WO2019121073A1 - Procede de conversion de charges lourdes d'hydrocarbures avec recycle d'une huile desasphaltee - Google Patents

Procede de conversion de charges lourdes d'hydrocarbures avec recycle d'une huile desasphaltee Download PDF

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Joao MARQUES
Jan Verstraete
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Definitions

  • the present invention relates to the refining and conversion of heavy hydrocarbon feedstocks either from a crude oil or from the distillation of a crude oil, said feeds comprising a fraction of at least 50% having a boiling point. at least 300 ° C, and containing, inter alia, asphaltenes, sulfur, nitrogen impurities and metals. It is sought for the conversion of these charges into lighter products, recoverable as fuels, for example to produce gasoline or gas oils, or raw materials for petrochemicals.
  • the invention relates to a process for converting such a heavy load comprising hydroconversion steps in a three-phase reactor operating as a bubbling bed and deasphalting a fraction of the product resulting from hydroconversion, in which the oil deasphalted, called DAO for DeAsphalted Oil in English, resulting from the deasphalting is recycled during the hydroconversion.
  • the fillers that it is desired to treat in the context of the present invention are either crude oils or heavy fractions of hydrocarbons derived from the distillation of a crude oil, also known as petroleum residues, and contain a fraction of at least 50% having a boiling point of at least 300 ° C, preferably at least 350 ° C and preferably at least 375 ° C. It is preferably vacuum residues containing a fraction of at least 50% having a boiling point of at least 450 ° C, and preferably at least 500 ° C.
  • These fillers generally have a sulfur content of at least 0.1%, sometimes at least 1% and even at least 2% by weight, a Conradson carbon content of at least 0.5% by weight and preferably at least 5% by weight, a C 7 asphaltene content of at least 1% by weight and preferably at least 3% by weight and a metal content of at least 20 ppm by weight and preferably of at least 100 ppm by weight.
  • the conversion of heavy loads depends on a large number of parameters such as the composition of the feedstock, the reactor technology used, the severity of the operating conditions (temperature, pressure, hydrogen partial pressure, residence time, etc.). , the type of catalyst used and its activity.
  • the severity of the operating conditions temperature, pressure, hydrogen partial pressure, residence time, etc.
  • the high conversion of heavy charges therefore very often results in the formation of solid, highly viscous and / or sticky particles composed of asphaltenes, coke and / or fine particles of catalyst.
  • the excessive presence of these products leads to the coking and deactivation of the catalyst, the fouling of the process equipment, and in particular the separation and distillation equipment.
  • the refiner is forced to reduce the conversion of heavy loads to avoid stopping the hydroconversion unit.
  • the conventional heavy-lift conversion schemes comprise a solvent deasphalting step (SDA for Solvent DeAsphalting) and a hydroconversion step carried out in a fixed bed, in a moving bed, in a bubbling bed and / or in a hybrid bed.
  • SDA Solvent DeAsphalting
  • hydroconversion stages being carried out in fixed bed, moving bed, bubbling bed and / or hybrid bed depending on the feedstock to be treated, these steps therefore always contain at least one catalyst which is maintained in the reactor during the surgery.
  • hybrid bed refers to a mixed bed of catalysts of very different particle size, simultaneously comprising at least one catalyst which is maintained in the reactor and at least one entrained catalyst (so-called "slurry" according to the English terminology).
  • a first type of process implements the deasphalting unit placed upstream of the hydroconversion unit.
  • the feed is treated at least in part in a deasphalting unit before being sent at least in part to a hydroconversion unit comprising one or more hydroconversion reactors in the presence of hydrogen.
  • US Pat. No. 7,214,308 thus describes a process for the conversion of atmospheric or vacuum residues from the distillation of heavy crude oils, in which the residue is first sent to a solvent deasphalting unit producing a flow of DAO and a solvent. asphalt flow, the two streams being then treated separately in reactors operating as a bubbling bed.
  • the process then allows for a higher conversion level of the residue since the separate hydroconversion of the DAO stream implements a specific DAO treatment catalyst and can be operated to achieve further conversion.
  • a major disadvantage of the indirect route is the large size required for the deasphalter leading to significant investment and operating costs.
  • a second type of process implements a deasphalting unit placed downstream of the hydroconversion unit.
  • an atmospheric distillation step and optionally a vacuum distillation step following the atmospheric distillation step, is carried out between the two unitary stages consisting of hydroconversion and deasphalting.
  • a heavy charge is first sent to a hydroconversion section comprising at least one three-phase reactor containing a bubbling bed hydroconversion catalyst and hydrogen and operating at an upward flow of liquid and gas.
  • the conditions applied in the hydroconversion reaction section make it possible to obtain a liquid effluent with reduced Conradson carbon content, in metals, in nitrogen and in sulfur.
  • This effluent is then separated into several fractions, including one or more residual fractions: the hydroconverted liquid effluent is sent to an atmospheric distillation zone producing a distillate and an atmospheric residue, and at least a part of the atmospheric residue is sent to a zone
  • the vacuum residue is then sent at least partly into a deasphalting section in which a liquid-liquid extractor is used. using a solvent under deasphalting conditions known to those skilled in the art to obtain a DAO and a residual asphalt.
  • the DAO thus obtained is then subjected to hydrotreatment, either in a fixed bed, in a moving bed, in a bubbling bed and / or in a hybrid bed, under conditions which make it possible to reduce in particular its content of metals, sulfur, Conradson carbon and nitrogen and obtain, after a further separation by distillation, a gaseous fraction, an atmospheric distillate that can be split into a gasoline and diesel fraction then sent to the fuel pool and a heavier hydrotreated fraction. This heavier fraction can then be sent to a catalytic cracking or catalytic hydrocracking section, for example.
  • This configuration requires a significant increase in the volume of the reaction zones as well as the zones of separation increasing the investment required and the operating cost compared to a conversion process without recycling of CAD.
  • coke and sediment formation problems can still occur in the hydroconversion stage where the DAO is recycled and co-treated with the asphaltenes-containing heavy feedstock.
  • the present invention aims to solve, at least partially, the problems mentioned above in connection with the heavy-load conversion processes of the prior art incorporating hydroconversion and deasphalting steps.
  • one of the objectives of the invention is to provide a process for converting heavy hydrocarbon feedstocks incorporating hydroconversion and deasphalting steps in which the effluent stability is improved for a given level of heavy load conversion, thus making it possible to further the conversion in the process, that is to say to carry out the hydroconversion so as to obtain a higher conversion rate.
  • Another object of the invention is to provide such a method in which the formation of coke and sediment is limited during the hydroconversion, thus reducing the problems of deactivation of the catalysts used in the reaction zones and fouling of the equipment used. implemented in the process.
  • Another objective of the invention is still to provide a good quality DAO, that is to say having a reduced content of nitrogen, sulfur, metals and Conradson carbon.
  • the present invention provides a method for converting a heavy hydrocarbon feedstock containing a fraction of at least 50% having a boiling point. at least 300 ° C, and containing sulfur, Conradson carbon, metals, and nitrogen, comprising the following successive steps: an initial hydroconversion step (ai) of at least a portion of said hydrocarbon heavy charge in the presence of hydrogen in an initial hydroconversion section, carried out under conditions making it possible to obtain a reduced-rate liquid effluent; sulfur, Conradson carbon, metals, and nitrogen;
  • n is the total number of hydroconversion steps, where n is greater than or equal to 2, where / is an integer from 2 to n and y is an integer from 1 to (n-1), and the hydroconversion sections initial and additional (s) each comprising at least one triphasic reactor containing at least one hydroconversion catalyst;
  • a first fractionation step (c) in a first fractionation section of part or all of the hydroconverted liquid effluent from the last additional hydroconversion stage (a n ) producing at least one heavy cup boiling predominantly at a temperature greater than or equal to 350 ° C, said heavy cup containing a residual fraction boiling at a temperature greater than or equal to 540 ° C;
  • a second fractionation step in a second fractionation section of a part or all of the DAO resulting from the deasphalting stage (d) into at least one heavy fraction of DAO and a light fraction of DAO;
  • the heavy hydrocarbon feedstock preferably has a sulfur content of at least 0.1% by weight, a Conradson carbon content of at least 0.5% by weight and a C 7 asphaltene content of at least 1%. weight, and a metal content of at least 20 ppm by weight.
  • the heavy hydrocarbon feedstock may be a crude oil or consist of atmospheric residues and / or vacuum residues resulting from the atmospheric distillation and / or under vacuum of a crude oil, and preferably consists of vacuum residues from vacuum distillation of crude oil.
  • said three-phase reactor containing at least one hydroconversion catalyst is a three-phase reactor operating as a bubbling bed, with an upward flow of liquid and gas.
  • the three-phase reactor containing at least one hydroconversion catalyst is a three-phase reactor operating in a hybrid bed, said hybrid bed comprising at least one catalyst maintained in said three-phase reactor and at least one catalyst driven out said triphasic reactor.
  • the initial hydroconversion stage (ai) is carried out under an absolute pressure of between 2 and 38 MPa, at a temperature of between 300 ° C. and 550 ° C., at a space velocity hourly WH relative to the volume of each triphasic reactor between 0.05 h 1 and 10 h 1 and under a quantity of hydrogen mixed with the hydrocarbon heavy load of between 50 and 5000 normal cubic meters (Nm 3 ) per cubic meter ( m 3 ) heavy load of hydrocarbons.
  • the additional hydroconversion step (s) (a n ) are carried out at a temperature of between 300 ° C. and 550 ° C., and greater than the temperature operated at the hydroconversion stage. initial (ai), under a quantity of hydrogen mixed with the hydrocarbon heavy load of between 50 and 5000 normal cubic meters (Nm 3 ) per cubic meter (m 3 ) of heavy load of hydrocarbons and less than the quantity of hydrogen performed at the initial hydroconversion stage (ai), at an absolute pressure of between 2 and 38 MPa, and at a space velocity WH of the volume of each triphasic reactor between 0.05 h 1 and 10 h 1 .
  • the intermediate separation section comprises one or more flash balloons arranged in series, and / or one or more steam and / or hydrogen stripping columns, and / or a atmospheric distillation column, and / or a vacuum distillation column, and is preferably constituted by a single flash tank.
  • the first fractionation section comprises one or more flash balloons arranged in series, and / or one or more stripping columns with steam and / or hydrogen, and / or a atmospheric distillation column, and / or a vacuum distillation column, and is preferably constituted by a set of several flash balloons in series and atmospheric distillation columns and under vacuum.
  • the deasphalting step (d) is carried out in an extraction column at a temperature of between 60 ° C. and 250 ° C. with at least one hydrocarbon solvent having from 3 to 7 atoms. carbon, and a solvent / filler ratio (volume / volume) of between 3/1 and 16/1, and preferably between 4/1 and 8/1.
  • a part of the hydrocarbon heavy load is sent to at least one additional hydroconversion section and / or in at least one intermediate separation section and / or in the first fractionation section. and / or in the deasphalter.
  • an external hydrocarbon feed is sent to the process in the initial hydroconversion section and / or in at least one additional hydroconversion section and / or in at least one intermediate separation section. and / or in the first fractionation section and / or in the deasphalter.
  • the method further comprises at least one recycling step:
  • step (h) part or all of the light fraction of the DAO resulting from step (e) in the initial hydroconversion section and / or in at least one additional hydroconversion section and / or in at least one intermediate separation section and / or in the first fractionation section;
  • n is equal to 2.
  • the process comprises recycling (f) all of the DAO resulting from stage (d) or all of the heavy fraction resulting from the second fractionation stage (e) at the last additional hydroconversion stage (a, ⁇ ), and preferably in the additional hydroconversion stage (a 2 ) when n is 2 and in addition all of the liquid effluent from the step (ai) is sent to step (bi), all of the heavy fraction resulting from step (bi) is sent in step (a 2 ), all of the hydroconverted liquid effluent from step (a 2 ) is sent in step (c), and the entire heavy cut from step (c) is sent to step (d).
  • the process comprises recycling (f) all of the DAO resulting from stage (d) or all of the heavy fraction resulting from the second fractionation stage (e) at an intermediate separation step (b y ), and preferably at the intermediate separation step (bi) between the initial hydroconversion step (a 1) and the additional hydroconversion step (a 2 ) when n is equal to 2 and in addition all the liquid effluent from step (ai) is sent to step (bi), all of the heavy fraction from step (bi) is sent to step (a 2 ), the entire effluent hydroconverted liquid from step (a 2 ) is sent in step (c), and all of the heavy cut from step (c) is sent to step (d).
  • the method does not include an intermediate separation step (b y -) and comprises the recycling (f) of all the DAO resulting from step (d) to the last additional hydroconversion stage (a, ⁇ ), and preferably in the additional hydroconversion stage (a 2 ) when n is equal to 2 and in addition all of the liquid effluent resulting from the stage ( a1) is sent to step (a 2 ), all of the hydroconverted liquid effluent from step (a 2 ) is sent in step (c), and all of the heavy cut resulting from step (c) is sent to step (d).
  • the hydroconversion catalyst of the at least one triphasic reactor of the initial hydroconversion section and the additional hydroconversion section (s) contains at least one non-group VIII metal. -noble selected from nickel and cobalt and at least one Group VIB metal selected from molybdenum and tungsten, and preferably comprising an amorphous support.
  • Figure 1 is a block diagram of implementation of the conversion method according to the invention.
  • Fig. 2 is a schematic diagram of the method according to a first embodiment wherein at least a portion of a heavy fraction of the DAO is recycled to a second hydroconversion section.
  • Fig. 3 is a flow diagram of the method according to a third embodiment wherein at least a portion of the DAO is recycled to the intermediate separation section at the two hydroconversion sections.
  • Fig. 4 is a schematic diagram of the method according to a second embodiment wherein at least a portion of the DAO is recycled to a second hydroconversion section.
  • FIG. 5 is a diagram of the method according to a fourth embodiment in which at least a part of the CAD is recycled in a second section hydroconversion succeeding a first hydroconversion section without intermediate separation.
  • the process for converting heavy hydrocarbon feedstocks incorporates a hydroconversion of said feeds and a deasphalting of at least a portion of the hydroconverted effluent in the form of a succession of specific steps.
  • FIG. 1 illustrates the general implementation of the conversion method according to the invention.
  • the present invention it is proposed to simultaneously improve the level of conversion and the stability of the liquid effluents by a sequence comprising at least two successive hydroconversion stages, which can be separated by an intermediate separation step, and at least one step deasphalting a heavy fraction of the effluent from the hydroconversion, with a recycling of at least a portion of the DAO downstream of the first hydroconversion stage.
  • DAO is either recycled at the end of the deasphalter or after having undergone a fractionation step producing a heavy fraction of the DAO which then constitutes the part of the recycled DAO.
  • This configuration makes it possible to achieve a conversion of the heavy hydrocarbon charge of greater than 70%, and preferably greater than 80%, this level of conversion not always being able to be achieved by using the conventional methods which are limited by the stability of the liquid effluents.
  • the net conversion is defined as the ratio of the (residue rate in the feed - the rate of the residue in the product) / (the rate of residue in the feed), for the same point of load-product cut; typically this cutting point is between 450 ° C and 550 ° C, and often about 540 ° C; in this definition, the residue being the fraction boiling from this cutting point, for example, the fraction 540 ° C +.
  • a method for converting a heavy hydrocarbon feedstock for example a crude oil or the heavy hydrocarbon fraction resulting from the atmospheric or vacuum distillation of a crude oil, said feedstock containing a fraction of a hydrocarbon feedstock. at minus 50% having a boiling temperature of at least 300 ° C, comprising the following successive steps:
  • n is the total number of hydroconversion steps, where n is greater than or equal to 2, where / is an integer from 2 to n and y is an integer from 1 to (n-1), and the hydroconversion sections initial - and additional (s) A, ⁇ each comprising at least one triphasic reactor containing at least one hydroconversion catalyst;
  • the method according to the invention contains two hydroconversion stages, and an optional intermediate separation stage between these two hydroconversion stages.
  • n is equal to 2
  • the method then comprises:
  • an additional hydroconversion stage (a 2 ) in an additional hydroconversion section A 2 in the presence of hydrogen, of at least some or all of the liquid effluent resulting from the initial hydroconversion stage (a ⁇ ) or optionally a heavy fraction that an optional intermediate separation stage (b ⁇ ) between the steps of initial hydroconversion (a ⁇ ) and additional (2) separating part or all of the liquid effluent from the initial hydroconversion step (a ) ) to produce at least one heavy fraction boiling predominantly at a temperature greater than or equal to 350 ° C, the additional hydroconversion step (a 2 ) being carried out to obtain a hydroconverted liquid effluent with reduced sulfur content, Conradson carbon, metals, and nitrogen,
  • the initial and additional hydroconversion sections A 2 each comprising at least one triphasic reactor containing at least one hydroconversion catalyst
  • the DAO obtained by the process according to the invention contains no or very few C 7 asphaltenes, compounds known to inhibit the conversion of residual cuts, both by their ability to form heavy hydrocarbon residues, commonly called cokes, and by their tendency to produce sediments which strongly limit the operability of the hydrotreatment and hydroconversion units.
  • the DAO obtained by the process according to the invention is also more aromatic than a DAO produced from a heavy oil charge resulting from the primary fractionation of the crude oil (so-called "straight run" according to the English terminology) because it comes from an effluent that has previously undergone a high level of hydroconversion.
  • the mixture of at least a portion of the DAO and the effluent from the first hydroconversion section (s) in the process according to the invention makes it possible to feed the posterior hydroconversion stage (s) with a feed having a reduced C 7 asphaltene content and higher aromatics content compared to a process comprising a hydroconversion unit without recycle of the DAO, and with respect to a process comprising a hydroconversion unit with recycling of the DAO upstream of a first hydroconversion or hydrotreatment step.
  • the effluent from the last additional hydroconversion stage is separated into several sections. Deasphalting is then performed on the heavy cup (s) produced in this separation step. The use of these cuts obtained at the highest conversion level thus makes it possible to minimize the size required for the deasphalter and to minimize the amount of asphalt produced.
  • the DAO extracted by deasphalting is always recycled after the initial hydroconversion stage, either at the inlet of one of the intermediate separation sections, or at the inlet of one of the additional hydroconversion sections. preferably at the inlet of the section of the last additional hydroconversion step.
  • the size of The reactors of the first hydroconversion sections are not impacted, and according to the second implementation, neither the size of the intermediate separation equipment nor the size of the reactors of the prior stages of hydroconversion are affected.
  • Injection of the DAO downstream of the initial hydroconversion section makes it possible to avoid the prior hydrogenation of the DAO thus preserving its aromatic character (characterized by the aromatic carbon content measured by the ASTM D 5292 method) which provides a gain on the stability of the liquid effluents of the areas where the highest conversion levels are reached.
  • An operation to achieve higher conversion rates can thus be envisaged in the method according to the invention.
  • the feedstock treated in the process according to the invention is a heavy hydrocarbon feedstock containing a fraction of at least 50% having a boiling point of at least 300 ° C, preferably at least 350 ° C, and even more preferably at least 375 ° C.
  • This heavy load of hydrocarbons can be a crude oil, or come from the refining of a crude oil or the treatment of another hydrocarbon source in a refinery.
  • the feedstock is a crude oil or consists of atmospheric residues and / or vacuum residues from the atmospheric distillation and / or vacuum of a crude oil.
  • the heavy hydrocarbon feedstock may also consist of atmospheric and / or vacuum residues resulting from the atmospheric distillation and / or under vacuum of effluents from thermal conversion, hydrotreatment, hydrocracking and / or hydroconversion.
  • the feedstock consists of residues under vacuum.
  • vacuum residues generally contain a fraction of at least 50% having a boiling point of at least 450 ° C, and most often at least 500 ° C, or at least 540 ° C. ° C.
  • Vacuum residues can come directly from crude oil, other refining units, such as, among others, the hydrotreating of residues, the hydrocracking of residues, and the visbreaking of residues.
  • the vacuum residues are vacuum residues from the column of the vacuum distillation of the primary fractionation of crude (so-called "straight run" in the English terminology).
  • the feed may also be vacuum distillate, either directly from crude oil or from other refinery units, such as, among others, cracking units, such as Fluid Catalytic Cracking (FCC) and hydrocracking, and thermal conversion units, such as coking units or visbreaking units.
  • FCC Fluid Catalytic Cracking
  • hydrocracking hydrocracking
  • thermal conversion units such as coking units or visbreaking units.
  • It may also consist of aromatic cuts extracted from a unit for producing lubricants, deasphalted oils from a deasphalting unit (refining the deasphalting unit), asphalts from a deasphalting unit ( residues of the deasphalting unit).
  • the heavy hydrocarbon feed may also be a residual fraction resulting from the direct liquefaction of coal (an atmospheric residue and / or a vacuum residue resulting for example from the H-Coal TM process), a vacuum distillate resulting from the direct liquefaction coal, such as the H-Coal TM process, or a residual fraction resulting from the direct liquefaction of the lignocellulosic biomass alone or mixed with coal and / or a petroleum fraction.
  • a residual fraction resulting from the direct liquefaction of coal an atmospheric residue and / or a vacuum residue resulting for example from the H-Coal TM process
  • a vacuum distillate resulting from the direct liquefaction coal such as the H-Coal TM process
  • a residual fraction resulting from the direct liquefaction of the lignocellulosic biomass alone or mixed with coal and / or a petroleum fraction.
  • All these fillers can be used to constitute the hydrocarbon heavy load treated according to the invention, alone or as a mixture.
  • the heavy hydrocarbon feed treated according to the invention contains impurities, such as metals, sulfur, nitrogen and Conradson carbon. It may also contain insoluble heptane, also called C 7 asphaltenes.
  • the metal contents may be greater than or equal to 20 ppm by weight, preferably greater than or equal to 100 ppm by weight.
  • the sulfur content may be greater than or equal to 0.1%, even greater than or equal to 1%, and may be greater than or equal to 2% by weight.
  • the level of C 7 asphaltenes insoluble compounds with heptane according to the standard NFT60-115 or the ASTM D 6560 standard) amounts to at least 1% and is often greater than or equal to 3% by weight.
  • C 7 asphaltenes are compounds known to inhibit the conversion of residual cuts, both by their ability to form heavy hydrocarbon residues, commonly known as cokes, and by their tendency to produce sediments which severely limit the operability of the coke units. hydrotreating and hydroconversion.
  • the Conradson carbon content may be greater than or equal to 0.5%, or even at least 5% by weight.
  • the Conradson carbon content is defined by ASTM D 482 and represents for the skilled person a well-known evaluation of the amount of carbon residues produced after pyrolysis under standard conditions of temperature and pressure.
  • the heavy hydrocarbon feedstock is treated in the presence of hydrogen in a first hydroconversion stage (ai), within an initial hydroconversion section A-i.
  • the initial hydroconversion section comprises one or more three-phase reactors containing at least one hydroconversion catalyst, the reactors being able to be arranged in series and / or in parallel.
  • These reactors may, in addition, be reactors of fixed bed type, moving bed, bubbling bed, and / or hybrid bed, depending on the load to be treated.
  • the invention is particularly suitable for three-phase reactors operating as a bubbling bed, with an upward flow of liquid and gas.
  • this initial hydroconversion step (ai) is advantageously carried out in an initial hydroconversion section i comprising one or more three-phase hydroconversion reactors, which can be in series and / or in parallel, operating as a bubbling bed, typically using the technology and under the conditions of the H-Oil TM process as described for example in US Pat. Nos. 4,521,295 or US 4,495,060 or US Pat. No. 4,457,831 or US Pat. No.
  • each triphasic reactor is operated in a fluidized bed called bubbling bed.
  • Each reactor advantageously comprises a recirculation pump for maintaining the catalyst in a bubbling bed by continuously recycling at least a portion of a liquid fraction advantageously withdrawn at the top of the reactor and reinjected at the bottom of the reactor.
  • the first hydroconversion step (a-i) is carried out under conditions making it possible to obtain a liquid effluent with a reduced sulfur content, Conradson carbon, metals, and nitrogen.
  • Step (ai) the charge is preferably converted under specific hydroconversion conditions.
  • Step (a) is preferably carried out under an absolute pressure of between 2 MPa and 38 MPa, more preferably between 5 MPa and 25 MPa and even more preferably between 6 MPa and 20 MPa, at a temperature of between 300 and 300 MPa.
  • ° C and 550 ° C more preferably between 350 ° C and 500 ° C and preferably between 370 ° C and 450 ° C.
  • the hourly space velocity (WH) with respect to the volume of each triphasic reactor is preferably between 0.05 h 1 and 10 h 1 .
  • the WH is between 0.1 h 1 and 10 h 1 , more preferably between 0.1 h 1 and 5 h 1 and even more preferably between 0.15 h 1 and 2 h 1 .
  • the WH is between 0.05 h 1 and 0.09 h 1 .
  • the amount of hydrogen mixed with the feedstock is preferably between 50 and 5000 normal cubic meters (Nm 3 ) per cubic meter (m 3 ) of liquid feed, preferably between 100 and 2000 Nm 3 / m 3 and very preferred between 200 and 1000 Nm 3 / m 3 .
  • this step therefore contains at least one hydroconversion catalyst which is kept in the reactor.
  • the hydroconversion catalyst used in the initial hydroconversion stage (a-i) of the process according to the invention may contain one or more elements from groups 4 to 12 of the periodic table of the elements, which may be deposited on a support or not. It is advantageous to use a catalyst comprising a support, preferably amorphous, such as silica, alumina, silica-alumina, titanium dioxide or combinations of these structures, and very preferably alumina.
  • the catalyst may contain at least one non-noble group VIII metal selected from nickel and cobalt, and preferably nickel, said group VIII element being preferably used in combination with at least one Group VI B metal selected from molybdenum and tungsten, and preferably the Group VIB metal is molybdenum.
  • groups of chemical elements are given according to the CAS classification (CRC Handbook of Chemistry and Physics, publisher CRC press, editor-in-chief D.R.Lide, 81st edition, 2000-2001).
  • group VIII according to the CAS classification corresponds to the metals of columns 8, 9 and 10 according to the new classification IU PAC.
  • the hydroconversion catalyst used in the initial hydroconversion stage (ai) comprises an alumina support and at least one Group VIII metal chosen from nickel and cobalt, preferably nickel, and at least one metal from the group.
  • group VIB selected from molybdenum and tungsten, preferably molybdenum.
  • the hydroconversion catalyst comprises nickel as part of group VIII and molybdenum as part of group VIB.
  • the metal content of the non-noble group VIII, in particular nickel is advantageously between 0.5% to 10% expressed by weight of metal oxide (in particular NiO), and preferably between 1% to 6%. % weight, and the metal content of the group VIB, in particular in molybdenum, is advantageously between 1% and 30% expressed by weight of metal oxide (in particular of molybdenum trioxide MoO 3 ), and preferably between 4% and 20% by weight.
  • the metal contents are expressed as weight percent of metal oxide relative to the weight of the catalyst.
  • This catalyst is advantageously used in the form of extrudates or beads.
  • the balls have for example a diameter of between 0.4 mm and 4.0 mm.
  • the extrudates have for example a cylindrical shape with a diameter of between 0.5 and 4.0 mm and a length of between 1 and 5 mm.
  • Extrusions can also be objects of a different shape such as trilobes, regular or irregular tetralobes, or other multilobes. Catalysts of other forms can also be used.
  • the size of these different forms of catalysts can be characterized using the equivalent diameter.
  • the equivalent diameter is defined as 6 times the ratio between the volume of the particle and the external surface of the particle.
  • the catalyst used in the form of extrusions, beads or other forms therefore has an equivalent diameter of between 0.4 mm and 4.4 mm. These catalysts are well known to those skilled in the art.
  • the initial hydroconversion stage (ai) is carried out in a hybrid bed, comprising simultaneously at least one catalyst which is maintained in the reactor and at least one entrained catalyst which enters the reactor with the charge and which is driven out of the reactor with the effluents.
  • a type of entrained catalyst also called "slurry" according to the English terminology, is therefore used in addition to the hydroconversion catalyst which is maintained in the bubbling bed reactor.
  • the catalyst entrained has as a difference a particle size and a density suitable for its training.
  • the term "entrainment of the dispersed catalyst” is understood to mean its circulation in the three-phase reactor (s) by the liquid flows, said catalyst circulating with the feedstock in the said three-phase reactor (s), and being withdrawn from the said triphasic reactor (s) with the liquid effluent produced.
  • These catalysts are well known to those skilled in the art.
  • the entrained catalyst may advantageously be obtained by injecting at least one active phase precursor directly into the hydroconversion reactor (s) and / or into the feedstock prior to introducing said feed into the hydroconversion stage (s).
  • the addition of precursor may be introduced continuously or discontinuously (depending on the operation, the type of charges processed, product specifications sought and operability).
  • the precursor (s) entrained catalyst is (are) premixed (s) with a hydrocarbon oil composed for example of hydrocarbons of which at least 50% by weight relative to the total weight of the hydrocarbon oil have a boiling point between 180 ° C and 540 ° C to form a diluted precursor premix.
  • the precursor or premix of diluted precursor is dispersed in the heavy hydrocarbon feedstock, for example by dynamic mixing (for example using a rotor, a stirrer, etc.). ), by static mixing (for example by means of an injector, by gavage, via a static mixer, etc.), or only added to the charge to obtain a mixture.
  • dynamic mixing for example using a rotor, a stirrer, etc.
  • static mixing for example by means of an injector, by gavage, via a static mixer, etc.
  • Any mixing and stirring techniques known to those skilled in the art can be used to disperse the precursor or diluted precursor mixture into the feed of one or more hydroconversion steps.
  • the at least one active phase precursor (s) of the unsupported catalyst may or may be in liquid form, such as, for example, precursors of metals soluble in organic media, for example molybdenum octoates and / or molybdenum naphthenates, or water-soluble compounds, such as, for example, phosphomolybdic acids and / or ammonium heptamolybdates.
  • Said entrained catalyst can be formed and activated ex situ outside the reactor under conditions suitable for activation and then injected with the feedstock. Said entrained catalyst can also be formed and activated in situ under the reaction conditions of one of the hydroconversion stages.
  • said driven catalyst can be supported.
  • the supported catalyst can advantageously be obtained:
  • the active phase may be that described above for the hydroconversion catalyst used in the initial hydroconversion stage (a-i), as well as the support. Their description is not repeated here.
  • a different hydroconversion catalyst is used in each reactor of this initial hydroconversion stage (ai), the catalyst proposing that each reactor be adapted to the feedstock sent in this reactor. reactor.
  • several types of catalyst are used in each reactor.
  • each reactor contains one or more catalysts adapted to a bubbling bed operation, and possibly one or more additional entrained catalysts.
  • the hydroconversion catalyst when used, may be partly replaced by fresh catalyst, and / or used catalyst but of catalytic activity. higher than the spent catalyst to be replaced, and / or regenerated catalyst, and / or catalyst rejuvenated (catalyst from a rejuvenation zone in which the bulk of the deposited metals are removed, before sending the spent catalyst and rejuvenated in a regeneration zone in which the carbon and the sulfur contained therein are removed, thereby increasing the activity of the catalyst), by withdrawing the used catalyst, preferably at the bottom of the reactor, and introducing the replacement catalyst either at the top or at the bottom of the reactor.
  • This spent catalyst replacement is preferably carried out at regular time intervals, and preferably by puff or almost continuously.
  • the replacement of used catalyst may be done in whole or in part by used catalyst and / or regenerated and / or rejuvenated from the same reactor and / or another reactor of any hydroconversion step.
  • the catalyst may be added with the metals as metal oxides, metals as metal sulfides, or after preconditioning.
  • the replacement rate of the spent hydroconversion catalyst with fresh catalyst is advantageously between 0.01 kg and
  • the initial hydroconversion section A ⁇ can also receive, in addition to the heavy load of hydrocarbons, at least one of the following effluents:
  • one or more external hydrocarbon feeds (in the sense outside the process according to the invention and different from the initial feedstock), preferably cuts of hydrocarbons external to the process, such as atmospheric distillates, vacuum distillates, atmospheric residues, or residues under vacuum;
  • the liquid effluent from the initial step hydroconversion (ai) may then undergo intermediate separation stage (b ⁇ ) in an intermediate separation section B ,, performed between the initial step hydroconversion (ai) and an additional hydroconversion step following the initial hydroconversion stage.
  • This additional hydroconversion step is described below.
  • the intermediate separation stage (b ⁇ ) is preferred, but it is optional.
  • the liquid effluent from the initial hydroconversion stage (ai) may alternatively be sent directly to the additional hydroconversion stage.
  • at least a portion of the liquid effluent from the initial step hydroconversion (ai) is sent to the intermediate separation step (b ⁇ ).
  • the intermediate separation step (b ⁇ ) separating some or all of the liquid effluent from the initial step hydroconversion (ai) to produce at least one so-called heavy fraction predominantly liquid boiling at a temperature greater than or equal at 350 ° C.
  • This first intermediate separation step thus produces at least two fractions, the heavy liquid fraction as described above, the other cup or sections being light and intermediate sections (s).
  • the light fraction thus separated contains dissolved light gases (H 2 and CC 4 ), naphtha (fraction boiling at a temperature below 150 ° C), kerosene (fraction boiling between 150 ° C and 250 ° C), and minus a portion of the gas oil (fraction boiling between 250 ° C and 375 ° C).
  • the light fraction can then be sent at least in part to a fractionation unit (not shown in the figures) where the light gases (H 2 and C 1 -C 4) are extracted from said light fraction, for example by passing through a storage tank. flash.
  • the hydrogen gas thus recovered can advantageously be recycled at the inlet of the initial hydroconversion stage (ai).
  • the fractionation unit where the light fraction can be sent may also comprise a distillation column.
  • the naphtha, kerosene and diesel fractions of the light fraction sent into said column are separated.
  • the heavy liquid fraction from the intermediate separation step (bi), boiling predominantly at a temperature greater than or equal to 350 ° C, may also contain a fraction boiling between 375 and 540 ° C, called vacuum distillate. It may also possibly contain a portion of the diesel fraction boiling between 250 and 375 ° C.
  • This heavy liquid fraction is then sent in whole or in part to a second hydroconversion stage (a 2 ), as described below.
  • the intermediate separation step (b ⁇ ) can then separate the liquid effluent from the initial step hydroconversion (ai) as well as two liquid fractions, according to the separation means implemented.
  • the intermediate separation section B comprises any separation means known to those skilled in the art.
  • the intermediate separation section B may thus comprise one or more separation equipment as follows: one or more flash balloons arranged in series, one or more steam and / or hydrogen stripping columns, an atmospheric distillation column a vacuum distillation column.
  • this intermediate separation stage (b ⁇ ) is performed by one or more flash balls arranged in series.
  • the intermediate separation step (b ⁇ ) is formed by a single flash drum.
  • the flash balloon is at a pressure and a temperature close to the operating conditions of the last reactor of the initial hydroconversion stage (ai). This implementation is preferred because it reduces the number of equipment and therefore the investment cost.
  • the intermediate separation step (b ⁇ ) is produced by a sequence of several flash balls, operating at different operating conditions from those of the last reactor of the initial stage hydroconversion (ai) , and leading to obtaining at least the light liquid fraction, which can then be sent at least partly to a fractionation unit, and at least the heavy liquid fraction, which is then sent at least in part to a second hydroconversion stage (a 2 ).
  • intermediate separation step (b ⁇ ) is performed by one or more columns of stripping steam and / or hydrogen.
