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Procédé et dispositif pour la transformation continue en hydro- carbures légers des hydrocarbures lourds des pétroles et analogues
La présente invention a pour objet un procédé pour la transformation continue en hydrocarbures légers des hydro- , carbures lourds des pétroles,-huiles de schiste,houilles,etc.,
Elle vise également un dispositif propre à la mise en oeuvre de ae procédé.
Celui-ci consiste à porter l'huile à traiter à une température légèrement inférieure à la limite de stabilité moléculaire de ses constituants les plus lourds, à en séparer les vapeurs pour mettre la partie restée liquide en contact intime avec les vapeurs et les gaz chauds provenant du cracking de cette même portion de l'huile,après qici ces vapeurs, j ointes à celles qui proviennent du chauffage préalable de l'huile, subissent une rectification,une déphlegmation,puis une oonden- sation fractionnée donnant des produits marchands.
L'huile brute peut être soumise déjà à une première dissociation partielle à la suite de son chauffage préalable jusque vers la limite de stabilité de ses portions lourdes.
A cet effet,on la chauffe sous pression dans un récipient, de
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manière à rester en-dessous de la dissociation,puis on la fait écouler avec une certaine vitesse,pour transformer ensuite son énergie cinétique en chaleur par des chocs répétés contre des obstacles. La ahaleur ainsi engendrée provoque une surchauf- fe uniforme et modérée de la phase liquide de l'huile,jusqu'au point d'instabilité moléculaire et provoque une première dis- sociation,avea formation de 'produits plus volatils.
Un araoking presque intégral des portions lourdes de l'huile est obtenu ensuite en faisant écouler ce liquide chaud, en couche mince,sur une série de gradins dont la surface va de préférence en croissant et qui sont portés à des températures de plus en plus élevées,suffisantes pour que le liquide entre en caléfaction sur ces gradins.
Là encore,la totalité de l'huile est échauffée d'une façon uniforme et graduelle,de sorte que,dans les deux phases de la dissociation,on évite les inconvénients des procédés oon- nus,où l'on ne peut empêcher qu'une partie de l'huile soit surchauffée exagérément,tandis que le reste n'est porté qu'à une température insuffisante,deux causes qui entraînent un abaissement de rendement de l'opération,des traitements répétés des fractions lourdes,les surchauffes locales exagérées provo- quant en outre l'encrassement des appareils et leur détérioration rapide par suite de la formation de coke graphitique.
Au cours de la seconde phase de la dissociation,menée suivant l'invention,il se produit une distillation d'où résulte un classement des constituants des fractions lourdes de l'huile.
Les constituants les plus volatils tendent à se rassembler sur les gradins les moins chauds et les moins volatils sur les gra- dins les plus chauds.
.
La dissociation de ces divers constituants s'effectue alternativement sur la phase vapeur,à la surface des gradins et' sur la phase liquide,sur les surfaces descendantes qui réunissent les dits gradins.
En effet,le- liquide entrant en caléfaction sur les
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gradins est soustrait à la surchauffe qui ne porte alors que sur les vapeurs,les quelles se dissocient dans la mesure voulue, à basse pression ou même à la pression atmosphérique. Les consti- tuants de composition voisine, rassembles sur les mêmes gradins, 'se trouvent placés pour la dissociation,dans les mêmes conditions qui sont les plus convenables. Lorsque la surface, des gradins augmente au fur et à mesure qu'ils doivent recevoir des oonsti- tuants plus lourda,il en résulte une augmentation du temps pen- dant lequel ces fractions sont soumises au chauffage,ce qui est favorable à leur dissociation.
Pour obtenir presque exclusivement des hydrocarbures saturés,on effectue l'opération dans une atmosphère de gaz sur- chauffée,contenant de l'hydrogène libre. Cet hydrogène sature les hydrocarbures incomplets et permet la formation d'hydroxar- bures oondensables,analogues à l'essenoe,à partir d'hydrocarbures à faible exposant de carbone, qui, autrement, seraient perdus à l'état de gaz inoondensables. les gaz contenant de l'hydrogène peuvent être préci- sément ceux qui sont mis en liberté et recueillis au cours de l'opération,ou bien des gaz non oondensables provenant des puits de pétrole.
Le carbone se sépare dans ces conditions, en minime quantité, à l'état amorphe,sous une forme très divisée.
Il est maintenu en suspension dans l'huile et il est facilement entraîné/hors des appareils de traitement par une fraction des portions les plus lourdes de l'huile. Cette fraction peut être d'ailleurs ramenée dans le cycle des opérations, après avoir été séparée du carbone.
