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Patent 1142873 Summary

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Claims and Abstract availability

Any discrepancies in the text and image of the Claims and Abstract are due to differing posting times. Text of the Claims and Abstract are posted:

  • At the time the application is open to public inspection;
  • At the time of issue of the patent (grant).
(12) Patent: (11) CA 1142873
(21) Application Number: 352088
(54) English Title: HYDRO-TREATING PROCESS FOR HEAVY HYDROCARBONS IN A LIQUID PHASE WITH A DISPERSED CATALYST
(54) French Title: PROCEDE D'HYDROTRAITEMENT D'HYDROCARBURES LOURDS EN PHASE LIQUIDE EN PRESENCE D'UN CATALYSEUR DISPERSE
Status: Expired
Bibliographic Data
(52) Canadian Patent Classification (CPC):
  • 196/188
(51) International Patent Classification (IPC):
  • C10G 49/02 (2006.01)
  • C10G 49/12 (2006.01)
(72) Inventors :
  • JACQUIN, YVES (France)
  • DAVIDSON, MICHEL (France)
  • LE PAGE, JEAN-FRANCOIS (France)
(73) Owners :
  • INSTITUT FRANCAIS DU PETROLE (France)
(71) Applicants :
(74) Agent: ROBIC, ROBIC & ASSOCIES/ASSOCIATES
(74) Associate agent:
(45) Issued: 1983-03-15
(22) Filed Date: 1980-05-16
Availability of licence: N/A
(25) Language of filing: French

Patent Cooperation Treaty (PCT): No

(30) Application Priority Data:
Application No. Country/Territory Date
79/12.933 France 1979-05-18

Abstracts

French Abstract


PRECIS DE LA DIVULGATION

L'invention concerne un procédé d'hydrotraitement d'une
charge d'huile d'hydrocarbures contenant des asphaltènes, carac-
térisé en ce que: (a) on mélange la charge d'huile d'hydrocar-
bures avec de l'hydrogène et un catalyseur frais, ce dernier
comprenant au moins un composé de métal choisi dans le groupe
formé par les composés de métaux des groupes VB, VIB, VIIB et
VIII (groupe de fer?, la quantité de ce composé, exprimée en
métal, étant de 20 à 500 ppm en poids par rapport à la charge
d'huile d'hydrocarbures; (b) on fait passer le mélange résul-
tant de l'étape (a) dans une zone de pré-chauffage comportant une
surface chauffée, le mélange étant maintenu dans ladite zone de
pré-chauffage à une température de 350 à 470°C pendant 15 à
180 secondes; (c) on introduit le mélange provenant de l'étape
(b) dans une zone de réaction d'hydrotraitement, on introduit
également une suspension de catalyseur récupéré, comme défini à
l'étape (e), dans la zone de réaction, et on maintient le mélange
résultant dans la zone de réaction à une température de 350 à
470°C et sous une pression de 50 à 200 bars pendant 0.1 à 4 heu-
res, l'introduction de la suspension du catalyseur amenant le
mélange à une concentration de 1,000 à 20,000 ppm en poids du
catalyseur métallique, exprimée en métal, par rapport au poids
de la charge d'huile d'hydrocarbures de l'étape (a); (d) on
fractionne le mélange hydrotraité provenant de l'étape (c) en au
moins une phase gazeuse et au moins une phase constituée par une
bouillie du catalyseur dans une huile d'hydrocarbures hydrotrai-
tée; (e) on fractionne la bouillie provenant de l'étape (d), et
l'on recueille séparément une fraction d'huile d'hydrocarbures
hydrotraitée et une fraction de catalyseur, au moins une portion
de la fraction du catalyseur ainsi récupéré étant mise en suspen-
sion dans une huile d'hydrocarbures et la suspension étant amenée
à l'étape (c) à une température inférieure à 350°C comme étant


ladite suspension du catalyseur récupéré. Le procédé selon
l'invention s'applique notamment aux huiles de pétrole brutes,
aux fractions d'hydrocarbures lourds ainsi qu'aux résidus
pétroliers.

Claims

Note: Claims are shown in the official language in which they were submitted.


