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La présente invention est relative à un procède amélioré de traitement de mélanges contenant des hydrocarbures, avec des milieux aqueux.
Dans le traitement de mélanges contenant des hydrocarbu-' res avec des solutions aqueuses contenant des bases alcalines, on a rencontré des difficultés dans la réalisation subséquente de la séparation de la phase hydrocarbonée et de la phase aquense
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du fait de l'entraînement (en dispersion) d'une petite pr-opor- 'tion de solution de traitement dans les hydrocarbures récupérés.
La solution de traitement entraînée peut, jusqu'à un degré impor- tant, être enlevée des hydrocarbures par l'utilisation d'agents phases de coalescence et/ou par des/subsquentes de lavage à l'eau. méan- moins, l'équipement nécessaire à l'enlèvement de la solution entraînée est coûteux .à installer et,en fonctionnement, il y a une perte non récupérable de solution de traitement, accompagnée d'une utilisation inutile des installations.
Dans l'application des procédés de traitement, tels que décrits ci-avant, au raffinage de fractions de distillat de pé- trole, le rapport de la solution de traitement à la fraction de distillat sous des conditions de traitement habituelles se trou- ve dans la gamme de 1/20 à 1/1. Dans la technique antérieure, a on/fait mention de la possibilité d'utiliser des rapports plus élevés , mais cette. possibilité était relative à des opérations de mise en contact à étage unique.
On a maintenant trouvé qu 'à des rapports de contact très élevés de la solution de traitement à la charge d'alimentation contenant des hydrocarbures, c'est-à-dire, de l'ordre de 3/1 à-
4/1, il y a un changement fondamental de l'état physique du mé- lange, et qu'en utilisant cet effet sous les conditions opéra- toires décrites ci-après, on peut réaliser une réduction impor- tante de coût global de l'installation et du fonctionnement de l'opération de traitement. C'est ainsi qu'on a trouvé que, lors- qu'on utilise des rapports, solution de traitement/charge d'ali- mentation, de l'ordre de 1/50, la charge d'alimentation forme la phase liquide continue, et la solution de traitement forme la phase liquide discontinue, c'est-à-dire, dispersée.
Cependant, lorsqu'on utilise des rapports, solution de traitement/charge d'alimentation, de l'ordre de 4/1, la solution de traitement forme la phase continue, et la charge d'alimentation forme la phase dis- continue. Sous Ces dernières conditions, la charge d'alimentation traitée est séparable avec un entraînement fort réduit de solution
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d'entraînement, il y aura cependant, dans certains cas, un entrai- nement important de charge d'alimentation dans la solution de traitement récupérée.
Un but de la présente invention est de procurer un pro- cédé intéressant du point de vue économique pour le traitement de mélanges contenant des hydrocarbures, avec des milieux aqueux.,
Suivant la présente invention, ce but est atteint par un procédé qui,comprend la mise en contact d'une charge d'alimen- tation contenant des hydrocarbures avec un milieu aqueux en au moins deux étages de contact distincts, dans lesquels l'étage fi- nal de contact fonctionne sous des' conditions telles que le mi- lieu de traitement constitue une phase liquide continue et la charge d'alimentation constitue une phase liquide discontinue dispersée dans ce milieu de traitement, et dans lesquels au moins \ un étage précédant de contact fonctionne sous des conditions telle que la charge d'alimentation constitue une phase liquide continue ,
et le milieu de traitement constitue une phase liquide disconti- nue dispersée dans c-ette charge d'alimentation, les phases étant, après chaque étage de contact, dispersées par décantation, la charge d'alimentation avançant progressivement vers chaque étage successif et le milieu de traitement étant introduit à l'étage final, envoyé à travers les-étages précédents et récupéré de l'é- tage initial.