En combinant la distillation du naphte et la dissocia- tion de ces parties lourdes,ces opérations étant menées comme il vient d'être indiqué, on transforme un orude pauvre, en produits légers,constitués par des carbures saturés (essences marchandes) et celà,d'une façon continue,et du premier jet. On évite les traitements répétés de l'huile lourde,indispensables dans les
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procédés connus, Le mode de oraoking adopté augmente le rendement final, tout en évitant l'encrassement des appareils.
On s'épargne donc une dépense importante de oombus- tible, une perte considérable de temps et des frais élevés d'en- tretien.L'installation devient aussi moins encombrante,pour une quantité donnée de naphte à traiter dans le même temps.
Le dessin annexé représente,à titre d'exemple, une des formes d'exécution d'une installation fonctionnant suivant l'in- vention. lies figs.l et Ibis donnent une vue sohématique d'em- semble. la fig.2 est une coupe vertioale,à plus grande échelle, par l'axe de la ohaudière de oraoking ou convertisseur,dont la fig.2bis montre un détail à plus grande échelle encore.
La fig. 3 est une coupe horizontale de la fig.2, sui- vant 3-3
La fig.4 est une variante de la fig. 2 et la fig.4bis une variante de la fig.2bis.
La fig. 5 est une seconde variante de la fig.2. la fig.6 montre,à @ grande échelle, en coupe verti- oale,un détail de la fig.l. la fig.7 est une coupe horizontale de la précédente, suivant 7-7.
La fig. 8 montre la coupe verticale d'un autre-.-détail que les fig. 9 et 10 représentent respectivement en coupe par des plans transversaux 9-9 et 10-10. la fig.ll donne le schéma d'un dispositif régulateur
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pour déphlegmatenr.
Telle qu'elle est représentée aux fig.l et 1 bis, l'installation comporte une chaudière A,oomprenant deux serpen- tins a,al,plaoés à la suite l'un de l'autre. Le premier sert au réchauffage du croe qu'une pompe B aspire,par 6,dans un bao 0 pour le refouler dans ce serpentin a,par c1.
Au sortir de ce ser- pentin,le orude se rend dans l'autre al, chauffé par un brûleur spécial a2 dont les gaz résiduaires contribuent au chauffage du
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premier serpentin,avant de s'échapper par la cheminée a3,
Le naphte,chauffa à la température voulue et sous la pression requise (contrôlées par un thermomètre a4 et un manomè- tre a5), quitte la chaudière A pour se rendre,par a6,dans la chambre cent@@le d d'une tour de déphlemation et de réaction D. le mélange intime de liquide divisé et de vapeur sor- tant de al arrive tangentiellement dans la chambre d avec une grande vitesse et y prend un mouvement giratoire qui provoque la séparation des liquides et des vapeurs par l'effet de la force centrifuge.
le jet de fluide chaud vient heurter des obstacles de sorte que son énergie cinétique se transforme en chaleur, ce qui provoque,avec une surchauffe de l'huile, une première dissociation de celle-ci et une première production de produits légers (les dispositions de la chambre d seront décrites par la suite d'une façon détaillée).
Les vapeurs s'élèvent dans la chambre D vers le dé- phlegmateur d1 qui la surmonte et passent de la,dans une série de déphlegmateurs-oondenseurs E,E1,E2. où se condensent les divers produits marchands plus lourds que l'essence,produits qui se ras- semblent dans des récipients 9,91,92,après avoir traversé les refroidisseurs G.G1,G2. Des canalisations f,fl,f2 permettent de soutirer les produits. les vapeurs non encore condensées à la sortie de E2, se rendent dans un condenseur tubulaire H où se condense l'es- sence légère. Ce produit est séparé des gaz non oondensables en h.
L'essence liquide gagne,par hl,la partie supérieure d'un sarubber I,surmontant le récipient J où l'on recueille l'essence qu'on peut soutirer par 11,tandis que les gaz non oondensables arrivent par h2 à la base de ce même sorubber pour être évacués au sommet de celui-ci.
(L'arrivée et le départ du liquide réfrigérant aux déphlegmateurs-condenseurs et aux refroidisseurs ont lieu par les canalisations @1).
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les gaz non aondensables,dépouillés autant que possible de vapeurs par ce lavage à aontre-aourant,gagnent,par j2,un ga- zomètre K d'où ils sont repris par une pompe L et refoulés par 1, pour être employés au chauffage.de la chaudière 6,et à celui du convertisseur M,en combinaison avec de l'huile résiduaire.
