<Desc/Clms Page number 1>
Procédé de fabrication d'hydrocarbures pouvant être uti- lisés Gomme combustible liquide pour les moteurs .
La présente invention se rapporte à la production d'hydrocarbures normalement, liquides à partir d'un mélange gazeux consistant essentiellement en oxyde de Carbone et hydrogène, Plus particulièrement, l'invention se rapporte ? la production de Combustible liquide, d'une valeur anti- détonante élevée, pour des moteurs.
L'invention a en vue l'utilisation d'hydrocarbures normalement gazeux, de faible poids moléculaire, tels que méthane, éthane, etc.., et aussi d'hydrocarbures lourds, ainsi que d'autres matières carbonées, pour la production de gaz de synthèse, à savoir un mélange d'oxyde de parbone et d'hydrogène, ainsi que la synthèse d'hydrocarbures à par- tir d'un tel gaz et le traitement des produits de synthèse pour obtenir un rendement maximum en hydrocarbures normale- ment liquides dont la plus grande partie est un combustible d'une valeur anti-détonante élevée pour des moteurs. l'inven-
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
tion se propose d'atteindre un.
1181t degré d'utilisation des hydrocarbures gazeur ou autres matières carbonées e,n- ployées 2n ce qui concerne leur transformation en des hydro- carbures liquides désirés produits. cien que plusieurs proposicions aient été faites fians le littérature technique et dan.. des orevebs, dans oe domaine, e xi c qui concerne le synthèse è. i :yà :"0 C9. -.:'b1J ;:'" li- cuide: et 1-ur truiteWoat en vue ic produira :12:::; oom0ué;i- bles d'U'1.:' oor,ne valeur antiàétonant; Pour des moteurs,au- cune à=: .Je5 9ro.;:>ositio.1S n'a, la connaissance de lB de- manderesse, ste reconnue co;:iùie intéressante ou comme néali- saoule en pratiqua, Ces propcsiio;1S ont é.1é car&otsrisée:: par des inco¯1v ni:¯ ts tels qu'une iistall<à'iio.i coûteuse, de faiuL3 '21d.e;J2nt;s, une mauvaise qualité des ;Yc:Jc"ùit..3 Ci JtS11US eb des inconyenients 8né\lou's.
13 but principal de l'invention est 7, r aù::enir u pro- cédé aio >J 1r .. , .u et t s 1.n p 1 pour E i 1 :. rbajir de l'oxyde d3 carbone 2 de 11 hyd.i.'o,,;:;.l.e pour former des hydrocarbures liquides convenant coxne eoiao.asiibles pour l?s r)iot';urs.
Un au:re eut ,}rincipal,1.:::; l'iay'sll'ticél cO:lsi::.t: 1'1 obte- nir un procédé de synthèse dans lequel les différentes opéra- tions sont combinées de telle aïonière que le produit prin- cipal est un combustible pour moteurs ou essence d' ure va- leur anti-détonante élevée, en même temps qu'on En.i::.71t atteint un haut de:cé d'utilisation des hydrocarbures gazeux employés.
L'ixlv:..tiGa a encore :?JIJ'..' out de réaliser lera.l1sfO:'i:18- tion .'¯.\.:rë:;ocerouJ.0 ¯::Jl-!leu..r .... y:=1docÎ:t:'''',JU:-'8t: liquides d'un', valeur Clt1-'tClcric élevée dans une installation irnpl? et économique.
Conformément à l'invention, on o >t 1,en U"1 pro:;è1. oonbi- nu pour la fabrication d'Hydrocarbures pouvant remplacer l'essence, el 2st-à-dire pouvant être utilisés COllliù6 ccmbus-
<Desc/Clms Page number 3>
tible liquide pour des moteurs, ce procédé .-consistant à produire un gaz de synthèse consistant essentiellement en oxyde de carbone et hydrogène, à faire passer ce gaz,de synthèse en contact avec un catalyseur de synthèse "fluidi- fié" , comprenant du fer, dans une zone de réaction de synthè- se, à effectuer'ce contact à une température élevée et sous une pression supérieure à la pression atmosphérique telle.
que l'oxyde de carbone et l'hydrogène subissent une trans- formation importante en hydrocarbures normalement liquides avec formation de composés contexzant de l'oxygène, à évacuer un courant de produits de la réaction à partir de cette zone de réaction de synthèse, à séparer de ce courant sortant une fraction normalement liquide riche en hydrocarburespou- vant remplacer l'essence et renfermant une proportion im- portante de composés contenant de l'oxygène', à soumettre cette fraction à un ontat ave @ un agent de.
catalyse solide dans une zone de traitement catalytique àvune température comprise dans l'intervalle de 370 è 510 C, telle que ses hydrocarbures subissent une transformation en hydrocarbures s pouvant remplacer l'essence et possédant une valeur anti- détonante améliorée, à évacuer de cette zone de traitement par Contact un mélange contenant des hydrocarbures pou- vant remplacer l'essence, des hydrocarbures gazeux et un gaz comprenant de l'anhydride carbonique, et à récupérer à partir de ce mélange des hydrocarbures pouvant rempla- cer l'essence , Dans la réalisation de l'invention, un hydrocarbure normalement gazeux,. par exemple des gaz natu- rels et des gaz résiduaires de raffinage, est transformé:
en gaz de synthèse (mélange d'oxyde de carbone et d'hydro- gène) par l'un quelconque des procédés Connus qui permettent de renvoyer l'anhydride carbonique dans le cycle d'opérations pour former de l'oxyde de carbone additionnel. Il est pré- férable d'effectuer la transformation par la'réaction de l'hydrocarbure gazeux avec des quantités déterminées d'oxy- gène à une température voisine de 1100 à 1315 C et sous
<Desc/Clms Page number 4>
une pression dtenviron 17,5 kg/cmêou comprise dans l'intervalle de 7 à 35 kg/cmê environ * il est avanta- peux de chauffer au préalable séparément l'oxygène et l'hydrocaroure gazoux à une température d'au moins 315 C, et de préférence aussi élevée que possible.
