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" Fabrication d'huiles à hydrocarbures lourds".
La présente invention est exposée complètement dans la description suivante et lesrevendications, considérées en rapport avec le dessin ci-annexé.
L'objet principal de la présente invention consiste à synthétiser des hydrocarbures normalement liquides par la réaction mutuelle d'un mélange d'oxyde de carbone et d'hydrogène en présence d'un catalyseur convenable et à réa- liser la synthèse à meilleur marché et plus rapidement que cela n'a été possible jusqu'à présent.
Un objet plus spécifique de la présente inven- tion consiste à améliorer la synthèse des hydrocarbures à par- tir d'oxyde de carbone et d'hydrogène, en se plaçant au point
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de'vue économique, par la diminution du montant des matériaux utiles et de l'équipement, considérés jusqu'à présent comme essentiels.
Encore un autre objet de la présente invention se rapporte à la réalisation du procédé de synthèse d'hydro- carbures à partir d'oxyde de carbone et d'hydrogène, en présen- ce d'un catalyseur convenable, dans des conditions telles que la distribution des produits soit dépourvue d'hydrocarbures normalement gazeux, augmentant de ce fait le rendement en hydrocarbures normalement liquides. De plus, la distribution des produits peut être, de la même manière, déplacée d'hydro- carbures légers normalement liquides verx des hydrocarbures plus lourds, qui sont plus suceptibles d'amélioration en oc- tane, et qui sont utiles pour la production de matières pour le cracking, d'huiles raffinées, de combustibles pour Diesel, de cires et produits similaires.
D'autres objets de cette invention apparaî- tront à ceux qui sont familiarisés avec la synthèse Fischer.
Cornue il a été établi précédemment, cette in- vention a le caractère d'un perfectionnement et l'on n'y reven- dique aucune nouveauté dans le domaine de la synthèse des hydro- carbures, considérée d'une manière générale, ni aucun nouveau catalyseur, ni aucune nouvelle condition opératoire de tempé- rature de vitesse d'écoulement et analogues, mais les revendi- cations se rapportent entre autres choses, à la caractéristi- que nouvelle de ramener dans le cycle, à la zone de réaction, des gaz de guerre contenant de l'oxyde de carbone et de l'hy- drogène qui n'ont pas réagi, sans cependant avoir recours à l'emploi de moyens d'absorption, avant la remise dans le cycle, pour enlever des hydrocarbures hors des gaz de queue, ce qui réalise les économies dont il a été question précedem- ment.
En d'autres termes, dans les procédés de synthèse d'hy- drocarbures liquides et solides désirés, à partir de l'oxyde
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de carbone et de l'hydrogène, les produits de synthèse sont contenus dans une quantité relativement élevée de gaz de queue constitués par de l'oxyde de carbone et de l'hydrogène 'ayant pas réagi, des matériaux inertes et des hydrocarbures gazeux, formés au cours du processus. La quantité relative des gaz est telle qu'en refroidissant le mélange jusqu'aux tempé- ratures ordinaires il n'y a pas séparation par condensation de tous les produits désirés, mais il en reste de 10 à 75 pour cent dans le courant de gaz résiduel.
Il est alors ordinairement né- cessaire de récupérer ces produits en utilisant un système d'absorption à huile, un système d'absorption au charbon, un élément de réfrigération, ou des moyens analogues, dont le coût est relativement élevé étant donné la nécessité de mani- puler de grandes quantités de gaz.
Il a été trouvé que le système de récupération peut être entièrement supprimé ou considérablement réduit en dimension par une revision du procédé, comme montré au dessin ci-annexé. Dans ce procédé, la synthèse est réalisée dans des conditions connues en employant des catalyseurs connus, les produits de réaction et les gaz qui n'ont pas réagi sont re- froidis aux températures atmosphériques normales, la matière liquide et solide ainsi condensée est enlevée, et le gaz de queue, avec les hydrocarbures synthétiques non condensés, est ramené dans le cycle à la chambre de synthèse avec du gaz de synthèse frais . Une fraction de gaz de queue ( 5 à 50 %) est enlevée pour purger le système de substances inertes.
Un système de récupération, petit en comparaison avec le système de récupé- ration agissant sur la totalité du gaz de queue, peut, si on le désire, être employé pour enlever des hydrocarbures de valeur hors du gaz purgé.