Ces gaz servent aussi pour constituer à l'intérieur du convertisseur,une atmosphère riche en hydrogène libre, comme on le verra par la suite. le convertisseur M est destiné au cracking proprement dit des portions lourdes de l'huile qui arrivent au sommet du convertisseur lorsqu'elles quittent la colonne D à faible dis- tance de son fond. La conduite m qui'fait communiquer la colonne D avec le convertisseur est suffisamment large pour que les fractions lourdes de l'huile puissent s'y écouler en même temps que les gaz et les vapeurs provenant du cracking dans le convex- tisseur,circulent dans le sens inverse pour s'élever dans la colonne D, en traversant un empilage 0 (anneaux de Rasohig ou autres),sur lequel ruissellent les fractions lourdes non vapo- risées du naphte.
Les vapeurs et les gaz provenant du convertis- seur,se joignent ensuite à ceux 'qui sont formés par l'effet du chauffage du orude et par la première dissociation que subissent ses constituants lourds dans la chambre d. le convertisseur M comporte une enveloppe oalorifugée m1,dont la base,formant cuve mll,repose sur le massif annulaire m2 du foyer..;, l'intérieur de l'enveloppe ml et concentriquement à celle-ci,est disposé un tronc de cône métallique creux m3,(ner-
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vurd ou non i.ntérieurement,aomme indiqué aux figs .20is et 4bisa), reposant sur les bords de la cavité centrale du massif m2. Sur
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m 3 sont enfilées une série de viroles m4,formant des auges an- nulaires superposées.
Ces auges sont,de préférence.emplies d'une masse de métal ou d'alliage, fusible dans les conditions de marche de l'appareil. Le point de fusion de ces métaux ou alliages est choisi d'autant plus élevé que l'on s'approche davantage de la . base de m3.
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A l'intérieur de m3,se dresse une cheminée concentrique
N,qui descend au-dessous du niveau de la base du massif m2 et communique,avec un carneau souterrain n, qui débouche sous le serpentin a de la chaudière A.
Le chauffage du convertisseur est assuré par umbrûleur n1. alimenté par les gaz non oondensables provenant du gazomètre K 'et par de l'huile résiduaire. Ce brûleur est disposé dans une chambre de combustion n a du massif m2, chambre qui débouche tan- gentiellement dans l'espace annulaire n, entourant la base de la cheminée N. après que les gaz brûles ont traversé une cloison perforée nh3.Les gaz de la oombustion tendent, de ce fait,à prendre un mouvement de rotation dans un plan horizontal. Ce mouvement se oombine avec le mouvement d'ascension provoqué par le tirage et il en résulte que les gaz chauds suivent, dans l'espace qui sépare la cheminée N du tronc de cône 3,un trajet hélicoïdal avant d'être évacués dans une direction descendante,par la ohe- minée N.
La base de cette cheminée a une double paroi N4(fig.2 et 3), dans laquelle on fait circuler l'air alimentant le brû- leur n1. On récupère ainsi une partie de la chaleur emportée par les gaz de la combustion,tout en protégeant la base de la cheminée contre une surchauffe dangereuse. Il y a aussi une enveloppe d'air analogue ±5,autour de la chambre n6 où débou- ohent les gaz chauds du brûleur n1.
On voit immédiatement que la partie inférieure du tronc de cône m et les auges m4,m5 correspondantes sont chauf- fées plus fortement que le sommet et les auges supérieures. les portions lourdes du naphte se déversent en couche mince dans la cuvette m6 qui surmonte le tronc de cône m3 et descend de là sur les gradins formés par les bains métalliques des auges m4.
L'huile non transformée dans le oonvertisseur vient se rassembler dans la cuve m'l.où plonge une cloche m7. Sous cette cloche on injeote tangentiellement,par un conduit perforé 8,une partie des gaz non condensables du gazomètre K. Ces gaz,
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riches en hydrogène liure,se surchauffent au contact de l'huile et passent sous le bord inférieur de la cloche mj7 pour se ré- .pandre dans l'espace qui sépare le tronc de cône m3 de l'enve- loppe ml.Il en résulte que le cracking se produit dans le con- vertisseur en atmosphère riche en hydrogène libre et favorable par suite aux recombinaisons utiles.
Ainsi qu'il a été dit au début,ce cracking s'effectue,pour une large part,par surchauffe des vapeurs,sans surchauffe correspondante de la phase liquide, parce que l'huile entre en oaléfaation sur les gradins.
