<Desc/Clms Page number 1>
Procédé pour l'hydrogénation destructive de matières carbonées distillables.
Dans l'hydrogénation destructive de matières carbonées distillables comme les charbons de toutes sortes, les goudrons, les huiles minérales, etc., effectuée complètement ou partiellement dans la phase liquide, il est d'usage de retirer ensemble les produits de réaction liquides, gazeux ou en vapeur du récipient de réaction et de les séparer en produits liquides d'une part et en produits gazeux et à l'état de vapeur d'autre part dans un séparateur connexe. En général, cette séparation s'effectue à la plus haute température possi-
<Desc/Clms Page number 2>
ble afin de maintenir faible la quantité de la fraction liquide qui peut également contenir encore des constituants solides.
Dans 1-* hydrogénation destructive catalytique du charbon il est particulièrement désirable de maintenir aussi faible que possible la quantité de constituants liquides mélangés avec les constituants solides, car les frais pour séparer les constituants huileux des constituants solides se trouvent ainsi réduits.
Aux températures relativement .élevées qui règnent dans les séparateurs le risque se présente que d'autres réactions indésirables se produisent dans les constituants liquides. Plus particulièrement, les constituants liquides donnent facilement naissance à des accumulations considérables de produits de séparation plus ou moins solides ou semi-solides qui giclent et sont entraînés vers le haut dans le séparateur aux parois duquel ils s'attachent, la température de celle-ci étant la même ou à peu près que celle de la réaction. Les conditions sont éminemment favorables à la formation de telles accumulations parce qu'il ne peut se produire une pénétration sensible d'hydrogène dans ces produits de séparation et qu'il n'y a donc pas possibilité de formation de produits liquides plus mobiles.
Cette formation d'accumulations aboutit à une diminution progressive de l'espace de réaction, diminution qui peut-atteindre un degré tel que cet espace de réaction ne peut plus remplir convenablement sa fonction et qu'en outre les produits liquides et solides s'échappent en même temps que les produits à l'état de gaz ou de vapeur.
Or on a trouvé qu'en rinçant à l'aide d'un milieu liquide les parois sur lesquelles les particules projetées s'attachent on obtient une dilution permanente de celles-ci,
<Desc/Clms Page number 3>
de sorte qu'elles demeurent suffisamment mobiles et peuvent s'écouler vers le bas. Comme liquide de rinçage on peut employer tout liquide non susceptible de s'évaporer dans les conditions opératoires considérées ni d'affecter défavorable- ment les produits de réaction.
Dans le procédé suivant la présente invention on maintiendra le séparateur sous pression lorsqu'on fera usage de celle-ci pour la réaction, cette pression étant alors de préférence celle de la réaction. La température dans le sépa- rateur sera maintenue .élevée et en règle générale elle ne sera pas inférieure de plus de 100 C. à celle de la réaction, et cette différence ne dépassera de préférence pas 50 C.
Il faut que le liquide de rinçage soit réparti aussi uniformément que possible sur 1-* ensemble des surfaces des parois, par exemple au moyen d'un dispositif pulvérisateur, faute de quoi les surfaces de paroi non humectées donneraient lieu à la formation daccumulations solides qui tendraient à envahir graduellement les surfaces humectées. C'est aussi pourquoi tout .élément intérieur présent dans 1-'espace libre du séparateur et ayant une température .élevée devra être rincé au moyen du milieu liquide. Il sera toutefois préféra- ble d'exclure complètement tout élément intérieur. Il faut de plus que le liquide de rinçage soit mobile et coule facilement.
Il faut qu'il conserve ces propriétés même sous des conditions de réaction variables, parce que lorsqu'on opère sur une -échelle industrielle il serait nuisible qu'un liquide de rinçage convenable dans certaines conditions s'évaporât par exemple sous une pression partielle d'hydrogène plus .élevée ou à une plus haute température et que, par suite, il ne fût plus apte à remplir son office dans le cas d'une variation des conditions de la réaction.
<Desc/Clms Page number 4>
Enfin, il faut que le liquide de rinçage et le liquide à enlever des parois soient solubles l'un dans l'autre.
Toutes ces conditions sont remplies dans une large mesure lorsque le liquide de lavage est produit sur les parois du séparateur à partir des vapeurs du produit obtenu, en refroidissant pour cela ces parois. On obtient ainsi cet avantage particulier que le liquide nécessaire est précipité par condensation des vapeurs partout mais là seulement où il est nécessaire, c'est-à-dire sur les surfaces des parois, de sorte que les particules des constituants du liquide qui sont projetées n'ont aucune possibilité de se fixer sur ces parois.
Comme, suivant ce procédé, les surfaces de paroi sont maintenues plus froides que l'intérieur du séparateur et qu'il y a équilibre entre les phases gazeuse et liquide à l'intérieur du séparateur, une condensation est toujours obligée de se produire, et la pellicule de liquide ainsi formée humecte les surfaces des parois. D'autre part, le liquide de rinçage ne peut s'évaporer jusqu'à dessiccation comme cela pourrait avoir lieu par exemple dans le cas d'un liquide de rinçage étranger.
