Procédé de production dhuiles de pétrole légères<B>à</B> partir d'huiles lourdesi La présente invention se rapporte<B>à</B> la pro duction d'huiles de pétrole légères<B>à</B> partir d'huiles lourdes par hydrogénation et notam ment d'essence minérale #à partir d'huiles lourdes telles que les mazouts et -d'autres fractions -dont on a chass & l'essence par dis tillation.
Ce, procédé est caractérisé en ce qu'on sépare continuellement des boues car- bonacées des huiles lourdes restant après hy- drogéna-tion d'huiles lourdes et élimination des huiles légères formées, et traite ces boues avec de la vapeur surchauffée pour la produc tion d'un mélange -de gaz contenant de<B>l'hy-</B> drogène libre, ledit mélange étant introduit dans les huiles lourdes pour leur hydrogéna- tion.
Le dessin annexé montre,<B>à</B> titre d'exem ple, une installation pour la mise en #uvre du procédé, objet de la, présente invention.
La fig. <B>1</B> est un plan schématique ou plan de circulation montrant l'agencement céné- CI ral de tous les éléments d'appareillage; La fig. 2 est une coupe verticale -de la première unité d'une série de cornues -de réac tion montrant lhydrogénateur initial et le dôm,e <B>à</B> gaz;<B>.</B>
La fig. <B>3</B> est une coupe agrandie d'une pompe d'homogénéisation; La fig. 4 est une coupe agrandie de l'un -des racloirs avec poche<B>à</B> gaz; La, fig. <B>5</B> est -une vue !de bout lu dis positif de la fi#g. 4; La fic. <B>6-</B> est une vue analogue<B>à</B> la, fig. 2, mais montrant la. seconde cornue de réaction avec sa chambred'hydrogénation et son dôme <B>à</B> gaz, le corps de la cornue étant représenté en plein;
La fig. <B>7</B> est une coupe de la cornue sui vant la ligne<B>7-7</B> de la fig. <B>6;</B> La fig. <B>8</B> est une coupe verticale de l'un des éléments de -désulfuratian -des vapeurs, utilisés en divers points de l'installation, et montre son -dispositif permutaieur <B>à</B> robinets conjugués permettantde brancher un appareil- similaire. L'installation représentée comprend<U>un</U> -ensemble coordonné d'appareils comprenant un nombre quelconquede -cornues de réaction successives Bi, B2,
B3 ou -des chaudières. dis posées horizontalement et précédées chacune par une chambre d'hydrogénation -Ai, Â2, #,13, chaque cornue étant en outre munie d'un dôme<B>à</B> gaz<B>Ci,<I>C2,</I></B> Cs.
<B>A</B> la suite de la dernière cornue et sur la sortie -des vapeurs se trouve un rectificateur- hydrogénateur <B>D,</B> -et, sur<B>.</B> la sortie -du liquide, une chambre dedissociation F, -des désulfura- teurs Ei, <B>E2, Es</B> étant prévus entre les cor nues ainsi qu'entre la dernière cornue et le rectificateur-hydrogénateur. Tels sont principaux appareils pour le traitemont des huiles -dans leur état liquide,<B>à,</B> part les tuyau teries, pompes, serpentins, réchauffeurs, la -commande de pression -et l'alimentation des vapeurs d'eau -dont il sera question plus tard.
Après avoïrtr"ersé l'appareîlprécité#, l'huile lourda évacuée de F est remise en circulation, par les diverses cornues, tandis que 11huille,de reflux provenant de<B>D</B> est divisée et pamée <B>à</B> travers des serpentins chauffants-<B>1,</B> P et -de <B>là à</B> travers des parties -de l'instalJati#%n où les vapeurs des huiles sont traitées sous 3urpres- Sion, respectivement aspiration,.
la première comprenant la chaudière<B>à</B> vaporisati#i ins tantanée<B>J,</B> ledésulfurateur E4, le Serpentin chauffant LL, les déshydrogénateurs L-ï ou L2, le serpentin refroidisseurK suivi de j'*I-iv- drogénateur <B><I>L3,</I></B> enfin l'hydrogenafeur- rectdicateur M;
quantù, la, seconde, elle com prend la chaudière<B>à</B> vaporisation instantanée <B><I>Q,</I></B> le- dé.sulfurateur E5, le serpentin réchauf feur B, les déshydrogénateurs <B>Si OU</B> 82<B>SUIVIS</B> par le serpentin refroidisseur 88 et l'hydro- génateur <B>83,</B> et enfin l'hydrogénaieur- rectificateur T.
L'huile de reflux provenant -de 31 et -de T est ramenée<B>à</B> travers les élé- ments <B>â</B> phase -va-peur précités, celle prove- nant,du traitement<B>à</B> pression en dessus de la pression atmosphérique<B>à</B> travers les clisposi- tifs,dé traitement<B>à,</B> pression négative,
c'est-à- dire jà pression inférieure<B>à</B> la pression atmo sphérique et inv <B>-</B> ersement. Les vapeurs de <B>D,</B> M et T sont envoyées dans un- condensateur ordinaire<B>M</B> ou<B>U,</B> Oùs'opère la condemation en essence et la séparation des gaz fixes etde l'eau.
