<Desc/Clms Page number 1>
"Procédé et appareils pour le traitement des hydrocarbures lourds".-
L'invention, a pour objet un procédé et un appareil pour le traitement des hydrocarbures lourds tels que les huiles de pétrole et, en particulier, un procédé et un appareil permettant d'obtenir le rendement maximum en hy- drocarbures légers condensables à partir d'hydrocarbures lourds.
L'un des buts de l'invention consiste à prévoir une méthode et un appareil pour la production continue d'es- sence et d'autres hydrocarbures légers sous pression a une température de cracking dans une chaudière fermée compre- nant un réseau de tubes de chauffage aboutissant à un col- lecteur inférieur et à un collecteur supérieur, ces collec- teuré se trouvant placés au-dessous de canaux de communi-
<Desc/Clms Page number 2>
cation postérieur et antérieur. Ces canaux sont eux-mêmes reliés à un réservoir supérieur qui est a. son tour relié par un conduit de dégagement de vapeur et par un conduit de reflux à une tour à chicanes d'un type connu. La pro- duction continue d'essence ou d'autres hydrocarbures lé- gers est liée à l'introduction de matières premières frai- - ches par la tour à chicanes.
Cette tour laisse échapper d'une manière continue l'hydrocarbure léger produit et ren- voie continuellement à la chaudière soit librement, soit d'une manière forcée, les produits lourds de la distilla- tion.
Il se produit également une évacuation continue d'une partie du contenu de la chaudière appréciable en comparai- son de la matière fraiche que l'on amène d'une manière con- tinue à la tour à chicanes. Toutes ces fonctions sont ob- tenues par une circulation cyclique forcée de tout le conte- nu de la chaudière.
Un autre but de l'invention consiste à éviter l'accu- mulation excessive de la matière qui revient de la tour à la chaudière, y compris la matière brute de charge, en une partie quelconque de la tour et à maintenir l'arrivée nor- male de ces matières de retour dans la chaudière, en un point tel que les matières contenues dans la chaudière par- courent dans c elle-ci un trajet libre suffisamment long pour que toutes les matières gazeuses ou les produits de tête soient évacués avant d'être entraînés dans la circulation du faisceau tubulaire.
Il est surtout nécessaire d'éviter une telle accumulation dans la tour lorsqu'on a en vue l'obtention d'essence très volatile, ce qui nécessite un accroissement correspondant des matières faisant retour de la tour à la chaudière,
Un autre objet de l'invention consiste à n'admettre continuellement dans le faisceau tubulaire que des produits intermédiaires complètement dépouillés de leurs produits
<Desc/Clms Page number 3>
gazeux ou produits de tête entraînes au coursdu trajet libre qu'effectuent les matières sur toute la longueur du cylindre longitudinal.
On évite ainsi la séparation de matières à l'état de vapeur à l'intérieur même du faisceau tubulaire et, par suite, la formation de dépota de carbone sur la surface intérieure de ces tubes, avec tous les in- convénients qui en résultent*
Un autre but de l'invention consiste à renvoyer con- tinuellement à la chaudière tout ce qui s'écoule à la par- tie inférieure de la tour à chicanes, y compris la matière brute de chargement, de telle manière et à l'aide d'un ap- pareil combiné de telle façon que ces produits en retour soient chauffés d'une manière préliminaire dans un trajet fermé disposé à contre courant par rapport au courant qui circule rapidement.
Ces matières' ainsi renvoyées a la chau- dière arrivent dans cette chaudière librement et rejoignant le courant continu de la chaudière mis en circulation forcée à la sortie du parcours qu'il exécute de bas en haut à tra- vers le conduit vertical antérieur, ce dispositif de déver- sement ayant ainsi pour effet d'absorber d'une manière con- tinue l'accroissement de potentiel et d'énergie cinétique dûs à la vaporisation des produits légers du courant de retour et favorisant la dispersion étroite des produits plus lourds dans le courant circulatoire, tout en produi- sant le minimum de perturbations dans les conditions de température et de pression, les proportions de chargement ordinaire, la production d'essence et le courant de pro- duits évacués,
Un but supplémentaire de l'invention consiste à in- troduire tous les adsorbants dans la chaudière d'une ma nière telle et à l'aide d'un appareil tel qu'ils rencontrent dès le début, librement, sous un angle convenable, le courant continu de produit dans la chaudière, mis en air- culation. forcée, dans le trajet de ces produits de bas en.
