Brevet FR2399475A1 — publié le 19790302

La présente invention est applicable a un procédé de conversion de charges hydrocarbonées et, en particulier, des charges connues dans la technique comme entrant dans la catégorie des "huiles noires". Plus particuliérement, l'invention est destinée à être utilisée dans le craquage thermique de charges hydrocarbonées lourdes et la préparation de coke de qualité particulière. A titre d'exemples non limitatifs des huiles noires pouvant être traitées suivant la présente invention, on peut citer les produits de queues de tour atmosphérique, les produits de queues de tour sous vide, les huiles résiduelles brutes, les extraits huileux du charbon, les huiles brutes étêtées, les extraits huileux de sables asphaltiques, etc. Les huiles noires contiennent des quantités excessivement ble- vées de composés soufrés et azotés de masse moléculaire élevée. En outre, ces mélanges hydrocarbonés lourds contiennent des quantités significatives de composés asphaltiques et de composés dr-gano-métal- liques insolubles dans les hydrocarburesoenprenant principalement du fer, du nickel et du vanadium.On trouve couramment ces matériaux en abondance, la plupart présentant une densité inférieure à 0,8762 environ et des limites d'ébullition qui indiquent que 10S en volume, ou plus, ont un point d'ébullition supérieur à 566 C. Ces matériaux présents en abondance nécessitent virtuellement une conversion pour satisfaire la demande sans cesse croissante pour des produits hydrocarbonés ayant un point d'ébullition plus bas, et surtout pour du coke, Comme exemple des charges décrites ci-dessus, on citera un re- sidu ayant une densité de 0,8927 et contenant, en poids, 0,17% de soufre et environ 13 ppm (parties pour un million) de métaux totaux. La difficulté principale associée à la conversion des huiles noires provient de la présence de matériau asphaltique et des complexes organo-métalliques. Les procédés catalytiques à lit fixe, bien qu' avantageusement utilisés dans des myriades de procédés de conversion d'hydrocarbures, sont inutilisables pour le traitement des huiles noires du fait du dép8t rapide de coke sur le produit composite catalytique et du laps de temps extrêmement court de fonctionnement efficace en circuit jusqu a ce que le catalyseur ait "accumulé" une proportion excessive d'impuretés métalliques atteignant parfois eon propre poids. Comme autres charges pouvant entre traitées par le procédé suivant l'invention, on citera l'huile brute réduite, les gas-oils atmosphériques et sous vide, les huiles de gaz de cokerie, les huiles clarifiées provenant d'un dispositif de craquage catalytique fluide, l'extrait de furfurol, les résidus de pyrolyse et toutes autres charges utilisées pour la préparation de cokes particuliers englobant les cokes intermédiaires (dérivant d'asphaltènes et d' hydrocarbures distillables lourds)et de coke "en aiguilles" (déri- vant de goudrons aromatiques très concentrés ou d'hydrocarbures distillables, et contenant moins de 15% de coke dérivant d'asphalte). La présente invention a pour but principal de convertir des charges hydrocarbonées de façon à produire de l'essence et des cokes particuliers. Par conséquence, l'invention a pour objet un procédé de craquage thermique et de cokéfaction d'huiles carbonées lourdes contenant des composés soufrés et azotés de masse moléculaire élevée ainsi que des composés asphaltiques et organo-métalliques insolubles dans les hydrocarbures, procédé suivant lequel:: (a) on introduit l'huile noire en un point intermédiaire de la hauteur d'un dispositif de fractionnement et on retire du dispositif de fractionnement un courant d'essence produit en tête, un courant intermédiaire de distillat lourd, et un courant de queues; (b) on fait passer le distillat lourd intermédiaire dans un premier dispositif de craquage thermique A serpentin sous une pression plus élevée, de 18 à 35 atm. (absolue)tout en le portant a une température de 482 à 5660C; (c) on fait passer le courant chauffé résultant, provenant du premier dispositif de craquage thermique à serpentindans une chambre de réaction de craquage;; (d) on fait passer le courant de queues dans un second disposi- tif de craquage thermique à serpentin, sous une pression de 2 à 7,8 atmospheres, tout en le portant à une température d'environ 468 a 5100cl (e) on fait passer le courant chauffé résultant provenant du second dispositif de craquage thermique à serpentin dans une chambre à coke dans laquelle on accumule le coke produit; (f) on retire le reste des vapeurs