FR2503732A1 - Hydrocracking of heavy oils esp. tar-sand bitumen - in form of slurry contg. coal - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention est relative à l'hydrocraquage et, plus particulièrement, à lthydrocraquage simultané de charbon et d'une huile hydrocarbonée lourde, telle que le bitume provenant des sables asphaltiques. The invention relates to hydrocracking and, more particularly, to the simultaneous hydrocracking of coal and a heavy hydrocarbon oil, such as bitumen from asphalt sands.
On connaît bien des procédés d'hydrocraquage destinés à transformer des huiles hydrocarbonées lourdes en naphtas légers et intermédiaires de bonne qualité, en vue d'obtenir une charge de reformage, du mazout et du gas-oil. Ces huiles hydrocarbonées lourdes peuvent être des substances telles que du pétrole brut, des ré sidus atmosphériquesou sous vide de (n, des huile de schste u nsyiXes,des fluides deriv du cbarboei, des résidus de pétrole brut, des bruts étêtés et les huiles lourdes bitumineuses extraites des sables asphaltiques.Sont particulièrement intéressantes les huiles extraites des sables asphaltiques, qui contiennent des substances à large gamme d'ébullition, allant des naphtas en passant par le kérozène, le gas-oil, le brai, etc., et qui contiennent une grande proportion, habituellement supérieure à 5096 en poids, de substances à point d'ébullition supérieur à 5240C, point d'ébullition équivalent sous la pression atmosphérique. Hydrocracking processes are well known for transforming heavy hydrocarbon oils into light and intermediate naphthas of good quality, in order to obtain a reforming charge, fuel oil and gas oil. These heavy hydrocarbon oils can be substances such as crude petroleum, atmospheric or vacuum residues of (n, schste oil nsyiXes, fluids derived from cbarboei, crude petroleum residues, headless crudes and heavy oils bituminous oils extracted from asphalt sands. Particularly interesting are oils extracted from asphalt sands, which contain substances with a wide boiling range, ranging from naphthas to kerosene, gas oil, pitch, etc., and which contain a large proportion, usually greater than 5096 by weight, of substances with a boiling point greater than 5240C, equivalent boiling point under atmospheric pressure.
Les huiles hydrocarbonées lourdes du type ci-dessus ont tendance à contenir des composés nitrés et soufrés en de très grandes concentrations. En outre, ces fractions d'hydrocarbures lourds contiennent souvent des quantités excessives de composés organo-métalliques polluants, qui ont tendance à être extrêmement nuisibles à divers processus catalytiques qui peuvent être effectués ensuite, tels que l'hydrogénation catalytique. Parmi les agents métalliques polluants, ceux contenant du nickel et du vanadium sont les plus courants, bien que d'autres métaux puissent être souvent présents. Ces agents métalliques polluants, ainsi que d'autres, se trouvent actuellement dans la substance bitumineuse sous la forme de composés organo-métalliques de masse moléculaire relativement élevée.Une quantité considérable des complexes organométalliques est fixée à la substance -asphalténique et contient du soufre. Bien entendu, lorsque l'on effectue un hydrocraquage catalytique, la présence de grandes quantités de substance asphalténique et de composés organo-métalliques gêne considérablement l'activité du catalyseur pour ce qui cOncerne l'élimination par destruction des composés azotés, soufrés et oxygénés. Un bitume typique d'Athabasca peut contenir 53,76% en poids de substance bouillant au-dessus de 524QC, 4,74% en poids de soufre, 0,59% en poids d'azote, 162 parties de vanadium par million et 72 parties de nickel par million. Heavy hydrocarbon oils of the above type tend to contain nitro and sulfur compounds in very large concentrations. In addition, these heavy hydrocarbon fractions often contain excessive amounts of polluting organometallic compounds, which tend to be extremely harmful to various catalytic processes which can be carried out thereafter, such as catalytic hydrogenation. Among the metallic pollutants, those containing nickel and vanadium are the most common, although other metals can often be present. These and other metallic pollutants are presently present in the bituminous substance in the form of organometallic compounds of relatively high molecular weight. A considerable amount of the organometallic complexes is attached to the asphaltene substance and contains sulfur. Of course, when a catalytic hydrocracking is carried out, the presence of large quantities of asphaltenic substance and of organometallic compounds considerably hinders the activity of the catalyst with regard to the elimination by destruction of the nitrogenous, sulfurous and oxygenated compounds. A typical Athabasca bitumen may contain 53.76% by weight of substance boiling above 524QC, 4.74% by weight of sulfur, 0.59% by weight of nitrogen, 162 parts of vanadium per million and 72 parts of nickel per million.
