Brevet FR2168921A1 — publié le 19730907

La présente invention a pour objet un procédé, ainsi qu'une installation, pour la purification par rectification du chlorure de vinyle brut, obtenu en particulier par synthèse à partir dracétylène et d'acide chlorhydrique gazeux. Par ce procédé on effectue la séparation du chlorure de vinyle tant des composants plus volatils et des gaz inertes, que des composants moins volatils. Pour la purification du chlorure de vinyle, on connalt des procédés qui sont basés sur la rectification à la pression normale et à de basses températures, et des procédés qui sont basés sur la rectification sous pression plus élevée et à des températures qui permettent la condensation des vapeurs par l'eau de rivière. Le principal inconvénient des premiers procédés - à la pression ordinaire provient du coût élevé des installations de réfrigération qui sont nécessaires. Ces procédés tendent à être remplacés par les procédés de rectification sous pression plus élevée. Dans les procédés de rectification sous pression plus élevée, on prévoit la séparation des gaz inertes accompagnant le chlorure de vinyle soit dans la phase initiale, soit dans la phase finale après la séparation des impuretés. Dans le cas des procédés et installations comprenant la séparation des gaz inertes dans la phase finale, après la rectification, l'inconvénient réside en ce que l'on doit véhiculer les gaz inertes par l'installation, avec consommation d'énergie et danger accru à cause de la présence d'acétylène. Dans le cas des procédés et installations comprenant la séparation des gaz inertes dans la phase initiale, on prévoit la compression du chlorure de vinyle à pression plus élevée, de façon à permettre sa condensation par l'eau de riviè re Ce procédé a l'inconvénient d'impliquer la compression d'un gaz ayant une forte teneur en chlorure de vinyle et notamment le dépôt de polymères sur les éléments de compression, d'où corrosion. Le procédé selon l'invention élimine ces inconvénients en ce sens que, afin d'éviter de véhiculer des gaz inertes à travers toute l'installation, d'empêcher la corrosion due au dépôt des polymères sur les éléments de compression ainsi que de réduire le volume des appareils, le mélange brut est soumis à un processus de séparation par condensation, sous basse pression, de préférence de I à 2 atm (pression absolue) et à basse température, de préférence de -30 C, la fraction condensée étant ensuite dégazée, le produit dégazé soumis à une rectification en deux stades, dans un premier stade sous une pression moyenne, de préférence de 6 atm (pression absolue) et dans le deuxième stade sous une pression moyenne, de préférence de 4 à 5 atm (pression absolue), tandis que les gaz non condensés, séparés dans le premier stade et constitués pour la plus grande part d'acétylène, sont comprimés, puis lavés avec des solvants sélectifs, qui retiennent l'acétylène et le chlorure de vinyle, et ensuite soumis à une désorption par etapes. Le procédé selon l'invention est réalisé dans une installation comprenant un condenseur pour la condensation initiale du chlorure de vinyle, un séparateur pour la séparation des produits non condensables, une colonne de dégazage dans laquelle se produit la séparation des composants à point d'ébullition plus bas des composants à point d'ébullition plus élevé, ces derniers étant pompés à l'aide d'une pompe à liquide dans une première colonne de rectification pour la séparation des composés moins volatils, suivie d'une deuxième colonne de rectification destinée à l'épuisement du résidu évacué de la première colonne et d'un compresseur pour la compression des gaz non condensés, ainsi que d'une colonne d'absorption à travers laquelle circule à contre-courant un absorbant sélectif pour l'absorption de l'acétylène et du chlorure de vinyle, et de deux colonnes de désorption par étapes. L'application de l'invention est illustrée dans l'exemple suivant, en rapport aussi avec la figure unique du dessin annexé représentant le schéma technologique de principe du procédé pour la purification du chlorure de vinyle brut. Le chlorure de vinyle brut ayant une teneur en impuretés d'environ 3000 à 4000 ppm (dont 1200 à 2000 ppm de vinylacétylène) est condensé dans un ou plusieurs condenseurs 1 sous basse pression, de préférence de l à 2 atm (pression absolue) et à basse température, de