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"Procédé et dispositif pour réparation des bensols et autres hydrocarbures
La présente invention, due à Monsieur BENEZECH, Ingé- nieur en Chef de la Compagnie demanderesse, se réfère à l'épu- ration des benzols et autres hydrocarbures liquides, soit à froid, ou mieux à chaud, au moyen d'acide sulfurique de concentration inférieure à 60 B.
Elle consiste à utiliser un aoide d'autant plus concen- tré que l'épuration doit être plus poussée.
L'épuration peut être pratiquée sous pression, ou mieux, en raison du danger que présentent les hydrocarbures inflam- mables, à la pression atmosphérique.
Le traitement s'effectue dans un cas comme dans l'autre, en général à la température d'ébullttion du mélange hydrocarbures- acide sulfurique plus ou moins dilué. A la pression atmosphérique, on peut opérer à froid, mais pour une même concentration de l'acide l'opération est plus longue.
Le principe de l'épuration repose sur la propriétéue présentent plusieurs hydrocarbures incomplets de se polymériser.
En effet, les hydrocarbures éthyléniques Cn H2n se changent en
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polymères de formule double, triple et même quadruple, de fonc- tion identique à celle du carbure primitif. Il en est de même pour certains carbures tétravalents, ainsi que pour certains carbures cycliques.
Par sa présence, l'acide sulfurique plus ou moins éten- du faciltte au plus haut degré ces polymérisations. Même à faible concentration, il agit en particulier par sa présence sur les car- bures éthyléniques de rang élevé que l'on rencontre fréquemment dans certaines essences de cracking et aussi dans.les benzols bruts retirés des gaz de distillation de la houille, par lavagà à l'huile, ou par absorption au moyen des charbons actifs.
Or, ces hydrocarbures qui se comportent par exemple à la façon de l'isoprène donnant par polymérisation, des terpènes et aussi du caoutchouc sont extrêmement gênants, en raison du gom- mage bien connu, pour l'emploi des essences de cracking ou des benzols bruts dans les moteurs à explosion.
Il est à noter que l'aoide sulfurique, suivant son degré de concentration, peut agir en outre, chimiquement, en oxy- dant certains produits sulfurés de la forme R-SH, pour donner des produits stables de la forme R-SO3H. que l'on élimine facilement par des lavages à l'eau.
La concentration de l'acide employé et le temps de réac- tion sont déterminés de manière à éviter, dans la plus grande me- sure, la formation d'acides sulfoniques, de la forme R-SO3H et aussi de sulfones de la forme SO2 = qui provoquent des pertes considérables de produits, dans la préparation des produits purs quand on épure les hydrocarbures au moyen d'acide sulfurique concentré.
Les risques d'attaque des appareils de rectification par décomposition des dits produits à chaud et en présence de va- peur d'eau sont évités quand on a recours à l'aoide sulfurique étendu.
Par le mode opératoire suivant'l'invention, on peut
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par exemple fabriquer des benzols carburants ou des bensols pro- pres à la fabrication des produits chimiques, en partant de benzol brut passant à la rectification jusqu'à 215 C.
Quand on se propose de fabriquer du benzol carburant, le volume daacide étendu à mettre en jeu et sa concentration va- rient suivant la composition du benzol brut à traiter. Mais, même avec les benzols bruts les plus difficiles à épurer, on peut réussir à obtenir un benzol carburant répondant aux spécifications allemandes et aux spécifications anglaises en employant 10 % en volume d'acide sulfurique étendu à 48 B et agitant fortement à l'ébullition du mélange complexe pendant une heure seulement.Après décantation, lavage à l'eau, lavage à la soude, nouveau lavage à l'eau et rectification du produit épuré, on obtiendra un benzol carburant répondant nettement aux spécifications allemandes, à savoir: départ entre 80 -87 , distillable à 100 : 65 % au minimum 75 % au maximum, distillable à 135 ; 90 % au moins.
