FR2462469A1 - Recovering premium oil from slurry produced by hydrogenation of coal - by countercurrent contact with a non-polar solvent in a column - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un procédé pour séparer une boue comprenant des solides finement divisés, des liquides polaires et une huile de qualité supérieure, cette boue étant produite par hydrogénation à température élevée d'un combustible hydrocarboné solide, de façon à obtenir, par cette séparation, une première fraction comprenant l'huile supérieure et une seconde fraction comprenant les solides finement divises et les liquides polaires. The present invention relates to a method for separating a slurry comprising finely divided solids, polar liquids and a high quality oil, this sludge being produced by high temperature hydrogenation of a solid hydrocarbon fuel, so as to obtain, by this separation a first fraction comprising the upper oil and a second fraction comprising finely divided solids and polar liquids.
L'hydrogénation à température élevée des combustibles hydrocarbonés solides, telle que mise en oeuvre dans le procédé de liquifaction du charbon, a pour effet de produire une boue constituant une charge d'alimentation et comprenant non seulement une huile liquide de qualité supérieure, mais galement divers solides, par exemple des cendres, du soufre inorganique et d'autres liquides, par exemple des liquides polaires. The high temperature hydrogenation of solid hydrocarbon fuels, as used in the coal liquefaction process, has the effect of producing a feedstock slurry and comprising not only a high quality liquid oil, but also various solids, for example ashes, inorganic sulfur and other liquids, for example polar liquids.
La séparation de ces substances en particulier des solides finement divisés, et de l'huile supérieure,ou l'élimination desdites substances, constitue un problème majeur, qui a fait l'objet de nombreuses recherches.The separation of these substances, particularly finely divided solids, and the higher oil, or the removal of said substances, is a major problem which has been the subject of much research.
Dans le brevet britannique NO 312.657, on décrit un appareil et un procédé pour la séparation, à partir de résidus solides, d'huiles obtenues dans l'hydrogénation destructive de variétés de charbons, goudrons, huiles minérales et analogues. British Pat. No. 312,657 discloses an apparatus and a process for separating, from solid residues, oils obtained in the destructive hydrogenation of varieties of coals, tars, mineral oils and the like.
L'appareil comprend une colonne verticale pourvue d'un récipient de clarification fixé au sommet de ladite colonne, ainsi qu'une vis sans fin fixée au bas de celle-ci. Le procédé c3m- prend l'introduction d'une boue de résidus solides ct d'huiles dans la colonne, au sommet de celle-ci ou à son voisinage, et l'introduction d'un solvant, typiquement du benzène, dans ladite colonne par le fond de celle-ci ou à son voisinage, de façon qu'en remontant dans la colonne, le solvant extrait les huiles à partir de la boue descendante en s'écoulant dans ladite colonne. Les résidus solides sont éliminés sous la forme d'une poudre à partir du fond de la colonne par la vis sans fin, tandis que les huiles sont éliminées au sommet de la colonne sous forme d'un écoulement de tête à partir du récipient dc clarification. The apparatus comprises a vertical column provided with a clarification vessel attached to the top of said column, and a worm attached to the bottom thereof. The process involves introducing a slurry of solid residues and oils into, at or near the column, and introducing a solvent, typically benzene, into said column. by the bottom thereof or in its vicinity, so that going up in the column, the solvent extracts the oils from the sludge flowing in said column. The solid residues are removed in the form of a powder from the bottom of the column by the worm, while the oils are removed at the top of the column as a head flow from the clarification vessel. .
Les brevets des Etats-Unis d'Amérique NO 3 6t)7 716 et NO 3 607 717, au nom de Kerr-McGee, décrivent un procédé de décantation par gravité comprenant l'élimination à partir d'un produit de liquéfaction du charbon, de solides finement divisés, en utilisant un solvant chauffé à une température super-critique. U.S. Patent Nos. 3,611,716 and 3,607,717, in the name of Kerr-McGee, disclose a gravity settling process comprising removal from a coal liquefaction product, finely divided solids, using a solvent heated to a supercritical temperature.
Ce procédé diffère des autres par le fait que les solides se déposent dans un gaz en phase dense (le solvant se trouvant dans des conditions super-critiques). Les solides finement divisés sont contenus dans le résidu d'extraction.This method differs from the others in that the solids settle in a dense phase gas (the solvent being in super-critical conditions). The finely divided solids are contained in the extraction residue.
Conformément à la présente invention, on propose maintenant un procédé perfectionné pour séparer une charge de boue produite par hydrogénation à température élevée d'un combustible hydrocarboné solide et comprenant des solides finement divisés, des liquides polaires et une huile liquide de qualité supérieure, en une première fraction comprenant ladite huile liquide supérieure et une seconde fraction comprenant lesdits solides finement divisés et lesdits liquides polaires, caractérisé par le fait que t (a) on mélange la charge de boue avec un solvant liquide non polaire qui est constitué par un hydrocarbure aliphatique ou alicyclique en C5 - Cg ou une fraction naphténique ou paraffinique d'un produit de liquéfaction du charbon contenant moins de 10 Z en poids de composés aromatiques, le mélange étant réalisé dans une colonne verticale comprenant une zone de clarification, une zone de contact et unezone collectrice, les zones de clarification et de contact fonctionnant à une température comprise entre 1000C et 2500C et sous une pression suffisante pour maintenir laboure et le solvant à l'état liquide, mais inférieure à 31,7 bars, la boue étant introduite dans la colonne au sommet de la zone de contact ou à son voisinage, tandis que le solvant est introduit dans la colonne par le bas de la zone de contact ou à son voisinage, le solvant et la boue étant mélangés dans un rapport en poids d'au moins 0,5/1 et mis en contact de façon que le solvant (1) traverse la colonne par remontée pendant que la boue traverse la colonne par descente (2) se trouve en contact intime avec la boue à mesure que le solvant et la boue traversent simultanément la colonne ; et (3) effectue une extraction de l'huile liquide supérieure à partir de la boue à mesure que le solvant et la boue traversent simultanément la colonne; (b) on récupère la première fraction à partir de la zone de clariSiátion de la colonne sous forme de trop-plein ou écoulement de tette; et (c) on P4úpère la seconds fraction à partir de la zone collectrice de la colonne sous la forme d'un écoulement de base constitué d'une boue visqueuse. In accordance with the present invention, there is now provided an improved process for separating a sludge feedstock produced by high temperature hydrogenation of a solid hydrocarbon fuel and comprising finely divided solids, polar liquids and a high quality liquid oil, at a higher temperature. first fraction comprising said upper liquid oil and a second fraction comprising said finely divided solids and said polar liquids, characterized in that t (a) mixing the sludge feed with a non-polar liquid solvent which consists of an aliphatic hydrocarbon or C 5 -C 8 alicyclic or a naphthenic or paraffinic fraction of a coal liquefaction product containing less than 10% by weight of aromatic compounds, the mixture being made in a vertical column comprising a clarification zone, a contact zone and a zone collector, areas of clarification and contact f operating at a temperature between 1000C and 2500C and under a pressure sufficient to maintain plowing and solvent in the liquid state, but less than 31.7 bars, the sludge being introduced into the column at the top of the contact zone or its vicinity, while the solvent is introduced into the column from the bottom of the contact zone or in its vicinity, the solvent and the sludge being mixed in a weight ratio of at least 0.5 / 1 and brought into contact so that the solvent (1) passes up the column while the slurry passes through the descent column (2) is in intimate contact with the sludge as the solvent and the slurry pass through the column simultaneously; and (3) extracts the upper liquid oil from the sludge as the solvent and the slurry pass through the column simultaneously; (b) recovering the first fraction from the column clarifying zone as overflow or teat flow; and (c) the second fraction is drawn from the collector zone of the column in the form of a base flow consisting of a viscous sludge.
1e procédé de l'invention ainsi décrit a pour effet de produire un écoulement de tête constitué d'huile supérieure sensiblement exempte de matières solides et un écoulement de base contenant une quantité minimale d'huile supérieure. De plus, ce procédé a pour effet d'éliminer d'autres substances, telles que des molécules polaires de combustibles non converties, riches en hétéro-atomes (0, N, S). The method of the invention thus described has the effect of producing an overhead flow consisting of upper oil substantially free of solids and a base flow containing a minimum amount of higher oil. In addition, this process has the effect of eliminating other substances, such as polar molecules of unconverted fuels, rich in hetero atoms (O, N, S).
La boue utilisée dans le cadre de l'invention est une boue généralement produite par hydrogénation à température élevée d'un combustible hydrocarboné solide quelconque. La boue produite par la liquéfaction du charbon est donnée à titre dtil- lustration. La fraction solide de cette boue comprend des matières solides finement divisées (par exemple des cendres), du soufre inorganique (par exemple, de la pyrrhotite) et des ma- tières solides organiques (par exemple, du charbon n'ayant pas réagi) tandis que la fraction liquide comprend une huile supérieure (par exemple des constituants de boue solubles dans l'he- xane, tels que des hydrocarbures paraffiniques, naphténiques et aromatiques), et des liquides polaires (par exemple, des asphal tènes et des produits insolubles dans le toluène, tous deux définis ci-après). L'expression "finement divisés" utilisée dans le cadre de l'invention s'applique à des particules solides mi nuscules ayant une taille d'environ 0,1 à 20 microns. La teneur en matières solides (en poids) de ladite boue peut varier largement, mais elle dépend, partiellement au moins, de la teneur en liquides polaires. Généralement, la teneur en matières solides, qui peut être effectivement traitée, est d'autant plus grande que la quantité de liquides polaires présents est importante. The sludge used in the context of the invention is a sludge generally produced by high temperature hydrogenation of any solid hydrocarbon fuel. The sludge produced by the liquefaction of coal is given for illustrative purposes. The solid fraction of this sludge comprises finely divided solids (eg ashes), inorganic sulfur (e.g., pyrrhotite) and organic solid materials (e.g. unreacted coal) while that the liquid fraction comprises a higher oil (eg, hydroxide-soluble sludge constituents, such as paraffinic, naphthenic and aromatic hydrocarbons), and polar liquids (eg, asphaltenes and insoluble products); toluene, both defined below). The term "finely divided" used in the context of the invention applies to mid-size solid particles having a size of about 0.1 to 20 microns. The solids content (by weight) of said sludge can vary widely, but depends at least partly on the polar liquid content. Generally, the solids content, which can be effectively treated, is even greater than the amount of polar liquids present is important.
Spécifiquement, une quantité suffisante de liquides polaires doit être insoluble dans le solvant non polaire dans les conditions régnant dans la colonne, de telle sorte que les liquides polaires se combinent en formant une phase liquide continue séparée dans laquelle la quantité de sol ides finement divisés peut être dispersée. Bien que les paramètres quantitatifs puissent effectivement varier avec la boue utilisée comme charge d'ali- mentation, les conditions régnant dans la colonne, le solvant et d'autres facteurs, on peut dire que, d'une façon générale, l'écoulement résultant doit comprendre moins d'environ 65 ffi en poids de matières solides.En conséquence, on préfère utiliser une boue comprenant une teneur en matières solides inférieure à environ 25 Bien poids, en donnant une préférence particulière à une boue comprenant une teneur en matières solides inférieure à environ 20 % en poids.Specifically, a sufficient amount of polar liquids must be insoluble in the non-polar solvent under the conditions prevailing in the column, so that the polar liquids combine to form a separate continuous liquid phase in which the amount of finely divided sol can to be dispersed. Although the quantitative parameters can effectively vary with the sludge used as the feedstock, the conditions prevailing in the column, the solvent and other factors, it can be said that, in general, the resulting flow It is preferred to use a slurry having a solids content of less than about 25 weight percent, with particular preference being given to a slurry having a lower solids content. at about 20% by weight.
