Brevet FR2586423A1 — publié le 19870227

Cette invention concerne un procédé et un dispositif pour la déshydratation et la purification des hydrocarbures liquides. La plupart des produits pétroliers raffinés contiennent à leur sortie des unités de raffinage un faible pourcentage d'eau et d'impuretés associés. Cette humidité provient des procédés mêmes du raffinage, sa présence est donc inévitable. Pour cette raison, il faut faire subir aux hydrocarbures liquides un traitement de déshydratation approprié. Ce traitement est choisi en fonction de l'utilisation finale du produit. Pour les hydrocarbures utilisés comme carburants dans l'aviation, appelés carburéacteurs, les spécifications sont particulièrement sévères, aussi bien pour la teneur en eau que pour des impuretés solides. Il existe différents procédés de déshydratation et de purification des charges d'hydrocarbures. La filtration sur sel ne permet pas un séchage complet et l'hydrocarbure est pollué par des particules de sel entrainées. Les tamis moléculaires sont très efficaces mais leur mise en oeuvre est délicate et coûteuse. Le temps de contact nécessaire pour un séchage complet est important, ce qui réduit considérablement le débit de l'appareil de séchage. Le changement du tamis doit se faire en absence totale d'humidité. Le tamis étant très couteux, il est indispensable de le régénérer et de le réutiliser. Les coalesceurs utilisés couramment pour les carburéacteurs n'ont qu'une efficacité trucs limite, ils n'éliminent qu'imparfaitement l'eau en suspension, et ne permettent en aucun cas de réduire la teneur en eau dissoute. Nous avons trouvé maintenant un procédé et un dispositif de déshydratation et de purification des hydrocarbures liquides, qui permettent d'éliminer toute trace d'humidité en suspension et de réduire la quantité d'eau dissoute. Ce procédé permet en mme temps de diminuer trds fortement la teneur en impuretés solides et le caractère tensioactif du produit. Le procédé, appliqué sur du matériel de filtration traditionnel est d'une extrême facilité de mise en oeuvre, n'entraîne pas de perte de charge sensible et par conséquent n'implique pas d'installations ou de moyens de pompage supplémentaires. Ce procédé consiste à faire passer les hydrocarbures liquides à traiter à travers une zone filtrante, comportant une couche de fibres absorbantes disposée et maintenue contre une paroi filtrante par le seul mouvement du liquide à traiter. L'agglomération de la fibre absorbante sur la paroi filtrante se fait de maniere harmonieuse et régulière, s'ajuste au débit du liquide à traiter pour former une couche filtrante homogène. La nature et la taille de la fibre absorbante sont adaptées à la nature de l'hydrocarbure à traiter et à la porosité de la paroi filtrante. La longueur des fibres absorbantes doit être soigneusement ajustée pour éviter que des fibres se retrouvent dans le produit séché. On utilise certaines fibres macromoléculaires hydrophiles complexes et suivant les cas, des fibres amphiboles et avantageusement des fibres de cellulose. La longueur de ces fibres est en général comprise entre 1 à 400 iim. Ces fibres étant très bon marché, il est inutile de les régénérer. Après saturation la couche absorbante est éliminez et remplacée par une nouvelle charge de fibres. Comme paroi filtrante conviennent tous les filtres classiques, comme les filtres en verre fritte, en papier cellulose enrobé ou non, de tissus filtrants etc... La mise en place de la fibre absorbante ne fait pas appel h des technologies compliquées. Le seul mouvement du liquide passant de l'entrée à la sortie de l'enceinte suffit pour mettre en place et maintenir ces fibres contre la paroi filtrante. Les fibres forment une couche homogène très poreuse. Il est très important que la couche soit homogène pour éviter des passages préférentiels du liquide. L'ensemble paroi filtrante et couche de fibres absorbantes est suffisamment poreux et ne crée pas de perte de charge