Les réalisations de l'invention,au sujet desquelles
un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué,
sont définies comme il suit:

1. Procédé d'hydrotraitement d'une charge d'huile
d'hydrocarbures contenant des asphaltènes, caractérisé en ce
que:
(a) on mélange ladite charge d'huile d'hydrocarbures
avec de l'hydrogène et un catalyseur frais, ledit catalyseur
comprenant au moins un composé de métal choisi dans le groupe
formé par les composés de métaux des groupes VB, VIB, VIIB et
VIII (groupe du fer), la quantité de ce composé, exprimée en
métal, étant de 20 à 500 ppm en poids par rapport à la charge
d'huile d'hydrocarbures;
(b) on fait passer le mélange résultant de l'étape (a)
dans une zone de pré-chauffage comportant une surface chauffée,
ledit mélange étant maintenu dans ladite zone de pré-chauffage
à une température de 350 à 470°C pendant 15 à 180 secondes;
(c) on introduit le mélange provenant de l'étape (b)
dans une zone de réaction d'hydrotraitement, on introduit égale-
ment une suspension de catalyseur récupéré, comme défini à
l'étape (e), dans ladite zone de réaction, et on maintient le
mélange résultant dans ladite zone de réaction à une température
de 350 à 470°C et sous une pression de 50 à 200 bars pendant 0.1
à 4 heures, l'introduction de la suspension du catalyseur amenant
ledit mélange à une concentration de 1,000 à 20,000 ppm en poids
dudit catalyseur métallique, exprimée en métal, par rapport au
poids de la charge d'huile d'hydrocarbures de l'étape (a);
(d) on fractionne le mélange hydrotraité provenant de
l'étape (c) en au moins une phase gazeuse et au moins une phase
constituée par une bouillie du catalyseur dans une huile d'hydro-
carbures hydrotraitée;
14

(e) on fractionne ladite bouillie provenant de
l'étape (d), et l'on recueille séparément une fraction d'huile
d'hydrocarbures hydrotraitée et une fraction de catalyseur, au
moins une portion de la fraction du catalyseur ainsi récupéré
étant mise en suspension dans une huile d'hydrocarbures et la
suspension étant amenée à l'étape (c) à une température infé-
rieure à 350°C comme étant ladite suspension du catalyseur récu-
péré.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce
que l'étape (e) de fractionnement est effectuée à une température
d'au plus 200°C, en mélangeant la bouillie du catalyseur de
l'étape (d) avec un solvant hydrocarbure aromatique, on sépare
une fraction du catalyseur d'une phase liquide contenant de
l'huile et ledit solvant hydrocarbure aromatique, et on fraction-
ne ladite phase liquide par distillation pour recueillir séparé-
ment ledit solvant hydrocarbure aromatique et ladite fraction
d'huile d'hydrocarbures hydrotraitée.

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce
que dans l'étape (a) le catalyseur frais est sous forme d'une
solution dans un hydrocarbure.

4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce
que la zone de chauffage (b) est de type tubulaire.

5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce
que la zone de réaction hydrotraitante de l'étape (c) est mainte-
nue à une température de 380 à 430°C et sous une pression de 90
à 150 bars.

6. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel,
à l'étape (e), ladite portion de la fraction récupérée de cataly-
seur est lavée avec un solvant hydrocarbure aromatique, le cata-




lyseur lave est séparé de la phase de lavage, et le catalyseur
séparé est mis en suspension dans ladite huile d'hydrocarbures.

7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en
ce que le composé de métal de l'étape (a) est un composé soluble
dans un hydrocarhure et est utilisé sous forme de solution dans
un solvant hydrocarbure.

8. Procédé selon la revendication 1 ou 7, caractéri-
sé en ce que la quantité de composé de métal de l'étape (a) est
de 20 à 100 ppm, calculée en poids de métal.

9. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel
l'huile d'hydrocarbures utilisée à l'étape (e) pour suspendre le
catalyseur récupéré, est une portion séparée de la charge d'hydrocarbu-
res dont le poids est de 2 à 20% du poids de la charge d'hydrocar-
bures passant dans la zone de pré-chauffage de l'étape (b).


10. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel
l'huile d'hydrocarbures utilisée à l'étape (e) pour suspendre le
catalyseur récupéré, est une portion de l'huile d'hydrocarbures
hydrotraitée obtenue dans la même étape.

11. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le
temps de séjour du mélange de réaction d'hydrotraitement, dans
la zone de réaction de l'étape (c), est de 0,5 à 2 heures.


12. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la
suspension de catalyseur récupéré, introduite à l'étape (c),
est à une température inférieure à 250°C.


13. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en
ce que la température, dans la zone de pré-chauffage de l'étape
(b), est de 420 à 470°C.
16

Description

Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.


~2~7?

La présente invention concerne le domaine de raffinage du pétrole et
plus concrètement les procédés de conversion par hydrogénation des huiles de
pétrole brutes, les fractions d'hydrocarbures lourds, ainsi que les résidus
pétroliers.

