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Publication number: BE464470A
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Description


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    "   Procédé de production de gasoline ". 



   La présente invention concerne les caractéristiques nou-   velles   exposées dans la spécification qui suit et dans les revendications, considérées conjointement avec les dessins annex- és. L'invention concerne plus particulièrement l'utilisation de charbon pour la production de gasoline.

   Dans une forme de, réalisation préférée, le charbon est soumis à des températures de cokéfaction pour former du carbone fixe ou du coke et des constituants volatils ; ensuite le coke est transformé en'gaz à l'eau qui après réglage du rapport de l'hydrogène au CO est soumis à une conversion en présence d'un catalyseur approprié qui forme des hydrocarbures normalement'liquides à partir desquels on peut obtenir par un traitement ultérieur des hydrocarbures renfermant de   la.gasoline.   Les constituants volatils de l'opération initiale de cokéfaction peuvent être traités pour la récupération de l'ammoniaque, d'essences aromatiques légères et d'oléfines normalement gazeuses qui peuvent etre polymérisées et/ou alkylées suivant un procédé connu pour former de nouvelles quantités de gasoline,

   et le goudron est hydrogéné pour former une quantité de gasoline. 



   Le but principal de l'invention concerne donc les perfec-   tionnements   à l'utilisation du charbon pour la production de quantités maxima de   combustible   à moteur en une opération qui peut se faire efficacement et économiquement. 



   Un but particulier de l'invention est de traiter du charbon sous forme pulvérisée et à l'état fluidifié pour convertir le charbon pulvérisé en constituants volatils et en coke, lequel coke peut alors être transformé en gaz à l'eau et ensuite en hydrocarbures normalement liquides par réaction de l'oxyde de carbone et de l'hydrogène. 



   De nombreux autres buts et avantages de l'invention résulteront de la description plus détaillée qui suit et des revendications. 



   On a indiqué schématiquement au dessin annexé, au moyen d'un plan d'écoulement, une forme de réalisation préférée de l'invention. 



   On voit en détail au dessin que du charbon à l'état pulvérisé présentant des dimensions de particule de 50 à 400 mailles pénètre dans le présent système par la conduite   1   à l'aide de moyens appropriés quelconques ( non représentés qui peuvent 

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 rtre par ExPi:I;JlE, Ul1 717.'.'ïeIltEU¯r v7.E en CO::TUllic2tion aveo tille trY.1ie G.'[lpprovisiollnê'î:'if'nt appropriée. Le charbon est envoyé dans un réchauffeur 3.

   Le but de l'Introduction du charbon dans le- r3chfufff.ur 7- est évidcr.1li1ent de sécher le charbon et d'élever la température c't environ 250  - 600  F et ceci est réalise par l'envoi dans le réchauffeur 3 de constituants vo-   le tifs   d'une phase   subséquente   de cokéfaction par la conduite 4c, ces constituants étant enlevés au moyen de la conduite 5. charbon   réchauffé   est alors retira au moyen de la conduite 
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 10 et envoya dans le courant de gaz 11 qui comprend noi^:zalernt par   exemple   deshydrocarbures gazeux tels que du gaz dr houille lavé et   replis   en circulation venant de la conduite 50 décrite 
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 ci-après, et il est transporté dans le récipient dc cok6fl ctj.on 12 où il forme une. suspension dense de. charbon pulvérisé dans le gaz.

   Ce phénomène est réalisé d'une manière connue par ré- 
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 glage de la vitesse des gaz dans le cokéfacteur entre les limaites de 1/2 et 10 pieds par seconde, do préférence de 3/4 a 3 pieds par seconde. Pour contribuer à la répartition de la sus- 
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 pension de gaz entrante, un organe percé de trous 14 petit être disposé du fond du récipient de cokéfaction 12.   Ce récipient   12 esten   communication   avec un tuyau vertical 15 par   lequel   
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 du coke peut être retiré continûment.

   La suspen-ston dans le cokéfacteur 12 aura en L un niveau de phase dense supérieur dont la hauteur peut être réglée au moyen d'un registre 20 dans le tuyau 15   d'extraction.     Comme.   on l'a mentionné, le charbon 
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 dans le c-576factatr 12 est sous la forme d'une suspension dense de charbon pulvérisé et de gaz et une température comprise entre   1000    et 2000  F, de préférence entre   10000   F et 1200  F, est maintenue dans le récipient de cokéfaction, en suite de quoi le charbon subit tme distillation destructive   en   constituants volatils qui sont retirés du haut par la conduite 4 et du coke   est .retiré   du tuyau vertical 15 comme on l'a indiqué précédemment.

