successivement dans les échangeurs 14 et 10 où il cède ses calories au kérosène impur venant de la colonne de lavage 9, puis par l'échangeur 18 où il reçoit un complément de frigories.
Le gaz pré-épuré et refroidi à-10 à -40 C., sortant de la colonne 9, entre par la conduite 19 dans la colonne 20 où s'effec- tue sélectivement la dissolution de l'acétylène dans l'ammoniac liquide anhydre amené par la conduite 21. Les frigories produites par la vapori- sation de l'ammoniac, vaporisation provoquée par le passage du gaz de pyrolyse au travers de cet ammoniac liquide, déterminent l'équilibre thermique de la colonne 20. Cette dissolution sélective de l'acétylène est effectuée à une pression de 1 à 20 atm., de préférence de 5 à 10 atm.
Le gaz restant, ainsi débarrassé de l'acétylène, quitte cette colonne 20, refroidi et saturé en ammoniac, par la conduite 22.
Après passage dans l'échangeur 5, où il cède ses frigories au gaz de pyrolyse à épurer, ce gaz est alors débarrassé de l'ammoniac qui l'accompagne, de préférence par lavage à l'eau, dans la colonne 23, puis il est envoyé à une installation de fractionnement 24. Ce gaz consiste en effet en éthylène, hydrogène, méthane, oxyde de carbone et azote notamment, constituants que l'on sépare par fractionnement dans l'installation 24. On récupère ainsi, entr'autres, de l'éthylène, ayant un degré de pureté particulièrement élevé, directement utilisable à des fins de synthèses chimiques.
L'ammoniac liquide, ayant dissous l'acétylène, est recueilli au pied de la colonne 20, puis, après compression dans le compresseur 25 et après passage dans l'échangeur 26, de récupération de frigories, il est envoyé dans la colonne 27 où, soit par détente partielle, soit par chauffage ou par les deux procédés combinés, on effectue le déga- zage de la totalité de l'éthylène dissous, accompagné d'une faible fraction de l'acétylène dissous et d'ammoniac. Après séparation éven- tuelle, par exemple par lavage à l'eau, de l'ammoniac entraîné, on recycle ce mélange d'éthylène et d'acétylène, par la conduite 28, dans le circuit d'épuration, par exemple au gazomètre 2 de gaz de pyrolyse.
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Il est aussi possible d'envisager un recyclage direct de ce mélange vers la colonne de lavage 20. par. la conduite 29,on envoie l'ammo- niac liquide acétylène, ne contenant plus d'éthylène, dans la colonne 30 où l'on dégage l'acétylène, par exemple par chauffage à basse température. Cet acétylène, accompagné d'ammoniac gazeux, quitte la colonne 30 et entre dans la colonne 31 où l'ammoniac est éliminé par lavage. En tête de cette colonne 31, on obtient ainsi de l'acétylène très pur qui, suivant les conditions ultérieures d'utilisation, peut être sensiblement à la pression atmosphérique ou sous une pression supérieure.
L'ammoniac anhydre liquide, soutiré au pied de la colonne 30, ne contient plus d'acétylène, mais contient encore la faible quantité d'impuretés de l'ac4tylène non éliminées lors de la pré-épuration dans la colonne 9. Cet ammoniac liquide est renvoyé, en majeure partie, dans la colonne de lavage 20 par la conduite 21. Le reste est aoumis à une distillation dans la colonne 32 pour séparer ces impuretés, l'ammoniac purifié étant également renvoyé dans la colonne de lavage 20 par la conduite 21.
Le procédé de la présente invention est applicable à tous les gaz provenant du traitement thermique d'hydrocarbures, que ce soit par combustion partielle ou par pyrolyse dans des gaz chauds de combustion.
Il est particulièrement avantageux quand il est appliqué à un gaz de pyrolyse obtenu par injection d'un hydrocarbure liquide dans des gaz chauds de combustion.
En effet, avant injection dans la chambre de pyrolyse, cet hydrocarbure liquide est opportunément gazéifié et préchauffé à la température la plus élevée compatible avec sa nature. Au cours de ce préchauffage, il est nécessaire de protéger thermiquement cet hydro- carbure en le mélangeant à de la vapeur d'eau. Or, en entraînant, à l'aide de vapeur d'eau, les impuretés de l'acétylène dissoutes dans le kérosène, on obtient, à la sortie de la colonne 15, un mélange d'impuretés et de vapeur d'eau que l'on peut mélanger à l'hydrocarbure à pyrolyser. De cette façon, la vapeur d'eau sert à la fois de gaz inerte entraîneur des impuretés et de diluant de l'hydrocarbure à
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pyrolyser et, de plus, ces impuretés sont valorisées comme matière première donnant de l'acétylène par décomposition thermique.
