WO2002048288A1

WO2002048288A1 - Procede d'hydrotraitement d'une fraction lourde d'hydrocarbures avec des reacteurs permutables et des reacteurs court-circuitables

Info

Publication number: WO2002048288A1
Application number: PCT/FR2000/003472
Authority: WO
Inventors: Pascal Tromeur; Stéphane Kressmann
Original assignee: Institut Francais Du Petrole
Priority date: 2000-12-11
Filing date: 2000-12-11
Publication date: 2002-06-20
Also published as: BR0017384A; MXPA03005072A; NO20032620L; CN1484684A; DE60029645T2; CN1322097C; KR100783448B1; JP2004519533A; JP4697571B2; EP1343857A1; BR0017384B1; CA2432022A1; US20040055934A1; AU2001226863A1; NO20032620D0; EP1343857B1; DE60029645D1; NO332312B1; KR20030059837A

Abstract

L'invention consiste en un procédé d'hydrotraitement d'une fraction lourde d'hydrocarbures dans une première section d'hydrodémétallisation, puis dans une deuxième section d'hydrodésulfuration dans laquelle on fait passer l'effluent de la première section. La section d'hydrodémétallisation est précédée d'au moins une zone de garde. Ledit procédé d'hydrotraitement comprend les étapes suivantes: a) une étape, dans laquelle la zone de garde est utilisée, b) une étape, durant laquelle la zone de garde est court-circuitée et le catalyseur qu'elle contient est régénéré et/ou remplacé, c) une étape, durant laquelle la zone de garde dont le catalyseur a été régénéré et/ou remplacé est reconnectée, d) une étape dans laquelle au moins l'un des réacteurs de la section d'hydrodémétallisation et/ou de la section d'hydrodésulfuration peut être cour-circuité et le catalyseur qu'il contient régénéré et/ou remplacé.

Description

PROCEDE D'HYDROTRAITEMENT D'UNE FRACTION LOURDE D'HYDROCARBURES AVEC DES RÉACTEURS PERMUTABLES ET DES REACTEURS COURT-CIRCUITABLES

La présente invention concerne le raffinage et la conversion de fractions lourdes d'hydrocarbures contenant entre autres des impuretés soufrées et métalliques, telles que les distillats ou résidus atmosphériques, les résidus sous-vide, les huiles désasphaltées, les distillats sous vide, les brais, les asphaltes en mélange avec un distillât aromatique, les hydrogénats de charbon, les huiles lourdes de toute origine et en particulier issues de sables ou schistes bitumineux. Elle concerne en particulier le traitement de charges liquides. On ne sortirait pas du cadre de la présente invention si la charge liquide contient en outre des asphaltènes.

Les charges pouvant être traitées selon l'invention renferment habituellement au moins 0,5 ppm en poids de métaux (nickel et/ou vanadium), au moins 0,5 % en poids de soufre.

L'objectif de l'hydrotraitement catalytique de ces charges est à la fois de raffiner, c'est-à-dire de réduire sensiblement leur teneur en métaux, soufre et autres impuretés tout en améliorant le rapport hydrogène sur carbone (H/C) et tout en les transformant plus ou moins partiellement en coupes plus légères, les différents effluents ainsi obtenus pouvant servir de bases à la production de fioul de bonne qualité, de gazole et d'essence, ou de charges pour d'autres unités comme le craquage de résidus ou le craquage de résidus de distillats sous vide.

Le problème posé par l'hydrotraitement catalytique de ces charges vient de ce que ces impuretés se déposent petit à petit sur le catalyseur sous forme de métaux et de coke, et tendent à désactiver et à colmater rapidement le système catalytique, ce qui nécessite un arrêt pour son remplacement. Les procédés d'hydrotraitement de ce type de charges doivent donc être conçus de façon à permettre un cycle d'opération le plus long possible sans arrêter l'unité, l'objectif étant d'atteindre au minimum un an de cycle d'opération.

Divers traitements de ce type de charges existent. Ces traitements ont été effectués jusqu'à présent :

- soit dans des procédés, de préférence à lits fixes ou lits bouillonnants de catalyseur (par exemple le procédé HYVAHL-F de l'Institut Français du

Pétrole),

- soit dans des procédés comportant au moins un réacteur permettant le remplacement quasi continu du catalyseur (comme par exemple le procédé à lit mobile HYVAHL-M de l'Institut Français du Pétrole).

Le procédé de la présente invention est un perfectionnement aux procédés de l'art antérieur, notamment des procédés en lits fixes ou lits bouillonnants de catalyseur. En effet, dans de tels procédés, la charge circule à travers plusieurs réacteurs, de préférence à lit fixe ou lit bouillonnant disposés en série, le ou les premiers réacteurs étant utilisés pour y réaliser surtout l'hydrodémétallisation de la charge (étape dite d'HDM) ainsi qu'une partie de l'hydrodésulfuration, le ou les derniers réacteurs étant utilisés pour y réaliser le raffinage profond de la charge, et en particulier l'hydrodésulfuration (étape dite d'HDS). Les effluents sont soutirés du dernier réacteur d'HDS.

Dans de tels procédés, on utilise le plus souvent des catalyseurs spécifiques adaptés à chaque étape, sous des conditions opératoires moyennes, c'est-à- dire des pressions généralement comprises entre environ 5 MPa et environ 25 MPa, de préférence entre environ 10 MPa et environ 20 MPa et des températures généralement comprises entre environ 340°C et environ 440°C.

Pour l'étape d'HDM, le catalyseur idéal doit être apte à traiter des charges éventuellement riches en asphaltènes, tout en ayant un haut pouvoir démétallisant associé à une haute capacité de rétention en métaux et une grande résistance au cokage. La demanderesse a développé un tel catalyseur sur un support macroporeux particulier (à structure "en oursin") qui lui confère précisément les qualités recherchées dans cette étape (brevets EP-B-113297 et EP-B-113284) :

- Taux de démétallisation d'au moins 10 % à 90 % dans l'étape d'HDM ;

- Capacité de rétention en métaux généralement supérieure à 10 % par rapport au poids du catalyseur neuf, ce qui permet d'obtenir des cycles d'opération plus longs ;

- Grande résistance au cokage même à des températures supérieures à 390°C ce qui contribue à l'allongement de la durée des cycles souvent limités par l'augmentation de la perte de charge et la perte d'activité dues à la production de coke, et ce qui permet de réaliser l'essentiel de la conversion thermique dans cette étape.

Pour l'étape d'HDS, le catalyseur idéal doit avoir un fort pouvoir hydrogénant de façon à réaliser un raffinage profond des produits : désulfuration, poursuite de la démétallisation abaissement du carbone Conradson et éventuellement de la teneur en asphaltènes. La demanderesse a développé un tel catalyseur (brevets EP-B-113297 et EP-B-113284) particulièrement bien adapté aux traitements de ce type de charge. L'inconvénient de ce type de catalyseur à haut pouvoir hydrogénant est qu'il se désactive rapidement en présence de métaux ou de coke. C'est pourquoi en associant un catalyseur approprié d'HDM, apte à fonctionner à température relativement élevée pour réaliser l'essentiel de la conversion et de la démétallisation, avec un catalyseur approprié d'HDS qui, étant protégé des métaux et des autres impuretés par le catalyseur d'HDM, peut être opéré à température relativement basse ce qui va dans le sens d'une hydrogénation profonde et de la limitation du cokage. On obtient finalement des performances globales de raffinage supérieures à celles obtenues avec un seul système catalytique ou à celles obtenues avec un agencement similaire HDM/HDS utilisant un profil de température croissant qui conduit au cokage rapide du catalyseur d'HDS.

L'intérêt des procédés en lits fixes est qu'on obtient de hautes performances en raffinage grâce à la grande efficacité catalytique des lits fixes. Par contre au-dessus d'une certaine teneur en métaux de la charge (par exemple de 50 à 150 ppm), bien qu'utilisant les meilleurs systèmes catalytiques, on s'aperçoit que les performances et surtout la durée d'opération de ces procédés deviennent insuffisantes : les réacteurs (notamment le premier réacteur d'HDM) se chargent rapidement en métaux et donc se désactivent ; pour compenser cette désactivation, on augmente les températures ce qui favorise la formation de coke et l'augmentation des pertes de charge ; par ailleurs il est connu que le premier lit catalytique est susceptible de se colmater assez rapidement à cause des asphaltènes et sédiments contenus dans la charge ou suite à un incident opératoire.