Les -corps<B>1</B> des cornues (fi,-. 2.), #Sont montés sur des foyers 2- distincts<B>à</B> chauffage indépendant et déversant les gaz brûlés, dans Lm carneau horizontal commun<B>3</B> aboutissant <B>à</B> une cheminée non figurée, et, chaque cornue est surmontée -d'un dôme<B>à</B> gaz C ou-vert <B>à</B> l'espace intérieur de la cornue<B>à</B> travers la parai supérieure de celle-ci, ce dôme étant constitué pa r un cylindre vertical creux 4 pré sentant<B>à</B> mi-hauteur un tuyau d'évacuation <B>5;
</B> le corps de la cornue est également sur monté d'un cylindre plus grand<B>6</B> disposé ver ticalement et formant le corps de Phydrogé- nateur -4. Dans -la partie supérieure -du pre mier hydrogénateur <B>Ai</B> pénètrent plusieurs tuyaux<B>7, 8, 9</B> et<B>10,</B> tandis que de la partie inférieure part un tuyau<B>Il</B> aboutissant<B>à.</B> l'extrémité extérieure -de ce qu'on peut appe ler un tube ho-mogénéiseur 12, traversant la partie supérieure de la cornue depuis l'extré mité arrière jusqu'à. un. point voisin de l'ex trémité avant où il est bouché et muni d'uïie ouverture<B>13</B> dirigée vers le bas et destinée<B>à</B> déverser son contenu dans. la cornue.
Dans l'extrémité d'arrivée de ce tube ho- mogénéiseur (fig. <B>3)</B> est logé Porgane actif 14 d'une pompe<B>à</B> vis tournant<B>à,</B> grande vitesse <B>(1800</B> t./m.) dant l'arbre<B>là</B> traverse une boîte<B>à</B> étoupe<B>16</B> et est en prise directe avec un moteur<B>17</B> (fig. 2) convenablement sup porté.
Lorsque les, huiles traitées exigent une température extrêmement élevée<B>à</B> l'intérieur ,des cornues, les tubes homogénéiseurs peu vent -demeurer<B>à</B> l'extérieur clés cornues et prennent plutôt la forme -de tuyères mélan geuses a grande vitesse. pulvérisant l'huile dans la cornue.
<B>.</B> Dans la. partie inférieure du corps de cornue est disposé un agitateur qui peut avoir la forme -d'une chaîne transporteus-a sans fin <B>18</B> passant autour de pignons<B>19,</B> 20 calés sur des arbres 21, 22, la chaîne étant munie-,de racloirs 213 épousant<B>la</B> fond incurvé de la cornue comme le montre la fig. <B>-5.</B> Chaque ra-# cloir forme une chambre clé captation des gaz <U>94</U> (fig. 4), en forme -de godet ouvert vers le bas seulement quand les racloirs balayent le bas de la cornue lorsque le transporteur est en action.
L'arbre<B>-91</B> du transporte#ur est cniraîné par un train conique 25 (fig. <B>6</B> et<B>7) à</B> l'aide d'un arbre court<B>26</B> traversant une boîte<B>à</B> étoupe<B>27 à</B> l'extrémité avant de la cornue et muni,d'une roue -de commande<B>28,</B> -de pré férence une roue héliec;idale ou autre méca nisme réducteur, entraînée<B>à</B> son tour par un moteur<B>29</B> ou autre source de puissance.
Au lieu d'être<B>à</B> racloirs comme représenté au dessin, Pagitateur peut avoir la forme de jets multiples de vapeurs dirigés<B>à.</B> travers la partie inférieure -de la cornue de manière<B>à</B> produire un violent tourbillonnement et un re- foulement,de l'huile.
<B>A</B> l'extrémité arrière de la cornue est -prévu un couvercle -clé trou-d'homme <B>30</B> amo vible au-dessous duquel, près du fond de la cornue, est un tuyau d'évacuation de liquide <B>31</B> disposé pour recevoir l'huile lourde. et les boues draguées par le transporteur, ce tuyau contenant une vis de pompage<B>32</B> tournant<B>à</B> grande vitesse<B>(1800</B> t./m.) dont l'arbre tra verse une boîte<B>à</B> étoupe<B>W</B> située<B>à</B> l'extré mité du tube et aboutit<B>à</B> un moteur de com mande 34, tandis que le côté inférieur du tuyau<B>31</B> se prolonge par un tuyau plus étroit<B>35</B> destiné<B>à</B> conduire l'huile lourde en -vue d'un traitement ultArieur.
Les cornues B2 et B3 Sont de la même construction que la cornue Bi, sauf que l'a gencement intérieurdes chambres d'hydrogé- iiation A2 et<B>A3</B> diffère !de celuide la cham bre, Ai comme on le voit d'après la fig. <B>6</B> où le tuyau<B>5</B> provenant -du dôme<B>à,</B> gaz<B>C</B> de la cornue précédente pénètre par le haut pour diriger sa charge de vapeurs vers le bas<B>à</B> tra vers -des tamis successifs<B>36</B> destinés<B>à</B> conte nir une couclie, de matière catalytique telle que de Faxyde de nickel,
qu'on peut renouve- ler'suivant, les besoins par des partes<B>37;</B> au- dessaus de chaque tamis est un serpentin<B>38</B> chauffé par de la vapeur surchauffée arrivant par un tuyau<B>39</B> et ramenée<B>à</B> sa source, non figurée, par un tuyau 40, en d'autres cas, les serpentins<B>38</B> peuvent être refroidis relative ment aux vapeurs en<B>y</B> faisant circuler de la vapeur saturée amenée par des dérivations convenables en a9', des robinets appropriés étant prévus.