  • the effluent from the initial hydroconversion stage (ai) is separated into at least the light liquid fraction and at least the heavy liquid fraction.
  • the heavy liquid fraction is then sent at least partly to a second hydroconversion stage (a 2 ).
  • the intermediate separation step (b ⁇ ) is performed in an atmospheric distillation column separating the liquid effluent from the initial step hydroconversion (ai).
  • the heavy liquid fraction recovered from the atmospheric distillation column is then sent at least partly to a second hydroconversion stage (a 2 ).
  • the intermediate separation step (b ⁇ ) is formed by an atmospheric distillation column separating the liquid effluent from step hydroconversion initial (ai), and by a vacuum distillation column receiving the residue of the atmospheric distillation column and producing the heavy liquid fraction which is then sent at least partly to a second hydroconversion stage (a 2 ) .
  • the intermediate separation step (b ⁇ ) may also be comprised of a combination of the different implementations described above, in a different order from that described above.
  • the heavy liquid fraction may be subjected to a stripping step with steam and / or hydrogen using one or more stripping columns, in order to remove from the heavy fraction the compounds having a boiling point below 540 ° C.
  • the intermediate separation section B can also receive, in addition to part or all of the liquid effluent from the initial hydroconversion stage (a-i), at least one of the following effluents:
  • one or more external hydrocarbon feedstocks preferably hydrocarbon cuts external to the process, such as atmospheric distillates, vacuum distillates, atmospheric residues, residues under vacuum;
  • the additional effluent can be sent to the inlet of the intermediate separation section, or between two different equipment of the intermediate separation section, for example between the flash balloons, the stripping columns and / or the distillation columns.
  • part or all of the effluent resulting from the initial hydroconversion stage (ai), or preferably a part or all of the heavy fraction resulting from the intermediate separation step ( b ⁇ ), is treated in the presence of hydrogen in an additional hydroconversion stage (a 2 ) carried out in an additional hydroconversion section A 2 , which follows the initial hydroconversion stage (ai) or optionally the stage intermediate separation (b ) ).
  • the method according to the invention may comprise more than one additional hydroconversion step (a, ⁇ ), as well as more than one intermediate separation step (b y ) between two consecutive additional hydroconversion steps (a, ⁇ ). .
  • the method according to the invention comprises (n-1) additional hydroconversion stage (s) (a, ⁇ ) in (n-1) additional hydroconversion section (s) A, ⁇ in the presence of hydrogen, at least some or all of the liquid effluent from the preceding hydroconversion step (a, -i) or optionally a heavy fraction from the optional step of intermediate separation (bj) between two consecutive hydroconversion stages separating part or all of the liquid effluent from the preceding hydroconversion stage (a) to produce at least one heavy fraction boiling predominantly at a temperature greater than or equal to at 350 ° C, the (n-1) additional hydroconversion stage (s) (a, ⁇ ) being carried out so as to obtain a hydroconverted liquid effluent with a reduced sulfur content, Conradson carbon, metal, and nitrogen.
  • n is the total number of hydroconversion steps, with n greater than or equal to 2.
  • / and y are indices / is an integer ranging from 2 to n and y being an integer ranging from 1 to
  • the additional hydroconversion section (s) A each comprise at least one triphasic reactor containing at least one hydroconversion catalyst, as described for the initial hydroconversion section A ⁇ .
  • the initial hydroconversion step and the additional hydroconversion step (s) are separate steps, performed in different hydroconversion sections.
  • each triphasic reactor is operated in a fluidized bed called bubbling bed.
  • Each reactor advantageously comprises a recirculation pump for maintaining the catalyst in a bubbling bed by continuously recycling at least a portion of a liquid fraction advantageously withdrawn at the top of the reactor and reinjected at the bottom of the reactor.
  • the operating conditions may be more severe than in the initial hydroconversion stage, in particular by using a higher reaction temperature, remaining in the range between 300 ° C. and 550 ° C., preferably between 350 ° C and 500 ° C, and more preferably between 370 ° C and 450 ° C, or by decreasing the amount of hydrogen introduced into the reactor, remaining in the range between 50 and 5000 Nm 3 / m 3 of liquid charge, preferably between 100 and 2000 Nm 3 / m 3 , and even more preferably between 200 and 1000 Nm 3 / m 3 .
  • the other parameters of pressure and WH are in ranges identical to those described for the initial hydroconversion stage.
  • the catalyst used in the reactor (s) of an additional hydroconversion stage may be the same as that used in the reactor (s) of the initial hydroconversion stage, or may also be a catalyst more suitable for hydroconversion of residual cuts containing DAO.
  • the catalyst may have a porosity of the support or contain metal contents, suitable for hydroconversion of feeds containing cuts of DAO.
  • the catalyst replacement rate applied in the reactor (s) of an additional hydroconversion stage may be the same as that used for the reactor (s) of the initial hydroconversion stage. , or be more suitable for hydroconversion of residual cuts containing DAO. In this case, the catalyst replacement rate may be lower, suitable for hydroconversion of feeds containing CAD cuts.
  • the method according to the invention always comprises an intermediate separation step (b y ) between two additional hydroconversion stages (s) (a, ⁇ ) consecutive.
  • the effluent resulting from an additional hydroconversion step (a, ⁇ ) is directly sent to another additional hydroconversion stage (a / + ) as a result of step (a). ⁇ ).
  • the method comprises a single additional hydroconversion step (a 2 ), and an intermediate separation step (b ) ).
  • a 2 the first hydroconversion step
  • b the intermediate separation step
  • At least a portion of the DAO resulting from the deasphalting step (d) detailed below, and / or at least a portion of the heavy fraction of the DAO resulting from a second fractionation step ( e) also detailed below, is recycled by being sent to an additional hydroconversion step (a, ⁇ ) and / or an intermediate separation step (b y ).
  • the method according to the invention thus excludes a recycling of the DAO or a heavy fraction of the DAO in the initial hydroconversion stage.
  • the DAO or the heavy fraction of the DAO thus recycled can then be co-processed in an additional hydroconversion section A, with at least a portion of the effluent from the initial hydroconversion stage (a ) ) or a hydroconversion stage additional (a, ⁇ ), or more preferably co-processed with at least a portion of the heavy fraction from an intermediate separation step (b y ).
  • Each additional hydroconversion section A may also receive, in addition to the effluent resulting from the initial hydroconversion stage or a previous additional hydroconversion stage (a / -i) or, more preferably, in addition to the heavy fraction resulting from an intermediate separation step (b y ), at least one of the following effluents:
  • one or more external hydrocarbon feeds preferably hydrocarbon cuts external to the process, such as atmospheric distillates, vacuum distillates, atmospheric residues, or residues under vacuum;
  • Each intermediate separation section B y may also receive, in addition to part or all of the hydroconverted liquid effluent from the initial step hydroconversion (ai) or a preceding additional hydroconversion stage (a, -i), at least one of the following effluents:
  • one or more external hydrocarbon feedstocks preferably hydrocarbon cuts external to the process, such as atmospheric distillates, vacuum distillates, atmospheric residues, residues under vacuum;
  • the additional effluent can be sent to the inlet of the intermediate separation section B y , or between two different equipment of the intermediate separation section B y , for example between the flash balloons, the stripping columns. and / or the distillation columns.
  • the hydroconverted liquid effluent from the last additional hydroconversion step (a n ) then undergoes at least partly a fractionation step (c) in a first fractionation section C.
  • This first fractionation step (c) separates part or all of the effluent from step (a n ) in several fractions, at least one heavy liquid fraction boiling predominantly at a temperature above 350 ° C., preferably greater than 500 ° C and more preferably greater than 540 ° C.
  • the heavy liquid cup contains a fraction boiling at a temperature above 540 ° C, referred to as vacuum residue (which is the unconverted fraction). It may contain a portion of the gas oil fraction boiling between 250 and 375 ° C and a fraction boiling between 375 and 540 ° C called vacuum distillate.
  • This first fractionation step therefore produces at least two fractions, the heavy liquid fraction as described above, the other cup or sections being light and intermediate cuts (s).
  • the first fractionation section C comprises any separation means known to those skilled in the art.
  • the first fractionation section C may thus comprise one or more separation devices as follows: one or more flash balloons arranged in series, and preferably a sequence of at least two successive flash balloons, one or more stripping columns at the steam and / or hydrogen, an atmospheric distillation column, a vacuum distillation column.
  • this first splitting step (c) is performed by a sequence of at least two successive flash balls.
  • this first fractionation stage (c) is carried out by one or more stripping columns with steam and / or with hydrogen.
  • this first fractionation step (c) is carried out by an atmospheric distillation column, and more preferably by an atmospheric distillation column and a vacuum column receiving the atmospheric residue.
  • this first fractionation step (c) is carried out by one or more flash flasks, an atmospheric distillation column and a vacuum column receiving the atmospheric residue.
  • This configuration makes it possible to reduce the size of the deasphalter downstream, thus minimizing investment costs and operating costs.
  • the first fractionation section C may also receive, in addition to part or all of the hydroconverted liquid effluent from the last additional hydroconversion step (a n ), at least one of the following effluents:
  • one or more external hydrocarbon feedstocks preferably hydrocarbon cuts external to the process, such as atmospheric distillates, vacuum distillates, atmospheric residues, residues under vacuum;
  • the additional effluent can be sent to the inlet of the intermediate separation section, or between two different equipment of the intermediate separation section, for example between the flash balloons, the stripping columns and / or the distillation columns.
  • the heavy cut resulting from the first fractionation step (c) then undergoes, in accordance with the process according to the invention, all or part of a deasphalting step (d) in a deasphalter D, with at least one hydrocarbon solvent, to extract a DAO and a residual asphalt.
  • the deasphalter D can also receive at least one of the following effluents:
  • one or more external hydrocarbon feeds preferably hydrocarbon cuts external to the process, such as atmospheric distillates, vacuum distillates, atmospheric residues, residues under vacuum;
  • the deasphalting step (d) using a solvent is carried out under conditions well known to those skilled in the art.
  • a solvent or SDA for Solvent DeAsphalting in English
  • the deasphalting can be carried out in one or more mixer-settlers or in one or more extraction columns.
  • the deasphalter D thus comprises at least one mixer-settler or at least one extraction column.
  • Deasphalting is a liquid-liquid extraction generally carried out at an average temperature of between 60 ° C. and 250 ° C. with at least one hydrocarbon solvent.
  • the solvents used for deasphalting are low-boiling solvents, preferably paraffinic solvents, and preferably heavier than propane, and preferably having from 3 to 7 carbon atoms.
  • Preferred solvents include propane, butane, isobutane, pentane, isopentane, neopentane, hexane, isohexanes, C 6 hydrocarbons, heptane, C 7 hydrocarbons, light essences more or less apolar, as well as mixtures obtained from the aforementioned solvents.
  • the solvent is butane, pentane or hexane, and mixtures thereof.
  • the solvent or solvents are optionally added with at least one additive.
  • Useful solvents and additives are widely described in the literature.
  • the solvent / charge (volume / volume) ratios entering the deasphalter D are generally between 3/1 and 16/1, and preferably between 4/1 and 8/1. It is also possible and advantageous to carry out the recovery of the solvent according to the opticritic process, that is to say using a solvent under supercritical conditions in the separation section. This process makes it possible in particular to significantly improve the overall economy of the process.
  • the solvent / charge (volume / volume) ratios entering the deasphalter D are low, typically between 4/1 and 8/1, or even between 4 / 1 and 6/1.
  • the deasphalting is carried out in an extraction column at a temperature of between 60 ° C. and 250 ° C. with at least one hydrocarbon solvent having from 3 to 7 carbon atoms, and a solvent / filler ratio. (volume / volume) between 4/1 and 6/1.
  • the deasphalter D produces a DAO substantially free of C 7 asphaltenes and a residual asphalt concentrating most of the impurities of the residue, said residual asphalt being withdrawn.
  • the yield of DAO is generally between 40% by weight and 95% by weight depending on the operating conditions and the solvent used, and according to the charge sent to the duster D and in particular the quality of the heavy liquid cut from the first fractionation stage (c ).
  • the deasphalting conditions are adapted to the quality of the DAO to be extracted and to the feed entering into the deasphalter D.
  • the DAO obtained advantageously has a C 7 asphaltenes content of less than 2% by weight in general, preferably less than 0.5% by weight, and preferably less than 0.05% by weight, measured as insoluble C 7 .
  • the CAD thus produced is either sent to a second fractionation step (e) of the process according to the invention, or recycled at least in part to one or more intermediate separation steps (b j ) and / or directly at the entry of one or more additional hydroconversion steps (a,), and more preferably at the entry of the last additional hydroconversion step (a n ).
  • the DAO from the deasphalting step (d) can undergo, at least in part, a second fractionation in a second fractionation section E, in order to produce at least two fractions.
  • part or all of the DAO from the deasphalting step (d) is sent to this second fractionation step (e).
  • the second fractionation section E comprises any separation means known to those skilled in the art.
  • the second fractionation section E may thus comprise one or more separation devices as follows: one or more flash balloons arranged in series, and preferably a sequence of at least two successive flash balloons, one or more stripping columns at the steam and / or hydrogen, an atmospheric distillation column, a vacuum distillation column.
  • this second splitting step (e) is performed by a sequence of at least two successive flash balls.
  • this second fractionation stage (e) is carried out by one or more stripping columns with steam and / or with hydrogen.
  • this second fractionation step (e) is carried out by an atmospheric distillation column, and more preferably by an atmospheric distillation column and a vacuum column receiving the atmospheric residue.
  • this second fractionation step (e) is carried out by one or more flash balloons, an atmospheric distillation column and a vacuum column receiving the atmospheric residue.
  • this second fractionation step (e) is carried out by a vacuum column.
  • the choice of the equipment of the fractionation section E depends preferably on the choice of the equipment of the first fractionation section C and the charges introduced into the deasphalter D.
  • the heavy fraction of the DAO thus produced in the second fractionation section E is then recycled at least in part to one or more intermediate separation stages and / or directly to the inlet of one or more several additional hydroconversion steps (a,), and more preferably at the entry of the last additional hydroconversion step (a n ).
  • the heavy fraction resulting from the first fractionation section C of the process according to the invention is an atmospheric residue which leaves an atmospheric distillation column.
  • the absence of a vacuum distillation column makes it possible to avoid the concentration of sediments and the rapid fouling of the vacuum distillation column.
  • the atmospheric residue thus produced is then sent to the deasphalter D to perform the deasphalting step (d), producing a residual asphalt and a DAO substantially free of C 7 asphaltenes and sediments, but containing both a distillate fraction. under vacuum and a fraction of residue under vacuum.
  • This DAO thus obtained can then be sent to the second fractionation section E of the process according to the invention, composed of a vacuum distillation column and intended to separate the DAO into at least a light fraction of the DAO whose boiling point is mostly below 500 ° C and at least a heavy fraction of the DAO whose boiling point is mostly above 500 ° C. Since the DAO produced in the deatpaste D is free of sediment and contains almost no more C 7 asphaltenes, the vacuum distillation column will only foul very slowly, thus avoiding frequent shutdowns and shutdowns for cleaning. of the vacuum distillation column. The heavy fraction of the DAO thus produced is then advantageously recycled at least in part to the inlet of the last additional hydroconversion stage (a n ).
  • the method according to the invention therefore improves the stability of the treated liquid effluents during the hydroconversion, and more particularly during the additional hydroconversion stages receiving at least a portion of the DAO and / or the heavy fraction of the DAO, while considerably increasing the conversion of the heavy hydrocarbon feedstock.
  • Recycle step of the DAO or the heavy fraction of the DAO (f)
  • the method according to the invention comprises the recycling of at least a portion of the DAO resulting from step (d) and / or at least a portion of the heavy fraction of the DAO resulting from step (e) at an additional hydroconversion step (a, ⁇ ) and / or at an intermediate separation step (b y ).
  • the process according to the invention may comprise other recycles, the recycled effluents possibly coming from the second fractionation stage (e), the deasphalting stage (d), an additional hydroconversion stage (a, ), or an intermediate separation step (b j ).
  • the method includes recycling (h) of a portion or all of the light fraction of the DAO from step (e) into the hydroconversion initial section - ⁇ and / or at least one additional hydroconversion section A, and / or in at least one intermediate separation section B y and / or in the first fractionation section C.
  • the method comprises the recycling (r 2 ) of a portion of the heavy fraction of the DAO resulting from step (e) in the first fractionation section C.
  • the method comprises the recycling (r 3 ) of a portion of the DAO resulting from step (d) into the first fractionation section C.
  • the method comprises the recycling (r 4 ) of part or all of the residual asphalt resulting from step (d) in the initial hydroconversion section Ai and / or in at least an additional hydroconversion section A, ⁇ .
  • the residual asphalt is recycled to a hydroconversion section different from that receiving the DAO or the heavy fraction of the DAO.
  • the method comprises the recycling (r 5 ) of a part of the hydroconverted liquid effluent of an additional hydroconversion section A, ⁇ given: - in the initial hydroconversion section Ai, and / or
  • the method comprises recycling (r 6 ) a portion of the heavy fraction and / or a part or all of one or more intermediate fractions from a given intermediate section B y :
  • the method comprises recycling (r 7 ) a part of the heavy fraction and / or a part or all of one or more intermediate fractions resulting from the first fractionation section C:
  • Figure 1 schematically shows the general case of the method according to the invention, including different options corresponding to different embodiments.
  • the hydrocarbon heavy load 1 is sent via a pipe in an initial hydroconversion section Ai composed of one or more three-phase reactors, which can be in series and / or in parallel.
  • These hydroconversion reactors may, in addition, be fixed-bed reactors, moving bed, bubbling bed, and / or hybrid bed, depending on the charge to be treated, and are preferably reactors operating as a bubbling bed.
  • the initial hydroconversion step performed in section Ai represents the first hydroconversion step of the heavy hydrocarbon feedstock 1, and may include the co-treatment of one or more external feeds 2 and / or one or more effluents. recycle from other steps of the process.
  • the liquid effluent 3 from the initial hydroconversion section A- 1 may be sent either directly to the additional hydroconversion section A 2 or to the intermediate separation section B- 1 via a pipe.
  • This pipe offers the possibility of purging a fraction of this effluent 3 and thus sending either all or only a part of the liquid effluent from A- 1 to the intermediate separation section Bi.
  • Section B- 1 represents the first intermediate separation section where the intermediate separation step (bi) is performed. It receives part or all of the liquid effluent from the previous hydroconversion stage A 1; possibly with a heavy hydrocarbon feed injection 1 and / or an injection of one or more external charges 2 and / or an injection of one or more recycling effluents.
  • the different recycling effluents that can be injected in section Bi are:
  • the heavy fraction 5 resulting from the first intermediate separation section Bi is then sent at least partly to the additional hydroconversion section A 2 via a pipe, while the light fraction 4 from the section B- 1 is purged via a other conduct.
  • a purge of the heavy fraction 5 can be carried out, it is either a part or the whole of the heavy fraction 5 which is sent to the additional hydroconversion section A 2 .
  • Part of the effluent 5 can also be recycled to the initial hydroconversion section Ai.
  • Section A 2 represents the second hydroconversion section where an additional hydroconversion step (a 2 ) is carried out.
  • Section A 2 is composed of one or more three-phase reactors, which can be in series and / or in parallel. These hydroconversion reactors may, in addition, be fixed-bed reactors, moving bed, bubbling bed, and / or hybrid bed, depending on the charge to be treated, and are preferably reactors operating as a bubbling bed.
  • This section A 2 may receive part or all of the liquid effluent from the initial hydroconversion section i and / or at least a portion of the heavy fraction from the first intermediate separation section Bi. This section A 2 can also receive for co-treatment part of the heavy hydrocarbon load 1 and / or one or more additional charges 2 and / or one or more recycling effluents.
  • the various recycling effluents that can be injected into section A 2 are:
  • the liquid effluent 6 issuing from the second hydroconversion section A 2 may be sent to a third hydroconversion section, or to a second intermediate separation section via a pipe which offers the possibility of purging a fraction of said effluent and thus of send either all or only a portion of said effluent from section A 2 to the second intermediate separation section B 2 (not shown), as well as to recycle a portion of said effluent to one or more hydroconversion sections upstream of the section A 2 or to the intermediate separation section Bi located between the sections - ⁇ and A 2 .
  • the method according to the invention can thus comprise n hydroconversion stages and (n-1) intermediate separation steps.
  • Section A n represents the last hydroconversion stage where the additional hydroconversion step (a n ) is carried out.
  • Section A n is composed of one or more three-phase reactors, which can be in series and / or in parallel. These hydroconversion reactors may, in addition, be fixed-bed reactors, moving bed, bubbling bed, and / or hybrid bed, depending on the charge to be treated, and are preferably reactors operating as a bubbling bed.
  • This section A n can also receive for a co-treatment part of the heavy hydrocarbon load 1 and / or one or more external charges 2 and / or one or more recycling effluents.
  • the different recycling effluents that can be injected into section A n are:
  • Section C represents the first fractionation section in which all or at least a portion of the hydroconverted liquid effluent 10 from the last section hydroconversion A n is sent via a line to be split into multiple sections.
  • FIG. 1 shows three sections, a light section 11, which comes out of the process according to the invention and which is optionally sent to a post-treatment, an intermediate section 12 and a heavy section 13. The latter two cuts may be partially or totally sent to other processes and / or recycled to one or more hydroconversion stages of the process according to the invention and / or recycled to one or more intermediate separation sections of the process according to the invention.
  • the first fractionation section C can also receive, either at the inlet or between two different equipment components of this section C, a portion of the heavy hydrocarbon feedstock 1 and / or external feeds 2 and / or one of the following recycling effluents:
  • Section D represents the deasphalter operating the deasphalting step (d) (SDA) in which the DAO 15 and the residual asphalt 14 are extracted from at least a portion of the heavy cut 13 from the first fractionation section C
  • the deasphalter D can also receive part of the heavy hydrocarbon feed 1 and / or additional feeds 2 and / or one of the following recycling effluents:
  • the DAO produced in the deasphalter D may be sent, partly or totally, into the second fractionation section E, or recycled, in part or totally, to one or more of the additional hydroconversion sections A, and / or to one or more of the By intermediate separation sections.
  • Section E represents a second fractionation section of the process according to the invention in which the fractionation step (e) of all or at least part of the DAO is carried out in at least two sections.
  • the method illustrated in FIG. 1 shows two sections, a light section 16, which can leave the process according to the invention and / or be recycled in different sections of the process as previously described, and a heavy section 17. The latter may then be partially or completely recycled in one or more additional hydroconversion sections A and / or recycled on one or more intermediate separation sections B y .
  • the light cut 16 may, for example, partly or wholly be used to produce heavy fuel oils, such as bunker fuels.
  • the light cut 16 may also, in part or in all, be sent to a conversion step operating with a process selected from the group consisting of fixed bed hydrocracking, fluidized catalytic cracking, ebullated bed hydroconversion these processes may include prior hydrotreatment.
  • part or all of the light section 16 of the DAO deasphalted fraction is subjected to fixed bed hydrocracking, in the presence of hydrogen, at an absolute pressure of between 5 MPa and 35 MPa, at a temperature advantageously between 300 and 500 ° C, a WH between 0.1 h 1 and 5 h 1 , and a quantity of hydrogen of between 100 Nm 3 / m 3 and 1000 Nm 3 / m 3 (normal cubic meters) (Nm 3 ) per cubic meter (m 3 ) of liquid charge), and in the presence of a catalyst containing at least one element of non-noble group VIII and at least one element of group VI B and comprising a support containing at least a zeolite.
  • hydrogen at an absolute pressure of between 5 MPa and 35 MPa, at a temperature advantageously between 300 and 500 ° C, a WH between 0.1 h 1 and 5 h 1 , and a quantity of hydrogen of between 100 Nm 3 / m 3 and 1000 Nm 3 / m 3
  • part or all of the light section 16 of the DAO deasphalted fraction is subjected to FCC fluidized catalytic cracking in the presence of a catalyst, preferably free of metals, comprising alumina, silica, silica-alumina, and preferably comprising at least one zeolite.
  • a catalyst preferably free of metals, comprising alumina, silica, silica-alumina, and preferably comprising at least one zeolite.
  • part or all of the light section 16 of the DAO deasphalted fraction is subjected to a bubbling bed hydroconversion, carried out in the presence of hydrogen, at an absolute pressure of between 2 MPa and 35 MPa, at a temperature between 300 ° C and 550 ° C, a quantity of hydrogen between 50 Nm 3 / m 3 and 5000 Nm 3 / m 3 (normal cubic meters (Nm 3 ) per cubic meter (m 3 ) of liquid load), a WH of between 0.1 h 1 and 10 h 1 and in the presence of a support-containing catalyst and at least one Group VIII metal selected from nickel and cobalt and at least one Group VIB metal selected from molybdenum and tungsten.
  • a bubbling bed hydroconversion carried out in the presence of hydrogen, at an absolute pressure of between 2 MPa and 35 MPa, at a temperature between 300 ° C and 550 ° C, a quantity of hydrogen between 50 Nm 3 / m 3 and 5000 Nm 3 / m 3
  • the dashed circuit 18 in FIG. 1 represents the multiple possible catalyst exchanges between the different hydroconversion stages, as well as the purging and addition of fresh and spent catalysts.
  • FIGS. 2 to 5 Four preferred implementations of the general scheme of FIG. 1 are illustrated in FIGS. 2 to 5 by limiting more and more the number of equipment and thus the investment costs.
  • FIG. 2 illustrates the invention in a preferred embodiment comprising the recycling of the heavy fraction of the DAO at the inlet of the last hydroconversion stage.
  • the process comprises the following successive stages: the initial hydroconversion step (ai), the intermediate separation step (bi), a second hydroconversion step (a 2 ) which is the only step additional hydroconversion, the first fractionation step (c), the deasphalting step (d) and the second fractionation step (e).
  • the heavy hydrocarbon feedstock 1 is sent via a pipe into the initial hydroconversion section A- 1 at high hydrogen pressure 19.
  • Section A- 1 is identical to that described with reference to FIG.
  • the liquid effluent 3 from section A- ⁇ is separated in the intermediate separation section Bi.
  • the conditions are generally chosen so as to obtain two liquid fractions, a light fraction 4 and a heavy fraction 5.
  • the section may comprise any separation means known to those skilled in the art, and preferably not has neither an atmospheric distillation column nor a vacuum distillation column, but a steam or hydrogen stripping column, and is more preferably constituted by a sequence of flash balls, and even more preferably by a only flash balloon.
  • the heavy liquid fraction 5 at the outlet of the intermediate separation section Bi is then sent via a pipe in the second hydroconversion stage A 2 at high hydrogen pressure 20.
  • This section A 2 is in accordance with the description of the section d initial hydroconversion A- ⁇ Figure 1.
  • the hydroconverted liquid effluent 6 obtained at the end of this second hydroconversion stage is separated in the first fractionation section C.
  • the conditions are chosen so as to obtain at least two liquid fractions, a light cut 11 and a heavy section 13.
  • the section preferably comprises a set of flash balloons and an atmospheric distillation column.
  • the heavy cut 13 is then sent via a line into the deasphalter D to obtain a DAO 15 which is sent to the second fractionation section E via a line and a residual asphalt 14 which is purged via another line.
  • the DAO fraction is then separated in the second fractionation section E, where the conditions are chosen so as to obtain at least two liquid fractions, a light fraction of the DAO 16 and a heavy fraction of the DAO 17.
  • the section E comprises preferably a set of flash balloons and a vacuum distillation column.
  • the heavy fraction of the DAO 17 is then mixed, in part or in full as shown, with the heavy liquid fraction 5 from the intermediate separation section Bi and the mixture is then sent to the second hydroconversion section A 2 .
  • Figure 3 illustrates the invention in another implementation involving the recycling of CAD into the intermediate separation section.
  • the process comprises the following successive stages: the initial hydroconversion step (ai), the intermediate separation step (bi), a second hydroconversion step (a 2 ) which is the only step additional hydroconversion, the first fractionation step (c), and the deasphalting step (d). There is no second stage of splitting (e).
  • the heavy hydrocarbon feedstock is sent 1 via a conduit in an initial hydroconversion section A- ⁇ high hydrogen pressure section 19.
  • A- ⁇ is the same as described in connection with Figure 1.
  • the liquid effluent 3 from the section Ai is separated in the intermediate separation section Bi at the same time as the recycled DAO 15 from the deasphalter D.
  • the intermediate separation section B 1 the conditions are chosen so as to obtain two fractions
  • the Bi section may comprise any separation means known to those skilled in the art, and preferably has no atmospheric distillation column or vacuum distillation column, but a column of stripping with steam or hydrogen, and is constituted more preferred by a sequence of flash balloons, and even more preferably by a single flash ball.
  • the heavy liquid fraction 5 at the outlet of the intermediate separation section Bi is then sent to the second hydroconversion section A 2 at high hydrogen pressure 20.
  • This section A 2 is in accordance with the description of the initial hydroconversion section. A- ⁇ Figure 1.
  • the hydroconverted liquid effluent 6 obtained at the end of this second hydroconversion stage is separated in the first fractionation section C.
  • the conditions are chosen so as to obtain at least two liquid fractions, a light cut 11 and a heavy section 13.
  • the section preferably comprises using a set of flash balloons and an atmospheric distillation column.
  • the heavy cut 13 is then sent via a line into the deasphalter D to obtain a DAO which is recycled to the intermediate separation section B- 1 and a residual asphalt 14 which is purged via another conduit.
  • the DAO is then mixed, in part or in full as shown, with the liquid effluent 3 from the initial hydroconversion section A- 1 and the mixture is then sent to the intermediate separation section Bi.
  • FIG. 4 illustrates the invention in another preferred embodiment including recycle of the DAO at the inlet of the last hydroconversion stage.
  • the process comprises the following successive stages: the initial hydroconversion step (ai), the intermediate separation step (bi), a second hydroconversion step (a 2 ) which is the only step additional hydroconversion, the first fractionation step (c), and the deasphalting step (d). There is no second stage of splitting (e).
  • the heavy hydrocarbon feedstock 1 is sent via a pipe into an initial hydroconversion section Ai at high hydrogen pressure 19.
  • the section Ai is identical to that described with reference to FIG.
  • the liquid effluent 3 from the section Ai is separated in the intermediate separation section Bi.
  • the conditions are chosen so as to obtain two liquid fractions, a light fraction 4 and a heavy fraction 5.
  • the section may comprise any separation means known to those skilled in the art, and preferably does not comprise no atmospheric distillation column or vacuum distillation column, but a steam or hydrogen stripping column, and is more preferred by a sequence of flash balloons, and even more preferably by a single flash ball.
  • the heavy liquid fraction 5 at the outlet of the intermediate separation section Bi is then sent via a pipe in the second hydroconversion stage A 2 at high hydrogen pressure 20.
  • This section A 2 is in accordance with the description of the section d initial hydroconversion A- ⁇ Figure 1.
  • the hydroconverted liquid effluent 6 obtained at the end of this second hydroconversion stage is separated in the first fractionation section C.
  • the conditions are chosen so as to obtain at least two liquid fractions, a light cut 11 and a heavy section 13.
  • the section preferably comprises a set of flash balloons and atmospheric and vacuum distillation columns.
  • the heavy cut 13 is then sent via a line into the deasphalter D to obtain a DAO 15 which is recycled via a line to the second hydroconversion section A 2 and a residual asphalt 14 which is purged via another line.
  • the DAO is then mixed, in part or in full as shown, with the heavy liquid fraction 5 from the intermediate separation section B- 1 and the mixture is then sent to the second hydroconversion section A 2 .
  • FIG. 5 illustrates the invention in another implementation that does not include an intermediate separation step.
  • the process comprises the following successive stages: the initial hydroconversion stage (ai), a second hydroconversion stage (a 2 ) which is the only additional hydroconversion stage, the first stage of fractionation (c), and the deasphalting step (d). There is no second stage of splitting (e).
  • the heavy hydrocarbon feedstock 1 is sent via a pipe into an initial hydroconversion section Ai at high hydrogen pressure 19.
  • the section Ai is identical to that described with reference to FIG.
  • the liquid effluent 3 from the section Ai is then sent via a pipe into the second hydroconversion section A 2 at high hydrogen pressure 20.
  • This section A 2 is in accordance with the description of the initial hydroconversion section Ai of Figure 1.
  • the hydroconverted liquid effluent 6 obtained at the end of this second hydroconversion stage is separated in the first fractionation section C.
  • the conditions are chosen so as to obtain at least two liquid fractions, a light section 11 and a heavy section 13.
  • the section preferably comprises using a set of flash balloons and atmospheric distillation columns and vacuum.
  • the heavy cut 13 is then sent via a line into the deasphalter D to obtain the DAO 15 which is recycled via a pipe to the second hydroconversion section A 2 and a residual asphalt 14 which is purged via another pipe.
  • the DAO 15 is mixed, in part or in full as shown, with the liquid effluent 3 from the initial hydroconversion section Ai, and the mixture is sent to the second hydroconversion section A 2 .
  • Examples 1, 2 and 6 are not in accordance with the invention.
  • Examples 3, 4, 5 and 7 are in accordance with the invention.
  • the hydrocarbon heavy load is a vacuum residue (RSV) from an Ural crude oil whose main characteristics are shown in Table 2 below.
  • This example illustrates a hydroconversion process for a heavy hydrocarbon feedstock according to the state of the art comprising two successive hydroconversion stages, each comprising a reactor operating as a bubbling bed, followed by a step of deasphalting without recycle. the DAO.
  • the fresh feed of Table 2 is sent wholly in a first hydroconversion section A'i in the presence of hydrogen to undergo a first hydroconversion step (a'-i), said section comprising a three-phase reactor containing a catalyst.
  • NiMo / alumina hydroconversion having a NiO content of 4% by weight and a MoO 3 content of 10% by weight, the percentages being expressed relative to the total mass of the catalyst.
  • the reactor operates in a bubbling bed operating at an upward flow of liquid and gas.
  • the hydroconverted liquid effluent from the first hydroconversion stage (a'-i) is then sent to an intermediate separation section B'-i composed of a single gas / liquid separator operating at the reactor pressure and temperature. of the first hydroconversion stage.
  • a light fraction and a so-called heavy fraction are thus separated.
  • the light fraction is mainly composed of molecules with a boiling point below 350 ° C and the heavy fraction is mainly composed of hydrocarbon molecules boiling at a temperature greater than or equal to 350 ° C.
  • the composition of this heavy fraction is shown in Table 4.
  • the heavy fraction is sent to a second hydroconversion section A ' 2 in the presence of hydrogen to undergo a second hydroconversion stage (a' 2 ).
  • the second hydroconversion section A ' 2 comprises a triphasic reactor A' 2 containing a NiMo / alumina hydroconversion catalyst having a NiO content of 4% by weight and a MoO 3 content of 10% by weight, the percentages being expressed by relative to the total mass of the catalyst.
  • the section operates as a bubbling bed operating with an upward flow of liquid and gas.
  • the hydroconverted liquid effluent resulting from the hydroconversion stage (a ' 2 ) is sent to a fractionation stage (c') carried out in a fractionation section C 'composed of an atmospheric distillation column and a distillation column under vacuum after which a vacuum distillate fraction boiling at a temperature of essentially between 350 ° C and 500 ° C (DSV) and a fraction unconverted vacuum residue boiling at a temperature greater than or equal to 500 ° C (RSV) whose yields relative to the fresh charge and qualities of products are given in Table 6 below.
