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ayant pour objet M PROCEDE D'ELIMINATION DES AaMAM'EïnSS nl8 ELEMENTS FORMAI! DES CENDRES DES lRAOTIOl8 RESIDUELLES DE PETROLE ". # Werk.1ze rtoor het verwijderen Tau ##3P ltia a en aarormende bestanddelen uit residuala potroloumfraotïeo ".-
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Conformément au brevet principal n8 610.8341 on élimine les asphaltènes et les éléments formant des cendres des fractions résiduelles de pétrole en les précipitant par un agent de précipitation, après quoi on sépare en totalité ou en partie les éléments précipités de l'huile en faisant passer le mélange qui contient l'huile dans un ou plusieurs hydrooy-
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clones et/ou multioyolones.
Ce procédé permet de séparer les asphtaltènes et les éléments formant des cendres des fractions résiduelles de pétrole d'une manière remarquablement simple.
Cependant, ce procédé a un certain inconvénient qui
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résulte du fait que la suspension dfauphalténon qui sort par l'orifice de trop plein du ou des hydrooyolones forme, après
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élimination de l'agent de précipitation un concentré d'asphal- tènes contenant de l'huile qui est difficile à traiter dans la raffinerie. En effet, ce concentré d'asphaltènes est sou- vent extrêmement visqueux et forme une masse presque solide.
Par suite, suivant une forme de réalisation à choisir, de préfé-
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rence de ce procédé, on prépare les asphaltènes en poudre, à partir d'une fraction résiduelle de pétrole, en précipitant les auphaltènez par un agent de précipitation, en faisant passer le mélange obtenu par un ou plusieurs h7droololones, puis en diluant la suspension d'asphaltènes contenant de l'huile sortant par l'orifice de trop plein avec une nouvelle charge de l'agent de précipitation et en faisant passer la suspension ainsi diluée
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dans un second groupe d'h1droo:
olone, La suspension d'asphalte- nes qui sort par l'orifice de trop plein de ce ou des derniers hydrocyclones forme des asphaltènes en poudre après que l'agent de précipitation en a été éliminé par évaporation.
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Un inconvénient de oe dernier procédé consiste dans le fait que pendant que la phase liquide s'évapore de la suspen- sion d'asphaltènes seul s'en élimine l'agent de précipitation volatil mais non les éléments d'huile contenue dans cette phase, ainsi qu'il ressort de l'exemple 4 du brevet principal, dans lequel on voit que malgré la très forte dilution de la phase liquide de la suspension d'asphaltènes (qui dans ce oas est une suspension d'asphaltènes dont la teneur en huile n'est que , de 0,8% en volume) la teneur en huile de la poudre d'aaphal- tènea obtenue après élimination par évaporation de l'agent de précipitation est encore de 10%.
Quoique cette teneur en huile n'ait aucun inconvénient dans le transport, le stockage et la suite du traitement des asphaltènes, elle est un inconvénient dans certaines de leurs applications. Tel est le cas par exem- ple de la préparation des bitumes asphaltiques synthétiques, dans lesquels on a constaté que la qualité des asphaltènes est d'autant meilleure que leur teneur en huile est plus faible.
Or, il a été découvert avec surprise que la suspen- sion d'asphaltènes qui sort par l'orifice de trop-plein de la r première série d'hy@cyclones suivant le procédé du brevet principal, devient facile à filtrer si on la dilue davan - tage avec l'agent de précipitation en proportion suffisante pour faire diminuer la teneur en huile de la phase liquide de la suspension d'asphaltènes à une valeur égale ou inférieure à 10% en volume. Le gâteau obtenu par filtration forme après se paration du liquide résiduel des asphaltènes en poudre s @he ne contenant pas ou sensiblement pas d'huile.