Dans un mode de mise en oeuvre spécifique de l'invention, dans lequel l'hexane est le solvant non polaire utilisé, on produit par la liquéfaction d'un charbon bitumineux, une boue, qui convient particulièrement bien. Cette boue peut prendre plusieurs formes : ce peut ebtre,par exemple, la boue telle que produite (teneur en cendres d'environ 3 à 8 % en poids), la boue après l'élimination, par exemple par centrifugation, dune certaine quantité de matières solides (teneur en cendres d'environ 0,5 à 5 % en poids) ou la boue après une technique de concentration des matières solides, par exemple, en tant qu'écoulement en provenance d'un hydrocyclone (teneur en cendres d'environ 1015 % en poids). La teneur en matières solides de chacune de ces formes est inférieure à environ 25 % en poids de la boue. In a specific embodiment of the invention, in which hexane is the non-polar solvent used, it is produced by the liquefaction of a bituminous coal, a sludge, which is particularly suitable. This sludge can take several forms: it can be, for example, the sludge as produced (ash content of about 3 to 8% by weight), the sludge after the elimination, for example by centrifugation, of a certain amount of solids (ash content of about 0.5 to 5% by weight) or sludge after a solids concentration technique, for example, as a stream from a hydrocyclone (ash content of about 1015% by weight). The solids content of each of these forms is less than about 25% by weight of the slurry.
Les considérations de principe à observer dans le choix du solvant sont que le solvant extrait sélectivement l'huile supérieure et que le solvant et l'huile supérieure (extrait) ne présentent pas une nette superposition de leurs intervalles de distillation (car une telle superposition peut entratner une contamination par interaction). Comme les constituants de l'huile le supérieure sont généralement non polaires, on utilise un solvant non polaire. Les solvants sont, de préférence, des hydrocarbures et, tout particulièrement, de préférence des hydrocarbures aliphatiques ou alicycliques en C5 - Cg, tels que pentane, hexane, heptane, octane, 3-méthylpentane, cyclopentane, cyclo- hexane, et analogues.D'autres solvants convenables comprennent certaines fractions naphténiques ou paraffiniques d'un produit de liquéfaction du charbon, tel qu'un mélange en C4 - C5 ou une coupe pétrolière paraffinique, ces fractions contenant moins d'environ 10 ffi en poids de composés aromatiques. The principle considerations to be observed in the choice of the solvent are that the solvent selectively extracts the higher oil and that the solvent and the higher oil (extracted) do not have a clear superposition of their distillation intervals (because such a superposition can result in contamination by interaction). Since the constituents of the upper oil are generally non-polar, a non-polar solvent is used. The solvents are preferably hydrocarbons and most preferably aliphatic or alicyclic C 5 -C 8 hydrocarbons, such as pentane, hexane, heptane, octane, 3-methylpentane, cyclopentane, cyclohexane, and the like. Other suitable solvents include certain naphthenic or paraffinic fractions of a coal liquefaction product, such as a C4-C5 mixture or a paraffinic petroleum fraction, these fractions containing less than about 10% by weight of aromatic compounds.
Les conditions (température et pression) régnant dans la colonne peuvent effectivement varier avec le solvant et la composition de la charge-de boue. Il est nécessaire d'utiliser une température de colonne minimale pour maintenir la charge et la boue résiduaire à l'état liquide. La température de colonne ne peut pas être supérieure à la température critique du solvant. The conditions (temperature and pressure) prevailing in the column can effectively vary with the solvent and the composition of the sludge charge. It is necessary to use a minimum column temperature to maintain the charge and the sludge in the liquid state. The column temperature can not be higher than the critical temperature of the solvent.
I1 faut utiliser une pression minimale suffisante pour éviter la vaporisation du solvant ainsi que de la charge de boue. Des considérations d'ordre pratique, telles que l'appareillage, l'économie et autres facteurs analogues, sont les seules limitations imposées à la pression maximale, qui peut être utilisée. Minimal pressure should be used to avoid solvent vaporization and sludge loading. Practical considerations, such as equipment, economy and other similar factors, are the only limitations imposed on the maximum pressure, which can be used.
Les expressions "température de colonne1,, "température de zone", et les expressions similaires utilisées dans le cadre de l'invention visent la température de la paroi de colonne ou de la partie de la paroi de colonne définissant une zone. La température de la boue, du solvant et des produits de séparation de la boue peuvent atteindre ou non la même température que la paroi de la colonne, suivant le débit de ces matières. Généralement, il y a-une tendance d'autant moindre que le débit est grand, pour que ces matières atteignent la température de la paroi de la colonne. Bien entendu, les matières reçoivent la chaleur de la paroi de la colonne par combustion. The terms "column temperature", "zone temperature", and similar expressions used in the context of the invention refer to the temperature of the column wall or the portion of the column wall defining an area. sludge, solvent and sludge separation products may or may not reach the same temperature as the wall of the column, depending on the flow rate of these materials. large, so that these materials reach the temperature of the wall of the column.Of course, the materials receive heat from the wall of the column by combustion.
Bien que la pression de colonne soit généralement unif or- me sur l'ensemble de la colonne, la température de colonne varie généralement d'une région ou zone de la colonne à une autre. Although the column pressure is generally uniform over the entire column, the column temperature generally varies from one region or zone of the column to another.
Comme la boue résiduaire présente une teneur relativement élevée en matières solides et en substances polaires à poids moléculaire élevé, elle est la plus visqueuse et exige la température la plus grande. Ainsi, on fait fonctionner, de façon typique, la zone dans laquelle cette boue est collectée à une température supérieure d'au moins 200C environ à celle du restant de la colonne.Since the sludge has a relatively high content of solids and high molecular weight polar substances, it is the most viscous and requires the highest temperature. Thus, the zone in which this sludge is collected is typically operated at a temperature at least about 200 ° above that of the remainder of the column.
Bien que les intervalles quantitatifs de température et de pression ne puissent pas être fixés de façon globale, à titre d'illustration et en employant l'hexane comme solvant, on peut citer une température de colonne minimale typique (la zone collectrice de la boue résiduaire mise à part) dtau moins environ 100C et, de préférence, d'environ 1400C. Les pressions correspondantes sont typiquement d'environ 12,7 et 14,1 kg/cm2. Une température maximale typique est d'environ 2250C et, de préférence, d'environ 2000C avec des pressions correspondantes d'environ 31,7 et 23,0 bars.Bien que les températures de la zone collectrice de la boue résiduaire soient respectivement généralement supérieures d'environ 200C, avec des pressions comparables, la zone collectrice de la boue résiduaire a de préférence une température d'au moins environ 1500C et, de façon tout particulièrement préférée, à environ 1800 C. Although the quantitative temperature and pressure ranges can not be set globally, by way of illustration and using hexane as a solvent, a typical minimum column temperature (the sludge collecting zone) can be cited. set apart) of at least about 100C and preferably about 1400C. The corresponding pressures are typically about 12.7 and 14.1 kg / cm 2. A typical maximum temperature is about 2250C and preferably about 2000C with corresponding pressures of about 31.7 and 23.0 bar. Although the temperatures of the sludge collection zone are respectively generally higher than at approximately 200 ° C., with comparable pressures, the collecting zone of the waste sludge preferably has a temperature of at least about 1500 ° C. and very particularly preferably about 1800 ° C.
L'extraction de l'huile supérieure à partir de la boue dépend au moins partiellement du rapport en poids entre le solvant et la boue chargés dans la colonne verticale. Généralement, le rapport solvant/huile utilisé dans la mise en oeuvre de l'invention est d'autant plus grand que la teneur en matières solides de la boue est importante. L'utilisation d'un rapport solvant/huile plus grand laisse subsister, dans ces circonstances, une plus grande quantité de liquides polaires dans la boue, ces liquides polaires favorisant une coalescence des solides et, par suite, améliorant la fluidité de l'écoulement de base.On peut utiliser un rapport en poids minimal d'environ 0,5/1 bien que l'on préfère un rapport d'environ 0;6/1. Les considérations d'ordre pratique, telles que le rendement énergétique, sont les seules limitations imposées au rapport en poids maximal, bien qu'un rapport en poids maximal d'environ 5/1 et, de préférence, d'environ 1/1, soit typique. On préfère particulièrement un rapport en poids d'environ 0,8/1. Généralement, si le rapport en poids est inférieur à 0,5, c'est-g-dire inférieur à 0,5/1, l'asphaltène récupérée présente une viscosité abaissée, qui indique une séparation médiocre à partir du liquide de production.En outre, la détection d'une interface entre la boue résiduaire et les phases solvant-boue devient difficile, l'élimination sélective de la boue résiduaire à partir de la colonne verticale devenant elle-même d'autant plus difficile que cette difficulté de détection staccroSt. Si le rapport en poids est supérieur à environ 1, la capacité de traitement de la charge de boue (volume par unité de temps) se trouve sacrifiée et on'introduit des coûts et des services supplémentaires. Extraction of the upper oil from the slurry is at least partially dependent on the weight ratio of solvent to slurry charged to the vertical column. Generally, the solvent / oil ratio used in the implementation of the invention is even greater than the solids content of the sludge is important. The use of a larger solvent / oil ratio leaves, under these circumstances, a greater quantity of polar liquids remaining in the sludge, these polar liquids favoring the coalescence of the solids and, consequently, improving the fluidity of the flow. A minimum weight ratio of about 0.5: 1 may be used although a ratio of about 0: 6: 1 is preferred. Practical considerations, such as energy efficiency, are the only limitations imposed on the maximum weight ratio, although a maximum weight ratio of about 5: 1, and preferably about 1: 1, be typical. A weight ratio of about 0.8 / 1 is particularly preferred. Generally, if the weight ratio is less than 0.5, i.e., less than 0.5 / 1, the recovered asphaltene has a lowered viscosity, which indicates poor separation from the production liquid. In addition, the detection of an interface between the residual sludge and the solvent-sludge phases becomes difficult, the selective removal of the residual sludge from the vertical column itself becoming all the more difficult as this difficulty of detection. staccroSt. If the weight ratio is greater than about 1, the sludge loading capacity (volume per unit time) is sacrificed and additional costs and services are introduced.
Bien que l'on puis e faire varier à volonté les caractéristiques physiques (taillet et forme de l'enveloppe et du canal) de la colonne verticale utilisée selon l'invention, ladite colonne est typiquement un cylindre creux de forme allongée ou une structure en forme de tuyau ayant un quotient longueur/diamètre (LOD) compris entre environ 40 et 2 et, de préférence, entre environ 20 et 5. la colonne peut être réalisée en toat matériau convenable, mais les matériaux tels que l'acier, connus pour leurs bonnes caractéristiques d'utilisation aux températures et pressions élevées sont préférés. La colonne comprend généralement trois zones : une première zone ou zone de clarification, une seconde zone ou zone de contact et une troisième zone ou zone collectrice. Although it is possible to vary at will the physical characteristics (cut and shape of the envelope and the channel) of the vertical column used according to the invention, said column is typically a hollow cylinder of elongated shape or a structure of pipe form having a length / diameter ratio (LOD) of between about 40 and 2 and preferably between about 20 and 5. the column can be made of any suitable material, but materials such as steel, known for their good use characteristics at high temperatures and pressures are preferred. The column generally comprises three zones: a first zone or clarification zone, a second zone or zone of contact and a third zone or collector zone.
