BE1026853A1 - Procédé de traitement simultané - Google Patents

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BE1026853A1 BE20195923A BE201905923A BE1026853A1 BE 1026853 A1 BE1026853 A1 BE 1026853A1 BE 20195923 A BE20195923 A BE 20195923A BE 201905923 A BE201905923 A BE 201905923A BE 1026853 A1 BE1026853 A1 BE 1026853A1
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Abstract

La présente invention se rapporte à des procédés de traitement simultané de liquides dérivés de déchets plastiques (DP) et de liquides dérivés de pneu usagé non réutilisable (PUNR) avec des pétroles bruts (PB) dans des cadres de raffinerie de pétrole classiques comprenant le dessalement 10 et la distillation 20.

Description

PROCÉDÉ DE TRAITEMENT SIMULTANÉ DOMAINE DE L’INVENTION
La présente invention se rapporte à des procédés de traitement simultané, en particulier de traitement simultané de liquides dérivés de déchets plastiques et de liquides dérivés de pneu usagé non réutilisable avec des pétroles bruts dans des cadres de raffinerie de pétrole classiques.
TECHNIQUE ANTÉRIEURE
Les matières premières de type recyclées ou les matières premières à teneur réduite en carbone sont des matières premières créées par le traitement de déchets à base de fossiles comme des déchets plastiques (DP) ou des pneus usagés non réutilisables (PUNR). La caractéristique attrayante de ces matières premières du point de vue de la raffinerie est qu'elles sont assez similaires comparées aux matières premières de raffinerie classiques, c.-à-d. le pétrole brut. Les huiles dérivées de DP/PUNR contiennent essentiellement des hydrocarbures, et leur teneur en oxygène est nettement inférieure comparée aux huiles à base de biomasse.
Les huiles dérivées de la pyrolyse de DP contiennent différentes impuretés élémentaires dépendant principalement de la matière première d'origine, mais également de la technologie de pyrolyse utilisée. Les trois impuretés les plus importantes dans les huiles de pyrolyse de plastique sont l'azote, le soufre et le chlore, qui présentent un effet nuisible sur l'utilisation directe de l’huile de pyrolyse. Ces impuretés sont essentiellement présentes sous forme organique, ce qui signifie qu'elles sont structurellement associées à des chaînes d'hydrocarbures de taille et de complexité variables. De plus, des impuretés métalliques provenant d'additifs et de contamination peuvent également être détectées dans ces huiles.
BE2019/5923
Les huiles de pyrolyse de PUNR ont tendance à avoir une teneur en Cl beaucoup plus faible comparée aux huiles de pyrolyse de DP et, par conséquent, dans le traitement simultané des huiles de pyrolyse de PUNR, ce problème peut être géré par l’intermédiaire d'une simple dilution. D'autre part, les huiles de pyrolyse de PUNR contiennent d'autres impuretés qui peuvent être nuisibles dans des opérations de raffinage. Ces huiles contiennent des impuretés solides, principalement sous la forme de noir de carbone, qui est utilisé comme charge de renforcement dans les formulations de pneus, ainsi que certaines impuretés métalliques solubles dans l'huile. L’huile de pyrolyse de PUNR contient également des quantités considérables de soufre et d'azote, dont tous deux peuvent également être trouvés dans les pétroles bruts classiques.
Même si l’huile dérivée de DP/PUNR présente une très faible concentration d'impuretés et/ou elle est utilisée à de très faibles concentrations, les impuretés peuvent encore provoquer divers problèmes au fil du temps. Ainsi, l’huile dérivée de DP/PUNR devrait être introduite dans la raffinerie d’une manière qui minimise l'effet potentiel de ces impuretés.
Il existe de nombreuses oeuvres de la technique révélant des processus et du matériel adéquats à la préparation, à la purification et au craquage d’huiles de pyrolyse de déchets plastiques et/ou de PUNR. Par exemple, le US 201604545841 révèle un réacteur spécifique adéquat au dessalement de flux d'hydrocarbures combinés, incluant les pétroles bruts et les huiles pyrolytiques. Le WO 2018025103A1 révèle l'utilisation d'une extrudeuse de « dévolatilisation >> en combinaison avec un catalyseur zéolitique et un décapant pour l'élimination de chlore de flux d'hydrocarbures ou de précurseurs de flux d'hydrocarbures. Le JP 4382552 B2 révèle un procédé de traitement de pétrole léger de craquage plastique. Toutefois, il est précisé que 90% de l'huile de
BE2019/5923 pyrolyse de plastique doit se trouver dans une plage de point d'ébullition comprise entre 100 et 300 °C.
Le JPH1161148A révèle un procédé de traitement simultané de liquide dérivé de DP avec de l'huile hydrocarbonée dans une usine de raffinage de pétrole, le procédé comprenant le mélange du liquide dérivé de DP et de pétrole brut pour former un mélange et la distillation du mélange.
