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FR2880019A1 - Procede de fabrication de 1,2-dichloroethane - Google Patents

Procede de fabrication de 1,2-dichloroethane Download PDF

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FR2880019A1
FR2880019A1 FR0413873A FR0413873A FR2880019A1 FR 2880019 A1 FR2880019 A1 FR 2880019A1 FR 0413873 A FR0413873 A FR 0413873A FR 0413873 A FR0413873 A FR 0413873A FR 2880019 A1 FR2880019 A1 FR 2880019A1
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Abstract

Procédé simplifié de fabrication de 1,2-dichloroéthane au départ d'une source hydrocarbonée selon lequel :a) on soumet la source hydrocarbonée à un cracking produisant un mélange de gaz contenant de l'éthylène et d'autres constituants;b) on sépare le mélange de gaz en une fraction légère renfermant une partie de l'éthylène (fraction A), en une fraction enrichie en éthylène (fraction B) et, éventuellement, en une fraction lourde (fraction C);c) on envoie la fraction A dans un réacteur de chloration et la fraction B dans un réacteur d'oxychloration, réacteurs dans lesquels la majeure partie de l'éthylène présent dans les fractions A et B est converti en 1,2-dichloroéthane;d) on sépare le 1,2-dichloroéthane obtenu des flux de produits issus des réacteurs de chloration et d'oxychloration.

Description

Procédé de fabrication de 1,2-dichloroéthane
La présente invention concerne un procédé de fabrication de 1,2dichloroéthane, un procédé de fabrication de chlorure de vinyle et un procédé de fabrication de poly(chlorure de vinyle).
A ce jour, de l'éthylène pur à plus de 99,99 % est usuellement utilisé pour la fabrication de 1,2-dichloroéthane. Cet éthylène de très haute pureté est obtenu via le cracking de divers produits pétroliers suivi de nombreuses étapes de séparation complexes et coûteuses de manière à isoler l'éthylène des autres produits du cracking et à obtenir un produit de pureté très élevée.
Compte tenu du coût élevé lié à l'obtention d'éthylène de pureté aussi élevée, divers procédés de fabrication de 1,2-dichloroéthane faisant appel à de l'éthylène de pureté plus faible que 99,99 % ont été développés. Ces procédés présentent l'avantage d'alléger le coût d'un craqueur en renonçant à des séparations complexes et sans intérêt pour La fabrication de 1,2-dichloroéthane.
Par exemple, la demande de brevet WO 00/26164 décrit un procédé de fabrication de 1,2-dichloroéthane par cracking simplifié d'éthane couplé à une chloration de l'éthylène. A cet effet, une étape de chloration de l'éthylène a lieu en présence des impuretés obtenues lors du cracking de l'éthane.
La demande de brevet WO 03/48088 décrit quant à elle un procédé de fabrication de 1,2-dichloroéthane par déshydrogénation d'éthane donnant lieu à la formation d'une fraction comprenant de l'éthane, de l'éthylène et des impuretés dont l'hydrogène, soumise ensuite à une chloration et/ou une oxychloration.
Les procédés décrits présentent néanmoins le désavantage que l'éthylène obtenu ne peut pas être utilisé pour un procédé chloration/oxychloration de l'éthylène compte tenu de ce que l'éthylène contient des impuretés dont la présence lors de la réaction d'oxychloration pourraient provoquer des problèmes d'exploitation à savoir un empoisonement du catalyseur par des produits lourds et une conversion non économique de l'hydrogène présent. Cette conversion de l'hydrogène consommerait de l'oxygène et dégagerait une chaleur de réaction importante. Celle-ci limiterait alors la capacité du réacteur d'oxychloration, généralement liée à la capacité d'échange thermique. On devrait donc consentir un investissement anormalement élevé pour garantir la surface d'échange thermique, et par là le volume de réacteur, induite par la présence d'hydrogène dans le mélange.
La présente invention vise quant à elle à fournir un procédé simplifié qui présente l'avantage d'alléger le coût d'un craqueur en renonçant à des séparations complexes et sans intérêt pour La fabrication de 1,2-dichloroéthane et qui présente l'avantage d'éviter les problèmes liés à la présence des impuretés susmentionnées.
A cet effet, l'invention concerne un procédé simplifié de fabrication de 1,2-dichloroéthane au départ d'une source hydrocarbonée selon lequel: a) on soumet la source hydrocarbonée à un cracking produisant un mélange de gaz contenant de l'éthylène et d'autres constituants; b) on sépare le mélange de gaz en une fraction légère renfermant une partie de l'éthylène (fraction A), en une fraction enrichie en éthylène (fraction B) et, éventuellement, en une fraction lourde (fraction C); c) on envoie la fraction A dans un réacteur de chloration et la fraction B dans un réacteur d'oxychloration, réacteurs dans lesquels la majeure partie de l'éthylène présent dans les fractions A et B est converti en 1,2-dichloroéthane; d) on sépare le 1,2- dichloroéthane obtenu des flux de produits issus des réacteurs de chloration et d'oxychloration.
