Brevet FR2301592A1 — publié le 19760917

On connaît divers procedés de régénération des huiles lubrifiaute usagées, mais ces procédés n'ont rencontré dans la pratique qu ed-ccre succès. @@@@@ @@@ @@ @@@ @@@ @@@@@@@@ Ceci@est dû principalement au coût trop élevé des traitements connus et à leur faible rendement. @@@ @@@@@ @@@@@@ @@@@é Ba présente invention concerne un procédé de régénération des huiles usagées2permettant d'obtenir des rendements sensiblement plus élevés que les prccédés connus, au prix d'une mcindre consommation d'agents de régénération. En outre, la qualité de l'huile se trouve améliorée. @@@ @@@ @@@@@@@ Les huiles auxquelles s'applique le présent procédé sont des huiles minér@les d'hydrocarbures, généralement d'origine pétrolière, contenant le plus souvent des additifs divers tels qué agents antirouille, antioxydants, émulsionnants, additifs de viscosité, etc.+., huiles qui après un usage plus ; ou moins long dans un moteur à combustion interne; comme agents de lubrifica tion, ont vu deurs propriétés modifiées de façon désavantageuse et se sont chargées en produits tels que résidus charbonneux, produits oxydés, eau, hy drocarbures non brûlés, ce qui a conduit à les vidanger. Un procédé coimu consiste è enlever par distillation les constituants légers tels que l'eau et les fractions essence, puis à effectuer un désasphal- tage au propane et enfin à soumettre l'huile obtenue à un traitement d'hydrogènetion. Si on le désire, on peut interposer des traitements complémentaires de type connu, par exemple un traitement par une faible quantité d'acide sul furique, ce traitement se situant entre le déasphaltage et l'hydrogénation. On a toutefois constaté que la durée de vie du catalyseur, dans ce pro2édé, est relativement faible Le remplacement relativement fréquent du catalyseur rend ce procédé peW:économique. le présent procédé peut, au contraire, être mis en oeuvre pendant de longues périodes sans désactivation notable du catalyseur. Ce procédé comprend les étapes essentielles suivantes t/ Extraction de l'huile usagée au moyen d'un hydrocarbure paraffi- nique renfermant de 3 à 6 atomes de carbone ou d'un mélange de plusieurs de ces hydrocarbures, suivie de la séparation des phases d'extrait et de raffi nat : l'extrait est ensuite débarrassé, par exemple par stripping, de lthy- drocarbure léger qui avait servi à l'extraction. 2/ Distillation de l'extrait préalablement débarrassé de l'hydro- carbure léger d'extraction, de manière à séparer au moins une fraction d'huile lubrifiante distillée d'un résidu d'huile lubrifiante non-distillée. 3/ Hydrogénation de la fraction distillée obtenue à l'étape (2). 4/ Traitement du résidu de distillation de l'étape (2), au moyen d'un adsorbant, par exemple l'alumine, la bauxite, la silice, une argile, une terre activée ou une silice-alumine. On obtient ainsi au moins une fraction d'huile distillée purifiée et au moins un résidu de distillation purifié. Par mélange ultérieur d'une ou plusieurs de ces fractions, par exemple par mélange d'une fraction distillée hydrogénée avec un résidu de distillation traité à la terre, on pourra obtenir une huile lubrifiante améliorée sans déactivation rapide du catalyseur d'hydrogénation. Des étapes complémentaires sont avantageusement utilisées. Une technique préférée consiste à effectuer un traitement de préchauffage à une température de 225 à 425 Oc, de préférence 270 à 365 OC, d'une durée comprise entre, par exemple, 30 secondes et 4 heures, les longues durées étant de préférence associées aux températures les plus basses et inversement. Ce préohauf fage est, de préférence, effectué en présence d'eau sous pression ou en faisant passer un courant de vapeur d'eau dans l'huile. On peut aussi faire circuler un mélange d'huile et de vapeur d'eau dans des tubes chauffés, la vitesse du mélange étant par exemple 1 à 20 ?0mètres/sec., de préférence 5-15 mètres/sec. La quantité d'eau utilisée est, par exemple, 1 à 10 volumes par 100 volumes d'huile. A la suite de ce traitement, on peut envoyer l'huile directement à l'unité d'extraction au propane ; on préfère cependant séparer d'abord par distillation les fractions plus légères que l'huile, par exemple les fractions essence, et/ ou séparer l'eau, si cela n'a pas encore été fait. Un autre pré traitement qui peut précéder le traitement au propane ou le traitement de chauffage ci-dessus consiste à débarrasser l'huile des fractions légères qu'elle contenait, par