Le JP 2002060757 A révèle la décomposition thermique de DP et une production d'un distillât de craquage et le mélange du distillât de craquage avec du pétrole brut. Le document révèle également le raffinage et la purification du mélange dans des processus de raffinage de pétrole.
Le JP 2005105027 A révèle un procédé de fabrication comprenant le mélange d'une fraction de naphta avec de l'huile de craquage plastique, suivi de la soumission du mélange résultant à un hydroraffinage.
En conséquence, il faut encore des procédés plus robustes pour le traitement de liquides dérivés de DP et de PUNR.
RÉSUMÉ
Ce qui suit présente un résumé simplifié afin de fournir une connaissance de base de certains aspects de divers modes de réalisation de l'invention. Le résumé n'est pas une vue d’ensemble complète de l'invention. Il n'est destiné ni à identifier des éléments clés ou critiques de l'invention, ni à délimiter la portée de l'invention. Le résumé suivant présente simplement certains concepts de l'invention sous une forme simplifiée, en prélude à une description plus détaillée de modes de réalisation donnés à titre d’exemples de l'invention.
Il a été observé que, lorsque des liquides dérivés de DP/PUNR étaient mélangés à du pétrole brut suivi d’une distillation, certaines impuretés des liquides dérivés de DP/PUNR pouvaient être
BE2019/5923 éliminées ou concentrées en fractions où elles pourraient être plus facilement gérées. En plus, les problèmes liés à la réactivité des huiles dérivées de DP/PUNR pourraient être évités ou au moins atténués.
Conformément à l'invention, il est prévu un nouveau procédé pour le traitement simultané de liquides dérivés de déchets plastiques (DP) et/ou de liquides dérivés de pneu usagé non réutilisable (PUNR) avec du pétrole brut et/ou du pétrole brut dessalé, dans lequel le procédé comprend les étapes suivantes consistant à a) fournir du pétrole brut,
b) fournir un liquide dérivé de déchets plastiques (DP) et/ou un liquide dérivé de pneu usagé non réutilisable (PUNR),
c) mélanger le liquide dérivé de DP et/ou le liquide dérivé de PUNR et le pétrole brut pour former un mélange,
d) dessaler le mélange, et
e) distiller le mélange.
Un certain nombre de modes de réalisation donnés à titre d’exemples et non limitatifs de l'invention sont décrits dans les revendications dépendantes accompagnées.
Les divers modes de réalisation données à titre d’exemples et non limitatifs de l'invention et des procédés d'exploitation, ainsi que des objets et avantages supplémentaires de ceux-ci, se comprennent mieux grâce à la description suivante de modes de réalisation spécifiques donnés à titre d’exemples lorsqu'elle est lue en relation avec les figures accompagnantes.
Les verbes « comprendre >> et « inclure >> sont utilisés dans ce document comme des limitations ouvertes qui n'excluent ni n'exigent l'existence de caractéristiques également non énumérées. Les caractéristiques énumérées dans les revendications dépendantes sont librement combinables entre elles, sauf indication explicite contraire. De plus, il faut comprendre que l'utilisation de « un >> ou « une >>, c.-à-d. une
BE2019/5923 forme singulière, dans tout le présent document n'exclut pas une pluralité.
BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES
Les modes de réalisation donnés à titre d’exemples et non limitatifs de l'invention et leurs avantages sont expliqués plus en détail cidessous en faisant référence aux figures accompagnantes, dans lesquelles les figures 1 à 3 illustrent des procédés exemplaires non limitatifs de traitement simultané de liquides dérivés de déchets plastiques (DP) et/ou de liquides dérivés de pneu usagé non réutilisable (PUNR) avec du pétrole brut (PB) selon la présente invention, et la figure 4 illustre un organigramme exemplaire non limitatif pour le traitement simultané de liquides dérivés de déchets plastiques (DP) et/ou de liquides dérivés de pneu usagé non réutilisable (PUNR) avec du pétrole brut (PB), selon la présente invention.
DESCRIPTION
La présente invention se rapporte au traitement simultané de liquides dérivés de DP et de liquides dérivés de PUNR, de préférence dans un cadre de raffinerie de pétrole classique en utilisant des unités de traitement existantes. Le principe du présent procédé est illustré aux figures 1 à 4.
Selon le mode de réalisation illustré dans la figure 1, le processus comprend l’introduction simultanée du liquide dérivé de DP et/ou de PUNR et du pétrole brut (PB) dans la raffinerie de pétrole par l’intermédiaire d’une unité de dessalement de pétrole brut 10 et une unité de distillation de pétrole brut (UDP) 20 ultérieure. La distillation produit un ou plusieurs distillats, c.-à-d. des fractions de distillation et un résidu de
BE2019/5923 distillation, c.-à-d. un fond de distillation. Selon ce mode de réalisation, la qualité du liquide dérivé de DP et/ou de PUNR n'est pas déterminée, mais les liquides sont acheminés vers l'unité de dessalement avec le pétrole brut.