  • a vacuum distillate fraction boiling at a temperature of essentially between 350 ° C and 500 ° C (DSV) and a fraction unconverted vacuum residue boiling at a temperature greater than or equal to 500 ° C (RSV) whose yields relative to the fresh charge and qualities of products are given in Table 6 below.
  • the RSV from the distillation zone of the fractionation section C ' is then advantageously sent to a deasphalting step (cT) in a deasphalter D' in which it is treated in an extractor using the butane solvent under conditions deasphalting to obtain a DAO and a residual asphalt.
  • the operating conditions applied in the deasphalter are as follows:
  • the overall conversion of the 540 ° C + fraction of the fresh feed is 64.0% by weight.
  • the unconverted vacuum residue fraction contains 0.20% by weight of sediment, 150 ppm by weight of metals and a Conradson carbon content of greater than 30% by weight.
  • This cut is therefore very difficult to valorize.
  • the deasphalting of the unconverted vacuum residue makes it possible to extract a valuable fraction by separating the RSV into a DAO fraction (which represents almost 70% of the RSV) and an asphalt fraction.
  • the DAO fraction contains almost no metals or asphaltenes and its Conradson Carbon content is less than 8% by weight.
  • This CAD cut can therefore be sent, in part or in full, in another conversion step such as fixed bed hydrocracking, fixed bed hydrotreatment, fluidized catalytic cracking, or bubbling bed hydroconversion. .
  • the state of the art is illustrated in a hydroconversion process of a heavy hydrocarbon feedstock comprising two successive hydroconversion stages, each comprising a reactor operating as a bubbling bed, followed by a step of deasphalting with recycling of the DAO at the entrance of the first hydroconversion stage.
  • the fresh feed of Table 2 is first mixed with the DAO resulting from the deasphalting step (d ") in a ratio by fresh feed / DAO equal to 75/25. This mixture is then sent entirely into a first hydroconversion section A “ ! in the presence of hydrogen to undergo a first hydroconversion step (a " ! ).
  • This section A " ! is identical to that described in Example 1.
  • the increase of the WH reactor, compared to the WH during the first hydroconversion step according to Example 1, is due to the recycling of the DAO, the fresh feed rate being kept constant. These operating conditions make it possible to obtain a hydroconverted liquid effluent with a reduced Conradson carbon content, in metals and in sulfur.
  • the pass conversion of the 540 ° C + fraction at the outlet of the first hydroconversion stage is 33.4% by weight.
  • the hydroconverted liquid effluent from the first hydroconversion stage (a "i) is then sent to an intermediate separation section B" ! composed of a single gas / liquid separator operating at the pressure and the reactor temperature of the first hydroconversion stage.
  • a light fraction and a heavy fraction are thus separated.
  • the light fraction is mainly composed of molecules with a boiling point of less than 350 ° C. and the so-called heavy fraction is mainly composed of hydrocarbon molecules bubbling at a temperature greater than or equal to 350 ° C.
  • the heavy fraction is wholly sent to a second hydroconversion section A “ 2 in the presence of hydrogen to undergo a second hydroconversion step (a" 2 ).
  • This section A " 2 is identical to that described in Example 1.
  • the operating conditions applied during this second hydroconversion stage (a " 2 ) are presented in Table 10 below.
  • the hydroconverted liquid effluent of the hydroconversion stage (a " 2 ) is sent a fractionation step (c") carried out in a fractionation section C "composed of an atmospheric distillation column and a distillation column under vacuum, after which a vacuum distillate fraction boiling at a temperature essentially between 350 ° C. and 500 ° C. (DSV) and an unconverted vacuum residue fraction boiling predominantly at a temperature greater than or equal to 500 ° C. is recovered. (RSV) whose yields with respect to the fresh load and qualities of products are given in Table 11 below.
  • the RSV from the first fractionation section C " is then advantageously sent to a deasphalting step (d") in a deasphalter D ", in which it is treated as described in Example 1 (same equipment and same conditions).
  • a DAO and a residual asphalt having the characteristics given in Table 12 below are obtained.
  • the pass conversion of the fraction 540 ° C + of the fresh charge in the section of hydroconversion is 55.9% weight.
  • the unconverted vacuum residue fraction contains 0.34% sediment weight, 74 ppm metal weight and a Conradson carbon content of 21% by weight. This cut is therefore very difficult to valorize.
  • the deasphalting of the unconverted vacuum residue makes it possible to extract a valuable fraction by separating the RSV into a DAO fraction (which represents almost 74% of the RSV) and an asphalt fraction.
  • the DAO fraction contains almost no metals or asphaltenes and its Conradson Carbon content is less than 5% by weight.
  • the process according to the invention is illustrated in an implementation comprising two successive hydroconversion stages each comprising a reactor operating in a bubbling bed followed by a deasphalting step with recycling of the DAO at the inlet of the last hydroconversion reactor.
  • Fresh feed of Table 2 is sent in full in a first section hydroconversion A- ⁇ in the presence of hydrogen to undergo a first hydroconversion step (I).
  • This section A- ⁇ is identical to that described in Example 1.
  • the hydroconverted liquid effluent is then sent to an intermediate separation section B-i composed of a single gas / liquid separator operating at the pressure and the reactor temperature of the first hydroconversion stage.
  • a light fraction and a heavy fraction are thus separated.
  • the light fraction is mainly composed of molecules with a boiling point of less than 350 ° C. and the so-called heavy fraction is mainly composed of hydrocarbon molecules bubbling at a temperature greater than or equal to 350 ° C.
  • the heavy effluent from the intermediate separation section Bi is mixed in all with the DAO resulting from the deasphalting step (d) in a volume ratio of heavy effluent / DAO of 75 / 25.
  • the composition of this charge is shown in Table 15.
  • this mixture is sent entirely into a second hydroconversion section A 2 in the presence of hydrogen to undergo a second hydroconversion step (a 2 ).
  • Said section A 2 is identical to that described in Example 1.
  • the hydroconverted liquid effluent resulting from the hydroconversion step (a 2 ) is sent to a fractionation step (c) carried out in a fractionation section C composed of an atmospheric distillation column and a vacuum distillation column at the from which a vacuum distillate fraction boiling at a temperature of essentially 350 ° C to 500 ° C (DSV) and an unconverted vacuum residue fraction boiling at a temperature of 500 ° C (RSV) or higher is recovered.
  • a vacuum distillate fraction boiling at a temperature of essentially 350 ° C to 500 ° C (DSV) and an unconverted vacuum residue fraction boiling at a temperature of 500 ° C (RSV) or higher is recovered.
  • Example 2 Comparing with Example 1, there is a higher level of hydrotreatment with lower density, lower levels of sulfur, nitrogen, metals, asphaltenes and Conradson carbon.
  • the RSV contains less sediment and is therefore more stable, particularly thanks to the presence of heavy aromatics recycled DAO upstream of the second hydroconversion stage.
  • Example 2 Comparing with Example 2, it is noted that the level of hydrotreatment is slightly lower, but the RSV contains much less sediment. This cut is thus more stable, in particular thanks to the presence of heavy aromatics of the recycled CAD cut upstream of the second hydroconversion stage.
  • the DAO is recycled upstream of the first hydroconversion stage and the heavy aromatics are further hydrogenated compared to the process according to the invention.
  • the RSV from the first fractionation section is then advantageously sent to a deasphalting step (d) in a deasphalter, in which it is treated as described in Example 1 (same equipment and same conditions).
  • the pass conversion of the 540 ° C + fraction of the fresh charge of the hydroconversion section is 61.5% wt.
  • the unconverted vacuum residue fraction contains 0.07% sediment weight, 63 ppm metal weight and a Conradson carbon content of 24% weight. This cut is therefore very difficult to valorize.
  • the deasphalting of the unconverted vacuum residue makes it possible to extract a valuable fraction by separating the RSV into a DAO fraction (which represents almost 74% of the RSV) and an asphalt fraction.
  • the DAO fraction contains almost no metals or asphaltenes and its Conradson Carbon content is less than 5% by weight.
  • Example 2 Compared to Example 1, the conversion is higher (5.5 conversion points in addition) and that the RSV leaving the vacuum distillation column at the first fractionation stage is more stable. (0.07% by weight instead of 0.20% by weight) because it contains less sediment, thus limiting the fouling of the columns of the first fractionation section. Compared to Example 2, the overall conversion is identical, but the residual RSV contains 5 times less sediment (0.07% by weight instead of 0.34% by weight). As a result, the fouling of the columns of the first fractionation section is greatly reduced allowing a longer operation before stopping for cleaning.
  • the process according to the invention is illustrated in an implementation comprising two successive hydroconversion stages each comprising a reactor operating as a bubbling bed followed by a deasphalting step with recycle of the DAO at the inlet of the last hydroconversion reactor.
  • the latter reactor will be operated under more severe conditions in order to increase the overall conversion of the process.
  • the hydroconverted liquid effluent is then sent to an intermediate separation section Bi composed of a single gas / liquid separator operating at the pressure and the reactor temperature of the first hydroconversion stage.
  • a light fraction and a heavy fraction are thus separated.
  • the light fraction is mainly composed of molecules with a boiling point of less than 350 ° C. and the so-called heavy fraction is mainly composed of hydrocarbon molecules bubbling at a temperature greater than or equal to 350 ° C.
  • composition of this heavy fraction is shown in Table 20.
  • the heavy effluent from the intermediate separation section Bi is mixed in all with the DAO resulting from the deasphalting step (d) in a volume ratio of heavy effluent / DAO of 75 / 25.
  • the composition of this charge is shown in Table 21.
  • this mixture is sent entirely into a second hydroconversion section A 2 in the presence of hydrogen to undergo a second hydroconversion step (a 2 ).
  • Said section A 2 is identical to that described in Example 1.
  • the hydroconverted liquid effluent resulting from the hydroconversion step (a 2 ) is sent to a fractionation step (c) carried out in a fractionation section C composed of an atmospheric distillation column and a vacuum distillation column at the from which a vacuum distillate fraction boiling at a temperature of essentially 350 ° C to 500 ° C (DSV) and an unconverted vacuum residue fraction boiling at a temperature of 500 ° C (RSV) or higher is recovered.
  • a fractionation section C composed of an atmospheric distillation column and a vacuum distillation column at the from which a vacuum distillate fraction boiling at a temperature of essentially 350 ° C to 500 ° C (DSV) and an unconverted vacuum residue fraction boiling at a temperature of 500 ° C (RSV) or higher is recovered.
  • DSV vacuum distillate fraction boiling at a temperature of essentially 350 ° C to 500 ° C
  • RSV unconverted vacuum residue fraction boiling at a temperature of 500 ° C
  • Example 2 Comparing with Example 1, there is a higher level of hydrotreatment with lower density, lower levels of sulfur, nitrogen, metals, asphaltenes and Conradson carbon. Despite the higher severity, the RSV contains the same sediment content and therefore remains stable, notably thanks to the presence of heavy aromatics from the recycled DAO upstream of the second hydroconversion stage.
  • Example 2 Comparing with Example 2, it is noted that the level of hydrotreatment is very similar, but that the RSV contains less sediment. This cut is thus more stable, in particular thanks to the presence of heavy aromatics of the recycled CAD cut upstream of the second hydroconversion stage.
  • the DAO is recycled upstream of the first hydroconversion stage and the heavy aromatics are further hydrogenated compared to the process according to the invention.
  • the RSV from the first fractionation section is then advantageously sent to a deasphalting step (d) in a deasphalter, in which it is treated as described in Example 1 (same equipment and same conditions).
  • a deasphalting step (d) in a deasphalter, in which it is treated as described in Example 1 (same equipment and same conditions).
  • a DAO and a residual asphalt having the characteristics given in Table 24 below are obtained.
  • a pass conversion of the fraction 540 ° C + of the fresh feed of 64 is achieved.
  • the unconverted fraction, the vacuum residue contains 0.19% sediment weight, 61 ppm metal weight and a Conradson carbon content of 27% by weight. This cut is therefore very difficult to valorize.
  • the deasphalting of the unconverted vacuum residue makes it possible to extract a valuable fraction by separating the RSV into a DAO fraction (which represents almost 73% of the RSV) and an asphalt fraction.
  • the DAO fraction contains almost no metals or asphaltenes and its Conradson Carbon content is less than 6% by weight.
  • a large fraction of this CAD cut (83%) is recycled at the inlet of the last reactor of the hydroconverison section. Thanks to recycling, the overall conversion of the 540 ° C + fraction of the fresh feed is 73.9% by weight.
  • Example 2 the conversion is much higher (+10 conversion points), but that the RSV which leaves the vacuum distillation column at the first fractionation stage remains stable because it contains about the same sediment content (0.19% by weight instead of 0.20% by weight). Compared to Example 2, the conversion is larger (+4 conversion points), but the residual RSV still contains much less sediment (0.19% weight instead of 0.34% weight) and remains therefore stable under these more severe conditions. Therefore, in the diagram according to the invention, the fouling of the columns of the first fractionation section is greatly reduced compared to diagram 2 not in accordance with the invention, allowing a longer operation before stopping for cleaning.
  • Example 5 Polder according to invention J to recycle the cut DAOjusgu' extinction
  • the process according to the invention is illustrated in an implementation comprising two successive hydroconversion stages each comprising a reactor operating as a bubbling bed followed by a deasphalting step with recycle of the DAO at the inlet of the last hydroconversion reactor.
  • the CAD cut will be recycled to extinction to increase overall process conversion.
  • Fresh feed of Table 2 is sent in full in a first section hydroconversion A- ⁇ in the presence of hydrogen to undergo a first hydroconversion step (I).
  • This section A- ⁇ is identical to that described in Example 1.
  • the hydroconverted liquid effluent is then sent to an intermediate separation section Bi composed of a single gas / liquid separator operating at the pressure and the reactor temperature of the first hydroconversion stage.
  • a light fraction and a heavy fraction are thus separated.
  • the light fraction is mainly composed of molecules with a boiling point of less than 350 ° C. and the so-called heavy fraction is mainly composed of hydrocarbon molecules bubbling at a temperature greater than or equal to 350 ° C.
  • the composition of this heavy fraction is presented in Table 26.
  • the heavy effluent from the intermediate separation section B-i is mixed in all with the entire DAO cut resulting from the deasphalting step (d).
  • the composition of this load is presented in Table 27.
  • this mixture is sent entirely into a second hydroconversion section A 2 in the presence of hydrogen to undergo a second hydroconversion step (a 2 ).
  • Said section A 2 is identical to that described in Example 1.
  • the operating conditions applied in the hydroconversion step (a 2 ) are shown in Table 28 below. As the recycling of the CAD cut is total, the WH reactor is larger.
  • the hydroconverted liquid effluent resulting from the hydroconversion step (a 2 ) is sent to a fractionation step (c) carried out in a fractionation section C composed of an atmospheric distillation column and a vacuum distillation column at the from which a vacuum distillate fraction boiling at a temperature of essentially 350 ° C to 500 ° C (DSV) and an unconverted vacuum residue fraction boiling at a temperature of 500 ° C (RSV) or higher is recovered.
  • a fractionation section C composed of an atmospheric distillation column and a vacuum distillation column at the from which a vacuum distillate fraction boiling at a temperature of essentially 350 ° C to 500 ° C (DSV) and an unconverted vacuum residue fraction boiling at a temperature of 500 ° C (RSV) or higher is recovered.
  • DSV vacuum distillate fraction boiling at a temperature of essentially 350 ° C to 500 ° C
  • RSV unconverted vacuum residue fraction boiling at a temperature of 500 ° C
  • Example 1 Comparing with Example 1, there is a higher level of hydrotreatment with lower density, lower levels of sulfur, nitrogen, metals, asphaltenes and Conradson carbon. Despite the higher severity, the RSV contains a similar sediment content (0.25% by weight relative to 0.20% by weight in Example 1) and thus remains stable, in particular thanks to the presence of heavy aromatics of the DAO recycled upstream of the second hydroconversion stage.
  • Example 2 Comparing with Example 2, it is noted that the level of hydrotreatment is very similar, but that the RSV contains less sediment. This cut is thus more stable, in particular thanks to the presence of heavy aromatics of the recycled CAD cut upstream of the second hydroconversion stage.
  • the DAO is recycled upstream of the first hydroconversion stage and the heavy aromatics are further hydrogenated compared to the process according to the invention. Deasphalting step
  • the RSV from the first fractionation section is then advantageously sent to a deasphalting step (d) in a deasphalter, in which it is treated as described in Example 1 (same equipment and same conditions).
  • the CAD cut is sent in full upstream of the last hydroconversion stage.
  • a pass conversion of the fraction 540 ° C + of the fresh feed of 64 is achieved. , 6% weight in the hydroconversion section for identical operating conditions.
  • the unconverted fraction, the vacuum residue contains 0.25% sediment weight, 66 ppm metal weight and a Conradson carbon content of 25% by weight. This cut is therefore very difficult to valorize.
  • the deasphalting of the non-converted vacuum residue makes it possible to extract a valuable fraction by separating the RSV into a DAO fraction (which represents 73.3% of the RSV) and an asphalt fraction.
  • the DAO fraction contains almost no metals or asphaltenes and its Conradson Carbon content is only 5.2% by weight.
  • all of this CAD cut is recycled to the inlet of the last reactor of the hydroconverison section. Thanks to the extinction recycling of the DAO cut, the overall conversion of the 540 ° C + fraction of the fresh feed is 76.1% by weight.
  • Example 2 the conversion is much higher (+12 conversion points), but that the RSV that leaves the vacuum distillation column at the first fractionation stage remains stable because it contains about the same sediment content (0.25% by weight instead of 0.20% by weight). Compared to Example 2, the conversion is larger (more than 6 additional conversion points), but the residual RSV contains less sediment (0.25% by weight instead of 0.34% by weight) and therefore remains stable under these more severe conditions. Therefore, in the scheme according to the invention, the fouling of the columns of the first fractionation section is greatly reduced compared to diagram 2 not in accordance with the invention, allowing a longer operation before shutdown for their cleaning. .
  • the process according to the invention is illustrated in an implementation comprising two successive hydroconversion stages each comprising a reactor operating as a bubbling bed followed by a deasphalting step and a fractionation step, with recycling of the heavy DAO at the inlet of the last hydroconversion reactor and conversion of the light DAO into an FCC unit.
  • Fresh feed of Table 2 is sent in full in a first section hydroconversion A- ⁇ in the presence of hydrogen to undergo a first hydroconversion step (I).
  • This section A- ⁇ is identical to that described in Example 1.
  • the hydroconverted liquid effluent is then sent to an intermediate separation section Bi composed of a single gas / liquid separator operating at the pressure and the reactor temperature of the first hydroconversion stage.
  • a light fraction and a heavy fraction are thus separated.
  • the light fraction is mainly composed of molecules with a boiling point of less than 350 ° C. and the so-called heavy fraction is mainly composed of hydrocarbon molecules bubbling at a temperature greater than or equal to 350 ° C.
  • composition of this heavy fraction is shown in Table 32.
  • the heavy effluent resulting from the intermediate separation section Bi is mixed in all with the heavy DAO resulting from the second fractionation section (e) in a heavy effluent / DAO volume ratio of 75. / 25.
  • the composition of this charge is shown in Table 33.
  • this mixture is sent entirely into a second hydroconversion section A 2 in the presence of hydrogen to undergo a second hydroconversion step (a 2 ).
  • Said section A 2 is identical to that described in Example 1.
  • the hydroconverted liquid effluent resulting from the hydroconversion step (a 2 ) is sent to a fractionation step (c) carried out in a fractionation section C composed of an atmospheric distillation column and a vacuum distillation column at the from which a vacuum distillate fraction boiling at a temperature of essentially 350 ° C to 500 ° C (DSV) and an unconverted vacuum residue fraction boiling at a temperature of 500 ° C (RSV) or higher is recovered.
  • a fractionation section C composed of an atmospheric distillation column and a vacuum distillation column at the from which a vacuum distillate fraction boiling at a temperature of essentially 350 ° C to 500 ° C (DSV) and an unconverted vacuum residue fraction boiling at a temperature of 500 ° C (RSV) or higher is recovered.
  • DSV vacuum distillate fraction boiling at a temperature of essentially 350 ° C to 500 ° C
  • RSV unconverted vacuum residue fraction boiling at a temperature of 500 ° C
  • Example 2 Comparing with Example 1, there is a higher level of hydrotreatment with lower density, lower levels of sulfur, nitrogen, metals, asphaltenes and Conradson carbon.
  • the RSV contains less sediment and is therefore more stable, particularly thanks to the presence of heavy aromatics recycled DAO upstream of the second hydroconversion stage.
  • Example 2 Comparing with Example 2, it is noted that the level of hydrotreatment is lower, but the RSV contains much less sediment. This cup is more stable, in particular thanks to the presence of heavy aromatics from the heavy recycled CAD cut upstream of the second hydroconversion stage.
  • the total DAO is recycled upstream of the first hydroconversion stage and the heavy aromatics are further hydrogenated compared to the process according to the invention.
  • the RSV from the first fractionation section is then advantageously sent to a deasphalting step (d) in a deasphalter, in which it is treated as described in Example 1 (same equipment and same conditions).
  • the produced CAD cut is sent to a second fractionation section (e) made in a fractionation section E composed of a series of flashes, an atmospheric distillation column and a vacuum distillation column after which a light DAO cut (DAO-) boiling at a temperature substantially below 580 ° C is recovered and a heavy DAO (DAO +) cut predominantly boiling at a temperature greater than or equal to 580 ° C.
  • DAO- light DAO cut
  • DAO + heavy DAO
  • the heavy DAO cut (DAO +) from the fraction step (e) is sent entirely to the second hydroconversion stage, while the light DAO fraction (DAO-) is sent to an FCC catalytic cracking unit for additional conversion.
  • the light DAO cut (DAO-) from the second fractionation section (e) made in the fractionation section E is then sent to a fluidized catalytic cracking unit, also called FCC.
  • FCC fluidized catalytic cracking unit
  • This conversion unit makes it possible to transform the DAO fraction, which is a 540 ° C + cut, into lighter fractions. This therefore makes it possible to increase the overall conversion of the feedstock.
  • the liquid fraction from the FCC unit still contains an unconverted 540 ° C + fraction with a yield of only 0.4% by weight relative to the FCC charge, as shown in Table 38.
  • the pass conversion of the 540 ° C + fraction of the fresh charge of the hydroconversion section is 60.9% weight.
  • the unconverted vacuum residue fraction contains 0.12% by weight of sediment,
  • the DAO cut is sent to a second fractionation section to produce a light DAO cut, which is sent to an FCC catalytic cracking unit for further conversion, and a heavy DAO cut, which is recycled in its entirety at the entrance of the last hydroconversion stage.
  • the overall conversion of the 540 ° C + fraction of the fresh feed is 73.4% by weight in the hydrotreatment section. Thanks to the conversion of the light DAO into the FCC unit, an additional conversion of 4.1% by weight is obtained, resulting in an overall conversion of the scheme according to the invention of 77.5% by weight of the fraction 540 ° C. the fresh charge.
  • Example 2 the conversion is much higher (+13.5 conversion points), while keeping a stable RSV that leaves the vacuum distillation column at the first fractionation section. because it contains less sediment (0.12% by weight instead of 0.20% by weight), thus limiting the fouling of the columns of the first fractionation section.
  • the conversion is not only larger (almost 8 additional conversion points), but the residual RSV contains much less sediment (0.12% by weight instead of 0.34% by weight) and remains therefore stable under these more severe conditions. Therefore, in the diagram according to the invention, the fouling of the columns of the first fractionation section is greatly reduced compared to the scheme of Example 2 not in accordance with the invention, allowing a longer operation before the stop for cleaning.
  • Example 3 the use of an FCC unit for conversion of the light CAD cut produces more gasoline and less diesel.
  • the process according to the invention is illustrated in an implementation comprising two successive hydroconversion stages each comprising a reactor operating as a bubbling bed followed by a deasphalting step and a fractionation step, with recycling of the heavy DAO at the inlet of the last hydroconversion reactor and conversion of the light DAO into an FCC unit.
  • the latter reactor will be operated under more stringent conditions to increase the overall conversion of the process.
  • the hydroconverted liquid effluent is then sent to an intermediate separation section B-i composed of a single gas / liquid separator operating at the pressure and the reactor temperature of the first hydroconversion stage.
  • a light fraction and a heavy fraction are thus separated.
  • the light fraction is mainly composed of molecules with a boiling point of less than 350 ° C. and the so-called heavy fraction is mainly composed of hydrocarbon molecules bubbling at a temperature greater than or equal to 350 ° C.
  • composition of this heavy fraction is shown in Table 40.
  • the heavy effluent resulting from the intermediate separation section Bi is mixed in all with the heavy DAO resulting from the second fractionation section (e) in a heavy effluent / DAO volume ratio of 75. / 25.
  • the composition of this charge is shown in Table 41.
  • this mixture is sent entirely into a second hydroconversion section A 2 in the presence of hydrogen to undergo a second hydroconversion step (a 2 ).
  • Said section A 2 is identical to that described in Example 1.
  • the hydroconverted liquid effluent resulting from the hydroconversion step (a 2 ) is sent to a fractionation step (c) carried out in a fractionation section C composed of an atmospheric distillation column and a vacuum distillation column at the from which a vacuum distillate fraction boiling at a temperature of essentially 350 ° C to 500 ° C (DSV) and an unconverted vacuum residue fraction boiling at a temperature of 500 ° C (RSV) or higher is recovered.
  • a vacuum distillate fraction boiling at a temperature of essentially 350 ° C to 500 ° C (DSV) and an unconverted vacuum residue fraction boiling at a temperature of 500 ° C (RSV) or higher is recovered.
  • Example 2 Comparing with Example 1, there is a higher level of hydrotreatment with lower density, lower levels of sulfur, nitrogen, metals, asphaltenes and Conradson carbon.
  • the RSV contains less sediment and is therefore more stable, particularly thanks to the presence of heavy aromatics recycled DAO upstream of the second hydroconversion stage.
  • Example 2 Comparing with Example 2, it is noted that the level of hydrotreatment is lower, but the RSV contains less sediment. This cut is thus more stable, in particular thanks to the presence of heavy aromatics from the heavy recycled CAD cut upstream of the second hydroconversion stage.
  • the total DAO is recycled upstream of the first hydroconversion stage and the heavy aromatics are further hydrogenated compared to the process according to the invention.
  • the RSV from the first fractionation section is then advantageously sent to a deasphalting step (d) in a deasphalter, in which it is treated as described in Example 1 (same equipment and same conditions).
  • the produced CAD cut is sent to a second fractionation section (e) made in a fractionation section E composed of a series of flashes, an atmospheric distillation column and a vacuum distillation column after which a light DAO cut (DAO-) boiling at a temperature substantially below 580 ° C is recovered and a heavy DAO (DAO +) cut predominantly boiling at a temperature greater than or equal to 580 ° C.
  • DAO- light DAO cut
  • DAO + heavy DAO
  • the heavy DAO cut (DAO +) from the fraction step (e) is sent entirely to the second hydroconversion stage, while the light DAO fraction (DAO-) is sent to an FCC catalytic cracking unit for additional conversion.
  • the light DAO cut (DAO-) from the second fractionation section (e) made in the fractionation section E is then sent to a fluidized catalytic cracking unit, also called FCC.
  • FCC fluidized catalytic cracking unit
  • This conversion unit makes it possible to transform the DAO fraction, which is a 540 ° C + cut, into lighter fractions. This therefore allows to increase the overall conversion of the starting load.
  • the liquid fraction from the FCC unit still contains an unconverted 540 ° C + fraction with a yield of only 0.4% by weight relative to the FCC charge, as shown in Table 46.
  • the pass conversion of the 540 ° C + fraction of the fresh charge of the hydroconversion section is 64.6% weight.
  • the unconverted vacuum residue fraction contains 0.23% sediment weight, 65 ppm metal weight and a Conradson carbon content of 29% weight. This cut is therefore very difficult to valorize.
  • the deasphalting of the unconverted vacuum residue makes it possible to extract a valuable fraction by separating the RSV into a DAO fraction (which represents about 72% of the RSV) and an asphalt fraction.
  • the DAO fraction contains almost no metals or asphaltenes and its Conradson Carbon content is less than 6% by weight.
  • the DAO cut is sent to a second fractionation section to produce a light DAO cut, which is sent to an FCC catalytic cracking unit for further conversion, and a heavy DAO cut, which is recycled in its entirety at the entrance of the last hydroconversion stage. Thanks to the recycling of the heavy DAO cut, the overall conversion of the 540 ° C + fraction of the fresh feed is 79.2% by weight in the hydrotreatment section. Thanks to the conversion of the light DAO into the FCC unit, an additional conversion of 4.0% by weight is obtained, resulting in an overall conversion of the scheme according to the invention of 83.2% by weight of the 540 ° C + fraction. the fresh charge.
  • Example 2 the conversion is much higher (+19 conversion points), while keeping a stable RSV which leaves the vacuum distillation column at the first fractionation section, because it has a similar sediment content (0.23% by weight instead of 0.20% by weight).
  • the conversion is not only larger (over 12 additional conversion points), but the Residual RSV contains less sediment (0.23% weight instead of 0.34% weight) and thus remains more stable despite the more severe conditions. Therefore, in the diagram according to the invention, the fouling of the columns of the first fractionation section is greatly reduced compared to the scheme of Example 2 not in accordance with the invention, allowing a longer operation before the stop for cleaning.
  • Example 3 the use of an FCC unit for conversion of the light CAD cut produces more gasoline and less diesel.

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Abstract

L'invention porte sur un procédé de conversion d'une charge lourde d'hydrocarbures contenant une fraction d'au moins 50% ayant une température d'ébullition d'au moins 300°C et contenant du soufre, du carbone Conradson, des métaux, et de l'azote, comportant au moins deux étapes d'hydroconversion successives, pouvant être séparées par une étape de séparation intermédiaire, et au moins une étape de désasphaltage d'une fraction lourde de l'effluent issu de l'hydroconversion, avec un recyclage d'au moins une partie de l'huile désasphaltée (DAO) lors de l'hydroconversion, en aval de la première étape d'hydroconversion. La DAO est soit recyclée à sa sortie du désasphalteur, soit après avoir subi une étape de fractionnement produisant une fraction lourde de la DAO qui constitue alors la partie de la DAO recyclée. Ce procédé permet d'améliorer simultanément le niveau de conversion et la stabilité des effluents liquides.

Description

PROCEDE DE CONVERSION DE CHARGES LOURDES D’HYDROCARBURES
AVEC RECYCLE D’UNE HUILE DESASPHALTEE
Domaine de l'invention
La présente invention concerne le raffinage et la conversion de charges lourdes d’hydrocarbures issues soit d'un pétrole brut, soit de la distillation d'un pétrole brut, lesdites charges comprenant une fraction d'au moins 50% ayant une température d'ébullition d'au moins 300°C, et contenant entre autres des asphaltènes, des impuretés soufrées, azotées et des métaux. Il est recherché la conversion de ces charges en produits plus légers, valorisables comme carburants, par exemple pour produire des essences ou des gazoles, ou matières premières pour la pétrochimie.
En particulier, l’invention concerne un procédé de conversion d’une telle charge lourde comportant des étapes d’hydroconversion en réacteur triphasique fonctionnant en lit bouillonnant et un désasphaltage d’une fraction du produit issu de l’hydroconversion, dans lequel l’huile désasphaltée, appelée DAO pour DeAsphalted Oil en anglais, issue du désasphaltage est recyclée lors de l’hydroconversion.
Contexte général
Les charges que l'on souhaite traiter dans le cadre de la présente invention sont soit des pétroles bruts, soit des fractions lourdes d'hydrocarbures issues de la distillation d'un pétrole brut, aussi appelées résidus pétroliers, et contiennent une fraction d'au moins 50% ayant une température d'ébullition d'au moins 300°C, de préférence d'au moins 350°C et de manière préféré d'au moins 375°C. Ce sont de préférence des résidus sous vide contenant une fraction d'au moins 50% ont une température d'ébullition d'au moins 450°C, et de préférence d'au moins 500°C.
Ces charges ont généralement une teneur en soufre d'au moins 0,1 %, parfois d'au moins 1 % et même d'au moins 2% en poids, une teneur en carbone Conradson d'au moins 0,5 % poids et de préférence d'au moins 5 % poids, une teneur en asphaltènes C7 d'au moins 1 % poids et de préférence d'au moins 3 % poids et une teneur en métaux d'au moins 20 ppm poids et de préférence d'au moins 100 ppm poids.
La valorisation de ces charges lourdes est relativement difficile, tant du point de vue technique que du point de vue économique. En effet, le marché est surtout demandeur de carburants pouvant être distillés à pression atmosphérique à une température inférieure à 380°C, voire à 320°C. S’agissant des pétroles bruts, leur distillation atmosphérique conduit à des teneurs variables en résidus atmosphériques qui dépendent de l'origine des pétroles bruts traités. Cette teneur varie généralement entre 20% et 50% pour des pétroles bruts conventionnels, mais peut atteindre 50% à 80% pour des pétroles bruts lourds et extra-lourds comme par exemple ceux produits au Venezuela ou dans la région de l'Athabasca dans le nord du Canada. Il est donc nécessaire de convertir ces résidus, en transformant les molécules lourdes de résidus pour produire des produits raffinés constitués de molécules plus légères. Ces produits raffinés ont généralement un ratio hydrogène sur carbone beaucoup important que les coupes lourdes de départ. Une série de procédés utilisés pour produire des coupes légères raffinées, comme les procédés d'hydrocraquage, d'hydrotraitement et d'hydroconversion, est donc basé sur l'ajout d'hydrogène dans les molécules, de préférence en même temps que le craquage de ces molécules lourdes.
La conversion des charges lourdes dépend d'un grand nombre de paramètres tels que la composition de la charge, la technologie du réacteur utilisé, la sévérité des conditions opératoires (température, pression, pression partielle d'hydrogène, temps de séjour, etc.), le type de catalyseur utilisé et son activité. En augmentant la sévérité de l'opération, la conversion des charges lourdes en produits légers est augmentée, mais des sous-produits, tels que des précurseurs de coke et des sédiments, commencent à être formés de façon significative via des réactions secondaires. La conversion poussée des charges lourdes résulte donc très souvent dans la formation de particules solides, très visqueuses et/ou collantes composées par des asphaltènes, du coke et/ou des particules fines de catalyseur. La présence excessive de ces produits conduit au cokage et à la désactivation du catalyseur, à l'encrassement des équipements du procédé, et notamment des équipements de séparation et de distillation. De ce fait, le raffineur est obligé de réduire la conversion des charges lourdes afin d'éviter l'arrêt de l'unité d'hydroconversion.
