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Perfectionnementà la distillation.
La présente Invention concerne un procède de distillation du goudron, des huiles et d'autres litières, ainsi qu'un appa- reil pour la réalisation de ce procède.
Dans la distillation du goudron, de l'huile et autres produits oléagineux, on emploie habituellement un appareil distillatoire horizontal et, moins fréquement, un appareil distillatoire vertical, qui sont chauffes extérieurement. Le chauffage extérieur de l'appareil distillatoire implique la perte de grandes quantités de chaleur, du fait que la surface de l'appareil exposée'au fluide de chauffage eut relativement
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petite en comparaison de la capacité de l'appareil. Il est tout-a-fait fréquent en pratique de trouver que la surface utile -le l'appareil distillatoirp est dans le rapport d'envi- ron deux pieds carrés par baril de capacité.
Ces appareils distillatoires chauffés extérieurement sont d'un usage coûteux, spécialement dans le cas du raffinage d'huile brute, parce que dans la distillation il se produit une dissociation molécu- laire ou une décomposition partielle des hydrocarbures et par conséquent une séparation de carbone qui adhère au fond de l'appareil distillatoire. Cornue on le sait, ce carbone est un bon isolant au point de vue thermique et à mesure que la dis- tillation progresse, il atteint dans bien des cas jusqu'à cinq ou sept centimètres d'épaisseur. Le dépôt de carbone nécessite l'emploi d'une température élevée pour que la cha- leur nécessaire puisse être transmise à l'huile à travers le carbone.
L'enveloppe est ainsi chauffée au rouge et il devient nécessaire, à des intervalles d'environ trois mois, de renou- veler le fond de l'appareil distillatoire. on perd en outre beaucoup de temps pendant qu'on laisse l'appareil se refroi- dir pour enlever les dépôts de carbone. Cet enlèvement se fait à la Main et nécessite un temps considérable.
La présente invention a pour buts: (1) de fournir un procédé et un appareil pour la réalisa- tion du procédé, dans lesquels les objections indi- quées ci-dessus sont supprimées et qui présentent en outre certains autres avantages ainsi que cela appa- raîtra dans la suite; (2) de fournir un appareil distillatoire qui soit parti- culièrement adapté à l'emploi dans une installation du genre indiqué et qui soit de construction simple,
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d'un rendement élevé et d'un fonctionnement économi- que; (3) de fournir un appareil distillatoire du genre indi- que dans lequel des moyens d'enlever facilement et rapidement le dépôt de coke sont prévus;
(4) de fournir un procédé nouveau et perfectionné de condensation fractionnée, et une installation nou- velle et perfectionnée pour la réalisation de ce pro- cédé, et (5) de fournir un procédé nouveau et perfectionné d'uti- lisation de la chaleur perdue de l'appareil distilla- toire.
Le mode de chauffage de l'appareil distillatoire qui est adopté est celui dans lequel on fait passer un fluide de chauf- fage dans un corps creux destiné à être mis en rotation dans l'appareil distillatoire et à supporter la matière à distiller sous la forme d'une pellicule recouvrant sa surface.
Le corps de chauffe est pourvu d'ailettes extérieures saillant raidalement, destinées.à rayonner la chaleur du corps creux et procurant une grande surface pour la matière à dis- tiller. En outre, lorsque la pellicule est formée sur le corps creux par l'immersion d'une partie de celui-ci dans le liqui- de contenu dans l'appareil, les ailettes servant à agiter le liquide.
Les ailettes sont de préférence creuses de façon que le fluide de chauffage puisse y passer et 11 est avantageux de favoriser cette répartition du fluide de chauffage en fixant sur le trajet de ce dernier dans le corps creux un disposi- tif déviateur qui dirige le fluide vers les limites transver- sales extérieures du corps et par conséquent dans les ailettes.
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D'autres caractéristiques'de l'appareil ainsi que de la nature du procéda apparaîtront au cours de la description, donnée ci-dessous des dessins représentant l'invention.