Selon le mode de réalisation illustré dans la figure 2, le pétrole brut est dessalé dans l'unité de dessalement de pétrole brut 10 et distillé simultanément avec le liquide dérivé du DP et/ou de PUNR dans l'unité de distillation de pétrole brut 20. Ceci est possible si la qualité du liquide dérivé de DP et du liquide dérivé de PUNR est si bonne que leur étape de dessalement peut être omise.
Selon un mode de réalisation illustré dans la figure 3, la qualité du liquide dérivé de PUNR est suffisamment élevée pour omettre l'étape de dessalement, mais le liquide dérivé de DP a besoin du dessalement. Ainsi, un itinéraire a) est sélectionné. Lorsque la qualité du liquide dérivé de DP est suffisamment élevée pour omettre l'étape de dessalement, mais que le liquide dérivé de PUNR a besoin du dessalement, un itinéraire b) est sélectionné.
Si la qualité du pétrole brut est suffisamment élevée, même le dessalement du pétrole brut peut être omis.
Selon un mode de réalisation préférable, les distillais et les fonds de distillais sont traités davantage. Ainsi, les distillais peuvent être dirigés vers une ou plusieurs unités d'hydrodésulfuration marquées des numéros de référence 30 et 40. Les résidus de distillation de l'unité de distillation de pétrole brut 20 peuvent être dirigés vers une unité de distillation sous vide ultérieure 50, pour donner lieu à du gazole sous vide (GSV) et à des résidus sous vide (RSV). Le GSV et/ou les RSV peuvent être en outre traités en utilisant par ex. des processus de craquage catalytique fluide, d'hydrocraquage et d'hydrocraquage de résidus 60.
Ainsi, la présente invention concerne un procédé de traitement simultané de liquide dérivé de déchets plastiques (DP) et/ou
BE2019/5923 de liquide dérivé de pneu usagé non réutilisable (PUNR) avec du pétrole brut comprenant les étapes suivantes consistant à :
a) fournir du pétrole brut,
b) fournir un liquide dérivé de déchets plastiques (DP) et/ou un liquide dérivé de pneu usagé non réutilisable (PUNR),
c) mélanger le liquide dérivé de DP et/ou le liquide dérivé de PUNR et le pétrole brut pour former un mélange, et
d) distiller le mélange.
Selon un mode de réalisation exemplaire, le procédé de traitement simultané de liquide dérivé de déchets plastiques (DP) et/ou de liquide dérivé de pneu usagé non réutilisable (PUNR) avec du pétrole brut comprend les étapes suivantes consistant à :
a) fournir un liquide dérivé de DP et/ou un liquide dérivé de PUNR,
b) mélanger le liquide dérivé de DP et/ou le liquide dérivé de PUNR avec le pétrole brut pour former un mélange,
c) dessaler le mélange, et
d) distiller le mélange.
Selon un autre mode de réalisation exemplaire, le procédé de traitement simultané de liquide dérivé de déchets plastiques (DP) et/ou de liquide dérivé de pneu usagé non réutilisable (PUNR) avec du pétrole brut comprend les étapes suivantes consistant à :
a) déterminer la qualité du liquide dérivé de DP et/ou du liquide dérivé de PUNR,
b) mélanger le liquide dérivé de DP et/ou le liquide dérivé de PUNR avec du pétrole brut dessalé lorsque la qualité du liquide dérivé de DP et/ou du liquide dérivé de PUNR est supérieure à un niveau prédéterminé pour former un mélange, et
c) distiller le mélange.
Tel que définis dans ce paragraphe, le liquide dérivé de déchets plastiques ou l'huile dérivée de déchets plastiques (utilisés dans
BE2019/5923 ce paragraphe et dans la description de manière interchangeable) doivent être compris comme signifiant tout liquide comprenant de l'huile dérivée de la conversion thermique de déchets plastiques, et le liquide dérivé de pneu usagé non réutilisable ou l'huile dérivée de pneu usagé non réutilisable (utilisés dans ce paragraphe et dans la description de façon interchangeable) doivent être compris comme signifiant tout liquide comprenant de l'huile dérivée de la conversion thermique de pneus usagés non réutilisables. Il est entendu que leur composition peut varier sur la base de la technologie de conversion thermique utilisée ainsi que de la nature des matières premières.
Un organigramme exemplaire pour le traitement simultané de liquide dérivé de DP et/ou de PUNR avec du pétrole brut et du pétrole brut dessalé est illustré dans la figure 4.
Selon un mode de réalisation, le liquide dérivé de DP est mélangé avec du pétrole brut, et le mélange dessalé et distillé. Selon ce mode de réalisation, le traitement simultané n’inclut pas de liquide dérivé de PUNR, et la qualité du liquide dérivé de DP n'est pas déterminée.
