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BREVET D'INVENTION
La présente invention se rapporte à un procédé et à un appareil pour séparer par distillation dans des liquides des constituantsplus légers de constituants plus lourde et a pour objet principal la récupération des composants plus légers du liquide en traitant rapidement à ohaud les liquides sans surchauffage.
Procédé et appareil pour séparer par distillation dans des liquides des constituants plus légers de constituants plus lourds.
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Suivant la pratique ordinaire, les liquides à distiller sont chauffés dans des réservoirs ou dans des cuves que l'on chauffe extérieurement, ce qui produit une distribution inégale de la chaleur dans le liquide et un surchauffage de la partie du liquide qui est en contact aveo la surface des parois délimitantes. Malgré qu'une distribution Irrégulière de la chaleur ne soit pas un inconvénient important pour le traitement de quelques liquides, ce l'est dans d'autres cas, comme pour des hydrocarbures, dont il est avantageux d'obtenir des fractions précises, et en particulier pour des opérations de cracking dans lesquelles les surchauffages amènent un craoking secondaire et par suite le dépôt de carbones libre sur la paroi du réservoir ou du tube.
Les objets essentiels de l'invention eont, par conséquent, la réalisation de la distribution de la chaleur dans le liquide sous traitement par radiation et des contacts de surface maximum avec le liquide, et dteffec- tuer simultanément le cyclage du liquide et de ses vapeurs ét condensais en conformité aux forces thermiques mises en jeu comme résultat des différences de température à différents points sur la longueur de la cornue.
Aux dessins annexés donnés uniquement à titre d' exemple on a représenté un appareil perfectionné permettant la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention; dans ces dessins: la fig. 1 est une coupe longitudinale d'une cor-
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nue ou colonne de distillatioeertiosie; la fig. 2 est une coupe horizontale par ligne 2-2 de la fig. 1;
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la fig. 3 est une vue perspective de détail d'une partie de la brosse distributrice de chaleur et atomisatri- ce de liquide; la fig. 4 est une coupe longitudinale axiale d'une partie d'une colonne de forme modifiée, oomprenant un élé- ment de tour de fractionnement.
En se référant plus particulièrement aux dessins:
La féférence 1 désigne une chambre de chauffage, de préférence circulaire pour permettre la circulation en chicane du moyen de chauffage à l'intérieur à partir d'une entrée 2, à une extrémité de la chambre, vers une sortie 3 à son extrémité opposée.
Un foyer 4, de tout type approprié, assure le chauffage.des conduits d'entrée et de sortie 2 et 3 lui sont raccordés, le conduit de sortie 3 débouchant dans une cheminée 5. La chambre de chauffage est munie de préféren- ce de baffles ou chicanes o pour diriger la circulation et le conduit d'entrée 2 est muni d'un registre 7 pour com- mander et diriger le moyen de chauffage pour régler les températures à l'intérieur de la chambre. Le foyer est mu- ni de préférence d'un conduit auxiliaire 8 allant à la cheminée et obturé en 9 pour un réglage complémentaire de la chaleur.
Un tube 10 règne au centre de la ohambre de chauffage 1 et comporte une bride annulaire supérieure 11 en contact avec une bride de serrage 12 portée par des supports auxiliaires près du foyer, mais non repré- sentés dans cet exemple.
Une bride de centrage 13 au fond de la cham- bre de chauffage entoure le tube 10, mais n'y est pas @
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fixée afin de ne pas gêner la dilatation et la contraction du tube.
En haut du tube 10 un couvercle 14 est fixé et comprend de préférence une chambre 15 pour recueillir les vapeurs comme il sera décrit, et ayant à son extrémité inférieure un col incliné 18 situé dans la partie supérieure de la chambre du tube 10 et muni d'une bride 17 formant un anneau 18 d'où le liquide amené par un tuyau 19 est distribué en haut du tube.
Un tuyau de sortie de vapeur 20 débouche sur le coté de la partie supérieure de la chambre 15 et mène à un condensateur indiqué en 21; une bride circulaire 23 est disposée sous la paroi supérieure 22 de la chambre. Cette bride porte un ajutage qnnulaire 24 par lequel le reflux de liquide amené par un tuyau 25 peut être déversé en pluie sur les vapeurs s'élevant dans La chambre.
La paroi supérieure.22 et la bride 23 de la chambre 15 sont alésées pour le passage d'un arbre et le passage de l'arbre est contre-alésé pour recevoir la garniture 26.eune boite à engrenage 27 est montée sur le dessus du couvercle 14, cette boite comporte un canal 28 concentri- que au canal danale dessus du couvercle 14 et muni d'un chapeau de pre@se-étoupe 29 pour comprimer la garniture 26.