exemple eau et essence, par chauffage à une température de distillation inférieure à 200 OC, par exemple 120 à 1500C D'autres prétraitements connus sont la décantation, la filtration, la centrifugation et la neutralisation. le traitement d'extraction par l'hydrocarbure paraffinique liquide léger est effectué de préférence entre 40 OC et la température critique de l'hydrocarbure, sous une pression suffisante pour maintenir cet hydrocarbure à l'état liquide. Avec le propane, par exemple, la température préférée est comprise entre 80 OC et la température critique de l'hydrocarbure. Le rapport hydrocarbure liquide/huile est de 2 : 1 à 30 : t en volume, - de préférence 5 I à 15 : 1. Après cette extraction, l'hydrocarbure léger est séparé de l'extrait par vaporisation. le raffina t contenant des matières asphaltiques peut être traité pour en séparer l'hydrocarbure paraffinique léger entraîné. La distillation proprement dite a pour objet de séparer au moins une fraction d'huile lubrifiante distillée d'une huile lubrifiante résiduelle nondistillée. La fraction distillée pourra etre, par exemple, une fraction spindle ; on préfère, cependant, distiller plusieurs -fractions volatiles, par exemple une huile spindle et des bases d'huiles pour moteurs telles que des huiles SSU 100 à 900. On préfère ne conserver comme résidu de distillation qutune fraction lourde, par exemple un bright stock, c'est-à-dire une fraction de viscosité supérieure à 12 C Engler, de préférence environ 25 à 40 o Engler. L'hydrogénation des fractions distillées est effectuée, par exemple, dans les conditions suivantes - température comprise entre 250 et 400 OC, de préférence entre 300 et 370 OC. - pression de 5 à 150 kgs/cm2, de préférence 15 à 60 kg/cm2 - débit d'hydrogène : 100 à 2 000 litres TPN par litre de charge. - vitesse spatiale : 0,1 à 10 volumes de charge liquide par volume de catalyseur et par heure. La consommation d'hydrogène est faible, par exemple 2 à 40 N litres par litre d'huile. le catalyseur est un catalyseur d'hydrogénation conventionnel, de préférence un catalyseur résistant au soufre. Le catalyseur renferme, de préférence, au moins un oxyde ou sulfure de métal VI a ou VIII, tel que le molybdène, le tungstène, le nickel, le cobalt et/ ou le fer, de préférence incorporé à un support, par exemple alumine, la bauxite, la silice - alumine ou une zéolite. Le traitement par l'agent adsorbant est effectué, par exemple, entre 50 et 350 OC, de préférence entre 120 et 300 OC. On opère avantageusement en présence de vapeur d'eau, de gaz carbonique ou d'agents analogues. La quantité d'adsorbant est, par exemple, 5 à 15 Xo du poids de l'huile. Une charge huile usée dont les principales propriétés sont les suivantes : a4 : 0,91 teneur en eau : 4 teneur en essence et gas oil : 6 % viscosité : 8 c Engler à 50 C. couleur noire carbone Conradson : 2.7 indice d'acide (mg EpH/l ) : 2,4 teneur en cendres : 1,5 teneur en métaux : 7 000 ppm Cette charge, épurée des gros matériaux dans un tamis, est introduite dans l'unité de prétraitement-déshydratation. Elle est introduite dans un four avec 4 ffi en poids de vapeur d'eau qui la chaùffe à 270 OC. L'effluent du four est introduit dans un récipient à pression 5 kg/cm2 effectifs où barbote -de la vapeur d'eau (1 % du poids). les vapeurs du ballon sont condensées dans un condenseur puis décantées dans un ballon séparateur où l'on récupère de l'eau et une partie des hydrocarbures légers contenus dans l'huile. Le liquide est envoyé à l'unité de clarification au propane pour être mélangé avec 6 fois son volume de propane liquide sous 40 kg/cm2 effectifs à la température de 90 OC. Le mélange est décanté. Le résidu est récupéré en fond du décanteur, tandis que I'huile clarifiée est soutirée en tete. On récupère le propane (qui sera recyclé) par une séparation flash bi-étagée. L'huile clarifiée, débarrassée du. propane, est introduite dans une unité de distillation sous vide qui permet de séparer différentes coupes d'huilea. L'huile préchauffée dans un four à 350 OC est introduite dans la colonne qui travaille en fond à une pression de 75 nim Hg. La charge est introduite au 4ème plateau à partir du bas. La coupe de fond de colonne est strippée avec 5 % en poids de vapeur d'eau. Cette coupe de fond est envoyée à un traitement à la terre (cf cidessous). En tête de colonne, on soutire une coupe Gas Oil qui représente les hydrocarbures légers non retirés de l'huile à l'unité de prétraitement