FR3141183A1 - HYDROCONVERSION OF A PLASTIC FILLER PROMOTED BY SULFUR AND IN THE PRESENCE OF A BI-FUNCTIONAL ZEOLITHIC CATALYST - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un procédé d’hydroconversion d’une charge plastique comportant :(a1) une étape d’hydroconversion non catalytique de ladite charge en présence d'hydrogène, au contact d’une source de radicaux, ladite source comportant du soufre et étant introduite de manière à ce que la teneur en soufre soit comprise entre 3% et 20% poids de la charge, pour produire des premiers produits de conversion ;(a2) une étape d’hydroconversion catalytique des premiers produits de conversion en présence d'hydrogène, au contact d’au moins un catalyseur d’hydroconversion, ledit catalyseur d’hydroconversion comprenant au moins un élément hydro-déshydrogénant choisi dans le groupe formé par les éléments du groupe VIB et du groupe VIII non nobles de la classification périodique, pris seuls ou en mélange, et un support poreux comprenant une matrice minérale poreuse et au moins une zéolithe, lesdites étapes (a1) et (a2) étant mises en œuvre étant à une pression absolue comprise entre 1 MPa et 38 MPa, à une température supérieure ou égale 200°C et inférieure à 400°C, à une vitesse spatiale horaire par rapport à de chaque réacteur d’hydroconversion comprise entre 0,05 h-1 et 10 h-1, et avec une quantité d'hydrogène comprise entre 50 Nm3/m3 et 5000 Nm3/m3.The present invention relates to a process for hydroconverting a plastic filler comprising: (a1) a step of non-catalytic hydroconversion of said filler in the presence of hydrogen, in contact with a source of radicals, said source comprising sulfur and being introduced so that the sulfur content is between 3% and 20% by weight of the feed, to produce first conversion products; (a2) a step of catalytic hydroconversion of the first conversion products in the presence of hydrogen, in contact with at least one hydroconversion catalyst, said hydroconversion catalyst comprising at least one hydro-dehydrogenating element chosen from the group formed by the non-noble elements of group VIB and group VIII of the periodic table, taken alone or as a mixture, and a porous support comprising a porous mineral matrix and at least one zeolite, said steps (a1) and (a2) being implemented at an absolute pressure of between 1 MPa and 38 MPa, at a higher temperature or equal to 200°C and less than 400°C, at an hourly space speed relative to each hydroconversion reactor of between 0.05 h-1 and 10 h-1, and with a quantity of hydrogen of between 50 Nm3/m3 and 5000 Nm3/m3.
Description
La présente invention concerne le domaine de la conversion de charges plastiques solides en un mélange d’hydrocarbures valorisables, en particulier la conversion de telles charges à haute pression et température en présence d’hydrogène et d’un catalyseur d’hydrocraquage.The present invention relates to the field of the conversion of solid plastic feedstocks into a mixture of recoverable hydrocarbons, in particular the conversion of such feedstocks at high pressure and temperature in the presence of hydrogen and a hydrocracking catalyst.
Dans un contexte d’économie circulaire et de réduction des déchets, il existe une attention particulière portée aux plastiques, qui sont classiquement des produits dérivés du pétrole, afin de les valoriser.In a context of circular economy and waste reduction, there is particular attention paid to plastics, which are classically products derived from petroleum, in order to valorize them.
La valorisation des déchets plastiques peut consister à transformer lesdits plastiques, par des moyens mécaniques et/ou chimiques, afin de permettre à nouveau la production de plastiques ou d’objets à base de plastiques. Il s’agit du recyclage des déchets plastiques.The recovery of plastic waste may consist of transforming said plastics, by mechanical and/or chemical means, in order to once again allow the production of plastics or plastic-based objects. This is the recycling of plastic waste.
Cette valorisation des déchets plastiques peut également suivre la voie d’une valorisation énergétique, en particulier pour ce qui est des déchets plastiques non recyclables ou difficilement recyclables, comme alternative, dans certains cas, à un enfouissement. Typiquement, la valorisation énergétique des déchets plastiques consiste à produire de l’énergie, sous forme d’électricité et/ou de chaleur. Par exemple, il est connu de faire subir aux plastiques issus des filières de collecte et de tri une étape de pyrolyse pour produire, entre autres, des huiles de pyrolyse de plastiques, qui sont généralement brûlées pour générer de l’électricité et/ou utilisées en tant que combustible dans des chaudières industrielles ou de chauffage urbain.This recovery of plastic waste can also follow the path of energy recovery, in particular for non-recyclable or difficult to recycle plastic waste, as an alternative, in certain cases, to landfilling. Typically, energy recovery from plastic waste consists of producing energy, in the form of electricity and/or heat. For example, it is known to subject plastics from collection and sorting sectors to a pyrolysis step to produce, among other things, plastic pyrolysis oils, which are generally burned to generate electricity and/or used as fuel in industrial or district heating boilers.
Les déchets plastiques peuvent aussi être transformés par des procédés d’hydroconversion à haute pression d’hydrogène en coupes hydrocarbonées, valorisables notamment comme carburants, par exemple pour produire des essences ou des gazoles, ou des matières premières pour la pétrochimie.Plastic waste can also be transformed by high-pressure hydroconversion processes of hydrogen into hydrocarbon cuts, which can be used in particular as fuels, for example to produce gasoline or diesel, or raw materials for petrochemicals.
La demande de brevet français enregistrée sous le numéro de dépôt 21/14.037 de la Demanderesse porte ainsi sur l’incorporation d’une fraction de plastiques, typiquement issue de déchets, à une charge hydrocarbonée lourde fossile, dans un procédé d’hydroconversion en lit bouillonnant ou hybride bouillonnant-entraîné, pour la production de production de bases carburants et autres hydrocarbures valorisables. La fraction plastique, initialement solide, est introduite dans le réacteur d’hydroconversion selon différentes manières, et le procédé montre des niveaux de conversion globale proches de ceux obtenus avec ce même type de procédés traitant des charges lourdes plus traditionnelles, 100% d’origine fossile.The French patent application registered under the filing number 21/14.037 of the Applicant thus relates to the incorporation of a fraction of plastics, typically from waste, to a heavy fossil hydrocarbon feedstock, in a bed hydroconversion process. bubbling or bubbling-entrained hybrid, for the production of fuel bases and other recoverable hydrocarbons. The plastic fraction, initially solid, is introduced into the hydroconversion reactor in different ways, and the process shows overall conversion levels close to those obtained with this same type of processes dealing with more traditional heavy loads, 100% original fossil.
Plus généralement, la liquéfaction de déchets plastiques par craquage thermique ou craquage catalytique acide pour produire des carburants a fait l’objet d’études en laboratoire dès les années 90.More generally, the liquefaction of plastic waste by thermal cracking or acid catalytic cracking to produce fuels has been the subject of laboratory studies since the 1990s.
La revue concaténée de Munir et al. 2018, (Munir et al., Renewable and Sustainable Energy Reviews 90, 2018, 490-515) résume l’art antérieur en matière d’hydrocraquage de plastiques par liquéfaction directe en absence de co-charge. Les auteurs concluent que l’augmentation de la température de réaction résulte en une augmentation de la conversion mais aussi de la quantité de gaz indésirables et de coke produit. Les auteurs recommandent des températures qui ne soient pas supérieures à 400°C en présence d’un catalyseur. Les auteurs indiquent aussi que les catalyseurs bifonctionnels ayant à la fois des aptitudes d’hydrogénation-déshydrogénation et de craquage sont les plus adaptés au craquage de matières plastiques.
Cette revue fait notamment référence à la publication de Joo et Curtis 1998 (Catalytic coprocessing of LDPE with coal and petroleum resid using different catalysts. Fuel Process Technol 1998, 53, p. 197–214), dans laquelle un catalyseur bifonctionnel NiMo/zéolithe (présulfuré) est testé, parmi d’autres, pour l’hydrocraquage de polyéthylène à faible densité PEBD (ou LDPE pour « low density polyethylen » selon la terminologie anglo-saxonne). A 400°C les conversions obtenues sont inférieures à 30%. A 430°C les conversions deviennent plus significatives. A cette température élevée de réaction, les catalyseurs bifonctionnels avec zéolithe testés montrent une meilleure activité comparativement à d’autres catalyseurs à base d’alumine. Cependant, les quantités produites de gaz et de produits plus légers que le naphta sont élevées.
La revue fait également référence à la publication de Walendziewski et Steininger 2001 (Thermal and catalytic conversion of waste polyolefines. Catal Today 2001, 65, p.323–330), qui présente les résultats d’hydrocraquage de déchets polyéthylène (PE) à l’aide d’un catalyseur commercial bifonctionnel NiW+10%HY. Les auteurs concluent que la température optimale pour la liquéfaction de plastiques est entre 410°C et 430°C ou au moins 390°C. A 410°C en présence de ce catalyseur les quantités de gaz produites sont très importantes.The concatenated review of Munir et al. 2018, (Munir et al., Renewable and Sustainable Energy Reviews 90, 2018, 490-515) summarizes the prior art in the hydrocracking of plastics by direct liquefaction in the absence of co-charge. The authors conclude that increasing the reaction temperature results in an increase in conversion but also in the quantity of unwanted gases and coke produced. The authors recommend temperatures no higher than 400°C in the presence of a catalyst. The authors also indicate that bifunctional catalysts having both hydrogenation-dehydrogenation and cracking capabilities are the most suitable for cracking plastic materials.
This review refers in particular to the publication by Joo and Curtis 1998 (Catalytic coprocessing of LDPE with coal and petroleum residue using different catalysts. Fuel Process Technol 1998, 53, p. 197–214), in which a bifunctional NiMo/zeolite catalyst ( presulfurized) is tested, among others, for the hydrocracking of low density polyethylene PEBD (or LDPE for “low density polyethylene” according to Anglo-Saxon terminology). At 400°C the conversions obtained are less than 30%. At 430°C the conversions become more significant. At this high reaction temperature, the bifunctional catalysts with zeolite tested show better activity compared to other alumina-based catalysts. However, the quantities produced of gases and products lighter than naphtha are high.
The review also refers to the publication by Walendziewski and Steininger 2001 (Thermal and catalytic conversion of waste polyolefins. Catal Today 2001, 65, p.323–330), which presents the results of hydrocracking of waste polyethylene (PE) using using a commercial bifunctional catalyst NiW+10%HY. The authors conclude that the optimal temperature for the liquefaction of plastics is between 410°C and 430°C or at least 390°C. At 410°C in the presence of this catalyst the quantities of gas produced are very significant.
Parmi les études répertoriées dans la revue de Munir et al. 2018, certaines ont montré le potentiel de l’utilisation de soufre dans la promotion de la conversion de plastiques.Among the studies listed in the review by Munir et al. 2018, some have shown the potential of using sulfur in promoting plastics conversion.
Ainsi, Nakamura et Fujimoto (Development of new disposable catalyst for waste plastics treatment for high quality transportation fuel. Catalysis Today 27, 1996, p.175-179) ont étudié la conversion de polypropylène (PP) dans un réacteur autoclave entre 380°C et 400°C, sous une pression initiale d’hydrogène de 3MPa, en présence ou pas de catalyseurs à base de fer supporté sur un charbon actif ou une silice-alumine amorphe et en présence de disulfure de carbone (CS2). Les auteurs ont observé que, avec ou sans catalyseur, la présence de CS2augmente le rendement en produits liquides et réduit le rendement en résidu solide. Les auteurs concluent que le soufre dans le réacteur est un promoteur pour la conversion du PP, et proposent un mécanisme explicatif selon lequel des radicaux hydrocarbures seraient formés par craquage thermique des liaisons C-C du polymère ; une partie majoritaire de ces radicaux se recombineraient les uns avec les autres en absence de H2S, alors qu’en présence d’H2S, ce dernier pourrait diffuser dans la structure du polymère, un atome d’hydrogène de l’H2S pouvant être capté par un radical hydrocarbure de façon à former un hydrocarbure stable et radical HS•. Le temps de vie du radical hydrocarbure serait ainsi réduit et sa recombinaison empêchée, ainsi que son potentiel à continuer le craquage thermique qui mène généralement à des rendements en gaz défavorables. Le craquage thermique permet donc de transformer des énormes molécules de polymère en longues molécules qui ne seraient pas trop craquées grâce à la stabilisation des radicaux par l’H2S. Ces longues molécules peuvent ensuite subir un craquage catalytique sélectif. Selon le catalyseur utilisé, les rendements en diverses coupes varient en effet, notamment le rendement en produit gazeux qui reste élevé notamment avec le catalyseur testé à base de fer supporté une silice-alumine amorphe, et encore plus élevé lorsque du CS2est associé.Thus, Nakamura and Fujimoto (Development of new disposable catalyst for waste plastics treatment for high quality transportation fuel. Catalysis Today 27, 1996, p.175-179) studied the conversion of polypropylene (PP) in an autoclave reactor between 380°C and 400°C, under an initial hydrogen pressure of 3MPa, in the presence or absence of iron-based catalysts supported on an activated carbon or an amorphous silica-alumina and in the presence of carbon disulfide (CS 2 ). The authors observed that, with or without catalyst, the presence of CS 2 increases the yield of liquid products and reduces the yield of solid residue. The authors conclude that sulfur in the reactor is a promoter for the conversion of PP, and propose an explanatory mechanism according to which hydrocarbon radicals would be formed by thermal cracking of the CC bonds of the polymer; a majority of these radicals would recombine with each other in the absence of H 2 S, whereas in the presence of H 2 S, the latter could diffuse into the structure of the polymer, a hydrogen atom of H 2 S which can be captured by a hydrocarbon radical so as to form a stable hydrocarbon and HS• radical. The life time of the hydrocarbon radical would thus be reduced and its recombination prevented, as well as its potential to continue thermal cracking which generally leads to unfavorable gas yields. Thermal cracking therefore makes it possible to transform enormous polymer molecules into long molecules which would not be too cracked thanks to the stabilization of the radicals by H 2 S. These long molecules can then undergo selective catalytic cracking. Depending on the catalyst used, the yields in various cuts vary in fact, in particular the yield of gaseous product which remains high in particular with the catalyst tested based on iron supported an amorphous silica-alumina, and even higher when CS 2 is associated.
Ibrahim et Seehra (Ibrahim et Seehra, Energy & Fuels 11, 1997, 926-930) ont étudié la température de dépolymérisation (Td) d’un mélange de plastiques suivie par résonance de spin électronique (ou ESR pour « Electron Spin Resonance » selon la terminologie anglo-saxonne) sous une pression initiale d’hydrogène de 500 psig (3,45 MPa). Un échantillon de plastiques composé de 5% PP, de 95% polyéthylène haute densité (HDPE) et de traces (< 3%) de polyéthylène téréphtalate (PET) a été mélangé avec d’autres composés : du soufre élémentaire, ou un mélange de soufre (S) élémentaire et d’un catalyseur NiMo/Al2O3, ou une zéolithe HSZSM-5. Les auteurs ont trouvé que la Td de l’échantillon plastique diminue de 80°C quand le plastique est mélangé avec du soufre élémentaire, mais n’est pas impacté par la présence de HSZSM-5. L’augmentation de la quantité de soufre élémentaire S introduite ne change pas la Td. Les auteurs concluent que le soufre dans le réacteur est un promoteur pour la conversion du plastique lors de son craquage thermique par un mécanisme radicalaire. Aucune information sur la conversion des plastiques en carburants n’est donnée dans leur étude.Ibrahim and Seehra (Ibrahim and Seehra, Energy & Fuels 11, 1997, 926-930) studied the depolymerization temperature (Td) of a mixture of plastics followed by electron spin resonance (or ESR for “Electron Spin Resonance” according to the Anglo-Saxon terminology) under an initial hydrogen pressure of 500 psig (3.45 MPa). A sample of plastics composed of 5% PP, 95% high density polyethylene (HDPE) and traces (< 3%) of polyethylene terephthalate (PET) was mixed with other compounds: elemental sulfur, or a mixture of elemental sulfur (S) and a NiMo/Al 2 O 3 catalyst, or an HSZSM-5 zeolite. The authors found that the Td of the plastic sample decreased by 80°C when the plastic was mixed with elemental sulfur, but was not impacted by the presence of HSZSM-5. Increasing the quantity of elemental sulfur S introduced does not change the Td. The authors conclude that the sulfur in the reactor is a promoter for the conversion of plastic during its thermal cracking by a radical mechanism. No information on the conversion of plastics into fuels is given in their study.
Shiro et al. (Shiro et al., Energy & Fuels 16, 5, 2002, 1314-1320) ont étudié la décomposition du polyéthylène faible densité (LDPE) dans un réacteur autoclave entre 300°C et 425°C sous une pression initiale d’hydrogène de 5 MPa. Des composés soufrés, tel que du H2S, du soufre élémentaire, du disulfure de diméthyle (DMDS de formule (CH3S)2) etc. sont ajoutés. Les auteurs concluent que l’addition de composés soufrés a un effet promoteur sur la décomposition du LDPE.Shiro et al. (Shiro et al., Energy & Fuels 16, 5, 2002, 1314-1320) studied the decomposition of low density polyethylene (LDPE) in an autoclave reactor between 300°C and 425°C under an initial hydrogen pressure of 5 MPa. Sulfur compounds, such as H 2 S, elemental sulfur, dimethyl disulfide (DMDS of formula (CH 3 S) 2 ) etc. are added. The authors conclude that the addition of sulfur compounds has a promoting effect on the decomposition of LDPE.
L’ajout de soufre ou de composés soufrés est plutôt connu, dans les procédés d’hydroconversion, pour sulfurer les catalyseurs, et ainsi les rendre « actifs ». Classiquement, les catalyseurs sont avantageusement soumis à un traitement de sulfuration permettant de transformer, au moins en partie, les espèces métalliques en forme sulfurée avant leur mise en contact avec la charge à traiter. Ce traitement d’activation par sulfuration est bien connu de l’homme du métier.
La formation de la phase active du catalyseur par sulfuration peut se faire in situ, i.e. dans le procédé d’hydroconversion après chargement du catalyseur ou précurseur de catalyseur, typiquement dans le réacteur, par exemple grâce à l’ajout de molécules organiques soufrées telles que le DMDS, le thioacétamide, etc. à la charge hydrocarbonée à traiter, sous conditions de pression d’hydrogène et de température, ou encore se faire ex-situ, i.e. avant chargement du catalyseur à une des étapes du procédé d’hydroconversion, dans des conditions adaptées à l’activation.
Par exemples, dans le domaine de la conversion de charges comportant des plastiques, la demande de brevet de français déposée sous le discutée numéro 21/14.037 déjà mentionné plus haut, décrit la possibilité de former et activer in situ un catalyseur colloïdal ou moléculaire, qui est type de catalyseur dispersé (aussi appelé catalyseur entrainé ou slurry) extrêmement petit (e.g. de taille inférieure à 1 μm), par l’interaction de soufre avec un précurseur soluble de catalyseur, généralement à haute température, et ainsi former le catalyseur de type sulfure métallique. Une source de soufre peut être de l’H2S dissous dans la charge hydrocarbonée fossile, ou de l’H2S contenu dans de l’hydrogène recyclé au réacteur d’hydroconversion, ou provenant de molécules organiques soufrées introduites dans la fraction hydrocarbonée fossile de la charge à traiter (ex : injection de DMDS ou de thioacétamide).
La demande de brevet CA2171803, portant sur la liquéfaction de déchets plastiques mélangés avec un agent de suspension dans un contenant sous pression de H2ou N2, seuls ou en mélange, et optionnellement en présence d’un catalyseur solide, décrit la possibilité d’ajouter un agent donneur de soufre pour sulfurer des métaux éventuellement présents utilisés en tant que catalyseurs, en particulier du fer.The addition of sulfur or sulfur compounds is rather known, in hydroconversion processes, to sulphurize the catalysts, and thus make them “active”. Conventionally, the catalysts are advantageously subjected to a sulfurization treatment making it possible to transform, at least in part, the metal species into sulfurized form before they are brought into contact with the charge to be treated. This activation treatment by sulfurization is well known to those skilled in the art.
The formation of the active phase of the catalyst by sulfurization can be done in situ, ie in the hydroconversion process after loading the catalyst or catalyst precursor, typically in the reactor, for example through the addition of organic sulfur molecules such as DMDS, thioacetamide, etc. to the hydrocarbon feedstock to be treated, under conditions of hydrogen pressure and temperature, or even be done ex-situ, ie before loading the catalyst at one of the stages of the hydroconversion process, under conditions suitable for activation.
For example, in the field of the conversion of fillers comprising plastics, the French patent application filed under the discussed number 21/14.037 already mentioned above, describes the possibility of forming and activating in situ a colloidal or molecular catalyst, which is a type of dispersed catalyst (also called entrained catalyst or slurry) extremely small (eg of size less than 1 μm), by the interaction of sulfur with a soluble catalyst precursor, generally at high temperature, and thus form the type catalyst metal sulfide. A source of sulfur can be H 2 S dissolved in the fossil hydrocarbon feed, or H 2 S contained in hydrogen recycled to the hydroconversion reactor, or coming from organic sulfur molecules introduced into the hydrocarbon fraction. fossil of the load to be treated (e.g.: injection of DMDS or thioacetamide).
Patent application CA2171803, relating to the liquefaction of plastic waste mixed with a suspending agent in a container under pressure of H 2 or N 2 , alone or in mixture, and optionally in the presence of a solid catalyst, describes the possibility of add a sulfur donor agent to sulphurize any metals present used as catalysts, in particular iron.
La problématique de la gestion des déchets plastiques et les préoccupations environnementales étant plus d’actualité que jamais, il est toujours recherché des procédés efficaces de conversion des déchets plastiques pour faire des carburants ou des matières premières pour la pétrochimie, qui soient notamment économes en énergie et de moindre coût, et qui puissent satisfaire des besoins variés ou changeants en produits, par exemple en carburants.With the issue of plastic waste management and environmental concerns being more relevant than ever, effective processes for converting plastic waste to make fuels or raw materials for petrochemicals, which are particularly energy efficient, are still being sought. and lower cost, and which can satisfy varied or changing needs for products, for example fuels.
Dans le contexte décrit ci-dessus, un objectif de la présente invention est de fournir un procédé de conversion de plastiques en présence d’hydrogène vers un mélange d’hydrocarbures valorisables, qui permette une conversion maximale des plastiques tout en minimisant l’énergie requise pour la conversion, et tout en minimisant la production de gaz lors de la conversion afin d’améliorer le rendement relatif en produits liquides d’intérêt.In the context described above, an objective of the present invention is to provide a process for converting plastics in the presence of hydrogen to a mixture of recoverable hydrocarbons, which allows maximum conversion of plastics while minimizing the energy required. for the conversion, and while minimizing the production of gas during the conversion in order to improve the relative yield of liquid products of interest.
