WO2023218016A1 - Fluides de barrage hydrocarbones biosources - Google Patents

Fluides de barrage hydrocarbones biosources Download PDF

Info

Publication number
WO2023218016A1
WO2023218016A1 PCT/EP2023/062719 EP2023062719W WO2023218016A1 WO 2023218016 A1 WO2023218016 A1 WO 2023218016A1 EP 2023062719 W EP2023062719 W EP 2023062719W WO 2023218016 A1 WO2023218016 A1 WO 2023218016A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
weight
hydrocarbon fluid
fluid
less
equal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2023/062719
Other languages
English (en)
Inventor
Dong Chen
Nicolas CHAMPAGNE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TotalEnergies Onetech SAS
Original Assignee
TotalEnergies Onetech SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TotalEnergies Onetech SAS filed Critical TotalEnergies Onetech SAS
Publication of WO2023218016A1 publication Critical patent/WO2023218016A1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M177/00—Special methods of preparation of lubricating compositions; Chemical modification by after-treatment of components or of the whole of a lubricating composition, not covered by other classes

Definitions

  • the invention relates to the use of a biosourced isoparaffinic fluid as a barrier fluid, for example in seals used in rotating machines.
  • Rotating machines generally use rotating shafts and housing and a process fluid.
  • the sealing of the rotating system is an important constraint of this type of machine, to ensure that there is no leak of the process fluid.
  • Seals used in rotating machines are also called mechanical seals. These are devices which ensure the dynamic sealing of a rotating system.
  • the rotating system can for example be a pump or a compressor using a fluid, called process fluid.
  • Process fluids are traditionally of the base or concentrated acid type or of the petroleum distillate type (light hydrocarbons).
  • a dual mechanical seal provides a second (outer) seal to contain the pumped fluid by creating a cavity or chamber between the inner and outer seals that can be filled with fluid.
  • this fluid When this fluid is not under pressure, it forms a buffer between the pumped fluid and the atmosphere and is commonly called a buffer fluid.
  • a buffer fluid When pressurized, it forms a barrier between the pumped fluid and the atmosphere and is known as a barrier fluid.
  • hydrocarbon fluids of fossil origin such as polyalphaolefins, or even aqueous fluids comprising, for example, ethylene glycol or propylene glycol.
  • the present invention aims to provide a barrier fluid of biological origin and which is compatible with most process fluids which are used in the seals of rotating machines or double mechanical seals.
  • the invention relates to the use of a hydrocarbon fluid as a barrier fluid, said hydrocarbon fluid comprising at least 90% by weight of isoparaffins and less than 500 ppm by weight of aromatics relative to the total weight of the hydrocarbon fluid, said fluid having a 28-day biodegradability of at least 60% measured according to the OECD 301 B standard and a flash point greater than or equal to 100°C according to the ASTM D92 standard.
  • the hydrocarbon fluid has a viscosity at 40°C ranging from 2 to 15 mm 2 /s, preferably from 2.5 to 12 mm 2 /s, preferably from 3 to 10 mm 2 /s, more preferably from 3 at 7 mm 2 /s, or even 3 to 5 mm 2 /s.
  • the hydrocarbon fluid comprises: at least 95% by weight of isoparaffins, preferably at least 96% by weight of isoparaffins, relative to the total weight of the hydrocarbon fluid; and/or less than 5% by weight of n-paraffins, preferably less than 4% by weight of n-paraffins, relative to the total weight of the hydrocarbon fluid; and/or less than 300 ppm by weight of aromatics, preferably less than 200 ppm by weight of aromatics, even more preferably less than 100 ppm by weight of aromatics, relative to the total weight of the hydrocarbon fluid; and/or less than 1% by weight of naphthenic compounds, preferably less than 0.5% by weight of naphthenic compounds, preferably less than 500 ppm by weight of naphthenic compounds, relative to the total weight of the hydrocarbon fluid.
  • the hydrocarbon fluid has a pour point less than or equal to -15°C, preferably less than or equal to -20°C, more preferably less than or equal to -30°C, even more preferably less than or equal to -40°C.
  • the hydrocarbon fluid has a flash point greater than or equal to 120°C, preferably greater than or equal to 140°C, according to the ASTM D92 standard.
  • the hydrocarbon fluid is obtained by a process comprising at least one catalytic hydrogenation step at a temperature of 80 to 180°C and at a pressure of 50 to 160 bars of a deoxygenated charge of biological origin and isomerized.
  • the hydrocarbon fluid comprises at least 95% by weight of isoparaffins and less than 300 ppm by weight of aromatics relative to the total weight of the hydrocarbon fluid, said fluid having a biodegradability at 28 days of at least 60% measured according to the OECD 301 B standard, a flash point greater than or equal to 120°C according to the ASTM D92 standard, a viscosity at 40°C ranging from 3 to 10 mm 2 /s, and a pour point less than or equal to -15°C.
  • the hydrocarbon fluid is used as a double mechanical seal barrier fluid, said fluid being under pressure.
  • the invention also relates to a double mechanical seal comprising a hydrocarbon fluid, said hydrocarbon fluid comprising at least 90% by weight of isoparaffins and less than 500 ppm by weight of aromatics relative to the total weight of the hydrocarbon fluid, said fluid having a 28-day biodegradability of at least 60% measured according to the OECD 301 B standard and a flash point greater than or equal to 100°C according to the ASTM D92 standard, said hydrocarbon fluid being under pressure.
  • the hydrocarbon fluid used in the mechanical seal of the invention has one or more of the following characteristics: the hydrocarbon fluid has a viscosity at 40°C ranging from 2 to 15 mm 2 /s, preferably 2, 5 to 12 mm 2 /s, preferably 3 to 10 mm 2 /s, more preferably 3 to 7 mm 2 /s, or even 3 to 5 mm 2 /s; and/or the hydrocarbon fluid comprises: o at least 95% by weight of isoparaffins, preferably at least 96% by weight of isoparaffins, relative to the total weight of the hydrocarbon fluid; and/or o less than 5% by weight of n-paraffins, preferably less than 4% by weight of n-paraffins, relative to the total weight of the hydrocarbon fluid; and/or o less than 300 ppm by weight of aromatics, preferably less than 200 ppm by weight of aromatics, even more preferably less than 100 ppm by weight of aromatics, relative to the total weight of the hydrocarbon
  • the invention makes it possible to provide a barrier fluid having high biodegradability and which is of biological origin.
  • the invention makes it possible in particular to provide a barrier fluid of biological origin, having high biodegradability, and having better resistance to oxidation than the barrier fluids currently used.
  • the invention makes it possible in particular to provide a biodegradable barrier fluid of biological origin whose viscosity is more stable over a wide temperature range.
  • the viscosity of the hydrocarbon fluid used in the invention varies less with temperature than the viscosity of polyalphaolefin type barrier fluids.
  • the invention makes it possible to provide a barrier fluid having excellent compatibility with process fluids, also called process fluids, which makes it possible to avoid interactions/reactions with the process fluids themselves. in the event of a leak if the process fluid comes into contact with the barrier fluid.
  • the invention relates to the use of a hydrocarbon fluid as a barrier fluid, said hydrocarbon fluid comprising at least 90% by weight of isoparaffins and less than 500 ppm by weight of aromatics relative to the total weight of the hydrocarbon fluid, said fluid having a 28-day biodegradability of at least 60%, measured according to the OECD 301 B standard, and a flash point greater than or equal to 100°C according to the ASTM D92 standard.
  • the word “paraffins” includes isoparaffins and n-paraffins.
  • the word “isoparaffins” designates non-cyclic branched alkanes.
  • n-paraffins designates non-cyclic linear alkanes.
  • naphthenes designates cyclic (non-aromatic) alkanes.
  • the hydrocarbon fluid used according to the invention comprises at least 90% by weight of isoparaffins, preferably at least 95% by weight of isoparaffins, preferably at least 96% by weight of isoparaffins, relative to the total weight of the hydrocarbon fluid.
  • the hydrocarbon fluid used according to the invention comprises less than 10% by weight of n-paraffins, preferably less than 5% by weight of n-paraffins, preferably less than 4% by weight of n-paraffins, relative to the total weight of the hydrocarbon fluid.
  • the hydrocarbon fluid used according to the invention comprises a content by weight of aromatic compounds less than 500 ppm by weight, preferably a content by weight of aromatic compounds less than or equal to 300 ppm, preferably less than or equal to 200 ppm, preferably less than or equal to 100 ppm, preferably less than or equal to 50 ppm, preferably less than or equal to 20 ppm.
  • the hydrocarbon fluid used according to the invention preferably comprises a content by weight of naphthenic compounds less than or equal to 1%, preferably less than or equal to 0.5% and preferably less than or equal to 500 ppm relative to the total weight hydrocarbon fluid.
  • the hydrocarbon fluid used according to the invention comprises at least 95% by weight of isoparaffins, less than 5% by weight of n-paraffins, less than 300 ppm by weight of aromatic compounds and less than 0.5% by weight of naphthenic compounds, relative to the total weight of the hydrocarbon fluid.
  • the hydrocarbon fluid used according to the invention comprises at least 95% by weight of isoparaffins, less than 5% by weight of n-paraffins, less than 0.5% by weight of compounds naphthenics and less than 100 ppm by weight of aromatic compounds, relative to the total weight of the hydrocarbon fluid.
  • the contents of isoparaffins, n-paraffins and naphthenes can be measured according to methods well known to those skilled in the art, for example by chromatography in gas phase.
  • the aromatic content can be determined for example by UV spectrometry.
  • the hydrocarbon fluid used according to the invention has a flash point greater than or equal to 100°C, preferably greater than or equal to 120°C, preferably greater than or equal to 140°C.
  • Flash point can be measured according to ASTM D92 (2016).
  • the hydrocarbon fluid used according to the invention has an initial boiling point and a final boiling point in the range from 150 to 400°C, preferably from 200 to 375°C, more preferably from 250 to 350°C.
  • the boiling range can be determined according to ASTM D86.
  • the difference between the final boiling point and the initial boiling point ranges from 10 to 60°C, preferably from 25 to 45°C.
  • At least 90% by weight of the isoparaffins comprise from 14 to 18 carbon atoms, relative to the total weight of the isoparaffins.
  • the hydrocarbon fluid used according to the invention has a viscosity at 40°C ranging from 2 to 15 mm 2 /s, preferably from 2.5 to 12 mm 2 /s, preferably from 3 to 10 mm 2 /s, more preferably 3 to 7 mm 2 /s, or even 3 to 5 mm 2 /s.
  • the hydrocarbon fluid used according to the invention comprises at least 90% by weight of isoparaffins and less than 500 ppm by weight of aromatics relative to the total weight of the hydrocarbon fluid, said fluid having biodegradability at 28 days of at least 60% measured according to the OECD 301 B standard, a flash point greater than or equal to 100°C according to the ASTM D92 standard and a viscosity at 40°C ranging from
  • the hydrocarbon fluid used according to the invention comprises at least 95% by weight of isoparaffins and less than 300 ppm by weight of aromatics relative to the total weight of the hydrocarbon fluid, said fluid having biodegradability at 28 days of at least 60% measured according to the OECD 301 B standard, a flash point greater than or equal to 100°C according to the ASTM D92 standard and a viscosity at 40°C ranging from