Au fur et à mesure que les réserves de pétrole brut classique diminuent, ces huiles lourdes doivent 8- tre améliorées pour satisfaire à la demande. Lors de cette amélioration, la substance plus lourde est transformée en des fractions plus légères et la plus grande partie du soufre, de l'azote et des métaux doit être enlevée. Ceci est effectué habituellement par un processus de cokéfaction, tel qu'une cokéfaction retardée ou fluidisée, ou par un processus d'addition d'hydrogène, tel qu'un hydrocraquage thermique ou catalytique.Le rendement de la distillation, par le processus de cokéfaction, est de 70% environ et ce procédé fournit aussi environ 23% en poids de coke à titre de sous-produit, qui ne peut pas être utilisé comme combustible en raison du faible rapport hydrogène à carbone, et de la teneur élevée en produit minéral et en soufre. Suivant les conditions de fonctionnement, les procédés d'hydrogénation peuvent donner un rendement de distillation supérieur à 87% en poids. As conventional crude oil reserves decrease, these heavy oils need to be upgraded to meet demand. During this improvement, the heavier substance is transformed into lighter fractions and most of the sulfur, nitrogen and metals have to be removed. This is usually done by a coking process, such as delayed or fluidized coking, or by a hydrogen addition process, such as thermal or catalytic hydrocracking. The distillation yield, by the coking process , is about 70% and this process also provides about 23% by weight of coke as a by-product, which cannot be used as fuel due to the low hydrogen to carbon ratio, and the high content of mineral product and sulfur. Depending on the operating conditions, the hydrogenation processes can give a distillation yield greater than 87% by weight.
Au brevet canadien 1 073 389 et au brevet des
Etats-Unis d'Amérique 4 214 977, on a démontré que l'addition de charbon ou d'un catalyseur à base de charbon donne une diminution du dépôt de coke pendant l'hydrocraquage et améliore d'une manière générale le fonctionnement. Canadian Patent 1,073,389 and the United States Patent
United States of America 4,214,977, addition of carbon or a carbon-based catalyst has been shown to decrease the deposition of coke during hydrocracking and generally improve operation.
Le charbon ajouté sert de "substance absorbante" des dépôts de coke et empêche toute accumulation de coke.The added carbon serves as an "absorbent" for coke deposits and prevents any accumulation of coke.
Il est aussi possible que la substance minérale du charbon serve de catalyseur empêchant la formation de coke.It is also possible that the coal mineral acts as a catalyst to prevent the formation of coke.
Dans ces procédés antérieurs, on ne prête qu'une attention secondaire à l'hydrogénation du charbon.In these prior processes, only secondary attention is paid to the hydrogenation of carbon.
Dans l'hydrocraquage du charbon, le procédé hydrogène:charbon met en oeuvre la mise en suspension du charbon dans une huile dérivée du charbon et la réaction subséquente sur l'hydrogène à des températures élevées et à des pressions élevées en la présence d'un catalyseur Co-Mo/alumine. D'autres procédés pour transformer du charbon tels que le procédé SRC (charbon raffiné au solvant), EDS (solvant donneur d'Exxon) et le procédé Synthoil recyclent aussi des fractions distillées provenant du charbon à titre de solvants. Ces procédés sont décrits par exemple par Richardson, F.W. "Oil From Coal",
Noyes Data Corporation, Parkridge, New Jersey, 1975, page 386.In the hydrocracking of coal, the hydrogen: coal process involves the suspension of coal in an oil derived from coal and the subsequent reaction on hydrogen at high temperatures and at high pressures in the presence of a Co-Mo / alumina catalyst. Other processes for transforming carbon, such as the SRC process (refined solvent carbon), EDS (Exxon donor solvent) and the Synthoil process also recycle distilled fractions from coal as solvents. These processes are described for example by Richardson, FW "Oil From Coal",
Noyes Data Corporation, Parkridge, New Jersey, 1975, page 386.
