BE488430A - - Google Patents

Description

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  Perfectionnements à la conversion d'hydrocarbures par traite- ment thermique. 



   Cette Invention concerne la transformation d'hydro- carbures par traitement thermique et comprend les transforma- tions qui ont lieu en présence ou en l'absence d'un catalyseur 
Plus particulièrement, l'invention concerne la réa- lisation de transformations d'hydrocarbures du type comprenant deux stades consécutifs de réaction répondant à des exigences différentes de chaleur, le premier stade étant endothermique et réclamant un grand apport de chaleur, et le second stade étant essentiellement thermiquement neutre, ou légèrement 

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 exothermique et ne réclamant pas d'apport substantiel de chaleur. 



   Des exemples de transformations de ce genre sont les transformations d'hydrocarbures qui sont en totalité ou principalement non aromatiques (opérées pour convertir ceux- ci) de façon essentiellement complète en gaz renfermant des oléfines et en hydrocarbures aromatiques. De telles conver- sions sont considérées dans le brevet britannique N  575.383 et consistent essentiellement en une réaction de cracking suivie d'une réaction d'aromatisation bien que les deux réac- tions puissent se superposer dans une certaine mesure. La réaction de cracking exige un apport de chaleur important et rapide tandis que la réaction d'aromatisation n'exige pas d'apport substantiel de chaleur. 



   Conformément à l'invention, une méthode de ou un procédé pour la réalisation de transformations d'hydrocarbures du genre envisagé ci-dessus, comporte le passage de la matière hydrocarbonée de départ sous forme de fluide à travers un certain nombre-de chambres de réaction trav-ersant un four chauffé par un ou plusieurs brûleurs à combustible fluide   brillant   dans le four ou par des gaz chauds pénétrant dans le four du coté où le fluide hydrocarboné est introduit dans les chambres de réaction, les gaz chauds,produits par le brûleur ou les brûleurs ou introduits dans le four, passant à travers le four dans la même direction que le fluide hydrocarboné pour en sortir par un carneau disposé à l'autre extrémité ou extrémité de sortie du four,

   une couche refroidissante de gaz étant introduite en une zone du four située entre ses ex- trémités et correspondant à l'endroit auquel la transforma- tion, s'effectuant dans les chambres de réaction, passe du stade endothermique au stade thermiquement neutre ou légère- ment exothermique. 

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   Le chauffage du four est réglé de façon à fournir la chaleur exigée pour le premier stade endothermique de la transformation,et la température et la quantité de gaz re- froidissants sont réglées de façon à réduire la température, dans la zone suivante du four, à celle exigée pour le second stade de la transformation et à maintenir cette température dans la zone suivante du four. Tous les gaz introduits quittent le four par le carneau disposé à l'extrémité de sortie. 



   Les gaz refroidissants peuvent comprendre une por- tion des gaz de carneau qui ont quitté le four et ont été refroidis, ainsi qu'on le jugera généralement nécessaire, en assurant une opération de chauffage complémentaire qui peut, par exemple, consister en, ou comprendre la vaporisa-   @   tion ou le pré-chauffage du flyide alimentant les chambres de réaction. 



   L'appareillage, en conformité avec l'invention, pour la réalisation de transformations d'hydrocarbures du type considéré, comporte un four traversé par une ou plu- sieurs chambres de réaction, des dispositifs de chauffage à l'extrémité d'entrée du four fournissant des gaz chauds qui traversent le four, une sortie pour les gaz à l'autre ex- trémité ou extrémité de sortie du four et des dispositifs pour l'introduction d'une couche de gaz dans le four entre ses deux extrémités. 



   Les- dispositifs pour l'introduction d'une couche de gaz dans le four peuvent comporter un conduit entourant le four et pourvu de tuyères pénétrant dans le four. Des dis- positifs peuvent aussi être prévus pour la recirculation, dans ce conduit, d'une partie des gaz de carneau quittant le four. On jugera généralement nécessaire de refroidir les gaz avant recirculation dans le four et la chose sera de pré- 

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 férence réalisée par le passage de ces gaz sur des préchauf- feurs ou des vaporiseurs de la charge, disposés dans une cham- bre contigüe au four. Un refroidissement complémentaire, si nécessaire, peut être réalisé par le passage des gaz sur une chaudière à chaleurs perdues. 



