Brevet FR2310796A1 — publié le 19761210

La présente invention concerne un procédé de purification des gaz contenant des dérivés arséniés volatils et notamment de l'hydrogène arsénié Huas. Le procédé selon l'invention s'applique particulièrement à la purification des hydrocarbures gazeux, seuls ou en mélange, préalablement débarrassés de leurs impuretés soufrées, par un lavage à la soude par exemple. Le procédé selon l'invention consiste à traiter l'effluent gazeux contenant l'impureté arséniée par une solution organique renfermant au moins un sel métallique d'acide organique en présence d'une amine. Le solvant organique peut, selon l'invention, être choisi parmi une base pyridique, une sulfone, un sulfoxyde, un nitrile, une amide, une cétone, un ester, un hydrocarbure ou une coupe d'hydrocarbures. A titre d'exemples non limitatifs on citera comme solvants dans chaque famille - bases pyridiques : pyridine, picolines, collidines, quinoleine, acridine etc. - sulfones : diméthylsulfolane, etc. - sulfoxyde : diméthylsulfoxyde, etc. - nitriles : acétonitrile, propionitrile, benzonitrile, adiponitrile, etc. - amides : diméthylformamide, diméthylacétamide, pyrrolidone, N. Methyl-pyrrolidone, etc. - cétones : acétone, méthyléthylcétone, cyclohexanone, acétophénone, etc. - esters : acétates, propionates, butyrates, phtallates, phosphates, etc. hydrocarbures : tétraline, décaline, xylènes, coupe paraffi nique Cg - C17, gas oil, etc. Le métal du sel de l'acide organique est choisi parmi ie fer, le nickel, le cobalt, le cadmium et le plomb Le métal sera de préférence dans un degré d'oxydation deux. Le sel est un carboxylate choisi parmi : les acétates, les butyrates, les pro pionates, les naphténates, les benzoates, les éthylhexanoates et les cyclohexanebutyrates. Les amines utilisées dans le procédé ont pour formules générales m P 1, 2 ou 3 n = 2 à 10 Un ou deux des radicaux R, R' et R" peuvent être des atomes d'hydrogène (amines primaires, amines secondaires), les radicaux R, R' et R" d'une manière générale, étant des radicaux aliphatiques ou aromatiques identiques, différents ou mixtes. A titre d'exemples non limitatifs on citera les amines suivantes : l'éthylamine, la propylamine, l'isopropylamine, la butylamine, l'hexylamine, l'octylamine, la diethylamine, la dipropylamine, la diisopropylamine, la dibutylamine, la dihexylamine, la dioctylamine, la monoéthanolamine, la diethanolamine, la triéthanolamine, la diéthylène diamine, la triéthylène diamine, l'aniline, les toluidines, les xylidines, la diphénylamine, la monométhylaniline, la monoéthylaniline, la diméthylaniline, la diéthylaniline, la morpholine, la pipéridine, l'éthyl phenylani line. La teneur en sel d'acide organique de la solution de lavage est comprise entre environ 0,01 et 10 % en poids de solvant, la teneur en amine étant comprise entre 0,1 et 30 % en poids par exemple. La présence d'eau, d'alcools, d'éthers ou de polyéthers dans le milieu réactionnel est tolérée. La température de traitement de l'effluent à purifier sera comprise entre 0 et 1000C environ ; la pression absolue à laquelle on opérera est comprise entre environ 0 et 50 bars. D'une manière préférée les conditions opératoires seront les suivantes : la température sera comprise entre 200C et 600C et la pression entre 1 bar et 20 bars. Le traitement sera effectué de préférence à contre courant dans une colonne munie de plateaux et/ou d'un garnissage inerte. Les exemples ci-dessous, non limitatifs illustrent l'invention Dans tous les cas, le dosage de l'arsine dans l'ef- fluent a été réalisé selon la méthode préconisée par G.W. Powers, R.L. Martin, F.J. Piehl, J.M. Grieffin, Anal. Chem. 31.1589 - 1959. L'absorption u v a été mesurée à 540 nm grâce à un spectrophoto mètre Perkin Elmer, modèle 402. La cuve de mesure ayant une épaisseur d'un centimètre pour une teneur en arsenic de 0,.334 ypar cm3, on a en moyenne une variation de densité optique de 0,07 unités. Les lavages ont été effectués à contre courant dans une colonne à