Brevet FR2512000A1 — publié le 19830304

présente invention concerne un procédé perfectionné pour la production de gaz de synthèse par oxydation partielle d'une inutile hydrocarbonée lourde. On sait dans la technique qu'un gaz de synthèse contenant comme composants principaux de l'hydrogène gazeux et du monoxyde de carbone gazeux peut être produit par oxydation partielle d'une huile hydrocarbonée lourde en l'absence de catalyseur à température élevée. Ce procédé est actuellement utilisé à l'échelle industrielle. Diverses améliorations de ce procédé de production de gaz de synthèse par oxydation partielle d'une huile hydrocarbonée lourde ont été proposées et concernant par exemple le remplacement des huiles de départ, une modification de la composition du gaz de synthèse formé (c'est-à-dire une modification du rapport de l'hydrogène gazeux et du monoxyde de carbone dans le gaz de synthèse selon l'usage auquel on le destine) et le traitement et l'utilisation efficace des matières carbonées formées comme sous-produits du gaz de synthèse. Par exemple, une amélioration concerne les matières carbonées (par exemple le carbone) formées comme sous-produits de l'oxydation partielle de l'huile hydrocarbonée lourde. En pratique générale, on mélange les matières carbonées avec de l'eau pour former une suspension qui est ensuite récupérée d'un réacteur d'oxydation partielle (c'est-à-dire un générateur de gaz). Des techniques de production de gaz de synthèse par oxydation partielle de mélanges des matières carbonées formées comme sous-produits et d'une huile hydrocarbonée lourde ont été mises au point (voir le brevet des Etats-Unis d'Amérique 4 016 103). De façon spécifique dans ces techniques, la suspension de matières carbonées dans l'eau est mise en contact avec une huile hydrocarbonée légère telle au'un naphta par mélange mutuel. lia phase d'huile hydrocarbonée obtenue contenant les matières carbonées qui ont migré est ensuite séparée de la phase aqueuse.La phase d'huile hydrocarbonée séparée contenant les matières carbonées est mélangée avec l'huile lourde de départ pour l'oxydation partielle. ensuite, 7e mélange obenu est soumis à une opération. de distillation (par exemplè ne rectification) pour séparer le composant constitué de 1' tuile hydrocarbonée lourde contenant les matières carbonées et le composant constitué de l'huile hydrocarbonée légère. lie composant constitué de l'huile hydrocarbonée lourde ainsi obtenu est introduit avec l'nuile hydrocarbonée lourde de départ dans un générateur de gaz et est partiellement oxydé pour produire du gaz de synthèse.Ainsi, les matières carbonées formées comme sous-produits dans l'oxydation partielle de l'huile hydrocarbonée lourde sont récupérées et utilisées de façon efficace comme matières de départ pour la production de gaz de synthèse. Ces procédés e production de gaz de synthèse comprenant la récupération et la réutilisation efficace des maires carbonées sont très avantageux du point de vue pratique. Le but de l'invention est d'améliorer encore les procédés de préparation des gaz de synthèse précités comprenant la récupération et la réutilisation des sous-produits carbonés de l'oxydation partielle de l'huile de départ, telle que 1' huile hydrocarbonée lourde précitée. D'autres buts -et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante. L'invention concerne un procédé de préparation de gaz de synthèse qui comprend les stades de - désasphaltage au solvant d'une huile hydrocarbonée lourde et d'un mélange de matières carbonées et d'huile hydrocarbonée lourde en utilisant l'huile hydrocarbonée légère comme huile de désasphaltage; et - oxydation partielle du mélange obtenu de matières carbonées et d'asphalte pour produire du gaz de synthèse. Ledit mélange de matières carbonées et d'huile hydrocarbonée lourde est obtenu par mise en contact de (1) une suspension contenant les matières formées comme sous-produits de l'oxydation partielle du mélange des matières carbonées et de l'asphalte dans l'eau avec (2) une huile hydrocarbonée légère, puiez sparation de la phase huileuse et la phase aqueuse du mélange obtenu, addition d'une huile hydrocarbonée lourde au mélange séparé de matières carbonées et de l'huile hydrocarbonée l gère et élimination de l'huile hydrocarbonée légère du mélange obtenu. 