<Desc/Clms Page number 4>
haut à travers le conduit vertical antérieur au commencement de sa zone de tension superficielle minimum. Ces disposi- tifs assurent une action adsorptive maximum dans la zone où les produits passent librement de la phase liquide à la phase gazeuse, En outre, ils assurent l'utilisation d'une partie de l'énergie cinétique du courant circulatoire diri- gé de bas en haut, comme il a été dit, pour produire un effet dispersif maximum dans ce courant.
Un autre objet de l'invention est de renvoyer à la chaudière tous les produits qui s'écoulent à la base de la tour, ainsi que la matière première de chargement et les adsorbants, d'une manière telle et par un appareil tel que l'on réduise au minimum l'effet nuisible que ces matières arrivant dans la chaudière pourraient avoir sur la tempé- rature du courant de matières qui circule dans la chaudière.
Une méthode connue pour introduire dans la chaudière les matières qui s'écoulent de la tour, consiste à les faire arriver par l'extrémité postérieure du cylindre lun- gitudinal supérieur en un point qui se trouve au-dessous du niveau normal de liquide. Une autre méthode, également connue, pour l'introduction de ces produits consiste à les faire arriver directement dans le conduit vertical pos- térieur de manière qu'ils soient immédiatement entraînés dans le courant circulatoire au moment où ce dernier va pénétrer dans le faisceau tubulaire..
Le premier de ces prooédés présente l'inconvénient d'amener le résidu de la tour, les matières fraîches de chargement, etc.. en sens inverse de la circulation provo- quée dans la chaudière dont une partie de l'énergie ci- nétique est ainsi dépensée à@retarder les matières introduites dans la chaudière.
Ce ralentissement est BOUM vent tel qu'il se produit une accumulation dans la tour, d'où résulte une irrégularité d'alimentation de là chaudière et, ce qui est encore plus dangereux, l'arrivée intermittente
<Desc/Clms Page number 5>
et par paquets brusques dans la chaudière d'un volume relaw tif considérable de matières accumulées ayant un point d'é- bullition relativement bas,, Ces irrégularités d'alimenta- tion et ces arrivées brusques dans la chaudière a la manière qui vient d'être indiquée, sont préjudiciables tant à la sé- curité des opérateurs qu'à la production régulière des hy- drocarbures légers.
La seconde méthode d'arrivée des matières qui s'écou- lent de la tour présente l'inconvénient que tout ce qui s'écoule de la tour arrive directement dans la circulation tubulaire avec les gaz ou les produits de tête entraînés.
Dans ces conditions, les produits gazeux entraînés se se- parent dans les tubes qui sont ainsi surchauffés le long des surfaces de dégagement des gaz. Il en résulte un dépôt de carbone sur la surface interne de ces tubes et par suite, en dernière analyse, le raccourcissement du circuit.
Pour éviter des inconvénients, tout le liquide arri- vant à la chaudière : évacuation de la tour, matières franches de chargement et adsorbants, a.rrive suivant une ligne qui pénètre dans le cylindre longitudinal supérieur à sa partie postérieure, de préférence en un point situé près du fond de ce cylindres Immédiatement après son arriw vée dans le cylindre, on divise de préférence le flux en deux ou plusieurs branches de manière à avoir une section totale wensiblement plus grande que la section d'entrée* Ces diverses branches de courant sont dirigées suivant une ligne parallèle à l'axe longitudinal de la chaudière vers la partie avant de cette dernière, puis retournent à nouveau vers l'arrière de la chaudière.
