Brevet FR2703600A1 — publié le 19941014

" Procédé de distillation de mélanges complexes " Description L'invention concerne un procédé de distillation de mélanges complexes, en particulier de distillation atmo- sphérique d'huile brute, dans lequel à la colonne princi- pale, une ou plusieurs pré-colonnes sont connectées, le produit de bas de colonne de la dernière pré-colonne est amené à la colonne principale par l'intermédiaire d'un pré- chauffeur par irradiation, le mélange complexe à distiller10 est préchauffé jusqu'à la première pré-colonne et entre les pré-colonnes exclusivement avec les pertes de chaleur des produits et/ou les énergies à dissiper des retours circula- toires de la colonne principale Elle est en particulier utilisable lors de la distillation atmosphérique des huiles15 brutes D'autres possibilités d'utilisation se situent dans des procédés comme la distillation des produits de coupure par l'eau, ainsi que dans le procédé FCC. Il est connu depuis longtemps que dans un pro- cédé de distillation d'huile brute, à la colonne principale dans la distillation atmosphérique, une ou plusieurs pré- colonnes sont montées en série Le couplage des pré- colonnes en série et avec la colonne principale et les cou- pes d'ébullition obtenues dans ces pré-colonnes pour les produits de tête sont très différents. Le produit de bas de colonne de la dernière pré-colonne parvient par l'intermédiaire d'un préchauffeur par irradiation chauffé au f ioul ou au gaz, dans lequel on chauffe à la température d'entrée nécessaire de la colonne principale, à la zone flash de la colonne principale Le préchauffage de l'huile brute jusqu'à la première pré- colonne et entre les pré-colonnes, s'effectue avec les per- tes de chaleur des produits et avec les énergies à se dis- siper des retours circulatoires de la colonne principale. On utilise des circuits avec une ou plusieurs pré-colonnes avec chauffage du bas de colonne (document US 4 274 944, document S U 1 253 984) ou sans chauffage du pot (documents DE 3 205 802, US 4 664 785) dans lesquels le produit de tête de la pré-colonne est évacué sous forme de produit séparé de l'installation et est amené à la colonne principale sous forme de vapeur ou liquide Comme retours pour les pré- colonnes, on met en oeuvre le produit de tête condensé (document S U 484 244), ou on rend disponible un retour extérieur (document de D D 260 400 et D D 204 707). Le manque de solutions connues consiste, en ce que malgré l'utilisation de pré-colonnes et d'une mise à profit effective des pertes de chaleur des produits et des énergies à se dissiper des reflux circulants, une consomma- tion d'énergie élevée spécifique est nécessaire sous forme d'énergie extérieure dans le préchauffeur. Le problème est donc d'entreprendre par une so- lution de procédé industriel correspondant, le couplage d'une ou plusieurs pré-colonnes avec la colonne principale en vue de la distillation de mélanges complexes en particu- lier en vue de la distillation atmosphérique d'une huile brute, de façon que la consommation spécifique d'énergie du procédé soit abaissée Le problème est résolu par une nou- velle structure de couplage entre la (ou les) pré- colonne(s) et la colonne principale selon l'invention, en ce que dans une ou plusieurs pré-colonnes des courants la- téraux sont retirés et sont amenés à la colonne principale en dessous des chicanes, dans lesquels les conditions d'ébullition et les températures des liquides qui s'écou- lent des montages ainsi que celle des courants latéraux des pré-colonnes sont les plus proches possibles, ainsi la quantité de produit de bas de colonne que l'on doit chauf- fer dans le préchauffeur par irradiation de la dernière pré-colonne sera d'autant plus réduite que les points d'ébullition du liquide qui s'écoule à partir de la colonne supérieure de la colonne principale vers la zone flash et vers l'entrée de la colonne principale se rapprochent le plus possible et de cette façon l'énergie extérieure amenée dans le préchauffeur par irradiation sera réduite. Les configurations et développements avantageux du procédé selon l'invention sont obtenus, grâce au fait que: dans une pré-colonne avec charge d'un courant partiel d'un retour circulatoire de la colonne principale, en tant que retour extérieur vers la tête de la pré- colonne, un courant latéral est retiré et est amené à la colonne principale dans la zone au-dessus de la zone de20 flash et en dessous de la décharge du produit de tête de la pré-colonne vers la colonne principale, en