FR2776297A1

FR2776297A1 - Procede de conversion de fractions lourdes petrolieres comprenant une etape d'hydrotraitement en lit fixe, une etape de conversion en lit bouillonnant et une etape de craquage catalytique

Info

Publication number: FR2776297A1
Application number: FR9803654A
Authority: FR
Inventors: Frederic Morel; Jean Luc Duplan; Alain Billon; Stephane Kressmann
Original assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Current assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date: 1998-03-23
Filing date: 1998-03-23
Publication date: 1999-09-24
Anticipated expiration: 2018-03-23
Also published as: US6277270B1; FR2776297B1; KR19990078104A; KR100552611B1

Abstract

Procédé de conversion d'une fraction d'hydrocarbures provenant d'une distillation atmosphérique d'un brut pétrolier comprenant une étape a) de distillation sous vide de la dite charge permettant d'obtenir un distillat sous vide et un résidu sous vide, une étape b) de traitement d'au moins une partie du distillat sous vide en présence d'hydrogène dans au moins un réacteur contenant au moins un catalyseur d'hydrotraitement en lit fixe dans des conditions permettant d'obtenir un effluent liquide à teneur réduite en soufre, une étape c) de traitement d'au moins une partie du résidu sous vide en présence d'hydrogène dans au moins un réacteur triphasique, contenant au moins un catalyseur d'hydrotraitement en lit bouillonnant, une étape d) dans laquelle au moins une partie du produit obtenu à l'étape b) est envoyée dans une zone de distillation atmosphérique à partir de laquelle on récupère une fraction légère et une fraction liquide plus lourde, une étape e) dans laquelle au moins une partie du produit obtenu à l'étape c) est envoyée dans une zone de distillation atmosphérique à partir de laquelle on récupère une fraction légère et une fraction liquide plus lourde et éventuellement une étape f) de craquage catalytique dans laquelle au moins une partie des fractions liquides plus lourdes obtenues aux étapes d) et e) sont au moins en partie craquées en fractions plus légères de type carburant.

Description

La présente invention concerne le raffinage et la conversion des fractions

lourdes d'hydrocarbures contenant entre autre des impuretés soufrées. Elle concerne plus particulièrement un procédé permettant de convertir à pression relativement basse au moins en partie une charge d'hydrocarbures, par exemple un résidu atmosphérique obtenu par distillation directe d'un pétrole brut en fraction légères essence et gazole de bonne qualité et en un produit plus lourd utilisé comme charge pour le craquage catalytique dans une unité de craquage catalytique en lit fluide comportant un système de double régénération et éventuellement un système de refroidissement du catalyseur au niveau de la régénération. La présente invention concerne également dans l'un de ces aspects un procédé de fabrication d'essence et/ou de gazole

comportant au moins une étape de craquage catalytique en lit fluidisé.

L'un des objectifs de la présente invention consiste à produire à partir de certaine fraction particulière d'hydrocarbures qui seront précisées dans la suite de la

1 5 description par conversion partielle desdites fractions des fractions plus légères

facilement valorisables telles que des carburants moteurs: essence et gazole.

Dans le cadre de la présente invention la conversion de la charge en fraction plus légères est habituellement comprise entre 20 et 75 % et le plus souvent entre 25 et

60 % voire même limitée à environ 50%.

Les charges que l'on traite dans le cadre de la présente invention sont des résidus atmosphériques de distillation directe Ces charges sont habituellement des fractions d'hydrocarbures ayant une teneur en soufre d'au moins 0,5 %, souvent d'au moins 1 % et très souvent d'au moins 2 % en poids et une température initiale d'ébullition d'au moins 300 C, souvent d'au moins 360 C et le plus souvent d'au moins 370 C et une température finale d'ébullition d'au moins 500 C, souvent d'au moins 550 C et

qui peut aller au delà de 600 C voire de 700 aC.

La présente invention à pour objet l'obtention d'un produit à basse teneur en soufre dans des conditions notamment de pression relativement basse, de manière à limiter le coût des investissement nécessaire. Ce procédé permet d'obtenir un carburant moteur de type essence, un carburant moteur de type et un résidu dont le point d'ébullition initial est par exemple d'environ 370 C qui est envoyé comme charge ou partie de charge dans une étape de craquage catalytique de résidu tel qu'un réacteur

à double régénération.

