FR2500469A1 - Processus de craquage avec solvant donneur d'hydrogene et procede de traitement de petrole brut - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE DE CRAQUAGE AVEC SOLVANT DONNEUR D'HYDROGENE. SELON L'INVENTION, UN LIQUIDE CARBONACE LOURD AYANT UN POINT DE FUSION INFERIEUR A 250C EST AMELIORE EN PRODUIT PLUS LEGER PAR CRAQUAGE AU SOLVANT DONNEUR D'HYDROGENE 12, EN UTILISANT UN SOLVANT RECYCLE DERIVE AU MOINS PARTIELLEMENT D'UNE FRACTION DE DISTILLAT MOYEN SOIT DU LIQUIDE CARBONACE LOURD OU DES PRODUITS CRAQUES, EN SOUMETTANT A UNE OU PLUSIEURS ETAPES D'HYDROTRAITEMENT CATALYTIQUE EN 20 AVANT RECYCLAGE. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT A L'INDUSTRIE DU PETROLE.

Description

La présente invention se rapporte à un processus intégré pour le craquage

de chargesd'alimentation liquides lourdes carbonacées utilisant un solvant donneur d'hydrogène

dérivé de la charge d'alimentation.

La présente invention concerne un processus de craquage avec solvant donneur d'hydrogène pour améliorer une charge d'alimentation liquide lourde et carbonacée (en particulier du pétrole brut ou une fraction à fort point d'ébullition ou un résidu lourd dérivé de pétrole brut) en produits valables plus légers (en particulier des produits utiles comme charges d'alimentation vers des raffineries conventionnelles de pétrole). Selon un aspect, la présente invention concerne l'emploi comme solvant donneur d'hydrogène, d'une fraction des produits craqués

qui est soumise à une ou plusieurs étapes externes d'hydro-

traitement (hydrogénation sélective et/ou hydroisomérisa-

tion) avant recyclage vers l'étage de craquage. Selon un autre aspect, la présente invention concerne un processus intégré o le solvant de recyclage est complété d'un courant d'appoint dérivé de la charge d'alimentation qui subit une déshydroisomérisation avant d'être ajoutée au courant de recyclage pour un plus ample hydrotraitement. Un autre aspect de l'invention consiste àeffectuer une étape de

craquage avec solvant donneur d'hydrogène dans des condi-

tions de temps inhabituellement court de résidence en

combinaison avec des températures inhabituellement élevées.

L'invention sera mieux comprise et d'autres buts,

caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparai-

tront plus clairement au cours de la description explicative

qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 est une représentation schématique d'une forme du processus selon l'invention;et - la figure 2 donne un organigramme représentant une

modification de l'invention.

Les charges d'alimentation employées dans l'invention comprennent, sans limitation, des matériaux tels que les

suivants: -

1. Pétrole brut - toute la gamme 2. Résidu atmosphérique ayant un point d'ébullition initial de 3160C (température équivalente à l'atmosphère) ou plus; 3. Résidu sous vide ayant un point d'ébullition initial de 4270C (température équivalente à l'atmosphère) ou plus; 4. Coupe pétrolière lourde recyclée de craquage catalytique fluide; 5. Huiles de recyclage d'unité de cokéfaction retardée ou fluide; 6. Résidus lourds de réducteur de viscosité;

7. Résidus lourds de craquage à la vapeur.

Toutes les charges carbonées d'alimentation ci-dessus

sont liquides aux températures élevées (environ 100-2500C).

La présente invention comprend, en combinaison en série, les étapes de:

(a) ajouter un courant d'un matériau donneur d'hydro-

gène, obtenu comme on l'ondiquera ci-après, et de la charge lourde d'alimentation carbonée, à un rapport pondéral d'au moins 0,25 partie du matériau donnant l'hydrogène par partie en poids de la charge lourde d'alimentation carbonée, à une zone de réaction de craquage; (b) chauffer le mélange réactionnel résultant de l'étape (a) dans ladite zone à une température d'au moins 2500C mais inférieure à 8000C pendant un temps total de

résidence àla température spécifiée, compris entre 15 secon-

des et 5 heures; (c) retirer les produits de la zone réactionnelle et récupérer une fraction de distillat moyen bouillant entre 1750C et 300'C de température équivalente à l'atmosphère; (d) soumettre ladite fraction de distillat moyen à une ou plusieurs étapes externesd'hydrotraitement dans des zones contenant de l'hydrogène et un catalyseur afin d'ajouter ainsi de l'hydrogène pour obtenir un matériau donnant l'hydrogène contenant au moins 30% en poids de produits hydroaromatiques à deux cycles ayant 10 à 20 atomes de carbone par molécule; (e) recycler ledit matériau donnant l'hydrogène obtenu à l'étape (d) vers la zone de craquage spécifiée à l'étape (a); et (f) récupérer les produits plus légers souhaités

enrichis en hydrogène,du produit de l'étape (b).

