Brevet FR2128437A1 — publié le 19721020

La présente invention concerne un procédé de trempe d'un effluent gazeux chaud de produits craqués à la vapeur provenant de naphtas et transférés d'une sortie d'huile de craquage à une tour de refroidissement qui sépare les produits en diverses frac-5 tions. Plus précisément, l'invention concerne un procédé perfectionné de trempagç&e produits de craquage à la vapeur, selon lequel 1'effluent du four passe d'abord dans une zone d'échange de chaleur, puis est trempé par une fraction circulante d'huile de trempe, c'est-à-dire un gas-oil craqué à la vapeur et récupéré comme dis-10 tillat dans la zone de trempe et de fractionnement, c'est-à-dire une tour de refroidissement, et avec une fraction à point d£ébul~ lion élevé, par exemple des résidus filtrés de goudron craqué à la vapeur-et recyclé de la tour de refroidissement au point de trempe, l'utilisation d'un nouveau dispositif de trempe permet 15 de maintenir la température de l1effluent passant à la tour de refroidissement entre environ 260 et 345°C» tout en maintenant simultanément une phase liquide sur la paroi de la canalisation de transfert, de manière à empêcher son encrassement. Ep conséquence, on obtient une récupération élevée de chaleur en faisant d'abord 20 passer 1'effluent du four dans un échangeur de chaleur de canalisation de transfert et, après l'utilisation du dispositif de trempe décrit précédemment, par passage de l'effluent à une température préféréejcomprise entre 275 et 315° 0 environ dans la tour de refroidissement, de manière qu'une quantité notable de chaleur 25 à haute température soit récupérée lorsque la fraction circulante d'huile de trempe est retirée de la tour de refroidissement, et circ.ule par un ou plusieurs échangeurs avant d'être utilisée comme fluide de trempe à l'emplacement de trempe de la canalisation de transfert et dans la tour de refroidissement elle-même. 50 lors du craquage à la vapeur de fractions de première dis tillation de naphtas, en vue de l'obtention d'un rendement élevé d'oléfines et de dioléfines en Gp à avec utilisation de températures élevées et de faibles pressions, une trempe et une séparation rapides des produits sont nécessaires. Il faut que le pro-35 duit provenant de la zone de craquage soit trempé, c'est-à-dire refroidi brutalement et rapidement à une température faible, de manière à empêcher ou rendre minimales les réactions parasites qui 72 06930 ' 2 1128437 réduisent les rendements en produits voulus et augmentent les rendements en produits indésirables. On connaît de nombreux divers agents ou fluides de trempe et parmi- ceux-ci des hydrocarbures à point d'ébullition élevé, 5 des hydrocarbures à faible température d'ébullition, de 1*eau, de la vapeur d'eau et analogues. Dans de nombreux cas, ^encrassement se poursuit au niveau du point de trempe ou au-delà et le procédé doit être interrompu pour le nettoyage de 11appareillage. Simultanément, lorsque les considérations économiques du craquage 10 de naphtas favorisent l'utilisation d'échangeurs de chaleur placés sur la canalisation de transfert pour la trempe de l.1 effluent d'un four de craquage à la vapeur, il est important de rendre maximale la température de la récupération de chaleur au cours de la trempe pour créer de la vapeur à pression élevée destinée à entraîner les 15 turbines et analogues. Dans les dispositifs classiques de trempe de naphtas de craquage à la vapeur, l'effluent est trempé avec une: fraction de distillât d'huile craquée à la vapeur,récupérée dans la tour de refroidissement et recyclée au point de trempe.1*utilisation de cette 20 fraction comme huile de trempe abaisse la température entre 275 et 315°0 environ, et permet une récupération notable de chaleur à température élevée, c'est-à-dire permet la récupération de X joules sous forme de création de vapeur à environ 8,6 et 10 bars dans 1*appareillage de la tour de refroidissement. 