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Conversion d'huiles d'hydrocarbures lourdes en huiles d'hydro- carbures légères ou essences.
La présente ineention a trait à des perfectionnements apport* tés au traitement des huiles d'hydrocarbures,dan s le but de pro- duire des hydrocarbures à point d'ébullition bas au moyen d'hy- drocarbures à point d'bullition plus élevé.
L'invention comprend un procédé de traitement des huiles d'hydrocarbures,caractérisé par ce fait que l'on mélange à l'huile un hydrocarbure aromatique tel que la n aphtaline,et qu' on la soumet à une haute température pendant qu'elle se trouve sous une pression élevée,de telle sorte que l'on produit des hy- drocarbures àbas point d'ebullition. Dans le traitement d'hui- les moyennes,provenant de la distillation du pétrole,on a trouvé que la pression la mieux appropriée se trouve entre 45 et 75 kilogs par cent.carré, et que la température la mieux appropriée est de 300 à 400 bien que l'on puisse employer, si on le dési- re, une température plus élevée allant jusqu'à 600 et que l'on puisse travailler à une pression allant jusqu'à 100 atmosphères
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et plus.
Si l'on emploie des températures ou des pressions plus basses que celles citées plus haut ,le rendement en hydrocarbu- res à bas point d'bullition cesse d'être économique. la pression sera de préférence plus élevée que la pression de la vapeur de l'huile à la température employée. On peut,de cette manière,éviter la formation de composés indésirables,conta- minant le produit final,en raison de l'emploi d'une température trop élevée.
De préférence l'hydrocarbure après le traitemert thermique sera refroidi à une température telle que la partie la plus lour- de des hydrocarbures restera à l'état liquide,mais que la partie la plus légère sera vaporisée au moment où la pression diminuera on diminuera alors la pression et on séparera les hydrocarbures les plus légers.
En réglant convenablement la température et la pression,on peut arriver à ce que les produits du traitement therm que con-
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tiennent une proportion importante d'b:iL'i.ro:':i.è)l1re::: 3uffL.;"i!iJrrlnt volatils pour être employés comme essence pour moteurs.
Suivant la méthode préférée d'exécution du procédé,l'huile e@ est obligée à rester au repos dans la chambre de chauffage pen- dant une période de temps (Par exemple de cinq à vingt minutes) suffisante pour produire les modifications voulues,et elle est périodiquement retirée de la chambre avec une liberté d'echappe- ment suffisante pour assurer que les produits de la réaction (solides, liquides et gazeux) soient balayés en même temps.
A une pression de % 25 à 30 kilos par cent. carré,le traite- ment peut durer plusieurs heures.
L'invention comporte en outre un appareil pour le traitement des huiles d'hydrocarbures comprenant,en combinaison : une pompe une chambre de chauffage(par exemple un serpentin) alimentée par cette pompe et une soupape d'évacuation,actionnée par la pression à l'extrémité de sortie du serpentin, pour décharger le liquide automatiquement lorsque la pression atteint une valeur déterminée.
Une forme de soupape d'évacuation destinée à etre employée dans l'appareil susmentionné est également décrite et revendiquée ci-après .
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Nous allons décrire maintenant une méthode de mise en pra- tique de 1 'invention, en nous aidant da dessin annexé, qui repré- sente une forme d'appareil qui peut etre employé.
Dans ce dessin ;
Fig. 1 est un diagramme de l'ensemble de l'installation, cer- taines parties étant représentées en coupe;
Fig. 2 est un détail en coupe de la soupape d'évacuation; et
Fig. 3 est une autre vue de détail de cette soupape, partie en coupe suivant un plan perpendiculaire à celui de la fig. 2.
Dans la fig. 1,10 représente un réservoir dans lequel l'huil à traiter arrive par une conduite 11. Une pompe 12 aspire l'hui- le de ce réservoir et la fournit àun serpentin 13 pour le traite- ment thermique. La pompe 12 sera de préférence une pompe à course veriable, c'est à dire unepompe dans laquelle par ajustement des organes,on pourra faire varier la course de la pompe pendant qu'elle est en marche.