d'effluent de la chambre a coke, on le réunit à l'effluent de la chambre de réaction et on introduit le mélange résultant dans le dispositif de fractionnement, en un point inferiglr au point d'introduction de l'huile noire dans ce dernier (g) on recueille l'essence et le coke ainsi produits. D'autres modes de réalisation de l'invention concernent des ré partitions des produits et des conditions opératoires préférables, fls apparaîtront dans la description qui va suivre, ainsi que d'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention. Pour entrer en compétition avec des techniques d'hydrotraitement plus récentes, les dispositifs associés craquage thermique-cokéfaction doivent faire appel à des techniques plus avancées tout en conservant les avantages fondamentaux et qui ont fait leurs preuves dans la technique du craquage-cokéfaction. Au fur et à mesure que les sources d'énergie se raréfient et, de ce fait, deviennent plus onéreuses, il est impératif que toutes les sources d'énergie soient utilisées et que leur qualité soit améliorée au maximum. Comme les huiles noires et autres distillats lourds sont les parties les moins intéressantes de l'huile de pétrole brute, l'amélioration de la qualité et l'utilisation de ces matériaux deviennent de plus en plus importantes.On a toujours utilisé des dispositifs de craquage thermique et de cokéfaction pour convertir les huiles noires, mais, ces derniers temps, la production de quantités maximales d'essence ainsi que de cokes de qualités spéciales est devenue encore plus souhaitable. La Demanderesse a découvert un procédé perfectionné pour la conversion totale en gaz, en essence et en coke de qualité particuliêre sans surcharger les chambres a coke avec des vapeurs. Le procédé suivant l'invention consiste faire éviter la chambre à coke par 1' effluent huileux léger provenant du dispositif de chauffage et de la chambre de réaction et à faire passer 1'eE1uent directement dans le dispositif de fractionnement. Le gourdon thermique present dans l'effluent de la chambre de réaction est recyclé, à travers le dispositif de fractionnement, vers le second dispositif de craquage thermique à serpentin ("serpentin A") en même temps que la charge fratche, puis envoyé vers la chambre à coke de façon à contribuer au coke total produit. Le gas-oil léger présent dans l'effluent de la chambre de réaction plus le gas-oil léger engendré dans le "serpentin A" après fractionnement est recyclé vers le premier dispositif de craquage thermique à serpentin ("serpentin B") et le gaz et l'essence sont retirés en tête du dispositif de fractionnement. Ce type d'opération permet les rapports élevés de charge combinée nécessaires pour une conversion totale a des vitesses raisonnables de la vapeur dans la chambre à coke.Lorsqu'on opère suivant l'-invention, on peut utiliser des chambres a coke de plus petit diamètre et/ou des chambres a coke sous pression plus basse Les conditions opératoires pour le premier serpentin de craqua ge thermique (B) comprennent normalement une température d'environ 487 à 5660C et une pression absolue d'environ 18 à 35 atmosphères. Les conditions opératoires pour le second serpentin de craquage thermique (A) comprennent normalement une température d'environ 468 à 5100C et une pression absolue d'environ 2 à 7,8 atmosphères. Les pressions précitées, concernant les serpentins, désignent les pressions à la sortie des serpentins. On se référera maintenant au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple. C'est ainsi que divers appareillages comme des vannes, dispositifs régulateurs, instruments, pompes, échangeurs thermiques, conduits de mise en route et circuits de récupération de chaleur n'ont pas été représentés. L'utilisation de ces types classi- ques de matériels est bien connue des spécialistes du raffinage et du traitement du pétrole. Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple, la Fig. unique représente un schéma d'écoulement simplifié. En se référant au dessin: une charge d'huile noire, après échange thermique avec un effluent chaud (technique non représentée), est introduite par un conduit 1 dans un dispositif de fractionnement 2. Le dispositif de fractionnement 2 est maintenu à une température et une pression permettant d'obtenir un courant d'essence par un conduit 3, un courant de distillat lourd par un conduit 4, et un courant d'huile noire par un conduit 5. Le courant de distillat lourd est introduit dans un serpentin "B" 6 par le conduit 4, lequel serpentin est maintenu à une température maximale