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Publication number: BE417668A
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Description


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  Procédé pour traiter des matières carbonées distillables au moyen de gaz hydrogénarits. 



   La présente invention se rapporte à des perfection-   nements   au traitement de matières carbonées distillables au moyen de gaz   hydrogénans   et plus particulièrement à la ma- nière de régler la température dans cette réaction. 



   Dans le traitement de matières carbonées distilla- bles comme les charbons de différentes sortes, les goudrons 'ou les huiles minérales et leurs produits de distillation, d'extraction et de transformation, ou leurs résidus, au moyen de gaz hydrogénants, la température régnant dans l'es- 

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 pace de réaction doit être réglée de façon précise si l'on veut obtenir les produits'finals désirés. Comme ce traite- ment est une réaction exothermique, des variations de tem- pérature qui à l'origine ont un caractère local et faible peuvent déterminer une élévation soudaine et générale de la température qui se traduit par une accélération nuisible de l'allure de la réaction ou par des changements indésirables du cours de celle-ci, et il s'ensuit qu'il se forme des pro- duits de réaction autres que ceux qu'on désire. 



   On a déjà proposé de régler la température dans les diverses régions de l'espace de réaction on de telles-varia- tions peuvent se produire et plus particulièrement d'éviter une augmentation excessive de cette température en y intro- duisant des gaz réfrigérants qui peuvent être froids ou chauds et qui peuvent avoir une température inférieure à la température de réaction, par exemple au moyen de conduites aboutissant aux dits points à travers les couvercles ou les parois latérales du récipient de réaction. Dans des cas exceptionnels on peut introduire des gaz chauffants à l'effet de provoquer une élévation de température lorsque c'est né- cessaire.

   D'autres agents fluides destinés à régler la tem- pérature peuvent aussi être injectés, tels que de l'huile chaude ou froide, des vapeurs d'huile ou de la pâte de char- bon à une température convenable, suivant le cas, au besoin concurremment au gaz hydrogénant. 



   Les artifices susindiqués ne permettent toutefois pas d'obtenir avec une précision suffisante un réglage exact de la température. 



   Or on a trouvé qu'on obtient dans le ou les réci- pients de réaction un réglage très précis de la température au moyen d'un agent fluide de réglage de température introduit 

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 dans le dit ou les dits récipients en isolant soigneusement les conduites qui amènent le dit agent fluide jusqu'au voi- sinage du débouché de ce fluide dans le ou les récipients, et l'on obtient ainsi que l'agent de réglage de température n'exerce son influence que   là   où un réglage de température est nécessaire. 



   La présente invention revêt une importance particu- lière lorsqu'il s'agit d'introduire des agents réfrigérants. 



   Par exemple, si ce sont des gaz réfrigérants qu'on emploie comme agent fluide pour le réglage de la température, on empêche que des échanges de chaleur se produisent entre les substances présentes dans le récipient de réaction et les gaz réfrigérants dans leur trajet à travers les condui- tes, échanges qui peuvent occasionner un refroidissement des agents participant à la réaction en des points autres que ceux qu'on désire, en munissant les conduites qui amènent les dits gaz au ou aux récipients au moyen d'une couche ca- lorifuge d'une épaisseur de 5 mm. faite d'amiante. Le re- froidissement susindiqué des agents participant à la réac- tion en des points non voulus affecterait de façon nuisible la réaction et diminuerait le rendement total de l'appareil. 



  Un calorifugeage analogue peut aussi être employé lorsqu'on utilise des agents chauffants fluides. 



   L'agent fluide destiné à régler la température, par exemple des gaz réfrigérants, peut être amené de di- verses manières, par exemple par de simples conduites droi- tes ou par des conduites annulaires ou hélicoïdales. Au be- soin, des orifices tels que des buses ou des perforations par lesquels l'agent fluide de réglage de la température est injecté peuvent aussi être prévus en des points conve- nables le long de la conduite, orifices qui se prolongent 

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 à travers la couche isolante. 



   Il est également possible d'utiliser la présente invention lorsqu'on règle la température en introduisant le gaz employé pour le réglage de la température dans des zones divisant l'espace de réaction en compartiments et mélangeant ensuite le dit gaz dont la température est   diffé-   rente de celle des produits de réaction et qui s'échappe d'un compartiment antérieur avec les dits produits de réac- tion à l'aide de.constructions intérieures ou de dispositifs distributeurs prévus dans les zones. 