Sous une forme de l'invention, le matériau recyclé donnant de l'hydrogène est dérivé totalement de la fraction

décrite de distillat moyen des produits craqués par hydro-

génation sélective à l'étape (d) en présence d'hydrogène moléculaire et d'un catalyseur d'un métal de base solide comme nickel-molybdène, cobaltmolybdène et nickel-tungstène supportés sur de l'alumine ou de la silicealumine et analogues. Sous une autre forme de l'invention, le matériau

recyclé donnant l'hydrogène est de plus soumis à une hydro-

isomérisation à l'étape (d) en utilisant un catalyseur

solide acide d'hydroisomérisation tel que de la silice-

alumine, de l'acide phosphorique sur du kieselguhr, de la silice-magnésie, de la silice-alumine-zirconia, deszéolites

cristallines acides et analogue.

Sous une forme préférée de l'invention, le courant de recyclage est complété d'un courant d'appoint d'un matériau de distillat moyen dérivé de la charge lourde et

carbonacée d'alimentation que l'on fait d'abord passer à tra-

vers une zone-de déshydroisomérisation en présence d'hydro-

gène moléculaire et tout catalyseur de reformage en un métal approprié non noble ou noble comme oxyde de chrome-alumine, molybdène-alumine, platine-alumine et analogue, et ensuite on fait passer le courant d'appoint ainsi déshydroisomérisé vers l'étape d'hydrogénation (d) en même temps que le courant du distillat moyen récupéré de l'étape (c). A l'étape (d), le courant de recyclage récupéré et combiné de l'étape (c) et le courant d'appoint déshydroisomérisé sont soumis

ensemble à une hydrogénation sélective en présence d'hydro-

gène moléculaire et d'un catalyseur d'un métal de base

conventionnel pour produire le courant total du solvant don-

neur d'hydrogène reformé (c'est-à-dire riche en hydrogène)

ramené à la zone de craquage à l'étape (e).

Comme on l'a indiqué, la déshydroisomérisation du courant d'appoint peut être effectuée avec un catalyseur d'un métal noble, auquel cas le courant d'appoint doit être catalytiquementdésulfurisé et désazoté à des niveaux très

faibles de composé de soufre et d'azote avant déshydro-

isomérisation. Alternativement, la déshydroisomérisation peut être effectuée en utilisant un catalyseur de reformage résistant au soufre comme de l'oxyde de chrome-alumine ou bien de l'oxyde de molybdènealumine que l'on préfère. Dans chaque cas, le composant d'appoint déshydroisomérisé et le composant de recyclage sont combinés puis sélectivement hydrogénés sur un catalyseur base-métal conventionnel à

l'étape (d).

L'hydrotraitement de la fraction à 175-3000C des produits craqués (c'està-dire le solvant de recyclage) à l'étape (d) a pour but de convertir cette fraction à une

forme o c'est un solvant donneur d'hydrogène très efficace.

Telle qu'elle est initialement séparée des produits craqués,

cette fraction de solvant à 175-300aC est riche en hydro-

carbures 10 + de structure aromatique, paraffinique ou

naphténique, mais est faible en hydroaromatiques. L'hydro-

traitement de cette fraction à l'étape (d) la convertit en

un matériau riche en hydroaromatiques à deux cycles et hydro-

alkylaromatiques à deux cycles. Ainsi, la présente invention procure le solvant donneur d'hydrogène efficace souhaité

d'une façon pratique et économique.

Il est particulièrement souhaitable que le solvant recyclé contienne au moins 30% en poids d'hydroaromatiques à deux cycles ayant 10 à 20 atomes de carbone par molécule,

comme on l'a indiqué. Dans certains cas, selon la composi-

tion particulière de la fraction à 175-3000C telle qu'elle

est initialement séparée des produits craqués, une hydrogd-

nation sélective avec un catalyseur d'un métal de base solide à l'étape (d) peut être suffisante pour produire la teneur souhaitée de 30% en hydroaromatiques. Dans d'autres cas, une hydrogénation sélective avec un catalyseur d'un métal de base peut être insuffisante pour amener la teneur en hydroaromatiques souhaités à au moins 30%, auquel cas l'étape d'hydrotraitement (d) peut de plus comprendre une hydroisomérisation en utilisant un catalyseur acide solide comme indiqué, pour qu'il y ait dans le solvant recyclé, au moins 30% en poids d'hydroaromatiques à deux cycles ayant

à 20 atomes de carbone par molécule.