On fait en- suite passer le gaz de synthèse à travers un appareil de réaction contenant un catalyseur choisi parmi les métaux du groupe du fer. bien que les conditions désirées de syn- thèse soient généralement bien connues, on rencontre une grande difficulté à les atteindre dans une installation à l'échelle industrielle . Il a été constaté qu'il est, par conséquent, préférable de conduire l'opération de synthèse conformément à la technique de la catalyse par "fluidification", suivant laquelle on fait passer le gaz de synthèse à travers une masse de catalyseur en poudre avecune vitesse telleque la poudre est maintenue daisun état de suspension sans que des quantités appréciables de la puudre soient entraînées nors de l'appareil de la réaction par les az sortants.
Un appareil de réaction avantageux pour la catalyse, par fluidification Consiste en un récipient de réaction vertical, renfermant des surfaces de refroidisoement dont une face est en contact avec le catalyseur "fluidi- fié" et les réactifs, tandis que l'autre face est en contact avecun fluide approprié d'entraînement de cha- leur, tel que de l'eau, passant sur cette face en vue d'a b- sorber de la cnaleur dégagée par la réaction et de l'éxa- cuer à partir de la zone de réaction.
Le catalyseur en poudre fluidifié et les réactifs occupent avantageusement l'espace compris dans lescanaux entre des tubes de refroidissement verticaux. Il est désirabie que de tels canaux de réaction possèdent des dimensions effectives d'un tube d'un raya,. intérieur non inférieur à 12, 5 mm environ et non supérieur 100mm environ . Par "dimensions effectives d'un tube!!, il faut entendre que, dans un
<Desc/Clms Page number 5>
canal de réaction tubulaire quelconque, la particule de catalyseur la plus éloigne ne sera pas située à une distance inférieure à 12,5 mm,
ni à une distance supêrieu- re à 100 mm environ, de la paroi la plus rapprochée de la surface de refroidissement . De préférence , la dimension effective du panai de réaction n'es.t pas inférieure à 25 mm environ et n'est pas supérieure à 50 mm environ pomme rayon intérieur.
Le oatalyseur de synthèse consiste en un métal du groupe du fer et est de préférence du fer contenant des activants appropriés, tels que des oxydes de magnésium, thorium, aluminium, etc.. La réaction peut être effectuée à une. température comprise dans l'intervalle de 260 à 370 C etsous des pressions comprises dans l'intervalle de 7 à 35 kg/cmê.
Une phase importante de l'invention réside dans le traitement des produits de la ré.action pour les stabiliser et pour améliorer leur valeur anti-détonante . Dans ce but le procédé selon l'invention comprend le passage des produits de la réaction à travers un appareil de traite- ment catalytique Comme il est connu, la coucie d'huile ou d'hydrocarbures cotenue, par un procédé de synthèse catalytique contient fréquemment jusqu'à 5 % environ en poids d'oxygène et rarement moins de 3 % environ d'oxygène ' L'oxygène est présent sous la forme d'alcools et d'autres Composés oxygénés qui restent dissous dans la couche d'huila lorsque celle-ci est séparée de l'eau de réaction,
qui tient en solution une proportion même plus grande de composés oxygénés. Une teneur en oxygène d'environ 3 % en poids signifie en général que l'h@ile contient environ 10 % en volume d'alcool et d'autres Composés oxygénés. La présence de composés oxygénés dans un combustible pour moteurs est nuisible à la fois en ce qui concerne sa stabilité et sa valeur anti-déto-
<Desc/Clms Page number 6>
EMI6.1
nante.
Par conséquent, d'un polit 6.,,ue CO(IJ,T1'3 j:C Ü, l, os constate Qu'il est .1ce'¯:3L.il: de t:3it3-.'> cocte e llC8 s;.lt.tiqu 1<= 11:3..i0j:e 21i...ine1' l'oxye-n' contenu àan; 1.. produit , Le ,awsa le de. l'huile synthétique sous le phase de vapeurs à travers une masse de Catalyseur soli- de, tel que de l'alumine ou caa.site acivé0, ou un cata- lyseur syrat:, é ique du type s ili cP-Ülur2ine , à des tempé- ratures dewiron "70 ', couduit à l' rélÜ;Ü:l8. tion i 'ozgfhe à partir des conlposés oxygènes, t par conséquent aune
EMI6.2
amélioration de la stabilité de l'essence synthétique
EMI6.3
et de savaleur'-snti-déhonante. des températures d'en- viron :5'7-o U, le traitement canalytique est essentiel- lement une opération de <5.6s.1ydratctiod' de l'eau étant élàniaée des composés ox.;-.:;é::
l<3s"..... mesure que la température de ce traitement est accrue, 1* deshydratation est accom-
EMI6.4
re-
EMI6.5
aagaée , à un degré croissant, àe la formation ou crackins du produit. Ainsi, à une température d'environ 51Joc, la
EMI6.6
fraction d'hydrocarbures est non seulement dêsoxygénée, mais est aussi notablement reformée. La température choi- sie pour ce traitement catalytique, généralement dans
EMI6.7
l'intervalle de ..)70 à 510 0 et de prsférenoe dans l'in- tervalle de 4S5 s 480 C) dépend de la. nature de l'huile
EMI6.8
produite par l'opération de synthèse et de la qualité
EMI6.9
du Gor::custiol pour moteurs au=3 l'on désire obtenir comme produit final.
