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La présente invention concerne un nouveau procédé
pour le traitement d'une charge qui est choisie notamment
~armi les huiles résiduelles des installations de vapo-
craquage et de craquage catalytique, les huiles provenant de
la liquéfaction du charbon par hydrogénation, les huiles
pro~enant de l'exploitation de sables et de schistes bitumi-
neux. Le procédé selon l'invention a pour but d'obtenir un
rendement élevé en essence ou en supercarburant de b~nnes
qualités essentiellement pour automobile.
La figure unique illustre liesprit de l'invention, dans
laquelle on procède au traitement d'un effluent provenan-t de la liqué-
faction du charbon.
La charge provient par la ligne 2 d'une zone 1 de liqué-
faction du charbon. L'effluent est fractionné dans une colonne ou zone
de séparation 3. Par1la conduite 4, on recueille ainsi généralement
du gaz carbonique, de l'oxyde de carbone, de l'hydrogène sulfuré et
des hydrocarbures à 1, 2, 3 et/ou 4 atomes de carbone par molécule.
Par la conduite 5, on recueille un naphta représentant par exemple
généralement 20 à 60 % en poids par rapport à la charge de la ligne 2.
Ce naphta, dont 50 % au moins des constituants dis-tillent entre environ
25 et 200 C (voire 30 et 180 C), renferme habituellement au moins
40 % en poids d'hydrocarbures naphténiques (alkylés ou non) renfermant
généralement 6 à 15 atomes de carbone par molécule, et contient géné-
ralemen-t des impuretés soufrées, azotees et oxygénées dont les teneurs
son-t respectivement supérieures à 300 ppm de soufre, 300 ppm d'azote
e-t 300 ppm d'oxygène, mais parfois respectivement supérieures à lO00
ppm de soufre, 1000 ppm d'azo-te et 2000 ppm d'oxygène.
Par les conduites 5 et 76, la naphta est introdui-t dans
une zone d'hydrotraitement catalytique conventionnel 25 alimentée par
de l'hydrogène provenant des conduites 27 et 26. L'hydrotraitement
est de préférence effec-tuée par exemple sous une pression de 50 à
65 bars par exemple à la température généralement adoptée pour ce
genre de réaction et en présence d'un catalyseur conventionnel.
On introduit également dans la zone d'hydrotraite-
ment une coupe essence "E" qui sera définie ultérieurement
et qui provient par la conduite 75 d'une zone de fractionne-
ment; 73. L'effluent de la zone d'hydrotraitement est envoyé
5par la conduite 28 à une zone de séparation 29 d'où l'on
soutire, par la conduite 30, de l'hydrogène sulfuré, de
l'ammoniac et de l'eau et, par la conduite 31, une ~raction
renfermant à ce stade généralement moins de 60 ppm d'azo-te,
moins de 300 ppm de soufre et moins de 700 ppm d'oxygène.
lO~ette ~raction est introduite dans une zone de déshydrogéna-
tion catalytique 32 fonc-tionnant sous une pression par exemple de l'ordre
de 1 à 20 bars, à une-température par e~emple comprise entre 400 et
650C, avec une vi-tesse horaire comprise entre 1 et 10 volumes de
charge liquide par volume de catalyseur (le catalyseur est de préférence
15 neutre ou très faiblement acide et conditionne le choix de la pression
et de la température ; on choisit par exemple Cr203/A1203).
L'effluent de la zone de déshydrogénation 32 est
introduit par la conduite 33 dans la zone de séparation 34
d'où l'on soutire, par la conduite 36, un mélange (appelé
20l'Ml~) d'hydrogène et d'hydrocarbures à 1,2 et/ou 3 atomes de
carbone (mélange qui en partie peut être évacué par la con-
duite 37 et/ou recyclé par les lignes 38 et 39 vers la zone
de déshydrogénation 32 et/ou par les conduites 38, 40 et 26
vers la zone d'hydrotraitement 25) et par la conduite 35 un
25e~luent envoyé dans une zone de séparation 41 : par la con-
duite 42, on recueille des hydrocarbures à 3 et 4 atomes de
carbone et par les conduites 43 et 53, on recueille une
fraction essence que l'on envoie au pool essence 54. Even-
tuellement une partie de la ~raction essence de la conduite
3043 est envoyée au moins en partie par les condui-tes 44 et
46 vers une zone d'hydrodéalkylation 48 (alimentée en hydro-
gène par la conduite 47, l'ef~luent d'hydrodéalkylation
étant soutiré par la conduite 49) et/ou au moins en partie,
par les conduites 44 et 45 vers une zone éventuelle d'hydrogénolyse
35 50 (alimentée en hydrogène par la conduite 51 , l'effluent
37~
d'hydrogénolyse étant soutiré par la conduite 52). La réaction d'hydro-
déalkylation perrnet de produire du benzène et la réacti.on d'hydrogénolyse
permet d'obtenir du méthane.
