<Desc/Clms Page number 1>
" PROCEDE DE DESHYDROGENATION ".
<Desc/Clms Page number 2>
L'invention est relative à la déshydrogénation d'un mélange constitué essentiellement d'hydrocarbures en C et en C5. L'expression "constitué essentiellement", telle qu'elle est utilisée dans le présent mémoire, exclut la présence de réactifs affectant les produits de manière significative, cette expression permettant la présence de petites quantités d'impuretés normalement présentes dans les compositions employées commercialement de nature analogue.
Par exemple, un courant de recyclage provenant de la déshydrogénation d'hydrocarbures peut contenir de petites quantités d'hydrocarbures inférieurs et/ou d'hydrocarbures supérieurs, parce que les procédés de séparation utilisés visent à éliminer ces sous-produits de manière peu coûteuse et ne sont pas destinés à réduire la teneur en impuretés jusqu'à des valeurs telles que l'on obtienne des matières ultra-pures.
Jusqu'à présent, on a proposé divers procédés pour la préparation de butadiène par le cracking de pentane normal et par la déshydrogénation catalytique de butane normal. Il a été proposé d'employer un catalyseur pour la déshydrogénation d'hydrocarbures comportant 4 atomes de carbone jusqu'à ce que ce catalyseur soit partiellement désactivé, puis d'employer le catalyseur partiellement désactivé pour déshydrogéner des hydrocarbures comportant 5 atomes de carbone. Cette manière J'opérer a permis la séparation des produits désirés, de mélanges relativement simples.
De manière similaire, l'emploi de la combinaison d'unités de déshydrogénation entièrement séparées et de systèmes de récupération entièrement séparés pour les hydrocarbures-en-Ci. et les hydrocarbures en C5 a 4té en faveur, pour des raisons technologiques. On sait depuis
<Desc/Clms Page number 3>
longtemps que la déshydrogénation catalytique d'un mélange d'hydrocarbures en C4et en C5 doit produire un effluent contenant de nombreux composants. On sait que lorsque le nombre de composants présents dans l'effluent provenant de la zone de catalyse croît, les difficultés que l'on éprouve pour recueillir, avec de bons rendements, des produits de pureté élevée à partir de l'effluent d'une chambre de catalyse croissent beaucoup plus qu'en proportion du nombre de composants.
Si l'on part d'un mélange d'hydrocar- bures en/C4 et en C5 et si l'on désire obtenir, comme pre- mier produit, un hydrocarbure en C4 non saturé de haute pureté et,comme second produit, un hydrocarbure en C5 non saturé de haute pureté, les frais de séparation sont beaucoup moindres si les fractions sont déshydrogénées séparément après avoir séparé un mélange de départ rela- tivement simple en une fraction en C4 et une fraction en C5, que si une fraction d'hydrocarbures en C4 non saturés de haute pureté et une fraction d'hydrocarbures en C5 non saturés de haute pureté sont isoléesde l'effluent extrêmement complexe provenant d'une zone de déshydrogéna- tion catalytique d'un mélange d'hydrocarbures en C4 et en C5.
C'est pourquoi, les spécialistes de la production d'hydrocarbures non saturés de haute pureté comportant moins de 6 atomes de carbone par déshydrogénation (et avec un craquage minimum d'hydrocarbures présentant le même nombre d'atomes de carbone) avaient raison de jeter le dis- crédit sur les/diverses suggestions indiquant qu'il pourrait être possible de traiter un mélange d'hydrocarbures en C4 et en C5 dans une zone de déshydrogénation.
La littérature antérieure relative à la déshydrogénation catalytique de mélangesd'hydrocarbures en C4 et en C5 a révélé aux spécialistes que le concept de la déshydrogénation d'un mélange d'hydrocarbures
<Desc/Clms Page number 4>
en C4 et en C5 a été décrit, mais que ce procédé était très peu attrayant, parce que les avantages potentiels résultant d'une telle déshydrogénation mixte étaient in- suffisants pour compenser les difficultés de la récupéra- tion de produits purs à partir du mélange complexe.
