CA2091122A1 - Procede d'isomerisation de paraffines normales en c5/c6 avec recyclage de paraffines normales et de methyl-pentanes - Google Patents

Abstract

On décrit un procédé d'isomérisation de n-paraffines en C5/C6 en isoparaffines qui comprend : - une étape (1) d'isomérisation d'une charge constituée d'un naphtha léger et un recyclage d'un flux riche en méthyl-pentanes et en paraffines normales ; - une étape (2) d'adsorption réalisée par passage de l'effluent de l'isomérisation sur un adsorbant retenant les n-paraffines ; et en alternance avec l'étape (2) d'adsorption, une étape (3) de désorption réalisée par un abaissement de la pression et un strippage au moyen d'un flux gazeux riche en méthyl-pentanes provenant de l'étape (4) de désisohexanisation ; et - une étape (4) de désisohexanisation de l'effluent d'adsorption ; L'isomérat débarrassé des n-paraffines à l'étape (2) et distillé à l'étape (4) est un produit à haut indice d'octane. Figure 2 à publier

Description

2 ~ 2 2 L`invention concerne un proc~de d'isomerisation des n-paraffines en isoparaffines, ayant notamment pour but d'ameliorer l'indice d'octane d~
certaines coupes petrolières, plus particulièrement d~ celles qui contiennent des pentanes et des hexanes normaux ainsi que des pentanes et des hexanes ramifies (coupes C5/C6)~

Les procédés actuels d'isomérisation des hydrocarbures en C5/C6 utilisant des catalyseurs au platine de typ~ alurnin0 chloree à haute activité op~rent sans recyclage (en anglais "once through"~, ou avec un recyclage partiei, après fractionnement, des n-paraffines non converties, ou av~c un recyclage total après passage sur des systèmes de tamis moléculaires en phase liquide.

La mise en oeuvre sans recyclage, bien que simple, manqu~ d'efficacité
dans l'accroissement d~ l'indice d'octane. Pour obtenir des indicss d'octane élevés, on doit effectuer le recyclage des constituants à faible indice d'octane, après passage soit dans des colonnes de séparation (par exernple un désisohexaniseur) soit sur des tamis moléculaires, en phas~
liquide ou vapeur.
Un procédé d'isomérisation bien connu, ulilisant des tamis moléculaires pour la separation en phase vapeur des n-paraffines non converties, intègre i'étape d'adsorption par tamis moteculaire à l'étape réactionnell~
C'est le procédé dit "Total Isomerization Process" ~ou "TIP") décrit par exemple dans le brevet US-A-4210771. Il combine la mise en oeuvr~ d'un réacteur d'isomérisation alimenté par le mélange de la charge, d'un effluent de désorption et d'hydrogèn0, et la mise en oeuvre d'une section de séparation par adsorption des n-paraffines sur tamis moléculaire, la désorption etant effectuée par un strippage à l'hydrogène. I~ans un tel procéde, le systèm~ r~actionnel ne peut pas consister en une étape à
l'alumine chlorée à haute activité, en raison des risques de contamination par l'acide chlorhydrique dss tarnis moléculaires intégrés. On utilise alors un systsme catalytique moins performant, à bas~ de zeotithe ne mettant pas en oeuvre de chlore. Il en résul~e un produi~ présen~an~ un indice :

2~ 2 d'octane inf~rieur de l ~ 2 poin~s ~ celui qui aurait ~t~ obtenu avec un catalyseur à base d'alumine chlorée.
En effet~ il est connu dans l'art que plus la température d'isomérisation est basse, plus la conversion des n-paraffines en isoparaffines est ~lev~e et, 5 de plus, meilleure est la conversion des isomères en C6 à faihle indice d'octane ~méthyl-pentanes) en isom~res en C~ ~ plus haut indice d'octana ~diméthylbutanes).

Il est connu également que le catalyseur ~ base d'alumino chlor~e 10 imprégnée de platine permet de mener la reaction d~isomérisation ~ un~
température plus basse que les catalyseurs de type 7éolithe non chlorbe, plus stables.

Il était donc par~iculièrement int~rsssant d~ concevoir un proc~clé qui 15 puisse combiner un systbme rgactionnel ~ basse température (pour avoir l~
meilleur accroissement de l'indice d'octane "sans recyclagen), avec un systèrne de recycla~e des consti~uants ~ faible indioe d'octane, non in~égr~
ou résistant au chlore.