Dans une forme simple d'application de l'invention, on met en oeuvre un procédé de contact-à deux.étages,' le premier étage étant alimenté avec une charge d'alimentation fraîche et le milieu de traitement récupéré du second étage, et, le second étage étant alimenté avec une charge d'alimentation traitée une fois et le milieu de traitement frais. Dans le premier étage, on emploie un rapport relativement bas du milieu de traitement à la charge d'alimentation, grâce auquel il se forme une dispersion du milieu de traitement dans la charge d'alimentation. Dans le second étage, on emploie un rapport relativement élevé du milieu de
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traitement à la charge d'alimentation, grâce auquel il se forme une dispersion de la charge d'alimentation dans le milieu de traitement.
Si on le désire, la forme de réalisation précédente peut être modifiée par le fonctionnement de deux ou plusieurs étages à des rapports bas du milieu de traitement à la charge d'alimenta- tionavant 1-'étage final.
Des charges d'alimentation préférées pour le procédé de la présente invention sont des fractions de distillat d'huile minérale, telles que des fractions de distillat de pétrole, de coaltar et d'huile de schiste. Le procédé convient pour le trai- tement de fractions ayant des points d'ébullition initiaux (cor- rigés à la pression atmosphérique) aussi bas que -47 F (hydrocar- bures 03)ou aussi élevés que 750 F (composants de gasoil). Des fractions convenables sont en conséquence des fractions d'essence, de naphte, de kérosène, de White-spirit, de carburant diesel et de gasoil.
Le procédé peut être mis en oeuvre aux températures am- biantes ou, si on le désire, à des températures plus élevées ou plus basses. Bien que les pressions atmosphériques conviennent nor- malement, on peut utiliser, si on le désire, des pressions infé- rieures ou supérieures à la.pression atmosphérique.
Le procédé de l'invention convient pour le fonctionnement d'une installation de lavage à l'eau. Dans ce cas, le milieu de traitement employé est habituellement de l'eau exempte de réactif d'addition. Le procédé convient cependant très bien à un lavage aux alcalis, le milieu de traitement étant, dans ce cas, une so- lution d'une base alcaline ou alcalino-terreuse dans de l'eau.
Des bases convenables sont les hydrates de sodium, de potassium - et de calcium, et des carbonates de sodium et de potassium.
C'est ainsi qu'on peut employer une solution aqueuse d'alcali/caustique pour l'enlèvement d'acides et/ou de phénols et/ou de composés contenant du soufre, à partir de fractions
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d'huile minérale.
L'invention n'est pas limitée à l'utilisation d'un mi- lieu aqueux consistant en eau ou de solutions d'une base alcaline seule ; le procédé est de valeur spéciale lorsqu'il s'agit de la mise en oeuvre d'un.procédé utilisant un promoteur de solubilité, dans lequel la solution de traitement consiste en un alcali caus- tique avec un agent favorisant la solubilité des substances ex- tractibles dans la phase aqueuse. Des agents convenant à cet effet sont bien connus en pratique et sont constitués par l'al- cool méthylique, l'isobutyrate de potassium et des phénolates et thiophénolates de métal alcalin, ces phénolates et thiophé- nolates étant ajoutés à la charge d'alimentation ou dérivant de cette charge.
Comme il est bien connu en pratique, la solution de traitement peut comprendre des catalyseurs pour aider à la régéné- ration de la solution épuisée, tels que des tanins ou des agents oxydants tels que des hypochlorites de métaux alcalins, des ferri- cyanures et du crésylate de cuivre.
Le procédé de l'invention convient spécialement pour le lavage caustique des carburants diesel de distillation et pour le traitement d'essence par.-un promoteur de solubilité.
: Les étages de contact peuvent fonctionner avec l'appli- cation de dispositifs de mélange connus. C'est ainsi qu'on peut employer des récipients pourvus d'une agitation par palette ou hélice, ou bien le mélange peut être réalisé en circuit fermé en utilisant des pompes de circulation et des mélangeurs à orifi- ce ou à vanne.