   Les- chambres de réaction utilisées, dans la réali- sation de l'invention, comportent une portion initiale d'un rapport surface/volume relativement élevé conçue pour la réalisation du stade de réaction endothermique et une por- tion suivante d'un rapport surface/volume relativement faible conçue pour la réalisation du stade de réaction thermique- ment neutre ou exothermique, comme décrit dans le brevet britannique N  575,383, Ainsi, par exemple, en appliquant l'invention à la transformation de fractions de pétrole en gez renfermant des oléfines et en hydrocarbures   aromatiques,la   chambre de réaction peut consister en un tube de 3 pauces de diamètre s'élargissant en un tube de 10 pouces de diamètre. 



   Une méthode de réalisation de l'invention, appliquée à la transformation d'hydrocarbures, lesquels sont en totalité ou principalement des non aromatiques, de façon   essentielleme .   complète en gaz renfermant des oléfines et des hydrocarbures aromatiques, sera décrite ci-dessous en se référant aux dessins annexés dans lesquels: 
La figure 1 donne une vue perspective d'une cons- truction d'appareillage en conformité avec l'invention. 



   La figure 2 montre une coupe à travers le four de l'appareillage. 



   En se référant aux dessins, l'appareillage comprend un four vertical 10 de section rectangulaire comportant un certain nombre de brûleurs à gaz 11 brûlant dans le four le long de l' axe principal du sommet du four et un carneau de sortie 12 le long de l'axe central de la base du four dans 

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 lequel passent les produits gazeux de combustion sortant par les fentes 13. Un certain nombre de chambres de réaction . tubulaires 14 (dont deux seulement apparaissent dans la fi- gure 1) sont disposées le long de chacune des faces longitu- dinales du four 10.

   Chaque chambre de réaction 14 comprend un tube 15 relativement étroit de 3 pouces de diamètre se prolongeant par un tube relativement large 16 de 10 pou- ces de diamètre, la partie étroite 15 de la chambre de réac- tion étant conçue pour la réalisation du stade de cracking de la transformation lequel est endothermique et la partie la plus large 16 du tube étant conçue pour la réalisation du stade d'aromatisation de la transformation lequel est thermiquement neutre, ou légèrement exothermique. 



   Entourant le four 10 à ce niveau auquel la partie étroite 15 de la chambre de réaction 14 péhètre dans la partie plus large 16, se trouve une conduite 17 pourvue d'une série de tuyères 18, 19 pénétrant dans le four, un certain nombre de tuyères 18 étant disposées le long de la partie supérieure de la conduite 17 et un nombre de tuyère 19 étant disposées le long de la partie inférieure de la conduite 17 et en po- sition alternée par rapport aux tuyères supérieures 18. 



  Une chambre 20,adjacente au four, renferme un certain nombre de serpentins vaporiseurs 21, chacun de ceux-ci est relié au sommet d'une chambre de réaction 14 à une   extrémité,par   une conduite d'alimentation 38 et à une source commune d'hydre carbure liquide, à l'autre extrémité, par une conduite d'ali- mentation 39. Les conduites d'alimentation 38 reliant les vaporiseurs 21 aux chambres de réaction 14 passent dans des canalisations 40 et 41 le long de chaque face du sommet du four 10. Chaque chambre de réaction 14 est pourvue à son extrémité inférieure d'une conduite de sortie 42 alimentant par une vanne 43 un collecteur commun 44. Des dispositifs 45 sont prévus pour le refroidissement des produits quittant 

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 les chambres de réaction 14.

   Le carnaau de sortie 12 sous le fond du four 10 communique avec un conduit 22 lequel est relie à 1a chambre 20, les gaz de carneau passant dans le conduit 22 et par dessus le mur 23 dans la chambre 20. 



  Sous la chambre 20 est disposée une chambre 24 dans laquelle une chaudière à vapeur à basse pression 25 peut être ins- tallée. 



   Des deux cotés des chambres 20 et 24 sont ins tallés une sériede conduits 26,   27,   28, 29 et   30;   le dernier de ceux-ci communique par le conduit 31 avec le ventilateur 32 pour la circulation des gaz par le conduit 33 dans le con- duit 17. Des registres 34, 35 et 36 sont prévus pour   contrô-   ler le débit des gaz du carneau 12, Ce système de conduits, registres et ventilateur est prévu des deux eûtes des cham- bres 20 et   24   bien qu'un système seulement n'apparaisse dans les dessins. 



