Procédé pour préparer, en partant d'hydrocarbures lourds, des hydrocarbures plus légers, et installation pour sa mise en oeuvre. La présente invention se rapporte à un procédé pour préparer en partant d'hydro carbures lourds des hydrocarbures plus lé gers, tels que par exemple la gazoline (es sence) et à une instaJlatian pour la. mise en aeuvre de ce procédé.
Suivant ce procédé, un mélange d'hydro carbures lourds est chauffé à, une tempéra ture -de vaporisation insuffisante pour le va poriser complètement, et indépendamment de l'eau est chauffée jusqu'à, ébullition, les lhy- drocarbures lourds résiduels non vaporisés étant amenés à surnager sur l'eau en ébulli tion de façon â être vaiporisés complètement,
puis le mélange @de toutes les vapeurs for mées d'hydrocarbures et d'eau est soumis à un chauffage additionnel provoquant le crac- lcing.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une installation pour l'exécution de ce procédé.
Fig. 1 en est une vue schématique; Fig. 2 est une vue d'un des condenseurs et des réservoirs y associés représentés à la fig. 1; Fig. 3 est une vue en partie brisée d'un des foyers représentés à la fig. 1;
Fig. 4 est une coupe suivant la ligne 4-4 de la fig. 3, en regardant dans la di rection -des flèches; Fig. 5 est une vue d'une partie des ser pentins réfrigérants représentés à la fig. 1; Fi-. 6 est une vue partie en coupe repré- sentant la liaison entre une paire de tubes em ployés dans le foyer.
1, 2, 3 et 4 -désignent des pompes reliées aux tuyaux 5, 6, 7, 8. Les pompes 1 et 2 et les tuyaux 5 et 6 fournissent l'huile a.ux ser pentins tubulaires 9 et 10 du foyer 11, tan dis que la pompe 3 et 4 et les tuyaux 7 et 8 fournissent l'eau aux serpentins 13 et 14 du- dit foyer (fig. 1). Un tuyau 1.5 part du ser pentin 9 et un tuyau 16 part du serpentin 14, lesdits tuyaux 15 et 16 se rencontrant au point 17.
De la même façon, un tuyau 18 partant du serpentin 10 se relie au point 19 à un tuyau 20 partant du serpentin<B>1,3.</B> Les points 17 et 19 sont reliés par le tuyau 21, de sorte qu'un mélange d'eau et d'huile sous forme de vapeurs partant -du serpentin 14 pour atteindre le point 17, peut être conduit par le tuyau 21 au point 19 et à ce point être réuni à un autre mélange de vapeur d'huile et d'eau, les deux mélanges gazeux avec les va peurs d'huile .développées dans les serpentins 9 et 10 pouvant être conduits au point 19 par un tuyau 22 vers et au travers -d'un serpentin 23, d'un tuyau 24, des serpentins 25, 26, 27 du foyer et sortir par le tuyau 28 vers le ré servoir 29.
Donc la partie non vaporisée de l'huile du serpentin 9 s'écoule par gravité vers et dans le serpentin 14 où elle rencontre de l'eau en ébullition, où elle est vaporisée à une température bien inférieure à celle de son point normal d'ébullition, les vapeurs com binées d'huile et d'eau passant vers l'exté rieur et vers le haut au travers -du tuyau 17 et de là par les tuyaux 21 et 22 dans le ser pentin 23, en même temps que les vapeurs d'hydrocarbures légers du serpentin 9.
De même, l'huile non vaporisée du serpen tin 10 s'écoule par le tuyau 20 et est complè tement vaporisée dans le serpentin 13 et les vapeurs combinées d'huile et d'eau passent ëe là par les tuyaux 20 et 22 dans le serpentin 23 avec les vapeurs d'hydrocarbures légers du serpentin 10.
La quantité d'huile amenée au foyer 11 par chacune des pompes 1 et 2 peut, par un mayen non représenté, être variée à volonté et la quantité d'eau amenée à ce foyer par chacune des pompes 3 et 4 peut de même va rier à volonté. Pour faciliter .ces variations et assurer les justes proportions d'huile et d'eau dans les serpentins :du foyer, les tuy a 4x traversés par l'huile sont pourvus de soupa pes 30 :et les tuyaux traversés par l'eau, de soupapes 31. Pour contrôler la pression et par conséquent la température -des vapeurs mé langées d'huile et d'eau amenées au tuyau 28 et au réservoir 29, on a prévu la soupape 32.