   Le dessin représente schématiquement des dispositifs propres à la mise en oeuvre de la présente invention, mais celle-ci ne se limite pas à l'emploi des dispositifs repré- sentés. Sur les figs. 1 et   2, A   désigne les parois du ré- cipient de réaction, B les conduites par lesquelles on in- troduit l'agent servant au réglage de la température, par exemple des gaz réfrigérants, C la couche calorifuge qui entoure les dites conduites. Si on le désire, dans le dis- positif que montre la fig. 1, les régions de la conduite qui présentent des orifices peuvent elles aussi être recouvertes sur une partie ou sur la totalité de leur longueur par une couche calorifuge. Dans le dispositif représenté à la fig. 3, la couche calorifuge C est appliquée sur la partie intérieure de la paroi A du récipient de réaction.

   Les conduites B par lesquelles est introduit l'agent servant au réglage de la température sont noyées dans cette couche calorifuge. Elles sont de préférence assemblées par soudure autogène à l'en- veloppe E à l'emplacement F ou elles pénètrent dans l'espace de réaction. D désigne un dispositif pour supporter le cata- lyseur et pour assurer un mélange complet et une température uniforme des gaz de réaction. Les fig. 4 et 5 sont des coupes 

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 du dispositif représenté à la fig. 3. Les tubes B peuvent avoir, une section circulaire comme le montre la fig.   4,   ou leur section est de préférence aplatie comme il est indiqué à la fig. 5, ce qui permet d'employer des tubes de section importante dans des couches calorifuges d'épaisseur relati-. vement faible. 



   Lorsqu'on opère suivant la présente   inventionjl   y a intérêt à ce que l'agent fluide servant au réglage de la tem- pérature, par exemple les gaz réfrigérants, agissent sur les agents participant à la réaction seulement en des points dé- terminés, ce qui permet d'obtenir un réglage et un contrôle très précis du cours de la réaction. 



   Les perfectionnements suivant la présente invention sont particulièrement utiles dans l'hydrogénation destructive de matières carbonées et particulièrement dans la transforma- tion des huiles moyennes en essence par hydrogénation des- tructive. 



   L'expression "traitement de matières carbonées dis-   tillables   au moyen de gaz   hydrogénantsu.,   là ou elle est em- ployée dans la présente description, est censée comprendre les réactions-les plus diverses. C'est ainsi que cette ex- pression comprend l'hydrogénation destructive de matières carbonées telles que les charbons de maintes espèces, y com- pris la houille et le lignite, d'autres matières carbonées solides comme la tourbe, les schistes pétrolifères et le bois, les huiles minérales, les goudrons et les produits de distil- lation, de transformation et d'extraction de ces matières car- bonées.

   Cette hydrogénation destructive peut être employée pour produire des hydrocarbures de toutes sortes, comme les carburants et en particulier les carburants antidétonants, les   solvent   naphtas", les huiles moyennes, le kérosène et 

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 les huiles lubrifiantes. Cette expression comprend égale- ment l'élimination d'impuretés autres que des hydrocarbures et telles que des substances renfermant des composés du soufre, de l'oxygène ou de l'azote, présentes dans les   ma-   tières carbonées brutes, par l'action de l'hydrogène ou de gaz en contenant ou en fournissant, par exemple le raffinage, par traitement au moyen d'hydrogène, du benzol brut, des carburants bruts ou des huiles lubrifiantes.

   Ce raffinage peut aussi consister exclusivement ou en partie dans la transformation par hydrogénation des constituants susceptibles de se résinifier. Cette expression comprend en outre la trans- formation de composés organiques renfermant de l'oxygène ou du soufre en vue de produire les hydrocarbures correspon- dants hydrogénés ou non, par exemple la transformation de phénols ou de crésols en hydrocarbures cycliques correspon- dants ou en produits d'hydrogénation de ceux-ci. Cette ex- pression comprend également des réactions telles que la transformation du crésol en phénol (auquel cas la réaction principale se déroule suivant le type de réaction suivant: 
CH3-C6H4 -OH + H2 = C6H5OH + CH4). et la transformation du phénol en cyclo-hexanol.

