WO2004016715A2 - Procede et dispositif de purification d’une coupe petroliere - Google Patents

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WO2004016715A2
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Amalia Pantazidis
Laurent Mariette
Bernard Ballandonne
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    • B01D3/40—Extractive distillation

Definitions

  • the invention relates to a process and a device for purifying petroleum fractions, for producing fuels with low contents of sulfur and / or aromatic compounds, in order to meet the new environmental rules in many countries. It finds its application in petroleum refineries.
  • the content of sulfur compounds in gasolines must be less than 10 ppm by weight and the benzene content less than 1% by volume.
  • This process consists in selectively extracting from the catalytic cracking gasoline the sulfur compounds and the aromatic hydrocarbons which it contains, by extractive distillation using a suitable solvent to produce, on the one hand, a gasoline rich in partially desulfurized olefins and de-aromatized and, on the other hand, an aromatic fraction comprising the sulfur compounds initially contained in the feed.
  • Hydrodesulfurization treatments for gasolines and gas oils are conventional and well known to those skilled in the art. However, they have the disadvantage of being very expensive, because they require large quantities of hydrogen, under high pressure, to manage to treat the most refractory sulfur and aromatic compounds. Extractive processes, for their part, have the drawbacks of being not very selective and therefore of causing significant losses in yield.
  • the present invention aims to solve the problems set out above, related to existing methods.
  • the invention provides a simple and economical process for purifying hydrocarbons making it possible to produce fuels with low sulfur and aromatic content.
  • the first object of the invention is therefore a process for purifying a hydrocarbon feedstock having a distillation range (determined according to standard ASTM D-86) of between 0 and 500 ° C. and containing substantial quantities of aromatic compounds and / or sulfur.
  • the process according to the invention consists in subjecting said charge of hydrocarbons simultaneously to a distillation in at least two zones, one being an extractive distillation zone and the other being a conventional distillation zone, to produce: - a raffinate desulfurized and de-flavored,
  • extraction distillate a first distillate coming from the extractive distillation zone, called extraction distillate, containing the solvent, the majority of the aromatic compounds and part of the sulfur compounds
  • conventional distillate a second distillate coming from the conventional distillation zone, called conventional distillate, containing the other part of the sulfur compounds.
  • the second object of the invention is a device specially designed for the implementation of the above method.
  • This invention has an application for the purification of gasolines for which the specifications impose a sulfur content of less than 10 ppm by weight. It also applies to the purification of gas oils, where the specification of maximum sulfur content is now 50 ppm by weight, but will be lowered to 10 ppm by weight in the coming years.
  • the solvents used to carry out the extractive distillation are organic solvents which can be chosen from sulfur, nitrogen or oxygenated solvents.
  • the charge of hydrocarbons to be purified is a gasoline cut possibly containing substantial quantities of olefins, having a distillation interval (determined according to standard ASTM D-86 ) between 0 ° C and 200 ° C and having a sulfur compound content less than or equal to 1000 ppm by weight.
  • a gasoline cut can therefore advantageously be a gasoline cut from catalytic cracking.
  • the solvent used for the extractive distillation of such a gasoline cut which remains liquid throughout the extractive distillation zone, has a boiling point at least 50 ° C higher than the maximum operating temperature of said zone. It can be chosen from the group consisting of sulfolane, 3-methyl-sulfolane, 2,4-dimethyl-sulfolane, 3-ethyl-sulfolane, N-methyl-pyrrolidone, 2-pyrrolidone, N- ethyl-pyrrolidone, N-propyl-pyrrolidone, N-formylmorpholine, dimethyl-sulfone, diethylsulfone, methyl-ethyl-sulfone, dipropyl-sulfone, dibutyl-sulfone, tet ethylene glycol, triethylene glycol, dimethylene glycol, ethylene glycol, ethylene carbonate, propylene carbonate and mixtures thereof.
  • the preferred solvent is sulfolane.
  • the corresponding device can be constituted by a single column. It comprises at least one extractive distillation zone situated in the lower part of the column and at least one conventional distillation zone situated in the upper part of the column.
  • the conventional distillate which leaves the head of the column is rich in olefins.
  • the olefins initially present in the feed are preserved and there is no loss of octane number.
  • the conventional distillate contains only sulfur compounds of the ercaptans type. It can be easily recovered: for example, after a conventional mercaptan extraction or hydrofinishing treatment, it can be remixed with raffinate before sending it to the petrol pool.
  • the raffinate is drawn off at the bottom of the conventional distillation zone, at the intermediate level of the column, at the interface between the conventional distillation zone and the extractive distillation zone. It no longer contains sulfur compounds or aromatic compounds.
  • the extraction distillate is drawn off at the bottom of the extractive distillation zone, at the bottom of the column.
  • This extraction distillate is rich in sulfur compounds and it contains the solvent, as well as most of the aromatic compounds initially present in the feed.
  • the raffinate is a desulfurized and de-flavored essence: it can be sent directly to the petrol pool.
  • Another advantage of the process according to the invention is its selectivity ': the yield of purified light gasoline is good because there are few die product loss in the distillate extraction.