Un tel tr,:,it:;¯3"1t catalytique pour amélio- rer le comb1Jtiùl;:: pour moteurs conduit au dépôt,sur le catalyseur, de matière caroonée qui doit être enlevée pour maintenir l'activité du catalyseur . J:. etl'e3tue
EMI6.10
habituellement la régénération du catalyseur épuisé
EMI6.11
en o.:'ûlac1t le dépôt carboné au moyen à'u? ccuranb d'air.
Au contraire, dans le procédé selo.11tL1Vention, il a été adopté de l'cxysene sen:.ialemcnt pur (c'est-1;.-dir? non moins d'environ 95 la dtoAygèae en volume) comme
<Desc/Clms Page number 7>
gaz de régénération, da sorte que le gaz résultant, s'é- chaccant de l'opération de régénération du catalyseur, , consiste essentiellement en oxyde de carbone et anhydride carbonique, habituellement dans le rapport de 1 volume d'oxyde de carocons pour 8 volumes d'anhydride carbonique.
Ce gaz, qui Contient la totalité du Carbone qui s'est déposé sur le catalyseur et qui représenterait normalement une perte dans l'utilisation de l'hydrocarbure gazeux soumis au procédé, se trouve sous une forme qui convient admirablement pour être renvoyé soit au générateur de gaz de synthèse, soit à l'appareil de réaction de synthèse, soit aux deux. De cette manière, on atteint un degré d'uti- lisation plus élevé de la matière soumise au procédé qu'il n'a été possible par tout procédé antérieurement connu ayant pour but la production de combustible d'une valeur anti-détonante élevée pour des moteurs.
Comme il estcon- nu, la réaction de synthèse produit des hydrocarbures gazeux, par exemple des hydrocarbures en C3 et en C4, ain- si que des hydrocarbures plus lourds au delà de ceux corres- pondant aux combustibles pour moteurs- L'opération de traitement catalytique, lorsqu'elle est réalisée dans des Conditions de reformation et de cracking, présente l'avantage additionnel de réduire de façon appréciable la proportion d'hydrocarbures plus lourds, qui peut en fait tre ramenée à toute limite désirée . Une fraction convenant pour la fabrication d'huile pour moteurs Diesel, peut être séparée des produits de la réaction de synthèse avant le traitement catalytique précédemment déprit.
Bien que dans le procédé selon l'invention, on Compte sur le traitement Catalytique pour obtenir un comestible d'une valeur anti-détonante élevée pour des moteurs et pour réduire la production d'hydrocarbures lourds, on prévoit habituellement aussi une opération de polymérisa- tion pour produire une fraction additionnelle d'essence
<Desc/Clms Page number 8>
EMI8.1
synthétique a. partir 3¯.¯# nydrocsroures :lOrr,i31ë'melt gazeux provenant de l' OP(;:'1;. ticu <1# synthèse.
Tout n;d^o uure ,gazeu± résiduel, n'ayant pas réa-,i, provenant de cette opération, est r:;:.voy au énratsur ô...' jaz ie synt.1È.se, liaùs lequel et Hydrocarbure gazeux es utilisa pour là production, de gaz de synthdss et, dans 1'opGratioz de Sy:7t¯1L.-"' subséquent..?, il se forme des il,rOCc'.rJU'C'v: liqui- der 8Jà.it:Lo.1;1,:,:1:;:;.
Il est ;lv'iàeal que la coi:5i,às,iso:; la rl:zti0l. ai'.'.Jdgr;ynP,ilt ne nt io #m é e c^:.tr'S les s # 1 " fl é r e.i t .m ; OG'C..tlO::S Oüt pour résultas '.1:1 .?rocÉ;èL dsns 1=:yu<.>l let :1yd,'ooarl,)è1re::; 8.zeu..;:, utilisés connue matière P'rem ère,sont r3nsfOi'Llés pour la pluj .¯1.'ér.J,:le partie '2tl e.;;;3GnJ:; t>:lútü- tique d'uLm valeur a,1ti-itona,lt, É:lev22 et d'uae OOûG3 stabilité e c, pour une proportion moindre, i .i .iu 1 ii, de valeur, par exemple en huil pour moteurs Diesels tout en atteignant un degrà d' utilisation élevé des hydrocc-rbures
EMI8.2
gazeux employés en ce qui concerne leur transformation en hydrocarbures liquides produits.
EMI8.3
Le dessin ci-joint représe..t'3 scrmaia.eïmnt une iàstallstion dans laiu3iie 1= procède selon l'invention
EMI8.4
peut être réalisé de manière continus pour la production
EMI8.5
de POil1bustib1.6 liquide pour .Clotc:m:;,'s parti? de gaz natu- l'el.