20 C)n peut c~nsidérer les schémas classiques utilisan~ des colonnes de séparation ~désisopentaniseur et désisohexaniseur), du fait que les colonnes de séparation peuvenl être immunisees oontre la contamination par le chlore. Mais ces schémas son~ lourds en equipernent et gros consommateurs cl'énergi~, donc ooûteux ~ mettre en oeuvr~. Un sch~ma à
25 une colonne de séparation (seulement le désisohexaniseur) serait rnoins coûteux mais ne présenterait pas la faeulté cle convertir tout le pentan~
normal en isopenlane et, de ce ~ait, ne permettrait pas d'obtenir les nivsaux d'accroissement de l'indlce d'octane des schémas avec recyelage.

30 Pour éviter la contamina~ion par le chlore des tamis moléculaires utilisés pour la séparation, on peut envisager un système non int~gr~ mettant en oeuvr~ une é~ape de s~abilisation de l'sfflu~nt d'isomérisation avant d~
I`envoyer à l'étape d'adsorption. Cette approohe a déjà ét~ proposée dans le procéd~ combine dit "PENEX MOLEX~, dans lequel les hydrocarbures an - , . . . .
, . . ~ -.
.

2 ~ 2 2 G5/C6 sont isomérisés dans une r~ction ca~alytique à l'alumine chlor~e, suivie par une adsorption swr lamis moléculairc en phase liquide des parai~ines normales à par~ir du Sond du stabilisatsur, à la températur~ d~
~ond.
S L'utilisation d'un ~amis moléculaire en adsorp~ion et d~sorption en phase liquide est plus difficile à réaliser qu'en phase vapeur~ En effet le rapport des quantités de paratfinQs normales adsorbées aux quantités d'isoparaf~ines présentes en phase mobile est nettement en ~avewr de la mise en oeuvre en phase vapeur.

Un autre obstacle à l'utilisation des syst~mes catalytiques à haute activit~
est leur sensibilité aux contaminants de la charç~e, à savoir ie soufre at l'eau. La charge liquide et l'appoint d'hydrogène doivent ~tre adoucis, débarrassés du soufre et déshydratés avant d'être introduits dans le 1 5 systbme réactionnel.

Dans l'état actuel de la technique utilisant des systèmes catalytiques à
base d'alumine chlorée, les charges sont séchées dans des opérations de prétraitement au moyen de piusieurs tamis moléculaires.
~0 L'objet de l'invention est de proposer un nouveau procédé permettant d'augmenter le pJus possi~le l'indice d'octane d'une coupe pétrslièro contenant des paraffines normales tout en lirnitant la dépense éner~étique, 25 La presente invention perrnet no~amment de pallier les inconY~nients des procédés connus, en combinant le systerne à haute ac~ivite utilisant par exemple un c~talyseur consistant en une alumine chlorée imprégné~ de platine avec un système original d'adsorption-désorption sur tamis moléculaire en phase vapeur (systèmc non intégré). De plus, la désorption 30 des n-para~ines est realisée dans des eonditions avantageuses du point de vue énergbti~ue en combinan~ un abaissement d0 pression e~ une opération de strippage utilisant un~ vap~ur riche en méthyl-pentanes ~ui sont aussi recyclés et convertis.en diméthylbutanes lors du passage travers ie réac~eur d'isomérisation, :

2 ~ 2 2 Pour fournir l'eluant ~apeur rich~ en méthyl-pentanes pour le cycl~ ci~
désorption, on incorporc en aval du syslbme une colonne de désisohexanisation qui fractionn~ l'effluent dc l'étap~ d'adsorption 0n 2 5 coupes: une coup~ distillat n9 contenant que des isomeres ~ tr~s hau1 indice d'octane ayant une forte concentration ~n dirnethyl butanes et une coupe de f~nd de la colonne ayant une fo~ concentration des m~thyl~
pentane~ d'indice d'octane bien in~érieur à celui du distillat.

10 Par ailleurs, I'utilisation judicieuse de méthyi-perltanes fournis par ia dbsisohexanisation dans l'étape de désorption permet de supprimer une étape de purge à la fin de celle-ci~ En effet, la colonne d'adsorbant alors remplie da rn~thyl-pentanes peut être immédiatement réutilis~e ~n adsorption, I'effluent de l'adsorption ne contenant pas alors d~ n-paraffinss, 15 même au début de celle-ci~ Cela conduit ~ une simplification impo~ante de l'unité en permettant notamrnent l'utilisation d'un syst~me ne contenant que deux lits d'adsorbant, chacun opérant alternativement en adsorption et en désorption.