  • the charge of hydrocarbons to be purified is a diesel cut having a distillation interval (determined according to standard ASTM D-86) of between 150 and 500 ° C and having a sulfur compound content of less than or equal to 5% by weight.
  • the choice of solvent depends on the operating temperature of the extractive distillation zone.
  • the solvent used to carry out the extractive distillation of gas oils is preferably chosen from the group consisting of methanol, acetonitrile, monomethylformamide, dimethylformamide, dimethylacetamide, furfural, N-methylpyrrolidone, dimethylsulfoxide and their mixtures. Particularly preferred solvents are dimethylformamide, furfural and N-methylpyrrolidone.
  • the device used can be constituted by a single column.
  • It comprises at least one extractive distillation zone situated in the upper part of the column and at least one conventional distillation zone situated in the lower part of the column.
  • the extraction distillate leaves at the top of the column. It is rich in aromatic compounds and contains the solvent.
  • the raffinate is drawn off at the bottom of the extractive distillation zone, at the intermediate level of the column. It is rid of the majority of sulfur compounds.
  • the conventional distillate comes out at the bottom of the column. It contains the sulfur compounds initially present in the feed and can easily be treated in a conventional desulphurization unit.
  • the advantage of this process is to provide, in addition to the raffinate, two distillates having different characteristics. This selectivity allows them to be applied downstream of specific treatments and valuations.
  • the extraction distillate is subjected in a manner known per se to a distillation, in a solvent regeneration column, to produce a regenerated solvent and an extract rich in sulfur compounds and / or aromatics.
  • the regenerated solvent is recycled to carry out the extractive distillation.
  • Pre-treatment and / or post-treatment units may take place upstream and / or downstream of the device of the invention.
  • a light gasoline of catalytic cracker containing mercaptans could undergo a pre-treatment of hydrogenation selective to eliminate all or part of said mercaptans.
  • the conventional distillation zone makes it possible to separate the light gases from the raffinate; it is then called pasteurization zone.
  • FIG. 1 schematically shows a purification unit of a gasoline cut.
  • FIG. 2 schematically shows a purification unit of a diesel cut.
  • FIG. 1 schematically represents a purification unit of a gasoline cut containing substantial quantities of olefins, having a distillation range between 0 ° C and 200 ° C and having a sulfur compound content of less than 1000 ppm by weight.
  • the single equipment 1 is divided into two distinct zones. It has at its lower part an extractive distillation zone 2 and at its upper part a conventional distillation zone 3.
  • the gasoline cut to be purified is injected into the middle part of the single equipment 1 by line 4.
  • the gasoline cut injected by line 4 is separated into two fractions: a light fraction and a heavy fraction.
  • the extraction solvent is injected in the liquid state into the. upper part of zone 2 of extractive distillation via line 5.
  • the preferred solvent for carrying out the extractive distillation is sulfolane.
  • the light fraction rises to zone 3, where it is subjected to distillation to produce, at the top of equipment 1, a conventional distillate free of aromatic compounds and containing only sulfur-containing compounds of mercaptan type. Indeed, the cutting point is low enough to concentrate the mercaptans at the head of equipment 1.
  • This conventional distillate is drawn off through line 8. It can then be sent to the mercaptan elimination unit 10 to undergo an extraction or hydrofinishing treatment.
  • the raffinate is drawn off at the intermediate level of the equipment 1 by the line 7. It is a gasoline cut free of sulfur and aromatic compounds. It can be sent directly to the petrol pool, or mixed with the conventional distillate free of mercaptans from line 11, then this mixture is then sent to the petrol pool.
  • the heavy fraction descends towards zone 2 where it undergoes an extractive distillation by means of the solvent injected through line 5.
  • the extraction distillate is drawn off at the bottom of equipment 1 through line 6. It contains the solvent, the majority of aromatic compounds and is rich in sulfur.
  • This extraction distillate feeds a column 9 for regenerating the solvent, in which it is subjected to distillation to produce, on the one hand, an extract rich in aromatic and sulfur compounds drawn off by line 14 and, on the other hand, a regenerated solvent withdrawn from the bottom of column 9 and recycled to zone 2 for extractive distillation via line 5.
  • FIG. 2 schematically represents a unit for purifying a diesel cut having a distillation range of between 150 and 500 ° C. and which can contain up to 5% by weight of sulfur-containing compounds.
  • the single equipment 21 is divided into two distinct zones. It has at its upper part a zone 22 for extractive distillation and at its lower part a zone 23 for conventional distillation.
  • the diesel cut to be purified is injected, via line 24, at the top of the single equipment 21, above the zone 22 of extractive distillation and the zone 23 of conventional distillation.
  • the solvent extraction is injected into the lower part of the extractive distillation zone 22 via line 25.
  • the preferred solvent for carrying out the extractive distillation is furfural.
  • the diesel cut injected by the line 24 descends towards the bottom of the equipment 21, to undergo successively an extractive distillation and a conventional distillation.
  • the diesel cut When it arrives in zone 22, the diesel cut is subjected to an extractive distillation to produce, at the top of the equipment 21, an extraction distillate containing the solvent and rich in aromatic compounds.
