FR2944452A1 - Procede et installation de distillation reduisant la consommation d'energie - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé de distillation d'un mélange liquide multicomposant comprenant une étape de préchauffage dudit mélange (a), une étape de vaporisation dudit mélange préchauffé (b), une étape de distillation dudit mélange vaporisé (c), caractérisé en ce qu'il comprend, au cours de l'étape (a) de préchauffage, au moins une étape de séparation dudit mélange préchauffé, en une partie liquide et une partie vaporisée, cette dernière correspondant à au moins un constituant du mélange et étant directement traitée lors de l'étape (c) de distillation, et le mélange traité lors de l'étape (b) de vaporisation étant appauvri de ladite partie vaporisée. Elle concerne également une installation de distillation.

Description

PROCEDE ET INSTALLATION DE DISTILLATION REDUISANT LA CONSOMMATION D'ENERGIE. La présente invention concerne un procédé et une installation 5 pour la distillation d'un mélange multicomposant. Elle est particulièrement adaptée à la distillation du pétrole. On sait que les procédés classiques de distillation du pétrole peuvent mettre en oeuvre une simple colonne de distillation avec un four de préchauffage et, à plusieurs niveaux de cette colonne, des moyens de sous-tirage latéraux de produits finis, ayant des caractéristiques déterminées, comme le naphta, le kérosène et le gazole. Ils peuvent également mettre en oeuvre une colonne de distillation avec des strippers et des conditionneurs thermiques des produits finis, ainsi que des recirculations latérales pour la stabilisation du profil thermique de cette colonne. 15 L'énergie thermique nécessaire à la séparation des constituants du pétrole est principalement introduite par un préchauffage du mélange à distiller. Ce préchauffage est en partie réalisé avec la chaleur qui peut être récupérée des conditionneurs thermiques des produits finis et depuis la colonne de distillation, grâce à des recirculations latérales. Après ce 20 préchauffage, le mélange, en partie vaporisé, est ensuite surchauffé dans un four de vaporisation pour être enfin apporté à la colonne de distillation. L'analyse thermodynamique détaillée d'un tel procédé montre qu'au sein de la colonne de distillation et dans le four de vaporisation, une dégradation importante de l'énergie utile ou noble a lieu. 25 Dans la colonne de distillation, la majeure partie de cette dégradation d'énergie est due aux phénomènes de mélange et de non équilibre tout au long de la colonne, et aux flux importants des nombreux composants du mélange qui traversent une grande partie de la colonne. Ces dégradations d'énergie sont croissantes, de la tête vers le fond de la colonne de distillation, 30 comme le nombre des composants du mélange qui doivent être séparés. L'invention a donc pour objet de réduire la quantité d'énergie de haut niveau nécessaire à la mise en oeuvre des procédés de distillation de mélanges multicomposants, par exemple du pétrole, en récupérant et en valorisant de l'énergie bas niveau disponible par ailleurs, soit dans le procédé de distillation lui-même, soit dans l'environnement proche de ce procédé, dans l'usine ou la raffinerie. Par énergie haut niveau, on entend ici du combustible fossile (gaz naturel) brûlé pour chauffer le four. Par énergie bas niveau, on entend des calories à basse température , typiquement inférieure à 100°C, qui sont autrement rejetées dans l'environnement avec des eaux de refroidissement ou condensats de vapeur de chauffage. On notera que l'économie de combustible fossile se traduit 10 aussi par une diminution des émissions de CO2. Des procédés ont déjà été proposés pour atteindre cet objectif, en limitant l'énergie consommée par le four de vaporisation, grâce à des séparations préalables du mélange. Cependant, ces procédés mettent en oeuvre des installations 15 complémentaires, comme des colonnes à distiller, qui correspondent à des investissements coûteux et des modifications importantes des procédés existants. Par ailleurs, ces procédés sont essentiellement adaptés à des pétroles légers. 20 L'invention a donc pour objet de réduire la consommation d'énergie induite par les procédés de distillation de mélanges multicomposants, sans nécessiter de modifications importantes du procédé et sans entraîner des investissements matériels importants. A cet effet, l'invention concerne un procédé de distillation d'un 25 mélange liquide multicomposant comprenant : (a) une étape de préchauffage dudit mélange (b) une étape de vaporisation dudit mélange préchauffé (c) une étape de distillation dudit mélange vaporisé, caractérisé en ce qu'il comprend, au cours de l'étape (a) de 30 préchauffage, au moins une étape de séparation dudit mélange préchauffé, en une partie liquide et une partie vaporisée, cette dernière correspondant à au moins un constituant du mélange et étant directement traitée lors de l'étape (c) de distillation, et le mélange traité lors de l'étape (b) de vaporisation étant appauvri de ladite partie vaporisée. On comprend qu'ainsi, cette étape de séparation préalable permet de réduire le nombre des constituants présents dans le mélange qui est traité lors de l'étape de vaporisation et donc, ensuite, en partie basse de la colonne. Cette étape de séparation préalable a donc pour résultat direct de réduire la charge fournie au four de vaporisation et donc d'économiser l'énergie nécessaire au fonctionnement de ce four.

