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B R E V E T D' INVENTION. PROCEDE ET APPAREILS POUR L'OBTENTION PAR CRACKING CATALYTIQUE DE L'ESSENCE ET D'UN CARBURANT SPECIAL EN PARTANT DE MATIERES
PLUS OU MOINS LOURDES QUELCONQUES
EMI1.1
!aRcel821tNge de brevet en France en date dn
Dimitri BALACHOWSKY 6, rue de l'Alboni à Paris, France.
Depuis qu'il existe des appareils spéciaux permettant l'emploi pour le fonctionnement des moteurs à explosion de carbu- rants peu ou pas volatils,il n'est plus nécessaire d'imposer l'essence pour la carburation des moteurs de ce type.Il est donc opportun de définir les caractéristiques des produits qui peuvent la remplacer ainsi que leur mode de fabrication.Celui-ci doit être facile,à haut rendement massique et économique.Les produits obtenus doivent être stockables dans des conditions normales, ils doivent donc être désulfurés,inaltérables etc...
Le procédé qui sera ci-après explicité est capable d'utiliser 'et de traiter les huiles de toutes provenances,plus particulièrement les huiles naphtifères afin d'obtenir d'abord l'essence,et ce,d'une façon plus économique,sans grande perte de substance avec un rendement supérieur à celui des procédés actuellement connus ,et ensuite une huile résiduaire comportant des éléments très divers depuis l'essence lourde jusqu'à l'hui- le très lourde,mais fluide,non résinneuse ou asphaltique,que l'on pourrait appeler carburant intégral,capable de faire fonctionner les moteurs à combustion interne munis d'appareils spéciaux transformant ce mélangé catalytiquement sur le moteur
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lui-même en produits de haute valeur combustible,
caractérisés par une combustion rapide et complète.Sans aucun inconvénient le même traitement peut être appliqué aux huiles de houille,de schistes et aux huiles végétales.
L'appareil catalyseur employé comporte les caractéristiques suivantes : - il est divisé en plusieurs sections.
- chaque section forme un élément déterminé d'abord par la nature des métaux et alliages catalysants spéciaux,ensuite par la température à laquelle il faut chauffer les catalyseurs, enfin par la hauteur des éléments qui correspond à une durée de contact du liquide avec le catalyseur.Cette hauteur est importante ;elle ne doit être ni trop haute pour ne pas consumer l'essence formée,ni trop basse car la quantité et la qualité de l'essence ne seraient pas obtenues.
- entre chaque section l'essence peut être automatiquement distillée,de sorte que l'huile qui passe dans la section , suivante soit épuisée d'essence.
- le catalyseur utilisé est,de préférence,tubulaire à support entièrement métallique.Ces tubes peuvent être bourrés de copeaux métalliques en métaux ou alliages catalysants afin de désulfurer les huiles traitées.Ils peuvent être chauffés électriquement ou par un fluide liquide ou gazeux.
- seul le catalyseur est porté à la température de la catalyse .Le liquide n'est chauffé au cours des opérations que modérément en fonction de la température de la distillation de l'essence ou à la température de solidification du carbone dissipé dans le dit liquide,de sorte qu'au moment ou le liquide entre en contact avec le catalyseur la différence de température peut atteindre 150 à 200 et même davantage.Tout danger de surchauffe est ainsi évité.
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Aux dessins annexés donnés à titre d'exemple de réalisation d'un appareil selon l'invention : La. Fig.I est un ensemble schématique d'un appareil^pour l'ob- tention de l'essence et du carburant en question.
La Fig,2 représente un détail de tube de catalyse.
La Fig.3 est une variante du dispositif permettant avec deux sections catalysantes d'obtenir l'essence de façon continue et auto- matique.
Les Fig.4 et 5 concernent une modification des faisceaux tu- bulaires représnntés Fig.2 et remplacés par des canaux étroits à sec- tion en I.
Le mélange de divers mazouts ou de fuel-oil toping avec du gasoil,ou de toute autre huile naphtifère,de houille,de schiste... est,de préférence,dégoudronné et désasphalté préalablement dans une enceinte 3 soumise,par exemple,à l'action de la chaleur ou à la fil- tration à travers la terre absorbante.Par le conduit I,le mélange à traiter est envoyé dans un élément ou "section" 2 qui est muni d'un dispositif de division et d'émulsion avec de l'air ou des gaz deses- senciés en veines minces 4.
Un second élément 5 est juxpaposé à l'élément 2.les sections 2 et 5 comportent des faisceaux multitubulaires ou-chaque tube est protégé extèrieurement de la corrosion chimique rendue possible par le contact avec le fluide chauffant (liquide ou gazeux). Cette protec- tion consiste à rapporter dans chaque tube une couche métallique qui peut être en alliage catalysant.Extèrieurement on peut rapporter une couche d'un métal tel que le chrome.. On peut aussi emmancher à la pressé une douille de métal ou d(alliage dont la nature peut être différente dans chaque tube.
