FR2950896A1 - Making middle distillates from paraffin charge produced by Fischer-Tropsch synthesis comprises implementing hydrocracking catalyst comprising hydrodehydrogenating metal and composite support formed by Y-type zeolite and silicon carbide - Google Patents
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Abstract
Description
1 1
La présente invention concerne un procédé de production de distillats moyens à partir d'une charge paraffinique produite par synthèse Fischer-Tropsch, mettant en oeuvre un catalyseur d'hydrocraquage et/ou d'hydroisomérisation comprenant au moins un métal hydro-déshydrogénant choisi dans le groupe formé par les métaux du groupe VIB et du groupe VIII de la classification périodique, pris seuls ou en mélange, et un support composite formé par une zéolithe de type structural Y et du carbure de silicium SiC, ledit procédé opérant à une température comprise entre 270 et 400°C, une pression comprise entre 1 et 9 MPa, une vitesse volumique horaire comprise entre 0,5 et 5 h-', un débit d'hydrogène ajusté pour obtenir un rapport de 400 à 1500 normaux litres d'hydrogène par litre de charge. The present invention relates to a method for producing middle distillates from a paraffinic feedstock produced by Fischer-Tropsch synthesis, using a hydrocracking and / or hydroisomerization catalyst comprising at least one hydro-dehydrogenating metal chosen from group formed by Group VIB metals and Group VIII of the Periodic Table, taken alone or as a mixture, and a composite support formed by a zeolite of structural type Y and silicon carbide SiC, said process operating at a temperature between 270 and 400 ° C., a pressure of between 1 and 9 MPa, a hourly space velocity of between 0.5 and 5 hours, a hydrogen flow rate adjusted to obtain a ratio of 400 to 1500 normal liters of hydrogen per second. liter of charge.
Art antérieur Dans le procédé Fischer-Tropsch basse température, le gaz de synthèse (CO+H2) est transformé catalytiquement en produits oxygénés et en hydrocarbures essentiellement linéaires sous forme gazeuse, liquide ou solide. Ces produits sont généralement exempts d'impuretés hétéroatomiques telles que, par exemple, le soufre, l'azote ou des métaux. Ils ne contiennent également pratiquement peu ou pas d'aromatiques, de naphtènes et plus généralement de cycles en particulier dans le cas de catalyseurs au cobalt. Par contre, ils peuvent présenter une teneur non négligeable en produits oxygénés qui, exprimée en poids d'oxygène, est généralement inférieure à 5 % poids environ et également une teneur en insaturés (produits oléfiniques en général) généralement inférieure à 10 % en poids. Cependant, ces produits, principalement constitués de normales paraffines, ne peuvent être utilisés tels quels, notamment à cause de leurs propriétés de tenue à froid peu compatibles avec les utilisations habituelles des coupes pétrolières. Par exemple, le point d'écoulement d'un hydrocarbure linéaire contenant 20 atomes de carbone par molécule (température d'ébullition égale à 340°C environ c'est à dire souvent comprise dans la coupe distillats moyens) est de +37°C environ ce qui rend son utilisation impossible, la spécification étant de -15°C pour le gazole. Les hydrocarbures issus du procédé Fischer-Tropsch comprenant majoritairement des n- paraffines doivent être transformés en produits plus valorisables tels que par exemple le gazole, kérosène, qui sont obtenus, par exemple, après des réactions catalytiques d'hydroisomérisation et d'hydrocraquage. Tous les catalyseurs utilisés actuellement en hydroisomérisation/hydrocraquage sont du type bifonctionnels associant une fonction acide à une fonction hydrogénante. La fonction acide est apportée par des supports de grandes surfaces (150 à 800 m2.g généralement) présentant une acidité superficielle, telles que les alumines halogénées (chlorées ou fluorées notamment), les alumines phosphorées, les combinaisons d'oxydes de bore et d'aluminium, et les silice-alumines. La fonction hydrogénante est apportée soit par un ou plusieurs métaux du groupe VIII de la classification périodique des éléments, tels que fer, cobalt, nickel, ruthénium, rhodium, palladium, osmium, iridium et platine, soit par une association d'au moins un métal du groupe VI tels que chrome, molybdène et tungstène et au moins un métal du groupe VIII. PRIOR ART In the low temperature Fischer-Tropsch process, the synthesis gas (CO + H2) is catalytically converted into oxygenates and substantially linear hydrocarbons in gaseous, liquid or solid form. These products are generally free of heteroatomic impurities such as, for example, sulfur, nitrogen or metals. They also contain practically little or no aromatics, naphthenes and more generally cycles especially in the case of cobalt catalysts. On the other hand, they may have a significant content of oxygenated products which, expressed by weight of oxygen, is generally less than about 5% by weight and also an unsaturated content (olefinic products in general) generally less than 10% by weight. However, these products, mainly made of normal paraffins, can not be used as such, in particular because of their cold-holding properties that are not very compatible with the usual uses of petroleum fractions. For example, the pour point of a linear hydrocarbon containing 20 carbon atoms per molecule (boiling point equal to about 340 ° C., that is often included in the middle distillates cut) is + 37 ° C. about which makes its use impossible, the specification being -15 ° C for diesel. The hydrocarbons resulting from the Fischer-Tropsch process comprising mainly n-paraffins must be converted into more valuable products such as, for example, gas oil, kerosene, which are obtained, for example, after catalytic reactions of hydroisomerization and hydrocracking. All catalysts currently used in hydroisomerization / hydrocracking are of the bifunctional type associating an acid function with a hydrogenating function. The acid function is provided by supports with large surface areas (generally 150 to 800 m2.g) having a superficial acidity, such as halogenated aluminas (chlorinated or fluorinated in particular), phosphorus aluminas, combinations of boron oxides and aluminum, and silica-aluminas. The hydrogenating function is provided either by one or more metals of group VIII of the periodic table of the elements, such as iron, cobalt, nickel, ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium and platinum, or by a combination of at least one Group VI metal such as chromium, molybdenum and tungsten and at least one Group VIII metal.
L'équilibre entre les deux fonctions acide et hydrogénante est l'un des paramètres qui régissent l'activité et la sélectivité du catalyseur. Une fonction acide faible et une fonction hydrogénante forte donnent des The equilibrium between the two acid and hydrogenating functions is one of the parameters that govern the activity and the selectivity of the catalyst. A weak acid function and a strong hydrogenating function give
catalyseurs peu actifs et sélectifs envers l'isomérisation alors qu'une fonction acide forte et une fonction hydrogénante faible donnent des catalyseurs très actifs et sélectifs envers le craquage. Une troisième possibilité est d'utiliser une fonction acide forte et une fonction hydrogénante forte afin d'obtenir un catalyseur très actif mais également très sélectif envers l'isomérisation. II est donc possible, en choisissant judicieusement chacune des fonctions d'ajuster le couple activité/sélectivité du catalyseur. Les catalyseurs conventionnels de l'hydrocraquage catalytique sont, pour leur grande majorité, constitués de supports faiblement acides, tels les silice-alumines par exemple. Ces systèmes sont plus particulièrement utilisés pour produire des distillats moyens de très bonne qualité. Beaucoup de catalyseurs du marché de l'hydrocraquage sont à base de silice-alumine associée à un métal du groupe VIII. Ces systèmes ont une très bonne sélectivité en distillats moyens, et les produits formés sont de bonne qualité. L'inconvénient de tous ces systèmes catalytiques à base de silice-alumine est, comme on l'a dit, leur faible activité. En revanche, les systèmes catalytiques à base de zéolithe (en particulier zéolithe USY ou bêta) sont très actifs pour la réaction d'hydrocraquage mais peu sélectifs. Dans le domaine de l'hydrocraquage et de l'hydroisomérisation de charges paraffiniques issues de la synthèse de Fischer-Tropsch, différents systèmes catalytiques sont ainsi proposés. La demande de brevet US2007/0131586 Al enseigne l'utilisation d'un catalyseur à base de nickel et de silice-alumine. Le brevet EP 0 583 836 B2 décrit un procédé de préparation de carburants hydrocarbonés caractérisé en ce que l'étape d'hydroconversion de la charge s'effectue sur un catalyseur ne contenant pas de zéolithe cristalline. La demande de brevet W02006/01912A2 décrit une méthode permettant de réduire le volume microporeux d'un solide amorphe afin de diminuer la sélectivité du catalyseur bifonctionnel d'hydrocraquage résultant envers la formation de produits de craquage légers non désirés. La demande de brevet US 5,968,344 décrit un catalyseur pour l'hydroisomérisation de normales paraffines longues, composé d'une silice alumine amorphe spécifique et d'un ou plusieurs métaux du groupe VIIIA. La demande de brevet US2003/0173253A1 revendique un catalyseur amorphe d'hydrocraquage de charges peu ou pas soufrées telles que les charges issues du procédé Fischer-Tropsch, ledit catalyseur étant constitué par une silice-alumine, un métal noble et un oxyde de métal de transition du groupe V, VI et VII. La demande US 2005/0145541A1 décrit l'utilisation d'un catalyseur d'hydrocraquage comprenant à la fois un aluminosilicate amorphe (silice-alumine) et un aluminosilicate cristallisé (zéolithe); les exemples démontrent qu'une proportion trop élevée de zéolithe USY par rapport à la silice alumine conduit à une perte de sélectivité mais également de tenue à froid en gazole. A la lecture de l'art antérieur dans le domaine de l'hydrocraquage et de l'hydroisomérisation de charges paraffiniques issues de la synthèse de Fischer-Tropsch, l'homme du métier serait donc peu enclin à utiliser un catalyseur à base de zéolithe Y. catalysts are weakly active and selective towards isomerization whereas a strong acid function and a low hydrogenating function give very active and cracking-selective catalysts. A third possibility is to use a strong acid function and a strong hydrogenating function to obtain a very active catalyst but also very selective towards isomerization. It is therefore possible, by judiciously choosing each of the functions to adjust the activity / selectivity couple of the catalyst. Conventional catalysts for catalytic hydrocracking are for the most part constituted by weakly acidic supports, such as silica-aluminas, for example. These systems are more particularly used to produce middle distillates of very good quality. Many of the hydrocracking market catalysts are based on Group VIII metal silica-alumina. These systems have a very good selectivity in middle distillates, and the products formed are of good quality. The disadvantage of all these silica-alumina catalyst systems is, as mentioned, their low activity. On the other hand, catalyst systems based on zeolite (in particular zeolite USY or beta) are very active for the hydrocracking reaction but are not very selective. In the field of hydrocracking and hydroisomerization of paraffinic fillers resulting from Fischer-Tropsch synthesis, various catalytic systems are thus proposed. The patent application US2007 / 0131586 A1 teaches the use of a catalyst based on nickel and silica-alumina. Patent EP 0 583 836 B2 describes a process for the preparation of hydrocarbon fuels, characterized in that the hydroconversion step of the feed is carried out on a catalyst containing no crystalline zeolite. The patent application WO2006 / 01912A2 describes a method for reducing the microporous volume of an amorphous solid in order to reduce the selectivity of the bifunctional hydrocracking catalyst resulting in the formation of unwanted light cracking products. US Patent Application 5,968,344 discloses a catalyst for the hydroisomerization of normal long paraffins, composed of a specific amorphous silica-alumina and one or more Group VIIIA metals. The patent application US2003 / 0173253A1 claims an amorphous catalyst for hydrocracking low or no sulfur-containing fillers such as the fillers resulting from the Fischer-Tropsch process, said catalyst consisting of a silica-alumina, a noble metal and a metal oxide of Group V, VI and VII transition. The application US 2005/0145541 A1 describes the use of a hydrocracking catalyst comprising both an amorphous aluminosilicate (silica-alumina) and a crystallized aluminosilicate (zeolite); the examples show that an excessively high proportion of USY zeolite with respect to the silica-alumina leads to a loss of selectivity but also of cold behavior in diesel fuel. On reading the prior art in the field of hydrocracking and hydroisomerization of paraffinic fillers resulting from Fischer-Tropsch synthesis, those skilled in the art would therefore be reluctant to use a catalyst based on zeolite Y .
Le brevet FR2834655 enseigne la synthèse de composites zéolithe / SiC et leur utilisation en catalyse. Ce brevet n'enseigne pas l'utilisation potentielle d'un composite de type zéolithe Y / SiC en hydrocraquage de Patent FR2834655 teaches the synthesis of zeolite / SiC composites and their use in catalysis. This patent does not teach the potential use of a zeolite Y / SiC composite in hydrocracking of
cires de Fischer-Tropsch et n'enseigne pas non plus la mise en oeuvre de post-traitements spécifiques du composite afin d'ajuster le niveau d'acidité et/ou la porosité de la zéolithe dudit composite. En tentant de développer des catalyseurs d'hydrocraquage et d'hydroisomérisation de charges paraffiniques telles que les charges issues de la synthèse de Fischer-Tropsch, la demanderesse a découvert qu'un procédé de production de distillats moyens à partir d'une charge paraffinique produite par synthèse Fischer-Tropsch, mettant en oeuvre un catalyseur d'hydrocraquage et/ou d'hydroisomérisation comprenant au moins un métal hydro-déshydrogénant choisi dans le groupe formé par les métaux du groupe VIB et du groupe VIII de la classification périodique, pris seuls ou en mélange et un support composite formé par une zéolithe de type Y et du carbure de silicium SiC, permettait d'augmenter les rendements en distillats moyens produits. Fischer-Tropsch waxes and does not teach the implementation of post-specific treatments of the composite to adjust the acid level and / or the porosity of the zeolite of said composite. In attempting to develop hydrocracking and paraffinic charge hydroisomerization catalysts such as Fischer-Tropsch synthesis fillers, the Applicant has discovered that a process for producing middle distillates from a paraffinic feedstock produced by Fischer-Tropsch synthesis, using a hydrocracking and / or hydroisomerization catalyst comprising at least one hydro-dehydrogenating metal selected from the group consisting of Group VIB metals and Group VIII of the Periodic Table, taken alone or mixed and a composite support formed by a zeolite type Y and silicon carbide SiC, allowed to increase the yields of middle distillates produced.
Objet de l'invention La présente invention concerne donc un procédé pour la production de distillats moyens. Ce procédé permet d'augmenter la quantité de distillats moyens disponibles par hydrocraquage des composés paraffiniques les plus lourds, présents dans l'effluent de sortie de l'unité Fischer-Tropsch, et qui ont des points d'ébullition supérieur à ceux des coupes kérosène et gazole, par exemple la fraction 370°C+. Plus précisément l'invention concerne un procédé de production de distillats moyens à partir d'une charge paraffinique produite par synthèse Fischer-Tropsch mettant en oeuvre un catalyseur particulier tel que défini dans la description qui suit. OBJECT OF THE INVENTION The present invention thus relates to a process for the production of middle distillates. This process makes it possible to increase the amount of average distillates available by hydrocracking the heavier paraffinic compounds present in the outlet effluent of the Fischer-Tropsch unit, and which have boiling points higher than those of the kerosene cuts. and diesel, for example the 370 ° C + fraction. More specifically, the invention relates to a process for producing middle distillates from a paraffinic feedstock produced by Fischer-Tropsch synthesis employing a particular catalyst as defined in the description which follows.
La présente invention concerne un procédé de production de distillats moyens à partir d'une charge paraffinique produite par synthèse Fischer-Tropsch, mettant en oeuvre un catalyseur d'hydrocraquage et/ou d'hydroisomérisation comprenant au moins un métal hydro-déshydrogénant choisi dans le groupe formé par les métaux du groupe VIB et du groupe VIII de la classification périodique, pris seuls ou en mélange, et un support composite formé par une zéolithe de type Y et du carbure de silicium SiC, ledit procédé opérant à une température comprise entre 270 et 400°C, une pression comprise entre 1 et 9 MPa, une vitesse volumique horaire comprise entre 0,5 et 5 h-1, un débit d'hydrogène ajusté pour obtenir un rapport de 400 à 1500 normaux litres d'hydrogène par litre de charge. The present invention relates to a method for producing middle distillates from a paraffinic feedstock produced by Fischer-Tropsch synthesis, using a hydrocracking and / or hydroisomerization catalyst comprising at least one hydro-dehydrogenating metal chosen from group consisting of Group VIB and Group VIII metals of the Periodic Table, alone or as a mixture, and a composite support formed by a Y-type zeolite and SiC silicon carbide, which process operates at a temperature of between 270 and 400 ° C, a pressure of between 1 and 9 MPa, an hourly volume velocity of between 0.5 and 5 h -1, a hydrogen flow rate adjusted to obtain a ratio of 400 to 1500 normal liters of hydrogen per liter charge.
Description détaillée de l'invention La présente invention concerne un procédé de production de distillats moyens à partir d'une charge paraffinique produite par synthèse Fischer-Tropsch, mettant en oeuvre un catalyseur d'hydrocraquage et/ou d'hydroisomérisation comprenant au moins un métal hydro-déshydrogénant choisi dans le groupe formé par les métaux du groupe VIB et du groupe VIII de la classification périodique, pris seuls ou en mélange et un support composite formé par, de préférence comprenant et de manière préférée constitué par, une zéolithe de type Y et du carbure de silicium SiC, ledit procédé opérant à une température comprise entre 270 et 400°C et de préférence entre 300 et 390 °C, une pression comprise entre 1 et 9 MPa et de 4 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing middle distillates from a paraffinic feedstock produced by Fischer-Tropsch synthesis, using a hydrocracking and / or hydroisomerization catalyst comprising at least one metal hydro-dehydrogenating agent selected from the group consisting of Group VIB metals and Group VIII of the Periodic Table, taken alone or as a mixture and a composite support formed by, preferably comprising, and preferably consisting of, a Y-type zeolite and silicon carbide SiC, said process operating at a temperature between 270 and 400 ° C and preferably between 300 and 390 ° C, a pressure of between 1 and 9 MPa and 4
préférence comprise entre 2 et 8 MPa, une vitesse volumique horaire comprise entre 0,5 et 5 h4 et de préférence comprise entre 0,8 et 3 h-1, un débit d'hydrogène ajusté pour obtenir un rapport de 400 à 1500 normaux litres d'hydrogène par litre de charge et de préférence un rapport de 600 et 1300 normaux litres d'hydrogène par litre de charge. preferably between 2 and 8 MPa, a hourly space velocity of between 0.5 and 5 h 4 and preferably between 0.8 and 3 h -1, a hydrogen flow rate adjusted to obtain a ratio of 400 to 1500 normal liters. of hydrogen per liter of filler and preferably a ratio of 600 and 1300 normal liters of hydrogen per liter of filler.
Description des fiqures La figure 1 représente la mise en oeuvre du procédé selon le mode de réalisation a). La figure 2 représente la mise en oeuvre du procédé selon le mode de réalisation b). La figure 3 représente la mise en oeuvre du procédé selon le mode de réalisation c). Description of the Figures Figure 1 shows the implementation of the method according to embodiment a). Figure 2 shows the implementation of the method according to embodiment b). Figure 3 shows the implementation of the method according to embodiment c).
Les figure 4 et 5 représentent la mise en oeuvre du procédé selon le mode de réalisation d). Les figures 9, 10 et 11 représentent la mise en oeuvre du procédé selon le mode de réalisation e). La figure 6 représente le diagramme DRX du support composite NaY/SiC. La figure 7 représente un cliché de microscopie électronique à balayage du composite NaY/SiC. La figure 8 représente le spectre RMN MAS de 27A1 du composite NaY/SiC. Figures 4 and 5 show the implementation of the method according to embodiment d). Figures 9, 10 and 11 show the implementation of the method according to embodiment e). Figure 6 shows the XRD diagram of the NaY / SiC composite support. Figure 7 shows a scanning electron micrograph of the NaY / SiC composite. Figure 8 shows the MAS NMR spectrum of 27A1 of the NaY / SiC composite.
Le catalyseur d'hydrocraquage et d'hydroisomérisation De préférence, ledit catalyseur d'hydrocraquage et/ou d'hydroisomérisation utilisé dans le procédé selon l'invention comprend un support composite comprenant et de préférence constitué, en pourcentage poids par rapport à la masse totale du catalyseur, de : - 70 à 99,5 % et de préférence 80 à 99 %, de manière préférée 85 à 99 % et de manière très préférée de 90 à 99 % de carbure de silicium (SiC) dont la surface spécifique mesurée par la méthode BET est supérieure à 5 m2/g; 0,5 à 30 %, de préférence de 1 à 20 %, de manière préférée de 1 à 15 % et de manière très préférée, de 1 à 10 % d'une zéolithe de type Y; les pourcentages en métal hydro-déshydrogénant étant exprimés en pourcentage poids par rapport à la masse totale du catalyseur. The Hydrocracking and Hydroisomerization Catalyst Preferably, said hydrocracking and / or hydroisomerization catalyst used in the process according to the invention comprises a composite support comprising and preferably constituted as a percentage by weight relative to the total mass. of the catalyst: from 70 to 99.5% and preferably from 80 to 99%, preferably from 85 to 99% and very preferably from 90 to 99% of silicon carbide (SiC), the specific surface area of which is measured by the BET method is greater than 5 m 2 / g; From 0.5 to 30%, preferably from 1 to 20%, preferably from 1 to 15% and most preferably from 1 to 10% of a Y type zeolite; the percentages of hydro-dehydrogenating metal being expressed as a percentage by weight relative to the total mass of the catalyst.
a) La fonction hydro-déshydrogénante Conformément à l'invention, le catalyseur comprend au moins un métal hydro-déshydrogénant choisi dans le groupe formé par les métaux du groupe VIII et les métaux du groupe VIB, pris seuls ou en mélange. De préférence, les éléments du groupe VIII sont choisis parmi le fer, le cobalt, le nickel, le ruthénium, le rhodium, le palladium, l'osmium, l'iridium ou le platine, pris seuls ou en mélange. Dans le cas où les éléments du groupe VIII sont choisis parmi les métaux nobles du groupe VIII, les éléments du groupe VIII sont avantageusement choisis parmi le platine et le palladium, pris seuls ou en 35 mélange. a) The Hydro-Dehydrogenating Function According to the invention, the catalyst comprises at least one hydro-dehydrogenating metal selected from the group consisting of Group VIII metals and Group VIB metals, taken alone or as a mixture. Preferably, the group VIII elements are chosen from iron, cobalt, nickel, ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium or platinum, taken alone or as a mixture. In the case where the elements of group VIII are chosen from the noble metals of group VIII, the elements of group VIII are advantageously chosen from platinum and palladium, taken alone or in admixture.
Dans le cas où les éléments du groupe VIII sont choisis parmi les métaux non nobles du groupe VIII, les éléments du groupe VIII sont avantageusement choisis parmi le fer, le cobalt et le nickel et de préférence le cobalt et le nickel, pris seuls ou en mélange. De préférence, les éléments du groupe VIB du catalyseur selon la présente invention sont choisis parmi le tungstène et le molybdène, pris seuls ou en mélange. Dans le cas où la fonction hydrogénante comprend un élément du groupe VIII et un élément du groupe VIB, les associations de métaux suivants sont préférées : nickel-molybdène, cobalt-molybdène, fer-molybdène, fer-tungstène, nickel-tungstène, cobalt-tungstène, et de manière très préférée : nickel-molybdène, cobalt-molybdène, nickel-tungstène. Il est également possible d'utiliser des associations de trois métaux tel que par exemple nickel-cobalt-molybdène. Lorsqu'une combinaison de métaux du groupe VIB et du groupe VIII est utilisée, le catalyseur est alors préférentiellement utilisé sous une forme sulfurée. Dans le cas où le catalyseur comprend au moins un métal du groupe VIB en combinaison avec au moins un métal non noble du groupe VIII, la teneur en métal du groupe VIB est avantageusement comprise, en équivalent oxyde, entre 5 et 40 % en poids par rapport à la masse totale dudit catalyseur, de manière préférée entre 10 et 35 % en poids et de manière très préférée entre 15 et 30 % en poids et la teneur en métal non noble du groupe VIII est avantageusement comprise, en équivalent oxyde, entre 0,5 et 10 % en poids par rapport à la masse totale dudit catalyseur, de manière préférée entre 1 et 8 % en poids et de manière très préférée entre 1,5 et 6 % en poids. In the case where the elements of group VIII are chosen from non-noble metals of group VIII, the elements of group VIII are advantageously chosen from iron, cobalt and nickel and preferably cobalt and nickel, taken alone or in mixed. Preferably, the group VIB elements of the catalyst according to the present invention are selected from tungsten and molybdenum, alone or as a mixture. In the case where the hydrogenating function comprises a group VIII element and a group VIB element, the following combinations of metals are preferred: nickel-molybdenum, cobalt-molybdenum, iron-molybdenum, iron-tungsten, nickel-tungsten, cobalt- tungsten, and very preferably: nickel-molybdenum, cobalt-molybdenum, nickel-tungsten. It is also possible to use combinations of three metals such as for example nickel-cobalt-molybdenum. When a combination of Group VIB and Group VIII metals is used, the catalyst is then preferably used in a sulfurized form. In the case where the catalyst comprises at least one Group VIB metal in combination with at least one Group VIII non-noble metal, the Group VIB metal content is advantageously comprised, in oxide equivalent, of between 5 and 40% by weight per relative to the total mass of said catalyst, preferably between 10 and 35% by weight and very preferably between 15 and 30% by weight and the non-noble metal content of group VIII is advantageously comprised, in oxide equivalent, between 0 , 5 and 10% by weight relative to the total mass of said catalyst, preferably between 1 and 8% by weight and very preferably between 1.5 and 6% by weight.
Dans le cas ou le catalyseur comprend au moins un métal du groupe VIB en combinaison avec au moins un métal non noble du groupe VIII, ledit catalyseur peut également avantageusement comprendre au moins un élément dopant choisi dans le groupe constitué par le silicium, le bore et le phosphore, pris seul ou en mélange, la teneur en élément dopant étant de préférence comprise entre 0 et 20% en poids d'oxyde de l'élément dopant, de manière préférée entre 0,1 et 15% en poids, de manière très préférée entre 0,1 et 10% en poids et de manière encore plus préférée entre 0,5 et 6% poids par rapport à la masse totale du catalyseur. Lorsque l'élément hydro-déshydrogénant est un métal noble du groupe VIII, le catalyseur renferme de préférence une teneur en métal noble comprise entre 0,01 et 10 % poids, de manière encore plus préférée de 0,02 à 5 % poids par rapport à la masse totale dudit catalyseur . In the case where the catalyst comprises at least one Group VIB metal in combination with at least one Group VIII non-noble metal, said catalyst may also advantageously comprise at least one doping element selected from the group consisting of silicon, boron and phosphorus, taken alone or as a mixture, the content of doping element being preferably between 0 and 20% by weight of oxide of the doping element, preferably between 0.1 and 15% by weight, very preferably preferred between 0.1 and 10% by weight and even more preferably between 0.5 and 6% by weight relative to the total mass of the catalyst. When the hydro-dehydrogenating element is a noble metal of group VIII, the catalyst preferably contains a noble metal content of between 0.01 and 10% by weight, even more preferably from 0.02 to 5% by weight relative to to the total mass of said catalyst.