La première zone ou zone de clarification est génbrale- ment la partie supérieure de la colonne, équipée d'une sortie d'extraction pour la fraction huile supérieure - solvant et débute au-dessus d'un orifice d'entrée équipé pour introduire la boue dans la seconde zone ou zone de contact. Cette première zone ou zone de clarification recueille le solvant et l'huile supérieure s'écoulant sulvant un mouvement ascendant à partir de la seconde zone ou zone de contact en vue de leur élimination finale hors de la colonne. La fonction de cette zone de clarification est de constituer une région pour la séparation par gravité de tous solides finement divisés qui peuvent avoir été entraenés à partir de la zone de contact par le solvant et l'huile supérieure.En conséquence, il est désirable que le solvant et l'huile supérieure soient au repos, c'est-à-dire qu'ils ne présentent que peu ou pas de courants de convection, pour favoriser le redépat de tous solides finement divisés dans la zone de contact. Dans les traitements à grandes échelles, des chicanes verticales ou d'autres caractéristiques de construction peuvent autre utiles pour empocher ces courants de convection et la présence résultante de solides finement divisés dans l'écou- lement de taste de la colonne. The first zone or clarification zone is gen- erally the upper part of the column, equipped with an extraction outlet for the upper oil-solvent fraction and starts above an inlet port equipped to introduce the sludge. in the second zone or contact zone. This first zone or clarification zone collects the solvent and the upper oil flowing upwardly from the second zone or contact zone for final disposal from the column. The function of this clarification zone is to provide a region for the gravity separation of any finely divided solids that may have been entrained from the contact zone by the solvent and the higher oil. Accordingly, it is desirable that the solvent and the upper oil are at rest, that is to say that they have little or no convection currents, to promote the re-epalate of any finely divided solids in the contact zone. In large-scale treatments, vertical baffles or other construction features may be useful in pocketing these convection currents and the resulting presence of finely divided solids in the column's taste flow.
La seconde zone àu zone de contact est généralement la partie du milieu, c 'est-à-dire la partie comprise entre la première et la troisième zones de la colonne, et elle est généralement la plus grande partie de la colonne (par rapport à la longueur globale). Dans cette zone, la boue descend le long de la colonne, partiellement en formant un mélange qui remonte le courant, partiellement selon un mode à contre-courant.Bien que la phase huile supérieure/solvant qui remonte le courant -soit pratiquement complètement mélangée dans cette seconde zone (par suite de la différence de densité entre l'huile supérieure et le solvant et en raison des courants de convection), il existe une nette circulatior z contre-courant de la boue résiduaire vers le bas s'opposant au courant ascendant de la phase huile supérieure/solvant. Cette seconde zone est équipée d'un orifice d'entrée ou d'admission de la boue, à son sommet ou au voisinage de celui-ci, et d'un orifice d'entrée ou d'admission de solvant, dans le bas ou au voisinage de celui-ci. L'emploi d'agencements intérieurs dans cette zone peut être utile, en particulier dans des opérations à grande échelle, pour interrompre des courants de convection.Tous ces agencements intérieurs doivent Autre conçus pour dviter l'accumulation d'un résidu asphalténique, de telle façon que leurs surfaces exposées ne soient généralement pas inclinées à plus de 30 degrés par rapport à l'axe vertical de la colonne. The second zone to the contact zone is generally the middle part, that is to say the part between the first and third zones of the column, and it is generally the greater part of the column (relative to the overall length). In this zone, the sludge descends along the column, partially forming a mixture that rises the stream, partially in a counter-current mode. Although the upper oil / solvent phase which rises the stream is substantially completely mixed in. this second zone (due to the difference in density between the upper oil and the solvent and because of the convection currents), there is a clear circulatior z against the flow of the residual sludge downward opposing the updraft the upper oil / solvent phase. This second zone is equipped with an inlet or inlet of the mud, at its top or in the vicinity thereof, and an inlet or solvent inlet, in the bottom or in the vicinity of it. The use of interior arrangements in this area may be useful, particularly in large-scale operations, for interrupting convection currents. All these interior arrangements must be other designed to avoid the accumulation of an asphaltenic residue, such so that their exposed surfaces are generally not inclined more than 30 degrees from the vertical axis of the column.
La troisième zone ou zone collectrice est généralement la partie inférieure de la colonne et présente typiquement un diamètre agrandi par rapport à celui de la première et de la seconde zones. Cette zone recueille la boue résiduaire, c'est-àdire la boue comprenant les solides finement divisés et d'autres matières, qui n'est pas soluble dans le solvant polaire, en vue de son élimination finale hors de la colonne. La paroi de la colonne définissant cette zone est généralement maintenue à une température plus élevée que la paroi définissant la sec on de zone, car la boue résiduaire, qui est recueillie dans la troisième zone, présente une viscosité supérieure à celle de la charge, de l'huile supérieure ou du solvant et exige ainsi une température plus élevée pour conserver son état liquide.Comme on fait généralement fonctionner la troisième zone, de me"'me que la première et la seconde zones, de façon continue, on pense que la différence de température présentée entre la paroi définissant la troisième zone et la paroi définissant la seconde zone n'est pas comparable à la différence de température entre le contenu de la seconde zone et le contenu de la troisième zone. The third zone or collector zone is generally the lower portion of the column and typically has an enlarged diameter relative to that of the first and second zones. This area collects the sludge, i.e. the slurry comprising finely divided solids and other materials, which is not soluble in the polar solvent, for ultimate disposal from the column. The wall of the column defining this zone is generally maintained at a higher temperature than the wall defining the zone dry zone, since the residual sludge, which is collected in the third zone, has a viscosity greater than that of the feed, of the higher oil or solvent and thus requires a higher temperature to maintain its liquid state. As the third zone is generally operated, even as the first and second zones, continuously, it is believed that the temperature difference presented between the wall defining the third zone and the wall defining the second zone is not comparable to the temperature difference between the content of the second zone and the content of the third zone.
Toutefois, on pense que la température plus élevée de la paroi définissant la troisième zone a pour effet d'entraver l'accumulation de la phase résiduaire contenant les matières solides le long de l'intérieur de la paroi, ce qui favorise un déchargement permanent et ininterrompu de la boue résiduaire.However, it is believed that the higher temperature of the wall defining the third zone has the effect of hindering the accumulation of the solids-containing waste phase along the interior of the wall, which promotes permanent unloading and uninterrupted residual sludge.
La troisième zone est également équipée d'une sortie pour la boue résiduaire, sortie qui peut dextre située en tout point convenable de ladite zone, mais qui est, de préférence, située au centre du fond de cette zone. Ceci a pour effet d'éviter que le solvant et l'huile supérieure ne s'échappent en contournant la boue résiduaire. La sortie pour la boue résiduaire peut être équipée de tous moyens classiques destinés à faciliter l'élimination de la boue résiduaire à partir de ladite zone, tels qu'une vanne, une vis sans fin, ou une machine à refouler. The third zone is also equipped with an outlet for the waste sludge, which outlet can be located at any suitable point in said zone, but which is preferably situated in the center of the bottom of this zone. This has the effect of preventing the solvent and the upper oil from escaping by bypassing the waste sludge. The outlet for the sludge may be equipped with any conventional means for facilitating the removal of sludge from said zone, such as a valve, a worm, or a reprocessing machine.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans les descriptions détaillées suivantes de plusieurs formes de réalisation de l'invention, données à titre d'exemples indicatifs mais non limitatifs, et faites en se référant au dessin annexé sur lequel on a utilisé les mêmes repères numériques pour désigner des parties identiques. Other characteristics and advantages of the invention will become apparent in the following detailed descriptions of several embodiments of the invention, given by way of indicative but nonlimiting examples, and with reference to the attached drawing on which it has been used. the same numerical references to designate identical parts.
Sur ce dessin
- la figure I représente un mode de réalisation préféré spécifique d'une colonne verticale
- la figure 2 est un schéma de fonctionnement schématique illustrant la colonne verticale de la figure I en combinaison spécifique avec un appareillage de séparation classique, en amont
- la figure 3 représente un schéma de fonctionnement schématique illustrant une variante de la combinaison représentée dans la figure 2.On this drawing
FIG. 1 represents a specific preferred embodiment of a vertical column
FIG. 2 is a schematic flow diagram illustrating the vertical column of FIG. 1 in specific combination with a conventional separation apparatus, upstream
FIG. 3 represents a schematic functional diagram illustrating a variant of the combination represented in FIG. 2.
Pour simplifier la description, on a omis divers organes de l'appareillage, tels que des soupapes, raccords, condenseurs, pompes et autres. Toutefois, il est entendu que les spécialistes du secteur technique considéré peuvent utiliser, comme ils le désirent, ces accessoires classiques. To simplify the description, various components of the equipment, such as valves, fittings, condensers, pumps and others, have been omitted. However, it is understood that specialists in the technical sector considered can use, as they wish, these conventional accessories.
En se référant tout d'abord à la figure 1, on peut voir une colonne verticale 10 qui comprend une première zone ou zone de clarification 11, une seconde zone ou zone de contact 12 et une troisième zone ou zone collectrice 13. La zone il est équipée d'une sortie 14 pour la phase huile supérieure/solvant et d'une enveloppe chauffante il a. La zone 12 est équipée d'une admission 16 pour la boue, d'une admission 17 pour le solvant et d'une enveloppe chauffante 12 a. La zone 13 est équipée d'une sortie 19 pour la boue résiduaire et d'une enveloppe chauffante 13 a. Referring first to FIG. 1, there can be seen a vertical column 10 which includes a first zone or zone of clarification 11, a second zone or zone of contact 12 and a third zone or zone of collector 13. The zone 11 is equipped with an outlet 14 for the upper oil / solvent phase and a heating jacket it has. Zone 12 is equipped with an inlet 16 for the sludge, an inlet 17 for the solvent and a heating jacket 12a. Zone 13 is equipped with an outlet 19 for the waste sludge and a heating envelope 13a.
Sur la figure 2, la colonne 10 est reliée à un ballon de détente adiabatique 22 par des conduites 21 et 23. Une unité de distillation 26 équipée d'une conduite d'extraction 28 est réunie respectivement au ballon de détente 22 par la conduite 24 et à la colonne 10 par des conduites 27 et 23. Les conduites 27 et 23 sont accouplées l'une à l'autre. Un séparateur 31 est relié à la colonne 10 par la conduite 29. Une conduite 33 émane du séparateur 31, tandis qu'une conduite 32 réunit le séparateur 31 au condenseur 38 qui est, à son tour, réuni à la colonne 10 par les conduites accouplées 39 et 23. In FIG. 2, the column 10 is connected to an adiabatic expansion tank 22 via lines 21 and 23. A distillation unit 26 equipped with an extraction line 28 is connected respectively to the expansion tank 22 via line 24. and at the column 10 by lines 27 and 23. The lines 27 and 23 are coupled to each other. A separator 31 is connected to the column 10 by the pipe 29. A pipe 33 emanates from the separator 31, while a pipe 32 joins the separator 31 to the condenser 38 which is, in turn, joined to the column 10 by the pipes coupled 39 and 23.