La présente invention propose ainsi, selon un premier aspect, un procédé d’hydroconversion d’une charge plastique comportant les étapes suivantes :
(a1) une étape d’hydroconversion non catalytique de ladite charge en présence d'hydrogène, au contact d’une source de radicaux, ladite source comportant du soufre et étant introduite de manière à ce que la teneur en soufre soit comprise entre 3% et 20% poids par rapport au poids de la charge plastique, pour produire des premiers produits de conversion ;
(a2) une étape d’hydroconversion catalytique des premiers produits de conversion en présence d'hydrogène, au contact d’au moins un catalyseur d’hydroconversion, ledit catalyseur d’hydroconversion comprenant au moins un élément hydro-déshydrogénant choisi dans le groupe formé par les éléments du groupe VIB et du groupe VIII non nobles de la classification périodique, pris seuls ou en mélange, et un support poreux comprenant une matrice minérale poreuse et au moins une zéolithe,
lesdites étapes (a1) et (a2) étant mises en œuvre à une pression absolue comprise entre 1 MPa et 38 MPa, à une température supérieure ou égale 200°C et inférieure à 400°C, à une vitesse spatiale horaire par rapport à chaque réacteur d’hydroconversion comprise entre 0,05 h-1et 10 h-1, et avec une quantité d'hydrogène comprise entre 50 Nm3/m3et 5000 Nm3/m3.The present invention thus proposes, according to a first aspect, a process for hydroconversion of a plastic filler comprising the following steps:
(a1) a step of non-catalytic hydroconversion of said feed in the presence of hydrogen, in contact with a source of radicals, said source comprising sulfur and being introduced so that the sulfur content is between 3% and 20% by weight relative to the weight of the plastic filler, to produce first conversion products;
(a2) a step of catalytic hydroconversion of the first conversion products in the presence of hydrogen, in contact with at least one hydroconversion catalyst, said hydroconversion catalyst comprising at least one hydro-dehydrogenating element chosen from the group formed by the non-noble elements of group VIB and group VIII of the periodic table, taken alone or in a mixture, and a porous support comprising a porous mineral matrix and at least one zeolite,
said steps (a1) and (a2) being implemented at an absolute pressure of between 1 MPa and 38 MPa, at a temperature greater than or equal to 200°C and less than 400°C, at an hourly space speed relative to each hydroconversion reactor between 0.05 h -1 and 10 h -1 , and with a quantity of hydrogen between 50 Nm 3 /m 3 and 5000 Nm 3 /m 3 .
Par rapport à d’autres technologies de conversion de plastiques, notamment la pyrolyse, le procédé selon la présente invention présente comme avantage, parmi d’autres, d’être plus économe en énergie et en cout d’opération et d’investissement, grâce à son opération à plus basse température que la pyrolyse.Compared to other plastic conversion technologies, in particular pyrolysis, the process according to the present invention has the advantage, among others, of being more economical in energy and in operating and investment costs, thanks to to its operation at a lower temperature than pyrolysis.
Le procédé selon la présente invention peut également permettre de faire varier la composition des produits obtenus, notamment grâce à la sélectivité apportée par le catalyseur lors de la deuxième étape d’hydroconversion catalytique, qui peut être choisie en fonction de la valorisation ciblée (e.g. kérosène pour le secteur aéronautique, diesel ou essence pour le secteur automobile, naphta pour vapocraquage, etc.).The process according to the present invention can also make it possible to vary the composition of the products obtained, in particular thanks to the selectivity provided by the catalyst during the second catalytic hydroconversion step, which can be chosen according to the targeted valorization (e.g. kerosene for the aeronautical sector, diesel or gasoline for the automobile sector, naphtha for steam cracking, etc.).
Selon une ou plusieurs mises en œuvre de l'invention, les étapes (a1) et (a2) sont réalisées au sein d’un même réacteur, de préférence au sein d’un même réacteur à lit bouillonnant.According to one or more implementations of the invention, steps (a1) and (a2) are carried out within the same reactor, preferably within the same bubbling bed reactor.
Selon une ou plusieurs mises en œuvre de l'invention, les étapes (a1) et (a2) sont réalisées dans deux réacteurs séparés, de préférence les étapes (a1) et (a2) étant réalisées dans deux réacteurs à lits bouillonnant séparés ou l’étape (a1) étant réalisée dans un réacteur à lit bouillonnant et l’étape (a2) étant réalisée dans un réacteur à lit fixe.According to one or more implementations of the invention, steps (a1) and (a2) are carried out in two separate reactors, preferably steps (a1) and (a2) being carried out in two separate ebullated bed reactors or step (a1) being carried out in a bubbling bed reactor and step (a2) being carried out in a fixed bed reactor.
Selon une ou plusieurs mises en œuvre de l'invention, ladite au moins une zéolithe du support du catalyseur d’hydroconversion est choisi dans la liste constituée par les zéolithes de groupes FAU, de préférence les zéolithes de groupe FAU choisies parmi les zéolithes X, Y, USY, Y ayant subi un traitement de désalumination, BEA, ISV, IWR, IWW, MEI, UWY, MEL, MTW, MTT, MSE, FER et MFI, et de manière préférée, ladite au moins une zéolithe est choisie parmi les zéolithes des groupes FAU ou BEA.According to one or more implementations of the invention, said at least one zeolite of the hydroconversion catalyst support is chosen from the list consisting of zeolites of FAU groups, preferably zeolites of FAU group chosen from zeolites X, Y, USY, Y having undergone a dealumination treatment, BEA, ISV, IWR, IWW, MEI, UWY, MEL, MTW, MTT, MSE, FER and MFI, and preferably, said at least one zeolite is chosen from zeolites from the FAU or BEA groups.
Selon une ou plusieurs mises en œuvre de l'invention, le support du catalyseur comprend une zéolithe USY et/ou une zéolithe Beta.According to one or more implementations of the invention, the catalyst support comprises a USY zeolite and/or a Beta zeolite.
Selon une ou plusieurs mises en œuvre de l'invention, le support du catalyseur d’hydroconversion comprend au moins une zéolithe choisie dans le groupe formé par les zéolithes ZSM-12, IZM-2, ZSM-22, ZSM-23, SAPO-11, ZSM-48, et ZBM-30.According to one or more implementations of the invention, the support of the hydroconversion catalyst comprises at least one zeolite chosen from the group formed by the zeolites ZSM-12, IZM-2, ZSM-22, ZSM-23, SAPO- 11, ZSM-48, and ZBM-30.
Selon une ou plusieurs mises en œuvre de l'invention, le catalyseur d’hydroconversion comprend :According to one or more implementations of the invention, the hydroconversion catalyst comprises:
- entre 0,1% et 50% poids dudit au moins un élément hydro-déshydrogénant du groupe formé par les éléments du groupe VIB et du groupe VIII non nobles, exprimé en poids d'oxyde par rapport au poids total dudit catalyseur ;
- entre 0,1 à 99,9% poids d’un support poreux par rapport au poids total dudit catalyseur, ledit support comportant entre 0,1% et 80% poids de zéolithe par rapport au poids total dudit support, et entre 0,1% et 99,9% poids d’une matrice minérale poreuse exprimé en poids d'oxyde par rapport au poids total dudit support ;
- entre 0 à 20% poids, et de préférence entre 0,1% et 20% poids, d'au moins un élément choisi dans le groupe formé par le phosphore, le bore, et le silicium, exprimé en poids d'oxyde par rapport au poids total dudit catalyseur ;
- entre 0 à 20% poids d'au moins un élément du groupe VIIA, de préférence 0,1 à 20% ;
- entre 0 à 20% poids d'au moins un élément du groupe VIIB, de préférence 0,1 à 20%, 0 à 60% poids d'au moins un élément du groupe VB, de préférence 0,1 à 60% ;
les pourcentages étant exprimés en pourcentage poids par rapport à la masse totale de catalyseur, la somme des pourcentages des éléments constituants ledit catalyseur étant égale à 100%.- between 0.1% and 50% by weight of said at least one hydro-dehydrogenating element from the group formed by the non-noble elements of group VIB and group VIII, expressed in weight of oxide relative to the total weight of said catalyst;
- between 0.1 to 99.9% by weight of a porous support relative to the total weight of said catalyst, said support comprising between 0.1% and 80% by weight of zeolite relative to the total weight of said support, and between 0, 1% and 99.9% weight of a porous mineral matrix expressed in weight of oxide relative to the total weight of said support;
- between 0 to 20% by weight, and preferably between 0.1% and 20% by weight, of at least one element chosen from the group formed by phosphorus, boron, and silicon, expressed in weight of oxide by relative to the total weight of said catalyst;
- between 0 to 20% by weight of at least one element from group VIIA, preferably 0.1 to 20%;
- between 0 to 20% by weight of at least one element from group VIIB, preferably 0.1 to 20%, 0 to 60% by weight of at least one element from group VB, preferably 0.1 to 60%;
the percentages being expressed as a weight percentage relative to the total mass of catalyst, the sum of the percentages of the elements constituting said catalyst being equal to 100%.
Selon une ou plusieurs mises en œuvre de l'invention, le catalyseur d’hydroconversion comprend une matrice minérale poreuse constituée d’au moins un oxyde réfractaire choisi dans le groupe formé par l’alumine, la silice-alumine, l’argile, l’oxyde de titane, l’oxyde de bore et la zircone, pris seuls ou en mélange, et de manière préférée la matrice minérale poreuse est de l’alumine.According to one or more implementations of the invention, the hydroconversion catalyst comprises a porous mineral matrix consisting of at least one refractory oxide chosen from the group formed by alumina, silica-alumina, clay, titanium oxide, boron oxide and zirconia, taken alone or as a mixture, and preferably the porous mineral matrix is alumina.
Selon une ou plusieurs mises en œuvre de l'invention, le catalyseur d’hydroconversion comprend, en tant qu’éléments hydro-déshydrogénants, au moins un métal du groupe VIII non noble choisi parmi le nickel et le cobalt, de préférence le nickel, et au moins un métal du groupe VIB choisi parmi le molybdène et le tungstène, de préférence le molybdène.According to one or more implementations of the invention, the hydroconversion catalyst comprises, as hydro-dehydrogenating elements, at least one non-noble group VIII metal chosen from nickel and cobalt, preferably nickel, and at least one metal from Group VIB chosen from molybdenum and tungsten, preferably molybdenum.
Selon une ou plusieurs mises en œuvre de l'invention, la source de radicaux comportant du soufre est choisie dans la liste constituée par l’H2S, le soufre élémentaire, le disulfure de carbone (CS2), le sulfure de diméthyle (DMS), le diméthylsulfoxyde (DMSO), le sulfure de diéthyle (DES), le disulfure de diméthyle (DMDS de formule (CH3S)2), les mercaptans, les polysulfures tel que le polysulfure de di-tert-nonyl, pris seuls ou en mélange, et de préférence est choisie parmi l’H2S, le DMS, le DMDS, et le DES.According to one or more implementations of the invention, the source of radicals comprising sulfur is chosen from the list consisting of H 2 S, elemental sulfur, carbon disulfide (CS 2 ), dimethyl sulfide ( DMS), dimethyl sulfoxide (DMSO), diethyl sulfide (DES), dimethyl disulfide (DMDS of formula (CH 3 S) 2 ), mercaptans, polysulfides such as di-tert-nonyl polysulfide, taken alone or as a mixture, and preferably chosen from H 2 S, DMS, DMDS, and DES.
Selon une ou plusieurs mises en œuvre de l'invention, la teneur en soufre à l’étape (a1) est comprise entre 3% et 15% poids par rapport au poids de la charge plastique, de préférence entre 3% et 10% poids de la charge.According to one or more implementations of the invention, the sulfur content in step (a1) is between 3% and 15% by weight relative to the weight of the plastic filler, preferably between 3% and 10% by weight. of the load.
Selon une ou plusieurs mises en œuvre de l'invention, le procédé comprend en outre :
(a0) une étape préalable de conditionnement de ladite charge pour son introduction dans un réacteur dans lequel est réalisé au moins la première étape (a1), ladite étape (a0) comportant :
- l’envoi de la charge plastique sous forme de particules solides dans une extrudeuse, de préférence avec un diluant plastique, dans laquelle elle est progressivement chauffée jusqu’à une température supérieure à la température de fusion de ladite charge plastique, et mise à la pression du premier réacteur d’hydroconversion, lors d’un convoyage, et
- l’introduction de la charge plastique extrudée dans ledit réacteur.According to one or more implementations of the invention, the method further comprises:
(a0) a preliminary step of conditioning said load for its introduction into a reactor in which at least the first step (a1) is carried out, said step (a0) comprising:
- sending the plastic filler in the form of solid particles into an extruder, preferably with a plastic diluent, in which it is gradually heated to a temperature higher than the melting temperature of said plastic filler, and put to the pressure of the first hydroconversion reactor, during conveying, and
- the introduction of the extruded plastic filler into said reactor.
Selon une ou plusieurs mises en œuvre de l'invention, la charge plastique est sous forme solide et comprend un ou plusieurs polymères choisis dans la liste constituée par les polymères d’alcènes, les polymères de diènes, les polymères vinyliques, et les polymères styréniques, des polyesters, et des polyamides, et de préférence ladite charge plastique comprend au moins 50% poids de polyoléfines par rapport au poids total de la charge plastique, lesdites polyoléfines étant de préférence choisies dans la liste constituée par le polyéthylène, le polypropylène et/ou les copolymères de l’éthylène et du propylène.According to one or more implementations of the invention, the plastic filler is in solid form and comprises one or more polymers chosen from the list consisting of alkene polymers, diene polymers, vinyl polymers, and styrenic polymers. , polyesters, and polyamides, and preferably said plastic filler comprises at least 50% by weight of polyolefins relative to the total weight of the plastic filler, said polyolefins preferably being chosen from the list consisting of polyethylene, polypropylene and/or or copolymers of ethylene and propylene.
Selon une ou plusieurs mises en œuvre de l'invention, les étapes (a1) et (a2) sont mises en œuvre à une pression absolue comprise entre 2 MPa et 25 MPa, et à une température supérieure ou égale 300°C et inférieure à 400°C.According to one or more implementations of the invention, steps (a1) and (a2) are implemented at an absolute pressure of between 2 MPa and 25 MPa, and at a temperature greater than or equal to 300°C and less than 400°C.
D’autres objets et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit d’exemples de réalisation particuliers de l’invention, donnés à titre d’exemples non limitatifs.Other objects and advantages of the invention will appear on reading the following description of particular embodiments of the invention, given as non-limiting examples.
Dans la description détaillée suivante, de nombreux détails spécifiques sont exposés afin de fournir une compréhension plus approfondie du procédé. Cependant, il apparaîtra à l’homme du métier que le procédé peut être mis en œuvre sans nécessairement tous ces détails spécifiques. Dans d’autres cas, des caractéristiques bien connues n’ont pas été décrites en détail pour éviter de compliquer inutilement la description.In the following detailed description, many specific details are outlined in order to provide a more in-depth understanding of the process. However, it will appear to those skilled in the art that the process can be implemented without necessarily all these specific details. In other cases, well-known features have not been described in detail to avoid unnecessarily complicating the description.
Quelques définitions sont données ci-après pour une meilleure compréhension de l’invention.Some definitions are given below for a better understanding of the invention.
Dans la présente description, le terme « comprendre » est synonyme de (signifie la même chose que) « inclure » et « contenir », et est inclusif ou ouvert et n’exclut pas d’autres éléments qui ne seraient pas mentionnés. Il est entendu que le terme « comprendre » inclut le terme exclusif et fermé « consister ».In this description, the term “comprising” is synonymous with (means the same as) “include” and “contain”, and is inclusive or open and does not exclude other elements that are not mentioned. It is understood that the term “understand” includes the exclusive and closed term “consist”.
Dans la présente description, l’expression « compris entre … et … » signifie que les valeurs limites de l’intervalle sont incluses dans la gamme de valeurs décrite, sauf spécifié autrement.In this description, the expression “between… and…” means that the limit values of the interval are included in the range of values described, unless otherwise specified.
Dans la présente invention, les différentes plages de valeurs de paramètres donnés peuvent être utilisées seules ou en combinaison. Par exemple, une plage préférée de valeurs de pression peut être combinée avec une plage plus préférée de valeurs de température, ou une plage préférée de valeurs d’un composé ou élément chimique peut être combinée avec une plage plus préférée de valeurs d’un autre composé ou élément chimique.In the present invention, the different ranges of values of given parameters can be used alone or in combination. For example, a preferred range of pressure values may be combined with a more preferred range of temperature values, or a preferred range of values of one compound or chemical element may be combined with a more preferred range of values of another chemical compound or element.
Dans le sens de la présente invention, les différents modes de réalisation présentés peuvent être utilisés seuls ou en combinaison les uns avec les autres, sans limitation de combinaison.Within the meaning of the present invention, the different embodiments presented can be used alone or in combination with each other, without limitation of combination.
Dans la présente description, les groupes d'éléments chimiques sont donnés selon la classification CAS (CRC Handbook of Chemistry and Physics, éditeur CRC press, rédacteur en chef D.R. Lide, 81ème édition, 2000-2001). Par exemple, le groupe VIII selon la classification CAS correspond aux métaux des colonnes 8, 9 et 10 selon la nouvelle classification IUPAC, et le groupe VIB aux métaux de la colonne 6.In the present description, the groups of chemical elements are given according to the CAS classification (CRC Handbook of Chemistry and Physics, publisher CRC press, editor-in-chief D.R. Lide, 81st edition, 2000-2001). For example, group VIII according to the CAS classification corresponds to the metals of columns 8, 9 and 10 according to the new IUPAC classification, and group VIB to the metals of column 6.
Le terme « hydroconversion » fait référence à un procédé dont le but principal est de réduire la plage de point d’ébullition d’une charge hydrocarbonée, et dans lequel une partie substantielle de la charge est convertie en des produits dotés de plages de point d’ébullition plus basses que celles de la charge d’origine. L’hydroconversion implique généralement la fragmentation de molécules, classiquement des hydrocarbures, plus grandes en fragments moléculaires plus petits possédant un nombre d’atomes de carbone plus petit et un rapport hydrogène sur carbone H/C plus élevé. Les réactions mises en œuvre pendant l’hydroconversion permettent de réduire la taille de molécules d’hydrocarbures, principalement par clivage de liaisons carbone–carbone, en la présence d’hydrogène afin de saturer les liaisons coupées et les cycles aromatiques. Le mécanisme par lequel l’hydroconversion se produit implique typiquement la formation de radicaux libres, communément d’hydrocarbures, pendant la fragmentation principalement par craquage thermique, suivie du coiffage des terminaisons ou fragments de radicaux libres avec de l’hydrogène en la présence de sites de catalyseur actifs. Bien sûr, pendant un procédé d’hydroconversion, d’autres réactions typiquement associées à de l’hydrotraitement peuvent se produire, comme, entre autres, l’élimination de soufre ou d’azote de la charge, ou la saturation d’oléfines, et tel que défini plus largement ci-dessous. Dans la terminologie française, le terme hydroconversion est plutôt réservé aux procédés qui traitent des charges pétrolières lourdes comme les résidus atmosphériques et les résidus sous vide (mais pas uniquement), tandis que le terme d’hydrocraquage est plutôt réservé aux procédés qui traitent de charges plus légères comme des distillats sous vide et des gazoles. Dans la terminologie anglaise, les termes hydroconversion et hydrocraquage sont souvent utilisés indistinctement. Dans la présente description, les termes hydrocraquage et hydroconversion sont synonymes, la charge traitée étant de type plastique.The term "hydroconversion" refers to a process whose primary purpose is to reduce the boiling point range of a hydrocarbon feedstock, and in which a substantial portion of the feedstock is converted to products with higher boiling point ranges. boiling points lower than those of the original charge. Hydroconversion generally involves the fragmentation of larger molecules, typically hydrocarbons, into smaller molecular fragments having a smaller number of carbon atoms and a higher hydrogen to carbon H/C ratio. The reactions carried out during hydroconversion make it possible to reduce the size of hydrocarbon molecules, mainly by cleavage of carbon–carbon bonds, in the presence of hydrogen in order to saturate the cut bonds and the aromatic rings. The mechanism by which hydroconversion occurs typically involves the formation of free radicals, commonly hydrocarbons, during fragmentation primarily by thermal cracking, followed by capping of the free radical termini or fragments with hydrogen in the presence of sites of active catalysts. Of course, during a hydroconversion process, other reactions typically associated with hydrotreatment can occur, such as, among others, the elimination of sulfur or nitrogen from the feed, or the saturation of olefins, and as defined more broadly below. In French terminology, the term hydroconversion is rather reserved for processes which deal with heavy petroleum feedstocks such as atmospheric residues and vacuum residues (but not only), while the term hydrocracking is rather reserved for processes which deal with feedstocks lighter ones such as vacuum distillates and gas oils. In English terminology, the terms hydroconversion and hydrocracking are often used interchangeably. In the present description, the terms hydrocracking and hydroconversion are synonymous, the treated feed being of plastic type.
Le terme « hydrotraitement », couramment appelé « HDT » fait référence à une opération plus douce dont le but principal est d’éliminer des impuretés telles que le soufre, l’azote, l’oxygène, des halogénures, et des traces de métaux de la charge, et de saturer des oléfines et/ou de stabiliser des radicaux libres, classiquement d’hydrocarbures, en les mettant à réagir avec de l’hydrogène plutôt que de les laisser réagir avec eux-mêmes. Le but principal n’est pas de changer la plage de point d’ébullition de la charge. Ainsi, l’hydrotraitement comprend notamment des réactions d’hydrodésulfuration (couramment appelé « HDS »), des réactions d’hydrodésazotation (couramment appelé « HDN ») et des réactions d’hydrodémétallation (couramment appelé « HDM »), accompagnées de réactions d’hydrogénation, d’hydrodéoxygénation, d’hydrodéaromatisation, d’hydroisomérisation, d’hydrodéalkylation, d’hydrocraquage, d’hydrodéasphaltage et de la réduction du carbone Conradson. L’hydrotraitement est mis en œuvre le plus souvent à l’aide d’un réacteur à lit fixe, bien que d’autres réacteurs puissent également être utilisés pour l’hydrotraitement, par un exemple un réacteur d’hydrotraitement à lit bouillonnant.The term "hydrotreating", commonly called "HDT" refers to a gentler operation whose main purpose is to remove impurities such as sulfur, nitrogen, oxygen, halides, and traces of metals from the charge, and to saturate olefins and/or stabilize free radicals, typically hydrocarbons, by reacting them with hydrogen rather than letting them react with themselves. The main purpose is not to change the boiling point range of the filler. Thus, hydrotreatment notably includes hydrodesulfurization reactions (commonly called "HDS"), hydrodenitrogenation reactions (commonly called "HDN") and hydrodemetallation reactions (commonly called "HDM"), accompanied by d hydrogenation, hydrodeoxygenation, hydrodearomatization, hydroisomerization, hydrodealkylation, hydrocracking, hydrodeasphalting and carbon reduction Conradson. Hydrotreating is most commonly implemented using a fixed bed reactor, although other reactors can also be used for hydrotreating, for example an ebullated bed hydrotreating reactor.
