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SOCIETE : METALLGESELLSCHAFT AKTIENGESELLSCHAFT, résidant à FRANCFORT s/M. (Allemagne).
(Mandataire: E. LAGUESSE-HAMAL).
PROCEDE POUR LE RAFFINAGE CATALYTIQUE DES HYDROCAR-
BURES.
(ayant fait l'objet de demandes de brevet déposées en Allemagne les 26 mars 1955 (revend. 23 à 25) et 7 avril 1955 (revend. 26 à 30) - déclaration de la déposante).
Lettre rectificativejointe pour valoir comme de droit, à la date du 23 avril 1956 : II y aurait lieu d'apporter, à la page 19 lère ligne, ainsi conçue : "d'ébullition élevé, par exemple de L'oxydede phényle.
Cette" la correction suivante : au lieu de l'oxyde de phényle il y a lieu de lire : l'éther diphénylique.
La ligne doit être lue comme suit : "d'ébullition élevé,par exemple de l'éther diphénylique. Cette"
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La présente invention est relative à un procédé de raffina- ge catalytique des hydrocarbures ou des Fractions 'de ceux-ci en présence d'hydrogène tout ,en employant des catalyseurs stables au soufre. Ces hydrocarbures ou fractions d'hydrocarbures se pré- sentent par exemple lors de la cokéfaction, de la carbonisation
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incomplète ou de la gaz6ificatioti ,tc:: charbon j, 1'-:3 1iGni tr':J, des schistes oléircres ou au troc l:Ol.')u8tlbLn.: aoliduu ',Il au:;3i. lors du traitement de coabuntiblos J Lqu3 3c.s, tels ctur: 1.: - >6tro- le, le goudron, l'huile do c;oJ.)fh'lHL ou autres cor.nfu:t:it3:L.; '.:1.d.- laires.
Pour le truitoiaont suivant l'l.nvcil!;iI)1', entrent par exemple en considération coma hydrocarbures, 1,)r; bcn:-;ols, lus essences minérales, les huiles Diesel, les huiles moyennes, ou leurs fractions, et d'autres hydrocarbures, de préférence ceux dont le point d'ébullition va jusqu'à 3600 ou plus haut, par exemple 500 . L'hydrogénation catalytique détruit la noci- vité des composés organiques du soufre, de l'azote et de l'oxy- gène, des résinigènes et d'autres impuretés semblables, qui sont contenus dans les hydrocarbures.
L'invention a pour objet d'utiliser en vue de cette hydrogénation catalytique, des gaz contenant de l'hydrogène, tels que le gaz d'éclairage, le gaz de cokerie, le gaz de combustion incomplète, le gaz à l'eau, les gaz qui se présentent lors du raffinage de la régénération ou de la stabilisation des pétroles et autres combustibles li- quides, le gaz de fin de synthèse ou gaz de circuit, ou d'au- tres gaz similaires, qui, outre de l'hydrogène, contiennent comme constituants principaux de l'oxyde de carbone, du métha-
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ne ou d'autres hydrocar#Y;
.es à bas point d'ébullition, en par- ticulier des hydrocarbures gazeux, et le cas échéant de l'anhy- dride carbonique, de l'azote, de la vapeur d'eau, ou deux ou plusieurs de ces matières, et qui permettent de procéder à l'hydrogénation catalytique de manière telle que sont élimi- nées ou du moins diminuées très sensiblement les formations, inévitables jusqu'à présent, de dépôts et d'incrustations dans les vaporisateurs, échangeurs thermiques, réchauffeurs, condui- tes et autres installations utilisées, ainsi que sur les cata- lyseurs.
Un autre objet de l'invention consiste à conduire le
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processus de manière que les catalyseurs utilisés aient une durée de plusieurs mois. Ensuite, l'invention a pour but de donner aux gaz utilisés pour l'hydraugénation catalytique, soit avant soit pendant le raffinage catalytique, des propriétés qui* rendent les gaz particulièrement appropriés au raffinage.
Un autre objectif de l'invention est de produire une partie de l'hydrogène nécessaire au raffinage catalytique lors de la mise en pratique du procédé même, par conversion de l'oxyde de car- bone présent dans le gaz contenant de l'hydrogène; pour la con- version, il convient d'utiliser le même catalyseur qui a été utilisé pour le raffinage catalytique, la conversion et le raf- finage catalytique pouvant avoir lieu simultanément. La des- cription ci-après, les plans et les revendications traduisent d'autres objets encore de l'invention.
Aux termes de l'invention, on fait passer sur ou par un catalyseur, à température appropriée comprise approximative- ment entre 50 et 500 , de préférence 150-450 C ou 200-400 C, avant de le ou les mettre en contact avec les hydrocarbures à raffiner par voie catalytique, du gaz d'éclairage, du gaz de cokerie, du gaz de carbonisation incomplète, du gaz à l'eau, der. . qui se présentent lors du raffinage ou de la régénéra- tion ou d'un autre traita est analogue de pétroles ou d'autres combustibles liquides, des gaz de synthèse ou des gaz de cir- cuit provenant de synthèses, qui utilisent de l'hydrogène ou des gaz contenant de l'hydrogène, par exemple de la synthèse, Fischer-Tropsch, ou un autre gaz contenant de l'hydrogène.
De cette manière, on rend inoffensives les matières indésirables contenues dans le gaz, comme les résinigènes, l'oxygène, l'azo- te ou d'autres matières oxydantes ainsi que les composés orga- niques de l'azote, de l'oxygène ou du soufre. On peut arriver au même effet en introduisant de la vapeur d'eau dans le raffi- nage catalytique ou on peut ainsi améliorer par là l'effet du
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trait Plaçât catalyL # dou gai:.
Leu cas sont ])-.C , C: ,.tatl3.G trait ou nue S. (S" 1.i.jy. 1.1. , ef.,('P.. -- culiùxvucut aux c,t.:ly;;turs :trLl.=â uu ,c ti'. <jL eu ri '(;,:, qu'après ce traitement préalable qu'ils uout :":c.l1l!!i.u au ' sus de raffina-' proprement dit. Ils puuvunt utro introduit dans le processus d'hydrogénation des hydrocarbures ù clii'1'r:- rents endroits, soit seuls ,;oit 0.1 mÓlcL11gc avec du a,j do cir- cuit. On peut par exemple les envoyer dans le vaporisateur pour les hydrocarbures ou aussi avant le réacteur seulement ou à un endroit approprié du réacteur. Ainsi par exemple, après le trai- tement préparatoire, en les fait passer dans les hydrocarbures à raffiner, le cas échéant en y ajoutant le gaz circulant en circuit dans le raffinage catalytique, et ils sont complètement ou partiellement vaporisés.
Le mélange d'hydrocarbures à raffi- ner et de gaz contenant de l'hydrogène passe alors, par des échangeurs thermiques et réchauffeurs, dans le réacteur destiné au raffinage hydrogénant des hydrocarbures, et de celui-ci, il passe dans les appareils qui séparent les hydrocarbures raffi- nés, du gaz qui peut alors être à nouveau utilisé pour le raffi- nage, de préférence après élimination d'un courant partiel.
Grâce à la préparation suivant l'invention du gaz conte- nant de l'hydrogène, les bières indésirables mentionnées ci- avant sont transformées en composés inoffensifs par transforma- tion thermique et catalytique, et on évite ainsi une perturba- tion du raffinage hydrogénant, due à la formation de dépôts dans les vaporisateurs et échangeurs thermiques ou sur le catalyseur même ainsi que dans les conduites de raccordement.
Les températures de travail se situent en règle générale à peu près entre 50 C et la température de réaction du raffina- ge catalytique subséquent ; on travaille par exemple à des tem- pératures comprises entre 160 et 240 C ou 160-450 C. La pression de travail et la vitesse du gaz sont réglées de manière
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correspondante, l'intensité de l'hydrogénation augmentant avec la pression de travail et se modifiant de façon inversement proportionnelle à la.vitesse du gaz.
Il convient de choisir la température du catalyseur,, la pression de travail et la vi- tesse du gaz de manière que, lors du traitement de gaz conte- nant du bioxyde de carbone, il n'y ait pas transformation du bioxyde de carbone en méthane Le traitement, conforme à l'in- vention, du gaz neuf a lieu sous la condition que le gaz traité, admis dans une solution d'acide sulfurique et de formaldéhyde (30 parties en volume d'acide sulfurique à 66 degrés pour une partie en volume de formaldéhyde à 40 %) ne donne qu'une légère coloration brunâtre après quelques minutes. Il n'y a pas de -difficulté à déterminer expérimentalement la température de traitement, la durée de traitement et la quantité de catalyseur.
Il n'est pas nécessaire d'opérer sous pression. Le procédé s'effectue aussi de manière satisfaisante sous la pression nor- male ou même sous pression réduite. C'est pourquoi, d'après le procédé suivant l'invention, il est possible aussi de traiter le gaz avant sa compression, par exemple à la pression à la- quelle il arrive du gazogène ou d'une conduite de gaz de réseau, donc à une pression inférieure à celle à laquelle s'effectue le raffinage catalytique, et de ne le porter qu'ensuite à la pression nécessaire pour le raffinage catalytique, laquelle est habituellement supérieure à la pression atmosphérique, et se place par exemple entre 20 et 100 atm.
Ou bien, on peut traiter le gaz suivant le procédé de l'invention après le premier ou un autre stade de compression, lorsque sa pression est portée en plusieurs stades à la pression nécessaire pour le raffinage ca- talytique.
Le procédé suivant l'invention présente cet autre avantage qu'on peut faire fonctionner le catalyseur avec des rendements très différents. La charge horaire qui lui est imposée peut être
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réduite jusqu'à moins de 10 Nm3 de gaz par m3 de catalyseur.
Toutefois, on peut aussi augmenter sensiblement cette charge, par exemple la porter jusqu'à 1000-8000 Nm3 de gaz et même plus, par exemple 12. 000 à 13.000 Nm3; par m3 de catalyseur et par heure. On peut disposer par exemple le catalyseur dans des réci- pients cylindriques allongés auxquels la chaleur nécessaire peut être amenée respectivement enlevée indirectement par exem- ple. On peut avantageusement mettre le procédé en oeuvre en in- troduisant le gaz dans le catalyseur à une température moindre que la température de réaction, de façon que ce ne soit que dans le catalyseur qu'il atteigne la température de réaction.
Si un apport de chaleur au catalyseur est nécessaire, cet apport .peut s'obtenir par échange thermique avec le gaz d'évacuation, le cas échéant avec sources complémentaires de chaleur. On peut aussi avoir recours à d'autres méthodes de chauffage : par exem- ple en amenant de l'oxygène au gaz neuf sur le catalyseur, on peut provoquer une combustion et de ce.fait un réchauffage du gaz. Dans ce cas, le catalyseur peut aussi être mis en oeuvre sous forme de tourbillon ou à l'état de susper en.
On peut ajouter le gaz neuf aux vapeurs a Hydrocarbures provenant de l'évaporateur, ou éventuellement au mélange de ces vapeurs avec du gaz de c@@cuit, et on fait passer le mélange ob- tenu à travers le catalyseur, au moyen duquel s'effectue sui- vant l'invention le traitement du gaz neuf. Cette méthode est particulièrement adéquate si on maintient la température du mé- lange suffisamment au-dessous de la température du raffinage hydrogénant, par exemple approximativement entre 180 et 200 C.
Dans ce cas, le catalyseur est chauffé indirectement, par exem- ple au moyen du gaz provenant du réacteur du raffinage hydrogé-. nant, et aussi simultanément, on chauffe le mélange de gaz-et de vapeur qui se rend au réacteur La chaleur provenant du raf- finage hydrogénant catalytique est également utilisable d'autre
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manière aux fins du procédé suivant l'invention, de la façon suivante par exemple : on fait passer le gaz neuf, seul ou en mélange avec du gaz de circuit, à travers un catalyseur marchant en échangeur thermique avec des vapeurs issues du réacteur du raffinage catalytique, et on le conduit ensuite dans le vapori- sateur destiné aux hydrocarbures.
On peut utiliser comme catalyseur pour la préparation con- forme à l'invention du gaz neuf destiné au raffinage hydrogénant, par exemple des oxydes métalliques et/ou des sulfures des métaux des 6ème et Semé groupes du système périodique. Sont particuliè- rement bien appropriés les catalyseurs d'hydrogénation connus basés sur l'emploi du tungstène, du molybdène, du vanadium, du cobalt, du chrome, du nickel et du fer, qui contiennent aussi du zinc, du magnésium ou des composés oxydes analogues, et ,qui peuvent être déposés sur des supports, tels que le charbon ac- tif, le gel de silice, l'alumine. Ces catalyseurs peuvent aussi contenir deux des métaux mentionnés ci-avant ou même plus.
Les catalyseurs stables au soufre employés pour le raffina- ge sous pression d'hydrocarbures par dédoublement ou par hydro- génation se sont révélés particulièrement avantageux. On a aussi obtenu de bons résultats avec des catalyseur..- ferreux alcalini- sés tels qu'on en a employé éjà pour là transformation cataly- tique des composés organiques du soufre dans des gaz de synthèse.