Par la conduite 6, on soutire de la zone de :fractionnement
3, un distillat moyen dont 50 % au moins des constituants distillent
entre 170 C et 360 C et qui représente environ 15 à 75 % par rapport
à la charge de la conduite 2. Ce distillat est introduit, par la conduite
: 24, dans une zone d'hydrotraitement conventionnel 22, alimentée en
hydrogène par la conduite 23. L'effluent, soutiré par la conduite 55
est décanté dans la zone 56 d'où l'on soutire une partie au moins de
l'eau qu'il contient (par la conduite 57) et une fraction hydrocarbo-
nee par la condui-te 58. Cette dernière fraction est envoyée dans une
première zone de separation 59 en vue d'eliminer, par la conduite 60,
de l'hydrogène sulfuré, de l'ammoniac et de l'eau ; l'effluent de la
première zone de separation 59 est envoyé par la conduite 61 dans une
deuxième zone de séparation 62. On recueille ainsi, par la conduite
63, une essence que I'on envoie, par la conduite 65 vers le pool
essence, après l'avoir eventuellement adoucie dans la zone d'adoucisse-
ment 64. On recueille également, par la conduite 66, une frac-tion plus
lourde que l'essence que l'on envoie dans une zone d'hydrocraquage
67 (alimentée par la conduite 68 en hydrogène) d'où l'on soutire, par
la conduite 69,un effluent que l'on envoie dans une zone de séparation
70 en vue d'éliminer, par la condui-te 71, de l'hydrogène sulfuré, de
l'ammoniac, de l'eau e-t des hydrocarbures à 1 ou 2 atomes de carbone
par molécule. Par la conduite 72, on récupère une fraction hydrocar-
bonée (renfermallt des hydrocarbures contenant au moins 3 a-tomes de
carbone par molécule) que l'on envoie dans une colonne de fractionnemen-t
73 d'où l'on soutire d'une par-t, par la condui-te 74, des hydrocarbures
à 3 et 4 a-tomes de carbone, et d'autre par-t, par la condui-te 75, une
coupe essence appelée "E" que l'on recycle dans la ligne 76 et dans
la zone d'hydrotraitement catalytique Z5.
Par la conduite 7, on soutire un gas oil lourd dont 50 %
au moins des constituants distill.ent au dessus de 360 C, voire 400 C,
que l'on peut recueillir à titre de produit. Il peu-t -tou-tefois e-tre
7~3
avantageux de le combin~~ au moins en partie par la ligne 20 avec le
distillat moyen de la conduite ~ et de lui faire ainsi subir un hydro-
traitement dans la zone 22 comme expliqué précédemment. Dans ce cas,
il est souvent préférable de faire subir au gas oil une hydrodémétal-
lisation conventionnelle dans une zone 19, alimentée en hydrogène parla conduite 21, le gas oil étant introduit par la conduite 18. Il est
d'ailleurs également préférable alors de faire subir au gas oil un
désasphaltage préalablement à l'hydrodémétallisation : le gas oil,
soutiré par les conduites 7 et ~ de la zone de fractionnement 3, es-t
envoyé dans la zone de desasphaltage 9 puis par la conduite 18 dans
la zone de démétallisation 19.
Quant au résidu soutiré, par la conduite 12 de la zone
de fractionnement 3, on peut éventuellement le valoriser en le soumet-tant
par exemple à une gazéification dans une zone 11, l'hydrogène ainsi
obtenu étant envoyé par les lignes 14 et 17 dans la zone de liquéfaction
du charbon 1, alimentée en hydrogène frais par la conduite 16. A noter
qu'une partie au moins du résidu de la zone de désasphaltage 9 peut
être envoyé par la conduite 10 vers la zone 11 de gazéification. Enfin,
une partie du gas oil de la conduite 7 peut avantageusement, par la
conduite 15, être envoyé dans la zone d'empa-tage de l'huile, par exemple
anthracénique, utilisée dans la liquéfaction du charbon.