Dans sa forme la plus large la présente invention se définie comme un procédé de conversion d'une fraction d'hydrocarbures contenant essentiellement le résidu atmosphérique de la distillation directe d'un pétrole brut caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: (les chiffres entre parenthèses se réfèrent à la figure). a) on envoie la charge hydrocarbonée (1) dans une zone de distillation sous vide (2) à partir de laquelle on récupère un distillat sous vide [DSV(3)] et un résidu sous vide [RSV(4)] qui a le plus souvent un point d'ébullition initial d'au moins environ 300 C et souvent d'au moins environ 350 C voire d'au moins environ 370 C, b) on traite au moins une partie du distillat sous vide obtenu dans l'étape a) dans au moins une section (5) d'hydrotraitement en présence d'hydrogène comprenant au moins un réacteur renfermant au moins un lit fixe de catalyseur d'hydrotraitement ayant de préférence une forte activité d'hydrodésulfuration, dans des conditions permettant d'obtenir une charge liquide (6) à teneur réduite en Carbone Conradson, en métaux, en soufre et le plus souvent également en azote, c) on traite au moins une partie du résidu sous vide obtenu dans l'étape a) dans au moins une section (7) d'hydroconversion en présence d'hydrogène ladite section comprenant au moins un réacteur triphasique, contenant au moins un catalyseur d'hydroconversion en lit bouillonnant, fonctionnant généralement à courant ascendant de liquide et de gaz, ledit réacteur comportant au moins un moyen de soutirage du catalyseur hors dudit réacteur situé à proximité du bas du réacteur et au moins un moyen d'appoint de catalyseur frais dans ledit réacteur situé à proximité du sommet dudit réacteur, dans des conditions permettant d'obtenir une charge liquide (8) à teneur réduite en Carbone Conradson, en métaux et en soufre, d) on envoie au moins une partie de l'effluent liquide hydrotraité issu de l'étape b) dans une zone de distillation atmosphérique à partir de laquelle on récupère un distillat atmosphérique.(10) et un résidu atmosphérique qui a le plus souvent un point d'ébullition initial d'au moins environ 300 C et souvent d'au moins environ 350 C vbire d'au moins environ 370 C, e) on envoie au moins une partie de l'effluent liquide hydroconverti issu de l'étape c) dans une zone de distillation atmosphérique à partir de laquelle on récupère un distillat atmosphérique (12) et un résidu atmosphérique (13) qui a le plus souvent un point d'ébullition initial d'au moins environ 300 C et souvent d'au moins environ 350 C voire d'au moins environ 370 C, et éventuellement f) au moins une partie du résidu atmosphérique obtenu à l'étape d) est mélangé à au moins une partie du résidu atmosphérique obtenu à l'étape e) et ce mélange (14) est envoyé dans une section (15) de craquage catalytique de résidu dans laquelle il est traité dans des conditions permettant d'obtenir une fraction gazeuse (16), une fraction carburant (17) comprenant une fraction essence et une fraction gazole (18) et une fraction slurry (19). La quantité de résidu atmosphérique obtenu à l'étape d) que l'on envoie en mélange avec le résidu atmosphérique de l'étape e) dans l'étape f) de craquage catalytique doit être suffisante pour que ce mélange ait de préférence un

I 5 Carbone Conradson inférieur ou égal à 10 et souvent inférieur ou égal à 8.

La section de traitement de l'étape c) comprend au moins un réacteur, mais il est souvent avantageux d'utiliser une section de traitement comprenant plusieurs réacteurs. Dans une forme préférée de réalisation, cette section comportera au moins deux réacteurs en série et souvent entre 2 et 6 réacteurs en série. Cette section

comporte le plus souvent de deux à quatre réacteurs en série.

On ne sortirait pas du cadre de la présente invention en incluant avant la section de traitement en lit bouillonnant de l'étape c) et avant la section dhydrotraitement de I'étape b) un ou plusieurs réacteurs comportant par exemple chacun au moins un lit fixe de catalyseur. Certain de ces réacteurs peuvent être en série tandis que d'autres formant ce que l'homme du métier appelle des réacteurs de gardes peuvent être en parallèle et fonctionner par exemple de façon alternative. Par fonctionnement alternatif, on désigne ici un fonctionnement dans lequel pendant qu'un ou qu'une série de réacteurs est en fonctionnement l'autre réacteur ou série de réacteur sont

isolés et les lits de catalyseur qu'ils renferment sont en cours de régénération.

L',emploi d'un tel agencement comprenant au moins un réacteur contenant au moins un lit fixe de catalyseur devant la section de traitement en lit bouillonnant n'est cependant pas nécessairement une forme préférée de réalisation de la présente invention. La section de traitement de l'étape b) comprend au moins un réacteur, mais il est souvent avantageux d'utiliser une section de traitement comprenant plusieurs réacteurs dont certain sont en série tandis que d'autres formant ce que l'homme du métier appelle des réacteurs de gardes peuvent être en parallèle et fonctionner par exemple de façon alternative. Par fonctionnement alternatif, on désigne ici un fonctionnement dans lequel pendant qu'un ou qu'une série de réacteurs est en fonctionnement l'autre réacteur ou série de réacteur sont isolés et les lits de

catalyseur qu'ils renferment sont en cours de régénération.

La section d'hydroconversion (c) comporte au moins un réacteur. Dans une forme préférée de réalisation, cette section comportera au moins deux réacteurs en série et souvent entre 2 et 6 réacteurs en série. Cette section comporte le plus souvent de

deux à quatre réacteurs en série.

Selon une variante, qui est avantageuse lorsque le résidu sous vide obtenu à l'étape a) est particulièrement visqueux, on envoie une partie du distillat sous vide obtenu à I'étape a) (ligne 20), en mélange avec le résidu sous vide de cette étape, dans l'étape

c) d'hydroconversion (ligne 21).

Selon une autre variante une partie résidu atmosphérique obtenu à l'étape d) peut être envoyé dans une étape classique de craquage catalytique en lit fluide, ou dans

une étape d'hydrocraquage.

