Brevet FR2915991A1 — publié le 20081114

L'invention a pour objet un procédé de purification d'acétylène. L'acétylène est industriellement stocké sous pression dans des contenants à l'état de soluté dans un solvant ou dans un mélange de solvants tel que l'acétone ou le diméthylformamide (DMF), fixé par une matière poreuse. A 15 C, la pression dans le contenant est comprise entre environ 15.105 Pa et 20.105 Pa. Lorsqu'il est stocké en solution dans un solvant, l'acétylène contient en sortie de contenant, en plus des impuretés classiques, l'oxygène, l'azote, l'eau ou la phosphine, une quantité non négligeable de solvant en une teneur dépendant essentiellement de la pression et de la température de stockage. Lorsqu'il s'agit d'acétone, l'acétylène en contient généralement entre 1% v/v et 10% v/v. Parfois, le solvant est entraîné sous forme liquide avec l'acétylène ce qui gêne l'utilisateur dans l'application dans laquelle il le met en oeuvre. Une des solutions proposées aujourd'hui, consiste à mettre à la disposition de l'utilisateur, de l'acétylène conditionné sans solvant. Cependant, à contenant équivalent, la quantité d'acétylène stockée est beaucoup plus faible ce qui augmente son prix. En effet, il ne peut être stocké à l'état gazeux qu'à une pression inférieure ou égale à 2,5.105 Pa. Une autre solution consiste à produire l'acétylène sur le site de l'utilisateur pour éviter ce stockage en solvant. Cette solution n'est pas toujours industriellement possible car le procédé par craquage d'hydrocarbures, implique de gros investissements qui ne peuvent être rentabilisés que par une forte consommation d'acétylène par l'utilisateur. Il en est de même, quant au procédé par hydrolyse du carbure de calcium. Le brevet américain délivré sous le numéro 4,863,493 et la demande de brevet japonais publiée sous le numéro JP 62-285988, divulguent un procédé de production d'acétylène haute pureté par détente du gaz d'une bouteille puis passage travers un adsorbent apte à retenir le solvant contenu dans ledit gaz. La demande de brevet japonais publiée sous le numéro JP62-019539 divulgue un procédé de purification d'acétylène par absorption dudit gaz dans un solvant tel que le DMF, chauffage au reflux, refroidissement du courant de gaz obtenu et passage sur tamis moléculaire ou charbon actif. La demande international publiée sous le numéro WO 2004/089859 divulgue un procédé d'épuration d'acétylène stocké sous pression en solution dans un solvant comprenant une étape de détente de l'acétylène suivie d'une étape de séparation par condensation des impuretés liquides. La demanderesse a cherché à développer une méthode simple qui permette d'améliorer la qualité de l'acétylène délivré à l'utilisateur final tout en diminuant la concentration en solvant résiduel. C'est pourquoi selon un premier aspect, l'invention a pour objet un procédé d'épuration d'acétylène stocké sous pression dans un contenant en solution dans un solvant, caractérisé en ce qu'il comprend : Au moins une étape (a) de détente de l'acétylène en sortie du contenant, pour produire un flux d'acétylène gazeux comprenant une quantité non nulle de solvant et, Au moins une étape (b) d'épuration dudit flux de gaz issu de l'étape (a) par adsorption sur un support solide des impuretés liquides résiduelles. Dans le procédé tel que défini ci-dessus, l'acétylène obtenu à l'issue de l'étape (a) doit être à une température suffisante pour empêcher sa liquéfaction et inférieure à la température Tdee, provoquant la décomposition dudit gaz. Cette température dépend en particulier de la pression d'utilisation du gaz. Le procédé tel que défini ci-dessus, est généralement mis en oeuvre pour une pression d'utilisation de l'acétylène gazeux supérieure à la pression atmosphérique (environ 105 Pa) et généralement inférieure à 10.105 Pa (10 bars) et plus particulièrement inférieure ou égale à 5.105 Pa (5 bars). Par solvant, on désigne dans le procédé tel que défini précédemment, principalement l'acétone ou le diméthylformamide (DMF), Comme étape (b) d'épuration, le flux d'acétylène gazeux est plus particulièrement mis à circuler à travers un lit de charbon actif. Le charbon actif mis en oeuvre dans le procédé objet de la présente invention, possède les propriétés suivantes : Il a une grande dureté pour éviter la formation de poussière ; Il possède une faible teneur en produits non compatibles avec l'acétylène, comme l'aluminium, le cuivre, le mercure ou l'argent ; Il adsorbe sélectivement le solvant liquide. Pour obtenir une bonne adsorption, la vitesse de circulation du flux dans le lit de charbon actif est comprise entre 1 cm / s et 1 m / s et de préférence entre 5 cm/s et 50 cm/s. Selon une variante particulière, l'acétylène en sortie du contenant, est détendue jusqu'à une pression inférieure ou égale à 2,5. 