EP0938530B1 - Procede pour l'amelioration du point d'ecoulement de charges paraffiniques avec un catalyseur a base de zeolithe nu-86 - Google Patents

Procede pour l'amelioration du point d'ecoulement de charges paraffiniques avec un catalyseur a base de zeolithe nu-86 Download PDF

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EP0938530B1
EP0938530B1 EP97947123A EP97947123A EP0938530B1 EP 0938530 B1 EP0938530 B1 EP 0938530B1 EP 97947123 A EP97947123 A EP 97947123A EP 97947123 A EP97947123 A EP 97947123A EP 0938530 B1 EP0938530 B1 EP 0938530B1
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EP
European Patent Office
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zeolite
process according
feed
catalyst
pour point
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EP97947123A
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German (de)
English (en)
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EP0938530A1 (fr
Inventor
Eric Benazzi
Nathalie George-Marchal
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Original Assignee
IFP Energies Nouvelles IFPEN
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Publication date
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G45/00—Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds
    • C10G45/58—Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds to change the structural skeleton of some of the hydrocarbon content without cracking the other hydrocarbons present, e.g. lowering pour point; Selective hydrocracking of normal paraffins
    • C10G45/60—Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds to change the structural skeleton of some of the hydrocarbon content without cracking the other hydrocarbons present, e.g. lowering pour point; Selective hydrocracking of normal paraffins characterised by the catalyst used
    • C10G45/64—Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds to change the structural skeleton of some of the hydrocarbon content without cracking the other hydrocarbons present, e.g. lowering pour point; Selective hydrocracking of normal paraffins characterised by the catalyst used containing crystalline alumino-silicates, e.g. molecular sieves

Definitions

  • the present invention relates to a method for improving the pour point of fillers containing paraffins, linear and / or sparingly branched, long (more than 10 carbon atoms), in particular to convert, with good efficiency, loads with high pour points in at least one section having a reduced pour point.
  • This cut can be a middle distillate and / or an oil base, which then has a high viscosity index.
  • This operation can be carried out by extraction with solvents such as propane or methyl ethyl ketone, we then speak of propane or methyl dewaxing ethyl ketone (MEK).
  • solvents such as propane or methyl ethyl ketone
  • MEK methyl dewaxing ethyl ketone
  • Another means is a selective cracking of the most linear paraffinic chains. long which leads to the formation of lower molecular weight compounds including part of it can be removed by distillation.
  • zeolites are among the most no longer used.
  • the idea that prevails in their use is that there are structures zeolites whose pore openings are such that they allow entry into their microporosity of long linear paraffins or very little branched but in exclude branched paraffins, naphthenes and aromatics. This phenomenon thus leads to a selective cracking of linear or very poorly branched paraffins.
  • Zeolite catalysts with intermediate pore sizes such as that ZSM-5, ZSM-11, ZSM-12, ZSM22, ZSM-23, ZSM-35 and ZSM-38 have been described for their use in these processes.
  • the Applicant has focused its research efforts on the development of a process improved pour point reduction thanks to the use of catalyst based on NU-86 zeolite. This process, applied to heavy cuts, makes it possible to produce times middle distillates with reduced pour point and a residue including bases oils with low pour point and high viscosity index.
  • the subject of the invention is a method for improving the pour point of a paraffinic charge comprising paraffins of more than 10 carbon atoms, in which the charge to be treated is brought into contact with a catalyst based on NU-86 zeolite and comprising at least one hydro-dehydrogenating element, at a temperature between 170 and 500 ° C, a pressure between 1 and 250 bar and an hourly volume speed between 0.05 and 100 h -1 , in the presence of hydrogen at a rate of 50 to 2000 I / I of charge.
  • the product obtained is fractionated so as to obtain at least one cut including at least one middle distillate with reduced pour point and a residue including the oil bases with reduced pour point and index of high viscosity.
  • the NU-86 zeolite, in hydrogen form, designated by H-NU-86 and obtained by calcination and / or ion exchange of the crude synthetic NU-86 zeolite, used in the process according to the invention as well as its mode of synthesis are described in patent EP-0463768 A2.
  • This NU-86 zeolite is characterized by an X-ray diffraction table which is as follows: X-ray diffraction table for zeolite H-NU-86 dhki ( ⁇ ) I / Io 11.80 ⁇ 0.15 m ⁇ 11.10 ⁇ 0.15 f to m ⁇ 10.60 ⁇ 0.15 f to m ⁇ 8.60 ⁇ 0.15 f 4.24 ⁇ 0.10 f to m 4.16 ⁇ 0.10 f to m ⁇ 4.10 ⁇ 0.10 f to m ⁇ 3.93 ⁇ 0.08 TF 3.85 ⁇ 0.08 F to TF 3.73 ⁇ 0.08 m 3.54 ⁇ 0.06 f 3.10 ⁇ 0.06 f 2.07 ⁇ 0.04 f
  • pore opening with 10, 11 or 12 tetrahedral atoms is understood to mean pores consisting of 10, 11 or 12 sides.
  • zeolites NU-86 comprising silicon and at least one element T chosen from the group formed by Al, Fe, Ga, B, and preferably aluminum.
  • the NU-86 zeolite used has been dealuminated or more in general, at least part of the element T has been removed, and it then has a Si / T global atomic advantageously greater than approximately 20.
  • Element extraction T of the zeolitic framework (or network) is preferably carried out, by at least a heat treatment, possibly carried out in the presence of water vapor, followed at least one acid attack or by a direct acid attack, by at least a solution of a mineral or organic acid.
  • the overall atomic Si / T ratio of said zeolite is greater than about 16 and preferably about 20, preferably greater than about 22 and even more preferably between about 22 and about 300, or about 250.
  • the "dealuminated" NU-86 zeolite is at least in part, preferably substantially totally, in acid form, that is to say in hydrogen form (H +).
  • the report atomic Na / T is generally less than 0.7% and preferably less than 0.6% and even more preferably less than 0.4%.
  • this process makes it possible to convert a charge having a high pour point into a product having a lower pour point.
  • It can be a medium distillate type cup with reduced pour point (diesel fuels by example) and / or an oil base with reduced pour point and high viscosity index.
  • the load is composed, among other things, of linear and / or slightly branched paratfines containing at least 10 carbon atoms, preferably from 15 to 50 carbon atoms carbon and advantageously from 15 to 40 carbon atoms.
  • An advantage of the catalyst comprising the NU-86 molecular sieve is that it does not conduct not too much formation of light products.
  • the catalyst comprises at least one hydro-dehydrogenating function, for example a group VIII metal or a combination of at least one metal or composed of group VIII and at least one metal or compound of group VI, and the reaction is carried out under the conditions described below.
  • hydro-dehydrogenating function for example a group VIII metal or a combination of at least one metal or composed of group VIII and at least one metal or compound of group VI, and the reaction is carried out under the conditions described below.
  • NU-86 zeolite according to the invention allows, in particular, the production of products with low pour point and also products with high viscosity index, with good yields.
  • the NU-86 zeolite has an Si / T atomic ratio (preferred Al) of between 8 and 1000 and in particular between 8.5 and 16 for the zeolites obtained by synthesis, and a Si / T atomic ratio of more than 16 and advantageously more than 20 for the zeolites in which at least part of the element T has been removed.
