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Procédéet dispositifs pour la production, au moyen d'hydrocarbures liquides de moindre valeur, de gaz ou de vapeurs destinées à être transformées en hydrocar- bures légers.
On transforme couramment ou l'on a tenté de transformer, en hydrocarbures légers, des hydrocarbures lourds liquides, en chauffant à des températures élevées de l'ordre de 500 à 600 C des masses de ces liquides, dans un autoclave, et en opérant ainsi, dans un vase où s'engendrent de très fortes pressions, de l'ordre de 5 à 25 atm., une fragmentation, un "caracking" les vapeurs produites dans le vase étant ensuite conduites au dehors pour subir des condensations par échelons, alternant éven- tuellement avec des traitements par catalyseurs, pour
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leur enrichissement en hydrogène et leur épuration.
Les installations industrielles, pour la réali- sation pratique de ces procédés connus, présentent de graves dangers d'explosion et d'incendies : la moindre fuite dans l'appareil générateur des vapeurs à traiter, peut provoquer à la fois une explosion et un incendie consécutif.
En outre, dans ces installations connues, la dé- composition des huiles lourdes donne inévitablement nais- sance, en même temps qu a la formation de gaz sous forte pression, à la séparation d'une partie des matières sous forme de dépôts de coke adhérant aux parois de l'autoola- ve. Il suit de là que le rendement de l'installation est extrêmement défectueux ; il diminue progressivement dès le début de l'opération du fait des encrassements qui em- pêchent la transmission régulière de la chaleur. De plus, il devient indispensable de procéder à des arrêts pério- diques assez fréquents, pour permettre l'enlèvement des cokes et la remise en état de l'autoclave.
La présente invention a pour objet un'procédé pour la transformation d'hydrocarbures liquides lourds en hydrocarbures légers, et qui supprime totalement les dan- gers et inconvénients qui viennent d'être rappelés.
Conformément à l'invention, les hydrocarbures liquides lourds, au lieu d'être soumis à un "cracking" dans un autoclave, sont empruntés à un simple réservoir légèrement en charge par rapport au restant de l'instal- lation et sont conduits, non décomposés, simplement ré- chauffés à une température de 200 environ par des cha- leurs perdues, à une série de pulvérisateurs d'un type connu quelconque, l'entraînement du liquide dans ces pul- vérisateurs se faisant de préférence, et conformément à l'invention, par des gaz additionnels d'enrichissement
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convenablement réchauffés, et qui pourront être consti- tués en tout ou en partie par des gaz résiduaires d'une opération précédente ; ce qui permet une fabrication en continu.
Conformément à l'invention aussi, les produits pulvérisés sont amenés directement dans des appareils ca- talyseurs-épurateurs, où s'opérera, en même temps qu'une désulfuration, le "cracking", avec séparation du coke. En organisant les épurateurs-oatelyseurs par paires, on peut alternativement recueillir des produits pulvérisés dans l'un des éléments de l'appareil, tandis que l'on opère, dans l'autre élément, 1' élimination du coke et du soufre, avec la régénération de l'agent catalyseur, par la simple action d'un courant oxydant, tel qu'un courant d'air.
Au sortir ces catalyseurs-épurateurs, le mélan- ge des vapeurs provenant de la pulvérisation du liquide lourd et des gaz d'entraînement ayant servi à assurer cet- te pulvérisation, est traité, de préférence par les procé- dés de la demanderesselesquels seront rappelés en décri- vant ci-après une installation d'ensemble pour l'applica- tion du nouveau procédé.
Une semblable installation est représentée, à titre d'exemple, en schéma sur le dessin annexé.
L'huile lourde à traiter est disposée dans un simple réservoir A sans pression, et qui pourra, à volonté, être placé à proximité ou à distance du restant de l'installation. Ce réservoir est disposé légèrement en charge au-dessus d'une ou de plusieurs paires de pulvéri- sateurs B, B1 d'un type connu quelconque, auxquels l'huile venant de A est amenée par des conduits a convenable- ment calorifuges.
La pulvérisation est opérée à l'aide de gaz sous pression provenant d'un gazomètre C et con- venablement réchauffés, en D, avant leur admission, par
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les conduits (d, d1) munis de robinets (b, b1) auxdits pulvérisateurs B, B-. Les pulvérisateurs alimentent cha- cun un appareil catalyseur-épurateur (E,El) chargé d'un agent catalyseur métallique ou oxymétallique, L'un des pulvérisateurs de chaque paire est seul en fonctionnement, les robinets d'accès R et b correspondants étant ou- verts, tandis que les robinets R1 b1 de l'autre pulvé- risateur sont fermés.
