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Procédé et appareil éliminant, des hydrocarbures (spécialement des carburants), les résines, ou substances les, engendrant , et éventuellement le soufre corrosif.
Dans les procédés connus de purification des hyarocarbures bruts, en particulier de ceux qu'on emploie comme carburants pour les moteurs, par exemple le benzol brut ou l'essence brute, on soumet pour en éliminer des substances engendrant des résines et le soufre corrosif, les hydrocarbures, aprèslélimination usuelle de la pyridine et la neutralisation qui y fait suite, à un lavage répété à l'acide sulfurique qu'on
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fait suivre d'un lavage a la soude caustique et équité d'une distillation du produit lavé.
L'effet du traitement par l'aci- de sulfurique est de polymériser et de condenser les substances tendant à former des résines et d'en former des combinaisons à poids moléculaire plus élevé, les produits de polymérisation et de condensation devant, après la distillation subséquente, rester dans le résidu que contient la chaudière de l'appareil distillatoire. On ne peut pas empêcher dans ce traitement par l'acide sulfurique que, dans l'acide employé pour le ravage, non seulement les résines nuisibles et les substances le s engendrant qui se trouvent dans les hydrocarbures tels que les carburants pour moteurs, mais aussi d'autres constituants, par exemple des oléfines, précieuses comme carburants, soient éliminés par l'acide de lavage ou se polymérisent et restent dans le résidu lors de la distillation.
Les pertes qui en résultent sont d'autant plus élevées que l'acide employé est plus concentré. c'est pourquoi, on a passé pour lapurification du benzol pour moteurs, par exemple, de l'emploi de l'acide sulfurique à 66 Bé utilisé autrefois à l'emploi d'un acide à concentration plus faible, par exemple a 50 Bé environ. On pouvait ainsi, par exemple, réduire la perte du benzol au lavage, perte qui par l'emploi d'un acide sulfurique concentré, a 66 Bé par exemple, atteignait 10 à 12%, à une perte de 4 à 6% en employant de l'acide moins concentré.
Cependant la perte au lavage a l'a- cide sulfurique moins concentré est toujours encore plus élevée que ce qui correspond a la quantité de résines (gomme; ou des substances qui les engendrent, contenue par exemple dans le benzol brut ou l'essence brute. Par le traitement du benzol par l'acide sulfurique, même de concentration plus faible, il se forme en outre par sulfonation des combinaisons contenant du soufre, qui se décomposent au cours de la distillation par entraînement par la vapeur d'eau qui y fait suite et donnent lieu à la présence, dans le benzol purifié, de soufre capable de pro-
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voquer des corrosions.
La présente invention écarte ces inconvénients et ces pertes et seules les résines, et les substances qui en engendrent, de même que le soufre corrosif, sont éliminés du produit brut ou bien la formation de combinaisons du soufre est évitée au cours du procédé, sans que des composants présentant une valeur du point de vue de leurs propriétés comme source d'énergie motrice soient attaqués et éliminés, l'invention consistant en ce que les hydrocarbures (aromatiques ou alipha- tiques) du benzol ou de l'essence sont introduits d'une façon continue, éventuellement après un traitement préalable par de l'acide sulfurique ou de la soude caustique dilués, dans une colonne qui, à sa partie inférieure, est amenée à la température moyenne de distillation du produit,
au moyen d'un dispositif de chauffage fonctionnant avec une faible chute de température.
Cette distillation du produit br.ut qui a lieu en le ménageant particulièrement, est exécutée d'une manière continue en refoulant continuellement au moyen d'une pompe à travers un réchauffeur et la colonne, le produit brut, sous une pression plus élevée que celle qu'implique la résistance opposéepar la tuyauterie, Au point d'introduction dans la colonne, il se produit, par suite de la diminution de pression, une évaporation plus ou moins complète du produit, suivant le degré du chauffage préalable.
11 s'ensuit que la température à laquelle a lieu la vaporisation correspond à peu près au point d'ébullition moyen de l'ensemble du produit évaporé car, conformément à la loi physique des pressions partielles, les constituants à point d'ébullition bas servant de véhicule aux constituants à point d'ébullition élevé, dont les points d'ébullition ne sont pas encore atteints. De préférence, le chauffage préalable a lieu par échange de la chaleur des vapeurs qui sont dégagées par la colonne distillatoire. Un'atteint ainsi, dans la pratique, une température qui n'est inférieure que de peu à la température nécessaire pour le vaporisation.
