Brevet FR2311836A1 — publié le 19761217

La présente invention concerne un procédé de conversion d'hydrocarbures ou de mélanges d'hydrocarbures de façon à former à partir de ceux-ci des produits plus intéressants. les opérations de conversion des hydrocarbure sont nombreuses et variées. On peut citer le reforming des hydrocarbures bouillant dans le domaine des essences, l'isomérisation de paraffines à channes relativement courtes, l'isomérisation de composés benzéniques (isoércation de -xylènes), l'hydrodéalkylation de composés aromatiques, comme par exemple, le toluène, les xylènes et les alcoylnaphtalènes, l'hydrogénation de composés aromatiques, llhydroraffinage des coupes pétrolières pour en éliminer le soufre et l'azote , les réactions de deshydrogénation d'hydrocarbures paraffiniques et cycliques, les réactions d'aromatisation, le cracking et 11hydrocracking des huiles hydrocarbonées pour transformer des hydrocarbures bouillant à des températures supérieures à la gamme d'ébullition des essences en produits hydrocarbonés à plus bas point d'ébullition, notamment en produits bouillant dans la gamme normale d'ébullition de l'essence. Bien que l'invention soit décrite en se référant plus particulièrement aux réactions d'hydrocracking, il est évident qu'elle s'appli,ue aisément aux autres procédés de conversion d'hydrocarbures précédemment cités. le procédé, selon la présente invention peut etre mis en oeuvre dans une zone réactionnelle unique ou dans deux ou plusieurs zones réactionnelles en présence d'un catalyseur qui peut être de m8me nature ou différent dans chacune des zones catalytiques. Ainsi, par exemple, pour les réactions d'hydrocracking, on procède aujourd'hui au choix de un ou plusieurs réacteurs ndaj-tés, effluent du ou des réacteurs étant ensuite dirigé vers au moins une zone de fractionne- ment au fond de laquelle on récupère une ftrctionlourde qui est recyclée, au moins en partie vers au moins l'un des réacteurs, ces e' catal.seurs classiques dthy- drocracking soit parmi des catalyseurs ptus sophistiques, les uns étant sensibles aux impuretés azotées que contiennent les charges à Traiter, les autres ne l'étant pas ou l'étant moins. Parmi les procédés principaux actuels d'hydrocracking on peut citer très brièvement les suivants Un premier procédé consiste à traiter la charge (par exemple une fraction bouillant entre 350 et 550 C) à haute pression, entre 100 et 150 atmosphères par exemple, dans un réacteur pouvant comporter plusieurs lits catalytiques, le catalyseur de ces lits étant identique ou différent, à envoyer l'effluent obtenu dans un ballon séparateur dit "haute pression" parce qu'il fonctionne à une pression du même ordre de grandeur que celle du réacteur, d'où lton soutire d'une part une fraction vapeur contenant. notamment de l'hydrogène avantageusement recyclé vers le réacteur et d'autre part un effluent liquide qui est envoyé dans un ballon séparateur dit "basse pression" parce qu'il fonctionne à une pression notablement inférieure à celle qui règne dans le séparateur "haute pression" (par exemple de l'ordre de 20 atmosphères) d'où l'on soutire, d'une part et selon la charge, en général de l'hydrogène sulfuré et des hydrocarbures C4, et d'autre part un off luent envoyé, après stripping de ses composés les plus légers, dans une zone de fractionnement où l'on recueille, par exemple, une fraction d'essences légères, une fraction d'essences lourdes, une fraction kérosène, une fraction gas-oil et une fraction lourde, 350+ par exemple, qui, au moins en partie, est recyclée vers le réacteur. Un autre procédé consiste à traiter la charge dans un premier réacteur en présence d'un catalyseur classique d'hydrocracking, puis à envoyer l'effluent de ce premier réacteur dans un deuxième réacteur renfermant un catalyseur d'hydrocracking insensible à l'ammoniac qui s'est formé dans le premier réacteur, par réaction des diverses impuretés azotées que contiennent généralement les charges à traiter, avec l'hydrogène, l'effluent du deuxième réacteur étant ensuite., comme dans le premier procédé décrit ci-dessus, envoyé successivement dans un ballon séparateur "haute pression", puis dans un séparateur "basse pression, puis après stripping, dans une zone de fractionnement au fond de laquelle on récupère une fraction lourde (par exemple 550+) qui est, au moins en partie, recyclée vers le deuxième réacteur de ce procédé. Un troisième procédé consiste à