EP4444682A1 - Dispositif et procédé de conversion des aromatiques à 9 atomes de carbones - Google Patents

Dispositif et procédé de conversion des aromatiques à 9 atomes de carbones

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EP4444682A1
EP4444682A1 EP22822911.8A EP22822911A EP4444682A1 EP 4444682 A1 EP4444682 A1 EP 4444682A1 EP 22822911 A EP22822911 A EP 22822911A EP 4444682 A1 EP4444682 A1 EP 4444682A1
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EP
European Patent Office
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isomerization
aromatic
unit
methyl
benzenes
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Application number
EP22822911.8A
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Christophe Bouchy
Vincent Coupard
Alexandre Pagot
Thi Bich Ngoc DANG
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IFP Energies Nouvelles IFPEN
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Definitions

  • the invention relates to the conversion of aromatics in the context of the production of aromatics for the petrochemical industry (benzene, toluene, paraxylene, orthoxylene).
  • the aromatic complex (aromatic production device) is supplied with C6 to C10+ feedstocks, the aromatic alkyls are extracted from it and then converted into the desired intermediates.
  • the products of interest are aromatics with 0, 1 or 2 methyls, with xylenes having the highest market value. It is therefore necessary to have methyl groups.
  • the invention relates to the increase in the quantity of methyl groups available in the aromatic complex by the conversion of alkyl chains with more than 2 carbons, and in particular the conversion of aromatics with 9 carbon atoms, i.e., cut A9 .
  • a dealkylation reaction is a substitution reaction, in a molecule, of a hydrogen atom for an alkyl radical.
  • a hydrodealkylation reaction is a dealkylation reaction in which the removal of the alkyl group from aromatic type molecules is carried out in the presence of hydrogen. Specifically, it is a terminal cut of the alkyl chain at the "raz" of the ring.
  • the catalysis can be of the acid type, used in particular on alkyl chains with 2 or more carbons but very inefficient for the methyls, or of the metallic type, when it is desired in particular to convert the methyls.
  • the conversion of methyls is used in particular for the reduction of the cut point of gasolines for which all the molecules must lose carbons, or for the production of benzene for which the reaction is pushed to the maximum to keep only the aromatic nucleus.
  • a hydrogenolysis reaction is a chemical reaction by which a carbon-carbon or carbon-heteroatom covalent bond is broken down or undergoes lysis by the action of hydrogen.
  • a hydrodealkylation reaction can therefore be considered as a hydrogenolysis reaction of the carbon-carbon bond between an alkyl and an aromatic ring.
  • a hydrogenolysis reaction also concerns the carbon-carbon bonds internal to the alkyl group with 2 or more carbons. It may be mentioned for example that ethyl-toluenes can be converted into xylenes by hydrogenolysis (see FR3069244A1) or into toluene by dealkylation by a reaction mechanism currently used in transalkylation units.
  • Application FR3069244A1 relates in particular to a selective hydrogenolysis unit treating a charge rich in aromatic compounds having more than 8 carbon atoms, and consisting in transforming one or more alkyl group(s) with at least two carbon atoms (ethyl , propyl, butyl, isopropyl, etc.) attached to a benzene ring in one or more methyl group(s).
  • a first object of the present description is to overcome the problems of the prior art and to provide a process for the production of aromatics for the petrochemical industry allowing improved selectivity and yield of methylated compounds.
  • the present invention relates to the isomerization reaction (no loss of carbon) of aromatics with 9 carbon atoms having alkyl chains with 2 or 3 carbon atoms. It is therefore a question of isomerizing into tri-methyl-benzenes (TM B) the following 5 bodies: cumene, n-propylbenzene, o-methyl-ethylbenzene, m-ethyltoluene and p-ethyltoluene, in order to increase the quantity of methyl groups available.
  • TM B tri-methyl-benzenes
  • aromatic compounds e.g. cumene, n-propylbenzene, o-ethyltoluene, m-ethyltoluene and p-ethyltoluene
  • a hydrocarbon charge comprising aromatic compounds having 9 carbon atoms
  • a bifunctional isomerization catalyst having a hydro/dehydrogenating function and a hydroisomerizing function, to produce an isomerization effluent enriched in trimethylbenzenes.
  • the isomerization of the aromatic compounds of the hydrocarbon feedstock is carried out under at least one of the following operating conditions:
  • - pressure between 0.1 MPa absolute and 3 MPa absolute, preferably between 0.2 MPa absolute and 1.5 MPa absolute;
  • - H2/HC molar ratio of between 1 and 5, and preferably between 3 and 4.5, such as an H2/HC molar ratio of 4;
  • PPH corresponding to the weight of hydrocarbon charge injected per hour and related to the weight of catalyst charged.
  • the isomerization catalyst comprises at least one metal from group VI II B of the periodic table of the elements as hydro/dehydrogenating function, at least one molecular sieve as hydroisomerizing function, and optionally at least one matrix.
  • the filler comprises aromatic compounds with 9 carbon atoms having alkyl chains with 2 or 3 carbon atoms, such as cumene, n-propylbenzene, o-methyl-ethylbenzene, m-ethyltoluene and p-ethyltoluene.
  • the conversion method comprises the following step:
  • a separation unit arranged, optionally directly, downstream of the isomerization unit, to produce at least a first separation cut and a cut of unconverted compounds recycled to the inlet of the isomerization unit.
  • the conversion method comprises the following step:
  • the method for converting aromatic compounds is integrated into an aromatic complex according to at least one of the following configurations: - pretreatment of the hydrocarbon feedstock upstream of the aromatic complex;
  • the method for producing xylenes comprises the following step:
  • an (e.g. essentially) aromatic effluent comprising compounds of 9 to 10 carbon atoms (C9-C10) from a xylene column of the aromatic complex to the isomerization unit as hydrocarbon feedstock.
  • a device for converting aromatic compounds comprising an isomerization unit suitable for isomerizing aromatics (e.g. cumene, n-propylbenzene, o-ethyltoluene, m-ethyltoluene and p-ethyltoluene) of a hydrocarbon feed comprising aromatic compounds having 9 carbon atoms, in the presence of a bifunctional isomerization catalyst having a hydro/dehydrogenating function and a hydroisomerizing function, to produce an effluent of isomerization enriched in tri-methyl-benzenes.
  • aromatics e.g. cumene, n-propylbenzene, o-ethyltoluene, m-ethyltoluene and p-ethyltoluene
  • the isomerization catalyst comprises at least one metal from group VI II B of the periodic table of the elements as hydro/dehydrogenating function, at least one molecular sieve as hydroisomerizing function, and optionally at least one matrix.
  • the conversion device comprises:
  • a separation unit arranged, optionally directly, downstream of the isomerization unit, suitable for treating the isomerization effluent to produce at least a first separation cut and a cut of unconverted compounds recycled to the inlet to the isomerization unit.
  • the conversion device comprises:
  • an extraction unit arranged, optionally directly, upstream of the isomerization unit adapted to treat the hydrocarbon feed to extract tri-methyl-benzenes and produce a hydrocarbon feed depleted in tri-methyl-benzenes sent to the isomerization unit.
  • a device for producing xylenes integrating the device for converting aromatic compounds according to the third aspect, and comprising: a feed line adapted to send all or part of the isomerization effluent enriched in tri-methyl-benzenes into an aromatic complex, and preferably into a transalkylation unit, to produce xylenes.
  • the conversion device is integrated into the aromatic complex according to at least one of the following configurations:
  • the xylene production device comprises:
  • a feed line adapted to send an (e.g. essentially) aromatic effluent comprising compounds of 9 to 10 carbon atoms (C9-C10) from a xylene column of the aromatic complex to the isomerization unit as hydrocarbon charge.
  • an aromatic effluent comprising compounds of 9 to 10 carbon atoms (C9-C10) from a xylene column of the aromatic complex to the isomerization unit as hydrocarbon charge.
  • FIG. 1 represents a device for converting aromatic compounds according to one or more embodiments of the present invention, comprising an isomerization unit, an optional tri-methyl-benzene extraction unit arranged directly upstream of the unit isomerization, and an optional column for separation of products, by-products, reaction intermediates and unconverted species.
  • FIG. 2 represents an aromatic complex for the production of paraxylene incorporating an aromatic compound conversion device according to one or more embodiments of the present invention.
  • paraxylene In petrochemicals, paraxylene is one of the most valuable intermediates. Its production requires methyl-substituted mono-aromatics, it is mainly produced by disproportionation of toluene, isomerization of xylenes or transalkylation of toluene with tri- or tetra-methyl-benzenes. To maximize paraxylene production, it is useful to maximize the amount of methyl group available per aromatic ring.
  • monoaromatics substituted with methyls are directly recoverable, which is not the case with monoaromatics having alkyl chains with more than 2 carbons (example: ethyl benzene, methyl -ethyl-benzenes (MEB), propyl-benzenes, etc). It is therefore preferable to convert these mono-aromatics into methyl-substituted aromatics (eg only).
  • a device for converting aromatic compounds comprising an aromatic compound isomerization unit with 9 carbon atoms capable of increasing the quantity of methyl groups on the aromatic nuclei in order to increase in particular the production of paraxylene.
  • the isomerization unit makes it possible in particular to produce tri-methyl-benzenes from propyl-benzenes and methyl-ethyl-benzenes.
  • the present invention thus relates to a process and a device for converting aromatic compounds, using/comprising an isomerization unit A suitable for isomerizing aromatics (e.g. cumene, n -propylbenzene, o-ethyltoluene, m-ethyltoluene and p-ethyltoluene) of a hydrocarbon feedstock 1 comprising aromatic compounds having 9 carbon atoms, and producing an isomerization effluent enriched in tri-methyl-benzenes.
  • aromatics e.g. cumene, n -propylbenzene, o-ethyltoluene, m-ethyltoluene and p-ethyltoluene
  • the hydrocarbon feedstock 1 comprises at least 95% by weight, preferably at least 98% by weight, very preferably at least 99% by weight of aromatics relative to the total weight of said hydrocarbon feedstock 1.
  • the hydrocarbon feed 1 comprises at least 93% by weight, preferably at least 95% by weight, very preferably at least 98% by weight of aromatics comprising at least 9 carbon atoms relative to the total weight of said hydrocarbon feed 1 .
  • the hydrocarbon feedstock 1 comprises at least 50% by weight, preferably at least 60% by weight, preferably at least 70% by weight, of aromatic molecules comprising at least one C2+ alkyl chain (e.g. ethyl, propyl ) relative to the total weight of the hydrocarbon charge 1 .
  • aromatic molecules comprising at least one C2+ alkyl chain (e.g. ethyl, propyl ) relative to the total weight of the hydrocarbon charge 1 .
  • the hydrocarbon feedstock 1 comprises or essentially consists of aromatic compounds with 9 carbon atoms having alkyl chains with 2 or 3 carbon atoms, such as cumene, n-propylbenzene, o -methyl-ethylbenzene, m-ethyltoluene and p-ethyltoluene.
  • the hydrocarbon charge 1 comprises at least 93.5% by weight, preferably at least 95.5% by weight, very preferably at least 98.5% by weight of aromatic molecules having between 9 and 10 carbon atoms relative to the total weight of said hydrocarbon charge 1.
  • the hydrocarbon charge comprises at least one internal stream of an aromatic complex for the production of paraxylene and/or the isomerization effluent 10 is an feed sent at least in part to an aromatic complex for the production of paraxylene.
  • the hydrocarbon feedstock 1 comprises at least 93% by weight, preferably at least 95% by weight, very preferably at least 98% by weight of aromatic molecules having 9 carbon atoms relative to the total weight of said hydrocarbon feedstock 1.
  • the hydrocarbon feedstock 1 comprises methyl-ethyl-benzenes and/or propyl-benzenes and optionally tri-methyl-benzenes, preferably none or little (e.g. less than 1% by weight, preferably less than 0.5% by weight, most preferably less than 0.2% by weight) of tri-methyl-benzenes.
  • the hydrocarbon feedstock 1 comprises at least 0.1% by weight, preferably at least 0.2% by weight, very preferably at least 0.5% by weight of aromatic molecules having 10 carbon atoms relative to the total weight of said hydrocarbon charge 1.
  • the hydrocarbon charge 1 comprises di-methyl-ethyl-benzenes and/or methyl-propyl-benzenes and optionally tetra-methyl-benzenes and/or butyl-benzene.
  • the hydrocarbon charge 1 comprises at least 93% by weight, preferably at least 95% by weight, very preferably at least 98% by weight of aromatic compounds chosen from methyl-ethyl-benzenes, propyl-benzenes, optionally tri-methyl-benzenes, di-methyl-ethyl-benzenes, methyl-propyl-benzenes and optionally tetra-methyl-benzenes and/or butyl-benzene.
  • aromatic compounds chosen from methyl-ethyl-benzenes, propyl-benzenes, optionally tri-methyl-benzenes, di-methyl-ethyl-benzenes, methyl-propyl-benzenes and optionally tetra-methyl-benzenes and/or butyl-benzene.
  • isomerization unit A is suitable for:
  • the isomerization unit A comprises at least one isomerization reactor C adapted to be used under the following operating conditions: - temperature between 250° C. and 450° C. preferably between 355° C. and 390° C., such as a temperature of 385° C.; and or
  • H 2 /HC molar ratio of between 1 and 5, and preferably between 3 and 4.5, such as an H 2 /HC molar ratio of 4;
  • PPH corresponds to the mass of hydrocarbon charge injected per hour and related to the mass of catalyst charged.
  • the isomerization reactor C is of the fixed bed type or of the moving bed type.
  • a moving bed can be defined as being a bed with gravity flow, such as those encountered in the catalytic reforming of gasolines.
  • the isomerization reactor C is of the fixed bed type.
  • the hydrocarbon feedstock 1 is mixed with the hydrogen make-up 2 in the isomerization reactor C and/or (e.g. directly) upstream of the isomerization reactor C to form a hydrocarbon feedstock enriched in hydrogen 3.
  • the isomerization unit A further comprises a heating unit B for heating the hydrocarbon feedstock 1 or the hydrocarbon feedstock enriched in hydrogen 3 (e.g. directly) upstream of the isomerization reactor C.
  • the heating unit B can be preceded by equipment for recovering heat from the conversion effluent 5 used to preheat the hydrocarbon feedstock 1 or the hydrocarbon feedstock enriched with hydrogen 3.
  • the heating unit B is suitable for use under the following operating conditions: inlet temperature between 150°C and 200°C; and/or outlet temperature between 355°C and 390°C (e.g. 385°C).
  • the heating effluent 4 from the heating unit B is sent (e.g. directly) to the isomerization reactor C.
  • the conversion effluent 5 is sent (eg directly) to a cooling unit D (eg heat exchanger) to form a cooled conversion effluent 6.
  • the cooling unit D can be preceded by an equipment for recovering heat from the conversion effluent 5 used to preheat the hydrocarbon feedstock 1 or the hydrogen-enriched hydrocarbon feedstock 3.
  • the cooling unit D is suitable for use in the following operating conditions: inlet temperature between 355° C. and 390° C. (eg 385° C.); and/or outlet temperature between 45°C and 60°C.
  • the cooled conversion effluent 6 is sent (e.g. directly) to a separation section E to produce a gaseous effluent 7 comprising hydrogen and an isomerization effluent 10.
  • the gaseous effluent 7 is sent to a recycling unit F adapted to: compress and/or purify the gaseous effluent 7; optionally extracting a purge gas 9 (e.g. methane) from the gaseous effluent 7; and/or mixing the gaseous effluent 7 with the hydrogen make-up 2 to form a hydrogen mixture 8 sent to the isomerization reactor C and/or (e.g. directly) mixed with the hydrocarbon feed 1 to form the hydrocarbon feed enriched with hydrogen 3.
  • a purge gas 9 e.g. methane
  • the device for converting aromatic compounds further comprises an optional separation unit G arranged (e.g. directly) downstream of the isomerization unit A, to treat the isomerization effluent 10 and produce at least one separation cut, such as a first separation cut 11 and a second separation cut 12, and optionally a cut of unconverted compounds 13 that can be recycled to the inlet of isomerization unit A.