La fig. 1 est une coupe longitudinale d'un appareil dis- tillatoire comportant certaines caractéristiques de l'inven- tion sous leur forme préférée.
La fig. 2 est une coupe transversale par la ligne 2-2 de la fig. 1.
La fig. 3 est un schéma montrant une installation dans laquelle l'appareil distillatoire perfectionné est combiné à un moyen d'utiliser la chaleur perdue de l'appareil distila- toire pour ,réchauffer la matière à distiller.
La fig. 4 est une vue en bout shématique de l'appareil distillatoire représenté sur la fig. 3.
La fig. 5 est un schéma montrant une installation dans laquelle l'appareil distillatoire perfectionné est combiné à un moyen d'utiliser la chaleur perdue de l'appareil distilla- toire dans le but de condenser les vapeurs d'une façon frac- tionnée.
La fig. 6 est une vue en bout schématique de l'appareil distillatoire, mais montrant un mode d'introduction de la matière à distiller qui diffère de celui représentée sur la fig. 5.
La fig. 7 est un schéma montrant une autre installation comprenant l'appareil distillatoire perfectionné.
La fig. 8 est une vue en bout schématique de l'appareil distillatoire représenté sur la fig. 7.
L'appareil distillatoire représenté sur les figs. 1 et 2 comprend une enveloppe ou cuve 2 supportée par un bâti ap- proprié 4. Cette cuve possède un fond semi-cylindrique 6, des
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côtés 8 évasés vers le haut, une paroi supérieure 10 et des parois d'extrémité 12. L'intérieur de la cuve est accessible par un ouverture médiane longitudinale ménagée dans le soumet et fermée par un couvercle 14. Des tuyaux 16 évacuent les va- peurs de la cuve.
Le dispositif de chauffage de l'appareil distillatoire comprend un corps creux 18 qui peut être en un métal résistant à la chaleur et possède quatre ailettes creuses 20, saillant radialement et s'étendant suivant sa longueur. Comme on l'a représenté, le corps creux est sensiblement en forme d'étoile en coupe transversale, mais d'autres formes de construction peuvent être employées. Il possède des tourillons creux 22 tournant dans des paliers formés sur des brides 24 fixées aux extrémités de la cuve 2.
Des boîtes à bourrage ou des garnitu- res d'étanchéité sont disposées en 26 entre les tourillons et les paliers et sont mises à l'abri de la chaleur de l'appareil distillatoire par des revêtements 28 qui peuvent être en bri- ques réfractaires et sont disposés à l'intérieur des touril- lons. Des gaz chauds ou un autre fluide de chauffage, chauffés de préférence en dehors de l'appareil distillatoire, peuvent être. envoyés dans l'enveloppe l8 par un tuyau 30 débouchant axialement dans le tourillon qui est à gauche de la fig. 1.
Les gaz chauds sortent du corps creux ou rotor 18 par le tou- rillon de droite 22 et gagnent un tuyau 32 relié à ce touril- lon. Un dispositif déviateur 34 est placé à l'intérieur du rotor 18 et comprend un tube axial supporté au moyen de croi- sillons appropriés 38 sur la surface intérieur? du rotor et ayant ses extrémités fermées par des têtes 36. Ce dispositif déviateur oblige les gaz à se diriger dans les ailettes de /façon, à les chauffer uniformément et à utiliser la chaleur
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dans la plus forte mesure possible. Le rotor 18 est destine être actionne par une roue dentée 40 fixée sur le tourillon 22 -le droite et reliée par une transmission appropriée à un mo- teur 42.
Chacune des ailettes du rotor est couverte extérieurement par une plaque de fonte 44 qui l'épouse exactement et est maintenue en place par des boulons 46 disposés de fagon appro- priée. L'espace entre les bords longitudinaux adjacents des plaques voisines est rempli au moyen de bandes de remplissage 47 qui sont de préférence en bois. Les plaques de fonte 44 peuvent être aisément enlevées et remplacées sur les ailettes correspondantes, par l'ouverture du sommet de la cuve, au moyen d'un palan. Le rôle des pièces de remplissage 47 est de former un bord suivant lequel les dépôts de carbone peuvent être aisément brisés lors de l'enlèvement des plaques.
