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BE529069A - - Google Patents

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Publication number
BE529069A
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Authority
BE
Belgium
Prior art keywords
sep
solids
vessel
coke
particles
Prior art date
Application number
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French (fr)
Publication of BE529069A publication Critical patent/BE529069A/fr

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10BDESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B55/00Coking mineral oils, bitumen, tar, and the like or mixtures thereof with solid carbonaceous material
    • C10B55/02Coking mineral oils, bitumen, tar, and the like or mixtures thereof with solid carbonaceous material with solid materials
    • C10B55/04Coking mineral oils, bitumen, tar, and the like or mixtures thereof with solid carbonaceous material with solid materials with moving solid materials
    • C10B55/08Coking mineral oils, bitumen, tar, and the like or mixtures thereof with solid carbonaceous material with solid materials with moving solid materials in dispersed form
    • C10B55/10Coking mineral oils, bitumen, tar, and the like or mixtures thereof with solid carbonaceous material with solid materials with moving solid materials in dispersed form according to the "fluidised bed" technique

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Description

       

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



   La présente invention est relative à la conversion d'huiles   hyi@@-   carbonées, telles que des goudrons de houille, des huiles de schiste, des brais, des asphaltes, des matières brutes totales de pétrole, un distillat et des fractions résiduaires de celles-ci, ou des mélanges de ces matières. 



   L'invention se rapporte plus spécialement à un procédé pour cokéfier des ré- sidus lourds de pétrole en contact avec des solides fluidifiés chauds, et à un appareil spécialement destiné à une telle cokéfaction. 



   La demande toujours croissante de carburants de moteur de haute qualité impose de plus en plus la nécessité d'améliorer les résidus lourds de pétrole pour ell obtenir des distillats, et notamment du gasoil convenant pour la cracking catalytique en carburant de moteur de qualité élevée. Une méthode de production d'essence en partant d'un résidu lourd, couramment   uti-     lisa?depuis   de nombreuses années, consiste à faire passer l'huile à travers un serpentin de chauffage où elle est chauffée jusqu'à une température de cracking naissant et à la transférer dans un tambour de cokéfaction où elle est maintenue jusqu'à ce qu'elle soit convertie en vapeurs et en coke. L'opé- ration est poursuivie jusqu'à ce que le tambour soit pratiquement rempli de coke.

   Après cela, la circulation d'huile chaude dans le tambour est interrom- pue et, après un refroidissement suffisant, le coke est rompu en gros mor- ceaux et enlevé. Pour rendre l'opération continue à travers un serpentin, une série de tambours de cokéfaction peuvent être prévus pour chaque serpentin, de manière que l'huile puisse être transférée d'un tambour à un autre, suivant les nécessités. Ce procédé est communément appelé cokéfaction retardée. Le refroidissement des tambours de cokéfaction et l'enlèvement de coke constituent un travail laborieux et long. 



   Plus récemment, on a proposé de cokéfier les huiles résiduaires lourdes en les injectant dans un récipient de cokéfaction   contenant   un lit fluidifié de solides finement subdivisés chauds. L'huile lourde adhère aux particules solides et subit une pyrolyse, en développant des vapeurs hydrocar- bonées plus légères et en déposant un résidu carboné sur les solides. Dans ce procédé, la chaleur nécessaire est fournie en faisant circuler un courant de ce solide à travers une zone de chauffage extérieure, généralement une   zo.-   ne de combustion, et en renvoyant alors ce solide au récipient de cokéfaction. 



  Ceci offre un grand avantage sur le procédé de cokéfaction retardée, en ce que l'opération est continue. Cependant, jusqu'à présent, aucune installation industrielle de ce type n'a été installée. 



   Les solides de contact ou porteurs de chaleur, utilisés dans ce procédé de cokéfaction à solides fluidifiés consistent habituellement en coke produit dans le procédé. D'autres solides en particules peuvent, cepen- dant, être utilisés, tels que des particules réfractaires, du sable, du cata- lyseur épuisé, de la pierre ponce, etc. Les références faites ici au coke en particules, en tant que solide porteur de chaleur seront comprises comme étant exemplatives et non pas limitatives. 



   Le développement de ce type de procédé a mis en évidence un   cer .   tain nombre de problèmes. Un sérieux problème particulier est la tendance du lit à perdre sa fluidité à cause de l'agglomération des particules,   provoquée   par les constituants agglutinants de l'huile lourde. Si cela arrive,   l'entiè-   reté du lit peut se solidifier. Il est alors nécessaire d'arrêter l'opération, de refroidir le récipient de cokéfaction, de rompre le coke en gros morceaux, et de l'enlever du récipient, comme dans le procédé de cokéfaction retardée. 



   Un autre problème sérieux est la formation de dépôts de coke dans l'espace de vapeur se trouvant au-dessus du lit et dans la conduite emportant la vapeur effluente, à cause de la condensation et/ou de la polymérisation des vapeurs de l'appareil de cokéfaction. Un autre problème réside   dar.s   le fait qu'il est nécessaire d'utiliser de relativement grandes quantités de gaz fluidifiant extérieur pour maintenir la fluidité du lit. Cela a pour   e@-   fet de diluer les vapeurs quittant le récipient et d'augmenter les   dimensions   et la complexité de l'installation suivante de fractionnement et de séparation. 

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   Un autre problème consiste à produire un gasoil convenant pour un cracking catalytique, qui soit exempt de constituants formant du carbone et des cendres, et d'impuretés métalliques, telles que   dU!   nickel et du vana- dium, qui désactivent le catalyseur de cracking. 



   Une autre difficulté est le réglage convenable des dimensions et de la répartition des dimensions des particules porteuses de chaleur. 



  Comme le coke est formé sur les particules, elles continuent à grossir, de telle sorte que, à moins que des moyens quelconques ne soient prévus pour fournir des particules fines, les particules s'accroissent jusqu'à un point où elles ne peuvent pas être convenablement fluidifiées ou mises en circula- tion à travers le brûleur. 



   Le but de la présente invention consiste à procurer un procédé et un appareil améliorés de cokéfaction fluide, qui   surmontent   avec succès les inconvénients ci-avant et d'autres encore. D'autres buts, de même que la nature et les avantages de l'invention, apparaîtront clairement de la description suivante, dans laquelle on fait référence aux dessins annexés. 



   La figure 1 est une vue simplifiée de l'appareil formant une partie de la présente invention, et dans lequel le procédé peut être mis en oeuvre. 



   La figure 2 est une vue agrandie de la section supérieure de sé- paration et de fractionnement du récipient de cokéfaction de la figure   1,   certaines parties étant montrées en coupe. 



   La figure 3 est, à plus grande échelle, une vue détaillée de 1' ajutage d'injection. 



   La figure 4 illustre une variante de l'invention, conçue spécia- lement pour conserver et procurer du coke en grains - ou primaire pour le système de cokéfaction. 



   En se référant à la figure 1, l'alimentation liquide pénètre dans le système de cokéfaction par la   conduite   1. Des alimentations conve- nant spécialement pour la présente invention sont des matières brutes lour- des ou réduites, ou des dépôts produits sous le vide, ou d'autres   hydrocar-   bures lourds de pétrole, contenant une quantité importante de constituants qui ne peuvent pas être vaporisés sans décomposition. De telles alimenta- tions peuvent avoir, par exemple, une gravité API d'environ 0  à 20 , par exemple, 1,9 , et une teneur de carbone Conradson d'environ 5 à 40% en poids, par exemple 30%.

   Cette alimentation est, de préférence, préchauffée par des moyens habituels comprenant un échange de chaleur avec des courants de produit, jusqu'à environ 400  à   300 F,   par exemple, 700 F, de manière à garder sa viscosité raisonnablement basse et à réduire la charge de chaleur sur l'unité de cokéfaction. De la conduite d'alimentation 1, l'alimentation liquide est introduite dans le lit 2 de coke fluidifié, turbulent, dense, disposé dans la partie inférieure du récipient de cokéfaction 3. Pour éviter la possibilité que le lit ne perde sa fluidité-, et ne s'empâte, il est im- portant que l'alimentation soit rapidement et uniformément répartie sur les particules individuelles du lit.

   Bien que la nature fluidifiée très turbulen- te du lit provoque une rapide dispersion de l'alimentation à travers tout le lit, il vaut mieux ne pas compter uniquement sur la turbulence du lit pour réaliser la dispersion de l'alimentation. En vue d'empêcher un mouillage des particules de coke au point d'injection de l'alimentation et d'encourir ainsi le risque que le lit ne s'empâte, l'alimentation, est de préférence, injectée dans le lit à une série de points, à la. fois suivant la circonférence et ver- ticalement. Comme montré, l'alimentation passe à travers une conduite multi- ple 4 comportant des branchements 5 communiquant avec des ajutages à (voir figure 3). On peut utiliser tout type quelconque d'ajutage qui réalisera und fine dispersion de l'alimentation sans exiger des quantités importantes de gaz de dispersion.

   Un ajutage spécialement bon pour cet usage est le type   à   
 EMI2.1 
 If ¯gicleur If, vers lequel l'alimentation est amenée dans l'ajutage, en mélange ..,.......... - '1 ........... .,.....!.:.-...........,-I.'-r a""..t: ....- -t 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 avec de la vapeur de dispersion par un conduit central comportant un orifice 
2. Le conduit est entouré d'un passage annulaire 3 par lequel de la vapeur ou purge passe pour maintenir cette zone libre de coke et permettre un enlè- vement de l'ajutage. La vitesse de giclage du mélange huile-vapeur est, de préférence, comprise entre 50 et 200 pieds par seconde. Le mélange en cause, à l'extrémité de l'ajutage, peut comprendre de 25 à 30% en volumes de vapeur. 



   Il est généralement possible d'alimenter entre   J50   et 450 barils d'huile par ajutage et par jour. Ces ajutages sont, de préférence, rétractiles, ce qui permet un enlèvement du noyau et son nettoyage, s'il est bouché ou chargé de coke. 



   Le bas du récipient, en dessous du point d'injection de l'alimen- tation, est, de préférence, de plus petit diamètre. Cette section sert comme section de séparation ou de nettoyage, (stripping zone) comme on le décrira ci-après. La section intermédiaire, où l'alimentation est injectée, s'évase, de préférence, vers l'extérieur. du bas vers le haut, et la partie supérieure du récipient est rétrécie jusqu'à un diamètre plus faible pour des raisons données ci-après. 



   Les particules de coke se trouvant dans le lit sont maintenues dans un état fluidifié turbulent, par les gaz et vapeurs ascendants. Ces gaz et vapeurs comprendront du gaz de fluidification et de séparation, et des va- peurs et des gaz formés par la cokéfaction de l'alimentation. Les gaz s'éle- vant dans la partie inférieure du lit rencontrent des gaz additionnels formés dans la partie supérieure, de sorte que le volume de gaz augmente continuel- lement au fur et à mesure que le gaz monte à travers le lit. La vitesse du gaz, dans la partie inférieure du lit, doit être appropriée pour maintenir une fluidification et pour réaliser la séparation ou nettoyage désiré.

   En évasant les parois vers l'extérieur dans la zone d'injection de l'alimenta- tion, l'augmentation de volume des gaz, résultant d'une vaporisation, est plus ou moins compensée par l'augmentation du diamètre du récipient, de sor- te que la vitesse des gaz est maintenue plus ou moins uniforme suivant toute la profondeur du lit, bien qu'il puisse y avoir une certaine augmentation de vitesse du côté du sommet de ce lit. 



   La vitesse superficielle moyenne des gaz ascendants est, de préférence, maintenue entre 0,1 et 5 pieds par seconde, de préférence, entre 1 et 3 pieds, suivant la dimension des particules composant le lit. Des vites- ses plus élevées augmenteront la turbulence mais réduiront la densité du lit. 



   Comme mentionne ci-avant, les particules individuelles composant le lit tendent à se développer au fur et à mesure que l'opération se pour- suit, et il est nécessaire de maintenir un contrôle de la dimension des par-   ticules.   Il est préférable d'utiliser des solides ayant une dimension moyen- ne de particules, comprise entre 0 et 1000 microns de diamètre, de préférence entre 150 et 300 microns. Dans certains cas, la gamme de dimensions de parti-- cules peut varier en dehors de ces limites sans amener de difficultés. De préférence, pas plus de 5% des particules n'ont une dimension supérieure à 500 microns, tandis que des particules inférieures à 40 microns tendent à s' agglomérer ou sont entraînées hors du système avec les gaz.

   Il est habituel- lement désirable d'avoir de 5 à 20% de particules de 40 à 125 microns pour améliorer la fluidification et pour nettoyer la partie intermédiaire de 1' installation, comme on le décrira ci-après. Bien que des particules plus pe- tites procurent une plus grande aire superficielle, des particules très fi- nes sont sujettes à agglomération et à d'autres difficultés. 



   La température de cokéfaction peut se situer entre 350  et 1200 F, de préférence entre 900  et   1100 F.   Des températures supérieures permettent des taux plus, élevés d'alimentation et augmentent la   capacité  msis peuvent tendre à provoquer un surcracking des vapeurs avec un abaissement résultant de rendement des produits de distillation désirés. 



   L'opération de cokéfaction est habituellement menée à une   pres-   

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 sion relativement basse, telle que de 0 à 50 livres par pouce carré de pres- sion effective. Bien que le procédé puisse être mis en oeuvre sous une pres- sion inférieure à la pression atmosphérique ou à des pressions plus élevées, on préfère généralement opérer à une pression de sortie de vapeur, suffisante pour forcer les vapeurs vers et à travers une installation subséquente de fractionnement et de séparation. A cette fin, la pression effective de sor- tie peut être comprise entre :et 25 livres par pouce carré, habituellement entre 5 et 15 livres. La pression dans la partie inférieure du récipient sera un peu plus élevée, du fait de la pression hydrostatique développée par le lit fluidifié. 



   Comme signalé ci-avant, la partie inférieure du lit de cokéfac- tion, en dessous du point d'injection de l'alimentation, sert comme zone de séparation ou nettoyage. De la vapeur ou autre gaz de séparation ou nettoya- ge, tels que des gaz hydrocarbonèss légers, sont injectés dans cette zone par une conduite 11 pour séparer des hydrocarbures, du coke avant enlèvement de ce dernier de la zone de cokéfaction. En disposant la zone de séparation dans le bas de l'appareil de réaction, la vapeur de séparation en excès dé- place les hydrocarbures s'élevant à travers la zone de cokéfaction et aide au maintien de la turbulence et de la fluidité désirés dans cette section. 