  • the raffinate is drawn off by line 27 at the intermediate level of equipment 21. It is a diesel fuel free from sulfur compounds and aromatic compounds. It can be sent directly to the diesel pool.
  • the heaviest part of the diesel cutter arrives in zone 23 in the lower part of the equipment 21, where it undergoes conventional distillation.
  • the conventional distillate is drawn off at the bottom of the equipment 21 by the line 28. It is a diesel fuel heavier than the raffinate and rich in sulfur compounds. It can easily be sent to a conventional hydrotreating unit 32 to produce a conventional desulphurized distillate, drawn off via line 33.
  • the petroleum cut treated by the process of the invention is a light essence of catalytic cracker, the characteristics of which appear in Tables 1, 2 and 3.
  • the conventional distillate undergoes a treatment for removing mercaptans of the MEROX type or hydrofinishing, before being mixed with the raffinate for incorporation into the gasoline pool.
  • the content of sulfur compounds increased from 750 ppm by weight in the feed to 30 ppm by weight in the mixture constituted by the raffinate and the conventional distillate which, moreover, is completely flavored.
  • the raffinate is almost completely desulfurized, since it contains only 5 ppm of sulfur compounds.
  • a light essence of catalytic cracker of a nature identical to that of Example 1 is treated beforehand in a mercaptan extraction unit (MEROX type or hydrofinishing) before undergoing conventional distillation.
  • MEOX type or hydrofinishing mercaptan extraction unit
  • the operating conditions of conventional distillation are chosen so as to obtain, at the head of the column, a raffinate containing 30 ppm by weight of sulfur-containing compounds.
  • the petroleum fraction treated here by the process of the invention is a light essence of catalytic cracker, the characteristics of which appear in Tables 6, 7 and 8.
  • the conventional distillate undergoes a treatment for removing mercaptans of the MEROX type or hydrofinishing, before being mixed with the raffinate for incorporation into the gasoline pool.
  • the treatment of the gasoline cut of this example, by the process of the invention, makes it possible to obtain a desulfurized gasoline, at 10 ppm of sulfur, with a yield of 90% relative to the feed.
  • the implementation of the method of the invention is not limited to the treatment of gasolines and it can also be applied advantageously to the treatment of diesel cuts.
  • Those skilled in the art will easily adapt the operating parameters and the choice of extraction solvent according to the characteristics of the load to be treated. The process thus implemented makes it possible to obtain a desulfurized and de-aromatized diesel cut.

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Abstract

L'invention concerne un procédé et un dispositif de purification de coupes pétrolières pour produire des carburants à faibles teneurs en composés soufrés et/ ou aromatiques. Le procédé de l'invention consiste à soumettre simultanément une coupe pétrolière à une distillation en au moins deux zones, l'une étant une zone (2) de distillation extractive et l'autre (3) étant une zone de distillation conventionnelle, pour produire : un raffinat, désulfuré et dé-aromatisé, un premier distillat provenant de la zone (2) de distillation extractive, appelé distillat d'extraction, contenant le solvant, la majorité des composés aromatiques et une partie des composés soufrés, un second distillat provenant de la zone (3) de distillation conventionnelle, appelé distillat conventionnel, contenant l'autre partie des composés soufrés. L'invention trouve son application dans les raffineries de pétrole pour produire des carburants qui satisfont aux règles en matière d'environnement en vigueur dans de nombreux pays.

Description

Procédé et dispositif de purification d'une coupe pétrolière.
DOMAINE TECHNIQUE
L'invention concerne un procédé et un dispositif de purification de coupes pétrolières, pour produire des carburants à faibles teneurs en composés soufrés et/ ou aromatiques, afin de satisfaire aux nouvelles règles en matière d'environnement dans de nombreux pays. Elle trouve son application dans les raffineries de pétrole.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEUR.
Dans de nombreux pays, les règlements en matière d'environnement imposent des limites maximales aux teneurs en composés soufrés et aromatiques pour les carburants, qui sont de plus en plus basses.
Par exemple, à l'horizon 2008, dans les pays européens, la teneur en composés soufrés des essences devra être inférieure à 10 ppm en poids et la teneur en benzène inférieure à 1% en volume.
Pour produire des essences qui satisfont aux . spécifications en vigueur, des procédés connus consistent à éliminer successivement les composés soufrés, par exemple par hydrodésulfuration, puis les composés aromatiques, par extraction ou par hydrotraitement.
Un procédé de désulfuration poussée d'un flux d'hydrocarbures est décrit dans la demande internationale de brevet WO 00/77124. Ce procédé comporte les étapes suivantes :
(i) mise en contact du flux d'hydrocarbures contenant des composés soufrés avec une masse adsorbante sélective pour adsorber les composés soufrés et produire un effluent composé d'hydrocarbures désulfurés,
(ii) désorption des composés soufrés de la masse adsorbante par passage d'un désorbant pour obtenir un effluent de désorption comportant les composés soufrés et le désorbant,
(iii) traitement de l'effluent de désorption pour en extraire les composés soufrés. Un procédé d'extraction des hydrocarbures aromatiques de l'essence produite par réformage catalytique est décrit dans le brevet EP 0 736 588. Ce procédé consiste à :
- mettre en contact l'essence vaporisée dans une colonne de distillation extractive avec un solvant capable d'absorber sélectivement les hydrocarbures aromatiques,
- puis à récupérer, à la partie supérieure de la colonne, un raffinât ayant une teneur en composés aromatiques réduite,
- et à soutirer du fond de la colonne le solvant liquide enrichi en hydrocarbures aromatiques.