  • Si / T atomic ratio preferred Al
  • the first method known as direct acid attack comprises a first calcination step under dry air flow, at a temperature generally between about 450 and 550 ° C, which aims to remove the organic structuring agent present in the microporosity zeolite, followed by a step of treatment with an aqueous solution of a mineral acid such as HNO 3 or HCl or organic such as CH 3 CO 2 H. This last step can be repeated as many times as necessary to get the desired dealumination level. Between these two steps, it is possible to carry out one or more ionic exchanges with at least one NH 4 NO 3 solution , so as to eliminate at least in part, preferably practically completely, the alkaline cation, in particular sodium. Likewise, at the end of the dealumination treatment by direct acid attack, it is possible to carry out one or more ionic exchanges with at least one NH 4 NO 3 solution , so as to eliminate the residual alkaline cations and in particular sodium.
  • the most critical parameters are the temperature treatment with the aqueous acid solution; the latter's concentration, his nature, the ratio between the quantity of acid solution and the mass of zeolite treated, the duration of treatment and the number of treatments performed.
  • the second method called thermal treatment (in particular with steam or "steaming") + acid attack comprises, firstly, calcination under dry air flow, at a temperature generally between approximately 450 and 550 ° C, which aims to eliminate the organic structuring agent occluded in the microporosity of the zeolite. Then the solid thus obtained is subjected to one or more ionic exchanges by at least one NH 4 NO 3 solution , so as to eliminate at least in part, preferably practically completely, the alkaline cation, in particular the sodium, present in the cationic position. in the zeolite.
  • the zeolite thus obtained is subjected to at least one structural dealumination cycle, comprising at least one heat treatment carried out, optionally and preferably in the presence of water vapor, at a temperature generally between 550 and 900 ° C., and optionally followed by at least one acid attack with an aqueous solution of a mineral or organic acid.
  • the calcination conditions in the presence of water vapor temperature, water vapor pressure and duration of treatment
  • the post-calcination acid attack conditions are adjusted so as to obtain the desired dealumination level.
  • the dealumination cycle of the frame comprising at least one heat treatment step, optionally carried out and preferably in the presence of water vapor, and at least one attack step in the middle NU-86 zeolite acid, can be repeated as many times as necessary to obtain the dealuminated NU-86 zeolite having the desired characteristics.
  • the heat treatment possibly carried out and preferably in presence of water vapor, several successive acid attacks, with solutions in acid of different concentrations, can be operated.
  • a variant of this second calcination method may consist in carrying out the heat treatment of the NU-86 zeolite containing the organic structuring agent, at a temperature generally between 550 and 850 ° C., optionally and preferably in the presence of water vapor. In this case the stages of calcination of the organic structuring agent and dealumination of the framework are carried out simultaneously. Then, the zeolite is optionally treated with at least one aqueous solution of a mineral acid (for example HNO3 or HCl) or organic (CH 3 CO 2 H for example).
  • a mineral acid for example HNO3 or HCl
  • organic CH 3 CO 2 H for example
  • the solid thus obtained can optionally be subjected to at least one ion exchange with at least one NH 4 NO 3 solution , so as to eliminate practically any alkaline cation, in particular sodium, present in the cationic position in the zeolite.
  • the sieve (zeolite NU-86) generally contains at least one hydro-dehydrogenating element, for example at least one group VIII metal, preferably a noble metal and advantageously chosen from the group formed by Pt or Pd, which is introduced into the molecular sieve, for example by dry impregnation, by ion exchange or any other method known to those skilled in the art.
  • group VIII metal preferably a noble metal and advantageously chosen from the group formed by Pt or Pd, which is introduced into the molecular sieve, for example by dry impregnation, by ion exchange or any other method known to those skilled in the art.
  • the content of metal thus introduced is generally less than 5%, preferably less than 3% and generally of the order of 0.5% to 1% by weight.
  • the molecular sieve according to the invention is previously shaped.
  • the molecular sieve can be subjected to the deposition of at least one group VIII metal preferably chosen from the group formed by platinum and palladium, and shaped by any technique known to those skilled in the art. It can in particular be mixed with a matrix, generally amorphous, for example to a wet alumina gel powder. The the mixture is then shaped, for example by extrusion through a die.
  • the molecular sieve content of the mixture thus obtained is generally understood between 0.5 and 99.9% and advantageously between 5 and 90% by weight per ratio to the mixture (molecular sieve + matrix).
  • molecular sieve will be used to designate the support. + matrix.
  • the shaping can be carried out with matrices other than alumina, such as for example magnesia, amorphous silica-aluminas, natural clays (kaolin, bentonite, sepiolite, attapulgite), silica, titanium oxide, boron oxide, zirconia, aluminum phosphates, titanium phosphates, zirconium phosphates, coal and their mixtures.
  • matrices other than alumina such as for example magnesia, amorphous silica-aluminas, natural clays (kaolin, bentonite, sepiolite, attapulgite), silica, titanium oxide, boron oxide, zirconia, aluminum phosphates, titanium phosphates, zirconium phosphates, coal and their mixtures.
  • Other techniques than extrusion such as pastillage or coating, can be used.
  • the group VIII hydrogenating metal preferably Pt and / or Pd
  • the group VIII hydrogenating metal can also be deposited on the support by any process known to those skilled in the art and allowing the deposition of the metal on the molecular sieve.
  • platinum or palladium usually uses a platinum tetramine complex or a tetramine complex palladium: these will then be deposited almost entirely on the sieve molecular.
  • This cation exchange technique can also be used for deposit the metal directly on the molecular sieve powder, before mixing possible with a matrix.
  • group VIII metal or metals
  • calcination in air or oxygen usually between 300 and 600 ° C for 0.5 to 10 hours, preferably between 350 ° C and 550 ° C for 1 to 4 hours.
  • We can then carry out a reduction under hydrogen generally at a temperature between 300 and 600 ° C for 1 to 10 hours, preferably one will operate between 350 ° and 550 ° C for 2 to 5 hours.
  • a competing agent for example hydrochloric acid.
  • the catalyst is as before subjected to calcination and then reduced under hydrogen as indicated above.
  • the hydro-dehydrogenating element can also be a combination of at least one metal or compound of group VI (for example molybdenum or tungsten) and at least minus a Group VIII metal or compound (eg nickel or cobalt).
  • the total concentration of metals of groups VI and VIII, expressed as metal oxides relative to the support, is generally between 5 and 40% by weight, preferably between 7 and 30% by weight.
  • the weight ratio (expressed in oxides group VIII metals over group VI metals is preferably between 0.05 and 0.8; preferably between 0.13 and 0.5.
  • the previous preparation methods can be used to deposit these metals.
  • This type of catalyst can advantageously contain phosphorus, the content of which, expressed as phosphorus oxide P 2 O 5 relative to the support, will generally be less than 15% by weight, preferably less than 10% by weight.
  • the charges which can be treated according to the method of the invention are advantageously fractions having relatively pour points tops whose value you wish to decrease.
  • the method according to the invention can be used to treat various loads ranging from relatively light fractions such as kerosene and jet fuel up to fillers with higher boiling points such as middle distillates, vacuum residues, gas oils.