L'invention a donc pour objet un procédé d'élimina- tion des asphaltènes et des agents formant des cendres, des fractions résiduelles de pétrole en les précipitant par un agent de précipitation et en séparant les éléments précipitée
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la séparation totale ou partielle des éléments précipités de
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l'huile B effectuant en faisant Passer le mélange contenant de l'huile par un ou plusieurs hydrocyolones et/ou aultiorolonar suivant le brevet principal, oe procédé 'tan'..caraotér1l' en ce qu'on dilue la suspension d'aephaltenea contenant de l'huile sortant par le ou les orifices de sortie du ou des hydrocyclonte et/ou du ou des mult:
l.o1clonea, en la mélangeant avec une por- portion de l'agent de précipitation .ut.ti''t&ur réduire te Ik-1 la teneur en huile de la phase liquide de laL auapenaion diz phaltènes à une valeur égale ou Inférieure à 10 en volume <rt en filtrant ensuite la suspension ainsi obtenue.
Ainsi qu'il a déjà été dit, on peut séparer avivant l'invention les fractions résiduelles de pétrole d'une manière simple en une huile désasphaltée, d'une part, et en une poudre sèche d'asphaltènes de qualité supérieure, d'autre part. Les . asphaltènes en poudre ne contiennent pas ou sensiblement pas d'huile, ce qui est important dans diverses applications, en particulier dans la préparation des bitumes asphaltiques synthé- tiques. On constate que si l'huile de base contenait des élé- ments formant des cendres, leur teneur a diminué dans l'huile désasphaltée..
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Lorsqu'on désire préparer des auphaltbnes, il est préférable de choisir comme matière première des fractions d'hui les résiduelles dont la teneur en asphalténeo est au moins éga- le,à bzz environ.
On constate qu'on peut nettement distinguer trois sta- des dans le procédé de l'invention. Au cours du premier stade,
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les asphaltènea et les éléments formant des cendres se préoi- pilent et se séparent dans des conditions dans lesquelles les
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particules précipitées diaephaltènes élémentaires s'agglomèrent @ sous forme d'aman plus gros. Tel est le cas en général lorsqu'on ajoute à une partie en volume de l'huile,de base 3 à 8 parties,
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et de préférence 4 à 5 parties en volume de l'agent de précipi- tation.
Puis on fait passer le mélange ainsi conditionné dans un ou plusieurs hydrooyolonea ou multioyolones se raooor- dant en série en recueillant l'huile désasphaltée par le ou
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les orifices de trop-plein et la suspension dfamphaltbnfs par le ou les orifices du sommet. Au cours du second stade, on mélange la suspension dtasphaltènes avec une proportion de l'agent de précipitation suffisante pour réduire la teneur en huile de lu phase liquide de la suspension dfauphalténou à une valeur égale ou inférieurs à 10% en volume. De préférence on réduit la teneur en huile à une valeur comprise entre 0,5 et 5 en volume.
Des qu'on a obtenu un mélange homogène avec l'a-
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gent de précipitation ajouté, la suspension d'asphaltenes se filtre facilement. On la filtre au cours du troisième stade. Les auphaltènes restent sur le filtre et après avoir sépare le liquide résiduel du gâteau de filtration, ils ont l'aspeot d'une poudre sèche et/ne contiennent pas ou sensiblement pas d'huile.
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:1' If , a lieu de remarquer qu'avant que la suspension -l, ait passé pendant le premier stade dans le ou les h1droo101oa.., ,;1 les aopkaltènes ne se filtrent pas, ce qui n'est pas surprenant car on sait par exemple d'après les procédés d'essais anal,;1- que@ que les asphaltènes précipités, même si on y ajoute une forte proportion de l'agent de précipitation, par exemple de 50
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D 100 parties en volume pour 1 partie en volume d'huile, sont en général encore extrêmement difficiles à filtrer. La filtra- tion est très lente et ne peut convenir qu'aux applications
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analytiques et analogues. Les asphalténon qui restent sur le filtre sont, en général, encore collants.
De même, les asphaltenes de la suspension concentrée sortant du ou des hy. droo101ones par le ou les orifices de sortie pendant le pre.
