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Procédé pour produire des carburants non-détonante ou antidétonants (ou les deux) par hydrogénation destructive.
La présente invention se rapporte à un procédé d'hydrogénation destructive perfectionné pour la production de carburants non-détonants à partir d'huiles moyennes de provenance quelconque.
L'hydrogénation destructive d'huiles moyennes obtenues d'une manière quelconque à partir de matières carbonées telles que les charbons, les goudrons, les huiles minérales, etc., par exemple par hydrogénation destructive, occasionne en même temps
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qu'une hydrogénation un dédoublement des hydrocarbures.Lors- qu'on emploie certains catalyseurs on obtient alors comme pro- duits finaux des essences qui, employées dans un moteur,possè- dent d'excellentes propriétés non-détonantes ou anti-détonantes
Afin de diminuer les pertes inévitables dues à la gazéifica- tion qui se produit dans ce procédé on a effectué des recher- ches afin de trouver des catalyseurs agissant à de basses tem- pératures auxquelles les pertes dues à la gazéification de- viennent très faibles.
Toutefois, ces catalyseurs qui sont déja actifs à des températures par exemple de 400 à 4200 C. oc- casionnent souvent, à cause de leur effet hydrogénant intense, la production d'une essence dont 1-'indice d'octne est trop faible pour les conditions imposées.
Or on a trouvé qu'on obtient des carburants non- détonants ou anti-détonants (ou les deux) de qualité supérieure en traitant des huiles moyennes de provenance quelconque au moyen d'hydrogène ou de gaz en contenant, sous pression et en présence de catalyseurs ayant une action hydrogénante intense et en soumettant sans adjonction d'hydrogène des fractions de l'essence détonante fortement saturée obtenue, qu'on aura sensiblement débarrassées des constituants à point d'ébullition peu élevé, par exemple des constituants bouillant à des températures inférieures à 100 C.
ou inférieures à
I25 C., à un chauffage ( traitement thermique de déshydrogé- nation ou de réformation, ou les deux) dans des conditions de température, de pression et de durée du traitement telles qu'on obtienne un produit plus pauvre en hydrogène sans que le poids moléculaire de l'ensemble des produits finaux soit sensiblement changé.
Ce procédé offre cet avantage que l'hydrogénation destructive de l'huile moyenne avec formation d'essences peut
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s'effectuer à des températures relativement peu élevées, par exemple de 400 à 430 C. De cette manière les pertes dues à la gazéification sont réduites à un minimum et en même temps on diminue considérablement l'usure de l'appareil.
Comme catalyseurs ayant une action hydrogénante on envisagera en particulier les sulfures des métaux lourds du sixième groupe du système périodique, comme les sulfures du tungstène, du molybdène,etc., par exemple les sulfures employés suivant le brevet français N 728.913. Toutefois, on peut aussi employer d'autres espèces de catalyseurs ayant une action hydrogénante, par exemple l'acide molybdique ou l'acide tungstique, ou des mélanges de ces derniers ensemble ou avec d'autres substances complémentaires ayant une action catalytique, comme l'oxyde de zinc, l'oxyde de magnésium,etc. Le chauffage subséquent de fractions convenables peut s'effectuer avec un taux d'alimentation élevé et dans un appareil simple. Aucun catalyseur n'est nécessaire et en conséquence on n'en emploiera généralement aucun dans la pratique.
Toutefois, il peut en certains cas y avoir avantage à employer des catalyseurs ou compositions catalytiques convenables. D'ordinaire ce sont les constituants des essences produites dans le premier stade qui distillent à des températures supérieures à 100 ou 125 C. qu'on fera passer sous forme de vapeur à travers des tubes, par exemple tels qu'on en emploie habituellement dans les opérations de craquage, chauffés extérieurement à haute température. Dans ce stade on supprime ou diminue particulièrement la formation de gaz ou de produits de polymérisation à point d'ébullition élevé en appliquant de fortes pressions, par exemple supérieures à 70 ou 100 atm. ou plus.
Il en résulte cet autre avantage qu'à mesure que la pression augmente l'indice d'octane s'élève lui aussi, cet indice étant une mesure de la valeur de l'essence sous le rapport de l'auto-allumage,
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sans qu'il y ait en même temps diminution notable du rendement. Il est facile de régler la durée du chauffage dans le second stade, laquelle ne doit pas être trop longue, de manière à restreindre la formation de gaz, en injectant immédiatement en aval des tubes de chauffage un milieu rfrig- rant, tel que de l'huile, obtenu dans le premier ou le second stade du procédé; on arrête ainsi rapidement le chauffage. Un maintien correct du temps de séjour dans la zone de réaction est d'importance pour prévenir la formation de produits de polymérisation et de coke.
