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Procédé de traitement d'hydrocarbures.
La présente invention est relative au traitement, à la conversion ou transformation d'hydrocarbures, en particulier les hydrocarbures lourds tels que des produits bruts de recti- fication ou des résidus ou fractions résiduaires contenant du goudron ou de l'asphalte, de n'importe quel genre ou provenant de n'importe quelle source et à la production, à partir de ces hydrocarbures, de carburants de valeur pour moteurs, de combustibles, produits chimiques spéciaux, etc.
En d'autres mots, suivant ce procédé, on se propose d'utiliser comme matières premières, les matières qui, dans une raffinerie, sont de la moindre valeur, les plus difficiles manier ou à évacuer et les plus difficiles à traiter, en raison du fait que la plupart des composants indésirables du
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pétrole, difficilement vaporisables, tels que le goudron, l'asphalte ou analogues, ainsi que des composés corrosifs, provenant de produits bruts sulfureux, ont tendance à se con- centrer dans les fractions les plus lourdes.
Ces fractions d'hydrocarbures résiduaires se prêtent ai- sément au cracking mais tendent à former presque directement du gaz et du coke, si la température de' réaction est trop éle- vée ou si la masse de contact est trop active et les produits liquides obtenus contiendront encore des composés corrosifs.
Un but de l'invention consiste à traiter des hydro- carbures résiduaires de manière à obtenir un bon rendement de produits légers désirables. Un autre but consiste à traiter des matières premières aussi bien corrosives que non corrosives. Un autre but consiste à obtenir des produits de haute qualité.
D'autres buts résulteront de la description détaillée donnée ci-après.
L'invention comprend le traitement de la matière pre- mière en une série d'opérations ou zones.
Dans la première zone, on effectue un traitement par contact, avec une matière solide,pratiquement inerte, ré- sistante à la chaleur, pour vaporiser, détruire la viscosité, enlever les sels ou éliminer les matières inorganiques soli- des, de la matière première.
Dans cette zone, on introduit la matière première, préa- lablement chauffée, si nécessaire, avec des vapeurs chaudes provenant de n'importe quelle source convenable, mais de pré- férence à l'aide de vapeurs d'hydrocarbures provenant d'une opération de cracking. Les produits vaporisés de cette pre- mière zone, a'ils proviennent d'un produit brut non corrosif, sont envoyés directe..Lent à une zone de fractionnement en vue de la séparation en fractions désirées pour l'emploi direct ou pour un nouveau traitement.
si les produits, vaporisés, de
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la zone de destruction de la viscosité et d'enlèvement des sels, sont corrosifs comme c'est le cas avec des produits bruts sulfureux, on les soumet à un traitement intermédiaire, avant le fractionnement, en et les envoyant directement à une zone sélective de cracking et de désulfuration.
Dans la zone sélective de cracking les produits vapori- sés provenant de la première zone sont soumis sous des condi- tions de cracking atténué, à'l'action de catalyseurs de cracking atténué, pour briser les composés de soufre et les composés cor- rosifs, avec ou sans agents de désulfuration ou catalyseurs pour extraire et retenir le soufre.
Les fractions les plus lourdes, séparées dans la zone de fractionnement, constituent de bonnes matières premières de cracking et peuvent alimenter une zone habituelle de cracking de n'importe quel type désiré, pour être traitées plus avant et converties en essence et analogues.
Lorsque cela est achevé, les produits vaporisés résul- tant de ce cracking peuvent comporter en tout ou en partie les vapeurs chaudes devant être mélangées à la nouvelle charge lour- de alimentant la première zone.
Suivant l'invention, la susdite zone de vaporisation et de destruction de viscosité peut comporter plusieurs masses de contact espacées entre elles et qui sont composées de ma- tière pratiquement inerte au point de vue catalytique.
Alors que la matière première comportant des hydrocar- bures lovrds du genre décrit, tout au moins partiellement dans la phase liquide, alimente les chambres respectives, définies par chaque groupe ou paire de masses de contact adjacentes et que dans chaque chambre:, il se produit une vaporisation par- tielle d'une telle matière première, la partie restante de la phase liquide de la matière première, passant sur la masse de contact suivante où elle est vaporisée et où sa viscosité est détruite.
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En plus, suivant l'invention, la susdite zone de cracking peut comporter plusieurs niasses de contact espacées entr'elles et formées, tout au moins dans une proportion substantielle, à l'aide de substance catalytique. Les parties les plus lour- des provenant de la zone de fractionnement peuvent être alimen- tées au travers de ces nasses de contact, en série, et simulta- néi.ient, des hydrocarbures convenant pour le cracking soit en phase gazeuse, soit en phase liquide ou les deux sont admis dans les chambres respectives définies par chaque groupe ou paire de masses de contact adjacentes, mentionnées en dernier lieu.
Divers autres buts et avantages de 3-'invention apparai- trontau cours de la description détaillée ci-après.
L'invention consiste en le mode, le procédé et le sys- tème de traitement d'hydrocarbures, tels que décrit et reven- diqué ci-après.