De fason préférée, l~inven-tion concerne un procédé de
fabrica-tion d'une essence à partir d'une charge choi.sie parmi les
huiles provenant de la liquéfaction du charbon par hydrogénation,
procédé qui consiste à soumettre la charge à une séparation en vue
de recueillir séparément
(~) une fraction renfermant de l'oxyde de carbone,
du gaz carbonique, de l'hydrogène sulfuré et
des hydrocarbures ren~ermant genéralement 1 à
4 atomes de carbone par molécule (li.gne 4)
(~) un naphta distillant entre environ 25 et 200
et ren~ermant au moins ~0 % en poids d'hydro-
carbures naphteniques et des teneurs en impu-
retés soufrées, azotées e-t oxygénées respecti-
vement supérieures à 1000 ppm de soufre, 1000
ppm d'azote et ?000 ppm d'o~ygène, le dit
naphta représentant 20 à ~0 % en ~oids de la
dite charge (ligne 5),
(~) un distillat moyen représentant 15 à 75 % en
poids par rapport à la dite charge et bouil-
lant entre environ 200 et 360 C (ligne 6)
~) un gas oil représentant, en poids, environ 2 à
35 % environ par rapport à la dite charge
(ligne 7) et bouillant généralement au dessus de 360C
et
() un irésidu (ligne 12), le procédé étant essen-
tiellement caractérisé ensuite en ce que
(a) le naphta (~), en mélange a~ec une coupe
essence appelée "E" et dé~inie ultérieuremen-t,
.. 0 es~ soumis à un A~dro-traitement dans une zone
d'hydrotraitement(25~
~b) l'effluent de l'hydrotraitement (a) est envoyé dans une
zone de séparation ( 29) pour en éliminer au moins
la majeure partie de l'hydrogène sulfuré, de l'ammoniac
et de l'eau,
(c) l'effluent purifié de l'hydrotraitement, en provenance
de l'étape (b), est envoyé dans une zone de déshydrogé-
na-tion ( 32) où il est trai-té, en présence d'un cataly-
seur de déshydrogéna~ion, entre ~00 et 650 C sous
7~
: une pression comprise entre 1 et 20 bars avec unevitesse horaire comprise entre 1 et 10 volumes c'.e
charge li~uide par volume de catalyseur,
~: (d) l'effluent de la zone de déshydrogénation est
envoyé dans une première zone de séparation
(3~)d'où l'on soutire d'une part un mélange
appelé M généralement constitué d'hydrogène
et d'hydrocarbures renfermant 1,2 et 3 atomes
de carbone par molécule et d'autre part une
fraction hydrocarbonée envoyée dans une
deuxième zone de séparation ou de fractionne~
ment ~1~ d'où l'on soutire d'une part des
hydrocarbures à 3 et ~ atomes de carbone par
molécule et d'autre part une frac-tion essence
(ligne 53)
(e) le distillat moyen (~) est envoyé dans une
unité d'hydro-traitement o atalytique (22)
(~) l'effluent d'hydrotraitement est débarrassé
de la majeure partie de l'eau qu'il contient
(dans la zone 56) et est envoyé dans une zone
de séparation(59)en vue d'éliminer de l'hydro-
gène sulfuré, de l'ammoniac et de '..'eau,
(g) l'effluent ainsi obtenu à l'issue de l'é-tape
(f) est envoyé dans une zone de fractionne-
ment(62)d'où l'on recueille d'une part une
fraction constituée essentiellement d'essence,
recueillie à titre de produit (ligne 65) et
d'autre part une fraction plus lourde (ligne
66),
(h) la dite fraction plus lourde obtenue à ].'é-ta-
pe (g) est envoyée dans une zone d'hydrocra-
quage (~7)
(i) l'effluent d'hydrocraquage est envoyé dans une
unité de sépara-tion(70)pour recueillir d'une
part une fraction renfermant notamment de
l'hydrogène sulfuré,de l'ammoniac, de l'eau
et des hydrocarbures à 1 et ~ atomes de car-
bone par molécule et d'au-tre part une fraction
hydrocarbonée consti tuée d'hydrocarbures renfermant
au moins 3 atomes de carbone par molécule
(j) la dite fraction hydrocarbonée, recueillie à
l'étape (i) est envoyée dans une zone de frac-
tionnement(73)où l'on recueille d'une part des
hydrocarbures comportant 3 et 4 atomes de car-
bone par molécule et d'autre part une essence
appelée "E" que l'on recycle (par la ligne 75)
au moins en par-tie dans la zone d'hydrotraite-
ment définie à l'étape (a).
Selon une variante, le mélange r~, recueilli
à l'issue de l'étape (d) peut etre, au moins
en partie envoyé dans la zone de déshydroge-
nation ~2)définie à l'é-tape (c) e-t/ou dans la
zone d'hydrotraitement(25)définie à l'étape
(a).
Eventuellement, également, au moins une par-
tie de l'essence de la ligne(~3), obtenue à
l'issue de l'étape (d) est envoyée dans une
zone d'hydrodéalky~ation ~8)(en vue de pro-
~9~
: 8
duire du benzène) et/ou dans une zone d'hydro-
génolyse(50)en vue de produire du méthane.
