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" PROCEDE POUR LE CRAQUAGE AUTOTHERMIQUE DtHYDROCARBURES LIQUIDES D'UN FAIBLE INDICE DE CARBONE CONRADSCN "
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On sait que pour la production d'oléfines gazeuses, notamment d'éthylène}on peut craquer des hydrocarbures liquides dans une couche en mouvement turbulent, constituée de grains durs et très fins, en brûlant avec de l'oxygène une partie des hydrocarbures à dissocier pour la production de la chaleur nécessaire, le craquage des hydrocarbures restants étant effectué le cas échéant avec addition de vapeur d'eau* Ce craquage continu d'hydrocarbures en couches en mouvement turbulent constituées par une substance solide granuleuse,
est en général effectué.à des températures supérieures à 600 C. Suivant les procédés connus, l'oxygène est amené le plus souvent en mélange avec l'agent de turbulence, par exemple de la vapeur d'eau ou des gaz inertes, par le bas, à travers la grille. Dans ce cas, les hydrocarbures à craquer sont introduits latéralement dans la couche en mouvement turbulent, séparément de l'oxygène et de ltagent de turbulence. Comme substance granuleuse, on se sert avantageusement, lors du craquage du pétrole, des résidus carbonés d'huile de pétrole qui se forment au cours du procédé.
Lorsqu'on emploie ces résidus, il est toutefois nécessaire de conduire le procédé de manière que les pertes occasionnées par l'abrasion continue et parla combustion soient compensées par une formation équivalente de substances granuleuses pour qu'ils restent au moins en quantités constantes. Lors du claquage d'hydrocarbures d'un faible indice de carbone Conradson, la quantité de matière granuleuse diminue toutefois constamment par suite des pertes dues à l'abrasion et à la combustion, la formation de résidus carbonés n'étant pas suffisante pour compenser ces pertes.
Il est possible d'amener de l'extérieur de tels résidus, ce qui n'est pas sans occasionner de grandes difficultés, car les grains étant
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d'une autre constitution sont encore davantage sujet à l'a- brasion, d'où un accroissement de la formation de poussières.
La teneur en cendres du générateur est en outre augmentée par ces résidus de l'extérieur.
Or, on a trouvé qu'on peut éviter lors du craquage d'hydrocarbures liquides, notamment de pétroles bruts d'un indice de carbone Conradson inférieur à 2,5%, une diminution continue des grains de la couche en mouvement turbulent et obtenir, sans amener des résidus de l'extérieur, d'excellents rendements en oléfines gazeuses, en mélangeant intimement l'oxygène utilisé pour obtenir la chaleur de craquage néces- saire dans la couche en mouvement turbulent, totalement ou en partie avec les hydrocarbures à craquer, et en introduisant directement ce mélange dans la couche en mouvement turbulent, alors que l'agent de turbulence est injecté, le cas échéant, avec une quantité supplémentaire d'oxygène ou de gaz oxygé- nés, par le bas dans la couche en mouvement turbulent.
Selon le présent procédé, on peut transformer en oléfines dans la couche en mouvement turbulent, des hydrocar- bures liquides d'un indice de carbone Conradson inférieur à 2,5%, par exemple du pétrole brut, ou d'autres hydrocarbures de même constitution) au contact de résidus carbonés d'huile fermés lors du craquage, sans qu'il soit nécessaire d'amener ces résidus de l'extérieur. Il est au contraire même possible de conduire le procédé de manière qu'il se forme une quanti- té supplémentaire de résidus. La présente invention présente , par exemple un intérêt particulier pour les pétroles bruts de Bahia et du Sahara. Le craquage en couche en mouvement turbulent a lieu en général à des températures comprises en- tre 630 et 850 C, de préférence entre 680 et 780 C.
La répartition des quantités d'oxygène lors de l'amenée dépend dans une forte mesure de la constitution des hydrocarbures à craquer, notamment de leur indice de carbone Conradson. Il est, par exemple, indiqué d'introduire la quan-
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tité totale d'oxygène nécessaire, en mélange avec les hydro- carbures, directement dans la couche en mouvement turbulent, lorsque l'indice de carbone Conradson des matières de départ utilisées se situe vers zéro. En général, on mélangera 20 à 100% de l'oxygène avec les hydrocarbures, puis on introduit directement ce mélange dans la couche en mouvement turbulent la proportion d'oxygène étant d'autant plus élevée que l'in- dice de carbone Conradson des matières de départ est plus bas.
