WO2011135206A1 - Procede d'oligomerisation des olefines utilisant au moins un catalyseur organique possedant une forte densite de sites acides - Google Patents

Procede d'oligomerisation des olefines utilisant au moins un catalyseur organique possedant une forte densite de sites acides Download PDF

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WO2011135206A1
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olefins
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catalysts
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Patrick Briot
Marie-Paule Finot
François Hugues
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IFP Energies Nouvelles
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Definitions

  • the present invention relates to any process for the oligomerization of olefins for the production of fuel, for example the production of gasoline and / or kerosene, from light olefinic feeds containing between 4 and 10 carbon atoms per molecule using an organic catalyst whose density of acid sites is greater than or equal to 2 milliequivalent of protons per liter of catalyst.
  • the field of application of the invention is that of the production of gasoline and / or kerosene and / or diesel fuel.
  • branched olefins These olefins present in the petrol fraction have good octane numbers. This octane number increases with the number of branches and decreases with the length of chain.
  • linear olefins These olefins have a low octane number and this octane number strongly decreases with the chain length.
  • the effluents resulting from the processes of conversion of more or less heavy residues resulting from the atmospheric or vacuum distillation of crude oil (such as for example the gasoline cuts resulting from the process of fluidized catalytic cracking (FCC)), contain an olefin content of between 10 and 80%.
  • FCC fluidized catalytic cracking
  • isobutane branched alkane
  • alkenes having between 2 and 5 carbon atoms make it possible to produce highly branched molecules having between 7 and 9 carbon atoms and generally characterized by high octane numbers.
  • the oligomerization processes allow the production of gasoline cuts or distillates.
  • An example of such a process is described in patent EP 0734766. It makes it possible to obtain mainly products having 6 carbon atoms when the olefin used is propylene (or propene), and 8 carbon atoms when the olefin is linear butene.
  • These oligomerization processes are known to give gasoline cuts with good octane numbers, but when they are produced under conditions favoring the formation of heavier cuts, they generate gasoil cuts with a very low cetane number.
  • the present invention is intended in particular to provide a simple, effective and economical solution to this problem.
  • the subject of the present invention is a process for oligomerization of an olefinic hydrocarbon feedstock, said process comprising bringing said feedstock into contact with an organic catalyst whose density of acid sites is greater than or equal to 2 milliequivalent of protons per liter of catalyst.
  • the density of acidic sites may be between 2 and 20 milliequivalent of protons per liter of catalyst.
  • said olefinic hydrocarbon feed may comprise olefinic hydrocarbon molecules having from 4 to 10 carbon atoms per molecule.
  • the operating conditions can be as follows: a pressure of between 2 and 10 MPa, a hourly space velocity of between 0.05 and 50 h -1 , and a temperature between and 300 ° C.
  • said inorganic supports may be chosen from the group consisting of alumina, silica, silica-alumina, synthetic or mineral zeolites and clays.
  • said aromatic vinyl copolymer may be chosen from the group consisting of a styrene / divinylbenzene copolymer and a styrene / ethylbenzene copolymer.
  • the vinyl aromatic copolymer may be functionalized with acidic groups. It has been found by the applicant that a process for the oligomerization of a charge of an olefinic charge in which an organic catalyst having an acid site density greater than 2 milliequivalent of protons per liter of catalyst is used (millieq H + or meq H + ) makes it possible to reduce the temperature of the reaction, thus reducing energy costs. Due to the decrease in the conversion temperature, the risks of thermal runaway are limited. Finally, the process according to the invention has an improved yield in kerogenic and / or diesel cut with respect to the process of the prior art. It has also been found that the catalyst according to the invention is more resistant to poisoning phenomena. It is therefore not necessary to treat the feed before contacting it with the catalyst of the invention.
  • FIG. 1 represents the evolution of the yield (Y) in kerosene and gasoil section in percentage by weight (ordinate axis) as a function of the displacement of the temperature in degree Celsius of the point 94% by weight of the distillation curve (abscissa axis ).
  • the 94% weight point corresponds to the temperature at which 94% by weight of the filler is distilled.
  • the feed is a gasoline derived from the process of converting heavy oil cuts such as fluidized bed catalytic cracking (FCC, Fluid
  • This feed contains a mixture of hydrocarbons having 4 to 9 carbon atoms, these hydrocarbons being olefins, paraffins and aromatics.
  • FIG. 3 represents the evolution of the conversion (C) of the C 8 olefins in weight percentage (y-axis) as a function of the density of the acid sites (D) of the catalysts, expressed in milliequivalent of protons per liter of catalyst (axis abscissas) by an organic catalyst (solid line and black circles, A) and by a mineral catalyst (dashed right and round white, B).
  • FIG. 4 represents the evolution of the C7 olefin conversion (C) in percentage by weight (y-axis) as a function of the density of the acid sites (D) of the catalysts, expressed in milliequivalent of protons per liter of catalyst (axis abscissas) by an organic catalyst (solid line and black circles, A) and by a mineral catalyst (dashed right and round white, B).
  • FIG. 6 represents the evolution of the conversion (C) of the C 5 olefins in weight percentage (y-axis) as a function of the density of the acid sites (D) of the catalysts, expressed in milliequivalent of protons per liter of catalyst (axis abscissas) by an organic catalyst (solid line and black circles, A) and by a mineral catalyst (dashed right and round white, B).
  • FIG. 7 shows the evolution of the conversion (C) of C 4 olefins in percent by weight (y-axis) as a function of the density of the acid sites (D) of the catalysts expressed in milliequivalent of protons per liter of catalyst (axis abscissas) by an organic catalyst (solid line and black circles, A) and by a mineral catalyst (dashed right and round white, B).
  • FIG. 8 represents the kerosene and gas oil yield (% by weight, y-axis) as a function of the density of the acid sites (D) of the catalysts expressed in milliequivalents of protons per liter of catalyst (abscissa axis) by an organic catalyst ( solid right and black circles, A) and a mineral catalyst (dotted line and white circle, B).
  • the subject of the present invention is a process for oligomerizing an olefinic feedstock containing olefinic hydrocarbon molecules having 4 to 10 carbon atoms per molecule, said process comprising contacting said feedstock with an organic catalyst whose density of sites acid is greater than or equal to 2 milliequivalent of protons per liter of catalyst.
  • oligomerization is understood to mean any reaction of addition of one olefin to another olefin, the olefins possibly being identical or different.
  • solid substances that allow the catalysis of olefin oligomerization reactions.
  • the term "inorganic catalyst” means a catalyst whose entire support consists of a mineral material: alumina, silica, silica-alumina (amorphous or crystallized). These catalysts may further comprise one or more metals in reduced form or in oxide form and / or in sulphide form. These metals constitute the active phase of the mineral catalysts.