Le carbone qui se sépare pendant le cracking,en faible quantité et sous un état amorphe, reste en suspension dans l'huile qui l'entraîne dans la cuve m'l où le brassage continuel provo- qué par l'injection de gaz empêche le dépôt des particules so- lides. On soutire continuellement l'huile chargée de carbone pour la faire passer dans un filtre 0 qui arrête le carbone, après quoi,cette huile est envoyée par 1 2 dans un éohangeur de chaleur P où elle réchauffe une partie du orude, dont le reste est réchauffé par les vapeurs de la colonne D,dans l'enveloppe du déphlegmateur d1 où il se rend par l' l,pour le quitter par 13 qui se rend au serpentin a,ainsi que c1.
L'huile lourde refroidie gagne ensuite, par 112,un réfrigérant Q,à eau,où sa température est abaissée au-dessous de son point d'inflammabilité et ce liquide vient finalement se déverser dans un récipient R.
Le niveau de l'huile dans la cuve m'l peut être élevé au-dessus des derniers gradins, en fermant la valve .L'huile doit alors passer par la dérivation en arceau p1 dont le point culminant est au niveau voulu. Cette opération a pour but de nettoyer les gradins inférieurs où la production de oarbone est maximum. On peut également nettoyer l'ensemble des gradins en faisant ruisseler à leur surface de l'huile amenée du bas de la colonne D,par la oanalisation rl. Une canalisation analogue r2 amène de l'huile de D au fond de la cuve m'l.Les conduites rl et r sont branchées sur un tuyau r permettant de relier la
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colonne D au filtre à carbone 0.
On doit aussi prévoir une conduite (non représentée), amenant de l'eau au sommet du tronc de cône à gradins.
Grâoa à ces dispositions, l'appareil peut être nettoyé en marche et rapidement,sans intervention de la main.
On peut donner à la pièce creuse qui porte les gra- dins de oaléfaotion m4,une forme sensiblement cylindrique(fig.4) ou même la tome d'un tronc de cône renversé (fig.5).Dans ce dernier cas,l'arrivée d'huile se fait par une tubulure latérale m'.la tubulure m étant réservée au passage des vapeurs.
Lorsque cette tubulure est au contraire agencée comme dans les fige.1 et 3,on lui donne de préférence une forme de
T.Cette pièce comporte alors. (fig.6 et 7) un déversoir annu- laire m" et une petite tubulure m"l,par laquelle on fait refluer les fractions condensées en E,E1,E2 quand on n'a pas . la vente de ces fractions et qu'on veut lestransformer autant que possible en essence par un nouveau cracking en M.
Le re- flux des dits produits s'obtient en agissant convenablement sur les conduites g,g1,g2 pour faire éoouler ces liquides par les canalisations à siphon e,e1,e2,abouytissant à la conduite g" reliée à la tubulure :mule Des ramifications g"l et g"2 per- mettent de faire arriver les mêmes portions du naphte dans la colonne D,immédiate ment au-dessus de la chambre d et immédiate- .ment au-dessous du déphle gmateur dl.
Ainsi qu'ila déjà été dit, les vapeurs du cracking.
.S'élèvent à travers l'empilage d2 sur lequel ruisselle cons- tamment le reflux du déphle gmateur d1, ainsi que le liquide sé- paré dans la chambre oentrale d.
L'huile sortant du serpentin al arrive dans cette chambre par deux ajutages horizontaux d3, débouchant à des niveaux différents,de part et d'autre de l'axe de la chambre d.
L'huile sortant de ces ajutages,prend par conséquent un mouve- @ ment de rotation rapide,en sens inverse,dans l'espace annulaire, ménagé entre la paroi de la chambre d et un cylindre ajouré
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conncentique d4, prolongeant dans la chambre d,la partie supé- rieure de la tour D (fige.8,9,10). t'intérieur de la chamgre d et l'extérieur de la cham- bre d4 portant, des ailettes d5 et d6 oontre leapelles viennent heurter les jets de fluide sortant de d3;
fluide d'ou l'huile se sépare sous l'action de la force centrifuge,en s'échauffant sous l'influence des chocs qu'elle subit contre les ailettes d5 et d6. le reflux dans la tour D peut être réglé automatique- ment en utilisant le dispositif de la fig.ll pour la réfrigéra- tion du déphlegmateur d1.Suivant ce dispositif,l'espace entourant le faisceau tubulaire du déphlegmateur, contient un bain réfrigé- rant, constitué par un liquide à point d'ébullition déterminé, une certaine fraction du naphte par exemple.
Une réserve de ce liquide est contenue dans un réservoir s qui communique par sl avec l'atmosphère et dans lequel on peut envoyer du liquide par s2.Le fond du réservoir s communique avec la base de l'es- pace entourant les tubes de d1 par un tuyau s3 pourvu d'un robinet s4. Ce même espace est relié,par sa partie supérieure à une canalisation s5 qui amène les vapeurs dans un serpentin s6, baignant dans une cuve d'eau. L'extrémité inférieure de ce ser- pentin est reliée au sommet du réservoir s. En marche, les va- peurs formées autour des tubes de dl vont se condenser en s6.
