Brevet FR2788278A1 — publié le 20000713

-1 - PROCEDE DE PRODUCTION D'HUILES BLANCHES ET DE BASES CRAQUABLES A PARTIR D'HUILES DE LUBRIFICATION USAGEES La présente invention concerne un procédé qui permet de fabriquer une huile blanche ainsi que l'élaboration d'une base craquable pour alimenter les craqueurs catalytiques. Les huiles de lubrification usagées proviennent principalement de lI'opération de vidange des moteurs automobiles. Ces huiles usagées sont extrêmement toxiques et une loi impose leur collecte et leur élimination en centres agréés dans toute l'Europe. L'huile usagée, dite aussi huile de vidange des moteurs, se compose d'additifs auxquels viennent s'ajouter les souillures dues au fonctionnement des moteurs aux températures d'utilisation (+ de 300 C). En fait, cette huile contient des -constituants volatils (eau, essence, gazole), desk composés solubles dans l'huile formés par oxydation, (résines, savon métalliques, additifs d'indice de viscosité, composés organo-métalliques), des composés insolubles dans les huiles (particules de carbone, poussières atmosphériques, métaux, oxydes métalliques, oxydes de plomb maintenus en suspension par les détergents additionnés aux l'huiles), des additifs renfermant un métal, des additifs dispersants, des additifs sans cendre, des additifs antioxydants et anti- corrosifs, des métaux provenant des canalisations ou des raccords (fer, cuivre, plomb), des coussinets (argent, cadmium), des carburants (plomb tétrastyle, entre autres). -2- La liste des produits cités n'est pas limitative mais données à titre d'exemple. Les descriptions sont communiquées à titre illustratif mais non limitatifs. L'huile s'altère et se colore par action oxydante dans les moteurs, par formation de vernis colorés et sous l'action du soufre. L'élimination des métaux lourds, des métalloïdes, des produits complexes, des goudrons, des résidus colloïdaux et autres contenus dans les huiles usagées des moteurs est réalisée actuellement par action combinée de la chaleur, de l'acide sulfurique, des terres décolorantes, de la filtration, de la centrifugation, de la distillation. Une autre méthode d'élimination des métaux lourds, des métalloïdes, des produits complexes, des goudrons et autres contenus dans les huiles usagées, consiste en l'utilisation d'agents complexants afin d'extraire les métaux lourds et les métalloïde et de compléter cette épuration par une action de centrifugation. Les huiles de lubrification actuellement disponibles sur le marché ont beaucoup évoluées car les fabricants ajoutent à l'huile de base et aux additifs courants une fraction comprise entre 5 et 10 % d'huile de synthèse, (généralement des polyalphaoléfines) ainsi que de l'huile à très haut indice de viscosité dans proportion variable suivant la qualité désiré de l'huile (entre 5 et %), ainsi que des épaississants (au minimum 5 % de polymères). Ces additifs de plus en plus élaborés qui sont ajoutés actuellement à l'huile de base ont générés des problèmes qui ont totalement perturbés les systèmes de régénération employés jusqu'à présent par l'industrie du -3recyclage des huiles. De plus ces nouveaux additifs empêchent l'utilisation de techniques performantes du type membranes, car ils colmatent celle-ci. En effet, la présence de polymères dans les huiles usagées a généré des problèmes très complexes dans le bas des colonnes de distillation. Notamment des problèmes de prise en masse ainsi que des problèmes de solidification dans les échangeurs thermiques. Les régénérateurs ont tentés de résoudre ces problèmes par une augmentation de la température de distillation. Cette augmentation de température de distillation dans la bas de la colonne (environ 375 C) a généré des phénomènes de craquage donnant une forte odeur à l'huile après distillation. Cette forte odeur entraînant une décote importante sur le prix de vente de l'huile régénérée. Ces phénomènes de craquage génèrent aussi une coloration des huiles imposant un traitement de décoloration poussé sur des terres décolorantes occasionnant un surcoût notable du prix de production. I)e plus cela n'a pas résolu les problèmes de