déshydratation. Au 4ème plateau de tête de colonne, on soutire une huile légère (viscosité rr, 2,5 o Engler à 50 OC) qui est strippée dans un stripper latéral par 5 ffi (poids) de vapeur d'eau surchauffée; les vapeurs du stripping sont réintroduites au meme niveau dans la colonne. Dans cet exemple, ont été effectués 2 soutirages latéraux aux 12ème et 8ème plateaux de tête qui produisent après hydrofinissage des huiles de 5 et 80 Engler à 50 OC. La colonne du présent exemple possède 20 plateaux au total. Chacun des strippers latéraux possède 4 plateaux. La coupe de fond, qui en fin de traitement sera la coupe Lright stock (viscosité > 30 o Engler à 50 OC), est envoyée à une unité de traitement à la terre. Le traitement se fait en présence de 10 % en poids de terre (terre à foulon) à une température de 130 OC et à pression atmosphèrique. L'huile est ensuite filtrée. Les différentes coupes d'huile distillée ainsi obtenues sont ensuite traitées à tour de rôle dans l'unité d'hydrofinissage. Pendant la durée de traitement d'une des coupes, les autres coupes sont maintenues dansun stocka go. les conditions opératoires dans cette unité sont les suivantes - catalyseur : Co Mo sur alumine concentration minimum en Co et No : 12 % poids de MoO3 2,2 % poids de Co O - vitesse spatiale : 3. (m3/m3/h de charge à 15 OC) - température entrée réacteur : 300 OC - pression au réacteur : 20 kg/cm2 - recyclage H2 pur : 200m /m3 de charge. Après 2.500 heures de marche en continu, il n'a été observé aucune désactivation du catalyseur. Ce catalyseur a une durée de vie estimée de 36 mois. Propriétés des coupes obtenues Spindle Neutral 1 Neutral 2 Bright Stock 1 densité 15/4 0,874 0,882 0,888 0,905 Couleur ASTM 1,5 2 2,5 5,5 Viscosité Engler à 50 C 2,5 / 2,9 5 / 5,5 8 / 8,5 30 / 32 Indice de visco sité 95 + 95 + 95 + 95 + Pt de trouble C - 15 - 12 - 10 - 10 Pt de flash ! C vase ouvert ! > 215 ! > 245 ! > 255 ! > 275 ! ! Acidité (mg KOH/l) 0,03 0,03 0,03 0,03 Carbone Conradson 0,01 0,02 0,08 0,8 ! Teneur en cendres ! 0 ! 0 ! 0 ! 0 ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! I I ! ! ! ! Les effluents (résidus de la clarification au propane et terres usées) peuvent être incinérés. Le bilan est le suivant (en poids): à partir de 5.000 parties d'huile on a séparé 200 parties d'eau et 122 parties d'hydrocarbures légers, lors du prétraitement, et 211 parties de résidu (raffinat), lors du traitement au propane. La distillation a fourni 178 parties de gas oil, 883 parties d'huile spindle, 1.775 parties d'huile neutral 1, 772 parties d'huile neutral 2 et 859 parties de résidu de distillation.-Après hydrogénation, on a recueilli 865 parties d'huile spindle, 1.739 parties d'huile neutral 1 et 757 parties d'huile neutral 2. Le traitement du résidu de distillation à la terre a donné 792 par ties de bright stock. Le rendement global en huile a donc été de 83,06%. REVENDICATIONS 1 - Procédé de régénération d'une huile lubrifiante usagée, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : a) extraction de 1'huile usagée au moyen d'au moins un hydrocarbure paraffinique léger liquide renfermant de 3 à 6 atomes de carbone, suivie de la séparation des phases d'extrait et de raffinat et de l'enlèvement de l'hydrocarbure paraffinique léger de la phase d'extrait b) distillation de la phase d'extrait, débarrassée de l'hydro- carbure paraffinique, pour produire au moins une fraction d'huile distillée et au moins un résidu non-distillé. c) hydrogénation d'au moins une fraction distillée obtenue à l'étape (b), et d) traitement du résidu de distillation de l'étape (b) au moyen d'adsorbant. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape (a) est précédée d'un préchauffage à 225 - 4250C en présence d'eau 3 - Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'extraction de l'étape (a) est réalisée à une température comprise entre 40 d et la température critique de l'hydrocarbure. 4 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on distille, à l'étape (b), des fractions d'huile moteur et soutire un résidu non-distillé de viscosité égale à celle d'un bright-stock. 5 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caracté+ise en ce qu'on effectue l'hydrogénation de l'étape (c) à 250 - 400 C sous une pression de 5 - 150 kg/cm2, en présence d'un catalyseur contenant au moins un oxyde ou sulfure de métal VI a et/ou VIII. 6 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'étape (d) est effectuée à 120 - 3000C.