11n az naturel, contenant 'environ gO ,; d mét1!:L'ej est
EMI8.6
prélevé d'un::; source ( non représentés) par une conduite 1
EMI8.7
et est '¯mené à un générateur 2. Un même temps, de l'oxy- gène dtune pureté d'environ 98 % est préleva d'une instal- ltion de production d'oÁysèna 4 et est 'amené par une
EMI8.8
Conduite 5 à ce générateur
EMI8.9
Le générateur S comprend avantageusement un réci- pient à rev&t..J1ent réfractaire, sans ;â't'iliSSû.'B,d3YlS le- quel on faic Béagir 1e.,;az naturel et if o2::ic;ène aune température d'environ 1100 et sous une pression d'en-
EMI8.10
viron 17,5 19,5 kg/<51' . Comme il sera mentionne plus
<Desc/Clms Page number 9>
loin,, on peut renvoyer au générateur du gaz provenant d'étages subséquents dans le procédé.
Le gaz de synthèse résultant, contenant environ 85-95 % d'oxyde de caroone et d'hydrogène, dans le rapport d'environ 2 mols d'hydrogène pour 1 mol d'oxyde de carbo- ne, est amené par une conduite 6, un refroidisseur 7 et une conduite 8 à un appareil de réaction de synthèse,9.
Le gaz de synthèse est refroidi à 315 C environ avant d'être introduit dans l'appareil de réaction 9. on peut injecter du gaz frais en plusieurs points successifs en le faisant passer Par la conduite 11 et les conduites de branchement 12, 13 et 14.
L'appareil de réaction 9, travaillant sous une pres- s ion d'environ 17,5 kg/cmê et à une température d'environ 345 C, est de préférence du type dans lequel un cataly- seur en poudre, par exemple du fer, est mis en suspension dans un courant ascendant de gaz de synthèse et forme une masse fluidifiée relativement dense. Avec un appareil de réaction à catalyseur fluidifié, il est avantageux de faire passer les gaz à travers la masse de catalyseur fluidifié avec une vitesse moyenne d'environ 0,30 m par seconde et de prévoir une durée de contact de 30-50 se- condes. Du fer en poudre, contenant 2-3 % d'oxyde de po- tassium (K2O) et d'alumine (Al2O3) comme activants, cons- titue un catalyseur excellent.
De préférence, la totalité du catalyseur en poudre doit passer à travers un tamis n 200, et 85 % environ de cette poudre doivent passer à travers un tamis n 32.5. On obtient un réglage de la température au moyen d'un dispositif approprié d'échange de température, tel qu'un serpentin 10 placé à l'inté- rieur de la masse de catalyseur fluidifié,
Les gaz résultant de la réaction, contenant un peu de poudre de catalyseur entraînée, quittent l'appareil de réaction 9 par une conduite 15 et passent dans un sêpora-
<Desc/Clms Page number 10>
EMI10.1
teur 16. ,:: séparateur ¯ut consister en u :
dispositif approprié 1u10o. qJe pour séparer des gaz la poussier?, par ei<:à, 1> par filtration, par précipitation 0enr.?uge ou électrique, ou par une comoinaison de ces moyens. La poudre de catalyseur séparée est enlevée par une conduite 17 et est injecté dans le courant de s2 renvoyé au w=-r- 01::: d'opérations, passait par la conduite &5, par .cs.que:Lle cette poudre de catalyseur est renvoyée dans la partie inférieure de l'appareil de' réaction 9.
Les gaz sortants, à partir desquels a été µliini.ile
EMI10.2
la poudre de catalyseur entraînée, passent par la conduite
EMI10.3
18 et le refroidisseur 19 dans un tambour séparateur .33, Nczur cr., soumis à une séparation grossière -'Jas produit; à une température C#llP,ti3E: dans l'intervalle d'environ 20 a o5 C et pendant, qu'ils se trouvent encore s:sioi=- Lient sous la pression régnant dan. l'appareil de réaction 9, La moitié environ de ce mélange ast de l'eau da réac- tion, tandis qu'un quart du mélange peut tbre de l' a2+-.,I-
EMI10.4
dride caroonique.
EMI10.5
Jne couche d'eau, coa8úa:.t une quantité appréoia- ole d'alcools et d'autres produits de réaction 01.:1-:;8- nés, est évacuée de la partie inférieure du ta..bour 20.
EMI10.6
Une couche supérieure d'huile, contenant également des
EMI10.7
produits oxygénés, est évacuée par la COl1rluite;.,;L wette couche d'huile contient environ 10-15 lU d'annydride car00nique absorbé , st environ 80-85/ de cette couche consistent en une fraction de naphte, passant s l'ébulli- tion au-dessous d'environ 05 C; cette fraction d.; aap#te conbient environ 4J-50 /à d'oléfines . Des saz non-conéJ,:;n1- sés s'échappent de la partie supérieure du ts---bOUir 0 par une conduite 22.
Cs courant gazeux peut comprendre jusqu'à envi-roo. ù-3 ,o d'anhydride carbonique, 2"-i,i d'hydroG0úe. et jusqu'à e:1viro;: 2 i d'oxyde de carbone en volume', le reste consistant principalement en hydro- J
<Desc/Clms Page number 11>
Carbures légers comportant de 1 à environ 5 atomes de car boue par molécule.
Une Partie de ce courant gazeux est déviée par une conduite 23 et refoulée par le compresseur %sa dans l' appareil deréaction 9, Le volume de gaz ainsiretour- né au cycle d'opérations peut aller de 1 à 3 volumes envi- ron ou davantage par volume de gaz frais fourni, pas- sant par la conduite 8.