25 Cependant, lorsqu,on utilise un ou plusieurs échangeurs de chaleur placés sur une canalisation de transfert pour refroidir initialement 1*effluent du four et récupérer une quantité notable de chaleur, par exemple environ 0,85 X joules sous forme de vapeur d'eau à une pression comprise entre 83 et 123 bars, on doit utiliser 30 une température très faible après la trempe pour maintenir la phase liquide sur les parois de la canalisation de transfert vers la tour de refroidissement, de manière à empêcher 1*encrassement et le bouchage de la canalisation de transfert. Cette opération abaisse la température de 1*effluent dans la canalisation de trans- ,si 35 fert à une température de l'ordre de 180 à 220°C,/bien que seule une récupération de chaleur à faible température est économique dans la tour de refroidissement, c'est-à-dire qu'on récupère 72 06930 3 1128437 0,15 X joules/sous forme de vapeur à une pression de 1,55 bar. On a découvert?selon l'invention,qu'on pouvait réaliser une récupération accrue de chaleur lors de la trempe de naphtas de craquage à la vapeur en utilisant un échangeur de chaleur de 5 canalisation de transfert de manière à tremper initialement 1'effluent du four. Selon l'invention, on recycle une fraction à température d'ébullition élevée, par exemple un résidu filtré de goudron de craquage à la vapeur, récupéré dans la tour de refroidissement, avec une fraction de distillât d'huile craquée à la va-10 peur,récupéré^dans la tour de refroidissement, l'ensemble étant dirigé vers le point de trempe de manière à maintenir la tempéra- -ture de 1*effluent dans la canalisation de transfert entre environ 275 et 315°C, tout en maintenant simultanément la présence d'une phase liquide sur la paroi de la canalisation de transfert rejoi-tour de 15 gnant la/refroidissement, l'appareil assurant la récupération de 0,85 X joulesfsous forme de vapeur à 124 bars et 0,15 X joules sous forme de vapeur à une pression comprise entre 8,3 et 9»6 bars. Ainsi, la trempe instantanée permet le passage de 1*effluent dans la tour de refroidissement à une température suffisante pour que 20 la récupération de chaleur à température élevée soit notable dans 1*appareillage de la tour de refroidissement et simultanément, forme une phase liquide sur la paroi de la canalisation de transfert disposée entre le point de trempe et la tour de refroidissement, si bien que cette canalisation ne se bouche ni ne s'encrasse. 25 la trempe des produits de naphtas craqués à la vapeur à rapide haute température et l'obtention d'une séparation/de ces produits en fractions convenables, avec une récupération thermique importante fapparaîtront mieux au cours de la déscription qui va suivre, faite en référence au dessin annexé sur lequel la figure unique 30 représente une installation de trempe de naphtas de craquage à la vapeur. la figure unique représente un diagramme synoptique d'une installation de trempe de naphtas de craquage à la vapeur selon l'invention, dans laquelle une charge d'hydrocarbures 1 passe 35 par - la canalisation 2, puis dans un enroulement de préchauffage et de craqusge placé dans le four 3, dans lequel l'enroulement est ezposé à une chaleur radiante à température élevée. 72 06930 4 1128437 la charge préférée d'hydrocarbures est une fraction de naphta contenant principalement des hydrocarbures aliphatiques saturés en Cp. à C.jQ, c'est-à-dire des paraffines ou des naphtènes, dont la température d'ébullition est essentiellement comprise entre en-5 viron 40 et 180°C. la charge peut avoir une plage de températures d'ébullition plus étroite, par exemple comprise entre environ 40 et 70°C. Une proportion notable de vapeur d'eau passant par la canalisation 4 est ajoutée à la charge d'hydrocarbures pour former le 10 mélange de craquage qui contient environ 40 à 65 moles $> de vapeur d'eau, et abaisse ainsi notablement la pression partielle des hydrocarbures. Dans le serpentin de craquage disposé dans le four 3, les hydrocarbures se mélangent à la vapeur d'eau et sont chauffés à une température de sortie de 790 à 900°0 environ, de préférence 15 de l'ordre de 815 à 870°C environ, la pression totale du mélange réactionnel après craquage est comprise entre 1,5 et 3 bars, et elle est de préférence inférieure à 2,1 bars absolus, le temps de résidence du mélange réactionnel craqué de vapeur et d'hydrocarbures dans l'enroulement de craquage est compris entre environ 20 0,1 et 0,6 seconde, et de préférence entre environ 0,3 et 0,5 seconde. Après être passés par la sortie de l'enroulement, les produits réactionnels passent par une canalisation 5 à l'échangeur 6 de chaleur placé dans la canalisation de transfert, la température des produits