PERFECTIONNEMENTS APPORTES A LA REALISATION DE REACTIONS AVEC DES SOLIDESFINEMENT DIVISES, ET AU RAFFINAGE DES HUILES DE PETROLEo
La présente invention est relative au raffinage d'huiles minérales et à la conversion de pétrole en huiles hydrocarbonées de plus grande valeur. L'invention concerne plus spécialement un procédé amélioré pour obtenir des productions maxima de produits à bas point d'ébullition appartenant aux gammes d'ébullition des carburants de moteur et des huiles
de chauffage, et des productions minima de produits lourds., tels que fueloils et goudron, et ce avec un minimum de phases de traitement, et un investissement ainsi que des frais de fonctionnement sensiblement réduits. Dans les procédés courants de distillation et de conversion d'huiles brutes, la récupération de quantités maxima de produits? comme carburants de moteur et huiles de chauffage, a été habituellement réalisée en soumettant des fractions de naphte légères et lourdes, provenant du dispositif de distillation de matières brutes, à un nouveau fractionnement et, si on le désire, à des traitements de raffinages thermiques ou catalytiques convenables, tels que reformation, isomérisation, hydroforming, alcoylation, etc, en soumettant
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sitif de distillation de matières brutes pour récupérer encore un produ�
à bas point d'ébullition par fractionnement subséquent des produits craqués,
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des pressions réduites pour donner du goudron et des produits additionnels
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fractionnement de produits donnant différents courants de ces produits de gammes d'ébullition avantageuses. Pour une récupération dé chaleur économique, de grands nombres d'appareils d'échange de chaleur sont nécessaires
à la fois dans chaque unité et en combinaison entre les unités. De grandes facilités de cuvage doivent être prévues pour permettre l'emmagasinage des différents produits avant de passer au mélange dans les proportions désirées .
L'équipement de distillation sous le vide, utilisé pour traiter la matière brute réduite, est coûteux du point de vue investissement, fonctionnement
et entretien. Gomme conséquence de ces complications, les procédés combinés du type classique doivent être employés sur une échelle relativement grande pour être économiques. Normalement, il est nécessaire d'avoir des capacités de raffinage dépassant, par exemple, environ 20.000 barils par jour de matière brute, pour rendre rentables des opérations de ce type, tandis que des raffineries plus petites doivent être prévues en tenant compte d'une production souvent indésirablement élevée de fuel-oil lourd et d'autres produits lourds de valeur commerciale relativement faible.
Il est bien connu, dans la pratique, de produire des matières brutes réduites ou ayant subi un topping (sommairement distillées) en soumettant lesdites matières brutes à différentes opérations de distillation. Ces matières brutes ayant subi un topping, comprenant des constituants de
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une séparation maximum de ces constituants de gasoil. Ceci est normalement réalisé en utilisant une opération de distillation sous le vide. La fraction de gasoil séparée au cours de l'opération de distillation sous le vide est envoyée à un procédé de cracking catalytique.
L'installation de cracking catalytique fluide est composée de trois sections : cracking, régénération et fractionnement, La réaction
de cracking s'effectue d'une manière continue dans un réacteur, le catalyseur usé étant enlevé d'une manière continue en vue de sa régénération dans un récipient séparé, d'où il est renvoyé au récipient de cracking. La continuité de déplacement du catalyseur aussi bien que de l'écoulement de l'huile est ainsi accomplie, et on élimine de ce fait les caractéristiques des réalisations à lit fixe, qui supposent le changement intermittent de réacteurs à cause de cycles de cracking, de purge et de régénération.
Le catalyseur régénéré est évacué du régénérateur et tombe par gravité dans une canalisation, où une pression suffisamment élevée est prévue sur le catalyseur pour permettre son injection dans le courant frais d'huile liquide. Le mélange résultant d'huile et de catalyseur s'écoule dans le récipient de réaction, dans lequel la vitesse du gaz est intentionnellement lente, de manière qu'une concentration élevée de catalyseur en résulte.. Le cracking qui s'effectue a pour résultat un dépôt de carbone sur le catalyseur, ce qui requiert une régénération du catalyseur.
Les vapeurs d'huiles produites craquées sont enlevées au sommet du réacteur après passage à travers des séparateurs à cyclone pour les libérer de toutes particules de catalyseur entraînées, tandis que le catalyseur épuisé est enlevé au bas du réacteur et est injecté dans un courant d'air pur qui emporte le catalyseur dans le récipient de régénération. Les produits
de combustion résultant de la régénération du catalyseur quittent le
sommet de ce récipient et passent à travers une série de cyclones où la masse du catalyseur entraîné est récupérée. Le catalyseur régénéré est évacué du bas- du récipient pour compléter son cycle.