Les distillats atmosphériques obtenus dans les étapes d) et e) sont le plus souvent envoyés chacun ou en mélange dans une zone de distillation permettant de d'obtenir une fraction essence et une fraction gazole qui sont envoyées respectivement dans le pool essence et dans le pool gazole. Cependant selon une variante il peut être avantageux d'envoyer au moins une partie du distillat atmosphérique obtenu à l'étape d). à l'entrée de l'étape b) en mélange avec le distillat sous vide de l'étape a). Selon cette variante la quantité de produit que l'on traite dans l'étape b) est plus importante et on obtient ainsi une quantité de produit et en particulier d'essence ayant une faible

teneur en soufre plus grande.

Selon une autre variante une partie du résidu atmosphérique obtenu à l'étape e) peut être envoyé au pool fuel lourd de la raffinerie. Selon une autre variante une partie du résidu atmosphérique obtenu aà l'étape e) peut être renvoyé à l'étape c) d'hydroconversion. Selon une autre variante la fraction carburant (essence) obtenue à l'étape f) de craquage catalytique de résidu est habituellement au moins en partie envoyée aux pools carburants et la fraction slurry sera par exemple au moins en partie, voire en totalité, envoyée au pool fuel lourd ou recyclée au moins en partie, voire en totalité, à l'étape f) de craquage catalytique (ligne 22). Il est également possible de recycler au

moins une partie de cette fraction slurry dans l'étape c) d'hydroconversion (ligne 23).

Dans une forme particulière de réalisation de l'invention une partie de la fraction gazole, obtenue au cours de cette étape f) est recyclée soit à l'étape b) (ligne 24), soit à l'étape c) (ligne 25), soit à l'étape f) en mélange avec la charge introduite dans cette étape f) de craquage catalytique. De même dans une autre forme particulière de mise en oeuvre il est possible de recycler une partie de la fraction essence produite au cours de l'étape f) dans cette étape f) en mélange avec la charge introduite dans cette

étape f) de craquage catalytique Dans la présente description le terme une partie de

la fraction gazole ou de la fraction essence doit être compris comme étant une fraction inférieure à 100 %. Il est également possible dans le cadre de la présente invention de recycler la totalité du gazole obtenu par craquage catalytique soit à I'étape b), soit à l'étape c), soit à l'étape f), soit une fraction dans chacune de ces étapes, la somme de ces fractions représentant 100 % de la fraction gazole obtenue

à l'étape f).

Dans la zone de distillation sous vide de l'étape a) les conditions sont généralement choisies de manière à ce que le point de coupe soit d'environ 300 à environ 400 C et souvent d'environ 350 à environ 390 C et le plus souvent d'environ 370 à environ

380 C.

Les conditions de l'étape b) de traitement du distillat sous vide issu de l'étape a) en présence d'hydrogène sont habituellement les suivantes. Dans la zone d'hydrotraitement on utilise au moins un lit fixe de catalyseur classique d'hydrotraitement et de préférence au moins l'un des catalyseurs décrits par la demanderesse en particulier au moins l'un de ceux décrits dans les brevets EP-B-113297 et EP-B-113284. On opère habituellement sous une pression absolue de 2 à 35 MPa, souvent de 5 à 20 MPa et le plus souvent de 6 à 10 MPa à une température d'environ 300 à environ 500 C et souvent d'environ 350 C à environ 450 C. La VVH et la pression partielle d'hydrogène sont des facteurs important que l'on choisit en fonction des caractéristiques de la charge à traiter et de la conversion souhaitée. Le plus souvent la VVH se situe dans une gamme allant d'environ 0,1 à environ 5 et de préférence environ 0,5 à environ 2. La quantité d'hydrogène mélangé à la charge est habituellement d'environ 100 à environ 5000 normaux mètres cube(Nm3) par mètre cube (m3) de charge liquide et le plus souvent d'environ 200 à environ 1000 Nm3/m3 et de préférence d'environ 300 à environ 500 Nm3/m3. On opère utilement en présence d'hydrogène sulfuré et la pression partielle de l'hydrogène sulfuré est habituellement d'environ 0,002 fois à environ 0,1 fois et de préférence d'environ 0,005 fois à environ 0,05 fois la pression totale. Dans la zone d'hydrotraitement, le catalyseur idéal doit avoir un fort pouvoir hydrogénant de façon à réaliser un raffinage profond des produits et à obtenir un abaissement important du soufre. On pourra par exemple employer l'un des catalyseurs décrits par la demanderesse dans les brevets EP-B-113297 et EP-B-113284. Dans le cas préféré de réalisation dans la zone d'hydrotraitement on effectue une d'hydrodésulfuration importante et on opère à température relativement basse ce qui va dans le sens d'une hydrogénation profonde et d'une limitation du cokage. On peut utiliser un catalyseur classique tels que par exemple un catalyseur contenant du cobalt et du molybdène sur un support à base d'alumine: voir par exemple ULLMANS ENCYCLOPEDIA OF INDUSTRIAL CHEMISTRY VOLUME A 18, 1991, PAGE 67 TABLEAU 4. On utilisera par exemple l'un des catalyseurs vendus par la société PROCATALYSE sous la référence HR306C ou HR316C qui contiennent du cobalt et du molybdène ou celui vendu sous la référence HR348 qui contient du nickel et du molybdène. On ne sortirait pas du cadre de la présente invention en incluant dans cette étape un ou plusieurs lits catalytiques de garde en tête du réacteur, ou dans un ou plusieurs réacteurs dit de garde, afin de piéger les dernières traces de métaux encore présentes dans le produit avant son introduction dans cette étape e). On peut utiliser un ou plusieurs catalyseurs soit dans le même réacteur, soit dans plusieurs réacteurs habituellement en série. Habituellement cette étape b) est effectué industriellement dans un ou plusieurs réacteurs à courant descendant de liquide. Dans cette zone on effectue habituellement outre l'hydrodésulfuration de la charge également une hydrodémétallisation de cette charge. L'hydrodésulfuration et l'hydrodémétalisation peuvent être effecuée de façon simultanée à l'aide d'un catalyseur assurant ces deux fonctions ou avec au moins deux catalyseurs l'un étant plus particulièrement actif en hydrodésulfuration et l'autre plus particulièrement actif en hydrodésulfuration. Ces catalyseurs peuvent être utilises en mélange ou en lit successifs. On peut également effectuer ces deux traitement dans deux sous zones distinctes Dans le cas ou la zone d'hydrodésulfuration est distincte de la zone d'hydrodémétallisation on pourra opérer à température relativement basse c'est-à-dire sensiblement inférieure à la température de la zone d'hydrodémétallisation ce qui va dans le sens d'une hydrogénation profonde et d'une limitation du cokage. On ne sortirait donc pas du cadre de la présente invention en utilisant le même catalyseur dans les deux zones, ni en regroupant ces deux zones pour qu'elle n'en forme plus qu'une seule dans laquelle serait réalisé l'hydrodémétallisation et l'hydrodésulfuration de manière simultanée ou de manière successive avec un seul catalyseur ou avec plusieurs catalyseurs

