FR3104575A1 - Device and method for converting aromatic compounds by alkylation of benzene with CO - Google Patents
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Abstract
Dispositif et procédé de conversion de composés aromatiques, comprenant/utilisant : une unité de séparation des xylènes adaptée pour traiter une coupe comprenant des xylènes et de l’éthylbenzène (24) et produire un extrait comprenant du paraxylène (39) et un raffinat (40) ; une unité d’isomérisation (11) adaptée pour traiter le raffinat et produire un isomérat (42) enrichi en paraxylène envoyé vers un train de fractionnement (4-7) ; une section réactionnelle d’alkylation (13) adaptée pour traiter une coupe comprenant du benzène (22) avec une source de CO (30) et produire un effluent d’alkylation (31) comprenant du benzaldéhyde ; et une section réactionnelle d’hydrogénation (14) adaptée pour traiter au moins une partie de l’effluent d’alkylation (31) comprenant du benzaldéhyde et produire un effluent d’hydrogénation (34) comprenant du toluène envoyé vers le train de fractionnement. Figure 1 à publierApparatus and method for converting aromatic compounds, comprising / using: a xylene separation unit adapted to treat a cut comprising xylenes and ethylbenzene (24) and produce an extract comprising paraxylene (39) and raffinate (40 ); an isomerization unit (11) suitable for treating the raffinate and producing an isomerate (42) enriched in paraxylene sent to a fractionation train (4-7); an alkylation reaction section (13) adapted to treat a cut comprising benzene (22) with a source of CO (30) and produce an alkylation effluent (31) comprising benzaldehyde; and a hydrogenation reaction section (14) adapted to treat at least part of the alkylation effluent (31) comprising benzaldehyde and produce a hydrogenation effluent (34) comprising toluene sent to the fractionation train. Figure 1 to publish
Description
L’invention porte sur la conversion d’aromatiques dans le cadre de la production d’aromatiques pour la pétrochimie (benzène, toluène, paraxylène, orthoxylène). Plus particulièrement, l’objet de l’invention est de pouvoir contrôler les quantités respectives de benzène et de paraxylène, et en particulier de pouvoir produire uniquement du paraxylène.The invention relates to the conversion of aromatics in the context of the production of aromatics for the petrochemical industry (benzene, toluene, paraxylene, orthoxylene). More particularly, the object of the invention is to be able to control the respective quantities of benzene and paraxylene, and in particular to be able to produce only paraxylene.
Le complexe aromatique (ou dispositif de conversion de composés aromatiques) est alimenté par des charges majoritairement composées de six à dix atomes de carbones ou plus notées charges C6 à C10+. Différentes sources de composés aromatiques peuvent être introduites dans un complexe aromatique, la plus répandue étant le procédé de reformage catalytique des naphtas. Des mélanges de composés aromatiques obtenus par procédé de conversion de la biomasse lignocellulosique peuvent également, après traitement de purification, être introduits dans un complexe aromatique. On peut par exemple considérer le procédé de pyrolyse catalytique de la biomasse lignocellulosique comme source d’aromatiques.The aromatic complex (or device for converting aromatic compounds) is supplied with fillers mainly composed of six to ten or more carbon atoms denoted C6 to C10+ fillers. Different sources of aromatic compounds can be introduced into an aromatic complex, the most widespread being the catalytic reforming process of naphthas. Mixtures of aromatic compounds obtained by conversion process of lignocellulosic biomass can also, after purification treatment, be introduced into an aromatic complex. For example, the catalytic pyrolysis process of lignocellulosic biomass can be considered as a source of aromatics.
Au sein d’un complexe aromatique, quel qu’en soit la source d’aromatiques, le benzène et les alkyles aromatiques (e.g. toluène, paraxylène, orthoxylène) y sont extraits puis convertis en intermédiaires souhaités. Les produits d’intérêt sont des aromatiques avec 0 (benzène), 1 (toluène) ou 2 (xylènes) groupes méthyles, et en particulier, au sein des xylènes, le paraxylène, ayant la plus forte valeur marchande.Within an aromatic complex, whatever the source of aromatics, benzene and aromatic alkyls (e.g. toluene, paraxylene, orthoxylene) are extracted and then converted into the desired intermediates. The products of interest are aromatics with 0 (benzene), 1 (toluene) or 2 (xylenes) methyl groups, and in particular, within xylenes, paraxylene, having the highest market value.
Il convient donc de disposer de groupes méthyles pour que tous les noyaux aromatiques en sortie du complexe aromatique possèdent 2 groupes méthyles (e.g. paraxylène, orthoxylène)It is therefore necessary to have methyl groups so that all the aromatic nuclei leaving the aromatic complex have 2 methyl groups (e.g. paraxylene, orthoxylene)
A ce jour les complexes aromatiques permettent de produire du benzène, éventuellement du toluène, et des xylènes (souvent le paraxylène, quelques fois l’orthoxylène). Un complexe aromatique dispose généralement d’au moins une unité catalytique présentant au moins une des fonctions suivantes:To date, aromatic complexes make it possible to produce benzene, possibly toluene, and xylenes (often paraxylene, sometimes orthoxylene). An aromatic complex generally has at least one catalytic unit with at least one of the following functions:
- l’isomérisation des composés aromatiques à 8 atomes de carbone notés composés A8 permettant de convertir l’orthoxylène, le métaxylène et l’éthylbenzène en paraxylène;the isomerization of aromatic compounds with 8 carbon atoms noted compounds A8 allowing to convert orthoxylene, metaxylene and ethylbenzene into paraxylene;
- la transalkylation permettant de produire des xylènes à partir d’un mélange de toluène (et optionnellement de benzène) et de composés A9+ tels que les triméthylbenzènes et les tétraméthylbenzènes; ettransalkylation to produce xylenes from a mixture of toluene (and optionally benzene) and A9+ compounds such as trimethylbenzenes and tetramethylbenzenes; And
- la dismutation du toluène, qui permet de produire du benzène et des xylènes.the disproportionation of toluene, which makes it possible to produce benzene and xylenes.
La boucle aromatique permet de produire du paraxylène haute pureté par séparation par adsorption ou par cristallisation, opération bien connue de l’art antérieur. Cette «boucle C8-aromatique» inclut une étape d’élimination des composés lourds (i.e., C9+) dans une colonne de distillation appelée «colonne des xylènes». Le flux de tête de cette colonne, qui contient les isomères en C8-aromatiques (i.e., A8), est ensuite envoyé dans le procédé de séparation du paraxylène qui est très généralement un procédé de séparation par adsorption en lit mobile simulé (LMS) pour produire un extrait et un raffinat, ou un procédé de cristallisation dans lequel une fraction de paraxylène est isolée du reste des constituants du mélange sous forme de cristaux.The aromatic loop makes it possible to produce high purity paraxylene by separation by adsorption or by crystallization, an operation well known in the prior art. This “C8-aromatic loop” includes a step for removing heavy compounds (i.e., C9+) in a distillation column called the “xylene column”. The overhead from this column, which contains the C8-aromatic isomers (i.e., A8), is then sent to the paraxylene separation process which is very generally a simulated moving bed adsorption (LMS) separation process to producing an extract and a raffinate, or a crystallization process in which a fraction of paraxylene is isolated from the rest of the constituents of the mixture in the form of crystals.
L’extrait, qui contient le paraxylène est ensuite distillé pour obtenir du paraxylène de haute pureté. Le raffinat, riche en métaxylène, orthoxylène et éthylbenzène est traité dans une unité catalytique d’isomérisation qui redonne un mélange d’aromatiques en C8, dans lequel la proportion des xylènes (ortho-, méta-, para- xylènes) est pratiquement à l’équilibre thermodynamique et la quantité d’éthylbenzène est amoindrie. Ce mélange est à nouveau envoyé dans la «colonne des xylènes» avec la charge fraiche.The extract, which contains paraxylene, is then distilled to obtain high purity paraxylene. The raffinate, rich in metaxylene, orthoxylene and ethylbenzene, is treated in a catalytic isomerization unit which gives a mixture of C8 aromatics, in which the proportion of xylenes (ortho-, meta-, para-xylenes) is practically at thermodynamic equilibrium and the amount of ethylbenzene is reduced. This mixture is again sent to the "xylene column" with the fresh load.
Tous les procédés industriels d’isomérisation des C8-aromatiques permettent d’isomériser les xylènes. La transformation de l’éthylbenzène dépend, en revanche, du type de procédé et de catalyseur choisis. En effet, les complexes pétrochimiques utilisent une unité d’isomérisation dite «isomérisante» (i.e., isomérisation de l’éthylbenzène en un mélange de C8 aromatiques) ou «désalkylante» (i.e., désalkylation de l’éthylbenzène en benzène), afin de privilégier la production (à la sortie de la boucle aromatique) respectivement soit de paraxylène seul, soit de benzène et paraxylène.All industrial processes for the isomerization of C8-aromatics make it possible to isomerize xylenes. The transformation of ethylbenzene depends, on the other hand, on the type of process and catalyst chosen. Indeed, petrochemical complexes use an isomerization unit called "isomerizing" (i.e., isomerization of ethylbenzene into a mixture of C8 aromatics) or "dealkylating" (i.e., dealkylation of ethylbenzene into benzene), in order to favor the production (at the exit of the aromatic loop) respectively either of paraxylene alone, or of benzene and paraxylene.
Le choix d’une isomérisation «isomérisante» permet, comme indiqué ci-dessus, de maximiser la production de paraxylène, qui est le composé ayant la plus forte valeur ajoutée en sortie du complexe aromatique. L’association au sein d’un complexe aromatique d’une isomérisation «isomérisante» et d’une isomérisation en phase liquide telle que décrite par exemple dans les brevets US8697929, US7371913, US4962258, US6180550, US7915471, US10035739 et US10029958 permet notamment de maximiser la quantité de paraxylène produite tout en ayant une perte en cycles aromatiques réduite par rapport à un complexe aromatique selon l’art antérieur.The choice of an “isomerizing” isomerization makes it possible, as indicated above, to maximize the production of paraxylene, which is the compound with the highest added value at the output of the aromatic complex. The combination within an aromatic complex of an “isomerizing” isomerization and of an isomerization in the liquid phase as described for example in the patents US8697929, US7371913, US4962258, US6180550, US7915471, US10035739 and US10029958 makes it possible in particular to maximize the amount of paraxylene produced while having a reduced loss of aromatic rings compared to an aromatic complex according to the prior art.
Dans le contexte précédemment décrit, un premier objet de la présente description est de surmonter les problèmes de l’art antérieur et de fournir un dispositif et un procédé de production d’aromatiques pour la pétrochimie permettant, pour tout type de charge alimentant un complexe aromatique, d’ajuster les quantités respectives de benzène et paraxylène, voire de ne produire que du paraxylène. L’objet de l’invention permet également d’augmenter la quantité d’aromatiques produits, et de conserver le caractère biosourcé des aromatiques dans le cas où ces derniers sont issus d’un procédé de conversion de la biomasse lignocellulosique.In the context described above, a first object of the present description is to overcome the problems of the prior art and to provide a device and a process for the production of aromatics for the petrochemical industry allowing, for any type of feedstock supplying an aromatic complex , to adjust the respective quantities of benzene and paraxylene, or even to produce only paraxylene. The object of the invention also makes it possible to increase the quantity of aromatics produced, and to preserve the biosourced character of the aromatics in the case where the latter are derived from a process for converting lignocellulosic biomass.
