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Procédé et appareils pour la fabrication de gaz de pétrole.
La présente invention est relative à un nouveau procédé de fabrication de gas de pétrole ou d'huile, et vise plus particulièrement un procédé perfectionne de fa- brication de gaz de pétrole par pyrolyse des huiles de pétrole avec régénération de chaleur.
Le gaz de pétrole ou gaz d'huile a été fabriqué depuis de nombreuses années par des procédés au cours
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desquels l'huile de pétrole est vaporisée et phrolysée, en présence d'un diluant gazeux tel que la vapeur d'eau, dans des zones à accumulation de chaleur. On commence par chauffer une ou plusieurs zones en faisant brûler un com- bustible dont on fait passer les produits de combustion chauds à travers la ou les zones, puis, lorsque celles-ci sont suffisamment chauffées, on vaporise de l'huile, que l'on pyrolyse en présence d'un diluant gazeux pour la convertir en gaz fixes grâce à la chaleur accumulée dans la zône.
A la fin d'une opération de gazéification, on chauffe de nouveau la zone, et l'on effectue une nouvelle gazéifi- cation, et ainsi de suite* Ce mode de chauffage peut être appelé "chauffage cyclique" pour le distinguer par exemple de la vaporisation d'huile dans une cornue dans laquelle on fournit de la chaleur de façon continue à l'huile di- rectement à partir d'une source de chaleur. Pour être cor- rectement pyrolysée, l'huile vaporisée ne doit pas seule- ment craquer en fragments moléculaires, mais les produits de craquage doivent être maintenus dans une zône chauffée pendant un temps suffisant pour que la phase gazeuse at- teigne un état d'équilibre, les fragments moléculaires, fortement réactifs, se transformant en constituants ga- zeux à molécule stable.
Pour assurer cette transformation, on souffle l'huile vaporisée craquée, depuis la zône ini- tiale de vaporisation et de craquage, dont la température est relativement élevée, à travers un circuit à accumulation de chaleur, dite "zone de fixation". La température dans cette zône de fixation doit être réglée de telle sorte que sa valeur moyenne soit relativement basse par comparaison avec celle de la zone de combustion-vaporisation dans la- quelle ont lieu la vaporisation et le craquage initial de l'huile, la température maximum régnant près de la zone de combustion-vaporisation et décroissant progressivement
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vers l'extrémité de sortie* Au moment où les vapeurs ont atteint l'extrémité de sortie ou aval, relativement plus foide, de la zone, le gaz a été fixé et peut alors être refroidi,
avec élimination des constituants condensables.
C'est ainsi que dans le procédé industriel actuel,,on prévoit une zone de combustion-vaporisation, qui est souvent constituée simplement par la cellule gazogène-carburatrice d'une installation de production de gaz à l'eau carburas et d'autre part un circuit d'ac- cumulation de chaleur, souvent constitué par le "surchauf- feur" de l'installation de production de gaz à l'eau car- burée. La zone de combustion-vaporisation n'est pas autre chose qu'une chambre ménageant un espace entouré par des parois résistant aux hautes températures en matière con- ductrice de chaleur, chambre dans laquelle on injecte, dans le rapport correct pour en permettre la combustion, un combustible tel que du goudron, du gaz ou de l'huile, et d'autre part de l'air, et ou.l'on fait brûler ce mé- lange.
Les produits de combustion à haute température é- chauffent les parois de la chambre, et sont entrainés à travers le "surchauffeur" dans lequel la chaleur est em- magasinée dans un empilage en matière céramique, d'ou ils sont évacués vers la cheminée* Cette phase de l'opération est dite "soufflage". Ensuite l'huile, en général avec un peu de vapeur d'eau, est admise dans la zone de combus- tion-vaporisation où l'huile est vaporisée et craquée, et le mélange balaie l'empilage chaud où il se fixe à l'état de gaz permanent, et de là passe au laveur. Ce stade de l'opération est appelée "gazéïfication". Ces stades sont répétés de façon continue aussi longtemps qu'il le faut pour les besoins de la production de gaz.
En général; l'appareil est purgé avec de l'air ou de la vapeur d'eau entre le "soufflage" et la "gazéification", ou entre la "gazéification" et le "soufflage", ou à la fois à ces
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deux moments, pour en éliminer les produits indésira- bles, ou récupérer les gaz restant dans l'installation et empêcher l'accumulation de mélanges explosifs* Il existe de nombreuses variantes au procédé industriel es- quissé ci-dessus, mais toutes reposent sur la même suite d'opérations.
Ce mode opératoire impose certaines limita- tions dont la gravité devient de plus en plus grande.