Les vapeurs mélangées d'huile et d'eau du réservoir 29 sont forcées à traverser un tuyau 33 ainsi que les serpentins 34, 3.5, 36, 37, etc., d'un foyer de cracking 38, pour sortir de ce foyer par le tuyau 39 vers les liaisons à sou papes 40, 41, 42 qui conduisent au conden seur 43.
Le condenseur 43 (fig. 2) possède trois serpentins 44, 45, 46 et chacun de ces serpen tins est combiné avec une ou plusieurs pla- ques-chicanes 47. Ces serpentins sont alimen tés d'eau à dies températures différentes par les conduites principales 48, 49 et 50, et l'un de ces serpentins, 44, peut également être ali menté -de vapeur par la conduite 51.A cet effet, le serpentin 44, qui peut être formé d'une série de spires hélicoïdales (fig. 5) est relié à la conduite 48 par la liaison à sou pape 54, et l'eau,
après avoir traversé ce ser pentin, sort par le tuyau de sortie 55. De même façon, une liaison à soupape 56 amine l'eau de la conduite principale 49 au ser pentin 45, d'où elle sort par le tuyau 57, et une liaison à soupape 58 amène l'eau de la conduite principale 50 au serpentin 46, d'où elle sort par le tuyau 59. Les tuyaux de sor tie 55, 57 et 59 débouchent dans un récipient 60 relié à. un conduit 61 qui aboutit à un égout ou à tout autre lieu désiré pour refroi dir l'eau.
E <B>n</B> m.anoeuvrant convenablement les sou papes 62, 63 et 6.4, de l'eau à différentes températures peut être introduite dans lés serpentins, et par conséquent le condenseur 43 comporte des zones de température diffé rente. Ce -dernier résultat est augmenté en prévoyant une liaison :Ù, soupape 65 entre la conduite principale de vapeur 51 et l'eau des serpentins tels que 44, de façon que la vapeur puisse aussi être admise, dans ],le condenseur.
Les vapeurs mélangées d'eau et d'huile ayant traversé les serpentins du foyer. de cracking 38, lesquels sont maintenus à une température de cracking au-dessus de 538 C, on observe qu'une proportion considérable de l'huile ori- ginale a été :
décomposée et se retrouve dans les vapeurs quittant le foyer 38 sous 1-a forme d'essence ou -d'autres hydrocarbures de densité allant en .augmentant. En conséquence, lors que les diverses vapeurs d'huile soumises au cracking et admises aven les vapeurs de l'huile originale et d'eau passent dans le con- denseur 43, le surveillant peut, en réglant la température -de l'un ou de l'autre serpen tin, soumettre les mélanges de vapeur à la température exacte nécessaire pour en faire condenser toute fraction désirée.
Ce conden- seur ainsi que les condenseurs successifs sont isolés thermiquement en 150 (fi.g. 2). La fraction d'huile condensée avec l'huile non soumise au cracking qui .pourrait être en- trainée, est reçue dans le fond -du condenseur 43, d'où elle passe par le tuyau 67, dans le réservoir 68, et forme un joint étanche aux gaz, empêchant les vapeurs non condensées de quitter le système, si ce n'est par le tuyau d'échappement supérieur 69.
Ce tuyau 69 est relié aux trois points ou liaisons 70, 71 et 72 à un condenseur 73, lequel est la réplique du condenseur 43, et dont les serpentins 74, 75, 76 sont .alimentés respectivement par les liai sons à soupape 77, 78 et 79. Les parties con densées passent du fond de ce second conden- seur 73 par le tube 80 dans le réservoir 81, tandis que les vapeurs non condensées sortent par le tuyau supérieur 82 vers un troisième condenseur semblable 83 et ainsi de suite, cinq ou six, ou plus de condenseurs étant uti lisés suivant le but poursuivi.