L’invention repose sur l’introduction de monoxyde de carbone, i.e., CO, dans le complexe aromatique, et sur la disposition d’une ou plusieurs unités permettant de convertir le CO et notamment de pouvoir ne produire que du paraxylène. Spécifiquement, l’objet de la présente invention peut se résumer à ajouter une unité catalytique au complexe aromatique, cette unité catalytique permet de convertir le benzène en toluène par réaction avec du CO suivi d’une hydrogénation du benzaldéhyde en toluène. Cette unité catalytique comprend une section réactionnelle d’alkylation produisant du benzaldéhyde, et une section réactionnelle d’hydrogénation du benzaldéhyde produisant du toluène. Le toluène ainsi produit peut être converti en xylènes dans l’unité de transalkylation ou de dismutation du complexe aromatique. Cela permet d’ajouter des groupements méthyles potentiellement manquants et si on le désire de ne produire que du paraxylène.The invention is based on the introduction of carbon monoxide, i.e., CO, into the aromatic complex, and on the arrangement of one or more units making it possible to convert the CO and in particular to be able to produce only paraxylene. Specifically, the object of the present invention can be summed up in adding a catalytic unit to the aromatic complex, this catalytic unit makes it possible to convert benzene into toluene by reaction with CO followed by hydrogenation of the benzaldehyde into toluene. This catalytic unit includes an alkylation reaction section producing benzaldehyde, and a benzaldehyde hydrogenation reaction section producing toluene. The toluene thus produced can be converted into xylenes in the transalkylation or disproportionation unit of the aromatic complex. This makes it possible to add potentially missing methyl groups and if desired to produce only paraxylene.
Selon un premier aspect, les objets précités, ainsi que d’autres avantages, sont obtenus par un dispositif de conversion d’une charge de composés aromatiques, comprenant:According to a first aspect, the aforementioned objects, as well as other advantages, are obtained by a device for converting a charge of aromatic compounds, comprising:
- un train de fractionnement adapté pour extraire au moins une coupe comprenant du benzène, une coupe comprenant du toluène et une coupe comprenant des xylènes et de l’éthylbenzène de la charge;a fractionation train adapted to extract at least one cut comprising benzene, one cut comprising toluene and one cut comprising xylenes and ethylbenzene from the feed;
- une unité de séparation des xylènes adaptée pour traiter la coupe comprenant des xylènes et de l’éthylbenzène et produire un extrait comprenant du paraxylène et un raffinat comprenant de l’orthoxylène, du métaxylène et de l’éthylbenzène;a xylene separation unit adapted to process the cut comprising xylenes and ethylbenzene and produce an extract comprising paraxylene and a raffinate comprising orthoxylene, metaxylene and ethylbenzene;
- une unité d’isomérisation adaptée pour traiter le raffinat et produire un isomérat enrichi en paraxylène envoyé vers le train de fractionnement;an isomerization unit adapted to treat the raffinate and produce an isomerate enriched in paraxylene sent to the fractionation train;
- une section réactionnelle d’alkylation adaptée pour traiter au moins une partie de la coupe comprenant du benzène avec une source de CO et produire un effluent d’alkylation comprenant du benzaldéhyde; etan alkylation reaction section adapted to treat at least a portion of the cut comprising benzene with a source of CO and produce an alkylation effluent comprising benzaldehyde; And
- une section réactionnelle d’hydrogénation adaptée pour traiter au moins une partie de l’effluent d’alkylation comprenant du benzaldéhyde et produire un effluent d’hydrogénation comprenant du toluène envoyé vers le train de fractionnement.a hydrogenation reaction section adapted to treat at least part of the alkylation effluent comprising benzaldehyde and to produce a hydrogenation effluent comprising toluene sent to the fractionation train.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la section réactionnelle d’alkylation est adaptée pour séparer du benzaldéhyde d’un excès de CO et de sous-produits lourds pour produire l’effluent d’alkylation.According to one or more embodiments, the alkylation reaction section is adapted to separate benzaldehyde from excess CO and heavy by-products to produce the alkylation effluent.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la section réactionnelle d’hydrogénation est adaptée pour séparer du toluène d’une coupe contenant de l’eau pour produire l’effluent d’hydrogénation.According to one or more embodiments, the hydrogenation reaction section is adapted to separate toluene from a cut containing water to produce the hydrogenation effluent.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le train de fractionnement est adapté pour extraire une coupe de mono-aromatiques en C9-C10 de la charge.According to one or more embodiments, the fractionation train is suitable for extracting a cut of C9-C10 mono-aromatics from the feed.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le dispositif comprend en outre une unité de transalkylation adaptée pour traiter la coupe de mono-aromatiques en C9-C10 avec la coupe comprenant du toluène et produire des xylènes envoyés vers le train de fractionnement.According to one or more embodiments, the device further comprises a transalkylation unit suitable for treating the C9-C10 mono-aromatic cut with the cut comprising toluene and producing xylenes sent to the fractionation train.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le dispositif comprend en outre une unité d’hydrogénolyse sélective est adaptée pour:According to one or more embodiments, the device further comprises a selective hydrogenolysis unit is suitable for:
- traiter la coupe de mono-aromatiques en C9-C10; ettreat the C9-C10 mono-aromatic cut; And
- produire un effluent d’hydrogénolyse enrichi en composés aromatiques substitués en méthyles envoyé dans l’unité de transalkylation.produce a hydrogenolysis effluent enriched in methyl-substituted aromatic compounds sent to the transalkylation unit.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le dispositif comprend en outre une unité de dismutation adaptée pour traiter au moins en partie la coupe comprenant du toluène et produire une coupe enrichie en xylènes recyclée vers l’unité d’isomérisation.According to one or more embodiments, the device further comprises a disproportionation unit suitable for treating at least part of the cut comprising toluene and producing a cut enriched in xylenes recycled to the isomerization unit.
Selon un deuxième aspect, les objets précités, ainsi que d’autres avantages, sont obtenus par un procédé de conversion d’une charge de composés aromatiques, comprenant les étapes suivantes:According to a second aspect, the aforementioned objects, as well as other advantages, are obtained by a process for converting a charge of aromatic compounds, comprising the following steps:
- fractionner la charge dans un train de fractionnement pour extraire au moins une coupe comprenant du benzène, une coupe comprenant du toluène et une coupe comprenant des xylènes et de l’éthylbenzène;fractionating the feed in a fractionation train to extract at least one cut comprising benzene, one cut comprising toluene and one cut comprising xylenes and ethylbenzene;
- séparer la coupe comprenant des xylènes et de l’éthylbenzène dans une unité de séparation des xylènes et produire un extrait comprenant du paraxylène et un raffinat comprenant de l’orthoxylène, du métaxylène et de l’éthylbenzène;separating the cut comprising xylenes and ethylbenzene in a xylene separation unit and producing an extract comprising paraxylene and a raffinate comprising orthoxylene, metaxylene and ethylbenzene;
- isomériser le raffinat dans une unité d’isomérisation et produire un isomérat enrichi en paraxylène;isomerize the raffinate in an isomerization unit and produce an isomerate enriched in paraxylene;
- envoyer l’isomérat enrichi en paraxylène vers le train de fractionnement;send the paraxylene-enriched isomerate to the fractionation train;
- alkyler au moins une partie de la coupe comprenant du benzène avec une source de CO dans une section réactionnelle d’alkylation et produire un effluent d’alkylation comprenant du benzaldéhyde;alkylating at least a portion of the cut comprising benzene with a CO source in an alkylation reaction section and producing an alkylation effluent comprising benzaldehyde;
- hydrogéner au moins une partie de l’effluent d’alkylation comprenant du benzaldéhyde en présence d’une source d’hydrogène dans une section réactionnelle d’hydrogénation et produire un effluent d’hydrogénation comprenant du toluène; ethydrogenating at least a portion of the alkylation effluent comprising benzaldehyde in the presence of a source of hydrogen in a hydrogenation reaction section and producing a hydrogenation effluent comprising toluene; And
- envoyer l’effluent d’hydrogénation comprenant du toluène vers le train de fractionnement.send the hydrogenation effluent comprising toluene to the fractionation train.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la section réactionnelle d’alkylation comprend au moins un réacteur d’alkylation utilisé dans les conditions opératoires suivantes:According to one or more embodiments, the alkylation reaction section comprises at least one alkylation reactor used under the following operating conditions:
- température comprise entre 40°C et 100°C;temperature between 40°C and 100°C;
- pression comprise entre 1 et 10 MPa;pressure between 1 and 10 MPa;
- PPH comprise entre 0,5 et 50 h-1.PPH between 0.5 and 50 h -1 .
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le réacteur d’alkylation est opéré en présence d’un catalyseur superacide.According to one or more embodiments, the alkylation reactor is operated in the presence of a superacid catalyst.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’unité d’isomérisation comprend une zone d’isomérisation en phase gaz et/ou une zone d’isomérisation en phase liquide,According to one or more embodiments, the isomerization unit comprises a gas phase isomerization zone and/or a liquid phase isomerization zone,
dans lequel la zone d’isomérisation en phase gaz est utilisée dans les conditions opératoires suivantes:in which the gas phase isomerization zone is used under the following operating conditions:
- température supérieure à 300°C;temperature above 300°C;
- pression inférieure à 4,0 MPa;pressure less than 4.0 MPa;
- vitesse spatiale horaire inférieure à 10 h-1;hourly space velocity less than 10 h -1 ;
- rapport molaire hydrogène sur hydrocarbure inférieur à 10;hydrogen to hydrocarbon molar ratio less than 10;
- en présence d’un catalyseur comportant au moins une zéolithe présentant des canaux dont l’ouverture est définie par un anneau à 10 ou 12 atomes d’oxygène, et au moins un métal du groupe VIII de teneur comprise entre 0,1 et 0,3% poids, bornes incluses, etin the presence of a catalyst comprising at least one zeolite having channels whose opening is defined by a ring with 10 or 12 oxygen atoms, and at least one group VIII metal with a content between 0.1 and 0, 3% weight, terminals included, and
dans lequel la zone d’isomérisation en phase liquide est utilisée dans les conditions opératoires suivantes:in which the liquid phase isomerization zone is used under the following operating conditions:
- température inférieure à 300C;temperature below 300C;
- pression inférieure à 4 MPa;pressure less than 4 MPa;
- vitesse spatiale horaire inférieure à 10h-1;hourly space velocity less than 10h -1 ;
- en présence d’un catalyseur comportant au moins une zéolithe présentant des canaux dont l'ouverture est définie par un anneau à 10 ou 12 atomes d'oxygène.in the presence of a catalyst comprising at least one zeolite having channels whose opening is defined by a ring with 10 or 12 oxygen atoms.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la section réactionnelle d’hydrogénation comprend au moins un réacteur d’hydrogénation utilisé dans les conditions opératoires suivantes:According to one or more embodiments, the hydrogenation reaction section comprises at least one hydrogenation reactor used under the following operating conditions:
- température comprise entre 100°C et 160°C;temperature between 100°C and 160°C;
- pression comprise entre 2 et 12 MPa ;pressure between 2 and 12 MPa;
- PPH comprise entre 0,5 et 50 h-1.PPH between 0.5 and 50 h -1 .
