Brevet FR2658834A1 — publié le 19910830

PROCEDE DE SEPARATION PAR ABSORPTION DESTINE A L'OBTENTION D'HYDROCARBURES A BAS POINT D'EBULLITION La présente invention a pour objet un procédé de sépa- ration par absorption pour l'obtention d'hydrocarbures à bas point d'ébullition, dans lequel, dans une zone de lavage, on met au contact d'un agent de lavage un mélange de gaz brut contenant des hydrocarbures à bas point d'ébullition et des hydrocarbures à point d'ébullition élevé, procédé dans lequel les constituants à point d'ébullition élevé sont extraits du mélange gazeux par lavage et, ensuite, l'agent de lavage chargé est soumis à une régénération puis est recyclé dans la zone de lavage. Dans le craquage de gaz pour l'obtention de C 2 H 2 (acé- tylène), il se forme entre autres à titre de sous-produits des dérivés acétyléniques supérieurs, c'est-à-dire des déri- vés acétyléniques renfermant plus de deux atomes de carbone dans la molécule Alors que, lors du craquage par oxydation partielle, la proportion de dérivés acétyléniques supérieurs et de constituants à point d'ébullition plus élevé dans le mélange gazeux brut est relativement faible, un gaz de craquage produit en l'absence d'oxygène, par exemple dans un four à arc électrique, contient des concentrations notables de dérivés acétyléniques supérieurs et autres hydrocarbures à point d'ébullition élevé, tels que des aromatiques Ces compo- sants lourds, à point d'ébullition élevé, sont séparés du gaz de craquage par condensation partielle et/ou par lavage. Pour la séparation par lavage, on peut aussi bien utiliser des moyens de lavage chimique que des moyens de lavage physique, ou des combinaisons de ces moyens. Dans le lavage par voie physique, on utilise un agent de lavage polaire pour la séparation par lavage de toute une série de constituants à point d'ébullition plus élevé du mélange de gaz bruts Des agents de lavage connus de cette sorte sont par exemple le méthanol, la NMP (Nméthylpyrroli- done), et le DMF (diméthylformamide). La régénération de l'agent de lavage chargé des compo- sants extraits par lavage se fait au choix par extraction avec un gaz d'entraînement, par abaissement de la pression et/ou élévation de la température de l'agent de lavage chargé, de sorte que se produise une expulsion des composants absorbés L'agent de lavage régénéré est après cela recyclé dans l'installation de lavage. Si l'agent de lavage est chargé d'hydrocarbures insa- turés sensibles à la température et qui, à des températures plus élevées, ont tendance à la polymérisation ou à la décomposition, il est alors recommandé de mettre la régéné- ration en oeuvre par strippage et/ou par abaissement de la pression. Mais ce procédé connu de'l'art antérieur présente l'inconvénient que, par strippage, l'agent de lavage n'est que très difficilement ou non complètement régénérable lorsque la tension de vapeur des composants qui y sont dissous se situe -partiellement ou même significativement- en-dessous de la tension de vapeur de l'agent de lavage. Le but de la présente invention est de proposer un procédé de séparation par absorption qui permette de séparer d'un mélange de gaz bruts les hydrocarbures lourds à point d'ébullition élevé et parmi ceux-ci également les aromati- ques, de façon économique, en toute sécurité et en épargnant l'environnement. Ce problème est résolu du fait qu'on réalise la régéné- ration de l'agent de lavage chargé avec addition d'un adju- vant qui abaisse la solubilité des hydrocarbures extraits par lavage. De façon particulièrement avantageuse, on utilise un adjuvant qui est totalement miscible avec l'agent de lavage. Pour une extraction physique par lavage de toute une série de composants à point d'ébullition élevé, on emploie de préférence un agent de lavage polaire Selon l'invention, pour obtenir sa régénération complète, on abaisse la solu- bilité des constituants à haut point d'ébullition extraits par lavage à l'aide de l'agent de lavage, par addition d'un autre adjuvant liquide Etant donné que l'on utilise un adjuvant dans lequel les hydrocarbures extraits par lavage se dissolvent plus difficilement que dans l'agent de lavage, on facilite ainsi de façon avantageuse la régénération par strippage En outre, il faut choisir un adjuvant qui soit totalement miscible avec l'agent de lavage. Pour compléter encore le principe de l'invention, on propose d'effectuer la régénération en plusieurs étapes et, au cours d'au moins l'une de ces étapes, on ajoute un adju- vant qui diminue la solubilité des hydrocarbures extraits par lavage. De façon particulièrement avantageuse, on ajoute un adjuvant fortement polaire, de l'eau par exemple, grâce auquel on peut obtenir que les constituants légers se déga- gent de l'agent de lavage chargé sous forme de gaz alors que le mélange agent de lavage/adjuvant et les composants lourds forment une première et une deuxième phases liquides que l'on peut séparer l'une de l'autre par décantation. Pour la mise en oeuvre de l'invention, la régénération est donc mise en oeuvre en au moins deux étapes, dans la première étape, l'agent de lavage chargé, le cas échéant additionné de l'adjuvant, étant débarrassé