La température du déphlegmateur est ainsi maintenue sensiblement. constante à tous les régimes de marche,seule,la rapidité de circulation du liquide réfrigérant varie dans le déphalegmateur dl. Un régulateur thermostatique s7 peut être disposé de manière à actionner,au besoin par servo-moteur,une vanne s8, interposée sur 83,en fonction de la température des vapeurs qui traversent les tube s de dl.
La vanne s8 est commandée de manière à ce que si la température augmente, le retour du liquide réfrigérant du réal- pient s au déphlegmateur est ralenti de sorte que le niveau bais- ' se autour des tubes et que l'effet réfrigérant diminue.Des effets
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inverses sont réalisés quand la température à contrôler augmente.
Il est bien évident que l'invention n'est pas limitée aux formes et aux détails de construction décrits et représentés mais qu'elle peut duuer lieu à des variantes.
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REVBNDI.CATIONS.
19-Un prooédé pour la transformation continue en hydrocarbures légers des hydrocarbures lourds des pétroles et analogues,consistant à porter l'huile à traiter 4 une température légèrement inférieure à la limite de stabilité moléculaire de ses constituants les plus lourds,à en séparer les vapeurs pour mettre la partie restée liquide en contact intime avec les va- peurs et les gaz chauds provenant du cracking de cette mme portion de l'huile,après quoi ces vapeurs,jointes à celles qui proviennent du chauffage préalable de l'huile,subissent une ratification,une déphlegmation,puis une condensation fraotion- @ née donnant des produits marchands.
2 -Le cracking des portions lourdes de l'huile en les faisant arriver en couche mince sur dea surfaces portées à des températures suffisantes pour que le liquide entre en caléfaction aur ces surf aces,afin d'obtenir une surchauffe de la phase ga- zeuse sans surchauffe correspondante de la phase liquide.
39-l'utilisation,pour le cracking suivant 2 d'une série de surfaces de plus en plus chaudes.
,0.La constitution des surfaces chaudes pour le orao-
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king aveo oaléfaatiox,sous forme de gradins, '-Une disposition suivant 4 , dans laquelle les gra- dins sont de plus en plus larges.
6 -La réalisation du cracking aveo oaléfaotion dans
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une atmosphère riche en hydrogène libre,aonstituéo,notanuenttpar les gaz mis en liberté et recueillis au cours du traitement,ou par des gaz inoondensables des puits de pétrole.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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Method and apparatus for the continuous conversion into light hydrocarbons of heavy hydrocarbons from oils and the like
The present invention relates to a process for the continuous transformation into light hydrocarbons of hydrocarbons, heavy petroleum carbides, shale oils, coal, etc.,
It also relates to a device specific to the implementation of ae method.
This consists in bringing the oil to be treated to a temperature slightly below the molecular stability limit of its heaviest constituents, in separating the vapors from it in order to put the part that remains liquid in intimate contact with the vapors and hot gases. originating from the cracking of this same portion of the oil, after these vapors, together with those which come from the preliminary heating of the oil, undergo rectification, dephlegmation, then a fractional oondensation giving market products.
The crude oil can already be subjected to a first partial dissociation following its preliminary heating up to the limit of stability of its heavy portions.
For this purpose, it is heated under pressure in a container,
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so as to remain below the dissociation, then it is made to flow with a certain speed, to then transform its kinetic energy into heat by repeated shocks against obstacles. The heat thus generated causes a uniform and moderate overheating of the liquid phase of the oil, to the point of molecular instability and causes a first dissociation, with the formation of more volatile products.
An almost complete araoking of the heavy portions of the oil is then obtained by making this hot liquid flow, in a thin layer, over a series of steps the surface of which is preferably increasing and which are brought to increasingly high temperatures. , sufficient for the liquid to heat up on these steps.
Here again, the whole of the oil is heated in a uniform and gradual manner, so that in both stages of the dissociation the drawbacks of the known processes are avoided, where only one can prevent part of the oil is excessively overheated, while the rest is only brought to an insufficient temperature, two causes which lead to a lowering of the efficiency of the operation, repeated treatments of heavy fractions, exaggerated local overheating provo - furthermore, the fouling of the devices and their rapid deterioration as a result of the formation of graphitic coke.
During the second phase of the dissociation, carried out according to the invention, a distillation takes place which results in a classification of the constituents of the heavy fractions of the oil.