  • an optional separation unit G arranged (e.g. directly) downstream of the isomerization unit A, to treat the isomerization effluent 10 and produce at least one separation cut, such as a first separation cut 11 and a second separation cut 12, and optionally a cut of unconverted compounds 13 that can be recycled to the inlet of isomerization unit A.
  • the first separation cut 11 is a hydrocarbon cut comprising compounds with 8 carbon atoms or less (C8-);
  • the second separation cut 12 is an aromatic cut comprising tri-methyl-benzenes;
  • the cut of unconverted compounds 13 is an aromatic cut comprising methyl-ethyl-benzenes and propyl-benzenes.
  • an extraction unit H or depletion
  • the tri-methyl-benzenes do not need to be isomerized before transalkylation and therefore do not need to be treated by the isomerization unit A.
  • the charge of the isomerization unit is depleted in tri-methyl-benzenes this which allows the isomerization unit A to treat mainly aromatics having at least one alkyl chain with 2 or more carbons.
  • the losses in the isomerization unit A are reduced resulting in a gain in the selectivity of the unit.
  • the conversion device comprises an extraction unit H suitable for:
  • the effluent enriched in tri-methyl-benzenes 14 comprises at least 50% by weight, preferably at least 60% by weight, very preferably at least 70% by weight, of tri-methyl-benzenes with respect to the total weight of said effluent.
  • the extraction unit H comprises at least one distillation column, and/or a moving bed simulated on molecular sieve, and/or an adsorption unit on molecular sieve that can be regenerated in temperature and/or or under differential pressure, and/or a crystallization unit, and/or a liquid/liquid extraction unit, and/or an extractive distillation unit, and/or a membrane separation unit.
  • the extraction unit H comprises at least one of the following distillation columns:
  • a first extraction column adapted to recover the methyl-ethyl-benzenes and/or propyl-benzenes at the top of the column, and the tri-methyl-benzenes at the bottom of the column.
  • the column of the extraction unit H is suitable for use with at least one of the following operating conditions:
  • - reflux drum having a pressure substantially comprised between 0.001 and 0.1 MPag, such as substantially 0.01 MPag, and a temperature comprised between substantially 140° C. and 180° C., such as substantially 163° C.;
  • - column having substantially from 50 to 150 theoretical plates, such as substantially 100 theoretical plates, a mass ratio of the reflux and feed flow rates comprised between 1 and 10, preferably between 4 and 6, a column head temperature comprised between 150° C and 190°C, preferably between 160°C and 175°C, and a column bottom temperature of between substantially 180°C and 220°C, such as substantially 203°C.
  • the first separation cut 11 is a head cut comprising compounds with 8 carbon atoms or less (C8-); there second separation cup 12 is an optional purge cup (eg fuel gas); and the cut of unconverted compounds 13 is a bottom cut comprising tri-methyl-benzenes, methyl-ethyl-benzenes and propyl-benzenes sent to extraction unit H.
  • the isomerization catalyst isomerization catalyst
  • the isomerization reactor C is operated in the presence of a bifunctional isomerization catalyst, that is to say a hydroisomerization catalyst possessing a function or a hydro/dehydrogenating element and a function or a hydroisomerizing element.
  • a bifunctional isomerization catalyst that is to say a hydroisomerization catalyst possessing a function or a hydro/dehydrogenating element and a function or a hydroisomerizing element.
  • hydro/dehydrogenating corresponds to the promotion of a hydro/dehydrogenation reaction which comprises/consists of incorporating/removing hydrogen atoms in a molecule.
  • hydroisomerizing corresponds to the promotion of a hydroisomerization reaction which comprises/consists of transforming a molecule into an isomer, in the presence of hydrogen.
  • the hydro/dehydrogenating and hydroisomerizing catalyst comprises at least one metal from group VII I B of the periodic table of the elements as a hydro/dehydrogenating function or element and at least one molecular sieve as a hydroisomerizing function or element.
  • the isomerization catalyst further comprises at least one matrix.
  • group VIIIB according to the CAS classification corresponds to the metals of columns 8, 9 and 10 according to the new IUPAC classification.
  • Groups 11 IA, IVA and VI IB according to the CAS classification correspond to the metals of columns 13, 14 and 7 according to the new IUPAC classification, respectively.
  • the at least one molecular sieve comprises at least one zeolite molecular sieve.
  • the catalyst comprises at least one monodimensional 10 MR or 12 MR zeolitic molecular sieve.
  • One-dimensional 10 MR or 12 MR zeolitic molecular sieves have pores or channels whose opening is defined by a ring with 10 oxygen atoms (10 MR opening) or 12 oxygen atoms (12 MR opening).
  • the channels of the zeolite molecular sieve having an opening at 10 MR or 12 MR advantageously comprise non-interconnected one-dimensional channels which open directly on the outside of said zeolite.
  • the monodimensional 10 MR or 12 MR zeolitic molecular sieves present in said hydroisomerization catalyst comprise silicon and at least one element T chosen from the group consisting of aluminum, iron, gallium, phosphorus and boron.
  • the element T comprises or consists of aluminium.
  • the one-dimensional 10 MR zeolite molecular sieve of the hydroisomerization catalyst is advantageously chosen from zeolite molecular sieves of structural type TON (e.g. chosen from ZSM-22 and NU-10, taken alone or in mixture), FER (e.g. chosen from ZSM-35 and ferrierite, taken alone or in a mixture), EUO (e.g. chosen from EU-1 and ZSM-50, taken alone or in a mixture), AEL (e.g. SAPO -11) or *MRE (e.g. chosen from ZSM-48, ZBM-30, EU-2 and EU-11, taken alone or in a mixture).
  • TON e.g. chosen from ZSM-22 and NU-10, taken alone or in mixture
  • FER e.g. chosen from ZSM-35 and ferrierite, taken alone or in a mixture
  • EUO e.g. chosen from EU-1 and ZSM-50, taken alone or in a mixture
  • AEL e.g. SAPO -11
  • the 12 MR zeolite molecular sieve of the hydroisomerization catalyst is chosen from zeolite molecular sieves with structure type MTW (e.g. chosen from ZSM-12, TPZ-12, Theta-3, Nll-13 , CZH-5, taken alone or in a mixture) and MOR (e.g. chosen from mordenite or LZ-211, taken alone or in a mixture).
  • structure type MTW e.g. chosen from ZSM-12, TPZ-12, Theta-3, Nll-13 , CZH-5, taken alone or in a mixture
  • MOR e.g. chosen from mordenite or LZ-211, taken alone or in a mixture.
  • the structural codes are defined in the classification of the International Zeolite Association (IZA http://www.iza-structure.org/databases/).
  • the catalyst comprises IZM-2 zeolite.
  • IZM-2 zeolite is a crystalline microporous solid having a crystalline structure described in patent application FR2918050A1.
  • the IZM-2 zeolite has an X-ray diffraction diagram including at least the lines listed in table 1 representing the average values of the d h ki and relative intensities measured on an X-ray diffraction diagram of the calcined IZM-2 crystalline solid .
  • the relative intensity Irel is given in relation to a relative intensity scale where a value of 100 is assigned to the most intense line of the X-ray diffraction diagram: ff ⁇ 15;15 ⁇ f ⁇ 30;30 ⁇ mf ⁇ 50;50 ⁇ m ⁇ 65;65 ⁇ F ⁇ 85; FF ⁇ 85.
  • Chart 1
  • the measurement error A(dhki) on dhki is calculated using Bragg's relation as a function of the absolute error A(20) assigned to the measurement of 20.
  • An absolute error A(20) equal to ⁇ 0.02 ° is commonly accepted.
  • the relative intensity l rei assigned to each value of dhki is measured according to the height of the corresponding diffraction peak.
  • the X-ray diffraction diagram of the crystallized solid IZM-2 according to the invention comprises at least the lines at the values of dhki given in table 1.
  • the average values of the inter-reticular distances are indicated in Angstroms ( ⁇ ).
  • Each of these values must be affected by the measurement error A(d h ki) of between ⁇ 0.6 ⁇ and ⁇ 0.01 ⁇ .
  • IZM-2 zeolite has a chemical composition expressed on an anhydrous basis, in terms of moles of oxides, by the following general formula: XO2: aY 2 Os: bM 2 /nO in which X represents at least one tetravalent element, Y represents at least one trivalent element and M is at least one alkali metal and/or an alkaline-earth metal of valence n, a and b respectively representing the number of moles of Y 2 Os and M 2 /nO and a is between 0 and 0.5 and b is between 0 and 1.
  • X is preferably chosen from silicon, germanium, titanium and the mixture of at least two of these tetravalent elements.
  • Y is chosen from among aluminum, boron, iron, indium and gallium, preferentially Y is aluminum.
  • the IZM-2 zeolite has a chemical composition expressed on an anhydrous basis, in terms of moles of oxides, defined by the following general formula: SiC>2: a Al2O3: b M 2 /nO , in which M is at least one alkali metal and/or an alkaline earth metal of valence n.
  • a represents the number of moles of Al2O3 and b represents the number of moles of M 2 /nO, and a is between 0 and 0.5 and b is between 0 and 1.
  • M is chosen from lithium, sodium, potassium, calcium, magnesium and the mixture of at least two of these metals, preferentially M is sodium.
  • the Si/Al ratios of the zeolites described above are advantageously those obtained during synthesis or else obtained after post-synthesis dealumination treatments well known to those skilled in the art, such as and without limitation hydrothermal treatments whether or not followed by acid attacks or even direct acid attacks by solutions of mineral or organic acids.
  • the zeolites are preferably essentially in acid form, that is to say that the atomic ratio between the monovalent compensating cation (for example sodium) and the aluminum inserted into the crystal lattice of the solid is advantageously less than 0.1, preferably less than 0.05 and very preferably less than 0.01.
  • the zeolites entering into the composition of said hydroisomerization catalyst are advantageously calcined.
  • said zeolites are exchanged by at least one treatment with a solution of at least one ammonium salt so as to obtain the ammonium form of the zeolites which, once calcined, leads to the acid form of said zeolites.
  • the molecular sieve content in the hydroisomerization catalyst is between 1% by weight and 90% by weight, preferably between 3% by weight and 80% by weight, and more preferably between 4% by weight and 60% by weight, based on or total weight of the hydroisomerization catalyst.
  • the matrix is amorphous or crystallized.
  • the matrix is advantageously chosen from the group formed by alumina, silica, silica-alumina, clays, titanium oxide, boron oxide, zirconia and aluminates, taken alone or as a mixture.
  • alumina is used as the matrix.
  • said matrix may contain alumina in all its forms known to those skilled in the art, such as for example alpha, gamma, eta, delta type aluminas.
  • the content of matrix, such as alumina, in the hydroisomerization catalyst is between 10% by weight and 99% by weight relative to or total weight of the hydroisomerization catalyst, i.e., so to ensure the complement to 100% by weight of the elements constituting the hydroisomerization catalyst.
  • the catalyst support comprises the molecular sieve optionally mixed with the matrix.
  • the shaping of the support in the form of a mixture is preferably carried out by co-mixing, extrusion then heat treatment of the molecular sieve with the matrix or a precursor of the matrix, such as for example boehmite, which by heat treatment is transformed into alumina.
  • the at least one metal from group VII IB is chosen from iron, cobalt, nickel, ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium and platinum.
  • the at least one metal from group VI 11B is chosen from noble metals from group VI 11B, very preferably the at least one metal from group VI 11B is chosen from palladium and platinum and from Even more preferably, the at least one Group VI I IB metal is platinum.
  • the dispersion of at least one metal from group VI I IB (percentage of atoms of said metal exposed at the surface), determined by chemisorption, for example by H2/O2 titration or by chemisorption of carbon, is between 10% and 100%, preferably between 20% and 100% and even more preferably between 30% and 100%.
  • the macroscopic distribution coefficient of at least one group VIIIB metal obtained from its profile determined by Castaing microprobe, defined as the ratio of the concentrations of the group VIIIB metal at the heart of the grain (catalyst extrudate) relative to at the edge of this same grain, is between 0.7 and 1.3, preferably between 0.8 and 1.2. The value of this ratio, close to 1, testifies to the homogeneity of the distribution of at least one group VIIIB metal in the hydroisomerization catalyst.
  • the hydroisomerization catalyst further comprises at least one additional metal chosen from the group formed by the metals of the groups Il IA, IVA and VI IB of the periodic table of elements and preferably chosen from among gallium, indium, tin and rhenium.
  • Said additional metal is preferably chosen from indium, tin and rhenium.
  • the hydro/dehydrogenating (metallic) element can be introduced onto the catalyst support by any method known to those skilled in the art, such as for example co-mixing, dry impregnation, impregnation by exchange.
  • the content of group VII IB metal, such as platinum, in the hydroisomerization catalyst is between 0.01% by weight and 4% by weight, preferably between 0.05% by weight and 2% by weight, based on or total weight of the hydroisomerization catalyst.
  • the content of at least one additional metal in the hydroisomerization catalyst is between 0.01% by weight and 2% by weight, preferably between 0.05% by weight and 1% by weight. , based on or total weight of the hydroisomerization catalyst.
  • the sulfur content in the hydroisomerization catalyst is such that the ratio of the number of moles of sulfur to the number of moles of the at least one metal from group VI 11 B is between 0 3 and 3.
  • the presence of sulfur in the catalyst comes from an optional sulfurization step of the hydroisomerization catalyst.
  • the presence of sulfur in the catalyst comes from potentially present impurities, such as for example in the alumina binder.
  • the hydroisomerization catalyst used in the process according to the invention comprises more particularly, and preferably consists of:
  • a sulfur content preferably such that the ratio of the number of moles of sulfur to the number of moles of metal(s) from group VI 11 B is between 0.3 and 3;
  • at least one matrix preferably alumina, ensuring the complement to 100% in the catalyst, relative to the total weight of the hydroisomerization catalyst.
  • the hydroisomerization catalyst is shaped in the form of cylindrical or polylobed extrudates such as bilobed, trilobed, polylobed with a straight or twisted shape.
  • the hydroisomerization catalyst is shaped in the form of crushed powders, tablets, rings, balls, wheels. Techniques other than extrusion, such as tableting or coating, can advantageously be used.
  • the noble metal contained in said hydroisomerization catalyst can advantageously be reduced.
  • One of the preferred methods for carrying out the reduction of the metal is treatment under hydrogen (eg between 0.4 and 40 normal m 3 hydrogen/h/m 3 catalyst (Nm 3 /h/m 3 ), and preferably between 1 and 16 Nm 3 / h / m 3 , such as substantially 4 Nm 3 / h / m 3 ) at a temperature between 150 ° C and 650 ° C and a total pressure between 0.1 and 25 MPa.
  • a reduction may comprise a plateau at 150° C. for two hours then a rise in temperature to 450° C.
  • the flow rate of hydrogen can be 1000 normal m 3 hydrogen / m 3 catalyst and the total pressure can be kept constant at 0.1 MPa. Any ex-situ reduction method can advantageously be considered.
  • the process and the conversion device are integrated into an aromatic complex, for example into a process and/or a device for producing xylenes using an aromatic complex.
  • the conversion process/device then exchanges streams with the aromatic complex.
  • the aromatic complex is supplied with hydrocarbon cuts essentially containing molecules whose carbon number ranges from 6 to 10.
  • the conversion device is used as a pretreatment unit upstream of the aromatic complex.
  • external flows can directly feed the conversion device (eg reformate of 6 to 10 carbons, A9/A10 cut, etc.), and the effluents from the conversion device are then directed towards the aromatic complex;
  • one or more conversion devices is used to process one or more cuts internal to the aromatic complex.
  • the conversion device can be in partially or completely fed by one or more streams from units (eg fractionation/distillation columns, simulated moving bed) of the aromatic complex. The effluents from the conversion device are then also returned to the aromatic complex;
  • the effluents are then enriched in aromatics comprising methyl groups which are sent wholly or partly to the aromatic complex in order to produce xylenes and optionally benzene.
  • the integration of the conversion device into the aromatic complex increases the production of paraxylene.
  • the conversion device is adapted to process a stream containing aromatics with 9 carbon atoms and optionally 10 carbon atoms internal to the aromatic complex.
  • Figure 2 shows an aromatic complex integrated conversion device for processing a stream containing 9 and 10 carbon atom aromatics from the aromatic complex fractionation train.
