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.ci R E V E T D ' I N V E N T IO N PERFECTIONNEMENTS A LA GAZEIFICATION DES HUILES LOURDES, NOTAMMENT AU REFROIDISSEMENT DU GAZ OBTENU
Les gaz combustibles obtenus par cracking d'huile lourde entratnent toujours, à leur sortie de l'appareil de gazéification, une certaine proportion d'hydrocarbures lourds désignés généralement sous le nom de goudron. Ce goudron provient en partie d'un cracking incomplet et également de polymé- risations .
Ces dernières sont d'autant moins abondantes que l'huile est spumise à un traitement plus énergique et plus rapide ; c'est le cas par exemple; du procédé de gazéification par combustion partielle, dans lequel l'huile est soumise à Inaction combinée de l'oxygène et de la chaleur pendant un temps- de l'ordre de la seconde .
La partie du goudron résultant d'un cracking incomplet est évidemment instable à haute température; son séjour prolongé à une température même inférieure à sa température d'ébullition@ provoque la dislocation de ses molécules et une production abondante de carbone. Enfin, ce goudron est toujours beaucoup plus visqueux que l'huile initiale .
Dans la pratique ; laprésence de ce goudron est cause
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de très grandes difficultés lors du refroidissement du gaz., En effet, la paroi du conduit de gaz reliant le gazeïficateur et le refroidisseur est à une température décroissante depuis 500 et plus à l'extrémité fixée au gazeïficateur, jusqu"à moins de 150 à l'extrémité fixée au refroidisseur.
A partir de la zone dont la température devient égale à celle de condensation du goudron, la paroi se recouvre d'un dépôt de celui-ci . Cé dépôt subit une pyrogénation lente le transformant en une matière charbonneuse qui, proges- sivement obstrue le conduit .
D'autre part, la plus grande partie du goudron se dépose-dans l'appareil refroidisseur, ce goudron a une viscosité telle, allant parfois jusqu"à la consistance pâteuse, que son écoulement naturel, toujours difficile, devient souvent impossible; l'appareil s'engorge et ne fonctionne plus .
La présente invention porte sur un procédé et ses moyens de réalisation, permettant de refroidir et de laver le gaz en évitant tout dépôt adhérent et toute obstruction et engorgement des appareils ; elleconstitue , en outre, un moyen de récupération et de réutilisation automatique du goudron .
Suivant l'invention ; un refoidissement extrêmement brusque du gaz jusqu'à une température très inférieure à celle de condensation du goudron est obtenue par injection de vapeur d'eau sous pression dans le gaz par une coupure faite dans le conduit reliant le gazeïficateur et le laveur de façon qu'elle forme une veine annulaire séparant ce conduit en deux parties qu'elle isole, dans sa région, à haute température.
Cette injection de vapeur d'eau est de préférence suivie d'une injection d'huile .
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Suivant une autre caractéristique du procédé, le mélange est soumis à un refroidissement complémentaire et en marne temps l'huile et le gaz sont maintenus en contact intime .
L'huile d'arrosage circule en circuit fermé, sans autre refroidissement . Cette huile est de préférence celle qui sera utilisée pour la gazéification et la vapeur obten@ sert 4 l'injection précitée .
Les moyens de réalisation qui sont prévus comportent les dispositions générales suivantes :
Il est prévu une solution de continuité incomplète, autrement dit, une coupure, dans le conduit de gaz qui réunit le gazeificateur et le refroidisseur, la partie du conduit en amont de cette coupure étant maintenue à une température supérieure à celle de condensation du goudron, tandis que la partie en aval est maintenue à une température très inférieure à cette température de condensation.
Le réchauffage de la partie en amont est assuré de préfet rence par la circulation des gaz à l'extérieur de cette par tie avant leur passage à som intérieur,tandis que la pare* tie aval est refroidie par la circulation externe d'un fluide réfrigérante de préférence de l'huile qui va @ être injectée dans le gaz en vue de son refroidissement.
D'autre part, les deux parties amont et aval sont disposées coaxialement et la coupure cpstitue l'orifice d'une chambre plate de très grand diamètre .
C'est dans cette dernière que s"effectue l'arrivée de la. vapeur d'eau qui sera injectée par la coupure avec une vitess:e assez élevée pour éviter toute pénétration du gaz dans la chambre plate, et ce, de manière à envelopper la veine gazeuse et à s'interposer entre elle et la paroi du conduit . On peut, en outre, avant que le mélange de ga,z,
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de vapeur et d'huile, sorte du conduit, disposer des moyens,en vue d'assurer un contact plus intime de ces fluides et un équilibre plus complet de température.
