<Desc/Clms Page number 1>
EMI1.1
!PERFECTIO:NNEl\4BN!f AUX PRE7CETIES DE COKEFACTION DES HYDROCARBURES"
La présente invention est relative à un procédé nouveau et perfectionné de cokéfaction des hydrocarbures. Au cours de ces dernières apnées, le procédé de cokéfaction de résidus lourds dans des appareils de cokéfaction en acier, chauffés extérieurement, a été couramment employé. En raison des frais très élevés d'entretien et de main-d'oeuvre, ce pro- cédé a été graduellement remplacé par une cokéfaction s'effec- tuant soit dans la chambre de réaction d'appareils de cracking, soit dans des chambres de cokéfaction chauffées intérieurement @
<Desc/Clms Page number 2>
par des huiles ou vapeurs chaudes jusqu'au point où. la coké- faction a lieu.
Dans ces deux procédés, la valeur du. coke produit est généralement considérablement réduite à la fois du fait qu'il se trouve brisé en petits fragmenta lorsqu'on le retire de l'appareil, et également du fait qu'il renferme un pourcentage élevé de matières volatiles.
On a déjà proposé de transformer des hydrocarbures lourde à l'état liquide en hydrocarbures plus légers et en coke dans une chambre comportant une sole plate chauffée par en dessous par un procédé consistant à porter les hydrocarbures à une température élevée pendant qu'ils s'écoulent sous la :
tome d'un courant sous une pression suffisante pour empêcher toute vaporisation excessive, à faire cesser la pression, à retirer les hydrocarbures vaporisés, et à décharger les hydrocarbures non vaporisés directement sur la sole chauffée de la ehambre, ou. sur le coke déposé sur cette sole par le cracking et la vaporisation des hydrocarbures non vaporisés, et à retirer les hydrocarbures vaporisés plus légers.
On a trouvé que ce procédé permet d'obtenir une qualité de coke bien meilleure que les procédés antérieure, et quil supprime également les difficultés rencontrées jusqu'ici en ce qui concerne l'enlèvement du coke. Toutefois, la Demanderesse a constaté 00.'arec certaines matières de chargement, l'appareil de chauffage préalable avait tendance à être engorgé par du coke, et également que les huiles de tête ou de première distillation produites n'avaient pas la faible viscosité désirée à' basse température.
La présente invention a pour objet un procédé dans lequel la matière de chargement utilisée pour l'opération de cokéfaction est traitée pour éliminer les matières volati- les et les fractions les plus légères avant d'être introduite
<Desc/Clms Page number 3>
.dans l'appareil de cokéfaction*
L'invention a également pour objet un procédé dans lequel la matière de chargement est chauffée, et également privée de ses constituants les plus légers, de façon que le rendement de l'appareil de cokéfaction soit augmenté.
L'invention a encore pour objet un procédé de cokéfaction permettant d'obtenir des sous-produits précieux.
L'invention comprend un procédé de cokéfaction d'un hydrocarbure à l'état fluide, consistant à soumettre lthydro- carbure, de préférence sous un vide, à des opérations de flashing et de fractionnement dans l'ordre indiqué, à prélever latéralement une fraction, à chauffer cette fraction à une température dépassant 455 C., à ramener la dite fraction à la tour de flashing, et à utiliser la chaleur de cette fraction pour éliminer des hydrocarbures des fractions supplé mentaires plus légères en même temps que s'effectue cette opération de flashing, réduisant ainsi les hydrocarbures à l'état d'une matière analogue à de la poix et en principe solide à la température atmosphérique,
à décharger cette ma- tigre dans une chambre de cokéfaction pendant qu'elle est chaude, à séparer, par distillation, les matières volatiles dans la dite chambre ,et à transformer les résidus solides en coke.
D'autres particularités et avantages d' l'invention ressortiront de la description donnée ci-après.
L'invention a plus spécifiquement trait à un perfectionnement apporté à l'opération du procédé de cokéfac- tion qui consiste à chauffer la matière avant son introduc" tion dans les fours de cokéfaction. Ceci est effectué en prenant les résidus lourds usuels résultant des opérations
<Desc/Clms Page number 4>
précédentes et se trouvant généralement à une température comprise entre 370 C. et 425 C., à la pression d'évacuation usuelle, et à les soumettre à l'opération de flashing dans une tour, de préférence sous un vide. Lorsqu'on fait cesser la pression, il en résulte que le gas oil et les produits de distillation plus légers qui peuvent y être contenus sont séparés par flashing.