Les termes « catalyseur supporté poreux », « catalyseur supporté solide », et « catalyseur supporté » font référence à des catalyseurs qui sont typiquement utilisés dans des systèmes d’hydroconversion en lit bouillonnant et en lit fixe conventionnels, y compris des catalyseurs conçus principalement pour l’hydrocraquage ou l’hydrodémétallation et des catalyseurs conçus principalement pour l’hydrotraitement. De tels catalyseurs comprennent typiquement (i) un support de catalyseur possédant une grande surface et de nombreux canaux ou pores interconnectés et (ii) des particules fines d’un catalyseur actif telles que des sulfures de cobalt, de nickel, de tungstène, de molybdène, ou des sulfures mixtes de ces éléments (ex NiMo, CoMo, etc.), dispersées dans les pores. Les catalyseurs supportés sont communément produits sous forme d’extrudés (« pellets ») cylindriques ou de solides sphériques, bien que d’autres formes soient possibles.The terms "porous supported catalyst", "solid supported catalyst", and "supported catalyst" refer to catalysts that are typically used in conventional ebullated bed and fixed bed hydroconversion systems, including catalysts designed primarily for hydrocracking or hydrodemetallation and catalysts designed primarily for hydrotreating. Such catalysts typically comprise (i) a catalyst support having a large surface area and numerous interconnected channels or pores and (ii) fine particles of an active catalyst such as cobalt, nickel, tungsten, molybdenum sulfides , or mixed sulphides of these elements (e.g. NiMo, CoMo, etc.), dispersed in the pores. Supported catalysts are commonly produced as cylindrical extrudates (“pellets”) or spherical solids, although other shapes are possible.
Dans la présente description, on entend, selon la convention IUPAC, par "micropores" les pores dont le diamètre est inférieur à 2 nm; par "mésopores" les pores dont le diamètre est supérieur à 2 nm et inférieur à 50 nm et par "macropores" les pores dont le diamètre est supérieur ou égal à 50 nm.In the present description, according to the IUPAC convention, “micropores” means pores whose diameter is less than 2 nm; by “mesopores” the pores whose diameter is greater than 2 nm and less than 50 nm and by “macropores” the pores whose diameter is greater than or equal to 50 nm.
On entend par "surface spécifique" des zéolithes, des supports ou des catalyseurs, la surface spécifique B.E.T. déterminée par adsorption d’azote conformément à la norme ASTM D 3663-78 établie à partir de la méthode BRUNAUER-EMMETT-TELLER décrite dans le périodique "The Journal of American Society", 60, 309, (1938).By “specific surface” is meant the B.E.T. specific surface area of zeolites, supports or catalysts. determined by nitrogen adsorption in accordance with standard ASTM D 3663-78 established from the BRUNAUER-EMMETT-TELLER method described in the periodical "The Journal of American Society", 60, 309, (1938).
L'analyse quantitative de la microporosité (pores de diamètre inférieur à 2 nm) est effectuée à partir de la méthode "t" (méthode de Lippens-De Boer, 1965) qui correspond à une transformée de l'isotherme d'adsorption d’azote de départ comme décrit dans l'ouvrage "Adsorption by powders and porous solids. Principles, methodology and applications" écrit par F. Rouquérol, J. Rouquérol et K. Sing, Academic Press, 1999. Huit points de pression sont utilisés, P/P0 = 0,075, 0,100, 0,125, 0,150, 0,175, 0,200, 0,250 et 0,300The quantitative analysis of microporosity (pores with a diameter less than 2 nm) is carried out using the "t" method (method of Lippens-De Boer, 1965) which corresponds to a transform of the adsorption isotherm of starting nitrogen as described in the work "Adsorption by powders and porous solids. Principles, methodology and applications" written by F. Rouquérol, J. Rouquérol and K. Sing, Academic Press, 1999. Eight pressure points are used, P /P0 = 0.075, 0.100, 0.125, 0.150, 0.175, 0.200, 0.250 and 0.300
De la même manière, on entend par « volume poreux total » des zéolithes, des supports ou des catalyseurs, le volume mesuré par adsorption d’azote pour P/P0 = 0,99, pression pour laquelle il est admis que l’azote a rempli tous les pores.In the same way, by “total pore volume” of zeolites, supports or catalysts is meant the volume measured by nitrogen adsorption for P/P0 = 0.99, pressure for which it is accepted that nitrogen has filled all the pores.
On entend par « volume mésoporeux » des zéolithes la différence entre le volume poreux total décrit ci-dessus et le volume microporeux.By “mesoporous volume” of zeolites is meant the difference between the total pore volume described above and the microporous volume.
Le procédé selon l’invention et son fonctionnement sont décrits plus en détails ci-après.
The method according to the invention and its operation are described in more detail below.
L'objet de l'invention est de proposer un procédé d’hydroconversion d’une charge plastique comportant les étapes suivantes :
(a1) une étape d’hydroconversion non catalytique de ladite charge en présence d'hydrogène, au contact d’une source de radicaux, ladite source comportant du soufre et étant introduite de manière à ce que la teneur en soufre soit comprise entre 3% et 20% poids par rapport au poids de la charge plastique, pour produire des premiers produits de conversion ;
(a2) une étape d’hydroconversion catalytique des premiers produits de conversion en présence d'hydrogène, au contact d’au moins un catalyseur d’hydroconversion, ledit catalyseur d’hydroconversion comprenant au moins un élément hydro-déshydrogénant choisi dans le groupe formé par les éléments du groupe VIB et du groupe VIII non nobles de la classification périodique, pris seuls ou en mélange, et un support poreux comprenant une matrice minérale poreuse et au moins une zéolithe,
lesdites étapes (a1) et (a2) étant mises en œuvre à une pression absolue comprise entre 1 MPa et 38 MPa, à une température supérieure ou égale 200°C et inférieure à 400°C, à une vitesse spatiale horaire par rapport à chaque réacteur d’hydroconversion comprise entre 0,05 h-1et 10 h-1, et avec une quantité d'hydrogène comprise entre 50 Nm3/m3et 5000 Nm3/m3.The object of the invention is to propose a process for hydroconversion of a plastic filler comprising the following steps:
(a1) a step of non-catalytic hydroconversion of said feed in the presence of hydrogen, in contact with a source of radicals, said source comprising sulfur and being introduced so that the sulfur content is between 3% and 20% by weight relative to the weight of the plastic filler, to produce first conversion products;
(a2) a step of catalytic hydroconversion of the first conversion products in the presence of hydrogen, in contact with at least one hydroconversion catalyst, said hydroconversion catalyst comprising at least one hydro-dehydrogenating element chosen from the group formed by the non-noble elements of group VIB and group VIII of the periodic table, taken alone or in a mixture, and a porous support comprising a porous mineral matrix and at least one zeolite,
said steps (a1) and (a2) being implemented at an absolute pressure of between 1 MPa and 38 MPa, at a temperature greater than or equal to 200°C and less than 400°C, at an hourly space speed relative to each hydroconversion reactor between 0.05 h -1 and 10 h -1 , and with a quantity of hydrogen between 50 Nm 3 /m 3 and 5000 Nm 3 /m 3 .
La charge traitée dans le procédé d’hydroconversion selon l’invention est une charge plastique.The feed treated in the hydroconversion process according to the invention is a plastic feed.
La charge plastique du procédé selon l’invention comprend des plastiques qui eux-mêmes comprennent plus particulièrement des polymères.The plastic filler of the process according to the invention comprises plastics which themselves comprise more particularly polymers.
Les plastiques ou matières plastiques sont généralement des polymères qui sont le plus souvent mélangés à des additifs, en vue de constituer après mise en forme des matériaux et objets divers (pièces moulées par injections, tubes, films, fibres, tissus, mastics, revêtements, etc.). Les additifs utilisés dans les plastiques peuvent être des composés organiques ou des composés inorganiques. Ce sont par exemple des charges ou « fillers », colorants, pigments, plastifiants, modificateurs de propriétés, retardateur de combustion, etc.Plastics or plastic materials are generally polymers which are most often mixed with additives, with a view to forming, after shaping, various materials and objects (injection molded parts, tubes, films, fibers, fabrics, putties, coatings, etc.). etc.). Additives used in plastics can be organic compounds or inorganic compounds. These are, for example, fillers, dyes, pigments, plasticizers, property modifiers, combustion retardants, etc.
Ainsi, par charge plastique, on entend une charge solide de plastiques comportant un ou plusieurs polymères, et pouvant contenir d’autres composés, tels que des additifs d’origine organique ou inorganique et/ou des impuretés d’usage en particulier issues du cycle de vie des matériaux et objets plastiques, et/ou issues du circuit de collecte et de tri des déchets. Par exemple, les impuretés d’usage peuvent être métalliques, organiques ou minérales ; il peut s’agir de résidus d’emballages, de résidus alimentaires ou de résidus compostables (biomasse). Les impuretés d’usage peuvent également comprendre du verre, du bois, du carton, du papier, de l’aluminium, du fer, des métaux, des pneus, du caoutchouc, des silicones, des polymères rigides, des polymères thermodurcissables, des produits ménagers, chimiques ou cosmétiques, des huiles usagées, de l’eau.Thus, by plastic filler, we mean a solid filler of plastics comprising one or more polymers, and which may contain other compounds, such as additives of organic or inorganic origin and/or impurities of use in particular from the cycle life of plastic materials and objects, and/or from the waste collection and sorting circuit. For example, the usual impurities can be metallic, organic or mineral; it may be packaging residues, food residues or compostable residues (biomass). Usage impurities may also include glass, wood, cardboard, paper, aluminum, iron, metals, tires, rubber, silicones, rigid polymers, thermosetting polymers, products household, chemical or cosmetic products, used oils, water.
Dans la présente description, on désigne par « impuretés des plastiques » tous les composés contenus initialement dans la charge plastique qui ne sont pas des polymères et qui ne sont pas susceptibles d’être convertis lors du ou des étapes du procédé. Par exemple, certains additifs organiques peuvent être au moins en partie convertis dans le procédé selon l’invention, au même titre que les polymères. Ceux-là ne sont donc pas considérés comme impuretés des plastiques. En revanche, certains des additifs inorganiques peuvent être éliminés lors du procédé, par exemple ceux contenant des métaux, et/ou du soufre, et/ou de l’azote, et/ou de l’oxygène, et/ou d’autres hétéroatomes (Cl, Br, etc.). Ils sont quant à eux considérés comme des impuretés des plastiques.In this description, the term “plastic impurities” means all the compounds initially contained in the plastic filler which are not polymers and which are not likely to be converted during the step(s) of the process. For example, certain organic additives can be at least partly converted in the process according to the invention, in the same way as polymers. These are therefore not considered plastic impurities. On the other hand, some of the inorganic additives can be eliminated during the process, for example those containing metals, and/or sulfur, and/or nitrogen, and/or oxygen, and/or other heteroatoms. (Cl, Br, etc.). They are considered plastic impurities.
Les plastiques compris dans la charge plastique de la charge du procédé selon l’invention sont généralement des rebus de production et/ou des déchets, notamment des déchets ménagers, des déchets du bâtiments ou encore des déchets d'équipements électriques et électroniques. De préférence, les déchets plastiques sont issus des filières de collecte et de tri.The plastics included in the plastic load of the process load according to the invention are generally production scraps and/or waste, in particular household waste, building waste or even waste from electrical and electronic equipment. Preferably, plastic waste comes from collection and sorting channels.
La charge plastique du procédé selon l’invention comprend donc des polymères, et en particulier des thermoplastiques. Les polymères compris dans la fraction plastique de la charge peuvent être des polymères d’alcènes, des polymères de diènes, des polymères vinyliques, des polymères styréniques (ex : polystyrène « PS »), des polyesters, et/ou des polyamides.
Préférentiellement, les polymères compris dans la charge plastique de l’invention sont des polymères d’alcènes, des polymères de diènes, des polymères vinyliques et/ou des polymères styréniques (ex : polystyrène « PS »). De manière préférée, les polymères compris dans la charge plastique sont des polyoléfines (polymères d’alcènes), telles que du polyéthylène (PE), du polypropylène (PP) et/ou des copolymères de l’éthylène et du propylène.
Par exemple, la charge plastique de la charge comprend au moins 50% poids, de préférence au moins 80% poids, de manière préférée au moins 90% poids, et de manière très préférée au moins 94% poids, de polyoléfines par rapport au poids total de la charge plastique.The plastic filler of the process according to the invention therefore comprises polymers, and in particular thermoplastics. The polymers included in the plastic fraction of the filler may be alkene polymers, diene polymers, vinyl polymers, styrenic polymers (e.g. polystyrene “PS”), polyesters, and/or polyamides.
Preferably, the polymers included in the plastic filler of the invention are alkene polymers, diene polymers, vinyl polymers and/or styrenic polymers (e.g. polystyrene “PS”). Preferably, the polymers included in the plastic filler are polyolefins (alkene polymers), such as polyethylene (PE), polypropylene (PP) and/or copolymers of ethylene and propylene.
For example, the plastic filler of the filler comprises at least 50% by weight, preferably at least 80% by weight, preferably at least 90% by weight, and very preferably at least 94% by weight, of polyolefins relative to the weight. total plastic load.
La charge plastique peut comprendre des mélanges de polymères, en particulier des mélanges de thermoplastiques et/ou des mélanges de thermoplastiques et autres polymères, et des composés autres que ces thermoplastiques et polymères, notamment les additifs avantageusement utilisés pour formuler la matière plastique et généralement des impuretés d’usage issues du cycle de vie des matériaux et objets plastiques, et/ou issues du circuit de collecte et de tri des déchets. La charge plastique du procédé selon l’invention comprend généralement moins de 50% poids de ces additifs et impuretés d’usage, de préférence moins de 20% poids, et de manière préférée moins de 10% poids.The plastic filler may comprise mixtures of polymers, in particular mixtures of thermoplastics and/or mixtures of thermoplastics and other polymers, and compounds other than these thermoplastics and polymers, in particular the additives advantageously used to formulate the plastic material and generally usage impurities from the life cycle of plastic materials and objects, and/or from the waste collection and sorting circuit. The plastic filler of the process according to the invention generally comprises less than 50% by weight of these usual additives and impurities, preferably less than 20% by weight, and preferably less than 10% by weight.
La charge plastique peut avantageusement être prétraitée en amont du procédé de manière à au moins éliminer tout ou partie des impuretés d’usage dites grossières, c’est-à-dire des impuretés d’usage sous forme de particules de taille supérieure ou égale 10 mm, de préférence supérieure ou égale à 5 mm, voire supérieure ou égale à 1 mm, par exemple des impuretés d’usage de type bois, papier, biomasse, fer, aluminium, verre, etc., et de la mettre en forme généralement sous forme de particules (solides divisés) de manière à faciliter le traitement dans le procédé. Ce prétraitement peut comprendre une étape de broyage, une étape de lavage à pression atmosphérique et/ou une étape de séchage. Ce prétraitement peut être réalisé sur un site différent, par exemple dans un centre de collecte et de tri des déchets, ou sur le même site où est mis en œuvre le procédé de traitement selon l’invention. De manière préférée, ce prétraitement permet de réduire la teneur en impuretés d’usage à moins de 6% en poids. A l’issue du prétraitement, la charge plastique est généralement stockée sous forme de particules, par exemple sous forme de broyats ou de poudre, de manière à faciliter la manipulation et le transport jusqu’au procédé.The plastic filler can advantageously be pretreated upstream of the process so as to at least eliminate all or part of the so-called coarse usage impurities, that is to say usage impurities in the form of particles of size greater than or equal to 10 mm, preferably greater than or equal to 5 mm, or even greater than or equal to 1 mm, for example impurities of use such as wood, paper, biomass, iron, aluminum, glass, etc., and to generally shape it in particulate form (divided solids) so as to facilitate processing in the process. This pretreatment may include a grinding step, a washing step at atmospheric pressure and/or a drying step. This pretreatment can be carried out on a different site, for example in a waste collection and sorting center, or on the same site where the treatment process according to the invention is implemented. Preferably, this pretreatment makes it possible to reduce the content of usual impurities to less than 6% by weight. At the end of pretreatment, the plastic filler is generally stored in the form of particles, for example in the form of ground material or powder, so as to facilitate handling and transport to the process.
(a0) Etape optionnelle de conditionnement de la charge(a0) Optional load conditioning step pour son injectionfor his injection dans le premier réacteur d’hydroconversionin the first hydroconversion reactor
Le procédé selon l’invention peut comprend une étape (a0) de conditionnement de la charge plastique pour son injection dans le premier réacteur d’hydroconversion.The process according to the invention may include a step (a0) of conditioning the plastic filler for its injection into the first hydroconversion reactor.
Dans la présente description, on désigne par « premier réacteur d’hydroconversion » le réacteur dans lequel est effectuée au moins l’étape (a1), c’est-à-dire quand lequel est effectuée l’étape (a1) ou dans lequel est sont effectuées les deux étapes (a1) et (a2) si elles sont mises en œuvre dans un même réacteur. Ainsi, si les deux étapes sont effectuées dans des réacteurs séparés, le réacteur d’hydroconversion de l’étape (a2) n’est pas le premier réacteur d’hydroconversion.In the present description, “first hydroconversion reactor” means the reactor in which at least step (a1) is carried out, that is to say when step (a1) is carried out or in which is the two steps (a1) and (a2) are carried out if they are implemented in the same reactor. Thus, if the two stages are carried out in separate reactors, the hydroconversion reactor of stage (a2) is not the first hydroconversion reactor.
Par conditionnement de la charge on entend sa mise en condition pour l’étape (a1) qui suit d’hydroconversion de la charge une fois introduite dans le premier réacteur d’hydroconversion, c’est-à-dire sa mise dans un état et à des conditions de température et de pression adaptées à l’hydroconversion dans le premier réacteur d’hydroconversion.By conditioning of the feedstock we mean its conditioning for the step (a1) which follows hydroconversion of the feed once introduced into the first hydroconversion reactor, that is to say its putting into a state and at temperature and pressure conditions suitable for hydroconversion in the first hydroconversion reactor.
La charge plastique initialement sous forme solide peut être conditionnée avant son envoi dans le premier réacteur d’hydroconversion, en particulier pour s’adapter au type de réacteur d’hydroconversion utilisé et faciliter sa conversion.The plastic filler initially in solid form can be conditioned before sending it to the first hydroconversion reactor, in particular to adapt to the type of hydroconversion reactor used and facilitate its conversion.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la charge plastique sous forme de particules solides est envoyée dans une extrudeuse, de préférence avec un diluant plastique, dans laquelle elle est progressivement chauffée jusqu’à une température supérieure à la température de fusion de ladite charge plastique, et mise à la pression du premier réacteur d’hydroconversion, lors d’un convoyage de préférence pendant une durée inférieure à 15 minutes, et la charge plastique extrudée est introduite dans le réacteur.According to one or more embodiments, the plastic filler in the form of solid particles is sent to an extruder, preferably with a plastic diluent, in which it is gradually heated to a temperature higher than the melting temperature of said plastic filler. , and putting the first hydroconversion reactor under pressure, during conveying preferably for a period of less than 15 minutes, and the extruded plastic filler is introduced into the reactor.
Selon ces modes de réalisation, la charge plastique introduite dans le premier réacteur d’hydroconversion par extrusion est sous une forme essentiellement liquide.According to these embodiments, the plastic filler introduced into the first hydroconversion reactor by extrusion is in an essentially liquid form.
L’extrusion est classiquement un procédé qui permet l’injection ou la mise en forme d’un polymère se présentant initialement à l’état solide. Selon un procédé d’extrusion, la matière est transportée via une ou plusieurs vis, malaxée et chauffée, ce qui permet de la fondre. Et en même temps, la ou les vis véhiculent la matière et la font monter en pression, ce qui permet de l’injecter dans une filière ou dans un moule.Extrusion is classically a process which allows the injection or shaping of a polymer initially in the solid state. According to an extrusion process, the material is transported via one or more screws, kneaded and heated, which allows it to melt. And at the same time, the screw(s) convey the material and cause it to rise in pressure, which allows it to be injected into a die or into a mold.
Selon ces modes de réalisation de l’invention, l’extrusion de la charge plastique est un moyen d’introduire la charge plastique qui est solide à température ambiante dans le premier réacteur d’hydroconversion opérant sous haute pression et température. L’extrusion permet donc de chauffer, en vue de liquéfier, et de mettre en pression la charge plastique aux conditions opératoires du réacteur décrites plus loin.According to these embodiments of the invention, the extrusion of the plastic filler is a means of introducing the plastic filler which is solid at room temperature into the first hydroconversion reactor operating under high pressure and temperature. Extrusion therefore makes it possible to heat, with a view to liquefying, and to pressurize the plastic filler under the operating conditions of the reactor described below.
La matière n’est pas injectée dans une filière ou un moule comme dans un procédé classique d’extrusion, ne constituant ainsi pas un procédé de mise en forme, mais elle est injectée directement dans le réacteur.The material is not injected into a die or a mold as in a classic extrusion process, thus not constituting a shaping process, but it is injected directly into the reactor.
Le « diluant plastique » est par exemple formé par un hydrocarbure ou un mélange d’hydrocarbures liquides légers. Par exemple, le diluant plastique est une huile hydrocarbonée composée d’hydrocarbures dont au moins 50% en poids, et de préférence au moins 80% en poids, par rapport au poids du diluant plastique, ont une température d'ébullition inférieure à 300°C. Des exemples de diluants hydrocarbonés appropriés comprennent, sans s’y limiter, des hydrocarbures liquides légers, typiquement des hydrocarbures C5+, i.e. des hydrocarbures pouvant avoir 5 et plus de 5 atomes de carbone par molécule, par exemple du xylène, du toluène, une essence, leurs mélanges, etc. Le diluant plastique peut avoir une fonction de solvant de la fraction plastique, en particulier du ou des polymères de la charge plastique.The “plastic diluent” is for example formed by a hydrocarbon or a mixture of light liquid hydrocarbons. For example, the plastic diluent is a hydrocarbon oil composed of hydrocarbons of which at least 50% by weight, and preferably at least 80% by weight, relative to the weight of the plastic diluent, have a boiling point below 300°. vs. Examples of suitable hydrocarbon diluents include, but are not limited to, light liquid hydrocarbons, typically C5+ hydrocarbons, i.e. hydrocarbons which may have 5 and more carbon atoms per molecule, for example xylene, toluene, gasoline , their mixtures, etc. The plastic diluent can act as a solvent for the plastic fraction, in particular for the polymer(s) of the plastic filler.