   Lorsque tous les registres sont fermés les gaz du carneau   12   s'écoulent par le conduit 22 par dessus le mur 23 dans la chambre 20, passant sur les serpentins vaporiseurs 21, par la chambre 24, passant sur la chaudière 25, et, en- suite, par le canal 37 vers la cheminée principale. 



   En ouvrant le registre 35 au degré voulu,   la.   quanti- té désirée des gaz quittant la chambre 24 peut être   entraî-   née par les conduits 29, 30 et 31 vers le ventilateur 32 et amenée par le conduit 33 dans le conduit 17 et distribuée par les tuyères 18 et 19 dans le four.

   En ouvrant le regis- tre 36 au degré voulu, la quantité désirée des gaz quittant la chambre 20 peut éviter par by-pass la chambre 24 et pas- ser directement au ventilateur 32 par les conduits 28,30 et 31, En ouvrant le registre 34 au degré voulu, la quantité désirée des gaz venant du carneau 12 peut éviter par by-pass la chambre 20 et passer au lieu de cela par les conduits   26,   

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 27 dans la chambre 24 et de là, comme déterminé par la posi- tion du registre 35, vers le ventilateur 32 ou le conduit 37 ou les deux. 



   Au moyen du système de conduit et de   registre,décrit   ci-dessus, on réalise un contrôle rigoureux de la quantité et de la température des gaz de refroidissement distribués dans le four par les tuyères 18, 19. 



   Le four peut être chauffé par des brûleurs à huile au lieu des brûleurs au gaz considérés ci-dessus. 



   La conversion en phase vapeur à 650 à   750 C   d'un maphte de pétrole non aromatique ou de kérozène en gaz renfer- mant des oléfines et en hydrocarbures aromatiques est réalisée dans l'appareillage décrit ci-dessus de la   mani-ère   suivante. 



   La charge est amenée d'un réservoir à liquide par les conduites d'alimentation 39 dans les vaporiseurs 20, dans les quels elle est vaporisée et surchauffée et envoyée ensuite par les conduutes d'alimentation 38 dans les chambres de réaction 14, lesquelles peuvent être garnies du catalyseur métallique d'hydrogénation et de déshydrogénation considéré dans le brevet britannique N    552.216   ou avec des corps cons- titués d'un matériau céramique vitreux, réfractaire tel la porcelaine dure comme décrit dans la demande de brevet belge N , 380. 052 déposée le 9 avril 1949. 



   La charge est introduite dans les chambres de réac- tion à une pression d'environ 5, et de préférence entre 1 et 3 atmosphères et avec une vitesse spatiale entre   0,05   et 0,6 et de préférence entre 0,2 et 0,6 litres en liquide de charge par heure, par litre de volume de chambre de réaction. 



   Les produits quittant :les chambres de réaction 14 passent, après refroidissement, par le dispositif   45,   par les conduites de sortie 42 dans le collecteur 44. 



   Le four est chauffé par les brûleurs au gaz 11, dis- posés le long de la partie supérieure, pour donner une tempé- rature d'environ 800 à 900 C au sommet du four, cette tempe- 

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 rature tombant graduellement à environ 750 à 800 C juste au- dessus du niveau de la conduite 17. Les régions supérieures des chambres de réaction sont chauffées principalement par radiation des flammes des gaz. 



   Une couche refroidissante de gaz à une température de de 300 à   400 C   est introduite de la conduite 17 dans le four par les tuyères 18, 19 de façon à réduire la température du four à environ 700 C et cette température est maintenue vers le bas jusqu'au fond du four, les gaz perdus passant par les fentes 13 dans le carneau 12 et de là, ils sont partiellement   @   envoyés à la cheminée et partiellement recirculés par le conduit 17, après avoir traversé l'une ou l'autre ou les.

   deux chambres   20.et   24 
Bien que l'appareillage ait été décrit en s.e référant à des chambres de réaction tubulaires, il peut être utilisé avec d'autres formes de chambres de réaction, par exemple, la première et la seconde partie de chaque chambre de réaction peuvent être constituées de serpentins mais il est essentiel que la première partie soit localisée dans la première région du four du niveau de combustion (allumage) au niveau du con- duit et la seconde partie de la chambre de réaction localisée dans la région suivante du four du niveau du conduit au car- neau de sortie. 