Le métal noble est de préférence utilisé sous sa forme réduite et non sulfurée. Dans le cas où ledit catalyseur d'hydrocraquage et /ou d'hydroisomérisation utilisé dans le procédé selon l'invention comprend au moins un métal noble du groupe VIII, ledit métal noble contenu dans le catalyseur doit être réduit avant utilisation dans la réaction. Une des méthodes préférées pour conduire la réduction du métal est le traitement sous hydrogène à une température comprise entre 150°C et 650°C et une pression totale comprise entre 0,1 et 25 MPa. Par exemple, une réduction consiste en un palier à 120°C de une heures puis une montée en température jusqu'à 450°C à la vitesse de 1°C/min puis un palier de deux heures à The noble metal is preferably used in its reduced and non-sulphurized form. In the case where said hydrocracking and / or hydroisomerization catalyst used in the process according to the invention comprises at least one noble metal of group VIII, said noble metal contained in the catalyst must be reduced before use in the reaction. One of the preferred methods for conducting the metal reduction is the hydrogen treatment at a temperature of from 150 ° C to 650 ° C and a total pressure of from 0.1 to 25 MPa. For example, a reduction consists of a plateau at 120 ° C for one hour then a rise in temperature up to 450 ° C at a rate of 1 ° C / min and then a plateau of two hours at
450°C; durant toute cette étape de réduction, le débit d'hydrogène est de 1600 normaux litres hydrogène / litre catalyseur et la pression totale maintenue constante à 0,1 MPa. Notons également que toute méthode de réduction ex-situ est convenable. Il est avantageusement également possible d'employer un catalyseur à base de nickel réduit et non sulfuré. 450 ° C; throughout this reduction step, the flow rate of hydrogen is 1600 normal liters hydrogen / liter catalyst and the total pressure kept constant at 0.1 MPa. Note also that any ex-situ reduction method is suitable. It is also advantageously possible to employ a reduced, non-sulfurized nickel-based catalyst.
Dans ce cas, la teneur en nickel métallique sous sa forme oxyde est avantageusement comprise entre 0,5 et 25 % en poids par rapport au catalyseur fini. De préférence, le catalyseur contient également, en plus du nickel réduit, un métal du groupe IB et de préférence le cuivre, ou un métal du groupe IVB et de préférence, l'étain dans des proportions telles que le rapport massique du métal du groupe IB ou IVB et du nickel sur le catalyseur soit avantageusement compris entre 0,03 et 1. b) Le composite zéolithe de type Y / carbure de silicium Le carbure de silicium Le carbure de silicium utilisable dans l'invention présente avantageusement une surface spécifique (mesurée par la technique BET) supérieure à 5 m2/g, de préférence comprise entre 5 et 300 m2/g, et de manière encore préférée comprise entre 10 et 250 m2/g. Le volume poreux du support est avantageusement compris entre 0,20 cm3/g et 1,0 cm3/g, de préférence compris entre 0,25 cm3/g et 0,80 cm3/g, et de manière encore préférée comprise entre 0,25 cm3/g et 0,75 cm3/g. Les valeurs de surface spécifique BET ont été déterminées par adsorption d'azote à la température de l'azote liquide selon la méthode BET connue de l'homme du métier. In this case, the nickel metal content in its oxide form is advantageously between 0.5 and 25% by weight relative to the finished catalyst. Preferably, the catalyst also contains, in addition to the reduced nickel, a group IB metal and preferably copper, or a group IVB metal and preferably tin in proportions such that the mass ratio of the group metal IB or IVB and nickel on the catalyst is advantageously between 0.03 and 1. b) The zeolite composite type Y / silicon carbide The silicon carbide The silicon carbide used in the invention advantageously has a specific surface area ( measured by the BET technique) greater than 5 m 2 / g, preferably between 5 and 300 m 2 / g, and more preferably between 10 and 250 m 2 / g. The pore volume of the support is advantageously between 0.20 cm3 / g and 1.0 cm3 / g, preferably between 0.25 cm3 / g and 0.80 cm3 / g, and more preferably between 0, 25 cm3 / g and 0.75 cm3 / g. BET surface area values were determined by nitrogen adsorption at the temperature of liquid nitrogen according to the BET method known to those skilled in the art.
La fabrication de supports de type carbure de silicium utilisables en catalyse hétérogène est déjà connue et enseignée dans les brevets tels que notamment le brevet EP 0440569 B1 ou encore le brevet US 6,184,178 B1, sans que cette liste soit limitative. Ce type de support est industriellement fabriqué par exemple par la société SICAT Sarl. The manufacture of supports of silicon carbide type that can be used in heterogeneous catalysis is already known and taught in patents such as, in particular, EP 0440569 B1 or US Pat. No. 6,184,178 B1, without this list being limiting. This type of support is industrially manufactured for example by SICAT Sarl.
Synthèse du composite zéolithe de type Y / carbure de silicium Le composite est obtenu par germination et croissance de cristallites de zéolithe à la surface du carbure de silicium déjà préformé, c'est à dire déjà sous toute forme permettant l'utilisation ultérieure du catalyseur préparé à partir de ce composite dans une unité catalytique industrielle. A titre d'exemple, le carbure de silicium peut se présenter sous la forme de billes, d'extrudés, voire de mousse. Le carbure de silicium peut subir un traitement thermique, de préférence une calcination, avant l'étape de zéolithisation. La zéolithisation du carbure de silicium peut être effectuée par toute méthode connue de l'homme du métier. On peut par exemple le zéolithiser selon la méthode hydrothermale classique: le carbure de silicium est immergé dans le milieu réactionnel liquide qui contient les sources des éléments de la charpente zéolithique, des sources d'agent minéralisateur (OH"); des cations minéraux et/ou des espèces organiques et un solvant (en général de l'eau). Le mélange réactionnel et le solide sont ensuite introduits dans une 7 Synthesis of the zeolite composite of Y type / silicon carbide The composite is obtained by germination and growth of zeolite crystallites on the surface of the already preformed silicon carbide, that is to say already in any form allowing the subsequent use of the prepared catalyst from this composite in an industrial catalytic unit. By way of example, the silicon carbide may be in the form of beads, extrudates or even foam. The silicon carbide may undergo a heat treatment, preferably a calcination, before the zeolitization step. The zeolitization of the silicon carbide can be carried out by any method known to those skilled in the art. For example, it can be zeolitized according to the conventional hydrothermal method: the silicon carbide is immersed in the liquid reaction medium which contains the sources of the elements of the zeolite framework, sources of mineralizing agent (OH "), mineral cations and / or or organic species and a solvent (usually water) .The reaction mixture and the solid are then introduced into a 7
autoclave, puis portés en température pour une durée appropriée à la germination et croissance de cristaux de zéolithe à la surface du carbure de silicium. La zéolithisation du carbure de silicium peut également être effectuée par application de la méthode dite "Dry Gel Conversion". On effectue alors une imprégnation à sec du carbure de silicium par le milieu réactionnel liquide puis le solide subit alors un traitement hydrothermal en autoclave. Après zéolithisation, le matériau est ensuite filtré (lorsque la méthode hydrothermale classique est mise en oeuvre), lavé abondamment à l'eau distillée, séché et éventuellement calciné. Il peut ensuite subir une étape d'ultrasonication afin d'éliminer les cristaux de zéolithe insuffisamment fixés à la surface du carbure de silicium. Le composite ainsi obtenu peut être éventuellement à nouveau zéolithisé une ou plusieurs fois. autoclave, then brought to temperature for a time appropriate to the germination and growth of zeolite crystals on the surface of the silicon carbide. The zeolitization of silicon carbide can also be carried out by applying the so-called "Dry Gel Conversion" method. Dry impregnation of the silicon carbide is then carried out by the liquid reaction medium and the solid then undergoes hydrothermal treatment in an autoclave. After zeolitization, the material is then filtered (when the conventional hydrothermal method is used), washed extensively with distilled water, dried and optionally calcined. It can then undergo an ultrasonication step to remove zeolite crystals insufficiently attached to the surface of the silicon carbide. The composite thus obtained may optionally be zeolite again one or more times.
Après séchage et éventuelle calcination, différentes caractérisations telles que la diffraction des rayons X, la microscopie électronique à balayage ou encore la RMN de rotation à l'angle magique de l'aluminium 27 peuvent être effectuées sur le composite de manière à mettre en évidence la présence de cristallites de zéolithe. Le composite est ensuite avantageusement échangé par au moins un traitement par une solution d'au moins un sel d'ammonium tel que par exemple du nitrate d'ammonium ou du chlorure d'ammonium de manière à obtenir la forme ammonium de la zéolithe Y qui une fois calcinée conduit à la forme hydrogène de ladite zéolithe. Après échange, le rapport atomique Na/Al de la zéolithe est généralement avantageusement inférieur à 0,1 et de préférence inférieur à 0,05 et de manière encore plus préférée inférieur à 0,01. L'étape d'échange peut être effectuée avant ou après le dépôt de la phase hydrogénante, avantageusement avant. Le composite peut également avantageusement subir une étape de désalumination afin d'ajuster le niveau d'acidité de la zéolithe Y et/ou de générer de la mésoporosité au sein des cristaux de zéolithe. Cette étape de désalumination peut être effectuée par toute méthode connue de l'homme du métier comme par exemple un traitement hydrothermal, une désalumination par voie chimique ou encore une combinaison des deux méthodes (se référer par exemple à "Hydrocracking science and technology" de J. Scherzer et A.J. Gruia, Marcel Dekker Inc., 1996). Cette étape de désalumination peut être effectuée avant ou après les étapes d'échange et de dépôt de la phase hydrogénante, avantageusement après l'étape d'échange et avant l'étape de dépôt de la phase hydrogénante. Avantageusement l'étape de désalumination est ajustée pour obtenir un rapport atomique silicium de réseau sur aluminium de réseau supérieur à 5, de préférence compris entre 10 et 60, de manière très préférée compris entre 10 et 40. Le rapport Si/AI de réseau est calculé à partir de la corrélation de Fichtner û Schmittler (H. Fichtner û Schmittler et coll., Crystal Research and Technology, 19, 1984, K1-K3) selon la formule suivante: (Si/AI)réseau = [ 192 / (112,4 * (ao û 24,233)) ] û 1 où ao représente le paramètre de maille de la zéolithe (en Angstrom) tel que déterminé par diffraction des rayons X par application de la méthode ASTM D3942. 8 After drying and optional calcination, various characterizations such as X-ray diffraction, scanning electron microscopy or magic angle spinning NMR of aluminum 27 can be performed on the composite in order to highlight the presence of zeolite crystallites. The composite is then advantageously exchanged by at least one treatment with a solution of at least one ammonium salt such as, for example, ammonium nitrate or ammonium chloride, so as to obtain the ammonium form of zeolite Y which once calcined leads to the hydrogen form of said zeolite. After exchange, the atomic ratio Na / Al of the zeolite is generally advantageously less than 0.1 and preferably less than 0.05 and even more preferably less than 0.01. The exchange step can be carried out before or after the deposition of the hydrogenating phase, advantageously before. The composite may also advantageously undergo a dealumination step in order to adjust the level of acidity of the zeolite Y and / or to generate mesoporosity within the zeolite crystals. This dealumination step may be carried out by any method known to those skilled in the art such as hydrothermal treatment, chemical dealumination or a combination of the two methods (see for example "Hydrocracking science and technology" of J. Scherzer and AJ Gruia, Marcel Dekker Inc., 1996). This dealumination step can be carried out before or after the exchange and deposition steps of the hydrogenating phase, advantageously after the exchange step and before the deposition step of the hydrogenating phase. Advantageously, the dealumination step is adjusted to obtain an atomic ratio silicon lattice on aluminum network greater than 5, preferably between 10 and 60, very preferably between 10 and 40. The ratio Si / Al network is calculated from the correlation of Fichtner - Schmittler (H. Fichtner - Schmittler et al., Crystal Research and Technology, 19, 1984, K1-K3) according to the following formula: (Si / Al) network = [192 / (112 Where ao represents the zeolite mesh parameter (in Angstrom) as determined by X-ray diffraction by application of the ASTM D3942 method. 8
Avantageusement l'étape de désalumination est ajustée de manière à éliminer substantiellement du solide les aluminiums extraits du réseau cristallin, dits aluminiums extra-réseau. Ceci peut être réalisé par toute méthode connu par l'homme du métier. Le pourcentage d'aluminium extra-réseau est déterminé par RMN de l'aluminium, et correspond au pourcentage d'aluminium octaédrique (pic de résonance à 0 ppm); de préférence le composite présente un pourcentage d'aluminium extra-réseau inférieur à 40 %, et de manière très préférée inférieur à 20 %. Advantageously, the dealumination step is adjusted so as to substantially eliminate from the solid the aluminas extracted from the crystalline lattice, so-called extra-lattice aluminas. This can be achieved by any method known to those skilled in the art. The percentage of extra-lattice aluminum is determined by NMR of aluminum, and corresponds to the percentage of octahedral aluminum (peak resonance at 0 ppm); preferably the composite has a percentage of extra-lattice aluminum less than 40%, and very preferably less than 20%.
c) Le dépôt de la fonction hydro-déshydrogénante La fonction hydro-déshydrogénante peut avantageusement être introduite à toute étape de la préparation, de manière très préférée après les étapes de zéolithisation, échange et désalumination. La préparation se termine généralement par une calcination du solide à une température de 250 à 600°C. D'une façon préférée, le composite est imprégné par une solution aqueuse. L'imprégnation du composite est de préférence effectuée par la méthode d'imprégnation dite "à sec" bien connue de l'homme du métier. L'imprégnation peut avantageusement être effectuée en une seule étape par une solution contenant l'ensemble des éléments constitutifs de la fonction hydrogénante du catalyseur final. La fonction hydro-déshydrogénante peut avantageusement être introduite par une ou plusieurs opérations d'imprégnation du composite, par une solution contenant au moins un précurseur d'au moins un oxyde d'au moins un métal choisi dans le groupe formé par les métaux du groupes VIII et les métaux du groupe VIB, éventuellement au moins un précurseur d'au moins un élément dopant choisi parmi le bore, le silicium et le phosphore et éventuellement au moins un précurseur d'au moins un oxyde d'un élément du groupe IB ou du groupe IVB dans le cas ou le catalyseur contient du nickel réduit, le(s) précurseur(s) d'au moins un oxyde d'au moins un métal du groupe VIII étant de préférence introduit(s) après ceux du groupe VIB ou en même temps que ces derniers, si le catalyseur contient au moins un métal du groupe VIB et au moins un métal du groupe VIII. c) Deposition of the hydro-dehydrogenating function The hydro-dehydrogenating function can advantageously be introduced at any stage of the preparation, very preferably after the zeolitization, exchange and dealumination steps. The preparation generally ends with calcination of the solid at a temperature of 250 to 600 ° C. In a preferred manner, the composite is impregnated with an aqueous solution. The impregnation of the composite is preferably carried out by the "dry" impregnation method well known to those skilled in the art. The impregnation may advantageously be carried out in a single step by a solution containing all the constituent elements of the hydrogenating function of the final catalyst. The hydro-dehydrogenating function may advantageously be introduced by one or more impregnation operations of the composite, with a solution containing at least one precursor of at least one oxide of at least one metal chosen from the group formed by the metals of the group. VIII and the Group VIB metals, optionally at least one precursor of at least one doping element chosen from boron, silicon and phosphorus and optionally at least one precursor of at least one oxide of a group IB element or group IVB in the case where the catalyst contains reduced nickel, the precursor (s) of at least one oxide of at least one metal of group VIII being preferably introduced after those of group VIB or at the same time as the latter, if the catalyst contains at least one Group VIB metal and at least one Group VIII metal.
Dans le cas où le catalyseur contient avantageusement au moins un élément du groupe VIB par exemple le molybdène, il est par exemple possible d'imprégner le composite avec une solution contenant au moins un élément du groupe VIB, de sécher, de calciner. L'imprégnation du molybdène peut avantageusement être facilitée par ajout d'acide phosphorique dans les solutions de paramolybdate d'ammonium, ce qui permet d'introduire aussi le phosphore de façon à promouvoir l'activité catalytique. In the case where the catalyst advantageously contains at least one element of group VIB, for example molybdenum, it is for example possible to impregnate the composite with a solution containing at least one group VIB element, to dry, to calcine. The impregnation of molybdenum may advantageously be facilitated by the addition of phosphoric acid in the ammonium paramolybdate solutions, which also makes it possible to introduce the phosphorus so as to promote the catalytic activity.
Selon un autre mode préféré de la présente invention, le dépôt des éléments du groupe IVB ou du groupe IB peut aussi être réalisé de manière simultanée en utilisant par exemple une solution contenant un sel de d'étain ou un sel de cuivre. Les éléments dopants suivants : bore et/ou silicium et/ou phosphore peuvent être introduits dans le catalyseur à tout niveau de la préparation et selon toute technique connue de l'homme du métier. According to another preferred embodiment of the present invention, the deposition of the elements of group IVB or group IB can also be carried out simultaneously using, for example, a solution containing a tin salt or a copper salt. The following doping elements: boron and / or silicon and / or phosphorus can be introduced into the catalyst at any level of the preparation and according to any technique known to those skilled in the art.
Une méthode préférée selon l'invention consiste à déposer le ou les éléments promoteurs choisis, par exemple le couple bore-silicium, sur le composite zéolithe de type Y / carbure de silicium calciné ou non, de A preferred method according to the invention consists in depositing the selected promoter element or elements, for example the boron-silicon pair, on the zeolite composite of type Y / calcined or non-calcined silicon carbide.
préférence calciné. Pour cela on prépare une solution aqueuse d'au moins un sel de bore tel que le biborate d'ammonium ou le pentaborate d'ammonium en milieu alcalin et en présence d'eau oxygénée et on procède à une imprégnation dite à sec, dans laquelle on remplit le volume des pores du précurseur par la solution contenant par exemple le bore. Dans le cas où l'on dépose par exemple également du silicium, on utilise par exemple une solution d'un composé du silicium de type silicone ou émulsion d'huile silicone. Le ou les élément(s) promoteur(s) choisi(s) dans le groupe formé par le silicium, le bore et le phosphore peuvent avantageusement être introduits par une ou plusieurs opérations d'imprégnation avec excès de solution sur le précurseur calciné. La source de bore peut avantageusement être l'acide borique, de préférence l'acide orthoborique H3BO3, le biborate ou le pentaborate d'ammonium, l'oxyde de bore, les esters boriques. Le bore peut par exemple être introduit sous la forme d'un mélange d'acide borique, d'eau oxygénée et un composé organique basique contenant de l'azote tels que l'ammoniaque, les amines primaires et secondaires, les amines cycliques, les composés de la famille de la pyridine et des quinoléines et les composés de la famille du pyrrole. Le bore peut être introduit par exemple par une solution d'acide borique dans un mélange eau/alcool. La source de phosphore préférée est l'acide orthophosphorique H3PO4, mais ses sels et esters comme les phosphates d'ammonium conviennent également. Le phosphore peut par exemple être introduit sous la forme d'un mélange d'acide phosphorique et un composé organique basique contenant de l'azote tels que l'ammoniaque, les amines primaires et secondaires, les amines cycliques, les composés de la famille de la pyridine et des quinoléines et les composés de la famille du pyrrole. De nombreuses sources de silicium peuvent avantageusement être employées. Ainsi, on peut utiliser l'orthosilicate d'éthyle Si(OEt)4, les siloxanes, les polysiloxanes, les silicones, les émulsions de silicones, les silicates d'halogénures comme le fluorosilicate d'ammonium (NH4)2SiF6 ou le fluorosilicate de sodium Na2SiF6. L'acide silicomolybdique et ses sels, l'acide silicotungstique et ses sels peuvent également être avantageusement employés. Le silicium peut avantageusement être ajouté par exemple par imprégnation de silicate d'éthyle en solution dans un mélange eau/alcool. Le silicium peut être ajouté par exemple par imprégnation d'un composé du silicium de type silicone ou l'acide silicique mis en suspension dans l'eau. Les métaux nobles du groupe VIII du catalyseur de la présente invention peuvent avantageusement être présents en totalité ou partiellement sous forme métallique et/ou oxyde. preferably calcined. For this purpose, an aqueous solution of at least one boron salt, such as ammonium biborate or ammonium pentaborate, is prepared in an alkaline medium and in the presence of hydrogen peroxide, and a so-called dry impregnation is carried out in which the pore volume of the precursor is filled with the solution containing, for example, boron. In the case where, for example, silicon is also deposited, for example a solution of a silicon-type silicon compound or a silicone oil emulsion is used. The element (s) promoter (s) chosen (s) in the group formed by silicon, boron and phosphorus can advantageously be introduced by one or more impregnation operations with excess solution on the calcined precursor. The boron source may advantageously be boric acid, preferably orthoboric acid H3BO3, ammonium biborate or pentaborate, boron oxide, boric esters. The boron may for example be introduced in the form of a mixture of boric acid, hydrogen peroxide and a basic organic compound containing nitrogen such as ammonia, primary and secondary amines, cyclic amines, compounds of the family of pyridine and quinolines and compounds of the pyrrole family. Boron may be introduced for example by a boric acid solution in a water / alcohol mixture. The preferred phosphorus source is orthophosphoric acid H 3 PO 4, but its salts and esters such as ammonium phosphates are also suitable. The phosphorus may for example be introduced in the form of a mixture of phosphoric acid and a basic organic compound containing nitrogen such as ammonia, primary and secondary amines, cyclic amines, compounds of the family of pyridine and quinolines and compounds of the pyrrole family. Many sources of silicon can advantageously be employed. Thus, it is possible to use ethyl orthosilicate Si (OEt) 4, siloxanes, polysiloxanes, silicones, silicone emulsions, halide silicates, such as ammonium fluorosilicate (NH4) 2SiF6 or fluorosilicate. sodium Na2SiF6. Silicomolybdic acid and its salts, silicotungstic acid and its salts can also be advantageously employed. Silicon may advantageously be added for example by impregnation of ethyl silicate in solution in a water / alcohol mixture. Silicon can be added, for example, by impregnating a silicon-type silicon compound or silicic acid suspended in water. The noble metals of group VIII of the catalyst of the present invention may advantageously be present in whole or in part in metallic and / or oxide form.
Les sources d'éléments nobles du groupe VIII qui peuvent avantageusement être utilisées sont bien connues de l'homme du métier. Pour les métaux nobles on utilise les halogénures, par exemple les chlorures, les nitrates, les acides tels que l'acide hexachloroplatinique, les hydroxydes, les oxychlorures tels que l'oxychlorure ammoniacal de ruthénium. On peut également avantageusement utiliser les complexes cationiques tels que les sels d'ammonium lorsque l'on souhaite déposer le métal sur la zéolithe de type Y par échange cationique. The noble element sources of group VIII which can advantageously be used are well known to those skilled in the art. For the noble metals halides are used, for example chlorides, nitrates, acids such as hexachloroplatinic acid, hydroxides, oxychlorides such as ammoniacal oxychloride ruthenium. It is also advantageous to use cationic complexes such as ammonium salts when it is desired to deposit the metal on the Y-type zeolite by cation exchange.
Les sources d'éléments du groupe VIB et par exemple les sources de molybdène et de tungstène sont avantageusement choisies parmi les oxydes et hydroxydes, les acides molybdiques et tungstiques et leurs sels en particulier les sels d'ammonium tels que le molybdate d'ammonium, l'heptamolybdate d'ammonium, le tungstate d'ammonium, l'acide phosphomolybdique, l'acide phosphotungstique et leurs sels, l'acide silicomolybdique, l'acide silicotungstique et leurs sels. On utilise de préférence les oxydes et les sels d'ammonium tels que le molybdate d'ammonium, l'heptamolybdate d'ammonium et le tungstate d'ammonium. Les sources d'éléments du groupe VIII non nobles qui peuvent être utilisées sont bien connues de l'homme du métier. Par exemple, pour les métaux non nobles on utilisera les nitrates, les sulfates, les hydroxydes, les phosphates, les halogénures comme par exemple, les chlorures, les bromures et les fluorures, les carboxylates comme par exemple les acétates et les carbonates. Les sources d'élément du groupe IB qui peuvent être utilisées sont bien connues de l'homme du métier. Par exemple, parmi les sources de cuivre, on peut utiliser le nitrate de cuivre Cu(NO3)2. Les sources d'éléments du groupe IVB qui peuvent être utilisées sont bien connues de l'homme du métier. The sources of group VIB elements and for example the sources of molybdenum and tungsten are advantageously chosen from oxides and hydroxides, molybdic and tungstic acids and their salts, in particular ammonium salts such as ammonium molybdate, ammonium heptamolybdate, ammonium tungstate, phosphomolybdic acid, phosphotungstic acid and their salts, silicomolybdic acid, silicotungstic acid and their salts. Oxides and ammonium salts such as ammonium molybdate, ammonium heptamolybdate and ammonium tungstate are preferably used. Sources of non-noble group VIII elements that can be used are well known to those skilled in the art. For example, for non-noble metals, use will be made of nitrates, sulphates, hydroxides, phosphates, halides, for example chlorides, bromides and fluorides, carboxylates, for example acetates and carbonates. Group IB source materials that can be used are well known to those skilled in the art. For example, among copper sources, Cu (NO 3) 2 copper nitrate can be used. The sources of Group IVB elements that can be used are well known to those skilled in the art.
Par exemple, parmi les sources d'étain, on peut utiliser le chlorure d'étain SnCl2. Les catalyseurs ainsi obtenus sont mis en forme sous la forme de grains de différentes formes et dimensions. Ils sont utilisés en général sous la forme d'extrudés cylindriques ou polylobés tels que bilobés, trilobés, polylobés de forme droite ou torsadée, mais peuvent éventuellement être fabriqués et employés sous la forme de poudres concassées, de tablettes, d'anneaux, de billes, de roues. D'autres techniques que l'extrusion, telles que le pastillage ou la dragéification, peuvent avantageusement être utilisées. For example, among tin sources tin chloride SnCl 2 can be used. The catalysts thus obtained are shaped in the form of grains of different shapes and sizes. They are generally used in the form of cylindrical or multi-lobed extrusions such as bilobed, trilobed, straight-lobed or twisted, but may optionally be manufactured and used in the form of crushed powders, tablets, rings, beads. , wheels. Other techniques than extrusion, such as pelletizing or coating, can advantageously be used.
La présente invention concerne donc un procédé de production de distillats moyens à partir d'une charge paraffinique produite par synthèse Fischer-Tropsch, mettant en oeuvre un catalyseur d'hydrocraquage/hydroisomérisation tel que décrit ci dessus, ledit procédé opérant à une température comprise entre 270 et 400°C et de préférence entre 300 et 390 °C, une pression comprise entre 1 et 9 MPa et de préférence comprise entre 2 et 8 MPa, une vitesse volumique horaire comprise entre 0,5 et 5 h-1 et de préférence comprise entre 0,8 et 3 h-1, un débit d'hydrogène ajusté pour obtenir un rapport de 400 à 1500 normaux litres d'hydrogène par litre de charge et de préférence un rapport de 600 et 1300 normaux litres d'hydrogène par litre de charge. The present invention therefore relates to a method for producing middle distillates from a paraffinic feedstock produced by Fischer-Tropsch synthesis, using a hydrocracking / hydroisomerization catalyst as described above, said process operating at a temperature between 270 and 400 ° C and preferably between 300 and 390 ° C, a pressure of between 1 and 9 MPa and preferably between 2 and 8 MPa, an hourly space velocity between 0.5 and 5 h-1 and preferably between 0.8 and 3 h -1, a flow rate of hydrogen adjusted to obtain a ratio of 400 to 1500 normal liters of hydrogen per liter of filler and preferably a ratio of 600 and 1300 normal liters of hydrogen per liter charge.
