BE737036A - Removal of nitrogen compounds from hydrocarbons - before hydrocracking - Google Patents

Removal of nitrogen compounds from hydrocarbons - before hydrocracking

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    • C10G65/00Treatment of hydrocarbon oils by two or more hydrotreatment processes only
    • C10G65/02Treatment of hydrocarbon oils by two or more hydrotreatment processes only plural serial stages only
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Abstract

Hydrocarbon charges containing nitrogen compounds and condensed polycyclic aromatic compounds are treated to improve their quality by initially passing the hydrocarbon charge in contact with a hydrogenation catalyst, and then in contact with a hydrogenolysis catalyst having an appreciable cracking activity. The elimination of nitrogen from the hydrocarbon charge, and the hydrogenation of the polycyclic aromatic compounds is effected by means of the hydrogenation catalyst, under hydrogenation conditions with a decreasing temp. profile selected in a manner to assure complete hydrogenation of the polycyclic aromatic compounds after the elimination of the combined nitrogen of the charge. Hydrogenation is pref. carried out in two stages, the first stage eliminating nitrogen from the charge, and the second state, which is preferred at a lower temp. hydrogenating the polycyclic aromatic compounds. The product is then subjected to hydrocracking in the presence of a hydrocracking catalyst sensitive to nitrogen.

Description

  

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  Procédé catalytique en plusieurs stades pour l'amélioration par hydrocracking d'une charge hydrocarbonée contenant des composés du soufre et de l'azote. 



   L'hydrocracking est utile pour convertir des alimen- tations relativement réfractaires contenant des composés aroma- tiques polycycliques à haut point d'ébullition et d'autres hydro- carbures à point d'ébullition élevé en produits dont le point d'ébullition est moins élevé, comme de l'essence et des distil- lats moyens. Ces alimentations réfractaires à haut point d'ébul- lition, lorsqu'elles sont admises au cracking catalvtique exécuté en l'absence sensible d'hydrogène, provoquent un abondant dépôt 

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 de coke sur le catalyseur et atténuent donc beaucoup son activité et son aptitude à maintenir la production.

   Les procédés d'hydro- cracking actuels font en général intervenir deux ou plusieurs zones de traitement catalytique   comprenanL   une première zone pour l'hydrogénation préalable de l'alimentation et une ou plu- sieurs zones d'hydrogénolyse des hydrocarbures. La combinaison de l'hydrogénation préalable avec l'hydrogénolyse ultérieure des hydrocarbures est appela en général hydrocracking. En outre, l'hydrogénation préalable est souvent appelée "traitement préa- lable" et les hydrogénolyses des hydrocarbures sont souvent appelées "hydrocracking". Par conséquent, par "hydrocracking", on entend dans la littérature,non seulement l'opération d'ensem- ble,mais également les opérations qui succèdent à l'hydrogénation préalable. Aux fins de l'invention, le terme "hydrocracking" est utilisé dans ce dernier sens. 



   L'hydrogénation préalable est normalement exécutée en vue d'une réduction de la teneur en soufre et en azote de l'ali- mentation par conversion des composés contenant ces éléments en sulfure d'hydrogène et ammoniac, respectivement. On a découvert que les composés contenant de l'azote qui existent habituellement dans les alimentations d'hydrocracking relativement lourdes ont l'effet défavorable de faire baisser l'activité de cracking de la plupart des catalyseurs d'hydrocracking et souvent d'accélé- rer la désactivation du catalyseur. Lorsqu'il en est ainsi, des régénérations fréquentes deviennent nécessaires pour la conserva- tion d'une vitesse de conversion des hydrocarbures requise pen- dant l'hydrocracking.

   Les effets nuisibles de l'azote, du soufre et du résidu carboné sont particulièrement évidents lorsqu'on utilise pour les opérations de l'hydrocracking un catalyseur d'hydrocracking à base amorphe ou non cristalline. Les cataly- seurs d'hydrocracking comprenant un aluminosilicate cristallin sont moins gravement affectés par les composés de l'azote et du 

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 soufre de l'alimentation que les catalyseurs d'hydrocracking à base amorphe, mais de nombreuses fractions de pétrole sou- mises à l'hydrocracking contiennent des composés organiques de l'azote en quantités élevées qui ont un effet défavorable important sur l'activité de ces divers catalyseurs.

   Par con- séquent, l'alimentation hydrocarbonée qui doit venir au con- tact d'un catalyseur d'hydrocracking contenant un aluminosili- cate cristallin doit également subir une hydrogénation préala- ble abaissant les concentrations en soufre et en azote jusqu'à la faible valeur requise permettant la meilleure exploitation du catalyseur. 



   Un catalyseur d'hydrocracking contenant un alumino- silicate cristallin manifeste en général davantage d'activité de cracking pour des fractions relativement importantes d'une alimentation hydrocarbonée et une meilleure sélectivité de con- version qu'un catalyseur à base amorphe. Ces propriétés des catalyseurs d'hydrocracking contenant un aluminosilicate cris- tallin ont favorisé leur utilisation pour l'hydrocracking. 



  Cependant, les catalyseurs contenant un aluminosilicate cristal- lin présentent l'inconvénient que leur aptitude au cracking des hydrocarbures polycycliques de poids moléculaire relativement élevé et spécialement des hydrocarbures aromatiques et hydro- aromatiques polycycliques condensés est moins bonne que celle des catalyseurs d'hydrocracking à base amorphe. Il en est pro- bablement ainsi en raison des limitations à la diffusion inter- particulaire résultant du calibre relativement petit des pores des aluminosilicates cristallins.

   Ainsi, lorsqu'on utilise un catalyseur d'hydrocracking contenant un aluminosilicate cristal- lin dont les pores ont un diamètre de 6 à 15   et lorsqu'on recycle tout ou partie des hydrocarbures lourds non convertis d'une opération en une passe jusqu'à épuisement ou lorsqu'on exécute une nouvelle conversion de ces hydrocarbures dans une 

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 zone de conversion distincte, il est nécessaire de régler la concentration en hydrocarbures aromatiques polycycliquesde l'ali- mentation venant au contact d'un catalyseur à base d'aluminosili- cate cristallin, en particulier dans la zone d'hydrocracking. 



  Au cas contraire, la concentration en hydrocarbures polycycliques augmente da façon constante dans le courant de recyclage dans la zone d'hydrocracking et,lors du recyclage, a un effet défa- vorable supplémentaire sur la sélectivité et l'activité de cracking du catalyseur à base d'aluminosilicate cristallin. 



  Dans le cas des catalyseurs d'hydrocracking à base amorphe, leur activité, d'autre part, est affectée plus défavorablement que celle des catalyseurs à base d'aluminosilicate cristallin dans les conditions de l'hydrocracking par des concentrations exces- sives en composés azotés dans les hydrocarbures. 



   L'accumulation des hydrocarbures aromatiques polycy- cliques contenant, par exemple, trois cycles condensés ou davan- tage au stade de l'hydrocracking entraîne une accélération du vieillissement d'un catalyseur ou de l'autre et nécessite une régénération plus fréquente du catalyseur. D'autre part, le catalyseur utilisé dans la zone d'hydrogénation préalable pour l'élimination des composés du soufre et de l'azote est désactivé par les composés de l'azote et les hydrocarbures aromatiques polycycliques condensés de l'alimentation, lorsqu'il est utilisé dans certaines conditions de traitement préalable choisies, beaucoup moins rapidement qu'un catalyseur d'hydrocracking à base amorphe, à base d'aluminosilicate cristallin ou à base d'un mélangé de tels ca- talyseurs,mis en oeuvre dans les conditions de l'hydrocracking.Ainsi,

   les catalyseurs pour le traitement préalable ne doivent pas être régénérés aussi   fréquemment   que les catalyseurs d'hydrocracking, mais comme l'hydrogénation préalable et l'hydrocracking sont exé- cutés successivement, ces opérations doivent être interrompues lorsque le catalyseur nécessaire pour l'une d'entre elles doit 

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 être régénéré. Par conséquent, la régénération du catalyseur pour l'une des opérations seulement entraîne des inconvénients économiques: parce qu'il est nécessaire d'arrêter le fonctionnement de l'instal- lation. L'efficacité des opérations est plus grande et l'économie plus importante si la régénération du catalyseur d'hydrogénation préalable et celle du catalyseur d'hydrocracking sont simulta- nées, parce que le temps de service est mieux exploité.

   Pour améliorer l'efficacité des opérations, il est donc intéressant d'atténuer la vitesse de vieillissement du catalyseur d'hydro- cracking ou d'hydrogénolyse pour qu'elle devienne voisine de celle du catalyseur d'hydrogénation préalable. 



   Actuellement, on améliore la vitesse de vieillissement d'un catalyseur d'hydrocracking en choisissant des alimentations à concentration limitée en hydrocarbures aromatiques polycycli- ques. Ce choix de l'alimentation se traduit toutefois par de nombreux inconvénients, parce que la souplesse d'application du procédé pour la   conv@@sion   de nombreuses alimentations est limi- tée. En outre, comme l'activité du catalyseur d'hydrocracking diminue avec la durée de service, son aptitude à la conversion d'hydrocarbures aromatiques polycycliques est atténuée sensible- nent et la quantité d'hydrocarbures aromatiques polycycliques admissible dans la charge varie avec la durée de service.

   Le catalyseur d'hydrocracking peut être initialement assez actif pour convertir les hydrocarbures de l'alimentation autres que de type aromatl.que polycyclique, mais cette activité est rapide- ment atténuée par les composés aromatiques polycycliques conden- sés, ce qui se traduit par une accumulation indésirable d'hydro- carbures insuffisamment convertis et d'hydrocarbures aromatiques polycycliques dans le courant recyclé. Il devient alors néces- saire de régénérer le catalyseur d'hydrocracking plus souvent qu'on ne le désire afin de maintenir son activité pour la con- version des hydrocarbures comprenant des composés aromatiques 

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 polycondensés. 



   L'invention concerne l'amélioration de la qualité d'une alimentation hydrocarbonée du pétrole bouillant d'environ 204 à 593 C et contenant des composés du soufre, des composés de l'azote et des composés polycycliques à trois cycles condensés ou davan- tage. Dans le procédé de l'invention, l'alimentation hydrocar- bonée est passée successivement dans une zone d'hydrogénation préalable de l'alimentation dans des conditions précisées ci-après où la concentration en composés du soufre et de l'azote est abaissée à une valeur voulue qui est inférieure à environ 100 p.p.m et de préférence inférieure à environ 10 p.p.m. en azote et où les composés polycycliques sont hydrogénés, l'ali- mentation pénétrant ensuite dans une ou plusieurs zones d'hydro- cracking en présence d'un catalyseur "d'hydrocracking convenable. 



  L'effluent de la zone de traitement préalable est fractionné en une alimentation hydrocarbonée contenant moins de 100 p.p.m. et de préférence au maximum 5 p.p.m. d'azote et, d'autre part, en hydrogène inchangé, en ammoniac, en eau et en sulfure d'hydro- gène. Des quantités plus importantes d'azote subsistai dans l'effluent sont admissibles-lorsqu'on utilise des catalyseurs d'hydrocracking à base d'aluminosilicate cristallin plutôt qu'à base amorphe. Le gaz riche en hydrogène recueilli et épuré peut   Atre   recyclé si on le désire.

   Le courant hydrocarboné prove- nant du traitement préalable, ayant une teneur acceptable en soufre et en azote et contenant des composés polycycliques davan- tage hydrogénés, est alors amené à l'hydrocracking dans une ou plu- sieurs zones distinctes d'hydrocracking.Suivant un aspect plus parti- culier de   l'inveation,   le soufre et l'azote sont éliminés de l'alimentation hydrocarbonée à une température relativement élevée, à savoir de plus d'environ   385 C,   et l'hydrogénation plus complète des composés polycycliques de l'alimentation est effectuée à une température d'hydrogénation moindre qui est 

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 inférieure à environ 371 C,

   mais de préférence supérieure à environ   260 C.   L'hydrogénation des composas polycycliquesest exécutée à des températures définies   ci-après,qui   sont infé- rieures à celles nécessaires pour l'élimination du soufre et de l'azote de l'alimentation hydrocarbonée lorsqu'on utilise un catalyseur d'hydrogénation préalable dont l'activité de cra- cking est relativement faible ou nulle. Il est préférable pen- dant le traitement préalable de l'alimentation de limiter la conversion en produits dont le point d'ébullition tombe sous le point d'ébullition initial de l'alimentation jusqu'à environ 20% plus bas ou davantage.

   L'effluent obtenu par l'hydrocracking de l'alimentation ainsi traitée au préalable est séparé dans des conditions qui permettent l'isolement des produits à point d'ébullition inférieur éventuellement requis, comme l'essence et un distillat moyen, d'un courant hydrocarboné hydrogéné à point d'ébullition supérieur comprenant des hydrocarbures qui doivent être davantage convertis et notamment des composés poly- cycliques insuffisamment convertis. Ce courant hydrocarboné insuffisamment converti séparé de l'effluent provenant de l'hy- drocracking peut être soumis à un nouvel hydrocracking au cours d'une nouvelle conversion d'hydrocarbures au moyen d'un cataly- seur identique ou différent ou bien il peut être recyclé au traitement préalable ou à l'hydrocracking.

   Par exemple, ce cou- rant hydrocarboné insuffisamment converti peut être combiné avec l'effluent hydrocarboné provenant du traitement préalable pour la formation d'une alimentation hydrocarbonée admise à la pre-   mière   des zones d'hydrocracking. Il est cependant préférable que ce courant recyclé insuffisamment converti soit soumis à un nouveau traitement d'hydrogénation dans des conditions fai- sant progresser l'hydrogénation des composés insuffisamment con- vertis, notamment les composés polycycliques, avant que ceux-ci n'aient subi une nouvelle conversion sensible. 

