Brevet FR2513654A1 — publié le 19830401

La présente invention concerne un nouveau procédé pour le traitement d'une charge qui est choisie notamment parmi les huiles résiduelles des installations de vapo- craquage et de craquage catalytique, les huiles provenant de la liquéfaction du charbon par hydrogénation, les huiles provenant de l'exploitation de sables et de schistes bitumi- neux Le procédé selon l'invention a pour but d'obtenir un rendement élevé en essence ou en supercarburant de bonnes qualités essentiellement pour automobile. La figure unique illustre l'esprit de l'invention, dans laquelle on procède au traitement d'un effluent provenant de la liqué- faction du charbon. La charge provient par la ligne 2 d'une zone 1 de liqué- faction du charbon L'effluent est fractionné dans une colonne ou zone de séparation 3 Par la conduite 4, on recueille ainsi généralement du gaz carbonique, de l'oxyde de carbone, de l'hydrogène sulfuré et des hydrocarbures à 1, 2, 3 et/ou 4 atomes de carbone par molécule. Par la conduite 5, on recueille un naphta représentant par exemple généralement 20 à 60 % en poids par rapport à la charge de la ligne 2. Ce naphta, dont 50 % au moins des constituants distillent entre environ et 2000 C (voire 30 et 1800 C), renferme habituellement au moins % en poids d'hydrocarbures naphténiques (alkylés ou non) renfermant généralement 6 à 15 atomes de carbone par molécule, et contient géné- ralement des impuretés soufrées, azotées et oxygénées dont les teneurs sont respectivement supérieures à 300 ppm de soufre, 300 ppm d'azote et 300 ppm d'oxygène, mais parfois respectivement supérieures à 1000 ppm de soufre, 1000 ppm d'azote et 2000 ppm d'oxygène. Par les conduites 5 et 76, le naphta est introduit dans une zone d'hydrotraitement catalytique conventionnel 25 alimentée par de l'hydrogène provenant des conduites 27 et 26 L'hydrotraitement est de préférence effectuée par exemple sous une pression de 50 à bars par exemple à la température généralement adoptée pour ce genre de réaction et en présence d'un catalyseur conventionnel On introduit également dans la zone d'hydrotraite- ment une coupe essence "E" qui sera définie ultérieurement et qui provient par la conduite 75 d'une zone de fractionne- ment 73 L'effluent de la zone d'hydrotraitement est envoyé par la conduite 28 à une zone de séparation 29 d'o l'on soutire, par la conduite 30, de l'hydrogène sulfuré, de l'ammoniac et de l'eau et, par la conduite 31, une fraction renfermant à ce stade généralement moins de 60 ppm d'azote, moins de 300 ppm de soufre et moins de 700 ppm d'oxygène. O Cette fraction est introduite dans une zone de déshydrogéna- tion catalytique 32 fonctionnant sous une pression par exemple de l'ordre de 1 à 20 bars, à une température par exemple comprise entre 400 et 650 C, avec une vitesse horaire comprise entre 1 et 10 volumes de charge liquide par volume de catalyseur (le catalyseur est de préférence neutre ou très faiblement acide et conditionne le choix de la pression et de la température; on choisit par exemple Cr 203/A 1203). L'effluent de la zone de déshydr Ggénation 32 est introduit par la conduite 33 dans la zone de séparation 34 d'o l'on soutire, par la conduite 36, un mélange (appelé "M") d'hydrogène et d'hydrocarbures à 1,2 et/ou 3 atomes de carbone (mélange qui en partie peut être évacué par la con- duite 37 et/ou recyclé par les lignes 38 et 39 vers la zone de déshydrogénation 32 et/ou par les conduites 38, 40 et 26 vers la zone d'hydrotraiteminent 25) et par la conduite 35 un effluent envoyé dans une zone de séparation 41: par la con- duite 42, on recueille des hydrocarbures à 3 et 4 atomes de carbone et par les conduites 43 et 53, on recueille une fraction essence que l'on envoie au pool essence 54 Even- tuellement une partie de la fraction essence de la conduite 3042 est envoyée au moins