  • the load to be treated is in most cases a C 10 + cut with an initial boiling point greater than about 175 ° C, preferably a cut with an initial boiling point of at least 280 ° C.
  • heavy fillers are used, that is to say constituted for at least 80% by volume of compounds with boiling points of at least 350 ° C., preferably between 350-580 °. C, and advantageously at least 380 ° C.
  • the process according to the invention is particularly suitable for treating paraffinic distillates such as middle distillates which include gas oils, kerosene, jet fuels, for treating residues under vacuum and all other fractions whose pour point and viscosity must be adapted to fit within the specifications, and for example middle distillates from FCC (LCO and HCO) and hydrocracking residues.
  • paraffinic distillates such as middle distillates which include gas oils, kerosene, jet fuels
  • the fillers which can be treated according to the process of the invention may contain paraffins, olefins, naphthenes, aromatics and also heterocycles and with a significant proportion of high-weight n-paraffins molecular and very poorly branched paraffins also of high molecular weight.
  • Typical fillers which can be advantageously treated according to the invention generally have a pour point above 0 ° C.
  • the resulting products of the treatment according to the process have pour points below 0 ° C and preferably below about -10 ° C.
  • These fillers have n-paraffin contents, more than 10 atoms of carbon, of high molecular weight and in paraffins, with more than 10 carbon atoms, very few branched also of high molecular weight, higher than 30% and up to about 90%, or in some cases even more than 90% by weight.
  • the process is particularly advantageous when this proportion is at least 60% by weight.
  • the process can also be applied to other compounds containing an n-alkane chain as defined above, for example n-alkylcycloalkane compounds, or containing at least one aromatic group.
  • the rate of hydrogen used and expressed in liters of hydrogen per liter of charge is between 50 and about 2000 liters of hydrogen per liter of charge and preferably between 100 and 1500 liters of hydrogen per liter of charge.
  • the feed to be treated preferably has a lower content of nitrogen compounds at about 200 ppm by weight and preferably less than 100 ppm by weight.
  • Content sulfur is less than 1000 ppm by weight, preferably less than 500 ppm and even more preferably less than 200 ppm by weight.
  • the metal content of the charge, such as Ni or V, is extremely reduced, i.e. less than 50 ppm weight, preferably less than 10 ppm weight and even more so preferred less than 2 ppm by weight.
  • the product obtained, after treatment of the heavy load with the zeolite catalyst NU-86, is divided into at least one section including at least one medium to distillate reduced pour point, and a residue including point oil bases reduced flow and high viscosity index.
  • the middle distillate can be a kerosene (generally considered cut where points boiling 150 - less than 250 ° C), a diesel fuel (heavier cut than Kerosene, generally considered to be at least 250 ° C and less than 400 ° C, or less than 380 ° C).
  • the oil is then in the residue 380 + or 400+. cutting points can be more or less variable depending on the operator's constraints.
  • the raw material used is a NU-86 zeolite, which is prepared according to the example. 2 of patent EP 0 463 768 A2 and has an overall atomic Si / Al ratio equal to 10.2 and an Na / Al atomic ratio equal to 0.25.
  • This NU-86 zeolite first undergoes a so-called dry calcination at 550 ° C. under a flow of dry air for 9 hours. Then the solid obtained is subjected to four ionic exchanges in a solution of NH 4 NO 3 10N, at approximately 100 ° C. for 4 hours for each exchange.
  • the rate of crystallinity is therefore expressed as a percentage in relation to a reference, it matters to choose well, because the relative intensity of the lines varies according to the nature, the proportion and position of the different atoms in the structural unit, and in particular of the cations and of the structuring.
  • the reference chosen is the calcined form under dry air exchanged 3 times successively with an ammonium nitrate solution NU-86 zeolite.
  • the crystallites of the NU-86 zeolite are in the form of crystals whose size vary from 0.4 ⁇ m to 2 ⁇ m.
  • the NH4-NU-86/1 zeolite is kneaded with SB3 type alumina supplied by the company Condisputeda.
  • the kneaded dough is then extruded through a 1.2 mm diameter die.
  • the extrudates are then calcined at 500 ° C for 2 hours in air then impregnated to dryness with a solution of platinum chloride tetramine [Pt (NH 3 ) 4 ] Cl 2 , and finally calcined in air at 550 ° C.
  • the platinum content of the final catalyst C1 thus obtained is 0.7% by weight and the zeolite content expressed relative to the total mass of the catalyst is 20% by weight.
  • Example 2 Evaluation of the catalyst C1 on a hydrocracking residue
  • Catalyst C1 was evaluated to treat a hydrocracking residue from a distillate under vacuum.
  • Catalyst C1 the preparation of which is described in Example 1, is used to prepare a base oil from the charge described above.
  • the catalyst is reduced beforehand under hydrogen at 450 ° C. before the catalytic test in situ in the reactor. This reduction is carried out in stages. It consists of a plateau at 150 ° C for 2 hours, then a temperature rise up to 450 ° C at the speed of 1 ° C / min, then a plateau of 2 hours at 450 ° C.
  • the hydrogen flow rate is 1000 liters of H 2 per liter of catalyst.
  • the reaction takes place at 265 ° C, under a total pressure of 12 MPa, an hourly volume speed 2 h -1 and a hydrogen flow rate of 1000 liters of H 2 per liter of charge.
  • the fractionation of the effluent allows a base oil to be collected as a residue and a middle distillate cut with boiling point 150-400 ° C (400 ° C being excluded) and light products.
  • the net conversion to compounds 400 - (having a boiling point below 400 ° C.) is 25% by weight and the yield of base oil is 75% by weight.
  • the diesel pour point is -33 ° C.
  • This example shows all the advantage of using a catalyst according to the invention, which lowers the pour point of the initial charge, in this case a residue hydrocracking, while retaining a high viscosity index (VI).
  • the zeolite of Example 1 is used.
  • the zeolite is kneaded with alumina of the SB3 type supplied by the company Condisputeda.
  • the kneaded dough is then extruded through a 1.2 mm diameter die.
  • the extrudates are then calcined at 500 ° C for 2 hours in air then impregnated to dryness with a solution of platinum chloride tetramine [Pt (NH 3 ) 4 ] Cl 2 , and finally calcined in air at 550 ° C.
  • the platinum content of the final catalyst thus obtained is 0.7% by weight and the zeolite content expressed relative to the total mass of the catalyst is 30% by weight.
  • the catalyst was evaluated on a hydrocracking residue from a vacuum distillate to prepare a base oil.
  • the catalyst is reduced beforehand under hydrogen at 450 ° C. before the catalytic test in situ in the reactor. This reduction is carried out in stages. It consists of a plateau at 150 ° C for 2 hours, then a temperature rise up to 450 ° C at the speed of 1 ° C / min, then a plateau of 2 hours at 450 ° C.
  • the hydrogen flow rate is 1000 liters of H 2 per liter of catalyst.
  • the reaction takes place at 300 ° C, under a total pressure of 12 MPa, an hourly volume speed 1.8 h -1 and a hydrogen flow rate of 1000 liters of H 2 per liter of charge. Under these operating conditions, the net conversion to compounds 400 - is 27% by weight and the yield of base oil is 73% by weight.
