Brevet FR3130835A1 — publié le 20230623

Procédé de traitement d'une essence contenant des composés soufrés, des oléfines et des dioléfines, le procédé comprenant les étapes suivantes : a) on met en contact l'essence, de l'hydrogène et un catalyseur d'hydrodésulfuration pour obtenir un effluent partiellement désulfuré ; b) on met en contact directement et sans aucune séparation l’effluent partiellement désulfuré obtenu à l’issue de l’étape a) avec une charge gazeuse ou liquide en tant que diluant, dans des conditions normales de température et de pression, pour obtenir un effluent partiellement désulfuré et dilué ; c) on met en contact l’effluent partiellement désulfuré et dilué obtenu à l’issue de l’étape b), de l'hydrogène et un catalyseur pour obtenir un effluent désulfuré. Procédé de traitement d'une essence contenant des composés soufrés comprenant une étape de dilution Domaine de l’invention La présente invention concerne un procédé de production d'essence à basse teneur en soufre et en mercaptans. Etat de la technique La production d'essences répondant aux nouvelles normes environnementales nécessite que l'on diminue de façon importante leur teneur en soufre. Il est par ailleurs connu que les essences de conversion, et plus particulièrement celles provenant du craquage catalytique, qui peuvent représenter 30 à 50 % du pool essence, ont des teneurs élevées en mono-oléfines et en soufre. Le soufre présent dans les essences est pour cette raison imputable, à près de 90%, aux essences issues des procédés de craquage catalytique, que l'on appellera dans la suite essences de FCC (Fluid Catalytic Cracking selon la terminologie anglo-saxonne, que l'on peut traduire par craquage catalytique en lit fluidisé). Les essences de FCC constituent donc la charge préférée du procédé de la présente invention. Parmi les voies possibles pour produire des carburants à faible teneur en soufre, celle qui a été très largement retenue consiste à traiter spécifiquement les bases essences riches en soufre par des procédés d’hydrodésulfuration catalytique en présence d’hydrogène. Les procédés traditionnels désulfurent les essences de manière non sélective en hydrogénant une grande partie des mono-oléfines, ce qui engendre une forte perte en indice d'octane et une forte consommation d’hydrogène. Les procédés les plus récents, tels que le procédé Prime G+ (marque commerciale), permettent de désulfurer les essences de craquage riches en oléfines, tout en limitant l’hydrogénation des mono-oléfines et par conséquent la perte d’octane et la forte consommation d’hydrogène qui en résulte. De tels procédés sont par exemple décrits dans les demandes de brevet EP1077247 et EP1174485. Il est connu de la demande de brevet US2009065396 un procédé d’hydrodésulfuration multi-étape tel que la seconde étape soit opérée à plus haute température. Les documents EP1857527 et WO2001/38457 divulguent des procédés d’hydrodésulfuration en deux étapes avec une étape intermédiaire d’extraction de l’H 2 S formé lors de la première étape. Les documents US5985136 et WO2003/099963 divulguent des procédés en deux étapes dans lesquels les catalyseurs utilisés dans les premières et deuxièmes étapes sont différents. Néanmoins, il existe toujours un besoin de limiter les pertes par hydrogénation des oléfines lors des traitements en hydrodésulfuration des charges essence pour atteindre les spécifications en soufre. Objets de l’invention Le but de la prévente invention est de mettre en œuvre un procédé de production d'essences à faible teneur en soufre, permettant de valoriser la totalité d’une coupe essence contenant du soufre, de préférence une coupe essence de craquage catalytique, et de réduire les teneurs en soufre dans ladite coupe essence à de très faibles niveaux, sans diminution sensible du rendement en essence tout en minimisant la diminution de l’indice d’octane due à l’hydrogénation des oléfines. Ainsi, la présente invention a pour objet un procédé de traitement d'une essence contenant des composés soufrés, des oléfines et des dioléfines, le procédé comprenant au moins les étapes suivantes : a) on met en contact l'essence, de l'hydrogène et un catalyseur d'hydrodésulfuration comprenant un support d’oxyde et une phase active comprenant un métal du groupe VIB et un métal du groupe VIII, à une température comprise entre 210 et 320°C, à une pression comprise entre 1 et 4 MPa, avec une vitesse spatiale comprise entre 1 et 10 h -1 et un rapport entre le débit d’hydrogène exprimé en normaux m 3 par heure et le débit de charge à traiter exprimé en m 3 par heure aux conditions standards compris entre 100 et 600 Nm 3 /m 3 , pour obtenir un effluent partiellement désulfuré ; b) on met en contact directement et sans aucune séparation l’effluent partiellement