Brevet FR2489359A1 — publié le 19820305

La présente invention concerne la séparation d'asphaltènes (ou asphal- tes) contenus dans une huile d'hydrocarbures par emploi d'un solvant choi- si parmi les hydrocarbures paraffiniques, préférentiellement ceux ayant de 4 à 7 atomes de carbone. Des charges représentatives à désasphalter sont les huiles résidu- elles de la distillation du pétrole, les résidus obtenus à partir de sables pétrolifères ou de schistes bitumineux, ou les bruts déessenciés. A titre d'exemple, on mentionnera le brut de Boscan ou une huile lourde de la cein- ture de l'Orénoque ou de l'Athabasca. Le désasphaltage au solvant permet de séparer l'huile asphalténique en une fraction d'asphalte et une huile débarassée au moins en partie des asphaltes. Le désasphaltage a été réalisé jusqu'à présent dans des appareils de formes et de structures variées, par exemple de simples conteneurs, pou- vant renfermer des baffles, ou des colonnes, par exemple des colonnes à disques fixes ou rotatifs. Cette opération est relativement simple à réaliser quand le solvant est léger, en particulier avec le propane, car l'asphalte est obtenu dans un état relativement fluide, au prix cependant d'un mauvais rendement en huile désasphaltée. L'emploi d'hydrocarbures paraffiniques ayant de 4 à 7 atomes de car- bone permet d'obtenir un meilleur rendement en huile, mais l'asphalte est alors beaucoup plus visqueux et la séparation entre la phase d'huile et la phase d'asphalte devient difficile. L'invention décrit une nouvelle technique qui permet une séparation aisée de la fraction d'asphalte, même en cas d'emploi d'hydrocarbure de C4 à C7. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la figure jointe. Par une ou plusieurs conduites telles que 1, 2 et 3 on introduit à environ 150-220%Cun mélange préalablement réalisé d' huile asphalténique et de solvant d'hydrocarbure dans une enceinte allongée 4 sensiblement ho- rizontale mais dont au moins la base 5 présente une légère pente dans le sens d'écoulement des liquides. Cette pente fait, par exemple, un angle de 2 à 15 avec l'horizontale. Par enceinte sensiblement horizontale, on entend une enceinte dont le grand axe fait un angle faible ou nul avec l'horizontale, par exemple un angle de 0 à 15 , de préférence orienté vers le bas. Au cours de son passage dans l'appareil, utilisé comme décanteur, le mélange se sépare en une phase huileuse supérieure, qui est évacuée par la conduite supérieure 6 et une phase asphalténique inférieure qui est éva- cuée par la conduite inférieure 7, à partir d'un puits 8 ménagé au bas de l'enceinte 4. Ce puits n'est toutefois pas indispensable. Le puits 8 et la conduite 6 sont disposés en des points relativement voisins de l'extré- mité de l'enceinte 4 opposée au point d'alimentation. Une ou plusieurs p perforées plaques,ou non, telles que 9, sont utilement prévues dans une direction verticale ou sensiblement perpendiculaire à la plus grande dimension de l'enceinte, dans le but de favoriser la formation d'une interface entre les deux phases. L'enceinte 4 aura avantageusement une section sensible- ment cylindrique; dans ce cas la partie supérieure 14 sera parallèle à la base 5, mais ceci n'est pas indispensable. La section peut aussi etre carrée, rectangulaire ou autre. La principale difficulté à surmonter est celle d'assurer à la phase asphaltique un bon écoulement au bas de l'appareil. Ceci est réalisé, se- lon l'invention, en introduisant du solvant hydrocarboné paraffinique de C4 à C7,de préférence C5, en un ou plusieurs points tels que 10, 11, 12, situés dans la moitié inférieure de l'enceinte; ce solvant que l'on dé- signera par la suite par "solvant auxiliaire", est de préférence injecté vers le bas, dans une direction moyenne faisant un angle de 10 à 800, de préférence 30 à 60 , avec le grand axe de l'enceinte XX' considéré depuis l'extrémité d'entrée jusqu'à 1' extrémité de sortie. Le solvant auxiliaire est injecté à une température d'au moins C inférieure à la température d'injection