Ledit procédé peut avantageusement être mis en oeuvre selon les étapes suivantes : a) un fractionnement de la charge, b) un éventuel hydrotraitement d'au moins une partie de ladite charge issu du fractionnement c) une éventuelle étape d'enlèvement d'au moins une partie de l'eau et éventuellement du CO, CO2, NH3, H2S, d) un passage dans le procédé selon l'invention d'une partie au moins de ladite fraction éventuellement hydrotraitée, la conversion sur le catalyseur selon l'invention ci-dessus décrit des produits à points Said method can advantageously be implemented according to the following steps: a) a fractionation of the feedstock, b) a possible hydrotreatment of at least a portion of said feedstock from the fractionation c) a possible step of removal of at least part of the water and possibly CO, CO2, NH 3, H 2 S, d) a passage in the process according to the invention of at least part of said optionally hydrotreated fraction, the conversion on the catalyst according to the invention above describes dot products
d'ébullition supérieurs ou égaux à 370°C en produits à points d'ébullition inférieurs à 370°C est supérieure à 40 % en poids, e) une distillation de la fraction hydrocraquée/hydroisomérisée pour obtenir des distillats moyens, et éventuellement recyclage dans l'étape d) de la fraction résiduelle bouillant au-dessus desdits distillats moyens. Dans le cas ou une étape d'hydrotraitement est mise en oeuvre en amont dudit procédé selon l'invention, les catalyseurs d'hydrotraitement utilisés dans ladite étape sont décrits dans les différents modes de réalisation. boiling point greater than or equal to 370 ° C in products with boiling points below 370 ° C is greater than 40% by weight, e) distillation of the hydrocracked / hydroisomerized fraction to obtain middle distillates, and optionally recycling in step d) of the residual fraction boiling above said middle distillates. In the case where a hydrotreatment step is carried out upstream of said process according to the invention, the hydrotreatment catalysts used in said step are described in the different embodiments.
Les modes de réalisation selon l'invention Ledit procédé peut avantageusement être mis en oeuvre selon les différents mode de réalisations suivants. Embodiments According to the Invention Said method can advantageously be implemented according to the following different embodiments.
a) Premier mode de réalisation Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le procédé comprend les étapes suivantes à partir d'une charge issue de la synthèse Fischer-Tropsch : a) séparation d'une seule fraction dite lourde à point d'ébullition initial compris entre 120 et 200°C, b) hydrotraitement d'une partie au moins de ladite fraction lourde, c) fractionnement en au moins 3 fractions : - au moins une fraction intermédiaire ayant un point d'ébullition initial Ti compris entre 120 et 200°C, et un point d'ébullition final T2 supérieur à 300°C et inférieur à 410°C, - au moins une fraction légère bouillant au-dessous de la fraction intermédiaire, - au moins une fraction lourde bouillant au-dessus de la fraction intermédiaire, f) passage d'une partie au moins de ladite fraction intermédiaire sur un catalyseur hydroisomérisant, g) passage d'une partie au moins de ladite fraction lourde dans le procédé selon l'invention, f) distillation des fractions hydrocraquées / hydroisomérisées pour obtenir des distillats moyens, et recyclage de la fraction résiduelle bouillant au-dessus desdits distillats moyens dans l'étape (e) sur le catalyseur selon l'invention traitant la fraction lourde. La description de ce mode de réalisation sera faite en se référant à la figure 1 sans que la figure 1 limite l'interprétation. a) First Embodiment According to a preferred embodiment of the invention, the process comprises the following stages starting from a feedstock resulting from Fischer-Tropsch synthesis: a) separation of a single so-called heavy fraction at point d initial boiling range between 120 and 200 ° C, b) hydrotreating of at least a part of said heavy fraction, c) fractionation into at least 3 fractions: - at least one intermediate fraction having an initial boiling point Ti between 120 and 200 ° C., and a final boiling point T 2 greater than 300 ° C. and less than 410 ° C., at least one light fraction boiling below the intermediate fraction, at least one heavy fraction boiling above above the intermediate fraction, f) passing at least part of said intermediate fraction over a hydroisomerizing catalyst, g) passing at least part of said heavy fraction in the process according to the invention, f) distillation of the fractions hydrocracked / hydroisomerized to obtain middle distillates, and recycling the residual fraction boiling above said middle distillates in step (e) on the catalyst according to the invention treating the heavy fraction. The description of this embodiment will be made with reference to Figure 1 without Figure 1 limiting the interpretation.
Etape (a) L'effluent issu de l'unité de synthèse Fischer-Tropsch arrivant par la conduite 1 est fractionné (par exemple par distillation) dans un moyen de séparation (2) en au moins deux fractions : au moins une fraction légère et une fraction lourde à point d'ébullition initial égal à une température comprise entre 120 et 200°C et de préférence entre 130 et 180°C et de manière encore plus préférée à une température d'environ 150°C, en Step (a) The effluent from the Fischer-Tropsch synthesis unit arriving via line 1 is fractionated (for example by distillation) in a separation means (2) in at least two fractions: at least one light fraction and a heavy fraction with an initial boiling point equal to a temperature of between 120 and 200 ° C. and preferably between 130 and 180 ° C. and even more preferably at a temperature of about 150 ° C.,
d'autres termes le point de coupe est situé entre 120 et 200°C. La fraction légère de la figure 1 sort par la conduite (3) et la fraction lourde par la conduite (4). Ce fractionnement peut être réalisé par des méthodes bien connues de l'homme du métier telles que le flash, la distillation etc... A titre d'exemple non limitatif, l'effluent issu de l'unité de synthèse Fischer-Tropsch sera soumis à un flash, une décantation pour éliminer l'eau et une distillation afin d'obtenir au moins les deux fractions décrites ci-dessus. La fraction légère n'est pas traitée selon le procédé de l'invention mais peut par exemple constituer une bonne charge pour la pétrochimie et plus particulièrement pour une unité (5) de vapocraquage. La fraction lourde précédemment décrite est traitée selon le procédé de l'invention. in other words the cutting point is between 120 and 200 ° C. The light fraction of Figure 1 exits through line (3) and the heavy fraction through line (4). This fractionation can be carried out by methods well known to those skilled in the art such as flash, distillation, etc. As a non-limiting example, the effluent from the Fischer-Tropsch synthesis unit will be subject to flash, decantation to remove water and distillation to obtain at least the two fractions described above. The light fraction is not treated according to the process of the invention but may for example constitute a good load for petrochemicals and more particularly for a steam cracking unit (5). The heavy fraction previously described is treated according to the process of the invention.
Etape (b) Au moins une partie de la dite fraction lourde (étape a) est admise en présence d'hydrogène (conduite 6) dans une zone (7) contenant un catalyseur d'hydrotraitement qui a pour objectif de réduire la teneur en composés oléfiniques et insaturés ainsi que d'éventuellement décomposer les composés oxygénés présents dans la fraction, ainsi que d'éventuellement décomposer d'éventuelles traces de composés soufrés et azotés présentes dans la fraction lourde. Cette étape d'hydrotraitement est non convertissante, c'est à dire que la conversion de la fraction 370°C+ en fraction 370°C- est de préférence inférieure à 20 % en poids, de manière préférée inférieure à 10 % en poids et de manière très préférée inférieure à 5 % en poids. Step (b) At least part of said heavy fraction (step a) is allowed in the presence of hydrogen (line 6) in a zone (7) containing a hydrotreatment catalyst which aims to reduce the content of compounds olefinic and unsaturated as well as possibly decompose the oxygenates present in the fraction, as well as possibly break down any traces of sulfur and nitrogen compounds present in the heavy fraction. This hydrotreatment step is non-converting, that is to say that the conversion of the 370 ° C + fraction to 370 ° C fraction is preferably less than 20% by weight, preferably less than 10% by weight, and very preferably less than 5% by weight.
Les catalyseurs utilisés dans cette étape (b) sont des catalyseurs d'hydrotraitement non craquants ou peu craquants comportant au moins un métal du groupe VIII et/ou du groupe VI de la classification périodique des éléments. De préférence le catalyseur comprend au moins un métal du groupe de métaux formé par le nickel, le molybdène, le tungstène, le cobalt, le ruthénium, l'indium, le palladium et le platine et comporte au moins un support. The catalysts used in this step (b) are hydrotreating catalysts which are non-crunchy or slightly crisp and comprise at least one metal of group VIII and / or group VI of the periodic table of elements. The catalyst preferably comprises at least one metal of the metal group formed by nickel, molybdenum, tungsten, cobalt, ruthenium, indium, palladium and platinum and comprises at least one support.
On peut utiliser une combinaison d'au moins un métal du groupe VI (notamment le molybdène ou le tungstène) et d'au moins un métal du groupe VIII (notamment cobalt et le nickel) de la classification périodique des éléments. La concentration en métal du groupe VIII non noble, lorsque celui-ci est utilisé, est de 0,01 à 15 % en poids d'équivalent par rapport au catalyseur fini et celle du métal du groupe VI (notamment le molybdène ou le tungstène) est de 5 % à 30 % en poids d'équivalent oxyde par rapport au catalyseur fini. Lorsqu'une combinaison de métaux du groupe VI et du groupe VIII est utilisée, le catalyseur est alors préférentiellement utilisé sous une forme sulfurée. Avantageusement, au moins un élément choisi parmi P, B, Si est déposé sur le support. Ce catalyseur pourra contenir avantageusement du phosphore; en effet, ce composé apporte deux avantages aux catalyseurs d'hydrotraitement : une facilité de préparation lors notamment de l'imprégnation des solutions de nickel et de molybdène, et une meilleure activité d'hydrogénation. A combination of at least one Group VI metal (especially molybdenum or tungsten) and at least one Group VIII metal (especially cobalt and nickel) of the Periodic Table of Elements may be used. The non-noble group VIII metal concentration, when used, is from 0.01 to 15% by weight of equivalent relative to the finished catalyst and that of the Group VI metal (in particular molybdenum or tungsten). is from 5% to 30% by weight of oxide equivalent relative to the finished catalyst. When a combination of Group VI and Group VIII metals is used, the catalyst is then preferably used in a sulfurized form. Advantageously, at least one element selected from P, B, Si is deposited on the support. This catalyst may advantageously contain phosphorus; indeed, this compound provides two advantages to hydrotreatment catalysts: an ease of preparation, particularly in the impregnation of nickel and molybdenum solutions, and a better hydrogenation activity.
Dans un catalyseur préféré, la concentration totale en métaux des groupes VI et VIII, exprimée en oxydes de métaux, est comprise entre 5 et 40 % en poids et de préférence entre 7 et 30 % en poids et le rapport pondéral exprimé en oxyde de métal (ou de métaux) du groupe VI sur métal (ou métaux) du groupe VIII est compris entre 1,25 et 20 et de préférence entre 2 et 10. Avantageusement, s'il y a du phosphore, la concentration en oxyde de phosphore P205 sera inférieure à 15 % en poids et de préférence inférieure à 10 % en poids. On peut utiliser également un catalyseur contenant du bore et du phosphore; avantageusement le bore et le phosphore sont des éléments promoteurs déposés sur le support, et par exemple le catalyseur selon le brevet EP297949. La somme des quantités de bore et de phosphore, exprimées respectivement en poids de trioxyde de bore et pentoxyde de phosphore, par rapport au poids de support, est d'environ 5 à 15 % et le rapport atomique bore sur phosphore est d'environ 1 à 2 et au moins 40 % du volume poreux total du catalyseur fini est contenu dans des pores de diamètre moyen supérieur à 13 nanomètres. De façon préférée, la quantité de métal du groupe VI tel que le molybdène ou le tungstène, est telle que le rapport atomique phosphore sur métal du groupe VIB est d'environ 0,5 à 1,5; les quantités de métal du groupe VIB et de métal du groupe VIII, tel que le nickel ou le cobalt, sont telles que le rapport atomique métal du groupe VIII sur métal du groupe VIB est d'environ 0,3 à 0,7. La quantité de métal du groupe VIB exprimée en poids de métal par rapport au poids de catalyseur fini est d'environ 2 à 30 % et la quantité de métal du groupe VIII exprimée en poids de métal par rapport au poids de catalyseur fini est d'environ 0,01 à 15 %. Un autre catalyseur particulièrement avantageux contient du silicium promoteur déposé sur le support. Un catalyseur intéressant contient BSi ou PSi. Les catalyseurs sulfurés Ni sur alumine, NiMo sur alumine, NiMo sur alumine dopée avec du bore et du phosphore et NiMo sur silice-alumine sont également préférés. Avantageusement, on choisira de l'alumine éta ou gamma comme support. Dans le cas de l'emploi de métaux nobles (platine et/ou palladium) de préférence, la teneur en métal est comprise entre 0,05 et 3 % en poids par rapport au catalyseur fini et de préférence entre 0,1 et 2 % en poids du catalyseur fini. Le métal noble est de préférence utilisé sous sa forme réduite et non sulfurée. Il est également possible d'employer un catalyseur à base de nickel réduit et non sulfuré. Dans ce cas la teneur en métal sous sa forme oxyde est comprise entre 0,5 et 25 % en poids par rapport au catalyseur fini. De manière préférée le catalyseur contient également un métal du groupe IB tel que le cuivre, dans des proportions telles que le rapport massique du métal du groupe IB et du nickel sur le catalyseur soit compris entre 0,03 et 1. Ces métaux sont déposés sur un support qui est de préférence une alumine, mais qui peut aussi être de l'oxyde de bore, de la magnésie, de la zircone, de l'oxyde de titane, une argile ou une combinaison de ces oxydes. Ces catalyseurs peuvent être préparés par toutes les méthodes connues de l'homme de l'art ou bien peuvent être acquis auprès de sociétés spécialisées dans la fabrication et la vente de catalyseurs. In a preferred catalyst, the total concentration of metals of groups VI and VIII, expressed as metal oxides, is between 5 and 40% by weight and preferably between 7 and 30% by weight and the weight ratio expressed as metal oxide. (or metals) of group VI on metal (or metals) of group VIII is between 1.25 and 20 and preferably between 2 and 10. Advantageously, if there is phosphorus, the concentration of phosphorus oxide P205 will be less than 15% by weight and preferably less than 10% by weight. It is also possible to use a catalyst containing boron and phosphorus; advantageously boron and phosphorus are promoter elements deposited on the support, and for example the catalyst according to patent EP297949. The sum of the amounts of boron and phosphorus, expressed respectively by weight of boron trioxide and phosphorus pentoxide, relative to the weight of support, is about 5 to 15% and the atomic ratio boron on phosphorus is about 1 at 2 and at least 40% of the total pore volume of the finished catalyst is contained in pores with an average diameter greater than 13 nanometers. Preferably, the amount of Group VI metal such as molybdenum or tungsten, is such that the phosphorus atomic ratio on Group VIB metal is about 0.5 to 1.5; the amounts of Group VIB metal and Group VIII metal, such as nickel or cobalt, are such that the atomic ratio of Group VIII metal to Group VIB metal is about 0.3 to 0.7. The quantity of Group VIB metal expressed as weight of metal relative to the weight of finished catalyst is approximately 2 to 30% and the amount of Group VIII metal expressed as weight of metal relative to the weight of finished catalyst is about 0.01 to 15%. Another particularly advantageous catalyst contains promoter silicon deposited on the support. An interesting catalyst contains BSi or PSi. Ni-sulfide catalysts on alumina, NiMo on alumina, NiMo on alumina doped with boron and phosphorus and NiMo on silica-alumina are also preferred. Advantageously, eta or gamma alumina will be chosen as support. In the case of the use of noble metals (platinum and / or palladium), the metal content is preferably between 0.05 and 3% by weight relative to the finished catalyst and preferably between 0.1 and 2% by weight. by weight of the finished catalyst. The noble metal is preferably used in its reduced and non-sulphurized form. It is also possible to use a reduced, non-sulfurized nickel catalyst. In this case the metal content in its oxide form is between 0.5 and 25% by weight relative to the finished catalyst. Preferably, the catalyst also contains a group IB metal such as copper, in proportions such that the mass ratio of the group IB metal and nickel on the catalyst is between 0.03 and 1. These metals are deposited on a support which is preferably an alumina, but which may also be boron oxide, magnesia, zirconia, titania, a clay or a combination of these oxides. These catalysts can be prepared by any method known to those skilled in the art or can be acquired from companies specializing in the manufacture and sale of catalysts.
Dans le réacteur d'hydrotraitement (7), la charge est mise en contact du catalyseur en présence d'hydrogène à des températures et des pressions opératoires permettant de réaliser l'hydrogénation des oléfines présentes dans la charge. De manière préférée, le catalyseur et les conditions opératoires choisies permettront également d'effectuer l'hydrodeoxygénation c'est à dire la décomposition des composés oxygénés (principalement des alcools) et/ou l'hydrodésulfuration ou l'hydrodéazotation des traces éventuelles de composés soufrés et/ou azotés présents dans la charge. Les températures réactionnelles utilisées dans le réacteur d'hydrotraitement sont comprises entre 100 et 400°C, de préférence entre 150 et 350°C, de façon encore plus préférée entre 150 et 300°C. La gamme de pression totale utilisée varie de 0,5 à 15 MPa, de préférence entre 1 et 10 MPa et de manière encore plus préférée entre 1 et 9 MPa. In the hydrotreatment reactor (7), the feedstock is brought into contact with the catalyst in the presence of hydrogen at operating temperatures and pressures which make it possible to hydrogenate the olefins present in the feedstock. Preferably, the catalyst and the operating conditions chosen will also make it possible to carry out the hydrodeoxygenation, ie the decomposition of the oxygenated compounds (mainly alcohols) and / or the hydrodesulfurization or hydrodenitrogenation of the possible traces of sulfur compounds. and / or nitrogen present in the charge. The reaction temperatures used in the hydrotreatment reactor are between 100 and 400 ° C, preferably between 150 and 350 ° C, even more preferably between 150 and 300 ° C. The total pressure range used varies from 0.5 to 15 MPa, preferably from 1 to 10 MPa and even more preferably from 1 to 9 MPa.
L'hydrogène qui alimente le réacteur d'hydrotraitement est introduit à un débit tel que le rapport volumique hydrogène/hydrocarbures soit compris entre 50 à 3000 normaux litres par litre, de préférence entre 100 et 2000 normaux litres par litre et de façon encore plus préférée entre 150 et 1500 normaux litres par litre. Le débit de charge est tel que la vitesse volumique horaire est comprise entre 0,1 et 10 h-1, de préférence entre 0,2 et 5 h-1 et de manière encore plus préférée entre 0,2 et 3 h-1. Dans ces conditions, la teneur en molécules insaturées et oxygénées est réduite à moins de 0,5 % en poids et à environ moins de 0,1 % en poids en général. L'étape d'hydrotraitement est conduite dans des conditions telles que la conversion en produits ayant des points d'ébullition supérieurs ou égaux à 370°C en des produits ayant des points d'ébullition inférieurs à 370°C est limitée à 20 % en poids, de préférence est inférieure à 10 % en poids et de façon encore plus préférée est inférieure à 5 % en poids. The hydrogen which feeds the hydrotreatment reactor is introduced at a rate such that the volume ratio hydrogen / hydrocarbons is between 50 to 3000 normal liters per liter, preferably between 100 and 2000 normal liters per liter and even more preferably between 150 and 1500 normal liters per liter. The charge rate is such that the hourly space velocity is between 0.1 and 10 h -1, preferably between 0.2 and 5 h -1, and even more preferably between 0.2 and 3 h -1. Under these conditions, the content of unsaturated and oxygenated molecules is reduced to less than 0.5% by weight and to less than 0.1% by weight in general. The hydrotreatment step is conducted under conditions such that conversion to products having boiling points greater than or equal to 370 ° C to products having boiling points below 370 ° C is limited to 20% by weight. weight, preferably less than 10% by weight and even more preferably less than 5% by weight.
Etape (c) L'effluent issu du réacteur d'hydrotraitement est amené par une conduite (8) dans une zone de fractionnement (9) où il est fractionné en au moins trois fractions : au moins une fraction légère (sortant par la conduite 10) dont les composés ont des points d'ébullition inférieurs à une température Ti comprise entre 120 et 200°C, et de préférence entre 130 et 180°C et de manière encore plus préférée à une température d'environ 150°C. En d'autres termes le point de coupe est situé entre 120 et 200°C; au moins une fraction intermédiaire (conduite 11) comportant les composés dont les points d'ébullition sont compris entre le point de coupe Ti, précédemment défini, et une température T2 supérieure à 300°C, de manière encore plus préférée supérieure à 350°C et inférieure à 410°C ou mieux à 370°C; au moins une fraction dite lourde (conduite 12) comportant les composés ayant des points d'ébullition supérieurs au point de coupe T2 précédemment défini. Step (c) The effluent from the hydrotreatment reactor is fed via line (8) into a fractionation zone (9) where it is fractionated into at least three fractions: at least one light fraction (exiting via line 10) ) whose compounds have boiling points below a temperature Ti of between 120 and 200 ° C, and preferably between 130 and 180 ° C and even more preferably at a temperature of about 150 ° C. In other words the cutting point is between 120 and 200 ° C; at least one intermediate fraction (line 11) comprising compounds whose boiling points are between the cut point Ti, previously defined, and a temperature T2 greater than 300 ° C, even more preferably greater than 350 ° C and less than 410 ° C or better at 370 ° C; at least one so-called heavy fraction (line 12) comprising the compounds having boiling points higher than the previously defined cutting point T2.
Etape (dl Step (dl
Une partie au moins de ladite fraction intermédiaire est alors introduite (conduite 11), ainsi qu'éventuellement un flux d'hydrogène, (conduite 13) dans la zone (14) contenant un catalyseur d'hydroisomérisation. Les conditions opératoires dans lesquelles est effectuée cette étape (d) sont les suivantes. La pression est maintenue entre 0,2 et 15 MPa et de préférence entre 0,5 et 10 MPa et avantageusement de 1 à 9 MPa, la vitesse volumique horaire est comprise entre 0,1 h-1 et 10 h-1 et de préférence entre 0,2 et 7 h-1 et avantageusement entre 0,5 et 5,0 h-1. Le débit d'hydrogène est ajusté pour obtenir un rapport de 100 à 2000 normaux litres d'hydrogène par litre de charge et préférentiellement entre 150 et 1500 litres d'hydrogène par litre de charge. La température utilisée dans cette étape est comprise entre 200 et 450°C et préférentiellement de 250°C à 450°C avantageusement de 300 à 450°C, et encore plus avantageusement supérieure à 320°C ou par exemple entre 320 et 420°C. L'étape (d) d'hydroisomérisation est avantageusement conduite dans des conditions telles que la conversion par passe en produits à points d'ébullition supérieurs ou égaux à 150°C en des produits ayant des points d'ébullition inférieurs à 150°C est la plus faible possible, de préférence inférieure à 50 %, de manière encore plus préférée inférieure à 30 %, et de manière très préférée inférieure à 15 % en poids, et permet d'obtenir des distillats moyens (gazole et kérosène) ayant des propriétés à froid (point d'écoulement et de congélation) suffisamment bonnes pour satisfaire aux spécifications en vigueur pour ce type de carburant. Ainsi dans cette étape (d), on cherche à favoriser l'hydroisomérisation plutôt que l'hydrocraquage. Les catalyseurs utilisés sont de type bifonctionnels, c'est-à-dire qu'ils possèdent une fonction hydro/déshydrogénante et une fonction hydroisomérisante. La fonction hydro/déshydrogénante est généralement fournie soit par des métaux nobles (Pt et/ou Pd) actifs sous leur forme réduite soit par des métaux non nobles du groupe VI (particulièrement le molybdène et le tungstène) en combinaison avec des métaux non nobles du groupe VIII (particulièrement le nickel et le cobalt), utilisés de préférence sous leur forme sulfurée. La fonction hydroisomérisante est assurée par des solides acides, de type zéolithes, alumines halogénées, agiles à pilier, hétéropolyacides ou zircone sulfatée. Un liant de type alumine peut également être utilisé durant l'étape de mise en forme du catalyseur. La fonction métallique peut être introduite sur le catalyseur par toute méthode connue de l'homme du métier, comme par exemple le comalaxage, l'imprégnation à sec, l'imprégnation par échange. At least a portion of said intermediate fraction is then introduced (line 11), as well as possibly a stream of hydrogen (line 13) into the zone (14) containing a hydroisomerization catalyst. The operating conditions under which this step (d) is carried out are as follows. The pressure is maintained between 0.2 and 15 MPa and preferably between 0.5 and 10 MPa and advantageously from 1 to 9 MPa, the hourly space velocity is between 0.1 h-1 and 10 h-1 and preferably between 0.2 and 7 h -1 and advantageously between 0.5 and 5.0 h -1. The hydrogen flow rate is adjusted to obtain a ratio of 100 to 2000 normal liters of hydrogen per liter of feedstock and preferably between 150 and 1500 liters of hydrogen per liter of feedstock. The temperature used in this step is between 200 and 450 ° C. and preferably from 250 ° C. to 450 ° C., advantageously from 300 to 450 ° C., and even more advantageously above 320 ° C. or for example between 320 and 420 ° C. . The hydroisomerization step (d) is advantageously carried out under conditions such that the pass conversion to products with boiling points greater than or equal to 150 ° C. to products having boiling points below 150 ° C. is the lowest possible, preferably less than 50%, even more preferably less than 30%, and very preferably less than 15% by weight, and allows to obtain middle distillates (gas oil and kerosene) having properties cold (pour point and freezing) sufficiently good to meet the specifications in force for this type of fuel. Thus, in this step (d), it is sought to promote hydroisomerization rather than hydrocracking. The catalysts used are of the bifunctional type, that is to say that they have a hydro / dehydrogenating function and a hydroisomerizing function. The hydro / dehydrogenating function is generally provided either by noble metals (Pt and / or Pd) active in their reduced form or by non-noble metals of group VI (particularly molybdenum and tungsten) in combination with non-noble metals of Group VIII (particularly nickel and cobalt), preferably used in their sulfurized form. The hydroisomerizing function is provided by acidic solids, such as zeolites, halogenated alumina, agile with a pillar, heteropolyacids or sulphated zirconia. An alumina binder may also be used during the catalyst shaping step. The metal function can be introduced on the catalyst by any method known to those skilled in the art, such as for example comalaxing, dry impregnation, exchange impregnation.