  • the hydrocarbon fluid used according to the invention comprises at least 96% by weight of isoparaffins and less than 100 ppm by weight of aromatics relative to the total weight of the hydrocarbon fluid, said fluid having biodegradability at 28 days of at least 60%, a flash point greater than or equal to 100°C according to the ASTM D92 standard and a viscosity at 40°C ranging from 3 to 7 mm 2 /s.
  • the hydrocarbon fluid used according to the invention comprises at least 90% by weight of isoparaffins and less than 500 ppm by weight of aromatics relative to the total weight of the hydrocarbon fluid, said fluid having biodegradability at 28 days of at least 60%, a flash point greater than or equal to 120°C according to standard ASTM D92 and a viscosity at 40°C ranging from 2 to 15 mm 2 /s.
  • the hydrocarbon fluid used according to the invention comprises at least 95% by weight of isoparaffins and less than 300 ppm by weight of aromatics relative to the total weight of the hydrocarbon fluid, said fluid having biodegradability at 28 days of at least 60% measured according to the OECD 301 B standard, a flash point greater than or equal to 120°C according to the ASTM D92 standard and a viscosity at 40°C ranging from 3 to 10 mm 2 /s.
  • the hydrocarbon fluid used according to the invention comprises at least 96% by weight of isoparaffins and less than 100 ppm by weight of aromatics relative to the total weight of the hydrocarbon fluid, said fluid having biodegradability at 28 days of at least 60% measured according to the OECD 301 B standard, a flash point greater than or equal to 120°C according to the ASTM D92 standard and a viscosity at 40°C ranging from 3 to 7 mm 2 /s.
  • the hydrocarbon fluid used according to the invention has a biodegradability of at least 60% at 28 days, measured according to the OECD 301 B standard.
  • the hydrocarbon fluid according to the invention will be said to be “easily biodegradable” or " readily biodegradable” in English.
  • a product will be said to be “inherently biodegradable” or “inherently biodegradable” in English, if it has a biodegradability ranging from 20 to less than 60% at 28 days according to OECD standard 301, for example according to the OECD standard. 301B.
  • Biodegradation of an organic chemical refers to the reduction of the complexity of chemical compounds through the metabolic activity of microorganisms. Under aerobic conditions, microorganisms transform organic substances into carbon dioxide, water and biomass.
  • the hydrocarbon fluid used according to the invention has a biodegradability at 28 days of at least 70%, preferably at least 80%, measured according to the OECD 301 B standard.
  • the hydrocarbon fluid used according to the invention has a biodegradability of at least 60% at 28 days, measured according to OECD standard 306.
  • OECD standard 306 is more restrictive than OECD standard 301 B.
  • the OECD 306 method is used for the evaluation of the biodegradability of individual substances in sea water.
  • the hydrocarbon fluid used according to the invention typically has a biodegradability after 28 days of at least 60 %, preferably at least 70%, more preferably at least 75% and advantageously at least 80%.
  • the hydrocarbon fluid used according to the invention has a pour point less than or equal to -15°C, preferably less than or equal to - 20°C, more preferably less than or equal to - 30°C, even more preferably less than or equal to -40°C.
  • the hydrocarbon fluid used according to the invention comprises at least 90% by weight of isoparaffins and less than 500 ppm by weight of aromatics relative to the total weight of the hydrocarbon fluid, said fluid having biodegradability at 28 days of at least 60% measured according to the OECD 301 B standard, a flash point greater than or equal to 100°C according to the ASTM D92 standard, a viscosity at 40°C ranging from 2 to 15 mm 2 /s and a pour point less than or equal to -15°C.
  • the hydrocarbon fluid used according to the invention comprises at least 95% by weight of isoparaffins and less than 300 ppm by weight of aromatics relative to the total weight of the hydrocarbon fluid, said fluid having biodegradability at 28 days of at least 60% measured according to the OECD 301 B standard, a flash point greater than or equal to 100°C according to the ASTM D92 standard, a viscosity at 40°C ranging from 3 to 10 mm 2 /s, and a pour point less than or equal to -20°C.
  • the hydrocarbon fluid used according to the invention comprises at least 96% by weight of isoparaffins and less than 100 ppm by weight of aromatics relative to the total weight of the hydrocarbon fluid, said fluid having biodegradability at 28 days of at least 60% measured according to the OECD 301 B standard, a flash point greater than or equal to 100°C according to the ASTM D92 standard, a viscosity at 40°C ranging from 3 to 7 mm 2 /s, and a pour point less than or equal to -20°C.
  • the hydrocarbon fluid used according to the invention comprises at least 90% by weight of isoparaffins and less than 500 ppm by weight of aromatics relative to the total weight of the hydrocarbon fluid, said fluid having biodegradability at 28 days of at least 60% measured according to the OECD 301 B standard, a flash point greater than or equal to 120°C according to the ASTM D92 standard, a viscosity at 40°C ranging from 2 to 15 mm 2 /s, and a pour point less than or equal to -30°C.
  • the hydrocarbon fluid used according to the invention comprises at least 95% by weight of isoparaffins and less than 300 ppm by weight of aromatics relative to the total weight of the hydrocarbon fluid, said fluid having biodegradability at 28 days of at least 60% measured according to the OECD 301 B standard, a flash point greater than or equal to 120°C according to the ASTM D92 standard, a viscosity at 40°C ranging from 3 to 10 mm 2 /s, and a pour point less than or equal to -15°C.
  • the hydrocarbon fluid used according to the invention comprises at least 96% by weight of isoparaffins and less than 100 ppm by weight of aromatics relative to the total weight of the hydrocarbon fluid, said fluid having biodegradability at 28 days of at least 60% measured according to the OECD 301 B standard, a flash point greater than or equal to 120°C according to the ASTM D92 standard, a viscosity at 40°C ranging from 3 to 7 mm 2 /s, and a pour point less than or equal to -20°C.
  • the hydrocarbon fluid used according to the invention typically comes from the treatment of raw materials of biological origin.
  • the hydrocarbon fluid used according to the invention typically has a bio-carbon content of at least 90% by weight relative to the total weight of the hydrocarbon fluid. This content is advantageously higher, in particular greater than or equal to 95% by weight, preferably greater than or equal to 98% by weight and advantageously equal to 100% by weight.
  • bio-carbon indicates that the carbon is of natural origin and comes from a biomaterial.
  • Bio-carbon content and biomaterial content are expressions indicating the same value.
  • a material of renewable origin or biomaterial is an organic material in which the carbon comes from CO2 recently fixed (on a human scale) by photosynthesis from the atmosphere.
  • a biomaterial (100% natural carbon) has a 14C/12C isotopic ratio greater than 10'12 , typically around 1.2 x 10'12 , while a fossil material has a zero ratio. Indeed, the isotopic 14 C formed in the atmosphere is then integrated by photosynthesis, over a time scale of a few decades at most. The half-life of 14 C is 5730 years.
  • materials resulting from photosynthesis namely plants in general, necessarily have a maximum content of 14 C isotope.
  • the determination of the biomaterial or bio-carbon content is given in accordance with ASTM D 6866, the sample being prepared for this test according to ASTM D7026.
  • the hydrocarbon fluid used according to the invention comprises at least 90% by weight of isoparaffins and less than 500 ppm by weight of aromatics relative to the total weight of the hydrocarbon fluid, said fluid having biodegradability at 28 days of at least 60% measured according to the OECD 301 B standard, a flash point greater than or equal to 100°C according to the ASTM D92 standard, a viscosity at 40°C ranging from 2 to 15 mm 2 /s, said fluid having a bio-carbon content of at least 90% by weight, relative to the total weight of the hydrocarbon fluid.
  • the hydrocarbon fluid used according to the invention comprises at least 95% by weight of isoparaffins and less than 300 ppm by weight of aromatics relative to the total weight of the hydrocarbon fluid, said fluid having biodegradability at 28 days of at least 60% measured according to the OECD 301 B standard, a flash point greater than or equal to 100°C according to the ASTM D92 standard, a viscosity at 40°C ranging from 3 to 10 mm 2 /s, said fluid having a bio-carbon content of at least 90% by weight, relative to the total weight of the hydrocarbon fluid.
  • the hydrocarbon fluid used according to the invention comprises at least 96% by weight of isoparaffins and less than 100 ppm by weight of aromatics relative to the total weight of the hydrocarbon fluid, said fluid having biodegradability at 28 days of at least 60% measured according to the OECD 301 B standard, a flash point greater than or equal to 100°C according to the ASTM D92 standard, a viscosity at 40°C ranging from 3 to 7 mm 2 /s, said fluid having a bio-carbon content of at least 90% by weight, relative to the total weight of the hydrocarbon fluid.
  • the hydrocarbon fluid used according to the invention comprises at least 90% by weight of isoparaffins and less than 500 ppm by weight of aromatics relative to the total weight of the hydrocarbon fluid, said fluid having biodegradability at 28 days of at least 60% measured according to the OECD 301 B standard, a flash point greater than or equal to 120°C according to the ASTM D92 standard, a viscosity at 40°C ranging from 2 to 15 mm 2 /s, said fluid having a bio-carbon content of at least 90% by weight, relative to the total weight of the hydrocarbon fluid.
  • the hydrocarbon fluid used according to the invention comprises at least 95% by weight of isoparaffins and less than 300 ppm by weight of aromatics relative to the total weight of the hydrocarbon fluid, said fluid having biodegradability at 28 days of at least 60% measured according to the OECD 301 B standard, a flash point greater than or equal to 120°C according to the ASTM D92 standard, a viscosity at 40°C ranging from 3 at 10 mm 2 /s, said fluid having a bio-carbon content of at least 90% by weight, relative to the total weight of the hydrocarbon fluid.
  • the hydrocarbon fluid used according to the invention comprises at least 96% by weight of isoparaffins and less than 100 ppm by weight of aromatics relative to the total weight of the hydrocarbon fluid, said fluid having biodegradability at 28 days of at least 60% measured according to the OECD 301 B standard, a flash point greater than or equal to 120°C according to the ASTM D92 standard, a viscosity at 40°C ranging from 3 to 7 mm 2 /s, and a pour point less than or equal to -20°C, said fluid having a bio-carbon content of at least 90% by weight, relative to the total weight of the hydrocarbon fluid.
  • the hydrocarbon fluid used according to the invention has a specific heat at 80°C ranging from 1 to 5 J/(g*K), preferably from 1.5 to 4 J/(g* K).
  • Specific heat at 80°C can be measured according to ASTM E1269.
  • the hydrocarbon fluid used according to the invention has a thermal conductivity at 85°C ranging from 0.05 to 0.2 W/(m*K), preferably from 0.1 to 0, 15W/(m*K).
  • Thermal conductivity at 85°C can be measured according to ASTM D 7896-14.
  • the hydrocarbon fluid used according to the invention can be obtained by a process comprising at least one catalytic hydrogenation step at a temperature of 80 to 180°C and at a pressure of 50 to 160 bars of a charge (or cut ) of deoxygenated and isomerized biological origin.
  • the hydrocarbon fluid used according to the invention is a hydrocarbon cut, typically resulting from the conversion of biomass.
  • hydrocarbon cut we mean a mixture of compounds having different boiling points.
  • biomass conversion we mean a hydrocarbon cut produced from raw materials of biological origin.
  • Raw materials of organic origin can be chosen from vegetable oils, animal fats, fish oils and their mixtures.
