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Procédé et installation pour la production de carburants directement utilisables pour la production de force motrice, en partant de matières carbonacées.
COMPAGNIE INTERNATIONALE POUR LA FABRICATION DES ESSENCES
ET PETROLES.
Dans son brevet belge, n 340486, du 8 Mars 1927 , la demanderesse a décrit un procédé et une ins- tallation pour la transformation en carburants de matières carbonacées telles que charbons gras, charbons pauvres,gou- drons, etc,....., par distillation ou pyrogénation de ces matières suivie d'une épuration et d'un enrichissement en hydrogène en présence de catalyseurs.
Le procédé et ces dispositifs fournissent, à la sortie des gaz et vapeurs hcrs des chambres de réaction catalytique, un semi-produit que l'on recueille par conden- sation ainsi que des gaz et vapeurs que l'on fait passer par un absorbant, tel que du charbon activé, où ils aban- donnent les hydrocarbures,,,légers qu'ils contenaient, les
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gaz non condensables étant enfin rassemblés dans un gazo- mètre d'où ils peuvent être prélevés en totalité ou en partie pour être ramenés dans les chambres d'hydrogénation.
Actuellement les semi-produits recueillis dans l'appareil de condensation sont constitués par un ensem- ble d'hydrocarbures bouillant entre 80 et 420 environ et un semblable mélange ne peut, bien entendu, être uti- lisé tel quel pour la production de force motrice. Aus- si bien traite-t-on ce condensat dans une installation sé- parée où il subit une, distillation fractionnée par des moyens connus. Les légers provenant de cette distilla- tion sont encore difficilement utilisables tels quels.
De même, il est difficile, sinon impossible, d'utiliser directement les légers absorbés par le charbon activé et séparés de ce dernier par un traitement à la vapeur d'eau.
On les mélange actuellement, aux légers recueillis dans- l'installation de distillation du condensat obtenu dans l'installation principale, et on leur fait subir l'opéra- tion d'affinage, par exemple, par un traitement à la sou- de, suivi d'un traitement à l'acide sulfurique et d'une distillation sur de la terre à foulon.
Par ailleurs, la distillation du condensat pro- venant de l'installation principale a fourni parallèlement avec des légers, un hydrocarbure du type gas-oil distil- lant entre 220 et 3800 C. Cet hydrocarbure pourrait être mis sur le marché, mais il peut être plus avantageux de le transformer en un carburant pour moteurs.
La présente invention concerne une combinaison de moyens et une installation d'ensemble qui permettent d'obtenir, avec un nombre réduit d'éléments d'appareils de construction, ainsi que de surveillance, commode et fa- cile, à la sortie de ladite installation, à l'état venda- bles et utilisables directement pour la production de for- ce motrice tout l'ensemble des carburants qui peuvent être extraits de la matière de départ traitée dans le
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générateur de gaz et de vapeurs et qui proviennent actuel- lement des divers traitements séparés rappelés ci-dessus.
La fig. 1 du dessin ci-joint montre en schéma, une semblable installation d'ensemble.
Dans ce schéma, A désigne un appareil produc- teur de gaz, tel qu'un four où l'on traite par exemple, par distillation, et à la pression normale, des matières carbonacées telles que des lignites, des schistes, des charbons gras, des goudrons, etc...
L'installation comporte de préférence, à la sortie du four A, un déflegmateur B où se déposent les produits lourds bouillant par exemple au-dessus de 400 C environ. Le mélange de gaz et de vapeurs est conduit, à travers un réchauffeur Bl, dans un groupement C où s'opè- re de la façon connue, l'épuration et le traitement d'en- richissement en hydrogène, en présence de catalyseurs. Le schéma ne montre pas le détail de cette installation, la- quelle utilise des moyens connus. Il ne comporte pas da- vantage les moyens connus servant à la régénération des épurateurs et catalyseurs et à recueillir sous des formes variées le soufre dont on a débarrassé les gaz et vapeurs et que l'on recueille au cours des périodes de régénération.
Au sortir du groupement C les produits gazeux épurés sont condensés, toujours de la façon connue, en I et le condensat est recueilli dans un décanteur P.