La formation de ces sédiments dans des procédés d'hydrotraitement et d'hydroconversion dépend donc très fortement de la qualité de la charge et de la sévérité de l'opération. Plus précisément, les asphaltènes présents dans la charge sont principalement convertis par désalkylation dans les conditions sévères d'hydroconversion et forment de ce fait des molécules comportant des noyaux aromatiques très condensés qui précipitent sous forme de sédiments. Les procédés d'hydroconversion de charges lourdes d'hydrocarbures sont bien connus de l’homme du métier. En particulier,
les schémas classiques de conversion de charges lourdes comportent une étape de désasphaltage au solvant (SDA pour Solvent DeAsphalting en anglais) et une étape d'hydroconversion effectuée en lit fixe, en lit mobile, en lit bouillonnant et/ou en lit hybride. Les étapes d'hydroconversion étant effectuées en lit fixe, en lit mobile, en lit bouillonnant et/ou en lit hybride en fonction de la charge à traiter, ces étapes contiennent donc toujours au moins un catalyseur qui est maintenu dans le réacteur pendant l’opération. Dans la présente demande, le terme lit hybride fait référence à un lit mixte de catalyseurs de granulométrie très différente, comportant simultanément au moins un catalyseur qui est maintenu dans le réacteur et au moins un catalyseur entraîné (dit "slurry" selon la terminologie anglo-saxonne) qui entre dans le réacteur avec la charge et qui est entraîné en dehors du réacteur avec les effluents. Le désasphaltage et l’hydroconversion sont classiquement effectués successivement. On distingue en particulier deux types de procédés de conversion de charges lourdes associant désasphaltage et hydroconversion :
- un premier type de procédé, connu sous le nom de « voie indirecte », met en œuvre l’unité de désasphaltage placée en amont de l’unité d’hydroconversion. Selon cette voie, la charge est traitée au moins en partie dans une unité de désasphaltage avant d'être envoyée au moins en partie à une unité d’hydroconversion comportant un ou plusieurs réacteurs d'hydroconversion en présence d'hydrogène. Le brevet US 7 214 308 décrit ainsi un procédé de conversion de résidu atmosphérique ou sous vide issu de la distillation de pétroles bruts lourds, dans lequel le résidu est d’abord envoyé dans une unité de désasphaltage au solvant produisant un flux de DAO et un flux d’asphalte, les deux flux étant ensuite traités séparément dans des réacteurs fonctionnant en lit bouillonnant. Le procédé permet alors un niveau de conversion plus élevé du résidu car l’hydroconversion séparée du flux de DAO met en œuvre un catalyseur spécifique au traitement de la DAO et peut être est opérée de manière à atteindre une conversion plus poussée. Un inconvénient principal de la voie indirecte réside dans la taille importante requise pour le désasphalteur conduisant à des coûts d'investissements et d’opération importants.
- un deuxième type de procédé, connu sous le nom de « voie directe », met en œuvre une unité de désasphaltage placée en aval de l’unité d’hydroconversion. En général, dans ce type de procédé, une étape de distillation atmosphérique, et éventuellement une étape de distillation sous vide successive à l’étape de distillation atmosphérique, est mise en œuvre entre les deux étapes unitaires constituées par l’hydroconversion et le désasphaltage. C’est le cas par exemple du procédé décrit dans le brevet FR 2 753 984, dans lequel une charge lourde est d’abord envoyée dans une section d’hydroconversion comprenant au moins un réacteur triphasique contenant un catalyseur d’hydroconversion en lit bouillonnant et de l'hydrogène et fonctionnant à courant ascendant de liquide et de gaz. Les conditions appliquées dans la section réactionnelle d'hydroconversion permettent d'obtenir un effluent liquide à teneur réduite en carbone Conradson, en métaux, en azote et en soufre. Cet effluent est ensuite séparé en plusieurs fractions, dont une ou plusieurs fractions résiduelles : l’effluent liquide hydroconverti est envoyé dans une zone de distillation atmosphérique produisant un distillât et un résidu atmosphérique, et au moins une partie du résidu atmosphérique est envoyé dans une zone de distillation sous vide à la suite de laquelle on récupère un distillât sous vide et un résidu sous vide Le résidu sous vide est alors envoyé au moins en partie dans une section de désasphaltage dans laquelle est mis en œuvre un extracteur liquide-liquide à l'aide d'un solvant dans des conditions de désasphaltage connues de l'homme du métier permettant d'obtenir une DAO et un asphalte résiduel. La DAO ainsi obtenue fait ensuite l’objet d’un hydrotraitement, soit en lit fixe, en lit mobile, en lit bouillonnant et/ou en lit hybride, dans des conditions permettant de réduire en particulier sa teneur en métaux, en soufre, en azote et en carbone Conradson et d'obtenir, après une nouvelle séparation par distillation, une fraction gazeuse, un distillât atmosphérique que l'on peut scinder en une fraction essence et gazole envoyé ensuite au pool carburants et une fraction plus lourde hydrotraitée. Cette fraction plus lourde peut ensuite être alors envoyée dans une section de craquage catalytique ou hydrocraquage catalytique par exemple.
Les documents US 2010/320122A, US 6,017,441 , US 3,905,892, US 4,176,048, US 2012/061293A et US 8,287,720 décrivent différentes configurations possibles pour la voie directe, dans lesquelles on réalise une première étape d’hydroconversion suivie de l’étape de désasphaltage de la coupe lourde issue d’une séparation intermédiaire de l’effluent hydroconverti, puis on effectue une deuxième étape d’hydroconversion, d'hydrotraitement ou d'hydrocraquage de la DAO. Dans ces configurations, la formation de coke et de sédiments peut toujours se produire lors de la deuxième étape d'hydroconversion dans le cas où la DAO est co-traitée avec une charge contenant des asphaltènes. De plus, une grande quantité d’asphalte est produite lors de l’étape de désasphaltage après la première étape d’hydroconversion à faible conversion d’asphaltènes, comme dans le cas du schéma proposé dans le brevet US 4,176,048. Cet asphalte est un produit à faible valeur qui est de plus difficile à convertir en carburants. Une autre configuration selon la voie directe consiste à réaliser l’étape de désasphaltage des coupes lourdes après une étape d’hydroconversion permettant ainsi de minimiser la quantité d’asphalte produit, puis de recycler la DAO à l’entrée de la première zone d’hydroconversion ou dans des zones de fractionnement en amont de la première zone d’hydroconversion, comme décrit dans les demandes de brevet FR 2 964 388 et FR 2 999 599. Cette configuration exige une augmentation importante du volume des zones réactionnelles ainsi que des zones de séparation augmentant l'investissement requis et le coût opératoire par rapport à un procédé de conversion sans recyclage de DAO. En outre, dans cette configuration, des problèmes de formation de coke et de sédiments peuvent toujours se rencontrer lors de l’étape d'hydroconversion où la DAO est recyclée et co-traitée avec la charge lourde contenant des asphaltènes.
Objectifs et résumé de l'invention
La présente invention vise à résoudre, au moins partiellement, les problèmes mentionnés plus haut en relation avec les procédés de conversion de charges lourdes de l’art antérieur intégrant des étapes d’hydroconversion et de désasphaltage.
En particulier, un des objectifs de l'invention est de fournir un procédé de conversion de charges lourdes d’hydrocarbures intégrant des étapes d'hydroconversion et de désasphaltage dans lequel la stabilité des effluents est améliorée pour un niveau donné de conversion des charges lourdes, permettant ainsi de pousser plus loin la conversion dans le procédé, c’est-à-dire d’opérer l’hydroconversion de manière à obtenir un taux de conversion plus fort.
Un autre objectif de l'invention est de fournir un tel procédé dans lequel la formation de coke et de sédiments est limitée lors de l’hydroconversion, réduisant ainsi les problèmes de désactivation des catalyseurs utilisés dans les zones réactionnelles et d’encrassement des équipements mis en œuvre dans le procédé.
Un autre objectif de l'invention est encore de fournir une DAO de bonne qualité, c'est à dire présentant une teneur réduite en azote, en soufre, en métaux et en carbone Conradson.
Ainsi, pour atteindre au moins l'un des objectifs susvisés, parmi d’autres, la présente invention propose, un procédé de conversion d’une charge lourde d’hydrocarbures contenant une fraction d'au moins 50% ayant une température d'ébullition d'au moins 300°C, et contenant du soufre, du carbone Conradson, des métaux, et de l’azote, comprenant les étapes successives suivantes : - une étape initiale d’hydroconversion (a-i) d'au moins une partie de ladite charge lourde d’hydrocarbures en présence d'hydrogène dans une section d’hydroconversion initiale, réalisée dans des conditions permettant d'obtenir un effluent liquide à teneur réduite en soufre, en carbone Conradson, en métaux, et en azote ;
- (n-1 ) étape(s) d’hydroconversion supplémentaire(s) (a,·) dans (n-1 ) section(s) d’hydroconversion supplémentaire(s), en présence d'hydrogène, d’au moins une partie ou la totalité de l’effluent liquide issu de l’étape d’hydroconversion précédente (a/-i) ou éventuellement d’une fraction lourde issue d’une étape optionnelle de séparation intermédiaire (by) dans une section de séparation intermédiaire entre deux étapes d’hydroconversion consécutives séparant une partie ou la totalité de l’effluent liquide issu de l’étape d’hydroconversion précédente (a ) pour produire au moins une fraction lourde bouillant majoritairement à une température supérieure ou égale à 350°C, les (n-1 ) étape(s) d’hydroconversion supplémentaire(s) (a,·) étant réalisées de manière à obtenir un effluent liquide hydroconverti à teneur réduite en soufre, en carbone Conradson, en métaux, et en azote,
n étant le nombre total d’étapes d’hydroconversion, avec n supérieur ou égal à 2, / étant un entier allant de 2 à n et y étant un entier allant de 1 à (n-1 ), et les sections d’hydroconversion initiale et supplémentaire(s) comportant chacune au moins un réacteur triphasique contenant au moins un catalyseur d'hydroconversion;
- une première étape de fractionnement (c) dans une première section de fractionnement d’une partie ou de la totalité de l’effluent liquide hydroconverti issu de la dernière étape d’hydroconversion supplémentaire (an) produisant au moins une coupe lourde bouillant majoritairement à une température supérieure ou égale à 350°C, ladite coupe lourde contenant une fraction résiduelle bouillant à une température supérieure ou égale à 540°C ;
- une étape de désasphaltage (d) dans un désasphalteur d’une partie ou de la totalité de ladite coupe lourde issue de l’étape de fractionnement (c), avec au moins un solvant hydrocarboné, pour obtenir une huile désasphaltée DAO et un asphalte résiduel ;
- éventuellement une deuxième étape de fractionnement (e) dans une deuxième section de fractionnement d’une partie ou de la totalité de la DAO issue de l’étape de désasphaltage (d) en au moins une fraction lourde de DAO et une fraction légère de DAO ;
- une étape de recyclage (f) d’au moins une partie de la DAO issue de l’étape (d) et/ou d’au moins une partie de la fraction lourde de la DAO issue de l’étape (e) à une étape d’hydroconversion supplémentaire (a,·) et/ou à une étape de séparation intermédiaire (b y). La charge lourde d’hydrocarbures a de préférence une teneur en soufre d'au moins 0,1 % poids, une teneur en carbone Conradson d'au moins 0,5% poids, une teneur en asphaltènes C7 d'au moins 1 % poids, et une teneur en métaux d'au moins 20 ppm poids.
La charge lourde d’hydrocarbures peut être un pétrole brut ou être constituée de résidus atmosphériques et/ou de résidus sous vide issus de la distillation atmosphérique et/ou sous vide d’un pétrole brut, et est de préférence constituée de résidus sous vide issus de la distillation sous vide d’un pétrole brut.
Selon une mise en œuvre de l'invention, ledit réacteur triphasique contenant au moins un catalyseur d'hydroconversion est un réacteur triphasique fonctionnant en lit bouillonnant, à courant ascendant de liquide et de gaz.
Selon une mise en œuvre de l'invention, le réacteur triphasique contenant au moins un catalyseur d'hydroconversion est un réacteur triphasique fonctionnant en lit hybride, ledit lit hybride comportant au moins un catalyseur maintenu dans ledit réacteur triphasique et au moins un catalyseur entraîné hors dudit réacteur triphasique.
Selon une mise en œuvre de l'invention, l’étape d’hydroconversion initiale (a-i) est opérée sous une pression absolue comprise entre 2 et 38 MPa, à une température comprise entre 300°C et 550°C, à une vitesse spatiale horaire WH par rapport au volume de chaque réacteur triphasique comprise entre 0,05 h 1 et 10 h 1 et sous une quantité d’hydrogène mélangée à la charge lourde hydrocarbonée comprise entre 50 et 5000 normaux mètres cube (Nm3) par mètre cube (m3) de charge lourde d’hydrocarbures.
Selon une mise en œuvre de l'invention, la ou les étapes d’hydroconversion supplémentaires (an) sont opérées à une température comprise entre 300°C et 550°C, et supérieure à la température opérée à l’étape d’hydroconversion initiale (ai), sous une quantité d’hydrogène mélangée à la charge lourde hydrocarbonée comprise entre 50 et 5000 normaux mètres cube (Nm3) par mètre cube (m3) de charge lourde d’hydrocarbures et inférieure à la quantité d’hydrogène opérée à l’étape d’hydroconversion initiale (a-i), sous une pression absolue comprise entre 2 et 38 MPa, et à une vitesse spatiale horaire WH par rapport au volume de chaque réacteur triphasique comprise entre 0,05 h 1 et 10 h 1.
Selon une mise en œuvre de l'invention, la section de séparation intermédiaire comprend un ou plusieurs ballons de flash disposés en série, et/ou une ou plusieurs colonnes de stripage à la vapeur et/ou à l'hydrogène, et/ou une colonne de distillation atmosphérique, et/ou une colonne de distillation sous vide, et est de préférence constituée par un seul ballon de flash. Selon une mise en œuvre de l'invention, la première section de fractionnement comprend un ou plusieurs ballons de flash disposés en série, et/ou une ou plusieurs colonnes de stripage à la vapeur et/ou à l'hydrogène, et/ou une colonne de distillation atmosphérique, et/ou une colonne de distillation sous vide, et est de préférence constituée par un ensemble de plusieurs ballons de flash en série et de colonnes de distillation atmosphérique et sous vide.
Selon une mise en œuvre de l'invention, l’étape de désasphaltage (d) est opérée dans une colonne d’extraction à une température comprise entre 60°C et 250°C avec au moins un solvant hydrocarboné ayant de 3 à 7 atomes de carbone, et un ratio solvant/charge (volume/volume) compris entre 3/1 et 16/1 , et de préférence entre 4/1 et 8/1.
Selon une mise en œuvre de l'invention, on envoie une partie de la charge lourde d’hydrocarbures dans au moins une section d’hydroconversion supplémentaire et/ou dans au moins une section de séparation intermédiaire et/ou dans la première section de fractionnement et/ou dans le désasphalteur.
Selon une mise en œuvre de l'invention, on envoie une charge d’hydrocarbures externe au procédé dans la section d’hydroconversion initiale et/ou dans au moins une section d’hydroconversion supplémentaire et/ou dans au moins une section de séparation intermédiaire et/ou dans la première section de fractionnement et/ou dans le désasphalteur.
Selon une mise en œuvre de l'invention, le procédé comprend en outre au moins une étape de recyclage suivante :
- le recyclage (h) d’une partie ou de la totalité de la fraction légère de la DAO issue de l’étape (e) dans la section d’hydroconversion initiale et/ou dans au moins une section d’hydroconversion supplémentaire et/ou dans au moins une section de séparation intermédiaire et/ou dans la première section de fractionnement ;
- le recyclage (r2) d’une partie de la fraction lourde de la DAO issue de l’étape (f) dans la première section de fractionnement ;
- le recyclage (r3) d’une partie de la DAO issue de l’étape (d) dans la première section de fractionnement ;
- le recyclage (r4) d’une partie ou de la totalité de l’asphalte résiduel issu de l’étape (d) dans la section d’hydroconversion initiale et/ou dans au moins une section d’hydroconversion supplémentaire ;
- le recyclage (r5) d’une partie de l’effluent liquide hydroconverti d’une section d’hydroconversion supplémentaire donnée :
- dans la section d’hydroconversion initiale, et/ou - dans une autre section d’hydroconversion supplémentaire positionnée en amont de ladite section donnée, et/ou
- dans une section de séparation intermédiaire positionnée en amont de ladite section donnée ;
- le recyclage (r6) d’une partie de la fraction lourde et/ou d’une partie ou de la totalité d’une ou plusieurs fractions intermédiaires issue d’une section intermédiaire donnée :
- dans la section d’hydroconversion initiale, et/ou
- dans une section d’hydroconversion supplémentaire positionnée en amont de ladite section intermédiaire donnée, et/ou
- dans une autre section de séparation intermédiaire positionnée en amont de ladite section donnée ;
- le recyclage (r7) d’une partie de la fraction lourde et/ou d’une partie ou de la totalité d’une ou plusieurs fractions intermédiaires issue de la première section de fractionnement :
- dans la section d’hydroconversion initiale, et/ou
- dans une section d’hydroconversion supplémentaire, et/ou
- dans une section de séparation intermédiaire.
Selon une mise en œuvre de l'invention, n est égal à 2.
Selon une mise en œuvre de l'invention, le procédé comporte le recyclage (f) de la totalité de la DAO issue de l’étape (d) ou de la totalité de la fraction lourde issue de la deuxième étape de fractionnement (e) à la dernière étape d’hydroconversion supplémentaires (a,·), et de préférence dans l’étape d’hydroconversion supplémentaire (a2) lorsque n est égal à 2 et qu’en outre la totalité de l’effluent liquide issu de l’étape (ai) est envoyé à l’étape (bi), la totalité de la fraction lourde issue de l’étape (bi) est envoyée dans l’étape (a2), la totalité de l’effluent liquide hydroconverti issu de l’étape (a2) est envoyé dans l’étape (c), et la totalité de la coupe lourde issue de l’étape (c) est envoyée à l’étape (d).
Selon une mise en œuvre de l'invention, le procédé comporte le recyclage (f) de la totalité de la DAO issue de l’étape (d) ou de la totalité de la fraction lourde issue de la deuxième étape de fractionnement (e) à une étape de séparation intermédiaire (by), et de préférence à l’étape de séparation intermédiaire (b-i) entre l’étape d’hydroconversion initiale (a^ et l’étape d’hydroconversion supplémentaire (a2) lorsque n est égal à 2 et qu’en outre la totalité de l’effluent liquide issu de l’étape (ai) est envoyé à l’étape (bi), la totalité de la fraction lourde issue de l’étape (bi) est envoyée dans l’étape (a2), la totalité de l’effluent liquide hydroconverti issu de l’étape (a2) est envoyé dans l’étape (c), et la totalité de la coupe lourde issue de l’étape (c) est envoyée à l’étape (d).
Selon une mise en œuvre de l'invention, le procédé ne comporte pas d’étape de séparation intermédiaire (by- ) et comporte le recyclage (f) de la totalité de la DAO issue de l’étape (d) à la dernière étape d’hydroconversion supplémentaires (a,·), et de préférence dans l’étape d’hydroconversion supplémentaire (a2) lorsque n est égal à 2 et qu’en outre la totalité de l’effluent liquide issu de l’étape (ai) est envoyé à l’étape (a2), la totalité de l’effluent liquide hydroconverti issu de l’étape (a2) est envoyé dans l’étape (c), et la totalité de la coupe lourde issue de l’étape (c) est envoyée à l’étape (d).
Selon une mise en œuvre de l'invention, le catalyseur d'hydroconversion dudit au moins un réacteur triphasique de la section d’hydroconversion initiale et de la ou des sections d’hydroconversion supplémentaire(s) contient au moins un métal du groupe VIII non-noble choisi parmi le nickel et le cobalt et au moins un métal du groupe VIB choisi parmi le molybdène et le tungstène, et comportant de préférence un support amorphe.
D’autres objets et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit du procédé, ainsi que d’exemples de mise en œuvre particuliers de l’invention, donnés à titre d’exemples non limitatifs, la description étant en partie faite en référence aux figures annexées décrites ci-après.
Brève description des figures
La figure 1 est un schéma de principe de mise en œuvre du procédé de conversion selon l’invention.
La figure 2 est un schéma du procédé selon un premier mode de réalisation dans lequel au moins une partie d’une fraction lourde de la DAO est recyclée dans une deuxième section d’hydroconversion.
La figure 3 est un schéma du procédé selon un troisième mode de réalisation dans lequel au moins une partie de la DAO est recyclée dans la section de séparation intermédiaire aux deux sections d’hydroconversion.
La figure 4 est un schéma du procédé selon un deuxième mode de réalisation dans lequel au moins une partie de la DAO est recyclée dans une deuxième section d’hydroconversion.
La figure 5 est un schéma du procédé selon un quatrième mode de réalisation dans lequel au moins une partie de la DAO est recyclée dans une deuxième section d’hydroconversion succédant à une première section d’hydroconversion sans séparation intermédiaire.
Sur les figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou analogues.
Description de l'invention
Le procédé de conversion de charges lourdes d’hydrocarbures selon l’invention intègre une hydroconversion desdites charges et un désasphaltage d’au moins une partie de l’effluent hydroconverti sous la forme d’une succession d’étapes spécifiques.
Dans la suite de la description, il est fait référence à la figure 1 qui illustre la mise en œuvre générale du procédé de conversion selon l’invention.
Dans la présente invention, il est proposé d'améliorer simultanément le niveau de conversion et la stabilité des effluents liquides par un enchaînement comportant au moins deux étapes d'hydroconversion successives, pouvant être séparées par une étape de séparation intermédiaire, et au moins une étape de désasphaltage d’une fraction lourde de l’effluent issu de l’hydroconversion, avec un recyclage d'au moins une partie de la DAO en aval de la première étape d'hydroconversion. La DAO est soit recyclée à sa sortie du désasphalteur, soit après avoir subi une étape de fractionnement produisant une fraction lourde de la DAO qui constitue alors la partie de la DAO recyclée. Cette configuration permet d'atteindre une conversion de la charge lourde d’hydrocarbures supérieure à 70%, et de préférence supérieure à 80%, ce niveau de conversion ne pouvant pas toujours être atteint en utilisant les procédés classiques qui sont limités par la stabilité des effluents liquides.
La conversion nette est définie comme étant le rapport du (débit de résidu dans la charge - le débit du résidu dans le produit) / (débit de résidu dans la charge), pour un même point de coupe charge-produit; typiquement ce point de coupe est entre 450°C et 550°C, et souvent d'environ 540°C; dans cette définition, le résidu étant la fraction bouillant à partir de ce point de coupe, par exemple, la fraction 540°C+.
Ainsi, il est proposé un procédé de conversion d’une charge lourde d’hydrocarbures, par exemple un pétrole brut ou la fraction lourde d'hydrocarbures issue de la distillation atmosphérique ou sous vide d'un pétrole brut, ladite charge contenant une fraction d'au moins 50% ayant une température d'ébullition d'au moins 300°C, comprenant les étapes successives suivantes :
- une étape initiale d’hydroconversion (a-i) d'au moins une partie de ladite charge lourde d’hydrocarbures en présence d'hydrogène dans une section d’hydroconversion initiale A-i, réalisée dans des conditions permettant d'obtenir un effluent liquide à teneur réduite en soufre, en carbone Conradson, en métaux, et en azote ;
- (n-1 ) étape(s) d’hydroconversion supplémentaire(s) (a,·) dans (n-1 ) section(s) d’hydroconversion supplémentaire(s) A,·, en présence d'hydrogène, d’au moins une partie ou la totalité de l’effluent liquide issu de l’étape d’hydroconversion précédente (a ) ou éventuellement d’une fraction lourde issue d’une étape optionnelle de séparation intermédiaire (by) entre deux étapes d’hydroconversion consécutives séparant une partie ou la totalité de l’effluent liquide issu de l’étape d’hydroconversion précédente (a ) pour produire au moins une fraction lourde bouillant majoritairement à une température supérieure ou égale à 350°C, les (n-1 ) étape(s) d’hydroconversion supplémentaire(s) (a,·) étant réalisées de manière à obtenir un effluent liquide hydroconverti à teneur réduite en soufre, en carbone Conradson, en métaux, et en azote ;
n étant le nombre total d’étapes d’hydroconversion, avec n supérieur ou égal à 2, / étant un entier allant de 2 à n et y étant un entier allant de 1 à (n-1 ), et les sections d’hydroconversion initiale -\ et supplémentaire(s) A,· comportant chacune au moins un réacteur triphasique contenant au moins un catalyseur d'hydroconversion ;
- une première étape de fractionnement (c) dans une première section de fractionnement C d’une partie ou de la totalité de l'effluent liquide hydroconverti issu de la dernière l'étape d’hydroconversion supplémentaire (an) pour produire au moins une coupe lourde bouillant majoritairement à une température supérieure ou égale à 350°C, ladite coupe lourde contenant une fraction résiduelle bouillant à une température supérieure ou égale à 540°C ;
- une étape de désasphaltage (d) dans un désasphalteur D d’une partie ou de la totalité de ladite coupe lourde issue de l'étape de fractionnement (c), avec au moins un solvant hydrocarboné, pour obtenir une huile désasphaltée DAO et un asphalte résiduel ;
- éventuellement une deuxième étape de fractionnement (e) dans une deuxième section de fractionnement E d’une partie ou de la totalité de la DAO issue de l’étape de désasphaltage (d) en au moins une fraction lourde de DAO et une fraction légère de DAO ;
- une étape de recyclage (f) d’au moins une partie de la DAO issue de l’étape (d) et/ou d’au moins une partie de la fraction lourde de la DAO issue de l’étape (e) à une étape d’hydroconversion supplémentaire (a,·) et/ou à une étape de séparation intermédiaire (b y). Selon une mise en œuvre préférée, le procédé selon l'invention contient deux étapes d'hydroconversion, et une étape facultative de séparation intermédiaire entre ces deux étapes d’hydroconversion. Selon cette mise en œuvre, n est égal à 2, et le procédé comprend alors :
- une étape initiale d’hydroconversion (a-i) d'au moins une partie de ladite charge lourde d’hydrocarbures en présence d'hydrogène dans une section d’hydroconversion initiale A-i, réalisée dans des conditions permettant d'obtenir un effluent liquide à teneur réduite en soufre, en carbone Conradson, en métaux, et en azote ;
- une étape d’hydroconversion supplémentaire (a2) dans une section d’hydroconversion supplémentaire A2, en présence d'hydrogène, d’au moins une partie ou la totalité de l’effluent liquide issu de l’étape d’hydroconversion initiale (a}) ou éventuellement d’une fraction lourde issue d’une étape optionnelle de séparation intermédiaire (b}) entre les étapes d’hydroconversion initiale (a}) et supplémentaire (a2) séparant une partie ou la totalité de l’effluent liquide issu de l’étape d’hydroconversion initiale (a}) pour produire au moins une fraction lourde bouillant majoritairement à une température supérieure ou égale à 350°C, l’étape d’hydroconversion supplémentaire (a2) étant réalisées de manière à obtenir un effluent liquide hydroconverti à teneur réduite en soufre, en carbone Conradson, en métaux, et en azote,
les sections d’hydroconversion initiale -\ et supplémentaire A2 comportant chacune au moins un réacteur triphasique contenant au moins un catalyseur d'hydroconversion;
- une première étape de fractionnement (c) dans une première section de fractionnement C d’une partie ou de la totalité de l’effluent liquide hydroconverti issu de l’étape d’hydroconversion supplémentaire (a2) pour produire au moins une coupe lourde bouillant majoritairement à une température supérieure ou égale à 350°C, ladite coupe lourde contenant une fraction résiduelle bouillant à une à une température supérieure ou égale à 540°C ;
- une étape de désasphaltage (d) dans un désasphalteur D d’une partie ou de la totalité de ladite coupe lourde issue de l’étape de fractionnement (c), avec au moins un solvant hydrocarboné, pour obtenir une huile désasphaltée DAO et un asphalte résiduel ;
- éventuellement une deuxième étape de fractionnement (e) dans une deuxième section de fractionnement E d’une partie ou de la totalité de la DAO issue de l’étape de désasphaltage (d) en au moins une fraction lourde de DAO et une fraction légère de DAO ; - une étape de recyclage (f) d’au moins une partie de la DAO issue de l’étape (d) et/ou d’au moins une partie de la fraction lourde de la DAO issue de l’étape (e) à une l’étape d’hydroconversion supplémentaire (a2) et/ou à une étape de séparation intermédiaire (b}).
La DAO obtenue par le procédé selon l'invention ne contient pas ou très peu d'asphaltènes C7, composés connus pour inhiber la conversion de coupes résiduelles, à la fois par leur aptitude à former des résidus hydrocarbonés lourds, communément appelés coke, et par leur tendance à produire des sédiments qui limitent fortement l'opérabilité des unités d'hydrotraitement et d'hydroconversion. La DAO obtenue par le procédé selon l'invention est également plus aromatique qu’une DAO produite à partir d’une charge pétrolière lourde issue du fractionnement primaire du brut (dite "straight run" selon la terminologie anglo-saxonne) car elle est issue d’un effluent qui a subi préalablement un fort niveau d’hydroconversion.
Le mélange d'au moins une partie de la DAO et de l’effluent issu de la ou des premières sections d’hydroconversion dans le procédé selon l'invention permet d'alimenter la ou les étapes d'hydroconversion postérieures avec une charge ayant une teneur en asphaltènes C7 réduite et une teneur en composés aromatiques plus élevée à la fois par rapport à un procédé comportant une unité d'hydroconversion sans recyclage de la DAO, et par rapport à un procédé comportant une unité d'hydroconversion avec recyclage de la DAO en amont d'une première étape d’hydroconversion ou d’hydrotraitement. De ce fait, il est possible d'imposer des conditions opératoires plus sévères dans le procédé selon l'invention, en particulier dans les étapes d’hydroconversion supplémentaires, et d'atteindre ainsi des niveaux supérieurs en termes de conversion de la charge, tout en limitant la production de sédiments.
L'effluent de la dernière étape d'hydroconversion supplémentaire est séparé en plusieurs coupes. Le désasphaltage est ensuite réalisé sur la ou les coupes lourdes produites dans cette étape de séparation. L’utilisation de ces coupes obtenues au plus fort niveau de conversion permet ainsi de minimiser la taille requise pour le désasphalteur et de minimiser de la quantité d’asphalte produite. Selon l’invention, la DAO extraite par désasphaltage est toujours recyclée après l’étape initiale d’hydroconversion, soit à l'entrée d'une des sections de séparation intermédiaires, soit à l’entrée d'une des sections d'hydroconversion supplémentaires, de préférence à l'entrée de la section de la dernière étape d’hydroconversion supplémentaire. Selon ces deux mises en œuvre, la taille des réacteurs des premières sections d’hydroconversion n'est pas impactée, et selon la deuxième mise en œuvre, ni la taille des équipements de séparation intermédiaire ni la taille des réacteurs des étapes préalables d'hydroconversion ne sont impactées. L'injection de la DAO en aval de la section d'hydroconversion initiale permet d’éviter l’hydrogénation préalable de la DAO préservant ainsi son caractère aromatique (caractérisé par la teneur en carbone aromatique mesurée par la méthode ASTM D 5292) qui apporte un gain sur la stabilité des effluents liquides des zones où les plus hauts niveaux de conversion sont atteints. Une opération pour atteindre des taux de conversion plus forts peut donc ainsi être envisagée dans le procédé selon l'invention.
Charge
La charge traitée dans le procédé selon l'invention est une charge lourde d’hydrocarbures contenant une fraction d'au moins 50% ayant une température d'ébullition d'au moins 300°C, de préférence d’au moins 350°C, et de manière encore plus préférée d'au moins 375°C.
Cette charge lourde d’hydrocarbures peut être un pétrole brut, ou provenir du raffinage d’un pétrole brut ou du traitement d’une autre source hydrocarbonée dans une raffinerie.
De préférence, la charge est un pétrole brut ou est constituée de résidus atmosphériques et/ou de résidus sous vide issus de la distillation atmosphérique et/ou sous vide d’un pétrole brut.
La charge lourde d’hydrocarbures peut aussi être constituée de résidus atmosphérique et/ou sous vide issus de la distillation atmosphérique et/ou sous vide d’effluents provenant d’unités de conversion thermique, d’hydrotraitement, d’hydrocraquage et/ou d’hydroconversion.
De manière préférée, la charge est constituée de résidus sous vide. Ces résidus sous vide contiennent généralement une fraction d'au moins 50% ayant une température d'ébullition d'au moins d'au moins 450°C, et le plus souvent d'au moins 500°C, voire d'au moins 540°C. Les résidus sous vide peuvent venir directement du pétrole brut, soit d’autres unités de raffinage, telles que, entre autres, l’hydrotraitement des résidus, l’hydrocraquage de résidus, et la viscoréduction de résidus. De préférence, les résidus sous vide sont des résidus sous vide issus de la colonne de la distillation sous vide du fractionnement primaire du brut (dit "straight run" selon la terminologie anglo-saxonne).
La charge peut encore être constituée de distillais sous vide, provenant soit directement du pétrole brut, soit de coupes provenant d’autres unités de raffinage, telles que, entre autres, des unités de craquage, comme le craquage catalytique en lit fluide FCC (pour « Fluid Catalytic Cracking » en anglais) et l’hydrocraquage, et d’unités de conversion thermique, comme les unités de cokéfaction ou les unités de viscoréduction.
Elle peut aussi être constituée de coupes aromatiques extraites d’une unité de production de lubrifiants, d’huiles désasphaltées issues d'une unité de désasphaltage (raffinais de l’unité de désasphaltage), d’asphaltes issus d'une unité de désasphaltage (résidus de l’unité de désasphaltage).
La charge lourde d’hydrocarbures peut également être une fraction résiduelle issue de la liquéfaction directe de charbon (un résidu atmosphérique et/ou un résidu sous vide issu par exemple du procédé H-Coal™), un distillât sous vide issu de la liquéfaction directe de charbon, comme par exemple le procédé H-Coal™, ou encore une fraction résiduelle issue de la liquéfaction directe de la biomasse lignocellulosique seule ou en mélange avec du charbon et/ou une fraction pétrolière.
Toutes ces charges peuvent être utilisées pour constituer la charge lourde d’hydrocarbures traitée selon l’invention, seules ou en mélange.
La charge lourde d’hydrocarbures traitée selon l’invention contient des impuretés, comme des métaux, du soufre, de l’azote, du carbone de Conradson. Elle peut aussi contenir des insolubles à l'heptane, également appelée asphaltènes C7. Les teneurs en métaux peuvent être supérieures ou égales à 20 ppm poids, de préférence supérieures ou égales à 100 ppm poids. La teneur en soufre peut être supérieure ou égale à 0,1%, voire supérieure ou égale à 1 %, et peut être supérieure ou égale à 2% poids. Le taux d'asphaltènes C7 (composés insolubles à l'heptane selon la norme NFT60-115 ou la norme ASTM D 6560) s'élève au minimum à 1% et est souvent supérieur ou égal à 3% poids. Les asphaltènes C7 sont des composés connus pour inhiber la conversion de coupes résiduelles, à la fois par leur aptitude à former des résidus hydrocarbonés lourds, communément appelés coke, et par leur tendance à produire des sédiments qui limitent fortement l'opérabilité des unités d'hydrotraitement et d'hydroconversion. La teneur en carbone Conradson peut être supérieure ou égale à 0,5%, voire d'au moins 5% poids. La teneur en carbone Conradson est définie par la norme ASTM D 482 et représente pour l'homme du métier une évaluation bien connue de la quantité de résidus de carbone produit après une pyrolyse sous des conditions standards de température et de pression. Étape initiale d’hydroconversion (ai)
Conformément à l’invention, la charge lourde d’hydrocarbures est traitée en présence d'hydrogène dans une première étape d’hydroconversion (ai), au sein d’une section d’hydroconversion initiale A-i. La section d’hydroconversion initiale comprend un ou plusieurs réacteurs triphasiques contenant au moins un catalyseur d'hydroconversion, les réacteurs pouvant être disposés en série et/ou en parallèle. Ces réacteurs peuvent, en autres, être des réacteurs de type lit fixe, lit mobile, lit bouillonnant, et/ou lit hybride, en fonction de la charge à traiter.
