<Desc/Clms Page number 1>
PROCEDE DE PRODUCTION DE GAZ D'HUILEO
La présente invention se rapporte à des perfectionnements rela- tifs à la fabrication d'un gaz combustible et plus particulièrement à des perfectionnements relatifs à la fabrication de gaz d'huile à partir d'une huile hydrocarbonée,
Dans les procédés antérieurs, on introduit habituellement une huile dans une zone chauffée dans laquelle on vaporise 1-'huile.,on la soumet au craquage et (ou) à la reformation en un gaz combustible stable. Dune manière générale 19 appareil de fabrication d'un gaz dhuile comporte un et fréquemment deux ou plusieurs zones chauffées génératrices de gaz pouvant fonctionner en série ou en parallèle et une zone de surchauffe dans laquelle les gaz d'huile sont fixés et stabilisés.
Le cycle des opérations comporte habituellement des périodes alternées de chauffage et de production de gaz.
Au cours de la période de chauffage une huile est brulée en présence d'air et les produits chauds de la combustion sont envoyés dans une zone génératri- ce et une zone de surchauffe., en leur fournissant de la chaleur qui est em- magasinée dans des matières réfractaires, par exemple des briques de ruchage., et qui est consommée au cours de la phase de production. Quand on a atteint des températures appropriées dans les zones de génération et de surchauffe on interrompt 12'arrivée de l'huile et de l'air de chauffage ét on introduit l'huile de charge dans le générateur où elle est transformée en gaz. Quand la température a diminué à un point tel que la production du gaz est sérieu- sement diminuéeon recommence le cycle général.
Outre les phases principales sus-mentionnées, on procède habituel- lement à des purges par vapeur entre ces phases pour nettoyer l'appareil en le débarrassant des gaz qui gêneraient la phase opératoire suivante. On peut également procéder à une insufflation d'air après la purge à la vapeur qui suit la phase de production du gaz. L'air insufflé en vue de la purge est
<Desc/Clms Page number 2>
habituellement introduit dans le générateur et envoyé dans l'installation.
Cet air effectue également la combustion du carbone accumulée ce qui main- tient 1-'installation propre.
Conformément à laprésente invention, la demanderesse a décou- vert que 1-'on peut tirer un meilleur partir de 1-'air insufflé et obtenir une plus grande efficacité si cette phase de l'opération est effectuée d'une manière différente et nouvelle. Comme on l'a indiqué ci-dessus 1-'air insuf- flé suit généralement la même direction générale dans l'installation que les gaz de combustion au cours des phases de chauffage et les gaz d'huile au cours des périodes de production du gaz. 0-lest ce qu'on appellera, pour des raisons de simplicité, le sens direct.
Dans ce mode opératoire, les gaz chauds provenant de la combustion du carbone éventuellement déposé dans 1-'installation vont dans la direction du surchauffeur c'est-à-dire en s'é- loignant des zones génératrices où il serait plus avantageux d'utiliser la chaleur. Conformément à la présente invention., Pair insufflé est dirigé en sens inverse dans l'installation et l'air insufflé et les gaz insufflés sont épuisés en partant du sommet ou des sommets d'une ou de plusieurs zones géné- ratrices. L'air insufflé en sens inverse peut être introduit au sommet de la zone de surchauffe et envoyé en sens inverse et en direction ascendante à travers une ou plusieurs zones génératrices.
Dans ce procédé nouveau, la chaleur contenue dans les gaz de combustion chauds provenant de la combus- tion du carbone ou autres résidus carbonés déposés est véhiculée en sens inverse dans l'installation et sert à élever la température des parties de l'installation qui ont été le plus refroidies au cours de 1-'opération pré- cédente de formation du gaz et qui;, par conséquent demandent un réchauffage plus grand. On voit donc que 1-'on obtient une efficacité et une économie plus grandes que dans le cas d'insufflation d'aier suivant les procédés habi- tuels.
D'autres avantages apparaitront de la description détaillée qui suit, ainsi que du dessin annexé.
Le dessin représente une vue schématique en élévation d'une in- stallation de gaz d'huile modifiée conformément à la présente invention.
Dans le dessin les références 11 et 12 représentent des généra- teurs de gaz d'huile dont l'un ou l'antre, ou tous les deux,, peuvent conte- nir 1-'empilage de briques classiques ainsi qu'il est montré en 13. Il est naturellement bien entendu que la présente invention peut être appliquée aux installations de gaz ne possédant qu'un générateur 12 par exemple, bien que le dessin représente un générateur double.