Il va de soi que la mise en œuvre de tels procédés nécessite, pour satisfaire les nouvelles spécifications, une reconfiguration des raffineries et des investissements importants.
Pour pallier ces inconvénients, un procédé particulièrement adapté au traitement de l'essence légère de craquage catalytique est décrit dans la demande internationale de brevet WO 01/59033.
Ce procédé consiste à extraire sélectivement de l'essence de craquage catalytique les composés soufrés et les hydrocarbures aromatiques qu'elle contient, par distillation extractive au moyen d'un solvant adapté pour produire, d'une part, une essence riche en oléfînes partiellement désulfurée et dé-aromatisée et, d'autre part, une fraction aromatique comprenant les composés soufrés initialement contenus dans la charge.
De même, il existe des procédés de traitement des gazoles permettant d'obtenir des carburants satisfaisant les spécifications.
Le procédé décrit dans le brevet FR 2 704 232 concerne un procédé d'amélioration des qualités d'un gazole par une extraction puis une hydrodésulfuration.
Les traitements d'hydrodésulfuration des essences et des gazoles sont classiques et bien connus de l'homme du métier. Ils présentent toutefois l'inconvénient d'être très coûteux, car ils nécessitent de grandes quantités d'hydrogène, sous forte pression, pour parvenir à traiter les composés soufrés et aromatiques les plus réfractaires. Les procédés extractifs, quant à eux, présentent les inconvénients d'être peu sélectifs et donc de provoquer des pertes importantes de rendement.
EXPOSE DE L'INVENTION
La présente invention a pour but de résoudre les problèmes exposés ci-dessus, liés aux procédés existants.
Dans ce but, l'invention propose un procédé simple et économique de purification d'hydrocarbures permettant de produire des carburants à faibles teneurs en soufre et en composés aromatiques.
L'invention a donc pour premier objet un procédé de purification d'une charge d'hydrocarbures ayant un intervalle de distillation (déterminé selon la norme ASTM D-86) compris entre 0 et 500° C et contenant des quantités substantielles de composés aromatiques et/ ou soufrés. Le procédé selon l'invention consiste à soumettre ladite charge d'hydrocarbures simultanément à une distillation en au moins deux zones, l'une étant une zone de distillation extractive et l'autre étant une zone de distillation conventionnelle, pour produire : - un raffinât désulfuré et dé-aromatisé,
- un premier distillât provenant de la zone de distillation extractive, appelé distillât d'extraction, contenant le solvant, la majorité des composés aromatiques et une partie des composés soufrés, et un second distillât provenant de la zone de distillation conventionnelle, appelé distillât conventionnel, contenant l'autre partie des composés soufrés.
De plus, l'invention a pour second objet un dispositif spécialement conçu pour la mise en œuvre du procédé ci-dessus.
Cette invention a une application pour la purification des essences pour lesquelles les spécifications imposent un taux de soufre inférieur à 10 ppm en poids. Elle s'applique également à la purification des gazoles, où la spécification de teneur maximale en soufre est aujourd'hui de 50 ppm en poids, mais sera abaissée à 10 ppm en poids dans les prochaines années. Les solvants utilisés pour réaliser la distillation extractive sont des solvants organiques pouvant être choisis parmi les solvants soufrés, azotés ou oxygénés.
Ainsi, selon un premier mode préféré de mise en œuvre de l'invention, la charge d'hydrocarbures à purifier est une coupe essence contenant éventuellement des quantités substantielles d'oléfines, ayant un intervalle de distillation (déterminé selon la norme ASTM D-86) compris entre 0°C et 200°C et ayant une teneur en composés soufrés inférieure ou égale à 1000 ppm en poids. Une telle coupe essence pourra donc avantageusement être une coupe essence de craquage catalytique.
Le solvant utilisé pour la distillation extractive d'une telle coupe essence, qui reste liquide dans toute la zone de distillation extractive, a un point d'ébullition supérieur d'au moins 50°C à la température maximale de fonctionnement de ladite zone. Il peut être choisi dans le groupe constitué par le sulfolane, le 3-méthyl-sulfolane, le 2,4- diméthyl-sulfolane, le 3 -éthyl- sulfolane, la N-méthyl-pyrrolidone, la 2- pyrrolidone, la N-éthyl-pyrrolidone, la N-propyl-pyrrolidone, la N- formylmorpholine, la diméthyl-sulfone, la diéthylsulfone, la méthyl- éthyl-sulfone, la dipropyl-sulfone, la dibutyl-sulfone, le tét aéthylène glycol, le triéthylène glycol, le diméthylène glycol, l'éthylène glycol, le carbonate d'éthylène, le carbonate de propylène et leurs mélanges. Le solvant préféré est le sulfolane.
