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"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-
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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
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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.
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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
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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
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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
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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-
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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.