FR3140881A1 - Unité de conversion de composés aromatiques - Google Patents
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Abstract
Unité de conversion de composés aromatiques (5) qui comprend :- une section de pré-fractionnement (1) d’au moins un flux comprenant des composés A9+ en au moins deux effluents, dont un premier effluent enrichi (3) en composés aromatiques uniquement substitués par des méthyls et un deuxième effluent appauvri (4) en composés aromatiques uniquement substitués par des méthyls- une section d’isomérisation des A9+ (11) du deuxième effluent, produisant un effluent d’isomérisation enrichi (7) en composés aromatiques substitués en au moins deux groupements méthyl,- une section de post-fractionnement (8) de l’effluent d’isomérisation issu de la section d’isomérisation des A9+ en au moins deux effluents, dont un effluent enrichi (10) en composés aromatiques à 9 carbones et un effluent appauvri (9) en composés aromatiques à 9 carbones- des moyens de recyclage de l’effluent enrichi en composés aromatiques à 9 carbones à la section de pré-fractionnement (1). Figure pour l’abrégé : Figure 1
Description
L’invention porte sur la conversion de composés aromatiques dans le cadre de la production d’aromatiques pour la pétrochimie (benzène, toluène, paraxylène, orthoxylène). Le complexe aromatique est alimenté par des charges C6 à C10+ (ces termes désignant des hydrocarbures ayant de 6 à 10 et plus de carbones), les alkyles aromatiques y sont extraits puis convertis en intermédiaires souhaités. Les produits d’intérêt étant des composés aromatiques avec 0, 1 ou 2 méthyles, les xylènes ayant la plus forte valeur économique, il convient donc de favoriser la production de composés méthylés.
Il est connu de l’art antérieur un premier type d’isomérisation de coupes A8 (ce terme désignant des composés aromatiques, c’est-à-dire comportant un noyau aromatique, et comportant 8 carbones) principalement utilisé pour produire des isomères para/méta/ortho xylènes à leur concentration d’équilibre thermodynamique. Il est ainsi possible de transformer un radical éthyl en groupement méthyl, cette réaction permettant d’augmenter la quantité de radicaux/ groupement méthyl disponibles pour une même quantité de noyaux aromatiques, et ainsi de maximiser la production de paraxylène au détriment du benzène, et d’augmenter la quantité massique totale de paraxylène et de benzène.
Il est également connu de l’art antérieur un deuxième type d’isomérisation de coupes A8, où l’on vient isomériser ou déalkyler l’éthyl benzène. Dans ce cas, la déalkylation de l’éthyl benzène produit l’effet inverse de celui obtenu avec le premier type d’unité d’isomérisation, car les groupements éthyl issus de la déalkylation ne peuvent plus participer à la production d’aromatiques : ils participent à la production d’essence (« gasoline » en anglais). Dans ce domaine, des unités commerciales telles que l’Oparis® permettent d’isomériser l’éthyl benzène, d’autres unités commerciales telles que Xymax® permettent de déalkyler l’éthyl benzène.
Il est également connu de l’art antérieur un deuxième type d’isomérisation de coupes A8, où l’on vient isomériser ou déalkyler l’éthyl benzène. Dans ce cas, la déalkylation de l’éthyl benzène produit l’effet inverse de celui obtenu avec le premier type d’unité d’isomérisation, car les groupements éthyl issus de la déalkylation ne peuvent plus participer à la production d’aromatiques : ils participent à la production d’essence (« gasoline » en anglais). Dans ce domaine, des unités commerciales telles que l’Oparis® permettent d’isomériser l’éthyl benzène, d’autres unités commerciales telles que Xymax® permettent de déalkyler l’éthyl benzène.
Cependant, l’augmentation de production de paraxylène et de benzène par isomérisation de l’éthyl benzène est souvent assez limitée, car ces types de réactions s’accompagnent de pertes en noyaux aromatiques, et parce que la quantité d’éthyl benzène, et donc des groupes éthyl disponibles, dans une coupe C8 (hydrocarbures à 8 carbones) d’un reforming, est limitée.
Aussi, un autre moyen connu de l’homme de l’art pour augmenter la production de benzène et de paraxylène d’un complexe aromatique est d’isomériser les groupes éthyl contenus dans la coupe A9 (terme désignant des composés aromatiques, c’est-à-dire comportant un noyau aromatique, et comportant 9 carbones). Par rapport à la quantité de groupes éthyl présents dans l’éthyl benzène dans une coupe A8, la quantité de groupes éthyl présents dans le méthyl éthyl benzène dans une coupe A9 provenant d’un reforming est au moins aussi importante.
Aussi, un autre moyen connu de l’homme de l’art pour augmenter la production de benzène et de paraxylène d’un complexe aromatique est d’isomériser les groupes éthyl contenus dans la coupe A9 (terme désignant des composés aromatiques, c’est-à-dire comportant un noyau aromatique, et comportant 9 carbones). Par rapport à la quantité de groupes éthyl présents dans l’éthyl benzène dans une coupe A8, la quantité de groupes éthyl présents dans le méthyl éthyl benzène dans une coupe A9 provenant d’un reforming est au moins aussi importante.
Ainsi, le brevet US-10214465 concerne un procédé d’augmentation du rendement global en xylènes dans un complexe aromatique, le procédé comprenant les étapes suivantes:
- séparer un reformat riche en aromatiques en un premier flux d’hydrocarbures comprenant des hydrocarbures en C7-, un deuxième flux d’hydrocarbures comprenant des aromatiques en C8-C10 et un troisième flux d’hydrocarbures comprenant des aromatiques en C10+;
- isomériser le deuxième flux d’hydrocarbures comprenant des aromatiques en C8-C10 pour produire un flux de produits d’isomérisation en C8 -C10;
- passer le flux d’isomérisation en C8-C10 à une zone de déshydrogénation du napthène pour produire un flux de produits de la zone de déshydrogénation du napthène;
- séparer le flux de produits de la zone de déshydrogénation du napthène en un premier flux de produits de la zone de déshydrogénation du napthène comprenant des hydrocarbures en C7- et un deuxième flux de produits de la zone de déshydrogénation du naphtène comprenant des aromatiques en C8+; et
- passer le deuxième flux de produits de la zone de déshydrogénation du napthène comprenant des aromatiques enC8+ vers une section de récupération des xylènes ou une zone de transalkylation.
- séparer un reformat riche en aromatiques en un premier flux d’hydrocarbures comprenant des hydrocarbures en C7-, un deuxième flux d’hydrocarbures comprenant des aromatiques en C8-C10 et un troisième flux d’hydrocarbures comprenant des aromatiques en C10+;
- isomériser le deuxième flux d’hydrocarbures comprenant des aromatiques en C8-C10 pour produire un flux de produits d’isomérisation en C8 -C10;
- passer le flux d’isomérisation en C8-C10 à une zone de déshydrogénation du napthène pour produire un flux de produits de la zone de déshydrogénation du napthène;
- séparer le flux de produits de la zone de déshydrogénation du napthène en un premier flux de produits de la zone de déshydrogénation du napthène comprenant des hydrocarbures en C7- et un deuxième flux de produits de la zone de déshydrogénation du naphtène comprenant des aromatiques en C8+; et
- passer le deuxième flux de produits de la zone de déshydrogénation du napthène comprenant des aromatiques enC8+ vers une section de récupération des xylènes ou une zone de transalkylation.
Et le brevet US-2012/271084 décrit un procédé de production d’hydrocarbures aromatiques en C8, comprenant: a) le fractionnement d’un effluent de transalkylation, sortant d’une zone de réaction de transalkylation et comprenant des hydrocarbures aromatiques en C8 etC9, pour fournir une fraction aromatique enrichie en hydrocarbures en C8 et une fraction enrichie en hydrocarbures aromatiques en C9; et b) la séparation, dans une zone de séparation du xylène, des isomères d’hydrocarbures aromatiques en C8 dans la fraction aromatique enrichie en hydrocarbures, en un extrait enrichi en paraxylène et un raffinat appauvri en paraxylène.
Ces deux brevets enseignent comment maximiser la production globale en paraxylène et en benzène, en faisant intervenir une isomérisation d’une coupe aromatique en C8-C10. Mais ces réactions d’isomérisation ne sont pas dénuées d’inconvénients : en effet, elles peuvent s’accompagnent de réactions de saturation de cycles aromatiques, d’ouverture de cycles aromatiques, et même de craquage, dans une quantité qui peut être non négligeable. Les composés non-aromatiques ainsi formés réduisent le gain de production en aromatiques, augmentent la consommation d ’hydrogène, et introduisent dans le complexe aromatique des composés non aromatiques en C6-C10, qui peuvent s’accumuler, et perturber le fonctionnement des autres unités catalytiques.
Ces produits de réactions indésirables nécessitent un traitement spécifique supplémentaire, comme une unité de déshydrogénation ou d’extraction d’aromatiques, ce qui conduit à des schémas d’installations/de procédés complexes tels que décrits dans ces deux brevets ci-dessus mentionnés.
Une alternative pour augmenter la production de paraxylène et de benzène est de mettre en œuvre une unité d’hydrogénolyse sélective, comme décrit par exemple dans le brevet FR-3090633. Ce brevet propose en effet un dispositif de conversion de composés aromatiques, comprenant :
Une alternative pour augmenter la production de paraxylène et de benzène est de mettre en œuvre une unité d’hydrogénolyse sélective, comme décrit par exemple dans le brevet FR-3090633. Ce brevet propose en effet un dispositif de conversion de composés aromatiques, comprenant :
- une unité d’extraction adaptée pour extraire des composés aromatiques substitués en méthyles d’une charge hydrocarbonée comprenant des composés aromatiques ayant au moins 8 atomes de carbone, et produire au moins un effluent enrichi en composés aromatiques substitués en méthyles et un effluent appauvri en composés aromatiques substitués en méthyles; et
- une unité d’hydrogénolyse disposée en aval de l’unité d’extraction et adaptée pour convertir en groupes méthyles des chaînes alkyles en C2+ des composés aromatiques de l’effluent appauvri en composés aromatiques substitués en méthyles, et produire un effluent d’hydrogénolyse enrichi en composés aromatiques substitués en méthyles.
L’hydrogénolyse est intéressante, car elle permet d’augmenter la quantité de groupements méthyls de l’effluent par rapport à la charge, comme l’isomérisation, mais celle solution n’est pas non plus dénuée d’inconvénients : elle tend à produire du méthane au détriment de la production de composés aromatiques.
L’hydrogénolyse est intéressante, car elle permet d’augmenter la quantité de groupements méthyls de l’effluent par rapport à la charge, comme l’isomérisation, mais celle solution n’est pas non plus dénuée d’inconvénients : elle tend à produire du méthane au détriment de la production de composés aromatiques.
L’invention a alors pour but de mettre au point un procédé et/ou un dispositif amélioré visant la production de composés aromatiques et comprenant une étape/un dispositif d’isomérisation de coupes aromatiques, ledit procédé/dispositif remédiant notamment aux inconvénients précités en permettant, notamment, un rendement de production plus élevé en composés aromatiques grâce à une réduction des réactions indésirables. L’invention cherche notamment à maximiser la production de composés aromatiques paraxylène et benzène.
L’invention a tout d’abord pour objet une une unité de conversion de composés aromatiques qui comprend :
- une section de pré-fractionnement, pour le fractionnement d’au moins un flux comprenant des composés à noyaux aromatiques et à au moins 9 carbones A9+ en au moins deux effluents, dont un premier effluent enrichi en composés aromatiques uniquement substitués par des méthyls et un deuxième effluent appauvri en composés aromatiques uniquement substitués par des méthyls
- une unité d’isomérisation des A9+, pour l’isomérisation du deuxième effluent appauvri en composés aromatiques uniquement substitués par des méthyls issu de la section de pré-fractionnement, et produisant un effluent d’isomérisation enrichi en composés aromatiques substitués en au moins deux groupements méthyl par conversion des groupements alkyl à plus de deux carbones des composés aromatiques en au moins deux groupements méthyl,
- une section de post-fractionnement, pour le fractionnement de l’effluent d’isomérisation issu de la section d’isomérisation, en au moins deux effluents, dont un effluent enrichi en composés aromatiques à 9 carbones et un effluent appauvri en composés aromatiques à 9 carbones
- des moyens de recyclage au moins partiel de l’effluent enrichi en composés aromatiques à 9 carbones issu de la section de post-fractionnement à la section de pré-fractionnement.
- une section de pré-fractionnement, pour le fractionnement d’au moins un flux comprenant des composés à noyaux aromatiques et à au moins 9 carbones A9+ en au moins deux effluents, dont un premier effluent enrichi en composés aromatiques uniquement substitués par des méthyls et un deuxième effluent appauvri en composés aromatiques uniquement substitués par des méthyls
- une unité d’isomérisation des A9+, pour l’isomérisation du deuxième effluent appauvri en composés aromatiques uniquement substitués par des méthyls issu de la section de pré-fractionnement, et produisant un effluent d’isomérisation enrichi en composés aromatiques substitués en au moins deux groupements méthyl par conversion des groupements alkyl à plus de deux carbones des composés aromatiques en au moins deux groupements méthyl,
- une section de post-fractionnement, pour le fractionnement de l’effluent d’isomérisation issu de la section d’isomérisation, en au moins deux effluents, dont un effluent enrichi en composés aromatiques à 9 carbones et un effluent appauvri en composés aromatiques à 9 carbones
- des moyens de recyclage au moins partiel de l’effluent enrichi en composés aromatiques à 9 carbones issu de la section de post-fractionnement à la section de pré-fractionnement.
Avantageusement, les deux types de flux (celui qui est recyclé depuis la section de préfractionnement et le ou les autres flux) alimentent la section de pré-fractionnement par des points d’alimentation distincts, avec le flux recyclé introduit dans un point d’introduction de préférence dans le dispositif (colonne) à une hauteur supérieure au point d’introduction du ou des autres flux.
L’invention propose donc de coupler l’unité d’isomérisation des A9+ avec un fractionnement amont (le pré-fractionnement) et un fractionnement aval (le post-fractionnement). Le pré-fractionnement permet d’éviter que les composés déjà substitués uniquement en groupement méthyles, qui n’ont pas besoin d’être isomérisés, provenant de la charge fraîche (ou, notamment, de l’effluent du réacteur d’isomérisation qui est renvoyé depuis le post-fractionnement vers le pré-fractionnement) ne soient renvoyés au réacteur où ils seraient l’objet de réactions secondaires indésirables. Le post-fractionnement permet de recycler au moins des composés aromatiques à neuf atomes de carbone, substitués en alkyl à plus de deux atomes de carbone qui n’ont pas réagi et les naphtènes en C9 (désignés aussi par le terme C9N)produits par les réactions indésirables de saturation des aromatiques. Le recyclage des produits indésirables C9N augmente la conversion par passe des A9, car les produits de la réaction sont proches de leur concentration à l’équilibre, et le recyclage des espèces non réagies augmente leur conversion nette totale aux pertes près liées aux réaction secondaires.
Ainsi le couplage des deux sections de pré-et post-fractionnement permet simultanément de minimiser les pertes en réduisant le débit au réacteur d’isomérisation et de maximiser la production de groupement méthyl fixés sur le noyau benzénique, et, par la suite, de maximiser la production de composés aromatiques paraxylène et benzène.
De préférence, la section de pré-fractionnement et/ou la section de post-fractionnement comprennent une ou plusieurs colonnes de distillation.
Selon un mode de réalisation, le flux comprenant des composés à noyaux aromatiques et à au moins 9 carbones A9+ traité par la section de pré-fractionnement de l’unité de conversion de composés aromatiques est au moins pour partie issu d’un reformage catalytique d’une charge hydrocarbonée, notamment une charge de type naphta. Il peut aussi s’agir, en tout ou partie, de tout autre charge importée enrichie en A9+ à chaîne alkyl à au moins 2 atomes. de carbone (éthyl, propyl, butyl notamment).
Avantageusement, l’invention concerne une unité de traitement de charges hydrocarbonées qui comprend l’unité de conversion d’aromatiques décrite plus haut , et qui comprend aussi :
- une unité de transalkylation
- et/ou une unité d’isomérisation des aromatiques avec 8 atomes de carbone, notés A8 (contenant des xylènes),
et le flux comprenant des composés à noyaux aromatiques et à au moins 9 carbones A9+ traité par la section de pré-fractionnement de l’unité de conversion de composés aromatiques est au moins pour partie issu de ladite unité de transalkylation et/ou de ladite unité d’isomérisation des A8 et/ou d’une autre unité de ladite unité de traitement (et/ou d’une unité de réformage catalytique comme mentionné plus haut.