Non seulement le bitume, mais le charbon aussi contient des asphaltènes lourds et de la matière minérale qui empoisonnent rapidement le catalyseur. Ceci en tratne une consommation excessive du catalyseur et les coûts de fonctionnement élevés. Tant pour le procédé d'amélioration du bitume que pour celui d'amélioration du charbon, les procédés catalytiques à lit fixe ne sont pas économiques en raison des colmatages de lit qui entraînent des arrêts de fonctionnement coûteux. Un lit de catalyseur en ébullition convient mieux pour hydrocraquer du bitume ou du charbon. Tant le procédé hydrogène: charbon que celui hydrogèneihuile utilisent ce mode de fonctionnement. Dans le lit en ébullition, le passage vers le haut du liquide et des matières gazeuses maintient le catalyseur à l'état fluidisé.On peut ajouter et retirer du catalyseur en continu de manière à maintenir une activité constante. Mais le procédé hydrogène: charbon ou hydrogène:huile utilise un catalyseur Co-Mo/ alumine coûteux, qui se désactive rapidement à des conversions élevées, ce qui entraîne des coûts de fonctionnement excessifs. Not only bitumen, but coal also contains heavy asphaltenes and mineral matter which quickly poison the catalyst. This results in excessive consumption of the catalyst and high operating costs. Both for the bitumen improvement process and for the coal improvement process, the fixed bed catalytic processes are not economical due to bed blockages which lead to costly downtime. A boiling catalyst bed is best suited for hydrocracking bitumen or coal. Both the hydrogen: coal process and the hydrogen-oil process use this operating mode. In the boiling bed, the upward passage of liquid and gaseous materials keeps the catalyst in the fluidized state. Catalyst can be added and removed continuously to maintain constant activity. But the hydrogen: coal or hydrogen: oil process uses an expensive Co-Mo / alumina catalyst, which deactivates quickly at high conversions, which leads to excessive operating costs.
Comme cela a été démontré dans les brevets mentionnés ci-dessus, les coûts de fonctionnement peuvent être diminués en utilisant des catalyseurs bon marché du type à jeter et c'est ainsi par exemple qu'au brevet des
Etats-Unis d'Amérique 4 214 977, on décrit l'utilisation d'un catalyseur au charbon-fer qui permet un fonctionnement à des pressions plus basses et avec des conversions plus élevées. L'utilisation de charbon et de catalyseurs au Co, Mo et Al sur charbon est décrite au brevet canadien 1 073 389.As has been demonstrated in the above-mentioned patents, the operating costs can be reduced by using cheap catalysts of the disposable type and this is the case, for example, in the patent of
United States of America 4,214,977, describes the use of a carbon-iron catalyst which allows operation at lower pressures and with higher conversions. The use of carbon and Co, Mo and Al catalysts on carbon is described in Canadian Patent 1,073,389.
L'invention vise à tirer parti de l'action solvante et donneuse dthydrogène d'une charge de bitume ainsi que de l'action catalytique d'une matière minérale charbonneuse afin d'obtenir un nouveau procédé dthydro- craquage plus économique. The invention aims to take advantage of the solvent and hydrogen-generating action of a bitumen charge as well as the catalytic action of a carbonaceous mineral material in order to obtain a new, more economical hydrocracking process.
L'invention a donc pour objet un procédé d'hydrocraquage d'une huile hydrocarbonée lourde, dont une portion importante a un point d'ébullition supérieur à 5240C,qui consiste
a) à faire passer une suspension de cette huile hydrocarbonée lourde et de 2 à 50% en poids environ de charbon en la présence de 14 à 1400 m3 d'hydrogène par 0,16 m de l'huile -hydrocarbonée dans une zone d'hydrocraquage confinée,maintenue à une température comprise entre 400 et 500"C environ et sous une pression d'au moins 1,4
MPa, à une vitesse spatiale comprise entre 0,5 et 4 volumes environ d'huile hydrocarbonée par heure par volume de la capacité de la zone d'hydrocraquage,
b) à soutirer de la zone d'hydrocraquage un effluent mixte contenant une phase gazeuse comprenant de l'hydrogène et des hydrocarbures sous forme de vapeur et une phase liquide comprenant des hydrocarbures lourds, et
c) à subdiviser cet effluent en un courant gazeux contenant de l'hydrogène et des hydrocarbures sous forme de vapeur et en un courant liquide contenant des hydrocarbures lourds.The subject of the invention is therefore a process for hydrocracking a heavy hydrocarbon oil, a large portion of which has a boiling point above 5240C, which consists
a) passing a suspension of this heavy hydrocarbon oil and from 2 to 50% by weight approximately of coal in the presence of 14 to 1400 m3 of hydrogen per 0.16 m of the hydrocarbon oil in a zone of confined hydrocracking, maintained at a temperature between about 400 and 500 "C and at a pressure of at least 1.4
MPa, at a space velocity of between approximately 0.5 and 4 volumes of hydrocarbon oil per hour per volume of the capacity of the hydrocracking zone,
b) withdrawing from the hydrocracking zone a mixed effluent containing a gaseous phase comprising hydrogen and hydrocarbons in the form of vapor and a liquid phase comprising heavy hydrocarbons, and
c) to subdivide this effluent into a gaseous stream containing hydrogen and hydrocarbons in the form of vapor and into a liquid stream containing heavy hydrocarbons.