Sur la figure 3, une unité de séparation 34 remplace le ballon de détente adiabatique 22 et l'unité de distillation 26 de la figure 2. In FIG. 3, a separation unit 34 replaces the adiabatic expansion flask 22 and the distillation unit 26 of FIG.
L'unité 34 est reliée à la-colonne 10 par des conduites 21 et 23 et est équipée d'une conduite d'extraction 37. La colonne 10 est équipée d'une conduite d'extraction 29.The unit 34 is connected to the column 10 by lines 21 and 23 and is equipped with an extraction line 37. The column 10 is equipped with an extraction line 29.
Ayant ainsi décrit l'appareil et en se référant maintenant à la figure 1, on peut voir que dans la colonne 10, on charge en continu une boue par l'entrée 16, tandis qu'on charge simultanément et en continu un solvant non polaire par l'entrée 17. Ledit solvant traverse par remontée la zone 12, pendant que la boue traverse simultanément ladite zone par descente. Pendant cette traversée simultanée continue, le solvant et la boue se trouvent en contact intime et ledit solvant extrait à partir de ladite boue l'huile supérieure, qui est soluble dans le solvant dans les conditions régnant dans la zone 12, en produisant ainsi une première fraction comprenant le solvant et l'huile supérieure et une seconde fraction (boue résiduaire) comprenant les solides finement divisés et des liquides polaires.Le solvant et l'huile supérieure sont transportés en continu dans la zone Il à partir de laquelle ils sont éliminés par la sortie 14. La boue résiduaire est collectée en continu dans la zone 13 et eliminée à partir de celle-ci par la sortie 19. Having thus described the apparatus and with reference now to FIG. 1, it can be seen that in column 10, a sludge is continuously fed through the inlet 16, while a non-polar solvent is simultaneously and continuously charged. by the inlet 17. Said solvent passes through the zone 12, while the sludge simultaneously passes through said zone by descent. During this continuous simultaneous crossing, the solvent and the sludge are in intimate contact and said solvent extracts from said slurry the upper oil, which is soluble in the solvent under the conditions prevailing in zone 12, thus producing a first fraction comprising the solvent and the upper oil and a second fraction (waste sludge) comprising finely divided solids and polar liquids.The solvent and the higher oil are continuously transported in zone II from which they are removed by the outlet 14. The waste sludge is collected continuously in the zone 13 and removed from it by the outlet 19.
En se référant maintenant à la figure 2, on voit qu'on élimine le mélange solvant/huile supérieure présent dans la zone il de la colonne 10, sous la forme d'un bain sensiblement en repos, en tant qu'écoulement de tête que l'on envoie par la conduite 21 dans le ballon de détente 22, où une certainequantité de solvant est séparée de l'huile supérieure pour être recyclée dans la colonne 10 par la conduite 23. Referring now to FIG. 2, it can be seen that the solvent / higher oil mixture present in zone II of column 10, in the form of a substantially resting bath, is eliminated as head flow. the line 21 is sent to the expansion tank 22, where a quantity of solvent is separated from the upper oil to be recycled to the column 10 via line 23.
On transfère le restant. du mélange solvant/uile supérieure dans l'unité de distillation 26, où l on distille le solvant restant comme produit de tête que l'on recycle dans la colonne 10 par les conduites 27 et 23, tandis qu "on soutire l'huile supérieure en tant qu'écoulement de base par la sortie d'extraction 28.The remainder is transferred. of the solvent / higher mixture in distillation unit 26, where the remaining solvent is distilled off as the overhead product which is recycled to column 10 via lines 27 and 23, while the upper oil is withdrawn. as a basic flow through the extraction outlet 28.
On extrait la boue résiduaire collectée dans la zone 13 de la colonne 10, sous forme d'écoulement que l'on fait passer dans le séparateur 31 par la conduite 29. Le séparateur 31 recueille toute quantité de solvant présente dans le résidu pour la recycler dans la colonne 10 par I'intermédiaire de la conduite 32, du condenseur 38 et des conduites 39 et 23. On soutire la boue résiduaire restante sous forme d'écoulement de base par la conduite 33. The waste sludge collected in zone 13 of column 10 is extracted in the form of a flow which is passed through separator 31 via line 29. Separator 31 collects any quantity of solvent present in the residue for recycling. in column 10 through line 32, condenser 38 and lines 39 and 23. Remaining residual sludge is withdrawn as base flow through line 33.
En se référant maintenant à la figure 3, on peut voir que l'on peut transférer (par la conduite 21) l'écoulement de tête de la colonne 10 dans une unité d'extraction (récupération) du solvant en un seul stade, telle que l'unité de séparation 34. Dans cette dernière, le solvant est séparé de l'huile supérieure pour être recyclé dans la colonne 10 par la conduite 23, tandis que l'extrait est retiré par la conduite 37. Le choix entre l'unité 34 et la combinaison des unités 22 et 26 est régi par les besoins du praticien. Referring now to FIG. 3, it can be seen that the overflow from column 10 can be transferred (via line 21) to a single stage solvent extraction (recovery) unit, such as In the latter, the solvent is separated from the upper oil to be recycled to the column 10 through the pipe 23, while the extract is withdrawn through the pipe 37. The choice between the unit 34 and the combination of units 22 and 26 is governed by the needs of the practitioner.
La boue résiduaire à teneur élevée en matières solides ainsi récupérée est convenable comme matière première de charge pour gazéification. Le rapport hydrogène/carbone dans cette matière est généraleoent égal ou inférieur à celui du charbon utilisé comme charge d'alimentation pour la liquéfaction. Ainsi, si l'on utilise cette matière comme combustible, la dépense en hydrogène est rendue minimale. The high solids sludge thus recovered is suitable as feed raw material for gasification. The hydrogen / carbon ratio in this material is generally equal to or less than that of the coal used as the feedstock for liquefaction. Thus, if this material is used as a fuel, the hydrogen expenditure is rendered minimal.
L'huile supérieure produite selon l'invention est désirable comme huile de recyclage, comme combustible à basse teneur en soufre ou comme matière première pour des produits pétrochimiques. Cette matière est généralement récupérée comme courant de fond à partir d'une unité de distillation du solvant.The higher oil produced according to the invention is desirable as a recycle oil, as a low sulfur fuel or as a raw material for petrochemicals. This material is generally recovered as a bottom stream from a solvent distillation unit.
Le procédé de l'invention est particulièrement bien adapté à la séparation d'une boue produite par hydrogénation du charbon a température élevée, en une première fraction d'huile supérieure et une seconde fraction de matières solides filment diviséeset de liquides polaires. Ladite boue diffère, à plusieurs points de vue importants des matières de type pétrolier. The process of the invention is particularly well suited for the separation of sludge produced by hydrogenation of coal at elevated temperature into a first and a second fraction of divided solids and polar liquids. Said mud differs in several important ways from petroleum type materials.
En premier lieu, les boues de l'invention contiennent typiquement environ 2 à 15 % en poids de cendres et aviron 8 % en poids de matières solides organiques non converties. In the first place, sludges of the invention typically contain about 2 to 15% by weight of ash and about 8% by weight of unconverted organic solids.
En second lieu, la température de ramolissement de la boue résiduaire tend à être considérablement plus élevée que celle des asphaltènes tirés du pétrole. En eongéquence, alors que les sépdrateurs de suspension au propane (désasphalteurs) peuvent fonctionner å des températures inférieures à 1000 C avec un produit résiduaire fluide, la viscosité du résidu asphalténique produit conformément à l'invention est typiquement comprise entre 100 000 et 200 000 cps à 2000 C. Second, the softening temperature of the waste sludge tends to be considerably higher than that of petroleum asphaltenes. In step, while the propane slurry separators (deasphalter) can operate at temperatures below 1000 C with a fluid waste product, the viscosity of the asphaltenic residue produced in accordance with the invention is typically between 100,000 and 200,000 cps. at 2000 C.
En troisieme lieu, les liquides tirés du charbon conformes à l'invention tendent à contenir une fraction plus grande d'huile insoluble dans les solvants, c'est-à-dire des liquides polaires. Thirdly, the coal liquids according to the invention tend to contain a larger fraction of solvent insoluble oil, i.e., polar liquids.
En quatrieme lieu, en raison de la nature fortement aromatique de l'huile tirée du charbon et des grandes quantités de-composés contenant des hétéro-atomes, en particulier des composes organiques phénoliques, la différence de tension interfaciale entre huile supérieure et le solvant tend à être plus grande pour l'huile tirée du charbon que pour les huiles tirées du pétrole. On pense que cette derniere différence est nettement à l'origine de la réaction mise en oeuvre dans le procédé de l'invention. L'effet "Marangoni" est directement lié à cette différence de tension interfaciale. Fourthly, because of the strongly aromatic nature of the coal-derived oil and the large amounts of hetero-atom-containing compounds, particularly phenolic organic compounds, the difference in interfacial tension between the higher oil and the solvent tends to be higher. to be larger for coal-based oil than for oil-based oils. It is believed that the latter difference is clearly at the origin of the reaction carried out in the process of the invention. The "Marangoni" effect is directly related to this difference in interfacial tension.
On admet que le mécanisme d'extraction se produisant dans la mise en oeuvre du procédé de l'invention est une manifestation de l'effet "Marangoni", dont la description suit. Lorsqu'une huile contenant un mélange d'espèces polaires et non polaires est mise en contact avec un solvant non polaire, les forces de tension interfaciale tendent à entraîner la concentration des espèces non polaires à la surface de l'huile. Ces espèces non polaires sont rapidement extraites par le solvant non-polaire, en- abandonnant une haute concentration d'espèces polaires au voisinage de la surface de l'huile avec une tension inter-faciale relativement élevée, ce qui représente une situation thermodynamiquement instable. It is admitted that the extraction mechanism occurring in the implementation of the process of the invention is a manifestation of the "Marangoni" effect, the description of which follows. When an oil containing a mixture of polar and non-polar species is contacted with a nonpolar solvent, interfacial tension forces tend to cause the concentration of nonpolar species on the surface of the oil. These non-polar species are rapidly extracted by the non-polar solvent, leaving a high concentration of polar species in the vicinity of the oil surface with a relatively high inter-facial tension, which represents a thermodynamically unstable situation.
Cette force agissante thermodynamique crée des schémas de circulation dans la phase huileuse qui transfèrent les espèces non polaires de l'intérieur de la phase huileuse vers l'interface où elles sont extraites. Ces schémas de circulation entraînent un mouvement rapide à l'interface et des vitesses de transfert de masse extrêmement élevées. This thermodynamic driving force creates circulation patterns in the oil phase that transfer nonpolar species from within the oil phase to the interface where they are extracted. These flow patterns result in rapid interface movement and extremely high mass transfer rates.
Les forces de tension inter-faciale, qui commandent ces schémas de circulation, sont contrées par les effets de viscosité dans la phase huileuse. En conséquence, une viscosité élevée au voisinage de la surface de l'huile a pour effet d'amortir les schémas de circulation. The inter-facial tension forces, which control these flow patterns, are counteracted by the viscosity effects in the oily phase. As a result, a high viscosity in the vicinity of the oil surface has the effect of damping the flow patterns.
