Brevet FR2634217A1 — publié le 19900119

Dans les procédés de traitement d'hydrocarbures en phase vapeur et sous hydrogène, on citera en particulier Phydroisomérisation de naphtha léger et le réformage catalytique, le point de rosée de l'effluent réactionnel est inférieur au point de rosée de la charge réactionnelle (on est ici en mélange hydrocarbures + hydrogène). Ceci est principalement dû à une pression inférieure de l'effluent réactionnel ainsi qu'à la présence de plus d'hydrocarbures légers dans ledit effluent. Ceci a pour conséquence une limitation théorique à une approche thermique élevée entre la sortie du réacteur et de la charge de ce dit réacteur après échange thermique. En effet, ce phénomène décrit précedemment induit un croisement des courbes enthalpiques sortie/entrée de réacteur à partir d'un seuil minimum d'approche thermique chaude. Le point de rosée d'un hydrocarbure sous pression partielle d'hydrogène est généralement plus bas que la température normale de stabilisation de ce dit hydrocarbure dans un procédé conventionnel de traitement d'hydrocarbures. La recirculation d'une partie de ce produit dans la zone réactionnelle en mélange ou en circulation cocourante avec l'effluent réactionnel (que l'on appellera contact direct ou indirect) dans une zone déterminée de l'échange thermique charge/effluent réactionnel perrnet de modifier les caractéristiques de cet échange. Cette injection doit se faire dans la zone d'échange thermique à un niveau de température supérieur à celui du point de rosée de l'effluent sous hydrogène et préférentiellement à un niveau de température inférieur à celui du produit recyclé. Ceci permet de modifier les caractéristiques de l'échange par modification favorable du point de rosée ainsi que par l'addition des enthalpies côté effluent réactionnel dans le cas d'un échange direct. L'optimum du débit de reyclage est atteint quand les deux températures de rosée charge/effluent réacteur sont identiques. Dans ce cas, I'impossibilité théorique décrite précédemment n'existe plus. Dans le cas d'un échange indirect, la modification de l'échange est diie aij phénomène d'addition des courbes enthalpiques côté effluent réactionnel. Ceci permet une approche plus favorable que le cas d'impossibilité décrit précédemment. Dans le cas de l'isomérisation de paraffines légères C5/C6, cette impossibilité théorique résultant du croisement des courbes enthalpiques a lieu pour une approche chaude de 18 OC environ dans une unité conventionnelle. Dans ce cas, la température du point de rosée de l'effluent est voisine de 110 OC. Avec un recyclage de 20 % du produit à une température voisine de 180 OC, cette approche minimum devient de l'ordre de 7 OC dans le cas d'échange indirect et quasi nulle dans le cas d'échange direct. Ceci permet d'opérer sans four de préchauffe du réacteur pour des exothermicités faibles dans ce dit réacteur et des échangeurs charge/effluent conventionnels. Dans le cas de réformage, ce recyclage est d'autant plus efficace que la pression est basse. Par exemple, pour des réformages basse pression (5 bars), le croisement des courbes enthalpiques a lieu aux environ de 100 OC (correspondant au point de rosée de l'effluent réactionnel), le recyclage de réformat étant lui aux environs de 200 OC. Les figures 1 à 3 représentent les cas d'un contact indirect uniquement sans recyclage du produit. Dans les figures 1 à 3, une charge alimente un réacteur (5; par les conduites (If, (2) et (4). Avant d'atteindre le réacteur (5), la charge traverse un échangeur (3), généralement à plaques soudées ou de type tubulaire. L'effluent réactionnel est soutiré par la conduite (7), traverse un refroidisseur (o) et par la conduite (9) pénètre dans un ballon séparateur (10) d'ou l'on soutire, d'une part par la conduite (11), des produits légers et gazeux et d'autre part, la majeure partie de l'effluent réactionnel par la conduite (15) et, dans le cas des figures 2 et 3, par la conduite (46).Les produits de la conduite (11) sont recyclés vers la conduite d'alimentation (1) au travers du compresseur (13) et de la conduite (14). Dans une unité de traitement conventionnel, un appoint d'hydrogène correspondant à la consommation chimique et aux pertes par dissolution et purge est faite par la conduite (12). Dans le cas d'une unité de production d'hydrogène, de type réformage, la production d'hydrogène est exportée (soutirée) par cette conduite (12) (la flèche serait dans l'autre sens). Dans la figure 1, la majeure partie de l'effluent