La charge utilisée dans le procédé de la présente invention peut
être une huile hydrocarbonée quelconque à point d'ébullition élevé, par exem-
ple supérieur à 350 C. La source initiale de l'huile peut r^~tre n'importe
quel dé~Bt hydrocarboné d'origine ancienne, y compris. outre le pétrole brut,
des matières telles que l'huile de schiste ou de sables huileux, ou les hy-
drocarbures liquides résultant de la liquéfact~on des charbons.

Le pétrole et les fractions pétrolières sont des mélanges très com-
plexes où, à côté des hydrocarbures, se trouvent des composés divers, conte-
nant principalement du soufre, de l'azote, de l'oxygène, ainsi que des métaux.
Ces composés sont en quantité et en nature variables suivant la provenance du
pétrole brut et les fractions considéréss. Ce sont généralement des impuretés
nuisibles à la bonne qualité des produits pétroliers, pour des raisons de
pollution, ~e corrosion, d'odeur, de stabilité. Parmi les nombreuses méthodes
préconisées pour leur élimination, ce sont les traitements catalytiques en
présence d'hydrogène qui sont les plus répandues.

Cette technique présente l'avantage de permettre l'obtention, au dé-
part de pétroles bruts et des résidus à haute teneur en impuretés, de produits
de bonne qualité.

Les difficultés de traitement de ces charges sont principalement
liées à la présence d'asphaltènes et de métaux qui, dans des conditions insuf-
fisamment controlées. conduisent à la désactivation des catalyseurs.

Les agents métalliques de contamination peuvent exister à l'état
d'oxydes ou de sul ures, habituellement cependant, i~ se trouvent sous la
forme de composés organométalliques tels que les porphyrines et leurs dérivés.
Les métaux les plus courants sont le vanadium et le nickel.

Les asphaltènes se trouvent sous la forrne d'une suspension colloidale,
laquelle dans les condit~ns du raffinage hydrogénant peut s'agglomérer et se
déposer sur la composition catalytique. Ainsi, l'hydrotraitement en lit fixe
de ces charges ne donne pas des résultats satisfaisants, le catalyseur se
désactivant à la suite de dépBts de coke et de métaux.


-- 2 --
' ~

1~2~l7;~

La technique du lit bouillonnant, appliquée aux charges lourdes
ta.F. 23950uS et 2396066~, permet de rédui e d'environ 1,5 fois la consommation
de catalyseur par rapport aux procédés antérieurs en lit fixe et d'augmenter
approximativement de 2,5 fois la production de produits liquides par rapport
aux procédés qui utilisent le désasphaltage préalable de la charge initiale.
Ce type de procédé convertit bien les composés organométalliques solubles, mais
est moins efficace vis-à-vis des asphaltènes. En outre, utilisant des cataly-
seurs supportés, il se produit une certaine érosion du matériel.

Une autre technique palliant à ces insuffisances, car elle assure
une meilleure accessibilité des asphaltènes de haut poids moléculaire aux
sites catalytiques, est divulguée par de nombreux brevets comme ie brevet
français 1373253 ou le brevet U.S. 3165463.
,
Dans ce but, on utilise des composés métalliques catalytiquement
actifs, sous une forme extrêmement divisée. Ce sont des composés de métaux
choisis dans les groupes IV, V, VI ou dans le groupe du fer, en suspension
collo~dale ou solubilisés dans un solvant. Lorsqu'ils sont introduits dans la
charge, ils se convertissent immédiatement en sulfures et. durant la progressiondu traitement d'hydroraffinage, il se forme une boue contenant le catalyseur,
des asphaltènes et diverses impuretés métalliques.

La technique implique qu'on separe les hydrocarbures lourds et la
boue de catalyseur du produit total sortant de la zone de réaction. Cette
opération s'effectue par un moyen quelconque approprié, par exemple par distil-
lation suivie de séparation de la boue contenant le catalyseur ; et on recycle
cette dernière, afin de la combiner avec un nouveau chargement d'hydrocarbures.
Auparavant, on aura soutiré une partie de cette boue, à titre de purge de
catalyseur, et on l'aura remplacée par une quantité sensiblement équivalente
de composé catalytique frais.

Ceci est communément réalisé en envoyant au four de préchauffage,
qui précède le réacteur, à la fois la charge fraiche d'hydrocarbures, la boue
de catalyseur recyclé et le catalyseur frais, comme décrit, par exemple, dans
les brevets U.S. 3 331 769, 3 617 503 et 3 622 49~. -

Quelque soit la technique adoptée, on observe un encrassement relati-
vement rapide du four de préchauffage et une chute des performances.