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le réacteur d’hydrogénation est opéré en présence d’un catalyseur bifonctionnel de type Pd/zéolithe.According to one or more embodiments, the hydrogenation reactor is operated in the presence of a bifunctional catalyst of the Pd/zeolite type.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’unité de transalkylation comprend au moins un premier réacteur de transalkylation utilisé dans les conditions opératoires suivantes:According to one or more embodiments, the transalkylation unit comprises at least a first transalkylation reactor used under the following operating conditions:
- température comprise entre 200°C et 600°C;temperature between 200°C and 600°C;
- pression comprise entre 2 et 10 MPa;pressure between 2 and 10 MPa;
- PPH comprise entre 0,5 et 5 h-1.PPH between 0.5 and 5 h -1 .
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le réacteur de transalkylation est opéré en présence d’un catalyseur comprenant de la zéolithe.According to one or more embodiments, the transalkylation reactor is operated in the presence of a catalyst comprising zeolite.
Des modes de réalisation selon le premier aspect et le deuxième aspect ainsi que d’autres caractéristiques et avantages des dispositifs et procédés selon les aspects précités vont apparaître à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre uniquement illustratif et non limitatif, et en référence aux dessins suivants.Embodiments according to the first aspect and the second aspect as well as other characteristics and advantages of the devices and methods according to the aforementioned aspects will appear on reading the description which will follow, given for illustrative and non-limiting purposes only, and with reference to the following drawings.
Liste des figuresList of Figures
Des modes de réalisation du dispositif selon le premier aspect et du procédé selon le deuxième aspect vont maintenant être décrits en détail. Dans la description détaillée suivante, de nombreux détails spécifiques sont exposés afin de fournir une compréhension plus approfondie du dispositif. Cependant, il apparaîtra à l’homme du métier que le dispositif peut être mis en œuvre sans ces détails spécifiques. Dans d’autres cas, des caractéristiques bien connues n’ont pas été décrites en détail pour éviter de compliquer inutilement la description.Embodiments of the device according to the first aspect and of the method according to the second aspect will now be described in detail. In the following detailed description, many specific details are exposed in order to provide a more in-depth understanding of the device. However, it will be apparent to those skilled in the art that the device can be implemented without these specific details. In other cases, well-known features have not been described in detail to avoid unnecessarily complicating the description.
Dans la présente demande, le terme «comprendre» est synonyme de (signifie la même chose que) «inclure» et «contenir», et est inclusif ou ouvert et n’exclut pas d’autres éléments non récités. Il est entendu que le terme «comprendre» inclut le terme exclusif et fermé «consister». En outre, dans la présente description, un effluent comprenant essentiellement ou uniquement des composés A correspond à un effluent comprenant au moins 80 ou 90% poids, préférablement au moins 95% poids, très préférablement au moins 99% poids, de composés A.In this application, the term "understand" is synonymous with (means the same as) "include" and "contain", and is inclusive or open-ended and does not exclude other unrecited material. It is understood that the term "include" includes the exclusive and closed term "consist". In addition, in the present description, an effluent comprising essentially or only compounds A corresponds to an effluent comprising at least 80 or 90% by weight, preferably at least 95% by weight, very preferably at least 99% by weight, of compounds A.
La présente invention peut se définir comme un dispositif et un procédé comprenant un enchainement d’opérations unitaires permettant de produire soit exclusivement du paraxylène, soit du paraxylène et du benzène.The present invention can be defined as a device and a method comprising a sequence of unit operations making it possible to produce either exclusively paraxylene, or paraxylene and benzene.
Le dispositif et le procédé selon l’invention sont caractérisés en ce qu’ils comprennent et utilisent les unités catalytiques et les unités de séparation connus de l’homme du métier pour produire du benzène et du paraxylène, unités que l’on trouve habituellement dans les complexes aromatiques, et en ce qu’ils comprennent et utilisent une section réactionnelle d’alkylation du benzène par du CO qui produit du benzaldéhyde, et une section réactionnelle d’hydrogénation du benzaldéhyde en toluène. Une des caractéristiques de la présente invention consiste en l’envoi du toluène vers le train de fractionnement du complexe aromatique ce qui permet la transformation sélective de ce toluène en mélange avec le toluène présent en entrée du complexe aromatique au sein d’une unité de transalkylation et/ou de dismutation en composés C8 aromatiques.The device and the process according to the invention are characterized in that they comprise and use the catalytic units and the separation units known to those skilled in the art for producing benzene and paraxylene, units which are usually found in aromatic complexes, and in that they comprise and use a reaction section for the alkylation of benzene by CO which produces benzaldehyde, and a reaction section for the hydrogenation of benzaldehyde into toluene. One of the characteristics of the present invention consists in sending toluene to the fractionation train of the aromatic complex, which allows the selective transformation of this toluene into a mixture with the toluene present at the input of the aromatic complex within a transalkylation unit. and/or disproportionation to C8 aromatic compounds.
D’une façon surprenante, la combinaison de la section réactionnelle d’alkylation du benzène par le CO produisant du benzaldéhyde et de la section réactionnelle d’hydrogénation du benzaldéhyde en toluène, et du train de fractionnement du complexe permet à la fois d’augmenter la quantité d’aromatiques produits, et d’avoir la possibilité de n’obtenir que du paraxylène.Surprisingly, the combination of the reaction section for the alkylation of benzene by CO producing benzaldehyde and the reaction section for the hydrogenation of benzaldehyde into toluene, and of the fractionation train of the complex makes it possible both to increase the quantity of aromatics produced, and to have the possibility of obtaining only paraxylene.
En référence à la figure 1, selon un ou plusieurs modes de réalisation, le dispositif de conversion de composés aromatiques comprend:Referring to Figure 1, according to one or more embodiments, the aromatic compound conversion device comprises:
- une unité optionnelle de séparation de charge 1 pour séparer la charge d’entrée 2 du complexe aromatique en une coupe hydrocarbonée à 7 atomes de carbones ou moins (C7-) et une coupe aromatique à 8 atomes de carbones ou plus (A8+);an optional charge separation unit 1 to separate the input charge 2 of the aromatic complex into a hydrocarbon cut with 7 carbon atoms or less (C7-) and an aromatic cut with 8 carbon atoms or more (A8+);
- une unité optionnelle d’extraction des aromatiques 3 entre l’unité de séparation de charge 1 et un train de fractionnement 4-7 pour séparer les composés aliphatiques du benzène et du toluène de la coupe en C7- de la charge du complexe;an optional aromatics extraction unit 3 between the feed separation unit 1 and a fractionation train 4-7 to separate the aliphatic compounds of benzene and toluene from the C7- cut of the complex feed;
- le train de fractionnement 4-7 en aval de l’unité optionnelle d’extraction des aromatiques 3 permettant d’extraire du benzène, du toluène et des xylènes des autres aromatiques;the fractionation train 4-7 downstream of the optional aromatics extraction unit 3 allowing the extraction of benzene, toluene and xylenes from the other aromatics;
- une unité optionnelle de transalkylation 8 convertissant en xylènes du toluène (et optionnellement du benzène) et des méthylalkylbenzènes tels que des triméthylbenzènes - avantageusement cette unité peut également traiter des tétraméthylbenzènes;an optional transalkylation unit 8 converting toluene (and optionally benzene) and methylalkylbenzenes such as trimethylbenzenes into xylenes—advantageously this unit can also process tetramethylbenzenes;
- une unité optionnelle d’hydrogénolyse sélective 9 adaptée pour traiter une coupe comprenant des composés aromatiques à 9 et 10 atomes de carbones et produire un effluent d’hydrogénolyse enrichi en composés aromatiques substitués en méthyles;an optional selective hydrogenolysis unit 9 suitable for treating a cut comprising aromatic compounds with 9 and 10 carbon atoms and producing a hydrogenolysis effluent enriched in methyl-substituted aromatic compounds;
- une unité optionnelle de séparation (non montrée) pour séparer l’effluent d’hydrogénolyse disposée (e.g. directement) en aval de l'unité d’hydrogénolyse sélective 9, pour produire une pluralité de coupes d’effluents liquides;an optional separation unit (not shown) for separating the hydrogenolysis effluent disposed (e.g. directly) downstream of the selective hydrogenolysis unit 9, to produce a plurality of liquid effluent cuts;
- une unité de séparation des xylènes 10 (e.g. de type cristallisation ou lit mobile simulé utilisant un tamis moléculaire et un désorbant tel que du toluène) permettant d’isoler le paraxylène des xylènes et de l’éthylbenzène;a xylene separation unit 10 (e.g. of the crystallization or simulated moving bed type using a molecular sieve and a desorbent such as toluene) making it possible to isolate the paraxylene from the xylenes and from the ethylbenzene;
- une unité d’isomérisation 11 du raffinat obtenu comme effluent de l’unité de séparation des xylènes 10 pour convertir notamment l’orthoxylène, le métaxylène et l’éthylbenzène en paraxylène;a unit 11 for isomerization of the raffinate obtained as effluent from the xylene separation unit 10 to convert in particular orthoxylene, metaxylene and ethylbenzene into paraxylene;
- une colonne optionnelle de stabilisation 12, permettant notamment de retirer les espèces plus volatiles (e.g. C5-) du complexe aromatique, notamment des effluents de l’unité de transalkylation 8 et/ou de l’unité d’isomérisation 11;an optional stabilization column 12, making it possible in particular to remove the more volatile species (e.g. C5-) from the aromatic complex, in particular from the effluents from the transalkylation unit 8 and/or from the isomerization unit 11;
- une section réactionnelle d’alkylation 13 pour alkyler une fraction comprenant du benzène avec du CO et produire un effluent enrichi en benzaldéhyde; etan alkylation reaction section 13 for alkylating a fraction comprising benzene with CO and producing an effluent enriched in benzaldehyde; And
- une section réactionnelle d’hydrogénation 14 pour hydrogéner le benzaldéhyde issu de la section réactionnelle d’alkylation 13 et produire un effluent enrichi en toluène.a hydrogenation reaction section 14 to hydrogenate the benzaldehyde from the alkylation reaction section 13 and produce an effluent enriched in toluene.
Avantageusement, la section réactionnelle d’alkylation 13 permet de produire un surplus d’aromatiques par l’ajout de CO (ajout d’un atome de carbone sur chaque molécule de benzène) et donne la possibilité de pouvoir convertir l’intégralité du benzène en paraxylène. De plus, la faible quantité de composés lourds issus de la section d’alkylation du benzène par le CO (essentiellement du diphénylméthane) peut être valorisée en carburant (e.g. kérosène ou gazole).Advantageously, the alkylation reaction section 13 makes it possible to produce a surplus of aromatics by the addition of CO (addition of a carbon atom to each molecule of benzene) and gives the possibility of being able to convert all of the benzene into paraxylene. In addition, the small quantity of heavy compounds resulting from the benzene alkylation section by CO (essentially diphenylmethane) can be recovered as fuel (e.g. kerosene or diesel).
