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Procédé pour l'obtention de fractions aromatiques
La présente invention est relative à un procède pour obtenir des fractions aromatiques très pures à partir de mélanges qui; à côté des hydrocarbures aromatiques, ren- ferment également des hydrocarbures paraffiniques et naphténiques, auquel cas on utilise un procédé de distil- lation.
L'invention consiste à introduire dans la partie moyenne d'une colonne de distillation la matière do départ
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au moins vaporisée en majeure partie, et à délivrer on même tempe à la toto de la colonne, comme agent de lavage exerçant un effet sélectif, des éthylène-glycols liquides ou des mélanges do tels éthyllène-glycols, dont le début d'ébullition se situe au-dessus de 250 C environ, dans une proportion d'une partie en poids d'hydrocarbures aromatiques dans la matière de départ pour 3 à 7 parties en poids d'agent de lavage, dans des conditions de température telles que l'on soutire du fond de la colonne de distilla- tion les hydrocarbures aromatiques dissous dans l'agent de lavage,
et qu'on soutire au-dessus de la tête de ladite colonne les vapeurs des hydrocarbures non-aromatiques, et qu'on sépare à l'état de vapeurs, à partir du produit s'écoulant du ,fond de la colonne de distillation, les hydrocarbures aromatiques par une simple distillation, tandis que l'agent de lavage liquide est renvoyé en vue de l'extraction par distillation d'autres quantités de la matière de départ.
L'utilisation d'éthylène-glycols comme agents auxiliaires lors de l'obtention d'hydrocarbures aromatiques à partir de mélanges d'hydrocarbures qui, à. côté des hydrocarbures aromatiques, renferment encore des composants non-aromatiques, est connue en elle-même. Cette utilisation connue des éthylène-glycols consiste à soumettre la matière de départ renfermant des hydrocarbures aromatiques à une extraction en phase liquide avec des éthylène- glycols à des températures de l'ordre de 30 à 40 C, auquel cas on soutire à l'état liquide de l'appareil d'extraction aussi bien la phase lourde constituée par l'agent d'extrac- tion et les hydrocarbures aromatiques qui y sont dissous,
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qu'également la phase légère constituée par les hydrocar- bures non-aromatiques,
y compris une petite fraction d'hydrocarbures aromatiques. Ce mode d'obtention des hydrocarbures aromatiques, bien qu'absolument utilisable du point de vue technique, nécessite des dispositifs d'extraction compliqués et d'un réglage difficile et rend dans bien des cas également nécessaire l'addition de substances étrangères abaissant le pouvoir solvant de l'agent d'extraction pour les hydrocarbures aromatiques, afin d'assurer dans des conditions rentables le degré de pureté désiré du produit final aromatique.
Le procédé conforme à l'invention qui, comme . on l'a dit, travaille suivant le principe de l'extraction par distillation, part, à l'encontre du procédé connu, d'une matière de départ complètement vaporisée ultérieure- ment dans la partie supérieure de la colonne, matière de départ qui, en montant ensuite dans la colonne, se trans- forme, par contact avec un agent de lavage liquide s'écoulant vers le bas, en partie en une phase de fond liquide qui, en dehors de l'agent d'extraction, ne renferme que les hydrocarbures aromatiques et au mieux, à côté, encore des fractions non-aromatiques à point d'ébullition élevé, qui sont facilement séparables par distillation, tandis que les constituants non-aromatiques de la matière de départ restent en phase vapeur- et renferment peu de fractions aromatiques.
La présente invention utilise comme agent d'extraction des éthylène-glycols dont le début d'ébul- lition se situe au-dessus de 250 C. On envisage en premier lieu le triéthylène-glycol ou un mélange de mono-éthylène-
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glycol, de diéthylène-glycol et de triéthylène-glycol dans une proportion convenable.
Suivant une proposition antérieure de la Demande- resse, on utilise, comme agent de lavage pour ce qu'on appelle l'extraction par distillation des hydrocarbures aromatiques, du carbonate anhydre de propylène. L'utilisa- tion de ce corps organique permet à vrai dire d'obtenir des hydrocarbures aromatiques très purs, mais le prix de fabrication du carbonate de propylène pur est très élevé vis-à-vis des éthylène-glycols et, en outre, le carbonate de polypropylène a, aux températures qui sont utilisées, une tendance un peu plus marquée à la décomposition que le triéthylène-glycol, par exemple.
D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront de la description qui va suivre en regard-du dessin annexé qui représente, schématiquement et simplement à titre d'exemple, un dispositif servant à la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention. Pour simplifier le dessin, tous les appareils qui ne sont pas nécessaires pour la compréhension de la marche du procédé, tels que les réfrigérants, les condenseurs, les échangeurs de chaleur, les pompes, les soupapes, etc... ont été supprimés.