  • the aromatic complex comprises:
  • an optional charge separation unit I to separate a hydrocarbon cut with 7 carbon atoms or less (C7-) and an aromatic cut with 8 carbon atoms or more (A8+) from the input charge of the aromatic complex;
  • transalkylation unit O converting toluene and methyl-alkyl-benzenes such as tri-methyl-benzenes into xylenes - advantageously this unit can also process tetra-methyl-benzenes, and to a certain extent benzene;
  • a xylene separation unit P e.g. crystallization unit or simulated moving bed separation unit using a molecular sieve and a desorbent
  • P e.g. crystallization unit or simulated moving bed separation unit using a molecular sieve and a desorbent
  • paraxylene to be isolated from xylenes and ethyl-benzene
  • a conversion device comprising an isomerization unit A, a separation unit G and an extraction unit H suitable for treating a hydrocarbon charge 1 produced at the bottom of the column of xylenes M of the aromatic complex; and producing an isomerization effluent 10;
  • the charge separation unit I processes the input charge 16 of the aromatic complex to separate a head cut comprising (e.g. essentially) compounds with 7 carbon atoms or less 17 (C7- ), and a bottoms cut comprising (e.g. essentially) aromatics with 8 or more carbon atoms 18 (A8+) sent to the xylene column M.
  • the charge separation unit I can additionally separate a cut from light compounds 19 (compounds with 5 carbon atoms or less).
  • the input charge 16 is a hydrocarbon cut containing mainly molecules whose carbon number ranges from 6 to 10 carbon atoms. This filler may also contain molecules having more than 10 carbon atoms and/or molecules with 5 carbon atoms.
  • the input charge 16 of the aromatic complex is rich in aromatics and contains at least 50% by weight of aromatic alkyls, preferably more than 70% by weight.
  • the feedstock 16 can be produced by catalytic reforming of a naphtha or be a product of a cracking unit (e.g. steam, catalytic) or any other means of producing alkyl aromatics.
  • the overhead cut 17 from the charge separation unit I is sent to the aromatics extraction unit J in order to extracting an effluent comprising C6-C721 aliphatic species which is exported as a co-product of the aromatic complex.
  • the aromatic fraction 22 (essentially benzene and toluene) called the extract from the aromatics extraction unit J, optionally mixed with the heavy fraction 23 from the (first) separation column S from the transalkylation unit O, is sent to the (first) K aromatics distillation column of the K-N fractionation train.
  • the fractionation train comprises distillation columns for aromatic compounds K, L, M and N allowing the following 5 cuts to be separated:
  • a cut comprising (e.g. essentially) aromatic compounds with 6 carbon atoms 24 (e.g. benzene);
  • a cut comprising (e.g. essentially) aromatic compounds with 7 carbon atoms (e.g. toluene);
  • the first column for the distillation of aromatic compounds K is suitable for: treating a hydrocarbon feedstock (e.g. essentially) aromatic C6-C1022 (A6+); produce at the head the cut 24 (benzene cut) which is one of the desired products at the output of the aromatic complex; and producing an (e.g. essentially) aromatic C7-C1029 (A7+) effluent in the bottom.
  • a hydrocarbon feedstock e.g. essentially) aromatic C6-C1022 (A6+)
  • the hydrocarbon (e.g. essentially) aromatic C6-C10 22 (A6+) feedstock is a hydrocarbon (e.g. essentially) aromatic C6-C7 (A6-A7) feedstock.
  • the second distillation column for aromatic compounds L also called the toluene column, is suitable for: treating the bottom effluent from the benzene column 29 (A7+); produce at the head the cut 25 (toluene cut) which is directed towards the transalkylation unit O; and producing an (e.g. predominantly) aromatic C8-C10 (A8+) effluent at the bottom.
  • the third column for the distillation of aromatic compounds M is suitable for: treating the bottoms effluent of the toluene column 30 and optionally an aromatic cut with 8 or more carbon atoms 18 (A8+) of the feed aromatic complex; produce cut 26 at the top (xylene and ethyl-benzene cut) which is sent to the xylene P separation unit; and producing in the bottom an (e.g. essentially) aromatic C9-C10 31 (A9+) effluent as hydrocarbon feedstock 1 of the conversion device according to the invention.
  • the fourth distillation column for aromatic compounds N is suitable for: treating the effluent enriched in tri-methyl-benzenes 14 from extraction unit H; produce at the head the cut comprising (e.g. essentially) mono-aromatic compounds with 9 and 10 carbon atoms 27 which is directed towards the transalkylation unit O; and producing at the bottom the cut comprising (e.g. essentially) aromatic compounds, the most volatile species of which are aromatics with 10 carbon atoms 28 (A10+).
  • the cut comprising (eg essentially) mono-aromatic compounds with 9 and 10 carbon atoms 27 is mixed with the cut comprising toluene 25 coming from the head of the toluene column L, for produce xylenes by transalkylation of aromatics with a lack of methyl groups (toluene), and an excess of methyl groups (eg tri- and tetra-methylbenzenes), and feeds the first column of separation S.
  • the transalkylation unit O is supplied with benzene (line not represented in FIG. 2), for example when an excess of methyl groups is observed for the production of paraxylene.
  • the transalkylation unit O comprises at least one first transalkylation reactor adapted to be used under at least one of the following operating conditions:
  • the first transalkylation reactor is operated in the presence of a catalyst comprising zeolite, for example ZSM-12 and/or ZSM-5.
  • the second transalkylation reactor is of the fixed bed type.
  • the transalkylation unit O comprises at least one second transalkylation reactor adapted to be used under at least one of the following operating conditions:
  • the second transalkylation reactor is operated in the presence of a catalyst comprising zeolite, for example a dealuminated Y zeolite (for example, a zeolite similar to those described in the alkylation catalyst part) .
  • a catalyst comprising zeolite, for example a dealuminated Y zeolite (for example, a zeolite similar to those described in the alkylation catalyst part) .
  • the second transalkylation reactor is of the fixed bed type.
  • the transalkylation effluents 32 from the reaction section of the transalkylation unit O are separated in the first separation column S.
  • a cut comprising at least part of the benzene and the more volatile species 33 ( C6-) is extracted at the top of the first separation column and is sent to the optional stabilization column R.
  • the heavy fraction 23 of the effluents from the first separation column S comprising (eg essentially) aromatics with at least 7 carbon atoms (A7+), is optionally recycled to the fractionation train KN, for example to the benzene K column.
  • the cut comprising (e.g. mainly) aromatic compounds with 8 carbon atoms 26 (e.g. xylenes and ethyl-benzene) is treated in the xylene separation unit P.
  • Paraxylene 34 is exported as the main product.
  • the raffinate 35 from the xylene separation unit P comprising (e.g. essentially) orthoxylene, metaxylene and ethyl-benzene feeds the isomerization unit Q.
  • paraxylene isomers can be isomerized while ethylbenzene is dealkylated to produce benzene, in the presence of hydrogen (e.g. supplied by a source of hydrogen 36).
  • the isomerization reaction section is of the dealkylating type.
  • at least one isomerization reaction section of the isomerization unit is of the isomerizing type where the ethylbenzene is isomerized into xylenes.
  • the isomerization effluents 37 from the isomerization reaction section are sent to a second separation column T to produce at the bottom an isomerate 38 enriched in paraxylene optionally recycled to the xylene column M; and produce at the top a hydrocarbon cut comprising compounds with 7 carbon atoms or less 39 (C7-) sent to the stabilization column R, for example with the cut comprising at least part of the benzene and the more volatile species 33.
  • At least one isomerization reaction section is in the gas phase and is suitable for use under at least one of the following operating conditions:
  • At least one isomerization reaction section is in the liquid phase and is suitable for use under at least one of the following operating conditions:
  • WH hourly space velocity
  • a catalyst comprising at least one zeolite having channels whose opening is defined by a ring with 10 or 12 oxygen atoms (10 MR or 12 MR), preferably a catalyst comprising at least one zeolite having channels whose opening is defined by a ring with 10 oxygen atoms (10 MR), and even more preferably a catalyst comprising a ZSM-5 type zeolite.
  • the stabilization column R produces at the bottom a stabilized cut comprising (e.g. essentially) benzene and toluene 20 optionally recycled at the inlet of the aromatics extraction unit J.
  • the stabilization column R makes it possible in particular to be able to extract compounds with 5 carbon atoms or less than 40, hereinafter referred to as combustible gas or fuel gas.
  • Figure 2 relates to an embodiment in which the conversion device according to the invention is suitable for treating a stream containing aromatics with 9 and 10 carbon atoms resulting from the fractionation train of the aromatic complex . It should be noted that other configurations alone or in combinations are also envisaged.
  • Catalyst A is a catalyst comprising an IZM-2 zeolite, platinum, and an alumina matrix.
  • the IZM-2 zeolite was synthesized in accordance with the teaching of patent FR2918050B1.
  • a colloidal suspension of silica known under the trade term Ludox HS-40 marketed by Aldrich is incorporated into a solution composed of sodium hydroxide (Prolabo), structuring agent 1,6bis(methylpiperidinium)hexane dibromide, sodium aluminate (Carlo Erba ) and deionized water.
  • the molar composition of the mixture is as follows: 1 SiC>2; 0.0042 AI2O3; 0.1666 Na2 ⁇ D; 0.1666 1.6 bis(methylpiperidinium)hexane; 33.3333 H2O. The mixture is stirred vigorously for half an hour.
  • the mixture is then transferred, after homogenization, into a PARR type autoclave.
  • the autoclave is heated for 5 days at 170° C. with stirring on a rotating spit (30 revolutions/min).
  • the product obtained is filtered, washed with deionized water to reach a neutral pH and then dried overnight at 100° C. in an oven.
  • the solid is then introduced into a muffle furnace to be calcined there in order to eliminate the structuring agent.
  • the calcination cycle includes a rise in temperature up to 200°C, a plateau at this temperature for two hours, a rise in temperature up to 550°C followed by a plateau of eight hours at this temperature and finally a return at room temperature.
  • the temperature rises are carried out with a ramp of 2° C./min.
  • the solid thus obtained is then put under reflux for 2 hours in an aqueous solution of ammonium nitrate (10 ml of solution per gram of solid, ammonium nitrate concentration of 3 M) in order to exchange the sodium alkali cations with ammonium ions.
  • This refluxing step is carried out six times with a fresh solution of ammonium nitrate, then the solid is filtered, washed with deionized water and dried in an oven overnight at 100°C.
  • a calcination step is carried out at 550°C for ten hours (temperature rise ramp of 2°C/min) in a bed traversed under dry air (2 normal liters per hour and per gram of solid).
  • the solid thus obtained was analyzed by X-ray diffraction and identified as consisting of IZM-2 zeolite.
  • Characterizations using X-ray fluorescence (in particular by bead assay on a PANalytical brand AXIOS device working at 125 mA and 32 kV) and ICP (in particular on a SPECTRO ARCOS ICP-OES device from SPECTRO according to the ASTM D7260 method) provide access to the following results for the IZM-2:
  • the IZM-2 zeolite is mixed with an alumina gel of the GA7001 type supplied by the company Axens.
  • the mixed paste is extruded through a cylindrical die 1.6 mm in diameter. After drying in an oven overnight at 110°C, the extrudates are calcined at 550°C for two hours (temperature rise ramp of 5°C/min) in a bed passed through under dry air (2 normal liters per hour and per gram of solid).
  • the amount of zeolite involved is chosen so as to obtain approximately 14% by weight of zeolite in the extrudates after calcination.
  • the platinum is then deposited in the extrudates by dry impregnation in a bezel with an aqueous solution of platinum chloride tetramine Pt(NHs)4Cl2.
  • the platinum content in the impregnation solution is adjusted so as to obtain approximately 0.3% by weight of platinum on the catalyst after calcination.
  • the extrudates are left to mature for five hours in laboratory air and then left to dry overnight in an oven at 110°C.
  • the extrudates are then calcined under a flow of dry air in a traversed bed (1 normal liter per hour and per gram of solid) under the following conditions:
  • Catalyst B is a catalyst comprising a ZSM-12 zeolite, platinum, and an alumina matrix.
  • ZSM-12 zeolite is a commercial zeolite supplied by the company Zeolyst. Its commercial reference is CP788. It is delivered in its ammonium form. The solid was analyzed by X-ray diffraction and identified as being well constituted by ZSM-12 zeolite.
  • the ZSM-12 zeolite is mixed with an alumina gel of the GA7001 type supplied by the company Axens.
  • the mixed paste is extruded through a cylindrical die 1.6 mm in diameter. After drying in an oven overnight at 110°C, the extrudates are calcined at 550°C for two hours (temperature rise ramp of 5°C/min) in a bed passed through under dry air (2 normal liters per hour and per gram of solid).
  • the amount of zeolite involved is chosen so as to obtain approximately 8% by weight of zeolite in the extrudates after calcination. Platinum impregnation.
  • the platinum is then deposited in the extrudates by dry impregnation in a bezel with an aqueous solution of platinum chloride tetramine Pt(NHs)4Cl2.
  • the platinum content in the impregnation solution is adjusted so as to obtain approximately 0.25% by weight of platinum on the catalyst after calcination.
  • the extrudates are left to mature for five hours in laboratory air and then left to dry overnight in an oven at 110°C.
  • the extrudates are then calcined under a flow of dry air in a traversed bed (1 normal liter per hour and per gram of solid) under the following conditions:
  • Catalyst C is a catalyst comprising an EU-1 zeolite, platinum, and an alumina matrix.
  • An EU-1 zeolite is synthesized in accordance with the teaching of patent EP0042226B1 using the organic structuring agent 1,6 N,N,N,N′,N′,N′-hexamethylhexamethylene diammonium.
  • the reaction mixture has the following molar composition: 60 SiO2: 10.6 Na 2 O: 5.27 NaBr: 1.5 Al2O3: 19.5 Hexa-Br 2 : 2777 H. Hexa -Br 2 being 1,6 N,N,N,N′,N′,N′-hexamethylhexamethylene diammonium, bromine being the counterion.
  • the reaction mixture is placed in an autoclave with stirring (300 revolutions/min) for 5 days at 180°C.
  • the EU-1 zeolite first undergoes so-called dry calcination at 550° C. under a flow of dry air for 10 hours so as to eliminate the organic structuring agent.
  • the solid is then put under reflux for 4 hours in a solution of ammonium nitrate (100 mL of solution per gram of solid, ammonium nitrate concentration of 10 M) in order to exchange the alkaline cations by ammonium ions. This exchange step is performed four times.
  • the solid is then calcined at 550° C. for 4 hours in a tube furnace.
  • the X-ray diffraction analysis confirms that the EU-1 zeolite has indeed been obtained.
  • the EU-1 zeolite is mixed with an alumina gel of the GA7001 type supplied by the company Axens.
  • the mixed paste is extruded through a cylindrical die 1.6 mm in diameter. After drying in an oven overnight at 110°C, the extrudates are calcined at 550°C for two hours (temperature rise ramp of 5°C/min) in a bed passed through under dry air (2 normal liters per hour and per gram of solid).
  • the amount of zeolite involved is chosen so as to obtain approximately 10% by weight of zeolite in the extrudates after calcination.
  • the support thus obtained is subjected to an anion exchange with hexachloroplatinic acid in the presence of a competing agent (hydrochloric acid), so as to deposit 0.3% by weight of platinum relative to the catalyst.
  • a competing agent hydroochloric acid
  • the wet solid is then dried at 120° C. for 12 hours and calcined in air at a temperature of 500° C. for one hour.
  • Example 1 illustrates the performance of an isomerization unit A treating an aromatic fraction having mainly 9 carbon atoms, the mass composition of which is detailed in table 2 below.
  • these catalysts undergo an in situ activation step in the isomerization unit.
  • the catalysts first undergo a drying step under a nitrogen flow under the following conditions:
  • the nitrogen is then replaced by hydrogen and the catalyst reduction stage is carried out under the following conditions:
  • the A9 isomerization unit operates in a fixed bed under the following conditions:
  • the gain in tri-methyl benzene of 5 - 12% shows the interest of the A9 isomerization unit as described in the present invention.
  • Example 2 illustrates the performance of an isomerization unit A using catalyst B based on ZSM-12 in combination with an extraction unit H processing an aromatic cut having mainly 9 carbon atoms.