Il s'ensuit donc qu'on est conduit à arrêter l'unité au minimum tous les 2 à 6 mois pour remplacer les premiers lits catalytiques désactivés ou colmatés, cette opération pouvant durer jusqu'à 3 semaines ce qui réduit d'autant le facteur opératoire de l'unité. L'intérêt des procédés en lits bouillonnants est qu'on obtient de hautes performances en conversion grâce à la possibilité de travailler à haute température. La demanderesse a développé un tel procédé bien adapté aux traitements des charges conventionnelles et lourdes (brevet CA 2.171.894 - demande de brevet français FR-98/00.530)

Bien qu'utilisant les meilleurs systèmes catalytiques, on s'aperçoit que la durée d'opération peut être réduite lors de problèmes d'opérations ou/et lors d'une utilisation non adaptée à la charge. Il s'ensuit donc qu'on est conduit à arrêter l'unité compte tenu de la présence de coke dans le réacteur. On a cherché à résoudre ces problèmes d'opération et d'utilisation de catalyseur.

On a également cherché à résoudre les inconvénients des agencements en lits fixes de différentes manières.

On a ainsi pensé à installer un ou plusieurs réacteurs en lit mobile en tête de l'étape HDM (Brevets US-A-3910834 ou G B-B-2124252). Ces lits mobiles peuvent marcher à co-courant (procédé HYCON de SHELL par exemple) ou à contre-courant (procédé HYVAHL-M de la demanderesse par exemple). De la sorte on protège ainsi les réacteurs, par exemple les réacteurs en lits fixes, en effectuant une partie de la démétallisation et en filtrant les particules contenues dans la charge qui peuvent conduire au colmatage. De plus le remplacement quasi-continu du catalyseur dans ce ou ces réacteurs en lit mobile évite l'arrêt de l'unité tous les 2 à 6 mois.

L'inconvénient de ces technologies en lit mobile est que finalement leurs performances et efficacité sont généralement inférieures à celles de lits fixes de même taille, qu'elles entraînent une attrition du catalyseur qui circule pouvant conduire au bouchage des lits fixes situés en aval, et que surtout aux conditions opératoires utilisées les risques de cokage et donc de formation d'agglomérats de catalyseur sont loin d'être négligeables sur ces charges lourdes, notamment en cas d'incidents. Ces agglomérats peuvent empêcher la circulation du catalyseur, soit dans le réacteur, soit dans les lignes de soutirage de catalyseur usé, et finalement entraîner l'arrêt de l'unité pour nettoyage du réacteur et des lignes de soutirage. Pour conserver les excellentes performances tout en maintenant un facteur opératoire acceptable, on a aussi pensé à ajouter un réacteur de garde, de préférence en lit fixe (vitesse spatiale VVH = 2 à 4), devant les réacteurs d'HDM (brevets US-A-4118310 et US-A-3968026). Le plus souvent ce réacteur de garde peut être court-circuité par utilisation notamment d'une vanne d'isolement. On obtient ainsi une protection temporaire des réacteurs principaux contre le colmatage. Quand le réacteur de garde est colmaté on le court-circuite, mais alors, le réacteur principal qui le suit peut à son tour se colmater et conduire à l'arrêt de l'unité. De plus la faible taille de ce réacteur de garde n'assure pas une forte démétallisation de la charge et protège donc mal les réacteurs principaux d'HDM contre le dépôt de métaux dans le cas de charges riches en métaux (par exemple plus de 100 ppm). Il s'ensuit une désactivation accélérée de ces réacteurs conduisant à des arrêts trop rapides de l'unité, donc à des facteurs opératoires toujours insuffisants.

Il a également été décrit, dans le brevet FR-B1-2 681 871 , un système permettant d'associer les hautes performances du lit fixe avec un facteur opératoire élevé pour le traitement de charges à teneurs élevées en métaux

(1 à 1500 ppm mais le plus souvent de 100 à 1000 et préférentiellement de

150 à 350 ppm) qui consiste en un procédé d'hydrotraitement en au moins deux étapes d'une fraction lourde d'hydrocarbures contenant des impuretés soufrées et des impuretés métalliques. Dans ce procédé, dans une première section dite d'hydrodémétallisation on fait passer, dans des conditions d'hydrodémétallisation, la charge d'hydrocarbures et d'hydrogène sur un catalyseur d'hydrodémétallisation, puis dans une deuxième section subséquente on fait passer, dans des conditions d'hydrodésulfuration, l'effluent de la première section sur un catalyseur d'hydrodésulfuration. Dans ce procédé, la section d'hydrodémétallisation comprend une ou plusieurs zones d'hydrodémétallisation, de préférence en lits fixes, précédées d'au moins deux zones de garde d'hydrodémétallisation, également de préférence en lits fixes, disposées en série pour être utilisées de façon cyclique consistant en la répétition successive des étapes b) et c) définies ci- après : a) une étape, dans laquelle les zones de garde sont utilisées toutes ensembles pendant une durée au plus égale au temps de désactivation et/ou de colmatage de l'une d'entre elles, b) une étape, durant laquelle la zone de garde désactivée et/ou colmatée est court-circuitée et le catalyseur qu'elle contient est régénéré et/ou remplacé par du catalyseur frais, et c) une étape, durant laquelle les zones de garde sont utilisées toutes ensembles, la zone de garde dont le catalyseur a été régénéré au cours de l'étape précédente étant reconnectée et ladite étape étant poursuivie pendant une durée au plus égale au temps de désactivation et/ou de colmatage de l'une des zones de garde.

Ce procédé permet une durée de cycle en général d'au moins 11 mois pour les réacteurs principaux d'HDM et d'HDS avec des performances élevées de raffinage et de conversion tout en conservant la stabilité des produits. La désulfuration globale est de l'ordre de 90 % et la démétallisation globale de l'ordre de 95 %.

L'inconvénient de cette technologie est la difficulté d'obtenir des performances en désulfuration globale supérieure à environ 90 % et/ou en démétallisation globale supérieures à environ 95 %, ainsi que la difficulté d'obtenir des durées de cycle supérieures à 11 mois quelques soit le niveau de performances. On a découvert de façon surprenante que le fait de court- circuiter un ou plusieurs réacteurs de la section d'hydrodémétallisation et/ou de la section d'hydrodésulfuration permet de maintenir l'activité catalytique pour chacune des étapes et/ou d'améliorer la durée de cycle. La présente invention concerne ainsi la possibilité de court-circuiter un ou plusieurs réacteurs lorsque le catalyseur est désactivé et/ou colmaté par des sédiments ou du coke pour être régénéré et/ou remplacé par du catalyseur frais ou régénéré. Cette invention concerne aussi bien les réacteurs de la section d'hydrodémétallisation que ceux de la section d'hydrodésulfuration.

Il s'ensuit que les réacteurs de la section d'hydrodémétallisation et/ou d'hydrodésulfuration sont par exemple court-circuités tous les 6 mois pour remplacer les lits catalytiques désactivés ou colmatés, cette opération améliore le facteur opératoire de l'unité.

L'invention consiste en un procédé d'hydrotraitement d'une fraction lourde d'hydrocarbures dans une première section d'hydrodémétallisation, puis dans une deuxième section d'hydrodésulfuration dans laquelle on fait passer l'effluent de la première section. La section d'hydrodémétallisation est précédée d'au moins une zone de garde. Ledit procédé d'hydrotraitement comprend les étapes suivantes: a) une étape, dans laquelle la zone de garde est utilisée, b) une étape, durant laquelle la zone de garde est court-circuitée et le catalyseur qu'elle contient est régénéré et/ou remplacé c) une étape, durant laquelle la zone de garde dont le catalyseur a été régénéré et/ou remplacé est reconnectée, d) une étape dans laquelle au moins l'un des réacteurs de la section d'hydrodémétallisation et/ou de la section d'hydrodésulfuration peut être court-circuité et le catalyseur qu'il contient régénéré et/ou remplacé.

Il a également été décrit, par la demanderesse notamment dans le brevet FR-2 784 687, une voie amélioration des performances du lit fixe, rappelée ci-après. Ce concept peut également s'appliquer à la présente invention. On note également quelques difficultés liées à la forte viscosité de la charge et de l'effluent liquide total qui entraîne des pertes de charges importantes dans le réacteur et des difficultés de fonctionnement du compresseur de recyclage, d'où souvent une pression un peu faible d'hydrogène ce qui n'est pas en faveur d'une bonne hydrodémétallisation ni d'une bonne hydrodésulfuration. Par ailleurs on constate que la fraction gazole obtenue n'est souvent pas directement utilisable car sa teneur en soufre est supérieure aux spécifications actuelles.

