CA1174631A - Procede de valorisation d'huiles lourdes - Google Patents

Procede de valorisation d'huiles lourdes

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Abstract

La présente invention a pour objet la valorisation de l'huile lourde de très haute viscosité qui ne peut être transportée dans les conditions habituelles d'utilisation des oléoducs actuellement en fonction. L'invention vise plus particulièrement une meilleure valorisation de la fraction asphaltique issue d'un désasphaltage par un hydrocarbure ou un mélange d'hydrocarbures contenant de 5 à 7 atomes de carbone par molécule.

Description

1~74631 La présente invention concerne un enchainement de procedés visant a la valorisation d'huiles lourdes de ; tres haute viscosité qui ne peuvent être transportees dans les conditions habituelles d'utilisation des oleoducs actuellement en fonctionnement. Ces huiles lourdes, ou de façon plus precise, ces petroles bruts lourds sont des pro-duits dont la densite est genéralement superieure à 0,950 et dont la viscosit8 a 70~C est voisine de ou superieure a 1000 Centistokes (10 3 m2/sec) ou encore dont la viscosite à 40~C est voisine de ou supérieure à lO.000 centistokes (lO 2 m2/sec), telles, par exemple, les huiles lourdes issues des sables de l'Athabasca ou de la ceinture de l'Orénoque. Outre leur viscosité élevee, ces huiles se caractérisent également par une teneur élevée en asphaltènes et par une tr~s faible teneur en essence distillant au dessous de 200~C (voire au dessous de 100~C), spécialement dans le cas des huiles lourdes extraites des champs pétro-llers de la ceinture de l'Orénoque (Ces huiles ne renfermant ; . , souvent guere plus de l ou 2 % poids d'essence légere).
~j 20 Compte tenu de leur viscosité élevée, ces huiles i ne peuvent être transportées telles quelles. Plusieurs solu-tions déjà appliquées sur des résidus de bruts conventionnels de viscosité élevée ou sur des pétroles bruts p~oduits dans des régions très ~roides peuvent évldemment etre envisagées, "
telles la dilution par un ~1uxant léger et/ou le maintien de l'huile dans l'oléoduc ~ une température suffisante pour que ne se posent plus les problèmes de pompage et de transport.
Une autre solution, également préconisée, consiste à e~~ectuer à la sortie du puits du brut une opération minimum de raffi-nage de maniere a transformer le brut considéré et a en extraire la fraction noble transportable sans probleme.
C'est ainsi qu'une opération de raffinage comportant un des-'' 1174631 salage, un désasphaltage au pentane et une viscoréduction de l'huile désasphaltée, permet d'atteindre pour la seule huile désasphaltée, la viscosité requise pour que son trans-port par oléoduc puisse s'effectuer dans des conditions normales ou proches de la normale; néanmoins, on se heurte, dans ce cas particulier, au problème des asphaltènes qui, se présentant à l'etat solide, sont difficilement transportables et doivent être utilises pour produlre de la vapeur ou de l'énergie sur le site même de production. Un autre type de . .
raf~inage comportant un dessalage et une cokefaction permet egalement de produire d'une part une fraction de distillats transportables et d'autre part, un solide, le coke qui doit ~, être utilise, comme précédemment les asphaltes, pour la si production de vapeur ou d'energie sur le champ de production.
Face à ces diverses solutions visant à rendre transportables les hulles lourdes de viscosite élevee, la ,.~ .
présente lnventlon propose une autre solution permettant une ; mellleure valorisation de l'huile lourde et plus particu-li~rement une meilleure valorisation de la fraction asphalti-que issue d'un désasphaltage, par exemple au pentane, ou de fa~on plus génerale issue d'un desasphaltage par un hydro-carbure ou un melange d'hydrocarbures contenant de 5 à 7 atomes de carbone par molécule.
