Procédé et installation pour la transformation des hydrocarbures lourds en hydrocarbures légers très inflammables. La présente invention comprend un pro cédé pour la transformation des hydrocar bures lourds en hydrocarbures légers très in flammables, comprenant une période de con densation fractionnée succédant immédiate ment à une période de vaporisation et de sur chauffe, et une installation pour la mise en aeuvre de ce procédé.
Le procédé présente la particularité que les vapeurs résultant de la phase de vapori- satiop sont soumises à une phase de d6poly- mérisation obtenue par lcs actions concomi tantes d'un surchauffage modéré à une pres sion sensiblement égale à la pression atmos phérique et d'une circulation en chicane à travers des tournures rn4talliqucs Qataly- santes,
le mélange de vapeurs et de gaz ré sultant de ladite phase de dépolymérisation étant soumis à une phase de condensation partielle et de réaccouplements atomiques par les actions concomitantes d'une circulation en chicane dudit niél < qnge à travers & s tour nures métalliques catalysantes, et de brusques refroidissements et détentes résultant d'une très rapide absorption .calorifique par de l'eau en ébullition sous des pressions différentes,
les produits à l'état gazeux finalement ob tenus étant ensuite soumis à une condensa tion de façon à fournir un hydrocarbure in flammable analogue à l'essence d'automobile et les produits restants s'échappant à l'état gazeux.
L'installation pour la réalisation de ce procéd6i comporte une ou plusieurs cornues disposées verticalement et pourvues chacune d'un conduit intérieur formant foyer, dans lequel pénètre de haut en bas, une flamme chauffant intensivement et méthodiquement les vapeurs d'hydrocarbures qui, entrant dans la cornue par en bas, circulent autour de son foyer intérieur, dans un conduit en serpentin dont les circonvolutions sont alternativement de sens contraires et se développent suivant des circonférences parallèles entre elles et perpendiculairement à l'axe du foyer central.
Le dessin ci-annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de cette ins-' tallation. La fig. 1 est une vue en élévation de l'ensemble de l'installation; La fig. 2 en est une vue (le profil; La fig. ï) en est une vue en plan; La, fig. 4 est une coupe verticale de la, cornue à conduit en serpentin de cette ins tallation; La. fig. 5 est une vue perspective Sché- matique d'une partie de cette cornue;
La. fi,-* 6 en est une coupe transversale suivant la ligne A-A de la fig. 4.
Le fi-. 1, 2 et 3 montrent tout. l'en-c#ein- ble des appareils de l'installation représentée, parmi lesquels figurent un réservoir à coin- bustible liquide sous pression 1, un brûleur geizéificateur ou projecteur de flamme 3, re lié par une conduite flexible 2 au réservoir 1, une cornue verticale avec foyer intérieur à chauffage intensif 4 et pourvue d'un conduit en serpentin C, des échangeurs de tempéra ture 5, un groupe motopompe 6 d'aspiration des gaz brûlés, un tuyau d'échappement i (les gaz brûlés.
On se rend facilement compte du chemin parcouru par le combustible et les gaz de combustion, dont l,., chaleur est utilis(e#e le plus possible dans le foyer 4 de la cornue en vue de la distillation et dépolymérisation du combustible.
L'hydrocarbure' liquide à distiller vient d'un réservoir sous pression < 4, passe par un radiateur de chauffage T3, se rend ensuite dans le conduit ou serpentin de chauffage intensif de la cornue, puis les produits de @d6polyméri- sation passent dans un premier détendeur- refroidisseur, D, et dans un second détendeur- refroidisseur, D', placé à un niveau plus élevé que le premier, qui lui-même se trouve à un niveau plus élevé que la cornue,
ces déten deurs étant munis de chemises d'eau chaude et de robinet, de vidange <I>d</I> -et d'.