Par ailleurs, l'étape (a) de préchauffage est avantageusement mise en oeuvre en utilisant des énergies résiduelles de bas niveau thermique. Ceci permet d'accroître encore les économies d'énergie de haut niveau. Cette étape de séparation est de préférence réalisée de manière adiabatique et elle intervient avantageusement après une éventuelle étape de traitement préalable du mélange. Cette étape de traitement consiste, par exemple, en un dessalement lorsque le mélange est du pétrole. Dans un mode préféré de mise en oeuvre de ce procédé, l'étape (a) de préchauffage comprend au moins deux sous-étapes successives, chacune d'elle étant suivie d'une étape de séparation liquide/vapeur. Les au moins deux sous-étapes sont réalisées en série ou en parallèle. Par ailleurs, une étape de séparation peut être commune à au moins deux sous-étapes, qu'elles soient réalisées en série ou en parallèle.

De façon avantageuse, le procédé peut comporter une étape préliminaire de chauffage, avant l'étape (a), dans laquelle sont recyclées des énergies résiduelles de bas niveau thermique, récupérées lors de l'étape (c) et/ou provenant du refroidissement final des produits, et/ou provenant d'autres rejets thermiques extérieurs à la distillation proprement dite, par exemple des condensats de vapeur. Cette étape supplémentaire permet d'utiliser une énergie qui n'est pas habituellement récupérée. Elle permet de limiter l'énergie nécessaire au préchauffage du mélange et elle conduit donc également à une réduction de la consommation d'énergie nécessaire à la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Elle concerne tout ou partie du mélange à distiller. L'invention concerne également une installation pour la 5 distillation d'un mélange liquide multicomposant comprenant : - au moins un moyen de préchauffage - des moyens de vaporisation et une colonne de distillation, caractérisée en ce qu'elle comprend, en outre, au moins un 10 moyen de séparation liquide/vapeur, situé après un moyen de préchauffage et, en sortie dudit moyen de séparation, un moyen pour amener directement la partie dudit mélange vaporisée et correspondant à au moins un constituant donné, dans ladite colonne de distillation. Le moyen de préchauffage utilise avantageusement des 15 énergies résiduelles de bas niveau thermique. De préférence, la colonne de distillation comportant différents plateaux correspondant chacun à une température et à au moins un composant déterminés, lesdits moyens d'amenée débouchent au niveau du plateau de la colonne de distillation correspondant à une température et à la concentration 20 d'au moins un constituant proche de ceux de la partie vaporisée. Cette caractéristique permet d'utiliser au mieux les effets bénéfiques de la séparation préalable d'un constituant. Le moyen de séparation liquide/vapeur est situé, de préférence, en aval d'un éventuel moyen de traitement préalable du mélange. 25 Il peut notamment s'agir d'un réservoir de dessalement, lorsque l'installation est destinée à la distillation de pétrole. Par ailleurs, l'installation comporte, de préférence, autant de moyens de séparation liquide/vapeur que de moyens de préchauffage. Les moyens de séparation liquide/vapeur fonctionnent, de 30 préférence, de manière adiabatique. De façon préférée, cette installation comprend également, en amont dudit au moins un moyen de préchauffage, un moyen de chauffage utilisant les énergies résiduelles de bas niveau thermique.

L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit et qui est réalisée au regard de : la figure 1 qui illustre une installation classique de distillation de pétrole, la figure 2 qui illustre une installation selon l'invention, correspondant à l'installation de la figure 1, dans laquelle des moyens nouveaux ont été introduits, la figure 3 qui illustre une variante de réalisation d'un train de préchauffage d'une installation classique de distillation de pétrole, et de la figure 4 qui illustre un train de préchauffage selon l'invention, correspondant à celui de la figure 3, dans laquelle des moyens nouveaux ont été introduits.

Cette description a pour objet d'exposer les moyens caractéristiques de l'invention, leur fonctionnement et leurs avantages. Les éléments communs aux différentes figures seront désignés par les mêmes références. L'installation classique illustrée à la figure 1 comporte un train de préchauffage 2 avec des moyens de préchauffage 21 à 26, grâce auxquels le mélange est chauffé, avant d'être amené au four de vaporisation 3, le mélange vaporisé servant ensuite à alimenter la colonne de distillation 4. En pratique, le préchauffage du mélange s'effectue en deux étapes, séparées par une étape de dessalement réalisée dans le réservoir de dessalement 5. Ainsi, un flux de pétrole brut est tout d'abord amené dans le premier moyen de chauffage 21 par des moyens symbolisés par la flèche 1 et chauffé dans celui-ci. Ce dernier est classiquement un échangeur qui permet de chauffer le pétrole grâce au flux de kérosène produit dans le stripper 62 et transmis à l'échangeur par les moyens symbolisés par la flèche 621. La récupération du kérosène en sortie de l'échangeur 21 est symbolisée par la flèche 622.