traiter la charge dans un premier réacteur renfermant un catalyseur classique a'hydrocracking, à en envoyer effluent dans un ballon séparateur "haute pression" d'où l'on soutire d'une part un gaz renfermant de l'hydrogène que l'on recyclera, au moins en partie, vers le premier réacteur et/ou vers le deuxième réacteur défini ci-dessous, et d'autre part un effluent que l'on dirige vers un ballon séparateur "basse pression", puis, après passage éventuel dans une zone de stripping, vers une unité de fractionnement où l'on recueille diverses fractions à titre de produits, et une fraction de fond, laquelle est envoyée au moins en partie vers un deuxième réacteur contenant au moins un lit d'un catalyseur classique d'hydrocracking, I'effluent de ce deuxième réacteur étant envoyé, conjointement avec l'effluent du premier réacteur vers le ballon séparateur "haute pression". Un quatrième procédé est illustré par la figure 1 et sera explicité ultérieurement. Tous ces procédés, comme d'ailleurs encore d'autres procédés d'hydrocracking, comprennent le recyclage vers au moins un des réacteurs du système, d'une fraction de fond d'une zone de fractionnement de l'effluent principal des réacteurs, zone dans laquelle on a isolé diverses coupes a' titre de produits. Avant que cet effluent principal ne pénètre dans la zone de fractionnement, on a vu qu'il traverse au moins deux ballons séparateurs pour éliminer les fractions gazeuses. A la sortie de la zone de fractionnement, la fraction de fond de cette zone de fractionnement, qui est destinée au moins en partie à etre.ecyclée vers un des réacteurs, se trouve à une pression très faible par rapport à la pression à laquelle elle doit etre soumise dans le réacteur vers lequel elle sera recyclée. Il sera donc impératif de remettre à pression convenable cette fraction de fond, d'où une très grosse dépénse nécessaire, souvent considérable en énergie électrique, ou autre, dépense que l'on peut, de nos jours, qualifier de "gaspillage" en raison des circonstances économiques particulières. Les problèmes sont exactement les mêmes dans les grands procédés de raffinage, autres que l'hydrocracking et-que l'on a cités ci-dessus et dans lesquels il faut réélever fortement la pression de la fraction liquide à recycler vers les réacteurs. La présente invention permet de remédier sensiblement à ces inconvénients. La présente invention concerne un procédé de conversion d'hydrocarbures dans lequel la charge dthydrocar.bu.res est soumise à un hydrotraitement en présence d'uncatalyseur approprié, dans au moins une zone de réaction, le procédé étant caractérisé en ce que l'on envoie effluent de la zone de réac tion dans une zone dite de pre-fractionnement fonctionnant sous une pression qui est sensiblement de l'ordre de grandeur de la pression qui règne dans la zo ne de réaction d'où a Atz yvutirs ledit effluent, zone de préfractionnement dans laquelle on réalise, par stripping, à l'aide d'un gaz, par exemple, l'hy 7ugtno d'appoint de l'unité ou de recyclage ou un mélange d'hydrogène d'appoint et de recycl-ç es hydrogène, selon sa provenance peut êtres su ou impur et dans ce dernier cas comporter des gaz inertes, azote, ou des gaz hydrocarbures tels que méthane, éthane, propane, butane s'il s'agit de l'hydrogène d'appoint; il a été comprimé à la pression requise par l'unité, et est délivré par le dernier étage du compresseur sans réfrigération ultérieure, c'est-à-dire à une température comprise entre 100 et 150 C selon la pression de refoulement atteinte) une séparation des phases liquide et gazeuse dudit effluent pour obtenir, d'une part, dans le haut de la zone de préfractionnement, une fraction gazeuse renfermant notamment de l'hydrogène et la majeure partie des produits convertis dans au moins la zone de réaction d'où provient ledit effluent, et d'autre part, en fond de la zone de préfractionnement, une fraction de produits lourds ou non convertis dont une partie au moins, est recyclée vers au moins la zone de réaction d'où a été soutiré ledit effluent, ladite fraction gazeuse, soutirée en haut de ladite zone de préfractionnement étant envoyée, après refroidissement, dans une zone de séparation où l'on recueillera d'une part un gaz riche notamment en hydrogène que l'on pourra recycler éventuellement au moins en partie vers au moins la zone de préfractionnement à titre d'agent de stripping et éventuellement également vers au moins une des zones