Le produit de départ renfermant des hydrocarbures aromatiques, par exemple ce qu'on appelle un produit de raffinage sous pression du benzol, constitué pour 95 % environ par des hydrocarbures aromatiques (benzène, toluène, xylènes), est délivré par la conduite 1 à la colonne de distillation 2. La matière de départ est soit totalement vaporisée, soit surchauffée à l'état liquide, au point
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qu'il so produise une vaporisation complète à l'entre du liquide dans la colonne 2. Dans la partie supérieure de la colonne do distillation 2, on délivre par la conduite 1 du triéthylène-glycol liquide à une température do 120*0 environ. La quantité de triéthycol dépend do la. composition du mélange de départ.
Si ce dernier ne renferme pratiquement que du benzène comme composant aromatique, on utilise alors une proportion d'une partie on poids de benzène pour 3 parties en poids environ de triéthylène- glycol. Si, à côté du benzène, le mélange do départ renferme encore du toluène, la proportion dos hydrocarbures aroma- tiques par rapport au triéthylène-glycol est alors de 1 4.
Si, comme dans le présent cas, on utilise une matière de départ renfermant du benzène, du toluène et des xylènes, la proportion des hydrocarbures aromatiques par rapport au ftriéthylène-glcycol est alors de 1 : 7 environ.
De la tête de la colonne qui est maintenue à une température de 65 , se dégage un mélange de vapeurs qui renferme les paraffines et les naphtènes do la matière de départ, ainsi qu'une faible quantité d'hydrocarbures aromatiques, essentiellement du benzène. Dans le cas présent, la fraction d'hydrocarbures aromatiques dans le produit de tête est d'environ 10 à 20 %, de sorte que la perte en hydrocarbures aromatiques, rapporté à la teneur en hydrocarbures aromatiques de la matière de départ, est de l'ordre de grandeur de 0,5 à 1 %. Si l'on utilise une matière de départ dont la teneur en hydrocarbures aroma- tiques est plus faible, on peut alors par un choix conve- nable des conditions de fonctionnement de la colonne de distillation,
obtenir que la teneur en hydrocarbures
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aromatiques dans le produit de tête à l'état de vapeur colt, en pourcentage,plus bas que précédemment indiqué, de aorte qu' il en résulte également dans ce cas un rende- ment extrêmement élevé on fractions aromatiques très pures,
Le produit de .tête à l'état de vapeur est soutira par la conduite 4.
Du fond de la colonne de distillation 2, on soutire, par la conduite 5, un liquide qui renferme l'agent d'extraction,les hydrocarbures aromatiques purs, ainsi que des produits de polymérisation à point d'ébullition élevé qui peuvent se former à partir de certains consti- tuants de la matière de départ. La phase liquide est introduite dans la colonne de distillation 6. Du fond de la colonne de distillation 2 s'écoule, par la conduite Z, un triéthylène-glycol qui ne renferme plus que très peu de substances étrangères et est renvoyé à nouveau, par la conduite 3, à la première colonne de distillation 2.
La diminution, minime en soi, du triéthylène-glycol en circulation, qu'elle soit due à une faible décomposition de l'agent de lavage ou à des pertes quelconques, est compensée, en continu ou par intermittence, par du tri- éthylène-glyool frais qui est introduit par la conduite 8 dans la conduite 3.
Etant donné que, lors de la circulation du triéthylène-glycol, certains constituants à point d'ébul- lition élevé de la matière de départ (produits de polymé- risation, gommes) se dissolvent dans le triéthylène- glycol, on soutire, en continu ou par intermittence, un petit courant partiel de la conduite 2 par la conduite 2
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et le débarrasse, dans un dispositif de régénération 10, des composants à point d'ébullition élevé qui y sont dissous, dans une mesure telle qu'il ne puisse pas se produire de perturbations dans l'extraction par distil- lation à cause d'impuretés de ce genre.
Le triéthylène- glycol régénéré est renvoyé par la conduite 11 à la tête de la colonne d'extraction 2, tandis que les impuretés ' séparées sont éliminées du procédé par la conduite 12.
Les hydrocarbures à plus bas point d'ébullition qui sont renfermés dans le triéthylène-glycol, après soutirage de -la colonne 6, sont séparés à partir du dispositif régéné- rateur 10 et renvoyés par la conduite 13 dans le courant principal de l'agent d'extraction, en avant de la colonne
6 pourvue de râcles.
De la colonne de distillation 6, il se dégage, par la conduite 14, un mélange de vapeurs qui est constitué en majeure partie par les hydrocarbures aromatiques purs.
Ce mélange de vapeurs renferme en outre les paraffines et les naphtènes présentant éventuellement un point d'ébulli- tion plus élevé, au cas où la matière de départ en contenait.