en partie par les conduites 44 et 46 vers une zone dlhydrodéalkylation 48 (alimentée en hydro- gène par la con Suite 47, l'effluent d'hydrodéalkylation étant soutiré par la conduite 49) et/ou au moins en partie, par les conduites 44 et 45 vers une zone éventuelle d'hydrogénolyse 50 (alimentée en hydrogène par la conduite 51, l'effluent d'hydrogénolyse étant soutiré par la conduite 52) La réaction d'hydro- déalkylation permet de produire du benzène et la réaction d'hydrogénolyse permet d'obtenir du méthane. Par la conduite 6, on soutire de la zone de fractionnement 3, un distillat moyen dont 50 % au moins des constituants distillent entre 1700 C et 3600 C et qui représente environ 15 à 75 % par rapport à la charge de la conduite 2 Ce distillat est introduit, par la conduite 24, dans une zone d'hydrotraitement conventionnel 22, alimentée en hydrogène par la conduite 23 L'effluent, soutiré par la conduite 55 est décanté dans la zone 56 d'o l'on soutire une partie au moins de l'eau qu'il contient (par la conduite 57) et une fraction hydrocarbo- née par la conduite 58 Cette dernière fraction est envoyée dans une première zone de séparation 59 en vue d'éliminer, par la conduite 60, de l'hydrogène sulfuré, de l'ammoniac et de l'eau; l'effluent de la première zone de séparation 59 est envoyé par la conduite 61 dans une deuxième zone de séparation 62 On recueille ainsi, par la conduite 63, une essence que l'on envoie, par la conduite 65 vers le pool essence, après l'avoir éventuellement adoucie dans la zone d'adoucisse- ment 64 On recueille également, par la conduite 66, une fraction plus lourde que l'essence que l'on envoie dans une zone d'hydrocraquage 67 (alimentée par la conduite 68 en hydrogène) d'o l'on soutire, par la conduite 69,un effluent que l'on envoie dans une zone de séparation en vue d'éliminer, par la conduite 71, de l'hydrogène sulfuré, -de l'ammoniac, de l'eau et des hydrocarbures à 1 ou 2 atomes de carbone par molécule Par la conduite 72, on récupère une fraction hydrocar- bonée (renfermant des hydrocarbures contenant au moins,3 atomes de carbone par molécule) que l'on envoie dans une colonne de fractionnement 73 d'o l'on soutire d'une part, par la conduite 74, des hydrocarbures à 3 et 4 atomes de carbone, et d'autre part, par la conduite 75, une coupe essence appelée "E" que l'on recycle dans la ligne 76 et dans la zone d'hydrotraitement catalytique 25 % Par la conduite 7, on soutire un gas oil lourd dont 50 % au moins des constituants distillent au dessus de 3600 C, voire 4000 C, que l'on peut recueillir à titre de produit Il peut toutefois être avantageux de le combiner au moins en partie par la ligne 20 avec le distillat moyen de la conduite 6 et de lui faire ainsi subir un hydro- traitement dans la zone 22 comme expliqué précédemment Dans ce cas, il est souvent préférable de faire subir au gas oil une hydrodémétal- lisation conventionnelle dans une zone 19, alimentée en hydrogène par la conduite 214 le gas oil étant introduit par la conduite 18 Il est d'ailleurs également préférable alors de faire subir au gas oil un désasphaltage préalablement à l'hydrodémétallisation: le gas oil, soutiré par les conduites 7 et 8 de la zone de fractionnement 3, est envoyé dans la zone de désasphaltage 9 puis par la conduite 18 dans la zone de démétallisation 19. Quant au résidu soutiré, par la conduite 12 de la zone de fractionnement 3, on peut éventuellement le valoriser en le soumettant par exemple à une gazéification dans une zone 11, l'hydrogène ainsi obtenu étant envoyé par lbs lignes 14 et 17 dans la zone de liquéfaction du charbon 1, alimentée en hydrogène frais par la conduite 16 A noter qu'une partie au moins du résidu de la zone de désasphaltage 9 peut être envoyé par la conduite'10 vers la zone 11 de gazéification Enfin, une partie du gas oil de la conduite 7 peut avantageusement, par