Si la quantité et la composition d'un courant de recyclage pour une conversion continue établie d'un courant/gazeux sont stabilisées et connues et si les calculs concernent uniquement la matière de départ franche et les produits évacués, le courant de recyclage peut être ignoré dans les calculs. Cependaht, dans des essais, le courant de recyclage est avantageusement considéré non seulement comme une partie de la matière de départ, mais également comme une partie du courant de produit brut et les cal- culs sont avantageusement basés sur de telles classifica- tions. Dans la mesure où la matière de départ en C5 totale du type iso n'est pas récupérée sous forme d'hydro- carbures en C5 du type iso n'ayant pas réagi, elle est supposée transformée en un mélange de produits désirés, et de sous-produits moins désirés.
Si la matière de départ contient plus d'isopentènes que le produit, les isopentènes consommés constituent une partie des hydrocarbures en C5 du type iso, qui disparaissent et/ou sont transformés.
Le degré de conversion des matières de départ en C5 du type iso équivaut donc à la disparition de la quantité totale de produit en C5 du type iso. La quantité d'isoprè- ne par passe représente un pourcentage particulier de la matière de départ en C5 du type iso convertie au cours de l'essai et ce pourcentage est désigné comme étant la sélectivité d'isoprène finale, si des isopentènes sont consommés et comme la sélectivité d'isoprène, si il y a une production réelle d'isopentènes. S'il y a une production réelle la quantité de ceux-ci peut être ajoutée à la quantité d'isoprène et cette somme
<Desc/Clms Page number 5>
constitue le total des produits non saturés en C5du type iso par passe.
La quantité de produits non saturés en C
5 du type iso désirés par passe représente un pourcentage particulier de la quantité de matière en C5du type iso convertie et ce pourcentage constitue la sélectivité totale.
Les conditions inhérentes à ces sélectivités peuvent être exprimées par des formules, telles que les suivantes : Sélectivité dtisoprène finale = Isoprène par passe 1005 Sélectivité d'isoprène finale Disparition d'isopentènes et x 100% d'isopentanes Sélectivité d'isoprène = Isoprène par passe Sélectivité Disparition de matières totales en C, x100% du type iso Sélectivité totale = IsoDrène + Isopentènes par passe¯¯¯¯¯¯¯ x 100% Sélectivité totale - Disparition de matières en 5 du type iso totales
Conformément à la présente invention, on prépare de l'isoprène à partir d'un mélange gazeux contenant de l'isopentane comme hydrocarbure prédominant en C5, mais le mélange peut contenir des hydrocarbures de recyclage en C5, notamment des isopentènes.
L'isoprène est préparé avec une sélectivité avantageuse et, de manière simultanée, du butadiène est préparé à partir d'un mélange gazeux contenant du butane normal comme hydrocarbure en C4 le plus abondant, ce mélange pouvant contenir des butènes normaux. Ainsi, le produit de recyclage d'hydrocarbures en C4 peut contenir des butènes. Une telle déshydrogénation des hydrocarbures en C4 produit avantageusement de petites quantités de sous-produits.
Un mélange d'hydrocarbures gazeux (contenant, de préférence, des hydrocarbures en C 4 et C5 recyclés) consistant essentiellement de 10 à 60% en poids (8,2% à 54,7% en volume) d'hydrocarbures en C5 du type iso (surtout de l'isopentane) et 40 à 90% en poids (45,3% à 91,8% en volume) d'hydrocarbures en C4 nor- maux (le butane normale étant l'hydrocarbure en C4 le plus
<Desc/Clms Page number 6>
abondant) est dirigé vers une zone de déshydrogénation catalytique à un débit d'environ 1 à 6 volumes liquides par volume de catalyseur et par heure, à une temp4rature comprise entre 1050 F et 1200 F, et sous une pression abso- lue inférieure à 15 pouces de mercure,
de manière à conver- tir au moins 10% des hydrocarbures en C5 du type iso dans un cycle de déshydrogénation et de régénération maintenant des conditions de déshydrogénation adiabatiques. L'effluent gazeux provenant de la zone catalytique contient des butènes (l,butène, 2-cis-butène, et 2-trans-butène), du butadiène, des isopentènes (2-métkhyl-1-butène, 3-méthyl-1-butène, et 2-méthyl-2-butène), ainsi que de l'isoprène (2-méthyl- 1,3-butadiène). La sélectivité pour la formation d'iso- prène dans la zone catalytique est supérieure à celle obtenable dans des conditions identiques, en l'absence des hydrocarbures en C4. La sélectivité pour la formation de butènes et de butadiène est sensiblement aussi bonne que celle pouvant être obtenue dans des conditions équi- valentes, en l'absence des hydrocarbures en C5.