En premier lieu, les procédés industriels actuels ne peuvent utiliser avec succès que des huiles à faible carbone résiduel dans le stade gazéification. Par exem- ple, les huiles cintenant plus de 6 à 7% de carbone libre, déterminé par l'essai Conradson décrit en détail par la sui- te, ne peuvent être utilisés avec succès dans le stade de gézéification parce que le carbone qui se dépose sur les empilages dans la partie de la zone de fixation qui avoisi- ne la zône de combustion-vaporisation, finit par obstruer l'installation* Ainsi, on ne peut utiliser que des huiles à faible carbone résiduel, huiles relativement coûteuses par rapport aux huiles plus abondantes contenant une plus forte proportion de carbone Conradson, ou huiles à fort carbone résiduel.
Un procédé qui permettrait de fabriquer du gaz de pétrole en utilisant de l'huile à haut carbone en tant qu'huile de gazéification, devient de plus en plus désirable, depuis la mise au point et l'exploitation croissante des techniques de craquage catalytique et ther- mique dans l'industrie de raffinage du pétrole,techniques qui conduisent à des huiles résiduelles plus fortement craquées donnant elles-mêmes des proportions de carbone plus élevées après gazéification* L'économie de l'industrie gazière exige la possibilité d'utilisation satisfaisante des huiles résiduelles les moins chères que l'industrie pétrolière puisse fournir* De plus, même le carbone déposé sur les empilages au cours des opérations de production
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de gaz de pétrole actuelles représente une perte car il ne peut pas être utilisé dans l'installation,
et doit en être éliminé par des nettoyages périodiques, ou par soufflage intermittent d'air ou de vapeur. En outre, comme on l'a déjà signalé, les conditions optima dans l'installation sont celles qui comportent une zone de com- bustion-vaporisation à température relativement élevée; suivie d'une zone de fixation à température moyenne re- lativement basse par rapport à celle de la première zone, et dans laquelle la température décroit progressivement vers l'extrémité de sortie.
Or, ces conditions ne peuvent être remplies dans les procédés actuels qu'avec difficul- té, car la température dans l'ensemble de l'installation dépend pour la plus grande part de la combustion de l'huile lors du "soufflage", et qu'une vitesse de,combustion ré- glée en vue de fournir une température relativement élevée dans la zone de combustion-vaporisation entraine de ce fait même des températures indésirablement élevées dans le trajet ultérieur. Autrement dit, le niveau supérieur de température dans la zone de combustion- vaporisât ion doit être limité afin d'assurer les conditions requises de température dans la zône de fixation.
Il s'ensuit d'une part que la température dans la zone de combustion-vapo- risation ne peut être maintenue à un niveau aussi élevé qu'il serait désirable, et d'autre part que la température de la zone de fixation ne peut être maintenue aussi basse qu'il le faudrait ; il est impossible dans les tech- niques actuelles d'obtenir économiquement entre la zone de combustion-vaporisation et la zône de fixation un gradient de température relativement considérable, représentant les conditions de marche optima* Cet état de choses est encore aggravé du fait que l'air admis dans la zone de combus- tion-vaporisation au cours du "soufflage" exerce un effet réfrigérant sur la partie de l'appareillage que l'on
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désire maintenir à la température maximum.
Bien entendu, tous les inconvénients dont on vient de faire état s'a- joutent pour restreindre sérieusement les possibilités de l'appareil au cours de l'opération de gazéification Un d'autres termes, comme la température de la zone de com- bustion-vaporisation d'une part, ne peut pas être main- tenue aussi haut qu'on le voudrait, le rendement de la combustion au cours de la gazéification est moins bon ; et comme d'autre part les températures dans la zône de fixa- tion ne peuvent être maintenues aussi bas qu'on le voudrait, le rendement de la gazéification est moins bon au cours de l'opération de gazéification par suite d'un craquage trop poussé. Ainsi, les procédés actuels demandent à être perfectionnés dans le but de surmonter les limitations in- diquées ci-dessus.
Aussi, la présente invention se propose-t-elle comme but principal de fournir un procédé économique pour la fabrication du gaz de pétrole,supprimant ou évitant pour une large part les inconvénients sus-énumérés*
Ce procédé permet l'établissement facile entre la zone de combustion-vaporisation et la zone de fixation, de gradients de température favorisant la production d'une quantité maximum de gaz à haut pouvoir calorifique par unité de poids d'huile à gézéffier utilisée.
Ce procédé permet encore d'utiliser aisément, en tant qu'huiles à gazéifier, des huiles à fort résidu et les huiles à forte teneur en carbone Conradson.
Le procédé objet de l'invention assure un ren- dement meilleur par l'utilisation du carbone déposé dans l'installation au cours de l'opération de gazéification précédente, qui fournit ainsi une partie du combustible requis en vue de l'accumulation ultérieure de calories dans l'installation.
Enfin, les pertes de chaleur dues aux pertes
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de chaleur sensible dans le gaz produit sont maintenues à une valeur minimum.
D'autres avantages du procédé objet de l'inven- tion apparaîtront dans la suite de l'exposé.
L'invention a également pour objet un appareillage permettant la mise en oeuvre dudit procédé.