C'est tout le groupe consécutif à ce condenseur, qui a été modifié conformément à la présente invention, pour le traitement tout ensemble, des produits gaz et va- peurs non condensés en I, en même temps que pour le trai- tement des produits légers provenant de la distillation du condensat et celui des légers que l'on peut extraire, par cracking du gas-oil, séparé au cours de cette distilla- lation. Pour la plus facile intelligence de l'invention et surtout de l'organisation qui permet de traiter dans un grou- pe commun les trois natures de produits les conduits qui
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amènent ces produits au groupe ont été désignés respecti- vement par 1-2 et 3.
Par 1, passent les vapeurs et gaz non condensés en I et après avoir été refoulés par un ventilateur D, à travers un réchauffeur J maintenu à une température de 200 environ, ils se rendent dans un appareil L con- tenant un catalyseur chauffé, par exemple entre 180 et 200 C et où s'opère une fixation de l'hydrogène libre con- tenu dans le mélange et éventuellement d'une quantité d'hy- drogène additionnel provenant d'une source séparée et qui peut être du gaz résiduaire.
Les vapeurs et gaz enrichis en hydrogène sont, au sortir de la chambre de réaction catalytique L, re- froidis en N. Ce sont des produits légers qui, une fois ramenés à l'état liquide, grâce à l'absorption par du charbon activé, dont sont chargées les chambres K, sont directement vendables et utilisables.
En R se trouve disposé un laveur que les gaz restants traversent avant de se rendre dans un gazomètre collecteur M, d'où on peut les prélever pour des usages variés et notamment pour l'alimentation, en hydrogène, des chambres de réaction C et L.
Dans le groupement J - L - N - K qui a servi à recevoir les légers amenés par 1 et non retenus dans le condensat recueilli en P, vont être traités les légers provenant dudit condensat.
Dans l'appareil P s'opère une décantation : l'eau séparée est recueillie en P1 tandis que l'huile est recueillie en P2 d'où elle passe, après avoir subi un lavage à la soude en P3, dans un appareil de distillation P4. La distillation a pour effet de séparer une partie des légers de l'huile recueillie en P2, légers qui sont amenés par le conduit 2, après vaporisation en P , au réchauffeur J à l'entrée duquel ils se mélangent aux légers arrivants par 1 et séparés du condensât recueilli
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En dehors des légers éliminés par le conduit
2 la distillation a donné lieu à la séparation des brais qui peuvent être éliminés par un conduit P6 et une huile moyenne bouillant entre 220 et 400 , laquelle est envoyée par un conduit P7, dans une installation de cracking Q.
Là, on transforme, cette huile et on élimina les légers qui sont amenés par le conduit 3 à l'entrée du réchauffeur
J où ils se mélangent aux légers arrivant par 1 et 2.
L'ensemble des légers entrant par 1, 2 et 3 est traité dans le groupement commun J, L, au sortir du- quel on opère une condensation en N. Les produits con- densables sont recueillis en 0, tandis que les gaz perma- nents, encore chargés d'hydrocarbures légers, se rendent dans les chambres K qui retiennent ces légers lesquels sont extraits ensuite par les moyens connus. Ces légers, avec les produits recueillis en 0 constituent des carburants directement utilisables dans les moteurs à explosion.
En fait, on réalise, à l'aide de l'installation d'ensemble qui vient d'être décrite, un groupement compor- tant un dispositif commun unique J, L de raffinage ou d'enrichissement en hydrogène pour tous les légers séparé- ment produits et recueillis dans le cycle de traitement des matières de départ, et cela représente, comme il a été dit ci-dessus, à la fois une économie dans l'encombrement et la construction, ainsi qu'une facilité plus grande pour la conduite et la surveillance des opérations.
Ainsi qu'il a été indiqué plus haut, le déflegma- teur, placé à la sortie de l'appareil générateur, doit être combiné avec un réchauffeur intercalé entre cet appareil gé- nérateur et les appareils épurateurs. C'est là une condi- tion essentielle pour le bon fonctionnement de l'installa- tion.
Les produits non condensés (gaz et vapeurs) qui sortent du déflegmateur se trouvent, en effet à une tempé-.
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rature voisine de 150 à 180 C; si donc, on les admettait directement dans le groupe épurateurs-catalyseurs, qui doit être maintenu à une température voisine de 350 environ, il en résulterait un refroidissement de la partie supérieu- re de ces appareils épurateurs et, par suite, un fonction- nement défectueux, étant donné que seule la partie non re- froidie fonctionne alors normalement.
