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"Procédé de cracking des hydrocarbures" la présente invention concerne le cracking ou igni- fraction des hydrocarbures ,
Dans l'un des modesopératoires auquel l'invention est applicable., l'huile peut stre portée aux températures de oraoking appropriées dans une zone de chauffage qui peut être un tube ou un serpentin, puis être envoyée dans une zone de séparation de vapeur qui peut être une chambre agrandie Les vapeurs peuvent être éliminées de cette ,dernière zone et soumises à la déflegmatidn et le produit de condensation refluant peut être renvoyé à une nouvelle ignifraotion . L'huile liquide peut être éliminée de la
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zone de séparation sans être renvoyée à la zone de chauf- fage .
D'après des esdais faits sur ce mode de cracking, il semble qu'on obtienne deux phases importantes : La premiè- re, qui est une opération primaire, fournit des produits légers et des produits lourds et la deuxième ; peut être appelée une polymérisation ou une action semblable ..
Cette polymérisation tend à donner naissance à des pro- duits nuisibles du genre des boues et du coke dans le ré- sidu liquide dans la mesure à laquelle on laisse cette réaction secondaire se poursuivre, celle-ci paraissant avoir lieu davantage dans les produits lourds résultant de la réaction de cracking primaire . Il peut se faire,, que,pendant cette phase secondaire,de'petites quantités supplémentaires d'hydrocarbures légers tels que de l'es- sence soient produites normalement, bien qu'il ait été d'usage jusqu'ici de retenir.cette huile 'ou ce résidu li- quide représentant en grande partie du produit lourd de la réaction de cracking primaire dans une zone de tempé- rature relativement haute pendant un temps relativement long .
En d'autres termes, le facteur temps a été prolon- gé pour obtenir le maximum de rendement industriel de produits* à point d'ébullition peu élevé .
On constatera toutefois, en prélevant dans une zone de réaction du type de cracking à circulation claire, comme celui qui est indiqué ici, un échantillon de résidu liquide, après que ce résidu ntest resté dans la zone de réaction que pendant un temps relativement court, et en soumettant' cet échantillon aux mêmes conditions que celles qui sont maintenues dans la zone de réaction pendant un
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temps plus :Long, que cet échantillon le donne sensiblement plus de produits à point d'ébullition peu élevé, de la na- ture de l'essence par exemple, et qu'au contraire ce main- tien prolongé de ce résidu liquide dans des conditions semblables à celles qui sont maintenues dans la zone de réaction produit la phase secondaire ou polymérisation .
Par suite de cette polymérisation, la densité de certains hydrocarbures contenus dans le résidu augmente, ce qui augmente les boues et le coke dans une proportion notable.
On a constaté toutefois qu'en éliminant les produits liquides de la réaction primaire de cracking après avoir maintenu ces produits liquides pendant un temps relative- ment court à une température à laquelle la polymérisation a lieu et progressa si elle est continuée, et en effectu- ant sensiblement immédiatement après une réduction de température de façon à dissiper la chaleur de ces pro- duits liquides jusqutà une température suffisamment basse pour arrêter la polymérisation, la formation importante de boues et de coke dans le résidu peut être notablement évitée ou complètement empêchée .
On a constaté par des essais que la'réaction pri- maire de cracking peut se produire beaucoup plus rapide- ment que la polymérisation des produits lourds ainsi ob- tenus , Aussi peut-on obtenir la quantité désirée de pro- duits à point d'ébullition pu élevé résultant de la réac- 'tion de cracking primaire et se rendr.e maître de la nature du produit liquide à point d'ébullition élevé résultant du traitement en utilisant l'une quelconque des matières appropriées de dissipation suffisamment rapide de la cha- i leur dans les produits lourds de la réaction primaire
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pour éviter la polymérisation nuisible;
et ce sans mo- difier notablement le rendement final en essence ou au- tre produit définitif désiré, Le temps pendant lequel les produits lourds de la réaction primaire peuvent être sou- 'mis à la température de cracking varie du reste suivant les facteurs variables tels que la température utilisée, la pression appliquée à l'huile et le type spécifique d'huile soumise au traitement
Un mode d'action définie et pratique pour l'homme de l'art pour réduire au minimum ou éviter sensiblement cet- te polymérisation des produits lourds est basé sur une détermination des caractéristiques des.produits lourds liquides retirés de l'opération . On a constaté en effet, que,
si les produits lourds liquides retirés de l'opéra- tion ont certaines caractéristiques définies (notamment l'absence de quantités nuisibles de boues ou de coke), ceci est un signe qu'ils n'ont pas été maintenus à une haute température pendant un temps suffisant pour effec- tuer cette polymérisation nuisible . Un e.ssai pouvant porter sur ces produits lourds ainsi retirés consiste à déterminer la quantité de boues présente, par exemple la matière contenue dans le résidu lourd liquide, matière sensiblement insoluble dans le benzol .