La source hydrocarbonée considérée peut être toute source hydrocarbonée connue. De préférence, la source hydrocarbonée soumise au cracking simplifié est choisie parmi le groupe constitué du naphta, du gazole, de liquide de gaz naturel, de l'éthane, du propane, du butane, de l'isobutane et de leurs mélanges. De manière particulièrement préférée, la source hydrocarbonée est choisie parmi le groupe constitué de l'éthane, du propane, du butane et des mélanges propane/butane. De manière tout particulièrement préférée, la source hydrocarbonée est choisie parmi le groupe constitué de l'éthane, du propane et des mélanges propane/butane. De bons résultats ont été obtenus avec une source hydrocarbonée choisie dans le groupe constitué du propane et des mélanges propane/butane. Les mélanges propane/butane peuvent exister tel quel ou être constitués par mélange du propane et du butane.
Par cracking, on entend désigner aux fins de la présente invention, l'ensemble des étapes de traitement de la source hydrocarbonée qui conduisent à la formation d'un mélange de gaz contenant de l'éthylène et d'autres constituants.
Un tel cracking peut être effectué selon toute technique connue pour autant qu'il permette l'obtention d'un mélange de gaz contenant de l'éthylène et d'autres constituants. Par exemple, le cracking peut comprendre une première étape de pyrolyse (c'est-à-dire une transformation sous l'action de la chaleur) de la source hydrocarbonée en présence ou non de tiers composés comme l'eau, l'oxygène, au moins un dérivé du soufre et/ou au moins un catalyseur. Cette première étape est avantageusement suivie d'étapes de séparation des produits lourds (par exemple via une trempe organique et une trempe aqueuse), de compression et de séchage des gaz ainsi que d'élimination du dioxyde de carbone et des composés soufrés (par exemple au moyen d'un lavage alcalin) et d'hydrogénation des dérivés indésirables tels que par exemple l'acétylène.
Par procédé simplifié, au sens de la présente invention, on entend désigner qu'après le cracking défini ci-dessus, le mélange de gaz contenant de l'éthylène et d'autres constituants est soumis avantageusement à maximum deux étapes de séparation. Le procédé simplifié ne nécessite donc pas de nombreuses étapes de séparation complexes et coûteuses de manière à isoler l'éthylène des autres produits du cracking et à obtenir un produit de pureté très élevée. De préférence, le procédé simplifié selon l'invention ne comprend qu'une étape de séparation (appelée étape S) du mélange de gaz issu du cracking.
De manière avantageuse, dans le procédé selon l'invention, le mélange de gaz contenant de l'éthylène et d'autres constituants issu du cracking comprend comme composés majoritaires de l'hydrogène, du monoxyde de carbone, du méthane et des composés comprenant de 2 à 7 atomes de carbone. Par composés majoritaires, on entend désigner les composés qui sont présents à raison d'au moins 200 ppm en volume.
De manière préférée, le mélange de gaz issu du cracking comprend comme composés majoritaires de l'hydrogène, du monoxyde de carbone, du méthane et des composés comprenant de 2 à 7 atomes de carbone et ledit mélange est séparé en les 3 fractions A, B et C, la fraction C contenant principalement de l'éthane et des composés comprenant au moins 3 atomes de carbone.
Dans le procédé selon l'invention, 1"étape de séparation S se décompose avantageusement en une première étape de séparation (appelée étape Sl) et en une seconde étape de séparation (appelée étape S2).
L'étape S1 consiste avantageusement en une séparation du mélange de gaz issu du cracking au sein d'une colonne principale (appelée colonne Cl) en 3 fractions différentes, à savoir la fraction, A qui sort en tête de colonne Cl, la fraction C qui sort en pied de colonne Cl et une fraction (appelée fraction F) qui est soutirée latéralement de la colonne Cl.
L'étape S2 consiste avantageusement en une séparation de la fraction F soutirée latéralement de la colonne Cl en 2 fractions différentes dont la fraction B. Dans le procédé selon l'invention, la séparation en les 3 fractions A, B et C est de préférence effectuée au moyen d'une colonne principale (colonne Cl), la fraction A étant obtenue en tête de la colonne Cl, la fraction C en pied de la colonne Cl et la fraction B consistant en tout ou partie d'une fraction F qui est soutirée latéralement de la colonne Cl.