L'installation comporte un surchauffeur 14 pouvant contenir un empilage de briques 15.. Les bases des générateurs 11 et 12 communiquent mutuellement par la canalisation 16; un tuyau 17 fait communiquer la base du générateur 12 avec la base du surchauf- feur 14. Les tuyaux d'arrivée 18 et 19 munis de vannes permettent l'introduc- tion de l'huile de chauffage et de 1-'huile de charge aux sommets des généra- teurs 11 et 12. Les sommets des générateurs sont munis de tuyaux 20 et 21 d'arrivée de 1-'air nécessaire pour assurer la combustion de l'huile de chauf- fage ainsi qu'il sera décrit plus complètement par la suite. Le sommet du surchauffeur 14 porteune cheminée 22 communiquant avec l'atmosphère et munie de la soupape 23 de forme habituelle.
Un tuyau d'évacuation 24 part de la cheminée pour aboutir à un siphon à eau formant joint étanche de forme ordinai- re où les gaz d'huile sont lavés et refroidis pour en éliminer les goudrons et produits condensables. Les gaz lavés sont évacués de l'installation par le tuyau 26 muni d'une vanne et envoyée dans un gazomètre ou un collecteur de gaz. Les matières condensées et les autres impuretés sont retirées de la base du siphon 25 par le tuyau d'zvacuation 27 ou autre moyen connu.
On peut., si on le veut., installer des couples thermoélectriques 28 ou autres types d'indicateurs de température en divers points de l'instal- lation en vue d'assurer un contrôle convenable du procédé.
<Desc/Clms Page number 3>
Pour mettre en oeuvre le procédé de la présente invention,, on dis- pose une arrivée d'air 29 au voisinage du sommet du surchauffeur 14 et des cheminées 30 et 31 formant évents respectivement sur les générateurs 11 et 12. Les soupapes 32 et 33 de ces cheminées sont prévues dans le but quon exposera par la suite. Les cheminées 30 et 31 peuvent, si on le veut, être remplacées par une cheminée unique communiquant avec les générateurs 11 et 12.
L'appareil ci-dessus décrit peut être utilisé pour la production de gaz d9huile à partir d'huiles hydrocarbonées de la manière suivante. On commence par chauffer l'installation aux températures voulues en introdui- sant une huile de chauffage par les tuyaux 18 et 19 et de 1?air par les tuyaux 20 et 21. L'huile de chauffage est brulée aux sommets des généra- teurs 11 et 12 et les produits chauds de la combustion sont envoyés en direc- tion descendante dans les empilages de briques 13 auxquels ils fournissent de la chaleur. Les gaz provenant du générateur 11 passent par le tuyau 16 au bas du générateur 12 où ils se mélangent aux gaz chauds provenant du générateur 12.
Le mélange de gaz passe alors par le tuyau 17 au bas du sur- chauffeur 14, montent dans ce dernier et finalement sont évacués par la che- minée 22 dont la soupape 23 est ouverte, comme il est représenté sur le des- sin.
La température maximum désirée dans les générateurs varie suivant la nature et les caractéristiques du gaz d9huile désiré., la nature et les ca- ractéristiques de 1?huile de charge et le taux voulu de production. A ce sujet on a découvert que la capacité d'une installation de gaz d'huile peut être modifiée entre certaines limites en modifiant certaines conditions opé- ratoires sans modifier notablement les caractéristiques d'ensemble du gaz produit. Toutefois, pour ce qui concerne la présente invention., le domaine de température maximum des générateurs peut varier de 760 - 815 C.environ à 1150-1205 C environ. Les températures du surchauffeur sont généralement inférieures de 40 à 150 C à celles utilisées dans les générateurs.
La température voulue étant atteinte., on interrompt l'introduc- tion de l'huile de chauffage et on peut procéder à l'évacuation de linstal- lation des gaz de combustion par exemple par une courte purge par la va- peurcomme il est bien connu dans l'industrie. On introduit alors de l'hui- le de charge par les tuyaux 18 et 19, avec ou sans vapeur. L'huile de char- ge passe en direction descendante dans les générateurs où elle est trans- formée en gaz d9huile par craquage et autres réactions pyrolytiques.
Les gaz ainsi formés passent par les tuyaux 16 et (ou) 17 en direction de la ba- se du surchauffeur 14 et en direction ascendante dans ce surchauffeur où les gaz sont stabilisées et fixéso Les gaz d'huile sont alors envoyés par le tuyau d'évacuation 24, la soupape de l'évent 23 étant fermée., dans le syphon à eau 25 où les gaz sont lavés comme on l'a dit -si-dessus.
