LU85467A1 - Procede de fabrication de butene-1 tres pur avec une faible consommation d'energie - Google Patents

Description

Procédé de fabrication de butène-1 très pur avec une faible consommation d'énergie.

La présente invention concerne un procédé pour la fabrication de butène-1 très pur avec une faible consommation 5 d'énergie.

Plus particulièrement, la présente invention concerne un procédé pour la fabrication de butène-1 de qualité appropriée pour la polymérisation avec une faible consommation d'énergie.

Le butène-1 est un produit dont la consommation s'est .10 accrus ces dernières années, en particulier à cause de son utilisation comme co-monomère dans la fabrication du polyéthylène linéaire à basse densité (LLDPE) .

On l'utilise également dans la fabrication de polybutène-1 qui est particulièrement connu comme ayant une bonne stabili-15 té aux températures élevées, et comme comonomère dans la fabrication du polyéthylène haute densité.

Le butène-1 est normalement contenu dans le flux d'hydrocarbures, en provenant des raffineries ou des procédés de craquage à la vapeur et parmi ces flux ceux qui sont intéres-20 sants contiennent des quantités,, variables selon leur origine, d'isobutane, de n-butane, d'isobutène, de 1-butène, de trans et ' cis-2-butène, de petites quantités d'hydrocarbures en C3 et en

Cg et éventuellement du butadiène et des hydrocarbures acéty-léniques (méthyl-acétylène, propadiène, ëthyl-acétylène, vinyl-25 acétylène).

En ce qui concerne le butadiène, si celui-ci est contenu en une quantité appréciable comme cela est le cas du flux d'hydrocarbures en provenant des procédés de craquage â la vapeur, il faut l'extraire dans une unité d'extraction 30 appropriée.

Les fractions en provenant des flux qui sortent des processus de craquage à la vapeur d'eau ou de craquage catalytique fluide ont, après la séparation du butadiène, des compositions comprises â titre indicatif dans les gammes sui-35 vantes : 2

Constituants en 0,2 - 1,5¾ en poids

Isobutane 1 - 30¾ en poids

Isobutène 1 - 601 en poids • n-butane 3 - 20¾ en poids 5 ........... ..... .................

Butêne-1 10 - 40% en poids ’ Ci s-et trans- butène-2 8 - 30% en poids

Constituants en C,- 0,1 - 1% en poids

Butadiène + dérivés acétyléniques 0,1 - 6% en poids.

.jg Les auteurs de la présente invention ont découvert d’une façon tout à fait surprenante que le butène-1 pouvait être obtenu à l'état très pur,et avec une faible consommation d'énergie, à partir d'un flux ayant la composition mentionnée une fois que ce flux a été débarrassé aussi complètement que ^ possible(c'est-à-dite jusqu'à une concentration finale de 30 à 200 ppmj du butadiène et des dérivés acétyléniques par des opérations connues.

Le procédé selon la présente invention comprend les stades suivants : 1) le flux sensiblement exempt de butadiène est envoyé dans une unité d'éthérification dans laquelle on fait réagir l'isobutène avec un alcool aliphatique saturé choisi particulièrement entre le méthanol et/ou l'éthanol, en présence d'un catalyseur hétérogène, comportant des groupes sulfoniques fonctionnels, déposé sur une matrice de styrène-divinyl-25 benzène, en particulier du type "Ambeflyst "(marque déposée)en obtenant ainsi l'éther ou les éthers tertio-butyliques correspondants ; 2) l'éther ou les éthers tertio-butyliques ainsi obtenufsj est/sont ... . séparéjfs) par distillation du reste de la partie du flux qui n'a 2(j pas réagi dans le même récipient laboratoire ou dans une zone de distillation.séparée de la zone de réaction; le produit sans éther sera désigné par la suite par "flux raffiné"; 3) on soumet le flux raffiné à un stade d'hydrogénation en vue d'hydrogéner ^électivement le butadiène et les dérivés acéty-léniques ramenant ainsi leur teneur à une valeur totale com-Prise entre 30 et 200 ppm, l'hydrogénation sélective étant 3 effectuée, en présence d’un catalyseur approprié et connu, à une température comprise entre 35 et 50°C, sous une pression absolue comprise entre 40 et 20 bars, maintenant ainsi au minimum l'isomérisation du butène-1 en butène-2.

