EP0849350B1 - Process for the transformation of gas-oils in order to produce dearomised and desulphurised high cetane carburants - Google Patents
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- C10G2400/00—Products obtained by processes covered by groups C10G9/00 - C10G69/14
- C10G2400/04—Diesel oil
Definitions
- the catalyst support can be selected from the group formed by alumina, silica, silica-aluminas, zeolites, titanium oxide, magnesia, zirconia, clays and mixtures of two or more of these compounds minerals.
- Alumina is very commonly used.
- the catalyst of these steps a), a1), a2) comprise, deposited on the support, at least one metal or a compound of metal, advantageously chosen from the group formed by molybdenum and tungsten and at least one metal or a metal compound advantageously selected in the group formed by nickel, cobalt and iron.
- this catalyst includes molybdenum or a molybdenum compound and at least one metal or compound of metal selected from the group consisting of nickel and cobalt.
- a catalyst containing Ni, Mo, P is preferably used, the proportions of these elements previously described, or better Ni, Mo, P, B.
- a particularly advantageous catalyst is that described in patent EP-297,949 whose teaching is included in this description.
- This catalyst comprises: a) a support comprising a porous mineral matrix, boron or a boron compound and phosphorus or a phosphorus compound, and b) at least one metal or group VIB metal compound of the periodic table of elements and at least one metal or group VIII metal compound of said classification, wherein the sum of the amounts of boron and phosphorus, expressed respectively by weight of boron trioxide (B 2 O 3 ) and phosphorus pentoxide (P 2 O 5 ) relative to the weight of the support is about 5 to 15%, preferably about 6 to 12% and preferably about 8 to 11.5%, the atomic ratio boron on phosphorus (B / P) is about 1.05: 1, 2: 1 and preferably about 1.1: 1 to 1.8: 1.
- at least 40% and preferably at least 50% of the total pore volume of the finished catalyst is contained in pores with an average diameter greater than 13 nanometers.
- the amount by weight of the metals contained in the finished catalyst expressed by weight of metal over the weight of the finished catalyst is usually, for the metal or the Group VIB metals of about 2 to 30% and preferably about 5 to 25%, and for the metal or Group VIII metals from about 0.1 to 15% and more particularly from about 0.1 to 5% and preferably from about 0.15 to 3% in the case of metals group VIII (Pt, Pd, Ru, Rh, Os, Ir) and about 0.5 to 15% and preferably from 1 to 10% in the case of non noble metals of group VIII (Fe, Co, Ni).
- Halogen is usually introduced onto the support from the acid halides corresponding and the noble metal, preferably platinum or palladium, from example of aqueous solutions of their salts or compounds such as for example the acid hexachloroplatinic in the case of platinum.
- the noble metal preferably platinum or palladium
- Another suitable catalyst is that described in US Pat. No. 4,225,461. he comprises a noble metal and a halogen and has been prepared in a particular way.
- the first step is carried out in a pilot hydrotreatment unit.
- This includes two reactors in series that can hold up to 20 l. fixed bed catalyst.
- the unit includes a hydrogen recycling compressor. Fluid flow is down in each of the reactors.
- the unit has an online column of steam stripping which allows to stripper the effluent of the reaction which is thus completely free of H2S and NH3 formed during the reaction.
- the effluent is stored for second-stage pilot tests.
- the second step is carried out in a smaller pilot unit with a reactor of 1 l. with upward flow of fluids.
- the unit does not have any recycling compressor.
- the effluent is stored for second-stage pilot tests.
Description
La présente invention concerne le domaine des carburants pour moteurs à combustion interne. Elle concerne plus particulièrement la fabrication d'un carburant pour moteur à allumage par compression. Dans ce domaine, l'invention concerne un procédé de transformation d'une coupe gazole pour produire un carburant à haut indice de cétane, désaromatisé et désulfuré.The present invention relates to the field of fuels for combustion engines internal. It relates more particularly to the manufacture of a motor fuel for compression ignition. In this field, the invention relates to a method of transforming a diesel fuel cut to produce a fuel with a high cetane number, deflavored and desulfurized.
Actuellement les coupes gazole qu'elles proviennent de la distillation directe d'un pétrole brut ou qu'elles soient issues du procédé de craquage catalytique contiennent encore des quantités non négligeables de composés aromatiques, de composé azotés et de composés soufrés. Dans le cadre législatif actuel de la majorité des pays industrialisés le carburant utilisable dans les moteurs doit contenir une quantité de soufre inférieure à environ 500 partie par million en poids (ppm). Dans certains pays, il n'y a pas pour l'instant de normes imposant une teneur maximale en aromatiques et en azote. On constate cependant que plusieurs pays ou états, à l'instar de la Suède et de la Californie, envisagent de limiter la teneur en aromatiques à une valeur inférieure à 20 % en volume, voire même inférieure à 10 % en volume et certains experts pensent même que cette teneur pourrait être limité à 5 % en volume. En Suède en particulier, certaines classes de carburant diesel doivent déjà répondre à des spécifications très sévères. C'est ainsi que dans ce pays le carburant diesel de classe Il ne doit pas contenir plus de 50 ppm de soufre et plus de 10 % en volume de composés aromatiques et celui de classe I plus de 10 ppm de soufre et de 5 % en volume de composés aromatiques. Actuellement en Suède le carburant diesel de classe III doit contenir moins de 500 ppm de soufre et moins de 25 % en volume de composés aromatiques. Des limites similaires sont également à respecter pour la vente de ce type de carburant en Californie.Currently the diesel cuts that come from the direct distillation of an oil crude or from the catalytic cracking process still contain significant amounts of aromatic compounds, nitrogen compounds and sulfur compounds. In the current legislative framework of the majority of the industrialized countries The fuel used in the engines must contain a quantity of sulfur less than about 500 parts per million by weight (ppm). In some countries, there is no need for the moment of standards imposing a maximum content of aromatics and nitrogen. We notes, however, that several countries or states, like Sweden and California, to limit the aromatics content to less than 20% in volume, or even less than 10% in volume and some experts even think that content could be limited to 5% by volume. In Sweden in particular, some diesel fuel classes must already meet very stringent specifications. For example, Class II diesel fuel in this country must not contain more than 50 ppm of sulfur and more than 10% by volume of aromatic compounds and that of Class I more than 10 ppm sulfur and 5% by volume of aromatic compounds. Currently in Sweden Class III diesel fuel must contain less than 500 ppm of sulfur and less than 25% by volume of aromatic compounds. Similar limits are also to be respected for the sale of this type of fuel in California.