Lorsqu'il s'agit de soumettre une huile particulière quelconque à l'opération perfectionnée, les produits lourds liquides retirés sont essayés par la méthode cen- trifuge au benzol et les conditions maintenues dans cette opération, par exemple les températures et la pression utilisées, la vitesse d'enlèvement, sont en corrélation de façon à permettre l'enlèvement de ces produits liquides
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lourds pendant qu'ils possèdent encore les caractéristi- ques désirées . Par exemple, lorsque les produits lourds . résultant de la réaction de cracking primaire ne contian- nent pas plus de 6 % de boues lorsqu'ils sont retirés et de préférence moins de 2 %, aucune quantité relativement notable de coke n'est produite par l'opération .
Dans la plupart des pays ou régions de chaque pays utilisant des produits du pétrole pour des usages indus- triels, dans les conditions actuelles du marché, ces pro- duits liquides louris, lorsqu'ils sont sensiblement purs de boues et de carbone libre ou de coke, ont une valeur marchande plus grande que les produits solides tels que le coke résultant d'une polymérisation nuisible , .Aussi bien un point important de l'invention consis- te-t-il en ce que le résidu liquide de la réaction pri- maire ne doit pas être maintenu dans une zone de réaction' à haute température pendant un temps assez long pour per- mettre à cette réaction secondaire nuisible de se produire.
Le résidu ainsi extrait avant que cette réaction nuisible n'ait lieu peut être refroidi¯pendant qu'il se sous trouve la pression du système, ou sous une pression ré- duite, ou après la suppression complète de la pression, et emmagasiné ou envoyé à tout autre endroit ;ou bien il peut être extrait et soumis directement au flambage, c'est-à-dre à la vaporisation sous une pression réduite, supérieure ou sensiblement égale à la pression atmosphé- rique et refroidi de cette façon ; ou bien encore le résidu ainsi extrait avant que cette réaction secondaire nuisible n'ait lieu peut être soumis à un refroidissement partiel suivi du flambage ;
dans ce troisième cas, le
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degré de réduction de la température dû au refroldisse- ment partiel et le degré de réduction de la pression pour le flambage doivent être convenablement équilibrés pour donner le degré de vaporisation désiré .
En d'autres termes, c'est le temps pendant lequel le résidu liquide reste dans cette zone à haute tempéra- ture qui détermine le degré de la polymérisation effec- tuée ; ce temps est déterminé à son tour, dans la prati- que, par le volume de la mare d'huile maintenue dans la zone de haute température par rapport à la quantité d'hui- le introduite dans le système .De préférencelorsqu'on effectue l'opération dans un appareil tel que celui qui est représenté dans le dessin annexée il est utile de maintenir une quantité de liquide relativement petite dans la chambre agrandieou zone de séparation .
Le tempspen- dant lequel le résidu liquide peut rester dans cette zone à haute température,sans permettre à la réaction secon- daire nuisible d'avoir lieu, détermine le niveau qui peut être maintenu dans la chambre agrandie ou zone de sépara- tion, suivant la grandeur de cette chambreou zone et suivant les autres facteurs variables tels que les tempé- ratures et pressions utilisées, le type spécifique d'huile soumis au traitement et la vitesse à laquelle l'huile est traitée dans l'appareil .
Pour que l'invention soit mieux comprise, le dessin annexé représente sclématiquement un système permettant la mise en pratique du procédé, mais il est bien entendu que ce dessin n'est que schématique et qu'il ne doit être considéré en aucune façon comme étant à l'échelle .
L'huile à traier est introduite dans l'appareil par
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le tuyau 1 commandé par le robinet 2 et elle est refoulée par la pompe intermédiaire 3 dans le tuyau 4 commandé par le robinet 5 et par ce tuyau à la partie supérieure du condenseur de flambage 6 ..Ou,bien, le robinet 5 et les robinets 7et 9 de la conduite 8 étant convenablement ma- noeuvrés,
toute la quantité d'huile à traiter ou une par- tiedéterminée de cette huile pourra être envoyée direc- tement dans le déflemateur 10 . A titre de variante la totalité ou une partie de l'huile à traiter pourra être envoyée directement par la conduite 13 dans laquelle est monté.un robinet 14 à l'orifice d'entrée du tube de chauf- fage 11 monté dans le four 12 , Ce four peut être du type habituel comportant une chambre de chauffage 15 et une chambre à tube 16 . Le tube de chauffage 11 est relié à la chambre 17 par l'intermédiaire de la conduite de trans- fert 18 sur laquelle est monté le robinet 19 . La chambre de chauffage 15 peut comporter plusieurs prises 20, 20' et 20" commandées par des robinets .