Dans chaque tuyau<B>à</B> vapeurs<B>5</B> est inter calé un -dispositif #désulfurateur constitué<B>gé-</B> néralement par une paire de récipients 41 (fig. <B>8),</B> munis intérieurement chacun d'une série de tamis espacés 4-2 destinés<B>à</B> supporter une couche de matière épuratrice ou désulfu- ratrice telle, que de l'oxyde de cuivre,<B>à</B> tra vers laquelle on fait passer les vapeurs pour précipiter le soufre ou les autres impuretés, dont certaines peuventêtre vidangées en bas par le tuyau 43.
Afin d'assurer une circulation iiiiliter- rompue des vapeurs tout en permettant le renouvellement de la matière purifiant les gaz et de chasser tout précipité, par txemple au moyende vapeur arrivant par le tuyau 44, on a prévu -clés désulfurateurs Jumeles, comme il est indiqué en 41, 4-l' (fig. <B>1),</B> tous deux munis -de tuyaux -d'arrivée 45 et d'éva cuation 46# -dérivant de la conduite<B>5</B> et coin- mandés par -deux robinets<B>à</B> trois voies 47,
48 conjugués par bielle en 49; en vue -le leur man#uvre simultanée, de manière (lue la ma- n#uvre du levier mette instantanément l'un des désulfuraieurs en circuit et l'autre, hors circuit. Tout autre -équivalent peut êtrie avan- ta.geus-ement appliqué<B>à</B> des cornues ou autres éléments, de manière<B>à,</B> permettre les répara- tîons sans interrompre la coiit.inuit6 de l'o pération.
Considérant le schéma -de circulation (fig. <B>1),</B> les parties essentielles de l'installa- tiun et certaines des conduites sont & -signées par les lettres ou chiffres<B>déjà</B> indiqués, et la !direction -clé l'écoulement -des liquides et gaz dans, les.
-divers tuyaux est indiqué,-, par les flèches, et il doit être entendu que cette re présentation n'a, d'autre but que de montrer plus clairement comment s'opère la circula tion, la réalisation matérielle du dispositif pouvant prendre des formes diverses suivant le terrain et le matériel dont ondispose, les considéra,tions économiques ainsi que les pré,- cautions contre l'incendie.
On suppose missi que tous les éléments sont convenablement chauffés ou calorifugés en -vue de conserver la chaleur<B>là</B> où c'est important, et que les -di vers serpentins chauffants ou réchauffants -sont -disposés,<B>là,</B> où c'est possible, de rnanière <B>à</B> utiliser de la chaleur perdue, par exemple en les plaçant<B>à</B> l'intérieur ou auprès des car neaux, et aussi que les tuyaux sont tous mu nis de robinets au de soupapes.
de retenue<B>là.</B> où c'lest nécessaire, que des soupapes de sù- reté sont prévues<B>là</B> où il le faut, de même que des appareilsde mesure et de commande de température et de niveau, et que les di verses pompes de manutention des liquides sont précédées -de cuves<B>à</B> flotteur comme il est indiqué.
Ceci posé -et dans l'hypothèse où l'installation se trouve -chaude et -vient d'être purgée au moyen de vapeur<B>à</B> haute pression et l'opération étant supposée en cours, on va maintenant considérer le passage de l'huile., -des vapeurs etdes gaz par toutes les phases <B>du</B> procédé.
# Si l'huile introduite dans l'installation par -le tuyau<B>7</B> est un résidu de distillation provenant directement d!une cornue tabu laire, sa température sera, évidemment très élevée, mais si elle est moins élevée que 2-50<B>à</B> <B>300 ' C,</B> on l'amène -d'abord<B>à</B> cet-te tempéra ture en la faisant.passer <B>à.</B> travers un nom bre quelcouque d'échangeurs de chaleur tels que G, placés en des points du système où une chute %de température est nécessaire pour nue certaine phasedu procédé;
au besoin, on peut également la faire> circuler dans des serpen tins chauffants placés -dans les carn--aux,d'é- cliappement. Cette, huile est refoulée par la pompe Zio et pénètre -dans la première cham bre d'hydrogénation Ai, au sortir<B>du</B> tuyau <B>7,</B> où elle rencontre -d'autre huile, dont la, te neur en carbone est -diminuée, amenée chaude par le tuyau<B>8,</B> ainsi qu'un jet montant d'hy drogène, ou d'un gaz hydrogénant provenant ,du tuyau<B>9</B> et, -dans certains cas, une eertaine quantité de vapeur surchauffée au voisinage de<B>765 ' C</B> et provenant d'un tuyau<B>10</B> di rigé vers le bas.
Le gaz hydrogénant du tuyau<B>9</B> est un produit -de la chambre de dissociation F, comme il sera -montré plus loin, et il 4se coin- -pose -d'un mélange de gaz surchauffés, Pn ma- c ZD jeure partie d'hydrogène qui vient d'être -mis en liberté par la vapeur surchauffée, la. tem- p6rature de ces gaz étant d'environ<B>765 ' C.</B>
<B>Le</B> mélange bouillant de gaz et d'huiles est refoulé vers- le bas et<B>à</B> travers le tuyau<B>Il</B> pour être happé par la pompe<B>à</B> vis rapide 14 située dans le tube homogénéiseur 12 et qui le baratte -violemment en une émulsion de gaz etd'huile sur toute la longueur du tube 12; au cours de ce passage, le mélange s'é- #chau±fe quelque peu et il est déversé par l'ouverture<B>1 & </B> -dans la chambre de la carnue où se produit une, détente;
le liquide est maintenu approximativement au niveau'<B>51</B> (fig. 9,#),,de sorte que la course supérieure des godets<B>à</B> gaz 24 -du transparieur entraîne du gaz -dans l'huile située au-dessous, en même temps qu'ils captent d'autres gaz formés -clans le liquide, tandis que la couclie d'huile lourde etde carbone précipité est entraînée le long de la paroi chaude de la cornue vers l'extré mité arrière et refoulée par la pompe<B>à</B> vis <B>31</B> et le tuyau<B>35</B> dans la cornue suivante, ou plutôticlans la chambre d'hydrogénation (A2) surmontant la. cc>rnue suivante.