de réaction du procédé, et d'autre part un nouvel effluent liquide que l'pn envoie dans une zone de fractionnement en vue d'isoler les coupes recherchées à titre de produits. Le produit de fond de cette zone de fractionnement peut, si on le désire, être recyclé au moins partiellement vers au moins une zone de réaction. Généralement la zone dite de préfractionnement est une colonne ae stripping comportant quelques plateaux, par exemple trois, quatre ou cinq et dans laquelle l'effluent réactionnel est injecté sur l'un des plateaux supérieurs et le gaz de stripping sous le plateau inférieur. Ainsi dans le procédé selon l'invention, les produits lourds, non convertis de l'effluent réactionnel qui devront donc être recyclés, vers aumoins le réacteur d'où provient l'effluent réactionnel, seront partiellement séparés des produits gazeux etdesroduits convertis que coniSbidS-~aussi effluent réactionnel, cetteséparation étant réalisée dans une colonne de préfractionnement qui travaille ensibîement sous la même pression que ceRGe du-réacteur dans lequel précisément les produits lourds non convertis seront recyclés (on notera que~-la t::empérature de la colonne de préfractionnement, sans être aussi chaude que la température du réacteur, est cependant encore relativement élevée). Il s'ensuit que contrairement à tous les procédés de l'art antérieur, une fraction important de la fraction lourde à recycler, après sa séparation d'avec les produits gazeux et les produits convertis, se trouve toujours, sensiblement, dans.les conditions de pression qui règnent dans le réacteur où cette fraction sera recyclée (cette fraction lourde se trouve également à une température encore relativement élevée qui peut même dans certains cas être inférieure de peu à la température du réacteur où cette fraction sera recyclée).Ainsi le présent procédé selon l'invention permet d'éviter les consommations énormes énergétiques qui dans l'art antérieur, étaient toujours nécessaires, lors d'un recyclage d'une fraction non convertie vers un réacteur, parce que dans l'art antérieur, cette fraction lourde lorsqu'elle était isolée en fin de circuit au fond d'une zone de séparation par fractionnement, se trouvait à basse pression en comparaison de celle atteinte dans la zone de réaction, et de ce fait nécessitait une remise en pression importante. La figure 1 est donnée à titre de comparaison, elle illustre un procédé particulier d'hydrocracking permettant notamment d'opérer avec des catalyseurs classiques d'hydrocracking meme si la charge est souillée par des composés azotés et soufrés avec fractionnement/ classique des produits obtenus et recyclage vers un réacteur de la fraction lourde des produits non convertis. La figure 2 illustre le même procédé dthydrocracking mais dans lequel. les agencements de traitement des effluents réactionnels sont conformes au procédé selon l'invention. Sur les figures 1 et 2, pour ne pas les surcharger, on a omis divers agencements non essentiels à la compréhension de l'invention. Dans la figure 1, la charge d'hydrocarbures en général souillée par des composés azotés dont la teneur peut atteindre 5000 parties par million ou plus, et également par des composés sulfurés, est introduite par la conduite l dans la conduite 2 ou débouche l'arrivée d'hydrogène par la conduite 3. Sur la figure, il s'agit d'hydrogène de recyclage; on peut introduire également de l'hydrogène frais par une conduite non représentée sur la figure. Le mélange hydrogène et charge traverse le réchauffeur 4 et par la ligne 5 atteint le four 6, d'où il est entrainé par la ligne 7, dans une première zone de réaction ou réacteur 8.Ce réacteur contient un lit de catalyseur d'hydrocracking, ce lit pouvant être fixe, fluide ou mobile, le réacteur, de type radial ou axial par exemple, pouvant d'ailleurs être constitué lui-même de plusieurs zones réactionnelles en série ou en parallèle, superposées ou côte à côte. D'une façon générale, dans ce réacteur 8, les composés azotés de la charge donnent naissance à de l'ammoniac et les composés contenant du soufre donnent naissance à de l'hydrogène sulfuré; en outre il se produit un début de conversion des hydrocarbures lourds en hydrocarbures légers, avec production notamment d'hydrocarbures paraffiniques légers. L'effluent du réacteur 8 en est soutiré par la conduite 9 et envoyé dans un séparateur chaud 13, par les conduites 10 et 12 et après avoir traversé l'échangeur 