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"procédé et appareil pour la production de mélanges convenant à la carburation ou à la combustion, à partir d'huiles peu propres ou impropres à ces usages".
La présente invention a pour but de produire, sans recourir à l'hydrogénation ou au cracking, des carburants ou des combustibles homogènes et de propriétés constantes, con- venant notamment pour l'alimentation des moteurs et des brû- leurs, en partant d'huiles peu propres ou impropres à. la car- buration ou à la combustion telles que les huiles de goudron, les huiles de schiste, les pétroles bruts, les huiles végé- tales etc...
Cette invention, due aux travaux de Mr. Auguste HAECK, est basée sur des observations qui ont permis de reconnaître qu'il existe d'une part une affinité entre les constituants .combustibles utiles des huiles, d'autre part un certain an-
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tagonisme entre ces constituants et les éléments nuisibles à la combustion parmi lesquels on peut citer notamment les paraf- fines, naphtalines et phénols, les composés de créosote, d'an- thracène, de soufre et les brais pour les huiles minérales, ainsi que les substances acides ou corrosives pour les huiles végétales;
- que cette affinité et cet antagonisme peuvent être utilisés pour effectuer la séparation des constituants utiles dans des conditions particulièrement favorables à leur conservation, notamment sans recourir à l'emploi de pressions ou de températures élevées; - et que cette sépa- ration peut être exécutée de manière à être accompagnée d'une homogénéisation du produit qui exclut toute possibilité de dissociation ou de distillation prématurée de ses consti- tuants lors de son emploi dans les brûleurs ou dans les mo- teurs.
Dans les procédés habituels de distillation frac- tionnée et de' cracking, les opérations tendent à séparer les produits combustibles en différents groupes ayant des carac- téristiques déterminées. Il est nécessaire à cet effet d'em- ployer des pressions et des températures élevées dont l'ac- tion violente doit combattre l'affinité naturelle des hydro- carbures les uns pour les autres et provoquer une classifi- cation arbitraire, mais n'assure pas l'élimination des pro- duits nuisibles. De plus l'applicabilité de ces traitements est limitée à certaines huiles minérales, et il en résulte également une limitation de la quantité des combustibles et carburants qu'il est possible d'obtenir.
Contrairement à ces procédés, le traitement suivant la présente invention est conçu en vue de l'extraction des éléments combustibles des huiles, non en fractions séparées, mais ensemble, en utili- sant l'affinité entre ces éléments pour obtenir ce résultat
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sans action brusque susceptible d'altérer leur constitution.
On constate alors cet effet surprenant qu'il est possible de retirer ainsi la presque totalité des hydrocarbures des huiles traitées, sous forme d'un mélange carburant ou combustible tellement homogène qu'il est directement utilisable dans les moteurs à explosion et à combustion. Dans ce produit le pour- centage des matières nuisibles a été réduit au point de ne plus affecter la qualité du produit.
Pour mettre en oeuvre le procédé suivant la présente invention, on soumet l'huile à traiter à une distillation à température modérée, dans.le vide ou sous une pression très réduite, et on provoque la condensation d'une partie des va- peurs de distillation et la circulation des autres vapeurs en contact intime avec les produits condensés, à une température voisine de la température, de distillation. On constate, dans ces conditions, que les vapeurs des hydrocarbures les plus volatils, venant en contact avec les vapeurs condensées d'hy- drocarbures plus lourds, agissent sur celles-ci et favorisent leur départ par entraînement, en assurant l'homogénéisation de ces vapeurs.
Il est utile de pousser le vide aussi loin que possi- ble et de maintenir la température de distillation en-dessous de 150 C, et de préférence bien que non nécessairement en des- sous de 100 C. La température de la phase de contact entre les vapeurs et les produits condensés peut varier suivant la nature des produits, mais n'est généralement que très peu in- férieure à la température de distillation.-
Les vapeurs qui s'échappent,sous l'action de la pom- pe à vide., traversent un séparateur où elles subissent une ré- duction de vitesse qui provoque la condensation de la presque totalité de la vapeur d'eau précédant les hydrocarbures, ainsi
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que de l'ammoniaque et du soufre, que l'on peut recueillir dans une éprouvette.
Les vapeurs sont ensuite dirigées dans un condenseur d'où le liquide obtenu passe dans un récipient régulateur de vide et enfin dans un récipient collecteur. Le mélange d'hydrocarbures recueilli dans ce récipient est réel- lement homogène et convient pour l'alimentation des moteurs à explosion et à combustion, tout en étant rigoureusement anti- détonant.