Le serpentin de chauffage se compose de deux sections,un serpentin interne 13 de diamètre plus petit , formé par un tube d'acier,et enroulé après avoir été replié sur lui-même,de telle sorte que les raccords d'Entrée et de sortie se trouvent tous deux en haut de l'enroulement,et un tube exté- rieur 14,relié à l'extrémité de sortie du tube 44 13 et qui est de dismètre plus grand, pour empêcher tout engorgement pro- venant de la décomposition du carbone. Les enroulements 13 et 14 sont concentriques et sont placés dans une enveloppe 15,au-dessus d'un four 16.
Des instruments appropriés indicateurs de tempéra- ture et de pression (non représentés) sont également prévu s. L' extrémité de sortie de l'enroulement 14 est reliée à un serpentin réfrigérant 17 contenu dans une chambre d'eau 18,dans laquelle l'eau de refroidissement pénètre en 19 pour sortir en 20. Au lieu d'employer de l'eau pour le refroidissement ,on peut faire circuler l'huile autour du serpentin réfrigérant 17 avant qu'elle pénètre dans le serpentin 13,ce qui permet d'économiser une cer- taine quantité de chaleur. A la sortie du serpentin réfrigérant 17,se trouve une soupape 21, de laquelle les produits obtenus par le procédé passent à un appareil de fractionnement,par une con- duite 22.
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L'appareil de fractionnement,qui n'est pas représenté,est de cons traction usuelle,et dans cet appareil l'essence peur moteur pro- duite est séparée de la portion restante d'hydrocarbures lourds et de tout dépôt de carbone. les hydrocarbures lourds récupérés de l'appareil de fractionnement sont ramenés au réservoir 10 par une conduite 23.
La soupape 21 comporte un cylindre 24 dont l'extrémité supé- rieure est en communication ,par une lumière 25 et une conduite
26, avec l'huile qui se trouve sur la face sous pression de la soupape,et est par suite contrôlée par la même pression que cel- le qui règne dans le serpentin de chauffage 13,14 Ie cylindre 24 contient un piston 27 soumis à la pression de l'huile et dont le mouvement est élastiquement contrôlé par un ressort 28 ,logé dans une extension 29 du cylindre 24. Le piston 27 a une tige de piston 30 qui passe au travers de l'extension 29 du cylindre et porte,au¯dessous de celle-ci,deux broches 31,32. Entre ces bro- ches travaille une languette 33 d'un levier 34,fixé sur une tige de soupape 35.
La tige 35 traverse un stuffing-box 36 et pénètre dans une chambre de soupape 37. En cet endroit,elle présente une tête conique creuse agrandie 38,dont les côtés sont percés de lu- mières 39. La tête conique creuse 39 s'ajuste exactement par sa face externe contre une face de soupape 40 formée sur la face interne de l'extrémité conique d'un manchon 41,qui porte le stuf- fing-box 36. Le manchon 41 est pourvu de lumières 42,qui coopè- rent avec les lumières 39 de la tête, ce soupape 38, et il s'ajusta d'une manière étanche,en 43 contre les parois de la chambre de soupape 37. on voit donc que le manchon 41 est facilement amovible pour permettre le renouvellement ou le remplacement de la face de soupape.
La face interne de la soupape conique 38 s'ajuste centre une face de soupape formée sur l'extrémité en téton 44.
De cette manière la soupape 38 travaille entre deux faces ou gla- ces de soupape,et on évite ainsi efficacement toute fuite dhuile provenant de la haute pression employée.
Sur l'extrémité de la tige de soupape 36 est fixé un levier 45 ayant un poids 46 tel que le centre de gravité du levier se
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trouve bien au-dessus de la tige 35 qui forme son axe de rotation
Un certain jeu est prévu entre,la languette 33 et les broches 31,32
Pour le fonctionnement de l'appareil susdécrit,on remplit d'abord d'huile le réservoir 10,et dans cette huile on introduit une petite quantité ( par exemple 0,4 %)d'un hydrocarbure aroma- tique approprié,de préférence de 1-a naphtaline,qui se dissout dans l'huile. La pompe 12 soutire de l'huile du réservoir 10 et la fournit au serpentin 13 à une vitesse déterminée qui, si on e mploie une pompe à course variable,peut être réglée en faisant varier la course de la pompe.