Pour la compréhension de l'invention et à titre d'il- lustration de quelques unes de ses applications, il est fait référence aux dessins annexés dans lesquels:
Les figures 1 et 2 sont des vues schématiques illus- trant le procédé suivant l'invention.
En se référant à la figure 1, de la matière première lourde, fraîche, se trouvant tout au moins partiellement, dans la phase liquide est alimentée par le conduit 2, dans une zone A oùd devraient prévaloir des conditions de basse pression.
Avant le commencement d'un-- période de marche avec écou- lement, la température de la matière de contact dans la zone A, est élevée de manière convenable par exemple par une opération de régénération suivant une période précédente de marche, dans des limites par exemple entre 425 C et 565 C, qui sont efficaces en ce qui concerne la vaporisation et destruction ou rupture de viscosité des composés difficilement vaporisa- bles de la nouvelle charge de matière lourde.
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La limite supérieure ne devrait pas dépasser 565 C par exemple, pour éviter pendant une durée de contact, par exemple ne dépassant pas quinze secondes, tout cracking de la nouvelle charge de matière première lourde, en hydrocar- bures à bas point d'ébullition du type de l'essence (gasoline) la durée de contact étant le temps nécessaire pour le passage au travers de la matière de contact, des vapeurs qui y sont introduites ou qui y sont produites.
Au début d'une opération de marche, de la matière pre- mière lourde, fraiche, se trouvant tout au moins partiellement dans la phase liquide, est alimentée dans la zone A ; le conduit 2, fig. 1. Des vapeurs chaudes entrent dans la zone A au fur et à mesure que l'opération susmentionnée, progresse et à cet effet, si on le désire mais pas nécessairement, les vapeurs chaudes peuvent être introduites au travers du conduit 3 et mélangées avec la matière première, lourde, fraiche avant son admission dans la zone A.
Si la matière première lourde fraiche, n'est pas suffisamment fluide, pour couler librement à la température ambiante, elle devrait être chauffée au moins jusqu'à un degré tel qu'elle devienne fluide de manière à pou- voir être aisément passée au travers du conduit 2,
La température de la matière première lourde fraiche peut être plus élevée que ce qui a été mentionné, par exemple aussi élevée que 450 C ou dans des limites telles que par exemple de 935 C à 4250 C.
La température des vapeurs chaudes traversant le conduit 3 devrait être plus élevée que celle de la matière première lourde fraiche passant par le conduit 2, mais la température et la quantité relative de ces vapeurs chaudes ne doivent pas être suffisantes pour que le mélange dans la zone A, n'atteigne avant entrée en contact avec la ma- tière de contact, une température plus élevée que ladite matière de contact.
Dans la zone A, le mélange de vapeurs et de matière première lourde est soumis à réaction en présence de la matière
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de contact solide susmentionnée, qui est inerte catalytiquement résistante à la chaleur et en morceaux de surface et de volume sensiblement uniformes ayant des diamètres variant de 1/4 à 3/4 de pouce, par exemple, environ 1/2 pouce.
La matière de contact peut être confectionnée à l'aide de n'importe quels pro- duits ayant les qualités requises et qui conviennent aux au- tres points de vue, tels que de l'alumine fondue (alundum), de la silice et de l'alumine fondues (dont un type est vendu dans le commerce sous la marque et le nom de "Corhart") du quartz ré- sîstant à la. chaleur, cailloux de quarts, silice fondue etc.La dimension des pièces de cette masse de contact est en rapport avec la température de travail dans cette zone; par exemple, la dimension qui vient d'être décrite convient pour des opéra- tions dans des limites de températures de la masse de contact, en moyenne de 4500 C à 510 C.
Pour des températures moyennes plus basses dans les li- mites de température de travail, des morceaux de plus petite dimension devraient être utilisés de manière . présenter plus de surface.
Bien que la matière de contact dans la zone A soit pratiquement inerte elle peut avoir un léger enfet catalyti- que. Toutefois, le cracking qui se produit provient principa- lement de l'effet de la chaleur. Comme spécifié le but de cette zone consiste à vaporiser la charge de matière première lourde et le cracking qui se produit a principalement la nature d'un fendage des molécules lourdes de la charge, en ce qui est es- sentiellement une opération de rupture de viscosité.
Cette va- porisation et opération de rupture ou destruction de viscosité est effectuée à la suite du transfert de chaleur de la matière de contact à la charge de matière première lourde et, de pré- férence, c' est la chaleur qui est e magesinée dans la dite ma- tière de contact par une opération de régénération préalable, qui constitue l'unique source de chaleur pour effectuer la dite ppération de vaporisation et de destruction de viscosité.
Des taux d'alimentation relativement élevés sont maintenus dans cet
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te zone, tels qu'un volume (calculé sur la base liquide) du mélange dtalimentation (matière première lourde et matière première vaporisée mélangées) par volume de matière de con- tact, par heure, jusqu'à environ quatre volumes de mélange, pour un volume de matière de contact, ce qui dépend de l'ori- gine et des limites d'ébullition de la matière première lourde.
Généralement le taux d'alimentation est de l'ordre de deux à trois volumes (sur la base liquide) de mélange pour un vo- lume de matière de contact.