L’invention convient particulièrement bien aux réacteurs triphasiques fonctionnant en lit bouillonnant, à courant ascendant de liquide et de gaz. Ainsi, cette étape d’hydroconversion initiale (a-i) est avantageusement mise en œuvre dans une section d’hydroconversion initiale i comportant un ou plusieurs réacteurs triphasiques d'hydroconversion, qui peuvent être en série et/ou en parallèle, fonctionnant en lit bouillonnant, typiquement à l'aide de la technologie et dans les conditions du procédé H-Oil™ tel que décrit par exemple dans les brevets US 4,521 ,295 ou US 4,495,060 ou US 4,457,831 ou US 4,354,852, ou dans l'article AlChE, March 19-23, 1995, Houston, Texas, paper number 46d, "Second génération ebullated bed technology", ou dans le chapitre 3.5 "Hydroprocessing and Hydroconversion of Residue Fractions" de l’ouvrage "Catalysis by Transition Métal Sulphides", édité par les Éditions Technip en 2013. Selon cette mise en œuvre, chaque réacteur triphasique est opéré en lit fluidisé dit lit bouillonnant. Chaque réacteur comporte avantageusement une pompe de recirculation permettant le maintien du catalyseur en lit bouillonnant par recyclage continu d'au moins une partie d'une fraction liquide avantageusement soutirée en tête du réacteur et réinjectée en bas du réacteur.
La première étape d’hydroconversion (a-i) est réalisée dans des conditions permettant d'obtenir un effluent liquide à teneur réduite en soufre, en carbone Conradson, en métaux, et en azote.
Dans cette étape (a-i), la charge est de préférence transformée dans des conditions spécifiques d'hydroconversion. L’étape (a^ est opérée de préférence sous une pression absolue comprise entre 2 MPa et 38 MPa, plus préférentiellement entre 5 MPa et 25 MPa et de manière encore plus préférée, entre 6 MPa et 20 MPa, à une température comprise entre 300°C et 550°C, plus préférentiellement comprise entre 350°C et 500°C et d'une manière préférée comprise entre 370°C et 450°C. La vitesse spatiale horaire (WH) par rapport au volume de chaque réacteur triphasique est de préférence comprise entre 0,05 h 1 et 10 h 1. Selon une mise en œuvre préférée, la WH est comprise entre 0,1 h 1 et 10 h 1, plus préférentiellement entre 0,1 h 1 et 5 h 1 et de manière encore plus préférée comprise entre 0,15 h 1 et 2 h 1. Selon une autre mise en œuvre, la WH est comprise entre 0,05 h 1 et 0,09 h 1. La quantité d'hydrogène mélangée à la charge est de préférence comprise entre 50 et 5000 normaux mètres cube (Nm3) par mètre cube (m3) de charge liquide, de manière préférée entre 100 et 2000 Nm3/m3 et de manière très préférée entre 200 et 1000 Nm3/m3.
L’étape d'hydroconversion initiale (a-i) étant effectuée en lit fixe, en lit mobile, en lit bouillonnant et/ou en lit hybride en fonction de la charge à traiter, cette étape contient donc au moins un catalyseur d’hydroconversion qui est maintenu dans le réacteur.
Le catalyseur d'hydroconversion utilisé dans l’étape d'hydroconversion initiale (a-i) du procédé selon l'invention peut contenir un ou plusieurs éléments des groupes 4 à 12 du tableau périodique des éléments, qui peuvent être déposé sur un support ou pas. On peut avantageusement utiliser un catalyseur comprenant un support, de préférence amorphe, tels que de la silice, de l'alumine, de la silice-alumine, du dioxyde de titane ou des combinaisons de ces structures, et de manière très préférée de l'alumine.
Le catalyseur peut contenir au moins un métal du groupe VIII non-noble choisi parmi le nickel et le cobalt, et de préférence le nickel, ledit élément du groupe VIII étant de préférence utilisé en association avec au moins un métal du groupe VI B choisi parmi le molybdène et le tungstène, et de préférence le métal du groupe VIB est le molybdène.
Dans la présente description, les groupes d'éléments chimiques sont donnés selon la classification CAS (CRC Handbook of Chemistry and Physics, éditeur CRC press, rédacteur en chef D.R. Lide, 81 ème édition, 2000-2001 ). Par exemple, le groupe VIII selon la classification CAS correspond aux métaux des colonnes 8, 9 et 10 selon la nouvelle classification IU PAC.
Avantageusement, le catalyseur d'hydroconversion utilisé dans l’étape d'hydroconversion initiale (a-i) comprend un support alumine et au moins un métal du groupe VIII choisi parmi le nickel et le cobalt, de préférence le nickel, et au moins un métal du groupe VIB choisi parmi le molybdène et le tungstène, de préférence le molybdène. De préférence, le catalyseur d'hydroconversion comprend le nickel en tant qu'élément du groupe VIII et le molybdène en tant qu'élément du groupe VIB.
La teneur en métal du groupe VIII non-noble, en particulier en nickel, est avantageusement comprise entre 0,5 % à 10 % exprimée en poids d'oxyde de métal (en particulier de NiO), et de préférence entre 1 % à 6 % poids, et la teneur en métal du groupe VIB, en particulier en molybdène, est avantageusement comprise entre 1 % et 30 % exprimée en poids d’oxyde du métal (en particulier de trioxyde de molybdène Mo03), et de préférence entre 4 % et 20 % poids. Les teneurs en métaux sont exprimées en pourcentage poids d'oxyde de métal par rapport au poids du catalyseur.
Ce catalyseur est avantageusement utilisé sous forme d'extrudés ou de billes. Les billes ont par exemple un diamètre compris entre 0,4 mm et 4,0 mm. Les extrudés ont par exemple une forme cylindrique d’un diamètre compris entre 0,5 et 4,0 mm et d’une longueur comprise entre 1 et 5 mm. Les extrudés peuvent également être des objets d’une forme différente tels que des trilobés, des tetralobes réguliers ou irréguliers, ou d’autres multilobes. Des catalyseurs d’autres formes peuvent également être utilisés.
La taille de ces différentes formes de catalyseurs peut être caractérisée à l’aide du diamètre équivalent. Le diamètre équivalent est défini par 6 fois le ratio entre le volume de la particule et la surface externe de la particule. Le catalyseur utilisé sous forme d'extrudés, de billes ou d’autres formes a donc un diamètre équivalent compris entre 0,4 mm et 4,4 mm. Ces catalyseurs sont bien connus de l’homme du métier.
Dans une des mises en œuvre selon l’invention, l’étape d'hydroconversion initiale (a-i) est effectuée en lit hybride, comportant simultanément au moins un catalyseur qui est maintenu dans le réacteur et au moins un catalyseur entraîné qui entre dans le réacteur avec la charge et qui est entraîné en dehors du réacteur avec les effluents. Dans ce cas, un type de catalyseur entraîné, aussi dit "slurry" selon la terminologie anglo-saxonne, est donc utilisé en plus du catalyseur d'hydroconversion qui est maintenu dans le réacteur en lit bouillonnant. Le catalyseur entraîné présente comme différence une granulométrie et une densité adaptées à son entraînement. On entend par entraînement du catalyseur dispersé, sa mise en circulation dans le ou les réacteurs triphasiques par les flux liquides, ledit catalyseur circulant avec la charge dans le(s)dit(s) réacteurs triphasiques, et étant soutiré du ou desdits réacteurs triphasiques avec l'effluent liquide produit. Ces catalyseurs sont bien connus de l’homme du métier.
Le catalyseur entraîné peut avantageusement être obtenu par injection d'au moins un précurseur de phase active directement dans le ou les réacteurs d’hydroconversion et/ou dans la charge préalablement à l'introduction de ladite charge dans le ou les étapes d'hydroconversion. L’ajout de précurseur peut être introduit en continu ou de façon discontinue (en fonction de l’opération, du type de charges traitées, des spécifications produits recherchés et de l’opérabilité). Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le(s) précurseur(s) de catalyseur entraîné est (sont) pré-mélangé(s) à une huile hydrocarbonée composée par exemple d’hydrocarbures dont au moins 50% en poids par rapport au poids total de l’huile hydrocarbonée ont une température d'ébullition comprise entre 180°C et 540°C, pour former un pré-mélange de précurseur dilué. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le précurseur ou le pré-mélange de précurseur dilué est dispersé dans la charge hydrocarbonée lourde, par exemple par mélange dynamique (par exemple à l’aide d’un rotor, d’un agitateur, etc.), par mélange statique (par exemple à l’aide d’un injecteur, par gavage, via un mélangeur statique, etc.), ou uniquement additionné à la charge pour obtenir un mélange. Toutes les techniques de mélange et d’agitation connues de l’homme du métier peuvent être utilisées pour disperser le précurseur ou le mélange de précurseurs dilué dans la charge d’une ou de plusieurs étapes d’hydroconversion.
Le ou lesdits précurseur(s) de phase active du catalyseur non supporté peut ou peuvent être sous forme liquide tels que par exemple des précurseurs de métaux solubles dans des milieux organiques, comme par exemple des octoates de molybdène et/ou des naphténates de molybdène, ou des composés aquasolubles, comme par exemple des acides phosphomolybdiques et/ou des heptamolybdates d’ammonium.
Ledit catalyseur entraîné peut être formé et activé ex situ, en dehors du réacteur dans des conditions adaptées à l’activation, puis être injecté avec la charge. Ledit catalyseur entraîné peut également être formé et activé in situ dans les conditions de réaction d’une des étapes d'hydroconversion.
Selon un mode de réalisation, ledit catalyseur entraîné peut-être supporté. Dans ce cas, le catalyseur supporté peut avantageusement être obtenu :
- par broyage du catalyseur supporté d'hydroconversion, frais ou usé ou par broyage d'un mélange des catalyseurs frais et usé, ou
- par imprégnation d'au moins un précurseur de phase active sur un support présentant une granulométrie adaptée à son entraînement et de préférence une taille comprise entre 0,001 et 100 pm. La phase active peut être celle décrite plus haut pour le catalyseur d’hydroconversion utilisé dans l’étape d'hydroconversion initiale (a-i), de même que le support. Leur description n’est pas répétée ici.
Dans une des mises en œuvre du procédé selon l'invention, il est utilisé un catalyseur d'hydroconversion différent dans chaque réacteur de cette étape initiale d'hydroconversion (ai), le catalyseur propose à chaque réacteur étant adapté à la charge envoyée dans ce réacteur. Dans une des mises en œuvre du procédé selon l'invention, il est utilisé plusieurs types de catalyseur dans chaque réacteur.
Dans une des mises en œuvre du procédé selon l'invention, chaque réacteur contient un ou plusieurs catalyseurs adaptés à un fonctionnement en lit bouillonnant, et éventuellement un ou plusieurs catalyseurs entraîné(s) additionnel(s).
Comme cela est connu, et par exemple décrit dans le brevet FR 3 033 797, le catalyseur d'hydroconversion, lorsqu’il est usagé, peut être en partie remplacé par du catalyseur frais, et/ou du catalyseur usagé mais d’activité catalytique supérieure au catalyseur usagé à remplacer, et/ou du catalyseur régénéré, et/ou du catalyseur réjuvéné (catalyseur issu d’une zone de réjuvénation dans laquelle on élimine la majeure partie des métaux déposés, avant d'envoyer le catalyseur usé et réjuvéné dans une zone de régénération dans laquelle on élimine le carbone et le soufre qu'il renferme augmentant ainsi l’activité du catalyseur), par soutirage du catalyseur usagé de préférence en bas du réacteur, et par introduction du catalyseur de remplacement soit en haut, soit en bas du réacteur. Ce remplacement de catalyseur usagé est réalisé de préférence à intervalle de temps régulier, et de manière préférée par bouffée ou de façon quasi continue. Le remplacement de catalyseur usagé peut être fait tout ou en partie par du catalyseur usagé et/ou régénéré et/ou réjuvéné issu du même réacteur et/ou d'un autre réacteur de n'importe quelle étape d'hydroconversion. Le catalyseur peut être ajouté avec les métaux sous forme d'oxydes de métaux, avec les métaux sous forme de sulfures de métaux, ou après un préconditionnement. Pour chaque réacteur, le taux de remplacement du catalyseur d'hydroconversion usé par du catalyseur frais est avantageusement compris entre 0,01 kg et
10 kg par mètre cube de charge traitée, et de préférence entre 0,1 kg et 3 kg par mètre cube de charge traitée. Ce soutirage et ce remplacement sont effectués à l'aide de dispositifs permettant avantageusement le fonctionnement continu de cette étape d'hydroconversion.
En ce qui concerne le remplacement au moins en partie par du catalyseur régénéré,
11 est possible d'envoyer le catalyseur usé soutiré du réacteur dans une zone de régénération dans laquelle on élimine le carbone et le soufre qu'il renferme puis de renvoyer ce catalyseur régénéré dans l'étape d'hydroconversion. En ce qui concerne le remplacement au moins en partie par du catalyseur réjuvéné, il est possible d'envoyer le catalyseur usé soutiré du réacteur dans une zone de réjuvénation dans laquelle on élimine la majeure partie des métaux déposés, avant d'envoyer le catalyseur usé et réjuvéné dans une zone de régénération dans laquelle on élimine le carbone et le soufre qu'il renferme puis de renvoyer ce catalyseur régénéré dans l'étape d'hydroconversion.
La section d’hydroconversion initiale A} peut également recevoir, en plus de la charge lourde d’hydrocarbures, au moins l’un des effluents suivant :
- une ou plusieurs charges d’hydrocarbures externes (dans le sens externes au procédé selon l’invention et différentes de la charge initiale), de préférence des coupes d’hydrocarbures externes au procédé, telles que des distillais atmosphériques, des distillais sous vide, des résidus atmosphériques, ou des résidus sous vide ;
- une partie de la fraction lourde issue d'une ou plusieurs étapes de séparation intermédiaires (by) réalisées entre deux étapes d’hydroconversion supplémentaires consécutives (a,), ces étapes (a,) et (by) étant décrites plus bas ;
- une partie ou de la totalité d’une ou plusieurs fractions intermédiaires issue d'une ou plusieurs étapes de séparation intermédiaires (by) réalisées entre deux étapes d’hydroconversion supplémentaires consécutives (a,) ;
- une partie de l'effluent d'une ou plusieurs étapes d'hydroconversion supplémentaires
(a ;
- une partie de la coupe lourde et/ou d’une ou de plusieurs des coupes intermédiaires et/ou d’une ou de plusieurs des coupes légères issues de la première étape de fractionnement (c) du procédé selon l'invention ;
- une partie ou la totalité de l'asphalte résiduel produit dans le désasphalteur D à l’étape de désasphaltage (d) ;
- une partie ou la totalité de la fraction légère de la DAO produite dans la deuxième étape de fractionnement (e) du procédé selon l'invention.
Étape de séparation intermédiaire (b·,) - optionnelle
L'effluent liquide issu de l’étape initiale d'hydroconversion (a-i) peut ensuite subir une étape de séparation intermédiaire (b}) dans une section de séparation intermédiaire B,, réalisée entre l’étape initiale d'hydroconversion (a-i) et une étape d’hydroconversion supplémentaire suivant l’étape initiale d’hydroconversion. Cette étape d’hydroconversion supplémentaire est décrite plus bas. Selon l’invention, cette étape de séparation intermédiaire (b}) est préférée, mais elle reste facultative. En effet, l’effluent liquide issu de l’étape initiale d’hydroconversion (a-i) peut alternativement être envoyé directement à l’étape d’hydroconversion supplémentaire. De manière préférée, au moins une partie de l'effluent liquide issu de l’étape initiale d'hydroconversion (ai) est envoyée à l’étape de séparation intermédiaire (b}).
L’étape de séparation intermédiaire (b}) sépare une partie ou la totalité de l'effluent liquide issu de l’étape initiale d'hydroconversion (a-i) pour produire au moins une fraction liquide dite lourde bouillant majoritairement à une température supérieure ou égale à 350°C.
Cette première étape de séparation intermédiaire produit donc au moins deux fractions dont la fraction liquide lourde telle que décrite ci-dessus, la ou les autres coupes étant des coupes légère et intermédiaire(s).
La fraction légère ainsi séparée contient les gaz légers dissous (H2 et C C4), le naphta (fraction bouillant à une température inférieure à 150°C), le kérosène (fraction bouillant entre 150°C et 250°C), et au moins une partie du gazole (fraction bouillant entre 250°C et 375°C).
La fraction légère peut ensuite être envoyée au moins en partie à une unité de fractionnement (non représenté dans les figures) où les gaz légers (H2 et C1-C4) sont extraits de ladite fraction légère, par exemple par passage dans un ballon de flash. L'hydrogène gazeux ainsi récupéré peut être avantageusement recyclé à l'entrée de l’étape initiale d'hydroconversion (ai).
L’unité de fractionnement où peut être envoyée la fraction légère peut également comprendre une colonne de distillation. Dans ce cas, les fractions naphta, kérosène et gazole de la fraction légère envoyée dans ladite colonne sont séparées.
La fraction liquide lourde issue de l’étape de séparation intermédiaire (b}), bouillant majoritairement à une température supérieure ou égale à 350°C, contient au moins une fraction bouillant à une température supérieure ou égale à 540°C, appelée résidu sous vide (qui est la fraction non convertie). La fraction liquide lourde issue de l’étape de séparation intermédiaire (b-i), bouillant majoritairement à une température supérieure ou égale à 350°C, peut également contenir une fraction bouillant entre 375 et 540°C, appelée distillât sous vide. Elle peut éventuellement aussi contenir une partie de la fraction gazole bouillant entre 250 et 375°C.
Cette fraction liquide lourde est ensuite envoyée en totalité ou en partie vers une deuxième étape d'hydroconversion (a2), tel que décrit plus bas. L’étape de séparation intermédiaire (b}) peut donc séparer l'effluent liquide issu de l’étape initiale d'hydroconversion (a-i) en plus de deux fractions liquides, selon les moyens de séparation mis en œuvre.
La section de séparation intermédiaire B, comprend tout moyen de séparation connu par l'homme du métier.
La section de séparation intermédiaire B, peut ainsi comprendre un ou plusieurs équipements de séparation suivants : un ou plusieurs ballons de flash disposés en série, une ou plusieurs colonnes de stripage à la vapeur et/ou à l'hydrogène, une colonne de distillation atmosphérique, une colonne de distillation sous vide.
De préférence, cette étape de séparation intermédiaire (b}) est réalisée par un ou plusieurs ballons de flash disposés en série.
Selon une mise en œuvre préférée, l’étape de séparation intermédiaire (b}) est réalisée par un seul ballon de flash. De manière préférée, le ballon de flash est à une pression et une température proches des conditions opératoires du dernier réacteur de l’étape initiale d'hydroconversion (a-i). Cette mise en œuvre est préférée notamment car elle permet de réduire le nombre équipement et donc le coût d’investissement.
Selon une autre mise en œuvre, l’étape de séparation intermédiaire (b}) est réalisée par un enchaînement de plusieurs ballons de flash, opérant à des conditions opératoires différentes de celles du dernier réacteur de l’étape initiale d'hydroconversion (a-i), et conduisant à l’obtention d’au moins la fraction liquide légère, qui peut ensuite être envoyée au moins en partie à une unité de fractionnement, et d’au moins la fraction liquide lourde, qui est ensuite envoyée au moins en partie vers une deuxième étape d’hydroconversion (a2).
Dans une autre mise en œuvre, l’étape de séparation intermédiaire (b}) est réalisée par une ou plusieurs colonnes de stripage à la vapeur et/ou à l'hydrogène. Par ce moyen, l'effluent issu de l’étape initiale d'hydroconversion (a-i) est séparé en au moins la fraction liquide légère et au moins la fraction liquide lourde. La fraction liquide lourde est ensuite envoyée au moins en partie vers une deuxième étape d’hydroconversion (a2).
Dans une autre mise en œuvre; l’étape de séparation intermédiaire (b}) est réalisée dans une colonne de distillation atmosphérique séparant l'effluent liquide issu de l’étape initiale d'hydroconversion (a-i). La fraction liquide lourde récupérée de la colonne de distillation atmosphérique est ensuite envoyée au moins en partie vers une deuxième étape d’hydroconversion (a2).
Dans une autre mise en œuvre; l’étape de séparation intermédiaire (b}) est réalisée par une colonne de distillation atmosphérique séparant l'effluent liquide issu de la l’étape initiale d'hydroconversion (a-i), et par une colonne de distillation sous vide recevant le résidu de la colonne de distillation atmosphérique et produisant la fraction liquide lourde qui est ensuite envoyée au moins en partie vers une deuxième étape d’hydroconversion (a2).
L’étape de séparation intermédiaire (b}) peut également être constituée d'une combinaison des différentes mises en œuvre décrites ci-dessus, dans un ordre différent de celui décrit ci-dessus.
Optionnellement, avant d'être envoyée vers une deuxième étape d’hydroconversion (a2) selon l'invention, la fraction liquide lourde peut être soumise à une étape de stripage à la vapeur et/ou à l'hydrogène à l'aide d'une ou plusieurs colonnes de stripage, afin d’éliminer de la fraction lourde les composés ayant un point d’ébullition inférieur à 540°C.
La section de séparation intermédiaire B, peut également recevoir, en plus d'une partie ou de la totalité de l'effluent liquide issu de l’étape initiale d'hydroconversion (a-i), au moins l’un des effluents suivant :
- une partie de la charge lourde hydrocarbonée envoyée à l’étape d'hydroconversion (bypass) ;
- une ou plusieurs charges d’hydrocarbures externes, de préférence des coupes d’hydrocarbures externes au procédé, telles que des distillais atmosphériques, des distillais sous vide, des résidus atmosphériques, des résidus sous vide ;
- une partie de la fraction lourde issue d'une ou plusieurs étapes de séparation intermédiaires By réalisées entre deux étapes d’hydroconversion supplémentaires consécutives (a,), postérieures à l’étape (ai), comme détaillé plus loin ;
- une partie ou de la totalité d’une ou plusieurs fractions intermédiaires issue d'une ou plusieurs étapes de séparation intermédiaires (by) réalisées entre deux étapes d’hydroconversion supplémentaires consécutives (a,) ;
- une partie de l'effluent liquide d'une ou plusieurs étapes d'hydroconversion supplémentaires (a,) décrites plus loin ;
- une partie de la coupe lourde et/ou d’une ou de plusieurs des coupes intermédiaires et/ou d’une ou de plusieurs des coupes légères issues de la première étape de fractionnement (c) détaillé plus bas ;
- une partie ou la totalité de la DAO produite dans le désasphalteur D à l’étape de désasphaltage (d) ;
- une partie ou la totalité de la fraction lourde de la DAO produite dans la deuxième étape de fractionnement (e) ; - une partie ou la totalité de la fraction légère de la DAO produite dans la deuxième étape de fractionnement (e).
Dans ce cas, l’effluent supplémentaire peut être envoyé à l’entrée de la section de séparation intermédiaire, ou entre deux équipements différents de la section de séparation intermédiaire, par exemple entre les ballons de flash, les colonnes de stripage et/ou les colonnes de distillation.
Étape(s) d’hydroconversion supplémentaire(s) (ai) et étape(s) optionnelle(s) de de séparation intermédiaire (b,·)
Conformément à l’invention, une partie ou la totalité de l’effluent issu de l’étape initiale d’hydroconversion (a-i), ou de manière préférée une partie ou la totalité de la fraction lourde issue de l’étape de séparation intermédiaire (b}), est traitée en présence d'hydrogène dans une étape d’hydroconversion supplémentaire (a2) réalisée dans une section d’hydroconversion supplémentaire A2, qui suit l’étape initiale d’hydroconversion (a-i) ou éventuellement l’étape de séparation intermédiaire (b}).
Le procédé selon l’invention peut comprendre plus d’une étape d’hydroconversion supplémentaire (a,·), ainsi que plus d’une étape de séparation intermédiaire (by) entre deux étapes d’hydroconversion supplémentaires (a,·) consécutives.
Ainsi, le procédé selon l’invention comprend (n-1 ) étape(s) d’hydroconversion supplémentaire(s) (a,·) dans (n-1 ) section(s) d’hydroconversion supplémentaire(s) A,·, en présence d'hydrogène, d’au moins une partie ou la totalité de l’effluent liquide issu de l’étape d’hydroconversion précédente (a,-i) ou éventuellement d’une fraction lourde issue de l’étape optionnelle de séparation intermédiaire (b j) entre deux étapes d’hydroconversion consécutives séparant une partie ou la totalité de l’effluent liquide issu de l’étape d’hydroconversion précédente (a ) pour produire au moins une fraction lourde bouillant majoritairement à une température supérieure ou égale à 350°C, les (n-1 ) étape(s) d’hydroconversion supplémentaire(s) (a,·) étant réalisées de manière à obtenir un effluent liquide hydroconverti à teneur réduite en soufre, en carbone Conradson, en métaux, et en azote.
n est le nombre total d’étapes d’hydroconversion, avec n supérieur ou égal à 2.
/ et y sont des indices / est un entier allant de 2 à n et y étant un entier allant de 1 à
(n-1 ). La ou les sections d’hydroconversion supplémentaire(s) A, comportent chacune au moins un réacteur triphasique contenant au moins un catalyseur d'hydroconversion, comme décrit pour la section d’hydroconversion initiale A}.
L’étape d’hydroconversion initiale et la ou les étapes d’hydroconversion supplémentaire(s) sont des étapes séparées, réalisées dans des sections d’hydroconversion différentes.
Les (n-1 ) étape(s) d’hydroconversion supplémentaire(s) (a,·) sont mises en œuvre de manière similaire à ce qui a été décrit pour l’étape initiale d’hydroconversion, et leur description n’est donc pas répétée ici. Cela vaut pour notamment pour les conditions opératoires, les équipements mis en œuvre, les catalyseurs d’hydroconversion utilisés, à l’exception des précisions données ci-dessous.
Comme pour l’étape d’hydroconversion initiale (a}), les (n-1 ) étape(s) d’hydroconversion supplémentaire(s) (a,·) sont avantageusement mise en œuvre dans des sections d’hydroconversion initiale -\ comportant un ou plusieurs réacteurs triphasiques d'hydroconversion, qui peuvent être en série et/ou en parallèle, fonctionnant de préférence en lit bouillonnant, comme décrit plus haut pour l’étape d’hydroconversion initiale (a}). Selon cette mise en œuvre préférée, chaque réacteur triphasique est opéré en lit fluidisé dit lit bouillonnant. Chaque réacteur comporte avantageusement une pompe de recirculation permettant le maintien du catalyseur en lit bouillonnant par recyclage continu d'au moins une partie d'une fraction liquide avantageusement soutirée en tête du réacteur et réinjectée en bas du réacteur.
Dans ces étapes d’hydroconversion supplémentaires, les conditions opératoires peuvent être plus sévères que dans l’étape initiale d’hydroconversion, notamment en utilisant une température réactionnelle plus importante, restant dans la gamme comprise entre 300°C et 550°C, de préférence entre 350°C et 500°C, et d'une manière plus préférée entre 370°C et 450°C, ou bien en diminuant la quantité d’hydrogène introduite dans le réacteur, restant dans la gamme comprise entre 50 et 5000 Nm3/m3 de charge liquide, de préférence entre 100 et 2000 Nm3/m3, et d’une manière encore plus préférée entre 200 et 1000 Nm3/m3. Les autres paramètres de pression et de WH sont dans des gammes identiques à celles décrites pour l’étape initiale d’hydroconversion.
Le catalyseur utilisé dans le ou les réacteurs d'une étape d'hydroconversion supplémentaire peut être le même que celui mis en œuvre dans le ou les réacteurs de l’étape initiale d'hydroconversion, ou peut également être un catalyseur plus adapté à l'hydroconversion de coupes résiduelles contenant une DAO. Dans ce cas, le catalyseur peut avoir une porosité du support ou contenir des teneurs en métaux, adaptées à l’hydroconversion de charges contenant des coupes de DAO.
S’agissant du remplacement possible du catalyseur usagé, le taux de remplacement de catalyseur appliqué dans le ou les réacteurs d'une étape d'hydroconversion supplémentaire peut être le même que celui utilisé pour le ou les réacteurs de l’étape initiale d'hydroconversion, ou être plus adapté à l'hydroconversion de coupes résiduelles contenant une DAO. Dans ce cas, le taux de remplacement du catalyseur peut être plus faible, adapté à l’hydroconversion de charges contenant des coupes de DAO.
Les autres étapes de séparation intermédiaire (by) pouvant être réalisées chacune entre deux étapes d’hydroconversion supplémentaire(s) A ,· consécutives sont également mises en œuvre de manière similaire à ce qui a été décrit pour l’étape de séparation intermédiaire (b}), et la description de ces étapes (b y) n’est donc pas répétée ici.
Dans une mise en œuvre préférée, le procédé selon l’invention comprend toujours une étape de séparation intermédiaire (b y) entre deux étapes d’hydroconversion supplémentaire(s) (a,·) consécutives. Selon une mise en œuvre alternative, l’effluent issu d’une étape d’hydroconversion supplémentaire (a,·) est directement envoyé dans une autre étape d’hydroconversion supplémentaire (a/+}) à la suite de l’étape (a,·).
Selon une mise en œuvre préférée, le procédé comprend une seule étape d’hydroconversion supplémentaire (a2), et d’une étape de séparation intermédiaire (b}). En référence aux figures en particulier, il s’agit du cas où n est égal à 2, avec / prenant l’unique valeur de 2 et y l’unique valeur de 1.
Conformément à l’invention, au moins une partie de la DAO issue de l’étape de désasphaltage (d) détaillée plus loin, et/ou au moins une partie de la fraction lourde de la DAO issue d’une deuxième étape de fractionnement (e) également détaillée plus loin, est recyclée en étant envoyée à une étape d’hydroconversion supplémentaire (a,·) et/ou à une étape de séparation intermédiaire (by). Le procédé selon l’invention exclut ainsi un recyclage de la DAO ou d’une fraction lourde de la DAO à l’étape initiale d’hydroconversion.
La DAO ou la fraction lourde de la DAO ainsi recyclée peut alors être co-traitée dans une section d’hydroconversion supplémentaire A,· avec au moins une partie de l’effluent provenant de l’étape initiale d’hydroconversion (a}) ou d’une étape d’hydroconversion supplémentaire (a,·), ou de manière plus préférée co-traitée avec au moins une partie de la fraction lourde issue d’une étape de séparation intermédiaire (by).
Chaque section d’hydroconversion supplémentaire A, peut également recevoir, en plus de l'effluent issu de l’étape initiale d'hydroconversion ou d’une étape d’hydroconversion supplémentaire précédente (a/-i) ou encore, de manière préférée, en plus de la fraction lourde issu d’une étape de séparation intermédiaire (b y), au moins l’un des effluents suivant :
- une partie de la charge lourde hydrocarbonée envoyée à l’étape initiale d'hydroconversion (bypass) ;
- une ou plusieurs charges d’hydrocarbures externes, de préférence des coupes d’hydrocarbures externes au procédé, telles que des distillais atmosphériques, des distillais sous vide, des résidus atmosphériques, ou des résidus sous vide ;
- une partie de la fraction lourde issue d'une ou plusieurs étapes de séparation intermédiaires B y ultérieures réalisées entre deux étapes d’hydroconversion supplémentaires consécutives (a,) ;
- une partie ou de la totalité d’une ou plusieurs fractions intermédiaires issue d'une ou plusieurs étapes de séparation intermédiaires (by) ultérieures réalisées entre deux étapes d’hydroconversion supplémentaires consécutives (a,) ;
- une partie de l'effluent d'une ou plusieurs étapes d'hydroconversion d'hydroconversion supplémentaires ultérieure (a,+i) ;
- une partie de la coupe lourde et/ou d’une ou de plusieurs des coupes intermédiaires et/ou d’une ou de plusieurs des coupes légères issues de la première étape de fractionnement (c) du procédé selon l'invention ;
- une partie ou la totalité de la DAO produite dans le désasphalteur D à l’étape de désasphaltage (d) ;
- une partie ou la totalité de la fraction lourde de la DAO produite dans la deuxième étape de fractionnement (e) du procédé selon l'invention ;
- une partie ou la totalité de la fraction légère de la DAO produite dans la deuxième étape de fractionnement (e) ;
- une partie ou la totalité de l'asphalte résiduel produit dans le désasphalteur D à l’étape de désasphaltage (d).
Chaque section de séparation intermédiaire By peut également recevoir, en plus d’une partie ou de la totalité de l'effluent liquide hydroconverti issu de l’étape initiale d'hydroconversion (ai) ou d’une étape d’hydroconversion supplémentaire précédente (a,-i), au moins l’un des effluents suivant :
- une partie de la charge lourde hydrocarbonée envoyée à l’étape d'hydroconversion (bypass) ;
- une ou plusieurs charges d’hydrocarbures externes, de préférence des coupes d’hydrocarbures externes au procédé, telles que des distillais atmosphériques, des distillais sous vide, des résidus atmosphériques, des résidus sous vide ;
- une partie de la fraction lourde issue d'une ou plusieurs étapes de séparation intermédiaires By ultérieures réalisées entre deux étapes d’hydroconversion supplémentaires consécutives (a,) ;
- une partie ou de la totalité d’une ou plusieurs fractions intermédiaires issue d'une ou plusieurs étapes de séparation intermédiaires (by) ultérieures réalisées entre deux étapes d’hydroconversion supplémentaires consécutives (a,) ;
- une partie de l'effluent liquide d'une ou plusieurs étapes d'hydroconversion supplémentaires (a,) ultérieures ;
- une partie de la coupe lourde et/ou d’une ou de plusieurs des coupes intermédiaires et/ou d’une ou de plusieurs des coupes légères issues de la première étape de fractionnement (c) ;
- une partie ou la totalité de la DAO produite dans le désasphalteur D à l’étape de désasphaltage (d) ;
- une partie ou la totalité de la fraction lourde de la DAO produite dans la deuxième étape de fractionnement (e) ;
- une partie ou la totalité de la fraction légère de la DAO produite dans la deuxième étape de fractionnement (e).
Dans ce cas, l’effluent supplémentaire peut être envoyé à l’entrée de la section de séparation intermédiaire By, ou entre deux équipements différents de la section de séparation intermédiaire By, par exemple entre les ballons de flash, les colonnes de stripage et/ou les colonnes de distillation.
Première étape de fractionnement (c)
L'effluent liquide hydroconverti issu de la dernière étape d'hydroconversion supplémentaire (an) subit ensuite au moins en partie une étape de fractionnement (c) dans une première section de fractionnement C. Cette première étape de fractionnement (c) sépare une partie ou la totalité de l’effluent issu de l’étape (an) en plusieurs fractions dont au moins une coupe liquide lourde bouillant majoritairement à une température supérieure à 350°C, de préférence supérieure à 500°C et de manière préférée supérieure à 540°C. La coupe liquide lourde contient une fraction bouillant à une température supérieure à 540°C, appelée résidu sous vide (qui est la fraction non convertie). Elle peut contenir une partie de la fraction gazole bouillant entre 250 et 375°C et une fraction bouillant entre 375 et 540°C appelé distillât sous vide.
Cette première étape de fractionnement produit donc au moins deux fractions dont la fraction liquide lourde telle que décrite ci-dessus, la ou les autres coupes étant des coupes légère et intermédiaire(s).
La première section de fractionnement C comprend tout moyen de séparation connu par l'homme du métier.