réactionnels quittant la sortie de l'enroulement est 25 comprise entre environ 790 et 900°C, et de préférence entre 815 et 870°C. Après passage dans un échangeur 6 de chaleur, 1'effluent est refroidi à une température inférieure à 455°C, et de préférence à une température comprise entre 345 et 435°C environ, la chaleur récupérée du fait du passage de 1'effluent dans l'échangeur de 30 chaleur fournit de la vapeur d'eau à une pression comprise entre 41 et 124 bars, de préférence entre 96 et 124 b.ars. 1'effluent trempé dans l'échangeur de la canalisation de transfert à une température comprise entre environ 345 et 435°C passe par une canalisation 7 à la tour 8 de refroidissement. Une 35 fraction d'huile craquée à la vapeur est retirée de la partie inférieure de la tour 8 à une température comprise entre 230° environ et 290°C par la canalisation 9 et est envoyée par la pompe 10 à la 72 06930 5 1128437 canalisation 11 de manière qu'elle se refroidisse dans l'échangeur 12. La chaleur récupérée dans cet échangeur 12 fournit de la vapeur d'eau entre 7 et 10 bars. La fraction de distillât d'huile refroidie quittant l'échangeur 12 à une température comprise entre 5 environ 180 et 205°C par la canalisation 13 'ést divisée en deux courants. Un courant du distillât refroidi passe par la canalisation 14 et est refroidi dans la seconde zone 15 d'échangeur de chaleur. La chaleur récupérée dans l'échangeur 15 crée de la vapeur d'eau à une pression comprise entre 0,7 etx2 bars. Le distil-10 lat refroidi dans l'échangeur 15 passe par la canalisation 16 dans la partie supérieure de la tour de refroidissement de manière -. à assurer le refroidissement partiel des vapeurs qui remontent dans la tour 8. Une quantité suffisante de distillât d'huile ayant une température comprise entre environ 180 et 205°C passe de la 15 canalisation 13 à la canalisation 14 et est injectée en un ou plusieurs points de la canalisation 7 de manière à abaisser la température de 1'effluent passant de l'échangeur de la canalisation de transfert à une température comprise entre environ 275 et 315°C. La fraction de distillât craqué à la vapeur, qui est injectée dans 20 la canalisation 7 par la canalisation 14,a une plage préférée de températures d'ébullition comprise entre environ 180 et 400°C, environ et de préférence entre/230 et 345°C. Le débit de distillât dlhuile provenant de la canalisation 14 et pénétrant dans la canalisation 7 est compris entre 0,3 et 0,8 partie en poids de la fraction 25 d'huile pour 1 partie en poids de l1effluent du four, la fraction d'huile ayant une température comprise entre environ 180 et 205°0. La fraction résiduelle est retirée de la tour 8 à une température comprise entre environ 275 et 315°C par la canalisation 17 et elle est envoyée à un filtre 20 par une pompe 18 et une cana-30 lisation 19. Le produit résiduel récupéré dans la tour 8 et'"pas- sant dans la canalisation 17 comprend les résidus de goudron craqué à la vapeur. Le coke et les autres particules carbonées présentes dans ce produit sont retirés par le filtre 20 et les résidus de la tour passent par la canalisation 21 et sont refroidis dans 35 l'échangeur 22. Une quantité suffisante de fraction refroidie à température d'ébullition élevée est récupérée dans l'échangeur 22 et passe par une canalisation 23 et une canalisation 24 à 72 06930 1128437 la canalisation 7 dans laquelle elle est injectée en un ou plusieurs points, de manière à maintenir la présence d'une phase liquide sur la paroi de la canalisation 7. La température d'ébullition de la matière, c'est-à-dire des résidus de goudron craqués 5 à la vapeur passant par la canalisation 24, est comprise entre 290°et 430°C. Le débit du courant allant de la canalisation 24 à la canalisation 7 est compris entre 0,01 et 0,03 partie en poids du produit résiduel passant par la canalisation 24 pour une partie en poids de la somme de 1'effluent et du distillât d'huile, la 10 température de la matière à température d'ébullition élevée passant par la canalisation 24 étant comprise entre environ 55 et 120°C. Le mélange des produits craqués,de la fraction d'huile craquée à la vapeur et de la fraction résiduelle à température d'ébul-15 lition élevée passant par la canalisation 7 est introduit, de préférence, à la base de la tour de refroidissement