La forme de l'invention o le solvant de recyclage est complété d'une faible quantité de matériau de distillat moyen en tant que solvant d'appoint représente la forme intégrée préférée du processus. La déshydroisomérisation a pour but de convertir le matériau d'appoint du distillat moyen en une forme ayant une composition semblable à celle du solvant de recyclage tel que récupéré de l'étape de

craquage, ensuite l'appoint du distillat moyen déshydro-

isomérisé et le solvant de recyclage sont ensemble soumis à une hydrogénation sélective avec un catalyseur d'un métal

de base comme on l'a décrit, pour produire le courant souhai-

té du solvant donneur d'hydrogène pour retour à la zone de craquage. Comme on l'a indiqué, l'étape de craquage (b) est

effectuée à une température de 250-800oC pendant 15 secondes-

heures. Une forme de l'invention consiste à effectuer l'étape de craquage à une température d'au moins 250'C mais ne dépassant pas 4750C pendant un temps total de résidence à la température indiquée, de 10 minutes à 5 heures. Une autre pratique, qui est très souhaitable du point de vue diminution du volume du réacteur de craquage,consiste à employer des temps très courts de résidence en combinaison avec des températures de réaction à l'extrémité haute de la large gamme ci-dessus indiquée. Dans cette pratique préférée, la zone de craquage (b) est maintenue à une température d'au moins 4750C (de préférence au moins 5000C) mais inférieure à 8000C pendant un temps total de résidence à la température spécifiée compris entre 15 secondes et 10 minutes (de préférence pas plus de 5 minutes). Ces nouvelles conditions de réaction donnent une forte sélectivité pour les liquides et une faible sélectivité pour le coke. On a trouvé que l'allure initiale des réactions de craquage, c'est-à-dire à des temps de résidence inférieurs à 15 minutes> était rapide et que l'allure augmentait exponentiellement avec la température. A des temps plus longs de résidence, les hydrocarbures initiaux craqués qui sont produits subissent des réactions de décomposition secondaires conduisant à une formation excessive de coke et de gaz. Ainsi, à une température supérieure (environ 475-8000C) et des temps

plus courts de résidence (environ 1/4-10 minutes, le proces-

sus présent préféré de craquage donne des taux élevés de conversion sans les fortes sélectivitéspour le coke et le gaz que l'on observe normalement dans des processus conventionnels

à plus long temps de résidence.

Tandis que l'utilisation d'un craquage au solvant

donneur d'hydrogène est connue, elle est limitée à la pro-

duction de solvants donneurs d'hydrogène bouillant au-dessus de 3700C par (i) l'utilisation de catalyseurs conventionnels d'hydrogénation pour ajouter de l'hydrogène nour convertir les aromatiques en hydroaromatiques ou (ii)une source externe de solvant donneur d'hydroaromatiques. Dans la présente invention, on utilise une zone d'hydrogénation sélective o des hydrocarbures C10 + dérivés soit de la charge d'alimentation ou des produits craqués, bouillant entre 175 et 3000C, sont hydrogénés en présence d'hydrogène pour produire un courant d'un solvant donneur riche en hydroaromatiques à deux cycles et hydroalkylaromatiques à deux cycles. Comme indiqué, la pratique préférée de l'invention consiste à compléter le solvant donneur récupéré des produits craqués, par un matériau supplémentaire d'appoint

dérivé de la charge d'alimentation qui est d'abord déshydro-

isomérisé puis sélectivement hydrogéné (en même temps que le solvant récupéré de l'étape de craquage), pour recyclage vers l'étape de craquage. Le courant du solvant donneur plus léger bouillant entre 175 et 300'C a plus d'hydrogène

disponible par poids que les solvants connus plus lourds.

La présente invention est particulièrement dirigée vers l'utilisation d'un solvant donneur qui est (1) basé sur une forte teneur (supérieure à 30% en poids) de dérivés hydroaromatiques à deux cycles qui ont généralement un point d'ébullition compris entre 175 et 3000C et (2) facilement produit à partir de fractions de charge d'alimentation

contenant des hydrocarbures C 0- C13 par déshydroisomérisa-

1e tion catalytique externe avec ensuite hydrogénation sélec-

tive afin de mettre ainsi le processus général en équilibre matériel. Dans le brevet US No. 2 953 513 au nom de Langer, du 20 Septembre 1960,on emploie des solvants plus lourds contrairement aux solvants plus légers employés ici. Les solvants plus lourds ne sont pas inhérents aux charges d'alimentation selon l'invention aux concentrations requises

pour les rendre actifs en tant que donneurs d'hydrogène.

