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MEMOIRE DESCRIPTIF dépose à l'appui diane demande de BREVET D'INVENTION " Procédé de traitement thermique des hydrocarbures ".
Dans la distillation, le traitement sous pression à chaud, et l'hydrogénation des huiles minérales et des goudrons, et aussi de certaines sortes de charbons, et autres matières bitumineuses, il se produit des décompositions qui constituent une destruction des constituants existants et la formation de nombreux corps comme produits de condensation des produits de décomposition. On peut agir sur le mode de formation des nouvelles matières obtenues, en ajoutant, pendant la décomposition amorcée par chauffage, de l'huile froide de la même matière première en petite quantité et bien divisée, la quantité ajoutée étant suffisamment petite pour que la température de l'ensemble ne soit que faiblement influencée.
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Les phénomènes qui se produisent dépendent de la propriété des produits de décomposition à l'état naissant dans lequel ils doivent se transformer en produits saturés, consistant en ce que sous l'action de la chaleur la décomposition se poursuivrait, tandis qu'en présence de noyaux de condensation froids, une saturation devient possible. On empêche ainsi que ces produits de décomposition chimiquement actifs ne produisent une continuation de décomposition dans une mesure qui n'est pas souhaitable. Ceci est particulièrement important dans la décomposition des matières qui, pour un certain réglage, à l'intérieur de limites plus basses de température se décomposent dans une large mesure avec séparation de coke, comme par exemple certaines sortes de goudrons.
On empêche ainsi, dans une large mesure, la formation de gaz permanents, même lorsque l'exposition a lieu plusieurs fois, ainsi que la formation de paraffine, puisque la tendance à former de longues chaînes est par ce moyen complètement évitée.
Il est connu, il est vrai, de mettre fin au oraoking en introduisant de l'huile froide, avant que l'huile chaude n'arrive dans la déphlegmation; mais ceci met fin en même temps au procédé de décomposition. Dans le nouveau procédé cependant, par des additions successives d'huile froide injea- tée, réparties pendant le passage de la matière bruté,à travers l'appareil, le procédé de décomposition n'est pas arrêté.
La combinaison à l'état naissant donne lieu également à des températures plus faibles de décomposition, car les petites bulles attachées aux produits de décomposition, par suite de la pression partielle moins élevée au contact des noyaux froids, se séparent à plus basse température des produits de décomposi- tion .
Un exemple de combinaison à l'état naissant est la formation d'acétone par décomposition d'acétate de sodium, chauffé
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en suspension dans l'huile, par injection d'huile froide au moyen de gaz carbonique. Les composés non saturés sont parti- aulièrement bien absorbés, de sorte que comme produite à injec- ter, à côté du goudron et des huiles minérales, les acides organiques, oomme par exemple les crésols, sont favorables.
Il a donc été possible dans ces conditions d'obtenir à 20 atmosphères, avec de l'hydrogène libre, une hydrogénation de 30 % en volume d'huile à gaz craquée ( en allemand "Gasöl" ).
En variant la grandeur et le mode d'injection des goutte- lettes, on a la possibilité de travailler en vue d'obtenir plus d'essence ou plus d'huile de graissage .
Avec l'huile froide injectée, on peut aussi introduire des catalyseurs et des composées chimiques pour obtenir les réactions chimiques annexes nécessaires, par exemple du NH3 ou O2 pour l'enlèvement du soufre ou Ca(HS)2, de l'oxyde de fer ou de l'oxyde de molybdène pour la réduction des acides .
Le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé est représenté schématiquement dans les dessins joints,dans les- quels : la figure 1 montre l'emploi du procédé dans une installa- tion de décomposition avec un système de serpentins de ahauf- fage.
La figure 2 illustre l'emploi dudit procédé avec un appa- reil auxiliaire destiné à empêcher le bouchage du tube par dépôt de coke, et avec un récipient de déphlegmation.
La figure 3 représente une forme d'exécution du dispositif dans le cas de la décomposition par chaleur et pression de charbons pulvérulents, etc.. dans un courant de gaz .
La figure 4 représente le fond balloné d'une chaudière de distillation d'huile appropriée.
