Brevet FR2060278A1 — publié le 19710618

-La présente invention concerne les procédes de désasphaltage de résidus lourds- du pétrole à teneur -élevée en-résines contenant jusqu'à 70 s d'hydrocarbures aromatiques. Le désasphaltage consiste à éliminer les composés asphaltiques et résineux des résidus du pétrole. Les résidus du pétrole désasphaltés du type indiqué peuvent être utilisés pour la production de noirs de qualité ainsi que d' huiles, spéciales. On connaît déaà un procédé de dés asphaltage des résidus lourds du pétrole à haute teneur en résines d'un type qui se ren- contre communément dans l'industrie du pétrole, par exemple du mazout, du goudron, au moyen d'un hydrocarbure gazeux comprimé, tel que le propane. Ce procédé consiste à mélanger le propane avec le résidu du pétrole que l'on se propose de désasphalter, à une température de 10 à 110 C sous une pression de 100 à 120 atmosphares effectives, le rapport massique du gaz :résidu du pétrole étant compris entre 2:1 et@4:1. La partie hydrocarbonée du produit de-depart se dissout dans le gaz; quant aux constituants asphaltiques et résineux du produit de d@part, ils ne passent p en solution dans lez conditions indiquées et donnent du bitume comme résidu. Si l'on abaisse par expansion la pression de la solution darnE le gaz jusqu'à 40 à 50 atmosphères, à une température de 105 à 110 C, des hydrocarbures désasphaltés précipitent à partir de la solution. On recomprime le gaz récupéré do 40 à 50 jusqu'à 100 à 120 atmosphères, et. on le recycle pour le mélanger à de. nouvelles portions de la matière premiere. L'inconvénient du procédé de désasphaltage au propane tient à ce qu'il ne-permet pas de désasphalter efficacement les résidus lourds à haute teneur en résines qui contiennent -une forte proportion (jusqu'à 70 %) d'hydrocarbures aromatiques. Les rendements en produits désasphaltés restent, dans ce cas, relativement bas et ces produits contiennent une proportion beaucoup moins forte d'hydrocarbures aromatiques que la matière de départ. Cela stexplique par le pouvoir solvant insuffisant du propane vis-à-vis des hydrocarbures aromatiques des résidus du pétrole. L'invention vise à éliminer les inconvénients précités. On s'est donc proposé de choisir un nouveau solvant et des paramètres appropries du procédé de manière à dés asphalter des résidus lourds du pétrole à-forte teneur en résines contenant jusqu' à 70 % d'hydrocarbures aromatiques, en vue d'obtenir des rende- ments élevés en produits désasphaltés, contenant une forte propor- tion d'hydrocarbures aromatiques. L'invention a pour objet un procédé de désasphaltage des ré- sidus lourds du pétrole à haute teneur en résines contenant sous qu'à 70 % d'hydrocarbures aromatiques, qui eonsiste à dissoudre les hydrocarbures de ces résidus dans un gaz hydre carboné compri- mé, à séparer ensuite les dits hydrocarbures de la solution dans le gaz par expansion, le gaz hydrocarboné étant selon l'invention le butane ou un mélange de butane-propane, la dissolution des hy- drocarbures des résidus du pétrole étant effectuée à une tempéra ture de 120 à 170 C sous une pression de 50 à 120 atmosphères, avec un rapport massique gaz résidu du pétrole de 2:1 à 6:1, tan- dis que la séparation des hydrocarbures désasphaltés de la solution dans le gaz est effectuée sous me pression de 25 à 35 atmo@@ phères. Le procédé proposé permet d'obtenir des rendement3 de 20 à 30 % plus élevés en produits désasphaltés dans le cas du désasphaltage des résidus lourds du pétrole avec une teneur en hydrocarbures aromatiques jusqu'à 70 % que par utilisation du propane, les produits désasphaltés étant d'ailleurs enrichis (jusqu'à 80%) en hydrocarbures aromatiques. La pression au cours du mélange des matières de départ avec le gaz ainsi que a pression sous laquelle les produits désasphal- tés se séparent de la solution dans le gaz et sous laquelle le solvant gazeux est récupéré peuvent être plus basses dans le procédé proposé que dans le désasphaltage des memes matières de départ avec le propane. Le procédé suivant l'invention de désasphaltage des résidus lourda du pétrole à haute teneur en résines et contenant jusqu'à 70 % d'hydrocarbures aromatiques est appliqué de la manière suivante. On admet le butane ou un melange de butane-propane à une te@ pérature de 120 à 170 C, et sous la pression de 50 à 120 atmosphères dans le mélangeur. On l'y réunit à la matière de départ également portée jusqu'à une température de 120 à 170 C et admise dans le même mélangeur sous une pression de 50 à t20 atmosphères Â la sortie du mélangeur, le mélange obtenu est admis dans le pre mier séparateur haute pression. Dans ces conditions, la partiehydroaarbonée de la matière de départ se dissout dans le gaz en y formant une solution de produits désasphaltés. Quant aux constituants asphaltiques et résineux de la matière de départ non passés en solution, ils se déposent sous la forme de bitume au fond du premier séparateur. a solution dans le gaz des produits désasphaltés passe du premier séparateur dans un second séparateur où la pression baisse jusqu'à 25 à 35 atmosphères. À l'intérieur du second séparateur, le produits désasphalté précipite de la solution dans le gaz et vient s'accumuler au fond. Le gaz récupéré est recomprimé dans un compresseur de 25 à 35 jusqu'à 50 à 120 atmosphères et arrive dans le mélangeur pour y être réuni à de nouvelles portions de la matière première. Le procédé de désasphaltage des résidus du pétrole est un procédé continu. On évacue les produits désasphaltés et le bitume des séparateurs au fur et à mesure qu'ils s'accumulent en les dirigeant sur des bacs où la pression est égale à la pression atmosphérique et où la température est maintenue à 150 à 170 C. Etant donné que la pression dans ces bacs est relativement basse, les produits désasphaltés et le bitume y abandonnent la majeure partie du gaz qu' ils contiennent én solution (butane ou mélange butane-propane), ce gaz est aspiré par le compresseur et, après compression et refroidissement, est admis dans le réservoir à gaz liquéfié. Pour libérer définitivement les produits désasphaltés et le bitume du gaz utilisé commé solvant, on les envoie dans des colonnes de séparation (stripper) pour traitemant par de la vapeur vive. L'exemple suivant illustre l'invention. Exemple On a effectué les essais dans une unité métallique de laboratoire munie d'un compresseur. On a désasphalté deux échantillons de résidus du pétrole lourds à haute teneur en composés aromatiques et en constituants asphaltiques et résineux. Les caractéristi- ques des échantillons de départ sont groupées dans le tableau 1. Tableau 1 Caractéristiques Echantillon 1 Echantillon 2 20 1,018 1,098 Masse spécifique, -d4 Distillation : début d'ébullition 23200 280 C 20 % passent à 329 C 363 C 40 % passent à 381 C 404 C 60 % passent à 442 C 474 C 70 % passent à 485 C 522 C Caractéristiques Echantillon 1 Echantillon 2 Masse moléculaire 321 320 Point de solidification, OC -6 +12 Viscosité cinématique en oSt, à -1000C 2,13 5,68 Résidu Conradson, % 14,8 21,5 Cendres, % 0,004 0,025 Résines retenues sur gel de silice, % 7,4 5,1 Asphaltenes, % 15,8 28,5 Composition en groupes d'hydrocarbures, % (calculée par rapport à la matière première) Hydrocarbures alcano-cyclaniques 15,8 4,5 hydrocarbures aromatiques 61,o 61,9 monocyeliques 8,6 3,5 bicycliques 6,4 5,1 polycycliques 46,o 53,3 Les conditions dans lesquelles les essaims de désasphaltage ont été effectués ainsi que les résultats connexes sont indiqués dans le Tableau 2. Tout d'abord, on a effectué un essai comparatif de désasphaltage de l'échantillon 1 au propane comprimé (température 1030C, rapport massique gaz:matière première 2: Les résultats du Ta- bleau 2 indiquent que même sous une pression de dissolution élevée (150 atmosphères), le produit désasphalté a un indice de réfraction bas (1,5660) ce qui prouve que les hydrocarbures aromatiques polycycliques ont été insuffisamment extraits de la matière première. L'analyse des produits désasphaltés n'a donc pas été poursuivie. Les essais ultérieurs ont été effectués avec le n-butane à une température de 1600C avec un rapport massique gaz:matière première de 2,4:1 sous des pressions de 120 à 50 atmosphères. Le produit désasphalté obtenu à 122 atmosphères avec un rendement de 90 % (calculé par rapport à la matière