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Procédé DE préparation de composés aromatiques ALCénylés.
Lu présente Invention se rapporte à la préparation de composés aromatiques alcényléc à partir de composés aroma- tiques alocylés par dédhyldrogénation. Plue spécifiquement la présente invention se rapporte à la déshydrogénation de l'éthyl- benzène en présence de vapeur d'eau pour former du styrène et à un mode opératoire unique pour réaliser une économie excep- tionnelle de chaleur dnas la séparation du styrène 4 partir du produit de réaction*
Il est bien connu que le styrène peut être préparé à partir d'éthylbenzène à
des températures comprises entre
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environ 590 et ,0C par déshydrogénation Oi...talytiquo en phaoe vapeur en présence do vapeur d'eau. Co procédé est décrit dans
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Groggint, "Unit Processee in Organie Synthssia" ,McQraw-Hill Co., Inc., New York, 5o eed., 19580 P-537-538* On utilise de grandes quantités de vapeur d'eau en vue do fournir une partie de la chaleur sensible à lu réaction endothermique, pour réduire la pression partielle de léthylbenzène en vue de favoriser la ré- action de déshydrogénution et pour que le catalyseur reste exempt de coke et de dépote de carboneEn outre,
dana le but de main- tenir une faible pression partielle d'éthylbenzène dans le mé- lnge do réaction en utilisant des quantités de vapeur accep-' tables économiquementla pression totale du courant du procé-
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dé doit 3tre basse, de préférence de 0,35 à z kg/cm2 au mano- mètre ou moins.
L'effluent du réacteur doit tout d'abord Être refroidi à une température supérieure à son point de rosée, par exemple per échange calorifique indirect avec la charge alimentée au réacteur ou par contact direct avec des courants d'eau froide.
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Dans l'effluent gateux refroidi, surtout dtne la chia- leur latente de condensation de la vapeur d'eu contenue, il
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reste un grind réservoir de chaleur Evidemment, il est &Ou- haitable de récupérer et d'employer efficacement cette chaleur
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dans le procédé. Les opérations unitaires d:.ne le procédé glo- bal qui requièrent l'apport de chaleur sont le fractionnement de ltéthylbonzène n'ayant pks réagi et des sous-produits d4aal- eoylés partir du styrène produit.
Avantageusement le frac- tionnecent de l'étbylbenzène d'avec le styrène est effectué dans une seule colonne à vide pour réduire au min!== le coût d'installation. Or, pour des raisons que l'on exposera plus loin, la séparation en colonne unique doit être effectuée
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tout en permettant à la température des queues do styrène ci'..... teindre au moins 90*01 mais eune dépasser appréeiabletoent 11200* Une température dans cet interv±:
lle ne peut habituellement pas
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$tre obtenue par transmission de chaleur avee l'efflueat de reaeteur de dàchydrofidnatlon refroidi en tant que source de chaleur pour la colonne à vide, parce que la température de
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condensation de la vapeur d'eau contenue dans lM'flM9 du réacteur, c'est-à-dire l'intervalle de température dans le'* quel lu vapeur cède sa chaleur latente,
@et ordinairement in- suffisamment élevée sous les pressions qui sont recherchées pour la réaction de déshydrogénation*
Une solution considérée pour permettre l'utilisation de la chaleur latente de condensation de Influent est de réduire la température opératoire de la colonne en réduisant
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lu pression opératoire da queuors.
Toutefois, les pressions du distillât de la colonne ne doivent pas tomber au-dessous
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de 10 à 20 mm Hg abe. pour que l'opération soit faisable ce que comprendront ceux familiers avec ce domaines En outre,
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en vue d'obtenir une séparation nette du styrène et de Itithylo benzène, en vue de réduire au minimum le recyclage du styrène au réacteur de déshydrogénation et de produire un atyrène aus-
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api pur que possible, lu colonne doit contenir de nombreux plam teaux ( environ cO à 7), qui chacun contribuent à la chute de pression à travers la colonne.
Pu conséquent des pressions inférieures, par axei-ille de 140-150 mm Hs abo,, dons loo queues de la colonne, correspondant & des températures nettement in" férîourea 4 9 'C, ne peuvent pue Être rdaliueeo dans los queuta d'une colonne unique de séparation dthylbonzène-atyrêneo La li.dte supérieure do la température opératoire de colonne, o r;tA..di,re environ 11290, est reste par la tendance du styrène à polyinuriuer! deo tempérutures supérieures ao vitnifetite une polymuricution excessive, m6mu en préienbe d'in- hibiteuro tels que le soufre.