  • the term "organic catalyst” is a catalyst obtained by polymerization or copolymerization of vinyl aromatic compounds, or a catalyst comprising a mineral support on which hydrocarbon chains have been grafted; these catalysts having an acid site density of at least greater than or equal to 2 milliequivalent of protons per liter of catalyst.
  • the organic catalyst according to the invention is obtained by polymerization or copolymerization of styrene, vinyl toluene, methyl styrene and vinyl chlorobenzene.
  • the organic catalyst according to the invention is an ion exchange resin formed by a copolymer of styrene divinylbenzene and / or a copolymer of divinylbenzene and ethylvinylbenzene.
  • Various methods known to those skilled in the art can be used for their preparations.
  • To these polymers may be incorporated functional groups: amino, carboxylic, sulfonic, phosphoric, iminodiacetic. The incorporation of the functional groups on the polymers is carried out according to techniques well known to those skilled in the art.
  • the density of acid sites of a catalyst used in the process according to the invention is determined by pH titration. For this, 1.5 g of catalyst are dried under vacuum overnight at 60 ° C. After drying, exactly 1 g of catalyst is placed on a cotton bed at the bottom of a dropping funnel. Below this ampoule is placed a recovery vessel 250ml of a 1M solution of Na 2 SO 4 are percolated on the catalyst and recovered dropwise in the container. 20 ml of exactly the recovered solution are assayed with a 0.1 or 0.01 M sodium hydroxide solution and a pH meter. The titration curve is plotted and the equivalence point determined. The number of moles of H + protons in the 250 ml of Na 2 SO 4 solution percolated from the relationship is then determined.
  • Ci is the exact molar concentration of the soda solution
  • V 2 is the volume of percolated Na 2 SO 4 solution, here 20 ml.
  • the density of the organic catalysts used in carrying out the process according to the invention is advantageously between 0.41 and 0.5 kg / l (kilogram per liter), preferably between 0.41 and 0.48 kg / l. .
  • the organic catalysts used in the implementation of the process according to the invention have an acid site density greater than 2 milliequivalent of protons per liter of catalyst.
  • the density of acid sites is between 2 and 20 milliequivalent of protons per liter of catalyst. More preferably, the density of acid sites of the catalysts of the invention is between 2.5 and 15 milliequivalent of protons per liter of catalyst.
  • Catalysts whose acid site density is greater than 20 milliequivalent of protons per liter of catalyst are preferably not used in the process according to the invention since this density value requires a reaction temperature lower than ambient temperature. less than 20 ° C. At this temperature, the cooling of the equipment is too important and generates an additional cost during the industrial implementation of the process.
  • the filler used for carrying out the process of the invention is essentially composed of olefins originating, for example, from a catalytic cracking and / or steam-cracking unit, and / or from a dehydrogenation unit of paraffins and / or a visbreaking unit (visbraking unit in English terminology) and / or a visbreaking unit in the presence of hydrogen (hydrovisbreaking unit in English terminology) and / or a coker unit and / or any other sources leading to the production of light olefins.
  • the feed essentially comprises a mixture of olefins having a number of carbon atoms of between 4 and 10; more preferably, between 5 and 10 carbon atoms and even more preferably between C4 and C9.
  • the olefinic hydrocarbon feedstock sent to the oligomerization reactor used for carrying out the process of the invention, containing the organic catalyst according to the invention is preferably free of impurities, such as for example water, sulfur derivatives, basic nitrogen derivatives, before being introduced into the oligomerization reactor.
  • the olefinic feed may be an olefinic C4 cut preferably comprising between 50 and 80% butenes (iso-butene and n-butenes) and 20 to 50% butane (n-butane and iso-butane); the sum of these components being equal to 100%.
  • the olefinic feed may be an olefinic C 5 fraction preferably comprising between 40 and 60% of pentenes (linear and branched isomers) and 40 to 60% of pentane (n-pentane and iso-pentane), as well as possibly traces of cyclopentene and cyclopentane (> 5% of the total weight of the cut); the sum of these components being equal to 100%.
  • the olefinic cut may be an olefinic C 6 cut preferably comprising between 40 and 90% hexenes (linear and branched isomers) and 10 to 60 hexane and 0 to 10% benzene; the sum of these components being equal to 100%.
  • the olefinic feed may be an olefinic C7 cut preferably comprising between 30 and 60% of heptenes (linear and branched isomers) and between 40 and 70% of heptane and between 0 and 10% of aromatic compounds; the sum of these components being equal to 100%.
  • the olefinic feed may be an olefinic C8 cut preferably comprising between 20 and 60% octenes (linear and branched isomers) and between 40 and 70% octane and between 0 and 20% aromatic compounds; the sum of these components being equal to 100%.
  • the olefinic feed may be an olefinic C9 cut preferably comprising between 10 and 50% of nonenes (linear and branched isomers) and between 10 and 60% of nonane and between 10 and 30% of aromatic compounds; the sum of these components being equal to 100%.
  • the olefinic feed may be an olefinic C10 cut preferably comprising between 10 and 40% of decenes (linear and branched isomers) and between 10 and 50% of decane and between 10 and 50% of aromatic compounds; the sum of these components being equal to 100%.
  • the oligomerization reaction is carried out in a reactor at a pressure of between 0.2 and 10 MPa, with a charge-to-volume ratio of catalyst volume (often called hourly volume velocity VVH) of between 0.05 h -1 and 50 h -1 , and at a temperature of between 15 and 300 ° C., and preferably of 50 to 200 ° C., more preferably of 50 ° C.
  • the pressure is between 0.3 and 6 MPa, and still between 0.3 and 4 MPa.
  • the ratio of the feed rate to the catalyst volume is between 0.1 hr -1 and 20 hr -1 , and even more preferably between 0.2 hr -1 and 10 hr -1 . It was found by the applicant that under the pressure conditions and under the previous hourly volume velocity conditions, the reaction temperature should be between 15 and 300 ° C, preferably between 60 and 250 ° C, and more particularly between 100 and 250 ° C to optimize the quality of the products finally obtained.
  • the reactor technology may be a fixed bed, a fluidized bed or a circulating bed.
  • the preferred technology is fixed bed technology.
  • the process according to the invention makes it possible to obtain oligomers of olefins which, after partial or total hydrogenation, are conducted with gas oil and / or kerosene.
  • the gas oil obtained is characterized by a research octane number (RON) greater than 95 and a motor octane number (MON) greater than 85.
  • the kerosene obtained is characterized by satisfactory cold properties (freezing point below -47 ° C. C) and a smoke point greater than 25 mm.
  • the proportion of aromatic compounds specified in the final fuels is here less than 1%.