Le mélange disponible en sortie de l'échangeur 21 est fourni au moyen de chauffage 22 qui est également classiquement un échangeur de chaleur. Cet échangeur utilise le flux qui circule dans les moyens 71, situés entre le moyen de chauffage 22 et la colonne 4. Ces moyens permettent la circulation de fluide extrait d'un plateau de la colonne 4, depuis la partie supérieure 41 de la colonne vers le moyen de chauffage 22, puis le retour du fluide refroidi vers la partie supérieure 41. Ces moyens 71 sont classiquement dénommés première recirculation latérale. Ils contribuent au contrôle du profil thermique de la colonne de distillation.

Le mélange en sortie du moyen de chauffage 22 est fourni au réservoir de dessalement 5. Ce réservoir 5 est classiquement un réservoir de dessalement à champ magnétique, dans lequel le pétrole est débarrassé des sels dissouts qui sont éliminés dans la phase aqueuse et des gaz incondensables qui sont séparés dans une petite tour d'épointage qui n'est pas illustrée sur la figure 1. L'eau amenée en entrée du réservoir 5 est symbolisée par la flèche 50, tandis que l'eau récupérée en sortie du réservoir 5 est symbolisée par la flèche 51. Le mélange obtenu en sortie du réservoir 5 est amené à un troisième moyen de chauffage 23 qui est un échangeur utilisant l'énergie du produit venant du stripper 61 (du diesel) et qui est transmis à l'échangeur par les moyens symbolisés par la flèche 611. La récupération du diesel en sortie de l'échangeur 23 est symbolisée par la flèche 612. Le mélange disponible en sortie du troisième moyen de chauffage 23 est envoyé au quatrième moyen de chauffage 24 qui est encore un échangeur de chaleur. Cet échangeur utilise le flux qui circule dans les moyens 72, situés entre le moyen de chauffage 24 et la colonne 4. Ces moyens permettent la circulation de fluide extrait depuis la partie centrale ou intermédiaire 42 de la colonne, vers le moyen de chauffage 24, puis le retour du fluide refroidi vers la partie intermédiaire 42. Ces moyens 72 sont classiquement dénommés deuxième recirculation latérale. Le mélange en sortie du moyen de chauffage 24 est fourni au cinquième moyen de chauffage 25. Il s'agit, là encore, d'un échangeur qui permet le chauffage du mélange grâce au gazole provenant du stripper 60 et transmis à l'échangeur par les moyens symbolisés par la flèche 601. La récupération du gazole en sortie de l'échangeur 24 est symbolisée par la flèche 602. Le mélange obtenu en sortie du cinquième moyen de chauffage 25 est fourni au sixième moyen de chauffage 26 qui est aussi un échangeur de chaleur. Cet échangeur utilise le flux qui circule dans les moyens 73, situés entre le moyen de chauffage 26 et la colonne 4. Ces moyens 73 permettent la circulation de fluide extrait depuis la partie basse 43 de la colonne vers le moyen de chauffage 26, puis le retour du fluide refroidi vers la partie basse 43. Ces troisièmes moyens 73 sont classiquement dénommés troisième recirculation latérale. Le train de préchauffage 2 qui vient d'être décrit ne représente qu'un exemple de réalisation. Cependant, un tel train de préchauffage comprend classiquement une pluralité d'échangeurs permettant le 15 préchauffage du mélange par échange de chaleur avec, notamment, le condenseur des produits de tête de la colonne, les échangeurs de conditionnement en aval des strippers des produits finis, comme le naphta, le kérosène, le turbosène, le gazole léger et le gazole lourd et les recirculations latérales de contrôle du profil thermique de la colonne de distillation. Le mélange fourni en sortie du sixième moyen de chauffage 26 et donc en sortie du train de préchauffage 2, est fourni au four de vaporisation 3. Ce four à feu direct est alimenté par du gaz naturel et de l'air dont la fourniture est schématisée par la flèche 30. Ce four comporte deux parties 31 et 32. La chambre de combustion constitue la partie basse 31 qui est destinée au chauffage du mélange ou de la charge, tandis que la partie supérieure 32, dite de convection, sert à produire de la vapeur d'eau qui servira de vapeur d'entraînement dans la colonne 4 et ses trois strippers 60, 61 et 62. La flèche 33 symbolise la sortie des gaz de combustion du four. En sortie du four de vaporisation 3, la charge vaporisée est amenée (flèche 34) à la colonne de distillation 4, dans la zone 44 située à l'extrémité inférieure de la colonne, dite zone de l'overflash ou zone de lavage 20 25 30 (wash zone), à partir de laquelle la charge vaporisée est entraînée vers la zone de rectification 45, à l'aide d'un flux de vapeur. Ce dernier circule du bas vers le haut de la colonne. Il est symbolisé par la flèche 48. Cette colonne 4 comprend un certain nombre de plateaux et/ou de garnissages. Le nombre de plateaux est classiquement compris entre 20 et 40. Elle est également munie d'éléments complémentaires. On peut notamment citer un condenseur de tête 46 et un flash 47 où sont séparés les gaz légers et l'eau du naphta liquide, le stripper 60 de kérosène, le stripper 61 de turbosène et le stripper 62 de gazole.

