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PROCÉDÉ CATALYTIOUE DE CONVERSION D'UN RÉSIDU PÉTROLIER
IMPLIQUANT UNE HYDRODÉMÉTALLISATION EN LIT FIXE DE CATALYSEUR
La présente invention concerne le raffinage et la conversion des fractions
lourdes
d'hyclrocarbures contenant entre autre des asphaltènes et des impuretés
soufrées et
métalliques. Elle concerrie plus particulièrement un procédé permettant de
convertir
au moins en partie une charge dont la teneur en carbone Conradson est
supérieure à
et le plus souvent supérieure à 15 et même supérieure à 20, par exemple un
résidu sous vide d'un pétrole brut en un produit ayant un carbone Conradson
10 suffisamment faible et une teneur en métaux et en soufre suffisamment basse
pour
qu'il puisse être utilisé comme charge pour fabriquer du gazole et de
l'essence par
craquage catalytique dans une unité classique de craquage catalytique en lit
fluide
et/ou dans une unité de craquage catalytique en lit fluide comportant un
système de
double régériération et éventuellement un système de refroidissement du
catalyseur
au niveau de la régénération. La présente invention concerne également un
procédé
de fabrication d'essence et/ou de gazole comportant au moins une étape de
craquage
catalytique en lit fluidisé.
Au fur et à mesure que les raffineurs augmentent la portion d'huile brute plus
lourde et
de qualité moindre dans la charge à traiter, il devient de plus eri plus
nécessaire de
disposer de processus particuliers spécialement adaptés aux traitements de ces
fractitins lourdes résiduelles de pétrole, d'huile de schiste, ou de matières
semblables
contenant des asphaltènes et ayant une forte teneur en carbone Conradson.
C'est ainsi que le brevet EP-B-435242 décrit un procédé de traitement de
charge de
ce type comprenant une étape d'hydrotraitement à l'aide d'un catalyseur unique
dans
des conditions permettant de diminuer la teneur en soufre et en impuretés
métalliques, la mise en contact de l'effluent total à teneur réduite en
souffre issu de
l'hydrotraitement avec un solvant dans des conditions d'extraction des
asphaltènes
permettant de récupérer un extrait relativement pauvre en asphaltène et en
impuretés
métalliques et l'envoi de cet extrait dans une unité de craquage catalytique
en vue de
produire des produits hydrocarbonés de faible poids moléculaire. Dans une
forme
préférée selon le texte de ce brevet on effectuera une viscoréduction du
produit issu
de la première étape et c'est le produit issu de la viscoréduction qui est
envoyé à
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la
l'étape d'extraction par solvant des asphaitènes. Selon l'exemple 1 de ce
brevet la
charge traité était un résidu atmosphérique. Il semble difficile de pouvoir
produire
suivant l'enseignement de ce brevet une charge ayant les caractéristiques
nécessaires pour être traitée dans un réacteur de craquage catalytique
classique en
vue de produire un carburant à partir de résidus sous vide à très forte teneur
en
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métaux (supérieure à 50 ppm, souvent supérieure à 100 ppm et le plus souvent
supérieur à 200 ppm) et à forte teneur en carbone Conradson. En effet la
limite de la
teneur en métaux actuelle des charges industrielles utilisables est d'environ
20 à
25 ppm de métaux et la limite en ce qui concerne la teneur en carbone
Conradson est
d'environ 3 % pour une unité classique de craquage catalytique et d'environ 8
% dans
le cas d'une uriité spécialement aménagée pour le craquage de charge lourdes.
L'utilisation de charges dont les teneurs en impuretés métalliques au dessus
de ces
limites supérieures mentionnées ci-devant entraîne une très importante
désactivation
du catalyseur nécessitant un appoint considérable de catalyseur frais ce qui
est très
pénalisarrt pour le procédé voir même rédhibitoire. De plus ce procédé
implique
l'utilisation de quantités très importantes de solvant pour le désasphaltage
puisque
c'est la totalité du produit hydrotraité et de préférence viscoréduit qui est
désasphalté.
L'utilisatiori d'un catalyseur unique d'hydrotraitement limite les
performances en
élimination des impuretés métallique à des valeurs inférieures à 75 % (
tableau I
exeniple II) et/ou en désulfuration à des valeurs inférieures ou égales à 85 %
(tableau
I exemple II). Cette technique ne permettra d'obtenir une charge traitable
dans un
FCC classique que si on désasphalte l'huile hydrotraitée, éventuellement
viscoréduite,
avec un solvant de type C3 ce qui limite très fortement le rendement.
La présente invention à pour objet de palier les inconvénients décrits ci-
devant et de
permettre d'obtenir à partir de charges très fortement chargées en métaux et à
forte
teneur en carbone Coriradson et en soufre un produit démétallisé à plus de 80
% et le
plus souvent à au moins 90 %, désulfuré à plus de 80 % et le plus souvent à au
moins 85 % et dont le carbone Conradson sera inférieur ou égal à 8 ce qui
permet
d'envoyer ce produit dans un réacteur de craquage catalytique de résidu tel
qu'un
réacteur à double régénération et de préférence un carbone Conradson inférieur
ou
égal à environ 3 ce qui permet d'envoyer ce produit dans un réactetir de
craquage
catalytique classique.
Les charges pouvant être traitées selon la présente inverition reriferment
habituellement outre les quantités de métaux (essentiellement du vanadium
et/ou du
nickel) mentionnées ci-devant, au moins 0,5 % en poids de soufre, souvent plus
de
1 % en poids de soufre, très souvent plus de 2 % en poids de soufre et le plus
souvent jusqu'à 4 % voire même jusqu'à 10 % en poids de soufre et au moins 1 %
en
3 5 poids d'asphaitènes C7. La teneur en asphaltènes C7 des charges traitées
dans le
cadre de la présente invention est souvent supérieure à 2 % et très souvent
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supérieure à 5 io en poids et peut égaler ou même dépasser 24 % en poids . Ces
charges sont par exemple celles dont les caractéristiques sont données dans
l'article
de BILLON et autres publié en 1994 dans le volume 49 numéro 5 de la revue de
l'INSTITUT FRANÇAIS DU PETROLE PAGES 495 à 507.