Préalablement à son introduction dans la colonne Cl, le mélange de gaz issu du cracking peut être soumis à une étape de conditionnement thermique. Par étape de conditionnement thermique, on entend désigner une succession d'échanges de chaleur optimisant l'utilisation de l'énergie par exemple le refroidissement progressif du mélange de gaz dans un train d'échangeurs d'abord refroidis à l'eau brute, ensuite à l'eau glacée et ensuite avec des fluides de plus en plus froids plus des échangeurs croisés récupérant la chaleur sensible des flux produits.
Le mélange de gaz peut être introduit à la colonne Cl lors de l'étape S1 en une seule fraction ou en plusieurs sous-fractions. Il est de préférence introduit en une seule fraction.
La colonne principale Cl est avantageusement une colonne comprenant un tronçon d'épuisement et un tronçon de rectification. Le tronçon de rectification surmonte de manière préférée le tronçon d'épuisement.
La colonne Cl est avantageusement choisie parmi les colonnes de distillation, les colonnes de rectification et les colonnes d'épuisement. De préférence, la colonne Cl est une colonne de distillation.
La colonne Cl est avantageusement munie des équipements auxiliaires associés tels que par exemple au moins un bouilleur et au moins un condenseur. Des dispositifs permettant un soutirage intermédiaire ainsi qu'un échange de chaleur intermédiaire peuvent être ajoutés à la colonne principale.
La fraction A enrichie en les composés les plus volatils sort avantageusement en tête de colonne Cl alors que la fraction C enrichie en les composés les moins volatils sort avantageusement en pied de colonne Cl.
Quant à la fraction F, elle est avantageusement soutirée latéralement de la colonne Cl par prélèvement de liquide ou de vapeur circulant dans la colonne.
Le soutirage est de préférence effectué sur le liquide.
Avantageusement, le soutirage s'effectue dans le tronçon de rectification de la colonne. Un soutirage dans le tiers central du tronçon de rectification est préféré. Le soutirage de liquide dans le tiers central du tronçon de rectification est particulièrement préféré.
La fraction F soutirée latéralement de la colonne Cl est avantageusement soumise à l'étape de séparation S2.
La fraction F peut être soutirée de la colonne Cl à l'état liquide ou à l'état gazeux.
Si la fraction F est soutirée à l'état liquide, elle peut être envoyée vers un évaporateur ou dans une colonne auxiliaire C2'.
Dans le cas où la fraction F est envoyée vers un évaporateur, une partie de la fraction F est avantageusement évaporée et recyclée à la colonne Cl alors que l'autre partie est avantageusement extraite de l'évaporateur constituant ainsi la fraction B. En variante, la fraction F peut également être partiellement vaporisée pour produire la fraction B, le solde étant recyclé à la colonne Cl.
Dans le cas où la fraction F est envoyée dans une colonne auxiliaire C2', la colonne auxiliaire C2' est de préférence une colonne d'épuisement à savoir une colonne qui ne comporte qu'un tronçon d'épuisement. La colonne auxiliaire C2' est avantageusement munie des équipements auxiliaires associés, de préférence d'un bouilleur. La fraction B en est avantageusement extraite et le solde de la fraction F sous la forme d'un flux concentré en impuretés plus volatiles que l'éthylène (H2, CO, CH4) est avantageusement renvoyé à la colonne Cl.
Si la fraction F est soutirée à l'état gazeux, elle peut être envoyée vers un condenseur ou dans une colonne auxiliaire C2".
Dans le cas où la fraction F est envoyée vers un condenseur, une partie de la fraction F est condensée et recyclée à la colonne principale Cl alors qu'une autre partie de la fraction F non condensée est extraire pour constituer la fraction B. En variante, la fraction F peut également être partiellement condensée pour produire la fraction B, le solde non condensé étant recyclé à la colonne Cl.
Dans le cas où la fraction F est envoyée dans une colonne auxiliaire C2", la colonne auxiliaire C2" est de préférence une colonne de rectification à savoir une colonne qui ne comporte qu'un tronçon de rectification. La colonne auxiliaire C2" est avantageusement munie des équipements auxiliaires associés, de préférence d'un condenseur. La fraction B en est avantageusement extraite et le solde de la fraction F sous la forme d'un flux concentré en impuretés moins volatiles que l'éthylène (éthane, composés comportant au moins 3 atomes de carbone) est avantageusement renvoyé à la colonne Cl.
Une autre variante du procédé selon l'invention pourrait être de réaliser l'étape de séparation S2 au moyen d'une colonne C2 identique à la colonne principale Cl, les deux colonnes étant éventuellement intégrées thermiquement et travaillant à des pressions différentes; le condenseur de l'une servant de bouilleur à l'autre.
Dans le procédé selon l'invention, la quantité en poids d'éthylène dans chacune des fractions A et B est avantageusement comprise entre 45 et 55 % de la quantité totale d'éthylène produite (fraction A + fraction B). De manière préférée, la quantité en poids d'éthylène dans la fraction A est de l'ordre de 55 % et la quantité en poids d'éthylène dans la fraction B est de l'ordre de 45 % de la quantité totale produite. De manière particulièrement préférée, la quantité en poids d'éthylène dans la fraction A est de l'ordre de 52,5 % et la quantité en poids d'éthylène dans la fraction B est de l'ordre de 47,5 % de la quantité totale produite.