Lors de la mise en oeuvre du procédé, il est indiqué le plus souvent de ramener dans la couche en mouvement tur- bulent une partie de l'huile qui se forme lors du craquage à point dtébullition élevé, renfermant, par exemple, plus de
50% en poids d'asphalte. Etant donné que les résidus carbonés de l'huile se forment principalement à partir de cet asphalte lorsque ce dernier est réduit en charbon, on peut aussi mé- langer l'oxygène avec les fractions recyclées, renfermant de l'asphalte, de l'huile formée lors du craquage, par exemple avec une fraction d'un point d'ébullition supérieur à 250 C, et l'introduire directement dans la couche en mouvement tur- bulent.
Simultanément avec l'oxygène, on peut mélanger de la vapeur d'eau ou des gaz inertes, avec les hydrocarbures à craquer ou les fractions recyclées, à point d'ébullition élevée ; il est toutefois aussi possible d'introduire dans la couche en mouvement turbulent les fractions recyclées, à point d'ébullition élevé, des hydrocarbures renfermant de l'asphalte, séparément des matières de départ.
Une condition indispensable pour unpplication sans , du perturbation/procédé, est que les hydrocarbures soient mélan- gés intimement avec l'oxygène avant ou lors de l'introduction : même dans la couche en mouvement turbulent. Un tel mélange peut être obtenu par plusieurs appareils ou dispositifs ayant
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pratiquement le même effet. Un peut, par exemple, mener l'oxygène ou un courant partiel d'oxygène, avant son entrée dans la couche en mouvenent turbulent, simultanément avec les hydrocarbures, à travers une zone de mélange à brûleurs.
Il est toutefois plus avantageux d'effectuer le mélange lors de l'introduction même dns la couche en mouvement turbulent, c'est-à-dire immédiatement après la sortie d'une tuyère, étan donné que de la sorte tout retour de flamme est évité. Le mé- lange intime de l'oxygène avec les hydrocarbures peut, par exemple, être effectué à l'aide d'un corps communiquant un mouvement hélicoïdal. Le cas échéant on peut aussi mélanger de la vapeur d'eau et/ou des gaz inertes.
On a représenté sur la figure ci-jointe, un disposi- tif particulièrement bien approprié pour la mise en oeuvre du présent procédé. Suivant la figure, on utilise pour le mélange des hydrocarbures avec l'oxygène, un tube double ; le tube intérieur plus court (1), on introduit les hydrocarbures, tandis que par le tube plus long (2) qui dépasse le premier et dont les bords sont renflés vers l'intérieur, on fait pas- ser l'oxygène, de manière que lors de l'entrée des substances dans la couche en mouvement turbulent, le cône creux coaxial de l'oxygène, dont la pointe pénètre jusque dans la couche en mouvement turbulent, traverse, à la sortie de la tuyère , le cône plein des hydrocarbures.
Le mélange et l'introduction de l'oxygène avec les hydrocarbures peut s'effectuer à travers une ou plusieurs tuyères disposées à une même hauteur ou à des hauteurs dif- férentes de la couche en mouvement turbulent. Lorsqu'on effec- tue le craquage dans un générateur pourvu d'une grille, on pourra disposer les tuyères, par exemple, à des hauteurs al- lant de 20 cm au-dessus de la grille jusqu'à environ 1 m au- dessous de la limite supérieure de la couche en mouvement turbulent.
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EXEMPLE 1.-
Dans un four à cuve d'une section de lm2 se trouve au-dessus d'une grille métallique pourvue de fentes étroites, une coucha en mouvement turbulent constituée de résidus car- bonés d'huile de pétrole. On introduit dans la couche en ou- vement turbulent, par le bas, à travers la grille, un mélan- ge de 170 m3N d'oxygène et de 360 kg de vapeur d'eau par heu- re. A 40 cm au-dessus de la grille on introduit, par heure, dans la couche en mouvement turbulent, à travers une tuyère, du type illustré par la figure, 695 kg de pétrole brut de Bahia, d'un indice de carbone Conradson de 1,7%, préalable- ment chauffé à 300*C, simultanément avec 50 kg de vapeur d' eau et 104 m3N d'oxygène.