EXEMPLE.-
On a pris comme matière première une huile de goudron constituant le résidu de distillation de goudrons de fours à coke. Cette huile résiduelle, tout-à-fait impropre à la car- buration, présentait à l'analyse les caractéristiques suivantes :
Poids spécifique à 15 C 1,073
Point d'inflammabilité impossible à saisir
Point de combustion 110 C
Viscosité Engler à 20 C 1.81 E.
Viscosité Engler à 50 C 1.330E.
Soufre 0.72%
Paraffine néant
Asphaltes durs 0.74%
Eau environ 2,5%
Pouvoir calorifique brut 9271 cal/gr.
100 Kg. de cette matière, soumis au traitement dé- crit ci-dessus, ont donné 80 Kg. de bon produit, constituant un carburant pour moteur à explosion, répondant à l'analyse ci-dessous : @ -
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Poids spécifique à 15 C 0. 977
Point d'inflammabilité - 22 C
Point de combustion- 20 C
Viscosité Engler à 20 C 1.11 E
Viscosité Engler à 50 C 1.00PE
Soufre 0.42%
Paraffine néant 'Asphaltes durs 0.59%
Eau petite quantité
Pouvoir calorifique brut 9630 cal/gr.
Il restait dans la chaudière 17 Kg. d'huile lourde d'anthracène, avec notamment des asphaltes et de la créosote.
Dans l'éprouvette on a recueilli environ, 2. 500 Kg. d'eau ammoniacale avec du soufre, une très faible proportion d'huile moyenne non assimilée, ainsi que des traces de naphta- line.
L'appareil qui convient le mieux pour exécuter ce procédé se compose d'une chaudière surmontée d'une colonne à plateaux ou d'un dispositif équivalent muni de moyens de ré- glage de la température. Dans le cas de l'emploi d'une colon- ne à plateaux, celle-ci est avantageusement entourée d'une chemise d'eau, dont l'alimentation et la décharge peuvent être réglées de manière à obtenir les conditions de tempéra- ture désirées. Le sommet de cette colonne, dans laquelle s'ef- fectue le contact intime entre les vapeurs et les produits condensés est relié par une tuyauterie à une colonne à dis- ques perforés constituant le séparateur, puis à des conden- seurs et des réservoirs collecteurs ainsi qu'à une pompe à vide.
Une seconde tuyauterie, à circulation d'eau, met en communication les chemises réfrigérantes des condenseurs avec , la chemise d'eau de la colonne à plateaux afin de permettre
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d'utiliser dans celle-ci les calories abandonnées par les va- peurs dans les condenseurs.
Sur le dessin annexé qui représente schématiquement, à titre d'exemple, un appareil établi suivant la présente in- vention: 1 désigne la chaudière, 2 la colonne à plateaux, 3 la tuyauterie d'évacuation des vapeurs, 4 la colonne séparatrice,
5 le condenseur, 6 la tuyauterie d'écoulement du mélange car- burant condensé, 7 un récipient régulateur de vide, 8 le ré- servoir collecteur du mélange carburant, 9 le tuyau d'aspiration de la pompe et 10 la pompe à vide. 11 est le tuyau de décharge de la pompe qui peut être suivi d'un condenseur 12 pour récu- pérer les vapeurs qui pourraient être entraînées par l'air.
Le pied de la colonne séparatrice 4 est relié à une éprouvette 13 communiquant avec un condenseur 14 et un réci- pient 15 pour les produits séparés des vapeurs hydrocarburées.
Un tuyau 16 branché sur le tuyau d'aspiration 9 permet de créer dans le récipient 15 le vide nécessaire pour y appeler les liquides condensés en 14.
L'eau servant à refroidir les condenseurs et à régler la température dans la colonne à plateaux, suit un trajet in- verse de celui des produits traités. Par la conduite 17 elle est dirigée du condenseur 12 au condenseur 5 en traversant suc- cessivement la chemise du récipient 7 et celle du condenseur
14. L'eau quitte le condenseur 5 à une température qui peut être de 40 à 60 C par exemple, et passe par le tuyau 17' dans la chemise 18 de la colonne 2 d'où elle peut être évacuée par des robinets 19, 20 dont la manoeuvre permet de régler la tem- pérature de l'eau dans la chemise 18.
Four le traitement d'une huile de goudron, telle que celle mentionnée ci-dessus à titre d'exemple, on peut procéder .de la manière suivante :
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L'huile ayant été versée dans la chaudière 1, on la chauffe progressivement par tous moyens appropriés, jusqu'à -une température de 40 à 50 C. La pompe 10 est alors mise en action. Il se dégage aussitôt de la vapeur d'eau qui s'échap- pe par le sommet de la colonne 2 et se condense dans la co- lonne 4, d'où l'eau passe dans le récipient 15.