préférence de - 30"C. Les gaz non condensés sont séparés dans un séparateur 2, et le chlorure de vinyle liquide est emmagasiné dans le réservoir 3, duquel il est pompé à l'aide de la pompe centrifuge 4 dans la colonne de dégazage 5 travaillant sous basse pression, de préférence de 1 à 2 atm (pression absolue) et à basse température, de préférence de - 30"C. A la partie supérieure de la colonne de dégazage sont séparés les produits à bas point d'ébullition et forte teneur en acétylène, et à la partie inférieure les produits à point d'ébullition plus élevé et forte teneur en chlorure de vinyle. La colonne de dégazage 5 est munie d'un condenseur à reflux 6 et d'un séparateur 7 pour la condensation et séparation des produits de tête de la colonne. Les gaz renfermant de l'acétylène, séparés dans le séparateur 7 sont recyclés à l'installation de synthèse du chlorure de vinyle. Le chlorure de vinyle, qui contient des impuretés à point d'ébullition plus élevé, est évacué par le pied de la colonne de dégazage 5 dans un refroidisseur 8 pour faire refroidir le mélange, d'où il est passé dans le réservoir 9. Le mélange, chauffé au préalable dans le préchauffeur 11, est pompé à l'aide de la pompe à liquide 10 sous une pression moyenne, de préférence de 6 atm (pression absolue) dans la colonne de rectification 12 . Dans la colonne de rectification 12, on sépare à la partie supérieure comme produit de tête le chlorure de vinyle purifié, et à la partie inférieure les impuretés à point d'ébullition plus élevé (vinylacétylène, butadiène 1-3, dichloro-éthane, etc..) et à faible teneur en chlorure de vinyle. Dans la colonne, on travaille sous une pression moyenne,de préférence de 6 atm (pression absolue). Le chlorure de vinyle pur, séparé à la partie supérieure de la colonne de rectification 12 est passé par un ou plusieurs condenseurs 13, refroidis de préférence à liteau de rivière. Les gaz non condensés sont condensés dans un condenseur 14 refroidi à la saumure, et le chlorure de vinyle condensé dans les condenseurs 13 et 14 est recueilli dans le réservoir de reflux 15, duquel une partie est alimentée en tant que reflux à l'aide de la pompe de reflux 16 à la partie supérieure de la colonne 12 et une autre partie est envoyée vers les réservoirs de stockage du chlorure de vinyle purifié. La colonne de rectification 12 est munie d'une chaudière 17 qui assure le débit de vapeur nécessaire dans la colonne. Le produit séparé à la partie inférieure de la colonne de rectification 12 passe en raison de la différence de pression dans une autre colonne 18 en vue d'épuiser le produit en chlorure de vinyle. La colonne de rectification 18 travaille sous une pression moyenne d'environ 4 à 5 atm (pression absolue). Le chlorure de vinyle séparé à la partie supérieure de la colonne 18 est condensé dans le condenseur 19 et séparé dans le séparateur 20. Une partie est retournée en tant que reflux à la tête de la colonne et l'autre partie, après refroidissement dans le refroidisseur 21, est passée dans le réservoir 9, d'où, avec le mélange évacué du pied de la colonne de dégazage 5, elle est renvoyée dans la colonne de rectification 12. La colonne de rectification 18 est munie d'une chaudière 22 qui fournit le débit de vapeur nécessaire dans la colonne. Les résidus séparés à la partie inférieure de la colonne 18 sont refroidis dans le refroidisseur 23 et évacués de l'installation. Les gaz non condensés dans le condenseur 1 et séparés dans le séparateur 2, qui contiennent des gaz inertes et de petites quantités de chlorure de vinyle et d'acétylène, sont aspirés du récipient-tampon 24 par un compresseur 25 muni du refroidisseur 26 pour le refroidissement des gaz recyclés à l'aspiration et sont envoyés au séparateur 27. Les gaz comprimés par le compresseur 25 sous une pression moyenne, de préférence de 7 à 10 atm (pression absolue) et refoulés dans le séparateur 27 sont refroidis dans le refroidisseur 28 puis passés dans la colonne d'absorption 29 à travers laquelle circule à contre-courant un absorbant sélectif. A la tête de la colonne d'absorption 29 sont séparés les gaz inertes, et le produit de fond est passé successivement dans les colonnes de désorption 30 et 31 munies à leur partie inférieure d'un chauffage, qui n'est pas représenté sur la figure. Dans la colonne 30, on sépare comme produit de tête l'acétylène que