Brevet FR3130827A1 — publié le 20230623

La présente invention concerne un procédé de captation de mercaptans contenus dans une charge hydrocarbonée contenant du soufre, éventuellement partiellement désulfurée issue d’une étape d’hydrodésulfuration catalytique, à une température comprise entre 40°C et 250°C, une pression comprise entre 0,2 MPa et 5 MPa, à une vitesse volumique horaire, définie comme le débit volumique de charge en entrée par le volume de masse de captation, comprise entre 0,1 h -1 et 50 h -1 , en présence d’une masse de captation comprenant une phase active à base d’au moins un métal du groupe VIII, IB ou IIB, et un oxyde ou mélange d’oxyde poreux, dont le métal actif a été préalablement activé par réduction puis passivé en vue de son chargement par un traitement au dioxyde de carbone. Procédé de captation de mercaptans mettant en œuvre une masse de captation ayant subi une étape de passivation au CO 2 Domaine de l'invention La présente invention se rapporte au domaine de l'hydrotraitement des coupes essences, notamment des coupes essences issues des unités de craquage catalytique en lit fluidisé. Plus particulièrement, la présente invention concerne un procédé de captation de composés de type mercaptans contenus dans des charges hydrocarbonés en présence d’une masse de captation spécifique. Etat de la technique Les spécifications sur les carburants automobiles prévoient une forte diminution de la teneur en soufre dans ces carburants, et notamment dans les essences. Cette diminution est destinée à limiter, notamment, la teneur en oxyde de soufre et d'azote dans les gaz d'échappement d'automobiles. Les spécifications actuellement en vigueur en Europe depuis 2009 pour les carburants essences fixent une teneur maximum de 10 ppm poids (parties par millions) de soufre. De telles spécifications sont également en vigueur dans d’autres pays tels que par exemple les Etats-Unis et la Chine où la même teneur maximale en soufre est requise depuis Janvier 2017. Pour atteindre ces spécifications, il est nécessaire de traiter les essences par des procédés de désulfuration. Les sources principales de soufre dans les bases pour essences sont les essences dites de craquage, et principalement, la fraction d'essence issue d'un procédé de craquage catalytique d'un résidu de la distillation atmosphérique ou sous vide d'un pétrole brut. La fraction d'essence issue du craquage catalytique, qui représente en moyenne 40 % des bases essence, contribue en effet pour plus de 90% à l'apport de soufre dans les essences. Par conséquent, la production d'essences peu soufrées nécessite une étape de désulfuration des essences de craquage catalytique. Parmi les autres sources d'essences pouvant contenir du soufre, citons également les essences de cokéfaction, de viscoréduction ou, dans une moindre mesure, les essences issues de la distillation atmosphérique ou les essences de vapocraquage. L'élimination du soufre dans les coupes essences consiste à traiter spécifiquement ces essences riches en soufre par des procédés de désulfuration en présence d’hydrogène. On parle alors de procédés d'hydrodésulfuration (HDS). Cependant, ces coupes essences et plus particulièrement les essences de craquage catalytique (FCC Fluid Catalytic Cracking selon la terminologie anglo-saxonne) contiennent une part importante de composés insaturés sous forme de mono-oléfines (environ 20 à 50% poids) qui contribuent à un bon indice d'octane, de dioléfines (0,5 à 5% poids) et d'aromatiques. Ces composés insaturés sont instables et réagissent au cours du traitement d'hydrodésulfuration. Les dioléfines forment des gommes par polymérisation lors des traitements d'hydrodésulfuration. Cette formation de gommes entraîne une désactivation progressive des catalyseurs d'hydrodésulfuration ou un bouchage progressif du réacteur. En conséquence, les dioléfines doivent être éliminées par hydrogénation avant tout traitement de ces essences. Les procédés de traitement 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 d'hydrodésulfuration les plus récents permettent de désulfurer les essences de craquage riches en mono-oléfines, tout en limitant l’hydrogénation des mono-oléfines et par conséquent la perte d’octane. De tels procédés sont par exemples décrits dans les documents EP-A-1077247 et EP-A-1174485. Toutefois, dans le cas où l’on doit désulfurer les essences de craquage de manière très profonde, une partie des oléfines présentes dans les essences de craquage est hydrogénée d’une part et se recombine avec l’H 2 S pour former des mercaptans d’autres part. Cette famille de composé, de formule chimique R-SH où R est un groupement alkyle, sont généralement appelés mercaptans de recombinaison, et représentent généralement entre 20% poids et 80 % poids du soufre résiduel dans les essences désulfurées. La réduction de la teneur en mercaptans de recombinaison peut être réalisée par hydrodésulfuration catalytique, mais cela entraine l’hydrogénation d’une partie importante des mono-oléfines présentes dans l’essence, ce qui entraîne