Le produit liquide, séparé à une température de refroidissement normale, peut être ramené dans le cycle à l'entrée du réfrigérateur afin d'augmenter la quantité de produit de synthèse récupérable par simple condensation. La .
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fraction ainsi employée doit être naturellement dénuée de pro- duits finaux légers. Ceci peut être accompli par simple dis- tillation ou, si la synthèse a été effectuée sous pression, par détente de la pression, et séparation ultérieure 8 la pression plus basse, ou une combinaison de ces méthodes.
Le gaz et/ou les produits finaux légers obtenus dans la prépara- tion de la fraction remise dans le cycle peuvent être incor- porés au gaz de queue remis dans le cycle, à la chambre de synthèse, ou bien peuvent être combinés avec le produit li- quide suivant leur degré de volatilité. Au lieu d'une fraction de produit de synthèse, une huile étrangère peut être intro- duite, avant de passer au réfrigérateur, pour aider la conden- sation du produit.
L'emploi de ce procédé n'élimine pas seulement la nécessité d'un système de récupération coûteux mais rend aussi possible une réaction ultérieure entre des produits de synthèse légers et l'oxyde de carbone et l'hydrogène additionnées dans la chambre de synthèse. Une telle réaction se produit de la meilleure façon avec les constituants non saturés remis dans le cycle mais peut aassi avoir lieu jusqu'à un certain point avec les composants saturés.
Dans toutes conditions, une remise dans le cycle du gaz de queue suivant cette manière, à pour résultat un accroissement de la production d'hydrocarbures plus lourds,qui sont facilement enlevés par simple condensa- tion ou par une concentration plus grande d'hydrocarbures plus légers, ou par les deux, ce qui a pour résultat une plus grande récupération finale, par simple condensation, de la quantité de produits synthétisés.
L'emploi de ce procédé n'entraîne pas un montant élevé d'équipement supplémentaire qui balancerait l'économie obtenue par la suppression de l'élément de récupération. La remise en circulation du gaz de queue est effectuée de façon relativement peu coûteuse, et une capacité supplémentaire de chambre de synthèse serait seulement nécessaire si de très fortes quantités de gaz de queue étaient remises dans le cycle.
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En réalité, ordinairement la capacité de la chambre de réac- tion est sensiblement réduite, puisque, avec l'élimination de l'élément de récupération, de faibles conversions, avec remise dans le cycle de gaz de queue non convertis, peuvent être ef- fectuées économiquement. La conversion plus faible peut être obtenue en faisant passer des quantités beaucoup plus élevées et, en utilisant une recirculation de gaz de queue suffisante, le rendement final est aussi bon ou meilleur que dans le cas d'une opération de conversion élevée obtenue par un seul pas- sage.
A cause de l'économie en volume de l'appareil de réaction, obtenu en faisant passer des quantités élevées, le volume net de l'appareil à réaction est effectivement réduit-'Le procédé écarte aussi de la distribution des produits, les hydrocarbures légers, qui sont de valeur limitée à cause de la difficulté de leur amélioration ultérieure en octane, en faveur d'hydrocar- bures plus lourds qui sont utiles pour la production de matières pour le cracking d'huiles raffinées, de combustible pour Diesel, de cires et produits similaires.
Dans le dessin annexé, il a été montré schémati- quement un plan de circulation qui illustre l'appareil décrit ci-dessus.
En se référant aux détails du dessin, on voit qu'une alimentation fraîche consistant en oxyde de carbone et en hydrogène, en porportions convenables, ordinairement 0,5 à 1,0 mole d'oxyde de carbone par mole d'hydrogène est introduite par la ligne ou voie (1) et de là passe par uneserpentin chauffant (3) placé dans un four convenable (4) où il est chauffé à une température allant de 350 F. à 650 F. , de là elle est entraînée suivant la ligne (5) et est introduite au sommet d'une boîte ou chambre (10), contenant une couche de catalyseur (0), disposée sur un organe percé de trous (F).
Ce catalyseur est, de préférence, du cobalt ayant comme promoteurs de petites quantités de magnésie ou de thorine et un support de kieselguhr ou analogue, dans lequel cas on fait usage d'une proportion d'oxyde de carbone plus faible et de température
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d'opération plus basse; le catalyseur peut encore être du fer, ayant comme promoteur un alcali, ce qui demande des proportions' d' oxyde de carbone et des températures plus élevées, et il a la forme de pilules, de pastilles, de corps modelés ou analogues, d'une dimension moyenne d'environ 3/16 de pouce de diamètre. Ces catalyseurs sont connus dans la pratique an- térieure.