  • the process comprises a preliminary step of preparing a deoxygenated and isomerized cut by a hydrodeoxygenation step (HDO) followed by an isomerization step (ISO).
  • HDO hydrodeoxygenation step
  • ISO isomerization step
  • the hydrodeoxygenation (HDO) step leads to the decomposition of the structures of biological esters or triglyceride constituents, the elimination of oxygen, phosphorus and sulfur compounds and the hydrogenation of olefinic bonds.
  • the product resulting from the hydrodeoxygenation reaction is then isomerized.
  • the deoxygenated and isomerized feed of biological origin has an initial boiling point ranging from 120 to 200°C, preferably ranging from 140 to 170°C, before the hydrogenation step.
  • fractions of interest are then subjected to hydrotreatment and then distillation steps in order to obtain the specifications of the hydrocarbon fluid used according to the invention.
  • This HDO/ISO process is implemented on a raw biological load, also called biomass or raw material of biological origin, selected from the group consisting of vegetable oils, animal fats, fish oils and their mixture.
  • Suitable raw materials of organic origin are, for example, rapeseed oil, canola oil, tall or tailoil oil, sunflower oil, soybean oil, hemp oil, olive oil, flaxseed oil, mustard oil, palm oil, peanut oil, castor oil, coconut oil, animal fats such as tallow, recycled edible fats, genetically engineered raw materials, and biological raw materials produced from microorganisms such as algae and bacteria. Condensation products, esters or other derivatives obtained from raw biological materials can also serve as raw materials.
  • the raw material of biological origin is an ester or a triglyceride derivative.
  • This material is first subjected to a hydrodeoxygenation (HDO) step to decompose the structure of the constituent esters or triglycerides and eliminate oxygenated, phosphorous and sulfur compounds concomitantly with the hydrogenation of the olefinic bonds.
  • HDO hydrodeoxygenation
  • the hydrogen and the raw material of biological origin are passed through a catalytic hydrodeoxygenation bed simultaneously, in the same direction or against the current.
  • the pressure and temperature are between 20 and 150 bars and between 200 and 500°C respectively.
  • Classic catalysts and Known hydrodeoxygenation methods are used during this step.
  • the raw material of biological origin can be subjected to pre-hydrogenation under mild conditions to avoid secondary reactions of double bonds before the H DO step.
  • the product resulting from the reaction is subjected to an isomerization step (ISO) where the hydrogen and the product, and optionally a mixture of n-paraffins, are passed over catalytic beds of isomerization simultaneously, in the same direction or against the current.
  • ISO isomerization step
  • the pressure and temperature are between 20 and 150 bars and between 200 and 500°C respectively.
  • Conventional and known isomerization catalysts are used during this step.
  • Additional secondary processes can also be implemented (such as intermediate mixing, trapping or other such processes).
  • Patent application EP2084245 describes a process for producing a hydrocarbon mixture which can be used as gas oil or in a gas oil composition by hydrodeoxygenation of a mixture of biological origin containing esters of fatty acids optionally mixed with acids.
  • free fats for example vegetable oils such as sunflower oil, rapeseed oil, canola oil, palm oil or tall oil, followed by hydroisomerization on specific catalysts.
  • Patent application EP2368967 describes such a process and the product obtained by this process.
  • the raw material of biological origin contains less than 15 ppm of sulfur, preferably less than 8 ppm, preferably less than 5 ppm and more preferably less than 1 ppm according to standard EN ISO 20846.
  • the filler does not include sulfur as a raw material of biosourced origin. The deoxygenated and isomerized feedstock from the HDO/ISO process is then hydrogenated.
  • the hydrogen used in the hydrogenation unit is typically highly purified hydrogen.
  • highly purified we mean hydrogen with a purity, for example, greater than 99%, although other grades can also be used.
  • the hydrogenation step is carried out using catalysts.
  • Typical hydrogenation catalysts may be either bulk or supported and may include the following metals: nickel, platinum, palladium, rhenium, rhodium, nickel tungstate, nickel- molybdenum, molybdenum, cobalt-molybdenum.
  • the supports can be silica, alumina, silica-alumina or zeolites.
  • a preferred catalyst is a nickel-based catalyst on an alumina support whose specific surface area varies between 100 and 200 m 2 /g of catalyst or a nickel-based mass catalyst.
  • the hydrogenation conditions are typically as follows:
  • -Temperature 80 to 180°C, preferably 120 to 160°C and more preferably 150 to 160°C;
  • WH Hourly volume velocity
  • the temperature in the reactors is typically between 150 and 160°C with a pressure of approximately 100 bars while the hourly volume velocity is approximately 0.6 hr 1 with a treatment rate adapted according to the quality of the load to be treated and parameters of the first hydrogenation reactor.
  • Hydrogenation can take place in one or more reactors in series.
  • the reactors may include one or more catalytic beds.
  • Catalytic beds are generally fixed catalytic beds.
  • the hydrogenation process preferably comprises two or three reactors, preferably three reactors and is more preferably carried out in three reactors in series.
  • the first reactor allows the trapping of sulfur compounds and the hydrogenation of essentially all unsaturated compounds and up to approximately 90% of aromatic compounds.
  • the product from the first reactor does not contain substantially any sulfur compounds.
  • the hydrogenation of the aromatics continues and up to 99% of the aromatics are therefore hydrogenated.
  • the third stage in the third reactor is a finishing stage making it possible to obtain aromatic contents less than or equal to 500 ppm, preferably less than or equal to 300 ppm, preferably less than or equal to 100 ppm, more preferably less than or equal to 50 ppm, and ideally less than or equal to 20 ppm even in the case of products with a high boiling point, for example greater than 300°C.
  • a reactor which has two or three or more catalytic beds.
  • the catalysts may be present in varying or essentially equal amounts in each reactor; for three reactors, the quantities according to weight can be example be 0.05-0.5/0.10-0.70/0.25-0.85, preferably 0.07-0.25/0.15-0.35/0.4-0 .78 and more preferably 0.10-0.20/0.20-0.32/0.48-0.70.
  • the first reactor is composed of twin reactors implemented in alternative ways. This mode of operability allows in particular easier loading and unloading of the catalysts: when the first reactor includes the saturated catalyst first (substantially all the sulfur is trapped on and/or in the catalyst) it must be changed often.
  • a single reactor can also be used in which two, three or more catalyst beds are installed.
  • the product resulting from the process and/or the separated gases are at least partly recycled in the supply system of the hydrogenation reactors.
  • This dilution helps to maintain the exothermicity of the reaction within controlled limits, particularly in the first stage. Recycling further allows heat exchange before the reaction and also better temperature control.
  • the effluent from the hydrogenation unit mainly contains the hydrogenated product and hydrogen. Flash separators are used to separate effluents into the gas phase, mainly residual hydrogen, and the liquid phase, mainly hydrogenated hydrocarbon cuts.
  • the process can be carried out using three flash separators, one at high pressure, one at intermediate pressure and one at low pressure very close to atmospheric pressure.
  • the hydrogen gas that is collected at the top of the flash separators can be recycled into the hydrogenation unit feed system or at different levels in the hydrogenation units between the reactors.
  • the final product is separated at atmospheric pressure. It then directly feeds a vacuum fractionation unit.
  • the fractionation will be carried out at a pressure of between 10 and 50 mbars and more preferably at around 30 mbars.
  • the fractionation can be carried out such that it is possible to simultaneously remove various hydrocarbon fluids from the fractionating column and their boiling temperature can be predetermined.
  • the hydrogenation reactors, separators and fractionation unit can therefore be directly connected without the need to use intermediate tanks.
  • This integration of hydrogenation and fractionation allows optimized thermal integration associated with a reduction in the number of devices and energy savings.
  • the subject of the invention is the use of the hydrocarbon fluid defined above as a barrier fluid, in particular in double mechanical seals.
  • mechanical seals means a device which ensures the dynamic sealing of a rotating shaft with the enclosure of the equipment which it passes through.
  • a mechanical seal is called “double” when it has an interior seal and an exterior seal.
  • the process fluid is generally contained in the exterior seal.
  • the double mechanical seal implemented according to the invention may comprise a cavity or a chamber between the interior and exterior seals, the cavity or chamber may then comprise or be filled with the barrier fluid under pressure.
  • the hydrocarbon fluid according to the invention is used under pressure.
  • the mechanical seals used in the context of the invention are preferably implemented in rotating machines, such as pumps, compressors, reactors or agitators.
  • the invention also relates to a double mechanical seal comprising the hydrocarbon fluid defined in the present invention, said fluid being under pressure.
  • the mechanical seal will also include a process fluid.
  • the hydrocarbon fluid defined in the present invention will have a pressure of at least 1 bar higher than the pressure of the process fluid, more preferably, the hydrocarbon fluid defined in the present invention will have a pressure of 1 to 3 bars higher than the process fluid pressure.
  • the hydrocarbon fluid may have one or more of the characteristics defined above in the context of the use according to the invention.
  • the hydrocarbon fluid under pressure is present in a cavity formed between the interior seal and the exterior seal of the mechanical seal according to the invention.
  • the mechanical seals according to the invention are preferably used in rotating machines, such as pumps, compressors, reactors or agitators.
  • Table 1 describes a hydrocarbon fluid used according to the invention.
  • the boiling point (initial and final) is determined according to ASTM D86.
  • the proportions of isoparaffins, n-paraffins and naphthenes are determined by gas chromatography.
  • the aromatic content is determined by UV spectrometry.
  • the carbon content of biological origin is determined by ASTM D 6866, the sample being prepared according to ASTM D7026.
  • Table 2 below groups together the physicochemical properties of the hydrocarbon fluid used according to the invention.
  • the properties of the fluid according to the invention are compared to a polyalphaolefin type fluid (PAO 2).
  • PAO 2 is said to be “inherently biodegradable”, which means that it has a biodegradability of less than 60% after 28 days according to the OECD 301 B method.
  • Table 2 shows that the hydrocarbon fluid used according to the invention has greater viscosity stability over a wide temperature range than polyalphaolefin type oil.
  • Table 2 shows that the hydrocarbon fluid used according to the invention has a low viscosity, which makes it possible to reduce internal friction and improve heat dissipation.
  • Table 3 shows that the hydrocarbon fluid exhibits excellent thermal properties, as good as polyalphaolefin type oil, making the hydrocarbon fluid particularly well suited for use as a barrier fluid.
  • hydrocarbon fluid according to the invention in particular due to its saturated nature, is not reactive and is compatible with process fluids (in English “process fluid”).

