FR2925065A1 - Nouveau schema permettant d'optimiser la production d'essence a haut indice d'octane et la coproduction de bases aromatiques - Google Patents
Nouveau schema permettant d'optimiser la production d'essence a haut indice d'octane et la coproduction de bases aromatiques Download PDFInfo
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Abstract
La présente invention consiste en un enchaînement d'au moins 3 unités, une unité de séparation d'aromatiques ( SEP), une unité de reforming catalytique ( RC) et une unité dite complexe aromatiques ( CA) en vue d'obtenir une essence à haut indice d'octane élevé et simultanément des bases aromatiques, essentiellement xylènes, benzène et toluène, la répartition entre les productions d'essence à haut indice d'octane et de bases aromatiques pouvant varier à volonté.
Description
DOMAINE DE L'INVENTION Le domaine de l'invention est celui de la production d'essence à haut indice d'octane et de la coproduction de bases aromatiques pour la pétrochimie ( xylènes, toluène, benzène).
Le schéma décrit dans la présente invention fait appel à une unité de séparation des aromatiques (SEP), une unité de reformage catalytique des essences (RC) permettant de produire une essence à haut indice d'octane ( indice d'octane NO supérieur à 95 ), et un gaz riche en hydrogène, et une unité dite complexe aromatique (CA) permettant essentiellement de produire des bases aromatiques telles que les xylènes, du benzène, du toluène.
La présente invention permet également une optimisation des conditions de fonctionnement du reformage catalytique qui, pour une capacité de traitement donné, produit davantage d'essence à haut indice d'octane que les schémas selon l'art antérieur. Un autre avantage du schéma selon la présente invention est de permettre selon une de ses variantes une augmentation de la production de paraxylène, pour une quantité de charge 15 donnée du complexe aromatique. Enfin, et ce point est essentiel dans l'économie global du schéma de raffinage dont les besoins en hydrogène sont de plus en plus importants pour assurer les divers hydrotraitement et hydrogénations, le rendement global en hydrogène du procédé est nettement amélioré par rapport aux schémas de l'art antérieur. 20 EXAMEN DE L'ART ANTERIEUR L'objectif traditionnel d'une unité de reformage catalytique est de convertir les composés naphténiques et paraffiniques (n-paraffines et iso-paraffines) en composés aromatiques. Les principales réactions mises en jeu sont la déshydrogénation des naphtènes et la 25 déshydrocyclisation des paraffines en aromatiques, l'isomérisation des paraffines et des naphtènes. D'autres réactions dites parasites peuvent se produire telles que l'hydrocraquage et l'hydrogénolyse des paraffines et des naphtènes, l'hydro-déalkylation des alkyl-aromatiques donnant lieu à des composés légers et des aromatiques plus légers, ainsi que la formation du coke à la surface du catalyseur. 30 Les performances qu'on cherche à optimiser pour une application essence sont le rendement en reformat liquide ainsi que l'indice d'octane dudit reformat. Alors que pour une application pétrochimique les performances recherchées sont le rendement en aromatiques ainsi que la distribution des aromatiques produits. Les aromatiques sont généralement traités dans un complexe aromatique afin de maximiser la production d'un ou plusieurs produits, le plus souvent les xylènes et le benzène. Le toluène et les aromatiques plus lourds peuvent être valorisés pour la constitution de bases essence ou pour la production de mélanges de xylènes.
Les charges conventionnelles d'une unité de reformage catalytique sont riches en composés paraffiniques et naphténiques et relativement pauvres en composés aromatiques. Ce sont typiquement des naphtas issus de distillation de brut ou des condensats de gaz naturel. En plus des charges conventionnelles, on trouve dans une raffinerie d'autres charges disponibles contenant des teneurs variables en aromatiques, à savoir des naphtas lourds de craquage catalytique (FCC), de cokéfaction, d'hydrocraquage, ou encore de l'essence de vapocraquage. Ces charges plus ou moins riches en composés aromatiques peuvent être utilisées pour alimenter une unité de reformage catalytique pour la production de bases essence ou de bases aromatiques. Envoyer directement à une unité de reformage catalytique des charges contenant des quantités importantes d'aromatiques présente certains inconvénients. Tout d'abord, la capacité de l'unité est inutilement augmentée du fait que les composés aromatiques n'ont pas besoin de subir les réactions de reformage. De plus, ces espèces aromatiques peuvent subir des réactions parasites d'hydro-déalkylation qui engendrent une perte en rendement aromatique, ou des réactions de polycondensation qui aboutissent à des dépôts de coke sur le catalyseur.
La présence dans la charge de ces espèces à fort pouvoir cokant conduit généralement à augmenter la sévérité du réformage, ce qui se traduit par une augmentation des coûts d'investissement et des coûts d'opération. Des modifications du schéma conventionnel pour récupérer les composés aromatiques contenus dans la charge d'un reformeur ont été proposées.
Ainsi, dans une optique de production du benzène, le brevet US 2007/0129590 propose une méthode s'appliquant aux naphtas alimentant des reformeurs conventionnels mettant en oeuvre des catalyseurs à base de Platine et/ou Rhénium, dopés ou non. Le schéma proposé consiste à récupérer dans une unité d'extraction d'aromatiques, 3 fractions à partir d'une coupe naphta C6-C11; une fraction aromatique, une fraction de précurseurs 30 d'aromatiques, et une fraction raffinat.