La pression maintenue dans la zone de réaction est de l'ordre de 1 à 300 livres par pouce carré, les pressions relativement plus élevées étant ordinairement employées avec les catalyseurs de fer,et le débit ou vitesse d'alimentation, comprenant du gaz remis dans le cycle suivant la ligne (34) est de 100 - 1000 volumes d'alimentation par volume de cata- lyseur par heure. Les éléments de réaction traversent la chambre de réaction (10), sont entraînés suivant la ligne (20) et passent par un réfrigérateur (25) où la température est réduite jusqu'à environ 100 F, lorsque les gaz sortent par la ligne (30) .
Les gaz se trouvant dans la ligne (30) sont alors envoyés dans un tambour séparateur (32) d'où les gaz de queue peut être entraîné vers le haut par la ligne (34), alors que la substance liquide est amenée comme produit, par la 15¯une (35). Le gaz de queue est alorsremis en partie dans le cycle, à la ligne (1). Le restant du gaz se trouvant dans la ligne (34) est, cependant, introduit dans un système àabsorption (40) par la ligne (36) où il est mis en contact avec de l'huile à hydrocarbure introduite par la ligne (42) et amenée comme huile grasse par la ligne (44) permettant l'entraînement vers le haut, par la ligne (46), de gaz appruvri qui peut tenir lieu de gaz purgeur au. moyen duquel les gaz inertes sont enlevés du système.
La quantité de gaz de queue qui est passée par le système à absorption ( 40) est, de préférence, une petite quantité du gaz de queue total se trouvant dans le ligne (34), c'est-à-dire qu'elle peut constituer de 5 49 % de celle-ci.
En se référant au produit liquide se trouvant dans la ligne (35), on voit qu'une partie de cette substance
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peut, suivant une variante de procédé, être soumise à une simple distillation dans une tour à distillation (50) pour enlever des substances normalement gazeuses ou des produits finaux plus légers, ou les deux, par le haut, suivant la ligne (52), tandis que le produit liquide, s'il est pratiquement libre de substances hautement volatiles, est entraîné par la ligne (52) et remis dans le cycle, à la ligne (20), où il est mé langé avec des produits chauds pour aider au refroidissement et à la condensation de ceux-ci.
Généralement, le catalyseur (C) ne nécessite pas de régération fréquente comme le nécessite le catalyseur dans une opération de cracking ou une opération d'hydroforma- tion. Néanmoins, une substance cireuse peut s'accumuler sur le catalyseur, et il est nécessaire d'enlever périodiquement cette cire.
C'est pourquoi, à cette fin, le courant d'oxyde de carbone et d'hydrogène vers la chambre de réaction (10) est interrompu à des intervalles, qui, de façon normale, ne sont pas inférieurs à une semaine et qui sont, généralement, de plusieurs semaines ou de plusieurs mois, et le cire est enle- vée par des méthodes connues, par exemple, en faisant circuler de l'hydrogène uniquement à une température de 10-50 P. plus élevée que la température de réaction normale, ou par extrac- tion de la cire par un solvant convenable, ou d'une manière analogue.
Comme modification de cette invention, au lieu du refroidissement de tout le produit dans la ligne (20à, de la 1/2 aux 9/10 du produit se trouvant dans la ligne (20) peut être remis dans le cycle par l'intermédiaire de la ligne (21) jusqu'à la ligne d'alimentation (1). Le courant non remis dans le cycle passe par le réfrigérateur et est remis dans le cycle, comme il a été indiqué antérieurement. Certaines conditions d'opération auront pour effet la formation de substances li- quide et solide à la température de synthèse. Celles-ci peuvent
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être séparées sans refroidissement, si on le désire, ou peuvent être admises à nouveau dans le cycle dans la même proportion que le gaz, si la disposition mécanique du sys- tème le permet ainsi.
Suivant le catalyseur employé, la température dans la zone de réaction est plus élevée ou basse. Ainsi, si le catalyseur est du cobalt, la température préférée est d'en- viron 350 à 500 F, alors qu'avec du fer comme catalyseur, l'intervalle préféré est de 450 à 600 F.
De nombreuses modifications de cette invention apparaîtront à ceux qui sont spécialistes, sans se départir de l'esprit de celle-ci.
REVENDICATIONS.