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

L'invention concerne l'utilisation d'un fluide hydrocarboné comme fluide de barrage, ledit fluide hydrocarboné comprenant au moins 90% en poids d'isoparaffines et moins de 500 ppm en poids d'aromatiques par rapport au poids total du fluide hydrocarboné, ledit fluide présentant une biodégradabilité à 28 jours d'au moins 60% mesurée selon la norme OCDE 301B et un point éclair supérieur ou égal à 100°C selon la norme ASTM D92.

Description

DESCRIPTION
TITRE : FLUIDES DE BARRAGE HYDROCARBONES BIOSOURCES
DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION
L’invention concerne l’utilisation d’un fluide isoparaffinique biosourcé comme fluide de barrage, par exemple dans les joints d’étanchéité mis en œuvre dans des machines tournantes.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Les machines tournantes mettent généralement en œuvre des arbres rotatifs et carter et un fluide de procédé. L’étanchéité au niveau du système rotatif est une contrainte importante de ce type de machine, afin de s’assurer qu’il n’y ait pas de fuite du fluide de procédé.
Les joints d’étanchéité mis en œuvre dans des machines tournantes sont aussi appelés garniture mécanique. Ce sont des dispositifs qui assurent l’étanchéité dynamique d'un système rotatif.
Le système rotatif peut par exemple être une pompe ou un compresseur mettant en œuvre un fluide, dit fluide de process (en anglais « process fluid »). Les fluides de process sont traditionnellement de type base ou acide concentré ou encore de type distillât pétrolier (hydrocarbures légers).
Les exploitants d'équipements de pompage se préoccupant de plus en plus de la sécurité et de l'impact environnemental pouvant résulter d'une fuite de la garniture mécanique, les garnitures mécaniques doubles sont de plus en plus utilisées dans l'industrie. Une garniture mécanique double offre une deuxième garniture (extérieure) pour contenir le fluide pompé en créant une cavité ou une chambre entre les garnitures intérieure et extérieure qui peut être remplie d'un fluide. Lorsque ce fluide n'est pas sous pression, il forme un tampon entre le fluide pompé et l'atmosphère et est communément appelé fluide tampon. Lorsqu'il est pressurisé, il forme une barrière entre le fluide pompé et l'atmosphère et est connu sous le nom de fluide de barrage.
Parmi les fluides de barrage traditionnellement utilisés, on peut citer les fluides hydrocarbonés d’origine fossile, tels que les polyalphaoléfines, ou encore les fluides aqueux comprenant par exemple de l’éthylène glycol ou du propylène glycol.
La présente invention a pour objectif de fournir un fluide de barrage d’origine biologique et qui soit compatible avec la plupart des fluides de process qui sont mis en œuvre dans les joints d’étanchéité de machines tournantes ou garnitures mécaniques double. RESUME DE L’INVENTION
L’invention concerne l’utilisation d’un fluide hydrocarboné comme fluide de barrage, ledit fluide hydrocarboné comprenant au moins 90% en poids d’isoparaffines et moins de 500 ppm en poids d’aromatiques par rapport au poids total du fluide hydrocarboné, ledit fluide présentant une biodégradabilité à 28 jours d’au moins 60% mesurée selon la norme OCDE 301 B et un point éclair supérieur ou égal à 100°C selon la norme ASTM D92.
De préférence, le fluide hydrocarboné présente une viscosité à 40°C allant de 2 à 15 mm2/s, de préférence de 2,5 à 12 mm2/s, préférentiellement de 3 à 10 mm2/s, plus préférentiellement de 3 à 7 mm2/s, voire de 3 à 5 mm2/s.
De préférence, le fluide hydrocarboné comprend : au moins 95% en poids d’isoparaffines, préférentiellement au moins 96% en poids d’isoparaffines, par rapport au poids total du fluide hydrocarboné ; et/ou moins de 5% en poids de n-paraffines, préférentiellement moins de 4% en poids de n-paraffines, par rapport au poids total du fluide hydrocarboné ; et/ou moins de 300 ppm en poids d’aromatiques, préférentiellement moins de 200 ppm en poids d’aromatiques, encore plus préférentiellement moins de 100 ppm en poids d’aromatiques, par rapport au poids total du fluide hydrocarboné ; et/ou moins de 1% en poids de composés naphténiques, de préférence moins de 0,5% en poids de composés naphténiques, préférentiellement moins de 500 ppm en poids de composés naphténiques, par rapport au poids total du fluide hydrocarboné.
Selon un mode de réalisation, le fluide hydrocarboné présente un point d’écoulement inférieur ou égal à -15°C, de préférence inférieur ou égal à -20°C, de préférence encore inférieur ou égal à -30°C, encore plus préférentiellement inférieur ou égal à -40°C.
De préférence, le fluide hydrocarboné présente un point éclair supérieur ou égal à 120°C, préférentiellement supérieur ou égal à 140°C, selon la norme ASTM D92.
Selon un mode de réalisation, le fluide hydrocarboné est obtenu par un procédé comprenant au moins une étape d’hydrogénation catalytique à une température de 80 à 180°C et à une pression de 50 à 160 bars d’une charge d’origine biologique désoxygénée et isomérisée.
Selon un mode de réalisation, le fluide hydrocarboné comprend au moins 95% en poids d’isoparaffines et moins de 300 ppm en poids d’aromatiques par rapport au poids total du fluide hydrocarboné, ledit fluide présentant une biodégradabilité à 28 jours d’au moins 60% mesurée selon la norme OCDE 301 B, un point éclair supérieur ou égal à 120°C selon la norme ASTM D92, une viscosité à 40°C allant de 3 à 10 mm2/s, et un point d’écoulement inférieur ou égal à -15°C. De préférence, le fluide hydrocarboné est utilisé comme fluide de barrage de garniture mécanique double, ledit fluide étant sous pression.
L’invention a également pour objet une garniture mécanique double comprenant un fluide hydrocarboné, ledit fluide hydrocarboné comprenant au moins 90% en poids d’isoparaffines et moins de 500 ppm en poids d’aromatiques par rapport au poids total du fluide hydrocarboné, ledit fluide présentant une biodégradabilité à 28 jours d’au moins 60% mesurée selon la norme OCDE 301 B et un point éclair supérieur ou égal à 100°C selon la norme ASTM D92, ledit fluide hydrocarboné étant sous pression.
De préférence, le fluide hydrocarboné mis en œuvre dans la garniture mécanique de l’invention présente une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : le fluide hydrocarboné présente une viscosité à 40°C allant de 2 à 15 mm2/s, de préférence de 2,5 à 12 mm2/s, préférentiellement de 3 à 10 mm2/s, plus préférentiellement de 3 à 7 mm2/s, voire de 3 à 5 mm2/s ; et/ou le fluide hydrocarboné comprend : o au moins 95% en poids d’isoparaffines, préférentiellement au moins 96% en poids d’isoparaffines, par rapport au poids total du fluide hydrocarboné ; et/ou o moins de 5% en poids de n-paraffines, préférentiellement moins de 4% en poids de n-paraffines, par rapport au poids total du fluide hydrocarboné ; et/ou o moins de 300 ppm en poids d’aromatiques, préférentiellement moins de 200 ppm en poids d’aromatiques, encore plus préférentiellement moins de 100 ppm en poids d’aromatiques, par rapport au poids total du fluide hydrocarboné ; et/ou o moins de 1 % en poids de composés naphténiques, de préférence moins de 0,5% en poids de composés naphténiques, préférentiellement moins de 500 ppm en poids de composés naphténiques, par rapport au poids total du fluide hydrocarboné ; et/ou le fluide hydrocarboné présente un point d’écoulement inférieur ou égal à -15°C, de préférence inférieur ou égal à -20°C, de préférence encore inférieur ou égal à - 30°C, encore plus préférentiellement inférieur ou égal à -40°C ; et/ou le fluide hydrocarboné présente un point éclair supérieur ou égal à 120°C, préférentiellement supérieur ou égal à 140°C, selon la norme ASTM D92 ; et/ou le fluide hydrocarboné est obtenu par un procédé comprenant au moins une étape d’hydrogénation catalytique à une température de 80 à 180°C et à une pression de 50 à 160 bars d’une charge d’origine biologique désoxygénée et isomérisée ; et/ou le fluide hydrocarboné comprend au moins 95% en poids d’isoparaffines et moins de 300 ppm en poids d’aromatiques par rapport au poids total du fluide hydrocarboné, ledit fluide présentant une biodégradabilité à 28 jours d’au moins 60% mesurée selon la norme OCDE 301 B, un point éclair supérieur ou égal à 120°C selon la norme ASTM D92, une viscosité à 40°C allant de 3 à 10 mm2/s, et un point d’écoulement inférieur ou égal à -15°C.
L’invention permet de fournir un fluide de barrage ayant une biodégradabilité élevée et qui soit d’origine biologique.
L’invention permet en particulier de fournir un fluide de barrage d’origine biologique, ayant une biodégradabilité élevée, et ayant une meilleure résistance à l’oxydation que les fluides de barrage actuellement mis en œuvre.
L’invention permet en particulier de fournir un fluide de barrage biodégradable, d’origine biologique dont la viscosité est plus stable sur une grande gamme de température. Autrement dit, la viscosité du fluide hydrocarboné mis en œuvre dans l’invention varie moins avec la température que la viscosité des fluides de barrage de type polyalphaoléfines.
L’invention permet de fournir un fluide de barrage ayant une excellente compatibilité avec les fluides de procédé, aussi nommés fluides de process (« process fluids » en anglais), ce qui permet d’éviter des interactions/réactions avec les fluides de process même en cas de fuite si le fluide de procédé entre en contact avec le fluide de barrage.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION
L’invention concerne l’utilisation d’un fluide hydrocarboné comme fluide de barrage, ledit fluide hydrocarboné comprenant au moins 90% en poids d’isoparaffines et moins de 500 ppm en poids d’aromatiques par rapport au poids total du fluide hydrocarboné, ledit fluide présentant une biodégradabilité à 28 jours d’au moins 60%, mesurée selon la norme OCDE 301 B, et un point éclair supérieur ou égal à 100°C selon la norme ASTM D92.
A titre préliminaire on notera que, dans la description et les revendications suivantes, l’expression « compris entre » doit s’entendre comme incluant les bornes citées.
Sauf mention contraire, les pourcentages sont exprimés en poids.
Au sens de la présente invention, le mot « paraffines » inclus les isoparaffines et les n-paraffines. Au sens de la présente invention, le mot « isoparaffines » désigne des alcanes ramifiés non-cycliques.
Au sens de la présente invention, le mot « n-paraffines » désigne des alcanes linéaires non-cycliques.
Au sens de la présente invention, le mot « naphtènes » désigne des alcanes cycliques (non aromatiques).
Le fluide hydrocarboné mis en œuvre selon l’invention comprend au moins 90% en poids d’isoparaffines, de préférence au moins 95% en poids d’isoparaffines, préférentiellement au moins 96% en poids d’isoparaffines, par rapport au poids total du fluide hydrocarboné.
Le fluide hydrocarboné mis en œuvre selon l’invention comprend moins de 10% en poids de n-paraffines, de préférence moins de 5% en poids de n-paraffines, préférentiellement moins de 4% en poids de n-paraffines, par rapport au poids total du fluide hydrocarboné.