Les cornues de réaction successives sont chauffées<B>à</B> des températures de plus en pl-Lis hautes, la première entre<B>300</B> et<B>3;60 ' C,</B> la seconde entre<B>360</B> et 410<B>' C,</B> la troisième en tre 410 et 470<B>' C,</B> quoique les paliers soient modifiés proportionnellement si l'on emploie un nombre de cornues plus ou moins grand. La pression dans les cornues est maintenue au -voisinage -de<B>6,3</B> kry/em2.
Dans la seconde chambre d'hydrogénation A2 et celles qui la suivent, l'huile lourde pro venant -de la cornue précédente pénètre près <B>du</B> bas au sortir, du tuyau<B>35,</B> comme, le montre particulièrement la fig <B>6,</B> tandis que ious les gaz et vapeurs provenant dr, la cor- ilue précédente passent -de son dôme<B>à</B> gaz<B>C</B> par le tuyau<B>5</B> pour entrer dans le sommet de la chambe d'hydrogénation suivante (A2)
oit ils descendent<B>à</B> travers les tamis de -.ataly- seur pour amorcer et accélérer la réaction -d'hydrogénation<B>à</B> l'effet de transformer les fractions lourdes de la série d'hydrocarbures en fractions légères du même groupe. Les serpentins<B>à.</B> vapeur surchauffée<B>88</B> sont dis posés pour -donner environ<B>760 ' C à</B> l'entrée des vapeurs, et des zones successives<B>à</B> tempé rature décroissant jusqu'à 520<B>' C</B> ou moins, vers le bas, de sorte que les vapeurs wnt tout #d'a,boi#(1 légèrement dissociées par la chaleur excessive, puis fixent de l'hydrogène<B>à</B> me sure que la température s'abaisse, tandis que les vapeurs et les gaz descendent.
Continuant <B>à</B> être refoulées vers le bas, les vapeurs sont forcées de se mélanger avec l'huile prove nant du tuyau<B>35</B> -dérivant de la cornue pré cédente et de pénétrer par le tuyau<B>11</B> dans la pompe d'homogénéisation 14 suivante où elles sont<B>à</B> nouveau violemment agitées sur toute la longueur du tube homogénéiseur 12, puis détendues dans la cornue -de réaction suivante où l'huile et le gaz sont<B>à</B> nouveau s.éparés par gravité, les gaz contenant de<B>l'hy-</B> drogène étant ici encore maintenus en contact avec l'huile par les godets -du transporteur<B>à</B> mesure qu'elle prélève davantage de chaleur au bas -de la cornue.
Le dôme<B>à</B> gaz<B>C</B> forme un espace supé rieur formant poche<B>à</B> gaz pour la régulari sation du courant de l'hydrogène; eet espace ne tarde pas<B>à</B> être surchargé, de sorte qu'un courant continu d'hydrogène passe avec les autres gaz et vapeurs dans<B>la</B> chambre<B>d'hy-</B> drogénation suivante. Le but de ces dômes <B>à</B> gaz au poches<B>à</B> hydrogène est de mettre obstacle au passage trop libre -de Phydrogène <B>à</B> travers le système et de favoriser le m#- lange -de Phydragène et de la vapeur d'huile.
Cette même action est favorisée par 'es go dets<B>à</B> hydrogène 24 portés par les chaînes transporteuses au bas -des cornues lorsqu'on utilise de tels agitateurs mécaniques.
Les vapeurs sont désulfurées <B>à</B> certains stades -de leur cheminement par les désulfura- teurs <B>E</B> ainsi qu'il a été dit et arrivent fina lement<B>à</B> l'hydrooénateur-rectifi-cat(,#ur <B><I>D, cy-</I></B> lindre en forme de tour dans lequel elle s'e- lèvent <B>à</B> travers des poches d'une construction connue où l'hydrogène est retenu et -de la ma tière catalytique telle que, de l'oxyde de.
nickel, tandis qu'elles sont soumises<B>à</B> des chutes successives -de température depuis ,3,90 <B>' C</B> jusqu'à 130.' au sommet de l'appa reil, régies, par -des serpentins<B>à</B> vapeur<B>52</B> di versement chauffés en vue d'un complément d'hydrogénation et qu'elles balayent des sur faces d'échange de chaleur, de f & #on que les vapeurs. d'essence soient parfaitement recti fiées avant de, s'échapper du tuyau 53 dans un condensateur d'essence<B>0,</B> un régulateur automatique de pression de gaz 54 étant in tercalé dans la conduite pour maintenir la pressionde régime au voisinage -de<B>6,3</B> ko,/cm' dans l'appareil précédent.
