<Desc/Clms Page number 1>
" Procédé poar la condensât ion des hydrocarbures ".
L'intention est relative à an procédé perfectionna poar la pyrolyse des hydrocarbures contenant aa moins deux atemes de carbone, plas spéciale ment l'éthane, le propane, le batane, etc. et aussi poar la pyrolyse des hydrocarbures non saturés, par ex. l'éthylène oa l'acéthylène oa des mélan- ges contenant n'importe lequel de ces derniers avec d'au- tres gaz, par exemple le méthane.
L'invention permet de convertir l'éthane, le propane, le batane, etc., soit en hydrocarbures non saturés (tel qae l'éthylène) oa en benzène ou en halle oa bien, les hydrocar- bares non saturés peuvent servir comme matière de départ poar la transformation en benzène oa en halles.
On sait d'une façon générale que les hydrocarbures condensés tel qae le benzène et les halles légères,se pro- duisent lorsque da méthane oa autres hydrocarbures etc, passent lentement aa travers diane chambre fortement chaaf- fée, mais le méthane se comporte très différemment sous ce
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
rapport en comparaison des acérés hydrocsarbarea.
Bone et t Coward, Joarnal of Chemioal Society (Londres) 1908, 1196, donnent le tableaa ei-dessoaa, montrant le ré- saltat da chaafege statiqae da méthane et de l'éthane à différentes températares.
EMI2.2
Gaz Tempe Temps de ahaaffege % d'byàtoeatbnte
EMI2.3
<tb> , <SEP> restant.
<tb>
EMI2.4
Méthane '1858 60 minutes 90
EMI2.5
<tb> Ethane <SEP> 675 <SEP> 30 <SEP> " <SEP> 35
<tb>
<tb> Ethane <SEP> 8050 <SEP> 5 <SEP> " <SEP> 2
<tb>
EMI2.6
Méthane 11500 5 " 87 Ethane liaea 5 11 Néant On voit dono que l'éthane est bien plus instable que
EMI2.7
le méthane. les homologues empérîears sont encore plas instables.
. La temp4ratare maximum préconisé .1a.sqa.' présent dans le traitenant de l'éthane était d'environ 900 C. (on. 1000 0 avec an rendement bien inférieur), tandis que dans le trai- tement da méthane on a proposé de traiter le gaz à une tem-
EMI2.8
pératare allant jusque lQp C.
Eu égard à cette différence dans la stabilité da mé- thene et de ces homologues, il n'est pas surprenant qu'il n'y ait que pea. d'analogie entre la façon dont les gaz
EMI2.9
sa comportent lorsqu'ils sont chaaffée et ce, principale- ment lorsqu'on peut dédaire que la production des hydrocar- bures condensés est an phénomène de l'istabilité,étant donné le fait, que si les gaz sont chaaffée etatîqaement, il se produit @ne décomposition complète avec formation. de carbone et d'hydrogène.
Dans la condensation da méthane, Fischer a proposé de
EMI2.10
faire passer les gaz très rapidement à des )temp6rsta.res . très élevées, mais dans la condensation de l'éthane,on a
<Desc/Clms Page number 3>
EMI3.1
proposa de faire passer le gaz dans la chainbre chaafféa
EMI3.2
des vitesses relativement faibles , poar des températures
EMI3.3
na dépassant pas 100000. (avec de faibles rendements) @tg pour ce motif, des températures généralement bien plus
EMI3.4
basses ont été proposées pour le traitement industriel des homologues plas élevés que l'éthane.
EMI3.5
Dans le brevet anglais 90M6Q, il est dit que le mé-
EMI3.6
thane par se décompose en oarbone et hydrogène à une tem-
EMI3.7
pératare d'environ 100000., que l'éthane par se décompose d'une façon analogue à environ 97gj)(!C" et les composés plus
EMI3.8
lourde tels que le propane, le batane, etco à des tempéra-
EMI3.9
tares encore moins élevées o Cons<µq6esmento ce brevet propo- se d'éliminé!* ces hydrocarbures plos lourds avant de soa- mettre le gaz aa traitement thehmîque.
