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PROCEDE ET APPAREILS POUR LE TRAITEMENT DES HYDROCARBURES.
Pierre GUIOHARD
La présente invention a pour objet un proe6dé de transformation des hydrocarbures à point d'ébUllition élevé en hydrocarbures à point d'ébullition moins élevé.
On oonnait déjà des procédés de ce genre suivant lesquels on cherche à amener toutes les molécules d'huile dans les mêmes conditions physiques en un même point donné du traitement; suivant certains de ces procédés, les huiles lourdes sont traitées en nappes d'épaisseur très faible; suivant les autres, elles sont traitées dans des tubes de diamètre très petit; mais les appareils établis jusque ce jour pour la mise en ceurve de l'un ou de l'autre de ces
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procédés ne semblent pas avoir donné les résultats attendus;
cela tient à ce que, dans ces appareils qui comportent, deux zones 1 une zone de chauffage préalable et une zone de réaciton
1 le ohauffage est, parfois, excessif,
20 la zone de réaction ne peut être exactement délimitée.
3 dans la zone où se produit la réaction de transformation des hydrocarbures il se forme souvent des encras sages ou même des dépôts de coke. Alors, il faut nettoyer les serpentins, d'où une interruption du traitement, ou même un arrêt de l'installation*
De plus, aveo oes appareils, il n'est, pratiquement, pas possible de modifier le débit de l'installation, car il serait néoessaire de changer soit la seotion des tubes, soit leur longueur en faisant varier la vitesse du fluide en traitement, soit les températures, et la variation de tels paramètres dans une opération de ce genre ne peut être faite en toute certitude du résultat.
Le, présente invention a pour objet un procédé destiné à remédier à ces inconvénients et comportant tout ou partie des caractéristiques suivantes 1
1 le ohauffage préalable et la transformation des hydrocarbures lourds sont exécutés dans des appareils distincts les uns des autre Se
2 le chauffage préalable des hydrocarbures lourds est exécuté progressivement, la différence de température entre ohaque paroi de ohauffage et les hydrooarbures étant faible en tous les pointe du circuit de chauffage, de manière à éviter toute surchauffe instantanée des molécules d'hydrooarijurea qui sont en contact avec oette paroi,
30 le chauffage préalable des hydrocarbures lourds comporte essentiellement un ou plusieurs barbotages des
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hydrocarbures lourds dans leur propre masse, chacun de ces barbotages déterminant un brassage tel que toutes les molécules sont amenées dans des conditions physiques identi- ques, au point de vue de leurs mouvements, de leurs tempé.. ratures et de leurs pressions
4 le chauffage préalable des hydrocarbures lourds est poussé à une température voisine de la température de transformation de ces hydrocarbures lourds en hydrocarbures légers.
5 la transformation chimique de ces hydrocarbures lourds en hydrocarbures légers est exécutée dans une série de capacités de réaotion montées en parallèle et dont chacune a une faible section transversale,, toutes ces capacités fonctionnant dans les mêmes conditions l'une par rapport à l'autre.
Par l'utilisation de oes moyens, la masse d'huile en circulation est faible et la transformation des hydrooar.. bures lourds en hydrocarbures légers peut être exécutée dans des conditions optima; les appareils de chauffage préalable et les appareils de transformation peuvent avoir des caractéristiques répondant à leurs fonctions spéciales et permettant un chauffage lent et progressif des hydrocarbures lourds et, ensuite, une transformation rapide de ceux-ci en hydrocarbures légers. De plus, on a, également, la possibilité de remédier instantanément à tout trouble survenant dans 1 Exécution de la transformation et'sans qu'il résulte d'arrêt dans celle-ci.
La présente invention,a également, pour objet les appareils et installations pouvant être établis pour la mise en oeuvre du procédé et des moyens ci-dessus définie parmi ceux-ci elle vise plus partioulièrement ceux dans lesquels
1 l'nstallati de chauffage comprend a) un ou plusieurs serpentins de chauffage recevant les huiles à traiter,
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b) un ou plusieurs récipient barboteurs mélangeurs dont chacun est pourvu d'un tube d'arrivée de l'huile descendant au fond de ce récipient et d'un tube de départ de l'huile partant du sommet de ce récipient.