La fraction raffinat est un produit final alors que la fraction précurseurs d'aromatiques est envoyée à un reformeur fonctionnant à basse sévérité afin de convertir les précurseurs d'aromatiques en aromatiques. L'effluent du reformeur est renvoyé avec le naphta vers l'unité d'extraction pour récupérer les aromatiques ainsi que les précurseurs d'aromatiques non convertis. Ces derniers sont recyclés au reformeur à basse sévérité jusqu'à extinction. Le schéma décrit dans le document cité nécessite une unité d'extraction capable de récupérer les composés non aromatiques en deux coupes séparées; à savoir la fraction de précurseurs d'aromatiques et la fraction raffinat. Une telle séparation requiert des étapes supplémentaires de distillation et/ou adsorption pour aboutir à un flux riche en naphtènes dans la fraction précurseurs d'aromatiques, et un deuxième flux riche en paraffines dans la fraction raffinat. Par ailleurs, le schéma décrit dans le document cité n'utilise pas les paraffines disponibles dans la charge pour produire des aromatiques, ce qui n'est pas optimal lorsque l'objectif est de maximiser la production d'aromatiques ou encore la production d'essence. En effet, les paraffines récupérées dans la fraction raffinat sont essentiellement des n-paraffines ou des paraffines mono-branchées qui ne sont pas les espèces les plus intéressantes pour une application essence. Le schéma selon la présente invention a pour but de fournir un schéma de procédé très souple permettant à volonté d'orienter les effluents vers la production de bases essence, ou vers la production de bases aromatiques. De plus, le schéma selon la présente invention permet d'éviter les inconvénients dus à la conversion de charges riches en aromatiques dans l'unité de reformage catalytique, et d'améliorer les rendements envers les produits recherchés. Par ailleurs, le schéma selon l'invention permet d'accroître la flexibilité de l'unité de reformage catalytique, en améliorant son adaptation à des variations de composition des charges ou à un élargissement de leur provenance, avec un impact limité sur les conditions opératoires et la sévérité.
DESCRIPTION SOMMAIRE DES FIGURES la figure 1 représente un schéma du procédé selon l'invention dans sa plus grande généralité, faisant appel à une unité de séparation des aromatiques (SEP), une unité de reformage catalytique (RC), et une unité dite complexe aromatique ( CA). Sur la figure 1, les unités ou les lignes en pointillé désignent des éléments facultatifs.
La figure 2 représente un cas particulier de schéma selon l'invention qui vise à maximiser la production de Paraxylène. La figure 3 représente un schéma de procédé selon l'art antérieur ne comprenant pas d'unité de séparation des aromatiques.
DESCRIPTION SOMMAIRE DE L'INVENTION Pour la bonne compréhension du texte, on appelle dans la suite "naphta" une coupe pétrolière de composition chimique quelconque, et ayant un intervalle de distillation compris entre 50°C et 250°C. La répartition en famille chimique repérée par le PONA (P pour Paraffines, O pour Oléfines, N pour naphtènes et A pour aromatiques) peut être quelconque. On appelle essence une coupe pétrolière d'intervalle de distillation analogue à celui du naphta et ayant un indice d'octane supérieur à 95, préférentiellement supérieur à 98. On appelle bases aromatiques au sens large les xylènes (paraxylène, métaxylène, orthoxylène), l'éthylbenzène, le toluène et le benzène, et éventuellement des aromatiques plus lourds tels 15 que le styrène monomère, le cumène ou les alkylbenzènes linéaires. On appelle reformat la coupe essence à haut indice d'octane produite par le reformage catalytique. Dans la suite du texte on appelle naphta, seul ou en mélange avec d'autres naphta, la charge du présent procédé. On appelle essence à haut indice d'octane un des effluents du présent 20 procédé, l'autre effluent étant les bases aromatiques. La présente invention peut se définir selon la figure 1 comme un procédé de production d'essence à indice d'octane supérieur à 95, et préférentiellement supérieur à 98, et/ou de coproduction de bases aromatiques à partir d'une ou plusieurs coupes naphta issues d'une ou plusieurs des unités suivantes distillation atmosphérique, FCC, Cokéfaction, vapocraquage, 25 hydrocraquage, ou issues du fractionnement de condensâts de gaz naturel. Dans le procédé selon la présente invention, la charge naphta (1) est envoyée dans une unité de séparation des aromatiques (SEP) qui produit une coupe dite "extrait" (3) contenant la majorité des aromatiques, et une coupe dite "raffinat" (2) contenant la majorité des composés non aromatiques, on envoie au moins en partie le raffinat (2) dans une unité de reformage 30 catalytique (RC) de laquelle on produit un flux d'hydrogène (5) et une coupe essence à fort indice d'octane (4) constituant une partie du pool essence, la dite essence pouvant être en tout ou partie recyclée vers l'unité de séparation des aromatiques ( flux 9'), ou envoyée vers l'unité de complexe aromatique (CA) par le flux (6), et on envoie tout ou partie de l'extrait (3) dans une unité dite complexe aromatique (CA) permettant de produire des bases aromatiques ( flux (7) et (8)), l'autre partie de l'extrait (3) lorsqu'elle existe, soit le flux (9), étant envoyé au "pool" essence par le flux (9).