- une unité de transalkylation
- et/ou une unité d’isomérisation des aromatiques avec 8 atomes de carbone, notés A8 (contenant des xylènes),
et le flux comprenant des composés à noyaux aromatiques et à au moins 9 carbones A9+ traité par la section de pré-fractionnement de l’unité de conversion de composés aromatiques est au moins pour partie issu de ladite unité de transalkylation et/ou de ladite unité d’isomérisation des A8 et/ou d’une autre unité de ladite unité de traitement (et/ou d’une unité de réformage catalytique comme mentionné plus haut.
De façon générale dans le présent texte, l’unité d’isomérisation des A8 concerne le traitement d’aromatiques à 8 carbones, dont le xylène mais aussi l’éthyl benzène, et le terme de xylène concernant cette unité et utilisé notamment dans la description des figures est à comprendre comme englobant tout aromatique A8.
Selon une variante, l’unité de traitement selon l’invention comprend aussi :
- une unité de transalkylation
- et une unité d’isomérisation des A8,
des effluents contenant des composés à noyaux aromatiques à au moins 9 carbone A9+ étant issus de l’une et/ou l’autre desdites unités de transalkylation et d’isomérisation des A8,
en ladite unité de traitement traite également un effluent d’une unité externe de réformage catalytique,
et deux au moins desdits effluents sont séparés dans une unité de séparation mutualisée, de type colonne de distillation, un effluent enrichi en A9+ commun sortant de cette unité de séparation et venant alimenter la section de pré-fractionnement.
- une unité de transalkylation
- et une unité d’isomérisation des A8,
des effluents contenant des composés à noyaux aromatiques à au moins 9 carbone A9+ étant issus de l’une et/ou l’autre desdites unités de transalkylation et d’isomérisation des A8,
en ladite unité de traitement traite également un effluent d’une unité externe de réformage catalytique,
et deux au moins desdits effluents sont séparés dans une unité de séparation mutualisée, de type colonne de distillation, un effluent enrichi en A9+ commun sortant de cette unité de séparation et venant alimenter la section de pré-fractionnement.
Selon cette variante, l’unité de traitement selon l’invention comprend:
- une unité de transalkylation
- et une unité d’isomérisation des A8,
dont les effluents contenant des composés à noyaux aromatiques à au moins 8 carbones A8+ sont fractionnés dans une colonne de distillation,
ladite colonne traitant également un effluent contenant des A8+ d’une unité externe de réformage catalytique, et produisant en fond un unique effluent enrichi en A9+ alimentant au moins en partie la section de pré-fractionnement.
- une unité de transalkylation
- et une unité d’isomérisation des A8,
dont les effluents contenant des composés à noyaux aromatiques à au moins 8 carbones A8+ sont fractionnés dans une colonne de distillation,
ladite colonne traitant également un effluent contenant des A8+ d’une unité externe de réformage catalytique, et produisant en fond un unique effluent enrichi en A9+ alimentant au moins en partie la section de pré-fractionnement.
Selon une autre variante, l’unité de traitement selon l’invention peut comprendre aussi
- une unité de transalkylation
- et une unité d’isomérisation des A8,
des effluents contenant des composés à noyaux aromatiques à au moins 9 carbone A9+ étant issus de l’une et/ou l’autre desdites unités de transalkylation et d’isomérisation des A8,
et elle traite également un effluent d’une unité externe de réformage catalytique,
et deux au moins desdits effluents sont séparés dans des unités de séparation distinctes, notamment des colonnes de distillation distinctes ou une colonne de distillation à cloison, seuls certains des effluents enrichis en A9+ sortant de ces unités de séparation venant alimenter la section de-préfractionnement.
- une unité de transalkylation
- et une unité d’isomérisation des A8,
des effluents contenant des composés à noyaux aromatiques à au moins 9 carbone A9+ étant issus de l’une et/ou l’autre desdites unités de transalkylation et d’isomérisation des A8,
et elle traite également un effluent d’une unité externe de réformage catalytique,
et deux au moins desdits effluents sont séparés dans des unités de séparation distinctes, notamment des colonnes de distillation distinctes ou une colonne de distillation à cloison, seuls certains des effluents enrichis en A9+ sortant de ces unités de séparation venant alimenter la section de-préfractionnement.
Selon cette variante, l’unité de traitement selon l’invention peut comprendre aussi :
- une unité de transalkylation
- et une unité d’isomérisation des A8,
dont les effluents contenant des composés à noyaux aromatiques à au moins 8 carbone A8+ sont fractionnés dans une colonne de distillation à paroi ladite paroi étant positionnée dans le fond de ladite colonne à cloison de façon à créer deux zones de stripping distinctes, lesdits effluents de l’unité de transalkylation étant injectés dans la première zone de stripping, la deuxième zone de stripping étant alimentée par un effluent contenant des A8+ provenant d’une unité externe de reformage catalytique, ladite colonne à cloison produisant en fond de chaque zone de stripping un effluent enrichi en A9+, l’effluent provenant de la deuxièmes zone de stripping alimentant au moins en partie la section de pré-fractionnement.
- une unité de transalkylation
- et une unité d’isomérisation des A8,
dont les effluents contenant des composés à noyaux aromatiques à au moins 8 carbone A8+ sont fractionnés dans une colonne de distillation à paroi ladite paroi étant positionnée dans le fond de ladite colonne à cloison de façon à créer deux zones de stripping distinctes, lesdits effluents de l’unité de transalkylation étant injectés dans la première zone de stripping, la deuxième zone de stripping étant alimentée par un effluent contenant des A8+ provenant d’une unité externe de reformage catalytique, ladite colonne à cloison produisant en fond de chaque zone de stripping un effluent enrichi en A9+, l’effluent provenant de la deuxièmes zone de stripping alimentant au moins en partie la section de pré-fractionnement.
Selon une autre variante, ladite colonne à cloison est remplacée par deux colonne de distillation chacune alimentée par lesdites effluents A8+ provenant des unité de reforming et de la transalkylation et produisant chacune une coupe A9+, la coupe A9+ provenant de la colonne de distillation des effluent A8+ du reforming étant dirigée en partie vers la section de préfractionnement deuxièmes zone de stripping alimentant au moins en partie la section de pré-fractionnement.
L’unité de traitement selon l’invention comprend avantageusement une unité de transalkylation, qui reçoit tout ou partie du premier effluent enrichi en composés aromatiques uniquement substitués par des méthyls issus de la section de pré-fractionnement de l’unité de conversion de composés aromatiques. L’unité de transalkylation convertit notamment les aromatiques de type A7 et A9 en aromatiques de type A8 et A6 (xylène, benzène).
L’unité de traitement selon l’invention peut comprendre aussi :
- une unité d’isomérisation d’hydrocarbures en A8, notamment en phase vapeur,
- et/ou une unité de reformage catalytique,
et ladite unité d’isomérisation d’hydrocarbures en A8 et/ou ladite unité de reformage reçoit au moins une partie de l’effluent appauvri en composés aromatiques à 9 carbones issu de la section de post-fractionnement de l’unité de conversion de composés aromatiques.
- une unité d’isomérisation d’hydrocarbures en A8, notamment en phase vapeur,
- et/ou une unité de reformage catalytique,
et ladite unité d’isomérisation d’hydrocarbures en A8 et/ou ladite unité de reformage reçoit au moins une partie de l’effluent appauvri en composés aromatiques à 9 carbones issu de la section de post-fractionnement de l’unité de conversion de composés aromatiques.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation de l’invention, l’unité de conversion de composés aromatiques est intégrée à un complexe aromatique comprenant une étape de transalkylation selon au moins une des configurations suivantes (configurations alternatives ou cumulatives):
- l’unité conversion de composés aromatiques peut être utilisée pour prétraiter au moins une charge hydrocarbonée de composés aromatiques d’au moins 9 carbones A9+ en amont d’un complexe aromatique.
Le terme de « complexe aromatique » est à comprendre de la façon connue dans le domaine du raffinage pétrolier.
Des exemples de complexes aromatiques mettant en œuvre l’invention seront décrits par la suite à l’aide d’exemples et des figures.
En général, un complexe aromatique comprend des sections réactionnelles avec des réactions catalytiques et des sections de séparation. Il comprend principalement :
- une colonne de fractionnement du reformat pour séparer une coupe hydrocarbonée à 7 atomes de carbones ou moins (C7-), et une coupe aromatique à 8 atomes de carbones ou plus (A8+);
- une colonne dite de reprise (ou « rerun » en anglais), des xylènes permettant de récupérer des xylènes en tête et des aromatiques plus lourds en fond;
- une unité de séparation des xylènes de type lit mobile simulé utilisant un tamis moléculaire et un désorbant ou tout autre technologie permettant d’isoler le paraxylène des xylènes et de l’éthyl-benzène
- une unité d’isomérisation des xylènes appauvri en paraxylène, et de conversion de l’éthyl benzène en xylènes ou en benzène
- une unité de transalkylation convertissant en xylènes et benzène un mélange de toluène et de composé aromatiques A9+ tels que des méthyle- alkyle-benzènes tels que des tri-méthyle-benzènes - avantageusement cette unité peut également traiter des tétra-méthyle-benzènes, et dans une certaine mesure du benzène ;
- un dispositif de fractionnement des BTX bien connu de l’homme de l’art, est un ensemble de 2 distillations adapté pour produire 3 flux, du benzène aux spécifications commerciales, produit du complexe aromatique, du toluène redirigé vers la transalkylation et des A8+ dirigés vers ladite colonne de « rerun » des xylènes.
- une unité optionnelle d’extraction des aromatiques entre la colonne de fractionnement du reformat et le dispositif de fractionnement des BTX pour séparer les composés aliphatiques du mélange des coupes benzène et toluène provenant de l’unité de transalkylation et de la colonne de fractionnement du réformat.
L’agencement de ces différentes étapes catalytique et de fractionnement est bien connu de l’homme de métier.
Le complexe aromatique traite notamment une coupe A9+ provenant d’une unité de reformage catalytique et/ou tout autre charge A9+ importée ;
- l’unité conversion de composés aromatiques de composés aromatiques peut aussi être utilisée pour traiter au moins une coupe A9+ hydrocarbonée interne au complexe aromatique, notamment des A9+ formés par la transalkylation et/ou des A9+ formés par l’unité d’isomérisation des A8, ou encore produit par tout autre unité catalytique au sein du complexe aromatique.
L’invention a également pour objet un procédé conversion d’aromatiques, comprenant :
-a) une étape de pré-fractionnement, pour le fractionnement d’un flux comprenant des composés à noyaux aromatiques et à 9 carbones A9 en au moins deux effluents, dont un premier effluent enrichi en composés aromatiques uniquement substitués par des méthyls et un deuxième effluent appauvri en composés aromatiques uniquement substitués par des méthyls, de préférence opérée sous vide,
- b) une étape d’isomérisation des A9+, pour l’isomérisation du deuxième effluent appauvri en composés aromatiques uniquement substitués par des méthyls issu de l’étape a) de pré-fractionnement, et produisant un effluent d’isomérisation enrichi en composés aromatiques substitués en au moins deux groupements méthyl par conversion des groupements alkyl à plus de deux carbones des composés aromatiques en au moins deux groupements méthyl,
- c) une étape de post-fractionnement, pour le fractionnement de l’effluent d’isomérisation issu de l’étape b) d’isomérisation en au moins deux effluents, dont un effluent enrichi en composés aromatiques à 9 carbones et un effluent appauvri en composés aromatiques à 9 carbones
- d) une étape de recyclage au moins partiel de l’effluent enrichi en composés aromatiques à 9 carbones issu de l’étape c) de post-fractionnement vers l’étape a) de pré-fractionnement.
-a) une étape de pré-fractionnement, pour le fractionnement d’un flux comprenant des composés à noyaux aromatiques et à 9 carbones A9 en au moins deux effluents, dont un premier effluent enrichi en composés aromatiques uniquement substitués par des méthyls et un deuxième effluent appauvri en composés aromatiques uniquement substitués par des méthyls, de préférence opérée sous vide,
- b) une étape d’isomérisation des A9+, pour l’isomérisation du deuxième effluent appauvri en composés aromatiques uniquement substitués par des méthyls issu de l’étape a) de pré-fractionnement, et produisant un effluent d’isomérisation enrichi en composés aromatiques substitués en au moins deux groupements méthyl par conversion des groupements alkyl à plus de deux carbones des composés aromatiques en au moins deux groupements méthyl,
- c) une étape de post-fractionnement, pour le fractionnement de l’effluent d’isomérisation issu de l’étape b) d’isomérisation en au moins deux effluents, dont un effluent enrichi en composés aromatiques à 9 carbones et un effluent appauvri en composés aromatiques à 9 carbones
- d) une étape de recyclage au moins partiel de l’effluent enrichi en composés aromatiques à 9 carbones issu de l’étape c) de post-fractionnement vers l’étape a) de pré-fractionnement.
De préférence, l’étape de pré-fractionnement et/ou l’étape de post-fractionnement comprend une ou plusieurs distillations.
Selon un mode de réalisation, le flux comprenant des composés à noyaux aromatiques et à 9 carbones A9 traité dans l’étape a) de pré-fractionnement du traitement de conversion de composés aromatiques est issu d’un reformage catalytique d’une charge hydrocarbonée.
L’invention concerne également un procédé de traitement de charges hydrocarbonées qui comprend le procédé de conversion d’aromatiques décrit plus haut, et qui comprend avantageusement aussi :
- e) une étape de transalkylation, qui traite tout ou partie du premier effluent enrichi en composés aromatiques uniquement substitués par des méthyl issu de l’étape a) de préfractionnement du traitement de de conversion de composés aromatiques
- et/ou f) une étape d’isomérisation de A8,
tel que au moins un des flux comprenant des composés à noyaux aromatiques et à au moins 9 carbones A9+ traité dans ladite l’étape a) de pré-fractionnement est issu de ladite étape e) de transalkylation et/ou de ladite étape f) d’isomérisation des xylènes et/ou d’une autre étape de reforming catalytique
- e) une étape de transalkylation, qui traite tout ou partie du premier effluent enrichi en composés aromatiques uniquement substitués par des méthyl issu de l’étape a) de préfractionnement du traitement de de conversion de composés aromatiques
- et/ou f) une étape d’isomérisation de A8,
tel que au moins un des flux comprenant des composés à noyaux aromatiques et à au moins 9 carbones A9+ traité dans ladite l’étape a) de pré-fractionnement est issu de ladite étape e) de transalkylation et/ou de ladite étape f) d’isomérisation des xylènes et/ou d’une autre étape de reforming catalytique
De préférence, l’étape f) d’isomérisation d’hydrocarbures en A8 est réalisée en phase vapeur.
Avantageusement, le procédé de traitement selon l’invention comprend :
- l’étape f) d’isomérisation d’hydrocarbures en A8,
- et/ou une étape h) de reformage catalytique,
ladite étape f) d’isomérisation d’hydrocarbures en A8 et/ou ladite étape h) de reformage traitant au moins une partie de l’effluent appauvri en composés aromatiques à 9 carbones issu de l’étape de post-fractionnement c) du traitement de conversion de composés aromatiques.
- l’étape f) d’isomérisation d’hydrocarbures en A8,
- et/ou une étape h) de reformage catalytique,
ladite étape f) d’isomérisation d’hydrocarbures en A8 et/ou ladite étape h) de reformage traitant au moins une partie de l’effluent appauvri en composés aromatiques à 9 carbones issu de l’étape de post-fractionnement c) du traitement de conversion de composés aromatiques.
Des modes de réalisation selon ces différents aspects ainsi que d’autres caractéristiques et avantages des dispositifs précités vont apparaître à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre uniquement illustratif et non limitatif, et en référence aux figures suivantes.
Terminologie
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 VIIIB selon la classification CAS correspond aux métaux des colonnes 8, 9 et 10 selon la nouvelle classification IUPAC. Les groupes IIIA, IVA et VIIB selon la classification CAS correspond aux métaux des colonnes 13, 14 et 7 selon la nouvelle classification IUPAC, respectivement.
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 VIIIB selon la classification CAS correspond aux métaux des colonnes 8, 9 et 10 selon la nouvelle classification IUPAC. Les groupes IIIA, IVA et VIIB selon la classification CAS correspond aux métaux des colonnes 13, 14 et 7 selon la nouvelle classification IUPAC, respectivement.
Dans la présente description, la mention « hydrocarbures Cx », « coupe Cx « , « charge Cx » désigne les composés hydrocarbures comportant x atomes de carbone.
Le terme « hydrocarbures Cx+ » désigne les composés hydrocarbonés ayant au moins x atomes de carbone.
Le terme « hydrocarbures Cx à Cy », désigne les composés hydrocarbures ayant entre x et y atomes de carbones.
