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Procédé de raffinage de goudrons de distillation sèche.
Alors que pour l'utilisation d'extraits sélectifs comme ma- tière première de transformations thermiques, etc.. en vue de leur emploi comme matériau pour la construction des routes etc.., une faible teneur en paraffine de 1 à 2% environ n'est pas nuisible en général et est même parfois avantageuse, par exemple pour l'im- perméabilité à l'eau des'enduits et revêtements faits en ces ma- tiéres, dans de nombreux cas l'élimination pratiquement complète de la paraffine est nécessaire.
C'est le cas en particulier lors- que 7.'extrait sélectif selon la demande de brevet Allemande
D. 80,7743/23b doit être employé comme huile de chauffage, Selon ce brevet, l'extrait sélectionné à partir de goudron de distil- lation sèche débarrassé des produits de tête et en particulier à partir du lignite, doit, mélangé avec des huiles de goudron plus légères ou des huiles minérales plus légères et de préférence avec des fractions de tête de ce goudron, servir d'huile de
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chauffage.
On a, constaté à. ce propos que même des teneurs fais bles en paraffine réduisent la, fluidité de ces huiles et peuvent même entraîner des -oerturbations gênantes, parce qu'à. 1a saison froide cette paraffine cristallise et obstrue les tuyaux d'écoune lement, les soupapes ou les tuyères.
On a déjà proposé de produire des extraits débarrassés dons une large mesure de la. paraffine, obtenus en partant d'huiles minérales et de goudrons contenant de la. paraffine, en déparaffi- nant la matière première avant le traitement sélectif ou en la traitant par une opération d'extraction en deux sta.des qui consis- te en ce qu'on la, mélange d'abord, à une température relativement élevée,'avec un solvant sélectif, qu'on sépare les couches qui se sont formées et qu'après addition d'un agent de dilution, on re- froidit la solution d'extrait, jusqu'à une nouvelle formation de couches. L'extrait refroidi ainsi obtenu satisfait, en ce qui concerne la, teneur résiduaireen paraffine,
à toutes les exigences qu'on pose à bon asphalte pour la construction des routes. Mais il n'est guère possible de produire, de cette façon, dans le tra- vail pratique, à partir du goudron de distillation sèche, des extraits contenant moins de 3/4% de paraffine, du moins lorsqu'on travaille en vue de rendements élevés.
Conformément l'invention, on traite le goudron paraffineux, débarrassé entre 260 et 3000 de ses produits de tête, par un pro- cédé à stades à contre-courant selon lequel du côté du produit raffiné, d'une installation de raffinage, constituée par des ap- pareils mélangeus ;et séparateurs montés les uns derrière le s autres, on ajoute un solvant sélectif et du côté de l'extrait, un agent de dilution. On introduit le goudron à un stade inter- médisire,Dans ce traitement, le déplacement à contre-courant à travers l'ensemble du système est coupé par un écart brusque de la. température, de sorte que le produit raffiné est évacué
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d'une zone à température plus élevée et l'extrait, d'une zone à température plus basse.
Le nombre des stades distincts dans la zone de température élevée doit être au moins de deux, mais de pré- férence de trois et, dans la, zone de la température basse, il doit y avoir un stade et éventuellement plusieurs, A chaque stade, on mélange la solution d'extrait du stade précédent avec la solution de produit raffiné du stade suivant. L'amenée du goudron frais, de préférence débarrassé de ses produits de tête, a lieu,en même temps, à un stade qui se trouve avant l'écart brusque de tempéra- ture. Le mélange et la séparation qui y fait suite ont lieu, à chaque stade, à l'aide d'appareils mélangeurs, tels que des pompes à mélanger, et des turbines centrifuges. On débarrasse'du solvant la solution d'extrait du dernier stade.
Il appartient au domaine connu de traiter les goudrons de distillation sèche par un solvant sélectif dans des mélangeurs et des turbines centrifuges montés les uns après les autres, On a également extrait déjà des mélanges d'hydrocarbures dans des colon- nes à contre-courant, ces mélanges étant introduits au milieu ou à la partie inférieure de la colonne tandis que, d'en haut, on fait couler à leur rencontre un solvant sélectif et, d'en bas, un sol- vant dit auxiliaire, On soutire alors le produit raffiné à la tê- te de la colonne et l'extrait à la partie inférieure. Mais on a constaté qu'on ne peut pas réaliser ainsi la séparation nette dé- sirée en ce qui concerne la paraffine, même pas lorsqu'on ménage une chute de température du haut en bas à l'intérieur de la colonne.