de la charge, par exemple à 1000C et de préférence 40 à 750C au dessous de cette température. Le solvant auxiliaire sera donc le plus souvent introduit à une température se situant entre 80 et 1500C. De préférence une injection complémentaire de solvant auxiliaire est prévue dans le puits 13. Cette injection est réalisée dans le même domaine de température que les injections 10 à 12; on préfère toutefois une tempé- rature d'au moins 10'C inférieure à celle de ces dernières injections. Il est essentiel que le solvant auxiliaire soit introduit à une plus basse température que celle d'introduction du mélange admis par les condui- tes 1, 2 et 3. Cela permet de diluer l'asphalte précipité, résultat qui ne serait pas atteint pu qui ne serait qu'insuffisamment atteint dans le cas contraire. Selon une forme de réalisation préférée, on dispose à l'intérieur de l'enceinte une pluralité de baffles tels que 15 à 18, dont la forme et les dimensions peuvent être très variables mais qui, dans l'ensemble sont orien- tés de manière à former, vers le bas, un angle de 15 à 750, de préférence à 50 , avec l'axe XX' orienté dans le sens XX'. La quantité de solvant hydrocarbone (solvant principal de désasphal- tage) introduit en mélange avec l'huile asphalténique est habituellement telle que le rapport volumique solvant/ huile asphalténique soumise au dé- sasphaltage soit de 1:1 à 10:1, de préférence 2:1 à 6:1. La quantité de solvant hydrocarboné auxiliaire est habituellement telle que le rapport volumique solvant auxiliaire/huile asphalténique soumi- - se au désasphaltage soit de 0,2:1 à 3:1, de préférence 0,4:1 à 2:1. Le mode de mélange du solvant principal à la charge asphalténique d' hydrocarbures peut être quelconque, par exemple passage dans un appareil comportant des moyens d'agitation, par exemple un mélangeur à turbine,ou dans un mélangeur "en-ligne". De même, le mode de séparation ultérieur du solvant entraîné dans la phase huile et dans la phase asphalte peut être quelconque, l'invention ne concernant pas ces particularités. Le solvant récupéré est avantageusement réutilisé comme solvant principal et/ou comme solvant auxiliaire. A titre d'exemple, on a utilisé une enceinte cylindrique et on a sou- mis au désasphaltage un résidu sous vide de composition donnée dans le ta- bleau I. Le solvant principal de désasphaltage, mélangé "en-ligne" avec l'huile, était une coupe pentane utilisée en rapport volumique coupe penta- ne/résidu sous vide de 4:1. Le mélange résultant était introduit à 175 C dans le décanteur (4) dont l'axe XX' faisait un angle de 5 au dessous de l'horizontale. Far les conduites (10, 11 et 12) on a introduit de la coupe pentane à la température de 120 C, vers le bas, dans une direction faisant un angle de 450 avec l'axe XX'. Le rapport volumique de ce pentane auxiliai- re au résidu sous vide était de 1:1. A mi-hauteur du puits (8), on a injec- té, vers le bas,du n-pentane, introduit à la température de 90 C (rapport vol.pentane/résidu sous vide: 0,5:1). Quatre baffles (15 à 18), inclinés de 40 au dessous de l'horizontale, et un baffle (9) perpendiculaire à l'a- xe XX' avaient été disposés. La surface de ces baffles était d'environ 40% de la section de l'enceinte cylindrique (4). Cet appareil a permis d'obtenir un désasphaltage efficace, comme in- - diqué dans le tableau I. La capacité de traitement a atteint lm3 de charge d'hydrocarbures/m3 d'enceinte/heure. Le rendement en huile désasphaltée était de 82% en poids. T A B L E A U I Résidu sous vide Huile désasphaltée Poids spécifique (g/cm3) 1,002 0,976 Carbone Conradson (% poids) 16,2 9,0 Asphaltènes (insol. à l'heptane % en poids) 40 5 Viscosité à 100 C (m2/s) 3,65.10-4 1,1.10-4 Ni (ppm en poids) 20 7 V (ppm en poids) 55 14 Bien que l'invention ait été décrite avec mise en oeuvre, comme sol- vant de desasphaltage, d'au moins un hydrocarbure ayant de 4 à 7 atomes de carbone, cas o elle présente le plus grand intérgt, il est clair que le dis- positif peut etre utilisé avec des hydrocarbures plus légers du type C3. R E V E N D I C A T I O N S 1.