significative dans les conditions de travail et avec les équipements habituels. Ce procédé peut être utilisé pour la déshydratation et la purification de tous les hydrocarbures liquides. Il est particulièrement adapté au traitement du carburéacteur. Les carburéacteurs sont des coupes pétrolières du type kérosène, distillant entre environ 150 et 2500C. Ces coupes utilisées comme carburants dans l'aviation doivent répondre à des spécifications très sévères quant à leur teneur en eau et en impuretés. Le dispositif pour la réalisation du procédé selon l'invention comporte une enceinte pourvue d'au moins une entrée et d'au moins une sortie pour le liquide et muni d'une paroi perméable montée dans l'enceinte de telle sorte que le liquide passant de l'entrée à la sortie de l'enceinte traverse cette paroi. La couche de fibres absorbantes est disposée sur la paroi perméable en amont de cette dernière. Les fibres sont mises en place et maintenues contre la paroi par le seul mouvement du liquide. L'enceinte peut comporter une paroi perméable anti-retour. Dans ce cas celle ci est disposée en amont de la précédente, elle est traversée par le liquide pénètrant dans l'enceinte. En cas de nécessité, on peut aussi disposer une couche de fibres absorbantes en amont dé cette dernière paroi, l'installation fonctionnant alors en deux lits successifs. Les parois peuvent comporter plusieurs éléments en parallèle et dans ce cas, la couche de fibres absorbantes est distribuée sur chacune de ces surfaces élémentaires en amont de celles-ci. Les parois perméables peuvent être disposées verticalement ou horizontalement. La figure (1) représente une forme préférée du dispositif. L'enceinte (A) comporte en sortie une paroi perméable (B) formée d'au moins un élément cylindrique disposée verticalement. Au moins un dispositif semble (C) est disposé à l'entrée. Ces cylindres sont en matière perméable. Une charge de fibres absorbantes est introduite dans l'enceinte. Le liquide est mû dans l'enceinte pour la pompe D. La fibre absorbante mise en place par le mouvement du liquide, forme une couche homogène et poreuse (E) autour des cylindres entourant la sortie du liquide. L'épaisseur de la couche ainsi forme sera variable suivant les différences de porosité du support. L'invention sera mieux comprise à la lecture d'un exemple non-limitatif EXEMPLE Un ballon de 1,85 m3 est équipé de deux séries de 10 cartouches filtrantes en papier imprégné de TEFLON. La première série est disposée à l'entrée, coté pompe de charge et la seconde série à la sortie. Ces cartouches de type classique sont des cylindres disposés verticalement, dont grâce à un pliage accordéon, la surface totale de filtration est de 1600 m2. Le diamètre des pores est de 1 ssm. On introduit 80 kg de fibre de cellulose en vrac dans le ballon. Les caractéristiques physiques de ces fibres sont résumés dans le tableau 1. TABLEAU 1 Densité non tassée 85 g/l HO Répartition granulométrique (8) 400 Am .............. u 400/200 .............. 0,4 200/140 .............. 0,9 140/100 .............. 5,7 100/70 .............. 16,0 70/50 .............. 16,0 50/32 .............. 27,2 32/1 .............. 33,8 Le mouvement du liquide dispose la fibre de cellulose en une couche homogène autour des cartouches de sortie. Cette couche poreuse peut atteindre plusieurs dizaine de cm. L'hydrocarbure trait est du type kérosène (carburéacteur), le débit assuré par la pompe est de 80 m3/h. Le tableau 2 donne les coupes de distillation du carburéacteur à traiter. TABLEAU 2 OC Point initial 154 10% distillé avant 175 20% distillé avant 180 50% distillé avant 196 90% distillé avant 223 Point final 246 Le tableau 3 résume la teneur en eau, en impuretés solides et l'indice de séparation d'eau (WSIM) d'un échantillon de carburéacteur 1) avant l'entrée dans l'enceinte 2) traité dans l'enceinte, munie d'un filtre classique 3) traité dans l'enceinte munie de fibres absorbantes déposées autour du filtra classique. L'indice de séparation d'eau (WSIM) mesure le caractère tensioactif du produit. Sa valeur déterminée selon la norme ASTM 2550 doit être supérieure ou égale à 85. 