  • the organic catalyst used in the implementation of the process according to the invention is more resistant to the impurities of the feedstock. It is therefore not necessary to purify or purify the charge.
  • the organic catalyst used in the process of the invention makes it possible to reduce the reaction temperature without the product yield being affected by this drop in temperature. Examples
  • Example 1 Measurement of the density of acid sites of a catalyst.
  • the density of acid sites in a catalyst is measured according to the following protocol:
  • d is the exact molar concentration of the sodium hydroxide solution
  • V ⁇ the volume of the sodium hydroxide solution used to obtain the equivalence point
  • n 2 C 2 * 0.250
  • Catalyst No. 1 silica-alumina-based mineral catalyst consisting of 90% by weight of silica and 10% of alumina. It is marketed by Axens under the reference IP 501.
  • Catalyst No. 2 silica-alumina-based mineral catalyst on which 70 to 75% of phosphoric acid is deposited. It is marketed by Sud Chemie under the reference C84-5-01.
  • Catalyst No. 3 mineral catalyst based on alumina and zeolite. This catalyst consists of 80% alumina and 20% by weight of a zeolite Mordenite 501 type. organic catalysts:
  • Catalyst No. 4 an organic silica-based catalyst to which alkyl sulphonic groups are grafted.
  • the particle size of this catalyst is between 0.5 and 1 mm.
  • Catalyst No. 5 organic catalyst which consists of a mixture of silica and a perfluorocarbon sulfonic copolymer with a particle size of between 0.5 and 2.5 mm.
  • Catalyst No. 6 organic catalyst based on copolymers of styrene and divinylbenzene having sulphonic groups and marketed by Rohm & Haas under the reference Amberlyst 36W.
  • a mixture of gasoline cuts from a catalytic cracking process and a steam cracking process is used to carry out the oligomerization tests in the presence of the various catalysts to be tested.
  • This feed contains a mixture of C4, C5, C6, C7, C8 and C9 hydrocarbons.
  • the composition of this mixture is presented in the table below:
  • Table 2 Composition of the olefin oligomerization feedstock This mixture is sent to a catalytic test bench.
  • the reactor is provided with a double jacket in which circulates a heat transfer fluid which provides the temperature regulation.
  • a thermocouple mobile within a sheath, passes through the reactor from one side to the other. It allows to know the temperature gradient in the reactor.
  • the operating conditions used in the reactor are as follows:
  • the catalytic activity is expressed in conversion. This conversion is expressed as a percentage by weight. It is calculated by the following formula:
  • Olefin conversion is higher on organic catalysts and increases with site density.
  • the feedstock of this example is a C5-C6 olefinic cut resulting from the separation of the raw effluent from a Prime G TM unit whose composition is described below is subjected to an oligomerization reaction with the catalyst 6 and with catalyst 1 (not in accordance with the invention).
  • the filler is treated through a 13X molecular sieve guard bed before passing through the catalyst bed. This step makes it possible to partially eliminate the nitrogen which is a poison for the catalysts used in olefin oligomerization reactions.
  • the oligomerization reaction is carried out according to Example No. 2 and according to the following operating conditions:
  • VVH Hourly volume velocity
  • composition of the treated C5-C6 olefinic cut is as follows:
  • the conversion of olefins with the catalyst 6, according to the invention is significant from 50 ° C and increases with temperature.
  • Catalyst No. 6 makes it possible to lower the temperature of the oligomerization reaction with respect to the processes of the prior art while having at least the same yield as that obtained with the method of the prior art.
  • Catalyst No. 6 according to the invention is more resistant to nitrogen poisoning phenomena than catalyst No. 1.

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Abstract

La présente invention concerne un procédé d'oligomérisation d'oléfines permettant la production de carburant, par exemple la production d'essence et/ou de kérosène, à partir de charges oléfiniques légères contenant entre 4 et 10 atomes de carbone par molécule utilisant un catalyseur organique dont la densité de sites acides est supérieure ou égale à 2 milliéquivalent de protons par litre de catalyseur. Le domaine d'application de l'invention est celui de la production d'essence et/ou de kérosène et/ou de gazole.

Description

PROCÉDÉ D'OLIGOMÉRISATION DES OLÉFINES UTILISANT AU MOINS UN CATALYSEUR ORGANIQUE POSSÉDANT UNE FORTE DENSITÉ DE SITES ACIDES
La présente invention concerne tout procédé d'oligomérisation des oléfines permettant la production de carburant, par exemple la production d'essence et/ou de kérosène, à partir de charges oléfiniques légères contenant entre 4 et 10 atomes de carbone par molécule utilisant un catalyseur organique dont la densité de sites acides est supérieure ou égale à 2 milliéquivalent de protons par litre de catalyseur. Le domaine d'application de l'invention est celui de la production d'essence et/ou de kérosène et/ou de gazole.
Il est connu (Carburants et Moteurs de J.C. Guibet, Edition Technip, tome I (1987)) que la nature chimique des oléfines contenues dans les essences contribuent fortement à l'indice d'octane desdites essences. En général, les oléfines peuvent être classées pour cette raison en deux catégories distinctes :
- les oléfines ramifiées: Ces oléfines présentent dans la coupe essence possèdent de bons indices d'octane. Cet indice d'octane augmente avec le nombre de ramifications et diminue avec la longueur de chaîne.
- les oléfines linéaires: Ces oléfines possèdent un faible indice d'octane et cet indice d'octane diminue fortement avec la longueur de chaîne.
Par ailleurs, les effluents issus des procédés de conversion de résidus plus ou moins lourds issus de la distillation atmosphérique ou sous vide du pétrole brut (tels que par exemple les coupes essences issues du procédé de craquage catalytique en lit fluidisé (FCC)), contiennent une teneur en oléfines comprise entre 10 et 80%. Lesdits effluents entrent dans la composition des essences commerciales à hauteur de 20 à 40% selon l'origine géographique (27% en Europe de l'Ouest et 36% aux USA).
Il est vraisemblable que dans le cadre de la protection de l'environnement, les normes concernant les essences commerciales soient orientées dans les années à venir vers une réduction de la teneur en oléfines autorisées dans les essences et aussi vers la diminution de la tension de vapeur Reid de ces essences. De plus, le marché des carburants en France est déséquilibré: la production d'essence est supérieure à sa consommation, a contrario la production de gasoil est inférieure à sa production. Les oléfines, contenues actuellement dans ces essences, notamment les oléfines courtes comportant entre 4 et 8 atomes de carbone, vont être en excès et nécessitent leur utilisation vers un autre marché.