Conformément à l'invention, on prévoit un pro- cédé continu à régénération de chaleur pour la fabrication de gaz de pétrole par pyrolyse d'huiles de pétrole, pro- cédé consistant à emmagasiner des calories dans deux tra- jets communiquant entre eux, chauffés indépendamment l'un de l'autre, dont chacun est précédé par une z ône de com- bustion-vaporisation communiquant avec lui; à retrancher une partie de ladite chaleur accumulée ou emmagasinée de l'un desdits trajets en y faisant passer de l'air vers la zone de combustion-vaporisation communiquant avec lui , afin d'élever la température de l'air et de brûler le carbone déposé dans ledit trajet et dans ladite zône de combustion- vaporisât ion;
à admettre les gaz chauds résul- tants dans la zône de combustion-vaporisation précédent l'autre trajet à accumulation de chaleur en même temps que l'on y admit du combustible liquide; à brûler ledit combustible en présence de ces gaz chauds dans ladite zone de combustion-vaporisation, les produits de cotte combustion étant entrainés à travers ledit second trajet pour y accumuler de la chaleur; à admettre de l'huile de pétrole dans la zône de combustion-vaporisation précédent le second trajet; à vaporiser et pyrolyser ladite huile dans ladite zone de combustion-vaporisation et dans le second trajet sus-mentionné à accumulation de chaleur; à évacuer l'huile ainsi vaporisée et pyrolysée dudit second trajet, et à répéter cette série d'opérations, en inver- sant l'ordre des deux dits trajets à accumulation de la chaleur.
Ainsi qu'on l'indiquera plus loin, on admet .
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avantageusement un diluant gazeux dans la zône de com- bustion-vaporisation en même temps que l'huile de pétrole pendant le stade de gazéification.
L'invention sera bien comprise à l'aide de la figure 1 du dessin annexé qui illustre les principales phases d'un cycle opératoire complet du procédé objet de l'invention.
.J'après ce qui a été dit plus haut, on remarquera que suivant l'invention, on prévoit une paire d'unités de gazéification, chaque unité comprenant une zône de combus- tion-vaporisation et une zone de fixation des gaz; ces zones communiquant entre elles. Dans chaque unité, la suite d'opérations qui se produit, à savoir le "soufflage" et la "gazéification", est en gros semblable à ce qui se passe dans les procédés actuels, sauf que l'on fait passer de l'air à travers la zone de fixation et la zône de com- bustion-vaporisation de l'une des unités, depuis l'ex- trémité aval de la première vers la dernière, pré- alablement à son introduction dans la zône de combustion- vaporisation de l'autre unité.
Cette différence, néan- moins procure bien des avantages inattendus, en plus des résultats précédemment énumérés qu'elle permet d'atteindre En premier lieu, en faisant passer de l'air à travers une unité dans la direction précitée avant de l'admettre dans l'autre en vue de l'opération de "soufflage" ou de chauf- fage de cette autre unité; on établit dans la première unité un gradient de température plus important, la pré- parant ainsi aux stades de chauffage et de gazéification à venir.
Autrement dit, la température de la zone de fixa- tion de la première unité est notablement diminuée, depuis un point voisin de la zone de combustion-vaporisation communiquant avec elle, vers l'extérieur, c'est-à-dire vers son extrémité aval, de telle sorte au'au cours du "soufflage" ou chauffage ultérieur de cette unité, on
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peut assurer une combustion plus intense dans la zône de combustion-*vaporisation communiquante, d'où une température plus haute dans celle-ci, tout en maintenant une tempéra- ture moyenne relativement basse dans la zone de fixation, et avec une température décroissante depuis la zone de combustion-vaporisation jusqu'à l'extrémité aval de l'unité.
Liais tout aussi important est le fait que l'air traversant une unité dans la direction indiquée s'échauffe progressivement au fur et à mesure qu'il se rapproche du point de l'appareil où les dépôts de carbone accumulés de la gézéïfication précédente sont les plus épais..l'air chaud provoque la combustion de ce carbone précédemment déposé ce qui non seulement fait disparaître celui-ci, mais élève la température des gaz résultants à un niveau encore plus élevé juste avant leur admission dans la zône de combustion- vaporisation de l'autre unité.
Ceci ne supprime pas seule- ment le refroidissement dû à l'admission d'air frais dans la zone de combustion-vaporisation de l'autre unité, mais assure aussi une combustion plus efficace du combustible qui y est contenu. n outre,comme les gaz chauds admis dans la zone de combustion-vaporisation contiennent une quantité relativement élevée de chaleur sensible, tant par suite de la chaleur enlevée à la première unité que par suite de la combustion du carbone qui y était déposé, il faudra brû- ler d'autant moins de combustible lors du "soufflage" ou du chauffage, dans la seconde unité. Cette réduction de la quantité de combustible nécessaire augmente d'ailleurs avec la quantité de carbone déposé par l'huile de gazéification carbone qui est brûlé à son tour lors du préchauffage de l'air.