Sinon, on peut régler la quantité au moyen d,un by-pass ou d,un autre dispositif. Dans le serpen- tin 13,1'huile est portée à la température voulue et,dans le serpentin 14,elle est maintenue à cette température.
La pression s'élève graduellement, à mesure que la pompe 12 continue à fournir de l'huile .jusque ce que la soupape 21 soit soumise une pression telle que le piston 27 se trouve déprimé, en antagonisme au ressort 38,d'une quantité suffisante pour que la broche 31 refoule la languette 43 vers le bas,de la quantité nécessaire pour amener les lumières, 59,42 à coincider en- tre elles.Le levier % 45 est ajusté de telle sorte qu'u moment où les lumières commencent à s'ouvrir,il culbute et les ouvre rapidement d'une manière complète, le jeu existant entre 31,32 et 33 permettant à ce mouvement de se produire. Une quantité considérable d'huile est alors immédiatement déchargée en même temps que les hydrocarbures légers produits, et tous gaz perma- nents qui peuvent s'être dégagés.
En réglant la vitesse de l'écoulement du réfrigérant au travers de la chambre 18, on peut disposer les choses de manière à ce que l'huile soit déchargée à une température telle que les hydrocarbures légers qu'on désire obtenirsoient vaporisés immé- diatement,tandis que les hydrocarbures plus lourds restent sous la forme liquide. La séparation dans l'appareil de fractionnement se trouve ainsi facilitée,et il n'est pas nécessaire d'employer pour le fractionnement une quantité additionnelle de chaleur.
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Aussitôt que la pression s'est abaissée à un degré suffisant le ressort 28 soulève le piston 27 suffisamment pour fermer les lumières de la soupape,le levier chargé 45 servant de nouveau à rendre le mouvement,lorsqu'il se produit ,soudain et complet.
En raison du jeu existant dans la transmission 31,32 ,33 il y a une différence considérable entre la pression à laquelle la sou- pape s'ouvre et celle à laquelle la soupape se ferme et ceci est le but principal de ce jeu. Le résultat de cette disposition est que la soupape peut rester fermée pendant un temps considé- rable pendant lequel l'huile subit son traitement et reste au repos dans le serpentin 13,14. Après cela, la pression s'élève suffisamment pour que la soupape fonctionne,et une masse d'huile traitée s'échappe d'un seul coup. La vitesse de décharge est suffisante pour assurer que tout dépôt de carbone se formant dans le serpentin réfrigérant 17 soit entrainé avec le liquide.
Ia capacité du serpentin réfrigérant 17 est ajustée de manière à ce qu'il contienne à peu près la qu antitéd'huile qui est dé- chargée à chaque cycle d'opérations, et de cette manière des quantités d,huile sont régulièrement fournies au serpentin réfri- gérant, refroidies dans celui-ci au degré voulu et déchargées ensuite. La pression pendant chacune des phases du cycle peut ê- tre réglée en faisant varier la @ course de la pompe,ou en prévoyant une soupape de sureté à la sortie de la pompe, ou d'une autre manière quelconque qu'on désire.
On remarquera que le levier 45 constitue un mécanisme culbu- teur pour assurer le fonctionnement complet de la soupape 44* On pourrait employer tout autre type de mécanisme culbuteur. Par exemple,il pourrait être actionné par un ressort au liet d,etre actionné par gravité.
Au lieu de lasoupape décrite,on pourrait employer une soupa- pe à diaphragme,chargée par un ressort,ou une autre forme quelcon que de soupape à fonctionnement automatique,ou bien encore l'opère tion pourrait être conduite avec des soupapes actionnées à la main ,par un ouvrier habile.
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Conversion of heavy hydrocarbon oils to light hydrocarbon oils or gasoline.
The present invention relates to improvements in the treatment of hydrocarbon oils with the aim of producing low boiling point hydrocarbons by means of higher boiling point hydrocarbons.
