Brevet FR2540509A1 — publié le 19840810

1. La présente invention se rapporte à un procédé pour le désasphaltage d'un pétrole par des solvants et, plus particulièrement elle se rapporte à l'enlèvement de solvant:dans des matières hydrocarbonées, contenant un solvant résiduel, qui sont produites dans le désasphal- tage de pétrole par les solvants. Il existe un certain nombre de procédés qui utilisent l'extraction de pétrole par les solvants pour séparer les matières hydrocarbonées telles que les asphal- tènes Des exemples de ces procédés sont le procédé Rose et le procédé Demex, qui peuvent être classés comme étant des procédés d'extraction par solvant super-critiques et d'autres procédés d'extraction classiques qui ont été décrits, par exemple dans le magasine Hydrocarbon Proces- sing, septembre 1980, pages 196-199 o Ces procédés ex traient des huiles utiles à partir des matières pétroliè- res lourdes en rejetant les matières hydrocarbonées, les asphaltènesen utilisant des solvants légers Du solvant résiduel est contenu dans le courant d'asphaltène à 2. phase lourde, ce solvant devant être récupéré pour des rai- sons économiques et d'environnement Un procédé existant déjà pour la récupération par solvant utilise une colonne d'enlèvement à plateaux précédé d'un tambour de vaporisa- tion instantanéepour les solvants les plus légers, qui a un dispositif de pré-chauffage d'alimentation et un achangeur de remise en circulation pour maintenir les asphaltènes à des températures de 38-66 C au-dessus - du point de ramollissement à la bille et à l'anneau pour faci- liter l'enlèvement et la manipulation L'asphaltène enle- vé est pompé par une pompe à engrenages ou à vis pour pas- ser sur une courroie (dispositif de formation de paillettes) refroidlepar eau pour fabriquer un produit en paillettes qui peut être alors transporté jusqu'à un utilisateur final sous forme en vrac Des températures élevées allant jusqu'à 260-288 C sont utilisées pour l'asphaltêneo Des exemples de récents procédés de désalphalta- ge par solvant et des moyens pour récupérer les solvants dans ces procédés sont décrits, par exemple dans les bre- vets américains n 4 273 644, n 4 278 529, n 4 279 379 et n 4 315 815 qui enseignent divers procédés pour l'en- lèvement de solvants de courants à phase lourde constitués d'asphaltènesolvant Ces procédés utilisent l'enlèvement par la vapeur d'eau du courant de phase lourde, et divers procédés sont proposés pour empêcher l'entraînement d'asphaltènes fins dans le solvant récupéré Dans le bre- vet américain N O 4 315 815 on décrit un dispositif spécifi- que-d'enlèvement à la vapeur d'eau o le mélange est envoyé à un dispositif qui provoque un mouvement centrifuge et utilise une structure d'ailettes pour provoquer la turbu- lence et séparer de fines particules de matières bitumineu- ses à partir du solvant vaporisé. Alors que l'utilisation d'un dispositif d'extru- sion est connue pour emploi dans divers procédés chimi- ques, par exemple dans le brevet américain n 3 874 090 3. oi un séchoir à extrusion est utilisé pour sécher une matière polymère en utilisant un moyen de resserrement réglable fournissant une contre-pression ou dans le brevet américain n 4 206 713 o une extrudeuse est utili- sée comme pompe à charbon pour plastifier les particules de charbon ou un résidu de pétrole, on ne connaît pas de procédé o des asphaltènes formés à partir de désasphalta- ge de pétrole par des solvants ont été débarrassés des solvantsen utilisant un dispositif d'extrusion. La présente invention vise à éliminer la néces- sité d'avoir une tour d'enlèvement et un dispositif de formation de paillettes afin de réduire les frais d'énergie et d'équipement tout en récupérant sensiblement la totali- té du solvant à partir d'une matière formée d'asphaltène résultant d'une extraction de pétrole par les solvants,par l'utilisation d'un dispositif d'extrusion. La présente invention prévoit un procédé pour le désasphaltage d'un pétrole par des solvants o un courant d'asphaltène à phase lourde contenant une matière hydrocar- bonée et un solvant est retiré d'un dispositif d'extraction par solvant, et soumis à la séparation par évaporation pour retirer la majeure partie du solvant dans le courant et produire un mélange de matières hydrocarbonées contenant du solvant résiduel, consistant (a) à récupérer le solvant résiduel à partir du mélange