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mier stade ne peuvent pas non plue et filtrer.. Or, il est par- ticulièrement surprenant qu'au coure du second stade, la suspen- sion ayant été mélangée avec une proportion de l'agent de pré- oipitation suffisante pour faire diminuer la teneur en huile à une valeur égalé ou supérieure à 10% en volume, peut être fil-
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trée et qu'on peut alors recueillir les aophaltènes à l'état sec et ne contenant pas d'huile.
Un avantage du procédé de l'invention consiste dans
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la possibilité de séparer l'huile de base en huile ddeamphaltée et en asphaltènes avec une proportion relativement faible de l'agent de précipitation. En effet, le dispositif de séparation consistant en cyclones au cours du premier stade du procédé,
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on obtient un concentré d'aophalténes qui, en volume, ne con- stitue qu'une faible proportion du mélange initial. Il suffit d'une faible proportion de l'agent de précipitation pour faire diminuer la teneur en huile de.ce concentré à une valeur
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égale ou intérieure à z en volume.
L'opération de l'invention peut s'effectuer par charges intermittentes ou en continu. Le mélange avec l'agent
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de précipitation avant ou après le passage dans le ou les oy-i. clones peut s'effectuer dans un mélangeur quelconque. Cependant on préfère effectuer le mélange dans les conditions d'écoute- , ment turbulent linéaire dont la longueur est choisie de façon à obtenir la durée de séjour nécessaire. Une durée de mélange . de 10 secondes, et en général égale ou inférieure à 5 secondes, est suffisante dans ces conditions d'écoulement pour que les as- phaltènes précipités puissent se filtrer.
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En ce qui concerne la concentration des auphaltènes dans la suspension sortant du ou des cyclones par le ou les orifices inférieure au cours du premier stade, on constate qu'il
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convient de régler cette tentez' façon à obtenir après dilution suivant l'invention une suspension d'asphaltènes contenant
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une proportion de 0,1 à 5 et de 0,5 à 2% en volume d'asphaltènes Cette concentration en asphaltènes peut se régler d'une maniè- re simples par exemple en réglant le débit de la solution de l'agent de précipitation et d'huile qui sort par le ou les ori- tices de trop-plein du ou des cyclones.
On peut faire diminuer sensiblement la quantité de matière à filtrer en concentrant la suspension d'asphaltè- nes avant de la filtrer. Ce résultat peut être obtenu par exemple en laissant reposer la suspension pendant un certain temps, pendant lequel les asphaltènes eg suspension se dépo- sent. Cependant, il est préférable de concentrer la suspension en la faisant passer dans un second hydrocyclone ou groupe de cyclones dans lesquels elle se concentre plus rapidement.
Les asphaltènes se filtrent facilement lorsque les particules sont relativement grosses et non collantes. Il n'est donc pas nécessaire de choisir des installations de filtration compliquées. On utilise de préférence un filtre fonctionnant d'une manière continue, tel qu'un filtre à bande, à tambour ou analogue. On empêche les pertes par évaporation de l'agent de précipitation à pointe d'ébullition relativement bas en effec- tuant la filtration de préférence sous pression légèrement élevée.
Cette pression peut être en général la pression normale à laquelle on opère d'habitude en continu*
Suivant une forme de réalisation spéciale et à choi- sir de préférence du procédé de l'invention qui s'applique dans l'installation représentée schématiquement sur le dessin c - joint, on prépare d'une manière continue et simultanée l'huile ne contenant pas ou sensiblement pas d'asphaltènes et les as- phaltènes en poudre sèche ne contenant pas ou sensiblement pas d'huile au moyen d'hydrooyolones respectifs 4 et 19 se raccor- dant en série et en faisant passer la fraction résiduelle de
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pétrole et l'agent de précipitation dans les cyclones à contre- courant.