On connaît différents procédés de transformation des oléfines. Par exemple, on peut citer l'alkylation aliphatique entre des paraffines et des oléfines afin de produire des coupes essences à haut indice d'octane. Ce procédé peut utiliser des acides minéraux tel que l'acide sulfurique (Symposium on Hydrogen Transfer in Hydrocarbon Processing, 208th National Meeting, American Chemical Society -Août 1994), des catalyseurs solubles dans un solvant (EP 0714871) ou des catalyseurs hétérogènes (US 4,956,518).
A titre d'exemple, les procédés d'addition sur l'isobutane (alcane ramifié) d'alcènes possédant entre 2 et 5 atomes de carbone permettent de produire des molécules très ramifiées possédant entre 7 et 9 atomes de carbone et en général caractérisées par de hauts indices d'octane.
On connaît d'autres transformations mettant en œuvre des procédés d'éthérification des oléfines ramifiées, tels que par exemple décrits dans les brevets US 5,633,416 et EP 0451989. Ces procédés permettent de produire des éthers de type MTBE (méthyl tertio butyl éther), ETBE (ethyl tertio butyl éther) et TAME (tertioamylméthyléther), composés bien connus pour améliorer l'indice d'octane des essences.
Selon une troisième voie, les procédés d'oligomérisation, basés essentiellement sur la dimérisation et la trimérisation d'oléfines légères issues du procédé de craquage catalytique et possédant entre 2 et 4 atomes de carbone permettent la production de coupes essences ou de distillais. Un exemple d'un tel procédé est décrit dans le brevet EP 0734766. Il permet d'obtenir principalement des produits ayant 6 atomes de carbone quand l'oléfine utilisée est du propylène (ou propène), et 8 atomes de carbone quand l'oléfine est du butène linéaire. Ces procédés d'oligomérisation sont connus pour donner des coupes essences possédant de bons indices d'octane, mais lorsqu'ils sont réalisés dans des conditions favorisant la formation de coupes plus lourdes, ils génèrent des coupes gasoils à très faible indice de cétane. De tels exemples sont par ailleurs illustrés par les brevets US 4,456,779 et US 4,21 1 ,640. Chaque brevet portant sur l'oligomérisation des oléfines revendique un ou plusieurs catalyseurs. Par exemple le brevet US4,197,185 revendique l'utilisation d'alumines fluorées, alumino-borates, ou de préférence des silices-alumines dont la teneur en silice est comprise entre 70 et 90%. Ces catalyseurs présentent des porosités assez variables ce qui engendre des réactivités différentes. Le degré de polymérisation des oléfines dépendant du type de catalyseur utilisé et des conditions opératoires de température et de pression imposées. Les zéolites (US4,642,404 et US 5,284,989) sont également utilisés dans les procédés d'oligomérisation des oléfines. Elles conduisent à des oligomères à taux de branchement plus limités que les catalyseurs précédents de par leur sélectivité de forme dans les micropores. Il existe donc toujours un réel besoin de mettre en œuvre un procédé d'oligomérisation d'oléfine pour la production de kérosène ou de gasoils qui permet de valoriser les coupes d'essences contenant des oléfines légères, oléfines comprenant de 4 à 10 atomes de carbone.
La présente invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, efficace et économique à ce problème.
La présente invention a pour objet un procédé d'oligomérisation d'une charge hydrocarbonée oléfinique, ledit procédé comprenant une mise en contact de ladite charge avec un catalyseur organique dont la densité de sites acides est supérieur ou égale à 2 milliéquivalent de protons par litre de catalyseur. De préférence, la densité de sites acides peut être comprise entre 2 et 20 milliéquivalent de protons par litre de catalyseur. Avantageusement, ladite charge hydrocarbonée oléfinique peut comprendre des molécules hydrocarbonées oléfiniques ayant de 4 à 10 atomes de carbones par molécule.
Selon une mise en œuvre du procédé selon l'invention, les conditions opératoires peuvent être les suivantes: une pression comprise entre 2 et 10 MPa, une vitesse volumique horaire comprise entre 0,05 et 50 h"1, et une température comprise entre 15 et 300°C.
Dans une variante de mise en œuvre du procédé selon l'invention, ledit catalyseur organique peut être choisi dans le groupe constitué par les copolymères vinyle aromatiques et les supports minéraux sur lesquels ont été greffés des chaînes hydrocarbonées fonctionnalisées par des groupements acides. De manière préférée, les chaînes hydrocarbonées peuvent comprendre entre 4 et 10 atomes de carbone.
Dans une autre variante de mise en œuvre du procédé selon l'invention, lesdits supports minéraux peuvent être choisis dans le groupe constitué par l'alumine, la silice, la silice alumine, les zéolithes synthétiques ou minérales et les argiles.
Dans une autre variante de mise en œuvre du procédé selon l'invention, ledit copolymère vinyle aromatique peut être choisi dans le groupe constitué par un copolymère de styrène/divinylbenzène et un copolymère de styrène/éthylbenzène.
Avantageusement, le copolymère vinyle aromatique peut être fonctionnalisé par des groupements acides. Il a été constaté par le demandeur qu'un procédé d'oligomérisation d'une charge d'une charge oléfinique dans lequel on met en oeuvre un catalyseur organique ayant une densité de sites acides supérieur à 2 milliéquivalent de protons par litre de catalyseur (millieq H+ ou meq H+) permet de diminuer la température de la réaction, donc diminuer les coûts énergétiques. Grâce à la diminution de la température de conversion, les risques d'emballements thermiques sont limités. Enfin le procédé selon l'invention a un rendement amélioré en coupe kérogène et/ou gasoil par rapport au procédé de l'art antérieur. Il a été également constaté que le catalyseur selon l'invention est plus résistant aux phénomènes d'empoisonnement. Il n'est donc pas nécessaire de traiter la charge avant de la mettre en contact avec le catalyseur de l'invention.
L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés :
- La figure 1 représente l'évolution du rendement (Y) en coupe kérosène et gasoil en pourcentage pondéral (axe des ordonnées) en fonction du déplacement de la température en degré Celsius du point 94% poids de la courbe de distillation (axe des abscisses). Le point 94 % poids correspond à la température à laquelle 94% poids de la charge est distillée. La charge est une essence issue du procédé de conversion de coupes pétrolières lourdes telle que le craquage catalytique en lit fluidisé (FCC, Fluid
Catalytic Cracking en terminologie anglo-saxonne). Cette charge contient un mélange d'hydrocarbures ayant 4 à 9 atomes de carbones, ces hydrocarbures étant des oléfines, des paraffines et des aromatiques.
- La figure 2 représente l'évolution du déplacement de la température en degré Celsius du point 94% de la courbe de distillation (axe des ordonnées) en fonction de la conversion (C) des oléfines ayant 7 atomes de carbone en pourcentage pondéral (axe des abscisses).