Dans le cas où le catalyseur d'hydroisomérisation comprend au moins un métal noble du groupe VIII, la teneur en métal noble est avantageusement comprise entre 0,01 et 5 % en poids par rapport au catalyseur fini, de manière préférée entre 0,1 et 4 % en poids et de manière très préférée entre 0,2 et 2 % en poids. Avant utilisation dans la réaction, le métal noble contenu dans le catalyseur doit être réduit. Une des méthodes préférées pour conduire la réduction du métal est le traitement sous hydrogène à une température comprise entre 150°C et 650°C et une pression totale comprise entre 0,1 et 25 MPa. Par exemple, une réduction consiste en un palier à 150°C de deux heures puis une montée en température In the case where the hydroisomerization catalyst comprises at least one noble metal of group VIII, the noble metal content is advantageously between 0.01 and 5% by weight relative to the finished catalyst, preferably between 0.1 and 4% by weight and very preferably between 0.2 and 2% by weight. Before use in the reaction, the noble metal contained in the catalyst must be reduced. One of the preferred methods for conducting the metal reduction is the hydrogen treatment at a temperature of from 150 ° C to 650 ° C and a total pressure of from 0.1 to 25 MPa. For example, a reduction consists of a plateau at 150 ° C for two hours and a rise in temperature
jusqu'à 450°C à la vitesse de 1°C/min puis un palier de deux heures à 450°C; durant toute cette étape de réduction, le débit d'hydrogène est de 1000 normaux litres hydrogène / litre catalyseur et la pression totale maintenue constante à 0,1 MPa. Notons également que toute méthode de réduction ex-situ est convenable. Dans le cas où le catalyseur d'hydroisomérisation comprend au moins un métal du groupe VI en combinaison avec au moins un métal non noble du groupe VIII, la teneur en métal du groupe VI du catalyseur d'hydroisomérisation, est avantageusement comprise, en équivalent oxyde, entre 5 et 40 % en poids par rapport au catalyseur fini, de manière préférée entre 10 et 35 % en poids et de manière très préférée entre 15 et 30 % en poids et la teneur en métal du groupe VIII dudit catalyseur est avantageusement comprise, en équivalent oxyde, entre 0,5 et 10 % en poids par rapport au catalyseur fini, de manière préférée entre 1 et 8 % en poids et de manière très préférée entre 1,5 et 6 % en poids. Avant utilisation dans la réaction, les métaux du groupe VI et non nobles du groupe VIII doivent être sulfurés. Toute méthode de sulfuration in-situ ou ex-situ connue de l'homme de l'art est convenable. La fonction hydro/déshydrogénante métallique peut avantageusement être introduite sur ledit catalyseur par toute méthode connue de l'homme du métier, comme par exemple le comalaxage, l'imprégnation à sec, l'imprégnation par échange. Conformément à l'étape (d) d'hydroisomérisation du procédé selon l'invention, le catalyseur d'hydroisomérisation comprend au moins un tamis moléculaire, de préférence au moins un tamis moléculaire zéolithique et de manière plus préférée, au moins un tamis moléculaire zéolithique 10 MR monodimensionnel en tant que fonction hydroisomérisante. up to 450 ° C at a rate of 1 ° C / min and then a two-hour plateau at 450 ° C; throughout this reduction step, the hydrogen flow rate is 1000 normal liters hydrogen / liter catalyst and the total pressure kept constant at 0.1 MPa. Note also that any ex-situ reduction method is suitable. In the case where the hydroisomerization catalyst comprises at least one group VI metal in combination with at least one group VIII non-noble metal, the group VI metal content of the hydroisomerization catalyst is advantageously comprised, in oxide equivalent. between 5 and 40% by weight relative to the finished catalyst, preferably between 10 and 35% by weight and very preferably between 15 and 30% by weight and the group VIII metal content of said catalyst is advantageously included, in oxide equivalent, between 0.5 and 10% by weight relative to the finished catalyst, preferably between 1 and 8% by weight and very preferably between 1.5 and 6% by weight. Prior to use in the reaction, group VI and non-noble Group VIII metals must be sulfided. Any in-situ or ex-situ sulphurization method known to those skilled in the art is suitable. The hydro / dehydrogenating metal function can advantageously be introduced on said catalyst by any method known to those skilled in the art, such as, for example, comalaxing, dry impregnation, exchange impregnation. According to step (d) of hydroisomerization of the process according to the invention, the hydroisomerisation catalyst comprises at least one molecular sieve, preferably at least one zeolite molecular sieve and more preferably at least one zeolite molecular sieve. 10 MR one-dimensional as a hydroisomerizing function.
Les tamis moléculaires zéolithiques sont définis dans la classification "Atlas of Zeolite Structure Types", W. M Meier, D. H. Oison and Ch. Baerlocher, 5th revised edition, 2001, Elsevier auquel se réfère également la présente demande. Les zéolithes y sont classées selon la taille de leurs ouvertures de pores ou canaux. Les tamis moléculaires zéolithiques 10 MR monodimensionnel présentent des pores ou canaux dont l'ouverture est définie par un anneau à 10 atomes d'oxygène (ouverture à 10 MR). Les canaux du tamis moléculaire zéolithique ayant une ouverture à 10 MR sont avantageusement des canaux monodimensionnels non interconnectés qui débouchent directement sur l'extérieur de ladite zéolithe. Les tamis moléculaires zéolithiques 10 MR monodimensionnels présents dans ledit catalyseur d'hydroisomérisation comprennent avantageusement du silicium et au moins un élément T choisi dans le groupe formé par l'aluminium, le fer, le gallium, le phosphore et le bore, de préférence l'aluminium. Les rapports Si/AI des zéolithes décrites ci-dessus sont avantageusement ceux obtenus à la synthèse ou bien obtenus après des traitements de désalumination post-synthèse bien connus de l'homme de l'art, tels que et à titre non exhaustif les traitements hydrothermiques suivis ou non d'attaques acides ou bien encore les attaques acides directes par des solutions d'acides minéraux ou organiques. Elles sont, de préférence, pratiquement totalement, sous forme acide, c'est-à-dire que le rapport atomique entre le cation de compensation monovalent (par exemple le sodium) et l'élément T inséré dans le réseau cristallin du solide est avantageusement inférieur à 0,1, de préférence inférieur à 0,05 et de manière très préférée inférieur à Zeolite molecular sieves are defined in the "Atlas of Zeolite Structure Types" classification, W. M Meier, D. H. Oison and Ch. Baerlocher, 5th revised edition, 2001, which Elsevier also refers to. Zeolites are classified according to the size of their pore openings or channels. One-dimensional 10 MR zeolite molecular sieves have pores or channels whose opening is defined by a ring of 10 oxygen atoms (10 MR aperture). The zeolite molecular sieve channels having a 10 MR aperture are advantageously unidirectional one-dimensional channels that open directly to the outside of said zeolite. The one-dimensional 10 MR zeolite molecular sieves present in said hydroisomerization catalyst advantageously comprise silicon and at least one element T selected from the group formed by aluminum, iron, gallium, phosphorus and boron, preferably aluminum. The Si / Al ratios of the zeolites described above are advantageously those obtained in the synthesis or obtained after post-synthesis dealumination treatments well known to those skilled in the art, such as and not limited to hydrothermal treatments. followed or not by acid attacks or even direct acid attacks by solutions of mineral or organic acids. They are preferably almost completely in acid form, that is to say that the atomic ratio between the monovalent compensation cation (for example sodium) and the element T inserted in the crystalline lattice of the solid is advantageously less than 0.1, preferably less than 0.05 and very preferably less than
0,01. Ainsi, les zéolithes entrant dans la composition dudit catalyseur sélectif d'hydroisomérisation sont avantageusement calcinées et échangées par au moins un traitement par une solution d'au moins un sel d'ammonium de manière à obtenir la forme ammonium des zéolithes qui une fois calcinée conduisent à la forme acide desdites zéolithes. 0.01. Thus, the zeolites used in the composition of said selective hydroisomerization catalyst are advantageously calcined and exchanged by at least one treatment with a solution of at least one ammonium salt so as to obtain the ammonium form of the zeolites which, once calcined, lead to to the acid form of said zeolites.
Ledit tamis moléculaire zéolithique 10 MR monodimensionnel dudit catalyseur d'hydroisomérisation est avantageusement choisi parmi les tamis moléculaires zéolithiques de type structural TON (choisis parmi la ZSM-22 et la NU-10, pris seul ou en mélange), FER (choisis parmi la ZSM-35 et la ferrierite, pris seul ou en mélange), EUO (choisis parmi la EU-1 et la ZSM-50, pris seul ou en mélange), la SAPO-11 ou les tamis moléculaires zéolithique ZBM-30 ou ZSM-48, pris seul ou en mélange. De préférence, ledit tamis moléculaire zéolithique 10 MR monodimensionnel est choisi parmi les tamis moléculaires zéolithiques ZBM-30, NU-10 et ZSM-22, pris seul ou en mélange. De manière très préférée, ledit tamis moléculaire zéolithique 10 MR monodimensionnel est la ZBM-30 synthétisée avec le structurant organique triéthylènetétramine. En effet, l'utilisation de ladite ZBM-30 produit de bien meilleurs résultats en terme de rendement en isomérisation et d'activité que les autres zéolithes et notamment que la ZSM-48. The said one-dimensional 10 MR zeolite molecular sieve of said hydroisomerization catalyst is advantageously chosen from zeolite molecular sieves of structure type TON (chosen from ZSM-22 and NU-10, taken alone or as a mixture), FER (chosen from ZSM). -35 and ferrierite, alone or as a mixture), EUO (selected from EU-1 and ZSM-50, alone or as a mixture), SAPO-11 or zeolitic molecular sieves ZBM-30 or ZSM-48 , taken alone or in a mixture. Preferably, said one-dimensional 10 MR zeolite molecular sieve is chosen from zeolitic molecular sieves ZBM-30, NU-10 and ZSM-22, taken alone or as a mixture. Very preferably, said one-dimensional 10 MR zeolite molecular sieve is ZBM-30 synthesized with the organic structuring agent triethylenetetramine. Indeed, the use of said ZBM-30 produces much better results in terms of isomerization yield and activity than other zeolites and in particular ZSM-48.
La teneur en tamis moléculaire zéolithique 10 MR monodimensionnel est avantageusement comprise entre 5 et 95 % en poids, de préférence entre 10 et 90 % en poids, de manière plus préférée entre 15 et 85 % en poids et de manière très préférée entre 20 et 80 % en poids par rapport au catalyseur fini. Les catalyseurs obtenus sont mis en forme sous la forme de grains de différentes formes et dimensions. Ils sont utilisés en général sous la forme d'extrudés cylindriques ou polylobés tels que bilobés, trilobés, polylobés de forme droite ou torsadée, mais peuvent éventuellement être fabriqués et employés sous la forme de poudres concassées, de tablettes, d'anneaux, de billes, de roues. La mise en forme peut être réalisée avec d'autres matrices que l'alumine, telles que par exemple la magnésie, les silice-alumines amorphes, les argiles naturelles (kaolin, bentonite, sepiolite, attapulgite), la silice, l'oxyde de titane, l'oxyde de bore, la zircone, les phosphates d'aluminium, les phosphates de titane, les phosphates de zirconium, le charbon et leurs mélanges. On préfère utiliser des matrices contenant de l'alumine, sous toutes ses formes connues de l'homme du métier, et de manière encore plus préférée les alumines, par exemple l'alumine gamma. D'autres techniques que l'extrusion, telles que le pastillage ou la dragéification, peuvent être utilisées. The one-dimensional 10 MR zeolite molecular sieve content is advantageously between 5 and 95% by weight, preferably between 10 and 90% by weight, more preferably between 15 and 85% by weight and very preferably between 20 and 80% by weight. % by weight relative to the finished catalyst. The catalysts obtained are shaped in the form of grains of different shapes and sizes. They are generally used in the form of cylindrical or multi-lobed extrusions such as bilobed, trilobed, straight-lobed or twisted, but may optionally be manufactured and used in the form of crushed powders, tablets, rings, beads. , wheels. The shaping can be carried out with other matrices than alumina, such as, for example, magnesia, amorphous silica-aluminas, natural clays (kaolin, bentonite, sepiolite, attapulgite), silica, titanium, boron oxide, zirconia, aluminum phosphates, titanium phosphates, zirconium phosphates, coal and mixtures thereof. It is preferred to use matrices containing alumina, in all its forms known to those skilled in the art, and even more preferably aluminas, for example gamma-alumina. Other techniques than extrusion, such as pelletizing or coating, can be used.
Etape (e) Une partie au moins de ladite fraction lourde est introduite via la ligne (12) dans une zone (15) où elle est mise, en présence d'hydrogène (25), au contact d'un catalyseur mis en oeuvre dans le procédé selon la présente invention et dans les conditions opératoires du procédé de la présente invention afin de produire une coupe distillats moyens (kérosène et gazole) présentant de bonnes propriétés à froid. Le catalyseur utilisé dans la zone (15) de l'étape (e) pour réaliser les réactions d'hydrocraquage et d'hydroisomérisation de la fraction lourde est le catalyseur défini dans la première partie de la demande de brevet. Durant cette étape (e) la fraction entrant dans le réacteur subit au contact du catalyseur et en Step (e) At least part of said heavy fraction is introduced via line (12) into a zone (15) where it is placed, in the presence of hydrogen (25), in contact with a catalyst used in the method according to the present invention and under the operating conditions of the process of the present invention to produce a cut middle distillates (kerosene and diesel) having good cold properties. The catalyst used in the zone (15) of step (e) to carry out the hydrocracking and hydroisomerization reactions of the heavy fraction is the catalyst defined in the first part of the patent application. During this step (e) the fraction entering the reactor is subjected to contact with the catalyst and
présence d'hydrogène essentiellement des réactions d'hydrocraquage qui, accompagnées de réactions d'hydroisomérisation des n-paraffines, vont permettre d'améliorer la qualité des produits formés et plus particulièrement les propriétés à froid du kérosène et du gazole, et également d'obtenir de très bons rendements en distillats moyens. La conversion en produits ayant des points d'ébullition supérieurs ou égal à 370°C en produits à points d'ébullition inférieurs à 370°C est supérieure à 50 % en poids, souvent d'au moins 60 % et de préférence supérieure ou égale à 70 %. presence of hydrogen essentially hydrocracking reactions which, accompanied by hydroisomerization reactions of n-paraffins, will allow to improve the quality of the products formed and more particularly the cold properties of kerosene and diesel, and also of obtain very good yields of middle distillates. The conversion to products having boiling points greater than or equal to 370 ° C. in products with a boiling point below 370 ° C. is greater than 50% by weight, often at least 60% and preferably greater than or equal to at 70%.
Etape (f) Les effluents en sortie des réacteurs (14) et (15) sont envoyés par les conduites (16) et (17) dans un train de distillation, qui intègre une distillation atmosphérique et éventuellement une distillation sous vide, et qui a pour but de séparer d'une part les produits légers inévitablement formés lors des étapes (d) et (e) par exemple les gaz (C1-C4) (conduite 18) et une coupe essence (conduite 19), et de distiller au moins une coupe gazole (conduite 21) et kérosène (conduite 20). Les fractions gazole et kérosène peuvent être recyclées (conduite 23) en partie, conjointement ou de façon séparée, en tête du réacteur (14) d'hydroisomérisation de l'étape (d). II est également distillé une fraction (conduite 22) bouillant au-dessus du gazole, c'est à dire dont les composés qui la constituent ont des points d'ébullition supérieurs à ceux des distillats moyens (kérosène et gazole). Cette fraction, dite fraction résiduelle, présente généralement un point d'ébullition initial d'au moins 350°C, de préférence supérieure à 370°C. Cette fraction est avantageusement recyclée via la conduite (22) en tête du réacteur (15) d'hydroisomérisation et d'hydrocraquage de la fraction lourde (étape e). II peut être également avantageux de recycler une partie du kérosène et/ou du gazole dans l'étape (d), l'étape (e) ou les deux. De façon préférée, l'une au moins des fractions kérosène et/ou gazole est recyclée en partie dans l'étape (d) (zone 14). On a pu constater qu'il est avantageux de recycler une partie du kérosène pour améliorer ses propriétés à froid. Step (f) The effluents leaving the reactors (14) and (15) are sent via lines (16) and (17) to a distillation train, which incorporates an atmospheric distillation and optionally a vacuum distillation, and which has for the purpose of separating on the one hand the light products inevitably formed during steps (d) and (e) for example the gases (C1-C4) (line 18) and a gasoline section (line 19), and distilling at least a diesel cut (line 21) and kerosene (line 20). The gas oil and kerosene fractions can be recycled (line 23) partly, jointly or separately, at the top of the hydroisomerization reactor (14) of step (d). A fraction (line 22) boiling above the diesel fuel is also distilled, that is to say whose compounds which constitute it have boiling points higher than those of the middle distillates (kerosene and diesel). This fraction, called the residual fraction, generally has an initial boiling point of at least 350 ° C., preferably greater than 370 ° C. This fraction is advantageously recycled via line (22) at the top of the hydroisomerization and hydrocracking reactor (15) of the heavy fraction (step e). It may also be advantageous to recycle a portion of the kerosene and / or diesel fuel in step (d), step (e) or both. Preferably, at least one of the kerosene and / or diesel fractions is partially recycled in step (d) (zone 14). It has been found that it is advantageous to recycle a portion of the kerosene to improve its cold properties.
Avantageusement et dans le même temps, la fraction non hydrocraquée est recyclée en partie dans l'étape (e) (zone 15). Il va sans dire que les coupes gazole et kérosène sont de préférence récupérées séparément, mais les points de coupe sont ajustés par l'exploitant en fonction de ses besoins. Sur la figure 1, on a représenté une colonne (24) de distillation, mais deux colonnes peuvent être utilisées pour traiter séparément les coupes issues de zones (14) et (15). Sur la figure 1, on a représenté seulement le recyclage du kérosène sur le catalyseur du réacteur (14). Il va sans dire qu'on peut aussi bien recycler une partie du gazole (séparément ou avec le kérosène) et de préférence sur le même catalyseur que le kérosène. b) Second mode de réalisation Un autre mode de réalisation de l'invention comprend les étapes suivantes : Advantageously and at the same time, the non-hydrocracked fraction is partially recycled in step (e) (zone 15). It goes without saying that the diesel and kerosene cuts are preferably recovered separately, but the cutting points are adjusted by the operator according to his needs. In Figure 1, there is shown a distillation column (24), but two columns can be used to separately treat the sections from areas (14) and (15). In Figure 1, there is shown only the recycling of kerosene on the reactor catalyst (14). It goes without saying that one can also recycle a portion of the gas oil (separately or with kerosene) and preferably on the same catalyst as kerosene. b) Second Embodiment Another embodiment of the invention comprises the following steps:
a) séparation d'au moins une fraction légère de la charge de façon à obtenir une seule fraction dite lourde à point d'ébullition initial compris entre 120 et 200°C, b) hydrotraitement de ladite fraction lourde, suivi d'une étape, c) d'enlèvement d'au moins une partie de l'eau et du CO, CO2, NH3, H2S, d) passage dans le procédé selon l'invention d'une partie au moins de ladite fraction éventuellement hydrotraitée, la conversion sur le catalyseur selon l'invention ci-dessus décrit des produits à points d'ébullition supérieurs ou égaux à 370°C en produits à points d'ébullition inférieurs à 370°C est supérieure à 40 % en poids, e) distillation de la fraction hydrocraquée/hydroisomérisée pour obtenir des distillats moyens, et recyclage dans l'étape d) de la fraction résiduelle bouillant au-dessus desdits distillats moyens. La description de ce mode de réalisation sera faite en se référant à la figure 2 sans que la figure 2 ne limite l'interprétation. a) separating at least a light fraction of the feed so as to obtain a single so-called heavy fraction with an initial boiling point of between 120 and 200 ° C, b) hydrotreatment of the said heavy fraction, followed by a step, c) removal of at least a portion of the water and CO, CO2, NH 3, H 2 S, d) passing through the process according to the invention of at least a part of said optionally hydrotreated fraction, the conversion on the catalyst according to the invention described above products with boiling points greater than or equal to 370 ° C in products with boiling points below 370 ° C is greater than 40% by weight, e) distillation of the fraction hydrocracked / hydroisomerized to obtain middle distillates, and recycling in step d) of the residual fraction boiling above said middle distillates. The description of this embodiment will be made with reference to Figure 2 without Figure 2 limiting the interpretation.
Etape (a) L'effluent issu de l'unité de synthèse Fischer-Tropsch arrivant par la conduite 1 est fractionné (par exemple par distillation) dans un moyen de séparation (2) en au moins deux fractions : au moins une fraction légère et une fraction lourde à point d'ébullition initial égal à une température comprise entre 120 et 200°C et de préférence entre 130 et 180°C et de manière encore plus préférée à une température d'environ 150°C, en d'autres termes le point de coupe est situé entre 120 et 200°C. La fraction légère de la figure 1 sort par la conduite (3) et la fraction lourde par la conduite (4). Ce fractionnement peut être réalisé par des méthodes bien connues de l'homme du métier telles que le flash, la distillation etc... A titre d'exemple non limitatif, l'effluent issu de l'unité de synthèse Fischer-Tropsch sera soumis à un flash, une décantation pour éliminer l'eau et une distillation afin d'obtenir au moins les deux fractions décrites ci-dessus. Step (a) The effluent from the Fischer-Tropsch synthesis unit arriving via line 1 is fractionated (for example by distillation) in a separation means (2) in at least two fractions: at least one light fraction and an initial boiling point heavy fraction at a temperature between 120 and 200 ° C and preferably between 130 and 180 ° C and even more preferably at a temperature of about 150 ° C, in other words the cutting point is between 120 and 200 ° C. The light fraction of Figure 1 exits through line (3) and the heavy fraction through line (4). This fractionation can be carried out by methods well known to those skilled in the art such as flash, distillation, etc. As a non-limiting example, the effluent from the Fischer-Tropsch synthesis unit will be subject to flash, decantation to remove water and distillation to obtain at least the two fractions described above.
La fraction légère n'est pas traitée selon le procédé de l'invention mais peut par exemple constituer une bonne charge pour la pétrochimie et plus particulièrement pour une unité (5) de vapocraquage. La fraction lourde précédemment décrite est traitée selon le procédé de l'invention. The light fraction is not treated according to the process of the invention but may for example constitute a good load for petrochemicals and more particularly for a steam cracking unit (5). The heavy fraction previously described is treated according to the process of the invention.
Etape (b) Cette fraction est admise en présence d'hydrogène (conduite 6) dans une zone (7) contenant un catalyseur d'hydrotraitement qui a pour objectif de réduire la teneur en composés oléfiniques et insaturés ainsi que de décomposer les composés oxygénés (principalement des alcools) présents dans la fraction lourde décrite ci-dessus, ainsi que de décomposer d'éventuelles traces de composés soufrés et azotés présentes dans la fraction lourde. Cette étape d'hydrotraitement est non convertissante, c'est à dire que la conversion de la fraction 370°C+ en fraction 370°C- est de préférence inférieure à 20 % en poids, de manière préférée inférieure à 10 % en poids et de manière très préférée inférieure à 5 % en poids. 20 Step (b) This fraction is admitted in the presence of hydrogen (line 6) in a zone (7) containing a hydrotreatment catalyst which aims to reduce the content of olefinic and unsaturated compounds as well as to decompose the oxygenated compounds ( mainly alcohols) present in the heavy fraction described above, as well as to decompose any traces of sulfur and nitrogen compounds present in the heavy fraction. This hydrotreatment step is non-converting, that is to say that the conversion of the 370 ° C + fraction to 370 ° C fraction is preferably less than 20% by weight, preferably less than 10% by weight, and very preferably less than 5% by weight. 20
Les catalyseurs utilisés dans cette étape (b) sont des catalyseurs d'hydrotraitement décrits dans l'étape (b) du premier mode de réalisation. Dans le réacteur d'hydrotraitement (7), la charge est mise en contact en présence d'hydrogène et du catalyseur à des températures et des pressions opératoires permettant de réaliser l'hydrogénation des oléfines présents dans la charge. De manière préférée, le catalyseur et les conditions opératoires choisies permettront également d'effectuer l'hydrodeoxygénation c'est à dire la décomposition des composés oxygénés (principalement des alcools) et/ou l'hydrodésulfuration ou l'hydrodéazotation des traces éventuelles de composés soufrés et/ou azotés présents dans la charge. Les températures réactionnelles utilisées dans le réacteur d'hydrotraitement sont comprises entre 100 et 400°C, de préférence entre 150 et 350°C, de façon encore plus préférée entre 150 et 300°C. La gamme de pression totale utilisée varie de 0,5 à 15 MPa, de préférence entre 1 et 10 MPa et de manière encore plus préférée entre 1 et 9 MPa. L'hydrogène qui alimente le réacteur d'hydrotraitement est introduit à un débit tel que le rapport volumique hydrogène/hydrocarbures soit compris entre 50 à 3000 normaux litres par litre, de préférence entre 100 et 2000 normaux litres par litre et de façon encore plus préférée entre 150 et 1500 normaux litres par litre. Le débit de charge est tel que la vitesse volumique horaire est comprise entre 0,1 et 10 h-1, de préférence entre 0,2 et 5 h-1 et de manière encore plus préférée entre 0,2 et 3 h-1. Dans ces conditions, la teneur en molécules insaturées et oxygénées est réduite à moins de 0,5 % en poids et à environ moins de 0,1 % en poids en général. L'étape d'hydrotraitement est conduite dans des conditions telles que la conversion en produits ayant des points d'ébullition supérieurs ou égaux à 370°C en des produits ayant des points d'ébullition inférieurs à 370°C est limitée à 20 % en poids, de préférence est inférieure à 10 % en poids et de façon encore plus préférée est inférieure à 5 % en poids. The catalysts used in this step (b) are hydrotreatment catalysts described in step (b) of the first embodiment. In the hydrotreatment reactor (7), the feedstock is contacted in the presence of hydrogen and the catalyst at operating temperatures and pressures to hydrogenate the olefins present in the feedstock. Preferably, the catalyst and the operating conditions chosen will also make it possible to carry out the hydrodeoxygenation, ie the decomposition of the oxygenated compounds (mainly alcohols) and / or the hydrodesulfurization or hydrodenitrogenation of the possible traces of sulfur compounds. and / or nitrogen present in the charge. The reaction temperatures used in the hydrotreatment reactor are between 100 and 400 ° C, preferably between 150 and 350 ° C, even more preferably between 150 and 300 ° C. The total pressure range used varies from 0.5 to 15 MPa, preferably from 1 to 10 MPa and even more preferably from 1 to 9 MPa. The hydrogen which feeds the hydrotreatment reactor is introduced at a rate such that the volume ratio hydrogen / hydrocarbons is between 50 to 3000 normal liters per liter, preferably between 100 and 2000 normal liters per liter and even more preferably between 150 and 1500 normal liters per liter. The charge rate is such that the hourly space velocity is between 0.1 and 10 h -1, preferably between 0.2 and 5 h -1, and even more preferably between 0.2 and 3 h -1. Under these conditions, the content of unsaturated and oxygenated molecules is reduced to less than 0.5% by weight and to less than 0.1% by weight in general. The hydrotreatment step is conducted under conditions such that conversion to products having boiling points greater than or equal to 370 ° C to products having boiling points below 370 ° C is limited to 20% by weight. weight, preferably less than 10% by weight and even more preferably less than 5% by weight.
Etape (c) L'effluent (conduite 8) issu du réacteur (7) d'hydrotraitement est ensuite introduit dans une zone (9) d'enlèvement d'eau qui a pour but d'éliminer au moins en partie l'eau produite lors des réactions d'hydrotraitement. Cette élimination d'eau peut s'effectuer avec ou sans élimination de la fraction gazeuse C4- qui est généralement produite lors de l'étape d'hydrotraitement. On entend par élimination de l'eau, l'élimination de l'eau produite par les réactions d'hydrodeoxygénation des oxygénés mais on peut aussi y inclure l'élimination au moins en partie de l'eau de saturation des hydrocarbures. L'élimination de l'eau peut être réalisée par toutes les méthodes et techniques connues de l'homme du métier, par exemple par séchage, passage sur un dessicant, flash, décantation... Step (c) The effluent (line 8) from the hydrotreatment reactor (7) is then introduced into a water removal zone (9) which is intended to remove at least part of the produced water during hydrotreatment reactions. This removal of water can be carried out with or without elimination of the gaseous fraction C4- which is generally produced during the hydrotreating step. The elimination of water is understood to mean the elimination of the water produced by the oxygenation hydrodeoxygenation reactions, but it may also include the elimination at least partly of the water of saturation of the hydrocarbons. The elimination of water can be carried out by all the methods and techniques known to those skilled in the art, for example by drying, passage on a desiccant, flash, decantation ...