Dans le cadre de la mise en œuvre du procédé appliqué aux essences, le dispositif correspondant peut être constitué par une colonne unique. Il comprend au moins une zone de distillation extractive située dans la partie inférieure de la colonne et au moins une zone de distillation conventionnelle située dans la partie supérieure de la colonne.
Si l'essence traitée contient des oléfines, alors le distillât conventionnel qui sort en tête de la colonne est riche en oléfmes. C'est un premier avantage de l'invention : les oléfines initialement présentes dans la charge sont conservées et il n'y a pas de perte d'indice d'octane. Par ailleurs, le distillât conventionnel ne contient que des composés soufrés de type ercaptans. Il peut être facilement valorisé : par exemple, après un traitement classique d'extraction des mercaptans ou dliydrofinissage, il est possible de le remélanger au raffinât avant de l'envoyer vers le pool essence.
Le raffinât est soutiré en bas de la zone de distillation conventionnelle, au niveau intermédiaire de la colonne, à l'interface entre la zone de distillation conventionnelle et la zone de distillation extractive. Il ne contient plus de composés soufrés, ni de composés aromatiques.
Le distillât d'extraction est soutiré en bas de la zone de distillation extractive, en fond de colonne. Ce distillât d'extraction est riche en composés soufrés et il contient le solvant, ainsi que la majeure partie des composés aromatiques initialement présents dans la charge. C'est un deuxième avantage du procédé de l'invention : il permet d'obtenir trois coupes différentes, ayant des caractéristiques différentes, et qui peuvent trouver des valorisations.
Le raffinât est une essence désulfurée et dé-aromatisée: il peut être envoyé directement au pool essence. Un autre avantage du procédé selon l'invention est sa sélectivité' : le rendement en essence légère purifiée est bon, car il y a peu de perte dé produit dans le distillât d'extraction.
Selon un second mode également préféré de mise en œuvre de - l'invention, la charge d'hydrocarbures à purifier est une coupe gazole ayant un intervalle de distillation (déterminé selon la norme ASTM D- 86) compris entre 150 et 500°C et ayant une teneur en composés soufrés inférieure ou égale à 5% en poids.
De la même manière que pour les essences, le choix du solvant dépend de la température de fonctionnement de la zone de distillation extractive.
Le solvant utilisé pour réaliser la distillation extractive des gazoles est de préférence choisi parmi le groupe constitué par le rnéthanol, l'acétonitrile, le monométhylformamide, le diméthylformamide, le diméthyacétamide, le furfural, la N-méthylpyrrolidone, le diméthylsulfoxyde et leurs mélanges. Les solvants particulièrement préférés sont le diméthylformamide, le furfural et la N-méthylpyrrolidone. i
Pour la mise en œuvre de l'invention appliquée à la purification des gazoles, le dispositif utilisé peut être constitué par une colonne unique.
Il comprend au moins une zone de distillation extractive située dans la partie supérieure de la colonne et au moins une zone de distillation conventionnelle située dans la partie inférieure de la colonne.
Le distillât d'extraction sort en tête de colonne. Il est riche en composés aromatiques et contient le solvant.
Le raffinât est soutiré en bas de la zone de distillation extractive, au niveau intermédiaire de la colonne. Il est débarrassé de la majorité des composés soufrés. Le distillât conventionnel sort en fond de colonne. Il contient les composés soufrés initialement présents dans la charge et peut facilement être traité dans une unité de désulfuration classique.
L'avantage de ce procédé est de fournir, outre le raffinât, deux distillats ayant des caractéristiques différentes. Cette sélectivité permet de leur appliquer en aval des traitements et des valorisations spécifiques.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le distillât d'extraction est soumis de façon connue en soi à une distillation, dans une colonne de régénération de solvant, pour produire un solvant régénéré et un extrait riche en composés soufrés et/ ou aromatiques.
De préférence, le solvant régénéré est recyclé pour réaliser la distillation extractive.
De manière générale, l'homme du métier pourra facilement adapter le procédé et le dispositif de l'invention en fonction de la nature des charges à purifier et de la composition souhaitée des différentes coupes obtenues. Des unités de pré -traitement et/ ou de post- traitement, par ailleurs bien connues, pourront prendre place en amont et/ ou en aval du dispositif de l'invention.
Par exemple, une essence légère de craqueur catalytique contenant des mercaptans, pourra subir un pré-traitement d hydrogénation sélective pour éliminer tout ou partie desdits mercaptans. Dans ce cas, la zone de distillation conventionnelle permet de séparer les gaz légers du raffinât ; on l'appelle alors zone de pasteurisation.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
L'invention sera mieux comprise à l'aide des dessins annexés, dans lesquels :
- la figure 1 représente schématiquement une unité de purification d'une coupe essence.
- la figure 2 représente schématiquement une unité de purification d'une coupe gazole.
EXPOSE DETAILLE DE L'INVENTION
La figure 1 représente schématiquement une unité de purification d'une coupe essence contenant des quantités substantielles d'oléfines, ayant un intervalle de distillation compris entre 0°C et 200°C et ayant une teneur en composés soufrés inférieure à 1000 ppm en poids. L'équipement 1 unique est divisé, en deux zones distinctes. Il comporte à sa partie inférieure une zone 2 de distillation extractive et à sa partie supérieure une zone 3 de distillation conventionnelle.