On peut voir ainsi que les avantages du procédé objet de l'invention sont nombreux* Non seulement il permet l'utilisation d'huile moins coûteuse dans le stade de ga- zéïfication, mais encore plus la qualité de l'huile utilisée est bon marché, c'est-à-dire plus est élevée la quantité
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de carbone qui se dépose au cours du craquage, plus faible sera la quantité de combustible nécessaire.
On remarquera aussi d'après ce qui précède que les températures élevées se concentrent ou se localisent dans la partie de chaque uni- té où elles sont le plus nécessaires, à savoir dans les zones de com- bustion-vaporisation et dans la partie de la zone de fixation qui avoisine immédiatement chaque zone de combustion-vaporisation ;
que les températures les plus basses s'établissent là où elles sont le plus avantageuses,à savoir dans la zone de fixation, la température décroissant progressivement vers leur extrémité aval.On obtient en définitive un meilleur rendement de combustion du combustible dans chaque zone de combustion-vaporisation au cours du stade de "souffla- ge" ou chauffage de l'unité envisagée,et un meilleur rendement de gaz ification avec un excès de craquage moindre dans chaque unité au cours du stade de gazéification qui lui correspond.
La figure montre deux unités de gazéification d'huile 10 et 11 dont chacune comporte une zone de combustion-vaporisation 114-et 15 respectivement, et un trajet à accumulation de chaleur ou zone de fixation, 12 et 13 respectivement. Sur cette figure,on a désigné par 19 des conduites aboutissant à une cheminée, par 20 des conduites me- nant à un laveur,par 21 des conduites d'introduction de combustible liquide,par 22 des conduites d'introduction de diluant gazeux,par 23 des conduites d'introduction d'air et enfin par,24 des conduites d'in troduction d'huile à gazéifier.On voit en la. des moyens pour introdui re sélectivement de l'air dans l'extrémité aval de chaque unité.
A cet effet on a représenté à titre d'exemple en la, des condui- tes aboutissant à l'extrémité aval de chaque unité 10 etl et reliées à une source d'air commune par l'intermédiaire d'un robinet à deux voies 1$.Grâce à cette disposition,l'air peut être dirigé sur l'une ou l'autre des unités suivant les besoins ou complètement coupé.Les phases suivantes représentées en lb, 1c et ld montrent le sens d'é- coulement de l'air, ou , si aucun sens....................
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n'est indiqué, cela veut dire qu'il n'y a dans cette phase aucun écoulement d'air* De même, la montre un moyen per- mettant l'évacuation sélective des matières des différentes unités.
Comme on l'a représenté en la, à titre d'exemple, on prévoit des conduites distinctes depuis l'extrémité aval de chaque unité jusque un robinet à deux voies classique 16.
Par cette disposition, le gaz provenant des unités respec- tives peut être dirigé sur le laveur suivant les besoins.
Comme le montre la, on prévoit également les conduites u- suellos conduisant à une cheminée. Dans ce cas également, les phases suivantes représentées en 1b, le¯ et 1d montrent le sens de l'écoulement depuis chaque unité, Bien entendu, il existe une conduite reliant la zone de combustion-vapo- risation de chaque unité à la sone de combustion-vaporisa- tion de l'autre* Le sens de l'écoulement à travers cette conduite est indiqué en la, 1b, le et 1d.
Bien que chaque unité de gazéification soit sur cette figure représentée sous la forme d'un ensemble uni'taire, il doit être entendu que la sone de combustion-vaporisation de chaque unité pourrait être constituée par un appareil distinct ou une cellule, par exemple un gazogène-carburant classique du type utilisé actuellement dans l'industrie du gaz d'huile ou du gaz à l'eau carburé, et chacun desquels communique avec une zone de fixation distincte telle qu'un "surchauffeur" du type utilisé actuellement dans ces mânes industries.
La figure n'illustrant que les phases principales d'un cycle opératoire complet,, il doit être entendu que l'installation a déjà été chauffée pour faire démarrer l'opération, à la manière ha- bituelle, en faisant brûler du combustible liquide tel que de l'huile, du goudron ou du gaz, dans chaque zone de com- bustion-vaporisation, et en injectant les gaz de combustion chauds à travers les zones de fixation respectives.
Les unités 10 et 11 peuvent être reliées à une cheminée commune
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ou, mieux, à des cheminées séparées pour éviter les vannes "chaudes", et peuvent être raccordées soit à un laveur com- mun, soit à des laveurs distincts* Bien que les zones de combustion-vaporisation 14 et 15 aient été représentées, pour plus de commodité, sous la forme d'appareils séparés., il sera entendu que, puisque la conduite qui les relie est de grande section pour pouvoir véhiculer les gaz chauds, les zones de combustion-vaporisation 14 et 15 et leur conduite de communication peuvent être réunies en une chambre unique.