Lorsque l'inter-face solvant-huile est engendrée par l'introduction d'huile dans le solvant sous forme de gouttes, par exemple à partir d'un petit tube, l'instabilité Marangoni conduit à un accroissement prononcé des processus concomitants de dispersion et de dissolution,c'està-dire à une destructionrapide de la goutte en nombreuses gouttelettes plus petites, qui s' accompagne d'une extraction de l'huile supérieure dans le solvant. D'autres études ont montré que, lorsqu'on utilise une huile visqueuse ou des solvants polaires tels que le benzène ou le toluène, le taux de destruction rapide n'apparalt pas. On pense que cette instabilité "Marangoni" se produit dans les conditions opératoires de la présente invention.En conséquence, le choix du solvant utilisé selon l'invention est, de préférence, tel que l'effet "Marangoni" soit favorisé. Des solvants, qui ne favorisent pas cet effet, comme le benzène ou le toluène, ont pour effet d'extraire littéralement tout le liquide a partir de la suspension en produisant ainsi une poudre comme produit de déchargement final constituant l'écoulement de soutirage. When the solvent-oil interface is generated by introducing oil into the solvent in the form of drops, for example from a small tube, the Marangoni instability leads to a pronounced increase in the concomitant processes of dispersion. and dissolution, i.e. rapid destruction of the drop into many smaller droplets, which is accompanied by an extraction of the upper oil in the solvent. Other studies have shown that when using a viscous oil or polar solvents such as benzene or toluene, the rate of rapid destruction does not occur. This "Marangoni" instability is believed to occur under the operating conditions of the present invention. Accordingly, the choice of the solvent used according to the invention is preferably such that the "Marangoni" effect is favored. Solvents which do not favor this effect, such as benzene or toluene, have the effect of literally extracting all the liquid from the suspension, thus producing a powder as the final discharge product constituting the withdrawal flow.
Sous cette forme, les liquides polaires ne sont pas séparés de l'huile supérieure mais sont entraînés dans la zone de clarification d'où ils sont éliminés en constituant une partie de l'écoulement de-tête.In this form, the polar liquids are not separated from the upper oil but are entrained in the clarification zone from which they are removed forming a part of the overhead flow.
L'instabilité "Marangoni" augmente fortement l'extraction liquide-liquide en assurant des grandes étendues inter-faciales, qui diminuent ainsi les temps de séjour requis dans la zone d'extraction. The instability "Marangoni" strongly increases the liquid-liquid extraction by ensuring large inter-facial expanses, which thus reduces the required residence times in the extraction zone.
ceci permet a son tour l'utilisation d'un appareillage ayant des dimereions en volume plus petites pour un volume donné de boue et de solvant et simplifie la construction du système d'admission de la boue, c'est-a-dire élimine le besoin de régler étroitement la taille de la gouttelette de boue initiale préalablement nécéssaire pour obtenir une dispersion extrêmement fine de la boue dans le solvant. Ainsi, l'essence de l'invention est l'utilisation de l'un des solvants d'un groupe spécifique de solvants en combinaison avec une différence de température entre différentes parties de la paroi de colonne pour faciliter la manipulation des résidus en tant que boue liquide visqueuse.Cette combinaison a non seulement pour effet de rendre aisée la mise en oeuvre de l'invention, mais elle favorise également une séparation désirable de l'huile supérieure à partir des liquides polaires et des solides finement divisés.this in turn allows the use of equipment with smaller volume dimereions for a given volume of sludge and solvent and simplifies the construction of the sludge inlet system, ie eliminates the need to tightly adjust the size of the initial mud droplet previously required to obtain an extremely fine dispersion of the sludge in the solvent. Thus, the essence of the invention is the use of one of the solvents of a specific group of solvents in combination with a temperature difference between different parts of the column wall to facilitate the handling of the residues as This combination not only has the effect of making the implementation of the invention easy, but it also promotes a desirable separation of the upper oil from polar liquids and finely divided solids.
Les exemples suivants illustrent l'invention sans être aucunement limitatifs. Sauf mention contraire, toutes les parties et tous les pourcentages sont exprimés en poids. The following examples illustrate the invention without being in any way limiting. Unless otherwise stated, all parts and percentages are by weight.
Appareil et technique
On utilise une colonne verticale chemisée, ayant un diamètre intérieur de 7,62 cm et une longueur de 1,37 m, présentant un agencement similaire à celui qui est représenté sur la figure 1. On fait fonctionner la première et la seconde zones à une température d'environ 1600 C et sous une pression-d'environ 14,1 bars, tandis qu'on fait fonctionner la troisième zone à une température d'environ 200 C sous une pression d'environ 14,1 bars. On règle la pression de colonne par un régulateur de contre-pression et une soupape prévue à la sortie de la phase solvant-huile supérieure chauffée (1500 C).Apparatus and technique
A jacketed vertical column having an internal diameter of 7.62 cm and a length of 1.37 m is used, having a similar arrangement to that shown in FIG. 1. The first and second zones are at a temperature of about 1600 ° C. and a pressure of about 14.1 bar, while the third zone is operated at a temperature of about 200 ° C. under a pressure of about 14.1 bar. The column pressure is adjusted by a back pressure regulator and a valve provided at the outlet of the heated upper solvent-oil phase (1500 C).
Cette sortie alimente le ballon de détente adiabatique. Dans ce dernier, le solvant est distillé par détente, éliminé et consécutivement condensé et recyclé dans un réservoir d'alimentation en solvant. On débarrasse l'huile supérieure provenant du ballon de détente, de toute quantité de solvant résiduaire, à l'aide d'une unité de distillation alimentée en continu.This output feeds the adiabatic expansion balloon. In the latter, the solvent is distilled off, removed and consecutively condensed and recycled to a solvent feed tank. The upper oil from the flash drum is removed from any residual solvent by a continuously fed distillation unit.
On retire la boue résiduaire de la colonne par l'intermédiaire d'une soupape de commande. On utilise un contrôleur de niveau apte à déceler l'interface entre les phases de la boue résiduaire et du mélange solvant-huile supérieure pour régler la vanne de sortie des asphaltènes. The sludge is removed from the column via a control valve. A level controller is used to detect the interface between the phases of the waste sludge and the upper solvent-oil mixture to adjust the asphaltene outlet valve.
On utilise de l'hexane comme solvant en alimentant la colonne avec différentes boues au taux d'environ 20,4 kglh. On utilise un rapport en poids hexane/boue d'environ 0,8 1. Hexane is used as a solvent by feeding the column with different slurries at the rate of about 20.4 kglh. A hexane / sludge weight ratio of about 0.8 l is used.
Protocoles analytiques
Dans les exemples suivants, on utilise les protocoles analytiques décrits ci-après :
Viscosité :
On mesure les viscosités des liquides produits à 250 C en utilisant un viscosimètre "Brookfield". On n'élimine pas les cendres de ces liquides avant la mesure.Analytical protocols
In the following examples, the analytical protocols described below are used:
Viscosity:
The viscosities of liquids produced at 250 ° C. are measured using a "Brookfield" viscometer. The ashes of these liquids are not removed prior to measurement.
insolubles dans le toluène
On secoue le produit liquide (40 g) avec du toluène (160 g) et on le centrifuge consécutivement. On décante le liquide surnageant, on sèche sous vide à 100" C le résidu restant, les hydrocarbures insolubles dans le toluène et les cendres et on les pèse. On détermine la teneur en cendres du résidu par la méthode selon la norme ANSI/ASTM
D482-74.insoluble in toluene
The liquid product (40 g) is shaken with toluene (160 g) and centrifuged consecutively. The supernatant liquid is decanted, the remaining residue, the toluene insoluble hydrocarbons and the ash are dried under vacuum at 100 ° C. The ash content of the residue is determined by the ANSI / ASTM method.
D482-74.
Asphaltènes :
On secoue le produit liquide (25 g) avec du n-hexane (100 g) et on le centrifuge consécutivement. On décante le liquide surnageant, on sèche sous vide à 1000 C le résidu (un mélange de cendres, d'insolubles dans le toluène et d'hydrocarbures solubles dans le toluène qui sont insolubles dans le n-hexane, c'est-à-dire les asphaltènes), puis on le pèse. On détermine la teneur en asphaltènes en soustrayant les insolubles dans le toluène et les cendres préalablement déterminées, au total des insolubles dans l'hexane.Asphaltenes:
The liquid product (25 g) was shaken with n-hexane (100 g) and centrifuged consecutively. The supernatant liquid is decanted, the residue is dried under vacuum at 1000 ° C. (a mixture of ash, of insoluble in toluene and of hydrocarbons soluble in toluene which are insoluble in n-hexane, that is, say the asphaltenes), then we weigh it. The asphaltene content is determined by subtracting the insoluble matter in the toluene and the ash previously determined, in total of the insoluble in hexane.
Analyse du charbon
Le charbon utilisé pour engendrer les divers liquides produits par liquéfaction purifiés comme décrit ci-dessous, sont du charbon bitumineux de la mine Allison n 8 de Pittsburg, broyé, séché, pulvérisé et trié de telle façon que 99,9 % passent par un tamis ayant une ouverture de maille de 0,124 mm. La teneur en soufre est d'environ 3,9 %.Coal analysis
The coal used to generate the various liquefied liquids purified as described below, are bituminous coal from Pittsburg's Allison No. 8 mine, milled, dried, pulverized and sorted such that 99.9% pass through a sieve. having a mesh aperture of 0.124 mm. The sulfur content is about 3.9%.
Exemples 1-3
Dans les tableaux I - III, on a répertorié des données provenant de trois opérations utilisant des boues de charge différentes, c'est-a- dire dans le Tableau I : un écoulement en provenance d'un hydrocyclone (à 12,6 % de cendres), Tableau II : un produit de liquéfaction (à 5,2 z de cendres) et dans le Tableau III : produit de tête de centrifugeuse < à 2,1 % de cendres). On détermine la chaleur de combustion 6SHC) selon la norme ANSI/ASTM D2015-66 et on détermine le carbone Ramsbottom selon la norme ANSI/ASTM D524-76. Examples 1-3
In Tables I-III, data from three operations using different sludge, ie in Table I: a flow from a hydrocyclone (at 12.6% ashes), Table II: a liquefaction product (at 5.2% ash) and in Table III: centrifuge head product <at 2.1% ash). The 6SHC heat of combustion is determined according to ANSI / ASTM D2015-66 and the Ramsbottom carbon is determined according to ANSI / ASTM D524-76.