différents.

L'étape c) d'hydroconversion du résidu sous vide obtenu à l'étape a) est habituellement effectuée dans des conditions classiques d'hydroconversion en lit bouillonnant d'une fraction hydrocarbonée liquide. On opère habituellement sous une pression absolue 2 à 35 MPa, souvent de 5 à 25 MPa et le plus souvent de 6 à MPa à une température d'environ 300 à environ 550 C et souvent d'environ 350 à environ 500 C. La vitesse spatiale horaire (VVH) et la pression partielle d'hydrogène sont des facteurs importants que l'on choisit en fonction des caractéristiques du produit à traiter et de la conversion souhaitée. Le plus souvent la VVH se situe dans une gamme allant d'environ 0,1 h-1 à environ 10 h'1 et de préférence environ 0,15 h-1 à environ 5 h'1. La quantité d'hydrogène mélangé à la charge est habituellement d'environ 50 à environ 5000 normaux mètres cube (Nm3) par mètre cube (m3) de charge liquide et le plus souvent d'environ 100 à environ 1000 Nm3/m3 et de préférence d'environ 300 à environ 500 Nm3/m3. On peut utiliser un catalyseur granulaire classique d'hydroconversion. Ce catalyseur peut être un catalyseur comprenant des métaux du groupe VIII par exemple du nickel et/ou du cobalt le plus souvent en association avec au moins un métal du groupe VIB par exemple du molybdène. On peut par exemple employer un catalyseur comprenant de 0,5 à 10 % en poids de nickel et de préférence de 1 à 5 % en poids de nickel (exprimé en oxyde de nickel NiO) et de 1 à 30 % en poids de molybdène de préférence de 5 a 20 % en poids de molybdène (exprimé en oxyde de molybdène MoO3) sur un support, par exemple un support d'alumine. Ce catalyseur est le plus souvent sous forme d'extrudé ou de billes. Le catalyseur usagé est en partie remplacé par du catalyseur frais par soutirage en bas du réacteur et introduction en haut du réacteur de catalyseur frais ou neuf à intervalle de temps régulier c'est-à-dire par exemple par bouffée ou de façon quasi continue. On peut par exemple introduire du catalyseur frais tous les jours. Le taux de remplacement du catalyseur usé par du catalyseur frais peut être par exemple d'environ 0,05 kilogramme à environ 10 kilogrammes par mètre cube de charge. Ce soutirage et ce remplacement sont effectués à l'aide de dispositifs permettant le fonctionnement continu de cette étape d'hydroconversion. L'unité comporte habituellement une pompe de recirculation permettant le maintien du catalyseur en lit bouillonnant par recyclage continu d'au moins une partie du liquide soutiré en tête du réacteur et réinjecté en bas du réacteur. Il est également possible d'envoyer le catalyseur usé soutiré du réacteur dans une zone de régénération dans laquelle on élimine le carbone et le soufre qu'il renferme puis de renvoyer ce catalyseur régénéré

dans l'étape c) d'hydroconversion.

Cette étape c) est par exemple mise en oeuvre dans les conditions du procédé H-OIL tel que décrit par exemple dans les brevets US-A-4521295 ou US-A-4495060 ou US-A-4457831 ou US-A-4354852 ou dans l'article Aiche, March 19-23, HOUSTON,

Texas, paper number 46d, Second generation ebullated bed technology.

Dans cette étape c) on peut utiliser au moins un catalyseur, assurant à la fois la démétallisation et la désulfuration, dans des conditions permettant d'obtenir une charge liquide à teneur réduite en métaux, en Carbone Conradson et en soufre et permettant d'obtenir une forte conversion en produits légers c'est-à-dire en particulier

en fractions carburants essence et gazole.