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   L'effluent provenant de l'hydrogénation préalable, le courant recyclé provenant de l'hydrocracking et l'alimentation fraîche parvenant au traitement préalable peuvent être observés de façon sensiblement continue ou bien intermittente en vue de la détermination de la concentration en hydrocarbures aromati- ques polycycliques condensés de plus de 2 et de préférence d'environ 3 à 7 cycles condensés non saturés. Les résultats des mesures permettent de régler les conditions au stade de l'hydrogénation préalable de   l'alimentation,de   manière à assu- rer une hydrogénation plus complète des hydrocarbures aromati- ques polycycliques qui parviennent à l'hydrocracking.

   La con- centration en composés aromatiques polycycliques,telle qu'on peut la mesurer par localisation du maximum prépondérant du spectre d'absorption dans le visible et l'ultraviolet entre environ 3000 et 5000  , peut être limitée dans le courant hydro- carboné parvenant à la zone d'hydrocracking initiale à des valeurs tombant dans les intervalles ci-après. Si ce courant contient des composés aromatiques polycycliques condensés qui absorbent sensiblement la lumière entre environ   4000   et 5000  , la concentration de ces composés est limitée à un maximum de 350   p.p.m,   et de préférence à un maximum d'environ 100 p.p.m. 



  D'autre part, si le courant ne contient pas de composés aroma- tiques polycycliques qui absorbent sensiblement la lumière entre environ 4000 et 5000  , la concentration en composés aromatiques polycycliques condensés absorbant sensiblement la .Lumière entre environ 3000 et 4000   est exploitée pour la régulation et est limitée à une valeur maximum de 10. 000 p. p.m. et de préférence à une valeur minimum   d'environ     1000     p.p.m.   



   Des précisions concernant l'absorption de la lumière par les composés aromatiques justifient les détails donnés pour l'exactitude dans la discussion ci-après. Par exemple, le   phénylpérylène,   qui est un composé aromatique polycyclique, 

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 contient 6 cycles aromatiques dont 5 sont condensés (c'est-à-dire comprennent au moins 2 atomes du carbone communs avec un autre) et dont un n'est pas condensé (c'est-à-dire est un cycle uni à un autre mais sans atome de carbone commun). Ce composé absorbe de la lumière (1) comme composé aromatique comprenant 5 cycles condensés et (2) comme composé aromatique monocyclique. 



  Cependant, il n'absorbe pas de lumière au voisinage de la lon- , gueur d'onde à laquelle les composés aromatiques correspondants de 6 cycles condensés en absorbent. En spectroscopie d'absorp- tion, une référence à un composé polycyclique aromatique n'iden- tifie donc pas le nombre précis de cycles condensés. Une référence à un composé polycyclique de X cycles,d'autre part, indique uni- quement que le composé comprend X cycles condensés, mais non qu'il ne comprend que les X cycles en question, puisque le nom- bre des cycles peut être égal ou supérieur à X. 



   Il convient de noter que la zone d'hydrogénation préa- lable et les zones d'hydrocracking intervenant dans le procédé de l'invention peuvent être logées dans deux ou plusieurs réac- teurs et que des dispositifs sont prévus pour éliminer le H2S et le NH3 formés de la charge ayant subi le traitement préala- ble,soit avant, soit après une hydrogénation plus complète des constituants polycycliques et avant l'admission de la charge à l'hydrocracking catalytique en présence d'un catalyseur plus sensible à l'azote. 



   On a découvert qu'en soumettant l'alimentation à une hydrogénation préalable pour limiter la quantité d'azote de l'alimentation admise à l'hydrocracking à une valeur inférieure à environ 100 p.p.m. et de préférence inférieure à environ 10 ou même parfois 5 p.p.m. et qu'en exécutant conjointement l'hy-   drogéiiation   plus complète des composés aromatiques polycycliques de 3 cycles condensés ou davantage dans le courant hydrocarboné parvenant à l'hydrocracking, on peut utiliser le catalyseur 

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 d'hydrocracking plus efficacement pour la conversion des hydro- carbures en produits à point d'ébullition moins élevé recherchés. 



  En outre, en agissant sur la sévérité de l'hydrogénation préala- ble et de l'hydrogénation des composés polycycliques,conformé- ment à l'invention, on dispose d'un procédé commode pour confé- rer une valeur plus favorable à la vitesse de vieillissement du catalyseur d'hydrocracking sans exercer d'effet défavorable sur le débit de production. 



   Le catalyseur d'hydrogénation préalable utilisé dans le procédé de l'invention comprend un constituant d'hydrogéna- tion dispersé sur un support approprié présentant une activité de cracking relativement modérée ou bien faible ou nulle en compa- raison de celle d'un   catalyseur   d'hydrocracking amorphe ou conte- nant un aluminosilicate cristallin,mais présentant une acti- vité d'hydrogénation très sensible ou grande. Suivant   l'acti-   vité d'hydrogénation du catalyseur d'hydrogénation préalable, la réaction dans la zone d'hydrogénation préalable peut être imposée par l'équilibre d'hydrogénation-déshydrogénation ou bien par les constantes de vitesse.

   Pour une pression et pour un temps de contact déterminés dans la zone d'hydrogénation préa- lable, l'hydrogénation des composés polycycliquesdans cette zone et donc la concentration des hydrocarbures aromatiques polycycliques dans l'effluent dépend (1) de la température et (2) du fait que la réaction dans la zone d'hydrogénation préa- lable est imposée par la vitesse de réaction ou par l'équilibre d'hydrogénation-déshydrogénation. Dans un tel système, lorsque la réaction est imposée par les constantes de vitesse, la con- centration en hydrocarbures aromatiques polycycliques peut être abaissée soit par élévation de la température, soit par dimi- nution de la vitesse spatiale.

   Lorsque la réaction est imposée par l'équilibre hydrogénation-déshydrogénation d'autre part, la concentration en hydrocarbures aromatiques polycycliques dans 

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 l'effluent de la zone d'hydrogénation peut être abaissée par une diminution de la température. Lorsque la réaction est imposée par les constantes de vitesse ou par l'équilibre, la concentration en hydrocarbures aromatiques polycycliques dans l'effluent du stade d'hydrogénation peut être abaissée par un accroissement de la pression partielle de l'hydrogène et/ou par une diminution de la pression partielle d'huile dans   la   zone d'hydrogénation préalable. Lorsque la réaction est imposée par les constantes de vitesse, un abaissement de température provoque un abaissement de la vitesse de conversion des compo- sés aromatiques polycycliques.

   Ce phénomène est indésirable parce que la concentration en hydrocarbures aromatiques poly- cycliques augmente alors. En   oute,   lorsque la réaction se trouve à l'équilibre, une élévation de température est indési- rable parce qu'elle se traduit par un accroissement de la con- centration en hydrocarbures aromatiques polycycliquas. Par con- séquent, pour une pression partielle d'hydrogène et pour une durée de contact déterminées, le travail à la température la plus basse possible à laquelle la réaction est définie par l'équilibre se traduit par une réduction au minimum de la con- centration en hydrocarbures polycycliques dans l'effluent pro- venant de l'hydrogénation préalable. 



   Comme on l'a indiqué, la concentration en hydrocarbu- res aromatiques polycycliques comprenant 3 cycles condensés ou davantage qu'on retrouve dans l'effluent provenant de l'hy- drogénation préalable peut être abaissée par un accroissement de la pression partielle de l'hydrogène pendant l'hydrogénation. 



  Cependant, les réacteurs d'hydrogénation préalable sont cons- truits pour résister à une certaine pression maximum qui est habituellement imposée par l'économie d'exécution du procédé et les avantages pouvant résulter d'un accroissement de pression sont à envisager en comparaison du prix de construction d'un 

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 réacteur et des accessoires présentant une plus grande résis- tance. Par conséquent, dans les limites   de   conception d'une installation, on peut augmenter avec avantage la pression par- tielle de l'hydrogène au cours de l'hydrogénation préalable en y augmentant la vitesse de circulation de l'hydrogène.

   En outre, on peut abaisser sensiblement la concentration en hydrocarbures aromatiques polycycliques de l'effluent en agissant sur la tem- pérature et sur la vitesse spatiale de la façon indiquée ci-des- sus. Suivant l'invention, on peut agir aussi sur la concentra- tion en hydrocarbures aromatiques polycycliques de l'alimentation fraîche parvenant à l'hydrogénation préalable,conjointement avec les limitations d'opération précisées, ce qui consiste à appli- quer la notion de régulation d'alimentation par anticipation. 



   Le catalyseur d'hydrogénation et de traitement préala- ble à base amorphe utilisé dans le procédé de l'invention com- prend un ou plusieurs constituants d'hydrogénatjon dispersés dans une matière de base amorphe dont l'activité de cracking est relati- vement faible ou nulle et dont les pores ont un calibre de plus d'environ 20   et de préférence d'environ 30 à 500  . Les constituants d'hydrogénation utiles sont notamment les métaux du Groupe   VIB   et du Groupe VIII du tableau périodique des élé- ments de même que leurs oxydes, leurs sulfures et leurs mélanges. 



  Les métaux du Groupe VIB utiles sont notamment le chrome, le molybdène et le tungstène, tandis que les métaux du Groupe VIII qui conviennent sont notamment le fer, le nickel, le cobalt, les métaux de la mine du   platine, à   savoir le platine, l'iri- dium et l'osmium, les m6taux de la mine du   illadium,   à savoir le palladium, le rhodium et le ruthénium,ainsi que leurs mélan- ges. Parmi les constituants   d'hydrog6nation   préférés, il con- vient de citer le sulfure de nickel-tungstène, le sulfure de nickel, le sulfure de cobalt-molybdène, le sulfure de nickel- cobalt-molybdène, le platine et le palladium.

   Les matières de base 

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 amorphes convenables comprennent les oxydes des métaux des 
Groupes IIA,   IIIA   et IVB du tableau périodique des éléments, seuls ou en association avec de la silice pour la formation de mélanges. Des exemples de ces matières de base amorphes sont l'alumine la silice-alumine,la   silice-zircone,la   silice-zircone-alumine,la silice-magnésie,la silice,etc.Les matières de base amorphes uti- lisées sont celles ayant un indice d'activité de cracking limité tombant dans l'intervalle d'environ 15 à 45 et de préférence d'environ 20 à 35,comme on peut le mesurer par l'essai   "Cat     A"   décrit par Alexander et Shimp dans National Petroleum News, 36, page R-537 (2 août 1944),

   ces caractéristiques étant mesurées avant que le catalyseur ne soit venu en contact avec de l'ammoniac ou des composés organiques azotés dans les conditions de l'hydro- cracking. 



   Le constituant métallique d'hydrogénation du cataly- seur d'hydrogénation préalable et du catalyseur d'hydrogénation est utilisé dans les quantités et dans les conditions assurant une élimjnation sensible du soufre et de l'azote et une hydrogé- nation plus sélective, c'est-à-dire une hydrogénation suffisante pour convertir une majorité sensible des composés organiques éventuels de l'azote et du soufre de l'alimentation en ammoniac et en sulfure d'hydrogène, respectivement. Il est important aux fins de l'invention que l'activité d'hydrogénation soit suffi- sante pour une hydrogénation plus complète d'une proportion sensible des composés aromatiques polycycliques condensés de l'alimentation en composés saturés correspondants.

   La quantité de constituant d'hydrogénation mise en jeu dans le catalyseur d'hydrogénation préalable dépend de l'activité d'hydrogénation de ce constituant et peut s'échelonner d'environ 0,1 à 45% du poids de la matière de base amorphe du cracking. Lorsqu'on utilise du nickel ou des métaux comme le platine ou le palladium, on en prend de préférence 0,1 à 6% et plus avantageusement environ 

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 0,2 à 2%, sur la base du poids de la matière de base amorphe. Lorsque le constituant d'hydrogénation n'est pas le nickel, le platine ou le palladium, il est préférable d'en prendre environ 8 à 50%, en oxydes métalliques, sur la base du poids de la matière de base amorphe.

   Le constituant d'hydrogénation peut être introduit dans la matière de bàse amorphe par imprégnation ou par coprécipita- tion sur la surface de la matière de base, par mélange, par . échange d'ions ou suivant d'autres techniques classiques. 



   Au cours de l'hydrogénation préalable, la température est maintenue en général dans l'intervalle d'environ 316 à 482 C, et de préférence au-delà d'environ 385 C pour l'élimination du soufre et de l'azote de la charge hydrocarbonée,mais inférieure à   371 C   pour l'hydrogénation requise des composés aromatiques polycycliques condensés. On prend une pression partielle d'hy- drogène d'environ 70 à 246 et de préférence d'environ 105 à 176 kg/cm2 au manomètre,, avec une vitesse spatiale horaire liquide d'environ 0,2 à 5 volumes par heure et par volume et une allure de circulation de l'hydrogène d'environ 178 à 3560 et de pré- férence d'environ 890 à 1780 volumes par volume d'huile. 



   Les catalyseurs d'hydrocracking utilisés peuvent com- prendre aussi un ou plusieurs constituants d'hydrogénation en combinaison avec un support ayant une activité de cracking consi- dérable, tel qu'un support, par exemple à base de silice-alumine amorphe ou à base siliceuse, des aluminosilicates cristallins ayant l'activité de cracking requise ou des mélanges de tels agents ayant l'activité d'hydrogénation et de cracking voulue étant convenables. Il convient de noter que le constituant de cracking consistant en aluminosilicate cristallin peut être utilisé seul ou comme unique support du constituant d'hydrogénation,mais qu'il convient aussi en association avec une base de cracking siliceuse amorphe.

   Le rapport entre la quan- tité d'aluminosilicate cristallin et de matière de base amorphe de 

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 cracking peut varier beaucoup suivant l'activité des deux consti- tuants et peut s'échelonner d'environ 0 à   100%   et de préférence. d'environ 3 à   80%.   