TABLEAU I
ELIMINATION DES IMPURETES A PARTIE D'UNE BOUE
S'ECOULANT D'UN HYDROCYCLONE
TABLE I
REMOVAL OF IMPURITIES FROM A MUD
HAVING A HYDROCYCLONE
<tb> <SEP> Liquide
<tb> <SEP> Charge <SEP> produit <SEP> Asphaltènes
<tb> <SEP> purifié
<tb> Quantité, <SEP> kg <SEP> 234 <SEP> 167 <SEP> 60,8
<tb> Quantité <SEP> (Z <SEP> en <SEP> poids) <SEP> 100,0 <SEP> 73,3 <SEP> 26,7
<tb> Analyses <SEP> ::
<tb> Viscosité, <SEP> cps, <SEP> 250C <SEP> 320 <SEP> 60 <SEP> - <SEP>
<tb> Insolubles <SEP> dans <SEP> le <SEP> toluène, <SEP> Z <SEP> 9,8 <SEP> 0,84- <SEP>
<tb> Asphaltènes, <SEP> Z <SEP> 21,2 <SEP> 1 <SEP> 18,6- <SEP>
<tb> Cendres, <SEP> Z <SEP> 12,4 <SEP> 1 <SEP> <SEP> 0,33 <SEP> 41,2
<tb> Carbone, <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> - <SEP> - <SEP> 48,9
<tb> Hydrogène, <SEP> % <SEP> en <SEP> poids- <SEP> - <SEP> 3,19
<tb> Soufre, <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> - <SEP> - <SEP> 4,1
<tb> Analyse <SEP> de <SEP> l'azote, <SEP> Z <SEP> en <SEP> poids <SEP> - <SEP> - <SEP> 0,72 <SEP>
<tb> <SEP> Carbone <SEP> Ramsbottom, <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> - <SEP> 11,1 <SEP> 72,7
<tb>
TABLEAU II
ELIMINATION DES IMPURETES A PARTIE D'UNE BOUE DE
LIQUEFACTION
<tb><SEP> Liquid
<tb><SEP> Load <SEP> Product <SEP> Asphaltenes
<tb><SEP> purified
<tb> Quantity, <SEP> kg <SEP> 234 <SEP> 167 <SEP> 60.8
<tb> Quantity <SEP> (Z <SEP> in <SEP> weight) <SEP> 100.0 <SEP> 73.3 <SEP> 26.7
<tb> Analyzes <SEP> ::
<tb> Viscosity, <SEP> cps, <SEP> 250C <SEP> 320 <SEP> 60 <SEP> - <SEP>
<tb> Insoluble <SEP> in <SEP><SEP> toluene, <SEP> Z <SEP> 9.8 <SEP> 0.84- <SEP>
<tb> Asphaltenes, <SEP> Z <SEP> 21.2 <SEP> 1 <SEP> 18.6- <SEP>
<tb> Ash, <SEP> Z <SEP> 12.4 <SEP> 1 <SEP><SEP> 0.33 <SEP> 41.2
<tb> Carbon, <SEP>% <SEP> in <SEP> Weight <SEP> - <SEP> - <SEP> 48,9
<tb> Hydrogen, <SEP>% <SEP> in <SEP> weight- <SEP> - <SEP> 3,19
<tb> Sulfur, <SEP>% <SEP> in <SEP> Weight <SEP> - <SEP> - <SEP> 4.1
<tb> Analysis <SEP> of <SEP> nitrogen, <SEP> Z <SEP> in <SEP> weight <SEP> - <SEP> - <SEP> 0.72 <SEP>
<tb><SEP> Carbon <SEP> Ramsbottom, <SEP>% <SEP> in <SEP> Weight <SEP> - <SEP> 11.1 <SEP> 72.7
<Tb>
TABLE II
REMOVAL OF IMPURITIES FROM A SLUDGE
LIQUEFACTION
<tb> <SEP> Liquide
<tb> <SEP> harge <SEP> produit <SEP> Asphalténes
<tb> <SEP> purifié
<tb> Quantité, <SEP> kg <SEP> 1840 <SEP> 1450 <SEP> 326
<tb> Quantité, <SEP> (% <SEP> en <SEP> poids <SEP> de <SEP> charge) <SEP> 100,0 <SEP> 79,17 <SEP> 17,67
<tb> Quantité, <SEP> (Z <SEP> en <SEP> poids <SEP> de <SEP> produits) <SEP> - <SEP> 81,76 <SEP> 18,24
<tb> Bilan <SEP> = <SEP> 96,8 <SEP> %
<tb> Analyses <SEP> ::
<tb> Viscosités, <SEP> cps, <SEP> 25 <SEP> C <SEP> 632 <SEP> 152
<tb> Insolubles <SEP> dans <SEP> le <SEP> toluène, <SEP> Z <SEP> 11,81 <SEP> 3,12 <SEP>
<tb> Asphaltènes, <SEP> Z <SEP> 33,47 <SEP> 29,93 <SEP> - <SEP>
<tb> Cendres, <SEP> Z <SEP> I <SEP> 5,02 <SEP> 0,12 <SEP> 28,14
<tb> Carbone, <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> - <SEP> 61,63
<tb> Hydrogène, <SEP> Z <SEP> en <SEP> poids <SEP> i <SEP> - <SEP> 3,99
<tb> Soufre, <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> - <SEP> - <SEP> 2,94
<tb> <SEP> Hc, <SEP> Kcal/g <SEP> - <SEP> - <SEP> 2740
<tb>
TABLEAU III
ELIMINATION DES IMPURETES A PARTIR D'UNE BOUE (1) RECUEILLIE
EN TETE D'UNE CENTRIFUGEUSE
<tb><SEP> Liquid
<tb><SEP> harge <SEP> product <SEP> Asphaltenes
<tb><SEP> purified
<tb> Quantity, <SEP> kg <SEP> 1840 <SEQ> 1450 <SEP> 326
<tb> Quantity, <SEP> (% <SEP> in <SEP> weight <SEP> of <SEP> load) <SEP> 100.0 <SEP> 79.17 <SEP> 17.67
<tb> Quantity, <SEP> (Z <SEP> in <SEP> weight <SEP> of <SEP> products) <SEP> - <SEP> 81,76 <SEP> 18,24
<tb> Summary <SEP> = <SEP> 96.8 <SEP>%
<tb> Analyzes <SEP> ::
<tb> Viscosities, <SEP> cps, <SEP> 25 <SEP> C <SEP> 632 <SEP> 152
<tb> Insoluble <SEP> in <SEP><SEP> toluene, <SEP> Z <SEP> 11.81 <SEP> 3.12 <SEP>
<tb> Asphaltenes, <SEP> Z <SEP> 33.47 <SEP> 29.93 <SEP> - <SEP>
<tb> Ashes, <SEP> Z <SEP> I <SEP> 5.02 <SEP> 0.12 <SEP> 28.14
<tb> Carbon, <SEP>% <SEP> in <SEP> weight <SEP> - <SEP> 61.63
<tb> Hydrogen, <SEP> Z <SEP> in <SEP> Weight <SEP> i <SEP> - <SEP> 3.99
<tb> Sulfur, <SEP>% <SEP> in <SEP> weight <SEP> - <SEP> - <SEP> 2.94
<tb><SEP> Hc <SEP> Kcal / g <SEP> - <SEP> - <SEP> 2740
<Tb>
TABLE III
ELIMINATION OF IMPURITIES FROM A MUD (1) COLLECTED
AT THE HEAD OF A CENTRIFUGE
<tb> <SEP> Liquide
<tb> <SEP> Charge <SEP> produit <SEP> Asphaltènes
<tb> <SEP> purifié
<tb> Quantité, <SEP> Z <SEP> en <SEP> poids <SEP> 100,00 <SEP> 88,2 <SEP> 11,7
<tb> Analyses
<tb> Viscosité, <SEP> cps, <SEP> 25 C <SEP> 670 <SEP> 83
<tb> Insolubles <SEP> dans <SEP> le <SEP> toluène, <SEP> Z <SEP> 9,1 <SEP> 2,4
<tb> Asphaltènes, <SEP> Z <SEP> 36 <SEP> 29
<tb> Cendres, <SEP> Z <SEP> 1,9 <SEP> 0,09 <SEP> 17,7
<tb> Carbone, <SEP> Z <SEP> en <SEP> poids <SEP> - <SEP> - <SEP> <SEP> 72,0
<tb> Hydrogènes <SEP> Z <SEP> en <SEP> poids <SEP> - <SEP> - <SEP> <SEP> 4,2
<tb> Soufre, <SEP> Z <SEP> en <SEP> poids <SEP> - <SEP> <SEP> - <SEP> 1,7
<tb> #Hc, <SEP> <SEP> Kcal/g <SEP> - <SEP> - <SEP> 3330
<tb> Carbone <SEP> Ramsbottom, <SEP> Z <SEP> en <SEP> poids <SEP> - <SEP> - <SEP> 74 <SEP>
<tb> (1) représente des données moyennes fondées sur plusieurs essais
faits avec ce type de charge. Par suite, on ne dispose pas
d'informations sur le total des matières d'alimentation et de
récupération et sur le bilan des matières. <tb><SEP> Liquid
<tb><SEP> Load <SEP> Product <SEP> Asphaltenes
<tb><SEP> purified
<tb> Quantity, <SEP> Z <SEP> in <SEP> weight <SEP> 100.00 <SEP> 88.2 <SEP> 11.7
<tb> Analysis
<tb> Viscosity, <SEP> cps, <SEP> 25 C <SEP> 670 <SEP> 83
<tb> Insoluble <SEP> in <SEP><SEP> toluene, <SEP> Z <SEP> 9.1 <SEP> 2,4
<tb> Asphaltenes, <SEP> Z <SEP> 36 <SEP> 29
<tb> Ash, <SEP> Z <SEP> 1.9 <SEP> 0.09 <SEP> 17.7
<tb> Carbon, <SEP> Z <SEP> in <SEP> weight <SEP> - <SEP> - <SEP><SEP> 72.0
<tb> Hydrogen <SEP> Z <SEP> in <SEP> Weight <SEP> - <SEP> - <SEP><SEP> 4,2
<tb> Sulfur, <SEP> Z <SEP> in <SEP> Weight <SEP> - <SEP><SEP> - <SEP> 1,7
<tb>#Hc,<SEP><SEP> Kcal / g <SEP> - <SEP> - <SEP> 3330
<tb> Carbon <SEP> Ramsbottom, <SEP> Z <SEP> in <SEP> weight <SEP> - <SEP> - <SEP> 74 <SEP>
<tb> (1) represents average data based on several tests
made with this type of load. As a result, we do not have
information on total feed and feed material
recovery and on the balance sheet of the materials.
Ces donnees démontrent, sur une large gamme de boues contenant des matières solides, la faible teneur en cendres du liquide purifié produit (écoulement de tête) et la faible teneur résiduaire d'hydrocarbures solubles dans l'hexane, de la boue résiduaire. These data demonstrate, on a wide range of sludges containing solids, the low ash content of the purified liquid produced (head flow) and the low residual content of hexane-soluble hydrocarbons from the waste sludge.
Exemple 4
On effectue une série d'expériences pour déterminer le degré de solubilité d'une huile tirée du charbon, respectivement dans le pentane, l'hexane (un mélange de produits paraffiniques en C 6 tel que contenu dans des solvants à base d'hexane de qualité commerciale), le cyclohexane, le n-décane et le toluène. Pour chaque solvant, on mesure la solubilité de l'huile pour une série de rapports solvant/ huile.On détermine la solubilité de l'huile en pesant la quantité appropriée de solvant et d'huile dans un flacon de 224 g, en secouant mécaniquement le flacon pendant au moins 20 minutes pour mélanger intimement les deux substances, en centrifugeant les flacons contenant le mélange pendant au moins 20 minutes pour entralner le rassemblement de la phase insoluble dans le fond du flacon, en décantant les liquides à partir du résidu insoluble, en séchant sous vide le résidu à environ 80"C, en déterminant le poids du résidu et finalement en calculant le pourcentage de l'échantillon qui est insoluble (huile soluble = 100 Z - insoluble 2). Les résultats sont répertoriés dans le Tableau IV.