En référence à la figure 1, l’unité de séparation de charge 1 traite la charge d’entrée 2 du complexe aromatique pour séparer une coupe de tête comprenant (e.g. essentiellement) des composés à 7 atomes de carbones ou moins 16 (C7-) contenant notamment du benzène et du toluène, et une coupe de fond comprenant (e.g. essentiellement) des aromatiques à 8 atomes de carbones ou plus 17 (A8+) envoyée vers la colonne de xylène 6. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’unité de séparation de charge 1 sépare également une première coupe de toluène 18 comprenant au moins 90% poids, préférablement au moins 95% poids, très préférablement au moins 99% poids de toluène. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la première coupe de toluène 18 est envoyée vers la première colonne de distillation de composés aromatiques 4, appelée également colonne de benzène, et/ou vers la deuxième colonne de distillation de composés aromatiques 5, appelée également colonne de toluène.With reference to figure 1, the charge separation unit 1 processes the input charge 2 of the aromatic complex to separate a head cut comprising (e.g. essentially) compounds with 7 or less carbon atoms 16 (C7-) containing in particular benzene and toluene, and a bottoms cut comprising (e.g. essentially) aromatics with 8 or more carbon atoms 17 (A8+) sent to the xylene column 6. According to one or more embodiments, the unit 1 also separates a first cut of toluene 18 comprising at least 90% by weight, preferably at least 95% by weight, very preferably at least 99% by weight of toluene. According to one or more embodiments, the first toluene cut 18 is sent to the first column for the distillation of aromatic compounds 4, also called the benzene column, and/or to the second column for the distillation of aromatic compounds 5, also called the column of toluene.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la charge d’entrée 2 est une coupe hydrocarbonée contenant majoritairement (i.e., > 50% poids) des molécules dont le nombre de carbone s’étend de 6 à 10 atomes de carbone. Cette charge peut également contenir des molécules ayant plus de 10 atomes de carbone et/ou des molécules à 5 atomes de carbone.According to one or more embodiments, the input charge 2 is a hydrocarbon cut containing mainly (i.e., > 50% by weight) molecules whose carbon number ranges from 6 to 10 carbon atoms. This filler may also contain molecules having more than 10 carbon atoms and/or molecules with 5 carbon atoms.
La charge d’entrée 2 du complexe aromatique est riche en aromatiques (e.g. > 50% poids) et contient préférablement au moins 20% poids de benzène, préférentiellement au moins 30% poids, très préférablement au moins 40% poids de benzène. La charge d’entrée 2 peut être produite par reformage catalytique d’un naphta ou être un produit d’unité de craquage (e.g. à la vapeur, catalytique) ou tout autre moyen de production d’alkyle aromatiques.The input charge 2 of the aromatic complex is rich in aromatics (e.g. > 50% by weight) and preferably contains at least 20% by weight of benzene, preferably at least 30% by weight, very preferably at least 40% by weight of benzene. Feedstock 2 can be produced by catalytic reforming of a naphtha or be a product of a cracking unit (e.g. steam, catalytic) or any other means of producing alkyl aromatics.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la charge d’entrée 2 est biosourcée. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la charge d’entrée 2 provient d’un procédé de conversion de la biomasse lignocellulosique. Par exemple, un effluent produit par conversion de la biomasse lignocellulosique peut être traité pour être aux spécifications requises de la charge d’entrée 2 telle que décrite ci-dessus afin de présenter des teneurs en éléments soufrés, azotés et oxygénés compatible avec un complexe aromatique. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la charge d’entrée 2 comprend moins de 10 ppm poids, préférablement moins de 5 ppm poids, très préférablement moins de 1 ppm poids en azote élémentaire, et/ou moins de 10 ppm poids, préférablement moins de 5 ppm poids, très préférablement moins de 1 ppm poids en soufre élémentaire, et/ou moins de 100 ppm poids, préférablement moins de 50 ppm poids, très préférablement moins de 10 ppm poids en oxygène élémentaire.According to one or more embodiments, the input load 2 is biobased. According to one or more embodiments, the input charge 2 comes from a lignocellulosic biomass conversion process. For example, an effluent produced by conversion of lignocellulosic biomass can be treated to meet the specifications required for input load 2 as described above in order to present contents of sulphurous, nitrogenous and oxygenated elements compatible with an aromatic complex. . According to one or more embodiments, the input charge 2 comprises less than 10 ppmw, preferably less than 5 ppmw, very preferably less than 1 ppmw of elemental nitrogen, and/or less than 10 ppmw, preferably less 5 ppmw, very preferably less than 1 ppmw elemental sulfur, and/or less than 100 ppmw, preferably less than 50 ppmw, most preferably less than 10 ppmw elemental oxygen.
La coupe de tête 16 de l’unité de séparation de charge 1, optionnellement mélangée au produit de fond (benzène et toluène) de la colonne de stabilisation 12 qui sera définie ci-après, est envoyée vers l’unité d’extraction des aromatiques 3 afin d’extraire un effluent comprenant des espèces aliphatiques en C6-C7 19 qui est exporté comme co-produit du complexe aromatique. La coupe aromatique 20 (essentiellement du benzène et du toluène) appelée extrait de l’unité d’extraction des aromatiques 3, optionnellement mélangée à la fraction lourde 21 de l’unité de transalkylation 8 qui sera définie ci-après, est envoyée vers la colonne de benzène 4. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la coupe aromatique 20 est une charge hydrocarbonée (e.g. essentiellement) aromatique en C6-C7 (A6-A7).The overhead cut 16 from the charge separation unit 1, optionally mixed with the bottoms product (benzene and toluene) from the stabilization column 12 which will be defined below, is sent to the aromatics extraction unit 3 in order to extract an effluent comprising C6-C7 aliphatic species 19 which is exported as a co-product of the aromatic complex. The aromatic fraction 20 (essentially benzene and toluene) called the extract from the aromatics extraction unit 3, optionally mixed with the heavy fraction 21 from the transalkylation unit 8 which will be defined below, is sent to the benzene column 4. According to one or more embodiments, the aromatic cut 20 is a C6-C7 (A6-A7) (e.g. essentially) aromatic hydrocarbon-based feedstock.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le train de fractionnement comprend les colonnes de distillation de composés aromatiques 4, 5, 6 et 7 permettant de séparer les 5 coupes suivantes:According to one or more embodiments, the fractionation train comprises the aromatic compound distillation columns 4, 5, 6 and 7 making it possible to separate the following 5 cuts:
- une coupe comprenant (e.g. essentiellement) du benzène 22;a cut comprising (e.g. essentially) benzene 22;
- une coupe comprenant (e.g. essentiellement) du toluène 23;a cut comprising (e.g. essentially) toluene 23;
- une coupe comprenant (e.g. essentiellement) des xylènes et de l’éthylbenzène 24;a cut comprising (e.g. essentially) xylenes and ethylbenzene 24;
- une coupe comprenant (e.g. essentiellement) des composés aromatiques à 9 et 10 atomes de carbones 25;a cut comprising (e.g. essentially) aromatic compounds with 9 and 10 carbon atoms 25;
- une coupe comprenant (e.g. essentiellement) des composés aromatiques dont les espèces les plus volatiles sont des aromatiques à 10 atomes de carbones 26.a cut comprising (e.g. mainly) aromatic compounds, the most volatile species of which are aromatics with 10 carbon atoms 26.
La colonne de benzène 4 est adaptée pour: traiter la coupe aromatique 20 qui est une charge hydrocarbonée (e.g. essentiellement) aromatique en C6-C10 (A6+); produire en tête la coupe comprenant du benzène 22 qui peut être un des produits recherchés en sortie du complexe aromatique; et produire en fond un effluent (e.g. essentiellement) aromatique en C7-C10 27 (A7+).The benzene column 4 is suitable for: treating the aromatic cut 20 which is a (e.g. essentially) aromatic C6-C10 (A6+) hydrocarbon feedstock; produce at the head the cut comprising benzene 22 which may be one of the desired products at the output of the aromatic complex; and producing an (e.g. essentially) aromatic C7-C10 27 (A7+) effluent in the bottom.
La colonne de toluène 5 est adaptée pour: traiter l’effluent aromatique en C7-C10 27 (A7+), produit de fond de la colonne de benzène 4; produire en tête la coupe comprenant du toluène 23 qui est dirigée vers l’unité de transalkylation 8; et produire en fond un effluent (e.g. essentiellement) aromatique en C8-C10 28 (A8+).The toluene 5 column is suitable for: treating the aromatic C7-C10 27 (A7+) effluent, the bottom product of the benzene 4 column; produce at the top the cut comprising toluene 23 which is directed to the transalkylation unit 8; and producing an (e.g. essentially) aromatic C8-C10 28 (A8+) effluent in the bottom.
La troisième colonne de distillation de composés aromatiques 6, appelée également colonne de xylène est adaptée pour: traiter la coupe aromatique à 8 atomes de carbones ou plus 17 (A8+) de la charge du complexe aromatique et optionnellement l’effluent de fond de la colonne de toluène 28 ; produire en tête la coupe comprenant des xylènes et de l’éthylbenzène 24 qui est dirigée vers l’unité de séparation des xylènes 10; et produire en fond un effluent (e.g. essentiellement) comprenant des aromatiques en C9-C10 29 (A9+).The third distillation column for aromatic compounds 6, also called a xylene column, is suitable for: treating the aromatic cut with 8 or more carbon atoms 17 (A8+) of the aromatic complex charge and optionally the column bottom effluent toluene 28; produce at the head the cut comprising xylenes and ethylbenzene 24 which is sent to the xylene separation unit 10; and producing an effluent in the bottom (e.g. essentially) comprising C9-C10 aromatics 29 (A9+).
La quatrième colonne de distillation de composés aromatiques 7, appelée également colonne des aromatiques lourds est optionnelle et est adaptée pour: traiter l’effluent de fond de la colonne de xylène 29; produire en tête la fraction comprenant des mono-aromatiques en C9-C10 25; et produire en fond la coupe comprenant (e.g. essentiellement) des composés aromatiques dont les espèces les plus volatiles sont des aromatiques à 10 atomes de carbones 26 (A10+). Préférablement, la coupe de fond 26 comprend des composés en C11+.The fourth distillation column for aromatic compounds 7, also called the heavy aromatics column, is optional and is suitable for: treating the bottom effluent from the xylene column 29; produce overhead the fraction comprising C9-C10 mono-aromatics; and producing at the bottom the cut comprising (e.g. essentially) aromatic compounds, the most volatile species of which are aromatics with 10 carbon atoms 26 (A10+). Preferably, the bottom section 26 comprises C11+ compounds.
En tête de la colonne de benzène 4 est obtenue la coupe comprenant du benzène 22 qui est envoyée au moins en partie vers la section réactionnelle d’alkylation 13 pour réaction avec une source de CO 30 pour produire un effluent d’alkylation 31 comprenant du benzaldéhyde.At the top of the benzene column 4 is obtained the cut comprising benzene 22 which is sent at least in part to the alkylation reaction section 13 for reaction with a source of CO 30 to produce an alkylation effluent 31 comprising benzaldehyde .
