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BREVET D'INVENTION " Perfectionnements apportés aux prooédés pour le traitement d'hydrocarbures ".
La présente invention est relative à des perfectionne- ments concernant des procédés pour la conversion thermique d'hy- drocarboures lourds en produits plus légers et elle est plus partioulièrement relative à des procédés suivant lesquels les hydrocarbures à oonvertir sont soumis à plusieurs opérations successives de ohauffage et de vaporisation.
Suivant l'invention,une charge fraîche à traiter telle que du pétrole brut est soumise à un traitement de "stripping" o'est- à-dire à un traitement de séparation des constituants sans déoomposition, successivement, par des vapeurs provenant d'un traitement de vaporisation spontanée de goudron dit "tar flas- hing operation ", par des vapeurs provenant d'une opération de oraoking appelée ci-après traitement de décomposition pour réduire le degré de viscosité et par des vapeurs provenant d'une opération de oraoking appelée ci-après décomposition en phase vapeur, la oharge ayant subi le traitement complet de
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"stripping" étant alors soumise au traitement de décomposi- tion pour réduire le degré de viscosité, déjà mentionné.
Un produit final de distillation que l'on désire obte- nir)tel que de l'essenoe légère (gazoline) ainsi qu'un pro- duit propre de oondensation, plus lourd, sont formés à par- tir des vapeurs les plus légères de l'opération de décomposi- tion en phase vapeur combinées avec les vapeurs les plus lé- gères de la charge brute ayant subi' le traitement de "strip- ping " et ce produit de condensation est utilisé comme ohar- ge à traiter pour l'opération de décomposition en phase va- peur.
D'autres produits de oondensation sont aussi séparés de la chaîne brute par le traitement de "stripping" , un avan- tage partioulier de l'invention étant que les résidus à base de goudron obtenus par la décomposition en phase vapeur et par le traitement de décomposition pour réduire le degré de viscosité, sont recuellis séparément et peuvent être utilisés individuellement% .
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la desorip- tion qui suit..... et du dessin annexé qui représente,à titre d'exemple, un mode de réalisation de l'invention.
Le dessin montre, schématiquement ,une installation pour le traitement d'hydrocarbures conformément à l'invention.
Dans le dessin le chiffre de référence 1 désigne une oolon- @@@@@@@@ ne d'évaperation spontanée de pétrole brut, 2 un évaporateur.., une colonne de fraotionnement, 4 une colonne pour la vapo- risation spontanée de fuel-cil, 5 un four ou dispositif de chauffage réducteur de viscosité, 6 un réohauffeur au four pour phase vapeur et 1 un tambour de digestion en phase va:-- peur.
Une oharge fraîche à traiter telle que par exemple du pétrole brut connu sous le nom de "36 A.P.I. mid-oontinent orude " est refouléepar une pompe 17, dans le tambour il au tambour de vaporisation spontanée primaire de vapeurs lé-
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gères de naphte, lequel tambour fait partie de la oolonne 1 de vaporisation spontanée de pétrole brut, ladite oharge passant au" travers d'une conduite d'alimentation 8 et de ser- pentins échangeur/de ohaleur 9 et 10 situés respectivement à la partie supérieure de la.colonne de fractionnement 3 et à la partie supérieure de la colonne de vaporisation sponta- née 1.
Dans oette dernière oolonne,par suite de l'élévation de temparature résultant du passage dans les serpentins éohan- geurs/de chaleur, des vapeurlégères de naphte sont séparées du reste de la charge brute. ces vapeurs sont éliminées à la partie supérieure de la colonne/au travers de la conduite à vapeurs 12 et du oondenseur 13/pour être emmagasinées dans le collecteur 14, après avoir été soumises à un certain frac- tionnement par suite de leur passage au travers des plateaux à barbotage ou autres dispositifs de fractionnement 15, qui sont pourvus de la quantité nécessaire d'agent refroidisseur,par le conduit 16.
Lorsque la charge à traiter est un pétrole brut ayant subi l'opération du "topping" ,o'est-à-dire ayat été débar- rassé des produits de tête ou un autre hydrocarbure à faible teneur en naphte, le tambour vaporisation spontanée 11 peut être supprimé et la charge préalablement chauffée peut être introduite direotement dans le tambour de vaporisation spon- tanée secondaire 18.