   Le temps de séjour moyen du charbon   pulvérisé   dans le cokéfacteur peut aller de quelques minutes à 1 ou 2 heures. Destemps de séjour plus longs peuvent être obtenus par remise en circulation du charbon partiellement   carbonisé   vers le récipient de cokéfaction. 



   Le produit retiré du   cokéfacteur   est alors traité corme 
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 suit : d'abord, pour ce qui concerne les constituants -îoltils, ceux-ci sont envoyés de préférence dans un condenseur ou un ré-   frigérant   30 où ils sont   refroidis     à   une   température,   d'environ 600  F et ensuite une partie de cette matière refroidie passe 
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 dans le r,-,'chauLLeur 7) comme on l'a décrit antérieurement. On   comprendra   que lesvapeurs chaudes  de,   la conduite 4 peuvent 
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 passer sans refroidissement par 4b dans 4o e.t ensuite dans le rchauff0ur 3.

   Des mesures sont prises naturellement pour enlever le condensât du réfrigérant 30 et on a indiqué un moyen de rcfroidissent du condensat ( sëK0matiqlment ) ooirtme enibve- ment par la conduite 4e.   N'importe   quels moyens appropriés peuvent être employés pour refroidir des vapeurs chaudes dans la conduite 4, par exemple un échangeur do chaleur tubulaire et un bac séparateur ou analogue. Une autre partie passe par la conduite 4a dans la conduite   4:0' et  ensuite dans un   systène   42 de   récupération   du goudron et du r-aphte, de construction usuelle, lorsque les produits sont refroidis pour   extraire   par con- 
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 densation du goudron et d- la gesoline.

   Le goudron est r6cupÓ- ré   par   la conduite 45 tandis que la gasoline est enlevée par 
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 la conduite 4E à la partie supérieure du séparateur 4:2 de* goudron et d,:, gasoline. Par la conduite 5.0 du gaz de houille est ro,tir.5 et envoya, si on 1,. d)sir,-', v:r un équipement ( non re- 

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 présente ) pour   récupérer   l'ammoniaque et ensuite le gaz rési- duel   contenant--des   olêfines peut être polymérisé pour former de nouvelles quantités d'hydrocarbures normalement liquides. 



   Si on'en revient au cokéfacteur   12,' le   coke extrait'par le'tuyau vertical   15'st   mélangé à une quantité limitée d'air ou d'un- autre gaz contenant de l'oxygène et.est transporté pneumatique- ment   dans'1'appareil   de chauffage 60.

   Dans'l'appareil de   chauf-     :rage - 2.2.,   le coke subit une combustion partielle de sorte que la température du coke est augmentée et--qu'une partie du coke ain- si chauffé est retirée par le tuyau 62 et renvoyé au   ookéfacteur   
12 où elle fournit au moins une partie* de la chaleur requise dans le cokéfacteur 12. les gaz d'échappement sont extraits de l'appareil de chauffage 60 par la conduite 70 et renvoyés dans une chaudière 72 à chaleurs perdues où au moins une partie de l'énergie peut être récupérée pour -des applications utiles. Une autre partie du coke de l'appareil de chauffage 60 est retirée par la conduite 74, mélangée à de la vapeur venant par la con- duite 75 et est conduite à un générateur de gaz à l'eau 80.

   Le générateur de gaz à l'eau 80 fonctionne sensiblement de   %même   manière que le cokéfacteur 12 et l'appareil de chauffage 60, c'est-à-dire que le coke est sous la forme d'une suspension den- se et est maintenu dans cet état par le réglage de l'écoulement vers le haut du gaz dans les limites de 1/2 à 10 pieds par se- conde, de préférence 1   1/2 à   3   pieds,par   seconde. Le gaz à l' eau formé est extrait du générateur 80 par la conduite 82 et refoulé dans un étage d'enlèvement du soufre 83 qui peut compor- ter n'importe quelle méthode connue pour l'enlèvement du soufre et/ou de ses composés hors d'une matière gazeuse. Les scories et/ou les cendres sont retirées du générateur 80 par la   condui-   te 81.

   Le gaz à l'eau purifié passe alors de   8'.3-par   la conduite 
85 dans un étage 86 de synthèse   d'hydrocarbure où   il est mis en contact avec un catalyseur approprié destiné à catalyser la syn- thèse d'hydrocarbures. Si c'est nécessaire on peut évidemment ajouter au gaz de l'hydrogène lorsqu'il entre dans l'unité 86, par exemple par la conduite 90 et comme c'est bien connu, la ,   synthèse.d'hydrocarbures   à partir de CO exige environ des pro- portions moléculaires égales à 2 molécules d'hydrogène par mo- lécule de   CO.   