Le terme « composé aromatique » désigne les composés hydrocarbures comportant un noyau benzénique.
Le terme « composé aromatique Ax» ou « Ax » désigne les composés aromatiques ayant x atome de carbone.
Le terme « composé aromatique Ax+» ou « Ax+ » désigne les composés aromatiques ayant au moins x atomes de carbone.
Le terme « groupement ou groupe méthyl » : désigne une chaîne alkyl à un atome de carbone.
Les termes « groupement ou groupe éthyle, propyle, butyle »: désignent une chaîne alkyl à respectivement deux, trois, quatre atomes de carbone.
Le terme « groupement ou groupe méthyl » : désigne une chaîne alkyl à un atome de carbone.
Les termes « groupement ou groupe éthyle, propyle, butyle »: désignent une chaîne alkyl à respectivement deux, trois, quatre atomes de carbone.
Le terme « composé aromatique substitué en groupement méthyl » signifie qu’il y a au moins un méthyl fixé sur le noyau benzénique.
Le terme « composé aromatique substitué uniquement en groupement méthyl » signifie qu’il y a n’y a pas d’autre groupement que des groupements méthyles fixés sur le noyau benzénique.
Les sigles utilisés, par soucis de concision, ont la signification suivante :
Les sigles utilisés, par soucis de concision, ont la signification suivante :
BZ : benzène
TOL : toluène
XYL : xylène
PX : paraxylène
EB : éthyl benzène
MEBZ : méthyl éthyl benzène
TMBZ : tri méthyl benzène
TetraMB : tétra méthyl benzène
iC3 Bz : (ex.1) : isopropyl benzène
nC3 Bz : normal propyl benzène
Cx+A : composé hydrocarbonés aromatique contenant x ou plus atome de carbone
C9N : composé hydrocarbure naphténique à 9 atomes de carbone
NA : non aromatique
tol : toluène
C10A = A10 = composé aromatique avec 10 atomes de C
C11A+ = A11+ = composé aromatique avec 11 atomes de C ou plus
De façon générale dans le présent texte, quand différentes variantes/différents modes de réalisation sont décrits, ils sont alternatifs ou cumulatifs entre eux, sauf impossibilité technique à les combiner.
Les termes « amont » et « aval » sont à comprendre dans le présent texte selon la direction générale d’écoulement d’un flux considéré, notamment de la charge, au travers d’une installation visant à la traiter/à la convertir.
Dans le sens de la présente invention, les différents modes de réalisation présentés peuvent être utilisés seul ou en combinaison les uns avec les autres, sans limitation de combinaison, sauf incompatibilité technique.
Dans le sens de la présente invention, les différentes plages de paramètres pour une étape donnée telles que les plages de pression et les plages de température peuvent être utilisées seules ou en combinaison. Par exemple, dans le sens de la présente invention, une plage préférée de valeurs de pression peut être combinée avec une plage de valeurs de température plus préférée.
Dans le présent texte, les expressions « compris entre … et … » et « entre …. et … » sont équivalentes et signifient que les valeurs limites de l’intervalle sont incluses dans la gamme de valeurs décrite. Si tel n’était pas le cas et que les valeurs limites n’étaient pas incluses dans la gamme décrite, une telle précision sera apportée par la présente invention.
Dans le sens de la présente invention, les différentes plages de paramètres pour une étape donnée telles que les plages de pression et les plages de température peuvent être utilisées seules ou en combinaison. Par exemple, dans le sens de la présente invention, une plage préférée de valeurs de pression peut être combinée avec une plage de valeurs de température plus préférée.
Dans le présent texte, les expressions « compris entre … et … » et « entre …. et … » sont équivalentes et signifient que les valeurs limites de l’intervalle sont incluses dans la gamme de valeurs décrite. Si tel n’était pas le cas et que les valeurs limites n’étaient pas incluses dans la gamme décrite, une telle précision sera apportée par la présente invention.
La représente le dispositif de conversion de composés aromatiques selon un ou plusieurs modes de réalisation de la présente invention.
La représente un complexe aromatique intégrant le dispositif de conversion des aromatiques selon l’invention et une unité de reformage catalytique (et comprenant une unité de transalkylation).
La représente un complexe aromatique intégrant le dispositif de conversion des aromatiques selon une autre mise en œuvre de l’invention, et une unité de reformage catalytique.
La représente une autre variante d’intégration du dispositif de conversion des aromatiques dans un complexe aromatique, mettant en œuvre une colonne de xylènes à cloison (paroi).
La représente une variante d’intégration du dispositif de conversion des aromatiques dans un complexe aromatique représenté sur la , mettant en œuvre deux colonnes de xylènes.
La représente une variante d’intégration du dispositif de conversion des aromatiques dans un complexe aromatique représenté sur la , dans laquelle la charge du dispositif de conversion par isomérisation des A9+ selon l’invention est une coupe A9+ provenant d’un soutirage latéral de la colonne de xylène.
Les mêmes références correspondent au même flux, au même dispositif dans l’ensemble des figures, qui, par ailleurs, sont toutes extrêmement schématiques.
Les mêmes références correspondent au même flux, au même dispositif dans l’ensemble des figures, qui, par ailleurs, sont toutes extrêmement schématiques.
En pétrochimie, le paraxylène est l’un des intermédiaires à plus forte valeur marchande. Sa production requiert des mono-aromatiques substitués en méthyles, il est principalement produit par dismutation du toluène, isomérisation des xylènes ou transalkylation de toluène avec des tri- ou tétra-méthyle-benzènes. Pour maximiser la production de paraxylène il est utile de maximiser la quantité de groupement méthyle disponible par noyau aromatique.
Dans cette optique les mono-aromatiques substitués en méthyles, préférablement les mono-aromatiques uniquement substitués en méthyles, sont directement valorisables, ce qui n’est pas le cas des mono-aromatiques comprenant des groupement alkyl à plus de 2 atomes de carbone (exemple : méthyl éthyl benzène, éthyle benzène, propyle benzène). Il est donc préférable de convertir ces composés mono-aromatiques en composés aromatiques uniquement substitués en méthyles.
L’objectif de l’unité d’isomérisation des A9 est de produire des groupes méthyl fixés sur les noyaux benzéniques, en lieu et place des groupes alkyles à plus de deux atomes de carbones, sans produire de méthane, de façon à maximiser le rendement liquide de la réaction, et ainsi à améliorer le rendement global en aromatiques du complexe aromatique.
Avec la présente invention, on peut à la fois :
- réduire les inconvénients spécifiques de la réaction d’isomérisation, inconvénients associés aux réactions secondaires de saturation et de déshydrocyclisation des composés aromatiques,
- augmenter le taux de conversion de la réaction du méthyl éthyl benzène notamment, en recyclant sélectivement les espèces non réagies, ainsi qu’un intermédiaire réactionnel . (l’intermédiaire réactionnel correspond ici au composé C9N : on veut convertir les composés C9 aromatiques avec une chaine alkyl à 2 carbones ou plus, en C9 aromatique avec des méthyls, par la saturation du noyau aromatique et donc la formation de C9 naphténique, que l’on veut recycler. En effet, si on perd l’intermédiaire réactionnel, on perd le produit aussi de la réaction).
- réduire les inconvénients spécifiques de la réaction d’isomérisation, inconvénients associés aux réactions secondaires de saturation et de déshydrocyclisation des composés aromatiques,
- augmenter le taux de conversion de la réaction du méthyl éthyl benzène notamment, en recyclant sélectivement les espèces non réagies, ainsi qu’un intermédiaire réactionnel . (l’intermédiaire réactionnel correspond ici au composé C9N : on veut convertir les composés C9 aromatiques avec une chaine alkyl à 2 carbones ou plus, en C9 aromatique avec des méthyls, par la saturation du noyau aromatique et donc la formation de C9 naphténique, que l’on veut recycler. En effet, si on perd l’intermédiaire réactionnel, on perd le produit aussi de la réaction).
L’invention consiste à coupler l’unité d’isomérisation des A9+ à deux fractionnements, l’un en amont et l’autre en aval de l’unité d’isomérisation (ces fractionnements étant en pratique des distillations en cas général) pour former une unité de conversion des aromatiques lourds.
Selon l’invention, on opère donc un pré-fractionnement en amont de l’unité, la section de pré-fractionnement étant alimentée, d’une part par une charge comprenant (constituée de) composés aromatiques d’au moins 9 carbones A9+, et d’autre part par un flux de recyclage provenant d’un flux de la section de post-fractionnement (le flux de fond de distillation), permettant de réduire la teneur en composés aromatiques uniquement substituées en groupement méthyles de la charge au réacteur d’isomérisation des A9+.
Selon l’invention, on opère donc un pré-fractionnement en amont de l’unité, la section de pré-fractionnement étant alimentée, d’une part par une charge comprenant (constituée de) composés aromatiques d’au moins 9 carbones A9+, et d’autre part par un flux de recyclage provenant d’un flux de la section de post-fractionnement (le flux de fond de distillation), permettant de réduire la teneur en composés aromatiques uniquement substituées en groupement méthyles de la charge au réacteur d’isomérisation des A9+.
Et, en aval de l’unité d’isomérisation des A9+, on opère un post-fractionnement de l’effluent isomérisé généralement une distillation, dont l’un des effluents (le produit de fond dans le cas d’une distillation) est recyclé dans la section de pré-fractionnement, et dont un autre de ses effluents (le produit de tête ou distillat dans le cas d’une distillation) est renvoyé dans le complexe aromatique.
Le préfractionnement permet d’éviter que les composés déjà substitués uniquement en groupement méthyles, qui n’ont pas besoin d’être isomérisés, provenant de la charge fraîche ou de l’effluent du réacteur, ne soient renvoyés au réacteur où ils seraient l’objet de réactions secondaires indésirables. Le post-fractionnement permet de recycler vers la section réactionnelle au moins des composés aromatiques à neuf atomes de carbone, substitués en alkyl à plus de deux atomes de carbone qui n’ont pas réagi et les C9N produits par les réactions indésirables de saturation des aromatiques. Le recyclage des C9N augmente la conversion par passe des A9, car les produits de la réaction sont proches de leur concentration à l’équilibre, quant au recyclage des espèces non réagies il augmente leur conversion nette totale aux pertes près liées aux réaction secondaires.
Ainsi le couplage des deux colonnes permet il simultanément de minimiser les pertes en réduisant le débit à la section réactionnelle et de maximiser la production de groupement méthyl fixés sur le noyau benzénique, par la suite de maximiser la production de composés aromatiques paraxylène et benzène.
La représente un exemple d’unité de conversion de composés aromatiques selon un ou plusieurs modes de réalisation de la présente invention, comprenant une section de pré-fractionnement (une ou des colonnes de distillation) d’une coupe A9+, dont le distillat alimente une unité d’isomérisation des chaînes alkyles à au moins deux atomes de carbone des composés aromatiques en C9+, suivi d’une section de post-fractionnement (une ou des colonnes de distillation), dont le produit de fond est renvoyé à la section de pré- fractionnement.
Plus en détails, cette unité 5 comprend :
- une section de préfractionnement 1 (une ou des colonnes de distillation en série, une seule représentée à la figure) adaptée pour traiter la charge hydrocarbonée 2, et récupérer au moins deux effluents, l’un enrichi 3, l’autre appauvri 4, en composés aromatiques uniquement substitués en méthyles ; et
- une unité d’isomérisation A9+ (un ou plusieurs réacteurs 11, un seul réacteur représenté) disposée en aval de la section de préfractionnement 1 et adaptée pour convertir en groupes méthyles des chaînes alkyles à plus de deux atomes de carbone des composés aromatiques de l’effluent 4 appauvri en composés aromatiques uniquement substitués en méthyles, et produire un effluent d’isomérisation 7 enrichi en composés aromatiques substitués en au moins deux groupements méthyles.
- une deuxième section 8 dite de post-fractionnement (une ou des colonnes de distillation en série, une seule représentée à la figure) alimentée par l’effluent liquide 19 de l’unité d’isomérisation A9 et adaptée pour récupérer au moins deux effluents l’un enrichi 10, l’autre appauvri 9 en composés aromatiques à neuf atomes de carbone
On prévoit aussi au moins un recyclage partiel (et de préférence un recyclage total) de l’effluent de fond enrichi 10 en composés aromatiques à neuf atomes de carbone à l’alimentation de la section de préfractionnement 1.
La section de pré-fractionnement 1 est adaptée pour produire au moins un effluent 3 (fond de colonne) enrichi en composés aromatiques uniquement substitués en méthyles par rapport à la charge totale 2 +10, correspondant à la somme des flux 2 et 10, entrant dans cette section. Cet enrichissement correspond à une augmentation de leur composition massique d’au moins 5%, préférentiellement d’au moins 30%. Cet effluent 3 contient au moins 70% poids, préférablement au moins 80% poids de composés aromatiques uniquement substitués en méthyles (des triméthyl-benzènes et/ou tétraméthyl- benzènes).
La section de post-fractionnement 8 est conçue pour produire au moins deux effluents dont l’un, dit lourd (flux 10)récupéré en fond de colonne contient au moins 90 % des composés aromatiques à 9 atomes de carbone, et préférentiellement plus de 95% et encore plus préférentiellement 99% contenus dans l’effluent (en considérant le flux 7 ou le flux 19, les deux flux contenant la même quantité en A9) de l’unité d’isomérisation des A9+, l’autre dit léger récupéré en tête de colonne sous forme de distillat liquide 9 et éventuellement de distillat vapeur 22 contient au moins 90% et plus préférentiellement 95 % du toluène contenu dans l’effluent de l’unité d’isomérisation des A9+, ainsi que le reste des produits des réactions secondaires, de déalkylation, de saturation des noyaux benzéniques, déshydrocyclisation.
Selon un mode de réalisation non représentés sur la , la section de pré-fractionnement 1 peut aussi comprendre plusieurs colonnes de distillation arrangées de telles sorte que le flux appauvri 4 contienne la majorité des composés aromatiques substitués en groupement éthyl, propyle des flux 2 +10 et soit appauvri de la majorité des composés aromatiques uniquement substitués en méthyles des flux 2+10.
Selon un mode de réalisation, la section de pré-fractionnement 1 qui récupère en tête de colonne le flux 4 de composés aromatiques substitués en groupement éthyl, propyl est utilisée avec au moins une des conditions opératoires suivantes :
- ballon de reflux : environ 0,1-10 kg/cm2a et environ 100-180°C ;
- colonne : environ 40-100 plateaux théoriques, rapport massique des débits de reflux et de charge environ égal à 0,1-10, température en tête de colonne : inférieure à 200°C et typiquement comprise entre 100-190°C, température en fond de colonne : environ 120-220°C, opérée à pression atmosphérique.
Selon un mode de réalisation, la section de pré-fractionnement 1 qui récupère en tête de colonne 4 les composés aromatiques substitués en groupement éthyl, propyle est opérée sous vide, c’est-à-dire à une pression inférieure à la pression atmosphérique avec au moins une des conditions opératoires suivantes :
- ballon de reflux : environ 0,2 kg/cm2a et environ 110°C ;
- colonne : environ 30 plateaux théoriques, rapport massique des débits de reflux et de charge environ égal à 0.5, température en tête de colonne : environ 110°C, température en fond de colonne : environ 135°C.
Lorsque la section de pré-fractionnement 1 est ainsi opéré sous vide, la température de rebouillage étant abaissée, le rebouillage peut être assuré par n’importe quel fluide chaud du complexe aromatique, disponible à une température supérieure à 135 °C et préférentiellement supérieure à 150°C, soit par échange direct, soit par l’intermédiaire de génération de vapeur d’eau utilisée avec ou sans recompression. Ce mode de fonctionnement sous vide est avantageux, car il permet de réduire la consommation énergétique du procédé selon l’invention.
Comme la charge totale 2 +10 de la section de pré-fractionnement 1 est constituée d’une coupe aromatique A9+, ladite section de pré-fractionnement 1 peut être opérée sous vide sans générer en tête une phase vapeur importante à recomprimer par un compresseur. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, seul un faible débit d’incondensables, notamment ceux liés à une possible entrée d’air dans un système sous vide, est à reprendre par des moyens usuels sur une colonne à distiller sous vide, à savoir un éjecteur ou une pompe à vide.
La charge
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la charge hydrocarbonée A9+ [2 ou 102] est composée d’au moins 5% poids, de préférence au moins 10% poids, notamment au moins 20% poids, par exemple entre 22 et 35%, de molécules aromatiques comprenant au moins une chaîne alkyle comprenant au moins deux atomes de carbone (par exemple éthyle, propyle, butyle, etc..).
