Brevet FR2480300A1 — publié le 19811016

La présente invention concerne un enchaînement de procédés visant à la valorisation d'huiles lourdes de très haute viscosité qui me peuvent être transportées dans les conditions habituelles d'utilisa- tion des oléoducs actuellement en fonctionnement. Ces huiles lourdes, ou de façon plus précise, ces pétroles bruts lourds sont des produits dont la densité est supérieure à 0,950 et dont la viscosité à 700C est voisine de ou supérieure à 1000 Centistokes (10-3 m2/sec), telles, par exemple, les huiles lourdes issues des sables de 1' Atnabasca ou de la ceinture de l'Orénoque. Outre leur viscosité élevée ces huiles se ca- lo ractérisent également par une teneur élevée en asphaltènes et par une très faible teneur en essence distillant au dessous de 200 0C (voire au dessous de 100 C), spécialement dans le cas des huiles lourdes ex- traites des champs pétroliers de la ceinture de l'Orénoque. (Ces hui- les ne renfermant souvent guère plus de 1 ou 2 % poids d'essence légè- re). Compte tenu de leur viscosité élevée, ces huiles ne peuvent être transportées telles quelles. Plusieurs solutions déjà appliquées sur des résidus de bruts conventionnels de viscosité élevée ou sur des pétroles bruts produits dans des régions très froides peuvent évidem- ment 8tre envisagées, telles la dilution par un fluxant léger et/ou le maintien. de l'huile dans l'oléoduc à une température suffisante pour que ne se posent plus les problèmes de pompage et de transport. Une autre solution, également préconisée consiste à effectuer à la sor- tie du puits du brut une opération minimum de raffinage de manière à tiàransformer le brut considéré et à en extraire la fraction noble trans- portable sans problème. C'est ainsi qu'une opération de raffinage com- portant un dessalage, un désasphaltage au pentane etuneviscoréduction de l'huile désasphaltée, permet d'atteindre.pour la seule huile désasphal- tée, la viscosité requise pour que son transport par oléoduc puisse s'effectuer dans des conditions normales ou proches de la normale; néanmoins, on se heurte, dans ce cas particulier, au problème des as- phaltènes qui se présentant à l'état solide, sont difficilement trans- portables et doivent étre utilisés pour produire de la vapeur ou de l'énergie sur le site même de production. Un autre type de raffinage comportant un dessalage et une cokéfaction permet également de produire d'une part une fraction de distillats transportables et d'autre part, un solide, le coke qui doit être utilisé comme précédemment les asphal- 248030 0 tes, pour la production de vapeur ou d'énergie sur le champ de produc- tion. Face à ces diverses solutions visant à rendre transportables les huiles lourdes de viscosité élevée, la présente invention propose une autre solution permettant une meilleure valorisation de l'huile lourde et plus particulièrement une meilleure valorisation de la frac- tion asphaltique issue d'un éventuel désasphaltage au pentane ou de façon plus générale issue d'un désasphaltage par un hydrocarbure ou un mélange d'hydrocarbures contenant de 4 à 7 atomes de carbone par molé- cule. L'invention concerne un procédé de raffinage des huiles lour- des à très faible teneur en essence distillant au dessous de 200'C et plus particulièrement à très faible teneur en essence légère distil- lant au dessous de 100'C. Le procédé consiste à transformer une fraction de l'huile lourdes en un mélange d'alcools contenant de 1 à 10 voire de 1 à 5 ato- mes de carbone par molécule selon un schéma conventionnel comportant la séquence de procédés suivante: oxydation partielle à l'oxygène de l'huile lourde en question pour produire un gaz de synthèse contenant Co, C02, H2 et les impuretés E2S et NH3, en une purification du gaz en question pour éliminer les impuretés H S et NH, en une synthèse d'al- 2 i3, cools comportant 1 à 10 ou 1 à 5 atomes de carbone par molécule suivie généralement d'une synthèse de méthanol conformément par exemple, à la demande de brevet français né 79/0881 ou au brevet français n0 2 369 234, -25 -de manière à obtenir à l'issue-de cette séquence un mélange d'alcools contenant, par exemple, en poids, de 60 à 85 % de méthanol environ et de 40 à 15 % environ d'alcools supérieurs possédant par exemple de 2 à atomes de carbone par molécule. Le mélange d'alcools ainsi obtenu est remélangé à l'huile lourde à raison de 5 à 25 7, par exemple, en poids d'alcool par rapport à