dessous de chi- canes, dans lesquels les points d'ébullition et la tempéra- ture du liquide qui s'écoule des montages et du courant latéral de la pré-colonne, se rapprochent le plus possible. dans une première pré-colonne, on retire un courant latéral, qui est amené en fonction de son point d'ébullition, à la colonne principale dans la zone au- dessus de la décharge du produit de tête d'une seconde pré- colonne et en dessous de la décharge du retour extérieur de la colonne principale, que le produit de bas de colonne de la première pré-colonne est chauffé à nouveau avec les per- tes de chaleur des produits et/ou les énergies à dissiper des retours circulatoires de la colonne principale, que l'on amène à la deuxième précolonne, qui est exécutée comme colonne flash, colonne d'épuration ou récipient de détente, dont le produit de bas colonne a un point d'ébul- lition, qui s'approche le plus possible du point d'ébulli- tion et de la température du liquide qui s'écoulant de la colonne supérieure de la colonne principale, vers la zone flash de la colonne principale et est amené à la colonne principale par l'intermédiaire d'un préchauffeur par irra- diation et dont le produit de tête est amené en dessous de l'influx du courant latéral de la première pré-colonne à la colonne principale. dans une première pré-colonne, on retire un courant latéral qui selon son point d'ébullition, est amené à la colonne principale dans la zone au dessus de la dé- charge du produit de tête d'une deuxième pré-colonne, vers la colonne principale et en dessous de la décharge du re- tour extérieur de la colonne principale, que l'on réchauffe à nouveau le produit de bas de colonne de la première pré- colonne avec les pertes de chaleur des produits et/ou des énergies à dissiper, des retours circulatoires de la co- lonne principale, qu'on l'amène à la deuxième pré-colonne, sur laquelle on décharge en tête du courant partiel d'un retour circulatoir de la colonne principale en tant que re- tour extérieur de la deuxième pré-colonne, de laquelle on prélève un courant latéral et selon son point d'ébullition on l'amène à la colonne principale dans la zone au-dessus de la zone flash de la colonne principale et en dessous de la décharge du produit de tête de la deuxième pré-colonne sur la colonne principale, pré-colonne dont le produit de bas de colonne a un point d'ébullition qui s'approche le plus possible du point d'ébullition du liquide qui s'écoule de la colonne supérieure de la colonne principale vers la zone flash de la colonne principale et est amené à la co- lonne principale par l'intermédiaire d'un préchauffeur et dont le produit de tête et est amené à la colonne princi- pale en dessous de l'influx du courant latéral de la pre- mière pré-colonne. Le procédé conforme à l'invention de distilla- tion de mélanges complexes va être expliqué par deux exem- pies d'exécution suivants pour la distillation atmosphé- rique d'huile brute. Figure 1: Procédé avec une pré-colonne L'huile brute coule par la canalisation 1 et est préchauffée dans un système de convertisseur de chaleur symbolisé par l'échangeur de chaleur 2 à l'aide des pertes de chaleur des produits et/ou des énergies dissipées des reflux qui circulent, à environ 2500 C et parvient par l'in- termédiaire de la canalisation 3 à la pré-colonne 4 équipée de montage 4 et qui travaille à une pression d'environ 2,5 à 3,5 bar absolus. Les vapeurs soutirées à la tête de la pré- colonne 4 sont amenées par la canalisation 5 à la colonne principale 6 sous le retour circulant supérieur 7 Pour le contrôle de la fin de l'ébullition, un courant partiel du retour 7 circulant supérieur est chargé comme retour exté- rieur par la canalisation 8 sur la tête de la pré-colonne 4. Le produit de bas de colonne de la pré-colonne 4 est amené par la canalisation 9 au préchauffeur par irra- diation 10 et chauffé à environ 340 à 3500 C et partielle- ment vaporisé, amené à la colonne principale 6 par la canalisation 11 La colonne principale 6 travaille à une pression d'environ 1,5 à 2,5 bar absolus. Dans la pré-colonne 4, on retire un courant la- téral par la canalisation 12 qui contient principalement des composants du point d'ébullition dans la zone DK et de fioul et d'une manière correspondante à ce point d'ébulli- tion, il est chargé à la colonne principale 6 au-dessus du retour circulant inférieur 13. Le retrait des courants latéraux de la colonne principale 6, l'amenée aux colonnes d'épuration 14, 15 et 16, la condensation du produit de tête de la colonne