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la charge hydrocarbonée A9+ [2 ou 102] est composée d’au moins 5% poids, de préférence au moins 10% poids, notamment au moins 20% poids, par exemple entre 22 et 35%, de molécules aromatiques comprenant au moins une chaîne alkyle comprenant au moins deux atomes de carbone (par exemple éthyle, propyle, butyle, etc..).
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la charge hydrocarbonée 2 est composée d’au moins 90 % poids de molécules aromatiques ayant entre 9 et 10 atomes de carbone : elle comprend des propylbenzènes, méthyle-éthyle-benzènes, di-méthyle-éthyle-benzènes et/ou des méthyle-propyle-benzènes et éventuellement des tri-méthyle benzènes et tétra méthylbenzène.
Selon un mode de réalisation, la charge hydrocarbonée 2 comprend au moins un flux interne d’un complexe aromatique pour la production de paraxylène et l’effluent 19 (liquide) d’isomérisation des A9+ est une charge envoyée vers un complexe aromatique pour la production de paraxylène, après fractionnement dans la section de post-fractionnement 8.
Selon un mode de réalisation, la charge hydrocarbonée 2 comprend au moins un flux interne d’un complexe aromatique pour la production de paraxylène et l’effluent 19 (liquide) d’isomérisation des A9+ est une charge envoyée vers un complexe aromatique pour la production de paraxylène, après fractionnement dans la section de post-fractionnement 8.
Typiquement, la charge 2,102 hydrocarbonée A9+ est composée d’au moins 30% poids, de préférence au moins 50% poids, de molécules aromatiques comprenant au moins une chaîne alkyle comprenant au moins deux atomes de carbone (par exemple éthyle, propyles, butyles, etc..) ,quand elle provient d’une unité de reformage catalytique.
Le réacteur d’isomérisation A9+ 11 et son catalyseur
L’unité d’isomérisation des A9+ selon l’invention comprend un réacteur d’isomérisation 11 adapté pour :
- traiter l’effluent 4 appauvri en composés aromatiques substitués uniquement en groupement méthyles, au moyen d’un apport en hydrogène 6 et en présence d’un catalyseur, pour convertir en groupes méthyles fixés sur le noyau benzénique des chaînes alkyles en C2+ des composés aromatiques ; et
- produire l’effluent 7 d’isomérisation enrichi en composés aromatiques uniquement substitués en méthyles.
Selon un mode de réalisation, le réacteur d’isomérisation 11 est adapté pour traiter l’effluent 4 appauvri en composés aromatiques uniquement substitués en méthyles 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 deux ou plusieurs groupes méthyles fixés sur le noyau benzénique.
Selon un mode de réalisation, l’isomérisation des composés aromatiques A9+ de la charge hydrocarbonée est effectuée dans au moins une des conditions opératoires suivantes :
- température comprise entre 250°C et 450°C préférentiellement comprise entre 355°C et 390°C, telle qu’une température de 385°C ;
- pression comprise entre 0,1 MPa absolus et 3 MPa absolus, préférentiellement comprise entre 0,2 MPa absolus et 1,5 MPa absolus ;
- rapport molaire H2/HC compris entre 1 et 5, et préférentiellement compris entre 3 et 4,5, tel qu’un rapport molaire de H2/HC de 4 ;
- PPH comprise entre 1 h-1et 30 h-1, préférentiellement comprise entre 3 h-1et 12 h-1, le terme PPH correspondant au poids de charge hydrocarbonée injecté par heure et rapporté au poids de catalyseur chargé.
- température comprise entre 250°C et 450°C préférentiellement comprise entre 355°C et 390°C, telle qu’une température de 385°C ;
- pression comprise entre 0,1 MPa absolus et 3 MPa absolus, préférentiellement comprise entre 0,2 MPa absolus et 1,5 MPa absolus ;
- rapport molaire H2/HC compris entre 1 et 5, et préférentiellement compris entre 3 et 4,5, tel qu’un rapport molaire de H2/HC de 4 ;
- PPH comprise entre 1 h-1et 30 h-1, préférentiellement comprise entre 3 h-1et 12 h-1, le terme PPH correspondant au poids de charge hydrocarbonée injecté par heure et rapporté au poids de catalyseur chargé.
Selon un mode de réalisation, le catalyseur d’isomérisation des A9+ comprend au moins un métal du groupe VIIIB de la classification périodique des éléments en tant que fonction hydro/déshydrogénante, au moins un tamis moléculaire en tant que fonction hydro-isomérisante, et optionnellement au moins une matrice.
Dans la présente demande, le terme hydro/déshydrogénant correspond à la promotion d’une réaction d’hydro/déshydrogénation qui comprend/consiste à incorporer/éliminer des atomes d’hydrogène dans une molécule. Dans la présente demande, le terme hydro-isomérisant correspond à la promotion d’une réaction d’hydroisomérisation qui comprend/consiste à transformer une molécule en un isomère, en présence d’hydrogène.
Selon l’invention, le catalyseur hydro/déshydrogénant et hydro-isomérisant comprend au moins un métal du groupe VIIIB de la classification périodique des éléments en tant que fonction ou élément hydro/déshydrogénant et au moins un tamis moléculaire en tant que fonction ou élément hydro-isomérisant. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le catalyseur d’isomérisation comprend en outre au moins une matrice.
L’élément hydro-isomérisant
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’au moins un tamis moléculaire comprend au moins un tamis moléculaire zéolithique. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le catalyseur comprend au moins un tamis moléculaire zéolithique 10 MR ou 12 MR monodimensionnel. Les tamis moléculaires zéolithiques 10 MR ou 12 MR monodimensionnels présentent des pores ou canaux dont l'ouverture est définie par un anneau à 10 atomes d'oxygène (ouverture à 10 MR) ou à 12 atomes d’oxygène (ouverture à 12 MR). Les canaux du tamis moléculaire zéolithique ayant une ouverture à 10 MR ou 12 MR comportent avantageusement des canaux monodimensionnels non interconnectés qui débouchent directement sur l'extérieur de ladite zéolithe. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, les tamis moléculaires zéolithiques 10 MR ou 12 MR monodimensionnels présents dans ledit catalyseur d’hydroisomérisation comprennent du silicium et au moins un élément T choisi dans le groupe constitué par l'aluminium, le fer, le gallium, le phosphore et le bore. De préférence l’élément T comprend ou consiste en l'aluminium.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le tamis moléculaire zéolithique 10 MR monodimensionnel du catalyseur d’hydroisomérisation est avantageusement choisi parmi les tamis moléculaires zéolithiques de type structural TON (par exemple choisis parmi la ZSM-22 et la NU-10, prises seules ou en mélange), FER (par exemple choisis parmi la ZSM-35 et la ferriérite, prises seules ou en mélange), EUO (par exemple choisis parmi la EU-1 et la ZSM-50, prises seules ou en mélange), AEL (par exemple la SAPO-11) ou *MRE (par exemple choisis parmi la ZSM-48, ZBM-30, EU-2 et EU-11, prises seules ou en mélange). Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le tamis moléculaire zéolithique 12 MR du catalyseur d’hydroisomérisation est choisi parmi les tamis moléculaires zéolithiques de type structural MTW (par exemple choisis parmi la ZSM-12, TPZ-12, Theta-3, NU-13, CZH-5, prises seules ou en mélange) et MOR (par exemple choisis parmi la mordénite ou la LZ-211, prises seules ou en mélange). Les codes structuraux sont définis dans la classification de l’International Zeolite Association (IZA : http://www.iza-structure.org/databases/).
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le catalyseur comprend de la zéolithe IZM-2. La zéolithe IZM-2 est un solide microporeux cristallisé présentant une structure cristalline décrite dans la demande de brevet FR2918050A1. La zéolithe IZM-2 présente un diagramme de diffraction de rayons X incluant au moins les raies inscrites dans la table 1 représentant les valeurs moyennes des dhklet intensités relatives mesurées sur un diagramme de diffraction de rayons X du solide cristallisé IZM-2 calciné.
Dans le tableau 1 ci-dessous, voici les significations des termes employés :
Dans le tableau 1 ci-dessous, voici les significations des termes employés :
, FF = très fort ; F = fort ; m = moyen ; mf = moyen faible ; f = faible ; ff = très faible. L'intensité relative Irel est donnée en rapport à une échelle d'intensité relative où il est attribué une valeur de 100 à la raie la plus intense du diagramme de diffraction des rayons X : ff < 15 ; 15 ≤ f < 30 ; 30 ≤ mf < 50 ; 50 ≤ m < 65 ; 65 ≤ F < 85 ; FF ≤ 85.
| 2 thêta (°) | dhkl(Å) | Irel | 2 thêta (°) | dhkl(Å) | Irel |
| 5,07 | 17,43 | ff | 19,01 | 4,66 | ff |
| 7,36 | 12,01 | FF | 19,52 | 4,54 | ff |
| 7,67 | 11,52 | FF | 21,29 | 4,17 | m |
| 8,78 | 10,07 | F | 22,44 | 3,96 | f |
| 10,02 | 8,82 | ff | 23,10 | 3,85 | mf |
| 12,13 | 7,29 | ff | 23,57 | 3,77 | f |
| 14,76 | 6,00 | ff | 24,65 | 3,61 | ff |
| 15,31 | 5,78 | ff | 26,78 | 3,33 | f |
| 15,62 | 5,67 | ff | 29,33 | 3,04 | ff |
| 16,03 | 5,52 | ff | 33,06 | 2,71 | ff |
| 17,60 | 5,03 | ff | 36,82 | 2,44 | ff |
| 18,22 | 4,87 | ff | 44,54 | 2,03 | ff |
Le diagramme de diffraction est obtenu par analyse radiocristallographique au moyen d’un diffractomètre en utilisant la méthode classique des poudres avec le rayonnement Kα1du cuivre (λ = 1,5406Å). A partir de la position des pics de diffraction représentée par l’angle 2θ, on calcule, par la relation de Bragg, les équidistances réticulaires dhklcaractéristiques de l’échantillon. L’erreur de mesure Δ(dhkl) sur dhklest calculée grâce à la relation de Bragg en fonction de l’erreur absolue Δ(2θ) affectée à la mesure de 2θ. Une erreur absolue Δ(2θ) égale à ± 0,02° est communément admise. L’intensité relative Irelaffectée à chaque valeur de dhklest mesurée d’après la hauteur du pic de diffraction correspondant. Le diagramme de diffraction des rayons X du solide cristallisé IZM-2 selon l'invention comporte au moins les raies aux valeurs de dhkldonnées dans le tableau 1. Dans la colonne des dhkl, on a indiqué les valeurs moyennes des distances inter-réticulaires en Angströms (Å). Chacune de ces valeurs doit être affectée de l’erreur de mesure Δ(dhkl) comprise entre ± 0,6Å et ± 0,01Å.
La zéolithe IZM-2 présente une composition chimique exprimée sur une base anhydre, en termes de moles d'oxydes, par la formule générale suivante : XO2: aY2O3: bM2/nO dans laquelle X représente au moins un élément tétravalent, Y représente au moins un élément trivalent et M est au moins un métal alcalin et/ou un métal alcalino-terreux de valence n, a et b représentant respectivement le nombre de moles de Y2O3et M2/nO et a est compris entre 0 et 0,5 et b est compris entre 0 et 1.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, X est préférentiellement choisi parmi le silicium, le germanium, le titane et le mélange d'au moins deux de ces éléments tétravalents. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, Y est choisi parmi l'aluminium, le bore, le fer, l'indium et le gallium, préférentiellement Y est l'aluminium.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la zéolithe IZM-2 présente une composition chimique exprimée sur une base anhydre, en termes de moles d'oxydes, définie par la formule générale suivante : SiO2: a Al2O3: b M2/nO, dans laquelle M est au moins un métal alcalin et/ou un métal alcalino-terreux de valence n. Dans ladite formule donnée ci-dessus, a représente le nombre de moles de Al2O3et b représente le nombre de moles de M2/nO, et a est compris entre 0 et 0,5 et b est compris entre 0 et 1.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, M est choisi parmi le lithium, le sodium, le potassium, le calcium, le magnésium et le mélange d'au moins deux de ces métaux, préférentiellement M est le sodium.
Les rapports Si/Al des zéolithes décrites ci-dessus sont avantageusement ceux obtenus à la synthèse ou bien obtenus après des traitements de désalumination post-synthèse bien connus de l'homme de l'art, tels que et à titre non exhaustif les traitements hydrothermiques suivis ou non d'attaques acides ou bien encore les attaques acides directes par des solutions d'acides minéraux ou organiques. Les zéolithes sont, de préférence, essentiellement sous forme acide, c'est-à-dire que le rapport atomique entre le cation de compensation monovalent (par exemple le sodium) et l’aluminium inséré dans le réseau cristallin du solide est avantageusement inférieur à 0,1, de préférence inférieur à 0,05 et de manière très préférée inférieur à 0,01. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, les zéolithes entrant dans la composition dudit catalyseur d'hydroisomérisation sont avantageusement calcinées. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, lesdites zéolithes sont échangées par au moins un traitement par une solution d’au moins un sel d’ammonium de manière à obtenir la forme ammonium des zéolithes qui, une fois calcinée, conduit à la forme acide desdites zéolithes.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la teneur en tamis moléculaire dans le catalyseur d’hydroisomérisation est comprise entre 1% poids et 90% poids, de manière préférée entre 3% poids et 80% poids, et plus préférentiellement entre 4% poids et 60% poids, par rapport ou poids total du catalyseur d’hydroisomérisation.
La matrice
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la matrice est amorphe ou cristallisée. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la matrice est avantageusement choisie dans le groupe formé par l'alumine, la silice, la silice-alumine, les argiles, l’oxyde de titane, l’oxyde de bore, la zircone et les aluminates, pris seuls ou en mélange. De préférence, l’alumine est utilisée comme matrice. De manière préférée, ladite matrice peut contenir de l'alumine sous toutes ses formes connues de l'homme du métier, telles que par exemple les alumines de type alpha, gamma, êta, delta.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la teneur en matrice, telle que l’alumine, dans le catalyseur d’hydroisomérisation est comprise entre 10% poids et 99% poids par rapport ou poids total du catalyseur d’hydro-isomérisation, i.e., de manière à assurer le complément à 100% poids des éléments constituant le catalyseur d’hydroisomérisation.
Le support du catalyseur comprend le tamis moléculaire optionnellement en mélange avec la matrice. La mise en forme du support sous forme de mélange s’effectue de manière préférée par comalaxage, extrusion puis traitement thermique du tamis moléculaire avec la matrice ou un précurseur de la matrice, telle que par exemple la boehmite, qui par traitement thermique se transforme en alumine.
L’élément hydro/déshydrogénant
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’au moins un métal du groupe VIIIB est choisi parmi le fer, le cobalt, le nickel, le ruthénium, le rhodium, le palladium, l'osmium, l'iridium et le platine. De préférence l’au moins un métal du groupe VIIIB est choisi parmi les métaux nobles du groupe VIIIB, de manière très préférée l’au moins un métal du groupe VIIIB est choisi parmi le palladium et le platine et de manière encore plus préférée l’au moins un métal du groupe VIIIB est le platine.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la dispersion de l’au moins un métal du groupe VIIIB (pourcentage des atomes dudit métal exposés en surface), déterminée par chimisorption, par exemple par titration H2/O2ou par chimisorption du monoxyde de carbone, est comprise entre 10% et 100%, de préférence entre 20% et 100% et de manière encore plus préférée entre 30% et 100%. Le coefficient de répartition macroscopique de l’au moins un métal du groupe VIIIB, obtenu à partir de son profil déterminé par microsonde de Castaing, défini comme le rapport des concentrations du métal du groupe VIIIB au cœur du grain (extrudé de catalyseur) par rapport au bord de ce même grain, est compris entre 0,7 et 1,3, de préférence entre 0,8 et 1,2. La valeur de ce rapport, voisine de 1, témoigne de l'homogénéité de la répartition de l’au moins un métal du groupe VIIIB dans le catalyseur d’hydroisomérisation.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le catalyseur d’hydroisomérisation comprend en outre au moins un métal additionnel choisi dans le groupe formé par les métaux des groupes IIIA, IVA et VIIB de la classification périodique des éléments et de préférence choisi parmi le gallium, l'indium, l'étain et le rhénium. Ledit métal additionnel est de préférence choisi parmi l'indium, l'étain et le rhénium.
Avantageusement, l’élément (métallique) hydro/déshydrogénant peut être introduit sur le support du catalyseur par toute méthode connue de l'homme du métier, comme par exemple le comalaxage, l'imprégnation à sec, l'imprégnation par échange.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la teneur en métal du groupe VIIIB, tel que le platine, dans le catalyseur d’hydroisomérisation est comprise entre 0,01% poids et 4% poids, de manière préférée entre 0,05% poids et 2% poids, par rapport ou poids total du catalyseur d’hydroisomérisation.
