Brevet FR2578537A1 — publié le 19860912

Procédé de préparation du chlorure de vinyle par pyrolyse de 1,2-dichloréthane La présente invention concerne un procédé de préparation de chlorure de vinyle par pyrolyse de 1,2-dichloréthane, permettant de réaliser des économies d'énergie tout en conservant la souplesse des procédés conventionnels. Les procédés conventionnels de préparation du chlorure de vinyle par pyrolyse du 1,2-dichloréthane comportent en général une étape de distillation du 1,2-dichloréthane en vue de le séparer des produits lourds tels que le perchloréthylène, le 1,1,2-trichloréthane, le 1,1,1,2-, le 1,1,2,2-tétrachloréthane et/ou encore le pentachloréthane et des produits lourds contenant quatre atomes de carbone dans la molécule provenant de sa fabrication. Dans une telle étape de distillation, le 1,2-dichloréthane sort en général de la colonne de distillation à l'état vapeur à une température de l'ordre de grandeur de 85 à 1200C et à une pression comprise entre 1 et 2 kg/cm2 environ. Cette vapeur de 1,2-dichloréthane est ensuite condensée et refroidie à environ 400C et le 1 ,2-dichloréthane devenu liquide est pompé dans un réservoir de stockage. De ce réservoir, le 1,2-dichloréthane liquide est pompé vers le four de pyrolyse et, avant d'être pyrolysé, est revaporisé par chauffage, généralement par application de vapeur d'eau, par l'intermédiaire d'un ou de plusieurs échangeurs de chaleur en vue d'élever la température du gaz à environ 2000C et d'augmenter la pression à environ 14 kg/cm2. Pour éviter les pertes d'énergie dans ce procédé conventionnel on a déjà proposé dans la demande de brevet européen 0 111 310 de comprimer la production de 1,2-dichloréthane gazeux sortant de la colonne de distillation des lourds à une pression comprise entre 6 et 14 kg/cm2 environ et d'injecter une partie de ce gaz comprimé directement dans le four de pyrolyse; le reste du 1,2-dichloréthane sortant de la colonne est condensé pour le reflux de cette colonne. Un tel procédé engendre toutefois une perte de chaleur non récupérable du fait de la condensation externe au système d'une partie du 1,2-dichloréthane gazeux. Par ailleurs dans un tel système le stockage de 1,2-dichloréthane gazeux est difficilement envisageable avant le four de pyrolyse. Une telle installation manque donc de souplesse et exige en outre 11 emploi de compresseurs puissants. On a maintenant trouvé un procédé de préparation du chlorure de vinyle comprenant un système de distillation du 1,2-dichloréthane avec récupération de l'énergie ne présentant plus les inconvénients des procédés décrits ci-avant. Plus particulièrement le procédé permet d'utiliser un compresseur de puissance, plus faible, fonctionnant dans des conditions moins sévères avec une température de refoulement plus basse et de stocker facilement le 1,2-dichloréthane a l'état liquide avant le four de pyrolyse et d'économiser l'énergie dans tout l'appareillage. A cet effet, la présente invention concerne un procédé de préparation de chlorure de vinyle par pyrolyse de 1,2-dichloréthane, dans lequel a) le 1,2-dichloréthane gazeux sorti de la tête de la colonne de distillation est comprimé b) le 1,2-dichloréthane gazeux comprimé est condensé en 1,2-dichloréthane liquide par passage dans un échangeur de chaleur c) une partie du 1,2-dichloréthane liquide sortant de l'échan- geur de chaleur est recyclé comme reflux dans le haut de la colonne de distillation. d) la chaleur libérée dans l'échangeur de chaleur dans lequel le 1,2-dichloréthane gazeux est condensé en 1,2-dichloréthane liquide est utilisée pour chauffer la colonne de distillation du 1,2-dichloréthane. Le 1,2-dichloréthane liquide non recyclé dans la colonne de distillation peut ensuite être stocké dans tout appareillage existant dans l'installation conventionnelle à cet effet et/ou être utilisé comme alimentation du four de pyrolyse en chlorure de vinyle apres évaporation. Selon le type d'échange de chaleur utilisé à la condensation de la vapeur de 1,2-dichloréthane en 1,2-dichloréthane liquide on peut se trouver à la sortie de l'échangeur