Lors de l’extrusion, la charge plastique est de préférence progressivement chauffée à une température supérieure à sa température de fusion de manière à fondre. Avantageusement, au moins 80% en poids de la fraction plastique est sous forme liquide (fondue) à l'issue de l'extrusion, très avantageusement au moins 90% en poids, préférentiellement au moins 95% en poids, voire 98% en poids. Comme décrit plus haut, la fraction plastique contient en général d'autres composés que des polymères, notamment des impuretés des plastiques. Certains de ces composés non polymériques, y compris les impuretés des plastiques, peuvent être insolubles et/ou comporter un point de fusion plus élevé que le ou les polymères de la fraction plastique. Même si la totalité du ou des polymères fondent, une partie de la fraction liquide, en tenant compte des composés non polymériques, peut donc rester sous une forme solide. Ceci est vrai pour toutes les étapes décrites ci-dessous dans lesquelles un chauffage aboutit à la liquéfaction totale ou presque de la fraction plastique.During extrusion, the plastic filler is preferably gradually heated to a temperature higher than its melting temperature so as to melt. Advantageously, at least 80% by weight of the plastic fraction is in liquid form (molten) after extrusion, very advantageously at least 90% by weight, preferably at least 95% by weight, or even 98% by weight. . As described above, the plastic fraction generally contains compounds other than polymers, in particular plastic impurities. Some of these non-polymeric compounds, including plastic impurities, may be insoluble and/or have a higher melting point than the polymer(s) of the plastic fraction. Even if all of the polymer(s) melt, part of the liquid fraction, taking into account non-polymeric compounds, can therefore remain in solid form. This is true for all the steps described below in which heating results in total or almost total liquefaction of the plastic fraction.
La température d’extrusion est fonction de la composition en polymère(s) de la charge plastique (nature et proportion(s) du/des polymères).The extrusion temperature depends on the polymer composition(s) of the plastic filler (nature and proportion(s) of the polymer(s).
De préférence, l’extrudeuse est opérée à une température comprise entre une température de 25°C inférieure à la température de fusion de la charge plastique et une température de 25°C supérieure à la température de fusion de la charge plastique.Preferably, the extruder is operated at a temperature between a temperature of 25°C lower than the melting temperature of the plastic filler and a temperature of 25°C higher than the melting temperature of the plastic filler.
Dans le cas où la charge plastique comprend un mélange de polymères, l’extrudeuse est opérée à une température comprise entre une température de 25°C inférieure à la température de fusion du polymère le moins réfractaire (i.e. qui a la température de fusion la plus basse) de la charge plastique et une température de 25°C supérieure à la température de fusion du polymère le plus réfractaire (i.e. qui a la température de fusion la plus haute) de la charge plastique.In the case where the plastic filler comprises a mixture of polymers, the extruder is operated at a temperature between a temperature of 25°C lower than the melting temperature of the least refractory polymer (i.e. which has the lowest melting temperature low) of the plastic filler and a temperature of 25°C higher than the melting temperature of the most refractory polymer (i.e. which has the highest melting temperature) of the plastic filler.
Avantageusement, la charge plastique est de préférence progressivement chauffée dans l’extrudeuse à une température supérieure à la température de fusion du polymère qui a le point de fusion le plus haut.Advantageously, the plastic filler is preferably gradually heated in the extruder to a temperature higher than the melting temperature of the polymer which has the highest melting point.
A titre indicatif, la température de fusion du polypropylène (PP) est d’environ 170°C, la température de fusion du polyéthylène (PE) est comprise entre environ 85°C et 140°C, et la température de fusion du polystyrène (PS) est comprise entre environ 240°C et 270°C.As an indication, the melting temperature of polypropylene (PP) is approximately 170°C, the melting temperature of polyethylene (PE) is between approximately 85°C and 140°C, and the melting temperature of polystyrene ( PS) is between approximately 240°C and 270°C.
De préférence, l’extrudeuse est opérée à une température comprise entre 60°C et 295°C, plus préférentiellement entre 60° et 195°C.Preferably, the extruder is operated at a temperature between 60°C and 295°C, more preferably between 60° and 195°C.
Avantageusement, l’extrudeuse est opérée à une température comprise entre 60°C et 165°C, de manière à fondre une charge plastique comportant principalement du PE en tant que polymère.Advantageously, the extruder is operated at a temperature between 60°C and 165°C, so as to melt a plastic filler mainly comprising PE as polymer.
Avantageusement, l’extrudeuse est opérée à une température comprise entre 145°C et 195°C, de manière à fondre une charge plastique comportant principalement du PP en tant que polymère.Advantageously, the extruder is operated at a temperature between 145°C and 195°C, so as to melt a plastic filler mainly comprising PP as polymer.
Avantageusement, l’extrudeuse est opérée à une température comprise entre 215°C et 295°C, de manière à fondre une charge plastique comportant principalement du PS en tant que polymère.Advantageously, the extruder is operated at a temperature between 215°C and 295°C, so as to melt a plastic filler mainly comprising PS as polymer.
La température d’opération de l’extrudeuse est avantageusement adaptée selon la composition de la charge plastique.The operating temperature of the extruder is advantageously adapted according to the composition of the plastic filler.
Avantageusement, l’extrudeuse comprend au moins une section de convoyage à vis, dite section d'extrusion, alimentée par la fraction plastique.Advantageously, the extruder comprises at least one screw conveying section, called the extrusion section, supplied with the plastic fraction.
Le temps de séjour dans cette section d'extrusion (volume de ladite section divisée par le débit volumique de fraction plastique) est avantageusement inferieur a 15 minutes, de préférence inférieur à 10 minutes, et de manière préférée inférieure à 2 minutes.The residence time in this extrusion section (volume of said section divided by the volume flow rate of plastic fraction) is advantageously less than 15 minutes, preferably less than 10 minutes, and preferably less than 2 minutes.
Ladite section d'extrusion est avantageusement connectée à un système d'extraction sous vide de manière à éliminer des impuretés telles que des gaz dissous, des composés organiques légers et/ou de l'humidité qui peuvent être présents dans la fraction plastique.Said extrusion section is advantageously connected to a vacuum extraction system so as to remove impurities such as dissolved gases, light organic compounds and/or moisture which may be present in the plastic fraction.
Ladite section d'extrusion peut également avantageusement comprendre un système de filtration pour éliminer des particules solides de taille indésirable, par exemple de taille supérieure à 200 µm, et de préférence de taille supérieure 40 µm, telles que des particules de sable. Si un diluant est utilisé, la viscosité pouvant diminuant, il est possible de filtrer des particules de taille plus petite, par exemple de taille supérieure à 3 µm.Said extrusion section can also advantageously comprise a filtration system to eliminate solid particles of undesirable size, for example of a size greater than 200 µm, and preferably of a size greater than 40 µm, such as sand particles. If a diluent is used, as the viscosity may decrease, it is possible to filter particles of smaller size, for example larger than 3 µm.
Selon un ou plusieurs autres modes de réalisation, la charge plastique sous forme de particules solides est mélangée avec un diluant plastique dans une section de mélange et chauffée dans une section de chauffage à une température supérieure à la température de fusion de ladite charge plastique, de préférence comprise entre 60°C et 295°C, avant son introduction dans le premier réacteur d’hydroconversion, l’étape de chauffage pouvant être réalisée avant ou après le mélange avec le diluant plastique, et de préférence après le mélange avec le diluant plastique.According to one or more other embodiments, the plastic filler in the form of solid particles is mixed with a plastic diluent in a mixing section and heated in a heating section to a temperature higher than the melting temperature of said plastic filler, preferably between 60°C and 295°C, before its introduction into the first hydroconversion reactor, the heating step being able to be carried out before or after mixing with the plastic diluent, and preferably after mixing with the plastic diluent .
Ces modes de réalisation correspondent ainsi à une injection directe de la charge plastique sous une forme essentiellement liquide, après que ladite charge plastique a été mélangée avec un diluant plastique pour former un slurry ensuite chauffé de manière à obtenir une charge plastique essentiellement liquide.These embodiments thus correspond to a direct injection of the plastic filler in an essentially liquid form, after said plastic filler has been mixed with a plastic diluent to form a slurry then heated so as to obtain an essentially liquid plastic filler.
Par charge plastique sous une forme essentiellement liquide, on entend qu’au moins 80% en poids du ou des polymères de la charge plastique sont sous une forme liquide, préférablement au moins 90% en poids, plus préférablement au moins 95% en poids, et encore plus préférablement au moins 98% en poids. On entend par polymères de la fraction plastique sous une forme liquide des polymères qui ne sont pas sous une forme solide, cette dernière étant généralement considérée comme correspondant aux états cristallin, semi-cristallin et amorphe d’un polymère.By plastic filler in an essentially liquid form, it is meant that at least 80% by weight of the polymer(s) of the plastic filler are in a liquid form, preferably at least 90% by weight, more preferably at least 95% by weight, and even more preferably at least 98% by weight. By polymers of the plastic fraction in a liquid form is meant polymers which are not in a solid form, the latter being generally considered to correspond to the crystalline, semi-crystalline and amorphous states of a polymer.
Par slurry on entend un mélange de substances sous forme de suspension, qui correspond, de manière usuelle, à un système formé de particules solides dispersées dans un liquide (dispersion liquide). Plus spécifiquement, une charge plastique sous forme de suspension correspond à un système comportant des particules solides de plastique dispersées dans un liquide, par exemple un système comportant entre 1% poids et 50% poids de particules solides de plastiques dispersées dans un liquide, voire entre 1% poids et 30% poids ou encore entre 5% poids et 20% poids. La phase continue liquide dans laquelle sont dispersées les particules solides de plastique peut être un diluant.By slurry we mean a mixture of substances in suspension form, which usually corresponds to a system formed of solid particles dispersed in a liquid (liquid dispersion). More specifically, a plastic filler in suspension form corresponds to a system comprising solid plastic particles dispersed in a liquid, for example a system comprising between 1% by weight and 50% by weight of solid plastic particles dispersed in a liquid, or even between 1% weight and 30% weight or between 5% weight and 20% weight. The continuous liquid phase in which the solid plastic particles are dispersed can be a diluent.
Ces modes de réalisation ont notamment pour avantage de mettre en œuvre des équipements simples et peu couteux.These embodiments have the particular advantage of using simple and inexpensive equipment.
La charge plastique sous forme de particules solides peut être préalablement mélangée avec un diluant plastique dans une section de mélange pour former une suspension, puis la suspension peut être envoyée dans une section de chauffage pour être chauffée à une température supérieure à la température de fusion de ladite fraction plastique, de manière que les particules solides de la charge plastique en suspension fondent, et ladite charge plastique chauffée peut être ensuite introduite dans le premier réacteur d’hydroconversion. Le mélange du diluant plastique et de la charge plastique sous forme de particules dans la section de mélange est de préférence effectué à la pression atmosphérique ou une pression proche de la pression atmosphérique.The plastic filler in the form of solid particles may be premixed with a plastic diluent in a mixing section to form a suspension, and then the suspension may be sent to a heating section to be heated to a temperature above the melting temperature of said plastic fraction, so that the solid particles of the plastic filler in suspension melt, and said heated plastic filler can then be introduced into the first hydroconversion reactor. The mixing of the plastic diluent and the plastic filler in particulate form in the mixing section is preferably carried out at atmospheric pressure or a pressure close to atmospheric pressure.
De préférence, lors de l’étape de mélange dans la section de mélange, la température est telle que la suspension présente une viscosité cinématique inférieure à 0,3.10-3m2/s, correspondant à la viscosité d’un fluide pompable. La température à cette étape est de préférence inférieure à la température opérée à l’étape de chauffage décrite plus bas, dans le cas où l’étape de mélange est dissociée et précède celle de chauffage.Preferably, during the mixing step in the mixing section, the temperature is such that the suspension has a kinematic viscosity of less than 0.3.10-3 m 2 /s, corresponding to the viscosity of a pumpable fluid. The temperature at this step is preferably lower than the temperature operated in the heating step described below, in the case where the mixing step is separated and precedes that of heating.
La section de mélange peut comprendre une cuve de mélange comportant des moyens de brassage dynamique pour une mise en suspension, par exemple un agitateur et/ou une pompe de recirculation.The mixing section may comprise a mixing tank comprising dynamic stirring means for suspension, for example an agitator and/or a recirculation pump.
A l'issue du chauffage de la suspension, la charge plastique est essentiellement sous forme liquide.After heating the suspension, the plastic filler is essentially in liquid form.
Ce qui a été décrit pour les conditions de température de l’extrudeuse des autres modes de réalisation décrits plus haut s’applique pour le chauffage de la suspension, et n’est donc pas répété ici.What has been described for the temperature conditions of the extruder of the other embodiments described above applies to the heating of the suspension, and is therefore not repeated here.
La température de chauffage peut aussi dépendre du diluant plastique utilisé, un tel diluant plastique pouvant en particulier, selon sa nature, permettre à la charge plastique en suspension de fondre à plus basse température.The heating temperature may also depend on the plastic thinner used, such a plastic thinner being able in particular, depending on its nature, to allow the plastic filler in suspension to melt at a lower temperature.
La section de chauffage comprend tout moyen de chauffage connu d’un homme de l’art capable de chauffer une charge plastique en suspension, et par exemple comprendre un four comprenant au moins un compartiment de chauffage, et/ou des tubes dans lesquels la suspension s’écoule, un type quelconque d’échangeur de chaleur approprié, etc.The heating section comprises any heating means known to those skilled in the art capable of heating a plastic load in suspension, and for example include an oven comprising at least one heating compartment, and/or tubes in which the suspension flows, some type of suitable heat exchanger, etc.
La section de mélange et la section de chauffage peuvent faire partie d’un même dispositif configuré pour mettre en œuvre de manière consécutive le mélange puis le chauffage.The mixing section and the heating section can be part of the same device configured to consecutively carry out mixing then heating.
Avant son introduction dans le premier réacteur d’hydroconversion, la charge plastique chauffée peut subir une étape de mise en pression pour être adaptée à la pression opérée dans le premier réacteur d’hydroconversion, par exemple à l’aide d’une pompe adaptée. Elle peut également être soumise à une étape de filtration visant par exemple à éliminer des particules solides de la charge plastique pouvant faire partie des impuretés des plastiques, telles que du sable, du verre, des métaux, certains additifs appelés « fillers » en anglais, etc.Before its introduction into the first hydroconversion reactor, the heated plastic load can undergo a pressurization step to be adapted to the pressure operated in the first hydroconversion reactor, for example using a suitable pump. It can also be subjected to a filtration step aimed, for example, at eliminating solid particles from the plastic filler which may be part of plastic impurities, such as sand, glass, metals, certain additives called "fillers" in English, etc.
Selon une autre variante, il peut être effectué une injection directe de la charge plastique sous une forme essentiellement liquide après que ladite charge plastique a été chauffée de manière à obtenir une fraction plastique essentiellement liquide, puis mélangée avec un diluant plastique pour former une charge plastique diluée introduite dans le premier réacteur d’hydroconversion.According to another variant, a direct injection of the plastic filler can be carried out in an essentially liquid form after said plastic filler has been heated so as to obtain an essentially liquid plastic fraction, then mixed with a plastic diluent to form a plastic filler. diluted introduced into the first hydroconversion reactor.
Selon encore une autre variante, l’étape de mélange et celle de chauffage sont effectuées simultanément, les sections de mélange et de chauffage faisant alors partie d’un même dispositif configuré pour mettre en œuvre de manière simultanée le mélange et le chauffage.According to yet another variant, the mixing step and the heating step are carried out simultaneously, the mixing and heating sections then forming part of the same device configured to carry out mixing and heating simultaneously.
Selon un ou plusieurs autres modes de réalisation, on procède à une injection directe de la charge plastique en suspension dans le premier réacteur d’hydroconversion : la charge plastique sous forme de particules solides est préalablement envoyée dans un mélangeur pour être mélangée avec un diluant plastique et former une suspension, de préférence à une température supérieure ou égale à la température ambiante et inférieure à la température de fusion de ladite charge plastique, et ladite charge plastique sous forme de suspension est introduite dans le premier réacteur d’hydroconversion.According to one or more other embodiments, a direct injection of the plastic filler suspended into the first hydroconversion reactor is carried out: the plastic filler in the form of solid particles is previously sent to a mixer to be mixed with a plastic diluent and form a suspension, preferably at a temperature greater than or equal to ambient temperature and lower than the melting temperature of said plastic filler, and said plastic filler in suspension form is introduced into the first hydroconversion reactor.
Ces modes de réalisation ont également pour avantage de mettre en œuvre des équipements simples et peu couteux.These embodiments also have the advantage of using simple and inexpensive equipment.
Selon ces modes de réalisation, la charge plastique sous forme de particules solides est préalablement envoyée dans un mélangeur pour être mélangée avec un diluant plastique et former une suspension, puis ladite charge plastique sous forme de suspension est introduite dans le premier réacteur d’hydroconversion.According to these embodiments, the plastic filler in the form of solid particles is first sent to a mixer to be mixed with a plastic diluent and form a suspension, then said plastic filler in the form of suspension is introduced into the first hydroconversion reactor.
Le mélange du diluant plastique et de la charge plastique dans le mélangeur est de préférence réalisé à une température supérieure ou égale à la température ambiante, e.g. 15°C, et inférieure à la température de fusion de ladite charge plastique (ou inférieure à la température de fusion du polymère qui a le point de fusion le plus bas si ladite charge plastique comporte un mélange de polymères). Une température légèrement plus basse que la température de fusion de la charge plastique peut constituer la borne haute pour la température du mélange, car le diluant plastique utilisé, selon sa nature, a une influence sur la température à laquelle la charge plastique peut être dissoute (dans le cas où le diluant plastique ait une fonction de solvant).The mixing of the plastic diluent and the plastic filler in the mixer is preferably carried out at a temperature greater than or equal to ambient temperature, e.g. 15°C, and lower than the melting temperature of said plastic filler (or lower than the temperature melting point of the polymer which has the lowest melting point if said plastic filler comprises a mixture of polymers). A temperature slightly lower than the melting temperature of the plastic filler can constitute the upper limit for the temperature of the mixture, because the plastic diluent used, depending on its nature, has an influence on the temperature at which the plastic filler can be dissolved ( in the case where the plastic thinner has a solvent function).
Selon une configuration, le mélange peut être réalisé à une température supérieure ou égale à 50°C ou même 75°C et inférieure à 170°C, par exemple bien adaptée à l’utilisation d’un VGO en tant que diluant plastique et à une charge plastique comportant principalement du PP en tant que polymère, ou encore à une température supérieure ou égale à 150°C et inférieure à 170°C, par exemple bien adaptée à l’utilisation d’un résidu sous vide en tant que diluant plastique et à une charge plastique comportant principalement du PP en tant que polymère.According to one configuration, the mixture can be carried out at a temperature greater than or equal to 50°C or even 75°C and less than 170°C, for example well suited to the use of a VGO as a plastic diluent and to a plastic filler mainly comprising PP as polymer, or at a temperature greater than or equal to 150°C and less than 170°C, for example well suited to the use of a vacuum residue as a plastic diluent and a plastic filler mainly comprising PP as polymer.
Selon une configuration, le mélange peut être réalisé à une température supérieure ou égale à 50°C ou même 75°C et inférieure à 140°C, ou encore réalisé à une température supérieure ou égale à 50°C ou même 75°C et inférieure à 85°C, par exemple bien adaptée à l’utilisation d’un VGO en tant que diluant plastique et à une charge plastique comportant principalement du PE en tant que polymère.According to one configuration, the mixture can be carried out at a temperature greater than or equal to 50°C or even 75°C and less than 140°C, or even carried out at a temperature greater than or equal to 50°C or even 75°C and below 85°C, for example well suited to the use of a VGO as a plastic diluent and to a plastic filler mainly comprising PE as a polymer.
Selon une configuration, le mélange peut être réalisé à une température supérieure ou égale à 50°C ou même 75°C et inférieure à 270°C, ou encore réalisé à une température supérieure ou égale à 50°C ou même 75°C et inférieure à 240°C, par exemple bien adaptée à l’utilisation d’un VGO en tant que diluant plastique et à une charge plastique comportant principalement du PS en tant que polymère, ou encore à une température supérieure ou égale à 150°C et inférieure à 270°C, voire inférieure à 240°C, par exemple bien adaptée à l’utilisation d’un résidu sous vide en tant que diluant plastique et à une charge plastique comportant principalement du PS en tant que polymère.According to one configuration, the mixture can be carried out at a temperature greater than or equal to 50°C or even 75°C and less than 270°C, or even carried out at a temperature greater than or equal to 50°C or even 75°C and below 240°C, for example well suited to the use of a VGO as a plastic diluent and to a plastic filler mainly comprising PS as a polymer, or even at a temperature greater than or equal to 150°C and lower than 270°C, or even lower than 240°C, for example well suited to the use of a vacuum residue as a plastic diluent and to a plastic filler mainly comprising PS as polymer.
Le mélange peut être actif ou pas. Des exemples d’appareils de mélange actif qui peuvent être utilisés comprennent, sans s’y limiter, un mélange à cisaillement élevé tel qu’un mélange créé dans une pompe avec une hélice ou un rotor de turbine, des mélangeurs en ligne statiques multiples, des mélangeurs en ligne statiques multiples en combinaison avec des mélangeurs en ligne à cisaillement élevé, des mélangeurs en ligne statiques multiples en combinaison avec des mélangeurs en ligne à cisaillement élevé, des mélangeurs en ligne statiques multiples en combinaison avec des mélangeurs en ligne à cisaillement élevé suivis par un pompage de recirculation dans la cuve tampon, des combinaisons des appareils ci-dessus suivies par une ou plusieurs pompes centrifuges multi-étagées.The mixture may or may not be active. Examples of active mixing devices that may be used include, but are not limited to, high shear mixing such as mixing created in a pump with a propeller or turbine rotor, multiple static in-line mixers, multiple static in-line mixers in combination with high-shear in-line mixers, multiple static in-line mixers in combination with high-shear in-line mixers, multiple static in-line mixers in combination with high-shear in-line mixers followed by recirculation pumping into the buffer tank, combinations of the above devices followed by one or more multi-stage centrifugal pumps.
Avant leur introduction dans le premier réacteur d’hydroconversion, la charge plastique en suspension peut subir une étape de mise en pression pour être adaptée à la pression opérée dans le premier réacteur d’hydroconversion.Before their introduction into the first hydroconversion reactor, the suspended plastic load can undergo a pressurization step to be adapted to the pressure operated in the first hydroconversion reactor.