Dans la boite à engrenage, concentriquement au canal 28, se trouve une bague épaulée 30 pour enfermer une butée de roulement 31 pour un arbre 32 reposant sur la butée par un collier 33 et se prolongeant vers le bas dans 1' espace de vapeur dans le couvercle 14 au-dessus de la chambre de chauffage 10.
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Un pignon d'angle 34 est fixé à l'arbre 32 audessus du collier 33, ce pignon engrène avec un pignon 35 sur un arbre 36 se prolongeant à l'extérieur de la boite à engrenage et muni d'un organe de commande, tel qu'une poulie de transmis sion 37.
L'arbre 32 se prolonge au-dessus du pignon d' angle 34 à travers le collier 38 d'un couvercle 39 sur la boite d'engrenage et est muni d'un organe de roulement 40 associé à un organe de roulement 41 dansle collier. S'élevant de la plaque 39 une bride annulaire 42 forme une chambre 43 autour de l'arbre, et une coupelle inversée 44 couvre l'extrémité de ltarbre, cette ooupelle comporte des ouvertures latérales 45 dans la chambre annulaire formée par l'anneau 42.
L'extrémité supérieure de l'arbre 32 est alésée, et un tube 46 traverse la coupelle 44 dans ledit alésage pour amener un liquide de refroidissement à l'arbre. Une plaque déflectrice 49 est fixée en haut de l'arbre dans la coupelle 44 pour dévier le liquide sortant du canal de 1' arbre 36 latéralement à la paroi du couvercle 44.
Un t@uyau de sortie 48 est prévu pour le vidange du liquide de re- froidissement. L'extrémité inférieure de l'arbre 32 est de préférence conique et un arbre creux 50 est suspendu à 1' arbre, au moyen d'un collier 49, vissé sur l'extrémité inférieure de l'arbre 32; cet arbre 50 a une longueur telle qu'il règne sensiblement sur la longueur du tube de ahauf- fage 10, mais en est écarté de son extrémité dans le but présentement indiqué.
Le collier 49 est bridé pour former une bague d' arrêt 51 ayant des rayons 52 portant une bague d'équili-
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brage 53, et l'extrémité opposée de l'arbre 50 est munie d'une bague 54 semblable à la bague 51 mais coulissant sur l'arbre. Une brosse 55 est montée sur l'arbre entre les bagues 51 et 54. Cette brosse se compose de préférence de plusieurs éléments 56 (fig. 3), constitués chacun, de préférence, par plusieurs poils raides ou hérissons 57 en une matière conductrice de la chaleur, rayonnant dtun anneau central 58 formé par un fil tordu et ondulé à leurs parties extérieures pour former une surface extensible.
Les éléments 50 sont comprimés sur l'arbre par vissage du bouchon 59 à. l'extrémité libre de l'arbre pour y maintenir les hérissons des éléments l'un près de l'autre et former un corps de brosse compact dans lequel les hérissons sont rapprochés mais laissentun passage aux v@- peurs et brouillard formés pr le liquide en traitement à l'intérieur de la chambre.
La brosse 55 est d'un diamètre tel qu'elle a'ajuste étroitement dans le tube de chauffage tout en permettant la rotation des extrémités du hérisson en contact avec la paroi du tube, la chaleur appliquée extérieurement au tube étant ainsi distribuée d'une manière sensiblement uniforme dans toute la section de la chambre du tube.
La bague 54 est réglable sur l'extrémité inférieure de l'arbre 50 au moyen d'un bouchon 59 ayant un tonal intérieur 00 pour le passage de vapeur ou autre moyen de chauffage dans l'arbre, si l'on veut.
L'extrémité inférieure du tube 10 est fermée par une plaque de base 61 ayant une surface inférieure inclinée menant à une cuvette 62 ayant un conduit de vi-
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dange 63, pour enlever les résidus de la chambre formée au fond du tube 10 sous la brosse. Un ajutage 64 débouche au fond de la cuvette ooncentriquement à l'arbre 50 pour envoyer de la vapeur ou autre fluide de chauffage auxiliaire à l'intérieur du tube 10, l'ajutage 64 se terminant au dessus du niveau normal du résidu-liquide dans le fond du tube. Dans la variante de l'appareil représenté à la fig.
4, une prite de tour de fractionnement 65 est interposée entre le sommet du tube de ohauffage et une ohambre de vapeur 15' sensiblement identique à la chambre 15 représentée fig. 1, à l'exception da l'anneau de distribution d' huile à son extrémité inférieure.
'Une boite d'engrenage 27 est montée sur la chambre de vapeurs 15', un arbre de transmission 06 descend de la boite d'engrenage dans la chambre de fractionnement; cet arbre a un collier 67 dans la partie supérieure de la chambre de fractionnement. Un collier 68 est vissé sur l'arbre à la partie inférieure de la chambre de fractionnement, et il est associé avec le collier 67 pour maintenir la brosse sur l'arbre 66.