Les solvants clé plus légers employés dans la présente invention peuvent cependant être facilement produits à une

concentration suffisante par diverses technologies d'hydro-

traitement catalytique à partir d'espèces d'hydrocarbures qui sont inhérentes aux charges d'alimentation selon

l'invention. Les composants clé dans la description de

Langer sont inhérents aux charges d'alimentation de Langer, mais ne peuvent être facilement produits par d'autres espèces d'hydrocarbures. Les composants clé dans le présent solvant

donneur sont la tétraline, les alkyltétralines,le dihydro-

naphtalène et lesdihydroalkylnaphtalènesque l'on peut produire par hydroisomérisation ou déshydroisomérisation plus hydrogénation sélective d'hydrocarbures C10 - C14 bouillant entre 175 et 3000C et qui sont présents dans la

charge d'alimentation selon l'invention.

Dans le brevet US No. 4 051 012 au nom de Plumlee du 27 Septembre 1977 est révélé un processus spécifique

aux charges d'alimentation de charbon o il y a un synergis-

me positif entre un catalyseur de quinone et les espèces oxygénées qui existent dans un solvant donneur dérivé du charbon. Les charges d'alimentation employées dans cette

invention sont principalement des hydrocarbures (c'est-à-

dire qu'elles ne contiennent pas de quantités importantes

d'espèces oxygénées.

Dans le brevet US No. 2 843 530 au nom de Langer du Juillet 1958 est révéléel'utilisation d'un solvant donneur d'appoint dérivé d'une source externe comme des goudrons, des huiles cycliques et dc'es extraits d'huile de lubrification. Ce solvant n'est par conséquent pas intérieurement produit. Bien qu'il se compose de composés aromatiquesnaphténique (hydroaromatiqus) partiellement hydrogénés, la gamme C'ébullition de 221-538Pc exclut le naphtalène précurseur clé du solvant intérieurement

produit selon l'invention.

Dans le brevet US No. 3 867 275 au nom de Gleim du 28 Février 1975, il est fait allusionau prix et à la difficulté pour obtenir des solvants aromatiques à deux cycles. La présente invention donne un procédé peu coûteux et pratique pour produire ces produits aromatiques à deux

cycles pour une utilisation comme solvant donneur.

Gorin et autres, dans Proc. 8th World Pet. Congress, Preprints Session No. PD10(5), 44(1971), révèlent un solvant o l'aromaticité est très élevée parce qu'il est dérivé d'une charge d'alimentation de charbon. Le présent solvant contient plus de paraffineset de naphtèno et a une

plus faible aromaticité.

Sont également représentatifs de l'état actuel de la technique, les brevets US No. 3 849 287 au nom de Gleim, du 19 Novembre 1974; No. 3 336 411 au nom -de Benham du 15 Août 1967; No. 3 775 498 au nom de Thompson, du 27 Novembre 1973; No. 2 585 899 au nom de Langlois, du 12 Février 1952; No.3 504 045 au nom de Scharf, du 31 Mars 1970; et No. 4 176 046 au nom de McConaghy, du 27 Novembre 1979; ainsi que "Desulfurization Via Hydrogen Donor Reactions" de Doyle, Division of Petroleum Chemistry, ACS, Chicago Meeting, 24-29Août 1975, p 165; "Liquefaction of Coal in Hydrogen- Donor and Non-Donor Vehicles", de Neavel,

Fuel, 1976, Vol 55, Juillet, p. 237; "Thermal Hydrogena-

tion" de Carlson, Ind. & Eng. Chem. Volume 50, No. 7, p. 1067; "Aromatic Hydrocarbons" - pages 230-236, Production and Separation of Alkylnaphthalenes, Marshall Sittig, Editor, 1976, Noyes Data Corp., Park Ridge, New Jersey

E.U.A..

En se référant àla figure 1 des dessins, la présente invention concerne en conséquence un processus intégré pour améliorer une charge d'alimentation lourde et carbonacée 10 en particulier du pétrole brut lourd, en utilisant un

courant 11 d'un solvant donneur d'hydrogène pour l'hydro-

craquage non catalytique des matériaux de fort point d'ébullition, dans une zone de craquage 12 (étape (b), ci-dessus) pour obtenir un courant 13 de produits plus

légers.

Le courant de produits craqués 13 est séparé dans une unité 14 de récupération du produit, en un courant de produits légers souhaités 15 retiré du système,un courant du solvant donneur usé 16 bouillant entre 175 et 3000C, lequel est traité comme indiqué ci-après avant recyclage et un courant de recyclage résiduel plus lourd 17 qui peut être ramené directement à la zone de craquage 12 pour passer par le cycle une fois de plus ou qui peut être

prugé en tant que courant 22.