Pendant ce temps, les motoristes de plusieurs pays font pression pour que les législations obligent les pétroliers à produire et à vendre un carburant dont l'indice de cétane a une valeur minimum. Actuellement, la législation française exige un indice de cétane minimum de 49, mais il est prévisible que dans un futur proche cet indice minimum soit d'au moins 50 (comme cela est déjà le cas pour le carburant de classe I en Suède) et même vraisemblablement d'au moins 55 et plus vraisemblablement compris entre 55 et 70.Meanwhile, engine manufacturers in several countries are pushing for legislations oblige tankers to produce and sell a fuel whose fuel cetane has a minimum value. Currently, French legislation requires an index of cetane minimum of 49, but it is foreseeable that in the near future this index minimum of at least 50 (as is already the case for Class I fuel in Sweden) and even likely at least 55 and more likely to be understood between 55 and 70.
De nombreux spécialistes envisagent sérieusement la possibilité d'avoir dans le futur une norme imposant une teneur en azote inférieure par exemple à environ 200 ppm et même certainement inférieure à 100 ppm. En effet une faible teneur en azote permet une meilleure stabilité des produits et sera généralement recherchée aussi bien par le vendeur du produit que par le fabriquant.Many specialists seriously consider the possibility of having in the future a standard imposing a lower nitrogen content for example at about 200 ppm and even certainly less than 100 ppm. Indeed a low nitrogen content allows better product stability and will generally be sought as well by the product seller only by the manufacturer.
Le brevet US 5,110,444 présente un procédé d'hydrotraitement de distillats moyens pour produire un produit à faible teneur en soufre et aromatiques. Le procédé met en oeuvre trois zones réactionnelles en série, deux pour la désulfuration et une pour l'hydrogénation, traversées par un unique flux d'hydrogène. La première zone comprend un lit fixe de catalyseur à base de métal non noble (cobalt, molybdène, nickel et tungstène), la deuxième et la troisième zones mettent en oeuvre un lit fixe de catalyseur à base de métal du groupe du platine. Cependant bien que le produit obtenu ait une bases teneur en soufre et en aromatiques, des sous-produits de type C2-C4 entravent l'efficacité du procédé en diminuant son rendement.US Patent 5,110,444 discloses a process for the hydrotreatment of middle distillates for produce a product with low sulfur and aromatic content. The process implements three reaction zones in series, two for desulfurization and one for hydrogenation, crossed by a single flow of hydrogen. The first zone includes a fixed bed of catalyst based on non-noble metal (cobalt, molybdenum, nickel and tungsten), the second and third zones use a fixed bed of catalyst to platinum group metal base. However, although the product obtained has a basis Sulfur content and aromatics, C2-C4 by-products hinder the efficiency of the process by decreasing its yield.
Il est donc nécessaire de mettre au point un procédé fiable et efficace permettant d'obtenir à partir de coupes gazole classiques de distillation directe ou provenant du craquage catalytique (coupe LCO) ou d'un autre procédé de conversion (coking, viscoréduction (visbreaking), hydroconversion de résidu etc.) un produit ayant des caractéristiques améliorées aussi bien en ce qui concerne l'indice de cétane que les teneurs en aromatiques, en soufre et en azote. Il est particulièrement important, et c'est là l'un des avantages du procédé de la présente invention, de produire le minimum de composés hydrocarbonés gazeux et de pouvoir avoir un effluent directement et intégralement valorisable en tant que coupe carburant de très haute qualité. Par ailleurs, le procédé de la présente invention permet une production sur une durée de temps importante sans qu'il y ait nécessité de régénérer les catalyseurs employés, qui ont l'avantage d'être très stables dans le temps.It is therefore necessary to develop a reliable and efficient process to obtain from conventional diesel fuel cuts of direct distillation or from the catalytic cracking (LCO cut) or other conversion process (coking, visbreaking (visbreaking), residue hydroconversion, etc.) a product having improved characteristics both with regard to the cetane number and the aromatics, sulfur and nitrogen contents. It's particularly important, and it's this is one of the advantages of the method of the present invention, to produce the minimum of gaseous hydrocarbon compounds and to be able to have an effluent directly and fully recoverable as a fuel cut of very high quality. Otherwise, the method of the present invention allows production over a period of time important without the need to regenerate the catalysts employed, which have the advantage of being very stable over time.