L'objet de l'invention est de remédier à ces inconvénients.

il~2873

La présente invention concerne un procede de traitement
à l'hydrogène de charges hydrocarbonees de poids moléculaire
eleve en presence d'un catalyseur non supporte, soluble dans
l'hydrocarbure ou mis en suspension, sous forme très divisee, dans
les charges à traiter. Ce traitement à l'hydrogène vise à l'eli-
mination du soufre, de l'azote, des metaux (Ni, V, Na, Fe, Cu),
des asphaltènes contenus dans la charge, ces eliminations entrai-
nant parallèlement une reduction du carbone Conradson des charges r
à traiter~ Le catalyseur peut être introduit dans l'unite sous
forme d'une solution dans un solvant organique, de preference un
hydrocarbure, miscible avec la charge ou sous forme d'une solu-
tion aqueuse de metaux des groupes VB, VIB, VIIB et/ou VIII, de
preference de composes de molybdène ou (et) de tungstène et de
composes de cobalt ou (et) de nickel.
Ainsi la presente invention a pour objet un procede
d'hydrotraitement d'une charge d'huile d'hydrocarbures contenant
des asphaltènes, caracterise en ce que:
(a) on melange ladite charge d'huile d'hydrocarbures
avec de l'hydrogène et un catalyseur frais, ledit catalyseur
comprenant au moins un compose de metal choisi dans le groupe
forme par les composes de metaux des groupes VB, VIB, VIIs et
VIII (groupe du fer), la quantite de ce compose, exprimee en
metal, etant de 20 à 500 ppm en poids par rapport à la charge
d'huile d'hydrocarbures;
(b) on fait passer le melange resultant de l'etape (a)
dans une zone de pre-chaufage comportant une surface chauffee,
ledit melange etant maintenu dans ladite zone de pre-chauffage à
une temperature de 350 a 470C pendant 15 à 180 secondes;
(c) on introduit le melange provenant de l'etape (b)
dans une zone de reaction d'hydrotraitement, on introduit egale-
ment une suspension de catalyseur recupere, comme defini à l'eta-

pe (e), dans ladite zone de reaction, et on maintient le melange
resultant dans ladi*e zone de réaction à une température de 350 à

-- 4

.. , . , _ .. ., .. . . . _ _ , _ _ . ,,, .. _

1~ 3

470C et sous une pression de 50 à 200 bars pendant 0.1 à 4 heu-
res, l'introduction de la suspension du catalyseur amenant ledit
mélange à une concentration de 1,000 à 20,000 ppm en poids dudit
catalyseur métallique, exprimée en métal, par rapport au poids de
la charge d'huile d'hydrocarbures de l'étape (a):
(d) on fractionne le mélange hydrotraité provenant de
l'étape (c) en au moins une phase gazeuse et au moins une phase
constituee par une bouillie du catalyseur dans une huile d'hydro-
carbures hydrotraitee;
(e) on fractionne ladite bouillie provenant de l'etape
(d), et l'on recueille separement une fraction d'huile d'hydro-
carbures hydrotraitee et une fraction de catalyseur, au moins une
portion de la fraction du catalyseur ainsi recupere e~nt mise en
suspension dans une huile d'hydrocarbures et la suspension etant
amenée à l'étape (c) à une température inférieure à 350C comme
etant ladite suspension du catalyseur récuperé.
Selon une caracteristique essentielle de l'invention,
le catalyseur frais est injecté dans la charge fra~che d'hydro-
carbures avant le passage de celle-ci dans le four de pré -

chauffage, passage au cours duquel elle se trouve maintenuede préférence à 420 - 470 C, pendant 15 à 180 secondes,
tandis que le catalyseur recyclé est injecté sous forme de
suspension de petites particules dans une huile d'hydrocarbures,
au-delà du four et, par exemple, dans la conduite joignant le
four au réacteur ou directement dans le réacteur, à une tempéra-
ture de préférence inférieure à 250C.
Le catalyseur frais est injecté, de preference, sous
forme de solution aqueuse ou organique.
Selon un mode de realisation préféree, la quantité de
catalyseur frais injecté avant passage dans le four est de 20 à
500 ppm, de préférence 20 à lO0 ppm, exprimee en poids de metaux

catalytiques (métaux des groupes IVB, VB, VIB, VIIB et/ou groupe



_ 4_ _
. .

il~Z~73

du fer) par rapport à la charge fraiche d'hydrocarbures, tandis
que la fraction de catalyseur recyclé, principalement sous forme
de particules sulfurees, est de 1000 a 20000 ppm en poids des
mêmes métaux, par rapport a la charge fraiahe d'hydrocarbures.
Selon un autre mode de réalisation préferé, le cataly-
seur recyclé est agoute sous forme de suspension dans une huile
d'hydrocarbures representant une fraction non negllgeable t2 à
100 ~ en poids, de préférence 2 à 20 ~ en poids, par rapport a
la charge fraiche d'hydrocarbures) de la charge totale d'hydro-

carbures. Cette suspension peut etre injectee a l'entree dureacteur; on préfère toutefois l'injecter au sein du mélange
réactionnel en un ou plusieurs points de la chambre de réaction,
pour participer à l'élimination d'une partie


114?8~

de la chaleur de réaction compte tenu de sa température d'introduction relati-
vemsnt basse. ~'

De préférence, le catalyseur recyclé est mis en suspension, non dans
- une portlon recyclée du produit de l'hydrotraitement, mais dans une fraction de
la charge fraîche représentant 2 à 20 % poids de la charge fraiche traversant
le four.