20 Selon un autre aspect de-l'invention, on peut utiliser un système de recompression des vapeurs de tête du désisohexaniseur (pompe à
chaleur) pour fournir tou~e l'énerQie de rebouiilage du désisohexaniseur par la condensation du reflux et du distillai net de celui-ci.

25 Le procédé de l'invention est décrit ci-apr~s en liaison avec les Figuras 1, 2 et 3, parmi lesquel!es:

~: - La Figure 1 en représente un schéma de principe;
- La Fi~ur~ 2 représente un schéma p1us détaillé du procéd~ de 30 I'invention, et;
- La Figure 3 représente schérnatiquement une étape da stabilisation.

~ .

`: :

~ .

: ~:
: ................... : , , -- . .
. , . .- ~
- . . , . .. - .
, -. . .
..
- - -~- . .. - : . : .
:: . . , : - - . . .
, - . .

209:L1 22 On decrit plus particuli~remellt l'isom~risation d'un~ charg~ d~ naphta léger con~enant une proporlion prépond~rante d'hydrocarbur~s en Cs ~t en C6 ~n un isom~rat à haut indice d'octane.

5 Le procéd~ d~ l'invention comprend principalemsnt : une éSape ~1 ) d'isom~risation dans laquelle on envoie dans un réacteur d'isomérisalion uno coupe C~/C6 repr~sentant la charge fraîche, m~lang~e au moins avec un recyclage d'un flux riche en paraffines normales et en m~thyl-pentanes provenant de l'étape (3) de d~sorption, I'effluent da cett~ ~tap~ étant 10 envoy~ dans un séparateur dans lequel on s~par~ une phase vapeur, qui est recyclbe ~ I'entr~e du réact0ur, et une phase liquide qui constitue l~isom~rat brut;

- une étape (2) d'adsorption dans laquelle on envoi~ dans un adsorbeur 15 garni d'un tamis mol~culaire capable de retenir les n-para~fines, en courant ascendant, un flux vapeur de l'effluent liquide de l'étape d'isomérisation, après vaporisation, et l'on recueille un isom~rat débarass~ des n-paraffines;

20 - une étape (3) de désorption, alternant avec l'étape (2), et dans laquelle on abaise la pression dans l'adsorbeur et on fait passer à travers le tamis moléculaire un ~lux gazeux rich~ en méthyl-penanes prélevé dans l'étape da désisoh~xanisation (4)~ I'e~fluent de cette btape de desorption étant envoyé v~rs l'étape d'isomérisation ~1~; e~

- une étape (4) de désisohéxanisation dans laquell~ on alirnent~ une colonne de distillation au moyen de l'effluent prevenant d~ l'étap~ (2) d'adsorption, et l'on obtient un r~sidu liquide, un flux vapeur riohes en méthylpentanes et un distillat menant au produit ~inal d'isomérisation; l~
30 flux vapeur riche en méthylpentanes ~tant envoy~ comme d~sorbant vers I'étape ~3) de désorption.
:
~: : Dans l'étape t1), on envoie dans une ~one d'isom~risation 1, par la lign~ 2, la charge de naphtha l~ger (ligne 1) m~lang~e avec au moins un r~cyclag~

.
.

., ' . .:
.

2 ~ 2 2 d`un flux riche en paraffines normales et en mélhylpentanes prov0nant de l'etape de désorption (3) (ligne 11) et ~ventuellement un recyclag~ d'uno partie du r~sidu liquide de l'~tape d~ désisohexanisa~ion (43 ~ligne ~2).

La réaction d'isomérisation est conduite à une t~mpérature d~ 140 à 300C
en présence d'hydrogène sous une pressivn d~ 10 à 40 bars. La cllarge à
traiter est m~langée ~ un appoint d'hydrogène et ~ventuellernent à un recyclage d'hydrogène arrivant par la ligne 3, puis est chauff~ par ex~mple à un~ temp~rature de 140 à 3û0C au moyen d'un ~change d~ chal~ur charge/effluent, dans l'~changeur E1 et d'un chauffag~ finai dans un four H.

La réaction d'iscmérisation est effectuee de préference sur un catalyseur à
haute activité, comme par exemple un catalyseur à base d'alumin~ chlor~e ct de platin~, ~onctionnant ~ basse temperalure, par exemple entra 130 et 22QC, à haute pression, par exemple de 20 à 35 bars, et avec un faible rapport molaire hydrogène/hydrocarbures, compris par exemple entre 0,1/1 et 1/1. Des catalyseurs connus utilisables sont constitués par exemple d'un support en alumine g etlou h de haute pureté renfermant de 2 à 10/~ en poids de chlore, de 0,1 à 0,35% en poids de platins et éventuellement d'autres metaux. Ils peuvent être mis en oeuYr0 avec une vitesse spatiale de 0,5 à 10 h-~- de préférence de 1 à 4 h-1. Le maintien du taux de chioration du catalyseur nécessite ~énéralem~nt i'appoint en eon~inu d'un compos~ chlor~ comme le tétrachlorure de carbona injec~ en mélange avec la charg~ ~ une concentralion d~ 50 à 600 parties par million en 2 5 poids.