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Conformément à l'invention, on distille d'une façon continue les hydrocarbures, en utilisant une faible chute de pression et une grande surface du dispositif de chauffage, ceci a lieu au moyen d'une installation de chauffage indirect, à la partie inférieure de la colonne. On y a prévu un réservoir d'huile, ou un corps analogue, qui répartit la chaleur, et qui est chaufféde l'intérieur par de la vapeur, de l'eau chaude ou l'électricité ou bien par un autre moyen. De la vapeur et de l'eau chaude sont, à cet effet, amenés par des tuyaux de chauffage, par exemple par des serpentins, au bain d'huile. Les appareils de chauffage proprement dits, sont noyés dans de l'huile, du'sable ou d'autres moyens qui répartissent la chaleur. Ces moyens ont également pour but de servir d'accumulateurs de c@a- leur pour compenser les variation. de température.
Les hydrocarbures, qui entrent dans la colonne à la température a laquelle ils ont été préalablement chauffés, se transforment en partie en vapeur au moment de la chute de pression, le reste tombant dans la partie inférieure de la colonne, où s'accumule la partie liquide du produit, et est vaporisé en partie, sans surchauffe locale, tandis que les constituants polymérisés et condensés, à point d'ébullition plus élevé, restent dans le bas de la cola,.ne.
Ce résidu peut être évacué par un siphon ou sans qu'il s'accumule. Le niveau peut, au moyen du tuyau à siphon, être maintenu au bas de la colonne à un niveau tel que l'appareil de chauffage rempli d'huile soit toujours baigné dans l'huile et que sa surface de chauffe ne vienne pas en contact avec des vapeurs ; mais cèle. n'est pas essentiel.
Les corps non saturés, susceptibles de polymérisation et de condensation peuvent être présents, dans'les diverses matières premières, en quantités différentes et leur nature peut être différente ;on a constaté, en particulier que, dans le cas d'hydrocarbures renfermant une grande quantité de substances formant de la résine (de la gomme), la polymérisation ou la conden-
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sation est favorisée et accélérée considérablement, en particulier pour les hydrocarbures aliphatiques, lorsqu'on fait passer à l'état de vapeur les hydrocarbures bruts ou préalablement traités sur de la terre à foulon, de la terre à infusoires, de la pierre ponce, du charbon de bois, du coke, du gel de silice, du kieselgur, du charbon actif et d'autres matières analogues, imprégnés de crésol ou de ses homologues,
avant ou pendant le chauffage indirect expliqué plus haut des hydrocarbures dans la colonne, un peut aussi employer, sans imprégnation, les corps précités, terre à foulon, terre à infusoires, etc., lorsque du crésol ou ses homologues sont ajoutés, en petites quantités, au±: hydrocarbures avant le traitement. La température dans le filtre et dans la colonne de distillation qui y fait suite est maintenue entre des limites telles que les produits de polymérisation ou de condensation fommés se séparent, soit immédiatement derrière le filtre, soit dans le résidu ou produit évacué par la colonne distillatoire précitée.
Les divers constituants non saturés et tendant à la formation de résine, qui sont contenus dans l'esaence naturelle ou l'essence synthétique, comme l'essence de cracking, le benzol ou d'autres hydrocarbures analogues, contiennent une série de constituants qu'on doit amener à l'état de résine avant le traitement. Ces constituantssont éliminés par la terre à foulon, imprégnée de crésol ou de' ses homologues, au cours du chauffage de la colonne distillatoire, qui a lieu ensuite ou simultanément, conformément.à l'invention.
La terre à foulon, ou unematière analogue, n'a pas ici le but connu d'absorber les résines ou les matières résineuses qui se forment, mais d'amorcer l'accomplissement du processus' de la polyrnérisation ou de la condensation grâce à leur imprégnation par le crésol ou ses homologues.