De plus, la présence de la masse épurante favo- , rise une condensation par choc, laquelle s'opère d'autant plus facilement que la température des masses gazeuses qui traversent cette masse est moins élevée. Les dépôts des matières carbonées qui en résultent, sur la masse épura- trice, constituent, à leur tour, de graves inconvénients dont les principaux sont les suivants : 1 / Les matières déposées devront être éliminées pour la régénération des masses épuratrices et catalytiques. Cette élimination ne peut se faire que sous la forme d'acide car- bonique qui se mélange à l'anhydride sulfureux d'où il ré- sulte une difficulté de traitement de cet anhydride pour sa transformation en produits utilisables.
2 / L'acide carbonique est pratiquement inutilisable, @ alors que si l'on empêchait toute formation de dépôts, d'hydrocarbures par condensation, on recueillerait ces produits immédiatement utilisables à la sortie des épura- teurs et des catalyseurs.
3 / Enfin, l'opération de régénération, en cas de présence des dépôts en question, exige l'emploi de bien plus importantes masses d'air régénérateur pour brûler, outre le soufre, le carbone desdits dépôts, ce qui a, de plus, pour conséquence, une élévation nuisible de la tem- pérature et contraint à l'emploi de moyens de refroidis- sement.
La fige 2 représente en schéma une forme prati- que de réalisation du groupe déflegmateur-réchauffeur for- mant régulateur de température et qui doit être intercalé .
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entre le four de distillation ou autre appareil producteur de gaz et les épurateurs-catalyseurs.
Dans cette forme de réalisation, le réchauffeur est établi de manière à former, en même temps, filtre dé- poussiéreur pour la rétention des particules solides qui ont pu être entrainées dans cet élément de l'installation.
Dans la fig. 2, A désigne un four de distilla- tion d'où le mélange de gaz et de vapeurs s'échappe à la partie inférieure, par un conduit a, ledit mélange se trouvant là à une température de 2000 C environ. Les pro- duits lourds, bouillant au-dessus de 350 à 400 C environ, sont recueillis dans un bac b qui constitue l'un des éléments du dispositif déflegmateur b-B. Les produits plus légers venant du déflegmateur b-B, arrivent, par un conduit b1, à une température voisine de 150 C environ, dans l'appareil réchauffeur-dépoussiéreur Bl.
Cet appareil est, de préférence, établi sous la forme d'un récipient à section transversale annulaire dont les parois longitudinales b2 et b3, ou l'une de ces pa- rois b3seulement, peuvent être pourvues d'ailettes ou de nervures b4 éventuellement hélicoïdales, qui augmentent la surface de réchauffage. Sur un faux-ford perforé b6 est disposée une masse filtrante b, telle que de la terre ré- fractaire par exemple, destinée à retenir les particules de carbone entraînées.
Le mélange de gaz et de vapeurs réchauffé et dé- poussiéré s'échappe par un conduit b10 à travers lequel il se rend, à une température voisine de 350 , dans le groupe d'épurateurs-catalyseurs désigné par C dans la fig. 1.
La régénération des masses filtrantes par enlè- vement des poussières de carbone est rendue possible par le moyen connu de soufflage d'un courant d'air que l'on admettra dans le récipient B1 par un conduit b9, les gaz provenant de la régénération pouvant s'échapper à la
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partie supérieure par un conduit b9 muni, comme le con- duit b7, d'un robinet.
La capacité où se trouve disposée la matière filtrante à la sortie du réchauffeur pourrait évidemment être contigue au réchauffeur proprement dit au lieu d'être réservée dans le corps même de ce dernier.
R E V E N D I C A T O N S
1 Procédé pour la production, à pression normale, de carburants directement utilisables pour la pro- duction de force motrice, par distillation à basse tempé- rature ou pyrogénation de matières carbonacées, et compor- tant une épuration et un enrichissement en hydrogène en présence de catalyseurs,caractérisé en ce que l'on pratique après réchauffage, une seconde opération d'enrichissement catalytique dans un même groupe, placé à la sortie du con- denseur où ont été recueillis les produits condensables émanant du premier traitement catalytique, ce second groupe catalyseur recevant tout ensemble des légers non retenus dans le condensat, à la sortie du premier, et tous les lé- gers provenant du traitement de ce condensat,
que ce soit par distillation de ce dernier avec séparation de brais et d'huiles moyennes ou par cracking de ces dernières.
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