Procédé pour la production de gaz de ville à partir de fractions du pétrole La présente invention a pour objet un procédé pour la production de gaz de ville à partir de frac tions du pétrole fournissant, par gazéification sous l'effet d'un cracking, un gaz contenant des hydrocar bures condensables, ce procédé comprenant l'extrac tion d'une partie au moins des hydrocarbures conden- sables contenus dans le gaz, et le mélange de ce gaz avec de l'air,
du gaz de combustion ou du gaz de fumées pour obtenir le pouvoir calorifique d'un gaz de ville.
Le gaz de pétrole présente un pouvoir calorifique élevé compris entre 8,450 - 9,340 kcal/m2 et un fort poids spécifique compris entre 0,75 - 0,85. Le gaz de pétrole ne peut être substitué tel quel au gaz cou ramment fourni par les usines à gaz, présentant, par exemple un pouvoir calorifique de 4,670 kcal/m-1 et un poids spécifique de 0,65, sans qu'il soit nécessaire d'apporter des modifications coûteuses aux appareils utilisateurs.
De plus, le gaz de pétrole a une tendance inexplicable à provoquer des pertes plus élevées dans les réseaux de distribution, et des difficultés pour raient se présenter du fait de la condensation dans le réseau de distribution des éléments non saturés qu'il contient.
L'invention permet d'obtenir un gaz présentant un pouvoir calorifique et un poids spécifique simi laires à ceux du gaz distribué à l'heure actuelle et, simultanément, des hydrocarbures dont la valeur commerciale réduit d'une façon substantielle le prix de revient du gaz.
Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que l'on chauffe ces fractions du pétrole à une tem pérature de cracking comprise entre 8100 et 9201, en utilisant des gaz chauds de combustion pour oxyder le carbone déposé pendant cette gazéification, on comprime les produits gazeux provenant du cracking à une haute pression et on les refroidit par paliers successifs afin de liquéfier les constituants à bas point d'ébullition, on extrait après chaque refroidissement les produits liquéfiés et on les laisse se vaporiser et se détendre pour refroidir par échange calorifique le reste des gaz comprimés, on détend les produits ga zeux non condensables pour produire de l'énergie et un refroidissement ultérieur,
on refroidit un liquide auxiliaire à une température inférieure à la tempéra ture normale par échange de chaleur avec ces pro duits gazeux détendus et on utilise ce liquide auxi liaire froid pour refroidir les produits gazeux prove nant du cracking dans les stades successifs d'extrac tion des hydrocarbures.
Le gaz de pétrole, issu du cracking, contient des hydrocarbures supérieurs de C2 à C$ pour la plus grande partie non saturés, qui peuvent représenter de 22 % à 35 % de son volume. En dehors de ces composés principaux,
il contient de l'éthylène qui peut représenter de 14% à 21 'o/o du volume total et du propylène (de 4% à 8 %).
Les hydrocarbures aromatiques peuvent représen ter 2,6 0/0 en volume avec une participation au pou- voir calorifique de 944 kcal, soit 10,8 % et une participation de 0,
075 au poids spécifique soit 10 %. Les hydrocarbures en C2, C3 et C4 peuvent repré- senter 25,
4 % du volume et une participation au pouvoir calorifique de 4,
315 kcal soit 49 % et une participation au poids spécifique de 0,29 soit 36,5'%. Un autre composant lourd du gaz de pétrole est le gaz carbonique (C02) qui peut représenter 3,5 0/0 du volume et 6,
8 % du poids spécifique. Pour abaisser le pouvoir calorifique et le poids spécifique du gaz de pétrole, on extrait les hydrocar bures supérieurs et, d'ordinaire, également le C02.
L'extraction des hydrocarbures supérieurs peut être partielle, sélective ou totale.
A titre d'exemple, supposons qu'on désire obtenir un gaz ayant un pouvoir calorifique de 4,670 kcal/m3 et un poids spécifique égal à 0,65 (similaire au gaz communément appelé gaz à l'eau enrichi).
Si l'on prend comme base la composition type ci-dessus, l'extraction de tous les hydrocarbures de C à C8 représentant 28 % du volume et celle du C02 re- présentant 3,5\% du volume,
réduira le pouvoir calo- rifique du gaz de 3,515 kcal pour le ramener à 5,050 kcal/m3 et le poids spécifique de 0,685 à 0,505.
Si on extrait seulement environ 90% des hydrocarbures en C et 95% des hydrocarbures. de C3 à C5 et la totalité des hydrocarbures de C0 à C8 et sensiblement tout le C02, le pouvoir calorifique de gaz sera de 5,400 kcal/m3 et son poids spécifique de 0,536.
En diluant ce dernier gaz avec 13,5 % de gaz de fumées ou d'air, le pouvoir calorifique du gaz sera ramené à 4,670 kcal/m3 et son poids spécifique à 0,6.
A titre d'exemple, on va décrire un mode de mise en #uvre du procédé suivant l'invention.
Du mazout, des résidus de raffinerie ou autres huiles de pétrole alimentent un générateur à empilage pour former du gaz de cracking. Le cracking s'effec tue à une température comprise entre 8100 et 920c) en utilisant des gaz chauds de combustion pour oxy der le carbone déposé pendant cette gazéification.
Le gaz formé est refroidi dans un laveur, circule dans un séparateur de goudrons, dans un laveur à huile et dans un épurateur retenant le gaz carbonique (C02) et l'hydrogène sulfuré (H2S). Une partie de la chaleur des gaz chauds de combustion et des produits gazeux provenant du cracking peut être utilisée pour pro duire de la vapeur. Le goudron et les huiles légères extraits du gaz à ce stade du processus sont soutirés et stockés pour la vente, ou sont utilisés pour chauf fer le générateur ou pour d'autres usages dans l'usine.