d'environ 5270C. L'effluent du serpentin "B" 6 est transféré vers une chambre de réaction 8 par un conduit 7. La chambre de réaction 8 est maintenue à une pression absolue d'environ 23 atmosphères. L'effluent de la chambre de réaction 8 est introduit dans le dispositif de fractionnement 2 par un conduit 9.Le courant d'huile noire est introduit dans un serpentin "A" 10 par le conduit S, lequel serpentin est maintenu à une température maximale d'environ 5100C. L'effluent du serpentin "A" 10 est transféré irers une chambre à coke 12 par un conduit 11. La chambre a coke 12 est maintenue sous une pression absolue d'environ 42 atmos phères. L'effluent de la chambre à coke 12 est introduit dans le dis- positif de fractionnement 2 par un conduit 13 et par le conduit 9. L'exemple non limitatif suivant est donné à titre d'illustration de l'invention. EXEMPLE On utilise une installation craquage thermique-cokéfaction classique suivant les techniques antétieures pour traiter 2.225 m3/jour d'un brut réduit ayant une densité de 0,8927 et contenant 0,17%, en poids, de soufre et 13 ppm de métaux totaux. On recueille les produits. La répartition des produits de l'effluent de la chambre à coke est présentée a la colonne A du tableau I ci-dessous. On utilise également un schéma de traitement tel qu'illustré a titre d'exemple au dessin pour traiter le même volume journalier de brut réduit, comme décrit ci-dessus, en fonctionnant avec un rapport de charge combinée de 2 dans le serpentin A et avisa un rapport de charge combinée global de 4,8.On recueille les produits, et la répartition des produits présents dans l'effluent de la chambre à coke est présentée & la colonne B du tableau I. Il découle des résultats indiqués au tableau I que l'effluent de la chambre à coke estsignifioativantmoins moins important lorsqu'on uti- lise le procédé suivant la présente invention qui, de ce fait, permet d'opérer dans des conditions économiques intéressantes. TABLEAU I Répartition des produits des effluents des chambres a coke A B Produits Poids total, v Vapeurs, Poids total, ? Vapeurs, moles/ moles/ ~~~~~~~~~~~~~~~~ heureheure Hydrogène sulfuré 0,1 5 0,1 5 C4 et moins 26,7 1286 10,7 514 C5 - 204 C 55,7 846 22,2 338 Coke 17,5 -- 17,5 - Recyclage serpentin "A" 100 468 100 468 Recyclage serpentin "B" 280 2454 -- - 480 5059 150,5 1325 2 Pourcentages par rapport à la charge franche La description et l'exemple ci-dessus illustrent nettement les avantages fournis par la présente invention et le bénéfice qu'on peut en retirer dans un procédé de préparation d'essence et de coke de qualité spéciale à partir d'huiles hydrocarbonées. REVENDICATIONS 1. Procédé pour le craquage thermique et la cokéfaction d'huiles carbonées lourdes contenant des composés soufrés et azotés de masse moléculaire élevée ainsi que des composés asphaltiques et organométalliques insolubles dans les hydrocarbures, caractérisé en ce que: (a) on introduit l'huile noire en un point intermédiaire situé de la hauteur d'un dispositif de fractionnement et on retire du dispositif de fractionnement un courant d'essence de tete, un courant intermédiaire de distillat lourd et un courant de queues; (b) on fait passer le distillat lourd intermédiaire dans un premier dispositif de craquage thermique à serpentin a une pression plus élevée,de 18 à 35 atmosphères abs., tout en le portant à une tempEra- ture de 482 à 5660C;; (c) on fait passer le courant résultant, provenant du premier dispositif de craquage thermique a serpentin, dans une chambre de réaction de craquage; (-d) on fait passer le courant de queues dans un second dispositif de craquage thermique a serpentin, sous une pression -absolue de 2 à 7,8 atmosphères, tout en le portant à une température d'environ 468 à 5100Ct (e) on fait passer le courant chauffé résultant, provenant du second dispositif de craquage thermique à serpentin, dans une chambre à coke dans laquelle on accumule le coke produit; ; (f) on retire le reste des vapeurs d'effluent de la chambre à coke, on les réunit à l'effluent de la chambre de réaction, et on introduit le mélange résultant dans le dispositif de fractionnement, en un point inferieur au point d'introduction de l'huile noire dans ce dernier; (g) on recueille l'essence et le coke produits résultants. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la charge a un point d'ébullition final supérieur à 566 C. 3. Procédé suivant la revendication 2, earactérisé en ce que 10% au moins, en volume, de la charge ont un point d'ébullition supérieur a une température de 5660C.