La coupe essence à purifier est injectée dans la partie médiane de l'équipement 1 unique par la ligne 4. La coupe essence injectée par la ligne 4 se sépare en deux fractions : une fraction légère et une fraction lourde.
Le solvant d'extraction est injecté à l'état liquide dans la. partie supérieure de la zone 2 de distillation extractive par la ligne 5.
Le solvant préféré pour réaliser la distillation extractive est le sulfolane.
La fraction légère monte vers la zone 3, où elle est soumise à une distillation pour produire, en tête de l'équipement 1 , un distillât conventionnel exempt de composés aromatiques et ne contenant que des composés soufrés de type mercaptans. En effet, le point de coupe est suffisamment bas pour concentrer les mercaptans en tête de l'équipement 1. Ce distillât conventionnel est soutiré par la ligne 8. Il peut ensuite être envoyé vers l'unité 10 d'élimination des mercaptans pour y subir un traitement d'extraction ou d'hydrofinissage. C'est un avantage supplémentaire du procédé de l'invention : il permet un gain au niveau du dimensionnement de l'unité d'élimination des mercaptans, car seule la coupe légère, dans laquelle les mercaptans sont concentrés, subit ce traitement spécifique.
Le distillât conventionnel exempt des mercaptans ainsi obtenu est soutiré par la ligne 11.
Le raffinât est soutiré au niveau intermédiaire de l'équipement 1 par la ligne 7. C'est une coupe essence exempte de composés soufrés et aromatiques. Elle peut être envoyée directement au pool essence, ou mélangée au distillât conventionnel débarrassé des mercaptans issu de la ligne 11, puis ce mélange étant alors envoyé au pool essence.
Dans l'équipement 1, la fraction lourde descend vers la zone 2 où elle subit une distillation extractive au moyen du solvant injecté par la ligne 5. On soutire en fond de l'équipement 1 le distillât d'extraction par la ligne 6. Il contient le solvant, la majorité des composés aromatiques et est riche en soufre.
Ce distillât d'extraction alimente une colonne 9 de régénération du solvant, dans laquelle il est soumis à une distillation pour produire, d'une part, un extrait riche en composés aromatiques et soufrés soutiré par la ligne 14 et, d'autre part, un solvant régénéré soutiré en fond de colonne 9 et recyclé vers la zone 2 de distillation extractive par la ligne 5.
La figure 2 représente schématiquement une unité de purification d'une coupe gazole ayant un intervalle de distillation compris entre 150 et 500°C et pouvant contenir jusqu'à 5% en poids de composés soufrés.
L'équipement 21 unique est divisé en deux zones distinctes. Il comporte à sa partie supérieure une zone 22 de distillation extractive et à sa partie inférieure une zone 23 de distillation conventionnelle. La coupe gazole à purifier est injectée, par la ligne 24, en haut de l'équipement 21 unique, au-dessus de la zone 22 de distillation extractive et de la zone 23 de distillation conventionnelle. Le solvant d'extraction est injecté dans la partie inférieure de la zone 22 de distillation extractive par la ligne 25.
Le solvant préféré pour réaliser la distillation extractive est le furfural.
La coupe gazole injectée par la ligne 24 descend vers le fond de l'équipement 21 , pour y subir successivement une distillation extractive et une distillation conventionnelle.
Lorsqu'elle arrive dans la zone 22, la coupe gazole est soumise à une distillation extractive pour produire, en tête de l'équipement 21 un distillât d'extraction contenant le solvant et riche en composés aromatiques.
Il est soutiré par la ligne 26 puis il alimente une colonne 29 de régénération du solvant, dans laquelle il est soumis à une distillation pour produire, d'une part, un extrait riche en composés aromatiques soutiré par la ligne 34, et d'autre part un solvant régénéré soutiré en fond de colonne 29 et recyclé vers la zone 22 de distillation extractive par la ligne 25.
Le raffinât est soutiré par la ligne 27 au niveau intermédiaire de l'équipement 21. C'est un gazole exempt de composés soufrés et de composés aromatiques. Il pourra être envoyé directement au pool gazole.
La partie la plus lourde de la coupe gazole arrive dans la zone 23 dans la partie inférieure de l'équipement 21 , où elle subit une distillation conventionnelle. On soutire en fond de l'équipement 21 le distillât conventionnel par la ligne 28. C'est un gazole plus lourd que le raffinât et riche en composés soufrés. II pourra facilement être envoyé vers une unité 32 d 'hydrotraitement classique pour produire un distillât conventionnel désulfuré, soutiré par la ligne 33.
C'est un avantage supplémentaire du procédé de l'invention : les composés soufrés sont concentrés dans le distillât conventionnel, ce qui permet de réaliser des économies sur le dimensionnement de l'unité 32 d 'hydro traitement . Les exemples suivants illustrent des mises en œuvre de l'invention.
EXEMPLE 1
La coupe pétrolière traitée par le procédé de l'invention est une essence légère de craqueur catalytique dont les caractéristiques figurent dans les Tableaux 1, 2 et 3.