prise en masse et de solidification dans la colonne de distillation. I.es études menées par les Autorités environnementales ont démontré la présence de polynucléaires aromatiques dans les huiles de vidange. Ces produits aromatiques sont considérés cancérigènes par les Autorités, la majorité des pays européens impose leur diminution avec comme objectif final à court terme leur élimination dans les huiles lubrifiante. La baisse du prix de l'huile de lubrification de base rend le recyclage de celle-ci beaucoup moins attractif. -4- Compte tenu des investissements mis en jeu et du faible rendement financier obtenu dans la régénération des huiles il est important de mettre en oeuvre un procédé permettant une meilleures valorisation de ce recyclage. L'exposé de l'invention et des revendications résout ce problème économique. La présente invention concerne un traitement permettant de fabriquer une huile blanche ainsi qu'une base craquable pouvant servir à alimenter un craqueur catalytique ainsi que la production d'huile de base pour la lubrification. Lorsque les huiles de vidange sont collectées et qu'elles arrivent à un centre de regroupement et de traitement la caractéristique analytique moyenne de ces huiles est la suivante: -5- ANALYSE HUILES DE LUBRIFICATION USAGEES Densité Kg/I 0,905 - 0,930 Viscosité à 40 C cSt 40 - 140 Composition (vol. %) Eau Vol % 5 - 15 Légers Vol % 1 - 04 Gazole Vol % 10 - 15 Huile de graissage Vol % 55 - 75 Asphaltés Vol % 10 - 15 Azote Wt % 0,03 Soufrés Wt % 0,1 - 0,6 Chlorés ppm 600-1500 Cendres Wt% 0,5 - 1,5 Point éclair C 50 70 METAUX BA ppm 10 - 20 Ca ppm 700 - 900 Pb ppm 1000- 1800 Zn ppm 650 - 750 20.P ppm 650 - 750 B1 ppm 15-20 Mg ppm 250 - 350 Na ppm 120 - 300 Si ppm 100 200 Pour pouvoir produire des produits recyclables et distilables, il faut éliminer l'ensemble des produits soufrés et chlorés tous les métaux, l'eau, les produits légers (volatiles) et les cendres. Les caractéristiques techniques de l'huile de base pour la lubrification imposent des limites strictes en métaux lourds et chlores et en indices de coloration. Il est impératif de distiler à une température inférieure à 260 C pour éviter la coloration de l'huile de base et la -6- production de polynucléaires aromatiques afin d'obtenir un produit commercialisable. Les caractéristiques techniques de la base pour l'alimentation d'un craqueur catalytique impose un produit complètement déchloré (inférieur à un ppm). Les caractéristiques techniques d'un Neutral Solvant pouvant servir de base pour l'élaboration d'une huile blanche par hydrogénéisation catalytique impose une démétalisation presque complète (total métaux lourds inférieur à 5 ppm). Pour obtenir toutes ces caractéristiques il sera procédé de la maniètre suivante: Dans une premiere phase l'huile de vidange sera désoufrée pour se faire l'huile de vidange sera stockée dans une réservoir équipée d'un serpentin de chauffage. Lors de l'introduction de l'huile de vidange dans ce réservoir il sera ajouté une amine secondaire en proportion stoechiométrique du soufre à éliminer. Cette amine secondaire se combinera avec le soufre et les produits soufrés. La séparation se fera par décantation à température modérée environ C et nous obtiendrons une phase d'huile désoufrée et une phase acqueuse contenant les composés soufrés et qui sera séparée de la phase huile. Une deuxième phase sera alors mise en oeuvre. La démétalisation. C'est à dire l'extraction des composés métalliques (de type métaux lourds). Pour se faire un séquestrant des métaux lourd en phase acqueuse et en proportion stoechiométrique sera mélangé à l'huile par homogénéisation. Pour obtenir cette homogénéisation il sera utilisé un homogénéisateur similaire à celui utilisé dans l'industrie laitière pour homogénéiser le lait et qui sera spécialement adapté à cette utilisation. Le séquestrant utilisé sera de -7- type sodique afin de se combiner avec une partie des composés chlorés. La séparation de l'huile démétalisée et des métaux lourds ainsi que de la phase acqueuse se fera par centrifugation. L'huile désoufrée, démétalisée et partiellement déchlorée sera stockée dans