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" .procédé de crauking "
Cette invention cencerne diane façon générale la trans- formation des huiles hydrocarburées lourdes, en hydrocarbures légers au moyen de la chaleur et de la pression, en vue de la produtiond de combastibles liquides du genre gazoline,pour moteurs.
Le bat oe l'invention est de réaliser ane disposition nouvelle d'un procédé continu de cracking pour le(huiles lour- des dans lequel on obtient un pourcentage d'hydrocabrares lé- gers plas élevé qu'il n'était possible jusqu'à présent et ce, avec un minimum de production de coke ou carbone et de gaz fixe, le procédé ayant ainsi pour résultat une plus grande efficience et une économie de travail.
L'invention consiste plus spécialement dans la combinai- son d'un traitement de cracking à courte période et à longue période, qui est exécuté de telle façon, que l'haile, tandis qu'elle contient des matières asphaltiques loardes aisément cokéfiables et qui se cokéfieraient dans un traitement de cracking à longue période n'est soumise qu'à un traitement
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de cracking primaire de coarte période et que ce n'est qu'a- près l'élimination des dites matières asphaltiques que, l'on applique an traitement secondaire de cracking à longue pério- de.
D'autres bats, particularités et avantages de l'inven- tion, apparaîtront dans la description qui va suivre et dans laquelle on expose le mode d'application préféré de ltinven-
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tion. Il est bien entenda qae différentes modifications da procédé sont possibles, sans que l'on s'écarte du principe de l'invention, qui n'est nullement limité à la construction
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particalière représentés et au. fonctionnement décrit. Il doit ttre entenda de plus, qae les revendications annexées au pré- Bout mémoire définissent la portée et comprennent les 4t équi- valents de la technique antérieure.
On sait depuis longtenps que dans le cracking des huiles hydrocarbaréas, la vitesse de transformation augmente très rapidement avec la température, principalement ea-àessas de 8SO* F, et, on a trouve, qu'aux environs de 900 F. une augmen- tation 'de 10 degrés Y double environ le taux du cracking. Pour obtenir an rendement maximam de gazoline, il est c;onséqaem- ment désirable d'employer des te.,pératures élevées. Cependant, ces t9Iripérataras peuvent donner lieu à an sarcracking des constituante de l'huile, dont le cracking se fait aisément tflat comme les matières asphaltiques loardes, avec le résal-
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tat d'ans formation excessive da coke et de carbone, repré- sentant une perte de matière.
Si le traitement est prolongé poar an temps an pea plus long afin d'obtenir plas de gazoli-a. ne; la formation da coke est plas prononcée, principalement avec des huiles résidaaires loardes. on a trouvé, que dans la pratique d'un grand nombre de
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proc4dda de cracking, il n'est pas possible de maintenir une haile asphaltique loarde résiduaire à une températaro d'en- viron 9000 F, pendant plas de quelques secondes, sans (Itltîl se prodaise ana formation excessive de coke.
Pour ce motif, b
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bien des procèdes de cracking qui traitent 1?huile pendant plas longtemps, soi.t en atilisant des tambours de digestion ou des chambres pour réservoirs d'expansion, fonctionnement dans la pratique actuelle, à des températures modérées de par ex. 840 à 8700 F. que l'on maintient dans ces récipients.
Une température plus élevée aux environs de 900 F. peut momentanément résulteren une augmentation da rendement en gazoline, mais l'installation se charge de coke en un temps relativement court.
Dans ces procédés de cracking, l'huile est maintenus dans le tamboar à la température du cracking pendant an temps allant de quelques minutes à plusieurs heursa Ces procédés à longue période sont opposés aax procédés de coarte période, dans lesquels l'haile n'arrive à la température du cracking qu'à la sortie ou près de la sortie da serpétn de chauffage et n'est soumise au cracking que pendant quelques secondes avant d'être refroidie ou vaporisée. Il n'y a environ que 1Q% de la matière envoyée dans le réchauffeur qui est trans- formée durant chaque passage,tandis que dans le procédé de cracking à longue période on transforme à chaque passage 15% ou plus.