- La figure 3 représente l'évolution de la conversion (C) des oléfines en C8 en pourcentage pondéral (axe des ordonnées) en fonction de la densité des sites acides (D) des catalyseurs exprimée en milliéquivalent de protons par litre de catalyseur (axe des abscisses) par un catalyseur organique (droite pleine et ronds noirs, A) et par un catalyseur minéral (droite en pointillée et rond blanc, B).
La figure 4 représente l'évolution de la conversion (C) des oléfines en C7 en pourcentage pondéral (axe des ordonnées) en fonction de la densité des sites acides (D) des catalyseurs exprimée en milliéquivalent de protons par litre de catalyseur (axe des abscisses) par un catalyseur organique (droite pleine et ronds noirs, A) et par un catalyseur minéral (droite en pointillée et rond blanc, B).
- La figure 5 représente l'évolution de la conversion (C) des oléfines en C6 en pourcentage pondéral (axe des ordonnées) en fonction de la densité des sites acides (D) des catalyseurs exprimée en milliéquivalent de protons par litre de catalyseur (axe des abscisses) par un catalyseur organique (droite pleine et ronds noirs, A) et par un catalyseur minéral (droite en pointillée et rond blanc, B).
- La figure 6 représente l'évolution de la conversion (C) des oléfines en C5 en pourcentage pondéral (axe des ordonnées) en fonction de la densité des sites acides (D) des catalyseurs exprimée en milliéquivalent de protons par litre de catalyseur (axe des abscisses) par un catalyseur organique (droite pleine et ronds noirs, A) et par un catalyseur minéral (droite en pointillée et rond blanc, B).
- La figure 7 représente l'évolution de la conversion (C) des oléfines en C4 en pourcentage pondéral (axe des ordonnées) en fonction de la densité des sites acides (D) des catalyseurs exprimée en milliéquivalent de protons par litre de catalyseur (axe des abscisses) par un catalyseur organique (droite pleine et ronds noirs, A) et par un catalyseur minéral (droite en pointillée et rond blanc, B).
La figure 8 représente le rendement kérosène et gasoil (% poids, axe des ordonnées Y) en fonction de la densité des sites acides (D) des catalyseurs exprimée en milliéquivalent de protons par litre de catalyseur (axe des abscisses) par un catalyseur organique (droite pleine et ronds noirs, A) et par un catalyseur minéral (droite en pointillée et rond blanc, B).
Description détaillée de l'invention
La présente invention a pour objet un procédé d'oligomérisation d'une charge oléfinique contenant des molécules hydrocarbonées oléfiniques ayant 4 à 10 atomes de carbone par molécule, ledit procédé comportant la mise en contact de ladite charge avec un catalyseur organique dont la densité de sites acides est supérieure ou égale à 2 milliéquivalent de protons par litre de catalyseur.
Dans la suite du texte, on entend par oligomérisation toute réaction d'addition d'une oléfine sur une autre oléfine, les oléfines pouvant être identiques ou différentes. Il existe deux grandes familles de type de substances solides qui permettent la catalyse de réactions d'oligomérisation des oléfines. Ainsi on distingue les catalyseurs minéraux et les catalyseurs organiques. Au sens de la présente invention, on entend par "catalyseur minéral" un catalyseur dont la totalité du support est constitué d'un matériau minéral : alumine, silice, silice-alumine (amorphe ou cristallisé). Ces catalyseurs peuvent comprendre en outre un ou plusieurs métaux sous forme réduite ou sous forme d'oxyde et/ou sous forme de sulfure. Ces métaux constituent la phase active des catalyseurs minéraux. Ils peuvent être déposés sur le support par des méthodes bien connues de l'homme du métier. Les articles de C. Marcilly expliquent en détail la synthèse de ce type de catalyseurs. (Revue de l'Institut Français du Pétrole, Vol 39, N°2, p 189-205 (Mars-Avril 1984); Revue de l'Institut Français du Pétrole, Vol 39, N°3, p 332-364 (Mai-Juin 1984)) Au sens de la présente invention, on entend par "catalyseur organique", soit un catalyseur obtenu par polymérisation ou copolymérisation de composés vinyle aromatiques, soit un catalyseur comprenant un support minéral sur lequel ont été greffés des chaînes hydrocarbonées; ces catalyseurs ayant une densité de sites acides au moins supérieure ou égale à 2 milliéquivalent de protons par litre de catalyseur. Les chaînes hydrocarbonées comprennent au moins 5 atomes de carbones et de manière préférée entre 5 et 10 atomes de carbones. Les polymères et/ou copolymères et/ou chaînes hydrocarbonées peuvent être fonctionnalisés avec des groupements acides tels que les aminés acides, les acides carboxyliques, les groupements phosphoriques, les groupements sulfoniques et les groupements iminodiacétiques. Ces groupements fonctionnels sont les sites acides des catalyseurs organiques de l'invention. La fonctionnalisation des chaînes hydrocarbonées s'effectue selon des techniques bien connues de l'homme du métier. Le support minéral sur lequel sont greffés ces chaînes hydrocarbonées fonctionnalisées ou non peut être, par exemple, choisi parmi le groupe constitué par de la silice, de la silice-alumine, l'alumine, les zéolithes synthétiques ou minérales, les argiles.
De manière préférée, le catalyseur organique selon l'invention est obtenu par polymérisation ou copolymérisation de styrène, vinyle toluène, méthyle styrène et vinyle chlorobenzène. De manière préférée, le catalyseur organique selon l'invention est une résine échangeuse d'ions formée par un copolymère de styrène divinylbenzène et/ou un copolymère de divinylbenzène et de éthylvinylbenzène. Différentes méthodes connues de l'homme du métier peuvent être utilisées pour leurs préparations. A ces polymères peuvent être incorporés des groupements fonctionnels : aminés, carboxyliques, sulfoniques, phosphoriques, iminodiacétiques. L'incorporation des groupements fonctionnels sur les polymères s'effectue selon des techniques bien connues de l'homme du métier.
La caractérisation de l'acidité des catalyseurs a été étudiée depuis longtemps. Ces mesures d'acidités ont été étudiées en présence d'indicateurs colorés par adsorption de dioxane tel que décrit par Charcosset et al (Bull. Soc. Chim. Fr., 9, 2816-19 (1966)) ou par adsorption de butylamine telle que décrite par Walvekar et al (Natl. Acad. Sci. Lett., 1, 11,399- 401 (1978)). Plus récemment, des techniques plus élaborées ont été utilisées pour tenter de caractériser ces catalyseurs. Mastikhin utilise la spectroscopie RMN de l'azote 15 après adsorption de N20 à la surface de catalyseurs zéolithiques (Chem. Phys. Lett., 149(2), 179-9 (1988)). La thermodésorption de bases a été aussi longuement étudiée notamment par Aguayo (Ind. Eng. Chem. Res., 29(8), 1621-6 (1990)) ou par Joly (Applied Catalysis, A,96(2)355-63 (1993)). D'autres techniques comme la thermogravimétrie ont aussi été utilisées (Thermochimica Acta, 233(1), 87-95 (1994)), la spectroscopie RMN du proton (Analytical Methods & Instrumentation, 2(6), 315-329 (1995)), la spectroscopie infrarouge (Rev. Soc. Venez. Catal.,3(1), 15-24 (1990)).