désulfuré obtenu à l’issue de l’étape a) avec une charge gazeuse ou liquide en tant que diluant, dans des conditions normales de température et de pression, définies ici par une température de 15°C (288,15 K) et une pression de 0,1 MPa, pour obtenir un effluent partiellement désulfuré et dilué ; c) on met en contact l’effluent partiellement désulfuré et dilué obtenu à l’issue de l’étape b), et un catalyseur d'hydrodésulfuration comprenant un support d’oxyde et une phase active comprenant un métal du groupe VIB et un métal du groupe VIII, à une température comprise entre 210 et 320°C, à une pression comprise entre 1 et 4 MPa, avec une vitesse spatiale comprise entre 1 et 10 h -1 pour obtenir un effluent désulfuré. La Demanderesse a découvert de manière surprenante que la réalisation d’une étape intermédiaire de dilution d’une charge essence à traiter entre deux étapes d’hydrodésulfuration permet d’améliorer de manière significative la stabilité des performances en hydrodésulfuration par le contrôle de l’exothermicité de l’hydrogénation des oléfines et permet ainsi de limiter le phénomène de désactivation des catalyseurs d’hydrodésulfuration. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, ledit diluant de l’étape b) est une charge gazeuse comprenant au moins 50% en volume d’hydrogène par rapport au volume total de ladite charge gazeuse. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le ratio entre le débit volumique de ladite charge gazeuse introduite à l’étape b) et le débit volumique de l’hydrogène introduit à l’étape a) est compris entre 0,01 et 25 Nm 3 /Nm 3 . Selon un ou plusieurs modes de réalisation, ledit diluant de l’étape b) est une charge liquide hydrocarbonée comprenant une température d’ébullition comprise entre 30°C et 250°C. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le ratio entre le débit volumique de ladite charge liquide introduite à l’étape b) et le débit volumique de ladite charge essence introduite à l’étape a) est compris entre 0,01 et 1 Sm 3 /Sm 3 (Standard mètre cube par Standard mètre cube). Selon un ou plusieurs modes de réalisation, ladite charge liquide introduite à l’étape b) est identique à la charge essence introduite à l’étape a) dudit procédé. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, ladite charge gazeuse ou ladite charge liquide est introduite à l’étape b) à une température inférieure à la température de l’effluent partiellement désulfuré obtenu à l’issue de l’étape a). Selon un ou plusieurs modes de réalisation, ladite charge gazeuse ou ladite charge liquide est introduite à l’étape b) à une température comprise entre 20°C et 300°C. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, les étapes a) et b) sont réalisées dans un même réacteur. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, les étapes a), b) et c) sont réalisées dans un même réacteur. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le catalyseur de l'étape a) et/ou de l’étape c) comprend une teneur en métal du groupe VIII comprise entre 0,1 et 10% poids d'oxyde du métal du groupe VIII par rapport au poids total du catalyseur, et une teneur en métal du groupe VIB comprise entre 1 et 20 % poids d'oxyde du métal du groupe VIB par rapport au poids total du catalyseur. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le catalyseur de l'étape a) et/ou de l’étape c) comprend de l’alumine et une phase active comprenant du cobalt, du molybdène et éventuellement du phosphore, ledit catalyseur contenant une teneur en poids par rapport au poids total de catalyseur d'oxyde de cobalt, sous forme CoO, comprise entre 0,1 et 10%, une teneur en poids par rapport au poids total de catalyseur d'oxyde de molybdène, sous forme MoO 3 , comprise entre 1 et 20%, un rapport molaire cobalt/molybdène compris entre 0,1 et 0,8, une teneur en poids par rapport au poids total de catalyseur d'oxyde de phosphore sous forme P 2 O 5 comprise entre 0,3 et 10% lorsque le phosphore est présent, ledit catalyseur ayant une surface spécifique entre 50 et 250 m²/g. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, les catalyseurs des étapes a) et c) dont identiques. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, avant l'étape a) et avant toute éventuelle étape de distillation, on met en contact l'essence avec de l'hydrogène et un catalyseur d'hydrogénation sélective pour hydrogéner sélectivement les dioléfines contenues dans ladite l'essence en oléfines. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’essence est une essence de craquage catalytique. Liste des figures La est une représentation schématique d’une mode de réalisation selon l’invention. Procédé de traitement d'une essence contenant des composés soufrés, des oléfines et des dioléfines, le procédé comprenant au moins les étapes suivantes : a) on met en contact l'essence, de l'hydrogène et un catalyseur d'hydrodésulfuration comprenant un support d’oxyde et une phase active comprenant un métal du groupe VIB et un métal du groupe VIII, à une température comprise entre 210 et 320°C, à une pression comprise entre 1 et 4 MPa, avec une vitesse spatiale comprise entre 1 et 10 h -1 et un rapport entre le débit d’hydrogène exprimé en normaux m 3 par heure et le débit de charge à traiter exprimé en m 3 par heure aux conditions standards compris entre 100 et 600 Nm 3 /m 3 , pour obtenir un effluent partiellement désulfuré ; b) on met en contact directement et sans aucune séparation l’effluent partiellement désulfuré obtenu à l’issue de l’étape a) avec une charge gazeuse ou liquide en tant que diluant, dans des conditions normales de température et de pression, pour obtenir un effluent partiellement désulfuré et dilué ; c) on met en contact l’effluent partiellement désulfuré et dilué obtenu à l’issue de l’étape b), de l'hydrogène et un catalyseur d'hydrodésulfuration comprenant un support d’oxyde et une phase active comprenant un métal du groupe VIB et un métal du groupe VIII, à une température comprise entre 210 et 320°C, à une pression comprise entre 1 et 4 MPa, avec une vitesse spatiale comprise entre 1 et 10 h -1 pour obtenir un effluent désulfuré. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit diluant de l’étape b) est une charge gazeuse comprenant au moins 50% en volume d’hydrogène par rapport au volume total de ladite charge gazeuse. Procédé selon l’une des revendications 1 ou 2, dans lequel le ratio entre le débit volumique de ladite charge gazeuse introduite à l’étape b) et le débit volumique de l’hydrogène introduit à l’étape a) est compris entre 0,01 et 25 Nm 3 /Nm 3 . Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit diluant de l’étape b) est une charge liquide hydrocarbonée comprenant une température d’ébullition comprise entre 30°C et 250°C. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 et 4, dans lequel le ratio entre le débit volumique de ladite charge liquide introduite à l’étape b) et le débit volumique de ladite charge essence introduite à l’étape a) est compris entre 0,01 et 1 Sm 3 /Sm 3 . Procédé selon l’une quelconque des revendications 4 et 5, dans lequel ladite charge liquide introduite à l’étape b) est identique à la charge essence introduite à l’étape a) dudit procédé. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel à l’étape b) ladite charge gazeuse ou ladite charge liquide est introduite à une température inférieure à la température de l’effluent partiellement désulfuré obtenu à l’issue de l’étape a). Procédé selon la revendication 7, dans lequel ladite charge gazeuse ou ladite charge liquide est introduite à l’étape b) à une température comprise entre 20°C et 300°C. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel les étapes a) et b) sont réalisées dans un même réacteur. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel les étapes a), b) et c) sont réalisées dans un même réacteur. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel le catalyseur de l'étape a) et/ou de l’étape c) comprend une teneur en métal du groupe VIII comprise entre 0,1 et 10% poids d'oxyde du métal du groupe VIII par rapport au poids total du catalyseur, et une teneur en métal du groupe VIB comprise entre 1 et 20 % poids d'oxyde du métal du groupe VIB par rapport au poids total du catalyseur. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel le catalyseur de l'étape a) et/ou de l’étape c) comprend de l’alumine et une phase active comprenant du cobalt, du molybdène et éventuellement du phosphore, ledit catalyseur contenant une teneur en poids par rapport au poids total de catalyseur d'oxyde de cobalt, sous forme CoO, comprise entre 0,1 et 10%, une teneur en poids par rapport au poids total de catalyseur d'oxyde de molybdène, sous forme MoO 3 , comprise entre 1 et 20%, un rapport molaire cobalt/molybdène compris entre 0,1 et 0,8, une teneur en poids par rapport au poids total de catalyseur d'oxyde de phosphore sous forme P 2 O 5 comprise entre 0,3 et 10% lorsque le phosphore est présent, ledit catalyseur ayant une surface spécifique entre 50 et 250 m²/g. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, dans lequel les catalyseurs des étapes a) et c) dont identiques. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, dans lequel avant l'étape a) et avant toute éventuelle étape de distillation, on met en contact l'essence avec de l'hydrogène et un catalyseur d'hydrogénation sélective pour hydrogéner sélectivement les dioléfines contenues dans ladite l'essence en oléfines. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, dans lequel l’essence est une essence de craquage catalytique.