TABLEAU IV
POURCENTAGE DtECHANTILLON OUI EST INSOLUBLE
Example 4
A series of experiments were conducted to determine the degree of solubility of an oil derived from coal, respectively in pentane, hexane (a mixture of C 6 paraffinic products as contained in Hexane-based solvents). commercial grade), cyclohexane, n-decane and toluene. For each solvent, the solubility of the oil is measured for a series of solvent / oil ratios. The solubility of the oil is determined by weighing the appropriate amount of solvent and oil in a 224 g flask, shaking mechanically the vial for at least 20 minutes to intimately mix the two substances, centrifuging the vials containing the mixture for at least 20 minutes to entrain the collection of the insoluble phase in the bottom of the vial, decanting the liquids from the insoluble residue, by vacuum drying the residue at about 80 ° C, determining the weight of the residue and finally calculating the percentage of the sample that is insoluble (soluble oil = 100% - insoluble 2) The results are listed in Table IV .
TABLE IV
PERCENTAGE OF TECHNICALLY YES IS INSOLUBLE
<tb> Rapport
<tb> Poids <SEP> de <SEP> solvant <SEP> S <SEP> o <SEP> 1 <SEP> v <SEP> a <SEP> n <SEP> t
<tb> Poids <SEP> d'huile <SEP> entane <SEP> Hexane <SEP> Cyclohexane <SEP> n-décane <SEP> toluène
<tb> 0,1 <SEP> 36,08 <SEP> 34,76 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP>
<tb> 0,2 <SEP> 28,03 <SEP> 26,37 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP>
<tb> 0,4 <SEP> 41,08 <SEP> 36,54 <SEP> 19,8 <SEP> 25,8 <SEP> 9,8
<tb> 0,8 <SEP> 44,44 <SEP> 39,99 <SEP> 18,1 <SEP> 27,5 <SEP> 9,8
<tb> 1,0 <SEP> - <SEP> <SEP> - <SEP> <SEP> 18,9 <SEP> 27,6 <SEP> 9,4
<tb> 1,6 <SEP> 46,26 <SEP> 39,26 <SEP> - <SEP> - <SEP>
<tb> 3,2 <SEP> 43,21 <SEP> 36,71 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP>
<tb> 6,4 <SEP> 43,36 <SEP> 30,20 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP>
<tb> Echantillon
<tb> d'huile <SEP> A <SEP> A <SEP> B <SEP> B <SEP> B
<tb>
Les échantillons d'huile A et B sont tous deux des echantillons de produits de liquéfaction du charbon ayant des points d'ébullition initiaux d'environ 1500C, qui ont été centrifugés avant ladite expérimentation pour en éliminer pratiquement toutes les matières solides présentes, à l'exception d'une faible fraction de celles-ci (moins d'environ 2-3 Z de l'échantillon sont des matières solides filtrables).<tb> Report
<tb> Weight <SEP> of <SEP> solvent <SEP> S <SEP> o <SEP> 1 <SEP> v <SEP> a <SEP> n <SEP> t
<tb> Weight <SEP> of oil <SEP> entane <SEP> Hexane <SEP> Cyclohexane <SEP> n-decane <SEP> toluene
<tb> 0.1 <SEP> 36.08 <SEP> 34.76 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP>
<tb> 0.2 <SEP> 28.03 <SEP> 26.37 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP>
<tb> 0.4 <SEP> 41.08 <SEP> 36.54 <SE> 19.8 <SE> 25.8 <SE> 9.8
<tb> 0.8 <SEP> 44.44 <SEP> 39.99 <SEP> 18.1 <SEP> 27.5 <SEP> 9.8
<tb> 1.0 <SEP> - <SEP><SEP> - <SEP><SEP> 18.9 <SEP> 27.6 <SEP> 9.4
<tb> 1.6 <SEP> 46.26 <SEP> 39.26 <SEP> - <SEP> - <SEP>
<tb> 3.2 <SEP> 43.21 <SEP> 36.71 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP>
<tb> 6.4 <SEP> 43.36 <SEP> 30.20 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP>
<tb> Sample
<tb> oil <SEP> A <SEP> A <SEP> B <SEP> B <SEP> B
<Tb>
Oil samples A and B are both samples of coal liquefaction products having initial boiling points of about 1500C, which were centrifuged prior to said experiment to remove substantially all of the solids present therefrom. exception of a small fraction of these (less than about 2-3% of the sample are filterable solids).
Exemple 5
On effectue une série d'expériences comme dans l'exemple 4 en utilisant l'hexane et le décane comme solvants. L'huile utilisée est la fraction riche en cendres obtenues en traitant a l'hydrocyclone la suspension produite au-dessus de 1500C obtenue par la liquéfaction
TABLEAU V
POURCENTAGE D'ECHANTILLON QUI EST INSOLUBLE (*)
Example 5
A series of experiments is carried out as in Example 4 using hexane and decane as solvents. The oil used is the ash-rich fraction obtained by treating the suspension produced above 1500C obtained by the liquefaction with the hydrocyclone.
TABLE V
PERCENTAGE OF SAMPLE WHICH IS INSOLUBLE (*)
<tb> <SEP> Rapport <SEP> S <SEP> o <SEP> 1 <SEP> v <SEP> a <SEP> n <SEP> t <SEP>
<tb> <SEP> poids <SEP> de <SEP> solvant
<tb> <SEP> poids <SEP> d <SEP> huile <SEP> Hexane <SEP> Décane <SEP>
<tb> <SEP> 0,1 <SEP> 19,79 <SEP> 21,14
<tb> <SEP> 0,3 <SEP> 13,17 <SEP> 16,86
<tb> <SEP> 0,7 <SEP> 24,87 <SEP> 24,75
<tb> <SEP> 1,0 <SEP> 28,71 <SEP> 26,91
<tb> <SEP> 2,0 <SEP> 28,96 <SEP> 30,94
<tb> <SEP> 4,0 <SEP> 29,63 <SEP> 26,23
<tb> (*) <SEP> Insolubles <SEP> dans <SEP> l'échantillon <SEP> initial <SEP> compté <SEP> exempt <SEP> de
<tb> <SEP> cendres.
<tb> <tb><SEP> Report <SEP> S <SEP> o <SEP> 1 <SEP> v <SEP> a <SEP> n <SEP> t <SEP>
<tb><SEP> weight <SEP> of <SEP> solvent
<tb><SEP> weight <SEP> d <SEP> oil <SEP> Hexane <SEP> Decane <SEP>
<tb><SEP> 0.1 <SEP> 19.79 <SEP> 21.14
<tb><SEP> 0.3 <SEP> 13.17 <SEP> 16.86
<tb><SEP> 0.7 <SEP> 24.87 <SEP> 24.75
<tb><SEP> 1.0 <SEP> 28.71 <SEP> 26.91
<tb><SEP> 2.0 <SEP> 28.96 <SEP> 30.94
<tb><SEP> 4.0 <SEP> 29.63 <SEP> 26.23
<tb> (*) <SEP> Insoluble <SEP> in <SEP> the sample <SEP> initial <SEP> counted <SEP> free <SEP> of
<tb><SEP> ashes.
<Tb>
Pour apprécier l'efficacité de la précipitation par le solvant on détermine les teneurs en cendres dans les liquides décantés pour des échantillons choisis comme montré ci-après
TABLEAU VI
POURCENTAGE DE CENDRES DANS LE SOLVANT
ET L'HUILE DECANTES
In order to assess the effectiveness of the precipitation by the solvent, the ash contents in the decanted liquids are determined for samples chosen as shown below.
TABLE VI
PERCENTAGE OF ASHES IN THE SOLVENT
AND DECANT OIL
<tb> Rapport <SEP> Solvant
<tb> Poids <SEP> de <SEP> solvant <SEP>
<tb> Poids <SEP> d'huile <SEP> Hexane <SEP> Décane
<tb> <SEP> 0,1 <SEP> 0,02 <SEP> 0,01
<tb> <SEP> 0,3 <SEP> 0,0 <SEP> 0,0
<tb>
Plusieurs conclusions apparaissent en étudiant les valeurs présentées dans les Tableaux IV - VI.Tout d'abord, tandis que la quantité de matières insolubles montre des variations en fonction de l'huile utilisée et du rapport solvant/huile, et à un degré moindre, de l'incertitude expérimentale, il existe une quantité plus grande de matière insoluble récupérée pour un rapport solvant/ huile donné et un échantillon d'huile donné lorsqu'on utilise du pentane, de 1 'hexane, du cyclohexane ou du décane (tous solvants non polaires) que lorsque'le solvant est du toluène (solvant polaire).<tb> Report <SEP> Solvent
<tb> Weight <SEP> of <SEP> solvent <SEP>
<tb> Weight <SEP> of oil <SEP> Hexane <SEP> Decane
<tb><SEP> 0.1 <SEP> 0.02 <SEP> 0.01
<tb><SEP> 0.3 <SEP> 0.0 <SEP> 0.0
<Tb>
Several conclusions appear by studying the values presented in Tables IV-VI. First, while the quantity of insoluble matter shows variations according to the oil used and the solvent / oil ratio, and to a lesser degree, of the experimental uncertainty, there is a greater amount of insoluble material recovered for a given solvent / oil ratio and a given oil sample when using pentane, hexane, cyclohexane or decane (all solvents non-polar) only when the solvent is toluene (polar solvent).
En second lieu, lorsque le solvant est le toluène, on obtieqt nettement moins de matières insolubles en raison de la solubilité plus élevée de l'huile tirée du charbon dans le toluène que dans des hydrocarbures paraffiniques. In the second place, when the solvent is toluene, much less insoluble material is obtained because of the higher solubility of the oil drawn from the coal in toluene than in paraffinic hydrocarbons.
En troisième lieu, pour des rapports solvant/huile très bas, les cendres sont très efficacement éliminées à partir de l'huile solubles par mise en oeuvre de l'invention. Une centrifugation de l'ensemble des échantillons d'huile aboutit à des teneurs en cendres de 1-2 Z dans l'huile décantée. Third, for very low solvent / oil ratios, the ash is very efficiently removed from the soluble oil by practicing the invention. Centrifugation of all the oil samples results in ash contents of 1-2% in the decanted oil.
En quatrième lieu, du fait de la solubilité accrue de l'huile dans les solvants hydrocarbonés aux températures élevées, on peut s'attendre à ce que le fonctionnement du désasphalteur avec un solvant aromatique, tel que le toluène, aboutisse à une faible quantité de résidu non solide séparé en tant que matières insolubles. Le résidu obtenu dans ces circonstances n'est pas une boue visqueuse mais une poudre humectée de solvant. Les problèmes rencontrés avec l'élimination de ce résidu ont empêché de poursuivre l'opération avec le toluène comme solvant. On peut s'attendre à ce que les xylènes, l'éthylbenzène et d'autres composés mono-aromatiques se comportent d'une manière similaire au toluène. Fourthly, because of the increased solubility of the oil in hydrocarbon solvents at elevated temperatures, it can be expected that the operation of the deasphalter with an aromatic solvent, such as toluene, will result in a small amount of oil. non-solid residue separated as insoluble materials. The residue obtained under these circumstances is not a viscous mud but a powder moistened with solvent. Problems with the removal of this residue prevented further operation with toluene as a solvent. Xylenes, ethylbenzene and other monoaromatic compounds can be expected to behave similarly to toluene.