C) Dans les zones de distillation atmosphérique des étapes d) et e) les conditions sont généralement choisies de manière à ce que le point de coupe soit d'environ 300 à environ 400 C et souvent d'environ 350 à environ 390 C et le plus souvent d'environ 370 à environ 380 C. Ce point de coupe peut être différent dans chacune de ces étapes, mais il est le plus souvent de préférence identique dans chacune d'elles. L'étape f) de craquage catalytique est une étape de craquage catalytique de résidu en lit fluidisé par exemple selon le procédé mis au point par la demanderesse dénommé R2R. Cette étape peut être exécutée de manière classique connue des hommes du métier dans les conditions adéquates de craquage en vue de produire des produits

hydrocarbonés de plus faible poids moléculaire. Des descriptions de fonctionnement

et de catalyseurs utilisables dans le cadre du craquage en lit fluidisé dans cette étape f) sont décrits par exemple dans les documents de brevets US-A-4695370,

EP-B-1 84517, US-A-4959334, EP-B-323297, US-A-4965232, US-A-5120691,

1 5 US-A-5344554, US-A-5449496, EP-A-485259, US-A-5286690, US-A-5324696 et

EP-A-699224 dont les descriptions sont considérées comme incorporées à la

présente du seul fait de cette mention.

Le réacteur de craquage catalytique en lit fluidisé peut fonctionner à courant ascendant ou à courant descendant. Bien que cela ne soit pas une forme préférée de réalisation de la présente invention il est également envisageable d'effectuer le craquage catalytique dans un réacteur à lit mobile. Dans le cas o la charge introduite dans le réacteur de craquage catlytique a une teneur relativement élevée en Carbone Conradson (par exmple une teneur supérieure ou égale à 7) on pourra avantageusement utiliser un appareillage comportant au moins un dispositif d'échange thermique sur les particules solides du catalyseur au niveau des régénérateurs. A titre d'exemple on pourra utiliser l'un des dispositifs décrits par la demanderresse dans les brevets US-A-5120691, US-A-5286690, US-A-5324696 ou

FR-A-2695045 dont les descriptions sont considérées comme incorporées à la

présente du seul fait de cette mention. Les catalyseurs de craquage catalytique particulièrement préférés sont ceux qui contiennent au moins une zéolithe habituellement en mélange avec une matrice appropriée telle que par exemple

l'alumine, la silice, la silice-alumine.

Selon la variante dans laquelle une partie résidu atmosphérique obtenu à l'étape d) est envoyé dans une étape classique de craquage catalytique le plus souvent en lit fluide, ou dans une étape classique d'hydrocraquage, les conditions de mise en oeuvre de ces étapes sont des conditions classiques bien connues des hommes du

métier. On trouvera par exemple une description sommaire du craquage catalytique

(dont la première mise en oeuvre industrielle remonte à 1936 (procédé HOUDRY) ou en 1942 pour l'utilisation de catalyseur en lit fluidisé) dans ULLMANS ENCYCLOPEDIA OF INDUSTRIAL CHEMISTRY VOLUME A 18, 1991, pages 61 à 64. On utilise habituellement un catalyseur classique comprenant une matrice, éventuellement un additif et au moins une zéolithe. La quantité de zéolithe est variable mais habituellement d'environ 3 à 60 % en poids, souvent d'environ 6 à 50 % en poids et le plus souvent d'environ 10 à 45 % en poids. La zéolithe est habituellement dispersée dans la matrice. La quantité d'additif est habituellement d'environ 0 à 30 % en poids et souvent d'environ 0 à 20 % en poids. La quantité de _matrice représente le complément à 100 % en poids. L'additif est généralement choisi dans le groupe formé par les oxydes des métaux du groupe IIA de la classification périodique des éléments tels que par exemple l'oxyde de magnésium ou l'oxyde de calcium, les oxydes des terres rares et les titanates des métaux du groupe IIA. La

matrice est le plus souvent une silice, une alumine, une silice-alumine, une silice-

magnésie, une argile ou un mélange de deux ou plusieurs de ces produits. La zéolithe la plus couramment utilisée est la zéolithe Y. On effectue le craquage dans un réacteur sensiblement vertical soit en mode ascendant (riser) soit en mode descendant (dropper). Le choix du catalyseur et des conditions opératoires sont fonctions des produits recherchés en fonction de la charge traitée comme cela est par exemple décrit dans l'article de M. MARCILLY pages 990-991 publié dans la revue de l'institut français du pétrole nov.-déc, 1975 pages 969-1006. On opère habituellement à une température d'environ 450 à environ 600 C et des temps de séjour dans le

réacteur inférieur à 1 minute souvent d'environ 0,1 à environ 50 secondes.

Selon l'autre possibilité une partie du résidu atmosphérique obtenu à l'étape d) est

envoyé dans une étape classique d'hydrocraquage dont on trouvera une description

sommaire par exemple dans ULLMANS ENCYCLOPEDIA OF INDUSTRIAL

CHEMISTRY VOLUME A 18, 1991, pages 71, 75 et 76. Dans ce cas on utilisera au moins un catalyseur qui peut être un catalyseur comprenant une matrice de type Il amorphe tel que par exemple une silice-alumine ou une matrice cristalline telle qu'une zéolithe. Le choix du catalyseur et des conditions opératoires sont fonctions des produits recherchés en fonction de la charge traitée comme cela est par exemple

décrit dans l'article de M. A. HENNICO et autres publié dans la revue de l'institut français du pétrole vol 48, N 2 Mars-Avril 1993, pages 127 aà139.

