Brevet FR2118914A1 — publié le 19720804

! Dans de nombreuses installations de déparaffinage, la phase de filtration, au cours de laquelle la paraffine précipitée est séparée de l'huile déparaffinée, est l'opération critique, parce qu'elle est le facteur qui limite la capacité 5 de l'installation. Souvent, un accroissement de la vitesse à laquelle la paraffine précipitée est séparée par filtration de l'huile déparaffinée entraîne une augmentation proportionnelle de la capacité de production d'huile déparaffinée. Dans le déparaffinage des huiles à l'aide de solvants, 10 l'huile paraffineuse et le solvant sont habituellement mélangés, puis le mélange est chauffé jusqu'à une température suffisante pour qu'il se transforme complètement en une solution. On sait que la vitesse de filtration lors du déparaffinage peut être accrue de façon sensible lorsque le mélange formé par l'huile 15 contenant la paraffine et par le solvant est chauffé à une température supérieure de 8,3 à 27,8°C à la température minimale de dissolution complète avant le début du refroidissement, comme décrit dans le brevet américain N° 2 137 209. Suivant l'invention, des vitesses de filtration encore 20 plus élevées peuvent être atteintes et le transfert de chaleur peut être rendu plus économique par chauffage distinct de l'huile paraffineuse jusqu'à une température supérieure au point de fusion de la paraffine qu'elle contient, avant le mélange avec le solvant. 25 Le point de fusion de la paraffine dépend de la nature des matières premières traitées et peut par exemple varier d'environ"37,8°C dans le cas d'une paraffine séparée d'un lubrifiant paraffinique léger, comme de l'huile distillée pour broches, et d'environ 98,9°C dans le cas de la paraffine sépa-30 rée d'un résidu désasphalté, comme de l'huile lubrifiante de base à haute viscosité. Le solvant est alors ajouté de toute manière appropriée à l'huile paraffineuse préchauffée. Avantageusement, le solvant se trouve à une température relativement basse comprise 35 approximativement entre 15,6 et 57,2°C qui correspond à une température d'équilibre du mélange d'huile et de solvant d'environ 26,7 à 65,6°C. Le mélange d'huile et de solvant est ensuite refroidi par échange thermique indirect jusqu'à une température inférieure de 0 à 8,3°C au point d'écoulement de 40 l'huile souhaitée. On peut aussi effectuer une nouvelle dilution COPT- 71 44804 2 2118914 au moyen d'un solvant pendant le refroidissement. Le refroidissement de l'huile préchauffée par dilution avec du solvant froid s'effectue pratiquement instantanément, c'est-à-dire dans le délai d'environ 5 à 20 secondes nécessaire 5 pour un mélange complet. Dans ces conditions, on obtient facilement un refroidissement de l'alimentation à une vitesse réelle d'environ 55,6 à 556°C par minute. Lors du refroidissement du mélange d'huile et de solvant par échange thermique indirect, la vitesse de refroidissement est normalement de 0,17 10 à 1,67°C par minute et s'obtient facilement au moyen d'échan-geurs de chaleur tubulaires à double paroi et à racloirs. L'invention a pour objet un procédé qui peut être utilisé pour augmenter la capacité d'extraction d'une installation de déparaffinage, par exemple une installation de déparaf-15 finage des huiles minérales paraffineuses, ou une installation de cristallisation fractionnée par solvant ou de séparation des paraffines à partir des huiles minérales, acides gras, huiles végétales et huiles animales, y compris les huiles de poisson. Un avantage du procédé de l'invention est que le dé-20 paraffinage peut être exécuté avec des débits plus élevés que ceux qui étaient possibles jusqu'à présent, tandis que le rendement en huile déparaffinée reste élevé et que la teneur en huile de la paraffine séparée reste faible. On a en effet découvert que l'application du procédé de l'invention augmente 25 de 10 à 30% la capacité de production d'une installation de déparaffinage déterminée et conduit à des débits uniformément élevés pour diverses compositions des solvants. Le dessin schématique annexé illustre l'application de l'invention au déparaffinage d'une huile lubrifiante à 30 l'aide d'un solvant et à la séparation de la paraffine déshui-lée. L'huile à traiter, par exemple une huile minérale paraffineuse, isolée par