De cette manière, le courant de matières introduites débouche directement dans le trajet des matières qui sortent du conduit vertical antérieur. Il en résulte que toutes ces matières introduites sont chauf- fées sensiblement à la température du contenu général de la chaudière et que ces matières introduites le sont d'une
<Desc/Clms Page number 6>
façon telle et en un point tel que l'on obtienne les résul- tats mentionnés précédemment..
Pour permettre de mieux comprendre la méthode et l'ap- pareil utilisés, ceux-ci vont être expliqués plus en détail en se reportant aux dessins annexés dans lesquels :
La figure 1 est une élévation, en partie coupée, des dispositifs suivant l'invention.
La figure 2 est un plan de la moitié inférieure du cylindre horizontal supérieur.
La figure 3 est une coupe longitudinale du même cy- lindre montrant une variante dans la disposition de la tuyauterie*
Les appareils sont constitués par un cylindre longi- tudinal supérieur 1, auquel se raccordent des conduits antérieur et postérieur 2 et 3 qui relient ce cylindre aux collecteurs supérieur 4 et inférieur 5. Entre ces collec- teurs est disposé le faisceau tubulaire 6, chauffé par le foyer 7. Les produits contenus dans la chaudière sont mis en circulation forcée par un propulseur ou une hélice 8 disposée dans le conduit vertical postérieur 3 et actionnée par le moteur 9 au moyen de l'arbre 10 passant dans la botte presse-étoupe 11.
Le cylindre supérieur porte un indicateur de niveau 12, une soupape de sûreté 13 et un conduit de vapeur 14 se ren- dant à la tour à chicanes 15. Le résidu de cette tour re- vient au cylindre par la tuyauterie 16, celle-ci se divise en plusieurs branchements de préférence deux, 17, 17'.
Voici comment fonctionne le dispositif
On le charge avec des hydrocarbures lourds de manière que le niveau arrive sensiblement en 18 dans le cylindre supérieur 1, ce que l'on voit à l'aide de l'indicateur de niveau 12. L'huile lourde est chauffée par un foyer 7 à une pression et à une température qui paraissent les plus appropriées pour obtenir le rendement et la qualité désirée
<Desc/Clms Page number 7>
de l'hydrocarbure léger dont on a la production en vue. En même temps, on fait fonctionner l'hélice 8 de manière à entretenir la circulation forcée,,
Dès que les hydrocarbures légers commencent a se pro- duire, on envoie dans l'appareil de la matière première brute et des adsorbants, a la pression qui règne à l'intérieur de la chaudière, au moyen d'une pompe de chargement 19.
Ces produits arrivent par le robinet 21, la. tuyauterie 20, le clapet de retenue 22 et se déversent à la partie supérieure
23 de la tour. Du dispositif de déversement 24, les pro- duits descendent dans la tour a chicanes en sens inverse des vapeurs d'essence et d'huile légères qui s'élèvent dans la tour où elles ont pénétré par la tuyauterie 14.
Les parties légères, partiellement dépouillées de leurs produits de queue et consistant principalement en essence, s'échappent continuellement a la partie supérieure de la tour par la tuyauterie 25, franchissent le robinet de ré- glage 26 et sont extérieurement soumises au raffinage* Les produits lourds, réunis à la matière de chargement fraiche et aux adsorbants, ajoutés, arrivent au cylindre longitudinal 1 par la tuyauterie 16. Celle-ci, après son entrée dans le cylindre, se divise en deux branches 17 et 17' dans les- quelles le courant de matières arrivant a la chaudière su- bit un chauffage préalable qui 1''amène sensiblement à la tem- pérature des matières qui circulent dans la chaudière.
