Brevet FR3101637A1 — publié le 20210409

La présente invention concerne un procédé de production d’oléfines à partir d’une charge 11 hydrocarbonée ayant une teneur en soufre d'au moins 0,1 % poids, une température initiale d'ébullition d'au moins 180°C et une température finale d'ébullition d'au moins 600°C. PROCEDE DE PRODUCTION D’OLEFINES COMPRENANT UN DESASPHALTAGE, UNE HYDROCONVERSION, UN HYDROCRAQUAGE ET UN VAPOCRAQUAGE La présente invention concerne un procédé de production d’oléfines à partir de fractions lourdes d'hydrocarbures contenant entre autres des impuretés soufrées, des métaux et des asphaltènes. L’amélioration des motorisations et l’électrification progressive d’une partie des véhicules ont entraîné une évolution de la demande en produits pétroliers avec une tendance à réduire la croissance de la demande en carburants. A l’inverse, la croissance de la demande en bases pétrochimiques et notamment en oléfines est plus soutenue. L’éthylène et le propylène sont par exemple des oléfines très recherchées, car elle sont des intermédiaires essentiels pour de nombreux produits pétrochimiques tels le polyéthylène ou encore le polypropylène. Il y a donc un intérêt à intégrer davantage les sites de raffinage et les sites pétrochimiques existants, à remodeler les sites de raffinage, de manière à produire au moins en partie des bases pétrochimiques, ou à concevoir de nouveaux schémas intégrés de raffinage-pétrochimie, ou encore à concevoir des sites où la majeure partie ou la totalité du brut est convertie en bases pétrochimiques. Le principal procédé permettant la conversion de fractions lourdes hydrocarbonées en oléfines à haut rendement est le vapocraquage. La production des oléfines recherchées s’accompagne de co-produits, notamment de composés aromatiques et d’huile de pyrolyse qui nécessitent des étapes de purification. De plus, la sélectivité en oléfines recherchées est fortement dépendante de la qualité des charges introduites dans l’étape de vapocraquage. Il y a donc un intérêt à identifier de nouveaux procédés permettant la production d’oléfines à partir de fractions lourdes hydrocarbonées de manière plus efficace, rentable et indépendante de la fraction hydrocarbonée lourde traitée. Avantageusement, le procédé selon l’invention permet d’optimiser les propriétés des fractions qui vont être introduites à l’étape de vapocraquage et ainsi maximiser les rendements en oléfines d’intérêt lors de l’étape de vapocraquage. Dans les procédés de traitement de fractions lourdes d'hydrocarbures, l’hydrotraitement de résidu en lit fixe permet d’éliminer une partie des contaminants de la charge, notamment les métaux, le soufre et les asphaltènes. Il est également connu de réaliser des opérations de désasphaltage. Le désasphaltage permet de séparer une fraction asphalte riche en asphaltènes appelée pitch selon la terminologie anglo-saxonne d’une fraction huile désasphaltée, appelée DAO pour “DeAsphalted Oil” selon la terminologie anglo-saxonne, à teneur fortement réduite en asphaltènes, facilitant ainsi sa valorisation par craquage catalytique ou hydrocraquage. Les produits de conversion et plus particulièrement les coupes lourdes issues des procédés de conversion telles les huiles déasphaltées et les distillats sous vide sont difficilement traitables directement dans une étape de vapocraquage. La présence de fortes teneurs en composés naphténiques et aromatiques conduit à une forte baisse des rendements en oléfines d’intérêt, à une hausse du rendement en huile de pyrolyse et à un cokage accru des tubes des fours de vapocraquage ce qui nuit à l’opérabilité. Il est donc nécessaire d’améliorer l’opérabilité de l’étape de vapocraquage afin de produire des oléfines avec de bon rendement. La présente invention vise à surmonter les problèmes exposés ci-dessus, et notamment à fournir un procédé permettant une production flexible d’oléfines et optimisée à partir de charges hydrocarbonées lourdes de manière à améliorer la rentabilité du procédé de production d’oléfines. Ainsi, la demanderesse a mis au point un nouveau procédé de production d’oléfines comprenant une étape de désasphaltage pour produire une fraction DAO et une fraction asphalte, une étape d’hydroconversion de la fraction asphalte en lit bouillonnant, une étape d’hydrocraquage en lit fixe, une étape d’extraction pour produire un raffinat et une fraction riche en aromatiques et une étape de vapocraquage dudit raffinat. Le procédé selon la présente invention présente les avantages suivants : - Une production d’oléfines à partir de fractions lourdes avec un bon rendement, - La diminution du coût de production d’oléfines, - Une flexibilité du procédé permettant de traiter toutes fractions lourdes hydrocarbonées quelques soient leurs origines, - l’enchaînement d’une étape de désasphaltage et d’une étape d’hydroconversion de la fraction asphalte permettant une conversion profonde de la fraction résiduelle et notamment des asphaltènes, - la limitation de la formation de coke lors de ladite étape de vapocraquage. Procédé de production d’oléfines à partir d’une charge (1) hydrocarbonée ayant une teneur en soufre d'au moins 0,1 % poids, une température initiale d'ébullition d'au moins 180°C et une température finale d'ébullition d'au moins 600°C, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : a) une étape a) de désasphaltage par extraction de ladite charge hydrocarbonée lourde 1 au moyen d’un solvant (2) ou d’un mélange de solvants permettant d’obtenir d’une part une fraction (4) comprenant de l’asphalte, et d’autre part une fraction huile désasphaltée (3), b) une étape b) d’hydroconversion réalisée dans un réacteur en lit bouillonnant dans lequel la fraction asphalte (4) en présence d’hydrogène est mise en contact en présence d’un catalyseur d’hydroconversion, ladite