distillation sous vide d'un pétrole brut à base paraffinique, est introduite par la conduite 1 dans l'appareil de chauffage 2. L'appareil de chauffage 2 peut être un 35 échangeur de chaleur à enveloppe et tubes, chauffé par de la vapeur d'eau ou un fluide de transfert de chaleur chaud passant par le serpentin 3, mais dans une variante, on peut utiliser de façon avantageuse le réservoir d'alimentation chauffé par des serpentins à vapeur d'eau immergés. L'huile est chauffée dans 40 l'appareil de chauffage 2 jusqu'à une température au moins égale 71 44804 3 2118914 au point de fusion de la paraffine qu'elle contient, mais de préférence supérieure de 2,8 à 27,8°C au point de fusion de cette paraffine. L'huile ainsi chauffée est soutirée par la conduite 7. Dans la conduite 7, l'huile paraffineuse préchauffée 5 est initialement diluée avec un solvant froid amené par la conduite 9. La température du mélange atteint rapidement 1'équilibre tandis que l'huile et le solvant se mélangent dans la conduite 7- Le mélange résultant de solvant et d'huile paraffineuse pénètre alors dans l'appareil de refroidissement 12, où 10 le refroidissement se poursuit par échange thermique indirect jusqu'à la température souhaitée pour le déparaffinage. L'appareil de refroidissement 12 est avantageusement constitué par un échangeur de chaleur tubulaire à double paroi et à racloirs. Il est nécessaire de prévoir des moyens pour racler les parois 15 de l'appareil de refroidissement 12 sinon la paraffine précipitée se déposerait sur la surface assurant le refroidissement et nuirait à l'efficacité de l'échange thermique. Le refroidissement est assuré par échange thermique avec de l'ammoniac, du propane en cours d'évaporation, de la saumure ou tout autre 20 agent réfrigérant de type classique. Le filtrat amené du filtre secondaire 23 par la conduite 13 est introduit comme solvant de dilution secondaire en un point intermédiaire dans l'appareil de refroidissement 12. Le filtrat passant par la conduite 13 est constitué principale-25 ment par du solvant et se trouve à la température peu élevée à laquelle a été réalisée la filtration après remise en dispersion. La suspension de particules de paraffine dans le mélange froid de solvant et d'huile est soutirée de l'appareil de refroidissement 12 par la conduite 15 et est envoyée au filtre primaire 30 16. Dans le filtre primaire 16, la paraffine est isolée par filtration d'un filtrat primaire qui comprend du solvant et de l'huile déparaffinée. L'huile déparaffinée et le solvant sont soutirés par la conduite 17. Le gâteau de filtration du filtre primaire 16 est lavé à froid avec du solvant admis par la con-35 duite 18 et le gâteau de filtration final est soutiré par la conduite 19. Le gâteau de filtration primaire est remis en suspension, par dilution avec un supplément de solvant admis par la conduite 21, et la suspension résultante de paraffine dans du solvant est amenée au filtre secondaire 23. Dans le filtre 40 secondaire 23, l'huile en occlusion est éliminée par lavage des 71 4480*+ 4 2118914 particules de paraffine et le filtrat résultant est soutiré par la conduite 13 pour être renvoyé à l'appareil de refroidissement 12. La paraffine séparée dans le filtre secondaire 23 est lavée à froid avec du solvant provenant de la conduite 25, puis la 5 paraffine lavée est amenée par la conduite 26 dans l'appareil de distillation de solvant 27. Dans l'appareil de distillation de solvant 27, le solvant est éliminé de la paraffine par distillation et la paraffine résultante est soutirée par la conduite 28. Le solvant recueilli est soutiré par la consuite 29 10 pour être recyclé et réutilisé dans le procédé. Le filtrat primaire est amené à l'appareil de distillation de solvant 31 dans lequel le solvant est éliminé de l'huile déparaffinée par distillation. L'huile déparaffinée résultante est soutirée par la conduite 32. Le solvant recueilli 15 est soutiré de l'appareil de distillation de solvant 31 par la conduite 35 et est réutilisé, avec le solvant amené par la conduite 29, pour les dilutions et les lavages exécutés dans le procédé. Le solvant pour le procédé de déparaffinage par sol-20 vant est de type sélectif et dissout pratiquement complètement le constituant huileux de la charge à traiter, mais ne dissout