   L'expres- sion comprend aussi l'amélioration des propriétés des car- burants au moyen de gaz   hydrogénants   par un traitement d'aro- matisation ou   d'bydrotransformation,   ou des huiles lubrifian- tes par   bydrotransformation.   



   Ces réactions au moyen d'hydrogène ou de gaz en renfermant s'effectuent en général à des températures com- prises entre 250 et   700 C.   et en règle générale entre 380 et   550 C.   Les pressions employées sont habituellement supé- rieures à 20   atm.   et en règle générale de préférence supé- rieures à 50 atm. Pour certaines réactions, toutefois, on 

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 peut employer la pression atmosphérique ou des pressions légèrement   supranormales,   par exemple des pressions de 10   atm.   Par exemple, dans le raffinage du benzol brut, des pressions plutôt peu élevées, par exemple de l'ordre de 40   atm,  donnent de bons résultats.

   En général cependant on envisagera des pressions d'environ 100, 200, 300, 500 et dans certains cas même 1. 000 atm. 



   La proportion d'hydrogène maintenue dans l'espace de réaction et les pièces chaudes qui s'y rattachent, s'il en existe, varie considérablement suivant la nature des ma- tières premières particulières traitées ou suivant le ré- sultat poursuivi. En général, on peut employer par tonne de matière carbonée traitée   500,   600,   1.000,   2. 000 m3 ou plus d'hydrogène, mesuré dans les conditions normales de tempé- rature et de pression. La proportion minimum d'hydrogène employée par tonne de matière carbonée sera d'environ 100 m3 et dans bien des cas on pourra utiliser des proportions s'élevant jusqu'à environ 3.000, 4.000, 6. 000 ou 8.000 m ou plus, les conditions optima à employer dans chaque cas particulier étant bien connues des techniciens. 



   Il est particulièrement avantageux d'opérer en introduisant sans interruption de la matière carbonée neuve dans le récipient de réaction et en retirant sans   interrup-   tion de ce dernier les produits. Au besoin on peut employer plusieurs récipients de réaction dans lesquels on pourra faire régner des conditions de température ou de pression (ou les deux) et dans lesquels on peut aussi employer des catalyseurs différents. Les produits de réaction suffisam- ment transformés peuvent être recueillis en aval de l'un quelconque des récipients de réaction. Quant aux matières sur lesquelles la réaction a été insuffisante, on pourra les 

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 restituer au cycle ou bien les traiter dans un autre réci- pient de réaction. 



   Les gaz   hydrogénants   destinés à servir dans la réaction peuvent être constitués par de l'hydrogène seul ou par des mélanges en renfermant, par exemple un mélange d'hydrogène et d'azote, ou du gaz à l'eau, ou par de l'hy- drogène mélangé avec de l'anhydride carbonique, de   l'hydro-   gène sulfuré, de la vapeur d'eau, du méthane ou d'autres hydrocarbures. 



   Le procédé suivant la présente invention se met en oeuvre de préférence à l'aide de catalyseurs d'hydrogénation connus dans l'étape de réaction. Comme exemples de tels ca- talyseurs on peut citer en particulier les métaux, ou leurs composés, appartenant aux groupes 3 à 8 du système périodi- que, comme par exemple le titane, le.vanadium, le manganèse, le fer, le cobalt, le rhénium, et notamment ceux du 6ème groupe, tels que le chrome, le molybdène, le tungstène et l'uranium ou l'étain. Des composés avantageux sont les oxy- des,   bydroxydes,   sulfures, phosphates et halogénures. Des composés du zinc, du   magnésium,   du cadmium ou du bore peuvent aussi être présents dans les dits catalyseurs. 



   Les catalyseurs peuvent aussi être précipités sur des supports, comme la terre de Floride, la silice active, la terre d'infusoires, le charbon actif, le coke ou le menu coke de lignite, de préférence neutralisé au moyen d'un acide et au besoin activé au moyen de vapeur d'eau, ou l'alumine ou l'argile. La préparation de ces catalyseurs peut s'effec- tuer par exemple en imprégnant ou aspergeant le support au moyen d'une solution du catalyseur. Par exemple, on peut employer une solution aqueuse d'un molybdate ou d'un   tangsta-,   te, ou de l'oxalate d'étain dissous dans une solution aqueuse   @   

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 d'oxalate d'ammonium. La matière catalytique peut aussi être déposée sur la substance vectrice tandis qu'elle est dans un état colloïdal de dispersion. 