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la source de CO 30 provient d’un procédé de conversion de la biomasse lignocellulosique. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la source de CO 30 contient au moins 20% poids de CO, de préférence au moins 30% poids de CO, très préférablement au moins 40% poids de CO (e.g. au moins 50% poids de CO). Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la source de CO 30 contient environ 30% (e.g. ± 10% poids) poids de CO2. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la source de CO 30 contient du méthane, de l’éthylène et du propylène (e.g. moins de 10% poids). Selon un mode préféré de l’invention, il n’est pas nécessaire de traiter la source de CO 30 dans une unité dédiée. Ainsi, les aromatiques produits conserveront leur caractère biosourcé.According to one or more embodiments, the CO 30 source comes from a lignocellulosic biomass conversion process. According to one or more embodiments, the CO source 30 contains at least 20% by weight of CO, preferably at least 30% by weight of CO, very preferably at least 40% by weight of CO (e.g. at least 50% by weight of CO ). According to one or more embodiments, the CO source 30 contains approximately 30% (e.g. ± 10% by weight) by weight of CO2. According to one or more embodiments, the CO 30 source contains methane, ethylene and propylene (e.g. less than 10% by weight). According to a preferred mode of the invention, it is not necessary to process the source of CO 30 in a dedicated unit. Thus, the aromatics produced will retain their biosourced character.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la section réactionnelle d’alkylation 13 est alimentée par un mélange constitué (e.g. essentiellement) de benzène et de ladite source de CO 30.According to one or more embodiments, the alkylation reaction section 13 is supplied with a mixture consisting (e.g. essentially) of benzene and said source of CO 30.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la section réactionnelle d’alkylation 13 comprend au moins un réacteur d’alkylation adapté pour être utilisé dans au moins une des conditions opératoires suivantes:According to one or more embodiments, the alkylation reaction section 13 comprises at least one alkylation reactor adapted to be used under at least one of the following operating conditions:
- température comprise entre 40°C et 100°C;temperature between 40°C and 100°C;
- pression comprise entre 1 et 10 MPa ;pressure between 1 and 10 MPa;
- PPH comprise entre 0,5 et 50 h-1.PPH between 0.5 and 50 h -1 .
Le terme PPH correspond au poids de charge hydrocarbonée horaire injecté rapporté au poids de catalyseur chargé.The term PPH corresponds to the hourly weight of hydrocarbon charge injected relative to the weight of catalyst charged.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la réaction d’alkylation du benzène par le CO est réalisée en présence d’un catalyseur acide, tel qu’un catalyseur adapté pour conduire à une attaque électrophile du noyau benzène par du CO. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le catalyseur acide est un catalyseur superacide, tel qu’un catalyseur comprenant du HF-SbF5, une zircone sulfatée, et/ou un liquide ionique à base de chloroaluminates comprenant par exemple de la N-méthyl imidazole;According to one or more embodiments, the reaction of alkylation of benzene by CO is carried out in the presence of an acid catalyst, such as a catalyst adapted to lead to an electrophilic attack of the benzene nucleus by CO. According to one or more embodiments, the acid catalyst is a superacid catalyst, such as a catalyst comprising HF-SbF5, a sulphated zirconia, and/or an ionic liquid based on chloroaluminates comprising for example N-methyl imidazole ;
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’effluent d’alkylation 31 est hydrogéné au moyen d’une source d’hydrogène 33 dans la section réactionnelle d’hydrogénation 14 pour produire un effluent d’hydrogénation 34 comprenant du toluène, par exemple en présence d’un catalyseur d’hydrogénation tel qu’un catalyseur d’hydrogénation bifonctionnel de type Pd/zéolithe (Pd/beta), par exemple à une température de 130°C ±10°C, sous une pression de 6 MPa (60 bar) ± 2 Mpa. Une coupe contenant de l’eau 35, co-produit de la réaction d’hydrogénation du benzaldéhyde est extraite de la section réactionnelle d’hydrogénation 14.According to one or more embodiments, the alkylation effluent 31 is hydrogenated using a hydrogen source 33 in the hydrogenation reaction section 14 to produce a hydrogenation effluent 34 comprising toluene, for example by presence of a hydrogenation catalyst such as a bifunctional hydrogenation catalyst of the Pd/zeolite (Pd/beta) type, for example at a temperature of 130°C ±10°C, under a pressure of 6 MPa (60 bar) ± 2 Mpa. A cut containing water 35, a co-product of the benzaldehyde hydrogenation reaction, is extracted from the hydrogenation reaction section 14.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la section réactionnelle d’hydrogénation 14 comprend au moins un réacteur d’hydrogénation adapté pour être utilisé dans au moins une des conditions opératoires suivantes:According to one or more embodiments, the hydrogenation reaction section 14 comprises at least one hydrogenation reactor adapted to be used under at least one of the following operating conditions:
- température comprise entre 100°C et 160°C;temperature between 100°C and 160°C;
- pression comprise entre 2 et 12 MPa ;pressure between 2 and 12 MPa;
- PPH comprise entre 0,5 et 50 h-1.PPH between 0.5 and 50 h -1 .
Ainsi la combinaison d’un réacteur d’alkylation suivi d’un réacteur d’hydrogénation permet de convertir un mélange de benzène et de CO en toluène avec un rendement très élevé.Thus the combination of an alkylation reactor followed by a hydrogenation reactor makes it possible to convert a mixture of benzene and CO into toluene with a very high yield.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, effluent d’hydrogénation 34 comprenant du toluène issu de la section réactionnelle d’hydrogénation 14 est envoyé à l’entrée de la section de fractionnement, e.g. dans la colonne de benzène 4. Ainsi le toluène produit par alkylation du benzène et hydrogénation du benzaldéhyde peut être dirigé, en mélange avec le toluène éventuellement présent dans la charge 2 vers l’unité de transalkylation 8.According to one or more embodiments, hydrogenation effluent 34 comprising toluene from the hydrogenation reaction section 14 is sent to the inlet of the fractionation section, e.g. in the benzene column 4. Thus the toluene produced by alkylation of benzene and hydrogenation of benzaldehyde can be directed, in a mixture with any toluene present in charge 2, to transalkylation unit 8.
Dans l’unité de transalkylation 8, la fraction comprenant des mono-aromatiques en C9-C10 25 (et/ou l’effluent d’hydrogénolyse enrichi en composés aromatiques substitués en méthyles décrit ci-après) est mélangée à la coupe comprenant du toluène 23 en provenance de la tête de la colonne de toluène 5, et alimente la section réactionnelle de l’unité de transalkylation 8 pour produire des xylènes par transalkylation d’aromatiques en défaut de groupes méthyles (toluène), et en excès de groupes méthyles (e.g. tri- et tétra-méthylbenzènes). Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’unité de transalkylation 8 est alimentée en benzène (ligne non représentée sur la figure 1), par exemple lorsqu’un excès de groupes méthyles est observé pour la production de paraxylène.In the transalkylation unit 8, the fraction comprising C9-C10 mono-aromatics 25 (and/or the hydrogenolysis effluent enriched in methyl-substituted aromatic compounds described below) is mixed with the cut comprising toluene 23 coming from the head of the toluene column 5, and feeds the reaction section of the transalkylation unit 8 to produce xylenes by transalkylation of aromatics lacking methyl groups (toluene), and in excess of methyl groups ( e.g. tri- and tetra-methylbenzenes). According to one or more embodiments, the transalkylation unit 8 is supplied with benzene (line not shown in Figure 1), for example when an excess of methyl groups is observed for the production of paraxylene.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’unité de transalkylation 8 comprend au moins un premier réacteur de transalkylation adapté pour être utilisé dans au moins une des conditions opératoires suivantes:According to one or more embodiments, the transalkylation unit 8 comprises at least one first transalkylation reactor adapted to be used under at least one of the following operating conditions:
- température comprise entre 200°C et 600°C, préférentiellement comprise entre 350°C et 550°C, et plus préférentiellement encore comprise entre 380°C et 500°C;temperature between 200°C and 600°C, preferably between 350°C and 550°C, and more preferably still between 380°C and 500°C;
- pression comprise entre 2 et 10 MPa, préférentiellement comprise entre 2 et 6 MPa, et plus préférentiellement comprise entre 2 et 4 MPa;pressure between 2 and 10 MPa, preferably between 2 and 6 MPa, and more preferably between 2 and 4 MPa;
- PPH comprise entre 0,5 et 5 h-1, préférentiellement comprise entre 1 et 4 h-1, et plus préférentiellement comprise entre 2 et 3 h-1.PPH between 0.5 and 5 h -1 , preferably between 1 and 4 h -1 , and more preferably between 2 and 3 h -1 .
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le premier réacteur de transalkylation est opéré en présence d’un catalyseur comprenant de la zéolithe, par exemple de la ZSM-5. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le deuxième réacteur de transalkylation est de type lit fixe.According to one or more embodiments, the first transalkylation reactor is operated in the presence of a catalyst comprising zeolite, for example ZSM-5. According to one or more embodiments, the second transalkylation reactor is of the fixed bed type.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, les effluents de la section réactionnelle de l’unité de transalkylation 8 sont séparés dans une première colonne de séparation (non représentée) en aval de ladite section réactionnelle de l’unité de transalkylation 8. Une coupe comprenant au moins une partie du benzène et les espèces plus volatiles 38 (C6-) est extraite en tête de la première colonne de séparation et est envoyée vers une colonne optionnelle de stabilisation 12, permettant notamment de retirer les espèces plus volatiles (e.g. C5-) du complexe aromatique. La fraction lourde des effluents de la première colonne de séparation comprenant (e.g. essentiellement) des aromatiques au moins 7 atomes de carbone 21 (A7+), est optionnellement recyclée vers le train de fractionnement 4-7, par exemple vers la colonne de benzène 4.According to one or more embodiments, the effluents from the reaction section of the transalkylation unit 8 are separated in a first separation column (not shown) downstream of said reaction section of the transalkylation unit 8. A cut comprising at least part of the benzene and the more volatile species 38 (C6-) is extracted at the top of the first separation column and is sent to an optional stabilization column 12, allowing in particular to remove the more volatile species (e.g. C5-) of the aromatic complex. The heavy fraction of the effluents from the first separation column comprising (e.g. mainly) aromatics with at least 7 carbon atoms 21 (A7+), is optionally recycled to fractionation train 4-7, for example to benzene column 4.