de départ) a un indice de réfraction élevé (1,6040) et une forte teneur en composés aromatiques (89,2 %). Toutefois, son résidu Conradson est trop élevé (11,3 %). Dans l'essai effectué à 50 atmosphères, on a obtenu de meilleurs résultats. te rendement en produits désasphaltés est suffisamment élevé (83 ); la teneur en composés aromatiques du produit de désasphaltage est de 89,o %; son résidu Conradson de 6,7 %. On a effectué-ensuite des essais avec un mélange de n-butane et de propane (rapport massique 1.1) sous une température de 1400C et avec un rapport massique mélange gazaus. matière de dé- part 2:1. Dans ces conditions, on a obtenu de bons résultats pour des pressions de désasphaltage de 80 et de 120 atmosphères (voir Tableau 2). t'échantillon 2 n'a pas été désasphalté au propane, étant donné que le désasphaltage de l'échantillon 1 plus léger et moins riche en résines a abouti à des résultats insuffisants. Dans le désasphaltage de l'échantillon 2 avec le fl-butane on-a obtenu de bons résultats à une température de 1600C et sous des pressions de 50 et 80 atmosphères. Dans les essais avec le mélange de n-butane et de propane (rapport massique 1:1) on a obtenu de bons résultats à la température de 1400C pour un rapport massique gaz; matières de départ les et 2,6:1 2t sous les pressions de 110 et 120 atmosphères, respectivement. Les essais effectués ont montré qu-'il était utile de mettre en oeuvre le n-butane ou des mélanges de n-butane et de propane comme solvants de désasphaltage des résidus lourds du petrole, à haute teneur en résines caractérisés par une teneur élevée en hydrocarbures atomatiques. Si l'on utilise le n-butane, il est avantageux de maintenir la pression à laquelle on effectue le me lange au cours du désasphaltage entre 50 et 80 atmosphères Dans le désasphealtage par le mélange de n-butane et de propane, les pressions optimales sous lesquelles on mélange la matière de dé- part en gaz sont égales à 100 à 120 atmosphères. Tableau 2 Echan- n Conditions sous lesquelles Solu- Rende- Caractéristiques tillon d'es- les essais ont été effectués bilité, ment Solvant Rapport Tempé- Pression sais gazeux massique rature de dis- kg/Nm3 en d420 nD20 gaz: ma- de dissosolution, produit tière de lution, atm. désasdépart C eff. phalté,% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 n 1 (d420 = = 1,018 1 Propane 2:1 103 150 0,76 63 0,9656 1,5660 d 2 n-Butane 2,4:1 160 120 1,12 90 1,0012 1,6040 d 3 d d d 50 1,03 83 0,9822 1,5920 d 4 Mélange 2:1 140 120 1,17 84 0,9863 1,5920 n-butane -propane (rapport massique 1::1) des produits désasphaltés Masse Résidu Composition par molé- con- groupes d'hydrocarbures Résines Hydrocar- Hydrocarbures culaire radson, bures Aromatiques % alcano-cycloniques 11 12 13 14 15 - - - - 302 11,3 6,6 89,2 4,2 289 6,7 7,5 89,0 3,5 240 7,2 19,8 75,3 4,9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 d 5 d d d 80 1,04 76 0,9764 1,5846 n 2 (d420 = 1,098) 6 n-butane 1,84: :1 160 150 1,23 77 1,068 1,6508 d 7 n-Butane d d 80 1,14 71 1,063 1,6336 d 8 d d d 50 1,10 69 1,050 1,6249 d 9 Mélange 2,6:1 140 120 0,654 60 1,032 1,6273 n-butane -propane (rapport massique 1:1) d 10 d d d 100 0,56 51 1,030 1,6260 d 11 d 2: :1 140 110 0,75 57 1,0285 1,6280 11 12 13 14 15 - 5,7 23,2 73,5 3,3 319 10,7 17,9 72,3 9,8 - - - - 302 7,55 21,2 76,2 2,6 - - - - - - - - - - - - Revendication Procédé de désasphaltage des résidus lourds du pétrole à haute teneur en résines contenant jusqu'à 70 % d'hydrocarbures aromatiques, par dissolution des hydrocarbures de ces résidus dans un hydrocarbure gazeux comprime', avec séparation subséquente des dits hydrocarbures de la solutlo-n dans le gaz par abaissement de la pression de ce- gaz, caractérisé en ce qu'on utilise comme hydrocarbure gazeux le butane ou an-mélange de -butane et de propane, la dissolution des hydrocarbures des résidus du pétrole étant effectuée à une température de 120 à 170 C, sous une pression de 50 à 120 atmosphères effectives et pour un rapport massique gaz: résidu du pétrole compris entre 2:1 et 6:1, tandis que les hydrocarbures sont séparés de leur solution dans le gaz sous une pres- sion de 25 à 35 atmosphères effectives