La partie non vaporisée de la oharge fraîche à traiter est éliminée à la partie inférieure du tambour 11 et est in- troduite en un point intermédiaire d'un tambour secondaire 18, au travers d'un conduit 19. Les hydrocarbures pénètrent dans le tambour 18 en un point intermédiaire dans dne série de fant platsaux-ohioanes 20 etvpartiellement vaporisée dans le tain- bour à l'aida de la chaleur dérivée des produits chauds intro- duits,par la conduite 21,dans la partie inférieure du labour 18.
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Les vapeurs en résultant, montent dans le tambour en étant soumiset à une condensation partielle par l'action des plateaux à barbotage ou autre dispositif de fractionnement 22 et n'importe quel fluide refroidisseur néoessaire intro- duit au travers du conduit 23.
Les vapeurs légères non condensées quittent le tanbour 11 au travers de la conduite de vapeurs 24 et du condenseur 25, le produit de oondensation résultant étant recueilli dans le collecteur 26.
Le tambour de vaporisation spontanée 18 est également muni de plateaux collecteurs 27 et 28 ainsi que de plateaux- chicanes supplémentaires 29 situées en dessous du dernier sus- dit plateau collecteur 28.
Du gas-oil légere rassemble sur le plateau collecteur
27 et est éliminé au travers du oonduit 30 pour être emmaga- siné dans le collecteur 31 ou pour être soumis 'importe quel traitement subséquent désirable.
Un produit de condensation avec du résidu non vaporisé plus lourd est recueilli sur le plateau oolleoteur 28, est éliminé par le conduit 32 et est chassé par la pompe 33 en un point intermédiaire de l'évaporateur 2 au-dessus d'une série de plateaux -chicanes 34.
L'évaporateur 2 comporte également des plateaux à bar- botage ou autre dispositif de fractionnement 35 disposés au- dessus des plateaux-ohioanes mentionnées en premier lieu, ainsi qu'un plateau oolleoteur 36.
Une série de plateaux-ohioanes 37 est disposée en dessous de ce plateau collecteur et un oonduit 38 est prévu pour l'in- troduction d'un agent refroidisseur convenable à la partie supérieure de ces plateaux-chicanes.
Le pétrole brut réduit et les hydrocarbures condenés, introduits dans l'évaporateur 2 au travers de la conduite 32 ooàlent vers le bas sur les plateuxuchicanes 34 et renoon-
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trent un courant ascendant de vapeurs produites par l'intro- duction de produits de décomposition chauds, à la base de l'évaporateur au travers du conduit 39, aveo le résultat que les vapeurs asoendantes sont refroidies et partiellement con- densées tandis que les hydrocarbures introduits sont chauf- fés.
Les parties non vaporisées des hydrooarbures introduits et les parties oondensées des vapeurs ascendantes sont re- oueillies sur le plateau oolleoteur 36, éliminées au travers du oonduit 40 et introduites dans le réseryoir 41, de préfé- renoe calorifuge, qui constitue la source d'alimentation du réduoteur de viscosité 5.
La oharge préalablement chauffée contenue dans le'ré- servoir 41 est éliminée àu travers de la conduite 42 et introduite à l'aide de la pompe 43 dans le réducteur de viscosité 5, d'où elle sort à une température modérée de dé- oomposition, à savoir 8600 F, et passe au travers du oenduit 21, déjà mentionné, dans la partie inférieure du tambour de vaporisation spontanée 18, comme déorit ci-avant.
Les vapeurs qui restent non oondensées par passage asoendant au travers de l'évaporateur sont éliminées à la partie supérieure de celui-ci, au travers de la conduite à vapeurs 44 et passent dans la partie inférieure de la colonne de fractionnement 3.
. Un serpentin refroidisseur 45 est disposé à la partie supérieure de l'évaporateur pour contrôler la nature des va- peurs qui en sortent, de la charge fraîche à traiter ou n'importe quel autre agent refroidisseur étant introduit au travers du serpentin, d'une manière bien connue.
Dans la colonne de fractionnements 3, les vapeurs intro- duites subissent un fractionnement pour la séparation de vapeurs de produits dont le point d'ébullition est de l'ordre de celui de l'essenoe légère (gasoline) . Le produit de oonden-
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sation résultant qui est propre et convient pour la déoompo- sition en phase vapeur, est éliminé à la base de la colonne de fractionnement au travers du conduit 53 et est introduit à l'aide de la pompe 46 dans le four pour phase vapeur 6, d'où les produits sortent à une température de déoomposition relativement élevée, par exemple 925 à 935 F.