Exemple 6
On effectue une étude à la température ambiante pour observer l'effet du solvant sur la production de l'instabilite "Marangoni".Example 6
A study at room temperature is carried out to observe the effect of the solvent on the production of the "Marangoni" instability.
On place de l'hexane dans un récipient en verre rempli sur une hauteur d'environ 15,2 cm. On utilise comme échantillon d'essai, une huile tirée du charbon qui contient environ 0,1 Z de cendres, 1 Z d'insolubles dans le toluène et 22 Z d'asphaltènes. Lorsqu'on ajoute cette huile goutte à goutte à de l'hexane depuis environ 2,54 cm au-dessus de la surfacé de l'hexane liquide, on observe une dispersion rapide en gouttes. Une étude photographique du phénomène indique que la dispersion en gouttelettes commence avant que l'huile n'ait pénétré dans l'hexane sur plus de 2,54 cm. Il se forme des gouttelettes secondaires, dont les diamètres sont inférieurs à 1/20ème de celui de la gouttelette d'huile initiale, en une seconde et avant que l'huile n'ait pénétré dans I'hexane sur plus de 5,1 cm.Simultanément, un trouble du solvant au voisinage de cette formation indique que l'extraction d'une partie de l'huile s'est produite.Hexane is placed in a filled glass container to a height of about 15.2 cm. As the test sample, a coal-derived oil containing about 0.1% ash, 1% toluene-insoluble material and 22% asphaltenes was used. When this oil is added dropwise to hexane from about 2.54 cm above the surface of the liquid hexane, a rapid dispersion in drops is observed. A photographic study of the phenomenon indicates that the droplet dispersion begins before the oil has penetrated hexane for more than 2.54 cm. Secondary droplets are formed with diameters less than 1 / 20th of that of the initial oil droplet in one second and before the oil has penetrated hexane for more than 5.1 cm At the same time, a disturbance of the solvent in the vicinity of this formation indicates that the extraction of a portion of the oil has occurred.
Lorsqu'on effectue l'expérience identique en utilisant du toluène à la place d'hexane comme solvant, il ne se produit pas de dispersion en gouttas. La goutte d'huile se dépose à travers le solvant et demeure sur le fond du récipient, une extraction minimale s'étant produite dans ce cas. Le solvant toluénique ne change que légèrement de couleur par suite du passage de la goutte d'huile à travers celurci. When performing the identical experiment using toluene instead of hexane as a solvent, no dispersion in drops is produced. The drop of oil is deposited through the solvent and remains on the bottom of the container, minimal extraction having occurred in this case. The toluene solvent changes only slightly in color as the drop of oil passes through it.
Cette donnée est en faveur de l'importance de l'effet "Marangoni" dans l'extraction rapide et efficace de la suspension de charge du désasphalteur. Le choix des solvants, qui sont moins polaires que les composés mono-aromatiques, par exemple, des produits paraffiniques en C5-Cg, est ainsi essentiel pour obtenir un fonctionnement convenable du procédé. This is in favor of the importance of the "Marangoni" effect in the quick and efficient extraction of deasphalter charge suspension. The choice of solvents, which are less polar than monoaromatic compounds, for example, C 5 -C 6 paraffinic products, is thus essential to obtain a proper operation of the process.
Exemple 7
En utilisant l'appareil et la technique des exemples 1-3, on effectue une expérience d'extraction dans laquelle on traite une huile tirée du charbon, ayant la composition décrite ci-dessous.Example 7
Using the apparatus and technique of Examples 1-3, an extraction experiment is performed in which an oil drawn from coal, having the composition described below, is treated.
La vitesse d'alimentation en huile est d'environ 2,20 kg/h et la vitesse d'alimentation en hexane est d'environ 2,20 kg/h et la vitesse d'alimentation en hexane est d'environ 16,6 kg/h. Pour cette expérience, la température de la zone d'extraction de la colonne est d'environ 1900C. La zone collectrice de résidu est plus chaude, c'est-à-dire que les températures de paroi sont respectivement de 2040C et 2070C au milieu et dans le bas de la zone collectrice.The oil feed rate is about 2.20 kg / h and the hexane feed rate is about 2.20 kg / h and the hexane feed rate is about 16.6. kg / h. For this experiment, the temperature of the extraction zone of the column is about 1900C. The residue collection zone is warmer, i.e., the wall temperatures are 2040C and 2070C, respectively, in the middle and bottom of the collector zone.
La température au centre de la troisième zone est de 1950C. Les fonctionnements dans ces conditions ont abouti à une dérivation de quantités notables d'hexane et d'huile soluble dans l'hexane par la conduite de sortie du résidu. Environ 15 % en poids de la matière se trouvant dans le récipient collecteur de résidu sont un mélange d'hexane et d'huile à basse viscosité au lieu de la suspension visqueuse désirée. On analyse un échantillon de l'huile après décantation comme indiqué ci-dessous.Un bilan des matieres portant sur l'hexane indique que beaucoup plus que la quantité habituelle d'hexane s'est échappée par la sortie de la troisième zone.
TABLEAU VII
ANALYSES
The temperature in the center of the third zone is 1950C. Operation under these conditions resulted in derivation of significant amounts of hexane and hexane soluble oil through the residue outlet line. About 15% by weight of the material in the residue collection vessel is a mixture of hexane and low viscosity oil instead of the desired viscous slurry. A sample of the oil after settling is analyzed as indicated below. A balance of hexane material indicates that much more than the usual amount of hexane has escaped through the exit of the third zone.
TABLE VII
ANALYZES
<tb> <SEP> Huile <SEP> Huile <SEP> Huile <SEP> (t) <SEP> Résidu
<tb> <SEP> charge <SEP> produite <SEP> décantée <SEP> total
<tb> Viscosité <SEP> à <SEP> env. <SEP> 25 C <SEP> 375 <SEP> 9i <SEP> 3000
<tb> Cendres <SEP> Z <SEP> 8,14 <SEP> 0,002 <SEP> 14,22 <SEP> 30b54
<tb> Insolubles <SEP> dans <SEP> le
<tb> toluène <SEP> Z <SEP> 9,78 <SEP> 0,83 <SEP> 17,26 <SEP> - <SEP>
<tb> Asphaltènes <SEP> % <SEP> 21,12 <SEP> 17,17 <SEP> 25,80 <SEP> ( décantée à partir de la matière présente dans le récipient
collecteur de résidu.<tb><SEP> Oil <SEP> Oil <SEP> Oil <SEP> (t) <SEP> Residue
<tb><SEP> load <SEP> produced <SEP> decanted <SEP> total
<tb> Viscosity <SEP> to <SEP> approx. <SEP> 25 C <SEP> 375 <SEP> 9i <SEP> 3000
<tb> Ash <SEP> Z <SEP> 8.14 <SEP> 0.002 <SEP> 14.22 <SEP> 30b54
<tb> Insoluble <SEP> in <SEP> the
<tb> toluene <SEP> Z <SEP> 9.78 <SEP> 0.83 <SEP> 17.26 <SEP> - <SEP>
<tb> Asphaltenes <SEP>% <SEP> 21,12 <SEP> 17,17 <SEP> 25,80 <SEP> (decanted from the material present in the container
residue collector.
Exemple 8
En- poursuivant l'opération décrite dans l'exemple 7, on continue à mettre en oeuvre le processus d'extraction tandis que l'on augmente la température de la paroi de la troisième zone. Après avoir atteint l'état stationnaire, on enregistre le profil de températures suivant : Zone 2, 190 C ; température de paroi au milieu et dans le bas de la zone 3, 2250C et 255 C ; température au centre de la zone 3, 212 C. Dans ces conditions opératoires, on pas d'huile décantable dans la zone collectrice de résidu. La qualité du produit est la suivante
TABLEAU VIII
ANALYSES
Example 8
Continuing the operation described in Example 7, the extraction process is continued while the temperature of the wall of the third zone is increased. After reaching the steady state, the following temperature profile is recorded: Zone 2, 190 C; wall temperature in the middle and bottom of zone 3, 2250C and 255 C; temperature in the center of zone 3, 212 C. Under these operating conditions, no decantable oil in the residue collection zone. The quality of the product is as follows
TABLE VIII
ANALYZES
<tb> <SEP> Huile <SEP> Huile
<tb> <SEP> chargée <SEP> produite
<tb> Viscosité <SEP> à <SEP> environ <SEP> 25 C <SEP> 375 <SEP> 62
<tb> Cendres <SEP> Z <SEP> 8,14 <SEP> 0,004 <SEP> 35,15
<tb> Insolubles <SEP> dans <SEP> le <SEP> toluène <SEP> 9,78 <SEP> 0,88 <SEP>
<tb> Asphaltènes, <SEP> Z <SEP> 21,12 <SEP> 17,08 <SEP>
Une -comparaison des valeurs présentées dans les Tableaux
VII et VIII est en faveur de la nécéssité de maintenir la température de paroi de la troisième zone à une valeur d'environ 20 C supérieure à celle de la température de paroi du reste de la colonne, si une boue résiduaire visqueuse est destinée à être récupérée à partir de la troisième zone. <tb><SEP> Oil <SEP> Oil
<tb><SEP> loaded <SEP> produced
<tb> Viscosity <SEP> to <SEP> approximately <SEP> 25 C <SEP> 375 <SEP> 62
<tb> Ash <SEP> Z <SEP> 8.14 <SEP> 0.004 <SEP> 35.15
<tb> Insoluble <SEP> in <SEP><SEP> toluene <SEP> 9.78 <SEP> 0.88 <SEP>
<tb> Asphaltenes, <SEP> Z <SEP> 21.12 <SEP> 17.08 <SEP>
A comparison of the values presented in the Tables
VII and VIII is in favor of the need to maintain the wall temperature of the third zone at a value of about 20 ° C higher than that of the wall temperature of the remainder of the column, if a viscous sludge is intended to be recovered from the third zone.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR7919694A FR2462469A1 (en) | 1979-07-31 | 1979-07-31 | Recovering premium oil from slurry produced by hydrogenation of coal - by countercurrent contact with a non-polar solvent in a column |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR7919694A FR2462469A1 (en) | 1979-07-31 | 1979-07-31 | Recovering premium oil from slurry produced by hydrogenation of coal - by countercurrent contact with a non-polar solvent in a column |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FR2462469A1 true FR2462469A1 (en) | 1981-02-13 |
FR2462469B1 FR2462469B1 (en) | 1985-02-15 |
Family
ID=9228489
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FR7919694A Granted FR2462469A1 (en) | 1979-07-31 | 1979-07-31 | Recovering premium oil from slurry produced by hydrogenation of coal - by countercurrent contact with a non-polar solvent in a column |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
FR (1) | FR2462469A1 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4102775A (en) * | 1977-08-15 | 1978-07-25 | The Dow Chemical Company | Conversion process for solid, hydrocarbonaceous materials |
-
1979
- 1979-07-31 FR FR7919694A patent/FR2462469A1/en active Granted
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4102775A (en) * | 1977-08-15 | 1978-07-25 | The Dow Chemical Company | Conversion process for solid, hydrocarbonaceous materials |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2462469B1 (en) | 1985-02-15 |
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ST | Notification of lapse |