  • the performance of the test is presented in Table 4 below.
  • the performance of the conversion device according to the invention is improved with depletion of the charge in tri-methyl-benzene by the addition of a step for extracting methyl-substituted aromatics.
  • This extraction step is carried out by the extraction unit H.
  • Example 3 illustrates a scenario (see Figure 2) where the conversion device according to the invention processes a cut containing mainly A9 internal to the aromatic complex, because said cut is rich in tri-methyl benzene isomers (in particular methyl-ethyl benzene).
  • the (e.g. essentially) aromatic C9-C10 31 (A9+) effluent recovered at the bottom of the xylene column M is sent to the extraction unit H as hydrocarbon feedstock 1 of the conversion device according to invention.
  • the extraction unit H processes the hydrocarbon charge 1 to extract tri-methyl-benzenes and thus produce an effluent enriched in tri-methyl-benzenes 14 and a hydrocarbon charge depleted in tri-methyl-benzenes 15 sent to the unit isomerization A.
  • the effluent enriched in tri-methyl-benzenes 14 (also comprising A10+ compounds) is sent to the heavy aromatics column N which feeds the transalkylation unit O.
  • the isomerization unit A can be seen as a pretreatment unit for the cut A9 upstream of the transalkylation unit O.
  • the isomerization unit A produces an isomerization effluent 10 which may contain xylenes which are extracted by the separation unit G before feeding the transalkylation unit O.
  • the isomerization unit A can be in thermodynamic equilibrium and produce xylenes by transalkylation A9+/A7. It is therefore preferable to extract the xylenes so as not to penalize the conversion.
  • Input feed 16 (reformat) feeding the complex has the composition shown in Table 5 below. The total mass flow of aromatics is 250 t/h.
  • the conversion device according to the invention coupled with the aromatic complex allows in Example 3 a paraxylene production gain of the order of 6% with an iso-production of paraxylene and benzene.
  • the term “include” is synonymous with (means the same as) “include” and “contain”, and is inclusive or open and does not exclude other elements not mentioned. It is understood that the term “include” includes the exclusive and closed term “consist”. Further, in this specification, the terms “about”, “substantially”, “substantially”, “essentially”, “solely”, and “substantially” are synonymous with (mean the same as) bottom and/or top margin 5%, preferably 2%, most preferably 1%, of the given value.
  • an effluent comprising essentially or only compounds A corresponds to an effluent comprising at least 95%, preferably at least 98%, very preferably at least 99%, of compounds A.
  • a value of substantially 100 corresponds to a value comprised between 95-105, preferably between 98-102, very preferably between 99-101 .

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Abstract

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de conversion de composés aromatiques, dans lesquels on isomérise les composés aromatiques d'une charge hydrocarbonée (1) comprenant des composés aromatiques ayant 9 atomes de carbone, dans une unité d'isomérisation (A), en présence d'un catalyseur d'isomérisation bifonctionnel possédant une fonction hydro/déshydrogénante et une fonction hydroisomérisante, pour produire un effluent d'isomérisation (10) enrichi en tri-méthyle-benzènes. La présente invention concerne également un procédé et un dispositif de production de composés aromatiques comprenant le procédé et le dispositif de conversion de composés aromatiques.

Description

Dispositif et procédé de conversion des aromatiques à 9 atomes de carbones
Domaine technique
L’invention porte sur la conversion d’aromatiques dans le cadre de la production d’aromatiques pour la pétrochimie (benzène, toluène, paraxylène, orthoxylène). Le complexe aromatique (dispositif de production d’aromatiques) est alimenté par des charges C6 à C10+, les alkyles aromatiques y sont extraits puis convertis en intermédiaires souhaités. Les produits d’intérêt sont des aromatiques avec 0, 1 ou 2 méthyles, les xylènes ayant la plus forte valeur marchande. Il convient donc de disposer de groupes méthyles. Ainsi, l’invention porte sur l’augmentation de la quantité de groupements méthyle disponibles dans le complexe aromatique par la conversion de chaines alkyles à plus de 2 carbones, et notamment la conversion d’aromatiques à 9 atomes de carbones, i.e. , coupe A9.
Technique antérieure
Pour la conversion des coupes A9, des techniques de l’art antérieur sont connues telles que les réactions de déalkylation (perte de 2 carbones) et d’hydrogénolyse (perte d’un atome de carbone).
Une réaction de déalkylation est une réaction de substitution, dans une molécule, d'un atome d'hydrogène à un radical alkyle.
Une réaction d’hydrodéalkylation est une réaction de déalkylation dans laquelle la suppression du groupe alkyle des molécules de type aromatiques est effectuée en présence d’hydrogène. Spécifiquement, il s’agit d’une coupure terminale de la chaine alkyle au « raz » du noyau. La catalyse peut être de type acide, utilisée notamment sur les chaines alkyles à 2 carbones et plus mais très peu performante pour les méthyles, ou de type métallique, lorsqu’on souhaite notamment convertir les méthyles. La conversion des méthyles est utilisée notamment pour la réduction du point de coupe des essences pour laquelle toutes les molécules doivent perdre des carbones, ou pour la production de benzène pour laquelle la réaction est poussée au maximum pour ne conserver que le noyau aromatique.
Une réaction d’hydrogénolyse est une réaction chimique par laquelle une liaison covalente carbone-carbone ou carbone-hétéroatome est décomposée ou subit une lyse par action d'hydrogène. Une réaction d’hydrodéalkylation peut donc être considérée comme une réaction d’hydrogénolyse de la liaison carbone-carbone entre un alkyle et un noyau aromatique. En revanche, une réaction d’hydrogénolyse concerne également les liaisons carbone-carbone interne au groupement alkyle à 2 carbones ou plus. On peut citer par exemple que les éthyle-toluènes peuvent être convertis en xylènes par hydrogénolyse (voir FR3069244A1) ou en toluène par déalkylation par un mécanisme réactionnel utilisé actuellement dans les unités de transalkylation. La demande FR3069244A1 concerne notamment une unité d’hydrogénolyse sélective traitant une charge riche en composés aromatiques ayant plus de 8 atomes de carbone, et consistant à transformer un ou plusieurs groupe(s) alkyle(s) à au moins deux atomes de carbone (éthyle, propyle, butyle, isopropyle, etc..) fixé(s) sur un noyau benzénique en un ou plusieurs groupe(s) méthyle(s).
Résumé de l’invention
Dans le contexte précédemment décrit, un premier objet de la présente description est de surmonter les problèmes de l’art antérieur et de fournir un procédé de production d’aromatiques pour la pétrochimie permettant une sélectivité et un rendement améliorés en composés méthylés.
La présente invention concerne la réaction isomérisation (aucune perte de carbone) d’aromatiques à 9 atomes de carbones ayant des chaines à alkyles à 2 ou 3 atomes de carbone. Il s’agit donc d’isomériser en tri-méthyle-benzènes (TM B) les 5 corps suivant : cumène, n-propylbenzène, o-méthyl-éthylbenzène, m- éthyltoluène et p- éthyltoluène, afin d’augmenter la quantité de groupes méthyle disponible. Avantageusement, par transalkylation avec du toluène, on peut alors augmenter la production nette en xylènes et notamment en p- xylène d’un complexe aromatique.
Selon un premier aspect, les objets précités, ainsi que d’autres avantages, sont obtenus par un procédé de conversion de composés aromatiques, comprenant les étapes suivantes :
- isomériser les composés aromatiques (e.g. cumène, n-propylbenzène, o- éthyltoluène, m- éthyltoluène et p-éthyltoluène) d’une charge hydrocarbonée comprenant des composés aromatiques ayant 9 atomes de carbone, dans une unité d’isomérisation, en présence d’un catalyseur d’isomérisation bifonctionnel possédant une fonction hydro/déshydrogénante et une fonction hydroisomérisante, pour produire un effluent d’isomérisation enrichi en tri- méthyle- benzènes.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’isomérisation des composés aromatiques de la charge hydrocarbonée est effectuée dans au moins une des conditions opératoires suivantes :
- température comprise entre 250°C et 450°C préférentiellement comprise entre 355°C et 390°C, telle qu’une température de 385°C ;
- pression comprise entre 0,1 MPa absolus et 3 MPa absolus, préférentiellement comprise entre 0,2 MPa absolus et 1 ,5 MPa absolus ; - rapport molaire H2/HC compris entre 1 et 5, et préférentiellement compris entre 3 et 4,5, tel qu’un rapport molaire de H2/HC de 4 ;
- PPH comprise entre 1 h-1 et 30 h’1, préférentiellement comprise entre 3 h-1 et 12 h’1, le terme PPH correspondant au poids de charge hydrocarbonée injecté par heure et rapporté au poids de catalyseur chargé.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le catalyseur d’isomérisation comprend au moins un métal du groupe VI II B de la classification périodique des éléments en tant que fonction hydro/déshydrogénante, au moins un tamis moléculaire en tant que fonction hydroisomérisante, et optionnellement au moins une matrice.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la charge comprend des composés aromatiques à 9 atomes de carbones ayant des chaines à alkyles à 2 ou 3 atomes de carbone, tels que le cumène, le n-propylbenzène, le o-méthyl-éthylbenzène, le m-éthyltoluène et le p-éthyltoluène.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le procédé de conversion comprend l’étape suivante :
- traiter l’effluent d’isomérisation dans une unité de séparation disposée, optionnellement directement, en aval de l’unité d’isomérisation, pour produire au moins une première coupe de séparation et une coupe de composés non-convertis recyclée vers l’entrée de l’unité d’isomérisation.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le procédé de conversion comprend l’étape suivante :
- traiter la charge hydrocarbonée dans une unité d’extraction disposée, optionnellement directement, en amont de l’unité d’isomérisation pour extraire des tri-méthyle-benzènes et produire une charge hydrocarbonée appauvrie en tri-méthyle-benzènes envoyée vers l’unité d’isomérisation.
Selon un deuxième aspect, les objets précités, ainsi que d’autres avantages, sont obtenus par un procédé de production de xylènes intégrant le procédé de conversion selon le premier aspect, et comprenant l’étape suivante :
- envoyer tout ou partie de l’effluent d’isomérisation enrichi en tri-méthyle-benzènes dans un complexe aromatique, et préférablement dans une unité de transalkylation, pour produire des xylènes.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le procédé de conversion de composés aromatiques est intégré à un complexe aromatique selon au moins une des configurations suivantes : - prétraitement de la charge hydrocarbonée en amont du complexe aromatique ;
- traitement d’au moins une coupe interne au complexe aromatique.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le procédé de production de xylènes comprend l’étape suivante :
- envoyer un effluent (e.g. essentiellement) aromatique comprenant des composés de 9 à 10 atomes de carbone (C9-C10) d’une colonne de xylène du complexe aromatique vers l’unité d’isomérisation en tant que charge hydrocarbonée.
Selon un troisième aspect, les objets précités, ainsi que d’autres avantages, sont obtenus par un dispositif de conversion de composés aromatiques, comprenant une unité d’isomérisation adaptée pour isomériser les aromatiques (e.g. cumène, n-propylbenzène, o- éthyltoluène, m- éthyltoluène et p-éthyltoluène) d’une charge hydrocarbonée comprenant des composés aromatiques ayant 9 atomes de carbone, en présence d’un catalyseur d’isomérisation bifonctionnel possédant une fonction hydro/déshydrogénante et une fonction hydroisomérisante, pour produire un effluent d’isomérisation enrichi en tri-méthyle-benzènes.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le catalyseur d’isomérisation comprend au moins un métal du groupe VI II B de la classification périodique des éléments en tant que fonction hydro/déshydrogénante, au moins un tamis moléculaire en tant que fonction hydroisomérisante, et optionnellement au moins une matrice.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le dispositif de conversion comprend :
- une unité de séparation disposée, optionnellement directement, en aval de l’unité d’isomérisation, adaptée pour traiter l’effluent d’isomérisation pour produire au moins une première coupe de séparation et une coupe de composés non-convertis recyclée vers l’entrée de l’unité d’isomérisation.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le dispositif de conversion comprend :
- une unité d’extraction disposée, optionnellement directement, en amont de l’unité d’isomérisation adaptée pour traiter la charge hydrocarbonée pour extraire des tri-méthyle- benzènes et produire une charge hydrocarbonée appauvrie en tri-méthyle-benzènes envoyée vers l’unité d’isomérisation.
Selon un quatrième aspect, les objets précités, ainsi que d’autres avantages, sont obtenus par un dispositif de production de xylènes intégrant le dispositif de conversion de composés aromatiques selon le troisième aspect, et comprenant : une ligne d’alimentation adaptée pour envoyer tout ou partie de l’effluent d’isomérisation enrichi en tri-méthyle-benzènes dans un complexe aromatique, et préférablement dans une unité de transalkylation, pour produire des xylènes.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le dispositif de conversion est intégré au complexe aromatique selon au moins une des configurations suivantes :
- prétraitement de la charge hydrocarbonée (e.g. d’une partie de la charge d’entrée) en amont du complexe aromatique ;
- traitement d’au moins une coupe interne au complexe aromatique.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le dispositif de production de xylènes comprend :
- une ligne d’alimentation adaptée pour envoyer un effluent (e.g. essentiellement) aromatique comprenant des composés de 9 à 10 atomes de carbone (C9-C10) d’une colonne de xylène du complexe aromatique vers l’unité d’isomérisation en tant que charge hydrocarbonée.
Des modes de réalisation selon les aspects précités ainsi que d’autres caractéristiques et avantages des dispositifs et procédés selon les aspects précités vont apparaître à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre uniquement illustratif et non limitatif, et en référence aux dessins suivants.
Liste des figures
La figure 1 représente un dispositif de conversion de composés aromatiques selon un ou plusieurs modes de réalisation de la présente invention, comprenant une unité d’isomérisation, une unité optionnelle d’extraction des tri-méthyle-benzènes disposée directement en amont de l’unité d’isomérisation, et une la colonne optionnelle de séparation des produits, sous- produits, intermédiaires réactionnels et espèces non-converties.
La figure 2 représente un complexe aromatique pour la production de paraxylène intégrant un dispositif de conversion de composés aromatiques selon un ou plusieurs modes de réalisation de la présente invention.
Description des modes de réalisation
En pétrochimie, le paraxylène est l’un des intermédiaires à plus forte valeur marchande. Sa production requiert des mono-aromatiques substitués en méthyles, il est principalement produit par dismutation du toluène, isomérisation des xylènes ou transalkylation de toluène avec des tri- ou tétra-méthyle-benzènes. Pour maximiser la production de paraxylène il est utile de maximiser la quantité de groupement méthyle disponible par noyau aromatique. Dans cette optique les mono-aromatiques substitués en méthyles, préférablement les monoaromatiques uniquement substitués en méthyles, sont directement valorisables ce qui n’est pas le cas des mono-aromatiques présentant des chaines alkyles à plus de 2 carbones (exemple : éthyle benzène, méthyle-éthyle-benzènes (MEB), propyle-benzènes, etc...). Il est donc préférable de convertir ces mono-aromatiques en aromatiques (e.g. uniquement) substitués en méthyles. Dans ce cadre nous avons développé un dispositif de conversion de composés aromatiques comprenant une unité d’isomérisation des composés aromatiques à 9 atomes de carbone capable d’augmenter la quantité de groupes méthyles sur les noyaux aromatiques pour augmenter notamment la production de paraxylène. Avantageusement, l’unité d’isomérisation permet notamment de produire des tri-méthyle-benzènes à partir de propyle-benzènes et de méthyle-éthyle-benzènes.
Selon le premier et le troisième aspect et en référence à la Figure 1 , la présente invention concerne ainsi un procédé et un dispositif de conversion de composés aromatiques, utilisant/comprenant une unité d’isomérisation A adaptée pour isomériser les aromatiques (e.g. cumène, n-propylbenzène, o- éthyltoluène, m- éthyltoluène et p-éthyltoluène) d’une charge hydrocarbonée 1 comprenant des composés aromatiques ayant 9 atomes de carbone, et produire un effluent d’isomérisation enrichi en tri-méthyle-benzènes.