, et sont, de préférence, transférés dans le tambour de digestion 7, au travers du oonduit 47, mais peuvent, si on le désire, contour ner en by-pass ledit tambour, en passant au travers du oon- duit 47, par une manoeuvre convenable des vannes 48' et 49'.
Dans oe tambour, un complément de décomposition et de digestion des produits a lieu, la température étant pratique- ment la même que celle des produits qui quittent le four pourYphase vapeur.
Les produits xxxx digérés passent alors au travers du oonduit 39 dans la partie inférieure de l'évaporateur, comme a cela f déjà été expliqué.
Les vapeurs d'essenoe légère (gasoline) qui restent non. condensées par 11 action de fractionnement de la collane 3, sortent à la partie supérieure de oelle-oi et passent au travers de la conduite de vapeurs 48 et du oondenseur 49, le produit de oondensation formé étant reoueilli dans un col- lecteur 50 d'où n'importe quelle fraction néoessaire du pro-' duit de distillation peut être réintroduite au travers du oon- duit 51, à l'aide de la pompe 52, dans la partie supérieure devoolonne de reactionnement,comme fluide de reflux.
Le serpentin 9 , au travers duquel oiroule la oharge frai- ohe à traiter, relativement froide, oontribue également à l'o-' pération de fraotionnement,d'une manière bien connue.
Du goudron est éliminé à la partie inférieure de l'évapo- rateur 2 au travers de la conduite de soutirage 54, munie d'une valve réductrice de pression 55 et est, de préférence,intro- duit dans la oolonne de vaporisation spontanée 4 qui est main- tenue à basse pression,par exemple à la pression atmosphérique.
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Dans la colonne de vaporisation spontanée, le goudron se divise en vapeurs qui se déplacent vers le haut au travers de dispositifs de fractionnement 56, tels que des plateaux- ohioanes; il ,se produit une oondensation partielle et les vapeurs non-oondensées sontéliminées à la partie supérieur de la ool mne au travers de la conduite à vapeurs 57 et sont oonduites dans le tambour de vaporisation spontanée secondai- re 18, en dessous des plateaux-chicanes 20.
Le serpentin 10 ,à la partie supérieure de la colonne de vaporisation spontanée assure le refroidissement nécessaire pour effectuer la oondensation partielle susmentionnée.
Les parties non vaporisées du goudron, qui possèdent un poids spécifique avantageusement comprise entre 5 et 20 ' @@@@
A.P.Y. soutirées à la base de la colonne 4, au travers du con- duit de soutirage 58 et sont envoyées à l'emmagasinage. Si on le désire, les opérations de traitement dans la colonne 4 peuvent être omises et le goudron peut être soutiré hors de l'installation) au travers du conduit 54'.
Le résidu brut non vaporisé dont le poids spécifique peut être comprise entre 4 et 12 A. P.I. est soutiré à la partie inférieure du tambour de vaporisation spontanée seoondaire 18, au travers de la conduite de soutirage 59 et est envoyé à l'emmagasinage.
Ce résidu convient particulièrement à la fabrication de certains types d'asphalte et de-matériaux de pavage et il peut également être employé pour nettoyer la conduite de vapeur 7a comme indiqué ci-après.
On peut également le mélanger aveo du goudron déoomposé par oraoking et avec d'autres hydrocarbures pour répondre à la spécification du fuel oil connu sous le nom de "Bunker C fuel oil ".
Ce résidu peut .si on le désire, être soumis au "stripping" à l'aide de vapeur d'eau, avant d'êtte soutiré , le conduit d'introduction de vapeur d'eau 59' étant prévu à oet effet.
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Les oonditions de travail dans la oolonne de vaporisation spentanée 1 sont variables d'après la nature de la oharge uti- lisée.
Pour la oharge mentionnée spécifiquement oi-avant; c'est -à-drre du pétrole brut connu sous le nom de "36 A.P.I. mid- la onntinent orude Il , la température décharge préalablement chauffée qui pénètre dans le tambour de vaporisation sponta- née 11 peut être, par exemple, d'environ 450 F. et la tempé- rature du produit de condensation et du résidu mélangés sou- tirés du plateau collecteur 28 peut être d'environ 570 F., tandis que le gas-oil léger soutiré du plateau 27 peut se trouver à une température d'environ 475 F.
