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" PROCEDE POUR LE TRAITEMENT DES HUILES D'HYDROCARBURES "
Cette invention a trait,à un procédé pour le traitement des huiles d'hydrocarbures et concerne plus particulièrement un procédé perfectionné pour la produc- tion d'hydrocarbures à faible point d'ébullitio appro- priés à leur emploi comma carburant pour moteurs ou appli- cations analogues. Toutefois, en ce qui concerne certaines de ses caractéristiques, le procédé n'est pas limite à Inapplication particulière mentionnée, étant donne que @ certaines phases du dit procédé sont susceptibles de re cevoir- des applications. plus générales.
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L'invention a principalement pour objet un procédé perfectionné pour traiter les huiles d'hydrocar- bures dans la phase de vapeur; un procédé dans lequel on évite le dépôt nuisible de carbone ; unprocédé dans lequel le carbone qui se forme nécessairement se préci- pite dans une partie prédéterminée du traitement et peut être éliminé facilement; un procédé dans lequel le car- bone est éliminé par la même opération que celle qui est employée pour préchauffer et déshydrater la matière de complément et, en général un procédé perfectionné pour le traitement des huiles d'hydrocarbures, particulièrement dans la phase de vapeur.
L'invention réside en outre dans le fait d'appliquer les caractéristiques sus-mentionnées conjoin- tement avec un procédé qui comprend l'emploi de vapeur d'eau et d'un agent. convenable ( terme qui comprend soit un agent, catalytique, soit un réactif chimique) et dans d'autresphases et combinaisons de phases qui ressorti- ront d'une façon plus détaillée de la description qui suit.
Dans le dessin annexé: Fig. 1 est une vue schématique d'un-appareil suivant l'invention; Fig. 2 est une coupe verticale du condenseur à injection ou d'une colonne à goudron;
Fig. 3 est une coupe transversale d'un des tuyaux du convertisseur.
Dans ce dessin, qui représente schématique- ment un appareil permettant de réaliser l'invention, A désigne.un alambic tubulaire muni d'un conduit d'admission A -et d. 'un conduit d'échappement A2 aboutissant à un;*
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détendeur ou chambre d'expension B A son extrémité supé-
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rieure cette chambre est reliée par des tuyaux ]±" à l'extrémité d'entrée du convertisseur .c... tandis qu'elle. est munie à son extrémité inférieure d'un tuyau B2 par lequel le résidu lourd ou lea hydrocarbures liquides peuvent être retirés..
Sur.le tuyau B est monté, directement avant son entrée dans le convertisseur un tuyau d'admission de vapeur D par lequel de la vapeur sous pression est refou- lée dans le convertisseur conjointement avec les vapeurs
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du tuyau Bt. L'extrémité de sortie du convertisse' 0 est reliée à un condenseur à injection ou colonne à gou-
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drion Ka, A son extrémité' supérieure* le condenseur E est muni d'une tuyère d'injection Z à laquelle la matière de complément provenant d'un rléser-voir 19 est délivrée par un tuyau F Dans sa partie supérieure le condenseur
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â injection B est muni d'un tuyau G aboutissant à une tour de fractionnement ou de lavage lit tandis qu.'il est muni à son extrémité inférieure d'un eandixlt l'retournant a l'extrémité d'admission, A de l'alambic tabulaire A.
La tour H est aussi munie* à son extrémité inférieure
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d'un conduit Ii: re1.ié .au. c6ndùit l. et à san extrémité supérieure. d'un tuy att g ¯ aboutissant à un condenseur It.
L'extrémité inférieure du. condenseur ± est reliée par un tuyau lt" à un décanteur !±#. Comme le produit arrivant dû eondenseur- ,c6'ntierit à la fois- de l'eau cie 1-lhydro- carbure à létat liquide et un gaz fixe, le décanteur- M est agencé pour séparer ces éléments de la manière sui- vante: A l'extrémïté,infêrieure du décanteur se trouve un tuyau à eau ou colonne 1[ servant à éliminer l'eau condensée, tandis que l'extrémité supérieure est munie
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d'un tuyau 0 servant a. éliminer l'huile d*hydrcxearbure
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résultante. Le gaz fixe est évacué par un tuyau O
La construction du convertisseur est générale- ment, comme représenté fig 1., la suivante: le tuyau:B par lequel les vapeurs quittent le détendeur B débouche dans le collecteur C du convertisseur.