  • Viscosity index VI 134 Pour point (° C) -16 Oil yield (% by weight) 73
  • This example shows all the advantage of using a catalyst according to the invention, which lowers the pour point of the initial charge, in this case a residue hydrocracking, while retaining a high viscosity index (VI).

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Description

La présente invention concerne un procédé pour améliorer le point d'écoulement de charges contenant des paraffines, linéaires et/ou peu ramifiées, longues (plus de 10 atomes de carbone), en particulier pour convertir, avec un bon rendement, des charges possédant des points d'écoulement élevés en au moins une coupe présentant un point d'écoulement réduit. Cette coupe peut être un distillat moyen et/ou une base huile, qui présente alors un indice de viscosité élevé.
Art antérieur
Les lubrifiants de haute qualité sont d'une importance primordiale pour le bon fonctionnement des machines modernes, des automobiles, et des camions. Cependant, la quantité de paraffines issues directement du pétrole, non traitées, et possédant les propriétés adéquates pour constituer des bons lubrifiants est très faible par rapport à la demande croissante dans ce secteur.
Le traitement des fractions pétrolières lourdes à fortes teneurs en paraffines linéaires ou peu ramifiées-est nécessaire afin d'obtenir des huiles de base de bonne qualité et ce avec les meilleurs rendements possibles, par une opération qui vise à éliminer les paraffines linéaires ou très peu branchées, des charges qui seront ensuite utilisées en tant que huiles de base ou en tant que kérosène ou carburéacteur (jet fuel).
En effet, les paraffines de haut poids moléculaire qui sont linéaires ou très faiblement branchées et qui sont présentes dans les huiles ou dans le kérosène ou carburéacteur conduisent à des points d'écoulement hauts et donc à des phénomènes de figeage pour des utilisations à basse température. Afin de diminuer les valeurs des points d'écoulement, ces paraffines linéaires pas ou très peu branchées doivent être entièrement ou partiellement éliminées.
Cette opération peut s'effectuer par extraction par des solvants tels que le propane ou la méthyl-éthyl cétone, on parle alors de déparaffinage au propane ou à la méthyl éthyl-cétone (MEK). Cependant, ces techniques sont coûteuses, longues et pas toujours aisées à mettre en oeuvre.
Un autre moyen est un craquage sélectif des chaínes paraffiniques linéaires les plus longues qui conduit à la formation de composés de poids moléculaire plus faible dont une partie peut être éliminée par distillation.
Compte tenu de leur sélectivité de forme les zéolithes sont parmi les catalyseurs les plus utilisés. L'idée qui prévaut à leur utilisation est qu'il existe des structures zéolithiques dont les ouvertures de pores sont telles qu'elles permettent l'entrée dans leur microporosité des paraffines linéaires longues ou très peu branchées mais en excluent les paraffines ramifiées, les napthènes et les aromatiques. Ce phénomène conduit ainsi à un craquage sélectif des paraffines linéaires ou très peu branchées.
Des catalyseurs à base de zéolithes ayant des tailles de pores intermédiaires telles que les ZSM-5, ZSM-11, ZSM-12, ZSM22, ZSM-23, ZSM-35 et ZSM-38 ont été décrits pour leur utilisation dans ces procédés.
Les procédés utilisant certaines de ces zéolithes permettent d'obtenir des huiles par craquage de charges contenant des quantités de paraffines linéaires ou très peu branchées inférieures à 50 % poids. Cependant, pour des charges contenant des quantités supérieures de ces composés il est apparu que leur craquage par lesdites zéolites conduit à la formation de quantités importantes de produits légers de poids moléculaires faibles, tels que du butane, propane, éthane et méthane, ce qui réduit considérablement le rendement en produits recherchés. D'autres zéolithes (SZM-22 par ex.) favorisent une isomérisation de ces composés et sont plus dédiées à la production d'huiles avec de forts rendements.
La demanderesse a porté ses efforts de recherche sur la mise au point d'un procédé amélioré de réduction du point d'écoulement grâce à l'emploi de catalyseur à base de zéolithe NU-86. Ce procédé, appliqué à des coupes lourdes, permet de produire à la fois des distillats moyens à point d'écoulement réduit et un résidu incluant les bases huiles à bas point d'écoulement réduit et indice de viscosité élevé.
Objet de l'invention
L'invention a pour objet un procédé pour l'amélioration du point d'écoulement d'une charge paraffinique comportant des paraffines de plus de 10 atomes de carbone, dans lequel la charge à traiter est mise au contact d'un catalyseur à base de zéolithe NU-86 et comprenant au moins un élément hydro-déshydrogénant, à une température comprise entre 170 et 500°C, une pression entre 1 et 250 bar et une vitesse volumique horaire entre 0,05 et 100 h-1, en présence d'hydrogène à raison de 50 à 2000 I/I de charge. Dans le cas de traitement de charge lourde, le produit obtenu est fractionné de façon à obtenir au moins une coupe incluant au moins un distillat moyen à point d'écoulement réduit et un résidu incluant les bases huile à point d'écoulement réduit et indice de viscosité élevé.
La zéolithe NU-86, sous forme hydrogène, désignée par H-NU-86 et obtenue par calcination et/ou échanges ioniques de la zéolithe NU-86 brute de synthèse, employée dans le procédé selon l'invention ainsi que son mode de synthèse sont décrits dans le brevet EP-0463768 A2. Cette zéolithe NU-86 est caractérisée par un tableau de diffraction des rayons X qui est le suivant :
Tableau de diffraction des rayons X de la zéolithe H-NU-86
dhki (Å) I/Io
11,80 ± 0,15 m }
11,10 ± 0,15 f à m }
10,60 ± 0,15 f à m }
8,60 ± 0,15 f
4,24 ± 0,10 f à m
4,16 ± 0,10 f à m }
4,10 ± 0,10 f à m }
3,93 ± 0,08 TF
3,85 ± 0,08 F à TF
3,73 ± 0,08 m
3,54 ± 0,06 f
3,10 ± 0,06 f
2,07 ± 0,04 f
I/Io représente les intensités relatives des pics graduées selon l'échelle suivante :
   - f = faible (I/Io compris entre 0 et 20),
   m = moyen (I/Io compris entre 20 et 40),
   F = Fort (I/Io compris entre 40 et 60),
   TF = Très Fort (I/Io compris entre 60 et 100).
Le type structural de cette zéolithe n'a pas encore été officiellement attribué par la commission de synthèse de l'IZA (International Zeolite Association). Cependant, suite aux travaux publiés au 9ieme Congrès International sur les Zéolithes par J.L. Casci, P.A. Box et M.D. Shannon ("Proceedings of the 9th International Zeolite Conference, Montreal 1992, Eds R. Von Ballmoos et al., 1993 by Butterworth) il apparaít que :
  • la zéolithe NU-86 possède un système microporeux tridimensionnel;
  • ce système microporeux tridimensionnel est constitué de canaux droits dont l'ouverture de pore est délimitée par 11 atomes T (atomes tétraédriques : Si, Al, Ga, Fe..), de canaux droits délimités alternativement par des ouvertures à 10 et 12 atomes T et des canaux sinusoïdaux aussi délimités de façon alternative par des ouvertures à 10 et 12 atomes T.