partiellement par strippage des composants dissous et, dans la deuxième étape, un adjuvant fortement polaire étant ajouté à l'agent de lavage partiellement régénéré, de sorte que d'autres consti- tuants se dégagent sous forme de gaz et que l'on en vienne à une séparation de phases en une première phase agent de lavage/adjuvant et en une deuxième phase contenant les compo- sants séparés, phases que l'on peut séparer l'une de l'autre par décantation. Grâce à l'addition de l'adjuvant fortement polaire, on obtient que les composants dissous volatils légers se dégagent sous forme de gaz alors que les hydrocarbures lourds et le mélange agent de lavage/adjuvant forment deux phases liquides distinctes Ces dernières peuvent donc être séparées l'une de l'autre par décantation. Etant donné que, dans le mélange d'agent de lavage et d'adjuvant obtenu lors de la décantation, des composants peuvent encore se trouver dissous, on fait avantageusement suivre cette étape d'une autre régénération par strippage. Dans cette étape de régénération, les constituants éventuellement encore dissous dans le mélange agent de lavage/adjuvant sont extraits par strippage à l'aide d'un gaz et ils peuvent, de même, être récupérés. Si, pour l'ensemble de la régénération, on ne dispose simplement que d'une petite quantité de gaz de strippage, le mélange de gaz obtenu lors du strippage de la phase contenant le mélange agent de lavage/adjuvant, est avantageusement utilisé comme gaz de strippage dans la première étape de la régénération. Pour régénérer totalement l'agent de lavage destiné au recyclage, c'est-à-dire pour séparer l'adjuvant, le mélange agent de lavage/adjuvant débarrassé de ses composants dissous est, selon l'invention, soumis à une séparation par rectifi- cation. Au cas o le mélange agent de lavage/adjuvant ne peut pas être totalement débarrassé des hydrocarbures par strip- page, par exemple par manque de gaz de strippage, alors le mélange agent de lavage/adjuvant à séparer par rectification contient de faibles quantités d'hydrocarbures qui se ras- semblent dans la partie moyenne de la colonne de rectifica- tion Selon l'invention, la fraction d'hydrocarbures qui apparaît ainsi est prélevée par un ou plusieurs piquages intermédiaires et elle est recyclée dans la deuxième étape de la séparation par décantation. Le procédé selon l'invention est applicable à toute une série de procédés de séparation par absorption pour la récu- pération d'hydrocarbures Avec ce procédé, il est qualitati- vement possible de bien récupérer par fractionnement les composants dissous dans l'agent de lavage Un choix convena- ble des paramètres de procédé (pression, température, quan- tité de gaz de strippage, etc) permet, lorsque l'on ajoute l'adjuvant dans la première étape de strippage, d'éliminer déjà si bien les composants légers dont la solubilité dans l'agent de lavage est relativement mauvaise que les phases récupérées dans la décantation, ne contiennent plus que des proportions extrêmement faibles de constituants très vola- tiles En outre, un fractionnement peut avantageusement être mis en oeuvre en plusieurs sous-étapes avec utilisation de plusieurs colonnes de strippage ou récipients de détente. Un procédé selon le principe de l'invention est mis en oeuvre dans une installation selon, par exemple, la figure schématique jointe. Du gaz brut 1 contenant les composants à séparer A (A = A 1 + A 2 + A 3 +) est lavé dans une colonne de lava- ge W sous pression élevée, à l'aide d'un agent de lavage régénéré 2 En tête de la colonne de lavage, on retire le courant de gaz 3 dont les composants à séparer A ont été enlevés En cuve de la colonnede lavage, est recueilli l'agent de lavage 4 chargé des composants A et on l'amène vers une première zone de purification grossière Ceux des composants A qui présentent la solubilité la plus mauvaise dans l'agent de lavage sont, dans une première étape de régénération RI, libérés de l'agent de lavage par détente de pression, réchauffage et/ou introduction d'un gaz de strip- page 5, et retirés en tête 6 Déjà dans cette étape de régénération, on peut ajouter à l'agent de lavage une faible quantité de l'adjuvant fortement polaire (non représenté ici) pour faciliter l'extraction des composants Si l'on souhaite un fractionnement des composants A 1 libérés dans cette pre- mière étape de régénération Ri, ce fractionnement peut avoir lieu en plusieurs sous-étapes (par exemple dans deux ou plus de deux colonnes de strippage ou récipients de détente). De cette façon, on peut par exemple retirer sélectivement de l'agent de lavage les composants à bas point d'ébullition dont la présence est en fait souhaitée dans le courant de gaz purifiés mais qui sont co-absorbés en faible quantité par l'agent de lavage dans l'installation de lavage W et les remélanger au gaz brut L'agent de lavage 7 partiellement régénéré, apparaissant dans la première étape de régénéra- tion, est mélangé dans une deuxième étape de régénération D avec un adjuvant 8 fortement polaire, ce qui abaisse la solu- bilité des composants restants A 2 + A 3 dans le mélange agent de lavage/adjuvant, de façon si intense qu'il en résulte une