2 chacune des capacités élémentaires de transformation des huiles est : a) accessible en marche, b) pourvue d'organes de mise hors du circuit de transformation s) peurvue d'ergane permettant son démontage pendant la marche ded autres éléments, des ouverturétant ménagées dana les parois de la chambre de chauffe de manière telle que cette capacité puisse être remplacée par une autre opacité semblable pondant cette marcha des autres éléments, d) constituée en sections successives formées de tubas! a séparément interchangeables, ss pourvue de bouchons d'accès à l'intérieur des dits tubes.
3 chacune de ces capacités élémentaires est pourvue t a) d'organes avertisseurs d'enorassage b) de moyens de nettoyage permettant de décrasser oette capacité pendant la marche des autres élénents, ces moyens de nettoyage interne pouvant être mis en action ! Ó à la main, ss automatiquement.
4 les moyens de nettoyage de chaque capacité de traitement peuvent être constitués par une source de fluide sous pression et un distributeur monté entre cette capacité et oette source, ce distributeur pouvant être aotionné à la main ou automatiquement et après mise de oette capacité hors du circuit de transformation des hydrocarbures
5 un by-pass monté entre les appareils de chauffage
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et le réservoir d'alimentation de l'installation en hydrocarbures,, ce by-pass permettant), en combinaison avec des valves appropriées, la mise hors circuit de toutes les capacités élémentaires de transformation.
Les dessins schématiques ci-jointe donnés à titre d'exemple et qui ne sauraient, en aucune façon, limiter la portée de la présente invention montrent :
Fige 1, une coupe vertieale suivant la ligne 1-1 de la figure 2 d'une installation établie conformément aux principes ci-dessus définis. fig 2 une vue, partie en plan, partie en coupe suivant la'ligne 11-11 de la figure 1 de l'installation de la Fige 1 fig 3, une vue de profil, partie en coupe, suivant la ligne III-III de la figure 1. de la morne installation.
Dans ces diverses figures, les mêmes signes de référence désignent les mêmes éléments.
Dans la description qui va maintenant être donnée de cette installation ainsi que dans l'exposé de son fonc tionnement, il sera supposé que l'on traite des huiles lourdes usuelles, bien que oette installation permette, également, de traiter toute la gamme des huiles minérales, ainsi que les huiles obtenues à basse température à partir des lignites ou des schistes. fig 1, - 1 est le réservoir contenant l'huile lourde à traiter; 2 est une canalisation amenant cette huile à une pompe qui l'envoie, sous pression, dans le circuit de traitement, celui-ci comprend :
I.- le dispositif de préparation de l'huile.
II.- le dispositif de transformation de l'huile.
1 Dispositif de préparation de l'huile.
Il comporte les éléments suivante :
1 un réchauffeur 4 ayant la forme d'un serpentin disposé dans une chambre de chauffe 5, l'huile sort de ce
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serpentin à une température de 300 c environ.
2 un tube 6 recevant oette huile et débouchant au fond d'un premier récipient mélangeur réchauffeur 7 entièrement rempli d'huile, ce tube plongeur 6 a une seotion transversale faible par ra,pport à la section horizontale du récipient 7 la vitesse d'arrivée de l'huile dans ce récipient est grande et il en résulte un barbotage énergique dans la partie inférieure de ce récipient} les dimensions du récipient 7 section horizont ale et hauteur, la section du tube plongeur 6 et la vitesse d'arrivée de l'huile à travers ce tube sont réglées de maniera telle que le brassage de l'huile qui arrive et de l'huile qui est contenue dans le récipient est complètement réalisé dans la partie inférieure du récipient, par exemple,
dans le tiers inférieur de la hauteur de ce récipient, de sorte que, dans la partie supérieure de ce récipient, les diverses couches horizontales d'huile sont parfaitement homogènes au point de vue physique, c'est-à-dire que, dans chacune d'elles, les diverses molécules ont même température, même vitesse asoendante et même pression.
L'huile sortant de ce mélangeur réchauffeur par le tube µ est donc une huile dont toutes las molécules sont dans les mêmes conditions physiques.
3 le second tube plongeur 6 partant de la partie supérieure du réservoir 7 et conduisant l'huile sortant de ce réservoir au fond d'un second récipient mélangeur réchauffeur 9 qui agit de manière similaire au premier. les molécules d'huile sortant de ce second mélangeur réchauffeur sont donc toujours dans les mêmes donditions physiques.