en faisant passer le mélange à travers une extrudeuse mise en communication avec l'atmosphère tout en le chauffant pour volatiliser le solvant résiduel; (b) à rassembler le solvant volatilisé et à recycler ce sol- vant vers le dispositif d'extraction par solvant; et (c) à extruder à partir de l'extrudeuse un produit hydro- carboné sensiblement exempt de solvant. Dans le procédé selon l'invention, le solvant résiduel dans le courant d'asphaltène qui contient une ma- tière hydrocarbonée, le courant résultant sous forme de courant d'asphaltène à phase lourde prvenant du désas- phaltage d'un pétrole par des solvants, ce courant ayant ôté soumis à une séparation par évaporation d'une majeure partie du solvant, est récupéré en faisait pass le mélange de matières hydrocarbonées et de solvant résiduel à travers une extrudeuse chauffée, mise en communication avec l'atmosphère, pour volatiliser le solvant résiduel qui est rassemblé et recyclé dans le dispositif d'extrac- tion par solvant,tout en extrudant un produit hydrocarboné O 10 sensiblement exempt de solvant à partir de l'extrudeuse. La matière hydrocarbonée sensiblement exempte de solvant est de préférence extrudée dans un bain d'eau froide en cir- culation, séchée,et séparée de l'eau pour utilisation ultérieure Le solvant peut être convenablement un solvant hydrocarboné choisi parmi des hydrocarbures ayant 3-5 ato- mes de carbone. L'invention sera encore décrite à titre d'exem- ple seulement en se référant au dessin ci-joint qui est une illustration schématique d'un procédé pour la récupé- ration de solvant résiduel à partir d'un courant d'asphal- tène produit dans le désasphaltage du pétrole par des solvants. Le présent procédé prévoit un procédé pour l'en- lèvement de solvant du courant d'asphaltane qui résulte de l'extraction de pétrole par les solvants Le procédé est utilisé pour retirer les solvants d'asphaltène pro- duits dans des procédés d'extraction par solvant super- critiques ainsi que dans des procédés d'extraction classi- ques. En se référant maintenant au dessin, un solvant hydrocarboné léger provenant d'tre canalisation 1, et un résidu de pétrole contenant des asphaltènes provenant d'une canalisation 3 sont envoyés à un récipient d'ex- traction 5 L'huile lourde, qui est dissoute dans un sol- vant est évacuée du récipient 5 pour être récupére par 5. l'intermédiaire d'une canalisation 7 Un courant d'asphal- tène à phase lourde est évacué du récipient 5 par l'inter- mediaire d'une canalisation 9, le courant comprenant la matière hydrocarbonêe et le solvant Le courant d'asphal- têne à phase lourde est alors envoyé par l'intermédiaire d'une valve 11 jusque dans un séparateur 13 à évaporation, tel qu'un dispositif d'évaporatio instantando une partie principale du solvant dans le courant est retirée par l'intermédiaire d'une canalisation 15. Le solvant qui est sépare du courant dans le sé- parateur 13 à évaporation passe par l'intermédiaire de la canalisation 15 à un dispositif de condensation 17, et de là à travers un dispositif de récupération qui comprend une canalisation 19 et un dispositif de décantation 21, o toute l'eau est séparée L'eau est évacuée du dispositif de décantation par une canalisation 23 pour réutilisa- tionalors que le solvant est évacué par l'intermédiaire d'une canalisation 25 vers une pompe 27, et puis par l'inter- médiaire d'une canalisation 29 pour utilisation comme solvant de recyclage dans la canalisation 1. Le procédé décrit jusqu'à présent est un système classique pour l'extraction par solvant d'un résidu de pé- trole, avec utilisation d'évaporation instantanée pour récupérer et recycler la majeure partie du solvant trans- porté par le courant d'asphaltène à phase lourde jusqu'au dispositif d'extraction par solvant. Les produits de queue provenant du séparateur 13 à évaporation, qui sont formés par un mélange de matiè- re hydrocarbonée contenant du solvant résiduel, sont éva- cués par l'intermédiaire d'une canalisation 31 et par l'intermédiaire d'une valve 33 dans une extrudeuse 35 mi- se en communication avec l'atmosphère, à double vis L'ex- trudeuse 35 mise en communication avec l'atmosphère, % double vis,est du type classique o l'on fait avancer une matière le long d'un double cylindre 39 ayant des canaux :5 LS S 6. en cummunication Un dvant 41 est prévu 1 e long du cylindre, une zone à basse pression étant