   Le procédé suivant la présente invention est d'une importance particulière pour injecter des gaz réfrigérants qui peuvent être froids ou modérément chauds. Comme gaz réfri- gérant on prendra utilement de l'hydrogène. Toutefois, on peut employer aussi des gaz renfermant de l'hydrogène ou d'autres gaz, comme par exemple de l'azote, du méthane, etc., ou des mélanges de plusieurs de ces gaz, mais lorsqu'on em- ploie des gaz autres que l'hydrogène il faudra veiller à ce que les proportions employées soient appropriées à l'opéra- tion particulière dans laquelle on les utilise.

   L'agent flui- de de réfrigération peut aussi être de l'huile, et il peut être utile   d'injedter   des mélanges de gaz et d'huile, ou de gaz et de pâte de charbon et d'huile, par exemple une pâte composée de 1 partie de charbon finement broyé et de 1 partie d'huile moyenne ou lourde, auquel cas le gaz employé sera avantageusement de l'hydrogène. 



   Afin d'éviter de façon certaine les perturbations, la proportion de gaz introduit peut en certains cas être considérable; la proportion de gaz réfrigérant à introduire peut atteindre par exemple 10 à 12.000 m3 par heure, avec une dépense de 5. 000 litres d'huile moyenne provenant de la houille et une dépense de 20.000 m3 de gaz hydrogénant. 



   Dans des .cas exceptionnels il peut être désirable aussi d'introduire des agents fluides chauffants, en vue de quoi, par exemple, on peut employer l'un quelconque des gaz sus indiqués qu'on aura porté à une température convenable, ou bien des huiles, au besoin concurremment à de l'hydrogène, pourvu qu'elles ne subissent pas dans une mesure appréciable une cokéfaction nuisible.

Claims

RESUME ----------- 1.- Procédé pour traiter des matières carbonées distillables au moyen de gaz hydrogénants, dans lequel la température régnant dans le ou les récipients de réfaction est réglée au moyen d'un agent fluide qu'on introduit dans ledit ou lesdits récipients, consistant à calorifuger soi- gneusement les conduites par lesquelles est amené le dit fluide jusqu'au voisinage du point du ce fluide pénètre dans le dit ou les dits récipients.

2.- L'agent fluide est un gaz.

3.- L'agent fluide est de l'hydrogène ou un mélange gazeux en renfermant.

4. - L'agent fluide est une huile.

5.- L'huile est employée sous forme de vapeurs.

6. - L'agent fluide est une pâte de charbon et d'huile.

7.- L'agent fluide est un mélange de gaz et d'huile ou de gaz ét d'une pâte de charbon et d'huile.

8.- L'agent fluide a une température inférieure à celle qui règne dans le récipient de réaction.

9. - L'agent fluide a une température supérieure à celle qui règne dans le récipient de réaction.

10.- Les conduites qui amènent l'agent fluide sont munies d'une couche calorifuge faite d'amiante.

11.- Les conduites qui amènent l'agent fluide ont une forme rectiligne, annulaire ou hélicoïdale.

12.- Des orifices par lesquels l'agent fluide s'in- jecte sont prévus le long de la conduite et se prolongent à travers-la couche calorifuge.

13.- Le traitement des matières carbonées distillables au moyen de gaz bydrogénants est une hydrogénation destructive. <Desc/Clms Page number 11>

14.- L'hydrogénation destructive est appliquée à la transformation d'huiles moyennes en essence.

15.- Le traitement des matières carbonées distilla- bles au moyen de gaz hydrogénants s'effectue à une tempéra- ture comprise entre 250 et 700 C.

16. - Le traitement des matières carbonées distil- lables au moyen de gaz hydrogénants s'effectue sous une pression supérieure à 20 atm, et de préférence supérieure à 50 atm.

17. - Appareil pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus défini, caractérisé en ce que les conduites d'ame- née du fluide chauffant ou réfrigérant utilisé pour le ré- glage de la température sont calorifugées jusqu'au voisinage du point où le dit fluide pénètre dans le récipient de réaction.