II est ainsi souhaitable et possible d'améliorer les performances des procédés décrits dans les brevets français FR-B1-2 681 871 et FR 2 784 687. En particulier le procédé de la présente invention permet de réduire très sensiblement la viscosité des effluents liquides, d'où une réduction importante des pertes de charges dans les réacteurs, un meilleur fonctionnement du compresseur de recyclage et l'obtention d'une pression d'hydrogène plus élevée. On peut ainsi obtenir une désulfuration globale plus importante et une fraction gazole ayant une teneur en soufre beaucoup plus faible, répondant aux spécifications actuelles et directement utilisable dans le (pool) stockage gazole de la raffinerie. Par ailleurs, le procédé selon l'invention permet d'obtenir un meilleur fonctionnement des fours de préchauffe grâce à un meilleur transfert de chaleur et donc une température de peaux de ces fours plus faible ce qui va dans le sens d'une durée de vie de ces fours plus importante et est donc un facteur favorable permettant de diminuer le coût de fonctionnement de l'unité.

Le procédé selon l'invention qui associe les hautes performances des réacteurs de préférence en lit fixe ou lit bouillonnant, avec un facteur opératoire élevé pour le traitement de charges à teneurs élevées en métaux (1 à 1500 ppm mais le plus souvent de 100 à 1000 et préférentiellement 150 à 350 ppm) peut se définir dans une de ses variantes comme un procédé d'hydrotraitement dans au moins deux sections, d'une fraction lourde d'hydrocarbures contenant des impuretés soufrées et des impuretés métalliques, dans lequel dans une première section dite d'hydrodémétallisation on fait passer, dans des conditions d'hydrodémétallisation, la charge d'hydrocarbures et d'hydrogène sur un catalyseur d'hydrodémétallisation, puis dans une deuxième section subséquente on fait passer, dans des conditions d'hydrodésulfuration, l'effluent de la première section sur un catalyseur d'hydrodésulfuration, et dans lequel la section d'hydrodémétallisation comprend une ou plusieurs zones d'hydrodémétallisation, de préférence en lits fixes ou en lits bouillonnants, précédées d'au moins une, ou éventuellement deux zones de garde d'hydrodémétallisation, également de préférence en lits fixes ou lits bouillonnants, disposées en série pour être utilisées de façon cyclique consistant en la répétition successive des étapes b) et c) définies ci-après, les sections d'hydrodémétallisation et/ou d'hydrodésulfuration sont composées d'un ou plusieurs réacteurs, de préférence en lit fixe ou en lit bouillonnant qui peuvent être court-circuités séparément ou non suivant l'étape d) définie ci-après. Le procédé selon l'invention, dans le cas où il fait intervenir deux zones de garde est donc un procédé d'hydrotraitement comprenant : a) une étape, dans laquelle les zones de garde sont utilisées toutes ensembles pendant une durée au plus égale au temps de désactivation et/ou de colmatage de l'une d'entre elles, b) une étape, durant laquelle la zone de garde désactivée et/ou colmatée est court-circuitée et le catalyseur qu'elle contient est régénéré et/ou remplacé par du catalyseur frais ou régénéré, c) une étape, durant laquelle les zones de garde sont utilisées toutes ensembles la zone de garde dont le catalyseur a été régénéré et/ou remplacé au cours de l'étape précédente étant reconnectée et ladite étape étant poursuivie pendant une durée au plus égale au temps de désactivation et/ou de colmatage de l'une des zones de garde, d) une étape dans laquelle au moins l'un des réacteurs de la section d'hydrodémétallisation et/ou de la section d'hydrodésulfuration peut être court-circuité au cours du cycle lorsque le catalyseur est désactivé et/ou colmaté pour être régénéré et/ou remplacé par du catalyseur frais ou régénéré.

Une autre variante du procédé selon l'invention consiste en un procédé d'hydrotraitement dans au moins deux sections, d'une fraction lourde d'hydrocarbures contenant des impuretés soufrées et des impuretés métalliques dans lequel dans une première section dite d'hydrodémétallisation, on fait passer, dans des conditions d'hydrodémétallisation, la charge d'hydrocarbures et d'hydrogène sur un catalyseur d'hydrodémétallisation, puis dans une deuxième section subséquente on fait passer, dans des conditions d'hydrodésulfuration, l'effluent de la première étape sur un catalyseur d'hydrodésulfuration, et dans lequel la section d'hydrodémétallisation comprend une ou plusieurs zones d'hydrodémétallisation précédées d'au moins une zone de garde d'hydrodémétallisation, les sections d'hydrodémétallisation et/ou d'hydrodésulfuration étant composées d'un ou plusieurs réacteurs qui peuvent être court-circuités séparément ou non suivant l'étape d) définie ci- après, ledit procédé d'hydrotraitement comprenant : a) une étape, dans laquelle la zone de garde est utilisée pendant une durée au plus égale au temps de désactivation et/ou de colmatage de ladite zone, b) une étape, durant laquelle la zone de garde désactivée et/ou colmatée est court-circuitée et le catalyseur qu'elle contient est régénéré et/ou remplacé par du catalyseur frais ou régénéré, c) une étape, durant laquelle la zone de garde dont le catalyseur a été régénéré et/ou remplacé au cours de l'étape précédente est reconnectée, ladite étape étant poursuivie pendant une durée au plus égale au temps de désactivation et/ou de colmatage de l'une des zones de garde, d) une étape dans laquelle au moins l'un des réacteurs de la section d'hydrodémétallisation et/ou de la section d'hydrodésulfuration peut être court-circuité au cours du cycle lorsque le catalyseur est désactivé et/ou colmaté pour être régénéré et/ou remplacé par du catalyseur frais ou régénéré.

Selon une varainte du procédé selon l'invention, la charge dudit procédé est une fraction lourde d'hydrocarbures contenant des impuretés soufrées et des impuretés métalliques, en général au moins 0,5 ppm en poids de métaux, par exemple une fraction obtenue par distillation sous vide également appelée distillât sous vide (DSV).

De préférence, dans le procédé selon l'invention on introduit, à l'entrée de la première zone de garde en fonctionnement, en même temps que la charge, une quantité de distillât moyen représentant généralement de 0,5 % à 80 % en poids par rapport au poids de la charge hydrocarbures.

De manière plus préférée, la quantité de distillât moyen introduite représente environ 1 % à environ 50 % et de manière très préférée d'environ 5 % à environ 25 % en poids par rapport à la charge d'hydrocarbures.

Dans une forme de réalisation particulière le distillât atmosphérique que l'on introduit avec la charge d'hydrocarbures est un gazole de distillation directe Selon une autre forme de réalisation le produit issu de l'étape d'hydrodésulfuration est envoyé dans une zone de distillation atmosphérique à partir de laquelle on récupère un distillât atmosphérique dont au moins une partie est recyclée à l'entrée de la première zone de garde en fonctionnement et un résidu atmosphérique.

Selon une variante particulière on recycle au moins une partie d'une fraction gazole issue de la distillation atmosphérique. Dans ce cas la coupe gazole que l'on recycle est le plus souvent une coupe dont le point d'ébullition initial est d'environ 140°C °C et le point d'ébullition final d'environ 400°C. Le plus souvent cette coupe est une coupe 150°C-370°C, ou 170-350 °C. Selon une autre variante possible du procédé selon l'invention, il est possible de recycler un gazole issu d'une unité fonctionnant selon le procédé HYVAHL, ou encore une fraction de gazole léger issue d'une unité de craquage catalytique, le plus souvent dénommé par l'homme du métier sous les initiales LCO (du terme anglosaxon Light Cylcle Oil) de point d 'ébullition initial généralement compris entre environ 140°C et environ 220°C et de point d 'ébullition final généralement compris entre environ 340°C et environ 400°C. Il est également possible de recycler une fraction de gazole lourds issue du craquage catalytique et le plus souvent dénommé par l'homme du métier sous les initiales HCO (du terme anglosaxon High Cycle Oil), de point d 'ébullition initial généralement compris entre environ 340°C et environ 380°C et de point d 'ébullition final généralement compris entre environ 350°C et environ 550°C

La quantité de distillât atmosphérique et/ou de gazole que l'on recycle représente en poids par rapport à la charge environ 1 à 50%, de préférence 5 à 25 % et de manière plus pérférée environ 10 à 20 %.

Selon une autre variante au moins une partie du résidu atmosphérique issu de la zone de distillation atmosphérique est envoyé dans une zone de distillation sous vide à partir de laquelle on récupère un distillât sous vide dont au moins une partie est recyclée à l'entrée de la première zone de garde en fonctionnement et un résidu sous vide qui peut être envoyé dans la zone de stockage du fuel de la raffinerie.