  La vitesse dans l'appareil de séparation peut être comprise entre 0,1 et 5 pieds par seconde. La vapeur de séparation ou nettoyage peut être injectée dans le récipient par des ajutages, à vitesse élevée, pour provoquer une usure par frottement ou un broyage des plus grandes particules, en vue de maintenir les dimensions désirées de particules. A cette fin, le gaz peut être injecté à des vitesses de giclage d'environ 200 à 3000 pieds par se- conde. La quantité totale de vapeur injectée dans les zones de cokéfaction et de séparation peut être égale à environ 5 à 30% de l'alimentation hydro- carbonée liquide, 6 à 15% constituant la gamme préférée. Si on le désire, des chicanes à disques et parois inclinées peuvent être disposées dans la zone de séparation pour améliorer le contact entre la vapeur et les solides. 



   Comme mentionné ci-avant, l'alimentation hydrocarbonée liquide est injectée dans l'appareil de réaction par des ajutages 6 à différents niveaux et est uniformément déposée sur les particules de coke constituant le lit fluidifié turbulent dense. 



  Le taux de l'alimentation hydrocarbonée peut être d'environ 0,1 à 3 poids par heure par poids de solides présents dans le lit fluidifié   suivant,la   composition de l'alimentation, la température de cokéfaction, la durée de séjour des solides dans le lit, et d'autres facteurs. Le facteur limitatif est l'aptitude à maintenir le lit dans un état fluidifié hautement turbu- lent. Si le taux d'alimentation est trop élevé, les particules solides ten- dent à coller ensemble, en formant des agglomérats plus gros et, à moins de précautions, l'entièreté du lit peut se solidifier et perdre ses caractéris- tiques fluides. Ceci devrait être évité, ou bien le procédé devient impossi- ble à mettre en oeuvre, et l'installation doit être fermée et le lit solidi- fié enlevé du récipient de cokéfaction.

   Diverses méthodes peuvent être uti- lisées pour indiquer les conditions potentielles d'empâtement du lit. Par exemple, une réduction de la turbulence ou une viscosité du lit indiquent des conditions d'empâtement du lit. Durant des opérations normales, il y a une turbulence importante du lit. Une réduction de l'amplitude ou: de la fréquence de ces à-coups de turbulence indique un empâtement en puissance du lit, et que des phases correctives devraient être prises, telles qu'une réduction du taux de l'alimentation en une augmentation de la température. 



   Dans le lit fluidifié, l'alimentation est convertie en coke so- lide et en vapeur hydrocarbonée chaude. Les vapeurs quittant le lit empor- tent des solides   entraînas.   Pour permettre à une certaine quantité de ces solides de se séparer des vapeurs, la solution la meilleure est habituellement de maintenir le niveau du lit 12 à une distance substantielle en dessous iu sommet du récipient. Il est avantageux d'avoir une certaine quantité   mini=   de solides entraînés dans l'espace de dégagement 13 supérieure au niveau du 

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 lit.

   La chaleur contenue dans les solides   entraînes   aidera à maintenir la   température   dans cette zone à un niveau supérieur et procurera des surfaces adsorbantes, en empêchant ainsi une condensation et une cokéfaction des produits vaporeux à point d'ébullition supérieur. En plus, les solides en- traînés serviront à nettoyer les parois du récipient de tout coke qui tend à s'y déposer. 



   Il est également désirable de réduire au minimum la durée de séjour des vapeurs dans cette zone pour empêcher un nouveau cracking thermi- que. A cette fin, la section transversale du récipient 10, au-dessus du ni- veau 12 du lit fluidifié, est réduite, de manière à augmenter la vitesse des vapeurs ascendantes dans la zone de dégagement   13.   Cette vitesse accrue en- traîne une plus grande quantité de coke, réduit la durée de séjour de la va- peur, et maintient les parois de   l'appareil   de réaction plus chaudes, et ainsi réduit au minimum la condensation et la cokéfaction, aussi bien qu'un cracking thermique en phase vapeur. La vitesse des gaz dans la zone de déga- gement peut être comprise entre 2 et 5 pieds par seconde, suivant les dimen- sions des particules et d'autres facteurs.

   Si on le désire, du coke addi- tionnel, de préférence à une température plus élevée, peut être introduit dans l'espace de dégagement pour augmenter l'action de nettoyage ou de purge des solides entraînés et pour élever la température des vapeurs au-dessus de leur point de rosée. Les vapeurs passent du sommet de la zone de dégage- ment dans des dispositifs de séparation de poussière, tels que des cyclones 14, qui servent à séparer les particules de coke entraînées, d'avec les va- peurs. Les fines séparées sont renvoyées au lit par des canalisations plon- geantes 15. 



   Du gaz d'aération peut être injecté dans les canalisations plon- geantes 15 par une conduite   16'.   La quantité de gaz d'aération ainsi intro- duit peut être contrôlée pour régler la quantité de solides séparés par les cyclones. Par exemple, dans certains cas, il peut être désirable de mainte- nir un certain minimum de solides dans la conduite de sortie des cyclones pour enlever tout coke pouvant s 'y former. En augmentant la quantité de gaz ajouté aux canalisations plongeantes, la quantité de solides séparés par les cyclones peut être réduite. Les cyclones eux-mêmes sont, de préférence, dis- posés dans une paroi transversale pleine 16 qui empêche les vapeurs d'attein- dre la zone stable située au-dessus des cyclones, et empêche ainsi que du coke ne se forme dans cette zone.

   Des cyclones 14, les vapeurs passent par des cheminées 17 pour aller dans une tour de fractionnement et de lavage ou épuration 18, montée directement au-dessus du récipient de cokéfaction. 



   Les cheminées 17 déchargent, de préférence, les vapeurs hydrocar- bonées chaudes contre des chicanes chauffées 19. Celles-ci sont disposées   à   une distance convenable au-dessus du fond de la tour 18, et l'espace inférieur à ces chicanes forme une zone de réception pour le condensat lourd formé dans l'appareil de lavage. Cela empêche le condensat lourd de retomber dans les cheminées et d'y former des dépôts de coke. 



   Les cheminées 17, les chicanes 18 et toutes les autres parois sé- parant le récipient de cokéfaction 3 de la tour de lavage 18 sont, de préfé- rence, fortement isolées pour réduire au minimum la condensation et la coké- faction des vapeurs hydrocarbonées dans les cheminées et dans la section in- férieure de la tour de lavage. Des éléments de chauffage peuvent être prévus autour des parois des cheminées 17 et des conduites de sortie des cyclones pour maintenir les parois plus chaudes que les vapeurs à titre d'aide encore pour empêcher une condensation et une cokéfaction indésirables. Les éléments de chauffage montrés sont en forme de serpentins à vapeur surchauffée,   enve-   loppant les parois.

   Cette vapeur de chauffage peut être préchauffée par échan- ge de chaleur indirect avec des solides chauds dans un brûleur à coke décrit ultérieurement, et peut être libérée à l'atmosphère, de manière à ne pas di- luer plus les vapeurs passant vers une installation subséquente de fraction- nement et de condensation. Ou bien, du gaz de fumée chaud provenant du brûleur 

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 à coke peut être utilisé au lieu de vapeur,dans les serpentins de chauffa- ge.

   De la vapeur surchauffée peut être injectée directement dans les vapeurs chaudes pour réduire au minimum la cokéfaction, en diluant les vapeurs et En abaissant leur température de condensation. - 
La température dans le fond de la tour 18 est réglée pour conden- ser les portions les plus lourdes des vapeurs, qui contiennent des impuretés métalliques, telles que des composés de fer, de nickel et de vanadium, pré- sents à l'origine dans l'alimentation et emportés au sommet avec les vapeurs. 



  Elles contiendront les solides entraînes emportés à travers les cyclones. 



   La température au fond de la tour 18 est réglée en   introduisant   un courant d'huile d'extinction par une conduite 21. Ce courant sert également à refroidir immédiatement les vapeurs de l'appareil de cokéfaction, en arrê- tant ainsi une polymérisation et d'autres réactions de dégradation. Comme montré, le condensat recueilli dans le bas de la tour est enlevé par une con- duite 24, une partie de ce condensat, étant envoyée dans un réfrigérateur 26 (figure 1) et renvoyée à la tour au-dessus d'une série de chicanes à disques et plaques inclinées   27.   Une partie de ce courant de recyclage peut être en- voyée dans le bas de la tour par une conduite 28 pour refroidir encore les produits qui y sont enlevés.

   La température maximum à la base de la tour ne devrait pas excéder environ 750 F en vue d'empêcher une cokéfaction dans cette section de l'installation. 



   La température nécessaire pour condenser les impuretés métalli- ques dépendra de la nature et de la quantité de ces impuretés présentes dans l'alimentation. Il est préférable d'opérer à la température maximum qui réa- lisera un enlèvement des impuretés. Pour la plupart des alimentations, le point d'ébullition final des produits quittant la section inférieure sera com- pris entre 950  et 1050 F, bien que pour certaines alimentations, il puisse descendre à 700 F. Comme les produits quittant la tour de lavage sont compo- sés d'un large mélange de vapeurs et de gaz, le point final des vapeurs non condensées sera de beaucoup supérieur à la température maintenue dans la tour. 



   Au lieu de refroidir et de recycler le condensat lourd vers la section inférieure de la tour, d'autres moyens de refroidissement peuvent être utilisés. Par exemple, de l'alimentation fraîche peut être fournie   à   cette section. Dans ce cas, l'alimentation résiduaire sera préchauffée par contact avec des vapeurs chaudes. L'alimentation préchauffse peut alors être envoyée par les conduites 24 et 34 dans le récipient de cokéfaction. 



   Les vapeurs restant non condensées dans le bas de la section de lavage de la tour passent de bas en haut à travers une série de plateaux   à   cloche de barbotage, disposés dans le haut de la tour, où elles sont soumi- ses à fractionnement pour condenser une fraction additionnelle de la gamme d'ébullitions du gasoil. Le condensat formé dans la section supérieure se recueille dans un plateau de captation 29 et est enlevé sous forme de   courart   secondaire par la conduite 31.

   Une partie de ce courant est pompée pour être renvoyée à la section inférieure de la tour, en-dessous du plateau de capta- tion, par une conduite 32, comme moyen additionnel de lavage et de refroidis- sement, et une autre partie de ce courant peut être pompée à travers un ré- frigérateur 33 et être introduite dans le haut de la tour pour servir de reflux. 



   La température au sommet de la tour 23 est, de préférence, supé- rieure au point de roséé de la vapeur, c'est-à-dire, à une température d' au moins 200   à   225 F. Cela empêche une condensation de la vapeur qui, si el- le était admise à se produire, pourrait provoquer des problèmes   d'émulsion   et de corrosion dans le haut de la tour. La température des vapeurs quittant le sommet de la tour peut être d'environ 300 F pour les températures de la tour ci-avant. 



   La fraction de condensat lourd, enlevée du bas de la tour de la- 

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 vage 18, par la conduite   24,   et non recyclée pour l'extinction et le lavage, comme décrit ci-avant, est pompée par une conduite 34 en retour vers le ré- cipient de cokéfaction 3. Ce condensat lourd peut être mélangé avec de l'a- limentation fraîche, avant injection, ou bien, peut être injecté par des aju- tages séparés, de préférence dans la partie inférieure du récipient de co- kéfaction. Comme variante, cette alimentation lourde peut être introduite dans la tour à vide pour un autre fractionnement en vue d'enlever les hydro- carbures légers, facilement vaporisables. Cette pratique réduit le taux de recyclage de manière significative. Les dépôts venant de la tour à vide peuvent alors être envoyés dans le récipient de cokéfaction.

   La tour à vide peut être la même tour que celle dans laquelle la matière brute provenant de l'alimentation de cokéfaction est distillée. 



   Le gasoil enlevé comme courant secondaire par la conduite 31 constitue un des produits finals du procédé. Cette huile, étant un condensat relativement exempt de composants de carbone et de cendres résiduaires, et d'impuretés métalliques, peut être soumise à un cracking catalytique pour former une essence de qualité élevée. 



   Des vapeurs et des gaz non condensés sont enlevés du sommet de la tour 18 par une conduite 36, et envoyés dans un condenseur 37 refroidi par de l'eau (figure 2) et ensuite à un tambour séparateur   38,   dans lequel le distillat liquide se sépare du gaz non condensé. Le liquide comprendra la fraction de naphte en même temps que de l'eau. Le naphte est enlevé du sépa- rateur par la conduite 39 et peut être soumis à un autre traitement, tel qu'   hydroforming,   désulfuration, stabilisation, etc, pour obtenir des produits de la qualité désirée. De l'eau condensée est enlevée du tambour 40 par une con- duite 41. Du gaz humide est enlevé par la conduite 42 et peut être rejeté on traité encore pour en récupérer des produits désirés..

   Au lieu de fraction- ner encore les vapeurs venant de la section de lavage pour séparer le gasoil, le naphte et les gaz, comme on vient de le décrire, toutes les vapeurs pro- venant de la zone de lavage peuvent être envoyées directement, sans autre fractionnement,à une zone de cracking catalytique. 



   En revenant maintenant au récipient de cokéfaction, un courant de solides est enlevé de manière continue de ce récipient par une canalisa- tion verticale 43 qui se relie au récipient en un point espacé d'une certai- ne distance au-dessus du fond. L'sspace du récipient de cokéfaction, infé- rieur à cette connexion de la conduite 43, sert comme puits ou moyen de cap- tation pour recueillir tous gros morceaux ou agglomérats qui pourraient ser- vir à boucher les conduites de transfert. Ces agglomérats peuvent être pé- riodiquement enlevés par le conduit 50. Cette canalisation 43 comporte une cage ou panier en treillis 44 autour de son extrémité d'entrée pour empêcher de gros morceaux ou agglomérats de se loger dans la canalisation et dans les conduites de connexion, et d'arrêter la circulation. 