La coupe comprenant des xylènes et de l’éthylbenzène 24 est traitée dans l’unité de séparation des xylènes 10 pour produire une fraction ou un extrait 39 comprenant du paraxylène et un raffinat 40. L’extrait 39 peut être ensuite distillé (e.g. si séparation par adsorption LMS), par exemple au moyen d’une colonne d’extrait puis d’une colonne de toluène supplémentaire (non montrées) dans le cas où le toluène est utilisé comme désorbant, pour obtenir du paraxylène de haute pureté exporté comme produit principal. Le raffinat 40 de l’unité de séparation des xylènes 10 comprend (e.g. essentiellement) de l’orthoxylène, du métaxylène et de l’éthylbenzène et alimente l’unité d’isomérisation 11.The cut comprising xylenes and ethylbenzene 24 is treated in the xylene separation unit 10 to produce a fraction or an extract 39 comprising paraxylene and a raffinate 40. The extract 39 can then be distilled (e.g. if separation by LMS adsorption), for example by means of an extract column and then an additional toluene column (not shown) in the case where toluene is used as a desorbent, to obtain high purity paraxylene exported as the main product . The raffinate 40 from the xylene separation unit 10 comprises (e.g. mainly) orthoxylene, metaxylene and ethylbenzene and feeds the isomerization unit 11.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’unité de séparation des xylènes 10 sépare également une deuxième coupe de toluène 41 comprenant au moins 90% poids, préférablement au moins 95% poids, très préférablement au moins 99% poids de toluène. La coupe de toluène 41 peut être par exemple une partie du toluène utilisé comme désorbant lorsque l’unité de séparation des xylènes 10 comprend une unité d'adsorption dite à lit mobile simulé. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la deuxième coupe de toluène 41 est envoyée vers l’unité de transalkylation 8.According to one or more embodiments, the xylene separation unit 10 also separates a second toluene cut 41 comprising at least 90% by weight, preferably at least 95% by weight, very preferably at least 99% by weight of toluene. The toluene cut 41 may for example be part of the toluene used as a desorbent when the xylene separation unit 10 comprises a so-called simulated moving bed adsorption unit. According to one or more embodiments, the second toluene cut 41 is sent to the transalkylation unit 8.
Dans la section réactionnelle d’isomérisation (non représentée) de l’unité d’isomérisation 11, les isomères du paraxylène sont isomérisés alors que l’éthylbenzène peut être: isomérisé en un mélange de C8 aromatiques, par exemple si on souhaite produire principalement du paraxylène; et/ou désalkylé pour produire du benzène, par exemple si on souhaite produire à la fois du paraxylene et du benzène. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, les effluents de la section réactionnelle d’isomérisation sont envoyés vers une deuxième colonne de séparation (non représentée) pour produire en fond un isomérat 42 enrichi en paraxylène préférablement recyclé vers la colonne de xylène 6; et produire en tête une coupe hydrocarbonée comprenant des composés à 7 atomes de carbone ou moins 43 (C7-) envoyée vers la colonne optionnelle de stabilisation 12, par exemple avec la coupe comprenant au moins une partie du benzène et les espèces plus volatiles 38.In the isomerization reaction section (not shown) of the isomerization unit 11, the paraxylene isomers are isomerized whereas the ethylbenzene can be: isomerized into a mixture of C8 aromatics, for example if it is desired to produce mainly paraxylene; and/or dealkylated to produce benzene, for example if it is desired to produce both paraxylene and benzene. According to one or more embodiments, the effluents from the isomerization reaction section are sent to a second separation column (not shown) to produce at the bottom an isomerate 42 enriched in paraxylene, preferably recycled to the xylene column 6; and produce at the top a hydrocarbon cut comprising compounds with 7 carbon atoms or less 43 (C7-) sent to the optional stabilization column 12, for example with the cut comprising at least a part of the benzene and the more volatile species 38.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’unité d’isomérisation 11 comprend une première zone d’isomérisation travaillant en phase liquide, et/ou une deuxième zone d’isomérisation travaillant en phase gaz, comme cela est décrit dans les brevets précédemment répertoriés. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’unité d’isomérisation 11 comprend une première zone d’isomérisation travaillant en phase liquide, et une deuxième zone d’isomérisation travaillant en phase gaz. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, on envoie dans l’unité d’isomérisation en phase liquide une première partie du raffinat 40, pour obtenir un premier isomérat alimentant directement et au moins en partie l’unité de séparation 10, et on envoie dans l’unité d’isomérisation en phase gaz une seconde partie du raffinat 40 pour obtenir un isomérat qui est envoyé dans la colonne de xylène 6.According to one or more embodiments, the isomerization unit 11 comprises a first isomerization zone working in the liquid phase, and/or a second isomerization zone working in the gas phase, as described in the previously listed patents . According to one or more embodiments, the isomerization unit 11 comprises a first isomerization zone working in the liquid phase, and a second isomerization zone working in the gas phase. According to one or more embodiments, a first part of the raffinate 40 is sent to the liquid phase isomerization unit, to obtain a first isomerate which directly and at least partially feeds the separation unit 10, and it is sent to the gas phase isomerization unit a second part of the raffinate 40 to obtain an isomerate which is sent to the xylene column 6.
Avantageusement, l’unité d’isomérisation 11 permet de pouvoir convertir avec une très haute sélectivité le surplus de toluène pourvu par la section réactionnelle d’alkylation 13 et la section réactionnelle d’hydrogénation 14.Advantageously, the isomerization unit 11 makes it possible to be able to convert with a very high selectivity the excess toluene provided by the alkylation reaction section 13 and the hydrogenation reaction section 14.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la zone d’isomérisation en phase gaz est adaptée pour être utilisée dans au moins une des conditions opératoires suivantes:According to one or more embodiments, the gas phase isomerization zone is suitable for use under at least one of the following operating conditions:
- température supérieure à 300°C, de préférence de 350°C à 480°C;temperature above 300°C, preferably from 350°C to 480°C;
- pression inférieure à 4,0 MPa, et de préférence de 0,5 à 2,0 MPa;pressure less than 4.0 MPa, and preferably 0.5 to 2.0 MPa;
- vitesse spatiale horaire inférieure à 10 h-1(10 litres par litre et par heure), de préférence comprise entre 0,5 h-1et 6 h-1;hourly space velocity of less than 10 h -1 (10 liters per liter and per hour), preferably between 0.5 h -1 and 6 h -1 ;
- rapport molaire hydrogène sur hydrocarbure inférieur à 10, et de préférence compris entre 3 et 6;hydrogen to hydrocarbon molar ratio less than 10, and preferably between 3 and 6;
- en présence d’un catalyseur comportant au moins une zéolithe présentant des canaux dont l’ouverture est définie par un anneau à 10 ou 12 atomes d’oxygène (10 MR ou 12 MR), et au moins un métal du groupe VIII de teneur comprise entre 0,1 et 0,3% poids (forme réduite), bornes incluses.in the presence of a catalyst comprising at least one zeolite having channels whose opening is defined by a ring with 10 or 12 oxygen atoms (10 MR or 12 MR), and at least one group VIII metal with a content of between 0.1 and 0.3% by weight (reduced form), limits included.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la zone d’isomérisation en phase liquide est adaptée pour être utilisée dans au moins une des conditions opératoires suivantes:According to one or more embodiments, the liquid phase isomerization zone is suitable for use under at least one of the following operating conditions:
- température inférieure à 300°C, de préférence 200°C à 260°C;temperature below 300°C, preferably 200°C to 260°C;
- pression inférieure à 4 MPa, de préférence 2 à 3 MPa;pressure less than 4 MPa, preferably 2 to 3 MPa;
- vitesse spatiale horaire (VVH) inférieure à 10h-1(10 litres par litre et par heure), de préférence comprise entre 2 et 4 h-1;hourly space velocity (HSV) less than 10 h -1 (10 liters per liter and per hour), preferably between 2 and 4 h -1 ;
- en présence d’un catalyseur comportant au moins une zéolithe présentant des canaux dont l'ouverture est définie par un anneau à 10 ou 12 atomes d'oxygène (10 MR ou 12 MR), préférentiellement un catalyseur comportant au moins une zéolithe présentant des canaux dont l'ouverture est définie par un anneau à 10 atomes d'oxygène (10 MR), et de manière encore plus préférée un catalyseur comportant une zéolithe de type ZSM-5.in the presence of a catalyst comprising at least one zeolite having channels, the opening of which is defined by a ring with 10 or 12 oxygen atoms (10 MR or 12 MR), preferably a catalyst comprising at least one zeolite having channels the opening of which is defined by a ring with 10 oxygen atoms (10 MR), and even more preferably a catalyst comprising a zeolite of the ZSM-5 type.
Le terme VVH correspond au volume de charge hydrocarbonée horaire injecté rapporté au volume de catalyseur chargé.The term VVH corresponds to the volume of hourly hydrocarbon charge injected relative to the volume of catalyst charged.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la colonne optionnelle de stabilisation 12 produit: en fond une coupe stabilisée comprenant (e.g. essentiellement) du benzène et du toluène 44 optionnellement recyclée en entrée de l’unité de séparation de charge 1 et/ou de l’unité d’extraction des aromatiques 3; et en tête une coupe d’espèces plus volatiles 45 (e.g. C5-) retirée du complexe aromatique.According to one or more embodiments, the optional stabilization column 12 produces: at the bottom a stabilized cut comprising (e.g. essentially) benzene and toluene 44 optionally recycled at the inlet of the charge separation unit 1 and/or aromatic extraction unit 3; and at the top a cut of more volatile species 45 (e.g. C5-) removed from the aromatic complex.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’unité d’hydrogénolyse sélective 9 est adaptée pour:According to one or more embodiments, the selective hydrogenolysis unit 9 is suitable for:
- traiter les mono-aromatiques ayant entre 9 et 10 atomes de carbone 25; ettreating mono-aromatics having between 9 and 10 carbon atoms 25; And
- produire un effluent d’hydrogénolyse enrichi en composés aromatiques substitués en méthyles 46.produce a hydrogenolysis effluent enriched in methyl-substituted aromatic compounds 46.