Une profondeur substantielle de matière de contact est maintenue dans la zone A et l'opération peut être effectuée à l'aide d'une ou de plusieurs couches ou lits fixes, à l'ai- de d'une couche mobile ou suivant un procédé du type "fluide" général. Avec des lits ou couches fixes et mobiles, une pro- fondeur de 8 à 12 pieds de matière de contact est pratique- ment convenable pour les matières premières lourdes habituel- les, par exemple une couche de 9 pieds. Si des éléments de réaction, en couches fixes sont utilisés, ils peuvent avoir, par exemple, une seule section de contact de 9 pieds de pro- fondeur; 2 sections de 4 1/2 pieds chacune, 3 sections de 3 pieds chacune, ou 4 sections de 2 1/2 pieds chacune, etc.
Lorsque l'on utilise de cette manière des couches en section, dans une série de masses de contact espacées entr' elles, une partie de la nouvelle charge est alimentée entre chaque paire de sections. Pendant l'opération de vaporisation et .de destruction de viscosité, il s'accumule une couche de ma- tière carbonée dans et sur la masse de contact, ensemble avec des matières inorganiques non-volatiles et qui peuvent être désignées comme étant de la cendre et/ou des sels. Les par- ties du dépôt qui peuvent être brûlées sont éliminées pério- diquement par une opération de régénération, de manière con- nue.
La matière de contact devrait également être débarrassée de cendre et de sels déposés, à. intervalles, par un lavage à
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l'eau chaude ou à l'acide dilué. Si des éléments de réaction en couche ou lit mobile sont utilisés, dans la zone A, le la- vage de la masse de contact peut être effectué sous forme d'u- ne partie de l'opération de régénération.
Etant donné que le processus avec des éléments de réaction en couche mobile et couche fixe ou statique, est bien connu, on a omis la description détaillée de tels éléments ainsi que celle des méthodes et appareils habituels de régénération-
En se référant à nouveau au dessin, le produit vaporisé, à viscosité détruite et débarrassé de sels, quitte la zone A, en phase vapeur, par le conduit 4 et s'il provient d'un pro- duit brut non-corrosif, il peut être mené par les conduits 5 et 6 directement à la zone de fractionnement B. Toutefois, si la charge est corrosive, on la soumet à un traitement préa- lable et sélectif de cracking et désulturation, dans la zone C, dans laquelle il est introduit par le conduit 7 muni d'une valve.
Dans la zone C les produits vaporisés de la zone A sont soumis à l'action d'agents catalytiques à activité rédui- te, avec ou sans catalyseurs de désulfuration. On peut utiliser à cet effet n'importe quels catalyseurs convenables, connus.
Pour un cracking modéré, des catalyseurs provenant d'argile naturelle ou activée ou des catalyseurs produits synthétique- ment, avec ou sans traitement de réglage d'activité, conviens nent, mais ils devraient avoir un indice d'activité dans les li- mites de 10 à 25. L'indice d'activité donne le volume liquide en pourcent de produits légers que le catalyseur est capable de produire à partir d'une charge de matière première standard dans des conditions opératoires standard, le processus d'essai étant, par exemple, décrit en détail page 2 du brevet améri- cain (U.S.A) N 2.347.216 délivré à Albert G.Peterkin, le 25 avril 1944, ou comme autre exemple,
tel que donné d'après le test standard décrit dans l'ouvrage "Laboratory Method for Determining the Activity of Cracking catalysts" par J.Alexander et H.G.Shimp, page R.537, National Petroleum News Technical
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Section le 2 août 1944. Pour une désulfuration supplémentaire dans la zone C, un catalyseur convenable est constitué par un oxyde métallique, par exemple les oxydes de nickel, cobalt, etc. sur un support inerte tel que la "celite" ou autre matière po- reuse interne. La proportion de catalyseur de désulfuration par rapport au catalyseur de cracking modéré dans la zone C, dépendra de la quantité de composés corrosifs dans la charge de matière première brute.
Pour la plupart des opérations, la proportion sera de l'ordre d'une partie, en volume, d'agent ou catalyseur de désulfuration pour dix parties de catalyseur de cracking. la quantité de matière active dans la zone C est déterminée par la quantité de réaction nécessitée pour effec- tuer la désulfuration nécessaire.
En général il sera de l'ordre d'un volume de catalyseur ou de mélange contenant du catalyseur, pour deux volumes de charge fraiche de matière première (en liquide), par heure.
Pour la zone C, on peut utiliser des éléments de réac- tion fixes avec un agent d'échange de chaleur et mise en circu- lation, afin de contrôler la température, ou bien on peut uti- liser un système à couche ou lit mobile ou le système appelé "fluide" dans lequel les catalyseurs sont en forme de poudre et mélangés à la charge, ou des appareils de conversion ayant une ou plusieurs sections dans lesquelles de la matière inerte, retenant de la chaleur, est mélangée avec les catalyseurs pour le contrôle de la température.
Dans la zone C, on utilise un catalyseur ayant, comme cela a été mentionné, une activité réduite.