(a1) étape de conversion thermique promue par le soufre(a1) thermal conversion step promoted by sulfur
Selon l’invention, le procédé comprend une première étape (a1) d’hydroconversion non catalytique de la charge plastique en présence d'hydrogène au contact d’une source de radicaux, pour produire des premiers produits de conversion.According to the invention, the process comprises a first step (a1) of non-catalytic hydroconversion of the plastic filler in the presence of hydrogen in contact with a source of radicals, to produce first conversion products.
Par non catalytique, on entend que l’étape d’hydroconversion (a1) est réalisée sans faire intervenir de réactions catalytiques au moyen d’un catalyseur, i.e. catalyseur d’hydroconversion tel qu’il est connu de mettre en œuvre lors d’une hydroconversion classique, typiquement un catalyseur supporté poreux ou un catalyseur entrainé aussi appelé « slurry » (catalyseur de très petite taille, e.g. moins de 1 µm de diamètre, dispersé dans le milieu réactionnel, distribué uniformément dans le réacteur, et entrainé avec les produits quittant le réacteur) formé par exemple à partir d’un précurseur de catalyseur soluble de type métallique ou organométallique.By non-catalytic, we mean that the hydroconversion step (a1) is carried out without involving catalytic reactions by means of a catalyst, i.e. hydroconversion catalyst as it is known to be used during a classic hydroconversion, typically a porous supported catalyst or an entrained catalyst also called "slurry" (catalyst of very small size, e.g. less than 1 µm in diameter, dispersed in the reaction medium, distributed uniformly in the reactor, and entrained with the products leaving the reactor) formed for example from a soluble catalyst precursor of metallic or organometallic type.
Aucun catalyseur de ce type (supporté poreux ou slurry) ne participe aux réactions à l’étape (a1) du procédé selon l’invention.No catalyst of this type (porous supported or slurry) participates in the reactions in step (a1) of the process according to the invention.
La source de radicaux comporte du soufre, et peut être désignée par l’expression source de radicaux soufrée dans le reste de la description.The radical source comprises sulfur, and may be referred to as sulfur radical source in the remainder of the description.
Le source de radicaux soufrée est introduite de manière que la teneur en soufre (soufre élémentaire S) soit comprise entre 3% et 20% poids par rapport au poids de la charge, de préférence entre 3% et 15% poids, de préférence entre 3% et 10% poids.The source of sulfur radicals is introduced so that the sulfur content (elemental sulfur S) is between 3% and 20% by weight relative to the weight of the charge, preferably between 3% and 15% by weight, preferably between 3 % and 10% weight.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation de l’invention, la source de radicaux soufrée est choisie dans la liste non exhaustive des composés suivants: H2S, S élémentaire, disulfure de carbone (CS2), sulfure de diméthyle (DMS), diméthylsulfoxyde (DMSO), sulfure de diéthyle (DES), disulfure de diméthyle (DMDS de formule (CH3S)2), mercaptans, polysulfures (par exemple de formule générale R1-S-S-R2ou R-S-S-SH, avec R, R1et R2pouvant être un H, un alkyle ou un aryle) comme par exemple polysulfure de di-tert-nonyl, pris seuls ou en mélange. De préférence, la source de radicaux soufrée est choisie dans la liste constituée par l’H2S, le DMS, le DMDS, le DES, et de préférence est le DMDS ou l’H2S.According to one or more embodiments of the invention, the source of sulfur radicals is chosen from the non-exhaustive list of the following compounds: H 2 S, elemental S, carbon disulfide (CS 2 ), dimethyl sulfide (DMS), dimethyl sulfoxide (DMSO), diethyl sulfide (DES), dimethyl disulfide (DMDS of formula (CH 3 S) 2 ), mercaptans, polysulfides (for example of general formula R 1 -SSR 2 or RSS-SH, with R, R 1 and R 2 which may be an H, an alkyl or an aryl) such as for example di-tert-nonyl polysulphide, taken alone or as a mixture. Preferably, the source of sulfur radicals is chosen from the list consisting of H 2 S, DMS, DMDS, DES, and preferably is DMDS or H 2 S.
Les conditions opératoires sont décrites plus en détail plus bas, en même temps que celles de l’étape d’hydroconversion (a2).The operating conditions are described in more detail below, along with those of the hydroconversion step (a2).
Sans être liée par une quelconque théorie, un mécanisme radicalaire impliquant de l’H2S et des radicaux HS• tel que celui mis en évidence dans l’art antérieur et décrit plus haut, pourrait expliquer au moins en partie la promotion de la conversion de la charge plastique à cette étape (a1) du procédé selon l’invention.Without being bound by any theory, a radical mechanism involving H 2 S and HS • radicals such as that highlighted in the prior art and described above, could explain at least in part the promotion of conversion of the plastic filler at this step (a1) of the process according to the invention.
Lors de cette étape d’hydroconversion, un maximum de charge plastique est converti. En particulier, le procédé selon l’invention permet avantageusement de convertir plus de 50% poids de la charge plastique solide en produits de conversion non solides, i.e. liquides et gazeux, de préférence plus de 65% poids, encore plus préférentiellement plus de 80% poids, et de manière encore plus préférée plus de 90% poids.During this hydroconversion stage, a maximum amount of plastic filler is converted. In particular, the process according to the invention advantageously makes it possible to convert more than 50% by weight of the solid plastic filler into non-solid conversion products, i.e. liquid and gaseous, preferably more than 65% by weight, even more preferably more than 80%. weight, and even more preferably more than 90% weight.
Les premiers produits de conversion sont des hydrocarbures qui peuvent être caractérisés par des gammes de points d’ébullition. Classiquement, une coupe d’hydrocarbures est définie par un point d'ébullition initial supérieur ou égal à une première température, et un point d'ébullition final inférieur une deuxième température supérieure à la première température. Par simplification, on peut utiliser l’expression « plage d’ébullition de … à …. » pour exprimer ces points d’ébullition initial (compris dans la plage) et final (non compris dans la plage).The first conversion products are hydrocarbons which can be characterized by boiling point ranges. Conventionally, a hydrocarbon cut is defined by an initial boiling point greater than or equal to a first temperature, and a final boiling point lower than a second temperature greater than the first temperature. For simplification, we can use the expression “boiling range from… to…. » to express these initial (within range) and final (not within range) boiling points.
Les premiers produits de conversion comprennent des coupes hydrocarbonées plus légères que le naphta (plage typique d’ébullition de PI à 80°C, PI étant le point initial de la courbe de distillation), de type naphta (plage typique d’ébullition de 80°C à 150°C), kérosène (plage typique d’ébullition de 150°C à 250°C), gazole (plage typique d’ébullition de 250°C à 370°C), des coupes lourdes (plage typique d’ébullition de 370°C à 540°C), très lourdes (plage typique d’ébullition de 540°C à 740°C) et extra lourdes (plage typique d’ébullition au-delà de 740°C).The first conversion products include hydrocarbon cuts lighter than naphtha (typical boiling range of PI at 80°C, PI being the initial point of the distillation curve), naphtha type (typical boiling range of 80°C). °C to 150°C), kerosene (typical boiling range 150°C to 250°C), diesel (typical boiling range 250°C to 370°C), heavy cuts (typical boiling range boiling 370°C to 540°C), very heavy (typical boiling range 540°C to 740°C) and extra heavy (typical boiling range above 740°C).
Les premiers produits de conversion peuvent aussi comprendre de faibles quantités de produits gazeux, typiquement des gaz comme des hydrocarbures de C1 à C6 (i.e. ayant entre 1 et 6 atomes de carbone).The first conversion products can also include small quantities of gaseous products, typically gases such as hydrocarbons from C1 to C6 (i.e. having between 1 and 6 carbon atoms).
Selon l’invention, le procédé comporte une deuxième étape (a2) d’hydroconversion catalytique des premiers produits de conversion en présence d'hydrogène, au contact d’au moins un catalyseur d’hydroconversion.According to the invention, the process comprises a second step (a2) of catalytic hydroconversion of the first conversion products in the presence of hydrogen, in contact with at least one hydroconversion catalyst.
Cette deuxième étape (a2) d’hydroconversion catalytique forme des deuxièmes produits de conversion.This second step (a2) of catalytic hydroconversion forms second conversion products.
Ces deuxièmes produits de conversion sont un mélange d’hydrocarbures valorisables, en particulier des coupes hydrocarbonées qui peuvent notamment être caractérisées comme décrit pour les premiers produits d’hydroconversion, par des plages de points d’ébullition. Ces coupes peuvent servir de bases carburants ou de matières premières pour la pétrochimie (hydrocarbures légers, distillats à destination d’un vapocraqueur notamment pour la production de polyoléfines recyclées, bases pour la production de bitumes, lubrifiants, etc.), en particulier directement après fractionnement ou encore après fractionnement suivie d’un ou plusieurs traitements ultérieurs à l’étape (a2), par exemple un hydrotraitement visant à éliminer du soufre résiduel ou d’autres éventuels contaminants tels que par exemple l’azote, le chlore, le silicium ou des métaux.These second conversion products are a mixture of recoverable hydrocarbons, in particular hydrocarbon cuts which can in particular be characterized as described for the first hydroconversion products, by boiling point ranges. These cuts can serve as fuel bases or raw materials for petrochemicals (light hydrocarbons, distillates intended for a steam cracker in particular for the production of recycled polyolefins, bases for the production of bitumens, lubricants, etc.), in particular directly after fractionation or after fractionation followed by one or more subsequent treatments in step (a2), for example a hydrotreatment aimed at eliminating residual sulfur or other possible contaminants such as for example nitrogen, chlorine, silicon or metals.
Les deuxièmes produits de conversion comprennent des coupes hydrocarbonées plus légères que le naphta (plage typique d’ébullition de PI à 80°C), de type naphta (plage typique d’ébullition de 80°C à 150°C), kérosène (plage typique d’ébullition de 150°C à 250°C), gazole (plage typique d’ébullition de 250°C à 370°C), des coupes lourdes (plage typique d’ébullition de 370°C à 540°C), très lourdes (plage typique d’ébullition de 540°C à 740°C) et extra lourdes (plage typique d’ébullition au-delà de 740°C).Second conversion products include hydrocarbon cuts lighter than naphtha (typical boiling range of PI at 80°C), naphtha-like (typical boiling range of 80°C to 150°C), kerosene (typical boiling range of 80°C to 150°C), typical boiling range of 150°C to 250°C), diesel (typical boiling range of 250°C to 370°C), heavy cuts (typical boiling range of 370°C to 540°C), very heavy (typical boiling range 540°C to 740°C) and extra heavy (typical boiling range above 740°C).
Les deuxièmes produits de conversion peuvent aussi comprendre de faibles quantités de produits gazeux, typiquement des gaz comme des hydrocarbures en C1 à C6. De préférence, moins de 30% de gaz sont produits lors de l’étape (a1), plus préférentiellement moins de 20% poids, et encore plus préférentiellement moins de 15% poids par rapport à la charge.The second conversion products may also include small quantities of gaseous products, typically gases such as C1 to C6 hydrocarbons. Preferably, less than 30% of gas is produced during step (a1), more preferably less than 20% by weight, and even more preferably less than 15% by weight relative to the charge.
L’association de la première étape d’hydroconversion (a1) promue par le soufre, sans catalyseur et de l’étape (a2) d’hydroconversion catalytique reposant notamment sur un catalyseur adapté à une opération à basse température, thio-résistant, et sélectif, permet de maximiser la conversion de la charge plastique tout en minimisant l’énergie requise pour la conversion, et tout en minimisant la production de gaz lors de la conversion afin d’améliorer le rendement relatif en produits liquides d’intérêt.The combination of the first hydroconversion step (a1) promoted by sulfur, without catalyst and of the catalytic hydroconversion step (a2) based in particular on a catalyst adapted to low temperature operation, thio-resistant, and selective, makes it possible to maximize the conversion of the plastic filler while minimizing the energy required for the conversion, and while minimizing the production of gas during the conversion in order to improve the relative yield of liquid products of interest.
En effet, les inventeurs ont mis en évidence qu’avec la combinaison de ces deux étapes (a1) et (a2), il était de manière surprenante possible de minimiser le rendement des hydrocarbures gazeux à l’issue de l’hydroconversion, i.e. hydrocarbures en C1 à C6, relativement aux produits liquides obtenus.Indeed, the inventors have demonstrated that with the combination of these two steps (a1) and (a2), it was surprisingly possible to minimize the yield of gaseous hydrocarbons at the end of the hydroconversion, i.e. hydrocarbons in C1 to C6, relative to the liquid products obtained.
Le choix du catalyseur à l’étape (a2), et notamment de la sélectivité apportée par le catalyseur, permet également de modifier la composition des produits liquides obtenus, en fonction de la valorisation visée. Par exemple, il pourra être avantageux de maximiser une coupe naphta pour une application de vapocraquage, ou une coupe kérosène pour le secteur aéronautique, ou encore une coupe très lourde pour la production de bitumes, par exemple en choisissant un catalyseur plus sélectif en l’une ou l’autre de ces coupes.The choice of the catalyst in step (a2), and in particular the selectivity provided by the catalyst, also makes it possible to modify the composition of the liquid products obtained, depending on the targeted recovery. For example, it may be advantageous to maximize a naphtha cut for a steam cracking application, or a kerosene cut for the aeronautics sector, or even a very heavy cut for the production of bitumen, for example by choosing a more selective catalyst in one or other of these cuts.
Le catalyseurThe catalyst
Le catalyseur d’hydroconversion utilisé dans le procédé selon l’invention est catalyseur d'hydrocraquage de type bifonctionnel associant une fonction acide à une fonction hydro-déshydrogénante et au moins une matrice liante.
De tels catalyseurs sont bien connus dans le domaine de l’hydrocraquage.
De tels catalyseurs d’hydrocraquage sont généralement classés sur la base de la nature de leur fonction acide, en particulier les catalyseurs comprenant une fonction acide amorphe de type silice alumine et les catalyseurs comprenant une fonction craquante zéolithique telle que la zéolithe Y ou la zéolite beta. Les catalyseurs d’hydrocraquage peuvent aussi être classés en fonction du produit majoritaire obtenu lors de leur utilisation dans un procédé d’hydrocraquage (les deux produits principaux étant généralement les distillats moyens et le naphta dans les procédés d’hydrocraquage classiques traitant d’une charge de type distillats sous vide ou gazoles).The hydroconversion catalyst used in the process according to the invention is a bifunctional type hydrocracking catalyst combining an acid function with a hydro-dehydrogenating function and at least one binder matrix.
Such catalysts are well known in the field of hydrocracking.
Such hydrocracking catalysts are generally classified on the basis of the nature of their acid function, in particular catalysts comprising an amorphous acid function of the silica alumina type and catalysts comprising a zeolite cracking function such as zeolite Y or zeolite beta. . Hydrocracking catalysts can also be classified according to the majority product obtained when used in a hydrocracking process (the two main products generally being middle distillates and naphtha in conventional hydrocracking processes dealing with a feedstock such as vacuum distillates or gas oils).
Le catalyseur d’hydroconversion utilisé dans le procédé selon l’invention comprend au moins un élément hydro-déshydrogénant choisi dans le groupe formé par les éléments du groupe VIB et du groupe VIII non nobles de la classification périodique, pris seuls ou en mélange, et un support poreux qui comprend, et est de préférence constitué par, une matrice minérale poreuse et au moins une zéolithe.The hydroconversion catalyst used in the process according to the invention comprises at least one hydro-dehydrogenating element chosen from the group formed by the non-noble elements of group VIB and group VIII of the periodic table, taken alone or as a mixture, and a porous support which comprises, and is preferably constituted by, a porous mineral matrix and at least one zeolite.
Le catalyseur d’hydroconversion est thio-résistant, au moins par la nature de(s) élément(s) hydro-déshydrogénant(s) qu’il contient. Il peut ainsi supporter la présence de la soufre de radicaux soufrée, en particulier dans le cas où les étapes (a1) et (a2) sont mises en œuvre dans un même réacteur.The hydroconversion catalyst is thio-resistant, at least by the nature of the hydro-dehydrogenating element(s) it contains. It can thus support the presence of sulfur from sulfur radicals, in particular in the case where steps (a1) and (a2) are implemented in the same reactor.
Selon le choix du catalyseur, il peut être possible de promouvoir des réactions d’hydrotraitement des hétéroatomes contenus dans la charge.Depending on the choice of catalyst, it may be possible to promote hydrotreatment reactions of the heteroatoms contained in the feed.
Le catalyseur d’hydroconversion comprend avantageusement :
- entre 0,1% et 50% poids dudit au moins un élément hydro-déshydrogénant du groupe formé par les éléments du groupe VIB et du groupe VIII non nobles, exprimé en poids d'oxyde par rapport au poids total dudit catalyseur ;
- entre 0,1% à 99,9% poids d’un support poreux par rapport au poids total dudit catalyseur, ledit support comportant entre 0,1% et 80% poids de zéolithe(s) par rapport au poids total dudit support, de préférence entre 2% et 70 %poids, et de manière très préférée entre 3 et 60 %poids, et entre 0,1% et 99,9% poids de matrice minérale poreuse (liant), exprimé en poids d'oxyde par rapport au poids total dudit support ;
- entre 0 et 20% poids, et de préférence entre 0,1% et 20% poids, d'au moins un élément choisi dans le groupe formé par le phosphore, le bore, et le silicium, exprimé en poids d'oxyde par rapport au poids total dudit catalyseur (en poids d'oxyde P2O5pour le phosphore, en poids d’oxyde B2O3pour le bore, et en poids d’oxyde SiO2pour le silicium) ;
- entre 0 et 20% poids d'au moins un élément du groupe VIIA, de préférence entre 0,1% et 20% ;
- entre 0 et 20% poids d'au moins un élément du groupe VIIB, de préférence entre 0,1% et 20%,
- entre 0 et 60% poids d'au moins un élément du groupe VB, de préférence entre 0,1% et 60%,
les pourcentages étant exprimés en pourcentage poids par rapport à la masse totale de catalyseur, la somme des pourcentages des éléments constituants ledit catalyseur étant égale à 100%.The hydroconversion catalyst advantageously comprises:
- between 0.1% and 50% by weight of said at least one hydro-dehydrogenating element from the group formed by the non-noble elements of group VIB and group VIII, expressed in weight of oxide relative to the total weight of said catalyst;
- between 0.1% and 99.9% by weight of a porous support relative to the total weight of said catalyst, said support comprising between 0.1% and 80% by weight of zeolite(s) relative to the total weight of said support, preferably between 2% and 70% by weight, and very preferably between 3 and 60% by weight, and between 0.1% and 99.9% by weight of porous mineral matrix (binder), expressed in weight of oxide relative to to the total weight of said support;
- between 0 and 20% by weight, and preferably between 0.1% and 20% by weight, of at least one element chosen from the group formed by phosphorus, boron, and silicon, expressed in weight of oxide by relative to the total weight of said catalyst (in weight of P 2 O 5 oxide for phosphorus, in weight of B 2 O 3 oxide for boron, and in weight of SiO 2 oxide for silicon);
- between 0 and 20% by weight of at least one element from group VIIA, preferably between 0.1% and 20%;
- between 0 and 20% by weight of at least one element from group VIIB, preferably between 0.1% and 20%,
- between 0 and 60% by weight of at least one element from group VB, preferably between 0.1% and 60%,
the percentages being expressed as a weight percentage relative to the total mass of catalyst, the sum of the percentages of the elements constituting said catalyst being equal to 100%.
La fonction hydroThe hydro function -- déshydrogénantedehydrogenating
Le catalyseur d’hydroconversion à l’étape (a2) comprend au moins un élément hydro-déshydrogénant choisi dans le groupe formé par les éléments du groupe VIB et du groupe VIII non nobles de la classification périodique, pris seuls ou en mélange.The hydroconversion catalyst in step (a2) comprises at least one hydro-dehydrogenating element chosen from the group formed by the non-noble elements of group VIB and group VIII of the periodic table, taken alone or as a mixture.
Avantageusement, le catalyseur d’hydroconversion du procédé selon l’invention ne contient pas de métaux nobles, qui peuvent rendre le catalyseur sensible à certains composés comme les composés soufrés, et nuire à son activité.Advantageously, the hydroconversion catalyst of the process according to the invention does not contain noble metals, which can make the catalyst sensitive to certain compounds such as sulfur compounds, and harm its activity.
De préférence, les éléments du groupe Vlll non nobles sont choisi parmi le fer, le cobalt, et le nickel, pris seuls ou en mélange, et de manière préférée parmi le nickel et le cobalt.Preferably, the non-noble group VIII elements are chosen from iron, cobalt, and nickel, taken alone or in a mixture, and preferably from nickel and cobalt.
De préférence, les éléments du groupe VIB sont choisis parmi le chrome, le tungstène et le molybdène, pris seuls ou en mélange, et de manière préférée parmi le molybdène et le tungstène.Preferably, the elements of group VIB are chosen from chromium, tungsten and molybdenum, taken alone or in a mixture, and preferably from molybdenum and tungsten.
Les associations suivantes de métaux sont préférées : nickel-molybdène (NiMo), nickel-molybdène-tungstène (NiMoW), et nickel-tungstène (NiW), et de manière très préférée nickel-molybdène (NiMo).The following combinations of metals are preferred: nickel-molybdenum (NiMo), nickel-molybdenum-tungsten (NiMoW), and nickel-tungsten (NiW), and very preferably nickel-molybdenum (NiMo).
La teneur du catalyseur en élément du groupe VIII non noble est avantageusement comprise entre 0 et 20% en poids d'oxyde par rapport au poids total dudit catalyseur, de manière préférée entre 0,5% et 10% en poids d'oxyde et de manière très préférée entre 1% et 8% en poids d'oxyde.The non-noble Group VIII element content of the catalyst is advantageously between 0 and 20% by weight of oxide relative to the total weight of said catalyst, preferably between 0.5% and 10% by weight of oxide and very preferably between 1% and 8% by weight of oxide.
La teneur du catalyseur en élément du groupe VIB est avantageusement comprise entre 1% et 50% en poids d'oxyde par rapport au poids total dudit catalyseur, de manière préférée entre 5 %et 40% en poids d'oxyde, et de manière plus préférée entre 10% et 35 % en poids d’oxyde.The group VIB element content of the catalyst is advantageously between 1% and 50% by weight of oxide relative to the total weight of said catalyst, preferably between 5% and 40% by weight of oxide, and more preferred between 10% and 35% by weight of oxide.
De manière préférée, le catalyseur d’hydroconversion mis en œuvre dans le procédé selon l’invention contient également un élément promoteur choisi parmi le phosphore, le bore, le silicium, de manière très préférée le phosphore.Preferably, the hydroconversion catalyst used in the process according to the invention also contains a promoter element chosen from phosphorus, boron, silicon, and very preferably phosphorus.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation préférés, le catalyseur d’hydroconversion comporte du nickel et du molybdène, et éventuellement du phosphore.According to one or more preferred embodiments, the hydroconversion catalyst comprises nickel and molybdenum, and optionally phosphorus.