D'autre part, le refroidisseur-laveur qui reçoit ce mélange est constitué par un faisceau tubulaire traversant une capacité contenant de 1(eau, et reliée à la chambre plate de sorte que la vapeur produite dans cette capacité est celle injectée 4 travers ladite coupure .
On comprend clairement que, jusqu'à la coupure d'en- trée de vapeur, la partie du conduit fixée au gazeïficateur reste toujours à une température très supérieure à celle de condensation du goudron, et ne peut provoquer aucun dépt; le balayage de cette coupure, puis de l'entrée de la seconde partie du @onduit, par la vapeur, isole la paroi du contact des gaz ; gaz refroidis brusquement par l'injection de vapeur, et surtout par l'injection d'huile qui lui succède immédiatement, ne peuvent laisser aucun dépôt sur les parois avec lesquelles il@s sont ensuite en contact et qui sont alors recouvertes et constamment lavées par l'huile injectée .
Dans le refroidisseur-laveur, le ruissellement de l'huile sur la paroi, maintenue à la température d'ébulli... tion de l'eau, et le lèchage par les gaz de cette couche d'huile, déterminent un abaissement de la température de ces gaz et de l'huile jusqu'au voisinage de cette tempéra= ture d'ébullition. Il en résulte, en outre, l'absorption par l'huile de la plus grande partie du goudron condensé totalement , dès l'entrée, par le refroidissement brusque initial. Le mélange huile-goudron, maintenu à une température supérieure à 100 reste parfaitement fluide, exempt d'eau, et les surfaces du laveur restent continuellement et absolument propres .
L'organe d'alimentation du gazeïficateur prélève dans cette hutle de lavaga la quantité
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nécessaire à la gazéification, qui est compensée par une quantité égale d'huile fraîche. La récupération;du goudron est ainsi autpmatiquement assurée. Accessoirement, l'invention procure un moyen de réchauffer l'huile admise au gazeïficateur.
A la sortie du laveur, les gaz à la température de 100 emportent la vapeur injectée,, et restée en suspension, une petite partie du goudron constituant la fraction la plus légère et la plus fluide. Ce goudron est séparé par tout, moyen connu permettant de la recueillir et est périodiquement réintroduit dans le circuit d'huile.
Le refroidissement final des gaz et la condensation de la vapeur d'eau sont de même opérés par tout,moyen approprié .
Pour le surplus=, et à titre d'exemple, l'invention sera exposée dans ses-moyens de réalisation par la descriptionde son application au procédé de gazéification par combustion partielle .
Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple:
La figure .1. montre,en coupe verticale, un appareil suivant 1-'invention .
La figure 2 est une coupe à plus grande échelle, montrant la constitution du conduit reliant le gazeïficateur au dit -
La figure 3, est une vue similaire à celle de la figure I et représente une variante de la disposition relative des appareils .
La figure 4 est une vue similaire à celle de la figure 2 et représente une modification de construction .
La figure 5 montre en coupe une variante de construction du faisceau tubulaire .
Suivant le mode de réalisation représenté aux figures I et 2, le gazeïficateir I comprend une chambre 2 portée à
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l'incandescence, et dans laquelle l'air de combustion partielle amené par la tuyauterie ,3, et l'huile à gazèfier refoulée par la tuyauterie , sont injectées par uh pulvérisateur 5.Les gaz formés par l'action combinée sur l'huile injectée de l'oxygène,de l'air et de la chaleur de combustion partielle sortent par l'orifice ménagé dans la petite base d'une chambre tronconique s'étendant jusqu'à la partie inférieure du gazéïficateur.
Cette chambre est fermée par une chison 8, au centre de laquelle, est soudé un tube plongeant dans la chambre 1 . Cette cloison ,$, et le tube ± sont en matière bonne conductrice, de préférence métallique. Le tube 9 est coiffé d'une pièce conique et creuse 10, à paroi pleine que les gaz, Venant de l'orifice sont obligés de contourner pour sortir par le tube ainsi que la figure le montre clai rement
L'ensemble ci-dessus est fixé dans une boïte 11 dans la paroi supérieure de laquelle est ménagée une cuvette de large diamètre .