   La canalisation 43 se relie, à son extrémité inférieure, à un conduit 45 incliné dans le sens vertical qui, à son tour, arrive à une cana- lisation montante verticale 46 dont une section 47 se projette vers le haut dans la partie inférieure du récipient de chauffage 48, en dessous du   nive@u   d'un lit de solides fluidifiés y maintenu. Pour assurer une circulation con- venable des solides depuis le récipient de cokéfaction 3 vers le récipient brûleur 48, il faut prendre soin de maintenir les solides aérés durant   @out   leur voyage à travers ces conduites. Les particules de coke tendent à une désaération très rapide, et il est nécessaire d'ajouter un gaz fluidifiant en des points 49 le lorg du conduit incliné 45 oour empêcher que ce conduit ne se bouche. 



   Un gaz porteur additionnel est injecté dans   l'extrémité   inférieu- re de la canalisation ascendante 46 par une conduite 51 pour régler la densi- té dans cette section de l'installation. Si on le désire, une partie de 1' air nécessaire à la combustion peut être injectée dans la canalisation ascen- dante. 

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   Le courant principal d'air nécessaire à la combustion est introduit par la conduite 52 dans un brûleur auxiliaire 5.;. Du combustible pour la combustion peut être fourni au 'brûleur auxiliaire par une conduite 54. Le brûleur auxiliaire est normalement utilisé pour chauffer l'unité au départ de l'opération. Après que l'unité est chauffée à une température con- venable, la fourniture de combustible est arrêtée, et la chaleur nécessaire à l'opération est obtenue en brûlant du   cke   formé dans le procédé. Dans certains cas, cependant, il peut être plus économique de brûler des liquides ou des gaz étrangers, plutôt que du coke.

   Dans certains cas, le coke se trouvant dans le récipient brûleur 43 peut être chauffé par des gaz de com- bustion provenant du brûleur auxiliaire Des gaz, soit de l'air, soit des gaz de ccombustion chauds, suivant le cas, passent du brûleur auxiliaire   5@,   dans le fond du récipient brûleur principal 43. La sortie du brûleur 53 est pourvue d'un chapeau 55 destin:, à empêcher les solides de passer du brûleur principal dans la zone de combustion du brûleur auxiliaire. 



   Des gaz pénétrant dans le fond du brûleur passent de bas en haut à travers le corps du récipient à une vitesse réglée pour maintenir un lit turbulent dense de solides 56 dans la partie inférieure du récipient brû- leur. 



   Les particules de coke sont chauffées dans le récipient brûleur 43 jusque une température sensiblement supérieure à celle maintenue dans le récipient de cokéfaction. Par exemple, la température du récipient brûleur peut être de 1000  à   1500 F,   habituellement d'environ 200  à 300 F au-dessus de la température de cokéfaction. 



   Les solides chauds débordent du récipient brûleur dans une cana- lisation verticale de retour 57 et sont renvoyés au récipient de cokéfaction, comme on le décrira ci-après. Des gaz de combustion usés quittant le lit 56 pour passer dans des séparateurs à cyclone 53 et 59 en vue de 1--'enlèvement des solides entraînas sont alors évacués vers la cheminée par une conduite 60. Les solides séparas dans les cyclones sont renvoyés au lit par des ca- nalisations plongeantes bl et 62. Si on le désire, celles-ci peuvent se dé- charger dans ou près de la canalisation verticale 57, de manière à transpor- ter, de préférence, les fines, du brûleur au récipient de cokéfaction. 



   La canalisation 57 est reliée à sa base à un conduit 63   1=;clin;   par rapport à la verticale et qui, à son tour, est relié à une conduite mon- tante verticale   64. -Un   gaz porteur est introduit dans la conduite montante 64 par une conduite à vanne   64'   pour régler la densité dans la dite conduite montante 64. Celle-ci est reliée à la partie supérieure du récipient de coké- faction 3 en-dessous du niveau du lit. Une partie de ces solides chauds peut passer par la conduite 66 dans l'espace de dégagement   13   et dans l'admission aux cyclones 14, pour fournir de la chaleur aux vapeurs de l'appareil de co- kéfaction, nettoyer les parois et procurer des surfaces adsorbantes.

   Dans le cas où le dispositif de fractionnement des vapeurs de l'appareil de cokéfac- tion n'est pas superposé à celui-ci, il est avantageux parfois d'introduire des quantités supplémentaires de solides chauds dans les conduites partant des cyclones. Ce coke, utilisé pour empêcher un encrassement de l'installa- tion, peut être convenablement activé à la vapeur pour augmenter son aire superficielle. 



   La circulation du coke entre les récipients est réalisée en main- tenant la densité dans les conduites montantes 47 et   64,   inférieure à la   de+   sité dans les canalisations 43 et 57 et les lits fluidifiés, de manière que la pression engendrée à la base de ces canalisations avant les vannes serve comme force d'entraînement pour faire circuler les solides. Les vannes 67 Et 65 prévues respectivement dans les canalisations 43 et   57   servent à créer une chute de pression suffisante pour empêcher une circulation inverse des soli- des, provoquée par des à-coups de pression dans le système de cokéfaction. 



  La vitesse de circulation vers le brûleur, par exemple, peut être réglée par la vanne 67 de la canalisation   43   et par réglage de la quantité de gaz entrant 

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 dans la conduite montante 46. L'installation peut être conque pour   prendra   un maximum de chute de pression d'environ 4 livres par pouce carré, par le tiroir 67. La canalisation descendante 57 est conçue pour y maintenir normalement un niveau de solides de 10 à 15 pieds en dessous du niveau des solides dans le bruleur, de sorte que des variations du niveau dans la canalisation descendante peuvent compenser des à-coups de pression dans le système. 



   La vitesse de circulation des solides entre le récipient de cokéfaction et le brûleur est réglée pour fournir la chaleur requise pour le procédé, et dépendra de la différence de températures entre les réci- pients. Pour une différence de températures de 200 F, le poids des solides chauds introduits dans le récipient de cokéfaction peut être compris entre environ 8 à 10 fois le poids de l'huile chargée par unité de temps. 



   Les dimensions du récipient de cokéfaction devraient être tel- les qu'elles donnent à l'huile répartie sur le coke, le temps convenable pour être convertie en vapeurs et en coke, de manière que les solides se dirigeant vers le brûleur soient pratiquement exempts d'huile non vapori- sée. La durée de séjour des solides dans l'appareil de réaction peut être de 3 à 10 minutes ou plus. 



   La quantité de coke formé dans le procédé sera plus grande que celle qui est nécessaire pour fournir de la chaleur au procédé. Dans la for- me la plus simple de l'invention, cet excès de coke est enlevé du bas des canalisations verticales 43 ou 57. A cette fin, des conduites d'enlèvement 68 et 69 sont reliées à un conduit 70 dans lequel le coke est déchargé. Un courant de gaz porteur, tel que de la vapeur, transporte le coke par le con- duit 70 vers l'emmagasinage. Avant celui-ci, le coke peut être éteint de manière convenable, par exemple avec de l'eau, pour empêcher une inflamma- tion du coke au contact avec l'atmosphère. 



     Comme.signalé   ci-avant, au cours de l'opération, les particule? individuelles composant le lit fluidifié dans le récipient de cokéfaction croissait en dimensions du fait du dépôt de coke. Pour maintenir, dans le système, la quantité désirée de solides de la gamme de dimensions de parti- cules désirées, il est nécessaire de remplacer les plus grosses particules par des particules plus fines. Ceci peut être réalisé en rompant une certai- ne quantité des plus grandes particules pour usure à frottement, comme dé- crit précédemment. De préférence, une partie du coke enlevé est broyée ou ra- menée, dtne autre manière, à de plus petites dimensions, et renvoyée au sys- tème.

   Pour réduire l'importance de ce broyage, les solides enlevés de l'ap- pareil de cokéfaction, avant d'être déchargés de l'unité ou envoyés au brû- leur, sont, de préférence, classés pour retenir sélectivement les plus fines particules dans le système, de sorte que seule une fraction choisie de plus grosses particules passe vers le brûleur ou est enlevée du procédé comme produit et pour être ramenée à de plus petites dimensions. 



   Ceci est illustré à la figure 4 des dessins. Pour éviter de re- faire certaines parties déjà représentées, seule la partie inférieure du ré- cipient de cokéfaction 3 et du brûleur 48 est illustrée. La moitié supérieure de l'installation est la même qu'aux figures 1 et 2. 



   En se référant au dessin, une partie ou tous les solides enlevés du récipient de cokéfaction par la canalisation verticale   4@   passent par la conduite 72 vers la section intermédiaire d'un récipient agrandi de sépara- tion par décantation ou dépôt ou d'élutriation, 73, où ils sont mis en con- tact avec un courant ascendant de gaz de séparation ou élutriation, introduit par la conduite 74, en-dessous du point d'entrée des solides. La vitesse du gaz ascendant passant à travers le récipient 73 est réglée pour emporter vers le haut une fraction plus fine choisie des solides, tout en permettant   à   ure fraction plus grosse d'être recueillie dans le bas du récipient. 



   L'appareil d'élutriation   contient,   de préférence, plusieurs chi- 

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 canes transversales perforées qui servent à rompre des courants localisés et augmenter ainsi l'efficacité de la séparation. Lorsque le gaz passe de bas en haut à travers un tel appareil d'élutriation à une vitesse convenable, et qu'un mélange de particules solides de différentes dimensions est pulvé- risé ou introduit de manière uniforme, d'une autre façon, en travers d'une partie intermédiaire de l'appareil, les particules relativement grosses tom- bent au fond, tandis que les particules fines sont entraînées vers le haut et s'échappent avec le gaz d'élutriation par une conduite 75 pour retourner à la zone de réaction.).

   De cette manière, les particules fines capables de servir de coke à grains ou primaire sont retenues dans ou recyclées, de façon continue, vers la zone de cokéfaction. 



   Les deux principales variables affectant une telle séparation des solides gros et fins sont la vitesse du gaz d'élutriation et le taux d'alimentation du mélange de particules à la colonne. Afin d'enlever une im- portante portion des particules fines, des particules grosses, la vitesse du gaz d'élutriation devrait être au moins 1,5 à 3 fois, par exemple environ deux fois, la vitesse de chute libre des plus grandes particules à enlever par le sommet. Lorsque la vitesse du gaz est augmentée, une moins grande quantité de particules fines tombent au fond avec la matière grosse. Cepen- dant,en même temps, lorsque la vitesse du gaz excède la vitesse de chute libre des particules de la fraction grosse, certaines de ces grosses particu- les seront emportées par le sommet et souilleront les fines.

   Pour des buts pratiques, la vitesse du gaz d'élutriation peut se ranger entre environ 3 pieds/seconde, si on désire récupérer des particules fines d'environ 150 mi- crons de diamètre et plus fines, et environ 30 pieds/seconde si des solides à emporter par le sommet doivent comprendre des particules d'environ 1000 microns de diamètre.   -Evidemment,   la vitesse optimum du gaz d'élutriation variera quelque peu, d'après les cas, suivant les dimensions de particules qu'on peut souhaiter séparer, le. rendement désiré de récupération de parti- cules fines, la souillure admissible des particules fines par une matière plus grosse, et le taux d'alimentation des solides.

   De même, avec des appa- reils relativement petits, des vitesses relativement plus élevées peuvent être préférées de manière à empêcher qu'une quantité excessive de particules fines ne descende avec la matière plus grosse. 



   Le taux d'alimentation des solides à l'appareil d'élutriation a également un effet prononcé sur le degré de séparation. Pour une vitesse de gaz donnée, lorsque le taux d'alimentation croit, la quantité de particu- les fines descendantes augmente. S'il y a une quantité quelconque de matière grosse qui s'en va par le sommet, parce que la vitesse du gaz excède la vi- tesse de chute libre des particules fines désirées, une augmentation du taux d'alimentation des solides diminuera la quantité de matière grosse s'en al- lant par le sommet. En même temps, la quantité totale de matière s'en allant par le sommet diminuera en proportion de la quantité tombant dans le fond. 



  En conséquence, il y a un rapport optimum du taux d'alimentation des solides au taux de gaz pour chaque vitesse de gaz, rapport qui ne donnera qu'une pe- tite quantité de matière grosse dans le produit du sommet, et qu'une petite quantité de particules fines dans les dépôts au fond. 



   Par exemple, pour séparer des particules de coke d'environ 250 microns et plus petites (vitesse de chute libre d'environ 4 pieds/seconde), d'avec des particules de coke plus grosses, le tableau I montre la meilleure gamme du taux d'alimentation de solides par rapport au taux de gaz pour cha- que vitesse de gaz donnée. 

 <Desc/Clms Page number 11> 

 



  TABLEAU I. 
 EMI11.1 
 
<tb> Vitesse <SEP> de <SEP> gaz <SEP> Taux <SEP> d'alimentation <SEP> + <SEP> taux <SEP> de <SEP> gaz
<tb> 
<tb> 4 <SEP> pieds/sec. <SEP> 0,05 <SEP> - <SEP> 0,075 <SEP> livre/pied <SEP> cube
<tb> 
<tb> 5 <SEP> 0,075 <SEP> - <SEP> 0,125
<tb> 
<tb> 6 <SEP> 0,0125- <SEP> 0,20
<tb> 
<tb> 3 <SEP> 0,15 <SEP> - <SEP> 0,25 <SEP> 
<tb> 
<tb> 10 <SEP> 0,25- <SEP> 0,35
<tb> 
 
Si le rapport du taux d'alimentation au taux de gaz est inférieur à ce qui est donné ci-avant, une plus grande quantité de matière grosse est enlevée par le sommet, et la capacité de la colonne est diminuée. Inversement, lorsque des rapports supérieurs à ceux donnés ci-avant sont utilisés,,la quantité de particules fines perdues dans le fond devient élevée. Ceci est illustré au tableau II. 