Un autre groupe d'appareils comprend la cuve 1i de condensation définitive de l'hydro carbure, qui sert aussi à un chauffage pri maire de l'eau destinée à alimenter les déten- deurs-refroidisseurs, puis un radiateur G de oIiauffa.ge secondaire de l'eau jusqu'à presque 100 et ensuite des groupes motopompes H H' de circulation et d'élévation de l'eau, in- terconnectés <I>avec,</I> lis.,
chemises des détendeurs- refroidisseurs D D' par le moyen des con duits<I>I I' I" I"\.</I> La vapeur d'eau produite pourra s'échapper des divers espaces à eau par des conduits<I>1 J' J".</I> Iï et Ii' sont des purgeurs d'eau. N et N' des niveaux d'eau fixés sur les détendeurs-refroidisseurs.
Les fig. 4, 5 et 6 fournissent des détails de la cornue à conduit en serpentin ainsi qu'une perspective cliéniatique permettant (le se rendre compte (k la. circulation de l'hydco- ca.rbure à. l'intérieur dit conduit en serpentin de la, cornue.
Une gaine mét-,illique centrale a., forme l'enveloppe du foyer à chauffage intensif de la cornue, surtout à sa partie supérieure, le jet (le combustible enflammé étant projeté de haut en bas dans la gaine centrale, dans la quelle on obtient iuie utilisation parfaite de <B>la,</B> chaleur rayonnan te de la.
flamme sur tout son parcours, du fait que cette puissante source calorifique n'est séparée des hydrocar bures à distiller ou dépolymériser que par la seule et assez mince paroi métallique consti tuant la gain? centrale;
d'autre part, le jet de combustible enflammé est alimenté ci, plu sieurs points de so.n parcours dans ladite gaine par de l'air froid ou au besoin de l'air chaud, ce qui assure une combustion parfaite et sans fumée du co.mbusiible emplo@@:@. tout en chant complètement le dépôt de carbone le long de la paroi .de la. ;
aine, dépôt qui dans les foyers à, surfaces non réfractaires exige, d'ordinaire, des nettoyages très fréquents et une surveillance attentive.
Ladite alimentation d'air peut se faire (le deux façons différentes suivant que l'on veat introduire de l'air froid ou de l'air chaud. Pour introduire dc Vair froid, la gaine a est pourvue, dans des parties élargies f fi de plu sieurs boulon;
creux L (fig. 4 .et 6) munis de contre-écrous qui permettront la jonction her métique de ces boulons sur la paroi extérieure de la cornue et laissant seulement arriver l'air par le trou ménagé sur leur axe;
pour I'in- troduction d'air chaud, il y a, des tubes b' (au nombre de 3 ou 4 comme les préc.dents boulons) disposés IF long de la gaine a. de façon que l'air entrant par la partie supé rieure de la cornue vienne alimenter chacune des parties f et<B><I>f</I></B> (fig. 4) de la gaine après avoir été fortement chauffé en passant dans lesdits tubes qui sont léchés par la, flamme sur toute leur longueur.
Le conduit en serpentin de la cornue est formé par la gaine métallique a de section transversale allant en augmentant de liant en bas et par l'enveloppe métallique extérieure tronconique a renversée par rapport à ladite gaine, en combinaison avec des disques hori zontaux de sectionnement<I>pi</I> p= p3 <B>...</B> dispo sés, comme le montrent les fig. 4 et 5, paral lèlement les uns aux autres et soudés ou fixés autrement à, la gaine a, et avec des cloisons longitudinales a2 disposées perpendiculaire ment auxdits disques,
-ces derniers servant à recevoir des tournures ou pailles métalliques pour la dépolymérisation de l'hydrocarbure. Ce qui fait l'importance technique et pratique de cette cornue à conduit en serpentin, c'est non seulement sa gaine centrale permettant un chauffage intensif de l'hydrocarbure, usais encore et surtout la circulation alternative ment ascensionnelle et .circonférentielle des vapeurs d'hydrocaiibure dans une sorte @de série de cellules de cornue superposées;
dans l'appareil représenté aux fig. 4, 5 et 6, la cornue comprend ainsi, en réalité, 12 cellules, ou cornues partielles.