Ces derniers montent, à travers les plateaux de la colonne, dans la tour. Un plateau de prélèvement ou de soutirage, situé en un point convenable de la hauteur de la tour, permet que du gas oil soit retiré de la tour. Ce gas oil est pompé dans un appareil de chauffage où sa température est généralement portée à une valeur dépassant 45 C. Le gas oil est alors renvoyé dans la tour, en un point autre que ce- lui o est situé le plateau de prélèvement,par des plateaux de barbotage sur lesquels on fait passer un reflux.
Les vapeurs chaudes admises dans la tour augmentent encore la température des matières fluides et lourdes qui se sont rassemblées à la base de celle-ci, séparant ainsi par flashing des fractions légères supplémentaires et augmentant la densité des dites matières fluides et lourdes jusqu'à, dans certains cas, un poids spécifique pouvant être compris entre 1.0679 et 1.0520, matières qui sont solides aux températures atmosphériques. Ces matières sont alors amenées dans les fours à une température de préférence supérieure à 400 C., fours dans lesquels elles se transforment facilement en coke. Les produits de tête provenant du four peuvent être introduite dans la même tour au-dessous des plateaux de barbotage, si on le désire.
En effectuant un fractionnement convenable, les produits de l'opération qui sont obtenus sont du ooke, du gaz, du gas oil, et des produits de la distillation, tous de bonne quali-
<Desc/Clms Page number 5>
té et pouvant être facilement vendus. Les produits de la distillation peuvent être fractionnés jusqu'au point désiré, ou ils peuvent être ramenés à l'appareil principal de oraoking pour y être soumis à un nouveau cycle d'opérations.
Dans le fonctionnement, le présent procédé permet que des dépôt de charbon ne se forment pas pendant de longues périodes dans l'appareil de chauffage ainsi que dans la tour, ce qui est éminemment désirable. Un autre avantage de la présente invention consiste en ce qu'on obtient une plus grande quantité de produits de tête dans la tour que dans le four, ce qui diminue la charge sur le four, augmentant ainsi le rendement et permettant également d'obtenir un produit de meilleure qualité. Le passage à travers l'appareil de chauffage réduit également la viscosité et le point de coulée du gas oil qui est retiré pour être vendu, augmentant ainsi considérablement sa valeur.
Dans la figure unique du dessin annexé, on a représenté, quelque peu schématiquement, une élévation d'une installation pour la mise en oeuvre de la présente invention.
Dans le dessin, la conduite 11 sert à introduire dans la tour de fractionnement et de flashing 14 la matière à traiter, cette conduite étant pourvue d'une vanne 12 et se terminant en 13 au-dessous des plateaux de la tour 14. Une conduite 13a, pourvue d'une vanne 13b, peut également être uti- Usée, si on le désire, pour chauffer la matière à traiter en l'introduisant avec la matière chauffée provenant de la chaudière tubulaire ou "pipe still". La conduite 15 part de l'extrémité supérieure de la tour 14 pour arriver à un séparateur de gaz 17 en passant par des condensateurs 16. Une onduite à gaz 18 part de la partie supérieure du séparateur 17.
<Desc/Clms Page number 6>
Une conduite 19, poux les produits de la distillation, part de la partie inférieure du séparateur 17, passe par une pompe 20, pour aboutir au point de jonction de conduites 21 et 22 commandées par des vannes 23 et 24, respectivement. Une con- duite 21 aboutit à tout appareil désire utilisant ou ser- vant a contenir les produits de la distillation. Une condui- te 22 aboutit à la partie supérieure de la toux 14 et sert ramener les produits de la distillation destinés à être utilisés comme reflux dans la tour.
La tour 14 est pourvue de plateaux de soutirage ou de prélèvement indiqués en 25 et 26. Une conduite 27 part du plateau 25, cette conduite étant commandée par une vanne 28 et aboutissent à tout récipient désiré destiné à recevoir les produits de distillation prélevés en ce point. Une conduite 29 part du plateau 26, passe par une pompe 30, pour aboutir à une conduite 31 commandée par une vanne 32. La conduite 31 passe par un réfrigérant 32 et aboutit à tout appareil désiré destiné à recevoir le gas oil prélevé en ce point. La condui- te 29 se raccorde à une conduite 34, qui est commandée par une vanne 35.
Cette conduite 34 comporte = branchement 36 aboutissant à la partie supérieure d'une tour de flashing 37.
La conduite 34 se prolonge et passe par une vanne 38 pour se raccorder à une conduite 39. La conduite 39 comporte des bran- chements 40 et 41 aboutissant à la partie supérieure de con- duits d'évacuation supérieurs 42 et 43 qui partent des fours à coke 44 et 45.