On emploie par exemple comme catalyseur de l'acide molybdi- que déposé sur de l'alumine, les concentrations en acide molyb- dique étant de l'ordre d'environ 10 %. On peut obtenir un autre catalyseur très actif pour traiter le gaz neuf suivant l'inven- tion, par exemple, en mélangeant intimement 70 parties en poids d'un hydroxyde d'aluminium, ayant la structure de la bayerite - produit que l'on peut obtenir dans le commerce - qui sert en or- dre principal de support dans le catalyseur, avec 18 parties en poids d'acide molybdique, 8 parties en poids d'hydroxyde de
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cobalt et 4 parties en poids de graphite. Par compression, on amène ce mélange à l'état de petits cylindres. Les catalyseurs peuvent être employés pour le procédé sous forme de leurs oxy- des.
Les oxydes métalliques passent alors progressivement dans le courant du processus en partie à l'état sulfureux et en par- tie à l'état métallique, sous l'influence de l'hydrogène ou de l'hydrogène sulfuré soit présent, soit formé par dédoublement de composés organiques du soufre. Rien n'empêche toutefois de sulfurer ou de'réduire de façon connue les catalyseurs avant leur emploi, et de les utiliser sous forme sulfureuse et/ou mé- tallique.
On a trouvé que des catalyseurs de précipitation convien- nent également; ils sont produits par exemple en précipitant des sels d'aluminium en commun avec un sel ou un mélange de sels des métaux mentionnés ci-avant, par exemple en présence d'une substance de support. Ou bien on imprègne d . l'alumine ou une autre substance de support d'un ou de plusieurs desdits sels métalliques, et on amène ceux-ci à la forme oxyde, par exemple par chauffage.
On peut aussi utiliser avec avantage pour le procédé sui- vant l'invention le catalyseur utilisé lors-du raffinage hydro- génant, qui dans ce cas offie encore l'avantage d'être un cata- lyseur particulièrement bon marché.
Pour le procédé suivant l'invention, on peut utiliser des gaz de départ avec différentes teneurs en hydrogène et en oxyde de carbone. Se sont révélées particulièrement avantageuses une pression partielle d'hydrogène inférieure à 25 atm et une pres- sion partielle d'hydrogène et d'oxyde de carbone allant jusqu'à 40 atm. environ, celle en oxyde de carbone devant de préférence être située entre 0,1 et 15 atm.
On peut utiliser avec avantage comme gaz contenant de l'hydrogène, les gaz qui sortent des chambres de carbonisation des
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fours à coke de construction habituelle, vers la fin 'du temps de carbonisation. On peut encore améliorer ces gaz si-, dans la dernière partie de la période de carbonisation, on fait passer à travers le coke chauffé au rouge, du méthane ou des gaz conte- nant du méthane, tels que du gaz d'éclairage ou du gaz naturel, ou une partie du gaz passant conformément à l'invention en cir- cuit par le raffinage catalytique, ou des gaz de circuit ou de fin de synthèses, qui travaillent avec du gaz riche en hydrogène, par exemple ceux de la synthèse Fischer-Tropsch.
On peut aussi arriver à des avantages analogues à ceux ob- tenus par le traitement préalable hydrogénant catalytique du gaz, si on fait passer de la vapeur d'eau dans le procédé, par exem- ple dans le traitement préalable des gaz et/ou au travers du ca- talyseur qui est utilisé pour le raffinage catalytique des hydro- carbures. Il est étonnant de constater que le raffinage n'est même pas influencé défavorablement par la présence de vapeur d'eau, mais au contraire favorisé. Il ne se présente pas non plus de détériorations du contact ; règle générale, on utilise pour le raffinage un contact stable au soufre.
Un traitement pré- paratoire du gaz chargé d'hydrogène nouvellement introduit dans le procédé n'est alors plus absolument nécessaire, surtout pas lorsque le gaz nouvellement amené est admis dans le catalyseur pour le raffinage hydrogénant en un endroit approprié, par exem- ple à une distance plus ou moins grande derrière l'entrée des hydrocarbures à raffiner ou de leur mélange avec le gaz de cir- cuit dans le réacteur du raffinage hydrogénant.
L'addition de vapeur d'eau procure encore l'avantage que les séparations de carbone sont supprimées au contact, même si le raffinage a lieu à des températures relativement élevées, par exemple allant de plus de 400 à environ 500 C. On réalise aussi une économie d'hydrogène nécessaire au raffinage hydrogénant par
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suite de l'addition de vapeur d'eau et on évite une diminution du nombre L'octanes lors du raffinage hydrogénant. Dans certains cas, le nombre d'octanes est même amélioré. Les quentités de va- peur d'eau nécessaires cor Fermement a 1'invention, comportent environ 5 à 50 % en volume, rapportées au gaz neuf entrant dans le procédé.
Il est avantageux d'utiliser approximativement de i5 à 35 % en volume. Si on travaille avec du gaz de circuit, il se recommande de mettre en oeuvre des quantités de vapeur d'eau un peu plus élevées, rapportées au gaz neuf. Les pressions de travail peuvent être choisies comme mentionné ci-avant. La vapeur d'eau peut être introduite dans le procédé en différents endroits. On peut l'ajouter au gaz qui entre dans le réacteur dans lequel a lieu le raffinage catalytique des hydrocarbures.
On peut aussi amener dans le réacteur la vapeur d'eau séparée du gaz chargé d'hydrogène. Dans de nombreux cas, il convient de mélanger la vapeur d'eau déjà au gaz neuf contenant de l'hydrogè- ne entrant dans le procédé, et d'envoyer la vapeur d'eau ensem- ble avec le gaz neuf dans le stade de traitement préparatoire du gaz, déjà décrit. Ici aussi, la présence de vapeur d'eau est avantageuse : la vapeur d'eau préserve en particulier le cata- lyseur du traitement préparatoire d'une usure prématurée, qui serait sinon provoquée dans de nombreux cas au cours du temps par séparation de suie ou formation de dépôt sur le catalyseur.
Lors d'addition de vapeur d'eau au traitement préparatoire, le gaz est également encore mieux approprié pour le raffinage cata- lytique subséquent. On constate encore une certaine augmentation de la teneur en hydrogène du gaz par transformation d'une partie de la vapeur avec de l'oxyde de carbone en hydrogène et anhydri- de carbonique. Par le traitement préparatoire du gaz neuf intro- duit dans le procédé, on évite un refroidissement du gaz qui pourrait amener une séparation de vapeur d'eau, si le gaz
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préparé passait au raffinage hydrogénant sans augmentation de pression. Si le traitement préparatoire a lieu sous une pres- sion plus faible que le raffinage hydrogénant, il est avanta- geux, avant la compression, d'éliminer l'acide carbonique par lavage.
En cas de préparation en deux ou plusieurs stades du gaz neuf mis en oeuvre dans le procédé, la vapeur d'eau peut être ajoutée soit avant le premier stade, ou aussi seulement avant un des stades suivants.
L'addition de vapeur d'eau,procure l'avantage complémen- taire que l'on peu travailler à des températures de réaction relativement élevées, qui peuvent par exemple comporter 380-400 C et plus. Ceci s'applique aussi bien à la préparation du gaz con- . fermement au brevet principal, qu'au raffinage hydrogénant même.
Il n'est pas nécessaire d'avoir recours à une épuration préalable du gaz neuf mis en oeuvre dans le procédé, visant à l'élimination des composés du soufre et autres impuretés analo- gues.
On peut utiliser par exemple pour le procédé l'appareilla- ge représenté à titre schématique et exemplatif à la figure 1.
La fraction d'hydrocarbure à raffiner, par exemple du ben- zol, s'écoule du réservoir collecteur 1 par la conduite 2 vers la pompe 3, et est refoulée par celle-ci, par la conduite 4; et le préchauffeur 5 ainsi que la conduite 6, dans le vaporisateur qui est maintenu à la température de vaporisation désirée au moyen du système de chauffage 8 conçu de manière connue. Les va- peurs quittent le vaporisateur 7 par la conduite 9 et sont por- tées à la température de réaction dans les échangeurs thermiques 10 et 11. C'est à cette température qu'elles entrent, par la conduite 13 dans le four de contact 14 utilisé pour le raffina- ge hydrogénant, four dans lequel est disposé le catalyseur 15 sur un support 16 perméable aux gaz.
Les vapeurs quittent le four de contact par la conduite 17, traversent les échangeurs
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thermiques 11 et 10 et de ceux-ci, s.- ent, par la conduite 18, dans le condenseur 19, où le produit raffiné est fluidifié; il en sort par la conduite 20 et passe dans le séparateur 21.
Le produit raffiné est soutiré en 22.
Du vaporisateur 7, on soutire une partie du benzol ou au- tre corps par la conduite 23 et le refroidisseur 24, pour la conduire par la conduite 25 par exemple à une distillation de goudron ou d'autres appareils de distillation. Cette partie est par exemple distillée dans la distillation du goudron d'une usi- ne à gaz ou d'une cokerie, en mélange avec du goudron provenant de ces installations.
Or- élimine alors par distillation les constituants à bas point d'ébullition de la partie soutirée du var visateur 7 avec les constituants à bas point d'ébullition du goudron, et le mélange ainsi obtenu d'hydrocarbures à bas point d'ébullition peut être soumis au raffinage conforme à l'invention, par exemple au raffinage de benzol, tandis que les constituants à point d'ébullition élevé passent dans le résidu de la distillation et peuvent être valorisés avec celui-ci.
On peut prélever de la conduite 26, par exemple par l'in- termédiaire de la conduite 27, le gaz chargé d'hydrogène néces- saire pour le raffinage catalytique et l'incorporer au benzol ou autre corps qui passe par la conduite 4. Il arrive alors avec celui-ci dans le vaporisateur 7 en passant par l'échangeur ther- mique 5. Toutefois, on peut aussi l'introduire directement dans le vaporisateur 7 par la conduite 28, le cas échéant en mélange avec le gaz de circuit. Le gaz de circuit venant du séparateur 21, passe dans le vaporisateur via le préchauffeur 29 et la con- duite 30. Une partie du gaz de circuit est soustraite en 31, afin que ledit gaz de circuit conserve toujours la même composi- tion.
Si on introduisait le gaz chargé d'hydrogène directement
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dans le processus de raf"*' u-lyUqae i - # coriftky il so formerait dans les dci>.u-i- -j #/!-#.-- r #'#i-ut. 10 oc ii .'. tiperaturos ooïaprlsec onfc;-î 1 ....-'"'' "vî.ooi,, '!' n':..cj chaoïmous. Il s'<mH-. -. 1-, pi- i-:-n cV -îToxuti.- 1- l'iiia- ... Il .' -voqu par , ' .,. ,. 1 . () '" atm au début de l'eajî. 'élè?e on p. 1.' r, Joars H,5 at. et plus. Au bout d'uns souiaia- environ, 1.- éek"-souro LJaormiquco,
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qui se trouvent dans la aoii? de tz..;"!1)61',j,.tu,e jn.- -e.'3.UiiC: Cx- a':3,i:.=.., et qui sont constitues par des faisons tûbalc, sont en- crassés par des dépôts chardonneret:, ce uai i3' ;;,;;ë l'arrêt c'e l'installation.
Dans le vaporisât- ' 3 qui 'pont v r e-:.or'1 : etr conçu et conduit suivant les 1,n'8v..1o,3 ?Jleiia a'3 .t1 930.224 et 930.225, on constate des dépôts qui ,.1"'.:;.f',:, ¯¯.a 1 passée (le la matière à vaporiser et çrc entravent la vaporioctîon.
Suivant l'invention, on conduit d'.¯1°.d le gaz neuf dans un préchauffeur 32, avantageusement ;:';'93:'38 compr(':, :;i01:l à la pres- sion à laquelle a lieu le raffinage .... 'c,:lrtiqtr:, ou à une pres- sion plus faible. Du prée:hauff811:i.',;; il :..;;:.>.":::313 par la conduite 33 dans le récipient 34 résistant à la t71'G' S.'i.s'9'I qui peut être chauffé de manière connue. 12 faut 9"Jh"')'1 10 100 litres de mas- se de contact pour 100 ill3 de gas neuf par heure sous e pres- sion de 35 atm. par ",.:",..iI..i!'!..';: en 34. La ga neuf est porte à la température de réaction optimum de co contact, par chauffage indirect.
Le contact, constitué par exemple par un Mélange d' 8- cide molybdique, d'hydroxyde de cobalt, d'aluxarae et de ;;rp'rEr est mis en oeuvre à une température comprise entra 100 et 4:00"C environ, de préférence entre 180 et 350 C, par e¯'3ùlp:"'e \ ?. ,'200 G
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environ, suivant la nature du gaz neuf.