L'hydrocarbure liquide que l'on soumet à la distillation ou à la dépolymérisation, ar rive dans la. cellule inférieure .après avoir été porté à une plus ou moins haute température dans le radiateur<I>B.</I> Le réservoir<I>A</I> (fig. 1) qui l'amène, est disposé pour maintenir un niveau constant qui ne peut dépasser le ni veau du disque p' (fig. 4), qui -en l'oecurence, se trouve à la partis supérieure de ladite c ,ll.iile inférieure, et la température est réglée pour que la vaporisation soit suffisante à.
cet endroit. Les vapeurs d'hydrocarbures for mées traversent alors successivement les dis ques de sectionnement formant les cellules de cornue. Le chemin parcouru par lesdites va- . peurs est partiellement indiqué dans la vue en perspective (fig. 5);
les vapeurs arrivant, par exemple, au disque p' traversent celui-ci par un trou o y pratiqué à cet effet d'un côté de la cloison a2 correspondante; là, #tte cloison empêche lesdites vapeurs de se disper ser .des deux côtés -et les forcent à contourner complètement la gaine a,qui leur communique une nouvelle élévation de température;
les vapeurs d'hydrocarbure .ayant donc fait le tour de la gaine, entre les plateaux p' et p', sont ensuite forcées .de passer par un trou o' ménagé dans le disque p' du côté de la cloison correspondante a\ ,qui est opposé à -celui oû se trouve le trou o et sont, à nouveau, obligées de faire un tour complet, mais en sens inverse Cdu précédent, -et ainsi de suite,
alternative- ment dans un sens et dans l'autre, tout en acquérant une température progressivement croissante- qui en haut de la cornue atteindra les environs de 600 C.
Le grand avantage de cette disposition de cornue cellulaire est que chaque espace com pris entre deux disques consécutifs remplit, pour ainsi dire, les fonctions d'une cornue sé parée oui les vapeurs d'hydro,carbures subis sent la double action du catalyseur et de la chaleur.
Par .ailleurs, un tel dispositif rend très facile le réglage des températures du produit à dé polymériser, car la transmission !de cha leur rayonnante à travers la. paroi métallique de la gaine est pour .ainsi dire instantanée et l'intensité de ladite chaleur se régle à volonté par l'action d'unie simple vanne;
d'autre part, le chauffage s'effectuant intérieurement et concentriquement aux produits à distiller (ou à dépolymériser), les pertes calorifiques sont rendues presque nulles (comparativement à celles inhérentes .aux rudimentaires appareils employés habituellement :dans cette industrie) par une enveloppe calorifuge qui entoure la cornue extérieurement ainsi que tous les au tres organes .et tuyauteries dans lesquelles circulent les vapeurs à, haute temp--rature.
I1 ne faut pas perdre de vue un autre avantage tout aussi important que les prééé- dents, c'est que dans tout le cycle opératoire actuel, les vapeurs d'hydrocarbures ne subis sent pas de pression supérieure à celle in 4gnifiante de 15 ou 20 mm d'eau car, par tant du bas de la cornue, elles acquièrent, < l'une part, une température progressivement plus élevée .ce qui assure déjà leur ascension naturelle dans la cornue et, d'autre hart,
l'a.c- tion des. pailles ou tournures métalliques en décomposant les molécules, en fait des pro duits déjà plus ou moins volatils à froid, et, à fortiori, à chaud.
La disposition de cette cornue à conduit extérieur en serpentin supprime d'un seul. coup plusieurs graves inconvénients qui, jus qu'ici, rendaient inutilisables pratiquement certaines données scientifiques intéressant l'industrie en question.
Elle assure en effet: <B>10</B> L'utilisation sensiblement totale et très méthodique de la chaleur ainsi que des pro priétés catalytiques de divers métaux com muns; 20 La diss.o,ciation, dépolymérisation on distillation facilement réglable pour le débit comme pour les catégories d'hydrocarbures plus ou moins légers à obtenir;
30 La. suppression des trop fortes pres sions habituelles employées dans cette indus trie et. ipso facto, la grande réduction des risques d'incendie et d'explosion puisque l'ins tallation fonctionne à la. simple pression atmosphérique.
Ruant aux dé tendeurs-refroidisseurs D et D' (fig. 1, 2 et 3), chacun d'eux est formé d'un tronc de cône renversé muni d'une enveloppe z- soudée à sa partie inférieure et < i sa. partie supérieure. Cette enveloppe forme chemise d'eau alimentée d'eau portée préalablement presque à. sa.
température d'ébullition par les chaleurs perdues du jet clé combustible en flammé, après soli action dans la gaine, récu pérées par le radiateur G de l'échangeur de température 5.