Indice d'aci- de.,, 5 au plus. Naphtaline:> 0,1 %. Soufre libre: néant. Densité :
0,87 environ. Limpidité de l'eau,incolore.
On aurait obtenu le même résultat en employant 10 % en volume d'acide sulfurique à 45 B, maie en laissant agir pen- dant 5 heures, ou encore en prenant 10 % d'acide sulfurique à 40 B, mais en laissant agir 10 heures.
Pour obtenir, en partant d'un produit déterminé, un produit épuré et rectifié de qualité déterminé, on peut donc em- ployer des concentrations variables mais avec des temps de contact différents. Poux arriver dans le minimum de temps, il est préfé- rable cependant d'employer un acide un peu plus concentré.
Alors que, pour obtenir un benzol carburant excellent, il n'est pas nécessaire de dépasser la concentration de 48 B, pour la fabrication de produits chimiques, il y a lieu d'employer des concentrations plus fortes, pouvant même aller jusqu'à 50 B pour certains benzols. Toutefois, avec un benzol brut très diffi- cile à traiter, on a obtenu en employant 10 % en volume d'acide
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sulfurique à 53 B, (durée de contact, 2 heures), du benzène pur, du toluène pur et des solvants répondant point par point aux spé- cifications allemandes.
Avec ces benzols difficiles à traiter, le rendement de l'épuration, pour la fabrication de carburants, peut s'élever jusqu'à 98,5 % en volume, soit une perte totale de 1,5 %, pertes de manipulation comprises.
Pour la fabrication de produits chimiques, le rendement atteint 97,5 % en volume, soit une perte de 2,5 %, pertes de manipulation comprises.
A la rectification, on a pu obtenir, dans le premier cas, entre 7 et 8 % de produits résiduaires (huiles) et 11% de produits résiduaires dans le second cas..
L'invention vise également le dispositif utilisé pour effectuer l'épuration sous la pression atmosphériqae, dispositif dont le dessin annexé représente, à titre d'exemple, deux des for- mes d'exécution.
La fig. 1 montre une installation dans laquelle le ben-' zol est lavé dans un appareil distinct de celui où s'effectue le traitement sulfurique.
La fig. 2 donne le schéma d'une autre installation, dans laquelle on distille le benzol dans l'appareil même de trai- tement sulfurique.
Dans la fig. 1, a désigne la chaudière de traitement sulfurique, chauffée par une enveloppe de vapeur b, avec purgeur b1. Cette chaudière est pourvue d'un agitateur mécanique c. Elle reçoit le benzol et l'acide, respectivement des réservoirs d et e. Un thermomètre a1 permet de suivre la température au sein du contenu de la chaudière.
Les vapeurs de ben ol vont se condenser par f , dans le réfrigérant à eau f, en communication avec l'atmosphère par la trompette f2. Le produit condensé retourne à la chaudière par f3 ;
Au fond de la chaudière a s'ouvre la canalisation de
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décharge g, aboutissant à la partie supérieure de la capacité close h, à fond conique dans laquelle l'eau du réservoir i peut être distribuée sous forme divisée par une rampe perforée supé- rieure' 11. Cette même capacité .peut aussi recevoir de la soude d'un réservoir j. A la partie la plus basse de son fond s'amorce une conduite de décharge h1, On peut y injecter, par le tube plongeur k, de l'air qui s'échappe ensuite dans l'atmosphère à travers k1 et une colonne à huile 1, destinée à récupérer les va- peurs de benzol entrainées par l'air.