   En vue de maintenir la température convenable dans le coké- facteur 12 et le générateur de gaz à l'eau 80, des quantités suffisantes de coke venant de l'appareil de-chauffage 60 sont fournies au cokéfacteur et au générateur de gaz à l'eauen vue d'apporter de grandes quantités de chaleur.

   Ainsi lorsque la température du coke quittant l'appareil de chauffage 60 est d' environ   2400    F, ( une température désirable ), des parties gravimétriques à peu près égales de coke et de charbon donnent la température désirée dans le cokéfacteur   12.   Dans le généra- teur de gaz à l'eau, comme la réaction qui s'y produit absorbe une grande quantité de chaleur, le rapport du coke à 2400  F   au carbone subissant la réaction avec H20 pour former CO et H2 doit être au-dessus de 30 parties en poids de coke par partie   de carbone ou environ. Dans la zone de chauffage ou de combus- tion 60, la température de sortie du coke peut varier de   1800    F à 24000 F. 



   Le catalyseur pour la synthèse d'hydrocarbures, la tempé- rature, les pressions et autres conditions sont connues dans le métier et il est inutile de la répéter ici. La synthèse d' hydrocarbures en elle-même n'est pas le point exact de nouveau- té dans   la.présente   invention car c'est la combinaison des pha- ses indiquées. 

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  1.<: produit brut de synthèse est retiré du rciiçj1.t de réaction 86 par la conduite 92 et envoya dans un s-.9,rate-L-r 93 o't la matle'rp nomalenent gazeuse peut étre retirôe sr 1' conduits 94; la natière noxânalrment liquide est retirée par la conduits 95 et est alors souris(.,, une phase appropriée dctrait,rm;rxtouw former de la gasoline dans 96. Par exemple l' huile hydrooarburée de la conduite 95 peut etre fractionnée en une fraction d-- Sasoline et une fraction d'huilf . gaz. Li fraction de gasoline peut être traitée pour améliorer :;on indicte d'octane et lr fraction d'huile de gaz peut être soi1-=ise au cracking. De l'une ou l'autre de ces opérations ou des deux opérations,   la     gasolinc-   améliorée est obtenue par la conduite 87.

   Ici   également   il n'est pas donné de   détails   pour   expliquer   
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 le procédé 6.2 trsiternent à;: la [;8s01ine ou do cracking de l'huila cl,e. gaz, car ces procédés sont b1.'cYl connus des S OC SOlIIc?S du métier. 



  Les m fibres n01'(llall;Ï'16nt gazeuses r0sultfll1t h du traitement de la gasoline et du cracking sont extraites de l'unité 96 par la conduite 100 et mélangées à celle venant de l'unité 101 de l'hydrogénation du goudron, lequel Goudron est envoyé   du sépa-   
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 rateur 42 par la conduite 45 dans cette unité 101. Dans l'unité ICI, le goudron est soumis à l'hydrogénation, opération dont on peut récupérer une nouvelle quantité de gasoline par la conduite 102. Cette hydrogénation destructive du goudron est une   opé-   ration qui est connue en elle-même dans le métier eton peut employer n'importe quel catalyseur approprié dans les conditions connues exposées dans les brevets et la littérature en général. 
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  ,a 1 source d'hydrogène se trouve dans le présent procédé, comrie cela   apparaîtra   plus clairement dans la suite. si l'on se reporte au séparateur 93, le gaz de la partie supérieure dans la conduite 94 peut être retiré du système ou bien il peut être transporté par la conduite   120   dans une unité 121 où il est traité par de la vapeur pour former CO et de 1'   hydrogène   en présence d'un catalyseur connu et dans les conditions connues.

   Le mélange est alors retiré de l'unité 121 par la conduite 123 et envoyé dans un brûleur 124 où une partie im- 
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 portante du CO est soigneusement transflonn.Zê7en CJ2 après quoi le mélange consistant en substance en du C02 et de l'hydrogène est évacué dans un laveur 125 à C02 dans lequel le C02 est extrait par lavage en   laissant un   gaz riche en hydrogène qui est retiré par la conduite 126 et une partie de celui-ci est envoyée à l'unité de synthèse 86 pour augmenter le rapport H2/CO au moyen de la conduite 90 tandis que le restant est évacué par la conduite 128 dans l'unité 101 d'hydrogénation destructive du goudron.