Séparément de l'huile brute, on injecte directement au-dessus de la grille, une quantité sup- plémentaire de 400 kg d'une fraction d'huile obtenue lors du craquage même, d'un point d'ébullition supérieur à 250 C.
Lors d'un craquage continu, à une température de 730 C dans la couche en mouvement turbulent, on obtient, par tonne d' huile brute, 217 kg d'éthylène et 144 kg de propylène, en plus de 660 m3N d'un gaz renfermant de l'oxyde de carbone et de l'hydrogène, d'un pouvoir calorifique de 7500 kcal par m3N, ainsi qu'une fraction d'essence riche en composés aroma- tiques. On évacue en coutre de la couche en mouvement turbu- lent, par tonne d'huile brute et par heure, 6,5 kg de rési- dus carbonés d'huile. Pour obtenir cette quantité en excès de résidus d'huile, il faut donc mélanger avec l'huile brute, 38% de la quantité totale d'oxygène introduite dans la couche en mouvement turbulent.
EXEMPLE 2.- 2 Dans un four à cuve d'une section de 1 m , se trouve , au-dessus d'une grille métallique pourvue de fentes étroites, une couche en mouvement turbulent constituée de résidus car- bonés d'huile de pétrole. On injecte par le bas, à travers la @
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grille , un mélange de 177 m3N d'oxygène et de 300 kg de vapeur d'eau surchauffée. A 40 cm au-dessus de la grille, on pulvérise à travers deux tuyères disposées à même hauteur dans la couche en mouvement turbulent, par heure, 695 kg d'un pétrole brut du Sahara, d'un indice de carbone Conradson de 0,9%, préalablement chauffé à 300 C, 50 kg de vapeur d'eau et 129 m3N d'oxygène.
Séparément du pétrole brut, on injecte, on injecte, au-dessus de la grille, en outre 400 kg d'une fraction d'huile obtenue lors du craquage, renfermant de l'asphalte, d'un point d'ébullition supérieur à 250 C. A une température de 730*C dans la couche en mouvement turbulent, le craquage fournit, par tonne de pétrole brut du Sahara, 205 kg d'éthylène et 110 kg de propylène, en plus de 610 m3N d'un gaz renfermant de l'oxyde de carbone et de l'hydrogène d'un pouvoir calorifique de 7200 kcal par m3N. On obtient en outre 7 kg de résidus carbonés d'huile par tonne de pétrole brut. 42% de la quantité totale d'oxygène introduite dans la couche en mouvement turbulent sont, dans ce cas, mélangés lors de l'introduction avec le pétrole brut du Sahara.
REVENDICATIONS.-
1.- Procédé pour le craquage autothermique d'hydro- f carbures liquides, notamment de pétrole brut, d'un indice de ; carbone Conradson inférieur à 2,5%, pour la production d'oléfines gazeuses, en particulier d'éthylène, dans une couche en mouvement turbulent constituée de résidus carbonés de pétrole formés lors du craquage même, à des températures com- prises entre 630 et 850 C et recyclage d'au moins une partie des huiles à point d'ébullition élevé, formées lors du craquage, caractérisé en ce qu'on mélange intimement l'oxygène nécessaire pour la production de la chaleur de craquage dans la couche en mouvement turbulent, totalement ou en partie,
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avec les hydrocarbures à dissocier et en ce qu'on introduit ensuite directement ce mélange dans la couche en mouvement turbulent,
tandis que l'agent de turbulence est introduit, le cas échéant avec une quantité d'oxygène suppélementaire ou de gaz oxygénés, par le bas, dans la couche en mouvement turbulent.
2.- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, caractérisé par un tube double pour le mélange des hydrocarbures avec l'oxygène, le tube intérieur plus court servant au passage des hydrocarbures et le tube extérieur dépassant le premier et dont les bords s'étendent vers l'intérieur servant au passage dtoxygène,de sorte que lors de ltentrée dans la couche- en mouvement turbulent , le cône creux coaxial de l'oxygène, dont la pointe pénètre jusque dans la couche en mouvement turbulent, traverse, à la sortie de la tuyère, le cône plein des hydrocarbures