Indépendamment de l'hydrogène libre contenu dans les vapeurs admises dans la partie inférieure de l'hydro- génateur-rectificatcur <B>D,</B> un supplément d"hy- drogène ou de gaz en contenant peut avanta geusement être admis dans la partie supé rieure de cet appareil en vue,de réagir -direc tement avec les, vapeurs<B>à</B> leur température la pl-us basse.
La construction de l'hydrogéna- teur-rectificateur est semblable<B>à.</B> # celle -des tours-rectificateurs <B>-</B> bien connus' possèdant, par exemple, des fonds superposes a capsules et chi-canes.
Grâce,<B>à</B> des tuyaux 5.2 amenant de la va peur<B>à</B> -des températures diverses dans -des -serpentins étagés les uns sur les auires dans l'appareil, il ut possible d'obtenir diverses zones -de température -dans l'hydrogénateur- rectificateur, de sorte qu'un peut appliquer successivement aux vapeurs et gaz de la va peur d'eau<B>à</B> diverses températures, ou bien les refroidir par des serpentins<B>à</B> vapeur sa turée<B>à</B> l'effet -dhydrogéner certains des<B>hy-</B> drocarbures non saturés qui s'hydrogènent<B>à</B> des températures plus basses que ceux qui sont partiellement saturés,
par exemple la benzine -dont la température d'hydrogénation optimum est environ 19.5 <B>' C.</B> La réaction ap proximative<B>à,</B> cet-te température est la sui vante.
C'H' <B>+</B> 31l' <B>=</B> C'H' <B>+</B> 39-300 calories; cette réaction est poussée encore plus loin dans un excès d'hydrogène en présence du catalyseur, jusqu'à ce qu'une autre molécule d'H' soit fixée pour former C'R", Ilydrcï- carbure complètement saturé-,de la série eS7 sence;
toutefois, si l'on désire obtenir l'effet inverse, e7est-à-dire davantage d'équivalent benzol ou des propriétés anti-détonante.-, on peut élever la température jusque près de <B>580 ' C</B> pour laquelle la formationde la série benzol est favorisée.
L'huile -de reflux qui tombe au bas -de l'hydrc>géna,#eur-rectificateur <B>D</B> est refoulée par une pompe Zi et un tuyau<B>55</B> aux appa, reils de traitement en phase vapeur, cl'où cer taines huiles. résiduelles sont remises en circu lation'<B>à</B> travers une partie du système ainsi qu'il sera décrit.
Revenant maintenant<B>à</B> la dernière ctornue de réaction B3, l'huile lourde ou les boues in#- langées <B>à,</B> du carbone et amenées par le der nier transporteur<B>à</B> racloirs (ou maintenues en agitation par des jets de vapeur si l'on neem- ploie pasde racloir mécanique), sont refoulées par une pompe<B>32</B> dans une chambre F.
Cet-te chambre F comporte une citerne de sédimen tation pour la séparation coutinuelle.,des boues des huiles, qui sontrefo-alées par une pompe Z2 ià travers un échangeur de température<B>G</B> <B>à</B> l'effet -d'abaisser leur température d'une cinquantaine -de degrés, puis<B>à</B> travers un ser t> pentin de réchauffage H afin de ramener leur température vers<B>350 à</B> 400', et sont rame nées par le tuyau<B>8</B> -dans la, première cham bre d'hydrogénation li. Après, l'abaissement de<B>la,
</B> température e<B> </B> n<B><I>G</I></B> de cette huile partiel lement décarboais4e et son élévation en -41 elle est soumise<B>à</B> une injection -de gaz hydro- génftnts fortement chauffés provenant, #d'unP dérivation du tuyau<B>9</B> pour être hydrogénée_ en phase liquide dans une certaine mesure (fig. 2).
Les boues, composées surtoutde carbone, provenant de. la citerne de sédimentation de la chambre Fsont, dans un compartiment clé la chambre F situé eu. -dessous de<B>la</B> citerne, continuellement soumises<B>à</B> un<B>jet</B> -de vapeur -d'eau<B>-</B> surchauffée<B>à</B> environ 745<B>'</B> ou plus, provenant -du tuyau-56, a-fin d'être dissociées en,gaz hydrogénants mixtes, qui sont, par la suite, -refoulés<B>-</B>par la.
pompe Z2 et distribués <B>à</B> différents en-droits -de, l'installation au moyen des tuyaux<B>9.</B> Cette -dissociation en F ,se fait,de préférence en présenced'un cataly- sateur, tel que de l'oxyde de fer, afin d'accé- lérer l'action et de mettre obstacle<B>à</B> la for mation -de gaz<B>à</B> l'eau.
La vapeur surchauffée produit instantanément la volatilisatiou (et l'hydrogénation) des vapeurs d'huile qui peu vent être présentes dans les boues et son oxy gène réagit immédiatement sur le carbone présent pour former du<B>CO,</B> avec dégagement de quantités considérables d'H'. Les gaz sont -dirigés<B>à</B> travers -des tamis chargés d'un ca talyseur tel que l'oxyde de fer afin d'accé lérer encore la, réaction pour convertir le<B>CO</B> en<B>CO'</B> et,déga-ger davantaged'H2.
Il se produit les réactions approximatives suivantes: 2iC <B>+</B> 9,11'0 <B>=</B> 2CO <B>+</B> 4H <B>- 10</B> Cal. <B>CO +</B> 1120 # <B>C02 +</B> H2<B>+ 10</B> Cal.