Dans le brevet angleds 209455 on donne les limites ap- prox1mativ de tempdratareut suivantes 8
EMI3.10
méthane 850-9?5 Co dthane 800-900- propane 75Q-850 '
EMI3.11
<tb> ba.tane <SEP> 700-800
<tb>
<tb> pentane <SEP> 650-750
<tb>
EMI3.12
et l'on spécifie que, si le gaz oontiant des mêlanges,le température correspond sensiblement aux limites moyennea des températures des eonatitaants respeotifs et à leurs
EMI3.13
proportions.
On a découvert maintenant, que les meilleure rende-
EMI3.14
mente sont obtenue avec des mélanges d"l!ydroearbM'e8,8i ceux-ci sont chauffés dans les conditions les plas appro- priées à la condensation de l'ÉithaIJb3 et des homologaes Ba- périeare, dont on obtient an rendement relativement élevé,
EMI3.15
et ce, avec pea ou pas de tendances à la condensation da
EMI3.16
méthane, dont on n'obtient que de faibles rendement;\;, L'in- vention ne s'applique pas seulement à IQ p daotin des hy- drocarbares aromatiques, mais également à la prodnot1on d'antres bydroosrbnrea non Batards, plas spécialement l'éthylène. L'acétylène, oa les àio14fines, telles que le butadiène (046), peavnt être dgalement obtenus en mélange
<Desc/Clms Page number 4>
avec d'autres hydrocarbares.
On a troavé de plas, qae ce procédé peat être exécuté à des température bien plas élevées qae celles considérées comme possibles jusqu'à présent dans le traitement de l'é- thane 911'des hydrocarbures antres qae le méthane,poarva qae la viteese da gaz soit suffisamment élevée. De plus, on a trouvé également, qu'il y a an grand avantage de .traitas le mélange gazeux dans une plaralité de phases, et que de préférence la température oa les vitesses da gaz sont dif- férentes dans les différentes phases.
Dans cette forme préférée de l'invention, on prend an mélange contenant des hydrocarbures antres qae le méthane et on la soumet à plas d'un traitement thermique. De pré- férence, le premier traitement est exécuté dans des condi- tions telles, que le gaz est préparé pour le traitement saivant. Ainsi, le premier traitement pont donner lien. à la production de quelques huiles et pont produire également de grands volumes d'hydrocarbures non saturés gazeax qui, si on le désire, peuvent être transformés en huile légère dans la phase suivante du traitement thermique en même temps que d'antres hydrocarbures saturés.
Entre chaque traitement, les huiles légères produites jusque là sont enlevées. les hydrocarbures non satarés ga- zeax peuvent oa. peuvent ne pas être enlevés. Il vaut mieux d'exécuter les traitements consécutifs dans des foars dis- tincts, parce que si le gaz est retourné dans le foar ini- tial, il est difficile de contrôler la oomposition du mélan- ge et il n'est pas aisément possible d'effectuer des trai- tements consécutifs dans les conditions différentes dési- rées de température et de vitesse. Dans chacune des phases,, les conditions doivent être choisies de manière à ce que l'on évite le dépôt de carbone en quantités telles qu'il occasionne l'arrêt de la chambre à réaction.
On verra, qu'en partant de l'éthane. da propane , etc. l'éthylèns on les oléfines oonstitaent an produit intermédiaire et ce, plas
<Desc/Clms Page number 5>
EMI5.1
spécialement lorsque le gaz est chaaffd à âne vitesse spa- tiale élevée. Pour des vitesses spatiales plan bibles, l'éthane peut être transformé principalement en bydrocarba-
EMI5.2
ras arot4q8s et l'éthylène peut être également transfor- m'en hydrocarbures aromatiques. Ainsi, réthylàne oa les oléfines peuvent âtre, soit an produit initial, intermédiai- re ou final)de la réaction.
Sans y être limitée, l'invention sera Illustrée dans les exemples qai vont suivre. Dans ces exemples,,la tempé-
EMI5.3
ratare est celle de la paroi intérieure da oar9 c.à.d. la surface intérienre chaaffée à laquelle la gaz est appose La vitesse spatiale est mesurés en termes du nombre de
EMI5.4
volumes de gaz chaud (le volume étant caloale à la tempera- tare élevée de la réaction et Otant de ce fait quatre oa cinq fois celai de la températura atmosphérique), passant par minate par l'anité de volume de l'espace réaotionnel.