Cette coupe n'est pas traitée préalablement dans une unité d'extraction de mercaptans. Les conditions de distillation extractive et de séparation conventionnelle sont les suivantes :
- température en fond de colonne : 160°C,
- température du solvant : 105°C,
- pression de tête de colonne : 1,3. 105Pa, - pression de fond de colonne : 2.105Pa,
- rapport en volume solvant/ charge : 2,5,
- solvant : sulfolane.
Le distillât conventionnel subit un traitement d'élimination des mercaptans de type MEROX ou hydrofinissage, avant d'être mélangé au raffinât pour incorporation au pool essences.
TABLEAU 1 : Distillation ASTM de la charge.
Figure imgf000011_0001
Ces valeurs ont été obtenues par la méthode décrite dans la norme ASTM D 86.
TABLEAU 2 : Caractéristiques de la charge.
Figure imgf000012_0001
TABLEAU 3 : Teneur en composés soufrés de la charRe.
Figure imgf000012_0002
TABLEAU 4 : Composition de la coupe purifiée en comparaison avec la charge.
Figure imgf000013_0001
Les résultats consignés dans le Tableau 4 montrent que le rendement total en essence traitée, c'est à dire le mélange constitué par le raffinât et le distillât conventionnel, atteint 8;3%.
La teneur en composés soufrés est passée de 750 ppm poids dans la charge à 30 ppm en poids dans le mélange constitué par le raffinât et le distillât conventionnel qui, par ailleurs est complètement déaromatisé. Le raffinât est presque totalement désulfuré, puisqu'il ne contient plus que 5 ppm de composés soufrés.
De plus, la teneur en oléfines du mélange en question est élevée : non seulement le procédé de l'invention a permis d'éviter la perte d'indice d'octane, mais il permet d'obtenir une essence ayant un meilleur indice d'octane que la charge, grâce à l'effet de concentration des oléfines. EXEMPLE 2 (Exemple comparatif)
Une essence légère de craqueur catalytique de nature identique à celle de l'Exemple 1 est traitée préalablement dans une unité d'extraction de mercaptans (type MEROX ou hydrofinissage) avant de subir une distillation conventionnelle.
Les conditions opératoires de la distillation conventionnelle sont choisies de manière à obtenir, en tête de colonne, un raffinât contenant 30 ppm en poids de composés soufrés.
TABLEAU 5 : Composition du raffinât en comparaison avec la charge.
Figure imgf000014_0001
La comparaison des résultats du Tableau 4 de l'Exemple 1 et du Tableau 5 de l'exemple 2 permet de mettre en évidence les avantages du procédé de l'invention.
On constate, qu'à taux de désulfuration identique, soit 30 ppm, le procédé de l'invention est beaucoup plus performant qu'une séparation classique, puisqu'il permet d'obtenir un rendement final en essence beaucoup plus important.
Le procédé de l'invention présente l'avantage principal d'atteindre les spécifications de taux de soufre en conservant un bon rendement final en essence. EXEMPLE 3
La coupe pétrolière ici traitée par le procédé de l'invention est une essence légère de craqueur catalytique dont les caractéristiques figurent dans les Tableaux 6, 7 et 8.
Cette coupe n'est pas traitée préalablement dans une unité d'extraction de mercaptans.
Les conditions de distillation extractive et de séparation conventionnelle sont les suivantes :
- température en fond de colonne : 160°C,
- température du solvant : 105°C,
- pression de tête de colonne : l,3.105Pa,
- pression de fond de colonne : 2.105Pa,
- ratio en volume solvant/ charge : 2,5,
- solvant : sulfolane.
Le distillât conventionnel subit un traitement d'élimination des mercaptans de type MEROX ou hydrofïnissage, avant d'être mélangé au raffinât pour incorporation au pool essences.
TABLEAU 6 : Distillation ASTM de la charge.
Figure imgf000015_0001
Ces valeurs ont été obtenues par la méthode décrite dans la norme ASTM D 86.
TABLEAU 7 : Caractéristiques de la charge.
Figure imgf000016_0001
TABLEAU 8 : Teneur en composés soufrés de la charge
Figure imgf000016_0002
TABLEAU 9 : Composition de la coupe purifiée en comparaison avec la charge.
Figure imgf000017_0001
Le traitement de la coupe essence de cet exemple, par le procédé de l'invention, permet d'obtenir une essence désulfurée, à 10 ppm de soufre, avec un rendement de 90% par rapport à la charge.