Un courant d'hydrocarbures non saturés en C, et un courant d'isoprène sont séparés sous forme de produits obtenus par le procédé.
D'autres particularités de l'invention res- sortiront des exemples illustratifs suivants.
EXEMPLE I . -
Un appareil de déshydrogénation adiabatique pour la préparation , à l'échelle du laboratoire, de butadiène par le procédé Houdry comporte un débit-mètre mesurant la quantité d'hydrocarbure amenée à un dispositif de chauffage, une chambre de catalyse contenant une matière rétentrice de chaleur et un catalyseur de Houdry (consti- tué par environ 205 d'oxyde de chrome sur un support d'alumine sorbante), un dispositif à vide maintenant une pression absoule d'environ 177 mm de mercure dans la chambre de catalyse, un système de refroidissement per-
<Desc/Clms Page number 7>
mettant de refroidir rapidement le gaz sortant de la zone de catalyse, et un système de récupération pour isoler tous les produits de la réaction.
Pendant la régénéra- tion périodique, la combustion du dépôt carboné qui se forme sur le catalyseur fournit de la chaleur au lit de catalyseur, mais la partie ou fraction de déshydrogéna- tion du cycle refroidit le lit de catalyseur. Pour mainte- nir l'équilibre thermique entre les fractions ou parties de déshydrogénation et de régénération du cycle, les températures à l'entrée, au milieu et à la sortie du lit de catalyseur sont enregistrées et les températures moyennes du lit sont déterminées et utilisées dans des essais d'é- valuation. Les résultats de la déshydrogénation peuvent être influencés par des facteurs, tels que le degré de conversion, la pression, le débit, la température et la surface du catalyseur.
Les produits en C5du type iso sont, de,préférence, évalués en pour cent en poids de la quanti- té d'hydrocarbures en C5du type iso de départ, sans que l'on se préoccupe de savoir si les hydrocarbures en
C5du type iso sont purs ou sont mélangés à d'autres gaz.
Les produits provenant de la déshydrogénation d'hydrocarbu- res en C4 sont également indiqués, de préférence, en pour cent des hydrocarbures en C4 de départ. Bien que la même proportion de butène soit convertie en butadiène, ou en présence d'hydrocarbures en C5du type iso / en l'absence de tels hydrocarbures, la quantité réelle de butane soumise à la déshydrogénation est moindre, lorsque des hydrocarbures en C5 du type iso sont mélangés, de ma- nière à produire une quantité totale de butadiène inférieu- re à celle que l'on obtient en l'absence d'hydrocarbures en C5 du type iso.
On a fait passer un mélange de 25% d'isopentane et de 75% de butane normal dans l'appareil de déshydrogéna-
<Desc/Clms Page number 8>
tion adiabatique sous une pression absolue de 177 mm de mercure, pour simuler les conditions qui pourraient être appliquées dans une opération de fabrication de butène , comme produit principal, et de butadiène, d'isoprène et d'isopentène comme sous-produits. Les résultats ont été comparés à ceux d'une déshydrogénation similaire de 100% de butane normal. Les résultats sont indiqués dans le tableau I.
TABLEAU I
EMI8.1
<tb> Contrôle <SEP> Procédé <SEP> amélioré
<tb>
EMI8.2
Matière de départ 10 0 il., C4 HlO 25,ro iC5H12, 75%
EMI8.3
<tb> nC4H10
<tb>
<tb>
<tb> Catalyseur-surface <SEP> 26 <SEP> m2/g <SEP> 27 <SEP> m2/g
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Débit <SEP> de <SEP> liquide <SEP> horaire <SEP> 1,3 <SEP> 1,2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Conversion <SEP> de <SEP> nC4H10 <SEP> en
<tb>
<tb>
<tb> poids <SEP> 39 <SEP> 39
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Butène, <SEP> % <SEP> poids <SEP> de
<tb>
<tb>
<tb> nC4H10 <SEP> 21 <SEP> 21
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Butadiène, <SEP> % <SEP> poids
<tb>
<tb>
<tb> nC4H10 <SEP> 7 <SEP> 7
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Sélectivité <SEP> totale, <SEP> % <SEP> 72 <SEP> 72
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Température <SEP> entrée <SEP> lit,
F <SEP> 1115 <SEP> 1100
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Température <SEP> moyenne <SEP> lit,
<tb>
<tb> F <SEP> 1070 <SEP> 1055
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Température <SEP> sortie <SEP> lit,
<tb>
<tb> OF <SEP> 1095 <SEP> 1080
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> % <SEP> Conv. <SEP> du <SEP> iC5H12 <SEP> 36
<tb>
EMI8.4
Ta o 0 ide ds 16
EMI8.5
<tb> iC5H12
<tb>
EMI8.6
Isoprènes poids de iC5H12 7.1
EMI8.7
<tb> Sélectivité <SEP> totale <SEP> iC5, <SEP> % <SEP> 75
<tb>
Il y a lieu de noter que dans le procédé amélio- ré, le degré de conversion d'hydrocarbures en C5 du type iso était de 36%, tandis que la sélectivité totale des hydrocarbures en C5 du type iso était de 75%.