Le fluide hydrocarboné mis en œuvre selon l’invention comprend une teneur en poids de composés aromatiques inférieure à 500 ppm en poids, de préférence une teneur en poids de composés aromatiques inférieure ou égale à 300 ppm, de préférence inférieure ou égale à 200 ppm, de préférence inférieure ou égale à 100 ppm, de préférence inférieure ou égale à 50 ppm, de préférence inférieure ou égale à 20 ppm.
Le fluide hydrocarboné mis en œuvre selon l’invention comprend de préférence une teneur en poids de composés naphténiques inférieure ou égale à 1%, de préférence inférieure ou égale à 0,5% et préférentiellement inférieure ou égale à 500 ppm par rapport au poids total du fluide hydrocarboné.
Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, le fluide hydrocarboné mis en œuvre selon l’invention comprend au moins 95% en poids d’isoparaffines, moins de 5% en poids de n-paraffines, moins de 300 ppm en poids de composés aromatiques et moins de 0,5% en poids de composés naphténiques, par rapport au poids total du fluide hydrocarboné.
Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, le fluide hydrocarboné mis en œuvre selon l’invention comprend au moins 95% en poids d’isoparaffines, moins de 5% en poids de n-paraffines, moins de 0,5% en poids de composés naphténiques et moins de 100 ppm en poids de composés aromatiques, par rapport au poids total du fluide hydrocarboné.
Les teneurs en isoparaffines, n-paraffines et naphtènes peuvent être mesurées selon des méthodes bien connues de l’homme du métier par exemple par chromatographie en phase gazeuse. La teneur en aromatiques peut être déterminée par exemple par spectrométrie UV.
Le fluide hydrocarboné mis en œuvre selon l’invention présente un point éclair supérieur ou égal à 100°C, de préférence supérieur ou égal à 120°C, préférentiellement supérieur ou égal à 140°C.
Le point éclair peut être mesuré selon la norme ASTM D92 (2018).
De préférence, le fluide hydrocarboné mis en œuvre selon l’invention présente un point initial d’ébullition et un point final d’ébullition dans la gamme allant de 150 à 400°C, de préférence de 200 à 375°C, de préférence encore de 250 à 350°C.
La plage d’ébullition peut être déterminée selon la norme ASTM D86.
De préférence, la différence entre le point final d’ébullition et le point initial d’ébullition va de 10 à 60°C, de préférence de 25 à 45°C.
Selon un mode de réalisation, au moins 90% en poids des isoparaffines comprennent de 14 à 18 atomes de carbone, par rapport au poids total des isoparaffines.
Selon un mode de réalisation, le fluide hydrocarboné mis en œuvre selon l’invention présente une viscosité à 40°C allant de 2 à 15 mm2/s, de préférence de 2,5 à 12 mm2/s, préférentiellement de 3 à 10 mm2/s, plus préférentiellement de 3 à 7 mm2/s, voire de 3 à 5 mm2/s.
La viscosité cinématique à 40°C peut être mesurée selon la norme ASTM D445.
Selon un mode de réalisation, le fluide hydrocarboné mis en œuvre selon l’invention comprend au moins 90% en poids d’isoparaffines et moins de 500 ppm en poids d’aromatiques par rapport au poids total du fluide hydrocarboné, ledit fluide présentant une biodégradabilité à 28 jours d’au moins 60% mesurée selon la norme OCDE 301 B, un point éclair supérieur ou égal à 100°C selon la norme ASTM D92 et une viscosité à 40°C allant de
2 à 15 mm2/s.
Selon un mode de réalisation, le fluide hydrocarboné mis en œuvre selon l’invention comprend au moins 95% en poids d’isoparaffines et moins de 300 ppm en poids d’aromatiques par rapport au poids total du fluide hydrocarboné, ledit fluide présentant une biodégradabilité à 28 jours d’au moins 60% mesurée selon la norme OCDE 301 B, un point éclair supérieur ou égal à 100°C selon la norme ASTM D92 et une viscosité à 40°C allant de
3 à 10 mm2/s. Selon un mode de réalisation, le fluide hydrocarboné mis en œuvre selon l’invention comprend au moins 96% en poids d’isoparaffines et moins de 100 ppm en poids d’aromatiques par rapport au poids total du fluide hydrocarboné, ledit fluide présentant une biodégradabilité à 28 jours d’au moins 60%, un point éclair supérieur ou égal à 100°C selon la norme ASTM D92 et une viscosité à 40°C allant de 3 à 7 mm2/s.
Selon un mode de réalisation, le fluide hydrocarboné mis en œuvre selon l’invention comprend au moins 90% en poids d’isoparaffines et moins de 500 ppm en poids d’aromatiques par rapport au poids total du fluide hydrocarboné, ledit fluide présentant une biodégradabilité à 28 jours d’au moins 60%, un point éclair supérieur ou égal à 120°C selon la norme ASTM D92 et une viscosité à 40°C allant de 2 à 15 mm2/s.
Selon un mode de réalisation, le fluide hydrocarboné mis en œuvre selon l’invention comprend au moins 95% en poids d’isoparaffines et moins de 300 ppm en poids d’aromatiques par rapport au poids total du fluide hydrocarboné, ledit fluide présentant une biodégradabilité à 28 jours d’au moins 60% mesurée selon la norme OCDE 301 B, un point éclair supérieur ou égal à 120°C selon la norme ASTM D92 et une viscosité à 40°C allant de 3 à 10 mm2/s.
Selon un mode de réalisation, le fluide hydrocarboné mis en œuvre selon l’invention comprend au moins 96% en poids d’isoparaffines et moins de 100 ppm en poids d’aromatiques par rapport au poids total du fluide hydrocarboné, ledit fluide présentant une biodégradabilité à 28 jours d’au moins 60% mesurée selon la norme OCDE 301 B, un point éclair supérieur ou égal à 120°C selon la norme ASTM D92 et une viscosité à 40°C allant de 3 à 7 mm2/s.
Le fluide hydrocarboné mis en œuvre selon l’invention présente une biodégradabilité d’au moins 60% à 28 jours, mesurée selon la norme OCDE 301 B. Ainsi, typiquement, le fluide hydrocarboné selon l’invention sera dit « facilement biodégradable » ou « readily biodegradable » en anglais.
Par opposition, un produit sera dit « biodégradable de manière inhérente » ou « inherently biodegradable » en anglais, s’il présente une biodégradabilité allant de 20 à inférieure à 60% à 28 jours selon la norme OCDE 301 , par exemple selon la norme OCDE 301 B.
La biodégradation d'un produit chimique organique se réfère à la réduction de la complexité des composés chimiques grâce à l'activité métabolique de micro-organismes. Dans des conditions aérobies, les micro-organismes transforment les substances organiques en dioxyde de carbone, eau et biomasse. Selon un mode de réalisation, le fluide hydrocarboné mis en œuvre selon l’invention présente une biodégradabilité à 28 jours d’au moins 70%, de préférence d’au moins 80%, mesurée selon la norme OCDE 301 B.
De préférence, le fluide hydrocarboné mis en œuvre selon l’invention présente une biodégradabilité d’au moins 60% à 28 jours, mesurée selon la norme OCDE 306. La norme OCDE 306 est plus contraignante que la norme OCDE 301 B.
La méthode OCDE 306, est utilisée pour l'évaluation de la biodégradabilité des substances individuelles dans l'eau de mer. Selon cette méthode, le fluide hydrocarboné mis en œuvre selon l’invention a typiquement une biodégradabilité à 28 jours d'au moins 60%, de préférence d’au moins 70%, plus préférablement d’au moins 75% et avantageusement d’au moins 80%.
Selon un mode de réalisation, le fluide hydrocarboné mis en œuvre selon l’invention présente un point d’écoulement inférieur ou égal à -15°C, de préférence inférieur ou égal à - 20°C, de préférence encore inférieur ou égal à -30°C, encore plus préférentiellement inférieur ou égal à -40°C.
Le point d’écoulement peut être mesuré selon la norme ASTM D97.
Selon un mode de réalisation, le fluide hydrocarboné mis en œuvre selon l’invention comprend au moins 90% en poids d’isoparaffines et moins de 500 ppm en poids d’aromatiques par rapport au poids total du fluide hydrocarboné, ledit fluide présentant une biodégradabilité à 28 jours d’au moins 60% mesurée selon la norme OCDE 301 B, un point éclair supérieur ou égal à 100°C selon la norme ASTM D92, une viscosité à 40°C allant de 2 à 15 mm2/s et un point d’écoulement inférieur ou égal à -15°C.
Selon un mode de réalisation, le fluide hydrocarboné mis en œuvre selon l’invention comprend au moins 95% en poids d’isoparaffines et moins de 300 ppm en poids d’aromatiques par rapport au poids total du fluide hydrocarboné, ledit fluide présentant une biodégradabilité à 28 jours d’au moins 60% mesurée selon la norme OCDE 301 B, un point éclair supérieur ou égal à 100°C selon la norme ASTM D92, une viscosité à 40°C allant de 3 à 10 mm2/s, et un point d’écoulement inférieur ou égal à -20°C.
Selon un mode de réalisation, le fluide hydrocarboné mis en œuvre selon l’invention comprend au moins 96% en poids d’isoparaffines et moins de 100 ppm en poids d’aromatiques par rapport au poids total du fluide hydrocarboné, ledit fluide présentant une biodégradabilité à 28 jours d’au moins 60% mesurée selon la norme OCDE 301 B, un point éclair supérieur ou égal à 100°C selon la norme ASTM D92, une viscosité à 40°C allant de 3 à 7 mm2/s, et un point d’écoulement inférieur ou égal à -20°C. Selon un mode de réalisation, le fluide hydrocarboné mis en œuvre selon l’invention comprend au moins 90% en poids d’isoparaffines et moins de 500 ppm en poids d’aromatiques par rapport au poids total du fluide hydrocarboné, ledit fluide présentant une biodégradabilité à 28 jours d’au moins 60% mesurée selon la norme OCDE 301 B, un point éclair supérieur ou égal à 120°C selon la norme ASTM D92, une viscosité à 40°C allant de 2 à 15 mm2/s, et un point d’écoulement inférieur ou égal à -30°C.
Selon un mode de réalisation, le fluide hydrocarboné mis en œuvre selon l’invention comprend au moins 95% en poids d’isoparaffines et moins de 300 ppm en poids d’aromatiques par rapport au poids total du fluide hydrocarboné, ledit fluide présentant une biodégradabilité à 28 jours d’au moins 60% mesurée selon la norme OCDE 301 B, un point éclair supérieur ou égal à 120°C selon la norme ASTM D92, une viscosité à 40°C allant de 3 à 10 mm2/s, et un point d’écoulement inférieur ou égal à -15°C.
Selon un mode de réalisation, le fluide hydrocarboné mis en œuvre selon l’invention comprend au moins 96% en poids d’isoparaffines et moins de 100 ppm en poids d’aromatiques par rapport au poids total du fluide hydrocarboné, ledit fluide présentant une biodégradabilité à 28 jours d’au moins 60% mesurée selon la norme OCDE 301 B, un point éclair supérieur ou égal à 120°C selon la norme ASTM D92, une viscosité à 40°C allant de 3 à 7 mm2/s, et un point d’écoulement inférieur ou égal à -20°C.
Le fluide hydrocarboné mis en œuvre selon l’invention est typiquement issu du traitement de matières premières d’origine biologique.
Le fluide hydrocarboné mis en œuvre selon l’invention présente typiquement une teneur en bio-carbone d'au moins 90% en poids par rapport au poids total du fluide hydrocarboné. Cette teneur est avantageusement plus élevée, en particulier supérieure ou égale à 95% en poids, préférablement supérieure ou égale à 98 % en poids et avantageusement égale à 100% en poids.