Lorsque l'appareil distillatoire fonctionne pour faire
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du coke-, le goudron ou autre matière tu. distiller p-tit êtve introduit dans l'appareil, en venant d'un point plus éleva eiue p,%r un tuyau 4R d4-bouchant dans la nuv" près du fDri.d onlle-ci. Lorsque la matière est envoyée ilano la cuve !de cette saniors, ell-r y est r:aintenue n quantité suffisants pour que, lorsqu- les ailettes 'tu rotor arrivent da,,,o leur position inférieure, elles plongent dans la r.atir snnsib2e¯ ment sur tout leur longueur.
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La dispositif ou rotor tip chauffage étant mis en rotation tuii vi tns,:4 approprier, lorsque les ailettes plongent dans le cntnu da l'appareil distillatnire, leurs surfaces sp racoijvrûnt Ifl la matière et l4rortE i ? oQs sortent de ctt dr- nire, la chaleur intérieure provoque une distillation rapide.
Les ailettes agitent le contenu de la cuve, ce qui accélère
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fortement la distillation et empêche 'la formation d'un Mélange de liquide et de vapeur dans les huiles contenant de l'eau.
Lorsque l'appareil fonctionne pour faire du coke, la matière à distiller peut aussi, au lieu d'être envoyée par le tuyau 48, être introduite par un tuyau 49 débouchent dans le dessus de l'appareil distillatoire (fig. 6) et muni de préfé- rence d'une tuyère destinée à disperser la matière en une pel- licule mince sur les ailettes.
Quel que soit le tuyau par lequel la matière est intro- duite, il y a à tous moments une mince pellicule de matière exposée à une grande surface de chauffe.
Lorsque l'appareil fonctionne pour faire du cnke, comme décrit ci-dessus, le coke se dépose sur les plaques de fonte 44. Lorsque ces plaques sont couvertes de coke, il suffit d'enlever le couvercle du dessus de l'appareil et d'enlever les plaques, puis de les remplacer immédiatement par une nou- velle série sans grande perte de temps. Pendant que la nou- velle série est en fonctionnement, l'autre peut être débarras- sée du coke et préparée pour un nouvel usage.
On voit aisément que le chauffage intérieur et la rota- tion du rotor permettent la distillation continue du goudron ou d'autres matières, le degré de distillation étant régla par le degré de cnaleur, la vitesse du rotor et la vitesse d'alimentation.
La chaleur des gaz perdus du dispositif de chauffage de l'appareil distillatoire peut être utilisée pour chauffer préalablement la matière entrante à distiller. A cet effet, un tuyau 50 (fig.3) peut relier la sortie des gaz brûles du dispositif de chauffage aux conduits de gaz d'un réchauffeur approprié 52 qui est placé dans la conduite d'alimentation
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de la matière se rendant à l'appareil distillatoire, les tubes de chauffage de l'huile ou du goudron dans le réchauffeur étant en communication avec l'appareil distillatoire par un tuyau d'alimentation 54.
Les gaz perdus venant du dispositif de chauffage peuvent également être utilises pour la condensation fractionnée de la matière volatilisée sortant de l'appareil distillatoire.
Sur la fig. 5, il y a- une série de condenseurs tubulaires 56 dont les tubes de condensation communiquent en série avec la sortie de la vapeur au sommet de lappareil distillatoire, et les espaces entourant-les tubes dans tous les condenseurs, à part le dernier, communiquent en série avec l'orifice de sortie de la vapeur de l'appareil distillatoire est en com- munication par un tuyau 58 avec les tubes du condenseur le plus voisin de l'appareil distillatoire et les tubes des dif- férents condenseurs communiquent par des tuyaux 60.