L'exemple suivant illustre l'invention sans en limiter la portée.

Exemple

Un résidu (RA) résultant de la distillation atmosphérique d'un brut Safaniya est distillé sous vide dans des conditions permettant d'obtenir un résidu sous vide (RSV) dont les principales caractéristiques sont présentées dans le tableau 1 ci-après dans la colonne 1 et un distillat sous vide (DSV) dont les principales caractéristiques sont 1 5 présentées dans le tableau 1 ci-après dans la colonne 3. Lorsque le résidu atmosphérique est compté en masse comme une base 100, le RSV représente en

masse 63,6 et le DSV 36,4.

On a mis en oeuvre une unité pilote d'hydroconversion dans laquelle le catalyseur est en lit bouillonnant. Cette unité pilote permet de rendre compte des performances du procédé industriel d'hydroconversion de résidus (par exemple le procédé H-Oil ) et conduit à des performances identiques à celles des unités industrielles. Le taux de remplacement du catalyseur est de 0,5 kg/m3 de charge. L'unité comporte deux

réacteurs en série ayant chacun un volume de 3 litres.

On traite dans cette unité pilote le résidu sous vide Safaniya mentionné ci-devant On utilise le catalyseur spécifique pour I'hydroconversion des résidus en lits bouillonnants décrit dans l'exemple 2 du brevet US-A4652545 sous la référence HDS-1443B. Les conditions opératoires sont les suivantes VVH = 0,5 par rapport au catalyseur P = 150 bar

T = 425 C.

Recyclage d'hydrogène = 500 IH2/l de charge Le produit est ensuite fractionné successivement dans une colonne de distillation atmosphérique au fond de laquelle on récupère un résidu atmosphérique (R1). Dans la distillation atmosphérique, on récupère du distillat (D1) que l'on envoie aux pools

carburants après séparation en une fraction essence (El) et une fraction gazole (G1).

On a installé sur la ligne du résidu atmosphérique hydroconverti un système de filtration permettant l'élimination des fines de catalyseur pouvant être générées dans les réacteurs en lit bouillonnants (H-Oil ). Ceci évite la désactivation rapide du catalyseur de craquage catalytique (R2R) par suite de la présence éventuelle de molybdène dans les fines de catalyseur. Ce système de filtration comporte deux filtres en parallèle dont l'un est en service pendant que l'autre est en attente ou en régénération, et on passe alternativement de l'un à l'autre quand les pertes de charges apparaissent dans le filtre en service

Les rendements et qualités des produits sont présentés dans les tableaux 1, 2 et 3.

Tous les rendements sont calculés à partir d'une base 100 (en masse) de RA ou 63,6

(en masse) de RSV. Les caractéristiques du résidu atmosphérique (R1) ex H-Oil sont

présentées sur le tableau 1 dans la colonne 2. Celles de l'essence (El) ex H-Oil dans le tableau 2,

colonne 1, et celle du gazole (G1) ex H-Oil dans le tableau 3 colonne 1.

Par ailleurs, le distillat sous vide (DSV) est hydrotraité catalytiquement dans une unité pilote opérant en lit fixe de catalyseur. Le catalyseur mis en oeuvre est le catalyseur

HR348 fabriqué par Procatalyse.

Lés conditions opératoires sont cette fois les suivantes:

VVH = 0,5

P = 80 bar

T = 380 C.

Recyclage d'hydrogène = 600 IH2/l de charge.

Le produit est ensuite fractionné successivement dans une colonne de distillation atmosphérique au fond de laquelle on récupère un résidu atmosphérique (R2). Dans la distillation atmosphérique, on récupère du distillat (D2) que l'on envoie aux pools

carburants apres separation en une fraction essence et une fraction gazole.

Tous les rendements sont calculés à partir d'une base 100 (en masse) de RA ou 36,4

(en masse) de DSV.

I 5 Les caractéristiques du résidu atmosphérique hydrotraité (R2) sont présentées sur le tableau 1 dans la colonne 4. Celles de l'essence (E2) ex hydrotraitement (ex HDT) dans le tableau 2, colonne 2 et celle du gazole (G2) ex hydrotraitement (ex HDT)

dans le tableau 3, colonne 2.

On mélange ensuite le résidu atmosphérique R1 du résidu sous vide hydroconverti ex H-Oil avec le résidu atmosphérique R2 du distillat sous vide hydrotraité ex HDT. Les

caractéristiques du mélange sont présentées sur le tableau 1, colonne 5.

Les tableaux 2 et 3 donnent les rendements en essence et en gazoles et les principales caractéristiques de ces produits obtenus sur l'ensemble du procédé. Ce mélange est traité dans une unité pilote de craquage catalytique de résidus. Cette

unité permet de rendre compte des performances du procédé R2R (IFP-TOTAL-

STONE et WEBSTER).