étape permettant l’obtention d’un effluent (5), c) une étape c) de séparation de l’effluent (5) issu de l’étape b) d’hydroconversion en une fraction gazeuse (6), une fraction (7) comprenant des composés ayant une température d’ébullition comprise entre 180 et 540°C et une fraction 8 comprenant des composés ayant un point d’ébullition inférieur à 180°C, d) une étape d) d’extraction des aromatiques au moyen d’un solvant polaire (11) d’au moins une partie de la fraction huile désasphaltée (3) issue de l’étape a) de désasphaltage et d’au moins une partie de la fraction (7) issue de l’étape c) de séparation, permettant l’obtention d’une fraction extrait (9) et d’une fraction raffinat (10), e) une étape e) d’hydrocraquage en lit fixe d’au moins une partie de la fraction extrait (9) issue de l’étape d’extraction d) en présence d’hydrogène (12) et d’un catalyseur d’hydrocraquage, permettant l’obtention d’un effluent (13), f) une étape f) de séparation de l’effluent (13) issu de l’étape e) d’hydrocraquage en lit fixe en au moins une fraction gazeuse (15) et au moins une fraction liquide (14) comportant des composés ayant une température d’ébullition inférieure ou égale à 350°C, g) une étape g) de vapocraquage de la fraction raffinat (10) issue de l’étape d) d’extraction, de la fraction (8) issue de l’étape c) de séparation et de la fraction liquide (14) issue de l’étape f) de séparation, permettant l’obtention d’un effluent (16), h) une étape h) de séparation de l’effluent (16) issu de l’étape g) de vapocraquage permettant l’obtention d’au moins une fraction (17) comprenant d’hydrogène, d’une fraction (18) comprenant d’éthylène, d’une fraction (19) comprenant du propylène et d’une fraction (20) comprenant de l’huile de pyrolyse. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l’étape a) de désasphaltage est réalisée dans des conditions spécifiques permettant d'obtenir d’une part une fraction DAO 3 de qualité, de préférence à faible teneur en asphaltènes, et d’autre part une fraction 4 comprenant de l’asphalte ayant un point de ramollissement inférieur à 120°C. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le solvant 2 utilisé à l’étape a) est un solvant apolaire composé à au moins 80% en volume d'hydrocarbure(s) saturé(s) comprenant un nombre de carbone compris entre 3 et 5. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’étape c) de séparation comprend une distillation sous vide permettant l’obtention d’une fraction distillat sous vide et d’une fraction résidu sous vide. Procédé selon la revendication 4, dans lequel l’étape c) de séparation comprend en amont de la distillation sous vide une distillation atmosphérique permettant l’obtention d’au moins une fraction distillat atmosphérique et au moins une fraction résidu atmosphérique, ladite fraction résidu atmosphérique étant envoyé dans ladite distillation sous vide permettant l’obtention d’au moins une fraction distillat sous vide et au moins une fraction résidu sous vide. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le solvant polaire mis en œuvre à l’étape d) d’extraction des aromatiques est choisi parmi le furfural, la N-méthyl-2-pyrrolidone (NMP), le sulfolane, le diméthylformamide (DMF), le diméthylsulfoxide (DMSO), le phénol, ou un mélange de ces solvants. Procédé selon l’une quelconques des revendications précédentes, dans lequel l’étape e) d’hydrocraquage est mise en œuvre à une température comprise entre 340 et 480°C et à une pression absolue comprise entre 5 et 25 MPa. Procédé selon l’une quelconques des revendications précédentes, dans lequel l’étape e) d’hydrocraquage est opérée de manière à obtenir un rendement en composés liquides ayant une température d’ébullition inférieure à 180°C supérieur à 50% en poids de la charge en entrée de l’étape e) d’hydrocraquage. Procédé selon l’une quelconques des revendications précédentes, dans lequel l’étape de séparation f) comprend au moins une distillation atmosphérique permettant l’obtention d’au moins une fraction liquide (14) comportant des composés ayant une température d’ébullition inférieure à 350°C et une fraction liquide comprenant du distillat sous vide comportant des composés ayant une température d’ébullition supérieure à 350°C. Procédé selon la revendication 9, dans lequel la fraction liquide (14) et la fraction comprenant du distillat sous vide sont envoyées vers l’étape g) de vapocraquage. Procédé selon l’une quelconques des revendications précédentes, dans lequel une partie d’une fraction 8 comprenant des composés ayant une température d’ébullition inférieure à 180°C issue de l’étape c) de séparation est introduite à l’étape g) de vapocraquage. Procédé selon l’une quelconques des revendications précédentes, dans lequel l’étape g) de vapocraquage est réalisée dans au moins un four de pyrolyse à une température comprise entre 700 et 900°C, à une pression comprise entre 0,05 et 0,3 MPa durant un temps de séjour inférieur ou égal à 1,0 seconde. Procédé selon l’une quelconques des revendications précédentes, dans lequel les coupes riches en composés saturés issus des gaz légers ou de l’essence de pyrolyse issu de l’étape h) de séparation sont recyclées vers l’étape g) de vapocraquage. Procédé selon l’une quelconques des revendications précédentes, dans lequel la fraction huile de pyrolyse (20) est soumise à une étape additionnelle de séparation de manière à obtenir une huile de pyrolyse légère comprenant des composés ayant une température d’ébullition inférieure à 350 °C et une huile de pyrolyse lourde comprenant des composés ayant une température d’ébullition supérieure à 350°C, ladite huile de pyrolyse légère est injectée en amont de l’étape e) d’hydrocraquage, et ladite huile de pyrolyse lourde est injectée en amont de l’étape b) d’hydroconversion et/ou de l’étape a) de désasphaltage.