   Le constituant de cracking consistant en   aluminosili-   cate cristallin du catalyseur d'hydrocracking se distingue dans sa structure par des pores de dimension uniforme constitués par des tétraèdres d'alumine et de silice. Aux fins de l'invention, il est désirable d'utiliser des aluminosilicates cristallins dont les pores ont un calibre d'environ 6 à 15  . 



   On peut utiliser les aluminosilicates cristallins tant naturels que synthétiques. Parmi les aluminosilicates utiles il convient de citer les produits synthétiques, comme les zéolites X, Y, B, L et T, et les produits d'origine naturelle, comme la fau- jasite, la mordénite, la chabazite, l'érionite, l'offrétite, etc. 



  Ces aluminosilicates sont utilisés de préférence sous une forme ayant une faible teneur en sodium ou métaux alcalins, à savoir inférieure à environ 5% en poids, de préférer.ce atteignant à peine environ   2%   en poids, exprimé.en oxyde de métal   alcalin,   sur la base du poids de   laluminosilicate.   



   On prépare ces produits par échange de base avec un fluide contenant des ions métalliques qui peuvent être échanger: contre les ions sodium et autres ions de métaux alcalins,de la façon décrite par Plank et collaborateurs dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique n  3.140.249 et 3.140.253,ainsi que par d'autres auteurs,pour la formation d'un catalyseur de cracking sélectif à haute activité. Parmi les cations métalliques que l'on peut introduire ainsi pour améliorer l'activité de cracking des aluminosilicates, il convient de citer ceux des Groupes IB à VIII du tableau périodique des   éléments.de   même que les métaux des terres rares.

   En outre, le métal alcalin peut être éliminé aussi de l'aluminosilicate par échange de base avec des cations contenant de l'hydrogène, comme des cations ammonium ou tétra- 

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 alkylammonium, puis par traitement en vue de la formation du catalyseur sous la forme hydrogène. En outre, l'aluminosilicate peut subir un échange de base visant à remplacer les cations de métaux alcalins par un mélange des cations métalliques ci-dessus ou par un mélange des cations métalliques ci-dessus et de cations hydrogène.

   Les formes préférées de l'aluminosilicate cristallin sont celles contenant des cations des métaux des terres rares et des cations hydrogène, des ions palladiwn ou nickel et des ions hydrogène, des ions palladium ou nickel et des cations des métaux des terres rares, des ions palladium ou nickel et des ions des métaux des terres rares et des ionshydrogène parce que ces formes des catalyseurs ont une haute activité catalytique et une bonne sélectivité. La teneur résiduelle en métaux alcalins,exprimée en oxydes métalliques,doit être inférieure à environ   5%   et est de préférence inférieure à environ 2% en poids pour que l'acti- vité de cracking et la sélectivité aient les valeurs requises. 



   La matière de base amorphe du catalyseur d'hydrocracking se distingue par le fait qu'elle a une activité d'hydrocracking supé- rieure à celle du catalyseur d'hydrogénation préalable, qu'elle comprend des pores d'un calibre de plus d'environ 20   et de préfé- rence d'environ 30 à 500 !.Les matières de basa amorphes de cracking qu'on peut utiliser comprennent les oxydes des métaux des Grou- pes IIA, IIIA et IVB du tableau périodique des éléments, outre la si lice, et leurs mélanges.Des   exemples   de matières de base de cracking siliceuses amorphes convenables sont notamment la silice-alumine, la   silice-zircone,   la silice-zircone-alumine, la silice-magnésie, la   silice,

  l'alumine   et ainsi de suite.Les matières de base.amorphe utili sées sont celles ayant un indice   d'activité de   cracking d'envi- ron 20 à 60 et de préférence d'au moins environ 30, comme on peut le mesurer par l'essai "Cat A" décrit par Alexander et Shimp dans National Petroleum News, 36, page   R-537   (2 août   1944).   



   Le constituant métallique d'hydrogénation du catalyseur 

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 d'hydrocracking peut être utilisé en quantité d'environ 0,1 à 
45% du poids du constituant de cracking suivant la nature du constituant de cracking et celle du constituant métallique d'hy- drogénation. Le constituant d'hydrogénation peut être introduit dans le constituant de cracking par échange d'ions, imprégnation, mélange physique ou tout autre procédé connu. 



   Le nickel et les métaux comme le platine ou le palla- dium sont utilisés   en   quantités de préférence d'environ 0,1 à 
6% et plus avantageusement d'environ 0,2 à 3% du poids de la matière de base zéolitique. Lorsque le constituant métallique d'hydrogéna- tion est autre que le nickel, le platine ou le palladium, il est de préférence pris à raison d'environ 6 à 30%, en oxydes métalliques du-poids de la matière de base de cracking consistant en aluminosi- licate cristallin, ou à raison d'environ 8   à   50% en oxydes métalli -   ques,du   poids de la matière base de   cracking amorphe.Lej   constituants d'hydrogénation, comme les mélanges de sulfure de nickel et de sulfu re de tungstène, en quantités d'environ 5 à 15% en poids en nickel et tungstène,

   de platine en quantités d'environ 0,1 à 5% en poids, associés à une zéolite X ou à une zéolite Y contenant des cations des métaux des terres rares, des cations hydrogène ou un mélange      de cations de métaux des terres rares et de cations hydrogène en association avec une matière de base de cracking siliceuse, forment des catalyseurs d'hydrocracking très efficaces. 



   Les conditions de conversion pour l'hydrocracking sont choisies de manière à provoquer une conversion de l'alimentation hydrocarbonée d'environ 20 à   80%   en volume par passe en produits bouillant au-dessous d'environ   204 C.   En général, les conditions   maintenues sont les suivantes :

   d'environ 232 à 482 C   et de préférence d'environ 288 à   399 C,   pression partielle d'hy- drogène d'environ 35 à 210   kg/cm   au manomètre et de préférence   d'en-   viron 70 à 175 kg/cm2 au manomètre, vitesse spatiale d'environ   0,1    à-   10 volumes par heure et par volume et de préférence d'environ 1 à 

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 5 volumes par heure et par volume et allure de circulation d'hy- drogène d'environ 178 à 3560 volumes par volume d'huile et de pré- férence d'environ 534 à 1424 volumes par volume d'huile. 



   Les alimentations hydrocarbonées qui peuvent être trai- tées par le procédé de l'invention avec avantage sont des dis- tillats à point d'ébullition relativement élevé et en particu- lier ceux bouillant d'environ 204 à   593 C   ou des fractions rési- duelles qui sont relativement et de préférence tout à fait exemptes de cendres et de constituants asphaltiques.Les alimen- tations hydrocarbonées utiles sont notamment les gasoils lourds vierges de distillation sous vide, les gasoils de cokéfaction, les gasoils de cracking catalytique, les extraits aromatiques lourds obtenus par extraction au furfural d'hydrocarbures à point d'ébullition élevé, comme les gasoils vierges légers, moyens et lourds, les gasoils crackés et leurs mélanges. 



   La température a été particulièrement indiquée comme variable permettant la régulation du procédé dans la description ci-dessus, mais la vitesse spatiale, l'allure de circulation d'hydrogène et l'abondance des composés aromatiques polycycli- ques condensés dans l'alimentation amenée à l'hydrogénation préalable sont également des variables auxquelles on peut recou- rir simultanément pour la régulation. 



   Dans les opérations combinées décrites, l'alimentation amenée au stade d'hydrogénation préalable a d'habitude une teneur en oxygène, en azote et en soufre combiné organiquement beau- . coup plus élevée que celle permise pour toute opération d'hy- drocracking ultérieure. Ces composés de l'azote (et l'ammoniac qui en provient au sortir de l'appareil de traitement préalable) se fixent sur le catalyseur (probablement aux sites   aciues)   et le désactivent. Une certaine désactivation des sites d'hydro- génation-déshydrogénation du catalyseur a lieu aussi par absorp- tion de composés contenant du soufre et/ou de l'azote.

   Par con- 

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 séquent, le traitement préalable est exécuté de façon à assurer une conversion par hydrocracking relativement faible qui est en général inférieure à environ 20%, sur base pondérale, et cette conversion concerne principalement l'hydrogénolyse par ouver- ture du cycle des composés hétérocycliques contenant de l'azote, de l'oxygène et du soufre et,dans une mesure   limitée,l'hydrogé-   nolyse par hydrocracking d'autres hydrocarbures. Les tempéra- tures nécessaires pour assurer les conversions par hydrogénation désirées ci-dessus au moyen du catalyseur d'hydrogénation préa- lable peuvent varier beaucoup avec l'activité du catalyseur et la nature de l'alimentation hydrocarbonée.

   Aux températures relativement élevées intervenant au cours de l'élimination de l'azote et du soufre pendant l'hydrogénation préalable, l'activité d'hydrogénation du catalyseur de traitement préalable est d'habitude très élevée, mais l'importance de l'hydrogénation est d'habitude limitée par l'équilibre thermodynamique. Cette situation est favorisée pour l'hydrogénation des composés poly- cycliques par abaissement de la température au-dessous d'environ 371 C en vue d'un relâchement des limitations thermodynamiques. 



  Ainsi, l'hydrogénation des composés aromatiques et celle des compo- sés non saturés qui assurent l'élimination requise du soufre et de l'azote jusqu'au-dessous d'environ 100 p.p.m. et de préférence jus- qu'à 5 ou 10 p.p.m. d'azote subsistant dans la charge hydro- carbonée sont les réactions principales au stade d'hydrogéna- tion préalable,mais les résultats détaillés ci-après font res- sortir les avantages des opérations successives conformes à l'in- vention et montrent que ces réactions sont les réactions avanta- geuses principales au cours du traitement préalable. 



   Au cours de l'hydrocracking, d'autre part, la concen- tration en composés de l'azote et du soufre,qui sont des poisons désactivant le catalyseur,est maintenue délibérément à une valeur peu élevée, par exemple de 0,1 à 100 et de préférence de moins 

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 d'environ 50 ou 10 p.p.m. d'azote dans l'alimentation au lieu de 100 à 2000 p.p.m. ou davantage dans l'alimentation admise à l'hydrogénation préalable. Par conséquent, si on utilise le même catalyseur pour l'hydrocracking que pour l'hydrogénation préalable, la conversion relativement élevée des hydrocarbures requise au cours de l'hydrocracking est obtenue en général à une température moins élevée que celle régnant pendant l'hydro- génation préalable.

   Dans le principe, le traitement préalable est exécuté au moyen d'un catalyseur de cracking beaucoup moins actif, mais ayant une haute activité d'hydrogènation, à des tempé- ratures quelque peu plus élevées que celles intervenant pour   l'hydrocracking   ultérieur, pour lequel on prend un catalyseur ayant une activité effective beaucoup plus élevée dans les con- ditions de réaction. 



   Lors de   Inexécution   du procédé de l'invention,on observe la quantité de composés aromatiques polycycliques condensés dans l'alimentation fraîche et/ou dans le courant de recyclage pour ré- gler une ou plusieurs des variables Intervenant dans les opérations, comme la température,la   vitesse   spatiale,l'allure de circulation de l'hydrogène et la conversion par passe, de façon que le cataly- seur d'hydrocracking n'excède pas la vitesse de vieillissement requise,comme on peut l'exprimer en  C par jour ou en durée de service du catalyseur d'au moins 10. 000 heures d'utilisation. 



  Si on détermine la concentration en composés aromatique.9 poly- cycliques de ces deux courants par spectroscopie d'absorption dans le visible et l'ultraviolet, les composés aromatiques poly- cycliques entrant en ligne de compte sont ceux comptant   3 à 7   cycles condensés. 



   La Fig. 1 portant en abscisses la température au pre- mier stade en  C et en ordonnées,à gauche,la concentration rela- tive en composés aromatiques polycycliques condensés de 5 à 7 cycles dans l'effluent du premier stade, comme   l'indique   l'ab- 

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 sorption de la lumière d'une longueur d'onde de 4480  , l'unité étant le facteur d'absorption à multiplier par 1000,et à droite, la teneur en azote de 1'effluent de l'hydrogénation préalable, en p.p.m.

   sur base pondérale,et fait ressortir l'influence de la température de service du réacteur au cours du traitement préalable sur la teneur en composés aromatiques polycycliques et sur la teneur en azote de l'effluent de cette opération, les conditions étant une pression de 140 kg/cm2 au manomètre, une vitesse spatiale horaire liquide d'alimentation fraîche à 
1000 p.p.m. d'azote de 1,2 avec une allure de recyclage du gaz de 1246 volumes de gaz par volume d'huile sans recyclage liquide. 



   La Fig. 2,portant en abscisses la concentration rela- tive en composés aromatiques polycycliques condensés de 5 à 7 cycles dans l'effluent du premier stade,comme l'indique l'ab- sorption de la lumière d'une longueur d'onde de 4480  , l'unité étant le facteur d'absorption à   multiplier par 1000,et   en ordon- nées la vitesse de vieillissement du catalyseur au second stade en  C par jour, les conditions étant une pression de 114 kg/cm2 au manomètre avec une vitesse spatiale horaire liquide de 0,90 pour l'alimentation totale,et de 0,54 pour l'alimentation fraîche, à 1 p.p.m.

   d'azote, une conversion par passe de 60% en volume, une allure de recyclage du gaz   de 979   volumes de gaz-par volume d'huile avec recyclage du produit passant à plus de 199 C, indique la relation entre l'état de fonctionnement du réacteur de traitement préalable et la vitesse de vieillissement du catalyseur d'hydro- cracking intervenant au cours de l'hydrocracking ultérieur. 