Lorsque le raffinat (2) n'est pas envoyé intégralement à l'unité de reformage catalytique (RC), la partie (2') qui n'est pas envoyée au reformage catalytique (RC) peut constituer une partie du pool essence ou être envoyé vers une unité de conversion telle qu'un vapocraquage. Dans la présentation ci dessus du procédé selon l'invention dans sa plus grande généralité, l'expression "et/ou" doit être comprise comme incluant toutes les possibilités de partage entre la production d'essence à haut indice d'octane et la production de bases aromatiques, y compris les deux cas extrêmes que sont uniquement la production d'essence, et uniquement la production de bases aromatiques. Ces deux cas extrêmes restent parfaitement dans le cadre de l'invention. Selon une variante du procédé de production d'essence à indice d'octane supérieur à 95, et de coproduction de bases aromatiques selon l'invention, représentée sur la figure 2, la charge à traiter est composée au moins d'une coupe naphta de distillation directe (10) et d'une coupe naphta (12) issue d'une unité de craquage catalytique ( non représentée sur la figure2), - la coupe naphta ex FCC (12) est envoyée dans une unité d'hydrotraitement (HDT1), et la coupe hydrotraitée résultante (13) est envoyée dans l'unité de séparation des aromatiques (SEP ), qui produit un flux d'extrait (3) envoyé vers l'unité de complexe aromatique (CA). - la coupe naphta de distillation directe (10) est envoyée dans une unité d'hydrotraitement (HDT2), et la coupe hydrotraitée résultante (11) est mélangée avec le raffinat (14) issu de l'unité de séparation des aromatiques (SEP), pour constituer la charge (2) de l'unité de reformage catalytique (RC).
L'unité de reformage catalytique (RC) produit un reformat (6) qui est envoyé vers le complexe aromatique (CA) qui permet de produire les bases aromatiques (7) et (8). L'unité de reformage catalytique (RC) produit également un flux d'hydrogène (5). Selon une autre variante du procédé selon la présente invention, la charge à traiter (1) est constituée par un mélange quelconque de différentes coupes issues des opérations suivantes; distillation directe de brut, craquage catalytique, cokéfaction, hydrocraquage, vapocraquage, ou encore de condensat de gaz naturel, la charge à traiter pouvant être envoyée en mélange dans une unité d'hydrotraitement (HDT) située en amont de l'unité de séparation des aromatiques (SEP). Dans d'autres cas, en fonction de la teneur en impuretés des différentes coupes constituant la charge à traiter, notamment le soufre et les composés azotés, ou encore les composés insaturés, certaines des coupes constituant la charge peuvent être envoyées dans des unités d'hydrotraitement distinctes. Selon une autre variante du procédé selon la présente invention, l'intégralité de l'extrait (3) issu de l'unité de séparation des aromatiques (SEP) peut être envoyé vers l'unité de complexe aromatique (CA).
Selon une autre variante du procédé selon la présente invention, l'intégralité de l'essence à haut indice d'octane produite par le reformage catalytique (RC) peut être envoyée vers le complexe aromatique ( CA). Dans certaines configurations faisant partie du schéma selon la présente invention, l'unité de reformage catalytique (RC) travaille à haute sévérité, c'est à dire: une température d'entrée de réacteurs moyenne entre 450 et 560°C un rapport H2/HC entre 1 et 5 mol/mol une pression moyenne de réacteurs entre 3 et 16 bar (1 bar = 10 5 pascal) - une vitesse spatiale massique entre 1 et 5 kg charge/(kg catalyseur.h.).
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION La description détaillée qui suit permet de mieux comprendre le fonctionnement des unités mises en oeuvre dans le schéma selon l'invention. Cette description est faite au moyen de la figure 1. La présente invention consiste en un enchaînement d'au moins 3 unités, une unité de séparation d'aromatiques ( SEP), une unité de reforming catalytique ( RC) et une unité dite complexe aromatiques ( CA) en vue d'obtenir a) une essence à indice d'octane élevé , c'est à dire supérieur à 95, et simultanément b) des bases aromatiques, essentiellement xylènes, benzène et toluène, dans des proportions qui peuvent varier à volonté. La charge naphta (1) , éventuellement après un hydrotraitement représenté par l'unité notée (HDT) sur la figure 1, est envoyée dans une unité de séparation des aromatiques (SEP) qui produit une coupe dite "extrait" (3) contenant la majorité des aromatiques, et une coupe dite "raffinat" (2) contenant la majorité des composés non aromatiques, on envoie au moins en partie le raffinat (2) dans une unité de reformage catalytique (RC) de laquelle on produit un flux d'hydrogène (5) et une coupe essence à fort indice d'octane (4) dite "reformat" constituant une partie du pool essence, la dite essence pouvant être en tout ou partie recyclée vers l'unité de séparation des aromatiques ( flux 9'), ou envoyée vers l'unité de complexe aromatique (CA) par le flux (6), et on envoie tout ou partie de l'extrait (3) dans une unité dite complexe aromatique (CA) de laquelle on produit des bases aromatiques ( flux (7) et (8)), l'autre partie de l'extrait (3) lorsqu'elle existe, étant envoyé au "pool" essence par le flux (9). Lorsque une partie (9') du réformât (4) est recyclée à l'unité de séparation des aromatiques (SEP), la dite partie (9') est préférentiellement constituée de la fraction en C6, C7 ou C8 dudit réformât (4). Lorsque le raffinat (2) n'est pas envoyé intégralement à l'unité de reformage catalytique (RC), la partie (2') qui n'est pas envoyée au reformage catalytique (RC) peut constituer une partie du pool essence ou être envoyé vers une unité de conversion telle qu'un vapocraquage. Dans un cas particulier a) du procédé selon l'invention, il est possible de maximiser la production de bases aromatiques ( flux (7) et (8)), en envoyant l'intégralité de l'extrait (3) vers le complexe aromatique (CA) et en recyclant une majeure partie du réformât (4) vers ledit complexe aromatique (CA) par le flux (6). Dans un autre cas particulier b) du procédé selon l'invention, il est possible de maximiser la production d'essence à haut indice d'octane ( flux (4)) en envoyant une majeure partie de l'extrait (3) vers le pool essence par le flux (9), et en en envoyant l'intégralité du reformat (4) vers le pool essence. Toutes les variantes intermédiaires entre les cas particuliers a) et b) précédents sont évidemment possibles et dépendent du niveau de recyclage de l'extrait (3) vers le pool essence par le flux (9), et du niveau de recyclage ( par le flux (6)) du reformat (4) vers le complexe aromatique (CA) par le flux (6). Dans un autre cas particulier du procédé selon l'invention, il est possible de n'obtenir que du reformat (4) et un extrait (3). Ce cas correspond dans la pratique au fait que l'extrait (3) produit dans l'unité de séparation des aromatiques (SEP) n'est pas envoyé directement vers un complexe aromatique qui peut ne pas être présent sur le site où se trouvent l'unité de séparation des aromatiques et l'unité de reformage catalytique, mais être disponible sur un site distinct.
Le cas où le complexe aromatique se trouve sur un site distinct de celui où se trouvent l'unité de séparation des aromatiques et l'unité de reformage catalytique est assimilé au cas où le complexe aromatique se trouve effectivement sur le site de la séparation des aromatiques et du reformage catalytique, et reste donc parfaitement dans le cadre de l'invention.
Dans une autre variante du procédé selon l'invention, il est possible d'envoyer l'intégralité du réformât (4) vers le pool essence, et l'intégralité de l'extrait (3) vers le complexe aromatique. La flexibilité du schéma selon l'invention est une caractéristique importante qui le distingue des schémas selon l'art antérieur. Dans la suite de la description nous donnons des informations sur 1) l'unité de séparation des 10 aromatiques, sur 2) l'unité de reformage catalytique, et sur 3) le complexe aromatique.
1) L' unité de séparation des composés aromatiques (SEP) possédant généralement entre 6 et 11 atomes de carbone, peut être réalisée par le moyen de procédés connus de l'homme du métier basés sur un système d'absorption tel que l'extraction liquide-liquide ou la 15 distillation extractive employant un ou plusieurs solvants, ou encore basés sur un système d'adsorption. Le procédé selon l'invention n'est lié à aucune technologie particulière concernant l'unité de séparation des aromatiques. L'unité de séparation des aromatiques peut être conçue pour n'extraire qu'une partie des composés aromatiques contenus dans la charge, par exemple les composés à nombre d'atome 20 de carbone allant de 6 à 10 ou de 6 à 9, ou de 6 à 8. La partie complémentaire des composés aromatiques, respectivement en C 11, ou de Cl 0 à C 1l, ou de C9 à c 11 se retrouve alors dans le raffinat. Dans l'exemple qui suit, la séparation des composés aromatiques est réalisée selon la technologie d'extraction liquide-liquide. L'extraction est réalisée au moyen d'un solvant, de 25 type sulfolane, de formule chimique C4 H8 02 S, ayant une forte affinité avec les composés aromatiques. Les produits issus de l'unité de séparation des aromatiques sont un raffinat (2) riche en composés non aromatiques, et un extrait (3) qui concentre les composés aromatiques contenus dans la charge (1). La charge (1), éventuellement après hydrotraitement, est mise en contact avec le solvant dans 30 une première colonne d'extraction de laquelle est récupéré un solvant riche en composés aromatiques, et un raffinat (2) constitué des composés non aromatiques. Le raffinat (2) est purifié par la suite dans une colonne de lavage pour le débarrasser des traces résiduelles de solvant. Le solvant riche en composés aromatiques est d'abord débarrassé des derniers composés non-aromatiques dans une colonne de stripage , puis envoyé dans une colonne de récupération des composés aromatiques. Le solvant est recyclé après régénération alors que les composés aromatiques sont récupérés dans l'extrait (3). 2) L'unité de reformage catalytique (RC) fonctionne à des conditions opératoires dépendantes de la charge à convertir et des produits recherchés afin d'en optimiser les rendements.