La première section de fractionnement C peut ainsi comprendre un ou plusieurs équipements de séparation suivants : un ou plusieurs ballons de flash disposés en série, et de préférence un enchaînement d'au moins deux ballons de flash successifs, une ou plusieurs colonnes de stripage à la vapeur et/ou à l'hydrogène, une colonne de distillation atmosphérique, une colonne de distillation sous vide.
Selon une mise en œuvre, cette première étape de fractionnement (c) est réalisée par un enchaînement d'au moins deux ballons de flash successifs.
Selon une autre mise en œuvre, cette première étape de fractionnement (c) est réalisée par une ou plusieurs colonnes de stripage à la vapeur et/ou à l'hydrogène.
Selon une autre mise en œuvre préférée, cette première étape de fractionnement (c) est réalisée par une colonne de distillation atmosphérique, et plus préférentiellement par une colonne de distillation atmosphérique et une colonne sous vide recevant le résidu atmosphérique.
Selon la mise en œuvre la plus préférée, cette première étape de fractionnement (c) est réalisée par un ou plusieurs ballons de flash, une colonne de distillation atmosphérique et une colonne sous vide recevant le résidu atmosphérique. Cette configuration permet de réduire la taille du désasphalteur en aval, minimisant ainsi les coûts d’investissement et les coûts opératoires. La première section de fractionnement C peut également recevoir, en plus d'une partie ou de la totalité de l'effluent liquide hydroconverti issu de la dernière étape d'hydroconversion supplémentaire (an), au moins l’un des effluents suivant :
- une partie de la charge lourde hydrocarbonée envoyée à l’étape d'hydroconversion (bypass) ;
- une ou plusieurs charges d’hydrocarbures externes, de préférence des coupes d’hydrocarbures externes au procédé, telles que des distillais atmosphériques, des distillais sous vide, des résidus atmosphériques, des résidus sous vide ;
- une partie de la fraction lourde issue d'une ou plusieurs étapes de séparation intermédiaires By réalisées entre deux étapes d’hydroconversion supplémentaires consécutives (a,) ;
- une partie de l'effluent liquide d'une ou plusieurs étapes d'hydroconversion supplémentaires (a,) ;
- une partie d’une ou de plusieurs des coupes intermédiaires issues de la première étape de fractionnement (c) ;
- une partie de la DAO produite dans le désasphalteur D à l’étape de désasphaltage (d) ;
- une partie de la fraction lourde de la DAO produite dans la deuxième étape de fractionnement (e) ;
- une partie ou la totalité de la fraction légère de la DAO produite dans la deuxième étape de fractionnement (e).
Dans ce cas, l’effluent supplémentaire peut être envoyé à l’entrée de la section de séparation intermédiaire, ou entre deux équipements différents de la section de séparation intermédiaire, par exemple entre les ballons de flash, les colonnes de stripage et/ou les colonnes de distillation.
Étape de désasphaltage (d)
La coupe lourde issue de la première étape de fractionnement (c) subit ensuite conformément au procédé selon l'invention en partie ou en totalité une étape de désasphaltage (d) dans un désasphalteur D, avec au moins un solvant hydrocarboné, pour extraire une DAO et un asphalte résiduel.
Le désasphalteur D peut également recevoir au moins l’un des effluents suivant :
- une partie de la charge lourde hydrocarbonée envoyée à l’étape d'hydroconversion (bypass) ; - une ou plusieurs charges d’hydrocarbures externes de préférence des coupes d’hydrocarbures externes au procédé, telles que des distillais atmosphériques, des distillais sous vide, des résidus atmosphériques, des résidus sous vide ;
- une partie de la fraction lourde issue d'une ou plusieurs étapes de séparation intermédiaires (b/) réalisées entre deux étapes d’hydroconversion supplémentaires consécutives (a,) (non représenté à la figure 1 ) ;
- une partie de l'effluent liquide de l’étape initiale d’hydroconversion (a-i) ou d'une ou plusieurs étapes d'hydroconversion supplémentaires (a,) (non représenté à la figure 1 ) ;
L'étape de désasphaltage (d) à l’aide d’un solvant (ou SDA pour Solvent DeAsphalting en anglais) est effectuée dans des conditions bien connues de l'homme de métier. On peut ainsi se référer à l'article de Billon et autres publié en 1994 dans le volume 49, N°5 de la Revue de l'Institut Français du Pétrole, page 495 à 507, au livre "Raffinage et conversion des produits lourds du pétrole" de J F Le Page, SG Chatila et M Davidson, Edition Technip, page 17 - 32 ou aux brevets US 4,239,616; US 4,354,922; US 4,354,928; US 4,440,633; US 4,536,283; et US 4,715,946.
Le désasphaltage peut être réalisé dans un ou plusieurs mélangeurs-décanteurs ou dans une ou plusieurs colonnes d'extraction. Le désasphalteur D comprend ainsi au moins un mélangeur-décanteur ou au moins une colonne d'extraction.
Le désasphaltage est une extraction liquide-liquide généralement effectué à une température moyenne comprise entre 60°C et 250°C avec au moins un solvant hydrocarboné. Les solvants utilisés pour le désasphaltage sont des solvants à faible point d'ébullition, de préférence des solvants paraffiniques, et de manière préférée plus lourds que le propane, et de préférence ayant de 3 à 7 atomes de carbone. Les solvants préférés comprennent le propane, le butane, l'isobutane, le pentane, l'isopentane, le neopentane, l'hexane, des isohexanes, des hydrocarbures en C6, l'heptane, des hydrocarbures en C7, des essences légères plus ou moins apolaires, ainsi que les mélanges obtenus à partir des solvants précités. De préférence, le solvant est le butane, le pentane ou l'hexane, ainsi que leurs mélanges. Le ou les solvants sont éventuellement additionnés d'au moins un additif. Les solvants utilisables et les additifs sont largement décrits dans la littérature. Les ratios solvant/charge (volume/volume) entrant dans le désasphalteur D sont généralement compris entre 3/1 et 16/1 , et de préférence entre 4/1 et 8/1. Il est également possible et avantageux d'effectuer la récupération du solvant selon le procédé opticritique c'est-à-dire en utilisant un solvant dans des conditions supercritiques dans la section de séparation. Ce procédé permet en particulier d'améliorer notablement l'économie globale du procédé.
Dans le cadre de la présente invention, on préfère mettre en œuvre une technique utilisant au moins une colonne d'extraction et de préférence une seule (par ex. le procédé Solvahl™). Avantageusement, tel que dans le procédé Solvahl™ avec une colonne d'extraction unique, les ratios solvant/charge (volume/volume) entrant dans le désasphalteur D sont faibles, typiquement compris entre 4/1 et 8/1 , voire entre 4/1 et 6/1.
Selon une mise en œuvre préférée, on opère le désasphaltage dans une colonne d’extraction à une température comprise entre 60°C et 250°C avec au moins un solvant hydrocarboné ayant de 3 à 7 atomes de carbone, et un ratio solvant/charge (volume/volume) compris entre 4/1 et 6/1.
Le désasphalteur D produit une DAO pratiquement exempte d'asphaltènes C7 et un asphalte résiduel concentrant la majeure partie des impuretés du résidu, ledit asphalte résiduel étant soutiré.
Le rendement en DAO est généralement compris entre 40% poids et 95% poids selon les conditions opératoires et le solvant utilisés, et selon la charge envoyée au désasphalteur D et notamment la qualité de la coupe liquide lourde issue de la première étape de fractionnement (c).
Le Tableau 1 suivant donne les gammes des conditions opératoires typiques pour le désasphaltage en fonction du solvant :
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Tableau 1
Les conditions du désasphaltage sont adaptées à la qualité de la DAO à extraire et à la charge entrant dans le désasphalteur D.
Ces conditions permettent un abaissement important de la teneur en soufre, en carbone Conradson et de la teneur en asphaltènes C7.
La DAO obtenue présente avantageusement une teneur en asphaltènes C7 inférieure à 2% poids en général, de préférence inférieure à 0,5% poids, de manière préférée inférieure à 0,05% poids mesurée en C7 insolubles. Conformément à l’invention, la DAO ainsi produite est soit envoyée à une deuxième étape de fractionnement (e) du procédé selon l'invention, soit recyclée au moins en partie à une ou plusieurs des étapes de séparation intermédiaires (bj) et/ou directement à l'entrée d'une ou plusieurs étapes d’hydroconversion supplémentaires (a,), et de manière plus préférée à l'entrée de la dernière étape d'hydroconversion supplémentaire (an).
Deuxième étape de fractionnement (e) - optionnelle
La DAO issue de l’étape de désasphaltage (d) peut subir, au moins en partie, un deuxième fractionnement dans une deuxième section de fractionnement E, afin de produire au moins deux fractions.
De manière préférée, une partie ou de la totalité de la DAO issue de l’étape de désasphaltage (d) est envoyée à cette deuxième étape de fractionnement (e).
La deuxième section de fractionnement E comprend tout moyen de séparation connu par l'homme du métier.
La deuxième section de fractionnement E peut ainsi comprendre un ou plusieurs équipements de séparation suivants : un ou plusieurs ballons de flash disposés en série, et de préférence un enchaînement d'au moins deux ballons de flash successifs, une ou plusieurs colonnes de stripage à la vapeur et/ou à l'hydrogène, une colonne de distillation atmosphérique, une colonne de distillation sous vide.
Selon une mise en œuvre, cette deuxième étape de fractionnement (e) est réalisée par un enchaînement d'au moins deux ballons de flash successifs.
Selon une autre mise en œuvre, cette deuxième étape de fractionnement (e) est réalisée par une ou plusieurs colonnes de stripage à la vapeur et/ou à l'hydrogène.
Selon une autre mise en œuvre préférée, cette deuxième étape de fractionnement (e) est réalisée par une colonne de distillation atmosphérique, et plus préférentiellement par une colonne de distillation atmosphérique et une colonne sous vide recevant le résidu atmosphérique.
Selon une autre mise en œuvre préférée, cette deuxième étape de fractionnement (e) est réalisée par un ou plusieurs ballons de flash, une colonne de distillation atmosphérique et une colonne sous vide recevant le résidu atmosphérique.
Selon une autre mise en œuvre préférée, cette deuxième étape de fractionnement (e) est réalisée par une colonne sous vide. Le choix des équipements de la section de fractionnement E dépend de préférence du choix des équipements de la première section de fractionnement C et des charges introduites dans le désasphalteur D.
Selon le procédé de l’invention, la fraction lourde de la DAO ainsi produite dans la deuxième section de fractionnement E est ensuite recyclée au moins en partie à une ou plusieurs étapes de séparation intermédiaire et/ou directement à l'entrée d'une ou plusieurs étapes d’hydroconversion supplémentaires (a,), et de manière plus préférée à l'entrée de la dernière étape d'hydroconversion supplémentaires (an).
Selon une mise en œuvre préférée, la coupe lourde issue de la première section de fractionnement C du procédé selon l'invention est un résidu atmosphérique qui sort d’une colonne de distillation atmosphérique. L'absence de colonne de distillation sous vide permet d'éviter la concentration des sédiments et l'encrassement rapide de la colonne de distillation sous vide. Le résidu atmosphérique ainsi produit est ensuite envoyé à au désasphalteur D pour opérer l’étape de désasphaltage (d), produisant un asphalte résiduel et une DAO quasiment exempte d'asphaltènes C7 et de sédiments, mais contenant à la fois une fraction de distillât sous vide et une fraction de résidu sous vide. Cette DAO ainsi obtenue peut ensuite être envoyée à la deuxième section de fractionnement E du procédé selon l'invention, composée d'une colonne de distillation sous vide et ayant pour objectif de séparer la DAO en au moins une fraction légère de la DAO dont le point d'ébullition est majoritairement en dessous de 500°C et au moins une fraction lourde de la DAO dont le point d'ébullition est majoritairement au-dessus de 500°C. Comme la DAO produite dans le désasphalteur D est exempte de sédiments et ne contient quasiment plus d'asphaltènes C7, la colonne de distillation sous vide ne s'encrassera que très lentement, évitant ainsi les arrêts et les mises hors service fréquents pour le nettoyage de la colonne de distillation sous vide. La fraction lourde de la DAO ainsi produite est ensuite avantageusement recyclée au moins en partie à l'entrée de la dernière étape d'hydroconversion supplémentaire (an).
Le procédé selon l'invention améliore donc la stabilité des effluents liquides traités lors de l’hydroconversion, et plus particulièrement lors des étapes d’hydroconversion supplémentaires recevant au moins une partie de la DAO et/ou de la fraction lourde de la DAO, tout en augmentant considérablement la conversion de la charge lourde hydrocarbonée. Étape de recyclage de la DAO ou de la fraction lourde de la DAO (f)
Le procédé selon l’invention comprend le recyclage d’au moins une partie de la DAO issue de l’étape (d) et/ou d’au moins une partie de la fraction lourde de la DAO issue de l’étape (e) à une étape d’hydroconversion supplémentaire (a,·) et/ou à une étape de séparation intermédiaire (by).
Ce recyclage a été décrit précédemment en relation avec les étapes de désasphaltage (d) et de deuxième fractionnement (e).
Étape de recyclage (r1 à r7) d’autres effluents issus des étapes (e)
Le procédé selon l’invention peut comprendre d’autres recyclages, les effluents recyclés pouvant être issus de la deuxième étape de fractionnement (e), de l’étape de désasphaltage (d), d’une étape d’hydroconversion supplémentaire (a,), ou d’une étape de séparation intermédiaire (bj).
Selon une mise en œuvre, le procédé comprend le recyclage (h) d’une partie ou de la totalité de la fraction légère de la DAO issue de l’étape (e) dans la section d’hydroconversion initiale -\ et/ou dans au moins une section d’hydroconversion supplémentaire A,· et/ou dans au moins une section de séparation intermédiaire By et/ou dans la première section de fractionnement C.
Selon une mise en œuvre, le procédé comprend le recyclage (r2) d’une partie de la fraction lourde de la DAO issue de l’étape (e) dans la première section de fractionnement C.
Selon une mise en œuvre, le procédé comprend le recyclage (r3) d’une partie de la DAO issue de l’étape (d) dans la première section de fractionnement C.
Selon une mise en œuvre, le procédé comprend le recyclage (r4) d’une partie ou de la totalité de l’asphalte résiduel issu de l’étape (d) dans la section d’hydroconversion initiale Ai et/ou dans au moins une section d’hydroconversion supplémentaire A,·. De préférence, l’asphalte résiduel est recyclé dans une section d’hydroconversion différente de celle qui reçoit la DAO ou la fraction lourde de la DAO.
Selon une mise en œuvre, le procédé comprend le recyclage (r5) d’une partie de l’effluent liquide hydroconverti d’une section d’hydroconversion supplémentaire A,· donnée : - dans la section d’hydroconversion initiale A-i, et/ou
- dans une autre section d’hydroconversion supplémentaire A,· positionnée en amont de ladite section A,· donnée, et/ou
- dans une section de séparation intermédiaire By positionnée en amont de ladite section A j donnée.
Selon une mise en œuvre, le procédé comprend le recyclage (r6) d’une partie de la fraction lourde et/ou d’une partie ou de la totalité d’une ou plusieurs fractions intermédiaires issue d’une section intermédiaire By donnée :
- dans la section d’hydroconversion initiale A1 ; et/ou
- dans une section d’hydroconversion supplémentaire A ,· positionnée en amont de ladite section intermédiaire By donnée, et/ou
- dans une autre section de séparation intermédiaire By positionnée en amont de ladite section By donnée.
Selon une mise en œuvre, le procédé comprend le recyclage (r7) d’une partie de la fraction lourde et/ou d’une partie ou de la totalité d’une ou plusieurs fractions intermédiaires issue de la première section de fractionnement C :
- dans la section d’hydroconversion initiale A1 ; et/ou
- dans une section d’hydroconversion supplémentaire A,·, et/ou
- dans une section de séparation intermédiaire By.
Les modes de réalisation suivants sont décrits en faisant référence aux figures correspondantes
La figure 1 représente schématiquement le cas général du procédé selon l’invention, incluant différentes options correspondant à différents modes de réalisations.
Selon le procédé illustré à la figure 1 , la charge lourde d’hydrocarbures 1 est envoyée via une conduite dans une section initiale d'hydroconversion A-i composée d'un ou plusieurs réacteurs triphasiques, qui peuvent être en série et/ou en parallèle. Ces réacteurs d'hydroconversion peuvent, en autres, être des réacteurs de type lit fixe, lit mobile, lit bouillonnant, et/ou lit hybride, en fonction de la charge à traiter, et sont de préférence des réacteurs fonctionnant en lit bouillonnant. L'étape initiale d’hydroconversion réalisée dans la section A-i représente la première étape d’hydroconversion de la charge lourde d’hydrocarbures 1 , et peut inclure le co- traitement d’une ou plusieurs charges externes 2 et/ou un ou plusieurs effluents de recycle issus d’autre étapes du procédé.
Les différents effluents de recycle qui peuvent être injectés dans la section A-\ sont les suivants:
- une partie de l’effluent total (6, 10) issu d’une ou plusieurs sections d’hydroconversion supplémentaires A ;
- une partie ou la totalité d'une ou plusieurs fractions intermédiaires issues d’une ou plusieurs sections de séparation intermédiaires Bj (non représenté à la figure 1 ) ;
- une partie de la fraction lourde issue d’une ou plusieurs sections de séparation intermédiaires Bj ;
- une partie ou la totalité d’une ou plusieurs coupes intermédiaires 12 issues de la première section de fractionnement C ;
- une partie de la coupe lourde 13 issue de la première section de fractionnement C ;
- une partie ou la totalité de l’asphalte résiduel 14 issu du désasphalteur D ;
- une partie ou la totalité de la fraction légère 16 de la DAO issue de la deuxième section de fractionnement E.
L’effluent liquide 3 issu de la section initiale d’hydroconversion A-\ peut être envoyé soit directement vers à la section d'hydroconversion supplémentaire A2, soit vers la section de séparation intermédiaire B-\ via une conduite. Cette conduite offre la possibilité de purger une fraction de cet effluent 3 et donc d’envoyer soit la totalité ou soit uniquement une partie de l’effluent liquide issu de A-\ vers la section de séparation intermédiaire B-i.
La section B-\ représente la première section de séparation intermédiaire où est opérée l’étape de séparation intermédiaire (bi). Elle reçoit une partie ou la totalité de l’effluent liquide de l'étape d'hydroconversion précédente A1 ; avec éventuellement une injection de charge lourde d’hydrocarbures 1 et/ou une injection d’une ou plusieurs charges externes 2 et/ou une injection d'un ou plusieurs effluents de recycle. Les différents effluents de recycle qui peuvent être injectés dans la section Bi sont :
- une partie de l’effluent total (6, 10) issu d’une ou plusieurs sections d’hydroconversion supplémentaires A, ;
- une partie ou la totalité d'une ou plusieurs fractions intermédiaires issues d’une ou plusieurs sections de séparation intermédiaires Bj (non représenté à la figure 1 ) ; - une partie de la fraction lourde 9 issue d’une ou plusieurs sections de séparation intermédiaires Bj en aval ;
- une partie ou la totalité d’une ou plusieurs coupes intermédiaires 12 issues de la première section de fractionnement C ;
- une partie de la coupe lourde 13 issue de la première section de fractionnement C ;
- une partie ou la totalité de la DAO 15 issue du désasphalteur D ;
- une partie ou la totalité de la fraction légère de la DAO 16 issue de la deuxième section de fractionnement E ;
- une partie ou la totalité de la fraction lourde de la DAO 17 issue de la deuxième section de fractionnement E.
La fraction lourde 5 issue de la première section de séparation intermédiaire Bi est ensuite envoyée au moins en partie vers la section d’hydroconversion supplémentaire A2 via une conduite, tandis que la fraction légère 4 issue de la section B-\ est purgée via une autre conduite. Une purge de la fraction lourde 5 peut être effectuée c’est soit une partie soit la totalité de la fraction lourde 5 qui est envoyée à la section d'hydroconversion supplémentaire A2. Une partie de l’effluent 5 peut également être recyclé vers la section initiale d’hydroconversion A-i.
La section A2 représente la deuxième section d’hydroconversion où est opérée une étape d’hydroconversion supplémentaire (a2). La section A2 est composée d'un ou plusieurs réacteurs triphasiques, qui peuvent être en série et/ou en parallèle. Ces réacteurs d'hydroconversion peuvent, en autres, être des réacteurs de type lit fixe, lit mobile, lit bouillonnant, et/ou lit hybride, en fonction de la charge à traiter, et sont de préférence des réacteurs fonctionnant en lit bouillonnant.
Cette section A2 peut recevoir une partie ou la totalité de l’effluent liquide issu de la section d'hydroconversion initiale i et/ou au moins une partie de la fraction lourde issue de la première section de séparation intermédiaire Bi. Cette section A2 peut également recevoir pour un co-traitement une partie de la charge lourde d’hydrocarbures 1 et/ou une ou plusieurs charges supplémentaires 2 et/ou un ou plusieurs effluents de recycle. Les différents effluents de recycle qui peuvent être injectés dans la section A2 sont :
- une partie de l’effluent total 10 d’une ou plusieurs sections d’hydroconversion supplémentaires A, en aval ; - une partie ou la totalité d'une ou plusieurs fractions intermédiaires issues d’une ou plusieurs sections de séparation intermédiaires Bj en aval (non représenté à la figure 1 ) ;
- une partie de la fraction lourde 9 issue d’une ou plusieurs sections de séparation intermédiaires Bj en aval ;
- une partie ou la totalité d’une ou plusieurs coupes intermédiaires 12 issues de la première section de fractionnement C ;
- une partie de la coupe lourde 13 issue de la première section de fractionnement C ;
- une partie ou la totalité de la DAO 15 issue du désasphalteur D ;
- une partie ou la totalité de l’asphalte résiduel 14 issu du désasphalteur D ;
- une partie ou la totalité de la fraction légère de la DAO 16 issue de la deuxième section de fractionnement E ;
- une partie ou la totalité de la fraction lourde 17 de la DAO issue de la deuxième section de fractionnement E.
L’effluent liquide 6 issu de la deuxième section d’hydroconversion A2 peut être envoyé vers une troisième section d'hydroconversion, soit vers une deuxième section de séparation intermédiaire via une conduite qui offre la possibilité de purger une fraction dudit effluent et donc d’envoyer soit la totalité ou soit uniquement une partie dudit effluent issu de la section A2 vers la deuxième section de séparation intermédiaire B2 (non représentée), ainsi que de recycler une partie dudit effluent vers une ou plusieurs sections d’hydroconversion en amont de la section A2 ou vers la section de séparation intermédiaire B-i située entre les sections -\ et A2.
Le procédé selon l’invention peut ainsi comprendre n étapes d'hydroconversion et (n-1 ) étapes de séparation intermédiaires.
La section Bj=n-1 représente la dernière section de séparation intermédiaire. Elle reçoit une partie ou la totalité de l’effluent liquide 7 issu de l'étape d’hydroconversion précédente Ai=n-1, et éventuellement une injection de charge lourde d’hydrocarbures 1 et/ou une injection d’une ou plusieurs charges externes 2 et/ou une injection d'un ou plusieurs effluents de recycle. Les différents effluents de recycle qui peuvent être injectés dans la section Bi=n-1 sont :
- une partie de l’effluent 10 de la dernière section d’hydroconversion An ; - une partie ou la totalité d’une ou plusieurs coupes intermédiaires (12) issues de la première section de fractionnement C ;
- une partie de la coupe lourde issue de la première section de fractionnement C ;
- une partie ou la totalité de la DAO 15 issue du désasphalteur D ;
- une partie ou la totalité de la fraction légère de la DAO 16 issue de la deuxième section de fractionnement E ;
- une partie ou la totalité de la fraction lourde de la DAO 17 issue de la deuxième section de fractionnement E.
La section An représente la dernière étape d’hydroconversion où est opérée l’étape d’hydroconversion supplémentaire (an). La section An est composée d'un ou plusieurs réacteurs triphasiques, qui peuvent être en série et/ou en parallèle. Ces réacteurs d'hydroconversion peuvent, en autres, être des réacteurs de type lit fixe, lit mobile, lit bouillonnant, et/ou lit hybride, en fonction de la charge à traiter, et sont de préférence des réacteurs fonctionnant en lit bouillonnant.
Cette section An peut recevoir une partie ou la totalité de effluent de l'étape d'hydroconversion précédente An-1 et/ou la fraction lourde de la précédente section de séparation intermédiaire Bj=n-1. Cette section An peut également recevoir pour un co- traitement une partie de la charge lourde d’hydrocarbures 1 et/ou une ou plusieurs charges externes 2 et/ou un ou plusieurs effluents de recycle. Les différents effluents de recycle qui peuvent être injectés dans la section An sont :
- une partie ou la totalité d’une ou plusieurs coupes intermédiaires 12 issues de la première section de fractionnement C ;
- une partie de la coupe lourde issue 13 issue de la première section de fractionnement
C ;
- une partie ou la totalité de l’asphalte résiduel 14 issu du désasphalteur D ;
- une partie ou la totalité de la DAO 15 issue du désasphalteur D ;
- une partie ou la totalité de la fraction légère de la DAO 16 issue de la deuxième section de fractionnement E ;
- une partie ou la totalité de la fraction lourde de la DAO 17 issue de la deuxième section de fractionnement E.
La section C représente la première section de fractionnement dans laquelle la totalité ou au moins une partie de l’effluent liquide hydroconverti 10 issu de la dernière section d’hydroconversion An est envoyé via une conduite pour être fractionnée en plusieurs coupes. À titre d'exemple, la figure 1 représente trois coupes, une coupe légère 11 , qui sort du procédé selon l'invention et qui est éventuellement envoyée à un post-traitement, une coupe intermédiaire 12 et une coupe lourde 13. Ces deux dernières coupes peuvent être partiellement ou totalement envoyées à d'autres procédés et/ou recyclées à une ou plusieurs étapes d’hydroconversion du procédé selon l'invention et/ou recyclées sur une ou sur plusieurs sections de séparation intermédiaires du procédé selon l'invention.
La première section de fractionnement C peut également recevoir, soit en entrée soit entre deux équipements différents composant cette section C, une partie de la charge lourde d’hydrocarbures 1 et/ou des charges externes 2 et/ou un des effluents de recycles suivants :
- une partie de la fraction lourde issue d'une ou plusieurs étapes de séparation intermédiaires By (non représentée à la figure 1 ) ;
- une partie de l'effluent liquide d'une ou plusieurs étapes d'hydroconversion (ai et a,) (non représentée à la figure 1 ) ;
- une partie de la DAO 15 produite dans le désasphalteur D ;
- une partie de la fraction lourde de la DAO 17 produite dans la deuxième section de fractionnement E ;
- une partie ou la totalité de la fraction légère 16 de la DAO produite dans la deuxième étape de fractionnement E.
La section D représente le désasphalteur opérant l’étape de désasphaltage (d) (SDA) dans laquelle la DAO 15 et l’asphalte résiduel 14 sont extraits d'au moins une partie de la coupe lourde 13 issue de la première section de fractionnement C. Le désasphalteur D peut également recevoir une partie de la charge lourde d’hydrocarbures 1 et/ou des charges supplémentaires 2 et/ou l’un des effluents de recycle suivants :
- une partie de la fraction lourde issue d'une ou plusieurs sections de séparation intermédiaires B) (non représenté à la figure 1 ) ;
- une partie de l'effluent liquide issu de la section initiale d’hydroconversion i ou d'une ou plusieurs sections d'hydroconversion supplémentaires A (non représenté à la figure 1 ) ;
La DAO produite dans le désasphalteur D peut être soit envoyée, en partie ou totalement, dans la deuxième section de fractionnement E, soit recyclée, en partie ou totalement, à une ou plusieurs des sections d’hydroconversion supplémentaires A, et/ou à une ou plusieurs des sections de séparation intermédiaires By.
La section E représente une deuxième section de fractionnement du procédé selon l'invention dans laquelle est opérée l’étape de fractionnement (e) de la totalité ou au moins une partie de la DAO en au moins deux coupes. À titre d'exemple, le procédé illustré à la figure 1 montre deux coupes, une coupe légère 16, qui peut sortir du procédé selon l'invention et/ou être recyclée dans différentes sections du procédé comme précédemment décrit, et une coupe lourde 17. Cette dernière peut ensuite être partiellement ou totalement recyclées dans une ou plusieurs sections d’hydroconversion supplémentaires A et/ou recyclées sur une ou sur plusieurs sections de séparation intermédiaires By.
La coupe légère 16 peut par exemple, en partie ou la totalité, être utilisée pour produire des fiouls lourds, tels que les fiouls de soute. La coupe légère 16 peut également, en partie ou la totalité, être envoyée dans une étape de conversion opérant avec un procédé choisi dans le groupe formé par l’hydrocraquage en lit fixe, le craquage catalytique en lit fluidisé, l’hydroconversion en lit bouillonnant, ces procédés pouvant comporter un hydrotraitement préalable.
Selon un mode de réalisation préféré, une partie ou la totalité de la coupe légère 16 de la fraction désasphaltée DAO est soumise à un hydrocraquage en lit fixe, en présence d’hydrogène, sous une pression absolue comprise entre 5 MPa et 35 MPa, à une température comprise avantageusement entre 300 et 500°C, une WH comprise entre 0,1 h 1 et 5 h 1, et une quantité d'hydrogène comprise entre 100 Nm3/m3 et 1000 Nm3/m3 (normaux mètres cube (Nm3) par mètre cube (m3) de charge liquide), et en présence d’un catalyseur contenant au moins un élément du groupe VIII non-noble et au moins un élément du groupe VI B et comprenant un support contenant au moins une zéolite.
Selon un autre mode préféré, une partie ou la totalité de la coupe légère 16 de la fraction désasphaltée DAO est soumise à un craquage catalytique en lit fluidisé FCC en présence d’un catalyseur, de préférence dépourvu de métaux, comprenant de l’alumine, de la silice, de la silice-alumine, et de préférence comprenant au moins une zéolite.
Selon un autre mode préféré, une partie ou la totalité de la coupe légère 16 de la fraction désasphaltée DAO est soumise à une hydroconversion en lit bouillonnant, réalisée en présence d’hydrogène, sous une pression absolue comprise entre 2 MPa et 35 MPa, à une température comprise entre 300°C et 550°C, une quantité d'hydrogène comprise entre 50 Nm3/m3 et 5000 Nm3/m3 (normaux mètres cube (Nm3) par mètre cube (m3) de charge liquide), une WH comprise entre 0,1 h 1 et 10 h 1 et en présence d’un catalyseur contenant un support et au moins un métal du groupe VIII choisi parmi le nickel et le cobalt et au moins un métal du groupe VIB choisi parmi le molybdène et le tungstène.
Le circuit 18 en pointillé sur la figure 1 représente les multiples échanges possibles de catalyseur entre les différentes étapes d’hydroconversion, ainsi que la purge et l’ajout des catalyseurs frais et usés.
Quatre mises en œuvre préférées du schéma général de la figure 1 sont illustrées aux figures 2 à 5 en limitant de plus en plus le nombre d’équipements et ainsi les coûts d’investissement.
La figure 2 illustre l'invention dans une mise en œuvre préférée comportant le recyclage de la fraction lourde de la DAO à l'entrée de la dernière étape d'hydroconversion.
Selon cette mise en œuvre, le procédé comporte les étapes successives suivantes : l’étape d’hydroconversion initiale (a-i), l’étape de séparation intermédiaire (b-i), une deuxième étape d’hydroconversion (a2) qui est la seule étape d’hydroconversion supplémentaire, la première étape de fractionnement (c), l’étape de désasphaltage (d) et la deuxième étape de fractionnement (e).
La charge lourde d’hydrocarbures 1 est envoyée via une conduite dans la section d'hydroconversion initiale A-\ à haute pression d'hydrogène 19. La section A-\ est identique à celle décrite en relation avec la figure 1.
L'effluent liquide 3 issu de la section A-\ est séparé dans la section de séparation intermédiaire B-i. Dans la section de séparation B-i, les conditions sont généralement choisies de manière à obtenir deux fractions liquides, une fraction légère 4 et une fraction lourde 5. La section peut comprendre tout moyen de séparation connu de l'homme du métier, et de préférence ne comporte ni colonne de distillation atmosphérique ni colonne de distillation sous vide, mais une colonne de stripage à la vapeur ou à l’hydrogène, et est constituée de manière plus préférée par un enchaînement de ballons de flash, et de manière encore plus préférée par un seul ballon de flash.
La fraction liquide lourde 5 en sortie de la section de séparation intermédiaire Bi est ensuite envoyée via une conduite dans la seconde étape d’hydroconversion A2 à haute pression d’hydrogène 20. Cette section A2 est conforme à la description de la section d’hydroconversion initiale A-\ de la figure 1. L'effluent liquide hydroconverti 6 obtenu à l'issue de cette deuxième étape d'hydroconversion est séparé dans la première section de fractionnement C. Dans cette section C, les conditions sont choisies de manière à obtenir au moins deux fractions liquides, une coupe légère 11 et une coupe lourde 13. La section comporte de préférence un ensemble de ballons de flash et une colonne de distillation atmosphérique.
La coupe lourde 13 est ensuite envoyée via une conduite dans le désasphalteur D pour obtenir une DAO 15 qui est envoyée à la deuxième section de fractionnement E via une conduite et un asphalte résiduel 14 qui est purgé via une autre conduite.
La fraction DAO est ensuite séparée dans la deuxième section de fractionnement E, où les conditions sont choisies de manière à obtenir au moins deux fractions liquides, une fraction légère de la DAO 16 et une fraction lourde de la DAO 17. La section E comporte de préférence un ensemble de ballons de flash et une colonne de distillation sous vide.
La fraction lourde de la DAO 17 est ensuite mélangée, en partie ou en totalité tel que représenté, à la fraction liquide lourde 5 issue de la section de séparation intermédiaire B-i et le mélange est ensuite envoyé dans la seconde section d'hydroconversion A2.
La figure 3 illustre l'invention dans autre une mise en œuvre comportant le recyclage de la DAO dans la section de séparation intermédiaire.
Selon cette mise en œuvre, le procédé comporte les étapes successives suivantes : l’étape d’hydroconversion initiale (a-i), l’étape de séparation intermédiaire (b-i), une deuxième étape d’hydroconversion (a2) qui est la seule étape d’hydroconversion supplémentaire, la première étape de fractionnement (c), et l’étape de désasphaltage (d). Il n’y a pas de deuxième étape de fractionnement (e).
La charge lourde d’hydrocarbures 1 est envoyée via une conduite dans une section d'hydroconversion initiale A-\ à haute pression d'hydrogène 19. La section A-\ est identique à celle décrite en relation avec la figure 1.
L'effluent liquide 3 issu de la section Ai est séparé dans la section de séparation intermédiaire Bi en même temps que la DAO 15 recyclée issu du désasphalteur D. Dans la section de séparation intermédiaire B1 les conditions sont choisies de manière à obtenir deux fractions liquides, une fraction légère 4 et une fraction lourde 5. La section Bi peut comporter tout moyen de séparation connu de l'homme du métier, et de préférence ne comporte ni colonne de distillation atmosphérique ni colonne de distillation sous vide, mais une colonne de stripage à la vapeur ou à l’hydrogène, et est constituée de manière plus préférée par un enchaînement de ballons de flash, et de manière encore plus préférée par un seul ballon de flash.