Dans sa formulation la plus large, la présente invention concerne donc un procédé de transformation d'une coupe gazole pour produire un carburant à haut indice de cétane, désaromatisé et désulfuré en au moins deux étapes successives. Elle concerne aussi le carburant obtenu par ledit procédé.In its broadest formulation, the present invention therefore relates to a method of transforming a diesel fuel cut to produce a fuel with a high cetane number, deflavored and desulphurized in at least two successive steps. It also concerns the fuel obtained by said process.
De façon plus précise, la présente invention concerne un procédé de transformation
d'une coupe gazole en un carburant à haut indice de cétane, désaromatisé et désulfuré
comprenant les étapes suivantes :
Avantageusement, selon le procédé, l'hydrogène est introduit au niveau de chacune des
première et deuxième étape, et est éventuellement recyclé au niveau des première et
deuxième étapes, indépendamment entre elles, ce qui signifie qu'il n'y a pas de gestion
commune des gaz issus desdites étapes.
De préférence, selon le procédé, l'effluent issu de la première étape est soumis à un
strippage à la vapeur d'eau de façon à séparer au moins en partie la phase gazeuse, qui
pourra être traité et éventuellement recyclé au moins en partie au niveau de ladite étape.
Au moins une partie du produit issu du strippage est soumis à la deuxième étape du
procédé selon l'invention.
L'effluent sortant de la dernière étape de préférence, est strippé à la vapeur, passe
avantageusement dans un coalesceur et est éventuellement séché.Advantageously, according to the process, hydrogen is introduced at each of the first and second stages, and is optionally recycled at the first and second stages, independently of each other, which means that there is no management. common gas from said steps.
Preferably, according to the method, the effluent from the first stage is stripped with steam so as to separate at least part of the gas phase, which can be treated and optionally recycled at least in part to level of said step. At least a portion of the product from the stripping is subjected to the second step of the process according to the invention.
The effluent leaving the last stage preferably is stripped with steam, advantageously passes into a coalescer and is optionally dried.
Dans une forme préférée de réalisation de l'invention, les conditions opératoires des étapes a) et b) sont choisies en fonctions des caractéristiques de la charge qui peut être une coupe gazole de distillation directe, une coupe gazole provenant du craquage catalytique ou une coupe gazole provenant du coking ou de la viscoréduction (visbreaking) de résidus ou un mélange de deux ou plus de ces coupes de manière à obtenir un produit contenant moins de 100 ppm de soufre et moins de 200 ppm, ou mieux de 50 ppm d'azote et les conditions de l'étape b) sont choisies de manière à obtenir un produit contenant moins de 10 % en volume de composés aromatiques. Ces conditions pourront être sévérisées de manière à obtenir après la deuxième étape un carburant contenant moins de 5 % en volume de composés aromatiques, moins de 50 ppm voire moins de 10 ppm de soufre, moins de 20 ppm, voire moins de 10 ppm d'azote et ayant un indice de cétane d'au moins 50 et même d'au moins 55 et le plus souvent compris entre 55 et 60.In a preferred embodiment of the invention, the operating conditions of the steps a) and b) are chosen according to the characteristics of the load which can be a straight-run diesel fuel cut, a diesel fuel cut from cracking Catalytic or diesel fuel from coking or visbreaking (visbreaking) residues or a mixture of two or more of these cuts so as to obtain a product containing less than 100 ppm of sulfur and less than 200 ppm, or better 50 ppm of nitrogen and the conditions of step b) are chosen so as to obtain a product containing less than 10% by volume of aromatic compounds. These conditions may be tightened so as to obtain after the second stage a fuel containing less than 5% by volume of aromatic compounds, less than 50 ppm less than 10 ppm of sulfur, less than 20 ppm, or even less than 10 ppm of nitrogen and cetane number of at least 50 and even at least 55 and most often between 55 and 60.
Pour obtenir de tels résultats les conditions de l'étape a) comprennent une température d'environ 300 °C à environ 450 C, une pression totale d'environ 2 MPa à environ 20 MPa et une vitesse spatiale horaire globale de charge liquide d'environ 0,1 à environ 10 et de préférence 0,1 à 4 et celle de l'étape b) une température d'environ 200 °C à environ 400 °C, une pression totale d'environ 2 MPa à environ 20 MPa et une vitesse spatiale horaire globale de charge liquide d'environ 0,5 à environ 10.To obtain such results, the conditions of step a) comprise a temperature from about 300 ° C to about 450 ° C, a total pressure of about 2 MPa to about 20 MPa and an overall hourly space velocity of liquid charge of about 0.1 to about 10 and of preferably 0.1 to 4 and that of step b) a temperature of about 200 ° C to about 400 ° C, a total pressure of about 2 MPa to about 20 MPa and an hourly space velocity overall liquid charge of about 0.5 to about 10.