Le chauffage des éléments 2 et 5 s'effectue par un système de tuyauteries 6,7 munies de volets 8,9 qui permettent de règler par la quantité du fluide de chauffage admise dans la canalisation, la température d'échauffement dans chaque section.
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L'élément sert de précatalyseur pour désulfurer et dégoudronner.On introduit dans ce but dans les tubes catalyseurs et dans l'espace libre de l'appareil sur le parcours de l'huile à traiter 10 des copeaux métalLiques,par exemple,du cuivre,du fer etc..hu- mectés avec de la soude par eyemple.
Les tubes II et 12 seervent à éliminer les parties goudronneuses (asphalte,résine) de l'huile traitée et à les canaliser dans un récipient non figuré.Par une canalisation 13 les produits après la catalyse dans les éléments 2 et 5 entrent dans une chambre 14 pour séparer le goudron et le charbon colloïdal solidifiés au cours du traitement précédent.Un conduit 15 amène les produits désae- phaltés dans un évaporateur 16 ou ils sont soumis à la distillation afin de séparer l'essence formée au cours du passage au travers des éléments 2 et 5..La. température est maintenue par exemple à 200 .
L'appareil 17 sert à supprimer,soit par le courant haute fréquence,soit par filtration intense le brouillard formé à la suite de la dissociation du mazout.L'essence vaporisée passe par une canalisation 18 dans les condenseurs 19-20-21 oú elle est liquéfiée.L'essence liquide avec des gaz Qui l'accoupagnet est dirigée dans un filtre sé[arteur 22 pour éliminer le reste du brouillard et ceci avant le passage des gaz contenant des vapeurs d'essence dans les absorbeurs ou adsorbeurs.Dans le séparateur 22 on sépare également l'essence liquide des vapeurs et des gaz d'éssence et, par un conduit 23 on l'amène à la citerne 24.
Les vapeurs d'essence ainsi que des gaz incondensables traversent les dispositifs de désessenciement composés des absorbeurs 36,des adsorbeurs au charbon actif 27 et des dispositifs de dégazolinage 28 et 29.
La station comporte aussi des pompes 30,31 pour faire passer la gazoline condensée après l'ab et l'adsorption et les gaz incondensables dans les réservoirs respectifs de stockage,34 pour l'essence,33 pour les gaz incondensables.
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L'huile lourde séparée dans l'évaporateur 16 après la distillation de l'essence est dirigée par une canalisation 34 vers un séparateur filtre 35 et,de là,par une canalisation 36 dans une deuxième section de catalyseurs 37-38 analogue à la section 2-5.
Cette huile est émulsionnée,soit par les gaz désessenciés arrivant par un tube 39,soit par de l'air arrivant par un' tube 40,soit par les deux ensemble ..Le tube 41 sert à vidanger les parties gou- dronneuses qui se séparent de l'huile émulsionnée à l'entrée des sections 38 et 42.
Une canalisation 43 introduit les produits après la cata- lyse dans l'évaporateur 44 dans lequel on sépare de nouveau l'essen- ce de l'huile résiduaire. L'essence et les vapeurs sont envoyées par un tube 45 dans un dispositif 46 analogue à 17 pour supprimer le brouillard et ensuite, par une canalisation 47,dans les condenseurs 20-21 et au delà par la canalisation 25 dans les absorbeurs 26 et ad- sorbeurs 27.les gaz non condensés après le désessenciement dans 28-29 sont dirigés au gazomètre 33,puis,en passant par un compteur à gaz 48 dans le réservoir à gaz non figuré;l'essence,par contre,formée dans l'absorbeur est envoyée au réservoir 32,ainsi que celle formée dans l'adsorbeur .
L'huile résiduaire, séparée de l'essence,après passage par le filtre 49 et la canalisation 50 est introduite dans la section sui- vante du catalyseur 42 et,de la même façon,s'il le faut,dans les sec- tions suivantes non figurées..Les tuyaux 51 évacuent le goudron préci- pité dans des récipients non figurés. à
Parfois on peut ajouter l'huile lourde ancienne traitée dans la série des appareils de l'huile fraiche (plus lourde ou plus légère) ou analogue à celle dont on effectue le traitement dès le commencement)en choisissant pour cela l'une des sections de cataly- seur,
Il est commode de le faire.:
dans le filtre 49 par une cana- lisation 52 venant d'un récipient non figuré au dessin.Grâce à ce
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recyclage on augmente sensiblement le rendement massique de l' installation ainsi que le rendement en essence.
Les alliages ou les métaux catalysants garnissant les sectione 2-5-37-38 et 4 peuvent être de même matière.On peut avantageusement les modifier,et de cette variation obtenir toute une gamine d'actions catalysantes spécifiques.