- Procédé de désasphaltage d'une charge d'hydrocarbures contenant des asphaltènes, caractérisé en ce que: a) on introduit un mélange de la charge d'hydrocarbures avec au moins une première fraction d'hydrocarbure paraffinique léger à une pre- mière extrémité d'une zone allongée sensiblement horizontale dont la base, qui forme une des parois allongées de la dite zonè, est en pente et fait un angle de 2 à 150 avec l'horizontale, compté au-dessous de celle-ci. b) on fait circuler ledit mélange depuis la première extrémité jusqu'à la seconde extrémité de la zone allongée, c) on introduit dans ladite zone allongée au moins une seconde fraction d'hydrocarbure paraffinique léger à une température sensiblement plus basse que la température d'introduction dudit mélange, cette intro- duction étant pratiquée en un ou plusieurs points situés dans la moitié inférieure de l'enceinte allongée, dans une direction, orientée vers le bas, qui fait un angle moyen de 10 à 800 avec le grand axe de l'enceinte, considéré dans le sens d'écoulement du mélange, et d) on soutire séparément une phase supérieure d'huile désasphal- tée et une phase inférieure d'asphalte et on sépare l'hydrocarbure léger de chacune de ces phases. 2.- Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'angle d'introduction de la seconde fraction d'hydrocarbure léger est de 30 à 600. 3.- Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le mélange est in- troduit à 150-220'C et la seconde fraction d'hydrocarbure léger à 801500C. 4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la température d'introduction de la seconde fraction d'hydrocarbure léger est d'au moins 200Cinférieure à la température d'introduction du mélange. 5.- Procédé selon la revendication 4, dans lequel la température d'intro- duction de la seconde fraction d'hydrocarbure léger est de 40 à 750C in- férieure à la température d'introduction du mélange. 6.- Procédé selon l'une quelconque des revendications I à 5, dans lequel une injection complémentaire d'hydrocarbure léger est effectuée au voisi- nage du point de soutirage de la phase inférieure d'asphalte. 7.- Procédé selon la revendication 6, dans lequel l'injection complémen- taire est effectuée à une température d'au moins 100 inférieure à celle utilisée pour l'introduction de la seconde fraction d'hydrocarbure. 8.- Procédé selon l'une quelconque des revendications] à 7, dans lequel le courant du mélange à séparer rencontre au moins une surface (ou baffle) disposée de manière oblique dans l'enceinte, formant vers le bas un angle de 15 à 75 avec le grand axe de l'enceinte orienté dans le sens d'écoule- ment du mélange. 9.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 dans lequel le rapport volumique première fraction d'hydrocarbure paraffinique léger/char- ge d'hydrocarbures est de 1:1 à 10:1 et le rapport seconde fraction d'hy- drocarbure paraffinique léger/charge d'hydrocarbures est de 0,2:1 à 3:1. 10.- Appareil, notamment pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications I à 9, caractérisé en ce qu'il est formé par une enceinte allongée comprenant (a) une série de baffles orientés de ma- nière à faire un angle de 15 à 75 avec le grand axe de l'enceinte, (b) au moins un baffle vertical ou sensiblement perpendiculaire audit grand axe, et disposé entre la première extrémité et ladite série de baffles,(c) au moins une partie évasée dirigée vers le bas, au voisinage de la seconde extrémité, (d) au moins un orifice d'admission au voisinage de la première extrémité, (e) au moins un premier orifice d'évacuation pour l'asphalte -25 dans la partie évasée et au moins un second orifice d'évacuation pour 1' huile d'hydrocarbure au voisinage de la seconde extrémité, sensiblement à l'opposé de la partie évasée, (f) une série d'orifices d'injection de sol- vant espacés dans l'enceinte, situés au-dessous de l'axe de l'enceinte et orientés vers le bas, et (g) au moins un orifice d'injection de solvant disposé dans la partie évasée.