On entend par le terme ouverture de pores à 10, 11 ou 12 atomes tétraédriques (T) des pores constitués de 10, 11 ou 12 côtés.
On comprendra également dans ce texte par « zéolite NU-86 » les zéolithes NU-86 comprenant du silicium et au moins un élément T choisi dans le groupe formé par Al, Fe, Ga, B, et de préférence l'aluminium.
De préférence, la zéolithe NU-86 utilisée a été désaluminée ou de façon plus générale, une partie au moins de l'élément T a été enlevée, et elle possède alors un Si/T atomique global avantageusement supérieur à environ 20. L'extraction d'élément T de la charpente (ou réseau) zéolithique est effectuée de préférence, par au moins un traitement thermique, réalisé éventuellement en présence de vapeur d'eau, suivi d'au moins une attaque acide ou bien par une attaque acide directe, par au moins une solution d'un acide minéral ou organique.
De préférence, le rapport Si/T atomique global de ladite zéolithe est supérieur à environ 16 et avantageusement à environ 20, de-préférence supérieur à environ 22 et de manière encore plus préférée compris entre environ 22 et environ 300, ou environ 250.
La zéolithe NU-86 "désaluminée" est au moins en partie, de préférence pratiquement totalement, sous forme acide, c'est-à-dire sous forme hydrogène (H+). Le rapport atomique Na/T est généralement inférieur à 0,7 % et de préférence inférieur à 0,6 % et de manière encore plus préférée inférieur à 0, 4 %.
Avantageusement ce procédé permet de convertir une charge possédant un haut point d'écoulement en un produit possédant un point d'écoulement plus bas. Ce peut être une coupe de type distillat moyen à point d'écoulement réduit (gazoles par exemple) et/ou une base huile à point d'écoulement réduit et indice de viscosité élevé.
La charge est composée, entre autres, de paratfines linéaires et/ou peu ramifiées comportant au moins 10 atomes de carbone, de préférence de 15 à 50 atomes de carbone et avantageusement de 15 à 40 atomes de carbone.
Un avantage du catalyseur comportant le tamis moléculaire NU-86 est qu'il ne conduit pas à la formation trop importante de produits légers.
D'autre part le catalyseur comporte au moins une fonction hydro-déshydrogénante, par exemple un métal du groupe VIII ou une combinaison d'au moins un métal ou composé du groupe VIII et d'au moins un métal ou composé du groupe VI, et la réaction est réalisée dans les conditions décrites ci-après.
L'utilisation de zéolithe NU-86 selon l'invention dans les conditions décrites ci-dessus permet, notamment, la production de produits à faible point d'écoulement et également de produits à haut indice de viscosité, avec de bons rendements.
Description détaillée de l'invention
La zéolithe NU-86 présente un rapport atomique Si/T (Al préféré) compris entre 8 et 1000 et en particulier entre 8,5 et 16 pour les zéolithes obtenues par synthèse, et un rapport atomique Si/T de plus de 16 et avantageusement de plus de 20 pour les zéolithes dans laquelle une partie au moins d'élément T a été ôtée.
Pour préparer la zéolithe NU-86 désaluminée selon l'invention, dans le cas préféré où T est Al, deux méthodes de désalumination peuvent être employées, à partir de la zéolithe NU-86 brute de synthèse comprenant du structurant organique. Elles sont décrites ci-après. Mais toute autre méthode connue de l'homme du métier entre aussi dans le cadre de l'invention, ainsi que toute méthode applicable lorsque T est différent de Al.
La première méthode dite de l'attaque acide directe comprend une première étape de calcination sous flux d'air sec, à une température généralement comprise entre environ 450 et 550°C, qui a pour but d'éliminer le structurant organique présent dans la microporosité de la zéolithe, suivie d'une étape de traitement par une solution aqueuse d'un acide minéral tel que HNO3 ou HCI ou organique tel que CH3CO2H. Cette dernière étape peut être répétée autant de fois qu'il est nécessaire afin d'obtenir le niveau de désalumination voulue. Entre ces deux étapes il est possible de réaliser un ou plusieurs échanges ioniques par au moins une solution NH4NO3, de manière à éliminer au moins en partie, de préférence pratiquement totalement, le cation alcalin, en particulier le sodium. De même, à la fin du traitement de désalumination par attaque acide directe, il est possible de réaliser un ou plusieurs échanges ioniques par au moins une solution NH4NO3, de manière à éliminer les cations alcalins résiduels et en particulier le sodium.
Pour atteindre le rapport Si/Al désiré, il est nécessaire de bien choisir les conditions opératoires ; de ce point de vue les paramètres les plus critiques sont la température du traitement par la solution aqueuse d'acide; la concentration de ce dernier, sa nature, le rapport entre la quantité de solution acide et la masse de zéolithe traitée, la durée du traitement et le nombre de traitement réalisés.
La deuxième méthode dite de traitement thermique (en particulier à la vapeur d'eau ou "steaming") + attaque acide, comprend, dans un premier temps, la calcination sous flux d'air sec, à une température généralement comprise entre environ 450 et 550°C, qui a pour but d'éliminer le structurant organique occlus dans la microporosité de la zéolithe. Puis le solide ainsi obtenu est soumis à un ou plusieurs échanges ioniques par au moins une solution NH4NO3, de manière à éliminer au moins en partie, de préférence pratiquement totalement, le cation alcalin, en particulier le sodium, présent en position cationique dans la zéolithe. La zéolithe ainsi obtenue est soumise à au moins un cycle de désalumination de charpente, comportant au moins un traitement thermique réalisé, éventuellement et de préférence en présence de vapeur d'eau, à une température généralement comprise entre 550 et 900°C, et éventuellement suivie d'au moins une attaque acide par une solution aqueuse d'un acide minéral ou organique. Les conditions de calcination en présence de vapeur d'eau (température, pression de vapeur d'eau et durée du traitement) ainsi que les conditions d'attaque acide post-calcination (durée de l'attaque, concentration de l'acide, nature de l'acide utilisé et le rapport entre le volume d'acide et la masse de zéolithe), sont adaptées de manière à obtenir le niveau de désalumination souhaité. Dans le même but on peut aussi jouer sur le nombre de cycles traitement thermique-attaque acide qui sont effectués.
Dans le cas préféré où T est Al, le cycle de désalumination de la charpente, comportant au moins une étape de traitement thermique, réalisé éventuellement et de préférence en présence de vapeur d'eau, et au moins une étape d'attaque en milieu acide de la zéolithe NU-86, peut être répété autant de fois qu'il est nécessaire pour obtenir la zéolithe NU-86 désaluminée possédant les caractéristiques désirées. De même, suite au traitement thermique, réalisé éventuellement et de préférence en présence de vapeur d'eau, plusieurs attaques acides successives, avec des solutions en acide de concentrations différentes, peuvent être opérées.
Une variante de cette deuxième méthode de calcination peut consister à réaliser le traitement thermique de la zéolithe NU-86 contenant le structurant organique, à une température généralement comprise entre 550 et 850°C, éventuellement et de préférence en présence de vapeur d'eau. Dans ce cas les étapes de calcination du structurant organique et de désalumination de la charpente sont réalisées simultanément. Puis, la zéolithe est éventuellement traitée par au moins une solution aqueuse d'un acide minéral (par exemple de HNO3 ou de HCl) ou organique(CH3CO2H par exemple). Enfin, le solide ainsi obtenu peut être éventuellement soumis à au moins un échange ionique par au moins une solution NH4NO3, de manière à éliminer pratiquement tout cation alcalin, en particulier le sodium, présent en position cationique dans la zéolithe.