Une partie de l'H' réagit avec le<B>C</B> pour former des produits -de la série CnH->'+-"et d'autres gaz accompagnant la formation du gaz<B>à</B> l'eau.
Le mélange de -gaz dégagés contient quel ques hydrocarbures des séries C'W et C#' <B>(à</B> cause de la présence -dun peu d'huile ré siduelle dans le carbone et d'une hydrogéna tion partielle), du C02, du<B>CO</B> en faible quantité, de -l'hydrogène libre en proportion -de 20<B>à 30%</B> et aussi quelques éléments<B>lé-</B> gers des séries enir#n <B>+</B> 2 et CnHli <B>+</B> 2.
En ajoutant un agent activant<B>à</B> l'oxyde de fer, par exemple 2#5 <B>%</B> de Cr'O' + <B>055 %</B> -de CeO'-, la réaction est accélérée environ 70#O fois<B>là</B> une température voisine de '040 '. En l'absence d'un catalyseur la, réaction serait appiloximativement- C <B>+</B> 2 HIO <B>=</B> #2, H2<B>+</B> C02 <B>- 8,2.30</B> Cal.
Cet appareil F peut prendre la. forme d'ni,- cylindre double cloisonné transversalement avec communication commandée, la réaction s'effectuant -dans la partie inférieure- et la partie supérieure formant réservoir<B>à</B> gaz. Lin moyen -doit être pr6,vu pour assurer le chauf fage au moins de la partie inférieure.
L'admission continue de la vapeur sur chauffée<B>à</B> une température et une pression supérieures<B>à</B> celles maintenues dans les autres régions du système ou cycle continu, jointes <B>à</B> l'expansion provoquée par les réactions pré citées, fournissent une pression suffisante pour refouler les gaz par le tuyau<B>9</B> dans la première chambre de réaction<B>A'</B> ainsi que vers tous les autres points -du système oh l'in- jection,des gaz hydrogénanis chauds est<B>dé-</B> sirable, bien qu'on puisse au besoin placer une pompe<B>à</B> gaz Z3 dans la conduite de gaz <B>9</B> comme il est indiqué pour augmenter 'La pression.
Comme le soufre et les autres poisons ca talytiques sont éliminés par les vapeurs qu'on refait circuler par les désulfurateurs, le cata lyseur demeure actif pendant longtemps, bien que cet élément F puisse ëtre prévu en dcu- blé, comme il a été expliqué pour les désul- furateurs <B>E</B> en vue d'une permutation pour permettre le renouvellement -clé la matière<B>ca-</B> talytique suivant les besoins.
Le gaz mixte engendr6 joue plusieurs rôles importants: il fournit d'abord de Fhydroaène libre pour Phydroo,énation des huiles et vapeurs, i-t. par suite. de la réaction exothermique -dont il est le sièae en libérant de nouvelles quantités d'hydrogène en franchissant les zones de chauffage successives du système, il tend à em pêcher l'action inverse ou déshydrogénation, ainsi que la production excessive de gaz fixes.
Comme l'agencement de 'la chambre de réaction F peut également prendre diverses formes pour la mise en #uvre des apérations indiquées, elle n'a été représentée ici sous au cune forme de construction particulière.
lia partie du procédé -décrite jusqu'ici constitue ce qu'on peut appeler le traitement en phase liquide du procédé d'hydrogénation, bien qu'en fait il<B>y</B> ait en plusieurs points du traitement des intervalles en phase gazeuse, ainsi que des traitements mixtes en phase liquide et gazeuse.
Toutefois, les autres sta des -de l'ensemble du procédé concernent es sentiellement un traitement en phase vapcur en deux divisions, l'une opérée<B>à</B> pression mo dérée et Yautre exécutée dans des conditions de pression en dessous de la pression aimo- sphérique. Pour les -deux traitements la Laa- tière première est -constituée par l'huile de reflux provenant de<B>D,</B> laquelle est pompée par la poinpe Zi et le tuyau<B>55</B> jusqu'au point <B>57</B> où elle se divise et passe par deux sou papes -de retenue<B>58,
59</B> sur son trajet vers les deux traitements. Considérant d'abord le pas sage par la soupape-<B>58,</B> l'huile de reflux re- çoït une injection de gaz hydrogénants chauds en<B>60,</B> et entre dans le serpentin chauffant I, puis dans une chaudière<B>à</B> vaporisation ins tantanée ordinaire<B>J</B> munie d'un racloir<B>à</B> che minement de forme quelconque destiné<B>à</B> en lever tout dépôt de carbone et<B>à</B> entraîner avec lui l'huile résiduelle jusqu'à une extr & mité où la.
pompe Z5 refoule l'huile rési duelle par le tuyau<B>61</B> dans Pllydrogéna.teur <B>A2</B> pour circuler<B>à.</B> nouveau en un cycle plus court<B>à</B> l'intérieur du cycle principal commen çant en Ai et<B>déjà</B> décrit. Les gaz et vapeurs détendus provenant de la chaudière<B>J</B> passent alors dans un ilésulfurateur E4, puis dans un serpentin chauffant LL où leur température est élevée d'environ 190' <B>à</B> 355 <B>'</B> C. <B>,</B> puis,
par <B>le</B> tuyau 6:2j ou<B>-68,</B> dans un corps Li ou L-9 chauffé suffisamment pour provoquer une<B>lé-</B> gère dissociation des vapeurs et de préf6r!#nce en contact avèo un catalyseur tel que -de l'oxyde de niekel, a-près quoi les vapeurs chargées éventuellement de noir de fumée produit et constamment enlevé des corps Li et L2 par un moyen quelconque,
sont amenées <B>à.</B> travers un serpentin refroidisseur K dans un eorps <B>L3</B> moins chauffé que les corps Li ou L2 et contenant aussi un catalyseur avec lequel les vapeurs sont agitées.