Monté sur l'arbre 66, au moyen d'un croisillon 69 sur l'arbre et d'une bague de serrage 70 pénétrant dans une rainure annulaire 71 dans l'arbre, se trouve un collier 72, approximativement conique, muni d'une bride 73 à@son extrémité inférieure pour établir un espace annulaire 75 dans la partie supérieure du tube de chauffage pour la distribution de la charge depuis un tuyau d'alimentation 19 jusqu'au tube voisin de sa paroi.
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kontéeau-dessus de la bride 73 et êoarté<de la paroi latérale du collier, au moyen de boulons 76 et de cales dtéoartement 77 se trouve une bague de distribution
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78 par laquelle l'huile déchargée contre la paroi latérale de la cuvette est distribuée de manière sensiblement uniforme autour du tube.
Un anneau 79 à la périphérie du collier 72 sert à empêcher les éclaboussements d'huile vers le haut dans la chambre de fractionnement.
L'arbre 66 a une extrémité inférieure filetée de préférence conique à laquelle l'arbre de brosse est suspendu au moyen d'un chapeau 49 comme précédemment.décrit.
Pour obtenir une fraction supplémentaire de la chambre de fractionnement, on prévoit une purge 80 au fond de la chambre autour de la cuvette 69 par laquelle le condensat peut être vidangé au moyen d'un tuyau 81; si on le désire. Si l'on ne veut pas de fraction supplémentaire, le tuyau 81 est fermé et le condensat renvoyé au tube de chauffage par dessus le bord de la purge. Les vapeurs SI élevant dans la tour de fraction- nement dans la chambre collectrice 15' sont retirées @ar la conduite de vapeurs 20 et peuvent, si l'on veut, être renvoyées par le liquide de reflux envoyé du tuyau 25 par un ajutage 82 au fond d'une cuvette 83 pendant du dessus de la chambre collectrice.
Dans la mise en oeuvre du procédé avec l'appareil décrit, le liquide à distiller, envoyé au sommet du tube de chauffage près de sa paroi, vient en contact avec la brosse tournante et est pulvérisé par la brosse en brouillard par l'action d'agitation mécanique de ladite brosse. La brosse, tournant en contact avec la paroi du tube de chauffage, conduit la chaleur depuis ladite paroi intérieurement vers le centre de l'arbre, de telle
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sorte que la température dans le tube, est sensiblement uniforme dans toutes ses sections et le liquide et son brouillard sont chauffés de manière sensiblement uniforme dans toutes leddites sections.
Quoique le liquide puisse être réchauffé avant d'être envoyé au tube de distillation, il pénètre dans ce tube à une température comparativement basse, et descendant dans le tube, est progressivement chauffé de sorte que les vapeurs à point d'ébullition inférieur sont prog gressivement produites pendant le passage du liquide vers le bas à travers le tube.
Les vapeurs à point d'ébullition différents se mélangent pendant leur circulation vers le haut ± travers le tube, les vapeurs à point d'ébullition supérieur produites à des hauteurs inférieures dans le tube étant en contact avec les poils de brosse de température inférieure dans leur course vers le haut sont con- de@@ées et ramenées au courant liquide pour reoirouler au bas de la paroi du tube de chauffage et y être revaporisées, amenant ainsi un fractionnement progressif dans le récipient chauffé durant le oyolage thermique.
La rotation de la brosse produit une force centrifuge tendant à rejeter les vapeurs plus lourde., le brouillard et le liquide vers la paroi, du tube pour un chauffage initial et pour aider à la circulation du brouillard
Dans la forme simple de l'invention les vapeurs produites dans le tube de chauffage peuvent être retirées du sommet du tube pour condensation ou, si l'on veut, être passées dans une tour de fractionnement comme représenté fig. 4, dans laquelle les vapeurs s'élevant dans la tour viennent d'abord en contact avec une surface plus froide
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et sont rejetées pour l'enlèvement du condensat, seules les vapeurs plus légères s'élevant jusqu'à l'orifice de sortie de vapeur.
Quoique dans la description précédente on ait mentionné une brosse composée de hérissons, il est évident que tout autre dispositif mécanique permettant d' effectuer la distribution de la chaleur dt l'atomisation, rentre dans le cadre de l'invention, de même, l'invention qui a été décrite pour une distillation simple, peut évidemment être employée sous des conditions de chaleur supérieures ou avec application de pression pour le cracking des hydrocarbures.
REVENDICATIONS
1 Procédé de distillation consistant à projeter le liquide de charge vers la périphérie de la chambre d'un récipient de traitement; à convertir le liquide en b@ouil- lard à la périphérie de la chambre; à conduire intérieurement de la chaleur dans des zones transversales très rapprochées de la chambre,à vaporiser le brouillard par la chaleur transmise et à retirer les vapeurs de la chambre.