L'invention concerne un procédé de raffinage des huiles lourdes à très faible teneur en essence distillant au dessous de 200~C environ et plus particulièrement à très faible teneur en essence légère distillant au dessous de 100~C
environ.
Le procédé consiste à transformer une fraction de l'huile lourde en un mélange d'alcools contenant du méthanol et au moins un alcool supérieur renfermant de 2 a 10 voire de
2 à 5 atomes de carbone par molécule selon un schéma compor-,~ 2 -' . . ,~ ' tant la séquence de procédé suivante: oxydation au moins partielle a l'oxygene d'une fraction de l'huile lourde en question pour produire un gaz de synthèse contenant CO, CO2, H2 et les impuretés H2S et NH3, purification du gaz en ques-tion pour eliminer les impuretes H2S et NH3, synthese en une ou plusieurs étapes d'alcools comportant 1 à 10 ou 1 à 5 atomes de carbone par molécule de manière a obtenir, à
l'issue de cette sequence un melange d'alcools contenant, par exemple, en poids, de L0 à 90 ~ de methanol environ ou encore de 60 à 85 % ou mieux de 10 à 50 % ou encore de lS à 40 ~ de ,., methanol, et le complement à 100 % d'au moins un alcool supé-rieur possédant par exemple de 2 à 5 atomes de carbone par molécule. Le mélange d'aLcools ainsi obtenu est remélangé à
l'huile lourde à raison de 5 à 25 %, par exemple, en poids d'alcools par rapport à.l'huile éventuellement préalablement dessalée, déshydratée et expurgée de ses sédiments solides dans une opération de dessalage convenablement réalisée. Un procédé voisln est décrit dans le brevet américain USP
4 027 688 mais dans ce brevet on ne produit pas, a partir du gaz de synthèse, un mélange d'alcools, mais essentiellement du méthanol; or la dilution de l'huile lourde par uniquement du méthanol conduit à une émulsion dont le transport n'est pas s.uffisamment satisfaisant en comparaison avec l'émulsion obtenue conformément à notre procédé et composée d'huile lourde et d'un mélange de plusieurs alcools dans les propor-tions indiquées ci-dessus.
En outre, un perfectionnement important de notre procédé qui vise à rendre les huiles lourdes transportables tout en leur conférant de meilleures qualités sur le plan de l'utilisation, consiste à utiliser comme matiere premiere de la synthese des alcools, non pas l'huile lourde elle-même, telle qu'elle est extraite du gisement, mais la fraction la : - ' 11~4631 moins valorisable de cette huile, à savoir la fraction asphaltique, telle qu'on peut l'obtenir fi l'issue d'une . opération de désasphaltage, en utilisant un solvant compor-., . tant au moins 5 atomes de carbone par molecule et choisi notamment parmi les hydrocarbures, par exemple le pentane ou un mélange d'hydrocarbures contenant.de 5 à 7 atomes de carbone par molécule. Un solvant à moins de 5 atomes de . carbone par molécule aurait une action desasphaltante trop s.l prononcée dans le cadre de la presente technologie. L'avan-tage du désasphaltage au moins partiel de l'huile lourde . tient à ce que l'huile désasphaltée a déjà une viscosité très fortement réduite et que la.fraction pondérale qu'il faut y adjoindre pour la rendre transportable est nettement infé-rieure à celle qu.'il conviendrait d'utiliser si l'on ne pro- .
cédait pas audit désasphaltage.
Une méthode parmi d'autres, pour la production du mélange désiré de méthanol et d'alcools supérieurs, à partir de gaz de synthese, conslste par exemple a ef~ectuer d'abord, dans une premi.ère étape, une synthèse d'.alcools comportant 1 (ou 2) à 10 ou 1 (ou 2) à 5 atomes de carbone par molécule puis a effectuer ensuite, dans une deuxième etape, une synthèse de méthanol conformément par exemple, à la demande de brevet US S.N. 137.098 du 4 avril 1980 ou au brevet USP
No 4 122 110.