Etape (d) La fraction lourde hydrotraitée ainsi séchée est alors introduite (conduite 10) ainsi qu'éventuellement un flux d'hydrogène (conduite 11), dans la zone (12) contenant le catalyseur mis en oeuvre dans le procédé selon l'invention et dans les conditions opératoires du procédé de la présente invention. Une autre éventualité du Step (d) The hydrotreated heavy fraction thus dried is then introduced (line 10) as well as optionally a stream of hydrogen (line 11) into the zone (12) containing the catalyst used in the process according to the invention. and under the operating conditions of the process of the present invention. Another possibility of
procédé aussi selon l'invention consiste à envoyer la totalité de l'effluent sortant du réacteur d'hydrotraitement (sans séchage) dans le réacteur contenant le catalyseur selon l'invention et de préférence en même temps qu'un flux d'hydrogène. Le catalyseur utilisé pour réaliser les réactions d'hydrocraquage et d'hydroisomérisation de la fraction lourde est le catalyseur défini dans la première partie de la demande de brevet. Les conditions opératoires dans lesquelles est effectuée cette étape (d) sont les conditions opératoires décrites conformément au procédé selon l'invention. L'étape d'hydroisomérisation et d'hydrocraquage est conduite dans des conditions telles que la conversion par passe en produits à points d'ébullition supérieurs ou égaux à 370°C en des produits ayant des points d'ébullition inférieurs à 370°C est supérieure à 40 % en poids, et de façon encore plus préférée d'au moins 50 %, de préférence supérieure à 60 %, de manière à obtenir des distillats moyens (gazole et kérosène) ayant des propriétés à froid suffisamment bonnes (point d'écoulement, point de congélation) pour satisfaire aux spécifications en vigueur pour ce type de carburant. The process also according to the invention consists in sending all the effluent leaving the hydrotreating reactor (without drying) into the reactor containing the catalyst according to the invention and preferably at the same time as a stream of hydrogen. The catalyst used to carry out the hydrocracking and hydroisomerization reactions of the heavy fraction is the catalyst defined in the first part of the patent application. The operating conditions under which this step (d) is carried out are the operating conditions described according to the process according to the invention. The hydroisomerization and hydrocracking step is conducted under conditions such that the pass conversion to products having a boiling point greater than or equal to 370 ° C to products having boiling points below 370 ° C is greater than 40% by weight, and even more preferably at least 50%, preferably greater than 60%, so as to obtain middle distillates (gas oil and kerosene) having sufficiently good cold properties (point of flow, freezing point) to meet the specifications for this type of fuel.
Etape (e) L'effluent (fraction dite hydrocraquée et hydroisomérisée) en sortie du réacteur (12), étape (d), est envoyé dans un train de distillation (13), qui intègre une distillation atmosphérique et éventuellement une distillation sous vide, qui a pour but de séparer les produits de conversion de point d'ébullition inférieur à 340°C et de préférence inférieur à 370°C et incluant notamment ceux formés lors de l'étape (d) dans le réacteur (12), et de séparer la fraction résiduelle dont le point initial d'ébullition est généralement supérieur à au moins 340°C et de préférence supérieur ou égal à au moins 370°C. Parmi les produits de conversion, il est séparé outre les gaz légers C1-C4 (conduite 14) au moins une fraction essence (conduite 15), et au moins une fraction distillats moyens kérosène (conduite 16) et gazole (conduite 17). La fraction résiduelle dont le point initial d'ébullition est généralement supérieur à au moins 340°C et de préférence supérieur ou égal à au moins 370°C est recyclée (conduite 18) en tête du réacteur (12) d'hydroisomérisation et d'hydrocraquage. Il peut être également avantageux de recycler (conduite 19) dans l'étape (d) (réacteur 12) une partie du kérosène et/ou du gazole ainsi obtenus. Step (e) The effluent (so-called hydrocracked and hydroisomerized fraction) leaving the reactor (12), step (d), is sent to a distillation train (13), which incorporates an atmospheric distillation and optionally a vacuum distillation, which is intended to separate the conversion products having a boiling point of less than 340 ° C. and preferably less than 370 ° C. and including in particular those formed during step (d) in the reactor (12), and of separating the residual fraction whose initial boiling point is generally greater than at least 340 ° C and preferably greater than or equal to at least 370 ° C. Among the conversion products, in addition to the light gases C1-C4 (line 14), at least one gasoline fraction (line 15) and at least one middle distillate fraction kerosene (line 16) and diesel (line 17) are separated. The residual fraction, whose initial boiling point is generally greater than at least 340 ° C. and preferably greater than or equal to at least 370 ° C., is recycled (line 18) at the top of the hydroisomerization reactor (12). hydrocracking. It may also be advantageous to recycle (line 19) in step (d) (reactor 12) part of the kerosene and / or diesel fuel thus obtained.
c) Troisième mode de réalisation Un autre mode de réalisation de l'invention comprend les étapes suivantes : a) fractionnement de la charge en au moins trois fractions : - au moins une fraction intermédiaire ayant un point d'ébullition initial Ti compris entre 120 et 200°C, et un point d'ébullition final T2 supérieur à 300°C et inférieur à 410°C, - au moins une fraction légère bouillant au-dessous de la fraction intermédiaire, - au moins une fraction lourde bouillant au-dessus de la fraction intermédiaire, b) hydrotraitement d'au moins une partie de ladite fraction intermédiaire, puis 22 c) Third Embodiment Another embodiment of the invention comprises the following steps: a) fractionation of the feedstock in at least three fractions: at least one intermediate fraction having an initial boiling point Ti of between 120 and 200 ° C, and a final boiling point T2 greater than 300 ° C and lower than 410 ° C, - at least one light fraction boiling below the intermediate fraction, - at least one heavy fraction boiling above the intermediate fraction, b) hydrotreatment of at least a portion of said intermediate fraction, then 22
c) élimination d'au moins une partie de l'eau produite lors des réactions d'hydrotraitement et éventuellement CO, CO2, NH3, H2S, d) passage d'au moins une partie de la fraction hydrotraitée sur un catalyseur hydroisomérisant, e) passage dans le procédé selon l'invention d'une partie au moins de ladite fraction lourde avec une conversion des produits 370°C+ en produits 370°C- supérieure à 40 % en poids, f) distillation d'au moins une partie des fractions hydrocraquées / hydroisomérisées pour obtenir des distillats moyens. La description de ce mode de réalisation sera faite en se référant à la figure 3 sans que la figure 3 limite l'interprétation. c) removal of at least a portion of the water produced during the hydrotreatment reactions and optionally CO, CO2, NH3, H2S, d) passage of at least a portion of the hydrotreated fraction over a hydroisomerizing catalyst, e) passing through the process according to the invention of at least part of said heavy fraction with a product conversion of 370 ° C + to 370 ° C products greater than 40% by weight, f) distillation of at least a portion of the fractions hydrocracked / hydroisomerized to obtain middle distillates. The description of this embodiment will be made with reference to FIG. 3 without limiting the interpretation.
Etape (a) L'effluent issu de l'unité de synthèse Fischer-Tropsch comporte majoritairement des paraffines, mais contient aussi des oléfines et des composés oxygénés tels que des alcools. Il contient aussi de l'eau, du CO2, du CO et de l'hydrogène non réagi ainsi que des composés hydrocarbures légers CI à C4 sous forme de gaz, voire éventuellement des impuretés soufrées ou azotées. L'effluent issu de l'unité de synthèse Fischer-Tropsch arrivant par la conduite (1) est fractionné dans un zone de fractionnement (2) en au moins trois fractions : au moins une fraction légère (sortant par la conduite 3) dont les composés constituants ont des points d'ébullition inférieurs à une température Ti comprise entre 120 et 200°C, et de préférence entre 130 et 180°C et de manière encore plus préférée à une température d'environ 150°C. En d'autres termes le point de coupe est situé entre 120 et 200°C, au moins une fraction intermédiaire (conduite 4) comportant les composés dont les points d'ébullition sont compris entre le point de coupe Ti, précédemment défini, et une température T2 supérieure à 300°C, de manière encore plus préférée supérieure à 350°C et inférieure à 410°C ou mieux à 370°C, au moins une fraction dite lourde (conduite 5) comportant les composés ayant des points d'ébullition supérieurs au point de coupe T2 précédemment défini. Le fait de couper à 370°C permet de séparer au moins 90 % en poids des oxygénés et des oléfines, et le plus souvent au moins 95 % en poids. La coupe lourde à traiter est alors purifiée et une élimination des hétéroatomes ou insaturés par hydrotraitement n'est alors pas nécessaire. Step (a) The effluent from the Fischer-Tropsch synthesis unit comprises mainly paraffins, but also contains olefins and oxygenates such as alcohols. It also contains water, CO2, CO and unreacted hydrogen as well as light hydrocarbon compounds CI to C4 in the form of gases, or even possibly sulfur or nitrogen impurities. The effluent from the Fischer-Tropsch synthesis unit arriving via line (1) is fractionated in a fractionation zone (2) in at least three fractions: at least one light fraction (leaving via line 3) whose Component compounds have boiling points below a Ti temperature of between 120 and 200 ° C, and preferably between 130 and 180 ° C and even more preferably at a temperature of about 150 ° C. In other words, the cutting point is situated between 120 and 200 ° C., at least one intermediate fraction (line 4) comprising the compounds whose boiling points are between the cut point Ti, previously defined, and a T2 temperature greater than 300 ° C, even more preferably greater than 350 ° C and less than 410 ° C or more preferably 370 ° C, at least one so-called heavy fraction (line 5) comprising the compounds having boiling points greater than the previously defined cutting point T2. Cutting at 370 ° C makes it possible to separate at least 90% by weight of oxygenates and olefins, and most often at least 95% by weight. The heavy cut to be treated is then purified and removal of the heteroatoms or unsaturated by hydrotreating is then not necessary.
Le fractionnement est obtenu ici par distillation, mais il peut être réalisé en une ou plusieurs étapes et par d'autres moyens que la distillation. Ce fractionnement peut être réalisé par des méthodes bien connues de l'homme du métier telles que le flash, la distillation etc... A titre d'exemple non limitatif, l'effluent issu de l'unité de synthèse Fischer-Tropsch sera soumis à un flash, une décantation pour éliminer l'eau et une distillation afin d'obtenir au moins les trois fractions décrites ci-dessus. 23 Fractionation is obtained here by distillation, but it can be carried out in one or more steps and by other means than distillation. This fractionation can be carried out by methods well known to those skilled in the art such as flash, distillation, etc. As a non-limiting example, the effluent from the Fischer-Tropsch synthesis unit will be subject to flash, decantation to remove water and distillation to obtain at least the three fractions described above. 23
La fraction légère n'est pas traitée selon le procédé de l'invention mais peut par exemple constituer une bonne charge pour une unité pétrochimique et plus particulièrement pour un vapocraqueur (installation 6 de vapocraquage). Les fractions plus lourdes précédemment décrites sont traitées selon le procédé de l'invention. 5 Etape (b) Ladite fraction intermédiaire est admise via la ligne (4), en présence d'hydrogène amené par la tubulure (7), dans une zone d'hydrotraitement (8) contenant un catalyseur d'hydrotraitement, qui a pour objectif de réduire la teneur en composés oléfiniques et insaturés ainsi que d'éventuellement décomposer les 10 composés oxygénés (principalement des alcools) présents dans la fraction intermédiaire décrite ci-dessus, ainsi que d'éventuellement décomposer d'éventuelles traces de composés soufrés et azotés présentes dans la fraction intermédiaire. Cette étape d'hydrotraitement est non convertissante, c'est à dire que la conversion de la fraction 150°C+ en fraction 150°C- est de préférence inférieure à 20 % en poids, de manière préférée inférieure à 10 % en poids et de manière très préférée inférieure à 5 % en poids. 15 Les catalyseurs utilisés dans cette étape (b) sont des catalyseurs d'hydrotraitement décrit dans l'étape (b) du premier mode de réalisation. Dans le réacteur d'hydrotraitement (8), la charge est mise en contact du catalyseur en présence d'hydrogène et à des températures et des pressions opératoires permettant de réaliser l'hydrogénation des oléfines présentes dans la charge. De manière préférée, le catalyseur et les conditions opératoires choisies 20 permettront également d'effectuer l'hydrodeoxygénation c'est à dire la décomposition des composés oxygénés (principalement des alcools) et/ou l'hydrodésulfuration et/ou l'hydrodéazotation des traces éventuelles de composés soufrés et/ou azotés présents dans la charge. Les températures réactionnelles utilisées dans le réacteur d'hydrotraitement sont comprises entre 100 et 400°C, de préférence entre 150 et 350°C, de façon encore plus préférée entre 150 et 300°C. La gamme de pression totale utilisée varie entre 25 0,5 et 15 MPa, de préférence entre 1 et 10 MPa et de manière encore plus préférée entre 1 et 9 MPa. L'hydrogène qui alimente le réacteur d'hydrotraitement est introduit à un débit tel que le rapport volumique hydrogène/hydrocarbures soit compris entre 50 et 3000 normaux litres par litre, de préférence entre 100 et 2000 normaux litres par litre et de façon encore plus préférée entre 150 et 1500 normaux litres par litre. Le débit de charge est tel que la vitesse volumique horaire est comprise entre 0,1 et 10 h-1, de préférence 30 entre 0,2 et 5 h-1 et de manière encore plus préférée entre 0,2 et 3 hl. Dans ces conditions, la teneur en molécules insaturées et oxygénées est réduite à moins de 0,5 % en poids et à environ moins de 0,1 % en poids en général. L'étape d'hydrotraitement est conduite dans des conditions telles que la conversion en produits ayant des points d'ébullition supérieurs ou égaux à 150°C en des produits ayant des points d'ébullition inférieurs à 150°C est limitée à 20 % en poids, de préférence est inférieure à 10 % en poids et 35 de façon encore plus préférée est inférieure à 5 % en poids. 24 The light fraction is not treated according to the process of the invention but may for example constitute a good load for a petrochemical unit and more particularly for a steam cracker (steam cracking unit 6). The heavier fractions previously described are treated according to the process of the invention. Step (b) Said intermediate fraction is admitted via line (4), in the presence of hydrogen supplied by the tubing (7), into a hydrotreatment zone (8) containing a hydrotreatment catalyst, the purpose of which is to reduce the content of olefinic and unsaturated compounds as well as to possibly decompose the oxygenated compounds (mainly alcohols) present in the intermediate fraction described above, as well as possibly to decompose any traces of sulfur and nitrogen compounds present in the intermediate fraction. This hydrotreating step is non-converting, that is to say that the conversion of the 150 ° C + fraction to 150 ° C fraction is preferably less than 20% by weight, preferably less than 10% by weight, and very preferably less than 5% by weight. The catalysts used in this step (b) are hydrotreatment catalysts described in step (b) of the first embodiment. In the hydrotreatment reactor (8), the feedstock is brought into contact with the catalyst in the presence of hydrogen and at operating temperatures and pressures which make it possible to hydrogenate the olefins present in the feedstock. Preferably, the catalyst and the operating conditions chosen will also make it possible to carry out the hydrodeoxygenation, that is to say the decomposition of the oxygenated compounds (mainly alcohols) and / or the hydrodesulfurization and / or the hydrodenitrogenation of the possible traces. of sulfur compounds and / or nitrogen compounds present in the load. The reaction temperatures used in the hydrotreatment reactor are between 100 and 400 ° C, preferably between 150 and 350 ° C, even more preferably between 150 and 300 ° C. The range of total pressure used varies between 0.5 and 15 MPa, preferably between 1 and 10 MPa and even more preferably between 1 and 9 MPa. The hydrogen that feeds the hydrotreatment reactor is introduced at a rate such that the volume ratio hydrogen / hydrocarbons is between 50 and 3000 normal liters per liter, preferably between 100 and 2000 normal liters per liter and even more preferably between 150 and 1500 normal liters per liter. The charge rate is such that the hourly volume velocity is between 0.1 and 10 h -1, preferably between 0.2 and 5 h -1, and even more preferably between 0.2 and 3 h -1. Under these conditions, the content of unsaturated and oxygenated molecules is reduced to less than 0.5% by weight and to less than 0.1% by weight in general. The hydrotreating step is conducted under conditions such that the conversion to products having boiling points greater than or equal to 150 ° C to products having boiling points below 150 ° C is limited to 20% by weight. weight, preferably less than 10% by weight and even more preferably less than 5% by weight. 24
Etape (cl L'effluent issu du réacteur d'hydrotraitement est éventuellement introduit dans une zone (9) d'enlèvement d'eau qui a pour but d'éliminer au moins une partie de l'eau produite lors des réactions d'hydrotraitement. Cette élimination d'eau peut s'effectuer avec ou sans élimination de la fraction gazeuse C4- qui est généralement produite lors de l'étape d'hydrotraitement. On entend par élimination de l'eau, l'élimination de l'eau produite par les réactions d'hydrodeoxygénation des oxygénés, mais on peut aussi y inclure l'élimination au moins en partie de l'eau de saturation des hydrocarbures. L'élimination de l'eau peut être réalisée par toutes les méthodes et techniques connues de l'homme du métier, par exemple par séchage, passage sur un dessicant, flash, décantation.... Step (cI) The effluent from the hydrotreatment reactor is optionally introduced into a water removal zone (9) which is intended to remove at least a portion of the water produced during the hydrotreatment reactions. This removal of water can be carried out with or without elimination of the gaseous fraction C4- which is generally produced during the hydrotreatment stage.The term "removal of water" is understood to mean the elimination of the water produced by the oxygenation hydrodeoxygenation reactions, but it can also include the elimination at least partly of the water of saturation of the hydrocarbons.The elimination of the water can be carried out by all the known methods and techniques of the skilled in the art, for example by drying, passing on a desiccant, flash, decantation ....
Etape (d) La fraction ainsi éventuellement séchée est alors introduite (conduite 10), ainsi qu'éventuellement un flux d'hydrogène (conduite 11), dans la zone (12) contenant un catalyseur hydroisomérisant. Une autre éventualité du procédé aussi selon l'invention consiste à envoyer la totalité de l'effluent sortant du réacteur d'hydrotraitement (sans séchage) dans le réacteur contenant le catalyseur hydroisomérisant et de préférence en même temps qu'un flux d'hydrogène. Les catalyseurs hydroisomérisants sont tels que décrits dans l'étape (d) du premier mode de réalisation. Les conditions opératoires dans lesquelles est effectuée cette étape (d) sont les suivantes. La pression est maintenue entre 0,2 et 15 MPa et de préférence entre 0,5 et 10 MPa et avantageusement entre 1 et 9 MPa, la vitesse volumique horaire est comprise entre 0,1 h"1 et 10 h-1 et de préférence entre 0,2 et 7 h-1 et avantageusement entre 0,5 et 5,0 h-1. Le débit d'hydrogène est ajusté pour obtenir un rapport de 100 à 2000 normaux litres d'hydrogène par litre de charge et préférentiellement entre 150 et 1500 normaux litres d'hydrogène par litre de charge. La température utilisée dans cette étape est comprise entre 200 et 450°C et préférentiellement de 250°C à 450°C, avantageusement de 300 à 450°C, et encore plus avantageusement supérieure à 320°C ou par exemple entre 320 et 420°C. L'étape (d) d'hydroisomérisation est avantageusement conduite dans des conditions telles que la conversion par passe en produits à points d'ébullition supérieurs ou égaux à 150°C en des produits ayant des points d'ébullition inférieurs à 150°C est la plus faible possible, de préférence inférieure à 50 % en poids, de manière encore plus préférée inférieure à 30 %, et permet d'obtenir des distillats moyens (gazole et kérosène) ayant des propriétés à froid (point d'écoulement et de congélation) suffisamment bonnes pour satisfaire aux spécifications en vigueur pour ce type de carburant. Ainsi dans cette étape (d), on cherche à favoriser l'hydroisomérisation plutôt que l'hydrocraquage. Step (d) The fraction thus possibly dried is then introduced (line 10), as well as possibly a stream of hydrogen (line 11), in the zone (12) containing a hydroisomerizing catalyst. Another possibility of the process also according to the invention consists in sending all of the effluent leaving the hydrotreating reactor (without drying) into the reactor containing the hydroisomerizing catalyst and preferably at the same time as a stream of hydrogen. The hydroisomerizing catalysts are as described in step (d) of the first embodiment. The operating conditions under which this step (d) is carried out are as follows. The pressure is maintained between 0.2 and 15 MPa and preferably between 0.5 and 10 MPa and advantageously between 1 and 9 MPa, the hourly space velocity is between 0.1 h -1 and 10 h -1 and preferably between 0.2 and 7 h -1 and advantageously between 0.5 and 5.0 h -1 The flow rate of hydrogen is adjusted to obtain a ratio of 100 to 2000 normal liters of hydrogen per liter of filler and preferably between 150 and 1500 normal liters of hydrogen per liter of charge The temperature used in this stage is between 200 and 450 ° C. and preferably from 250 ° C. to 450 ° C., advantageously from 300 to 450 ° C., and even more advantageously greater than 320 ° C or, for example, between 320 and 420 ° C. The hydroisomerization step (d) is advantageously carried out under conditions such that the pass conversion into products with boiling points greater than or equal to 150 ° C. in products having boiling points below 150 ° C is the lowest possible, preferably less than 50% by weight, even more preferably less than 30%, and makes it possible to obtain middle distillates (gas oil and kerosene) having cold properties (pour point and freezing point) that are sufficiently good to meet the specifications in force for this type of fuel. Thus, in this step (d), it is sought to promote hydroisomerization rather than hydrocracking.
Etape (e) Ladite fraction lourde dont les points d'ébullition sont supérieurs au point de coupe T2, précédemment défini, est introduite via la ligne (5) dans une zone (13) où elle est mise, en présence d'hydrogène (26), au Step (e) Said heavy fraction whose boiling points are higher than the cut point T2, previously defined, is introduced via the line (5) into a zone (13) where it is placed, in the presence of hydrogen (26). ), at
contact d'un catalyseur selon l'invention et dans les conditions opératoires du procédé de la présente invention afin de produire une coupe distillats moyens (kérosène et gazole) présentant de bonnes propriétés à froid. Le catalyseur utilisé dans la zone (13) de l'étape (e) pour réaliser les réactions d'hydrocraquage et d'hydroisomérisation de la fraction lourde est le catalyseur défini dans la première partie de la demande de brevet. Durant cette étape (e) la fraction entrant dans le réacteur subit au contact du catalyseur et en présence d'hydrogène essentiellement des réactions d'hydrocraquage qui, accompagnées de réactions d'hydroisomérisation des n-paraffines, vont permettre d'améliorer la qualité des produits formés et plus particulièrement les propriétés à froid du kérosène et du gazole, et également d'obtenir de très bons rendements en distillats moyens. La conversion en produits ayant des points d'ébullition supérieurs ou égaux à 370°C en produits à points d'ébullition inférieurs à 370°C est supérieure à 40 % en poids, souvent d'au moins 50 % et de préférence supérieure ou égale à 60 %. Dans cette étape (e), on cherchera donc à favoriser l'hydrocraquage, mais de préférence en limitant le craquage des distillats moyens. contact of a catalyst according to the invention and under the operating conditions of the process of the present invention to produce a cut distillates medium (kerosene and diesel) having good properties cold. The catalyst used in the zone (13) of step (e) to carry out the hydrocracking and hydroisomerization reactions of the heavy fraction is the catalyst defined in the first part of the patent application. During this step (e) the fraction entering the reactor undergoes in contact with the catalyst and in the presence of hydrogen essentially hydrocracking reactions which, accompanied by hydroisomerization reactions of n-paraffins, will allow to improve the quality of the formed products and more particularly the cold properties of kerosene and diesel, and also to obtain very good yields of middle distillates. The conversion to products having boiling points greater than or equal to 370 ° C. in products with a boiling point of less than 370 ° C. is greater than 40% by weight, often at least 50% and preferably greater than or equal to at 60%. In this step (e), it will therefore seek to promote hydrocracking, but preferably by limiting the cracking of middle distillates.
Le choix des conditions opératoires permet d'ajuster finement la qualité des produits (gazole, kerosène) et en particulier les propriétés à froid du kerosène, tout en conservant un bon rendement en gazole et/ou kerosène. Le procédé selon l'invention permet de façon tout à fait intéressante de produire à la fois du kerosène et du gazole et qui sont de bonne qualité tout en minimisant la production de coupes plus légères non désirées (naphta, GPL). The choice of operating conditions makes it possible to finely adjust the quality of the products (gas oil, kerosene) and in particular the cold properties of kerosene, while maintaining a good yield of diesel and / or kerosene. The process according to the invention makes it quite interesting to produce both kerosene and diesel fuel which are of good quality while minimizing the production of lighter, unwanted cuts (naphtha, LPG).
Etape (f) L'effluent en sortie du réacteur (12), étape (d) est envoyé dans un train de distillation, qui intègre une distillation atmosphérique et éventuellement une distillation sous vide, et qui a pour but de séparer d'une part les produits légers inévitablement formés lors de l'étape (d) par exemple les gaz (C1-C4) (conduite 14) et une coupe essence (conduite 15), et de distiller au moins une coupe gazole (conduite 17) et kérosène (conduite 16). Les fractions gazole et kérosène peuvent être recyclées (conduite 25) en partie, conjointement ou de façon séparée, en tête du réacteur (12) d'hydroisomérisation de l'étape (d). L'effluent en sortie de l'étape (e), est soumis à une étape de séparation dans un train de distillation de manière à séparer d'une part les produits légers inévitablement formés lors de l'étape (e) par exemple les gaz (C1-C4) (conduite 18) et une coupe essence (conduite 19), à distiller une coupe gazole (conduite 21) et kérosène (conduite 20) et à distiller la fraction (conduite 22) bouillant au-dessus de gazole, c'est à dire dont les composés qui la constituent ont des points d'ébullition supérieurs à ceux des distillats moyens (kérosène + gazole). Cette fraction, dite fraction résiduelle, présente généralement un point d'ébullition initial d'au moins 350°C, de préférence supérieur à 370°C. Cette fraction non hydrocraquée est avantageusement recyclée en tête du réacteur (13) d'hydroisomérisation et d'hydrocraquage de l'étape (e). 26 Step (f) The effluent leaving the reactor (12), step (d) is sent to a distillation train, which incorporates an atmospheric distillation and optionally a vacuum distillation, and which is intended to separate on the one hand the light products inevitably formed during step (d), for example the gases (C1-C4) (line 14) and a gasoline section (line 15), and distilling at least one gasoil fraction (line 17) and kerosene ( driving 16). The gas oil and kerosene fractions can be recycled (line 25) partly, jointly or separately, at the top of the hydroisomerization reactor (12) of step (d). The effluent at the outlet of step (e) is subjected to a separation step in a distillation train so as to separate, on the one hand, the light products that are inevitably formed during step (e), for example the gases (C1-C4) (line 18) and a petrol cut (line 19), to distil a diesel cut (line 21) and kerosene (line 20) and to distil the fraction (line 22) boiling over diesel fuel, that is, the compounds which constitute it have boiling points higher than those of middle distillates (kerosene + gas oil). This fraction, referred to as the residual fraction, generally has an initial boiling point of at least 350 ° C., preferably greater than 370 ° C. This non-hydrocracked fraction is advantageously recycled at the top of the hydroisomerization and hydrocracking reactor (13) of step (e). 26
II peut être également avantageux de recycler une partie du kérosène et/ou du gazole dans l'étape (d), l'étape (f) ou les deux. De façon préférée, l'une au moins des fractions kérosène et/ou gazole est recyclée en partie (conduite 25) dans l'étape (d) (zone 12). On a pu constater qu'il est avantageux de recycler une partie du kérosène pour améliorer ses propriétés à froid. It may also be advantageous to recycle a portion of the kerosene and / or diesel in step (d), step (f) or both. Preferably, at least one of the kerosene and / or diesel fractions is recycled in part (line 25) in step (d) (zone 12). It has been found that it is advantageous to recycle a portion of the kerosene to improve its cold properties.
