Brevet FR2509321A1 — publié le 19830114

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Ce procédé élimine quelques-uns des inconvénients rencontrés dans la méthode précédente, mais on obte nt une huile purifiée contenant aussi des additifs qui ne peuvent être séparés ultérieurement qu'avec de grandes difficultés. Les auteurs de la présente invention ont trouvé mainte- nant d'une façon tout à fait surprenante un procédé de récupé- ration d'huile usée dans lequel les inconvénients ci-dessus sont évités, apportant ainsi des avantages économiques et techniques évidents. Le procédé de la présente invention comprend les étapes suivantes: a) envol de l'huile usée dans une colonne de prédistillation afin d'éliminer l'eau et les hydrocarbures légers par le sommet de la colonne; b) soumission de lthuile usée au traitement thermique; c) envoi de l'huile usée prédistillée et traitée thermiquement dans une colonne d'extraction dans laquelle un gaz dans des conditions surcritiques est envoyé séparément, af In de dis- soudre la majeure partie de la fraction d'hydrocarbures et et de laisser à l'état non-dissous les impuretés et les additifs contenus dans l'huile; d) envoi de la fraction d'hydrocarbures dissoute de l'étape c) dans une ou plusieurs colonnes de séparation pour séparer une ou plusieurs fractions d'huile riches en gaz d'avec les fractions d'équilibre de gaz exempt d'huile, correspon- dantes; e) détente à la même pression dans les étapes de séparation à la fol du produit non-dissous de l'étape c), séparant ainsi le résidu contenant les hydrocarbures, les additifs et les impuretés du gaz utilisé pour l'extraction, et aussi de la ou des fractions d'huile riche(s) en gaz de l'étape d), à l'exception de celle de l'unique colonne de séparation ou de la dernière colonne dans la série des colonnes de sépara- tion, séparant ainsi les fractions hydrocarbures de viscosités différentes d'avec le gaz; f) compression et recyclage vers la colonne d'extraction du gaz récupéré dans l'étape (e) et de celui extrait comme produit de tête à partir de la dernière colonne de sépara- tion; g) prélèvement du résidu et de l'huile de viscosités diffé- rentes à partir des étapes de séparation de l'étape e) et du fond de l'unique colonne de séparation ou provenant de la dernière colonne de la série des colonnes de séparation. L'extraction d'une huile usée avec un gaz à l'état surcritique, utilisant un traitement thermique et des condi- tions de travail déterminées, permet de séparer l'huile des impuretés et des addltifs qu'elle contient. Comme exposé précédemment, le procédé conformément au brevet de Krupp fournit une huile contenant des additifs difficiles à éliminer, tandis que dans notre procédé, l'in- convénient précité est évité parce que, outre l'utilisation d'un gaz dans des conditions surcrltiques, ledit traitement thermique précédant l'extraction favorise la non-dissolution des addltifs dans l'étape suivante du traitement. Ce traitement thermique peut être réalisé soit en amont de la colonne de prédistillation soit dans la colonne elle-même en augmentant la température de travail, soit encore en aval avant l'envoi de l'huile usée dans la première colonne d'extraction. La température du traitement thermique peut être choisie entre 200 C et 420 C et le temps de séjour peut varier de une minute à deux heures, lesdits intervalles étant dictés par le type d'huile à récupérer et par la présence d'impuretés et d'additifs particuliers. On peut utiliser comme gaz de traitement des hydrocar- bures contenant de 2 à 5 atomes de carbone ou du gaz carboni- que L'utilisation du propane est particulièrement recommandée. La température et la pression de la colonne d'extraction sont choisies pour donner une meilleure séparation de l'huile à la fois d'avec lesimpuretés et d'avec les addiltifs car il serait difficile d'obtenir la séparation des additifs de l'huile si les conditions de solubilité du gaz surcritique étaient telles, que les additifs aussi pourraient se dissoudre. Les températures utilisées dans a colonne d'extraction et dans les colonnes-de séparation se situent entre la tempé- rature critique du gaz utilisé et une température qui est de 100 C supérieure à la température critique, et les pression sont-supérieures à la pression critique. La colonne d'extraction peut opérer soit avec courants dans le meme sens, soit à contre-courant. De plus, tout en restant à l'intérieur des limites précitées, chaque colonne de séparation fonctionne à une tempé- rature supérieure à celle de la colonne précédente et/ou sous une pression inférieure à celle de la colonne précédente Ce procédé convient à la fois pour des opérations en continu et des opérations discontinues. Il faudrait aussi noter que l'huile aux meilleures caractéristiques de pureté est obtenue quand le rendement en huile dans les produits de tête sortant de la colonne d'ex- traction est réduit par des conditions opératoires appropriées, par exemple à environ 80 % en poids. L'invention est décrite en détail ci-après en référence à la réalisation non-limitative représentant un schéma de fonc- tionnement sur la figure unique ci-Jointe. L'huile usée 1 est d'abord soumise à une prédistilla- tion dans la colonne de prédistillation 2 afin d'éliminer l'eau et les hydrocarbures légers 3 par le sommet de la colonne, tandis que l'huile usée est évacuée par le fond 4. Le traitement thermique, non montré sur le dessin, est ensuite réalisé soit en amont,de, soit en aval de, soit dans, ladite colonne de prédistillation, afin de favoriser la disso- lution desadditifs dans le stade suivant du procédé. 