Ce procédé fournit un hydrocraquage simultané de l'huile lourde et du charbon, l'huile lourde servant de bon véhicule solvant et le charbon de catalyseur évitant les réactions de formation de coke. This process provides simultaneous hydrocracking of the heavy oil and the carbon, the heavy oil serving as a good solvent vehicle and the carbon of the catalyst avoiding coke formation reactions.
Bien que le procédé suivant l'invention convienne particulièrement bien pour le traitement dn bitume, il convient aussi très bien pour le traitement du bitume étêté ou du brai. il peut être mis en oeuvre à des pressions tout à fait modérées, par exemple comprises entre 1,4 et 24 MPa, sans formation de coke dans la zone d'hydrocraquage. Although the process according to the invention is particularly suitable for the treatment of bitumen, it is also very well suited for the treatment of topped bitumen or pitch. it can be implemented at quite moderate pressures, for example between 1.4 and 24 MPa, without formation of coke in the hydrocracking zone.
On peut effectuer le procédé d'hydrocraquage suivant l'invention dans une grande diversité de réacteurs connus à courant ascendant ou descendant. C'est ainsi que la zone du réacteur d'hydrocraquage peut être un réacteur tubulaire non garni, un réacteur à lit en ébullition ou un réacteur à lit fluidisé. Le réacteur tubulaire non garni s'est révélé particulièrement commode lorsque l'effluent issu du sommet est subdivisé dans un séparateur à chaud et lorsque le courant gazeux provenant du séparateur à chaud est envoyé à un séparateur basse température haute pression où il est subdivisé en un courant gazeux contenant de l'hydrogène et de moindres quantités d'hydrocarbures gazeux et en un courant de liquide produit contenant des huiles légères produites.Il est aussi possible d'avoir des réacteurs en étages, le premier réacteur étant un réacteur tubulaire non garni, tandis que le second contient un lit en ébullition de produitscatalytiques extrudés. The hydrocracking process according to the invention can be carried out in a wide variety of known upward or downward reactors. Thus, the area of the hydrocracking reactor can be a non-lined tubular reactor, a boiling bed reactor or a fluidized bed reactor. The non-lined tubular reactor has proven particularly convenient when the effluent from the top is subdivided into a hot separator and when the gas stream from the hot separator is sent to a low pressure high temperature separator where it is subdivided into a gas stream containing hydrogen and lesser amounts of gaseous hydrocarbons and in a stream of produced liquid containing light oils produced. It is also possible to have reactors in stages, the first reactor being a tubular reactor not filled while the second contains a boiling bed of extruded catalytic products.
On peut utiliser n'importe quel type de charbon tel que le lignite, le sub-bitumineux, le bitume, etc., à titre de charbon de la suspension de charge. On peut utiliser le charbon tel qu'il est sans additif ou on peut le revêtir de jusqu'à 10% en poids environ de seX mé- talliqus,tei que de -se78 de fer, fer, de cobalt, de molybdène, de zinc, d'étain, de tungstène, de nickel ou d'autres sels catalytiquement actifs. L'utilisation des substances catalytiques améliore la conversion du charbon et du bitume ainsi que l'aptitude du processus à fonctionner, mais la charge métallique doit dépendre des coûts de matières, de la teneur acceptable en cendres et de l'activité optimale du catalyseur. Any type of coal, such as lignite, sub-bituminous, bitumen, etc., can be used as charcoal in the charge suspension. Coal can be used as it is without additive or it can be coated with up to about 10% by weight of metallic sex, such as iron, iron, cobalt, molybdenum, zinc , tin, tungsten, nickel or other catalytically active salts. The use of catalytic substances improves the conversion of coal and bitumen as well as the ability of the process to work, but the metallic charge must depend on the material costs, the acceptable ash content and the optimal activity of the catalyst.
Le catalyseur peut être appliqué sur le charbon par pulvérisation des particules de charbon à l'aide de la solution aqueuse du sel métallique, On sèche ensuite le charbon pour en diminuer la teneur en humidité avant de le mélanger à la charge. The catalyst can be applied to carbon by spraying carbon particles using the aqueous solution of the metal salt. The carbon is then dried to reduce the moisture content before mixing it with the load.