Ce collecteur est divisé en une section supérieure et une section inférieure par une paroi C2 et il est relié à un collecteur analo- gue par dea tuyaux q Les vapeurs arrivant dans le' convertisseur se rendent par le groupe supérieur des tu- yaux au collecteur C3 et reviennent par les tuyaux in- férieur Q à la partie inférieure du collecteur c d'où ils se rendent par le tuyau d'échappement C4 au condenseur à injection ou colonne à goudron E Les ouvertures Q pré- vues à l'extrémité des tuyaux ±. reçoivent des sections allant progressivement en diminuant du sommet vers la base, afin que la vitesse d'écoulement par les tubes supé- rieurs soit plus faible que par les tubes inférieurs.
Le contenu des tubes supérieurs est ainsi chauffé pendant un temps plus long que le contenu des tubes inférieurs, ce qui équilibre l'effet de chauffage en raison du fait que les tubes inférieurs sont soumis à la température la plus élevée. D'autres moyens peuvent être employés à cet effet.
Par exemple, on obtiendrait le même résultat en donnant à la section transversale de l'agent diverses grandeurs pour régler le débit.
Comme: représenté fig. 3 les tubs de conver- tisseur sont remplis de l'agent. Cet agent peut être de l'oxyde ferrique, ¯ou.autre matière convenable, et on a prévu une disposition perfectionnée pour monter et suppor- ter cet agent à l'intérieur des tubes. l'oxyde ferrique - ou autre agent est transformé en une masse plastique dont on fait des barres qui ont sensiblement la forme d'une
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étoile en section transversale. Les barres S ont préfé- rablement unelongueur moindre que les tubes Q et sont consécutivement décalés,, comme le montre la fig. 3 de façon à obliger les vapeurs à entrer en contact plus complètement avec l'agent.
Cette disposition des barres
S A non seulement comme résultat que l'oxyde ferrique ou autre agent offre une grande surface avec laquelle les vapeurs peuvent entrer en contact, mais augmente la durée des. tubes- q En donnant aux barres la forme d'une étoile en section transversale, il n'existe que deux pointa de contact entre ces barres et le tube..
De plus, au lieu que les vapeurs passent à travers l'agent, elles passent entre ce dernier et les parais internes des tu- bes du convertisseur et empruntent directement la chaleur des parois, Les barres sent formées en mélangeant
1'*oxyde ferrique avec une matière plastique convenable qui est alors refoulée à travers une presse-filière conve- nable pour recevoir la forme voulue en section trana- versale
On décrira maintenant d'une façon détaillée le condenseur à injection ou colonne à goudron 33 dont la construction est la suivante:
En quittant le conver- tisseur c les vapeurs sont délivrées dans la chambre E du condenseur E La tuyère F disposée à l'extrémité su- périeure de cette chambre est agencée pour injecter la matière de complément liquide et pour mélanger cette matière avec les vapeurs.. On favorise le mélange en dis- posant des boules ou pièces métalliques 7 à travers les- quelles le mélange de vapeurs du convertisseur et duli- quide de complément descend à la chambre F2 avant d'at teindre la chambre d'évacuation à la sortie de' la- quelle les vapeurs se rendent par le tuyau J à la tour de fractionnement au de lavage H Pour faciliter le net-
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toyage des boules métalliques T il est prévu une dispo- sition perfectionnée.
Ces boules métalliques sont formées séparément de façon à. offrir une grande surface exposée, mais sont montées par couronnes ou séries enfilées chacu- ne séparément sux un fil métallique - .De cette façon, ces éléments peuvent être enlevé's rapidement en vue du nettoyage chaque fois que cela devient nécessaire. Le fonc- tionnement du condenseur à injection ou colonne à goudron
E pourra être décrit de la façon la plus commode en se ré- . férant au procédé indiqué plus loin, mais il est bien en- tendu que bien que cet appareil convienne particulièrement en vue de son application à ce procédé, certaines des carace téristiques les plus générales de l'invention ne sont pas limitées à cette application* le procédé et diverses pha- ses du dit procède pouvant être réalisées dans tout appa- reil convenable..
Dans ce procéda. l'hydrocarbure à traiter pénètre par le conduit d'admission A dans l'alambic A où sa température s'élève jusqu'à, environ 425 C cette température pouvant toutefois varier suivant les carac- téristiques de la matière de chargement.