Cette sélec-
<Desc/Clms Page number 9>
tivité totale avantageusement élevée pour la déshydrogé- nation d'isopentane en vue de former de l'isoprène et des isopentènes rend le procédé de déshydrogénation d'hy- drocarbures en C4 et C5 attrayant. De plus, 16% de l'iso- pentane ont été déshydrogénés en isopentènes et 11% de la charge d'isopentane ont été convertis en isoprène par le procédé amélioré.
La conversion d'isopentane en isoprène se fait, de manière plus satisfaisante, dans une zone dans laquelle une quantité significative de butane normal est également déshydrogénée qu'en l'absence de butane normal, Cependant, on constate avec surprise que la présence d'isopentane subissant une déshydrogénation dans la même zone n'affecte pas, de manière significati- ve, l'efficacité du procédé, en ca qui concerne la trans- formation normale de hutane en butène et/ou en butadiène.
Le pourcentage de butène obtenu, la proportion de butadiè- ne obtenu et le degré de conversion sont sensiblement les mêmes dans le cas où la déshydrogénation d'isopentane est ou non effectuée en même temps dans la même zone de déshydrogénation.
EXEMPLE I I . -
Dans de nombreuses installations de déshydrogéna- tion commerciale, une partie du gaz produit est recyclée dans l'installation de déshydrogénation. Un mélange syn- thétique de butane normal et de butènes de recyclage, simu- lant le mélange type envoyé à une installation de déshydro- génation industrielle, est amené à passer dans l'appareil adiabatique décrit plus haut pour l'examen en laboratoire 1 des réactions de déshydrogénation. Dans l'essai de con- trôle, la matière de départ est constituée de butanenor- mal comme matière de départ fraîche et d'hydrocarbures de recyclage en C4.
Un mélange similaire combiné à des hydrocarbures de'recyclage en C5 et additionné d'isopentane frais est amené à passer dans la zone catalytique dans le .
<Desc/Clms Page number 10>
procédé amélioré. Les résultats obtenus sont indiqués dans le tableau II suivant.
TABLEAU II
EMI10.1
<tb> Contrôle <SEP> Procédé <SEP> amélioré
<tb>
<tb> Matière <SEP> de <SEP> départ <SEP> 100% <SEP> 25% <SEP> C5s <SEP> 75% <SEP> C4s
<tb>
<tb> Surface <SEP> catalyseur <SEP> 26 <SEP> m2/g <SEP> 27 <SEP> m2/g
<tb>
<tb> Débit <SEP> horaire <SEP> liquide <SEP> . <SEP> 1,3 <SEP> 1,6
<tb>
<tb> Butadiène, <SEP> % <SEP> poids <SEP> de <SEP> C4 <SEP> 12 <SEP> 12
<tb>
<tb> Butènes <SEP> recyclage, <SEP> % <SEP> poids
<tb> de <SEP> C4 <SEP> 27 <SEP> 28
<tb>
<tb> Sélectivité <SEP> butadiène, <SEP> % <SEP> 52 <SEP> 55
<tb>
<tb> Température <SEP> entrée <SEP> lit, <SEP> F <SEP> 1100 <SEP> 1095
<tb>
<tb> Température <SEP> moyenne <SEP> lit,
<tb> F <SEP> 1080 <SEP> 1065
<tb>
<tb> Température <SEP> sortie <SEP> lit,
<tb> F <SEP> 1170 <SEP> 1140
<tb>
<tb> % <SEP> poids <SEP> Conv.