La fraction A est avantageusement enrichi en composés plus légers que l'éthylène, en particulier le méthane, l'hydrogène et le monoxyde de carbone.
Avantageusement, la teneur en composés plus légers que l'éthylène dans la fraction A est supérieure ou égale à 2 % en volume, de préférence supérieure ou égale à 5 % en volume et de manière particulièrement préférée supérieure ou égale à 10 % en volume. Avantageusement, la teneur en composés plus légers que l'éthylène dans la fraction A est inférieure ou égale à 90 % en volume, de préférence inférieure ou égale à 85 % en volume et de manière particulièrement préférée inférieure ou égale à 80 % en volume.
La fraction A contient avantageusement de 10 % à 60 % en volume d'éthylène. La fraction A contient avantageusement au moins 10 % en volume, de manière préférée au moins 15 % en volume d'éthylène et de manière particulièrement préférée au moins 20 % en volume d'éthylène. La fraction A contient avantageusement au plus 60 % en volume, de manière préférée au plus 40 % en volume d'éthylène et de manière particulièrement préférée au plus 30 % en volume d'éthylène.
Dans le procédé selon l'invention, la. fraction A est envoyée au réacteur de chloration, de manière préférée après détente avec récupération d'énergie.
Dans le cas préféré où la source hydrocarbonée est de l'éthane, la fraction A contient avantageusement au moins 15 iô en volume d'éthylène, de manière préférée au moins 20 % en volume d'éthylène et de manière particulièrement préférée au moins 25 % en volume d'éthylène. La fraction A contient avantageusement au plus 60 % en volume d'éthylène, de manière préférée au plus 40 % en volume d'éthylène et de manière particulièrement préférée au plus 30 % en volume d'éthylène.
La fraction A se caractérise par une teneur en composés comportant au moins 3 atomes de carbone avantageusement inférieure ou égale à 0,01 % en volume, de manière préférée inférieure ou égale à 0,005 % en volume et de manière particulièrement préférée inférieure ou égale à 0,001 % en volume.
Dans le cas préféré où la source hydrocarbonée est un mélange propane/butane, la fraction A contient avantageusement au moins 10 % en volume d'éthylène, de manière préférée au moins 15 % en volume d'éthylène et de manière particulièrement préférée au moins 20 % en volume d'éthylène. La fraction A contient avantageusement au plus 60 % en volume d'éthylène, de manière préférée au plus 30 % en volume d'éthylène et de manière particulièrement préférée au plus 25 % en volume d'éthylène.
La fraction B se caractérise avantageusement par une teneur en hydrogène inférieure ou égale à 2 % en volume, de manière préférée inférieure ou égale à 0,5 % en volume et de manière particulièrement préférée inférieure ou égale à 0,1 % en volume.
La fraction B contient avantageusement de 40 % à 95 % en volume d'éthylène.
La fraction B contient avantageusement au moins 40 % en volume, de manière préférée au moins 50 % en volume d'éthylène et de manière particulièrement préférée au moins 60 % en volume. La fraction B contient avantageusement au plus 95 % en volume, de manière préférée au plus 85 % en volume d'éthylène et de manière particulièrement préférée au plus 80 % en volume d'éthylène.
La fraction B se caractérise par une teneur en composés comportant au moins 3 atomes de carbone avantageusement inférieure ou égale à 0,01 % en volume, de manière préférée inférieure ou égale à 0,005 % en volume et de manière particulièrement préférée inférieure ou égale à 0,001 % en volume.
Dans le procédé selon l'invention, la fraction B est envoyée au réacteur d'oxychloration, de manière préférée après évaporation si la fraction F est soutirée à l'état liquide ou après détente si lia fraction F est soutirée à l'état gazeux, dans les deux cas de manière avantageuse avec récupération d'énergie. De manière particulièrement préférée, la fraction B est envoyée au réacteur d' oxychloration après évaporation et détente dans le cas où la fraction F est soutirée à l'état liquide, de manière avantageuse avec récupération d'énergie.
Dans le cas préféré où la source hydrocarbonée est de l'éthane, la fraction B comprend avantageusement au moins 60 % en volume, de manière préférée au moins 70 % en volume et de manière particulièrement préférée au moins 75 % en volume. La fraction B comprend avantageusement au plus 95 % en volume, de manière préférée au plus 90 % en volume et de manière particulièrement préférée au plus 85 % en volume.