Pour permettre à cette réfrigération de s'effectuer aisément on donnera aux parois des séparateurs une forme aussi simple que possible, par exemple cylindrique ou conique, et autant que possible l'espace du séparateur dans lequel des particules peuvent gicler ne renfermera aucun élément inté- rieur tel que conduits tubulaires, aux parois desquels s'applique ce qu'on a déjà dit à propos des parois extérieures.
La réfrigération peut s'effectuer par exemple au moyen de serpentins tubulaires disposés à l'extérieur des parois à réfrigérer. Comme agent réfrigérant on peut employer des gaz, par exemple le gaz en circulation qui provient du
<Desc/Clms Page number 5>
traitement d'hydrogénation et qui est sous pression, ou bien des vapeurs, par exemple de la vapeur d'eau, ou encore des liquides comme l'eau, l'huile, etc..
Le dessin ci-annexé représente un mode de réalisa- tion d'un dispositif pour la mise en oeuvre du présent pro- c.éd.é. Le mélange de produits à 1',état de gaz, de vapeur ou de liquide qui provient du récipient de réaction pénètre par un tuyau 1 dans le séparateur .2 dont la partie inférieure forme un entonnoir 3 dans lequel on maintient un niveau de liquide.
Ce séparateur est fait d'acier ordinaire et est pourvu d'un revêtement en:acier au chrome-nickel..A la partie supérieure du séparateur, qui n'est pas remplie de liquide, un serpentin réfrigérant 4 est enroulé autour du séparateur à l'extérieur des parois de ce dernier, et dans ce serpentin circule un milieu réfrigérant, par exemple de l'hydrogène, à une température telle que les vapeurs contenues dans le séparateur déposent sans cesse par condensation sur les parois de celui-ci une mince pellicule de liquide qui, en descendant, produit un rinçage continu des parois du sépara- teur. Le milieu réfrigérant arrive dans le serpentin en 5 et en sort en 6. Les parties liquides du produit de réaction sont évacuées du séparateur par un raccord 7, et les frac- tions à l'état de gaz ou de vapeur par un conduit 8.
-Au besoin, par exemple lorsque le liquide est relativement riche en asphalte, on peut réfrig.érer celui qui est présent dans la partie inférieure conique 3 du sépara- teur et l'agiterenen faisant circuler une partie. Toutefois, ici -également, la réfrigération peut s'effectuer par circula- tion d'un milieu réfrigérant.
Un séparateur sur les parois duquel un liquide de rinçage se trouvait condensée par réfrigération n'a pas encore @
<Desc/Clms Page number 6>
présenté, après avoir fonctionné pendant plusieurs mois, de formations quelconques de produits incrustants plus ou moins solides, tandis qu'un séparateur de mêmes dimensions mais dépourvu de réfrigération et de rinçage a dû être retira du service dans le même procédé au bout de quelques mois à cause d'une diminution considérable de la section provoquée par des formations solides.
Le pr.ésent procédé rend possible de faire passer également dans le séparateur des produits délicats à poids moléculaire élevée et cela sans aucun incident, C'est là un résultat très important lorsque les constituants liquides du produit de réaction obtenu par hydrogénation destructive du charbon sont à nouveau soumis à une hydrogénation destructive dans la phase liquide dans un second récipient de réaction. En ce cas la teneur en asphalte des produits de réaction liquides provenant du second récipient de réaction est très forte, de sorte que le risque de cokéfaction des produits qui ont giclé sur les parois du séparateur branché en aval du second récipient de réaction est également accru.
La. réfrigération et le rinçage des parois du séparateur élimine le risque de cokéfaction et permet d'opérer en continu, si bien que les constituants liquides du produit de réaction issu du second récipient de réaction ont une forte teneur en constituants solides, ce qui simplifie et facilite considérablement le traitement du résidu.
<Desc / Clms Page number 1>
Process for the destructive hydrogenation of distillable carbonaceous materials.
In the destructive hydrogenation of distillable carbonaceous materials such as coals of all kinds, tars, mineral oils, etc., carried out completely or partially in the liquid phase, it is customary to remove together the liquid, gaseous reaction products or vapor from the reaction vessel and separate them into liquid products on the one hand and gaseous and vapor products on the other hand in an associated separator. In general, this separation takes place at the highest possible temperature.
<Desc / Clms Page number 2>
ble in order to keep the amount of the liquid fraction which may also still contain solid constituents low.
In the catalytic destructive hydrogenation of carbon it is particularly desirable to keep the amount of liquid constituents mixed with the solid constituents as low as possible, since the expense for separating the oily constituents from the solid constituents is thereby reduced.
At the relatively high temperatures in the separators there is a risk that other undesirable reactions will occur in the liquid components. More particularly, the liquid constituents easily give rise to considerable accumulations of more or less solid or semi-solid separation products which squirt and are entrained upwards in the separator to whose walls they are attached, the temperature of the latter. being the same or roughly as that of the reaction. The conditions are eminently favorable for the formation of such accumulations because there can be no substantial penetration of hydrogen into these separation products and therefore there is no possibility of the formation of more mobile liquid products.