Spécifiquement, l'unité d’hydrogénolyse sélective 9 peut être adaptée pour traiter les aromatiques ayant entre 9 et 10 atomes de carbone 25 en transformant un ou plusieurs groupe(s) alkyle(s) à au moins deux atomes de carbone (groupes éthyle, propyle, butyle, isopropyle, etc..) fixé(s) sur un noyau benzénique, en un ou plusieurs groupe(s) méthyle(s), c’est-à-dire formé(s) d’un seule groupe CH3. L’intérêt majeur l’unité d’hydrogénolyse sélective 9 est d’augmenter la teneur en groupements CH3et baisser la teneur en groupements éthyle, propyle, butyle, isopropyle, etc…, dans la charge de l’unité d’isomérisation 11 pour augmenter le taux de production de xylènes, et notamment de paraxylène, dans ladite unité d’isomérisation 11.Specifically, the selective hydrogenolysis unit 9 can be adapted to treat aromatics having between 9 and 10 carbon atoms 25 by converting one or more alkyl group(s) with at least two carbon atoms (ethyl groups, propyl, butyl, isopropyl, etc.) attached to a benzene ring, in one or more methyl group(s), i.e. formed from a single CH 3 group . The major advantage of the selective hydrogenolysis unit 9 is to increase the content of CH 3 groups and lower the content of ethyl, propyl, butyl, isopropyl, etc., groups in the charge of the isomerization unit 11 to increase the rate of production of xylenes, and in particular of paraxylene, in said isomerization unit 11.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l'unité d’hydrogénolyse sélective 9 comprend au moins un réacteur d’hydrogénolyse adapté pour être utilisée dans au moins une des conditions opératoires suivantes:According to one or more embodiments, the selective hydrogenolysis unit 9 comprises at least one hydrogenolysis reactor adapted to be used under at least one of the following operating conditions:
- température comprise entre 300°C et 550°C, préférentiellement comprise entre 350°C et 500°C, et plus préférentiellement encore comprise entre 370°C et 450°;temperature between 300°C and 550°C, preferably between 350°C and 500°C, and even more preferably between 370°C and 450°;
- pression comprise entre 0,1 et 3 MPa, préférentiellement comprise entre 0,2 et 2 MPa, et plus préférentiellement comprise entre 0,2 et 1 MPa;pressure between 0.1 and 3 MPa, preferably between 0.2 and 2 MPa, and more preferably between 0.2 and 1 MPa;
- rapport molaire H2/HC (charge hydrocarbure) compris entre 1 et 10, et préférentiellement compris entre 1,5 et 6;H 2 /HC (hydrocarbon feed) molar ratio of between 1 and 10, and preferably between 1.5 and 6;
- PPH comprise entre 0,1 et 50 h-1(e.g. 0,5-50 h-1), préférentiellement comprise entre 0,5 et 30 h-1(e.g. 1-30 h-1), et plus préférentiellement comprise entre 1 et 20 h-1(e.g. 2-20 h-1, 5-20 h-1).PPH between 0.1 and 50 h -1 (eg 0.5-50 h -1 ), preferentially between 0.5 and 30 h -1 (eg 1-30 h -1 ), and more preferentially between 1 and 8:00 p.m. (eg 2:00 p.m. -8 :00 p.m., 5:00 p.m.-8:00 p.m. ).
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le réacteur d’hydrogénolyse est opéré en présence d’un catalyseur comportant au moins un métal du groupe VIII de la classification périodique, de préférence le nickel et/ou cobalt, déposé sur un support poreux comprenant au moins un oxyde réfractaire cristallin ou non, à porosité structurée ou non. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le métal du groupe VIII est le nickel. La présence d’un promoteur (Groupe VIB VIIB VIII IB IIB) est également possible. Le catalyseur est supporté sur un oxyde réfractaire (e.g. alumine, silice), éventuellement traité par une base pour le neutraliser.According to one or more embodiments, the hydrogenolysis reactor is operated in the presence of a catalyst comprising at least one metal from group VIII of the periodic table, preferably nickel and/or cobalt, deposited on a porous support comprising at least one refractory oxide, crystalline or not, with structured porosity or not. In one or more embodiments, the Group VIII metal is nickel. The presence of a promoter (Group VIB VIIB VIII IB IIB) is also possible. The catalyst is supported on a refractory oxide (e.g. alumina, silica), optionally treated with a base to neutralize it.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le réacteur d’hydrogénolyse est de type lit fixe, et le support de catalyseur se présente sous la forme d’extrudés. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le réacteur d’hydrogénolyse est de type lit mobile, et le support de catalyseur se présente sous la forme de billes approximativement sphériques. Un lit mobile peut être défini comme étant un lit à écoulement gravitaire, tels que ceux rencontrés dans le reformage catalytique des essences.According to one or more embodiments, the hydrogenolysis reactor is of the fixed bed type, and the catalyst support is in the form of extrudates. According to one or more embodiments, the hydrogenolysis reactor is of the moving bed type, and the catalyst support is in the form of approximately spherical beads. A moving bed can be defined as being a bed with gravity flow, such as those encountered in the catalytic reforming of gasolines.
La figure 2 représente une vue schématique d’un procédé selon la présente invention permettant d’augmenter la production de paraxylène dans lequel l’unité de transalkylation 8 est remplacée par une unité de dismutation du toluène 48. L’unité de dismutation 48 permet de convertir en xylènes et en benzène du toluène. Ainsi, en référence à la figure 2, lorsque une unité de dismutation 48 est utilisée à la place de l’unité de transalkylation 8, l’effluent de fond 29 de la colonne de xylène 6 peut être évacué du complexe aromatique (suppression de la colonne des aromatiques lourds 7 et de l’unité d’hydrogénolyse sélective 9 présentes dans la figure 1). Il est entendu que le dispositif et le procédé de conversion de composés aromatiques peuvent comprendre une unité de dismutation 48 en combinaison de l’unité de transalkylation 8.FIG. 2 represents a schematic view of a process according to the present invention making it possible to increase the production of paraxylene in which the transalkylation unit 8 is replaced by a toluene disproportionation unit 48. The disproportionation unit 48 makes it possible to convert to xylenes and benzene from toluene. Thus, with reference to FIG. 2, when a disproportionation unit 48 is used instead of the transalkylation unit 8, the bottoms effluent 29 from the xylene column 6 can be evacuated from the aromatic complex (elimination of the column of heavy aromatics 7 and of the selective hydrogenolysis unit 9 present in figure 1). It is understood that the device and the method for converting aromatic compounds may comprise a disproportionation unit 48 in combination with the transalkylation unit 8.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, les effluents de la section réactionnelle de l’unité de dismutation 48 sont séparés dans une troisième colonne de séparation (non représentée) en aval de ladite section réactionnelle de l’unité de dismutation 48 pour produire: une coupe enrichie en xylènes (50) préférablement recyclée vers l’unité d’isomérisation 11; et produire une coupe de benzène et de toluène 49 envoyée préférablement vers la colonne de benzène 4.According to one or more embodiments, the effluents from the reaction section of the disproportionation unit 48 are separated in a third separation column (not shown) downstream of said reaction section of the disproportionation unit 48 to produce: a cut enriched in xylenes (50) preferably recycled to the isomerization unit 11; and produce a cut of benzene and toluene 49 preferably sent to the benzene column 4.
En référence aux figures 1 et 2, le dispositif et le procédé de conversion de composés aromatiques décrits ci-dessus sont adaptés pour envoyer la première coupe de toluène 18 vers la colonne de benzène 4, et/ou la colonne de toluène 5 et envoyer la deuxième coupe de toluène 41 vers l’unité de transalkylation 8 ou l’unité de dismutation 48. Il est entendu que le dispositif et le procédé de conversion de composés aromatiques peuvent être adaptés pour envoyer la première coupe de toluène 18 vers l’unité de transalkylation 8 ou l’unité de dismutation 48 et/ou envoyer la deuxième coupe de toluène 41 vers la colonne de benzène 4, et/ou la colonne de toluène 5.With reference to FIGS. 1 and 2, the device and the method for converting aromatic compounds described above are suitable for sending the first toluene cut 18 to the benzene column 4, and/or the toluene column 5 and sending the second toluene cut 41 to the transalkylation unit 8 or the disproportionation unit 48. It is understood that the device and the method for converting aromatic compounds can be adapted to send the first toluene cut 18 to the transalkylation 8 or the disproportionation unit 48 and/or send the second toluene cut 41 to the benzene column 4, and/or the toluene column 5.
Le dispositif et le procédé selon l’invention permettent ainsi d’obtenir des gains allant jusqu’à 100% en paraxylène quand la totalité du benzène est alkylé par du CO.The device and the process according to the invention thus make it possible to obtain gains of up to 100% in paraxylene when all of the benzene is alkylated by CO.
Dans la présente demande, les groupes d'éléments chimiques sont donnés par défaut selon la classification CAS (CRC Handbook of Chemistry and Physics, éditeur CRC press, rédacteur en chef D.R. Lide, 81ème édition, 2000-2001). Par exemple, le groupe VIII selon la classification CAS correspond aux métaux des colonnes 8, 9 et 10 selon la nouvelle classification IUPAC; le groupe VIb selon la classification CAS correspond aux métaux de la colonne 6 selon la nouvelle classification IUPAC.In the present application, the groups of chemical elements are given by default according to the CAS classification (CRC Handbook of Chemistry and Physics, publisher CRC press, editor-in-chief D.R. Lide, 81st edition, 2000-2001). For example, group VIII according to the CAS classification corresponds to the metals of columns 8, 9 and 10 according to the new IUPAC classification; group VIb according to the CAS classification corresponds to the metals of column 6 according to the new IUPAC classification.
ExemplesExamples
Exemple de dispositif de référenceExample of reference device
On utilise un exemple de dispositif de référence de transformation d’une charge comprenant un mélange de composés aromatiques issus d’un procédé de conversion de la biomasse lignocellulosique à base d’une conversion par pyrolyse catalytique.An example of a reference device for converting a feed comprising a mixture of aromatic compounds from a process for converting lignocellulosic biomass based on conversion by catalytic pyrolysis is used.
L’exemple de dispositif de référence est similaire au dispositif représenté sur la figure 1 à la différence que l’unité de transalkylation 8 est remplacée par une unité de dismutation 48. De plus, l’exemple de dispositif de référence ne met pas en œuvre les unités suivantes:The exemplary reference device is similar to the device shown in Figure 1 except that the transalkylation unit 8 is replaced by a disproportionation unit 48. In addition, the exemplary reference device does not implement the following units:
- colonne des aromatiques lourds 7;heavy aromatics column 7;
- unité d’hydrogénolyse sélective 9;selective hydrogenolysis unit 9;
- colonne de stabilisation 12;stabilization column 12;
- section réactionnelle d’alkylation 13;alkylation reaction section 13;
- unité d’hydrogénation 14;hydrogenation unit 14;
Les débits desdits composés aromatiques de la charge à traiter, en entrée du dispositif de référence sont les suivants:The flow rates of said aromatic compounds of the feed to be treated, at the input of the reference device are as follows:
- benzène: 2,63 t/h;benzene: 2.63 t/h;
- toluène: 5,64 t/h;toluene: 5.64 t/h;
- éthylbenzène: 0,15 t/h; etethylbenzene: 0.15 t/h; And
- xylènes: 3,56 t/h.xylenes: 3.56 t/h.
Soit un total de 11,98 t/h de composés aromatiques.That is a total of 11.98 t/h of aromatic compounds.
Dans le dispositif de référence, la totalité du toluène est converti, par une unité de dismutation en benzène et xylènes. Les xylènes de la charge et produits par dismutation sont isomérisés en paraxylène, lequel est séparé du mélange de xylènes à l’équilibre thermodynamique à la sortie de l’unité d’isomérisation, au moyen d’une unité d'adsorption en lit mobile simulé. Cet ensemble d’opérations unitaires permet, dans le meilleur des cas (dans l’hypothèse d’une sélectivité de 100% pour chaque opération unitaire) de produire les composés suivants:In the reference device, all of the toluene is converted by a disproportionation unit into benzene and xylenes. The xylenes in the feed and produced by disproportionation are isomerized into paraxylene, which is separated from the mixture of xylenes at thermodynamic equilibrium at the outlet of the isomerization unit, by means of a simulated moving bed adsorption unit . This set of unit operations allows, in the best case (assuming 100% selectivity for each unit operation) to produce the following compounds:
- benzène: 5,02 t/h;benzene: 5.02 t/h;
- paraxylène: 6,96 t/hparaxylene: 6.96 t/h
- total aromatique: 11,98 t/h.aromatic total: 11.98 t/h.