En cas de besoin la charge entrant au reformage catalytique pourra être hydrotraitée pour atteindre la spécification requise en termes de teneur en soufre, azote et composés oléfiniques et dioléfiniques. Le nombre de réacteurs constituant l'unité de reformage catalytique est généralement de 3, 4 ou 5. Les catalyseurs employés sont également des systèmes catalytiques choisis d'une manière adaptée aux conditions de fonctionnement. Ils sont typiquement à base de platine promu, le promoteur pouvant être Re, Sn, In, P, Ge, Bi, Bore, Iridium, terres rares, ou n'importe quelle combinaison de ces éléments. Préférentiellement les promoteurs du catalyseur de l'unité de reformage catalytique seront choisis parmi la sous liste suivante: Sn, In, P.
L'unité de reformage catalytique peut faire appel à la technologie du lit fixe ou du lit mobile. Une unité de reformage catalytique en lit fixe ou en lit mobile, ou encore en combinaison des deux technologies, fonctionne typiquement dans des plages opératoires suivantes: une température d'entrée de réacteurs moyenne entre 400 et 560°C, un rapport H2/HC entre 1 et 10 mole/mole, une pression moyenne de réacteurs entre 3 et 37 bar (1 bar = 10 5 Pascal), une vitesse spatiale massique entre 1 et 5 kg charge/(kg catalyseur.heure). L'unité de reformage catalytique fonctionne de préférence dans la gamme des procédés dit à régénération continue pour lesquels les plages de fonctionnement sont plus sévères, à savoir 30 une température d'entrée de réacteurs moyenne entre 450 et 560°C, un rapport H2/HC entre 1 et 5 mol/mol, une pression moyenne de réacteurs entre 3 et 16 bar, une vitesse spatiale massique entre 1 et 5 kg charge/(kg catalyseur.h) 3) Le complexe aromatique désigne une combinaison de différentes unités de fractionnement que ce soit par adsorption, distillation, distillation extractive, extraction liquide-liquide, ou cristallisation, et/ou d'unités de conversion que ce soit de réarrangement des aromatiques tels que les procédés de transalkylation ou de disproportionation, sélective ou non, les unités de dé-alkylation ou d'alkylation des aromatiques, ou encore les unités d'isomérisation des xylènes avec ou non dé-alkylation de l'ethylbenzène. Les produits d'un complexe aromatique sont principalement les intermédiaires pétrochimiques appelés ici "bases aromatiques" comme le benzène, le paraxylene, l'ortho-xylene, le methaxyelene, la coupe de xylènes, l'ethylbenzène, le styrène monomère, le cumène ou les alkylbenzènes linéaires, ou encore les ingrédients pour constituer les bases essence tels que le toluène, ou une coupe d'aromatiques lourds. En cas de besoin, la charge entrant au complexe aromatique pourra être hydrotraitée.
EXEMPLE.
L'exemple qui suit compare deux schémas de procédés : un schéma selon l'invention ( conforme à la figure 2), et un schéma selon l'art antérieur ne possédant pas d'unité de séparation des aromatiques ( conforme à la figure 3). Dans les deux schémas selon l'art antérieur et selon l'invention, l'unité de reformage catalytique (RC) et le complexe aromatique (CA) sont identiques.
Dans les deux cas, les charges considérées sont : - une coupe de naphta lourd issu de la distillation directe de brut (10) d'intervalle de distillation compris entre 60°C et 165°C selon la courbe de distillation vraie ( courbe dite TBP). - une coupe naphta (11) issue d'une unité de craquage catalytique (FCC), riche en composés 25 aromatiques. Une telle charge peut provenir d'une unité de craquage catalytique ( notée FCC) dédiée à la production d'essence ou d'oléfines légères pour l'industrie pétrochimique opérant à haute sévérité ( température de sortie du réacteur de 550°C ou plus, et rapport débit de catalyseur sur débit de charge supérieur à 10), et employant des catalyseurs avec des formulations 30 spécifiques dopés ou non avec une ou plusieurs zéolithes.
La teneur en composés aromatiques dans la coupe naphta produite au FCC se trouve en effet considérablement augmentée quand on vise à maximiser le rendement en propylène dudit FCC, comme c'est le cas dans cet exemple. La répartition en famille chimique (PONA) des deux charges est donnée dans le tableau 1 ci 5 dessous: Charges disponibles avant Coupe Naphta lourd de Coupe naphta lourd de hydrotraitement distillation directe de brut Craquage catalytique Composition (% poids) Paraffines 70,7 10,2 Oléfines 9,7 Naphtènes 22,3 12,9 Aromatiques 7,0 67,2 Débits (Unité de poids/heure) 57 43 TABLEAU 1 Description du schéma selon l'art antérieur 10 Le schéma du procédé selon l'art antérieur correspond à la figure 3. Dans le schéma selon l'art antérieur la charge (21) constituée du mélange des deux coupes selon le tableau 1 (une coupe de naphta issue de la distillation directe de brut (10) et une coupe naphta provenant d'une unité de FCC (12)) est envoyée dans une unité d'hydrotraitement (HDT) de laquelle sort un effluent hydrotraité (22). Cet hydrotraitement est 15 nécessaire pour permettre une alimentation de l'unité de reformage catalytique (RC) aux spécifications vis-à-vis des impuretés qu'elles peuvent contenir (oléfines et dioléfines Bromine index <100), soufre < lppm pds et azote < lppm pds). Le flux hydrotraité (22) constitue la charge d'une unité de reformage catalytique (RC) qui produit un réformat (24) qui est intégralement envoyé dans un complexe aromatique ( CA), et 20 un gaz riche en hydrogène (23). L'unité de reformage catalytique (RC) travaille aux conditions suivantes: Température d' entrée du réacteur: 510°C Pression :4,5 bar Rapport H2/HC : 3,0 25 La description du complexe aromatique, identique à celui utilisé dans le schéma de procédé selon l'invention, est donnée plus loin.