Les huiles chauffées pass'ent alors par le tuyau d'échappement sous une certaine pression, par exemple kilog par centimètre carré, et pénètrent dans le détendeur B En raison de la diminution brusque de la pression, les éléments les plus légers se valorisent complètement et lest vapeurs se rendent par le tuyau b à une température d'environ 370 C à l'extrémité d'entrée du convertisseur 0. Les éléments lourds sont évacués par le tuyau B2 tout poids spécifique désiré pouvant être ob- tenu en réglant le degré de chauffage dans l'alambic et la pression dans le détendeur.
Au moment où les éléments les plus légers sont sur le point de péné'trer dans le
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convertisseurs, ils se mélangent avec de la vapeur d'eau sous pression.. et le mélange de vapeurs d'huiles et de vapeur d'eau est alors soumis à l'action de 1* agent que renferme le convertisseur- à une température d'environ
575 c ce qui a pour effet que les vapeurs d'huiles ab- sorbent une certaine proportion de l'hydrogène de la va- peur d'eau.. lorsqu'on refroidit les vapeurs de la tempé- rature élevée du convertisseur à la température désirée pour la tour de fractionnement et le condenseur, on éprou- ve des difficultés pour empêcher l'appareil d'être rendu impropre au fonctionnement par les dépôts de carbone..
La demanderesse a découvert que la majeure partie du carbone se dépose pendant le refroidissement de la température de 575 c du convertisseur à une température d'environ 370 C et que, si l'on abaisse la température au-dessous de ce point., la quantité de carbone qui se dépose est très faible.
On utilise cette découverte pour'appliquer au pro- cédé une phase additionnelle grâce à laquelle les vapeurs arrivant du condenseur sont amenées à se mélanger dans la colonne à goudron E avec la matière de complément ar- rivant du réservoir F2 Dans- cette action, les vapeurs se refroidissent à une température d'environ 2300 C et le carbone se dépose dans le liquide que renferme la par- tie inférieure de la chambre E2 ce dépôt du carbone dans le liquide permet d'enlever commodément le dit carbone à certains intervalles prédéterminés quand le liquide qui se trouve à la partie inférieure de la chambre E2 devient trop épais-.. Une porte de nettoyage E4 est prévue dans cet- te chambre à cet effet.
Dans la pratique* on cnstate qu il n'est pas nécessaire d'enlever ce liquide plus souvent qu'une fois toutes les' quarante-huit heures.
L'emploi de la matière de complément dans le
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condenseur à injection pour refroidir les vapeurs prove- nant du convertisseur a d'autres rôles importants, notam- ment celui de permettre au.condenseur de se comporter à la façon d'un appareil de distillation ou déliminatin pour retirer la teneur en gazoline de la charge fraîche d'hydrocarbure et celui de déshydrater cette charge avant son passage par le tuyauta l'extrémité d'entrée A de l'alambic.
Cet emploi permet aussi de régler le point extrême des vapeurs arrivant de la tour de fractionnement, à laquelle les;vapeurs provenant du condenseur à injection arrivent par les tuyaux . La tour' de fractionnemnt H peut être de toute construction bien connue et, dans cer- tains cas, on peut lui substituer une tour de lavage . Les vapeurs qui se vaporisent à la température désirée, par exemple à 222 C. environ, ou à une température inférieure, sortent de la tour de fractionnement ou de lavage ¯4 par le tuyau pour pénétrer dans le condenseur L tandis que les fractions à point d'ébullition plus élevé sont rame- nées par le tuyau 2* et le tuyau 1 à l'almbic A en vue= d'un nouveau traitement.
Les vapeurs d'huiles et d'eau:, se condensent alors de la; manière usuelle dans le condenseur
L et se s'eparent, comme précédemment décrite dans le dé- canteur M
On a représenté et décrit le procédé en combi- naison avec un appareil, mais il est bien entendu que l'invention ne doit pas être considérée comme limitée à @ la mise en pratique du procédé 'dans .un appareil particu- lier ni aux températures ou combinaisons de phases du procédé.
E outre quoique on ait représenté' et décrit l'application, d'huiles d'hydrocarbures dans le condenseur à injection, il est bien entendu qu'on pourrait employer de l'eau ou un autre.liquide et d'autre moyens de refroi- dissement qu'un condenseur à injection.
