Brevet FR2335478A1 — publié le 19770715

La présente invention concerne un procédé de décontamination de gaz chlorhydrique provenant de diverses réactions de chloration pour conversion par oxychloration en 1,2-dichloréthane à l'aide d'éthylène et d'air et/ou de gaz contenant de l'oxygène. On sait que l'on peut préparer le 1,2-dichloréthane par oxychloration de gaz chlorhydrique,d'éthylène et d'air ou de gaz contenant de lloxygène sur des catalyseurs au cuivre en lit fluidisé selon Inéquation suivante Le gaz chlorhydrique à utiliser dans l'oxychloration doit présenter une grande pureté chimique. Le gaz chlorhydrique qui est obtenu par craquage. thermique du 1,2-dichloréthane en chlorure de vinyle et gaz chlorhydrique peut être utilisé sans purification dans l'oxychlora- tion. Dans les chloration substituantes cependant, par exemple dans le chloration de l'acide acétique en présence d'anhydride acétique et/ou de chlorure d'acétyle, dans la chloration du benzène ou dans la fabrication de perchloréthylene, on obtient du gaz chlorhydrique ne pouvant être employé sans décontamination préalable pour la préparation du i,2-dichlorithane par oxychloration. Le gaz chlorhydrique provenant de réactions de chloration est plus particulièrement contaminé par du chlore, des hydrocarbures chlorés et, en présence d'humidité, également par des chlorures de fer. Ces derniers et le chlore provoquent dans l'oxychloration la formation de produits de décomposition similaires au coke, qui se déposent a 130-1800C dans le système distributeur des gaz, en particulier sur les buses d'injection des gaz dans le réacteur. Une obturation des buses se manifeste 1) par une fluidisation irrégulière du lit de catalyseur et 2), pour une obturation de plus de 20-30 % des buses, par une montée de pression dans les conduites d'alimentation, qui fait que l'apport des quantités nécessaires d'éthylène et de gaz chlorhydrique devient impossible. En plus. de cet inconvénient, une fluidisation irréguliere du lit de catalyseur. staccompagne d'une diminution du rendement par suite d'une formation accrue de C02 et de CO et d'un accroissement des fractions de sous-produits chlorés et d'ethylène n'ayant pas réagi en raison du fait que la température cesse d'autre uniforme dans un lit subissant une fluidisation irrégulière. Le gaz chlorhydrique obtenu, par exemple, dans la chloration de l'acide acétique, a été décontaminé antérieurement par lavage- à l'acide chlorhydrique azéotropique pour en éliminer la fraction de gaz chlorhydrique. Le gaz résiduel non absorbé par l'acide chlorhydrique est dirigé vers une chambre de combustion pour réaction avec de l'hydrogène à des températures supérieures à 700"C et conversion de la fraction de chlore contenu dans le gaz résiduel en gaz chlorhydrique; ce dernier est lavé à l'acide chlorhydrique azéotropique dans une zone d'absorption placée å la suite de la chambre de combustion.L'acide chlorhydrique concentré (densité = 1,17-1,19 kg/l) provenant de la zone d'absorption est séparé par distillation en acide chlorhydrique azéotropique et gaz chlorhydrique pur. Le gaz chlorhydrique ainsi purifié a été utilisé antérieurement pour transformation par l'éthylène, en chlorure de vinyle. La méthode de décontamination du gaz chlorhydrique qui vient d'etre décrite entratne de fortes dépenses d'énergie, de capital et de réparations par suitede l'agressivité de l'acide chlorhydrique corrosif. Dans la préparation du chlorobenzàne par chloration du benzène, on obtient d'abord du gaz chlorhydrique sec contenant du benzène, du chlorobenzène et du chlore comme impuretés. Il s'agit plus particulièrement de gaz chlorhydrique que l'on utilise pour sécher du benzène du commerce et qu'on absorbe ensuite dans l'eau. Les possibilités d'emploi de l'acide chlorhydrique ainsi obtenu sont très limitées. On est donc obligé de soumettre le gaz chlorhydrique obtenu dans ce. dernier procédé a une décontamination coûteuse par absorption et distillation. L'invention concerne plus particulièrement un procédé de décontamination de gaz chlorhydrique pour la préparation du 1,2-dichloréthane par oxychloration, ce procédé étant caractérisé en ce que l'on fait passer, en association avec de l'éthylène, le gaz chlorhydrique contaminé par du chlore sur du charbon actif. D'autres particularités du procédé selon l'invention, pouvant être utilisées au choix, se caractérisent en ce que a) on utilise l'éthylène en excès molaire pouvant atteindre un facteur 10, par rapport à la teneur en chlore ; b) on utilise du charbon actif a grande surface spécifique c) on utilise du charbon actif présentant une surface spécifique supérieure à 250 m-/g d) svant passage sur le charbon actif, on porte du gaz chlorhydrique humide à 30-180o, de préférence 120-1400C. Le procédé de décontamination selon 1 tinvention convient en particulier pour la purification de gaz chlorhydrique provenant de réactions de chloration organiques. Par passage de vapeur d'eau sur le charbon actif, on a la possibilité de le régénérer et d'en chasser les hydrocarbures absorbés. Les hydrocarbures ou hydrocarbures chlorés précipités par condensation