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"Procédé et appareil pour le cracking des hydrocarbures liquides"
La présente invention concerne le cracking des hydrocarbures liquides et elle a pour objet en particu- lier un procédé et un appareil pour le cracking, dans la phase vaporeuse, d'hydrocarbures de pétrole et de mélanges liquides de pétrole-et (ou) d'autres hydrocarbures liqui- des et matières carbonées finement divisées, telles que du charbon bitumeux finement pulvérisé .
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L'invention a pour but de fournir à l'industrie un procédé continu et l'appareil pour la misé en oeuvre de ce procédé, au moyen desquels des hydrocarbures liquides puissent être volatilisés et soumis au cracking dans un récipient mobile .
L'invention s'étend également à un appareil de crac- king d'huile dans lequel un grand nombre de surfaces chauffées entrent et sortent continuellement d'un réser- voir contenant une huile de pétrole ou un autre hydrocar-, bure liquide, pour étendre cette huile selon une mince couche sur ces surfaces chauffées et la soumettre ensui- te au cracking ; en outre à un appareil dans lequel le surchauffage local de la matière hydrocarburée liquide traitée est réduit au minimum, ce qui évite des explo- sions ou incendies dangereux ; à un dispositif destiné à diminuer considérablement, sinon à supprimer complète- ment, le dépôt de carbone à l'intérieur de l'appareil, en évitant ou diminuant ainsi le nombre des arrêts néces- saires pour enlever les dépôts de carbone ;
enfin dans un appareil tournant de chauffage et de cracking de l'huile à un système de tuyaux de chauffage de l'huile capables d'être enlevés facilement pour le nettoyage ou le rempla- oement et auxquels on peut avoir accès facilement sans démonter tout l'appareil .
Divers autres objets, buts et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description détaillée ci- après qui se réfère aux dessins annexés, dans lesquels
Fig. 1 est une élévation, partie en coupe, met- tant en évidence les caractéristiques essentielles de . l'invention ,
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Fig. 2 est une coupe verticale suivant la ligne
2-2 de la figure 1 .
Fig. 3 est une coupe d'un seul tube, suivant la ligne 3-3 de la figure 1 .
L'appareil de cracking désigné dans son ensemble par 10 comprend un tambour cylindrique fixe 12, monté sur des chaises-paliers 14 de type conventionnel . Dans ces chaises peuvent tourner les tourillons 16 d'un tube ou arbre creux 18 monté entre elles . Un tambour 20 placé à l'intérieur du tambour fixe 12 et complètement entouré par lui est monté sur l'arbre le et tourne avec lui .
Une série de tubes 24 relient la paroi extérieure 22 du tambour 20 et la paroi du tube 18 . Ces tubes permet- tent la libre communication entre l'intérieur du tube 18 et l'espace 27 réservé entre les tambours 12 et 20.
Une boite à feu d'un type conventionnel quelconque est représentée en 28. Jette botte à feu est destinée à fournir des gaz chauds qui passent par le conduit 30 dans la botte fixe 32. Un assemblage approprié à glissement
34 permet un mouvement de rotation entre le tube 18 et la botte 32.
Un tube 36 raccordé à l'enveloppe 12 fournit une sortie pour les gaz usés, après circulation par les tubes échangeurs thermiques 24. Il est rationnel et économique de conduire ces gaz partiellement refroidis à un réohauf- feur d'huile, représenté à titre conventionnel en 38.
De ce réchauffeur les gaz chauffés peuvent tre conduits par le tube 40 et, si on le désire, remis en circulation dans la chambre de cracking pour modérer la température des gaz passant dans le tuyau 30 en venant de la boîte à
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feu 28. Ceci est facilement réalisé en reliant les tubes ..
30 et 40, comme le montre le raccord en ! représenté en 42.
Un tube 44, de plus petit diamètre que le tube 18, passe au centre de celui-ci . Près de l'extrémité d'admis- sion du tube 18, et juste à l'intérieur du tambour 20, ce tube 4 présente des branchements radiaux formant une sé- rie de tubes 46 qui traversent la paroi du tube 18, à la- quelle ils sont convenablement fixés et servent à suppor- ter le tube 44 de façon que ce tube et les tubes latéraux tournent avec le tube 18 .
