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"PROCEDE DE RAFFINAGE D' HYDROCARBURES LIQUIDES"
La présente invention concerne les procédés de raffinage d'hydrocarbures liquides et plus particulièrement de ceux contenant des constituants formant des gommes, par exemple e des distillats pyrogénés, des mélanges de distil- lats pyrogénés avec des produits de premier jet, des huiles de schiste et des hydrocarbures récupérés de gaz de fours à coke.
Une des caractéristiques de l'invention réside dans le traitement de l'hydrocarbure à une température et une pression élevées, suffisantes pour le maintenir dans la phase
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liquide, ce traitement thermique étant effectué en l'absence de toute matière adsorbante, poreuse, solide.
Une autre caractéristique est le traitement de l'hydrocarbure avec une substance capable de réagir avec les constituants formant des gommes, pour polymériser les plus réactives des gommes, et le fait de soumettre l'hydrocarbure à une température et une pression élevées, suffisantes pour le maintenir dans la phase liquide, ce traitement étant ef- fectué en l'absence de toute matière adsorbante, poreuse, solide.
Le dessin ci-joint représente schématiquement un appareil propre à la mise en pratique du procédé de l'in- vention.
Avant de décrire en détail l'appareil et les opé- rations du procédé, on résumera sommairement les opérations qui, d'une façon brève et générale, sont les suivantes :
1.- On traite l'hydrocarbure avec une substance qui réagit avec les constituants formant des gommes pour polymériser les gommes les plus réactives.
2. - On enlève la boue et toute matière solide.
3.- On soumet l'hydrocarbure à une température et à une pression élevées, suffisantes pour maintenir la majeure partie de cet hydrocarbure dans la phase liquide.
4.-, Après le traitement par la chaleur et la pression, on refroidit l'hydrocarbure que l'on peut sou- mettre ensuite à l'une ou l'autre des séries d'opérations suivantes, intitulées A et B.
A
5a. Après l'opération ? 4, ci-dessus, on lave l'hydrocarbure.
6a.- On enlève, par distillation par exemple, les gommes polymérisées.
7a.- Si c'est nécessaire, on peut laver le dis- tillat.
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@
5b. Après l'opération ? 4, sus-mentionnée, on traite l'hydrocarbure avec une matière adsorbante, poreuse, solide, comme le silicagel, à la température normale.
6b On peut ensuite laver l'hydrocarbure, si c'est nécessaire.
7b. Si toutes les gommes polymérisées n'ont pas été enlevées par le traitement avec la matière adsorbante, on peut distiller l'hydrocarbure.
8b.- Si c'est nécessaire, on peut laver le dis- tillat.
Un appareil permettant d'effectuer ces traite- ments est représenté schématiquement sur le dessin. L'hy- drocarbure à traiter et la substance destinée à réagir avec les constituants formant des gommes, ou avec des hydrocar- bures non saturés, sont amenés dans un dispositif mélangeur ou agitateur 10. L'hydrocarbure qui, comme cela a été dit précédemment, peut être un distillat pyrogéné, de l'huile de schiste ou de l'huile récupérée de gaz de fours à coke, comme le benzol, est livré,d'un réservoir 11, au mélangeur 10 par un tuyau 12. Si cet hydrocarbure exige un lavage, celui-ci peut s'effectuer dans la cuve 13 à laquelle l'huile est livrée, du réservoir 11 , par le tuyau 14. 15 désigne un approvisionnement en eau et 16, un approvisionnement en solution diluée d'hydrate de sodium, pour la cuve 13.
Le traitement de l'hydrocarbure avec de l'eau ou de l'hydrate de sodium a pour but d'enlever l'hydrogène sulfuré. La cuve de lavage 13 possède un tuyau d'évacuation 17 pour le liquide de lavage et un tuyau de sortie 18 pour amener au mélangeur 10 l'hydrocarbure traité.
L'expression "laver", telle qu'elle est employée ici, signifie qu'on peut traiter le liquide soit avec de l'eau ou avec de l'hydrate de sodium, soit avec les deux.
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La substance polymérisante est fournie, dtun réservoir 19, au mélangeur par un tuyau 20. La substance employée pour réagir avec les hydrocarbures non saturés, ou pour polymériser les constituants formant des gommes, peut être tout acide convenable, tel que l'acide sulfuri- que, l'acide chlorhydrique ou l'acide acétique, ou un sel ou composé abandonnant de l'acide, comme le chlorure d'a- luminium ou le sulfate de diméthyle. Il est préférable d'employer de l'acide sulfurique ; mais il va sans dire qu'on peut faire usage de quelqu'une des autres substances mention- nées. L'acide peut être d'un degré de concentration quelcon- que, de préférence d'une force de 80% à 93,5%.