La charge hydrocarbonée
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la charge hydrocarbonée 1 comprend au moins 95% poids, préférablement au moins 98% poids, très préférablement au moins 99% poids d’aromatiques par rapport of poids total de ladite charge hydrocarbonée 1. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la charge hydrocarbonée 1 comprend au moins 93% poids, préférablement au moins 95% poids, très préférablement au moins 98% poids d’aromatiques comprenant au moins 9 atomes de carbone par rapport of poids total de ladite charge hydrocarbonée 1.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la charge hydrocarbonée 1 comprend au moins 50% poids, de préférence au moins 60% poids, préférentiellement au moins 70% poids, de molécules aromatiques comprenant au moins une chaine alkyle en C2+ (e.g. éthyle, propyle) par rapport au poids total de la charge hydrocarbonée 1 .
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la charge hydrocarbonée 1 comprend ou consiste essentiellement en des composés aromatiques à 9 atomes de carbones ayant des chaines à alkyles à 2 ou 3 atomes de carbone, tels que le cumène, le n-propylbenzène, le o-méthyl- éthylbenzène, le m-éthyltoluène et le p-éthyltoluène. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la charge hydrocarbonée 1 comprend au moins 93,5% poids, préférablement au moins 95,5% poids, très préférablement au moins 98,5% poids de molécules aromatiques ayant entre 9 et 10 atomes de carbone par rapport au poids total de ladite charge hydrocarbonée 1. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la charge hydrocarbonée comprend au moins un flux interne d’un complexe aromatique pour la production de paraxylène et/ou l’effluent d’isomérisation 10 est une charge envoyée au moins en partie vers un complexe aromatique pour la production de paraxylène.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la charge hydrocarbonée 1 comprend au moins 93% poids, préférablement au moins 95% poids, très préférablement au moins 98% poids de molécules aromatiques ayant 9 atomes de carbone par rapport au poids total de ladite charge hydrocarbonée 1. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la charge hydrocarbonée 1 comprend des méthyle-éthyle-benzènes et/ou des propyle-benzènes et éventuellement des tri-méthyle-benzènes, préférablement pas ou peu (e.g. moins de 1 % poids, préférablement moins de 0,5% poids, très préférablement moins de 0,2% poids) de tri-méthyle-benzènes.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la charge hydrocarbonée 1 comprend au moins 0,1% poids, préférablement au moins 0,2% poids, très préférablement au moins 0,5% poids de molécules aromatiques ayant 10 atomes de carbones par rapport au poids total de ladite charge hydrocarbonée 1. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la charge hydrocarbonée 1 comprend des di-méthyle-éthyle-benzènes et/ou des méthyle-propyle- benzènes et éventuellement des tétra-méthyle-benzènes et/ou du butyle-benzène.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la charge hydrocarbonée 1 comprend au moins 93% poids, préférablement au moins 95% poids, très préférablement au moins 98% poids de composés aromatiques choisis parmi les méthyle-éthyle-benzènes, les propyle-benzènes, éventuellement les tri-méthyle-benzènes, les di-méthyle-éthyle-benzènes, les méthyle- propyle-benzènes et éventuellement des tétra-méthyle-benzènes et/ou du butyle-benzène.
L’unité d’isomérisation
En référence à la figure 1 , l’unité d’isomérisation A est adaptée pour :
- traiter une charge hydrocarbonée 1 comprenant des composés aromatiques ayant 9 atomes de carbone, au moyen d’un appoint en hydrogène 2 et en présence d’un catalyseur, pour convertir au moins en partie la charge hydrocarbonée 1 en tri-méthyle-benzènes ; et produire un effluent de conversion 5 enrichi en tri-méthyle-benzènes.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l'unité d’isomérisation A comprend au moins un réacteur d’isomérisation C adapté pour être utilisé dans les conditions opératoires suivantes : - température comprise entre 250°C et 450°C préférentiellement comprise entre 355°C et 390°C, telle qu’une température de 385°C ; et/ou
- pression comprise entre 0,1 MPa absolus et 3 MPa absolus, préférentiellement comprise entre 0,2 MPa absolus et 1 ,5 MPa absolus ; et/ou
- rapport molaire H2/HC compris entre 1 et 5, et préférentiellement compris entre 3 et 4,5, tel qu’un rapport molaire de H2/HC de 4 ; et/ou
- PPH comprise entre 1 h-1 et 30 h’1, préférentiellement comprise entre 3 h-1 et 12 h’1.
Le terme PPH correspond à la masse de charge hydrocarbonée injecté par heure et rapporté à la masse de catalyseur chargé.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le réacteur d’isomérisation C est de type lit fixe ou de type lit mobile. Un lit mobile peut être défini comme étant un lit à écoulement gravitaire, tels que ceux rencontrés dans le reformage catalytique des essences. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le réacteur d’isomérisation C est de type lit fixe.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la charge hydrocarbonée 1 est mélangée à l’appoint en hydrogène 2 dans le réacteur d’isomérisation C et/ou (e.g. directement) en amont du réacteur d’isomérisation C pour former une charge hydrocarbonée enrichie en hydrogène 3.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l'unité d’isomérisation A comprend en outre une unité de chauffe B pour chauffer la charge hydrocarbonée 1 ou la charge hydrocarbonée enrichie en hydrogène 3 (e.g. directement) en amont du réacteur d’isomérisation C. L’unité de chauffe B peut être précédée d’un équipement de récupération de chaleur de l’effluent de conversion 5 utilisé pour préchauffer la charge hydrocarbonée 1 ou la charge hydrocarbonée enrichie en hydrogène 3. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l'unité de chauffe B est adaptée pour être utilisée dans les conditions opératoires suivantes : température d’entrée comprise entre 150°C et 200°C ; et/ou température de sortie comprise entre 355°C et 390°C (e.g. 385°C). L’effluent de chauffe 4 de l’unité de chauffe B est envoyé (e.g. directement) vers le réacteur d’isomérisation C.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’effluent de conversion 5 est envoyé (e.g. directement) vers une unité de refroidissement D (e.g. échangeur thermique) pour former un effluent de conversion refroidit 6. L’unité de refroidissement D peut être précédée d’un équipement de récupération de chaleur de l’effluent de conversion 5 utilisé pour préchauffer la charge hydrocarbonée 1 ou la charge hydrocarbonée enrichi en hydrogène 3. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l'unité de refroidissement D est adaptée pour être utilisée dans les conditions opératoires suivantes : température d’entrée comprise entre 355°C et 390°C (e.g. 385°C) ; et/ou température de sortie comprise entre 45°C et 60°C.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’effluent de conversion refroidi 6 est envoyé (e.g. directement) vers une section de séparation E pour produire un effluent gazeux 7 comprenant de l’hydrogène et un effluent d’isomérisation 10.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’effluent gazeux 7 est envoyé vers une unité de recyclage F adaptée pour : comprimer et/ou purifier l’effluent gazeux 7 ; optionnellement extraire un gaz de purge 9 (e.g. méthane) de l’effluent gazeux 7 ; et/ou mélanger l’effluent gazeux 7 avec l’appoint en hydrogène 2 pour former un mélange d’hydrogène 8 envoyé vers le réacteur d’isomérisation C et/ou (e.g. directement) mélangé avec la charge hydrocarbonée 1 pour former la charge hydrocarbonée enrichi en hydrogène 3.
L’unité de séparation
En référence à la figure 1 , selon un ou plusieurs modes de réalisation, le dispositif de conversion de composés aromatiques comprend en outre une unité de séparation G optionnelle disposée (e.g. directement) en aval de l’unité d’isomérisation A, pour traiter l’effluent d’isomérisation 10 et produire au moins une coupe de séparation, telle qu’une première coupe de séparation 11 et une deuxième coupe de séparation 12, et optionnellement une coupe de composés non-convertis 13 pouvant être recyclée vers l’entrée de l’unité d’isomérisation A.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la première coupe de séparation 11 est une coupe hydrocarbonée comprenant des composés à 8 atomes de carbone ou moins (C8-) ; la deuxième coupe de séparation 12 est une coupe aromatique comprenant des tri-méthyle- benzènes ; et la coupe de composés non-convertis 13 est une coupe aromatique comprenant des méthyle-éthyle-benzènes et des propyle-benzènes.
L’unité d’extraction
Afin d’améliorer les performances de l’unité d’isomérisation A, selon un ou plusieurs modes de réalisation, nous proposons d’ajouter (e.g. directement) en amont de l’unité d’isomérisation A, une unité d’extraction H (où d’appauvrissement) pour extraire les tri-méthyle-benzènes et ainsi réduire la teneur en composés substituées (uniquement) en méthyles. Ces composés n’ont pas besoin d’être isomérisés avant transalkylation et ne nécessitent donc pas d’être traités par l’unité d’isomérisation A. Ainsi la charge de l’unité d’isomérisation est appauvrie en tri-méthyle-benzènes ce qui permet à l’unité d’isomérisation A de traiter majoritairement des aromatiques ayant au moins une chaine alkyles à 2 carbones ou plus. Ainsi les pertes dans l’unité d’isomérisation A sont réduites entrainant un gain sur la sélectivité de l’unité.
En référence à la figure 1 , le dispositif de conversion comprend une unité d’extraction H adaptée pour :
- traiter la charge hydrocarbonée 1 pour extraire des tri-méthyle-benzènes ; et
- produire un effluent enrichi en tri-méthyle-benzènes 14 et une charge hydrocarbonée appauvrie en tri-méthyle-benzènes 15 envoyée vers l’unité d’isomérisation A en lieu et place de la charge hydrocarbonée 1 .
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’effluent enrichi en tri-méthyle-benzènes 14 comprend au moins 50% poids, préférablement au moins 60% poids, très préférablement au moins 70% poids, de tri-méthyle-benzènes par rapport au poids total dudit effluent.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’unité d’extraction H comprend au moins une colonne à distiller, et/ou un lit mobile simulé sur tamis moléculaire, et/ou une unité d’adsorption sur tamis moléculaire régénérable en température et/ou en pression différentielle, et/ou une unité de cristallisation, et/ou une unité d’extraction liquide/liquide, et/ou une unité de distillation extractive, et/ou une unité de séparation par membrane.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’unité d’extraction H comprend au moins une des colonnes à distiller suivantes :
- une première colonne d’extraction adaptée pour récupérer en tête de colonne les méthyle- éthyle-benzènes et/ou propyle-benzènes, et en fond de colonne les tri-méthyle-benzènes.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la colonne de l’unité d’extraction H est adaptée pour être utilisée avec au moins une des conditions opératoires suivantes :
- ballon de reflux présentant une pression sensiblement comprise entre 0,001 et 0,1 MPag, tel que sensiblement 0,01 MPag, et une température comprise entre sensiblement 140°C et 180°C, tel que sensiblement 163°C ;
- colonne présentant sensiblement de 50 à 150 plateaux théoriques, tel que sensiblement 100 plateaux théoriques, un rapport massique des débits de reflux et de charge compris entre 1 et 10, préférablement entre 4 et 6, une température en tête de colonne comprise entre 150°C et 190°C, préférablement entre 160°C et 175°C, et une température en fond de colonne comprise entre sensiblement 180°C et 220°C, tel que sensiblement 203°C.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, lorsque par exemple l’unité d’extraction H est utilisée en combinaison avec l’unité de séparation G, la première coupe de séparation 11 est une coupe de tête comprenant des composés à 8 atomes de carbone ou moins (C8-) ; la deuxième coupe de séparation 12 est une coupe de purge optionnelle (e.g. gaz combustible) ; et la coupe de composés non-convertis 13 est une coupe de fond comprenant des tri-méthyle- benzènes, des méthyle-éthyle-benzènes et des propyle-benzènes envoyée vers l’unité d’extraction H.
Le catalyseur d’isomérisation
Selon l’invention, le réacteur d’isomérisation C est opéré en présence d’un catalyseur d’isomérisation bifonctionnel, c'est-à-dire un catalyseur d’hydroisomérisation possédant une fonction ou un élément hydro/déshydrogénant et une fonction ou un élément hydroisomérisant.
Dans la présente demande, le terme hydro/déshydrogénant correspond à la promotion d’une réaction d’hydro/déshydrogénation qui comprend/consiste à incorporer/éliminer des atomes d’hydrogène dans une molécule. Dans la présente demande, le terme hydroisomérisant correspond à la promotion d’une réaction d’hydroisomérisation qui comprend/consiste à transformer une molécule en un isomère, en présence d’hydrogène.
Selon l’invention, le catalyseur hydro/déshydrogénant et hydroisomérisant comprend au moins un métal du groupe VII I B de la classification périodique des éléments en tant que fonction ou élément hydro/déshydrogénant et au moins un tamis moléculaire en tant que fonction ou élément hydroisomérisant. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le catalyseur d’isomérisation comprend en outre au moins une matrice.
Dans la présente demande, les groupes d'éléments chimiques sont donnés par défaut selon la classification CAS (CRC Handbook of Chemistry and Physics, éditeur CRC press, rédacteur en chef D.R. Lide, 81ème édition, 2000-2001). Par exemple, le groupe VIIIB selon la classification CAS correspond aux métaux des colonnes 8, 9 et 10 selon la nouvelle classification IUPAC. Les groupes 11 IA, IVA et VI IB selon la classification CAS correspond aux métaux des colonnes 13, 14 et 7 selon la nouvelle classification IUPAC, respectivement.
L’élément hydroisomérisant
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’au moins un tamis moléculaire comprend au moins un tamis moléculaire zéolithique. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le catalyseur comprend au moins un tamis moléculaire zéolithique 10 MR ou 12 MR monodimensionnel. Les tamis moléculaires zéolithiques 10 MR ou 12 MR monodimensionnels présentent des pores ou canaux dont l'ouverture est définie par un anneau à 10 atomes d'oxygène (ouverture à 10 MR) ou à 12 atomes d’oxygène (ouverture à 12 MR). Les canaux du tamis moléculaire zéolithique ayant une ouverture à 10 MR ou 12 MR comportent avantageusement des canaux monodimensionnels non interconnectés qui débouchent directement sur l'extérieur de ladite zéolithe. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, les tamis moléculaires zéolithiques 10 MR ou 12 MR monodimensionnels présents dans ledit catalyseur d’hydroisomérisation comprennent du silicium et au moins un élément T choisi dans le groupe constitué par l'aluminium, le fer, le gallium, le phosphore et le bore. De préférence l’élément T comprend ou consiste en l'aluminium.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le tamis moléculaire zéolithique 10 MR monodimensionnel du catalyseur d’hydroisomérisation est avantageusement choisi parmi les tamis moléculaires zéolithiques de type structural TON (e.g. choisis parmi la ZSM-22 et la NU- 10, prises seules ou en mélange), FER (e.g. choisis parmi la ZSM-35 et la ferrierite, prises seules ou en mélange), EUO (e.g. choisis parmi la EU-1 et la ZSM-50, prises seules ou en mélange), AEL (e.g. la SAPO-11) ou *MRE (e.g. choisis parmi la ZSM-48, ZBM-30, EU-2 et EU-11 , prises seules ou en mélange). Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le tamis moléculaire zéolithique 12 MR du catalyseur d’hydroisomérisation est choisi parmi les tamis moléculaires zéolithiques de type structural MTW (e.g. choisis parmi la ZSM-12, TPZ-12, Theta-3, Nll-13, CZH-5, prises seules ou en mélange) et MOR (e.g. choisis parmi la mordénite ou la LZ-211 , prises seules ou en mélange). Les codes structuraux sont définis dans la classification de l’international Zeolite Association (IZA http://www.iza- structure.org/databases/).