   Les résultats sur lesquels est basée la présente inven- tion ont été obtenus par traitement d'une charge hydrocarbonée bouillant d'environ   288 à   510 C et comprenant un mélange de gasoils de cokéfaction, d'huiles de recyclage de cracking catalytique et d'une fraction aromatique obtenue par extraction au furfural d'huiles de recyclage de cracking catalytique lourdes. Cette 

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 charge hydrocarbonée contient environ 1000   p.p.m.   en poids d'azote combiné organiquement et est soumise à un traitement sur un catalyseur d'hydrogénation préalable,à 140   kg/cm2   au manomètre de pression totale, avec une vitesse spatiale horaire liquide de 1,2 et avec une allure de recyclage de l'hydrogène de 1246 vo- lumes de gaz par volume d'huile d'alimentation.

   Le catalyseur pour le traitement préalable ou l'hydrogénation préalable de l'alimentation en vue de l'élimination du soufre et de l'azote et en vue de l'hydrogénation des composés aromatiques polycy- cliques est un catalyseur disponible dans le commerce qui com- prend un constituant d'hydrogénation, comme du nickel-tungstène réparti dans de la silice-alumine amorphe de base ayant une acti- vité de cracking relativement faible. De nombreux autres cata- lyseurs permettent le traitement préalable judicieux de l'ali- mentation comme décrit ici. L'invention a donc pour objet un procédé pour exécuter l'hydrogénation préalable plut8t que le catalyseur particulier qu'on utilise à cette fin.

   Au cours du traitement préalable de l'alimentation hydrocarbonée, l'opéra- tion est essentiellement une hydrogénation visant à éliminer les composés du soufre et de   l'azote,môme   au prix d'une conver- sion modérée 'des hydrocarbures admis, à savoir de 10 à 20% en volume,sous l'effet du catalyseur d'hydrogénation préalable qui a une activité de cracking limitée. En tout cas, môme si le catalyseur pour l'hydrogénation préalable est susceptible de désactivation par les composés de l'azote et du soufre, il doit conserver une activité d'hydrogénation permettant la réalisation de l'hydrogénation ci-dessus,de même que l'hydrogénation des com- posés aromatiques polycycliques de l'alimentation. 



   Comme on l'a mentionné,la Fig.l indique l'effet de la température du réacteur sur la teneur en composés aromatiques polycycliques et sur la teneur en azote de l'effluent obtenu   aprbs   l'hydrogénation préalable. La droite   "A"   montre que 

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 lorsque la température augmente au cours de l'hydrogénation préalable, la quantité d'azote dans l'effluent peut être abaissée au point qu'à une température d'environ 399 C, la quantité d'a- zote subsistant dans l'effluent est inférieure à environ 1 p.p.m. et en fait peu sensiblement supérieure à 0,5 p.p.m. sur base pondérale. D'autre part, à des températures inférieures à envi- ron   393 C,   la quantité d'azote subsistant dans l'effluent après l'hydrogénation préalable est supérieure à environ 1 p.p.m. en poids.

   Cette valeur montre nettement qu'il n'existe pas de rela- tion un à un entre la teneur en composés aromatiques polycycli- ques condensés et la teneur en azote combiné organiquement de l'effluent du stade d'hydrogénation préalable. Il en ressort plutôt que pour une concentration déterminée en composés aroma- tiques polycycliques condensés, on peut trouver deux teneurs en azote différentes suivant que l'effluent a été btenu à une tem- pérature tombant à droite ou à gauche de celle correspondant au minimum creux de la courbe "B".

   La courbe   "B",qui   est représen- tative de la concentration en composés aromatiques subsistant dans le courant après l'hydrogénation préalable en fonction de la température du   réacteur,montre   qu'à 399 C la concentration atteint 75 p.p.m. pour les composés aromatiques polycycliques de 5 à 7 cycles,comme l'indique l'absorption de la lumière,et que cette concentration en composés aromatiques peut être beau- coup atténuée par un abaissement de la température de traitement préalable jusqu'à une valeur inférieure à celle nécessaire pour éliminer l'azote de la charge. Le point inférieur de la courbe "B" de la Fig. 1 indique la température la plus basse à laquelle l'équilibre d'hydrogénation-déshydrogénation est atteint pour le catalyseur mis en jeu.

   Lorsque le réacteur d'hydrogénation préalable fonctionne de façon que la vitesse de réaction soit l'élément déterminant, la relation température-concentration est représentée par la branche de la courbe "B" à gauche du 

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 point minimum. Dans de telles conditions de travail, la con- centration en composés aromatiques polycycliques condensés peut être atténuée soit par une élévation de température, soit par une diminution de la vitesse spatiale. D'autre part, lorsque la réaction dans le réacteur d'hydrogénation préalable est impo- sée par l'équilibre d'hydrogénation-déshydrogénation, la rela- tion température-concentration est représentée par la branche de la courbe "B" à droite du point inférieur précité.

   Dans de telles conditions de travail et conformément à l'invention, la concentration en composés aromatiques polycycliques   condensés   peut être abaissée par un abaissement de la température. La Fig. 1 démontre donc nettement les avantages qu'il y a à élimi- ner le soufre et l'azote à des températures élevées et à exécu- ter ensuite l'hydrogénation des composés aromatiques polycycli- ques condensés à une température plus basse. Il convient cepen- dant de noter que la relation et la forme des courbes dépendent de la nature du catalyseur et de sa vitesse de vieillissement. 



  Il convient de préciser qu'en raison de la sensibilité à l'azote des catalyseurs d'hydrocracking à base amorphe en comparaison de la sensibilité d'un aluminosilicate cristallin, l'hydrogéna- tion préalable ne peut être exécutée efficacement en dehors de   !,intervalle     délimité   par la ligne en pointillé dans le domaine inférieur de la Fig.1,si on désire utiliser un catalyseur d'hydrocracking à base amorphe que concerne la Fig. 2 au second stade. 



   La Fig. 2 précise dans le cas de deux catalyseurs d'hy- drocracking différents   "A"   et "B" l'effet des conditions de tra- vail dans la réduction dos composés aromatiques polycycliques condensés et donc la vitesse de vieillissement des deux cataly- seurs utilisés à un second stade destiné principalement à assu- rer l'hydrocracking. 



   Il convient de noter que la pente des deux droites est 

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 fortuitement presque la même, mais il convient de préciser que cette relation entre les courbes peut se modifier beaucoup pour des catalyseurs différents. Il est cependant plus important de   @   noter que les catalyseurs vieillissent plus rapidement lorsque   @   la concentration en composés aromatiques polycycliques augmente dans l'effluent du stade d'hydrogénation préalable. On est cependant porté à croire qu'il était inattendu et imprévisible que le catalyseur "B" comprenant un mélange d'aluminosilicate cris- tallin et de silice-alumine amorphe comme matière de base d'hydrocra   cking   ait une vitesse de vieillissement plus petite que celle du catalyseur "A" à base amorphe.

   Il est donc bien évident que le mode d'exécution de l'hydrogénation préalable visant à limi- ter la concentration en composés aromatiques insuffisamment hydrogénés et en azote dans l'alimentation venant au contact du catalyseur d'hydrocracking est d'une très haute importance pour l'hydrocracking et en particulier pour la vitesse de vieillis- sement du catalysew 'hydrocracking. Comme on l'a déjà pré- cisé, la Fig. 2 Indique la concentration en composés aromatiques polycycliques de 5 à 7 cycles condensés dans l'effluent du stade d'hydrogénation préalable (comme le montre l'absorption de la lumière d'une longueur d'onde de 4480   par cet effluent) qu'on peut obtenir au moyen de chacun des catalyseurs.

   Les ali- mentations utilisées à cette fin sont toutes des effluents liqui- des ayant subi l'hydrogénation préalable et contenant environ 
1 p.p.m. en poids d'azote combiné organiquement, qu'on obtient dans les conditions d'hydrogénation préalable identifiables au moyen de la Fig. 1. La température à laquelle les alimentations pour la Fig. 2 sont obtenues varie avec l'âge du catalyseur d'hy- drogénation préalable (par exemple,la durée de service du réac- teur d'hydrogénation préalable et/ou le degré de désactivation du catalyseur). Suivant cette température les alimentations que concerne la Fig. 2 ont une teneur différente en composés aroma- 

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 tiques polycycliques condensés,mais elles ont toujours une teneur en azote combiné organiquement de 1 p.p.m. 



   Il est donc évident que la spécification de la seule teneur en azote de l'effluent liquide du réacteur d'hydrogéna- tion préalable ne suffit pas pour garantir une maîtrise par- faite de la vitesse de vieillissement du catalyseur au cours d'un hydrocracking catalytique ultérieur. En particulier, on a montré que pour une teneur en azote déterminée dans l'effluent du réacteur d'hydrogénation préalable,le vieillissement du cata- lyseur au cours de l'hydrocracking ultérieur est indépendant de cette teneur, mais qu'il est fonction de la teneur en composés aro- matiques polycycliques de l'alimentation admise à l'hydrocracking. 



   Pour illustrer l'invention plus nettement, on peut faire l'hypothèse qu'on désire que la vitesse de vieillissement du catalyseur n'excède pas 0,165 C par jour dans les stades d'hydrocracking du procédé. De la Fig. 2 on peut déduire qu'il ast nécessaire d'exécuter l'hydrogénation préalable de manière à obtenir un produit effluent qui contient environ 22 p.p.m. de composés aromatiques polycycliques de 5 à 7 cycles, comme l'indique l'absorption lumineuse au cas où on utilise un cata- lyseur à base amorphe que concerne la Fig. 2 pour les stades d'hydrocracking du procédé et au maximum environ 60 p.p.m. de composés aromatiques polycycliques de 5 à 7 cycles condensés si on utilise le catalyseur à base cristalline-amorphe mixte que concerne la Fig. 2 aussi pour les stades d'hydrocracking dans le procédé.

   On peut faire l'hypothèse qu'on utilise le catalyseur à base amorphe dans les stades de l'hydrocracking du procédé. On déduit alors de la Fig. 1 qu'on peut obtenir un effluent satisfaisant de l'hydrogénation préalable à des températures de 357 à 379 C dans les conditions précisées par la Fig. 1 au moyen du catalyseur que concerne la Fig. 1 pour le degré de vieillissement du catalyseur qui a été déterminé 

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 dans les conditions ayant conduit aux résultats représentés par la   Fig.   1.Cependant, lorsque le catalyseur que concerne la Fig. 1 vieillit davantage, la ligne représentant la teneur en azote dans la Fig.

   1 se déplace vers la droite et la branche descendante de la courbe en U représentative de la teneur en composés aromatiques polycycliques exprimée par l'absorption lumineuse se déplace vers la droite, tandis que la branche ascendante de cette courbe reste fixe, la conséquence étant que la valeur minimum pour la teneur en composés aromatiques polycycliques augmente lentement. Par conséquent, à mesure que le catalyseur d'hydrogénation préalable vieillit, la limite inférieure pour l'intervalle de température correspondant à l'hydrogénation préalable satisfaisante augmente,tandis que la limite supérieure reste constante, de sorte que l'intervalle pour une hydrogénation préalable satisfaisante rétrécit en pro- portion. 



   Il est donc évident que les valeurs numériques que concerne la Fig. 1 évoluent à mesure que le catalyseur d'hydro- génation préalable vieillit et ne peuvent donc pas être utili- sées telles quelles pour assurer la production d'un effluent convenable d'hydrogénation préalable pendant toute la durée de service du catalyseur d'hydrogénation préalable. Cependant, les aspects qualitatifs des résultats que concerne la Fig. 1 identifient le domaine de l'invention et le procédé qu'elle a pour objet pour produire un effluent d'hydrogénation préalable dont la qualité et la composition, au moins en ce qui concerne les concentrations combinées en azote et en composés aromatiques polycycliques condensés,sont tolérées pour les stades d'hydro- cracking. 



   Le caractère quantitatif,mais non qualitatif,des cor- rélations des Fig. 1 et 2 varie avec les conditions de travail, comme la pression, les vitesses spatiales, l'allure de recyclage 

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 de l'hydrogène et les taux de conversion qui ont été maintenus constants pour l'établissement des données que concernent les Fig. 1 et 2. Les aspects quantitatifs des corrélations varient également d'un catalyseur à l'autre et pour la corrélation de la Fig. 2, ceci est directement représentatif. La corré- lation de la Fig. 1 ressort du tableau qui permet de comparer les qualités de service de deux catalyseurs d'hydrogénation préalable différents disponibles dans le commerce pour un degré de vieillissement en substance également faible à 402,2 C dans les conditions de travail définies que concerne la Fig. 1.

   Les données relatives au catalyseur "A" du tableau proviennent de la Fig. 1. 



   Dans la combinaison d'opérations décrite ici, l'ali- mentation amenée à l'hydrogénation préalable a d'habitude une teneur en oxygène, en azote et en soufre combinés organiquement beaucoup plus élevée que l'alimentation admise aux stades d'hydre- cracking ultérieurs. Ces composés de l'azote (et l'ammoniac qui en provient dans le réacteur d'hydrogénation préalable) s'ab- sorbent sur le catalyseur (probablement aux sites acides) et le désactivent. Une certaine désactivation des sites d'hydrogéna- tion-déshydrogénation du catalyseur a lieu aussi par absorption de composés de l'azote   et/ou   du soufre en ces endroits.

   Par conséquent, l'hydrogénation préalable est exécutée de façon à assurer un hydrocracking relativement peu poussé, compatible principalement avec l'hydrogénolyse par ouverture du cycle des composés hérétocycliques de l'azote, de l'oxygène et du soufre et avec un hydrocracking limité des hydrocarbures. La tempéra- ture nécessaire pour une conversion de ce genre au moyen du catalyseur désactivé du stade d'hydrogénation préalable est beaucoup plus élevée que celle qui serait nécessaire avec le catalyseur relativement non désactivé à haute activité du stade d'hydrocracking.

   A la température relativement élevée de 

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 l'hydrogénation préalable, l'activité d'hydrogénation du cataly- seur de traitement préalable désactivé est très élevée, par conséquent l'hydrogénation des composés aromatiques et des com- posés non saturés est la réaction principale des hydrocarbures au cours de l'hydrogénation préalable et les résultats présentés ici montrent qu'il peut s'agir ainsi de la réaction avantageuse principale as-urée au cours de l'hydrogénation préalable. 