Avantageusement et dans le même temps, la fraction non hydrocraquée est recyclée en partie dans l'étape (f) (zone 13). II va sans dire que les coupes gazole et kérosène sont de préférence récupérées séparément, mais les points de coupe sont ajustés par l'exploitant en fonction de ses besoins. Sur la figure 3, on a représenté deux colonnes (23) et (24) de distillation, mais une seule peut être utilisée pour traiter l'ensemble des coupes issues de zones (12) et (13). Sur la figure 3, on a représenté seulement le recyclage du kérosène sur le catalyseur du réacteur (12). II va sans dire qu'on peut aussi bien recycler une partie du gazole (séparément ou avec le kérosène) et de préférence sur le même catalyseur que le kérosène. On peut également recycler une partie du kérosène et/ou du gazole produits dans les lignes (20) et (21). d) Quatrième mode de réalisation Un autre mode de réalisation de l'invention comprend les étapes suivantes : a) éventuel fractionnement de la charge en au moins une fraction lourde à point d'ébullition initial compris entre 120 et 200°C, et au moins une fraction légère bouillant en-dessous de ladite fraction lourde, b) éventuel hydrotraitement d'une partie au moins de la charge ou de la fraction lourde, éventuellement suivi de c) l'élimination d'au moins une partie de l'eau, d) passage d'une partie au moins de l'effluent ou de la fraction éventuellement hydrotraité dans le procédé selon l'invention sur un premier catalyseur selon l'invention, e) distillation de l'effluent hydroisomérisé et hydrocraqué pour obtenir des distillats moyens (kérosène, gazole) et une fraction résiduelle bouillant au-dessus des distillats moyens, f) passage d'au moins une partie de ladite fraction lourde résiduelle et/ou d'une partie desdits distillats moyens dans le procédé selon l'invention sur un second catalyseur selon l'invention, et distillation de l'effluent résultant pour obtenir des distillats moyens. Advantageously and at the same time, the non-hydrocracked fraction is partially recycled in step (f) (zone 13). It goes without saying that the diesel and kerosene cuts are preferably recovered separately, but the cutting points are adjusted by the operator according to his needs. In Figure 3, there is shown two columns (23) and (24) of distillation, but only one can be used to treat all cuts from areas (12) and (13). In Figure 3, there is shown only the recycling of kerosene on the reactor catalyst (12). It goes without saying that one can also recycle a portion of the gas oil (separately or with kerosene) and preferably on the same catalyst as kerosene. Some of the kerosene and / or diesel fuel produced in lines (20) and (21) can also be recycled. d) Fourth Embodiment Another embodiment of the invention comprises the following steps: a) optionally fractionation of the feedstock into at least one heavy fraction with an initial boiling point of between 120 and 200 ° C., and at least one a light fraction boiling below said heavy fraction, b) optional hydrotreatment of at least part of the feedstock or heavy fraction, optionally followed by c) removal of at least part of the water, d) passing at least a portion of the effluent or the fraction possibly hydrotreated in the process according to the invention on a first catalyst according to the invention, e) distillation of the hydroisomerized and hydrocracked effluent to obtain middle distillates (kerosene, gas oil) and a residual fraction boiling above middle distillates, f) passing at least a portion of said residual heavy fraction and / or a portion of said middle distillates in the process according to invention on a second catalyst according to the invention, and distillation of the resulting effluent to obtain middle distillates.
La description de ce mode de réalisation sera faite en se référant aux figures 4 et 5, sans que ces figures limitent l'interprétation. The description of this embodiment will be made with reference to FIGS. 4 and 5, without these figures limiting the interpretation.
Etape (al Lorsque cette étape est mise en oeuvre, l'effluent issu de l'unité de synthèse Fischer-Tropsch est fractionné (par exemple par distillation) en au moins deux fractions : au moins une fraction légère et au moins une fraction lourde à point d'ébullition initial égal à une température comprise entre 120 et 200°C et de 27 Step (1a) When this step is carried out, the effluent from the Fischer-Tropsch synthesis unit is fractionated (for example by distillation) into at least two fractions: at least one light fraction and at least one heavy fraction at least. initial boiling point equal to a temperature between 120 and 200 ° C and 27
préférence entre 130 et 180°C et de manière encore plus préférée à une température d'environ 150°C, en d'autres termes le point de coupe est situé entre 120 et 200°C. La fraction lourde présente généralement des teneurs en paraffines d'au moins 50 % en poids. Ce fractionnement peut être réalisé par des méthodes bien connues de l'homme du métier telles que le flash, la distillation etc... A titre d'exemple non limitatif, l'effluent issu de l'unité de synthèse Fischer-Tropsch sera soumis à un flash, une décantation pour éliminer l'eau et une distillation afin d'obtenir au moins les deux fractions décrites ci-dessus. La fraction légère n'est pas traitée selon le procédé de l'invention mais peut par exemple constituer une bonne charge pour la pétrochimie et plus particulièrement pour une unité de vapocraquage. Au moins une fraction lourde précédemment décrite est traitée selon le procédé de l'invention. preferably between 130 and 180 ° C and even more preferably at a temperature of about 150 ° C, in other words the cutting point is between 120 and 200 ° C. The heavy fraction generally has paraffin contents of at least 50% by weight. This fractionation can be carried out by methods well known to those skilled in the art such as flash, distillation, etc. As a non-limiting example, the effluent from the Fischer-Tropsch synthesis unit will be subject to flash, decantation to remove water and distillation to obtain at least the two fractions described above. The light fraction is not treated according to the process of the invention but may for example constitute a good load for petrochemicals and more particularly for a steam cracking unit. At least one heavy fraction previously described is treated according to the method of the invention.
Etape (b) Éventuellement, cette fraction ou une partie au moins de la charge initiale, est admise via la ligne (1) en présence d'hydrogène (amené par la conduite (2)) dans une zone (3) contenant un catalyseur d'hydrotraitement qui a pour objectif de réduire la teneur en composés oléfiniques et insaturés ainsi que d'éventuellement décomposer les composés oxygénés (principalement des alcools) présents dans la fraction lourde décrite ci-dessus, ainsi que d'éventuellement décomposer d'éventuelles traces de composés soufrés et azotés présentes dans la fraction lourde. Cette étape d'hydrotraitement est non convertissante, c'est à dire que la conversion de la fraction 370°C+ en fraction 370°C- est de préférence inférieure à 20 % en poids, de manière préférée inférieure à 10 % en poids et de manière très préférée inférieure à 5 % en poids. Les catalyseurs utilisés dans cette étape (b) sont décrit dans l'étape (b) du premier mode de réalisation. Dans le réacteur d'hydrotraitement (3), la charge est mise en contact du catalyseur en présence d'hydrogène et à des températures et des pressions opératoires permettant de réaliser l'hydrogénation des oléfines présentes dans la charge. De manière préférée, le catalyseur et les conditions opératoires choisies permettront également d'effectuer l'hydrodeoxygénation c'est à dire la décomposition des composés oxygénés (principalement des alcools) et/ou l'hydrodésulfuration et/ou l'hydrodéazotation des traces éventuelles de composés soufrés et/ou azotés présents dans la charge. Les températures réactionnelles utilisées dans le réacteur d'hydrotraitement sont comprises entre 100 et 400°C, de préférence entre 150 et 350°C, de façon encore plus préférée entre 150 et 300°C. La gamme de pression totale utilisée varie de 0,5 à 15 MPa, de préférence entre 1 et 10 MPa et de manière encore plus préférée entre 1 et 9 MPa. L'hydrogène qui alimente le réacteur d'hydrotraitement est introduit à un débit tel que le rapport volumique hydrogène/hydrocarbures soit compris entre 50 et 3000 normaux litres par litre, de préférence entre 100 et 2000 normaux litres par litre et de façon encore plus préférée entre 150 et 1500 normaux litres par litre. Le débit de charge est tel que la vitesse volumique horaire est comprise entre 0,1 et 10 h-1, de préférence entre 0,2 et 5 h-1 et de manière encore plus préférée entre 0,2 et 3 h"1. Dans ces conditions, la teneur en Step (b) Optionally, this fraction, or at least part of the initial charge, is admitted via line (1) in the presence of hydrogen (supplied via line (2)) to a zone (3) containing a catalytic converter. hydrotreatment which aims to reduce the content of olefinic and unsaturated compounds as well as possibly to decompose the oxygenated compounds (mainly alcohols) present in the heavy fraction described above, as well as possibly to decompose possible traces of sulfur and nitrogen compounds present in the heavy fraction. This hydrotreatment step is non-converting, that is to say that the conversion of the 370 ° C + fraction to 370 ° C fraction is preferably less than 20% by weight, preferably less than 10% by weight, and very preferably less than 5% by weight. The catalysts used in this step (b) are described in step (b) of the first embodiment. In the hydrotreating reactor (3), the feedstock is brought into contact with the catalyst in the presence of hydrogen and at operating temperatures and pressures which make it possible to hydrogenate the olefins present in the feedstock. Preferably, the catalyst and the operating conditions chosen will also make it possible to carry out the hydrodeoxygenation, that is to say the decomposition of the oxygenated compounds (mainly alcohols) and / or the hydrodesulfurization and / or the hydrodenitrogenation of the possible traces of sulfur compounds and / or nitrogen compounds present in the load. The reaction temperatures used in the hydrotreatment reactor are between 100 and 400 ° C, preferably between 150 and 350 ° C, even more preferably between 150 and 300 ° C. The total pressure range used varies from 0.5 to 15 MPa, preferably from 1 to 10 MPa and even more preferably from 1 to 9 MPa. The hydrogen that feeds the hydrotreatment reactor is introduced at a rate such that the volume ratio hydrogen / hydrocarbons is between 50 and 3000 normal liters per liter, preferably between 100 and 2000 normal liters per liter and even more preferably between 150 and 1500 normal liters per liter. The charge rate is such that the hourly volume velocity is between 0.1 and 10 h -1, preferably between 0.2 and 5 h -1 and even more preferably between 0.2 and 3 h -1. In these circumstances, the content of
molécules insaturées et oxygénées est réduite à moins de 0,5 % en poids et à environ moins de 0,1 % en poids en général. L'étape d'hydrotraitement est conduite dans des conditions telles que la conversion en produits ayant des points d'ébullition supérieurs ou égaux à 370°C en des produits ayant des points d'ébullition inférieurs à 370°C est limitée à 20 % en poids, de préférence est inférieure à 10 % en poids et de façon encore plus préférée est inférieure à 5 % en poids. Unsaturated and oxygenated molecules are reduced to less than 0.5% by weight and to less than 0.1% by weight in general. The hydrotreatment step is conducted under conditions such that the conversion to products having boiling points greater than or equal to 370 ° C to products having boiling points below 370 ° C is limited to 20% by weight. weight, preferably less than 10% by weight and even more preferably less than 5% by weight.
Etape (c) L'effluent (conduite 4) issu du réacteur (3) d'hydrotraitement est éventuellement introduit dans une zone (5) d'enlèvement d'eau qui a pour but d'éliminer au moins en partie l'eau produite lors des réactions d'hydrotraitement. Cette élimination d'eau peut s'effectuer avec ou sans élimination de la fraction gazeuse C4- qui est généralement produite lors de l'étape d'hydrotraitement. On entend par élimination de l'eau, l'élimination de l'eau produite par les réactions d'hydrodéoxygénation des oxygénés mais on peut aussi y inclure l'élimination au moins en partie de l'eau de saturation des hydrocarbures. L'élimination de l'eau peut être réalisée par toutes les méthodes et techniques connues de l'homme du métier, par exemple par séchage, passage sur un dessicant, flash, décantation.... Step (c) The effluent (line 4) from the hydrotreatment reactor (3) is optionally introduced into a zone (5) of water removal which aims to eliminate at least partly the water produced during hydrotreatment reactions. This removal of water can be carried out with or without elimination of the gaseous fraction C4- which is generally produced during the hydrotreating step. The elimination of water is understood to mean the elimination of the water produced by the oxygenation hydrodeoxygenation reactions, but it may also include the elimination at least partly of the hydrocarbon saturation water. The removal of water can be carried out by all the methods and techniques known to those skilled in the art, for example by drying, passage on a desiccant, flash, decantation ....
Etape (d) Une partie au moins et de préférence la totalité de la fraction hydrocarbonée (une partie au moins de la charge ou une partie au moins de la fraction lourde de l'étape a) ou une partie au moins de la fraction ou de la charge hydrotraitée et éventuellement séchée) est alors introduite (conduite 6) ainsi qu'éventuellement un flux d'hydrogène (conduite 7) dans la zone (8) contenant le catalyseur selon l'invention. Une autre éventualité du procédé aussi selon l'invention consiste à envoyer une partie ou la totalité de l'effluent sortant du réacteur d'hydrotraitement (sans séchage) dans le réacteur contenant le catalyseur selon l'invention et de préférence en même temps qu'un flux d'hydrogène. Step (d) At least part and preferably all of the hydrocarbon fraction (at least part of the feed or at least part of the heavy fraction of step a) or at least part of the fraction or the hydrotreated and possibly dried feedstock) is then introduced (line 6) as well as possibly a stream of hydrogen (line 7) into the zone (8) containing the catalyst according to the invention. Another possibility of the process also according to the invention consists in sending part or all of the effluent leaving the hydrotreating reactor (without drying) into the reactor containing the catalyst according to the invention and preferably at the same time as a flow of hydrogen.
Etape (e) L'effluent hydroisomérisé et hydrocraqué en sortie du réacteur (8), étape (d), est envoyé dans un train de distillation (9) qui intègre une distillation atmosphérique et éventuellement une distillation sous vide qui a pour but de séparer les produits de conversion de point d'ébullition inférieur à 340°C et de préférence inférieur à 370°C et incluant notamment ceux formés lors de l'étape (d) dans le réacteur (8), et de séparer la fraction résiduelle dont le point initial d'ébullition est généralement supérieur à au moins 340°C et de préférence supérieur ou égal à au moins 370°C. Parmi les produits de conversion et hydroisomérisés il est séparé, outre les gaz légers C1-C4 (conduite 10) au moins une fraction essence (conduite 11), et au moins une fraction distillats moyens kérosène (conduite 12) et gazole (conduite 13). Step (e) The hydroisomerized and hydrocracked effluent leaving the reactor (8), step (d), is sent to a distillation train (9) which incorporates an atmospheric distillation and optionally a vacuum distillation which is intended to separate conversion products having a boiling point of less than 340 ° C. and preferably less than 370 ° C. and including in particular those formed during step (d) in the reactor (8), and of separating the residual fraction of which the initial boiling point is generally greater than at least 340 ° C and preferably greater than or equal to at least 370 ° C. Among the conversion products and hydroisomerized it is separated, in addition to the light gases C1-C4 (line 10) at least one gasoline fraction (line 11), and at least one middle distillates fraction kerosene (line 12) and diesel (line 13) .
Etape (f) 29 Step (f) 29
Le procédé selon l'invention utilise une seconde zone (16) contenant un catalyseur d'hydrocraquage et d'hydroisomérisation décrit dans la première partie du brevet. II passe sur ce catalyseur, en présence d'hydrogène (conduite 15) un effluent choisi parmi une partie du kérosène produit (conduite 12), une partie du gazole (conduite 13) et la fraction résiduelle et de préférence, la fraction résiduelle dont le point initial d'ébullition est généralement supérieur à au moins 370°C. Durant cette étape la fraction entrant dans le réacteur (16) subit au contact du catalyseur et en présence d'hydrogène des réactions d'hydroisomérisation et/ou d'hydrocraquage qui vont permettre d'améliorer la qualité des produits formés et plus particulièrement les propriétés à froid du kérosène et du gazole, et d'obtenir des rendements en distillats moyens améliorés par rapport à l'art antérieur. The process according to the invention uses a second zone (16) containing a hydrocracking and hydroisomerization catalyst described in the first part of the patent. It passes on this catalyst, in the presence of hydrogen (line 15), an effluent chosen from a part of the product kerosene (line 12), a part of the gas oil (line 13) and the residual fraction and preferably the residual fraction of which the initial boiling point is generally greater than at least 370 ° C. During this step, the fraction entering the reactor (16) undergoes, in the presence of hydrogen, hydroisomerization and / or hydrocracking reactions which will make it possible to improve the quality of the products formed and more particularly the properties cold kerosene and diesel, and obtain improved middle distillate yields over the prior art.
Le choix des conditions opératoires permet d'ajuster finement la qualité des produits (distillats moyens) et en particulier les propriétés à froid. Les conditions opératoires dans lesquelles est effectuée cette étape (f) sont les conditions opératoires conformément au procédé selon l'invention. L'exploitant ajustera les conditions opératoires sur le premier et second catalyseur d'hydrocraquage et d'hydroisomérisation de façon à obtenir les qualités de produits et les rendements souhaités. Ainsi, de façon générale, sur le premier catalyseur, la conversion par passe en produits à points d'ébullition supérieurs ou égaux à 150°C en des produits à points d'ébullition inférieurs à 150°C est inférieure à 50 % en poids, de préférence inférieure à 30 % en poids. Ces conditions permettent en particulier d'ajuster le rapport kérosène/gazole produit ainsi que les propriétés à froid des distillats moyens, et plus particulièrement du kérosène. Également de façon générale, sur le second catalyseur, lorsque la fraction résiduelle est traitée, la conversion par passe en produits à points d'ébullition supérieurs ou égaux à 370°C en produits à points d'ébullition inférieurs à 370°C, est supérieure à 40 % en poids, de préférence supérieure à 50 %, ou mieux à 60 %. II peut même s'avérer avantageux d'avoir des conversions d'au moins 80 % en poids. The choice of operating conditions makes it possible to finely adjust the quality of the products (middle distillates) and in particular the cold properties. The operating conditions in which this step (f) is carried out are the operating conditions in accordance with the process according to the invention. The operator will adjust the operating conditions on the first and second hydrocracking and hydroisomerization catalyst so as to obtain the desired product qualities and yields. Thus, generally, on the first catalyst, the pass conversion to products with boiling points greater than or equal to 150 ° C in products with boiling points below 150 ° C is less than 50% by weight, preferably less than 30% by weight. These conditions make it possible in particular to adjust the kerosene / diesel ratio produced as well as the cold properties of middle distillates, and more particularly of kerosene. Also generally, on the second catalyst, when the residual fraction is treated, the conversion per pass to products with boiling points greater than or equal to 370 ° C in products with boiling points below 370 ° C is greater 40% by weight, preferably greater than 50%, more preferably 60%. It may even be advantageous to have conversions of at least 80% by weight.
Lorsque une partie du kérosène et/ou du gazole est traitée sur le second catalyseur, la conversion par passe en produits à points d'ébullition supérieurs ou égaux à 150°C en des produits à points d'ébullition inférieurs à 150°C est inférieure à 50 % en poids, de préférence inférieure à 30 %. De façon générale les conditions opérations appliquées dans les réacteurs (8) et (16) peuvent être différentes ou identiques. De façon préférée les conditions opératoires utilisées dans les deux réacteurs d'hydroisomérisation et hydrocraquage sont choisies différentes en termes de pression opératoire, température, vitesse volumique horaire et rapport H2/charge. Ce mode de réalisation permet à l'exploitant d'ajuster les qualités et/ou rendements en kérosène et gazole. L'effluent issu du réacteur (16) est ensuite envoyé via la ligne (17) dans le train distillation de manière à séparer les produits de conversion, essence, kérosène et gazole. When a part of the kerosene and / or diesel fuel is treated on the second catalyst, the pass conversion into products with boiling points greater than or equal to 150 ° C in products with boiling points below 150 ° C is lower. at 50% by weight, preferably less than 30%. In general, the operating conditions applied in the reactors (8) and (16) may be different or identical. Preferably, the operating conditions used in the two hydroisomerization and hydrocracking reactors are chosen to be different in terms of operating pressure, temperature, hourly volume rate and H2 / filler ratio. This embodiment allows the operator to adjust the qualities and / or yields of kerosene and diesel. The effluent from the reactor (16) is then sent via line (17) in the distillation train so as to separate the conversion products, gasoline, kerosene and diesel.
Sur la figure 4, il est représenté un mode de réalisation avec la fraction résiduelle (conduite 14) passant dans la zone (16) d'hydroisomérisation et d'hydrocraquage (étape f), l'effluent obtenu étant envoyé (conduite 17) dans la zone (9) de séparation. Avantageusement, dans le même temps, le kérosène et/ou le gazole peut être en partie recyclé (conduite 18) dans la zone (8) d'hydroisomérisation et d'hydrocraquage (étape d) sur le premier catalyseur. Sur la figure 5, une partie du kérosène et/ou du gazole produits passent dans la zone (16) d'hydroisomérisation et d'hydrocraquage (étape f), l'effluent obtenu étant envoyé (conduite 17) dans la zone (9) de séparation. Dans le même temps, la fraction résiduelle (conduite 14) est recyclée dans la zone (8) d'hydroisomérisation et d'hydrocraquage (étape d) sur le premier catalyseur. On a pu constater qu'il est avantageux de recycler une partie du kérosène sur un catalyseur d'hydrocraquage et d'hydroisomérisation pour améliorer ses propriétés à froid. Sur les figures, on a représenté seulement le recyclage du kérosène. II va sans dire qu'on peut aussi bien recycler une partie du gazole (séparément ou avec le kérosène) et de préférence sur le même catalyseur que le kérosène. FIG. 4 shows an embodiment with the residual fraction (line 14) passing through the hydroisomerization and hydrocracking zone (16) (step f), the effluent obtained being sent (line 17) in the zone (9) of separation. Advantageously, at the same time, the kerosene and / or diesel can be partly recycled (line 18) in the zone (8) of hydroisomerization and hydrocracking (step d) on the first catalyst. In FIG. 5, a portion of the kerosene and / or diesel fuel produced passes into the hydroisomerization and hydrocracking zone (16) (step f), the effluent obtained being sent (line 17) to the zone (9). of seperation. At the same time, the residual fraction (line 14) is recycled to the hydroisomerization and hydrocracking zone (8) (step d) on the first catalyst. It has been found that it is advantageous to recycle a portion of the kerosene on a hydrocracking and hydroisomerization catalyst to improve its cold properties. In the figures, only the recycling of kerosene has been shown. It goes without saying that one can also recycle a portion of the gas oil (separately or with kerosene) and preferably on the same catalyst as kerosene.
d) Cinquième mode de réalisation Un autre mode de réalisation de l'invention comprend les étapes suivantes : a) séparation d'au moins une fraction gazeuse C4-, dite légère, à point d'ébullition final inférieur à 20°C, de l'effluent issu de l'unité de synthèse Fischer Tropsch de façon à obtenir une seule fraction liquide C5+, dite lourde, à point d'ébullition initial compris entre 20 et 40°C, b) hydrogénation des composés insaturés de type oléfiniques d'au moins une partie de ladite fraction lourde C5+, en présence d'hydrogène et d'un catalyseur d'hydrogénation à une température comprise entre 80°C et 200°C, à une pression totale comprise entre 0,5 et 6 MPa, à une vitesse volumique horaire comprise entre 1 et 10 hl, et à un débit d'hydrogène correspondant à un rapport volumique hydrogène/hydrocarbures compris entre 5 et 80 normaux litres d'hydrogène par litre de charge, c) passage de la totalité de l'effluent hydrogéné liquide issu de l'étape b), sans étape de séparation préalable, dans le procédé selon l'invention en présence d'hydrogène et d'un catalyseur selon I"invention, d) distillation de l'effluent hydrocraqué / hydroisomérisé. d) Fifth Embodiment Another embodiment of the invention comprises the following steps: a) separation of at least one C4- gas fraction, called light, with a final boiling point of less than 20 ° C., of effluent from the Fischer Tropsch synthesis unit so as to obtain a single heavy C5 + liquid fraction with an initial boiling point of between 20 and 40 ° C, b) hydrogenation of the unsaturated compounds of the olefinic type from at least a portion of said C5 + heavy fraction, in the presence of hydrogen and a hydrogenation catalyst at a temperature between 80 ° C and 200 ° C, at a total pressure of between 0.5 and 6 MPa, at a hourly volume velocity between 1 and 10 hl, and at a hydrogen flow rate corresponding to a volume ratio hydrogen / hydrocarbons of between 5 and 80 normal liters of hydrogen per liter of feed, c) passage of the entire effluent hydrogenated liquid from step b) without prior separation step, in the process according to the invention in the presence of hydrogen and a catalyst according to the invention, d) distillation of the hydrocracked / hydroisomerized effluent.