Selon un autre mode de réalisation, le liquide dérivé de PUNR est mélangé avec du pétrole brut, et le mélange est dessalé et distillé. Selon ce mode de réalisation, le traitement simultané n’inclut pas de liquide dérivé de DP, et la qualité du liquide dérivé de PUNR n'est pas déterminée.
Selon un autre mode de réalisation, le liquide dérivé de DP et de PUNR est mélangé avec du pétrole brut, et le mélange est dessalé et distillé. Selon ce mode de réalisation, la qualité du liquide dérivé de DP et de PUNR n'est pas déterminée.
Selon un autre mode de réalisation, la qualité du liquide dérivé de DP est analysée, et sa qualité a été observée comme étant inférieure à une valeur prédéterminée. Selon ce mode de réalisation, le traitement simultané n’inclut pas de liquide dérivé de PUNR. Ainsi, le
BE2019/5923 liquide dérivé de DP est mélangé avec du pétrole brut pour former un mélange qui est dessalé et distillé.
Selon un autre mode de réalisation, la qualité du liquide dérivé de PUNR est analysée, et sa qualité est observée comme étant inférieure à une valeur prédéterminée. Selon ce mode de réalisation, le traitement simultané n’inclut pas de liquide dérivé de DP. Ainsi, le liquide dérivé de PUNR est mélangé avec du pétrole brut pour former un mélange qui est dessalé et distillé.
Selon un autre mode de réalisation, la qualité du liquide dérivé de PUNR et du liquide dérivé de DP est analysée, et la qualité du liquide dérivé de PUNR et la qualité du liquide dérivé de DP sont observées comme étant inférieures à une valeur prédéterminée. Ainsi, le liquide dérivé de PUNR et le liquide dérivé de DP sont mélangés avec du pétrole brut pour former un mélange qui est dessalé et distillé.
Selon un autre mode de réalisation, la qualité du liquide dérivé de PUNR et la qualité du liquide dérivé de DP sont déterminées, et la qualité du liquide dérivé de PUNR et la qualité du liquide dérivé de DP sont observées comme étant supérieure et inférieure à une valeur prédéterminée, respectivement. Ainsi, le liquide dérivé de DP est mélangé avec du pétrole brut pour former un mélange qui est dessalé, et le mélange dessalé est distillé avec le liquide dérivé de PUNR.
Selon un autre mode de réalisation, la qualité du liquide dérivé de PUNR et du liquide dérivé de DP est déterminée, et la qualité du liquide dérivé de DP et la qualité du liquide dérivé de PUNR ont été observées comme étant supérieure et inférieure à une valeur prédéterminée, respectivement. Ainsi, le liquide dérivé de PUNR est mélangé avec du pétrole brut pour former un mélange qui est dessalé, et le mélange dessalé est distillé avec le liquide dérivé de DP.
Selon un autre mode de réalisation, la qualité du liquide dérivé de PUNR et du liquide dérivé de DP est analysée, et la qualité du liquide dérivé de PUNR et la qualité du liquide dérivé de DP sont
BE2019/5923 observées comme étant supérieures à un niveau prédéterminé. Ainsi, le liquide dérivé de PUNR et le liquide dérivé de DP sont distillés avec le pétrole brut dessalé.
La qualité des liquides dérivés de PUNR et de DP peut être déterminée en utilisant des procédés connus dans la technique. Des procédés exemplaires sont le titrage et la chromatographie en phase gazeuse. Des impuretés exemplaires à déterminer comprennent un ou plusieurs parmi : des composés halogénés inorganiques, des composés soufrés inorganiques, des composés oxygénés solubles dans l'eau. Une impureté exemplaire est le chlore inorganique, sous forme de HCl. Selon un mode de réalisation exemplaire, l'impureté est le chlore inorganique et elle est déterminée par titrage avec AgNO3.
Le niveau de qualité prédéterminé peut être spécifié au besoin. Selon un mode de réalisation exemplaire, le liquide dérivé de DP et/ou de PUNR est dessalé simultanément avec du pétrole brut si sa teneur en Cl est de 200 mg/kg ou plus.
Selon un mode de réalisation, le liquide dérivé de DP et/ou de PUNR est mélangé avec du pétrole brut pour former un mélange. Selon un mode de réalisation particulier, le mélange est produit en mélangeant 1 partie en poids d'un liquide dérivé de DP et/ou d'un liquide dérivé de PUNR et de 1 à 1 000 parties en poids de pétrole brut. Selon un mode de réalisation exemplaire, le mélange comprend un mélange 1 : 10 en poids de liquide dérivé de DP et/ou de PUNR et de pétrole brut. Il est évident pour une personne qualifiée que des rapports différents de liquide dérivé de DP et/ou de PUNR et de pétrole brut peuvent également être utilisés. D'autres rapports exemplaires DP/PUNR : PB sont 1:1, 1 : 2, 1 : 3, 1 : 5, 1 : 25, 1 : 50, 1 : 100, 1 : 500 et 1 : 1000 en poids.