Un avantage de cette forme de réalisation oonaiate dans le fait que le courant de l'agent de précipitation qui sort par
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l'orifice de trop plein du second cyclone ou -du seco d groupe de cyclones ne contient que relativement peu d'huile en raison de la dilution effectuée suivant l'invention, et peut servir
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sans subir aucun autre traitement à précipiter les asphaitènes et les éléments formant des cendres de l'huile de base @ @
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En appliquant ce procédé,
une fraction ré8fdte de pétrole qui arrive par un tuyau 1 se mélange d'une manière continue et pendant un certain temps aveo un agent db précipi*" tation contenant de l'huile provenant de opération et arri- vant par des tuyaux 2 et 17à Ce mélange o*éffectue dans un tuyau 3 de préférence sous forme d'écoulement f turbulent, puis le mélange obtenu, qui consiste en une 'suspension de particules d'a8phdtne8 précipités dans une solution d'huile et de l'agent de précipitation, arrive dans un premier hydrocyclo ou groupe 4.. Le produit 1 qui sort par l'orifice de trop plein de ce ou ces cyclones consiste en une solution d'huile totalement ou
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partiellement daeaphalténieée dans l'agent de précipitation.
Le produit II qui sort par l'orifice du sommet des hyârocre5,ew nea 4 consiste en une suspension de particules d'asphetèneo dans l'agent de précipitation contenant une proportion relati- vement faible d'huile. Le produit II passe par un tuyau 13 dans
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un tuyau 12 dans lequel il nue mélange de préférence Itétat d'écoulement turbulent pendant 5 à 10 secondes aveo l'agent de précipitation pur ou sensiblement pur qui arrive par un,tuyau 11. Cet agent a été recueilli dans un récipient de distillation 7 dans le produit sorti par l'orifice de trop plein 5 du ou des premiers hydrocyolones 4.
La suspension d'asphaltènea ainsi diluée passe dans le second ou groupe d'hydrooyolones 19, d'ou sort par l'orifice
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'##A ....1 du souet #* passa par un tuyau 20 un produit XXI qui 1\ consiste en une suspension concentrée de particules d'asphal- tènes qui se sépare dans un filtre 15 en un gâteau de filtra- tion qui après lavage avec l'agent de précipitation pur eu %eu- siblement pur forme des asphaltènes en poudre sèche et en fil- tra@t IV qui avec le produit V qui sort par l'orifice de trop plein du second ou second groupe d'hydrocyclones sert d'agent de précipitation de l'huile de base.
L'exemple suivant indique de quelle manière l'inven- tion peut t'appliquer dans la pratique.
EXEMPLE.-
La matière première consiste en une fraction résiduel- le obtenue par distillation directe d'un brut de Middle-East, dont le point d'ébullition initial est de 350*0 (ASTM), la te- neur de vanadium de 52 ppm, la teneur en sodium également de '52 ppm et la viscosité de 1618 centistokes à 38 C.
La fraction résiduelle se sépare d'une manière conti- nue dans l'installation représentée schématiquement sur le des- sin en huile désasphalténisée d'une part et en esphaltènes en poudrent contenant pas d'huile d'autre part.
On fait arriver sous forme de courant continu par le tuyau 1 100 tonnes par jour de la fraction résiduelle, chauffée à 100 C qui se mélangent avec du pentane contenant de l'huile, chauffé à 52 C, provenant de l'installation par les tuyaux 2 et 17 et servant d'agent de précipitation* Le mélange d'huile et de cet agent,dont la température est alors de 60 C passe dans le tuyau 3 à l'état d'écoulement turbulent.
La durée de séjour du mélange dans le tuyau d'une minute est suffisante pour pré- cipiter les asphaltènse contenue dans l'huile de base et agglo- mérer ainsi qu'on le désire les particules précipitées sous for- me d'amas plus gros* Le mélange sortant du tuyau 3 pU.8 dans le multicyclone 4 qui se compose de 10 cyclones raccordés en paral-
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lèle et dans lesquels le mélange se sépare en 595,5 tonnes par jour d'une solution d'huile sortant du cyclone par l'orifi- ce de trop-plein et passant dans le tuyau 5 et 64 tonnes par jour de concentré d'asphaltènes à une température de 60 C .or- tant par l'orifice du sommet du cyclone et passant dans le tuyau
13.