Des gaz appropriés poar le traitement, sont des gaz @ naturels contenant des homologues supérieure, des gaz provenant de l'hydrogénation destructive da charbon
EMI5.5
en le chauffant soaapreasion avec de luhydrogène,ded gaz des installations de cracking des huiles et antres gaz con- tenant des hydrocarbures avec au moins 9 atomes de carbone
EMI5.6
dans la molécale oa bien, des hyànooarbanes non saturés, tels que l'éthylène oa l'acétylène on des mélanges de mé- thane et d'hydrocarbure non satarêe, tel qaVon peat les Obtenir par le traitement thermique da méthane lui-mgme, par ex. en le faisant passer très rapidement dans des cham- bres chaaffées.
EMI5.7
Les températures préférées sont duaa moins 10000 cm et de préférence d'au moins 11000 0. tandis que les vitesses spatiales sont d'au moins 50 mînates réciproques et de pré- férence au-dessus des 100 minutes réoîproques 'qnoiqlle les meilleure résultats aient pas être obtenus avec des vites-
EMI5.8
ses spatiales de E0 et mQmB avec des vitesses spatiales
<Desc/Clms Page number 6>
EMI6.1
allant jusque. :p1aslenre milliers de minâtes rêciproql16s. thabitede, les catalyseurs ne sont pas nécessaires. D'ha-
EMI6.2
bitade il est désirable d'exclure le remplissage de la chambre de réaction avec de la matière solide antre qae les parois da récipient de réaction. Toutefois, les parois peu- vent exercer une action eatalytiqae.
EMI6.3
Rumple 1.
-------.... propane pur.
2emp'rata.re 11500 C. vitesse spatiale, 300 minutes réciproquefi, Rendement par gallon 0,65 gallons/1000 pieds
EMI6.4
cubes, expansion 60% .
EMI6.5
Gaz (le décharge - hydnoearbnnes non estarde 34 , hydrogène zou hydrocarbure 46 % valeur de n 1,39
EMI6.6
avec an passage pins rapide da gaz dans le tabs,sait à une vitesse de 350 minutes rdolproqaoo, le rendement en compo- ses non satarés dans le gaz (constitué par environ 2/3 à'é- thylène), peat tre aagment é à 35% avec ane diminution- dans
EMI6.7
le rendement da benzène à 0,50 gallona par 1000 pieds cubes.
EMI6.8
làtéthylène ainsi produit peut ttre traité pour la pro- daction d'alcool éthyliqae oa être séparé oa traité de n'im- porte qaelle manière OODn0.8.
EaBample 2.
Gaz initial: Méthane 45%. éthane 4,, Propane tl%, bu- J ''''I';:¯\"} :;). tans 10%, Meilleur rendement de la phase unique 122C. 270 minatea réoifiroqaes), soit 0,32 gallons d'haile légère par 1000 pieds eabes.
Pyro1se en trois phases.
3'haae 1. â 12000 Le (parois de la chambre) et Z60 minates réciproques, donne 0,24 gallons par 1000 tiode entes.
<Desc/Clms Page number 7>
EMI7.1
Gaz de décharge 0-non satarde 18, hydro- gène 23%, paraffine 59#o Expansion 5b. valeur de n des paraffines 1,37%. hase 2 à 1220 C. et 970 minutes r.eiproqes9 rendement - 0,28 gallons par 1000 pieds cubes. Gaz d'admission 3 0943 gallons par 1000 pieds cubes de gaz initiale.
EMI7.2
Gaz de décharge non satarde 15%. hydro- gène 58%, paraffines 3S%.
Expansion 31%. 'Valeur da n 1,16%. nana 3. à I8d C. et 870 minates r8oipx oqaaa donnant 0,20 gallons par 1000 pieds cubes de gaz admis, 0,41 gallons par 1000 pieds cube,% de gaz initiale Expansion 16%.