Selon un mode de réalisation, la teneur en l’au moins un métal additionnel dans le catalyseur d’hydroisomérisation est comprise entre 0,01% poids et 2% poids, de manière préférée entre 0,05% poids et 1% poids, par rapport ou poids total du catalyseur d’hydroisomérisation.
Selon un mode de réalisation, la teneur en soufre dans le catalyseur d’hydroisomérisation est telle que le rapport du nombre de moles de soufre sur le nombre de moles de l’au moins un métal du groupe VIIIB soit compris entre 0,3 et 3. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la présence de soufre dans le catalyseur provient d’une étape de sulfuration optionnelle du catalyseur d’hydroisomérisation. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la présence de soufre dans le catalyseur provient d’impuretés potentiellement présentes, telles que par exemple dans le liant alumine.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le catalyseur d’hydroisomérisation utilisé dans le procédé selon l'invention comprend plus particulièrement, et de préférence est constitué de :
- de 1% poids à 90%, de préférence de 3% poids à 80% et de manière encore plus préférée de 4% poids à 60% poids de tamis moléculaire ;
- de 0,01% poids à 4%, de préférence de 0,05% poids à 2% poids d'au moins un métal du groupe VIIIB, de préférence le platine ;
- éventuellement de 0,01% poids à 2%, de préférence de 0,05% poids à 1% poids d'au moins un métal additionnel choisi dans le groupe formé par les métaux des groupes IIIA, IVA et VIIB ;
- éventuellement une teneur en soufre, de préférence telle que le rapport du nombre de moles de soufre sur le nombre de moles de(s) métal(ux) du groupe VIIIB soit compris entre 0,3 et 3 ; et
- éventuellement au moins une matrice, de préférence l’alumine, assurant le complément à 100% dans le catalyseur, par rapport au poids total du catalyseur d’hydroisomérisation.
- de 1% poids à 90%, de préférence de 3% poids à 80% et de manière encore plus préférée de 4% poids à 60% poids de tamis moléculaire ;
- de 0,01% poids à 4%, de préférence de 0,05% poids à 2% poids d'au moins un métal du groupe VIIIB, de préférence le platine ;
- éventuellement de 0,01% poids à 2%, de préférence de 0,05% poids à 1% poids d'au moins un métal additionnel choisi dans le groupe formé par les métaux des groupes IIIA, IVA et VIIB ;
- éventuellement une teneur en soufre, de préférence telle que le rapport du nombre de moles de soufre sur le nombre de moles de(s) métal(ux) du groupe VIIIB soit compris entre 0,3 et 3 ; et
- éventuellement au moins une matrice, de préférence l’alumine, assurant le complément à 100% dans le catalyseur, par rapport au poids total du catalyseur d’hydroisomérisation.
Selon un mode de réalisation, le catalyseur d'hydroisomérisation est mis en forme sous la forme d'extrudés cylindriques ou polylobés tels que bilobés, trilobés, polylobés de forme droite ou torsadée. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le catalyseur d'hydroisomérisation est mis en forme sous la forme de poudres concassées, de tablettes, d'anneaux, de billes, de roues. D’autres techniques que l'extrusion, telles que le pastillage ou la dragéification, peuvent avantageusement être utilisées.
Dans le cas où le catalyseur d'hydroisomérisation contient au moins un métal noble, le métal noble contenu dans ledit catalyseur d'hydroisomérisation peut avantageusement être réduit. Une des méthodes préférées pour conduire la réduction du métal est le traitement sous hydrogène (par exemple entre 0,4 et 40 normaux m3hydrogène/ h / m3catalyseur (Nm3/h/m3), et préférablement entre 1 et 16 Nm3/h/m3, tel que sensiblement 4 Nm3/h/m3) à une température comprise entre 150°C et 650°C et une pression totale comprise entre 0,1 et 25 MPa. Par exemple, une réduction peut comprendre en un palier à 150°C de deux heures puis une montée en température jusqu'à 450°C à la vitesse de 1°C/min puis un palier de deux heures à 450°C ; durant l’étape de réduction, le débit d'hydrogène peut être de 1000 normaux m3hydrogène / m3catalyseur et la pression totale peut être maintenue constante à 0,1 MPa. Toute méthode de réduction peut avantageusement être envisagée, soit in situ (la réduction du catalyseur est opérée dans l’unité même où la réaction catalytique de la charge est réalisée), soit ex situ (la réduction est opérée hors de l’unité où la réaction catalytique de la charge est réalisée, avant chargement du catalyseur dans l’unité donc).
Le procédé d’isomérisation
Selon un mode de réalisation, et comme représenté à la , l’effluent appauvri 4 est mélangé à un apport en hydrogène 6 dans le réacteur d’isomérisation 11 et/ou (par exemple directement) en amont du réacteur d’isomérisation11, pour former le mélange d’effluent appauvri 12.
Selon un mode de réalisation, l’unité 25 comprend en outre une unité de chauffe 13 pour chauffer l’effluent appauvri 4 ou le mélange d’effluent appauvri 12 (par exemple directement) en amont du réacteur d’isomérisation 11. L’unité de chauffe 13 peut être précédée d’un équipement de récupération de chaleur de l’effluent 7 utilisé pour préchauffer l’effluent appauvri 4 ou le mélange appauvri 12.
Selon un mode de réalisation, l'unité de chauffe 13 est adaptée pour être utilisée dans les conditions opératoires suivantes : température d’entrée comprise entre 25°C et 400°C ; et/ou température de sortie comprise entre 100°C et 550°C. L’effluent de chauffe 14 de l’unité de chauffe 13 est envoyé (par exemple directement) vers le réacteur d’isomérisation11.
Selon un mode de réalisation, l'unité de chauffe 13 est adaptée pour être utilisée dans les conditions opératoires suivantes : température d’entrée comprise entre 25°C et 400°C ; et/ou température de sortie comprise entre 100°C et 550°C. L’effluent de chauffe 14 de l’unité de chauffe 13 est envoyé (par exemple directement) vers le réacteur d’isomérisation11.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’effluent d’isomérisation ou isomérat 7 est envoyé (par exemple directement) vers une unité de refroidissement 15A (par exemple un échangeur thermique) pour former un effluent d’isomérisation, ou isomérat, refroidit 16. L’unité de refroidissement 15A peut être précédée d’un équipement de récupération de chaleur de l’isomérat 7 utilisé pour préchauffer l’effluent appauvri 4 ou le mélange appauvri 12.
L'unité de refroidissement 15A est adaptée pour être utilisée dans les conditions opératoires suivantes : température d’entrée comprise entre 100°C et 550°C ; et/ou température de sortie comprise entre 25°C et 400°C.
L'unité de refroidissement 15A est adaptée pour être utilisée dans les conditions opératoires suivantes : température d’entrée comprise entre 100°C et 550°C ; et/ou température de sortie comprise entre 25°C et 400°C.
L’isomérat refroidi 16 est envoyé (par exemple directement) vers un ballon séparateur 17 pour produire un effluent gazeux 18 comprenant de l’hydrogène et un effluent liquide 19.
L’effluent gazeux 18 est envoyé vers un compresseur de recycle 20 de l’effluent gazeux 18 avec l’appoint en hydrogène 6 pour former un gaz riche en hydrogène 22 envoyé avec l’effluent appauvri 4 vers le réacteur d’isomérisation 11.
L’effluent liquide 19 du ballon séparateur est envoyé vers la section de post-fractionnement 8 qui produit au moins deux effluents liquides 9 et 10. Optionnellement, cet effluent liquide peut être réchauffé au moins par un préchauffeur 15B. L’effluent 10 dit lourd sortant de la section de post-fractionnement 8 est dirigé, au moins en majeure partie, et préférentiellement en totalité, vers la section de pré-fractionnement 1 préférentiellement au-dessus de la position de l’alimentation de la charge hydrocarbonée 2.
Les figures 2 et suivantes sont des exemples d’intégration du dispositif de conversion des aromatiques 5 ainsi formé par l’unité d’isomérisations des A9+, 25, couplée aux sections de préfractionnement 1, et post fractionnement 8 selon l’invention dans un complexe aromatique. Avant de les décrire de façon détaillée une à une, on décrit ci-dessous les complexes aromatiques d’intérêt et différente possibilités (non limitatives) d’intégration, selon les éléments communs à l’ensemble de ces figures :
L’unité de conversion selon l’invention est avantageusement intégrée dans un complexe aromatique comprenant une unité de transalkylation et produisant du benzène et du paraxylène. L’unité de conversion échange alors des flux avec le complexe aromatique. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le complexe aromatique est alimenté avec des coupes hydrocarbonées contenant majoritairement des molécules dont le nombre de carbone s’étend de 6 à 10.
Voici différentes configurations (non limitatives) alimenter l’unité de conversion intégrée à un complexe aromatique :
- L’unité de conversion peut être utilisée pour convertir une coupe A9 + obtenue par un réformage catalytique (« catalytic reforming » en anglais) en amont du complexe aromatique ainsi que la coupe A9+ de l’unité de transalkylation. Dans ce cas, les coupe A8+ provenant de ces deux unités sont fractionnées dans une même colonne de xylène, afin de produire en fond la coupe A9+ constituant la charge hydrocarbonée du dispositif 2.
- L’unité de conversion peut être utilisée comme unité de prétraitement de la coupe A9 + obtenue par un réformage catalytique en amont du complexe aromatique. Dans ce cas, le reformat est fractionné dans une colonne de xylène dédiée, de façon à produire une coupe A9+ constituant la charge hydrocarbonée du dispositif 2. Une deuxième colonne de xylènes est nécessaire pour récupérer la coupe A8 de l’effluent de la transalkylation, et l’envoyer dans une boucle xylène, avant de recycler les A9+ vers l’unité de transalkylation.
Une alternative avantageuse pour n’envoyer que les A9+ obtenus par un réformage catalytique dans l’unité de conversion des aromatiques avec une seule colonne de xylènes est de mettre en œuvre une paroi interne dans le fond de la colonne de xylènes pour partitionner la zone de stripping. Chaque coupe A8+ provenant du réformage catalytique ou de la transalkylation, est alimentée de part et d’autre de cette paroi et deux produits de fond sont obtenus l’un avec les A9+ provenant du reforming rediriges vers l’unité de conversion des aromatiques 5 de l’invention, l’autre avec les A9+ provenant de la transalkylation, et renvoyés vers l’unité de transalkylation.
Voici différentes configurations (non limitatives) pour valoriser les effluents de l’unité de conversion de l’invention quand elle est intégrée à un complexe aromatique :
- le flux 3 de sortie de la section de pré-fractionnement 1 de l’unité de conversion 5 selon l’invention, selon la , qui est appauvri en groupement éthyl propyle substitué, peut être alimenté à la charge d’une unité de transalkylation.
- le flux 9 sortant de la section de post-fractionnement 8 de l’unité de conversion 5 selon l’invention peut être recyclé à l’alimentation de l’unité d’isomérisation des xylènes afin de craquer les composés non aromatiques C6_C9, et de récupérer dans les fractionnements en aval les composés aromatiques plus légers formés (A8-). Les composés de ce flux 9 sont des co-produits de l’isomérisation des A9+ réalisée dans l’unité de conversion 5.
- le flux 9 sortant de la section de post-fractionnement 8 de l’unité de conversion 5 selon l’invention peut être recyclé à l’alimentation de l’unité d’isomérisation des xylènes afin de craquer les composés non aromatiques C6_C9, et de récupérer dans les fractionnements en aval les composés aromatiques plus légers formés (A8-). Les composés de ce flux 9 sont des co-produits de l’isomérisation des A9+ réalisée dans l’unité de conversion 5.
- ce même flux 9 peut aussi être redirigé vers une unité de production d’aromatiques, en amont du complexe aromatique. Dans cette disposition, les composés non aromatiques issus des réactions secondaires du réacteur d’isomérisation 11 de l’unité de conversion 5 selon l’invention sont aromatisés, ce qui augmente le rendement en aromatique global du complexe aromatique et réduit la consommation d’hydrogène nette.
- avantageusement, les effluents 9 issus de la section de post-fractionnement 8 et les effluents 3 issus de la section de pré-fractionnement 1, qui sont enrichis en aromatiques, comprenant des groupes méthyles, peuvent être envoyés, en tout ou partie, dans le complexe aromatique afin de produire des xylènes et du benzène.
Globalement, comme montré dans la décrite ci-après, les différentes variantes d’intégration de l’unité de conversion au complexe aromatique selon l’invention augmente la production de paraxylène et de benzène.
Globalement, comme montré dans la
Avantageusement, l’unité de conversion selon l’invention est plus particulièrement adaptée
pour traiter un flux contenant des aromatiques à 9 et/ou 10 atomes de carbone provenant d’une unité de reformage catalytique. En effet, cette charge est beaucoup plus riche en composés A9+ avec des radicaux alkyl (éthyl, propyl) qu’on veut transformer que les autres charges provenant des unités de transalkylation ou d’isomérisation des A8.
L’invention peut exploiter chacune ou au moins deux de ces sources de A9+.
On décrit maintenant les figures 2 et suivantes :
La représente un complexe aromatique intégrant l’unité de conversion des aromatiques des A9+ et une unité de transalkylation et qui comprend :
- le dispositif de conversion des aromatiques, repérée à la figure par la référence 5, qui est alimenté par une coupe A9+ provenant d’un reformat et d’un transalkylat
- le distillat de la section de post-fractionnement (appelée aussi post-fractionneur dans le présent texte), qui est envoyé dans une unité d’isomérisation A8 en phase vapeur
- le produit de fond de la section de pré-fractionnement (appelée aussi pré-fractionneur dans le présent texte), qui est dirigé vers une unité de transalkylation.
La représente un complexe aromatique intégrant le dispositif de conversion des aromatiques, une unité de transalkylation, et une unité de reformage catalytique dans lequel :
- le dispositif de conversion des aromatiques est alimenté par une coupe A9+ provenant d’un reformat et d’un transalkylat
- le distillat du post-fractionneur est envoyé dans une unité de reformage catalytique
- le produit de fond du pré-fractionneur est dirigé vers l’unité de transalkylation.
La représente une variante du complexe aromatique représenté sur la et mettant en œuvre une colonne de xylènes à cloison.
La représente une variante du complexe aromatique représenté sur la , mettant en œuvre deux colonnes de xylènes.
La représente une variante du complexe aromatique représenté sur la , où la charge de l’unité de conversion est une coupe A9 provenant d’un soutirage latéral de la colonne de xylène.
Selon une première description commune à ces figures, le complexe aromatique intégrant le dispositif de conversion des aromatiques lourds 5 peut comprendre :
- l’unité de conversion des aromatiques 5, traitant une coupe A9+ 102 et produisant un effluent A9A+ 103 enrichi en composés aromatiques uniquement substitués en méthyles et un effluent 109 liquide, appauvri en composé A9+, contenant les produits des réactions secondaires indésirables, tels que des hydrocarbures aromatiques et non aromatiques en C9, C8, C7, C6, ainsi que deux effluents 121,122 contenant un mélange d’hydrocarbures plus légers C5
- une unité de réformage catalytique avec sa colonne de stabilisation, alimentée par une coupe naphta 152 et produisant un reformat 148 dirigé vers la colonne de fractionnement 130 ;
- une colonne de fractionnement 130 du reformât 148 pour séparer une coupe hydrocarbonée à 7 atomes de carbones ou moins (C7-) 137, et une coupe aromatique à 8 atomes de carbones ou plus (A8+) 150;
- une colonne de « rerun » 125 permettant d’extraire des flux 150,145,138 , des xylènes en tête 134 et des aromatiques plus lourds A9+ en fond 102 ;
- une unité de séparation des xylènes A8 128 (par exemple de type lit mobile simulé utilisant un tamis moléculaire et un désorbant) permettant d’isoler le paraxylène des xylènes et de l’éthyl-benzène ;
- une unité d’isomérisation 129 des xylènes A8 appauvris en paraxylène, et de conversion de l’éthyl benzène en xylènes ou en benzène ;
- une unité de transalkylation 127 convertissant en xylènes A8 et en benzène A6 un mélange de toluène A7 et de composés aromatiques A9+, tels que des méthyle- alkyle-benzènes tels que des tri-méthyle-benzènes - avantageusement cette unité peut également traiter des tétra-méthyle-benzènes, et dans une certaine mesure du benzène ;
- un dispositif de fractionnement des BTX 123 bien connu de l’homme de l’art, qui est un ensemble de 2 distillations adapté pour produire 3 flux, à savoir un flux 132 de benzène aux spécifications commerciales, produit du complexe aromatique, un flux 133 de toluène qui est dirigé vers la transalkylation, et un flux 138 de A8+ qui est dirigé vers la colonne de rerun 125 ;
- une unité optionnelle d’extraction des aromatiques 131 entre la colonne de fractionnement du reformat 130 et le dispositif de fractionnement des BTX 123 pour séparer les composés aliphatiques du benzène et du toluène du mélange des flux 137 et 147 ;
La colonne de rerun 125 de composés aromatiques, appelée également colonne de xylène est adaptée pour :
- fractionner les flux 150,138 et 145 provenant respectivement du fond de ladite colonne de fractionnement 130, dudit fractionnement des BTX 123, et de ladite unité d’isomérisation des xylènes 129;
- produire en tête la coupe 134 (coupe xylènes et éthyle-benzène) qui est dirigée vers l’unité de séparation des xylènes 128 ; et
- produire en fond un effluent 102 de type A9+ (par exemple essentiellement constitué d’aromatiques en A9-A10).