Grâce aux volets 8-9,il est possible de faire varier le débit du fluide de réchauffage et de règler la. température de chaque section afin de l'adapter à l'action optima de la cata- lyse spécifique.
Lorsqu'on a obtenu la quantité d'essence voulue par ces catalyseurs successifs,essence dite "directe"produite par l'effet du genre isomèrie tautomère ou desmotrope,on soumet l'huile résiduaire au cracking catalytique final suivi de la formation d'essence lourde et légère conformément à ce qui a été dit précédemment au sujet du Carburant intégral.L'élément
2-5 est tout indiqué pour cette opération.Ce carburant utilisa- ble dans les moteurs à explosions pourrait également l'être dans les moteurs Diesel à condition d'y ajouter des produits abaissant le point d'inflammation spontané.
Sur la Fig. 3 est représentée une variante de réalisatiai du procédé.Avec deux sections catalysantes par exemple,il devient, possible d'obtenir l'essence à volonté en recyclant l'huile ré- siduaire au moyen d'opérations continuée et automatiques.Lors- que les appareils de contrôle indiquent un épuisement en essen- ce suffisant,on peut soumettre cette huile seule additionnée ou non d'huile initiale ou toute autre huile appropriée au crac- king final afin d'obtenir le carburant intégral soit dans ce même appareil soit dans un autre dispositif analogue.
L'huile entre dans l'appareil par la cune à niveau cons- tant 55,après avoir traversé le dispositif de désasphaltage 54 de préférence réchauffé et passe par un filtre 55.Un tube 56
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permet l'évacuation des résidus.Le mélange à traiter purifié passe par la canalisation 57 et entre dans la première section 58 d'un catalyseur.L'air d'émulsion entre par un tube 59..Les produits sortant de la première section de.ca.talyse sont ensuite introduits dans les évaporateurs séparateurs 60 d'essence de l'huile de recyclage.'L'essence formée est envoyée par un évaporsteur 60-61 dans un condenseur d'essence 62 et de là à une citerne d'essence non représentée.Les vapeurs et les gaz d'essen ce passent par une colonne d'absorption 63
comportant un dispositif de dégazolinage,puis par une colonne d'adsorption 64 avec .dispositif de dégazolinage,et de là sont envoyés dans la citerne d'essence.
Les produits condensés dans le séparateur 60 après avoir traversé un filtre 65 repassent dans un second séparateur
66.L'essence formée est envoyée par une canalisation 67 dans le condenseur 62 décrit,et le mélange à traiter après filtrage à travers un filtre 68 est envoyé par une canalisation 69 dans une deuxième section 70 de catalyse dont les caractéristiques sont les mêmes que celles de la section 58.Les produits sor- tant sont envoyés dans le séparateur 60.On pourra se contenter parfois de recycler une partie seulement des résidus lourds ou légèrs.Dans le cas de recyclage avec la fraction lourde on procèderait de la façon suivante :
dans les évaporateurs sépara- teurs 16-22 de la Fig.I et 60-61 de la Fig.3 on augmentera la température par exemple jusqu'à 275-300 de sorte que non seulement l'essence passerait dans les condenseurs 19-20 et 21 Fi.I et 62-63 Fig.3,mais également les fractions du gasoil qu'on séparerait à la manière habituelle,par exemple dans une colonne de distillation non figurée.Ensuite la partie lourde de l'huile résiduaire serait envoyée au recyclage dans les sec- tions catalysantes comme indiqua précédemment.
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Au cas ou l'on déciderait de ne recycler que de l'huile légère,c'est la. fraction du gasoil après la séparation de cette dernière de l'essence dune la colonne de distillation ci-dessus non figurée cui passerait au recyclage dans les section? catalysantes.
Les Fig.4 et 5 concernent une modification du faisceau tubulaire catalysant tel qu'il est représente sur la Fig.2.La garniture intérieure dans les tubes jouant un rôle essentiel,il faut avant tout réduire l'espace libre entre les parois des ca- naux et les parties métalliques en métal ou alliage catalysant qui sont chauffées par la conductibilité et à travers lesquelles circule le liquide émulsionné à traiter.Cette garniture tubulaire sur La Fig.2 peut être par exemple formée (Fig.4) d'un système de étroite 71,de préférence en métal léser,de haute conductibil.ité thermique,venus de fonderie et recouvertas d'une couche de métl ou alliage catalysant appropriée (par exem-
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ple chrome,v11adiUTI1...)
.Le support 74 transmet en même temps la chaleur de la gaine 73 chauffée par le fluide chauffant.La garniture peut être chauffée à une température inférieure à celle de la catalyse.Le résultat le meilleur est obtenu au moyen de catalyses partielles obtenues entre les températures de 350 à 450 ,températures qui pourraient être réglées en fonction des
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canaux.A cet effet ceux-ci peuvent être cloisol'JY1''" (74-75) afin de réduire avec leurs dimensions la veine neutre du fluide ou de l'émulsion.
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