   TABLEAU II. 
 EMI11.2 
 
<tb> 



  Vitesse <SEP> de <SEP> chute <SEP> libre <SEP> des <SEP> particules <SEP> fines,
<tb> 
<tb> pieds/seconde <SEP> 4 <SEP> 4 <SEP> 4 <SEP> 
<tb> 
<tb> Vitesse <SEP> du <SEP> gaz, <SEP> pieds/seconde <SEP> 6 <SEP> 6 <SEP> 6
<tb> 
<tb> 
<tb> Taux <SEP> d'alimentation <SEP> + <SEP> taux <SEP> de <SEP> gaz, <SEP> livres/
<tb> 
<tb> pied <SEP> cube <SEP> 0,076 <SEP> 0,20 <SEP> 0,267
<tb> 
<tb> 
<tb> % <SEP> de <SEP> particules <SEP> fines <SEP> dans <SEP> les <SEP> produits
<tb> 
<tb> de <SEP> sommet <SEP> 30 <SEP> 32,8 <SEP> 73,7
<tb> 
<tb> 
<tb> % <SEP> de <SEP> particules <SEP> fines <SEP> dans <SEP> les <SEP> dépôts <SEP> 15 <SEP> 5,7 <SEP> 17,1
<tb> 
<tb> 
<tb> % <SEP> de <SEP> particules <SEP> fines <SEP> totales <SEP> sortant <SEP> dans <SEP> les
<tb> 
<tb> 
<tb> dépôts <SEP> 15,7 <SEP> 17,5 <SEP> 40,

  0
<tb> 
<tb> % <SEP> de <SEP> particules <SEP> grosses <SEP> totales <SEP> sortant
<tb> 
<tb> 
<tb> dans <SEP> les <SEP> dépôts <SEP> 81,0 <SEP> 94,5 <SEP> 89,7
<tb> 
 
Au lieu d'utiliser un appareil d'élutriation à phase diluée du type décrit, l'appareil d'élutriation peut contenir un bourrage très gros, tels que des anneaux de Raschig ou autres matières. En plus, pour emporter des particules beaucoup plus grandes que le coke moyen circulant, par exem- ple des agrégats de 0,5 pouce de diamètre ou plus, une séparation à phase dense peut être utilisée. 



   Les gros solides qui se concentrent dans le fond de l'ap, areil de séparation 73 sont enlevés par la conduite 77. Les gros solides enlevés, dont la plupart ont des dimensions se situant d'environ 200 à 800 microns, avec certains agglomérats ou particules plus grandes et certaines particules plus petites ou fines, peuvent être séparés en trois portions. Une portion constituant le coke net produit dans le procédé peut être enlevée par la conduite   78   et, après refroidissement convenable avec une pulvérisation d'eau ou autre, envoyée à   l'emmagasinage.   Ce coke produit peut s'élever à environ 10 à 35% en poids, par exemple 25%, par rapport à l'alimentation   hydrocarbo-   née résiduaire à l'appareil de réaction, et peut être utilisé comme combus- tible, comme coke métallurgique, etc. 



   Une autre portion du coke gros, qui peut être égale à environ 5 à 15 fois, par exemple environ 10 fois, le poids de l'alimentation hydrocar- bonée résiduaire, est remise en circulation à travers une zone de chauffage pour fournir de la chaleur à l'appareil de réaction   3.   Donc, du coke prove- nant de la conduite 77 passe par les conduites 79, 45 et   46   vers le récipient brûleur 48. Ou bien, le coke peut être chauffé dans un brûleur à conduite de transfert à grande vitesse d'un autre type habituel. 



   La troisième portion de coke gros, enlevée de l'appareil d'élutda- 

 <Desc/Clms Page number 12> 

 tion, passe par la conduite 32 vers un broyeur 33. Cette dernière portion est une portion relativement petite, normalement égale seulement à environ 10 à 15% en poids de l' alimentation   r3siduaire,   ou à environ 1% seulement du coke quittant l'appareil de réaction, mais néanmoins elle constitue une des caractéristiques critiques de l'invention. De préférence, bien que non nécessairement, le courant de coke est refroidi jusqu'à une température mo- dérée, à savoir environ 100 à 250 F, avant d'être effectivement introduit dans le broyeur.

   Ce refroidissement peut être réalisé de toute manière con- venable, par exemple, en faisant passer le coke à l'état   aéré   à travers un échangeur de chaleur contenant un serpentin refroidi par eau. Le broyeur 83 peut être du type des broyeurs à boulets ou à galets, ou bien on peut utili- ser également d'autres types de broyeurs convenant pour le traitement du co- ke, tels que des broyeurs à marteaux, des broyeurs à meules horizontales, ou bien un broyage courant à jet de gaz. Dans le broyeur 33, le coke gros est broyé pour produire une fraction importante de particules plus petites qu' environ 200 microns. Le broyage doit être suffisant pour procurer les grains de coke primaire nécessaires pour régler les dimensions de particules dans l'appareil de cokéfaction.

   Cette quantité requise de grains peut être égale à environ 5 à 10% en poids par rapport à l'hydrocarbure résiduaire alimenté au procédé. D'une façon générale, un nombre suffisant de particules primaires doit être fourni au système pour égaler le nombre enlevé ou perdu. Le nombre de particules de coke dans le système sera réduit par le coke produit   enlevé,   par les fines emportées par le sommet, par l'agglomération des particules, etc. 



   Gomme exemple typique, le coke alimenté au broyeur, qui peut être de dimensions comprises principalement entre environ 200 et 500 microns, peut être broyé jusqu'à ce qu'environ 30 à 50% en poids de mélange de coke broyé soient inférieurs à 100 microns, afin de fournir les particules fines désirées comme coke à grains ou primaire pour le renvoi à l'appareil de réaction de cokéfaction. 



   Cependant, comme un tel coke primaire est, de préférence, une fraction étroite de dimensions approximatives de 50 à 150 microns, cela exi- geait, dans les procédés de cokéfaction précédemment visés, un tamisage de la matière broyée pour donner la fraction de dimensions désirées. Suivant la présente invention, cette phase de tamisage est éliminée en renvoyant du coke du broyeur 83 à l'appareil d'élutriation 73, comme montra, par la conduite 34. 



   Gomme autre mode opératoire de la présente invention, on place la zone d'élutriation dans la partie inférieure de l'appareil de réaction 3 en dessous de la zone de séparation ou nettoyage. Dans cet agencement, le même courant de gaz peut être utilisé pour l'élutriation du coke produit, dans le classement du coke broyé, pour la séparation ou nettoyage du coke usé porteur de chaleur, et pour l'aération de l'appareil de cokéfaction. Cela ré- duit la consommation de vapeur ou autre gaz de fluidification, et diminue la charge dans l'appareil de réaction et l'installation de traitement du produit. 



   Les avantages, donnés par la présente invention, d'élutriation en liaison avec le broyage du coke primaire, dans des procédés de cokéfaction fluide, sont encore illustras par les cas suivants où on utilise une installa- tion de cokéfaction fluidifiée ayant un taux d'alimentation du brai de   pét@o-   le de 23.000 barils par jour et une fabrication totale de coke de 10% en   prids   de l'alimentation, ou 400 tonnes par jour, en opérant suivant un schéma tel qu'illustré à la figure 4. Les résultats sont résumés au tableau III. 

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TABLEAU III. 



  Exigences de brovage du coke. 
 EMI13.1 
 
<tb> 



  Cas <SEP> no. <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 4
<tb> 
<tb> Dimensions <SEP> du <SEP> coke <SEP> primaire,
<tb> 
<tb> microns <SEP> 110 <SEP> 110 <SEP> 55 <SEP> 55
<tb> 
<tb> Dimensions <SEP> du <SEP> coke <SEP> moyen <SEP> en
<tb> 
<tb> circulation, <SEP> microns, <SEP> 195 <SEP> 195 <SEP> 195 <SEP> 195
<tb> 
<tb> Elutriation <SEP> Parfaite <SEP> Néant <SEP> Parfaite <SEP> Néant
<tb> 
<tb> Coke <SEP> enlevé
<tb> 
<tb> (vers <SEP> le <SEP> broyeur <SEP> et <SEP> comme
<tb> 
<tb> produit)
<tb> 
<tb> Tonnes/jour <SEP> 434 <SEP> 490 <SEP> 403 <SEP> 409
<tb> 
<tb> Dimensions <SEP> moyennes, <SEP> microns <SEP> 258 <SEP> 195 <SEP> 234 <SEP> 195
<tb> 
<tb> Coke <SEP> primaire <SEP> requis, <SEP> tonnes/
<tb> 
<tb> jour <SEP> 34 <SEP> 90 <SEP> 3 <SEP> 9
<tb> 
<tb> Puissance <SEP> de <SEP> broyage,

   <SEP> HP <SEP> 22 <SEP> 45 <SEP> 6 <SEP> 15
<tb> 
<tb> Répartition <SEP> des <SEP> dimensions
<tb> 
<tb> du <SEP> coke <SEP> en <SEP> circulation
<tb> 
<tb> % <SEP> sur <SEP> 20 <SEP> mailles <SEP> (833 <SEP> microns) <SEP> 0 <SEP> 1
<tb> 
<tb> 35 <SEP> " <SEP> (417 <SEP> " <SEP> ) <SEP> 10 <SEP> 30
<tb> 
<tb> 48 <SEP> " <SEP> (295 <SEP> " <SEP> 0 <SEP> 32 <SEP> 0 <SEP> 58
<tb> 
<tb> 60 <SEP> " <SEP> (246 <SEP> " <SEP> 18 <SEP> 46 <SEP> 44 <SEP> 70
<tb> 
<tb> 80 <SEP> " <SEP> (175 <SEP> " <SEP> 32 <SEP> 77 <SEP> 86 <SEP> 87
<tb> 
<tb> 100 <SEP> " <SEP> (147 <SEP> " <SEP> 92 <SEP> 86 <SEP> 93 <SEP> 92
<tb> 
<tb> 150 <SEP> " <SEP> (104 <SEP> " <SEP> 100 <SEP> 100 <SEP> 98 <SEP> 97
<tb> 
<tb> 200 <SEP> " <SEP> ( <SEP> 74 <SEP> " <SEP> ) <SEP> 100 <SEP> 99
<tb> 
<tb> 325 <SEP> " <SEP> (43 <SEP> " <SEP> ) <SEP> 100
<tb> 
 
Dans les cas 1 et 3 d'élutriation parfaite,

   toutes les parti- cules plus grandes que celles spécifiées tombent et sont enlevées du fond, tandis que les particules des dimensions spécifiées et plus fines sont en- levées par le sommet. Une installation pratique à échelle industrielle peut facilement être réalisée pour opérer presque comme un appareil d'élutriation parfaite, perdant relativement peu de matière fine par le bas ou de matière grosse par le sommet. Les exigences en coke à grains ou primaire avec un tel appareil industriel d'élutriation peuvent n'être que d?environ 20 à 30% supérieures à celles d'un appareil d'élutriation parfaite. 



   En se référant au tableau III, on notera que le cas 1 fonction- ne avec une élutriation pratiquement parfaite de sorte que sensiblementtou- tes les particules de 110 microns de diamètre ou inférieures sont entraînées par le sommet dans l'appareil d'élutriation et renvoyées à à l'appareil de réaction comme coke à grains ou primaire, et seules les particules plus gros- ses sont envoyées au broyeur ou enlevées comme produit. Par contre, dans le cas 2, l'appareil d'élutriation est totalement contourné de sorte que du co- ke venant de l'appareil de réaction passe directement au broyeur, et que le mélange de coke broyé est renvoyé du broyeur directement à l'appareil de réaction.

   En conséquence, dans le cas 1, les particules relativement grosses sont broyées sélectivement, tandis que, dans le cas 2, une quantité considé- rable de matière grosse circule dans le système. Comme résultat de ce broya- ge préférentiel des particules grosses, et du retour préférentiel des parti- cules fines à   l'ap,areil   de réaction, le poids de coke à grains ou primaire requis, de même que la puissance de broyage correspondante, sont beaucoup plus petits dans le cas 1 que dans le cas 2. 



   Des conclusions semblables peuvent également être tirées d'une comparaison des cas 3 et   4,   où le coke est broyé à une dimension beaucoup plus fine. En plus, une comparaison des cas 1 et 3, ou 2 et 4, montre que lorsque les dimensions du coke primaire sont réduites d'environ la moitié, la quantité requise de coke primaire est très fortement réduite (environ 10 fois moins). Ceci est dû au fait que la quantité de coke primaire requis est 

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 à peu près proportionnelle au cube du diamètre moyen de particules.

   En d' autres mots, comme le but principal du coke primaire est de garder constan- tes les dimensions moyennes de particules, en fournissant un certain nombre de particules relativement petites, il sera évident que ce nombre de particu- les dans un poids total donné augmente rapidement lorsque les dimensions moyennes de particules   diminuent.   Cependant, du coke primaire excessivement petit n'est pas pratique du fait de la difficulté conséquente de préserver de telles particules fines d'être soufflées hors du système. C'est ainsi que, tandis que des particules de 110 microns peuvent être récupérées de ma- nière très efficace dans un seul cyclone séparateur, des particules de 55 microns requerront normalement un cyclone à deux étages, et que des particu- les encore plus petites seront plus difficiles à récupérer. 



   Il peut être noté de la description précédente de la figure 4 que la présente invention permet une utilisation efficace non habituelle de coke, puisque les fines convenant comme coke à grains ou primaire sont sé- lectivement retenues dans l'appareil de réaction ou immédiatement renvoyées à celui-ci, mais ne sont pas admises à passer vers le brûleur, ou être enle- vées avec le coke produit, De plus, la combustion sélective des particules grosses dans le brûleur réduit l'importance du broyage qui sinon est requis pour maintenir la répartition convenable des dimensions de particules. 



   L'exemple suivant présenté au tableau IV concerne une unité de cokéfaction pouvant traiter environ 3800 barils de résidu de pétrole Elk Basin, provenant d'une distillation sous le vide, et ayant un poids spécifi- que de   0,83   et un indice de carbone Conradson de   30%;   cet exemple permettra. de mieux comprendre l'invention. 



     TABLEAU   IV. 



    Récipient   de cokéfaction. 



  Dimensions Côté droit supérieur (zone de dégagement) 9 pieds de diamètre sur 20 pieds Diamètre large (en dessous du lit dense) 11 pieds de diamètre sur 16 pieds 
6 pouces Section conique du milieu 4 pieds de diamètre sur   11   pieds de diamètre sur 
34 pieds Section du système de séparation (stripper) 4 pieds x 10 pieds Profondeur du lit 60 pieds (y compris le système de séparation) Conditionµ opéatorires Température 950 F Pression effective de sortie 11 livres par pouce carré Poids de solides dans le lit fluidifié 70 tonnes   Vitesse des gaz fond : 1pied/sec.; sommet: 3,5 pied/sec.   