La densité de sites acides d'un catalyseur mis en œuvre dans le procédé selon l'invention est déterminée par titration pH. Pour cela, 1 ,5 g de catalyseur sont séchés sous vide une nuit à 60°C. Après séchage, 1 g très exactement de catalyseur est placé sur un lit de coton au fond d'une ampoule à brome. Au dessous de cette ampoule est placé un récipient de récupération 250ml d'une solution 1 M de Na2S04 sont percolés sur le catalyseur et récupérés goutte à goutte dans le récipient. 20 ml exactement de la solution récupérée sont dosées au moyen d'une solution de soude 0,1 ou 0,01 M et d'un pH-mètre. La courbe de titration est tracée et le point d'équivalence déterminé. On détermine ensuite le nombre de mol de protons H+ dans les 250 ml de solution Na2S04 percolée à partir de la relation
C^* ^ = C2*V2
Ci est la concentration molaire exacte de la solution de soude
Vi le volume de cette solution à l'équivalence.
V2 est le volume de solution Na2S04 percolée dosée, ici 20 ml.
C2 la concentration molaire en H+ recherchée de cette solution.
Etant donné qu'une mole de proton pèse un gramme, on détermine à partir du nombre de mol de protons dans les 250 ml de la solution Na2S04, la masse de proton H+ présent dans la masse exacte de catalyseur qui a été déposé dans l'ampoule à brome. Ce nombre est ramené à 1 gramme de catalyseur et exprimé en équivalent (eq H+) ou en milliéquivalent (meq H+) et connaissant la densité du catalyseur, on détermine le nombre en équivalent (eq H+) ou en milliéquivalent (meq H+) par litre de catalyseur. La densité des catalyseurs organiques utilisés dans la mise en oeuvre du procédé selon l'invention est avantageusement comprise entre 0,41 et 0,5 kg/l (kilogramme par litre), de préférence entre 0,41 et 0,48 kg/l.
Les catalyseurs organiques utilisés dans la mise en oeuvre du procédé selon l'invention ont une densité de sites acides supérieure à 2 milliéquivalent de protons par litre de catalyseur. De manière préférée, la densité de sites acides est comprise entre 2 et 20 milliéquivalent de protons par litre de catalyseur. De manière plus préférée, la densité de sites acides des catalyseurs de l'invention est comprise entre 2,5 et 15 milliéquivalent de protons par litre de catalyseur. De manière plus préférée, la densité de sites acides des catalyseurs utilisés dans le procédé d'oligomérisation selon l'invention est comprise entre 3 et 12,5 milliéquivalent de protons par litre de catalyseurs, de manière encore plus préférée entre 3 et 6 meq H+ par litre de catalyseurs, de manière plus préférentielle entre 3,3 et 5,5 meq H+ par litre de catalyseurs, de manière encore plus préférentielle entre 4 et 6 meq H+ par litre de catalyseurs, et de manière encore plus préférentielle entre 4 et 5,5 meq H+ par litre de catalyseurs. Cette densité de sites activement permet d'augmenter le rendement de production de kérosène et/ou gasoil avec des températures d'oligomérisation plus basses que celle utilisées dans les procédés de l'art antérieur. De préférence, on n'utilise pas dans le procédé selon l'invention de catalyseurs dont la densité en sites acides est supérieure à 20 milliéquivalent de protons par litre de catalyseur car cette valeur de densité nécessite une température de réaction inférieure à la température ambiante, soit inférieure à 20°C. A cette température, le refroidissement des équipements est trop important et engendre un surcoût lors de la mise en oeuvre industrielle du procédé.
La charge utilisée pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention est composée essentiellement d'oléfines provenant par exemple d'une unité de craquage catalytique et/ou de vapocraquage, et/ou d'une unité de déshydrogénation de paraffines et/ou d'une unité de viscoréduction (unité de visbraking en terminologie anglo-saxonne) et/ou d'une unité de viscoréduction en présence d'hydrogène (unité d'hydrovisbreaking en terminologie anglo- saxonne) et/ou d'une unité de cokéfaction et/ou de toutes autres sources conduisant à la production d'oléfines légères. La charge comprend essentiellement un mélange d'oléfines ayant un nombre d'atomes de carbone compris entre 4 et 10; de manière plus préférée, compris entre 5 et 10 atomes de carbones et de manière encore plus préférée comprise entre C4 et C9.
La charge hydrocarbonée oléfinique envoyée dans le réacteur d'oligomérisation utilisé pour la mise en œuvre du procédé de l'invention, contenant le catalyseur organique selon l'invention, est de préférence débarrassée d'impuretés, telles que par exemple l'eau, les dérivés soufrés, les dérivés azotés basiques, avant d'être introduite dans le réacteur d'oligomérisation.
La charge oléfinique peut être une coupe en C4 oléfinique comprenant de préférence entre 50 et 80% de butènes (iso-butène et n-butènes) et 20 à 50 % de butane (n-butane et iso-butane); la somme de ces composants étant égale à 100%.
La charge oléfinique peut être une coupe en C5 oléfinique comprenant de préférence entre 40 et 60% de pentènes (isomères linéaires et ramifiés) et 40 à 60 % de pentane (n-pentane et iso-pentane), ainsi qu'éventuellement des traces de cyclopentène et de cyclopentane (>5%du poids total de la coupe); la somme de ces composants étant égale à 100%.
La coupe oléfinique peut être une coupe en C6 oléfinique comprenant de préférence entre 40 et 90 % d'héxènes (isomères linéaires et ramifiés) et 10 à 60 d'hexane et 0 à 10% de benzène; la somme de ces composants étant égale à 100%.
La charge oléfinique peut être une coupe en C7 oléfinique comprenant de préférence entre 30 et 60% d'heptènes (isomères linéaires et ramifiés) et entre 40 et 70% d'heptane et entre 0 et 10% de composés aromatiques; la somme de ces composants étant égale à 100%.
La charge oléfinique peut être une coupe en C8 oléfinique comprenant de préférence entre 20 et 60% d'octènes (isomères linéaires et ramifiés) et entre 40 et 70% d'octane et entre 0 et 20% de composés aromatiques; la somme de ces composants étant égale à 100%.