   Il est à remarquer que l'hydrogène dans la conduite 126 est sensiblement exempt de soufre ( purifié sous ce rapport dans 83 ) et par conséquent le procédé procure entre autre chose une source sensiblement peu coûteuse d'hydrogène exempt de soufre, ce qui est une caractéristique importante de l'opération combinée. Une autre caractéristique de l'invention est que lorsqu'on désire un rapport élevé de CO dans le gaz à l'eau, on peut obliger le C02 du brûleur 124 à passer par la conduite 129 dans le générateur 80 de gaz à   l'eau.   



   Dans le mode de fonctionnement décrit ci-dessus, il est possible de produire de la gasoline en une opération continue   partant   de charbon pour donner un rendement de combustible com-   mercial   pour moteur de qualité satisfaisante, de l'ordre de 2 1/2 barils par tonne de charbon charge. Pour expliquer ceci on supposera qu'on part   d'une   tonne, de charbon pulvérisé de qua- 
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 lité moyenne de charbon bitumineux dp :?ensylvill1Í8 et on pourrait 

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 par le procède obtenir 2,5 barils de gasoline par tonne de charbon.

   Si on utilise une tonne de charbon dans d'autres pro-   cédés,   on obtiendrait les rendements suivants de gasoline :   Type de procédé: Rendement par tonne de Type de procède : charbon : ¯¯¯¯¯¯     (1)   Hydrogénation du charbon 2,0 barils 
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 (2) synthèse Ficher-Trol'sch. -14 "   (3)   Carbonisation à basse température   0,7 "   Comme on peut le voir le présent procédé obtient des rendements plus élevés que n'importe lequel des procédés connus immédiatement précédents pour la transformation du charbon en gasoline. 



   On préfère par conséquent combiner l'opération de la manière décrite telle que le coke est employé comme matière première pour faire de la gasoline et des hydrocarbures normalement gazeux. Les hydrocarbures normalement gazeux provenant des différentes Opérations peuvent être employés comme combustible ou pour faire de l'hydrogène pour saturer et/ou transformer le goudron en gasoline. L'opération combinée ici décrite améliore donc le rendement général des matières premières, c'est-à-dire qu'en équilibrant les opérations de la manière décrite le charbon chargé dans le système est transformé sensiblement complètement en cendres, en gasoline et en gaz combustibles pour fournir au moins une partie de la chaleur.

   Il va de soi que suivant le charbon employé pour charger le système, les conditions de température et autres employées pour les meilleurs résultats dans un cas donné peuvent nécessiter des essais préliminaires pour arriver aux conditions optima. Mais de bons résultats seront obtenus si on suit de près les instructions ci-dessus données dans les mains d'un opérateur expérimenté. Le type et la nature du charbon ont naturellement de l'importance pour déterminer la production générale de gasoline lors de l'emploi du procédé. On peut toutefois employer un charbon de qualité inférieure ne convenant pas pour l'emploi direct dans les opérations industrielles. 



   Le but principal de l'invention est de récupérer une quantité maxima de gasoline à partir de charbon à peu de frais. 



  L'essence de l'invention réside dans le fait que (1) le goudron de charbon est hydrogéné à moins de frais que le charbon, (2) les résidus non   hydrogénables   ( carbonacés ) sont transformas en gasoline par synthèse   Fischer-Tropsch   et le gaz formé dans l'opération est employé pour la chaleur, pour faire de l'hydrogène et, dans le cas d'oléfines, de la gasoline. 



   De nombreuses variantesde l'invention rentrant dans le cadre de celle-ci se présenteront aux personnes du métier. 



    REVENDICATIONS.   

**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.

Claims

1.) Dans l'utilisation de charbon pour la production de gasoline commerciale, le perfectionnement qui comprend les caractéristiques consistant à soumettre un charbon pulvérisé ou des fines de charbon, sous la forme d'une, suspension dense dans une matière gazeuse, à une cokéfaction à basse tenpérature pour produire des constituants volatils et un coke pulvérisé dans une zone de cokéfaction, à retirer séparément les constituants volatils contenus dans le coke dans la zone de cokéfaction, à soumettre les constituants volatils à un refroidissement pour récupérer de la gasoline et du goudron, à traiter le coke pulvé- <Desc/Clms Page number 6> EMI6.1 l'isé 3;¯ â.' de lu vapeur dans un z %::1 ' 'de préparation du .paz à If c'r u <'n(:2nt que la :ïctî:r 11ul v6ris0E i¯t-ntiol7.n :