Conformément a l'invention, les mélanges alcools-huile lourde désasphaltée sont transportés jusqu'au site de raffinage; sur ce site, on peut, par exemple, par simple distillation, séparer le mélange essence-alcools distillant ; au dessous de 110~C du reste de l'huile lourde; le mélange essence-alcools est utilisé dans le pool carburant en mélange avec de l'essence obtenue, par exemple par craquage des dis-tillats ou des huiles désasphaltées distillant au dessus de - 1~7~631 350~C ou (et) avec de l'essence obtenue par reforming de l'essence lourde distillant entre llO~C et 180~C. D'une façon générale, le mélange essence-alcools obtenu par dis-tillation pourra être mélangé avec des essences d'origine diverse, provenant du brut considé~é ou de tout autre brut.
"
Une caractéristique int~ressante de l'opération faisant l'objet de la présente invention tient en ce ~ue les f' huiles lourdes faisant l'objet du traitement de raffinage ' considéré contiennent une très faible fraction d'essence; il en résulte que le mélange essence-alcools distillant au ; dessous de 110~C est riche en alcools et que le nombre d'octane recherché de cette fraction est compris entre 93 et 102 lorsque la proportion d'alcool par rapport a l'essence varie entre 80 et 95 %, par exemple (en poids).
Une caractéristique importante de l'enchalnement du procédé faisant l'objet de l'invention tient en ce que le brut doit 8tre maintenu d~shydraté de manière à ce que, du lieu de production jusqu'au site de raffinage, la teneur en eau reste inf~rieure a 0,3 %, par exemple.
Les figures 1 et 2 (l'une donnée au titre de l'art antérieur, l'autre conforme à l'invention) donnent une des-cription sommaire des deux principes expliqués ci-dessus.
Dans la figure 1, non conforme à l'invention, le brut provenant de la canalisation 1 est acheminé par la canalisation 2 a l'unité de dessalage 3 où sont extraits les sédiments, le sel et l'eau que l'on élimine par la conduite 4; comme la charge considérée est une huile lourde de forte viscosité, il convient généralement (et ceci vaut pour le procédé selon l'invention) de mélanger à l'huile, avant dessalage, un produit hydrocarboné de faible viscosité de manière à ce que l'opération de décantation de l'eau s'opère dans des conditions favorables. Le produit de melange con-. ~ ' .
. 117463~ .
,- sidéré peut être de l'essence, du'gas-oil atmospherique ou un mélange de ces deux fractions obtenues.à partir du brut ' lui-même et recyclé en partie. Les sédiments, les sel.s et ,' l'eau sont donc extraits par la conduite 4 et l'huile des-. salée est extraite par la canalisation 5.
' Une fraction de l'huile est acheminée par la , . canalisation 6 et l'on produit dans la zone 7, en présence : éventuellement dioxygène.provenant de la canalisation 8, le ,~ gaz de synthèse que l'on envoie par la canalisation 9, dans la zone 10 de production de méthanol. Le methanol produit ;' est acheminé par la conduite 11 et mélangé avec l'huile lourde de la canalisation S, de façon à former le melange huile lourde-méthanol recherché, dans la canalisation 12.
~ La figure 2 présente le procédé conforme à l'inven- ,, ', tion caractérisé en ce qu'il comporte une opération de ~, désasphaltage et en ce que les alcools sont obtenus à partir de la fraction la moins noble, a savoir les asphaltes.
L'huile lourde provenant de la canalisation 1 est dessalée en 2, puls acheminée par la conduite 3 dans la zone 4 où ell0 est désasphaltée au moins en partie. L'opération de dessalage, compte tenu de la viscosité des huiles aux-quelles s'applique plus particulièrement l'invention, est avantageusement réalisée après mélange avec un solvant hydrocarboné plus léger ainsi qu'il a ~té mentionné dans le cas de la figure 1. Une option avantageuse peut consister à
utiliser comme afluxant~ dans l'opération de dessalage, le solvant utilisé pour la précipitation des asphaltes dans l'opération de désasphaltage, a savoir, par exemple, un hydrocarbure (notamment de préférence un hydrocarbure à 5 atomes de carbone par molécule) ou un mélange d'hydrocarbures contenant de 5 à 7 atomes de carbone par molecule.
De l'opération de désasphaltage, on sort une huile ~,' .

