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Procédé et appareil pour le cracking des hydrocarbures, huiles, goudrons et suspensions charbon-huile.
La. présente invention se rapporte aux procédés et appareils destinés à assurer le cracking des hydrocarbures, huiles, goudrons, suspension de charbon dans l'huile et substances analogues, en les chauffant sous pression, et, plus particulièrement, aux procédés pour traiter ces substances ou leurs mélanges, appartenant à la catégorie de ceux soumettant les substances à un chauffage sous pression dans au moins un récipient chauffé extérieurement ou dans plusieurs récipients de ce genre, propres à être réunis en série ou en dérivation ou, dans une autre alternative, groupés en série et en dérivation, ce ou ces récipients entourant un récipient interne, préférablement ayant leur forme,mais à parois externes qui forment,
avec les parois du récipient chauffé
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ter sont introduits et sont soumis simultanément à l'action du chauffage et de la pression.
D'après la présente invention, le nouveau procédé et le nouvel appareil pour le cracking des composés cités plus haut, sont caractérisés en ce que les matériaux à traiter, qui, de préférence, seront chauffés préalablanent, sont in- troduits dans l'espace annulaire compris entre les deux récipients concentriques externe. et interne, et en ce que, pendant qu'ils montent vers le sommet de cet espace,ils sont forcés de se mouvoir circulairement sur la surface intérieure des parois chauffées du récipient externe, indécendamment et en plus de leur mouvement dans la direction de leur avancement le long de l'espace annulaire, de manière à avancer continuellement le long de cet espace annulaire sans se mélanger avec les nouveaux matériaux moins chauds qui y sont introduits.
Les matériaux traités coulent alors par dessus le bord supérieur du récipient intérieur et descendent à l' intérieur de ce récipient avec une vitesse relativement réduite dans de très grandes proportions;pendant cette période d'écoulement d'écoulement ralenti, les gaz et vapeurs que crée le traitement, se séparent et sont conduits au dehors, le dit récipient interne constituant une chambre de décomposition. Il s'ensuit que,lorsque plusieurs récipients de ce @ genre sont réunis en série, chaque période d'écoulement rapide est suivie d'une période d'écoulement ralenti dans laquelle les gaz et les vapeurs formées sont conduits au dehors.
On assure le mouvement circulaire des matériaux traités dans l'espace annulaire en adjoignant à l'appareil au moins un organe animé d'un mouvement de rotation.
Dans un mode d'exécution préféré de l'invention, on prévoit,pour la superposition d'un mouvement circulaire au mouvement progressif longitudinal des matériaux, l'emploi de bandes de métal placées dans l'espace annulaire, ces bandes
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étant, de préférence, parallèles à Pue des rânanfa #
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légèrement inclinées par rapport à cet axe, et étant montées de manière à pouvoir tourner et râcler les parois intérieures du récipient externe, de façon à enlever tout dépôt formé sur ces parois, ou plutôt à en empêcher la formation, produisant ainsi un nettoyage continuel de ces parois, en vue d'éviter, d'une manière constante et entière tout dépôt de carbone sur les dites parois.
Les dites bandes-râ- cloirs, dans l'espace annulaire,peuvent constituer un organe de l'appareil fait d'une seule pièce détachable(de préfére- ce enlevable et remplaçable lorsqu'elle est usée) qui est mue mécaniquement, ou bien, de préférence même, cet organe peut être fixé de toute façon ,appropriée,par exemple par des vis, sur les parois extérieures du récipient interne; celui-ci est alors disposé de façon à tourner lui-même,et est construit de manière à pouvoir être retiré et remplacé, en cas d'usure, des bandes-râcloirs.
Il convient que l'espace annulaire existant entre le récipient externe chauffé et le récipient interne soit tenu très étroit, afin que les matériaux bruts introduits soient obligés de s'épancher sous forme de couche très mince dans l'espace annulaire sur les parois chauffées du récipient externe,sous pression.