Les espa- ces entourant les tubes du premier condenseur sont en commu- nication par un tuyau 62 avec l'orifice de sortie des gaz per- ius du dispositif de chauffage, et les espaces entourant les tubes des trois premiers condenseurs communiquent par des tuyaux 64, le dernier condenseur étant refroidi par de l'eau.
Les gaz sont aspires à travers les différents condenseurs au moyen d'un ventilateur approprié 66. Les températures des gaz entrant dans les trois premiers condenseurs sont réglées au- tomatiquement par un,dispositif thermostatique approprié 68 qui communiquent par des tuyaux 70, avec les tuyaux d'entrée de gaz de ces condenseurs de dispositif étant destiné à ré- gler l'admission d'air froid dans les tuyaux d'entrée de gaz au moyen de registres 71.
La quantité de liquide qui se condense est réglée par
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la température du gaz entourant les tubes des condenseurs.
Ainsi, dans le premier condenseur, le plus rapproche de l'ap- pareil distillatoire, la température du gaz est telle que seule la fraction la plus loude, habituellement appelée frac- tion de 300 à 36o C ou fraction d'huile lourde, se sépare.
Le gaz qui a été refroidi dans une certaine mesure par le premier condenseur passe alors dans le second condenseur at condense la fraction Suivante, qui est appelée fraction de 230 a 300 C ou fraction d'huile de créosote. Dans le troisiè- me condenseur se sépare la fraction suivante appelée fraction de 170 à 230 C ou fraction d'huile moyenne. Dans le dernier condenseur, qui est refroidi par de l'eau, se sépare l'huile légère à bas point d'ébullltion.
Si les gaz passant d'un condenseur à l'autre sont trop chauds pour refroidir les vapeurs au point désiré, le dispo- sitif de commande thermostatique 68, agissant conjointement avec des registres 71 décrits plus haut, provoque l'introduc- tion d'air froid. L'extracteur ou ventilateur 66 permet de régler la vitesse des gaz perdus dans tout le système.
L'installation représentée sur la fig. 7 peut être utili- sée pour la réalisation d'une autre variante du procédé per- fectionné et elle convient particulièrement pour extraire, par distillation, de l'huile du goudron et pour extraire, par distillation de l'huile brute, les fractions à bas point d'é- bullition. Ce procédé ou ce système est à la fois fermé et continu.et l'on tire parti-; ;,de la pression partielle créée par le passage de gaz chaud dans l'appareil distillatoire.
Cette installation utilise également le dispositif de chauffage rotatif 18 et la cuve de distillation 2, le liquide à distiller étant répandu en une mince pellicule sur les ai-
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lettes du dispositif de chauffage ou rotor, comme dans la forme de.réalisation représentée sur la fig. 6. Le résidu non distillé qui se dépose dans le' fond de la cuve 2 est retiré de façon continue par un tuyau 72 débouchant près du fond de la cuve. Ce tuyau 72 possède de préférence un siphon 73 (fig..8) pour maintenir le résidu non distillé à un niveau un peu infé- rieur au dispositif de chauffage.
Le produit à distiller est extrait d'un. réservoir ou d'une cuve d'approvisionnement appropriée quelconque par une pompe 74 qui refoule le liquide dans un échangeur de chaleur
75 d'ou il passe par un tuyau 76 dans un échangeur de chaleur
78 et de 1à, par un tuyau 80, à l'appareil distillatoire.
Les gaz venant d'une chambre de combustion entrent en 82 dans un réchauffeur 82 et passent de la dans l'enveloppe 18 du rotor et dans l'atmosphère par une cheminée 86. Au lieu d'être envoyés dans l'atmosphère, ces gaz pourraient être employés pour chauffer préalablement le liquide à distiller, de la manière représentée sur-la fig. 3. En même temps qu'on met en marche le réchauffeur 82, on met en.action un ventilateur 88 et comme le système est un circuit fermé, ce ventilateur fait s'écouler le gaz produit par le procédé d'une extrémité à l'autre, de faon continue. En circulant, ce gaz passe dans le réchauffeur 82 où il vient en contact indirect avec les gaz ehauds venant de la chambre de combustion et il est ainsi réchauffé.