Le flux provenant de la colonne de distillation 4 et entrant dans le condenseur 46 est symbolisé par la flèche 460. La sortie des condensats depuis le condenseur 46 est symbolisée par la flèche 461. Les sorties d'eau, de naphta et de gaz légers depuis le flash 47 sont symbolisées respectivement par les flèches 470, 471 et 472.

L'alimentation en vapeur d'eau des strippers depuis le four est symbolisée par les flèches 600, 610 et 620 respectivement. Le résidu qui peut être récupéré au fond de la colonne de distillation peut, soit alimenter une colonne de distillation sous-vide, soit être renvoyé avant le four de vaporisation 3, pour être utilisé dans le train de préchauffage 2. La récupération du résidu est symbolisée par la flèche 49. La description va maintenant être poursuivie en référence à la figure 2 qui illustre un exemple d'une installation selon l'invention, réalisée à partir de l'installation classique illustrée à la figure 1. Les moyens qui ont déjà été décrits en détail, en référence à la 25 figure 1, ne seront pas décrits de nouveau. Seules les différences entre les deux figures seront mises en évidence. Tout d'abord, en amont du train de préchauffage 2, est avantageusement prévu un moyen complémentaire de chauffage 8 qui utilise les énergies résiduelles de bas niveau thermique provenant de l'installation ou 30 du reste de la raffinerie. Il s'agit, de préférence, d'un échangeur de chaleur. Les énergies résiduelles proviennent par exemple des condensats de vapeur, dans le cas d'une raffinerie de pétrole.

De façon classique, de la chaleur servant au préchauffage peut être récupérée de la colonne de distillation, par exemple depuis le condenseur de tête 46 de la colonne et les recirculations latérales 71 à 73, mais aussi depuis les refroidisseurs des produits finis. Cette chaleur est disponible à différentes températures, allant de 100°C jusqu'à plus de 300°C, selon le niveau auquel elle est extraite de la colonne de distillation. Par ailleurs, dans les raffineries, est toujours disponible un excès de chaleur de basse qualité, provenant des condensats de vapeur de chauffage ou de l'eau chaude issue des refroidisseurs. Dans une raffinerie lo classique, cet excès de chaleur est évacué par les tours de refroidissement prévues dans la raffinerie, donc perdu. Dans le mode de réalisation illustré à la figure 2, le pétrole brut est en général alimenté à la température du réservoir de stockage. Par contre, grâce à l'échange de chaleur réalisé dans le moyen 8, le flux de pétrole est 15 réchauffé avant que le flux du pétrole soit introduit dans le train de préchauffage 2. Ce moyen 8 peut être constitué d'un ou plusieurs échangeurs disposés en série et/ou en parallèle. Ainsi, ce moyen 8, ajouté au train de préchauffage classique, 20 permet d'utiliser de la chaleur bas niveau récupérée, par ailleurs, dans l'installation et plus spécifiquement dans la raffinerie. Une partie de l'énergie totale consommée lors de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention provient alors de chaleur de bas niveau de récupération, chaleur qui est normalement perdue dans une raffinerie classique. 25 Comme l'illustre la figure 2, une installation selon l'invention se distingue d'une installation classique par la présence de plusieurs séparateurs liquide/vapeur à l'intérieur du train de préchauffage 2. De façon classique, un séparateur de vapeur et de liquide est constitué d'un simple récipient vide et est classiquement dénommé flash . 30 La figure 2 illustre ici trois séparateurs 91, 92 et 93 qui sont tous situés en aval du réservoir de dessalement 5. Le premier séparateur 91 est situé en aval du troisième moyen de chauffage 23. 2944452 io Ainsi, le mélange disponible en aval de ce moyen de chauffage 23 est apporté au premier séparateur 91. Dans ce mélange, les produits les plus légers ont déjà été vaporisés grâce à l'apport de chaleur des moyens de chauffage 21, 22 et 23 et également du moyen de chauffage complémentaire 5 8. Ainsi, la partie vaporisée du mélange est transmise par les moyens 91a directement dans la partie haute 41 de la colonne 4. Par ailleurs, la partie liquide est renvoyée en entrée du quatrième moyen de préchauffage 24 pour y être préchauffée grâce à la deuxième recirculation latérale 72.

La figure 2 illustre un deuxième séparateur 92 qui est situé en aval du cinquième moyen de chauffage 25. La charge qui est amenée en entrée du deuxième séparateur 92 a déjà été appauvrie de la partie vaporisée du mélange, amenée par les moyens 91a dans la colonne de distillation. Cette charge est en partie vaporisée grâce à l'apport de chaleur des moyens de chauffage 24 et 25. Le deuxième séparateur va permettre d'extraire la partie vaporisée de la charge pour l'amener, grâce aux moyens 92a, à la partie centrale 42 de la colonne 4. La partie liquide de la charge, déjà appauvrie par deux fois, est ensuite amenée au sixième moyen de chauffage 26.