Un autre avantage du procédé de la présente invention est que le mélange gazeux entrant dans l'installation de fractionnement 24 peut être séparé en différentes fractions, par exemple éthylène, métha- ne, mélange d'oxyde de carbone et hydrogène, et gaz résiduel. Les frac- tions méthane et gaz résiduel, avec un complément d'oxyde de carbone et d'hydrogène, constituent un gaz particulièrement intéressant pour former, par combustion, les gaz chauds dans lesquels on injecte l'hydrocarbure à pyrolyser. Le reste du mélange d'oxyde de carbone et d'hydrogène constitue un produit de choix pour les synthèses, par exemple d'ammoniac, méthanol, etc....
Des essais comparatifs ont montré qu'il est en général plus éccnomique, compte tenu des éléments d'exploitation, d'effectuer sous pression la pré-épuration du gaz de pyrolyse par le kérosène et l'absorption sélective de l'acétylène par l'ammoniac. Par exemple, à une pression voisine de 10 kg./cm2 et à une température de -20 à -30 C., la solubilité des impuretés de l'acétylène dans le kérosène est élevée et les entraînements de solvant, par l'effet de la tension de vapeur, sont extrêmement faibles. D'autre part, indépendamment de la réduction de l'encombrement de l'installation, le travail sous pression permet, pour une pureté donnée de l'acétylène, de réduire considérablement le débit de kérosène et les frais de récupération des impuretés dissoutes par ce solvant.
De plus, comme il est néces- saire, après séparation de l'acétylène, de comprimer à environ 15 ata le gaz sortant de la colonne 20, avant son entrée dans l'installation de fractionnement 24, les consommations d'énergie propres pour l'en- semble du procédé sont plus faibles si on travaille sous pression plutôt qu'à pression atmosphérique.
Un autre avantage du travail sous pression dans la colonne d'absorption 20 est que celle-ci fonctionnant en auto-régulation thermique par vaporisation partielle d'ammoniac, elle s'équilibre à des températures moins basses que si elle se trouvait à pression
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atmosphérique. C'est ainsi qu'à pression atmosphérique, la tempéra- ture s'établit à-60 à -70 C. tandis qu'à pression de 7 ata, cette température se stabilise à'-25 à -35 C., d'où réduction très sensible des pertes de frigories.
La figure II des dessins ci-annexés donne les solubilités comprises à 7 ata et -30 C. de constituants du gaz de pyrolyse dans le kérosène en fonction de leurs teneurs. De ce tableau, il résulte que le kérosène dissout particulièrement bien les hydrocarbures en C4 et en C3 (surtout les hydrocarbures en C4) mais que son pouvoir de dissolution est faible pour les hydrocarbures en C2, à savoir l'acétylène et l'éthylène.
Or, l'ammoniac liquide anhydre agit particulièrement comme solvant complémentaire du kérosène pour l'obtention d'acétylène pur.
En effet, il a un pouvoir de dissolution élevé vis-à-vis de l'acétylène et de la partie des impuretés non retenue par le kérosène, et il ne dissout que très peu l'éthylène.
La figure III montre d'ailleurs les solubilités comparées de l'acétylène et de l'éthylène dans l'ammoniac liquide, en fonction de leurs teneurs dans le gaz de pyrolyse, la colonne d'absorption 18 étant à une pression de ? ata et à une température de -30 C.
Il a été observé que la faible quantité d'éthylène dissoute, en même temps que tout l'acétylène, dans l'ammoniac liquide, peut être séparée très aisément par un dégazage partiel de la solution ammonia- cale. Il se produit une désorption préférentielle de l'éthylène accompagnée d'ammoniac et d'acétylène, hors de la solution qui ne contient donc plus que de l'acétylène et ses impuretés. Le mélange gazeux ainsi désorbé est renvoyé dans le cycle de traitement du gaz de pyrolyse.