The more volatile constituents tend to collect on the cooler shelves and the least volatile on the hotter ones.
.
The dissociation of these various constituents takes place alternately on the vapor phase, on the surface of the steps and on the liquid phase, on the descending surfaces which join said steps.
Indeed, the liquid entering into heating on the
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steps is subtracted from the superheating which then only affects the vapors, which dissociate to the desired extent, at low pressure or even at atmospheric pressure. The constituents of a similar composition, gathered on the same steps, are placed for dissociation, under the same conditions which are most suitable. When the surface of the steps increases as they are to receive heavier ingredients, the result is an increase in the time during which these fractions are subjected to heating, which is favorable to their dissociation.
To obtain almost exclusively saturated hydrocarbons, the operation is carried out in a superheated gas atmosphere, containing free hydrogen. This hydrogen saturates incomplete hydrocarbons and allows the formation of oondensable, gasoline-like hydroxarbides from low carbon exponent hydrocarbons which would otherwise be lost as non-condensable gases. gases containing hydrogen may be precisely those which are released and collected during the operation, or non-condensable gases from oil wells.
The carbon separates under these conditions, in minimal quantity, in the amorphous state, in a very divided form.
It is kept suspended in the oil and it is easily dragged / out of processors by a fraction of the heaviest portions of the oil. This fraction can also be brought back into the cycle of operations, after having been separated from the carbon.
By combining the distillation of the naphtha and the dissociation of these heavy parts, these operations being carried out as has just been indicated, a poor orude is transformed into light products, consisting of saturated carbides (commercial gasolines) and this, continuously, and from the first draft. Repeated heavy oil treatments are avoided, which are essential in
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Known processes, The oraoking mode adopted increases the final efficiency, while avoiding the clogging of the devices.
This saves a great deal of fuel, a considerable loss of time and high maintenance costs. The installation also becomes less cumbersome, for a given quantity of naphtha to be treated at the same time.
The appended drawing shows, by way of example, one of the embodiments of an installation operating according to the invention. lies figs.l and Ibis give a general overview. fig.2 is a vertical section, on a larger scale, through the axis of the oraoking boiler or converter, of which fig.2bis shows a detail on an even larger scale.
Fig. 3 is a horizontal section of fig. 2, following 3-3
Fig.4 is a variant of fig. 2 and fig.4bis a variant of fig.2bis.
Fig. 5 is a second variant of Fig.2. fig.6 shows, on a large scale, in vertical section, a detail of fig.l. Fig.7 is a horizontal section of the previous one, along 7-7.
Fig. 8 shows the vertical section of another detail as in fig. 9 and 10 represent respectively in section by transverse planes 9-9 and 10-10. fig.ll gives the diagram of a regulating device
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for dephlegmatenr.
As shown in fig.l and 1a, the installation comprises a boiler A, oomprenant two coils a, al, plaoés one after the other. The first is used to reheat the croe that a pump B sucks, by 6, in a bao 0 to push it back into this coil a, by c1.
On leaving this serpentine, the orude goes to the other al, heated by a special a2 burner, the waste gases of which contribute to heating the
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first coil, before escaping through the a3 chimney,
The naphtha, heated to the desired temperature and under the required pressure (controlled by a thermometer a4 and a manometer a5), leaves the boiler A to go, by a6, into the chamber cent @@ le d of a tower of dephlemation and reaction D. the intimate mixture of divided liquid and vapor coming out of al arrives tangentially in the chamber d with a high speed and takes there a gyratory movement which causes the separation of liquids and vapors by the effect centrifugal force.
the hot fluid jet hits obstacles so that its kinetic energy is transformed into heat, which causes, with overheating of the oil, a first dissociation of the latter and a first production of light products (the provisions of room d will be described in detail below).
The vapors rise in chamber D towards the dephlegmator d1 which surmounts it and pass from la, into a series of dephlegmator-oondensers E, E1, E2. where the various merchantable products heavier than gasoline condense, products which come together in receptacles 9,91,92, after having passed through coolers G.G1, G2. Lines f, fl, f2 allow the products to be withdrawn. the vapors not yet condensed at the outlet of E2 go into a tubular condenser H where the light gasoline condenses. This product is separated from non-condensable gases in h.
The liquid gasoline gains, by hl, the upper part of a sarubber I, surmounting the receptacle J where we collect the gasoline which can be withdrawn by 11, while the non-condensable gases arrive by h2 at the base of this same sorubber to be evacuated at the top of it.
(The arrival and departure of the refrigerant liquid to the dephlegmers-condensers and to the coolers take place through pipes @ 1).