Du fond du dernier condenseur, la par tie condensée passe par le tube 85 dans le ré servoir 86, et les vapeurs non condensées sor tent par lie tuyau -supérieur 87 vers les fonds -de Scrubbers 88 et 89. Ce tube 87 est relié au col de cygne courbé 90 qui conduit dans le fond du scrubber 88, et au col de cygne 91 qui conduit dans le scrubber 89. Le tube 92 reïie le sommet du scrubber 88 au fond du scrubber 89.
Un tube 920 aboutit ,au sommet du scrubber 88 et un tube 9'30 au sommet du scrubber 89; ces deux tubes sont alimentés par le tube 94 en huile susceptible d'absorber ou dissoudre l'essence contenue dans les gaz de ces scrubbers 88 et 89.
Du fond -du scrubber 88 part un tube 95 et du fond -du scrubber 89 un tube 96, lesquels tubes 95 @et 96 sont reliés en 97 au tube 98 qui aboutit dans le réservoir 99, duquel part le tuyau 100 relié au serpentin condenseur 101. Ce serpentin 101 est relié au réservoir condenseur 102, duquel partent les tubes 103 et 104. Les sommets des scrubbers 88 et 89 sont pourvus de tuyaux 105 et 106 reliés au tuyau commun de sortie<B>107</B> (fig. 1).
De même les sommets,des réservoirs 68, 8.1 et 8,6 possèdent des liaisons à soupape 108 reliées au tuyau @de sortie commun 109. Les parties d'huile provenant des réservoirs 68, 81 et 86, respectivement par les tuyaux 110, 111 et 112 sont amenées à des réservoirs non repré sentés.
Le fanetionnement et le principe opéra toire sont les suivants: On a trouvé que quand on veut produire de l'essence et des hydrocarbures similaires relativement légers, la .chaleur latente totale de l'huile doit être grosso-modo ou exacte ment égale à la chaleur latente totale de l'eau alimentée avec l'huile, -de sorte que, si on veut produire @de l'essence, on emploira générale ment en poids à peu près 7 à 10 fois autant d'huile que d'eau, tandis que si l'on produit ,des huiles de lubrification, on emploiera en poids de 1 -à 7 fois autant d'huile que d'eau.
En di"autres termes, :si la chaleur latente de l'huile employée est à peu près 100 unités thermiques par livre et la chaleur latente,de l'eau, 970 unités thermiques par livre, et si l'on veut produire -de l'essence, l'opération de cracking dans le foyer 3,8 .sera faite de pré férence à une température d'environ 588'. C et on emploira environ 9, 7 livres d'huile pour une livre d'eau, ou grosso-modo, l'on peut dire que la proportion d'huile par rap port à l'eau sera dans ce cas de 9 ou 10 pour 1.
D'un autre côté, il a été découvert<B>à</B> la suite d'essais sur grande échelle, ou environ 900.000 litres de diverses huiles sont em ployés, que si la chaleur latente de l'eau. em ployée est supérieure à celle de l'huile em ployée, des huiles de lubrification et autres hydrocarbures plus lourds que l'essence sont produits au dépens,cle l'essence.
En d'autres mots, si les volumes,de vapeur d'huile et -de vapeur d'eau présents dans la chambre de cracking restent à peu près égaux à ceux qui correspondent en fait à la proportion indiquée de 9 ou 10 pour 1 (en ponds), on produira principalement de l'essence, du naphte et au tres hydrocarbures légers similaires, tandis que si on laisse accumuler la vapeur d'eau dans la chambre de cracking, de façon que cette vapeur excède les volumes mentionnés ci-dessus pour les mélanges de vapeur d'huile et d'eau, pour le cas où on n'a employé que 1 à 7 parties en poids d'huile pour une par tie d'eau,
les quantités produites de ces hy drocarbures légers .diminueront et on pro- Uuira plus d'huile de lubrification.
Le point important à faire ressortir est le suivant: Les essais à grandes échelles ci-dessus mentionnés -ont démontré que si l'an observe les chaleurs latentes des ,diverses huiles à employer et que l'on maintient les propoT- tions -de poids d'huile par rarpport à l'eau, on sera en mesure de proportionner la quan tité @de vapeur -d'eau dans la chambre de cracking, pour chaque cas, de telle façon que l'on puisse obtenir avec certitude et effica cement une grande variété de produits.