alors une forte diminution de l’indice d’octane de l’essence ainsi qu’une surconsommation d’hydrogène. Il est par ailleurs connu que la perte d’octane liée à l’hydrogénation des mono-oléfines lors de l’étape d’hydrodésulfuration est d’autant plus grande que la teneur en soufre visée est basse, c’est-à-dire que l’on cherche à éliminer en profondeur les composés soufrés présents dans la charge. Pour ces raisons, il est alors préférable de traiter cette essence partiellement hydrodésulfurée par une technique d’adsorption judicieusement choisie qui permettra d’éliminer à la fois les composés soufrés initialement présents dans les essences de craquage et non convertis et les mercaptans de recombinaison, ceci sans hydrogéner les mono-oléfines présentes, afin de préserver l’indice d’octane. Différentes solutions sont proposées dans la littérature pour extraire ces mercaptans dans les fractions hydrocarbonées à l’aide de procédés de type adsorption ou par combinaison d’étapes d’hydrodésulfuration ou d’adsorption. Toutefois, il existe toujours un besoin de disposer de masses de captation plus performantes pour l'extraction des mercaptans avec pour objectif de limiter les réactions d'hydrogénation responsables dans ce contexte d'une diminution de l'indice d'octane des essences concernées. Par exemple, la demande de brevet US2003/0188992 décrit un procédé de désulfuration d’une essence oléfinique en traitant l’essence dans une première étape d’hydrodésulfuration, puis en éliminant les composés soufrés de type mercaptans au cours d’une étape de finition. Cette étape de finition consiste principalement en une extraction des mercaptans par solvant par lavage. Le brevet US5,866,749 propose une solution pour éliminer le soufre élémentaire et les mercaptans contenus dans une coupe oléfinique en faisant passer le mélange à traiter sur un métal réduit choisi parmi les groupes IB, IIB, IIIA du tableau périodique et mis en œuvre à une température inférieure à 37°C. Le brevet US6,579,444 divulgue un procédé destiné à éliminer le soufre présent dans les essences ou le soufre résiduel présent dans les essences partiellement désulfurées en utilisant un solide contenant du cobalt ainsi qu’un métal du groupe VIB. La demande de brevet US2003/0226786 décrit un procédé de désulfuration d’essence par adsorption ainsi que plusieurs méthodes pour régénérer l’adsorbant. L’adsorbant envisagé est un catalyseur d’hydrotraitement et plus particulièrement à base de métal du groupe VIII seul ou en mélange avec un métal du groupe VI, et contenant entre 2% et 20% poids de métal du groupe VIII par rapport au poids total du catalyseur. Le brevet FR2908781 divulgue un procédé de captation de composés soufrés d’une charge hydrocarbonée partiellement désulfurée en présence d’un adsorbant comprenant au moins un métal du groupe VIII, IB, IIB ou IVA, l’adsorbant étant mis en œuvre sous forme réduite en absence d’hydrogène et à une température supérieure à 40°C. Généralement, lorsqu’ils sont mis en œuvre dans les procédés de captation ou de désulfuration, les solides précités utilisent des métaux actifs sous leur forme réduite, c’est-à-dire à l’état zérovalent. Lors de leur fabrication, les métaux de la phase active des solides sont produits sous leurs formes oxydes. Une étape d’activation de type réduction est alors nécessaire pour transformer ces oxydes, même partiellement, en métaux réduits. Industriellement, il est souvent peu avantageux de réaliser la réduction de ces solides dans un adsorbeur industriel, de par les contraintes de temps d’opération ou bien de par les impossibilités techniques d’atteindre les températures requises pour l’étape d’activation. L’étape d’activation est alors réalisée ex-situ , c’est-à-dire dans un autre réacteur de réduction. Afin de pouvoir transporter le solide réduit jusqu’au réacteur industriel, ce dernier doit subir un traitement de passivation. Ce traitement de passivation consiste en un traitement de surface des métaux réduits afin de réduire leur réactivité vis-à-vis de l’air. Le traitement de passivation doit être bien contrôlé. Si le traitement passivant est insuffisant, il existe un risque industriel lors de la manutention, le stockage ou le chargement du solide dans l’adsorbeur lié à une exothermie non contrôlée. Cette exothermie est liée à l’oxydation en surface des métaux zérovalents ou à cœur des particules de métaux zérovalents. Si le traitement passivant est trop fort, il existe un risque d’endommager le solide et de perdre tout ou partie de sa capacité à capter des molécules soufrées. Ces méthodes de passivation sont basées sur une protection surfacique des particules de métaux zérovalent formées lors le d’étape de réduction. Cette passivation de surface est généralement réalisée par oxydation douce, généralement à partir d’oxygène, mais peut aussi être réalisée par adsorption faible de molécules en surface, comme du dioxyde de carbone. Ces opérations sont très contrôlées pour éviter toutes exothermies incontrôlées. La Demanderesse a découvert de manière surprenante