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Le gas quittant le contact a par r::'\:'J1l1plo la composition
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suivante :
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Co2 + ll,:3 :,0 N H CuHm ........... 0,')
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<tb> O2 <SEP> ............ <SEP> O
<tb> CO <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 12,4
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<tb> H2 <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 55,8
<tb>
<tb> CH4 <SEP> ............ <SEP> 24,7
<tb>
<tb> N2 <SEP> ........... <SEP> 4,6
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Il contient environ 0,1 gr d'hydrogène sulfuré par m3n, mais il est exempt de toutes autres substances qui peuvent réa- gir avec les résinigènes contenus dans les hydrocarbures à raf- finer.
Alors que le gaz de cokerie non traité produit'une colo- ration noirâtre en peu de secondes en présence d'une solution d'acide sulfurique et de formaldéhyde, ladite solution ne se colore que légèrement en brun lorsqu'on y fait passer pendant plusieurs minutes le gaz traité suivant l'invention.
La séparation de soufre élémentaire tout comme la forma- tion de résine et de dépôt charbonneux dans le vaporisateur et les systèmes de chauffage sont évitées suivant l'invention grâ- ce à l'élimination des constituants nuisibles du gaz neuf.
Même lorsque le raffinage a lieu dans la phase liquide ou dans un mélange d'hydrocarbures liquides ou gazeux, toutes les incrustations et dépôts nuisibles sont empêchés par le procédé suivant l'invention. Dans ce cas, il est avantageux de faire réagir les hydrocarbures liquides à raffiner ou leur mélange avec des hydrocarbures gazeux, à contre-courant du gaz conte- nant l'hydrogène. La durée du raffinage en est sensiblement di- minuée et son intensité augmente. Le mélange de gaz chargé d'hy- drogène et de vapeurs d'hydrocarbures, sortant du raffinage hy- drogénant, peut être traité à un deuxième catalyseur stable au soufre de même nature.
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Le réacteur 14 représenté schématiquement à la figure 1 est constitué par exemple en ordre principal par une enveloppe extérieure résistant à la pression et une enveloppe intérieure, dans laquelle le catalyseur est disposé du mariere fixe sur un fond à tamis.
L'enveloppe intérieure est prévue de manière à protéger l'enveloppe présistant à la pression, de telle sorte que cette dernière met obstacle .-va* températures de surchauffe et que les corrosions éventuelles ne peuvent se présenter que dans l'enveloppe intérieure. L'espace compris entre l'enveloppe extérieure qui peut être isolée intérieurement ou extérieurement. et l'enveloppe intérieure est en communication avec la chambre de gaz du réacteur, de telle sorte que l'enveloppe intérieure n'est pas sujette à pression et peut être conçue avec une faible épaisseur de paroi.
Cependant, le réacteur peut aussi être cons- truit sans enveloppe intérieure. Il convient alors que l'enve- loppe extérieure du réacteur soit prévue avec un revêtement en une matière connue résistant à la corrosion, en remplacement de l'enveloppe intérieure. Sur le dessus, le réacteur est fermé par un couvercle. Sur ce couvercle, on peut éventuellement pré- voir un réchauffeur, qui est rempli de corps métalliques, par exemple, des anneaux, des boulets ou autres corps similaires.
Autour de ce réchauffeur, - adapte un enroulaient d'induction qui, en cas de nécessité, peut être mis en circuit et provoque alors un chauffage. Le mélange gaz/vapeurs arrivant à la réac- tion, pénètre, chauffé, par une tubulure dans le four de contact et il est encore échauffé à la température de réaction sous l'ef- fet des courants induits et de Foucault. Il parcourt alors la couche de contact, dans laquelle a lieu la décomposition des composés du soufre, de l'azote, de l'oxygène, des résinigènes, etc... Le gaz s'échauffe ici de 10 à 50 C environ et sort épuré du four de contact. Le- réacteur est entouré d'une couche calori- fuge.
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La matière de départ à raffiner, &MGur,<j on e Cfiai. :y ., ut passer par le catalyseur avec l'ay.n==nGticaxz cu ri=i:=t,'p, -i.température conditionnée par la quant I tu 1, =:h-'F.¯rxwtsn=c .., par la réaction, sans que le rtzf'f.l.i''=G' un uoit a,('j.':f=, (UI; le produit raffiné soit de moindre valeur. En cas d.: grande quantité de chaleur développée par la réaction, il copient que la température de réaction à l'entra der, gaz dans le catalyseur soit relativement basse; dans le cas contraire, elle sera rela- tivement élevée.
Etant donné que le procédé suivant l'invention n'est pas fonction du maintien de faibles températures de réaction, on peut également utiliser des matières de départ qui ont un point d'ébullition relativement élevé, par exemple des huiles à gaz, des huiles de graissage, des huiles de chauffage ou d'autres de même nature.
La hauteur de la colonne de catalyseur dans le réacteur peut être réglée à environ 3-15 m. Dans plusieurs cas, il con- vient de subdiviser la colonne de catalyseur en deux ou plu- sieurs couches, car la résistance mécanique du catalyseur est insuffisante lorsqu'il est prévu en une seule couche de grande hauteur. Il est aussi avantageux de travailler à des vitesses relativement grandes, al ent par exemple de 2 ou 3 m/sec à en- viron 15 m/sec. Ces vitesses de passage contribuent en ordre principal à ce que le catalyseur soit parcouru et échauffé uni- formément, de telle sorte qu'il ne se présente plus de surchauf- fes locales, même si on choisit une section de catalyseur rela- tivement grande, par exemple dans le cas où on dispose le cataly- seur dans un four à cuve sans la subdivision dont il a été ques- tion.
Une subdivision de la colonne de catalyseur dans le sens horizontal en deux ou plusieurs couches diminue également le danger de surchauffe.
Des vapeurs ou gaz, par exemple du ga; de circuit ou du
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gaz neuf ou des gaz contenant des hydrocarbures, se trouvant en un ou plusieurs endroits de la colonne de catalyseur dans le procédé suivant l'invention, peuvent être introduits entre deux couches. La température de ces gaz et/ou vapeurs peut être supé- rieure ou inférieure à la température de réaction, à laquelle le mélange gaz/vapeur traité traverse .l'espace entre deux couches.
Dans le premier cas, les gaz ou vapeurs introduits servent alors à amener de la chaleur à la réaction tandis que dans le deuxième cas ils abaissent la temporaire de réaction à laquelle le mêlant gaz/vapeur traité passe dans la couche suivante. Outre ce réglage de température, on peut obtenir une activation de la réaction par augmentation de la concentration en hydrogène et/ou en oxyde de carbone, grâce par exemple à l'amenée de gaz neuf entre les cou- ches de catalyseur. On arrive à des effets analogues par l'intro- duction de vapeur d'eau entre les couches en un ou plusieurs en- droits de la colonne de catalyseur, en corrélation avec une trans- formation de vapeur d'eau et d'oxyde de carbone en hydrogène.
Dans certains cas, il peut être avantageux de procéder à une lé gère addition d'oxygène ou d'air avant les différentes couches ou avant une partie de celles-ci.
Comme déjà indiqué. les températures de réaction peuvent varier dans des limites assez larges; en général, elles sont si- tuées entre environ 300 et 500 C. Elles peuvent se régler par échange thermique avec le mélange gaz/vapeur venant de la réac- tion et éventuellement par chauffage complémentaire.
Si le mé- lange gaz/vapeur quitte le catalyseur à des températures relati- vement élevées et si dans la colonne de catalyseur se produit une augmentation de température assez forte, de 100 Q par exem- ple, on peut, même en cas d'échange thermique entre le mélange gaz/vapeur entrant et sortant du réacteur, régler facilement à la température désirée, si on ne fait passer par l'échange
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thermique qu'une partie du gaz sortant du réacteur et si on uti- lise la chaleur de l'autre partie pour d'autres utilisations dans le procédé même ou en dehors de celui-ci.
Suivant l'invention, la colonne de catalyseur est subdivi- sée : le nombre de couches ainsi formées peut varier dans les limites d'environ 2-20. Le choix de ce nombre dans les diffé- rents cas est conditionné par le fait que les propriétés méca- niques du catalyseur ne soient pas sursollicitées et que soient créées des conditions adéquates de réaction, particulièrement des points de vue température et débit ; quantités de gaz mises en oeuvre peuvent aussi être prises en considération, à peu près de la manière suivante : le nombre de couches de cata- lyseur sera plus grand si on maintient de grandes quantités de gaz en circuit.
Si on introduit du gaz froid entre les couche., il convient alors d'admettre plus de gaz pour de faibles quantités de gaz de circuit et moins pour de grandes quantités.
Pour augmenter la vitesse du gaz, il convient de travailler avec des quantités de gaz de circuit d'environ 500-15. 000 m3n de gaz par tonne de matière de départ mise en oeuvre.
Si, lors de la réaction, il est libéré de grandes quantités de chaleur, il peut être intéressant de refroidir le catalyseur.
On peut par exemple alors prévoir le catalyseur dans des tubes verticaux qui sont parcourus extérieurement par un agent de re- froidissement en ébullition. Les vapeurs de l'agent de refroidis- sement sont évacuées de la chambre dudit agent et condensées en en récupérant la chaleur, et le produit de condensation peut être retourné dans la chambre.
Le placement du catalyseur dans les tubes ou dans une colon- ne fermée convient aussi pour maintenir le catalyseur à une tem- pérature uniforme. Les tubes de la chambre de contact subdivisée dans le plan horizontal sont alors entourés d'un liquide à point
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d'ébullition élevé, par exemple de l'oxyde de phényle. Cette phase détermine un équilibre de chaleur entre les différentes parties du catalyseur, lorsque celles-ci prennent des tempéra- tures inégales par suite do vitesses de réaction différentes.
Si, dans le procédé suivant l'invention, on travaille avec addition de vapeur d'eau, celle-ci peut déjà être ajoutée au gaz neuf chargé d'hydrogène entrant; dans le procédé, et va alors avec ce gaz dans la préparation catalytique pour le raffinage des hydrocarbures. Dans la préparation et le raffinage, la va- peur d'eau est à l'origine d'une sensible diminution de la con- sommation d'hydrogène. De plus, elle provoque un équilibre avan- tageux de la température dans le catalyseur, qui a lieu princi- palement au cours du raffinage catalytique hydrogénant des hy- drocarbures.
Exemple 1.
Cet exemple représente une formule d'exécution de l'inven- tion appliquée au raffinage catalytique de benzol récupéré dans une cokerie.
A la figure 2, qui représente schématique ment et à titre exemplatif une installation convenant particulièrement au procé- dé, 51 représente la conduite, par laquelle le gaz contenant l'hydrogène vient du four à coke. Le gaz pusse alors dans un sé- parateur 52 de goudron, où sont éliminés du gaz les constituants pouvant être condensés. Par la conduite 53, ceux-ci arrivent au réservoir 54. et de là à la distillation de goudron 55. Ici, le goudron est décomposé en "benzol de goudron" et/ou en des frac- tions similaires ainsi qu'en poix. Les fractions à raffiner.. par exemple le benzol de goudron, passent par 1 ; conduite 56 dans le réservoir de stockage 57; le résidu est vacué par la conduite 58, par exemple sous forme de poix.
A sa sortie du séparateur de goudron, le gaz est amené par la conduite 61 au laveur à ammoniaque 62. De la, il continue
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par la conduite 63 au laveur à huile 64. Ici sont évacues du gaz les constituants de valeur encore contenus dans le gaz et à. raffiner, par exemple le benzol gazeux", qui passent avec l'agent de lavage chargé par la conduite 65 dans 1 'extracteur 66.
De celui-ci-, l'huile de lavage régénérée retourne par la condui- te 67 dans le laveur, alors que le benzol passe par la conduite
68 dans le réservoir 69 et par la conduite 70 dans le réservoir collecteur 71, lequel reçoit aussi par la conduite 72 le benzol de goudron venant de 57. Le gaz à retirer du lavage à l'huile peut être épuré encore dans les appareillages 74 et 75 de maniè- re connue ainsi que par désulfuration et être mis en réserve ou livré comme gaz de réseau ou gaz d'éclairage.
Pour bien tirer la signification de l'invention, par exem- ple pour son application au raffinage du benzol, il faut remar- quer qu'une usine à gaz qui fournit 17.000 m3n de gaz à l'heure, produit en même temps 500 kgs de benzol brut, qui se présentent avec une teneur d'environ 0,5 % de soufre total.
Du réservoir collecteur 71, le benzol brut passe par la conduite Si dans le vaporisateur 82. Dans celui-ci a lieu la vaporisation sous admission d'environ 130 m3n de gaz neuf à l'heure, qui vient par la conduite 87 de l'installation gazogè- ne de l'usine, d'où il est soutiré par conduite 83, par exemple, comprimé en 84 et admis par la conduite 85 dans une installation
86, où, aux fins d'être débarrassé de ses constituants indésira- bles, tels oxydes d'azote, oxygène, résinigènes ou autres impu- retés de même nature, il passe à des températures cotises en- tre 50 et 400 C environ sur un contact stable au soufre, qui peut par exemple avoir la même composition connue que celui uti- lisé pour le raffinage catalytique.