Les tuyaux 17 et 17' se terminent par des boucles 28, 28' à l'extrémité desquelles le courant de produits d'addition s'échappe dans le courant arrivant par le conduit vertical antérieur sous l'influence du dispositif de cir- culation forcée, Une partie de l'énergie cinétique et de l'énergie calorifique du courant circulatoire est dépen" sée à vaporiser et à entraîner mécaniquement les matières gazeuses et légères contenues dans les produits ajoutés;
l'extraction définitive de tous les produits à point d'é-
<Desc/Clms Page number 8>
bullition bas de produit lorsque les matières ajoutées se mélangent avec le courant des matières qui circulent et traversent avec lui le cylindre supérieur,, Il en ré- suite qu'en pratique le courant de matières qui pénètre dans le conduit vertical postérieur ne renferme plus de pro- duits légers entraînes et, par suite, ne peut plus donner lieu aux inconvénients mentionnés précédemment.
Dans la figure 3, la canalisation de retour de la tour à la chaudière pénètre dans l'extrémité .postérieure de la chaudière 1 au voisinage de son sommet, suit la chaudière à son intérieur, parallèlement à son axe, en 27, et se termina par une. boucle 29 dirigée vers le bas et vers l'arrière de manière que la'sortie des matières se fasse dans une dire.-.- tion tangente au courant qui sort de bas en haut du con- 'duit vertical antérieur pour se rendre dans le cylindre lon- gitudinal.
Si l'on désire fabriquer de l'essence contenant une proportion anormalement élevée de composants dont le point d'ébullition est inférieur à 82 , ou si l'on désire obtenir un effet d'aspiration sur le courant arrivant de la tour à la chaudière, on fait arriver le courant en question de manière qu'il fasse, avec le courant qui s'échappe du conduit vertical antérieur, un angle compris entre 0 et 45 et dépendant de l'action désirée.
Mais, lorsque l'on désire avoir de l'essence de qualité courante, il est préférable d'utiliser un angle d'arrivée variant de 45 à 90 . Une des caractéristiques de l'invention réside dans le fait que le courant de matières venant de la tour entre dans le cylindre supérieur' et circule dans ce cylindre à l'intérieur d'un tube, en sens inverse du contenu du cylindre de manière à produire un échange de chaleur, mais que les matières ve- nant de la tour ne s'échappent pas dans le cylindre suivant un angle dirigé en sens inverse du courant qui circule dans ce cylindre.
<Desc / Clms Page number 1>
"Process and apparatus for the treatment of heavy hydrocarbons" .-
The invention relates to a method and apparatus for the treatment of heavy hydrocarbons such as petroleum oils and, in particular, to a method and apparatus for obtaining the maximum yield of condensable light hydrocarbons from oil. heavy hydrocarbons.
One of the objects of the invention is to provide a method and apparatus for the continuous production of gasoline and other light hydrocarbons under pressure at a cracking temperature in a closed boiler comprising a network of tubes. of heating leading to a lower collector and an upper collector, these collector being placed below the communication channels.
<Desc / Clms Page number 2>
posterior and anterior cation. These channels are themselves connected to an upper reservoir which is a. in turn connected by a vapor release duct and by a reflux duct to a baffle tower of a known type. The continuous production of gasoline or other light hydrocarbons is linked to the introduction of fresh raw materials through the baffle tower.
This tower continuously releases the light hydrocarbon produced and continuously returns to the boiler, either freely or by force, the heavy products of the distillation.
There is also a continuous discharge of a portion of the contents of the boiler which is appreciable in comparison with the fresh material which is continuously fed to the baffle tower. All these functions are obtained by forced cyclic circulation of the entire contents of the boiler.
Another object of the invention is to prevent excessive build-up of the material returning from the tower to the boiler, including the raw feed material, in any part of the tower and to keep the inlet normal. - male of these materials returning to the boiler, at such a point that the materials contained in the boiler travel in it a free path long enough for all gaseous materials or overhead products to be discharged before d 'be drawn into the circulation of the tube bundle.
It is above all necessary to avoid such an accumulation in the tower when the aim is to obtain very volatile gasoline, which requires a corresponding increase in the material returning from the tower to the boiler,
Another object of the invention consists in continuously admitting into the tube bundle only intermediate products completely stripped of their products.
<Desc / Clms Page number 3>
gaseous or overhead products entrained during the free path of the materials along the entire length of the longitudinal cylinder.