Le rapport en volumes de la charge d'alimentation au milieu aqueux dans l'étage final.est.de préférence, de l'ordre de 1/2 à 1/10. Le rapport en volumes de la charge d'alimentation au milieu aqueux dans au moins un étage, et de préférence dans tous 'les étages précédant l'étage final est, de préférence, de l'ordre de 100/1 à 4/1.
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L'invention est illustrée mais non limitée par le dessin annexé qui représente schématiquement une installation pour le lavage d'un mélange contenant des hydrocarbures, avec une solution d'alcali caustique. L'appareil et le procédé décrits ci-après conviennent spécialement au traitement d'un carburant diesel de distillation, soit obtenu par distillation directe, soit craqué catalytiquement ou thermiquement, ou de mélanges de tels carbu- rants, bouillant dans la gamme de 200 à 350 C. La solution caus- tique contiendra, en général, 20 à 50% en poids par volume d'au- drate de sodium ou de potassium.
Le but du traitement est d'extraire des corps acides et d'améliorer ainsi la qualité du carburant, celui-ci pouvant être, grâce à cela,emmagasiné pendant de longues périodes sans dégât du point de vue couleur ou gomme. Le carburant ainsi traité ress moderne - fera clair et est facilement utilisé dans les systèmes / à carbu- rants des moteurs diesel, sans obstruction des types de filtres habituellement associés à ces moteurs. Parmi les corps acides enlevés, on a les alkyl ou aryl mercaptans et des corps phéno- liques. Le traitement est, de préférence, mis en oeuvre dans un système fermé en l'absdence d'air.
La solution d'alcali caustique peut être régénérée par un moyen convenable quelconque et réutili* sée, ou bien/comme dans l'exemple, de l'alcali caustique frais peut être envoyé à travers le système une fois seulement et reje- té avec les impuretés acides.
En se référant au dessin, ie courant de charge d'alimen- tation pénètre dans le système directement en provenance d'une pompe de débit 1 d'une unité de distillation, par la conduite 2 sous une pression suffisamment élevée pour entraîner le courant hydrocarboné dans l'installation. En un point de la conduite 2, l'huile diesel rencontre un courant d'une solution de soude caus- tique, alimentée par une pompe 3 et une conduite 4 et venant d'un réservoir $.,La vanne de réglage pneumatique 5 est agencée pour régler le volume de la solution de soude.caustique, automatiqueme
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à une valeur comprise entre 1 et 3% du volume du courant d'auile diesel de la conduite 2.
Le mélange passe ensuite à travers la 6 vanne de mélange/commandée pneumatiquement, qui impose une chute de pression prédéterminée comprise entre 5 et 10 livres par pou- ce carré1pression effective). L'émulsion résultante eau dans huile est maintenue comme telle pendant une période de 5 à 15 secondes dans la série de conduites 7 et pénètre ensuite dans le récipient 8, Dans celui-ci, une séparation partielle se produit; cette séparation est telle que la couche aqueuse est claire lors- qu'elle quitte le récipient par la conduite 9, mais que la cou- che huileuse contient encore de fines goutelettes dispersées de phase aqueuse, qui, laissées à elles-mêmes, resteraient en sus- pension peut-être pendant plusieurs semaines. La couche aqueuse claire circule par la conduite 9 vers la pompe 3.
Une certaine quantité de couche aqueuse est admise à s'échapper, lorsque la vanne pneumatique 10 s'ouvre du fait d'une élévation du niveau de séparation des couches dans le réservoir 8, qui fait fonction- ner le mécanisme de commande approprié 25. Cette augmentation du volume de la solution de soude caustique dans le réservoir 8 est provoquée par un transfert en provenance du second étage, comme on l'expliquera ci-après.
Le courant hydrocarboné contenant la solution de soude Caustique en dispersion passe du réservoir 8 par une conduite 12 dans un réservoir 18 constituant le second étage de traitement.