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the non-condensable gases, stripped as much as possible of vapors by this backwashing, gain, by j2, a gas gauge K from which they are taken up by a pump L and discharged by 1, to be used for heating. of the boiler 6, and that of the converter M, in combination with residual oil.
These gases also serve to constitute inside the converter, an atmosphere rich in free hydrogen, as will be seen below. the converter M is intended for the actual cracking of the heavy portions of the oil which arrive at the top of the converter when they leave the column D at a short distance from its bottom. The pipe m which communicates column D with the converter is wide enough so that the heavy fractions of the oil can flow through it at the same time as the gases and vapors coming from the cracking in the convector circulate in the reverse direction to rise in column D, crossing a stack 0 (Rasohig rings or others), on which the non-vaporized heavy fractions of naphtha flow.
The vapors and gases from the converter then join with those formed by the heating effect of the orude and by the first dissociation of its heavy constituents in chamber d. the converter M comprises an oalorifugée envelope m1, the base of which, forming tank mll, rests on the annular block m2 of the hearth ..;, the interior of the envelope ml and concentrically to the latter, a truncated cone is arranged metallic hollow m3, (ner-
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vurd or not i.interior, as indicated in figs. 20is and 4bisa), resting on the edges of the central cavity of the m2 massif. Sure
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m 3 are threaded a series of m4 shells, forming superimposed annular troughs.
These troughs are preferably filled with a mass of metal or alloy, fusible under the operating conditions of the apparatus. The melting point of these metals or alloys is chosen all the higher the closer one gets to the. base of m3.
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Inside m3, stands a concentric chimney
N, which descends below the level of the base of the massif m2 and communicates with an underground flue n, which opens under the coil a of the boiler A.
The converter is heated by a burner n1. supplied by the non-condensable gases coming from the gasometer K 'and by the residual oil. This burner is placed in a combustion chamber na of the solid mass m2, a chamber which tangentially opens into the annular space n, surrounding the base of the chimney N. after the burnt gases have passed through a perforated partition nh3. the oombustion tend, therefore, to take a rotational movement in a horizontal plane. This movement is combined with the upward movement caused by the draft and it follows that the hot gases follow, in the space which separates the chimney N from the truncated cone 3, a helical path before being evacuated in a direction descending, by the N.
The base of this chimney has a double wall N4 (fig. 2 and 3), in which the air supplying burner n1 is circulated. Part of the heat carried away by the combustion gases is thus recovered, while protecting the base of the chimney against dangerous overheating. There is also a similar air envelope ± 5, around chamber n6 where the hot gases from burner n1 exit.
We immediately see that the lower part of the truncated cone m and the corresponding troughs m4, m5 are heated more strongly than the top and the upper troughs. the heavy portions of the naphtha flow in a thin layer into the basin m6 which surmounts the truncated cone m3 and from there descends onto the steps formed by the metal baths of the m4 troughs.
The untransformed oil in the inverter comes together in the tank m'l. Where an m7 bell plunges. Under this bell one injects tangentially, by a perforated pipe 8, a part of the non-condensable gases of the gasometer K. These gases,
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rich in hydrogen binding, overheat in contact with the oil and pass under the lower edge of the bell mj7 to spread into the space which separates the truncated cone m3 from the envelope ml. As a result, cracking occurs in the converter in an atmosphere rich in free and favorable hydrogen as a result of useful recombinations.
As was said at the start, this cracking is carried out, to a large extent, by overheating of the vapors, without corresponding overheating of the liquid phase, because the oil enters into oaléfaation on the steps.
The carbon which separates during cracking, in small quantity and in an amorphous state, remains in suspension in the oil which carries it into the tank m'l where the continual stirring caused by the injection of gas prevents the deposition of solid particles. The carbon-laden oil is continuously withdrawn to pass it through a 0 filter which stops the carbon, after which this oil is sent by 1 2 to a heat exchanger P where it heats part of the orude, the rest of which is heated by the vapors from column D, in the casing of the dephlegmator d1 where it goes via l, to leave it via 13 which goes to coil a, as well as c1.
The cooled heavy oil then gains, by 112, a water cooler Q, where its temperature is lowered below its flash point and this liquid is finally poured into a receptacle R.
The oil level in the tank m'l can be raised above the last steps by closing the valve. The oil must then pass through the arched bypass p1, the highest point of which is at the desired level. The purpose of this operation is to clean the lower tiers where the production of carbon is maximum. It is also possible to clean all of the steps by making the oil supplied from the bottom of column D flow onto their surface, via the oanalisation r1. An analogous pipe r2 brings oil from D to the bottom of the tank m'l. The pipes rl and r are connected to a pipe r making it possible to connect the
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column D to carbon filter 0.