Le reste de ce courant de gaz passant par la conduite est amené par la conduite 24 à un absorbeur 25. Les gaz résiduels, provenant dtune installation de polyméri- sation mentionnée ci-après, peuvent être mélangés en to- talité ou en partie aux gaz s'écoulant par la conduite 24: dans l'absorbeur 25.
Les gaz montent à travers 1'absorbeur 25 à contre- courant par rapport à de l'huile pauvre l'huile enrichie étant évacuée par uneconduite 26 et amenée dans un appa- reil de distillation dthuile, 28. La vapeur d'eau, injec- tée à la partie inférieure de l'appareil de distillation 28, déplace les hydrocarbures gazeux, qui sont séparés des gaz traités dans l'aosorbeur 25. Les vapeurs d'hydro- carbures s'écoulent à partir de l'appareil de distilla- tion 28 par une conduite 29 et un refroidisseur 30 dans un séparateur 31, dans lequel les fractions conden- sées et non-condensées sont réparées. L'huile est ren- voyée par la conduite 32 à la partie supérieure de l'ap- pareil de distillation 28, tandis qu'une couche d'eau est évacuée à la partieinférieure du tambour 31.
L'huile séparée s'écoule de la partie inférieure de l'appareil de distillation 28 par la conduite 34, et, après passage à travers un refroidisseur (non représenté), est ramenée à'la partie supérieure de l'absorbeur 25, en achevant ainsi le trajet cyclique du milieu d'absorption.
<Desc/Clms Page number 12>
Le gaz résiduel sortait de la partie supérieure
EMI12.1
de l'aosoz.oeur 85 contient une grande proportion c'an- hyc1ride 0arooniq>Je, par exenpic jusqu 1 40 /1. Une partie da ce az :o;.ùv être- évacuée, tandis que le rrs"ie est dcvié dans une 30=#1=ite zij, par laquelle il peut etrj refoulé par un compresseur .56 soit dans un"3 conduits du .JrCi:J.C la::n0:1t .j?, 1'J:-I- tA renvoyé C, l . a.: p a ;. e 1 d.3 2,,)tio.1 9, soit dans une CO:10lÜt", de orbú,;he;12',.t 32 =51 u z. Ù à . renvoya au 3a.3ratur :2..
Le renvoi :'\.' 8i1l1Y: rid carooniqae à l'appareil cle réaction. 9 est avantageux en c qui JOL1c.'rn'3 un: transformation max:imum du gaz de synthèse en produits désirée, le gaz pe.ù.,, si 01 le désire, être renvoyé à la fois a l'appareil d-? faction 9 et au ;én3rateur 2,
Le gaz évacué possède une certaine valeur comme combustible etpeut être, utilisé pour fournir delà thaleur dans l'installation ou ailleurs.
EMI12.2
Les hydrocarbures gazeux récupérés, s'echappanb de la partie supérieure du séparateur 31 par une condui-
EMI12.3
te 6<;;;, consistent principalement en hydrocarbures compor- tant de 3 à 5 ou 5 atomes de carcone par molécule . Lz courant gazeux, qui peut contenir une proportion im- portants. d'anhydride car conique, passe par la conduite e 39a et est mélangé au courant d'huile s'écoulant par la conduite @1. Le mélange résultant est envoyé dans un
EMI12.4
appareil de réchauffage 4'J, 0.;'1 sa température est élevée jusqu'à 480 0 environ. L3 courant gazeux chauffé est amené par une conduite 41 à la partie inférieure d'un appareil de traitement catalytique 42.
Celui-ci consis-
EMI12.5
te avantageuserfient en un appareil d", réaction unique, dans lequel une masse fluidifiée d'un catalyseur en dou- dre, par exempls le cyclocel, catalyseur à base de
EMI12.6
oauxite, est divisée par une 010 iso11. verticale ediune
<Desc/Clms Page number 13>
zone de transformation 43 et en une zone adjacente de combustion 44.
Le courant gazeux monte à travers la zone de transformation 43 à une vitesse d'environ 0,30 m par seconde,et la durée de contact est d'environ 20-30 secondes. Il.1 courant d'oxygène est amené % de l'instal- lation 4 par la conduite 45 à la zone de Combustion 44 de l'appareil de traitement catalytique 42, pour brûler les dépôts carbonés formés sur le catalyseur pendant le traitement des hydrocarbures gazeux dans la zone 43.
En maintenant différentes Conditions favorables, par exemple en produisant des densités différentes de la masse de catalyseur fluidifié dans les zones 43 et 44, on produit un écoulement cyclique du catalyseur fluidifié à travers des zones.
Au moyen de la chaleur de combustion dégagée dans la zone 44 et de la chaleur évacuée par la. conduite 40, une température d'environ 450 0 est maintenue dans la zone 43. Comme résulta.! du traitement catalytique, les produits oxygénés sont chimiquement dêshydratés, 9'est- à-dire que des molécules dteau sont éliminées des compo- sés oxygénés, et des composés, tels que des aldéhydes, cétones et acides, se décomposent en produisant une quantité additionnelle d'anhydride carbonique et d'oxy- de de carbone . En outre, la valeur d'octane deshydro- carbures est notablement accrue, pendant qu.'il se re- forme également des hydrocarbures plus lourds.