Les vapeurs se séparant dans la chambre 17 en sortent à son extrémité supérieure par la conduite de vapeur 21 commandée par des robinets 22 et entrent dans le déflegma- teur 10 . Les produits insuffisamment décomposés par crac- king ou ignifraction sont condensés dans cet appareil et peuvent être renvoyés dans la conduite de charge 13 par le tuyau 23 sur lequel est monté un robinet 24 et le tuyau 25 sur lequel est monté un robinet 26, et par une pompe à huile chaude 27 . Si on le désire, la totalité ou une par- tie du reflux peut être extraite du système-car le branche- ment 28 comportant un robinet de commande 29 .
Si le re- flux n'est pas renvoyé à la conduite de charge 13, la char-
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ge est introduite de préférence en totalité dans le tube de chauffage 11 au lieu de l'être à la partie supérieure du déflegmateur 10 .
Les vapeurs non condensées après le passage à travers le déflegmateur 10 sortent à la. partie supérieure de celui- ci par la conduite 30 qui comporte un robinet 31 et entrent dans le condenseur 32 et le liquide distillé resterecueilli dans le récipient 33 . Ce récipient est du type habituel et comporte une prise de liquide 34 commandée par un robi- net 36 ainsi qu'un orifice 36 de sortie du gaz incondensa- ble, orifice commandé par le robinet 37 . Pour faciliter la condensation à reflux qui a lieu dans le déflegmateur 10, des quantités réglées du produit distillé recueilli dans le récipient 33 peuvent être renvoyées par la conduite 38 qui pomporte un robinet 39 et par la pompe 40 à la par- tie supérieure du déflegmateur 10 .
De même, par une dispo- sition évidente des conduites et par une manoeuvre évidente da robinets (non représentés) une quantité réglée de pro- duit distillé recueilli dans la récipient 33 peut être ren- voyée au condenseur de flambage 6 dans un but analogue
Le résidu extrait de la chambre 17 passe dans la con- duite 11, sur laquelle est monté::
un robinet 41', et dans la conduite .48 qui comporte unendeur 43 et il entre ensui- te dans la chambre de flambage 44 . Cette chambre de flam- bage peut être isolée et si on le désire dette chambre ou l'huile qu'elle contient peuvent être ou bien,légèrement chauffées ou bien légèrement refroidies, suivant ce qui est reconnu préférable, pour obtenir les résultats désirés à l'aide du refroidissement et de la vaporisation résultant du flambage, suivant le genre d'huile brute utilisée et/ou
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les produits à obtenir Cette chambre de flambage 44 comporte une conduite 45 d'évacuation du résidu, conduite sur laquelle sont montés des robinets 46 et une pompe47 .
Les vapeurs dégagées dans la chambre de flambage 44 sortent à son sommet par la conduite 48 qui comporte un robinet de commande 49 et entrent dans le condenseur de flambage 6 . Les vapeurs non condensées dans ce dernier, par exemple l'essence ou un produit analogue, peuvent ar- river par la conduite 50 à un condenseur usuel (non repré- senté) . Le liquide distillé produit par cette condensa- tion peut ensuite être emmagasiné ou dès quantités réglées de ce liquide peuvent être renvoyées au tube de chalffage 11 en vue d'un nouveau traitement si on le désire .
Le pro- duit condensé refluant, c'est-à-dire les vapeurs condensées dans le condenseur de flamhage 6, peut être extrait par la conduite 51 qui comporte une soupape 52 et une pompe à huile chaude 53, la conduite 51 débouchant dans la condui- te 13 de sorte que ce reflux peut être renvoyé par la li- gne de charge 13 au tube de chauffage 11 en vue d'un trai- tement ultérieur . Si on le désire, des quantités réglées de liquide passant par le tuyau 51 peuvent être extraites pour être emmagasinées ou envoyées ailleurs, par exemple à un autre ensemble de cracking, par le 'branchement 54 qui comporte une soupape de commande 55 . Si le reflux du condenseur de flambage 6 est renvoyé dans le serpentin 11, une nouvelle charge peut être introduite au sommet de ce condenseur, si on le désire .