Un troisième séparateur 93 est prévu en aval du sixième moyen de chauffage 26. Ce troisième séparateur 93 reçoit la charge, en partie vaporisée, provenant de ce sixième moyen de chauffage et effectue une séparation entre la partie vaporisée qui est transmise dans la partie basse 43 de la colonne, grâce aux moyens 93a et la partie liquide qui est amenée en entrée du four de vaporisation 3. On constate ainsi qu'en sortie de chaque séparateur, le flux de vapeur est envoyé directement à la colonne de distillation, au niveau du plateau de la colonne ayant une température et une composition similaires ou proches de celles du flux en question. Ainsi, le flux de vapeur depuis les séparateurs 91 à 93 vers la colonne 4 provoque un refroidissement de cette dernière et donc une diminution du débit des recirculations latérales. 2944452 Il On comprend que le moyen complémentaire de préchauffage 8 permet de combler ce déficit. Il convient de noter que la partie vaporisée du mélange qui est introduite dans la colonne 4, en sortie du séparateur, peut comprendre 5 plusieurs constituants. C'est le cas lors de la distillation de pétrole notamment. L'exemple illustré à la figure 2 n'est absolument pas limitatif. On peut, par exemple, prévoir un séparateur ou flash après chaque moyen de chauffage du train de préchauffage 2. Ceci correspondrait à prévoir un séparateur supplémentaire entre les quatrième et cinquième moyens 10 de chauffage illustrés à la figure 2. Ceci est possible, notamment pour le pétrole, car celui-ci est en vaporisation continue. Pour des procédés spécialement conçus pour distiller un type spécifique de pétrole, le nombre de séparateurs peut être réduit. 15 Ainsi, lorsque le procédé est uniquement destiné à distiller un pétrole léger, on peut prévoir davantage de séparateurs dans la partie amont du train de préchauffage et les réduire dans la partie aval de ce train de préchauffage. Bien entendu, des mesures inverses pourraient être prises pour la distillation d'un pétrole lourd. 20 De préférence, les séparateurs utilisés fonctionnent de manière adiabatique. L'énergie nécessaire au fonctionnement de chaque séparateur provient du moyen de chauffage qui le précède. Il est maintenant fait référence à la figure 3 qui représente une 25 variante du train de préchauffage illustré à la figure 1. Ce train de préchauffage 20 comporte les moyens de préchauffage 210 à 290, 300 et 310. Dans cette variante de réalisation, le train de préchauffage comporte deux sous-trains de moyens de préchauffage en parallèle qui se rejoignent. 30 Le premier sous-train comporte les moyens de préchauffage 210, 230, 250, 260, 270 et 290. Le deuxième sous-train de préchauffage comprend les moyens de préchauffage 220, 240, 260 et 280. Ces deux sous-trains se rejoignent en sortie des moyens de préchauffage 290 et 280, le train de préchauffage se terminant par les moyens de préchauffage 300 et 310 disposés en série. Dans l'exemple illustré à la figure 3, les deux sous-trains ont le réservoir de dessalement 5 en commun. Dans d'autres modes de réalisation, chaque sous-train de préchauffage pourrait comporter son propre réservoir de dessalement. Ainsi, le flux de pétrole brut, symbolisé par la flèche 1 se divise pour être amené dans chaque sous-train de préchauffage. Une flèche 11 symbolise le flux amené en entrée du premier train de préchauffage, tandis que la flèche 12 symbolise le flux de pétrole amené en entrée du deuxième sous-train de préchauffage. Au niveau du premier sous-train de préchauffage, les échangeurs 210 et 230 sont disposés en série. L'échangeur 210 reçoit le flux de naphta provenant du flash 47 (flèche 471). La récupération du naphta en sortie de l'échangeur 210 est symbolisée par la flèche 473. Le mélange disponible en sortie de l'échangeur 210 est fourni à l'échangeur 230. Celui-ci utilise le kérosène provenant du stripper 62 (flèche 621). La récupération du kérosène en sortie de l'échangeur 230 est symbolisée par la flèche 622.

Le mélange en sortie de l'échangeur 230 est fourni au réservoir de dessalement 5. Avant le réservoir de dessalement, le deuxième sous-train de préchauffage comporte un échangeur 220 correspondant au condenseur de tête 46 représenté sur les figures 1 et 2. Celui-ci reçoit le flux de pétrole symbolisé par la flèche 12 et le chauffe grâce aux vapeurs provenant de la colonne de distillation 4 (flèche 460). La récupération des condensats en sortie de l'échangeur 220 est symbolisée par la flèche 461. Le mélange en sortie de l'échangeur 220 est également fourni au réservoir de dessalement 5.