Par la conduite 87, le'gaz passe alors dans le vaporisateur 82, qui fonctionne à des tem-
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Pâtures de 150-250 C, de fronce de 1S0-OOo, par exemple 180 C. Ici, le benzol brut est vaporisé dans le courant gazeux
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constituépar du gaz neuf et du gaz de circuit jusqu'à obtention d'un résidu, qui peut être de l'ordre de grandeur de 1-10 %.
Par la conduite 88, le résidu passe dans le réservoir 89; il peut être traité dans l'installation de traitement de goudron ou de gaz de l'usine môme. Par exemple, dans le schéma représen- té au dessin, il arrive par la conduit 90 dans la distillation de goudron 55, où sont également sépara les constituants conte- nus dans le résidu, à point d'ébullition inférieur à 200-220 C environ, pour être retourné avec le benzol de goudron dans l'installation de raffinage. Mélangées à du gaz neuf et du gaz de circuit, les vapeurs de benzol sortent du vaporisateur 82 par la conduite 91 et arrivent, via un ou plusieurs échangeurs ther- miques 92, au réacteur 93.
Elles entrent par exemple dans celui- à une température de 340 C et le quittent à une température de 360 C, pour être amenées aux fins de condensation, via la conduite 94, l'échangeur thermique 92 et la conduite 95, dans le refroidisseur 96, d'où le produit de condensation passe dans le réservoir de stockage 97 et d'où le gaz est évacué par la conduite 98. Une partie du gaz peut être retournée au moyen de la pompe 99 vers le vaporisateur par la conduite 100; le reste peut retourner dans l'épuration de gaz, étant véhiculé dans la conduite 101 par exemple par l'intermédiaire de la, pompe 103.
Dans le réacteur, on peut encore, par la conduite 102, ajouter de la vapeur d'eau au benzol à raffiner.
Conformément à l'invention, le réacteur est conçu sous for- me de cuve isolée intérieurement et extérieurement. Il s'y trou- ve 1,5 m3 de catalyseur en une couche de 10 m de hauteur. Dans le réacteur, la température de réaction augmente de 20 par exem- ple depuis l'entrée du gaz située au-dessus jusqu'à la sortie du gaz située au-dessous. Cette augmentation peut être également plus ou moins forte selon la nature du gaz dont on dispose
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ou de la matière première et suivant la température de réaction de départ. Il s'avère que, dans le cas de ce mode de travail, le benzol brut raffiné se présente avec une teneur en soufre in- férieure à 0,001 % en poids, et que le rendement en produit raf- finé comporte environ 98 % en poids.
Il convient que l'installation fonctionne de manière que le produit raffiné se présente sous la pression opératoire. On peut alors le détendre à la pression normale dans une colonne, où il est complètement débarrassé de l'hydrogène sulfuré ou de la plus grande partie de celui-ci, et des autres constituants à faible point d'ébullition, par exemple à point d'ébullition inférieur à celui du benzol. Les restes de l'hydrogène sulfuré, qui se .trouvent éventuellement encore dans le produit raffiné, peuvent être éliminés de celui-ci par exemple par un lavage avec de la lessive diluée de soude et/ou de l'eau. Cette installation de lavage peut être très petite et être négligée aussi dans beau- coup de cas, étant donné que souvent le produit raffiné quitte déjà la colonne avec une pureté suffisante.
Dans cette installation, on a produit 491 kgs de produit raffiné à l'heure. La quantité de gaz de circuit comportait dans ce cas 500 m3n/h, la quantité de gaz résiduel 120 m3n/h, qui contenait 10 kgs de benz Ces 10 kgs furent récupérés au lava- ge à l'huile et retournèrent ainsi au raffinage.
Le tableau ci- après indique les compositions du gaz d'éclairage préparé pour le raffinage, du gaz d'éclairage après le traitement en 86, et du gaz résiduel, qui quitte l'installation :
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<tb> Gaz <SEP> d'éclairage <SEP> Après <SEP> épuration <SEP> Gaz <SEP> résiduel
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> gaz <SEP> neuf' <SEP> Gaz <SEP> résiduel
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> CO2 <SEP> 2,6 <SEP> 2,8 <SEP> 9,6
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> H2S <SEP> - <SEP> - <SEP> 1,4
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> CnHm <SEP> 1,9 <SEP> 0,5 <SEP> 0,4
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> O2 <SEP> 0,5 <SEP> - <SEP> -
<tb>
EMI23.2
Go u 9 7 9 6 2 g2 52,4 52,0 40,1
EMI23.3
<tb> CH4 <SEP> 24,8 <SEP> 26,7 <SEP> 37,7
<tb> N2 <SEP> 8,1 <SEP> 8,4 <SEP> 8,
5
<tb>
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L'exemple suivant montre comment est conçu le procédé sui- vant l'invention lorsqu'on travaille avec addition do vapeur d'eau au lieu d'appliquer le traitement catalytique préalable du gaz neuf.
Exemple 2 :
Pour le procédé, il convient alors d'utiliser l'installa- tion représentée schématiquement et à titre exemplatif à la fi- gure 3.
C'est par la conduite 201 qu'est amené le gaz chargé d'hy- drogène à utiliser pour le raffinage, au compresseur 202, où il est comprimé. Il convient que le raffinage ait lieu à des pressions supérieures à i atm. , avec avantage de 20 à 100 atm.
Le gaz comprimé arrive, avantageusement sans refroidissement, par la conduite 203 dans l'échangeur thermique 204, qu'il quit- te par la conduite 205. Au gaz contenant l'hydrogène est addi- tionnée par la conduite 206 de la vapeur d'eau en proportion de 5 à 50 % en volume, par exemple 30 % en volume. Toutefois, le gaz peut aussi être chargé de vapeur d'eau de manière connue, par ruissellement d'eau, lorsqu'il est à température élevée, par exemple après avoir été chauffé à environ 100-300 , par exemple 170 C. Le mélange de vapeur d'eau et de gaz chargé d'hydrogène pénètre alors dans le vaporisateur 207 qui, à sa partie supérieure 208, est rempli d'anneaux de Raschig et, en 209, est équipé d'un système de chauffage.
Dans ce vaporisateur 207 est amené, le cas échéant après préchauffage, le produit à raffiner, par exemple benzine ou benzol, stocké dans le réser- voir 210, et ce par la conduite 211, la pompe 212 et la condui- te 213. Une petite partie de la matière à raffiner, par exemple de la benzine brute, est soutirée en 215 par l'intermédiaire du siphon 214. Le mélange de gaz chargé d'hydrogène, de vapeur d'eau et de vapeur de benzine, venant du vaporisateur 207 est amené par la conduite 216 au stade de chauffage subséquent,
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qui peut avoir lieu par exemple dans les échangeurs thermiques
217 et 218 et le réchauffeur 219.
De l'échangeur thermique 217, les gaz passent par la conduite 239 dans l'échangeur thermique
218,.et de ce dernier par la conduite 220 dans le réchauffeur
219, où ils sont quasi portés à la température de réaction ; en- suite, par la conduite 221, ils passent dans le four de contact
222 qui est rempli avec le catalyseur 223 stable au soufre. Le catalyseur peut être disposé de manière connue sur un tamis 224.
Au lieu du réacteur 222 semblable à un four à cuve, représenté au plan, on peut aussi utiliser un réacteur d'un autre mode de construction quelconque connu. Dans le réacteur 222 a lieu le raffinage hydrogénant lors du passage au travers du contact, par exemple de haut en bas, du mélange gaz/vapeur. Le gaz char- gé d'hydrogène, la vapeur d'eau et les vapeurs de benzine ou autres, quittent le réacteur par la conduite 225 et, à contre- courant du mélange se dirigeant vers le réacteur, cèdent audit mélange de la chaleur dans les échangeurs thermiques 217 et 218.
Ils pénètrent d'abord dans l'échangeur thermique 218, le quit- tent par la conduite 226, passent dans l'échangeur thermique 217 et, de là, par la conduite 227, dans l'échangeur thermique 204. Le mélange de gaz chargé d'hydrogène, de vapeur d'eau et de vapeurs de benzine, déjà refroidi à une température d'environ 1200 par exemple, sort de l'échangeur thermique et, par la con- duite 228, passe dans le refroidisseur 229, dans lequel la va- peur d'eau et les vapeurs de benzine sont condensées par re- froidissement à la température ambiante. Ce refroidisseur peut éventuellement être soumis à un ruissellement d'eau fraîche pour éviter des séparations de carbonate d'ammonium. L'eau de refroi- dissement pénètre dans le refroidisseur en 230 et le quitte en 231.
Le gaz chargé d'hydrogène, l'eau et la benzine raffinée ou
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autre corps, passent par la conduite 232 dans le séparateur 233 d'où le produit raffiné est retiré en 234 et l'eau en 235.
Le produit raffiné contient de faibles quantités d'hydro- gène sulfuré ainsi que de l'ammoniaque dissous, et, en vue de leur élimination, il est conduit dans une colonne, dans laquel- le les gaz dissous sont extraits au sommet ou lavés avec de la lessive diluée et de l'eau. Le gaz chargé d'hydrogène est retiré du système en 236 et admis dans l'installation de production de gaz qui fournit le gaz chargé d'hydrogène entrant dans le procé- dé, par exemple avant la production de benzine de cette instal- lation, en vue d'en récupérer la benzine. Toutefois, on peut aussi récupérer le produit raffiné contenu dans ce gaz résiduel de manière connue, par exemple par adsorption avec du charbon actif, refroidissement ou lavage avec une huile de lavage.
Une partie du gaz résiduel venant de l'installation 236 peut être remise en circuit, par exemple avant le compresseur 202 ou avant l'échangeur thermique 204.
Si le procédé est mis en pratique en vue du raffinage hy- drogénant d'hydrocarbures liquides ou de fractions d'hydrocar- bures, ceux-ci, de préférence après préchauffage, qui a lieu éventuellement en présence de gaz chargé d'hydrogène et/ou de vapeur d'eau, par exemple à une température voisine de la tempé- rature de réaction du réacteur 222, sont introduits dans ledit réacteur, par exemple en contournant le vaporisateur, et en pas- sant par les échangeurs thermiques 217 et 218 et le réchauffeur 219. Le gaz chargé d'hydrogène, venant de l'échangeur thermique 204, après mélange de la vapeur d'eau, peut être amené immédia- tement à l'échangeur thermique 217 ou au réacteur, par exemple en sa partie centrale, où il est mis en présence de la matière liquide à raffiner.
Lors de la gazéification d'un charbon flambant à faible pouvoir agglutinant avec de l'oxygène et de la vapeur d'eau,
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sous une pression de 20 atm., en vue de la production de gaz de réseau, on recueille du goudron, de l'huile de goudron et de la benzine gazeuse, comme sous-produits. Ces matières sont récupérées de manière connue à partir du gaz sous pression pro- duit par la gazéification; la benzine gazeuse par exemple est récupérée par traitement du gaz au moyen d'huile de lavage. Le goudron et l'huile de goudron sont soumis en commun à une dis- tillation où entre autres on prélève une fraction s'étendant depuis le début de l'ébullition jusqu'à une température d'envi- ron 2iO C.
Cette fraction d'huile légère, qui contient environ
25 % en volume de phénols, peut être déphénolée de manière con- nue, par exemple par extraction avec de l'eau chaude ou avec .une lessive d'alcali. Cette déphénolation n'est toutefois pas absolument nécessaire car les phénols, même s'ils sont contenus en assez grandes quantités dans la matière de départ, sont transformés en hydrocarbures lors du raffinage hydrogénant. La benzine gazeuse et la fraction d'huiles légères, le cas échéant déphénolée, sont mises en commun et soumises au raffinage cata- lytique en vue de la production d'un carburant pour moteurs d'un type bien déterminé.