  Poids d'alimentation d'huile à l'appareil de cokéfaction par heure par poids de solides dans le dit appareil 0,5 Quantité de vapeur de séparation et d'usure à frottement vers le fond du lit 3265 livres par heure Pression effective de vaoeur vers l'entrée des gicleurs 425 livres par pouce carré Quantité de vapeur de séparation et de fluidification ajoutée à un point su- périeur 4940 livres par heure Pression effective de vapeur pénétrant dans les ajutages de fluidification   à   basse pression 90 livres par pouce carré Dispositif de   lavage   et tour de fractionnement Dimensions 7 pieds 6 pouces x 40 pieds Conditions opératories Température au fond 700 F 

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 Plateau de captation pour gasoil - température 500 F Température du sommet 275 F Pression effective au fond 10 livres par pouce carré 

  Pression effective au sommet 95 livres par pouce carré Température huile extinction condensat lourd vers le bas de la tour 500 F quantité 2910 barils par jour trai- tement Quantité condensat lourd recyclé vers appareil cokéfaction 1290 barils par jour traitement Température reflux gasoil vers sommet zone de lavage 500 F quantité 1270 barils par jour traitement Température reflux gasoil vers sommet tour 235 F quantité 9740 barils par jour traitement 
 EMI15.1 
 R6cipielt brûleur Dimensions 11 pieds 9 pouces x 32 pieds Conditions opératoires 
Température 1125 F Pression effective de sommet 12 livres par pouce carré Alimentation de solides dans brûleur 22 tonnes Circulation d'air 8830 pieds cubes standard par minute Pression effective décharge soufflante à air 32,6 livres par pouce Taux circulation entre récipient 4,

  3 tonnes par   minute/carré   cokéfaction et récipient brûleur Sous le jeu ci-avant de conditions, le procédé devrait produire environ 226 barils, par jour de traitement, de naphte ayant une gravité API de 48,7,environ 2320 Barils, par jour de traitement, de gasoil purifié ayant une gravité API de 17,3, environ 2,51 millions de pieds cubes standard de gaz humide ayant   un   poids moléculaire moyen de 26,3, et environ 152 tonnes de coke en excès par jour de traitement. 



   -Bien que l'unité de cokéfaction formant l'objet de la présente invention ait été décrite et illustrée sous forme simplifiée, il sera enten- du qu'une unité industrielle complète comprendra un nombre important de dispositifs supplémentaires, tels que pompes, vannes, indicateurs de tempé- rature , pression et niveau, enregistreurs et régulateurs, réservoirs d'ac- cumulation, robinets d'aération et de pression, conduites d'écoulement de secours, réservoirs d'emmagasinage, etc. 



   REVENDICATIONS. 



   1. Procédé de conversion d'huiles hydrocarbonées, qui comprend l'injection d'une série de courants d'une huile dans un récipient de coké- faction agrandi contenant une masse de matière solide finement divisée, la circulation des dits solides à travers une zone de chauffage extérieure et leur retour au dit récipient de cokéfaction pour maintenir le dit récipient à une température de cokéfaction comprise entre 900 et 1200 F, le passage de la matière gazeuse de bas en haut à travers le dit récipient de cokéfac- tion à une vitesse réglée pour maintenir la dite masse de solides dans un état fluidifié turbulent dense, le maintien de la dite huile dans le dit ré- cipient de cokéfaction pendant une période de temps suffisante pour conver- tir cette huile en vapeurs et en coke,

   l'enlèvement des vapeurs ainsi for- mées du sommet du dit récipient par un moyen de sortie, la séparation de produits finals à point d'ébullition élevé. d'avec les dites vapeurs, le ren- voi d'au moins une portion des dits produits finals à point d'ébullition éle- vé vers le récipient de cokéfaction en vue d'un cracking ultérieur, et la séparation du coke en excès formé dans le procédé.



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   The present invention relates to the conversion of hyi @@ - carbon oils, such as coal tars, shale oils, pitches, asphalts, total petroleum crude materials, a distillate and residual fractions thereof. here, or mixtures of these materials.



   The invention relates more especially to a process for coking heavy petroleum residues in contact with hot fluidized solids, and to an apparatus specially intended for such coking.



   The ever increasing demand for high quality motor fuels increasingly imposes the need to improve heavy petroleum residues to obtain distillates, and especially gas oil suitable for catalytic cracking into high quality motor fuel. One method of producing gasoline from a heavy residue, commonly in use for many years, is to pass the oil through a heating coil where it is heated to an incipient cracking temperature. and transferring it to a coking drum where it is held until it is converted to vapors and coke. The operation is continued until the drum is nearly filled with coke.

   After that, the circulation of hot oil in the drum is interrupted and, after sufficient cooling, the coke is broken up into large pieces and removed. To make the operation continuous through a coil, a series of coking drums can be provided for each coil, so that oil can be transferred from one drum to another, as needed. This process is commonly referred to as delayed coking. Cooling the coking drums and removing coke is laborious and time-consuming work.



   More recently, it has been proposed to coke heavy waste oils by injecting them into a coking vessel containing a fluidized bed of hot finely subdivided solids. The heavy oil adheres to the solid particles and undergoes pyrolysis, developing lighter hydrocarbon vapors and depositing a carbonaceous residue on the solids. In this process, the necessary heat is provided by circulating a stream of this solid through an external heating zone, usually a combustion zone, and then returning this solid to the coking vessel.



  This offers a great advantage over the delayed coking process, in that the operation is continuous. However, so far no such industrial installation has been installed.



   Contact solids, or heat carriers, used in this fluidized solids coking process usually consist of coke produced in the process. Other particulate solids can, however, be used, such as refractory particles, sand, spent catalyst, pumice, and the like. References made herein to particulate coke as a heat carrier solid will be understood as being illustrative and not limiting.



   The development of this type of process has revealed a cer. a number of problems. A particular serious problem is the tendency of the bed to lose fluidity due to the agglomeration of particles caused by the clumping constituents of heavy oil. If this happens, the entire bed may solidify. It is then necessary to stop the operation, to cool the coking vessel, to break the coke into large pieces, and to remove it from the vessel, as in the delayed coking process.



   Another serious problem is the formation of coke deposits in the vapor space above the bed and in the pipe carrying the effluent vapor, due to condensation and / or polymerization of the vapors from the apparatus. of coking. Another problem is that it is necessary to use relatively large amounts of external fluidizing gas to maintain the fluidity of the bed. This has the effect of diluting the vapors leaving the vessel and increasing the size and complexity of the subsequent fractionation and separation plant.

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   Another problem is to produce a gas oil suitable for catalytic cracking which is free of carbon and ash-forming constituents, and metallic impurities, such as dU! nickel and vanadium, which deactivate the cracking catalyst.



   Another difficulty is the proper adjustment of the dimensions and the size distribution of the heat-carrying particles.



  As coke is formed on the particles, they continue to grow, so that, unless some means are provided to provide fine particles, the particles grow to a point where they cannot be. suitably fluidized or circulated through the burner.



   The object of the present invention is to provide an improved process and apparatus for fluid coking, which successfully overcome the above and other drawbacks. Other objects, as well as the nature and the advantages of the invention, will emerge clearly from the following description, in which reference is made to the accompanying drawings.



   Figure 1 is a schematic view of the apparatus forming part of the present invention, and in which the method may be carried out.



   Figure 2 is an enlarged view of the upper separating and fractionating section of the coking vessel of Figure 1, some parts shown in section.



   FIG. 3 is, on a larger scale, a detailed view of the injection nozzle.



   Figure 4 illustrates a variation of the invention, specially designed to store and provide coke in grains - or primary for the coking system.



   Referring to Figure 1, the liquid feed enters the coking system through line 1. Feeds especially suitable for the present invention are heavy or reduced raw materials, or vacuum generated deposits. , or other heavy petroleum hydrocarbons, containing a significant amount of constituents which cannot be vaporized without decomposition. Such feeds may have, for example, an API gravity of about 0 to 20, for example, 1.9, and a Conradson carbon content of about 5 to 40% by weight, for example 30%.

   This feed is preferably preheated by customary means including heat exchange with product streams, up to about 400-300 F, e.g. 700 F, so as to keep its viscosity reasonably low and reduce the viscosity. heat load on the coking unit. From the feed line 1, the liquid feed is introduced into the bed 2 of fluidized, turbulent, dense coke arranged in the lower part of the coking vessel 3. To avoid the possibility that the bed loses its fluidity, and does not get thick, it is important that the feed is quickly and evenly distributed over the individual particles in the bed.

   Although the highly turbulent fluidized nature of the bed causes the feed to disperse rapidly throughout the bed, it is best not to rely solely on bed turbulence to effect feed dispersion. In order to prevent wetting of the coke particles at the point of injection of the feed and thereby incur the risk of the bed becoming slaked, the feed is preferably injected into the bed in a series. of points, at the. times along the circumference and vertically. As shown, the feed passes through a multiple conduit 4 having branches 5 communicating with nozzles at (see Figure 3). Any type of nozzle can be used which will provide a fine dispersion of the feed without requiring large amounts of dispersion gas.

   A nozzle especially good for this purpose is the type with
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 If ¯ nozzle, to which the feed is fed in the nozzle, in mixture .., .......... - '1 ............, .. ...!.:.-..........., - I .'- ra "" .. t: ....- -t

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 with dispersion vapor through a central duct having an orifice
2. The duct is surrounded by an annular passage 3 through which steam or purge passes to keep this zone free of coke and allow removal of the nozzle. The spray rate of the oil-vapor mixture is preferably between 50 and 200 feet per second. The mixture in question, at the end of the nozzle, can comprise 25 to 30% by volume of steam.



   It is generally possible to supply between J50 and 450 barrels of oil per nozzle per day. These nozzles are preferably retractable, allowing removal of the core and its cleaning, if it is clogged or loaded with coke.



   The bottom of the container, below the injection point of the feed, is preferably of a smaller diameter. This section serves as a separation or cleaning section (stripping zone) as will be described below. The middle section, where the feed is injected, preferably flares outwards. from bottom to top, and the top of the container is narrowed to a smaller diameter for reasons given below.



   The coke particles in the bed are maintained in a turbulent fluidized state by the ascending gases and vapors. These gases and vapors will include fluidizing and separating gas, and vapors and gases formed by the coking of the feed. The gases rising in the lower part of the bed meet additional gases formed in the upper part, so that the volume of gas increases continuously as the gas rises through the bed. The speed of the gas, in the lower part of the bed, must be appropriate to maintain fluidization and to achieve the desired separation or cleaning.

   By flaring the walls outward in the feed injection zone, the increase in gas volume, resulting from vaporization, is more or less compensated by the increase in the diameter of the container, so that the gas velocity is maintained more or less uniform throughout the depth of the bed, although there may be some increase in velocity on the top side of this bed.



   The average surface velocity of the ascending gases is preferably maintained between 0.1 and 5 feet per second, preferably between 1 and 3 feet, depending on the size of the particles making up the bed. Higher speeds will increase turbulence but reduce the density of the bed.



   As mentioned above, the individual particles comprising the bed tend to grow as the operation proceeds, and it is necessary to maintain control of the particle size. It is preferable to use solids having an average particle size of between 0 and 1000 microns in diameter, preferably between 150 and 300 microns. In some cases, the range of particle sizes may vary outside of these limits without causing difficulty. Preferably no more than 5% of the particles are greater than 500 microns in size, while particles smaller than 40 microns tend to clump or are entrained out of the system with the gases.

   It is usually desirable to have from 5 to 20% of 40 to 125 micron particles to improve fluidization and to clean the middle part of the plant, as will be described below. Although smaller particles provide a larger surface area, very fine particles are subject to agglomeration and other difficulties.



   The coking temperature can be between 350 and 1200 F, preferably between 900 and 1100 F. Higher temperatures allow higher rates of feed and increase in capacity msis can tend to cause overcracking of the vapors with a resulting lowering. yield of the desired distillation products.



   The coking operation is usually carried out at a pres-

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 relatively low pressure, such as 0 to 50 pounds per square inch of effective pressure. Although the process can be carried out at a pressure below atmospheric pressure or at higher pressures, it is generally preferred to operate at a steam outlet pressure sufficient to force the vapors to and through a subsequent plant. of fractionation and separation. For this purpose, the effective outlet pressure can be between: and 25 pounds per square inch, usually between 5 and 15 pounds. The pressure in the lower part of the container will be a little higher, due to the hydrostatic pressure developed by the fluidized bed.



   As noted above, the lower portion of the coking bed, below the feed injection point, serves as a separation or cleaning zone. Steam or other separation or cleaning gas, such as light hydrocarbon gases, is injected into this zone through a pipe 11 to separate hydrocarbons from coke before removal of the latter from the coking zone. By locating the separation zone at the bottom of the reaction apparatus, the excess separation vapor displaces the rising hydrocarbons through the coking zone and helps maintain the desired turbulence and fluidity therein. section.



  The speed in the separation apparatus can be between 0.1 and 5 feet per second. The separation or cleaning vapor can be injected into the vessel through nozzles at high speed to cause friction wear or grinding of the larger particles to maintain the desired particle sizes. For this purpose, the gas can be injected at jet speeds of about 200 to 3000 feet per second. The total amount of steam injected into the coking and separation zones can be about 5 to 30% of the liquid hydrocarbon feed, with 6 to 15% being the preferred range. If desired, disc and slanted wall baffles can be provided in the separation zone to improve contact between steam and solids.



   As mentioned above, the liquid hydrocarbon feed is injected into the reaction apparatus through nozzles 6 at different levels and is uniformly deposited on the coke particles constituting the dense turbulent fluidized bed.



  The rate of the hydrocarbon feed can be about 0.1 to 3 weight per hour per weight of solids present in the following fluidized bed, the composition of the feed, the coking temperature, the residence time of the solids in the bed, and other factors. The limiting factor is the ability to maintain the bed in a highly turbulent fluidized state. If the feed rate is too high, the solid particles tend to stick together, forming larger agglomerates and, unless precautions are taken, the entire bed may solidify and lose its fluid characteristics. This should be avoided, or the process becomes impossible to carry out, and the plant must be closed and the solidified bed removed from the coking vessel.

   Various methods can be used to indicate potential bed impasto conditions. For example, a reduction in turbulence or a viscosity of the bed indicates impasto conditions of the bed. During normal operations, there is significant bed turbulence. A reduction in the amplitude or frequency of these turbulence bursts indicates a power impasto of the bed, and that corrective steps should be taken, such as reducing the rate of the feed to an increase in power. temperature.