This prevents the separation of materials in the vapor state inside the tube bundle itself and, consequently, the formation of carbon deposits on the inside surface of these tubes, with all the resulting drawbacks *
Another object of the invention is to continuously return to the boiler all that flows to the lower part of the baffle tower, including the raw material for loading, in such a manner and with the aid of of a combined apparatus such that these return products are heated in a preliminary manner in a closed path arranged against the current to the rapidly flowing current.
These materials thus returned to the boiler arrive in this boiler freely and join the direct current of the boiler put into forced circulation at the exit of the path which it executes from bottom to top through the previous vertical duct, this pouring device thus having the effect of continuously absorbing the increase in potential and kinetic energy due to the vaporization of the light products of the return stream and favoring the narrow dispersion of the heavier products in the circulatory current, while producing the minimum of disturbances in the conditions of temperature and pressure, the proportions of ordinary loading, the production of gasoline and the flow of evacuated products,
A further object of the invention consists in introducing all the adsorbents into the boiler in such a manner and with the aid of an apparatus such that they encounter from the start, freely, at a suitable angle, the direct current of product in the boiler, put into airculation. forced, in the path of these products from bottom to.
<Desc / Clms Page number 4>
high through the vertical duct anterior to the beginning of its minimum surface tension zone. These devices ensure maximum adsorptive action in the zone where the products pass freely from the liquid phase to the gas phase. In addition, they ensure the use of part of the kinetic energy of the circulatory current directed from bottom up, as has been said, to produce a maximum dispersive effect in this stream.
Another object of the invention is to return to the boiler all the products which flow at the base of the tower, as well as the raw material for loading and the adsorbents, in such a manner and by an apparatus such as the The detrimental effect that these materials entering the boiler might have on the temperature of the material stream flowing through the boiler is minimized.
A known method of introducing the materials which flow from the tower into the boiler consists in passing them through the posterior end of the upper longitudinal cylinder to a point which is below the normal liquid level. Another method, also known, for the introduction of these products consists in making them arrive directly in the posterior vertical duct so that they are immediately drawn into the circulatory current when the latter enters the tube bundle. ..
The first of these prooédés has the drawback of bringing the residue from the tower, the fresh loading materials, etc. in the opposite direction to the circulation caused in the boiler, part of the kinetic energy of which is thus spent in delaying the materials introduced into the boiler.
This slowdown is Boom wind such that an accumulation occurs in the tower, resulting in an irregular supply to the boiler and, what is even more dangerous, the intermittent arrival.
<Desc / Clms Page number 5>
and in sudden bursts in the boiler of a considerable relative volume of accumulated material having a relatively low boiling point, These irregularities of feed and these sudden inflows into the boiler in the manner which comes from be indicated, are detrimental both to the safety of operators and to the regular production of light hydrocarbons.
The second method of supplying materials flowing from the tower has the disadvantage that everything flowing from the tower goes directly into the tubular circulation with the entrained gases or overheads.
Under these conditions, the entrained gaseous products separate in the tubes which are thus superheated along the gas release surfaces. This results in a deposit of carbon on the internal surface of these tubes and consequently, in the final analysis, the shortening of the circuit.
To avoid inconvenience, all the liquid arriving at the boiler: discharge from the tower, free loading materials and adsorbents, arrives along a line which penetrates into the upper longitudinal cylinder at its rear, preferably at a point located near the bottom of this cylinder Immediately after its arrival in the cylinder, the flow is preferably divided into two or more branches so as to have a total section wensibly larger than the inlet section * These various current branches are directed along a line parallel to the longitudinal axis of the boiler towards the front of the latter, then return again towards the rear of the boiler.
In this way, the stream of introduced materials emerges directly into the path of the materials leaving the front vertical duct. As a result, all of these introduced materials are heated substantially to the temperature of the general contents of the boiler and that these introduced materials are of a
<Desc / Clms Page number 6>
in such a way and at such a point that the results mentioned above are obtained.
To allow a better understanding of the method and the apparatus used, these will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings in which:
Figure 1 is an elevation, partly cut away, of the devices according to the invention.