De meme un traitement préféré, consiste à
combiner une partie au moins du gas oil lourd
(~) avec le distillat moyen (~) et à envoyer
le mélange dans l'unité d'hydrotraitement 22;
Ce gas oil, avant d'être combiné avec le distillat
moyen, peut subir au préalable une réaction de démétallisa-
tion(zone 19); préalablement à la réaction de démétallisa~
10 tion, le gas oil peut être soumis à un désasphal-tage ~zone
9) .
Exemple
102 kg d'un effluent de la liquéfaction de charbon soutirés
de la zone l conduisent, après fractionnement dans la zone 3 à :
lS l kg d'un mélange de CO, C02, H2S et d'hydrocarbures Cl à C4 (ligne 4,
fraction di.te ~)
28 kg de naphta (ligne 5, fraction dite~) ; distillation ASTM : 90-200C
66 kg de distillat moyen (ligne 6, fraction dite ~) ; distillation ASTM
200-350C
.6,0 kg de gas oil lourd (ligne 7, fraction dite ~) ; distillation supé-
rieure à environ 360 C)
l kg d'un résidu (ligne 12, fraction dite ~).
Le naphta, qui contien-t, en poids, 55 % d'hydrocarbures
naphténiques), renferment une teneur de 1500 ppm de soufre, 2000 ppm
d'azote et 7000 ppm d'oxygène. Il est mélangé avec 35 kg d'une essence
provenant de la ligne 75, qui elle-même renferme une teneur de 700ppm
de soufre, 9~0ppm d'a~ote et 3]00ppm d'oxygène~ Ce molange (ligne 76)
est soumis dans la zone 25 à un hydrotraitement sur un catalyseur au
nickel-molybdene sur alumine, sous 55 bars, ~ 380C~ avec une VVH ~ga-
le a 3. On recueille par la conduite 31, 63kg d'un produit renfermant
une teneur de 1 ppm de soufre, 20 ppm d'azote et 140ppm d'oxygène. Ce
clernier produit subit une deshydro - ~ - - - - -
genation dans la zone 32, sous 10 bars, à 510 C, avec une
VVH égale à 2. Le catalyseur utilise renferme 0,2 ~ (poids)
de platine et 0,2 ~ de tungstene, ces 2 métaux étant déposés
sur de l'alu~ine y ~69 m2/g) n A l'issue de ce traitement et
des séparations dans les zones 34 et 41, on recueille, dans
la conduite 43, 59 kg d'une essence de RON 93 que l'on en-
voie au pool essence 54. Le distillat moyen de la ligne 6
est mélange avec le gas oil lourd de la ligne 7. Avant de
réaliser ce melange, le gas-oil lourd est soumis a une hydro-
démetallisation sous 50 bars, a 390 C, avec une W H egale à
1 (catalyseur : Co-Mo/A12O3~. On recupere ainsi 5 kg de
gas-oil dans la ligne 20, que l'on ajoute aux 66 kg de dis-
tillat moyen de la ligne 6. Le melange de la ligne 24 ren-
ferme une teneur de 7700 ppm de soufre, 6200 ppm d'azote et
17000 ppm d'oxygene. L'hydrotraitement, auquel est soumis
le melange d~ la ligne 24, est effectué sous 90 bars, à
400 C/ avec une VVH egale a 0~5 en presence d'un catalyseur
Ni-Mo/A12O3. L7effluent o~tenu, a l'issue du traitement et
des zones de separation 56 et 59, renferme (ligne 61) 60 ppm
de soufre, 300 ppm diazote et 300 ppm d'oxygene.
Apres fractionnement dans la zone 62, on recueille
27 kg d'une essence de RON 97 (que l'on peut eventuellement
soumettre a un adoucissement) renfermant 10 p.p.m. de sou-
re, 30 p p.m~ d'azote et 20 p.p.m. d'oxygène. Ces 27 kg
d'essence sont envoyes au pool essence 54 par la conduite
65. Par la conduite 66, on recupere 40 kg d'un produit qui
est soumis a un hydrocracking dans la zone 67, sous 90 bars,
a 400 C, avec une VVX egale a 1 sur un catalyseur constitue
d'un melange de Ni-Mo/A12O3 et de Pd/zeolithe. A l'issue de
cet hydrocracking et des séparations dans les zones 70 et
73, on recueille 35 kg d'une essence qui est melangee, comme
indi~ue precedemment, par la ligne 75, au naphta de la ligne
5.
A l'issue du procede, on recupere ainsi, au pool
~ .
-- 10 --
essence 54, les 59 kg de la ligne 43 et les 27 kg de la
ligne 65, soit 86 kg de supercarburant pour automohile.