La fraction liquide lourde 5 en sortie de la section de séparation intermédiaire B-i est ensuite envoyée dans la deuxième section d’hydroconversion A2 à haute pression d’hydrogène 20. Cette section A2 est conforme à la description de la section d’hydroconversion initiale A-\ de la figure 1.
L'effluent liquide hydroconverti 6 obtenu à l'issue de cette deuxième étape d'hydroconversion est séparé dans la première section de fractionnement C. Dans cette section C, les conditions sont choisies de manière à obtenir au moins deux fractions liquides, une coupe légère 11 et une coupe lourde 13. La section comporte de préférence à l'aide d'un ensemble de ballons de flash et une colonne de distillation atmosphérique.
La coupe lourde 13 est ensuite envoyée via une conduite dans le désasphalteur D pour obtenir une DAO qui est recyclée vers la section de séparation intermédiaire B-\ et un asphalte résiduel 14 qui est purgé via une autre conduite.
La DAO est ensuite mélangée, en partie ou en totalité tel que représenté, à l’effluent liquide 3 issu de la section d’hydroconversion initiale A-\ et le mélange est ensuite envoyé dans la section de séparation intermédiaire B-i.
La figure 4 illustre l'invention dans une autre mise en œuvre préférée comportant le recyclage de la DAO à l'entrée de la dernière étape d'hydroconversion.
Selon cette mise en œuvre, le procédé comporte les étapes successives suivantes : l’étape d’hydroconversion initiale (a-i), l’étape de séparation intermédiaire (b-i), une deuxième étape d’hydroconversion (a2) qui est la seule étape d’hydroconversion supplémentaire, la première étape de fractionnement (c), et l’étape de désasphaltage (d). Il n’y a pas de deuxième étape de fractionnement (e).
La charge lourde d’hydrocarbures 1 est envoyée via une conduite dans une section d'hydroconversion initiale Ai à haute pression d'hydrogène 19. La section Ai est identique à celle décrite en relation avec la figure 1.
L'effluent liquide 3 issu de la section Ai est séparé dans la section de séparation intermédiaire Bi. Dans la section de séparation B1 les conditions sont choisies de manière à obtenir deux fractions liquides, une fraction légère 4 et une fraction lourde 5. La section peut comprendre tout moyen de séparation connu de l'homme du métier, et de préférence ne comporte ni colonne de distillation atmosphérique ni colonne de distillation sous vide, mais une colonne de stripage à la vapeur ou à l’hydrogène, et est constituée de manière plus préférée par un enchaînement de ballons de flash, et de manière encore plus préférée par un seul ballon de flash.
La fraction liquide lourde 5 en sortie de la section de séparation intermédiaire B-i est ensuite envoyée via une conduite dans la seconde étape d’hydroconversion A2 à haute pression d’hydrogène 20. Cette section A2 est conforme à la description de la section d’hydroconversion initiale A-\ de la figure 1.
L'effluent liquide hydroconverti 6 obtenu à l'issue de cette deuxième étape d'hydroconversion est séparé dans la première section de fractionnement C. Dans cette section C, les conditions sont choisies de manière à obtenir au moins deux fractions liquides, une coupe légère 11 et une coupe lourde 13. La section comporte de préférence un ensemble de ballons de flash et de colonnes de distillation atmosphérique et sous vide.
La coupe lourde 13 est ensuite envoyée via une conduite dans le désasphalteur D pour obtenir une DAO 15 qui est recyclée via une conduite vers la seconde section d’hydroconversion A2 et un asphalte résiduel 14 qui est purgé via une autre conduite.
La DAO est ensuite mélangée, en partie ou en totalité tel que représenté, à la fraction liquide lourde 5 issue de la section de séparation intermédiaire B-\ et le mélange est ensuite envoyé dans la deuxième section d’hydroconversion A2.
La figure 5 illustre l'invention dans une autre mise en œuvre ne comportant pas d’étape de séparation intermédiaire.
Selon cette mise en œuvre, le procédé comporte les étapes successives suivantes : l’étape d’hydroconversion initiale (a-i), une deuxième étape d’hydroconversion (a2) qui est la seule étape d’hydroconversion supplémentaire, la première étape de fractionnement (c), et l’étape de désasphaltage (d). Il n’y a pas de deuxième étape de fractionnement (e).
La charge lourde d’hydrocarbures 1 est envoyée via une conduite dans une section d'hydroconversion initiale Ai à haute pression d'hydrogène 19. La section Ai est identique à celle décrite en relation avec la figure 1.
L’effluent liquide 3 issu de la section Ai est ensuite envoyé via une conduite dans la seconde section d’hydroconversion A2 à haute pression d’hydrogène 20. Cette section A2 est conforme à la description de la section d’hydroconversion initiale Ai de la figure 1.
L'effluent liquide hydroconverti 6 obtenu à l'issue de cette deuxième étape d'hydroconversion est séparé dans la première section de fractionnement C. Dans cette section C, les conditions sont choisies de manière à obtenir au moins deux fractions liquides, une coupe légère 11 et une coupe lourde 13. La section comporte de préférence à l'aide d'un ensemble de ballons de flash et de colonnes de distillation atmosphérique et sous vide.
La coupe lourde 13 est ensuite envoyée via une conduite dans le désasphalteur D pour obtenir la DAO 15 qui est recyclée via une conduite vers la deuxième section d’hydroconversion A2 et un asphalte résiduel 14 qui est purgé via une autre conduite.
La DAO 15 est mélangée, en partie ou en totalité tel que représenté, à l’effluent liquide 3 issu de la section d'hydroconversion initiale A-i, et le mélange est envoyé dans la seconde section d’hydroconversion A2. Exemples
Les exemples suivants illustrent un exemple de mise en œuvre du procédé selon l'invention, sans en limiter la portée, et certaines de ses performances, en comparaison avec des procédés selon l’art antérieur.
Les exemples 1 , 2 et 6 sont non conformes à l’invention. Les exemples 3, 4, 5 et 7 sont conformes à l’invention.
Charge
La charge lourde d’hydrocarbures est un résidu sous vide (RSV) provenant d’un pétrole brut Oural et dont les principales caractéristiques sont présentées dans le Tableau 2 ci-après.
Figure imgf000051_0001
Tableau 2
Cette charge lourde RSV est la même charge fraîche pour les différents exemples. Exemple.7 _ Procédé de. éférence sans, recyclage, de. la. DAO..(n.on.. conforme à l.’inyentipn)
Cet exemple illustre un procédé d’hydroconversion d’une charge lourde d’hydrocarbures selon l'état de l'art comportant deux étapes d’hydroconversion successives comprenant chacune un réacteur fonctionnant en lit bouillonnant, suivies d'une étape de désasphaltage sans recyclage de la DAO.
Pf. .rni.é.re..é.tap.e. d'hydroconversion
La charge fraîche du Tableau 2 est envoyée en totalité dans une première section d’hydroconversion A’i en présence d'hydrogène pour subir une première étape d’hydroconversion (a’-i), ladite section comprenant un réacteur triphasique contenant un catalyseur d'hydroconversion NiMo/alumine présentant une teneur en NiO de 4 % poids et une teneur en Mo03 de 10 % poids, les pourcentages étant exprimés par rapport à la masse totale du catalyseur. Le réacteur fonctionne en lit bouillonnant fonctionnant à courant ascendant de liquide et de gaz.
Les conditions opératoires appliquées dans la première étape d'hydroconversion sont présentées dans le Tableau 3 ci-dessous.
Figure imgf000052_0001
Tableau 3
Ces conditions opératoires permettent d'obtenir un effluent liquide hydroconverti à teneur réduite en carbone Conradson, en métaux et en soufre. La conversion de la fraction 540°C+ en sortie de la première étape d'hydroconversion est de 42,0 %poids.
Étape de .séparation .intermédiaire
L'effluent liquide hydroconverti issu de la première étape d’hydroconversion (a’-i) est ensuite envoyé dans une section de séparation intermédiaire B’-i composée par un seul séparateur gaz / liquide fonctionnant à la pression et à la température du réacteur de la première étape d’hydroconversion. Une fraction légère et une fraction dite lourde sont ainsi séparées. La fraction légère est majoritairement composée par des molécules à point d’ébullition inférieure à 350°C et la fraction lourde est majoritairement composé par des molécules d’hydrocarbures bouillant à une température supérieure ou égale à 350°C. La composition de cette fraction lourde est présentée dans le Tableau 4.
Figure imgf000053_0001
Tableau 4
Deuxième étape d’hydroconversion {a 2J:
La fraction lourde dont la composition est donnée dans le Tableau 4, est envoyée dans une deuxième section d’hydroconversion A’2 en présence d'hydrogène pour subir une deuxième étape d’hydroconversion (a’2).
La deuxième section d’hydroconversion A’2 comprend un réacteur triphasique A’2 contenant un catalyseur d'hydroconversion NiMo/alumine présentant une teneur en NiO de 4 % poids et une teneur en Mo03 de 10 % poids, les pourcentages étant exprimés par rapport à la masse totale du catalyseur. La section fonctionne en lit bouillonnant fonctionnant à courant ascendant de liquide et de gaz.
Les conditions opératoires appliquées dans la deuxième étape d'hydroconversion (a’2) sont présentés dans le Tableau 5 ci-dessous.
Figure imgf000053_0002
Tableau 5
Ces conditions opératoires permettent d'obtenir un effluent liquide hydroconverti à teneur réduite en carbone Conradson, en métaux et en soufre. La conversion de la fraction 540°C+ réalisée lors de cette deuxième étape d'hydroconversion est de 38,1 % poids.
Premjère éjape de ractjonnement
L’effluent liquide hydroconverti issu de l'étape d'hydroconversion (a’2) est envoyé à une étape de fractionnement (c’) réalisée dans une section de fractionnement C’ composée d’une colonne de distillation atmosphérique et une colonne de distillation sous vide à la suite desquelles on récupère une fraction distillât sous vide bouillant à une température comprise essentiellement entre 350°C et 500°C (DSV) et une fraction résidu sous vide non converti bouillant à une température supérieure ou égale à 500°C (RSV) dont les rendements par rapport à la charge fraîche et qualités de produits sont données dans le Tableau 6 ci- dessous.
Figure imgf000054_0001
Tableau 6
Étape de désasphaltage
Le RSV issu de la zone de distillation de la section de fractionnement C’ est ensuite avantageusement envoyé à une étape de désasphaltage (cT) dans un désasphalteur D’ dans laquelle il est traité dans un extracteur à l'aide du solvant butane dans des conditions de désasphaltage permettant d'obtenir une DAO et un asphalte résiduel.
Les conditions opératoires appliquées dans le désasphalteur sont les suivantes :
Pression totale = 3 MPa ;
Température moyenne = 95°C ;
Ratio solvant/charge = 8 v/v.
En sortie du désasphalteur on obtient une DAO et un asphalte résiduel, possédant les caractéristiques données dans le Tableau 7 ci-dessous.
Figure imgf000054_0002
Tableau 7 Performances globales
Avec ce procédé classique, non conforme à l’invention, la conversion globale de la fraction 540°C+ de la charge fraîche est 64,0 % poids. La fraction résidu sous vide non- convertie contient 0,20 % poids de sédiments, 150 ppm poids de métaux et une teneur en Carbone Conradson supérieure à 30 % poids. Cette coupe est donc très difficilement valorisable. Le désasphaltage du résidu sous vide non-converti permet d’extraire une fraction valorisable en séparant le RSV en une fraction DAO (qui représente quasiment 70% du RSV) et une fraction asphalte. La fraction DAO ne contient presque plus de métaux, ni d’asphaltènes et sa teneur en Carbone Conradson inférieure à 8 % poids. Cette coupe DAO peut donc être envoyée, en partie ou en totalité, dans une autre étape de conversion telles que l’hydrocraquage en lit fixe, l’hydrotraitement en lit fixe, le craquage catalytique en lit fluidisé, ou l’hydroconversion en lit bouillonnant.
E ernp/e 2 _ ; Procédé ». c[e référence avec . recyclage . de . /a DAO à l 'entrée . de Ja première, étape . d’hydrgconyersjpn (non, conforme à l’ invention)
Dans cet exemple 2, on illustre l'état de l'art dans un procédé d’hydroconversion d’une charge lourde d’hydrocarbures comportant deux étapes d’hydroconversion successives comprenant chacune un réacteur fonctionnant en lit bouillonnant, suivies d'une étape de désasphaltage avec un recyclage de la DAO à l'entrée de la première étape d'hydroconversion.
Pre Jère étape d'hydroconversion
La charge fraîche du Tableau 2 est d'abord mélangée avec la DAO issue de l'étape de désasphaltage (d”) dans un ratio volumique charge fraîche/DAO égale à 75/25. Ce mélange est ensuite envoyé en totalité dans une première section d’hydroconversion A”! en présence d'hydrogène pour subir une première étape d’hydroconversion (a”!). Cette section A”! est identique à celle décrite dans l’exemple 1.
Les conditions appliquées dans cette première section d'hydroconversion A”! sont présentées dans le Tableau 8 ci-dessous.
Figure imgf000056_0001
Tableau 8
L’augmentation de la WH réacteur, comparativement à la WH lors de la première étape d’hydroconversion selon l’exemple 1 , est due au recyclage de la DAO, le débit de charge fraîche étant maintenu constant. Ces conditions opératoires permettent d'obtenir un effluent liquide hydroconverti à teneur réduite en carbone Conradson, en métaux et en soufre. La conversion par passe de la fraction 540°C+ en sortie de la première étape d'hydroconversion est de 33,4 %poids.
Étape de .séparation .intermédiaire
L'effluent liquide hydroconverti issu de la première étape d’hydroconversion (a”i) est ensuite envoyé dans une section de séparation intermédiaire B”! composée par un seul séparateur gaz / liquide fonctionnant à la pression et la température du réacteur de la première étape d’hydroconversion. Une fraction légère et une fraction lourde sont ainsi séparées. La fraction légère est majoritairement composée par des molécules à point d’ébullition inférieure à 350°C et la fraction dite lourde est majoritairement composé par des molécules d’hydrocarbures bouillonnant à une température supérieure ou égale à 350°C.
La composition de cette fraction lourde est présentée dans le Tableau 9.
Figure imgf000056_0002
Tableau 9
Deuxième étape d’hydroconversion
La fraction lourde dont la composition est donnée dans le Tableau 9, est envoyée en totalité dans une deuxième section d’hydroconversion A”2 en présence d'hydrogène pour subir une deuxième étape d’hydroconversion (a”2). Cette section A”2 est identique à celle décrite dans l’exemple 1. Les conditions opératoires appliquées lors de cette deuxième étape d'hydroconversion (a”2) sont présentés dans le Tableau 10 ci-dessous.
Figure imgf000057_0001
Tableau 10
Ces conditions opératoires permettent d'obtenir un effluent liquide hydroconverti à teneur réduite en carbone Conradson, en métaux et en soufre. La conversion par passe de la fraction 540°C+ réalisée lors de cette deuxième étape d'hydroconversion est de 33,7 % poids.
Première éjape de ractjonnement
L’effluent liquide hydroconverti de l'étape d'hydroconversion (a”2) est envoyé une étape de fractionnement (c”) réalisée dans une section de fractionnement C” composée d’une colonne de distillation atmosphérique et d’une colonne de distillation sous vide à la suite desquelles on récupère une fraction distillât sous vide bouillant à une température comprise essentiellement entre 350°C et 500°C (DSV) et une fraction résidu sous vide non converti bouillant majoritairement à une température supérieure ou égale à 500°C (RSV) dont les rendements par rapport à la charge fraiche et qualités de produits sont données dans le Tableau 11 ci-dessous.
Figure imgf000057_0002
Tableau 11
Étape de désasphaltage
Le RSV issu de la première section de fractionnement C” est ensuite avantageusement envoyé à une étape de désasphaltage (d”) dans un désasphalteur D”, dans laquelle il est traité comme décrit dans l’exemple 1 (même équipement et mêmes conditions). En sortie du désasphalteur, on obtient une DAO et un asphalte résiduel possédant les caractéristiques données dans le Tableau 12 ci-dessous.
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Tableau 12
Après le désasphalteur D, 26% de la DAO produite est purgée, tandis que le reste de la DAO est envoyé en amont de la première étape d’hydroconversion (a”!).
Performances globales
Avec ce procédé classique comportant un recyclage de la DAO à l’entrée de la première étape d’hydroconversion, non conforme à l’invention, la conversion par passe de la fraction 540°C+ de la de la charge fraîche dans la section d’hydroconversion est de 55,9 %poids. La fraction résidu sous vide non-convertie contient 0,34 % poids de sédiments, 74 ppm poids de métaux et une teneur en Carbone Conradson de 21 % poids. Cette coupe est donc très difficilement valorisable. Le désasphaltage du résidu sous vide non-converti permet d’extraire une fraction valorisable en séparant le RSV en une fraction DAO (qui représente quasiment 74% du RSV) et une fraction asphalte. La fraction DAO ne contient presque plus de métaux, ni d’asphaltènes et sa teneur en Carbone Conradson inférieure à 5 % poids. Dans ce schéma non-conforme à l’invention, une fraction importante de cette coupe DAO (74%) est recyclée à l’entrée du premier réacteur de la section d’hydroconverison. Grâce au recyclage, la conversion globale de la fraction 540°C+ de la de la charge fraîche est de 69,7 %poids.
Exempje.3 ; Procédé ». seJonJ’myentionl visant à réduire ta, teneur en sédiments du résidu, sous , vjde ngn-con verti
Dans cet exemple, on illustre le procédé selon l'invention dans une mise en œuvre comportant deux étapes d’hydroconversion successives comprenant chacune un réacteur fonctionnant en lit bouillonnant suivies d'une étape de désasphaltage avec recyclage de la DAO à l'entrée du dernier réacteur d'hydroconversion.
Première étape dihydroçon version.
La charge fraîche du Tableau 2 est envoyée en totalité dans une première section d’hydroconversion A-\ en présence d'hydrogène pour subir une première étape d’hydroconversion (a-i). Cette section A-\ est identique à celle décrite dans l’exemple 1.
Les conditions opératoires appliquées à cette première étape d'hydroconversion (ai) sont présentées dans le Tableau 13 ci-dessous.
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Tableau 13
Ces conditions opératoires permettent d'obtenir un effluent liquide hydroconverti à teneur réduite en carbone Conradson, en métaux et en soufre. La conversion de la fraction 540°C+ réalisée lors de cette première étape d'hydroconversion est de 42 % poids.
Étape de séparation .intermédiaire
L'effluent liquide hydroconverti est ensuite envoyé dans une section de séparation intermédiaire B-i composée par un seul séparateur gaz / liquide fonctionnant à la pression et la température du réacteur de la première étape d’hydroconversion. Une fraction légère et une fraction lourde sont ainsi séparées. La fraction légère est majoritairement composée par des molécules à point d’ébullition inférieure à 350°C et la fraction dite lourde est majoritairement composé par des molécules d’hydrocarbures bouillonnant à une température supérieure ou égale à 350°C.
La composition de cette fraction lourde est présentée dans le Tableau 14.
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Tableau 14 Deuxième, étape, d’hydroconversion
Dans cet exemple du procédé selon l'invention, l'effluent lourd issu de la section de séparation intermédiaire B-i est mélangé en totalité avec la DAO issue de l'étape de désasphaltage (d) dans un ratio volumique effluent lourd/DAO de 75/25. La composition de cette charge est présentée dans le Tableau 15.
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Tableau 15
Dans cet exemple selon l'invention, ce mélange est envoyé en totalité dans une deuxième section d’hydroconversion A2 en présence d'hydrogène pour subir une deuxième étape d’hydroconversion (a2). Ladite section A2 est identique à celle décrite dans l’exemple 1.
Les conditions opératoires appliquées dans l'étape d'hydroconversion (a2) sont présentés dans le Tableau 16 ci-dessous.
Figure imgf000060_0002
Tableau 16
Ces conditions opératoires permettent d'obtenir un effluent liquide hydroconverti à teneur réduite en carbone Conradson, en métaux et en soufre. La conversion par passe de la fraction 540°C+ réalisée lors de cette deuxième étape d'hydroconversion est de 33,0 % poids.
Première, section. ^ fractionnement
L’effluent liquide hydroconverti issu de l'étape d'hydroconversion (a2) est envoyé à une étape de fractionnement (c) réalisée dans une section de fractionnement C composée par une colonne de distillation atmosphérique et une colonne de distillation sous vide à la suite desquelles on récupère une fraction distillât sous vide bouillant à une température comprise essentiellement entre 350°C et 500°C (DSV) et une fraction résidu sous vide non converti bouillant à une température supérieure ou égale à 500°C (RSV). Les rendements par rapport à la charge fraiche et qualités de produits sont données de cette première section de fractionnement sont indiqués dans le Tableau 17 ci-dessous.
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Tableau 17
En comparant avec l’exemple 1 , on remarque un plus fort niveau d’hydrotraitement avec une plus faible densité, de plus faibles teneurs en soufre, azote, métaux, asphaltènes et carbone Conradson. De plus, le RSV contient moins de sédiments et est donc plus stable, notamment grâce à la présence d’aromatiques lourds de la DAO recyclée en amont de la deuxième étape d’hydroconversion.
En comparant avec l’exemple 2, on remarque que le niveau d’hydrotraitement est légèrement plus faible, mais que le RSV contient beaucoup moins de sédiments. Cette coupe est donc plus stable, notamment grâce à la présence d’aromatiques lourds de la coupe DAO recyclée en amont de la deuxième étape d’hydroconversion. Dans l’exemple 2, la DAO est recyclée en amont de la première étape d’hydroconversion et les aromatiques lourds sont hydrogénés davantage comparativement au procédé selon l’invention.
Étape de désasphajtage
Le RSV issu de la première section de fractionnement est ensuite avantageusement envoyé à une étape de désasphaltage (d) dans un désasphalteur, dans laquelle il est traité comme décrit dans l’exemple 1 (même équipement et mêmes conditions).
En sortie du désasphalteur, on obtient une DAO et un asphalte résiduel possédant les caractéristiques données dans le Tableau 18 ci-dessous.
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Tableau 18
Après le désasphalteur D, 26% de la DAO produite est purgée, tandis que le reste de la DAO est envoyé en amont de la deuxième étape d’hydroconversion. Performances globales
Selon le procédé de l’invention illustré dans cet exemple, comportant un recyclage de la DAO à la dernière étape d’hydroconversion, la conversion par passe de la fraction 540°C+ de la de la charge fraîche de la section d’hydroconversion est de 61 ,5 %poids. La fraction résidu sous vide non-convertie contient 0,07 % poids de sédiments, 63 ppm poids de métaux et une teneur en Carbone Conradson de 24 % poids. Cette coupe est donc très difficilement valorisable. Le désasphaltage du résidu sous vide non-converti permet d’extraire une fraction valorisable en séparant le RSV en une fraction DAO (qui représente quasiment 74% du RSV) et une fraction asphalte. La fraction DAO ne contient presque plus de métaux, ni d’asphaltènes et sa teneur en Carbone Conradson inférieure à 5 % poids. Dans ce schéma selon l’invention, une fraction importante de cette coupe DAO (74%) est recyclée à l’entrée du dernier réacteur de la section d’hydroconverison. Grâce au recyclage, la conversion globale de la fraction 540°C+ de la de la charge fraîche est de 69,5 %poids.
On remarque donc que, par rapport à l’exemple 1 , la conversion est plus forte (5,5 points de conversion en plus) et que le RSV qui sort de la colonne de distillation sous vide à la première étape de fractionnement est plus stable (0,07 % poids au lieu de 0,20 % poids), car il contient moins de sédiments, limitant ainsi l’encrassement des colonnes de la première section de fractionnement. Par rapport à l’exemple 2, la conversion globale est identique, mais le RSV résiduel contient 5 fois moins de sédiments (0,07 % poids au lieu de 0,34 % poids). De ce fait, l’encrassement des colonnes de la première section de fractionnement est fortement réduit permettant une opération plus longue avant l’arrêt pour leur nettoyage.
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Dans cet exemple, on illustre le procédé selon l'invention dans une mise en œuvre comportant deux étapes d’hydroconversion successives comprenant chacune un réacteur fonctionnant en lit bouillonnant suivies d'une étape de désasphaltage avec recyclage de la DAO à l'entrée du dernier réacteur d'hydroconversion. Comme la teneur en sédiments est réduite dans le procédé selon l’invention, ce dernier réacteur sera opéré dans des conditions plus sévères afin d’augmenter la conversion globale du procédé.
Première étape d’hydroconversion
La charge fraîche du Tableau 2 est envoyée en totalité dans une première section d’hydroconversion Ai en présence d'hydrogène pour subir une première étape d’hydroconversion (a-i). Cette section Ai est identique à celle décrite dans l’exemple 1.
Les conditions opératoires appliquées à cette première étape d'hydroconversion (ai) sont présentées dans le Tableau 19 ci-dessous.
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Tableau 19
Ces conditions opératoires permettent d'obtenir un effluent liquide hydroconverti à teneur réduite en carbone Conradson, en métaux et en soufre. La conversion de la fraction 540°C+ réalisée lors de cette première étape d'hydroconversion est de 42 % poids.
Étage de .séparation .intermédiaire
L'effluent liquide hydroconverti est ensuite envoyé dans une section de séparation intermédiaire Bi composée par un seul séparateur gaz / liquide fonctionnant à la pression et la température du réacteur de la première étape d’hydroconversion. Une fraction légère et une fraction lourde sont ainsi séparées. La fraction légère est majoritairement composée par des molécules à point d’ébullition inférieure à 350°C et la fraction dite lourde est majoritairement composé par des molécules d’hydrocarbures bouillonnant à une température supérieure ou égale à 350°C.
La composition de cette fraction lourde est présentée dans le Tableau 20.
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Tableau 20
Deuxième étape d'hydroconversion.
Dans cet exemple du procédé selon l'invention, l'effluent lourd issu de la section de séparation intermédiaire B-i est mélangé en totalité avec la DAO issue de l'étape de désasphaltage (d) dans un ratio volumique effluent lourd/DAO de 75/25. La composition de cette charge est présentée dans le Tableau 21.
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Tableau 21
Dans cet exemple selon l'invention, ce mélange est envoyé en totalité dans une deuxième section d’hydroconversion A2 en présence d'hydrogène pour subir une deuxième étape d’hydroconversion (a2). Ladite section A2 est identique à celle décrite dans l’exemple 1.
Les conditions opératoires appliquées dans l'étape d'hydroconversion (a2) sont présentés dans le Tableau 22 ci-dessous. Par rapport aux autres exemples, la température de réaction a été augmentée de 5°C.
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Tableau 22
Ces conditions opératoires permettent d'obtenir un effluent liquide hydroconverti à teneur réduite en carbone Conradson, en métaux et en soufre. La conversion par passe de la fraction 540°C+ réalisée lors de cette deuxième étape d'hydroconversion est de 38,4 % poids.
P Î W é é. é.ÇÉQD. dp fractionnement
L’effluent liquide hydroconverti issu de l'étape d'hydroconversion (a2) est envoyé à une étape de fractionnement (c) réalisée dans une section de fractionnement C composée par une colonne de distillation atmosphérique et une colonne de distillation sous vide à la suite desquelles on récupère une fraction distillât sous vide bouillant à une température comprise essentiellement entre 350°C et 500°C (DSV) et une fraction résidu sous vide non converti bouillant à une température supérieure ou égale à 500°C (RSV). Les rendements par rapport à la charge fraîche et qualités de produits sont données de cette première section de fractionnement sont indiqués dans le Tableau 23 ci-dessous.
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Tableau 23
En comparant avec l’exemple 1 , on remarque un plus fort niveau d’hydrotraitement avec une plus faible densité, de plus faibles teneurs en soufre, azote, métaux, asphaltènes et carbone Conradson. Malgré la plus haute sévérité, le RSV contient la même teneur en sédiments et reste donc stable, notamment grâce à la présence d’aromatiques lourds de la DAO recyclée en amont de la deuxième étape d’hydroconversion.
En comparant avec l’exemple 2, on remarque que le niveau d’hydrotraitement est très similaire, mais que le RSV contient moins de sédiments. Cette coupe est donc plus stable, notamment grâce à la présence d’aromatiques lourds de la coupe DAO recyclée en amont de la deuxième étape d’hydroconversion. Dans l’exemple 2, la DAO est recyclée en amont de la première étape d’hydroconversion et les aromatiques lourds sont hydrogénés davantage comparativement au procédé selon l’invention.
Étape de désasphaltage
Le RSV issu de la première section de fractionnement est ensuite avantageusement envoyé à une étape de désasphaltage (d) dans un désasphalteur, dans laquelle il est traité comme décrit dans l’exemple 1 (même équipement et mêmes conditions). En sortie du désasphalteur, on obtient une DAO et un asphalte résiduel possédant les caractéristiques données dans le Tableau 24 ci-dessous.
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Tableau 24
Après le désasphalteur D, 17% de la DAO produite est purgée, tandis que le reste de la DAO est envoyé en amont de la dernière étape d’hydroconversion.
Performances globales
Selon le procédé de l’invention illustré dans cet exemple, comportant un recyclage de la DAO à la dernière étape d’hydroconversion opérée dans des conditions plus sévères, on atteint une conversion par passe de la fraction 540°C+ de la charge fraîche de 64,6%poids dans la section d’hydroconversion pour des conditions opératoires identiques. La fraction non-convertie, le résidu sous vide, contient 0,19 % poids de sédiments, 61 ppm poids de métaux et une teneur en Carbone Conradson de 27 % poids. Cette coupe est donc très difficilement valorisable. Le désasphaltage du résidu sous vide non-converti permet d’extraire une fraction valorisable en séparant le RSV en une fraction DAO (qui représente quasiment 73% du RSV) et une fraction asphalte. La fraction DAO ne contient presque plus de métaux, ni d’asphaltènes et sa teneur en Carbone Conradson inférieure à 6 % poids. Dans ce schéma selon l’invention, une fraction importante de cette coupe DAO (83%) est recyclée à l’entrée du dernier réacteur de la section d’hydroconverison. Grâce au recyclage, la conversion globale de la fraction 540°C+ de la de la charge fraîche est de 73,9 %poids.
On remarque donc que, par rapport à l’exemple 1 , la conversion est beaucoup plus forte (+10 points de conversion), mais que le RSV qui sort de la colonne de distillation sous vide à la première étape de fractionnement reste stable, car il contient environ la même teneur en sédiments (0,19 % poids au lieu de 0,20 % poids). Par rapport à l’exemple 2, la conversion est plus importante (+4 points de conversion), mais le RSV résiduel contient tout de même beaucoup moins de sédiments (0,19 % poids au lieu de 0,34 % poids) et reste donc stable dans ces conditions plus sévères. De ce fait, dans le schéma selon l’invention, l’encrassement des colonnes de la première section de fractionnement est fortement réduit par rapport au schéma 2 non conforme à l’invention, permettant une opération plus longue avant l’arrêt pour leur nettoyage.
Exemple.5 : P océdé selon nnventionJ visant à recycler la coupe DAOjusgu’à extinction
Dans cet exemple, on illustre le procédé selon l'invention dans une mise en œuvre comportant deux étapes d’hydroconversion successives comprenant chacune un réacteur fonctionnant en lit bouillonnant suivies d'une étape de désasphaltage avec recyclage de la DAO à l'entrée du dernier réacteur d'hydroconversion. La coupe DAO sera recyclée jusqu’à extinction afin d’augmenter la conversion globale du procédé.
Premjère éJape d’h droçppyersion
La charge fraîche du Tableau 2 est envoyée en totalité dans une première section d’hydroconversion A-\ en présence d'hydrogène pour subir une première étape d’hydroconversion (a-i). Cette section A-\ est identique à celle décrite dans l’exemple 1.
Les conditions opératoires appliquées à cette première étape d'hydroconversion (ai) sont présentées dans le tableau 25Tabieau 19 ci-dessous.
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Tableau 25
Ces conditions opératoires permettent d'obtenir un effluent liquide hydroconverti à teneur réduite en carbone Conradson, en métaux et en soufre. La conversion de la fraction 540°C+ réalisée lors de cette première étape d'hydroconversion est de 42 % poids.
Étape de .séparation .intermédiaire
L'effluent liquide hydroconverti est ensuite envoyé dans une section de séparation intermédiaire B-i composée par un seul séparateur gaz / liquide fonctionnant à la pression et la température du réacteur de la première étape d’hydroconversion. Une fraction légère et une fraction lourde sont ainsi séparées. La fraction légère est majoritairement composée par des molécules à point d’ébullition inférieure à 350°C et la fraction dite lourde est majoritairement composé par des molécules d’hydrocarbures bouillonnant à une température supérieure ou égale à 350°C. La composition de cette fraction lourde est présentée dans le tableau 26.
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Tableau 26
Deuxième étape d'hydroconversion.
Dans cet exemple du procédé selon l'invention, l'effluent lourd issu de la section de séparation intermédiaire B-i est mélangé en totalité avec la totalité de la coupe DAO issue de l'étape de désasphaltage (d). La composition de cette charge est présentée dans le tableau 27.
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Tableau 27
Dans cet exemple selon l'invention, ce mélange est envoyé en totalité dans une deuxième section d’hydroconversion A2 en présence d'hydrogène pour subir une deuxième étape d’hydroconversion (a2). Ladite section A2 est identique à celle décrite dans l’exemple 1.
Les conditions opératoires appliquées dans l'étape d'hydroconversion (a2) sont présentés dans le tableau 28 ci-dessous. Comme le recyclage de la coupe DAO est total, la WHréacteur est plus importante.
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Tableau 28
Ces conditions opératoires permettent d'obtenir un effluent liquide hydroconverti à teneur réduite en carbone Conradson, en métaux et en soufre. La conversion par passe de la fraction 540°C+ réalisée lors de cette deuxième étape d'hydroconversion est de 36,2 % poids.
Pre Îère section. de fractionnement
L’effluent liquide hydroconverti issu de l'étape d'hydroconversion (a2) est envoyé à une étape de fractionnement (c) réalisée dans une section de fractionnement C composée par une colonne de distillation atmosphérique et une colonne de distillation sous vide à la suite desquelles on récupère une fraction distillât sous vide bouillant à une température comprise essentiellement entre 350°C et 500°C (DSV) et une fraction résidu sous vide non converti bouillant à une température supérieure ou égale à 500°C (RSV). Les rendements par rapport à la charge fraîche et qualités de produits sont données de cette première section de fractionnement sont indiqués dans le tableau 29 ci-dessous.
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Tableau 29
En comparant avec l’exemple 1 , on remarque un plus fort niveau d’hydrotraitement avec une plus faible densité, de plus faibles teneurs en soufre, azote, métaux, asphaltènes et carbone Conradson. Malgré la plus haute sévérité, le RSV contient une teneur en sédiments similaire (0,25 % poids par rapport à 0,20 % poids dans l’exemple 1 ) et reste donc stable, notamment grâce à la présence d’aromatiques lourds de la DAO recyclée en amont de la deuxième étape d’hydroconversion.
En comparant avec l’exemple 2, on remarque que le niveau d’hydrotraitement est très similaire, mais que le RSV contient moins de sédiments. Cette coupe est donc plus stable, notamment grâce à la présence d’aromatiques lourds de la coupe DAO recyclée en amont de la deuxième étape d’hydroconversion. Dans l’exemple 2, la DAO est recyclée en amont de la première étape d’hydroconversion et les aromatiques lourds sont hydrogénés davantage comparativement au procédé selon l’invention. Étape de désasphaltage
Le RSV issu de la première section de fractionnement est ensuite avantageusement envoyé à une étape de désasphaltage (d) dans un désasphalteur, dans laquelle il est traité comme décrit dans l’exemple 1 (même équipement et mêmes conditions).