Comme on le voit en la, le cycle peut, après que chaque unité ait été chauffée, être mis en route en faisant passer de l'air à travers l'une des unités, 10 dans le cas actuel, depuis son extrémité aval c'est-à-dire l'extrémité par laquelle le gaz de pétrole produit quitte l'unité, à travers la zone de fixation 12 et la zone de combustion- vapori sation 14, respectivement. Pendant ce passage, l'air s'échauffe progressivement et en même temps refroidit la zone de fixation 12 en absorbant une fraction de la chaleur qui y est emmagasinée.
L'air chaud provoque la combustion des dépots de carbone accumulé dans l'unité 10 et notamment dans la zone de combustion-vaporisation 14 et dans la partie de la zône de fixation 12 qui avoisine celle-ci, où les dépots de carbone sont les plus épais* Ainsi, le carbone déposé dans la zone de fixation 12 et dans la zone de com- bustion-vaporisation 14 ne se trouve pas seulement éliminé mais encore fournit une partie du combustible nécessaire pour chauffer la zône de combustion-vaporisation 14 et l'u- nité 11. Le mélange gazeux chaud résultat! est alors admis à la zone de combustion-vaporisation 15 de l'unité 11 en même temps qu'on y ajoute un combustible liquide*.
Grâce à la grande quantité de chaleur sensible contenue dans les gaz pénétrant dans la zone de combustion-vaporisation 15, il faut moins de combustible pour chauffer l'unité 11, et ce
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combustible est lui-même brûlé avec un rendement plus grand* On peut fournir de l'air supplémentaire en plus de celui admis en provenance de l'unité 10, dans la zône de combustion-vaporisation 15, si on le juge nécessaire.
Les produite de combustion provenant de la zone de combus- tion-vaporisation 15 sont entrainés à travers la zône de fixation 13, emmagasinant de la chaleur. Mais comme l'unité 11 vient d'être balayée par de l'air de le, même façon que l'unité 10. comme on l'a vu ci-dessus, une quantité de chaleur relativement importante, avec des températures élevées correspondantes, se concentre dans la zone de combustion-vaporisation 15 et dans la partie de la zone de fixation 13 qui avoisine celle-ci, tandis que les tem- pératures dans la sone de fixation 13 tombent rapidement vers l'aval.
La phase principale suivante est représentée en 1b où l'on introduit simultanément de l'huile à gazéifier, et avantageusement aussi un diluant gazeux le plus souvent de la vapeur d'eau, comme on le voit en 1b, dans la zône de combustion-vaporisation 15 dans laquelle l'huile se vaporise et où un craquage notable de l'huile ainsi vapo- risée a lieu. Si on le désire, de l'huile, ou de l'huile en même temps que de la vapeur d'eau, peuvent aussi être introduites simultanément dans la zône de combustion-vapo- risation 14 de l'unité 10 et entrainées à travers les con- duites jusque la zône de combustion-vaporisation 15 de l'unité 11.
Pendant cette phase, l'huile est transformée en constituants de gaz de pétrole, constituants condensables tels que goudron, "huile morte" et huile légère, et carbone libre, ce dernier se déposant pour la plus grande part sur les parois de la zône et sur les empilages dans celle-ci.
Par suite des hautes températures régnant dans la zone de combustion-vaporisation 15, une petite partie de la vapeur se décompose, avec le carbone dans l'huile, en gaz à l'eau, c'est-à-dire en hydrogène plus oxyde de carbone. Cependant, @
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la fonction principale de la vapeur consiste à réduire la pression partielle des gaz formés et à servir de milieu transmetteur de chaleur entre les surfaces chaudes des zones et l'huile vaporisée. Pendant son passage dans la zone de fixation 13, les fragments moléculaires réactifs de l'huile craquée sont transformés ou "fixés" en molé- cules stables d'hydrocarbures gazeux.
Grâce à la diminution progressive des températures dans la zone de fixation 13 ainsi qu'à la température moyenne de la zone de fixa- tion 13, plus basse que celle régnant dans la zone de fixa- tion dans los procédés classiques, la fixation du gas est facilitée et le risque d'un excès de craquage est réduit.
De plus, et pour la mené raison, le gaz chaud cède une par- tie de sa chaleur sensible à la zone 13, et cet appoint de chaleur est utilisé dans les stades suivants pour pré- chauffer l'air de l'unité 10. Ceci signifie évidemment que la chaleur sensible récupérée dans la zone 13 n'est plus perdue comme elle l'était dans les procédés antérieurs, et la température du gaz quittent la zone 13 peut être inférieure d'une centaine de degrés centigrade ou davantage à celle du gaz de pétrole quittant la zone de fixation des procédés actuels, pouvant varier dans le procédé de l'in- vention de 538 à 760 environ.
Le gaz formé dans l'nnité 11 peut alors être traité par les méthodes bien connues dans l'industrie gazière, en le soumettant aux opérations classiques de refroidissement et de condensation* Normalement, le gaz chaud est envoyé dans un laveur qui n'est pas autre chose que le condenseur primaire dans lequel le gaz est refroidi en-dessous du point d'ébullition de l'eau, et les consti- tuants condensables tels que le goudron et autres hydrocar- bures en sont séparés* Comme on l'a signalé. on peut avan- tageusement utiliser un laveur commun de capacité calculée pour pouvoir recevoir les produits provenant des deux unités.