De cette façon, et compte tenu du fait que la pouvoir dissol- vant de l'ammoniac pour l'éthylène est faible, l'ammoniac dissout toujours la même quantité d'éthylène, qui circule en cycle entre les colonnes 20 et 26. Il en résulte qu'après mise en régime de l'instal- lation, la totalité de l'éthylène contenu dans le gaz de pyrolyse frais se trouve dans le mélange gazeux quittant le sommet de la colonne d'ab- sorption 20 et allant au dispositif de fractionnement 24.
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Au pied de la colonne 27, on soutire de l'ammoniac liquide ne contenant plus, en dissolution, que de l'acétylène et certaines impuretés non retenues lors du traitement du gaz de pyrolyse par le kérosène. On sépare facilement ces différents constituants par distillation, car, aux pressions envisagées, le point d'ébullition de l'ammoniac est compris entre celui de l'acétylène et ceux des impuretés, L'acétylène, accompagné d'ammoniac, entre, après détente, dans la colonne 31 où l'ammoniac est éliminé par lavage, de sorte qu'en tête de cette colonne 31,il sort de l'acétylène très pur.
Le mélange d'acétylène et d'ammoniac quittant la colonne 30 doit avoir une composition telle que, compte tenu de la pression et de la température, aucune réaction explosive ne soit à craindre.
Des essais systématiques ont été effectués et ils ont montré que, pour avoir des conditions de sécurité absolue, il est préférable que ce mélange d'acétylène et d'ammoniac soit un mélange pratiquement équipondéral (50 % d'acétylène en poids et 50 % d'ammoniac en poids) à une pression d'environ 16 ata et à une température de -30 C De même, le mélange gazeux d'acétylène, éthylène et ammoniac quittant le sommet de la colonne 26 doit avoir une composition voisine de 50 % en poids d'ammoniac et 50 % d'acétylène et éthylène.
L'exemple suivant illustre, sans le limiter, le procédé de la présente invention appliqué au traitement d'un gaz de pyrolyse obtenu par injection de naphta dans des gaz chauds de combustion.
Le gaz de pyrolyse, débarrassé du noir de carbone, du goudron et d'autres constituants condensables (1000 m3 mesurés à 0 C. et 760 mm./Hg), a la composition donnée dans le tableau 2. Ce gaz de pyro- lyse est introduit dans le gazomètre 2, après avoir été mélangé aux gaz recyclés, amenés par les conduites 12 et 28 et provenant respectivement de la colonne 11 de détente de la solution d'impuretés dans le kérosène et de la colonne 27 où l'on dégage de l'éthylène dissous dans la solu- tion ammoniacale acétylénée.
A l'aide du compresseur 3, on porte à une pression de 10 ata le mélange gazeux provenant du gazomètre 2 et on effectue la décarbona- tation de ce gaz dans la colonne 4, sous une pression moyenne de 9,5 ata.
Une méthode avantageuse de décarbonatation consiste à effectuer le
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lavage du gaz par une solution ammoniacale aqueuse obtenue lors de la récupération des vapeurs d'ammoniac entraînées dans les gaz résiduels dans l'étape ultérieure d'absorption par l'ammoniac. Dans le gaz ainsi décarbonaté, on introduit une faible proportion de méthanol pour éviter le givrage de l'échangeur de chaleur 5, dans lequel on introduit le gaz en vue de le sécher et de le débarrasser de ses constituants condensa- bles, notamment les hydrocarbures cycliques, et cela moyennant réfrigé- ration intensive à l'aide des frigories du gaz résiduel provenant de l'étape de traitement par l'ammoniac liquide.
La fraction liquide formée dans l'échangeur 5 est recueillie dans le récipient 7, puis après détente à la pression atmosphérique et addition d'eau, elle est soumise à une séparation en phases dans le décanteur 8. La couche inférieure est une solution aqueuse méthanolique et la couche supérieure est constituée en majeure partie de benzène, toluène et cyclopentadiène.
Pour 1 tonne d'acétylène concentré recueilli en fin d'opération (en tête de la colonne 31),on récupère 105 kg. de cyclopentadiène, 320 kg. de benzène et 70 kg. de toluène.