Au delà de son point de jonction avec la conduite 34, la conduite 29 est commandée par une vanne et aboutit à la chaudière tubulaire ou "pipe still" 47. La conduite 48 part du "pipe still" emboutit à l'extrémité inférieure de la tour
<Desc/Clms Page number 7>
de fractionnement et de flashing 14. La base de cette tour 14 est pourvue d'un conduit d'évacuation 49 qui passe par la pompe
50 pour se raccorder à une conduite 51 commandée par une vanne
52. La conduite 51 relie la conduite d'alimentation 11 à la conduite 49. La conduite 49 aboutit, en passant par la vanne
53 et la vanne 54, dans la partie inférieure de la tour de flashing 37. La conduite 49 est pourvue d'une conduite de by-pass 55 qui se raccorde à la conduite 49 sur les cotes oppo- sés de la vanne 53.
La conduite 53 est pourvue, à ses extré- mités opposées, de vannes 56 et 57. La conduite 55 est dispo- sée dans une partie agrandie 58 des carneaux d'évacuation par- tant des passages de chauffage 59 et 60 situés au-dessous des soles des fours à coke 44 et 45.
La conduite 49 comporte en outre des conduits de bran- chement 61 et 62 commandés par des vannes 63 et 64, respectivement, ces conduits de branchement aboutissant à la partie supérieure des fours à coke 44 et 45. Les passages d'évacuation 42 et 43 partant des fours à coke se raccordant à une condui- te principale 65 qui débouche dans unepartie intermédiaire de la tour de flashing 37.
Un conduit 66 est prévu pour évacuer les produits de tête de la tour de flashing 37, ce conduit 66 s'étendant de la partie supérieure de cette tour jusqu'en un point situé au-dessous du plateau de prélèvement 26 disposé dans la tour de fractionnement et de flashing 14.' Le conduit 66 est commandé par une vanne 67. La partie inférieure de la tour de flashing comporte un conduit d'évacuation 68, passant par une pompe 69 et une vanne 70, et se raccordant à une conduite 71 commandée par une vanne 72. La conduite 71 débouche dans l'extrémité de la conduite principale 65 et peut servir à introduire du liquide pour exercer une action de chasse ou de nettoyage dans la conduite.
La conduite 73, commandée par une
<Desc/Clms Page number 8>
vanne 74, passe par un refroidisseur 75, et aboutit à la conduite 39. L'extrémité inférieure de la tour de flashing 37 comporte également une conduite d'évacuation 76, qui passe par une pompe 77 et une vanne 78, pour déboucher dans la partie inférieure de la tour de fractionnement et de flashing 14.
Dans un mode de réalisation du présent traitement perfectionné d'hydrocarbures liquides, ceux-ci sont introduits, par la conduite d'alimentation 11 et au delà de la vanne 12, dans l'extrémité inférieure de la tour de fractionnement et de flashing 14. Si on le désire, une partie ou la totalité des hydrocarbures peut passer par la conduite 13a, au delà de la vanne 13b,jusqu'à la jonction avec la conduite 48 pour chauffer davantage la matière admise. La vanne 52 sera fermée. La matière liquide ou de chargement amenée par la conduite 11 peut être à une température d'environ 415 C, et à une pression d'environ 3 1/2 atmosphères.
Elle est déchargée dans l'extrémité inférieure de la tour 14 et les parties les plus légères sont séparées par flashing et montent à travers la tour. Les produits de tête sortant de la partie supérieure de la tour passent par les condenseurs . 16, et le gaz fixe est séparé dans le séparateur 17. La quantité désirée des produits de la distillation sera renvoyée, à l'aide d'une pompe, dans la par'de supérieure de la tour 14, par la conduite 22, pour être utilisés comme reflux pour les gaz et vapeurs se trouvant dans la tour. La nature des produits de tête peut être contrôlée en contrôlant la quantité et la nature de la matière utilisée comme reflux.
Les produits de tête qui sont recueillis sur le plateau de prélèvement 26 sont entraînés, à travers la conduite 29, au moyen de la pompe 30, et envoyés dans le "pipe still"
<Desc/Clms Page number 9>
47, d'où ils sont ramenés à la partie inférieure de la tour 14. Ces produits plus légers peuvent être chauffés dans le "pipe still" à une température de 455 à 595 C. sans risque de dépôt important de charbon dans le "pipe still". Ces produits chauffés apporteront dans la tour de flashing 14 une chaleur suffisante, de façon à compenser les pertes de chaleur provoquées par la uporisation de la matière de chargement introduite dans la partie inférieure de cette tour, et ils seront à nouveau séparés par flashing dans cette dernière en y étant introduite.