'invention sera mieux comprise à la lecture de la des- cription qui suit et en se référant à la figure unique du des sin annexé qui est un diagramme de fonctionnement illustrant un procédé de préparation de gaz de synthèse selon le mode de réalisation préféré de la présente invention. L'expression "huile hydrocarbonée lourde" utilisée ici désigne diverses huiles hydrocarbpnées liquides ayant un point d'ébullition relativement élevé, telle qu'une huile résiduelle réduite, une huile brute étêtée, une huile brute entière (y compris un pétrole dérivant par exemple de sable asphaltique et de schiste bitumineux) et un charbon liquéfie. L'expression "huile hydrocarbonée légère" telle qu'on 1' emploie ici désigne diverses huiles hydrocarbonées liquides ayant un point d'ébullition relativement bas et contenant principalement des hydrocarbures paraffiniques, constitués principalement d'hydrocarbures en C7 à C10 tels qu'un naphta. Dans la pratique de l'invention l'huile hydrocarbonée lourde n'est pas directement soumise à une réaction d'oxydation partielle. L'huile hydrocarbonée lourde est tout d'abord soumise à un traitement de désasphaltage au solvant pour séparer l'huile désasphaltée et l'asphalte. L'asphalte ainsi séparé de l'huile hydrocarbonée lourde est ensuite partiellement oxydé. L'huile hydrocarbonée lourde est ensuite conduite dans un appareil 12 de désasphaltage au solvant par une canalisation 11. Un solvant de désasphaltage (huile hydro-carbonée légère) est également introduit par une canalisation 13 dans l'appareil 12 de désasphaltage au solvant. lie désasphaltage au solvant est effectué de façon classique. L'huile désasphaltée et le solvant de désasphaltage sont récupérés par une canalisation 14 puissont conduits dans un séparateur d'huile désasphaltée (séparateur d'HDA) 15 après refroldissement. L'huile désasphaltée est séparée du solvant de Q-:3saspnaltage dans le séparateur d'rIDA 15. me solvant de flasasphaltage séparé est évacué par une canalisation 16 de récupération du solvant et, après refroidissement, le solvant est introduit dans un réservoir de solvant 17 pour être stocké.Après l'élimination de l'eau, le solvant circule comme solvant de désasthaltage du réservoir de solvant 17 à l'appareil de désasphaltage au solvant 12 par une canalisation 13. S'il est nécessaire, on apporte du solvant frais de l'extérieur. L'huile désasphaltée séparée dans le séparateur d'HDA 15 est évacuée par une canalisation 18 de récupération de 1' huile désasphaltée puis est conduite dans un rectificateur d'huile désasphaltée (rectificateur d'HDA) 19. De la vapeur d'eau est également amenée au rectificateur d'sIDA 19 par une canalisation 20 si bien que le solvant de désasphaltage demeurant partiellement dans l'huile désasphaltée est récupéré. Le solvant récupéré est conduit dans le réservoir de solvant 17 par une canalisation 21 de récupération de solvant après refroidissement. L'huile désasphaltée rectifiée est évacuée du rectificateur d'HDA 19 par une canalisation 22. L'asphalte séparé dans l'appareil 12 de désasphaltage au solvant est récupéré par une canalisation 23 et est chauffé dans un réchauffeur d'asphalte 24. L'asphalte chauffé est conduit à un séparateur d'asphalte 25. Ainsi, le solvant de désasphaltage demeurant dans l'huile désasphaltée est séparé dans le séparateur d'asphalte 25. Le solvant séparé est récupéré par une canalisation 26test introduit dans le réservoir de solvant 17 après refroidissement. L'asphalte séparé est évacué du séparateur d'asphalte 25 par une canalisation 27 et est conduit dans un rectificateur d'asphalte 28. De la vapeur d'eau est introduite simultanément dans le rectificateur d'asphalte 28 par une canalisation 29 pour que le solvant de désasphaltage