The invention comprises a process for treating hydrocarbon oils, characterized in that an aromatic hydrocarbon such as n aphthalene is mixed with the oil and subjected to a high temperature while it is being treated. is under high pressure so that low boiling point hydrocarbons are produced. In processing medium oils from petroleum distillation, it has been found that the most suitable pressure is between 45 and 75 kilograms per square centimeter, and that the most suitable temperature is 300 to 400. although a higher temperature of up to 600 can be used if desired and a pressure of up to 100 atmospheres can be worked
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and more.
If lower temperatures or pressures than those cited above are employed, the yield of low boiling hydrocarbons ceases to be economical. the pressure will preferably be higher than the vapor pressure of the oil at the temperature employed. In this way, the formation of undesirable compounds, which contaminate the final product, due to the use of too high a temperature can be avoided.
Preferably the hydrocarbon after the heat treatment will be cooled to a temperature such that the heaviest part of the hydrocarbons will remain in the liquid state, but that the lightest part will be vaporized when the pressure decreases and then decreases. pressure and the lighter hydrocarbons will be separated.
By properly regulating the temperature and the pressure, it is possible to achieve that the products of the heat treatment that con-
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hold a significant proportion of b: iL'i.ro: ': i.è) l1re ::: 3uffL.; "i! iJrrlnt volatile for use as gasoline for engines.
According to the preferred method of carrying out the process, the oil is made to stand in the heating chamber for a period of time (eg, five to twenty minutes) sufficient to produce the desired changes, and it is periodically withdrawn from the chamber with sufficient escape freedom to ensure that the reaction products (solids, liquids and gases) are swept away at the same time.
At a pressure of% 25 to 30 kilos per hundred. square, the treatment can last several hours.
The invention further comprises an apparatus for the treatment of hydrocarbon oils comprising, in combination: a pump a heating chamber (for example a coil) supplied by this pump and an evacuation valve, actuated by the pressure at the same time. 'outlet end of the coil, to discharge the liquid automatically when the pressure reaches a determined value.
One form of discharge valve for use in the aforementioned apparatus is also described and claimed hereinafter.
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A method of carrying out the invention will now be described, with the aid of the accompanying drawing, which shows one form of apparatus which may be employed.
In this drawing;
Fig. 1 is a diagram of the entire installation, certain parts being shown in section;
Fig. 2 is a sectional detail of the discharge valve; and
Fig. 3 is another detail view of this valve, part in section along a plane perpendicular to that of FIG. 2.
In fig. 1, 10 shows a reservoir in which the oil to be treated arrives through a pipe 11. A pump 12 draws the oil from this reservoir and supplies it to a coil 13 for the heat treatment. The pump 12 will preferably be a veriable stroke pump, that is to say a pump in which, by adjusting the members, it is possible to vary the stroke of the pump while it is in operation.
The heating coil consists of two sections, an internal coil 13 of smaller diameter, formed by a steel tube, and wound up after being folded back on itself, so that the inlet and outlet fittings are both at the top of the coil, and an outer tube 14, connected to the outlet end of tube 44 13 and which is of a larger dismeter, to prevent clogging from carbon decomposition. . The windings 13 and 14 are concentric and are placed in a casing 15, above an oven 16.
Suitable temperature and pressure indicating instruments (not shown) are also provided. The outlet end of the coil 14 is connected to a cooling coil 17 contained in a water chamber 18, into which the cooling water enters at 19 to exit at 20. Instead of using water for cooling, the oil can be circulated around the refrigerant coil 17 before it enters the coil 13, thereby saving a certain amount of heat. At the outlet of the cooling coil 17, there is a valve 21, from which the products obtained by the process pass to a fractionation apparatus, through a pipe 22.
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The fractionation apparatus, which is not shown, is of customary construction, and in this apparatus the motor gasoline produced is separated from the remaining portion of heavy hydrocarbons and any carbon deposit. the heavy hydrocarbons recovered from the fractionation apparatus are returned to the tank 10 via a pipe 23.
The valve 21 comprises a cylinder 24, the upper end of which is in communication, by a port 25 and a pipe.
26, with the oil which is on the pressurized face of the valve, and is therefore controlled by the same pressure as that in the heating coil 13,14 the cylinder 24 contains a piston 27 subjected to pressure. the oil pressure and the movement of which is elastically controlled by a spring 28, housed in an extension 29 of the cylinder 24. The piston 27 has a piston rod 30 which passes through the extension 29 of the cylinder and carries, below it, two pins 31,32. Between these pins works a tongue 33 of a lever 34, fixed to a valve stem 35.