Lorsque l'on souhaite rester dans une gamme de pression relativement basse tout en souhaitant obtenir d'excellents résultats il est possible d'effectuer une première étape a1) dans des conditions permettant de réduire la teneur en soufre du produit à une valeur d'environ 500 à 800 ppm puis d'envoyer ce produit dans une étape a2) subséquente dans laquelle les conditions seront choisies pour ramener la teneur en soufre à une valeur inférieure à environ 100 ppm, de préférence inférieure à environ 50 ppm et le produit issu de cette étape a2) est alors envoyé à l'étape b). Dans cette forme de réalisation les conditions de l'étape a2) sont identiques voire de préférence plus douces que lorsque, pour une charge donnée on opère en une seule étape a), puisque le produit envoyé dans cette étape a2) a déjà une teneur fortement réduite en soufre. Dans cette forme de réalisation le catalyseur de l'étape a1) peut être un catalyseur classique de l'art antérieur tel que par exemple celui décrit dans le texte des demandes de brevet au nom de la demanderesse FR-A-2197966 et FR-A-2538813 et celui de l'étape a2) est celui décrit ci-devant pour l'étape a). On ne sortirait pas du cadre de la présente invention en utilisant dans les étapes a1) et a2) le même catalyseur.When you want to stay in a relatively low pressure range while wishing to obtain excellent results it is possible to perform a first step a1) under conditions that reduce the sulfur content of the product to a value from 500 to 800 ppm and then send this product to a subsequent step a2) in which conditions will be chosen to reduce the sulfur content to a less than about 100 ppm, preferably less than about 50 ppm and the product from this step a2) is then sent to step b). In this form of realization the conditions of step a2) are identical or preferably preferably softer when, for a given load, one operates in a single step a), since the product sent in this step a2) already has a greatly reduced sulfur content. In this embodiment of the catalyst of step a1) may be a conventional catalyst of the art prior art such as for example that described in the text of patent applications in the name of of the applicant FR-A-2197966 and FR-A-2538813 and that of step a2) is that described above for step a). It would not be outside the scope of the present invention in using in steps a1) and a2) the same catalyst.
Dans ces étapes a), a1), a2) le support du catalyseur peut être choisi dans le groupe formé par l'alumine, la silice, les silices-alumines, les zéolites, l'oxyde de titane, la magnésie, la zircone, les argiles et les mélanges d'au moins deux de ces composés minéraux. On utilise très couramment de l'alumine. In these steps a), a1), a2) the catalyst support can be selected from the group formed by alumina, silica, silica-aluminas, zeolites, titanium oxide, magnesia, zirconia, clays and mixtures of two or more of these compounds minerals. Alumina is very commonly used.
Dans une forme préférée de réalisation de l'invention le catalyseur de ces étapes a), a1), a2) comprendra, déposés sur le support, au moins un métal ou un composé de métal, avantageusement choisi dans le groupe formé par le molybdène et le tungstène et au moins un métal ou un composé de métal avantageusement choisi dans le groupe formé par le nickel, le cobalt et le fer. Le plus souvent ce catalyseur comprend du molybdène ou un composé de molybdène et au moins un métal ou un composé de métal choisi dans le groupe formé par le nickel et le cobalt.In a preferred embodiment of the invention the catalyst of these steps a), a1), a2) comprise, deposited on the support, at least one metal or a compound of metal, advantageously chosen from the group formed by molybdenum and tungsten and at least one metal or a metal compound advantageously selected in the group formed by nickel, cobalt and iron. Most often this catalyst includes molybdenum or a molybdenum compound and at least one metal or compound of metal selected from the group consisting of nickel and cobalt.
Dans une forme particulière et préférée de l'invention le catalyseur de ces étapes a), a1), a2) comprendra du bore ou au moins un composé de bore de préférence en une quantité exprimée en poids de trioxyde de bore par rapport au poids du support inférieure ou égale à 10 %, et de préférence déposé sur le support.In a particular and preferred form of the invention, the catalyst of these steps a), a1), a2) will comprise boron or at least one boron compound, preferably one quantity expressed by weight of boron trioxide relative to the weight of the support less than or equal to 10%, and preferably deposited on the support.
La quantité de métal ou du composé de métal du groupe VIB (Mo préféré) exprimée en poids de métal par rapport au poids du catalyseur fini sera de préférence d'environ 2 à 30% et le plus souvent d'environ 5 à 25 % et celle du métal ou du composé de métal du groupe VIII (Ni ou Co préférés) sera de préférence d'environ 0,5 à 15% et le plus souvent d'environ 1 à 10 %.The amount of metal or metal compound of Group VIB (preferred MB) expressed in weight of metal relative to the weight of the finished catalyst will preferably be about 2 to 30% and most often about 5 to 25% and that of the metal or the compound of Group VIII metal (preferred Ni or Co) will preferably be from about 0.5 to 15% and more often about 1 to 10%.
On utilise de préférence un catalyseur contenant Ni, Mo, P, les proportions de ces éléments ayant été précédemment décrites, ou mieux Ni, Mo, P, B.A catalyst containing Ni, Mo, P is preferably used, the proportions of these elements previously described, or better Ni, Mo, P, B.
Un catalyseur particulièrement avantageux est celui décrit dans le brevet EP-297.949 dont l'enseignement est inclus dans cette description.A particularly advantageous catalyst is that described in patent EP-297,949 whose teaching is included in this description.