Bien entendu on peut é~alement utiliser d'autres calalyseurs connus tels que ceux constitu~s d'une ~oiith0 de iype mordénite renfermant un ou plusieurs métaux préférentiellement du groupe \/lll de la classification périodique des él~ments. Un catalyseur bien connu consiste ~n une mordénite dc rapport SiO2/Al~O3 compris entre 10 et 40, de préférenc0 entre 15 et 25 et renferrnant de 0,2 ~ 0,4 % ~n poids de platine.
Néanmoins, dans le cadrc du proc~d~ faisant l~objet de l'invention, les catalyseurs appartenanl ~ cette famillQ sont rnoins intéressants qu~ ceux .

- - --- ................... .. ~ . - -. ~ . . - - - . - , .
.
- , .

. . .
.
.
- .
, base d'alumine chlorée car ils fonctionnen~ à pius haule température (240 à 300C) et conduisent à une conversion moins poussée des paraf~ines normales en isoparaffines à haut indice d'octane.

5 Dans ces conditions, une partifl des n-paraffines ~st transform~e en isoparaf~ines et une partie des m~thyl-pentanes est transform~e en diméthylbutanes; cependant, il rest~ dans l'sffluent sortant du rbacteur d'isomérisation par la ligne 4 une proportion importante de n-paraffines et de méthyl-pentanes, qui peut aller jusqu'à environ 50 % en mol~s et qui est 10 de pr~férence comprise entre 2S et 40 % en moles L'effluent de l'etape d'isomérisation t1), après refroidissement, peu~ passer dans un séparateur S1 dont ia vapeur est recyclée par la ligne 3 à l'entrée du réacteur d'isornérisation I et l'e~fluent liquide (isomérat) sortant par la 15 ligne 6 est vaporisé et surchauffé dans l'échangeur E2 avant d'être envoyé
vers l'étape d'adsorption (2~ par la ligne 8.

Dans l'étape (2) d'adsorption, on fait passer le mélange vapeur en courant ascendant dans l'adsorbeur A, dans lecluel les n-paraffines sont relenues.
20 L'isomérat débarrassé des n-paraffines sort par la ligne 9, peut etre au moins en partie condensé dans l'échangeur E3puis envoy~ vers la colonne ds désisohexanisation.

Le lit adsorbant est constitué en général d'un tamis moléculaire à bas~ ds 26 zéolithe capable d'adsorber sélectivement les n-paraffines, et ayant un diambtre apparent de pores voisin de 5 A = ~5 . 10-8 cm); la zéolithe 5 A
convient parfaitement à cet usage: son diamètre de pores est proche d~
5 A = (5 .lo-~ crr) et sa capacit~ d'adsorption pour les n-paraffines est irnporlante. On peut cependant employer d'autres adsorbants tels qu~ la 3û chabazit0 ou l'érionite Les conditions opératoires pr~férées sont une temp~rature de ~00 ~ 400 ~C et un~ pression de 10 à 40 bars. L~ cycl~
d'adsorption durs en général de 2 à 10 minutes. L'effluent recueilli à la sortie d~ l'adsorbeur A par la ligne 9 ne contient pra~iquernent quf~ des isoparaffines ~isopentane et isohexane~. Il est condensé, par éch~nga d~

', ' ' ' ' ~

chaleur, par exemple par échange therrmique avec un des r~bouilleurs ~3 de l'etape (4) d~ désisohexanisation.