L'intérieur de chaque détendeur est cons truit de façon à recevoir des plateaux sur les- quels se placent des pailles ou tournures mé talliques destinées à compléter successivement les réactions catalytiques commencées dans la cornue à conduit en serpentin. Les vapeur:
. d'hydrocarbure> qui vieiluent de ladite cornue à conduit en serpentin à une haute tempéra ture subissent, d'abord dans le premier déten deur, puis ensuite clans le second, deux suc cessifs refroidissements très brusques, mais incomplets, par le fait d'une absorption ra pide et importante de calories résultant de la vaporisation de l'eau en ébullition dans les chemises d'eau des détendeurs, laquelle.
ea.l est maintenue dans chacun des détendeurs- refroidisseurs à une température déterminée et lien réglable par un échappement <I>l'</I> et.<I>7"</I> muni d'un robinet que l'on ouvre ou ferme à volonté, de manière à obtenir une pression de vapeur d'eau répondant à la température désirée et nécessaire qui est d'environ 250 à <B>300'</B> C pour le premier des détendeur.-, et d'environ 1\30 à 1.30" C pour le second.
On peut ajouter à l'eau du premier dé tendeur une plus ou moins forte quantité de chlorure de calcium ou de tel autre élément retardateur du point de vaporisation de l'eau, évitant ainsi la, nécessité de maintenir une trop forte pression (le vapeur d'eau clans la chemise d'eau de ce premier détendeur pour l'obtention de la, susdite température de 2,50 à 300 C.
L'eau d'alimentation des deux détendeurs est préalablement chauffée dans le radiateur G assurant la .constante alimentation des che mises extérieures de ces détendeurs en eau presque bouillante. L'eau du radiateur G est d'abord amenée an deuxième clétendeur-refroi- disseur D' au moyen du groupe motopompe <I>H</I> par la conduite <I>I I'.</I> puis elle est aspiré de ce détendeur<I>D'</I> par la conduite<I>I"</I> au moyen de la motopompe H' qui l'envoie clans le premier détendeur<I>D</I> par la conduite <I>I"'.</I>
Les autres appareils de l'installation n'ont rien de particulier: ils servent simplement a améliorer ou compléter le cycle industriel soit, par exemple, en utilisant les chaleurs perdues qui sortent du foyer de la, cornue ô une assez haute température.
ce qui explique la présence (le l'éclraneur de température 5, sorte de caisson en briques réfractaires, à l'extrémité duquel est posé le groupe moto- pompe <B>6</B> établissant le tirage et faisant éva- tuer les gaz !de la combustion.
L'emploi des manomètres<B>31</B> et M" sur les détendeurs refroidisseurs est indiqué pour pouvoir sur veiller la pression de vapeur d'eau dans les chemises d'eau des détendeurs-refroidisseurs; il en est de même pour le manomètre M' pour la tension des vapeurs d'hydrocarbure dans le premier détendeur. Par ailleurs des pyro mètres<I>P P' P"</I> servent à contrôler le main tien régulier des .diverses températures dans l'installation.
On a .disposé de plus entre la, cornue à conduit en serpentin et le premier détendeur-refroidisseur une soupape de sûreté<B>S.</B>
Le fonctionnement de l'installation décrite est le suivant: Le réservoir A ne sert en l'occurence, qu'à maintenir un niveau constant dans la cornue suivant le principe bien connu des vases com- muniquants; l'hydrocarbure sortant de ce réservoir passe dans l'échangeur de tempéra tures B où il subit un réchauffage préalable pouvant atteindre une tempéraIure de 200 environ; l'abs,orption préalable de calories ainsi faite lui assure une prompte vaporisa:
tion dès son arrivée dans le bas de la cornue. L'hydrocarbure se rend à la partie inférieure de la. cornue, à une pression voisine de la pression atmosphérique, dans le conduit en serpentin de la cornue, où il est vaporisé et clépolymé@risé, par suite du chauffage inten sif du foyer de celle-ci, et passe à une tem pérature variant entre 550 et 650 C dans le premier dé tendeur-refroidisseur D (lequel est maintenu à une température de seulement 250 à<B>300'</B> C environ) pour subir un très brusque, mais incomplet refroidissement, ainsi qu'une .détente,
d'où une nouvelle rupture d'équilibre chimique et un fractionnement des molécules; les hydrocarbures les plus lourds se condensent et retournent alors directement au réservoir d'alimentation <I>A</I> par le tube<I>T</I> pour de là subir à nouveau le cycle thermo- chimique de vaporisation et dépolymérisation.