On peut aussi ajouter immédiatement au produit brut, avant son introduction dans le travail, le crésol ou ses homologues, en quantités comprises entre 0,05 et 0.8% de préférence 0,5%
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en poids, et conduire, après le chauffage préalable, le produit qui en est chargé à la colonne ou bien, avant ce chauffage, à un réservoir de filtration qui sont remplis de terre à foulon fraîche ou de matières équivalentes.Les matières résineuses qui se forment ont, en général, un point d'ébullition plus élevé que celui du produit initial.
Les dessins montrent, à titre d'exemples, des modes de mise en oeuvre du procédé, objet de l'invention.
Sur ce dessin,
La figure 1 représente le procédé, objet de l'invention, en même temps que le procédé connu de lavage pour l'élimination de la pyridine et la neutralisation du benzol ;
La figure 2 représente le procédé par simple chauffage indirect dans la colonne de distillation et
La figure 3, le procédé avec interposition du filtre contenant des matières imprégnées de crésol ou de ses homologues.
On exécute par exemple le procédé de la façon suivante :
Une pompe p1 refoule le produit brut, renfermant des bases, à travers le laveur a pyridine g et le neutralisateur qui sont connus, dans le séparateur s. De la, le produit est conduit, suivant l'invention, à la colonne b, éventuellement par un réchauffeur a qui, de préférence, constitue un appareil d'échange de chaleur et qui reçoit la chaleur du produit purifié sortant de cette colonne b, par la chute de pression du produit a l'endroit de l'introduction dans la colonne b, ce produit se vaporise partiellement suivant la température à laquelle il a été porté par le chauffage préalable.
Les vapeurs s'éleventvers le haut de la colonne ; les parties liquides tombent à la partie inférieure où ellesont amenées indir ectement, par les tubes de chauffage c se trouvant dans le réservoir a huile d, a la température de vaporisation, par utilisation d'une faible différen-
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ce de température. Les vapeurs qui s'en échappent par distillation quittent la colonne b, à sa partie supérieure, en e, après avoir traversé éventuellement un déphlegmateur f, qui peut aussi être supprimé, et elles arrivent, après avoir traversé l'appareil de transmission de chaleur a , au refroidisseur ou condensateur g, où elles sont complètement condensées et au réservoir h d'où elles peuvent être soutirées à l'état de produit purifié, prêt à la vente.
Le résidu contenant les résines et le soufre corrosif, s'écoule, par un trop-plein i, en forme de siphon adapté a la partie inférieure de la colonne ou bien il va directement dans le réservoir k pour les résidus. Avant son introduction dans la colonne b, on peut ajouter au produit brut, à partir d'un réservoir 1, éventuellement au moyen d'une pompe non représentée, de petites quantités de crésol ou de ses homologues.
Suivant la figure 3, les hydrocarbures pénètrent dans le réchauffeur a et, par la soupape de détente m intercalée dans la tuyauterie, dans le filtre n rempli de terre à foulon ou d'une matière analogue imprégnée de crésol ou de ses homologues, ce filtre étant chauffé. Du filtre, les hydrocarbures se rendent a la tuyauterie o qui les conduit, séparés en vapeurs (embranchement o1) et en hydrocarbures liquides, ou liquéfiés dans le filtre (embranchement o), à la colonne b. Dans cette colonne b a lieu le chauffage indirect expliqué plus haut, par le dispositif de chauffage c, les parties liquides étant séparées par distillation du résidu et quittant la colonne en 1.
Exemple 1.- Du benzol brut, après une purification préalable au moyen d'acide sulfurique à 30%, pour en séparer la pyridine, suivie d'une neutralisationpar une lessive de soude caustique, a été, en travail continu, d'une débit de 1500 litres par heure, refoulé par une pompe p2 a travers le réchauffeur a dans la colonne b et a été distillé. Le chauffage préalable a été porté, à la sortie du réchauffeur, à 73 ; la température du bain d'huile était de 96 et celle dans la chambre de vapeurs, au-dessus de l'appareil de chauffage indirect de 92 .