Les n-paraffines adsorbees au cours de l'é~ape ~) sont ensui~3 désorbées 5 dans i'étape (3) de désorp~ion repr~sentée sur la Figure 2 par l'adsorb~ur D, qui n'~st autre que l'absorbeur A saturé en n-paraffines et fonctionnant ~n désorption. L'opéra~ion est réalisée par un abaisserrlent de la pression jusqu'~ une valeur in~érieure à 5 bars, de pr~férenc~ inférieure ~ 3 bars, ~t par un strippage au moyen d'un flux gazeux riche en méthyl-pentanes, t 0 soutir~ à un niveau de la colonne de ~ésisohexanisation convenablo et amené par la li~ne 10 à traverser l'adsorbeur D en courant d~scendant. Ce ~lux gazeux est en général port~ à une température de 250 à 350 4C dans l'échangeur E7. La proportion du flux riche en méthyl-pentanss nécessair~
à la désorption correspond avantageusement ~ 0,5 à 2 moles de vapeur 15 rich~ en méthyl-pentanes par mole de n-paraifines ~ désorber. L'opération dure en général de 2 à 10 minutes: I'effluent de l'etape de désorption (3j est recyclé vers l'étape d'isomérisation par la ligne 11; il est condens~
directement dans un éjesteur J en contact avec la charge fraîche de naphta léger arrivant par la ligne 1 et avec un liquide eirculant dans la ligne 13 et 20 refroidi par l'échangeur~6.-L'adsorbeur D, après désorption, est à nouveau utilisé en adsorption.

L'effluent sortant de l'étape d'adsorption est ensuite envoy~ sous pression 25 d'adsorption vers l'étape (4~ de désisohexanisation.

Dans i'étape (4) on alimente une colonnc de désisohexanisation par laligne 9 au moyen de l~effluent provenant de l~étape (23 ~'adsorption décrito pr~cédemment, par exemple, ~ wne pression de 1 à 2 bars (pression

3 0 absoluc~.

La colonne de désisohexanisation consiste en ~én~ral en un~ coionn~ de distillation compo~ant des internes ~e ~rac~ionnement (garnissage struc~ur~
ou plateaux). L'opera~ion ds d~sisohexanisation s~par~ la charge ~n un - . . . - . . .
: . -. : . . - .: ~ ..
: :
.
.
~ : . . . ..
.. . . , - -, - :
. . , :
.

distillat riche en diméthyl butanes contenant, par exemple, d~ 20 à 40% en moles de dime~hylbutanes et en un résidu pauvre en dlmé~hylbutanes contenant par exemple d~ S à 10% en moles de diméthylbutane.

5 Avant d'être introduite dans la colonne de désisohexanisation, la char~e peut êtra condensée et refroidie, par exemple, à une temp~rature d~ 100 à
120 C, ~ventuellement par échang~ ~hermique avec un das rabouilleurs de la colonne de désisohexanisation dans l'échangeur E3.

10 La colonne de desisohexanisation opère en général entre une températur~
de fond de 80 à 10ûC et une température de tete de ~0 à 60C, Le résidu chaud de la colonne de desisohexanisation sortant par la ligne 12 est ensui~e recyclé et envoyé vers le r~acteur d'isomérisatiol- apr~s 15 mélange avec la charge fraîche (ligne 1) et l'etfluen~ de désorption (ligne 11) dans l'éjecteur/mélangeur J. Un soutirage latéral permet de prélever un courant vapeur riche en msthylpentanes envoyé par ta ligne 10 vers l'adsorbeur D en cours de désorption.

20 Les vapeurs de tete (distillats) sor~ant par la ligne 7 sont en général ~ondensés par moyen d'un échangeur de chalsur avec l'eau d~
refroidissement dans un condensateur ~4. Le condensat est pa~ie!lemenl recycl~ en tête du désisohexaniseur (reflux) e~ en partie envoyb p~r pompaga par la ligne 14 comme produit principal d'isornérisation ou 2 5 isornérisat.

Dans une des versions optionnelies que l~on préfère, les vapeurs de têto (distillats) sor~ant par la ligne 7 peuvent être eornprimées dans un compresseur (pornpe ~ chaleur) à une pression suffisante (de 5 à 6 bars~
30 pour qu'eiles se eondensent ~ una température supbrieure de 10 à 25C à
la températur~ requise pour le Je~ouillage du fonrl de colonnc. La condensation de ces vapeurs peut alors servir ~ lournir l'énergie nécsssaire au rebouilleur par i~interm~diaire de l'~changeur E5, en ~vitant un apporl d'~nergie exterieur. La condensation se ~ai~ en ~rande partiG de -`

.
' :

2 ~ 2 2 1 o cette manière, ca ~ui permet d'~conomisef sur les moy~ns d~
refroidissement nécessaires à la condensation tolaie du re~lux et du distillat.

5 Selon un~ autr~ variante préfér~e du procédé dc I'invention, notamment lorsque l'on utilise un catalyseur ~ base cl'alumine ehlorés, on intercale entre l'é~ape d'isomérisation (1) e~ tap~ d'adsorption (2), un~ étap~ de stabilisation de l'elfluent d0 I'isom~risation. destiné~ esssntiell0mcnt à
éliminer l'acide chlorhydriqu0 provenant du catalyseur en m~ma t~mps qu~
10 I'hydrogène et des hydrooarbures légers de C1 à C~4.