Ce catalyseur comprend : a) un support comprenant une matrice minérale poreuse, du bore ou un composé de bore et du phosphore ou un composé de phosphore, et b) au moins un métal ou composé de métal du groupe VIB de la classification périodique des éléments et au moins un métal ou composé de métal du groupe VIII de ladite classification, dans lequel la somme des quantités de bore et du phosphore, exprimées respectivement en poids de trioxyde de bore (B2O3) et de pentoxyde de phosphore (P2O5) par rapport au poids du support est d'environ 5 à 15 %, de préférence environ 6 à 12 % et avantageusement d'environ 8 à 11,5 %, le rapport atomique bore sur phosphore (B/P) est d'environ 1,05:1, à 2:1 et de préférence d'environ 1,1:1 à 1,8:1. Avantageusement au moins 40 % et de préférence au moins 50 % du volume poreux total du catalyseur fini est contenu dans des pores de diamètre moyen supérieur à 13 nanomètres.This catalyst comprises: a) a support comprising a porous mineral matrix, boron or a boron compound and phosphorus or a phosphorus compound, and b) at least one metal or group VIB metal compound of the periodic table of elements and at least one metal or group VIII metal compound of said classification, wherein the sum of the amounts of boron and phosphorus, expressed respectively by weight of boron trioxide (B 2 O 3 ) and phosphorus pentoxide (P 2 O 5 ) relative to the weight of the support is about 5 to 15%, preferably about 6 to 12% and preferably about 8 to 11.5%, the atomic ratio boron on phosphorus (B / P) is about 1.05: 1, 2: 1 and preferably about 1.1: 1 to 1.8: 1. Advantageously at least 40% and preferably at least 50% of the total pore volume of the finished catalyst is contained in pores with an average diameter greater than 13 nanometers.
Le catalyseur a préférentiellement un volume poreux total compris entre 0,38 et 0,51 cm3xg-1.The catalyst preferably has a total pore volume of between 0.38 and 0.51 cm 3 × g -1 .
La quantité de métal ou métaux de groupe VIB contenue dans le catalyseur est habituellement telle que le rapport atomique phosphore sur métal ou métaux du groupe VIB (P/VIB) soit d'environ 0,5:1 à 1,5:1 et de préférence environ 0,7:1 à 0,9:1.The amount of metal or Group VIB metals contained in the catalyst is usually such as the atomic ratio phosphorus on metal or metals the Group VIB (P / VIB) is from about 0.5: 1 to 1.5: 1 and preferably about 0.7: 1 to 0.9: 1.
Les quantités respectives de métal ou métaux du groupe VIB et de métal ou métaux du groupe VIII contenues dans le catalyseur sont habituellement telles que le rapport atomique métal ou métaux du groupe VIII sur métal ou métaux du groupe VIB (VIII/VIB) soit d'environ 0,3:1 à 0,7:1 et de préférence d'environ 0,3:1 à environ 0,45:1.The respective quantities of metal or Group VIB metals and metal or metals Group VIII contained in the catalyst are usually such that the ratio atomic metal or Group VIII metals on metal or Group VIB metals (VIII / VIB) is from about 0.3: 1 to 0.7: 1 and preferably from about 0.3: 1 to about 0.45: 1.
La quantité pondérale des métaux contenus dans le catalyseur fini exprimée en poids de métal par rapport au poids du catalyseur fini est habituellement, pour le métal ou les métaux du groupe VIB d'environ 2 à 30 % et de préférence d'environ 5 à 25 %, et pour le métal ou métaux du groupe VIII d'environ 0,1 à 15 % et plus particulièrement d'environ 0,1 à 5 % et de préférence d'environ 0,15 à 3 % dans le cas des métaux nobles du groupe VIII (Pt, Pd, Ru, Rh, Os, Ir) et d'environ 0,5 à 15 % et de préférence d'environ 1 à 10 % dans le cas des métaux non nobles du groupe VIII (Fe, Co, Ni).The amount by weight of the metals contained in the finished catalyst expressed by weight of metal over the weight of the finished catalyst is usually, for the metal or the Group VIB metals of about 2 to 30% and preferably about 5 to 25%, and for the metal or Group VIII metals from about 0.1 to 15% and more particularly from about 0.1 to 5% and preferably from about 0.15 to 3% in the case of metals group VIII (Pt, Pd, Ru, Rh, Os, Ir) and about 0.5 to 15% and preferably from 1 to 10% in the case of non noble metals of group VIII (Fe, Co, Ni).
Dans l'étape b) le support minéral peut être choisi dans le groupe formé par l'alumine, la silice, les silices-alumines, les zéolites, l'oxyde de titane, la magnésie, l'oxyde de bore, la zircone, les argiles et les mélanges d'au moins deux de ces composés minéraux. Ce support comprendra au moins un halogène choisi dans le groupe formé par le chlore, le fluor, l'iode et le brome et de préférence le chlore et le fluor. Dans une forme avantageuse de réalisation, ce support comprendra du chlore et du fluor. La quantité d'halogène sera le plus souvent d'environ 0,5 à environ 15 % en poids par rapport au poids du support. Le support le plus souvent utilisé est l'alumine. L'halogène est habituellement introduit sur le support à partir des halogénures d'acide correspondant et le métal noble, de préférence, le platine ou le palladium, à partir par exemple de solutions aqueuses de leur sels ou composés tel que par exemple l'acide hexachloroplatinique dans le cas du platine. In step b) the mineral support can be chosen from the group formed by alumina, silica, silica-aluminas, zeolites, titanium oxide, magnesia, boron, zirconia, clays and mixtures of two or more of these compounds minerals. This support will comprise at least one halogen selected in the group formed by chlorine, fluorine, iodine and bromine and preferably chlorine and fluorine. In an advantageous embodiment, this support will comprise chlorine and fluorine. The amount of halogen will most often be from about 0.5 to about 15% by weight. weight relative to the weight of the support. The most commonly used support is alumina. Halogen is usually introduced onto the support from the acid halides corresponding and the noble metal, preferably platinum or palladium, from example of aqueous solutions of their salts or compounds such as for example the acid hexachloroplatinic in the case of platinum.