Ce complexe aromatique (CA) produit du para xylène (27) et du benzène (28). Description du schéma selon l'invention Le schéma de procédé selon le présent exemple correspond à la figure 2.
La charge est la même que celle du schéma selon l'art antérieur, soit -une coupe de naphta issue de la distillation directe de brut (10) - une coupe naphta provenant d'une unité de FCC (11), riche en composés aromatiques. 1) Un hydrotraitement préalable de la charge naphta ex FCC est nécessaire pour permettre une alimentation de l'unité de reformage catalytique aux spécifications vis-à-vis des impuretés qu'elles peuvent contenir (oléfines et dioléfines "Bromine index" <100), soufre lppm pds et azote 1 ppm pds) Seule l'essence issue du FCC après hydrotraitement est envoyée dans l'unité d'extraction des aromatiques, puisqu'elle contient environ 67 % de composés aromatiques, contre seulement 7% pour l'essence de distillation directe.
Les effluents de l'unité d'extraction des aromatiques ( SEP) sont: - un extrait (3) qui est envoyé intégralement vers le complexe aromatique (CA), et - un raffinat (14) qui est mélangé avec le naphta lourd de distillation directe hydrotraité (Il) pour constituer la charge (2) de l'unité de reformage catalytique (RC).
La répartition en famille chimique (PONA) de la charge de l'unité de reformage catalytique est donnée dans le tableau 2 ci-dessous pour le cas selon l'art antérieur et le cas selon l'invention. Charge à l'unité de reformage catalytique Schéma selon l'art antérieur Schéma selon l'invention Composition (% poids) Paraffines 47,3 61,7 Oléfines 0,0 0,0 Naphtènes 23,2 30,8 Aromatiques 29,5 7,6 Débit (Unité de 100 77 poids/heure) TABLEAU 2 2) L'unité .de reformage catalytique (RC) travaille aux conditions suivantes: Température d' entrée du réacteur: 520°C Pression :4,5 bar Rapport H2/HC : 1,5 Le reformat (6) produit par l'unité de reformage catalytique est intégralement envoyé dans l'unité de complexe aromatique (CA) de laquelle on produit du paraxylène (7) et du benzène (8).
10 Le tableau 3 ci dessous compare la capacité de l'unité de reformage catalytique (RC) ainsi que ses conditions opératoires, la pression moyenne des réacteurs (P), la température moyenne d'entrée des réacteurs (T), et le taux de recyclage (rapport H2/HC) dans 3 cas : - le cas selon l'invention, - 2 cas selon l'art antérieur notés cas A et cas B, qui ont la signification suivante: 15 - Le cas A correspond au schéma de l'art antérieur avec une unité de réformage catalytique ayant la même charge en catalyseur que celle utilisée pour le cas selon l'invention.
La capacité de l'unité de reformage catalytique est de 77 (en unités arbitraires) pour le schéma selon l'invention et de 100 ( en unités arbitraires) pour le schéma selon l'art antérieur en raison 20 de l'extraction des aromatiques en amont de l'unité de reformage catalytique.
La vitesse spatiale est donc dans le même rapport que celui des charges, soit 77 selon l'invention et 100 selon l'art antérieur. - Le cas B correspond au schéma de l'art antérieur avec une unité de reformage travaillant avec 25 une charge de catalyseur plus importante de manière à fournir une comparaison à même vitesse spatiale du reformage catalytique entre le schéma selon l'art antérieur et le schéma selon l'invention.5 Schéma selon Schéma selon l'art Schéma selon l'art l'invention antérieur antérieur Cas A Cas B Charge (unité de poids/heures) 100 100 100 Capacité Reformeur (unité de 77 100 100 poids/heures) Conditions opératoires P(bar) 4,5 T (°C) 520 510 H2/HC (mol/mol) 1,5 3 Vitesse spatiale ( kWh de 2,0 2, 6 2,0 charge par kg de catalyseur) TABLEAU 3 Le schéma selon l'invention permet de travailler dans des conditions de reformage catalytique optimales, car plus favorables à une meilleure sélectivité envers les composés aromatiques, à 5 savoir un rapport H2/HC divisé par 2 et une température augmentée de 10°C . 3) Le complexe aromatique, identique dans le schéma selon l'art antérieur et le schéma selon l'invention, est constitué des unités suivantes: Deux unités de conversion : 10 - Une unité de transalkylation du toluène et aromatiques en C9+ pour produire des aromatiques en C8 et du benzène. - Une unité d'isomérisation des xylènes et de déalkylation de l'ethylbenzène. Différentes unités de fractionnement : - Une colonne de fractionnement du reformat total en un reformat léger (C7-) et un reformat 15 C8+, - Une colonne de fractionnement du coupe aromatique C8+ en une coupe C8 et une coupe aromatique C9+, - Une colonne de fractionnement du coupe aromatique C9+ en une coupe riche en C9-C10 et une coupe d'aromatiques plus lourds, 20 -Une unité de distillation extractive pour séparer des composés non-aromatiques une coupe aromatique riche en benzène et toluène, - Une section de fractionnement BT constituée d'une colonne de benzène et une colonne de Toluène, - Une unité de séparation par adsorption du Paraxylène d'une coupe aromatique en C8.