4 et la chaudière 11, cette chaudière étant affectée à la production de vapeur pour l'entraînement des compresseurs de recyclage. Du séparateur chaud 13, on soutire par la conduite 15 une phase gazeuse, qui contient en particulier des hydrocarbones légers et de l'ammoniac, et par la conduite 16 des hydrocarbures lourds que l'on mélange avec au moins une partie du résidu de fractionnement ultérieur, ce résidu étant admis par la conduite 38.Ce mélange de la conduite 16 passe dans la zone de pompage 14, puis par la conduite 37 atteint l'échangeur 17, puis l'échangeur ou le four 19 à travers la conduite 18 puis, par la conduite 20 est introduit dans une deuxième zone de réaction d'hydrocracking ou réacteur 21, (de type par exemple axial ou radial) qui contient un lit catalytique fixe, fluide ou mobile, le réacteur pouvant d'ailleurs être constitué lui même de plusieurs zones réactionnelles en série ou en parallèle, superposées ou côte à côte. L'effluent soutiré du réacteur 21 est envoyé par la conduite 22 à travers l'échangeur 17 d'où il est soutiré et mélangé avec le courant gazeux en provenance par la conduite 15 du séparateur 13 (ce mélange pouvant être fait d'ailleurs en tête de la zone 25 définie ci-dessous). Le mélange résultant est généralement refroidi de sorte que ultérieurement lorsque la température de ce mélange tombera aux environs de 60 100 C environ, les produi.ts volatils azotés, ammoniac notamment, se transformeront en majeure partie en sulfures d'amgonium, en réagissant avec par exemple, l'hydrcg'ene sulfuré due la pnase vapeur soutirée du séparateur 13. Ces sulfures d'ammonium sont éliminés des conduites par tout moyen connu quelconque. En général, la formation des sulfures d'ammonium se produit en aval de la chaudière 24 et en amont du réfrigérant final non représenté sur la figure, lui-même en amont du dernier ballon séparateur 25. Le mélange de l'effluent liquide du deuxième réacteur et de la fraction vapeur en provenance du séparateur 13 atteint, par la conduite 23, la chaudière 24 génératrice de vapeur, puis le séparateur 25 qui fonctionne sous haute pression et à basse température; dans le séparateur 25, on sépare d'une part un gaz riche en hydrogène qui par la conduite 26, le compresseur 28 et la conduite 29, est recyclé au moins en partie vers le deuxième réacteur sur la figure 1. Le deuxième réacteur peut, d'ailleurs, si nécessaire, être alimenté également en totalité ou en partie par de l'hydrogène frais. De l'hydrogène d'appoint peut être introduit par la conduite 27. L'hydrogène de recyclage peut éventuellement entotalité ou en partie, alimenter aussi-le premier réacteur 8. La fraction liquide soutirée du séparateur 25 est introduite par la conduite 30 dans l'appareil de fractionnement 31. Cet appareil de fractionnement 31 fonctionne dans des conditions appropriées, sous pression en général voisine de la pression atmosphérique, en vue de l'obtention des produits et essences désirés extraits par des conduites telles que 32, 33 et 34 avec obtention en fond de colonne des produits lourds non convertis, de type "heavy ends", que l'on soutire par laxconduite 35 et que l'on recycle au moins en partie, par la conduite 38 vers le deuxième réacteur 21, après les avoir d'une part réchauffés à la température du réacteur 21 et d'autre part recompressés à la pression qui-règne dans le réacteur 21, au moyen de dispositifs adéquats non représentés sur la figure 1. Dans la figure 2, conforme au procédé selon l'invention, le trajet suivi par la charge, puis par les effluents des deux réacteurs est le même que dans la figure 1 'jusqu'à la traversée de l'échangeur 17 (117 sur la figure 2). Ainsi, un mélange de la charge introduite par la conduite 101 et d'hydrogène introduit par la conduite 103, est envoyé par la conduite 102, l'échangeur 104, la conduite 105, le four 106 et la conduite 107 dans le réacteur 108, d'où, par la conduite 109, l'échangeur 104, la conduite 110, la chaufière 111 et la conduite 112, il atteint le sépara teur -113. L'effluent gazeux est soutiré par la conduite 115 et l'effluent liquide, par la conduite 116.L'effluent liquide, par la conduite 137, traverse l'échangeur 117 et par les conduites 118 et 120, après avoir traversé lséehangeur ou le four 119, pénètre dans le deuxième réacteur 121. L'effluent de ce deuxième réacteur, soutiré par la conduite 122, traverse l'échangeur ;117, est mélangé avec l'effluent gazeux en provenance