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"PROCESS FOR THE TREATMENT OF HYDROCARBON OILS"
This invention relates to a process for the treatment of hydrocarbon oils and more particularly relates to an improved process for the production of low boiling point hydrocarbons suitable for their use as fuel for engines or applications. analogous cations. However, as regards some of its characteristics, the process is not limited to the particular application mentioned, since certain phases of said process are susceptible to applications. more general.
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The main object of the invention is an improved process for treating hydrocarbon oils in the vapor phase; a process in which the harmful deposition of carbon is avoided; a process in which the carbon which is necessarily formed precipitates in a predetermined part of the process and can be easily removed; a process in which the carbon is removed by the same operation as that employed to preheat and dehydrate the make-up material and, in general, an improved process for the treatment of hydrocarbon oils, particularly in the vapor phase.
The invention further resides in applying the above-mentioned characteristics in conjunction with a process which comprises the use of steam and an agent. suitable (term which includes either an agent, catalytic or chemical reagent) and in other phases and combinations of phases which will emerge in more detail from the description which follows.
In the attached drawing: Fig. 1 is a schematic view of an apparatus according to the invention; Fig. 2 is a vertical section of the injection condenser or of a tar column;
Fig. 3 is a cross section of one of the converter pipes.
In this drawing, which schematically represents an apparatus for carrying out the invention, A denotes a tubular still provided with an inlet duct A -and d. 'an A2 exhaust duct leading to a; *
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regulator or expansion chamber B At its upper end
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higher this chamber is connected by pipes] ± "to the inlet end of the converter .c ... while it. is provided at its lower end with a pipe B2 through which the heavy residue or liquid hydrocarbons can be removed ..
On the pipe B is mounted, directly before entering the converter a steam inlet pipe D through which pressurized steam is delivered into the converter together with the vapors.
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of the Bt pipe. The outlet end of the '0 converter is connected to an injection condenser or column with gou-
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drion Ka, At its upper end * the condenser E is fitted with an injection nozzle Z to which the additional material coming from a reser-see 19 is delivered by a pipe F In its upper part the condenser
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â injection B is provided with a pipe G terminating in a fractionation tower or bed washing while it is provided at its lower end with an eandixlt the returning to the inlet end, A of the tabular still A.
Tower H is also equipped * at its lower end
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of a conduit Ii: re1.ié .au. c6ndùit. and at its upper end. of a pipe att g ¯ leading to a condenser It.
The lower end of the. condenser ± is connected by a pipe lt "to a settling tank! ± #. As the product arriving from the condenser, consists of both liquid water and a fixed gas. decanter- M is arranged to separate these elements as follows: At the lower end of the decanter is a water pipe or column 1 [serving to remove condensed water, while the upper end is provided
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of a pipe 0 serving a. remove hydrocxearbide oil
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resulting. The fixed gas is evacuated through a pipe O
The construction of the converter is generally, as shown in fig 1., the following: the pipe: B through which the vapors leave the regulator B opens into the manifold C of the converter.
This manifold is divided into an upper section and a lower section by a wall C2 and it is connected to a similar manifold by pipes. The vapors entering the converter go through the upper group of pipes to the manifold C3 and return through the lower pipes Q to the lower part of the manifold c from where they go through the exhaust pipe C4 to the injection condenser or tar column E The openings Q provided at the end of the pipes ±. receive sections progressively decreasing from the top to the bottom, so that the flow velocity through the upper tubes is lower than through the lower tubes.
The contents of the upper tubes are thus heated for a longer time than the contents of the lower tubes, which balances the heating effect due to the fact that the lower tubes are subjected to the higher temperature. Other means can be used for this purpose.
For example, the same result would be obtained by giving the cross section of the agent various sizes to control the flow rate.
As: shown in fig. 3 the converter tubes are filled with the agent. This agent may be ferric oxide, or other suitable material, and an improved arrangement has been provided for mounting and supporting this agent within the tubes. ferric oxide - or other agent is transformed into a plastic mass of which one makes bars which have approximately the shape of a
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star in cross section. The S bars are preferably of a shorter length than the Q tubes and are consecutively offset, as shown in fig. 3 so as to force the vapors to come into full contact with the agent.
This arrangement of bars
S Not only does the ferric oxide or other agent provide a large surface area with which vapors can come into contact, but increases the duration of. tubes- q By giving the bars the shape of a star in cross section, there are only two contact points between these bars and the tube.