fournie, expo- sée à la pression atmosphérique ou au vide, qui fournit le dégagement de matières volatiles 1 travers l'évent. L'extrudeuse à vis jumel Ges est nécessaire à cause de la viscosité de la matière hydrocarbonée traitée Des extru deuses typiquesmises en communication avec l'atmosphère à double vissont vendues dans le commerce, par exemple, le réacteur dit Baker Perkins vendu par la société dite Baker Perkins Inc, Chemical Machine Division, et au- tres fabricants d'extrudeuses. Comme schématiquement illustré sur le dessin, une extrudeuse 35 mise en communication avec l'atmosphèr, à double vis,à un moteur 37 pour entraîner les doubles vis dans les cylindres 39 et un évent 41 en position in- termédiaire entre l'extrémité d'entrée 43 et l'extrémité d'évacuation 45 de l'extrudeuse L'évent est relié à un dispositif d'extraction 47 à jets de vapeur d'eau, alimenté en vapeur d'eau par l'intermédiaire d'une cana- lisation 49, pour fournir la pression atmosphérique ou u pression inférieure à la pression atmosphérique dans l'évent La vapeur d'eau provenant d'une source non re- présentée, est introduite dans l'extrudeuse et maintenue séparée de la matière traitée par l'intermédiaire de canalisations 51 pour fournir un chauffage indirect pour la matière,ou bien d'autres moyens de chauffage indirect peuvent être fournis. La température du mélange matière hydrocarbonée solvant dans l'extrudeuse doit être maintenue à une va- leur d'environ 93-188 C sous la pression atmosphérique, afin de volatiliser le solvant tout en faisant passer la matière hydrocarbonée à travers l'extrudeuse Dans un te intervalle de température, la plus forte pression de vapeur d'eau exigée sera environ 4,3 M Pa. Lorsque le mélange de matière hydrocarbonée 540; C 9 7. est introduit dans liextrudeuse mise en communication avec l'atmosphère, chauffée, à double vis, à l'extrémité d'entrée 43, la matière est chauffée et le solvant résiduel volatilisé est évacué 1 par l'intermédiaire de l'évent 41, par une canalisation 53,et vers le dispositif 47 d'extraction par la vapeur d'eau Le mélange vapeur d'eau- solvant formé dans le dispositif d'extraction s'écoule à travers une canalisation 55 pour se réunir au solvant potenant du séparateur 13 à évaporation, dans la canali- O 10 sation 15 et de là vers le dispositif de condensation 17 et le dispositif de récupération précédemment décrit Un compresseur C peut être fourni dans la canalisation 55, pour emploi dans des dispositifs utilisant des sol- vants normalement gazeux tels que les propanes, les buta- nes ou analogues Le dispositif d'extraction pourrait être remplacé par une pompe à vide classique. Une matière hydrocarbonée sensiblement exempte de solvant,après dégagement du solvant à travers l'évent 41,est alors acheminée le long de l'extrudeuse 35 jusqu'à l'extrémité d'évacuation 45 De lavapeur d'eau est fournie par une canalisation 57 pour chauffer une plaque de moule 59 à travers laquelle la matière hydro- carbonée sensiblement exempte de solvant est évacuée La matière hydrocarbonée sensiblement exempte' de solvant est i évacuée à travers la plaque de moule 59 jusque dans une chambre 61 contenant un bain d'eau froide en circulation. La trempe par l'eau refroidit la matière hydrocarbonée sensiblement exempte de solvant et facilite une fragmen- tation propre (sans taches) par un couteau à balancier mis en fonctionnement par un moteur 65, ou autre moyen de fragmentation La matière hydrocarbonée fragmentée sen- siblement exempte de solvant est acheminée par le bain d'eau en circulation dans une canalisation 67 jusqu'à un séchoir 69, de préférence un séchoir à rotation centrifu- ge et le produit formé par la matière hydrocarbonée frag- 54050 Q 9 8. mentie,sensiblement exemptede solvant est évacué par l'intermédiaire d'une canalisation 71 pour utilisation. L'eau provenant du séchoir est envoy 6 e par une canali- sation 73 dans un bac 75 Dans le bac 75, tout le solvant restant ou les déchets d'hydrocarbure sont retires et l'eau est recyclée par l'intermédiaire d'une canalisation 77 qui peut contenir un filtre 79, vers une pompe 81 et de là par l'intermédiaire d'une canalisation 83, qui peut cntenir un moyen de refrodissezent 85, juscu'3 la cham - bre Ci pour réutilisation comme bain d'eau froide en circulation pour refroidir encore l'extrudat. Dans des procédés classiques, o les asphaltènes sont envoyés à un