par la conduite 115 du séparateur 113; selon le procédé de l'invention, le mélange de l'effluent gazeux de la conduite 115 et de l'effluent liquide de la conduite 122 est envoyé par la conduite 123 dans une colonne de préfractionnement 124, comportant sur la figure 2, 4 plateaux Dans cette colonne de préfractionnement 124, ledit mélange subit un premier fractionnement favorisé par de l'hydrogène-introduit par la conduite 140 (stripping).La colonne de préfractionnement 124 travaille à pression sensiblement identique à celle qui règne dans le réacteur 121. On soutire en fond de la colonne de préfractionnement par la pompe 141, la conduite 136, un effluent de produits lourds non convertis que l'on peut recycler tel que, au moins en partie, dans les réacteurs 108 ou 121, par les lignes 142, 138 et/ou 139.En haut de la colonne de préfractionnement 124, on soutire une fraction gazeuse, qui par la conduite 125 traverse l'échangeur 126; ensuite, par la conduite 127, la fraction gazeuse est envoyée dans un refrigérant final 128, puis atteint un ballon séparateur 129, fonctionnant à haute pression et basse température, d'où l'on soutire d'une part, par la conduite 130 un effluent liquide (qui est envoyé dans une unité de fractionnement, non représentée sur la figure 2, en vue de recueillir diverses coupes, à titre de produits, ainsi qu'un résidu de fond que l'on peut renvoyer vers les réacteurs 108 et/ou 121 de façon classique, et d'autre part une nouvelle fraction vapeur, renfermant notamment de l'hydrogène, lequel peut être recyclé par les conduites 131, 133, 103 et 134 vers les réacteurs 108 et 121 et éventuellement par les conduites 133 et 140 vers la colonne de préfractionnement où il peut être utilis é encomplément d'hydrogène d'appoint (introduit par la ligne 135) comme gaz de stripping. L'hydrogène de la conduite 131 a été recomprimé dans le compres seur 132, les débits d'hydrogène dans chacune des branches du circuit particulières aux réacteurs 108 et 121, à la colonne de préfractionnement 124 étant controlés à l'aide de moyens appropriés, par exemple des vannes de régulation. L' avantage du procédé selon l'invention réside dans le remplacement d'un séparateur par une colonne de préfractionnement dans des conditions de pression semblables à celles du réacteur d'où provient l'effluent, qui pénètre dans cette colonne, laquelle munie seulement de quelques plateaux, permet au dit effluent, soumis dans cette colonne à un stripping à l'hydrogène, d'etre séparé très correctement en une phase gazeuse et une phase liquide, cette dernière renfermant la majeure partie des produits non convertis, ces produits non convertis pouvant être recyclés directement vers le réacteur puisqutils sont toujours à la pression de ce réacteur et à une température relativement assez voisine.On mesure ici l'avantage considérable du procédé selon l'invention qui permet de recycler telle quelle une portion au moins (généralement importante) de la fraction lourde non convertie alors que, par exemple dans la figure 1, la fraction lourde est obtenue en fond d'une colonne classique de fractionnement, sous une pression relativement très faible (pression de quelques atmosphères maximum), de sorte qutavant de recycler la fraction lourde vers un réacteur, il faut réélever fortement sa pression. En outre, une température de 300 - 7500C est atteinte en fond de cette colonne classique de fractionnement, ce qui impose de réchauffer toute cette fraction lourde de la température du ballon séparateur de la section réactionnelle (40 à 600C) jusqu'à cette dernière, d'où selon le présent procédé selon l'invention une économie non négligeable en fuel et en électricité nécessaires au chauffage et remise en pression de la fraction lourde, Un autre avantage du procédé est que la séparation d'une portion au moins de la fraction lourde à recycler, ayant été réalisée dans la colonne de préfractionnement, il s'ensuit que le dispositif de fractionnement (non représenté sur la figure 2), nécessaire à l'isolement des coupes recherchées à titre de produits, peut être de dimensions notablement réduites par rapport aux dispositifs de fractionnement généralement utilisés dans l'art antérieur parce que la charge de l'unité de fractionnement bout dans un domaine notablement plus étroit que dans l'art antérieur (puisque cette charge contient sensiblement moins de produits lourds). On notera que dans le procédé selon