Dans le cas préféré où la source hydrocarbonée est un mélange propane/butane, la fraction B comprend avantageusement au moins 40 % en volume, de manière préférée au moins 50 % en volume et de manière particulièrement préférée au moins 60 % en volume. La fraction B comprend avantageusement au plus 95 % en volume, de manière préférée au plus 85 % en volume et de manière particulièrement préférée au plus 80 % en volume.
En ce qui concerne la fraction C, selon une première variante préférée, elle est avantageusement soumise à une étape d'hydrogénation, de préférence après une étape de séparation par exemple par distillation, suivie du recyclage des composés comprenant 3 et 4 atomes de carbone vers le cracking. Les composés comprenant au moins 5 atomes de carbone sont quant à eux avantageusement brûlés pour fournir de l'énergie ou valorisés sous quelque forme que ce soit.
Selon une seconde variante préférée, une étape de séparation S3 consistant en la séparation de la fraction C sortant en pied de colonne Cl en deux fractions différentes contenant respectivement des composés comprenant 3 et 4 atomes de carbone, pour l'une d'entre elles, et des composés comprenant au moins 5 atomes de carbone pour l'autre, peut être avantageusement effectuée. La fraction résultante contenant les composés comprenant 3 et 4 atomes de carbone est ensuite de préférence soumise à une étape d'hydrogénation avant recyclage vers le cracking. Quant aux composés comprenant au moins 5 atomes de carbone, ils sont avec avantage brûlés pour fournir de l'énergie ou valorisés sous quelque forme que ce soit.
La réaction de chloration est avantageusement réalisée dans une phase liquide (de préférence du 1,2-dichloréthane essentiellement) contenant un catalyseur dissous tel que FeCl3 ou un autre acide de Lewis. On peut avantageusement combiner ce catalyseur à des co-catalyseurs tels que des chlorures alcalins. Un couple ayant donné de bons résultats est le complexe du FeC13 avec LiCl (tétrachloroferrate de lithium tel que décrit dans la demande de brevet NL 6901398).
Les quantités de FeC13 avantageusement utilisées sont de l'ordre de 1 à 10 g de FeC13 par kg de pied liquide. Le rapport molaire du FeC13 au LiCl est avec avantage de l'ordre de 0,5 à 2.
Le procédé de chloration selon l'invention est avantageusement conduit à des températures comprises entre 30 et 150 C. De bons résultats ont été obtenus quelque soit la pression tant à une température inférieure à la température d'ébullition (chloration en sous-refroidi) qu'à la température d'ébullition elle-même (chloration à l'ébullition).
Lorsque le procédé de chloration selon l'invention est un procédé de chloration en sous-refroidi, il a donné de bons résultats en travaillant à une température avantageusement supérieure ou-égale à 50 C, de préférence supérieure ou égale à 60 C mais avantageusement inférieure ou égale à 80 C, de préférence inférieure ou égale à 70 C et avec une pression dans la phase gazeuse avantageusement supérieure ou égale à 1,5 et de préférence supérieure ou égale à 2 bar absolu mais avantageusement inférieure ou égale à 20, de préférence inférieure ou égale à 10 bar absolu et de manière particulièrement préférée inférieure ou égale à 6 bar absolu.
On préfère particulièrement un procédé de chloration à l'ébullition qui permet le cas échéant de récupérer utilement la chaleur de réaction. Dans ce cas, la réaction a avantageusement lieu à une température supérieure ou égale à 60 C, de préférence à 90 C, de manière particulièrement préférée à 95 C mais avantageusement inférieure ou égale à 150 C, de préférence à 135 C et avec une pression dans la phase gazeuse avantageusement supérieure ou égale à 0,2, de préférence à 0,5,de manière particulièrement préférée à 1,2, de manière tout particulièrement préférée à 1,5 bar absolu mais avantageusement inférieure ou égale à 10, de préférence à 6 bar absolu.
Le procédé de chloration peut également être un procédé mixte de chloration à l'ébullition refroidi par navette. Par procédé mixte de chloration à l'ébullition refroidi par navette, on entend désigner un procédé dans lequel on effectue un refroidissement du milieu réactionnel, par exemple au moyen d'un échangeur noyé dans le milieu réactionnel ou par une navette circulant dans un échangeur, tout en produisant en phase gazeuse au moins la quantité de 1,2-dichloroéthane formé. De manière avantageuse, la température et la pression de réaction sont ajustées pour sortir le 1,2-dichloroéthane produit en phase gazeuse et retirer le reste de calories par navettage du milieu réactionnel sur un échangeur.
En outre, on opère le procédé de chloration avantageusement dans un milieu liquide organique chloré. De préférence ce milieu liquide organique chloré, également appelé pied liquide, est constitué essentiellement de 1,2-dichloréthane.