Le mélange de vapeurs est introduit dans une colonne de distillation 15 et y est soumis à une distillation fractionnée.
De la tête de la colonne 15, il se dégage, par la conduite 16, une fraction benzénique très pure, tandis que, par la conduite 17, on soutire une fraction toluénique très pure et une fraction renfermant les xylènes. Les paraffines et les naphtènes à point d'ébullition plus élevé qui sont éven- tuellement présents sont éliminés par la conduite 19.
On a pu déterminer que, lorsqu'on utilise par exemple, un produit de départ constitué à 95 % par du benzène
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et du toluène, la fraction benzénique soutirée par la conduite 16 présente un point de solidification supérieur à 5,5 C. Il s'agit donc d'un benzène extrêmement pur. La fraction toluénique soutirée par la conduite 17 possède une teneur en toluène supérieure à 99,9 %.
Il peut être avantageux, dans certains cas, lorsque les mélanges de départ renferment du benzène, du toluène et des xylènes, do décomposer ce mélange de départ d'abord à l'état brut en plusieurs fractions ne renfermant chacune qu'une ou éventuellement aussi deux catégories d'hydrocarbures aromatiques, auquel cas on soumet alors séparément les différentes fractions à l'ex- traction par distillation avec des éthylène-glycols. Il arrive aussi que, dans le cas de mélanges de départ de ce genre, on ne soit souvent intéressé que par une seule catégorie particulièrement pure d'hydrocarbures aromatiques, de sorte que, sur les différentes fractions, on n'a seule- ment besoin de soumettre à l'extraction par distillation que celle que l'on désire dans un particulier état de pureté.
EXEMPLE
Suivant le procédé conforme à l'invention, on soumet un mélange d'hydrocarbures aromatiques de la compo- sition suivante à une extraction par distillation (les quantités indiquées sont rapportées au débit horaire ) :
Benzène 780 kg
Toluène 125 kg
Xylènes 50 kg Hydrocarbures (40 kg d'un point d'ébul- non-aromatiques 45 kg lition inférieur au benzène et 5 kg d'un point d'ébul-
1.000 kg lition supérieur au toluène).
1
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L'admission du produit mis en oeuvre a lieu @ par la conduite 1 sur le 22ème plateau (compta du haut) de la colonne ± à plateaux en cloche qui comporte pratique- ment 30 plateaux. La température à la tYte do la colonne est maintenue à 80 environ et la température au pied de la colonne à 125 C environ. La majeure partie du triéthylëne- glycol délivrée par la conduite 1 au troismème plateau (compté depuis la haut) de la colonne 2 est do 2.940 kg environ et la quantité du courant partiel régénéré qui est délivra par la conduite 11 à la tête de la colonne 2 est d'environ 60 kg.
La température du courant principal est de 115 C environ et la température du courant partiel plus petit est de 90 C environ. Par la conduite 8, on introduit en continu dans le procédé 0,8 kg de triéthylène-glycol frais.
A partir des différente produits provenant du procédé, il se forme les produits suivants :
EMI9.1
<tb> Produit <SEP> provenant <SEP> de <SEP> : <SEP> 4a <SEP> kg, <SEP> dont <SEP> 8 <SEP> kg <SEP> do <SEP> benzène
<tb> la <SEP> conduite <SEP> 4 <SEP> :
<tb>
<tb> Produit <SEP> provenant <SEP> de <SEP> 1 <SEP> kg <SEP> de <SEP> produit <SEP> de <SEP> polymérisation
<tb> la <SEP> conduite <SEP> 12 <SEP> à <SEP> point <SEP> d'ébulition <SEP> élevé
<tb>
<tb> Produit <SEP> provenant <SEP> de <SEP> : <SEP> 772 <SEP> kg <SEP> de <SEP> benzène <SEP> très <SEP> pur <SEP> d'un
<tb> la <SEP> conduite <SEP> 16 <SEP> : <SEP> point <SEP> d'ébullition <SEP> de <SEP> 5,52 C
<tb>
<tb> Produit <SEP> provenant <SEP> de <SEP> : <SEP> 121 <SEP> kg <SEP> de <SEP> toluène <SEP> très <SEP> pur, <SEP> à
<tb> la <SEP> conduite <SEP> 17 <SEP> :
<SEP> 99,92 <SEP> %
<tb>
<tb> Produit <SEP> provenant <SEP> de <SEP> : <SEP> 45 <SEP> kg <SEP> de <SEP> xylènes
<tb> la <SEP> conduite <SEP> 18 <SEP> :
<tb>
<tb> Produit <SEP> provenant <SEP> de <SEP> 13,8 <SEP> kg <SEP> de <SEP> résidu.
<tb> la <SEP> conduite <SEP> 19
<tb>