peuvent être soumis à une distillation et ensuite etre utilisés une nouvelle fois. Aprèsrégénérationdu charbon actif à l'aide de vapeur d'eau, on le sèche avec de l'azote chauffé au préalable. Pour éviter des arrets de fonctionnement, il convient d'utiliser deux filtres à charbon actif fonctionnant en parallèle. Plus particulièrement, on met l'un des deux filtres en marche pendant que l'on régénère l'autre. D'autres caractéristiques et avantages du procédé selon l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant au schéma du cycle opératoire annexé. Le gaz chlorhydrique à purifier et provenant d'une zone de chloration ou de purification préliminaire arrive par une conduite 1. Dans le cas où il s'agit de gaz chlorhydrique humide, on le porte 30-1800C dans un échangeur de chaleur 7. Par l'intermédiaire d'une conduite 2 débouchant dans la conduite 1, on mélange le gaz chlo rhydrique avec une proportion molaire 1-10 fois plus grande d'éthylène, par rapport à la teneur en chlore du gaz chlorhydrique, et on envoie le mélange vers un filtre 3 à charbon actif. Comme charbon actif, on peut utiliser n'importe quel-charbon actif å grande surface. En déterminant la différence de pression (P) entre l'entrée et la sortie du filtre a charbon actif, on a la possibilité de déterminer la charge de chlorure de fer sur le charbon actif. A la sortie du filtre à charbon actif, on contrale l'élimination du chlore par analyse des gaz. Des sondages de température (TW) servent à contraler la réaction du chlore avec l'éthylène. Le gaz chlorhydrique purifié sortant du filtre est dirige par une conduite 4 vers un réacteur d'oxychloration. Le raccord 5 est destiné à amener de la vapeur d'eau ou de l'azote pour régénération du filtre a charbon actif. Les hydrocarbures entraînés par la vapeur d'eau s'écoulent par une conduite 6 vers une zone de traitement complémentaire. L'échangeur de chaleur 7 peut être chargé de vapeur d'eau par l'intermédiaire d'une conduite 8. Le condensat s'écoule- par une conduite 9. Les exemples suivants illustrent l'invention sans toutefois en limiter la portée. EXEMPLE 1 3 On utilise 790 m normaux/h (c'est-à-dire rapportés aux conditions normales) de gaz chlorhydrique provenant de la chloration du benzène et contenant 0,5 % en volume de chlore, 0,7 5 en volume de benzène, 0,01 7. en volume de chlorobenzene, et 20 ppm d'eau. 3 On porte à 130 C, on ajoute 17 m3/h d'éthylène et on 3 fait passer le mélange par un premier filtre contenant 1 m de charbon actif. Le gaz chlorhydrique sortant du filtre est exempt de chlore et de composés du benzène. On le dirige vers un réacteur d'oxychloration. Après 24 h de fonctionnement, on procède à l'analyse et on décèle des traces de benzène dans le gaz chlorhydrique purifié. On met alors en fonctionnement un second filtre a charbon actif et on soumet le charbon actif contaminé du premier filtre a la régénération à l'aide de vapeur d'eau, que l'on condense ensuite. Le benzène et le chlorure de benzène récupérés sont renvoyés vers la zone de chloration du benzène. Avant remise en fonctionnement, le charbon actif du premier filtre est séché par injection d'azote chaud. EXEMPLE 2 3 On utilise 1000 n normaux/h de gaz chlorhydrique débarrassé de chlorure d'acétyle et d'eau de la manière décrite dans la demande de brevet française 76/12275, le gaz chlorhydrique provenant de la chloration d'acide acétique et contenant 0,4 % en volume de chlore, 10 ppm de chlorure de fer, et 30 ppm de constituants organiques. 3 On ajoute 24 m normaux/h d'éthylène et on fait passer le mélange par un filtre contenant 1 m3 de charbon actif. Le gaz chlorhydrique sortant du filtre est exempt de chlore et de chlorure de fer. On le dirige vers le réacteur d'oxychloration. Après 720 h de fonctionnement, on observe une légère montée de la pression. On ouvre le filtre, on élimine de la couche de charbon actif de 2 m d'épaisseur totale une couche supé rieure de 30 cm d'épaisseur et on remplace la couche éliminée par du charbon actif frais. Après remplacement du charbon actif usé, la différence de pression regagne les valeurs normales. La couche de charbon actif usé présente des agglutinations de chlorure de fer. REVENDICATIONS 1. Procédé de décontamination de gaz chlorhydrique pour la préparation du 1,2-dichloréthane par oxychloration, caractérisé en ce que l'on fait passeur, en association avec de l'éthylène, le gaz chlorhydrique contaminé par du chlore sur du charbon actif. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on utilise l'éthylène en excès molaire pouvant atteindre un facteur 10, par rapport a la teneur en chlore. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on utilise du charbon actif grande surface spécifique, de préférence supérieure a 250 m /g. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 a 3, caractérisé en ce qu'avant passage sur le charbon actif on porte le gaz chlorhydrique, s'il est humide, à 30-l800C, de préférence 120-1400C. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 a 4, caractérisé en ce que le gaz chlorhydrique contaminé et a purifier provient d'une réaction de chloration organique.