Un tuyau d'alimentation d'huile 48 venant du réohauf- feur 38 et commandé par un robinet 50 amène l'huile dans le tube 44, auquel il est raccordé par un raccord appro- prié à glissement 52. L'huile est amenée de toute source extérieure d'alimentation (non représentée) au récahauf- feur par le tuyau 54 . rar ce qui précède, on voit facilement que les va- peurs chaudes produites dans la botte à feu 28 sont con- duites par le tuyau 30 à la chambre 32 et de là dans l'es- pace 26 à l'intérieur du tube 18.
De là elles passent par les nombreux tubes radiaux 24 en leur transmettant de la chaleur puis débouchent dans l'espace 27, pour être évacuées par le tuyau 36 qui les conduit au réchauffeur d'huile 38; ces vapeurs sont ensuite remises partielle- ment en circulation ou utilisées d'une autre manière, comme expliqué plus loin , L'huile entrant dans le ré- chauffeur 38 par le tuyau 54 passe au tuyau 48 dans les tubes radiaux 46 et elle est déversée dans la chambre intérieure 56, délimitée par le tambour 20.
Un bouchon 58 dirige l'huile radialement dans les
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tubes 46 et l'empêche de s'écouler radialement au delà de ceux qui servent à l'admission .
Après le traitement dans la chambre 56, la matière, gazeuse ou liquide,s'échappe par les tubes 60 disposés de façon similaire, mais à l'extrémité du tambour opposée à oelle comportant les tubes 46 . Un bouchon 58' dirige le courant des produits . Du tube 60, les produits dis- sociés par cracking et ceux qui ne le sont pas s'écoulent par le prolongement 62 du tube 44 et vont à des appareils appropriés de tout type désiré, destinés à assurer la sé- paration des divers produits tels que gaz fixes, essence, parties plus lourdes, etc.... On peut employer à cet égard toute disposition désirée d'appareils connus mais comme ces appareils ne font pas partie de l'invention ils ne sont pas décrits spécialement .
@ Gomme les gaz partiellement refroidis, après avoir quitté le réchauffeur, ne peuvent pas tous être remis en circulation dans le système, il est nécessaire de prévoir une dérivation 64, menant à une cheminée (non représentée) au moyen de laquelle ces gaz puissent être évacués si on le désire . Des robinets appropriés 64 et 66 permettent de régler la quantité des gaz remis en circulation, en assurant ainsi un réglage exact des températures dans la chambre de cracking 56 .
L'addition d'eau à la zone de réaction ayant été trouvée utile, un tuyau d'alimentation en eau 68 est rac- cordé: au tuyau d'arrivée d'huile 48, l'écoulement de l'eau étant réglé par un robinet 70 .
.Pour faciliter l'enlèvement des tubes 24 en vue de leur nettoyage, de leur remplacement ou pour d'autres
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raisons, il est prévu des bouchons vissés 72 dans la pa- roi du tambour fixe 12 . Les tubes 24 sont établis pour être vissés de l'extérieur dans le tube 18, de façon si- milaire aux tubes de chaudière, ce qui rend leur enlève- ment plus facile et évite la nécessité de démonter en grande partie l'appareil lorsque leur enlèvement devient nécessaire . il est simple et rationnel de prévoir deux jeux de ces tubes, l'un étant en service pendant que l'au- tre est au nettoyage.
De cette façon aucun retard ou ar- rêt n'est nécessaire dans le fonctionnement ; aussi ra- pidement qu'un tube encrassé est enlevé, un tube propre est vissé à sa place et l'appareil se trouve promptement prêt à fonctionner .
On peut assurer la rotation du tambour 20 de toute manière rationnelle . On a représenté, en 74, un dispo- sitif d'entraînement par vis sans fin, mais il peut être remplacé par tout autre type conventionnel de commande.
Les tubes 24 sont de préférenoe recouverts de verre, porcelaine, silice ou d'une peinture terreuse, pour as- surer un mouillage ou adsotion sélectif d'eau au lieu d'huile, en réduisant ainsi au minimum ou en empêchant le dépôt de carbone sur leurs parois , Dans la figure 3, on a représenté, en coupe transversale, un tube compor- tant une partie centrale métallique 76 et un revêtement extérieur 78 en une des matières indiquées ci-dessus .