Comme solvants sélectifs, ce sont surtout les phénols à point d'ébullition bas, en particulier les phénols purs ou bruts, qu'on obtient à partir des produits de tête, qui conviennent surtout coin- me solvants sélectifs au lieu de ces phénols bruts, par exemple même au lieu de la fraction de tête riche en créosote, obtenue par un fractionnement net On peut citer particulièrement en ou-
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tre les solvants de nature cyclique renfermant de l'oxygène et/ou de l'azote et l'anhydride sulfureux. Comme agent de dilution entrent en ligne d.e compte en particulier l'essence lourde, la dé- caline, la tétraline et d'autres solvants analogues des huiles.
Les solvents qui agissent eux-mêmes dans le même sens que l'agent de sélection employé ou qui passent en majeure partie dans l'extrait, sont inutilisables. La température de raffinage dépend de la. tem- pérature critique de mélange du goudron avec le solvant sélectif.
L'écart de température entre la zone primaire et la zone secondaire doit être le plus grand possible et, en générale il doit être de
10 au moins. Avec des phénols a.queux, on peut par exemple tra- vailler entre 30 et 35 dans la. zone primaire) et travailler dans la, zone secondaire à la température ordinaire.
Il est évidemment d'autant plus difficile de maintenir une basse valeur la teneur en paraffine dans l'extrait que la, teneur en paraffine dans le goudron originel est plus élevée et que le rendement atteindre en produit raffiné est plus faible.
Mais on a constaté que par l'emploie selon le présent procédé, de solvants sélectifs et d'agents de dilution miscibles dans des proportions limitées les uns dans les autres, on peut, en maintenant constant ou à peu près constant le rapport entre les deux composants, en- traver sans modification du rendement, la, tendance de la paraffine à passer dans l'extrait, ce rendement, pour une quantité donnée d'agent de dilution, ne dépend, en denors de la température et de de l'agent la, nature/sélectif, que de la. quantité de celui-ci ou, d'une façon générale, du rapport entre l'agent sélectif et l'agent de dilution.
Lorsqu'on part d'un goudron à 5%de paraffine par exemple et lors- qu'on arrête les conditions de travail et en particulier le rapport entre soldant et agent de dilution, par exemple le rapport phénol : essence, de manière qu'on obtienne environ 50% de produit raffiné, on pourra, obtenir l'extrait suffisamment exempt de paraffine en
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employant de 200 a 250% de solvant + agent de dilution.
Par con- tre, on n'atteindrait probablement le but qu'avec 400 à 500% de solvant + agent de dilution dans le cas d'un goudron à 25% environ de paraffine et avec le même tendement en produit raffiné, On peut poser ici la règle générale que lorsque le rapport entre l'a- gent sélectif et l'agent de dilution augmente et que par suite le rendement en extrait s'élève, la proportion d'agent de sélection + agent de dilution doit augmenter également pa,r rapport au gou- dron, On peut ainsi, dans la production de produits raffinés con- tenant 50% ou davantage de paraffine à partir de goudron de dis- tillation sèche maintenir en même temps, d'une façon sûre, moins de 1/2% la teneur de l'extrait en paraffine.
Pour la mise en oeuvre du procédé, on peut utiliser par exem- ple une installation telle que celle représentée à titre d'exemple par les Figs. 1 et 2 des dessins annexés. Sur ces dessins, on a désigné par la un réservoir de goudron, débarrassé de ses produits de tête, qui a subi une épuration préalable. On a désigné par 1b un réservoir de solvant sélectif et par 1cun réservoir d'agent de dilution.