La charge oléfinique peut être une coupe en C9 oléfinique comprenant de préférence entre 10 et 50% de nonènes (isomères linéaires et ramifiés) et entre 10 et 60% de nonane et entre 10 et 30% de composés aromatiques; la somme de ces composants étant égale à 100%.
La charge oléfinique peut être une coupe en C10 oléfinique comprenant de préférence entre 10 et 40% de décènes (isomères linéaires et ramifiés) et entre 10 et 50% de décane et entre 10 et 50% de composés aromatiques; la somme de ces composants étant égale à 100%. Conformément au mode de réalisation du procédé d'oligomérisation de l'invention, la réaction d'oligomérisation est effectuée dans un réacteur à une pression comprise entre 0,2 et 10 MPa, avec un rapport débit de charge sur volume de catalyseur (souvent appelé vitesse volumique horaire V.V.H.) compris entre 0,05 h"1 et 50 h"1, et à une température comprise entre 15 et 300°C, et de façon préférentielle de 50 à 200°C, de manière plus préférée entre 50°C et 150°C, de manière encore plus préférée entre 15 et 100°C, de manière encore plus préférentielle entre 50 et 100°C et de manière très préférentielle entre 50 et 80°C. De préférence, la pression est comprise entre 0,3 et 6 MPa, et encore entre 0,3 et 4 MPa. De préférence, le rapport du débit de charge sur le volume de catalyseur est compris entre 0,1 h"1 et 20 h"1, et de manière encore plus préférée entre 0,2 h"1 et 10 h"1. Il a été constaté par le demandeur que, dans les conditions de pression et dans les conditions de vitesse volumique horaire précédentes, la température de réaction devait être comprise entre 15 et 300°C, de préférence entre 60 et 250°C, et plus particulièrement entre 100 et 250°C pour optimiser la qualité des produits finalement obtenus.
La technologie du réacteur peut être un lit fixe, un lit fluidisé ou un lit circulant. La technologie préférée est la technologie en lit fixe.
Le procédé selon l'invention permet d'obtenir des oligomères d'oléfines qui après hydrogénation partielle ou totale conduite à du gasoil et/ou du kérosène. Le gasoil obtenu est caractérisé par un indice d'octane recherche (RON) supérieur à 95 et un indice octane moteur (MON) supérieur à 85. Le kérosène obtenu est caractérisé par des propriétés à froid satisfaisantes (point de congélation inférieur à -47°C) et un point de fumée supérieur à 25 mm. De plus, la proportion de composés aromatiques, spécifiée dans les carburants finaux, est ici inférieure à 1%.
Le catalyseur organique utilisé dans la mise en œuvre du procédé selon l'invention résiste mieux aux impuretés de la charge. H n'est donc pas nécessaire de le purifier ou de purifier la charge. De plus, le catalyseur organique mise en œuvre dans le procédé d'invention permet de diminuer la température de réaction sans que le rendement des produits soit affecté par cette baisse de température. Exemples
Exemple 1 : mesure de la densité de sites acides d'un catalyseur.
La mesure de la densité de sites acides dans un catalyseur s'effectue selon le protocole suivant:
1 ,5 g de catalyseur sont séchés sous vide une nuit à 60°C. Après séchage, 1 g très exactement de catalyseur est placé sur un lit de coton au fond d'une ampoule à brome. Au dessous de cette ampoule est placé un récipient de récupération. 250ml d'une solution 1 M de Na2S0 sont percolés sur le catalyseur et récupérés goutte à goutte dans le récipient. 20 ml exactement de la solution récupérée sont dosées au moyen d'une solution de soude 0,1 M et d'un pH-mètre. La courbe est tracée et le point d'équivalence est déterminé. On calcule ensuite la quantité de proton H+ par g de catalyseur en utilisant la relation
Ci*Vi = C2 *V2 dans laquelle:
d est la concentration molaire exacte de la solution de soude,
V^ le volume de la solution soude utilisé pour obtenir le point d'équivalence,
V2 est le volume de solution Na2S04 percolée dosée, dans le cas présent V2= 20 ml,
C2 la concentration molaire en H+ recherchée de cette solution.
D'où
Figure imgf000012_0001
Pour connaître le nombre de mole d'H+ (n2) dans les 250 ml de solution Na2S04 percolée, on effectue le calcul suivant :
n2= C2 *0,250
Comme une mole de proton H+ est égale à 1 gramme, le nombre de mole de protons (n2) dans les 250 ml de solution Na2S04 percolée est égal au nombre de gramme de proton dans la masse exacte de catalyseur déposé dans l'ampoule à brome. Ce nombre de gramme est ramené à 1 gramme de catalyseur et exprimé en équivallent (eq H+) ou en milliéquivallent (meq H+) connaissant la densité du catalyseur. Exemple de titration, non lié à un catalyseur en particulier
Si il est trouvé 1 ,19 mg H+ dans 1 ,4262 g de catalyseur = 0,834 mg H+ dans 1 g de catalyseur, dans ce catalyseur, la densité de sites acides du catalyseur sera de 0,834 meq H7g catalyseur. Connaissant la densité de ce solide, cette densité de site acide est ramenée à une densité par litre de catalyseur.
Les mesures de densité de sites acides ont été effectuées par titration selon la méthode décrite ci-dessus sur les catalyseurs suivants:
• catalyseurs minéraux:
- Catalyseur n°1 : catalyseur minéral à base de silice-alumine, constitué de 90% poids de silice et 10% d'alumine. Il est commercialisé par Axens sous la référence IP 501.
- Catalyseur n°2: catalyseur minéral à base de silice-alumine sur lequel est déposé 70 à 75% d'acide phosphorique. Il est commercialisé par Sud Chemie sous la référence C84-5-01.
- Catalyseur n°3: catalyseur minéral à base d'alumine et de zéolithe. Ce catalyseur est constitué à 80% d'alumine et à 20% poids d'une zéolite de type Mordénite 501. catalyseurs organiques :
- Catalyseur n°4: catalyseur organique à base de silice sur laquelle sont greffés des groupements alkyls sulfoniques. La granulométrie de ce catalyseur est comprise entre 0,5 et 1 mm.
- Catalyseur n°5: catalyseur organique qui est constitué un mélange de silice et d'un copolymère perfluorocarboné sulfonique de granulométrie comprise entre 0,5 et 2,5 mm.
- Catalyseur n°6: catalyseur organique à base de copolymères de styrène et de divinylbenzène possédant des groupements sulfoniques et commercialisé par Rohm & Haas sous la référence Amberlyst 36W.
Ces mesures de densités de sites acides sont présentées dans le tableau suivant :
Figure imgf000013_0001
Tableau 1 : mesures d'acidité, selon le protocole décrit ci-dessus, des différents catalyseurs Exemple n°2 : Évaluation de l'activité catalvtique des catalyseurs n°1 à n°6 dans un procédé d'oligomérisation.