La colonne de distillation 126 de composés aromatiques, appelée également colonne des aromatiques lourds, est adaptée pour retirer tous les composés aromatiques très lourds de la charge de la transalkylation comprenant (par exemple étant essentiellement constituée de ) des composés aromatiques dont les espèces les plus volatiles sont des aromatiques à 11atomes de carbones (A11+) dans le flux 135.
La charge d’entrée 152 est, par exemple, une coupe hydrocarbonée de type naphta hydrotraité, bien connu d l’homme du métier, contenant majoritairement 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. Elle alimente l’unité de reformage catalytique 153 , et produit un reformat 148 riche en aromatiques et contenant au moins 50% poids d’alkyles aromatiques, préférentiellement plus de 70%.
D’autres charges riches en composés aromatiques de 6 à 10 atomes de carbone, provenant d’autres moyens de production d’alkyles aromatiques (par exemple par craquage catalytique à la vapeur) peuvent s’ajouter, ou se substituer à la charge d’entrée 148
D’autres charges riches en composés aromatiques de 6 à 10 atomes de carbone, provenant d’autres moyens de production d’alkyles aromatiques (par exemple par craquage catalytique à la vapeur) peuvent s’ajouter, ou se substituer à la charge d’entrée 148
La coupe de tête 137de l’unité de séparation par distillation 130 de la charge, optionnellement mélangée au produit de fond 147 (benzène et toluène) de la colonne de stabilisation 141, pour former le mélange 149 , est envoyée vers l’unité d’extraction des aromatiques 131 afin d’extraire un effluent 151 comprenant des espèces aliphatiques en C6-C7, qui est exporté comme coproduit du complexe aromatique. La coupe aromatique 152 (essentiellement du benzène et du toluène) appelée « extrait » provenant de l’unité d’extraction des aromatiques 131, optionnellement mélangée à la fraction lourde 142, est envoyée vers l’unité BTX 123.
Dans l’unité de transalkylation 127, la fraction légère 139 provenant de la colonne d’aromatiques lourds 126 est mélangée à la coupe 133 comprenant (par exemple étant essentiellement constituée de) des composés aromatiques à 7 atomes de carbone (par exemple du toluène) en provenance de l’unité BTX 123, et alimente la section réactionnelle de l’unité de transalkylation 127 pour produire un mélange de xylènes et de benzène par transalkylation de composés aromatiques A9+ et de toluène.
Les effluents de la section réactionnelle de l’unité de transalkylation 127 sont séparés dans une première colonne de séparation (non représentée), qui permet d’extraire en tête au moins une partie du benzène et les espèces plus volatiles 140 (C6-). Cette coupe est envoyée vers une colonne optionnelle de stabilisation 141. La fraction lourde 142 des effluents de la première colonne de séparation comprenant (par exemple essentiellement constitué de) des aromatiques avec au moins 7 atomes de carbone (A7+), est avantageusement recyclée vers l’unité BTX 123.
La coupe 134 comprenant (par exemple essentiellement constitué de) des composés aromatiques à 8 atomes de carbone (par exemple xylènes et éthyle-benzène) est traitée dans l’unité de séparation des xylènes 128. Le paraxylène 143 est exporté comme produit principal. Le raffinât de l’unité de séparation des xylènes 128 comprenant (par exemple essentiellement constituée de) de l’orthoxylène, du métaxylène et de l’éthyle-benzène 144 alimente, optionnellement en mélange avec le flux 109, l’unité d’isomérisation des xylènes 129. Le flux 109 peut, alternativement, être renvoyé à l’unité de réformage catalytique 153.
Dans la section réactionnelle d’isomérisation (non représentée) de l’unité d’isomérisation des xylènes A8 129, les isomères du paraxylène sont isomérisés, alors que l’éthylbenzène est , selon le type de catalyseur mis en œuvre, soit désalkylé pour produire du benzène soit isomérisé pour produire des xylènes supplémentaires, et que les composés non aromatiques sont craqués au moins en partie. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, les effluents de la section réactionnelle d’isomérisation des xylènes sont envoyés vers une deuxième colonne de séparation (non représentée) pour produire en fond un isomérat 145 enrichi en paraxylène préférentiellement recyclé vers la colonne de xylène125, et produire en tête une coupe hydrocarbonée comprenant des composés à 7 atomes de carbone ou moins 146 (C7-) envoyée vers la colonne de stabilisation 141, par exemple avec la coupe 140 comprenant au moins une partie du benzène et les espèces plus volatiles.
La colonne de stabilisation 141 produit en fond une coupe stabilisée comprenant (par exemple essentiellement constitué de) du benzène et du toluène147, optionnellement recyclés en entrée de l’unité d’extraction des aromatiques 131.
La colonne de fractionnement du reformat 130 traite la charge d’entrée 148 du complexe aromatique pour séparer une coupe de tête 137 comprenant (par exemple essentiellement constitué de) des composés à 7 atomes de carbones ou moins (C7-), et une coupe de fond 150 comprenant (par exemple essentiellement constitué de) des aromatiques à 8 atomes de carbones ou plus 150 (A8+) envoyée vers la colonne de xylène 125.
Seront maintenant décrites les variantes spécifiques à chacune des différentes figures 2 et suivantes :
En référence à la , le dispositif de conversion 5 est intégré dans le complexe aromatique de telle sorte que :
- il est alimenté par une coupe A9+ 102 provenant du reformat 148 et de l’unité de transalkylation 127, et
- il produit un effluent A9+ liquide 103 enrichi en composés aromatiques uniquement substitués en méthyles dirigé vers ladite colonne de fractionnement des aromatiques lourds 126,
- il produit un effluent 109 liquide, appauvri en composés A9, contenant les produits des réactions secondaires indésirables, tels que des hydrocarbures aromatiques et non aromatiques en C9, C8, C7, C6 ; cet effluent, mélangé avec l’effluent appauvri en PX 144 de l’unité de séparation du paraxylène est dirigé vers une unité d’isomérisation des xylènes 129
- il produit deux effluents vapeurs contenant un mélange d’hydrocarbures plus légers C5-.
En référence à la , le dispositif de conversion 5 est intégré dans ledit complexe aromatique de telle sorte que :
- il est alimenté par une coupe A9+ 102 provenant du reformat 148 et de l’unité de transalkylation 127 et
- il produit un effluent A9+ liquide 103 enrichi en composés aromatiques uniquement substitués en méthyles dirigé vers ladite colonne de fractionnement des aromatiques lourds 126
- il produit un effluent 109 liquide, appauvri en composés A9 contenant les produits des réactions secondaires indésirables, tels que des hydrocarbures aromatiques et non aromatiques en C9, C8, C7, C6 ; cet effluent mélangé avec le naphta 152 est dirigé vers l’unité de reformage catalytique 15
- il produit deux effluents vapeurs 121 riche en hydrogène, et 122 contenant un mélange d’hydrocarbures plus légers C5-.
La montre une autre variante du complexe aromatique détaillé dans la , pour laquelle le dispositif de conversion des aromatiques A9+ 5 est alimenté par une coupe A9+ provenant exclusivement du reformat.
Dans cette mise en œuvre, la colonne de xylènes 125 est remplacée par une colonne à cloison, pour laquelle la cloison 102C est installée en fond de la colonne dans la zone de stripping de telle sorte qu’elle crée deux zones de stripping distinctes. Ce concept est bien connu de l’homme de métier sous le nom de « Bottom Diving Wall Column » selon le terme anglo-saxon ou « BDWC » pour son acronyme. Dans cette mise en œuvre, les coupes A8+ 138 et 150 provenant respectivement de l’unité de transalkylation et du reformat, sont alimentées de part et d’autre de la cloison, tandis que la coupe A8+ 145 est alimentée préférentiellement au-dessus. Dans cette configuration, les positions des trois alimentations, ainsi que la position et la hauteur de la cloison résultent d’une optimisation bien connue de l’homme de métier, pour garantir les bonnes performances de séparation au moindre coût. Dans le fond de la colonne, deux produits 102A et 102B sont obtenus de part et d’autre de la cloison, le premier contenant les A9+ provenant du reformat qui alimente au moins en partie le dispositif de conversion des aromatique A9+ 5, le deuxième contenant les A9+ provenant de la transalkylation 102 B qui est redirigé vers l’unité de Transalkylation après fractionnement dans la colonne d’aromatiques lourds 126.
Dans cette mise en œuvre, la colonne de xylènes 125 est remplacée par une colonne à cloison, pour laquelle la cloison 102C est installée en fond de la colonne dans la zone de stripping de telle sorte qu’elle crée deux zones de stripping distinctes. Ce concept est bien connu de l’homme de métier sous le nom de « Bottom Diving Wall Column » selon le terme anglo-saxon ou « BDWC » pour son acronyme. Dans cette mise en œuvre, les coupes A8+ 138 et 150 provenant respectivement de l’unité de transalkylation et du reformat, sont alimentées de part et d’autre de la cloison, tandis que la coupe A8+ 145 est alimentée préférentiellement au-dessus. Dans cette configuration, les positions des trois alimentations, ainsi que la position et la hauteur de la cloison résultent d’une optimisation bien connue de l’homme de métier, pour garantir les bonnes performances de séparation au moindre coût. Dans le fond de la colonne, deux produits 102A et 102B sont obtenus de part et d’autre de la cloison, le premier contenant les A9+ provenant du reformat qui alimente au moins en partie le dispositif de conversion des aromatique A9+ 5, le deuxième contenant les A9+ provenant de la transalkylation 102 B qui est redirigé vers l’unité de Transalkylation après fractionnement dans la colonne d’aromatiques lourds 126.
Une autre alternative est illustrée à la , dont la mise en œuvre permet d’alimenter le dispositif de conversion des aromatiques A9+ 5 par une coupe A9+ provenant exclusivement du reformat, en remplaçant la colonne de xylène 125 par deux colonnes de xylènes 125A et 125B, qui sont alimentées respectivement par une coupe A8+ provenant du reformat 150 et provenant de l’unité de transalkylation 138. Les produits de fond 102A et 102B alimentent respectivement le dispositif de conversion des aromatiques 5 et la colonne d’aromatiques lourds 126. La coupe A8+ 145 provenant de l’unité d’isomérisation des A8 est renvoyée à l’une ou l’autre ou les deux colonnes de xylènes.
Il est possible, dans le cadre de l’invention, de mutualiser leur système de condensation en mélangeant les vapeurs de tête d’une première colonne dans le condenseur de la deuxième colonne, et de partager le distillat en deux portions pour alimenter chaque colonne. Dans le même esprit, Il est également possible de mutualiser la zone de rectification et le condenseur, en mélangeant les vapeurs de tête d’une première colonne dans la zone de rectification de la deuxième colonne, et d’optimiser leurs pressions opératoires.
Il est possible, dans le cadre de l’invention, de mutualiser leur système de condensation en mélangeant les vapeurs de tête d’une première colonne dans le condenseur de la deuxième colonne, et de partager le distillat en deux portions pour alimenter chaque colonne. Dans le même esprit, Il est également possible de mutualiser la zone de rectification et le condenseur, en mélangeant les vapeurs de tête d’une première colonne dans la zone de rectification de la deuxième colonne, et d’optimiser leurs pressions opératoires.
La montre une autre variante du complexe aromatique détaillé dans la , dans laquelle le dispositif de conversion des aromatiques A9+ 5 est alimenté par un soutirage latéral 102C d’une coupe A9 placé en fond de la colonne de xylène 125, à quelques plateaux au-dessus du rebouilleur. Le positionnement de ce soutirage latéral et le débit soutiré sont ajustés de façon à obtenir une coupe A9 appauvrie en A10+, et ainsi réduire les tailles de la section de pré-fractionnement 1 et de la section de post-fractionnement 8, ainsi que leur charge thermique et températures de rebouillage. Le fond de la colonne de xylène (non représenté) est dirigé vers la colonne d’aromatique lourd 126. L’effluent 103 du dispositif de conversion des aromatiques 5, appauvri en A10+ est dirigé directement vers l’unité de transalkylation. Cela réduit ainsi la capacité et la charge thermique de la colonne de distillation des aromatiques lourds 126.
Exemples
Exemple 1
L’unité de conversion des aromatique 5 est alimenté avec 58,6 t/h de charge provenant d’un reformat et contenant des aromatiques à neuf atomes de carbones dont la composition en % poids est définie dans le tableau 2 suivant :
Exemple 1
L’unité de conversion des aromatique 5 est alimenté avec 58,6 t/h de charge provenant d’un reformat et contenant des aromatiques à neuf atomes de carbones dont la composition en % poids est définie dans le tableau 2 suivant :
| Xylènes | 0,4% |
| iC3 Bz | 1,9% |
| nC3 Bz | 4,8% |
| Méthyl 3 éthyl BZ | 13,8% |
| Méthyl 4 éthyl BZ | 6,8% |
| Méthyl2 2thyl BZ | 7,0% |
| 1,3,5 TMBZ | 5,3% |
| 1,2,4 TMBZ | 26,3% |
| 1,2,3 TMBZ | 8,2% |
| Indane | 1,4% |
| A10 | 2,.6% |
| A11+ | 3,5% |
Le catalyseur d’isomérisation est un catalyseur comprenant une zéolithe ZSM-12, du platine, et une matrice alumine. La préparation de ce type de catalyseur est bien connue de l’homme de métier et a été décrite dans les brevets US 2013/0041194, US 2009/0093661, US 2008/0275281.
Le catalyseur est obtenu par imprégnation à sec d’une solution aqueuse de platine tétramine chlorure sur des extrudés cylindriques de 1,5 mm d’un support composé par de l’alumine et de la zéolithe ZSM-12. Ce support est obtenu par comalaxage et extrusion de la zéolithe avec de la boehmite. Après extrusion, le solide et séché puis calciné à 550°C. Après imprégnation du platine les extrudés sont laissés maturer puis sont séchés et calcinés à 450°C. La composition finale du catalyseur est la suivante : 0,24% poids de Pt, 8% poids de zéolithe, le complément étant de l’alumine. Le catalyseur est activé in situ.
L’unité d’isomérisation des A9 opère en lit fixe dans les conditions suivantes :
- Pression du réacteur : 1,3 MPa ;
- Température du réacteur : 385°C ;
- Couverture en hydrogène : 4 moles d’H2par mole d’hydrocarbures ;
- PPH : 4,5 h-1.
- Pression du réacteur : 1,3 MPa ;
- Température du réacteur : 385°C ;
- Couverture en hydrogène : 4 moles d’H2par mole d’hydrocarbures ;
- PPH : 4,5 h-1.
La charge 2 est alimentée au plateau 29 (numéroté à partir du condenseur), dans la section de pré-fractionnement 1 contenant 53 plateaux théoriques, le recycle provenant du fond de la section de post-fractionnement est alimenté au plateau 20. La section de pré-fractionnement 1 opère à une pression de 1,6 kg/cm2a, un taux de reflux massique de 5,6 et permet de récupérer en tête 90% des MEBZ et en fond 90% des TMBZ contenu dans la charge totale de la section de pré-fractionnement. Le flux de tête 4 enrichi en MEBZ après mélange à de l’hydrogène et réchauffage à la température réactionnelle est isomérisé dans le réacteur 11, l’effluent 7 après refroidissement est flashé dans un ballon séparateur 11, dont le liquide 19 après réchauffage est dirigé vers la section de post-fractionnement 8. La section de post-fractionnement 8 est une colonne comprenant 25 plateaux, opérée à 7 kg/cm2a et permet de récupérer :
- en fond, flux 10, 99,4% des composés A9 présents dans la charge,
- dans le distillat liquide, flux 9, 95% du toluène présent dans la charge,
- dans le distillat vapeur, flux 22, les C5 -
Le produit de fond 10 est recyclé vers la section de pré-fractionnement au plateau 20.