Des gaz hydfogénants provenant<B>de</B><I>F</I> par des tuyaux 4e,dérivation du tuyau<B>9</B> ,;oiit- admis,da,ns les vapeurs<B>à</B> l'entrée,des corps Li, <B>à</B> L3 comme il est indiqué dans le schéma de circulation, 'bien que la zone d'hydrogénation principale soit dans<B>L3 *</B> après une légère #disso- ciation ou,déshydrogénation dans Li et L#_, et une chute ultérieure de température.
Ces corps peuvent'être disposés par paires ci, reliés par des, robinets<B>à,</B> trois voles conjugués<B>-</B> sur les embranchements, comme il est indiqué sur le schéma de circulation et comme on l'a déerit pour les désulfurateurs, afin- que<B>la</B> circula tion des vapeurs et -gaz puisse instantanément être reportée -de l'un<B>à</B> l'autre -des corps pcur permettre le renouvellement de la matière ea- talytique sans interrompre la circulation.
Ces corps Li <B><I>à</I> L3</B> sont de préférence maintenus<B>à</B> une température égale par un bain -de plomb fondu et munis d'agitateurs rotatifs intérieurs -dont la commande est indi quée en 64 sur le schéma, le tuyau d'évacua tion 6#5 sortant par l'extrémité, Comme pour -dautres éléments,de l'appa reillage, les éléments Li <B><I>à,</I> L3</B> peu-vent être réalisés sous -diverses formes pour fonction ner ainsi qu'il a. été dit.
<B>-</B> Les vapeurs hydrogénées provenant de <B>L3</B> passent dans un hydr-og6na-teur-rectific.a- teur final<B>M</B> qui peut-êtrede la même cons truction que l'élément<B>D</B> etdans lequel les vapeurs sont traitées ainsi qu'il a été -dit pour l'élément<B>D, à</B> des paliers -de température de <B>580' à 190%</B> les vapeurs finales sortant, du tuyau 6i6 pour rejoindre les vapeurs dans le tuyau 513. se rendant -dans le condenseur dres- sente <B>0,
</B> ûu bien on peut les condenser séparéi- ment,dans le condenseur <B>N.</B>
L'huile de reflux provenant de 111 peut être remise en' circulation par la pompe Zr, dans le traitement en phase vapeur décrit,' mais il est préférable de la renvoyer au trai tement en phase vapeur sous pression en<U>des-</U> sous de la, pression atmosphérique<B>à</B> laide d'un robinet<B>à</B> quatre voies<B>6,7</B> et -du tuyau <B>68,</B> l'huile de reflux provenant de l'un des traitements en phase vapeur arrivant.à l'autre traitement avec l'huile de reflux provenantde <B>D</B> dans les serpentins chauffants I ou P au voisinage -de Vinjection -de gaz hydregénants provenantde dérivation du tuyau<B>9.</B>
Dans le traitement en phase vapeur sous pression en dessous de la pression atmosphé- tique, le courant de vapeurs suit les mêmes stades qu'on adécrits <B>à</B> propos -du traitemont en phase vapeur sous pression, traversant les éléments P,<B><I>Q,</I></B> E5, <B><I>B,</I> 81 OU</B> 82, SS, <B>83</B> et. T, appareils -du mëme type disposés dans le même ordre.
Toutefois, ce traitement s'effec- tue sons une pression inférieurie <B>à</B> la normale (de<B>50 à 500</B> mm de mercure), engendrée par une pompe<B>à</B> vide Vdisposé en aval- du con densateur d'essence U et en aval de laquelle un compresseur W refoule les gaz soutirés <B>à</B> travers une tour réfrigérante X, puis daiu- une cuve d'accumulation Y pour précipiter toutes les fractions légères condensa.bles, tan dis que les gaz fixes s'échappent par<B>le</B> som met et rejoignent par le tuyau<B>69</B> les gaz fixes passant -du condensateur d'essence<B>0</B> dans le tuyau<B>72,</B> D'ans.
les -deux traitements d'hydrogéna tion en phase vapeur, et notamment -dans le traitement sous pression inférieure<B>à</B> la pres sion atmosphérique, il<B>y</B> a tendance<B>à</B> la for- matian de composés légers, c'est-à-dire -de la série des gaz fixes, et si les facteurs de temps et les zones -de -chaleur étaient trop grands, les pertes seraient excessives. Cette tendance peut cependant être atténuée de -diverses manières par une conduite, convenable du procédé. Tout d'abord, on peut acerditre la -vitesse mé canique des vapeurs et des gaz<B>à</B> un degré voulu quelconque par des pompes cenvena- bles, diminuant ainsi le facteur temps et les équivalents thermiques.
En second lieLi, les températures peuvent être étroitement main tenues jà des -degrés inférieurs<B>à</B> la zQne de formation des gaz fixes, et l'on peut augmen ter le facteur temps<B>à</B> ces températures plus faibles en -diminuant la vitesse. Troisième ment, on peut utiliser un catalysent pour em pêcher ou retarder la formation -des gaz fixes, les gaz hydrogénants dégagés en F contenant du CO-CO' et utilisés en certains points de l'ensemble des traitements combinés ou du procédé, ayant une forte action retardatrice sur la formation des craz fixes.