Selon un mode de réalisation, le liquide dérivé de DP et/ou de PUNR est mélangé avec du pétrole brut dessalé pour former un mélange. Selon un mode de réalisation particulier, le mélange est produit en mélangeant 1 partie en poids d'un liquide dérivé de DP et/ou d'un
BE2019/5923 liquide dérivé de PUNR et de 1 à 1 000 parties en poids de pétrole brut dessalé. Selon un mode de réalisation exemplaire, le mélange comprend un mélange 1 : 10 en poids de liquide dérivé de DP et/ou de PUNR et de pétrole brut dessalé. Il est évident pour une personne qualifiée que des rapports différents de liquide dérivé de DP et/ou de PUNR et de pétrole brut dessalé peuvent également être utilisés. D'autres rapports exemplaires DP/PUNR : PB dessalé sont 1 : 1, 1 : 2, 1 :3, 1 : 5, 1 : 25, 1 : 50, 1 : 100, 1 : 500 et 1 : 1000 en poids.
Selon le procédé de la présente invention, de préférence au moins le pétrole brut est dessalé. Le dessalement peut être réalisé par tous les procédés de dessalement connus dans la technique. Des procédés de dessalement exemplaires incluent la séparation chimique et électrostatique, le dessalement chimique et le dessalement électrique.
Dans la séparation chimique et électrostatique, le lavage du sel du mélange est exécuté en utilisant de l'eau. Les phases huile et eau sont séparées dans un bassin de décantation en ajoutant des produits chimiques pour aider à briser l'émulsion, par l'application d'un champ électrostatique pour faire effondrer les gouttelettes d'eau salée plus rapidement, ou par une combinaison des deux techniques susmentionnées.
Dans le dessalement chimique, de l’eau et des tensioactifs chimiques (désémulsifiants) sont ajoutés au mélange, et le mélange est chauffé de sorte que les sels et autres impuretés se dissolvent dans l'eau ou se fixent à l'eau, et sont ensuite retenus dans un réservoir où ils se déposent.
Le dessalement électrique comprend le traitement du mélange dans des conditions de charge de sorte que des molécules polaires s'orientent et se séparent.
Le dessalement peut également être réalisé par extraction avec de l'eau ou un fluide contenant de l'eau. Le dessalement avec de l'eau élimine ou au moins diminue les quantités d'impuretés solubles
BE2019/5923 dans l'eau dans le mélange. Un rapport eau/huile exemplaire dans l'extraction est de 1 :1. Naturellement, les impuretés qui sont éliminées ne sont pas nécessairement des sels réels.
Selon un mode de réalisation, un mélange dessalé comprenant le liquide dérivé de DP et/ou de PUNR est distillé pour donner lieu à une ou plusieurs fractions de distillation, c.-à-d. des distillais, et généralement aussi à un résidu de distillation, c.-à-d. un fond de distillation. Selon un mode de réalisation exemplaire, la distillation fournit deux distillais et un fond de distillât. Selon un autre mode de réalisation exemplaire, la distillation fournit huit distillais et un fond de distillât.
Selon un mode de réalisation exemplaire, la distillation fournit trois fractions, à savoir une première fraction de distillation, une seconde fraction de distillation et un résidu de distillation. Les distillais peuvent être divisés davantage en sous-distillats, qui peuvent être retirés de la colonne de distillation sous forme de produits distincts.
Selon un mode de réalisation, la distillation est effectuée à la pression atmosphérique. Selon un mode de réalisation particulier, la distillation est effectuée à la pression atmosphérique produisant une première fraction de distillation, une deuxième fraction de distillation et une troisième fraction de distillation. Selon un mode de réalisation exemplaire, au moins 90 % en poids de la première fraction de distillation sont portés à ébullition à une température de 170 °C sous pression atmosphérique. Selon le même mode de réalisation exemplaire, au moins 80 % en poids de la deuxième fraction de distillation sont portés à ébullition à une plage de température comprise entre 170 et 360 °C à la pression atmosphérique. De plus, selon le même mode de réalisation exemplaire, au moins 90 % en poids de la troisième fraction de distillation sont portés à ébullition à une température supérieure à 360 °C à la pression atmosphérique.
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Selon un mode de réalisation particulier, les un ou plusieurs distillats sont soumis à une ou plusieurs distillations supplémentaires pour fournir deux ou plusieurs sous-fractions des un ou plusieurs distillats.