EMI7.3
Gaz de décharge ,:3 Mmn satarde 8%, hydpogè- ne 58%, paraffines 34%.
EMI7.4
ValsaI' de n des paraffines 1,QS (la valeur d a dans la formala CnRa:a+2' r- présentant la composition moyenne d@ gaz).
Le méthane par a ans valeur n de 1,0 tandis que les hydrocarbures non sato.rés ont ana valeur n plus élevée.
EMI7.5
Rendement total. 1,Oa gallons dUhn11e légère (benzol etc) par 1000 pieds oabes, Etant donné que de 100 volume de gaz admis contenant 45 volâmes de méthane,on obtient 34 x 1,16
EMI7.6
X 1931 m 1.65 . 80 volumes de môthane, les conditions em- ployées n'ont pas décomposa le méthane.
Les non saturés,
EMI7.7
à la fin de la première phase sont @onet1tllfs par da baty- lène, da propylène, de l'éthylène, 9 d 1 aatlé avec de faibles proportions de blltad1àne et antres dioléfines non identifiées. Dans les phases suivantes, l'éthylène et l'a- cétylène seule persistent.
Exemple 3.
EMI7.8
Mélange gazeux comme dans l vSDmpl# 1Q
<Desc/Clms Page number 8>
Busse 1. 1240 C. et 380 minutes réciproques don- nant 0,22 gallons/1000 pieds cubes.
Expansion 45% et gaz de décharge -non sa-
EMI8.1
tares 17%, hydrogène - z et paraffines 65%.
EMI8.2
Phase 2. 1840* 0. et 340 minâtes réciproqnes don- nant 0,24 gallons = 0,35 gallons par 1000 pieds cubes de gaz initial. Gaz de dé- oharge = non satanés 14%, hydrogène 32%,
EMI8.3
paraffines 44% (n - 1,27) Expansion 30%.
!hase 3. 18400 o. et 87cl minâtes réciproqaes . Expansion 20. rendement 0,84 m 0, 45 gal- ions @ 1000 pieds oabes du gaz initial.
Gaz de décharge - non saturés 8%, hydro- gène 45%, paraffines 47%.
EMI8.4
t4ndement total. 1.02 gallons par 1000 pieds cubes, d'haile légère. Ici on obtient 106 volâmes de méthane presque par à partir de 100 volumes de gaz admis contenant 45 volâmes de méthane.
Exemple 4.
EMI8.5
1m:'hane 3%, éthane 6%, propane 50%, butane 41%. Meil- leur rendement en phase unique - 0,46 gallons par 1000 pieds cubes à 1220 C. et pour 380 minâtes réciproques.
EMI8.6
<tb> Phase <SEP> 1. <SEP> ?base <SEP> 2. <SEP> phase <SEP> 3
<tb>
EMI8.7
izoooc. et 380 mi- itooo C. et 320 mina- ï2042. et 240
EMI8.8
<tb> nutes <SEP> réciproques <SEP> tes <SEP> réciproques. <SEP> minutes <SEP> récipro-
<tb>
<tb> ques
<tb>
EMI8.9
Rendement - 0 4 Rendement 31. oa10n- 0,29 z,,0,48 gals ' gallons par 1600 lé par rapport an gaz Ions (calcales
EMI8.10
<tb> pieds <SEP> cubes. <SEP> initial <SEP> entrant <SEP> dans <SEP> par <SEP> rapport <SEP> au
<tb> la <SEP> première <SEP> phase <SEP> = <SEP> gaz <SEP> initial).
<tb>
45 <SEP> gallons <SEP> calculés
<tb> par <SEP> rapport <SEP> aa <SEP> gaz
<tb> entrant <SEP> dans <SEP> la <SEP> seconde <SEP> phase.
<tb>
<tb> expansion <SEP> 46% <SEP> 48% <SEP> 25%
<tb>
<tb> Gaz <SEP> de <SEP> décharge.