L'opération de cracking s'effectue dans des conditions telles que le degré de cracking est petit, si l'on me-sure la conversion de la charge de matière première en essence (gaso- line) et gaz.
Généralement, il est préférable que la pression et la température dans la zone C, ainsi que le taux ou vitesse d'a- liméntation de la charge de matière première dans la dite zone
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soient choisis de manière que pas plue de 25% et de préfé- rence pas plus de 20% de la charge ne soient convertis en essence (gasoline) et gaz. La pression est, de préférence, basse, par exemple de la pression atmosphérique jusqu'à 75 li- vres par pouce carré. La température de la matière de contact, dans ladite zone devrait être comprise dans des limites de 4250 C à 600 C
Le taux d'alimentation de la charge devrait être rela- tivement élevé et habituellement être en excès, d'un volume de matière de charge (en liquide) pour un volume de catalyseur par heure.
Dans la plupart des cas, les produits vaporisés de la zone A sortiront de cette dernière, à une température con- venant pour les transférer directement à la zone C, sans chauf- fage ou refroidissement intermédiaire.
Les produits quittant la zone C passent par les conduits 8 et 6, vers la zone de fractionnement B.
Le fractionnement peut être effectué dans la zone B, de n'importe quelle manière connue ou désirée et à l'aide de n'importe quel appareillage convenable Habituellement, de l'essence (gasoline) et du gaz, seront prélevés comme fraction de tête, par exemple par le conduit 9, les produits les plus lourds seront éliminés comme fraction de résidu ou inférieure, par exemple, par le conduit 10 et une ou plusieurs fractions intermédiaires telles que du naphte ou gasoil peuvent être éli- minées, par exemple par le conduit 11.
Lafraction de résidu est un combustible de qualité ex- cellente et élle peut être prélevée en tout ou en partie par le conduis 10a.
De même, une fraction intermédiaire peut être éliminée hors du système en totalité ou en partie par le conduit llao si l'on désire convertir, plus avant, les produits de fractionne- ment de la zone B, soit la fraction inférieure, soit l'une ou plusieurs fraction, intermédiaires ou une combinaison de celles- ci, peuvent être envoyées par le conduit 12, au travers de
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moyens de chauffage 13 (dont l'emploi est facultatif) vers une zone de cracking D de n'importe quel type connu ou dési- ré, soit thermique, soit catalytique et s'il est du type cata- lytique, il peut être soit à couche fixe, soit à couche mo- bile, soit encore du type "fluide" etc.
Tout ou partie des produits vaporisés du cracking qui quittent la zone de cracking par le conduit 14, passent de rectement dans le conduit 3 et sont ainsi additionnés à, et mélangés à la charge fraiche pour la zone A, fournie par le conduit 2. Ou bien, dans certains cas, une partie desdits pro- duits vaporisés ayant subi le cracking, peut être transférée vers une zone de fractionnement par un conduit 14a. Des va- peurs de remplacement ou additionnelles ou un agent de vapori- sation, provenant de n'importe quelle source, peut être four- ni par le conduit 15.
Suivant une alternative, comme décrit ci-après, la zone de cracking D peut comporter plusieurs mas- ses de contact espacées entr'elles, traversées en série par la matière passant par le conduit 12, simultanément, de la matière à hydrocarbures convenable est admise dans les dif- férentes chambres constituées par chaque paire de masses de contact adjacentes.
De ce qui précède, il apparait clairement que l'in- vention prévoit la conversion complète de matière première lourde en produits plus légers, sans l'obtention de matières goudronneuses ou asphaltiques, ces derniers étant interceptés dans la zone A, de vaporisation, de destruction de viscosité et dtenlèvement de sels, pour la production dans la zone A de produits propres, destinés au fractionnement dans la zone B, avec seulement nécessité d'un traitement intermédiaire dans la zone C, lorsque la nouvelle charge de matière première est corrosive et pour le fractionnement dans la zone B, de pro- duits finaux qui peuvent être éliminés pour l'emploi direct ou pour être convertis plus avant.
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Toute installation de cracking disponible dans une raffi- nerie peut être utilisée pour la zone D dans le système, même si le cracking est effectué thermiquement avec production de résidus goudroneux, parce que les produits finaux qui sont ob- tenus dans la zone de fractionnement B, ne contiendront pas en- core de matières goudroneuses ou asphaltiques, étant donné que celles-ci auront été interceptées, et retenues par la nasse de contact dans la zone A, lorsqu'on ajoute et mélange les produits vaporisés de cracking de la zone D, avec la charge fraîche de matière première amenée par le conduit 2 Certains avantages proviennent de l'emploi de cracking sélectif et de l'opération de suppression du caractère corrosif, dans la zone C,
même lorsque la nature de la charge de matière première ne rend pas cet emploi nécessaire, parce que par son emploi on prépare une meilleure charge de cracking pour la séparation dans la zone B, on protège les catalyseurs de cracking subséquent pouvant être utilisés dans la zone D et on prépare une charge lourde de cracking avec une gamme plus convenable de points d'ébullition, ainsi qu'une grande proportion de matière dans la gamme ou limites de points d'ébullition du gasoil ou carburant domes- tique, en vue de la séparation dans la zone de fractionnement B.