Le bilan matière de l’unité de conversion 5 est résumé dans le tableau 3 suivant :
Le produit de fond 10 est recyclé vers la section de pré-fractionnement au plateau 20.
Le bilan matière de l’unité de conversion 5 est résumé dans le tableau 3 suivant :
| référence des flux selon les figures | 2 | 6 | 23 | 22 | 9 | 3 | 21 |
| H2 | 0 | 84 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| C5- | 0 | 0 | 0 | 337 | 23 | 0 | 38 |
| C6 NA (non aromatiques) |
0 | 0 | 0 | 15 | 213 | 0 | 1 |
| BZ | 0 | 0 | 0 | 5 | 110 | 0 | 0 |
| C7 NA | 0 | 0 | 0 | 0 | 7 | 0 | 0 |
| Toluène (A7) | 0 | 0 | 0 | 0 | 65 | 0 | 0 |
| C8 NA (non aromatiques) |
0 | 0 | 2 | 0 | 68 | 0 | 0 |
| A8 | 263 | 0 | 22 | 0 | 439 | 0 | 0 |
| C9NA | 0 | 0 | 40 | 0 | 540 | 12 | 0 |
| iC3 Bz | 1101 | 0 | 1 | 0 | 2 | 7 | 0 |
| nC3 Bz | 2783 | 0 | 10 | 0 | 9 | 836 | 0 |
| Me Et Bz | 16134 | 0 | 211 | 0 | 213 | 3700 | 0 |
| Tri Me Bz | 23305 | 0 | 172 | 0 | 31 | 36324 | 0 |
| A10 | 12885 | 0 | 1 | 0 | 0 | 12964 | 0 |
| A11+ | 2059 | 0 | 1 | 0 | 0 | 2115 | 0 |
| Total (kg/h) | 58531 | 84 | 459 | 357 | 1720 | 55959 | 40 |
Dans cet exemple, aux bornes de l’unité de conversion des aromatique 5 selon l’invention, le bilan molaire des composés aromatiques substitués en méthyles, éthyles, propyles et en noyaux est résumé dans le tableau 4 ci-dessous. Ce tableau fait un inventaire des flux molaires des différentes espèces chimiques considérées entrant et sortant au bornes de l’unité 5.
| kmole/h | Entrée unité de conversion 5 | Sortie unité de conversion 5 |
| Composés aromatiques avec des groupes méthyl | 888 | 1122 |
| Composés aromatiques avec des groupes éthyl | 172 | 74 |
| Composés aromatiques avec des groupes propyl |
59 | 34 |
| Noyau benzénique (tout composé aromatique comprenant un noyau benzénique) | 474 | 464 |
L’unité de conversion 5 permet ainsi
- de créer 234 kmole/h de composés aromatiques uniquement substitués en méthyl, c’est-à-dire la différence de quantité entre ces composés entre la sortie et l’entrée de l’unité 5, noté « ∆ méthyl »,
- tout en perdant 10 kmole/heure de noyaux benzéniques entre la sortie et l’entrée de l’unité 5, en raison des réactions secondaires indésirables, noté « ∆ noyau » : on voit qu’on réduit ce nombre, car on réduit ces réactions secondaires par rapport à une unité de conversion sans le pré- et le post-fractionnement selon l’invention.
- de créer 234 kmole/h de composés aromatiques uniquement substitués en méthyl, c’est-à-dire la différence de quantité entre ces composés entre la sortie et l’entrée de l’unité 5, noté « ∆ méthyl »,
- tout en perdant 10 kmole/heure de noyaux benzéniques entre la sortie et l’entrée de l’unité 5, en raison des réactions secondaires indésirables, noté « ∆ noyau » : on voit qu’on réduit ce nombre, car on réduit ces réactions secondaires par rapport à une unité de conversion sans le pré- et le post-fractionnement selon l’invention.
A partir de ces variations de production, on peut calculer la variation correspondante théorique de production marginale de PX+BZ, en kg/h (notée ∆ « PX+BZ ») aux bornes du complexe aromatique pourvu d’une unité de transalkylation par l’équation :
∆ PX+BZ = (∆ méthyl /2)*(MW PX – MW BZ) - ∆ noyaux *MW BZ
avec MW PX et MW BZ les masses moléculaires du PX et du BZ,
ce qui se traduit dans l’exemple 1 avec l’unité de conversion 5 selon l’invention par
∆ PX+BZ = (234 /2)*( 106.168– 78.111) - 10 *78.111 = 2501 kg/h
Exemple 2 (comparatif)
Les performances de l’exemple 1 sont à comparer à l’état de l’art, selon un exemple 2 sans couplage entre les colonnes de pré- et post-fractionnement, c’est-à-dire pour lequel le fond 10 de la section de post-fractionnement 8 n’est pas recyclé vers la section de préfractionnement 1 : le bilan matière correspondant est donné dans le tableau 5 ci-dessous :
| référence des flux | 2 | 6 | 23 | 22 | 9 | 3 | 21 |
| H2 | 0 | 100 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| C5- | 0 | 0 | 0 | 163 | 11 | 0 | 18 |
| C6 NA (non aromatiques) |
0 | 0 | 0 | 7 | 103 | 0 | 1 |
| BZ | 0 | 0 | 0 | 2 | 53 | 0 | 0 |
| C7 NA (non aromatiques) |
0 | 0 | 0 | 0 | 7 | 0 | 0 |
| TOL | 0 | 0 | 2 | 0 | 30 | 0 | 0 |
| C8 NA (non aromatiques) |
0 | 0 | 22 | 0 | 19 | 0 | 0 |
| C8A | 263 | 0 | 295 | 0 | 58 | 0 | 0 |
| C9NA | 0 | 0 | 1374 | 0 | 132 | 0 | 0 |
| iC3 Bz | 1101 | 0 | 27 | 0 | 1 | 6 | 0 |
| nC3 Bz | 2783 | 0 | 477 | 0 | 4 | 610 | 0 |
| Me Et Bz | 16134 | 0 | 9608 | 0 | 97 | 1613 | 0 |
| Tri Me Bz | 23305 | 0 | 7854 | 0 | 14 | 20975 | 0 |
| C10 NA (non aromatiques) |
0 | 0 | 35 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| A10 | 12885 | 0 | 39 | 0 | 0 | 12885 | 0 |
| A11A+ | 2059 | 0 | 28 | 0 | 0 | 2059 | 0 |
| total (kg/h) | 58531 | 100 | 19760 | 173 | 530 | 38148 | 19 |
Dans cet exemple, aux bornes de l’unité de conversion des aromatique 5 sans couplage entre les colonnes de pré et post fractionnement, le bilan molaire des composés aromatiques substitués en méthyles, éthyles, propyles et en noyaux est résumé dans le tableau 6 ci-dessous :
| kmole/h | Entrée unité de conversion 5 | Sortie unité de conversion 5 |
| Composés aromatiques avec des groupes méthyl | 888 | 988 |
| Composés aromatiques avec des groupes éthyl | 172 | 133 |
| Composés aromatiques avec des groupes propyl |
59 | 36 |
| Noyau benzénique (tout composé aromatique comprenant un noyau benzénique) | 474 | 459 |
L’unité de conversion des aromatiques, ici sans couplage des colonnes de post- et pré-fractionnement :
- permet de ne créer que 100 kmole/h de composés aromatiques uniquement substitués en méthyl,
- tout en perdant 14,6 kmole/heure de noyaux benzéniques en raison des réactions secondaires indésirables.
Cela se traduit par une variation de production marginale associée de PX+BZ aux bornes du complexe aromatique pourvu d’une unité de transalkylation de
Cela se traduit par une variation de production marginale associée de PX+BZ aux bornes du complexe aromatique pourvu d’une unité de transalkylation de
∆ PX+BZ = (100 /2)*( 106.168 – 78.111)- 14.6 *78.111 = 261 kg/h
La comparaison des exemples 1 et 2 illustre donc bien l’intérêt de l’unité de conversion de l’invention mettant en œuvre un couplage entre les colonnes de pré et post fractionnement, pour à la fois maximiser la production de composés aromatiques uniquement substitués en méthyl, et minimiser la perte de noyaux benzéniques. L’invention permet ainsi d’augmenter la production de composés aromatiques aux bornes du complexe aromatique.
Example 3
L’exemple 3 illustre l’intérêt de l’intégration du dispositif de conversion 5 dans l’ensemble du complexe aromatique alimenté par un reformat 148 provenant d’une unité de reforming catalytique 153 comme représenté sur la . L’unité de reforming catalytique est alimentée par une charge de type naphta lourd hydrotraité, bien connu de l’homme du métier, contenant majoritairement des molécules dont le nombre de carbone s’étend de 6 à 10 atomes de carbone. L’ensemble du complexe aromatique comprend :
L’exemple 3 illustre l’intérêt de l’intégration du dispositif de conversion 5 dans l’ensemble du complexe aromatique alimenté par un reformat 148 provenant d’une unité de reforming catalytique 153 comme représenté sur la
- deux unités catalytiques : une unité de transalkylation 127, une unité d’isomérisation des xylènes et de déalkylation d l’éthyle benzène 129
- une unité de séparation des xylènes par adsorption 128
- une unité d’extraction des composés non aromatique de la coupe BT 131
- un ensemble de colonnes de distillation : stabilisation du reformat (non représenté), fractionnement du reformat 130, la colonne de xylènes 125, fractionnement des composés aromatiques lourd 126, stabilisation des effluents des sections réactionnelles d’isomérisation des xylènes et de transalkylation 141, fractionnement des coupes BTX 123, fractionnement des effluents de l’adsorbeur (non représenté)
L’ensemble de ces étapes de séparation et de transformation chimique et leur organisation est bien connue de l’homme de l’art, ainsi que ses variantes et a été décrite notamment dans le brevet français de numéro de dépôt FR 21/14 150, auquel on se reportera pour plus de détails.
Pour illustrer l’intérêt de l’invention, on ajoute l’unité de conversion des aromatiques lourds 5 de telle sorte que la charge 102 soit constituée par le produit de fond de la colonne de xylènes. Dans l’exemple 3 le fond de la colonne de post-fractionnement (liquide 10) est recirculé vers la colonne de pré-fractionnement, formant un couplage.
L’unité de conversion 5 produit :
- un liquide 109 soutiré à partir de la section de post-fractionnement 8 contenant la majeure partie des composants issus des réactions secondaires de l’isomérisation des A9, ce liquide est dirigé à l’alimentation de l’unité d’isomérisation des xylènes 129.
- un liquide 103 soutiré en fond de la section de pré-fractionnement 1 contenant une coupe A9 enrichie en composés aromatiques uniquement substitués en méthyles, ce liquide est dirigé à l’alimentation de la colonne de fractionnement des aromatiques lourds 126.
Exemple 4 (comparatif)
Il est identique à l’exemple 3, à la différence près qu’ici l’unité de conversion est sans couplage des deux colonnes de pré- et post- fractionnement : le liquide 10 soutiré en fond de la section de post-fractionnement est mélangé avec le fond de la section de pré-fractionnement (flux 3).
Le bilan matière autour de l’ensemble du complexe aromatique et de l’unité de reforming catalytique ainsi défini montre que l’addition de l’unité de conversion des aromatiques 5 selon l’invention (exemple 3) permet d’augmenter la quantité de production de PX+BZ de + 5 kta, et d’augmenter aussi le ratio PX/BZ par rapport au complexe aromatique de référence qui n’aurait pas d’unité de conversion des aromatiques. Lorsque l’unité de conversion des aromatique 5 est opérée sans couplage des colonnes de pré et post fractionnement (exemple 4 comparatif), il est uniquement possible d’augmenter le ratio PX/BZ, mais au détriment de la production totale d’aromatique PX+BZ.
Les résultats sont regroupés dans le tableau 7 ci-dessous.
| Reference sans unité de conversion des aromatiques | Exemple 4 comparatif | Example 3 | ||
| Reference | Avec isomérisation A9, sans couplage | Selon l’Invention (figure 2) | ||
| IN (kta) | ||||
| Naphtha | 2386 | 2386 | 2386 | |
| 0 | 0 | 0 | ||
| Total | 2386 | 2386 | 2386 | |
| OUT (kta) | ||||
| PX | 1327 | 1350 | 1402 | |
| BZ | 403 | 370 | 332 | |
| Coupe C5 | 42 | 42 | 42 | |
| raffinat | 212 | 215 | 218 | |
| Lourds (« Heavies ») | 12 | 12 | 12 | |
| LPG | 51 | 51 | 51 | |
| H2 | 176 | 173 | 175 | |
| Fuel gas | 162 | 172 | 153 | |
| Total | 2386 | 2386 | 2386 | |
| Delta PX+BZ (kta) | référence | -10 | 5 | |
| PX/BZ | 3,3 | 3,7 | 4,2 |
Exemple 5
L’exemple 5 illustre l’intérêt d’une autre variante d’intégration de l’unité de conversion des aromatiques 5 dans l’ensemble du complexe aromatique et de l’unité de reforming catalytique alimenté par une charge naphta. Dans cet exemple, représenté à la :
L’exemple 5 illustre l’intérêt d’une autre variante d’intégration de l’unité de conversion des aromatiques 5 dans l’ensemble du complexe aromatique et de l’unité de reforming catalytique alimenté par une charge naphta. Dans cet exemple, représenté à la
- le liquide 109 soutiré à partir de la section de post-fractionnement 8 contenant la majeure partie des composants issus des réactions secondaires de l’isomérisation des A9, est mélangé avec le naphta 152 et alimente l’unité de reforming catalytique 153.
Comme dans l’exemple 3, un liquide 103 soutiré en fond de la section de pré-fractionnement contenant une coupe A9 enrichie en composés aromatiques uniquement substitués en méthyles est dirigé à l’alimentation de la colonne de fractionnement des aromatiques lourds 126.
Le bilan matière autour de l’ensemble du complexe aromatique et de l’unité de reforming catalytique montre l’intérêt du recyclage du liquide 109 vers l’unité de reformage catalytique qui permet de déshydrogéner, déshydrocycliser les composés aliphatiques en C6,C7,C8 et C9 coproduits dans l’unité de conversion 5, et ainsi de compenser les pertes en noyaux des réactions secondaires d’isomérisation des A9 et la consommation d’hydrogène associée. Ainsi configurée, l’intégration de l’unité de conversion des aromatique 5 dans le complexe aromatique permet d’augmenter la quantité de production de PX+BZ et d’augmenter aussi le ratio PX/BZ, par rapport à un complexe aromatique et l’unité de reformage catalytique, de référence sans unité de conversion 5. le recyclage du flux 109 vers l’alimentation de l’unité de reformage catalytique augmente encore plus significativement la production de pX+BZ, que ce qu’on a pu illustrer dans l’exemple 4 où ce flux était alimenté vers une unité d’isomérisation des xylènes.
Les résultats sont regroupés dans le tableau 8 ci-dessous. La colonne « Référence » donne les résultats du mode comparatif sans l’unité de conversion selon l’invention.
| Reference | Invention (figure 3) | |||
| IN (kta) | ||||
| Naphtha | 2386 | 2386 | ||
| H2 | 0 | 0 | ||
| Total | 2386 | 2386 | ||
| OUT (kta) | ||||
| PX | 1327 | 1409 | ||
| BZ | 403 | 333 | ||
| Coupe C5 | 42 | 42 | ||
| raffinat | 212 | 216 | ||
| Lourds « Heavies » | 12 | 12 | ||
| LPG | 51 | 51 | ||
| H2 | 176 | 175 | ||
| Fuel gas | 162 | 148 | ||
| Total | 2386 | 2386 | ||
| Delta PX+BZ (kta ) | référence | 12 | ||
| PX/BZ (wt/wt) | 3,29 | 4,24 |
Exemple 6
L’exemple 6 illustre l’intérêt d’une autre variante d’intégration du dispositif de conversion 5 dans l’ensemble du complexe aromatique alimenté par une charge de naphta lourd. Dans cet exemple :
- Comme dans l’exemple 2, un liquide 109 soutiré à partir de la section de pré-fractionnement contenant la majeure partie des composants issus des réactions secondaires de l’isomérisation des A9, ce liquide est dirigé à l’alimentation de l’unité d’isomérisation des xylenes129.
- Comme dans l’exemple 2, un liquide 103 soutiré en fond de la section de pré-fractionnement contenant une coupe A9 enrichie en composés aromatiques uniquement substitués en méthyles, ce liquide est dirigé à l’alimentation de la colonne de fractionnement des aromatiques lourds 126.
On met en œuvre dans la zone de stripping en fond de colonne de xylène 125 une cloison 102C, et on alimente les coupes C9+ provenant du reformat 150, et provenant de la transalkylation 138, de part et d’autre de cette cloison. La cloison ainsi positionnée délimite deux zones de stripping distinctes ou compartiments, chaque compartiment produit un produit de tête qui est soutiré en mélange dans la zone de rectification commune de la colonne et un produit de fond.