L'anhydride carbonique, présent dans ldhuile, su- bissant un traitement par de l'argile à température élevée, agit comme diluant et abaisse la pression partiel- le des hydrocarbures, en donnant ainsi naissance à des conditions favorables à la réalisation d'une améliora- tion maximum de la valeur d'octane, tout en évitant des réactions secondaires qui donneraient naissance à une
<Desc/Clms Page number 14>
EMI14.1
formation èX>Je::.::iv3 de oaroone. "our attsindre cis rv- 31Ütacs, il est avantageux d'avoir environ à 10 mols d'anhydride car conique )8.1' mol l' .1yJroc a1'oureS normale- ment liquides allant 8. 11 a.?p6:::' ail d traitement eatbly- tique 42.
, Les produits de la réaction, avec les produite de
EMI14.2
la ccmoustion qui consistent en grande partie en o.c'y,:3e M carbone et annydride carbonique dan; des proportions de let 2 volumes respectivement, quittent la partie supé- rieure de l'appareil de traitement 42 par une conduite 46.
Ce courant est introduit dans un appareil de distilla- tion fractionnée 47 pour séparer des produits traités une fraction de distillât, contenant des gaz et des hydrocar-
EMI14.3
ou1'es P8.3. ant 8. l'éoullition dan- l'intervalle de tempé- ratures correspondant au combustible pour moteurs,et une fraction résiduelle, comprenant dugas-oil ou des hydro-
EMI14.4
carbures passait 8. 1lécullit':'oH GL;-dSSü. de 2J5 (;. (;ett3 fraction est prêlevse par U2 conduite 4S. Tout cataly- seul:' entraîné dans les ";8.2; sortant à# l'appareil de traitement 4.3 est récupéra sous for-n. d'un= suspension dans le courant, de gas-oil prsieve de la partie inf- rieurs d. l'appareil de distillation fractionnée.
La fraction de distillat est; amenée par la conduite 49 et le refroidisseur 50 à un séparateur 51, dans lequel
EMI14.5
des gaz non condenses sont Sàp&.tôs du liquide , La liquide comprend une Couo:ie inférieure liquide, qui est évacuée à la partie inférieure du sfparat;3ui' 51, .t une coucnp d'huile, qui est ).::rtLlle,ile.:1t renvoyée par la pompe 52 et la Qo!"c1Ji,::: 55 à la parti::- supérieure d, l'appareil de distillation fractio-lrl3P 47. Le' reste 3.;. la couche d'''uile ,=;"t xi ul ; par la 1 ioo%e 54, en ';:<3..S2:.t par la conduite 55 et 1'éc,iaiév+=ir de température 56, dans la partie in- férieure d'un stabilisateur 57.
L2S ;al non condensés, p:;ov'l1a:l de la partie supérieure du séparateur 51, sont
<Desc/Clms Page number 15>
entraînés par une conduite 58 et soit injectés dans la partie supérieure du stabilisateur 57.
L'essence synthétique staoilisée est évacuée de la partie inférieure du stabilisateur 57 en passant par l'échangeur de température 56 et la conduite 60. Un cou- rant gazeux est évacué de la partie supérieure du stabi- lisateur en passant par une conduite 61 et un refroidis- seur 62, à partir duquel il est déchargé dans un sépara- teur 63, qui enlevé des gaz non-condensés à partir d'une fraction liquide,, qui est renvoyée en passant par la conduite 64 et la pompe 65 à la partie supérieure du stabilisateur 57.
Les gaz non-condensés, contenan.t une grande propor- tion d'anhydride carbonique, un peu d'oxyde de Carbone et de l'hydrogène et des hydrocarbures légers contenant principalement de 1 à 4 atomes de carbone par molécule,sont prélevés du séparateur 63 par une Conduite 66. -ne courant gazeux contient des oléfines de valeur, principalement des oléfines comportant 6 'à 4 atomes de carbone par molé- cule.
De la conduite 66, le courant gazeux s'écoule dans un absorbeur 67. L'huile pauvre s'écoule à contre- courant par rapport aux gaz dans l'absorbour 67, dans le but de séparer les hydrocarbures en c3 et des hydrocar- bures supérieurs à partir de l'annydride caroonique et d'autres gaz . Le courant d'huile enrichi est évacué par la conduite 68 et passe dans un appareil de distilla- tion 69, dans lequel les hydrocarbures absorbés sont séparés de l'huile pauvre par injection de vapeur d'eau à la partie inférieure de l'appareil de distillation.
L'huile séparée est évacuée par une Conduire 70 et, après passage dans un échangeur de température approprié (non représenté), est renvoyée à la partie supérieure de l'absorbeur 67. Les gaz non absorbés, contenant de
<Desc/Clms Page number 16>
EMI16.1
l"..:ujc1riêl:3 Cc^.J'Jl7.ia3, qui sortent de la partie =uç,:1- rieure six 1'sià.;oro<cu= .à7, j'écoulent par une conduits 71, qui co;cn'J:1i.cf...1',j avec la conduite 35, .?r':cdrC;;13il' mentionnée, servant; à renvoyer le Gaz 8 l'appareil de réaction 9 ou ?ù jjé.>5r"ate>-ir 3 00,.L11 on oeuf 1"' désirer.
L.,s gaz sortant de l'appareil de distillation 69 passant ,.r U"1 conduite 7; et UCi refroidie Eëur 7o é.ais un séparateur 74, daas 1<1<,a. 1 deb gaz ron-coxd,nss sont séparés d'une fraction liquide. ceate fraction liquide
EMI16.2
901,1 renià une couche inférieure d'eau, qui est évacuée à la partie inférieure du séparateur 24, t une 00uchn d'huile! qui est renvoyée par la conduite 75 à, la partie supérieure de l'appareil de distillation 69 Comme li- quidede reflux.