une réservoir intermédiaire. L'étape suivante consistera à extraire de l'huile les phases légères et volatiles par passage dans une colonne flash à environ 140 C à pression atmosphérique. L'étape suivante consistera à extraire de l'huile le gazole par passage dans une colonne de distillation à une température d'environ 190 C et un vide partiel dans cette opération le reste des composés chlorés sera illiminés par le fait que les conditions de distillation (température pression) amènent à son extraction. Les composés de type asphalténes ainsi que les polymères seront éliminés dans l'étape suivante par une distillation de type fractionnement conduite sous un vide très poussé (inférieur à un torr) et à une température d'environ 250 C. La colonne de distillation qui sera idéalement un évaporateur à couches minces sera construite et opérée d'une manière telle que l'on obtienne deux coupes. La première coupe sera de l'huile de lubrification de type Neutral Solvant 150 et la deuxième coupe du bas de colonne sera un mélange de Neutral Solvant 300 d'asphalténes et de polymères. La coupe Neutral Solvant 150 pourra être vendue tel quelle comme huile de base de lubrification ou comme base craquable pour l'alimentation des craqueurs catalytiques ou subir un traitement additionnel pour en extraire les polynucléaires de type aromatiques. - 8- La coupe du bas de colonne subira une centrifugation à chaud afin de séparer le Neutral Solvant 300 des composés asphalténiques et autres. La centrifugeuse utilisée pour la séparation sera une décanteuse de type horizontale spécialement adaptée pour le travail à chaud et construite en matériaux capables de résister à l'érosion générée par les articules carbonés de type asphalténiques. Le Neutral Solvant 300 subira ensuite une hydrogénation de type catalytique afin de produire des huiles blanches aux caractéristiques techniques du marché. -9- 2788278 REVENDICATIONS 1) Procédé de production d'huile blanche, d'huile de base pour la lubrification et de base craquable pour l'alimentation d'un craqueur catalytique caractérisé en ce que l'on purifie l'huile pour permettre une hydrogénation catalytique nécessaire à la production d'huile blanche. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on désoufre une huile de lubrification usagée. 3) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on utilise une amine secondaire en proportion stoechiométrique du soufre à éliminer. 4) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'on opère une démétalisation à l'aide d'un séquestrant des métaux lourds en phase acqueuse mélangée à l'huile par homogénéisation. ) Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'on opère une extraction des phases acqueuses légères et volatiles par passage dans une colonne flash à environ 140 C à pression atmosphérique. 6) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'on opère une extraction du gazole dans une colonne de distillation à une température de C et un vide partiel. 7) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le reste des composés chlorés sera éliminé par le fait que les conditions de distillation (température pression) amènent à l'extraction du chlore restant. 8) Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que les composés de type asphalténes et polymères et Neutral Solvant 300 seront séparés du Neutral Solvant 150 par une distillation. 9) Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la distillation sera opérée sous un vide très poussé (inférieur à un torr) et une température de 250 C. 10) Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la coupe de distillation du Neutral Solvant 150 sera une huile de base pour la lubrification ou une base pour l'alimentation des craqueurs catalytiques. 11) Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que la coupe de distillation contenant les asphaltènes les polymères et le Neutral Solvant 300 subira une séparation mécanique pour extraire le Neutral Solvant 300. 12) Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que le Neutral Solvant 300 subira une hydrogénation de type catalytique afin de produire une huile blanche