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le catalyseur comprend de la zéolithe IZM-2. La zéolithe IZM-2 est un solide microporeux cristallisé présentant une structure cristalline décrite dans la demande de brevet FR2918050A1. La zéolithe IZM-2 présente un diagramme de diffraction de rayons X incluant au moins les raies inscrites dans la table 1 représentant les valeurs moyennes des dhki et intensités relatives mesurées sur un diagramme de diffraction de rayons X du solide cristallisé IZM-2 calciné. Dans la table 1 , FF = très fort ; F = fort ; m = moyen ; mf = moyen faible ; f = faible ; ff = très faible. L'intensité relative Irel est donnée en rapport à une échelle d'intensité relative où il est attribué une valeur de 100 à la raie la plus intense du diagramme de diffraction des rayons X : ff < 15 ; 15 < f < 30 ; 30 < mf < 50 ; 50 < m < 65 ; 65 < F < 85 ; FF < 85. Table 1
Le diagramme de diffraction est obtenu par analyse radiocristallographique au moyen d’un diffractomètre en utilisant la méthode classique des poudres avec le rayonnement Kai du cuivre (X = 1.5406Â). A partir de la position des pics de diffraction représentée par l’angle 20, on calcule, par la relation de Bragg, les équidistances réticulaires dhki caractéristiques de l’échantillon. L’erreur de mesure A(dhki) sur dhki est calculée grâce à la relation de Bragg en fonction de l’erreur absolue A(20) affectée à la mesure de 20. Une erreur absolue A(20) égale à ± 0,02° est communément admise. L’intensité relative lrei affectée à chaque valeur de dhki est mesurée d’après la hauteur du pic de diffraction correspondant. Le diagramme de diffraction des rayons X du solide cristallisé IZM-2 selon l'invention comporte au moins les raies aux valeurs de dhki données dans la table 1. Dans la colonne des dhki, on a indiqué les valeurs moyennes des distances inter-réticulaires en Angstroms (Â). Chacune de ces valeurs doit être affectée de l’erreur de mesure A(dhki) comprise entre ± 0,6Â et ± 0,01Â.
La zéolithe IZM-2 présente une composition chimique exprimée sur une base anhydre, en termes de moles d'oxydes, par la formule générale suivante : XO2 : aY2Os : bM2/nO dans laquelle X représente au moins un élément tétravalent, Y représente au moins un élément trivalent et M est au moins un métal alcalin et/ou un métal alcalino-terreux de valence n, a et b représentant respectivement le nombre de moles de Y2Os et M2/nO et a est compris entre 0 et 0,5 et b est compris entre 0 et 1. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, X est préférentiellement choisi parmi le silicium, le germanium, le titane et le mélange d'au moins deux de ces éléments tétravalents. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, Y est choisi parmi l'aluminium, le bore, le fer, l'indium et le gallium, préférentiellement Y est l'aluminium.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la zéolithe IZM-2 présente une composition chimique exprimée sur une base anhydre, en termes de moles d'oxydes, définie par la formule générale suivante : SiC>2 : a AI2O3 : b M2/nO, dans laquelle M est au moins un métal alcalin et/ou un métal alcalino-terreux de valence n. Dans ladite formule donnée ci-dessus, a représente le nombre de moles de AI2O3 et b représente le nombre de moles de M2/nO, et a est compris entre 0 et 0,5 et b est compris entre 0 et 1.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, M est choisi parmi le lithium, le sodium, le potassium, le calcium, le magnésium et le mélange d'au moins deux de ces métaux, préférentiellement M est le sodium.
Les rapports Si/AI des zéolithes décrites ci-dessus sont avantageusement ceux obtenus à la synthèse ou bien obtenus après des traitements de désalumination post-synthèse bien connus de l'homme de l'art, tels que et à titre non exhaustif les traitements hydrothermiques suivis ou non d'attaques acides ou bien encore les attaques acides directes par des solutions d'acides minéraux ou organiques. Le zéolithes sont, de préférence, essentiellement sous forme acide, c'est-à-dire que le rapport atomique entre le cation de compensation monovalent (par exemple le sodium) et l’aluminium inséré dans le réseau cristallin du solide est avantageusement inférieur à 0, 1 , de préférence inférieur à 0,05 et de manière très préférée inférieur à 0,01. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, les zéolithes entrant dans la composition dudit catalyseur d'hydroisomérisation sont avantageusement calcinées. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, lesdites zéolithes sont échangées par au moins un traitement par une solution d’au moins un sel d’ammonium de manière à obtenir la forme ammonium des zéolithes qui, une fois calcinée, conduit à la forme acide desdites zéolithes.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la teneur en tamis moléculaire dans le catalyseur d’hydroisomérisation est comprise entre 1% poids et 90% poids, de manière préférée entre 3% poids et 80% poids, et plus préférentiellement entre 4% poids et 60% poids, par rapport ou poids total du catalyseur d’hydroisomérisation.
La matrice
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la matrice est amorphe ou cristallisée. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la matrice est avantageusement choisie dans le groupe formé par l'alumine, la silice, la silice-alumine, les argiles, l’oxyde de titane, l’oxyde de bore, la zircone et les aluminates, pris seuls ou en mélange. De préférence, l’alumine est utilisée comme matrice. De manière préférée, ladite matrice peut contenir de l'alumine sous toutes ses formes connues de l'homme du métier, telles que par exemple les alumines de type alpha, gamma, êta, delta.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la teneur en matrice, telle que l’alumine, dans le catalyseur d’hydroisomérisation est comprise entre 10% poids et 99% poids par rapport ou poids total du catalyseur d’hydroisomérisation, i.e., de manière à assurer le complément à 100% poids des éléments constituant le catalyseur d’hydroisomérisation.
Le support du catalyseur comprend le tamis moléculaire optionnellement en mélange avec la matrice. La mise en forme du support sous forme de mélange s’effectue de manière préférée par comalaxage, extrusion puis traitement thermique du tamis moléculaire avec la matrice ou un précurseur de la matrice, telle que par exemple la boehmite, qui par traitement thermique se transforme en alumine.
L’élément hydro/déshydrogénant
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’au moins un métal du groupe VII IB est choisi parmi le fer, le cobalt, le nickel, le ruthénium, le rhodium, le palladium, l'osmium, l'iridium et le platine. De préférence l’au moins un métal du groupe VI 11 B est choisi parmi les métaux nobles du groupe VI 11 B, de manière très préférée l’au moins un métal du groupe VI 11 B est choisi parmi le palladium et le platine et de manière encore plus préférée l’au moins un métal du groupe VI I IB est le platine.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la dispersion de l’au moins un métal du groupe VI I IB (pourcentage des atomes dudit métal exposés en surface), déterminée par chimisorption, par exemple par titration H2/O2 ou par chimisorption du monoxyde de carbone, est comprise entre 10% et 100%, de préférence entre 20% et 100% et de manière encore plus préférée entre 30% et 100%. Le coefficient de répartition macroscopique de l’au moins un métal du groupe VIIIB, obtenu à partir de son profil déterminé par microsonde de Castaing, défini comme le rapport des concentrations du métal du groupe VIIIB au cœur du grain (extrudé de catalyseur) par rapport au bord de ce même grain, est compris entre 0,7 et 1 ,3, de préférence entre 0,8 et 1 ,2. La valeur de ce rapport, voisine de 1 , témoigne de l'homogénéité de la répartition de l’au moins un métal du groupe VIIIB dans le catalyseur d’hydroisomérisation.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le catalyseur d’hydroisomérisation comprend en outre au moins un métal additionnel choisi dans le groupe formé par les métaux des groupes Il IA, IVA et VI I B de la classification périodique des éléments et de préférence choisi parmi le gallium, l'indium, l'étain et le rhénium. Ledit métal additionnel est de préférence choisi parmi l'indium, l'étain et le rhénium.
Avantageusement, l’élément (métallique) hydro/déshydrogénant peut être introduit sur le support du catalyseur par toute méthode connue de l'homme du métier, comme par exemple le comalaxage, l'imprégnation à sec, l'imprégnation par échange.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la teneur en métal du groupe VII IB, tel que le platine, dans le catalyseur d’hydroisomérisation est comprise entre 0,01 % poids et 4% poids, de manière préférée entre 0,05% poids et 2% poids, par rapport ou poids total du catalyseur d’hydroisomérisation.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la teneur en l’au moins un métal additionnel dans le catalyseur d’hydroisomérisation est comprise entre 0,01 % poids et 2% poids, de manière préférée entre 0,05% poids et 1% poids, par rapport ou poids total du catalyseur d’hydroisomérisation.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la teneur en soufre dans le catalyseur d’hydroisomérisation est telle que le rapport du nombre de moles de soufre sur le nombre de moles de l’au moins un métal du groupe VI 11 B soit compris entre 0,3 et 3. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la présence de soufre dans le catalyseur provient d’une étape de sulfuration optionnelle du catalyseur d’hydroisomérisation. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la présence de soufre dans le catalyseur provient d’impuretés potentiellement présentes, telles que par exemple dans le liant alumine.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le catalyseur d’hydroisomérisation utilisé dans le procédé selon l'invention comprend plus particulièrement, et de préférence est constitué de :
- de 1 % poids à 90%, de préférence de 3% poids à 80% et de manière encore plus préférée de 4% poids à 60% poids de tamis moléculaire ;
- de 0,01 % poids à 4%, de préférence de 0,05% poids à 2% poids d'au moins un métal du groupe VI II B, de préférence le platine ;
- éventuellement de 0,01 % poids à 2%, de préférence de 0,05% poids à 1 % poids d'au moins un métal additionnel choisi dans le groupe formé par les métaux des groupes II IA, IVA et VIIB ;
- éventuellement une teneur en soufre, de préférence telle que le rapport du nombre de moles de soufre sur le nombre de moles de(s) métal(ux) du groupe VI 11 B soit compris entre 0,3 et 3 ; et éventuellement au moins une matrice, de préférence l’alumine, assurant le complément à 100% dans le catalyseur, par rapport au poids total du catalyseur d’hydroisomérisation.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le catalyseur d'hydroisomérisation est mis en forme sous la forme d'extrudés cylindriques ou polylobés tels que bilobés, trilobés, polylobés de forme droite ou torsadée. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le catalyseur d'hydroisomérisation est mis en forme sous la forme de poudres concassées, de tablettes, d'anneaux, de billes, de roues. D’autres techniques que l'extrusion, telles que le pastillage ou la dragéification, peuvent avantageusement être utilisées.
Dans le cas où le catalyseur d'hydroisomérisation contient au moins un métal noble, le métal noble contenu dans ledit catalyseur d'hydroisomérisation peut avantageusement être réduit. Une des méthodes préférées pour conduire la réduction du métal est le traitement sous hydrogène (e.g entre 0,4 et 40 normaux m3 hydrogène/ h / m3 catalyseur (Nm3/h/m3), et préférablement entre 1 et 16 Nm3/h/m3, tel que sensiblement 4 Nm3/h/m3) à une température comprise entre 150°C et 650°C et une pression totale comprise entre 0,1 et 25 MPa. Par exemple, une réduction peut comprendre en un palier à 150°C de deux heures puis une montée en température jusqu'à 450°C à la vitesse de 1 °C/min puis un palier de deux heures à 450°C ; durant l’étape de réduction, le débit d'hydrogène peut être de 1000 normaux m3 hydrogène / m3 catalyseur et la pression totale peut être maintenue constante à 0,1 MPa. Toute méthode de réduction ex-situ peut avantageusement être envisagée.
Le complexe aromatique
Selon le deuxième et le quatrième aspect, le procédé et le dispositif de conversion sont intégrés dans un complexe aromatique, par exemple dans un procédé et/ou un dispositif de production de xylènes utilisant un complexe aromatique. Le procédé/dispositif de conversion échange alors des flux avec le complexe aromatique. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le complexe aromatique est alimenté avec des coupes hydrocarbonées contenant essentiellement des molécules dont le nombre de carbone s’étend de 6 à 10.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, les configurations suivantes de dispositif de conversion intégré à un complexe aromatique sont envisagées :
- le dispositif de conversion est utilisé comme unité de prétraitement en amont du complexe aromatique. Dans ce cas, des flux externes peuvent directement alimenter le dispositif de conversion (exemple reformat de 6 à 10 carbones, coupe A9/A10, etc...), et les effluents du dispositif de conversion sont alors dirigés vers le complexe aromatique ;
- un ou plusieurs dispositifs de conversion est utilisé pour traiter une ou plusieurs coupes internes au complexe aromatique. Dans ce cas, le dispositif de conversion peut être en partie ou totalement alimenté par un ou plusieurs flux en provenance d’unités (e.g. colonnes de fractionnement/distillation, lit mobile simulé) du complexe aromatique. Les effluents du dispositif de conversion sont alors également renvoyés au complexe aromatique ;
- la combinaison des deux configurations définies ci-dessus est également possible et reste dans le cadre de la présente invention. Dans tous les cas, les effluents sont alors enrichis en aromatiques comprenant des groupes méthyles qui sont envoyés tout ou partie dans le complexe aromatique afin de produire des xylènes et optionnellement du benzène. Globalement comme il sera montré dans le mode de réalisation de la figure 2 décrit ci- après, l’intégration du dispositif de conversion au complexe aromatique augmente la production de paraxylène.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le dispositif de conversion est adapté pour traiter un flux contenant des aromatiques à 9 atomes de carbone et optionnellement 10 atomes de carbone internes au complexe aromatique. Par exemple, la figure 2 montre un dispositif de conversion intégré à un complexe aromatique pour traiter un flux contenant des aromatiques à 9 et 10 atomes de carbone issus du train de fractionnement du complexe aromatique.
En référence à la figure 2, selon un ou plusieurs modes de réalisation, le complexe aromatique comprend :
- une unité optionnelle de séparation de charge I pour séparer une coupe hydrocarbonée à 7 atomes de carbone ou moins (C7-) et une coupe aromatique à 8 atomes de carbone ou plus (A8+) de la charge d’entrée du complexe aromatique ;
- une unité optionnelle d’extraction des aromatiques J entre l’unité de séparation de charge I et un train de fractionnement K-N pour séparer les composés aliphatiques du benzène et du toluène de la coupe en C7- de la charge du complexe ;
- le train de fractionnement K-N permettant d’extraire les xylènes des autres aromatiques ;
- une unité de transalkylation O convertissant en xylènes du toluène et des méthyle-alkyle- benzènes tels que des tri-méthyle-benzènes - avantageusement cette unité peut également traiter des tétra-méthyle-benzènes, et dans une certaine mesure du benzène ;
- une unité de séparation des xylènes P (e.g. unité de cristallisation ou unité de séparation en lit mobile simulé utilisant un tamis moléculaire et un désorbant) ou de type permettant d’isoler le paraxylène des xylènes et de l’éthyle-benzène ;
- une unité optionnelle d’isomérisation Q du raffinât obtenu comme effluent de l’unité de séparation des xylènes P pour convertir notamment l’orthoxylène, métaxylène et éthylbenzène en paraxylène ; et
- un dispositif de conversion selon la présente invention comprenant une unité d’isomérisation A, une unité de séparation G et une unité d’extraction H adaptées pour traiter une charge hydrocarbonée 1 produite en fond de la colonne des xylènes M du complexe aromatique ; et produire un effluent d’isomérisation 10 ;
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’unité de séparation de charge I traite la charge d’entrée 16 du complexe aromatique pour séparer une coupe de tête comprenant (e.g. essentiellement) des composés à 7 atomes de carbone ou moins 17 (C7-), et une coupe de fond comprenant (e.g. essentiellement) des aromatiques à 8 atomes de carbone ou plus 18 (A8+) envoyée vers la colonne de xylène M. Optionnellement, l’unité de séparation de charge I peut en outre séparer une coupe de composés léger 19 (composés comprenant 5 atomes de carbone ou moins).
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la charge d’entrée 16 est une coupe hydrocarbonée contenant majoritairement des molécules dont le nombre de carbone s’étend de 6 à 10 atomes de carbone. Cette charge peut également contenir des molécules ayant plus de 10 atomes de carbone et/ou des molécules à 5 atomes de carbone. La charge d’entré 16 du complexe aromatique est riche en aromatiques et contient au moins 50% poids d’alkyles aromatiques, préférentiellement plus de 70% poids. La charge d’entrée 16 peut être produite par reformage catalytique d’un naphta ou être un produit d’unité de craquage (e.g. à la vapeur, catalytique) ou tout autre moyen de production d’alkyle aromatiques.