3O Le produit du R2R est ensuite fractionné successivement dans une colonne de

distillation atmosphérique au fond de laquelle on récupère un résidu (R3 ou slurry).

Dans la distillation atmosphérique, on récupère du distillat (D3) que l'on envoie aux pools carburants après séparation en une fraction essence (E3) et une fraction gazole(G3). Les rendements et qualités de l'essence et du gazole ex R2R sont présentés dans les tableaux 2 et 3. Tous les rendements sont calculés à partir d'une base 100 de RA

(DSV+RSV).

Enfin, on mélange d'une part les coupes essences (El, E2, E3) respectivement issues des distillations faisant suite à H-Oil, à de 'HDT et au R2R. Les principales caractéristiques de ce mélange d'essence sont présentées dans le tableau 2, colonne 4. On mélange d'autre part les coupes gazoles (G1, G2, G3) issues de ces mêmes distillations. Les principales caractéristiques de ce mélange de gazoles sont présentées dans le tableau 3, colonne 4. On mesure ainsi les rendements élevés

obtenus aussi bien en essence qu'en gazole, et particulièrement en essence.

Tableau 1

Rendements et qualités de la charge et des produits.

Coupe RSV R1 DSV R2 R1+R2 Safaniya ex H-Oil Safaniya ex HDT Rendement/RA % masse 63,6 38 36,4 33 71 Densité 15/4 1,045 0,980 0,940 0,907 0,945 Soufre %masse 5,4 1,20 3,08 0,29 0,78 Carbone Conradson % masse 24 13,0 1,2 0,1 7,0 Ni+V, ppm 213 25 2 <1 19 Hydrogène % masse 10,0 11,2 11,9 12,6 11,8

Tableau 2

Bilan et caractéristiques de l'essence produite.

Essence Essence Essence Essence (El) (E2) (E3) (ElI+E2+E3) ex H-Oil ex HDT ex R2R totale Rendement/RA % masse 3,2 0,2 33,3 37 Densité 15/4 0,714 0,750 0,746 0,743 Soufre %masse 0,03 0,02 0,02 0,020 Octane (RON+MON)/2 55 55 86 83 Tableau 3

Bilan et caractéristiques du gazole produit.

Gazole Gazole Gazole Gazole (El) (E2) (E3) (El+E2+E3) ex H-Oil ex HDT ex R2R totale Rendement/RA % masse 15,9 2,7 10,2 29 Densité 15/4 0,865 0,885 0,948 0,895 Soufre %masse 0,10 0,12 1,17 0,48 Cétane 44 41 23 36

Claims

REVENDICATIONS

1 - Procédé de conversion d'une fraction d'hydrocarbures contenant essentiellement le résidu atmosphérique de la distillation directe d'un pétrole brut caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: a) on envoie la fraction d'hydrocarbures ou la charge hydrocarbonée dans une zone de distillation sous vide à partir de laquelle on récupère un distillat sous vide et un résidu sous vide, b) on traite au moins une partie du distillat sous vide obtenu dans l'étape a) dans au moins une section de traitement en présence d'hydrogène comprenant au moins un réacteur renfermant au moins un lit fixe de catalyseur d'hydrotraitement, dans des conditions permettant d'obtenir une charge liquide à teneur réduite en Carbone Conradson, en métaux et en soufre, c) on traite au moins une partie du résidu sous vide obtenu dans l'étape a) dans au moins une section d'hydroconversion en présence d'hydrogène ladite section comprenant au moins un réacteur triphasique, contenant au moins un catalyseur d'hydroconversion en lit bouillonnant, dans des conditions permettant d'obtenir une charge liquide à teneur réduite en carbone Conradson, en métaux et en soufre, d) on envoie au moins une partie de l'effluent liquide hydrotraité issu de l'étape b) dans une zone de distillation atmosphérique à partir de laquelle on récupère un distillat atmosphérique et un résidu, e) on envoie au moins une partie de l'effluent liquide hydroconverti issu de l'étape c) dans une zone de distillation atmosphérique à partir de laquelle on récupère un distillat atmosphérique et un résidu atmosphérique, et f) au moins une partie du résidu atmosphérique obtenu à l'étape d) est mélangé à au moins une partie du résidu atmosphérique obtenu à l'étape e) et ce mélange est

envoyé dans une section de craquage catalytique de résidu.

