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Procédé de préparation d'alcools par hydratation catalytique d'oléfines.
Dans le procédé connu de préparation d'alcools, suivant lequel on fait passer en phase gazeuse une oléfine avec de la vapeur d'eau sous pression et à température élevée sur un catalyseur (en particulier de l'acide phosphorique sur des supports), on procède *généralement de manière que le mélange de gaz contenant de l'alcool quittant le four de contact soit condensé, ce qui sépa- i re un alcool brut dilué et divers autres produits. Le gaz est alors ramené au four de contact, les quantités nécessaires de gaz frais devant être ajoutées. La réalisation de ce procédé est également possible de la manière suivante : le produit brut soutiré du four de contact et se trouvant par exemple, à une température de 295 à 300 C, est d'abord amené dans un dispositif de prérefroidissement où la température est abaissée à 210 C.
A la sortie du prérefroidisseur, une solution alcaline peut être pulvérisée dans le
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Produit l'état de vapeur pour éviter les risques de corrosion.
Les vapeurs vont alors dans un condenseur dans lequel un condensat liquide contenant environ 16% d'alcool se sépare . Ce produit est ensuite fractionné par distillation, soumis '-. un traitement d'hvdrogénation et fractionné de nouveau par distillation. Les gaz non condensés retournent directement au four de contact.
Dans de tels procédés, un accroissement notable des quantités d'énergie nécessaires pour le chauffage de la zone d'hydratation se manifeste après une durée de fonctionnement relativement courte.
Par exemple, la consommation de vapeur d'eau peut atteindre presque le double des quantités normalement nécessaires. Comme on l'a établi, cela provient du fait qu'il se forme pendant l'hydratation, comme sous-produits, des quantités non négligeables d'huiles qui ont une chaleur spécifique élevée. Par suite du recyclage des gaz, il se produit un accroissement ininterrompu.du niveau d'huile.La chose est particulièrement sensible quand on travaille avec des gaz de sortie très concentrés et quand on ne doit tenir compte que de quantités relativement petites de gaz résiduaires en fin de cycle.
Outre ces inconvénients, il s'en manifeste un autre qui est l'envahissement des surfaces de contact par les huiles dont il résulte une désactivation des masses de contact. De plus, les huiles se séparent dans les presse-étoupe, par exemple des compresseurs, et nuisent ainsi à la lubrification, ce qui provoque d'importantes perturbations de fonctionnement. Par surcroît, la teneur encore appréciable en alcool du gaz de recyclage provoque une diminution des taux de conversion.
L'invention est basée sur la séparation des sous-produits @ gênants par un lavage du gaz à l'aide de solvants organiques suscep- @ tibles de dissoudre les impuretés, en particulier les hydrocarbures, avant de renvoyer le gaz à l'hydratation. Comme solvant approprié, il faut considérer principalement l'alcool produis dans le procédé, en particulier sous sa forme brute diluée.
D'autres alcools conviennent cependant aussi, par exemple l'isopropanol,le butanol etc.,
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ai si que certains composer organiques oxvgénés coin p les cé- tenes et en particulier l'acétone, l'éther. etc. et enfin des hydrocarbures comme le benzène, le toluène, etc. En pratique, on prélère 4vide ent l'alcool du procédé, parce que cela évite des traitements sup lémentaires. On peut également utiliser avantageu- sement com e agents de lavage, les hydrocarbures séparas du gaz comme impuretés.
En particulier, le procédé peut être exécuté de la manière suivante. Le mélange de gaz contenant l'alcool quittant le four de contact est amené dans une zone de condensation ou l'alcool brut est séparé, éventuellement en plusieurs stades. Le gaz est ensuite amené, éventuellement avec l'alcool brut, dans une zone de lavage où il est lavé avec de l'alcool brut et débarrassé ainsi dans une grande mesure des sous-produits qu'il contient, en particulier des hydrocarbures. Le gaz est ensuite lavé avec de l'eau au cours d'un stade de lavage supplémentaire. Après quoi, le gaz est recyclé à l'hydratation, éventuellement après séparation de l'eau entraînée tandis que l'alcool brut passe à la distillation.
Il est également possible d'utiliser comme agent de lavage au premier stade de lavage, au lieu de l'alcool brut séparé dans la zone de condensation ou conjointement à celui-ci, l'alcool brut séparé au cours du deuxième stade de lavage. Il est aussi avantageux, pour séparer quelques impuretés encore contenues dans le gaz, de repomper le produit soutiré au deuxième stade de lavage et de le ramener au deuxième laveur en un point se trouvant sous l'admission de l'eau fraîche.