Le réservoir 5 ne sera pas de nouveau décrit. Le mélange obtenu en sortie du réservoir 5 est divisé pour être amené dans chaque sous-train de préchauffage. Ainsi, la partie du mélange symbolisée par la flèche 13 est amenée en entrée de la suite du premier sous- train de préchauffage, tandis que l'autre partie du flux, symbolisée par la flèche 14, est amenée en entrée de la suite du deuxième sous-train de préchauffage. Le premier sous-train de préchauffage comporte donc encore les échangeurs 250, 270 et 290 disposés en série. Ces trois échangeurs sont disposés en parallèle des trois autres échangeurs du deuxième sous-train de préchauffage, les échangeurs 240, 260 et 280, également disposés en série. L'échangeur 250 reçoit en entrée le mélange symbolisé par la flèche 13 et le chauffe au moyen du diesel provenant du stripper 61 (flèche 611). La récupération du diesel en sortie de l'échangeur 250 est symbolisée 1 o par la flèche 612. Le mélange disponible en sortie de l'échangeur 250 est envoyé à l'échangeur 270 qui le chauffe au moyen du gazole récupéré en sortie de l'échangeur 300. L'amenée du gazole à l'échangeur 270 est symbolisée par la flèche 602. Le gazole récupéré en sortie de l'échangeur 270 est symbolisé par 15 la flèche 603. Enfin, le mélange en sortie de l'échangeur 270 est fourni à l'échangeur 290 qui le chauffe au moyen du flux de résidu en provenance de l'échangeur 310 et symbolisé par la flèche 490. La récupération du résidu en sortie de l'échangeur 290 est symbolisée par la flèche 491. L'échangeur 240 du deuxième sous-train de préchauffage reçoit en entrée le mélange symbolisé par la flèche 14 et le chauffe grâce au flux circulant dans les moyens 71. Le mélange obtenu en sortie de l'échangeur 240 est fourni à l'échangeur 260 qui utilise le flux circulant dans les moyens 72 pour le chauffer. Enfin, le mélange disponible en sortie de l'échangeur 260 est fourni à l'échangeur 280 qui le chauffe grâce au flux circulant dans les moyens 73. Les moyens 71 à 73 sont les première, deuxième et troisième recirculations latérales décrites en référence aux figures 1 et 2. Les mélanges disponibles en sortie des échangeurs 290 et 280 sont fournis à l'échangeur 300. Ainsi, les deux sous-trains de préchauffage tout d'abord disposés en parallèle, se rejoignent au niveau de cet échangeur 300. 20 25 30 Celui-ci chauffe le mélange qu'il reçoit en entrée grâce au gazole provenant du stripper 60 (flèche 601). La récupération du gazole en sortie de l'échangeur 300 est symbolisée par la flèche 602.

Comme expliqué précédemment, le gazole récupéré en sortie de l'échangeur 300 est fourni en entrée de l'échangeur 270. Le mélange disponible en sortie de l'échangeur 300 est fourni au dernier échangeur 310 du train de préchauffage. Celui-ci chauffe le mélange grâce au résidu provenant du fond de la colonne de distillation (flèche 49).

La récupération du résidu en sortie de l'échangeur 310 est symbolisée par la flèche 490. Comme expliqué précédemment, ce résidu est ensuite apporté à l'échangeur 290. Enfin, le mélange disponible en sortie de l'échangeur 310 est 15 fourni au four de vaporisation 3. La figure 3 montre que le train de préchauffage peut être réalisé de façon à utiliser tous les produits provenant de la distillation du pétrole. II peut, par ailleurs, être réalisé de manière assez complexe. 20 On notera que les échangeurs du train de préchauffage sont disposés en parallèle, comme sur la figure 3, lorsque les flux utilisés par les échangeurs sont à des températures sensiblement identiques. La description va maintenant être poursuivie en référence à la figure 4 qui illustre un train de préchauffage d'une installation selon l'invention, 25 ce train de préchauffage étant réalisé à partir de celui illustré à la figure 3. Les moyens qui ont déjà été décrits en détail, en référence à la figure 3, ne seront pas décrits de nouveau. Seules les différences entre les deux figures seront mises en évidence. Tout d'abord, en amont du deuxième sous-train de 30 préchauffage, est avantageusement prévu un moyen complémentaire de chauffage 80. Ainsi, ce moyen complémentaire de chauffage 80 reçoit en entrée la part du flux de pétrole brut, symbolisée par la flèche 12. Le flux de pétrole chauffé par ce moyen 80 est ensuite amené en entrée du moyen de préchauffage 220 du deuxième sous-train de préchauffage. Dans cette variante de réalisation, ce moyen complémentaire de chauffage 80 ne chauffe donc qu'une partie du flux de pétrole amené en entrée du train de préchauffage. On rappelle que dans le mode de réalisation illustré à la figure 2, le moyen complémentaire de chauffage 8 est destiné à chauffer l'intégralité du flux de pétrole qui alimente le train de préchauffage. Comme cela a déjà été décrit pour le moyen complémentaire 8, ce moyen complémentaire de chauffage 80 consiste, de préférence, en un échangeur de chaleur ou en plusieurs échangeurs disposés en série et/ou en parallèle, ces échangeurs utilisant les énergies résiduelles de bas niveau thermique provenant de l'installation ou du reste de la raffinerie. Ce moyen 80 comporte les avantages qui ont été décrits pour le moyen 8.