l'huile préalablement dessalée, déshydratée et expurgée de ses sédiments solides dans une opération de dessalage con- -venablement réalisée. Une variante avantageuse de ce procédé visant à rendre les huiles lourdes transportables tout en leur conférant de meilleures qua- lités sur le plan de l'utilisation, consiste à utiliser comme matière première de la synthèse des alcools, non plus l'huile lourde elle même, telle qu'elle est extraite du gisement, mais la fraction la moins valo- risable de cette huile, à savoir la fraction asphaltique, telle qu'on peut l'obtenir à l'issue d'une opération de désasphaltage, en utilisant par exemple (comme solvant le pentane ou un mélange d'hydrocarbures contenant de 4 à 7 atomes de carbone. L'avantage de cette dernière variante, tient à ce que l'huile désasphaltée a déjà une viscosité très fortement réduite et que la fraction pondérale qu'il faut y adjoindre pour la rendre transportable est nettement inférieure à celle qu'il faut utiliser dans le cas de première variante précédemment décrite. Quelle que soit la variante considérée, les mélanges alcools- huile lourde ou alcool-huile lourde désasphaltée sont transportés jusqu'au site de raffinage; sur ce site, on peut, par exemple, par sim- ple distillation, séparer le mélange essence-alcools distillant au des- -sous de 110C du reste de l'huile lourde; le mélange essence-alcools est utilisé dans le pool carburant en mélange avec de l'essence obtenue, par exemple, (par craquage des distillats ou des huiles désasphaltées distillant au dessus de 350'C ou (et) avec de l'essence obtenue par reforming de l'es- sence lourde distillant entre 1100C et 1800C. D'une façon générale, le mélange essence-alcools obtenu par distillation pourra être mélangé avec des essences d'origine diverse, provenant du brut considéré ou de tout autre brut. Une caractéristique intéressante de l'opération faisant l'ob- jet de la présente invention tient en ce que les huiles lourdes faisant l'objet du traitement de raffinage considéré contiennent une très fai- ble fraction d'essence; il en résulte que le mélange essence-alcools -distillant au dessous de 110'C--est riche en alcoolS et que le nombre d'octane recherche de cette fraction est compris entre 93 et 102 lors- que la proportion d'alcool par rapport à l'essence varie entre 80 et 950/% par exemple (en poids). Une caractéristique importante de l'enchaînement de procédés faisant l'objet de l'invention tient en ce que le brut doit être main- tenu déshydraté de manière à ce que, du lieu de production jusqu'au site de raffinage, la teneur en eau reste inférieure à 0,3 %/o; par exemple. Les figures 1 et 2 donnent à titre d'exemples, une descrip- tion sommaire du principe de l'invention.Ces exemples ne sont pas limi- tatifs. Dans la figure 1, correspondant à la première variante, le brut provenant de la canalisation 1 est divisé en deux fractions. La première fraction est acheminée par la canalisation 2 à l'unité de dessalage 3 o sont extraits les sédiments, le sel et l'eau que l'on élimine par la conduite 4; comme selon l'invention, la charge consi- dérée est une huile lourde de forte viscosité, il est recommandé de mélanger à l'huile, avant dessalage un produit hydrocarboné de faible viscosité de manière à ce que l'opération de décantation de l'eau s'o- père dans des conditions favorables. Le produit de mélange considéré peut être de l'essence, du gas-oil atmosphérique ou un mélange de ces deux fractions obtenues à partir du brut lui même et recyclé en partie. Les sédiments, les sels et l'eau sont donc extraits par la conduite 4 et l'huile dessalée et deshydratée est extraite par la canalisation 5. La deuxième fraction de l'huile est acheminée par la canali- sation 6 et est mise dans le réacteur d'oxydation partielle 7 en pré- sence d'oxygène provenant de la canalisation 8. Le gaz obtenu convoyé par les canalisations 9, Il et 13 est soumis aux opérations successives de purification en 10, de synthèse d'alcools supérieurs en 12 et de synthèse du méthanol en 14. Les alcools supérieurs et le méthanol, après élimination de l'eau de réaction sont acheminés par exemple, par les canalisations 15 et 16 respectivement, mélangés avant d'être réintroduits dans la fraction d'huile lourde via la canalisation 17; et recombinés dans la canalisation 18, de façon à acheminer le mélan- ge huile lourde-alcools recherché dans cette canalisation 18. La figure 2 présente une variante