Il est réglé selon la matière initiale et le produit final désiré entre 1 et 10 minutes. Dans le second stade (traitement thermique déshydrog.énant) on emploiera utilement des températures comprises entre 475 et 560 C. Par ce procédé il est possible sans modifier sensiblement le poids spécifique des fractions d' essence traitées, d'élever l'indice d'octane, (caractéristique de la valeur sous le rapport de 1-'auto-allumage) de moins de 50 jusqu'à 65 et plus, sans modifier sensiblement certaines propriétés physiques importantes de l'essence, telles par exemple que la courbe d'ébullition, les limites d'ébullition et le poids spécifique.
La fraction d'essence non détonante ainsi obtenue peut s'employer telle quelle comme carburant,mais on peut avantageusement la mélanger aussi avec les fractions d'essences légères produites dans le premier stade du procédé (stade d'hydrogénation) ou avec d'autres essences. Lorsqu'on l'ajoute à l'essence obtenue dans le premier stade on obtient une essence ayant un indice d'octane de 68 lorsqu'on a employé comme matière première une huile moyenne tirée du goudron de lignite, tandis que l'essence obtenue sans qu'on traite le fraction bouillant à des températures supérieures à 100 C. dans le second stade
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n'a qu'un indice d'octane d'environ 55 à 56.
La présente invention permet de produire un carbu- rant de qualité supérieure sous le rapport de sa valeur du point de vue de l'auto-allumage à partir d'huiles moyen- nes, en particulier celles qui sont tirées du lignite,sans pertes considérables dues à la formation de gaz et de coke.
Par le procédé suivant la présente invention on peut aussi traiter si on le désire des huiles moyennes tirées de charbons bitumineux, de goudrons ou d'huiles mi- nérales par hydrogénation destructive ou provenant de toute autre source.
Ce procédé peut aussi s'appliquer avantageusement pour la fabrication de carburants spéciaux de qualité supé- rieure, comme l'essence d'aviation, le benzène, etc., par exemple à partir de produits de liquéfaction du charbon bitumineux.
L'exemple ci-après montrera mieux comment l'in- vention peut être mise en oeuvre, mais il doit être entendu qu'elle ne se limite pas à cet exemple.
Exemple - Faire passer en même temps que de l'hydrogène à une température de 420 C et sous une pression de 200 atm. une huile moyenne tirée par hydrogénation des- tructive sous pression d'un lignite de l'Allemagne centrale sur un catalyseur à base de sulfure de tungstène. Le produit obtenu renferme environ 60% d'essence. Les 40% restants peuvent être complètement transformés en essence par un traitement d'hydrogénation destructive répété ou complémen- taire, mais on peut aussi les employer directement, par exem- ple comme huile pour lampes ou pour moteurs Diesel. Isoler @
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de l'essence ohtnl1P une fraction I1Y."1.nt un point r3'hul1 i t.i5rt initial de 125 C.
(50% de l'ensemble de l'essence) et renfermant environ 52% de constituants bouillant aux températures inférieures à 150 C. et 92% aux températures inférieures à 180 C. (poids spécifique :0.786; point d'aniline : 47,8; indice d'octane inférieur à 50) et la faire passer à une température de 500 à 520 C. à travers un serpentin chauffa de l'extérieur et dans lequel on maintiendra une pression de 80 à 100 atm. Le temps de séjour du produit dans la zone de réaction s'élève à 2 jusqu'à 4 minutes.
Au sortir de ce serpentin ajouter une huile (par exemple une huile moyenne) à l'effet d'obtenir un refroidissement rapide, puis séparer dans une centrifugeuse le produit des quantités minimes de constituants à point d'ébullition élevé qui ont pu se former, ce qui entraîne en même temps le cas échéant les peti.tes quantités de carbone qui auront également pu se former.
Cette formation de carbone, pour autant qu'elle se produise, n'est que de 0.0001 à 0.001 % de l'huile mise en oeuvre.
Faire passer le produit qui quitte le séparateur sous forme de vapeur, à travers un régénérateur de chaleur, dans un refroidisseur où il se condensera, et ensuite, après qu'on aura détendu la pression, dans un récipient ségrépateur. Le gaz dissous dans le produit liquide est mis en liberté dès que la pression est détendue. La densité du produit obtenu est de 0.788. Il renferme quelques centièmes de constituants bouillant à des températures inférieures à 100 C et 52.6% de constituants bouillant jusqu'à I50 C.; le point d'aniline est de 30,3. Sa valeur sous le rapport de l'auto-allumage (indice d'octane) est de 65.
Le mélanger avec l'essence primitivement chassée par distillation ; obtient
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ainsi une essence présentant d'excellentes propriétés pour le moteur, en particulier sous le rapport de l'auto-allumage.