Dans le brevet principal, on a décrit et revendiqué un procédé combiné de distillation et de conversion pour raffiner des huiles de pétrole en vue d'obtenir des produits de pétrole, de qualité élevée, bouillant dans la gamme d'ébullition des carburants de moteurs, procédé dans lequel:
une huile de pétrole brute est distillée pour produire une fraction de distillat, et une fraction d'huile brute réduite contenant une quantité importante de composants bouillant dans la gamme d'ébullitions du gasoil; ladite fraction d'huile brute réduite est envoyée à une zone de fractionnement, fonctionnant à basse pression; la fraction de distillat venant de la zone de distillation est soumise à un traitement de conversion, par exemple,
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traitement de conversion sont envoyés à ladite zone de fractionnement en un point inférieur au point d'introduction de ladite fraction d'huile brute
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plus légers; un distillat de tête de composants est enlevé de ladite" zone de,,,,-- fractionnement; une fraction de composants bouillant dans la gamme d'ébulli-
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situé au-dessus du point d'introduction de ladite fraction d'huile brute réduite; ladite fraction de gasoil est soumise à un traitement de cracking, de préférence une réaction de cracking catalytique à b.:.sse pression; et
les produits venant de ladite zone de cracking sont recyclés à ladite zone de fractionnement en un point inférieur au point d'introduction de la fraction d'huile brute réduite et servent, avec les produits de la conversion de la fraction de distillat initiale, à séparer la fraction d'huile brute réduite, de ses constituants volatils.
Suivant le procédé ci-avant, le dispositif de distillation sous le vide, habituellement utilisé pour la distillation de matières brutes réduites, est éliminé, et des économies importantes dans l'équipement de fractionnement et les conditions de cuvage sont réalisées en alimentant tous les produits vaporeux des différentes phases d'un procédé combiné, aussi bien que la matière brute réduite venant de la distillation, à une phase unique de fractionnement de produit, et en utilisant ces vapeurs pour séparer la matière brute dans la phase de fractionnement, de tous ses consti-
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tillation dans une unité habituelle de distillation de matière brute pour produire un courant de tête de naphte vierge léger, un courant de naphte lourd séparé, un courant encore plus lourd de la gamme du kérosène et de l'huile Diesel, et des dépôts de matières brutes réduites. Les dépôts de matières brutes réduites peuvent encore contenir la fraction de gasoil destinée, au moins en partie, à servir de charge d'alimentation à une phase
de cracking de gasoil. La fraction de kérosène peut être récupérée comme produit, directement du dispositif de distillation de matières brutes car
une nouvelle conversion ne réhaussera pas sensiblement sa valeur comme kérosène ou huile Diesel. Toutes les autres fractions sont alimentées à
un dispositif unique de fractionnement de produit.
On a maintenant trouvé qu'en réalisant-la phase de fractionnement du procédé ci-avant, l'identité des gammes d'ébullition des courants d'alimentation vierge et des courants d'alimentation de recyclage imposé
des limites assez étroites pour la quantité d'alimentation recyclée par rapport à la quantité d'alimentation vierge,distillée de la matière brute réduite ou ayant subi un topping, chargée dans le dispositif de fractionnement. On a trouvé que la quantité d'alimentation recyclée, et par conséquent la quantité d'alimentation totale de cracking, requise pour maintenir l'unité en fonctionnement équilibré, est une fonction de la température d'ébullition initiale de la matière brute réduite ou ayant subi un topping, chargée dans le dispositif de fractionnement, et de la conversion finale suivant laquelle l'alimentation vierge, distillée de cette matière brute, est craquée. Pour une série pratique de conditions opératoires (définies ci-après), cette relation peut être exprimée approximativement par l'équation suivante :
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Dans cette équation :
F = alimentation totale à la phase de cracking, exprimée en volumes % de la matière distillée de la matière brute réduite ou ayant subi un topping, dans le dispositif de fractionnement
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duite ou ayant subi un topping, chargée au dispositif de fractionnement (base : point d'ébullition réel).
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ou ayant subi un topping, dans le dispositif de fractionnement, définie par 100 moins la production finale de gasoil de cycle bouillant au-dessus de 430[deg.]F, point d'ébullition réel, en volumes % de la matière distillée de la matière brute réduite ou ayant subi un topping, dans le dispositif de fractionnement. La production finale de gasoil de. cycle, ainsi utilisée dans la mesure de la conversion, ne devrait comprendre que les produits- enlevés de l'unité et ne devraient pas comprendre les matières telles que celles qui constituent le courant
de recyclage.