que des conditions opératoires spécifiques de passivation appliquées sur la masse de captation permettent d’améliorer les performances dans un procédé de captation de mercaptans lors de la mise en service de ladite masse, en évitant la formation de composés organométalliques solubles contenant du soufre. Sans vouloir être lié à une quelconque théorie, le recours à une étape de passivation d’une masse de captation en présence de dioxyde de carbone permet d’éviter la formation d’hydroxythiolate de métaux, empêchant ainsi la lixiviation de la masse de captation et la production de charges hydrocarbonés ne répondant pas aux spécifications. Objets de l’invention La présente invention concerne un procédé de captation de mercaptans contenus dans une charge hydrocarbonée contenant du soufre à une température comprise entre 40°C et 250°C, une pression comprise entre 0,2 MPa et 5 MPa, à une vitesse volumique horaire, définie comme le débit volumique de charge en entrée par le volume de masse de captation, comprise entre 0,1 h -1 et 50 h -1 , en présence d’une masse de captation comprenant une phase active à base d’au moins un métal du groupe VIII, IB ou IIB, et un support inorganique choisi dans le groupe constitué par l’alumine, la silice, la silice-alumine, et les argiles, ladite masse de captation ayant été obtenue par un procédé de préparation comprenant au moins les étapes suivantes : a) on réalise une étape de mise en contact du support inorganique avec au moins un précurseur de la phase active pour obtenir un précurseur de masse de captation ; b) on réalise au moins une étape de séchage du précurseur de masse de captation obtenu à l’issue de l’étape a) à une température inférieure à 250°C pour obtenir une masse de captation séchée ; c) optionnellement, on réalise au moins un traitement thermique de la masse de captation séchée obtenue à l’issue de l’étape b) à une température comprise entre 250°C et 1000°C pour obtenir une masse de captation calcinée ; d) on réalise une étape de réduction de la masse de captation séchée obtenue à l’issue de l’étape b) ou de la masse de captation calcinée obtenue à l’issue de l’étape c), par mise en contact dudit précurseur de masse de captation avec un gaz réducteur à une température comprise entre 100°C et 500°C pour obtenir une masse de captation au moins partiellement sous forme réduite ; e) on réalise une étape de passivation de la masse de captation au moins partiellement sous forme réduite obtenue à l’issue de l’étape d) en présence de dioxyde de carbone pour obtenir ladite masse de captation. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, les étapes a) à e) dudit procédé de préparation de la masse de captation sont réalisées en dehors de la section réactionnelle du procédé de captation. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le procédé de préparation de la masse de captation comprend en outre une étape f) d’activation de ladite masse de captation obtenue à l’issue de l’étape e), ladite étape f) étant réalisée sous un flux de gaz réducteur ou sous flux de charge à traiter à une température comprise entre 100°C et 300°C. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’étape f) dudit procédé de préparation de la masse de captation est réalisée dans la section réactionnelle du procédé de captation. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la section réactionnelle du procédé de captation comprend entre 2 et 5 réacteurs. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’étape e) dudit procédé de préparation de la masse de captation est réalisée par pulse de concentration de dioxyde de carbone dilué à une température comprise entre 0°C et 90°C. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’étape d) dudit procédé de préparation de la masse de captation est réalisée en présence d’hydrogène en tant que gaz réducteur. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la teneur en élément du groupe VIII, IB ou IIB est comprise entre 10 et 80 % poids par rapport au poids total de la masse de captation. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, ledit métal du groupe VIII, IB ou IIB est choisi parmi le nickel, le cuivre ou le zinc. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, ledit métal de la phase active de la masse de captation est le nickel. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la teneur en éléments aluminium et/ou silicium de ladite masse de captation est comprise entre 5 et 45 % poids par rapport au poids total de la masse de captation. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, ladite masse de captation comprend un surface spécifique comprise entre 150 m²/g et 250 m²/g. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, ladite masse de captation présente un volume poreux total, mesuré par porosimétrie au mercure, compris entre 0,20 mL/g et 0,70 mL/g. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, ladite charge hydrocarbonée est une charge ayant été partiellement désulfurée par une étape d’hydrodésulfuration catalytique. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, ladite charge hydrocarbonée à traiter est une essence de craquage catalytique partiellement désulfurée présentant une température d’ébullition inférieure à 350°C et contenant entre 5% et 60% poids d'oléfines et moins de 100 ppm poids de soufre par rapport au poids total de ladite charge. Procédé de captation de mercaptans contenus dans une charge hydrocarbonée contenant du soufre à une température comprise entre 40°C et 250°C, une pression comprise entre 0,2 MPa et 5 MPa, à une vitesse volumique horaire, définie comme le débit volumique de charge en entrée par le volume de masse de captation, comprise entre 0,1 h -1 et 50 h -1 , en présence d’une masse de captation comprenant une phase active à base d’au moins un métal du groupe VIII, IB ou IIB, et un support inorganique choisi dans le groupe constitué par l’alumine, la silice, la silice-alumine, et les argiles, ladite masse de captation ayant été obtenue par un procédé de préparation comprenant au moins les étapes suivantes : a) on réalise une étape de mise en contact du support inorganique avec au moins un précurseur de la phase active pour obtenir un précurseur de masse de captation ; b) on réalise au moins une étape de séchage du précurseur de masse de captation obtenu à l’issue de l’étape a) à une température inférieure à 250°C pour obtenir une masse de captation séchée ; c) optionnellement, on réalise au moins un traitement thermique de la masse de captation séchée obtenue à l’issue de l’étape b) à une température comprise entre 250°C et 1000°C pour obtenir une masse de captation calcinée ; d) on réalise une étape de réduction de la masse de captation séchée obtenue à l’issue de l’étape b) ou de la masse de captation calcinée obtenue à l’issue de l’étape c), par mise en contact dudit précurseur de masse de captation avec un gaz réducteur à une température comprise entre 100°C et 500°C pour obtenir une masse de captation au moins partiellement sous forme réduite ; e) on réalise une étape de passivation de la masse de captation au moins partiellement sous forme réduite obtenue à l’issue de l’étape d) en présence de dioxyde de carbone pour obtenir ladite masse de captation. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les étapes a) à e) dudit procédé de préparation de la masse de captation sont réalisées en dehors de la section réactionnelle du procédé de captation. Procédé selon l’une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le procédé de préparation de la masse de captation comprend en outre une étape f) d’activation de ladite masse de captation obtenue à l’issue de l’étape e), ladite étape f) étant réalisée sous un flux de gaz réducteur ou sous flux de charge à traiter à une température comprise entre 100°C et 300°C. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l’étape f) dudit procédé de préparation de la masse de captation est réalisée dans la section réactionnelle du procédé de captation. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la section réactionnelle du procédé de captation comprend entre 2 et 5 réacteurs. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel l’étape e) dudit procédé de préparation de la masse de captation est réalisée par pulse de concentration de dioxyde de carbone dilué à une température comprise entre 0°C et 90°C. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel l’étape d) dudit procédé de préparation de la masse de captation est réalisée en présence d’hydrogène en tant que gaz réducteur. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la teneur en élément du groupe VIII, IB ou IIB est comprise entre 10 et 80 % poids par rapport au poids total de la masse de captation. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans ledit métal du groupe VIII, IB ou IIB est choisi parmi le nickel, le cuivre ou le zinc. Procédé selon la revendication 9, dans lequel ledit métal de la phase active de la masse de captation est le nickel. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel la teneur en éléments aluminium et/ou silicium de ladite masse de captation est comprise entre 5 et 45 % poids par rapport au poids total de la masse de captation. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel ladite masse de captation comprend un surface spécifique comprise entre 150 m²/g et 250 m²/g. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, dans lequel ladite masse de captation présente un volume poreux total, mesuré par porosimétrie au mercure, compris entre 0,20 mL/g et 0,70 mL/g. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 13, dans lequel ladite charge hydrocarbonée est une charge ayant été partiellement désulfurée par une étape d’hydrodésulfuration catalytique. Procédé selon la revendication 14, dans lequel ladite charge hydrocarbonée à traiter est une essence de craquage catalytique partiellement désulfurée présentant une température d’ébullition inférieure à 350°C et contenant entre 5% et 60% poids d'oléfines et moins de 100 ppm poids de soufre par rapport au poids total de ladite charge.