<SEP> de <SEP> iC5 <SEP> 18,9
<tb>
<tb> Net <SEP> isopentène, <SEP> % <SEP> poids
<tb> ic5 <SEP> -3,2
<tb>
<tb> Isoprène, <SEP> '/la <SEP> poids <SEP> de <SEP> iC5 <SEP> 15,8
<tb>
<tb> Sélectivité <SEP> finale <SEP> d'isoprène, <SEP> 71,5
<tb>
Les conditions employées ont permis d'obtenir le même rendement en pour cent de butadiène dans les deux procédés. Dans les conditions employées pour l'essai selon le procédé amélioré, 15,8% des hydrocarbures en C5 du type iso chargés dans la zone catalytique ont été récu- pérés sous forme d'isoprène. En raison de la sélectivité de 71,5% de l'isoprène pour une conversion de 18,9% d'hydrocarbures en C5 du type iso, le procédé est supé- rieur à certains autres procédés connus pour la conversion d'isopentane en isoprène.
EXEMPLE III . -
Une installation de laboratoire pour la déshydro-'
<Desc/Clms Page number 11>
génation d'hydrocarbures comportant moins de 6 atomes de carbone par molécule est agencée pour permettra le recy- clage de la fraction du produit qui n'est pas évacuée par les procédés de séparation. L'appareil fonctionne en continu, avec des variations dans les proportions de la matière de départ introduite dans le système.
Les données opératoires permettent le calcul des frais estim és de production d'isoprène dans une installation commerciale. la nécessité de récupérer des produits en C5 implique des frais d'équipement plus élevés et des frais de fonctionne- ment plus élevés que dans un procédé où seuls les hydro- carbures en C4 sont récupérés, tous les frais marginaux devant être supportés par les produits en C5 isolés.
Lorsqu'un mélange de 95% en poids d'hydrocarbures en C4 et de 5% en poids d'hydrocarbures en Ce est soumis à des conditions de déshydrogénation standard, les quantités d'isoprène produites sont suffisamment petites pour que le cotit de la récupération de l'isoprène soit excessif.
Lors du traitement d'un mélange de 65% en poids d'hy- drocarbures en C5 et de 35% en poids d'hydrocarbures en C4,la sélectivité pour la production d'isoprène à partir d'hydrocarbures en C5du type iso se rapproche tellement de la sélectivité obtenue en l'absence d'hydrocarbures en C4 que les économies attribuables à la sélectivité mar- ginalement supérieure sont insuffisantes pour compenser les frais d'équipement et les frais de fonctionnement nécessités par la déshydrogénation mixte.
Il est établi que la déshydrogénation du mélange d'hydrocarbures en C, normaux et d'hydrocarbures en C5du type iso par le procé- dé suivant la présente invention doit être conduite, en utilisant un mélange contenant 10 à 60% en poids d'hy- drocarbures en C5 du type iso et 90 à 40% en poids d'hy- drocarbures en C4 normaux*
EXEMPLE IV . -
On a préparé un mélange gazeux de composition
<Desc/Clms Page number 12>
suivante :
EMI12.1
<tb> % <SEP> en <SEP> poids
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Ethane <SEP> 0,1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Propane <SEP> 0,1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Isobutane <SEP> 1,9
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> N-Butane <SEP> 59,3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Isopentane <SEP> 31,8
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Isopentènes <SEP> 5,9
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> N-Pentane <SEP> 0,8
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> N-Pentènes <SEP> 0,1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Total <SEP> C5 <SEP> 38,6
<tb>
Dn a fait passer le mélange gazeux dans une zone de déshydrogénation catalytique à un debit horaire de 1,2 litre et sous une pression absolue de 177 mn de mercure, sur un lit contenant 40% de granules d'alumine et 60% de catalyseur oxyde de chrome-alumine ayant une surface de 25 m2/g,
de façon à convertir 36% du butane à une sélectivité totale de 65%. De manière simultanée, 24% des hydrocarbures en C5 du type iso ont été transfor- més à une sélectivité totale de 90%. Le rendement en isoprène était de 15% par passe.
La température a été élevée de manière à convertie 48% du butane à une sélectivité totale de 62% et, en même temps, 29% des hydrocarbures en C5du type iso ont été transformés à une sélectivité totale de 76%. Le ren- dement en isoprène était de 18% par passe.
Non seulement la déshydrogénation des hydrocar- bures en C5 du type iso est plus sélective en présence d'hydrocarbures en C4 normaux subissant une déshydrogé- nation, mais il est également possible de transformer un pourcentage élevé des hydrocarbures en C5 du type iso, sans éprouver-de difficultés pour maintenir un fonctionne- ment équilibré au point de vue thermique. Des taux de
<Desc/Clms Page number 13>
conversion plus élevés par passe permettent des taux de recyclage moins élevés, ce qui.permet d'employer des installations moins importantes (ce qui implique des in- vestissements de capitaux moindres) pour une capacité donnée de production d'isoprène.