Le tamis (zéolithe NU-86) contient généralement au moins un élément hydro-déshydrogénant, par exemple au moins un métal du groupe VIII, de préférence un métal noble et avantageusement choisi dans le groupe formé par le Pt ou le Pd, qui est introduit dans le tamis moléculaire par exemple par imprégnation à sec, par échange ionique ou toute autre méthode connue de l'homme du métier.
La teneur en métal ainsi introduit, exprimée en % poids par rapport à la masse de tamis moléculaire engagée, est généralement inférieure à 5 %, de préférence inférieure à 3 % et généralement de l'ordre de 0,5 % à 1 % poids.
Dans le cas du traitement d'une charge réelle le tamis moléculaire selon l'invention est préalablement mis en forme. Selon une première variante, le tamis moléculaire peut être soumis au dépôt d'au moins un métal du groupe VIII de préférence choisi dans le groupe formé par le platine et le palladium, et mis en forme par toute technique connue de l'homme du métier. Il peut en particulier être mélangé à une matrice, généralement amorphe, par exemple à une poudre humide de gel d'alumine. Le mélange est ensuite mis en forme, par exemple par extrusion au travers d'une filière. La teneur en tamis moléculaire du mélange ainsi obtenu est généralement comprise entre 0,5 et 99,9 % et avantageusement comprise entre 5 et 90 % en poids par rapport au mélange (tamis moléculaire + matrice).
Dans la suite du texte on désignera par le terme support le mélange tamis moléculaire + matrice.
La mise en forme peut être réalisée avec d'autres matrices que l'alumine, telles que par exemple la magnésie, les silice-alumines amorphes, les argiles naturelles (kaolin, bentonite, sepiolite, attapulgite), la silice, l'oxyde de titane, l'oxyde de bore, la zircone, les phosphates d'aluminium, les phosphates de titane, les phosphates de zirconium, le charbon et leurs mélanges. D'autres techniques que l'extrusion, telles que le pastillage ou la dragéification, peuvent être utilisées.
Le métal hydrogénant du groupe VIII, de préférence Pt et/ou Pd, peut également être déposé sur le support par tout procédé connu de l'homme de l'art et permettant le dépôt du métal sur le tamis moléculaire. On peut utiliser la technique d'échange cationique avec compétition où le compétiteur est de préférence le nitrate d'ammonium, le rapport de compétition étant au moins égal à environ 20 et avantageusement d'environ 30 à 200. Dans le cas du platine ou du palladium, on utilise habituellement un complexe tétramine du platine ou un complexe tétramine du palladium : ces derniers se déposeront alors pratiquement en totalité sur le tamis moléculaire. Cette technique d'échange cationique peut également être utilisée -pour déposer directement le métal sur la poudre de tamis moléculaire, avant son mélange éventuel avec une matrice.
Le dépôt du métal (ou des métaux) du groupe VIII est suivi en général d'une calcination sous air ou oxygène, usuellement entre 300 et 600°C durant 0,5 à 10 heures, de préférence entre 350°C et 550°C durant 1 à 4 heures. On peut procéder ensuite à une réduction sous hydrogène, généralement à une température comprise entre 300 et 600°C pendant 1 à 10 heures, de préférence on opérera entre 350° et 550°C pendant 2 à 5 heures.
On peut également déposer le platine et/ou le palladium non plus directement sur le tamis moléculaire, mais sur la matrice (le liant aluminique), avant ou après l'étape de mise en forme, en mettant en oeuvre un échange anionique avec de l'acide hexachloroplatinique, de l'acide hexachloropalladique et/ou du chlorure de palladium en présence d'un agent compétiteur, par exemple l'acide chlorhydrique. En général après le dépôt de platine et/ou de palladium, le catalyseur est comme précédemment soumis à une calcination puis réduit sous hydrogène comme indiqué ci-dessus.
L'élément hydro-déshydrogénant peut également être une combinaison d'au moins un métal ou composé du groupe VI (par exemple le molybdène ou le tungstène) et d'au moins un métal ou composé du groupe VIII (par exemple le nickel ou le cobalt). La concentration totale en métaux des groupes VI et VIII, exprimée en oxydes de métaux par rapport au support, est généralement comprise entre 5 et 40 % poids, de préférence entre 7 et 30 % poids. Le rapport pondéral (exprimé en oxydes métalliques) métaux du groupe VIII sur métaux du groupe VI est de préférence compris entre 0,05 et 0,8; de préférence entre 0,13 et 0,5.
Les méthodes de préparation précédentes sont utilisables pour déposer ces métaux.
Ce type de catalyseur peut avantageusement contenir du phosphore, dont la teneur, exprimée en oxyde de phosphore P2O5 par rapport au support, sera généralement inférieure à 15 % poids, de préférence inférieure à 10 % poids.
Les charges qui peuvent être traitées selon le procédé de l'invention sont avantageusement des fractions possédant des points d'écoulement relativement hauts dont on désire diminuer la valeur.
Le procédé selon l'invention peut être utilisé pour traiter des charges variées allant de fractions relativement légères telles que les kérosènes et carburéacteurs jusqu'à des charges possédant des points d'ébullition plus élevés telles que les distillats moyens, les résidus sous vide, les gazoles.
La charge à traiter est dans la majeure partie des cas une coupe C10 + de point d'ébullition initial supérieur à environ 175 °C, de préférence une coupe à point d'ébullition initial d'au moins 280°C. Pour la production d'huiles, on emploie des charges lourdes, c'est-à-dire constituées pour au moins 80 % en volume de composés à points d'ébullition d'au moins 350°C, de préférence entre 350-580°C, et avantageusement à au moins 380°C. Le procédé selon l'invention est particulièrement adapté pour traiter des distillats paraffiniques tels que les distillats moyens qui englobent les gazoles, les kérosènes, les carburéacteurs, pour traiter les résidus sous vide et toutes autres fractions dont le point d'écoulement et la viscosité doivent être adaptés pour rentrer dans le cadre des spécifications, et par exemple les distillats moyens issus du FCC (LCO et HCO) et les résidus d'hydrocraquage.
Les charges qui peuvent être traitées selon le procédé de l'invention peuvent contenir des paraffines, des oléfines, des naphtènes, des aromatiques et aussi des hétérocycles et avec une proportion importante de n-paraffines de haut poids moléculaire et de paraffines très peu branchées également de haut poids moléculaire.
Des charges typiques qui peuvent être traitées avantageusement selon l'invention possèdent en général un point d'écoulement au dessus de 0°C. Les produits résultant du traitement selon le procédé ont des points d'écoulement inférieurs à 0°C et de préférence inférieurs à environ -10°C.
Ces charges possèdent des teneurs en n-paraffines, à plus de 10 atomes de carbone, de haut poids moléculaire et en paraffines, à plus de 10 atomes de carbone, très peu branchées également de haut poids moléculaire, supérieures à 30 % et jusqu'à environ 90 %, voire dans certains cas supérieures à 90 % poids. Le procédé est particulièrement intéressant lorsque cette proportion est d'au moins 60 % poids.