Selon une autre variante au moins une partie du résidu atmosphérique et/ou du distillât sous vide est envoyé dans une unité de craquage catalytique, de préférence une unité de craquage catalytique en lit fluidisé par exemple une unité telle que celle utilisant le procédé mis au point par la demanderesse dénommé R2R. A partir de cette unité de craquage catalytique on récupère en particulier une fraction LCO et une fraction HCO que l'on peut au moins en partie soit l'une soit l'autre soit un mélange des deux rajouter à la charge fraîche que l'on envoie dans le procédé d'hydrotraitement selon la présente invention. On récupère également le plus souvent une fraction gazole, une fraction essence et une fraction gazeuse. Au moins une partie de cette fraction gazole peut éventuellement être recyclée à l'entrée de la première zone de garde en fonctionnement.

L'étape de craquage catalytique peut être exécutée de manière classique connue de l'hommes du métier, dans les conditions adéquates de craquage de résidu, en vue de produire des produits hydrocarbonés de plus faible poids moléculaire. Des descriptions de fonctionnement et de catalyseurs utilisables dans le cadre du craquage en lit fluidise sont décrits par exemple dans les documents de brevets US-A-4695370, EP-B-184517, US-A- 4959334, EP-B-323297, US-A-4965232, US-A-5120691 , US-A-5344554, US-A-5449496, EP-A-485259, US-A-5286690, US-A-5324696 et EP-A- 699224 dont les descriptions sont considérées comme incorporées à la présente du seul fait de cette mention.

Le réacteur de craquage catalytique en lit fluidise peut fonctionner à courant ascendant ou à courant descendant. Bien que cela ne soit pas une forme préférée de réalisation il est également envisageable d'effectuer le craquage catalytique dans un réacteur à lit mobile. Les catalyseurs de craquage catalytique particulièrement préférés sont ceux qui contiennent au moins une zéolithe habituellement en mélange avec une matrice appropriée telle que par exemple l'alumine, la silice, la silice-alumine.

La mise en œuvre du procédé selon l'invention comprend une variante particulière dans laquelle durant l'étape c) les zones de garde sont utilisées toutes ensembles, la zone de garde dont le catalyseur a été régénéré au cours de l'étape b) étant reconnectée de manière à ce que sa connexion soit identique à celle qu'elle avait avant qu'elle ne soit court-circuitée durant l'étape b).

La mise en œuvre du procédé selon l'invention comprend une autre variante, qui constitue une forme préférée de réalisation de la présente invention, comprenant les étapes suivantes : a) une étape, dans laquelle les zones de garde sont utilisées toutes ensembles pendant une durée au plus égale au temps de désactivation et/ou de colmatage de la zone de garde la plus en amont par rapport au sens global de circulation de la charge traitée, b) une étape, durant laquelle la charge pénètre directement dans la zone de garde se situant immédiatement après celle qui était la plus en amont au cours de l'étape précédente et durant laquelle la zone de garde qui était la plus en amont au cours de l'étape précédente est court-circuitée et le catalyseur qu'elle contient est régénéré et/ou remplacé par du catalyseur frais ou régénéré, c) une étape, durant laquelle les zones de garde sont utilisées toutes ensembles la zone de garde dont le catalyseur a été régénéré et/ou remplacé au cours de l'étape précédente étant reconnectée de manière à être en aval de l'ensemble des zones de gardes et ladite étape étant poursuivie pendant une durée au plus égale au temps de désactivation et/ou de colmatage de la zone de garde qui est, au cours de cette étape, la plus en amont par rapport au sens global de circulation de la charge traitée. d) une étape dans laquelle au moins l'un des réacteurs de la section d'hydrodémétallisation et/ou de la section d'hydrodésulfuration peut être court-circuité au cours du cycle lorsque le catalyseur est désactivé et/ou colmaté pour être régénéré et/ou remplacé par du catalyseur frais ou régénéré. Dans la réalisation préférée du procédé la zone de garde la plus en amont dans le sens global de circulation de la charge se charge progressivement en métaux, coke, sédiments et autres impuretés diverses et est déconnectée dès que souhaitée mais le plus souvent lorsque le catalyseur qu'elle contient est pratiquement saturé en métaux et impuretés diverses.

Dans une forme préférée de réalisation, on utilise une section de conditionnement particulière permettant la permutation en marche de ces zones de garde, c'est-à-dire sans arrêter le fonctionnement de l'unité : tout d'abord, un système qui fonctionne à pression modérée (de 1 MPa à 5 MPa mais de préférence de 1 ,5 MPa à 2,5 MPa) permet d'assurer les opérations suivantes sur le réacteur de garde déconnecté : lavage, stripage, refroidissement, avant déchargement du catalyseur usé ; puis chauffage et sulfuration après chargement du catalyseur frais ou régénéré ; ensuite un autre système de pressurisation/ dépressurisation et de robinets-vannes de technologie appropriée permet effectivement de permuter ces zones de garde sans arrêter l'unité, c'est-à-dire sans affecter le facteur opératoire, puisque toutes les opérations de lavage, stripage, déchargement du catalyseur usé, rechargement du catalyseur frais ou régénéré, chauffage, sulfuration se font sur le réacteur ou zone de garde déconnecté.

Les réacteurs de l'unité d'hydrotraitement fonctionnent le plus souvent avec les vitesses spatiales horaires suivantes (VVH) :

VVH (h-1 ) VVH (h"¹) gamme gamme large préférée

Section totale d'HDM : 0,2 - 4,0 0,3 - 0,4

(incluant les réacteurs de garde)

Section totale d'HDS : 0,2 - 4,0 0,25 - 0,4

Globalement (HDM + HDS) : 0,10- 2,0 0,12 - 0,3 Un mode préféré consiste à opérer les zones ou réacteurs de garde en service à une VVH globale d'environ 0,1 à 4,0 h^-1 et le plus souvent d'environ 0,2 à 1 ,0 h^-1 , à la différence d'autres procédés utilisant des réacteurs de garde de plus petite taille, notamment celui décrit dans le brevet US-A-3968026 où l'on utilise des réacteurs de garde de plus petite taille. La valeur de VVH de chaque réacteur de garde en fonctionnement est de préférence d'environ 0,5 à 8 h^""1 et le plus souvent d'environ 1 à 2 h^-1. La valeur de VVH globale des réacteurs de garde et celle de chaque réacteur sont choisies de manière à réaliser le maximum d'hydrodémétallisation (HDM) tout en contrôlant la température de réaction (limitation de l'exothermicité).

Dans une forme avantageuse de réalisation l'unité comprendra une section de conditionnement, non représentée sur les figures, munie des moyens de circulation, de chauffage, de refroidissement et de séparation adéquats fonctionnant indépendamment de la section réactionnelle, permettant au moyen de conduites et de vannes de réaliser les opérations de préparation du catalyseur frais ou régénéré contenu dans le réacteur de garde et ou le réacteur court-circuité juste avant d'être connecté, unité en marche, à savoir : préchauffage du réacteur en cours de permutation ou court- circuité, sulfuration du catalyseur qu'il contient, mise aux conditions de pression et de température requises. Quand l'opération de permutation ou de court-circuitage de ce réacteur a été réalisée au moyen du jeu de vannes appropriées, cette même section permettra également de réaliser les opérations de conditionnement du catalyseur usé contenu dans le réacteur juste après déconnexion de la section réactionnelle, à savoir : lavage et stripage du catalyseur usé aux conditions requises, puis refroidissement avant de procéder aux opérations de déchargement de ce catalyseur usé, puis de remplacement par du catalyseur frais ou régénéré De préférence encore ces catalyseurs sont ceux décrits dans les brevets de la demanderesse EP-B-98764 et le brevet français déposé sous le numéro d'enregistrement national 97/07149. Ils renferment un support et de 0,1 à 30 % en poids, comptés en oxydes métalliques, d'au moins un métal ou composé de métal de l'un au moins des groupes V, VI et VIII de la classification périodique des éléments et se présentant sous forme d'une pluralité d'agglomérats juxtaposés formés chacun d'une pluralité de plaquettes aciculaires, les plaquettes de chaque agglomérat étant orientées généralement radialement les unes par rapport aux autres et par rapport au centre de l'agglomérat.

La présente demande de brevet concerne plus particulièrement le traitement des pétroles lourds ou de fractions lourdes de pétrole, dans le but de les convertir en fractions moins lourdes, plus aisément transportables ou traitables par les procédés usuels de raffinage. Les huiles d'hydrogénation du charbon peuvent aussi être traitées. Dans ce cas , on préférera l'utilisation de réacteurs à lits bouillonnants.