La fraction A contenant l'éthylène ainsi que le chlore (lui-même pur ou dilué) peuvent être introduits par tout dispositif connu dans le milieu réactionnel ensemble ou séparément. On peut tirer avantage d'une introduction séparée de la fraction A pour accroître sa pression partielle et faciliter sa dissolution qui constitue souvent une étape limitante du procédé.
Le chlore est ajouté en quantité suffisante pour convertir l'essentiel de l'éthylène et sans nécessiter l'ajout d'un excès de chlore non converti. Le rapport chlore/éthylène mis en oeuvre est de préférence compris entre 1,2 et 0,8 et de manière particulièrement préférée entre 1, 05 et 0,95 mol/mol.
Les produits chlorés obtenus contiennent essentiellement du 1,2dichloréthane ainsi que de petites quantités de sous-produits tels que le 1,1,2-trichloroéthane ou de petites quantités de produits de chloration de l'éthane ou du méthane. L'épuration du 1,2-dichoréthane s'opère suivant des modes connus et permet en général d'exploiter la chaleur de la réaction de chloration.
Les produits non convertis (méthane, monoxyde de carbone et hydrogène) sont alors soumis à une séparation plus aisée que celle qui aurait été nécessaire pour séparer de l'éthylène pur au départ du mélange initial.
La réaction d'oxychloration est avantageusement réalisée en présence d'un catalyseur comprenant des éléments actifs dont le cuivre déposés sur un support inerte. Le support inerte est avantageusement choisi parmi l'alumine, les gels de silice, les oxydes mixtes, les argiles et autres supports d'origine naturelle.
L'alumine constitue un support inerte préféré.
Des catalyseurs comprenant des éléments actifs avantageusement au moins au nombre de 2 dont un est le cuivre, sont préférés. Parmi les éléments actifs autres que le cuivre, on peut citer les métaux alcalins, les métaux alcalino-terreux, les métaux de terre rare et les métaux du groupe constitué par le ruthénium, le rhodium, le palladium, l'osmium, l'iridium, le platine et l'or. Les catalyseurs contenant les éléments actifs suivants sont particulièrement intéressants: cuivre/magnésium/potassium, cuivre/magnésium/sodium; cuivre/magnésium/lithium, cuivre/magnésium/césium, cuivre/magnésium/sodium/lithium, cuivre/magnésium/potassium/lithium et cuivre/magnésium/césium/lithium, cuivre/magnésium/sodium/potassium, cuivre/magnésium/sodium/césium et cuivre/magnésium/potassium/césium. Les catalyseurs décrits dans les demandes de brevet EP-A 255 156, EP-A 494 474, EP-A-657 212 et EP-A 657 213, incorporées par référence, sont tout particulièrement préférés.
La teneur en cuivre, calculée sous forme métallique, est avantageusement comprise entre 30 et 90 g/kg, de préférence entre 40 et 80 g/kg et de manière particulièrement préférée entre 50 et 70 g/kg du catalyseur.
La teneur en magnésium, calculée sous forme métallique, est avantageusement comprise entre 10 et 30 g/kg, de préférence entre 12 et 25 g/kg et de manière particulièrement préférée entre 15 et 20 g/kg du catalyseur.
La teneur en métal(aux) alcalin(s), calculée sous forme métallique, est avantageusement comprise entre 0,1 et 30 g/kg, de préférence entre 0, 5 et g/kg et de manière particulièrement préférée entre 1 et 15 g/kg du catalyseur.
Les rapports atomiques Cu:Mg:métal:(aux) alcalin(s) sont avantageusement 1:0,1-2:0,05-2, de préférence 1:0,2-1,5:0,1.-1,5 et de manière particulièrement préférée 1:0,5-1:0,15-1.
Des catalyseurs présentant une surface spécifique mesurée selon la méthode B.E.T. à l'azote comprise avantageusement entre 25 m2/g et 300 m2/g, de préférence entre 50 et 200 m2/g et de manière particulièrement préférée entre 75 et 175 m2/g, sont particulièrement intéressants.
Le catalyseur peut être utilisé en lit fixe ou en lit fluide. Cette seconde option est préférée. Le procédé d'oxychloration est exploité dans la gamme des conditions habituellement recommandées pour cette réaction. La température est avantageusement comprise entre 150 et 300 C, de préférence entre 200 et 275 C et de façon toute préférée de 215 à 255 C.La pression est avantageusement supérieure à la pression atmosphérique. Des valeurs comprises entre 2 et 10 bars absolus ont donné de bons résultats. On préfère la gamme comprise entre 4 et 7 bars absolus. Cette pression peut utilement être modulée pour atteindre un temps de séjour optimum dans le réacteur et pour maintenir une vitesse de passage constante pour diverses allures de marche. Les temps de séjour habituels vont de 1 à 60 s et de préférence de 10 à 40 s.
- 12 É.