pratiquement pas la paraffine aux températures de -12,2 à -34,4°C choisies pour l'élimination des paraffines. Un tel solvant peut être constitué, par exemple, par un mélange d'une 25 cétone aliphatique, comme l'acétone, la méthyléthylcétone ou la méthylisobutylcétone, et d'un hydrocarbure aromatique, comme le benzène ou le toluène, ces deux derniers composés pouvant être mélangés entre eux. On peut toutefois utiliser des mélanges drautres cétones aliphatiques et hydrocarbures aromatiques ou 30 des hydrocarbures aromatiques tels quels. On peut utiliser des solvants tels que des hydrocarbures à point d^ébullition peu élevé extraits du pétrole, notamment l'essence lourde, l'essence légère, le pentane et leurs mélanges, ainsi que certains dérivés d'hydrocarbures tels que le dichlorométhane, le chlorure de 35 méthylène, le chloroforme et les éthers. L'invention convient en particulier pour le déparaffinage des huiles minérales paraf-fxneuses extraites d'un pétrole brut à base paraffinique, dont les exemples sont le pétrole de Pennsylvanie, le pétrole de l'Est du Texas, le pétrole de Rhodésie, le pétrole praffinique 40 du Vénézuéla etc... Ces pétroles bruts contiennent environ 5 à 71 44804 5 2118914 50% en volume de paraffines. La température du solvant dans la conduite 9 est contrôlée de façon à contrôler la température du mélange d'huile et de solvant passant dans l'appareil de refroidissement 12. Le 5 contrôle de la température du mélange, avec maintien d'une température constante à la sortie de l'appareil de refroidissement, permet d'agir sur les différences de température dans l'appareil de refroidissement 12 et donc de régler la vitesse de refroidissement. La vitesse de filtration est rendue maximale par 10 mesure du débit de filtrat dans la conduite 17 au moyen du débitmètre 40. Le débitmètre 40 fournit un signal représentatif de la vitesse de filtration. La température du solvant dans la conduite 9 est mesurée à l'aide du thermomètre-régulateur 41 agissant sur le débit de l'agent de refroidissement amené par 15 la conduite 42 à l'appareil de refroidissement 43 qu'il quitte par la conduite 44. Le thermomètre-régulateur 41 est commandé par le signal provenant du débitmètre 40 afin d'optimiser la vitesse de filtration. Cette optimisation est assurée au moyen d'un circuit logique émettant un signal directionnel et compre-20 nant des convertisseurs analogique-numérique, des registres à décalage, des convertisseurs numérique-analogique et un comparateur, tous de type classique, dont l'agencement est évident et dont les détails ne sont pas nécessaires à la compréhension de l'invention pour ceux qui sont familiers avec cette technique. 25 Dans un exemple d'application du procédé de l'inven tion, on déparaffine à l'aide d'un solvant une huile lubrifiante contenant une paraffine dont le point de fusion est de 66,7°C, les opérations étant exécutées à trois reprises successives, constituant les essais A, B et C, pour l'établissement des com-30 paraisons. Dans les essais A ët C, l'huile est chauffée jusqu'à une température supérieure au point de fusion de la paraffine qu'elle contient avant d'être diluée au moyen d'une certaine quantité de solvant et d'être refroidie. Dans l'essai B, la charge est chauffée à une température supérieure à son point de 35 trouble et d'écoulement, mais inférieure au point de fusion de la paraffine qu'elle contient, avant d'être diluée avec du solvant et d'être refroidie. Dans chaque cas, la suite des opérations est celle illustrée schématiquèment et la régulation sur l'alimentation, la dilution et le solvant de lavage est de 40 nature à donner un rendement de 82,2% en huile déparaffinée 71 44804 6 2118914 ! 