Après refroidissement, par exemple par échange thermique avec la eharge alimentant ledit réacteur dans l'échangeur E1, I'effluent du r~acteur d'isomérisation consistant en un mélangs diphasi~ue est envoyé par la lign~ 4 direc~e~7nent dans une colonne de stabilisation S2 70pérant ~n ~énéral à une pression de 10 à 20 bars, avantageusement à environ 15 bars. Le s~abilisateur S2 est représent7e schématiquement sur la Figur7s 3.

Le stabilisateur élimine en t7~-7te les produils les plus légers ainsi que l'exc~s 20 éventuei d'hydrogene qui sortent par la lign~ 15. Ls distillat est partiellement condens74 par refroidissernen~ à l'eau dans 17échangeur E7~, le conden~at ob~enu pouvant être au moins parîiellement recycl~ vers la tet~
du stabilisateur par la lign~ 16. Si on le désire, on peut également recueillir un LPG comme distillat net, par la ligne 17.
L~acide chlorhydrique ~ventuellsment present ~lors~ue 1~ catalyseur - diisomérisation est à base d'alurnine chlorée imprégnée d~ piatins) est su~fisamment volatil pour passer en totalit~ en tête du stabilisateur ~t est ~vacub aYec 1es produits gazeux par la ligne 15. Le produit de ~ond du 3 O stabilisateur, exempt d'acide chlorhydri~ue es1 soulir~ par la lign~ 6 sous la forme d'un flux vapeur ~ la pression du stabilisatelJr et est envoy~ vers l'adsorbeur apres un ehauf~age compl~ment~ir~ dans l'~ohangeur E~.

- : -.
: . . . .
.
. . . .

2 ~ 2 Le rebouilleur du stabilisatellr s~lt ainsi ~ Yaporiser la charge d~
I'adsorbeur A, à una température d'environ 150 a 200 C, permettant l'alimentation de ce dernier en phas~ vapeur.

S Le procédé d~ l'invention permet d'obtenir, ~ partir de charg~s de naphtas légers riches en C5/C6 présentant un Indice d'Octane Recherche ~IOR) de 65 à 75, un isom~ra~ présentan~ un IOR do 89 à 92.

L'exemple qui suit, non limitatif, iliustre l'invention.

EXEMPLE

Le procéd~ faisant l'objet de l'invention est mis en oeuvr~ dans une installation pilote correspondant au schéma de la Figure 2, modifié selon l~
15 sch~ma de la Figur~ 3. L~ séparateur S1 est donc remplacb par la colonne de stabilisation S2 et on ne recycle pas d'hy~rogène vers le réacteur d'isomérisation 1.

La charge F est constituée par un naphta l~ger préalablement désulfur~ et séché ayant la composition molair~ suivantQ: ~
~. ~
Gonstituant % hAolaire _ . _ _ __ ~
Isobutan~ (iC4) 0,4 Normaibutana ~nC~) 2,4 lsopentane ~iCs) 21 Normalpentane ~ncs) 29 Cyclopentane (CP) 2,2 2-2 diméthylbutane (22 DMB) 0,5 2-3 dimé~hylbutane (23 DMB) 0,9 2 méthyipentane (2 MP) ~2,7 3 methylpentane (3 MP) t 0 Normal hexane (nC6~ 14 Méthylcyclopentane (M(:;P) 5 Cyclohexan~ ~CH) 0,~
Benzbn~ 1,3 : ~ ___________ :' : :
:~
.

, --2 ~ 2 Sa ten~ur en soulre est de 0,5 ppm en poids, sa teneur en eau de 1 ppm en poids et son Indice d'Octane Recherche (IOR) de 70,2.

La charg~ liqwida est introduite par la conduita 1 dans un ejecteur/m~langeur J avec un d~bit dc 77,6 kg/h. Simultan~msnt, on aspire dans cet éjec~0ur/m~langeur, ~ un d~bit moyen de 44 kglh, un flux de recyclage isqu de la zone dc d~sorption D par la lign~ 11.
L'~jecteur/mélangeur fonctionn~ sous una pression d~ 2 bars et la chargs liquide ~ralche et recyclé~, introciuite dedans comme fluida moteur, est 1~ préchauffée à une temp~rature d'envirorl 80C par le contact direot avec la vapeur issue de la dbsorption. La vapeur est totalement condensé4 e~
refroidie à la même temp~rature. Simultanément, on injecto aussi dans ce mélangeur, à un d~bit moyen de 25 kgih un flux de recyclaga issu Idu fond de la colonne de distillation D1 par la ligne 12.