   In the fluidized bed, the feed is converted to solid coke and hot hydrocarbon vapor. The vapors leaving the bed carry entrained solids. To allow some of these solids to separate from the vapors, the best solution is usually to maintain the level of bed 12 a substantial distance below the top of the vessel. It is advantageous to have a certain minimum quantity = of solids entrained in the clearance space 13 greater than the level of the

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 bed.

   The heat contained in the entrained solids will help to maintain the temperature in this zone at a higher level and will provide adsorbent surfaces, thus preventing condensation and coking of the higher boiling vaporous products. In addition, the entrained solids will serve to clean the walls of the vessel of any coke which tends to settle there.



   It is also desirable to minimize the residence time of vapors in this zone to prevent further thermal cracking. To this end, the cross section of the vessel 10, above the level 12 of the fluidized bed, is reduced, so as to increase the speed of the upward vapors in the release zone 13. This increased speed results in a higher speed. large quantity of coke, shortens the residence time of the vapor, and keeps the walls of the reaction apparatus warmer, and thus minimizes condensation and coking, as well as thermal vapor cracking . The speed of the gases in the zone of release can be between 2 and 5 feet per second, depending on particle sizes and other factors.

   If desired, additional coke, preferably at a higher temperature, can be introduced into the clearance space to increase the cleaning or purging action of entrained solids and to raise the temperature of the vapors below. above their dew point. The vapors pass from the top of the venting zone into dust separators, such as cyclones 14, which serve to separate entrained coke particles from the vapors. The separated fines are returned to the bed through immersion pipes 15.



   Aeration gas can be injected into the submerged pipes 15 through a pipe 16 '. The amount of aeration gas thus introduced can be controlled to control the amount of solids separated by the cyclones. For example, in some cases it may be desirable to maintain a certain minimum of solids in the cyclone outlet line to remove any coke that may form there. By increasing the amount of gas added to the dip pipes, the amount of solids separated by cyclones can be reduced. The cyclones themselves are preferably arranged in a solid transverse wall 16 which prevents vapors from reaching the stable area above the cyclones, and thus prevents coke from forming in this area. .

   Cyclones 14, the vapors pass through chimneys 17 to go into a fractionation and washing or purification tower 18, mounted directly above the coking vessel.



   The chimneys 17 preferably discharge the hot hydrocarbon vapors against heated baffles 19. These are arranged at a suitable distance above the bottom of the tower 18, and the space below these baffles forms a zone. receiver for the heavy condensate formed in the washing apparatus. This prevents heavy condensate from falling back into the chimneys and forming coke deposits there.



   The chimneys 17, baffles 18 and all other walls separating the coking vessel 3 from the washing tower 18 are preferably strongly insulated to minimize condensation and coking of the hydrocarbon vapors in the air. the chimneys and in the lower section of the washing tower. Heating elements may be provided around the walls of the chimneys 17 and the outlet pipes of the cyclones to keep the walls warmer than the vapors as a further aid in preventing undesirable condensation and coking. The heating elements shown are in the form of superheated steam coils, enveloping the walls.

   This heating vapor can be preheated by indirect heat exchange with hot solids in a coke burner described later, and can be released to the atmosphere, so as not to further dilute the vapors passing to an installation. subsequent fractionation and condensation. Or, hot flue gas from the burner

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 Coke can be used instead of steam, in heating coils.

   Superheated steam can be injected directly into the hot vapors to minimize coking, diluting the vapors and lowering their condensing temperature. -
The temperature in the bottom of tower 18 is regulated to condense the heavier portions of the vapors, which contain metallic impurities, such as compounds of iron, nickel and vanadium, originally present in the vapor. the feed and carried to the top with the vapors.



  They will contain the solids carried away through the cyclones.



   The temperature at the bottom of tower 18 is controlled by introducing a stream of quenching oil through line 21. This stream also serves to immediately cool the vapors from the coker, thereby stopping polymerization and drying. 'other degradation reactions. As shown, the condensate collected at the bottom of the tower is removed through line 24, some of this condensate being sent to a refrigerator 26 (Figure 1) and returned to the tower above a series of pipes. disc baffles and inclined plates 27. A portion of this recycle stream may be sent to the bottom of the tower through line 28 to further cool the products removed therein.

   The maximum temperature at the base of the tower should not exceed approximately 750 F in order to prevent coking in this section of the installation.



   The temperature required to condense metal impurities will depend on the nature and amount of these impurities present in the feed. It is preferable to operate at the maximum temperature which will achieve impurity removal. For most feeds the final boiling point of the products leaving the lower section will be between 950 and 1050 F, although for some feeds it can drop to 700 F. As the products leaving the washing tower are Composed of a large mixture of vapors and gases, the end point of uncondensed vapors will be much higher than the temperature maintained in the tower.



   Instead of cooling and recycling the heavy condensate to the lower section of the tower, other means of cooling can be used. For example, fresh food can be provided in this section. In this case, the waste feed will be preheated by contact with hot vapors. The preheated feed can then be sent through lines 24 and 34 into the coking vessel.



   The vapors remaining uncondensed in the bottom of the washing section of the tower pass from the bottom to the top through a series of bubbling bell trays, arranged in the top of the tower, where they are subjected to fractionation to condense. an additional fraction of the gas oil boiling range. The condensate formed in the upper section collects in a collection plate 29 and is removed in the form of secondary flow through line 31.

   Part of this stream is pumped to be returned to the lower section of the tower, below the collector tray, through line 32, as additional washing and cooling means, and another part of this stream. Current can be pumped through a refrigerator 33 and introduced into the top of the tower to act as reflux.



   The temperature at the top of tower 23 is preferably above the dew point of the vapor, that is, at a temperature of at least 200 to 225 F. This prevents condensation of the vapor. vapor which, if allowed to occur, could cause emulsion and corrosion problems in the top of the tower. The temperature of the vapors leaving the top of the tower can be around 300 F for the above tower temperatures.



   The heavy condensate fraction, removed from the bottom of the tower

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 stage 18, through line 24, and not recycled for quenching and washing, as described above, is pumped through line 34 back to coking vessel 3. This heavy condensate can be mixed with the feed either fresh, before injection, or alternatively, may be injected through separate nozzles, preferably in the lower part of the coking vessel. Alternatively, this heavy feed can be introduced into the vacuum tower for further fractionation to remove the light, easily vaporizable hydrocarbons. This practice significantly reduces the recycling rate. The deposits from the vacuum tower can then be sent to the coking vessel.

   The vacuum tower may be the same tower in which the raw material from the coking feed is distilled.



   The gas oil removed as a side stream through line 31 constitutes one of the end products of the process. This oil, being a condensate relatively free from carbon components and waste ash, and metallic impurities, can be subjected to catalytic cracking to form high quality gasoline.



   Uncondensed vapors and gases are removed from the top of tower 18 through line 36, and sent to a water-cooled condenser 37 (Figure 2) and then to a separator drum 38, where the liquid distillate collects. separates from uncondensed gas. The liquid will include the naphtha fraction along with water. The naphtha is removed from the separator through line 39 and can be subjected to further processing, such as hydroforming, desulfurization, stabilization, etc., to obtain products of the desired quality. Condensed water is removed from drum 40 through line 41. Wet gas is removed through line 42 and can be discharged or further processed to recover desired products.

   Instead of further fractionating the vapors coming from the washing section to separate the diesel, naphtha and gases, as just described, all the vapors coming from the washing zone can be sent directly, without further fractionation, to a catalytic cracking zone.



   Returning now to the coking vessel, a stream of solids is continuously removed from this vessel through a vertical line 43 which connects to the vessel at a point spaced some distance above the bottom. The space of the coking vessel, below this connection of the line 43, serves as a well or capture means to collect any large pieces or agglomerates which could serve to plug the transfer lines. These agglomerates can be periodically removed through line 50. This line 43 has a mesh cage or basket 44 around its inlet end to prevent large pieces or agglomerates from getting lodged in the line and in the connecting lines. , and stop traffic.



   Line 43 connects at its lower end to a vertically inclined conduit 45 which in turn reaches a vertical riser 46, a section 47 of which projects upwardly into the lower part of the container. heater 48, below the level of a fluidized solids bed maintained therein. To ensure proper circulation of the solids from the coking vessel 3 to the burner vessel 48, care must be taken to keep the solids aerated during their journey through these conduits. The coke particles tend to deaerate very quickly, and it is necessary to add a fluidizing gas at points 49 along the lorg of the inclined duct 45 to prevent this duct from becoming blocked.



   An additional carrier gas is injected into the lower end of the riser pipe 46 through a pipe 51 to regulate the density in this section of the installation. If desired, part of the air required for combustion can be injected into the riser.

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   The main stream of air required for combustion is introduced through line 52 into an auxiliary burner 5.;. Fuel for combustion can be supplied to the auxiliary burner through line 54. The auxiliary burner is normally used to heat the unit at the start of operation. After the unit is heated to a suitable temperature, the fuel supply is stopped, and the heat necessary for the operation is obtained by burning heat formed in the process. In some cases, however, it may be more economical to burn liquids or foreign gases, rather than coke.

   In some cases, the coke in the burner vessel 43 can be heated by combustion gases from the auxiliary burner Gases, either air or hot combustion gases, as appropriate, pass from the burner auxiliary 5 @, in the bottom of the main burner container 43. The outlet of the burner 53 is provided with a cap 55 intended to prevent the solids from passing from the main burner into the combustion zone of the auxiliary burner.



   Gases entering the bottom of the burner pass from bottom to top through the vessel body at a rate controlled to maintain a dense turbulent bed of solids 56 in the bottom of the burner vessel.



   The coke particles are heated in the burner vessel 43 to a temperature substantially higher than that maintained in the coking vessel. For example, the temperature of the burner vessel can be 1000 to 1500 F, usually about 200 to 300 F above the coking temperature.



   Hot solids overflow from the burner vessel in a vertical return line 57 and are returned to the coking vessel, as will be described below. Spent combustion gases leaving bed 56 to pass through cyclone separators 53 and 59 for removal of entrained solids are then discharged to the stack through line 60. The solids separated in the cyclones are returned to the stack. reads through dip pipes b1 and 62. If desired, these can discharge into or near the vertical pipe 57, so as to transport, preferably, the fines from the burner to the vessel. of coking.



   The pipe 57 is connected at its base to a pipe 63 1 =; clin; relative to the vertical and which, in turn, is connected to a vertical riser 64. A carrier gas is introduced into the riser 64 by a valve line 64 'to adjust the density in said riser. 64. This is connected to the upper part of the coking vessel 3 below the level of the bed. A portion of these hot solids may pass through line 66 into clearance space 13 and into the cyclone inlet 14, to supply heat to the vapors of the coking apparatus, to clean the walls and to provide heat. adsorbent surfaces.

   In the case where the vapor fractionation device of the coker is not superimposed thereon, it is sometimes advantageous to introduce additional quantities of hot solids into the pipes leaving the cyclones. This coke, used to prevent plant fouling, can conveniently be steam activated to increase its surface area.



   The circulation of the coke between the containers is achieved by keeping the density in the risers 47 and 64, lower than the de + sity in the pipes 43 and 57 and the fluidized beds, so that the pressure generated at the base of these pipelines before the valves serve as a driving force to circulate solids. The valves 67 and 65 respectively provided in the pipes 43 and 57 serve to create a pressure drop sufficient to prevent reverse circulation of the solids caused by pressure surges in the coking system.



  The speed of circulation to the burner, for example, can be regulated by valve 67 of line 43 and by adjusting the quantity of incoming gas.

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 in riser 46. The installation can be designed to take a maximum pressure drop of about 4 pounds per square inch, through spool 67. Downpipe 57 is designed to normally maintain a solids level of 10. 15 feet below the solids level in the burner, so changes in the level in the downline can compensate for pressure surges in the system.



   The rate of circulation of solids between the coking vessel and the burner is controlled to provide the heat required for the process, and will depend on the temperature difference between the vessels. For a temperature difference of 200 F, the weight of the hot solids introduced into the coking vessel can be between about 8 to 10 times the weight of the oil charged per unit time.



   The dimensions of the coking vessel should be such as to give the oil distributed over the coke sufficient time to be converted into vapors and coke, so that the solids entering the burner are practically free of. unvaporized oil. The residence time of the solids in the reaction apparatus can be 3 to 10 minutes or more.



   The amount of coke formed in the process will be greater than that required to provide heat to the process. In the simplest form of the invention, this excess coke is removed from the bottom of the risers 43 or 57. For this purpose, removal lines 68 and 69 are connected to a line 70 in which the coke. is unloaded. A stream of carrier gas, such as steam, carries the coke through line 70 to storage. Prior to this, the coke can be suitably quenched, for example with water, to prevent ignition of the coke on contact with the atmosphere.



     As mentioned above, during the operation, the particles? Individual components of the fluidized bed in the coking vessel increased in size due to the deposition of coke. To maintain the desired amount of solids in the system within the desired particle size range, it is necessary to replace larger particles with finer particles. This can be accomplished by breaking up some of the larger frictional wear particles, as previously described. Preferably, a portion of the removed coke is crushed or reduced, in another manner, to smaller dimensions, and returned to the system.

   To reduce the importance of this grinding, the solids removed from the coker, before being discharged from the unit or sent to the burner, are preferably graded to selectively retain the finest particles. in the system, so that only a selected fraction of larger particles pass to the burner or are removed from the process as product and to be reduced to smaller dimensions.



   This is illustrated in Figure 4 of the drawings. To avoid repeating certain parts already shown, only the lower part of the coking vessel 3 and of the burner 48 is shown. The top half of the installation is the same as in Figures 1 and 2.



   Referring to the drawing, some or all of the solids removed from the coking vessel through vertical line 4 @ pass through line 72 to the mid section of an enlarged vessel for separation by settling or settling or elutriation, 73, where they are contacted with an ascending stream of separation or elutriation gas, introduced through line 74, below the solids entry point. The velocity of the rising gas passing through vessel 73 is adjusted to carry up a selected finer fraction of the solids, while allowing a larger fraction to be collected at the bottom of the vessel.