Une dernière caractéristique préférée du procédé tient enfin à ce que
le four servant au chauffage de la charge est un four à ~aible temps de résidence
(15 à 180 secondes) et peut servir lui-même de four de viscoréduction capable
d~opérer jusqu'à 470 C.

La figure jointe décrit un mode de réalisation du procédé, donné à
titre d'exemple.

La charge fraiche d'hydrocarburss est admise par la conduite t1).
Elle est mélangée à de l'hydrogène provenant de la conduite t29~ ; le mélange
résultant tconduite 2) est préchauffé dans l'échangeur t3) par échange avec
l'effluent sortant du réacteur. Le catalyseur frais est injecté par la conduite
(~), de préférence sous forme d'une solution organique et/ou aqueuse et le
mélange est introduit dans le four t5) ou il est porté à la température
pré~rée de 420 a 470 C . Ce four est de préférence du type tubulaire. A
la sortie du four, le mélange entre dans le réacteur (6) où se poursuit la
transformation initiée dans le four lui-même. A la sDrtie du réacteur, le
mélange réactionnel est envoyé par la conduite t26) à l'échangeur t3) puis
par la conduite t27) à l'unité de séparation opérant sous haute pression t7)
où l'on sépare une phase gazeuse et une phase liquide contenant le catalyseùr
sous forme d'une suspension divisée. La phase gazeuse est envoyée par la
condulte 2B) à l'unité t8) d'élimination de l'hydrogène sulfuré tet le cas
échéant du sulfure d'ammonium) par traitement avec, par exemple, une solution
de soude ou d'amine ; elle est recyclée après passage dans le compresseur t9).
L'hydrogène passé dans la canalisation tiO), se mélange avec un appoint
d'hydrugène frais tligne 11) et est in~ecté à l'entrée de l'unité comme indiqué
plus haut ; on préfère toutefois injecter une partie du gaz hydrogène directe-
ment par la conduite t30) à l'intérieur du réacteur (6) en un ou plusieurs
points, cette injection d'hydrogène à température relativement basse permettant
un contrôle de la température du réacteur.

ll~Z8~73

Une purge ~12) sur la ligne hydro~ene permet d'éviter que la con-
centration en hydrogène du gaz de recyclage ne diminue trop fortement par
accumulation d'hydrocarbures légers.

La phase liquide, issue du séparateur t7), peut si nécessaire passer
dans un séparateur basse pression non représenté. Elle est ~nsuite introduite
par la conduite ~31) dans l'unité de fractionnement t13] d'où l'on retire une
ou plusieurs fraction hydrocarbonées ~par exemple Eb ~ 350 C) tconduite 14) et
un résidu (conduite 15) ; cette unité de fractionnement peut être un simple
vaporisateur sous vide ou une colonne de distillation 50US vide. A la sortie
de l'unité de fractionnement, le résidu tpar exemple 350 C ou 500 C ) est
refroidi au moins jusqu'à 200 C dans l'échangeur ~17) et envoyé par la
conduite e5) dans l'unité t1~) où l'on sépare le produit en suspension, c'est
3 dire essentiellement le catalyseur, de la phase liquide où il se trouve
à l'état de sulfures très divisés. Pour faciliter la séparation entre le solide
en suspension et la phase liquide, on injecte par la conduite t19)un hydro~arbur~
arumatique léger distillant de préférence entre 100 et 210 C, qui favorise
la précipitation des métaux et diminue la viscosité de la phase liquide. On
obtient par 13 conduite t32) une phase boueuse contenant d'une part les sulfu-
res d'élÉments catalytiques et d'autre part des sulfures des métaux associ~s à
la charge, ces sulfures étant plus ou moins enrobés de produits huileux,
résineux ou asphalténiques.