Lorsque le catalyseur contient du phosphore, la teneur en phosphore est généralement inférieure à 15% en poids d'oxyde P2O5par rapport au poids total dudit catalyseur, de manière préférée comprise entre 0,1% et 10% en poids d’oxyde P2O5, et de manière plus préférée entre 0,2% et 6% en poids d’oxyde P2O5.When the catalyst contains phosphorus, the phosphorus content is generally less than 15% by weight of P 2 O 5 oxide relative to the total weight of said catalyst, preferably between 0.1% and 10% by weight of P 2 O 5 oxide, and more preferably between 0.2% and 6% by weight of P 2 O 5 oxide.
Le catalyseur d’hydroconversion peut aussi contenir au moins un élément du groupe VIIA, de préférence choisi parmi le chlore et le fluor.The hydroconversion catalyst may also contain at least one group VIIA element, preferably chosen from chlorine and fluorine.
Le catalyseur d’hydroconversion peut encore contenir au moins un élément du groupe VIIB, de préférence du manganèse.The hydroconversion catalyst may also contain at least one group VIIB element, preferably manganese.
Le catalyseur d’hydroconversion peut également contenir au moins un élément du groupe VB, de préférence du niobium.The hydroconversion catalyst may also contain at least one group VB element, preferably niobium.
Le support du catalyseurThe catalyst support
Le catalyseur d’hydroconversion à l’étape (a2) comprend un support poreux qui comprend et est de préférence constitué par au moins une matrice minérale poreuse et au moins une zéolithe.The hydroconversion catalyst in step (a2) comprises a porous support which comprises and is preferably constituted by at least one porous mineral matrix and at least one zeolite.
De préférence, ladite zéolithe est choisie parmi les zéolithes 10MR (zéolithe présentant des canaux dont l’ouverture est définie par un anneau à 10 atomes d’oxygène) ou 12MR (zéolithe présentant des canaux dont l’ouverture est définie par un anneau à 12 atomes d’oxygène).Preferably, said zeolite is chosen from 10MR zeolites (zeolite having channels whose opening is defined by a ring of 10 oxygen atoms) or 12MR (zeolite having channels whose opening is defined by a ring of 12 oxygen atoms).
Selon un ou plusieurs modes de réalisation préférés, le support du catalyseur d’hydroconversion comprend au moins une zéolithe choisie parmi les zéolithes appartenant aux groupes FAU (incluant les zéolithes X, Y, USY et toute autre désignation de zéolithes Y ayant subi un traitement de désalumination), BEA, ISV, IWR, IWW, MEI, UWY, MEL, MTW, MTT, MSE, FER ou MFI, et de manière préférée, parmi les zéolithes des groupes FAU ou BEA.
Quelques exemples de zéolithes issues des familles précédentes sans qu’ils n’en restreignent la liste des choix possibles sont cités ci-après : ZSM-5 (MFI), ZSM-11 (MEL), ZSM-12 (MTW), ZSM-23 (MTT), ZSM-35 (FER), ZSM-48 (MRE), CP841E, CP814C, CP811C-300, HSZB25, HSZB30, HSZB150, HSZ931, HSZ940, HSZ980 (BEA), ou Y82, Y84, CP300-56, CBV712, CBV720, CBV760, CBV780, CBV500, HSZ320, HSZ330, HSZ331, HSZ385, HSZ350, HSZ360, HSZ390, HSZ341, ou HSZ371 (FAU, ou USY).According to one or more preferred embodiments, the support of the hydroconversion catalyst comprises at least one zeolite chosen from zeolites belonging to the FAU groups (including zeolites X, Y, USY and any other designation of zeolites Y having undergone a treatment of dealumination), BEA, ISV, IWR, IWW, MEI, UWY, MEL, MTW, MTT, MSE, FER or MFI, and preferably, among zeolites of the FAU or BEA groups.
Some examples of zeolites from the preceding families without restricting the list of possible choices are cited below: ZSM-5 (MFI), ZSM-11 (MEL), ZSM-12 (MTW), ZSM- 23 (MTT), ZSM-35 (FER), ZSM-48 (MRE), CP841E, CP814C, CP811C-300, HSZB25, HSZB30, HSZB150, HSZ931, HSZ940, HSZ980 (BEA), or Y82, Y84, CP300-56 , CBV712, CBV720, CBV760, CBV780, CBV500, HSZ320, HSZ330, HSZ331, HSZ385, HSZ350, HSZ360, HSZ390, HSZ341, or HSZ371 (FAU, or USY).
De préférence le support comprend une zéolithe USY et/ou une zéolithe Beta, seules ou en mélange, et de manière préférée, il comprend et de préférence est constitué d’une zéolithe USY. Toutes les méthodes de préparation des zéolithes sont susceptibles d’être appliquées à l’obtention des zéolithes utilisées dans la préparation du catalyseur.Preferably the support comprises a USY zeolite and/or a Beta zeolite, alone or in a mixture, and preferably, it comprises and preferably consists of a USY zeolite. All methods of preparing zeolites can be applied to obtaining the zeolites used in the preparation of the catalyst.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le support du catalyseur d’hydroconversion comprend une zéolithe USY et une zéolithe Beta.According to one or more embodiments, the support of the hydroconversion catalyst comprises a USY zeolite and a Beta zeolite.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation le support du catalyseur d’hydroconversion comprend au moins une zéolithe choisie dans le groupe formé par les zéolithes ZSM-12, IZM-2, ZSM-22, ZSM-23, SAPO-11, ZSM-48, et ZBM-30.According to one or more embodiments, the support of the hydroconversion catalyst comprises at least one zeolite chosen from the group formed by the zeolites ZSM-12, IZM-2, ZSM-22, ZSM-23, SAPO-11, ZSM-48 , and ZBM-30.
Lesdites zéolithes sont avantageusement définies dans la classification “Atlas of Zeolite Framework Types, 6th revised edition”, Ch. Baerlocher, L. B. Mc Cusker, D.H. Olson, 6ème Edition, Elsevier, 2007, Elsevier".Said zeolites are advantageously defined in the classification “Atlas of Zeolite Framework Types, 6th revised edition”, Ch. Baerlocher, L. B. McCusker, D.H. Olson, 6th Edition, Elsevier, 2007, Elsevier".
Ces désignations USY, Beta, ZSM-12 etc. sont fréquentes dans la littérature mais elles ne restreignent pas pour autant les caractéristiques des zéolithes utilisées dans le procédé de la présente invention à une telle appellation.These designations USY, Beta, ZSM-12 etc. are common in the literature but they do not however restrict the characteristics of the zeolites used in the process of the present invention to such a designation.
La zéolithe USY qui peut être utilisée dans le support de catalyseur du procédé selon l’invention présente avantageusement au moins l’une des caractéristiques suivantes :The USY zeolite which can be used in the catalyst support of the process according to the invention advantageously has at least one of the following characteristics:
- une surface spécifique mesurée par physisorption d’azote selon la méthode B.E.T. supérieure à 500 m2/g, de manière préférée comprise entre 600 m2/g et 1100 m2/g, de manière encore plus préférée entre 750 m2/g et 1000 m2/g,- a specific surface area measured by nitrogen physisorption according to the BET method greater than 500 m 2 /g, preferably between 600 m 2 /g and 1100 m 2 /g, even more preferably between 750 m 2 /g and 1000 m 2 /g,
- un volume mésoporeux compris entre 0,05 mL/g et 0,9 mL/g, de manière préférée entre 0,08 mL/g et 0,7 mL/g et de manière encore plus préférée entre 0,1 mL/g et 0,6 mL/g,- a mesoporous volume of between 0.05 mL/g and 0.9 mL/g, preferably between 0.08 mL/g and 0.7 mL/g and even more preferably between 0.1 mL/g and 0.6 mL/g,
- présente un paramètre de maille (pouvant être mesuré par Diffraction des Rayons X selon la norme ASTM 03942-80) compris entre 24,10 Å et 24,70 Å, de manière préférée entre 24,15 Å et 24,60 Å, de manière encore plus préférée entre 24,20 Å et 24,56 Å,- has a mesh parameter (which can be measured by even more preferably between 24.20 Å and 24.56 Å,
- un rapport molaire Si/Al compris entre 2 et 300, de manière préférée entre 2,5 et 150, de manière encore plus préférée entre 2,5 et 100 (caractérisation possible par fluorescence X semiquantitative pour la teneur en Si) et ICP (Induced Coupled Plasma)).- a Si/Al molar ratio of between 2 and 300, preferably between 2.5 and 150, even more preferably between 2.5 and 100 (characterization possible by semiquantitative X-ray fluorescence for the Si content) and ICP ( Induced Coupled Plasma)).
La zéolithe Beta qui peut être utilisée dans le support de catalyseur du procédé selon l’invention présente avantageusement un rapport atomique molaire Si/Al compris entre 5 et 300, préférentiellement entre 6 et 200, et de manière préférée entre 6 et 100.The Beta zeolite which can be used in the catalyst support of the process according to the invention advantageously has a Si/Al molar atomic ratio of between 5 and 300, preferably between 6 and 200, and preferably between 6 and 100.
La zéolithe Beta utilisée peut également présenter une surface spécifique mesurée par physisorption d’azote selon la méthode B.E.T. supérieure à 500 m2/g, de manière préférée comprise entre 550 m2/g et 900 m2/g, de manière encore plus préférée entre 550 m2/g et 800 m2/g, et un volume mésoporeux compris entre 0,05 mL/g et 0,9 mL/g, de manière préférée entre 0,1 mL/g et 0,9 mL/g et de manière encore plus préférée entre 0,15 mL/g et 0,85 mL/g.The Beta zeolite used can also have a specific surface area measured by nitrogen physisorption according to the BET method greater than 500 m 2 /g, preferably between 550 m 2 /g and 900 m 2 /g, even more preferably between 550 m 2 /g and 800 m 2 /g, and a mesoporous volume of between 0.05 mL/g and 0.9 mL/g, preferably between 0.1 mL/g and 0.9 mL/g and even more preferably between 0.15 mL/g and 0.85 mL/g.
De préférence, la teneur pondérale totale en zéolithe(s) du support est comprise entre 0,1% et 80 % poids par rapport au poids du support dudit catalyseur, de préférence entre 2% et 70 % poids et de manière préféré entre 3% et 60 % poids.Preferably, the total weight content of zeolite(s) of the support is between 0.1% and 80% by weight relative to the weight of the support of said catalyst, preferably between 2% and 70% by weight and preferably between 3%. and 60% weight.
Lorsque le support comprend un mélange d’une zéolithe USY et d’une zéolithe Beta, le ratio pondéral de USY par rapport à Beta est de préférence compris entre 1 et 20, plus préférentiellement compris entre 1,5 et 18, et de manière encore plus préférée compris entre 2 et 15.When the support comprises a mixture of a USY zeolite and a Beta zeolite, the weight ratio of USY relative to Beta is preferably between 1 and 20, more preferably between 1.5 and 18, and even more most preferred between 2 and 15.
La matrice minérale poreuse utilisée dans le support du catalyseur, appelée encore matrice liante ou liant, est avantageusement constituée d’au moins un oxyde réfractaire, de préférence choisi dans le groupe formé par l’alumine, la silice-alumine, l’argile, l’oxyde de titane, l’oxyde de bore et la zircone, pris seuls ou en mélange. De manière préférée, la matrice minérale poreuse est choisie parmi l’alumine et la silice-alumine, prises seules ou en mélange. De manière encore plus préférée, la matrice minérale poreuse est l’alumine. L’alumine peut avantageusement se présenter sous toutes ses formes, connues de l’homme du métier. Par exemple, l’alumine est choisie dans le groupe composé par les alumines alpha, rho, chi, kappa, êta, gamma, thêta et delta, de manière préférée choisie parmi les alumines gamma, thêta et delta, et encore plus préférentiellement est l’alumine gamma, par exemple la boehmite.
Dans le cas où le support comprend de l’alumine, la teneur pondérale en alumine dans le support du catalyseur peut être comprise entre 1% et 99.9% poids par rapport au poids total dudit support, de préférence entre 30% et 98% poids et de manière encore plus préférée entre 40% et 97% poids.The porous mineral matrix used in the catalyst support, also called binder matrix or binder, is advantageously made up of at least one refractory oxide, preferably chosen from the group formed by alumina, silica-alumina, clay, titanium oxide, boron oxide and zirconia, taken alone or in a mixture. Preferably, the porous mineral matrix is chosen from alumina and silica-alumina, taken alone or as a mixture. Even more preferably, the porous mineral matrix is alumina. Alumina can advantageously be in all its forms, known to those skilled in the art. For example, the alumina is chosen from the group composed of alpha, rho, chi, kappa, eta, gamma, theta and delta aluminas, preferably chosen from gamma, theta and delta aluminas, and even more preferably is gamma alumina, for example boehmite.
In the case where the support comprises alumina, the weight content of alumina in the catalyst support can be between 1% and 99.9% by weight relative to the total weight of said support, preferably between 30% and 98% by weight and even more preferably between 40% and 97% by weight.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le support du catalyseur d’hydroconversion comprend également une silice alumine amorphe. Un tel support de catalyseur est dit « composite ». Ces supports composites sont connus comme étant des supports constitués d’un mélange de zéolithe(s) très acide(s), par exemple la zéolithe USY, et d’une matrice amorphe modérément acide, par exemple une silice-alumine, et comme présentant une activité et une sélectivité intermédiaires. La fonction acide du catalyseur repose principalement sur le mélange de zéolithe(s) et de silice alumine amorphe du support. La teneur pondérale en silice-alumine amorphe dans le support peut être comprise entre 1% et 99,9% poids par rapport au poids total dudit support, de préférence entre 30% et 98% poids, et de manière préférée entre 40% et 97% poids. Dans le cas de l’utilisation d’un tel catalyseur à support composite, le support peut également comprendre un liant, autre que la silice alumine amorphe, et qui peut être choisi dans le groupe formé par l’alumine, l’argile, l’oxyde de titane, l’oxyde de bore et la zircone, pris seuls ou en mélange, et de préférence être de l’alumine. L’alumine peut avantageusement se présenter sous toutes ses formes connues de l’Homme du métier. De manière très préférée, l’alumine est choisie dans le groupe composé par les alumines alpha, rho, chi, kappa, êta, gamma, thêta et delta, de manière préférée choisie parmi les alumines gamma, thêta et delta. Dans le cas où ledit support comprend de l’alumine, la teneur pondérale en alumine dans le support du catalyseur peut être comprise entre 1% et 70% poids par rapport au poids total dudit support, de préférence entre 2% et 60% poids et de manière encore plus préférée entre 5% et 50% poids.According to one or more embodiments, the support of the hydroconversion catalyst also comprises an amorphous silica alumina. Such a catalyst support is called “composite”. These composite supports are known as supports consisting of a mixture of very acidic zeolite(s), for example USY zeolite, and a moderately acidic amorphous matrix, for example silica-alumina, and as having intermediate activity and selectivity. The acid function of the catalyst is mainly based on the mixture of zeolite(s) and amorphous silica alumina of the support. The weight content of amorphous silica-alumina in the support can be between 1% and 99.9% by weight relative to the total weight of said support, preferably between 30% and 98% by weight, and preferably between 40% and 97% by weight. % weight. In the case of using such a catalyst with a composite support, the support may also comprise a binder, other than amorphous silica alumina, and which may be chosen from the group formed by alumina, clay, titanium oxide, boron oxide and zirconia, taken alone or as a mixture, and preferably be alumina. Alumina can advantageously be presented in all its forms known to those skilled in the art. Very preferably, the alumina is chosen from the group composed of alpha, rho, chi, kappa, eta, gamma, theta and delta aluminas, preferably chosen from gamma, theta and delta aluminas. In the case where said support comprises alumina, the weight content of alumina in the catalyst support may be between 1% and 70% by weight relative to the total weight of said support, preferably between 2% and 60% by weight and even more preferably between 5% and 50% by weight.
De préférence, le support poreux comprenant au moins une zéolithe présente avantageusement un volume poreux total compris entre 0,15 cm3.g-1et 1,2 cm3.g-1, de préférence entre 0,18 cm3.g-1et 1,1 cm3.g-1, et de manière très préférée entre 0,2 cm3.g-1et 1,0 cm3.g-1.Preferably, the porous support comprising at least one zeolite advantageously has a total porous volume of between 0.15 cm 3 .g -1 and 1.2 cm 3 .g -1 , preferably between 0.18 cm 3 .g - 1 and 1.1 cm 3 .g -1 , and very preferably between 0.2 cm 3 .g -1 and 1.0 cm 3 .g -1 .
La surface BET du support comprenant au moins une zéolithe est avantageusement supérieure à 150 m2.g-1, de préférence comprise entre 150 m2.g-1et 900 m2.g-1, de manière très préférée entre 180 m2.g-1 et 850 m2.g-1, et de manière encore plus préférée entre 200 m2.g-1et 800 m2.g-1.The BET surface of the support comprising at least one zeolite is advantageously greater than 150 m2.g-1, preferably between 150 m2.g-1and 900 m2.g-1, very preferably between 180 m2.g-1 and 850 m2.g-1, and even more preferably between 200 m2.g-1and 800 m2.g-1.
Le support se présente avantageusement sous forme de billes, d'extrudés, de pastilles ou d'agglomérats irréguliers et non sphériques dont la forme spécifique peut résulter d'une étape de concassage. Le support a classiquement de taille millimétrique, de préférence une taille comprise entre 0,4 mm et 4,4 mm.The support is advantageously in the form of balls, extrudates, pellets or irregular and non-spherical agglomerates whose specific shape can result from a crushing step. The support conventionally has a millimeter size, preferably a size between 0.4 mm and 4.4 mm.
Le catalyseur peut également comprendre en outre au moins un composé organique contenant de l'oxygène et/ou de l'azote et/ou du soufre avant sulfuration. De tels additifs sont connus de l’Homme du métier. Généralement, le composé organique est choisi parmi un composé comportant une ou plusieurs fonctions chimiques choisies parmi une fonction carboxylique, alcool, thiol, thioéther, sulfone, sulfoxyde, éther, aldéhyde, cétone, ester, carbonate, amine, nitrile, imide, oxime, urée et amide ou encore les composés incluant un cycle furanique ou encore les sucres.The catalyst may also further comprise at least one organic compound containing oxygen and/or nitrogen and/or sulfur before sulfurization. Such additives are known to those skilled in the art. Generally, the organic compound is chosen from a compound comprising one or more chemical functions chosen from a carboxylic function, alcohol, thiol, thioether, sulfone, sulfoxide, ether, aldehyde, ketone, ester, carbonate, amine, nitrile, imide, oxime, urea and amide or even compounds including a furanic cycle or even sugars.
La teneur en composé(s) organique(s) contenant de l’oxygène et/ou de l’azote et/ou du soufre sur le catalyseur est comprise entre 1 et 30 % poids, de préférence entre 1,5 et 25 % poids, et de manière plus préférée entre 2 et 20 % poids par rapport au poids total du catalyseur.The content of organic compound(s) containing oxygen and/or nitrogen and/or sulfur on the catalyst is between 1 and 30% by weight, preferably between 1.5 and 25% by weight. , and more preferably between 2 and 20% by weight relative to the total weight of the catalyst.
La préparation du catalyseur est connue de l’Homme du métier et comprend généralement une étape d’imprégnation des métaux du groupe VIII et/ou du groupe VIB et éventuellement du phosphore et/ou du composé organique sur le support comprenant au moins une zéolithe, suivie d’un séchage, puis d’une calcination optionnelle permettant d’obtenir les métaux sous leurs formes oxydes. Avant son utilisation dans un procédé d’hydrocraquage de coupes hydrocarbonées, le catalyseur est généralement soumis à une sulfuration afin d’obtenir les métaux sous leurs formes sulfurées ou partiellement sulfurées.The preparation of the catalyst is known to those skilled in the art and generally comprises a step of impregnation of metals from group VIII and/or group VIB and optionally phosphorus and/or the organic compound on the support comprising at least one zeolite, followed by drying, then optional calcination to obtain the metals in their oxide forms. Before its use in a hydrocracking process for hydrocarbon cuts, the catalyst is generally subjected to sulphurization in order to obtain the metals in their sulphurized or partially sulphurized forms.
Lorsqu’un composé organique est présent, le catalyseur ne subit de préférence pas de calcination lors de sa préparation, c'est-à-dire que le précurseur catalytique imprégné n'a pas été soumis à une étape de traitement thermique à une température supérieure à 200°C sous une atmosphère inerte ou sous une atmosphère contenant de l’oxygène, en présence d’eau ou non.When an organic compound is present, the catalyst preferably does not undergo calcination during its preparation, that is to say the impregnated catalytic precursor has not been subjected to a heat treatment step at a higher temperature at 200°C under an inert atmosphere or under an atmosphere containing oxygen, in the presence of water or not.
Le catalyseur peut subir alternativement une étape de calcination lors de sa préparation, c'est-à-dire que le précurseur catalytique imprégné a été soumis à une étape de traitement thermique à une température comprise entre 200°C et 1000°C et de préférence entre 250°C et 750°C, pendant une durée typiquement comprise entre 15 minutes et 10 heures, sous une atmosphère inerte ou sous une atmosphère contenant de l’oxygène, en présence d’eau ou non.The catalyst can alternatively undergo a calcination step during its preparation, that is to say the impregnated catalytic precursor has been subjected to a heat treatment step at a temperature between 200°C and 1000°C and preferably between 250°C and 750°C, for a period typically between 15 minutes and 10 hours, under an inert atmosphere or under an atmosphere containing oxygen, in the presence of water or not.
Un exemple de catalyseur utilisé à l’étape (a2) comprend, et de préférence est constitué par, au moins un métal du groupe VI et au moins un métal du groupe VIII non noble, une zéolithe USY et un liant alumine.An example of catalyst used in step (a2) comprises, and preferably consists of, at least one Group VI metal and at least one non-noble Group VIII metal, a USY zeolite and an alumina binder.
Un autre exemple de catalyseur utilisé à l’étape (a2) comprend, et est de préférence constitué par, du nickel, du molybdène, une zéolithe USY, optionnellement en mélange avec une zéolite Beta, de l’alumine, et éventuellement du phosphore.Another example of catalyst used in step (a2) comprises, and is preferably constituted by, nickel, molybdenum, a USY zeolite, optionally in mixture with a Beta zeolite, alumina, and optionally phosphorus.