La figure 5 représente la coupe transversale schématique d'une ohambre de réaction .
La figure 6 en est une coupe longitudinale.
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Dans le four 8, est disposé par exemple le serpentin de chauffage 7 d'un appareil de décomposition sous pression dans les tubes 5 duquel monte, par exemple, l'huile qui retombe dans les tabes 6 .
L'huile qui circule sous pression est divisée par chauffage en un grand nombre de petites balles 9 , qui occupent par exemple en 9' toute la section du tube. L'halle est introduite sons une surpression élevée qui dépend de la grosseur désirée des gouttelettes, à travers une conduite 11 et des busettes en forme de plaques 12, ( particulièrement aux points de jonction des tuyaux 5 et 6 ), et par des busettes 12', dans l'huile qui circule sous pression dans les conduites 5 et 6. Il se produit une écume 9" qui diminue lentement, Pour protéger les conduites d'huile 11, 12 ou 12' de la chaleur, on a prévu un tube de protection ou une isolation calorifique 13. L'huile introduite par pulvérisation sépare les petites bulles des produits de décomposition et les transforme en vapeur, comme le ferait un catalyseur.
Les grosses bulles 9' se dissolvent avec formation d'écume qui se répartit bien .
Par suite des variations de la résistance, on a monté dans le dispositif de la figure 2 deux systèmes de tuyaux en parallèle. En avant des tuyaux, on a disposé des clapets de retenue 14 . S'il se produit dans la conduite 7 une surpression par dépôt de coke, les clapets de retenue 14 se ferment et les conduites d'huiles sous p ression 15 conduisent l'huile aux servo-moteurs 16 . Les soupapes 17, soupapes à piston on autres s'ouvrent; il se produit alors un lavage du tuyau engorgé, par l'huile provenant de la conduite d'huile sous pression 11'.
Ensuite, les clapets et soupapes 14 et 16 reprennent automatiquement leur ancienne position, puisque la pression a de nouveau diminué. 18 est un récipient dit "récipient de détente" muni d'un déphlegmateur 19; dans cet
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appareil, les bases d'injection sont disposées de telle manière que les oônes de pulvérisation se recouvrent. Dans la partie du récipient 18 destinée à recevoir le liquide, on injecte également de l'huile froide, de sorte qu'on empêche en même temps le dépôt de coke en cet endroit, si bien que les pompes de circulation et de mélange 20 deviennent moins nécessaires. Le résidu d'huile s'écoule par le trop-plein 21 .
Dans le dispositif de la figure 3, c'est du poussier de charbon qui est soumis au procédé de décomposition sous pression; ce poussier est envoyé à travers les vannes 22, le serpentin de chauffage 23 avec un peu de gaz froid provenant du tuyau 24, dans la tour de réaction 26; il est ensuite réchauffé par le gaz de balayage qui entre par les fentes tangentielles de l'enveloppe intérieure 27 et forme une enveloppe protectrice.
Le gaz chaud de balayage est introduit à travers la conduite 25, et entre principalement à travers les fentes transversales 28. D'autre part, le charbon froid ou le poussier ou l'huile froide est introduit périodiquement ou continuellement presque à l'état de brouillard, et à vrai dire en petite quantité, à travers la conduite 11 et les buses 12 ; celles-ci sont reparties de telle manière dans le récipient que les cônes ou les nappes de poussier introduit se superposent ou viennent en contact.
La direction des cônes d'injection est quelque peu inclinée vers le bas et disposée comme la tangente d'un cercle plus petit que le cercle intérieur de la tour. De cette manière, la vapeur de décomposition qui monte des grains de poussier est transformée avec condensation en vapeur réelle. 29 est le dispositif d'évacuation du poussier avec les vannes 30,et 31 l'évacuation des vapeurs de décomposition .
La paroi balonnée 26" d'une chaudière de distillation d'huile appropriée (Figure 4) est munie, par exemple dans certaines zones, de buses à plaques 12 au moyen desquelles,
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suivant l'invention, on doit injecter l'huile froide tangen- tiellement le long des parois. De cette manière une décomposi- tion au contact de la paroi et une séparation de coke sont évités dans une large mesure.