S 4) le flux raffiné, après avoir été hydrogéné sélectivement, est envoyé dans un premier stade de fractionnement fonctionnant sous une pression absolue comprise entre 4 et 20 bars, et de préférence entre 8 et 12 bars,.stade à partir duquel ; sont obtenus comme flux de tête l'isobutane et une petite 10 quantité de butène-1, et un flux de queue contenant le reste des constituants de la charge; 5) le flux de queue sortant du premier stade de fractionnement est envoyé dans un second stade de fractionnement fonctionnant sous une pression absolue comprise entre 4 et 12 bars 15 et de préférence entre 6 et 10 bars, obtenant ainsi un flux de tête constitué par du butène-1 très pur, en particulier de la qualité appropriée pour la polymérisation, et un flux de queue contenant du n-butane, les cis- et trans- butène-2 et une petite quantité de butène-1; 20 ce procédé étant caractérisé par le fait que les produits du flux de tête sortant du second stade de fractionnement sont comprimés au moyen d'un, compresseur et sont envoyés, après avoir été ainsi comprimés, en partie dans le rebouilleur du premier stade de fractionnement, et le reste au rebouilleur du 25 second stade de fractionnement afin d'évaporer le produit de queue des deux stades de fractionnement, le butèiie-1 condensé dans les deux rebouilleurs étant en partie déchargé comme produit final et en partie utilisé dans d'autres stades du procédé. ' " 30 Selon un mode de réalisation préféré du procédé con- . forme à la présente invention, le butène-1 qui n'est pas dé chargé comme produit final est envoyé en partie vers le flux de tête du second stade de fractionnement où il est utilisé i . - comme reflux, et en partie vers le condenseur de tête du pre- 35 mier stade de fractionnement où il est utilisé, du fait de sa vaporisation complète, comme fluide réfrigérant pour condenser le flux de tête sortant du premier stade de fractionnement qui est J en partie recyclé et en partie déchargé.

4

Selon un mode de réalisation particulier du procédé de la présente invention, le butène-1 qui est envoyé vers le flux de tête du second stade de fractionnement pour ^ qui ajouté 1 mot k> y être utilise comme reflux et/ou le butène-1 /est envoyé dans 5 /^le condenseur du premier stade de fractionnement sont déten-1 dus avant d’entrer respectivement dans le second stade comme reflux et dans le condenseur du premier stade, et pendant cette détente un volume de vapeurs de butène est engendré qui, simultanément avec les vapeurs de butène-1 sortant du 10 condenseur du premier stade et celles provenant du flux de tête du second stade, est envoyé vers l'undes rebouilleur ou vers les ajouté 1 mot J vers /rebouilleursdes deux stades de fractionnement, après 3k avoir été comprimé au préalable. Les rebouilleuis des deux r' stades de fractionnement peuvent être également alimentés 15^ avec la vapeur d'eau provenant de 1 ' extérieur,si le butène-1 n'était pas suffisant, et ceci arrive généralement quand on envoie au< rebouilleurs seulement le butène-1, qui provient du flux de tête du second stade de fractionnement.

Il faut remarquer qu’en utilisant le procédé selon 20 la présente invention, en particulier dans son mode de réali-j sation préféré et dans son mode de réalisation particulier, ; l'énergie utilisée exclusivement est celle qui est nécessaire î * * j pour le stade de compression et, de plus, l'utilisation d’un ! .· seul moyen de compression pour le mélange des flux de butène- 1 *25. 1 diminue encore davantage les frais de fonctionnement du | .' · ' procédé.

| - Le procédé selon la présente invention, sera maintenant illustré à l'aide du dessin unique ci-joint qui V* ne doit pas être envisagé comme limitant l'invention elle- f / 30 ' même.

j'y . Le flux d’hydrocarbures (Ί ) 7 contenant l'isobutène, * ' I.

; ' lè n-butane, 1'isobutane, le butène-1, les cis- et trans- : - butène-2 et des pourcentages réduits d'hydrocarbures en C^, C^,

Ide butadiène et d’hydrocarbures acétyléniques,est envoyé dans 35 « l'unité d'éthérification (12) où il réagit avec le méthanol (Z) kf \ i 5 en donnant l'éther méthyl - tertio-butylique (3)qui est séparé par des moyens connus des produits restant dans le flux. Le flux (4) débarrassé de l’isobutène (flux raffiné) est envoyé dans l’unité d’hydrogénation sélective (13) du butadiène et 5 des dérivés acétylénique où le butadiène et les dérivés acëty-léniques réagissent avec l'hydrogène(5).

Le flux (36) représente la presque totalité de l'hydrogène n'ayant pas réagi et une certaine quantité de la fraction en C^.

JO Le flux raffiné hydrogène (6) est envoyé dans la colonne de distillation (7) sous une pression absolue comprise entre 8 et 12 bars â la tête de ladite colonne, l’isobutane et une petite quantité de butène-1 étant séparés ; le flux de tête sortant de la colonne (7) est condensé dans l'unité de conden-15 seur (14) engendrant ainsi un flux liquide (15) constitué essentiellement par l'isobutàne qui est en partie utilisé comme reflux (16) et en partie (8) est évacué de l'installation.