.Le fonctionnement de l'appareil se comprend facile- ment par la description qui précède Les gaz chauds pro- duits dans la botte à feu 28 sont conduits par le tuyau 30 dans la ohambre 32 et de là dans l'espace 26 réservé dans le tube creux 18 . De cet espace, les gaz chauds
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passent radialement en se dirigeant vers l'extérieur par les tubes 24 et, de ce fait, ils chauffent les produits contenus dans la chambre 56 . Afin de rendre l'échange thermique aussi efficace que possible, les tubes 24 sont aussi nombreux que les détails mécaniques de construc- tion le permettent raisonnablement .
Après avoir passé par les tubes 24, les gaz gagnent l'espace annulaire 27, d'où ils sont enduits par le tube 36 à un réchauffeur d'huile . De ce réohauffeur, ils peu- vent être dérivés vers une cheminée, ou être remis par- tiellement en circulation, par le branchement 42, pour modérer la chaleur des gaz sortant de la botte à feu 28. son tour, l'huile est amenée dans le réchauffeur par le tuyau d'alimentation 54, e lle passe ensuite par la nourrice 48 au tube 44 et,de là, elle est distribuée par les branchements 46 dans la chambre de cracking 56 .Ici, sous l'action de la gravité, les parties non volatilisées se rassemblent à la partie inférieure de la chambre .
Les tubes tournants 24 plongent périodiquement dans ce bain d'huile, le chauffent et soulèvent une mince pellicule ou couche d'huile, en exposant ainsi efficacement une quantité maximum d'huile au contact intime avec des sur- faces chauffées aux températures de cracking pour favori- ser la vaporisation et le cracking , Les tubes 24, lors- qu'ils sont verticalement dirigés vers le haut, transmet- tent de la chaleur aux vapeurs qui les entourent, en ef- fectuant ainsi le cracking de ces vapeurs .
Une certaine quantité d'eau est admise par le tuyau 68 ; par sélection, cette eau recouvre les tubes 24, en empêchant ou en réduisant au minimum le dépôt de carbone.
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es proaulis gazeux voa8e8 ou outenus par crac king dans la chambre 56 sont recueillis par le tube ver- tical 50. Ils sont évacués par le tuyau 62 qui les con- duit à tous appareils désirés pour la condensation sub- séquente et la séparation . Une petite quantité d'huile lourde résiduelle est prélevée par les tubes 60 quand ils sont dans leur position tournés vers le bas . Ce résidu sort également par le tube 6 pour être traité à l'exté- rieur de façon appropriée .
On voit donc que cet appareil comporte des tubes tournants chauffés qui, dans leurs arcs inférieurs de dé- placement, chauffant de l'huile pour provoquer sa vapori- sation et, dans leurs arcs supérieurs de déplacement, chauffent les vapeurs ainsi dégagées pour effectruer leur cracking . Cette opération est continue, l'huile brute étant amenée à une extrémité et les produits résultant du cracking étant recueillis à l'autre extrémité, des dispo- sitifs spéciaux étant prévus pour réduire la carbonisa- tion au minimum , Lorsqu'il est nécessaire d'arrêter le fonctionnement pour enlever le carbone, l'appareil est conçu de telle manière que ceci peut être fait dans un temps court et en en démontant très peu de pièces .
Le procédé a été décrit en se référant spécialement au traitement d'une "huile" mais il faut comprendre que ce terme ne concerne pas seulement les huiles hydrocarbu- rées de pétrole, mais aussi les parties hydrocarburées pro- venant de la distillation de charbons bitumeux, lignites ou matières carbonées distillables analogues . En outre, le procédé peut être appliqué au traitement d'un hydrooar- bure liquide dans lequel une plus ou moins grande quantité
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de matière carbonasée solide finement divisée telle que du charbon bitumeux finement pulvérisé par exemple est tenue en suspension .
Enfin bien que l'invention ait été décrite en se ré- férant à un appareil particulier., le procédé peut être mis en application dans d'autres formes ou constructions d'appareils que celui qui est représenté sur les dessins et qui peut être modifié de diverses manières sans s'é- carter de l'esprit et sans sortir de la portée de l'inven- tion qui est basée sur les caractéristiques générales indiquées .