L'huile -de -reflux provenant de T est re foulée par la pompe Zs, le robinet-<B>à</B> quatre voies<B>67</B> et le tuyau<B>70</B> -dans<B>le</B> serpentin chauffant I du traitement en phase -vapeur sous pression comme il a été dit, tandis que l'huile résiduelle provenant -de la chaudière<B>à</B> vaporisation instantanée<B>Q</B> est refoulée par la Pompe Z7, et le tuyau<B>71</B> dans le troisième hydrogénateur <B>A3</B> pour recommencer<B>à</B> cireu- ler -dans la -dernière cornue -de réaction B3 seu lement, formant ainsi un cycle plus court dans la circulation de matières passant par A2, ce cycle étant lui-même intérieur au cycle le plus long qui commence -en Ai.
Dans la mise en #uvre de l'ensemble du procédé d'hydrogénation, l'huile de reflux provenant -de<B>D</B> est en quantité correspondant <B>à,</B> environ 40 à-50% du mélange d'huiles ren- voyédans la première -chambre d'hydrogéna tion, Ai, et deux avantages importants sont assurés, en la faisant passer par le traitement -d'hydrogénation en phase vapeur. Tout d'a bord ou double la capacité de l'installation parce qu'on peut introduire de plus grandes quantités -d'huile de charge.
Il en résulte en suite que les. constituants ou éléments légers de la série de composés, ayant les tensions -de vapeur les plus élevées sont retirés du #ys- tême d'hydrogénation, permettant ainsi d'at- teindreet,de maintenir les températures de réaction nécessaires sous, des tensions de va peur plus faibles et permettant<B>à</B> l'installation de fonctionner sous une, pression constante moins élevée.
<B>.</B> Un troisième avantage essentiel se rap porte au traitement -d'hydrogénation en phase vapeur lui-même, car l'huile de reflux pro-ve- nant de<B>D</B> est légère et appa#ient <B>à</B> la même bande étroite -de points d'ébullition.
Cette 'huile de reflux ne -donne pas naissance<B>ù,</B> une quantité appréciablede boues carbonées dans l'huile résiduelle des chaudières<B>à</B> vaporisa tion instantanée<B>J</B> ou<B>Q,</B> et cette huile r6si- -du, & Ile est la matière première destinée<B>à</B> su bir en circuit abrégé le traitement en phase li quide et<B>à</B> pénétrer aux points<B>A2</B> et A3.
L'équilibre entre -les traitements en phase liquide et en. phase vapeur est ainsi maintenu et les matières offrant les plus grandes dif ficultés, dans un,de ces traitements sont trans mises.<B>à</B> l'autre où elles deviennent la matière la plus, favorable pour l'hydrogénation dans cette région de l'installation.
Le courant,de liquide et. -de vapeurs circu lant par les cornues est maintenu rapide; par les pompes<B>à</B> vis en prise -directe, -de sorte que le liquide est remis plusieurs fois en circula- tionet que<B>la,</B> formation du carbone est main tenue en minimum, celui qui se forme étant élimin6 immédiatement et empêché de se déposer ainsi qu'il a été dit. La vitesse des vapeurs au cours des traitements en phase vapeur est également rapide et les vapeurs, maintenues en agitation, retiennent en suspension la suie éventuellement formée qui sera précipitée<B>à</B> la suite -d'une rectifica tion dans les éléments<B>M</B> et T pour recommen cer<B>à</B> circuler avec huile -de reflux.
Si, dans certains<B>eu,</B> il n'est pas degagé suffisamment de, gaz hydrogénants dans<B>la</B> chambre dedissociation F, on peut introduire -de l'hydrogène complémentaire pur dans la conduite<B>9</B> des gaz hydrogénants<B>à</B> partir d'une source extérieure quel-conque par l'em branchement<B>9';
</B> -de même, une certaine quan tité de vapeur hautement surchauffée peut être introduite dans les chambres d'liydro- géna,tion Aià A3 suivant la nature -des huiles mises en #uvre et la qualité du produit sou tiré, étant entendu que le procédé est extrêmi,- ment souple. du fait que des organes de ré- gla,ge de la température et -de l'écoulement sont prévus en<B>de</B> nombreux points-du sys tème pour modifier le produit -dans ces limites étendues.
En même temps que l'essence, la, vapeur d'eau se condense également de sorte que seuls des gaz fixes s'échappent -du tuyau fi nal<B>72</B> et, comme ceux-ci contiennent une forte proportion d'hydrogène libre, il est avantageux de renvoyer celui-ci dans le sys tème pour être réutilisé, de préférence en le faisant passer avec, -de l'huile brute dans une cornue ordinaire tubulaire pour chasser l'es sence de l'huile brute et en refoulant les caz non condensés en même temps que l'huile<B>-dé-</B> pourvue de ses fractions légères -.dans la con- ,duite de chargement<B>7</B> au moyende la pompe Zio. Lorsqu'on opère ainsi,
une partie -de Phy- -drogène est fixée dans la, cornue tubulaire et le restant retourne,dans le oystème. Une sou pape -de sûreté avec tuyau de dégagement devra être placée -dans la conduite finale -de gaz<B>72,</B> afind'empêclier qu'il se produisedes pressions excessives dans le système.