Un courant de solution de soude caustique venant du réservoir 18 est introduit dans la conduite 12 par une pompe 13 et la conduite 14. Le rapport en volumes de la charge d'alimentation à la solu- tion de traitement est réglé par une vanne pneumatique 15, et diffère en quantité de celui du premier étage de traitement; le rapport en volumes dans le courant passant par la conduite 12 est de 1/5. La pompe 13 est, par conséquent, relativement grande comparativement aux pompes 1 ou 3. Le mélange résultant dans la conduite 12 pénètre dans la vanne de mélange 18 commandée pneuma- tiquement, qui règle automatiquement la chute de pression à tra-
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vers cette vanne à une valeur comprise entre 5 et 10 livres par .pouce carré de pression effective.
L'émulsion résultante huile dans eau est maintenue comme étoile pendant une'période de 5 à
15 secondes dans la série de nonduits 17 et pénètre ensuite dans le récipient 18 Dans celui-ci, une séparation se produit mais cette fais la couche hydrocarbonée quittant le réservoir par la conduite 21 est exempte de.gouttelettes aqueuses et peut, sans autre traitement, être envoyée à l'emmagasinage ou à la distri- bution. La couche aqueuse quittant le réservoir 18 par la conduis te 19 contiendra des gouttelettes d'huile en suspension, qui rester raient dans cet état pendant de longues périodes de temps.
Cette solution de soude caustique est'transférée au premier étage de traitement par ouverture de la vanne pneumatique 20, sous le con. trôle du mécanisme de commande 26 attaché au réservoir 18 et agissant d'après le niveau de séparation des couches. La solu- tion de soude caustique fraîche,.requise pour le traitement, es fournie par.le réservoir 22 grâce à une pompe 23. La quantité est réglée par la vanne 24 à 0,5% en volumes discourant d'huile 'diesel de la conduite 2.
Il est nécessaire que les vannes 15 et
20 soient conçues pour que la pression sur les côtés amot excède celle sur le côté d'aspiration de la pompe 3 ; cela assuré que la quantité de solution de soude caustique passant de l'étage 2 à l'étage 1 soit suffisante pour maintenir le niveau de séparation des couches dans le' réservoir 18 à une hauteur convenable qui peut correspondre à environ un tiers de couche aqueuse. Cela assurera que la couche d'huile disposé d'un tempe raisonnable pour s'éclaircir. Dans le premier étage de traitement, le niveau de séparation des couches est prévu élevé, par exemple, pour avoir deux tiers de couche aqueuse.
Cela assure que la couche aqueuse dispose d'un temps raisonable pour se séparer des gouttelettes d'huile . Les extrémités des conduites de contact 7 est 17, à l'intérieur des réservoirs 8 et 18 devraient être agencées de ma* nière à troubler les couches claires aussi peu que possible,.
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c'est-à-dire, que l'extrémité de la conduite 7 devrait se trouva juste au-dessus de la surface de séparation des couches, et que. l'extrémité de la conduite 17 devrait se trouver juste en dessous de la surface de séparation.
REVENDICATIONS
1. Un procédé pour le traitement de mélange contenant des hydrocarbures, avec des milieux aqueux, qui comprend la mise en contact d'une charge d'alimentation contenant des hydrocarbu- res avec un milieu aqueux en au moins deux étages de contact dis- tincts, dans lesquels l'étage final de contact fonctionne sous des conditions telles que.le milieu de traitement constitue une phase liquide continue et la charge d'alimentation constitue une phase liquide discontinue dispersée dans ce milieu de traitement, et dans lesquels au moins un étage précédent de contact fonc- tionne sous des conditions telles que la charge d'alimentation constitue une phase liquide continue et le milieu de traitement constitue une phase liquide' discontinue dispersée dans cette char.. ge d'alimentation, les phases étant, après chaque étage de contact,
dispersées par décantation, la charge d'alimentation avançant pro- gressivement vers chaque étage successif et le milieu de traite- ment étant introduit à l'étage final,' envoyé à travers les étage, précédents et récupéré de l'étage initial.