désasphaltée par la conduite S e4 des asphaltes par la canalisation 6. Eventuellement on peut, dans certains cas, -~
éliminer le solvant, ou une partie de celui-ci, de l'huile désasphaltée soutirée par la conduite 5. Les asphaltes pre-cipités sont gazéifies dans la zone 8, par exemple par oxyda-tion partielle à l'oxygène introduit par la conduite 7; le gaz de synthèse obtenu (H2, CO et/ou C02) est introduit par :~
la conduite g dans la zone éventuelle de purification 10, puis est envoyé, par la conduite 11, par exemple selon un processus non limitatif, dans une zone 12 de synthèse d'alcools C2-C10 supérieurs.ou d'alcools Cl-C10 puis par la conduite 13, est envoyé dans une zone 14 de synthèse du méthanol. Apres deshydratation, les alcools superieurs, par la canalisation 15, et le methanol, par la canalisation 16, sont mélangés avant d'être réinjectes, par la conduite 17, dans l'huile lourde désasphaltée pour former le mélange huile lourde-alcools recherché dans la conduite 18 et transportable tel quel.
;, ~J
' ~ ,

Claims (9)

Les réalisations de l'invention, au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définies comme il suit:
1. Procédé pour abaisser la viscosité d'une huile lourde, caractérisé en ce que l'huile lourde est au moins en partie préalablement dessalée, déshydratée et expurgée de ses sédiments solides, qu'une fraction au moins de l'huile lourde est soumise ensuite à un désasphaltage en présence d'un solvant choisi parmi les hydrocarbures renfermant 5 à 7 atomes de carbo-ne par molécule, en ce que l'on sépare l'huile lourde désasphal-tée des asphaltes ainsi produits, en ce que l'on gazéifie une partie au moins desdits asphaltes, de façon à obtenir un gaz de synthèse, en ce que le gaz de synthèse ainsi produit est trans-formé au moins en partie en un mélange d'alcools constitué de méthanol et d'au moins un alcool supérieur renfermant 2 à 10 atomes de carbone par molécule, et en ce que le mélange d'alcools ainsi produit est mélangé soit à l'huile lourde non soumise au désasphaltage soit à l'huile lourde désasphaltée soit au mélange de ces huiles afin d'obtenir une huile de viscosité réduite.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel (a) l'huile lourde subit un dessalage puis un désas-phaltage au moins partiel en vue d'obtenir d'une part une frac-tion désasphaltée et d'autre part une fraction asphaltique, (b) ensuite la fraction asphaltique est gazéifiée puis est soumise à au moins une oxydation partielle, (c) le gaz ainsi obtenu à l'étape (b) est successive-ment au moins en partie envoyé dans une zone de synthèse d'alco-ols renfermant 1 à 10 atomes de carbone par molécule puis dans une zone de synthèse de méthanol, et (d) le mélange d'alcools obtenus à l'étape (c) est combiné avec ladite fraction désasphaltée afin d'obtenir une huile de viscosité réduite.
3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le dessalage est effectué au moyen d'un fluxant constitué d'au moins une partie du solvant de désasphaltage.
4. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le solvant de désasphaltage est essentiellement constitué d'un hydrocarbure à 5 atomes de carbone par molécule.
5. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le mélange d'alcools renferme, en poids, environ 60 à 85% de méthanol.
6. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le mélange d'alcools renferme en poids, 10 à 50% de méthanol.
7. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le mélange d'alcools renferme en poids, 15 à 40% de méthanol.
8. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ladite huile de viscosité réduite contient, en poids environ 5 à 25% dudit mélange d'alcools.
9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on abaisse la viscosité d'une huile lourde dont la viscosité à 70°C est voisine de ou supérieure à 1000 Centistokes (10 3 m2/sec.), destinée au transport.
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