Exemple de dispositif selon l’inventionExample of device according to the invention
L’exemple de dispositif selon l’invention permet d’augmenter à la fois la quantité totale d’aromatiques produite pour le même débit de charge que dans le dispositif de référence et de ne produire que le composé à plus haute valeur ajoutée: le paraxylène.The example of device according to the invention makes it possible to increase both the total quantity of aromatics produced for the same feed rate as in the reference device and to produce only the compound with the highest added value: paraxylene .
L’exemple de dispositif selon l’invention est similaire au dispositif représenté sur la figure 1 à la différence que l’unité de transalkylation 8 est remplacée par une unité de dismutation 48. De plus, l’exemple de dispositif selon l’invention ne met pas en œuvre les unités suivantes:The exemplary device according to the invention is similar to the device represented in FIG. 1 except that the transalkylation unit 8 is replaced by a disproportionation unit 48. In addition, the exemplary device according to the invention does not does not implement the following units:
- colonne des aromatiques lourds 7;heavy aromatics column 7;
- unité d’hydrogénolyse sélective 9; etselective hydrogenolysis unit 9; And
- colonne de stabilisation 12.stabilization column 12.
Par rapport au schéma de dispositif de référence, sont notamment ajoutés la section réactionnelle d’alkylation 13 et la section réactionnelle de transalkylation 14 pour alkyler le benzène par du CO et hydrogéner le benzaldéhyde en toluène. Le produit issu de la section réactionnelle d’hydrogénation 14, c’est-à-dire le toluène est converti dans la zone de dismutation 48 avec le toluène présent dans la charge.Compared to the reference device diagram, the alkylation reaction section 13 and the transalkylation reaction section 14 are notably added to alkylate the benzene with CO and hydrogenate the benzaldehyde to toluene. The product from the hydrogenation reaction section 14, i.e. the toluene, is converted in the disproportionation zone 48 with the toluene present in the charge.
Selon l’exemple de dispositif selon l’invention, et avec la même charge en entrée du complexe et les mêmes rendements des opérations unitaires que dans l’exemple de dispositif de référence, on obtient sur la table 1 les performances suivantes comparées à celles du dispositif de référence.According to the example of device according to the invention, and with the same input load of the complex and the same yields of the unit operations as in the example of reference device, one obtains on table 1 the following performances compared to those of the reference device.
CO
H2
Benzène
Toluène
Ethylbenzène
Xylènes
Produits (t/h)
Benzène
p-xylène
Ethylbenzène
H2O
Total aromatiques Load (t/h)
CO
H2
Benzene
Toluene
Ethylbenzene
Xylenes
Products (t/h)
Benzene
p-xylene
Ethylbenzene
H2O
Total aromatics
0
0
2,63
5,64
0,15
3,56
-
5,02
6,96
0
0
11,98-
0
0
2.63
5.64
0.15
3.56
-
5.02
6.96
0
0
11.98
3,59
0,54
2,63
5,64
0,15
3,56
-
0
13,80
0
2,31
13,80-
3.59
0.54
2.63
5.64
0.15
3.56
-
0
13.80
0
2.31
13.80
La table 1 montre que la mise en œuvre selon l’invention permet de produire 15% poids de plus d’aromatiques (13,80 t/h au lieu de 11,98 t/h) et de ne produire que du paraxylène avec une augmentation de production de paraxylène de presque 100%.
Table 1 shows that the implementation according to the invention makes it possible to produce 15% more aromatics by weight (13.80 t/h instead of 11.98 t/h) and to produce only paraxylene with a paraxylene production increase of almost 100%.
Claims (15)
- un train de fractionnement (4-7) adapté pour extraire au moins une coupe comprenant du benzène (22), une coupe comprenant du toluène (23) et une coupe comprenant des xylènes et de l’éthylbenzène (24) de la charge (2);
- une unité de séparation des xylènes adaptée pour traiter la coupe comprenant des xylènes et de l’éthylbenzène (24) et produire un extrait comprenant du paraxylène (39) et un raffinat (40) comprenant de l’orthoxylène, du métaxylène et de l’éthylbenzène;
- une unité d’isomérisation (11) adaptée pour traiter le raffinat (40) et produire un isomérat (42) enrichi en paraxylène envoyé vers le train de fractionnement (4-7);
- une section réactionnelle d’alkylation (13) adaptée pour traiter au moins une partie de la coupe comprenant du benzène (22) avec une source de CO (30) et produire un effluent d’alkylation (31) comprenant du benzaldéhyde; et
- une section réactionnelle d’hydrogénation (14) adaptée pour traiter au moins une partie de l’effluent d’alkylation (31) comprenant du benzaldéhyde en présence d’une source d’hydrogène (33) et produire un effluent d’hydrogénation (34) comprenant du toluène envoyé vers le train de fractionnement (4-7).
- a fractionation train (4-7) adapted to extract at least one cut comprising benzene (22), one cut comprising toluene (23) and one cut comprising xylenes and ethylbenzene (24) from the feed (2 );
- a xylene separation unit adapted to treat the cut comprising xylenes and ethylbenzene (24) and produce an extract comprising paraxylene (39) and a raffinate (40) comprising orthoxylene, metaxylene and ethylbenzene;
- an isomerization unit (11) adapted to treat the raffinate (40) and produce an isomerate (42) enriched in paraxylene sent to the fractionation train (4-7);
- an alkylation reaction section (13) adapted to treat at least a portion of the cut comprising benzene (22) with a CO source (30) and produce an alkylation effluent (31) comprising benzaldehyde; And
- a hydrogenation reaction section (14) adapted to treat at least a portion of the alkylation effluent (31) comprising benzaldehyde in the presence of a source of hydrogen (33) and produce a hydrogenation effluent (34 ) comprising toluene sent to the fractionation train (4-7).
- traiter la coupe de mono-aromatiques en C9-C10 (25); et
- produire un effluent d’hydrogénolyse enrichi en composés aromatiques substitués en méthyles (46) envoyé dans l’unité de transalkylation (8).
- treating the C9-C10 mono-aromatic cut (25); And
- producing a hydrogenolysis effluent enriched in methyl-substituted aromatic compounds (46) sent to the transalkylation unit (8).
- fractionner la charge (2) dans un train de fractionnement (4-7) pour extraire au moins une coupe comprenant du benzène (22), une coupe comprenant du toluène (23) et une coupe comprenant des xylènes et de l’éthylbenzène (24);
- séparer la coupe comprenant des xylènes et de l’éthylbenzène (24) dans une unité de séparation des xylènes (10) et produire un extrait comprenant du paraxylène (39) et un raffinat (40) comprenant de l’orthoxylène, du métaxylène et de l’éthylbenzène;
- isomériser le raffinat (40) dans une unité d’isomérisation (11) et produire un isomérat (42) enrichi en paraxylène;
- envoyer l’isomérat (42) enrichi en paraxylène vers le train de fractionnement (4-7);
- alkyler au moins une partie de la coupe comprenant du benzène (22) avec une source de CO (30) dans une section réactionnelle d’alkylation (13) et produire un effluent d’alkylation (31) comprenant du benzaldéhyde;
- hydrogéner au moins une partie de l’effluent d’alkylation (31) comprenant du benzaldéhyde en présence d’une source d’hydrogène (33) dans une section réactionnelle d’hydrogénation (14) et produire un effluent d’hydrogénation (34) comprenant du toluène; et
- envoyer l’effluent d’hydrogénation (34) comprenant du toluène vers le train de fractionnement (4-7).
- fractionating the feed (2) in a fractionation train (4-7) to extract at least one cut comprising benzene (22), one cut comprising toluene (23) and one cut comprising xylenes and ethylbenzene (24 );
- separating the cut comprising xylenes and ethylbenzene (24) in a xylene separation unit (10) and producing an extract comprising paraxylene (39) and a raffinate (40) comprising orthoxylene, metaxylene and ethylbenzene;
- isomerizing the raffinate (40) in an isomerization unit (11) and producing an isomerate (42) enriched in paraxylene;
- sending the isomerate (42) enriched in paraxylene to the fractionation train (4-7);
- alkylating at least a portion of the cut comprising benzene (22) with a CO source (30) in an alkylation reaction section (13) and producing an alkylation effluent (31) comprising benzaldehyde;
- hydrogenating at least a portion of the alkylation effluent (31) comprising benzaldehyde in the presence of a hydrogen source (33) in a hydrogenation reaction section (14) and producing a hydrogenation effluent (34) comprising toluene; And
- sending the hydrogenation effluent (34) comprising toluene to the fractionation train (4-7).
- température comprise entre 40°C et 100°C;
- pression comprise entre 1 et 10 MPa;
- PPH comprise entre 0,5 et 50 h-1.
- temperature between 40°C and 100°C;
- pressure between 1 and 10 MPa;
- PPH between 0.5 and 50 h -1 .
dans lequel la zone d’isomérisation en phase gaz est utilisée dans les conditions opératoires suivantes:
- température supérieure à 300°C;
- pression inférieure à 4,0 MPa;
- vitesse spatiale horaire inférieure à 10 h-1;
- rapport molaire hydrogène sur hydrocarbure inférieur à 10;
- en présence d’un catalyseur comportant au moins une zéolithe présentant des canaux dont l’ouverture est définie par un anneau à 10 ou 12 atomes d’oxygène, et au moins un métal du groupe VIII de teneur comprise entre 0,1 et 0,3% poids, bornes incluses, et
- température inférieure à 300C;
- pression inférieure à 4 MPa;
- vitesse spatiale horaire inférieure à 10h-1;
- en présence d’un catalyseur comportant au moins une zéolithe présentant des canaux dont l'ouverture est définie par un anneau à 10 ou 12 atomes d'oxygène.
in which the gas phase isomerization zone is used under the following operating conditions:
- temperature above 300°C;
- pressure less than 4.0 MPa;
- hourly space velocity less than 10 h -1 ;
- hydrogen to hydrocarbon molar ratio less than 10;
- in the presence of a catalyst comprising at least one zeolite having channels whose opening is defined by a ring with 10 or 12 oxygen atoms, and at least one group VIII metal with a content between 0.1 and 0, 3% weight, terminals included, and
- temperature below 300C;
- pressure less than 4 MPa;
- hourly space velocity less than 10h -1 ;
- in the presence of a catalyst comprising at least one zeolite having channels whose opening is defined by a ring with 10 or 12 oxygen atoms.
- température comprise entre 100°C et 160°C;
- pression comprise entre 2 et 12 MPa ;
- PPH comprise entre 0,5 et 50 h-1.
- temperature between 100°C and 160°C;
- pressure between 2 and 12 MPa;
- PPH between 0.5 and 50 h -1 .
- température comprise entre 200°C et 600°C;
- pression comprise entre 2 et 10 MPa;
- PPH comprise entre 0,5 et 5 h-1.
- temperature between 200°C and 600°C;
- pressure between 2 and 10 MPa;
- PPH between 0.5 and 5 h -1 .
Conversion process according to Claim 14, in which the transalkylation reactor is operated in the presence of a catalyst comprising zeolite.
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Non-Patent Citations (1)
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|---|
| "CRC Handbook of Chemistry and Physics", 2000 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3104575B1 (en) | 2021-12-31 |
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