Conformément à lu présente invention, on a trouvd que la chaleur latente dans l'effluent de réacteur peut être
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employée avec euoaes pour chauffer l'unique rebouilleur de colonne 4 vide pour ethylbenzene en comprimant l'effluent de manière z, ce que la vapeur d'eau se condense à une température minima d'environ 99 à 11''0, de préférence de 101-11000$ ou,
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plus spécifiquement, à une température au moins de 2,8'0, de préférence 5,6*0, plus élevée que la température désirée pour les queues de la colonne.
Dans une forme de réalisation préférée de l'invention. de la vapeur d'eau sous haute pression est utilisée pour com- mander le compresseur pour l'effluent du réacteur. La vapeur d'eau détendue est alors surchauffée aux températures de ré- action et introduite dans le réacteur de déshydrogénation en
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mbme temps que la charge d'alimentation d1 éthylbenzène Par conséquent l'énergie requise pour la compression est obtenue aisément et de manière peu coûteuse, ot intégrée à la com binaison opératoire globale.
Bien que sous l'aspect le plus vaste de la présente invention on puisse utiliser tout système de compression de gaz, il est clair que, dans le cas profère, on obtient des avan. tages supplémentaires en utilisant un compresseur actionné par une turbine à vapeur.
En vuo de décrire plus complètement la présente in- vention, on se rapportera à la fleure en annexes
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De l'éthylbenzene frais, introduit par la conduite 1, est mélangé avec de l'éthylbenzene de recyclage venant de la conduite 3 et passe dans l'éehangeur de chaleur 2 dans lequel il est vaporisé* L1 éthylbenzène vaporisé passe via la conduite 4 à l'échangeur'de chaleur 5 dans lequel les vapeurs sont sur- chauffées* De la vapeur d'eaui 4 une pression avantageusement supérieure aux pressions de réaction, entre dans le procédé via la conduite 6, se mélange à la vapeur dtelu d'échappement
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,4e la conduite 7 et est surchauffée dans le réchauffeur 9 à une température d'environ 650*0.
La vapeur surchauffée passe par la conduite 9 dans le réacteur 10 après mélange avec le courant de vapeur surchauffée venant de la conduite 11.
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Dano le réacteur 10 l'éthyl.bonzno est déshydrogéné pour for- mer du styrène au contact d'un catalyseur tel que de l'oxyde do fer à une température d'environ 600*0, sous une pression
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d'entrée d'environ 2,1 kg/cm* au manomètre et avec un rapport pondéral vapiur d'eau-éthylbenzène d'environ 2-5 pour 1.
En- viron 40% do l'éthylbenzène est converti en styrène. L'effluent du réacteur quitte le réacteur 10 par la conduite 12 et con-
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tient en prédominance de l'ôthy1bonzènt n'ayant pas réagi, de la vapeur d'eau et du styrène, plus des quantités moindres de benzène, de toluène et goudrons lourds. Cet effluent, à uno
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température d'environ '70.C, passe par des 'changeurs de cha- leur 3 et 2 dans lesquels il cède une bonne partie de sa cha-
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leur sensible à l"thylbon:6ne qui arrive.
L'effluent de té- action refroidi, qui se trouve maintenant à une température d'environ 25090, passe au laveur 14 via la conduite 13# Dans
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le laveur 14t l'effluent refroidi est miro en contact avec un courant d'tuu en vue de séparer tous goudrons qui ont pu tire entraînés au-delà du réacteur. L'eau de lavabo est introduite dans le laveur 14 via la conduite 15 et sort via la conduite 16, eau qui contient maintenant une portion substantielle des gou- drons.
L'effluent du laveur sort via la conduite 17 et passe
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au compresseur 18 dans lequel la pression est portée de 1,4 A l$t75 ka/= 2 abs. À cette pression la vapeur d'eau dans tel- fluent se condense à une température d'environ ,05"x avant que l'hydrocarbure commence à se condenser. La condensation do l'hy- drocarbure est de préférence évitée parce que un système liquide à deux phases contrarie l'opération de ré-ébullition. Le compres- seur le est commandé par la turbine à vapeur 19 qui est entraînée
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p,ar la vapeur sous haute pression introduite via la conduite 20 Cette vapeur d'eau, après avoir cédé une portion de son énergie pour entraîner la turbine, est recyclée via la conduite 7 et mélangée avec de la vapeur d'eau supplémentaire introduite par la conduite 6.
La vapeur d'eau combinée est surchauffée dans
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le sUrchuffeùr à vapeur do sort via lu conduite 9, est élan- /1 gde avec de l'éthylbonsène provenant de la conduite 11 et est introduite dans le réacteur 10. L'effluent de réacteur comprima 21 est divisé en trois courants. Deux des courants, représentent
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environ 94yi de l'effluent, servent à fournir de la chaleur à la colonne de queues liserés 27 ut à la colonne à vide d'éthyl- benzèno 2). Un troisième courant, dont la chaleur n'est pas re- quise pour le ré-ébullition d,.ne les rebouilleurs 22 et 26, passe via la conduite 28 directement au condenseur. Les parties
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non condensables sont éliminées du procédé pr la conduite 30.