La quantité de métal noble (Pt ou Pd préférés) de ce catalyseur de l'étape b) sera de préférence d'environ 0,01 à 10 %, souvent d'environ 0,01 à 5% et le plus souvent d'environ 0,03 à 3 % exprimée en poids de métal par rapport au poids du catalyseur fini.The amount of noble metal (preferred Pt or Pd) of this catalyst of step b) will be preferably about 0.01 to 10%, often about 0.01 to 5% and most often from about 0.03 to 3% expressed by weight of metal relative to the weight of the catalyst finished.
Un catalyseur particulièrement avantageux est décrit dans le brevet FR-2.240.905 dont l'enseignement est inclus. Il comprend un métal noble, de l'alumine, un halogène, et il a été préparé par mélange du support alumineux avec un composé du métal noble et un réducteur de formule AlXyR3-y où y est égal à 1,3/2 ou 2, X est un halogène et R un radical monovalent d'hydrocarbure.A particularly advantageous catalyst is described in patent FR-2,240,905, the teaching of which is included. It comprises a noble metal, alumina, a halogen, and it has been prepared by mixing the aluminous support with a noble metal compound and a reducing agent of the formula AlX y R 3-y where y is equal to 1.3 / 2 or 2, X is halogen and R is a monovalent hydrocarbon radical.
Un autre catalyseur qui convient bien est celui décrit dans le brevet US-4,225,461. Il comprend un métal noble et un halogène et a été préparé de façon particulière.Another suitable catalyst is that described in US Pat. No. 4,225,461. he comprises a noble metal and a halogen and has been prepared in a particular way.
Les exemples qui suivent illustrent l'invention sans en limiter la portée.The examples which follow illustrate the invention without limiting its scope.
On dispose d'une coupe gazole de distillation directe. Ses caractéristiques sont reportées
sur le tableau N° 1. Sa teneur en soufre est de 1,44 %.
On traite cette coupe gazole selon un schéma en 2 étapes :
- une première étape sur un catalyseur contenant sous forme d'oxyde environ 3 % de nickel, 16,5 % de molybdène et 6 % de P2O5sur alumine. Cette première étape vise à la désulfuration et à la déazotation profonde de la coupe gazole
- une deuxième étape sur un catalyseur contenant environ 0,6 % de platine sur alumine. Cette deuxième étape vise essentiellement à la désaromatisation profonde de l'effluent de la première étape, mais permet également de diminuer encore la teneur en soufre.
This diesel fuel cut is treated according to a 2-step scheme:
- a first step on a catalyst containing as oxide about 3% of nickel, 16.5% of molybdenum and 6% of P 2 O 5 on alumina. This first step is aimed at the desulfurization and deep denitrogenation of the diesel fuel
- a second step on a catalyst containing about 0.6% platinum on alumina. This second step is essentially aimed at the deep dearomatization of the effluent of the first stage, but also makes it possible to further reduce the sulfur content.
On effectue la première étape dans une unité pilote d'hydrotraitement. Celle-ci comporte deux réacteurs en série pouvant contenir jusqu'à 20 l. de catalyseur en lit fixe. L'unité comporte un compresseur de recyclage de l'hydrogène. L'écoulement des fluides est descendant dans chacun des réacteurs. L'unité dispose d'une colonne en ligne de strippage à la vapeur qui permet de stripper l'effluent de la réaction qui se trouve ainsi complètement débarrassé de l'H2S et du NH3 formé au cours de la réaction.The first step is carried out in a pilot hydrotreatment unit. This includes two reactors in series that can hold up to 20 l. fixed bed catalyst. The unit includes a hydrogen recycling compressor. Fluid flow is down in each of the reactors. The unit has an online column of steam stripping which allows to stripper the effluent of the reaction which is thus completely free of H2S and NH3 formed during the reaction.
On charge dans cette unité pilote 5 l, du même catalyseur dans chacun des réacteurs. This pilot unit is charged with 5 l of the same catalyst in each of the reactors.
On effectue dans cette unité une désulfuration et une déazotation profonde de la dite coupe gazole en lui appliquant les conditions opératoires suivantes :
- VVH=1,5 h-1
- pression totale=50 bar (10 bar = 1 MPa)
- Recyclage H2 = 400 Normaux litre H2/litre de charge (NI/l)
- Température=340 °C
- VVH = 1.5 h-1
- total pressure = 50 bar (10 bar = 1 MPa)
- Recycling H2 = 400 Normals liter H2 / liter of charge (NI / l)
- Temperature = 340 ° C
On obtient ainsi un produit profondément désulfuré (teneur en soufre inférieure à 50 ppm)
et très profondément déazoté (teneur en azote inférieure à 6 ppm).
Ses caractéristiques sont reportées sur le tableau N° 1. Le bilan matière est reporté dans
le tableau 2.This produces a deeply desulfurized product (sulfur content less than 50 ppm) and very deeply denitrogenated (nitrogen content of less than 6 ppm).
Its characteristics are shown in Table 1. The material balance is shown in Table 2.
On conserve l'effluent pour des essais pilote de seconde étape.The effluent is stored for second-stage pilot tests.
On effectue la deuxième étape dans une unité pilote de plus petite taille comportant un réacteur de 1 l. avec écoulement ascendant des fluides. L'unité ne comporte pas de compresseur de recyclage.The second step is carried out in a smaller pilot unit with a reactor of 1 l. with upward flow of fluids. The unit does not have any recycling compressor.
