Brevet FR2481267A1 — publié le 19811030

La preésente invention concerne un procédé perfec tionne de fractionnement dvune charge d'hydrocarbure composée essentiellement d9hydrocarburos saturés ayant de 2 à 4 atomes de carbone, à savoir l6thano9 l1 propeuoe le butane normal et/ou lisob tnOo Dans un but de simplifiction9 en ontendrQ dans la suite de la prdsente description par le terme butamne soit du butane normal, soit de 19isobutano9 soit un aélange do ces deux composése De nombreuses installations industrielles, tolleo que, par exemple, les raffineries de pétrole brut9 possè- dent des unités pour fractionner une charge dâhydrocarbures, composée essentiellement d9hydrcearbures saturés ayat do 2 à 4 atomes de carbone. Le fractionnement des hydrocarbno res doit être effectué do la meilleure fagon possibleo Dans un procédé connu9 la charge composée esooe tiellement d'éthane, de propane et de butane est soumioe à une première étape de distillation9 conduisant à L0ob tention: - d'une part, d'éthane, - deautre part, d'un mélange de butane et do propane. Le mélange de butane et de propane peut Qtre utilisé tel quel. On procède généralement à une séparation par distillation du butane et du propane. Une telle unité de fracti nnement dhydrcorbures saturés ayant de 2 à 4 atomes de carbone sera décrite immédiatement ei-après, pour plue de elarté, on référence à la figure 1 des deux dessins annexés. Cette figure 1 est un schéma d9une unité deun type connu pouër le fractionnement d'hydrocarbures saturés ayant de 2 à 4 atomes de carboneS La figure 2, qui sera décrite ultérieurement, est un schéma d'un exemple de mise en oeuvre du procédé selon 1 'invention. En référence à la figure 1, on introduit par la ligne 1, dans la partie médiane d'une colonne de distillation 2, appelée dééthaniseur, une coupe d'hydrocarbures composée essentiellement d'hydrocarbures saturés ayant de 2 à 4 atomes de carbone, mais pouvant toutefois contenir une -2 - quantité relativement faible d'autres hydrocarbures, comme du méthane par exemple. Cette coupe d'hydrocarbures peut - tre notamment obtenue par distillation sous pression at- mosphérique d'un pétrole brut et séparation du méthane et des essences composées d'hydrocarbures contenant 5 ou plus de 5 atomes de carbone. Elle peut être également obtenue à partir d'une unité de reformage d'une essence. Le dééthaniseur 2 fonctionne, par exemple, à une température qui peut être comprise entre 20 et 80C et à une pression qui peut être comprise entre 20 et 40 bars absolus. Le fond du dééthaniseur est équipé d'un rabouilleur, qui, dans un but de simplification, n'a pas été représenté. On recueille au sommet du dééthaniseur 2, par la lî- gne 3, la presque totalité de l'éthane contenue dans la charge de la ligne 1 ainsi qu'une certaine proportion de propane. Ce mélange est, après refroidissement dans un condenseur 4, par exemple un aéroréfrigérant, reconduit par la ligne 5 dans un ballon de reflux 6. Le gaz est évacué de ce ballon de reflux 6 par la ligne 7, et le liquide est recyclé au sommet de la colonne 2 par la ligne 8. La ligne 7 est équipée d'un système non représenté,permettant de régler la pression du gaz dans le ballon 6. La ligne 8 est équipée d'un système non re- présenté, permettant de régler le niveau du liquide dans le ballon 6. Le gaz évacué par la ligne 7, y compris le propane qu'il contient, est utilisé comme gaz combustible dans la raffinerie, mais il serait intéressant de pouvoir en sé- parer le propane pour d'autres applications. On recueille au fond du dééthaniseur 2, par la ligne 9, une fraction d'hydrocarbures composée principalement de propane et de butane. Il peut être envisagé d'utiliser cette fraction telle quelle, c'est-à-dire sans séparer le butane et le propane. En général, on effectue la séparation du butane et du propane. A cet effet, la fraction contenue dans la ligne 9 est conduite dans la partie médiane d'une colonne de distil- lation 10, appelée dépropaniseur, fonctionnant,par exemple, à une température qui peut être comprise entre 20 et 800C et à une pression qui peut être comprise entre 10 et 30 bars absolus. Le fond du dépropaniseur est équipé d'un rebouilleur, qui, dans un but de simplification, n'a pas été représenté. On recueille au fond du dépropaniseur, par la ligne 11, un mélange constitué essentiellement de butane, qui est conduit sur une colonne de tamis moléculaire 12 ou 13, afin d'éliminer l'hydrogène sulfuré qu'il contient. L'une des colonne est en service alors que l'autre est en régé- nération, grâce à un système de vannes non représenté. Le butane est recueilli par la ligne 14. Le sommet du dépropaniseur est équipé d'un ballon de reflux, qui, dans un but de simplification, n'a pas été représenté. On recueille au sommet du dépropaniseur, par la ligne , une fraction constituée essentiellement de propane, qui est conduite sur une colonne de tamis moléculaire 16 ou 17, afin d'éliminer l'hydrogène sulfuré qu'elle con- tient. L'une des colonnes est en servicealors que l'autre est en régénération, grâce à un système de vannes non représenté. Le propane est recueilli par la ligne 10. Le procédé représenté sur la figure 1 présente donc l'inconvénient que le propane évacué par la ligne 7 avec l'éthane est mal utilisé. Le but de la présente invention est de proposer un procédé perfectionné permettant de miLax séparer le propane de l'éthane. À cet effet, l'invention a pour objet un procédé perfectionné de fractionnement d'une charge d'hydrocarbures composée essentiellement d'hydrocarbures saturés ayant de 2 à 4 atomes de carbone, ledit procédé consistant à séparer par distillation ladite charge d'hydrocarbures on au moins deux fractions: - une première fraction, A, comprenant la plus grande partie de l'éthane contenu dans ladite charge et une cer- taine quantité de propane, ladite première fraction étant soumise à un refroidissement conduisant à une phase liquide, -4- qui est recyclée à ladite première étape de distillation, et à une phase gazeuse, qui est évacuée, - une deuxième fraction, B, comprenant la plus gran- de partie du butane contenu dans ladite charge et du pro- pane en quantité plus importante que celle contenue dans la première fraction, ledit procédé étant caractérisé en ce que, lors de ladite première étape, on procède à l'addition de butane à ladite première fraction A, avant la séparation de ladite phase liquide et de ladite phase gazeuse, le bu.tane ainsi addi- tionné étant ensuite recyclé, avec ladite phase liquide, à ladite distillation, pour y être séparé, avec ladite deuxième fraction B, de la première fraction A. Le procédé selon l'invention peut être notamment appliqué à l'obtention de propane et de butane, par sépa- ration du mélange de butane et de propane. La Demanderesse a en effet établi que l'addition de butane dans la première fraction permettait de réduire la quantité de propane contenue dans la phase gazeuse évacuée au cours de la première étape. Le propane est en effet absorbé par le butane. Cette absorption est d'autant meilleure que l'addition de butane se fait avant le re- froidissement de la première fraction A contenant la ma- jeure partie de l'éthane. La quantité de propane contenue dans la deuxième fraction B est plus importante, et le taux de récupération du propane est donc amélioré. La quantité de butane injec- tée peut être notamment comprise entre 0 et 200% en poids de la quantité de propane contenue dans la charge d'hydro- carbures soumise à la distillation et, plus particulière- ment, entre 0 et 50% en poids de ladite quantité. Ces pourcentages préférentiels sont notamment justi- fiés par des raisons économiques,qui seront expliquées plus loin. Un exemple d'application du procédé selon l'invention va maintenant être décrit, en référence à la figure 2 des 2 4 8 1 267 dessins annexéso sur laquoella ls 61Mentsi identiques à eoux de la fibre 1 ont 6te d6GignCo par los n&noS lmauros de référence, affeetés do l1indicG o Dans cette applioatii9 le m6lngo de butane et do propane est soumis à uae distillation afin dobteonir du butane et du propane.o Dans cette forxme de miso em coavre du preedd solon l'invention, l'injectien do butame ost offectudo par la ligne 20 dans la lgnae 35 on amot de s afig t 4'. Ce butamne peut tre protaamemt pdrceov damn la ligne 11' par la ligne 21, repris par une p mpo 22, dov il ost conduit à la ligne 20 par la ligne 230 Lo butae poet 4ga lement provenir demn ballos do stockago situé oe aval de la ligne 14e ou de toute autre seurceo L'invention est illustréo par 1exoemplo qui suit, qui n'a aucneun caractère limitatifo EMMPLE Quatre essais ont ét6 offeotu6ss - un essai témoin T, e.o2duit dans une instalaltio. telle que celle représent6o asur la figuro 1, Il eot=&-îro sans injection de butane en t8te du déthanisur 