La solution d'huile sortant du tuyau 5 passe dans le dispositif de chauffage 6 et se sépare dans la colonne de dis- tillation 7. On recueille par le tuyau 8, à la partie inférieu- re de cette colonne, 95,5 tonnes par jour d'huile d@sasphlaté- nisée contenant 0,5% en poids d'asphaltènes. La teneur en vana- dium de l'huile désasphalténisée a diminué à 23 ppm et la teneur en sodium à 2,4 ppm. On recueille à la partie supérieure de la colonne de distillation 7 par le tuyau 9 une quantité de 500 tonnes par jour de n-pentane, qu'on recycle à une température de 20 C par le tuyau 10 dans l'installation.
On fait passer
450 tonnes par jour de ce pentane par le tuyau 11 dans le tuyau
12 dans lequel il se mélange pendant 5 secondes à l'état d'é- coulement turbulent avec le concentré d'asphaltènea arrivant par le tuyau 13, Puis la suspension diluée ainsi obtenue, dont la teneur en huile est de 1,17% en volume et la teneur en asphal. tènes de 0,55 en volume, arrive à une température de 23@C par;, le tuyau 14 dans l'installation de filtration 15 qui contient deux filtres, chacun d'une surface efficace de 0,71 m2.La fil- tration s'effectue sous un gradient de pression de 1 kg/cm ,
On passe d'un filtre à l'autre toutes les 5 minutes et on lave le gâteau qui s'est formé avant de l'enlever du filtre avec du pentane pur arrivant par un tuyau 16.
On recueille en tout par le tuyau de sortie 21, 4,5 tonnes par jour d'asphaltenes secs ne contenant pas d'huile, alors qu'on a consommé au total 50 tonnes par jour de pentane. On fait revenir le filtrat contenant de l'huile dans l'installation par le tuyau 17*
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Suivant une autre forme deréalisstion du procédé de l'invention, on oonoentre d'abord la suspension d'asphalté nea pansant dans le tuyau 12 en la faisant passer par un tuyau 18 dans le multicyclone 19 qui, de même que le premier multioy- olone 4, consiste en 10 cyclones raccordés en parallèle* Le pentane contenant 1,
17% en volume d'huile sort par l'orifice de trop-plein du multioyolone 19 et passe par le tuyau 2 et ce pentane avec celui qui contient de l'huile et arrive par le tuyau 17 sort après avoir été chauffé à 52 C d'agent de précipi- tation de la fraction résiduelle de pétrole arrivant par le tuyau 1, Une quantité de 55, tonnes par jour de concentré d'as- phaltènes sort par l'orifice du sommet du multicyclone 19 et arrive par le tuyau 20 dans l'installation de filtration 15 dans laquelle elle se filtre de la même manière que ci-dessus, à la différence près que dans ce cas un gradient de pression ne dépassant pas 0,1 kg/om2 est suffisante Comme précédemment,
on lave le gâteau de filtration jusqu'à oe qu'il ne contienne plus- d'huile et, à cet effet, on consomme au total 50 tonnes par jour de pentane arrivant par le tuyau 16, Le rendement en as- phaltènes aecs ne contenant pas d'huile est de 4,5 tonnes/jour.