Le liquide de fond de ce melangeur, repris par une pompe, est envoyé par la ligne 2 vers le réacteur d'isomérisation I après appoint d'hydrog~ne préchauffage à une température de 140C sous une pression de 30 bars.
Le réacteur renferm~ 62 litres d'un catalyseur d'isom~risation ~ bas~
d'alumins h renfermant 7% en poids de chlore et 0,23% en poids cle platine. Pour maintenir l'activit~ du catalyseur on effectu~ l~n appoint en continu de 42 g/heure cle tétrachlorure de carbone dans la ~harge ce qui correspond à une teneur de 5û0 ppm en poids. La réaction d'isom~risation est conduite sous une pression moyenne de 30 bars et ~ un~ t~mpérature de 140~C (entr~e) ~ 160C (sortie). Dans ces conditions, I'~ffluen~
hydrocarboné du r~acteur d'isomérisation renferme en~iron 8 % en mo1es de n(~s, ~,5% en moles de n~ et environ ~6% en moles de methyl~
pentanes.

L'effluent complet du r~acteur d'isom~risation est envoy~ directement par 1a ligne 4 dans la colonne de stabilisation S~ (Figure 3) fonctionnant sous un~ pression de 15,5 bars, avec un~ temp~ratur9 d'cnvirsn 200C au rebouilleur et une tempbrature de 30C au ballorl d~ reflux. On purg~ en tête par la li~ne 15 un mblan~e ~azeux renfermant essentiell~ment d~

., , . ~

- ' - .
.
, - ~ , :

l 3 i'hydrogène~ La fraction de fond renfermant moins d~ 0,5 ppm en poids de HGI sst soutirée en phase vapeur au niveau du rebouilleur par la ligne 6.
~lle est préchauffee ~ une température de 300C, est introduit~ en phase vapeur au bas de l'adsorbeur A par la li~n~ 8. Celui-ci fonctionne sous un~
prsssion moyenne de 15 bars el ~ une temp~rature rnoyenne ds 300 C
pendant la phase d'adsorption qui dure environ 6 minutes. L'adsorb~ur d~
16 cm de diametr~ int~rieur et 4 m d~ hawteur ren~rme 60 kg d~ ~olith0 5A sous ~orme d'extrudés da 1,6 mm de diam~tre. A la sorti0 d~ l'adsorb~ur on récupère par la ligne 9, avec un débit moyen ~'environ 123 kg/h, un isvmérat renfermant moins de 1 % en moles de parafiines nsrmales en Cs ~t C6 et présentant un IOR de 88 ~ 88,5 qwi est envoyé ensuite sous pression vers le rebouilleur E3 de la colonne de distiilation Dl.

Simultanément le lit d'adsorbant contenu dans l'adsorbeur D, de mêmes dimensions que celui de l'adsorbeur A et qui a servi dans une phas~
d'adsorption précédente, est en phase de désorption. Celle-ci est réalis~
p~r abaissement de pression de 15 bars ~ 2 bars et injection par le haut du réacteur, ~ une température de 300 C et avec un débit moyen de 20 kgm, d'un soutirag0 de vapeur de la co1Onne Dl riche en méthylpentanes (ligne 10~. I a température du lit d'adsorbant est voisine de 300 C duran~ toute la phase de désorption qui dur~ 6 minutes. L'effiuent de désorption soutir~ au bas de l'adsorbeur D renferme environ 29% en moles de nCs ~t ~l % en moles de nCs. Il est recycl~ par la ligne 11 vers l'éjecteur/mélangeur J.

A la fin de chaque période de 6 minutes, les adsorbeurs A et D sont permutés au moyen d'un jeu ds vannes, cie mani~re ~ fonctiorlner alternativement en phasa d'adsorption et de d~sorption.

L'effluent de l'adsorbeur A (li~na 9) totalement condens~ dans la rebouillaur E3 de la colonne de ~istiilation est dé~endu dans une vann~ d~
controle da pression et le mslange détendu est introduit cians la colonn~ d~
disliliation Dl. La colonne remplie d'un garnissa~e struc~urg présentant une efficacilé ci'environ 40 btages th~oriques fonc~ionna sous une presslon do 2 ùars avec un taux dc wflux de 4 par rapport au distillat n~t.