L'effluant de réacteur condensé passe via la conduite ,31 à la colonne de queues légères 27 dans laquelle un distillât benzène-
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toluène eot retiré par lu conduite 32 et les queuta sont rets- rées via la conduite 33 et passent à la colonne à éthylbonzène 23. De la chaleur est fournie à la colonne de queues 1 obères par une portion de 20% de l'effluent de réacteur comprimé qui
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passe via la conduite 2' au rebouilleur de queues légères 26$ Les courante de vapeur et de liquide sont éliminés du rlbou11. leur 26, combinés et admis dans le condenseur 29 via la conduite 34. Dans la colonne z éthylbenzène 23, ue ltéthylbenzéne est éliminé comme distillât à une pression d'environ 2> ma Ka via la conduite 3 et est recyclé.
Cette colonne utilise 7$ plateaux et est maintenue à une température de fond de 9,C. Le atyw rêne brut est retiré via la conduite 24 et soumis à des procédée de raffinage supplémentaires ( non représentés). La chaleur
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dans la colonne à éthylbenzène est par environ 709 de l'ef- fluont de réacteur comprimé qui passe via la conduite 35 au
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rebouilleur à éthylbenzène 22. Les portions vapeur et liquide sont éliminées du rebouilleur, combinées et admises au conden- oour 29 via la conduite 36 et la conduite 34.
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Dans le procédé conventionnel de deehydrogenation 1'affluant, de réacteur est à une pression de joz cabs à bzz atm.:bs, de préférence de 1,4 atm. abs à 1,75 atm* ùba. Cette pression est inférieure à la pression du réacteur à cause de
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la chute de pression à travers le système. L'effluent, oonto!'"- moment à lu présente invention, est alors comprimé en aorte que les portions finales de la vapeur d'eau dans l'effluent se con.
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donnent une température de 98p8 à 115000 de préférence de 101 à 110*0.
Ces intervalles de température de condensation s'ap- pliquent à des pressions d'environ 1,4 à. 2,24 atrx. abs. et de préférence de 1,54 à 1,96 atm. abs. respectivement. Toutefois, comme la composition de l'effluent affecte la température de condensation de le. vapeur d'eau, ces pressions sont sujettes à
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uno certaine variations -tlhorme de métier peut facilement d3. terminer le dei;ré do compression nécessaire pour atteindre la tempc:r, ture de condensation appropriée pour uno composition d'effluent particulière, la température de condensation étant ici le critère déterminant.
De préférence l'effluent est com- primé en sorte d'augmenter sa pression d'au moins 0,14 atm abs.
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et mieux encore do 0,35 a 0,7 atm. abs., bien que dans certaines circonstances des décrus do compression mime encore pluo bas puissent 6tro ...v..nti.lGeux, Par exemple, loraque des preSG1urui de dd;hydrog3nwt,an .svâe3 sont 8nploïOt il peut no falloir que de 1'...:1.bl:.; décris do ccri:pze33.on , our atteindre la température de condensation appropriée
L'effluent comprimé est introduit dan le rebouilleur
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de la colonne â éthylbonsàne comme illustré dtns la figure.
Il est souhaitable de maintenir le fond do cette colonne à uno tem pur- tu¯c de 93 à .1 : C et de préférence de 96 à 10500 pour obtenir
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'une séparation satisfaisante, sans polymérisation excessive du styrène.
Au moins 10% de l'effluent du réacteur est comprima
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et introduit dans le rebouilleur de la colonne à éthylbentènet généralement pas plus de 90% et do préférence bzz à 5;ô. La portion restante de l'effluent du réacteur peut être utilisée conventionnellement pour fournir de la chaleur au rebouilleur de la colonne à distiller les quauea légères ou autres colonnes
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d-ns le système D'un autre catt, si l'apport calorifique'dans l'effluont du réacteur est inadéquat, il est entendu que de la
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chaleur supplémentaire peut t3tre fournie à partir d'une source extérieure, comme par exemple de la vapeur d'eau supplémentaire dans d'autres rebouilleurs.
Bien que l'expression "colonne à vide unique" soit uti.. lisée pour désigner la colonne à éthylbenzène, on peut utiliser deux ou plusieurs colonnes en parallèle. Cotte expression est destinée simplement à établir la distinction par rapport à un
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procédé dans lequel l'éthyluonzene est séparé dans deux ou plu- sieurs colonnes opérant en série.
La d4ahydroe6nation peut ttre effectuée à une tempé. rature de 500 a 75060 en utilisant un rapport de vapeur d'eau d'environ 1 à 10 kg de vapeur d'eau pr k3 d 3thylbonzèno. Les catalyseurs de d6shydrog6nation peuvent être de l'oxyda de for#
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