On charge dans cette unité 1 l. du catalyseur en lit fixe.This unit is charged with 1 l. fixed bed catalyst.
Les conditions opératoires sont les suivantes :
- VVH=6 h-1
- Pression totale=50 bar
- Débit H2 = 400 NI. H2 /l. de charge
- Température =300 °C
- VVH = 6 h -1
- Total pressure = 50 bar
- Flow H2 = 400 NI. H2 / l. charge
- Temperature = 300 ° C
On obtient ainsi un produit très profondément désaromatisé (teneur en aromatiques inférieure à 5 %) et ayant un indice de cétane moteur très fort (65).This produces a very deeply dearomatized product (aromatic content less than 5%) and having a very strong cetane number (65).
Ses caractéristiques détaillées sont reportées sur le tableau N° 1.Its detailed characteristics are shown in Table 1.
Le bilan matière est reporté dans le tableau 2. On ne détecte pas de formation de gaz au
cours de l'opération. L'intégralité de l'effluent peut donc être valorisé en tant que coupe
carburant de très haute qualité.
On dispose d'une coupe gazole de craquage catalytique (LCO). Ses caractéristiques sont
reportées sur le tableau N° 3. Sa teneur en soufre est de 1,56 %.
On traite cette coupe gazole selon un schéma en 2 étapes :
- une première étape sur un catalyseur contenant sous forme d'oxyde environ 3 % de nickel, 16,5 % de molybdène et 6 % de P2O5 sur alumine . Cette première étape vis à la désulfuration et à la déazotation profonde de la coupe gazole
- une deuxième étape sur un catalyseur contenant environ 0,6 % de platine sur alumine. Cette deuxième étape vise essentiellement à la désaromatisation profonde de l'effluent de la première étape, mais permet également de diminuer encore la teneur en soufre et en azote.
This diesel fuel cut is treated according to a 2-step scheme:
- a first step on a catalyst containing as oxide about 3% of nickel, 16.5% of molybdenum and 6% of P 2 O 5 on alumina. This first step is aimed at the desulfurization and deep denitration of the diesel cut
- a second step on a catalyst containing about 0.6% platinum on alumina. This second step is essentially aimed at the deep dearomatization of the effluent of the first stage, but also makes it possible to further reduce the sulfur and nitrogen content.
On effectue la première étape dans une unité pilote d'hydrotraitement. Celle-ci comporte deux réacteurs en série pouvant contenir jusqu'à 20 l. de catalyseur. L'unité comporte un compresseur de recyclage de l'hydrogène. L'écoulement des fluides est descendant dans chacun des réacteurs. L'unité dispose d'une colonne en ligne de strippage à la vapeur qui permet de stripper l'effluent de la réaction qui se trouve ainsi complètement débarrassé de l'H2S et du NH3 formé au cours de la réaction.The first step is carried out in a pilot hydrotreatment unit. This includes two reactors in series that can hold up to 20 l. of catalyst. The unit has a hydrogen recycling compressor. Fluid flow is descending in each of the reactors. The unit has an inline steam stripping column which allows to stripper the effluent of the reaction which is thus completely freed from H2S and NH3 formed during the reaction.
On charge dans cette unité pilote 5 l. du même catalyseur dans chacun des réacteurs.This pilot unit is charged with 5 l. the same catalyst in each of the reactors.
On effectue dans cette unité une désulfuration et une déazotation profonde de la dite coupe gazole en lui appliquant les conditions opératoires suivantes :
- VVH=1 h-1
- pression totale=80 bar (10 bar = 1 MPa)
- Recyclage H2 = 400 NI H2/l de charge
- Température=375 °C
- VVH = 1 h -1
- total pressure = 80 bar (10 bar = 1 MPa)
- H2 recycling = 400 NI H2 / l charge
- Temperature = 375 ° C
On obtient ainsi un produit profondément désulfuré (teneur en soufre inférieure à 50 ppm)
et très profondément déazoté (teneur en azote inférieure à 6 ppm).
Ses caractéristiques sont reportées sur le tableau N° 3. Le bilan matière est reporté dans
le tableau 4.This produces a deeply desulfurized product (sulfur content less than 50 ppm) and very deeply denitrogenated (nitrogen content of less than 6 ppm).
Its characteristics are shown in Table 3. The material balance is shown in Table 4.
On conserve l'effluent pour des essais pilote de seconde étape.The effluent is stored for second-stage pilot tests.
On effectue la deuxième étape dans une unité pilote de plus petite taille comportant un réacteur de 1 l. avec écoulement ascendant des fluides. L'unité ne comporte pas de compresseur de recyclage.The second step is carried out in a smaller pilot unit with a reactor of 1 l. with upward flow of fluids. The unit does not have any recycling compressor.
On charge dans cette unité 1 l. du catalyseur.This unit is charged with 1 l. catalyst.
Les conditions opératoires sont les suivantes :
- VVH=4 h-1
- Pression totale=50 bar
- Débit H2 = 400 l. H2 / l. de charge
- Température =300°C
- VVH = 4 h -1
- Total pressure = 50 bar
- Flow H2 = 400 l. H2 / l. charge
- Temperature = 300 ° C
On obtient ainsi un produit très profondément désaromatisé (teneur en aromatiques inférieure à 5 %) et ayant un indice de cétane moteur de 54.This produces a very deeply dearomatized product (aromatic content less than 5%) and having a cetane number of 54.