   Au cours de l'hydrocracking, d'autre part, la concen- tration en poisons contenant de l'azote et du soufre qui désac- tivent le catalyseur est maintenue délibérément à une valeur peu élevée, par exemple à une valeur de 0,1 à 50 p.p.m. d'azote et de préférence de 5 ou 10 p.p.m. au maximum dans l'alimentation au lieu de 100 à 2000 p.p.m. d'azote dans l'alimentation admise à l'hydrogénation préalable. Par conséquent, si on utilise le même catalyseur pour l'hydrocracking et pour l'hydrogénation préalable, même la conversion relativement élevée des hydrocar- bures désirée pour les stades d'hydrocracking est en général atteinte aune température plus basse que celle à laquelle on recourt pour la conversion relativement faible voulue pour le catalyseur d'hydrogénation préalable qui est empoisonné par des composés de l'azote.

   Essentiellement, l'hydrogénation préalable est exécutée au moyen d'un catalyseur désactivé à une tempéra- ture un peu plus élevée que celle de l'hydrocracking ultérieur où le catalyseur présente une activité plus élevée. 



   Il existe des circonstances dans lesquelles il peut être avantageux d'exécuter un procédé en un seul stade dans lequel l'hydrogénation préalable et l'hydrocracking sont exécu- tés ensemble sensiblement dans les mêmes conditions. Pour l'ap- plication du principe de l'invention dans ce cas, le catalyseur d'hydrogénation préalable est logé en amont du catalyseur d'hy- drocracking et la température est maintenue plus basse dans la région du catalyseur d'hydrogénation préalable voisine du cataly- 

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 seur d'hydrocracking que dans celle proche de l'admission du réacteur. 



   TABLEAU 
EFFET DU CATALYSEUR SUR LA TENEUR EN COMPOSES AROMATIQUES
ET EN AZOTE DE L'EFFLUENT DE L'HYDROGENATION PREALABLE (1300 p.p.m. en poids dans l'alimentation) 
 EMI30.1 
 
<tb> Conditions <SEP> de <SEP> travail
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Allure <SEP> de <SEP> circulation <SEP> de <SEP> H2 <SEP> 1246 <SEP> vol <SEP> gaz/vol <SEP> huile
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Température, <SEP>  C <SEP> 402,2
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Vitesse <SEP> spatiale <SEP> horaire <SEP> liquide <SEP> 1,2
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Pression, <SEP> kg/cm2 <SEP> (manomètre)

   <SEP> 140
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Nature <SEP> du <SEP> catalyseur <SEP> d'hydrogénation <SEP> préalable <SEP> A <SEP> B
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Effluent <SEP> de <SEP> l'hydrogénation <SEP> préalable
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Concentration <SEP> relative <SEP> en <SEP> composés
<tb> 
<tb> 
<tb> aromatiques <SEP> polycyclique <SEP> s <SEP> de <SEP> 5 <SEP> à <SEP> 7
<tb> 
<tb> 
<tb> cycles <SEP> condensés, <SEP> déterminée <SEP> par
<tb> 
<tb> 
<tb> absorption <SEP> à <SEP> 4480 <SEP> A <SEP> (UV)
<tb> 
<tb> 
<tb> facteur <SEP> d'absorption <SEP> x <SEP> 10 <SEP> 3 <SEP> 10,9 <SEP> 9,0
<tb> 
<tb> 
<tb> Azote <SEP> combiné <SEP> organiquement,
<tb> 
<tb> 
<tb> p.p.m.

   <SEP> en <SEP> poids <SEP> 0,25 <SEP> 0,8
<tb> 
 
Bien que divers modes et détails de réalisation aient été décrits pour illustrer l'invention, il va de soi que celle-ci est susceptible de nombreuses variantes et modifications sans sortir de son cadre.



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  Multi-stage catalytic process for the improvement by hydrocracking of a hydrocarbon feed containing sulfur and nitrogen compounds.



   Hydrocracking is useful for converting relatively refractory foods containing high boiling polycyclic aromatic compounds and other high boiling point hydrocarbons to lower boiling products. , such as gasoline and middle distillates. These refractory feeds with a high boiling point, when they are admitted to catalytic cracking carried out in the appreciable absence of hydrogen, cause an abundant deposit.

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 of coke on the catalyst and therefore greatly diminishes its activity and its ability to maintain production.

   Current hydrocracking processes generally involve two or more catalytic treatment zones comprising a first zone for the preliminary hydrogenation of the feed and one or more zones for hydrogenolysis of the hydrocarbons. The combination of the prior hydrogenation with the subsequent hydrogenolysis of the hydrocarbons is generally called hydrocracking. Further, the pre-hydrogenation is often referred to as "pre-treatment" and the hydrogenolyses of hydrocarbons are often referred to as "hydrocracking". Consequently, by "hydrocracking" is meant in the literature not only the overall operation, but also the operations which follow the prior hydrogenation. For the purposes of the invention, the term "hydrocracking" is used in the latter sense.



   Prehydrogenation is normally carried out with a view to reducing the sulfur and nitrogen content of the feed by converting compounds containing these elements to hydrogen sulfide and ammonia, respectively. It has been found that the nitrogen-containing compounds which commonly exist in relatively heavy hydrocracking feeds have the unfavorable effect of lowering the cracking activity of most hydrocracking catalysts and often accelerating the cracking activity of most hydrocracking catalysts. deactivation of the catalyst. When this is so, frequent regenerations become necessary for the maintenance of a required hydrocarbon conversion rate during hydrocracking.

   The deleterious effects of nitrogen, sulfur and carbonaceous residue are particularly evident when an amorphous or non-crystalline based hydrocracking catalyst is used for the hydrocracking operations. Hydrocracking catalysts comprising crystalline aluminosilicate are less severely affected by nitrogen and carbon compounds.

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 sulfur feed as amorphous based hydrocracking catalysts, but many hydrocracked petroleum fractions contain organic nitrogen compounds in high amounts which have a significant adverse effect on the activity of these various catalysts.

   Therefore, the hydrocarbon feed which is to come into contact with a hydrocracking catalyst containing a crystalline aluminosilicate must also undergo prior hydrogenation lowering the sulfur and nitrogen concentrations to low. required value allowing the best exploitation of the catalyst.



   A hydrocracking catalyst containing a crystalline aluminosilicate generally exhibits more cracking activity for relatively large fractions of a hydrocarbon feed and better conversion selectivity than an amorphous based catalyst. These properties of hydrocracking catalysts containing a crystalline aluminosilicate have favored their use for hydrocracking.



  However, catalysts containing crystalline aluminosilicate suffer from the disadvantage that their cracking ability of relatively high molecular weight polycyclic hydrocarbons and especially condensed polycyclic aromatic and hydroaromatic hydrocarbons is poorer than that of hydrocracking catalysts based. amorphous. This is probably so due to the limitations to interparticle diffusion resulting from the relatively small pore size of crystalline aluminosilicates.

   Thus, when a hydrocracking catalyst containing a crystalline aluminosilicate is used, the pores of which have a diameter of 6 to 15 and when all or part of the unconverted heavy hydrocarbons are recycled from a single pass operation to depletion or when carrying out a new conversion of these hydrocarbons in a

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 As a separate conversion zone, it is necessary to control the concentration of polycyclic aromatic hydrocarbons in the feed coming into contact with a crystalline aluminosilicate catalyst, especially in the hydrocracking zone.



  Otherwise, the concentration of polycyclic hydrocarbons steadily increases in the recycle stream in the hydrocracking zone and, upon recycle, has an additional adverse effect on the selectivity and cracking activity of the based catalyst. crystalline aluminosilicate.



  In the case of hydrocracking catalysts with an amorphous base, their activity, on the other hand, is affected more unfavorably than that of catalysts based on crystalline aluminosilicate under the conditions of hydrocracking by excessive concentrations of nitrogen compounds. in hydrocarbons.



   The accumulation of polycyclic aromatic hydrocarbons containing, for example, three condensed rings or more at the hydrocracking stage results in an acceleration of the aging of one catalyst or the other and requires more frequent regeneration of the catalyst. On the other hand, the catalyst used in the pre-hydrogenation zone for the removal of sulfur and nitrogen compounds is deactivated by nitrogen compounds and condensed polycyclic aromatic hydrocarbons from the feed, when it is used under certain selected pre-treatment conditions, much less rapidly than a hydrocracking catalyst based on amorphous, crystalline aluminosilicate based or based on a mixture of such catalysts, used under the conditions hydrocracking.

   catalysts for pretreatment do not need to be regenerated as frequently as hydrocracking catalysts, but since pretreatment and hydrocracking are carried out successively, these operations should be discontinued when the catalyst needed for one 'between them must

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 be regenerated. Consequently, regeneration of the catalyst for only one of the operations results in economic disadvantages: because it is necessary to stop the operation of the installation. The efficiency of the operations is greater and the economy greater if the regeneration of the prior hydrogenation catalyst and that of the hydrocracking catalyst are simultaneous, because the service time is better exploited.

   To improve the efficiency of the operations, it is therefore advantageous to reduce the rate of aging of the hydrocracking or hydrogenolysis catalyst so that it becomes close to that of the prior hydrogenation catalyst.



   Currently, the rate of aging of a hydrocracking catalyst is improved by choosing feeds with a limited concentration of polycyclic aromatic hydrocarbons. This choice of feed, however, results in many drawbacks, because the flexibility of application of the method for the convection of many feeds is limited. Further, since the activity of the hydrocracking catalyst decreases with service life, its ability to convert polycyclic aromatic hydrocarbons is significantly reduced and the amount of polycyclic aromatic hydrocarbons allowable in the feed varies with time. on duty.

   The hydrocracking catalyst may initially be active enough to convert feed hydrocarbons other than polycyclic aromatics, but this activity is rapidly attenuated by condensed polycyclic aromatics resulting in undesirable build-up of underconverted hydrocarbons and polycyclic aromatic hydrocarbons in the recycle stream. It then becomes necessary to regenerate the hydrocracking catalyst more often than desired in order to maintain its activity for the conversion of hydrocarbons comprising aromatic compounds.

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 polycondensed.



   The invention relates to improving the quality of a hydrocarbon feed of petroleum boiling at about 204 to 593 C and containing sulfur compounds, nitrogen compounds and polycyclic compounds with three condensed rings or more. . In the process of the invention, the hydrocarbon feed is passed successively through a zone for the preliminary hydrogenation of the feed under conditions specified below where the concentration of sulfur and nitrogen compounds is reduced to a desired value which is less than about 100 ppm and preferably less than about 10 ppm nitrogen and wherein the polycyclic compounds are hydrogenated, the feed then entering one or more hydrocracking zones in the presence of a suitable hydrocracking catalyst.



  The effluent from the pretreatment zone is fractionated into a hydrocarbon feed containing less than 100 ppm and preferably at most 5 ppm of nitrogen and, on the other hand, unchanged hydrogen, ammonia, water and sulfur dioxide. 'hydrogen. Larger amounts of nitrogen remaining in the effluent are permissible when using crystalline aluminosilicate rather than amorphous hydrocracking catalysts. The collected and purified hydrogen-rich gas can be recycled if desired.

   The hydrocarbon stream from the pretreatment, having an acceptable sulfur and nitrogen content and containing more hydrogenated polycyclic compounds, is then brought to hydrocracking in one or more separate hydrocracking zones. As a more particular aspect of the invasion, sulfur and nitrogen are removed from the hydrocarbon feed at a relatively high temperature, i.e. above about 385 C, and the more complete hydrogenation of the polycyclic compounds of the feed is carried out at a lower hydrogenation temperature which is

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 less than about 371 C,

   but preferably greater than about 260 ° C. The hydrogenation of the polycyclic compounds is carried out at temperatures defined below, which are lower than those required for the removal of sulfur and nitrogen from the hydrocarbon feed when a pre-hydrogenation catalyst is used which has relatively little or no cracking activity. It is preferable during the pretreatment of the feed to limit the conversion to products whose boiling point falls below the initial boiling point of the feed to about 20% or more lower.

   The effluent obtained by hydrocracking the feed thus treated beforehand is separated under conditions which allow the isolation of the lower boiling point products which may be required, such as gasoline and a middle distillate, from a stream. A higher boiling point hydrogenated hydrocarbon comprising hydrocarbons which must be further converted and in particular insufficiently converted polycyclic compounds. This insufficiently converted hydrocarbon stream separated from the effluent from the hydrocracking can be subjected to a new hydrocracking during a new hydrocarbon conversion using the same or different catalyst or it can be subjected to a new hydrocracking. recycled before treatment or hydrocracking.

   For example, this insufficiently converted hydrocarbon stream can be combined with the hydrocarbon effluent from the pretreatment to form a hydrocarbon feed admitted to the first of the hydrocracking zones. It is, however, preferable that this insufficiently converted recycle stream is subjected to a further hydrogenation treatment under conditions which advance the hydrogenation of the insufficiently converted compounds, in particular the polycyclic compounds, before they have undergone. a new sensible conversion.

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   The effluent from the preliminary hydrogenation, the recycled stream from the hydrocracking and the fresh feed arriving at the pretreatment can be observed substantially continuously or alternatively intermittently for the determination of the aromatic hydrocarbon concentration. condensed polycyclic of more than 2 and preferably about 3 to 7 condensed unsaturated rings. The results of the measurements make it possible to adjust the conditions at the stage of the preliminary hydrogenation of the feed, so as to ensure a more complete hydrogenation of the polycyclic aromatic hydrocarbons which reach the hydrocracking.

   The concentration of polycyclic aromatic compounds, as can be measured by locating the predominant maximum of the absorption spectrum in the visible and ultraviolet between about 3000 and 5000, can be limited in the hydro-carbon stream reaching the initial hydrocracking zone at values falling within the intervals below. If this stream contains condensed polycyclic aromatic compounds which substantially absorb light between about 4000 and 5000, the concentration of these compounds is limited to a maximum of 350 p.p.m, and preferably to a maximum of about 100 p.p.m.