Le terme de « bio-carbone » indique que le carbone est d'origine naturelle et vient d'un biomatériau. La teneur en bio-carbone et la teneur en biomatériau sont des expressions indiquant la même valeur. Un matériau d'origine renouvelable ou biomatériau est un matériau organique dans lequel le carbone est issu du CO2 fixé récemment (sur une échelle humaine) par photosynthèse à partir de l’atmosphère. Un biomatériau (Carbone 100% d’origine naturel) présente un rapport isotopique 14C /12C supérieure à 10'12, typiquement environ 1 ,2 x 10'12, tandis qu'un matériau fossile a un rapport nul. En effet, le 14C isotopique formé dans l'atmosphère est alors intégré par photosynthèse, selon une échelle de temps de quelques dizaines d'années au maximum. La demi-vie du 14C est 5730 années. Ainsi, les matériaux issus de la photosynthèse, à savoir les plantes d'une manière générale, ont nécessairement un contenu maximum en isotope 14C. La détermination de la teneur en biomatériau ou en bio-carbone est donnée conformément à la norme ASTM D 6866, l’échantillon étant préparé pour ce test selon la norme ASTM D7026.
Selon un mode de réalisation, le fluide hydrocarboné mis en œuvre selon l’invention comprend au moins 90% en poids d’isoparaffines et moins de 500 ppm en poids d’aromatiques par rapport au poids total du fluide hydrocarboné, ledit fluide présentant une biodégradabilité à 28 jours d’au moins 60% mesurée selon la norme OCDE 301 B, un point éclair supérieur ou égal à 100°C selon la norme ASTM D92, une viscosité à 40°C allant de 2 à 15 mm2/s, ledit fluide présentant une teneur en bio-carbone d’au moins 90% en poids, par rapport au poids total du fluide hydrocarboné.
Selon un mode de réalisation, le fluide hydrocarboné mis en œuvre selon l’invention comprend au moins 95% en poids d’isoparaffines et moins de 300 ppm en poids d’aromatiques par rapport au poids total du fluide hydrocarboné, ledit fluide présentant une biodégradabilité à 28 jours d’au moins 60% mesurée selon la norme OCDE 301 B, un point éclair supérieur ou égal à 100°C selon la norme ASTM D92, une viscosité à 40°C allant de 3 à 10 mm2/s, ledit fluide présentant une teneur en bio-carbone d’au moins 90% en poids, par rapport au poids total du fluide hydrocarboné.
Selon un mode de réalisation, le fluide hydrocarboné mis en œuvre selon l’invention comprend au moins 96% en poids d’isoparaffines et moins de 100 ppm en poids d’aromatiques par rapport au poids total du fluide hydrocarboné, ledit fluide présentant une biodégradabilité à 28 jours d’au moins 60% mesurée selon la norme OCDE 301 B, un point éclair supérieur ou égal à 100°C selon la norme ASTM D92, une viscosité à 40°C allant de 3 à 7 mm2/s, ledit fluide présentant une teneur en bio-carbone d’au moins 90% en poids, par rapport au poids total du fluide hydrocarboné.
Selon un mode de réalisation, le fluide hydrocarboné mis en œuvre selon l’invention comprend au moins 90% en poids d’isoparaffines et moins de 500 ppm en poids d’aromatiques par rapport au poids total du fluide hydrocarboné, ledit fluide présentant une biodégradabilité à 28 jours d’au moins 60% mesurée selon la norme OCDE 301 B, un point éclair supérieur ou égal à 120°C selon la norme ASTM D92, une viscosité à 40°C allant de 2 à 15 mm2/s, ledit fluide présentant une teneur en bio-carbone d’au moins 90% en poids, par rapport au poids total du fluide hydrocarboné.
Selon un mode de réalisation, le fluide hydrocarboné mis en œuvre selon l’invention comprend au moins 95% en poids d’isoparaffines et moins de 300 ppm en poids d’aromatiques par rapport au poids total du fluide hydrocarboné, ledit fluide présentant une biodégradabilité à 28 jours d’au moins 60% mesurée selon la norme OCDE 301 B, un point éclair supérieur ou égal à 120°C selon la norme ASTM D92, une viscosité à 40°C allant de 3 à 10 mm2/s, ledit fluide présentant une teneur en bio-carbone d’au moins 90% en poids, par rapport au poids total du fluide hydrocarboné.
Selon un mode de réalisation, le fluide hydrocarboné mis en œuvre selon l’invention comprend au moins 96% en poids d’isoparaffines et moins de 100 ppm en poids d’aromatiques par rapport au poids total du fluide hydrocarboné, ledit fluide présentant une biodégradabilité à 28 jours d’au moins 60% mesurée selon la norme OCDE 301 B, un point éclair supérieur ou égal à 120°C selon la norme ASTM D92, une viscosité à 40°C allant de 3 à 7 mm2/s, et un point d’écoulement inférieur ou égal à -20°C, ledit fluide présentant une teneur en bio-carbone d’au moins 90% en poids, par rapport au poids total du fluide hydrocarboné.
Selon un mode de réalisation, le fluide hydrocarboné mis en œuvre selon l’invention présente une chaleur spécifique à 80°C allant de 1 à 5 J/(g*K), de préférence de 1 ,5 à 4 J/(g*K).
La chaleur spécifique à 80°C peut être mesurée selon la norme ASTM E1269.
Selon un mode de réalisation, le fluide hydrocarboné mis en œuvre selon l’invention présente une conductivité thermique à 85°C allant de 0,05 à 0,2 W/(m*K), de préférence de 0,1 à 0,15 W/(m*K).
La conductivité thermique à 85°C peut être mesurée selon la norme ASTM D 7896-14.
Le fluide hydrocarboné mis en œuvre selon l’invention peut être obtenu par un procédé comprenant au moins une étape d’hydrogénation catalytique à une température de 80 à 180°C et à une pression de 50 à 160 bars d’une charge (ou coupe) d’origine biologique désoxygénée et isomérisée.
Procédé d’obtention du fluide hydrocarboné :
Le fluide hydrocarboné mis en œuvre selon l’invention est une coupe hydrocarbonée, typiquement issue de la conversion de la biomasse.
Par « coupe hydrocarbonée », il convient d’entendre un mélange de composés ayant des points d’ébullition différents.
Par issue de la conversion de la biomasse, on entend une coupe hydrocarbonée produite à partir de matières premières d’origine biologique. Les matières premières d’origine biologiques peuvent être choisies parmi les huiles végétales, les graisses animales, les huiles de poisson et leurs mélanges. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend une étape préliminaire de préparation d’une coupe désoxygénée et isomérisée par une étape d’hydrodésoxygénation (HDO) suivie d’une étape d’isomérisation (ISO).
L’étape d’hydrodésoxygénation (HDO) conduit à la décomposition des structures des esters biologiques ou des constituants triglycérides, à l’élimination des composés oxygénés, phosphorés et soufrés et à l'hydrogénation des liaisons oléfiniques. Le produit issu de la réaction d’hydrodésoxygénation est ensuite isomérisé.
De préférence, la charge d’origine biologique désoxygénée et isomérisée présente un point initial d’ébullition allant de 120 à 200°C, de préférence allant de 140 à 170°C, avant l’étape d’hydrogénation.
De manière avantageuse, les fractions d’intérêt sont ensuite soumises à des étapes d’hydrotraitement puis de distillation afin obtenir les spécifications du fluide hydrocarboné mis en oeuvre selon l’invention.
Ce procédé HDO/ISO est mis en œuvre sur une charge biologique brute, encore appelée biomasse ou matière première d’origine biologique, sélectionnée dans le groupe consistant en des huiles végétales, des graisses animales, des huiles de poisson et leur mélange. Les matières premières d’origine biologique appropriées sont par exemple l'huile de colza, l'huile de canola, l’huile de tall ou tailoil, l'huile de tournesol, l'huile de soja, l'huile de chanvre, l'huile d'olive, l'huile de lin, l'huile de moutarde, l'huile de palme, l'huile d'arachide, l'huile de ricin, l'huile de noix de coco, les graisses animales telles que le suif, les graisses alimentaires recyclées, les matières premières issues du génie génétique, et les matières premières biologiques produites à partir de microorganismes tels que les algues et les bactéries. Des produits de condensation, esters ou autres dérivés obtenus à partir de matériaux biologiques bruts peuvent également servir de matières premières.
De préférence, la matière première d’origine biologique est un ester ou un dérivé triglycéride. Ce matériau est soumis tout d’abord à une étape d’hydrodésoxygénation (HDO) pour décomposer la structure des esters ou triglycérides constitutifs et éliminer les composés oxygénés, phosphorés et soufrés de manière concomitante à l’hydrogénation des liaisons oléfiniques. Cette étape d’hydrodésoxygénation (HDO) de la matière première d’origine biologique est suivie par une isomérisation du produit ainsi obtenu conduisant à la ramification de la chaîne hydrocarbonée et à une amélioration des propriétés de la paraffine à basses températures.
Durant l’étape HDO, l’hydrogène et la matière première d’origine biologique sont passés sur un lit catalytique d’hydrodésoxygénation de manière simultanée, dans le même sens ou à contre-courant. Durant l’étape HDO, la pression et la température sont comprises entre 20 et 150 bars et entre 200 et 500°C respectivement. Des catalyseurs classiques et connus d’hydrodésoxygénation sont utilisés durant cette étape. Éventuellement, la matière première d’origine biologique peut être soumise à une pré-hydrogénation sous conditions douces pour éviter les réactions secondaires des doubles liaisons avant l’étape H DO. Après l’étape d’hydrodésoxygénation, le produit issu de la réaction est soumis à une étape d’isomérisation (ISO) où l’hydrogène et le produit, et éventuellement un mélange de n- paraffines, sont passés sur des lits catalytiques d’isomérisation de manière simultanée, dans le même sens ou à contre-courant. Lors de l’étape ISO, la pression et la température sont comprises entre 20 et 150 bars et entre 200 et 500°C respectivement. Des catalyseurs classiques et connus d’isomérisation sont utilisés durant cette étape.
Des procédés secondaires additionnels peuvent également être mise en œuvre (comme des mélanges intermédiaires, des piégeages ou autres procédés de la sorte).
Divers procédés HDO/ISO sont décrits dans la littérature. La demande WO2014/033762 décrit un procédé comprenant une étape de pré-hydrogénation, une étape d’hydrodésoxygénation (HDO) et une étape d’isomérisation opérées à contre-courant. La demande de brevet EP1728844 décrit un procédé de production de composés hydrocarbonés à partir d’un mélange de composés d’origine végétale et animale. Ce procédé comprend une étape de prétraitement du mélange permettant d’enlever les contaminants, comme par exemple les sels de métaux alcalins, suivie d’une étape d’hydrodésoxygénation (HDO) et d’une étape d’isomérisation. La demande de brevet EP2084245 décrit un procédé de production d’un mélange hydrocarboné qui peut être utilisé comme gazole ou dans une composition de gazole par hydrodésoxygénation d’un mélange d’origine biologique contenant des esters d’acides gras éventuellement en mélange avec des acides gras libres, par exemple des huiles végétales comme l’huile de tournesol, l'huile de colza, l'huile de canola, l'huile de palme ou l’huile de tall, suivi d’une hydroisomérisation sur des catalyseurs spécifiques. La demande de brevet EP2368967 décrit un tel procédé et le produit obtenu par ce procédé.
Avantageusement, la matière première d’origine biologique contient moins de 15 ppm de soufre, de préférence moins de 8 ppm, préférentiellement moins de 5 ppm et plus préférentiellement moins de 1 ppm selon la norme EN ISO 20846. Idéalement la charge ne comprend pas de soufre en tant que matière première d’origine biosourcée.La charge désoxygénée et isomérisée issue du procédé HDO/ISO est ensuite hydrogénée.
L’hydrogène utilisé dans l’unité d’hydrogénation est typiquement de l’hydrogène hautement purifié. On entend par hautement purifié, de l’hydrogène d’une pureté par exemple supérieure à 99%, même si d’autres grades peuvent également être utilisés.