Dans ces conditions, le produit de condensation et le résidu mélangés soutirés du plateau 28 peuvent avoir un poids spécifique approximativement égal à 22 A.P.I.
Le four réducteur de Viscosité peut être conduit de ma- nière que les hydrocarbures en sortent à une température égale, par exemple,à 860 F. et à une pression de 200 livres par pouce carré, tandis que le four pour phase vapeur peut être réglé de manière à fournir des hydrooarbures à une tem- pérature par exemple égale à 960 F. et à une pression de 200 livres par pouoe carré.
Le tambour de digestion 7, l'évaporateur 2 et la colonne de fraotionnement 3 peuvent fractionner à des pressions sensi- blement égales,la seule différence de pression étant celle ééeessaire pour assurer un éooulement des produits au travers de ces appareils et de leurs conduits.
Cependant, si on le désire, la décomposition en phase vapeur peut être exéoutée à une pre ssion/plus basse ou même quelque peu plus élevée, mais on trouvera préférable de trar vailler à 200 livres par pouce oarré,là où la température indiquée est maintenue.
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Le four réducteur de viscosité ne doit pas fonotionner à la même pression que le four pour phase vapeur,des tempéra- tures plus élevées ou plus basses pouvant être utilisées aveo différentes charges à traiter,pour obtenir les meilleurs ré- sultats.
La pression désirée peut être maintenue par des manipula- tions adéquates de la valve réductrice de pression 60.
Le tambour 11 de vaporasation spontanée de naphte léger et le tambour 18 de vaporisation spontanée secondaire sent de préférence, maintenus aux environs de la pression atmos- phérique,par quoi les produits eeoherohés sont facilement séparés souh forme de vapeurs, mais on peut maintenir des pressions quelque peu plus élevées, aveo une vaporisation oor- respondante moindre.
Le degré de décomposition par passe, réalisé dans le four réducteur de viscosité et dans le four xx pour phase vapeur peut être varié de façon à oonvenir à la nature des différentes oharges à traiter; toutefois avec la charge à traiter mention- née ci-avant, les températures et pressions spécifiques déjà mentionnées conviennent très bien.
La déoomposition par passe danle four pour phase vapeur en ce qui oonoerne le point final d'essenoe (end point gasoli- nà) peut être de 13 à 15 %/tandis que la décomposition totale par passe, y oompris celle réalisée dans le tambour de digestim 7j peut être de 18 à 19%é
Le four réduoteur de tisoosité èst,d'autre part, conduit avantageusement de manière à ne produire qu'un degré modéré de décomposition, tel qu'il transforme de 8 à 10 % de la matière qui y est introduite en essenoe légère (gasoline) et en un pro- duit convenait comme chargea, traiter en phase gazeuse.
On a oonstaté que lorsqu'on utilise le tambour de digestim en phase gazeuse 7,s'il y a tendance à dépôt de ooke dans la con- même duite 7a qui-sème à l'évaporateur 2, un tel dépôt peut être évité en nettoyant la conduite continuellement,avec des hydrooar-
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bures appropriés et on a constate, en outre/que le résidu brut de la partie inférieure du tambour de vaporisation spontanée 18 convient particulièrement à cet effet.
Les conditions requises sont que les hydrocarbures ne soient pas volatils à la température et dans les conditions qui règnent dans la conduite de vapeur 7a et, en mime temps , qu'on n'ait pas à craindre la formation de coke.
Les partioules naissantes de ooke véhioulées par les va- peurs sont entraînées par ces hydrocarbures et sont empêchées de s'agglomérer à l'état de masses de ooke solide, sur lea pa- rois des conduits.
Le résidu lourd soutiré par le conduit 70 et la valve 71 est de préférence dilué dans l'accumulateur 73, par du gas-oil soutiré de la colonne 3 par les conduites 53,et 72 et partiel- lement refroidi dans le refroidisseur 72a.
Les hydrocarbures de nettoyage sont alors refoulés par une pompe 74 et conduite 75 au travers du refroidisseur 76, vers la conduite de vapeurs 7a,où ils peuvent être introduits en' un seul point,comme représenté, ou en plusieurs points éohe- lonnés le long de la conduite.
Ayant déorit une forme de réalisation particulière de l'invention à titre illustratif, il doit xxx toutefois être entendu que diverses modifications et adaptations de cette in- vention peuvent être faites; sans sortir de la portée de l'in- ventiontelle qu'elle est spécifiée dans les revendioations annexées.
REVENDICATIONS.
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