Grâce à l'adoption d'un récipient interne tournant, muni d'éléments racleurs susceptibles.d'être fixés sur lui et de se mouvoir avec lui,les parois internes du récipient chauffé sont maintenues continuellement libres de tout dépôt. Le récipient interne agit comne une chambre de décomposition pendant l'opération du cracking.
Comme le présent procédé assure une grande vitesse d' écoulement des matériaux faites sur les surfaces chauffées, du même coup il permet un usage tellement efficace des surfaces chauffantes disponibles,que,comparativement aux autres procédés et appareils, on obtient une utilisation beaucoup plus économique de ces surfaces, avec suppression complète,
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les parois ;au surplus,l'opération se fait avec le plus grand rendement calorifique, les dimensions et l'espace requis,le prix de l'installation et,particulièrement le prix des remplacements et des réparations, étant substantiellement moindres pour une production déterminée.
Et ces nombreux avantages s'obtiennent au moyen d'appareils tout à fait simples,à organes facilement accessibles et remplaçables, et à action infaillible.
En fait de vitesse,il suffit d'une révolution par seconde,environ,du récipient interne tournant(ou des bandes-râcloirs si ces dernières sont entraînées indépendamment de lui) pour effectuer la montée des matériaux sur la surface des parois chauffées dont la vitesse est de beaucoup supé- riaure à celle que l'on pourrait obtenir sans ce dispositif.
Le procédé et l'appareil suivant la présente invention rendent donc possible l'application du traitement pour le cracking même aux huiles et goudrons, ainsi qu'aux suspensions charbon-huile,qui, dans d'autres appareils,par exemple dans les chaudières à serpentin, ne peuvent pas être traités d'une manière économique.
Une forme d'exécution préférée de l'invention est représentée à titre d'exemple non limitatif, aux dessins annexés en deux figures schématiques:
Figure 1 est une section verticale d'un dispositif de récipients cylindriques à pression, le récipient interne étant capable de tourner;
Figure 2 est un schéma montrant l'arrangement d'une installation qui comporte trois récipients à pression chauffée, du genre représenté dans la figure 1.
Les matériaux à soumettre au cracking,soit,par exemple, de l'huile, seront(après avoir été préférablement chauffés de toute manière appropriée et, s'il est nécessaire, méléngés avec des matériaux non décomposés restant d'une opération précédente)introduits à l'extrémité inférieure de l'es-
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pace annulaire,par la conduite b du fond g du récipient à
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pression a,qui est chauffé extérieurement au moyen des carneaux d.Les matériaux montent dans 1'-espace annulaire f qui est formé entre les parois extérieures du récipient interne et les parois intérieures du récipient externe chauffé allé long des parois chauffées,et coule par dessus le bord supérieur cl du récipient interne c,à 1''intérieur de ce dernier,
qui joue le rôle de chambre de décomposition.Par suite de la rotation du récipient interne c,qui est équipé de bandes d' acier verticales g fixées sur ses parois externes,et qui est monté sur un arbre vertical ,mis en rotation par une transmission p,les matières traitées sont contraintes de passer avec une grande vitesse sur la surface intérieure des parois du récipient externe a.Les gaz et vapeurs en excès à l'intérieur du récipient interne o sont conduits au dehors par les conduites hl et h2 pour être soumis à un traitement subséquent ou bien pour être condensés;les conduites hl et h2 sont fixées sur le couvercle a2 du récipient à pression a,et l'arbre k passe au travers de ce même couvercle qui, à cette fin, est équipé d'un presse-étoupe bien étanche.
Les résidus sont évacués par le conduit de vidange l,qui joue le rôle de pivot-support pour le récipient tournant c,et par la conduite h3 sur le fond al du récipient à pression chauffé ao
Le récipient interne c est monté sur l'arbre k au moyen d'organes m ayant la forme de disque, ou toute autre forme appropriée,des orifices ml étant prévus pour le passage des matières traitées.