Les particules de charbon utilisé doivent être tout à fait petites, par exemple inférieures à 0,25 mm. The particles of carbon used must be quite small, for example less than 0.25 mm.
Le charbon doit être mélangé au bitume de manière à éviter toute formation d'aggrégats et si nécessaire, on peut ajouter à la suspension de charbon et de bitume des catalyseurs homogènes ou hétérogènes.The coal must be mixed with the bitumen so as to avoid any formation of aggregates and if necessary, homogeneous or heterogeneous catalysts can be added to the suspension of coal and bitumen.
Le procédé d'hydrogénation simultané donne du brai qui contient des asphaltènes, des cendres et des résidus à la fois du bitume et du charbon. Suivant le type de charbon utilisé et suivant la charge utilisée, les propriétés du brai varient. C'est ainsi par exemple que des charbons sub-bitumineux ,à faible teneur en soufre,provenant de l'0uest du Canada donnent un brai à basse teneur en soufre. Ceci diminue le coût de la purification des gaz de cheminée, tout en augmentant la teneur en cendre du brai. The simultaneous hydrogenation process produces pitch which contains asphaltenes, ash and residues of both bitumen and coal. Depending on the type of coal used and the charge used, the properties of the pitch vary. For example, low-sulfur sub-bituminous coals from Western Canada produce low-sulfur pitch. This decreases the cost of purifying the stack gases, while increasing the ash content of the pitch.
La présence de grandes quantités de charbon dans la suspension, telle que mentionnée ci-dessus,supprime la formation du coke pendant l'hydrocraquage. Le résultat est que l'on peut effectuer l'hydrocraquage simultané du charbon et du bitume sous des pressions très basses. Néan moins, dans certaines situations, il est souhaitable d'opérer sur des pressions plus élevées de manière à rendre maximum les rendements en liquide ainsi que la qualité du produit. The presence of large amounts of carbon in the suspension, as mentioned above, suppresses the formation of coke during hydrocracking. The result is that the hydrocracking of coal and bitumen can be carried out simultaneously under very low pressures. However, in certain situations, it is desirable to operate at higher pressures so as to maximize the liquid yields as well as the quality of the product.
Suivant une variante préférée, on mélange le bitume et le charbon dans une cuve de chargement et on les envoie par pompagegen même temps que de l'hydrogène, dans un réacteur tubulaire vertical non garni. On subdivise le mélange liquide-gaz provenant du sommet de la zone d'hydrocraquage dans un séparateur à chaud maintenu à une température comprise entre 200 et 4700C environ et à la pression de la zone d'hydrocraquage. On peut recycler partiellement l'hydrocarbure lourd produit provenant du séparateur à chaud à la zone d'hydrocraquage ou l'envoyer à un traitement secondaire. According to a preferred variant, the bitumen and the coal are mixed in a loading tank and they are sent by pumping along with hydrogen, in an vertical tube reactor which is not packed. The liquid-gas mixture from the top of the hydrocracking zone is subdivided in a hot separator maintained at a temperature of between 200 and 4700C approximately and at the pressure of the hydrocracking zone. The heavy hydrocarbon produced from the hot separator can be partially recycled to the hydrocracking zone or sent for secondary treatment.
On refroidit davantage le courant gazeux provenant du séparateur à chaud et contenant un mélange d'hydrocarbure gazeux et d'hydrogène et on le subdivise dans un séparateur à basse température haute pression. En utilisant ce type de séparateur, le courant gazeux de sortie obtenu contient la plus grande partie de l'hydro- gène avec quelques impuretés,telles que du sulfure d'hydrogène et des hydrocarbures gazeux légers. On fait passer ce courant gazeux dans un laveur et on recycle l'hydrogène lavé à titre d'une partie de la charge d'hydrogène au processus d'hydrocraquage. On maintient la pureté de l'hydrogène gazeux recyclé en réglant les conditions de lavage et en ajoutant un appoint d'hydrogène. The gas stream from the hot separator containing a mixture of gaseous hydrocarbon and hydrogen is further cooled and subdivided into a low pressure high temperature separator. Using this type of separator, the output gas stream obtained contains most of the hydrogen with some impurities, such as hydrogen sulfide and light gaseous hydrocarbons. This gas stream is passed through a washer and the washed hydrogen is recycled as part of the hydrogen feed to the hydrocracking process. The purity of the recycled hydrogen gas is maintained by regulating the washing conditions and by adding a make-up of hydrogen.