Quand on fait usage d'un acide de cette force, on en emploie environ 0,2% à 1% et de préférence de 0,3% à 0,5%, du poids de l'huile en cours de traitement. Cette petite quantité d'acide ne réagit qu'avec les gommes les plus faciles à polymériser, réduit au minimum la quantité de boue formée et n'affecte pas d'une façon appréciable les hydrocarbures non saturés plus stables. En d'autres termes, avec cette quanti.té réduite d'acide, le rendement en produit raffiné est augmenté.
L'huile ainsi traitée est amenée, par un tuyau 21, dans une grande cuve de décantation, 22, où la boue et la matière solide se déposent. L'huile peut être prise à une auge 23, entourant le bord supérieur de la cuve et être en- voyée, par une pompe 24, à un digesteur 25 dans lequel l'huile est soumise à la chaleur et à la pression. Comme c'est représenté, le digesteur peut comprendre un cylindre 26 pourvu d'une chemise de vapeur 27. Dans le cylindre est de préférence disposée une masse de matière granulaire chimiquement inerte, comme le coke, la pierre ponce, le sable, etc... Le cylindre peut être également muni d'un manomètre 28 et d'un thermomètre 29. La chemise est pour-
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vue, comme représenté, d'orifices d'admission et d'échappe- ment, pour la vapeur.
L'huile est refoulée par la pompe à travers la masse de matière granulaire qui agit pour la disséminer dans tout le cylindre et la maintenir à une température sensiblement uniforme dans tout l'intérieur de celui-ci.
La température à laquelle on chauffe l'huile dépend du genre et du type d'hydrocarbure ainsi que du traitement auquel il a été soumis pour polymériser les constituants formant des gommes. Quand on emploie de l'acide, la tempé- rature à laquelle on chauffe l'hydrocarbure dépend de la quantité et de la force relatives de l'acide. D'une façon générale, plus la quantité et la force de l'acide sont gran- des, plus faible est la température à laquelle on soumet l'huile dans le digesteur. Si l'on a traité l'huile avec une quantité relativement grande d'acide, ou avec de l'acide d'une très forte concentration, on doit prendre soin de ne pas la soumettre à de hautes températures puisque, dans ces conditions l'huile tend à être brûlée.
Une huile qui a été acidulée avec une petite quantité d'acide, ou avec un acide de concentration plus faible, peut être chauffée à une tem- pérature plus élevée que la précédente. Pour donner une idée des températures employées, on peut dire que pour un genre d'huile une température de 260 C est nécessaire, tandis que pour d'autres huiles, une température n'excé- dant pas 66 C. suffit. Généralement parlant, les tempé- ratures dont on fait usage dans la plupart des cas sont comprises entre 93 et 163 C.
L'hydrocarbure est maintenu, dans le digesteur, à une pression telle que cela maintienne pratiquement toute l'huile dans la phase liquide. Le degré de pression dépend du genre et du type d'huile en cours de traitement et de la température. Par exemple, pour une huile légère de fours à
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coke, contenant 90% d'une fraction bouillant au-dessous de 2000 c.et ayant une amplitude de distillation de 78 à 260 C., la pression requise est de 5,625 kg par cm2 à une température de 1350 C. A 260 C., la pression requise est 11,249 kg par cm2.
La longueur du temps pendant lequel on soumet l'huile à la température et à la pression élevées varie avec les différents genres et types d'huiles, le degré dacidulation, la substance employée pour polymériser les gommes et la température à laquelle elle est chauffée. Cer- taines huiles peuvent être soumises à une température élevée pendant plusieurs heures, tandis que d'autres ne doivent pas être traitées de cette façon pendant plus de quelques minutes.
Une ou deux expériences indiqueront la température et la longueur de temps qui conviennent.
L'huile traitée est amenée du digesteur 25, par un tuyau 30, à un refroidisseur 31où la température de l'hydro- carbure est réduite à peu prés à la température atmosphérique.
Après cela, l'huile passe à travers une soupape régulatrice de pression, 32, qui agit pour maintenir la pression requise dans le digesteur.
A sa sortie de la soupape régulatrice de pression, on peut faire subir à l'hydrocarbure l'un ou l'autre des traitements, A ou B, dont on a précédemment donné un aperçu.
Pour le traitement A, l'hydrocarbure passe, par le tuyau 33, à la cuve de lavage 34 où on peut le laver avec de l'eau ou de l'hydrate de sodium, ou avec les deux, qui sont fournis à la cuve par les réservoirs 35 et 36. Après lavage, l'hydrocarbure est conduit, au moyen du tuyau 37, à la colon- ne à distiller 38 dans le but d'enlever les gommes polyméri- sées. De la colonne à distiller, le distillat peut être conduit, par les tuyaux 39 et 40, au réservoir d'huile raf- finée 41. Un condenseur 42 peut être disposé dans le tuyau 39 dans le but de condenser les distillats.