Comme l'illustre la figure 4, le train de préchauffage selon l'invention se distingue de celui illustré à la figure 3 par la présence de plusieurs séparateurs liquide/vapeur référencés 910 à 970. Le premier séparateur 910 est situé en aval du moyen de chauffage 250 situé dans le premier sous-train de préchauffage.

Ainsi, la partie vaporisée du mélange, disponible en aval du moyen de chauffage 250, est transmise par les moyens 910a directement à la colonne 4. Par ailleurs, la partie liquide du mélange est renvoyée en entrée du moyen de préchauffage 270. Un autre séparateur est situé en aval de ce moyen de 25 préchauffage 270, grâce auquel la charge, déjà appauvrie de la partie vaporisée du mélange, a été également en partie vaporisée. Le séparateur 920 extrait cette partie vaporisée de la charge pour l'amener, grâce au moyen 920a, à la colonne 4. La partie liquide de la charge, appauvrie par deux fois, est ensuite amenée au moyen de chauffage 30 290. Un autre séparateur 930 est prévu en aval du moyen de chauffage 290. Il sera décrit ultérieurement.

Les deux séparateurs 940 et 950 présents dans le deuxième sous-train de préchauffage vont être décrits plus succinctement. Le séparateur 940 est placé entre la sortie du moyen de chauffage 240 et l'entrée du moyen de chauffage 260. La partie vaporisée du mélange provenant du moyen de chauffage 240 est extraite par le séparateur 940 et amenée, grâce aux moyens 940a, à la colonne 4. Le séparateur 950 est placé entre les moyens de chauffage 260 et 280. II permet d'extraire la partie vaporisée du mélange délivré par le moyen de chauffage 260 pour l'amener, grâce aux moyens 950a, à colonne 4.

Les mélanges disponibles en sortie des échangeurs 290 et 280 sont fournis au séparateur 930. Là encore, ce séparateur extrait la partie vaporisée du mélange issu de ces deux moyens de chauffage pour l'amener, grâce aux moyens 930a, à la colonne 4. La partie liquide du mélange, en sortie du séparateur 930, est 15 renvoyée à l'entrée de l'échangeur 300. Un autre séparateur 960 est prévu entre les échangeurs 300 et 310. Ainsi, le séparateur 960 extrait la partie vaporisée de la charge provenant de l'échangeur 300 et l'amène, grâce aux moyens 960a, à la 20 colonne. Enfin, un dernier séparateur 970 est prévu en sortie de l'échangeur 310. Ce séparateur extrait la partie vaporisée du mélange délivrée par l'échangeur 310 pour l'amener, grâce aux moyens 970a, à la colonne. La partie liquide du mélange est amenée en entrée du four de 25 vaporisation 3. Ainsi, dans la variante de réalisation illustrée à la figure 4, un séparateur est prévu après chaque échangeur situé en aval du réservoir de dessalement 5. La figure 4 montre également que certains séparateurs peuvent être communs à des échangeurs situés en parallèle dans le train de 30 préchauffage. Il s'agit ici du séparateur 930 qui est commun aux échangeurs 290 et 280. Dans l'exemple illustré à la figure 4, l'économie d'énergie haut niveau, c'est-à-dire de combustible fossile, est d'environ 20%, au niveau du four de vaporisation, par rapport à l'installation selon la figure 3. En pratique, la quantité d'énergie consommée dans chaque installation, toutes choses égales par ailleurs, est légèrement inférieure pour l'utilisation conforme à la figure 4. Cependant, la part de combustion fossile est réduite d'environ 20%, le reste de l'énergie étant de l'énergie de récupération, donc de bas niveau. Dans l'installation illustrée à la figure 4, les séparateurs 910 à 930 renvoient des vapeurs vers la colonne de distillation et provoquent un refroidissement interne de la colonne. De ce fait, le débit des recirculations latérales est réduit, par exemple en comparaison des flux générés dans l'installation illustrée à la figure 2. La partie du mélange préchauffée dans le deuxième sous-train de préchauffage reçoit donc un apport d'énergie réduit. On comprend alors que le moyen complémentaire de préchauffage 80 permet de combler ce déficit.

L'adjonction de séparateurs liquide/vapeur dans le train de préchauffage permet de séparer du mélange, avant que celui-ci soit fourni au four de vaporisation, une partie de ses composants les plus légers. De ce fait, le nombre des constituants de la charge alimentée au four de vaporisation est réduit. II en résulte une réduction de l'énergie consommée par le four de vaporisation pour vaporiser la charge ainsi qu'une réduction des émissions de CO2. Par ailleurs, le coût de l'installation, de la maintenance et du contrôle d'un séparateur de type flash est relativement faible. Ainsi, le procédé selon l'invention n'entraîne pas de coût supplémentaire important au niveau de l'installation de distillation. Ce procédé peut être mis en oeuvre facilement avec des installations déjà existantes, puisque les modifications matérielles sont réduites et faciles à réaliser. En effet, cette adaptation n'entraîne aucune modification majeure des équipements, le fonctionnement et le contrôle des procédés classiques étant maintenus. Enfin, le procédé selon l'invention est très flexible puisqu'il peut être adapté à tout type de mélange multicomposant et notamment à tout type de pétrole, suivant son caractère plus ou moins lourd.