Dans la chambre E correspondant au pulvérisa- teur en fonctionnement, l'agent catalytique est, de la façon connue, disposé sur un support approprié (pierre ponce, terre à foulon, kieselguhr ou autre). Cette cham- bre, où il ne passe que des vapeurs et des gaz sans pres- sion et correspondant à une fraction minime de la masse accumulée dans le réservoir, est chauffée à une températu- re de 500 à 600 .
Ce chauffage, dans un élément séparé de la masse totale à traiter, est loin de présenter les dangers du chauffage de la masse globale sous pression ; car on peut, en cas de fuite, immédiatement et facilement isoler la chambre E ou E1 correspondante, Dans la chambre E en traitement, s'opère le cracking élémentai- re de la fraction de charge qui y passe sous forme de vapeurs, et il sry dépose en même temps une quantité élé- mentaire de coke correspondante. De plus, le coke formé est destiné à être rapidement enlevé, grâce à l'alternan- ce de mise en fonctionnement des deux éléments E et E1 Il ne se produit donc'jamais des encrassements durables, et l'on supprime les dangers et réductions de rendement qui en sont la conséquence.
Le coke, pendant la mise hors de fonctionnement ' de l'élément E1, laquelle s'opère parallèlement avec la mise en fonctionnement de l'élément conjugué E, est-sim- plement brûlé par l'action d'un courant d'air soufflé par
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le conduit e. Les calories dégagées dans cette combus- tion peuvent éventuellement être utilisées pour le rechauf- fage des gaz provenant du gazomètre 0 et servant à l'en- traînement des liquides à pulvériser.
Il suffirait d'enrou- ler les serpentins de réchauffage D 'autour des chambres E, E1,
Dans ces chambres, il s'opère donc le cracking des éléments de charge liquide provenant de A, avec la séparation de la quantité élémentaire de coke correspon- dante ; il s'y produit aussi une épuration, c'est-à-dire une désulfuration partielle ; le courant d'air qui sert à consumer le coke sert en même temps à griller les sulfu- res formés aux dépens des métaux catalyseurs et du soufre contenu dans les huiles vaporisées.
Le mélange de gaz et de vapeurs, au sortir des chambres E, E1 peut encore contenir des hydrocarbures lourds non décomposés et qu'il convient de ramener au ré- servoir A. C'est pourquoi le mélange, avant d'être ame- né aux catalyseurs d'enrichissement et d'allégement F1 F2 F3 traverse d'abord un déphlegmateur G, maintenu à une température inférieure à 250 0. et où se conden- sent les produits condensables au-dessus de cette tempé- rature. Ces produits sont ramenés, à travers un conduit h, à l'aide d'une pompe H, et encore à l'état chaud, au réservoir A, où, de ce fait, la température pourra, sans apport de chaleur extérieure, être maintenue au voisinage de 200 G.
Les produits non condensés dans le déphlegma- teur sont, éventuellement après passage à travers un épu- rateur, conduits à un appareil où s'opère une catalyse par échelons, dans des tubes F1 F2, F3 reliés entre eux en série. Au sortir du tube F3, on soumet le mélange gazeux à une condensation dans un réfrigérant I, et le liquide
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léger est recueilli en J, les produits résiduaires res- tants, non condensés, étant conduits à travers des appa- reils de rétention K, chargés par exemple de charbon actif, le reliquat gazeux venant enfin s'accumuler dans .le gazomètre C.
Comme il a été dit plus haut, les pulvérisa- teurs B, B1 pourront, en marche normale, être alimentés exclusivement par les gaz résiduaires de la marche en continu.
Il va sans dire qu'en cas de besoin, un apport de gaz hydrogénés, tels que du gaz à l'eau, en assurant le fonctionnement des pulvérisateurs, pourra en même temps aider à l'enrichissement en hydrogène du mélange entrant dans les chambres E, E1 D'autre part, pour la mise en route de l'installation, il sera nécessaire de charger le gazomètre d'une quantité convenable de gaz, jusqu'à ce que ce chargement s'opère normalement avec les gaz résiduaires.
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1 Procédé pour la production, au moyen d'hy- drocarbures liquides de moindre valeur, de gaz ou de va- peurs destinées à être transformées en hydrocarbures lé- gers, ce procédé consistant à emprunter les hydrocarbures lourds à un réservoir légèrement en charge par rapport au reste de l'installation, et modérément chauffé par le re- tour de produits lourds condensés par la suite, et à ali- menter au moyen de ce réservoir une série de pulvérisa- teurs débitant dans des chambres contenant un agent cata- lyseur-épurateur et où s'opère le "cracking" élémentaire de la partie de charge débitée sous forme de vapeurs, en
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même temps que le dépt de la masse élémentaire de coke correspondante.