la conduite 15, être envoyé dans la zone d'empatage de l'huile, par exemple anthracénique, utilisée dans la liquéfaction du charbon. De façon préférée, I'invention concerne un procédé de fabrication d'une essence à partir d'une charge choisie parmi les huiles provenant de la liquéfaction du charbon par hydrogénation, procédé qui consiste à soumettre la charge à une séparation en vue de recueillir séparément (x) une fraction renfermant de l'oxyde de carbone, du gaz carbonique, de l'hydrogène sulfuré et des hydrocarbures renfermant généralement 1 à 4 atomes de carbone par molécule (ligne 4) (l) un naphta distillant entre environ 25 et 200 C et renfermant au moins 40 % en poids d'hydro- carbures naphténiques et des teneurs en impu- retés soufrées, azotées et oxygénées respecti- vement supérieures à 1000 ppm de soufre, 1000 ppm d'azote et 2000 ppm d'oxygène, le dit naphta représentant 20 à 60 % en poids de la dite charge (ligne 5), ($) un distillat moyen représentant 15 à 75 % en poids par rapport à la dite charge et bouil- lant entre environ 200 et 360 C (ligne 6) ( 6) un gas oil représentant, en poids, environ 2 à % environ par rapport à la dite charge (ligne 7) et bouillant généralement au dessus de 360 C et (E) un résidu (ligne 12), le procédé étant essen- tiellement caractérisé ensuite en ce que (a) le naphta (A), en mélange avec une coupe essence appelée "E" et définie ultérieurement, - O est soumis à un hydrotraitement dans une zone d'hydrotraitement( 25 (b) l'effluent de l'hydrotraitement (a) est envoyé dans une zone de séparation ( 29) pour en éliminer au moins la majeure partie de l'hydrogène sulfuré, de l'ammoniac et de l'eau, (c) l'effluent purifié de l'hydrotraitement, en provenance de l'étape (b), est envoyé dans une zone de déshydrogé- nation ( 32) o il est traité, en présence d'un cataly- seur de déshydrogénation, entre 400 et 650 C sous une pression comprise entre 1 et 20 bars avec une vitesse horaire comprise entre 1 et 10 volumes de charge liquide par volume de catalyseur, (d) l'effluent de la zone de déshydrogénation est envoyé dans une première zone de séparation ( 4)d'o l'on soutire d'une part un mélange appelé M généralement constitué d'hydrogène et d'hydrocarbures renfermant 1,2 et 3 atomes de carbone par molécule et d'autre part une fraction hydrocarbonée envoyée dans une deuxième zone de séparation ou de fractionne- ment ( 411 d'o l'on soutire d'une part des hydrocarbures à 3 et 4 atomes de carbone par molécule et d'autre part une fraction essence (ligne 53) (e) le distillat moyen ($) est envoyé dans une unité d'hydrotraitement catalytique ( 22) (f) l'effluent d'hydrotraitement est débarrassé de la majeure partie de l'eau qu'il contient (dans la zone 56) et est envoyé dans une zone de séparation ( 59)en vue d'éliminer de l'hydro- gène sulfuré, de l'ammoniac et de l'eau, (g) l'effluent ainsi obtenu à l'issue de l'étape (f) est envoyé dans une zone de fractionne- ment( 62)d'o l'on recueille d'une part une fraction constituée essentiellement d'essence, recueillie à titre de produit (ligne 65) et d'autre part une fraction plus lourde (ligne 66), (h) la dite fraction plus lourde obtenue à l'éta- pe (g) est envoyée dans une zone d'hydrocra- quage 57) (i) l'effluent d'hydrocraquage es t envoyé dans une unité de séparation( 70)pour recueillir d'une part une fraction renfermant notamment de l'hydrogène sulfuré de l'ammoniac, de l'eau et des hydrocarbures à 1 et 2 atomes de car- bone par molécule et d'autre part une fraction hydrocarbonée constituée d'hydrocarbures renfermant au moins 3 atomes de carbone par molécule- (j) la dite fraction hydrocarbonée, recueillie à l'étape (i) est envoyée dans une zone de frac- tionnement( 73) o l'on recueille d'une part des hydrocarbures comportant 3 et 4 atomes de car- bone par molécule et d'autre part une essence appelée "E" que l'on recycle (par la ligne 75) au moins en partie dans la zone d'hydrotraite- ment définie à l'étape (a). Selon une variante, le mélange M, recueilli à l'issue de l'étape (d) peut être, au moins en partie envoyé dans la zone de déshydrogé- nation G 32)définie à l'étape (c) et/ou dans la zone d'hydrotraitement( 25)définie à l'étape (a). Eventuellement, également, au moins une par- tie de l'essence de la ligne( 43) obtenue à l'issue de l'étape (d) est envoyée dans une zone d'hydrodéalkylation 48)(en vue de pro- duire du benzène) et/ou dans une zone d'hydro- génolyse( 50)en vue de produire du méthane. De même un traitement préférés, consiste à combiner une partie au moins du gas oil lourd ( 8) avec le distillat moyen ( 6) et-à envoyer le mélange dans l'unité d'hydrotraitement 22; Ce gas oil, avant d'être combiné avec le distillat moyen,-peut subir au préalable une réaction de démétallisa- tion(zone 19); préalablement à la réaction de démétallisa- tion, le gas oil peut être soumis à un désasphaltage (zone 9). Exemple 102 kg d'un effluent de la liquéfaction de charbon soutirés de la zone 1 conduisent, après fractionnement dans la zone 3 à: 1 kg d'un mélange de CO, C 02, H 2 S et d'hydrocarbures Ci à C 4 (ligne 4, fraction ditek) 28 kg de naphta (ligne 5, fraction diteÈ); distillation ASTM: 90-200 C 66 kg de distillat moyen (ligne 6, fraction dite Y); distillation ASTM -3500 C 6,0 kg de gas oil lourd (ligne 7, fraction dite); distillation supé- rieure à environ 360 C) 1 kg d'un résidu (ligne 12, fraction dite E). Le naphta, qui contient, en poids, 55 % d'hydrocarbures naphténiques), renferment une teneur de 1500 ppm de soufre, 2000 ppm d'azote et 7000 ppm d'oxygène Il est mélangé avec 35 kg d'une essence provenant de la ligne 75, qui elle-même renferme une teneur de 700 ppm de soufre, 900 ppm d'azote et 3100 ppm d'oxygène Ce melange (ligne 76) est soumis dans la zone 25 à un hydrotraitement sur un catalyseur au nickel-molybdene sur alumine, sous 55 bars, à 380 C, avec une VVH 5 ga- le à 3 On recueille par la conduite 31, 63 kg d'un produit renfermant une teneur de I 1 ppm de soufre, 20 ppm d'azote et-140 ppm d'oxygène Ce dernier produit subit une déshydro '1365 4 génation dans la zone 32, sous 10 bars à 510 OC avec une VVH égale à 2 Le catalyseur utilisé renferme 0,2 % (poids) de platine et 0,2 % de tungstène, ces 2 métaux étant déposés sur de l'alumine 4 ( 69 m 2/g) A l'issue de ce traitement et des séparations dans les zones 34 et 41, on recueille, dans la conduite 43, 59 kg d'une essence de RON 98 que -l'on en- voie au pool essence 54 Le distillat moyen de la ligne 6 est mélangé avec le gas il lourd de la ligne 7 -Avant de réaliser ce mélange, le gas-oil lourd est soumis à une hydrodémétallisation sous 50 bars, à 390 OC, avec une VVH égale à 1 (catalyseur: Co-Mo/A 1203) On récupère ainsi kg de gasoil dans la ligne 20, que l'on ajoute aux 66 kg de distillat moyen de la ligne 6 Le mélange de la ligne 24 renferme une teneur de 7700 ppm de soufre, 6200 ppm d'azote et 17000 ppm d'oxygène L'hydrotraitement, auquel est soumis le mélange -de la ligne 24, est effectué sous 90 bars, à 4000 C, avec une VVH égale à 0,5 en présence d'un catalyseur Ni-Mo/A 1203 L'effluent obtenu, à l'issue du traitement et des zones de séparation 56 et 59, renferme (ligne 61) 60 ppm de soufre, 300 ppm d'azote et 300 ppm d'oxygène. Après fractionnement dans la zone 62, on recueille 27 kg d'une essence de RON 97 (que l'on peut éventuellement soumettre à un adoucissement) renfermant 10 p p m de soufre, p p m d'azote et 20 p p m d'oxygène Ces 27 kg d'essen- ce sont envoyés au pool essence 54 par la conduite 65 Par la conduite 66, on récupère 40 kg d'un produit qui est sou- mis à un hydrocracking dans la zone 67, sous 90 bars, à 400 OC, avec une VVH égale à 1 sur un catalyseur constitué d'un mélange de Ni-l Mlo/A 10 O et de Pd/zéolithe A l'issue