Au cours de la production du gaz d'huile ou stade de fabrication il peut se déposer dans les empilages de briques 15 une certaine quantité de carbone ou de matières carbonées. Ces matières carbonées peuvent prove- nir du craquage proprement dit de 1-'huile ou simplement du dépôt de carbone libre contenu à l'origine dans l'huile, généralement désigné sous le nom de "carbone Conradson".
Dans les procédés antérieurs de production de gaz d'huile de carbone déposé est parfois éliminé par combustion par introduction d'air, par exemple au moyen des tuyaux 20 et 21. Mais dans le présent procédé l'air nécessaire à la combustion ou élimination par quelque autre manière du carbone est introduit par le tuyau d'arrviée d'air 29 au sommet du sur- chauffeur 14. La vanne du conduit 26 et la soupape 23 de la cheminée sont fermées, ce qui. force l'air à cheminer en sens inverse dans l'installation, une certaine partie de Pair passant par le générateur 12 et une autre par le générateur 11. L'air et les gaz d'insufflation passent alors en sens in- verse respectivement par les cheminées 31 et 30 .et sont évacués.
Les van-
<Desc/Clms Page number 4>
nes 32 et 33 des cheminées de soufflage peuvent être réglées de manière à commander la proportion d'air de soufflage en sens inverse passant dans les générateurs 11 et 12. C'est ainsi que si une plus grande quantité de carbone et de matière carbonée est déposée dans le générateur 12 que dans le générateur 11, la vanne 32 de la cheminée d'évent n'est pas ouverte au- tant que l'est la vanne 31, de telle sorte qu'une plus grande quantité d'air passe dans le générateur 12.
L'air soufflé en sens inverse remplit plusieurs fonctions avanta- geuses. Comme on l'a indiqué ci-dessus, la chaleur obtenue par la combus- tion des dépôts carbonés est véhiculée en sens inverse en direction des sommets des générateurs au lieu de se déplacer en sens direct en direction du surchauffeur. Une notable quantité de chaleur est transportée du géné- rateur dans le surchauffeur par le gaz d'huile au cours de l'opération de production du gaz. Cette chaleur est généralement insuffisante pour pro- voquer une augmentation de 'température dans le surchauffeur au cours de la formation du gaz et elle est même habituellement insuffisante pour maintenir la température initiale à la base du surchauffeur.
Quoi qu'il en soit la chaleur est suffisante pour empêcher une diminution de température dans le surchauffeur aussi importante que celle qui se produit dans les générateurs au cours de la production du gaz. En d'autres termes, le surchauffeur ne se refroidit pas autant -que ne le font les générateurs. Il s'ensuit que lorsque on fournit de la chaleur à l'installation au cours du stade de chauffage qui. suit, c'est-à-dire le stade de soufflage, on peut obtenir dans le surchauf- feur une température plus élevée qu'on ne le veut et en fin de compte, en raison de l'accumulation de chaleur dans le surchauffeur, l'excès de chaleur est perdu par évacuation par la cheminée 22.
Dans la présente invention une grande partie de la chaleur transportée au surchauffeur au cours de la forma- tion du gaz est renvoyée aux générateurs par Pair soufflé en sens inverse que l'on introduit par le tuyau d'arrivée 29. Ceci permet d'entretenir un meilleur réglage de la température dans toute l'installation de telle sorte que l'on obtient un rendement opératoire plus élevé.
Si.,-pour une opération particulière, on le désire ou cela devient nécessaire, on peut introduire de l'air par le tuyau d'arrivée 29 et par l' un ou l'autre des tuyaux 20 ou 21, 15'air et les gaz étant finalement éva- cués respectivement par les cheminées 31 ou 30, de telle sorte que l'un. des générateurs se trouve soumis à une insufflation directe d'airs c'est-à-dire en direction descendante,l'autre générateur étant soumisà une insufflation inverse d'air, c'est-à-dire en direction ascendante.
Une autre variante de la présente invention comporte l'introduc- tion d'air par l'un des tuyaux d'arrivée 20 et 21, cet air passant en direction descendante dans un des générateurs, empruntant le tuyau 16 conduisant à 1' autre générateur qu'il traverse alors en direction ascendante et s'évacuant respectivement par les cheminées 31 ou 30.
Dans ces deux dernières variantes la chaleur obtenue par la com- bustion des matières carbonées déposées sur un des générateurs est transpor- tée dans 1-'autre, générateur.