Etape (a) L'étape a), non représentée sur la figure 9, est une étape de séparation d'au moins une fraction C4-, dite légère, à point d'ébullition final inférieur à 20°C, de préférence inférieur à 10°C et de manière très préférée, inférieur à 0°C, de l'effluent issu de la synthèse Fischer-Tropsch de façon à obtenir une seule fraction C5+ dite lourde, à point d'ébullition initial compris entre 20 et 40°C et de préférence ayant une température Step (a) Step a), not shown in FIG. 9, is a step of separation of at least one so-called light C4 fraction with a final boiling point of less than 20 ° C., preferably less than 20 ° C. 10 ° C and very preferably, below 0 ° C, the effluent from Fischer-Tropsch synthesis so as to obtain a single so-called heavy C5 + fraction, initial boiling point between 20 and 40 ° C and preferably having a temperature
d'ébullition supérieure ou égale à 30°C, constituant au moins une partie de la charge de l'étape b) d'hydrogénation selon l'invention. L'effluent issu de l'unité de synthèse Fischer-Tropsch est en sortie de l'unité de synthèse Fischer-Tropsch avantageusement divisé en deux fractions, une fraction légère, appelée condensat à froid, et une fraction lourde, appelée cires. Les deux fractions ainsi définies comportent de l'eau, du dioxyde de carbone (CO2), du monoxyde de carbone (CO) et de l'hydrogène (H2) non réagi. De plus, la fraction légère, condensat à froid, contient des composés hydrocarbures légers C, à C4, appelés fraction C4-, sous forme de gaz. Selon un mode de réalisation préféré représenté sur la figure 10, la fraction légère, appelée condensat à froid (1), et la fraction lourde, appelée cires (3), sont traitées séparément dans des moyens de fractionnement séparés puis recombinées dans la conduite (5), de façon à obtenir une seule fraction C5+ à point d'ébullition initial compris entre 20 et 40°C et de préférence ayant une température d'ébullition supérieure ou égale à 30°C. La fraction lourde, appelée cires, entre dans un moyen de fractionnement (4) par la conduite (3). Le moyen de fractionnement (4) peut être par exemple constitué par des méthodes bien connues de l'homme du métier telles que une détente rapide (ou flash, selon la terminologie anglo-saxonne), une distillation ou un stripage. Avantageusement, un ballon de détente ou flash ou un stripeur suffit pour éliminer la majeure partie de l'eau, le dioxyde de carbone (CO2) et le monoxyde de carbone (CO) par la conduite (4') de la fraction lourde, appelée cires. La fraction légère, appelée condensat à froid, entre dans un moyen de fractionnement (2) par la conduite (1). Le moyen de fractionnement (2) peut être par exemple constitué par des méthodes bien connues de l'homme du métier telles que un ballon de détente ou flash, une distillation ou un stripage. Avantageusement, le moyen de fractionnement (2) est une colonne de distillation permettant l'élimination des composés hydrocarbures légers et gazeux CI à C4, appelés fraction gazeuse C4-, correspondant aux produits bouillant à une température inférieure à 20°C, de préférence inférieure à 10°C et de manière très préférée, inférieure à 0°C, par la conduite (2'). Les effluents stabilisés issus des moyens de fractionnement (2) et (4) sont ensuite recombinés dans la conduite (5). Une fraction liquide C5+ stabilisée, correspondant aux produits bouillant à une température d'ébullition initiale comprise entre 20 et 40°C et de préférence ayant une température d'ébullition supérieure ou égale à 30°C est ainsi récupérée dans la conduite (5) et constitue la charge de l'étape b) d'hydrogénation du procédé selon l'invention. Selon un autre mode de réalisation préféré représenté sur la figure 11, la fraction légère, appelée condensat à froid, sortant de l'unité de synthèse Fischer-Tropsch par la conduite (1) et la fraction lourde, appelée cires, sortant de l'unité de synthèse Fischer-Tropsch par la conduite (3), sont recombinées dans la conduite (18) et traitées dans un même moyen de fractionnement (4). Le moyen de fractionnement (4) peut être par exemple constitué par des méthodes bien connues de l'homme du métier telles que le flash, la distillation ou le stripage. Avantageusement, le moyen de fractionnement (4) est une colonne de distillation 32 boiling point greater than or equal to 30 ° C, constituting at least part of the feedstock of the hydrogenation stage b) according to the invention. The effluent from the Fischer-Tropsch synthesis unit is at the outlet of the Fischer-Tropsch synthesis unit advantageously divided into two fractions, a light fraction, called cold condensate, and a heavy fraction, called waxes. The two fractions thus defined comprise water, carbon dioxide (CO2), carbon monoxide (CO) and unreacted hydrogen (H2). In addition, the light fraction, cold condensate, contains light hydrocarbon compounds C, to C4, called C4- fraction, in the form of gas. According to a preferred embodiment shown in FIG. 10, the light fraction, called cold condensate (1), and the heavy fraction, called waxes (3), are treated separately in separate fractionation means and then recombined in the line ( 5), so as to obtain a single C5 + fraction with an initial boiling point of between 20 and 40 ° C and preferably having a boiling point greater than or equal to 30 ° C. The heavy fraction, called waxes, enters a fractionation means (4) via line (3). The fractionation means (4) may for example consist of methods well known to those skilled in the art such as rapid expansion (or flash, according to the English terminology), distillation or stripping. Advantageously, a flash or flash balloon or a stripper is sufficient to remove most of the water, carbon dioxide (CO2) and carbon monoxide (CO) through the line (4 ') of the heavy fraction, called waxes. The light fraction, called cold condensate, enters a fractionation means (2) via the pipe (1). The fractionation means (2) may for example consist of methods well known to those skilled in the art such as a flash or flash tank, a distillation or a stripping. Advantageously, the fractionation means (2) is a distillation column allowing the elimination of light and gaseous hydrocarbon compounds CI to C4, called gas fraction C4-, corresponding to products boiling at a temperature below 20 ° C, preferably below at 10 ° C and very preferably, below 0 ° C, through the pipe (2 '). The stabilized effluents from the fractionation means (2) and (4) are then recombined in the pipe (5). A stabilized C5 + liquid fraction, corresponding to products boiling at an initial boiling point of between 20 and 40 ° C. and preferably having a boiling point greater than or equal to 30 ° C., is thus recovered in the pipe (5) and constitutes the charge of the hydrogenation step b) of the process according to the invention. According to another preferred embodiment shown in FIG. 11, the light fraction, called cold condensate, leaving the Fischer-Tropsch synthesis unit via line (1) and the heavy fraction, called waxes, coming out of the Fischer-Tropsch synthesis unit via the pipe (3), are recombined in the pipe (18) and treated in the same fractionation means (4). The fractionation means (4) may for example consist of methods well known to those skilled in the art such as flash, distillation or stripping. Advantageously, the fractionation means (4) is a distillation column 32
permettant l'élimination de la fraction gazeuse C4-, de l'eau, du dioxyde de carbone (CO2) et du monoxyde de carbone (CO) par la conduite (4'). Une fraction liquide C5+ stabilisée, correspondant aux produits bouillant à une température d'ébullition comprise entre 20 et 40 °C et de préférence ayant une température d'ébullition supérieure ou égale à 30°C est ainsi récupérée en sortie du moyen de fractionnement (4) dans la conduite (5) et constitue la charge de l'étape b) d'hydrogénation du procédé selon l'invention. allowing the removal of the gas fraction C4-, water, carbon dioxide (CO2) and carbon monoxide (CO) through the pipe (4 '). A stabilized C5 + liquid fraction, corresponding to the products boiling at a boiling point of between 20 and 40 ° C. and preferably having a boiling point greater than or equal to 30 ° C., is thus recovered at the outlet of the fractionation means (4). ) in the pipe (5) and constitutes the charge of the hydrogenation step b) of the process according to the invention.
Etape (bl L'étape b) est une étape d'hydrogénation des composés insaturés de type oléfiniques d'au moins une partie et de préférence de la totalité de la fraction lourde liquide C5+ issu de l'étape a) du procédé selon l'invention, en présence d'hydrogène et d'un catalyseur d'hydrogénation. De manière préférée, le catalyseur utilisé dans l'étape (b) est un catalyseur d'hydrogénation non craquant ou peu craquant comportant au moins un métal du groupe VIII de la classification périodique des éléments et comportant au moins un support à base d'oxyde réfractaire. Step (bl Step b) is a step of hydrogenation of the olefinic type unsaturated compounds of at least a portion and preferably all of the C5 + heavy liquid fraction from step a) of the process according to in the presence of hydrogen and a hydrogenation catalyst. Preferably, the catalyst used in step (b) is a non-cracking or slightly cracking hydrogenation catalyst comprising at least one metal of group VIII of the periodic table and comprising at least one oxide-based support. refractory.
De préférence, ledit catalyseur comprend au moins un métal du groupe VIII choisi parmi le nickel, le molybdène, le tungstène, le cobalt, le ruthénium, l'indium, le palladium et le platine et comportant au moins un support à base d'oxyde réfractaire choisi parmi l'alumine et la silice alumine. De manière préférée, le métal du groupe VIII est choisi parmi le nickel, le palladium et le platine. Selon un mode de réalisation préféré de l'étape b) du procédé selon l'invention, le métal du groupe VIII est choisi parmi le palladium et/ou le platine et la teneur en ce métal est avantageusement comprise entre 0,1% et 5 % poids, et de préférence entre 0,2% et 0,6 % poids par rapport au poids total du catalyseur. Selon un mode de réalisation très préféré de l'étape b) du procédé selon l'invention, le métal du groupe VIII est le palladium. Selon un autre mode de réalisation préféré de l'étape b) du procédé selon l'invention, le métal du groupe VIII est le nickel et la teneur en ce métal est avantageusement comprise entre 5 % et 25 % poids, de préférence entre 7 % et 20 % poids par rapport au poids total du catalyseur. Le support du catalyseur utilisé dans l'étape (b) du procédé selon l'invention est un support à base d'oxyde réfractaire, de préférence choisi parmi l'alumine et la silice alumine. Lorsque le support est une alumine, il présente une surface spécifique BET permettant de limiter les réactions de polymérisation à la surface du catalyseur d'hydrogénation, ladite surface étant comprise entre 5 et 140 m2/g. Lorsque le support est une silice alumine, le support contient un pourcentage de silice compris entre 5 et 95 % poids, de préférence entre 10 et 80 %, de manière plus préférée entre 20 et 60 % et de manière très préférée entre 30 et 50 %, une surface spécifique BET comprise entre 100 et 550 m2/g, de préférence comprise entre 150 et 500 m2/g, de manière préférée inférieure à 350 m2/g et de manière encore plus préférée inférieure à 250 m2/g. Preferably, said catalyst comprises at least one group VIII metal chosen from nickel, molybdenum, tungsten, cobalt, ruthenium, indium, palladium and platinum and comprising at least one oxide-based support refractory selected from alumina and silica alumina. Preferably, the group VIII metal is chosen from nickel, palladium and platinum. According to a preferred embodiment of step b) of the process according to the invention, the group VIII metal is chosen from palladium and / or platinum and the content of this metal is advantageously between 0.1% and 5%. % by weight, and preferably between 0.2% and 0.6% by weight relative to the total weight of the catalyst. According to a very preferred embodiment of step b) of the process according to the invention, the Group VIII metal is palladium. According to another preferred embodiment of step b) of the process according to the invention, the metal of group VIII is nickel and the content of this metal is advantageously between 5% and 25% by weight, preferably between 7%. and 20% by weight based on the total weight of the catalyst. The catalyst support used in step (b) of the process according to the invention is a refractory oxide-based support, preferably chosen from alumina and silica-alumina. When the support is an alumina, it has a BET specific surface to limit the polymerization reactions on the surface of the hydrogenation catalyst, said surface being between 5 and 140 m 2 / g. When the support is a silica-alumina, the support contains a percentage of silica of between 5 and 95% by weight, preferably between 10 and 80%, more preferably between 20 and 60% and very preferably between 30 and 50%. a BET specific surface area of between 100 and 550 m 2 / g, preferably between 150 and 500 m 2 / g, preferably less than 350 m 2 / g and even more preferably less than 250 m 2 / g.
L'étape b) d'hydrogénation est de préférence conduite dans un ou plusieurs réacteur(s) à lit fixe. Dans la zone d'hydrogénation (7), la charge est mise en contact du catalyseur d'hydrogénation en présence d'hydrogène et à des températures et des pressions opératoires permettant l'hydrogénation des composés insaturés de type oléfiniques présents dans la charge. Dans ces conditions opératoires, les composés oxygénés ne sont pas convertis, l'effluent hydrogéné liquide issu de l'étape b) du procédé selon l'invention ne contient donc pas d'eau issue de la transformation desdits composés oxygénés. Les conditions opératoires de l'étape b) d'hydrogénation sont choisies de sorte que l'effluent en sortie de ladite zone d'hydrogénation (7) soit à l'état liquide : en effet, la quantité d'hydrogène introduite dans la zone d'hydrogénation (7) par la conduite (6) correspond à une quantité d'hydrogène en léger excès par rapport à la quantité d'hydrogène strictement nécessaire pour réaliser la réaction d'hydrogénation des composés insaturés de type oléfinique. Ainsi, on ne réalise pas de craquage dans la zone d'hydrogénation (7), et l'effluent hydrogéné liquide ne contient pas de composés hydrocarbonés bouillant à une température inférieure à 20°C, de préférence inférieure à 10°C et de manière très préférée, inférieure à 0°C, correspondant à la fraction gazeuse C4-. The hydrogenation step b) is preferably carried out in one or more fixed bed reactor (s). In the hydrogenation zone (7), the feedstock is brought into contact with the hydrogenation catalyst in the presence of hydrogen and at operating temperatures and pressures allowing the hydrogenation of the olefinic unsaturated compounds present in the feedstock. Under these operating conditions, the oxygenated compounds are not converted, the liquid hydrogen effluent from step b) of the process according to the invention therefore does not contain water resulting from the conversion of said oxygenated compounds. The operating conditions of the hydrogenation step b) are chosen so that the effluent leaving said hydrogenation zone (7) is in the liquid state: indeed, the quantity of hydrogen introduced into the zone hydrogenation (7) via line (6) corresponds to a quantity of hydrogen in slight excess with respect to the amount of hydrogen strictly necessary to carry out the hydrogenation reaction of the olefinic type unsaturated compounds. Thus, no cracking is carried out in the hydrogenation zone (7), and the liquid hydrogenated effluent does not contain hydrocarbon compounds boiling at a temperature below 20 ° C., preferably below 10 ° C. and very preferred, lower than 0 ° C, corresponding to the gaseous fraction C4-.
Les conditions opératoires de l'étape b) d'hydrogénation sont les suivantes : la température au sein de ladite zone d'hydrogénation (7) est comprise entre 80°C et 200 °C, de préférence entre 100 et 180 °C et de manière préférée, entre 120 et 165°C, la pression totale est comprise entre 0,5 et 6 MPa, de préférence entre 1 et 5 MPa et de manière encore plus préférée entre 2 et 5 MPa. Le débit de charge est tel que la vitesse volumique horaire (rapport du débit volumique horaire à 15°C de charge fraîche liquide sur le volume de catalyseur chargé) est comprise entre 1 et 10 h'', de préférence entre 1 et 5 h-' et de manière encore plus préférée entre 1 et 4 h-'. L'hydrogène qui alimente la zone d'hydrotraitement est introduit à un débit tel que le rapport volumique hydrogène/hydrocarbures soit compris entre 5 et 80 normaux litres d'hydrogène par litre de charge, de préférence entre 5 et 60, de manière préférée, entre 10 et 50, et de manière encore plus préférée entre 15 et 35. The operating conditions of the hydrogenation step b) are as follows: the temperature within said hydrogenation zone (7) is between 80 ° C. and 200 ° C., preferably between 100 ° C. and 180 ° C., and preferably, between 120 and 165 ° C, the total pressure is between 0.5 and 6 MPa, preferably between 1 and 5 MPa and even more preferably between 2 and 5 MPa. The charge flow rate is such that the hourly volume velocity (ratio of the hourly volume flow rate at 15 ° C. of fresh liquid charge to the volume of catalyst charged) is between 1 and 10 hours, preferably between 1 and 5 hours. and even more preferably between 1 and 4 hours. The hydrogen which feeds the hydrotreating zone is introduced at a rate such that the volume ratio hydrogen / hydrocarbons is between 5 and 80 normal liters of hydrogen per liter of filler, preferably between 5 and 60, more preferably between 10 and 50, and even more preferably between 15 and 35.
Dans ces conditions, les composés insaturés de type oléfinique sont hydrogénés à plus de 50 %, de préférence à plus de 75 % et de manière préférée, à plus de 85 %. L'étape d'hydrogénation b) est de préférence conduite dans des conditions telles que la conversion en produits ayant des points d'ébullition supérieurs ou égaux à 370°C en des produits ayant des points d'ébullition inférieurs à 370°C est nulle. L'effluent hydrogéné issu de l'étape b) du procédé selon l'invention ne contient donc pas de composés bouillant à une température inférieure à 20°C, de préférence inférieure à 10°C et de manière très préférée, inférieure à 0°C, correspondant à la fraction gazeuse C4-. Selon un mode de réalisation préféré de l'étape b), on utilise un lit de garde (non représenté sur les figures) contenant au moins un catalyseur de lit de garde en amont de la zone d'hydrogénation (7) afin de réduire la teneur en particules minérales solides et éventuellement de réduire la teneur en composés métalliques néfastes pour les catalyseurs d'hydrogénation. Le lit de garde peut avantageusement être soit intégré dans Under these conditions, the olefinic type unsaturated compounds are hydrogenated more than 50%, preferably more than 75% and preferably more than 85%. The hydrogenation step b) is preferably conducted under conditions such that the conversion to products having boiling points greater than or equal to 370 ° C to products having boiling points below 370 ° C is zero. . The hydrogenated effluent from step b) of the process according to the invention therefore does not contain compounds boiling at a temperature below 20 ° C., preferably below 10 ° C. and very preferably below 0 ° C. C, corresponding to the gas fraction C4-. According to a preferred embodiment of step b), a guard bed (not shown in the figures) containing at least one guard bed catalyst upstream of the hydrogenation zone (7) is used in order to reduce the solid mineral particle content and possibly reduce the content of harmful metal compounds for hydrogenation catalysts. The guard bed can advantageously be integrated in
la zone d'hydrogénation (7) en amont du lit de catalyseur d'hydrogénation soit être placé dans une zone séparée en amont de la zone d'hydrogénation (7). En effet, les fractions traitées peuvent éventuellement contenir des particules solides tels que des solides minéraux. Elles peuvent éventuellement contenir des métaux contenus dans des structures hydrocarbonés tels que des composés organo-métalliques plus ou moins solubles. Par le terme fines, on entend des fines résultant d'une attrition physique ou chimique du catalyseur. Elles peuvent être microniques ou submicroniques. Ces particules minérales contiennent alors les composants actifs de ces catalyseurs sans que la liste suivante soit limitative : alumine, silice, titane, zircone, oxyde de cobalt, oxyde de fer, tungstène, oxyde de rhuthénium... Ces solides minéraux peuvent se présenter sous la forme d'oxyde mixte calciné : par exemple, alumine-cobalt, alumine-fer, alumine-silice, alumine-zircone, alumine-titane, alumine-silicecobalt, alumine-zircone-cobalt,.... Elles peuvent également contenir des métaux au sein de structures hydrocarbonées, pouvant éventuellement contenir de l'oxygène ou des composés organo-métalliques plus ou moins solubles. Plus particulièrement, ces composés peuvent être à base de silicium. Il peut s'agir par exemple des agents anti- moussants utilisés dans le procédé de synthèse. Par ailleurs, les fines de catalyseurs décrites ci-dessus peuvent avoir une teneur en silice supérieure à la formulation du catalyseur, résultant de l'interaction intime entre les fines de catalyseurs et des agents anti-moussants décrits ci-dessus. Les catalyseurs de lits de garde utilisés peuvent avantageusement avoir la forme de sphères ou d'extrudés. Il est toutefois avantageux que le catalyseur se présente sous forme d'extrudés d'un diamètre compris entre 0,5 et 5 mm et plus particulièrement entre 0,7 et 2,5 mm. Les formes sont cylindriques (qui peuvent être creuses ou non), cylindriques torsadés, multilobées (2, 3, 4 ou 5 lobes par exemple), anneaux. La forme cylindrique est utilisée de manière préférée, mais toute autre forme peut être utilisée. Afin de remédier à la présence de contaminants et/ou de poisons dans la charge, les catalyseurs de lits de garde peuvent, dans un autre de mode de réalisation préféré, avoir des formes géométriques plus particulières afin d'augmenter leur fraction de vide. La fraction de vide de ces catalyseurs est comprise entre 0,2 et 0,75. Leur diamètre extérieur peut varier entre 1 et 35 mm. Parmi les formes particulières possibles sans que cette liste soit limitative : les cylindres creux, les anneaux creux, les anneaux de Raschig, les cylindres creux dentelés, les cylindres creux crénelés, les roues de charrettes pentaring, les cylindres à multiples trous... the hydrogenation zone (7) upstream of the hydrogenation catalyst bed is placed in a separate zone upstream of the hydrogenation zone (7). Indeed, the treated fractions may optionally contain solid particles such as inorganic solids. They may optionally contain metals contained in hydrocarbon structures such as more or less soluble organometallic compounds. By the term fines is meant fines resulting from a physical or chemical attrition of the catalyst. They can be micron or submicron. These mineral particles then contain the active components of these catalysts without the following list being limiting: alumina, silica, titanium, zirconia, cobalt oxide, iron oxide, tungsten, rhuthenium oxide, etc. These solid minerals may be present under calcined mixed oxide form: for example, alumina-cobalt, alumina-iron, alumina-silica, alumina-zirconia, alumina-titanium, alumina-silicobobalt, alumina-zirconia-cobalt, .... They may also contain metals within hydrocarbon structures, possibly containing oxygen or more or less soluble organometallic compounds. More particularly, these compounds may be based on silicon. It may be, for example, anti-foaming agents used in the synthesis process. On the other hand, the catalyst fines described above may have a higher silica content than the catalyst formulation resulting from the intimate interaction between the catalyst fines and anti-foaming agents described above. The guard bed catalysts used may advantageously be in the form of spheres or extrudates. It is however advantageous that the catalyst is in the form of extrudates with a diameter of between 0.5 and 5 mm and more particularly between 0.7 and 2.5 mm. The shapes are cylindrical (which can be hollow or not), cylindrical twisted, multilobed (2, 3, 4 or 5 lobes for example), rings. The cylindrical shape is preferably used, but any other shape may be used. In order to overcome the presence of contaminants and / or poisons in the feed, the bed bed catalysts may, in another preferred embodiment, have more specific geometric shapes in order to increase their void fraction. The void fraction of these catalysts is between 0.2 and 0.75. Their outer diameter can vary between 1 and 35 mm. Among the particular forms possible without this list being exhaustive: hollow cylinders, hollow rings, Raschig rings, serrated hollow cylinders, crenellated hollow cylinders, pentaring carts, multi-hole cylinders ...
De préférence, lesdits catalyseurs de lits de garde utilisés ne sont pas imprégnés par une phase active. Les lits de garde peuvent être commercialisés par Norton-Saint-Gobain, par exemple les lits de garde MacroTrap®. Les lits de garde peuvent être commercialisés par Axens dans la famille ACT : ACT077, ACT935, ACT961 ou HMC841, HMC845, HMC941 ou HMC945. Il peut particulièrement avantageux de superposer ces catalyseurs dans au moins deux lits différents de hauteur variable. Les catalyseurs ayant le plus fort taux de vide sont de préférence utilisés dans le ou les premiers lits catalytiques en entrée de réacteur catalytique. Il peut également être avantageux d'utiliser au moins deux réacteurs différents pour Preferably, said guard bed catalysts used are not impregnated with an active phase. The guard beds can be marketed by Norton-Saint-Gobain, for example the MacroTrap® guard beds. Guard beds can be marketed by Axens in the ACT family: ACT077, ACT935, ACT961 or HMC841, HMC845, HMC941 or HMC945. It may be particularly advantageous to superpose these catalysts in at least two different beds of variable height. The catalysts having the highest void content are preferably used in the first catalytic bed or first catalytic reactor inlet. It can also be advantageous to use at least two different reactors for
ces catalyseurs. Ces catalyseurs de lits de garde utilisés peuvent avantageusement présenter de la macroporosité. Dans un mode préférée de réalisation, le volume macroporeux pour un diamètre moyen à 50 nm est supérieur à 0,1 cm3/g et un volume total supérieur à 0,60 cm3/g. Dans un autre mode de réalisation, le volume mercure pour un diamètre de pores supérieur à 1 microns est supérieur à 0,5 cm3/g et le volume mercure pour un diamètre de pores supérieur à 10 microns est supérieur à 0,25 cm3/g. Ces deux modes de réalisation peuvent de manière avantageuse être associés dans un lit mixte ou un lit combiné. Les lits de garde préférés selon l'invention sont les HMC et l'ACT961. Après passage sur le lit de garde, la teneur en particules solides est avantageusement inférieure à 20 ppm, de manière préférée inférieure à 10 ppm et de manière encore plus préférée inférieure à 5 ppm . La teneur en silicium soluble est avantageusement inférieure à 5 ppm, de manière préférée inférieure à 2 ppm et de manière encore plus préférée inférieure à 1 ppm. A l'issu de l'étape b), la totalité de l'effluent hydrogéné liquide est directement envoyée dans une zone d'hydrocraquage/hydroisomérisation (10). these catalysts. These guard bed catalysts used may advantageously have macroporosity. In a preferred embodiment, the macroporous volume for a mean diameter at 50 nm is greater than 0.1 cm3 / g and a total volume greater than 0.60 cm3 / g. In another embodiment, the mercury volume for a pore diameter greater than 1 micron is greater than 0.5 cm3 / g and the mercury volume for a pore diameter greater than 10 microns is greater than 0.25 cm3 / g . These two embodiments can advantageously be associated in a mixed bed or a combined bed. The preferred guard beds according to the invention are HMC and ACT961. After passing over the guard bed, the solids content is advantageously less than 20 ppm, preferably less than 10 ppm and even more preferably less than 5 ppm. The soluble silicon content is advantageously less than 5 ppm, preferably less than 2 ppm and even more preferably less than 1 ppm. At the end of step b), all of the liquid hydrogen effluent is directly sent to a hydrocracking / hydroisomerization zone (10).
Etape (c) Conformément à l'étape c), la totalité de l'effluent hydrogéné liquide issu de l'étape b) est directement envoyée, sans étape de séparation préalable, dans le procédé d'hydroisomérisation / hydrocraquage (10) selon l'invention contenant le catalyseur d'hydroisomérisation / hydrocraquage décrit dans la première partie de la demande de brevet et de préférence en même temps qu'un flux d'hydrogène (conduite 9). Step (c) In accordance with step c), all the liquid hydrogenated effluent from step b) is sent directly, without prior separation step, to the hydroisomerization / hydrocracking process (10) according to US Pat. invention containing the hydroisomerization / hydrocracking catalyst described in the first part of the patent application and preferably together with a stream of hydrogen (line 9).
Les conditions opératoires dans lesquelles est effectuée l'étape (c) d'hydroisomérisation / hydrocraquage sont les conditions opératoires décrites conformément au procédé selon l'invention. The operating conditions in which the hydroisomerization / hydrocracking step (c) is carried out are the operating conditions described according to the process according to the invention.
Etape (d) L'effluent (fraction dite hydrocraquée / hydroisomérisée) en sortie de la zone d'hydroisomérisation / hydrocraquage (10), issu de l'étape (c) est envoyé, conformément à l'étape d), dans un train de distillation (11), qui intègre une distillation atmosphérique et éventuellement une distillation sous vide, qui a pour but de séparer les produits de conversion de point d'ébullition inférieur à 340°C et de préférence inférieur à 370°C et incluant notamment ceux formés lors de l'étape (c) dans le réacteur d'hydroisomérisation / hydrocraquage (10), et de séparer la fraction résiduelle dont le point initial d'ébullition est généralement supérieur à au moins 340°C et de préférence supérieur ou égal à au moins 370°C. Parmi les produits de conversion et hydroisomérisés, il est séparé outre les gaz légers C1-C4 (conduite 12) au moins une fraction essence (ou naphta) (conduite 13), et au moins une fraction distillat moyen kérosène (conduite 14) et gazole (conduite 15). De préférence, la fraction résiduelle, dont le point initial d'ébullition est généralement supérieur à au moins 340°C et de préférence supérieur ou égal à au moins 370°C est recyclée (conduite 16) dans l'étape c) en tête de la zone (10) d'hydroisomérisation et d'hydrocraquage. Il peut être également avantageux de recycler (conduite 17) au moins en partie et de préférence en totalité, Step (d) The effluent (so-called hydrocracked / hydroisomerized fraction) leaving the hydroisomerization / hydrocracking zone (10) from step (c) is sent, according to step d), in a train distillation system (11), which incorporates atmospheric distillation and optionally vacuum distillation, the purpose of which is to separate the conversion products having a boiling point of less than 340 ° C. and preferably less than 370 ° C., and especially including those formed in step (c) in the hydroisomerization / hydrocracking reactor (10), and to separate the residual fraction whose initial boiling point is generally greater than at least 340 ° C and preferably greater than or equal to at least 370 ° C. Among the conversion products and hydroisomerized, it is separated in addition to the light gases C1-C4 (line 12) at least one gasoline fraction (or naphtha) (line 13), and at least one middle distillate fraction kerosene (line 14) and diesel (line 15). Preferably, the residual fraction, whose initial boiling point is generally greater than at least 340 ° C. and preferably greater than or equal to at least 370 ° C., is recycled (line 16) in step c) at the top of the zone (10) for hydroisomerization and hydrocracking. It may also be advantageous to recycle (line 17) at least in part and preferably in whole,
dans l'étape (c) (zone 10) l'une au moins des coupes kérosène et gazole ainsi obtenus. Les coupes gazoles et kérosènes sont de préférence récupérées séparément ou mélangées, mais les points de coupe sont ajustés par l'exploitant en fonction de ses besoins. On a pu constater qu'il est avantageux de recycler une partie du kérosène pour améliorer ses propriétés à froid. in step (c) (zone 10) at least one of the kerosene and diesel fuel cuts thus obtained. The gas oil and kerosene cuts are preferably recovered separately or mixed, but the cutting points are adjusted by the operator according to his needs. It has been found that it is advantageous to recycle a portion of the kerosene to improve its cold properties.