A la sortie de l'échangeur 5, le gaz a la composition donnée au tableau 2. On introduit ce gaz (942 m3) au fond de la colonne 9 où il est soumis à un lavage par du kérosène. On utilise 2. 680 kg. de kérosène, qu'on introduit par le sommet de la colonne de lavage 9 à une température de -28,5 C. Le lavage de pré-épuration a lieu à une pression de 8,13 ata. Par le pied de la colonne 9, on soutire une solution d'impuretés de l'acétylène dans le kérosène, à une température de -18,5 C. Après échange de température dans l'échangeur 10 avec le kérosène purifié et recyclé, cotte solution d'impuretés dans le kérosène est soumise à une détente dans la colonne 8.
Du fait de cette détente, les faibles quantités d'acétylène et d'éthylène qui avaient été dissoutes par le kérosène, sont libérées et on les renvoie au début du circuit d'épuration, par la conduite 12 vers le gazomètre 2.
Après réchauffage dans les échangeurs 13 et 14, le kérosène détendu est introduit dans la colonne 15 où on effectue, par distillation et entraînaient à la vapeur, la séparation des impuretés qui sont récupérées par la conduite 16. Au sommet de la colonne 15, la tempéra-
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ture est d'environ 120 C. Ces impuretés sont renvoyées vers le four de pyrolyse où elles constituent environ 10 % du poids du naphta soumis à la pyrolyse. Le kérosène purifié est renvoyé à la colonne 9, après avoir été refroidi jusqu'à une température de -28,5 C. par passage dans les échangeurs 14 et 10 et après avoir reçu un complément de frigories dans l'échangeur 18, frigories provenant d'une source extérieure.
Le gaz pré-épuré (818 m3), sortant par le sommet de la colonne de lavage 9, passe, par conduite 19, dans la colonne 20 où il est soumis à un lavage par de l'ammoniac liquide anhydre afin de dissoudre sélectivement l'acétylène. Avant entrée dans cette colonne 20, le gaz a la composition donnée au tableau 2. Pour la dissolution de l'acétylène dans la colonne 20, on utilise 984 kg. d'ammoniac anhydre liquide, ayant une température de -27 C. Dans cette colonne, la pression est de 7,6 ata. La solution d'acétylène dans l'ammoniac est soutirée au pied de la colonne 20 et elle a une température de -35 C.
Le gaz résiduel (742 m3) non dissous par l'ammoniac et dont la composition est donnée au tableau 2, passe, par la conduite 22 et l'échangeur 5, dans la colonne de lavage à l'eau 23 (pour fixer les vapeurs ammoniacales entraînées par le gaz) et, de là, dans l'installation de fractionnement 24, où il entre à une pression de 7 ata. On sépare ce gaz en plusieurs fractions, dont l'éthylène, le méthane, un mélange d'hydrogène et d'oxyde de carbone, qui sont obtenues pures et directement utilisables à des fins de synthèses chimiques.
La solution ammoniacale, soutirée au pied de la colonne 20, contient de l'acétylène et de l'éthylène, ainsi qu'une faible propor- tion d'impuretés, non retenues par le kérosène lors de la pré-épuration.
Après avoir été portée à une pression de 18 ata par le compresseur 25 et après avoir cédé une partie de ses frigories à l'ammoniac entrant dans la colonne 20, cette solution acétylénée entre dans la colonne 27, ou, par chauffage et détente partielle jusqu'à 16 ata, on libère l'éthylène dissous. Ce dernier ebt renvoyé au gazomètre 2. Au pied de la colonne 27, on recueille une solution d'acétylène dans l'ammoniac que, par la conduite 29, on envoie à la colonne 30 pour libérer
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l'acétylène. On effectue ce dégazage de l'acétylène à une pression de 16 atm. et à une température de -30 C., au sommet de la colonne 30, de façon à obtenir un mélange pratiquement équipondéral d'acétylène et d'ammoniac. Pour obtenir finalement l'acétylène pur, on lave à l'eau ce mélange, pour enlever l'ammoniac.
L'acétylène ainsi obtenu (77,4 m3) a un degré de pureté particulièrement élevé (99,6 %) et sa composition est donnée au tableau 2. L'ammoniac recueilli au pied de la colonne 30 est renvoyé à la colonne 20. Il contient encore des impuretés de l'acétylène et, pour cette raison, on distille une partie de cet ammoniac dans la colonne 32.
Tableau 2
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'Ethylène ' 15 57 t ' 19,0 '18 86 '20 78 ' 0,11 '
EMI15.3
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<tb> 'Vinylacétylène <SEP> ') <SEP> 0,60 <SEP> '
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Pentadiène ,Pentadiène 1 ) 1 ) -
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