   REVENDICATIONS. 
 EMI8.1 
 



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**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.

Claims (1)

1.- Procédé de réalisation de conversion d'hydrocar- bure du type considéré, caractérisé en ce qu'il comporte le passage de la matière hydrocarbonée de départ sous forme fluide à travers un nombre de chambres de réaction qui tra- versent un four chauffé par un ou plusieurs brûleurs à com- la zone extrême du four bustible fluide brûlant dans/ (ou par des gaz chauds qui y pénètrent) dans laquelle le fluide hydrocarboné est introduit <Desc/Clms Page number 9> dans les chambres de réaction, les.

gaz chauds produits par le ou les brûleurs ou introduits dans le four, traversant le four dans le même sens que le fluide hydrocarboné pour sortir par un carneau à l'autre extrémité ou extrémité de sortie du four, une couche de gaz refroidissante étant introduite dans cette zone du four entre ses extrémités correspondant à la position à laquelle la conversion s'effectuant à l'in- térieur des chambres de réaction passe du stade endothermique au stade essentiellement thermiquement neutre ou exother- mique.

2.- Procédé suivant la revendication 1, dans lequel la couche refroidissante de gaz comprend les- gaz de carneau qui ont quitté le four et ont été refroidis en effectuant une opération complémentaire de chauffage.

3.- Procédé suivent la. revendication 2, dans lequel l'opération de chauffage est le préchauffage ou la vaporisa- tion de l'hydrocarbure envoyé dans la ou les chambres de réaction.

4.- Procédé suivant les revendications 1 à 3, dans lequel chaque chambre de réaction est constituée d'une por- tion initiale ayant un rapport relativement grand de la sur- face au volume conçue pour la réalisation du stade endothermi- que de la réaction et une portion suivante ayant un rapport relativement petit de la surface au volume conçue pour la réalisation du stade thermiquement neutre ou légèrement exo- thermique de la réaction et la couche refroidissante de gaz est introduite à environ cette position à laquelle les por- tions initiales rejoignent les portions suivantes des chambres de réaction.

5.- Procédé suivant la revendication 4, dans lequel la conversion d'hydrocarbure consiste en la conversion d'hydro- <Desc/Clms Page number 10> carbures liquides constitués en totalité ou principalement par des composés non aromatiques en des gaz renfermant des oléfines et en hydrocarbures aromatiques.

6.- Appareillage pour la réalisation de conversions d'hydrocarbure du genre considéré comprenant un four traversé par une ou plusieurs chambres de réaction, des dispositifs de chauffage à l'extrémité d'entrée du four fournissant des gaz chauds qui traversent le four, une sortie pour les gaz à l'autre extrémité du four et des dispositifs pour l'intro- duction d'une couche de gaz dans le four entre ses deux ex- trémités.

7.- Appareillage suivant la revendication 6, carac- térisé en ce que chaque chambre de réaction comprend une portion initiale ayant un rapport relativement grand de la surface au volume et une portion suivante ayant un rapport relative- ment petit de la surface au volume et en ce que le disposi- tif est conçu pour l'introduction d'une couche de gaz dans le four à environ cette position où les portions initiales rejoignent les portions suivantes.

8.- Appareillage suivant la revendication 7, dans lequel les chambres de réaction consistent en des tubes droits 9.- Appareillage suivant les revendications 6 à 8, dans lequel le dispositif pour l'introduction d'une couche de gaz comporte un conduit entourant le four et pourvu de tuyères pénétrant dans le four.

10.- Appareillage suivant la revendication 9, pourvu de dispositifs pour le refroidissement et la recirculation d'une partie des gaz de carneau, du four à nouveau dans celui- ci par les conduits et tuyères.

11.- Appareillage suivant les revendications 6 à 10, dans lequel le four comporte un four vertical de section rec- <Desc/Clms Page number 11> tangulaire ayant un nombre de brûleurs brûlant dans le four le long de l'axe principal du sommet du four et un nom- bre de chambres de réaction disposées le long de chacune des longues faces du four.

12.- Procédé pour la réalisation de conversions d'hydrocarbure du genre considéré, en substance comme décrit ci-dessus.

13.- Appareillage pour la réalisation de conversions d'hydrocarbures du genre considéré, en substance comme décrit ci-dessus et représenté dans les dessins annexés.