Ses caractéristiques détaillées sont reportées sur le tableau N° 3. Its detailed characteristics are shown in Table 3.
Le bilan matière est reporté dans le tableau 4. On ne détecte pas de formation de gaz au
cours de l'opération. L'intégralité de l'effluent peut donc être valorisé en tant que coupe
carburant de très haute qualité.
On traite la même charge que celle mentionnée dans l'exemple 2, dans les mêmes
conditions de VVH, pression totale, recyclage H2 et température dans chacune des
étapes, la seule différence étant que dans la 1ère étape on utilise un catalyseur
contenant, sous forme d'oxyde, environ 3 % de nickel, 15 % de molybdène, 6 % de
P2 O5 et 3,5 % de B2O3 sur alumine et dans la 2ème étape un catalyseur contenant
environ 0,6 % de platine, 1 % de chlore et 1 % de fluor sur alumine. Le bilan matière de
chacune de ces étapes est le même que celui donné dans l'exemple 2, tableau 4.
L'analyse de l'effluent de 1ère étape et de 2ème est reportée dans le tableau ci-après.
Cet exemple montre bien l'effet de l'utilisation d'un catalyseur contenant du bore dans la 1ère étape et il montre également l'influence de l'utilisation d'un catalyseur contenant à la fois du chlore et du fluor en 2ème étape.This example shows the effect of the use of a catalyst containing boron in the 1st step and it also shows the influence of using a catalyst containing at the chlorine and fluorine in 2nd stage.
Claims (12)
- A process for transforming a gas oil cut into a dearomatised and desulphurised fuel with a high cetane number, characterized in that it comprises the following steps with introduction of hydrogen and optional recycling of hydrogen to each of the first and second steps independently of each other:a) at least one first step for deep denitrogenation and desulphurisation in which the gas oil cut and hydrogen are passed over a catalyst comprising a mineral support, at least one metal or metal compound from group VIB of the periodic table in a quantity, expressed as the weight of metal with respect to the weight of finished catalyst, of about 0.5% to 40%, at least one metal or metal compound from group VIII of the periodic table in a quantity, expressed as the weight of metal with respect to the weight of finished catalyst, of about 0.1% to 30%, and phosphorous or at least one phosphorous compound in a quantity, expressed as the weight of phosphorous pentoxide with respect to the weight of the support, of about 0.001 % to 20%; andb) at least one subsequent second step for dearomatisation in which at least a portion of the product from steam stripping the effluent from the first step, which has been at least partially desulphurised and denitrogenated is passed with hydrogen over a catalyst comprising, on a mineral support, at least one noble metal or noble metal compound from group VIII in a quantity, expressed as the weight of metal with respect to the weight of finished catalyst, of about 0.01% to 20%, and the support for the catalyst comprising at least one halogen.
- A process according to claim 1, in which the operating conditions of step a) are selected so as to obtain a product containing less than 100 ppm of sulphur and less than 200 ppm of nitrogen and the conditions of step b) are selected so as to obtain a product containing less than 10% by volume of aromatic compounds.
- A process according to claim 1 or claim 2, in which the operating conditions of step a) include a temperature of about 300°C to about 450°C, a total pressure of about 2 MPa to about 20 MPa and an overall hourly space velocity of the liquid feed of about 0.1 to about 10 h-1, and those in step b) include a temperature of about 200°C to about 400°C, a total pressure of about 2 MPa to about 20 MPa and an overall hourly space velocity of about 0.5 to about 10 h-1.
- A process according to any one of claims 1 to 3, in which the catalyst in step a) comprises at least one metal or metal compound selected from the group formed by molybdenum and tungsten and at least one metal or metal compound selected from the group formed by nickel, cobalt and iron.
- A process according to any one of claims 1 to 4, in which the catalyst in step a) comprises molybdenum or a molybdenum compound in a quantity, expressed as the weight of metal with respect to the weight of finished catalyst, of about 2% to 30% and a metal or metal compound selected from the group formed by nickel and cobalt in a quantity, expressed as the weight of metal with respect to the weight of finished catalyst, of about 0.5% to 15%.
- A process according to any one of claims 1 to 5, in which the GVIII metal is nickel and the GVIB metal is molybdenum.
- A process according to any one of claims 1 to 6, in which the catalyst of step a) further comprises boron or at least one boron compound in a quantity of 10% or less, expressed as the weight of boron trioxide with respect to the weight of the support.
- A process according to any one of claims 1 to 7, in which the support for the catalysts used in step a) and in step b) is selected independently of each other from the group formed by alumina, silica, silica-aluminas, zeolites, titanium oxide, magnesia, boron oxide, zirconia, clays and mixtures of at least two of these mineral compounds.
- A process according to any one of claims 1 to 8, in which the support for the catalyst of step b) comprises about 0.5% to about 15% by weight of halogen, with respect to the weight of the support.
- A process according to claim 8 or claim 9, in which the support for the catalyst of step b) comprises at least one halogen selected from the group formed by chlorine and fluorine.
- A process according to any one of claims 9 to 10, in which the support for the catalyst of step b) comprises chlorine and fluorine.
- A process according to any one of claims 1 to 11, in which the catalyst of step b) comprises at least one metal or metal compound selected from the group formed by palladium and platinum in a quantity, expressed as the weight of metal with respect to the weight of finished catalyst, of about 0.01% to 10%.
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