Les gaz, évacués de la partie supérieure du sépara-
EMI16.3
teur 74, passent ys.1' une conduire 80 à un ré chauffeur 81 et de celui-ci par une conduite 82 à. un appareil de poly- mérisation 83. Les hydrocarbures sont soumis dans celui- ci à. un contact avec un catalyseur approprié de polymé-
EMI16.4
risation, tel qutun catalyseur du type de lta cide ph3 s- phorique , à une températ1.F'e comprise dans l'ii1"t3rvallB de 190 à 26JoC et sous une pression comprise dans l'in- tervalle de 35 à 140 k::;
/cm.2 pour produire la polymérisa- tion d'oléfines.
EMI16.5
Les Jz s'écoulant par la conduite 80 peUV3D. conte- nir des proportions importantes d'anhydride carbonique,
EMI16.6
et on peuj par conséquent prévoir un dispositif (non représenté) pour en extraire l'annydride carbonique avant de lss SOi.1l1lettre 2. la polymérisation. L'anhydride .3 c a 1 'ùo - niqu:! ainsi séparé peu: 'être renvoyé dans la conduite 05.
L t 1 >r i >a 1 t ùw la réaction passent par une conduite 84 et un refroidisseur 85 dans u>1 stabilisateur 85,dans lequel l 11 e..:::.; 3a 06 synthétique polymère est séparée d'hydre- carbures gazeux légers)et est évacuée par une Conduite 87
<Desc/Clms Page number 17>
comme produit final,
Une fraction gazeuse est évacuée de la'partie supé- , rieure du stabilisateur 86 par une conduite 90 et un refroidisseur 91 et est amenée à un séparateur 93, dans lequel le condensât est séparé des gaz et est renvoyé par la conduite 94 et la pompe 95 à la partie supérieure dus stabilisateur.
les gaz, sortant de la partie supérieure du sépara- teur 93 et consistant essentiellement en hydrocarburesen c4 et en hydrocarbures plus légers, passent par une Çon- duite 100 et peuvent être déviés en totalité ou en partie par la conduite 101 à l'absorbeur 25, précédemment dé- ce crit. D'autre part, une partie de/courant gazeux peut être envoyée par une conduite 102 et un compresseur 103 au géné- rateur 2. Si on le désire, une partie des gaz s'écoulant par la conduite 100 peut être évacuée du système.
On peut également prévoir un dispositif pour renvoyer unµ certaine partie de ces gaz par la conduite 104 comme di- luant pour les gaz alimentant l'appareil de polymérisation en passant par la conduite 82,
En supposant une arrivée du gaz naturel mentionne au générateur à la cadencé d'environ 580 mols par heure, l'installation possède une capacitéde production journa- lière d'environ 350 barils d'essence synthétique , 178 barils d'essence polymériée (contenant du butane) et 48 barils de gas-oil. L'essence synthétique avait un indice d'octane de 76 ou 77 par la méthode d'essai ASTM (moteur CFR).
Le produit résultant du mélange d'essences polyméri- sée et synthétique avait un indice d'octane ? 80 ou davantage.
En ce qui concerne le fonctionnement de l'appareil de réaction de synthèse, on peut prévoir de renvoyer dans le cycle d'opérations une partie des gaz produits sans refroidissement et séparation des produits, Ainsi,une [alpha]
<Desc/Clms Page number 18>
EMI18.1
partie du courant passant par le conduite 18 peut êtr, dtviés psr t,ie conduits l8o¯ et étce renvoyée directe- :21'.1 8. l'appareil de e T à i ù 1 io .i ',-'is i on. le désire,on peut faire passer direte ...3J.t dans 13 serpe nti-i de ¯-2uffû:;a .3J 1s courait gazeux, sortant 1;.. l'appareil :le' r:¯scti::1.1 xa la conduite 15, sn rcavoyaat eu non. uú\' cr,r ûic de ce cou- rait dc.J..S l' ",}p::,rel1 de ;:,acti.:u 9 par les conduites. 18 e.t 16 .
D#.>is (;0 cas, l'anhydride iarJoaigue, qui Élait pré- sent ds;.:s le courant gazeux aortan.t, passera par l'appa- reil de traitement oatsiytique 4& pour récupération, et renvoi daas le cycle d'op érat ien::3 , comme pràoéô.ei:oeen.1 de o r it ien que l'opération précédente ait été décrite en référence à Itutilisatio.ll de gaz naturel oo.<a..i<#: matière première pour le procédé, il est bien entend-u que le S'!z de synthèse p-'Ulj aéaiimoins e'tre préparé à partir de toute matière carooLiée appropriée autre que du ga naturel . Jn peut par e,ter,lple l'obtenir à partir de charbon, colo, li- gnite, tourbe, 5c,iste et huiles combustibles lourdes, On peut ±àaie.ùient récupérer des composés oxygénés a partir des produits de la réaction de synthèse.
On peut les récupérer à partir de la p;1e.:.e aqusus3 portant du séparateur 20; on peuc ég*1#1.ie.xt les extraire de la p se hy.rowar oonêe, passant par la conduite -'31, avant le trai- tement; dE5 hydrocarbures par le catalyseur du type de l'argile à température élevée.
Jn p#ut t éa16.T1ent séparer une fraction d'huile pour moteurs Diesel à partir des hydrocarbures de synthèse, soit avant, soit a,:.^ès ce traitement par de l'argile à température élevée.