La source d'oxygène de cette oxychloration peut être l'air ou de l'oxygène pur, de préférence de l'oxygène pur. On préfère la dernière solution qui permet un recyclage aisé des réactifs non convertis.
Les réactifs peuvent être introduits dans le lit par tout dispositif connu. Il est généralement avantageux d'introduire l'oxygène séparément des autres réactifs pour des raisons de sécurité. Celles-ci imposent aussi de maintenir le mélange gazeux quittant le réacteur ou recyclé à celui-ci en dehors des limites d'inflammabilité aux pressions et températures considérées. On préfère maintenir un mélange dit riche, soit contenant trop peu d'oxygène par rapport au combustible pour s'enflammer. A cet égard, la présence abondante (> 2 %, de préférence > 5 % vol) d'hydrogène constituerait un désavantage compte tenu du large domaine d'inflammabilité de ce composé.
Le rapport chlorure d'hydrogène/oxygène mis en oeuvre est avantageusement compris entre 2 et 4 mol/mol. Le rapport éthylène/chlorure d'hydrogène est avantageusement compris entre 0,4 et 0, 6 mol/mol.
L'invention concerne également un procédé de fabrication de chlorure de vinyle. A cet effet, l'invention concerne un procédé de fabrication de chlorure de vinyle caractérisé en ce que le 1,2- dichloroéthane obtenu par le procédé selon l'invention est soumis à une pyrolyse.
Les conditions dans lesquelles la pyrolyse peut être effectuée sont connues de l'homme du métier. Cette pyrolyse s'obtient avantageusement par une réaction en phase gazeuse dans un four tubulaire. Les températures habituelles de pyrolyse s'étalent entre 400 et 600 C avec une préférence pour le domaine compris entre 480 C et 540 C. Le temps de séjour est avantageusement compris entre 1 et 60 s avec une préférence pour le domaine de 5 à 25 s. Le taux de conversion du 1,2- dichloroéthane est avantageusement limité à 45 à 75 % pour limiter la formation de sous-produit et l'encrassement des tubes du four. Les étapes suivantes permettent par tout dispositif connu de récolter le chlorure de vinyle purifié et le chlorure d'hydrogène à valoriser de préférence à l'oxychloration. Moyennant une purification, le 1,2-dichloroéthane non converti est avantageusement renvoyé au four de pyrolyse.
En outre, l'invention concerne aussi un procédé de fabrication de poly(chlorure de vinyle). A cet effet, l'invention concerne un procédé de fabrication de poly(chlorure de vinyle) par polymérisation du chlorure de vinyle obtenu par le procédé selon l'invention. - 13
Le procédé de fabrication du poly(chlorure de vinyle) peut être un procédé de polymérisation en masse, en solution ou en dispersion aqueuse, de préférence il est un procédé de polymérisation en dispersion aqueuse.
Par polymérisation en dispersion aqueuse, on entend désigner, la polymérisation radicalaire en suspension aqueuse aussi bien que la polymérisation radicalaire en émulsion aqueuse et la polymérisation en microsuspension aqueuse.
Par polymérisation radicalaire en suspension aqueuse, on entend désigner, tout procédé de polymérisation radicalaire s'effectuant en milieu aqueux en présence d'agents dispersants et d'initiateurs radicalaires oléosolubles.
Par polymérisation radicalaire en émulsion aqueuse, on entend désigner, tout procédé de polymérisation radicalaire s'effectuant en milieu aqueux en présence d'agents émulsionnants et d'initiateurs radicalaires hydrosolubles.
Par polymérisation en microsuspension aqueuse, encore appelée en dispersion aqueuse homogénéisée, on entend désigner, tout procédé de polymérisation radicalaire dans lequel on met en oeuvre des initiateurs oléosolubles et on réalise une émulsion de gouttelettes de monomères grâce à une agitation mécanique puissante et la présence d'agents émulsionnants.
Le procédé de fabrication de 1,2-dichloroéthane selon l'invention présente l'avantage de faire appel à deux fractions d'éthylène différentes bien adaptées respectivement à la réaction de chloration et à la réaction d'oxychloration. En particulier, le procédé selon l'invention présente l'avantage de faire appel à une fraction d'éthylène faiblement contaminée en hydrogène pour la réaction d' oxychloration et cela pour un coût peu élevé.
Un autre avantage de ce procédé est qu'il permet de séparer les composés comprenant au moins 3 atomes de carbone via la fraction C, composés généralement responsables d'une certaine inhibition lors de la pyrolyse du 1,2-dichloroéthane. Cette inhibition est due à la formation de dérivés tels que le 1,2-dichloropropane et les monochloroprapènes. Ces dérivés sont difficiles à séparer complètement du 1,2-dichloroéthane. Leur facilité de formation de radicaux allyliques stables explique leur effet inhibiteur puissant de la pyrolyse du 1,2-dichloroéthane qui s'opère par voie radicalaire. La formation de ces sous-produits contenant trois atomes de carbone et plus lourds constituerait par ailleurs une consommation inutile de réactifs et engendrerait des frais de destruction.