Pour donner un exemple spécifique, on peut mentionner la fabrication de gazoline (essence) en partant du gazoil du type bien connu Bowling Green à. 34', lequel est de la classe des huiles paraffine-asphaltiques. Dans ce cas, la chaleur latente de l'huile peut être considérée comme 100 unités par livre. Au cours -des expériences, -on a pris cette huile, on a noté sa chaleur latente et on l'a chauffée jusque 175 C dans le serpentin 9 -du foyer 10, en lui permettant -de s'écouler continuellement en contact avec une quantité d'eau dans le serpentin 13.
En d'autres ter mes, on a pris environ 9,7 livres de cette huile par livre d'eau, ce qui donne une pro portion d'huile par rapport à l'eau d'environ 9 ou 1.0 pour 1.
On a de plus observé que les températu res étaient telles, -que toute huile présente était vaporisée à des points bien en dessous de ceux nécessaires pour carboniser l'huile et que, par conséquent, -dans ce procédé, peu ou pas @de carbone n'était produit dans le foyer de vaporisation.
Les vapeurs d'huile et d'eau proportion nées comme indiqué dans le cas de l'huil;@ Bowling Green étaient forcées de traverser le foyer -de cracking 38 à une température d'environ 535 C et on obtenait aisément de 20 à 22 % de gazoline au premier passage au travers du système. On a de plus trouvé qu'en faisant repasser plusieurs fois le résidu au travers de la chambre de cracking 38 de la façon ,décrite, il était parfaitement possible d'obtenir de 50 à 60 % de gazoline.
La même huile Bowling Green a été de plus sou mise à -des essais sur large échelle pour la production de diverses espèces d'huile -de lu brification, et on a, obtenu les résultats sui vants Quand on employait un poids d'huile seu lement égal au double du poids d'eau, on ob tenait seulement environ 2 % de gazoline et de 18 à 20 % d'huile :de lubrification connue dans le commerce comme huile "100 stock". Quand on employait une proportion d'huile par rapport à l'eau de 4 à 1, on obtenait 9 % de gazoline et environ 10 à 12 % de lu brification.
Dans une autre expérience, on a employé une proportion -de 5, 7 à. 1 et on a obtenu 12,9 % de gazoline et un plus petit pourcentage de lubrifiants. I1 est intéressant d'attirer l'attention sur certains essais, dans lesquels on a employé en poids, 7 parties d'huile pour 1 partie d'eau avec une tempé rature de 480 à 535 C dans le foyer de cracking pour obtenir 19 % de -gazoline et un faible pourcentage d'huile de lubrification, ceci montrant qu'un excès d'unités -de cha leur latente dans la vapeur d'eau retarde (diminue) la production des hydrocarbures légers.
Les mêmes résultats ont été trouvés pour un grand nombre d'autres huiles telles que, par exemple, le gazoil Be. lyIexican à 21 , lequel a une chaleur latente quelque peu plus élevée -que celle du Bowling Green ci- dessus mentionnée.
En exécutant exactement les mêmes expériences avec cette huile 'i#Iexi- can, il a été prouvé que, pour des proportions -de 4,5 parties d'huile en poids pour une par- tic d'eau, on obtient environ 30 % de gazo line, c'est-à-dire que la chaleur latente de cette huile étant environ 200 unités par livre, il ne fallait pour la production de gazoline qu'environ la moitié de la quantité d'huile requise dans le cas du Bowling Green.
Pour du ga;zoil de Pensylvanie à 36 , lequel a une chaleur latente de 100 unités par livre, on a eu, avec .les mêmes proportions, en subs tance le même résultat que pour le Bowling Green. Pour du ga.zoil KErosen.e à 48 , on n'a pu évidemment obtenir du lubrifiant, mais en employant une proportion d'huile par rapport à l'eau d'environ 10 ou 12 pour 1, on a obtenu. au premier passage de 30 à 40 % de gazoline.