séparation en deux phases liquides Une phase liquide contient principalement le mélange agent de lavage/adjuvant et de fai- bles quantités seulement des composants A 3 alors que l'autre phase contient principalement, parmi les composants A, ceux qui ont le point d'ébullition le plus élevé et que l'on ne peut pas séparer par strippage ou seulement de façon très peu rentable, et ne contient plus que de faibles quantités du mélange agent de lavage/adjuvant Les phases liquides sont séparées l'une de l'autre par décantation et l'on prélève la phase 9 contenant principalement le composant A 2 * Le mélan- ge 10 agent de lavage/adjuvant chargé de faibles quantités des composants A 3 est, dans une troisième étape de régéné- ration R 2, totalement débarrassé des composants A 3 qu'il contient encore par strippage à l'aide d'un gaz de strip- page 11 et ces composants sont prélevés en tête 12 Dans une quatrième étape T, le mélange 13 agent de lavage/adjuvant est séparé à nouveau par rectification en ses composants agent de lavage 2 et adjuvant 8 L'agent de lavage 2 totalement régé- néré est recyclé dans la colonne de lavage W pour permettre l'extraction par lavage d'autres composants A L'adjuvant 8 est recyclé dans au moins l'une des étapes de régénération. Comme indiqué en pointillés, on peut prélever par la condui- te 14 les hydrocarbures qui se rassemblent éventuellement au cours de la rectification T et les recycler à l'étage de décantation du mélange agent de lavage/adjuvant partiellement régénéré. La régénération en quatre étapes représentée ci-dessus permet de régénérer complètement l'agent de lavage et l'adju- vant et également de récupérer, par fractionnement, les composants A séparés. Le tableau suivant, en se référant à la numérotation de la figure, démontre l'efficacité du procédé destiné à débar- rasser un mélange de dérivés acétyléniques bruts des dérivés acétyléniques supérieurs et des hydrocarbures à point d'ébul- lition élevé Les références données ci-après sont définies de la façon suivante: Inertes composants contenus tels que H 2, N 2, 02 ou CO; KW 1 désigne les hydrocarbures à bas point d'ébullition renfermant jusqu'à 4 atomes de carbone dans la molécule (ceux qui sont saturés et ceux renfermant des doubles liaisons); KW 2 représentent tous les hydrocarbures à point d'ébullition élevé renfermant 5 et plus de 5 ato- mes de carbone; KW 3 désignent tous les aromatiques. (toutes les Acétylène Propine Acétylène en C Acétylène en C 6 * Inertes KWI KW 2 KW 3 T ('C) P (bar) Agent de lavage ( 2): 300 1 400 4 200 000 o O 1 399 TABLEAU quantités en kg/h) 6 9 0 300 O 0 50 O 0 500 10 0 2 12 61 0 4 030 1 100 0 O 0 O -20 40 14 2 1 270 1.5 800 kg/h de méthanol 000 kg/h d'eau. o O 1 100 o o o o 1 100 1.7 o o o o O 3,2 Milieu 1.5 ( 8): 1 REVENDICATIONS 1. Procédé de séparation par absorption pour l'obten- tion d'hydrocarbures à bas point d'ébullition dans lequel, dans une zone de lavage, on met au contact d'un agent de lavage un mélange de gaz brut contenant des hydrocarbures à bas point d'ébullition et des hydrocarbures à point d'ébul- lition élevé, procédé dans lequel les constituants à point d'ébullition élevé sont extraits du mélange gazeux par la- vage, et ensuite, l'agent de lavage chargé est soumis à une régénération puis est recyclé dans la zone de lavage, carac- térisé en ce qu'on réalise la régénération de l'agent de lavage chargé avec addition d'un adjuvant qui abaisse la solubilité des hydrocarbures extraits par lavage. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la régénération est effectuée en plusieurs étapes et en ce que, dans au moins l'une des étapes, on ajoute un adjuvant qui abaisse la solubilité des hydrocarbures extraits par lavage. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on ajoute un adjuvant fortement polaire. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on réalise la régénération en au moins deux étapes, dans la première étape, l'agent de lavage chargé, le cas échéant additionné de l'adjuvant, étant par- tiellement débarrassé par strippage des composants dissous et, dans la deuxième étape, un adjuvant étant ajouté à l'agent de lavage partiellement régénéré, les phases liquides se formant, constituées du mélange agent de lavage/adjuvant et des constituants à haut point d'ébullition, étant séparées l'une de l'autre par décantation. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'on poursuit par strippage la régénération de la phase contenant le mélange agent de lavage/adjuvant produite au cours de la décantation. 6 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le mélange agent de lavage/adju- vant est séparé par rectification. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'une fraction d'hydrocarbures apparaissant lors de la sépa- ration par rectification du mélange agent de lavage/adjuvant est recyclée dans la deuxième étape de séparation par décan- tation. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que le strippage dans la première étape de régénération est mis en oeuvre à l'aide d'un gaz de strippage apparaissant lors du strippage de la phase conte- nant le mélange agent de lavage/adjuvant, après la décanta- tion.