de net hydro- 2 3 cracking et des séparations dans les zones 70 et 73, on recueille 35 kg d'une essence qui est mélangée, comme indiqué précédemment, par la ligne 75, au naphta de la ligne 5. A l'issue du procédé, on récupère ainsi, au pool essence 54, les 59 kg de la ligne 43 et les 27 kg de la ligne 65, soit 86 kg de supercarburant pour automobile. REVENDICATIONS 1 Procédé de fabrication d'une essence à partir d'une charge choisie parmi les huiles résiduelles des installations de vapocraquage et de craquage catalytique, les huiles provenant de la liquéfaction du charbon par hydrogénation et les huiles provenant de l'exploitation de sables et de schistes bitumineux, procédé dans lequel on fractionne la charge et on recueille séparément au moins les deux fractions sui- vantes: un naphta dont au moins 50 % des constituants distillent entre 25 et 200 C et qui renferme au moins 40 % en poids d'hydrocarbures naphténiques, et au moins 300 ppm de soufre, 300 ppm d'azote et 300 ppm d'oxygène, et un distillat moyen dont au moins 50 % des constituants distillent entre environ 200 et 360 C environ, le procédé étant caractérisé en ce que: a) on mélange ledit naphta avec une coupe essence "E" définie plus loin et on fait passer le mélange résultant au contact d'un cataly- seur d'hydrotraitement, dans des conditions d'hydrotraitement, et l'on recueille un naphta hydrotraité b) on fait passer le naphta hydrotraité au contact d'un catalyseur de déshydrogénation dans des conditions de déshydrogénation et l'on fractionne le produit de la d 6 shydrogénation pour recueillir une fraction d'essence c) on fait passer ledit distillat moyen au contact d'un catalyseur d'hydrotraitement, dans des conditions d'hydrotraitement, et l'on fractionne le produit de'l'hydrotraitement pour recueillir séparé- ment une fraction essence et une fraction plus lourde d) on fait passer la fraction plus lourde, obtenue à l'étape (c), au contact d'un catalyseur d'hydrocraquage, dans des conditions 2513654- d'hydrocraquage, et l'on fractionne le produit de l'hydrocraquage pour recueillir une coupe d'essence appelée "E", et e) on envoie la coupe d'essence "E" à l'étape (a) pour être mélangée avec ledit naphta. 2 Procédé selon la revendication 1, dans lequel, au cours du fractionnement de la charge, on isole en outre au moins une fraction de distillat lourd, dont au moins 50 % des constituants distillent au- dessus de 3600 C, et on mélange cette fraction de distillat lourd audit distillat moyen, de manière à hydrotraiter le mélange résultant à l'étape (c). 3 Procédé selon la revendication 1, dans lequel, au cours du frac- tionnement de la charge, on isole en outre au moins une fraction de distillat lourd, dont au moins 50 % des constituantsdistillent au- dessus de 3600 C, on fait passer cette fraction de distillat lourd au contact d'un catalyseur de démétallisation, dans des conditions de démétallisation, on recueille une fraction de distillat lourd démétallisée et on la mélange audit distillat moyen, de manière à hydrotraiter le mélange résultant à l'étape (c). 4 Procédé selon la revendication 1 de fabrication d'une essence à partir d'une charge choisie parmi les huiles provenant de la liquéfac- tion du charbon par hydrogénation, ledit procédé -consistant à sou- mettre la charge à une séparation (zone 3) en vue de recueillir notamment (a) une fraction renfermant de l'oxyde de carbone, du gaz carbonique, de l'hydrogène sulfuré et des hydro- carbures renfermant généralement 1 à 4 atomes de carbone par molécule (ligne 4) (/) un naphta distillant entre environ 25 et 200 C et renfermant au moins 40 % en poids d'hydrocarbures naphténiques et des teneurs en impuretés soufrées, azotées et oxygénées respectivement supérieures à 1000 ppm de soufre, 1000 ppm d'azote et 2000 ppm d'oxygène, le dit naphta représentant 20 à 60 % en poids de la dite