La cloison S. est fixée de manière étanche par son bord sur cette paroi supérieure de manière à délimiter ainsi une chambre plate 12; que des conduits @ appropriés 13 relient à une source de vapeur . Le fond de cette chambre 12 est percé en regard du tube 9 d'un orifice 14 de même diamètre et coaxial. Le bord supérieur de la paroi de cet orifice 14 se rapproche de la cloison $ en formant un passage annulaire 15, de faible hauteur . Dans le prolongement de cet orifice 14 est disposé une tubulure 1.6. dont l@ paroi forme avec la face inférieure du bord de 1*orifice 14 une autre fente circulaire mince 17. Le passage 17 fait communiquer la tubulure 16 avec une chambre 18 entourant la dite tubulure 16 et raccordée par un conduit 19 avec une source d'huile sous pression .
La cana- lisation . est de préférence aussi branchée sur le conduit . La boîte 11 délimite, en outre, une capacité com-
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muniquant avec la chambre plate par les conduits 13.
La capacité 20 est remplie d'eau jusqu'au niveau a-b, déte miné par un flotteur à pointeau 21; commandant l'ouverture et la fermeture d"une tubulure d'amenée d'eau 22.
La face inférieure de la botte 11, constitue la face supérieure du refroidisseur-laveur proprement dit, enfermé dans une cuve 23 fixée de façon étanche sous la botte 11.
La cuve %µ reçoit une certaine quantité d'huile jusquà un niveau c-d déterminé par un flotteur à pointeau .Sa. commandant une amenée d'huile 25. Au dessus du niveau %µ débouck un faisceau de tubes 26, fixés sur la face inférieure de la botte 11, débouchant dans une chambre 27, où aboutit le tube ±, et qui est formée par une cuvette renversée, de même diamètre que le faisceau tubulaire et ménagée dans la paroi inférieure de la botte 11.
A l'intérieur de chaque tube de grand diamètre est placé un tube .28, garni d"'ailettes en hélices fixé sur la boîte 11, et débouchant dans la capacité 30.. Chacun de ces tubes est fermé à sa partie inférieure, et dépasse de préférence au dessus du niveai a-b, un troisième tube 30(figure 2) disposée à l'intérieur de chaque tube 28 et débouchant en-dessous du niveau d'eau a-b assure le constant remplissage en eau de ces tubes'.28 . Le faisceau tubulaire est; en outre, entouré' d'une enveloppe 31 communiquant avec la capacité 20 par des conduits 32, et qui est ainsi constamment remplie d'eau . Un orifice 33 ménagé dans la cuve 23, le plus loin possible du niveau de l'huille c-d permet l'évacuation des gaz.
L'appareil est complété par une pompe 34, a@pirant l'huile au fond de la cuve 23, et la refoulant dans les conduits 19 et 4.
Le fonctionnement est le suivant :
L'huile contenue dans la cuve 23 est aspirée par la pompe 34 et est injectée par la tuyauterie 13., la chambre
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18 et l'orifice 12 - une partie de cette huile a été pré- levée pour l'alimentation du gazeïficateur par l'inter- médiaire de la tuyauterie ou de tout autre moyen assurant un débit proportionnel aux besoins. Ce prélèvement est compensé par l'huile fraîche admise par le tube 25 et le flotteur 24.
Les gaz provenant de la chambre de gazeïfication 2 sont d'abord en contact du tube 9 et de la cloison $, avec lesquels @ls sont toujours en équilibre.' de températire, aucun dépt ne se produira donc. Les gaz sont alors entourés d'une gaine de vapeur d'eau, au droit de la coupure cette vapeur provenant du refroidisseurlaveur par la capacité 20, le conduit 14 et la chambre 12. La présece dans cette chambre 12 de vapeur à une pression supérieure à celle du gaz interdit à celui-ci de pénétrer dans le passage 15. Les bords d'entrée du passage 15 et la paroi de la tubulure 16 sont maintenus, grâce à la chambre 18, à la température de l'huile d'arrosage qui jaillit par l'orifice 17.
La présence de vapeur d'eau empoche dans cette tubulure ± toute formation de dépôt. Les gaz passent alors entre les ailettes en hélices 29, et sont,ainsi, pendant un long trajet, en contact intime avec l'huile injectée . Il se produit alors une absorption maxima du goudron par l'huile, sans dépôt dans le faisceau tubulaire, car le mélage liquide maintenu à une température supérieure à 100 reste toujours fluide . La chaleur soustraite au gaz est transmise à l'eau bouillante des tubes 28, de lenve- loppe 31 et du refroidisseur .20., et elle est absorbée par vaporisation . La vapeur ainsi obtenue est injectée dans les gaz comme indiqué ci-dessus .
Le gaz s'échappe alors e 33 ainsi que la vapeur qui a traversé l'appareil avec lui, sans laisser de condensation dans l'huile de lavage. Les dernières particules de
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goudron, une fois extraites, le refroidissement final est opéré par tout moyen connu .