Plus particulièrement, l'invention résout le problème de la transformation d'une huile lourde visqueuse non transportable, riche en métaux, soufre et contenant plus de 50 % de constituants de point d'ébullition normal supérieur à 520 °C en un produit hydrocarboné stable, aisément transportable, de faible teneur en métaux et soufre et n'ayant qu'une teneur réduite, par exemple moins de 20 % en poids, de constituants de point d'ébullition normal supérieur à 520 °C.

Conformément à un mode de réalisation particulier, avant d'envoyer la charge vers les réacteurs de garde, on la mélange d'abord avec de l'hydrogène et on la soumet à des conditions d'hydroviscoréduction. Conformément à un autre mode de réalisation, le résidu atmosphérique ou le résidu sous vide peut être soumis à un désasphaltage à l'aide d'un solvant par exemple un solvant hydrocarboné ou d'un mélange de solvant. Le solvant hydrocarboné utilisé le plus fréquemment est un hydrocarbure (ou un mélange d'hydrocarbures) paraffinique, oléfinique ou cyclanique ayant de 3 à 7 atomes de carbone. Ce traitement est généralement effectué dans des conditions permettant d'obtenir un produit désasphalté contenant moins de 0,05 % en poids d'asphaltènes précipités par l'heptane selon la norme AFNOR NF T 60115. Ce désasphaltage peut être effectué en suivant la procédure décrite dans le brevet US-A-4715946 au nom de la demanderesse. Le rapport volumétrique solvant/charge sera le plus souvent d'environ 3 : 1 à environ 4 : 1 et les opérations physico-chimiques élémentaires qui composent l'opération globale de désasphaltage (mélange- précipitation, décantation de la phase asphalténique, lavage-précipitation de la phase asphalténique) seront le plus souvent effectuées séparément. Le produit désasphalté est alors habituellement au moins en partie recyclé à l'entrée de la première zone de garde en fonctionnement.

Habituellement le solvant de lavage de la phase asphalténique est le même que celui mis en oeuvre pour la précipitation.

Le mélange entre charge à désasphalter et solvant de désasphaltage est le plus souvent réalisé en amont de l'échangeur qui ajuste la température du mélange à la valeur requise pour réaliser une bonne précipitation et une bonne décantation.

Le mélange charge-solvant passe de préférence dans les tubes de l'échangeur et non côté calandre.

Le temps de résidence du mélange charge-solvant dans la zone de mélange précipitation est généralement d'environ 5 secondes (s) à environ 5 minutes (min), de préférence d'environ 20 s à environ 2 min. Le temps de résidence du mélange dans la zone de décantation est habituellement d'environ 4 min à environ 20 min.

Le temps de résidence du mélange dans la zone de lavage reste généralement compris entre environ 4 min et environ 20 min.

Les vitesses ascensionnelles des mélanges tant dans la zone de décantation que dans celle de lavage seront le plus souvent inférieures à environ 1 centimètre par seconde (cm/s), et de préférence inférieures à environ 0,5 cm/s.

La température appliquée dans la zone de lavage sera le plus souvent inférieure à celle appliquée dans la zone de décantation. La différence de température entre ces deux zones sera habituellement d'environ 5 °C à environ 50 °C.

Le mélange issu de la zone de lavage sera le plus souvent recyclé dans le décanteur et de façon avantageuse en amont de l'échangeur situé à l'entrée de la zone de décantation.

Le rapport solvant/phase asphalténique préconisé dans la zone de lavage est d'environ 0,5 : 1 à environ 8 : 1 et de préférence d'environ 1 : 1 à environ 5 : 1.

Le désasphaltage pourra comporter deux étages, chaque étage incluant les trois phases élémentaires de précipitation, décantation et lavage. Dans ce cas précis, la température préconisée dans chaque phase du premier étage est de préférence en moyenne inférieure d'environ 10 °C à environ 40 °C à la température de chaque phase correspondante du second étage. Les solvants que l'on utilise peuvent être également du type phénol, glycol ou alcools de C1 à C6. On utilisera cependant très avantageusement des solvants paraffiniques et/ou oléfiniques ayant de 3 à 6 atomes de carbone.

En résumé, une des variantes du procédé selon l'invention consiste en un procédé d'hydrotraitement dans au moins deux sections, d'une fraction lourde d'hydrocarbures contenant des impuretés soufrées et des impuretés métalliques dans lequel dans une première section dite d'hydrodémétallisation, on fait passer, dans des conditions d'hydrodémétallisation, la charge d'hydrocarbures et d'hydrogène sur un catalyseur d'hydrodémétallisation, puis dans une deuxième section subséquente on fait passer, dans des conditions d'hydrodésulfuration, l'effluent de la première étape sur un catalyseur d'hydrodésulfuration, et dans lequel la section d'hydrodémétallisation comprend une ou plusieurs zones d'hydrodémétallisation précédées d'au moins deux zones de garde d'hydrodémétallisation disposées en série pour être utilisées de façon cyclique consistant en la répétition successive des étapes b) et c) définies ci- après, les sections d'hydrodémétallisation et/ou d'hydrodésulfuration étant composées d'un ou plusieurs réacteurs qui peuvent être court-circuités séparément ou non suivant l'étape d) définie ci-après, ledit procédé d'hydrotraitement comprenant : a) une étape, dans laquelle les zones de garde sont utilisées toutes ensembles pendant une durée au plus égale au temps de désactivation et/ou de colmatage de l'une d'entre elles, b) une étape, durant laquelle la zone de garde désactivée et/ou colmatée est court-circuitée et le catalyseur qu'elle contient est régénéré et/ou remplacé par du catalyseur frais ou régénéré, c) une étape, durant laquelle les zones de garde sont utilisées toutes ensembles la zone de garde dont le catalyseur a été régénéré et/ou remplacé au cours de l'étape précédente étant reconnectée et ladite étape étant poursuivie pendant une durée au plus égale au temps de désactivation et/ou de colmatage de l'une des zones de garde, d) une étape dans laquelle au moins l'un des réacteurs de la section d'hydrodémétallisation et/ou de là section d'hydrodésulfuration peut être court-circuité au cours du cycle lorsque le catalyseur est désactivé et/ou colmaté pour être régénéré et/ou remplacé par du catalyseur frais ou régénéré,

Une autre variante du procédé selon l'invention consiste en un procédé d'hydrotraitement dans au moins deux sections, d'une fraction lourde d'hydrocarbures contenant des impuretés soufrées et des impuretés métalliques dans lequel dans une première section dite d'hydrodémétallisation, on fait passer, dans des conditions d'hydrodémétallisation, la charge d'hydrocarbures et d'hydrogène sur un catalyseur d'hydrodémétallisation, puis dans une deuxième section subséquente on fait passer, dans des conditions d'hydrodésulfuration, l'effluent de la première étape sur un catalyseur d'hydrodésulfuration, et dans lequel la section d'hydrodémétallisation comprend une ou plusieurs zones d'hydrodémétallisation précédées d'au moins deux zones de garde d'hydrodémétallisation comprenant un ou des réacteurs, de préférence en lits fixes ou en lits bouillonnant, disposées en série pour être utilisées de façon cyclique consistant en la répétition successive des étapes b) et c) définies ci-après, les sections d'hydrodémétallisation et/ou d'hydrodésulfuration étant composées d'un ou plusieurs réacteurs qui peuvent être court-circuités séparément ou non suivant l'étape d) définie ci- après, ledit procédé d'hydrotraitement comprenant :

a) une étape, dans laquelle les zones de garde sont utilisées toutes ensembles pendant une durée au plus égale au temps de désactivation et/ou de colmatage de la zone de garde la plus en amont par rapport au sens global de circulation de la charge traitée, b) une étape, durant laquelle la charge pénètre directement dans la zone de garde se situant immédiatement après celle qui était la plus en amont au cours de l'étape précédente et durant laquelle la zone de garde qui était la plus en amont au cours de l'étape précédente est court-circuitée et le catalyseur qu'elle contient est régénéré et/ou remplacé par du catalyseur frais ou régénéré, c) une étape durant laquelle les zones de garde sont utilisées toutes ensembles, la zone de garde dont le catalyseur a été régénéré et/ou remplacé au cours de l'étape b) précédente étant reconnectée de manière à être en aval de l'ensemble des zones de gardes, ladite étape étant poursuivie pendant une durée au plus égale au temps de désactivation et/ou de colmatage de la zone de garde qui est, au cours de cette étape, la plus en amont par rapport au sens global de circulation de la charge traitée, d) une étape dans laquelle au moins l'un des réacteurs de la section d'hydrodémétallisation et/ou de la section d'hydrodésulfuration peut être court-circuité au cours du cycle lorsque le catalyseur est désactivé et/ou colmaté pour être régénéré et/ou remplacé par du catalyseur frais ou régénéré.