Le courant liquide provenant du séparateur basse température haute pression représente l'hydrocarbure léger produit par le procédé suivant l'invention et peut être envoyé à un traitement secondaire. The liquid stream coming from the high pressure low temperature separator represents the light hydrocarbon produced by the process according to the invention and can be sent to a secondary treatment.
Une partie du charbon peut être entraînée avec l'huile lourde produite provenant du séparateur à chaud et se retrouver dans la fraction de brai dont le point d'ébullition est supérieur à 5240C. On peut brûler ce charbon ou le gazéifier avec le brai. Part of the coal can be entrained with the heavy oil produced from the hot separator and end up in the pitch fraction whose boiling point is above 5240C. We can burn this coal or gasify it with pitch.
La figure unique du dessin annexé est un schéma illustrant un mode de réalisation préféré du procédé suivant l'invention. The single figure of the accompanying drawing is a diagram illustrating a preferred embodiment of the method according to the invention.
Dans une cuve 10 de chargement, on mélange une charge d'huile hydrocarbonée lourde et du charbon pour obtenir une suspension. On envoie cette suspension par pompage à l'aide d'une pompe Il et d'un conduit 12 d'en- trée au bas d'une tour 13 non garnie. On envoie en même temps dans la tour 13 par le conduit 12 de l'hydrogène recyclé et de lthydrogène d'appoint provenant d'un conduit 30. On soutire du sommet de la tour par un conduit 14 un mélange gaz-liquide que l'on introduit dans un séparateur 15 à chaud. Dans le séparateur à chaud, on subdivise l'effluent provenant de la tour 13 en un courant 18 gazeux et en un courant 16 liquide. Le courant 16 liquide est sous la forme d'une huile lourde qui est recueillie en 17. In a loading tank 10, a load of heavy hydrocarbon oil and coal is mixed to obtain a suspension. This suspension is pumped out using a pump II and an inlet conduit 12 at the bottom of an unsupported tower 13. At the same time, recycled hydrogen and make-up hydrogen from a conduit 30 are sent to the tower 13 via the conduit 12. A gas-liquid mixture is drawn from the top of the tower via a conduit 14. is introduced into a separator 15 hot. In the hot separator, the effluent from tower 13 is subdivided into a gas stream 18 and a liquid stream 16. The liquid stream 16 is in the form of a heavy oil which is collected at 17.
Le courant 22 riche en hydrogène est envoyé dans une tour 23 garnie de lavage?où il est lavé à l'aide d'un liquide 24 de lavage qui est recyclé dans la tour à l'aide d'une pompe 25 et d'une boucle 26 de recyclage. Le courant lavé riche en hydrogène, sort du laveur par un conduit 27 et estrémi à de l'hydrogène d'appoint frais,ajouté par un conduit 28 et recyclé par une pompe 29 pour le gaz recyclé et un conduit 30 allant à la tour 13. The hydrogen-rich stream 22 is sent to a washing tower 23 which is washed with a washing liquid 24 which is recycled in the tower using a pump 25 and a recycling loop 26. The washed hydrogen-rich stream leaves the washer through a line 27 and is supplied with fresh make-up hydrogen, added through a line 28 and recycled by a pump 29 for the recycled gas and a line 30 going to the tower 13 .
Les exemples suivants illustrent l'invention. The following examples illustrate the invention.
Exemple 1
On obtient un charbon sub-bitumineux de la mine de charbon de White Wood et ce charbon a les propriétés suivantes
Valeur calorifique*, kJ/kg 25900
Carbone*, pourcentage en poids 67,1
Hydrogène*, pourcentage en poids 4,0
Soufre*, pourcentage en poids 0,2
Azote*, pourcentage en poids 0,9
Cendre *, pourcentage en poids 9,5
Oxygène, pourcentage en poids
(par différence) 18,3
Humidité (telle que reçue),
pourcentage en poids 9,6
Insolubles dans le pentane,
pourcentage en poids 94,8
Insolubles dans le toluène,
pourcentage en poids 91,6
* Propriétés du charbon en matière sèche.Example 1
Sub-bituminous coal is obtained from the White Wood coal mine and has the following properties
Calorific value *, kJ / kg 25,900
Carbon *, weight percentage 67.1
Hydrogen *, percentage by weight 4.0
Sulfur *, weight percentage 0.2
Nitrogen *, weight percentage 0.9
Ash *, weight percentage 9.5
Oxygen, percentage by weight
(by difference) 18.3
Humidity (as received),
weight percentage 9.6
Insoluble in pentane,
weight percentage 94.8
Insoluble in toluene,
weight percentage 91.6
* Properties of carbon in dry matter.
