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La prêtent* invention concerne un procédé pour l'oxy- dation catalytique de faibles quantités d'hydrocarbure se trouvant dans l'air. Elle concernenotamment, un procédé de ce genre, suivant lequel l'oxydation peut être effectuée à de grandes vitesses spécifiques et à des températures modéré- ment élevées. Un objet particulier de la présente invention est l'oxydation de faibles quantités d'hydrocarbures se trou- vant dans l'air avant le passage de ce dernier dans des in- atellations de séparation en vue de la production d'oxygène.
Xtant donné l'extension croissante de l'industrie pétro-chimique et l'accroissement de la circulation. l'air est de plus en plus pollué par des hydrocarbures gazeux provenant de carburants incomplètement brûlés. Ces impuretés se font remarquer de façon particulièrement gânante lors de la produc- tion d'oxygène dans les installations pour la séparation de l'air.
Lors de la production d'oxygène dans ces installations, même de faibles quantités d'hydrocarbures gazeux notamment d'hy- drocarbures non saturés,par exemple quelques ppm, peuvent pro- voquer, en s'enrichissant dans de l'oxygène liquide, des ex- plosions dana les installations*
On sait qu'on peut oxyder, à environ 350 C, des hy- drocarbures au contact de catalyseurs renfermant de l'oxyde ou du peroxyde de manganèse* Cette méthode ne convient toutefois pas pour une application à l'échelle industrielle, étant donné qu'elle entraînerait un agrandissement inadmissible des instal- lations pour la séparation de l'air.
Or, on a trouvé qu'on peut débarrasser l'air, de fa- çon plus simple, par oxydation catalytique, de faibles quantités d'hydrocarbures gazeux, en le faisant passer à des températures
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modérément élevées et a. de grandes vitesses, sur des cataly- seurs, qui ont été obtenue par précipitation à partir de solu- tions de le de cobalt ou de sels de cobalt et d'argent.
Bort da 1* mine au oeuvre du procédé, on peut xeaer l'air de l'atmosphère introduit dans l'installation après com- pression à la pression nécessaire à sa décomposition, directe- ment à la température qui s'établit lors de la compression et
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de grandes Vitesses spécifiques, à travers un* ou plusieurs chambres da réaction disposées 1'une à côté de l'autre ou l'une après l'autre, dans lesquelles les catalyseurs sont disposés
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en lit fixe.
Lora de leur paasage a travers la zone catalyti- que, Ion hydrocarbures sont brûlés avec formation l'anhydride carbonique et d'eau. Les produits de la combustion sont sépare* par avant la décomposition de l'air proprement dite.
Le procédé est mis en oeuvre à des températures mo-
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dérément élevées, comprises, de préférence, entre 80 et 180'S, notamment entre 90 et iIQ(3, et avec as grandes vitesses de gaz allant, par exemple, de 1000 à 30-000 3/040* L'oxydation peut être effectuée sans pression ou sous des pressions con- prises, par exemple, entre 5 et 300 atm. En principe, l'oxyda
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filon des hydrocarbures suivant la présente invention, peut ega-* lement se faire à la pression atmosphérique, mais pour simpli- fier, il est préférable d'effectuer l'oxydation après la cas-
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pression de l'air aspiré et avant l'entrée dans la dêcoapoai..
$ion proprement dite, et d'opérer pour cette raison sous la pression nécessaire pour la décomposition de l'air.
Les catalyseurs de cobalt permettent d'éliminer dans une large mesure les hydrocarbures gazeux, tels que l'éthane, le propane, le butane, l'éthylène, le propylène$ l'acétylène
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et le butadiene, dans les quantités et la composition qui pol- luent habituellement l'air, notamment proximité des usines
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pétrochimiques* Il s'agit, en général, de concentrations compri- ses entre 0,1 et 500 pps, notamment entre 1 et 50 pps.
L'air épuré conformément à la présente invention peut sans inconvé- nient, être utilisé dans des installations de décomposition, pour retirer sans danger l'oxygène de l'air.
On utilisera, comme catalyseurs, des catalyseurs de @ cobalt pouvant également renfermer une certaine proportion d'ar- gent et dont la préparation sera décrite plus loin. les *étaux à effet catalytique sont contenus dans les catalyseurs soum forme de leurs oxydent Ion catalyseurs sont utilisés *bas sup- port et sont disposés en lit fixe dans les réacteurs.
Ils sont obtenue par exemple, par précipitation au moyen de lessive de soude à partir de solutions de sels de cobalt ou de solutions de cela de cobalt et d'argent. lors de la précipitation des sels de cobalt on opérera, de préférence, avec addition d'hypochlo- r its de sodium ou d'autres substances 4 effet oxydant et/ou en faisant passer un courant d'air à travers la solution. On peut toutefois aussi utiliser, pour la précipitation de..111, ' d'autres substances alcalines, par exemple du carbonate de soude; la précipitation est avantageusement effectuée à tempe- rature ordinaire, par exemple entre 20 et 100 C.