EquipementsEquipment
Les étapes (a1) et (a2) peuvent être réalisées au sein d’un même réacteur, ou réalisées dans deux réacteurs séparés.Steps (a1) and (a2) can be carried out within the same reactor, or carried out in two separate reactors.
De préférence, les étapes (a1) et (a2) sont réalisées au sein d’un même réacteur.Preferably, steps (a1) and (a2) are carried out within the same reactor.
Selon un ou plusieurs modes réalisation, les étapes (a1) et (a2) sont réalisées au sein d’un même réacteur à lit bouillonnant.According to one or more embodiments, steps (a1) and (a2) are carried out within the same bubbling bed reactor.
Selon un ou plusieurs modes réalisation dans lesquels les étapes (a1) et (a2) sont réalisées dans deux réacteurs séparés, les étapes (a1) et (a2) sont réalisées dans deux réacteur à lits bouillonnant séparés.According to one or more embodiments in which steps (a1) and (a2) are carried out in two separate reactors, steps (a1) and (a2) are carried out in two separate bubbling bed reactors.
Selon un ou plusieurs modes réalisation dans lesquels les étapes (a1) et (a2) sont réalisées dans deux réacteurs séparés, l’étape (a1) est réalisée dans un réacteur à lit bouillonnant et l’étape (a2) est réalisée dans un réacteur à lit fixe.According to one or more embodiments in which steps (a1) and (a2) are carried out in two separate reactors, step (a1) is carried out in a bubbling bed reactor and step (a2) is carried out in a reactor with fixed bed.
Plusieurs réacteurs, disposés en série ou en parallèles, peuvent être mise en œuvre pour la réalisation de l’étape (a1) et/ou de l’étape (a2).Several reactors, arranged in series or in parallel, can be implemented to carry out step (a1) and/or step (a2).
Lorsque les étapes (a1) et (a2) sont réalisées dans un même réacteur, l’hydroconversion est réalisée « one pot », c’est-à-dire que les réactions d’hydroconversion des étapes (a1) et (a2) ont lieu concomitamment, dans un même milieu réactionnel. La réalisation des étapes (a1) et (a2) dans un même réacteur permet notamment de limiter le nombre d’équipements nécessaire à l’hydroconversion et un fonctionnement simplifié.When steps (a1) and (a2) are carried out in the same reactor, the hydroconversion is carried out "one pot", that is to say that the hydroconversion reactions of steps (a1) and (a2) have place concomitantly, in the same reaction medium. Carrying out steps (a1) and (a2) in the same reactor makes it possible in particular to limit the number of equipment necessary for hydroconversion and simplified operation.
Selon le ou les modes de réalisation dans lesquels les étapes (a1) et (a2) sont réalisées dans des réacteurs séparés, il est possible de mettre en œuvre des réacteurs de technologies différentes, par exemple pour l’étape (a1) un réacteur biphasique (gaz et liquide) ou un réacteur triphasique (gaz, liquide et solide) de type lit bouillonnant ou slurry dans lequel la phase solide n’est pas un catalyseur mais la charge plastique, et un réacteur triphasique de type lit fixe pour l’étape (a2). De cette manière, le procédé présente notamment plus de souplesse quant à l’introduction de la charge plastique dans le premier réacteur d’hydroconversion.Depending on the embodiment(s) in which steps (a1) and (a2) are carried out in separate reactors, it is possible to implement reactors of different technologies, for example for step (a1) a two-phase reactor (gas and liquid) or a three-phase reactor (gas, liquid and solid) of the bubbling bed or slurry type in which the solid phase is not a catalyst but the plastic filler, and a three-phase reactor of the fixed bed type for the stage (a2). In this way, the process presents in particular more flexibility with regard to the introduction of the plastic filler into the first hydroconversion reactor.
La réalisation des étapes (a1) et (a2) dans deux réacteurs séparés permet également plus de souplesse relativement aux conditions opératoires, comme la possibilité d’opérer à des pressions différentes, par exemple avec une pression plus importante à l’étape (a1) qu’à l’étape (a2), ou encore à des températures différentes ou pilotées différemment, par exemple avec un réacteur en lit bouillonnant à l’étape (a1) et un réacteur à lit fixe à l’étape (a2).Carrying out steps (a1) and (a2) in two separate reactors also allows more flexibility in relation to the operating conditions, such as the possibility of operating at different pressures, for example with a higher pressure in step (a1). than in step (a2), or even at different temperatures or controlled differently, for example with a bubbling bed reactor in step (a1) and a fixed bed reactor in step (a2).
Lorsque les étapes (a1) et (a2) sont réalisées dans des réacteur séparés, il est possible de prévoir une séparation gaz/liquide intermédiaire entre les deux étapes (a1) et (a2). Cette séparation peut avoir comme avantage d’utiliser un deuxième réacteur, celui pour l’étape (a2), plus petit, ou opérer avec un temps de séjour plus long. Cela a également comme avantage de pouvoir mettre en œuvre moins de catalyseur, notamment dans le cas d’un réacteur à lit bouillonnant.When steps (a1) and (a2) are carried out in separate reactors, it is possible to provide an intermediate gas/liquid separation between the two steps (a1) and (a2). This separation may have the advantage of using a second reactor, that for step (a2), which is smaller, or operating with a longer residence time. This also has the advantage of being able to use less catalyst, particularly in the case of an ebullated bed reactor.
Les étapes (a1) et (a2) du procédé selon l’invention mettent en œuvre des réacteurs, qui peuvent être des réacteurs d’hydroconversion.Steps (a1) and (a2) of the process according to the invention use reactors, which may be hydroconversion reactors.
Le terme « réacteur d’hydroconversion » fait référence à une quelconque cuve dans laquelle l’hydroconversion d’une charge est le but principal, e.g. le craquage de la charge (c’est-à-dire la réduction de la plage de point d’ébullition), en la présence d’hydrogène et d’un catalyseur d’hydroconversion. Les réacteurs d’hydroconversion comprennent typiquement au moins un orifice d’entrée par lequel la charge et de l’hydrogène peuvent être introduits et au moins un orifice de sortie duquel une matière valorisée peut être soutirée. Spécifiquement, les réacteurs d’hydroconversion sont également caractérisés par le fait qu’ils possèdent suffisamment d’énergie thermique pour provoquer la fragmentation de molécules plus grandes en molécules plus petites par décomposition thermique. Typiquement les réacteurs d’hydroconversion comprennent, sans s’y limiter, des réacteurs à lit entraîné, également appelés réacteurs « slurry » (réacteurs à trois phases – liquide, gaz, solide - dans lesquels les phases solide et liquide peuvent se comporter comme une phase homogène), des réacteurs à lit bouillonnant (réacteurs fluidisés à trois phases), des réacteurs à lit mobile (réacteurs à trois phases avec mouvement descendant du catalyseur solide et écoulement ascendant ou descendant de liquide et de gaz), et des réacteurs à lit fixe (réacteurs à trois phases avec ruissellement descendant de charge liquide sur un lit fixe de catalyseur supporté avec de l’hydrogène s’écoulant typiquement simultanément avec le liquide, mais possiblement à contre-courant dans certains cas).The term "hydroconversion reactor" refers to any vessel in which the hydroconversion of a feedstock is the primary purpose, e.g. cracking of the feedstock (i.e., reduction of the point range d boiling), in the presence of hydrogen and a hydroconversion catalyst. Hydroconversion reactors typically include at least one inlet port through which the feedstock and hydrogen can be introduced and at least one outlet port from which upgraded material can be withdrawn. Specifically, hydroconversion reactors are also characterized by possessing sufficient thermal energy to cause larger molecules to break up into smaller molecules through thermal decomposition. Typically hydroconversion reactors include, but are not limited to, entrained bed reactors, also called "slurry" reactors (three-phase reactors - liquid, gas, solid - in which the solid and liquid phases can behave as a homogeneous phase), bubbling bed reactors (three-phase fluidized reactors), moving bed reactors (three-phase reactors with downward movement of the solid catalyst and upward or downward flow of liquid and gas), and bed reactors fixed (three-phase reactors with downward trickling of liquid feed over a fixed bed of supported catalyst with hydrogen typically flowing simultaneously with the liquid, but possibly countercurrent in some cases).
L’étape (a1), si elle est effectuée dans un réacteur séparé de l’étape (a2), peut être réalisée dans tout type de réacteur correspondant à la définition ci-dessus d’un réacteur d’hydroconversion, mais sans catalyseur.Step (a1), if carried out in a reactor separate from step (a2), can be carried out in any type of reactor corresponding to the above definition of a hydroconversion reactor, but without catalyst.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation de l’invention, la charge plastique est introduite dans le premier réacteur d’hydroconversion par extrusion, et donc sous une forme sensiblement liquide, tel que décrit plus haut pour l’étape optionnelle (a0). Dans ces cas, des réacteurs d’hydroconversion de type des réacteurs à lit fixe, à lit mobile, à lit bouillonnant, comme mentionnés ci-dessus, peuvent être mise en œuvre.According to one or more embodiments of the invention, the plastic filler is introduced into the first hydroconversion reactor by extrusion, and therefore in a substantially liquid form, as described above for the optional step (a0). In these cases, hydroconversion reactors such as fixed bed, moving bed or bubbling bed reactors, as mentioned above, can be implemented.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’étape (a2) est réalisée dans au moins un réacteur d’hydroconversion à lit bouillonnant. Lorsque les étapes (a1) et (a2) sont réalisées dans un même réacteur, un tel réacteur à lit bouillonnant est adapté à l’introduction de la charge plastique sous forme sensiblement liquide, par exemple à l’issue d’une extrusion comme déjà mentionné, et est encore mieux adapté aux cas où la charge plastique est introduite sous forme de particules solides, éventuellement en suspension dans un liquide, tel que par exemple décrit haut également pour l’étape optionnelle (a0).According to one or more embodiments, step (a2) is carried out in at least one bubbling bed hydroconversion reactor. When steps (a1) and (a2) are carried out in the same reactor, such an ebullated bed reactor is suitable for introducing the plastic filler in substantially liquid form, for example following an extrusion as already mentioned, and is even better suited to cases where the plastic filler is introduced in the form of solid particles, possibly suspended in a liquid, as for example described above also for optional step (a0).
Le réacteur d’hydroconversion à lit bouillonnant comporte le catalyseur d’hydroconversion qui est maintenu dans le réacteur. Selon un ou plusieurs modes de réalisation de l’invention, un ou plusieurs réacteurs d'hydroconversion, qui peuvent être en série et/ou en parallèle, fonctionnant en lit bouillonnant, peuvent être utilisés comme pour le procédé H-Oil™, tel que décrit, par exemple, dans les brevets US4521295 ou US4495060 ou US4457831 ou US4354852, dans l’article Aiche, Mars 19-23, 1995, Houston, Texas, article numéro 46d, "Second generation ebullated bed technology", ou dans le chapitre 3.5 "Hydroprocessing and Hydroconversion of Residue Fractions" de l’ouvrage "Catalysis by Transition Metal Sulphides", Éditions Technip, 2013. Selon ces mises en œuvre, le réacteur est opéré en lit fluidisé dit lit bouillonnant. Le réacteur comporte avantageusement une pompe de recirculation qui rend possible le fait de maintenir le catalyseur d’hydroconversion solide supporté poreux en un lit bouillonnant par recyclage continu d’au moins une partie d’une fraction liquide soutirée au niveau de la partie supérieure du réacteur et réinjectée au niveau de la partie inférieure du réacteur.
Le réacteur à lit bouillonnant comporte préférablement au moins un orifice d’entrée situé au niveau ou à proximité de la partie inférieure du réacteur par lequel la charge plastique est introduite conjointement avec l’hydrogène, et au moins un orifice de sortie au niveau ou à proximité de la partie supérieure du réacteur par lequel les produits de conversion sont soutirés. Le réacteur comprend en outre de préférence une entrée et une sortie pour le catalyseur supporté en lien avec des moyens d’injection et de soutirage du catalyseur supporté.
Le réacteur à lit bouillonnant comporte en outre une zone de catalyseur expansé comprenant le catalyseur supporté poreux. Le réacteur à lit bouillonnant comprend également une zone exempte de catalyseur supporté inférieure située en dessous de la zone de catalyseur expansé, et une zone exempte de catalyseur supporté supérieure située au-dessus de la zone de catalyseur expansé. La charge dans le réacteur à lit bouillonnant recircule de manière continue depuis la zone exempte de catalyseur supporté supérieure jusqu’à la zone exempte de catalyseur supporté inférieure au moyen d’un conduit de recycle en communication avec une pompe d’ébullition. Au niveau de la partie supérieure du conduit de recycle se trouve de préférence une coupelle recycle en forme d’entonnoir par laquelle la charge est aspirée depuis la zone exempte de catalyseur supporté supérieure. La charge recyclée interne est mélangée avec de la charge « fraîche » et de l’hydrogène gazeux supplémentaire.
Les moyens d’injection et de soutirage du catalyseur permettent un remplacement en continu du catalyseur supporté, qui constitue un des avantages de la technologie en lit bouillonnant, comparativement à d’autres types de réacteurs, par exemple à lit fixe, pour lesquels un arrêt du réacteur peut être requis pour remplacer le catalyseur usagé (désactivé principalement par dépôt de métaux contenus dans la charge, par exemple sous forme de sulfure de vanadium et de sulfure de nickel, et par dépôt de coke). Le catalyseur usé, soutiré du réacteur, peut être envoyé dans une zone de régénération dans laquelle le carbone et le soufre qu'il renferme sont éliminés. Il est également possible d'envoyer le catalyseur usé soutiré du réacteur dans une zone de réjuvénation dans laquelle la majeure partie des métaux déposés est éliminée, avant d'envoyer le catalyseur usé et réjuvéné dans une zone de régénération dans laquelle le carbone et le soufre qu'il renferme sont éliminés. Le catalyseur régénéré ou réjuvéné peut ensuite être réintroduit dans le réacteur, éventuellement en association avec du catalyseur frais, par les moyens d’injection du catalyseur. Ce soutirage et cet appoint de catalyseur peuvent se faire par exemple au quotidien. Typiquement, les moyens d’injection et de soutirage du catalyseur supporté comportent au moins un conduit débouchant dans la zone d’expansion du catalyseur supporté du réacteur pour l’introduction du catalyseur supporté frais (et/ou régénéré et/ou réjuvéné) dans la zone d’expansion du catalyseur supporté du réacteur et le soutirage de catalyseur usé de ladite zone. L’introduction et le soutirage peuvent se faire avec le même conduit, ou par le biais de conduits distincts, nécessitant alors au moins deux conduits, un conduit d’injection pour l’injection de catalyseur supporté dans le réacteur et un conduit pour le soutirage du catalyseur usé. Par ce remplacement en continu du catalyseur, la technologie du lit bouillonnant permet d’augmenter in fine le temps entre deux arrêts du procédé de conversion.The ebullated bed hydroconversion reactor includes the hydroconversion catalyst which is maintained in the reactor. According to one or more embodiments of the invention, one or more hydroconversion reactors, which can be in series and/or in parallel, operating in a bubbling bed, can be used as for the H-Oil™ process, such as described, for example, in patents US4521295 or US4495060 or US4457831 or US4354852, in the article Aiche, March 19-23, 1995, Houston, Texas, article number 46d, "Second generation ebullated bed technology", or in chapter 3.5 “Hydroprocessing and Hydroconversion of Residue Fractions” from the book “Catalysis by Transition Metal Sulphides”, Éditions Technip, 2013. According to these implementations, the reactor is operated in a fluidized bed called a bubbling bed. The reactor advantageously comprises a recirculation pump which makes it possible to maintain the porous supported solid hydroconversion catalyst in a bubbling bed by continuous recycling of at least part of a liquid fraction drawn off at the upper part of the reactor and reinjected at the lower part of the reactor.
The ebullated bed reactor preferably comprises at least one inlet orifice located at or near the lower part of the reactor through which the plastic filler is introduced together with the hydrogen, and at least one outlet orifice at or near the bottom of the reactor. proximity to the upper part of the reactor through which the conversion products are withdrawn. The reactor further preferably comprises an inlet and an outlet for the supported catalyst in connection with means for injecting and withdrawing the supported catalyst.
The ebullated bed reactor further comprises an expanded catalyst zone comprising the porous supported catalyst. The ebullated bed reactor also includes a lower supported catalyst-free zone located below the expanded catalyst zone, and an upper supported catalyst-free zone located above the expanded catalyst zone. The feed in the ebullated bed reactor is continuously recirculated from the upper supported catalyst-free zone to the lower supported catalyst-free zone by means of a recycle conduit in communication with a boiling pump. At the upper part of the recycle conduit there is preferably a funnel-shaped recycle cup through which the charge is sucked from the upper supported catalyst-free zone. The internal recycled feed is mixed with “fresh” feed and additional hydrogen gas.
The catalyst injection and withdrawal means allow continuous replacement of the supported catalyst, which constitutes one of the advantages of ebullated bed technology, compared to other types of reactors, for example fixed bed, for which a shutdown of the reactor may be required to replace the spent catalyst (deactivated mainly by deposition of metals contained in the feed, for example in the form of vanadium sulphide and nickel sulphide, and by deposition of coke). The spent catalyst, withdrawn from the reactor, can be sent to a regeneration zone in which the carbon and sulfur it contains are eliminated. It is also possible to send the spent catalyst withdrawn from the reactor to a rejuvenation zone in which the majority of the deposited metals are eliminated, before sending the spent and rejuvenated catalyst to a regeneration zone in which the carbon and sulfur that it contains are eliminated. The regenerated or rejuvenated catalyst can then be reintroduced into the reactor, possibly in association with fresh catalyst, by the catalyst injection means. This withdrawal and addition of catalyst can be done, for example, on a daily basis. Typically, the means for injecting and withdrawing the supported catalyst comprise at least one conduit opening into the expansion zone of the supported catalyst of the reactor for the introduction of the fresh supported catalyst (and/or regenerated and/or rejuvenated) into the expansion zone of the supported catalyst of the reactor and the withdrawal of spent catalyst from said zone. The introduction and withdrawal can be done with the same conduit, or through separate conduits, then requiring at least two conduits, an injection conduit for the injection of catalyst supported in the reactor and a conduit for withdrawal of the spent catalyst. Through this continuous replacement of the catalyst, bubbling bed technology ultimately increases the time between two stops of the conversion process.
Le réacteur d’hydroconversion en lit bouillonnant, du fait que le catalyseur supporté est maintenu en agitation par un recyclage important de liquide, présente une perte de charge sur le réacteur qui reste faible et constante, et les exothermes de réaction sont rapidement moyennés sur le lit catalytique, qui est donc presque isotherme et ne nécessite pas l'injection de flux de refroidissement (« quenches » en anglais).The bubbling bed hydroconversion reactor, due to the fact that the supported catalyst is kept in agitation by significant recycling of liquid, presents a pressure loss on the reactor which remains low and constant, and the reaction exotherms are quickly averaged over the catalytic bed, which is therefore almost isothermal and does not require the injection of cooling flows (“quenches” in English).
Conditions opératoiresOperating conditions
Le procédé d’hydroconversion selon l’invention est mis en œuvre en chaque réacteur ou dans le réacteur unique à une pression absolue comprise entre 1 MPa et 38 MPa, à une température supérieure ou égale 200°C et inférieure à 400°C, à une vitesse spatiale horaire (« VVH » pour vitesse volumique horaire, communément appelé « LHSV » pour « Liquid Hourly Space Velocity » en anglais) par rapport à chaque réacteur, comprise entre 0,05 h-1et 10 h-1, et avec une quantité d'hydrogène comprise entre 50 Nm3/m3et 5000 Nm3/m3.The hydroconversion process according to the invention is implemented in each reactor or in the single reactor at an absolute pressure of between 1 MPa and 38 MPa, at a temperature greater than or equal to 200°C and less than 400°C, at an hourly space velocity (“VVH” for hourly volume velocity, commonly called “LHSV” for “Liquid Hourly Space Velocity” in English) relative to each reactor, between 0.05 h -1 and 10 h -1 , and with a quantity of hydrogen between 50 Nm 3 /m 3 and 5000 Nm 3 /m 3 .
Il est entendu que la température à ces étapes est la température en début de démarrage de l’opération, dite aussi de « début de run » (« start of run » selon la terminologie anglosaxonne), lorsqu’une mise en œuvre comportant un lit fixe est opérée. Dans le cas d’autres types de réacteur, par exemple à lit bouillonnant, il n’y a pas cette notion de température de début de run, car la température est sensiblement constante lors de l’opération. Cependant, on peut considérer que la température d’opération donnée pour ces étapes (a1) et (a2) est dans tous les cas la température en début d’opération, qui par exemple pour le cas du réacteur à lit bouillonnant reste la même pendant l’opération.It is understood that the temperature at these stages is the temperature at the start of the operation, also called the “start of run” (“start of run” according to Anglo-Saxon terminology), when an implementation comprising a bed fixed is operated. In the case of other types of reactor, for example an ebullated bed, there is no concept of start-of-run temperature, because the temperature is substantially constant during the operation. However, we can consider that the operating temperature given for these steps (a1) and (a2) is in all cases the temperature at the start of operation, which for example for the case of the bubbling bed reactor remains the same during the operation.
Dans le cas d’un réacteur à lit fixe, la VVH est généralement exprimée comme le rapport du débit volumique de charge, de préférence liquide, par le volume de catalyseur chargé dans le réacteur, pris des conditions standards de température et de pression.
Dans le cas d’un réacteur à lit bouillonnant, la VVH est généralement exprimée comme le rapport du débit volumique de charge, de préférence liquide, par le volume du réacteur, pris dans des conditions standards de température et de pression.In the case of a fixed bed reactor, the VVH is generally expressed as the ratio of the volume flow rate of feed, preferably liquid, to the volume of catalyst loaded into the reactor, taken under standard conditions of temperature and pressure.
In the case of a bubbling bed reactor, the VVH is generally expressed as the ratio of the volume flow rate of feed, preferably liquid, to the volume of the reactor, taken under standard conditions of temperature and pressure.