On broie et on tamise le charbon ci-dessus afin d'obtenir une substance dont la granulométrie est inférieure à 0,250 mm. The above carbon is ground and sieved in order to obtain a substance whose particle size is less than 0.250 mm.
Le bitume utilisé est un bitume d'Athabasca ayant les propriétés suivantes
Densité, 15/150C 1,013
Soufre, pourcentage en poids 4,74
Azote, pourcentage en poids 0,59
Cendre , pourcentage en poids 0,59
Viscosité à 990C, cst 213
Résidu de carbone Conradson,
pourcentage en poids 14,9
Insolubles dans le pentane
pourcentage en poids 16,8
Insolubles dans le benzène,
pourcentage en poids 0,52
Nickel, partie par million
(en poids) 72
Vanadium, partie par million
(en poids) 162
Teneur en brai,pourcentage en
poids 53,75
Soufre dans la partie qui dis
tille en dessous de 5240C,
pourcentage en poids 2,96
Soufre dans le brai qui distille
au-delà de 5240C, pourcentage
en poids 6,18
On prépare une suspension mixte du bitume et de 10% en poids du charbon et on utilise cette suspen sion comme charge d'une installation pilote d'hydrocraquage.L'installation pilote utilisé la séquence de réaction illustrée au dessin annexé et fonctionne dans les conditions réactionnelles suivantes
Pression réactionnelle 13,8 MPa
Température du réacteur, OC 460
Débit de chargement, g/h 9000
Débit de gaz, m3/h 5,5
Concentration en hydrogène
en pourcentage en volume 85,0
Température du séparateur à
chaud, en OC 370
Les résultats obtenus dans cet essai sont les suivants
Conversion du brai* (bouillant au-delà de 5240C) pourcentage en poids 74,85
Conversion du soufre, pourcentage en poids 45,3
Hydrogène consommé, m3/0,16 m3 22,2
Rendement volumique en produit en pourcentage en volume 97,6
Rendement pondéral en produit en pourcentage en poids 90,9
Densité du produit, 15/150C 0,943
Soufre dans ce qui distille en dessous de 5240C, pourcentage en poids 2,33
Brai dans le produit,pourcentage en poids 16,16
Cendre dans le brai produit, pourcentage en poids 11,0
Soufre dans le brai, pourcentage en poids 3,43 * Inclut le charbon sur la base de la détermination du
brai de la charge, y compris le charbon; et le produit
comprenant le charbon.The bitumen used is an Athabasca bitumen having the following properties
Density, 15 / 150C 1.013
Sulfur, weight percentage 4.74
Nitrogen, weight percentage 0.59
Ash, percentage by weight 0.59
Viscosity at 990C, cst 213
Conradson carbon residue,
weight percentage 14.9
Insoluble in pentane
percentage by weight 16.8
Insoluble in benzene,
weight percentage 0.52
Nickel, part per million
(by weight) 72
Vanadium, part per million
(by weight) 162
Pitch content, percentage in
weight 53.75
Sulfur in the part that says
tille below 5240C,
weight percentage 2.96
Sulfur in the pitch which distills
above 5240C, percentage
by weight 6.18
A mixed suspension of bitumen and 10% by weight of coal is prepared and this suspension is used as feed for a pilot hydrocracking installation. The pilot installation uses the reaction sequence illustrated in the accompanying drawing and operates under the conditions following reaction
Reaction pressure 13.8 MPa
Reactor temperature, OC 460
Loading rate, g / h 9000
Gas flow, m3 / h 5.5
Hydrogen concentration
in percent by volume 85.0
Separator temperature at
hot, in OC 370
The results obtained in this test are as follows
Pitch conversion * (boiling above 5240C) percentage by weight 74.85
Sulfur conversion, percentage by weight 45.3
Hydrogen consumed, m3 / 0.16 m3 22.2
Product volume yield in percentage by volume 97.6
Weight yield in product in percentage by weight 90.9
Product density, 15 / 150C 0.943
Sulfur in what distills below 5240C, weight percentage 2.33
Pitch in the product, percentage by weight 16.16
Ash in the pitch produced, percentage by weight 11.0
Sulfur in pitch, weight percentage 3.43 * Includes coal based on the determination of the
load pitch, including coal; and the product
including coal.