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Su la figure, le et ici représentent une répéti- tion des opérations ou stades esquissés ci-dessus, mais l'ordre des unités étant inversé. Conue on le voit en le, de l'air est envoyé à travers la zone de fixation 13
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et la zone de c ombust ion- vaporisât ion 15. Consno dans les stades déjà décrits, le carbone déposé au cours de l'opé- ration de gazéification précédente brûle et les gaz chauds sont admis dans la zone de combustion- vaporisation 14 en même temps que l'on y admet un combustible liquide. Celui- ci est brûlé en présence des gaz chauds et les produits de la combustion balaient la zone de fixation 12, y accumu- lant de la chaleur, puis passent à la cheminée.
L'huile de gazéification et le diluant sont ensuite admis ensem- ble dans la zone de combustion-vaporisation 14 où l'huile est vaporisée et craquée comme décrit plus haut. L'huile vaporisée et le diluant balaient la zône de fixation 12 où le gaz se fixe et est récupéré de la manière déjà indiquée.
Ce procédé se poursuit bien entendu par une répétition du cycle commençant par le stade la.
Comme on l'a déjà signalé plus haut,la figure 1 ne montre que les principaux stades du procédé et il doit être entendu qu'il est possible, et même préférable, de procéder à des "purges" appropriées entre deux ou davantage de ces stades successifs. Par exemple, entre les stades la et lb et entre le et ld, on envoie avantageusement un courant d'air dans le sens indiqué sans introduire de com- bustible dans les zônes de combustion-vaporisation res- pectives. Ceci a pour effet d'éliminer de l'installation les produits nuisibles formés par la combustion du combusti- ble avant le début du stade de gazéification. De même, entre les stades lb et le¯ , et-entre ld et la, on envoie avan- tageusement un courant de vapeur d'eau à travers les uni- tés respectives dans le sens indiqué pour débarrasser l'installation de gaz de pétrole.
Dans cette opération de
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purge, il est avantageas également d'admettre un courant de vapeur depuis l'extrémité aval de l'unité dans laquelle on vient de fabriquer du gaz de pétrole, afin d'assurer l'absence de tout mélange explosif de gaz et d'air lors du "soufflage" ou stade de chauffage suivant.
Pour ce qui est de l'appareillage utilisable, chaque partie, c'est-à-dire la zône de combustion-vapori- sation et la zone de fixation, peut être semblable à celles actuellement utilisées dans l'industrie de gazéi- fication. Comme on l'a signalé plus haut, la zône de com- bustion-vaporisation peut être constituée par tout appa- reil bien connu convenant à ce but, par exemple par la section carburante de l'appareillage classique de pro- duction de gaz à l'eau carburé, ou bien par l'un des dis- positifs gazogènes-carburateurs combinés des installations classiques de gae de pétrole.
Essentiellement, la zône de combustion-vaporisation n'est qu'une chambre en matière conductrice de chaleur, capable de résister aux hautes températures, par exemple en briques réfractaires argileu- ses, briques au carborundum, etc, destinée à la combustion de combustible liquide de chauffage, et, après chauffage suffisant, à la vaporisation de l'huile de gazéification.
Les parois de la chambre ont d'ordinaire une surface assez grande pour emmagasiner les calories nécessaires à la vapo- risation ultérieure et au début du craquage de l'huile de gazéification. La chambre peut être complètement vide, ou bien une partie peut être garnie d'empilages en céramique, telle que briques réfractaires argileuses, briques au car- borundum, etc. , permettant l'accumulation de chaleur sen- sible.
Ainsi qu'il est d'usage, la zone de combustion- vaporisation est munie d'un brûleur convenant au type par- ticulier de combustible utilisé. Normalement, ce brûleur consiste essentiellement en une ou plusieurs buses injec-
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tant le combustible dans la zone de combustion-vapori- sation. Le brûleur peut être pourvu de moyens permettant de mélanger l'air introduit avec le combustible avant injection dans la zone de combustion-vaporisation, ou encore tout ou partie de l'air peut être admis séparé- ment dans cette zone. En tout cas, l'air et le combus- tible sont admis vers les zônes de combustion-vaporisa- tion dans des proportions assurant une bonne combustion du combustible dans ces zones.
Pour ce qui est de l'air envoyé dans une unité préalablement à son admission dans l'autre unité au cours des stades de chauffage, il faut que l'air envoyé à tra- vers la première unité soit au moins en quantité suffisante pour y brûler le carbone. Si le voluno d'air envoyé dans la première unité est juste suffisant pour y brûler le carbone, on pourra ajouter un volume d'air supplémen- taire dans la zone de combustion-vaporisation dans laquel-- le a lieu la combustion du combustible liquide, en quen- tité suffisante pour assurer la combustion de ce combus- tible, !)'autre part, on pourra envoyer dans la première unité une quantité d'air excédentaire par rapport à celle requise pour y brûler le carbone déposé,
auquel cas le volume d'air supplémentaire requis diminuera d'autant.