La température de 250 à<B>300'</B> maintenue dans # premier détendeur-refroiidisseur per met, par la présence des pailles métalliques qui y sont disposées, d'augmenter l'action de catalyseur de la cornue à conduit en serpen tin, ce qui est facilité ici par la détente et le brusque refroidissement des vapeurs l'hy drocarbures amenant, comme on vient de le dixe, une nouvelle rupture d'équilibre chi mique.
Les vapeurs d'hydrocarbures sortant de @ce premier détendeur-:refroidisseur à une température d'environ 280 vont subir une nouvelle détente et un nouveau refroidisse- ment brusque .dans le second détendeur-refroi- disseur, à l'intérieur ..duquel la température est d'environ<B>180'</B> et où se reproduisent les mêmes phénomènes d'absorption de ,calories et de dépolymérisation catalytique, mais d'une façon moins intensive.
Les vapeurs tombant dans le fond ,de ce second détendeur, sont recueillies pour être, suivant les besoins, utilisées telles quelles ou rectifiées, car elles ne contiennent que des produits relativement légers tels que des huiles légères de graissage du kérosène, clé l'essence du type "poids lourd".
Les hydro carbures non encore condensés sont conduits à un réfrigérant E où ils se condensent alors et forment des produits très légers et volatils ,comprenant l'essence légère employée dans les moteurs d'automobiles et d'avions, ainsi qu'une assez forte teneur en éthers de pétrole.
Des gaz inoandensables à la température ordinaire s'évacuent de ce réfrigérant E, ces gaz ne sont autres que le gaz riche et la série des éthers ou autres hydrocarbures très vola. fils; ces éthers ou hydro@aarbures très volatils sont .condensés dans l'épurateur 0 du .gaz riche, soit par pression, soit en faisant bar- borter lesdits gaz dans de l'huile lourde qui les dissout et de laquelle on les retire ensuite par distillation .dans le vide ou .autrement.
Le gaz riche restant en fin de compte est identique au gaz d'huile employé, par exem ple, par les compagnies de: .chemin de fer pour l'éclairage des wagons, etc., .et il est en'géné- ral emmagasiné dans un gazomètre placé :c la suite du l'épurateur 0.
Il est à remarquer que la charpente _ mé tallique qui sert à supporter l'ensemble des appareils, permet l'accès facile de la tête de cornue, des détendeurs et appareils et que, de plus, une potenee pivotante X munie d'un palan X' permet de déboîter la gaine porte disques a de la cornue, de son enveloppe ex térieure ci (fig. 4 :
et 5) et de la. déplacer à volonté, puis finalement, la réemboîter après nettoy a.ge et, le -cas .échéant, regarnissa,ge (le certains de ses disques.
Bien entendu, au lieu d'une seule cornue, l'installation pourrait aussi en comporter plusieurs.
Pour terminer, il y a. lieu d'appeler l'a.t- tention.sur l'un des divers avantages indus triels que présente l'installation décrite, c'est que les pressions de l'hydrocarbure n.e dé passent jamais sensiblement la pression atmosphérique. On supprime ainsi les ris ques d'explosions,
les fuites d'huile bouil- lante ou .de vapeurs très inflammables qui sont déjà très difficiles à éviter dans les ap pareils classiques utilisés dans la fabrication des hydrocarbures plus au moins légers et, à plus forte raison, dans ceux qui marchent, ou plutôt -qu'an a été obligé de faire marcher pendant la guerre, à d'assez fortes et dange reuses pressions, ce qui, ipso facto, rend leur généralisation très diffi@crrltueuse en temps normal.