Exemple 2
On reprend le processus d'hydrocraquage ci-dessus dans des conditions identiques, mais sans ajouter de charbon à la charge de bitume. Les résultats obtenus sont les suivants
Conversion du brai (bouillant au-delà de 5240C), pourcentage en poids 76,1
Conversion du soufre, pourcentage en poids 45,4
Hydrogène consommé, m3/0,16 m3 23,9
Densité du produit, 15/150C 0,928
Soufre dans la partie qui distille, en dessous de 5240C, pourcentage en poids 2,54
Soufre dans le brai, pourcentage en poids 5,12
il ressort des exemples ci-dessus que la conversion du brai en la présence de charbon se compare très favorablement à celle dans le processus sans charbon. Le degré d'élimination du soufre est également semblable. La différence la plus importante est la teneur en soufre du brai.Example 2
The above hydrocracking process is repeated under identical conditions, but without adding coal to the bitumen feed. The results obtained are as follows
Pitch conversion (boiling above 5240C), percentage by weight 76.1
Sulfur conversion, percentage by weight 45.4
Hydrogen consumed, m3 / 0.16 m3 23.9
Product density, 15 / 150C 0.928
Sulfur in the distilling part, below 5240C, percentage by weight 2.54
Sulfur in pitch, percentage by weight 5.12
It appears from the above examples that the conversion of pitch in the presence of carbon compares very favorably to that in the process without carbon. The degree of sulfur removal is also similar. The most important difference is the sulfur content of the pitch.
Sur la base du bilan en matière du soufre et des produits insolubles dans le pentane, on a trouvé que près de 5096 du charbon étaient transformés en produits liquides ou gazeux. Sur la base de la teneur en carbone du charbon tel que reçu (60,7% en poids), la conversion en liquides est d'environ 82% de la conversion possible du charbon et sur la base de l'estimation que seulement 50% du charbon ajouté restent dans le brai produit, la conversion de la fraction bitume-brai est de l'ordre de 82%. Ceci indique que la présence de charbon augmente significativement le rendement en liquide, ce qui donne un procédé plus efficace avec l'avantage d'un brai ayant une teneur moindre en soufre. On peut modifier la conversion du charbon et les qualités des produits liquides en modifiant les sels de métaux actifs catalytiquement ou le type de charbon utilisé. Based on the balance for sulfur and products insoluble in pentane, it was found that almost 5096 of the coal was transformed into liquid or gaseous products. Based on the carbon content of the coal as received (60.7% by weight), the conversion to liquids is about 82% of the possible conversion of the coal and based on the estimate that only 50% of the added coal remains in the pitch produced, the conversion of the bitumen-pitch fraction is of the order of 82%. This indicates that the presence of carbon significantly increases the liquid yield, which gives a more efficient process with the advantage of a pitch having a lower sulfur content. The conversion of carbon and the qualities of liquid products can be modified by modifying the catalytically active metal salts or the type of carbon used.
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8107131A FR2503732A1 (en) | 1981-04-09 | 1981-04-09 | Hydrocracking of heavy oils esp. tar-sand bitumen - in form of slurry contg. coal |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8107131A FR2503732A1 (en) | 1981-04-09 | 1981-04-09 | Hydrocracking of heavy oils esp. tar-sand bitumen - in form of slurry contg. coal |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FR2503732A1 true FR2503732A1 (en) | 1982-10-15 |
Family
ID=9257201
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FR8107131A Withdrawn FR2503732A1 (en) | 1981-04-09 | 1981-04-09 | Hydrocracking of heavy oils esp. tar-sand bitumen - in form of slurry contg. coal |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
FR (1) | FR2503732A1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2356716A1 (en) * | 1976-07-02 | 1978-01-27 | Exxon Research Engineering Co | PROCESS FOR THE SIMULTANEOUS HYDROCONVERSION OF A HYDROCARBON OIL HEAVY COAL |
FR2479255A1 (en) * | 1980-03-26 | 1981-10-02 | Canada Majesty In Right Of | HYDROCRACKING PROCESS FOR HEAVY HYDROCARBONS USING SYNTHESIS GAS |
-
1981
- 1981-04-09 FR FR8107131A patent/FR2503732A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2356716A1 (en) * | 1976-07-02 | 1978-01-27 | Exxon Research Engineering Co | PROCESS FOR THE SIMULTANEOUS HYDROCONVERSION OF A HYDROCARBON OIL HEAVY COAL |
FR2479255A1 (en) * | 1980-03-26 | 1981-10-02 | Canada Majesty In Right Of | HYDROCRACKING PROCESS FOR HEAVY HYDROCARBONS USING SYNTHESIS GAS |
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