de chaleur avec du 1,2-dichloréthane liquide dont il est encore énergétiquement intéressant de récupérer l'énergie qu'il contient. Ce type de récupération de l'énergie peut se réaliser de toute façon concevable à cet effet. Une façon ayant donné de bons résultats consiste à récupérer séparément l'énergie contenue dans la fraction de 1,2-dichloréthane liquide destinée à servir de reflux de la colonne de distillation du 1,2-dichloréthane et de la fraction de 1,2-dichloréthane liquide destinée au stockage et/ou à l'alimentation du four de pyrolyse en chlorure de vinyle. Pour ce faire, on installe préférentiellement sur les circuits des fractions en question des échangeurs de chaleur de type liquide/ liquide destinés à chauffer d'autres colonnes de distillation de l'installation de fabrication du chlorure de vinyle. Le principe de l'installation permettant de réaliser le procédé de l'invention est illustré à la figure annexée qui est commenté ci-après et qui ne comprend que les éléments essentiels de l'invention, et non pas des accessoires telles que vannes, etc ..., de l'invention. La colonne de distillation 1 est alimentée en 1,2-dichloréthane contenant des impuretés lourdes par l'intermédiaire de la canalisation 6. Par l'intermédiaire de la canalisation 7 on sort de la colonne 1 le 1,2-dichloréthane à l'état de vapeur qui est comprimé dans un système de compression 2 d'où il sort sous forme de vapeur comprimée par l'intermédiaire de la canalisation 8. Cette vapeur de 1,2-dichloréthane comprimée passe ensuite dans un échangeur de chaleur 3 dans lequel elle cède des calories et est transformée en 1,2-dichloréthane liquide qui sort de l'échangeur 3 par la canalisation 9. Les calories récupérées dans l'échangeur de chaleur 3 servent à chauffer le liquide caloporteur contenu dans le bas de la colonne 1 auquel l'échangeur 3 est relié par les canalisations 14 et 15. Une fraction du 1,2-dichloréthane liquide contenu dans la canalisation 9 est recyclée comme reflux en haut de la colonne 1 par l'intermédiaire de la canalisation 13. Le 1,2-dichloréthane liquide résiduaire est envoyé au réservoir de stockage 4 par la canalisation 10. Ultérieurement ou simultanément au stockage, le 1,2-dichloréthane liquide peut être envoyé dans le four de pyrolyse 5 par l'intermédiaire des canalisations 11 et 16 et après réévaporation. Finalement le chlorure de vinyle est récupéré par la canalisation 12. Pour comprimer le 1,2-dichloréthane a l'état vapeur sorti de la tête de la colonne de distillation on peut utiliser tout compresseur adapté a la compression des gaz et de préférence un ou plusieurs compresseurs de type mécanique pouvant avoir un étage ou plusieurs étages selon les caractéristiques souhaitées. Habituellement on utilise des compresseurs capables de comprimer le 1,2-dichloréthane a une pression inférieure ou égale a 6 kg/cm2 et de préférence entre 2 et 6 kg/cm2. L'échangeur de chaleur raccordé au pied de la colonne de distillation peut prendre de multiples aspects. Sa fonction est de réchauffer le liquide du pied de la colonne de distillation. Cet échangeur de chaleur peut être constitué de tout appareillage permettant de réaliser cette fonction. Ainsi, il peut être constitué d'appareils tubulaires extérieurs a la colonne dans lesquels le 1,2-dichloréthane gazeux comprimé est condensé a l'extérieur. A la sortie de l'échangeur de chaleur la quantité de 1,2-dichloréthane liquide prélevée et recyclée comme reflux dans le haut de la colonne de distillation est fonction des caractéristiques de l'appareillage. Dans une installation industrielle cette quantité représente habituellement de 30 a 40 X de la totalité du 1,2-dichloréthane liquide sortant de l'échangeur de chaleur. De préférence, cette quantité représente environ 35 % de la totalité du 1,2-dichloréthane liquide. Outre les appareils dont la fonction a été décrite ci-dessus, l'installation peut comporter un ou plusieurs réchauffeurs permettant d'amener le 1,2-dichloréthane a la bonne température a l'entrée du four de pyrolyse. Ces réchauffeurs et les conditions dans lesquelles ils