9 - des essais A, B et C, effectués d=as une iastal= lation du type de celle représentée sur la figuro 2, c'est- à-dire avec injection, par la ligne 20 do butane i des débits différents. Les eolditions opératoires des essais smnt doEnnéos dans le Tableau I ciaprèso N. c\Ji i s s t:: : s t 9g'LZ:oL'9z8'1zs' tC9 (q/q)qTqqa:,6 no 6 euiTI s s s s s *_ s s s 3 3 3 s t s s I s s t s s s 3 * 3 3 3 s : "':zs "O 'ZOg': Co 8'04-:6q t e *uaTq s L s C s * _ s _ s 3 ' - * s s..s: ozS ' s9o s ' s (q/) oqa sS lui s S s s S _su3 s s 3 * * * 8 * s s s 3 s s s Lzs LZ s LZ $ L s (murooqu *.zq) UOTS5Jda5 8 8 3 3 8 s IUOL a uOLy TOL3 COL: (Do) puOj us s.pxn u.zduj S $ s 3* 3 8 * s 3 : 3 s s s 3 s s s s s s s s OZ 6; 3 7j sri5 (e.) eus s1nqwlpduss,s|zn s 98f;s8S;s 8g s 8: s xnwusqud Sp * zqmojs.nesTuuq; s s s s 3 s s s ) TB951a sS jl r s"gs51u.z XsalToq.wsde suowTpuoD s Lors de ces différents essais, on a analysé les compo- sitions des lignes 1 ou 1t, 7 ou 7t, 9 ou 91. Ces composi- tions sont données dans le Tableau 2 ci-après. Dans le Tableau 3 qui suivra, on a indiqué également la quantité de propane contenue dans les lignes 7 ou 7', c'est- à-dire la quantité de propane utilisée comme gaz combus- tible, en mélange avec l'éthane, et qui n'est donc pas valorisée. s aSos St'gs siTgzs o6Asols ztoX:os s s st s s s s s s s s' I s I s s s s ' I j:0 I çI 4t l 9 4c0ZIeiaIZ I04 9 O: 9' 00'sL'Oz 'zs1t'Sz aseoOUJ 9O1000'Og s sX0t' sst- st s s. t oss: t :; s s s: sno 6 s : 69'0s S8's9' s:t Os'6zz ss'aeoazqs goooo4o s: ::: S:SSSS :o 99. W96't lL'zL4z6 s860 ss s ss s s s: s s.6os stos o s8t 9s8 s tt s: S _ -6 SSS-t--- no L s : 69'02 9 'L I6':g 'LZ t:z'e: 690s0'0 ss: t s s s: s: s:osoS 0 s 0':z6 Izl' Osno El ss s s s s: s s: ::.: s: :: s: :0: o: 1t9'S: 86'L: 98'8o9'98:88'0il: z: s s: s:: s s s s s t s s s: : s s : 3: I 5 I t t I g : 6'o: 9g':18't: 9z'szoo'Lz oLo'L90'0 ono 'Ly no3t: s s s s s s s s s s tl *u u ds s s s s zIalns s T IOJoN toueuedogIsoeu3nqonutnqossudosua:uopH Tteu Outls s t.-..........! OPTOd % ue UOT.I.TuodmoD z avInYIIL f r'.- c'. o0 s s T X I0 TALU 9 TABLE AUJ 3 i i g o s* emsi S D4bit de propae (hs/) : B: 201: :C T 58 8 O * i Ces tableaux permetteut de s2ttor quo la qmt de propane contenue ds la liloe 7? est do moiuo en moîns importante au- fur ot à moosmrro qe la quotité do butoe injectée par la ligne 20 augmoeteo Ce propane sera récurp4r-&ar&s l dprepoaiocmr 10 par la ligne 18', I1 ponrra être -valorio6 cnte proapaue cewmr- cial au lieu d'être utilisé cede gas eombustloobe Litnjection de butane est limit5o die fapon gî5en6ale par un facteur économique. BEa offet9 il ant fouirnIr à la tour 2 ou 2' de plus en plus de calories par oco rebouil- leur, au fur et à mesure que lIton injecte du butaneo 24 81267 - 10 - REVENDICATIONS 1.- Procédé perfectionné de séparation de propane d'une charge d'hydrocarbures composée essentiellement d'hydro- carbures saturés ayant de 2 à 4 atomes de carbone, ledit procédé consistant à séparer par distillation ladite charge d'hydrocarbures en au moins deux fractions - une première fraction, A, comprenant la plus grande partie de l'éthane contenu dans ladite charge et une cer- taine quantité de propane, ladite première fraction étant soumise à un refroidissement conduisant à une phase liquide, recyclée à ladite première étape de distillation, et à une phase gazeuse, qui est évacuée, - une deuxième fraction, B, comprenant la plus grande partie du butane contenu dans ladite charge et du propane en quantité plus importante que celle contenue dans la première fraction, ledit procédé étant caractérisé en ce que, lors de ladite première étape, on procède à l'addition de butane à ladite première fraction, A, avant la séparation de ladite phase liquide et de ladite phase gazeuse, le butane ainsi addi- tionné étant ensuite recyclé, avec ladite phase liquide, à ladite distillation, pour y être séparé, avec ladite deuxième fraction B, de la première fraction A. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'injection de butane se fait avant le refroidissement de ladite première fraction A. 3.- Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la quantité de butane injectée est comprise entre O et 200% en poids du propane contenu dans la charge dthydrocarbures et, de préférence, entre O et 50% en poids. 4.- Application du procédé selon l'une des revendica- tions 1 à 3 à l'obtention de propane et de butane.