Ainsi, la quantité d'air passée à travers la première u- nité peut être suffisante non seulement pour brûler le carbone qui y est déposé, mais aussi pour y entretenir la combustion d'au moins le plus grande partie, et même de la totalité du combustible liquide admis dans la sone de combustion-vaporisation*
Le trajet à accumulation de chaleur ou "zône de fixation\1 peut être constituée par tout appareil bien connu utilisé à clos fins analogues dans l'industrie du gaz de pétrole ou du gaz à l'eau carburé - Cette zone
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est essentiellement constituée par une arable chambre en matière résistante aux hautes températures, comme de la brique réfractaire,
dont l'intérieur est pourvu d'un grand nombre de passages à travers lesquels la matière gascuse doit circuler* D'ordinaire, l'intérieur est garni d'un empilage de matière réfractaire corme de la brique réfractaire argileuse, la partie des empilages devant supporter les températures les plus élevées, c'est-à-dire la partie la plus voisine de la zone de combustion-vapo- risation étant faite en briques au carborundum, La sons de fixation est de volume suffisant pour permettre aux gaz circulants d'y séjourner jusqu'à leur transformation ou "fixation" en gaz de pétrole stables.
Les dimensions et la forme exactes de la zone de fixation seront déter- minées par des considérations bien connues dans l'indus- trie de la gazéification, entre autres par le débit désiré, la durée de séjour requise, etc.
Le combustible utilisé au cours du stade de "soufflage" ou de chauffage pour emmagasiner de la chaleur dans chaque unité, ainsi qu'on l'a précédemment indiqué; peut être constitué par tout combustible liquide couram- ment utilisé dans l'industrie de la gazéification, comme les huiles de pétrole, les goudrons, les gaz, etc, En gé- néral, le combustible utilisé sera une huile de pétrole; diverses huiles sont utilisables à cet effet, par exemple les huiles de four Nos. 2 et 3, les huiles résiduelles lourdes, etc.
Comme on l'a dit, le goudron, par exemple le goudron de gae de houille, le goudron de gaz à l'eau carburé, et le goudron de gaz de pétrole du type formé au cours de ce procédé, peuvent également être utilisés en tant que combustibles, auquel cas le combustible devra présenter une fluidité assez grande pour pouvoir être manutentionné au moyen du brûleur et injecté dans la zone de c ombus tion-vapori sat ion. La fluidité convenable peut
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être obtenue dans certains cas en chauffant le goudron ou éventuellement l'huile lourde ou encore par dilution à l'aide de liquide de même nature miscibles avec eux mais moins visqueux, ou encore par ces deux moyens à la fois.
Comme on l'a signalé plus haut, le procédé objet de l'invention permet l'utilisation en vue de la gazéification d'huiles de pétrole très diverses. Alors que les procédés antérieurs étaient limités à l'emploi d'huiles de pétrole contenant moins de 7%, et de pré- férence moins de 4%, de carbone Conradson, le procédé objet de l'invention convient très bien à l'utilisation d'huiles de pétrole contenant jusqu'à 13% de carbone Conradson ou même plus* On rappelle que le carbone Con- radson est défini par la proportion de résidu carboné restant après un cycle de chauffage normalisé auquel on soumet un poids détermine de l'huile considérée, confor- mément au mode opératoire décrit sous la désignation A.S.T.L. : D 189-36.
Jans ce mode opératoire, on chauffe un poids déterminé de l'huile à une vitesse bien déter- minée dans un creuset jusqu'à ce qu'il reste un résidu semblable à du coke, puis on chauffe ce résidu au rouge, On calcule la teneur de l'huile en carbone Conradson d'après le poids du carbone restant, en calculant le pour- centage de celui-ci par rapport au poids de l'échantillon d'huile soumis à l'essai.
Bien que le procédé objet de l'invention con- vienne tout partioulièrement à l'utilisation d'huiles allant depuis les gas-oils ou huiles diesel jusqu'à et y compris les huiles résiduelles plus lourdes, les huiles brutes et les huiles hydrocarbonées légères telles que le propane, le butane, le kérosène (lampant), etc.. peuvent aussi être utilisés si on le désire.
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insi qu'on l'a indiqué, il est avantageux d'in- troduire un diluant gazeux dans la zone de combustion-va- porisation en même temps que l'huile à gazéifier pour réduire les tensions partielles des vapeurs d'huile.