Le produit (9) de flux de queue est envoyé dans la colonne de distillation (17) où du sommet est séparé le butène-20 1 (18) très pur,et du fond sont séparés les produits restants du flux raffiné (11).

Le flux (18) est mélangé avec le flux (19) provenant du condenseur (14) formant ainsi le flux (20).

Ce dernier flux est comprimé par le compresseur 25 (21) depuis la pression absolue de trois bars jusqu'à une pression finale absolue de 10 à 20 bars.

. Le flux comprimé (22) est envoyé dans les rebouil- leur (251 et ¢4) des deux colonnes (7) et (17) respectivement et les condensais (25) et (26) sont introduits dans le récipient 30 (27).

Le butène-1 liquide (28) provenant du récipient (27) par l’intermédiaire de la pompe (29) est en partie déchargé (10) et en partie divisé en deux flux (30) et (31).

Le butène-1 dans le flux (30) est refroidi en (32); 35 1 détendu dans la valve de détente (33) jusqu'à une pression 6 absolue d'environ 3 bars puis envoyé comme fluide réfrigérant au condenseur (14).

Le butène-1 dans le flux (31) est refroidi en (34),détendu en (35) jusqu'à la pression existant dans la 5 colonne (17) et introduit finalement comme reflux dans la colonne (17).

On va maintenant donner un bilan du procédé en se référant au dessin unique ci-joint^pour une charge ayant la composition indiquée. On peut observer qu'on obtient un butène-•j q 1 extrêmement pur.

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Claims (3)

1. 9 ir ir ft , 1. Procédé pour la fabrication de butène-1 très pur, avec une faible consommation d'énergie, à partir d'une matière brute constituée par un flux hydrocarbures en 5 comprenant du butadiène et des dérivés acétyléniques en petites quantités, flux d'où l'isobutène a été éliminé par thérification avec un alcool aliphatique saturé, ce procédé consistant à soumettre le flux sensiblement débarrassé de l'isobutène à une hydrogénation sélective en vue de ramener 10 la teneur en butadiène et en dérivés acétyléniques à une quantité totale de 30 à 200 ppm, et consistant en plus à envoyer le flux provenant de l'hydrogénation sélective dans un premier stade de fractionnement sous une pression absolue comprise entre 4 et 20 bars, à partir duquel ôn obtient un flux 15 de tête constitué par l’isobutane et une petite quantité de butène-1, et un flux de queue contenant le reste des constituant du flux initial, et consistant finalement à envoyer le flux de queue provenant du premier stade de fractionnement dans un second stade de fractionnement sous une pression abso-20 lue comprise entre 4 bars et 12 bars, obtenant ainsi un produit de tête constitué par du butène-1 très pur et un produit de queue constitué par le n-butane, lestrans- et cis- butène-2 et une petit quantité de butène-1, ce procédé étant caracté-v risé par le fait que les produits de tête sdrtant, du second 2.5 stade de fractionnement sont comprimés au moyen d'un compresseur et envoyés,après avoir été comprimés, en partie dans le rebouilleur du pxemier stade de fractionnement et le reste dans le rebouilleur du second stade de fractionnement, le butène-1 condensé dans les deux rebouilleurs étant en partie déchargé 30 comme produit final et en partie utilisé dans d'autres stades du ; procédé."
2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le butène-1, qui n'a pas été déchargé comme produit final, est envoyé en partie dans la section supérieure du second 35 »stade de fractionnement où il est utilisé comme reflux et en 10 ,vj- ** 3 ft partie dans le condenseur de tête du premier stade de fraction-« nement où il est vaporisé et utilisé comme fluide réfrigérant en vue de condenser les produits de tête.
3. . 3. Procédé selon les revendications 1 et 2, caracté- 5 risé par le fait que le butène-1 qui est envoyé comme reflux • dans la section supérieure du second stade de fractionnement et/ou le butène-1 qui est envoyé dans le condenseur du premier stade de fractionnement, sont détendus avant d'entrer respec-- tivement dans le second stade comme reflux et dans le condenseur 10 du premier stade, engendrant une vapeur de butène-1 qui,simultanément avec les vapeurs de butène-1 engendré dans le condenseur du premier stade et avec les vapeurs de butène-1 sortant de la tête du second stade, est envoyée à l’un des rebouilleurs ou aux deux rebouilleurs des deux stades de fractionnement. ' \ y- - - - } j ·»·'. . * !->>'·· ·; , i : ·*. 1 · \ i Vi , ' * \ : -i