2 Procédé suivant le paragraphe 1, caracté- risé en ce que les gaz sous pressicn, pour l'entraînement du liquide à pulvériser dans la série de pulvérisateurs sont constitués en totalité ou en partie par les gaz ré- siduaires de la fabrication en marche continue.
3 Pour l'application des procédés suivant les paragraphes 1 et 2, une installation comportant un réservoir (A) en charge et alimentant des pulvérisateurs (B, B1) groupés par paires de façon à pouvoir être mis en fonctionnement alternativement, pulvérisateurs qui reçoi- vent les gaz provenant d'un gazomètre (C) et débitent alternativement le liquide dans des chambres (E,El) cor- respondantes chargées d'un agent catalyseur et pourvues chacune d'un conduit (e' e1) d'arrivée d'air pour la com- bustion du coke, lesdites chambres étant reliées à un déphlegmateur (G), lui-même relié, par un conduit, au premier élément (F1) d'un appareil catalyseur par éche- lons (F1-F2-F3) dont le dernier élément est relié à un condenseur (1-J)
d'où les gaz résiduaires sont conduits à des appareils de rétention (K) à oharbon activé ou au- tres produits analogues, les gaz non retenus alimentant enfin ledit gazomètre (C).
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Process and devices for the production, by means of liquid hydrocarbons of lesser value, of gases or vapors intended to be transformed into light hydrocarbons.
It is common practice to transform or has attempted to transform, into light hydrocarbons, heavy liquid hydrocarbons, by heating to high temperatures of the order of 500 to 600 C of the masses of these liquids, in an autoclave, and by operating in this way , in a vessel where very high pressures are generated, of the order of 5 to 25 atm., fragmentation, a "caracking" the vapors produced in the vessel then being conducted outside to undergo condensations in stages, alternating possibly with catalyst treatments, for
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their hydrogen enrichment and purification.
Industrial installations, for the practical realization of these known processes, present serious dangers of explosion and fires: the slightest leak in the apparatus which generates the vapors to be treated can cause both an explosion and a fire. consecutive.
In addition, in these known installations, the decomposition of heavy oils inevitably gives rise, at the same time as the formation of gas under high pressure, to the separation of part of the materials in the form of adhering coke deposits. to the walls of the autoolav. It follows from there that the efficiency of the installation is extremely defective; it gradually decreases from the start of the operation due to the clogging which prevents the regular transmission of heat. In addition, it becomes essential to carry out fairly frequent periodic shutdowns to allow the removal of the cokes and the restoration of the autoclave.
The present invention relates to a process for the transformation of heavy liquid hydrocarbons into light hydrocarbons, and which completely eliminates the dangers and drawbacks which have just been recalled.
According to the invention, the heavy liquid hydrocarbons, instead of being subjected to a "cracking" in an autoclave, are borrowed from a simple tank slightly loaded with respect to the remainder of the installation and are conducted, not decomposed, simply reheated to a temperature of about 200 by waste heat, in a series of sprayers of any known type, the entrainment of the liquid in these sprayers preferably taking place, and in accordance with the invention, by additional enrichment gases
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suitably reheated, and which may be constituted in whole or in part by waste gases from a previous operation; which allows continuous production.
Also in accordance with the invention, the pulverized products are brought directly into catalyst-purifying apparatus, where, at the same time as desulfurization, “cracking” will take place, with separation of the coke. By organizing the purifiers-oatelysors in pairs, it is possible to collect sprayed products alternately in one of the elements of the apparatus, while in the other element, the elimination of coke and sulfur is carried out, with regeneration of the catalyzing agent, by the simple action of an oxidizing current, such as a current of air.
On leaving these catalyst-scrubbers, the mixture of vapors originating from the spraying of the heavy liquid and of the entraining gases having served to ensure this spraying, is treated, preferably by the processes of the request which will be recalled. by describing below an overall installation for the application of the new process.
A similar installation is shown, by way of example, in a diagram in the accompanying drawing.
The heavy oil to be treated is placed in a simple tank A without pressure, and which can, at will, be placed near or at a distance from the remainder of the installation. This reservoir is disposed slightly under load above one or more pairs of sprayers B, B1 of any known type, to which the oil coming from A is supplied by suitably heat-insulating pipes a.