l'invention, la perte par dissolution en hydrogène, de l'unité dans les phases liquides de la colonne de préfractionnement (124 sur la figure 2) et du ballon séparateur (129 sur la figure 2) est inférieure à celle d'une unité équipe d'un seul ballon séparateur froid, cela en raison du recyclage vers les réacteurs du produit de fond de la colonne de préfractionnement, principale origine des pertes en hydrogène par dissolution. Ainsi dans le présent procédé, l'hydrogène dissous dans le fond de la colonne de préfractionnement n'est pas perdu. Le catalyseur dshydrocraelKing se compose d'au moins deux con3tituents essentiels, l'un servant à accomplir la phase d'hydrogénation de la réaction et qui est constitué d'au moins un métal, 11 autre servant à accomplir le craquage proprement dit et qui est une substance à action acide, cette substance étant soit un halogène, ou, soit le support lui-même du natalyseur sur lequel est déposé le constituant hydrogénant. Le constituant d'hydrogénation du catalyseur est donc généralement choisi parmi au moins un métal des éléments des groupes VI B et VIII de la classification périodique américaine des éléments, sous forme de métal libre, ou sous forme d'un oxyde ou d'un sulfure. On peut citer, comme métaux, le cobalt, le nickel, le fer, le chrome, le molybdène, le tungstène, le palladium, le platine, le ruthenium, le rhodium, ltosmium, l'iridium ou des mélanges des deux, ou plus de ces métaux, par exemple les couples molybdène-palladium, molybdène-platine, molybdène-nickel, nickel-chrome ou les triplets nickel-palladium-molybdène, nickel-cobalt-molybdène, etc... Les catalyseurs renfermant un métal noble de la famille du platine (platine, palladium, iridium, rhodium, osmium, ruthenium) peuvent avantageusement renfermer jusqu'à 10 ffi environ, en poids, halogène combiné, fluor ou chlore, en tant que constituant acide de la composition catalytique. Quelle que soit la nature du ou des constituants catalytiques actifs, ceux-ci généralement, sont mis sous forme de produit composite avec un support solide approprié qui peut etre soit un produit naturel, soit un produit de synthèse. On ci.tera les divers silicates d'aluminium, ainsi que ceux traités par des acides pour accroître leur activité, les diverses argiles contenant de l'alumine, des sables, des terres, etc... On peut citer les mélanges de silice et d'alumine, la zircone, la magnésie, I'oxyde de thorium, l'oxyde de bore, de titane, de strontium, les alumines, les zircone-alumines, les zircone-silices, les zircone-alumine-siliees, les magnesie-silices, etc... Les méthodes de préparation des catalyseur d'hydrocracking sont bien connues et ne seront donc pas decrites ici. En général, les conditions opératoires dans les réactions d'hydrocracking dépendent des diverses caractéristiques physiques et chimiques des hydrocarbures de la charge. Elles dépendent également de la nature du catalyseur utilisé. Les températures sont comprises entre environ 300 et 550 C, de préférence entre 300 et 5000C, les pressions entre 15 et 250 atmosphères, de préférence entre 50 et 250; on utilise généralement une vitesse spatiale comprise entre environ 0,3 et 15 (dè préférence entre 0,3 et 3) volumes de charge liquide par volume de catalyseur et par heure. EXN4PLE 1 (Comparatif) Cet exemple illustre un procédé d'hydrocracking non selon l'invention, appliqué à une charge d'hydrocarbures bouillant dans la gamme des distillats sous vide et en provenance des bruts suivants mélangés dans les proportions indiquées dans le tableau ci-dessous, dans le but d'obtenir une conversion maximale, en essence de point d'ébullition final inférieur à 175 C TBP. . 50 % Poids Arabe Léger 25 % Zarzaïtine . 12.5 ss ArzeT:z 12.5 % Hassi Nessaoud Densité d 20/4 : 0.896 Viscosité à 210 F : 5.5 à 6 CST Tèneur en soufre : 1.2 % Poids Teneur en azote : 400 ppm La charge mélangée au gaz de recyclage et d'appoint est traitée dans une première étape de réaction où sa désulfuration et sa dénitrification s'accompagnent d'une légère conversion.Les conditions opératoiresdans cette première étape sont les suivantes Vitesse spatiale : 1 litre de charge par litre de catalyseur Pression de 150 bars à l'entrée du réacteur Température limite de sortie 4600C A ces conditions opératoires les rendements obtenus en produits de conversion sont les suivants Corps Rendements en % Poids de la charge H2S + NH3 1.32 C4 et plus légers 3.40 Essence 05,- 1750C TBP 