Le mélange a par exemple la composi- tion suivante :
EMI27.1
<tb> Densité <SEP> à <SEP> 20 C <SEP> 0,813
<tb>
<tb> Soufre <SEP> % <SEP> en <SEP> poid <SEP> 0,65
<tb>
<tb> Huiles <SEP> acides <SEP> % <SEP> en <SEP> volume <SEP> 2
<tb>
<tb> Début <SEP> ébullition <SEP> 64 C
<tb>
<tb> 5 <SEP> % <SEP> en <SEP> volume <SEP> 71 C
<tb>
<tb> 15 <SEP> % <SEP> " <SEP> 93 C
<tb> 25 <SEP> % <SEP> " <SEP> 100 C
<tb>
<tb> 35 <SEP> % <SEP> " <SEP> 107 C
<tb>
<tb>
<tb> 45 <SEP> % <SEP> " <SEP> ii6 C
<tb>
<tb> 55 <SEP> % <SEP> " <SEP> 128 C
<tb>
<tb> 65 <SEP> % <SEP> " <SEP> 143 C
<tb>
<Desc/Clms Page number 28>
EMI28.1
<tb> 75 <SEP> % <SEP> en <SEP> volume <SEP> 160 C
<tb>
<tb> 85 <SEP> % <SEP> " <SEP> 180 C
<tb>
<tb> 95 <SEP> % <SEP> " <SEP> 203 C
<tb>
<tb> Fin <SEP> d'ébullition <SEP> 210 C
<tb>
<tb> Perte <SEP> ébullition <SEP> '
<SEP> 2,4 <SEP> %
<tb>
La perte au raffinage comporte 39 kgs/1000 kgs de benzine brute. Le produit raffiné a la composition suivante :
EMI28.2
<tb> Densité <SEP> à <SEP> 20 C <SEP> 0,795
<tb>
<tb> Soufre <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> 0,034
<tb>
<tb> Huiles <SEP> acides <SEP> % <SEP> en <SEP> volume <SEP> 0
<tb>
<tb> Début <SEP> ébullition <SEP> 61 C
<tb>
<tb> 5 <SEP> % <SEP> en <SEP> volume <SEP> 74 C
<tb>
<tb> 15 <SEP> % <SEP> " <SEP> 84 C
<tb>
<tb> 25 <SEP> % <SEP> " <SEP> 92 C
<tb>
<tb> 35 <SEP> % <SEP> " <SEP> 97 C
<tb>
<tb> 45 <SEP> % <SEP> " <SEP> 105 C
<tb>
<tb> 55 <SEP> % <SEP> " <SEP> 113 C
<tb>
<tb> 65 <SEP> % <SEP> " <SEP> 125 C
<tb>
<tb> 75 <SEP> % <SEP> " <SEP> 143 C
<tb>
<tb> 85 <SEP> % <SEP> " <SEP> 158 C
<tb>
<tb> 95 <SEP> % <SEP> " <SEP> 193 C
<tb>
<tb> Fin <SEP> ébullition <SEP> 203 C
<tb>
<tb> Perte <SEP> ébullition <SEP> 3,
2 <SEP> % <SEP>
<tb>
Etant donné qu'il contient encore de l'hydrogène sulfuré ainsi que de l'ammoniaque, il est conduit dans une colonne, dans laquelle les gaz dissous sont éliminés par extraction au sommet ou lavés avec de la lessive de soude et de l'eau, et ensuite séchés. Dans la plupart des cas, il n'est plus nécessai- re d'encore traiter le produit raffiné. Dans le cas d'hydrocar- bures difficiles, particulièrement de benzines, il peut arriver souvent que le produit raffiné n'est pas complètement stable à la lumière.
Grâce à un traitement complémentaire facile, par
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exemple un lavage avec de l'acide sulfurique dilué et/ou un traitement avec de la terre à blanchir, de l'alumine, du gel de silice, du charbon actif, ou des matières similaires, dans la phase liquide à température normale ou plus élevée, ou dans la phase gazeuse, le cas échéant sous pression, on arrive tou- tefois à obtenir la stabilité à la lumière totale souhaitée sans difficultés. Ce traitement, qui suit le raffinage avec le catalyseur stable au soufre, peut avantageusement avoir lieu en présence du gaz chargé d'hydrogène et/ou de la vapeur d'eau.
On peut toutefois aussi remplacer ce traitement complémen- taire par un fractionnement des hydrocarbures raffinés-ou frac- tions d'hydrocarbures. On a notamment trouvé que, lors de ce fractionnement, il passe un produit de distillation stable à la lumière, tandis que les matières provoquant les colorations res- tent dans le résidu de distillation. Celui-ci peut être- maintenu relativement faible, par exemple à environ 1-15 % seulement du produit raffiné soumis au fractionnement. Il convient !flue le ré- sidu de la distillation soit à nouveau ajouté aux hydrocarbures ou fractions d'hydrocarbures à raffiner.
Dans des cas.particu- lièrement difficiles, ce fractionnement et ce traitement complé- mentaire avec de l'acide sulfurique dilué, de la terre à blan- chir ou un autre produit similaire, peuvent être mis enivre successivement - dans une séquence quelconque.
Le raffinage de la benzine brute a lieu à une pression, qui sera avantageusement quelque peu supérieure à la pression du gaz de réseau. Ainsi par exemple pour une pression de gaz de réseau de 20 atm., la pression dans l'installation de raffinage sera réglée à 25 atm. Par la conduite 201, il est amené au compres- seur 202, 1.000 m3n de gaz neuf à l'heure, qui sont portés à une température de 170-180 C dans l'échangeur thermique 204, qui est éventuellement complété par un système de chauffage supplémentaire. A ce gaz, il est amené par la conduite 205, 250 kgs
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de vapeur d'eau à l'heure, dont on dispose à une pression de
36 atm.
Le gaz chargé d'hydrogène pénètre en même temps que la vapeur d'eau dans le vaporisateur 207, qui est maintenu à une température de 190-220 C par le système de chauffage 209. Par la conduite 213, il est amené au vaporisateur 1.000 kgs de ben- zine brute à l'heure. On retire par la conduite 215, 15 kgs de résidu de vaporisation à l'heure, qui peuvent être refoulés dans le goudron, qui se présente lors de la production de gaz, par exemple avant sa distillation. Quittent le vaporisateur par la conduite 216,1.000 m3n de gaz, 250 kgs de vapeur d'eau et 985 kgs de vapeur de benzine à l'heure, qui sont amenés en com- mun jusqu'à une température voisine de la température de réac- tion par les échangeurs thermiques 217 et 218 ainsi que par le réchauffeur 219.
Le réacteur 222 est rempli d'un catalyseur sta- ble au soufre, à base de cobalt, molybdène et alumine, et il fonctionne à une température de 380-500 environ, par exemple 400-420 . La charge imposée en benzine brute comporte environ 0,1-2 t/m3 de catalyseur et par heure, de préférence 0,3-1,0 t/m3 de catalyseur et par heure. Comme catalyseur, il est uti- lisé par exemple de l'acide molybdique sur de l'alumine, les concentrations en acide molybdique étant de l'ordre de 10 % en- viron.
On peut par exempt... obtenir un autre catalyseur de gran- de activité pour le traitement conforme à l'invention du gaz neuf, en mélangeant intimement 70 parties en poids d'un hydroxy- de d'aluminium vendu dans le commerce, avec texture de bayerite, qui sert principalement dans le catalyseur comme support, avec 18 parties en poids d'acide molybdique, 8 parties en poids d'hy- droxyde de cobalt et 4 parties en poids de graphite. Le mélange est mis sous forme de petits cylindres par compression. Après refroidissement du mélange gaz/vapeur quittant le four, refroi- dissement ayant lieu en échange thermique ainsi que dans le refroidisseur 229, il se présente dans le séparateur 233,
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946 kgs d'un produit raffiné de benzine.
Par la conduite 236, il est retiré 1.000 m3n de gaz qui sont refoulés dans l'ins- tallation de production de gaz, par exemple avant le lavage des benzines après que la pression a été ramenée d'environ 23 à 20 atm. par exemple. Le nombre d'octanes de la benzine brute a été déterminé d'après la Research-Method : il était de 75 sans addition de tétraéthyle de plomb. On trouva que le nombre d'octanes du produit raffiné - déterminé d'après la même métho- de - était de 78, alors que celui d'un produit brut raffiné dans les mêmes conditions sans l'addition de vapeur d'eau sui- vant l'invention, n'était que de 68. La benzine raffinée en présence de vapeur d'eau et de gaz chargés d'hydrogène est éga- lement beaucoup plus sensible au plomb.
Le gaz retiré par la conduite 236 contient de l'oxyde de carbone en quantités d'environ 3-8 % en volume. Une conversion aussi poussée de l'oxyde de carbone au cours du raffinage n'est donc pas aussi nécessaire qu'elle l'aurait été avant le raffi- nage si on avait raffiné avec du gaz chargé d'oxyde de carbone et sans addition de vapeur d'eau.
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COMPANY: METALLGESELLSCHAFT AKTIENGESELLSCHAFT, residing in FRANCFORT s / M. (Germany).
(Representative: E. LAGUESSE-HAMAL).
PROCESS FOR THE CATALYTIC REFINING OF HYDROCAR-
BURES.
(having been the subject of patent applications filed in Germany on March 26, 1955 (resells 23 to 25) and April 7, 1955 (resales 26 to 30) - declaration by the applicant).
Letter of amendment attached to be valid as of right, dated April 23, 1956: It would be appropriate to add, on page 19, line 1, thus conceived: "of high boiling point, for example of phenyl oxide.
This "the following correction: instead of phenyl oxide it should read: diphenyl ether.
The line should read as follows: "High boiling, eg diphenyl ether. This"
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The present invention relates to a process for the catalytic refining of hydrocarbons or fractions thereof in the presence of hydrogen while employing catalysts stable to sulfur. These hydrocarbons or hydrocarbon fractions are present for example during coking, carbonization.
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incomplete or gas6ificatioti, tc :: coal j, 1 '-: 3 1iGni tr': J, oil shale or barter l: Ol. ') u8tlbLn .: aoliduu', Il au:; 3i. when processing coabuntiblos J Lqu3 3c.s, such ctur: 1 .: -> 6tro- le, tar, oil do c; oJ.) fh'lHL or other cor.nfu: t: it3: L. ; '.: 1.d.- lar.
For the truitoiaont according to the l.nvcil!; II) 1 ', for example come into consideration coma hydrocarbons, 1,) r; bcn: -; ols, mineral spirits, diesel oils, medium oils, or their fractions, and other hydrocarbons, preferably those boiling up to 3600 or higher, for example 500. Catalytic hydrogenation destroys the toxicity of organic sulfur, nitrogen and oxygen compounds, resinigens and other similar impurities, which are contained in hydrocarbons.
The object of the invention is to use, with a view to this catalytic hydrogenation, gases containing hydrogen, such as lighting gas, coking gas, incomplete combustion gas, water gas, gases which occur during the refining, regeneration or stabilization of oils and other liquid fuels, end of synthesis gas or circuit gas, or other similar gases, which, in addition to hydrogen, contain as main constituents carbon monoxide, metha-
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ne or other hydrocarbons # Y;
.es with low boiling point, in particular gaseous hydrocarbons, and where appropriate carbon dioxide, nitrogen, water vapor, or two or more of these materials, and which allow the catalytic hydrogenation to be carried out in such a way that the formation, unavoidable up to now, of deposits and encrustation in vaporizers, heat exchangers, heaters, pipes are eliminated or at least reduced very appreciably. and other installations used, as well as on the catalysts.
Another object of the invention is to drive the
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process so that the catalysts used last for several months. Next, the invention aims to give the gases used for the catalytic hydraugenation, either before or during the catalytic refining, properties which * make the gases particularly suitable for refining.
Another object of the invention is to produce a portion of the hydrogen necessary for catalytic refining during the practice of the process itself, by converting the carbon monoxide present in the gas containing hydrogen; for the conversion, the same catalyst should be used which was used for the catalytic refining, the conversion and the catalytic refining can take place simultaneously. The following description, the plans and the claims reflect still further objects of the invention.
According to the invention, it is passed over or through a catalyst, at a suitable temperature of approximately between 50 and 500, preferably 150-450 C or 200-400 C, before it or they are brought into contact with them. hydrocarbons to be catalytically refined, lighting gas, coking gas, incomplete carbonization gas, water gas, der. . which occur during refining or regeneration or other processing is analogous to oils or other liquid fuels, synthesis gases or flue gases from synthesis, which use hydrogen or gases containing hydrogen, for example from synthesis, Fischer-Tropsch, or other gas containing hydrogen.
In this way, undesirable substances contained in the gas, such as resinogens, oxygen, nitrogen or other oxidizing materials, as well as the organic compounds of nitrogen, oxygen are rendered harmless. or sulfur. The same effect can be achieved by introducing steam into the catalytic refining, or the effect of the water can thereby be improved.
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trait Plaçât catalyL # dou gai :.
Leu cases are]) -. C, C:, .tatl3.G trait or bare S. (S "1.i.jy. 1.1., Ef., ('P .. - culiùxvucut aux c, t .: ly ;; turs: trLl. = â uu, c ti '. <jL eu ri' (;,:, that after this pre-treatment they uout: ": c.l1l !! iu over raffina- Strictly speaking. They can be introduced into the process of hydrogenation of the hydrocarbons: - in various places, either alone, or 0.1 m³lcL11gc with a, j of circu- lated. We can for example send them in the vaporizer for the hydrocarbons or also before the reactor only or at an appropriate place in the reactor. Thus, for example, after the preparatory treatment, by passing them through the hydrocarbons to be refined, if necessary adding the circulating gas to them. in circuit in the catalytic refining, and they are completely or partially vaporized.
The mixture of hydrocarbons to be refined and gas containing hydrogen then passes, through heat exchangers and heaters, into the reactor intended for the hydrogenating refining of hydrocarbons, and from this it passes into the devices which separate refined hydrocarbons, gas which can then be used again for refining, preferably after removal of a partial stream.