dispositif de formation de paillettes, la température de l'alimentationd'asphaltène vers le dispositif de formation de paillettes est maintenue& des valeurs de 38-66 C au-dessus du point de ramollissement à la bille et à l'anneau, c'est-à-dire jusqu'à 260-288 C. ?ar l'utilisation du présent procédé, o les températures de fonctionnement sont plus basses, environ 93-188 C, l'efficacité thermique du procédé sera augmentée d'un minimum d'environ 234,3-430,9 103 J/kg de produit en asphal- tène pour un procédé d'extraction par solvant de pentane à propane équivalant à environ 292,9-430,9 103 J/l de produit en asphaltène Les reneremnts thermiques sont supérieurs car les solvants deviennent plus légers, par exemple lors- que des butanes ou le propane sont utilisés. Le présent procédé permet ainsi des économies importantes d'énergie et réduit également la nécessité des dispositifs coûteux de contrôle de la pollution de l'air puisque des solvants ne seront pas à la température élevéeexigée dans les procédés classiques. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de modifications et de varian- tes qui apparaîtront à l'homme de l'art. 54050 o 9 9. REVENDICATIONS 1 Procédé pour le désasphaltage par solvant d'un pétroleoa un courant d'asphaltène à phase lourde contenant une matière hydroçarbonée et un solvant est retiré d'un dispositif d'extraction par solvant et soumis à une séparation par évaporation pour retirer la majeure partie du solvant dans le courant et produire un mélange de matière hydrocarbonée contenant le solvant résiduel, caractérisé en ce qu'il consiste: (a) à récupérer le solvant résiduel à partir du mélange en faisant passer le mélange à travers une extrudeuse ( 35) mise en communication avec l'atmosphère,tout en chauffant le mélange pour volatiliser le solvant résiduel; (b) à rassembler le solvant volatilisé et à le recycler vers le dispositif d'extraction par solvant; et (c) à extruder à partir de l'extrudeuse un produit hydro- carboné sensiblement exempt de solvant. 2 Procédé selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que l'extrudeuse est mise en communication avec la pression atmosphérique ou une pression inférieure à la pression atmosphérique. 3 Procédé selon la revendication 1 ou la reven- dication 2, caractérisé en ce que le chauffage est effectué afin de maintenir une température du mélange dans l'extrudeuse d'environ 93-188 Co 4 Procédé selon l'une quelconque des revendi- cation 1 a 3, caractérisé en ce que le solvant est un sol- vant hydrocarboné choisi parmi des hydrocarbures ayant 3-5 atomes de carbone. 5 Procédé selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 4, caractérisé en ce que le produit hydrocar- boné sensiblement exempt de solvant est extrudé à travers un moule chauffé ( 59) dans un bain d'eau froide ( 61) et fragmenté. 6 Procédé selon la revendication 5, caractéri- 10. s: en ce que la matière hydrocarbonée fragmentée, extru- dée, refroidie provenant du bain d'eau est séchée et sépa- rée de l'eau. 7 Procédé selon la revendication 6,caractérisé en ce que l'eau,après cette séparation,est refroidie et recyclée versle bain d'eau. 8 Procédé selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 7, caractérisé en ce que le solvant volatili- sé est combiné avec le solvant provenant de la séparation par évaporation avant le recyclage vers le dispositif d'extraction par solvant. 9 Procédé selon la revendication 1, caractéri- sé en ce qu'il consiste à récupérer le solvant résiduel provenant du mélange de matière hydrocarbonée et de sol- vant résiduel en faisant passer le mélange àtravers une extrudeuse ( 35), mise en communicationavec l'atmosphère, qui est mise en communication avec la pression atmosphérique ou une pression inférieure à la pression atmosphérique,tout en chauffant pour maintenir la température du mélange d'environ 93 à 188 C, pour volatiliser le solvant résiduel; à rassembler le solvant volatilisée en le com- binant avec le solvant provenant de la séparation par éva- poration,et en le recyclant vers le dispositif d'extraction par solvant; à extruder un produit hydrocarboné sensible- ment exempt de solvant à travers un moule chauffé ( 59) dans un bain d'eau froide ( 61); à fragmenter le produit hydrocarboné extrudé sensiblement exempt de solvant; et à séparer le produit hydrocarboné fragmenté sensiblement exempt de solvant à partir du bain d'eau.