De manière plus précise, le complexe aromatique fonctionne de la manière suivante en référence à la figure 2: Le reformat (6) est envoyé dans une colonne de fractionnement qui sépare un réformât léger (C7-) d'un reformat C8+. Le reformat léger est envoyé à une unité de distillation extractive pour séparer des composés non-aromatiques une coupe aromatique riche en benzène et toluène. Celle-ci est envoyée dans une section de fractionnement pour séparer le Benzène comme produit final du complexe du toluène employé comme réactif dans une unité de transalkylation. Les aromatiques plus lourds (C8+) sont mélangés au reformat C8+. Le reformat C8+ est envoyé vers une colonne de fractionnement (colonne de xylènes) séparant les C8 aromatiques des aromatiques plus lourds. Ceux-ci sont fractionnés par la suite pour envoyer une coupe aromatique riche en espèce en C9-C10 atomes de carbone comme réactifs dans l'unité de transalkylation. Dans cette unité, le toluène réagit avec les aromatiques plus lourds pour produire des aromatiques en C8 ainsi que du benzène. Un recyclage de l'effluent vers la section de fractionnement BT permet de fractionner les produits et réactifs non convertis pour retrouver les aromatiques en C8 en tête de la colonne de xylènes. Cette coupe C8 est alors convertie en paraxylene : celui-ci est séparé des autres isomères par un procédé d'adsorption. L'effluent est ensuite envoyé dans une unité d'isomérisation de xylènes où l'équilibre est restauré entre les différents isomères de xylènes et où l'ethylbenzène est converti en benzène par déalkylation. L'effluent d'isomérisation est alors recyclé vers la colonne de xylènes jusqu'à épuisement de tous les xylènes dans la charges fraîche. Ainsi le Paraxylene (7) est le produit principal du complexe, le benzène (8) étant le principal co-produit. En considérant le bloc unité de séparation des aromatiques+ unité de reformage catalytique, Le tableau 4 ci dessous compare les productions en hydrogène (H2), en reformat liquide (C5+) 30 ainsi que les productions détaillées par composés aromatiques. Le tableau 4 ci dessous compare les performances du catalyseur de reformage catalytique en terme de sélectivités en aromatiques ( STA) et la conversion des non aromatiques (C6+ NA) pour le cas selon l'art antérieur et le cas selon l'invention.
Comparé au cas A selon l'art antérieur, le schéma selon l'invention permet une production plus importante de reformat liquide, d'hydrogène, de composés aromatiques, mais aussi une meilleure rétention des aromatiques lourds (C8+). Le schéma B selon l'art antérieur permet certes de produire plus d'hydrogène et de composés 5 aromatiques (au dépens du rendement en reformat liquide) que le cas A selon l'art antérieur, mais les rendements restent inférieurs à ceux réalisés avec le schéma selon l'invention. De plus, la distribution des composés aromatiques produits est différente de celle du schéma selon l'invention : plus de benzène et de toluène et moins d'aromatiques en C9+ sont produits, ce qui a un impact sur les performances du complexe aromatique en aval. 10 En considérant les performances de l'unité de reformage catalytique, on peut noter que la conversion des composés non aromatiques en C6+ est certes augmentée dans le cas B en comparaison du cas A, mais la sélectivité envers les composés aromatiques reste nettement inférieure à celle réalisée avec le schéma selon l'invention. Aucun des cas A ou B selon l'art antérieur ne permet d'atteindre les rendements du cas selon 15 l'invention. Schéma Schéma selon Schéma selon selon l'art antérieur l'art antérieur l'invention Cas A Cas B Produits (unité de poids/heures) Hydrogène pur (H2) 3,2 2,8 2,9 Reformat liquide (C5+) 91 90 89 Aromatiques totaux 79 77,5 78,3 Benzène 4,2 4,2 4,5 Toluène 16,8 16,9 17,7 Aromatiques en C8 26,2 25,7 26,1 Aromatiques en C9 23,2 22,5 22,1 Aromatiques en C10+ 8,6 8,3 7,9 Performances Catalytiques Sélectivité envers les composés aromatiques 89, 1 % 87,1 % 86,9% (mol/mol) Conversion des non aromatiques C6+ dans la 92,0% 90,8% 93,1% charge (mol/mol) TABLEAU 4 NOTE: La Sélectivité envers les composés aromatiques (mol/mol) est définie comme le rapport moles de composés aromatiques produits sur moles de composés non aromatiques C6+ convertis.
La conversion des non aromatiques C6+ dans la charge est définie comme le rapport moles de composés non aromatiques C6+ convertis sur moles de composés non aromatiques C6+ en entrée. Le tableau 5 ci dessous compare les productions en paraxylène et benzène à l'issue de l'unité de complexe aromatique ( CA). la production en paraxylène dans le schéma selon l'invention est augmenté de 2,5 unités de poids/heure par rapport au cas A et de 2,2 unités de poids/heure par rapport au cas B, ce qui est tout à fait significatif. Comparé au cas A, le schéma B selon l'art antérieur permet certes de produire légèrement plus de paraxylène, mais le ratio paraxylène produit/benzène produit est globalement diminué.
