Brevet FR2397450A1 — publié le 19790209

La présente invention a pour objet un procédé pour le craquage thermique d'une huile de pétrole lourde dans un réacteur et se rapporte plus particulièrement à un procédé destiné à empêcher de façon efficace le moussage des huiles lourdes dans les opérations de craquage. On connait de nombreux procédés de craquage thermique d'huiles lourdes de pétrole et notamment un procédé dans lequel l'huile de pétrole, chauffée à 450-550 C, est introduite en continu dans un réacteur ou elle entre en contact avec de la vapeur d'eau surchauffée à 500-800 C et ou se produit le craquage thermique en donnant lieu à un gaz de craquage, à une huile de craquage et à un résidu asphaltique ou résidu lourd petrolier. Dans ces procédés cependant, les mousses produites lors de l'évaporation des huiles ayant subi le craquage et la vapeur employée ont tendance à s'accumuler dans les huiles de cuve (formées de la matière brute et du produit craqué, c'est-à-dire consistant en un mélange d'huile lourde de pétrole n'ayant pas réagie et de résidu aliphatique).Il en résulte en fait une montée de l'huile en mousse dans le réacteur. Le moussage de l'huile de cuve provoque alors un entrainement indésirable de grandes quantités d'huile de cuve, en même temps que de gaz craqués, par un évent situé à la partie su prieure du réacteur L'huile de cuve, qui est sensible au coke, se dépose en quantités fortement augmentées sur la paroi intérieure de la conduite de rejet de gaz adaptée à l'évent précité et également sur la paroi intérieure du réacteur de la zone de la phase -gazeuse à la partie supérieure du réacteur. S'il se forme une forte proportion du coke qui se dépose sur la paroi intérieure du réacteur, ce dernier voit sa capacité de transformation efficace réduite. Il est par conséquent nécessaire d'employer un réacteur ayant une dimension suffisamment importante ce qui implique des coûts d'investissement plus importants. De plus, le dépit de coke sur la paroi intérieure du réac teurîfavorise le développement du moussage et, donc entraine une augmentation importante du dépôt de coke. En fait, le coke déposé en grande quantité, très souvent se détache de la paroi intérieure en formant des mottes qui tombent dans l'huile lourde.Ceci très souvent constitue une gêne au retrait du résidu réactionnel (résidu asphaltique) du réacteur après l'a chèvement de la raactionet le résidu asphaltique obtenu présente une moins bonne qualitédu fait de sa contamination par le coke. Par ailleurs,- Si le coke se dépose sur la paroi intérieure du conduit d'e- chappement en quantité importante, l'évacuation ou rejet des gaz est rendue difficile et s'accompagne d'une augmentation de la pression interne dans le réacteur, ce qui rend le fonctionnement continu et sûr de l'installation relativement incertains. Afin d'obvier ces inconvénients, un certain nombre de procédés destinés à empecher le moussage des huiles lourdes lors des opérations de craquage thermique des huiles dans un réacteur ont été proposées. Ainsi, par exemple, dans un procédé de craquage thermique d'huile lourde de pe trole- comprenant une cokeification différée etc, on pulvérise dans le réacteur, depuis son sommet et pendant un certain temps après le début du moussage de l'huile un agent anti-moussant à base de silicone.Ce traitement anti-moussant cependant ne peut donner de résultats satisfaisants dans les procédés de craquage thermique dans lequels une quantité importante de vapeur d'eau surchauffée est injectée dans l'huile lourde de pétrole pour la production d'une huile et d'un gaz craqués et de résidu asphaitîque La présente invention a pour objet un procédé de craquage thermique d'une huile lourde de pétrole, en présence de vapeur surchauffée, qui permet d'empêcher de façon très efficace que se produise un moussage de l'huile lourde au cours du craquage thermique. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaitront à la lecture de la description suivante. En vue de parvenir à ces résultats, la demanderesse a fait une étude approfondie des conditions de craquage et, a pu constater qu'une huile de pétrole lourde à laquelle une quantité prédéterminée d'agent antimoussant à base de silicone a été préalablement ajoutée et que l'on soumet au craquage thermique selon les conditions précitées, est susceptible de résister de façon efficace au moussage auquel donne généralement lieu ces huiles lourdes. La présente invention est basée sur cette constatation. La présente invention a en fait pour objet un procédé de craquage thermique d'une huile de pétrole lourde gi consiste à chauffer lthuile lourde à une température de l'ordre de 450-5500C, à ajouter un agent antimoussant à base de silicone en une proportion de l'ordre de 5 à 20ppm en poids par rapport à l'huile chauffée, à introduire cette huile chauffée dans un réacteur et à l'y mettre en contact avec de la vapeur d'eau surchauffée à 500-8000C pour produire le craquage thermique. Le schéma de principe joint à la présente description montre un exemple d'une installation pour mettre en oeuvre le procédé de craquage thermique d'une huile lourde conforme à la présente invention. L'huile lourde à traiter conformément à la présente invention n'est citée qu'à titre d'exemple non limitatif et peut consister, par exemple en un brut léger, un résidu sous vide, un résidu de craquage thermique et autres huiles de résidus pétroliers. En pratique, l'huile de pétrole lourde est tout d'abord chauffée à une témpérature de l'ordre de 4505500C puis on lui ajoute ensuite 5 à 20ppm (en poids) d'un agent antimoussant à base de silicone. N'importe lequel des agents anti-moussants base de sicilone déjà connu est susceptible d'être employé; cependant du fait de leur excellente stabilité thermique et excellente résistance à la décomposition par oxydation, convient tout particulièrement un agent anti-moussant à base d'huile de diméthyl-silicone. Ce type d'agent anti-moussant à base d'huile de diméthyl. silicone est notamment vendue sous la dénomination commerciale de XSA-6402 (dénomination commerciale de Tokyo Shibaura Electric Co Ltd) de Narco-141 (denomination commerciale de Narco Co Ltd) KF-96 (dénomination commerciale d'un produit ne contenant que la diméthylsilicone vendu par la Société Shinetsu Chem. Co Ltd) et KS-602 (mélange d'huile de -diméthylsilicone et de kerosene en un rapport pondéral de 50/50, vendu sous la dénomination commerciale de Shinetsu Chem Co Ltd). Il faut remarquer qutune quantité d'agent anti-moussant à base de silicone inférieure à Sppm ne produit pratiquement aucun effet alors que l'addition d'une quantité supérieure à 20ppm ne peut pas entrainer de résultats meilleurs Ceci est en fait la raison pour laquelle il convient d'employer l'agent anti-moussant en une proportion pondérale de l'ordre de 5 à 20ppm par rapport au poids d'huile traitée. L'huile lourde à 450-5500C à laquelle l'agent anti-moussant à base de silicone a été ajouté est introduitedans le réacteur. En général le mélange ainsi obtenu est introduit en continu dans le réacteur par sa base. L'huile ainsi introduite dans le réacteur y entre au contact de la vapeur d'eau surchauffée à 500-8000C de façon à ce que s'y produise le craquage thermique. En fait, la vapeur surchauffée est introduite dans le réacteur par une conduite distincte de celle de l'arrivée de l'huile lourde. Le craquage thermique permet d'obtenir une huile et un gaz craqués et un résidu asphaltique On ne constate aucun moussage pendant le déroulement du procédé selon la présente invention. La présente invention est décrite ci-dessous en référence à la figure, représentant un schéma de principe jointe à la présente description. On introduit la matière brute, par exemple l'huile lourde de pétrole par la conduite 1 dans une enceinte de chauffage, ou four 2 ou elle est chauffée jusqu'à une température de l'ordre de 450-5500C puis on l'introduit en continu dans un réacteur 3 par une conduite 11 et une ouverture 4 située en cuve du réacteur 3. Un agent anti-moussant à base de silicone est amené en continu dans la conduite Il quittant le four 2 avant son arrivée dans le réacteur 3 ; cet agent provient d'un réservoir 5 et est amené par une pompe 6. Dans le réacteur 3, on injecte par l'ouverture 8, en continu, une grande quantité de vapeur~d'eau surchauffée à 500-8000C amenée par une conduite 7, de façon que l'huile lourde entre au contact de cette vapeur d'eau dans le réacteur 3 et que s'y produise un craquage thermique. L'huile et le gaz craqués produits par la réaction sont entrains par la vapeur et évacués par l'revent 9 alors que le résidu du craquage (résidu asphaltique) est retiré en cuve du réacteur 3 par la conduite 10. L'introduction en continu de l'agent anti-moussant dans la conduite 11 quittant le four 2-ainsi qu'il a été indiqué ci-dessous favorise 1.- la dispersion rapide et uniforme de l'agent anti-moussant dans l'huile 2.- le contact rapide et uniforme de l'agent-anti-moussant avec les mousses dues aux huiles craquées fraichement produites dans le réacteur 3 et dues à la vapeur surchauffée. Afin de disperser de façon uniforme l'agent anti-moussant dans l'huile craquée produite dans le réacteur 3, il est préférable de mélanger l'agent anti-moussant de façon suffisainiient intime avec l'huile lourde dans la conduite 11 quittant le four 2. Par ailleurs lorsque on l'expose à une tem pérature élevée durant une certaine durée, l'agent anti-moussant à base de silicone subit une décomposition thermique et est converti en substances de poids moléculaire faible, conduisant à une réduction ou perte du carac-r tère anti-moussant. Il est par conséquent préférable de réduire la durée de séjour de l'agent anti-moussant dans la conduite 11 de sortie du four 2. Pour que l'agent anti-moussant soit dispersé dans la matière brute, l'huile lourde, de façon satisfaisante, il suffit d'augmenter la turbulence du courant circulant dans la conduite 11 de sortie du four 2 précitée et de choisir de façon appropriée la durée de séjour dans cette conduite 11. En fait, on choisit le diamètre et la longueur de cette conduite 11 de. façon que le débit y soit de l'ordre de 30m/sec et la durée de séjour inférieure à 2 minutes. Comme l'huile fraichement craquée produite dans le réacteur 3 et la vapeur d'eau surchauffée qui y est introduite ont tendance à provoquer le moussage, il est souhaitable que l'agent anti-moussant entre rapidement au contact des mousses formées par l'huile craquée et la vapeur d'eau. Pour y parvenir, on introduit l'huile lourde, ainsi- que le montre le schéma, en cuve du réacteur 3, par action de la force d'inertie, l'agent anti-moussant étant entraîné par le courant d'huile pour qu'il se mélange avec l'huile lourde à craquer ou s'y disperse. Afin que l'huile lourde ainsi introduite dans le réacteur se disperse dans l'huile lourde en voie de craquage se trouvant dans le réacteur 3, il est préférable que l'ouverture 4 située en cuve de réacteur soit inclinée d'un un angle de l'ordre de 5 à 40 , de préférence 5-15 , par rapport au plan horizontal du fond du réacteur 3. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, il est également possible de prévoir plusieurs ouvertures 4 ou encore de produire le tourbillonnement de l'huile traitée. La quantité d'agent anti-moussant introduite telle que définie cidessus, doit être de l'ordre de 5 à 20ppm en poids du poids d'huile de pétrole lourde et cette quantité comprise entre ces proportions, est en fait fonction du type de l'agent moussant, de l'huile lourde traitée- et des conditions réactionnelles choisies. A l'aide du procédé selon la présente invention, décritci-Jessus, il est possible d'empêcher ou supprimer le moussage qui se produit durant le craquage thermique des huiles lourdes sous l'action des grandes quantités de vapeur d'eau surchauffée injectée, ce qui jusqu'à présent n'a pratiquement pas pu être obtenu. Dans les dernières années, le craquage thermique des huiles lourdes est devenu d'un interne de plus en plus grand et la contribution de la présente invention à résoudre les problèmes auxquels on s'est heurte est donc d'importance majeure. La présente invention sera décrite ci-dessous de façon plus détaillée. EXEMPLE Un résidu sous vide d'une huile brute provenant respectivement de Khafj, Gach Safran , Kuweit et un Arabe léger est utilise en tant qu'huile lourde. Le résidu subit un craquage thermique dans un système tel que décrit ci-dessus pour produire un gaz et une huile craqués ainsi qu'un résidu asphaltique. En fait, le résidu de départ est chauffé à environ 5000C dans un four de chauffage et est introduit en cuve du réacteur à un débit de 50t/h.Un agent anti-moussant à base de diméthylsilicone vendu sous la dénomination commerciale de XSA-6402 (Tokyo Shibaura Electric Co Ltd) est introduit en continu dans la conduite d'huile lourde provenant du four de chauffage 2, en une proportion pondérale de l'ordre de 10ppm. L'huile lourde chauffée contenant l'agent anti-moussant est introduite dans le réacteur 3 par une ouverture 4 faisant un angle de 100 par rapport à lthorizontale, le débit dans la conduite 11 étant de 40 à 50m/sec et la durée de séjour étant inférieure à 10 secondes. La vapeur d'eau surchauffée à 7000C est injectée par une conduite distincte 7 dans le réacteur 3 où se produit le craquage de l'huile lourde à une température de l'ordre de 200-5000C. Le craquage est effectué en continu de sorte que la quantité d'huile contenue dans le réacteur soit toujours de l'ordre de 50 tonnes, l'huile t le gaz craqués étant retirés en tête du réacteur 3 par la conduite 9 et le résidu asphaltique étant retiré en cuve par la conduite 10. Le taux de moussage dans le réacteur est déterminé par la méthode suivante : on dispose un grand nombre de densimètres par radiation en divers endroits dela zone verticale le long du réacteur et on détermine les densités moyennes de l'huile aux différents niveaux du réacteur pour déterminer le taux de moussage. On poursuit le craquage thermique de l'huile lourde durant 4000 heures. On constate qu'il est possible de supprimer le moussage dans le récipient de façon satisfaisante au cours d'un essai stable donnant lieu à la production d'huile craquée et de résidu asphaltique etc. Durant l'essai on ne constate aucune augmentation de la pression interne dans le réacteur. On constate de plus qu'aucun bouchage des conduites de récupération par mottage du coke ne se produit lorsque l'on retire les résidus du craquage en cuve du récipient. Après 4000 heures d'essais continu, le réacteur est inspecté et aucun dépôt de cqke ne se produit pratiquement sur la paroi intérieure de la zone de phase gazeuse en tète du réacteur ou sur la paroi intérieure de la conduite des effluents gazeux. Lorsque le procédé ci-dessus-est répété 1.- sans emploi d'agent anti-moussant 2.- avec emploi de 10ppm d'agent anti-moussant appliqué par pulvérisa tion en tète du réacteur, on constate que la pression interne du réacteur est augmentée et que le bouchage de la conduite par des bouchons de coke se produit en général après 200 à 500 heures dans le cas (1) et après 500 à 800 heures dans le cas (2) il est ainsi nécessaire d'interrompre l'essai. L'intérieur du recteur est inspecté après l'arrêt des essais. On constate que le coke le dépose sur une épaisseur de 500 à 1000mm sur la paroi interne de la zone de la phase gazeuse dans la partie supérieure du réacteur et sur une épaisseur de 100 à 200mm au niveau de l'évent d'évacuation des gaz. Les essais ainsi réalisés permettent de mettre en lumière les avantages auxquels conduit la présente invention. Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés; elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envis: gées et sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Procédé de craquage thermique d'une huile lourde de pétrole qui consiste à chauffer l'huile lourde à une température de 450-550 C et à introduire l'huile de pétrole lourde ainsi chauffée dans un réacteur dans lequel l'huile est mise au contact de vapeur d'eau surchauffée à 500-800 C pour y subir un craquage thermique, 5 à 20ppm en proportions pondérales d'un agent anti-moussant à base de silicone étant ajouté à l'huile lourde préalablement à son introduction en cuve dudit réacteur. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'agent anti-moussant à base de silicone, est un agent anti-moussant à base de dimé thyl silicone.