250932 1 Après le traitement thermique, l'huile usée est envoyée dans la colonne d'extraction 5 dans laquelle elle est extraite avec un gaz envoyé séparément dans des conditions surcritiques 6. L'huile dissoute dans le gaz utilisé pour l'extraction 7 quitte le sommet de la colonne d'extraction 5 dans la phase liquide, et ce courant est envoyé à une colonne de séparation 8 fonctionnant à une température supérieure et/ou sous une pression inférieure à celles de la colonne d'extraetion. La fraction hydrocarbures, les impuretés et les addi- tifs non-dissous et une partie du gaz de traitement entralné par ceux-ci sont soutirés au bas de la colonne 5, et ce cou- rant est détendu à travers une soupape 9 et envoyé vers une étape 10 dans laquelle les hydrocarbures, les impuretés et les additifs (c'est-à-dire le résidu) 11 sont séparés du gaz d'extraction 12, qui est recycle. Une phase fluide 13 contenant l'huile dissoute dans le gaz est évacuée comme produit de tête de la colonne de séparation 8 et envoyée dans une seconde colonne de séparation 14 fonctionnant à une température supérieure et /ou sous une pression inférieure aux précédentes, tandis que le courant soutiré par le fond de cette colonne 8 est détendu à travers une soupape 15 et séparé dans une étape 16 en une huile lourde 17 et en le gaz d'extraction 18 qui est recyclé. Le produit de t 8 te provenant de la seconde colonne 14 est un courant 19 contenant des hydrocarbures dissous dans le gaz, et il est envoyé dans la troisième colonne de séparation fonctionnant à une température supérieure et/ou sous une pression inférieure aux précédentes, tandis que le courant soutiré par le fond de cette colonne 14 étant détendu à tra- vers une soupape 21 et séparé dans une étape 22 en une huile moyenne 23 et en le gaz d'extraction 24 qui est recyclé. Un courant 25 contenant essentiellement le gaz du traitement sort comme produit de t 8 te de la troisième colonne 20 et est recyclé, tandis qu'un courant 26 contenant essentiel- 2509321. lement l'huile légère est soutiré par le fond de cette colon- ne 20. Les détentes sont réalisées de façon à obtenir la même pression finale dans toutes les étapes de façon à pouvoir utiliser un seul compresseur pour comprimer les courants 12, 18, 24 et le courant 25 qui est aussi amené à la même pression, ces courants étant recyclés vers,la colonne d'extraction après compression. Une partie du gaz comprimé pourrait si nécessaire être envoyée au fond de la colonne de séparation pour obtenir une meilleure séparation Une autre possibilité consiste à chauffer les étapes 10, 16 et 22 pour obtenir une meilleure séparation du gaz d'extraction d'avec le résidu ou l'huile présents. Pour finir, une possibilité supplémentaire consiste à accroître la température au sommet de la colonne d'extrac- tion et/ou de la colonne de séparation par rapport au reste de la colonne afin de provoquer un reflux interne. Deux exemples non limitatifs sont décrits cl-après dans le but d'illustrer l'invention. EXEMPLE i 1 Une huile usëè traitée thermiquement à 230 C pendant 215 secondes et prédistillée est extraite de façon continue avec du propane, dans des conditions surcritiques, dans une colonne d'extraction maintenue à une température de 140 C et sous une pression de 120 bars. Le rapport propane/huile utilisé, calculé en termes de volumes de liquide à 150 C, est 10/1. La phase fluide extraite comme produit de tête de la colonne est détendue brusquement à la pression atmosphérique pour donner une huile ayant les caractéristiques données dans le tableau suivant. TABLEAU Alimentation en huile usée trai- tée thermiquement à 230 C pendant 215 S et prédis- -tillée Rendement en % en poids Viscosité à 98 9 est Métaux (fluorescence aux rayons X) Ba ppm Ca "l Pb " Zn " P f' Cl " Br " 13,2 Huile extraite au propane dans des conditions surcritiques 9,8 utilisées, c'est-à-dire une température de 140 C et une pres- sion de 112 bars, la fraction d'huile la plus lourde est in- soluble à un point te 4 que l'huile est fractionnée en deux coupes de viscosité différentes. Les rendements et les caractéristiques des produits obtenus de cette manière sont donnés dans le tableau suivant. TABLEAU Rendement en % en'poids Viscosité à 98,9 C -cst Couleur ASTM D 1500 Métaux (fluorescence aux rayons X) Ba ppm Ca it Pb 'l Zn t Tête 8,o Queues ,5 L'huile lourde des