15 Le schéma selon l'invention permet donc de maximiser la production de paraxylène. Débits (unité de poids/heure) Schéma selon Schéma selon l'art Schéma selon l'art l'invention antérieur antérieur Cas A Cas B Charge disponible 100 100 100 Paraxylene 55, 2 52, 7 53, 0 Benzène 14,6 15,1 15,8 Ratio Paraxylene/Benzène 3,8 3,5 3,4 TABLEAU 5
Claims (8)
1) Procédé de production d'essence à indice d'octane supérieur à 95, et/ou de coproduction de bases aromatiques, à partir d'une ou plusieurs coupes naphta issues d'une ou plusieurs des unités suivantes: distillation atmosphérique, FCC, cokéfaction, vapocraquage, hydrocraking, fractionnement de condensâts de gaz naturel, dans lequel la charge (1) est envoyée dans une unité de séparation des aromatiques (SEP) de laquelle on produit une coupe dite "extrait" (3) contenant la majorité des aromatiques, et une coupe dite "raffinat" (2) contenant la majorité des composés non aromatiques, on envoie au moins en partie le raffinat (2) dans une unité de reformage catalytique (RC) de laquelle on produit une coupe essence à fort indice d'octane (4) constituant une partie du pool essence, la dite essence étant en tout ou partie recyclée vers l'unité de séparation des aromatiques (flux 9'), ou en tout ou partie envoyée vers l'unité de complexe aromatique (CA) par le flux (6), et on envoie tout ou partie de l'extrait (3) dans une unité dite complexe aromatique (CA) permettant de produire des bases aromatiques (7) et (8), l'autre partie de l'extrait (3) lorsqu'elle existe, soit le flux (9), étant envoyé au "pool" essence.
2) Procédé de production d'essence à indice d'octane supérieur à 95, et de coproduction de bases aromatiques selon la revendication 1, dans lequel la charge à traiter (1) est composée au moins d'une coupe naphta de distillation directe (10) et d'une coupe essence (12) issue d'une unité de craquage catalytique, - la coupe essence ex FCC (12) est envoyée dans une unité d'hydrotraitement (HDT1), et la coupe hydro traitée résultante (13) est envoyée dans l'unité de séparation des aromatiques (SEP ), - la coupe essence de distillation directe (10) est envoyée dans une unité d'hydrotraitement (HDT2), et la coupe hydrotraitée résultante (Il) est mélangée avec le raffinat (14) extrait de l'unité de séparation des aromatiques (SEP), pour constituer la charge (2) de l'unité de reformage catalytique (RC), -l'extrait (3) issu de l'unité de séparation des aromatiques (SEP) est intégralement envoyé à l'unité de complexe aromatique (CA) qui produit des bases aromatiques (7) et (8), -l'unité de reformage catalytique (RC) produit un réformât (6) intégralement envoyé vers le complexe aromatique (CA), et un flux d'hydrogène (5).
3) Procédé de production d'essence à indice d'octane supérieur à 95, et de coproduction de bases aromatiques selon la revendication 1, dans lequel la charge à traiter (1) est constituée par un mélange quelconque de différentes coupes issues des opérations suivantes; distillation directe de brut, craquage catalytique, cokéfaction, hydrocraquage, vapocraquage, ou encore de condensât de gaz naturel.
4) Procédé de production d'essence à indice d'octane supérieur à 95, et de coproduction de bases aromatiques selon la revendication 1, dans lequel l'intégralité de l'extrait (3) issu de l'unité de séparation des aromatiques (SEP) est envoyé vers l'unité de complexe aromatique CA).
5) Procédé de production d'essence à indice d'octane supérieur à 95, et de coproduction de bases aromatiques selon la revendication 1, dans lequel l'intégralité de l'essence à haut indice d'octane (4) produite par le reformage catalytique ( RC) est envoyée vers le complexe aromatique ( CA).
6) Procédé de production d'essence à indice d'octane supérieur à 95, et de coproduction de bases aromatiques selon la revendication 1, dans lequel l'unité de reformage catalytique (RC) travaille à haute sévérité , c'est à dire: une température d'entrée de réacteurs moyenne entre 450 et 560°C, un rapport H2/HC entre 1 et 5 mole/mole, une pression moyenne de réacteurs entre 3 et 16 bar, - une vitesse spatiale massique entre 1 et 5 kg charge/(kg catalyseur.h).
7) Procédé de production d'essence à indice d'octane supérieur à 95, et de coproduction de bases aromatiques selon la revendication 1, dans lequel l'unité de reformage catalytique (RC) fait appel à un catalyseur à base de Pt promu avec un des éléments suivants: Re, Sn, In, P, Ge, Bi, Bore, Iridium, terres rares, et préférentiellement choisi dans la sous liste Sn,In,P.
8) Procédé de production d'essence à indice d'octane supérieur à 95, et de coproduction de bases aromatiques selon la revendication 1, dans lequel lorsqu' une partie (9') du réformât issu de l'unité de reformage catalytique est recyclée vers l'unité de séparation des aromatiques, ladite partie est préférentiellement constituée de molécules en C6, C7 ou C8.
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