Du reste, on peut installer les conduites d'amenée, les ttibalares de protection 13, etc... comme visible sur les figu- res 1 à. 3 .
Les modes d'exécution ci-dessus concernent le traitement des du à chaud sous pression des huiles,/charbons,/pétrole brut ou les produite de sa distillation, goudrons, etc...
Dans le traitement à chaud sous pression d'halles hydro- carbonées et dans la carbonisation sous pression de charbon, tourbe, asphalte, pétrole brut, ou les produite de sa distilla- tion, les goudrons à l'état de brouillard, par exemple pulvé- risés à l'aide des gaz de balayage, il y avait à vaincre des difficultés qui survenaient par suite de la poussière qui se déposait, ou par séparation du carbone sur les paroi métalli- ques du récipient de réaction .
Pour empêcher le dépôt âe carbone ou de poussier dans l'appareil, on a proposé de faire entrer le gaz de balayage tangentiellemtn à travers des ouvertures, et on a proposé également de répartir la décomposition dans des zones de réaction particulières .
On a également déjà proposé de faire tourbillonner dans un plan le poussier de charbon avec le gaz de balayage entrant tangentiellement.
Comme dans ces procédés, le charbon ou le poussier vien- nent malgré cela en contact avec les parois, on a voulu obtenir par un effet d'écran, au moyen de gaz de balayage introduit par des buses à volets, un nettoyage automatique des parois de la chambre de réaction.
Vis-à-vis de ces procédés, on peut de préférence intro-
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duire le gaz de balayage à travers des fentes réparties le long des parois de la ohambre de réaction, dirigées tangentiellement et former de cette manière un écran de protection tournant, recouvrant les parois, qui entoure la matière à traiter introduite,par exemple,à l'état de poussier ou pulvérisée et mélangée avec du gaz de balayage déjà réparti. On empêche ainsi également l'influence catalytique des parois de la chambre de réaction sur les produits de décomposition gazeux ou à l'état de vapeur, et également l'effet de contact de ces produits de décomposition qui joue un rôle dans la distillation.
La formation et la séparation de matières carbonées solides ou de poussier est influencée suivant la température et la quantité des gaz chauds de balayage entrant dans une mesure telle que les matières peuvent être séparées des gaz .
C'est ainsi par exemple que, suivant les figures 5 et 6 dans un récipient 32 on a disposé un récipient 33-33 ' cylindrique se terminant, le cas échéant, par un cône avec des fentes tangentielles 34 disposées sur toute la longueur des parois, à travers lesquelles le gaz de protection entre le long des parois.
La matière à traiter, le cas échéant, en même temps que les gaz de la réaction, entre par une conduite d'amenée 35 par la partie supérieure, tandis que les gaz chauds de balayage entrent par des ouvertures 36, 36', dans l'intérieur du réaipient enveloppe 37. Les gaz jouent en même temps le rôle de véhicules de la chaleur nécessaire à la décomposition sous pression. Des anneaux 38 divisent le récipient de réaction en différentes zones 33-33'; en particulier pour la décomposition sous pression du poussier de charbon, on dispose une zone de refroidissement avant l'évacuation à travers un filtre à poussier 39.
Les matières premières non décomposées,.de même
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que le goudron et ( ou bien ) l'asphalte sont expulsés à travers le tuyau 40 et la soupape 41, tandis que les produits de décomposition qui proviennent de l'opération sont transportés plus loin par le tuyau 42 ( dans le circuit du gaz de balayage ). On a disposé à l'intérieur du récipient 37 une isolation calorifique 43 .
Le mouvement du mélange de gaz de balayage et de poussier à l'intérieur de la chambre de réaction, n'est pas tellement influencé par le mouvement du gaz de balayage entrant tangentiellement, lequel doit en principe servir seulement à former ltéoran de protection, pour qu'une force centrifuge gênante puisse amener le poussier sur les parois ; letemps de séjour du poussier dans les gaz chauds dépend seulement du temps nécessaire à la réaction .
Le refroidissement brusque des produits de décomposition par l'introduction du gaz froid de balayage est nécessaire avant la séparation dans les trémies à poussier et la vanne.