< dernier li21., est sous 1/ tome d'unf suspension dense : J.'' ti':" :1 la f z a l'eau Il: le, zone de G)l1Jrc.ti'::m du z5. z ? l'en1, ?< -1^;)-¯1F.1' 1 rapport d' 00 , l'hyc1rogIlf dan;'; 1' :0;<'\2 " 11E;H1.J dans u..# parti-' de ce c1C rnh'r pour produire' un n51:.'1lt;e convenant s.:;51cl',ioY'Î' t:d 1U>;.t ,'lit CO;":-'f natter''' d'alimentation pour un? sy:'..tl17es.i ,. 'hr(:rOC[I;1Jl',r'::.'::;,, S:JU1'"v ttrE.' 1; n,51: n[:;c n,;nt:..onÍ1Ó à C' 7.":lïC r linl L 1'' synthèse d'hydrocarbures dni1::; ur;.::, zone de synbb'sr, 1. r ;cLTp.:r, z d: e, tt, el :1:nsé:.c zona des hyclrocc,Tbar,'s l1'JIT, 1(,rit liiLïdt,s, à transformer une' partie du 1#ez à l'eau l;TL CE* r 2' El separer. ç- Cy., du F:.., F,t :' 0nvoye.r J. 'hy .roe:;enc sel'Rr:j )0111" hT('IroG ',n, r le caudron Z 7.i<c d.e forme r iirl(l nu,- t 0.8 ;<, s; :ii:'E." .

.) ' .1rr)c:,Ú suivant la i''-cndic!'.ti'T. 1., d. Jix; z.cl2'.e7. 1 -,z à l'eau est trait6 pour l'-nlèver'slit du soufre en vue de produire, après. :, 1.' t 1',lèv8;wnt d,,:s oxydes dr, carbone, '-'11 hydregène S,"1 siblf'nl':'Jl t 87.E'"'"pt de soufre.

3.) Un procède CO:;.bîn,: pour produira un r(l'iC#.C¯^':Fnt élevé G±' gosolin" a partir d'un charbon, qui comprend les CH.7.'2Cià1':.Stiqurs consistant à carboniser un charbon à des températures cor'..prises entre lÈ10J et 1200 F alors que le charbon en poudre est suspendu sous la foi-ric- d'une masse fluidifiée 6 phase dense dans une zone de cokéfaction, à récupérer des constituantu vo- ., bits et du carbom fixe de cc tte. zone de cokéfaction, à refroidir les constituants volatils pour condenser une fraction de' 08.s011;18 et un goudron, à récupérer C8 tte .31;,soline, È. char- ±;(;1" le goudron dans une zone d'hydr?g3nation du goudron o.?, il est sourds a des conditions d'hydrQ3n8tion -n pr3senc d'un catalyseur approprie et d'hydrogène ajout::

pour forler une quaitité de {;.c1sQline, à soumettre 1s coke 11 112 L-1-Lier,cc d vapeur è.' -.8.U à ds températures s e v pour former du et Es dans une zone- de génération ds gaz à l'eau, à cnlevsr le soufra des Ou et li îorz ?és, è: transfor::-c.cor une partie de 00 et H2' à des températures s '31p.vée s, en présence d'un catalyseur appropria, en hydrocarbures 1l::>ITlf.1H'Wn.t liquides, dans une zone de synthèse d'hydrocarbures, à sounettre ces hydrocarbures normalement li- quides à un traitement catalytique pour forr-Ler une gasoline de qualité élevée, à soumettre une autre partie de CO et H2 à une oxydation contrôlée pour transformer le CO en C02, à séparer le EMI6.2 C02 de rI et à employer ce dernier HZ dans l'hydrogénation du goudron.

4.) Le procède suivant la revendication 3, dans lequel la matière combustible, normalement gazeuse formée pendant l'opération est brûlée pour fournir de la chaleur utilisable dans le procédé. <.

5.) Le procédé suivant la revendication 3, dans lequel une partie du coke est brûlée dans une zone de chauffage et dans lequel du coke a une température d'environ 18000 à 2400 F est retiré de*la zone de chauffage etenvoyé dans la zone de cokéfaction et dans la zone de génération du gaz à l'eau en quantités suffisantes pour fournir au moins la majeure partis de la chaleur requise dans cette zone de cokéfaction et cette zone de génération de gaz à l'eau.

6. ) Le procédé suivant lE revendication 1, dans lequel des hydrocarbures normalement gazeux sont récupérés de la zone de synthèse d'hydrocarburesetde la zone de transformation ca- EMI6.3 to.lytique d'hydrocarbures normalement liquides et sont traités par de la vapeur d'eau pour former CO et H2. <Desc/Clms Page number 7>

7.) Le procédé suivant la revendication 3, dans lequel le coke est brûlé dans une zone de chauffage et dans lequel du coke à une température dtenviron 2400 F est retire de cette zone de chauffage dans laquelle le rapport de Cake à 2400 F au.coke non brûlé est 'd'environ 30 parties en poids du premier pour 1 partie du second.