De préférence dans le procédé selon l'invention, on introduit à l'entrée de la première zone de garde en fonctionnement, en même temps que la charge, une quantité de distillât moyen représentant de 0,5 % à 80 % en poids par rapport au poids de la charge hydrocarbures. De manière plus préférée, le distillât atmosphérique que l'on introduit avec la charge d'hydrocarbures est un gazole de distillation directe.

Dans le procédé selon l'invention, le produit issu de l'étape d'hydrodésulfuration est de préférence envoyé dans une zone de distillation atmosphérique à partir de laquelle on récupère un distillât atmosphérique dont au moins une partie est de préférence recyclée à l'entrée de la première zone de garde en fonctionnement, et un résidu atmosphérique. De manière plus préférée, on recycle à l'entrée de la première zone de garde en fonctionnement au moins une partie d'une fraction gazole issue de la distillation atmosphérique qui suit l'étape d'hydrodésulfuration. Selon une variante préférée du procédé selon l'invention, la fraction gazole recyclée est une coupe de point d'ébullition initial d'environ 140 °C et de point d'ébullition final d'environ 400 °C.

Dans ces variantes préférées, la quantité de distillât atmosphérique et/ou de gazole introduite, à l'entrée de la première zone de garde en fonctionnement, en même temps que la charge représente de préférence en poids par rapport à la charge environ 1 à 50 %.

II est également possible d'envoyer au moins une partie du résidu atmosphérique issu de la zone de distillation atmosphérique dans une zone de distillation sous vide à partir de laquelle on récupère un distillât sous vide, dont au moins une partie est recyclée à l'entrée de la première zone de garde en fonctionnement, et un résidu sous vide. Dans ce cas, une variante consiste à envoyer de préférence au moins une partie du résidu atmosphérique et/ou du distillât sous vide dans une unité de craquage catalytique à partir de laquelle on récupère une fraction LCO et une fraction HCO et l'on envoie au moins en partie soit l'une, soit l'autre, soit un mélange des deux fractions à l'entrée de la première zone de garde en fonctionnement.

Selon un des modes préféré du procédé selon l'invention, durant l'étape c) les zones de garde sont utilisées toutes ensembles, la zone de garde dont le catalyseur a été régénéré au cours de l'étape b) étant reconnectée de manière à ce que sa connexion soit identique à celle qu'elle avait avant qu'elle ne soit court-circuitée durant l'étape b). Selon un autre mode préféré du procédé selon l'invention on associe à la zone ou aux zones de garde une section de conditionnement qui permet le court-circuit ou la permutation en marche de ladite zone ou desdites zones de garde, sans arrêter le fonctionnement de l'unité, ladite section étant réglée de façon à conditionner le catalyseur contenu dans la zone de garde qui n'est pas en fonctionnement, à une pression comprise entre 1 MPa et 5 MPa.

Selon un autre mode préféré du procédé selon l'invention, en vue de traiter une charge constituée d'une huile lourde ou d'une fraction d'huile lourde contenant des asphaltènes, on soumet la charge d'abord à des conditions d'hydroviscoréduction, en mélange avec de l'hydrogène, avant d'envoyer la charge dans la ou les zones de gardes.

Selon un autre mode préféré du procédé selon l'invention, le résidu atmosphérique obtenu à l'issu de l'étape optionnelle de distillation atmosphérique est soumis à un désasphaltage à l'aide d'un solvant ou d'un mélange de solvant et le produit désasphalté est au moins en partie recyclé à l'entrée de la première zone de garde en fonctionnement.

Selon un autre mode préféré du procédé selon l'invention, le résidu sous vide obtenu à l'issue de l'étape optionnelle de distillation sous vide est soumis à un désasphaltage à l'aide d'un solvant ou d'un mélange de solvant et le produit désasphalté est au moins en partie recyclé à l'entrée de la première zone de garde en fonctionnement.

Dans une des variantes préférée du procédé selon l'invention tous les réacteurs sont en lit fixe. Selon une autre variante préférée, au moins un réacteurs des zones de garde et/ou des sections d'hydrodématallation et/ou d'hydrodésulfuration est un réacteur en lit bouillonnant. Selon une autre variante préférée, les réacteurs des zones de garde sont en lit fixe, et tous les réacteurs de la zone d'hydrodésulfuration sont en lit bouillonnant. Selon encore une autre variante préférée, tous les réacteurs des zones de garde sont en lit fixe, et tous les réacteurs de la zone d'hydrodémétallisation sont en lit bouillonnant, et éventuellement de manière très préférée tous les réacteurs de la zone d'hydrodésulfuration sont également en lit bouillonnant. Il est également possible d'opérer le procédé selon l'invention avec uniquement des réacteurs en lit bouillonnant dans les zones de garde et dans les sections d'hydrodémétallisation et d'hydrodésulfuration.

La figure 1 explique, à titre illustratif, brièvement l'invention.

La charge arrive dans les zones de garde de garde, nommées 1A et 1B par la conduite 1 et ressort de ces zones par la conduite 13, via les conduites 23 et/ou 24. La charge sortant du ou des zones de garde arrive par la conduite 13 dans la section d'HDM qui est représenté ici par une section réactionnelle 2 constituée d'un ou plusieurs réacteur(s), chacun des réacteurs étant munis de son propre court-circuit. L'effluent de la section 2 est soutiré par la conduite 14, puis envoyé dans une section d'hydrodésulfuration 3, qui peut comprendre un ou plusieurs réacteurs éventuellement en série, et éventuellement munis de leur propre court-circuit. L'effluent de la section 3 est soutiré par la conduite 15

Dans l'illustration de la figure 1 , on introduit par la ligne 55 un distillât moyen qui se mélange à la charge d'hydrocarbures dans la conduite 1.

Dans le cas représenté sur la figure 1 , la zone de garde comporte 2 réacteurs, le procédé, dans sa forme préférée de réalisation, comprendra une série de cycles comportant chacun quatre périodes successives : - une première période au cours de laquelle la charge traverse successivement la zone 1A puis la zone 1 B et dans laquelle la fraction gazole issue de la distillation atmosphérique que l'on recycle est introduite avec la charge dans la zone 1A. Au cours de la première période [étape a) du procédé] la charge est introduite par la ligne 1 et la ligne 21 , qui comporte une vanne 31 ouverte, vers le réacteur de garde 1A. Durant cette période, les vannes 32, 33 et 35 sont fermées. L'effluent de la zone 1A est envoyé dans le réacteur de garde 1 B par la conduite 23, la conduite 26 qui comporte une vanne 34 ouverte, et la conduite 22. L'effluent de la zone 1 B est envoyé vers la section 2 d'HDM par la conduite 24 qui comporte une vanne 36 ouverte et la conduite 13, qui comporte une vanne 37 ouverte.

- une deuxième période au cours de laquelle la charge traverse uniquement la zone 1 B et dans laquelle la fraction gazole issue de la distillation atmosphérique que l'on recycle est introduite avec la charge dans la zone 1 B. Au cours de la deuxième période [étape b) du procédé] les vannes 31 , 33, 34 et 35 sont fermées et la charge est introduite par la ligne 1 et la ligne 22, qui comporte une vanne 32 ouverte, dans la zone 1 B. Durant cette période l'effluent de la zone 1 B est envoyé vers la section 2 d'HDM par la conduite 24, qui comporte une vanne 36 ouverte, et la conduite 13 qui comporte une vanne 37 ouverte.