Le vide ayant été poussé aussi loin que possible (par exemple jusque 1/100 d'atmosphère) le contenu de la chaudière est progressivement et uniformément chauf-fé jusque 60 à 80 C, ce qui provoque le départ des vapeurs des substances volati- les et des huiles légères. La température de l'eau entourant la colonne 2 étant maintenue à une dizaine de degrés, par exemple, en-dessous de celle de la chaudière, il se produit une condensation partielle des vapeurs dégagées.
Comme l'indique le dessin la colonne 2 est garnie intérieurement de plateaux 21, munis chacun d'une cloche 22 pour le passage des vapeurs et d'un trop plein 23. Il ne se produit toutefois pas de rétrogradation sensible car en tra- versant les couches de liquide reposant sur les plateaux 21, les vapeurs nouvelles favorisent la vaporisation du liquide, dissolvent et entraînent continuellement avec elles de nou- velles quantités de vapeur. Par ce contact intime et cet en- traînement toujours renouvelés,à une température maintenue très proche de la température de distillation, le liquide est peu à peu dépouillé de ses éléments combustibles.
Les vapeurs arrivant au sommet de la colonne 2 s'en échappent par la conduite 3 qui débouche à la partie supé- rieure de la colonne 4 où, par suite de la réduction de vi- tesse du courant de vapeurs, les éléments les plus lourds se séparent de celles-ci par condensation. Ce condensat, qui em- porte la majeure partie des derniers éléments dont l'influence pourrait être nuisible (phénols, composés sulfurés etc.), ruis- @
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selle le long d'une série de disques perforés 24, ce qui per- met aux éléments plus légers, qui auraient pu être entraînés, de se dégager et de rejoindre le courant de vapeurs. Le li- quide qui a gagné le fond de la colonne 4 passe par l'éprouvet- te 13 dans le condenseur 14 puis dans le récipient 15.
De l'éprouvette 13 un tuyau de retour 25 conduit à la base de la colonne 2 afin de permettre d'y ramener les produits utiles qui éventuellement auraient pu être entraînés en 13.
Du sommet de la colonne 4 les vapeurs passent dans le condenseur 5 qui comporte de préférence une chambre len- ticulaire 26, où la vitesse du courant de vapeur est de nou- veau brusquement réduite, suivie d'un faisceau tubulaire 27 à grande surface. Le liquide s'écoulant du condenseur 5 par le tuyau 6 passe dans un récipient 7 où il est débarrassé de l'air qui aurait éventuellement pénétré par les joints de l'appareil; du récipient 7 il parvient dans le réservoir col- lecteur 8.
Entretemps la matière traitée dans la chaudière 1 a progressivement été portée à une température de 80 à 10000 afin de provoquer le départ des huiles moyennes et lourdes.
Les phénomènes décrits ci-dessus se reproduisent et de nou- velles quantités de liquide viennent s'ajouter à celles qui se trouvent déjà dans le réservoir 8. Par suite de leur affi- nité, et de l'absence d'impuretés en proportion nuisible, les constituants de ce liquide forment un mélange homogène qui constitue un excellent carburant pour moteurs à explosion, et un combustible de premier ordre pour brûleurs.
Dans ce liquide se retrouve de 80 à 90% de la quan- tité totale des hydrocarbures contenus dans le produit initial.
Les impuretés ont été éliminées les unes totalement, les au- tres au point-de ne plus avoir d'action nuisible. Elles se re- trouvent partiellement (eau, soufre, phénols etc. ) dans le ré-
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cipient 15, le reste (paraffine, brais etc.) n'ayant pas quitté la chaudière.
Evidemment on peut aussi, si on le désire, recueillir séparément les produits de la première et de la deuxième phase de distillation, ou bien diviser celle-ci en un plus grand nombre de phases, à condition d'observer pour chacune d'elles les conditions de pression et de température, et de contact entre vapeurs et liquides nécessaires à Inexécution du présent procédé.
Il est bien entendu que les détails d'exécution décrits, ainsi que la disposition de l'appareil représenté peuvent être modifiés sans sortir du cadre de l'invention.
REVENDICATIONS -:- ---------------------------
1.- Procédé pour la production de mélanges convenant à la carburation ou à la combustion à partir d'huiles peu pro- pres ou impropres à ces usages, caractérisé en ce qu'on extrait de l'huile, par distillation à une température modérée, dans le vide ou sous une pression réduite, la plus grande partie de ses éléments combustibles, légers et denses, dont on forme un mélange homogène, au cours de l'opération.