The rod 35 passes through a stuffing-box 36 and enters a valve chamber 37. At this point, it has an enlarged hollow conical head 38, the sides of which are pierced with lights 39. The hollow conical head 39 is adjusted. exactly by its outer face against a valve face 40 formed on the inner face of the conical end of a sleeve 41, which carries the stuffing-box 36. The sleeve 41 is provided with slots 42, which cooperate with the ports 39 of the head, this valve 38, and it fitted in a sealed manner, at 43 against the walls of the valve chamber 37. it can therefore be seen that the sleeve 41 is easily removable to allow renewal or replacing the valve face.
The inner face of the conical valve 38 fits over a valve face formed on the stud end 44.
In this way the valve 38 works between two valve faces or glasses, and thus any leakage of oil from the high pressure employed is effectively avoided.
On the end of the valve stem 36 is fixed a lever 45 having a weight 46 such that the center of gravity of the lever is
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located well above the rod 35 which forms its axis of rotation
A certain clearance is provided between, the tongue 33 and the pins 31,32
For the operation of the above-described apparatus, the reservoir 10 is first filled with oil, and into this oil a small amount (for example 0.4%) of a suitable aromatic hydrocarbon, preferably of 1-a mothballs, which dissolves in oil. Pump 12 draws oil from reservoir 10 and supplies it to coil 13 at a determined speed which, if a variable stroke pump is employed, can be adjusted by varying the stroke of the pump.
Otherwise, the quantity can be adjusted by means of a bypass or other device. In the coil 13, the oil is brought to the desired temperature and, in the coil 14, it is maintained at this temperature.
The pressure gradually rises as the pump 12 continues to supply oil until the valve 21 is subjected to a pressure such that the piston 27 is depressed, in opposition to the spring 38, by an amount sufficient for the pin 31 to force the tab 43 down, the amount necessary to cause the lights, 59,42 to coincide with each other. The lever% 45 is adjusted so that when the lights start when opening, it tumbles and opens them quickly to a full extent, the clearance between 31.32 and 33 allowing this movement to occur. A considerable quantity of oil is then immediately discharged together with the light hydrocarbons produced, and any permanent gases which may have evolved.
By regulating the speed of the flow of refrigerant through chamber 18, things can be arranged so that the oil is discharged at a temperature such that the light hydrocarbons which are desired are vaporized immediately, while the heavier hydrocarbons remain in the liquid form. The separation in the fractionation apparatus is thus facilitated, and it is not necessary to employ additional heat for the fractionation.
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As soon as the pressure has dropped to a sufficient degree the spring 28 lifts the piston 27 sufficiently to close the valve ports, the loaded lever 45 again serving to make movement, when it occurs, sudden and complete.
Due to the play existing in the transmission 31,32,33 there is a considerable difference between the pressure at which the valve opens and that at which the valve closes and this is the main purpose of this play. The result of this arrangement is that the valve can remain closed for a considerable time during which the oil undergoes its treatment and remains at rest in the coil 13,14. After that, the pressure rises enough for the valve to operate, and a mass of treated oil suddenly escapes. The discharge rate is sufficient to ensure that any carbon deposit forming in the refrigerant coil 17 is carried along with the liquid.
The capacity of the refrigerant coil 17 is adjusted so that it contains approximately the amount of oil which is discharged in each cycle of operations, and in this way quantities of oil are regularly supplied to the coil. refrigerant, cooled in it to the desired degree and then discharged. The pressure during each of the phases of the cycle can be regulated by varying the stroke of the pump, or by providing a safety valve at the outlet of the pump, or in any other manner desired.
It will be noted that the lever 45 constitutes a rocker mechanism to ensure the complete operation of the valve 44 * Any other type of rocker mechanism could be employed. For example, it could be actuated by a spring to liet to be actuated by gravity.
Instead of the valve described, a diaphragm valve, spring loaded, or some other form of self-operating valve could be employed, or the operation could be carried out with hand operated valves. , by a skilled worker.