Le courant 16 du solvant donneur usé récupéré

des produits réactionnels est partiellement exempt d'hydro-

gène par suite des réactions de craquage avec le solvant donneur. Dans la présente invention on utilise une zone

d'hydrotraitement 20 o des hydrocarbures C10+ sont sélec-

tivement hydrogénés en présence d'hydrogène (courant 21) soit sur des catalyseurs d'hydrogénation d'un métal de base ou sur des catalyseurs d'hydroisomérisation acides solides, pour produire le courant du solvant donneur reformé il

riche en hydroaromatiques à deux cycles et hydroalkyl-

aromatiques à deux cycles, comme la téraline et les alkyl-

tétralines, afin de produire ainsi un courant du donneur d'hydrogène recyclé et réapprovisionné 11 qui est ramené

(étape (e)) à la zone de craquage 12.

Comme on l'a indiqué, le rapport pondéral du matériau donnant l'hydrogène à la charge d'alimentation carbonacée et lourde est habituellement d'au moins 0,25 partie du matériau donnant l'hydrogène par partie en poids de la charge d'alimentation carbonacée et lourde. Le mélange réactionnel est soit chauffé dans la zone de craquage à une température comprise entre 250 et 475 C pendant un temps de résidence de 10 minutes à 5 heures ou de préférence, il est chauffé à une température supérieure (475-800 C)pendant

un temps plus court de résidence (15 secondes-10 minutes).

Dans la zone d'hydroisomérisation, la température est fréquemment de 200 à 4500C, le temps de résidence de 10 minutes à 4 heures. Habituellement, on amAne 0,05 à 0,40 partie en poids d'hydrogène moléculaire vers les zones d'hydrotraitement, par partie en poids du solvant donneur

d'hydrogène épuisé. Le processus est avantageusement effec-

tué à une pression élevéepar exemple, de 17 à 103 bars ou plus dans la zone de craquage et jusqu'à 34,5 bars ou

plus dans les zones d'hydrotraitement. Les zones d'hydro-

traitement peuvent par exemple avoir la forme de réacteurs

tubulaires à lit fixe ou à lit fluide.

Le tableau qui suit indique le changement typique de

composition du solvant donneur au cours de l'étape d'hydro-

isomérisation (d) dans la zone d'isom-risation 20,

sous l'influence d'un catalyseur acide solide.

Solvant entrant Solvant sor-

à l'étape (d) tant de l'é-

tape (d) Composition typique,% en poids Tétralines C10-C12 18 60 Naphtalènes C10-C1 25

2 12

Paraffines C10-C14 17 11 Naphtènes C10-C14 20 Alkylbenzènes C10-C14 20 7 Ainsi, le solvant exempt d'hydrogène tel qu'il est initialement séparé des produits craqués, a une faible teneur en tétralines et une forte teneur en naphtalènes et alkylbenzènes, tandis que le solvant hydrogéné reformé approprié à un recyclage vers l'étape de craquage, a une forte teneur en tétralines et une faible teneur en

naphtalènes et alkylbenzènes.

Comme on l'a indiqué, une forme préférée de l'invention consiste à compléter le solvant donneur d'hydrogène recyclé et reformé avec du matériau d'appoint dérivé de la charge d'alimentation. Ce mode de réalisation de l'invention est représenté sur la figure 2 des dessins, et consiste à compléter le solvant recyclé avec un matériau d'appoint

dérivé de la charge d'alimentation qui subit la déshydro-

isomérisation décrite. En plus de détail, et en se réfé-

rant à la figure 2, un agencement approprié d'un dispositif pour la mise en pratique de cette forme de l'invention

comprend un dessaleur du brut 30, une unité de distilla-

tion du brut 31, un réchauffeur de l'alimentation du réacteur 32, un système de réaction HDSC 33 ("HDSC" indique le craquage avec solvant donneur d'hydrogène), une unité de distillation du produit de HDSC 35, un moyen de prétraitement 36, un déshydroisomériseur 38, une zone d'hydrogénation sélective 39, un moyen d'hydrotraitement du naphta 46

et un moyen d'hydrotraitement de gas-oil 48.

A l'étape initiale, un courant frais 50 du résidu à craquer (dérivé de l'unité de distillation 31 du brut), un courant 52 debrai de recyclage à craquer(dérivé de l'unité de distillation du produit 35) et un courant 54 du solvant donneur de recyclage (à préparer comme indiqué ci-dessous) sont préchauffés, dans une section de réchauffeur à rayonnement du réchauffeur 32 d'alimentation du réacteur, jusqu'à la température d'entrée du réacteur 33 HDSC. Les liquides préchauffés sont alors mis sous pression à75,85 bars. Simultanément, un courant d'appoint d'hydrogène frais est d'abord préchauffé par la vapeur à l'effluent du réacteur, et ensuite chauffé à la température d'entrée du réacteur dans une section rayonnante d'un préchauffeur d'hydrogène. Le résidu préchauffé et mis sous pression, le solvant donneur et l'hydrogène moléculaire sont alors amenés à la zone HDSC 33 o la conversion de l'alimentation se produit pour former des hydrocarbures gazeux C1-C4, des naphtas légers C5-191 C, des distillats à 191-246 C, des gas-oils à 246- 482 C et des sous-produits H2S et NH3,

ainsi que du brai.