L’étape d’hydrogénation est effectuée grâce à des catalyseurs. Les catalyseurs d’hydrogénation types peuvent être soit massiques soit supportés et peuvent comprendre les métaux suivants : nickel, platine, palladium, rhénium, rhodium, tungstate de nickel, nickel- molybdène, molybdène, cobalt-molybdène. Les supports peuvent être de la silice, de l’alumine, de la silice-alumine ou des zéolithes.
Un catalyseur préféré est un catalyseur à base de nickel sur support d’alumine dont l’aire de surface spécifique varie entre 100 et 200 m2/g de catalyseur ou un catalyseur massique à base de nickel. Les conditions d’hydrogénation sont typiquement les suivantes :
- Pression : 50 à 160 bars, de préférence 80 à 150 bars et plus préférentiellement 90 à 120 bars ;
-Température : 80 à 180°C, de préférence 120 à 160°C et plus préférentiellement 150 à 160°C ;
- Vitesse volumique horaire (WH) : 0,2 à 5 hr1, de préférence 0,4 à 3 hr1 et plus préférentiellement 0,5 à 0,8 hr1 ;
- Taux de traitement par l’hydrogène : adapté aux conditions mentionnées ci-dessus et pouvant aller jusqu’à 200 Nm3/tonnes de charge à traiter.
La température dans les réacteurs est typiquement comprise entre 150 et 160°C avec une pression d’environ 100 bars tandis que la vitesse volumique horaire est d’environ 0,6 hr1 avec un taux de traitement adapté en fonction de la qualité de la charge à traiter et des paramètres du premier réacteur d’hydrogénation.
L’hydrogénation peut avoir lieu dans un ou plusieurs réacteurs en série. Les réacteurs peuvent comprendre un ou plusieurs lits catalytiques. Les lits catalytiques sont généralement des lits catalytiques fixes.
Le procédé d’hydrogénation comprend de préférence deux ou trois réacteurs, de préférence trois réacteurs et est plus préférentiellement réalisé dans trois réacteurs en série.
Le premier réacteur permet le piégeage des composés soufrés et l’hydrogénation d’essentiellement tous les composés insaturés et jusqu’à environ 90% des composés aromatiques. Le produit issu du premier réacteur ne contient substantiellement aucun composé soufré. Au second stade c'est-à-dire dans le second réacteur, l’hydrogénation des aromatiques se poursuit et jusqu’à 99 % des aromatiques sont de ce fait hydrogénés.
Le troisième stade dans le troisième réacteur est un stade de finition permettant d’obtenir des teneurs en aromatiques inférieures ou égales à 500 ppm, de préférence inférieures ou égales à 300 ppm, préférentiellement inférieures ou égales à 100 ppm, plus préférentiellement inférieures ou égales à 50 ppm, et idéalement inférieures ou égales à 20 ppm même dans le cas de produits à haut point d’ébullition par exemple supérieur à 300°C.
Il est possible d’utiliser un réacteur qui comporte deux ou trois lits catalytiques ou plus. Les catalyseurs peuvent être présents à des quantités variables ou essentiellement égales dans chaque réacteur ; pour trois réacteurs, les quantités en fonction du poids peuvent par exemple être de 0,05-0,5/0,10-0,70/0,25-0,85, de préférence 0,07-0,25/0,15-0,35/0,4-0,78 et plus préférentiellement de 0,10-0,20/0,20-0,32/0,48-0,70.
Il est également possible d’utiliser un ou deux réacteurs d’hydrogénation au lieu de trois.
Il est également possible que le premier réacteur soit composé de réacteurs jumeaux mis en œuvre de manière alternative. Ce mode d’opérabilité permet notamment un chargement et un déchargement facilité des catalyseurs : lorsque le premier réacteur comprend le catalyseur saturé en premier (substantiellement tout le soufre est piégé sur et/ou dans le catalyseur) il doit être changé souvent.
Un seul réacteur peut également être utilisé dans lequel deux, trois lits catalytiques ou plus sont installés.
Il peut être nécessaire d’insérer des boîtes de quench (au sens anglais « d’étouffement de la réaction ») dans le système de recycle ou entre les réacteurs pour refroidir les effluents d’un réacteur à un autre ou d’un lit catalytique à un autre afin de contrôler les températures et l’équilibre hydrothermique de chaque réaction. Selon un mode de réalisation préféré, il n’y a pas d’intermédiaires de refroidissement ou d’étouffement.
Selon un mode de réalisation, le produit issu du procédé et/ou les gaz séparés sont au moins en partie recyclé(s) dans le système d’alimentation des réacteurs d’hydrogénation. Cette dilution contribue à maintenir l’exothermicité de la réaction dans des limites contrôlées, en particulier au premier stade. Le recyclage permet en outre un échange de chaleur avant la réaction et aussi un meilleur contrôle de la température.
L’effluent de l’unité d’hydrogénation contient principalement le produit hydrogéné et de l’hydrogène. Des séparateurs flash sont utilisés pour séparer les effluents en phase gazeuse, principalement l’hydrogène résiduel, et en phase liquide, principalement les coupes hydrocarbonées hydrogénées. Le procédé peut être effectué en utilisant trois séparateurs flash, un à pression élevée, un à pression intermédiaire et un à basse pression très proche de la pression atmosphérique.
L’hydrogène gazeux qui est recueilli en haut des séparateurs flash peut être recyclé dans le système d’alimentation de l’unité d’hydrogénation ou à différents niveaux dans les unités d’hydrogénation entre les réacteurs.
Selon un mode de réalisation, le produit final est séparé à pression atmosphérique. Il alimente ensuite directement une unité de fractionnement sous vide. De préférence, le fractionnement se fera à une pression comprise entre 10 et 50 mbars et plus préférentiellement à environ 30 mbars. Le fractionnement peut être effectué de façon à ce qu’il soit possible de retirer simultanément divers fluides hydrocarbonés de la colonne de fractionnement et à ce que leur température d’ébullition puisse être prédéterminée.
En adaptant la charge au travers de ses points d’ébullition initiaux et finaux, les réacteurs d’hydrogénation, les séparateurs et l’unité de fractionnement peuvent donc être directement connectés sans qu’il soit nécessaire d’utiliser des cuves intermédiaires. Cette intégration de l’hydrogénation et du fractionnement permet une intégration thermique optimisée associée à une réduction du nombre d’appareils et à une économie d’énergie.
Utilisation du fluide hydrocarboné
L’invention a pour objet l’utilisation du fluide hydrocarboné défini ci-dessus comme fluide de barrage, en particulier dans des garnitures mécaniques doubles.
Au sens de la présente invention, on entend par « garnitures mécaniques », un dispositif qui assure l’étanchéité dynamique d'un arbre rotatif avec l'enceinte de l'équipement qu'il traverse.
Une garniture mécanique est dite « double » lorsqu’elle comporte une garniture intérieure et une garniture extérieure. Le fluide de procédé (en anglais « process fluid ») est généralement contenu dans la garniture extérieure.
La garniture mécanique double mise en œuvre selon l’invention peut comprendre une cavité ou une chambre entre les garnitures intérieure et extérieure, la cavité ou chambre pouvant alors comprendre ou être remplie du fluide de barrage sous pression.
Selon un mode de réalisation préféré, le fluide hydrocarboné selon l’invention est utilisé sous pression.
Les garnitures mécaniques mises en œuvre dans le cadre de l’invention sont de préférence mises en œuvre dans des machines tournantes, telles que des pompes, des compresseurs, des réacteurs ou des agitateurs.
L’invention a également pour objet une garniture mécanique double comprenant le fluide hydrocarboné défini dans la présente invention, ledit fluide étant sous pression.
Typiquement, la garniture mécanique comprendra également un fluide de process.
De préférence, le fluide hydrocarboné défini dans la présente invention présentera une pression d’au moins 1 bar plus élevée que la pression du fluide de process, de préférence encore, le fluide hydrocarboné défini dans la présente invention présentera une pression de 1 à 3 bars plus élevée que la pression du fluide de process. Le fluide hydrocarboné peut présenter une ou plusieurs des caractéristiques définies ci-dessus dans le cadre de l’utilisation selon l’invention.
Selon un mode de réalisation, le fluide hydrocarboné sous pression est présent dans une cavité formée entre la garniture intérieure et la garniture extérieure de la garniture mécanique selon l’invention.
Les garnitures mécaniques selon l’invention sont de préférence mises en œuvre dans des machines tournantes, telles que des pompes, des compresseurs, des réacteurs ou des agitateurs.
EXEMPLES
Dans la suite de la présente description, des exemples sont donnés à titre illustratif de la présente invention et ne visent en aucun cas à en limiter la portée.
Le tableau 1 décrit un fluide hydrocarboné mis en œuvre selon l’invention.
[Table 1]
Figure imgf000018_0001
Le point d’ébullition (initial et final) est déterminé selon la norme ASTM D86.
Les proportions d’isoparaffines, de n-paraffines et de naphtènes sont déterminées par chromatographie en phase gazeuse.
La teneur en aromatiques est déterminée par spectrométrie UV. La teneur en carbone d’origine biologique est déterminée par la norme ASTM D 6866, l’échantillon étant préparé selon la norme ASTM D7026.
Le tableau 2 ci-dessous regroupe les propriétés physico-chimiques du fluide hydrocarboné mis en œuvre selon l’invention. Les propriétés du fluide selon l’invention sont comparées à un fluide de type polyalphaoléfine (PAO 2).
[Table 2]
Figure imgf000019_0001
* PAO 2 est dite « biodégradable de manière inhérente », en anglais « inherently biodegradable », ce qui signifie qu’elle présente une biodégradabilité à 28 jours inférieure à 60% selon la méthode OCDE 301 B.
Le tableau 2 montre que le fluide hydrocarboné mis en œuvre selon l’invention présente une plus grande stabilité de la viscosité sur une large plage de température que l’huile de type polyalphaoléfines.
Le tableau 2 montre que le fluide hydrocarboné mis en œuvre selon l’invention présente une faible viscosité, ce qui permet de réduire les frottements internes et d’améliorer la dissipation de chaleur.
Les propriétés thermiques du fluide hydrocarboné mis en œuvre dans l’exemple sont présentées dans le tableau 3 et sont comparées à l’huile de type polyalphaoléfine PAO 2 présentée dans le tableau 2. [Table 3]
Figure imgf000020_0001
Le tableau 3 montre que le fluide hydrocarboné présente d’excellentes propriétés thermiques, aussi bonnes que l’huile de type polyalphaoléfine, ce qui rend le fluide hydrocarboné particulièrement bien adapté à une utilisation comme fluide de barrage.
En outre, le fluide hydrocarboné selon l’invention, notamment de par sa nature saturé, n’est pas réactif et est compatible avec les fluides de process (en anglais « process fluid »).
La stabilité à l’oxydation du fluide hydrocarboné selon l’invention a été déterminée et comparée à celle de l’huile de type polyalphaoléfine PAO 2. Les résultats sont présentés dans le tableau 4.
[Table 4]
Figure imgf000020_0002
Les résultats du tableau 2 montrent que le fluide hydrocarboné selon l’invention présente une meilleure stabilité à l’oxydation. Il a une meilleure résistance à la formation de dépôts et une plus longue durée de vie en service que l’huile PAO 2.