10 15 20 ayant un point d'écoulement de -12,2°C et un rendement de 17,8% en paraffine déshuilée ayant un point de fusion de 66,7°C. L'alimentation est un distillât paraffineux raffiné n° 40, c'est-à-dire une fraction de distillation sous vide provenant d'un pétrole brut à base paraffinique ayant subi un raffinage par solvant au moyen de furfural et une mise en contact avec de l'argile pour obtenir une charge convenant à la fabrication d'huile•lubrifiante n° SAE 40. Les essais sur la charge initiale donnent les résultats indiqués dans le tableau I. TABLEAU I Distillât paraffineux raffiné n° 40 Densité, °API Viscosité, secondes Saybolt universelles 37,8°C 76,7°C 98,9°C 29,5 602 117,5 69.5 98,8 46,1°C 11.6 Indice de viscosité Point d'écoulement, °C Paraffine, % Les conditions de travail et les résultats des essais sur l'huile déparaffinée et la paraffine déshuilée figurent au tableau II. Pour chaque essai, le solvant est un mélange de 45% en volume de toluène avec 55% en volume de méthyléthylcétone. TABLEAU II Conditions de travail Essai A Essai B 25 Débit d'huile, litres par heure 33068 ' 28457 Dilution initiale, rapport.solvant/huile 1,75 1,88 Dilution secondaire, rapport solvant/huile 0,75 0,67 30 Solvant pour la remise en suspension, litres par heure 31796 23211 Solvant froid de lavage amené au filtre primaire, litres par heure 31478 31319 Solvant froid de lavage amené au 35 filtre secondaire, litres par heure 11129 11288 Température de l'alimentation en solvant, °C 29,4 29,4 Température de l'alimentation en huile, °C 70,0 55,6 40 Température de l'alimentation du filtre primaire, °C -14,4 -13,9 Température de l'alimentation du filtre secondaire, °C -9,4 -10,6 Essai C 31001 1,78 0,68 27822 31001 11447 29,4 68,3 -14,4 -11,1 71 44804 7 2118914 ! Résultats des essais sur l'huile déparaffinée Essai A Essai B Essai C Densité, °API 27,1 27,2 - 5 Viscosité, secondes Saybolt universelles à 37,8°C à 76,7°C à 98,9°C 800 136,5 75,4 806 137,0 75,8 800 136,4 • 75,3 Indice de viscosité 86,6 7,0 86,5 Point d'écoulement, °C -12,2 -12,2 -12,2 10 Paraffine, % Résultats des essais 1,0 1,5 — sur la paraffine déshuilée Densité, °API 35,7 35,8 - Huile, % 14,8 11,2 12,6 15 Point de fusion, °C 66,4 66,7 66,7 On fait fonctionner l'installation dans les conditions nécessaires pour le maintien d'un débit maximum d'alimentation avec une production équivalente d'huile et de paraffine. Les résultats indiqués dans le tableau II démontrent que la vitesse 20 de filtration est beaucoup plus élevée et que, par conséquent, le débit d'alimentation est aussi beaucoup plus élevé lorsque l'alimentation est chauffée jusqu'au delà du point de fusion de la paraffine qu'elle contient, comme il ressort des essais A et C, que lorsque l'huile est chauffée à une température qui 25 n'est supérieure qu'à son point d'écoulement, comme il ressort de l'essai B. Il convient de noter qu'une température supérieure au point d'écoulement de l'huile est sensiblement supérieure à la température de miscibilité totale de l'huile et du solvant, puisque le solvant exerce un effet de dissolution sensible sur 30 l'huile paraffineuse. 71 44804 8 2118914 REVENDICATIONS 1. Procédé de séparation d'une paraffine à partir d'une huile paraffineuse, caractérisé en ce qu'on chauffe l'huile paraffineuse jusqu'à une température supérieure au point de fusion de la paraffine, on mélange l'huile paraffineuse 5 chauffée avec un solvant qui dissout pratiquement complètement l'huile, on refroidit le mélange résultant jusqu'à une température de déparaffinage pour faire cristalliser la paraffine, on sépare par filtration la paraffine cristallisée du mélange de solvant et d'huile déparaffinée et on recueille séparément la 10 paraffine, l'huile déparaffinée et le solvant. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le mélange d'huile et de solvant est refroidi initialement jusqu'à une température inférieure au point de fusion de la paraffine, mais supérieure à la température à laquelle la 15 paraffine cristallise dans le mélange. 3. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la température du solvant mélangé avec l'huile paraffineuse est d'environ 15,6 à 57,2°C et correspond à une température d'équilibre du mélange d'huile et de solvant d'environ 20 26,7 à 65,6°C. 4. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on refroidit le mélange d'huile paraffineuse et le solvant avec une vitesse de 1,7 à 1,67°C par minute jusqu'à une température de filtration qui est inférieure d'environ 0 à 8,3°C 25 au point d'écoulement de l'huile déparaffinée obtenue. 5. Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un signal représentatif de la vitesse à laquelle la paraffine cristallisée est séparée par filtration du mélange d'huile déparaffinée et de solvant est 30 engendré et que la température du solvant mélangé avec l'huile paraffineuse est réglée en fonction de ce signal.