- 14 -.
Un autre avantage du procédé selon l'invention est qu'il permet de disposer sur un même site industriel d'un procédé tout à fait intégré allant de la source hydrocarbonée jusqu'au polymère obtenu au départ du monomère fabriqué.
Un dernier avantage du procédé selon l'invention est qu'il permettrait, par une modification des conditions de séparation des fractions telles que définies ci-dessous, de faire face à des situations où il est avantageux de valoriser une source extérieure de chlorure d'hydrogène, provenant d'une autre fabrication comme par exemple une unité de fabrication d'isocyanates. A l'inverse, on peut connaître la situation d'un marché intéressant de chlorure d'hydrogène qui conduise à une diminution de la part de l'oxychloration par rapport à la chloration.
Un mode de réalisation particulier du procédé selon l'invention va maintenant être illustré en faisant référence au dessin accompagnant la présente description. Ce dessin est constitué de la Figure 1 annexée, représentant schématiquement une forme d'exécution typique du procédé simplifié de fabrication de 1,2-dichloroéthane selon l'invention.
Le mélange de gaz 1 contenant de l'éthylène et d'autres constituants résultant du cracking de la source hydrocarbonée est introduit dans la colonne principale 2 qui est une colonne de distillation où il est séparé en 3 fractions différentes, à savoir la fraction 3 qui sort en tête de colonne 2 et qui est envoyée vers la chloration, la fraction 4 qui sort en pied de colonne 2 et la fraction 5 qui est soutirée latéralement de la colonne 2. :La fraction 5 est alors envoyée vers une colonne auxiliaire 6 de laquelle est extraite la fraction 7 qui est envoyée vers l'oxychloration. Le solde de la fraction 5 sous la forme d'un flux concentré en impuretés plus volatiles que l'éthylène 8 est renvoyé à la colonne 2. -15-É

Claims (4)

REVENDICATIONS
1 Procédé simplifié de fabrication de 1,2-dichloroéthane au départ d'une source hydrocarbonée selon lequel: a) on soumet la source hydrocarbonée à un cracking produisant un mélange de gaz contenant de l'éthylène et d'autres constituants; b) on sépare le mélange de gaz en une fraction légère renfermant une partie de l'éthylène (fraction A), en une fraction enrichie en éthylène (fraction B) et, éventuellement, en une fraction lourde (fraction C); c) on envoie la fraction A dans un réacteur de chloration et la fraction B dans un réacteur d'oxychloration, réacteurs dans lesquels la majeure partie de l'éthylène présent dans les fractions A et B est converti en 1,2-dichloroéthane; d) on sépare le 1,2dichloroéthane obtenu des flux de produits issus des réacteurs de chloration et d'oxychloration.
2 - Procédé de fabrication de 1,2-dichloréthane selon la revendication 1, caractérisé en ce que la source hydrocarbonée est choisie parmi le groupe constitué du naphta, du gazole, de liquide de gaz naturel, de l'éthane, du propane, du butane, de l'isobutane et de leurs mélanges.
3 - Procédé de fabrication de 1,2-dichloréthane selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que la source hydrocarbonée est choisie parmi le groupe constitué de l'éthane, du propane, du butane et des mélanges propane/butane.
4 - Procédé de fabrication de 1,2-dichloréthane selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le mélange de gaz issu du cracking comprend comme composés majoritaires de l'hydrogène, du monoxyde de carbone, du méthane et des composés comprenant de 2 à 7 atomes de carbone, et en ce que ledit mélange est séparé en les 3 fractions A, B et C, la fraction C contenant principalement de l'éthane et des composés comprenant au moins 3 atomes de carbone.
- Procédé selon la revendication 4, dans lequel la séparation en les 3 fractions A, B et C est effectuée au moyen d'une colonne principale - 16 -- (colonne Cl), la fraction A étant obtenue en tête de la colonne Cl, la fraction C en pied de la colonne Cl et la fraction B consistant en tout ou partie d'une fraction F qui est soutirée latéralement de la colonne Cl.
6 Procédé de fabrication de 1,2-dichloréthane selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que La fraction A contient de 10 % à 60 % en volume d'éthylène.
7 - Procédé de fabrication de 1,2-dichloréthane selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que aa fraction B contient de 40 % à 95 % en volume d'éthylène.
8 Procédé de fabrication de chlorure de vinyle caractérisé en ce que le 1,2-dichloroéthane obtenu par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 est soumis à une pyrolyse.
9 Procédé de fabrication de poly(chlorure de vinyle) par polymérisation du chlorure de vinyle obtenu par le procédé selon la revendication 8.
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