La coupe de tête 17 de l’unité de séparation de charge I, optionnellement mélangée au produit de fond 20 (benzène et toluène) d’une colonne de stabilisation R, est envoyée vers l’unité d’extraction des aromatiques J afin d’extraire un effluent comprenant des espèces aliphatiques en C6-C721 qui est exporté comme co-produit du complexe aromatique. La coupe aromatique 22 (essentiellement du benzène et du toluène) appelée extrait de l’unité d’extraction des aromatiques J, optionnellement mélangée à la fraction lourde 23 de la (première) colonne de séparation S de l’unité de transalkylation O, est envoyée vers la (première) colonne de distillation de composés aromatiques K du train de fractionnement K-N.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le train de fractionnement comprend les colonnes de distillation de composés aromatiques K, L, M et N permettant de séparer les 5 coupes suivantes :
- une coupe comprenant (e.g. essentiellement) des composés aromatique à 6 atomes de carbone 24 (e.g. benzène) ;
- une coupe comprenant (e.g. essentiellement) des composés aromatique à 7 atomes de carbone 25 (e.g. toluène) ;
- une coupe comprenant (e.g. essentiellement) des composés aromatique à 8 atomes de carbone 26 (e.g. xylènes et éthyle-benzène) ; - une coupe comprenant (e.g. essentiellement) des composés mono-aromatiques à 9 et 10 atomes de carbone 27 ; et
- une coupe comprenant (e.g. essentiellement) des composés aromatiques dont les espèces les plus volatiles sont aromatiques à 10 atomes de carbone 28.
La première colonne de distillation de composés aromatiques K, appelée également colonne de benzène est adaptée pour : traiter une charge hydrocarbonée (e.g. essentiellement) aromatique en C6-C1022 (A6+) ; produire en tête la coupe 24 (coupe benzène) qui est un des produits recherchés en sortie du complexe aromatique ; et produire en fond un effluent (e.g. essentiellement) aromatique en C7-C1029 (A7+). Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la charge hydrocarbonée (e.g. essentiellement) aromatique en C6-C10 22 (A6+) est une la charge hydrocarbonée (e.g. essentiellement) aromatique en C6-C7 (A6-A7).
La deuxième colonne de distillation de composés aromatiques L, appelée également colonne de toluène est adaptée pour : traiter l’effluent de fond de la colonne de benzène 29 (A7+) ; produire en tête la coupe 25 (coupe toluène) qui est dirigée vers l’unité de transalkylation O ; et produire en fond un effluent (e.g. essentiellement) aromatique en C8-C10 30 (A8+).
La troisième colonne de distillation de composés aromatiques M, appelée également colonne de xylène est adaptée pour : traiter l’effluent de fond de la colonne de toluène 30 et optionnellement une coupe aromatique à 8 atomes de carbone ou plus 18 (A8+) de la charge du complexe aromatique ; produire en tête la coupe 26 (coupe xylènes et éthyle-benzène) qui est dirigée vers l’unité de séparation des xylènes P ; et produire en fond un effluent (e.g. essentiellement) aromatique en C9-C10 31 (A9+) en tant que charge hydrocarbonée 1 du dispositif de conversion selon l’invention.
La quatrième colonne de distillation de composés aromatiques N, appelée également colonne des aromatiques lourds est adaptée pour : traiter l’effluent enrichi en tri-méthyle-benzènes 14 de l’unité d’extraction H ; produire en tête la coupe comprenant (e.g. essentiellement) des composés mono-aromatiques à 9 et 10 atomes de carbone 27 qui est dirigée vers l’unité de transalkylation O ; et produire en fond la coupe comprenant (e.g. essentiellement) des composés aromatiques dont les espèces les plus volatiles sont des aromatiques à 10 atomes de carbone 28 (A10+).
Dans l’unité de transalkylation O, la coupe comprenant (e.g. essentiellement) des composés mono-aromatiques à 9 et 10 atomes de carbone 27 est mélangée à la coupe comprenant du toluène 25 en provenance de la tête de la colonne de toluène L, pour produire des xylènes par transalkylation d’aromatiques en défaut de groupes méthyles (toluène), et en excès de groupes méthyles (e.g. tri- et tétra-méthylbenzènes), et alimente la première colonne de séparation S. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’unité de transalkylation O est alimentée en benzène (ligne non représentée sur la figure 2), par exemple lorsqu’un excès de groupes méthyles est observé pour la production de paraxylène.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’unité de transalkylation O comprend au moins un premier réacteur de transalkylation adapté pour être utilisé dans au moins une des conditions opératoires suivantes :
- température comprise entre 200°C et 600°C, préférentiellement comprise entre 350°C et 550°C, et plus préférentiellement encore comprise entre 380°C et 500°C ;
- pression comprise entre 2 et 10 MPa, préférentiellement comprise entre 2 et 6 MPa, et plus préférentiellement comprise entre 2 et 4 MPa ;
- PPH comprise entre 0,5 et 5 h’1, préférentiellement comprise entre 1 et 4 h’1, et plus préférentiellement comprise entre 2 et 3 h’1.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le premier réacteur de transalkylation est opéré en présence d’un catalyseur comprenant de la zéolithe, par exemple de la ZSM-12 et/ou de la ZSM-5. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le deuxième réacteur de transalkylation est de type lit fixe.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’unité de transalkylation O comprend au moins un deuxième réacteur de transalkylation adapté pour être utilisé dans au moins une des conditions opératoires suivantes :
- température comprise entre 200°C et 400°C, préférentiellement comprise entre 220°C et 350°C, et plus préférentiellement encore comprise entre 250°C et 310°C ;
- pression comprise entre 1 et 6 MPa, préférentiellement comprise entre 2 et 5 MPa, et plus préférentiellement comprise entre 3 et 5 MPa ;
- PPH comprise entre 0,5 et 5 h’1, préférentiellement comprise entre 0,5 et 4 h’1, et plus préférentiellement comprise entre 0,5 et 3 h’1.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le deuxième réacteur de transalkylation est opéré en présence d’un catalyseur comprenant de la zéolithe, par exemple une zéolithe Y désaluminée (par exemple, une zéolithe similaire à celles décrites dans la partie catalyseur d’alkylation). Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le deuxième réacteur de transalkylation est de type lit fixe.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, les effluents de transalkylation 32 de la section réactionnelle de l’unité de transalkylation O sont séparés dans la première colonne de séparation S. Une coupe comprenant au moins une partie du benzène et les espèces plus volatiles 33 (C6-) est extraite en tête de la première colonne de séparation et est envoyée vers la colonne optionnelle de stabilisation R. La fraction lourde 23 des effluents de la première colonne de séparation S comprenant (e.g. essentiellement) des aromatiques au moins 7 atomes de carbone (A7+), est optionnellement recyclée vers le train de fractionnement K-N, par exemple vers la colonne de benzène K.
La coupe comprenant (e.g. essentiellement) des composés aromatiques à 8 atomes de carbone 26 (e.g. xylènes et éthyle-benzène) est traitée dans l’unité de séparation des xylènes P. Le paraxylène 34 est exporté comme produit principal. Le raffinât 35 de l’unité de séparation des xylènes P comprenant (e.g. essentiellement) de l’orthoxylène, du métaxylène et de l’éthyle-benzène alimente l’unité d’isomérisation Q.
Dans la section réactionnelle d’isomérisation (non représentée) de l’unité d’isomérisation Q, les isomères du paraxylène peuvent être isomérisés alors que l’éthylbenzène est déalkylé pour produire du benzène, en présence d’hydrogène (e.g. alimenté par une source d’hydrogène 36). Dans cet exemple, la section réactionnelle d’isomérisation est de type désalkylante. Selon un ou plusieurs mode de réalisation, au moins une section réactionnelle d’isomérisation de l’unité d’isomérisation est de type isomérisante ou l’éthylbenzène est isomérisé en xylènes. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, les effluents d’isomérisation 37 de la section réactionnelle d’isomérisation sont envoyés vers une deuxième colonne de séparation T pour produire en fond un isomérat 38 enrichi en paraxylène optionnellement recyclé vers la colonne de xylène M ; et produire en tête une coupe hydrocarbonée comprenant des composés à 7 atomes de carbone ou moins 39 (C7-) envoyée vers la colonne de stabilisation R, par exemple avec la coupe comprenant au moins une partie du benzène et les espèces plus volatiles 33.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, au moins une section réactionnelle d’isomérisation est en phase gaz et est adaptée pour être utilisée dans au moins une des conditions opératoires suivantes :
- température supérieure à 300°C, de préférence de 350°C à 480°C ;
- pression inférieure à 4,0 MPa, et de préférence de 0,5 à 2,0 MPa ;
- vitesse spatiale horaire inférieure à 10 h-1 (10 litres par litre et par heure), de préférence comprise entre 0,5 h'1 et 6 h'1 ;
- rapport molaire hydrogène sur hydrocarbure inférieur à 10, et de préférence compris entre 3 et 6 ;
- en présence d’un catalyseur comportant au moins une zéolithe présentant des canaux dont l’ouverture est définie par un anneau à 10 ou 12 atomes d’oxygène (10 MR ou 12 MR), et au moins un métal du groupe VI II B de teneur comprise entre 0,1 et 0,3% poids (forme réduite), bornes incluses. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, au moins une section réactionnelle d’isomérisation est en phase liquide et est adaptée pour être utilisée dans au moins une des conditions opératoires suivantes :
- température inférieure à 300°C, de préférence 200°C à 260°C ;
- pression inférieure à 4 MPa, de préférence 2 à 3 MPa ;
- vitesse spatiale horaire (WH) inférieure à 10tr1 (10 litres par litre et par heure), de préférence comprise entre 2 et 4 h-1 ;
- en présence d’un catalyseur comportant au moins une zéolithe présentant des canaux dont l'ouverture est définie par un anneau à 10 ou 12 atomes d'oxygène (10 MR ou 12 MR), préférentiellement un catalyseur comportant au moins une zéolithe présentant des canaux dont l'ouverture est définie par un anneau à 10 atomes d'oxygène (10 MR), et de manière encore plus préférée un catalyseur comportant une zéolithe de type ZSM-5.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la colonne de stabilisation R produit en fond une coupe stabilisée comprenant (e.g. essentiellement) du benzène et du toluène 20 optionnellement recyclée en entrée de l’unité d’extraction des aromatiques J. La colonne de stabilisation R permet notamment de pouvoir extraire des composés à 5 atomes de carbone ou moins 40 appelés ci-après gaz combustible ou fuel gas.
L’exemple de la figure 2 décrit ci-dessus concerne un mode de réalisation dans lequel le dispositif de conversion selon l’invention est adapté pour traiter un flux contenant des aromatiques à 9 et 10 atomes de carbone issu du train de fractionnement du complexe aromatique. Il est à noter qu’il est également envisagé d’autres configurations seules ou en combinaisons.
Exemples
Préparation d’un catalyseur A comprenant de la zéolithe IZM-2
Le catalyseur A est un catalyseur comprenant une zéolithe IZM-2, du platine, et une matrice alumine.
Synthèse de la zéolithe IZM-2.
La zéolithe IZM-2 a été synthétisée conformément à l'enseignement du brevet FR2918050B1 . Une suspension colloïdale de silice connue sous le terme commercial Ludox HS-40 commercialisée par Aldrich, est incorporée dans une solution composée de soude (Prolabo), de structurant dibromure de 1 ,6bis(méthylpiperidinium)hexane, d’aluminate de sodium (Carlo Erba) et d’eau déionisée. La composition molaire du mélange est la suivante : 1 SiC>2 ; 0,0042 AI2O3 ; 0,1666 Na2<D; 0,1666 1 ,6bis(méthylpiperidinium)hexane ; 33,3333 H2O. Le mélange est agité vigoureusement pendant une demi-heure. Le mélange est ensuite transféré, après homogénéisation, dans un autoclave de type PARR. L’autoclave est chauffé pendant 5 jours à 170°C sous agitation en tourne broche (30 tours/min). Le produit obtenu est filtré, lavé à l’eau déionisée pour atteindre un pH neutre puis séché une nuit à 100°C en étuve. Le solide est ensuite introduit dans un four à moufle pour y être calciné afin d’éliminer le structurant. Le cycle de calcination comprend une montée en température jusqu’à 200°C, un palier à cette température de deux heures, une montée en température jusqu’à 550°C suivi d’un palier de huit heures à cette température et enfin un retour à température ambiante. Les montées en température sont effectuées avec une rampe de 2°C/min. Le solide ainsi obtenu est ensuite mis sous reflux durant 2 heures dans une solution aqueuse de nitrate d'ammonium (10 ml de solution par gramme de solide, concentration en nitrate d'ammonium de 3 M) afin d'échanger les cations alcalins sodium par des ions ammonium. Cette étape de mise sous reflux est effectuée six fois avec une solution fraiche de nitrate d’ammonium, puis le solide est filtré, lavé à l’eau déionisée et séché en étuve une nuit à 100°C. Enfin, pour obtenir la zéolithe sous sa forme acide (protonée H+) on réalise une étape de calcination à 550°C durant dix heures (rampe de montée en température de 2°C/min) en lit traversé sous air sec (2 normaux litres par heure et par gramme de solide). Le solide ainsi obtenu a été analysé par Diffraction des Rayons X et identifié comme étant constitué par de la zéolithe IZM-2. Des caractérisations au moyen de fluorescence X (en particulier par dosage en perle sur un appareil AXIOS de marque PANalytical travaillant à 125 mA and 32 kV) et ICP (en particulier sur un appareil SPECTRO ARCOS ICP-OES de SPECTRO selon la méthode ASTM D7260) permettent d’accéder aux résultats suivants pour l’IZM-2 :
- rapport du nombre de moles de silicium divisé par le nombre de moles d'aluminium, en mole/mole, Si/AI : 85,
- rapport du nombre de moles de sodium divisé par le nombre de moles d'aluminium, en mole/mole, Na/AI : 0,03.
Mise en forme du support.
La zéolithe IZM-2 est malaxée avec un gel d'alumine de type GA7001 fourni par la société Axens. La pâte malaxée est extrudée au travers d'une filière cylindrique de 1 ,6 mm de diamètre. Après séchage en étuve une nuit à 110°C, les extrudés sont calcinés à 550°C durant deux heures (rampe de montée en température de 5°C/min) en lit traversé sous air sec (2 normaux litres par heure et par gramme de solide). La quantité de zéolithe engagée est choisie de manière à obtenir environ 14% en poids de zéolithe dans les extrudés après calcination.
Imprégnation du platine. Le platine est ensuite déposé dans les extrudés par imprégnation à sec en drageoir d’une solution aqueuse de chlorure de platine tétramine Pt(NHs)4Cl2. La teneur en platine dans la solution d’imprégnation est ajustée de manière à obtenir environ 0,3% poids de platine sur le catalyseur après calcination. Après imprégnation les extrudés sont laissés à maturer durant cinq heures en air laboratoire puis mis à sécher une nuit en étuve à 110°C. Les extrudés sont ensuite calcinés sous débit d'air sec en lit traversé (1 normal litre par heure et par gramme de solide) dans les conditions suivantes :
- montée de la température de l'ambiante à 150°C à 5°C/min,
- palier d'une heure à 150°C,
- montée de 150 à 450°C à 5°C/min,
- palier d'une heure à 450°C,
- descente à l'ambiante.
Des caractérisations par fluorescence X, microsonde de Castaing et titrage H2/O2 permettent d’accéder aux résultats suivants pour le catalyseur A :
- pourcentage en zéolithe IZM-2 (masse sèche) : 13% poids,
- pourcentage en platine (masse sèche) : 0,31% poids,
- dispersion du platine : 66%,
- coefficient de répartition du platine : 0,85.
Préparation d’un catalyseur B comprenant de la zéolithe ZSM-12
Le catalyseur B est un catalyseur comprenant une zéolithe ZSM-12, du platine, et une matrice alumine.
Synthèse de la zéolithe ZSM-12.
La zéolithe ZSM-12 est une zéolithe commerciale fournie par la société Zeolyst. Sa référence commerciale est CP788. Elle est livrée sous sa forme ammonium. Le solide a été analysé par Diffraction des Rayons X et identifié comme étant bien constitué par de la zéolithe ZSM-12.
Mise en forme du support.
La zéolithe ZSM-12 est malaxée avec un gel d'alumine de type GA7001 fourni par la société Axens. La pâte malaxée est extrudée au travers d'une filière cylindrique de 1 ,6 mm de diamètre. Après séchage en étuve une nuit à 110°C, les extrudés sont calcinés à 550°C durant deux heures (rampe de montée en température de 5°C/min) en lit traversé sous air sec (2 normaux litres par heure et par gramme de solide). La quantité de zéolithe engagée est choisie de manière à obtenir environ 8% en poids de zéolithe dans les extrudés après calcination. Imprégnation du platine.