La combinaison du taux de conversion élevé et de la sélectivité élevée pour la production d'isoprène, tout en utilisant encore le procédé Houdry de régénération fréquente du catalyseur, rend la procédé attrayant pour la conversion d'installations de production de butadiène en installations produisant à la fois du tubadiène et de l'isoprène.
EXEMPLE V. -
Un mélange de 40'il, en poids de butane et de 60% en poids d'isopentane est amené à passer dans un lit contenant 40% de granules inertes d'alumine rétentrices de chaleur et 60% d'un catalyseur de déshydrogénation formé d'alumine et d'oxyde de chrome à un débit d'hydro- carbure liquide de 1,3 volume par volume de catalyseur et par heure, et à une température de 1075 F et sous une pression absolue de 127 mm de mercure. On a obtenu une conversion de 45% de l'isopentane à une sélectivité totale de 73%. Le rendement en isoprène était de 12% par passe et le rendement en pipérylène -seulement de 2,5%, en sorte qu'on a obtenu un taux avantageux de presque 5:1.
EXEMPLE VI. -
Divers mélanges d'hydrocarbures en C4 normaux et d'hydrocarbures en' Ce du type isolent été préparés et stockés dans des réservoirs, ces mélanges simulant diverses combinaisons de mélanges utilisés dans des procédés directs et des procédés à recyclage. Chaque mélan- ge était constitué d'environ 75% d'hydrocarbures en C4 normaux et d'environ 25% d'hydrocarbures en C5 du type
<Desc/Clms Page number 14>
iso.
L'échantillon A représente un mélange contenant à la fois des hydrocarbures en C4 normaux de recyclage et des hydrocarbures en C5 du type iso de recyclage. Si seuls les hydrocarbures en C4 normaux devaient être re- cyclés, la composition pourrait être identique à celle de l'échantillon B, et si seuls les hydrocarbures en C5 du type iso étaient recyclés, la composition pourrait être identique à celle de l'échantillon C. L'échantillon D représente une matière de départ traitée par un procédé direct.
Chacun des mélanges A, B et C simule un mélange contenant un courant de recyclage contenant des hydrocar- bures plus saturés que des hydrocarbures oléfiniques. due Des essais commerciaux ont indiqué/dans les installations de déshydrogénation avec un courant de recyclage, le butane normal est l'hydrocarbure en C, normal le plus abondant dans le produit final, si le butane normal est l'hydrocar- bure en C4 normal le plus abondant dans la matière de départ fraîche. De telles relations doivent être atten- dues également lors de l'hydrogénation de mélanges d'hydrocarbures en C4 et en C5.
Une installation de déshydrogénation contenant
40% de matières inertes et 60% de catalyseur (oxyde de chrome-alumine avec une surface de 27 m2/g) a été utilisée adiabatiquement. La déshydrogénation a été effectuée sous une pression absolue de 177 mm de mercure, avec un cycle de 9 minutes de déshydrogénation, de 9 minutes de régé- nération et de 3 minutes de purge. Les données relatives aux divers essais sont montrées dans le tableau III.
L'abréviation "NC" est employée pour indiquer que l'infor- mation n'est pas disponible pour une raison quelconque, notamment parce que la valeur n'a pas été calculée ou n'a pas-été mesurée.