Selon un mode de réalisation particulier, le premier distillât ou une ou plusieurs de ses sous-fractions, et/ou le second distillât ou une ou plusieurs de ses sous-fractions est amené à une unité d'hydrodésulfuration dans laquelle une réaction d'hydrodésulfuration est effectuée. L'hydrodésulfuration (HDS) est un processus chimique catalytique utilisé pour éliminer le soufre des distillats. L'objectif de l'élimination du soufre et de la création de produits tels que le diesel à très faible teneur en soufre est de réduire les émissions de dioxyde de soufre qui résultent de l'utilisation de ces carburants dans des véhicules automobiles, des avions, des locomotives ferroviaires, des navires, des centrales électriques au gaz ou au pétrole, des fours domestiques et industriels et d'autres formes de combustion du carburant.
Pour l'hydrodésulfuration, différents types de catalyseurs sont utilisés. En général, ce sont différentes combinaisons d'oxydes et de sulfures de cobalt, de molybdène, de nickel, de fer et de wolfram sur un support γ-alumine ou alumine/silice/zéolithe, ou sur leur mélange.
Selon un mode de réalisation, l'hydrodésulfuration du premier distillât ou d'une ou plusieurs de ses sous-fractions produit un composant d'essence ou un intermédiaire adéquat pour un traitement ultérieur en un composant d'essence.
Selon un autre mode de réalisation, l'hydrodésulfuration du deuxième distillât ou d'une ou plusieurs de ses sous-fractions produit un composant de diesel, ou un intermédiaire adéquat pour un traitement ultérieur en un composant de diesel.
Des catalyseurs HDS exemplaires sont CoMo/AI203, N1M0/AI2O3 et C0M0N1/AI2O3.
BE2019/5923
Selon un mode de réalisation exemplaire, l'hydrodésulfuration est effectuée à entre 280 et 320 OOC à entre 20 et 35 bars en présence d'hydrogène et d'un catalyseur d'hydrodésulfuration tel que C0M0/AI2O3 ou N1M0/AI2O3.
Des paramètres de processus exemplaires pour le distillât moyen sont température : de 320 à 380 °C ; pression : de 35 à 80 bars en présence d'hydrogène et d'un catalyseur d'hydrodésulfuration tel que C0M0/AI2O3 ou NiMo/AI203. La LHSV est de préférence de 1,5 à 3,0 h'1 et le rapport H2/alimentation est de préférence de 300 à 450 N m3/m3.
Des paramètres de processus exemplaires pour la fraction de naphta sont le catalyseur C0M0/AI2O3 ou N1M0/AI2O3 à une température de 280 à 320 °C, une pression de 20 à 35 bars, une vitesse spatiale horaire liquide (LHSV : un débit de matières premières en m3 à 1 m3 de catalyseur pendant 1 h de catalyseur à 20 °C et 101,3 kPa) de 3,0 à 5,0 h'1 et un rapport hydrogène/hydrocarbure de 100 à 250 N m3/m3.
Selon un autre mode de réalisation, le résidu de distillation est soumis à une distillation sous vide, généralement à entre 370 et 410 °C et entre 1 et 10 kPa produisant du gazole sous vide (GSV) et des résidus sous vide (RSV).
Selon un mode de réalisation particulier, le GSV est en outre traité en utilisant un ou plusieurs parmi des processus de craquage catalytique fluide (CCF), d'hydrocraquage (HC) et d'hydrocraquage de résidus.
Dans le processus CCF, le GSV est chauffé à une température élevée et à une pression modérée, et mis en contact avec un catalyseur chaud en poudre. Un catalyseur CCF exemplaire présente quatre composants principaux : de la zéolithe cristalline, une matrice, un liant et une charge. La zéolithe est le composant actif primaire et peut se trouver dans la plage d’environ 15 à 50 pour cent en poids du catalyseur. Le catalyseur décompose les molécules à longue chaîne des liquides
BE2019/5923 hydrocarbonés à point d'ébullition élevé en molécules beaucoup plus courtes, qui sont collectées et sont ensuite séparées par distillation dans le dispositif de fractionnement principal de CCF. Les principaux produits du processus CCF sont l'essence et le gaz de pétrole liquéfié (GPL).
Dans le procédé HC, le craquage catalytique du GSV est aidé par la présence d'hydrogène gazeux ajouté. Le HC est de préférence facilité par un catalyseur bifonctionnel qui est capable de réarranger et de rompre des chaînes hydrocarbonées ainsi que d'ajouter de l'hydrogène aux aromatiques et oléfines qui peuvent être présents dans le GSV. Les produits HC sont des hydrocarbures saturés. Les principaux produits issus de l'hydrocraquage sont le kérosène et le diesel, mais des fractions de naphta à faible teneur en soufre et le GPL sont également produits. Tous ces produits ont généralement une très faible teneur en soufre et autres contaminants.
Selon un autre mode de réalisation particulier, les RSV sont en outre traités en utilisant un ou plusieurs parmi des processus de craquage catalytique fluide, d'hydrocraquage et d'hydrocraquage de résidus.