demeurant dans l'asphalte soit récupéré. T e solvant récupéré est conduit dans le réservoir de solvant 17 par une canalisation 30 de récupération de solvant après refro dizsement. L'asphalte séparé dans le rectificateur d' asphalte 28 est évacué par une canalisation 31 et conduit vers un générateur de gaz (réacteur d'oxydation partielle) 32. De l'oxygène et de la vapeur d'veau sont introduits si ultanément dans le générateur de gaz 32 resnectivement par des canalisations 93 et 94. L'asphalte est ainsi partiellement oxydé dans le générateur de gaz 32 dans des conditions classiques telles cue par exemple une température de 1 200 à 1 5000 C et une pression de 20 bars ou plus pour former un gaz de synthèse contenant comme composants principaux de 1' tydrogène gazeux, de monoxyde de carbone et de la vapeur å' eau. le gaz de synthèse obtenu et la vapeur d'eau sont refroidis brusquement dans la partie inférieure du générateur de gaz 32 et sont évacués du générateur de gaz 32 par une canalisation 35. Le gaz de synthèse et la vapeur d'eau sont conduits dans un laveur de carbone 36 et les matières solides carbones contenues dans le gaz de synthèse comme contaminants sont éliminées avec de l'eau pulvérisée amenée par une canalisation 37. Le gaz de synthèse épuré et la vapeur d'eau sont évacués par une canalisation 38. lia suspension contenant I' eau et les matières carbonées séparées du gaz de synthèse dans le laveur de carbone 36 est évacuée par une canalisation 39 et conduite dans la partie inférieure du générateur de gaz 32.La suspension est ainsi utilisée pour refroidir le gaz de synthèse, et la vapeur d'eau et les matières carbonées sont renvoyées dans la partie inférieure du générateur de gaz 32. lia suspension contenant les matières carbonées dans 1' eau est évacuée du générateur de gaz 32 e; conduite dans un mélangeur 41 après refroidissement. Une huile hydrocarbonée légère telle qu'un naphta (par exemple des hydrocarbures pa raffinifues en C5 à C10) est introduite simultanément par une canalisation 42 à partir d'un rectificateur 48 d'huile hydrocarbonée légère. La suspension contenant les matières carbonées dans l'eau et l'huile hydrocarbonée légère sont mélangées soigneusement et mises en contact intime dans le mélan geur 41.De ce fait, les uières carbones de 'a phase acueuse sont transférées dans l'huile hydrocarbonée légère. v mélange des matières carbonées, de l'huile hydrocar oeiée léère et de l'eau est évacué au mélangeur 41 par une canalisation 3 et est introduit dans un décanteur 44 où la phase ('huile hydrocarbonée légère contenant les matières carbonées et la phase aqueuse sont Séparées. L'eau séparée sous forte d'une couche inférieure dans le décanteur 44 est évacuée par 12 canalisation 37 et introduite avec l'eau d'a limentation provenant d'une canalisation t5 dans le laveur e carbone 36.L'eau est donc utilisée comme eau d'épuration pour éliminer les matières carbonées solides du gaz de synthèse. me mélange des matières carbonées et de l'huile hydro drocarbonée légère séparé sous forme d'une couche supérieure dans le décanteur 44, est évacué par une canalisation 46 puis est conduit dans le rectificateur 48 d'huile hydrocarbonée légère après avoir été mélangé avec l'huile hydrocarbonée lourde apportée par les canalisations 11 et 47. Te mélange des matières carbonées, de l'huile hydrocarbonée lourde et de l'huile hydrocarbonée légère est soumis à une opération de distillation (rectification). L'huile hydrocarbonée légère séparée ou rectifiée est évacuée par une canalisation 49 dans le mélangeur 41 après refroidissement par la canalisation 42. Ainsi, l'huile hydrocarbonée légère est réutilisée comme solvant dans l'opération précitée pour transférer la matière carbonée dans l'huile hydrocarbonée légère. lie mélange des matières carbonées et de l'huile hydrocarbonée lourde séparé dans le rectificateur 48 d'huile-hydrocarbonée légère est évacué par une canalisation 50 et introduit dans la canalisation 11 d'alimentation en huile hydrocarbonée