  On the other hand, if the stream does not contain polycyclic aromatic compounds which substantially absorb light between about 4000 and 5000, the concentration of condensed polycyclic aromatics substantially absorbing light between about 3000 and 4000 is used for regulation. and is limited to a maximum value of 10,000 p. p.m. and preferably at a minimum value of about 1000 p.p.m.



   Details of light absorption by aromatic compounds warrant the details given for accuracy in the discussion below. For example, phenylperylene, which is a polycyclic aromatic compound,

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 contains 6 aromatic rings of which 5 are condensed (i.e. contain at least 2 carbon atoms in common with one another) and one of which is not condensed (i.e. is a ring united to one other but without a common carbon atom). This compound absorbs light (1) as an aromatic compound comprising 5 condensed rings and (2) as a monocyclic aromatic compound.



  However, it does not absorb light in the vicinity of the wavelength at which the corresponding aromatic compounds of 6 condensed rings absorb light. In absorption spectroscopy, a reference to an aromatic polycyclic compound therefore does not identify the precise number of condensed rings. A reference to a polycyclic compound of X rings, on the other hand, indicates only that the compound comprises X condensed rings, but not that it comprises only the X rings in question, since the number of rings can be. equal to or greater than X.



   It should be noted that the pre-hydrogenation zone and the hydrocracking zones involved in the process of the invention can be housed in two or more reactors and that devices are provided for removing the H2S and the NH3. formed from the feed which has undergone the pretreatment, either before or after a more complete hydrogenation of the polycyclic constituents and before the admission of the feed to the catalytic hydrocracking in the presence of a catalyst more sensitive to nitrogen.



   It has been found that by subjecting the feed to a preliminary hydrogenation to limit the amount of nitrogen of the feed admitted to hydrocracking to a value less than about 100 ppm and preferably less than about 10 or even sometimes 5 ppm and by carrying out together the more complete hydrogenation of the polycyclic aromatic compounds of 3 or more condensed rings in the hydrocarbon stream arriving at the hydrocracking, the catalyst can be used.

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 more efficient hydrocracking for the conversion of hydrocarbons to the desired lower boiling point products.



  Further, by controlling the severity of the prior hydrogenation and hydrogenation of the polycyclic compounds, according to the invention, a convenient method is provided for imparting a more favorable value to the rate. aging of the hydrocracking catalyst without having an adverse effect on the production rate.



   The pre-hydrogenation catalyst used in the process of the invention comprises a hydrogenation component dispersed on a suitable carrier exhibiting relatively moderate or else little or no cracking activity compared to that of a catalyst. Hydrocracking, amorphous or containing crystalline aluminosilicate, but exhibiting very substantial or great hydrogenation activity. Depending on the hydrogenation activity of the pre-hydrogenation catalyst, the reaction in the pre-hydrogenation zone can be dictated by the hydrogenation-dehydrogenation equilibrium or by the rate constants.

   For a pressure and for a determined contact time in the preliminary hydrogenation zone, the hydrogenation of the polycyclic compounds in this zone and therefore the concentration of the polycyclic aromatic hydrocarbons in the effluent depends (1) on the temperature and (2 ) because the reaction in the pre-hydrogenation zone is dictated by the reaction rate or the hydrogenation-dehydrogenation equilibrium. In such a system, when the reaction is dictated by the rate constants, the concentration of polycyclic aromatic hydrocarbons can be lowered either by increasing the temperature or by decreasing the space speed.

   When the reaction is imposed by the hydrogenation-dehydrogenation equilibrium on the other hand, the concentration of polycyclic aromatic hydrocarbons in

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 the effluent from the hydrogenation zone can be lowered by lowering the temperature. When the reaction is imposed by rate constants or by equilibrium, the concentration of polycyclic aromatic hydrocarbons in the effluent from the hydrogenation stage can be lowered by increasing the partial pressure of hydrogen and / or by reduction of the partial oil pressure in the pre-hydrogenation zone. When the reaction is dictated by the rate constants, a decrease in temperature causes a decrease in the rate of conversion of the polycyclic aromatics.

   This phenomenon is undesirable because the concentration of polycyclic aromatic hydrocarbons then increases. Furthermore, when the reaction is at equilibrium, an increase in temperature is undesirable because it results in an increase in the concentration of polycyclic aromatic hydrocarbons. Consequently, for a partial pressure of hydrogen and for a determined contact time, working at the lowest possible temperature at which the reaction is defined by equilibrium results in a reduction to a minimum of the con- centration of polycyclic hydrocarbons in the effluent from the prior hydrogenation.



   As indicated, the concentration of polycyclic aromatic hydrocarbons comprising 3 or more condensed rings found in the effluent from the pre-hydrogenation can be lowered by increasing the partial pressure of the hydrogen. hydrogen during hydrogenation.



  However, prehydrogenation reactors are built to withstand a certain maximum pressure which is usually imposed by the economy of the process and the advantages which may result from an increase in pressure should be considered in comparison with the price. building a

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 reactor and accessories with greater strength. Therefore, within the design limits of an installation, the partial pressure of the hydrogen during the preliminary hydrogenation can be advantageously increased by increasing the rate of circulation of the hydrogen therein.

   In addition, the concentration of polycyclic aromatic hydrocarbons in the effluent can be substantially lowered by controlling the temperature and the space velocity as indicated above. According to the invention, it is also possible to act on the concentration of polycyclic aromatic hydrocarbons in the fresh feed arriving at the preliminary hydrogenation, together with the specified operating limitations, which consists in applying the concept of regulation. feed forward.



   The amorphous base hydrogenation and pretreatment catalyst used in the process of the invention comprises one or more hydrogenation components dispersed in an amorphous base material having relatively low cracking activity. or zero and having a pore size of more than about 20 and preferably about 30 to 500. Useful hydrogenation constituents include the metals of Group VIB and Group VIII of the Periodic Table of the Elements as well as their oxides, sulphides and mixtures thereof.



  Useful Group VIB metals are especially chromium, molybdenum and tungsten, while suitable Group VIII metals are especially iron, nickel, cobalt, metals of platinum mine, namely platinum, iridium and osmium, metals from the illadium mine, namely palladium, rhodium and ruthenium, as well as their mixtures. Among the preferred hydrogenation constituents, there may be mentioned nickel-tungsten sulfide, nickel sulfide, cobalt-molybdenum sulfide, nickel-cobalt-molybdenum sulfide, platinum and palladium.

   Basic subjects

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 Suitable amorphous compounds include oxides of the metals of
Groups IIA, IIIA and IVB of the Periodic Table of the Elements, alone or in combination with silica for the formation of mixtures. Examples of such amorphous base materials are alumina, silica-alumina, silica-zirconia, silica-zirconia-alumina, silica-magnesia, silica, etc. The amorphous base materials used are those having a limited cracking activity index falling in the range of about 15 to 45 and preferably about 20 to 35, as can be measured by the "Cat A" test described by Alexander and Shimp in National Petroleum News, 36, page R-537 (August 2, 1944),

   these characteristics being measured before the catalyst has come into contact with ammonia or nitrogenous organic compounds under the conditions of hydrocracking.



   The metal hydrogenation component of the pre-hydrogenation catalyst and the hydrogenation catalyst is used in amounts and under conditions ensuring substantial removal of sulfur and nitrogen and more selective hydrogenation, ie. that is, sufficient hydrogenation to convert a substantial majority of any organic nitrogen and sulfur compounds in the feed to ammonia and hydrogen sulfide, respectively. It is important for the purposes of the invention that the hydrogenation activity is sufficient for a more complete hydrogenation of a substantial proportion of the condensed polycyclic aromatics of the corresponding saturated feed.

   The amount of hydrogenation component involved in the pre-hydrogenation catalyst depends on the hydrogenation activity of this component and can range from about 0.1 to 45% of the weight of the amorphous base material. cracking. When nickel or metals such as platinum or palladium are used, 0.1 to 6% is preferably taken and more preferably about

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 0.2 to 2%, based on the weight of the amorphous base material. When the hydrogenation component is not nickel, platinum or palladium, it is preferable to take about 8 to 50% thereof, in metal oxides, based on the weight of the amorphous base material.

   The hydrogenation component can be introduced into the amorphous base material by impregnation or by co-precipitation on the surface of the base material, by mixing, e.g. ion exchange or other conventional techniques.



   During the preliminary hydrogenation, the temperature is generally maintained in the range of about 316 to 482 C, and preferably above about 385 C for the removal of sulfur and nitrogen from the gas. hydrocarbon feed, but less than 371 C for the required hydrogenation of the condensed polycyclic aromatic compounds. A partial pressure of hydrogen of about 70 to 246 and preferably about 105 to 176 kg / cm 2 is taken on a pressure gauge, with a liquid hourly space velocity of about 0.2 to 5 volumes per hour and by volume and a hydrogen flow rate of about 178 to 3560 and preferably about 890 to 1780 volumes per volume of oil.



   The hydrocracking catalysts used may also comprise one or more hydrogenation constituents in combination with a support having considerable cracking activity, such as a support, for example based on amorphous silica-alumina or based. siliceous, crystalline aluminosilicates having the required cracking activity or mixtures of such agents having the desired hydrogenation and cracking activity being suitable. It should be noted that the crystalline aluminosilicate cracking component can be used alone or as the sole carrier of the hydrogenation component, but that it is also suitable in combination with an amorphous siliceous cracking base.

   The ratio of the amount of crystalline aluminosilicate to amorphous base material of

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 cracking can vary widely depending on the activity of the two components and can range from about 0 to 100% and preferably. about 3 to 80%.



   The crystalline aluminosilicate cracking component of the hydrocracking catalyst is structurally distinguished by uniformly sized pores consisting of tetrahedra of alumina and silica. For the purposes of the invention, it is desirable to use crystalline aluminosilicates having a pore size of about 6 to 15.



   Both natural and synthetic crystalline aluminosilicates can be used. Among the useful aluminosilicates, mention should be made of synthetic products, such as zeolites X, Y, B, L and T, and products of natural origin, such as faujasite, mordenite, chabazite, erionite, l 'offer, etc.



  These aluminosilicates are preferably used in a form having a low sodium or alkali metal content, i.e. less than about 5% by weight, more preferably only about 2% by weight, expressed as alkali metal oxide, based on the weight of the aluminosilicate.



   These products are prepared by base exchange with a fluid containing metal ions which can be exchanged for sodium ions and other alkali metal ions, as described by Plank et al. In U.S. Patents Nos. 3,140,249 and 3,140,253, as well as by other authors, for the formation of a high activity selective cracking catalyst. Among the metal cations which can be introduced in this way to improve the cracking activity of aluminosilicates, mention should be made of those from Groups IB to VIII of the periodic table of the elements, as well as rare earth metals.

   In addition, the alkali metal can also be removed from the aluminosilicate by base exchange with cations containing hydrogen, such as ammonium or tetra cations.

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 alkylammonium, followed by treatment to form the catalyst in the hydrogen form. In addition, the aluminosilicate can undergo a base exchange aimed at replacing the alkali metal cations with a mixture of the above metal cations or with a mixture of the above metal cations and hydrogen cations.

   The preferred forms of crystalline aluminosilicate are those containing cations of rare earth metals and hydrogen cations, palladium or nickel ions and hydrogen ions, palladium or nickel ions and cations of rare earth metals, palladium ions. or nickel and ions of the rare earth metals and hydrogen ions because these forms of the catalysts have high catalytic activity and good selectivity. The residual alkali metal content, expressed as metal oxides, should be less than about 5% and is preferably less than about 2% by weight in order for the cracking activity and selectivity to have the required values.



   The amorphous base material of the hydrocracking catalyst is distinguished by the fact that it has a higher hydrocracking activity than that of the prehydrogenation catalyst, that it comprises pores of a size greater than about 20 and preferably about 30 to 500!. Amorphous basal cracking materials which can be used include the oxides of the metals of Groups IIA, IIIA and IVB of the Periodic Table of the Elements, in addition to si lica, and mixtures thereof. Examples of suitable amorphous siliceous cracking base materials include silica-alumina, silica-zirconia, silica-zirconia-alumina, silica-magnesia, silica,

  alumina and so on. The amorphous base materials used are those having a cracking activity index of about 20 to 60 and preferably at least about 30, as can be measured by the "Cat A" test described by Alexander and Shimp in National Petroleum News, 36, page R-537 (August 2, 1944).



   The metal hydrogenation component of the catalyst

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 hydrocracking can be used in amounts of about 0.1 to
45% by weight of the cracking component depending on the nature of the cracking component and that of the metal hydrogenating component. The hydrogenation component can be introduced into the cracking component by ion exchange, impregnation, physical mixing or any other known process.



   Nickel and metals such as platinum or palladium are used in amounts of preferably about 0.1 to.
6% and more preferably about 0.2 to 3% of the weight of the zeolite base material. When the metal hydrogenation component is other than nickel, platinum or palladium, it is preferably taken in an amount of about 6 to 30%, as metal oxides by weight of the cracking base material consisting crystalline aluminosilate, or in an amount of about 8 to 50% metal oxides, by weight of the amorphous cracking base material. Hydrogenation constituents, such as mixtures of nickel sulfide and sodium sulfide. tungsten, in amounts of about 5 to 15% by weight of nickel and tungsten,

   platinum in amounts of about 0.1 to 5% by weight, associated with an X zeolite or a Y zeolite containing cations of rare earth metals, hydrogen cations or a mixture of cations of rare earth metals and Hydrogen cations in combination with a siliceous cracking feedstock form very effective hydrocracking catalysts.