De préférence, les vapeurs chaudes d'hydrocarbures pase sant par le conduit 3 sont mélangées avec la charge fraîche, avant que celle-ci ne rentre en action avec la masse de con- tact dans la zone A. La quantité de vapeurs d'hydrocarbures tra- versant ledit conduit 3 doit être suffisant pour que la durée de contact des vapeurs dans la zone A, soit courte, comme décrit ci-avant. En outre, la quantité doit en être suffisante, en dépendance avec les températures relatives des dites vapeurs d'hydrocarbures et de la charge fraiche ainsi que du caractère de cette dernière, pour produire un mélange partiellement vapo- risé, de l'espèce désirée, pour une entrée en action subsé- quente avec la niasse de contact.
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Au cas où la charge fournie à la zone A est d'une na- ture telle que la quantité de vapeurs d'hydrocarbures traver- sant le conduit est insuffisante pour les buts susmentionnés ou pour n'importe quel autre but désiré, de la matière de dis- tillation contenant des hydrocarbures et en phase vapeur, si elle contient du soufre, peut être introduite dans le système par le conduit 7a. Si elle ne contient pas de soufre, une tel- le manière de distillation à hydrocarbures peut être intro duite dans le système par le conduit 12a.
En se référant à la figure 2, on a représenté une zone Al. de vaporisation et destruction de viscosité'dans laquelle une enveloppe ou coquille 20 convenable, contient un nombre voulu de masses de contact I qui sont supportées par des cloisons 21 convenablement perforées. L'enveloppe 20 et les masses de contact I définissent un certain nombre de chambres 22, dans lesquelles, par les conduits secondaires 23a, 23b 23c, contrôlés par valves et dépendant d'un conduit 23, on intro- 'duit, de la manière décrite ci-après, des hydrocarbures tels que décrits précédemment, alors qu'ils sont au momns partiel- lement en phase liquide.
Chacune des chambres 22 devrait comprendre un disposi- tif d'atomisation ou fine pulvérisation de la portion de phase liquide des hydrocarbures lourds qui y sont introduits et cela est représenté en exemple, par les ajutages 23d fixés aux divers conduits secondaires 23a, 23b et 23c.
Les masses de contact 1, comme décrit ci-dessus, en ce qui concerne la zone A, sont formées de matière de contact solide qui est pratiquement inerte au point de gue catalytique.
Les masses de contact I, de la figure 2, après une période de marche, sont soumises à une opération de régénération qui emmagasine dans les dites masses de contact, de la chaleur en excès par rapport à celle requise pour fournir la chaleur de réaction pendant la période de marche ou fonctionnement subsé-
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quente.
Avec de la chaleur, ainsi emmagasinée dans les masses de contact I, de la manière qui vient d'être décrite et avec une température dans des limites telles que décrites, en ce qui concerne la matière de contact dans la zone A, avant le com- mencement d'une période de marche, des vapeurs chaudes d'hydro- carbures sont admises dans la chambre 22 au dessus de la mas- se de contact supérieure I, pour amorcer une période de marche du système représenté figure 2 Simultanément des hydrocarbu- res lourds, alors qu'ils sont, tout au moins partiellement en phase liquide, sont introduits dans les chambres 22 par les conduits secondaires respectifs 25a 23b et 23c
La température des hydrocarbures lourds passant par le conduit 23a devrait être plus basse, jusqu'à un degré convena- ble,
que celle des vapeurs chaudes entrant dans l'enveloppe 20 par le conduit 5. Par conséquent, dans eba la chambresupérieu- re 22 il se produit un échange de chaleur entre les vapeurs chaudes et les hydrocarbures lourds atomisés par l'ajutage 23d ou son équivalent. Il en résultela production, dans ladite chambre supérieure 22 d'un mélange partiellement atomisé ayant une température inférieure à celle de la masse de con- tact supérieure I, cela étant vrai en raison de ce que la tem- pérature des hydrocarbures lourds passant par le conduit se- condaire 25a est à une valeur suffisamment basse, comme spéci- fié ci-dessus.
Au fur et à mesure que l'opération progresse, le mélange partiellement vaporisé passe dans la masse de con- tact supé rieure I ct y est déposée avec vaporisation résultante et destruction de la viscosité des composants difficilement vaporiables de ce mélange et, en provenance de la dite masse de contact supérieure, un courant de vapeurs chaudes passe dans la chambre 22, direcement en-dessous, à une température qui a été élevée par ladite masse de contact.
La température des hydro- carbures lourds, alors qu'ils sont tout au moins partiellement en phase liquide, admis dans les chambres 22 par les conduits secondaires 23b, 23c, est plus basse d'une quantité suffisante, que celle des vapeurs chaudes entrant dans lesdites chambres,en
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provenance des masses de contact respectives, situées directe- ment au-dessus. Par conséquent dans chacune esdites chambres 22, il se produit une opération d'échange de chaleur, de la ma- nière décrite en ce qui concerne la chambre supérieure 22 et, il danschacune des deux masses de contact inférieures 1,/se pro- duit une opération de vaporisation et de destruction de visco- sité, en ce qui concerne la matière hydrocarbonée, en phase liquide, qui y passe.