Cette phase boueuse contenant les solides est décantée ou centrifugée
dans l'unité t18), lavée dans l'unité t36) par du solvant hydrocarbure aromati-
que tel que défini plus haut, introduit par la conduite t37). Après séparation,
par exemple par filtration ou centrifugation, on recueille le catalyseur
récupéré tligne 3~) et la phase liquide de lavage tligne 39) que l'on peut
renvoyer à la zone de distillation 23. Une fraction de la phase solide fina-
lement recueillie après séparation du solvant aromatique est reprise ~conduite
20) par une quantite d'huile d'hydrocarbures tconduite 35) représentant 2
à 100 %. de préférence 5 à 20 % en poids de la char~e fra;che d'hydrocarbures
traversant le four 15) ; cette huile est soit unepartie du produit du procédé
lligne 24), après séparation du solvant hydrocarbure aromatique léger, soit
de préférence, une partie de la charge fraiche d'hydrocarbures. Le mélange
résultant est réinjecte dans le réacteur t6) par la canalisation (21). L'autre
fraction de la phase solide est soutirée de l'unité pour éviter l'accumulation
des sulfures des métaux ajoutés commP catalyseurs et des sulfures des métaux
tNi, V, Fe, Na, Cu) initialement contenus dans la char~e. ~uant au résidu
hydrotraité séparé des métaux, il est introduit par la conduite t34) dans


-- 6 --

ll~Z8rf3

l'échangeur (17), puis par la canalisation (22~ dans l'unite (23)
où il est distille; la fraction de solvant leger est recyclee
(ligne 19) et le residu largement debarrasse des metaux, des as-
phaltènes et du soufre qu'il contenait, est envoye au stockage
par la conduite (24). Un appoint de diluant aromatique leger
peut être realise par la conduite (33).
Il convient de noter que l'emploi des echangeurs (3)
et (17), quoique prefere, n'est pas indispensable à la mise en
oeuvre du procedé. De même, le catalyseur frais, au lieu d'être
introduit entre l'echangeur (3) et le four (5), pourrait être
introduit avant l'échangeur (3). On prefère toutefois une
introduction effectuee juste avant le four.
On connait de nombreux composes solubles de métaux des
groupes VB, de preference le vanadium, VIB, de preference le
molybdène et le tungstène, VIIB, de préférence le manganèse, et/
ou VIII, groupe du fer (fer, niskel, cobalt), de preference le
nickel et le cobalt. Ces composes peuvent être, en règle généra-
le, utilises ici.
A titre d'exemples, on peut mentionner: les complexes
~-cétoniques, les penta- et hexa-carbonyles, les naphtenates,
les xanthogénates, les sels d'acides carboxyliques de vanadium,
molybdène, tungstène, manganèse, nickel, cobalt et fer, les
phtalocyanines de vanadium, fer, cobalt et nickel, les hétéropo-
lyacides et les thiohétéropolyacides du vanadium, du molybdène et
du tungstène, les chlorures et oxychlorures de vanadium, le bleu
de molybdène.
On peut se referer, par exemple, aux catalyseurs solu-
bles proposes dans les brevets français 1 373 253 ou U.S. 3 165
463, 3 240 718, 3 249 530, 3 619 410, 3 657 111, 3 694 352 et
4 125 455.
Les metaux ainsi introduits~ sous forme soluble, sont
rapidement transformes en sulfures sous l'ac~ion du soufre de la

11~2~!73

charge d'hydrocarbures ou du sulfure d'hydrogène présent ou
formé au cours de la réaction.
L'opération d'hydrotraitement proprement dite se dérou-
le, comme toutes les opérations de ce type, sous une pression
partielle d'hydrogène comprise de préférence entre 90 et 150
bars. La température à l'intérieur de la chambre de réaction.
est de préférence entre 380 et 430C. Le temps de résidence de
la charge liquide à l'intérieur du réacteur est de préférence F
.... .. . . . . _ _ . .
compris entre 0,5 heure

. ~

~i~az~3

et 2 heurss.

EXEMPLES.

Dans ce qui suit, seuls les exernples 3, 4, 6, 7 et a illustrent le
procédé de l'invention. Les autres exemples sont donnés à titre comparatif. Les
concentrations de catalyseur sont calcul~es en poids par ~apport à la charge
fra~che.
Procédure expérlmentale.
_______________________
Les essais sont réalisés dans une unité pilote opérant en continu. La
Eharge contenant le catalyseur est portée au travers d'un four 5 à ~ températurede réaction (ou même à une tempÉrature supérieure dans le cas de mise en oeuvre
selon l'invention~ après avoir été préalablement mélangée au gaz hydrogène
qui. dans tous les essais, était composé de 99 % d'hydrogène et de 1 %
d'hydrogène sul,uré en volumes. L'effluent est envoyé dans une chambre
de réaction 6 ~ 15 litres environ, remplle d'un lit d'anneaux en matière réfrac-taire n'offrant aucune porosité, ni surface interne. Le diamètre externe des
anneaux était de 0,6 cm, le diamètre interne de 0,4 cm et la hauteur de 0,6 cm.
A la sortie du réacteur, le mélange était refroidi avant de passer successive-
ment dans un séparateur haute pression, puis dans un séparateur basse pression.