Les limites pratiques dans lesquelles la relation susdite est approximativement correcte sont : de 550[deg.]F de température de vapeur initiale,
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de vapeur initiale, avec des conversions de 65 à 72% en volumes.
La présente invention comprend de ce fait une amélioration ou une modification du procédé décrit et revendiqué dans le brevet principal, dans laquelle la quantité de produits craqués recyclés de la phase de cracking vers le dispositif de fractionnement et, de ce fait, la quantité de gasoil provenant du dispositif de fractionnnement alimentée à la zone.de cracking, sont déterminées par l'équation :
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Dans cette équation :
F = alimentation totale à la phase de cracking exprimée en volumes
% de la matière distillée.de la fraction de matières brutes réduites ou ayant subi un topping, dans la zone de fractionnement .
T = température de vapeur initiale, en [deg.]F, de la fraction d'huile
brute réduite ou ayant subi un topping, chargée dans la zone de fractionnement (base : point d'ébullition réel).
C = conversion de la matière distillée de la fraction d'huile
brute réduite ou ayant subi un topping, dans le dispositif de fractionnement, définie par 100 moins la production fina-
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d'ébullition réel) en volumes % de la matière distillée de la fraction d'huile brute réduite ou ayant subi un topping, dans le dispositif de fractionnement, ladite production finale ne comprenant que les produits enlevés de l'unité et non pas des matières telles que celles qui constituent le courant de recyclage.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, la distillation initiale est réalisée pour produire une fraction d'huile brute réduite conte-
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fractionnement fonctionne pour séparer une fraction de gasoil bouillant jusqu'à 11500F, qui est enlevée comme courant latéral et soumise à un traitement de cracking catalytique, de préférence avec un catalyseur solide fluidifié, à une température comprise entre 800[deg.] et 1100[deg.]F et à une pression comprise entre la pression atmosphérique et 50 livres par pouce
carré de pression effective.
L'invention est illustré par les exemples suivants :
Exemple 1
La fraction de gasoil de cycle venant du cracking catalytique, qui bout au-dessus du point d'ébullition de la charge d'alimentation fraîche est composée principalement de composés aromatiques condensés à chaîne fer-
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tantes productions de coke au cracking suivant, et leur enlèvement par distillation avant le recyclage permettra une plis grande conversion de gasoil de cycle en produits intéressants pour une production de coke donnée que ne le permettrait le cracking de la charge de cycle non distillée, non traitée. Les résultats, lors du cracking d'une charge de cycle non traitée et d'une fraction de tête jusqu'à 950[deg.]F, montrent une réduction de 30% du coke et une petite augmentation de la quantité convertie aux mêmes conditions de cracking.
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La charge de cycle non traitée était obtenue, dans ce cas,
d'un cracking d'un gasoil vierge à point d'ébullition élevé. Avec un gasoil vierge à point d'ébullition plus faible, la charge de cycle devrait être redistillée à température plus faible pour obtenir l'avantage décrit.
Jusqu'à présent, en vue d'assurer cela, il était nécessaire d'enlever la charge recyclée de l'opération de cracking catalytique, de séparer la fraction bouillant dans la gamme d'ébullitions de la charge d'alimentation, et de combiner cette fraction séparée avec l'alimentation fraîche, comme recyclage. Suivant la présente invention, cela est assuré automatiquement vu que les produits venant du dispositif de fractionnement sont définis par leur gamme d'ébullitions et sans qu'il soit tenu compte
que la matière soit vierge ou craquée. En d'autres mots, le courant de gasoil enlevé par une conduite et qui constitue l'alimentation à la phase
de cracking, consiste en toutes fractions vierges de la gamme d'ébullition désirée, plus toutes les fractions craquées de cette même gamme d'ébullitions. Les fractions craquées à points d'ébullitions inférieur et supérieur qui sont moins désirables pour le recyclage à la phase de cracking, sont enlevées respectivement comme huile de chauffage et dépôts, et sont donc exclues de l'alimentation à la phase de cracking. De cette manière, on obtient la séparation désirée sans installation supplémentaire.
Exemple 2
Une unité de cracking catalytique fluide était mise en fonctionnement. sous les conditions suivantes.
Unité de cracking catalytique
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Le dispositif de fractionnement combiné était mis en fonctionnement sous les conditions suivantes.
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