lourde. L'huile hydrocarbonée lourde séparée est ainsi mélangée avec l'huile hydrocarbonée lourde franche et in- troduite dans l'appareil 12 de désasphaltage au solvant. Comme clairement expliqué ci-dessus, le procédé de pré parution de gaz de synthèse de l'invention diffère de facon avantageuse des procédés classiques. Selon le procédé classi- tique, on mélange avec une huile hydrocarbonée lourde un nélan 7e e ratières carbonées et d'une huile hydrocarbonée légère dérivant du contact d'une suspension constitué d'eau et des matières carbonées formées comme sous-produits dans la réaction d'obyaation partielle avec l'huile hydrocarbonée légère, ')Ul on effectue une rectification. lie mélange obtenu des ma tières carbonées et de l'huile hydrocarbonée lourde est mé anvé avec l'huile hydrocarbonée lourde de départ. Le mélange obtenu est introduit directement dans un générateur de gaz de synthèse et soumis à une réaction d'oxydation partielle. Contrairement aux procédés classiques précités de production d'un gaz de synthèse, selon l'invention on soumet le mélange aes matières carbonées et de l'huile hydrocarbonée lourde provenant de la rectification de l'huile hydrocarbonée légère dans le rectificateur 48, avec l'huile hydrocarbonée lourde ae départ, au traitement de désasphaltage au solvant. Le mélange de matières carbonées et d'asphalte dérivant du traitement de désasphaltage au solvant est conduit dans un générateur de gaz de synthèse et est soumis à une réaction d ' oxydation partielle. Ainsi, selon l'invention, l'huile hydrocarbonée lourde utilisée comme matière de départ pour la production d'un gaz de synthèse n'est pas directement soumise à la réaction d'o xydation partielle pour la gazéification. L'huile hydrocarbonée lourde est tout d'abord soumise à un traitement de désasphaltage au solvant pour récupérer des composants hydrocarbonés utiles et l'asphalte obtenu est utilisé comme matière de départ pour la production du gaz de synthèse.De plus, selon l'invention, non seulement l'huile hydrocarbonée lourde fraiche de départ est soumise au traitement de désasphaltage au solvant, mais également l'huile hydrocarbonée lourde utilisée dans la récupération des sous-produits carbonés formés dans la production du gaz de synthèse sous orme du mélange de matières carbonées et de l'huile hydrocarbonée lourde, est soumise au traitement de désasphaltage au solvant. Donc, pratiquement la totalité de l'huile hydrocarbonée lourde intro duite dans le système de production est soumis au traitement de désasphaltage au solvant. Par conséquent, le procédé de préparotion de gaz de synthèse de l'invention est avantageux du point de vue de 'utilissbion très efficace de l'huile Varocarbonée ee départ. Dans le procédé de préparat-on illustré par la figure du dessin annexé, la canalisation 13 de circulation du solvant de désasphaltage et la canalisation 12 de circulation du solvant de récuaration de la matière carbonée sont indé pendantes. Dans ce cas on peut utiliser des huiles hydrocarbonées différentes Commea solvant de désasphaltage et comme solvant de récupération de la matière carbonée. Cependant, lorsaue la canalisation de circulation du solvant de désasphaltage et la canalisation de circulation du solvant de récupération de la matière carbonée sont raccordes entre elies, on peut utiliser un solvant (ou huile hydrocarbonée légère) commun. Les solvants utilisables dans le traitement de désasphaltage au solvant de l'invention sont déshuiles hydrocarbonées légères que l'on utilise classiquement dans le traitement ae désasphaltage au solvant d'une huile hydrocarbonée lourde. Des exemples de telles huiles hydrocarbonées légères sont des hydrocarbures en C3 à C6 tels que le propane, le butane, le pentane et l'hexane. Ces hydrocarbures peuvent être utilisés seuls ou en mélanges quelconques. Lorsque l'on utilise comme solvant le désasphaltage des hydrocarbures pa raffiniques contenant comme composants principaux des hydrocarbures en C5 à C6, tels que le naphta, on peut également