Thanks to the preparation according to the invention of the gas containing hydrogen, the undesirable beers mentioned above are transformed into harmless compounds by thermal and catalytic transformation, and thus a disturbance of the hydrogenating refining is avoided. due to the formation of deposits in vaporizers and heat exchangers or on the catalyst itself as well as in the connecting pipes.
The working temperatures are as a rule approximately between 50 ° C. and the reaction temperature of the subsequent catalytic refining; one works for example at temperatures between 160 and 240 C or 160-450 C. The working pressure and the gas velocity are regulated in such a way
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correspondingly, the intensity of the hydrogenation increasing with the working pressure and changing in a manner inversely proportional to the gas speed.
The temperature of the catalyst, the working pressure and the speed of the gas should be chosen in such a way that, when treating gas containing carbon dioxide, there is no conversion of carbon dioxide to carbon dioxide. methane The treatment, in accordance with the invention, of the fresh gas takes place under the condition that the treated gas, admitted into a solution of sulfuric acid and formaldehyde (30 parts by volume of sulfuric acid at 66 degrees for a 40% formaldehyde part by volume) only gives a slight brownish color after a few minutes. There is no difficulty in determining experimentally the treatment temperature, the treatment time and the amount of catalyst.
It is not necessary to operate under pressure. The process is also carried out satisfactorily under normal pressure or even under reduced pressure. This is why, according to the process according to the invention, it is also possible to treat the gas before its compression, for example at the pressure at which it arrives from the gasifier or from a network gas pipe, therefore at a pressure lower than that at which the catalytic refining is carried out, and only then to bring it to the pressure necessary for the catalytic refining, which is usually greater than atmospheric pressure, and is placed for example between 20 and 100 atm.
Or, the gas can be treated according to the process of the invention after the first or another stage of compression, when its pressure is raised in several stages to the pressure necessary for catalytic refining.
The process according to the invention has the further advantage that the catalyst can be operated with very different yields. The hourly load imposed on it may be
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reduced to less than 10 Nm3 of gas per m3 of catalyst.
However, this load can also be significantly increased, for example to bring it up to 1000-8000 Nm3 of gas and even more, for example 12,000 to 13,000 Nm3; per m3 of catalyst and per hour. The catalyst can, for example, be arranged in elongated cylindrical containers to which the necessary heat can be supplied respectively indirectly removed, for example. The process can advantageously be carried out by introducing the gas into the catalyst at a temperature lower than the reaction temperature, so that it is only in the catalyst that it reaches the reaction temperature.
If a supply of heat to the catalyst is necessary, this supply can be obtained by heat exchange with the exhaust gas, if necessary with additional sources of heat. It is also possible to have recourse to other methods of heating: for example by supplying oxygen to the fresh gas on the catalyst, it is possible to cause combustion and thereby heat the gas. In this case, the catalyst can also be used in the form of a vortex or in the state of suspension.
The fresh gas can be added to the Hydrocarbon vapors coming from the evaporator, or optionally to the mixture of these vapors with boiled gas, and the resulting mixture is passed through the catalyst, by means of which s The treatment of the fresh gas is carried out according to the invention. This method is particularly suitable if the temperature of the mixture is kept sufficiently below the temperature of the hydrogenating refining, for example approximately between 180 and 200 C.
In this case, the catalyst is heated indirectly, for example by means of gas from the hydrogen refining reactor. However, and also simultaneously, the mixture of gas and vapor which goes to the reactor is heated. The heat from the catalytic hydrogenating refining can also be used for other
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for the purposes of the process according to the invention, for example as follows: the new gas is passed, alone or mixed with circuit gas, through a catalyst operating as a heat exchanger with vapors coming from the refining reactor catalytic converter, and then passed through the vaporizer for hydrocarbons.
As a catalyst for the preparation according to the invention, fresh gas for hydrogenating refining can be used, for example metal oxides and / or sulphides of metals of the 6th and 6th groups of the periodic system. Particularly well suited are known hydrogenation catalysts based on the use of tungsten, molybdenum, vanadium, cobalt, chromium, nickel and iron, which also contain zinc, magnesium or oxide compounds. analogues, and, which can be deposited on supports, such as active carbon, silica gel, alumina. These catalysts can also contain two of the metals mentioned above or even more.
Sulfur-stable catalysts employed for the pressurized refining of hydrocarbons by resolution or by hydrogenation have been found to be particularly advantageous. Good results have also been obtained with alkalinized ferrous catalysts such as have already been employed for the catalytic conversion of organic sulfur compounds in synthesis gases.
Molybdenum acid deposited on alumina is used, for example, as catalyst, the molybdic acid concentrations being of the order of about 10%. Another very active catalyst for treating the fresh gas according to the invention can be obtained, for example, by intimately mixing 70 parts by weight of an aluminum hydroxide, having the structure of bayerite - the product which is produced. can be obtained commercially - which serves as the main order of support in the catalyst, with 18 parts by weight of molybdic acid, 8 parts by weight of hydroxide of
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cobalt and 4 parts by weight of graphite. By compression, this mixture is brought to the state of small cylinders. The catalysts can be used for the process in the form of their oxides.
The metal oxides then gradually pass through the process stream partly in the sulphurous state and partly in the metallic state, under the influence of hydrogen or hydrogen sulphide either present or formed by splitting. of organic sulfur compounds. However, nothing prevents the catalysts from being sulphurized or reduced in a known manner before their use, and from using them in sulphurous and / or metallic form.
It has been found that precipitation catalysts are also suitable; they are produced, for example, by precipitating aluminum salts in common with a salt or a mixture of salts of the metals mentioned above, for example in the presence of a carrier substance. Or we impregnate d. alumina or another carrier substance of one or more of said metal salts, and these are brought to the oxide form, for example by heating.
The catalyst used in the hydrogenating refining can also be used with advantage for the process according to the invention, which in this case also offers the advantage of being a particularly inexpensive catalyst.
For the process according to the invention, it is possible to use starting gases with different contents of hydrogen and of carbon monoxide. Particularly advantageous have been found to be a partial pressure of hydrogen below 25 atm and a partial pressure of hydrogen and carbon monoxide of up to 40 atm. approximately, that of carbon monoxide should preferably be between 0.1 and 15 atm.
The gases which exit from the carbonization chambers of the
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Coke ovens of usual construction towards the end of the carbonization time. These gases can be further improved if, in the latter part of the carbonization period, methane or gases containing methane, such as lighting gas or gas, are passed through red-heated coke. natural gas, or part of the gas passing in accordance with the invention in circuit by catalytic refining, or circuit gases or at the end of synthesis, which work with gas rich in hydrogen, for example those of the Fischer synthesis -Tropsch.
Advantages similar to those obtained by the catalytic hydrogenating pretreatment of the gas can also be achieved if water vapor is passed through the process, for example in the pretreatment of the gases and / or in the process. through the catalyst which is used for the catalytic refining of hydrocarbons. It is surprising to note that the refining is not even adversely influenced by the presence of water vapor, but on the contrary favored. There is also no deterioration of the contact; As a rule, a stable sulfur contact is used for refining.
A preparatory treatment of the gas loaded with hydrogen newly introduced into the process is then no longer absolutely necessary, especially not when the newly supplied gas is admitted into the catalyst for the hydrogenating refining at a suitable location, for example at a greater or lesser distance behind the entry of the hydrocarbons to be refined or of their mixture with the circulating gas in the hydrogenating refining reactor.
The addition of water vapor still provides the advantage that the carbon separations are suppressed on contact, even if the refining takes place at relatively high temperatures, for example ranging from more than 400 to about 500 C. It is also carried out. a saving of hydrogen necessary for hydrogenating refining by
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following the addition of water vapor and a reduction in the octane number during the hydrogenating refining is avoided. In some cases, the number of octanes is even improved. The amounts of water vapor required by the invention are about 5 to 50% by volume, based on the fresh gas entering the process.
It is advantageous to use approximately 15 to 35% by volume. If working with circuit gas, it is recommended to use slightly higher quantities of water vapor, relative to the fresh gas. The working pressures can be chosen as mentioned above. Water vapor can be introduced into the process at different places. It can be added to the gas entering the reactor in which the catalytic refining of the hydrocarbons takes place.
The water vapor separated from the gas charged with hydrogen can also be fed into the reactor. In many cases, it is convenient to mix the water vapor already with the fresh gas containing hydrogen entering the process, and to send the water vapor together with the fresh gas to the process stage. preparatory treatment of gas, already described. Here too, the presence of water vapor is advantageous: the water vapor in particular protects the catalyst of the preparatory treatment from premature wear, which would otherwise be caused in many cases over time by soot separation. or deposit formation on the catalyst.
When adding steam to the pretreatment, the gas is also even more suitable for the subsequent catalytic refining. There is still some increase in the hydrogen content of the gas by converting part of the vapor with carbon monoxide into hydrogen and carbon dioxide. By the preparatory treatment of the fresh gas introduced into the process, a cooling of the gas is avoided which could lead to a separation of water vapor, if the gas
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prepared went to hydrogenating refining without increasing pressure. If the preparatory treatment takes place at a lower pressure than the hydrogenating refining, it is advantageous, before the compression, to wash off the carbonic acid.
In the case of preparation in two or more stages of the new gas used in the process, the water vapor can be added either before the first stage, or also only before one of the following stages.
The addition of steam provides the additional advantage that it is possible to operate at relatively high reaction temperatures, which may for example include 380-400 C and above. This also applies to the preparation of the gas con-. firmly to the main patent, than to even hydrogenating refining.
It is not necessary to have recourse to a preliminary purification of the new gas used in the process, aimed at the elimination of the sulfur compounds and other similar impurities.
The apparatus shown schematically and by way of example in FIG. 1 can be used, for example, for the process.
The fraction of hydrocarbon to be refined, for example benzol, flows from the collecting tank 1 through line 2 to pump 3, and is discharged by the latter, through line 4; and the preheater 5 as well as the line 6, in the vaporizer which is maintained at the desired vaporization temperature by means of the heating system 8 designed in known manner. The vapors leave the vaporizer 7 through line 9 and are brought to the reaction temperature in heat exchangers 10 and 11. It is at this temperature that they enter, through line 13 into the contact furnace. 14 used for the hydrogenating refining, furnace in which the catalyst 15 is disposed on a gas permeable support 16.
The vapors leave the contact furnace via line 17, pass through the exchangers
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thermals 11 and 10 and thereof, s.- ent, through line 18, in condenser 19, where the refined product is fluidized; it exits via line 20 and passes through separator 21.
The refined product is withdrawn in 22.
Part of the benzol or other substance is withdrawn from the vaporizer 7 via line 23 and cooler 24, in order to lead it via line 25, for example, to a tar distillation or other distillation apparatus. This part is, for example, distilled in the distillation of tar from a gas plant or from a coking plant, mixed with the tar coming from these plants.
Or- then distilled off the low boiling point constituents from the part withdrawn from the visor 7 with the low boiling point constituents of the tar, and the resulting mixture of low boiling point hydrocarbons can be subjected to the refining according to the invention, for example to the refining of benzol, while the constituents with a high boiling point pass into the residue of the distillation and can be upgraded with the latter.
The gas charged with hydrogen necessary for the catalytic refining can be taken from line 26, for example via line 27, and incorporated into the benzol or other substance which passes through line 4. It then arrives with the latter in the vaporizer 7 passing through the heat exchanger 5. However, it can also be introduced directly into the vaporizer 7 via the line 28, if necessary mixed with the circuit gas. . The circuit gas coming from the separator 21 passes into the vaporizer via the preheater 29 and the line 30. A part of the circuit gas is subtracted at 31, so that said circuit gas always retains the same composition.
If we introduced the gas charged with hydrogen directly
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in the process of raf "* 'u-lyUqae i - # coriftky it so would form in dci> .ui- -j # /! - # .-- r #' # i-ut. 10 oc ii. '. tiperaturos ooïaprlsec onfc; -î 1 ....- '"' '" vî.ooi ,,'! ' n ': .. cj chaoïmous. It s' <mH-. -. 1-, pi- i -: - n cV -îToxuti.- 1- l'iiia- ... Il.' -voked by, '.,.,. 1. ()' "atm at the beginning of eajî. 'elé? e on p. 1. ' r, Joars H, 5 at. and more. At the end of a souiaia- approximately, 1.- éek "-souro LJaormiquco,
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that are in the aoii? of tz ..; "! 1) 61 ', j, .tu, e jn.- -e.'3.UiiC: Cx- a': 3, i:. = .., and which are constituted by tûbalc, are fouled by goldfinch deposits :, ce uai i3 ';;, ;; at the stop c'e installation.
In the vaporisât- '3 qui' pont vr e - :. or'1: etr designed and conducted according to the 1, n'8v..1o, 3? Jleiia a'3 .t1 930.224 and 930.225, there are deposits which , .1 "'.:;. F',:, ¯¯.a 1 passed (the material to be vaporized and çrc impede vaporioction.