Les gaz obtenus par libération éclair passent du réacteur HDSC 33 en tant que courant 57 de gaz obtenus par libération éclair de HDSC tandis qu'un courant de produit liquide 58 passe du réacteur à l'unité de distillation du produit HDSC o les produits sont séparés par technologie conventionnelle de fractionnement en un courant de naphta HDSC 59 (naphta léger C5-190 C), un courant de solvant usé 60, un courant de gas.oil HDSC 61 à 246-482 C et un courant de brai non converti 52 recyclé vers le réacteur HDSC 33.Le courant du solvant usé 60 passe dans le réacteur d'hydrogénation sélective 39 en même temps qu'un courant 62 d'hydrogène moléculaire et d'un courant 63 de solvant d' appoint provenant du déshydroisomériseur 38. Pour alimenter le déshydroisomériseur 38, un courant de distillat vierge provenant de l'unité de distillation du brut 31 passe dans le prétraiteur 36 (en même temps

qu'un courant 66 d'hydrogène gazeux) en amont du déshydro-

isomériseur 38 o le souffre et l'hydrogène en tant que poisons sont retirés du distillat vierge 65 par l'action d'un catalyseur d'enlèvement d'hétéroatomes. Le prétraiteur peut par exemple être un réacteur tubulaire contenant un lit fixe d'un catalyseur oxydé de cobalt-molybdène- aluminium ou autre catalyseur de métal de base solide fonctionnantavec

UL écoulement d'hydrogène de 89-890 m3/m3 à une tempéra-

ture de 371-427 C, une pression de 103-172 bars et une vitesse spatiale liquide horaire de 0,5-3,0. Cela retire l'azote et le souffre pour protéger le catalyseur, dans le déshydroisomériseur, d'un empoisonnement. Du moyen de prétraitement 36, un courant de solvant purifié 69 est

amené au déshydroisomériseur 38.

On comprendra qu'à l'étape de déshydroisomérisation, les hydrocarbures C10+ sont déshydroisomérisés en présence d'hydrogène pour produire des précurseurs du solvant donneur

riches en aromatiques à deux ou trois cycles et alkyl-

aromatiques à deux ou trois cycles. Ces précurseurs du donneur peuvent alors être convertis en solvantsdonneurs richE en hydroaromatiques par hydrogénation sélective sur des catalyseurs de métal de base conventionnels comme on

l'a indiqué ci-dessus.

Ainsi, une forme préférée de l'invention concerne la récupération, de la charge d'alimentation, du matériau donnant l'hydrogène, en particulier la fraction de distillat vierge bouillant entre 175 et 325 C à la température équivalente atmosphérique et en soumettant ce courant à une zone de déshydroisomérisation externe contenant de l'hydrogène moléculaire et tout catalyseur de reformage enun métal non noble ou noble approprié de façon à obtenir un matériau précurseur donnant l'hydrogène contenant au moins % de produits aromatiques et de préférence plus de 50%, lequel est recyclé vers la zone d'hydrogénation sélective o les naphtalènes et alkylnaphtalènes sont ré-hydrogénés

à l'état hydroaromatique actif.

Le tableau qui suit illustre le changement typique de composition du matériau par suite du traitement dans le déshydroisomériseur 38:

Charge d'alimen- Deshydroiso-

tation 69 du deshy- mérisat 63 droisomériseur Composition typique,% en poids Tétralines C10-C12 9 9 Naphtalènes C10-C12 4 62 Paraffines et olfines C10-C14 33 Paraffines et oléfines C10-C14 33 il

Charge d'alimen- deshydroi-

tation 69 du deshy- somérisat droisomériseur 63 Composition typique,% en poids Naphtènes C10-C13 37 il Alkylbenzènes C10-C13 17 7 Le deshydroisomériseur fonctionne avantageusement à une température de 350 à 500C, sous une pression de

24 à 48 bars; le temps de résidence dans le deshydroisomé-

riseur est avantageusement de 0,30 à 2 heures. Habituelle-

ment, on amène 0,05 à 0,40 partie en poids d'hydrogène moléculaire dans la zone de deshydroisomérisation, par partie en poids du solvant d'appoint. La deshydroisomérisation peut être effectuée dans un ou plusieurs réacteurs tubulaires à lit fixe ou réacteurs à lit fluide ole courant du distillat vierge riche en paraffines, naphtènes et alkylbenzènes

est rendu riche en naphtalènes.