REVENDICATIONS. -
1.- Procédé d'élimination des asphaltènes et des élé- mente formant des cendres des fractions résiduelles de pétrole, qui consiste à les précipiter par un agent de précipitation et à séparer les éléments précipités, la séparation totale ou @ar- tielle des éléments précipités de l'huile s'effectuant en fai- sant passer le mélange contenant de l'huile par un ou plusieurs hydrooyolones et/ou multioyolones suivant le brevet principal n* 610.834,
oaraotérieé en ce qu'on dilue la suspen- sion d'asphaltènes oontenant de l'huile sortant par le ou les orifioes de sortie du ou des hydrocyolones et/ou du ou des
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multioyclones en la mélangeant avec une proportion de l'agent de précipitation suffisante pour réduire la teneur en huile de la phase liquide de la suspension dfauphaltènes à une valeur égale ou inférieure à tü9 en volume et on filtre la auspen.
sion ainsi obtenue*
2.- Procédé suivant la revendication 1, c a r a c -
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t 6 r 1 a 6 en ce qu'on effectue la dilution en mélangeant la suspension d'asphaltènes avec l'agent de précipitation tendant
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5 à 10 secondes ,.#,', 3.- Procédé suivant l'une ou l'autre des revendica- tions 1 et 2, caractérisé un et qu#o4 dilue une tua- pension d'asphaltenes qui a été obtenue par préaYpitation par 3 à 8 et de préférence par 4 à 5 parties en volume de l'agent de précipitation,
4.- Procédé suivant l'une ou l'autre des revendica-
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tions précédentes@. caraotérieé en ce qu'on dilue la phase liquide de la suspension d'asphaltënes à une teneur en huile comprise entre 0,5 et 5% en volume.
5.- Procédé suivant l'une ou l'autre des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce qu'on concentre
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la suspension d'asphaltenes diluée avant de la filtrer 6.- Procédé suivant la revendication 5, c a r a c -
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térisé en ce que la concentration de la suspension dtan- phaltènsd diluée s'effectue en la faisant passer dans un second
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hydrocyclone ou groupe de cyclones,
7.- Procédé suivant la revendication 6, o a r a o .. t é r 1 s é en ce que l'agent de précipitation contenant de l'huile et sortant par l'orifice de trop-plein du second hydro- cyclone ou groupe de cyclones sert à précipiter les asphalte- nes de la fraction résiduelle de pétrole.
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8. Procédé suivant la revendication 7t carac- t é x i b 4 en ce qu'on mélange la fraction résiduelle de péf
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trole d'une Manière continue et pendant un certain temps avec l'agent de précipitation contenant de l'huile provenant de l'installation, puis on fait passer le mélange ainsi obtenu dans le ou les premiers hydrocyclones d'où sort par 1'orifice de trop-plein un produit I, qui consiste en une solution d'huile déeaephalténisée en totalité ou en partie dans l'agent de pré- oipitation, et d'où sort par l'orifice du sommet de ce ou ces cyclones un produit II,
qui consiste en une suspension de par- ticules d'ssphaltènes dans l'agent de précipitation contenant de l'huile, puis on mélange ce produit II pendant 5 à 10 secon- des avec l'agent de précipitation pur ou sensiblement pur qui a été reoueilli dans un dispositif de distillation dans le pro- duit sortant par l'orifice de trop-plein du ou des premiers hy- drooyolones, puis on fait passer la suspension diluée dans un second hydrocyclone ou second groupe d'où sort par l'orifice du sommet un produit III, qui consiste en une suspension concen- trée de particules d'asphaltènes, on sépare cette suspension dans une installation de filtration en un gâteau de filtration qui,
après lavage avec l'agent de précipitation pur ou sensible- ment pur, forme des asphatlènes à l'état de poudre sèche et en un filtrat IV qui, avec le produit V, qui sort par 1'orifice de trop-plein du second hdyrocyclone ou groupe, sort d'agent de précipitation de l'huile de base .
9.- Procédé d'élimination des asphaltènes et des élé- mente formant des cendres des fractions résiduelles de pétrole, en substance, tel que décrit plue haut, notamment dans l'exem- ple et en référence aux dessins ci-annexés.
10.- Huile résiduelle désasphalténisée ou les asphal- tènes et éléments formant des cendres obtenus parole procédé suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes*