Brevet FR2330757A1 — publié le 19770603

La présente invention concerne un procédé perfectionné impliquant le prétraitement/dahyXdnrtocsauiblurunscraquage par pyroly- se ou par voie thermique et qui doivent servir à alimenter un processus de transformation des hydrocarbures. Plus particulièrement, l'invention concerne un procédé de traitement par l'hydro- gène selon lequel on soumet des charges hydrocarbonées d'alimentation,thermiquement craquées,à un stade de prétraitement par hydrogénation à des températures relativement basses pour diminuer ou éliminer la formation des dépôts capables de boucher des conduites et qui se forment normalement lorsqu'on préchauffe la charge d'alimentation de la température ambiante jusqutà la température d'entrée dans le premier réacteur de traitement d'hydrogénation. Des procédés de transformation des hydrocarbures, comme le oraquage, le traitement par hydrogénation, le craquage hydrogénant, etc, sont des procédés bien connus et largement utilisés pour améliorer des fractions d'hydrocarbures. On entend par "craquage hydrogénant" ou "hydrocraquage" un procédé selon lequel on traite des fractions d'hydrocarbures, comme des gasoils et des naphtas, à des températures et pressions élevées en présence de certains catalyseurs solides et hydrogènes ou d'un gaz de recyclage ou de traitement riche en hydrogène, pendant des périodss de temps suffisantes pour effectuer l'amélioration voulue et la transformation souhaitée de l'alimentation.On effectue habituellement les opérations d'hydrocraquage à des températures comprises entre 2600 et 4850G et à des pressions manométriques de 14 à 210 bars avec des catalyseurs comme les oxydes ou les sulfures de métaux des groupes VI et VIII du Tableau Périodique des Elements, sur une base convenable comme support, comme un mélange d'oxydes amorphes2 par exemple de la silice et de l'alumine, ou un alumino-silicate du type zéolite cristalline. Avant que la charge d'alimentation n'entre dans la zone de réaction d'hydrocraquage, cette -charge est soumise d'ordinaire à un traitement catalytique d'hydrogénation impliquant le traite ment par de 11 hydrogène en présence d'un catalyseur comprenant des constituants métalliques catalytiques pour effectuer la décomposition des composés organiques de l'azote et du soufre qui sont présents dans cette charge d'alimentation. Dans ltopération de traitement par hydrogénation, les conditions de température et de pression (manométrique) comprenant un intervalle de 260 C à 4850C et une pression manométrique de 14 à 210 bars. Avant l'opération de traitement hydrogénant, on préchauffe généralement la charge fraîche d'alimentation7es condi- tions ambiantes jusqu'à environ 31500 avant que cette charge ntentre dans la première zone de traitement par hydrogénation. Pour des alimentations autres que des courants d'hydrocarbures ayant subi un craquage thermique, comme les gas-oils de pyrolyse, les gas-oils craqués à la vapeur d'eau, des naphtasayant subi une pyrolyse, etc, cette opération depréchauffage ne présente pas de problème en ce qui concerne la production de dépôts bouchant des conduites de transfert des charges chauffées.Au con taisre, lorsque la charge d'alimelltation contient des fractions ayant subi un craquage thermique, il se produit un grave bouchage dans la section de préchauffage situéeen amont de la première zone de traitement par hydrogénation, et ce bouchage peut également se produire à l'entrée des lits du catalyseur dans le réacteur. l'e bouchage précité semble devoir être attribué à la polymérisation d'oléfines et dioléfines aliphatiques et cycliques qui sont présentes dans les charges d'alimentation ayant subi un craquage thermique. La présente invention se fonde sur la découverte selon laquelle on peut soumettre des charges d'hydrocarbures provenant d'une pyrolyse à un prétraitement à de faibles températures pour diminuer la formation des dépôts et du bouchage résultant des conduites et/ou des lits du atalyseur lorsque l'on chauffe ces charges d'alimentation depuls les conditions ambiantes jusqu'à la température d'admission dans la zone de traitement par l'hydrogène. Selon la présente invention, on soumet un courant d'hydrocarbures d'alimentation provenant dune pyrolyse, comme du gas-oil craqué à la vapeur d'eau, à un prétraitement à l'hydrogène sur un catalyseur dthydrogénation à des températures relativement basses avant pour saturer partiellement la charge d'alimentation/que les dioléfines et les oléfines qui y sont présentes ne puissent polymériser, ce qui donne une charge d'alimentation ayant une tendance réduite à la formation de bouchons. On préfère hydrogéner dans des conditions qui transformeront les hydrocarbures oléfiniques insaturés en des composés saturés tout en réduisant à son minimum l'hydrogénation des composés aromatiques. Les charges d'alimentation que l'on prétraite selon la présente invention comprenrent les hydrocarbures d'alimenta- tion contenant des fractions d'hydrocarbures de pyrolyse dont l'ébullition à la pression atmosphérique s'effectue entre 1800 et 560 C. Des exemples de telles charges d'alimentation comprennent des gas-oils craqués et des naphtas craqués provenant des procédés de craqu ge de la vapeur d'eau et d'autres procédés de craquage thermique, notammert des procédés de cokéfaction.En général, de telles charges d'alimentation produisent des dépôts et aboutissent à boucher des conduites, des soupapes, etc, lorsqu'on chauffe ces charges de la température ambiante à la température d'introduction dans la zone du traitement d'hydrogénation d'un procédé d'hydrocraquage. On peut effectuer le procédé de l'invention dans les conditions de réactions indiquées ci-après au contact des catalyseurs ici décrits en opérant de n'importe quelle façon classique. Par exemple, on peut introduire le courant de l'hydrocarbure dans un récipient séparé où peut régner une grande pression et dans lequel on traite les hydrocarbures d'alimentation par de l'hydrogène tout en en élevant la température. On peut introdui- re dans ce récipient la totalité du mélange d'alimentation contenant les constituants oléfiniques ou bien l'on peut introduire seulemellt les constituants oléfiniques. On peut mélanger le ccurant des hydrocarbures d'alimentation avec l'hydrogène avant d'introduire ce mélange dans le récipient de prétraitement ou bien l'on peut introduire, en-des courants individuels et séparés, les hydrocarbures d'alimentation et lrhydrogène dans le récipient de prétraitement. Un autre mode opératoire consiste à introduire le catalyseur d'hydrogénation à l'entrée de la zone d'hydrotraitement en un ou plusieurs lits fixes qui sont suivis par un ou des lits séparés du catalyseur d'hydrotraitement. Dans l'un ou l'autre cas, l'introduction du courant des hydrocarbures et de l'hydrogène peut s'effectuer en courant ascendant ou descendant au contact du catalyseur d'hydrogénation, et l'affluent total de cette zone d'hydrogénation peut être introduit directement dans la zone d'hydrotraitement. De cette façcn, comme on l'expliquera plus amplement ici, la chaleur des réactions exothermiques d'hydrogénation sert à préchauffer l'alimentation, en partie ou en totalité, jusqu'à la température voulue pour la réaction dans la zone d'hydrotraitement subséquent. Dans certains cas, il peut s'avérer nécessaire de recycler ver le zone de réaction d'hydrogénation des courants refroidis contenant de l'hydrogène ou du produit liquide refoidi afi@ de maltriser l'élévation de température due aux réactions exothermiques. On effectue le stade du prétraitement par hydrogéna- tion selon l'invention à des températures d'entrée dans le réacteur se situant entre 65,5 C et 316 C, de préférence entre 930C et 13800, et à des températures de sortie du réacteur se situant entre 1490C et 371 C, de préférence entre 2320C et 343 C, à une pression manométrique comprise entre 10,5 et 210 bars, de préférence entre 70 et 126 bars, à une vitesse spatiale horaire de liquide (V/V/heu-7-ej comprise entre ,5 et 6,0, de pré férerce entre 2,0 et 4,0.On utilise une alimentation totale en hydrogène c-op--rise entre 89 et 1780 dm3 d'hydrogène (dars Des conditions normales de température et de pression), de pr@fé- rence 534 à 1 068 dm3 d'hydrogène,par litre de la charge d'@@i- mentation si l'effluent total deit ensuite être introduit dans la zone d'hydrotraitement d'un processus typique d'hydrocraquage. Si lton hydrogène les constituants oléfiniques séparés des au- tres constituants de l'alimentation, il faut seulement que l'alimentation en hydrogène soit supérieure à environ 89 dn3 (dans les conditions normales de température et de pression) par litre, et il faut seulement Rue la pression manométrique totale soit supérieure à 28 bars, selon le point final d'ébullition de l'ali- mentation. Les catalyseurs d'hydrogénation que l'on utilise dans le stade de prétraitement de l'invention sont bien connus et disponibles à l'échelle commerciale ou industrielle. Ces catalyseurs comprernent un ou plusieurs constituants à action d'hydrogéna- tion sur un support formé d'une base cristalline ou amorphe.En général, les constituants à action d'hydrogénation comprennent des métaux choisis de préférence parmi les groupes VI et VIII du Tableau Périodique des Eléments et ils comprennent notamment des composés du nickel, du ccba3t, du molybdène, du tungstène , du platine et di palladium, notamment les oxydes et les sulfures, On peut égalerent utiliser des mélanges de deux ou plusieurs quelconques de ces constituants a action: d'hydrogénation.Par exemples on préfère Des catalyseurs contenant (i) du nickel et/ou du cobalt sous la forme du métal, dtun oxyde, d'un sulfure ou de n'importe laqelle de leur combinaison, et (2) du molybdène et/ou du tungstène, sous la forme du métal, de l'oxyde, du sulfure ou de n'importe laquelle de leur combinaison0 On préfère également des catalyseurs contenant du platine et/ou du palla doum. Te constituant décrit ci-dessus et qui exerce une action d'hydrogénation est supporté sur une base amorphe et/ou cristalline. De telles matières amorphes de support comprennent de l'argile, de l'alumine, de la silice et leurs combinaisons, comme de la silice-alumine, de la silice-magnésie, de la silice/ oxyde de zirconium, de la silice/oxyde de bore, de la silice oxyde de titane, etc, Bes matières cristallines pouvant servir de support pour le catalyseur comprennent généralement les alunino-silicates cristallins de type zéolite ayant des ouvertures uniformes de o o pores d'environ 5 A à 15 A, qui sont bien connus et disponibles sous forme synthétique ou naturelle. Parttii les types bien établis de zéolite, il y a le "type A", le "type P", le "type X", la mordenite, la faujasite, l'érionite etc. On peut utiliser ces zéolites séparément ou en mélange0 On trouvera, par exemple, dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique N 3 410 808 et N 3 733 390 une description plus poussée de ces zéolites et de leurs procédés de préparation. Comme on le sait généralement, on peut améliorer l'activité catalytique des zéolites en les soumettant à un échange de cations pour réduire à moins d'environ 5 % en poids, de préférence à moins d'environ 2 % en poids, leur teneur en des oxydes de métaux alcalins. De façon classique, on réduit la teneur en des oxydes de métaux alcalins par un traitement d'échange d'ions avec des solutions d'un sel d'ammonium ou de sels de métaux des groupes II à VIII du Tableau Périodique des Eléments ou des métaux des terres rares. Des exemples de cations pouvant servir à cela sont l'hydrogène, l'ammonium et d'autres donneurs d'hydrogène, le calcium, le magnésium, le zinc, le nickel, le molybdène et des terres rares comme le cerium, le lanthane, le praséodyme, le néodyme et leurs mélanges.Après un échange d'ions convenable, on peut combiner la zéolite avec l'un des constituants précités à action d'hydrogénation comme du platine, du palladium, de l'iridium, du rhénirns, du nickel, du cobalt, du tungstène, du molybdène et leurs combinaisons. Le palladium, ou des combinaisons du nickel et de tungstène ou de cobalt et de molybdène, sont des exemples de constituants préférés à action d'hydrogénation. Comme antérieurement indiqué, les catalyseurs que lton utilise dans le stade du prétraîtement par hydrogénation selon l'invention sont bien connus. Ces catalyseurs contiennent typiquement 0,1 à 30 % en poids du constituant à action d'hydrogénation (par rapport au poids total du Catalyseur) sur la base amorphe et/ou cristalline de support, Les catalyseurs contenant de l'alumino-silicate zéolitique cristallin peuvent contenir une base minérale non cristalline et un alumino-silicate (base cristalline) représentant de 5 à 70 ffi du poids du catalyseur total. On trouve des exemples et des descriptions plus complè- tes de catalyseurs de ce type dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique N 3 865 716, N 3 547 807 et N 3 304 254. Les catalyseurs contenant des mélanges d'oxydes amorphes, comme de la silice-alumine, peuvent contenir des quantités variables de chaque matière amorphe,mais ils contiendront de préférence au moins 10 % en poids (par rapport au poids total du catalyseur) de chaque matière amorphe. On effectue par des techniques connues, comme l'impré agnation, l'échange des cations et le dépôt en phase vapeur, l'addition du constituant à action d'hydrogénation sur la matière de support. D'ordinaire, le catalyseur peut être calciné et/ou sulfuré de façon classique avant de servir. Voici une description d'un mode préféré de réalisation de l'invention : On effectue une opération de prétraitement à l'hydro- gène selon la présente invention avec une charge typique d'alimen- tation.qui est un gas-oil craqué à la vapeur d'eau,ayant un point final d'ébullition de 343 OC à la pression atmosphérique, ayant une densité à 1500 de 1,0173 et qui provient d'une opération de craquage d'un naphta à la vapeur d'eau.On introduit cette alimentation dans un réacteur de prétraitement (sous forme d'un tuyau en acier inoxydable de 1,27 cm de diamètre intérieur) à une vitesse spatiale de 5,4 V/V/heure en présence dthydrogène et d'un catalyseur d'hydrogénation disponible à l'échelle industrielle ou commerciale et qui consiste en 3 % d'oxyde de nickel et 17 % d'oxyde de molybdène sur une base d'alumine de support (tous les poids sont rapportés au poids total du catalyseur). On maintient le réacteur de prétraitement à une température d'environ 177 C, une pression manométrique d'environ 105 bars et un taux d'addi- tion d'hydrogène gazeux d'environ 1513 dm3 d'hydrogène (dans les conditions normales de température et de