   The conversion conditions for the hydrocracking are chosen so as to cause a conversion of the hydrocarbon feed of about 20 to 80% by volume per pass to products boiling below about 204 C. In general, the conditions maintained are the following :

   from about 232 to 482 C and preferably from about 288 to 399 C, partial pressure of hydrogen from about 35 to 210 kg / cm at a gauge and preferably from about 70 to 175 kg / cm2 pressure gauge, space velocity of about 0.1 to 10 volumes per hour per volume and preferably about 1 to

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 5 volumes per hour per volume and rate of hydrogen circulation of about 178 to 3560 volumes per volume of oil and preferably about 534 to 1424 volumes per volume of oil.



   The hydrocarbon feeds which can be treated by the process of the invention with advantage are relatively high boiling point distillates and in particular those boiling from about 204 to 593 C or residual fractions. which are relatively and preferably completely free of ash and asphaltic constituents. Useful hydrocarbon feeds are in particular heavy virgin vacuum distillation gas oils, coking gas oils, catalytic cracking gas oils, heavy aromatic extracts obtained by furfural extraction of high boiling point hydrocarbons, such as light, medium and heavy virgin gas oils, cracked gas oils and their mixtures.



   The temperature has been particularly indicated as a variable allowing the control of the process in the description above, but the space velocity, the rate of hydrogen circulation and the abundance of the polycyclic aromatic compounds condensed in the feed brought to. pre-hydrogenation are also variables which can be used simultaneously for regulation.



   In the combined operations described, the feed to the pre-hydrogenation stage usually has a good organic combined oxygen, nitrogen and sulfur content. stroke higher than that permitted for any subsequent hydocracking operation. These nitrogen compounds (and the ammonia which comes out of the pretreatment apparatus) bind to the catalyst (probably at the aciues sites) and deactivate it. Some deactivation of the hydrogenation-dehydrogenation sites of the catalyst also takes place by absorption of compounds containing sulfur and / or nitrogen.

   By con-

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 sequent, the pretreatment is carried out so as to provide a relatively low hydrocracking conversion which is generally less than about 20%, on a weight basis, and this conversion relates mainly to the ring-opening hydrogenolysis of heterocyclic compounds containing. nitrogen, oxygen and sulfur and, to a limited extent, hydrogenolysis by hydrocracking of other hydrocarbons. The temperatures necessary to achieve the above desired hydrogenation conversions using the prior hydrogenation catalyst can vary widely with the activity of the catalyst and the nature of the hydrocarbon feed.

   At the relatively high temperatures involved in the removal of nitrogen and sulfur during pretreatment, the hydrogenation activity of the pretreatment catalyst is usually very high, but the magnitude of the hydrogenation is usually limited by thermodynamic equilibrium. This situation is favored for the hydrogenation of polycyclic compounds by lowering the temperature below about 371 ° C. in order to relax the thermodynamic limitations.



  Thus, the hydrogenation of the aromatic compounds and that of the unsaturated compounds which provide the required removal of sulfur and nitrogen to below about 100 ppm and preferably to 5 or 10. ppm of nitrogen remaining in the hydrocarbon feed are the main reactions at the preliminary hydrogenation stage, but the results detailed below show the advantages of the successive operations in accordance with the invention and show that these reactions are the main beneficial reactions during pretreatment.



   During hydrocracking, on the other hand, the concentration of nitrogen and sulfur compounds, which are catalyst deactivating poisons, is deliberately kept low, for example from 0.1 to. 100 and preferably less

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 of approximately 50 or 10 p.p.m. of nitrogen in the feed instead of 100 to 2000 p.p.m. or more in the feed allowed upon pre-hydrogenation. Therefore, if the same catalyst is used for the hydrocracking as for the prehydrogenation, the relatively high conversion of hydrocarbons required during hydrocracking is generally obtained at a lower temperature than that prevailing during hydrocracking. previous generation.

   In principle, the pretreatment is carried out by means of a much less active cracking catalyst, but having a high hydrogenation activity, at temperatures somewhat higher than those used for the subsequent hydrocracking, for which A catalyst having a much higher effective activity is taken under the reaction conditions.



   When carrying out the process of the invention, the amount of polycyclic aromatic compounds condensed in the fresh feed and / or in the recycle stream is observed to regulate one or more of the variables intervening in the operations, such as temperature, the space speed, the rate of hydrogen circulation and the conversion per pass, so that the hydrocracking catalyst does not exceed the required aging rate, as can be expressed in C per day or in service life of the catalyst of at least 10,000 hours of use.



  If the concentration of polycyclic aromatics in these two streams is determined by visible and ultraviolet absorption spectroscopy, then the polycyclic aromatics considered are those with 3 to 7 condensed rings.



   Fig. 1 showing on the abscissa the temperature at the first stage in C and on the ordinate, on the left, the relative concentration of polycyclic aromatic compounds condensed from 5 to 7 cycles in the effluent of the first stage, as indicated by ab -

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 sorption of light with a wavelength of 4480, the unit being the absorption factor to be multiplied by 1000, and on the right, the nitrogen content of the effluent from the preliminary hydrogenation, in p.p.m.

   on a weight basis, and shows the influence of the operating temperature of the reactor during the pretreatment on the content of polycyclic aromatic compounds and on the nitrogen content of the effluent from this operation, the conditions being a pressure of 140 kg / cm2 at a pressure gauge, a fresh feed liquid hourly space velocity at
1000 p.p.m. of nitrogen of 1.2 with a gas recycle rate of 1246 volumes of gas per volume of oil without liquid recycle.



   Fig. 2, showing on the abscissa the relative concentration of polycyclic aromatic compounds condensed from 5 to 7 rings in the effluent of the first stage, as indicated by the absorption of light with a wavelength of 4480, the unit being the absorption factor to be multiplied by 1000, and in ordinates the rate of aging of the catalyst in the second stage in C per day, the conditions being a pressure of 114 kg / cm2 at a pressure gauge with an hourly space velocity liquid 0.90 for total feed, and 0.54 for fresh feed, at 1 ppm

   of nitrogen, a per pass conversion of 60% by volume, a gas recycle rate of 979 volumes of gas-per volume of oil with product recycle rising to over 199 C, indicates the relationship between the state of operation of the pretreatment reactor and the rate of aging of the hydrocracking catalyst occurring during the subsequent hydrocracking.



   The results on which the present invention is based were obtained by treating a hydrocarbon feed boiling at about 288 to 510 C and comprising a mixture of coking gas oils, catalytic cracking recycle oils and aromatic fraction obtained by furfural extraction of heavy catalytic cracking recycle oils. This

 <Desc / Clms Page number 22>

 The hydrocarbon feed contains about 1000 ppm by weight of organically combined nitrogen and is subjected to a treatment on a preliminary hydrogenation catalyst, at 140 kg / cm2 at the total pressure gauge, with a liquid hourly space velocity of 1.2 and with a hydrogen recycling rate of 1246 volumes of gas per volume of feed oil.

   The catalyst for the pretreatment or pretreatment of the feed for the removal of sulfur and nitrogen and for the hydrogenation of the polycyclic aromatic compounds is a commercially available catalyst which com - takes a hydrogenation component, such as nickel-tungsten distributed in basic amorphous silica-alumina having a relatively low cracking activity. Many other catalysts allow the judicious pretreatment of the feed as described herein. The object of the invention is therefore a process for carrying out the preliminary hydrogenation rather than the particular catalyst which is used for this purpose.

   During the pretreatment of the hydrocarbon feed, the operation is essentially a hydrogenation aimed at eliminating the sulfur and nitrogen compounds, even at the cost of a moderate conversion of the admitted hydrocarbons, namely from 10 to 20% by volume, under the effect of the prior hydrogenation catalyst which has a limited cracking activity. In any case, even if the catalyst for the preliminary hydrogenation is capable of deactivation by the compounds of nitrogen and sulfur, it must retain a hydrogenation activity allowing the realization of the above hydrogenation, as well as hydrogenation of polycyclic aromatic compounds in food.



   As mentioned, Fig.l indicates the effect of the temperature of the reactor on the content of polycyclic aromatic compounds and on the nitrogen content of the effluent obtained after the preliminary hydrogenation. Line "A" shows that

 <Desc / Clms Page number 23>

 as the temperature increases during the preliminary hydrogenation, the amount of nitrogen in the effluent can be lowered to the point that at a temperature of about 399 C the amount of nitrogen remaining in the effluent is less than about 1 ppm and in fact little more than 0.5 ppm on a weight basis. On the other hand, at temperatures below about 393 ° C, the amount of nitrogen remaining in the effluent after pre-hydrogenation is greater than about 1 p.p.m. by weight.

   This value clearly shows that there is no one-to-one relationship between the content of condensed polycyclic aromatic compounds and the content of organically combined nitrogen in the effluent from the pre-hydrogenation stage. Rather, it emerges that for a given concentration of condensed polycyclic aromatic compounds, two different nitrogen contents can be found depending on whether the effluent was held at a temperature falling to the right or to the left of that corresponding to the minimum trough. of curve "B".

   Curve "B", which is representative of the concentration of aromatic compounds remaining in the stream after the preliminary hydrogenation as a function of the temperature of the reactor, shows that at 399 C the concentration reaches 75 ppm for the polycyclic aromatic compounds. from 5 to 7 cycles, as indicated by the absorption of light, and that this concentration of aromatic compounds can be greatly reduced by lowering the pre-treatment temperature to a value below that necessary to eliminate nitrogen from the feed. The lower point of curve "B" in FIG. 1 indicates the lowest temperature at which the hydrogenation-dehydrogenation equilibrium is reached for the catalyst involved.

   When the pre-hydrogenation reactor operates so that the reaction rate is the determining factor, the temperature-concentration relationship is represented by the branch of the curve "B" to the left of the

 <Desc / Clms Page number 24>

 minimum point. Under such working conditions, the concentration of condensed polycyclic aromatic compounds can be attenuated either by an increase in temperature or by a decrease in space velocity. On the other hand, when the reaction in the preliminary hydrogenation reactor is imposed by the hydrogenation-dehydrogenation equilibrium, the temperature-concentration relationship is represented by the branch of the curve "B" to the right of the line. aforementioned lower point.

   Under such working conditions and according to the invention, the concentration of condensed polycyclic aromatic compounds can be lowered by lowering the temperature. Fig. 1 therefore clearly demonstrates the advantages of removing sulfur and nitrogen at elevated temperatures and then carrying out the hydrogenation of the condensed polycyclic aromatics at a lower temperature. It should be noted, however, that the relationship and shape of the curves depend on the nature of the catalyst and its rate of aging.



  It should be noted that due to the nitrogen sensitivity of amorphous based hydrocracking catalysts compared to the sensitivity of a crystalline aluminosilicate, the preliminary hydrogenation cannot be carried out effectively outside of!, interval delimited by the dotted line in the lower area of FIG. 1, if it is desired to use an amorphous-based hydrocracking catalyst which relates to FIG. 2 in the second stage.



   Fig. 2 specifies in the case of two different hydrocracking catalysts "A" and "B" the effect of the working conditions in the reduction of the condensed polycyclic aromatic compounds and therefore the rate of aging of the two catalysts used. at a second stage intended mainly to ensure hydrocracking.



   It should be noted that the slope of the two lines is

 <Desc / Clms Page number 25>

 fortuitously almost the same, but it should be noted that this relationship between the curves can change a lot for different catalysts. However, it is more important to note that the catalysts age more quickly as the concentration of polycyclic aromatic compounds increases in the effluent from the pre-hydrogenation stage. It is, however, believed that it was unexpected and unpredictable that catalyst "B" comprising a mixture of crystalline aluminosilicate and amorphous silica-alumina as the hydrocracking base material had an aging rate lower than. that of the amorphous-based catalyst "A".

   It is therefore quite obvious that the method of carrying out the preliminary hydrogenation aimed at limiting the concentration of insufficiently hydrogenated aromatic compounds and of nitrogen in the feed coming into contact with the hydrocracking catalyst is of very great importance. for hydrocracking and in particular for the rate of aging of the catalysisw 'hydrocracking. As already stated, FIG. 2 Indicates the concentration of polycyclic aromatic compounds of 5 to 7 rings condensed in the effluent from the pre-hydrogenation stage (as shown by the absorption of light of a wavelength of 4480 by this effluent) that can be obtained by means of each of the catalysts.

   The feeds used for this purpose are all liquid effluents which have undergone preliminary hydrogenation and contain approximately
1 p.p.m. by weight of organically combined nitrogen, obtained under the pre-hydrogenation conditions identifiable by means of FIG. 1. The temperature at which the power supplies for FIG. 2 values are obtained varies with the age of the prehydrogenation catalyst (eg, the service life of the prehydrogenation reactor and / or the degree of deactivation of the catalyst). Depending on this temperature, the power supplies to which FIG. 2 have a different content of aroma-

 <Desc / Clms Page number 26>

 condensed polycyclic ticks, but they still have an organically combined nitrogen content of 1 p.p.m.



   It is therefore obvious that the specification of the nitrogen content of the liquid effluent from the pre-hydrogenation reactor alone is not sufficient to guarantee perfect control of the rate of aging of the catalyst during catalytic hydrocracking. ulterior. In particular, it has been shown that for a determined nitrogen content in the effluent from the prior hydrogenation reactor, the aging of the catalyst during the subsequent hydrocracking is independent of this content, but that it is a function of the content of polycyclic aromatic compounds in the feed admitted for hydrocracking.



   To illustrate the invention more clearly, one can assume that it is desired that the rate of aging of the catalyst does not exceed 0.165 ° C. per day in the hydrocracking stages of the process. From Fig. 2 it can be deduced that it is necessary to carry out the preliminary hydrogenation so as to obtain an effluent product which contains about 22 ppm of polycyclic aromatic compounds of 5 to 7 rings, as indicated by the light absorption in the case of uses an amorphous-based catalyst to which FIG. 2 for the hydrocracking stages of the process and a maximum of about 60 p.p.m. of polycyclic aromatic compounds of 5 to 7 condensed rings if the mixed crystalline-amorphous base catalyst referred to in FIG. 2 also for the hydrocracking stages in the process.