Les carac-
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téristiques du benzol brut, du distillat qui a passé et du résidu s'écoulant du bas de la colonne étaient les suivantes :
EMI8.1
<tb>
<tb> Produit <SEP> brut <SEP> Distillat <SEP> résidu
<tb> Densité <SEP> à <SEP> 15 C <SEP> u,878 <SEP> U,878 <SEP> u,9C4
<tb> Début <SEP> de <SEP> l'ébullition <SEP> 80 C <SEP> 80 C <SEP> 100 C
<tb> analyse <SEP> par <SEP> distillation <SEP> : <SEP> jusqu'à <SEP> 100 C <SEP> 88% <SEP> 88%
<tb> 106 C <SEP> 90%
<tb> 108 C <SEP> 90%
<tb> 120 C <SEP> 25%
<tb> 145 C <SEP> 95% <SEP> 45%
<tb> 148 C <SEP> 95%
<tb> 160 C <SEP> 76%
<tb> 180 C <SEP> 87%
<tb> 200 C <SEP> 92%
<tb> Teneur <SEP> en <SEP> soufres.:
<tb> mg.% <SEP> cm3 <SEP> 20 <SEP> 0 <SEP> 250
<tb> Essai <SEP> des <SEP> matières
<tb> formant <SEP> la <SEP> résine
<tb> mg,µl <SEP> cm3 <SEP> 50 <SEP> 1,6 <SEP> 800.
<tb>
Ces caractéristiques montrent l'élimination totale des substances nuisit les avec le résidu qui, suivant le procédé ue distillation, objet de l'invention, a été recueilli dans le réservoir a résidu k.
Exemple 2.- De l'essence synthétique de cracking a été refoulée, par la pompe, en travail continu à raison de 1200 1. par heure, à la pression résultant de la résistance de la tuyauterie, à travers le réchauffeur où elle a été chauffée en moyenne, par exemple à 125 . On a fait tomber ensuite la pression de l'essence et on l'a conduite dans un réservoir n, .rempli de terre a foulon imprégnée de crésol, maintenu a la température de 1200 environ. Les vapeurs ont traversé le filtre a terrea foulon de haut en bas et ont été introduites dans la colonne b qui lui fait suite et dont la partie inférieure est pourvue du dispositif pour le chauffage du résidu, suivant l'invention, avec une faible différence de température.
Le condensât a température d'ébullition élevée qui s'est formé déjà dans le filtre s'estécoulé et a descendu également dans la colonne de distillation b. La température
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au-dessus de l'appareil de chauffage dans la chambre de vapeurs de la colonne étaient d'environ 130 , tandis que le bain d'huile servant au chauffage a été maintenu à une température d'environ
EMI9.1
135 à Les caractéristiques de l'essence brute de cracking , du distillat et du résidu évacué a la partie inférieure de la colonne étaient les suivantes :
EMI9.2
<tb>
<tb> Essence <SEP> brute <SEP> Distillât <SEP> Résidu <SEP> de
<tb> de <SEP> cracking <SEP> purifié <SEP> la <SEP> colonne.
<tb>
EMI9.3
Densité à 15 C ü,708 ü,7CJ7 o,770
EMI9.4
<tb>
<tb> analyse <SEP> par <SEP> distillation,
<tb> suivant <SEP> Engler <SEP> :
<tb> Début <SEP> : <SEP> 37 C <SEP> 4I C <SEP> 104 C
<tb> jusqu'à <SEP> 50 C. <SEP> 6% <SEP> en <SEP> vol. <SEP>
<tb>
EMI9.5
Il 10()9c 52% " " 51% en vol.
" 150 C 84%.'' II ta 83% lu tt 7, 5%en veil..
EMI9.6
<tb>
<tb>
" <SEP> 200 C <SEP> 80,0% <SEP> "
<tb> 96% <SEP> en <SEP> vol.
<tb> passent <SEP> à <SEP> 174 C <SEP> 173 C <SEP> 314 C.
<tb>
Indice <SEP> caractéristique <SEP> 106 <SEP> 106.
<tb>
Essai <SEP> de <SEP> soufflage
<tb> mg. <SEP> par <SEP> 100 <SEP> cm3 <SEP> 22 <SEP> 1,2 <SEP> 14000
<tb>
. Le rendement en essence purifiée est de 8,5% de l'essence brute.
La supériorité du présent procédé sur les procédés usuels réside dans la suppression des agents de lavage qui, auparavant, étaient nécessaires, agents tels que l'acide sulfurique concentré et dilué, dans le rendement élevé en hydrocarbures utilisables (benzol et essence), dans la simplicité de l'installation technique, dans les faibles pertes au lavage et dans la mise en oeuvre facile du procédé.
Revendications.
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