Le procédé selon l'invention permet également de réduire la quantité de vapeur d'eau d'entraînement qui est injectée en bas de la colonne de distillation. Les calculs effectués indiquent que le procédé selon l'invention permettrait de réaliser entre 20 et 30% d'économie de combustible et de réduction concomitante des émissions de CO2, par rapport à un procédé de distillation classique, toutes choses égales par ailleurs. Par ailleurs, on comprend que lorsqu'une nouvelle installation est conçue selon l'invention, le coût des équipements peut être 10 considérablement réduit. En effet, du fait des séparations liquide/vapeur successives, la taille des moyens de chauffage peut être réduite. En effet, dans un échangeur de chaleur, par exemple, l'aire d'échange nécessaire est moins importante. II en sera de même pour le four de vaporisation et 15 éventuellement la colonne de distillation. Ainsi, une installation neuve réalisée conformément à l'invention sera d'un coût réduit, malgré l'introduction des séparateurs. On constate encore qu'en dehors de la réduction du débit, en amont de la colonne à distiller, celle-ci fonctionne en entraînant une 20 dégradation réduite de l'énergie interne. Ceci est lié à une meilleure uniformisation du nombre de composés par plateau, le long de la colonne, et donc également à une répartition plus uniforme des dégradations d'énergie, dont on sait qu'elle est favorable en général à la performance des procédés. Les signes de référence insérés après les caractéristiques 25 techniques figurant dans les revendications ont pour seul but de faciliter la compréhension de ces dernières et ne sauraient en limiter la portée.

Claims (15)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de distillation d'un mélange liquide multicomposant comprenant : (a) une étape de préchauffage dudit mélange (b) une étape de vaporisation dudit mélange préchauffé (c) une étape de distillation dudit mélange vaporisé caractérisé en ce qu'il comprend, au cours de l'étape (a) de préchauffage, au moins une étape de séparation dudit mélange préchauffé, en une partie liquide et une partie vaporisée, cette dernière correspondant à au moins un constituant du mélange et étant directement traitée lors de l'étape (c) de distillation, et le mélange traité lors de l'étape (b) de vaporisation étant appauvri de ladite partie vaporisée.
2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que 15 l'étape (a) de préchauffage est mise en oeuvre en utilisant des énergies résiduelles de bas niveau thermique.
3. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite au moins une étape de séparation est réalisée après une éventuelle étape de traitement préalable dudit mélange. 20
4. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite au moins une étape de séparation est réalisée de manière adiabatique.
5. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que l'étape (a) de préchauffage comprend au moins deux sous-étapes successives, chacune d'elle étant suivie d'une étape de séparation 25 liquide/vapeur.
6. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdites au moins deux sous-étapes sont réalisées en série ou en parallèle.
7. 7. Procédé selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qu'une étape de séparation est commune à deux sous-étapes. 30
8. 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend une étape préliminaire de chauffage avant l'étape (a), dans laquelle sont recyclées des énergies résiduelles de bas niveau thermique.
9. 9. Installation pour la distillation d'un mélange liquide multicomposant comprenant : - au moins un moyen de préchauffage (21 à 26) - des moyens de vaporisation (3) et une colonne de distillation (4), caractérisée en ce qu'elle comprend, en outre, au moins un moyen de séparation liquide/vapeur (91 à 93 ; 910 à 970), situé après un moyen de préchauffage (23, 25, 26 ; 250 à 310) et, en sortie dudit moyen de séparation, un moyen (91a à 93a ; 910a à 970a) pour amener directement la partie dudit mélange vaporisée et correspondant à au moins un constituant donné, dans ladite colonne de distillation (4).
10. 10. Installation selon la revendication 9, dans laquelle ledit moyen de préchauffage utilise des énergies résiduelles de bas niveau thermique.
11. 11. Installation selon la revendication 9 ou 10 dans laquelle la colonne de distillation comporte différents plateaux correspondant chacun à une température et à au moins un composant déterminés, caractérisée en ce que lesdits moyens d'amenée (91a à 93a ; 910a à 970a) débouchent au niveau du plateau de la colonne de distillation correspondant à une température et à la concentration d'au moins un constituant proche de ceux de la partie vaporisée.
12. 12. Installation selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisée en ce que ledit au moins un moyen de séparation liquide/vapeur est situé en aval d'un éventuel moyen de traitement préalable du mélange (5).
13. 13. Installation selon l'une des revendications 9 à 12, caractérisée en ce que ledit au moins un moyen de séparation liquide/vapeur fonctionne de manière adiabatique.
14. 14. Installation selon l'une des revendications 9 à 13, caractérisée en ce qu'elle comporte autant de moyens de séparation liquide/vapeur que de moyens de préchauffage.
15. 15. Installation selon l'une des revendications 9 à 14, caractérisée en ce qu'elle comprend également en amont dudit au moins un moyen de préchauffage (21 ; 220), un moyen complémentaire de chauffage (8, 80) utilisant les énergies résiduelles de bas niveau thermique.