Le gaz de pétrole sec est comprimé à une pres sion d'environ 7 kg/cm2 et refroidi à une tempéra ture suffisamment basse (-180 C) dans une colonne où un pourcentage important des hydrocarbures aro matiques sont liquéfiés et soutirés. Le gaz restant est comprimé dans un deuxième compresseur, par exem ple à la pression de 21 kg/cm2 et refroidi dans une autre colonne à une température plus basse (- 340 C) où d'autres hydrocarbures, plus spécialement ceux en C.. en G, sont condensés et soutirés.
En sortant de la deuxième tour de refroidisse ment, les constituants gazeux sont comprimés de nou veau à une pression plus élevée (42 kg/ce) puis de nouveau refroidis à des températures plus basses, par exemple jusqu'à - 841, C afin de condenser la plus grande partie des hydrocarbures liquéfiables restants principalement en C, qui sont extraits.
Après la dernière tour de refroidissement, le gaz non condensé est détendu avantageusement dans un moteur de type approprié où sa pression et sa tempé rature s'abaissent pendant qu'il produit de l'énergie pouvant être convertie en énergie électrique néces saire à l'usine.
Les refroidissements successifs dans les différen tes tours s'obtiennent, d'une part, en laissant les pro duits liquéfiés se vaporiser et se détendre de façon qu'ils refroidissent par échange calorifique le reste des gaz comprimés et, d'autre part, par l'emploi d'un liquide auxiliaire qu'on a préalablement refroidi à une température inférieure à la température normale par échange de chaleur avec les produits gazeux détendus.
Une partie du gaz non condensé et à basse tem pérature peut être utilisée comme réfrigérant dans un réseau de circulation fermé, ou l'un des - hydro carbures séparés tel que l'éthylène peut être utilisé comme réfrigérant en circuit fermé.
Le gaz traité et non condensé, tel qu'il sort du dernier étage a, d'ordinaire, un pouvoir calorifique de 5,160 à 5,340 kcal/m3 et pour sa distribution aux usagers on ramène ce pouvoir à 4,670 kcal/m3, en mélangeant ce gaz à un volume convenable de gaz de combustion, d'air ou de gaz de fumée.
Les produits de condensation provenant des réfrigérants de liquéfaction peuvent être remis en cir culation afin d'abaisser encore la température de ces appareils si on le désire.
Une partie des gaz chauds provenant du chauf fage du générateur de gaz peut être envoyée dans une chaudière à gaz perdus où elle produit la vapeur nécessaire au générateur. Une partie de la chaleur du gaz produit par le générateur, récupérée dans un échangeur thermique, peut être utilisée pour le chauffage des appareils de fractionnement. Des gaz d'échappement des moteurs à gaz on peut également récupérer de la chaleur et l'utiliser dans l'installation.
Les hydrocarbures extraits condensés dans le réfrigérant à haute pression puis vaporisés par élé vation de la température (et utilisés pour le refroi dissement) sont comprimés de nouveau. La pression est de nouveau relâchée et la température abaissée de manière à obtenir un nouveau refroidissement.
Les hydrocarbures condensés par les refroidisse ments peuvent être fractionnés et ont une valeur marchande élevée. Ces hydrocarbures représentent ordinairement 476g par m3 de gaz traité desquels l'éthylène constitue environ 187 g par m3, l'éthane 42,5 g par m3, le propylène et le butylène 136 g par m3 et le benzol 102 g par m3.
Ces hydrocarbures ont une valeur marchande pouvant dépasser celle de l'huile lourde dont on a tiré le gaz, ce qui permet d'obtenir un gaz présentant le pouvoir calorifique désiré à très bas prix.
Le gaz, après ces extractions, peut se trouver sous une pression qui peut éventuellement être utilisée pour sa distribution à longue distance dans des cana lisations à haute pression. De cette manière, la près- sion nécessaire pour effectuer une telle distribution est fournie par le processus d'extraction. De plus, le volume du gaz non condensé est réduit du fait de la haute pression et de la basse température. Le gaz peut être stocké dans des réservoirs sous pression de capacité moindre, au lieu de nécessiter de grands réservoirs.
L'oxyde de carbone (CO) constitue un souci pour la distribution du gaz car il est toxique. Le gaz à l'eau carburé contient environ 30% de CO, et le mélange de gaz de houille, de gaz à l'eau et de gaz de gazogène fourni par certaines usines titre de 15 à 20 % de CO. Le gaz obtenu par le procédé selon l'invention, après extraction des hydrocarbures, ne contient environ que 4 % de CO, ce qui le rend moins toxique que d'autres gaz distribués à l'heure actuelle. L'extraction des produits non saturés élimine les difficultés rencontrées avec le gaz de pétrole par suite de leur condensation dans les canalisations de distribution, et la compression et le refroidissement du gaz débarrassent le gaz de l'eau et des impuretés.
Il est préférable d'épurer le gaz avant de le traiter afin d'en éliminer le soufre qu'il contient sous forme d'H,S et de composés organiques. Toutefois, les com posés soufrés peuvent également être extraits au cours du traitement à des pressions et à des températures convenables. Ceci s'applique plus spécialement aux composés organiques du soufre tels que le sulfure de carbone, les mercaptans, et les thiophènes qui ont des points d'ébullition plus élevés. Au lieu de détruire les composés organiques du soufre, on peut les sépa rer et obtenir des produits marchands.