Dans le processus, le courant du distillat vierge deshydroisomérisé 63 du solvant d'appoint est combiné au solvant usé 60 du courant effluent de HDSC, et ensuite est

sélectivement hydrogéné dans l'unité d'hydrogénation sélec-

tive 39 pour maintenir l'activité du solvant donneur

d'hydrogène.

L'effluent de la zone d'hydrogénation sélective 39 donne un courant de distillat moyen désulfurisé 72, ainsi que le courant du solvant derecyclage 54 qui est ramené au préchauffeur 32 pour réutilisation dans le système de

réaction HDSC 33 comme on l'a décrit.

De l'hydrogène est produit in situ dans le processus, mais de l'hydrogène d'appoint supplémentaire peut également

être ajouté si on le souhaite.

Une partie du brai de l'unité de distillation de produit 35 peut être retirée du système sous forme d'un

courant de purge de brai 76.

Le courant valable de naphta léger 59 (après passage à travers l'unité d'hydrotraitement 46), le courant du distillat moyen 72 et le courant du gas-oil 61 (après passage à travers l'unité d'hydrotraitement 48) représentent les produits désulfurisés et améliorés donnés par le processus. On peut citer comme exemple charge d'alimentation à traiter, du pétrole brut vierge oscan (de la ceinture de l'Orénoque au Vdn6zuéla) qui est dessalé et étêté pour produire un résidu sous vide à 482 C +. Ce dernier est le composant principal du produit d'alimentation du craquage vers le réacteur HDSC. De plus, du brai à 482 C + est recyclé et mélangé au résidu vierge avant traitement dans le réacteur HDSC. Les propriétés typiques du pétrole brut sur toute la gamme sont les suivantes: Densité A. P.I. 10,3 Soufre 6,1 % en poids Carbone 82,88 Hydrogène 10,44 Azote 0,58 Vanadium 1228 ppm Nickel 117 ppm Carbone Conradson 15,0% Asphaltènes 36, 6% Volume du résidu (482 C+), % 65 On trouvera ci -après un exemple des conditions appropriées de la zone de crzquaqe au solvant donneur d'hydrogène: 3O Temps de résidence, h 0,50 Pression, bars 69 Température moyenne C 440 Taux de recyclage de H2 m3/m 178 résidu Rapport solvant/482 C+ 1,0 Rapport brai/résidu 0,5 On donnera ci-après un exemple dans le deshydroisomériseur: Temps de résidence,h Pression, bars Température moyenne C Taux d'alimentation en H2 Catalyseur des conditions 0,5 0,48 m3/m3 Molybdène-alumine (Katalco Nalform) On donnera ci-après un exemple des conditions appropriées d'hydrogénation sélective: Temps de résidence, h 1,0 Pression, bars 34 Température moyenne, C 300 Taux d'alimentation en H2 0,196 m /m Catalyseur NiMo Alumine (Cyanamid HDS-9A) Les exemples d'un rendement typique et des données caractérisant un produit représentatif sont comme suit:

33

Rendement de Syncrude brut 0,176 m /m résidu

Le rendement de "Syncrude" désulfu-

risé est de 0,173 m3/m3 de résidu quand l'installation est conçue pour donner des 9rn

produits exempts de soufre.

Les propriétés du Syncrude brut typique et du Syncrude désulfurisé sont comme suit: Syncrude brut

Densité A.P.I.

Soufre, % en poids Métaux, V + Ni Asphaltênes, % en poids Carbone Conradson, % en poids 3,5 0,1 o0

Syncrude dé-

sulfurisé 0,1 0,1 o O > _ O

REV E N D I C AT I ON S

1. Processus de craquage avec solvant donneur d'hydrogène pour améliorer des liquides carbonacés lourds ayant un point de fusion inférieur à 250 C en produits

plus légers,caractérisé en ce qu'il comprend, en combinai-

son en série, les étapes de: (a) ajouter un courant d'un matériau donna-t l'hydrogène obtenu comme indiqué ci-après, et une charge d'alimentation carbonacée et lourde à un rapport pondéral d'au moins 0,25 partie du matériau donnant l'hydrogène par partie de la charge d'alimentation carbonacée et lourde, à une zone de réaction de craquage, exempte de catalyseur amené extérieurement; (b) chauffer le mélange réactionnel résultant de l'étape (a),dans la zone de craquage (12) à une température de 250 à 8000 C pendant un temps total de résidence à la température spécifiée de 15 secondes à 5 heures pour produire des produits craqués enrichis en hydrogène; (c) retirer les produits résultants (21) de la zone de réaction de craquage en en récupérer une fraction d'un