Dans cet'état, il quitte le réchauffeur 82 par un tuyau 90 et entre dans la: partie supérieure de la cuve 2 de l'appareil distillatoire. Le gaz s'élevant dans la cuve 2 passe par un tuyau 91 dans les conduits de gaz de 1'échangeur de chaleur 75. La température du contenu de la cuve 2 est telle que ce gaz entraîne avec lui une certaine quantité de
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vapeur lorsqu'il quitte la cuve 2 et passe par un tuyau 91, et ce mélange de gaz et de vapeur vient en contact indirect avec le liquide entrant lorsqu'il passe par l'échangeur de chaleur
75, de sorte qu'il est refroidi tandis que le liquide est ré- chauffé. Une partie de la vapeur est ainsi condensée et ce condensât se sépare dans une cuve de retenue 92.
Le gaz con- tenant encore une petite partie de la vapeur quitte la cuve de retenue 92 par un tuyau 94 et passe dans le ventilateur 88 pour se rendre dans un condenseur 96 à refroidissement par eau, où se produit une condensation pratiquement totale de la vapeur restant encore dans le gaz. Il y a toutefois une très petite quantité de vapeur entraînée par le gaz. Le con- densat est évacué dans une cuve de retenue 98. Le gaz à peu près exempt de vapeur quitte le condenseur 96 par un tuyau 100 et entre dans le réhauffeur 82, où il est de nouveau réchauffé au cours de son trajet vers la cuve 2. Cette instal- lation forme donc un circuit continu et fermé dans lequel le gaz produit par le procédé est mis en circulation de faon répétée.
Si on employait un circuit ouvert dans lequel, en un point situé entre le condenseur 96 et le réchauffeur 82, le gaz serait évacué dans l'atmosphère, il y aurait une cer- taine parte de vapeur. Bien qu'on puisse dire qu'après avoir quitté le condenseur 96 le gaz est pratiquement exempt de vapeur, il contient en réalité un faible pourcentage de vapeur et en fonctionnement continu, c'est-à-dire pendant de;; jours, cette perte est réellement appréciable.
Il est à recommander de maintenir ce circuit fermé sous une pression constante et en vue'de fournir cette pression on dispose un pulsomètre 104 qui est relié par un tuyau 106 u tuyau 100.
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Lorsque le liquide qui entre dans la cuve 2 par le tuyau
80 est dispersé sur le rotor 18 qui est chauffé intérieure- ment par des gaz chauds, ce liquide est soumis a la chaleur des gaz de foyer circulant à l'intérieur du rotor et égale- ment à la chaleur du gaz chaud qui est introduit par le tuyau
90 dans la cuve 2. Si la vitesse du rotor est-convenablement réglée, pendant le temps que met chaque ailette sur laquelle le liquide a été dispersé pour arriver dans sa position in- férieur, la distillation a été achevée en ce sens que tout a été enlevé à part le résidu lourd. Tout le résidu de cette distillation déborde par le tuyau 72 dans l'échangeur de cha- leur 78. Dans cet échangeur de chaleur il se produit un trans- fert de chaleur entre le liquide qui y passe et le résidu ve- liant de la cuve 2.
Ce résidu est ainsi refroidi à un degré tel qu'il peut être mis en tonneaux et on le soutire de l'é- changeur de chaleur 78 au moyen d'un tuyau 108.
Ce procédé met à profit l'avantage de l'élément de chauf- fage rotatif et en même temps il tire parti de ce qui est connu sous le nom de pression partielle créée par le gaz chaud introduit dans la cuve 2 par le tuyau 90. Cette pression par- tielle facilite la vaporisation et diminue la dissociation moléculaire.
REVENDICATIONS
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1.- Appareil distillatoire du genre indiqué, dans lequel le rotor creux possède un certain nombre d'ailettes extérieu- res faisant saillie radialement, destinées à rayonner la cha- leur.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.