remplissage (anneaux de Raschig). Le volume de la solution de lavage est dans tous les cas de 100 cm3. Les v.v.h. sont indiquées à température et pression normales. EXEMPLE 1. Le solvant choisi est la pyridine (Eb ll3-1l70c). Le sel utilisé est l'acétate de cadmium Cd (CH3 C00)2, 2H20. L'effluent à purifier est de l'éthylène ayant une teneur en H3As de 0,52 yl 1 Dans chaque cas les conditions opératoires ont été les suivantes - pression : 15 b - température : 400C - durée : 4 h - v.v.h. : 2.000 Pour 100 g de solution pyridinée on a utilisé les compositions suivantes n0 Acétate Cd Amine Amine utilisée g. g. 1 1 2,5 Diéthanolamine 2 0,1 2,5 Diéthanolamine 3 1 3 Pipéridine 4 1 / 2 Dibutylamine 5 0,5 4 Isopropylamine Dans tous les cas, la teneur en arsine à la sortie du réacteur de lavage est inférieure à 0,023'l-1 EXEMPLE 2. On répète l'exemple 1 en utilisant comme sel, l'acétate de plomb, Pb (CH3 COO)2, 3H20. Les performances obtenues sont identiques. EXEMPLE 3. Les conditions opératoires demeurant identiques à celles de l'exemple 1 on utilise comme solvants des coupes de bases pyridiques ayant pour intervalle de distillation 90 - 1400C 90 - 2500C 140 - 160 C Pour une teneur en acétate de cadmium de 2 % et une teneur en diéthanolamine de 5 %, la teneur en arsine dans le gaz de sortie est inférieure à 0,023'l-l. EXEMPLE 4. Le solvant utilisé est le diméthylsulfoxyde. Le sel utilisé est l'acétate de nickel Ni (Cll3 C00)2, 4H20, l'amine est la diéthanolamine ; les teneurs respectives en acétate et en amine sont de 0,8 et 5 % en poids par rapport au solvant. Conditions opératoires : Pression : 10 b température : 500C durée : 5 h v.v.h. : 5.000 L'effluent à purifier a la composition suivante exprimée en % molaires % mol. - Hydrogène : 1 - Méthane : 4 - Ethylène : 63 Acétylène : 2 - Propylène : 30 La teneur en arsine à l'entrée du réacteur de lavage est de 0,61 y 1-1. On élimine dans ces conditions 68 % de l'arsenic. EXEMPLE 5. On utilise comme solvant du gas oil. La solution de lavage contient 0,2 % en poids d'acétate de cadmium et 15 % en poids de di n butylamine. Les conditions opératoires sont les suivantes - pression : 15 b - température : 450C - durée : 4 h - v.v.h. : 3.000 L'effluent à purifier est consitué par de-l'éthylène ayant une teneur en arsine de 0,38y1-1. A la sortie du réacteur de lavage, la teneur en arsine est inférieure à 0,03 y 1-1. REVENDICATIONS 1 - Procédé d'élimination de dérivés arséniés volatils de gaz ou hydrocarbures gazeux en contenant, caractérisé en ce que l'on opère au moyen d'une solution de lavage en présence d'une amine, la solution étant consituée par un solvant organique choisi parmi une base pyridique, une sulfone, un sulfoxyde, un nitrile, une amide, une cétone, un ester, un hydrocarbure ou une coupe d'hydrocarbures, le solvant renfermant un sel métallique d'acide organique, le métal du sel étant choisi parmi le fer, le nickel, le cobalt, le cadmium et le plomb. 2 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le sel métallique est un carboxylate choisi parmi les acétates, les butyrates, les propionates, les naphténates, les benzoates, les éthyîhexanoates et les cyclohexanebutyrates. 3 - Procédé selon l'une des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que l'amine est une amine primaire, secondaire ou tertiaire, aliphatique aromatique ou mixte choisie parmi les amines de formules et H3 m N [ CH#)n ] mMI dans lesquelles, deux au plus des radicaux R, R' et R" peuvent étre des-atomes d'hydrogène, les dits radicaux R, R' et R" sont, lorsqu'ils ne sont pas des atomes d'hydrogène, des radicaux aliphatiques ou aromatiques, identiques ou différents ou mixtes, m est un nombre entier égal à 1, 2 ou 3 et n un nombre entier au moins égal à 2 et au plus égal à 10. 4 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 dans lequel la teneur en sel métallique d'acide organique est comprise entre environ 0,01 et 10 % en poids de solvant et la teneur en amine est comprise entre environ 0,1 et 30 % en poids de solvant.