We must also provide a pipe (not shown), bringing water to the top of the stepped truncated cone.
Thanks to these provisions, the device can be cleaned on the fly and quickly, without intervention of the hand.
We can give to the hollow piece which bears the grains of oaléfaotion m4, a substantially cylindrical shape (fig. 4) or even the tome of an inverted truncated cone (fig. 5). In the latter case, the The oil inlet is via a lateral tubing m. the tubing m being reserved for the passage of vapors.
When this tubing is on the contrary arranged as in Figs. 1 and 3, it is preferably given a shape of
T. This piece then contains. (fig. 6 and 7) an annular weir m "and a small pipe m" l, through which the condensed fractions are made to flow back into E, E1, E2 when they do not have them. the sale of these fractions and that we want to transform it as much as possible into gasoline by a new cracking in M.
The reflux of the said products is obtained by acting suitably on the pipes g, g1, g2 to cause these liquids to flow through the siphon pipes e, e1, e2, ending in the pipe g "connected to the tubing: mule Des branches g "1 and g" 2 allow the same portions of the naphtha to arrive in column D, immediately above chamber d and immediately below dephle gmator d1.
As has already been said, the vapors of cracking.
Rise through the stack d2 on which the reflux of the dephle gmator d1 constantly flows, as well as the liquid separated in the central chamber d.
The oil leaving the coil al arrives in this chamber through two horizontal nozzles d3, opening out at different levels, on either side of the axis of the chamber d.
The oil leaving these nozzles therefore takes on a rapid rotational movement in the opposite direction in the annular space formed between the wall of the chamber d and a perforated cylinder.
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conncentic d4, extending into chamber d, the upper part of tower D (fig. 8,9,10). the inside of the chamber d and the outside of the bearing chamber d4, fins d5 and against the louvers strike the jets of fluid coming out of d3;
fluid from which the oil separates under the action of centrifugal force, heating up under the influence of the shocks it undergoes against the fins d5 and d6. the reflux in tower D can be adjusted automatically using the device in fig.ll for the refrigeration of the dephlegmator d1. Following this device, the space surrounding the tube bundle of the dephlegmator contains a cooling bath , consisting of a liquid with a determined boiling point, a certain fraction of naphtha for example.
A reserve of this liquid is contained in a reservoir s which communicates via sl with the atmosphere and into which liquid can be sent via s2. The bottom of the reservoir s communicates with the base of the space surrounding the tubes of d1 by a s3 pipe fitted with a s4 tap. This same space is connected, by its upper part to a pipe s5 which brings the vapors into a coil s6, bathed in a water tank. The lower end of this serpentine is connected to the top of the reservoir s. In operation, the vapors formed around the tubes of dl will condense in s6.
The temperature of the dephlegmator is thus maintained substantially. constant at all operating speeds, only the speed of circulation of the coolant varies in the dephalegmator dl. A thermostatic regulator s7 can be arranged so as to actuate, if necessary by a servomotor, a valve s8, interposed on 83, according to the temperature of the vapors which pass through the tubes s of dl.
The valve s8 is controlled in such a way that if the temperature increases, the return of the refrigerant liquid from the condenser s to the dephlegmator is slowed down so that the level around the tubes drops and the cooling effect decreases. effects
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inverses are carried out when the temperature to be controlled increases.
It is obvious that the invention is not limited to the shapes and construction details described and shown but that it may give rise to variations.
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REVBNDI.CATIONS.
19-A process for the continuous transformation into light hydrocarbons of heavy hydrocarbons from oils and the like, consisting in bringing the oil to be treated 4 to a temperature slightly below the molecular stability limit of its heaviest constituents, in separating the vapors therefrom to put the part that has remained liquid in intimate contact with the vapors and the hot gases originating from the cracking of this same portion of the oil, after which these vapors, added to those which come from the preliminary heating of the oil, undergo a ratification, a dephlegmation, then a fraudulent condensation giving market products.
2 - The cracking of heavy portions of the oil by making them arrive in a thin layer on surfaces brought to sufficient temperatures for the liquid to heat up in these surfaces, in order to obtain an overheating of the gas phase without corresponding overheating of the liquid phase.
39-use, for the next cracking 2 of a series of increasingly hot surfaces.
, 0.The constitution of hot surfaces for the orao-
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king aveo oaléfaatiox, in the form of steps, '-A provision according to 4, in which the steps are increasingly wide.
6 -Cracking with aveo oaléfaotion in
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an atmosphere rich in free hydrogen, aonstituted, notanuentt by the gases released and collected during the treatment, or by non-condensable gas from oil wells.
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