Bien entendu, la mise en œuvre du procédé de l'invention n'est pas limitée au traitement des essences et on peut l'appliquer aussi de manière avantageuse au traitement des coupes gazoles. L'homme du métier adaptera facilement les paramètres de fonctionnement et le choix du solvant d'extraction en fonction des caractéristiques de la charge à traiter. Le procédé ainsi mis en œuvre permet d'obtenir une coupe gazole désulfurée et dé-aromatisée.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de purification d'une charge d'hydrocarbures ayant un intervalle de distillation compris entre 0 et 500°C et contenant des quantités substantielles de composés aromatiques et/ ou soufrés, caractérisé en ce que l'on soumet ladite charge d'hydrocarbures simultanément à une distillation en au moins deux zones, l'une étant une zone de distillation extractive et l'autre une zone de distillation conventionnelle, pour produire :
- un raffinât désulfuré et dé-aromatisé, - un premier distillât provenant de la zone de distillation extractive, appelé distillât d'extraction, contenant le solvant, la majorité des composés aromatiques et une partie des composés soufrés,
- et un second distillât provenant de la zone de distillation conventionnelle, appelé distillât conventionnel, contenant l'autre partie des composés soufrés.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le distillât d'extraction est soumis à une distillation conventionnelle pour produire un solvant régénéré et un extrait.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le solvant utilisé pour réaliser la distillation extractive est choisi dans le groupe constitué par les solvants soufrés, les solvants azotés et les solvants oxygénés.
4. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la charge d'hydrocarbures à purifier est une coupe essence, ayant un intervalle de distillation compris entre 0°C et 200°C et ayant une teneur en composés soufrés inférieure ou égale à 1000 ppm en poids.
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce' que le solvant utilisé pour réaliser la distillation extractive est choisi dans le groupe constitué par le sulfolane, le 3-méthyl-sulfolane, le 2,4- diméthyl- sulfolane, le 3-éthyl-sulfolane, la N-méthyl-pyrrolidone, la 2- pyrrolidone, la N-éthyl-pyrrolidone, la N-propyl-pyrrolidone, la N- formyl orpholine, la diméthyl- sulfone, la diéthylsulfone, la méthyl- éthyl-sulfone, la dipropyl-sulfone, la dibutyl-sulfone, le tétraéthylène glycol, le triéthylène glycol, le diméthylène glycol, l'éthylène glycol, le carbonate d'éthylène, le carbonate de propylène et leurs mélanges.
6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le solvant utilisé pour réaliser la distillation extractive est le sulfolane.
7. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel la charge d'hydrocarbures à purifier est une coupe gazole ayant- un intervalle de distillation compris entre 150°C et 500°C et ayant une teneur en composés soufrés inférieure ou égale à 5% en poids.
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le solvant utilisé pour réaliser la distillation extractive est choisi dans le groupe constitué par le méthanol, l'acétonitrile, le monométhylformamide, le diméthylformamide, le diméthyacétamide, le furfural, la N- méthylpyrrolidone, le diméthylsulfoxyde et leurs mélanges.
9. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le solvant utilisé pour réaliser la distillation extractive est choisi dans le groupe constitué par le diméthylformamide, le furfural et la N- méthylpyrrolidone .
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le solvant régénéré est recyclé pour réaliser la distillation extractive.
11. Dispositif utilisable notamment pour la purification d'une charge d'hydrocarbures ayant un intervalle de distillation compris entre 0 et 500°C et contenant des quantités substantielles de composés aromatiques et/ ou soufrés, caractérisé en ce qu'il comprend un équipement (1; 21) comportant au moins une zone (2, 22) de distillation extractive et au moins une zone (3, 23) de distillation conventionnelle.
12. Dispositif selon la revendication 11, utilisable notamment pour la purification .d'une charge d'hydrocarbures ayant un intervalle de distillation compris entre 0°C et 200°C, caractérisé en ce que l'équipement (1) comprend au moins:
- une zone (2) de distillation extractive comportant des moyens (6) de soutirage du distillât d'extraction,
- une zone (3) de distillation conventionnelle comportant des moyens (8) de soutirage du distillât conventionnel,
- des moyens (4) d'introduction de la charge d'hydrocarbures à purifier, entre la zone (2) de distillation extractive et la zone(3) de distillation conventionnelle,
- des moyens (5) d'injection du solvant à la partie supérieure de la zone (2) de distillation extractive, - et des moyens (7) de récupération du raffinât au niveau intermédiaire de l'équipement (1), entre la zone (2) et la zone (3).
13. Dispositif selon la revendication 8 utilisable notamment pour la purification d'une charge d'hydrocarbures ayant un intervalle de distillation compris entre 150°C et 500°C, caractérisé en ce que l'équipement (1) comprend au moins:
- une zone (22) de distillation extractive comportant des moyens (26) de soutirage du distillât d'extraction, - une zone (23) de distillation conventionnelle comportant des moyens (28) de soutirage du distillât conventionnel,
- des moyens (24) d'introduction de la charge d'hydrocarbures à purifier, en tête de l'équipement (21), au- dessus de la zone (22) de distillation extractive, - des moyens (25) d'injection du solvant à la partie supérieure de la zone (22) de distillation extractive,
- et des moyens (27) de récupération du raffinât au niveau intermédiaire de l'équipement (21), entre la zone (22) et la zone (23).
14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 12 et 13,
• caractérisé en ce qu'il comporte une colonne (9, 29) de régénération du solvant comportant des moyens d'alimentation en distillât d'extraction reliés aux moyens (6, 26) de soutirage de la zone (22) de distillation extractive, pour produire, d'une part, un solvant régénéré et, d'autre part, un extrait riche en composés aromatiques et/ ou soufrés.
15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (5, 25) de recyclage du solvant régénéré vers la zone (2, 22) de distillation extractive.
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