Les produits vaporisés résultants, pas- sent de l'enveloppe 20, par le conduit 4 et, ensuite dans les zones C et/ou B, l'opération pouvant être la même que celle décrite ci-avant, en ce qui concerne la figure 1.
En se référant encore à la figure 2, on a représenté une zone de cracking D i dans laquelle une enveloppe ou coquil- le 30 contient un nombre voulu de massés de contact qui sont supportées par des cloisons convenables perforées 31.
L'enveloppe 30 et les masses de contact C définissent plusieurs chambres 32' dans lesquelles, par les conduits secon- daires 33a, 33b, 33c, contrôlés par valve et dépendant d'un conduit 33, de la matière hydrocarbonée est introduite de la manière décrite ci-après. Cette matière hydrocarbonée peut être de n'importe quelle espèce convenable, telle que, par exemple, du gasoil frais de distillation ou de la matière remise en cir- culation passant au travers du conduit 12. Elle peut être to- talement liquide, tot-alement en phase vapeur ou partiellement dans chaque phase. On comprendra que la matière hydrocarbonée ainsi introduite dans le système, par le conduit 33, augmente la quantité de vapeurs chaudes d'hydrocarbures passant par le conduit 3.
Les masses de contact C peuvent comporter de la matiè- re catalytique convenant pour effectuer une opération de cra- cking et si désiré, de la matière inerte supplémentaire ayant une haute capacité calorifique. De la même manière, en ce qui concerne les masses de contact I, dans la zone A I les masses
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de contact C avant le commencement d'une période de marche, devraient avoir emmagasiné en elles de la chaleur en excès de celle requise pour des buts de réaction et sa température de- vraient être dans les limites de température de cracking d'environ 4250 C à 650 C.
En commençant la pé riode de marche décrite du système représenté figure 2, les fractions sélectionnées de la zone B peuvent passer par le conduit 12 et être soumises à élévation de température dans le réchauffeur 13. Ensuite elles pénètrent dans la chambre inférieure 32 de l'enveloppe 30. La matière hydrocarbonée entrant dans les chambres 32 par les divers con- duits secondaires 33a, 33b et 33c, à une température plus bas- se, d'une quantité convenable, que celle des produits hydrocar- bonés passant par le conduit 12 et ils pénètrent dans lesdites chambres, successivement. En conséquence, comme décrit pour la zone AL, une opération d'échange de chaleur s'effectue dans chacune des chambres 32 de l'enveloppe 30.
Au fur et à mesure que l'opération progresse, la matière hydrocarbonée, passant au travers des masses de contact C, est soumise au cracking et les produits de cracking résultant, vaporisés, sortent de l'enveloppe 30 par le conduit 14.
Comme mentionné, la matière hydrocarbonée traversant les conduits secondaires 33a, 33b et 33c, peut être entièrement vaporisée ou bien elle peut être partiellement en phase liqui- de. Si le dernier état est obtenu, des dispositifs convenables d'atomisation peuvent être prévus à cet effet, dans les diverses chambres 32 et dans chaque chambre on peut effectuer, comme on le désire, une vaporisation totale ou partielle de la matière en phase liquide mentionnée en dernier lieu.
On comprendra que l'excès de chaleur emmagasiné dans les masses de contact I et C, comme décrit ci-dessus, est uti- lisé pour chauffer la matière entrante, passant par les con- duits 23 et 33.
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Il a été spécifié, ci-dessus, que la température de la matière hydrocarbonée, alimentée dans les chambres 22 de la zone A I et les chambres 32 de la zone D I est plus basse, à un degré convenable que celle des vapeurs entrant dans les dites chambres, en provenantedes diverses masses de contact.
Il est évident que la température d'une telle matière hydrocarbonée variera avec sa quantité,'une augmentation de quantité étant accompagnée par une augmentation de sa tempé- rature et vise-versa.
En général, la température de cette matière hydrocarbonée peut être sensiblement plus basse, par exemple 23 C à 53 C, que celle des vapeurs susmentionnées, bien que, comme cela vient d'être dit, la température d'une telle matière hydro- carbonée variera d'après la quantité de celle-ci. Dans tous les cas, il est important que la matière hydrocarbonée soit introduite dans les chambres 22 et 32 dans des conditions tel- les que la quantité de chaleur en excès, dans les masses de contact, soit approximativement absorbée en totalité par elle.
Si on le désire, un conduit 4a contrôlé par une' valve, peut s'étendre du conduit 4 et être étendu jusqu'au conduit 2, mentionnée précédemment, ledit conduit 4a comportant un refroi- disseur convenable, si on le désire.