distillat moyen bouillant entre 175 et 3000 C à la tempé-

rature atmosphérique équivalente; (d) soumettre ladite fraction de distillat moyen (20) à une ou plusieurs étapes d'hydrotraitement catalytique externe afin d'ajouter ainsi de l'hydrogène pour obtenir un matériau donnant l'hydrogène reformé, plus riche en hydrogènecontenant au moins 30% en poids d'hydroaromatiques à deux cycles ayant 10 à 20 atomes de carbone par molécule; (e) recycler ledit matériau donnant l'hydrogène (11) obtenu à l'étape (2) vers la zone de craquage spécifiée en (a); et (f) récupérer, des produits obtenus dans ladite zone de craquage, les produits légers craqués bouillant

en dessous de 482 C (15).

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape précitée de craquage (b) est effectuée à une température de 250-475aC pendant un temps de

résidence de 10 minutes à 5 heures.

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de craquage (b) précitée est effectuée à une température de 475 à 8000C pendant un temps de 15

secondes à 10 minutes.

4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape d'hydrotraitement (d) précitée comprend

une étape d'hydrogénation sélective en présence d'un cata-

lyseur d'un métal de base solide.

5. Procédé selon L.a revendication 4, caractérisé en ce que l'étape d'hydrogénation sélective précitée est suivie d'une étape d'hydroisomérisation en présence d'un

catalyseur acide solide.

6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on ajoute, à la fraction de distillat moyen de recyclage précité, avant l'hydrotraitement (d) précité, un courant d'appoint d'un distillat moyen dérivé du liquide carbonacé lourd bouillant entre 175 et 3000C, qui a étédeslhydroisomérisé en présence d'un catalyseur d'un métal noble ou d'un catalyseur de reformage résistant au soufre pour rendre ledit courant d'appoint riche en aromatiques

à deux cycles avant l'hydrotraitementà l'étape (d).

7. Procédé de traitement de pétrole brut caracté-

risé en ce qu'il comprend, en combinaison, les étapes de (i) distiller ledit pétrole brut (en 31) pour obtenir un distillat vierge moyen bouillant entre 175 et 3000C et un résidu carbonacé liquide à 100-250'C; (ii) amener ledit résidu, de l'hydrogène moléculaire et un courant de recyclage du solvant donneur d'hydrogène à obtenir comme on le décrira ciaprès, vers une zone de craquage (33) o lesdits matériaux sont chauffés en

l'absence du catalyseur ajouté à une température de 250-

8000C pendant un temps de résidence de 15 secondes à heures pour produire des produits craqués enrichis en hydrogène; (iii) distiller les produits craqués pour obtenir une fraction de solvant bouillant à 175-3000C à utiliser pour préparer le solvant de recyclage (35); (iv) soumettre le solvant de l'étape (iii) à un hydrotraitement (46) en présence d'hydrogène moléculaire choisi de (A) l'hydrogénation sélective en présence d'un catalyseur d'un métal de base solide et (B) l'hydrogénation en présence d'un catalyseur d'un métal de base solide avec ensuite hydroisomérisation en présence d'un catalyseur acide solide, ainsi la teneur en hydroaromatiques à deux cycles ayant 10 à 20 atomes de carbone par molécule est accrue àau moins 30% en poids; (v) soumettre ledit distillat moyen vierge de l'étape (i) à une deshydroisomérisation en présence d'un catalyseur d'un métal noble (38) ou un catalyseur de reformage résistant au soufre pour rendre ledit distillat moyen vierge riche en aromatiques à deux cycles; (vi) ajouter le distillat moyen deshydroisomérisé de l'étape (v) au solvant de recyclage avant l'étape (iv) en tant que courant d'appoint; (vii) recycler les matériaux combinés de recyclage et d'appoint de l'étape (iv) en tant que solvant donneur d'hydrogène vers l'étape (ii); et (viii) récupérer des produits craqués de l'étape

(ii), des produits plus légers enrichis en hydrogène.

8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'étape de craquage (ii) précitée est effectuée à une température de 250 à 4750C pendant un temps de

résidence de 10 minutes à 5 heures.

9. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'étape de craquage (ii) précitée est effectuée

à une température de 475 à 8000C pendant un temps de rési-

dence de 15 secondes à 10 minutes.

10. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'un courant de brai est séparé des produits

craqués et est recyclé vers l'étape de craquage (ii).

11. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que les produits sont récupérés à l'étape (viii) par distillation fractionnée et comprennent un courant de naphta léger, un courant de distillat moyen et un courant de gas-oil. 12. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que de l'hydrogène moléculaire est ajouté à

l'alimentation vers la zone de craquage à l'étape (ii).