les utiliser comme solvants de récupération de la matière carbonée. L'invention est illustrée par l'exemple non limitatif suivant. Exemple On effectue une production de gaz de synthèse en utilisant un procédé tel qu'illustré par la figure unique dans les conditions suivantes. i - uile hydrocarbonée lourde de départ alimentant ''ap- pare il de désasphaltage a solvant 0 kg d'huile résiduelle réduite dérivant d'huile brute u :.ot:en-Orient ayant les propriétés et les teneurs en impu restés indiquées dans le Tableau 1 et un mélange de 5 kg de matière carbonée (carbone) et 100 kg de l'huile résiduelle réduite t récitée (ce mélange est obtenu par récupération des ratières carbonées formées comme sous-produits dans l'oxyda- tion rartielle avec l'huile résiduelle réduite précitée). 2 - Stade de désasphaltage au solvant. A - Solvant : naphta 4 000 kg B - Conditions ae désasphaltage, 700 C, 29,4 bars. 3 - nattières récupérées dans le stade de désasphaltage au solvant. A - mélange d'huile désasphaltée et de naphta : 4 004 kg B - mélange d'asphalte, de matières carbonées et de naphta : 1 001 kg. 4 - Asphalte et matieres carbonées récupérées à partir du rectificateur d'asphalte et servant d'alimentation au générateur de gaz Asphalte : 200 kg ratières carbonées : 5 kg Propriétés et teneurs en impuretés de l'asphalte : voir Tableau 1. 5 - Stade de production du gaz A - 14altière première pour la production du gaz : 200 kg de l'asphalte ci-dessus et 5 kg des matières carbonées cidessus. B - Réactifs de gazeification: 200 kg d'oxygène et 90 kg de vapeur d'eau. C - Conditions de gazéification : 1 3500 C, 78,4 bars. 6 - Température d'introduction du gaz de synthèse produit dans l'épurateur de carbone : 2500 C. 7 - Conditions de récupération du gaz de synthèse à par- tir du laveur de carbone : 2450 C, 76,4 bars. 8 - Gaz de synthèse produit A - Quantité : 560 m3 normaux (en valeur sèche). 3 - Comnosition: voir Tableau 2. Q - Quantité de suspension de matières carbonées et d' eau vacuée du générateur de gaz et alimentant le mélangeur: Eau 500 kg et matières carbonées 5 kg. 10 - Quantité de naphta alimentant le mélangeur: 200 kg. TABLEAU 1 Huile de Ruile, Asphalte départ désasphaltée (huile résiduel le réduite) Densité 1,013 0,970 -1,125 Viscosité (m/s.10-6 à 1000 C) 500 92 - Teneur en soufre en en poids) 3,9 3,3 6,0 Teneur en azote (, en poids) 0,3 0,2 0,7 Teneur en métaux (Ni+V) (ppm) 90 13 330 TABLEAU 2 Composition du gaz de synthèse produit Hydrogène gazeux 42 % en vol. CO gazeux 49 % en vol. C 2 gazeux et autres gaz. 9 % en vol. REVENDICATIONS 1 - Procédé de Dréparation de gaz de synthèse caractérisé sé en ce qu'il comprend les stades suivants - désasphaltage au solvant d'une huile hydrocarbonée lourde et d'un mélange de matières carbonées et d'huile h - drocarbonée lourde en utilisant une huile hydrocarbonée 71egè- re comble huile de désasphaltage; et - oxydation partielle du mélange obtenu de matières car zones et d'asphalte pour produire du gaz de synthèse, ledit mélange de matières carbonées et huile hydrccar- bonée lourde étant obtenu par mise en contact de (1) une suspension contenant des matières carbonées formées comme sous produits dans l'oxydation partielle du mélange des matières carbonées et de l'asphalte avec (2) une huile hydrocarbonée l gère, puis séparation de la phase huileuse et de la phase aqueuse du mélange obtenu, addition d'huile hydrocarbonée lourde au mélange séparé des matières carbonées et de l'huile hydrocarbonée légère et élimination de l'huile hydrocarbonée légère du mélange obtenu. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'huile hydrocarbonée lourde est une huile résiduelle réduite, une huile brute étêtée, une huile brute entière ou un charbon liquéfié. 7 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que huile hydrocarbonée légère est une huile hydrocarbonée liquide contenant principalement des hydrocarbures paraffini- ques en C3 à C10. 4 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière carbonée est du carbone.