On amène le goudron, débarrassé des produits de tê- te et épuré préalablement d'une façon appropriée, à partir du ré- servoir la, par le tuyau 2, en le faisant passer par le réchauf- feur'3, avec l'extrait de la turbine centrifuge 7b, à la pompe de mélange 6c; on le mélange 1à avec le produit raffiné chauffé en 8 à la température de la zone primaire et on le sépare immé- diatement ensuite, en 7c., en produit raffiné et en extrait. On mélange le produit raffiné, dans la pompe à mélanger 6b, avec de l'extrait provenant de 7a et on sépare de nouveau le mélange dans la turbine centrifuge 7b, après quoi la solution de produit raf- finé qui s'écoule ici est traitée, dans la pompe à mélanger 6a et la turbine centrifuge 7a, avec du nouveau solvant sélectif amené par le tuyau 4 et le réchauffeur 5.
On refoule le produit raffi-
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né ainsi purifié, pa.r le tuyau 19 et le four de chauffage 12b, dans la colonne d'évaporation 13b où on le débarrasse du solvant.
On mélane l'extrait de la turbine centrifuge 7c, dans la pompe à mélanger 9a, avec de l'agent de dilution amené par le tuyau 13; on le refroidit, dans le refroidisseur 11, à la température dési- rée de la zone secondaire et on le sépare dans la turbine centri- fuge la?. du produit raffiné qui s'est séparé et qui passe, par le réchauffeur 8, à la zone de haute température, comme il a été dit plus haut, Comme stade supplémentaire, on peut employer la turbi- ne centrifuge 10a, On réchauffe l'extrait dans le four tubulaire !2a et, dans la, colonne 13a, on en chasse le solvant.
On condense les produits de distillation provenantde !3a etde 13b dans le condenseur 14 et on les amène la, turbine centrifuge 17 en les faisant passer par 1'échangeur de chaleur 15 et le refroidisseur
16 où ils sont amenés à la température à la.quelle le mélange se défait. De la, l'agent de dilution estrepris dans le circuit en passant par le tuyau 18, tandis que le solvant sélectif y retour- ne par le tuyau 4. Pour des mélanges de solvants qui n'entrent pas en ligne de compte pour la., séparation mécanique à la facon qui vient d'être décrite, on peut, conformément à la Fig 2, opérer la, séparation par distillation fractionnée.
A cet effet, on exé- cute la, partie supérieure des colonnes d'évaporation 13a. et 13b en colonnes de rectification. On enlève alors l'agent de dilution, par exemple comme fraction de tête, et on l'amène par les refroi- disseurs 14a et 14b et les réservoirs collecteurs 15a et 15b au tuyau 18 précité, tandis qu'on reprend dans le cycle opératoire le solvant sélectif, comme fraction intermédiaire, en le fa.isant pas- ser par les refroidisseurs 20a et 20b et les réservoirs collec- teurs 21a et 21b.
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Exemple de mise en oeuvre du procédé,
On a employé dans l'installation représentée par la Fig. 1, comportant trois stades dans la zone primaire et un stade dans la zone secondaire, dans laquelle on a traité le goudron, qu'il s'a- git de séparer en ses constituants, par du phénol et de l'essence lourde dans les proportions de 100 parties de goudron pour 130 parties de phénol à 15% d'eau et 120 parties d'essence. On a ré- glé la température à 35 dans la zone primaire et à 20 dans la zone secondaire. Comme matière première, on s'est servi de gou- dron de distillation sèche, de l'Allemagne centrale, provenant du lavage du gaz, goudron dont on a enlevé les produits de tête et qui contient environ 30% de paraffine.
On a obtenu 75% de produit raffiné exempt de créosote et contenant 39,9o de paraffine; d'au- tre part, on a obtenu 25% d'extrait dont la teneur en paraffine était de 0,13% Par un traitement à contre-courant simple, sans zone secondaire, la teneur en paraffine de l'extrait était environ deux fois plus élevée (1,2%)
Le même goudron traité selon l'invention, par 600% de phénol à 90% et 300% d'essence a donné d'une part 55,8% de produit raf- finé à 51,1% de paraffine et, d'autre part 44,2% d'extrait conte- nant 0,33% de paraffine.
Les huiles de chauffage obtenues à partir des extraits par mélange avec les produits de distillation de tête ne cessaient de couler qu'au-dessous de 0 et se sont montrées tout à fait satis- faisantes au sujet du point où elles cessent de couler,
Résumé.
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