Un mélange de coupes essences issues d'un procédé de craquage catalytique et d'un procédé de vapocraquage est utilisé pour réaliser les tests d'oligomérisation en présence des différents catalyseurs à tester. Cette charge contient un mélange d'hydrocarbures en C4, C5, C6, C7, C8 et C9. La composition de ce mélange est présentée dans le tableau ci-dessous :
Figure imgf000013_0002
Tableau 2 : Composition de la charge d'oligomérisation d'oléfines. Ce mélange est envoyé dans un banc de test catalytique. Le réacteur est muni d'une double enveloppe où circule un fluide caloporteur qui assure la régulation de température. Un thermocouple, mobile au sein d'une gaine, traverse le réacteur de part en part. Il permet de connaître le gradient de température dans le réacteur.
20 cm3 de catalyseur à tester sont chargés dans un réacteur de 50 cm3. Ce lit catalytique est maintenu entre deux couches de billes de verre. Le réacteur est alimenté par une pompe Gilson 307. La charge circule du haut vers le bas du réacteur (c'est-à-dire en down-flow selon la terminologie anglo-saxonne). Le contrôle du débit de la charge est effectué par pesée de la bouteille de charge. L'enregistrement du poids est automatisé au moyen d'un système X-Pac. La pression est maintenue dans le réacteur au moyen d'un détendeur GROVE situé en aval du réacteur. L'appareillage est équipé d'un chromatographe (CPG; chromatographie en phase gaz) en ligne de type FID (Flame Ionisation Detector,). Ce chromatographe utilise une colonne de type PONA. Il permet, après détente de l'effluent, d'analyser la totalité de l'effluent. Une boucle d'échantillonnage, pilotée par micro-ordinateur, permet d'avoir des analyses régulières des produits de la réaction.
Les conditions opératoires utilisées dans le réacteur sont les suivantes :
pression: 20 bars (1 bar = 0,1 MPa),
vitesse volumique horaire: 1 h"1,
la température: 100°C.
L'activité catalytique est exprimée en conversion. Cette conversion est exprimée en pourcentage pondérale. Elle est calculée par la formule suivante :
Figure imgf000014_0001
concentration initiale en oléfines de la charge,
concentration en oléfines de l'effluent. Les conversions des oléfines à une température de 100°C par les différents catalyseurs sont présentées dans le tableau ci-dessous
Figure imgf000015_0001
La conversion des oléfines est plus élevée sur les catalyseurs organiques et augmente avec la densité de sites.
Exemple 3. Étude de la résistance à l'empoisonnement des catalyseurs selon l'invention dans une réaction de dimérisation et trimérisation d'oléfines C5-C6 et étude de l'impact de la température de la réaction.
La charge de cet exemple est une coupe oléfinique C5-C6 issue de la séparation de l'effluent brut d'une unité Prime G™ dont la composition est décrite ci-après est soumise à une réaction d'oligomérisation avec le catalyseur 6 et avec le catalyseur 1 (non conforme à l'invention). Suivant les besoins de l'expérience la charge est traitée à travers un lit de garde de tamis moléculaire type 13X avant de traverser le lit catalytique. Cette étape permet d'éliminer en partie l'azote qui est un poison pour les catalyseurs utilisés dans des réactions d'oligomérisation d'oléfines.
La réaction d'oligomérisation est conduite selon l'exemple n°2 et selon les conditions opératoires suivantes :
Pression : 50 bars (1 bar = 0,1 MPa),
Vitesse volumique horaire (V.V.H) : 1 h"1,
Température variant entre 50 et 160°C. La composition de la coupe oléfinique C5-C6 non traitée est la suivante:
- n-butènes (oléfines C4): 4,5 % poids ;
- pentènes (oléfines C5): 42,5 % poids ;
- hexènes (oléfines C6) : 6 % poids ;
- mélange de paraffines en C4, C5 et C6 : 47,5 % poids, et
- azote: 8 ppm.
La composition de la coupe oléfinique C5-C6 traitée est la suivante:
- n-butènes (oléfines C4) : 4,5 % poids ;
- pentènes (oléfines C5) : 42,5 % poids ;
- hexènes (oléfines C6) : 6 % poids,
- mélange de paraffines en C4, C5 et C6 : 47,5 % poids, et
- azote: inférieure à 0,5 ppm. Les résultats sont présentés dans le tableau suivant : complété à 50°C
Figure imgf000016_0001
Les résultats obtenus montrent que :
la conversion des oléfines avec le catalyseur 6, conforme à l'invention, est significative dès 50°C et croit avec la température.
une augmentation d'au moins 50°C est nécessaire pour obtenir des taux de conversion comparables à ceux obtenus avec le catalyseur 6 lorsque la réaction d'oligomérisation s'effectue avec le catalyseur n°1. Le catalyseur n°6 selon l'invention permet de baisser la température de la réaction d'oligomérisation par rapport aux procédés de l'art antérieur tout en ayant au moins le même rendement que celui obtenu avec le procédé de l'art antérieur.
le catalyseur n°6 selon l'invention résiste mieux aux phénomènes d'empoisonnement par l'azote que le catalyseur n°1.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé d'oligomérisation d'une charge hydrocarbonée oléfinique, ledit procédé comprenant une mise en contact de ladite charge avec un catalyseur organique dont la densité de sites acides est comprise entre 3 et 6 milliéquivalent de protons par litre de catalyseur.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisée en ce que ladite densité de sites acides est comprise entre 3,3 et 5,5 milliéquivalent de protons par litre de catalyseur.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que ladite charge hydrocarbonée oléfinique comprend des molécules hydrocarbonées oléfiniques ayant de 4 à 10 atomes de carbones par molécule.
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 tel qu'il est mis en œuvre dans les conditions opératoires suivantes : une pression comprise entre 2 et 10 MPa, une vitesse volumique horaire comprise entre 0,05 et 50 h"1, et une température comprise entre 15 et 300°C.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit catalyseur organique est choisi dans le groupe constitué par les copolymères vinyle aromatiques et les supports minéraux sur lesquels ont été greffées des chaînes hydrocarbonées fonctionnalisées par des groupements acides.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits supports minéraux sont choisis dans le groupe constitué par l'alumine, la silice, la silice alumine, les zéolithes synthétiques ou minérales et les argiles.
7. Procédé selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que les chaînes hydrocarbonées comprennent entre 4 et 10 atomes de carbone.
8. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit copolymère vinyle aromatique est choisi dans le groupe constitué par un copolymère de styrène/divinylbenzène et un copolymère de styrène/éthylbenzène.
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisée en ce que le copolymère vinyle aromatique est fonctionnalisé par des groupements acides.
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