2 - Procédé selon la revendication 1 de conversion d'une fraction d'hydrocarbures contenant essentiellement le résidu atmosphérique de la distillation directe d'un pétrole brut caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: a) on envoie la fraction d'hydrocarbures ou la charge hydrocarbonée dans une zone de distillation sous vide à partir de laquelle on récupère un distillat sous vide et un résidu sous vide, b) on traite au moins une partie du distillat sous vide obtenu dans l'étape a) dans au moins une section de traitement en présence d'hydrogène comprenant au moins un réacteur renfermant au moins un lit fixe de catalyseur d'hydrotraitement, dans des conditions permettant d'obtenir une charge liquide à teneur réduite en Carbone Conradson, en métaux et en soufre, c) on traite au moins une partie du résidu sous vide obtenu dans l'étape a) dans au moins une section d'hydroconversion en présence d'hydrogène ladite section comprenant au moins un réacteur triphasique, contenant au moins un catalyseur d'hydroconversion en lit bouillonnant, fonctionnant à courant ascendant de liquide et de gaz, ledit réacteur comportant au moins un moyen de soutirage du catalyseur hors dudit réacteur situé à proximité du bas du réacteur et au moins un moyen d'appoint de catalyseur frais dans ledit réacteur situé à proximité du sommet dudit réacteur, dans des conditions permettant d'obtenir une charge liquide à teneur réduite en carbone Conradson, en métaux et en soufre, d) on envoie au moins une partie de l'effluent liquide hydrotraité issu de l'étape b) dans une zone de distillation atmosphérique à partir de laquelle on récupère un distillat atmosphérique et un résidu, e) on envoie au moins une partie de l'effluent liquide hydroconverti issu de l'étape c) dans une zone de distillation atmosphérique à partir de laquelle on récupère un distillat atmosphérique et un résidu atmosphérique, et f) au moins une partie du résidu atmosphérique obtenu à l'étape d) est mélangé à au moins une partie du résidu atmosphérique obtenu à l'étape e) et ce mélange est envoyé dans une section de craquage catalytique de résidu dans laquelle il est traité dans des conditions permettant d'obtenir une fraction gazeuse, une fraction carburant comprenant une fraction essence et une fraction gazole et une fraction slurry. 3 - Procédé selon la revendication 1 ou 2 dans lequel au moins une partie du distillat sous vide obtenu à l'étape a) est envoyé en mélange avec le résidu sous vide obtenu

à l'étape a) dans l'étape c) d'hydroconversion.

4 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 dans lequel au moins une partie du

distillat atmosphérique obtenu à l'étape e) est envoyé à l'étape b) en mélange avec le

distillat sous vide obtenu à l'étape a).

5 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 4 dans lequel au cours de l'étape b) on

utilise au moins deux catalyseurs l'un d'entre eux assurant principalement la démétallisation et l'autre la désulfuration dans des conditions permettant d'obtenir une

charge liquide à teneur réduite en métaux, en Carbone Conradson et en soufre.

6 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 5 dans lequel au cours de l'étape b) le

traitement en présence d'hydrogène est effectué sous une pression absolue de 2 à MPa, à une température d'environ 300 à 500 C avec une vitesse spatiale horaire d'environ 0,1 à 10h -1

7- Procédé selon l'une des revendications 1 à 6 dans lequel l'étape c)

d'hydroconversion est effectuée sous une pression absolue de 2 à 35 MPa, à une température d'environ 300 à 550 C avec une vitesse spatiale horaire d'environ 0,1 à h -1

8 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 7 dans lequel dans chacune des

étapes d) et e) le point de coupe est indépendamment d'environ 300 à environ 400 C,

le point de coupe au cours de l'étape (a) étant d'environ 300 à 400 C environ.

9 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 8 dans lequel dans chacune des

étapes d) et e) le point de coupe est identique et est d'environ 300 à environ400 C.

- Procédé selon l'une des revendications 1 à 9 dans lequel au moins une partie du

résidu atmosphérique obtenu à l'étape e) est renvoyé à l'étape c) d'hydroconversion.

11 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 10 dans lequel au moins une partie

du résidu atmosphérique obtenu à l'étape e) est envoyé au pool fuel lourd de la raffinerie.

12 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 11 dans lequel au moins une partie

résidu atmosphérique obtenu à l'étape d) peut être envoyé dans une étape classique

de craquage catalytique en lit fluide, ou dans une étape d'hydrocraquage.

1 5 13 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 12 dans lequel l'étape f) de craquage

catalytique est effectuée dans des conditions permettant de produire une fraction essence qui est au moins en partie envoyée au pool carburant, une fraction gazole qui est envoyée au moins en partie au pool gazole et une fraction slurry qui est au

moins en partie envoyé au pool fuel lourd.

14 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 13 dans lequel au moins une partie

de la fraction gazole obtenue à l'étape f) de craquage catalytique est recyclée à

l'étape b).

15 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 14 dans lequel au moins au moins

une partie de la fraction gazole et/ou de la fraction essence obtenue à l'étape f) de

craquage catalytique est recyclée à l'entrée de cette étape f).

16- Procédé selon l'une des revendications 1 à 15 dans lequel au moins une partie de

la fraction slurry obtenue à l'étape f) de craquage catalytique est recyclée à l'entrée de

cette étape f).

17- Procédé selon l'une des revendications 1 à 16 dans lequel au moins une partie de

la fraction slurry obtenue à l'étape f) de craquage catalytique est recyclée à l'étape c) d'hydroconversion

18- Procédé selon l'une des revendications 1 à 17 dans lequel au moins une partie de

la fraction gazole obtenue à l'étape f) de craquage catalytique est recyclée à l'étape c) d'hydroconversion

19- Procédé selon l'une des revendications 1 à 18 et 20, dans lequel avant la section

de traitement de l'étape (b), on dispose au moins une ou plusieurs zone(s) de réaction à lit fixe, disposée(s) en série ou en parallèle et qui peuvent fonctionner de façon alternative.

- Procédé selon l'une des revendications 1 à 19, dans lequel avant la section

1 5 d'hydroconversion de l'étape (c), on dispose au moins une ou plusieurs zone(s) de réaction à lit fixe, disposée(s) en série ou en parallèle et qui peuvent fonctionner de

façon alternative.