pression) par litre d'alimentation. On chauffe ensuite jusqu 35400 environ le produit sortant du réacteur de prétraitement par hydrogénation afin dlen élever la température au niveau requis à l'entrée du premier réacteur d'hydrotraitement, c'est-à-dire la zone d'hydro- traitement qui précède généralement la zone d'hydrocraquage.On trouve quril nly a as de problème de bouchage at cours du chauf- fage de la charge d'a@imentation jusqu' 1E température d'entrée du réacteur d'hydrotraitement alors que lton encontre de graves problèmes de bouclage au cours de ce chauffage lorsque l'on n'utilise pas le stade de prétraitement d'hydrogénation selon la présente inversion. Dans une autre forme de réalisation, la réaction d'hydrogénation exothermique qui se produit au cours du stade de prétraitement peut dans certains cas libérer suffisamment de chaleur pour préchauffer la charge jusqu'aux températures requises pour les réactions subséquentes dthydrotraitement. Après avoir subi une hydrogénation à de basses températures et avoir été chauffée jusqu'au voisinage de 35400, la charge de gas-oil craqué à a vapeur d'eau et ayant subi le pré traitement est soumise à un traitement d'hydrogénation puis à un hydrocraquage de façon classique. Les conditions utilisées dans l'appareil d'hydrotraitement sont une température de 2600 à 485 C, une pression manométrique de 14 à 210 bars, une vitesse spatiale de 0,2-10,0 volume/heure/volume ét des taux de gaz de traitement, riche en hydrogène, de 178 à 1780 dm3 (dans les conditions normales de température et de pression) par litre du gas-oil introduit dans le réacteur. Le catalyseur d'hydro-traite- ment consiste en du Ni-Mo sur un support de base amorphe. Les conditions utilisées dans la zone d'hydrocraquage sont une température de 260 C à 48500, une pression manométrique de 14 à 210 bars, une vitesse spatiale de 0,2 à 10,0 V/heure/V et. des débits de gaz de traitement riche c-n hydrogène de 178 à 1780 dm3 (dans les conditions normales de température et de pression) par litre de gas-oil introduit dans le réacteur. Le catalyseur de l'hydrocraqueur consiste en du palladium sur de la faujasite. REVENDICATIONS 1. Procédé de transformation dthydrocarbures selon lequel on soumet des hydrocarbures provenant d'une pyrolyse à un préchauffage de la température ambiante jusqu'à la température d'admission dans une zone de transformation (ce qui risque normalement de former des dépôts bouchant les conduites destinées au transfert de ces hydrocarbures d'alimentation) le procédé étant caractérisé en ce qu'on met, au cours du stade de préchauffage, les hydrocarbures d'alimentation provenant d'une pyrolyse en contact avec un catalyseur d'hydrogénation en présence dthydrogène à une température comprise entre 65,50G et 371 C et à une pression manométrique comprise entre 10,5 et 210 bars pour hydrogéner la charge d'alimentation et en diminuer ainsi la tendance à provoquer du bouchage. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce quton soumet les hydrocarbures d'alimentation, provenant d'une pyrolyse,à une hydrogénation effectuée à une température comprise entre 97"C et 342oC. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'gon hydrogène la charge d'alimentation, provenant d'une pyrolyse, dans une zone de préchauffage ayant une température d'admission maintenue entre 930 et 138 OC et ayant une température de sortie maintenue entre 2320C et 31600. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que 7'on effectue le stade de prétraitement dans une zone d'hydrogénation, et la zone de transformation est une zone de réaction d'un processus dthydrocraquage. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en c que l'on introduit, sans le refroidir, l'effluent total prove lant de la zone d'hydrogénation dans la zone du processus d'hydro- craquage. 6. Procédé selon l'une-des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que la température dtentrée de la zone de la réaction du processus d'hydrocraquage est au moins égale à 260 C. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le catalyseur d'hydrogénation com prend un ou plusieurs constituants métalliques à action dthydrogénation choisis parmi les éléments des groupes VI et VIII du Tableau Périodique. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7s-caractérisé en ce que le catalyseur dthydrogénation comprend un métal choisi parmi le nickel, le cobalt, le molybdène, le tungstène, le platine, le palladium, un oxyde ou un sulfure d'un tel métal ou un mélange de ces métaux, de leurs oxydes ou de leurs sulfures. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le catalysellr d'hydrogénation comprend comme constituant une zéolite qui est un alumino-silicate cristallin. 100 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la charge des hydrocarbures provenant de la pyrclyse est un gas-oil craqué à la vapeur d'eau.