très avantageuse du procé- dé en ce sens qu'elle comporté une opération de désasphaltage et que les alcools sont obtenus à partir de la fraction la moins noble à sa- voir les asphaltes. L'huile lourde provenant de la canalisation 1 est dessalée en 2, puis acheminée parla conduite 3 dans la zone 4 o elle est dé- sasphaltee. L'opération de dessalage, compte tenu de la viscosité des huiles auxquelles s'applique plus particulièrement l'invention, est avantageusement réalisée après mélange avec un solvant hydrocarboné plus léger ainsi qu'il a été mentionné dans le cas de la figure 1. Une option avantageuse peut consister à utiliser comme "fluxant" dans l'opération de dessalage, le solvant utilisé pour la précipita- tion des asphaltes dans l'opération de désasphaltage, à savoir, par exemple, un hydrocarbure ou un mélange d'hydrocarbures contenant de 4 à 7 atomes de carbone par molécule. De l'opération de désasphaltage, on sort une huile désasphal- tée par la conduite 5 et des asphaltes par la canalisation 6. Les as- phaltes sont gazeifiés dans la zone 8 par oxydation partielle à l'oxy- gène introduit par la conduite 7; le gaz obtenu est introduit par la conduite 9 dans la zone de purification 10, puis est envoyé par la conduite 11 dans la zone de synthèse des alcools supérieurs (12) puis par la conduite 13, est envoyé dans la zone 14 de synthèse du méthanol. Après deshydratation, les alcools supérieurs par la canalisation 15 et le méthanol, par la canalisation 16, sont mélangés avant d'être réinjec- tés, par la conduite 17, dans l'huile lourde désasphaltée pour achemi- ner le mélange huile lourde-alcools recherché dans la conduite 18. REVENDICATIONS 1) Procédé pour abaisser la viscosité d'une huile lourde de den- sité supérieure à 0,950 environ, caractérisé en ce qu'une fraction au moins de l'huile lourde est transformée en un mélange d'alcools conte- nant de 1 à 10atomes de carbone par molécule et en ce que le mélange d'alcools ainsi produit est mélangé à la fraction d'huile lourde non traitée afin d'obtenir une huile de viscosité réduite. 2) Procédé selon la revendication 1, dans lequel les alcools con- tenant 1 à l0atomes de ca bone ont ai qués par une réaction d'oxy- dation de ladite fraction de l'huile lourde, suivie d'une réaction de synthèse d'alcools et d'une réaction de synthèse de méthanol. 3) Procédé selon la revendication 2, dans lequel à l'issue de la séquence (a) oxydation, (b) synthèse d'alcools comportant 1 àlO atomes de carbone par molécule et (c) synthèse de méthanol, on obtient un mé- lange d'alcools renfermant, en poids, environ de 60 à 85 % de méthanol et de 40 à 15 % d'alcools supérieurs possédant de 2 àlO atomes de car- bone par molécule. 4) Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel l'hui- le lourde est au moins en partie préalablement dessalée, déshydratée et expurgée de ses sédiments solides. 5) Procédé selon la revendication 1, dans lequel (a) l'huile lourde subit un dessalage puis un désasphalta- ge en vue d'obtenir d'une part une fraction désasphaltée et d'autre part une fraction asphaltée, (b) en ce que ensuite la fraction asphaltée est gazéifiée puis est soumise à au moins une oxydation partielle, (c) en ce que le gaz ainsi obtenu à l'étape (b) est succes- sivement au moins en partie envoyé dans une zone de synthèse d'alcools renfermant 1 à 10 atomes de carbone par molécule puis dans une zone de synthèse de méthanol et (d) en ce que le mélange d'alcools obtenus à l'étape (c) est combiné avec ladite fraction désasphaltée afin d'obtenir une huile de viscosité réduite. 6) Procédé selon la revendication 5, dans lequel à l'issue de la séquence oxydation, synthèse d'alcools comportant 1 à 10 atomes de car- bone par molécule et synthèse de méthanol, on obtient un mélange d'al- cools renfermant, en poids, environ de 60 à 85 % de méthanol et de 40 à 15 % d'alcools supérieurs possédant de 2 à 10 atomes de carbone par molécule. 7) Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel ladi- te huile de viscosité réduite définie dans la revendication 1, renfer- me, en poids, environ 5 à 25 % d'alcools renfermant 1 à 10 atomes de carbone par molécule. 8) Utilisation du procédé selon l'une des revendications 1 à 7, à une huile lourde dont la viscosité à 70 C est voisine ou supérieure a 1000 Centistokes (10'3 m2/sec). 9) Utilisation du procédé selon l'une des revendications 1 à 8,' au transport d'un point à un autre d'une huile lourde.