Le procédé de la présente invention atténue des problèmes qui se poseraient si des liquides impurs dérivés de DP/PUNR étaient distillés dans une unité de distillation autonome, et les distillais résultants seraient traités simultanément directement par ex. dans des unités d'hydrodésulfuration de raffinerie. Lorsque l'on utilise cette dernière approche, c.-à-d. la distillation autonome et le traitement simultané de distillais, les distillais contiennent des quantités variables d'hétéroatomes tels que N et Cl. Lors de l'hydrotraitement, ceux-ci seront éliminés sous forme de NH3 et de HCl. Ce processus consommera de l'hydrogène et les gaz résultants peuvent former des dépôts de NH4CI qui sont problématiques, par ex. dans les échangeurs de chaleur et les compresseurs de gaz recyclés. Ainsi, il serait avantageux de diminuer la
BE2019/5923 concentration de ces hétéroatomes avant les opérations d'hydrotraitement.
Le traitement des huiles dérivées de DP/PUNR selon le procédé de la présente invention présente les avantages suivants :
Les impuretés solubles dans l'eau sont éliminées dans l'unité de dessalement. Ces impuretés peuvent inclure, par ex. du HCl, des molécules organiques oxygénées et certaines molécules organiques contenant de l'azote.
Il est connu que les liquides dérivés de DP/PUNR peuvent inclure des chlorures organiques. Lorsqu'ils sont soumis à des températures élevées utilisées dans les unités de préchauffage de UDP, les chlorures sont libérés sous forme de HCl. Le HCl gazeux qui est libéré lors de la distillation sera transporté jusqu'au sommet de la colonne de distillation et jusqu’au condenseur supérieur, où il se condensera ensuite avec la vapeur qui est introduite dans la colonne de distillation, formant ainsi de l'acide chlorhydrique aqueux. Toutefois, certaines mesures telles que l'ajout de NaOH en aval de l'unité de dessalement ou l'utilisation d'une amine neutralisante peuvent être utilisées pour contrôler et limiter la corrosion au sommet de la colonne de distillation et dans le condenseur supérieur. Il est moins difficile de faire libérer du HCl dans l’UDP que dans une unité d'hydrotraitement en aval qui ne présente pas un niveau de préparation similaire pour le contrôle de la corrosion.
Si l'huile dérivée de DP/PUNR contient des impuretés non volatiles telles que des métaux, le traitement simultané de l'huile dans une UDP a l'avantage de concentrer les métaux en fractions hydrocarbonées plus lourdes qui présentent déjà une teneur en métaux plus élevée au départ. En fonction des impuretés qui sont présentes dans l'huile dérivée de DP/PUNR et de la configuration de distillation qui est utilisée, les impuretés métalliques peuvent par ex. se concentrer dans du gazole sous vide ou des résidus sous vide. Ces fractions peuvent ensuite être en outre traitées dans des unités de raffinage qui présentent une
BE2019/5923 tolérance plus élevée pour les métaux. De telles unités de raffinage peuvent inclure par ex. le craquage catalytique fluide ou l'hydrocraquage de résidus dans un réacteur à lit en ébullition.
Les huiles dérivées de DP/PUNR sont plus réactives que le pétrole brut typique. En conséquence, la réactivité est réduite par dilution avec du pétrole brut, ce qui permet le traitement ultérieur des huiles dérivées de DP/PUNR dans des réacteurs tels que les réacteurs HDS conçus pour le pétrole brut.
Expérimental
Exemple 1 : Élimination d'impuretés solubles dans l'eau dans des liquides dérivés de DP
Les liquides dérivés de DP/PUNR (huiles de pyrolyse) qui sont utilisés dans ces exemples ont été achetés chez Ecomation Oy (Salo, Finlande).
Un liquide dérivé de déchets plastiques a été lavé à l'eau à température ambiante pour éliminer les impuretés solubles dans l'eau. Le lavage a été exécuté en utilisant un rapport eau/huile de 1:1 (poids/poids) en agitant le mélange dans une ampoule à décanter. L'huile et l'eau ont été séparées, et l’huile a été analysée pour la teneur en hétéroatomes (N, S, Cl, Br). Les résultats sont illustrés dans le Tableau 1.
Tableau 1. Résultats du lavage à l'eau du liquide dérivé de déchets plastiques à température ambiante en utilisant un rapport eau/huile de 1 : 1.