   The elutriation apparatus preferably contains several chi-

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 Perforated transverse rods which serve to break localized currents and thus increase the efficiency of the separation. When gas passes from the bottom up through such an elutriation apparatus at a suitable rate, and a mixture of solid particles of different sizes is sprayed or uniformly introduced, in another way, through from an intermediate part of the apparatus, the relatively large particles fall to the bottom, while the fine particles are entrained upwards and escape with the elutriation gas through a line 75 to return to the zone of. reaction.).

   In this way, fine particles capable of serving as grain or primary coke are retained in or continuously recycled to the coking zone.



   The two main variables affecting such separation of coarse and fine solids are the speed of the elutriation gas and the rate of feed of the particle mixture to the column. In order to remove a large portion of fine particles, coarse particles, the speed of the elutriation gas should be at least 1.5 to 3 times, for example about twice, the free fall speed of the larger particles. to be removed from the top. As the gas velocity is increased, less fine particles fall to the bottom with the coarse material. At the same time, however, when the gas velocity exceeds the free fall velocity of the particles of the coarse fraction, some of these coarse particles will be carried off the top and contaminate the fines.

   For practical purposes, the elutriation gas velocity can range from about 3 feet / second, if it is desired to recover fine particles of about 150 microns in diameter and finer, and about 30 feet / second if Top carry solids should include particles approximately 1000 microns in diameter. Obviously, the optimum velocity of the elutriation gas will vary somewhat, depending on the case, depending on the size of the particles that one may wish to separate, the. desired fine particle recovery efficiency, permissible contamination of fine particles by coarser material, and solids feed rate.

   Likewise, with relatively small apparatus, relatively higher speeds may be preferred so as to prevent an excessive amount of fine particles from descending with the larger material.



   The rate of solids feed to the elutriator also has a pronounced effect on the degree of separation. For a given gas velocity, as the feed rate increases, the amount of descending fine particles increases. If there is any amount of coarse material going out the top, because the gas velocity exceeds the free fall rate of the desired fine particles, an increase in the solids feed rate will decrease the rate. quantity of coarse matter going out from the top. At the same time, the total amount of material going from the top will decrease in proportion to the amount falling to the bottom.



  Accordingly, there is an optimum ratio of solids feed rate to gas rate for each gas velocity, which ratio will give only a small amount of coarse material in the top product, and only a small amount of coarse material in the top product. small amount of fine particles in deposits at the bottom.



   For example, to separate coke particles of about 250 microns and smaller (free fall rate of about 4 feet / second), from larger coke particles, Table I shows the best range of the rate. solids feed versus gas rate for each given gas velocity.

 <Desc / Clms Page number 11>

 



  TABLE I.
 EMI11.1
 
<tb> Speed <SEP> of <SEP> gas <SEP> Feed rate <SEP> <SEP> + <SEP> rate <SEP> of <SEP> gas
<tb>
<tb> 4 <SEP> feet / sec. <SEP> 0.05 <SEP> - <SEP> 0.075 <SEP> lb / foot <SEP> cubic
<tb>
<tb> 5 <SEP> 0.075 <SEP> - <SEP> 0.125
<tb>
<tb> 6 <SEP> 0.0125- <SEP> 0.20
<tb>
<tb> 3 <SEP> 0.15 <SEP> - <SEP> 0.25 <SEP>
<tb>
<tb> 10 <SEP> 0.25- <SEP> 0.35
<tb>
 
If the ratio of the feed rate to the gas rate is less than given above, more coarse material is removed from the top, and the capacity of the column is decreased. Conversely, when ratios higher than those given above are used, the amount of fine particles lost to the bottom becomes high. This is illustrated in Table II.



   TABLE II.
 EMI11.2
 
<tb>



  Speed <SEP> of <SEP> free fall <SEP> <SEP> of <SEP> fine <SEP> particles,
<tb>
<tb> feet / second <SEP> 4 <SEP> 4 <SEP> 4 <SEP>
<tb>
<tb> Speed <SEP> of gas <SEP>, <SEP> feet / second <SEP> 6 <SEP> 6 <SEP> 6
<tb>
<tb>
<tb> Feed <SEP> rate <SEP> + <SEP> gas <SEP> rate <SEP>, <SEP> pounds /
<tb>
<tb> foot <SEP> cube <SEP> 0.076 <SEP> 0.20 <SEP> 0.267
<tb>
<tb>
<tb>% <SEP> of <SEP> particles <SEP> fine <SEP> in <SEP> the <SEP> products
<tb>
<tb> of <SEP> vertex <SEP> 30 <SEP> 32.8 <SEP> 73.7
<tb>
<tb>
<tb>% <SEP> of <SEP> particles <SEP> fine <SEP> in <SEP> the <SEP> deposits <SEP> 15 <SEP> 5.7 <SEP> 17.1
<tb>
<tb>
<tb>% <SEP> of <SEP> particles <SEP> fine <SEP> total <SEP> outgoing <SEP> in <SEP> the
<tb>
<tb>
<tb> repositories <SEP> 15.7 <SEP> 17.5 <SEP> 40,

  0
<tb>
<tb>% <SEP> of <SEP> particles <SEP> coarse <SEP> total <SEP> outgoing
<tb>
<tb>
<tb> in <SEP> the <SEP> repositories <SEP> 81.0 <SEP> 94.5 <SEP> 89.7
<tb>
 
Instead of using a dilute phase elutriator of the type described, the elutriator may contain very large stuffing, such as Raschig rings or other material. In addition, to remove particles much larger than the average circulating coke, eg aggregates 0.5 inch in diameter or larger, dense phase separation can be used.



   The large solids which concentrate in the bottom of the separator 73 are removed through line 77. The large solids removed, most of which have dimensions in the range of about 200 to 800 microns, with some agglomerates or larger particles and some smaller or fine particles, can be separated into three portions. A portion constituting the net coke produced in the process can be removed through line 78 and, after suitable cooling with a spray of water or the like, sent to storage. This produced coke can amount to about 10 to 35% by weight, for example 25%, based on the residual hydrocarbon feed to the reaction apparatus, and can be used as a fuel, as a metallurgical coke. , etc.



   Another portion of the coarse coke, which may be about 5 to 15 times, for example about 10 times, the weight of the waste hydrocarbon feed, is recirculated through a heating zone to provide heat. to reaction apparatus 3. Hence, coke from line 77 passes through lines 79, 45 and 46 to burner vessel 48. Or, the coke can be heated in a transfer line burner at. high speed of another usual type.



   The third portion of coarse coke, removed from the elutda-

 <Desc / Clms Page number 12>

 tion, passes through line 32 to a mill 33. This latter portion is a relatively small portion, normally only about 10 to 15% by weight of the waste feed, or only about 1% of the coke leaving the apparatus. reaction, but nevertheless it constitutes one of the critical characteristics of the invention. Preferably, although not necessarily, the coke stream is cooled to a moderate temperature, i.e., about 100 to 250 F, before it is actually introduced into the mill.

   This cooling can be carried out in any convenient way, for example, by passing the coke in the aerated state through a heat exchanger containing a water cooled coil. The crusher 83 can be of the ball or roller mill type, or other types of mills suitable for the treatment of coke can also be used, such as hammer mills, horizontal grinders. , or a current grinding with a gas jet. In mill 33, the coarse coke is ground to produce a large fraction of particles smaller than about 200 microns. The grinding should be sufficient to provide the primary coke grains needed to control the particle sizes in the coker.

   This required quantity of grains can be equal to about 5 to 10% by weight based on the waste hydrocarbon fed to the process. Generally, a sufficient number of primary particles should be supplied to the system to equal the number removed or lost. The number of coke particles in the system will be reduced by product coke removed, fines carried off the top, particle agglomeration, etc.



   As a typical example, the coke fed to the mill, which may be of dimensions primarily between about 200 and 500 microns, can be ground until about 30 to 50% by weight of the ground coke mixture is less than 100 microns. , to provide the desired fine particles as a grain or primer coke for return to the coking reaction apparatus.



   However, as such a primary coke is preferably a narrow fraction of approximately 50 to 150 microns in size, this required, in the coking processes previously referred to, sieving of the ground material to give the fraction of desired dimensions. . According to the present invention, this screening phase is removed by returning coke from the mill 83 to the elutriation apparatus 73, as shown, through line 34.



   As a further procedure of the present invention, the elutriation zone is placed in the lower part of the reaction apparatus 3 below the separation or cleaning zone. In this arrangement, the same gas stream can be used for the elutriation of the coke produced, in the classification of the crushed coke, for the separation or cleaning of the spent heat-carrying coke, and for the aeration of the coker. . This reduces the consumption of steam or other fluidizing gas, and decreases the load in the reaction apparatus and the product processing plant.



   The advantages, given by the present invention, of elutriation in connection with the grinding of the primary coke, in fluid coking processes, are further illustrated by the following cases where a fluidized coking plant having a fluidized coking rate is used. 23,000 barrels per day of oil pitch feed and total coke manufacture of 10% feed price, or 400 tonnes per day, operating according to a scheme as shown in Figure 4. The results are summarized in Table III.

 <Desc / Clms Page number 13>

 
TABLE III.



  Coke brewing requirements.
 EMI13.1
 
<tb>



  Case <SEP> no. <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 4
<tb>
<tb> <SEP> dimensions of the primary <SEP> coke <SEP>,
<tb>
<tb> microns <SEP> 110 <SEP> 110 <SEP> 55 <SEP> 55
<tb>
<tb> Dimensions <SEP> of the <SEP> coke <SEP> average <SEP> in
<tb>
<tb> circulation, <SEP> microns, <SEP> 195 <SEP> 195 <SEP> 195 <SEP> 195
<tb>
<tb> Elutriation <SEP> Perfect <SEP> None <SEP> Perfect <SEP> None
<tb>
<tb> Coke <SEP> removed
<tb>
<tb> (to <SEP> the <SEP> crusher <SEP> and <SEP> as
<tb>
<tb> product)
<tb>
<tb> Tons / day <SEP> 434 <SEP> 490 <SEP> 403 <SEP> 409
<tb>
<tb> Average <SEP> dimensions, <SEP> microns <SEP> 258 <SEP> 195 <SEP> 234 <SEP> 195
<tb>
<tb> Primary <SEP> Coke <SEP> required, <SEP> tonnes /
<tb>
<tb> day <SEP> 34 <SEP> 90 <SEP> 3 <SEP> 9
<tb>
<tb> <SEP> power of <SEP> grinding,

   <SEP> HP <SEP> 22 <SEP> 45 <SEP> 6 <SEP> 15
<tb>
<tb> Distribution <SEP> of <SEP> dimensions
<tb>
<tb> of <SEP> coke <SEP> in <SEP> circulation
<tb>
<tb>% <SEP> on <SEP> 20 <SEP> meshes <SEP> (833 <SEP> microns) <SEP> 0 <SEP> 1
<tb>
<tb> 35 <SEP> "<SEP> (417 <SEP>" <SEP>) <SEP> 10 <SEP> 30
<tb>
<tb> 48 <SEP> "<SEP> (295 <SEP>" <SEP> 0 <SEP> 32 <SEP> 0 <SEP> 58
<tb>
<tb> 60 <SEP> "<SEP> (246 <SEP>" <SEP> 18 <SEP> 46 <SEP> 44 <SEP> 70
<tb>
<tb> 80 <SEP> "<SEP> (175 <SEP>" <SEP> 32 <SEP> 77 <SEP> 86 <SEP> 87
<tb>
<tb> 100 <SEP> "<SEP> (147 <SEP>" <SEP> 92 <SEP> 86 <SEP> 93 <SEP> 92
<tb>
<tb> 150 <SEP> "<SEP> (104 <SEP>" <SEP> 100 <SEP> 100 <SEP> 98 <SEP> 97
<tb>
<tb> 200 <SEP> "<SEP> (<SEP> 74 <SEP>" <SEP>) <SEP> 100 <SEP> 99
<tb>
<tb> 325 <SEP> "<SEP> (43 <SEP>" <SEP>) <SEP> 100
<tb>
 
In cases 1 and 3 of perfect elutriation,

   all particles larger than specified fall and are removed from the bottom, while particles of specified size and finer are removed from the top. A practical, industrial scale installation can easily be made to operate almost like a perfect elutriation apparatus, losing relatively little fine material from the bottom or coarse material from the top. The grain or primer coke requirements with such an industrial elutriator may be only about 20-30% higher than with a perfect elutriator.



   Referring to Table III, it will be appreciated that Case 1 operates with near perfect elutriation so that substantially all particles 110 microns in diameter or smaller are entrained through the top into the elutriator and returned. to the reaction apparatus as a bean or primary coke, and only the larger particles are sent to the mill or removed as product. On the other hand, in case 2, the elutriation apparatus is completely bypassed so that coke from the reaction apparatus passes directly to the mill, and the ground coke mixture is returned from the mill directly to the mill. reaction apparatus.

   Accordingly, in case 1, the relatively large particles are selectively crushed, while in case 2 a considerable amount of coarse material circulates in the system. As a result of this preferential grinding of coarse particles, and the preferential return of fine particles to the reaction apparatus, the weight of grain or primary coke required, as well as the corresponding grinding power, is. much smaller in case 1 than in case 2.



   Similar conclusions can also be drawn from a comparison of cases 3 and 4, where the coke is ground to a much finer size. In addition, a comparison of cases 1 and 3, or 2 and 4, shows that when the size of the primary coke is reduced by about half, the required amount of primary coke is very much reduced (about 10 times less). This is because the amount of primary coke required is

 <Desc / Clms Page number 14>

 roughly proportional to the cube of the average particle diameter.

   In other words, since the main purpose of the primary coke is to keep the average particle sizes constant, by providing a number of relatively small particles, it will be evident that this number of particles in a given total weight. increases rapidly as the average particle size decreases. However, excessively small primary coke is impractical due to the consequent difficulty in preserving such fine particles from being blown out of the system. For example, while 110 micron particles can be recovered very efficiently in a single separator cyclone, 55 micron particles will normally require a two-stage cyclone, and even smaller particles. will be more difficult to recover.



   It can be noted from the foregoing description of Fig. 4 that the present invention allows for an unusual efficient use of coke, since fines suitable as grain or primer coke are selectively retained in the reaction apparatus or immediately returned to the reaction apparatus. this, but are not allowed to pass to the burner, or to be removed with the coke produced, In addition, the selective combustion of coarse particles in the burner reduces the amount of grinding which is otherwise required to maintain the suitable distribution of particle sizes.