According to the invention, the new gas is driven by ¯1 ° .d in a preheater 32, advantageously;: ';' 93: '38 compr (':,:; i01: l at the pressure at which The refining takes place .... 'c,: lrtiqtr :, or at a lower pressure. From: hauff811: i.', ;; il: .. ;;:.>. "::: 313 through line 33 into container 34 resistant to t71'G 'S.'i.s'9'I which can be heated in known manner. 9 "Jh"') '1 10 100 liters of mass is required. of contact for 100 ill3 of new gas per hour under a pressure of 35 atm. by ",.:", .. iI..i! '! ..' ;: in 34. The new gas is brought to the optimum co-contact reaction temperature, by indirect heating.
The contact, consisting for example of a mixture of 8-molybdic acid, cobalt hydroxide, aluxarae and ;; rp'rEr is carried out at a temperature of between 100 and 4:00 "C approximately, preferably between 180 and 350 C, by ē'3ùlp: "'e \?. , '200 G
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approximately, depending on the nature of the new gas.
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The gas leaving the contact has by r :: '\:' J1l1plo the composition
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next :
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It contains about 0.1 g of hydrogen sulphide per m3n, but it is free from all other substances which can react with the resinigens contained in the hydrocarbons to be refined.
While untreated coke oven gas produces a blackish color in a few seconds in the presence of a solution of sulfuric acid and formaldehyde, said solution only becomes slightly brown when passed through for several seconds. minutes the gas treated according to the invention.
The separation of elemental sulfur as well as the formation of resin and carbon deposits in the vaporizer and heating systems are avoided according to the invention by removing harmful constituents from the fresh gas.
Even when the refining takes place in the liquid phase or in a mixture of liquid or gaseous hydrocarbons, all harmful scale and deposits are prevented by the process according to the invention. In this case, it is advantageous to react the liquid hydrocarbons to be refined or their mixture with gaseous hydrocarbons, against the current of the gas containing hydrogen. The duration of the refining is significantly reduced and its intensity increases. The mixture of gas laden with hydrogen and of hydrocarbon vapors, leaving the hydrogenating refining, can be treated with a second sulfur-stable catalyst of the same nature.
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The reactor 14 shown schematically in FIG. 1 is constituted, for example, in main order, by an outer casing resistant to pressure and an inner casing, in which the catalyst is placed in a fixed position on a sieve bottom.
The inner casing is provided in such a way as to protect the pressure-resistant casing, such that the latter impedes overheating temperatures and that any corrosion can only occur in the inner casing. The space between the outer casing which can be insulated internally or externally. and the inner shell is in communication with the gas chamber of the reactor, such that the inner shell is not subject to pressure and can be designed with a low wall thickness.
However, the reactor can also be built without an inner shell. The outer shell of the reactor should then be provided with a coating of a known corrosion-resistant material, replacing the inner shell. On the top, the reactor is closed with a cover. On this cover, a heater can optionally be provided, which is filled with metallic bodies, for example rings, balls or the like.
Around this heater, - fits an induction coil which, if necessary, can be switched on and then cause heating. The gas / vapor mixture arriving at the reaction enters, heated, through a pipe in the contact furnace and is further heated to the reaction temperature under the effect of induced and eddy currents. It then travels through the contact layer, in which the decomposition of sulfur compounds, nitrogen, oxygen, resinogens, etc. takes place ... The gas heats up here to around 10 to 50 C and leaves clean of the contact oven. The reactor is surrounded by a heat insulating layer.
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The starting material to be refined, & MGur, <j on e Cfiai. : y., ut pass through the catalyst with the ay.n == nGticaxz cu ri = i: = t, 'p, -i. temperature conditioned by the amount I tu 1, =: h-'F.¯rxwtsn = c .., by the reaction, without the rtzf'f.l.i '' = G 'a, (' j. ': f =, (UI; the refined product is of lesser value. d .: large quantity of heat developed by the reaction, they copy that the reaction temperature inside the gas in the catalyst is relatively low, otherwise it will be relatively high.
Since the process according to the invention is not dependent on maintaining low reaction temperatures, it is also possible to use starting materials which have a relatively high boiling point, for example gas oils, cooking oils. grease, heating oils or the like.
The height of the catalyst column in the reactor can be adjusted to about 3-15m. In many cases, it is convenient to subdivide the catalyst column into two or more layers, since the mechanical strength of the catalyst is insufficient when it is provided in a single layer of great height. It is also advantageous to work at relatively high speeds, for example from 2 or 3 m / sec to about 15 m / sec. These passage speeds mainly contribute to the catalyst being traversed and heated uniformly, so that no local overheating occurs, even if a relatively large catalyst cross section is chosen, for example in the case where the catalyst is placed in a shaft furnace without the subdivision referred to.
Subdividing the catalyst column horizontally into two or more layers also reduces the danger of overheating.
Vapors or gases, for example ga; circuit or
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Fresh gas or gases containing hydrocarbons, located in one or more places of the catalyst column in the process according to the invention, can be introduced between two layers. The temperature of these gases and / or vapors may be higher or lower than the reaction temperature at which the treated gas / vapor mixture passes through the space between two layers.
In the first case, the gases or vapors introduced then serve to bring heat to the reaction while in the second case they lower the reaction time at which the mixed gas / vapor treated passes into the next layer. In addition to this temperature control, it is possible to obtain activation of the reaction by increasing the concentration of hydrogen and / or of carbon monoxide, for example by means of the supply of fresh gas between the layers of catalyst. Similar effects are obtained by the introduction of water vapor between the layers at one or more places in the catalyst column, in correlation with a transformation of water vapor and oxide. carbon to hydrogen.
In certain cases, it may be advantageous to carry out a slight addition of oxygen or air before the various layers or before part of them.
As already stated. the reaction temperatures can vary within fairly wide limits; in general, they are situated between approximately 300 and 500 C. They can be regulated by heat exchange with the gas / vapor mixture coming from the reaction and possibly by additional heating.
If the gas / vapor mixture leaves the catalyst at relatively high temperatures and if in the catalyst column there is a fairly large temperature rise, of 100% for example, it is possible, even in the event of heat exchange between the gas / vapor mixture entering and leaving the reactor, easily adjust to the desired temperature, if the exchange is not carried out
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heat only part of the gas leaving the reactor and if the heat of the other part is used for other uses in the process itself or outside it.
According to the invention, the catalyst column is subdivided: the number of layers thus formed can vary within the limits of about 2-20. The choice of this number in the different cases is conditioned by the fact that the mechanical properties of the catalyst are not overloaded and that adequate reaction conditions are created, particularly from the point of view of temperature and flow rate; The quantities of gas used can also be taken into consideration, roughly as follows: the number of layers of catalyst will be greater if large quantities of gas are kept in the circuit.
If cold gas is introduced between the layers, then more gas should be admitted for small amounts of circuit gas and less for large amounts.
To increase the gas velocity, it is necessary to work with quantities of circuit gas of about 500-15. 000 m3n of gas per tonne of starting material used.
If, during the reaction, large amounts of heat are released, it may be beneficial to cool the catalyst.
For example, the catalyst can then be provided in vertical tubes which are traversed on the outside by a boiling cooling agent. Vapors of the coolant are removed from the chamber of said coolant and condensed by recovering heat therefrom, and the condensation product can be returned to the chamber.
Placement of the catalyst in the tubes or in a closed column is also suitable for maintaining the catalyst at a uniform temperature. The tubes of the contact chamber subdivided in the horizontal plane are then surrounded by a liquid at the point
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high boiling point, for example phenyl oxide. This phase determines a heat equilibrium between the different parts of the catalyst when they take on unequal temperatures as a result of different reaction rates.
If, in the process according to the invention, one works with the addition of water vapor, the latter can already be added to the new gas charged with incoming hydrogen; in the process, and then goes with this gas in the catalytic preparation for the refining of hydrocarbons. In preparation and refining, water vapor is the source of a noticeable reduction in hydrogen consumption. In addition, it causes an advantageous temperature equilibrium in the catalyst, which takes place mainly during the catalytic refining of hydrogenating hydrocarbons.
Example 1.
This example represents an embodiment of the invention applied to the catalytic refining of benzol recovered in a coking plant.
In FIG. 2, which shows schematically and by way of example an installation particularly suitable for the process, 51 shows the pipe, through which the gas containing hydrogen comes from the coke oven. The gas then passes through a tar separator 52, where the components which can be condensed are removed from the gas. Through line 53 these arrive at tank 54 and from there to tar distillation 55. Here the tar is broken down into "tar benzol" and / or similar fractions as well as pitch. The fractions to be refined, for example the benzol of tar, pass through 1; line 56 in the storage tank 57; the residue is emptied through line 58, for example in the form of pitch.
On leaving the tar separator, the gas is conveyed via line 61 to the ammonia scrubber 62. From there, it continues
<Desc / Clms Page number 21>
via line 63 to the oil scrubber 64. Here, the valuable constituents still contained in the gas and to. refine, for example gaseous benzol ", which pass with the washing agent charged through line 65 to extractor 66.
From this, the regenerated washing oil returns through line 67 to the scrubber, while the benzol passes through line
68 in the tank 69 and by the line 70 in the collecting tank 71, which also receives by the line 72 the tar benzol coming from 57. The gas to be removed from the oil washing can be further purified in the apparatus 74 and 75 in a known manner as well as by desulphurization and be stored or delivered as network gas or lighting gas.
To fully understand the meaning of the invention, for example for its application to the refining of benzol, it should be noted that a gas plant which supplies 17,000 m3n of gas per hour, at the same time produces 500 kgs of crude benzol, which have a content of about 0.5% of total sulfur.
From the collecting tank 71, the crude benzol passes through the line Si into the vaporizer 82. In this one takes place the vaporization under the admission of about 130 m 3 of new gas per hour, which comes through the line 87 of the. gas plant of the plant, from which it is withdrawn through line 83, for example, compressed at 84 and admitted through line 85 into an installation
86, where, in order to be freed of its undesirable constituents, such oxides of nitrogen, oxygen, resinigens or other impurities of the same nature, it passes at temperatures between 50 and 400 C approximately over a contact stable with sulfur, which may for example have the same known composition as that used for catalytic refining.
Via line 87, the gas then passes into vaporizer 82, which operates at temperatures
EMI21.1
Pastures of 150-250 C, of 1S0-OOo crumple, for example 180 C. Here, the raw benzol is vaporized in the gas stream
<Desc / Clms Page number 22>
constituted by fresh gas and circuit gas until a residue is obtained, which may be of the order of magnitude of 1-10%.
Through line 88, the residue passes into reservoir 89; it can be treated in the tar or gas treatment plant of the same plant. For example, in the diagram shown in the drawing, it arrives through line 90 in the tar distillation 55, where the constituents contained in the residue are also separated, with a boiling point below approximately 200-220 C. , to be returned with the tar benzol to the refining plant. Mixed with fresh gas and circuit gas, the benzol vapors leave the vaporizer 82 via line 91 and arrive, via one or more heat exchangers 92, at the reactor 93.
They enter for example therein at a temperature of 340 C and leave it at a temperature of 360 C, to be brought for condensation, via line 94, heat exchanger 92 and line 95, in cooler 96 , from where the product of condensation passes into the storage tank 97 and from which the gas is discharged through the line 98. Part of the gas can be returned by means of the pump 99 to the vaporizer through the line 100; the remainder can return to the gas purification, being conveyed in the pipe 101, for example by means of the pump 103.
In the reactor, it is also possible, via line 102, to add water vapor to the benzol to be refined.
In accordance with the invention, the reactor is designed in the form of an internally and externally insulated vessel. There is 1.5 m3 of catalyst in a layer 10 m high. In the reactor, the reaction temperature increases by, for example, 20 from the gas inlet above to the gas outlet below. This increase can also be more or less strong depending on the nature of the gas available.
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or the raw material and depending on the starting reaction temperature. It turns out that, in the case of this mode of working, the refined crude benzol has a sulfur content of less than 0.001% by weight, and that the yield of refined product is about 98% by weight. .
The plant should operate in such a way that the refined product is under operating pressure. It can then be expanded to normal pressure in a column, where it is completely free from hydrogen sulphide or most of it, and other low boiling point constituents, for example at low boiling point. boiling lower than that of benzol. The remains of hydrogen sulfide, which may still be found in the refined product, can be removed therefrom, for example by washing with dilute sodium hydroxide solution and / or water. This washing plant can be very small and in many cases also be neglected, since the refined product often already leaves the column in sufficient purity.
In this facility, 491 kgs of refined product were produced per hour. The quantity of circuit gas in this case included 500 m3n / h, the quantity of residual gas 120 m3n / h, which contained 10 kgs of benzine. These 10 kgs were recovered by washing with oil and thus returned to refining.