réactionnel, dans la conduite (15), est envoyée dans la colonne de stabilisation (18), au travers de l'échangeur (16) et de la conduite (17). Dans la colonne (18), on soutire en tête les produits légers (ligne 23) qui sont condensés dans l'échangeur (24), puis envoyés par la conduite (25) dans un ballon de reflux (43). On soutire par la conduite (27), essentiellement les produits incondensables et par les conduites (28) et (29), le distillat. Le reflux est assuré par la pompe (30) et la conduite (31). Le rebouillage est assuré par l'apport de calories dans la zone (33) par les conduites (32) et (34). Une partie du fond de la colonne de stabilisation (18), est soutirée par la conduite (19), traverse l'échangeur (16) et par la conduite (20), le refroidisseur (21) et la conduite (22) est recueilli à titre de produit. L'autre partie du fond de la colonne est envoyée dans la zone d'échange (3) au moyen de la pompe (36) (cette pompe n'étant pas toujours nécessaire) et des conduites (35), (36'), (37) et (40), après avoir été vaporisée dans le vaporiseur (45). Une partie au moins de ce produit, qui est donc sous forme vapeur, peut être envoyée soit en tête de l'échangeur (3) au moyen de la conduite (39) ou dans la conduite (6) ou dans la conduite (4) au moyen de la vanne (38), ceci permettant de réguler la température du réacteur -(par la ligne 41). Dans les figures 2 et 3, une partie de l'effluent réactionnel, dans la conduite (15), est envoyée dans la colonne de stabilisation (18), au travers de l'échangeur (16) et de la conduite (17). Dans la colonne (18), on soutire en tête les produits légers (ligne 23) qui sont condensés dans l'échangeur (24), puis envoyés par la conduite (25) dans un ballon de reflux (43). On soutire par la conduite (27), essentiellement les produits incondensables et par les conduites (28) et (29), le distillat. Le reflux est assuré par la pompe (30) et la conduite (31). Le rebouillage est assuré par l'apport de calories dans la zone (33) par les conduites (32) et (34). La majeure partie du fond de la colonne de stabilisation (18), est soutirée par la conduite (19), traverse l'échangeur (16) et par la conduite (20), le refroidisseur (21) et la conduite (22) est recueilli à titre de produit. Dans la figure 2, une partie du fond du ballon séparateur (10) est envoyée dans la zone d'échange (3) au moyen de la pompe (47) (cette pompe n'étant pas toujours nécessaire) et des conduites (40), (46) et (48).Une partie au moins de ce produit, qui est sous forme liquide, peut être envoyée soit en tête de l'échangeur (3) au moyen de la conduite (39) ou dans la conduite (6) ou dans la conduite (4) au moyen de la vanne (38), ceci permettant de réguler la température du réacteur (par la ligne 41). Dans la figure 3, une partie du fond du ballon séparateur (10) est envoyée dans la zone d'échange (3) au moyen de la pompe (47) (cette pompe ntétant pas toujours nécessaire) et des conduites (40), (46), (47') et (48), après avoir été vaporisée dans le vaporiseur (49). Une partie au moins de ce produit, qui est donc sous forme vapeur, peut être envoyée soit en tête de l'échangeur (3) au moyen de la conduite (39) ou dans la conduite (6) ou dans la conduite (4) au moyen de la vanne (38), ceci permettant de réguler la température du réacteur (par la ligne 41). Dans les figures 1 à 3, le contrôle de la température d'entrée du réacteur se fait par voie indirecte par le controle de la température de sortie de réacteur quand la conduite (39) débouche soit en tête de l'échangeur (3) ou dans la conduite (6), soit par voie directe quand cette conduite (39) débouche dans la conduite (4). Au démarrage de la réaction, il est avantageux d'envoyer tout le recyclage (en provenance de (37) ou (48)) dans la conduite (39). Cette injection est diminuée progressivement ou arrêtée au profit d'une injection de ce produit dans la conduite (40). Les figures 4 à 6 illustrent les cas avec recyclage, avec contact direct ou indirect soit entre l'effluent réactionnel et le produit de fond de colonne (18) (figure 4), soit entre l'effluent réactionnel et le produit, éventuellement sous forme vapeur, en provenance du fond du ballon séparateur (10) (figures 5 ou 6). Les figures 4 à 6 représentent les cas d'un contact indirect. Dans les cas d'un contact direct, les conduites (7) et (42) sont confondues et débouchent par la conduite (44) au réfrigérant (8). REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement d'hydrocarbures en présence d'hydrogène, dans une zone de réaction, procédé dans lequel