prin- cipale dans le condenseur 17, la séparation de l'eau du processus se produisait du produit de tête et la prépara- tion du retour extérieur par la canalisation 18 à la tête de la colonne principale 6 correspond, en ce qui concerne la connexion et la conduite technique, à l'état de la tech- nique. L'amenée de la vapeur d'épuration à la colonne principale 6 et aux colonnes d'épuration 14, 15 et 16 s'ef- fectue par les canalisations 19, 20, 21 et 22. Les produits: gaz de distillation, essence lé- gère, essence lourde, carburant pour Diesel, fioul et rési- du atmosphérique, sont évacués par les canalisations 23, 24, 25, 26, 27 et 28. Figure 2: Procédé avec deux pré-colonnes. L'huile brute coule par la canalisation 29 et est préchauffée à environ 200 WC dans un système de trans- fert de chaleur symbolisé par un échangeur de chaleur 30 à l'aide des pertes de chaleur des produits et /ou des éner- gies à se dissiper des retours circulants et parvient par la canalisation 31 à la première pré-colonne 32 pourvue de montages qui fonctionnent sous une pression d'environ 3,5 bar absolus. La condensation du produit de tête de la pre- mière pré-colonne 32 dans le condenseur 33, la séparation de l'eau du procédé se produisant du produit de tête et la mise à disposition du retour extérieur par la canalisation 34 vers la tête de la première pré-colonne 32 correspond en ce qui concerne le montage et l'exécution conforme à l'état de la technique.30 Les produits qui se forment en tête de la pre- mière pré-colonne 32 (gaz de distillation et essence lé- gère) sont évacués par les canalisations 35 et 36. Dans la première pré-colonne 32, on retire un courant latéral par la canalisation 37 qui renferme princi- paiement les composants de point d'ébullition dans la zone de l'essence et conformément à ce point d'ébullition, il est chargé dans la colonne principale 38 au-dessus du re- tour circulatoir supérieur 39 et en dessous de l'évacuation de l'essence lourde. Le produit de bas de colonne de la pré-colonne 32 coule à travers la canalisation 40 et est chauffé à nou- veau à environ 2300 C dans un système de transfert de la chaleur symbolisé par l'échangeur de chaleur 41, à l'aide des pertes de chaleur des produits et/ou des énergies à dissiper des retours circulatoires et il est amené par la canalisation 42 à la deuxième pré-colonne 43. Les vapeurs soutirées à la tête de la pré- colonne 43 sont amenées par la canalisation 44 à la colonne principale 38 sous le retour circulant inférieur 45 Pour la commande de la fin de l'ébullition, un courant partiel du retour circulatoire inférieur 45 est déchargé comme re- tour extérieur par la conduite 46 en tête de la deuxième pré-colonne 43. Le produit de pot de la pré-colonne 43 est ame- né par la canalisation 47 au préchauffeur par irradiation 48 et chauffé à environ 330 à 3400 C, et partiellement vapo- risé, il est amené à la pré-colonne 38 par la conduite 49. La colonne principale 38 fonctionne sous une pression d'en- viron 1,5 à 2,5 bar absolus. Dans la pré-colonne 43, on retire un courant latéral par la canalisation 50, qui contient principalement des composants de point d'ébullition de la zone du gazoil et suivant cette composition il est déchargé à la colonne principale 38 dans la zone en dessous de l'évacuation du gazoil et au-dessus de la zone flash de la colonne princi- pale 38. Le soutirage des courants latéraux de la co- lonne principale 38, l'amenée aux colonnes d'épuration 51, 52, 53, la condensation du produit de tête de la colonne principale dans le condenseur 54, la séparation de l'eau du procédé se produisant, du produit de tête, et la mise à disposition du retour extérieur par la canalisation 55 en tête de la colonne principale 38 correspond en ce qui con- cerne le montage et l'exécution conforme à l'état de la technique. L'amenée de la vapeur d'épuration à la colonne principale 38 et aux colonnes d'épuration 51, 52 et 53 s'effectue par les canalisations 56, 57, 58 et 59. Les produits: gaz de distillation, essence lé- gère, essence lourde, carburant pour Diesel, fioul, et ré- sidu atmosphérique, sont éliminés par les canalisations 60, 61, 62, 63, 64 et 65. Une autre variante du procédé consiste en ce que la pré-colonne 43 est conduite sans les courants 46 (retour) et 50 (courant latéral). Le procédé conformément à l'état de la techni- que correspond au procédé représenté à la figure 1 sans courant latéral à partir de la pré-colonne 4 par la canali- sation 12 vers la colonne principale 6. En comparaison avec l'état