On peut citer comme exemples d'autres charges traitables selon l'invention et à titre non limitatif, les bases pour huiles lubrifiantes, les paraffines de synthèse issues du procédé Fischer-Tropsch, les polyalphaoléfines à haut point d'écoulement, les huiles de synthèse etc... Le procédé peut également s'appliquer à d'autres composés contenant une chaíne n-alcane tels que définis précédemment, par exemple des composés n-alkylcycloalcanes, ou comportant au moins un groupe aromatique.
Les conditions opératoires dans lesquelles s'opère le procédé de l'invention sont les suivantes:
  • la température de réaction est comprise entre 170 et 500°C et de préférence entre 180 et 470°C, avantageusement 190-450°C ;
  • la pression est comprise entre 1 et 250 bar et de préférence entre 10 et 200 bar;
  • la vitesse volumique horaire (vvh exprimée en volume de charge injectée par unité de volume de catalyseur et par heure) est comprise entre environ 0,05 et environ 100 et de préférence entre environ 0,1 et environ 30 h-1.
Le contact entre la charge et le catalyseur est réalisé en présence d'hydrogène. Le taux d'hydrogène utilisé et exprimé en litres d'hydrogène par litre de charge est compris entre 50 et environ 2000 litres d'hydrogène par litre de charge et de préférence entre 100 et 1500 litres d'hydrogène par litre de charge.
La charge à traiter possède de préférence une teneur en composés azotés inférieure à environ 200 ppm poids et de préférence inférieure à 100 ppm poids. La teneur en soufre est inférieure à 1000 ppm poids, de préférence inférieure à 500 ppm et de manière encore plus préférée inférieure à 200 ppm poids. La teneur en métaux de la charge, tels que Ni ou V, est extrêmement réduite, c'est-à-dire inférieure à 50 ppm poids, de manière préférée inférieure à 10 ppm poids et de manière encore plus préférée inférieure à 2 ppm poids.
Dans le cas où une charge lourde est traitée pour fournir une base huile, le produit obtenu, après traitement de la charge lourde par le catalyseur à base de zéolithe NU-86, est fractionné en au moins une coupe incluant au moins un distillat moyen à point d'écoulement réduit, et en un résidu incluant les -bases huiles à point d'écoulement réduit et indice de viscosité élevé.
Le distillat moyen peut être un kérosène (coupe généralement considérée où points d'ébullition 150 - moins de 250°C), un gasoil (coupe plus lourde que le Kérosène, généralement considérée à au moins 250°C et moins de 400°C, ou moins de 380°C). L'huile est alors dans le résidu 380 + ou 400+. les points de coupe peuvent être plus ou moins variables selon les contraintes de l'exploitant.
Les exemples qui suivent illustrent l'invention sans toutefois en limiter la portée.
Exemple 1
La matière première utilisée est une zéolithe NU-86, qui est préparée selon l'exemple 2 du brevet EP 0 463768 A2 et possède un rapport Si/Al atomique global égal à 10,2 et un rapport atomique Na/Al égal 0,25.
Cette zéolithe NU-86 subit tout d'abord une calcination dite sèche à 550°C sous flux d'air sec durant 9 heures. Puis le solide obtenu est soumis à quatre échanges ioniques dans une solution de NH4NO3 10N, à environ 100°C pendant 4 heures pour chaque échange. Le solide ainsi obtenu est référencé NH4-NU-86/1 et possède un rapport Si/Al = 10,4 et un rapport Na/Al = 0,013. Ses autres caractéristiques physico-chimiques sont regroupées dans le tableau 1.
Les valeurs ont été déterminées de la façon suivante:
A partir des diagrammes de diffraction des rayons X, on mesure, pour chaque échantillon, la surface totale du signal sur une plage angulaire (2) de 6 à 40°, puis, dans la même zone, la surface des raies en nombre d'impulsions pour un enregistrement pas à pas de 3 secondes avec des pas de 0,02°(2). Le rapport de ces deux valeurs, Surface des raies/Surface totale, est caractéristique de la quantité de matière cristallisée dans l'échantillon. On compare ensuite ce rapport ou "taux de pics", pour chaque échantillon traité, au taux de pics d'une référence étalon considérée arbitrairement comme totalement (100%) cristallisée. Le taux de cristallinité est donc exprimé en pourcentage par rapport à une référence, qu'il importe de bien choisir, car l'intensité relative des raies varie en fonction de la nature, de la proportion et de la position des différents atomes dans l'unité de structure, et en particulier des cations et du structurant. Dans le cas des mesures effectuées dans les exemples de la présente description, la référence choisie est la forme calcinée sous air sec et échangée 3 fois, successivement, par une solution de nitrate d'ammonium de la zéolithe NU-86.
Il est aussi possible d'estimer le volume microporeux à partir de la quantité d'azote adsorbée à 77 K pour une pression partielle P/Po égale à 0,19, à titre indicatif.
Echantillon Diffraction X Cristallinité (%) Adsorption
SBET (m2/g) V(P/Po = 0,19) ml N2 liquide/g
NH4-NU-86/1 100 423 0,162
Les cristallites de la zéolithe NU-86 se présentent sous forme de cristaux dont la taille varient de 0,4 µm à 2 µm.
La zéolithe NH4-NU-86/1 est malaxée avec de l'alumine de type SB3 fournie par la société Condéa. La pâte malaxée est ensuite extrudée à travers une filière de diamètre 1,2 mm. Les extrudés sont ensuite calcinés à 500°C durant 2 heures sous air puis imprégnés à sec par une solution de chlorure de platine tétramine [Pt(NH3)4]Cl2, et enfin calcinés sous air à 550°C. La teneur en platine du catalyseur final C1 ainsi obtenu est de 0,7 % poids et la teneur en zéolithe exprimée par rapport à l'ensemble de la masse du catalyseur est de 20 % poids.
Exemple 2 : Evaluation du catalyseur C1 sur un résidu d'hydrocraquage
Le catalyseur C1 a été évalué pour traiter un résidu d'hydrocraquage issu d'un distillat sous vide.
Les caractéristiques de cette charge sont les suivantes :
Teneur en soufre (ppm poids) 10
Teneur en azote (ppm poids) 1
Point d'écoulement (°C) + 40
Point initial 281
10% 345
50% 412
90% 470
Point final 543
Le catalyseur C1 dont la préparation est décrite exemple 1 est utilisé pour préparer une huile de base à partir de la charge décrite ci-dessus.
Le catalyseur est préalablement réduit sous hydrogène à 450°C avant le test catalytique in situ dans le réacteur. Cette réduction s'effectue par paliers. Elle consiste en un palier à 150°C de 2 heures, puis une montée en température jusqu'à 450°C à la vitesse de 1°C/min, puis un palier de 2 heures à 450°C. Durant ce protocole de réduction, le débit d'hydrogène est de 1000 litres d'H2 par litre de catalyseur.