   The following example shown in Table IV relates to a coker unit capable of processing approximately 3800 barrels of Elk Basin petroleum residue, obtained from vacuum distillation, and having a specific weight of 0.83 and a carbon number. Conradson by 30%; this example will help. to better understand the invention.



     TABLE IV.



    Coking vessel.



  Dimensions Upper right side (clearance area) 9 feet in diameter by 20 feet Wide diameter (below dense bed) 11 feet in diameter by 16 feet
6 inches Middle conical section 4 feet in diameter by 11 feet in diameter over
34 feet Section of the separation system (stripper) 4 feet x 10 feet Bed depth 60 feet (including separation system) Operator conditions Temperature 950 F Effective outlet pressure 11 pounds per square inch Weight of solids in fluidized bed 70 tonnes Speed of bottom gas: 1ft / sec .; summit: 3.5 ft / sec.



  Weight of oil feed to the coking apparatus per hour per weight of solids in said apparatus 0.5 Amount of separation vapor and friction wear to the bottom of the bed 3265 pounds per hour Vapor effective pressure to nozzle inlet 425 pounds per square inch Amount of separating and thinning vapor added at a higher point 4940 pounds per hour Effective pressure of vapor entering fluidizing nozzles at low pressure 90 pounds per square inch Pressure relief device washing and fractionation tower Dimensions 7 feet 6 inches x 40 feet Operating conditions Bottom temperature 700 F

 <Desc / Clms Page number 15>

 Capture plate for diesel - temperature 500 F Top temperature 275 F Effective pressure at the bottom 10 pounds per square inch

  Effective pressure at the top 95 pounds per square inch Oil temperature extinguishing heavy condensate at the bottom of the tower 500 F quantity 2910 barrels per day treatment Quantity heavy condensate recycled to coker unit 1290 barrels per day treatment Gasoil reflux temperature to the top washing area 500 F quantity 1270 barrels per day treatment Diesel reflux temperature towards tower top 235 F quantity 9740 barrels per day treatment
 EMI15.1
 Burner R6cipielt Dimensions 11 feet 9 inches x 32 feet Operating conditions
Temperature 1125 F Top effective pressure 12 pounds per square inch Solids supply to burner 22 tons Air flow 8830 standard cubic feet per minute Air blower discharge effective pressure 32.6 pounds per inch Circulation rate between vessel 4,

  3 tons per minute / square coker and burner vessel Under the above set of conditions, the process is expected to produce approximately 226 barrels, per processing day, of naphtha having an API gravity of 48.7, approximately 2320 Barrels, per processing day. treatment, of purified gas oil having an API gravity of 17.3, about 2.51 million standard cubic feet of wet gas having an average molecular weight of 26.3, and about 152 tons of excess coke per day of processing.



   -Although the coking unit forming the object of the present invention has been described and illustrated in simplified form, it will be understood that a complete industrial unit will include a large number of additional devices, such as pumps, valves, temperature, pressure and level indicators, recorders and regulators, storage tanks, aeration and pressure valves, emergency flow lines, storage tanks, etc.



   CLAIMS.



   A method of converting hydrocarbon oils, which comprises injecting a series of streams of an oil into an enlarged coking vessel containing a mass of finely divided solid material, circulating said solids through a external heating zone and their return to said coking vessel to maintain said vessel at a coking temperature between 900 and 1200 F, the passage of the gaseous material from the bottom up through said coking vessel at a speed adjusted to maintain said mass of solids in a dense turbulent fluidized state, maintaining said oil in said coking vessel for a period of time sufficient to convert this oil into vapors and coke,

   removing the vapors thus formed from the top of said container by an outlet means, separating high boiling end products. from said vapors, returning at least a portion of said high-boiling end products to the coking vessel for subsequent cracking, and separating the excess coke formed in the process.


    

Claims (1)

2. Procédé suivant la revendication 1, dans lequel les courants <Desc/Clms Page number 16> d'huile sont injectés dans le récipient de cokéfaction suivant une série de plans verticaux différents. 2. The method of claim 1, wherein the currents <Desc / Clms Page number 16> of oil are injected into the coking vessel in a series of different vertical planes. 3. Procédé suivant la revendication 2, dans lequel les courants d'huile sont injectés rapidement dans le dit récipient de cokéfaction suivant une série de points agencés péripheriquement autour du dit récipient dans chacun des dits plans. 3. The method of claim 2, wherein the oil streams are injected rapidly into said coking vessel at a series of points arranged peripherically around said vessel in each of said planes. 4. Procédé suivant les revendications 1 à 3, dans lequel des so- lides additionnels à haute température sont introduits dans les dites vapeur s enlevées du récipient de cokéfaction. 4. A process according to claims 1 to 3, wherein additional high temperature solids are introduced into said vapor removed from the coking vessel. 5. Procédé suivant les revendications 1 à 4, dans lequel les va- peurs sortant par le dit moyen de sortie sont immédiatement refroidis jusqu' à une température de l'ordre de 700 à 850 F. 5. A process according to claims 1 to 4, wherein the vapors exiting from said outlet means are immediately cooled to a temperature of the order of 700 to 850 F. 6. Procédé suivant les revendications 1 à 5, dans lequel une par- tie des solides circulant à travers le dit récipient de cokéfaction et la dite zone de chauffage sont enlevés et envoyés à un appareil de classement dans lequel les particules plus fines sont séparées et renvoyées au dit ré- cipient de cokéfaction, les particules plus grandes sont enlevées, et une partie ou toutes les dites grandes particules sont amenées à des dimensions réduites, et les particules divisées sont renvoyées au dit procédé. 6. The method of claims 1 to 5, wherein a portion of the solids flowing through said coking vessel and said heating zone are removed and sent to a grading apparatus where the finer particles are separated and. returned to said coking vessel, the larger particles are removed, and some or all of said large particles are made to reduced dimensions, and the divided particles are returned to said process. 7. Procédé suivant la revendication 6, dans lequel les solides sont classés dans un appareil d'élutriation ou séparation par dépôt ou dé- cantation grâce à un gaz passant de bas en haut à travers les solides dans cet appareil d'élutriation à une vitesse suffisante pour entraîner les par- ticules les plus fines. 7. The method of claim 6, wherein the solids are classified in an elutriation apparatus or deposition or decantation separation by a gas passing from the bottom up through the solids in said elutriation apparatus at a rate sufficient to entrain the finest particles. 8. Procédé suivant les revendications 6 et 7, dans lequel les dits solides dans ce procédé ont une dimension sensiblement de l'ordre de 50 à 500 microns, et dans lequel les dites particules fines sont inférieu- res à environ 175 microns. 8. The method of claims 6 and 7, wherein said solids in this method have a size of substantially on the order of 50 to 500 microns, and wherein said fine particles are less than about 175 microns. 9. Procédé suivant les revendications 6 à 8, dans lequel les dites particules divisées sont renvoyées à la zone de classement. 9. A method according to claims 6 to 8, wherein said divided particles are returned to the classification area. 10. Procédé suivant les revendications 6 à 9, dans lequel une partie des plus grandes particules sont enlevées du dit procédé comme pro- duit. 10. A process according to claims 6 to 9, wherein a part of the larger particles are removed from said process as a product. 11. Procédé suivant les revendications 6 à 10, dans lequel une majeure partie des dites particules plus grandes est transférée à la dite zone de chauffage extérieure dans laquelle elles sont chauffées, et les particules chauffées sont renvoyées au dit récipient de cokéfaction pour lui fournir de la chaleur. The method of claims 6 to 10, wherein a major portion of said larger particles is transferred to said external heating zone in which they are heated, and the heated particles are returned to said coking vessel to provide it with heat. the heat. 12. Procédé suivant la revendication 1, dans lequel la dite zone de chauffage comprend un brûleur à solides fluidifiés, dans lequel de la cha- leur est engendrée par une combustion partielle des solides grâce à un gaz oxydant. 12. The method of claim 1, wherein said heating zone comprises a fluidized solids burner, in which heat is generated by partial combustion of the solids with an oxidizing gas. 13. Procédé suivant les revendications 1 à 12, dans lequel les dites vapeurs sont enlevées de la dite masse de matière solide finement divi- sée à une vitesse qui entraînera et maintiendra une quantité importante de solides dans la zone supérieure à cette masse. 13. The method of claims 1 to 12, wherein said vapors are removed from said mass of finely divided solid matter at a rate which will entrain and maintain a substantial amount of solids in the region above that mass. 14. Procédé suivant les revendications 1 à 1@, dans lequel une zone de lavage est superposée au. dit récipient de cokéfaction, dans laquelle les vapeurs sont refroidies et les produits finals à point d'ébullition su- périeur des dites vapeurs sont condensés pour être recyclé au récipient de cokéfaction. 14. A method according to claims 1 to 1, wherein a washing zone is superimposed on the. said coking vessel, in which the vapors are cooled and the higher boiling end products of said vapors are condensed to be recycled to the coking vessel. 15. Procédé suivant les revendications 1 à 14, dans leq@el une partie des solides entraînas dans les dites vapeurs est enlevée à l'endroit ou près du moyen de sortie. <Desc/Clms Page number 17> 15. A method according to claims 1 to 14, in which part of the solids entrained in said vapors is removed at or near the outlet means. <Desc / Clms Page number 17> 16. Procédé suivant les revendications 1 à 15, dans lequel les solides enlevés du dit récipient de cokéfaction sont séparés des hydrocarbu- res adhérents dans une zone de séparation ou nettoyage se trouvant dans la partie inférieure de ce récipient de cokéfaction, le gaz utilisé dans cette zone de séparation servant également ainsi à fluidifier la dite masse de so- lides. 16. The method of claims 1 to 15, wherein the solids removed from said coking vessel are separated from the adhering hydrocarbons in a separation or cleaning zone located in the lower part of this coking vessel, the gas used in this separation zone thus also serving to fluidify said mass of solids. 17. Procédé suivant la revendication 1, dans lequel le coke en- levé du procédé est soumis à classement, grâce à quoi seul du coke relative- ment gros est enlevé comme produit, et du coke plus fin est sélectivement re- tenu dans le procédé. 17. The process of claim 1, wherein the coke removed from the process is subjected to classification whereby only relatively coarse coke is removed as a product, and finer coke is selectively retained in the process. . 18. Procédé suivant les revendications 1 à 17, dans lequel les dites huiles hydrocarbonées sont des huiles résiduaires de pétrole contenant des impuretés métalliques qui désactivent le catalyseur de cracking et qui contiennent des constituants non vaporisables sans cracking. 18. A process according to claims 1 to 17, wherein said hydrocarbon oils are waste petroleum oils containing metallic impurities which deactivate the cracking catalyst and which contain constituents which cannot be vaporized without cracking. 19. Procédé suivant les revendications 1 à 18, dans lequel la dite matière solide finement divisée est du coke produit par le dit procédé, et qui a une alimentation sensiblement de l'ordre de 50 à 500 microns. 19. The process of claims 1 to 18, wherein said finely divided solid material is coke produced by said process, and which has a feed of substantially on the order of 50 to 500 microns. 20. Appareil pour la conversion d'huiles résiduaires lourdes, qui comprend un récipient de cokéfaction agrandi, une série d'ajutages tra- versant les parois du dit récipient, des moyens pour introduire la dite huile à travers les dits ajutages, des moyens pour maintenir une masse flui- difiée turbulente dense de solides dans le dit récipient, des moyens pour faire circuler un courant de solides depuis ce récipient de cokéfaction dans une zone de chauffage extérieure avec retour à ce récipient pour maintenir ce dernier à une température suffisante pour convertir la dite huile en va- peurs et en coke, un conduit de sortie pour les vapeurs au sommet du réci- pient, une tour de lavage superposée à la dite sortie, des moyempour re- froidir les dites vapeurs dans la tour de lavage en vue de condenser partiel- lement ces vapeurs, 20. Apparatus for the conversion of heavy waste oils, which comprises an enlarged coking vessel, a series of nozzles extending through the walls of said vessel, means for introducing said oil through said nozzles, means for introducing said oil through said nozzles. maintaining a dense turbulent fluid mass of solids in said vessel, means for circulating a stream of solids from said coking vessel to an external heating zone with return to said vessel to maintain the latter at a temperature sufficient to convert said oil in vapors and in coke, an outlet duct for the vapors at the top of the receptacle, a washing tower superimposed on said outlet, means for cooling said vapors in the washing tower in view of to partially condense these vapors, et des moyens pour renvoyer les vapeurs partiellement condensées vers le récipient de cokéfaction. and means for returning the partially condensed vapors to the coking vessel. 21. Appareil suivant la revendication 20, et comprenant en outre des séparateurs à cyclone dans le haut du récipient, des moyens pour ren- voyer des solides séparés dans le dit cyclone, vers le récipient de cokéfac- tion, en dessous du niveau de la masse de solides, qui s'y trouve. 21. The apparatus of claim 20, and further comprising cyclone separators in the top of the vessel, means for returning solids separated in said cyclone, to the coking vessel, below the level of the vessel. mass of solids, which is there. 22. Appareil suivant les revendications 20 et 21, qui comprend en outre des moyens pour injecter des solides en provenance de la dite zone de chauffage dans l'entrée de ces cyclones. 22. Apparatus according to claims 20 and 21, which further comprises means for injecting solids from said heating zone into the inlet of these cyclones. 23. Appareil suivant les revendications 20 à 22, dans lequel le dit récipient de cokéfaction agrandi comporte une portion inférieure à coni- cité vers le bas, grâce à laquelle la vitesse des gaz ascendants dans le dit récipient est maintenue pratiquement constante. 23. The apparatus of claims 20 to 22, wherein said enlarged coking vessel has a lower downwardly tapered portion whereby the velocity of the rising gases in said vessel is maintained substantially constant. 24. Procédé pour la conversion d'huiles hydrocarbonées, tel que décrit ci-avant. 24. Process for the conversion of hydrocarbon oils, as described above. 25. Appareil pour la conversion d'huiles hydrocarbonées, tel que décrit ci-avant avec référence aux dessins annexês. 25. Apparatus for the conversion of hydrocarbon oils, as described above with reference to the accompanying drawings.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1081879B (en) * 1959-02-28 1960-05-19 Basf Ag Process for cracking gaseous and / or liquid hydrocarbons
US11345862B2 (en) 2019-11-07 2022-05-31 Indian Oil Corporation Limited Apparatus and a method for washing of hydrocarbon product vapor

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