22.60 Produits de point d'ébullition supérieur à 17500 TBP 74.48 total 101.80 L'effluent réactionnel de première étape est ensuite refroidi à une température de 2500C par échange thermique avec l'alimentation du premier réacteur et dans une chaudière générant de la vapeur utilisée par la turbine d'entraînement du compresseur de recyclage.La température de 250 OC est contrôlée par ajuste ment de la quantité de vapeur générée dans cette chaudière de récupération. La température de 2500C.une fols atteinte, l'effluent réactionnel de première étape alimente un ballon séparateur séparant cet effluent en deux phases liquide et gazeuse. La phase liquide alimente en mélange avec un recyclage de produits lourds non convertis fractionnés par distillation, et définis ci-dessous, le réacteur de seconde étape et la phase vapeur court-circuite ce même réacteur. La répartition des produits de conversion obtenus en première étape déduction faite des quantités recyclées par le gaz de recyclage entre les phases liquide et vapeur de ce ballon séparateur est indiquée ci-dessous: Produits Répartition en ffi Poids Phase valeur Phase liauide NH3 99 1 H2S . 86.5 13.5 C4 et plus légers (C4-) 70 30 Essence C5-175OC TBP 67 33 Produits de point d'ébullition supérieur à 17500 TBP, et inférieur au point d'ébullition de la charge 18 82 Produits de point d'ébullition supérieur au point final d'ébullition de la charge 0.2 99.8 Concentration en ammoniac de la phase liquide 20 ppm La phase liquide de ce ballon séparateur, mélangée au recyclage de produits lourds, équivalent en poids à 58.5 ss de la charge fraîche initiale, est traitée dans un réacteur de seconde étape ou, moyennant les conditions opératoires suivantes vitesse spatiale, 1 litre de charge totale par litre de catalyseur, une pression à l'entrée du réacteur de 150 bars, une température limite de sortie du réacteur de 365 OC, des rendements par passe en produits de conver sion supérieurs à ceux de la première étape sont obtenus. Corps Rendements à conversion totale exprimés en % Poids de 100 kg de produits non convertis en première étape. -H2S + NK3 0,00 CH4 et plus légers (C4-) 12,96 Essence C5 - 17500 TBP 86,88 Total 101,84 Il en résulte les rendements globaux suivants à la sortie des deux étapes Corps Rendements en % de la charge fraîche initiale H2S + NH3 1,32 C4 et plus légers (c4-) -14,55 Essence C5 - 17500 TBP 87,30 Total 103,1,7 L'effluent du réacteur de seconde étape préchauffe successivement l'alimentation de ce réacteur et l'alimentation du réacteur de première étape.Il est ensuite mélangé avec la phase vapeur en provenance du ballon séparateur intermédiaire, l'ensemble étant ensuite refroidi à une température de 45 C dans un aéroréfrigérant avant d'être introduit dans un second ballon séparateur. La phase vapeur de ce ballon séparateur est totalement recyclée vers les deux réacteurs et le gaz d'appoint de l'unité lui est incorporé au préalable. la phase liquide après expansion dans un deuxième ballon séparateur taré à une pression de 20 bars est, après stripping, fractionnée dans une colonne de distillation atmospndrique. Les fractions pétrolières, non converties lors de leur passage sur le catalyseur du réacteur de deuxième étape, en produits de point d'ébullition inférieur ou égal à 175 C, sont soutirées en fond de la co lonne de distillation atmosphérique pour être recyclées vers le réacteur de se conde étape. -- ------------- ------ EXEMPLE 2 Reprenons l'exemple précédent en insérant dans la boucle réactionnelle en aval des 2 réacteurs une colonne de préfractionnement. L'effluent du deuxième réacteur préchauffe comme précédemment l'alimentation de ce réacteur. Il traverse ensuite une chaudière de récupération où, par l'importance du débit de vapeur générée, la température d'injection de l'effluent réactionnel dans la colonne de préfractionnement est réglée à 250"C. En fond de cette colonne de préfractionnement est -injectée la totalité du gaz d'appoint de l'unité 3 une température de 150oC et dont la composition est la suivante Gaz d'appoint Concentrations Composants % Volume . Hydrogène 95 . Hydrocarbures 5 Le produit de fond de cette colonne de préfractionnement est directement recyclé à l'aspiration de la pompe d'alimentation de la deuxième étape. Ce produit de fond a la composition approchée pondérale suivante Corps C4 et plus légers (C4-) 0,3 Coupe essence C5 - point final d'ébullition TBP 175 C 4,7 Produits