- Le produit de fond 102A soutiré dans le compartiment de la colonne alimenté par le reformat est dirigé vers le dispositif de conversion des aromatiques 5, tandis que le produit de fond soutiré dans le compartiment de la colonne alimenté par le transalkylat 102B est dirigé vers l’unité de Transalkylation 127 après fractionnement dans la colonne de heavy aromatiques 126.
Le bilan matière autour de l’ensemble du complexe aromatique ainsi défini montre que l’addition de l’unité de conversion des aromatiques 5 permet d’augmenter la quantité de production de PX+BZ de 17 kta et d’augmenter aussi le ratio PX/BZ, par rapport au cas de référence sans unité de conversion des aromatique 5
Les résultats sont regroupés dans le tableau 9 ci-dessous :
| Reference | Invention (figure 4) | ||
| IN (kta) | |||
| Naphta | 2386 | 2386 | |
| Total | 2386 | 2386 | |
| OUT (kta) | |||
| PX | 1326,5 | 1415 | |
| BZ | 403,5 | 331 | |
| Coupe C5 | 4,0 | 43 | |
| raffinat | 212,3 | 215 | |
| Lourds (« Heavies » | 12,4 | 13 | |
| LPG | 51,3 | 53 | |
| H2 | 175,6 | 180 | |
| Fuel gas | 162,0 | 136 | |
| Total | 2386 | 2386 | |
| Delta PX+BZ | Référence | 16,5 | |
| PX/BZ (poids/poids) | 3,29 | 4,27 |
Liste des références indiquées aux figures : elles sont rassemblées dans le tableau 10 ci -dessous.
| Références flux | Références unité | Description |
| 1 | colonne de préfractionnement | |
| 2, 102 | A9+, charge du dispositif de conversion des aromatiques dits lourds | |
| 102A | A9+ provenant essentiellement d'un effluent de l' »aromizing », charge du dispositif de conversion des aromatiques lourds | |
| 102B | A9+ provenant essentiellement d'un effluent d'une unité de transalkylation, charge du dispositif de conversion des aromatiques lourds | |
| 102C | Cloison permettant de former deux zones de stripping distinctes dans le fond de la colonne de rerun des xylènes | |
| 3 | effluent provenant du fond de la colonne de préfractionnement, enrichi en composés aromatiques uniquement substitués en méthyl | |
| 4 | aromatiques A9+, enrichi en groupe alkyl à 2 ou plus atome de carbone | |
| 5 | dispositif de conversion des aromatiques (lourds) | |
| 6 ou 106 | flux riche en H2 constituant l'appoint H2, pour la réaction d'isomérisation des A9+ | |
| 7 | effluent du réacteur d'isomérisation après préchauffe | |
| 8 | colonne de post-fractionnement | |
| 9,ou 109 | C5 à C9- (produit issus de réaction indésirables saturation) | |
| 10 | aromatiques A9+ provenant du fond de la col de post-fractionnement et enrichi en composés aromatique à 9 atomes de carbone | |
| 11 | réacteur d'isomérisation des A9+ | |
| 12 | charge au réacteur d'isomérisation avant préchauffe | |
| 13 | élément de chauffe de la charge au réacteur d'isomérisation | |
| 14 | charge au réacteur d'isomérisation après préchauffe | |
| 15A | unité de refroidissement de l'effluent du réacteur | |
| 15B | unité de chauffe de la charge de la colonne de post-fractionnement | |
| 16 | effluent de l'unité d'isomérisation (ou isomérat) refroidit | |
| 17 | ballon de séparation de la phase gazeuse riche en hydrogène et en composé légers issus du craquage de la réaction d'isomérisation des A9+ ,recyclée au réacteur de la phase liquide envoyée au post-fractionnement | |
| 18 | phase vapeur riche en hydrogène et en composé légers issus du craquage de la réaction d'isomérisation des A9+ recyclée au réacteur | |
| 19 | phase vapeur liquide pauvre en hydrogène et en composé légers issus du craquage de la réaction d'isomérisation des A9+ | |
| 20 | compresseur du gas recyclé au réacteur d'isomérisation A9+ | |
| 21 ou 121 | purge du gas riche en hydrogène et en composé légers issus du craquage de la réaction d'isomérisation des A9+ | |
| 22 ou 122 | produit légers C5- (produit issus de réaction indésirables : craquage) | |
| 23 | phase vapeur riche en hydrogène et en composé légers issus du craquage de la réaction d'isomérisation des A9+ comprimée | |
| 24 | phase liquide pauvre en hydrogène et en composé légers issus du craquage de la réaction d'isomérisation des A9+, réchauffée | |
| 25 | unité d'isomérisation des A9+ | |
| 123 | un dispositif de fractionnement des BTX | |
| 125 | colonne de rerun des xylènes alimentée par des coupes A8+ issues du reforming, de la transalkylation et de l'isomérisation des xylènes | |
| 125A | colonne de rerun des xylènes alimentée par des coupes A8+ issues du reforming, de l'isomérisation des xylènes | |
| 125B | colonne de rerun des xylènes alimentée par des coupes A8+ issues de la transalkylation et de l'isomérisation des xylènes | |
| 126 | colonne d'aromatiques lourds pour séparer les aromatiques A11+ de la charge de la transalkylation | |
| 127 | unité de transalkylation | |
| 128 | unité de séparation des xylènes | |
| 129 | une unité d’isomérisation des xylènes appauvris en paraxylène | |
| 130 | colonne de fractionnement du reformat | |
| 131 | unité d’extraction des aromatiques | |
| 132 | flux de benzène répondant aux spécifications commerciale | |
| 133 | flux de toluène | |
| 134 | mélange de xylènes et éthylbenzène | |
| 134A | mélange de xylènes et éthylbenzène provenant de la colonne de rerun des xylènes alimentée par des coupes A8+ issues du reforming, de l'isomérisation des xylènes | |
| 134A1,134A2 | portions du flux 134A | |
| 134B | mélange de xylènes et éthylbenzène provenant de la colonne de rerun des xylènes alimentée par des coupes A8+ issues de la transalkylation et, de l'isomérisation des xylènes | |
| 135 | flux de composés aromatique lourds A11+, exporté du complexe aromatique | |
| 136 | ||
| 137 | coupe de tête récupérée dans le distillat de la colonne de reformat et comprenant des hydrocarbures à 7 atomes de carbones ou moins ( C7-) majoritairement aromatiques | |
| 138 | A8+ provenant des effluents de la transalkylation | |
| 139 | A10- provenant de la colonne de heavy aromatiques | |
| 140 | fraction C6_C7 provenant du distillat d'une colonne de stabilisation des effluents de la transalkylation (non représentée) | |
| 141 | colonne de stabilisation de coupes benzène toluène provenant de la transalkylation et de l'isomérisation des xylènes | |
| 142 | fraction lourde C8+ provenant du fond d'une colonne de stabilisation des effluents de la transalkylation (non représentée) | |
| 143 | flux de paraxylène répondant aux spécifications commerciale | |
| 144 | Le raffinat de l’unité de séparation des xylènes comprenant de l’orthoxylène, du métaxylène et de l’éthyle-benzène | |
| 145 | effluent lourd de la section réactionnelle d’isomérisation des xylènes récupérés dans le fond d'une colonne de stabilisation (non représentée) et contenant un mélange de xylènes et éthylbenzène dans des concentrations proches de l'équilibre thermodynamique | |
| 145A, 145B | portions du flux 145 | |
| 146 | effluent léger de la section réactionnelle d’isomérisation des xylènes récupérer dans le distillat d'une colonne de stabilisation (non représentée) et contenant un mélange de xylènes et éthylbenzène dans des concentrations proches de l'équilibre thermodynamique | |
| 147 | fraction lourde récupérée en fond de la colonne de stabilisation de coupes Benzène toluène provenant de la transalkylation et de l'isomérisation des xylènes | |
| 148 | composé aromatique contenant des hydrocarbures de 6 à 11 atomes de carbones, effluent liquide de l'unité de réformage catalytique | |
| 149 | coupe C6_C7 formée par le mélange des coupes C6_C7 provenant des flux 137 et 147 | |
| 150 | coupe de fond récupérée en fond de la colonne de reformat et comprenant des aromatiques à 8 atomes de carbones ou plus (A8+) | |
| 151 | effluent provenant de l'unité d’extraction des BTX comprenant des espèces aliphatiques en C6-C7 | |
| 152 | coupe naphtha hydrotraitée et comprenant majoritairement des hydrocarbures de 6 à 10 atomes de carbone | |
| 153 | unité de reformage catalytique, ou « aromizer » |
Claims (14)
- Unité de conversion de composés aromatiques (5) comprenant :
- une section de pré-fractionnement (1), pour le fractionnement d’au moins un flux comprenant des composés à noyaux aromatiques et à au moins 9 carbones A9+ en au moins deux effluents, dont un premier effluent enrichi (3) en composés aromatiques uniquement substitués par des méthyls et un deuxième effluent appauvri (4) en composés aromatiques uniquement substitués par des méthyls
- une section d’isomérisation des A9+ (11), pour l’isomérisation du deuxième effluent appauvri en composés aromatiques uniquement substitués par des méthyls issu de la section de pré-fractionnement, et produisant un effluent d’isomérisation enrichi (7) en composés aromatiques substitués en au moins deux groupements méthyl par conversion des groupements alkyl à plus de deux carbones des composés aromatiques en au moins deux groupements méthyl,
- une section de post-fractionnement (8), pour le fractionnement de l’effluent d’isomérisation issu de la section d’isomérisation des A9+, en au moins deux effluents, dont un effluent enrichi (10) en composés aromatiques à 9 carbones et un effluent appauvri (9) en composés aromatiques à 9 carbones
- des moyens de recyclage au moins partiel de l’effluent enrichi en composés aromatiques à 9 carbones issu de la section de post-fractionnement (8) à la section de pré-fractionnement (1). - Unité de conversion de composés aromatiques (5) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la section de pré-fractionnement (1) et/ou la section de post-fractionnement (8) comprennent une ou plusieurs colonnes de distillation.
- Unité de conversion de composés aromatiques (5) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le flux (2) comprenant des composés à noyaux aromatiques et à au moins 9 carbones A9+ traité par la section de pré-fractionnement (1) de l’unité de conversion (5) de composés aromatiques est au moins pour partie issu d’un reformage catalytique d’une charge hydrocarbonée, notamment une charge de type naphta.
- Unité de traitement de charges hydrocarbonées (2 ;10) comprenant l’unité de conversion de composés aromatiques (5) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle comprend aussi :
- une unité de transalkylation
- et une unité d’isomérisation de xylènes A8,
et en ce que le ou au moins un des flux comprenant des composés à noyaux aromatiques et à au moins 9 carbones A9+ traité par la section de pré-fractionnement (1) de l’unité de conversion de composés aromatiques est au moins pour partie issu de ladite unité de transalkylation et/ou de ladite unité d’isomérisation des xylènes A8 et/ou d’une autre unité de ladite unité de traitement. - Unité de traitement selon la revendication 4, caractérisé en ce qu’elle comprend:
- une unité de transalkylation
- et une unité d’isomérisation de xylènes A8,
dont les effluents contenant des composés à noyaux aromatiques à au moins 8 carbones A8+ sont fractionnés dans une colonne de distillation,
ladite colonne traitant également un effluent contenant des A8+ d’une unité externe de réformage catalytique, et produisant en fond un unique effluent enrichi en A9+ alimentant au moins en partie la section de pré-fractionnement - Unité de traitement selon l’une des revendications 4 ou 5, caractérisée en ce qu’elle comprend aussi :
- une unité de transalkylation
- et une unité d’isomérisation de xylènes A8,
dont les effluents contenant des composés à noyaux aromatiques à au moins 8 carbone A8+ sont fractionnés dans une colonne de distillation à paroi, ladite paroi étant positionnée dans le fond de ladite colonne à cloison de façon à créer deux zones de stripping distinctes, lesdits effluents de l’unité de transalkylation étant injectés dans la première zone de stripping, la deuxième zone de stripping étant alimentée par un effluent contenant des A8+ provenant d’une unité externe de reformage catalytique, ladite colonne à cloison produisant en fond de chaque zone de stripping un effluent enrichi en A9+, l’effluent provenant de la deuxièmes zone de stripping alimentant au moins en partie la section de pré-fractionnement. - Unité de traitement selon l’une des revendications 4 à 6, caractérisée en ce qu’elle comprend une unité de transalkylation, qui reçoit tout ou partie du premier effluent enrichi en composés aromatiques uniquement substitués par des méthyls issu de la section de pré-fractionnement (1) de l’unité de conversion de composés aromatiques A9+, afin de les convertir, notamment, en xylène A8 et benzène A6.
- Unité de traitement selon l’une des revendications 4 à 7, caractérisée en ce qu’elle comprend aussi :
- une unité d’isomérisation d’hydrocarbures des xylènes A8, notamment en phase vapeur,
- et/ou une unité de reformage catalytique,
et en ce que ladite unité d’isomérisation d’hydrocarbures des xylènes A8 et/ou ladite unité de reformage reçoit au moins une partie de l’effluent appauvri en composés aromatiques à 9 carbones issu de la section de post-fractionnement de l’unité de conversion de composés aromatiques. - Procédé de conversion de composés aromatiques qui comprend :
-a) une étape de pré-fractionnement, pour le fractionnement d’au moins un flux comprenant des composés à noyaux aromatiques et à au moins 9 carbones A9+ en au moins deux effluents, dont un premier effluent enrichi en composés aromatiques uniquement substitués par des méthyls et un deuxième effluent appauvri en composés aromatiques uniquement substitués par des méthyls, notamment opérée sous vide,
- b) une étape d’isomérisation des A9+, pour l’isomérisation du deuxième effluent appauvri en composés aromatiques uniquement substitués par des méthyls issu de l’étape a) de pré-fractionnement, et produisant un effluent d’isomérisation enrichi en composés aromatiques substitués en au moins deux groupements méthyl par conversion des groupements alkyl à plus de deux carbones des composés aromatiques en au moins deux groupements méthyl,
- c) une étape de post-fractionnement, pour le fractionnement de l’effluent d’isomérisation issu de l’étape b) d’isomérisation des A9+ en au moins deux effluents, dont un effluent enrichi en composés aromatiques à 9 carbones et un effluent appauvri en composés aromatiques à 9 carbones
- d) une étape de recyclage au moins partiel de l’effluent enrichi en composés aromatiques à 9 carbones issu de l’étape c) de post-fractionnement vers l’étape a) de pré-fractionnement. - Procédé de conversion de composés aromatiques selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’étape de pré-fractionnement et/ou l’étape de post-fractionnement comprend une ou plusieurs distillations.
- Procédé de conversion de composés aromatiques selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce qu’au moins un des flux comprenant des composés à noyaux aromatiques et à au moins 9 carbones A9+ traité dans l’étape a) de pré-fractionnement du traitement de conversion de composés aromatiques est issu d’un reformage catalytique d’une charge hydrocarbonée.
- Procédé de traitement de charges hydrocarbonées (2 ;10) comprenant le procédé de conversion des aromatiques selon l’une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce qu’il comprend aussi :
- e) une étape de transalkylation, qui traite tout ou partie du premier effluent enrichi en composés aromatiques uniquement substitués par des méthyl issu de l’étape a) de pré-fractionnement du traitement de conversion de composés aromatiques
- et/ou f) une étape d’isomérisation de xylènes A8
et en ce que au moins un des flux comprenant des composés à noyaux aromatiques et à au moins 9 carbones A9+ traité dans l’étape a) de pré-fractionnement du traitement de conversion de composés aromatiques est issu de ladite étape e) de transalkylation et/ou de ladite étape f) d’isomérisation des xylènes A8 ou d’une autre étape de reformage catalytique. - Procédé de traitement selon la revendication 12, caractérisé en ce que l’étape f) d’isomérisation d’hydrocarbures en A8 de type xylène est réalisée en phase vapeur.
- Procédé de traitement selon l’une des revendications 12 ou 13, caractérisé en ce qu’il comprend
- une étape f) d’isomérisation d’hydrocarbures en A8,
- et/ou une étape h) de reformage catalytique,
et en ce que ladite étape f) d’isomérisation d’hydrocarbures en A8 et/ou ladite étape h) de reformage traite au moins une partie de l’effluent appauvri en composés aromatiques à 9 carbones issu de l’étape de post-fractionnement c) du traitement de conversion de composés aromatiques.
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Non-Patent Citations (1)
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|---|
| "CRC Handbook of Chemistry and Physics", 2000, CRC PRESS |
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