la charge est introduite dans une zone d'échange thermique où elle est chauffée par contact avec l'effluent réactionnel et une partie d'un produit défini- ci-dessous, avant d'être introduite dans la zone de réaction et dans lequel la majeure partie de l'effluent réactionnel, soutirée de la zone de réaction, traverse la zone d'échange thermique et est envoyée, au moins en partie dans une zone de séparation puis dans une zone de stabilisation, le procédé étant caractérisé en ce qu'une partie au moins du produit obtenu en fond de la zone de stabilisation est envoyée, sous forme vapeur, dans une zone déterminée de la zone d'échange thermique (charge/effluent) en un point défini par une température supérieure au point de rosée de l'effluent sous hydrogène et par une température préférentiellement inférieure à la température du produit venant de la zone de stabilisation, en mélange cocourant avec l'effluent réactionnel ou en circulation cocourante avec contact indirect entre ledit produit, sous forme vapeur, et l'effluent réactionnel. 2. Procéde selon la revendication 1 dans lequel, à leur sortie de la zone d'échange thermique, d'une part ledit produit est récupéré à titre de produit dans le cas d'une circulation cocourante (à contact indirect), et d'autre part l'effluent réactionnel est envoyé dans la zone de stabilisation. 3. Procédé selon la revendication 1 dans lequel, à leur sortie de la zone d'échange thermique dans le cas d'une circulation cocourante (à contact indirect) ou bien dans le cas d'une circulation dite en mélange cocourant, le dit produit et l'effluent réactionnel sont envoyés ensemble dans la zone de stabilisation. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 et 3 caractérisé en ce que au début de la mise en route de la réaction, une partie au moins dudit produit obtenu en fond de la zone de stabilisation est introduite, sous forme vapeur, en tête de la zone d'échange, puis en ce que, ultérieurement, après le démarrage de la réaction, on diminue puis éventuellement, on supprime l'introduction dudit produit en tête de la zone d'échange et on introduit ledit produit, sous forme vapeur, en aval de l'admission de l'effluent réactionnel dans la zone d'échange thermique. 5. Procédé de traitement dthydrocarbures en présence d'hydrogène, dans une zone de réaction, procédé dans lequel la charge est introduite dans une zone d'échange thermique où elle est chauffée par contact avec Pef?luent réactionnel et une partie d'un produit défini -ci-dessous, avant d'être introduite dans la zone de réaction et dans lequel la majeure partie de l'effluent réactionnel, soutirée de la zone de réaction, traverse la zone d'échange thermique et est envoyée, au moins en partie dans une zone de séparation, le procédé étant caractérisé en ce qu'une partie du produit obtenu en fond de la zone de séparation est envoyée, sous forme liquide ou sous forme vapeur, dans une zone déterminée de la zone d'échange thermique (charge/effluent) en un point défini par une température supérieure au point de rosée de l'effluent sous hydrogène et par une température préférentiellement inférieure à la température du produit venant de la zone de séparation, en mélange cocourant avec l'effluent réactionnel ou en circulation cocourante avec contact indirect entre ledit produit et l'effluent réactionnel. 6. Procédé selon la revendication 5 dans lequel, à leur sortie de la zone d'échange thermique, d'une part ledit produit est récupéré à titre de produit dans le cas d'une circulation cocourante (à contact indirect), et d'autre part l'effluent réactionnel est envoyé dans la zone de séparation. 7. Procédé selon la revendication 5 dans lequel, à leur sortie de la zone d'échange thermique dans le cas d'une circulation cocourante (à contact indirect) ou bien dans le cas d'une circulation dite en mélange cocourant, le dit produit et l'effluent réactionnel sont envoyés ensemble dans la zone de séparation. 8. Procédé selon l'une des revendications 5 et 7 caractérisé en ce que au début de la mise en route de la réaction, une partie au moins dudit produit obtenu en fond de la zone de séparation est introduite, sous forme liquide ou sous forme vapeur, en tête de la zone d'échange, puis en ce que, ultérieurement, après le démarrage de la réaction, on diminue puis éventuellement, on supprime l'introduction dudit produit en tête de la zone d'échange et on introduit ledit produit, sous forme liquide ou sous forme vapeur, en aval de admission de l'effluent réactionnel dans la zone d'échange thermique.