L'appareil de traitement catalytique 4% peut consis- ter en deux récipients cylindriques distincts, dans l'un desquels le catalyseur 6:::>j; utilise pour le traiten3nt du courant d'hydrocarbures et dans l'autre desquels le. cata-
<Desc/Clms Page number 19>
lyseur épuisé est régénéré; un dispositif .-permet d'évacuer de façon continue le catalyseur épuisê , à partir du réci- pient dans lequel les hydrocarbures sont soumis au trai- tement catalytique, et de le faire passer dans le réci- pient jumelé, dans lequel le catalyseur épuiséest régé- néré, après quoi le catalyseur régénéré est renvoyé au récipient de traitement catalytique.
Si on le désire, l'appareil de traitement catalytique 42 peut être du type à lit de catalyseur fixe, dans le- quel le courant d'hydrocarbures passe à travers un réci- pient à catalyseur pendant une certaine période de temps et est ensuite envoyé dans un autre récipient, pendant que la masse de catalyseur épuisé, dans le récipient mis hors circuit, est régénérée.
Comme précédemment indiqué, le générateur 3 est du type ouvert ou sans garnissage . Toutefois, lorsqu'on utilise du gaz naturel pomme matière première, ce généra- teur peut contenir une masse de matière réfractaire gra- nulée, telle que de l'alundum, et cette matière réfractai- re peut contenir)un agent catalyseur, qui est propre à activer la réaction entre le méthane et l'anhydride car- bonique ou la vapeur d'eau, ce qui peut être avantageux dans le Cas ou de l'anhydride carbonique estrenvoyé dans le cycle d'opérations dans une proportion importante au générateur, ou lorsque de la vapeur d'eau est ajoutée à celui-ci.
Pour l'opération de traitement synthétique du pro- cédé, on peut utiliser l'un quelconque ce plusieurs agents de coptact, tels que des argiles et bauxites traitées par un acide des Catalyseurs de cracking synthétique et de l'alumine activée , Le procédé de régénération d'un catalyseur épuisé, consistant à brûler le dépôt carboné au moyen d'oxygène, perme.t d'utiliser ce carbone,
<Desc/Clms Page number 20>
EMI20.1
qui ::c'e3t formé aux dépens 8 hydrocarbures gazeux soumis au procéda S 3 qui ordinairement, car CO!:lOl':: t i 0.1 avec de l'air, serait perdu dans les saz 8'6c:12. opant ':U::1;.; l'at,c.os).10l.e . L,' procédé selon l'j).1V2.: ,tio,L .;,il'iJ!.'iillv par conséquent une telle J:-''rt'3 et CC.'lt'rii.);':8 .'.
J, z. t tà Lld'8 U:1 haut el :r": d'utilisation ::1.c,:; .1Yc5.roc:'1l'Ju::::::s gazeux erriployes co:,1-àie matière prer,üèJ."e. ;:1 outre, l'a Os en Ce d'U:1 ":;i'8L1'-: volume d'azote atiàcspiaÉ riçue Jertlev le .1'sla,1;e des jaz ciuittan-t les zones de traasfornmtion et :le l' D.'i'8.tiot1. de l'appareil de traitement cat8.lltig,ue . Dans un système utilisaat le principe de catalyse par fî!zid.ificatior,un tel méla.1.¯>: supprinc des séparateurs coûteux de ca tEA1,1- :;;.3UL'3, 1:0.1' exemple des séparateurs cyclone et des appa- rails de précipitation électrique. L'utilisation d'oxy,B:1e OUl." 18 régénération du catalyseur diminue également le dimensions de l'installation.
J:1 réalise par Co:!SßtaF,:t des économies marquées dans le; freis d'installation et
EMI20.2
.à'eàtreti#a, Tout technicien de la régénération de catalyseurs
EMI20.3
épuisés, du type destiné à 1" opérât ion de déshydratation, comprendra que la combustion du dépôt carboné sur les particules de catalyseur épuisé doit être effectuée au- dessous de la température de désactivation du catalyseur choisi. La température de désactivation, c'est-à-dire le point auquel commence la détérioration thermique ou désactivation du catalyseur,. varie avec le Catalyseur utilisé .
En général, la température de désactivation est voisine de 590 C, mais certains catalyseurs, par exemple
EMI20.4
du type alumine-silice synthétique ont des tempésatures de désactivation allant jusqu'à 700 C environ.. En aucun cas, toutefois, la température de régénération ne doit
EMI20.5
descendre au-dessous d'environ 4&5 'S.
lin régénérant le catalyseur épuisé avec de l'oxygène sensiblement pur, on peut utiliser des serpentins ou tubes de refroidissement pour régler la température dans les limites désirées,nais
<Desc/Clms Page number 21>
de préférence, lorsqu'on utilise un catalyseur fluidi- fié, on peut effectuer un réglage thermique par le régla- ge des vitesses d'introduction d'oxygène'et de circulation du catalyseur entre la zone de régénération et une zone d'évacuation de chaleur, par exemple la zone de transfor- mation endothermique 43 représentée sur le dessin ou un refroidisseur courant pour des catalyseurs fluidifiés.
Bien qu'il aitété décrit une forme de réalisation préférée de l'invention et des variantes de celle-ci, il est bien entendu que celles-ci ont été données uniquement à titre d'exemple et qu'on peut, sans s'écarter du prin- cipe ni du cadre de l'invention, y apporter de nombreuses modifications.
REVENDICATIONS.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.