- une troisième période au cours de laquelle la charge traverse successivement la zone 1 B puis la zone 1A et dans laquelle la fraction gazole issue de la distillation atmosphérique que l'on recycle est introduit avec la charge dans la zone 1 B. Au cours de la troisième période [étape c) du procédé] les vannes 31 , 34 et 36 sont fermées et les vannes 32, 33 et 35 sont ouvertes. La charge est introduite par la ligne 1 et la ligne 22 vers la zone 1 B. L'effluent de la zone 1 B est envoyé par la conduite 24, la conduite 27 et la conduite 21 dans le réacteur de garde 1A. L'effluent de la zone 1A est envoyé à la section 2 d'HDM par la conduite 23 et la conduite 13, qui comporte une vanne 37 ouverte. - une quatrième période au cours de laquelle la charge traverse uniquement la zone de garde 1A et dans laquelle la fraction gazole issue de la distillation atmosphérique que l'on recycle est introduite avec la charge dans la zone 1A. Le nombre de cycles effectués pour les réacteurs de garde est fonction de la durée du cycle d'opération de l'ensemble de l'unité et de la fréquence moyenne de permutation des zones 1A et 1 B. Au cours de la quatrième période les vannes 32, 33, 34 et 36 sont fermées et les vannes 31 , et 35 sont ouvertes. La charge est introduite par la ligne 1 et la ligne 21 vers la zone 1A. Durant cette période l'effluent de la zone 1A est envoyé vers la section 2 d'HDM par la conduite 23 et la conduite 13 qui comporte une vanne 37 ouverte.

Dans le cas représenté sur la figure 1 , la section 2 d'hydrodémétallisation (HDM) peut comporter un ou plusieurs réacteurs, chacun ou plusieurs de ces réacteurs peuvent être isolés temporairement pour un renouvellement périodique du ou des catalyseur(s) [étape d) du procédé]. Le procédé comprendra, dans sa forme préférée de réalisation, une série de cycles comportant chacun trois périodes successives :

- une première période au cours de laquelle la charge traverse successivement les zones de garde 1A, 1 B, et la section 2 d'HDM, puis enfin la section 3 d'HDS . Pendant cette période, la fraction gazole issue de la distillation atmosphérique que l'on recycle est introduite avec la charge dans la zone de garde 1A. Au cours de cette période les vannes

32, 33, 35, 38 et 41 sont fermées. La charge est introduite par la ligne 1 et la ligne 21 vers la zone 1A. L'effluent de la zone 1 A est envoyé dans la zone de garde 1 B par la conduite 23, la conduite 26 qui comporte une vanne 34 ouverte et la conduite 22. L'effluent de la zone 1 B est envoyé dans la section 2 d'HDM par la conduite 24, qui comporte une vanne 36 ouverte, et la conduite 13 qui comporte une vanne 37 ouverte. L'effluent de la section 2 est envoyé à la section 3 d'HDS par la conduite 14 qui comporte deux vannes 42 et 39 ouvertes. L'effluent de la section 3 est ensuite envoyé à une unité de fractionnement non représentée par la conduite 15 qui comporte une vanne 40 ouverte.

- une deuxième période au cours de laquelle la charge traverse successivement les zones de garde 1 A et 1 B, puis la section 3 d'HDS. Pendant cette période, la fraction gazole issue de la distillation atmosphérique que l'on recycle est introduite avec la charge dans la zone 1 B. Au cours de cette opération, les vannes 32, 33, 35, 37, 41 et 42 sont fermées. La charge est introduite par la ligne 1 et la ligne 21 vers la zone 1A. L'effluent de la zone 1A est envoyé dans la zone de garde 1 B par la conduite 23, la conduite 26 qui comporte une vanne 34 ouverte, et la conduite 22. L'effluent de la zone 1 B est envoyé à la section 3 d'HDS par la conduite 24, qui comporte une vanne 36 ouverte, et la conduite 25 qui comporte deux vannes ouvertes 38 et 39. L'effluent de la section 3 est ensuite envoyé à une unité de fractionnement non représentée, par la conduite 15, qui comporte une vanne 40 ouverte. Pendant cette période, le catalyseur d'HDM est renouvelé, puis ledit catalyseur est conditionné selon la méthode décrite dans cette invention. Ce conditionnement est particulièrement nécessaire si le catalyseur est sous forme oxyde.

- une troisième période au cours de laquelle la charge traverse successivement les zones de garde 1A et 1 B, et la section 2 d'HDM, puis enfin la section 3 d'HDS. Pendant cette période, la fraction gazole issue de la distillation atmosphérique que l'on recycle est introduite avec la charge dans la zone de garde 1 B. Cette situation est identique à la première période et permet de remettre le réacteur contenant le catalyseur neuf dans une position identique, à l'intérieur du circuit des fluides, par rapport à celle décrite dans la première période. Dans le cas représenté sur la figure 1 , la section 3 d'hydrodésulfuration peut comporter un ou plusieurs réacteurs, chacun ou plusieurs de ces réacteurs peuvent être isolés temporairement pour un renouvellement de catalyseur périodique [étape d) du procédé]. Le procédé comprendra, dans sa forme préférée de réalisation, une série de cycles comportant chacun trois périodes successives :

- une première période au cours de laquelle la charge traverse successivement les zones de gardes 1A et 1 B et la section 2 d'HDM, puis la section 3 d'HDS. Pendant cette période, la fraction gazole issue de la distillation atmosphérique que l'on recycle est introduite avec la charge dans la zone de garde 1A. Au cours de cette période les vannes 32, 33, 35, 38 et 41 sont fermées. La charge est introduite par la ligne 1 et la ligne 21 dans la zone de garde 1A. L'effluent de la zone de garde 1A est envoyé dans la zone de garde 1 B par la conduite 23, la conduite 26 qui comporte une vanne 34 ouverte, et la conduite 22. L'effluent de la zone de garde 1 B est envoyé vers la section 2 d'HDM par la conduite 24, qui comporte une vanne 36 ouverte, et la conduite 13 qui une vanne 37 ouverte. L'effluent de la section 2 est envoyé vers la section 3 par la conduite 14 qui comporte deux vannes 42 et 39 ouvertes. L'effluent du réacteur 3 est ensuite envoyé vers une unité de fractionnement non représentée par la conduite 15 qui comporte une vanne 40 ouverte.

- une deuxième période au cours de laquelle la charge traverse successivement les zones de garde 1A et 1 B puis la section 2 d'HDM.

Pendant cette période, la fraction gazole issue de la distillation atmosphérique que l'on recycle est introduite avec la charge dans la zone 1 B. Au cours de cette opération, les vannes 32, 33, 35, 38, 39 et 40 sont fermées. La charge est introduite dans la zone 1A par la ligne 1 et la ligne 21. L'effluent de la zone 1A est envoyé dans la zone 1 B par la conduite 23, la conduite 26 qui comporte une vanne 34 ouverte, et la conduite 22. L'effluent de la zone 1 B est envoyé vers la section 2 d'HDM par la conduite 24, qui comporte une vanne 36 ouverte, et la conduite 13 qui comporte une vanne 37 ouverte. L'effluent de la section 2 est ensuite envoyé vers une unité de fractionnement non représentée par la conduite 14, qui comporte une vanne 42 ouverte, et la conduite 16, qui comporte une vanne 41 ouverte. Pendant cette période, le catalyseur ou les catalyseurs de la section 3 sont renouvelés, puis le ou les catalyseurs sont conditionnés selon la méthode décrite dans cette invention, ce conditionnement est particulièrement nécessaire lorsque le catalyseur est sous forme oxyde.

une troisième période au cours de laquelle la charge traverse successivement les zones de garde 1A et 1 B, la section 2 d'HDM, et enfin la section 3 d'HDS. Pendant cette période, la fraction gazole issue de la distillation atmosphérique que l'on recycle est introduite avec la charge dans la zone 1 B. Cette situation est identique celle décrite dans la période 1 et permet de remettre le ou les réacteur(s) contenant le ou les catalyseurs catalyseur(s) neuf(s) dans la même position, à l'intérieur du circuit des fluides, que celle décrite dans la première période.

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé d'hydrotraitement dans au moins deux sections, d'une fraction lourde d'hydrocarbures contenant des impuretés soufrées et des impuretés métalliques dans lequel dans une première section dite d'hydrodémétallisation, on fait passer, dans des conditions d'hydrodémétallisation, la charge d'hydrocarbures et d'hydrogène sur un catalyseur d'hydrodémétallisation, puis dans une deuxième section subséquente on fait passer, dans des conditions d'hydrodésulfuration, l'effluent de la première étape sur un catalyseur d'hydrodésulfuration, et dans lequel la section d'hydrodémétallisation comprend une ou plusieurs zones d'hydrodémétallisation précédées d'au moins deux zones de garde d'hydrodémétallisation disposées en série pour être utilisées de façon cyclique consistant en la répétition successive des étapes b) et c) définies ci- après, les sections d'hydrodémétallisation et/ou d'hydrodésulfuration étant composées d'un ou plusieurs réacteurs qui peuvent être court-circuités séparément ou non suivant l'étape d) définie ci-après, ledit procédé d'hydrotraitement comprenant : a) une étape, dans laquelle les zones de garde sont utilisées toutes ensembles pendant une durée au plus égale au temps de désactivation et/ou de colmatage de l'une d'entre elles, b) une étape, durant laquelle la zone de garde désactivée et/ou colmatée est court-circuitée et le catalyseur qu'elle contient est régénéré et/ou remplacé par du catalyseur frais ou régénéré, c) une étape, durant laquelle les zones de garde sont utilisées toutes ensembles la zone de garde dont le catalyseur a été régénéré et/ou remplacé au cours de l'étape précédente étant reconnectée et ladite étape étant poursuivie pendant une durée au plus égale au temps de désactivation et/ou de colmatage de l'une des zones de garde, d) une étape dans laquelle au moins l'un des réacteurs de la section d'hydrodémétallisation et/ou de la section d'hydrodésulfuration peut être court-circuité au cours du cycle lorsque le catalyseur est désactivé et/ou colmaté pour être régénéré et/ou remplacé par du catalyseur frais ou régénéré.