de point d'ébullition supérieur à 1750C 95,0 TOTAL 100,0 La phase vapeur quittant cette colonne renferme la majeure partie des produits convertis dans les deux étapes. Cette phase vapeur à laquelle la phase vapeur du ballon séparateur intermédiaire a été incorporée préchauffe l'alimentation du réacteur de première étape avant d'être refroidie finalement par un aéroréfrigérant à une température de 45 C, et d'être envoyée dans un ballon séparateur. Des condensats sont injectées en amont de l'aéroréfrigérant pour dissoudre les sulfures d'ammonium formés par la combinaison de l'hydrogène sulfuré et de l'ammoniac. La phase liquide du ballon séparateur, essentiellement constituée de produits de conversion est envoyée vers les colonnes de stripping et de dlstillation pour être fractionnée. La phase vapeur de ce ballon séparateur est recyclée vers les deux réacteurs. L'incorporation d'une colonne de préfractionnement au schéma initial présente les avantages suivants Recyclage direct vers le réacteur de seconde étape de 58 % des produits non convertis en essence par ce même réacteur. A ce recyclage direct et compte tenu de sa légère dilution par des produits plus légers correspondent des économies de 5,5 Kwh et de 55.000 Kcal/heure équivalent fuel par tonne de charge fraîche à l'entrée de l'unité pour l'unité d'hydrocracking présentée et dont nous rappelons ci-dessous les caractéristiques - Capacité : 1.150.000 tonnes/an de distillat sous vide - Conversion totale en essence et produits plus légers - Pas de turbine hydraulique de récupération sur l'effluent liquide de la section réactionnelle. Les conditions opératoires de l'unité, notamment la pression partielle d'hydrogène en zone réactionnelle, le volume d'hydrogène recyclé, déterminées par la pureté du gaz de recyclage ne sont pas affectées car cette pureté est pratiquement constante dans les deux cas. Pureté en hydrogène du gaz de recyclage - % Volume Schéma conventionnel (Exemple 1) 84,3 Schéma avec colonne de préfraction- nement (Exemple 2) 83 La consommation en hydrogène de l'unité est réduite, car seules les pertes par dissolution dans la phase liquide du ballon séparateur en aval de la colonne de préfractionnement doivent être comptabilisées. Pertes d'hydrogène par dissolution en m3 d'H2 pur à 15 C 1 ATM par m3 de charge à 15 C Schéma conventionnel (Exemple 1) 30,5 Schéma avec colonne de préfractionnement (Exemple 2) 22,5 REVENDICATIONS 1. Procédé de conversion d'hydrocarbures dans lequel la charge d'hydrocar bures. est soumise à un hydrotraitement en présence d'un catalyseur approprié, dans au moins une zone de réaction, le procédé étant carac térisé en ce que l'on envoie l'effluent de la zone de réaction dans une zone dite de préfractionnement fonctionnant sous une pression qui est sensiblement de l'ordre de grandeur de la pression qui règne dans la zone de réaction d'où a été soutiré ledit effluent, zone de préfrac tionnement dans laquelle on réalise, par stripping, par de lthydrogène dont la provenance est précisée ci-dessous, une séparation des phases liquide et gazeuse dudit effluent pour obtenir, d'une part, dans le haut de la zone de préfractionnement, une fraction gazeuse renfermant notamment de l'hydrogène et la majeure partie des produits convertis dans au moins la zone de réaction d'où provient ledit effluent, et d'autre part, en fond de la zone de préfractionnement, une fraction de produits lourds ou non convertis, dont une partie au moins, est recyclée vers au moins la zone de réaction d'où a étd soutiré ledit effluent, ladite fraction gazeuse, soutirée en haut de ladite zone de préfractionnement étant envoyée, après refroidissement, dans une zone de séparation où l'on recueille d'une part1 un gaz riche notam ment en hydrogène, et d'autre part un nouvel effluent liquide que l'on envoie dans une zone de fractionnement en vue d'isoler les cou pes recherchées à titre de produits1 l'hydrogène utilisé pour réali ser ledit stripping étant soit de l'hydrogène d'appoint, soit un mé lange d'hydrogène d'appoint et d'au moins une partie dudit gaz riche notamment en hydrogène obtenu après refroidissement de ladite frac tion gazeuse soutirée en haut de la zone de préfractionnement. 2. Procédé selon la revendication 1, appliqué aux réactions d-'hydro cracking. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel ledit gaz riche, notamment en hydrogène est recyclé vers au moins l'une des zones de réaction.