Huile d'origine Huile lavée à l'eau % d’élimination
N (mg/kg) 790 650 18
S (mg/kg) 984 880 11
Cl (mg/kg) 585 468 20
Br (mg/kg) 291 249 14
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Bien que la procédure elle-même puisse différer d'un processus de dessalement réel, les résultats montrent qu'une certaine quantité d'impuretés peut être éliminée des liquides dérivés de déchets plastiques en lavant essentiellement l'échantillon à l'eau. Les impuretés/hétéroatomes qui sont éliminés ne sont pas nécessairement des sels réels - certains des composés peuvent également être des composés organiques solubles dans l'eau. Une personne qualifiée dans la technique peut également comprendre que la quantité d'impuretés solubles dans l'eau dans le liquide dérivé de déchets plastiques variera également en fonction de la matière première et du processus de pyrolyse. De plus, les conditions (température, temps de séjour, dilution avec du pétrole brut) qui sont utilisées dans le processus de dessalement réel peuvent également influencer l'élimination d’impuretés.
Exemple 2 : Concentration d'impuretés métalliques dans la distillation d'un liquide dérivé de PUNR
L'exemple montre que les impuretés métalliques se concentrent avantageusement dans les fonds de distillation lorsqu'un liquide dérivé de PUNR est distillé en trois fractions distinctes. Le fer (Fe) et le zinc (Zn) étaient les impuretés les plus abondantes dans le liquide dérivé de PUNR d'origine. Comme le montrent les résultats du Tableau 2, ces deux impuretés ont été effectivement concentrées dans les fonds de distillation, qui dans ce cas sont représentés par la fraction avec une plage de point d'ébullition de > 360 °C. Ainsi, les fractions de distillât, qui seraient ensuite introduites par ex. dans des réacteurs d'hydrotraitement à lit fixe, ne contiennent plus de Fe ou de Zn.
Tableau 2. Rendements de distillation et distribution de principales impuretés métalliques dans la distillation du liquide dérivé de PUNR.
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Huile d'origine Fraction <170 °C Fraction 170-360 °C Fraction > 360 °C
Rendement en distillation (% en poids) 21 52 27
Fe (mg/kg) 4,2 <0,1 <0,1 17
Zn (mg/kg) 4,1 <0,1 <0,1 13
Dans cet exemple, le liquide dérivé de PUNR a été distillé sous forme pure, c.-à-d. sans pétrole brut classique. Dans le concept de traitement qui a été présenté dans la Figure 1, la fraction > 360 °C du liquide dérivé de PUNR sortirait de l’UDP dans le flux atmosphérique de résidus, qui serait ensuite soumis à une distillation sous vide. Ainsi, les métaux contaminants du liquide dérivé de PUNR pourraient en outre se concentrer dans les fonds de distillation de l'unité de distillation sous vide, c.-à-d. les résidus sous vide. De plus, toutes les fractions de distillât qui sont obtenues à partir du liquide dérivé de DP/PUNR seraient diluées avec le pétrole brut traité simultanément.
Les exemples spécifiques fournis dans la description donnée ci-dessus ne doivent pas être interprétés comme limitant la portée et/ou l'applicabilité des revendications en annexe.

Claims (10)

  1. Revendications
    1. Procédé de traitement simultané de liquide dérivé de déchets plastiques (DP) et/ou de liquide dérivé de pneu usagé non réutilisable (PUNR) avec du pétrole brut, le procédé comprenant les étapes consistant à
    a) fournir un liquide dérivé de DP et/ou un liquide dérivé de PUNR,
    b) fournir du pétrole brut,
    c) mélanger le liquide dérivé de DP et/ou le liquide dérivé de PUNR et le pétrole brut pour former un mélange,
    d) dessaler le mélange, et
    e) distiller le mélange.
  2. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l’étape c) comprend le mélange de 1 partie en poids d'un liquide dérivé de DP et/ou d'un liquide dérivé de PUNR et de 1 à 1 000 parties en poids de pétrole brut.
  3. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le dessalement comprend un traitement avec de l'eau.
  4. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la distillation produit un ou plusieurs distillais et un fond de distillât.
  5. 5. Procédé selon la revendication 4, comprenant l'étape consistant à soumettre au moins l'un des un ou plusieurs distillais à une réaction d'hydrodésulfuration.
  6. 6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel la soumission est à entre 280 et 320 OOC à entre 20 et 35 bars en présence d'hydrogène et d'un catalyseur d'hydrodésulfuration tel que C0M0/AI2O3 ou NiMo/AI203.
  7. 7. Procédé selon la revendication 5, dans lequel la soumission est à entre 320 et 380 OOC à entre 35 et 80 bars en présence
    BE2019/5923 d'hydrogène et d'un catalyseur d'hydrodésulfuration tel que C0M0/AI2O3 ou N1M0/AI2O3.
  8. 8. Procédé selon la revendication 4, comprenant l'étape consistant à soumettre le fond de distillât à une distillation sous vide.
    5
  9. 9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel la distillation sous vide produit du gazole sous vide et/ou des résidus sous vide.
  10. 10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel le gazole sous vide et/ou le résidu sous vide est soumis à un ou plusieurs parmi le 10 craquage catalytique fluide, l’hydrocraquage et l’hydrocraquage de résidus.
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