<tb>
<tb> son <SEP> satarés <SEP> 26% <SEP> 21% <SEP> Il$
<tb> Hydrogène <SEP> 17% <SEP> 42% <SEP> 53%
<tb>
EMI8.11
paraffines 57% 37% 36% (n (a.54-) (1,'0) (li18)
<Desc/Clms Page number 9>
EMI9.1
Rondement total - leZ7 gallons duhai-le légère poar 1000 pieds cotes, 98 volumes de paraffine, eabstantiellement da méthane de 100 volâmes de gaz initial contenant 3 volumes de méthane. Dans les exemples 2 à 4. le récipient de réac- tion était une chambre de réaction en carborundum d'une larmsur de an pouce.
On peut employer également d'aatre9 matières appropriées dans l'installation, par ex. da graphi- te agglomère, des alliages résistants à la chaleur , tels que les aciers d'alliage par ex. des aciers nickel chrome ou des aciers aa chrome. Il est désirable d'effectuer la réaction dans des chambres, qai sont très étroites par rap- port à leur longueur et largeur.
EMI9.2
L'hlll1e est en grande partie conetitnée par du benzè- ne et ses homologues. On a ttouvÔ que l'on obtient ara ren- dement augmenté en naphtalène, en atiliaant des récipients de réaction, dont les parois sont faites en composés de
EMI9.3
l'ala.m1n1a.m,par ex. des silicates, tels que la 8 Ulimani- te minérale.
Dans quelques cas, d'autres hydrocarbures,
EMI9.4
tels que l'anthracène sont fermaso Le récipient de réactioh peat être chauffé extériea- rament, mis on peut employer également des récipients in-
EMI9.5
tériearement ohaaffés par radiation d'au organe de chauffe- ge électriques interne osa par o.n tube intériear, oonoentri- que avec an tube de réaction;, dans laquelle disposition les gaz à chaaffer passent dans le tabe intérieur et les gaz de réaction dans l'espace annulaire.
EMI9.6
L'invention permet donc à#obtenir des rendements 41a- vée à partir de gaz contenant des homologues oupériears, principalement en choisissant les oondîtiona appropriées pour ces homologues, plutôt que le méthane diluant et par l'usage de vitesses spatiales élevées permettant des tempé- ratares élevées et , pour ce motif, de grandes vitesses de
EMI9.7
réaction. On obtient oonséqaemmant an grand rendement en benzol par anité d'installation. Le rendement en hydrooar-.
<Desc/Clms Page number 10>
eium aggloméré oa par an mélange de graphite aggloméré ou par des alliages résistants à la chalear.
7. Procédé selon la revendication 1, dans leqael les parois da récipient de réaction sont constituées par da si- licate d'alaminiam, par ex. de la slllimanite poar favoriser la production da naphtalène.
8. Procédé selon la revendication 2, dans lequel les conditions da traitement en phases successives sont talles qu'elles donnant le minimum de carbone élémentaire.
9. Procédé selon la revendication 2, dans lequel le mélange est surchauffé dans des phases successives, pour décomposer les hydrocarbures les moins instables avant les plas stables.
10. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les gaz sont passés dans la zone de réaction assez rapidement poar prodaira des oléfines comme prodait principale.
11. Le procédé selon la revendication 1, dans leqael on isole des dioléfines des gaz traités.
<Desc/Clms Page number 11>
EMI11.1
bares non saturés peut être quelque paa augmenté aux dépens d'une faible proportion de produits libidos, en augmentant la vitesse spatiale dans chaque phase. Il en résulte une dimination dans la formation da carbons. Les gaz restants
EMI11.2
après la séparation da benzène peuvent être ohaaffés de façon oonnae poar proda.1re de l8hdroa REV1!1NDIOA IOJi8 .---o:I#scoC!:;loc;;)C;!C)C::;OCb 1.
Procédé pour produire des hydrocarbures aromatiques à non safaris à partir d'hydroearbnrea ayant aa moins deax atomes de carbone dans la molécule,dans lequel on fait passer le gaz an travers d'un espace chauffé, à une tempé-
EMI11.3
ratare d'sa moins 1000 à 1100@Oe@tp de préférence, à en- viron 18000 C. oa aa-daaaaafl et à une vitesse spatiale d'aa. moins 50 à 100 minutes réciproqaea et de préférence au- dessus.