This formation of accumulations leads to a gradual decrease in the reaction space, a decrease which can reach a degree such that this reaction space can no longer fulfill its function properly and that in addition the liquid and solid products escape. at the same time as the products in the state of gas or vapor.
However, it has been found that by rinsing the walls on which the projected particles attach with a liquid medium, a permanent dilution of the latter is obtained,
<Desc / Clms Page number 3>
so that they remain sufficiently mobile and can flow downwards. As rinsing liquid, any liquid can be used which is not liable to evaporate under the operating conditions under consideration nor to adversely affect the reaction products.
In the process according to the present invention, the separator will be kept under pressure when the latter is used for the reaction, this pressure then preferably being that of the reaction. The temperature in the separator will be kept high and as a rule not more than 100 ° C lower than the reaction temperature, and this difference will preferably not exceed 50 ° C.
The rinsing liquid should be distributed as evenly as possible over all wall surfaces, for example by means of a spray device, otherwise unwetted wall surfaces will give rise to the formation of solid accumulations which would tend to gradually invade wet surfaces. This is also why any interior elements present in the headspace of the separator and having a high temperature should be rinsed with the liquid medium. However, it will be preferable to completely exclude any interior element. In addition, the rinse aid must be mobile and flow easily.
These properties must be retained even under varying reaction conditions, because when operating on an industrial scale it would be detrimental for a suitable rinsing liquid under certain conditions to evaporate, for example under a partial pressure of d. hydrogen higher or at a higher temperature and that, consequently, it was no longer able to fulfill its function in the event of a variation of the conditions of the reaction.
<Desc / Clms Page number 4>
Finally, the rinsing liquid and the liquid to be removed from the walls must be soluble in each other.
All of these conditions are met to a large extent when the washing liquid is produced on the walls of the separator from the vapors of the product obtained, thereby cooling these walls. This gives this particular advantage that the necessary liquid is precipitated by condensation of the vapors everywhere but only where it is necessary, i.e. on the surfaces of the walls, so that the particles of the constituents of the liquid which are projected have no possibility of attaching themselves to these walls.
Since, by this method, the wall surfaces are kept cooler than the interior of the separator and there is equilibrium between the gas and liquid phases inside the separator, condensation is always forced to occur, and the film of liquid thus formed moistens the surfaces of the walls. On the other hand, the rinsing liquid cannot evaporate until it dries out, as could occur, for example, in the case of a foreign rinsing liquid.
To allow this refrigeration to take place easily, the walls of the separators will be given as simple a shape as possible, for example cylindrical or conical, and as far as possible the space of the separator in which particles may squirt will not contain any internal element. laughing such as tubular conduits, the walls of which applies what has already been said about the outer walls.
The refrigeration can be carried out for example by means of tubular coils arranged outside the walls to be refrigerated. As a refrigerant it is possible to use gases, for example the circulating gas which comes from the
<Desc / Clms Page number 5>
hydrogenation treatment and which is under pressure, or vapors, for example water vapor, or liquids such as water, oil, etc.
The accompanying drawing shows an embodiment of a device for implementing the present process. The mixture of products in the state of gas, vapor or liquid which comes from the reaction vessel enters through a pipe 1 into the separator .2, the lower part of which forms a funnel 3 in which a liquid level is maintained.
This separator is made of ordinary steel and is provided with a coating of: chromium-nickel steel. At the upper part of the separator, which is not filled with liquid, a cooling coil 4 is wound around the separator to outside the walls of the latter, and in this coil circulates a refrigerant medium, for example hydrogen, at a temperature such that the vapors contained in the separator constantly deposit by condensation on the walls of the latter a thin film of liquid which, as it descends, produces a continuous flushing of the walls of the separator. The refrigerant medium arrives in the coil at 5 and leaves it at 6. The liquid parts of the reaction product are discharged from the separator through a connection 7, and the fractions in the state of gas or vapor through a line 8.
If necessary, for example when the liquid is relatively rich in asphalt, that which is present in the conical lower part 3 of the separator can be refrigerated and agitated by circulating a part. However, here too, the refrigeration can be effected by circulating a refrigerant medium.
A separator on the walls of which a rinsing liquid was condensed by refrigeration has not yet @
<Desc / Clms Page number 6>
exhibited, after having operated for several months, any formation of more or less solid encrusting products, while a separator of the same dimensions but without refrigeration and rinsing had to be withdrawn from service in the same process after a few months due to a considerable reduction in the section caused by solid formations.
The present process makes it possible to pass delicate products of high molecular weight also through the separator without any incident. This is a very important result when the liquid constituents of the reaction product obtained by the destructive hydrogenation of carbon are again subjected to destructive hydrogenation in the liquid phase in a second reaction vessel. In this case the asphalt content of the liquid reaction products coming from the second reaction vessel is very high, so that the risk of coking the products which have sprayed on the walls of the separator connected downstream of the second reaction vessel is also increased. .
Refrigeration and rinsing of the separator walls eliminates the risk of coking and allows continuous operation, so that the liquid constituents of the reaction product from the second reaction vessel have a high solid content, which simplifies the process. and considerably facilitates the treatment of the residue.