l'on recycle à la synthèse, et de la colonne 31 le chlorure de vinyle que l'on renvoie au condenseur 1. Le solvant utilisé pour l'absorption, tel que le trichloro-éthylène, le dichloro-éthane, etc.., refroidi au préalable dans le refroidisseur 32, est recyclé de la colonne 31 à la partie supérieure de la colonne 29 à l'aide de la pompe 33. Les principes d'automatisation de l'installation résultent du schéma. Par le procédé selon l'invention, on peut allier les avantages des procédés basés sur la rectification sans pression aux avantages des procédés basés sur la rectification sous pression, ce fait devenant possible par la condensation initiale du chlorure de vinyle à basse pression sans compression, par refroidissement à basse température avec séparation concomitante des gaz inertes et par la récupération des produits condensables des gaz inertes par compression (sous condition d'une faible teneur en chlorure de vinyle et de faibles débits) et leur absorption dans un solvant, suivie de la désorption par étapes de l'acetylène et du chlorure de vinyle. Le procédé et l'installation selon l'invention présentent les avantages suivants - la réduction du volume des appareils de l'installation et du nombre d'appareils à travers lesquels circule l'acétylène; - la suppression des inconvénients résultant du travail avec de l'acétylène à des températures élevées et de ceux de la compression des gaz à forte teneur en chlorure de vinyle; - la réduction de la consommation de froid, la condensation du chlorure de vinyle étant réalisée à l'aide d'eau de rivière; et, - l'absence d'inhibiteur de polymérisation dans la rectification du chlorure de vinyle. REVENDICATIONS 1.- Procédé pour la purification du chlorure de vinyle brut, comprenant des phases de dégazage, rectification et absorption, caractérisé en ce que, afin d'éliminer la circulation des gaz inertes à travers toute l'installation, d'évi- ter les corrosions dues au dépit de polymères sur les éléments de compression et de réduire le volume des appareils, le mélange brut est soumis à un processus de séparation par condensation sous pression moyenne, de préférence de 1 à 2 atm (pression absolue) et à basse température, de préférence de - 30"C, la fraction condensée est ensuite dégazée, le produit dégazé est soumis à la rectification en deux étapes, dans la première sous une pression moyenne, de préférence de 6 atm (pression absolue), dans la deuxième sous une pression moyenne, de préférence de 4 à 5 atm (pression absolue), tandis que les gaz non condensés séparés dans la première étape et constitués pour la plus grande part d'acétylène sont comprimés, puis lavés avec des solvants sélectifs qui retiennent l'acétylène et le chlorure de vinyle. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la récupération des produits condensables des gaz inertes est effectuée par leur compression et l'absorption dans un solvant approprié, suivie de la désorption par étapes, l'acétylène étant recyclé à la synthèse et le chlorure de vinyle à la condensation initiale. 3.- Procédéselon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le résidu évacué de la colonne de rectification est épuisé en chlorure de vinyle dans une colonne sous pression moyenne, de préférence de 5 atm (pression absolue) en obtenant un produit de tête que l'on recycle dans la colonne de rectification. 4.- Installation pour la purification du chlorure de vinyle par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisée en ce qu'elle comprend un ou plusieurs condenseurs (1) pour la condensation initiale du chlorure de vinyle, un séparateur (2) pour la séparation des produits non condensables, une colonne de dégazage 5 dans laquelle se produit la séparation des composants à point d'ébullition plus bas des composants à point d'ébullition plus élevé, ces derniers étant pompés à l'aide de la pompe à liquide (lo) dans une première colonne de rectification 2)pour la séparation des composés moins volatils, suivie d'une deuxième colonne de rectification(l8) destinée à épuiser le résidu évacué de la première colonne, et d'un compresseur (25) pour la compres sion des gaz non condensés, ainsi que d'une colonne d'absorption (29) à travers laquelle circule à contre-courant un absorbant sélectif pour låbsorption de l'acétylène et du chlorure de vinyle et de deux colonnes de désorption par étapes (30, 31).