Les produits de distillation dans la tour de flashing 37, qui arriveront chauds des fours de cokéfaction, peuvent également être ajoutée à la matière se trouvant dans la partie inférieure de la tour 14, étant admis dans cette dernière par la conduite 76. En outre, les produits de tête provenant de la tour de flashing 37 peuvent être introduits en un point intermédiaire dans la tour 14, par la conduite 66.
Les produits lourds provenant de la partie inférieure de la tour 14 sont envoyés dans la conduite 49, par la pompe 50, et refoulés, par les conduits 61 et 62, dans la partie supérieure des fours de cokéfaction 44 et 45. Si on le désire, les dits produits lourds peuvent être chauffés davantage en fermant la vanne 53 et en ouvrant les vannes 56 et 57; dans ce cas, les dits produits passeront par la conduite 55 et seront chauffés par les produits chauds de la combustion sortant des Carneaux des fours 44 et 45.
Une partie du gasoil soutirée par la conduite 29, au lieu d'être chauffée dans le "pipe stilln et ramenée à la tour 14, sera envoyée dans la conduite 34 et la conduite 36, et utilisée comme reflux dans la tour de flashing 37. Une partie de ce
<Desc/Clms Page number 10>
gas oil peut également être utilisée pour nettoyer les conduits d'évacuation 42 et 43 des fours de cokéfaction 44 et 45.
Les produits de la distillation provenant de la partie inférieure de la tour 37 peuvent être en partie utilisés pour le nettoyage des conduits d'évacuation 42 et 43, étant amenés en ce point par les conduites 68 et 41 et 42. On peut également faire passer cette matière à travers le conduit 71 pour nettoyer la conduite principale 65. Du gas oil provenant de la tour 14 peut également être utilisé pour nettoyer la conduite principale 65, si on le désire, ou ces deux fluides peuvent être mélangés dans ce but.
EMI10.1
On comprendra que le T-Dlume d'hydrooarburet introduit dans la tour 14 sera tel que la vaporisation convenable, dans la tour, des constituants les plus légers de l'hydrocarbure introduit ait le temps de s'effectuer,. L'installation représentée est donnée à titre d'exemple seulement, et il est entendu que l'invention peut être réalisée avec d'autres genres différents d'installations. A titre d'exemple de modifications de cette nature, on peut indiquer que les fonctions des tours 37 et 14 peuvent être réalisées dans un seul appareil; dama ce cas, les produits de tête provenant des fours à coke seraient introduits dans la partie inférieure de l'appareil combiné.
Dans un exemple d'exploitation réelle, une matière ayant un poids spécifique de 0.98? a été introduite, par la conduite 11, à une température de 400*0., dans la base de la tour de fractionnement 14. Une quantité considérable de gas oil contenue dans le goudron chaud a été distillée par la réduction de pression à environ 5.1 centimètres de mercure sous le vide. La température maintenue à la base de la tour a été de l'ordre de 390 C.
Le gas oil distillé a été fraction-
<Desc/Clms Page number 11>
né dans la tour et retiré du plateau de prélèvement 26, par la conduite 29, à une température de 315 C. Dans le' pipe still" 47, le produit a été légèrement craqué par chauffage à une température de 480 C., étant ensuite introduit à nou- veau dans la tour 14 parla conduite 48, fournissant ainsi de la chaleur pour la distillation et le fractionnement du gas oil, dérivé du goudron introduit. Le goudron débarras- sé du gas oil est resté liquide à la base de la tour 14, et a ensuite été envoyé, par la pompe 50 et la conduite 49, di- rectement dans les fours à coke dans lesquels, par addition de chaleur à travers la sole réfractaire, il a été réduit en coke dur et sec.
Les gaz et les vapeurs formés dans les fours, après s'être dégagés de la couche de coke, furent refroidis à environ 315 C., sein d'empêcher tout autre craoking.. Ce refroidissement a été effectué en introduisant de l'huile froi- de. Les vapeurs et les particules de carbone ayant pu être entraînées ont été ensuite lavées par un reflux chaud dans un appareil équivalent à la tour de flashing 37, cette zone de la- vage ayant été inoorporée à la base de la tour 14 pour la sim- plicité de la construction.
En opérant comme décrit ci- dessus, et en utilisant comme matière de chargement un gou- dron provenant d'une opération de cracking, les rendements suivants ont été obtenus :
Produits de distillation ayant un point d'ébul- lition final de 205 C., c'est-à-dire dont les constituants les-plus lourds entrent en ébul- lition à 205 C. - 3.3%
Gas oil essayé à basse température et ayant un poids spécifique de 0.925 - 55.9% Coke 14.6 % Gaz- 26.2 %