sont utilisés sont bien connus de l'homme du métier. Comme le but de l'invention est l'économie d'énergie, chaque appareil et toutes les canalisations sont bien isolés et les échanges thermiques avec l'extérieur sont évités; les températures et les pressions de chaque appareil sont contrôlées en vue d'éviter les phénomènes de condensation. Le chlorure de vinyle sortant finalement après pyrolyse de 1,2-dichloréthane sert notamment à la fabrication du polychlorure de vinyle matière plastique pour les usages industriels et domestiques, comme par exemple revêtements de sol, articles ménagers, réservoirs, tuyauteries, pompes, ventilateurs, fibres. Les exemples qui suivent permettent de comparer les performances du procédé selon l'invention avec les procédés antérieurs et notamment avec le procédé conventionnel ne comportant pas de recompression des vapeurs (exemple 1R) et avec le procédé selon la demande de brevet européen O 111 310 (exemple 2R). Exemple 1R Dans un système conventionnel dans lequel la colonne de distillation du 1,2-dichloréthane est alimentée avec du 1,2-dichloréthane à épurer en lourds, il faut fournir 130 kcal/kg de 1,2-dichloréthane distillé apte à être pyrolysé ultérieurement. Le 1,2-dichloréthane est ensuite refroidi et stocké à 60 "C dans le réservoir tampon. De ce réservoir tampon, le 1,2-dichloréthane liquide est prélevé à l'état liquide, préchauffé et vaporisé à une température d'environ 200 OC et à une pression d'environ 14 kg/cm2. Pour réaliser cette opération et donc pour fournir du 1,2-dichloréthane apte à etre pyrolysé il convient de fournir 110 kcal/kg de 1,2-dichloréthane mis en oeuvre. Un tel procédé conventionnel demande dès lors entre l'introduction du 1,2-dichloréthane impur dans la colonne de distillation et l'obtention de 1,2-dichloréthane plus apte à la pyrolyse une dépense énergétique de 240 kcal/kg de 1,2-dichloréthane impur mis en oeuvre. Exemple 2R On répète l'exemple 1R mais en utilisant le système de compression décrit et exemplifié dans la demande de brevet européen 0 111 310. Dans ce cas la consommation d'énergie totale par kg de 1,2-dichloréthane impur mis en oeuvre est de 130 kcal/kg + 40 wh/kg. Exemple 3 - Selon l'invention On répète l'exemple 1R mais en utilisant le systeme de compression et d'échange de chaleur de la présente invention. Dans ce cas la consommation d'énergie totale par kg de 1,2-dichloréthane impur mis en oeuvre est de 110 kcal/kg + 30 wh/kg dont 15 kcal/kg a un niveau de température inférieur a 1000C. La comparaison des valeurs des exemples 1R, 2R et 3 montrent l'avantage énergétique que l'on peut réaliser avec le procédé de l'invention par rapport aux procédés existant dans ce domaine. REVENDICATIONS 1 - Procédé de préparation de chlorure de vinyle par pyrolyse de 1,2-dichloréthane comportant une étape d'évaporation de 1,2-dichloréthane dans une colonne de distillation préalablement a la pyrolyse caractérisé en ce que a) la vapeur de 1,2-dichloréthane issu de la colonne de distillation est comprimée, b) la vapeur de 1,2-dichloréthane comprimée est condensée dans un échangeur de chaleur, c) une partie du 1,2-dichloréthane liquide sortant de l'échangeur de chaleur est recyclé comme reflux dans le haut de la colonne de distillation du 1,2-dichloréthane, d) la chaleur libérée dans l'échangeur de chaleur dans lequel le 1,2-dichloréthane gazeux est condensé en 1,2-dichloréthane liquide est utilisée pour chauffer la colonne de distillation du 1,2-dichloréthane. 2 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le 1,2-dichloréthane est comprimé à des pressions comprises entre 2 et 6. kg/cm2. 3 - Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que la compression est réalisée avec au moins deux étages de compression. 4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que le l,2-dichloréthane liquide est préalablement à son introduction dans la colonne de distillation du 1,2-dichloréthane ou à son stockage envoyé dans un échangeur de chaleur qui permet de chauffer d'autres colonnes de distillation dans l'installation de fabrication de chlorure de vinyle.