La récupération et la réutilisation du contingent le plus important du goudron sont donc assurés d'une façon continue et automatique, de même que le Réchauffage de l'huile amené à la Gazéification . Accessoirement, l'huile fraîche amenée par le tuyau 25. peut être réchauffée par une petite quantité de vapeur, prélevée sur la circulation de vapeur .
Suivant le mode d'exécution représenté à la figura,3,, l'ensemble du laveur comprenant les tubes refroidisseurs 26 la cuve 23 et la capacité est séparé du gazeïficateur. La botte .Il. n'existe plus et le gazeïficateur est fermé' par une bride 11 dans laquelle son aménégés la charnu bre plate 12, les orifices 15 et 17, 1 arrivée de l'huile 18 et la tubulure 1,6 .
La tubulure 16 a une grande longueur, et aboutit à la chambre 27 du refroidisseur+laveur c où il déverse le gaz chargé d'huile d'arrosage, après avoir traversé le faisceau tubulaire de ce refroidisseur Le gaz pourrait naturellement aussi être introduit dans la chambre 27 par traversée du couvercle du refroidisseur dans le cas, par exemple, ou le gazeïficateur serait disposé à une haute supérieure. La vapeur est amenée de la chambre 20 à la chambre annulaire par un tube 13.
L'huile dinjection est amenée à la chambre 18 par un conduit 18' entourant sur une gramde longueur le tube 16 de départ des gaz. Il en résulte un abaissement considéra,ble de la température des gaz qui évite toute continuation de cracking dans la capacité 27 dont les parois ne peuvent ainsi se recouvrir de dépôt.
En outre, dans le mode d'exécution représenté figure 3, on a supposé que la cuve 23 avait une faible capacité et ne
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pouvait contenir toute la quantité d'huile en circulation.
Le rôle de la cuve 23 est alors limité à celui d'enveloppe de séparation d'huile et du gaz. Dans ce cas, 1-*'huile est renvoyée par le conduit 36 à un réservoir auxiliaire distinct non représenté . Ce réservoir auxiliaire est calorifugé si utile et comporte l'aspiration de la pompe de circulation un filtre et tous autres accessoires utiles ( purge,etc.)
La quantité d'huile injectée est telle que, a.prèa égalisation de la température entre elle, le gaz et la vapeur d'eau, cette température soit, au plue de 50 @plus élevée que celle de l'eau dans le refroidisseur. L'égalisa tion de température entre les gaz, la vapeur d'eau, l'huile injectée est favorisée par la disposition selon la figure 4.
Dans cet exemple, un chapeau perforé et bombé dans le sens du courant 35 @ est interposé au débouclé + dans la chambre de la tubulure 16 +et fait ruisseler l'huile jusqu'au cen-
27 tre de la veine gazedse .
Comme indiqué figure 4, les conduits 14 et 16 peuvent, aller en s "élargissant du côté du laveur, et les passages 15 et 17 peuvent être agencés de façon à déboucher, sensiblement parallèlement à l'axe de ces conduits . De cette façon, la vapeur d'eau débouchant en 15 forme envelop. pe entre le jet de gaz à haute température et le jet d'huile ruisselant par le passage 17 sur la paroi du conduit 16.
On évite ainsi une surchauffe del'huile et un premier refroidissement des gaz est causé par la vapeur avant que'ils ne soient en contact direct avec l'huile .L'huile de refroi. dit ensuite jusqu'au voisinage de la température de l'eau comme dans les autres modes d'exécution, en ruisselant sur la surflace du faisceau tubulaire et le refroidissement du gaz se poursuit à son contact dans la même mesure .
La figure 5 représente une variante de construction
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du faisceau tubulaire du refroidisseur-laveur. Suivant cet exemple le faisceau est composé de nombreux tubes 36 de petit diamètre, recevant chacun à son intérieur une tige métallique pleine 37, centrée par tout moyen approprié et laissant un mince passage annulaire. Toutes ces tiges-37.sont fixées sur une tôle 38; placée sous le faisceau tubulaire . On obtient ainsi un contact parfait de 1-'huile et du gaz .
Naturellement l'invention n'est nullement limitée aux modes d'exécution représentés et décrits qui n'ont été choisis qu'à titre d'exemple, en particulier les moyens exposés pour assurer le contact de 1-*huile et du gaz pourraient être différents, et le faisceau tubulaire pourrai, par exemple, être constitué par un ou plusieurs tubes de grande longueur enroulés en serpentin dans l'enveloppe d'eau ou autre fluide réfrigérant .