charge (ligne 5), ($) un distillat moyen représentant 15 à 75 % en poids par rapport à la dite charge et bouillant entre environ 170 et 360 C (ligne 6) ( 8) un gas oil représentant, en poids, environ 2 à 35 % environ par rapport à la dite charge (ligne 7) et bouillantgénéralement au-dessus de 360 C et () un résidu (ligne 12), le procédé étant caractérisé en ce que (a) le naphta (A), en mélange avec une coupe es- sence appelée "E" et définie ultérieurement, est soumis à un nydrotraitement dans une zone d'hydrotraitement( 25), (b) l'effluent de l'hydrotraitement (a) est envoyé dans une zone de séparation ( 29) pour en éliminer au moins la majeure partie de l'hydrogène sul- furé, de l'ammoniac et de l'eau, (c) l'effluent, purifié de l'hydrotraitement, en pro- venance de l'étape (b), est 'envoyé dans une zone de déshydrogénation( 32) o il est traité, en présence d'un catalyseur de déshydrogéna- tion, entre 400 et 650 C sous une pression comprise entre I et 20 bars avec une vitesse horaire comprise entre 1 et 10 volumes de charge liquide par volume de catalyseur, (d) l'effluent de la zone de déshydrogénation est envoyé dans une première zone de séparation ( 34)d'o l'on soutire d'une part un mélange appelé M généralement constitué d'hydrogène et d'hydrocarbures renfermant 1, 2 et 3 ato- mes de carbone par molécule et d'autre part une fraction hydrocarbonée envoyée dans une deuxième zone de séparation ou de fractionne- ment ( 41) d'o l'on soutire d'une part des hydrocarbures à 3 et 4 atomes de carbone par molécule et d'autre part une fraction essence, (e) le distillat moyen ( 6) est envoyé dans une unité d'hydrotraitement catalytique ( 22) (f) l'effluent d'hydrotraitement est débarrassé de la majeure partie de l'eau qu'il contient et est envoyé dans une zone de séparation 59 en vue d'éliminer de l'hydrogène sulfuré, de l'ammoniac et de l'eau, (g) l'effluent ainsi obtenu à l'issue de l'étape (f) est envoyé dans une zone de fractionne- ment 62 d'o l'on recueille d'une part une fraction constituée essentiellement d'essence, recueillie à titre de produit et d'autre part une fraction plus lourde (h) la dite fraction plus lourde obtenue,à l'éta- pe (g) est envoyée dans une zone d'hydro- craquage( 67) (i) l'effluent d'hydrocraquage est envoyé dans une unité de séparation( 70)pour recueillir d'une part une fraction renfermant notamment de l'hydrogène sulfuré, de 'l'ammoniac, de l'eau et des hydrocarbures à I et 2 atomes de carbone par molécule et d Vautre part une frac- tion hydrocarbonée constituée d'hydrocarbures ren- fermant au moins 3 atomes de carbone par molécule, (j) la dite fraction hydrocarbonée, recueillie à l'étape (i) est envoyée dans une zone de fractionnement( 73)d'o l'on soutire d'une part des hydrocarbures comportant 3 et 4 atomes de carbone par molécule et d'autre part une es- sence appelée "E" que l'on recycle (ligne 75), au moins en partie, dans la zone d'hydrotrai- tement( 25)définie à l'étape (a). / Procédé selon la revendication 4 dans lequel le mélange M, recueilli à l'issue de l'étape (d) est au moins envoyé en partie dans la zone de déshydrogénation( 32) définie à l'étape (c). 6/ Procédé selon la revendication 4 dans lequel le mélange M, recueilli à l'issue de l'étape (d) est au moins en- voyé en partie dans la zone d'hydrotraitement( 25)définie à l'étape (a). 7/ Procédé selon la revendication 4 dans lequel au moins une partie de l'essence obtenue à l'issue de l'étape (d) est envoyée dans une zone d'hydrodéalkylation( 48)en vue de produire du benzène. 8/ Procédé selon la revendication 4 dans lequel au moins une partie de l'2 ssence obtenue à l'issue de l'étape (d) est envoyée dans une zone d'hydrogénolyse( 50)en vue de produire du méthane. 9/ Procédé selon la revendication 3 dans lequel, préalable- ment à la réaction de démétallisation, le gas oil est soumis à un désasphaltage (zone 9).