2. Procédé d'hydrotraitement dans au moins deux sections, d'une fraction lourde d'hydrocarbures contenant des impuretés soufrées et des impuretés métalliques dans lequel dans une première section dite d'hydrodémétallisation, on fait passer, dans des conditions d'hydrodémétallisation, la charge d'hydrocarbures et d'hydrogène sur un catalyseur d'hydrodémétallisation, puis dans une deuxième section subséquente on fait passer, dans des conditions d'hydrodésulfuration, l'effluent de la première étape sur un catalyseur d'hydrodésulfuration, et dans lequel la section d'hydrodémétallisation comprend une ou plusieurs zones d'hydrodémétallisation précédées d'au moins une zone de garde, les sections d'hydrodémétallisation et/ou d'hydrodésulfuration étant composées d'un ou plusieurs réacteurs qui peuvent être court-circuités séparément ou non suivant l'étape d) définie ci-après, ledit procédé d'hydrotraitement comprenant : a) une étape, dans laquelle la zone de garde est utilisée pendant une durée au plus égale au temps de désactivation et/ou de colmatage de ladite zone, b) une étape, durant laquelle la zone de garde désactivée et/ou colmatée est court-circuitée et le catalyseur qu'elle contient est régénéré et/ou remplacé par du catalyseur frais ou régénéré, c) une étape, durant laquelle la zone de garde dont le catalyseur a été régénéré et/ou remplacé au cours de l'étape précédente est reconnectée, ladite étape étant poursuivie pendant une durée au plus égale au temps de désactivation et/ou de colmatage de l'une des zones de garde, d) une étape dans laquelle au moins l'un des réacteurs de la section d'hydrodémétallisation et/ou de la section d'hydrodésulfuration peut être court-circuité au cours du cycle lorsque le catalyseur est désactivé et/ou colmaté pour être régénéré et/ou remplacé par du catalyseur frais ou régénéré.

3. Procédé d'hydrotraitement dans au moins deux sections, d'une fraction lourde d'hydrocarbures contenant des impuretés soufrées et des impuretés métalliques dans lequel dans une première section dite d'hydrodémétallisation, on fait passer, dans des conditions d'hydrodémétallisation, la charge d'hydrocarbures et d'hydrogène sur un catalyseur d'hydrodémétallisation, puis dans une deuxième section subséquente on fait passer, dans des conditions d'hydrodésulfuration, l'effluent de la première étape sur un catalyseur d'hydrodésulfuration, et dans lequel la section d'hydrodémétallisation comprend une ou plusieurs zones d'hydrodémétallisation précédées d'au moins deux zones de garde d'hydrodémétallisation comprenant un ou des réacteurs, de préférence en lits fixes ou en lits bouillonnant, disposées en série pour être utilisées de façon cyclique consistant en la répétition successive des étapes b) et c) définies ci-après, les sections d'hydrodémétallisation et/ou d'hydrodésulfuration étant composées d'un ou plusieurs réacteurs qui peuvent être court-circuités séparément ou non suivant l'étape d) définie ci- après, ledit procédé d'hydrotraitement comprenant :

4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 dans lequel on introduit, à l'entrée de la première zone de garde en fonctionnement, en même temps que la charge, une quantité de distillât moyen représentant de 0,5 % à 80 % en poids par rapport au poids de la charge hydrocarbures.

5. Procédé selon la revendication 4 dans lequel le distillât atmosphérique que l'on introduit avec la charge d'hydrocarbures est un gazole de distillation directe.

6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5 dans lequel le produit issu de l'étape d'hydrodésulfuration est envoyé dans une zone de distillation atmosphérique à partir de laquelle on récupère un distillât atmosphérique dont au moins une partie est recyclée à l'entrée de la première zone de garde en fonctionnement, et un résidu atmosphérique.

7. Procédé selon la revendication 6 dans lequel on recycle à l'entrée de la première zone de garde en fonctionnement au moins une partie d'une fraction gazole issue de la distillation atmosphérique qui suit l'étape d'hydrodésulfuration.

8. Procédé selon la revendication 5 ou 7 dans lequel la fraction gazole est une coupe de point d'ébullition initial d'environ 140 °C et de point d'ébullition final d'environ 400 °C.

9. Procédé selon l'une des revendications 4 à 8 dans lequel la quantité de distillât atmosphérique et/ou de gazole introduite, à l'entrée de la première zone de garde en fonctionnement, en même temps que la charge représente en poids par rapport à la charge environ 1 à 50 %.

10. Procédé selon l'une des revendications 6 ou 7 dans lequel au moins une partie du résidu atmosphérique issu de la zone de distillation atmosphérique est envoyé dans une zone de distillation sous vide à partir de laquelle on récupère un distillât sous vide dont au moins une partie est recyclée à l'entrée de la première zone de garde en fonctionnement et un résidu sous vide.

11. Procédé selon la revendication 10 dans lequel au moins une partie du résidu atmosphérique et/ou du distillât sous vide est envoyé dans une unité de craquage catalytique à partir de laquelle on récupère une fraction LCO et une fraction HCO que l'on envoie au moins en partie soit l'une, soit l'autre, soit un mélange des deux à l'entrée de la première zone de garde en fonctionnement.

12. Procédé selon l'une des revendications 1 et 3 dans lequel durant l'étape c) les zones de garde sont utilisées toutes ensembles, la zone de garde dont le catalyseur a été régénéré au cours de l'étape b) étant reconnectée de manière à ce que sa connexion soit identique à celle qu'elle avait avant qu'elle ne soit court-circuitée durant l'étape b).

13. Procédé selon l'une des revendications 1 à 12 dans lequel on associe à la zone ou aux zones de garde une section de conditionnement qui permet le court-circuit ou la permutation en marche de ladite zone ou desdites zones de garde, sans arrêter le fonctionnement de l'unité, ladite section étant réglée de façon à conditionner le catalyseur contenu dans la zone de garde qui n'est pas en fonctionnement, à une pression comprise entre 1 MPa et 5 MPa.

14. Procédé selon l'une des revendications 1 à 13 dans lequel, en vue de traiter une charge constituée d'une huile lourde ou d'une fraction d'huile lourde contenant des asphaltènes, on soumet la charge d'abord à des conditions d'hydroviscoréduction, en mélange avec de l'hydrogène, avant d'envoyer la charge dans la ou les zones de gardes.

15. Procédé selon l'une des revendications 7, 10 ou 11 dans lequel le résidu atmosphérique est soumis à un désasphaltage à l'aide d'un solvant ou d'un mélange de solvant et le produit désasphalté est au moins en partie recyclé à l'entrée de la première zone de garde en fonctionnement.

16. Procédé selon l'une des revendications 10 ou 11 dans lequel le résidu sous vide est soumis à un désasphaltage à l'aide d'un solvant ou d'un mélange de solvant et le produit désasphalté est au moins en partie recyclé à l'entrée de la première zone de garde en fonctionnement.

19. Procédé selon l'une des revendication 1 à 16 dans lequel tous les réacteurs sont en lit fixe.

18 Procédé selon l'une des revendications 1 à 17 dans lequel au moins un réacteurs des zones de garde et/ou des sections d'hydrodématallation et/ou d'hydrodésulfuration est un réacteur en lit bouillonnant.

19. Procédé selon la revendication 18 dans lequel tous les réacteurs des zones de garde sont en lit fixe, et tous les réacteurs de la zone d'hydrodésulfuration sont en lit bouillonnant.

20. Procédé selon la revendication 18 ou 19 dans lequel tous les réacteurs des zones de garde sont en lit fixe, et tous les réacteurs de la zone d'hydrodémétallisation sont en lit bouillonnant.