Les deux étapes (a1) et (a2) sont donc mises en œuvre dans les conditions mentionnées ci-dessus.The two steps (a1) and (a2) are therefore implemented under the conditions mentioned above.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, les étapes (a1) et (a2) sont mises en œuvre :
- à une pression absolue comprise entre 2 MPa et 25 MPa, de préférence comprise entre 3 et 20 MPa,
- à une température supérieure ou égale 250°C et inférieure à 400°C, de préférence supérieure ou égale à 300°C et inférieure à 400°C, de manière plus préférée supérieure ou égale à 320°C et inférieure à 400°C, de manière plus préférée supérieure ou égale à 330°C et inférieure à 390°C, par exemple à 380°C,
- à une vitesse spatiale horaire par rapport à chaque réacteur comprise entre 0,1 h-1et 10 h-1, de préférence comprise entre 0,1 h-1et 5 h-1,
- avec une quantité d'hydrogène comprise entre 50 Nm3/m3et 5000 Nm3/m3, de manière préférée entre 100 Nm3/m3et 2000 Nm3/m3et de manière très préférée entre 200 Nm3/m3et 1000 Nm3/m3.According to one or more embodiments, steps (a1) and (a2) are implemented:
- at an absolute pressure between 2 MPa and 25 MPa, preferably between 3 and 20 MPa,
- at a temperature greater than or equal to 250°C and less than 400°C, preferably greater than or equal to 300°C and less than 400°C, more preferably greater than or equal to 320°C and less than 400°C , more preferably greater than or equal to 330°C and less than 390°C, for example 380°C,
- at an hourly space speed relative to each reactor of between 0.1 h -1 and 10 h -1 , preferably between 0.1 h -1 and 5 h -1 ,
- with a quantity of hydrogen between 50 Nm 3 /m 3 and 5000 Nm 3 /m 3 , preferably between 100 Nm 3 /m 3 and 2000 Nm 3 /m 3 and very preferably between 200 Nm 3 / m 3 and 1000 Nm 3 /m 3 .
Selon un ou plusieurs autres modes de réalisation, au moins un réacteur à lit bouillonnant est utilisé pour mettre en œuvre l’étape (a1) ou les étapes (a1) et (a2), opéré à une vitesse spatiale horaire, par rapport au volume de chaque réacteur, comprise entre 0,15 h-1et 2 h-1, et de manière encore plus préférée entre 0,15 h-1et 1 h-1.According to one or more other embodiments, at least one bubbling bed reactor is used to implement step (a1) or steps (a1) and (a2), operated at an hourly space speed, relative to the volume of each reactor, between 0.15 h -1 and 2 h -1 , and even more preferably between 0.15 h -1 and 1 h -1 .
Selon un ou plusieurs autres modes de réalisation, au moins un réacteur à lit bouillonnant est utilisé pour mettre en œuvre l’étape (a1) ou les étapes (a1) et (a2), et la VVH globale, c’est-à-dire le débit de charge liquide à l’étape (a1) pris des conditions standards de température et de pression, rapporté au volume total des réacteurs des étapes (a1) et (a2), est comprise entre 0,05 h-1et 0,09 h-1.According to one or more other embodiments, at least one ebullated bed reactor is used to implement step (a1) or steps (a1) and (a2), and the overall VVH, i.e. say the flow rate of liquid feed in step (a1) taken from standard conditions of temperature and pressure, relative to the total volume of the reactors of steps (a1) and (a2), is between 0.05 h -1 and 0 .09 a.m. -1 .
L’opération à relativement basse température, inférieure à 400°C, permet au procédé d’être économe en énergie et en cout d’opération et d’investissement, notamment en comparaison à d’autres procédés d’hydroconversion à plus haute température ou d’autres technologies comme la pyrolyse.The operation at relatively low temperature, below 400°C, allows the process to be economical in energy and in operating and investment costs, particularly in comparison to other hydroconversion processes at higher temperatures or other technologies such as pyrolysis.
Les exemples ci-dessous visent à montrer certaines performances du procédé selon l’invention, en comparaison avec des procédés selon l’art antérieur.The examples below aim to show certain performances of the process according to the invention, in comparison with processes according to the prior art.
Les exemples 1 à 4 sont non conformes à l’invention. Les exemples 5 et 6 sont conformes à l’invention.Examples 1 to 4 are not in accordance with the invention. Examples 5 and 6 are in accordance with the invention.
Dans les exemples ci-dessous, une charge plastique de polypropylène (Poids moléculaire moyen en poids Mw=456000 Da et masse moléculaire moyenne en nombre Mn=76800 Da) est introduite sous forme de particules solides dans un réacteur autoclave, aussi appelé ci-dessous réacteur « batch ».In the examples below, a plastic filler of polypropylene (weight average molecular weight Mw=456000 Da and number average molecular weight Mn=76800 Da) is introduced in the form of solid particles into an autoclave reactor, also called below “batch” reactor.
Les conditions opératoires sont les suivantes :The operating conditions are as follows:
température de réaction 380°C,reaction temperature 380°C,
pression partielle H2: 7 MPa,partial pressure H 2 : 7 MPa,
durée du test : 150 minutes,duration of the test: 150 minutes,
vitesse d’agitation : 1400 rpmstirring speed: 1400 rpm
Mode opératoire pour l’ensemble des exemples ci-dessous : le réacteur batch est chargé avec la charge plastique, le catalyseur préalablement activé par une procédure de sulfuration tel que connu par l’Homme du métier, et le DMDS, quand ils sont utilisés. Le réacteur est fermé, purgé à l’azote et purgé à l’hydrogène, puis pressurisé à l’hydrogène jusqu’à une pression d’environ 3 MPa. Le réacteur est ensuite mis en chauffe jusqu’à la température de test. L’agitation est actionnée à partir de 300°C. Lorsque la température de réaction est atteinte, la pression dans le réacteur est instantanément ajustée à la valeur ciblée par ajout d’H2. À ce moment, le temps de réaction est décompté. À la fin de la durée de l’expérience, le réacteur est refroidi rapidement pour stopper la réaction et l’agitation est arrêtée. Les effluents liquides et gazeux sont récupérés et séparés des éventuels produits solides non convertis.Procedure for all of the examples below: the batch reactor is loaded with the plastic filler, the catalyst previously activated by a sulfurization procedure as known to those skilled in the art, and the DMDS, when they are used. The reactor is closed, purged with nitrogen and purged with hydrogen, then pressurized with hydrogen to a pressure of approximately 3 MPa. The reactor is then heated up to the test temperature. Agitation is activated from 300°C. When the reaction temperature is reached, the pressure in the reactor is instantly adjusted to the targeted value by adding H 2 . At this point, the reaction time is counted down. At the end of the experiment duration, the reactor is cooled quickly to stop the reaction and stirring is stopped. Liquid and gaseous effluents are recovered and separated from any unconverted solid products.
Les résultats concernant les produits de conversion et les performances d’hydroconversion sont résumées dans le tableau 1 plus bas.The results concerning the conversion products and the hydroconversion performances are summarized in Table 1 below.
Exemple 1 : Procédé d’hydroconversion sans source de radicaux soufrée et sans catalyseur (non conforme)Example 1: Hydroconversion process without a source of sulfur radicals and without a catalyst (non-compliant)
Sans ajout d’une source de radicaux soufrée ni catalyseur, aucune conversion de la charge plastique n’est observée : 100% de la charge plastique est solide à la fin du test.Without adding a source of sulfur radicals or a catalyst, no conversion of the plastic filler is observed: 100% of the plastic filler is solid at the end of the test.
Exemple 2 : Procédé d’hydroconversion avec une source de radicaux soufréeExample 2: Hydroconversion process with a source of sulfur radicals à 4% poids Sat 4% weight S et sans catalyseur (non conforme)and without catalyst (non-compliant)
Dans cet exemple 2, la source de radicaux soufrée qui est du DMDS, est ajoutée dans la proportion de 4% en poids de soufre par rapport au poids de la charge plastique. On observe une conversion de la charge plastique de 93,5% par rapport à la charge (rendement en produits non solides), avec un rendement en produits liquides de 93% poids par rapport à la charge.In this example 2, the source of sulfur radicals which is DMDS, is added in the proportion of 4% by weight of sulfur relative to the weight of the plastic filler. We observe a conversion of the plastic filler of 93.5% relative to the filler (yield of non-solid products), with a yield of liquid products of 93% by weight relative to the filler.
Le rendement en produits et la composition des produits liquides est donnée au tableau 1.The product yield and composition of liquid products is given in Table 1.
Exemple 3 : Procédé d’hydroconversion sans source de radicaux soufrée et avec un catalyseur C1 (non conforme)Example 3: Hydroconversion process without a source of sulfur radicals and with a C1 catalyst (non-compliant)
Le catalyseur C1 est dans une proportion massique de 10% catalyseur par rapport à la charge. Le catalyseur C1 est un catalyseur composé de 16,2% poids de MoO3et 2,9% poids de NiO par rapport au catalyseur sur un support comprenant 30% poids d’une zéolithe USY avec un paramètre de maille de 24,37 Å dans une matrice alumine, par rapport au support.Catalyst C1 is in a mass proportion of 10% catalyst relative to the charge. Catalyst C1 is a catalyst composed of 16.2% by weight of MoO 3 and 2.9% by weight of NiO relative to the catalyst on a support comprising 30% by weight of a USY zeolite with a mesh parameter of 24.37 Å in an alumina matrix, relative to the support.
Nous obtenons une conversion de la charge plastique de 7% par rapport à la charge, avec en outre une totalité des produits liquides appartenant à une coupe extra lourde de point initial d’ébullition supérieur ou égal à 740°C.We obtain a conversion of the plastic load of 7% compared to the load, with in addition all of the liquid products belonging to an extra heavy cut with an initial boiling point greater than or equal to 740°C.
Le rendement en produits et la composition des produits liquides est donnée au tableau 1.The product yield and composition of liquid products is given in Table 1.
Exemple 4 : Procédé d’hydroconversion avec source de radicaux soufréeExample 4: Hydroconversion process with sulfur radical source à 1% poids Sat 1% weight S et un catalyseur C1 (and a catalyst C1 ( nonNo conforme)compliant)
Le catalyseur C1 est dans une proportion massique de 10% catalyseur par rapport à la charge.Catalyst C1 is in a mass proportion of 10% catalyst relative to the charge.
Dans cet exemple 4, la source de radicaux soufrée qui est du DMDS, est ajoutée dans la proportion de 1% en poids de soufre par rapport au poids de la charge plastique.In this example 4, the source of sulfur radicals which is DMDS, is added in the proportion of 1% by weight of sulfur relative to the weight of the plastic filler.
On observe une conversion de la charge plastique avec un rendement en produits liquides faible, de 58% poids par rapport à la charge, avec en outre une totalité des produits appartenant à une coupe extra lourde de point initial d’ébullition supérieur ou égal à 740°C.We observe a conversion of the plastic filler with a low yield of liquid products, of 58% by weight relative to the filler, with in addition all of the products belonging to an extra heavy cut with an initial boiling point greater than or equal to 740 °C.
Le rendement en produits et la composition des produits liquides est donnée au tableau 1.The product yield and composition of liquid products is given in Table 1.
Exemple 5 : Procédé d’hydroconversion avec source de radicaux soufréeExample 5: Hydroconversion process with sulfur radical source à 4% poids Sat 4% weight S et unand one catalyseurcatalyst CVS 11 (conforme)(compliant)
Le catalyseur C1 est dans une proportion massique de 10% catalyseur par rapport à la charge.Catalyst C1 is in a mass proportion of 10% catalyst relative to the charge.
Dans cet exemple 5, la source de radicaux soufrée qui est du DMDS, est ajoutée dans la proportion de 4% en poids de soufre par rapport au poids de la charge plastique.In this example 5, the source of sulfur radicals which is DMDS, is added in the proportion of 4% by weight of sulfur relative to the weight of the plastic filler.
On observe une conversion de la charge plastique avec un rendement en produits non solides de 96% poids par rapport à la charge, dont un rendement en produits liquides de 93% poids et un rendement en produits gazeux de 3% poids.A conversion of the plastic filler is observed with a yield of non-solid products of 96% by weight relative to the filler, including a yield of liquid products of 93% by weight and a yield of gaseous products of 3% by weight.
Par rapport à l’exemple 2 avec la même source de radicaux soufrée, dans la même proportion, mais sans catalyseur, on note les écarts suivants sur les coupes suivantes : -16 points de pourcentage de produits lourds (370°C-740°C), +3 points de pourcentage de coupe gazole (250°C-370°C), +9 points de pourcentage en kérosène (150°C-250°C), +4 points de pourcentage en naphta (80°C-150°C), montrant plus de sélectivité vers les coupes gazole, kérosène et naphta, qui peuvent être plus facilement valorisables.Compared to Example 2 with the same source of sulfur radicals, in the same proportion, but without catalyst, we note the following differences on the following sections: -16 percentage points of heavy products (370°C-740°C ), +3 percentage points of diesel cut (250°C-370°C), +9 percentage points of kerosene (150°C-250°C), +4 percentage points of naphtha (80°C-150 °C), showing more selectivity towards diesel, kerosene and naphtha cuts, which can be more easily recovered.
Par rapport à l’exemple 3 sans source de radicaux soufrée mais avec le catalyseur C1, on note une conversion beaucoup plus élevée et les écarts suivants sur les coupes suivantes : -76 points de pourcentage de produits extra-lourds de point initial d’ébullition supérieur ou égal à 740°C et +76 points de pourcentage de produits de point final d’ébullition inférieur à 740°C (dont des coupes valorisables).Compared to Example 3 without a source of sulfur radicals but with catalyst C1, we note a much higher conversion and the following differences on the following cuts: -76 percentage points of extra-heavy products with initial boiling point greater than or equal to 740°C and +76 percentage points of products with a final boiling point lower than 740°C (including recoverable cuts).
Le rendement en produits et la composition des produits liquides est donnée au tableau 1.The product yield and composition of liquid products is given in Table 1.
ExempleExample 66 : Procédé d’hydroconversion avec source de radicaux soufrée: Hydroconversion process with source of sulfur radicals à 4% poids Sat 4% weight S et unand one catalyseurcatalyst C2 (conforme)C2 (compliant)
Le catalyseur C2 est dans une proportion massique de 10% catalyseur par rapport à la charge.Catalyst C2 is in a mass proportion of 10% catalyst relative to the charge.
Le catalyseur C2 est un catalyseur composé de 20% poids de MoO3et 3,8% poids de NiO massique par rapport au catalyseur sur un support comprenant 16% poids d’une zéolithe USY avec un paramètre de maille de 24,37 Å et 6% poids d’une zéolithe beta avec un rapport molaire Si/Al de 27 dans une matrice alumine, par rapport au support.Catalyst C2 is a catalyst composed of 20% by weight of MoO 3 and 3.8% by weight of NiO by mass relative to the catalyst on a support comprising 16% by weight of a USY zeolite with a mesh parameter of 24.37 Å and 6% by weight of a beta zeolite with a Si/Al molar ratio of 27 in an alumina matrix, relative to the support.
Dans cet exemple 6, la source de radicaux soufrée qui est du DMDS, est ajoutée dans la proportion de 4% en poids de soufre par rapport au poids de la charge plastique.In this example 6, the source of sulfur radicals which is DMDS, is added in the proportion of 4% by weight of sulfur relative to the weight of the plastic filler.
On observe une conversion de la charge plastique avec un rendement en produits non solides de 98% poids par rapport à la charge, dont un rendement en produits liquides de 86% poids et un rendement en produits gazeux de 12% poids.A conversion of the plastic filler is observed with a yield of non-solid products of 98% by weight relative to the filler, including a yield of liquid products of 86% by weight and a yield of gaseous products of 12% by weight.
Par rapport à l’exemple 2 avec la même source de radicaux soufrée, dans la même proportion, mais sans catalyseur, on note les écarts suivants sur les coupes suivantes : -44 points de pourcentage de produits très lourds (540°C+), -2 points de pourcentage en produits lourds (370°C-540°C), +6 points de pourcentage de coupe gazole (250°C-370°C), +16 points de pourcentage en kérosène (150°C-250°C), +13 points de pourcentage en naphta (80°C-150°C), montrant plus de sélectivité vers les coupes kérosène et naphta, qui peuvent être plus facilement valorisables.Compared to Example 2 with the same source of sulfur radicals, in the same proportion, but without catalyst, we note the following differences on the following sections: -44 percentage points of very heavy products (540°C+), - 2 percentage points in heavy products (370°C-540°C), +6 percentage points in diesel cutting (250°C-370°C), +16 percentage points in kerosene (150°C-250°C) ), +13 percentage points in naphtha (80°C-150°C), showing more selectivity towards kerosene and naphtha cuts, which can be more easily recovered.
Par rapport à l’exemple 5 avec la même source de radicaux soufrée, dans la même proportion, mais avec un catalyseur différent, on note que la conversion en produits non solides est tout aussi bonne, que la quantité de gaz produite, bien que plus importante, reste acceptable par rapport aux produits liquides, et que la sélectivité est plus importante en coupes légères (540°C-), en particulier en coupes kérosène (150°C-250°C) et naphta (80°C-150°C).Compared to Example 5 with the same source of sulfur radicals, in the same proportion, but with a different catalyst, we note that the conversion into non-solid products is just as good as the quantity of gas produced, although more important, remains acceptable compared to liquid products, and that the selectivity is greater in light cuts (540°C-), in particular in kerosene cuts (150°C-250°C) and naphtha (80°C-150°C). VS).
Le rendement en produits et la composition des produits liquides est donnée au tableau 1.The product yield and composition of liquid products is given in Table 1.
Le tableau 1 ci-dessous présente un récapitulatif des données principales, dont le rendement en produits et la composition des produits liquides des exemples décrits.Table 1 below presents a summary of the main data, including the product yield and the composition of the liquid products of the examples described.
Claims (15)
(a1) une étape d’hydroconversion non catalytique de ladite charge en présence d'hydrogène, au contact d’une source de radicaux, ladite source comportant du soufre et étant introduite de manière à ce que la teneur en soufre soit comprise entre 3% et 20% poids par rapport au poids de la charge plastique, pour produire des premiers produits de conversion ;
(a2) une étape d’hydroconversion catalytique des premiers produits de conversion en présence d'hydrogène, au contact d’au moins un catalyseur d’hydroconversion, ledit catalyseur d’hydroconversion comprenant au moins un élément hydro-déshydrogénant choisi dans le groupe formé par les éléments du groupe VIB et du groupe VIII non nobles de la classification périodique, pris seuls ou en mélange, et un support poreux comprenant une matrice minérale poreuse et au moins une zéolithe,
lesdites étapes (a1) et (a2) étant mises en œuvre à une pression absolue comprise entre 1 MPa et 38 MPa, à une température supérieure ou égale 200°C et inférieure à 400°C, à une vitesse spatiale horaire par rapport à chaque réacteur d’hydroconversion comprise entre 0,05 h-1et 10 h-1, et avec une quantité d'hydrogène comprise entre 50 Nm3/m3et 5000 Nm3/m3.Process for hydroconversion of a plastic filler comprising the following steps:
(a1) a step of non-catalytic hydroconversion of said feed in the presence of hydrogen, in contact with a source of radicals, said source comprising sulfur and being introduced so that the sulfur content is between 3% and 20% by weight relative to the weight of the plastic filler, to produce first conversion products;
(a2) a step of catalytic hydroconversion of the first conversion products in the presence of hydrogen, in contact with at least one hydroconversion catalyst, said hydroconversion catalyst comprising at least one hydro-dehydrogenating element chosen from the group formed by the non-noble elements of group VIB and group VIII of the periodic table, taken alone or in a mixture, and a porous support comprising a porous mineral matrix and at least one zeolite,
said steps (a1) and (a2) being implemented at an absolute pressure of between 1 MPa and 38 MPa, at a temperature greater than or equal to 200°C and less than 400°C, at an hourly space speed relative to each hydroconversion reactor between 0.05 h -1 and 10 h -1 , and with a quantity of hydrogen between 50 Nm 3 /m 3 and 5000 Nm 3 /m 3 .
- entre 0,1% et 50% poids dudit au moins un élément hydro-déshydrogénant du groupe formé par les éléments du groupe VIB et du groupe VIII non nobles, exprimé en poids d'oxyde par rapport au poids total dudit catalyseur ;
- entre 0,1 à 99,9% poids d’un support poreux par rapport au poids total dudit catalyseur, ledit support comportant entre 0,1% et 80% poids de zéolithe par rapport au poids total dudit support, et entre 0,1% et 99,9% poids d’une matrice minérale poreuse exprimé en poids d'oxyde par rapport au poids total dudit support ;
- entre 0 à 20% poids, et de préférence entre 0,1% et 20% poids, d'au moins un élément choisi dans le groupe formé par le phosphore, le bore, et le silicium, exprimé en poids d'oxyde par rapport au poids total dudit catalyseur ;
- entre 0 à 20% poids d'au moins un élément du groupe VIIA, de préférence 0,1 à 20% ;
- entre 0 à 20% poids d'au moins un élément du groupe VIIB, de préférence 0,1 à 20%, 0 à 60% poids d'au moins un élément du groupe VB, de préférence 0,1 à 60% ;
les pourcentages étant exprimés en pourcentage poids par rapport à la masse totale de catalyseur, la somme des pourcentages des éléments constituants ledit catalyseur étant égale à 100%.Hydroconversion process according to any one of the preceding claims, in which the hydroconversion catalyst comprises:
- between 0.1% and 50% by weight of said at least one hydro-dehydrogenating element from the group formed by the non-noble elements of group VIB and group VIII, expressed in weight of oxide relative to the total weight of said catalyst;
- between 0.1 to 99.9% by weight of a porous support relative to the total weight of said catalyst, said support comprising between 0.1% and 80% by weight of zeolite relative to the total weight of said support, and between 0, 1% and 99.9% weight of a porous mineral matrix expressed in weight of oxide relative to the total weight of said support;
- between 0 to 20% by weight, and preferably between 0.1% and 20% by weight, of at least one element chosen from the group formed by phosphorus, boron, and silicon, expressed in weight of oxide by relative to the total weight of said catalyst;
- between 0 to 20% by weight of at least one element from group VIIA, preferably 0.1 to 20%;
- between 0 to 20% by weight of at least one element from group VIIB, preferably 0.1 to 20%, 0 to 60% by weight of at least one element from group VB, preferably 0.1 to 60%;
the percentages being expressed as a weight percentage relative to the total mass of catalyst, the sum of the percentages of the elements constituting said catalyst being equal to 100%.
(a0) une étape préalable de conditionnement de ladite charge pour son introduction dans un réacteur dans lequel est réalisé au moins la première étape (a1), ladite étape (a0) comportant :
- l’envoi de la charge plastique sous forme de particules solides dans une extrudeuse, de préférence avec un diluant plastique, dans laquelle elle est progressivement chauffée jusqu’à une température supérieure à la température de fusion de ladite charge plastique, et mise à la pression du premier réacteur d’hydroconversion, lors d’un convoyage, et
- l’introduction de la charge plastique extrudée dans ledit réacteur.Hydroconversion process according to any one of the preceding claims, further comprising:
(a0) a preliminary step of conditioning said load for its introduction into a reactor in which at least the first step (a1) is carried out, said step (a0) comprising:
- sending the plastic filler in the form of solid particles into an extruder, preferably with a plastic diluent, in which it is gradually heated to a temperature higher than the melting temperature of said plastic filler, and put to the pressure of the first hydroconversion reactor, during conveying, and
- the introduction of the extruded plastic filler into said reactor.
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