L'expérimentation a porté sur deux types de charges, un résidu sous
vide Aramco et un résidu atmosphérique Koweit dont les caractéristiques sont
pr~sentées dans le tableau I.

TALLEAU I - Caractéristiques des charges traitées

. Résidu sous Résidu atmosphé-
. vide Aramco * rique Koweit **
d20 ~ 0,996 0,969
Viscosité ga,9 C, cst 295 50
S % en poids 4 4,06
Ni I V (ppm) 76,5 65
Asphaltènes (%) (nC7) -3,9 2,7
Carbone Conradson 16.2 9,5

* 55û C~ *' 350 C+

11428~3

EXEMPLE 1.
Cet exemple donné à titre comparatif, illustre une
opération réalisée sans recyclage.
On opère avec le résidu sous vide Aramco auquel,
pour ce premier essai, on a ajouté 2000 ppm en poids de
molybdène et 600 ppm en poids de cobalt sous forme de naphté-
nates. La charge est introduite en totalité dans le four de
chauffage à raison de 7 litres/h et elle est portée à 410 C,
température à laquelle elle entre dans la chambre de réaction.
On opère à 150 bars avec un rapport H2/HC egal à 1000 litres
par litre, l'hydrogene étant considére à température et pres-
sion normales. Le gaz hydrogène injecté dans l'unité contient
1 % d'hydrogène sulfuré. Après huit heures d'injection, on
considère que l'unité est en régime et on obtient les perfor-
mances mentionnées dans le tableau II.
EXEMPLE 2.
Dans un deuxième exemple comparatif, on opère tou-
jours avec le résidu sous vide Aramco auquel on a ajouté,
avant passage dans le four, 70 ppm en poids de molybdène et
20 ppm en poids de cobalt sous forme de naphténates, ainsi que
2500 ppm de métaux sous forme de sulfures obtenus comme suit.
Le résidu sous vide 550 C+ (conduite 15) est additionné d'un
volume égal d'une coupe d'hydrocarbures aromatiques 140 -
180 C. Un gâteau de catalyseur est obtenu par filtration sur
filtre rotatif. Le catalyseur séparé est lave sur le filtre
par la coupe aromatique avant d'etre recuperé et remélangé à
la charge. Apres l'homogénéisation dans le bac de charge, la
teneur en molybdène était égale à 1990 ppm en poids et la
teneur en cobalt à 600 ppm en poids. Le mélange résultant a
ensuite été envoyé dans le four de chauffage pour etre porté
à une température de 410 C en sortie de four, puis dans la

chambre de réaction maintenue à cette température de 410 C.



~j_ _ g
~L~

~z~

Les résultats obtenus sont présentés dans le tableau II. On
observe au bout de 40 heures de marche, un bouchage progressif
de la canalisation a la sortie du four de chauffage de la
charge.
EXEMPLE 3.
Dans ce troisieme essai, on traite toujours le même
résidu sous vide Aramco, mais la charge a traiter de même que
le catalyseur sont injectés en deux fractions, conformément
à la procédure préconisée dans l'invention.

.. .. ......... ~




. .

Z873

La première fraction, qui a~porte le catalyseur frais à raison de
70 ppm en poids de molybdène et 20 ppm en poids de cobalt sous forme de
naphténates, passe dans le four 5 à un débit de 6,3 litres/h ; la température
atteinte à la sor~ie du four était égale à 432 C. La seconde fraction de la
charge, à savoir 0,7 litre/h, était injectée directement à l'entrée du
réacteur 6;cette seconde fraction apporte 1930 p.p.m. de molybdène et 570
p.p.m. de cobalt récupérés après décantation et lavage avec la même coupe
aromatique que dans l'exemple 2. après environ 3 recyclages antérieurs, et
mélangés à cette fraction de la charge : cette seconde fraction était
préchauffée à 1~0 C. La température du mélange des deux courants de charge,
à l'entrée du réacteur, était égale à 407 C. Les résultats obtenus sont
portés dans le tableau II : les performances observées sont meilleures que
celles observées dans les exemples 1 et 2 ; en outre, durant plus de 1ao heures
on nia pas observé de variation des pertes de charges entre l'entrée du four
et le séparateur haute pression.

EXEMPLE 4.