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Suivant une autre façon de procéder, le distillat peut être pris au tuyau 39 et être conduit, par le tuyau 43, à une cuve de lavage 44 à laquelle de l'eau ou de l'hy- drate de sodium, ou les deux, peuvent être fournis par les réservoirs 45 et 46. Après lavage, l'hydrocarbure est conduit au réservoir d'huile raffinée par un tuyau 47.
Suivant le traitement B, l'huile liquide, à sa sortie de la soupape régulatrice de pression 32, peut être conduite, par le tuyau 48, à un récipient 49 rempli d'une matière ad- sorbante poreuse et dure, 50, le traitement avec la matière adsorbante se faisant à la température normale, ou atmos- phérique. Ce traitement enlève les gommes polymérisées et toutes substances, comme les molécules de soufre, qui sont en solution dans l'huile et n'ont pas été retirées par les opérations précédentes du procédé.
Après le traitement avec la matière adsorbante, on peut faire subir à l'hydrocarbure liquide l'un quelconque de trois traitements.'
Suivant l'un de ces traitements, l'huile est ame- née, par un tuyau 51, après qu'elle a quitté la matière adsorbante, à la cuve de lavage 34, où on peut la laver avec de l'eau ou de l'hydrate de sodium, ou les deux. Après la- vage, l'hydrocarbure peut être conduit au réservoir à huile raffinée 41 au moyen des tuyaux 37 et 52, ou être amené à la colonne à distiller au moyen du tuyau 37. Après cela, le distillat peut être conduit au réservoir à huile raffinée 41 par les tuyaux 39 et 40, ou peut être soumis à un lavage avant d'être conduit à ce réservoir.
Suivant une autre façon de faire, l'huile, après qu'elle a quitté la matière adsorbante 50, peut être con- duite au réservoir à huile raffinée 41 par les tuyaux 53, 37 et 52.
Suivant un troisième mode de traitement de l'hy- drocarbure après qu'il a quitté la matière adsorbante 50,
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le liquide est conduit, par le tuyau 53, au tuyau 37 et, de là, à la colonne à distiller 38. Après cela, on peut laver le distillat dans la cuve de lavage 44, ou le con- duire directement au réservoir à huile raffinée 41.
La matière adsorbante 50 peut consister en une ou plusieurs des matières suivantes : Bauxite, terre à foulon, bentonite, charbon de bois, argiles adsorbantes ou gelées de silice sèches, oxyde de tungstène, oxyde d'aluminium et oxyde stannique.
Si l'hydrocarbure contient quelque quantité impor- tante d'hydrocarbures non saturés, il est préférable de faire usage d'eau comme liquide de lavage puisque, si 1 on emploie de l'hydrate de sodium avec des huiles de ce type, les traces d'hydrate de sodium laissées dans l'huile af- fectent la couleur et augmentent la teneur de l'huile en gommes après qu'elle a été emmagasinée pendant un certain temps.
Le produit raffiné obtenu par le procédé décrit ici, si l'on emploie un adsorbant comme le silicagel, est plus complètement raffiné qu'un produit obtenu par lero- cédé qui ne comprend pas l'opération de traitement avec 1'adsorbant.
Dans bien des cas, ce dernier produit est suffi- sarment raffiné pour satisfaire aux exigences du consomma- teur et est satisfaisant comme combustible pour moteurs si l'on en fait usage iinmédiatement, ou peu de temps après le raffinage. Cependant, si on emmagasine pendant un certain temps le produit distillé, il devient moins désirable comme combustible pour moteurs à cause de la présence de compo- sés formant des gommes et de substances lui donnant de la couleur.
Le traitement par la chaleur et la pression (sans faire usage d'un adsorbant) décrit ci-dessus n'enlève ou ne polymérise pas toutes les substances donnant de la couleur
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ni tous les composés formant des gommes, de sorte que si l'on conserve l'huile en magasin pendant quelque temps, ces composés font qu'elle prend de la couleur et affectent les propriétés de l'huile au point de la rendre pratiquement inutilisable et indésirable comme combustible pour moteurs.
Les tuyaux et les réservoirs ou cuves sont pourvus de robinets et conduits de vidange convenables, comme c'est représenté sur le dessin.
Dans certains cas, on peut laisser la boue dans l'hydrocarbure jusqu'à ce que le liquide en soit séparé par la distillation ou une opération équivalente.