Pour empêcher un refroidisse- ment trop grand par suite de la réduction de pression au delà de ce qui est nécessaire, comme on l'a dit pour la qualité appropriée du résidu, et pour maintenir ou augmen-
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ter la vaporisation de celui-ci jusqu'à la limite maxima admissible qui est compatible avec la qualité du résidu de la chambre de flambage, une quantité de chaleur sup- plémentaire peut être appliquée à la chambre de flambage ou à, son contenu pour équilibrer convenablement les deux résultats désirés .
Dans la description ci-dessus, le résidu chaud est flambé par réduction de pression ; cette réduction produit ou a pour résultat une vaporisation de l'huile, ce qui abaisse sa température, le résultat cherché étant d'abais- ser la température du rédidu de façon à emptoher ou retar- der la réaction secondaire nuisible mentionnée plus haut.
Au lieu d'extraire le résidu et de le flamber ensuite, on peut, si on le désire, le soutirer par un branchement 56 en ouvrant le robinet 41' et en fermant le robinet 43 .
Le résidu ainsi .extrait par le branchement. 56 peut être envoyé dans un réfrigérant approprié (non représenté) et refroidi suffisamment pour empêcher la réaction secondaire nuisible d'avoir lieu de façon exagérée, ou bien le résidu peut être refroidi au moment où il sort de la chambre 17 et où il passe dans la conduite 41 et le branchement 56, par le contact physique direct ou indirect avec un agent réfrigérant approprié, de préférence des huiles d'hydro- carbure,par l'intermédiaire de conduites non représentées, A titre d'exemple montrant la nature de l'invention, on décrira ci-dessous le fonctionnement d'und installation industrielle .
L'huile traitée pesait environ 19 degrés (A.P.I.) et avait été obtenue par distillation atmosphérique d'huile brute de Ventura de Californie Cette huile fut portée à
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une température de transfert d'environ 485 degrés C. sous une pression d'environ 10,9 kg/cm2 maintenue dans tout le système, et réglée à la sortie du récipient 33 ainsi qu'à la sortie du résidu hors de la chambre 17 . L'extraction de l'huile résiduelle de la chambre 17 fut réglée de façon que cette huile ne contiennequ'environ 2 % de boues .
Dans la température pratique de cette opération et en maintenant la température à la sortie du déflegmateur à environ 2750
C., un produit de distillation sous pression à 40 % fut obtenu sur la base de l'huile brute traitée, ce produit contenant environ 75 % d'essence dont le point final était de 2250 C., soit un rendement en essence d'environ 30 % de l'huile brute, l'essence obtenue ayant un équivalent en benzol variant entre 50 à 55 . Le résidu représentait en- viron 57 % de l'huile brute introduite, pesait environ 10,7 degrés (A.P.l.) et ne contenait qu'environ 2 % de boues à l'essai,centrifuge au benzol après avoir reposé pendant
24 heures à 1000 C. environ . Le coke produit représentait moins de 0,07 kg par fût d'huile traitée .
Dans cette opé- ration l'huile liquide resta dans la chambre 17 moins de trente minutes @
L'opération ayant été effectuée avec la même huile, toutes les autres conditions étant les mêmes,sauf une aug- mentation.de temppendant lequel l'huile lourde est restée dans?.la chambre, la quantité de coke et de boues a sensi- blement augmenté . Par exemple, toutes les conditions étant les mêmes que dans l'exemple ci-dessus, sauf que le résidu est resté environ 3 heures dans la chambre, la haute température étant maintenue, le coke produit a été de 8 kg par fût d'huile brute traitée et le résidu contenait envi-
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ron.16 % de boues à l'essai au benzol décrit ci-dessus , .
Dans la première opération, environ 24.000 fûts d'huile furent traités dans une opération continue, tandis que)la deuxième opération un quart seulement de cette quan- tité a été traité avant qu'on ait été obligé d'arrêter, la chambre étant sensiblement remplie de coke .
L'invention n'est pas limitée à l'appareil représenté ni à la description des détails de l'opération .
- Revendications -
1. Procédé de cracking des hydrocarbures, dans le- quel l'huile est chauffée jusqu'à la température de crac- king et dans lequel on laisse les vapeurs se séparér en- suite des produits non vaporisés, ce procédé comportant les opérations consistant à arrêter la polymérisation des produits liquides résiduels non vaporisés pour empêcher la formation de quantités nuisibles de boues et de coke .