In addition, instead of the vapors passing through the medium, they pass between the latter and the internal walls of the converter tubes and borrow the heat directly from the walls. The bars are formed by mixing
The ferric oxide with a suitable plastic material which is then forced through a suitable die press to receive the desired shape in cross section
The injection condenser or tar column 33 will now be described in detail, the construction of which is as follows:
On leaving the converter c the vapors are delivered into the chamber E of the condenser E The nozzle F disposed at the upper end of this chamber is arranged to inject the liquid supplemental material and to mix this material with the vapors. Mixing is promoted by placing metal balls or pieces 7 through which the mixture of vapors from the converter and the additional liquid descends to the chamber F2 before reaching the discharge chamber at the outlet. from which the vapors go through the pipe J to the fractionation tower to the washing H To facilitate the cleaning
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cleaning the metal balls T an improved arrangement is provided.
These metal balls are formed separately so as to. offer a large display area, but are mounted by crowns or strung series each separately on a metal wire -. In this way, these elements can be removed quickly for cleaning whenever it becomes necessary. The operation of the injection condenser or tar column
E can be most conveniently described by re-. referring to the process indicated below, but it is understood that although this apparatus is particularly suitable for its application to this process, some of the more general characteristics of the invention are not limited to this application. process and various stages of said process which can be carried out in any suitable apparatus.
In this proceeded. the hydrocarbon to be treated enters through the inlet pipe A into the still A where its temperature rises to approximately 425 ° C., this temperature however being able to vary according to the characteristics of the loading material.
The heated oils then pass through the exhaust pipe under a certain pressure, for example kilog per square centimeter, and enter the regulator B Due to the sudden decrease in pressure, the lightest elements are fully valued and Ballast vapors flow through pipe b at a temperature of about 370 C to the inlet end of converter 0. Heavy elements are discharged through pipe B2 any desired specific weight can be obtained by adjusting the degree of heating in the still and pressure in the regulator.
As the lightest elements are about to enter the
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converters, they are mixed with pressurized water vapor .. and the mixture of oil vapors and water vapor is then subjected to the action of 1 * agent contained in the converter at a temperature of 'about
575 c which causes the oil vapors to absorb a certain proportion of the hydrogen from the water vapor .. when the vapors are cooled from the high temperature of the converter to the temperature desired for the fractionation tower and condenser, there are difficulties in preventing the apparatus from being rendered inoperable by carbon deposits.
Applicants have found that most of the carbon is deposited during cooling from the temperature of 575 C of the converter to a temperature of about 370 C and that if the temperature is lowered below this point. very little carbon is deposited.
This finding is used to apply an additional step to the process whereby the vapors arriving from the condenser are caused to mix in the tar column E with the make-up material arriving from the tank F2. vapors cool to a temperature of about 2300 C and the carbon is deposited in the liquid contained in the lower part of the chamber E2 this deposition of carbon in the liquid makes it possible to conveniently remove said carbon at certain predetermined intervals when the liquid which is in the lower part of the chamber E2 becomes too thick. A cleaning door E4 is provided in this chamber for this purpose.
In practice, it has been found that it is not necessary to remove this liquid more often than once every forty-eight hours.
The use of the complementary material in the
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injection condenser for cooling the vapors coming from the converter has other important roles, in particular that of allowing the condenser to behave like a distillation apparatus or deliminatin to remove the gasoline content of the gasoline. fresh charge of hydrocarbon and that of dehydrating this charge before it passes through the pipe at the inlet end A of the still.
This use also makes it possible to adjust the end point of the vapors arriving from the fractionation tower, at which the vapors coming from the injection condenser arrive through the pipes. The H fractionation tower can be of any well known construction and in some cases a wash tower can be substituted. The vapors which vaporize at the desired temperature, for example at approximately 222 C., or at a lower temperature, exit the fractionation or washing tower ¯4 through the pipe to enter the condenser L while the fractions at point boiling point are returned through pipe 2 * and pipe 1 to almbic A for further processing.
The oil and water vapors :, then condense from the; usual way in the condenser
L and separate, as previously described in the decoder M
The process has been shown and described in conjunction with an apparatus, but it should be understood that the invention is not to be construed as limited to the practice of the process in a particular apparatus or to the temperatures. or combinations of process phases.
Besides, although the application of hydrocarbon oils in the injection condenser has been shown and described, it is understood that water or other liquid and other means of cooling could be used. - said that an injection condenser.