Par le conduit 4a, des vapeurs produites dans la zone A et ayant une température convenable, déterminée par le refroi- disseur, peuv¯ent être renvoyées à la dite zone et introduites dans cette zone, avec une nouvelle charge de matière première passant par le conduit 2. Les vapeurs passant par le conduit 4a peuv¯entétre utilisées en lieu et place des vapeurs ayant subi un cracking et passant par le conduit 3, ou bien elles peuvent venir en supplément à celle-ci. Lorsque et si on admet dans la zone A, les vapeurs passant au travers du conduit 4a, on comprendra qu'elles se comporteront sensiblement de la même manière que celle décrite précédemment à propos des vapeurs passant par le conduit 3.
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En ce qui concerne l'invention, telle que décrite dans le présent brevet, on comprendra que si on le désire, on peut utiliser un appareil de vaporisation à couche ou lit unique, avec une unité de cracking à plusieurs couches et, de plus qu'un appareil de vaporisation à plusieurs couches peut être utilisé avec une unité de cracking à couche unique.
Dans un but explicatifet sans limitation de l'inven- tion, l'exemple ci-après est joint à la présente description.
Un appareil de conversion ayant trois, masses de contact distinctes, forcées de morceaux de "Corhart" ayant cha.cun une plus grande dimension transversale d'environ 1/4 à 3/8 de pouce, fut mis en action comme suit: Des vapeurs hydrocarbu- rées ayant subi un cracking comprenant de l'essence (gasoline de cracking et du gaz fixe, produit comme décrit précédemment et ayant une température d'environ 5020 C, furent introduites à une extrémité de l'appareil de conversion, sous une pression de 23 livres par pouce carré et à une vitesse, comparée au vo- lume total de la matière de contact dans ledit apparejl, de 2,1 volumes (en liquide) par heure.
Dans, l'espace devant chaque masse de contact, on a admisun courant; d'huile lourde, avec 15% de vapeur, en poids, consistant en les 43 % de 100% de séparation (coupe) de produit brut de l'Est du Texas 43% through 100 % eut of East Rexas crude) ayant les caractéris- tiques d'ébullition suivantes, telles que déterminées par essai sous vide 3% à 2550 C, 50% à 351 C et 89 % à 540 C.
La vitesse de chargement de chaque courant d'huile lourde, compa- rée au volume total de contact dans ledit appareil de conver- ; ion fut de 0,4 volumes (en liquider par heure, Au début d'eu-ne période de marche il régnait les conditions de températures ci-après en ce qui conc:erne les masses de contact: la première masse de contact se trouvait respectivement en ce qui concerne le côté d'entrée et le côté de sortie de celle-ci, : 558 C et 489 C, la seconde masse de contact respective/ement du côté de l'entrée et du côté de sortie se trouvait à une température de 510 C et 507 C, et la troisième masse de contact, au point
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milieu et du coté de la sortie se trouvait à 4930 C.
A la fin d'une période de marche, il règnait les con- ditions de marche ci-après, en ce qui concerne lesdites masses de contact: la première masse de contact, se trouvait, respec- tivement du côté d'entrée et du côté, de sortie, à une tempé- rature de 4630 C et 466 C ; la seconde masse de contact, res- pectivement du c8té d'entrée et du côté de sortie était à une température de 455 C et 457 C, et la troisième masse de contact, respectivement au point milieu et du côté de la sor- tie à une température de 460 C et 466 C. L'huile lourde, substantiellement dans la phase liquide, fut admise dans cha- cun des espaces susmentionnés à une température de 3150 C.
Par l'action du courant de vapeurs chaudes, l'huile lourde fut va- porisée jusqu'à un certain degré et, par conséquent il fut pro- duit dans chaque espace, un mélange partiellement vaporisé, ayant une température plus basse que celle de la masse de con- tact suivante. Il en résulte qu'un mélange partiellement vapo- risé fut admis sur chaque masse de contact avec une vaporisa- tion et destruction de viscosité résultante de la matière en phase liquide, le mélange totalement vaporisé quittant chaque masse de contact à une température qui avait été augmentée par rapport à celle de la masse de contact. La durée de con- tact des vapeurs, dans la première, la deuxième et la troisième massesde contact fut respectivement de 2.8 secondes, de 2,3 se- condes et 1.9 secondes.
Plus de 90 %, en poid-s, des résidus finaux lou¯rds de l'Est du Texas (East Texas bottoms) furent évacués de l'appareil de conversion sous forme de ma-tière vaporisée, mélangée avec les vapeurs de cracking admises dans ledit appareil de conversion.
Le restant, moins de 4 % en poids desdits résidus finaux lourds de l'Est du Texas, fut retenu dans la masse de contact sous forme de coke ou matière carbonée contenant pratiquement la totalité des sels organiques.,et autre matière inorganique non-volatile présente dans lesdits résidus, ainsi que le coke
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ou matière carbonée résultant de la conversion des composants difficilement vaporisables des résidus finaux. La matière va- porisée sortant de l'appareil de conversion susmentionné, fut transférée à une zone de cracking sélectif et de désulfuration, où elle fut soumise sous des conditions de cracking modéré à l'action de catalyseurs de cracking modéré pour briser les composés sulfureux et corrosifs.