à une température comprise entre environ 275 et 315°C. Les vapeurs contenant les produits d'hydrocarbures craqués à la vapeur bouillant au-dessous d?environ 230°C, la vapeur d'eau 20 et l'hydrogène sortent en tête de la tour 8 par la canalisation 25. Ce- courant gazeux passe de la canalisation 25 au condenseur 26 qui fonctionne à une température suffisamment basse pour condenser l'eau et les hydrocarbures ayant plus d'environ 7 atomes de carbone par molécule. Le condensât passe alors par la canalisa-25 tion 27 à un réservoir 28 de séparation dans lequel le condensât repose de manière qu'on puisse retirer une couche inférieure d'eau par la canalisation 29 et de l'huile condensée de la couche supérieure de liquide, par la canalisation 30. Les produits gazeux non condensés d'hydrocarbures contenant principalement des olé-30 fines et dioléfines ayant jusqu'à environ 6 atomes de carbone par molécule sont retirés du récipient 28 par la canalisation 33 de manière à être soumis à un traitement des queues légères, c'est-à-dire à une récupération de l'éthylène, du propylène, des butènes, des butadiènes et analogues. Une partie de l'huile condensée et 35 retirée de la cuve 28 de sédimentation par une canalisation 30 passe par une canalisation 31 à la partie supérieure de la tour 8 de manière à former une matière de reflux à la partie supérieure de cette tour. 72 06930 7 1128437 L'intérieur de la tour 8 comprend des plaques 32 destinées à assurer le contact entre le liquide et la vapeur, mais permettant un écoulement rapide des matières. Le refroidissement nécessaire est obtenu dans la partie supérieure de la tour 8 par injection 5 de la fraction refroidie de distillât d'huile introduite dans la tour par une canalisation 16 et par introduction de l'huile condensée provenant de la canalisation 31. Chacun de ces courants est introduit en quantité convenable et aux températures qui conviennent en plusieurs points distants, bien que le refroidissement et le 10 fractionnement soient optimaux. La température des vapeurs à la partie supérieure de la tour 8 est réglée de manière que la conden-*. sation de l'eau soit évitée dans la partie supérieure de la tour. On va maintenant décrire un mode de réalisation préféré de l'invention, à titre d'exemplçfcurement illustrâtif. 15 EXEMPLE Bien qu'on puisse utiliser diverses fractions de naphtas de première distillation comme charges selon l'invention, une charge préférée contient des hydrocarbures bouillant principalement entre 40 et 150°C. La charge est craquée à des températures de 20 l'ordre de 815°C en présence d'une quantité suffisante de vapeur la. d'eau pour que/ pression partielle d'hydrocarbures soit d'environ 0,065 bar absolu. Les produits craqués quittent l'enroulement à environ 815°C et sont introduits dans l'échangeur de la canalisation de transfert. Les produits craqués sont récupérés de l'échan-25 geur à une température comprise entre environ 345 et 435°C. L'ef-fluent est alors trempé à l'aide d'une fraction de distillât de gas oil craqué à la .vapeur, retiré' de la partie inférieure de et,x la tour de refroidissement,/après passage dans un échangeur, en ou étant injecté en un/plusieurs points de trempe a une temperature 30 d'environ 190°C, la proportion d'huile craquée à la vapeur et trempée étant d'environ 0,5 fois le poids des produits mélangés d'hydrocarbures qui sont trempés. Simultanément, une fraction résiduelle de goudron craqué à la vapeur et ayant une température d'ébullition d'environ 400°C est retirée de la partie inférieure 35 de la tour de refroidissement et, après filtration et passage dans un échangeur de chaleur à la sortie duquel la température de la fraction de goudron est d'environ 95°C, est injectée à 72 06930 8 1128437 ladite température aux différents points de trempe dans la canalisation de transfert, la proportion d'huile de trempe de résidus de goudron étant de 0,02 fois le poids des produits mélangés d'hydrocarbures craqués et d'huile craquée à la vapeur de trempe 5 passant dans la canalisation de transfert vers la tour de refroidissement. La quantité de matière de trempe formée de gaz oil craqué à la vapeur et de résidus de goudron, injectée dans la canalisation de transfert, est suffisante pour maintenir la température dans la 10 canalisation de transfert à environ 