On a troavé, que dans le cracking à coarte période on peut même chauffer une huile asphaltique lourde résidaaire à une température de 900 F, pourvu que l'on maintienne une agitation suffisante dans le serpentin de chaaffageo
Le but de la présente invention est de réaliser an pro- cédé de cratking pour les huiles lourdes, qui paisse rendre passible de maintenir la plus grande partie de l'huile à crac- ker pendant très longtemps à une tepérature élevée d'envi- ron 9000 F. et plus, et d'utiliser ainsi la température de transformation le plus efficace avec un rendement maximum en gazoline, toat en évitant la formation du coke.
Selon l'invention, on propose, et s'est le principe de l'invention de combiner an processus de cracking à coarte période avec un processus de cracking à longue période et ce, de telle façon, que l'on paisse utiliser des températures aux
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environs de 900 F non sealement à la fin da processus de courte période mais également au cours de toas les processus
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de crack1n²S de longue période. La matière asphaltique lourde, qui ne peut résister à oette température élevée que pendant guelgaes secondes sans formation de coke, n'est soumise qa T aa traitement de cracking de courte période et, après son élimi- nation, on applique an traitement de cracking secondaire de longae période.
Cette matière lourde est la substance noire visqueuse de caractère asphaltique, qui forme la fraction la plas lourde de la plupart des huiles brutes et qui peut con- tenir plus oa moins de paraffine solide.
D'antres particularités de l'invention seront mentionnées
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ci-dessoas après les explications données avec référence au dessin annexa, qui, à titre d'exemple, représente plus oa moins sehématiqaemant, an appareil destiné à, l'exécution de l'application préférée du procédé de l'invention.
L'appareil de cracking montré est constitaé parun ré- chaaffear 1, -des réchaaffears 2a, b et e, par un évaporateur
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3, an refroidisseur de résidu 4, un déflagmatear 5, un réfri- gérant Ô, an condonsear 7 et un récipient collecteur 8 des prodaîte de distillation sons pression.
Dans le fonctionnement de cet appareil, lamatière à
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-.traiter, soit de l'huile brute on de l'huile résiduaire, qui peat être plus ou moins préchauffée est envoyée par la ligne
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11 et forcée par la pompe 12 dans le réchatdi'el1r primaire 1.
Da réchauffeur 1, l'haile passe an travers de la soupape de pression 13 et par la ligne 14 dans l'évaporateur 3, où l'évs- poratiôn est favorisée par le serpentin à vapeur 15 ouvert, Le résida passe de l'évaporateur par la vanne 16 et la ligne 17 et le réfrigérant 4, vers l'emmagasinage.
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Les vapears de l'évaporateur passent par la ligne 18 dais le dêflegmatear 5, oit les fractions lourdes sont condensées comme reflux et receaillies dans le réservoir 19, d'où elles sont évacuées par la ligne 20. La plus grande partie da reflux
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passe par la vanne 21, par la ligne 22 et, sous l'action d'une pompe 23, elle est forcée dans les réchauffeurs secon- daires 2a, b et .
En abandonnant le dernier réchaufieur 2c, cette partie du reflux va rejoindre,par l'intermédiaire de la soupape de pression 24 et de la ligne 25, le produit de cracking court entrant dans la ligne 14, Une petite partie du reflux est utilisée pour refroidif les vapeurs dans le défleg- mateur 5, par contact direct, et passe par la vanna 26 et la ligne 27, dans le réfrigérant 6, dans lequel elle est refroi- die, pour être ensuite pompée au-dessus du sommet du défleg- mateur par la ligne 28, à l'aide de la pompe 29.
Les vapeurs de distillation sous pression passent du déflegmateur 5 par la ligne 30, vers le condenseur 7. Le con- densat ainsi que les gaz incondensables, vont vers le réser- voir 8 de distillation sous pression ,dans lequel ils sont séparés, le gaz étant évacue par la ligne 32 et la vanne de pression 33 et la distillat de pression par la ligne 34 et la vanne 35
Quoique ce qui précéda n'est qu'une description générale des parties principales de l'équipement nécessaire pour exé- cuter les opérations da système dans sa forme la plus simple, il est évident qu'en pratiqua, an plus grand nombre de par- ties sont requises, mais qae l'on a omises ici poar la clarté de la description.
ces parties seront aisément reconnues par l'homme du métier. Un équipement de l'espèce peat comprendre fin appareil échangeur de chaleur, des appareils de contrôle automatiques des niveaux liquides, des températures et des pressions, différents appareils enregistreurs etc:.