En sortie du désasphalteur, on obtient une DAO et un asphalte résiduel possédant les caractéristiques données dans le tableau 30 ci-dessous.
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Tableau 30
Après le désasphalteur D, la coupe DAO est envoyée en totalité en amont de la dernière étape d’hydroconversion.
Performances globales
Selon le procédé de l’invention illustré dans cet exemple, comportant un recyclage de la DAO à la dernière étape d’hydroconversion opérée dans des conditions plus sévères, on atteint une conversion par passe de la fraction 540°C+ de la charge fraîche de 64,6%poids dans la section d’hydroconversion pour des conditions opératoires identiques. La fraction non-convertie, le résidu sous vide, contient 0,25 % poids de sédiments, 66 ppm poids de métaux et une teneur en Carbone Conradson de 25 % poids. Cette coupe est donc très difficilement valorisable. Le désasphaltage du résidu sous vide non-converti permet d’extraire une fraction valorisable en séparant le RSV en une fraction DAO (qui représente 73,3% du RSV) et une fraction asphalte. La fraction DAO ne contient presque plus de métaux, ni d’asphaltènes et sa teneur en Carbone Conradson n’est que de 5,2 % poids. Dans ce schéma selon l’invention, la totalité de cette coupe DAO est recyclée à l’entrée du dernier réacteur de la section d’hydroconverison. Grâce au recyclage à extinction de la coupe DAO, la conversion globale de la fraction 540°C+ de la de la charge fraîche est de 76,1 %poids.
On remarque donc que, par rapport à l’exemple 1 , la conversion est beaucoup plus forte (+12 points de conversion), mais que le RSV qui sort de la colonne de distillation sous vide à la première étape de fractionnement reste stable, car il contient environ la même teneur en sédiments (0,25 % poids au lieu de 0,20 % poids). Par rapport à l’exemple 2, la conversion est plus importante (plus de 6 points de conversion supplémentaire), mais le RSV résiduel contient moins de sédiments (0,25 % poids au lieu de 0,34 % poids) et reste donc plutôt stable dans ces conditions plus sévères. De ce fait, dans le schéma selon l’invention, l’encrassement des colonnes de la première section de fractionnement est fortement réduit par rapport au schéma 2 non conforme à l’invention, permettant une opération plus longue avant l’arrêt pour leur nettoyage.
Figure imgf000071_0001
Dans cet exemple, on illustre le procédé selon l'invention dans une mise en œuvre comportant deux étapes d’hydroconversion successives comprenant chacune un réacteur fonctionnant en lit bouillonnant suivies d'une étape de désasphaltage et d’une étape de fractionnement, avec recyclage de la DAO lourde à l'entrée du dernier réacteur d'hydroconversion et conversion de la DAO légère dans une unité de FCC.
Pr. mjère é.tap.e.d’hy.droconyersi.on
La charge fraîche du Tableau 2 est envoyée en totalité dans une première section d’hydroconversion A-\ en présence d'hydrogène pour subir une première étape d’hydroconversion (a-i). Cette section A-\ est identique à celle décrite dans l’exemple 1.
Les conditions opératoires appliquées à cette première étape d'hydroconversion (ai) sont présentées dans le tableau 31 ci-dessous.
Figure imgf000071_0002
Tableau 31
Ces conditions opératoires permettent d'obtenir un effluent liquide hydroconverti à teneur réduite en carbone Conradson, en métaux et en soufre. La conversion de la fraction 540°C+ réalisée lors de cette première étape d'hydroconversion est de 42 % poids.
Étape de .séparation .intermédiaire
L'effluent liquide hydroconverti est ensuite envoyé dans une section de séparation intermédiaire B-i composée par un seul séparateur gaz / liquide fonctionnant à la pression et la température du réacteur de la première étape d’hydroconversion. Une fraction légère et une fraction lourde sont ainsi séparées. La fraction légère est majoritairement composée par des molécules à point d’ébullition inférieure à 350°C et la fraction dite lourde est majoritairement composé par des molécules d’hydrocarbures bouillonnant à une température supérieure ou égale à 350°C.
La composition de cette fraction lourde est présentée dans le tableau 32.
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Tableau 32
Deuxième, étape, d’hydroconversion
Dans cet exemple du procédé selon l'invention, l'effluent lourd issu de la section de séparation intermédiaire B-i est mélangé en totalité avec la DAO lourde issue de la deuxième section de fractionnement (e) dans un ratio volumique effluent lourd/DAO de 75/25. La composition de cette charge est présentée dans le tableau 33.
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Tableau 33
Dans cet exemple selon l'invention, ce mélange est envoyé en totalité dans une deuxième section d’hydroconversion A2 en présence d'hydrogène pour subir une deuxième étape d’hydroconversion (a2). Ladite section A2 est identique à celle décrite dans l’exemple 1.
Les conditions opératoires appliquées dans l'étape d'hydroconversion (a2) sont présentés dans le tableau 34 ci-dessous.
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Tableau 34
Ces conditions opératoires permettent d'obtenir un effluent liquide hydroconverti à teneur réduite en carbone Conradson, en métaux et en soufre. La conversion par passe de la fraction 540°C+ réalisée lors de cette deuxième étape d'hydroconversion est de 32,0 % poids.
PfJsmjère sectjon_ de fractionnement
L’effluent liquide hydroconverti issu de l'étape d'hydroconversion (a2) est envoyé à une étape de fractionnement (c) réalisée dans une section de fractionnement C composée par une colonne de distillation atmosphérique et une colonne de distillation sous vide à la suite desquelles on récupère une fraction distillât sous vide bouillant à une température comprise essentiellement entre 350°C et 500°C (DSV) et une fraction résidu sous vide non converti bouillant à une température supérieure ou égale à 500°C (RSV). Les rendements par rapport à la charge fraiche et qualités de produits sont données de cette première section de fractionnement sont indiqués dans le tableau 35 ci-dessous.
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Tableau 35
En comparant avec l’exemple 1 , on remarque un plus fort niveau d’hydrotraitement avec une plus faible densité, de plus faibles teneurs en soufre, azote, métaux, asphaltènes et carbone Conradson. De plus, le RSV contient moins de sédiments et est donc plus stable, notamment grâce à la présence d’aromatiques lourds de la DAO recyclée en amont de la deuxième étape d’hydroconversion.
En comparant avec l’exemple 2, on remarque que le niveau d’hydrotraitement est plus faible, mais que le RSV contient beaucoup moins de sédiments. Cette coupe est donc plus stable, notamment grâce à la présence d’aromatiques lourds de la coupe DAO lourde recyclée en amont de la deuxième étape d’hydroconversion. Dans l’exemple 2, la DAO totale est recyclée en amont de la première étape d’hydroconversion et les aromatiques lourds sont hydrogénés davantage comparativement au procédé selon l’invention.
Étape de désasphaltage
Le RSV issu de la première section de fractionnement est ensuite avantageusement envoyé à une étape de désasphaltage (d) dans un désasphalteur, dans laquelle il est traité comme décrit dans l’exemple 1 (même équipement et mêmes conditions).
En sortie du désasphalteur, on obtient une DAO et un asphalte résiduel possédant les caractéristiques données dans le tableau 36 ci-dessous.
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Tableau 36
Deuxième, section . cte fractionnement
Après le désasphalteur D, la coupe DAO produite est envoyée à une deuxième section de fractionnement (e) réalisée dans une section de fractionnement E composée par une série de flashs, une colonne de distillation atmosphérique et une colonne de distillation sous vide à la suite desquelles on récupère une coupe DAO légère (DAO-) bouillant à une température comprise essentiellement en dessous de 580°C et une coupe DAO lourde (DAO+) bouillant majoritairement à une température supérieure ou égale à 580°C. Les caractéristiques de la coupe DAO légère et DAO lourde sont données dans le tableau 37 ci- dessous.
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Tableau 37
La coupe DAO lourde (DAO+) issue de l’étape de fraction (e) est envoyée en totalité à la deuxième étape d’hydroconversion, tandis que la fraction DAO légère (DAO-) est envoyée dans une unité de craquage catalytique FCC pour une conversion supplémentaire.
Étape de conversion dans une unité de FCC
La coupe DAO légère (DAO-) issue de la deuxième section de fractionnement (e) réalisée dans la section de fractionnement E est ensuite envoyée à une unité de craquage catalytique en lit fluidisé, également appelé FCC. Cette unité de conversion permet de transformer la fraction DAO, qui est une coupe 540°C+, en fractions plus légères. Ceci permet donc d’augmenter la conversion globale de la charge de départ. Par contre, la fraction liquide issue de l’unité FCC contient encore une fraction non-convertie 540°C+ dont le rendement est de seulement 0,4 % poids par rapport à la charge du FCC, comme indiqué dans le tableau 38.
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Tableau 38
Performances globales
Selon le procédé selon l’invention illustré dans cet exemple, comportant un recyclage de la DAO à la dernière étape d’hydroconversion, la conversion par passe de la fraction 540°C+ de la de la charge fraîche de la section d’hydroconversion est de 60,9 %poids. La fraction résidu sous vide non-convertie contient 0,12 % poids de sédiments,
67 ppm poids de métaux et une teneur en Carbone Conradson de 28 % poids. Cette coupe est donc très difficilement valorisable. Le désasphaltage du résidu sous vide non-converti permet d’extraire une fraction valorisable en séparant le RSV en une fraction DAO (qui représente environ 72% du RSV) et une fraction asphalte. La fraction DAO ne contient presque plus de métaux, ni d’asphaltènes et sa teneur en Carbone Conradson inférieure à 6 % poids. Dans ce schéma selon l’invention, la coupe DAO est envoyée à une deuxième section de fractionnement afin de produire une coupe DAO légère, qui est envoyée dans une unité de craquage catalytique FCC pour une conversion supplémentaire, et une coupe DAO lourde, qui est recyclée en totalité à l’entrée de la dernière étape d’hydroconversion. Grâce au recyclage de la coupe DAO lourde, la conversion globale de la fraction 540°C+ de la de la charge fraîche est de 73,4 %poids dans la section d’hydrotraitement. Grâce à la conversion de la DAO légère dans l’unité FCC, une conversion additionnelle de 4,1 %poids est obtenue, conduisant à une conversion globale du schéma selon l’invention de 77,5 %poids de la fraction 540°C+ de la de la charge fraîche.
On remarque donc que, par rapport à l’exemple 1 , la conversion est beaucoup plus forte (+13,5 points de conversion), tout en gardant un RSV stable qui sort de la colonne de distillation sous vide à la première section de fractionnement, car il contient moins de sédiments (0,12 % poids au lieu de 0,20 % poids), limitant ainsi l’encrassement des colonnes de la première section de fractionnement. Par rapport à l’exemple 2, la conversion est non seulement plus importante (presque 8 points de conversion supplémentaire), mais le RSV résiduel contient beaucoup moins de sédiments (0,12 % poids au lieu de 0,34 % poids) et reste donc stable dans ces conditions plus sévères. De ce fait, dans le schéma selon l’invention, l’encrassement des colonnes de la première section de fractionnement est fortement réduit par rapport au schéma de l’exemple 2 non conforme à l’invention, permettant une opération plus longue avant l’arrêt pour leur nettoyage. Comparé à l’exemple 3, l’utilisation d’une unité de FCC pour la conversion de la coupe DAO légère permet de produire plus d’essence et moins de gazole.
. con version
Figure imgf000076_0001
Dans cet exemple, on illustre le procédé selon l'invention dans une mise en œuvre comportant deux étapes d’hydroconversion successives comprenant chacune un réacteur fonctionnant en lit bouillonnant suivies d'une étape de désasphaltage et d’une étape de fractionnement, avec recyclage de la DAO lourde à l'entrée du dernier réacteur d'hydroconversion et conversion de la DAO légère dans une unité de FCC. Comme la teneur en sédiments est réduite dans le procédé selon l’invention, ce dernier réacteur sera opéré dans des conditions plus sévères afin d’augmenter la conversion globale du procédé.
Première étape dihydroçon version.
La charge fraîche du Tableau 2 est envoyée en totalité dans une première section d’hydroconversion A-i en présence d'hydrogène pour subir une première étape d’hydroconversion (a-i). Cette section -\ est identique à celle décrite dans l’exemple 1.
Les conditions opératoires appliquées à cette première étape d'hydroconversion (ai) sont présentées dans le tableau 39 ci-dessous.
Figure imgf000077_0001
Tableau 39
Ces conditions opératoires permettent d'obtenir un effluent liquide hydroconverti à teneur réduite en carbone Conradson, en métaux et en soufre. La conversion de la fraction 540°C+ réalisée lors de cette première étape d'hydroconversion est de 42 % poids.
Étape de séparation .intermédiaire
L'effluent liquide hydroconverti est ensuite envoyé dans une section de séparation intermédiaire B-i composée par un seul séparateur gaz / liquide fonctionnant à la pression et la température du réacteur de la première étape d’hydroconversion. Une fraction légère et une fraction lourde sont ainsi séparées. La fraction légère est majoritairement composée par des molécules à point d’ébullition inférieure à 350°C et la fraction dite lourde est majoritairement composé par des molécules d’hydrocarbures bouillonnant à une température supérieure ou égale à 350°C.
La composition de cette fraction lourde est présentée dans le tableau 40.
Figure imgf000077_0002
Tableau 40 Deuxième, étape, d’hydroconversion
Dans cet exemple du procédé selon l'invention, l'effluent lourd issu de la section de séparation intermédiaire B-i est mélangé en totalité avec la DAO lourde issue de la deuxième section de fractionnement (e) dans un ratio volumique effluent lourd/DAO de 75/25. La composition de cette charge est présentée dans le tableau 41.
Figure imgf000078_0001
Tableau 41
Dans cet exemple selon l'invention, ce mélange est envoyé en totalité dans une deuxième section d’hydroconversion A2 en présence d'hydrogène pour subir une deuxième étape d’hydroconversion (a2). Ladite section A2 est identique à celle décrite dans l’exemple 1.
Les conditions opératoires appliquées dans l'étape d'hydroconversion (a2) sont présentés dans le tableau 42 ci-dessous.
Figure imgf000078_0002
Tableau 42
Ces conditions opératoires permettent d'obtenir un effluent liquide hydroconverti à teneur réduite en carbone Conradson, en métaux et en soufre. La conversion par passe de la fraction 540°C+ réalisée lors de cette deuxième étape d'hydroconversion est de 38,4 % poids.
Première, section. ^ fractionnement
L’effluent liquide hydroconverti issu de l'étape d'hydroconversion (a2) est envoyé à une étape de fractionnement (c) réalisée dans une section de fractionnement C composée par une colonne de distillation atmosphérique et une colonne de distillation sous vide à la suite desquelles on récupère une fraction distillât sous vide bouillant à une température comprise essentiellement entre 350°C et 500°C (DSV) et une fraction résidu sous vide non converti bouillant à une température supérieure ou égale à 500°C (RSV). Les rendements par rapport à la charge fraiche et qualités de produits sont données de cette première section de fractionnement sont indiqués dans le tableau 43 ci-dessous.
Figure imgf000079_0001
Tableau 43
En comparant avec l’exemple 1 , on remarque un plus fort niveau d’hydrotraitement avec une plus faible densité, de plus faibles teneurs en soufre, azote, métaux, asphaltènes et carbone Conradson. De plus, le RSV contient moins de sédiments et est donc plus stable, notamment grâce à la présence d’aromatiques lourds de la DAO recyclée en amont de la deuxième étape d’hydroconversion.
En comparant avec l’exemple 2, on remarque que le niveau d’hydrotraitement est plus faible, mais que le RSV contient moins de sédiments. Cette coupe est donc plus stable, notamment grâce à la présence d’aromatiques lourds de la coupe DAO lourde recyclée en amont de la deuxième étape d’hydroconversion. Dans l’exemple 2, la DAO totale est recyclée en amont de la première étape d’hydroconversion et les aromatiques lourds sont hydrogénés davantage comparativement au procédé selon l’invention.
Étape de désasphajtage
Le RSV issu de la première section de fractionnement est ensuite avantageusement envoyé à une étape de désasphaltage (d) dans un désasphalteur, dans laquelle il est traité comme décrit dans l’exemple 1 (même équipement et mêmes conditions).
En sortie du désasphalteur, on obtient une DAO et un asphalte résiduel possédant les caractéristiques données dans le tableau 44 ci-dessous.
Figure imgf000080_0001
Tableau 44
Deuxième section _ de_ fractionnement
Après le désasphalteur D, la coupe DAO produite est envoyée à une deuxième section de fractionnement (e) réalisée dans une section de fractionnement E composée par une série de flashs, une colonne de distillation atmosphérique et une colonne de distillation sous vide à la suite desquelles on récupère une coupe DAO légère (DAO-) bouillant à une température comprise essentiellement en dessous de 580°C et une coupe DAO lourde (DAO+) bouillant majoritairement à une température supérieure ou égale à 580°C. Les caractéristiques de la coupe DAO légère et DAO lourde sont données dans le tableau 45 ci- dessous.
Figure imgf000080_0002
Tableau 45
La coupe DAO lourde (DAO+) issue de l’étape de fraction (e) est envoyée en totalité à la deuxième étape d’hydroconversion, tandis que la fraction DAO légère (DAO-) est envoyée dans une unité de craquage catalytique FCC pour une conversion supplémentaire.
i¾pe de conversion dans. une. unité de FCC
La coupe DAO légère (DAO-) issue de la deuxième section de fractionnement (e) réalisée dans la section de fractionnement E est ensuite envoyée à une unité de craquage catalytique en lit fluidisé, également appelé FCC. Cette unité de conversion permet de transformer la fraction DAO, qui est une coupe 540°C+, en fractions plus légères. Ceci permet donc d’augmenter la conversion globale de la charge de départ. Par contre, la fraction liquide issue de l’unité FCC contient encore une fraction non-convertie 540°C+ dont le rendement est de seulement 0,4 % poids par rapport à la charge du FCC, comme indiqué dans le tableau 46.
Figure imgf000081_0001
Tableau 46
Performances globales
Selon le procédé selon l’invention illustré dans cet exemple, comportant un recyclage de la DAO à la dernière étape d’hydroconversion, la conversion par passe de la fraction 540°C+ de la de la charge fraîche de la section d’hydroconversion est de 64,6 %poids. La fraction résidu sous vide non-convertie contient 0,23 % poids de sédiments, 65 ppm poids de métaux et une teneur en Carbone Conradson de 29 % poids. Cette coupe est donc très difficilement valorisable. Le désasphaltage du résidu sous vide non-converti permet d’extraire une fraction valorisable en séparant le RSV en une fraction DAO (qui représente environ 72% du RSV) et une fraction asphalte. La fraction DAO ne contient presque plus de métaux, ni d’asphaltènes et sa teneur en Carbone Conradson inférieure à 6 % poids. Dans ce schéma selon l’invention, la coupe DAO est envoyée à une deuxième section de fractionnement afin de produire une coupe DAO légère, qui est envoyée dans une unité de craquage catalytique FCC pour une conversion supplémentaire, et une coupe DAO lourde, qui est recyclée en totalité à l’entrée de la dernière étape d’hydroconversion. Grâce au recyclage de la coupe DAO lourde, la conversion globale de la fraction 540°C+ de la de la charge fraîche est de 79,2 %poids dans la section d’hydrotraitement. Grâce à la conversion de la DAO légère dans l’unité FCC, une conversion additionnelle de 4,0 %poids est obtenue, conduisant à une conversion globale du schéma selon l’invention de 83,2 %poids de la fraction 540°C+ de la de la charge fraîche.
On remarque donc que, par rapport à l’exemple 1 , la conversion est beaucoup plus forte (+19 points de conversion), tout en gardant un RSV stable qui sort de la colonne de distillation sous vide à la première section de fractionnement, car il a une teneur similaire en sédiments (0,23 % poids au lieu de 0,20 % poids). Par rapport à l’exemple 2, la conversion est non seulement plus importante (pus de 12 points de conversion supplémentaire), mais le RSV résiduel contient moins de sédiments (0,23 % poids au lieu de 0,34 % poids) et reste donc plus stable malgré les conditions plus sévères. De ce fait, dans le schéma selon l’invention, l’encrassement des colonnes de la première section de fractionnement est fortement réduit par rapport au schéma de l’exemple 2 non conforme à l’invention, permettant une opération plus longue avant l’arrêt pour leur nettoyage. Comparé à l’exemple 3, l'utilisation d’une unité de FCC pour la conversion de la coupe DAO légère permet de produire plus d’essence et moins de gazole.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de conversion d’une charge lourde d’hydrocarbures contenant une fraction d'au moins 50% ayant une température d'ébullition d'au moins 300°C, et contenant du soufre, du carbone Conradson, des métaux, et de l’azote, comprenant les étapes successives suivantes :
- une étape initiale d’hydroconversion (a-i) d'au moins une partie de ladite charge lourde d’hydrocarbures en présence d'hydrogène dans une section d’hydroconversion initiale (A-i), réalisée dans des conditions permettant d'obtenir un effluent liquide à teneur réduite en soufre, en carbone Conradson, en métaux, et en azote ;
- (n-1 ) étape(s) d’hydroconversion supplémentaire(s) (a,·) dans (n-1 ) section(s) d’hydroconversion supplémentaire(s) (A,·), en présence d'hydrogène, d’au moins une partie ou la totalité de l’effluent liquide issu de l’étape d’hydroconversion précédente (ar1 ) ou éventuellement d’une fraction lourde issue d’une étape optionnelle de séparation intermédiaire (by) dans une section de séparation intermédiaire (By) entre deux étapes d’hydroconversion consécutives séparant une partie ou la totalité de l’effluent liquide issu de l’étape d’hydroconversion précédente (a ) pour produire au moins une fraction lourde bouillant majoritairement à une température supérieure ou égale à 350°C, les (n-1 ) étape(s) d’hydroconversion supplémentaire(s) (a,·) étant réalisées de manière à obtenir un effluent liquide hydroconverti à teneur réduite en soufre, en carbone Conradson, en métaux, et en azote,
n étant le nombre total d’étapes d’hydroconversion, avec n supérieur ou égal à 2, / étant un entier allant de 2 à n et y étant un entier allant de 1 à (n-1 ), et les sections d’hydroconversion initiale (A-i) et supplémentaire(s) (A,·) comportant chacune au moins un réacteur triphasique contenant au moins un catalyseur d'hydroconversion;
- une première étape de fractionnement (c) dans une première section de fractionnement (C) d’une partie ou de la totalité de l’effluent liquide hydroconverti issu de la dernière étape d’hydroconversion supplémentaire (an) produisant au moins une coupe lourde bouillant majoritairement à une température supérieure ou égale à 350°C, ladite coupe lourde contenant une fraction résiduelle bouillant à une température supérieure ou égale à 540°C ;
- une étape de désasphaltage (d) dans un désasphalteur (D) d’une partie ou de la totalité de ladite coupe lourde issue de l’étape de fractionnement (c), avec au moins un solvant hydrocarboné, pour obtenir une huile désasphaltée DAO et un asphalte résiduel ; - éventuellement une deuxième étape de fractionnement (e) dans une deuxième section de fractionnement (E) d’une partie ou de la totalité de la DAO issue de l’étape de désasphaltage (d) en au moins une fraction lourde de DAO et une fraction légère de DAO ;
- une étape de recyclage (f) d’au moins une partie de la DAO issue de l’étape (d) et/ou d’au moins une partie de la fraction lourde de la DAO issue de l’étape (e) à une étape d’hydroconversion supplémentaire (a,·) et/ou à une étape de séparation intermédiaire (by).
2. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel ladite charge lourde d’hydrocarbures a une teneur en soufre d'au moins 0,1 % poids, une teneur en carbone Conradson d'au moins 0,5% poids, une teneur en asphaltènes C7 d'au moins 1 % poids, et une teneur en métaux d'au moins 20 ppm poids.
3. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite charge lourde d’hydrocarbures est un pétrole brut ou est constituée de résidus atmosphériques et/ou de résidus sous vide issus de la distillation atmosphérique et/ou sous vide d’un pétrole brut, et est de préférence constituée de résidus sous vide issus de la distillation sous vide d’un pétrole brut.
4. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit réacteur triphasique contenant au moins un catalyseur d'hydroconversion est un réacteur triphasique fonctionnant en lit bouillonnant, à courant ascendant de liquide et de gaz.
5. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit réacteur triphasique contenant au moins un catalyseur d'hydroconversion est un réacteur triphasique fonctionnant en lit hybride, ledit lit hybride comportant au moins un catalyseur maintenu dans ledit réacteur triphasique et au moins un catalyseur entraîné hors dudit réacteur triphasique.
6. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’étape d’hydroconversion initiale (a-i) est opérée sous une pression absolue comprise entre 2 et 38 MPa, à une température comprise entre 300°C et 550°C, à une vitesse spatiale horaire WH par rapport au volume de chaque réacteur triphasique comprise entre 0,05 h 1 et 10 h 1 et sous une quantité d’hydrogène mélangée à la charge lourde hydrocarbonée comprise entre 50 et 5000 normaux mètres cube (Nm3) par mètre cube (m3) de charge lourde d’hydrocarbures.
7. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la ou les étapes d’hydroconversion supplémentaires (an) sont opérées à une température comprise entre 300°C et 550°C, et supérieure à la température opérée à l’étape d’hydroconversion initiale (a-i), sous une quantité d’hydrogène mélangée à la charge lourde hydrocarbonée comprise entre 50 et 5000 normaux mètres cube (Nm3) par mètre cube (m3) de charge lourde d’hydrocarbures, et inférieure à la quantité d’hydrogène opérée à l’étape d’hydroconversion initiale (a-i), sous une pression absolue comprise entre 2 et 38 MPa, et à une vitesse spatiale horaire WH par rapport au volume de chaque réacteur triphasique comprise entre 0,05 h 1 et 10 h 1.
8. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la section de séparation intermédiaire (By) comprend un ou plusieurs ballons de flash disposés en série, et/ou une ou plusieurs colonnes de stripage à la vapeur et/ou à l'hydrogène, et/ou une colonne de distillation atmosphérique, et/ou une colonne de distillation sous vide, et est de préférence constituée par un seul ballon de flash.
9. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la première section de fractionnement (C) comprend un ou plusieurs ballons de flash disposés en série, et/ou une ou plusieurs colonnes de stripage à la vapeur et/ou à l'hydrogène, et/ou une colonne de distillation atmosphérique, et/ou une colonne de distillation sous vide, et est de préférence constituée par un ensemble de plusieurs ballons de flash en série et de colonnes de distillation atmosphérique et sous vide.
10. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la deuxième section de fractionnement (E) comprend un ou plusieurs ballons de flash disposés en série, et/ou une ou plusieurs colonnes de stripage à la vapeur et/ou à l'hydrogène, et/ou une colonne de distillation atmosphérique, et/ou une colonne de distillation sous vide, et est de préférence constituée par un ensemble de plusieurs ballons de flash en série et d’une colonne de distillation sous vide.
11. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’étape de désasphaltage (d) est opérée dans une colonne d’extraction à une température comprise entre 60°C et 250°C avec au moins un solvant hydrocarboné ayant de 3 à 7 atomes de carbone, et un ratio solvant/charge (volume/volume) compris entre 3/1 et 16/1 , et de préférence entre 4/1 et 8/1.
12. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on envoie une partie de la charge lourde d’hydrocarbures dans au moins une section d’hydroconversion supplémentaire (A,·) et/ou dans au moins une section de séparation intermédiaire (By) et/ou dans la première section de fractionnement (C) et/ou dans le désasphalteur (D).
13. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on envoie une charge d’hydrocarbures externe au procédé dans la section d’hydroconversion initiale (Ai) et/ou dans au moins une section d’hydroconversion supplémentaire (A,·) et/ou dans au moins une section de séparation intermédiaire (By) et/ou dans la première section de fractionnement (C) et/ou dans le désasphalteur (D).
14. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre au moins une étape de recyclage suivante :
- le recyclage (n) d’une partie ou de la totalité de la fraction légère de la DAO issue de l’étape (e) dans la section d’hydroconversion initiale (A-i) et/ou dans au moins une section d’hydroconversion supplémentaire (A,·) et/ou dans au moins une section de séparation intermédiaire (By) et/ou dans la première section de fractionnement (C) ;
- le recyclage (r2) d’une partie de la fraction lourde de la DAO issue de l’étape (f) dans la première section de fractionnement (C) ;
- le recyclage (r3) d’une partie de la DAO issue de l’étape (d) dans la première section de fractionnement (C) ;
- le recyclage (r4) d’une partie ou de la totalité de l’asphalte résiduel issu de l’étape (d) dans la section d’hydroconversion initiale (A-i) et/ou dans au moins une section d’hydroconversion supplémentaire (A,·) ;
- le recyclage (r5) d’une partie de l’effluent liquide hydroconverti d’une section d’hydroconversion supplémentaire (A,·) donnée :
- dans la section d’hydroconversion initiale (Ai), et/ou
- dans une autre section d’hydroconversion supplémentaire (A,·) positionnée en amont de ladite section (A,·) donnée, et/ou
- dans une section de séparation intermédiaire (By) positionnée en amont de ladite section (A,·) donnée ; - le recyclage (r6) d’une partie de la fraction lourde et/ou d’une partie ou de la totalité d’une ou plusieurs fractions intermédiaires issue d’une section intermédiaire (By) donnée :
- dans la section d’hydroconversion initiale (A-i), et/ou
- dans une section d’hydroconversion supplémentaire (A,·) positionnée en amont de ladite section intermédiaire (B y) donnée, et/ou
- dans une autre section de séparation intermédiaire (B y) positionnée en amont de ladite section (By) donnée ;
- le recyclage (r7) d’une partie de la fraction lourde et/ou d’une partie ou de la totalité d’une ou plusieurs fractions intermédiaires issue de la première section de fractionnement (C) :
- dans la section d’hydroconversion initiale (A-i), et/ou
- dans une section d’hydroconversion supplémentaire (A,·), et/ou
- dans une section de séparation intermédiaire (By).
15. Procédé de conversion selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel n est égal à 2, et comprenant les étapes successives suivantes :
- une étape initiale d’hydroconversion (a-i) d'au moins une partie de ladite charge lourde d’hydrocarbures en présence d'hydrogène dans une section d’hydroconversion initiale (A-i), réalisée dans des conditions permettant d'obtenir un effluent liquide à teneur réduite en soufre, en carbone Conradson, en métaux, et en azote ;
- une étape d’hydroconversion supplémentaire (a2) dans une section d’hydroconversion supplémentaire (A2), en présence d'hydrogène, d’au moins une partie ou la totalité de l’effluent liquide issu de l’étape d’hydroconversion initiale (a}) ou éventuellement d’une fraction lourde issue d’une étape optionnelle de séparation intermédiaire (b}) dans une section de séparation intermédiaire (B,) entre les étapes d’hydroconversion initiale (a}) et supplémentaire (a2) séparant une partie ou la totalité de l’effluent liquide issu de l’étape d’hydroconversion initiale (a}) en au moins une fraction légère bouillant majoritairement à une température inférieure à 350°C et au moins une fraction lourde bouillant majoritairement à une température supérieure ou égale à 350°C, l’étape d’hydroconversion supplémentaire (a2) étant réalisées de manière à obtenir un effluent liquide hydroconverti à teneur réduite en soufre, en carbone Conradson, en métaux, et en azote,
les sections d’hydroconversion initiale (A-i) et supplémentaire (A2) comportant chacune au moins un réacteur triphasique contenant au moins un catalyseur d'hydroconversion; - une première étape de fractionnement (c) dans une première section de fractionnement (C) d’une partie ou de la totalité de l’effluent liquide hydroconverti issu de l’étape d’hydroconversion supplémentaire (a2) produisant au moins une coupe lourde bouillant majoritairement à une température supérieure ou égale à 350°C, ladite coupe lourde contenant une fraction résiduelle bouillant à une à une température supérieure ou égale à 540°C ;
- une étape de désasphaltage (d) dans un désasphalteur (D) d’une partie ou de la totalité de ladite coupe lourde issue de l’étape de fractionnement (c), avec au moins un solvant hydrocarboné, pour obtenir une huile désasphaltée DAO et un asphalte résiduel ;
- éventuellement une deuxième étape de fractionnement (e) dans une deuxième section de fractionnement (E) d’une partie ou de la totalité de la DAO issue de l’étape de désasphaltage (d) en au moins une fraction lourde de DAO et une fraction légère de DAO ;
- une étape de recyclage (f) d’au moins une partie de la DAO issue de l’étape (d) et/ou d’au moins une partie de la fraction lourde de la DAO issue de l’étape (e) à une l’étape d’hydroconversion supplémentaire (a2) et/ou à une étape de séparation intermédiaire (b}).
16. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant le recyclage (f) de la totalité de la DAO issue de l’étape (d) ou de la totalité de la fraction lourde issue de la deuxième étape de fractionnement (e) à la dernière étape d’hydroconversion supplémentaires (a,·), et de préférence dans l’étape d’hydroconversion supplémentaire (a2) lorsque n est égal à 2 et qu’en outre la totalité de l’effluent liquide issu de l’étape (ai) est envoyé à l’étape (bi), la totalité de la fraction lourde issue de l’étape (bi) est envoyée dans l’étape (a2), la totalité de l’effluent liquide hydroconverti issu de l’étape (a2) est envoyée dans l’étape (c), et la totalité de la coupe lourde issue de l’étape (c) est envoyée à l’étape (d).
17. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 15, comportant le recyclage (f) de la totalité de la DAO issue de l’étape (d) ou de la totalité de la fraction lourde issue de la deuxième étape de fractionnement (e) à une étape de séparation intermédiaire (by), et de préférence à l’étape de séparation intermédiaire (b-i) entre l’étape d’hydroconversion initiale (a^ et l’étape d’hydroconversion supplémentaire (a2) lorsque n est égal à 2 et qu’en outre la totalité de l’effluent liquide issu de l’étape (ai) est envoyé à l’étape (bi), la totalité de la fraction lourde issue de l’étape (bi) est envoyée dans l’étape (a2), la totalité de l’effluent liquide hydroconverti issu de l’étape (a2) est envoyée dans l’étape (c), et la totalité de la coupe lourde issue de l’étape (c) est envoyée à l’étape (d).
18. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 15, ne comportant pas d’étape de séparation intermédiaire (by- ) et comportant le recyclage (f) de la totalité de la DAO issue de l’étape (d) à la dernière étape d’hydroconversion supplémentaires (a,·), et de préférence dans l’étape d’hydroconversion supplémentaire (a2) lorsque n est égal à 2 et qu’en outre la totalité de l’effluent liquide issu de l’étape (ai) est envoyée à l’étape (a2), la totalité de l’effluent liquide hydroconverti issu de l’étape (a2) est envoyée dans l’étape (c), et la totalité de la coupe lourde issue de l’étape (c) est envoyée à l’étape (d).
19. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 18, dans lequel ledit catalyseur d'hydroconversion dudit au moins un réacteur triphasique de la section d’hydroconversion initiale (A-i) et de la ou des sections d’hydroconversion supplémentaire(s) (A,·) contient au moins un métal du groupe VIII non-noble choisi parmi le nickel et le cobalt et au moins un métal du groupe VI B choisi parmi le molybdène et le tungstène, et comportant de préférence un support amorphe.
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