275 à 315°C, en maintenant la présence d'une phase liquide sur. la paroi de la canalisation de transfert en empêchant la formation de coke et le bouchage de la canalisation de transfert. L'effluent trempé est alors introduit dans une zone combinée de trempe et de fractionnement, les produits 15 gazeux étant refroidis en étant amenés successivement au contact de fractions refroidies de distillât soit retirées de la tour de refroidissement,soit récupérées dans celle-ci. Le courant gazeux récupéré à la partie supérieure de la tour est prélevé en tête et on le fait passer dans une cuve de sédimentation pour séparer 20 l'eau, l'huile condensée et les produits gazeux non condensés à base d'hydrocarbures, contenant essentiellement des oléfines et des dioléfines. Un courant latéral peut être retiré de la tour de manière à retirer l'huile de recyclage bouillant dans une plage intermédiaire 25 entre les produits de tête et les résidus. Ceci peut être nécessaire pour le réglage de la plage de températures d'ébullition de l'huile de distillât en permettant la création de vapeur d'eau à une pression comprise entre 7 et 10 bars. Le courant latéral subit habituellement une extraction à la vapeur qui permet la 30 récupération des hydrocarbures légers absorbés. Le nouveau dispositif de trempe décrit permet la récupération d'environ 0,85 X joules sous forme de vapeur d'eau à 124 bars, grâce au passage de 1'effluent gazeux du four à l'échangeur initial de la canalisation de transfert. On récupère 35 la chaleur supplémentaire, c'est-à-dire 0,15 X joules sous forme de vapeur d'eau à une pression comprise entre 7 et 10 bars par refroidissement initial de la fraction de distillât 72 06930 9 1128437 de gas-oil craquée à la vapeur, retirée au milieu de la tour de refroidissement, avant son recyclage comme huile de trempe dans la canalisation de transfert. De plus, on récupère une faible quantité de chaleur, sous forme de vapeur à une pression comprise .environ 5 entre/0,7 et 2 bars, dans le courant de gas-oil craque par la vapeur • qui passe dans la partie supérieure de la tour de refroidissement et assure le refroidissement et le reflux. Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra 10 apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir du cadre de l'invention, qui est défini dans les revendications annexées. 72 06930 1128437 EEYEMgCATIOSS 1. Procédé de craquage à la vapeur d'une charge d'hydrocarbures à température élevée et à faible pression partielle d'hydrocarbures, donnant des hydrocarbures insaturés, ledit pro- 5 cédé étant caractérisé par le passage desdits produits dans une zone d'échange de chaleur abaissant leur température au-dessous . de 455°C, puis mise en contact des produits passant vers une zone de trempe et de fractionnement avec une fraction d'huile craquée /e1# à la vapeur/recupérée dans la zone de trempe et de fractionnement, 10 ladite fraction bouillant entre environ 180 et 400°C, et une fraction résiduelle récupérée dans la zone de trempe et de fractionnement et bouillant entre environ 290 et 430°C, en quantité suffisante pour abaisser la température des produits passant vers la zone de trempe et de fractionnement à une valeur comprise entre environ 15 275 et 315°C. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la charge est une fraction de naphta dont la température d'ébullition est comprise entre environ 40 et 180°C. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce 20 que le produit circule dans une zone d'échange de chaleur qui abaisse sa température à une valeur comprise entre environ 345 et 435°C. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fraction d'huile craquée à la vapeur et récupérée dans la zone de trempe et de fractionnement circule dans une zone d'échange 25 de chaleur qui abaisse sa température entre environ 180 et 205°C. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'une fraction de l'huile craquée à la vapeur,ayant une température comprise entre environ 180 et 205°C,circule dans une seconde zone d'échange de chaleur, puis revient à la partie supérieure de la 30 zone de trempe et de fractionnement. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les produits qui passent vers la zone de trempe et de fractionnement sont à une température comprise entre environ 275 et 315°C.