Comme processus de cracking secondaire de longue période, il est préférable d'utiliser pour l'invention, an processus de cracking à trois phases. Cependant, d'autres dispositions peuvent être prises par l'homme da métier, pour l'exécution da principe de la présente invention.
Le processus de cracking à longae période comprend prin-
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cipalement trois phases, effeutaées uhacans dans an réchaaf- .1'< '[)i"7'6)b)6)
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fear distinct. Dans la première phase, l'huile est chauffée jusqu'au point auquel le cracking commence à devenir plas prononcé. Dans la seconde phase, la températeur est diminuée ou maintenue constante, de manière donn@r à la matière à cette température de cracking commençant, le temps de former ,suffisamment de vapear de gazoline, pour créer de l'agitation Dans la troisième phase, la température de la vapeur en agita- tion est à nouveau augmentée, pour obtenir le taux maximum de la transformation.
Dans l'exécution de ce procédé on a trouvé, que sil'on atilise ane température de 900 F. dans le troisième rechauf- feur, il est désirable de maintenir une pression d'environ 14 atmosphères à la sortie, afin d'avoir une agitation suffi- sante dans le courant d'huile se trouvant dans ce réchauffeur poar prévenir la formation de coke.
Pour obtenir une pression de 14 atmosphères dans le troisième réchauffeur , on a trouvé qu'il était nécessaire de faire travailler le troisième ré- clauffeur à une pression de 28 atmosphères ou plus, afin de vaincre la friction résaltant du courant agité dans les longs serpentins.
On a trouvé de plus, qu'en travaillant de l'huile contenant beaucoup d'asphalte on ne pouvait pas, avec une pression de 28 atmosphères, augmenter la température à 900 F dans le premier réchauffeur, sans donner lieu à la formation de coke dans les tubes de ce réchauffeur, parce que la pres,- sion emêche la production d'une agitation suffisate pour vaincre 1'augmentation da cracking résultant de la tempéra- tare plas élevée et l'on est obligé de selimiter à des tem- pératares modérées de l'ordre de 840 à 870 F. dans les ré- chauffeurs 1 et 2.
La température la plus avantageuse aux environs de 900 F. donnant la transformation maximum, que l'on ne pourrait utiliser dans le réchauffeur 3 sans forma- tion de coke, a pa être développée dans le réchauffeur 2, apre ane agitation suffisante du. coarant d'haile loarde, tandis qae la température de l'huile pouvait être- approximativement
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maintenae au même degré modéré, oa qu'elle était Un peu dirai- nuée.
Il résalte de la description et du. dessin de la préssn- te invention que dans la disposition présente on est parvenu à vaincre cette difficulté de devoir utiliser des températures
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relativement basses dans les réchaaffaarb 1 et 2.- En Uiminant da prooessas do cracking à longue période, les sabstances, qui, par saite de leur facile cokéfaction, empêchent l'usage des températa'ss élevées dans le prom-ar réehaaffenr, on est en état d'élever la température de 1 ihtÜle déjà dans le pre- mier réc:haaffear à 9000 F. oa au-dessus et de la maintenir approximativement à ce degré dans les réc;haaffeurs 2 et, 3, avec une légère diminution dans le réchaaffear 2, si néces- saire, et une légère aagmentation dans le réchaaffear 3, si on le préfère.
En maintenant l'huile de cette façon pendant an long temps à une température moyenne plus élevas, on obtient ane augmentation considérable de la récapération de la gazoline dans le processus de cracking de longue période, étant donné qae le taax du cracking des hailes est une fonction da temps
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et de la te f.1pératar e.