On traite le résidu sous vide Aramco dans les mêmes conditions que
celles préconiséEs dans l'exemple 3, c'est à dire que la charge est injectée
en deux fractions, de même que le catalyseur. Cenpendant, le catalyseur récu-
pèré provient d'une simple décantation de la boue catalytique après distilla-
tion sous vide de produits provenant d'opérations précédentes, c'est à dire
que l'on n'effectue pas de traitement par la coupe aromatique 140 - 1~0 C.
Cette boue est donc mélangée à la seconde fraction de la charge fraîche pour
être iniectée directement dans la chambre de réaction. Les performances
observées sont résumées dans le tableau II : on constate que l'élimination
de l'opération de lavage par une coupe aromatique qui permet de dissoudre
les produits de poids moléculaire élevé et à forte teneur en carbone enrobant
les micelles catalytiques entraîne une diminution des performances, compara-
tivement à l'exemple 3 où cette opération de lavage avait été réalisée.

On n'a pas observé de variation des pertes de char~e.

EXEMPLE S.

On opère avec du résidu atmosphérique Ko~eit dont les caractéristi-
ques sont indiquées tableau I. Dans cet essai, on opère comme dans l'exemple
n~ 1 en inJectant à l'entrée du four 2100 ppm de molybdène et 700 ppm de
nickel sous forme de naphténates mélangés à toute la charge à raison de


- tO -

11~Z~73


7 litres/h. Dans le our, l~ me'2nge de ch2r~e et dP catalyseur est port~ ~
410 C, températ~re à laquelle il entre dans la chambre de réaction. On opère
150 bars avec un rapport hydrogène gazeux/hydrocarubre liquide égal à
1500 litres par litre ; les volumes étant mesurés aux conditions de tempéra-
ture et de pression normales. L'hydrogène contient 1 % d'hydrogène sulfuré.
Après huit heures d'injection, on considère que l'unité est en régime et on
obtient les performanres mentionnées dans le tableau, ex. 5.

EXE~PLE 6.
On opère à nouveau avec le résidu atmosphérique Koweit auquel on
ajoute 70 ppm de molybdène et 20 ppm de nickel sous forme de naphténates mé-
langés à la charge entrant dans le four Le débit de charge fraiche est de
6,3 litres/h à l'entrée du four. La température à la sortie du four est de
432C. La seconde fraction de la chsrge à savoir 0,7 litre/h est injectée
directement dans le réacteur sans passer par le four. Cette seconde fraction
apporte 2000 p.p.m. de molybdène et 670 p.p.m. de nickel recueillis après
décantation de catalyseur récupéré et lavage par une coupe aromatique comme
indiqué à l'exemple n2. Ce catalyseur est extrait de l'effluent de l'essai
comparatif n5 et préalablement mélangé avec le second flux de charge frai-
che. Avant son introduction dans le réacteur, cette fraction est préchauffée
à 180C. La température du mélange des deux courants de charge est de 407C
a l'entr~e du réacteur. Les résultats obtenus sont rassemblés tableau II.
On observe un rendementen ~0~ plus élevé et des performances comparables à
celles obtenues dans l'exemple comparatif n5, malgré une consommation de cata-
lyseur frais beaucoup plus faible

,
EXEMPLE 7.
~ .

On opère comme dans l'exemple n6, mais on introduit toute la char-
ge fraiche et le catalyseur frais à l'entrée du four et on utilise 0,7 li-
tre/h de l'effluent total du réacteur que l'on mélange au catalyseur. séparé
~omme décrit à l'exemple 2. Ce flux apporte 2000 p.p.m. de molybdène et 660
p.p.m. de nickel; il est injecté directement dans le réacteur après chauffage
a 150C. Les résultats obtenus sont indiqués dans le tableau II. Ils sont
comparables à ceux obtenus dans l'essai n6, mais un peu moins bons.




...._~, ~..

1J 428'73


EXE~LE 8
-
On opere comme dans l'exemple n6, mais la teneur en catalyseur
frais (Mo et Ni) injecté à l'entrée du four est augmentée et devient 200 ppm
de Mo et 53 ppm de Ni. Les résultats sont indiqués dans le tableau II. Ils
sont comparables ~ ceux de l'essai n6 et montrent une légère augmentation
des per~ormances.
Dans les exemples 6 à 8, on n~a pas observé de variation des pertes
de charge au cours d'une période de 18D heures.

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- 12 -


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~ ~12~73

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~- 13

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Forecasted Issue Date 1983-03-15
(22) Filed 1980-05-16
(45) Issued 1983-03-15
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Claims 1994-01-20 3 127
Abstract 1994-01-20 2 59
Cover Page 1994-01-20 1 18
Description 1994-01-20 16 624