L'alcool brut est alors conduit à la distillation et peut être transformé de la manière habituelle, avantageusement par le procéda des brevets 575.493 et 593.831 , en un produit pur de la concentration désirée.
Les difficultés décrites ci-dessus sont complètement évitées par le procédé de l'invention. Au cours du premier stade de lavage, on sépare pratiquement toutes les huiles contenues dans le gaz et
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gênantes pour le procédé, tandis que dans le second stade, le gaz saturé en alcool est débarrasse de l'alcool et éventuellement de divers hydrocarbures et d'autres impuretés se trouvant encore dans le gaz. En outre, on eut prévoir après le second stade de lavage un séparateur qui élimine du gaz l'eau encore entraîné. Un autre avantage du procédé de l'invention réside dans le fait qu'on obtient une durée de vie sensiblement plus longue du catalyseur.
EXEMPLE.
L'exemple ci-après et le dessin schématique annexé illustrent une forme d'exécution de l'invention. Dans ce dessin , les traits continus représentent les courants liquides, les traits interrompus les courants gazeux.
On soutire d'un four de contact (non représenté) 1000 m3 par heure d'un mélange de gaz contenant, outre 80 - 90% d'éthylène, de la vapeur d'eau, de l'éthanol, des huiles, des impuretés aldé- hydiques, etc. et on l'amène à l'échangeur de chaleur 1. A une température d'environ 80 - 140 C, le gaz y est partiellement débar- rassé de l'alcool et de l'eau, l'alcool étant obtenu à une concen- tration de 6 à 8% et le gaz est amené au refroidisseur 2. Le reste d'alcool est ainsi séparé à une concentration d'environ 50 - 60% à une température d'environ 40 - 90 C, le liquide étant ensuite amené au fond du laveur à alcool 3.
L'éthylène qui pénètre dans le laveur 3 au-dessus du niveau du fond est lavé de manière continue à l'aide du mélange alcool-eau séparé dans le refroidisseur 2 et amené au fond du laveur 3, les quantités de liquide de lavage étant choisies en fonction des quantités d'huile et des autres sous-produits a extraire de l'é- thylène par lavage. La quantité de liquide de lavage est normalement comprise entre environ 50 et 500 litres pour 1000 m3 de gaz. Au lieu de ce mélange, ou conjointement à celui-ci, on peut utiliser le produit soutiré du laveur 4-, qui titre environ 10 - 14% d'alcool, pour le lavage au sommet du laveur 3 et/ou dans une zone plus pro- fonde. Des alcools bruts !e diverses concentrations conviennent
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comme alcools de lavage.
On peut aussi bien travailler avec l'alcool à 50 - 60% qui se sépare au deuxième stade de condensation en 2 qu'avec les solutions diluées obtenues au fond du laveur 4.
On peut aussi utiliser l'alcool brut obtenu au premier stade de condensation en 1. De telles solutions diluées donnent surtout des résultats intéressants lorsqu'il s'agit de séparer des impure- tés entraînées mécaniquement par le gaz et présentes sous forme de fines dispersions. Le mélange gazeux d'éthylène sortant du la- veur 3, saturé en alcool, est lavé dans le laveur 4 à l'aide de 50 à 500 litres d'eau pure admise en 8 et ainsi débarrassé de l'alcool. Pour séparer des résidus éventuels d'hydrocarbures ou d'autres impuretés de l'éthylène, il est avantageux de repomper le cas échéant le produit du fond du laveur 4 au-dessous de l'ad- mission de l'eau fraîche dans le laveur 4.
Le gaz quitte le laveur 4 en passant par un séparateur 6, qui retient l'eau éventuellement entraînée, il atteint un compres- seur de circulation 7 et il est renvoyé à l'échangeur de chaleur 1 en passant par le four de contact. Le condensat de l'échangeur de chaleur 1 peut être amené directemenc au réservoir d'alcool dilué 5 ou au fond du laveur 4. De même, le produit sortant du laveur 3, s'il n'est pas recyclé dans ce laveur, peut passer au laveur 4 ou au réservoir de stockage 5 qui est également alimenté @ en produit soutiré du laveur 4. Du réservoir 5 le produit passe à la distillation (non représentée).
Le mélange gazeux éthylénique sortant au sommet du laveur 3 est pratiquement exempt d'hydrocarbures saturés et non saturés au- très, ainsi que d'autres sous-produits. L'éthylène quittait le laveur 4 est pratiquement exempt d'alcool.