The table below indicates the compositions of the lighting gas prepared for refining, of the lighting gas after the treatment in 86, and of the residual gas, which leaves the installation:
EMI23.1
<tb> Lighting <SEP> gas <SEP> After <SEP> purification <SEP> Residual <SEP> gas
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> New <SEP> gas' <SEP> Residual <SEP> gas
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> CO2 <SEP> 2.6 <SEP> 2.8 <SEP> 9.6
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> H2S <SEP> - <SEP> - <SEP> 1.4
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> CnHm <SEP> 1.9 <SEP> 0.5 <SEP> 0.4
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> O2 <SEP> 0.5 <SEP> - <SEP> -
<tb>
EMI23.2
Go u 9 7 9 6 2 g2 52.4 52.0 40.1
EMI23.3
<tb> CH4 <SEP> 24.8 <SEP> 26.7 <SEP> 37.7
<tb> N2 <SEP> 8,1 <SEP> 8,4 <SEP> 8,
5
<tb>
<Desc / Clms Page number 24>
The following example shows how the process according to the invention is designed when working with the addition of water vapor instead of applying the catalytic treatment of the fresh gas beforehand.
Example 2:
For the process, it is then appropriate to use the installation shown schematically and by way of example in FIG. 3.
It is through line 201 that the hydrogen-laden gas to be used for refining is supplied to compressor 202, where it is compressed. Refining should take place at pressures above 1 atm. , with advantage of 20 to 100 atm.
The compressed gas arrives, advantageously without cooling, through line 203 in heat exchanger 204, which it exits through line 205. To the gas containing hydrogen is added through line 206 with vapor from the gas. water in a proportion of 5 to 50% by volume, for example 30% by volume. However, the gas can also be charged with water vapor in a known manner, by streaming water, when it is at an elevated temperature, for example after having been heated to about 100-300, for example 170 C. The mixture steam and hydrogen-laden gas then enters the vaporizer 207 which, at its upper part 208, is filled with Raschig rings and, at 209, is equipped with a heating system.
In this vaporizer 207 is fed, if necessary after preheating, the product to be refined, for example benzine or benzol, stored in the tank 210, and this by the line 211, the pump 212 and the line 213. A a small part of the material to be refined, for example crude benzine, is withdrawn in 215 via the siphon 214. The mixture of gas charged with hydrogen, water vapor and benzine vapor, coming from the vaporizer 207 is brought through line 216 to the subsequent heating stage,
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which can take place for example in heat exchangers
217 and 218 and the heater 219.
From heat exchanger 217, the gases pass through line 239 into the heat exchanger
218,. And from the latter via line 220 in the heater
219, where they are almost brought to the reaction temperature; then, through line 221, they pass into the contact furnace
222 which is filled with the sulfur stable catalyst 223. The catalyst can be placed in a known manner on a sieve 224.
Instead of the reactor 222 similar to a shaft furnace, shown on the plan, it is also possible to use a reactor of any other known construction mode. In the reactor 222, the hydrogenating refining takes place during the passage through the contact, for example from top to bottom, of the gas / vapor mixture. The gas charged with hydrogen, water vapor and vapors of benzine or the like, leave the reactor through line 225 and, against the current of the mixture going towards the reactor, give up to said mixture heat in the reactor. the heat exchangers 217 and 218.
They first enter heat exchanger 218, exit through line 226, pass through heat exchanger 217 and, from there, through line 227, into heat exchanger 204. The charged gas mixture of hydrogen, water vapor and benzine vapors, already cooled to a temperature of about 1200 for example, leaves the heat exchanger and, through line 228, passes into cooler 229, in which the water vapor and the benzine vapor are condensed by cooling to room temperature. This cooler can optionally be subjected to a runoff of fresh water to avoid separations of ammonium carbonate. The cooling water enters the cooler at 230 and leaves it at 231.
Gas charged with hydrogen, water and refined benzine or
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other body, pass through line 232 into separator 233 from where the refined product is removed in 234 and water in 235.
The refined product contains small amounts of hydrogen sulphide as well as dissolved ammonia, and, with a view to their removal, it is passed through a column, in which the dissolved gases are extracted at the top or washed with diluted detergent and water. The hydrogen-laden gas is withdrawn from the system at 236 and admitted to the gas production installation which supplies the hydrogen-laden gas entering the process, for example before the production of benzine from this installation, in order to recover the benzine. However, it is also possible to recover the refined product contained in this residual gas in a known manner, for example by adsorption with activated carbon, cooling or washing with a washing oil.
Part of the residual gas coming from the installation 236 can be put back into circuit, for example before the compressor 202 or before the heat exchanger 204.
If the process is practiced with a view to the hydrogenerating refining of liquid hydrocarbons or of hydrocarbon fractions, these, preferably after preheating, which optionally takes place in the presence of gas charged with hydrogen and / or water vapor, for example at a temperature close to the reaction temperature of the reactor 222, are introduced into said reactor, for example bypassing the vaporizer, and passing through the heat exchangers 217 and 218 and the heater 219. The gas charged with hydrogen, coming from the heat exchanger 204, after mixing the water vapor, can be brought immediately to the heat exchanger 217 or to the reactor, for example in its central part , where it is brought into contact with the liquid material to be refined.
When gasifying a flaming coal with low binding power with oxygen and water vapor,
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under a pressure of 20 atm., for the production of network gas, tar, tar oil and gasoline gas are collected as by-products. These materials are recovered in a known manner from the pressurized gas produced by the gasification; gaseous benzine, for example, is recovered by treating the gas with washing oil. The tar and the tar oil are jointly subjected to a distillation in which, among other things, a fraction extending from the start of boiling up to a temperature of about 2iO C.
This fraction of light oil, which contains approximately
25% by volume of phenols, can be dephenolated in a known manner, for example by extraction with hot water or with an alkali solution. This dephenolation is not however absolutely necessary because the phenols, even if they are contained in rather large quantities in the starting material, are transformed into hydrocarbons during the hydrogenating refining. The gaseous benzine and the fraction of light oils, where appropriate dephenolated, are pooled and subjected to catalytic refining for the production of a motor fuel of a specific type.
The mixture has, for example, the following composition:
EMI27.1
<tb> Density <SEP> to <SEP> 20 C <SEP> 0.813
<tb>
<tb> Sulfur <SEP>% <SEP> in <SEP> weight <SEP> 0.65
<tb>
<tb> Acid <SEP> oils <SEP>% <SEP> in <SEP> volume <SEP> 2
<tb>
<tb> Start <SEP> boiling <SEP> 64 C
<tb>
<tb> 5 <SEP>% <SEP> en <SEP> volume <SEP> 71 C
<tb>
<tb> 15 <SEP>% <SEP> "<SEP> 93 C
<tb> 25 <SEP>% <SEP> "<SEP> 100 C
<tb>
<tb> 35 <SEP>% <SEP> "<SEP> 107 C
<tb>
<tb>
<tb> 45 <SEP>% <SEP> "<SEP> ii6 C
<tb>
<tb> 55 <SEP>% <SEP> "<SEP> 128 C
<tb>
<tb> 65 <SEP>% <SEP> "<SEP> 143 C
<tb>
<Desc / Clms Page number 28>
EMI28.1
<tb> 75 <SEP>% <SEP> in <SEP> volume <SEP> 160 C
<tb>
<tb> 85 <SEP>% <SEP> "<SEP> 180 C
<tb>
<tb> 95 <SEP>% <SEP> "<SEP> 203 C
<tb>
<tb> End <SEP> of boiling <SEP> 210 C
<tb>
<tb> Loss <SEP> boiling <SEP> '
<SEP> 2.4 <SEP>%
<tb>
The refining loss includes 39 kgs / 1000 kgs of crude benzine. The refined product has the following composition:
EMI28.2
<tb> Density <SEP> to <SEP> 20 C <SEP> 0.795
<tb>
<tb> Sulfur <SEP>% <SEP> in <SEP> weight <SEP> 0.034
<tb>
<tb> Acid <SEP> oils <SEP>% <SEP> in <SEP> volume <SEP> 0
<tb>
<tb> Start <SEP> boiling <SEP> 61 C
<tb>
<tb> 5 <SEP>% <SEP> en <SEP> volume <SEP> 74 C
<tb>
<tb> 15 <SEP>% <SEP> "<SEP> 84 C
<tb>
<tb> 25 <SEP>% <SEP> "<SEP> 92 C
<tb>
<tb> 35 <SEP>% <SEP> "<SEP> 97 C
<tb>
<tb> 45 <SEP>% <SEP> "<SEP> 105 C
<tb>
<tb> 55 <SEP>% <SEP> "<SEP> 113 C
<tb>
<tb> 65 <SEP>% <SEP> "<SEP> 125 C
<tb>
<tb> 75 <SEP>% <SEP> "<SEP> 143 C
<tb>
<tb> 85 <SEP>% <SEP> "<SEP> 158 C
<tb>
<tb> 95 <SEP>% <SEP> "<SEP> 193 C
<tb>
<tb> End <SEP> boiling <SEP> 203 C
<tb>
<tb> Loss <SEP> boiling <SEP> 3,
2 <SEP>% <SEP>
<tb>
Since it still contains hydrogen sulfide as well as ammonia, it is carried through a column, in which the dissolved gases are removed by extraction at the top or washed with sodium hydroxide solution and water. , and then dried. In most cases, it is no longer necessary to further process the refined product. In the case of difficult hydrocarbons, particularly benzines, it can often happen that the refined product is not completely stable to light.
Thanks to an easy complementary treatment, by
<Desc / Clms Page number 29>
example washing with dilute sulfuric acid and / or treatment with bleaching earth, alumina, silica gel, activated carbon, or the like, in the liquid phase at normal temperature or above high, or in the gas phase, optionally under pressure, however, the desired total light stability can be achieved without difficulty. This treatment, which follows the refining with the sulfur-stable catalyst, can advantageously take place in the presence of the gas charged with hydrogen and / or water vapor.
However, this additional treatment can also be replaced by a fractionation of the refined hydrocarbons - or fractions of hydrocarbons. In particular, it has been found that, during this fractionation, a light-stable distillation product passes, while the materials causing the colorations remain in the still residue. This can be kept relatively low, for example at only about 1-15% of the refined product subjected to fractionation. The residue from the distillation should be added again to the hydrocarbons or hydrocarbon fractions to be refined.
In particularly difficult cases, this fractionation and further treatment with dilute sulfuric acid, bleaching earth or the like can be drunk successively - in any sequence.
The refining of the crude benzine takes place at a pressure, which will advantageously be somewhat higher than the pressure of the network gas. Thus, for example, for a network gas pressure of 20 atm., The pressure in the refining installation will be set at 25 atm. Through line 201, 1,000 m3n of new gas per hour are brought to the compressor 202, which are brought to a temperature of 170-180 C in the heat exchanger 204, which is optionally supplemented by a cooling system. additional heating. To this gas, it is brought by line 205, 250 kgs
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of water vapor per hour, available at a pressure of
36 atm.
The hydrogen-laden gas enters at the same time as the water vapor into the vaporizer 207, which is maintained at a temperature of 190-220 C by the heating system 209. Through line 213, it is fed to the vaporizer 1.000 kgs of raw benzine per hour. 15 kgs of vaporization residue per hour are withdrawn via line 215, which can be discharged into the tar, which occurs during the production of gas, for example before its distillation. Leave the vaporizer through the pipe 216.1.000 m3n of gas, 250 kgs of water vapor and 985 kgs of benzine vapor per hour, which are brought together to a temperature close to the reaction temperature. - tion by the heat exchangers 217 and 218 as well as by the heater 219.
Reactor 222 is filled with a stable sulfur catalyst, based on cobalt, molybdenum and alumina, and is operated at a temperature of about 380-500, eg 400-420. The imposed load of crude benzine comprises approximately 0.1-2 t / m 3 of catalyst per hour, preferably 0.3-1.0 t / m 3 of catalyst per hour. As a catalyst, for example molybdic acid on alumina is used, the molybdic acid concentrations being of the order of approximately 10%.
A further catalyst of high activity for the treatment according to the invention of fresh gas can be obtained by free ... by intimately mixing 70 parts by weight of a commercially available aluminum hydroxide with texture of bayerite, which serves mainly in the catalyst as a support, with 18 parts by weight of molybdic acid, 8 parts by weight of cobalt hydroxide and 4 parts by weight of graphite. The mixture is formed into small cylinders by compression. After cooling of the gas / vapor mixture leaving the oven, cooling taking place in heat exchange as well as in the cooler 229, it is present in the separator 233,
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946 kgs of a refined product of benzine.
Through line 236 1,000 m 3 of gas are withdrawn which are delivered to the gas production plant, for example before washing the benzines after the pressure has been reduced from about 23 to 20 atm. for example. The number of octanes of the crude benzine was determined according to the Research-Method: it was 75 without the addition of tetraethyl lead. It was found that the number of octanes of the refined product - determined by the same method - was 78, while that of a crude product refined under the same conditions without the addition of steam. prior to the invention, was only 68. Benzine refined in the presence of water vapor and gases laden with hydrogen is also much more sensitive to lead.
The gas withdrawn through line 236 contains carbon monoxide in amounts of about 3-8% by volume. Such an extensive conversion of carbon monoxide during refining is therefore not as necessary as it would have been before refining if it had been refined with gas loaded with carbon monoxide and without the addition of carbon monoxide. water vapour.
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