Ces récipients mélangeurs réchauffeurs 7 et 9 sont montés dans la chambre de chauffe 5 l'huile sortant du récipient 9 est aune température de 380 de telle sorte que, d'une part, aucune réactiondestructive de oette
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huile n'a pu avoir lieu et que, d'autre part, il suffit maintenant d'un apport de calories très faible et d'un temps très court pour déterminer la réaction de transformation des hydrocarbures lourds en hydrocarbures légers.
Il*- Dispositif de transformation de l'huile.
Il est caractérisé par
10 une ou plusieurs nourrices 11, 11' recevant du tube 10 l'huila préparée comme il a été dit ci=dessus
20 les éléments de réaction proprement dits 12 dont chacun est constitué par un circuit relativement court,, formé de tubes de faible diamètre et de longueur relativement faible, tous ces éléments 12 étant identiques les uns aux autres, montés en parallèle sur chaque nourrice et pouvant être purgés isolément et, pour ainsi dire, presque instantanément de leur contenu hydrocarbure.
3 la chambre de chauffe commune 13 dans laquelle tous les éléments 12 se trouvent dans des conditions identiques.
40 un dispositif de réglage de la température de la chambre ce dispositif étant d'un type approprié quelconque et permettant de porter l'huile contenue dans tous les éléments à la température de réaotion, 420 dans le cas considéré et permettant, également, de maintenir la température entre les limites de l'intervalle thermique dans lequel la transformation peut être effectuée normalement, intervallequi, dans le cas considéré, est de 400 c à 440
5 des vannes de commande 14 et 14 qui permettant de mettre les éléments 12 en circuit ou hors circuit de démonter chacun de ces éléments et de le remplacer pendant que les autres sont en fonctionnement.
60 la constitution de chaque élément 12 en plusieurs sections formées de tubes rectilignes reliés les uns aux autres par des coudes 15 pourvus de bouchons d'accès 16 l'écartement
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des divers tubes élémentaires d'un même élément étant faible, tous les éléments de réaotion étant disposés dans la chambre de chauffe de manière telle que ohaoun de ces éléments ainsi que chacune de ses parties constitutives soit aisément accessible, démontable et remplaçable en marohe et sans qu'il en résulte d'arrêt ou de trouble dans le fonctionnement des autres éléments,
des ouvertures 12 étant réservées dans les parois de la chambre de chauffa 13 pour ce démontage et ce remplacement total ou partiel de chaque élément 12, cas ouvertures 12 étant, en marche normale,, obturées par des voletât
7 un réfrigérant 17 disposé à la sortie de chaque élément de réaction 12 ce réfrigérant pouvant être constitué, par exemple, par un serpentin, une vanne 17-' étant montée à l'une des extrémités de ce réfrigérant ou à chacune de ses extrémités et permettant,
en combinaison avec les vannes 14 ou 14' de mettre chaque élément 12 en circuit ou hors circuit*
8 un oolleoteur 18 recueillant les produits de la transformation sortant des divers réfrigérants 17
9 une canalisation 19 d'évacuation des produits recueillis dans le collecteur 18 et un clapet 20de réglage de la pression dans le circuit, ce clapet permettant, par exemple, d'établir la pression à 45 Kg. par cm2dans la oas ci-dessus considéré.
10 un premier séparateur 21 des produits de la réaction de transformation, ce sékparateur étant pourvu de a) une canalisation 22 de renvoi des huiles non transformées ou à recycles" dans le réservoir de départ 1 en vue d'un nouveau traitement, une dérivation 23 avec vanne 24 pouvant âtre montée sur cette canalisation 22 pour le chauffage du four .!! et de toute l'installation, b) une canalisation 25 d'entraînement des produits plus légers.
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11 un second séparateur 26 de réception de ces produite légers, ce second séparateur étant pourvu de t a) une canalisation 27 d'entraînement des essences légères, b) une canalisation 28 d'évacuation des essences lourdes, qui, suivant leurs qualités, peuvent être envoyées dans un réservoir 29 ou ramenées par la dérivation 30 dans le réservoir de départ 1.