The spraying is carried out using gas under pressure coming from a gasometer C and suitably heated, in D, before their admission, by
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the conduits (d, d1) provided with taps (b, b1) to said sprayers B, B-. The sprayers each feed a catalyst-scrubber apparatus (E, El) loaded with a metallic or oxymetallic catalyst agent, One of the sprayers of each pair is alone in operation, the corresponding access valves R and b being or - green, while the valves R1 b1 of the other sprayer are closed.
In the chamber E corresponding to the sprayer in operation, the catalytic agent is, in known manner, placed on a suitable support (pumice stone, fuller's earth, kieselguhr or the like). This chamber, where only vapors and gases pass without pressure and corresponding to a small fraction of the mass accumulated in the tank, is heated to a temperature of 500 to 600.
This heating, in an element separate from the total mass to be treated, is far from presenting the dangers of heating the total mass under pressure; because we can, in the event of a leak, immediately and easily isolate the corresponding chamber E or E1, In the chamber E under treatment, the elementary cracking of the fraction of charge which passes therein in the form of vapors takes place, and sry simultaneously deposits a corresponding elementary quantity of coke. In addition, the coke formed is intended to be quickly removed, thanks to the alternation of operation of the two elements E and E1. Long-lasting fouling therefore never occurs, and the dangers and reductions are eliminated. of yield which are the consequence.
The coke, during the deactivation of the element E1, which takes place in parallel with the activation of the conjugate element E, is simply burnt by the action of a current of air. blown by
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the conduit e. The calories released in this combustion can optionally be used for reheating the gases coming from the gasometer 0 and serving for driving the liquids to be atomized.
It would suffice to wind the heating coils D 'around the chambers E, E1,
In these chambers, therefore, the cracking of the liquid feed elements coming from A takes place, with the separation of the corresponding elementary quantity of coke; there is also a purification, that is to say a partial desulphurization; the air stream which serves to consume the coke serves at the same time to roast the sulphides formed at the expense of the catalyst metals and of the sulfur contained in the vaporized oils.
The mixture of gases and vapors, on leaving the chambers E, E1 may still contain heavy non-decomposed hydrocarbons which should be brought back to tank A. This is why the mixture, before being fed to the enrichment and lightening catalysts F1 F2 F3 first passes through a dephlegmator G, maintained at a temperature below 250 ° C. and in which the condensable products condense above this temperature. These products are returned, through a duct h, using a pump H, and still in the hot state, to the tank A, where, as a result, the temperature can, without external heat input, be maintained around 200 G.
The products not condensed in the dephlegator are, optionally after passing through a scrubber, taken to an apparatus where step-wise catalysis takes place, in tubes F1, F2, F3 connected together in series. On leaving tube F3, the gas mixture is subjected to condensation in a refrigerant I, and the liquid
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light is collected in J, the remaining non-condensed waste products being conducted through retention devices K, loaded for example with activated carbon, the gaseous residue finally accumulating in the gasometer C.
As stated above, the sprayers B, B1 can, in normal operation, be supplied exclusively with the waste gases from continuous operation.
It goes without saying that, if necessary, a supply of hydrogenated gases, such as gas to water, while ensuring the operation of the sprayers, may at the same time help to enrich the mixture with hydrogen in the mixture entering the chambers. E, E1 On the other hand, to start up the installation, it will be necessary to charge the gasometer with a suitable quantity of gas, until this charging takes place normally with the residual gases.
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1 Process for the production, by means of liquid hydrocarbons of lesser value, of gases or vapors intended to be transformed into light hydrocarbons, this process consisting in borrowing the heavy hydrocarbons from a slightly charged tank by compared to the rest of the installation, and moderately heated by the return of heavy products condensed thereafter, and to feed by means of this tank a series of sprayers discharging into chambers containing a catalyst agent -purifier and where the elementary "cracking" of the part of the feed delivered in the form of vapors takes place, in
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same time as the deposit of the corresponding coke elementary mass.
2 Process according to paragraph 1, characterized in that the pressurized gases for entraining the liquid to be atomized in the series of atomizers are constituted in whole or in part by the waste gases from continuous production .
3 For the application of the processes according to paragraphs 1 and 2, an installation comprising a tank (A) in charge and supplying sprayers (B, B1) grouped in pairs so that they can be put into operation alternately, sprayers which receive vent the gases from a gasometer (C) and alternately flow the liquid into corresponding chambers (E, El) loaded with a catalyzing agent and each provided with a pipe (e 'e1) for the inlet of air for the combustion of coke, said chambers being connected to a dephlegmator (G), itself connected, by a duct, to the first element (F1) of a step catalyst apparatus (F1-F2-F3 ) whose last element is connected to a condenser (1-J)
from where the waste gases are led to retention devices (K) with activated carbon or other similar products, the unretained gases finally feeding said gasometer (C).