<Desc/Clms Page number 15>
TABLEAU III . -
EMI15.1
<tb> Matière <SEP> de <SEP> départ <SEP> A <SEP> B <SEP> C <SEP> D
<tb>
<tb>
<tb> Débit <SEP> horaire <SEP> liquide <SEP> 1,6 <SEP> 1,7 <SEP> 1,2 <SEP> 1,2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Température <SEP> d'entrée, <SEP> F <SEP> 1072 <SEP> 1124 <SEP> 1108 <SEP> 1099
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Température <SEP> moyenne, <SEP> F <SEP> 1052 <SEP> 1080 <SEP> 1058 <SEP> 1055
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Température <SEP> de <SEP> sortie, F <SEP> 11000 <SEP> 1154 <SEP> 1088 <SEP> 1080
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> de <SEP> C4H8 <SEP> du <SEP> C4
<tb>
<tb> introduit <SEP> -6,4 <SEP> 4,0 <SEP> 19,5 <SEP> 20,9
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> de <SEP> C4H6 <SEP> du <SEP> C4
<tb>
<tb> introduit <SEP> 10,5 <SEP> 12,6 <SEP> 6,8 <SEP> 6,
6
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Conversion <SEP> % <SEP> C4 <SEP> 13,2 <SEP> 28,2 <SEP> 35,9 <SEP> 38,6
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> %.Sélectivité <SEP> totale <SEP> de <SEP> C4 <SEP> NC <SEP> NC <SEP> 74 <SEP> 71
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Sélectivité <SEP> en <SEP> % <SEP> finale <SEP> de <SEP> C4 <SEP> 54 <SEP> 52 <SEP> NC <SEP> NC
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> de <SEP> iC5H10 <SEP> de <SEP> iC5
<tb>
<tb>
<tb> intdoduit <SEP> -0,5 <SEP> 13,9 <SEP> 0,5 <SEP> 16,4
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> d'isoprène <SEP> de
<tb>
<tb>
<tb> iC5 <SEP> introduit <SEP> 14,9 <SEP> 10,9 <SEP> 17,6 <SEP> 10,7
<tb>
<tb>
<tb> Conversion, <SEP> % <SEP> C5 <SEP> 15,3 <SEP> 40,9 <SEP> 22,6 <SEP> 36,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Sélectivité <SEP> totale <SEP> de <SEP> C5,
<tb>
<tb> en <SEP> % <SEP> NC <SEP> 61 <SEP> 80 <SEP> 75
<tb>
<tb>
<tb> Sélectivité <SEP> finale <SEP> d'isoprène,
<tb>
<tb> en <SEP> % <SEP> 94 <SEP> NC <SEP> 79 <SEP> NC
<tb>
Une comparaison de ces données avec celles d'essais comparables exécutésavec des mélanges qui n'é- taient pas des mélanges d'hydrocarbures en Cet C5 a révélé que la présence des hydrocarbures en C5 n'a pas d'effet significatif sur la déshydrogénation des hy- drocarbures en C4 mais que la présence des hydrocarbures en C4 exerce une influence importante sur la déshydrogéna- tion des hydrocarbures en C5.
Les rapports isoprène-pipé- rylène, lorsque la déshydrogénation est exécutée en pré- sence d'hydrocarbures en C4 normaux, atteignent jusqu'à 11, alors que ces rapports ne sont que de 2 ou 3 en l'ab- sence d'hydrocarbures en C4 normaux. La présence d'hydro- carbures en C4 normaux permet d'effectuer le stade de
<Desc/Clms Page number 16>
déshydrogénation d'isopentane à des températures élevées , tout en maintenant la production de coke à des niveaux peu élevés, ce qui est satisfaisant du point de vue com- mercial.
Par une série d'essais, il est établi que les limites imposées au procédé résident dans l'inclusion d'au moins 10% et d'au plus 60% en poids d'hydrocarbures en C5 du type iso dans le mélange d'hydrocarbures en C4 normaux et d'hydrocarbures en C5 du type iso, le maintien d'une pression inférieure à 15 pouces de mercure, l'u- tilisation d'un cycle déshydrogénation-régénération maintenant un Équilibre thermique dans la déshydrogénation approximativement adiabatique, le maintien de conditions de déshydrogénation suffisamment sévères pour transformer au moins 10% des hydrocarbures en C5, le maintien d'une température moyenne du lit de catalyseur d'au moins 1050 F et d'au plus 1200 F, ainsi que le maintien d'un débit d'au moins 1 et d'au plus 6 volumes d'hydrocarbure liquide par volume de lit de catalyseur et par heure.
Du fait que la déshydrogénation de mélanges d'hydrocar- bures en C4 et C5 conformèrent à la présente invention permet une marche adiabatique à des taux de conversion élevés et avec une meilleure sélectivité d'isoprène que ne le permet la déshydrogénation d'isopentane, il y a une justification économique suffisante pour adapter le systè- me de séparation relativement coûteux nécessaire pour la récupération de l'isoprène et du butadiène,du courant gazeux venant de la zone de déshydrogénation catalytique.
Il est évident que de nombreuses modifications peuvent être apportées aux détails décrits plus haut, sans sortir du cadre de l'invention tel qu'il est défini dans les revendications suivantes.