Le procédé conforme à la présente invention offre notamment l'avantage de pouvoir être mis en oeuvre à des basses températures. Il est ainsi, par exemple, possible. lors de sor application pour une épuration préalable dans des installation! de décomposition de l'air, d'utiliser pour le chauffage de ce dernier uniquement la chaleur de compression qui se dégage.
Les catalyseurs obtenue par précipitation de sels de cobalt et de sels d'argent, présentent le grand avantage d'éliminer également complètement l'éthylène.
EXEMPLE 1
On fait passer, à 110 C, doue pression normale et à
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me vitesse ,p'oif1qu. de 2000 1 d'air par litre de cttyM* et par heuret un courant d'air raafeJ:U.n1; environ 50 PP 4' 1111 adlange constitué d'41ihane. 4"thJln.'. 4" propane# 4'&0't11'. , net 4, ,rQP11n..t de buta41.n" sur des catal1"ur. de ob81" et de cobalt-argent. dont la préparation sora décrite plu. loie.
On obtient les résultats Indiqués dam le tableau suivant
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Impureté. ppu dans l'air ppa 4,, l, gqz éourt cat*Oo catal*oo-à4 étbane 6,3 5#5
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<tb> éthylène <SEP> 6 <SEP> 2 <SEP> 0
<tb>
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propane 20 2 4
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<tb> propylène <SEP> 7 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb>
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ao't71n. 7. 0 0
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<tb> butadiène <SEP> 5 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb>
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.1
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Préparation du catalyseur de cobalt On fait arriver , en brassant dargitr, tempé- rature ordinaire, une solution de z kg de nitrrfcs di cobalt dans 25 1 d'sau, dans uns édition de 3#5 kg de soude causti- que dans 14 1 d'tau, additionnée de 11 kg d'une solution d'hy" pochlorlte do sodium d'une teneur en chlore libre de 12,5%.
. On lave le précipité qui aient formé jucqulà ce qu'il soit ex- rmpt de abloret on le met en forme et on le esche à 110*0, Préparation du cat&lyaeur de ao al - snt t- On fait arriver, en brassant énargiqurramt, i tewpe- rature ordinaire, une solution de z kg de nitrate de cobalt et de tuf,5 kg de nitrate d'argent dans 25 1 d'eau, dans une soiu1
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tion de 3#6 kg de soude caustique dans 25 1 d'eauj OU lave 1* précipité qui *'est formé juaqu'a ce qu'il 801t ':X'lIpt de ni trat.. on la Mit au forât ot on le sèche z 110000
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EXEMPLE
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On fait pasatr, à 150008 noue une prestiot de 5 *tue et z une vîtenne de 20.000 volumes d'air par rolu#.
de cataljr- souz et par heure, un courant d'air renfermant environ 50 ppm
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4'ttà xèiazl&e constitué d'ethane, d 6itrZéus t de propant, de prapr3èae d'M<tyMM et de butadiène# ewr un oaiaLarur de acbalt-M'gent et, à titre de comparaison, sur le oatalyeeur connu d'oxyde de marteanbaie. Un obtient les valeurs indiquée*
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dans le tableau suivant
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Impur.t4. ppm dans l'air nrm dans le J(8Z 6J!!#i.
Cat.OoAg Cat.Oxyds d. un mn-nW-*O rYrirr Ethan.. 11,9 que 11,9 XthylënM 12,1 0 6,6 Propane* 10,2 0.6 908 Propylène* 10,9 0 0,4 Acétylènes 4.1 0 0,04 Butadiènes 2 0
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EXEMPLE ?
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On fait p&as.r, à 170*0 soue un! pression dw 5 ata.
#t à un* vitesse de 20.000 Tolu.. d'air par volume de cataly- #tur t par heure, un courant d'air renfermant environ .40 ppm d'un atlangt constitué d'cS1ihan., dUthylèn , de propane, d. proPl1.n., d'&a.tl1n. et d bt&diènt, eur 48. aatalJeeur.
4e cobalt-argent !t: 1 titre 4. onmparaison, aur lea cttalyeourw connu* d'oxydw de maaganésa. On obtient 1.. résultats indiqué. dans 1 tableau suivant
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Impureté ppm.an8 l'air ppa dtne 1 fia a épuré Cat.Co-Ag Oat ôxydqd* ##1 Ithane 9,4 2,4 8,9 Eth11iln8 8,0 0 g,3
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<tb> Propane <SEP> 8,0 <SEP> 0 <SEP> 6,5
<tb>
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Prop11fan. 7,8 0 0 J.c'tl1n8 2,6 0 0 jut.d1D8 2,6 0