A l'aide d'une installation de ce genre, il est possible de transformer en produits légers toute la gamme
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des huiles minérales juequ' aug' u1 s les plus lourds, d'une part, et, d'autre part, les huiles obtenues à basse température à partir des lignites ou des schistes.
EXEMPLE.
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<tb> produit <SEP> initial <SEP> : <SEP> fuel <SEP> oil <SEP> lourd
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<tb> de <SEP> densité <SEP> 0,955
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<tb> Pression <SEP> de <SEP> régimes <SEP> 46 <SEP> kilos
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phduffe 'I 3 8 5000 00 Température à la sortie des pepaoltés s 4o0 ou
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<tb> Pourcentage <SEP> d'essences <SEP> légères
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dans 1' ize t al 1 aioxi 1ig %
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<tb> Rendement <SEP> volumétrique <SEP> de <SEP> l'o
<tb> pérations <SEP> 83%
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<tb> en <SEP> 27 <SEP> : <SEP> 0,728
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<tb> Densité <SEP> des <SEP> produits <SEP> recueillis <SEP> 0,786
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en 28 :
0,785
La denstié des produits recueillis en 27 et .Se ainsi que le pouroentage de chaoun de ces produits par rapport au produit initial traité varie avec
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les conditions de chauffage
Au cours de la marche normale, et avec des huiles peu asphaltiques, on n'observe dans les appareils aucun dépôt de ooke.
Dans le cas d'huiles trèsasphaltiques ou dans le cas de goudrons à basse température, il peut se produicre un encressage au, .bout d'un temps plus ou moins long; cet enorassage est localisé dans les éléments de réaction 12
Pour remédier à oet inconvénient, suivant la présente invention, des éléments 12 peuvent être nettoyés en pleine marche,, soit à la main, soit automatiquement.
A cet effet, chaque élément 12 est combiné avec : a) des organes avertisseurs de l'encrassage ces organes comprenant : Ó un pyromètre 31, ss des appareils de contrôle, par exemple visuels ou acoustiques, non représentés, placés sous la dépendance de ce pyromètre, ces appareils pouvant comprendre, par exemple, un galvanomètre enregistreur, sonnerie, lampe, etc., b) une vanne de purge 32 et un collecteur de purge 33 c un canal 34 d'admission d'un fluide de nettoyage sous pression t vapeur ou autre, ce canal étant pourvu d'un distributeur d'alimentation 35 ou 35 valve ou autre branché sur une nourrice 36 ou ,36' de fluide sous pression t vapeur d'eau, par exemple.
Lorsqu'il se produit un enorassage dans un tube, la température de sortie donnée par 19 pyromètre 31 de ce tube diminue immédiatement. Le galvanomètre et les appareils de contrôle donnent l'alarme.
Dans le cas de commande à main, la manoeuvre est la suivante t
On ferme la vanne 14 d'admission de l'hydrocarbure dans le tubé accidenté. On ouvre sa vanne'de purge 32 et
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l'huile contenue est recueillie dans son réservoir de purge 35 On ouvre la vanne 35 et le jet de vapeur introduit dans l'élément enorassé 12décape parfaitement l'intérieur de cet élément. On agit ensuite sur les vannes dans l'ordre inverse*
La manoeuvre est rapide et ne demande qu'un seul opérateur.
Dans le cas de commande automatique du décrassage, toutes oes opérations sont effectuées automatiquement, les vannes 32 et 35 pouvant, alors, être constituées par des tiroirs actionnés par un fluide sous pression.
La totalité des éléments de transformation 12 peut être mise hors circuit à l'aide d'un by-pass 37 muni d'une vanne 38 l'huile dortant du second mélangeur 9 étant, alors, renvoyée directement dans le réservoir
Un pyromètre 39 peut, naturellement, être monté à la sontie du dernier mélangeur; chaque mélangeur peut, également, en être pourvu.
Un carneau 40 envoie dans la chambre de chauffe 5 les gaz brûlés du foyer 13 oeux-oi 'sortent de la chambre 6 en 41.
La vitesse de passage des huiles dans les éléments de transformation 12 est réglée par le débit imposé à la pompe 3 et est telle que la durée de séjour de ces huiles dans les éléments 12 soit très courte, de 1'ordre de deux minutes environ*