105 Pa (2,5 bars) Selon un autre aspect particulier du procédé et de sa variante tels que définis ci-dessus, il comprend une étape de régénération du lit d'adsorbants. Selon cet aspect particulier, la régénération du lit d'adsorbant est effectuée par exemple, avec un gaz chaud tel que l'azote ou l'acétylène, dans des limites de pression et de température n'induisant pas d'instabilité de l'acétylène qu'il s'agisse de gaz régénérateur ou qu'il s'agisse de la fraction de gaz adsorbée. Lorsque la régénération est réalisée avec de l'acétylène, celui- ci est de préférence de nouveau soumis à l'étape (b) du procédé tel que défini précédemment. Selon un autre aspect particulier du procédé tel que défini précédemment, celui-ci comprend une étape (c) de contrôle du taux d'oxygène dans le flux d'acétylène préalablement à l'étape (b) de séparation des solvants par adsorption. Selon un autre aspect particulier du procédé tel que défini précédemment, celui-ci 15 comprend au moins une étape (d) de séparation des gouttelettes d'impuretés liquides du flux de gaz détendu issu de l'étape (a). Par au moins une étape de séparation, on signifie que le procédé peut comporter une ou plusieurs étapes de séparation. Comme étape (d) de séparation, il y a par exemple une étape de condensation du 20 solvant en refroidissant le flux de gaz détendu issu de l'étape (a) à une température inférieure ou égale à la température de liquéfaction du solvant ou du mélange de solvants. Selon un aspect particulier du procédé tel que défini précédemment, le solvant condensé lors de l'étape (d), est récupéré pour être réutilisé. Le procédé tel défini précédemment est plus particulièrement mis en oeuvre sur un 25 site de production industrielle d'acétylène, lorsqu'il s'agit de compléter la fourniture d'acétylène produit sur ledit site, voire d'en assurer le remplacement intégral, lorsqu' arrive une surconsommation occasionnelle d'acétylène ou une défaillance dans la production industrielle. 30 L'invention a enfin pour objet une installation de production d'acétylène apte à mettre en oeuvre le procédé tel que défini précédemment, comprenant : un moyen de détente apte à délivrer en sa sortie, de l'acétylène à une pression inférieure à 10.105 Pa (10 bars) et plus particulièrement inférieure ou égale à 5.105 Pa (5 bars), un moyen d'épuration par adsorption sur un lit de particules et plus particulièrement 5 sur un lit de charbon actif, apte à séparer les impuretés liquides résiduelles du flux de gaz refroidi, une première conduite de liaison adaptée pour que le gaz détendu s'y écoule de la sortie dudit moyen de détente jusqu'à l'entrée dudit moyen d'épuration par adsorption sur un lit de particules. 10 Selon notamment la pression interne de gaz dans le réservoir, le moyen de détente sera constitué d'un ou plusieurs détendeurs connectés en série. Selon notamment le débit de gaz nécessaire à l'utilisateur, le moyen de séparation par adsorption sera constitué d'un ou plusieurs lits de particules. L'installation telle que définie précédemment, comprend plus particulièrement l'une 15 ou l'autre ou l'ensemble des perfectionnements suivants : L'installation comprend les moyens de sécurité adaptés pour que les gaz chauds servant à la régénération du lit d'adsorbant s'y écoulent pour ne pas créer de points chauds dans l'acétylène résiduel. L'installation objet de la présente invention, comprend plus particulièrement : 20 - Au moins une conduite de livraison d'acétylène à un utilisateur - Au moins une unité de fabrication d'acétylène - Au moins une installation apte à mettre en oeuvre le procédé d'épuration, tel que défini précédemment ; - Au moins une canalisation amenant l'acétylène provenant de installation apte à 25 mettre en oeuvre le procédé d'épuration, tel que défini précédemment se raccordant à la dite conduite de livraison d'acétylène vers l'utilisateur - Au moins une canalisation amenant l'acétylène provenant ladite unité de fabrication d'acétylène se raccordant à ladite conduite de livraison d'acétylène vers l'utilisateur L'installation tel que définie ci-dessus comprend tout particulièrement au moins un 30 contenant d'acétylène alimentant l'installation apte à mettre en oeuvre le procédé d'épuration, tel que défini précédemment, alimenté au moins partiellement par un conduit par de l'acétylène fabriqué par ladite unité de fabrication d'acétylène Selon un autre aspect particulier, l'installation tel que définie ci-dessus comprend au moins un contenant d'acétylène alimentant l'installation apte à mettre en oeuvre le procédé d'épuration, tel que défini précédemment, qui n'est pas relié ladite usine de fabrication d'acétylène. Le procédé et l'installation objets de la présente invention présentent les avantages suivants : Ils permettent de mettre facilement à la disposition de l'utilisateur, de l'acétylène à très faible teneur en solvants résiduel souvent inférieure à 500 ppm. Lorsque le procédé comprend le passage sur un lit d'adsorbants, ils permettent d'obtenir le gaz avec une teneur d'impuretés inférieure à 100 ppb. Ils permettent aussi l'élimination de l'eau contenue dans l'acétylène. Revendications 1. Procédé d'épuration d'acétylène stocké sous pression dans un contenant, en solution dans un solvant, caractérisé en ce qu'il comprend : Au moins une étape (a) de détente de l'acétylène en sortie du contenant, pour produire un flux d'acétylène gazeux comprenant une quantité non nulle de solvant et Au moins une étape (b) d'épuration dudit flux de gaz issu de l'étape (a) par adsorption sur un support solide des impuretés liquides résiduelles. 2. Procédé tel que défini à la revendication 1, dans lequel dans l'étape (b), le support solide est un lit de charbon actif. 3. Installation de production d'acétylène apte à mettre en oeuvre le procédé tel que 15 défini à l'une des revendications 1 à 2, comprenant : un moyen de détente apte à délivrer en sa sortie, de l'acétylène à une pression inférieure à 10.105 Pa (10 bars) et plus particulièrement inférieure ou égale à 5.105 Pa (5 bars), un moyen d'épuration par adsorption sur un lit de particules et plus particulièrement 20 sur un lit de charbon actif, apte à séparer les impuretés liquides résiduelles du flux de gaz refroidi, une première conduite de liaison adaptée pour que le gaz détendu s'y écoule de la sortie dudit moyen de détente jusqu'à l'entrée dudit moyen d'épuration par adsorption sur un lit de particules. 25