Claims

REVENDICATIONS Utilisation d’un fluide hydrocarboné comme fluide de barrage, ledit fluide hydrocarboné comprenant au moins 90% en poids d’isoparaffines et moins de 500 ppm en poids d’aromatiques par rapport au poids total du fluide hydrocarboné, ledit fluide présentant une biodégradabilité à 28 jours d’au moins 60% mesurée selon la norme OCDE 301 B et un point éclair supérieur ou égal à 100°C selon la norme ASTM D92. Utilisation selon la revendication 1 , dans laquelle le fluide le fluide hydrocarboné présente une viscosité à 40°C allant de 2 à 15 mm2/s, de préférence de 2,5 à 12 mm2/s, préférentiellement de 3 à 10 mm2/s, plus préférentiellement de 3 à 7 mm2/s, voire de 3 à 5 mm2/s. Utilisation selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle le fluide hydrocarboné comprend : au moins 95% en poids d’isoparaffines, préférentiellement au moins 96% en poids d’isoparaffines, par rapport au poids total du fluide hydrocarboné ; et/ou moins de 5% en poids de n-paraffines, préférentiellement moins de 4% en poids de n-paraffines, par rapport au poids total du fluide hydrocarboné ; et/ou moins de 300 ppm en poids d’aromatiques, préférentiellement moins de 200 ppm en poids d’aromatiques, encore plus préférentiellement moins de 100 ppm en poids d’aromatiques, par rapport au poids total du fluide hydrocarboné ; et/ou moins de 1 % en poids de composés naphténiques, de préférence moins de 0,5% en poids de composés naphténiques, préférentiellement moins de 500 ppm en poids de composés naphténiques, par rapport au poids total du fluide hydrocarboné. Utilisation selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle le fluide hydrocarboné présente un point d’écoulement inférieur ou égal à -15°C, de préférence inférieur ou égal à -20°C, de préférence encore inférieur ou égal à -30°C, encore plus préférentiellement inférieur ou égal à -40°C. Utilisation selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle le fluide hydrocarboné présente un point éclair supérieur ou égal à 120°C, préférentiellement supérieur ou égal à 140°C, selon la norme ASTM D92. 6. Utilisation selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle le fluide hydrocarboné est obtenu par un procédé comprenant au moins une étape d’hydrogénation catalytique à une température de 80 à 180°C et à une pression de 50 à 160 bars d’une charge d’origine biologique désoxygénée et isomérisée.
7. Utilisation selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle le fluide hydrocarboné comprend au moins 95% en poids d’isoparaffines et moins de 300 ppm en poids d’aromatiques par rapport au poids total du fluide hydrocarboné, ledit fluide présentant une biodégradabilité à 28 jours d’au moins 60% mesurée selon la norme OCDE 301 B, un point éclair supérieur ou égal à 120°C selon la norme ASTM D92, une viscosité à 40°C allant de 3 à 10 mm2/s, et un point d’écoulement inférieur ou égal à -15°C.
8. Utilisation selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, comme fluide de barrage de garniture mécanique double, ledit fluide étant sous pression.
9. Garniture mécanique double comprenant un fluide hydrocarboné, ledit fluide hydrocarboné comprenant au moins 90% en poids d’isoparaffines et moins de 500 ppm en poids d’aromatiques par rapport au poids total du fluide hydrocarboné, ledit fluide présentant une biodégradabilité à 28 jours d’au moins 60% mesurée selon la norme OCDE 301 B et un point éclair supérieur ou égal à 100°C selon la norme ASTM D92, ledit fluide hydrocarboné étant sous pression.
10. Garniture mécanique double selon la revendication 9, dans laquelle le fluide hydrocarboné est tel que défini dans l’une quelconque des revendications 2 à 7.
PCT/EP2023/062719 2022-05-13 2023-05-12 Fluides de barrage hydrocarbones biosources Ceased WO2023218016A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2204546 2022-05-13
FR2204546A FR3135462A1 (fr) 2022-05-13 2022-05-13 Fluides de barrage hydrocarbones biosources

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023218016A1 true WO2023218016A1 (fr) 2023-11-16

Family

ID=82385681

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2023/062719 Ceased WO2023218016A1 (fr) 2022-05-13 2023-05-12 Fluides de barrage hydrocarbones biosources

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR3135462A1 (fr)
WO (1) WO2023218016A1 (fr)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1728844A1 (fr) 2005-05-19 2006-12-06 Uop Llc Production d'un carburant diesel à partir de charges biologiques renouvelables
EP2084245A1 (fr) 2006-11-15 2009-08-05 Eni S.p.a. Procédé de production de fractions hydrocarbonées à partir de mélanges d'origine biologique
EP2368967A1 (fr) 2010-03-22 2011-09-28 Neste Oil Oyj Lösungsmittelzusammensetzung
WO2014033762A1 (fr) 2012-09-03 2014-03-06 Eni S.P.A Procédé pour rénover une raffinerie d'huiles minérales traditionnelle pour créer une bioraffinerie
EP3315592A1 (fr) * 2016-10-27 2018-05-02 Total Marketing Services Utilisation de fluides hydrocarbonés biodégradables en tant que fluides de forage

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1728844A1 (fr) 2005-05-19 2006-12-06 Uop Llc Production d'un carburant diesel à partir de charges biologiques renouvelables
EP2084245A1 (fr) 2006-11-15 2009-08-05 Eni S.p.a. Procédé de production de fractions hydrocarbonées à partir de mélanges d'origine biologique
EP2368967A1 (fr) 2010-03-22 2011-09-28 Neste Oil Oyj Lösungsmittelzusammensetzung
WO2014033762A1 (fr) 2012-09-03 2014-03-06 Eni S.P.A Procédé pour rénover une raffinerie d'huiles minérales traditionnelle pour créer une bioraffinerie
EP3315592A1 (fr) * 2016-10-27 2018-05-02 Total Marketing Services Utilisation de fluides hydrocarbonés biodégradables en tant que fluides de forage

Also Published As

Publication number Publication date
FR3135462A1 (fr) 2023-11-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3707226B1 (fr) Composition lubrifiante pour engrenage
EP3121248B1 (fr) Procédé d'hydrotraitement de matières renouvelables avec un recycle gaz optimisé
FR3013357A1 (fr)
EP2346962A2 (fr) Procede d'obtention de biokerosene
EP3820958B1 (fr) Composition refroidissante et ignifugeante pour systeme de propulsion d'un vehicule electrique ou hybride
EP3164467B1 (fr) Procédé de désaromatisation de coupes pétrolières
EP2176382B1 (fr) Procede d' hydroconversion en lit bouillonnant de charges d'origine bio-renouvelable pour la production de bases carburants
WO2023036988A1 (fr) Composition renouvelable de carbureacteur
WO2023218016A1 (fr) Fluides de barrage hydrocarbones biosources
EP2581436B1 (fr) Procédé de production de distillats moyens à partir d'un melange d'une charge issue de sources renouvelables et d'un effluent paraffinique
EP4355841A1 (fr) Fluides hydrocarbones biosources
EP2163596A1 (fr) Procédé de prétraitement de FCC par hydrocraquage doux incluant une dilution de la charge par une charge d'origine biologique
WO2024052377A1 (fr) Diluant biosource pour extraction liquide-liquide de metaux pour le recyclage de batteries
WO2023208855A1 (fr) Fluide de refroidissement biodegradable par immersion directe
EP3619269B1 (fr) Fluxant biosource pour composition bitumineuse
EP4444824A1 (fr) Solvants aromatiques et naphteniques a partir d'ethanol
WO2024149864A1 (fr) Procede de production de fluides
WO2025021897A1 (fr) Carburant aviation à teneur élevée en carburant renouvelable et à teneur réduite en composés aromatiques
EP4637351A1 (fr) Adjuvant et principe actif pour formulations phytosanitaires et formulations phytosanitaires
FR3135274A1 (fr) Procede de production d’olefines par vapocraquage de charges provenant de dechets plastiques
EP4634333A1 (fr) Procédé de traitement d'une charge issue de source renouvelable pour la production d'oléfines biosourcées
FR3135275A1 (fr) Procede de production de paraffines par hydrotraitement de charges provenant de dechets plastiques
WO2024023162A1 (fr) Composition renouvelable de carburéacteur à teneur élevée en composés naphténiques
EP2880126B2 (fr) Procede d'hydrotraitement et d'hydroisomerisation de charges issues de la biomasse dans lequel l'effluent a hydrotraiter et le flux d'hydrogene contiennent une teneur limitee en monoxyde de carbone

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23726484

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 23726484

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1