de la technique, on obtient dans l'exemple d'exécution 1 une économie d'énergie dans le préchauffeur par irradiation, d'environ 6 KJ/Kg de produit mis en oeuvre et dans l'exemple d'exécution 2, une économie d'environ 20 KJ (par Kg de produit mis en oeuvre). R E V E N D I C A T I O N S ) Procédé de distillation de mélanges com- plexes, en particulier de distillation atmosphérique d'huile brute, dans lequel à la colonne principale, une ou plusieurs pré- colonnes sont connectées, le produit de bas de colonne de la dernière pré-colonne est amené à la co- lonne principale par l'intermédiaire d'un préchauffeur par irradiation, le mélange complexe à distiller est préchauffé jusqu'à la première précolonne et entre les pré-colonnes exclusivement avec les pertes de chaleur des produits et/ou les énergies à dissiper des retours circulatoires de la co- lonne principale, caractérisé en ce que dans une ou plu- sieurs pré-colonnes, des courants latéraux sont retirés, et sont amenés à la colonne principale en dessous des monta- ges, dans lesquels les points d'ébullition et les tempéra- tures des liquides qui s'écoulent des chicanes et des courants latéraux des pré-colonnes sont les plus proches possibles. ) Procédé selon la revendication 1, caracté- risé en ce que dans une pré-colonne avec charge d'un cou- rant partiel d'un retour circulatoire de la colonne principale, en tant que retour extérieur vers la tête de la pré-colonne, un courant latéral est retiré et est amené à la colonne principale dans la zone au-dessus de la zone de flash et en dessous de la décharge du produit de tête de la pré- colonne vers la colonne principale, en dessous de mon- tages, dans lesquels les points d'ébullition et la tempéra- ture du liquide qui s'écoule des montages et du courant latéral de la précolonne, se rapprochent le plus possible.30 30) Procédé selon la revendication 1, caracté- risé en ce que dans une première pré-colonne, on retire un courant latéral, qui est amené en fonction de son point d'ébullition, à la colonne principale dans la zone au- dessus de la décharge du produit de tête d'une seconde pré- colonne et en dessous de la décharge du retour extérieur de la colonne principale, que le produit de bas de colonne de la première pré-colonne est chauffé à nouveau avec les per- tes de chaleur des produits et/ou les énergies à dissiper des retours circulatoires de la colonne principale, que l'on amène à la deuxième pré-colonne, qui est exécutée comme colonne flash, colonne d'épuration ou récipient de détente, dont le produit de bas de colonne a un point d'ébullition, qui s'approche le plus possible du point d'ébullition et de la température du liquide s'écoulant de la colonne supérieure de la colonne principale, vers la zone flash de la colonne principale et est amené à la co- lonne principale par l'intermédiaire d'un préchauffeur par irradiation et dont le produit de tête est amené en dessous de l'influx du courant latéral de la première pré-colonne à la colonne principale. ) Procédé selon la revendication 1, caracté- risé en ce que dans une première pré-colonne, on retire un courant latéral qui selon son point d'ébullition est amené à la colonne principale dans la zone au dessus de la dé- charge du produit de tête d'une deuxième pré-colonne, vers la colonne principale et en dessous de la décharge du re- tour extérieur de la colonne principale, que l'on réchauffe à nouveau le produit de bas de colonne de la première pré- colonne avec les pertes de chaleur des produits et/ou des énergies à dissiper, des retours circulatoires de la co- lonne principale, qu'on l'amène à la deuxième pré-colonne, sur lauqelle on décharge en tête du courant partiel d'un retour circulant de la colonne principale en tant que re- tour extérieur de la deuxième pré-colonne, de laquelle on prélève un courant latéral et selon son point d'ébullition on l'amène à la colonne principale dans la zone au-dessus de la zone flash de la colonne principale et en dessous de la décharge du produit de tête de la deuxième pré-colonne sur la colonne principale, pré-colonne dont le produit de bas de colonne a un point d'ébullition qui s'approche le il 2703600 plus possible du point d'ébullition du liquide qui s'écoule de la colonne supérieure de la colonne principale vers la zone flash de la colonne principale et qui est amené à la colonne principale par l'intermédiaire d'un préchauffeur et5 dont le produit de tête est amené à la colonne principale en dessous de l'influx du courant latéral de la première pré-colonne.