   It can be assumed that the amorphous-based catalyst is used in the hydrocracking stages of the process. We then deduce from FIG. 1 that a satisfactory effluent can be obtained from the preliminary hydrogenation at temperatures of 357 to 379 ° C. under the conditions specified in FIG. 1 by means of the catalyst to which FIG. 1 for the degree of aging of the catalyst which has been determined

 <Desc / Clms Page number 27>

 under the conditions which led to the results shown in FIG. 1.However, when the catalyst to which FIG. 1 ages further, the line representing nitrogen content in FIG.

   1 moves to the right and the descending branch of the U-shaped curve representative of the content of polycyclic aromatic compounds expressed by the light absorption moves to the right, while the ascending branch of this curve remains fixed, the consequence being that the minimum value for the content of polycyclic aromatic compounds slowly increases. Therefore, as the prehydrogenation catalyst ages, the lower limit for the temperature range corresponding to satisfactory prehydrogenation increases, while the upper limit remains constant, so that the interval for prehydrogenation satisfactory shrinks in proportion.



   It is therefore evident that the numerical values to which FIG. 1 evolve as the pre-hydrogenation catalyst ages and therefore cannot be used as such to ensure the production of a suitable pre-hydrogenation effluent throughout the service life of the pre-hydrogenation catalyst . However, the qualitative aspects of the results to which FIG. 1 identify the field of the invention and the process it relates to for producing a pre-hydrogenation effluent, the quality and composition of which, at least as regards the combined concentrations of nitrogen and of condensed polycyclic aromatic compounds, are tolerated for the hydro-cracking stages.



   The quantitative, but not qualitative, character of the correlations in Figs. 1 and 2 vary with working conditions, such as pressure, space velocities, recycling rate

 <Desc / Clms Page number 28>

 of hydrogen and the conversion rates which have been kept constant for the establishment of the data referred to in Figs. 1 and 2. The quantitative aspects of the correlations also vary from catalyst to catalyst and for the correlation of FIG. 2, this is directly representative. The correlation of FIG. 1 emerges from the table which makes it possible to compare the service qualities of two different prior hydrogenation catalysts available commercially for a degree of aging which is also substantially low at 402.2 ° C. under the defined working conditions to which FIG. 1.

   The data for catalyst "A" in the table is taken from FIG. 1.



   In the combination of operations described herein, the feed fed to the prehydrogenation usually has a much higher organically combined oxygen, nitrogen and sulfur content than the feed accepted in the hydrochloric stages. subsequent cracking. These nitrogen compounds (and the ammonia which comes from them in the pre-hydrogenation reactor) absorb onto the catalyst (probably at the acid sites) and deactivate it. Some deactivation of the hydrogenation-dehydrogenation sites of the catalyst also takes place by absorption of nitrogen and / or sulfur compounds at these sites.

   Therefore, the preliminary hydrogenation is carried out in such a way as to ensure a relatively weak hydrocracking, compatible mainly with the hydrogenolysis by opening of the ring of the heretocyclic compounds of nitrogen, oxygen and sulfur and with limited hydrocracking of the compounds. hydrocarbons. The temperature required for such a conversion using the deactivated catalyst from the prehydrogenation stage is much higher than that which would be required with the relatively unactivated, high activity hydrocracking stage catalyst.

   At the relatively high temperature of

 <Desc / Clms Page number 29>

 pre-hydrogenation, the hydrogenation activity of the deactivated pre-treatment catalyst is very high, therefore hydrogenation of aromatics and unsaturated compounds is the main reaction of hydrocarbons during hydrogenation preliminary and the results presented here show that it can thus be the main advantageous reaction as-urea during the preliminary hydrogenation.



   During hydrocracking, on the other hand, the concentration of poisons containing nitrogen and sulfur which deactivate the catalyst is deliberately kept low, for example at a value of 0.1. at 50 ppm of nitrogen and preferably at most 5 or 10 ppm in the feed instead of 100 to 2000 ppm of nitrogen in the feed admitted to the prior hydrogenation. Therefore, if the same catalyst is used for the hydrocracking and for the prehydrogenation, even the relatively high conversion of hydrocarbons desired for the hydrocracking stages is generally achieved at a temperature lower than that used. for the relatively low conversion desired for the prehydrogenation catalyst which is poisoned by nitrogen compounds.

   Essentially, the prehydrogenation is carried out using a deactivated catalyst at a somewhat higher temperature than that of the subsequent hydrocracking where the catalyst exhibits higher activity.



   There are circumstances in which it may be advantageous to carry out a one-stage process in which the prehydrogenation and hydrocracking are carried out together under substantially the same conditions. For the application of the principle of the invention in this case, the pre-hydrogenation catalyst is housed upstream of the hydrocracking catalyst and the temperature is kept lower in the region of the neighboring pre-hydrogenation catalyst. cataly-

 <Desc / Clms Page number 30>

 hydrocracking sor than in that close to the reactor inlet.



   BOARD
EFFECT OF THE CATALYST ON THE CONTENT OF AROMATIC COMPOUNDS
AND NITROGEN FROM PRIOR HYDROGENATION EFFLUENT (1300 p.p.m. by weight in feed)
 EMI30.1
 
<tb> Job <SEP> conditions <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Rate <SEP> of <SEP> circulation <SEP> of <SEP> H2 <SEP> 1246 <SEP> vol <SEP> gas / vol <SEP> oil
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Temperature, <SEP> C <SEP> 402.2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Speed <SEP> spatial <SEP> hourly <SEP> liquid <SEP> 1,2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Pressure, <SEP> kg / cm2 <SEP> (pressure gauge)

   <SEP> 140
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Nature <SEP> of the <SEP> catalyst <SEP> for prior hydrogenation <SEP> <SEP> A <SEP> B
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Effluent <SEP> from <SEP> prior hydrogenation <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Concentration <SEP> relative <SEP> in <SEP> compounds
<tb>
<tb>
<tb> aromatics <SEP> polycyclic <SEP> s <SEP> from <SEP> 5 <SEP> to <SEP> 7
<tb>
<tb>
<tb> condensed <SEP> cycles, <SEP> determined <SEP> by
<tb>
<tb>
<tb> absorption <SEP> to <SEP> 4480 <SEP> A <SEP> (UV)
<tb>
<tb>
<tb> absorption factor <SEP> <SEP> x <SEP> 10 <SEP> 3 <SEP> 10.9 <SEP> 9.0
<tb>
<tb>
<tb> Nitrogen <SEP> combined <SEP> organically,
<tb>
<tb>
<tb> p.p.m.

   <SEP> in <SEP> weight <SEP> 0.25 <SEP> 0.8
<tb>
 
Although various embodiments and details of embodiments have been described to illustrate the invention, it goes without saying that the latter is susceptible of numerous variations and modifications without departing from its scope.

 

Claims (1)

REVENDICATIONS 1.- Procédé pour améliorer la qualité d'une charge hydrocarbonée comprenant des composés de l'azote et des composés aromatiques polycycliques condensés, caractérisé en ce qu'on fait passer la charge hydrocarbonée initialement en contact avec un catalyseur ayant principalement une activité d'hydrogénation et ensuite en contact avec un catalyseur d'hydrogénolyse ayant une activité de cracking sensible et on exécute l'élimination de l'azote de la charge hydrocarbonée et l'hydrogénation des compo- sés aromatiques polycycliques au moyen de ce catalyseur ayant principalement une activité d'hydrogénation dans les conditions de l'hydrogénation avec un profil de température décroissant choisi de manière à assurer l'hydrogénation plus complète des composés aromatiques polycycliques de la charge après l'élimina- tion requise de l'azote combiné CLAIMS 1.- Process for improving the quality of a hydrocarbon feed comprising nitrogen compounds and condensed polycyclic aromatic compounds, characterized in that the hydrocarbon feed is passed initially in contact with a catalyst having mainly an activity of hydrogenation and then in contact with a hydrogenolysis catalyst having substantial cracking activity and the removal of nitrogen from the hydrocarbon feed and hydrogenation of the polycyclic aromatic compounds is carried out by means of this catalyst having mainly an activity. of hydrogenation under the conditions of the hydrogenation with a decreasing temperature profile chosen so as to ensure the more complete hydrogenation of the polycyclic aromatic compounds of the feed after the required removal of the combined nitrogen de la charge. of the load. 2. - Procédé perfectionné pour raffiner une charge hydrocarbonée comprenant des composés de l'azote et des composés aromatiques polycycliques, premièrement par élimination de l'azote de la charge au cours d'un premier stade de contact catalytique et deuxièmement par hydrogénolyse de la charge au cours d'au moins un second stade de contact catalytique, caractérisé en ce qu'on exécute un autre stade de contact catalytique hydrogénant entre le premier stade et le second, à une température inférieure à celle appliquée pour le premier stade et choisie de manière à assurer principalement l'hydrogénation des composés aromatiques polycycliques subsistant dans la charge hydrocarbonée recueillie au sortir du premier stade de contact catalytique. 2. - Improved process for refining a hydrocarbon feed comprising nitrogen compounds and polycyclic aromatic compounds, firstly by removing nitrogen from the feed during a first step of catalytic contact and secondly by hydrogenolysis of the feed during at least one second stage of catalytic contact, characterized in that another stage of hydrogenating catalytic contact is carried out between the first stage and the second, at a temperature lower than that applied for the first stage and chosen in such a way in ensuring mainly the hydrogenation of the polycyclic aromatic compounds remaining in the hydrocarbon feed collected on leaving the first stage of catalytic contact. 3. - Procédé perfectionné pour améliorer la qualité d'une charge hydrocarbonée contenant des composés de l'azote et des composés aromatiques polycycliques condensés convertie en constituants à point d'ébullition moins élevé comprenant de l'essence, <Desc/Clms Page number 32> caractérisé en ce qu'on soumet la charge hydrocarbonée à un traitement hydrogénant préalable au moyen d'un catalyseur d'hy- drogénation ayant une activité de cracking relativement basse à une température suffisamment élevée pour provoquer l'élimination sensible de l'azote de la charge, 3. - Improved process for improving the quality of a hydrocarbon feed containing nitrogen compounds and condensed polycyclic aromatic compounds converted to lower boiling point constituents comprising gasoline, <Desc / Clms Page number 32> characterized in that the hydrocarbon feed is subjected to a preliminary hydrogenating treatment by means of a hydrogenation catalyst having a relatively low cracking activity at a temperature sufficiently high to cause the substantial elimination of the nitrogen from the gas. charge, puis on exécute un autre con- tact de la charge à une température plus basse propre à assurer une hydrogénation plus complète des composés aromatiques poly- cycliques condensés et on soumet ensuite la charge hydrocarbonée aux conditions de l'hydrocracking en présence d'un catalyseur d'hydrocracking sensible à l'azote.. then another contact of the feed is carried out at a lower temperature suitable for ensuring a more complete hydrogenation of the condensed polycyclic aromatic compounds and the hydrocarbon feed is then subjected to the conditions of hydrocracking in the presence of a d catalyst. 'nitrogen sensitive hydrocracking .. 4.- Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'on élimine l'azote de la charge à une température supérieure à environ 385 C et on hydrogène plus complètement les composés aromatiques polycycliques condensés à une température plus basse. 4. A process according to claim 3, characterized in that the nitrogen is removed from the feed at a temperature above about 385 C and the polycyclic aromatic compounds condensed at a lower temperature are more completely hydrogenated. 5.- Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'on exécute l'hydrogénation des composés polycycliques à une température de 260 à 371 C. 5. A process according to claim 3, characterized in that the hydrogenation of the polycyclic compounds is carried out at a temperature of 260 to 371 C. 6. - Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'on exécute l'hydrocracking de la charge au moyen d'un cata- lyseur d'hydrocracking contenant un aluminosilicate cristallin à une température supérieure à environ 260 C. 6. - Process according to claim 3, characterized in that the hydrocracking of the load is carried out by means of a hydrocracking catalyst containing a crystalline aluminosilicate at a temperature above about 260 C. 7.- Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'on maintient le taux de conversion de la charge hydrocar- bonée en produits ayant un point d'ébullition moins élevé tom- bant dans l'intervalle d'ébullltion de l'essence à une valeur n'excédant pas environ 20% pendant l'élimination de l'azote de la charge. 7. A process according to claim 3, characterized in that the rate of conversion of the hydrocarbon feedstock into products having a lower boiling point falling in the gasoline boiling range is maintained. to a value not exceeding about 20% during the removal of nitrogen from the feed. 8. - Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la teneur en azote de la charge hydrocarbonée amenée à l'hydrocracking est plus élevée lorsqu'on utilise an catalyseur d'hydrocracking contenant un aluminosilicate cristallin que lors- qu'on utilise un catalyseur d'hydrocracking à base amorphe. <Desc/Clms Page number 33> 8. - Process according to claim 3, characterized in that the nitrogen content of the hydrocarbon feed supplied to the hydrocracking is higher when using a hydrocracking catalyst containing a crystalline aluminosilicate than when using a amorphous based hydrocracking catalyst. <Desc / Clms Page number 33> 9.- Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le catalyseur d'hydrocracking comprend un mélange @ntime d'un aluminosilicate cristallin ayant subi un échange contre des ions des terres rares et une silice-alumine amorphe de base en association avec un ou plusieurs constituants d'hy- drogénation propres à améliorer le cracking hydrogénant de la charge liydrocarbonée. 9. A method according to claim 3, characterized in that the hydrocracking catalyst comprises a mixture @ntime of a crystalline aluminosilicate having undergone an exchange against rare earth ions and an amorphous silica-alumina base in association with a or more hydrogenation constituents suitable for improving the hydrogenating cracking of the hydrocarbon feedstock.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2193079A1 (en) * 1972-07-17 1974-02-15 Shell Int Research

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