La matière vaporisée venant de la zone mentionnée cen dernier lieu fut envoyée à une zone de fractionnement, d'où un courant de fraction intermédiaire sous forme de gasoil lé- ger fut passé au travers d'un élément de chauffage, pour pro- duire des vapeurs qui furent admises dans un appareil conver- tisseur de cracking à une température de 4550 C. Le poids spécifique (A.P.I.) de ce gasoil léger était de 29,3 le point d'ébullition initial était de 250 c le point d'ébul- lition à 50 % fut de 292 C et le point d'ébullition à 95 % fut de 3840C.
Le gasoil vaporisé fut ainsi alimenté dans l'appareil convertisseur de cracking sous une pression de 23 livres par pouce carré et à la vitesse, comparée au volume total de ma- tière de contact dans le convertisseur de cracking, de 0,75 volumes (en liquider par heure.
Le convertisseur de cracking comprend six masses de con- tact séparées, composées de parties égales de morceaux de "Corhart", telles que décrites ci-dessus, et de morceaux de matière de contact catalytique, ayant un index d'activité de 25, suivant les termes de l'essai standard décrit dans l'ou- vrage Laboratory Method for Determining the Activity of
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Cracking Catalyses" par J.Alexander et .GNhîm.p, page R z7, National Petroleum News, Technical Section, du 2 août 1944,.
Les masses respectives de contact étaient formées de quantités progressivement croissantes de matière de contact.
C'est ainsi que la Lasse de contact avec laquelle la susdite matière vaporisée est'entrée en contact en premier lieu, était composée de 4,5 litres de matière de contact et les masses de contact suivantes étaient compôsées respectivement de 5,5 li-
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tres, 6,2 litres, 7,3 litres, 8,5 litres et 10,0 litres.
Dans l'espace devant chaque masse de contact, à l'ex- ception de la première (la masse de contact avec laquelle le gasoil vaporisé entre en action en premier lieu) on a admis, avec 10 de vapeur en poids, un gasoil lourd sous forme d'une fraction résiduaire de la zone de fractionnement sus- mentionnée.
Le taux ou vitesse de chargement des courants respec- tifs de gasoil lourd, comparé au volume total de matière de contact dans le convertisseur de cracking, qui furent admis devant la deuxième, troisième, quatrième, cinquième et'si- xième masses de contact furent respectivement de 0,11, 0,13, 0,15, 0,17 et 0,19 volumes (en liquide) à l'heure.
Le poids spécifique (A.P.I.) de ce gasoil lourd était de 23,9, le point d'ébullition initial de 247 C, le point d'é- bullition à 50 % était de 3380 C et celui à 93 % de 4060 C.
Ce gasoil lourd, en phase liquide, fut admis dans cha- cun des espaces susmentionnés, excepté le premier, à une tem- pérature de 135 C et par action, sur lui, des courants de matières vaporisées, il fut, substantiellement, vaporisé com- plètement. Pax conséquent dans chacun desdits espaces, on a produit un mélange vaporisé ayant une température plus basse que celle de la masse de.contact suivante.
Donc, pour chacun des espaces mentionnés en dernier lieu, un mélange vaporisé est passé dans la masse de contact suivante, avec une élévation de température résultante et con- version de celui-ci en produits hydrocarbonés. Pendant la pé- riode de marche, les températures moyennes des vapeurs entrant et sortant de chaque masse de contact furent, en substance, les suivantes: première masse de contact, 455 C et 510 Ç,deu- xième masse de contact 456 C et 504 C, troisième masse de contact 460 C et 491 C, quatrième masse de contact 4620 C et 5240 C, cinquième masse de contact 466 C et 504 C et sixiè- me masse de contact 466 C et 537 C.
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Les vapeurs d'hydrocarbures ayant subi le cracking et quittant le convertisseur de cracking furent menées au con- vertisseur de vaporisation et alimentées dans l'extrémité d'alimentation de celui-ci de la manière et pour le but dé- crit précédemment.
Les résidus finaux de l'Est du Texas (East Texas bot- toms) alimentés devant les couches du convertisseur de vapo- risation, constituaient la charge totale de matière première fraiche pour le système. Sur la base de cette charge fraiche, le produit qui fut obtenu comme fraction supplémentaire, dans la zone de fractionnement consistait : (I) en 605 de gasoli- ne en volume ayant les caractéristiques suivantes: 10 livres par pouce carré, de pression de vapeur "Reid", point d'ébul- lition à 90 % 189 c (2) lE,% )3 de gasoil en volume ayant un point d'ébullition final d'environ 4260 C, convenant pour être utilisé comme combustible de distillation, et (5) 18,3 % de gaz en poids. le quantité de coke ou matière carbonée produite dans le système a atteint 13% en poids du total de la charge de ma- tière première.
Alors que l'invention a été décrite, en ce qui concer- ne certains exemples, particulièrement préférés, donnant des résultats satisfaisants, les hommes de métier comprendront après avoir compris l'invention, que divers changements et modifications peuvent être effectuées sans sortir de l'esprit et du cadre de l'invention et on a l'intention, par conséquent, dans les revendications annexées de couvrir tous tels chan- gements et modifications.