Une opération s'effectue de la manière suivante:
La chaudière a est chargée de 250 litres d'acide sul- furique à 45 B par exemple. On ajoute 2500 litres de benzol brut rectifié. On chauffe au moyen de vapeur saturée. On met en route l'agitateur à 30 tours par minute. Au début du chauffage, le thermomètre monte rapidement et se stabilise en général vers
90 C.
Au bout de 5 heures la réaction est terminée. On coule le contenu de la chaudière a dans la capacité h, On soutire l'a- cide sulfurique qui ne forme pas d'émulsion avec le benzol, de sorte que la séparation des produits est très nette. L'acide ayant réagi présente des reflets verdatres et il marque 45 B. comme avant d'entrer en réaction. On arrête le soutirage au moment où l'on aperçoit le benzol qui a une teinte brune très caractéristi- que.
Pour refroidir -la masse de benzol et entraîner les quelques polymères visqueux qui auraient pu accidentellement être entraînés, on effectue trois lavages successifs à l'eau. Le pre- mier lavage à l'eau est le plus important. On ajoute lentement
1000 litres d'eau froide, de manière à laver le benzol épuré et refroidir la masse par mélange. Il est inutile d'agiter, on fait un arrosage aussi uniforme que possible à la surface du benzol, on laisse décanter 5 minutes et on soutire l'eau. Il ne .,se forme pas d'émulsion, la décantation est très rapide et la sé- paration eau-benzol très facile.
L'eau acide, verte, se distingue
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très facilement du liquide brun qui constitue le benzol.
Pour le second lavage à l'eau on emploie 500 litres d'eau en opérant comme précédemment. L'eau décantée est déjà beaucoup plus claire que dans la première opération.
Le troisième lavage s'effectue de même, avec 500 litres d'eau. L'eau décantée est à peine trouble.
Après ces lavages à l'eau, le benzol est presque pro- pre et refroidi à une température de 30 C environ. On le ne,utra- lise par une solution de soude caustique. A cet effet, on intro- duit en h 60 litres d'une solution de soude caustique à 22 B.
Une simple agitation de 30 secondes, au moyen d'air comprimé suffit pour réaliser l'intimité du mélange. On soutire l'eau sodique, qui a une coloration blanchâtre. Il ne se forme pas d'émulsion. La décantation est immédiate. On arrête le souti- rage au moment où l'eau se trouble en prenant une légère colora- tion rouge brun. C'est le benzol qui apparait.
Enfin, après le lavage à la soude, on fait un lavage avec 500 litres d'eau employée comme antérieurement, par asper- sion uniforme à la surface du benzol. Après ce lavage, on consta- te que le benzol est neutre. Il est prêt à être rectifié.
Dans le dispositif de la fig. 2, on retrouve la ahau- dière a et ses accessoires, avec, de plus, un tube perforé m pour l'injection de la vapeur dans la masse liquide que renfermé la chaudière. Le condenseur f existe également, mais il peut être relié à un réfrigérant descendant n d'on les produits condensés s'écoulent dans l'éprouvette o, avant de se rendre au réservoir d'emmagasinage.
La conduite de retour f3 du condenseur f est pourvue d'un robinet d'arrêt f4.
Quand le benzol brut a subi le traitement acide, on décanta l'acide, on ferme f4 et l'on met f en communication avec n. Le benzol distille et, pour assurer le départ de ses fractions lourdes, on injeote de la vapeur dans la chaudière par m,
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Il est bien évident que l'invention n'est pas stricte- ment limitée à ce qui est décrit et représenté, mais qu'elle peut donner lieu à des variantes.
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R E 3T BN B 10 A T 1 0 N S @ - Un procédé pour l'épuration des benzols bruts ou autres hydrocarbures liquides, à chaud, au moyen d'acide sulfu-
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tique de densité inférieure à 600B, caractérisé ea ce qu'on utilise un acide d'autant plus concentré que l'épuration doit être plus poussée.
2 - Un dispositif pour le traitement des hydrocarbures suivant 1 , sous la pression atmosphérique, comportant une chau- dière avec condenseur à reflux, pour le traitement sulfurique et une capacité dans laquelle on évacue après ce traitement la masse d'acide et de benzol pour les lavages et les décantations.
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