queueset l'huile de tête, cette der- nière étant un mélange d'huile moyenne et d'huile légère, sont purifiées par de la vapeur et traitées avec de la terre décolo- ranteen utilisant des méthodes connues, pour donner des pro- duits ayant les caractéristiques données dans le tableau sui- vant. TABLEAU Base moyenne + base légère Base lourde Poids spécifique à 150 C g/cm 3 Viscosité à 37 8 C est i 0,872 56,52 98,9 C est Couleur ASTM D 1500 EXEMPLE 2 Une huile usée traitée thermique à 350 C pendant 215 s et prédistillée est extraite de façon continue avec du propane dans des conditions surcritiques à l'aide du m 9 me appareil que dans l'exemple 1, à une température de 140 C et sous pression de 120 bars, utilisant un rapport propane/huile de 10/1 calculé en termes de volumes liquides à 15 C. Après détente brusque à pression atmosphérique, la phase liquide extraite comme produit de tête de la colonne donne une huile ayant les caractéristiques données dans le tableau suivant. TABLEAU Rendement en % en poids Viscosité à 98,9 C cst Métaux (fluorescence aux rayons X) Ba ppm Ca Pb Zn i s I i| p il Cl it * 1 If Alimentation en huile usée trai- tée thermique- ment à 350 C pendant 215 s et prédistillée 13,2 Huile extraite avec du pro- pane dans des conditions surcritiques REVENDICATIONS 1 Procédé de récupération d'huile usée comprenant les étapes suivantes: a) envoi de l'huile usée dans une colonne de prédistil- lation afin d'éliminer l'eau et les hydrocarbures légers par le sommet de la colonne; b) soumission de l'huile usée au traitement thermique; c) envoi de l'huile usée prédistillée et traitée thermi- quement dans une colonne d'extraction dans laquelle un gaz dans des conditions surcritiques est envoyé séparément, afin de dissoudre la majeure partie de la fraction d'hydrocarbures et de laisser à l'état nondissous les impuretés et les additifs contenus dans l'huile; d) envoi de la fraction d'hydrocarbures dissoute de l'étape (c) dans une ou plusieurs colonnes de séparation pour séparer une ou plusieurs fractions d'huile riches en gaz d'avec les fractions d'équilibre de gaz exempt d'huile, corres- pondantes; e) détente à la même pression dans les étapes de sépara- tion à la fois du produit non-dissous de l'étape (c), séparant ainsi le résidu contenant les hydrocarbures, les additifs et les impuretés du gaz utilisé pour l'extraction, et aussi de la ou des fractions d'huile riche(s) en gaz de l'étape (d), à l'exception de celle de l'unique colonne de séparation ou de la dernière colonne dans la série des colonnes de séparation, séparant ainsi les fractions hydrocarbures de viscoslté diffé- rentes; f) compression et recyclage vers la colonne d'extraction du gaz récupéré dans l'étape (e) et de celui extrait comme pro- duit de tête de a dernière colonne de séparation; g) prélèvement du résidu et de l'huile de viscosités différentes à partir des étapes de séparation de l'étape (e) et du fond de l'unique colonne de séparation ou de la dernière colonne de la série des colonnes de séparation. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les colonnes d'extraction et de séparation fonction- nent à des températures comprises ent-re la température critique du gaz utilisé et une température supérieure de 100 C à la température critique, et sous des pressions excédant la pres- sion critique dudit gaz, et caractérisé en plus par le fait que chacune des colonnes de séparation fonctionne à une tempé- rature supérieure et/ou sous une pression inférieure à celles de la colonne précédente, mais toujours à l'intérieur des 11- mites précitées. 3 Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le gaz utilisé pour l'extraction est choisi parmi les hydrocarbures contenant de 2 à 5 atomes de carbone. 4 Procéeé selon la revendication 1, caractérisé Par e fait que le-gaz utilisé pour l'extraction est le gaz carbonique. 5 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le gaz utilisépour l'extrac- tion est le propane. 6 Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le traitement thermique peut être réalisé soit en amont de, soit en aval de, soit simultanément à, l'opération de prédistillation. 7 Procédé selon l'une queleonque des revendications 1 et 6, caractérisé par le fait que le traitement thermique est réalisé à une température comprise entre 200 C et 420 C et pendant un temps de séjour compris entre une minute et deux heures. 8 Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la séparation du résidu et des fractions d'huile à partir du gaz utilisé pour l'extraction peutaussi être réalisé avec l'aide du chauffage. 9 Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la partie du gaz récupéré et comprimé peut être envoyée au fond de la ou des colonne(s) de séparation. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la température au sommet de la colonne d'extraction et/ou de la ou des colonne(s) de séparation peut être augmen- tée par rapport au reste de i colonne, afin d'obtenir un reflux interne.