Ce diluant, s'il est utilisé, doit avantageusement se conden- ser facilement, c'est-à-dire à une température égale ou supérieure au point d'ébullition de l'eau, de sorte qu'au moins sa plus grande partie puisse être éliminée dans le laveur* Cependant, on peut utiliser si c'est nécessaire des condenseurs ayant une tempé rature plus basse.. Si la Vapeur est le diluant le plus couramment utilisé, tout ou partie du diluant peut néanmoins être constitué par des hydrocarbures gazeux tels que le méthane ou autres constituants gazeux résiduels, ayant pour la plus grande partie moins de quatre atomes de carbone, ou du gaz à l'eau, Les proportions relatives de diluant et d'huile de gazéification peuvent être très variables, ainsi qu'il est bien connu dans la technique.
Par exemple le rapport du diluant à l'huile de gazéification peut varier entre zéro et environ 1 partie du premier au second, en poids.
Le diluant, vapeur d'eau par exemple, peut ou non être surchauffé avant d'être mélangé à l'huile de gazéifi- cation vaporisée* Avantageusement, le diluant est cons- titué par de la vapeur d'eau surchauffée et il importe relativement peu, du point de vue de l'invention, que la vapeur ait été préchauffée jusqu'à sa température de surchauffe dans une zone bien distincte des deux unités, ou bien qu'elle soit surchauffée pendant son admission à la zone de combustion-vaporisation dans chaque unité et avant ou pendant son mélange avec les vapeurs d'huile de gazéification vaporisée* Dans la demande de brevet déposée
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par le présent demandeur le 3/J.1 llr sous le numéro 3 . r:
r70 il est décrit un procédé de fabrication de gaz de pétrole
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utilisant plusieurs unités de gazéification communicantes, à chauffage séparé, comme dans le procédé de la présente invention, et dans lequel la vapeur est préchauffée en vue du stade de gazéification dans l'une des unités en la faisant passer à travers l'autre unité dans le sens qui va de l'extrémité aval vers la zone de combustion-vaporisa- tion de celle-ci* Conformément au mode de mise en oeuvre préféré du procédé objet de ladite demande, le cycle opé- ratoire est acoompli en faisant passer de l'air à travers l'une des unités de la manière décrite dans la présente demande, préalablement à son admission dans la zone de combustion-vaporisation de l'autre unité,
et en préchauf- fant de la vapeur dans l'une des unités préalablement à son admission dans l'autre unité en vue du stade de ga- zéffication. La surchauffe de vapeur d'eau pour le stade de gazéification dans une unité, réalisée en la faisant passer à contre-courant à travers l'autre unité,' ne fait pas partie de la présente invention, mais fait l'objet de ladite demande précitée.
Les températures moyennes dans chaque unité sont semblables à celles utilisées dans les procédés classiques, étant comprises par exemple entre 620 et 1093 environ, de préférence entre 760 et 900 environ. Cependant, on conçoit que grâce au nouveau procédé décrite des tempé- ratures relativement plus hautes, par exemple supérieu- res de 50 à 2700 environ à celles obtenues dans le passée se trouveront localisées dans les zones de combustion-va- porisation de chaque unité; tandis que la température au voisinage de l'extrémité aval de chaque zone de fixation sera quelque peu inférieure, par exemple de 50 à 2700 en- viron, à celles utilisées dans les procédés classiques.
On a effectué une série d'essais au cours desquels on a fait passer de l'air à travers l'une des unités de la manière décrite ci-dessus avant de l'admettre dans l'autre unité, cette opération étant ensuite répétée en inversant
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l'ordre des unités, et en utilisant diverses huiles de pétrole en tant qu'huile de gazéification et combustible liquide. Dans un premier essai, qui dure plusieurs heures, on utilise une huile de pétrole ayant une teneur en carbone Conradson de 0,20% à la fois comme huile de gazéification et comme combustible liquide. Dans ce cas, il faut 0,136 litre d'huile comme combustible par mètre cube de gaz, et 1,62 litre d'huile en tant qu'huile de gazéification par mètre cube de gaz, ce qui fait en tout 1,76 litre d'huile par mètre de gaz.
Au cours d'un autre essai durant plusieurs heures, on utilise une huile de pétrole à teneur en carbone Conradson de 0,02%. Il en faut 0,117 1/mc de gaz en tant que combustible et 1,453 lime de gaz en tant qu'huile de gazéification, ce qui donne en tout 1,570 litres d'huile nécessaire par mètre cube de gaz produit. Dans un troisième essai, durant plusieurs heures, on utilise comme huile combustible et de gazéification une huile de pétrole ayant une teneur de 13,03% en carbone Conradson. II n'en faut que 0,032 1/mc comme combustible et 1,533 1/ne comme huile de gazéification, soit en tout 1,565 litre d'huile nécessaire par mètre cube de gaz produit.
On remarquera par conséquent que l'on peut'.utiliser non seulement des huiles fort carbone Conradson en tant qu'huile de gazéification,mais encore que plus la teneur de l'huile de gazéification en carbone Conradson est élevée, moins il est nécessaire d'utiliser d'huile combustible.
Bien entendu,on pourra modifier considérablement les détails de mise en,oeuvre de l'invention sans s'écarter de l'esprit de celle-ci.