Dans l'étude du dessin annexé, ce n'est que pour des raisons de simplicité que l'on a représentée la circulation, dans le présent procédé, comme,se faisant en sens ascendant ou descendant dans certaines zones. Dans la pratique certains procédés de fabrication de gaz d'huile se font dans un appareil d'une manière telle que le courant primaire passant dans les géné- rateurs se fait plutôt en sens ascendant qu'en sens descendant tel que repré- senté dans le présent dessin. Il est donc bien entendu que l'air soufflé en sens inverse signifie l'air soufflé en sens opposé au courant primaire du stade de chauffage et de production du gaz, que cette direction soit ascen- dante ou descendante.
On voit que le procédé suivant la présente invention permet d'obte-
<Desc/Clms Page number 5>
nir de notables économies dans l'utilisation et la récupération de la chaleur en vue de son réemploi dans la production de gaz d'huile, ce qui diminue la quantité dhuile de chauffage nécessaire et permet un contrôle beaucoup plus précis de la température dans 1-'installation.
Dans certains procédés antérieurs de fabrication de gaz d'huile on a proposé d'introduire de la vapeur,, à la fin de la période de produc- tion du gaz., par le sommet du générateur pour débarrasser l'installation des gaz d'huile. Cette purge à la vapeur peut produire une certaine quantité de gaz à Peau par réaction de la vapeur avec les matières carbonées éventuel- lement déposées et ce gaz est conduit directement à la chambre de lavage et se mélange avec les gaz d'huile produits dans l'opération de fabrication.
On effectue alors une purge par Pair en introduisant de Pair au sommet du générateur de manière à débarrasser l'installation des gaz de valeur qui y restent et qui peuvent avoir été produits au cours de la purge précédente par la vapeur. Cette opération est désirable pour recueillir les gaz rési- duels éventuels présents dans l'installation et elle est nécessaire pour en- lever les gaz combustibles de l'installation qui pourraient provoquer une ex- plosion quand on procède au stade suivant de chauffage.
La présente invention se distingue du procédé ci-dessus par le fait que l'air est introduit à une vitesse beaucoup -plus grande et en beaucoup plus grande quantité de manière à constituer,ce quon appelle tech- niquement un soufflage d'air. Le but et les résultats d'un soufflage d'air, par rapport à la purge par 1-'air décrite ci-demus, sont tout à fait diffé- rents. Une purge a-essentiellement pour but d'entrainer un gaz en dehors d'une zone en introduisant un gaz différent dans cette zone et Bile ne pro- voque pas, à un degré appréciable, de transfert de chaleur ou d'élimination des résidus carbonés., lesquels restent dans l'installation.
D'antre part un soufflage d'air, tout en remplaçant bien entendu les gaz présents, est d'une telle force et d'une telle ampleur qu'il transfère efficacement la chaleur et détruit par combustion pratiquement la totalité des -matières carbonées.
Les produits d'un soufflage d'air liront pratiquement aucune valeur calorifi- que et pour cette raison peuvent être évacués,par exemple par les évents 30 et (ou) 31, alors que les gaz enlevés par la purge par Pair possèdent une certaine valeur calorifiqueet sont par conséquent renvoyés au gaz d'huile produit.
La vitesse réelle de 1-'air et (ou) la durée du soufflage d'air sont déterminées par la capacité de chaque installation particulière de fa- brication de gaz d'huile. D'une manière générale pour une installation don- née, un soufflage d'air aura une vitesse plus grande qu'une purge d'air. C' est ainsi qu'un soufflage d'air est généralement effectué à une vitesse de 40 à 150 % plus grande que la vitesse d'une purge d'air dans la même instal- lation. Généralement une augmentation de 50% dans la vitesse donne tout les résultats désirés.
Dans la pratique, quand le débit d'une purge d'air peut varier de 140 à 255 mètres cubes environ par minute$ celui d'un soufflage variera de 0340 à 390 mètres cuves environ par minute. Indépendamment des plus grandes vitesses appliquées au cours dun soufflage d'air, sa durée est beaucoup plus grande que celle dune purge. Celle-ci dure habituellement 5 à 10 secondes environ alors qu9un soufflage d'air dure de 25 à 60 secondes environ, ou même plus, La durée la plus courte de 25 secondes environ peut être fréquemment utilisée quand on emploie une huile de charge de faible te- neur en carbone alors qu'on utilisera habituellement une durée de 60 secondes ou plus avec une huile de charge à forte teneur en carbone.
On voit donc de ce qui précède que l'association d'une plus grande vitesse et dune plus longue- durée dans le soufflage d'air comparativement à une purge d'air aboutit à 1?introduction de deux à vingt cinq fois plùs d'air environ que dans le cas de la purge.
Bien que l'invention ait été décrite en se reportant particuliè- rement au dessin annexé, il est bien entendu que celui-ci est purement il- lustratif et nullement limitatif.