Figure 2 is a plan of the lower half of the upper horizontal cylinder.
Figure 3 is a longitudinal section of the same cylinder showing a variant in the arrangement of the piping *
The devices consist of an upper longitudinal cylinder 1, to which are connected anterior and posterior conduits 2 and 3 which connect this cylinder to the upper 4 and lower manifolds 5. Between these manifolds is arranged the tubular bundle 6, heated by the hearth 7. The products contained in the boiler are forced into circulation by a propellant or a propeller 8 arranged in the rear vertical duct 3 and actuated by the motor 9 by means of the shaft 10 passing through the stuffing box 11 .
The upper cylinder carries a level indicator 12, a safety valve 13 and a steam pipe 14 leading to the baffle tower 15. The residue from this tower returns to the cylinder through the pipe 16, the latter. is divided into several branches, preferably two, 17, 17 '.
This is how the device works
It is charged with heavy hydrocarbons so that the level reaches approximately at 18 in the upper cylinder 1, which can be seen using the level indicator 12. The heavy oil is heated by a hearth 7 at a pressure and temperature which appear to be the most suitable to obtain the desired yield and quality
<Desc / Clms Page number 7>
light hydrocarbon whose production we have in mind. At the same time, the propeller 8 is operated so as to maintain the forced circulation ,,
As soon as the light hydrocarbons start to be produced, raw raw material and adsorbents are sent to the apparatus at the pressure prevailing inside the boiler by means of a charging pump 19.
These products arrive through the tap 21, la. piping 20, the check valve 22 and discharge to the upper part
23 of the tower. From the discharge device 24, the products descend into the baffle tower in the opposite direction of the light gasoline and oil vapors which rise in the tower where they entered through the pipe 14.
The light parts, partially stripped of their tail products and consisting mainly of gasoline, continually escape from the upper part of the tower through the pipe 25, pass the regulating valve 26 and are externally subjected to refining. heavy loads, combined with the fresh loading material and the added adsorbents, arrive at the longitudinal cylinder 1 through the pipe 16. The latter, after entering the cylinder, is divided into two branches 17 and 17 'in which the The stream of materials arriving at the boiler undergoes preheating which brings it substantially to the temperature of the materials circulating in the boiler.
The pipes 17 and 17 'terminate in loops 28, 28' at the end of which the stream of adducts escapes into the stream arriving through the anterior vertical duct under the influence of the forced circulation device. A part of the kinetic energy and of the heat energy of the circulatory current is spent in vaporizing and mechanically entraining the gaseous and light materials contained in the added products;
the final extraction of all products at the point of
<Desc / Clms Page number 8>
low bubbling of product when the added materials mix with the stream of materials which circulate and pass with it the upper cylinder, It follows that in practice the stream of materials which enters the posterior vertical duct no longer contains light products entrained and, therefore, can no longer give rise to the aforementioned drawbacks.
In figure 3, the return pipe from the tower to the boiler penetrates into the posterior end of the boiler 1 near its top, follows the boiler inside, parallel to its axis, at 27, and ends by one. loop 29 directed downwards and backwards so that the output of the materials takes place in a tangent direction to the current which exits from the bottom to the top of the anterior vertical duct to reach the longitudinal cylinder.
If it is desired to manufacture gasoline containing an abnormally high proportion of components with a boiling point below 82, or if it is desired to obtain a suction effect on the current arriving from the tower to the boiler , the current in question is made to arrive in such a way that it forms, with the current which escapes from the anterior vertical duct, an angle between 0 and 45 and depending on the desired action.
But, when one wishes to have gasoline of current quality, it is preferable to use an angle of arrival varying from 45 to 90. One of the characteristics of the invention lies in the fact that the stream of materials coming from the tower enters the upper cylinder 'and circulates in this cylinder inside a tube, in the opposite direction to the contents of the cylinder so as to produce heat exchange, but material from the tower does not escape into the cylinder at an angle directed against the current flowing in that cylinder.