80 kg de fibres absorbantes permettent le traitement d'au moins 3000 m3 de carburéacteur de cette qualité. TABLEAU 3 EAU IMPURETE WSIM CONDUCTI\7ITE mg WSIM WS25 pS/m 1. Echantillon entrée 63 2,08 52 90 2. Echantillon sortie Filtre seul 58 0,24 53 90 3. Echantillon sortie Filtre + cellulose 24 0,04 98 85 Les résultats montrent que le procédé baisse très sensiblement la teneur en eau et en impuretés. La teneur en eau est notamment inférieure à 65 mg/l qui est la quantité d'eau dissoute à cette température dans le carburateur. Le caractère tensioactif (WSIM) est également amélioré sans perte notable de la conductivité. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour la déshydratation et la purification d'hydrocarbures liquides par passage de l'hydrocar bure liquide à traiter à travers une zone filtrante, caractérisé en ce que la zone filtrante comporte une couche de fibres absorbantes disposée et maintenue contre une paroi filtrante par le seul mouvement du liquide à traiter. 2 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'hydrocarbure liquide est une coupe petroliere du type kérosène distillant entre environ 150 et 2500C. 3 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 2 caracté risé en ce que les fibres absorbantes sont choisies parmi les fibres macromoléculaires hydrophiles complexes comme les fibres amphiboles et de préférence des fibres de cellulose. 4 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 carac térisé en ce que la paroi filtrante est en papier imprégné. 5 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 4 caracté- risé en ce que la longueur des fibres absorbantes est comprise entre 1 à 400 ssm. 6 - Dispositif pour la deshydratation et la purification des hydrocarbures liquides du type comportant une enceinte pourvue d'au moins une entrée et d'au moins une sortie pour le liquide et munie d'une première paroi perméable montée dans l'enceinte de telle sorte que le liquide passant de l'entrée à la sortie de l'enceinte trayerse cette paroi caractérisé en ce qu'une couche de fibres absorbantes est disposée et maintenue contre la paroi perméable par le seul mouvement du liquide. 7 - Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce que l'enceinte comporte une seconde paroi perméable disposée en amont de la première et traversée par le liquide s'écoulant de l'entrée de l'enceinte vers la première paroi. 8 - Dispositif selon l'une des revendications 6 à 7 caractérisé en ce que l'enceinte comporte plusieurs sorties et en ce que la première paroi perméable est formée d'une pluralité de surfaces perméables élémentaires qui chacune entourent une sortie, la couche de fibres absorbantes étant distribuée sur chacune des surfaces élémentaires de la première paroi perméable en amont de ces dernières et maintenue en place par le seul mouvement du liquide. 9 - Dispositif selon la revendication 8 caractérisé en ce que l'enceinte comporte également plusieurs entrées et en ce que la seconde paroi perméable est formée d'une pluralité de surfaces perméables élémentaires qui chacune entourent une entrée. 10 - Dispositif selon la revendication 9 caractérisé en ce que les surfaces perméables élémentaires qui consti tuent la première et la seconde paroi perméable sont disposées sensiblement verticalement. 11 - Dispositif selon la revendication 9 caractérisé en ce que les surfaces perméables élémentaires qui constituent la première et la seconde paroi perméable sont disposées sensiblement horizontalement. 12 - Dispositif selon l'une des revendications 8 à 11 caractérisé en ce que les surfaces perméables élémentaires sont des surfaces cylindriques. 13 - Dispositif selon l'une des revendications 6 à 12 caractérisé en ce que la fibre absorbante est la fibre de cellulose, dont la longueur est comprise entre 1 à 400 ssm.