En outre de cette augmentation dans la récupération de la gazil'ne dans le cracking, secondaire, on obtient égale- ment dans le cracking de coarte période à 900 F,,de la gaza- line sais formation de coke. La matière asphaltique de l'hai- le lourde est aisément crackée avec an taux de transformation substantielle, mais comme déjà mentionné, elle forme aussi très facilement da coke, siles conditions exactes ne sont pas observées.On a trouvé, qu'il n'y a pas de difficulté à ef-
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fectaer le cracking de cette matière à une temperatare dra 90fPF pourvu qae la pression ne dépasse pas 91 atmosphères parce que, aatrem-.nt, il n'y a pas assez diagitation,poar en#@cher la cokéfaction, et pourvu qae la matièrejne soit maintenue qae pendant quelques secondes à cette température élevée.,
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pour éviter le earcracking et la formation de coke conséquan- te.
La matière passe dans le processus de cracking à longue période des produits asphaltiques lourds, dont l'asphalte a été élimina dans l'évaporateur, et le distillatde pres- sion passe dans le déflemateur rendant le traitement de cracking de longue période, il se forme encors an peu. d'as- phalte, qui est également éliminé dans l'évaporateur. De pré- férence, on emploie de la vapeur directe dans l'évaporatdat et l'on maintient une température comprise entre 650 et 720 F Mais on peut utiliser des températures plus élevées suivant la nature de la charge et suivant les prcduits que l'on dési- ré. obtenir. La pre&sion dans l'éveaporateur n'est qu'une pression de régime, ne dépassant de préférence pas 3,5 atmos- phères.
La pression dans les serpentinsde cracking est relâ- chée aux vannes ou soupapes 15 et 2c. Des pressions supérieu- res à 200 livres peuvent être désirables dans le dernier ré- chauffeur du processus de cracking à longue période. Une pres-- sion plus élevée correspondante doit être alors utilisée dans le premier réchauffeur. Lorsqu'on mentionne une tempéra- tare leve de 900 F, la température du régime utilisé peut varier par ex. entre 880 et 950 F., suivant les circonstan- ces.
Les nombreux avantages da procédé de la présente inven- tion résultent clairement de ce qui précède. -,-'or cette com- binaison d'an procédé de cracking à courte période et à lon- gue période, il est devenu possible de maintenir les tempéra- tures à l'ordre de 900 F. dans chaque réchauffeur de la com- binaison, une grande' partie de l'huile lourde étant ainsi sou- mise à un traitement de cracking à longue période de plus avantageux, en donnant une quantité maximum de gazoline, sans produire de grandes quantités de coke.
Avec le cracking à longue période il faut moins de reflux et, poar ce motif, il faut moins d'équipements de chauffage et moins de combos-
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tible, ce qui est an avantage additionnel d'un procédé à lon- gue période, parue que les frais de fonctionnement sont moins élevé.
REVENDICATONS
1. Dans un procéda pour le cracking des halles de pétro- le, contenant des matières lourdes se cokéfiant aisément, la combinaison d'un processus de crackin' de courte période avec un processus de cracking de longue période (cestermes étant utilisés comme définis), dans laquelle combinaison l'huile traitée est d'abord soumise au cracking primaire court et réunie ensuite avec l'efflux da cracking macondaire long. La matière lourde aisément cokéfisble est ensaite éliminée da courant séuni et le distillat de pression et les gaz, formés dans les deux phases, de eracking, pont séparés et des vapeurs lourdes restantes non transformées sont retoarnées à reflux et passées dans le processus secondaire de longue période.
2. Dans un procède pour le cracking des halles da pétro- le, contenant des matières asphaltiques, la combinaison d'an processne de cracking, de courte période akes an prouessas de cracking de longae pêrice (ces termes étant atilisés comme définis), dans laquell combinaison l'huile traitée est d'a- bord soumise au cracking primaire court et réunie ensaite avec l'efflax da cracking secondaire long.
La matiàre asphaltique est ensuite éliminée du courant réuni, le distillat de pres- sion et les gaz formés dans les deux phases da cracking sont séparas et les vapears lourdes non transformées restantes sont retournées à reflux et passées dans le processus secon- daire de cracking à longue période.
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