Le platine est ensuite déposé dans les extrudés par imprégnation à sec en drageoir d’une solution aqueuse de chlorure de platine tétramine Pt(NHs)4Cl2. La teneur en platine dans la solution d’imprégnation est ajustée de manière à obtenir environ 0,25% poids de platine sur le catalyseur après calcination. Après imprégnation les extrudés sont laissés à maturer durant cinq heures en air laboratoire puis mis à sécher une nuit en étuve à 110°C. Les extrudés sont ensuite calcinés sous débit d'air sec en lit traversé (1 normal litre par heure et par gramme de solide) dans les conditions suivantes :
- montée de la température de l'ambiante à 150°C à 5°C/min,
- palier d'une heure à 150°C,
- montée de 150 à 450°C à 5°C/min,
- palier d'une heure à 450°C,
- descente à l'ambiante.
Des caractérisations par fluorescence X, microsonde de Castaing et titrage H2/O2 permettent d’accéder aux résultats suivants pour le catalyseur A :
- pourcentage en zéolithe ZSM-12 (masse sèche) : 8% poids,
- pourcentage en platine (masse sèche) : 0,24% poids,
- dispersion du platine : 90%,
- coefficient de répartition du platine : 1 ,01.
Préparation d’un catalyseur C comprenant de la zéolithe EU-1
Le catalyseur C est un catalyseur comprenant une zéolithe EU-1 , du platine, et une matrice alumine.
Synthèse de la zéolite EU-1.
On synthétise une zéolithe EU-1 conformément à l'enseignement du brevet EP0042226B1 en utilisant le structurant organique 1 ,6 N,N,N,N',N',N'-hexaméthylhexaméthylène diammonium. Pour la préparation d'une telle zéolithe, le mélange réactionnel présente la composition molaire suivante : 60 SiÛ2 : 10,6 Na2O : 5,27 NaBr : 1 ,5 AI2O3 : 19,5 Hexa-Br2 : 2777 H. Hexa-Br2 étant le 1 ,6 N,N,N,N',N',N'-hexaméthylhexaméthylène diammonium, le brome étant le contre-ion. Le mélange réactionnel est placé dans un autoclave sous agitation (300 tours/min) pendant 5 jours à 180°C.
La zéolithe EU-1 subit tout d'abord une calcination dite sèche à 550°C sous flux d'air sec durant 10 heures de manière à éliminer le structurant organique. Le solide est ensuite mis sous reflux durant 4 heures dans une solution de nitrate d'ammonium (100 mL de solution par gramme de solide, concentration en nitrate d'ammonium de 10 M) afin d'échanger les cations alcalins par des ions ammonium. Cette étape d'échange est effectuée quatre fois. Le solide est ensuite calciné à 550°C pendant 4 h en four tubulaire. L'analyse par Diffraction des Rayons X confirme que la zéolithe EU-1 a bien été obtenue. Des caractérisations au moyen de fluorescence X (en particulier par dosage en perle sur un appareil AXIOS de marque PANalytical travaillant à 125 mA and 32 kV) et ICP (en particulier sur un appareil SPECTRO ARCOS ICP-OES de SPECTRO selon la méthode ASTM D7260) permettent d’accéder aux résultats suivants pour l’EU-1 :
- rapport du nombre de moles de silicium divisé par le nombre de moles d'aluminium, en mole/mole, Si/AI : 15,
- rapport du nombre de moles de sodium divisé par le nombre de moles d'aluminium, en mole/mole, Na/AI : 0,01.
Mise en forme du support.
La zéolithe EU-1 est malaxée avec un gel d'alumine de type GA7001 fourni par la société Axens. La pâte malaxée est extrudée au travers d'une filière cylindrique de 1 ,6 mm de diamètre. Après séchage en étuve une nuit à 110°C, les extrudés sont calcinés à 550°C durant deux heures (rampe de montée en température de 5°C/min) en lit traversé sous air sec (2 normaux litres par heure et par gramme de solide). La quantité de zéolithe engagée est choisie de manière à obtenir environ 10% en poids de zéolithe dans les extrudés après calcination.
Imprégnation du platine.
Le support ainsi obtenu est soumis à un échange anionique avec de l’acide hexachloroplatinique en présence d’un agent compétiteur (acide chlorhydrique), de manière à déposer 0,3 % poids de platine par rapport au catalyseur. Le solide humide est ensuite séché à 120°C pendant 12 heures et calciné sous air à la température de 500°C pendant une heure.
Des caractérisations par fluorescence X, microsonde de Castaing et titrage H2/O2 permettent d’accéder aux résultats suivants pour le catalyseur C :
- pourcentage en zéolithe EU-1 (masse sèche) : 11% poids,
- pourcentage en platine (masse sèche) : 0,29% poids,
- dispersion du platine : 85%,
- coefficient de répartition du platine : 0,97. Exemple 1
L’exemple 1 illustre les performances d’une unité d’isomérisation A traitant une coupe aromatique ayant principalement 9 atomes de carbone dont la composition massique est détaillée dans la table 2 ci-dessous.
Table 2
Une fois préparés, ces catalyseurs subissent une étape d’activation in situ dans l’unité d’isomérisation. Les catalyseurs subissent tout d’abord une étape de séchage sous débit d’azote dans les conditions suivantes :
- Débit d’azote : 5 Nl/h/gramme de catalyseur ;
- Pression totale : 1 ,3 MPa absolus ;
- Rampe de montée en température de l’ambiante à 150°C : 10°C / min ;
- Palier de 30 minutes à 150°C.
L’azote est ensuite remplacé par de l’hydrogène et l’étape de réduction des catalyseurs s’effectue dans les conditions suivantes :
- Débit d’hydrogène : 4 Nl/h/gramme de catalyseur ;
- Pression totale : 1 ,3 MPa absolus ;
- Rampe de montée en température de 150°C à 480°C : 5°C / min ;
- Palier de deux heures à 480°C.
Après réduction, la température est descendue à 425°C puis les catalyseurs sont stabilisés durant 24 heures sous débit de charge A9 et d’hydrogène dans les conditions suivantes avant évaluation des performances catalytiques :
- Pression totale : 1 ,3 MPa absolus ;
- Température du réacteur : 385°C ; - Couverture en hydrogène : 4 moles d’H2 par mole d’hydrocarbures ;
- PPH : 5 grammes d’hydrocarbures par gramme de catalyseur et par heure. L’unité d’isomérisation des A9 opère en lit fixe dans les conditions suivantes :
- Pression du réacteur : 1 ,3 MPa ; - Température du réacteur : 385°C ;
- Couverture en hydrogène : 4 moles d’H2 par mole d’hydrocarbures ;
- PPH : 4,5 h-1.
Les performances du test pour les trois types de catalyseurs sont présentées dans la Table 3.
Le gain en tri-méthyle benzène de 5 - 12% montre l’intérêt de l’unité d’isomérisation des A9 telle que décrite dans la présente invention.
Table 3
*NOA : Naphtènes et aromatiques autres que A9 Exemple 2
L’exemple 2 illustre les performances d’une unité d’isomérisation A utilisant le catalyseur B à base de ZSM-12 en combinaison avec une unité d’extraction H traitant une coupe aromatique ayant principalement 9 atomes de carbone. Les performances du test sont présentées dans la Table 4 ci-dessous.
Table 4
Avantageusement, les performances du dispositif de conversion selon l’invention est améliorée avec appauvrissement de la charge en tri-méthyle-benzène par l’ajout d’une étape d’extraction des aromatiques substitués en méthyle. Cette étape d’extraction est effectuée par l’unité d’extraction H.
Exemple 3
L’exemple 3 illustre un cas de figure (cf. Figure 2) où le dispositif de conversion selon l’invention traite une coupe contenant majoritairement des A9 interne au complexe aromatique, car ladite coupe est riche en isomères de tri-méthyle benzène (notamment méthyl-éthyle benzène).
Spécifiquement, l’effluent (e.g. essentiellement) aromatique en C9-C10 31 (A9+) récupéré en fond de la colonne de xylène M est envoyé dans l’unité d’extraction H en tant que charge hydrocarbonée 1 du dispositif de conversion selon l’invention.
L’unité d’extraction H traite la charge hydrocarbonée 1 pour extraire des tri-méthyle-benzènes et ainsi produire un effluent enrichi en tri-méthyle-benzènes 14 et une charge hydrocarbonée appauvrie en tri-méthyle-benzènes 15 envoyée vers l’unité d’isomérisation A. L’effluent enrichi en tri-méthyle-benzènes 14 (comprenant en outre des composés A10+) est envoyé à la colonne des aromatiques lourds N qui alimente l’unité de transalkylation O.
L’unité d’isomérisation A selon la présente invention peut être vue comme une unité de prétraitement de la coupe A9 en amont de l’unité de transalkylation O. L’unité d’isomérisation A produit un effluent d’isomérisation 10 pouvant contenir des xylènes qui sont extraits par l’unité de séparation G avant d’alimenter l’unité de transalkylation O. En effet, l’unité d’isomérisation A peut être à l’équilibre thermodynamique et produire des xylènes par transalkylation A9+ / A7. Il est donc préférable d’extraire les xylènes pour ne pas pénaliser la conversion. La charge d’entrée 16 (reformat) alimentant le complexe à la composition représentée dans le Table 5 ci-dessous. Le débit massique total d’aromatiques est de 250 t/h.
Table 5
les performances du complexe aromatique avec le dispositif de conversion selon l’invention est présentée dans la Table 6 ci-dessous.
Table 6
Le dispositif de conversion selon l’invention couplé au complexe aromatique permet dans l’exemple 3 un gain de production de paraxylène de l’ordre de 6% avec une iso-production en paraxylène et benzène.
Dans la présente demande, le terme « comprendre » est synonyme de (signifie la même chose que) « inclure » et « contenir », et est inclusif ou ouvert et n’exclut pas d’autres éléments non cités. Il est entendu que le terme « comprendre » inclut le terme exclusif et fermé « consister ». En outre, dans la présente description, les termes « environ », « substantiellement » « sensiblement », « essentiellement », « uniquement » et « à peu près » sont synonymes de (signifient la même chose que) marge inférieure et/ou supérieure de 5 %, préférablement de 2 %, très préférablement de 1%, de la valeur donnée. Par exemple, un effluent comprenant essentiellement ou uniquement des composés A correspond à un effluent comprenant au moins 95%, préférablement au moins 98%, très préférablement au moins 99%, de composés A. Autre exemple, une valeur de sensiblement 100 (°C, MPag, h’1, etc...) correspond à une valeur comprise entre 95-105, préférablement entre 98-102, très préférablement entre 99-101 .

Claims

Revendications
1. Procédé de conversion de composés aromatiques, comprenant l’étapes suivante :
- isomériser les composés aromatiques d’une charge hydrocarbonée (1) comprenant des composés aromatiques ayant 9 atomes de carbone, dans une unité d’isomérisation (A), en présence d’un catalyseur d’isomérisation bifonctionnel possédant une fonction hydro/déshydrogénante et une fonction hydroisomérisante, pour produire un effluent d’isomérisation (10) enrichi en tri-méthyle-benzènes.
2. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel l’isomérisation des composés aromatiques de la charge hydrocarbonée (1) est effectuée dans au moins une des conditions opératoires suivantes :
- température comprise entre 250°C et 450°C préférentiellement comprise entre 355°C et 390°C, telle qu’une température de 385°C ;
- pression comprise entre 0,1 MPa absolus et 3 MPa absolus, préférentiellement comprise entre 0,2 MPa absolus et 1 ,5 MPa absolus ;
- rapport molaire H2/HC compris entre 1 et 5, et préférentiellement compris entre 3 et 4,5, tel qu’un rapport molaire de H2/HC de 4 ;
- PPH comprise entre 1 h-1 et 30 h’1, préférentiellement comprise entre 3 h-1 et 12 h’1, le terme PPH correspondant au poids de charge hydrocarbonée injecté par heure et rapporté au poids de catalyseur chargé.
3. Procédé de conversion selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel le catalyseur d’isomérisation comprend au moins un métal du groupe VI 11 B de la classification périodique des éléments en tant que fonction hydro/déshydrogénante, au moins un tamis moléculaire en tant que fonction hydroisomérisante, et optionnellement au moins une matrice.
4. Procédé de conversion selon l’une quelconque des revendications précédentes, la charge hydrocarbonée (1) comprend des composés aromatiques à 9 atomes de carbones ayant des chaines à alkyles à 2 ou 3 atomes de carbone.
5. Procédé de conversion selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant l’étape suivante :
- traiter l’effluent d’isomérisation (10) dans une unité de séparation (G) disposée, optionnellement directement, en aval de l’unité d’isomérisation (A), pour produire au moins une première coupe de séparation (11) et une coupe de composés non-convertis (13) recyclée vers l’entrée de l’unité d’isomérisation (A).
6. Procédé de conversion selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant l’étape suivante :
- traiter la charge hydrocarbonée (1) dans une unité d’extraction (H) disposée, optionnellement directement, en amont de l’unité d’isomérisation (A) pour extraire des tri-méthyle-benzènes et produire une charge hydrocarbonée appauvrie en tri-méthyle- benzènes (15) envoyée vers l’unité d’isomérisation (A).
7. Procédé de production de xylènes intégrant le procédé de conversion l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant l’étape suivante :
- envoyer tout ou partie de l’effluent d’isomérisation (10) enrichi en tri-méthyle-benzènes dans un complexe aromatique pour produire des xylènes.
8. Procédé de production de xylènes selon la revendication 7, dans lequel le procédé de conversion est intégré au complexe aromatique selon au moins une des configurations suivantes :
- prétraitement de la charge hydrocarbonée (1) en amont du complexe aromatique ;
- traitement d’au moins une coupe interne au complexe aromatique.
9. Procédé de production de xylènes selon la revendication 8, comprenant l’étape suivante :
- envoyer un effluent aromatique comprenant des composés de 9 à 10 atomes de carbone d’une colonne de xylène (M) du complexe aromatique vers l’unité d’isomérisation (A) en tant que charge hydrocarbonée (1).
10. Dispositif de conversion de composés aromatiques, comprenant :
- une unité d’isomérisation (A) adaptée pour isomériser les composés aromatiques d’une charge hydrocarbonée (1) comprenant des composés aromatiques ayant 9 atomes de carbone, en présence d’un catalyseur d’isomérisation bifonctionnel possédant une fonction hydro/déshydrogénante et une fonction hydroisomérisante, pour produire un effluent d’isomérisation (10) enrichi en tri-méthyle-benzènes.
11. Dispositif de conversion selon la revendication 10, comprenant :
- une unité de séparation (G) disposée, optionnellement directement, en aval de l’unité d’isomérisation (A), adaptée pour traiter l’effluent d’isomérisation (10) pour produire au moins une première coupe de séparation (11) et une coupe de composés non-convertis (13) recyclée vers l’entrée de l’unité d’isomérisation (A). Dispositif de conversion selon la revendication 10 ou la revendication 11, comprenant - une unité d’extraction (H) disposée, optionnellement directement, en amont de l’unité d’isomérisation (A) adaptée pour traiter la charge hydrocarbonée (1) pour extraire des tri- méthyle-benzènes et produire une charge hydrocarbonée appauvrie en tri-méthyle- benzènes (15) envoyée vers l’unité d’isomérisation (A). Dispositif de production de xylènes intégrant le dispositif de conversion l’une quelconque des revendications 10 à 12, comprenant :
- une ligne d’alimentation adaptée pour envoyer tout ou partie de l’effluent d’isomérisation (10) enrichi en tri-méthyle-benzènes dans un complexe aromatique pour produire des xylènes. Dispositif de production de xylènes selon la revendication 13, dans lequel le dispositif de conversion est intégré au complexe aromatique selon au moins une des configurations suivantes :
- prétraitement de la charge hydrocarbonée (1) en amont du complexe aromatique ; - traitement d’au moins une coupe interne au complexe aromatique. Dispositif de production de xylènes selon la revendication 14, comprenant : une ligne d’alimentation adaptée pour envoyer un effluent aromatique comprenant des composés de 9 à 10 atomes de carbone d’une colonne de xylène (M) du complexe aromatique vers l’unité d’isomérisation (A) en tant que charge hydrocarbonée (1).
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