L'invention n'est pas limitée à ces cinq modes de réalisation. The invention is not limited to these five embodiments.
Les produits obtenus Le(s) gazole(s) obtenu (s) présente(nt) un point d'écoulement d'au plus 0°C, généralement inférieur à -10°C et souvent inférieur à -15°C. L'indice de cétane est supérieur à 60, généralement supérieur à 65, souvent supérieur à 70. Le(s) kérosène(s) obtenu(s) présente(nt) un point de congélation d'au plus -35°C, généralement inférieur à -40°C. Le point de fumée est supérieur à 25 mm, généralement supérieur à 30 mm. Dans ce procédé, la production d'essence (non recherchée) est la plus faible possible. Le rendement en essence sera toujours inférieur à 50 % en poids, de préférence inférieur à 40 % en poids, avantageusement inférieur à 30 % en poids ou encore à 20 % en poids ou même à 15 % en poids. The products obtained The obtained gas oil (s) has a pour point of at most 0 ° C, generally below -10 ° C and often below -15 ° C. The cetane number is greater than 60, generally greater than 65, often greater than 70. The resulting kerosene (s) have a freezing point of not more than -35 ° C, generally less than -40 ° C. The smoke point is greater than 25 mm, usually greater than 30 mm. In this process, the production of gasoline (not sought) is as low as possible. The gasoline yield will always be less than 50% by weight, preferably less than 40% by weight, advantageously less than 30% by weight or even 20% by weight or even 15% by weight.
Exemple 1: Préparation du catalyseur d'hydrotraitement (Cl) Le catalyseur est un catalyseur industriel à base de métal noble de type palladium sur alumine avec une teneur en palladium de 0,3 % en poids par rapport au poids total du catalyseur fini, fourni par la société 20 AXENS. EXAMPLE 1 Preparation of the Hydrotreating Catalyst (Cl) The catalyst is an industrial catalyst based on palladium on alumina noble metal with a palladium content of 0.3% by weight relative to the total weight of the finished catalyst, provided by the company 20 AXENS.
Exemple 2 : Préparation d'un catalyseur d'hvdroisomérisation et d'hydrocraquage conforme à l'invention (C2) 25 a) Préparation du composite zéolithe de type Y / carbure de silicium Le carbure de silicium Le carbure de silicium est fourni par la société SICAT, sous la forme d'extrudés cylindriques de diamètre 1 mm. Ses principales caractéristiques sont fournies dans le tableau 1 ci-dessous. Tableau 1: principales caractéristiques du carbure de silicium utilisé. 30 phase cristallisée (DRX) f3-SiC surface spécifique BET (porosimétrie N2) 25 m2/g volume microporeux (porosimétrie N2) nul diamètre poreux médian (porosimétrie Hg) 40 nm volume poreux total (porosimétrie Hg) 0.35 cm'/g écrasement en lit type Shell (norme Shell SMS > 3 MPa 1471-74) impuretés Fe < 0.05 % poids, Al < 0.1 % poids, Ca < 0.01 °A, poids 37 EXAMPLE 2 Preparation of a Hydroisomerization and Hydrocracking Catalyst According to the Invention (C2) a) Preparation of the Y-type / Silicon Carbide Composite Silicon Carbide Silicon Carbide is supplied by the Company SICAT, in the form of cylindrical extrusions with a diameter of 1 mm. Its main characteristics are provided in Table 1 below. Table 1: main characteristics of the silicon carbide used. Crystallized phase (DRX) f3-SiC BET surface area (N2 porosimetry) 25 m2 / g microporous volume (N2 porosimetry) no median pore diameter (Hg porosimetry) 40 nm total pore volume (Hg porosimetry) 0.35 cm 2 / g crush in Shell type bed (Shell SMS standard> 3 MPa 1471-74) impurities Fe <0.05% by weight, Al <0.1% by weight, Ca <0.01 ° A, weight 37
Synthèse du composite zéolithe de type Y / SiC. 100 grammes de carbure de silicium sont calcinés sous air dans un four à moufle en couche mince à 900°C durant 2 heures. La zéolithisation du support est ensuite effectuée par traitement hydrothermal. La préparation du gel utilisé pour la synthèse de la zéolithe de type Y a été effectuée en trois étapes, en utilisant comme source d'aluminium de l'aluminate de sodium (50-56 % en poids AI203, 40 û 45 % en poids Na2O, Sigma-Aldrich) et comme source de silicium une solution de silicate de sodium (27 % en poids SiO2, 14 % en poids de NaOH, Sigma-Aldrich). 20,4 grammes d'hydroxyde de sodium et 10,6 grammes d'aluminate de sodium sont tout d'abord dissous dans 100 ml d'eau distillée à température ambiante; après complète dissolution on ajoute 113,6 grammes de silicate de sodium. Le mélange est ensuite agité jusqu'à l'apparition d'un gel dense puis laissé à mûrir durant 24 heures. En parallèle un second gel est préparé par dissolution de 0,7 grammes d'hydroxyde de sodium et 67,4 grammes d'aluminate de sodium dans 655 ml d'eau distillée; après complète dissolution on ajoute 712,2 grammes de silicate de sodium. Le mélange est ensuite agité vigoureusement jusqu'à apparition d'un gel dense. Le gel final est obtenu par addition de ce second gel à 82,6 grammes du premier gel sous agitation vigoureuse durant 20 minutes afin d'obtenir un gel final bien homogène. Finalement on mélange ce gel final avec 100 grammes de carbure de silicium dans un autoclave téfloné en acier inox. L'ensemble est monté en température dans un four à moufle à 100°C en pression autogène durant 22 heures afin d'effectuer la cristallisation de la zéolithe. Le mélange ainsi obtenu est composé de cristaux massiques de zéolithe NaY et des extrudés de composite NaY / SiC qui sont facilement récupérés par tamisage. Les extrudés sont ensuite rincés à l'eau distillée jusqu'à obtenir un pH de l'eau de lavage inférieur à 9, puis subissent une étape d'ultrasonication de 30 minutes afin d'éliminer les cristaux de NaY pas ou mal fixés sur le carbure de silicium. Les extrudés sont finalement séchés en étuve à 110°C durant 24 heures. Après séchage, différentes caractérisations sont effectuées sur le composite NaY / SiC. La diffraction des rayons X met en évidence la présence de cristallites de NaY, ce qui est confirmé par la caractérisation par microscopie électronique à balayage du solide, qui montre la formation de cristallites d'environ 400 nm à la surface des extrudés de carbure de silicium (figure 7). Le composite a également été analysé par RMN de rotation à l'angle magique (MAS) de l'aluminium 27, en sonde MQMAS 4mm sur un spectromètre Avance 400 de Bruker avec une vitesse de rotation de l'échantillon de 14 kHz: seul un pic correspondant à l'aluminium +IV engagé dans la structure zéolithique est observé (figure 8), ce qui confirme que les cristallites observés par microscopie électronique à balayage sont des cristallites de NaY. La présence de zéolithe dans le composite est également confirmée par les résultats de porosimétrie à l'azote puisque le solide initial passe d'une surface spécifique BET de 25 m2/g et d'un volume microporeux nul à une surface spécifique BET de 42 m2/g (dont 25 m2/g de surface microporeuse) et un volume microporeux de 0,01 cm3/g. La quantité de zéolithe NaY dans le composite a été évaluée par sa solubilisation dans une solution aqueuse d'acide fluorhydrique à 48 % en poids durant une heure à température ambiante et mesure de la Synthesis of the zeolite composite of Y / SiC type. 100 grams of silicon carbide are calcined in air in a muffle furnace in a thin layer at 900 ° C for 2 hours. The zeolitization of the support is then carried out by hydrothermal treatment. The preparation of the gel used for the synthesis of the Y-type zeolite was carried out in three stages, using as aluminum source sodium aluminate (50-56 wt.% Al 2 O 3, 40-45 wt.% Na 2 O , Sigma-Aldrich) and as a silicon source a solution of sodium silicate (27% by weight SiO 2, 14% by weight of NaOH, Sigma-Aldrich). 20.4 grams of sodium hydroxide and 10.6 grams of sodium aluminate are first dissolved in 100 ml of distilled water at room temperature; after complete dissolution, 113.6 grams of sodium silicate are added. The mixture is then stirred until the appearance of a dense gel and then allowed to mature for 24 hours. In parallel a second gel is prepared by dissolving 0.7 grams of sodium hydroxide and 67.4 grams of sodium aluminate in 655 ml of distilled water; after complete dissolution, 712.2 grams of sodium silicate are added. The mixture is then stirred vigorously until a dense gel appears. The final gel is obtained by adding this second gel to 82.6 grams of the first gel with vigorous stirring for 20 minutes in order to obtain a homogeneous final gel. Finally this final gel is mixed with 100 grams of silicon carbide in a Teflon autoclave made of stainless steel. The assembly is heated in a muffle furnace at 100 ° C. under autogenous pressure for 22 hours in order to crystallize the zeolite. The mixture thus obtained is composed of bulk crystals of NaY zeolite and NaY / SiC composite extrudates which are easily recovered by sieving. The extrudates are then rinsed with distilled water until the pH of the wash water is less than 9, and then undergo a 30-minute ultrasonication step to remove the NaY crystals not or poorly fixed on the surface. silicon carbide. The extrudates are finally dried in an oven at 110 ° C. for 24 hours. After drying, different characterizations are performed on the NaY / SiC composite. X-ray diffraction shows the presence of NaY crystallites, which is confirmed by the scanning electron microscopy characterization of the solid, which shows the formation of crystallites of about 400 nm on the surface of silicon carbide extrusions (Figure 7). The composite was also analyzed by magic angle spinning NMR (MAS) of aluminum 27, in MQMAS probe 4mm on a Bruker Avance 400 spectrometer with a sample rotation speed of 14 kHz: only one peak corresponding to the aluminum + IV engaged in the zeolite structure is observed (FIG. 8), which confirms that the crystallites observed by scanning electron microscopy are crystallites of NaY. The presence of zeolite in the composite is also confirmed by the nitrogen porosimetry results since the initial solid changes from a BET surface area of 25 m 2 / g and a microporous volume of zero to a BET specific surface area of 42 m 2. / g (of which 25 m2 / g of microporous surface) and a microporous volume of 0.01 cm3 / g. The amount of NaY zeolite in the composite was evaluated by solubilizing it in an aqueous solution of hydrofluoric acid at 48% by weight for one hour at room temperature and measuring the
perte de poids résultante du solide. Avec cette méthode la teneur en zéolithe du composite est évaluée à 5 0/0 en poids. Les teneurs en aluminium et en sodium dans le composite mesurées par la technique de spectrométrie de masse par plasma induit (ICP-MS) après minéralisation de l'échantillon sont égales respectivement à 0.61 % en poids et 0.52 % en poids. resulting weight loss of the solid. With this method, the zeolite content of the composite is evaluated at 50% by weight. The aluminum and sodium contents in the composite measured by the Induced Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS) technique after mineralization of the sample are equal to 0.61% by weight and 0.52% by weight, respectively.
Le solide subit ensuite des étapes d'échanges successifs afin d'obtenir la zéolithe Y sous sa forme ammonium NH4Y. Le protocole utilisé est similaire à celui proposé par Gola et coll. (Gola et coll. Microporous and Mesoporous Materials 40, 2000, 73 - 83): pour chaque échange, le composite est mis au contact d'une solution de nitrate d'ammonium (10 M, 5 cm3 de solution par gramme de composite) puis chauffé en ballon à reflux durant 4 heures. Le composite est ensuite rincé à l'eau distillée puis séché durant la nuit en étuve à 120°C. Après cinq échanges successifs, le solide est calciné sous air en four à moufle à 550°C durant 12 heures, avec une rampe de montée en température de 5°C/min. La teneur en sodium mesurée par ICP-MS sur le composite échangé 5 fois est inférieure à 40 ppm. Ceci correspond à un rapport atomique Na / Al inférieur à 0,01. Le composite subit ensuite une étape de désalumination afin d'ajuster l'acidité et la porosité de la zéolithe. The solid then undergoes successive exchange steps in order to obtain zeolite Y in its ammonium NH4Y form. The protocol used is similar to that proposed by Gola et al. (Gola et al Microporous and Mesoporous Materials 40, 2000, 73-83): for each exchange, the composite is brought into contact with an ammonium nitrate solution (10 M, 5 cm 3 of solution per gram of composite) then refluxed for 4 hours. The composite is then rinsed with distilled water and then dried overnight in an oven at 120 ° C. After five successive exchanges, the solid is calcined in air in muffle furnace at 550 ° C for 12 hours, with a temperature rise ramp of 5 ° C / min. The sodium content measured by ICP-MS on the composite exchanged 5 times is less than 40 ppm. This corresponds to an atomic ratio Na / Al of less than 0.01. The composite then undergoes a dealumination step to adjust the acidity and porosity of the zeolite.
Dans un premier temps, le solide subit un traitement thermique en lit traversé en présence de vapeur d'eau dans les conditions opératoires suivantes. Typiquement 5 grammes de composite sont placés dans un réacteur en quartz dans un four tubulaire puis montés à 750°C sous débit d'azote (0,4 I azote / h / gramme de solide) avec une rampe de montée de 5°C/min. Une fois la température du palier atteinte, l'azote passe préalablement dans un saturateur à eau à 95°C avant arrivée dans le réacteur en quartz. A la fin du palier, le saturateur à eau est by passé et l'on redescend à température ambiante sous débit d'azote uniquement. Différents essais ont permis de fixer la durée de palier à une heure afin d'obtenir un rapport (Si/Al)réseau égal à 15. Les aluminiums extra-réseau générés par le traitement thermique sont ensuite éliminés par mise au contact du solide avec une solution aqueuse de Na2H2-EDTA selon un protocole similaire à celui proposé par Gola et coll. (Gola et coll. Microporous and Mesoporous Materials 40, 2000, 73 - 83) à savoir 20 cm3 de solution aqueuse par gramme de composite, et un rapport molaire entre Na2H2-EDTA et l'aluminium présent dans le composite de 2. L'ensemble est chauffé en ballon à reflux durant 4 heures, puis le solide est rincé à l'eau distillé et enfin échangé deux fois avec une solution de nitrate d'ammonium selon le protocole décrit dans le paragraphe précédent, afin d'éliminer les ions sodium introduits par Na2H2-EDTA. Finalement le solide est calciné sous air en four à moufle à 550°C durant 12 heures, avec une rampe de montée en température de 5°C/min. Au final, le composite ainsi obtenu présente une teneur en Na inférieure à 50 ppm, un rapport (Si/Al)réseau égal à 17 et un pourcentage d'aluminium extra-réseau mesuré par RMN inférieur à 20 %. In a first step, the solid undergoes heat treatment in a bed traversed in the presence of steam under the following operating conditions. Typically 5 grams of composite are placed in a quartz reactor in a tube furnace and then mounted at 750 ° C under nitrogen flow (0.4 I nitrogen / h / gram of solid) with a rise ramp of 5 ° C / min. Once the temperature of the plateau reached, the nitrogen passes beforehand into a water saturator at 95 ° C before arrival in the quartz reactor. At the end of the stage, the water saturator is passed and it returns to room temperature under nitrogen flow only. Various tests have made it possible to set the dwell time at one hour in order to obtain a ratio (Si / Al) network equal to 15. The extra-network aluminas generated by the heat treatment are then removed by contacting the solid with a aqueous solution of Na2H2-EDTA according to a protocol similar to that proposed by Gola et al. (Gola et al Microporous and Mesoporous Materials 40, 2000, 73-83) namely 20 cm3 of aqueous solution per gram of composite, and a molar ratio of Na2H2-EDTA to the aluminum present in the composite of 2. The mixture is heated in a refluxing flask for 4 hours, then the solid is rinsed with distilled water and finally exchanged twice with ammonium nitrate solution according to the protocol described in the preceding paragraph, in order to eliminate the sodium ions. introduced by Na2H2-EDTA. Finally, the solid is calcined in air in muffle furnace at 550 ° C for 12 hours, with a temperature ramp of 5 ° C / min. Finally, the composite thus obtained has an Na content of less than 50 ppm, a ratio (Si / Al) network of 17 and a percentage of extra-network aluminum measured by NMR less than 20%.
b) dépôt de la fonction hydro-déshydrogénante (C2) Les extrudés du composite sont soumis à une étape d'imprégnation à sec par une solution aqueuse de nitrate de platine tétramine Pt(NH3)4(NO3)2, laissés à maturer en maturateur à eau durant 24 heures à b) deposition of the hydro-dehydrogenating function (C2) The extrusions of the composite are subjected to a step of dry impregnation with an aqueous solution of platinum nitrate tetramine Pt (NH 3) 4 (NO 3) 2, left to mature in maturation water for 24 hours at
température ambiante puis calcinés à 450°C (rampe de montée de 5°C/min) durant deux heures en lit traversé sous air sec (2 I air / h / gramme de solide). La teneur pondérale en platine du catalyseur fini après calcination est de 0,29 %. Sa dispersion mesurée par titration H2-02 est de 37 % et le coefficient de répartition du platine mesuré par microsonde de Castaing est égal à 0,88. room temperature and then calcined at 450 ° C (ramp rise of 5 ° C / min) for two hours in bed traversed in dry air (2 I air / h / gram of solid). The weight content of platinum of the finished catalyst after calcination is 0.29%. Its dispersion measured by H2-02 titration is 37% and the distribution coefficient of platinum measured by microprobe of Castaing is equal to 0.88.
Exemple 3 : traitement d'une charqe issue du Fischer-Tropsch conformément au mode de réalisation b) du procédé selon l'invention Une charge issue de la synthèse Fischer-Tropsch sur un catalyseur au cobalt est séparée en deux fractions, la fraction la plus lourde présentant les caractéristiques fournies dans le tableau 2. Tableau 2: caractéristiques de la fraction lourde Distillation Simulée T (5 % poids): 175°C T (25 % poids): 246°C T (50 % poids): 346°C T (75 % poids): 444°C T (95 % poids): 570°C composés 370°C+ (par GC) 43 % poids densité à 15°C 0,797 teneur en azote 7 ppm teneur en soufre < limite détection analyse détaillée de la fraction C30 (GC) 82 % poids n-paraffines 6 % poids i-paraffines 11 % poids oléfines 1 % poids oxygénés Cette fraction lourde est traitée en lit traversé à hydrogène perdu sur le catalyseur d'hydrotraitement Cl 15 dans des conditions opératoires qui permettent l'élimination des composés oléfiniques et oxygénés ainsi que des traces d'azote. Les conditions opératoires sélectionnées sont les suivantes: vitesse volumique horaire VVH (volume de charge / volume de catalyseur / heure) = 2 h-1 pression totale de travail: 5 MPa rapport hydrogène / charge: 200 normaux litres / litre 20 température: 270°C Example 3 Treatment of a Fischer-Tropsch Cargo According to Embodiment (b) of the Process According to the Invention A Fischer-Tropsch synthesis feedstock over a cobalt catalyst is separated into two fractions, the most Table 2: Characteristics of the heavy fraction Simulated distillation T (5% by weight): 175 ° C (25% by weight): 246 ° C (50% by weight): 346 ° C (75% by weight) % wt): 444 ° C (95% wt): 570 ° C compounds 370 ° C + (by GC) 43% wt% at 15 ° C 0.797 nitrogen content 7 ppm sulfur content <limit detection detailed analysis of C30 fraction (GC) 82% by weight n-paraffins 6% by weight i-paraffins 11% by weight olefins 1% by weight oxygenated This heavy fraction is treated in a hydrogen-traversed bed lost on the hydrotreating catalyst Cl under operating conditions which allow the elimination of olefinic and oxygen compounds as well as traces of nitrogen. The operating conditions selected are as follows: hourly volume velocity VVH (load volume / catalyst volume / hour) = 2 h -1 total working pressure: 5 MPa hydrogen / feed ratio: 200 normal liters / liter 20 temperature: 270 ° VS
Après cet hydrotraitement, les teneurs en oléfines, oxygénés et composés azotés de l'effluent tombent en dessous des seuils de détection, alors que la conversion de la fraction 370°C+ en fraction 370°C- est négligeable (inférieure à 5 % poids); voire tableau 3. Le monoxyde de carbone et/ou dioxyde de carbone 25 et/ou l'eau et/ou l'ammoniac formés lors de l'hydrotraitement sont éliminés par une étape de flash et de décantation. 10 Tableau 3: caractéristiques de la fraction lourde après hydrotraitement. Distillation Simulée T (5 % poids): 172°C T (25 % poids): 242°C T (50 % poids): 343°C T (75 % poids): 441°C T (95 % poids): 568°C composés 370°C+ (par GC) 41 % poids densité à 15°C 0,797 teneur en azote < limite détection teneur en soufre < limite détection analyse détaillée de la fraction Cao (GC) 91 % poids n-paraffines 9 % poids i-paraffines < limite détection oléfines < limite détection oxygénés L'effluent hydrotraité constitue la charge d'hydrocraquage envoyée sur le catalyseur d'hydroisomérisation et d'hydrocraquage C2 conforme à l'invention. Avant test, le catalyseur C2 subit une étape de réduction dans les conditions opératoires suivantes : débit d'hydrogène : 1600 normaux litres par heure et par litre de catalyseur, montée de la température ambiante à 120°C : 10°C/min, palier d'une heure à 120°C, montée de 120°C à 450°C à 5°C/min, palier de deux heures à 450°C, pression : 0,1 MPa Après réduction, le test catalytique s'effectue dans les conditions suivantes : pression totale de 7 MPa, - rapport hydrogène sur charge de 600 normaux litres/litre, vitesse volumique horaire (VVH) égale à 1,5 h4. La conversion de la fraction 370°C+ est prise égale à : C(370°C+) = [ (% de 370°C" effluents ) - (% de 370°C- charge) j 1 [ 100 - (% de 370°C- charge)] avec % de 370°C- effluents = pourcentage massique en composés ayant des points d'ébullition inférieurs à 370°C dans les effluents, et % de 370°C- charge = pourcentage massique en composés ayant des points d'ébullition inférieurs à 370°C dans la charge d'hydrocraquage. After this hydrotreatment, the contents of olefins, oxygenates and nitrogenous compounds in the effluent fall below the detection thresholds, whereas the conversion of the 370 ° C + fraction to the 370 ° C fraction is negligible (less than 5% by weight). ; see Table 3. Carbon monoxide and / or carbon dioxide and / or water and / or ammonia formed during hydrotreatment are removed by a flash and decant step. Table 3: Characteristics of the heavy fraction after hydrotreatment. Simulated T distillation (5% weight): 172 ° CT (25% weight): 242 ° CT (50% weight): 343 ° CT (75% weight): 441 ° CT (95% weight): 568 ° C compounds 370 ° C + (by GC) 41% weight density at 15 ° C 0.797 nitrogen content <limit detection sulfur content <limit detection detailed analysis of the fraction Cao (GC) 91% weight n-paraffins 9% weight i-paraffins <limit detection of olefins <oxygenated detection limit The hydrotreated effluent constitutes the hydrocracking feedstock sent to the hydroisomerization and hydrocracking catalyst C2 according to the invention. Before testing, the catalyst C2 undergoes a reduction step under the following operating conditions: hydrogen flow rate: 1600 normal liters per hour and per liter of catalyst, rise in ambient temperature to 120 ° C.: 10 ° C./min, plateau one hour at 120 ° C, rise from 120 ° C to 450 ° C at 5 ° C / min, two-hour stage at 450 ° C, pressure: 0.1 MPa After reduction, the catalytic test is carried out in the following conditions: total pressure of 7 MPa, - hydrogen load ratio of 600 normal liters / liter, hourly volume velocity (VVH) equal to 1.5 h4. The conversion of the 370 ° C + fraction is taken as: C (370 ° C +) = [(% of 370 ° C "effluents) - (% of 370 ° C-load) j 1 [100 - (% 370 ° C) C- load)] with% 370 ° C-effluents = mass percentage of compounds with boiling points below 370 ° C in the effluents, and% of 370 ° C-load = mass percentage of compounds with dots boiling below 370 ° C in the hydrocracking feed.
La température de réaction est ajustée à 330°C de manière à obtenir un niveau de conversion de la fraction 370°C+ égal à 70 % en poids. Les analyses par chromatographie en phase gazeuse permettent d'obtenir la distribution des différentes coupes dans l'effluent hydrocraqué (tableau 4): - coupe C1-C4: hydrocarbures de 1 à 4 atomes de carbone inclus coupe C5-C9: hydrocarbures de 5 à 9 atomes de carbone inclus (coupe naphta) - coupe C10-C14: hydrocarbures de 10 à 14 atomes de carbone inclus (coupe kérosène) - coupe C15-C22: hydrocarbures de 15 à 22 atomes de carbone inclus (coupe gazole) - coupe C22+: hydrocarbures à plus de 22 atomes de carbone (coupe 370°C+). The reaction temperature is adjusted to 330 ° C so as to obtain a conversion level of the 370 ° C + fraction equal to 70% by weight. The gas chromatographic analyzes make it possible to obtain the distribution of the different cuts in the hydrocracked effluent (Table 4): C1-C4 cut: hydrocarbons of 1 to 4 carbon atoms, including C5-C9 cut: hydrocarbons of 5 to 9 carbon atoms included (naphtha cut) - C10-C14 cut: hydrocarbons with 10 to 14 carbon atoms inclusive (kerosene cut) - C15-C22 cut: hydrocarbons of 15 to 22 carbon atoms inclusive (gas oil cut) - C22 + cut : hydrocarbons with more than 22 carbon atoms (370 ° C + cut).
Tableau 4 : répartition par coupes de l'effluent hydrocraqué (analyse GC). % poids coupe C1-C4 1,7 coupe C5-C9 16,2 coupe C10-C14 36,2 coupe C15-C22 33,6 coupe C22+ 12,3 Ces résultats montrent (tableau 4) que l'utilisation d'un catalyseur d'hydroisomérisation et d'hydrocraquage selon l'invention et dans un procédé selon l'invention permet par hydrocraquage et hydroisomérisation d'une charge paraffinique issue du procédé de synthèse Fischer-Tropsch de produire des distillats moyens (kérosène et gazole). Table 4: Cross-sectional distribution of the hydrocracked effluent (GC analysis). % cut weight C1-C4 1.7 cut C5-C9 16.2 cut C10-C14 36.2 cut C15-C22 33.6 cut C22 + 12.3 These results show (Table 4) that the use of a catalyst hydroisomerization and hydrocracking according to the invention and in a process according to the invention allows by hydrocracking and hydroisomerization of a paraffinic feedstock from the Fischer-Tropsch synthesis process to produce middle distillates (kerosene and diesel).
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