Les bandes externes d'acier g qui,dans l' espace annulaire f, ont pour fonction d'augmenter la vitesse de passage de ces matières sur les surfaces chauffées, sont montées sur le récipient c de façon à atteindre préférablement à une telle hauteur au-dessus de la surface externe du récipient interne c que leurs bords externes fassent contact et appuient fortement,mais élastiquement,contre les parois internes du récipient chaufféa, de façon à râclet ces parois lorsque ce récipient tourne,et,ce faisant, à empêcher tout dépôt de carbone sur ces parois.
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Dans l'installation représentée à la figure 2, on a représenté trois récipients chauffés assemblables à celui de la figure 1 et que l'on voit réunis l'un à l'autre en sé- rie;toutefois,ils pourraient être réunis en dérivation ou groupés en série et dérivation au moyen de conduites et de robinets(qui ne sont pas représentés).
Avec cette ordonnance, c'est une opération continue de l'installation qui est pré- vue,les matières à traiter passant par la pompe à huile froide q, une colonne de distillation et d'échange calorifi- que r, la pompe à huile chaudè s et l'ensemble des récipients à pression chauffée a,les gaz et vapeurs dégagés partent alors par la colonne d'échange calorifique r,la chambre de déphleg- nation t,le serpentin de refroidissement u et le séparateur des gaz et des liquides v,ces derniers sortant par la con- duite Wl, tandis que les gaz se rendent par la conduite au fourneau zo Les récipients a sont, de préférence,chauffés indépendamment par les gaz dégagés par les matières traitées elle résidus huileux évacués du groupe de réci- pients a, comme il a été décrit au sujet de la figure l,
sont transmis par les conduites h3 et h4, s oit dans un réservoir pour être consumés comme huile combustible,soit, si cela est nécessaire,après séparation des résidus solides et autres ma- tières,par exemple des matières asphaltiques,pour être rame- nés de nouveau dans le cycle des opérations de cbacking.
Comme on l'a fait observer déjà, il n'est pas absolu- ment nécessaire que le mécanisme faisant prendre aux matières traitées ce mouvement circulaire avec raclage des parois du récipient externe,soit fixé sur les parois externes du réci- pient interne tournant,comma il est représenté sur la figure 1; en réalité, il peut être constitué par un ensemble indé- pendant monté de toute façon appropriée et mis en rotation. par un mécanisme qui lui est propre,le récipient interne é- tant alors stationnaire.
Ce qui est possible également,mais au prix d'une grande difficulté,c'est l'emploi d'un récipient externe capable de @
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recevoir un mouvement de rotation, ou bien un ensemble dont les différents organes peuvent tourner par rapport l'un à l' autre.
Les récipients externe et interne sont,de préférence,cy- lindriques; toutefois, si on le désire,ils peuvent être légèrement coniques pour permettre d'ajuster la largeur de l'espace radial en les déplaçant axialement; à vrai dire, cet avantage n'est pas d'importance essentielle, et cette conception de l'appareil en subit plutôt une complication.
REVENDICATIONS:
En résumé, nous revendiquons comme de notre invention:
1 ) Procédé pour le cracking des hydrocarbures,huiles, goudrons,suspensions charbon dans l'huile et autres matières analogues,consistant à faire passer ces dernières dans un espace annulaire ménagé entre deux récipients concentriques dont l'un est chauffé,de manière que ces matières sont soumises à l'action de la chaleur et de la pression, caractérisé en ce que,pendant qu'elles montent dans cet espace annulaire,elles sont contraintes de se mouvoir circulairement sur la surface des parois du récipient chauffé,en plus de leur mouvement ascendant,de façon à progresser continuellement le long du dit espace annulaire sans se mélanger avec le nouvel apport de matières moins chaudes introduites dans le dit espace annulaire.