La ~apeur de la t~te de ta colonne est condensb~ avec l'eau d~
refroidissement et le oondensat est recueilli dans lo ballon de r~flux. De c~
ballon de reflux on soutire par la ligne 14, 76 kg/h d~ distillat qui constilu0 5 le produit final.

Le proc~d~ a ~t~ mis en oeuvre en continu pendant 34 jours dans les conditions décrites préc~dernment en fournissant un isom~rat dont l'lndicc d'(:~ctane Recherche (IOR) est rest~ compris entre 89.5 et 91.7.

, . .

:

:
. .
~:

,:

~ ~:
... .. .
~: : . . .. : .

: . : . . -- : . . :. . :
: - . - , .

~ .

: ~ . . . , ~ - . . , . : : .

Claims (10)

1. Procédé d'isomérisation des n-paraffines en isoparaffines dans une charge consistant essentiellement en une coupe C5/C6, caractérisé en ce qu'il comprend:

- une étape (1) d'isomérisation dans laquelle on envoie dans un réacteur d'isomérisation une coupe C5/C6 représentant la charge fraîche, mélangée avec au moins un recyclage d'un flux riche en paraffines normales et en méthyl-pentanes provenant de l'étape (3) de désorption, l'effluent de cette étape étant envoyé dans un séparateur dans lequel on sépare une phase vapeur, qui est recyclée à l'entrée du réacteur, et une phase liquide qui constitue l'isomérat brut ;
- une étape (2) d'adsorption dans laquelle on envoie dans un adsorbeur garni d'un tamis moléculaire capable de retenir les n-paraffines, en courant ascendant, un flux vapeur de l'effluent liquide de tapa d'isomérisation, après vaporisation, et l'on recueille un isomérat débarrassé des n-paraffines;
et - une étape (3) de désorption, alternant avec l'étape (2), et dans laquelle on abaisse la pression dans l'adsorbeur et on fait passer à travers le tamis moléculaire un flux gazeux riche en méthyl-pentanes prélevé dans l'étape de désisohexanisation (4), l'affluent de cette étape de désorption étant envoyé
vers l'étape d'isomérisation (1); et - une étape (4) de désisohexanisation dans laquelle on alimente une colonne de distillation au moyen de l'effluent provenant de l'étape (2) d'adsorption, et l'on obtient un résidu liquide et un flux vapeur riches en méthylpentanes et un distillat conduisant au produit final d'isomérisation; le flux vapeur riche en méthylpentanes étant envoyé comme désorbant vers l'étape (3) de désorption.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite coupe C5/C6 est un naphta léger.

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, dans l'étape (1) d'isomérisation, on fait passer la charge fraîche mélangée avec le recyclage des méthyl-pentanes et des paraffines normales en présence d'hydrogène sur un catalyseur consistant essentiellement en une zéolithe renfermant au moins un métal choisi parmi ceux du groupe VIII de la classification périodique des éléments ou une alumine chlorée imprégnée de platine, sous une pression de 10 à 40 bars et à une température de 14 à
300 °C

4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'étape (2) d'adsorption, menée à une température de 200 à 400 °C et à une pression de 10 à 40 bars, dure de 2 à 10 minutes.

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que dans l'étape (3) de désorption la pression est abaissée à une valeur inférieure à 5 bars et on fait passer le flux gazeux riche en méthyl-pentanes, prélevé à l'étape (4), porté à une température de 250 à 350 °C, en une proportion correspondant à 0,5 à 2 moles de vapeur par mole de n-paraffines à désorber, pendant 2 à 10 minutes

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé an ce que dans l'étape (4) de désisohexanisation on opère à une pression de 1 à 2 bars, entre une température de fond de 80 à 100 °C et une température de tête de 20 à 60 °C, de manière que le distillat contienne de 5 à 10% en moles de diméthylpentanes et que le résidu contienne de 5 à 10% en moles de diméthylbutanes.

7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le distillat de l'étape (4) de désisohexanisation est comprimé à une pression de 5 à 6 bars et sa condensation fournit la chaleur nécessaire au rebouillage du fond de la colonne de désisohexanisation.

8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que 10 résidu liquide de l'étape (4) de désisohecanisation est en partie recyclé vers l'étape d'isomérisation (l).

9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'effluent de l'étape (1) d'isomérisation est envoyé dans une colonne de stabilisation à une pression de 10 à 20 bars, où sont évacués en tête les produits les plus légers et l'acide chlorhydrique éventuel provenant du catalyseur d'isomérisation et en fond un affluent envoyé vers l'étape (2) d'adsorption.

10. Un isomérat à haut indice d'octane obtenu par un procédé selon l'une des revendications 1 à 9.