La réaction a lieu à 265°C, sous une pression totale de 12 MPa, une vitesse volumique horaire 2 h-1 et un débit d'hydrogène de 1000 litres d'H2 par litre de charge. Le fractionnement de l'effluent permet de recueillir une huile de base en tant que résidu et une coupe distillat moyen à point d'ébullition 150-400°C (400°C étant exclu) et des produits légers. Dans ces conditions opératoires la conversion nette en composés 400- (ayant un point d'ébullition inférieur à 400°C) est de 25 % poids et le rendement en huile de base est de 75 % poids.
Les caractéristiques de l'huile obtenue sont reportées dans le tableau ci-après.
Indice de Viscosité VI 132
Point d'écoulement -12°C
Rendement Huile (% poids) 75
Le point d'écoulement du gazole est de -33°C.
Cet exemple montre tout l'intérêt qu'il y a à utiliser un catalyseur selon l'invention, qui permet d'abaisser le point d'écoulement de la charge initiale, dans ce cas un résidu d'hydrocraquage, tout en conservant un haut indice de viscosité (VI).
Exemple 3
La zéolithe de l'exemple 1 est utilisée.
Cette zéolithe NU-86 subit tout d'abord une calcination dite sèche à 550°C sous flux d'air sec durant 9 heures. Puis le solide obtenu est soumis à quatre échanges ioniques dans une solution de NH4NO3 10N, à environ 100°C pendant 4 heures pour chaque échange. Le solide ainsi obtenu est référencé NH4-NU-86 et possède un rapport Si/Al = 10,4 et un rapport Na/Al = 0,013. Ses autres caractéristiques physico-chimiques sont regroupées dans le tableau 1 . La zéolithe NU-86 est alors soumise à un traitement par une solution d'acide nitrique 6N, à environ 100°C, pendant 5 heures. Le volume V de la solution d'acide nitrique engagé (en ml) est égal à 10 fois le poids P de zéolithe NU-86 sèche (V/P = 10).
A l'issue de ces traitements, la zéolithe obtenue est référencée NH4-NU-86/2. Elle possède un rapport Si/Al atomique global égal à 34, et un rapport atomique Na/Al égal à 0,005. Ces caractéristiques cristallographiques et d'adsorption sont reportées dans le tableau 2, ci-après.
Echantillon Diffraction X Cristallinité (%) Adsorption
SBET (m2/g) V(P/Po = 0,19) ml N2 liquide/g
NH4-NU-86/2 99 458 0,180
La zéolithe est malaxée avec de l'alumine de type SB3 fournie par la société Condéa. La pâte malaxée est ensuite extrudée à travers une filière de diamètre 1,2 mm. Les extrudés sont ensuite calcinés à 500°C durant 2 heures sous air puis imprégnés à sec par une solution de chlorure de platine tétramine [Pt(NH3)4]Cl2, et enfin calcinés sous air à 550°C. La teneur en platine du catalyseur final ainsi obtenu est de 0,7 % poids et la teneur en zéolithe exprimée par rapport à l'ensemble de la masse du catalyseur est de 30 % poids.
Exemple 4
Le catalyseur a été évalué sur un résidu d'hydrocraquage issu d'un distillat sous vide pour préparer une huile de base.
Les caractéristiques de la charge utilisée sont reportées ci-après :
Teneur en soufre (ppm poids) 10
Teneur en azote (ppm poids) 1
Point d'écoulement (°C) + 40
Point initial 281
10% 345
50% 412
90% 470
Point final 543
Le catalyseur est préalablement réduit sous hydrogène à 450°C avant le test catalytique in situ dans le réacteur. Cette réduction s'effectue par paliers. Elle consiste en un palier à 150°C de 2 heures, puis une montée en température jusqu'à 450°C à la vitesse de 1°C/min, puis un palier de 2 heures à 450°C. Durant ce protocole de réduction, le débit d'hydrogène est de 1000 litres d'H2 par litre de catalyseur.
La réaction a lieu à 300°C, sous une pression totale de 12 MPa, une vitesse volumique horaire 1,8 h-1 et un débit d'hydrogène de 1000 litres d'H2 par litre de charge. Dans ces conditions opératoires la conversion nette en composés 400- est de 27 % poids et le rendement en huile de base est de 73 % poids.
Les caractéristiques de l'huile obtenue sont reportées dans le tableau ci-après.
Indice de Viscosité VI 134
Point d'écoulement (°C) -16
Rendement Huile (% poids) 73
Cet exemple montre tout l'intérêt qu'il y a à utiliser un catalyseur selon l'invention, qui permet d'abaisser le point d'écoulement de la charge initiale, dans ce cas un résidu d'hydrocraquage, tout en conservant un haut indice de viscosité (VI).

Claims (15)

  1. Procédé pour l'amélioration du point d'écoulement d'une charge comportant des paraffines de plus de 10 atomes de carbone, dans lequel la charge à traiter est mise au contact d'un catalyseur à base de zéolithe NU-86 et au moins un élément hydro-déshydrogénant, à une température comprise entre 170 et 500°C, une pression entre 1 et 250 bar et une vitesse volumique horaire entre 0,05 et 100 h-1, en présence d'hydrogène à raison de 50 à 2000 I/I de charge.
  2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le catalyseur est à base de zéolithe NU-86 comprenant du silicium et au moins un élément T choisi dans le groupe formé par l'aluminium, le fer, le. gallium et le bore, dans laquelle une partie au moins de l'élément T a été ôtée et possédant un rapport Si/T atomique global supérieur à 20.
  3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'élément hydro-déshydrogénant appartient au groupe VIII.
  4. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'élément hydro-déshydrogénant est une combinaison d'au moins un métal ou un composé du groupe VI et d'au moins un métal ou un composé du groupe VIII.
  5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel l'élément T est l'aluminium.
  6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel le rapport molaire SI/T est supérieur à 22.
  7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel le rapport molaire Si/T est compris entre 22 et 300.
  8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel la zéolithe est en partie sous forme acide.
  9. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le catalyseur contient au moins une matrice choisie parmi les éléments du groupe formé par les argiles, la magnésie, I' alumine, la silice, l'oxyde de titane, l'oxyde de bore, la zircone, les phosphates d'aluminium, les phosphates de titane, les phosphates de zirconium et les silices-alumines et le charbon.
  10. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la teneur en zéolithe dans le catalyseur est comprise entre 0,5 et 99,9% poids.
  11. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la charge a un point d'ébullition initial supérieur à 175°C.
  12. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la charge a un point d'ébullition initial d'au moins 280°C.
  13. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la charge est constituée pour au moins 80 % en volume de composés à point d'ébullition d'au moins 350°C.
  14. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le composé à traiter est présent dans une charge hydrocarbonée choisie dans le groupe formé par les kérosènes, les carburéacteurs, les gazoles, les résidus sous vide, les résidus d'hydrocraquage, les paraffines issues du procédé Fischer-Tropsch, les huiles de synthèse, les distillats moyens issus du FCC, les bases pour huiles, les polyalphaoléfines.
  15. Procédé selon la revendication 13, dans lequel le produit obtenu, après traitement de la charge lourde par le catalyseur à base de zéolithe NU-86, est fractionné en au moins une coupe incluant au moins un distillat moyen à point d'écoulement réduit, et en un résidu incluant les bases huiles à point d'écoulement réduit et indice de viscosité élevé.
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