Dans sa forme la plus large la présente invention se définie comme un procédé
de
conversion d'une fraction lourde d'hydrocarbures ayant une teneur en carbone
Conradson d'au moins 10, une teneur en métaux d'au moins 50 ppm et souvent
d'au
moins 100 ppm et très souvent d'au moins 200 ppm en poids, une teneur en
asphaltène au C7 d'au moins 1 %, souvent d'au moins 2 % et très souvent d'au
moins 5 % en poids et une teneur en soufre d'au moins 0,5 %, souverit d'au
moins
1 % et très souvent d'au moins 2 % en poids caractérisé en ce qu'il comprend
les
étapes suivantes :
a) on traite la charge hydrocarbonée dans une section de traitement en
présence
d'hydrogène comprenant au moins un réacteur contenant au moins un catalyseur
d'hydrodémétallisation en lit fixe et de préférence au moins un catalyseur
d'hydrodémétallisation et au moins un catalyseur d'hydrodésr.ilfuration en
lits fixes
dans des conditions permettant d'obtenir un effluent liquide à teneur réduite
en
rnétaux et en carbone Conradson et de préférence également en soufre,
h) on envoie au moins une partie, et souvent la totalité, de l'effluent
liquide hydrotraité
issu de l'étape a) dans une zone de distillation atmosphérique à partir de
laquelle on
récupère un distillat et un résidu atmosphérique,
c) on envoie au moins une partie, et souvent la totalité, du résidu
atmosphérique
obteriu à l'étape b) dans une zone de distillation sous vide à partir de
laquelle on
récupère un distillat et un résidu sous vide,
d) au moins une partie et de préférence la totalité du résidu sous vide obtenu
à
l'étape c) est envoyé dans une section de désasphaltage dans laquelle il est
traité
dans une section d'extraction à l'aide d'un solvant dans des conditions
permettant
d'obtenir une coupe hydrocarbonée désasphaltée et de l'asphalte résiduel,
e) au moins une partie et de préférence la totalité de la coupe hydrocarbonée
désasphaltée obtenue à l'étape d) est envoyée dans une section
d'hydrotraitement,
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de préférence en mélange avec au moins une partie du distillat sous vide
obtenu à
l'étape c) voire avec la totalité de ce distillat sous vide, dans laquelle
elle est
hydrotraité dans des conditions permettant de réduire en particulier sa teneur
en
niétaux, en soufre et en carbone Conradson et d'obtenir après séparation par
distillation atmosphérique une fraction gazeuse, un distillat atmosphérique
que l'on
peut scirider en une fraction essence et en une fraction gazole qui sont le
plus
souvent envoyées au moins en partie aux pools carburants correspondant et une
fraction liquide plus Iourde de charge hydrotraitée, et
f) au moins une partie de la fraction liquide plus lourde de charge
hydrotraitée issue
de l'étape e) est envoyé dans une section de craquage catalytique
éventuellement en
rnélange avec au moins une partie du distillat sous vide obtenu à l'étape c)
dans
laquelle elle est traitée dans des conditions perniettant de produire une
fraction
gazeuse, (ine fraction essence, une fraction gazole et une fraction slurry.
1.5
La fraction gazeuse contient principalement des hydrocarbures saturés et
insaturés
ayant de 1 à 4 atomes de carbone dans leur molécules (méthane, éthane,
propane,
butanes, éthylène, propylène, butylènes). La fraction essence est par exemple
au
nioins eri partie et de préférence en totalité envoyée au pool carburant. La
fraction
gazole est par exernple envoyée au moins en partie à l'étape a). La fraction
slurry
est le plus souvent au moins en partie voire en totalité envoyée au pool fuel
lourd de
la raffinerie gériéralement après séparation des fines particules qu'elle
contient en
suspension. Dans une autre forme de réalisation de l'invention cette fraction
slurry est
au moins en partie voire en totalité renvoyée à l'entrée du craquage
catalytique de
l'étape f).
Les conditions de l'étape a) de traitement de la charge en présence
d'hydrogène sont
habituellement les suivantes. Dans la zorie de démétallisation on utilise au
moins un
lit fixe de catalyseur classique d'hydrodémétallisation et de préférence au -
noins l'un
des catalyseurs décrits par la demanderesse en particulier au moins l'un de
ceux
décrits dans les brevets EP-B-113297 et EP-B-113284. On opère habituellement
sous
une pression absolue de 5 à 35 MPa et le plus souvent de 10 à 20 MPa à une
température d'environ 300 à environ 500 C et souvent d'eriviron 350 à environ
450 C. La VVH et la pression partielle d'hydrogène sont des facteurs
important que
l'on choisit en fonction des caractéristiques de la charge à traiter et de la
conversion
souhaitée. Le plus souvent la VVH se situe dans une gamme allant d'environ 0,1
à
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environ 5 et de préférence environ 0,15 à environ 2. La quantité d'hydrogène
mélangé
à la charge est habituellement d'environ 100 à environ 5000 normaux mètres
cube(Nm3) par mètre cube (m3) de charge liquide et le plus souvent d'environ
500 à
environ 3000 Nm3/m3. On opère utilement en présence d'hydrogène sulfuré et la
5 pression partielle de l'hydrogène sulfuré est habituellement d'environ 0,002
fois à
environ 0,1 fois et de préférence d'environ 0,005 fois à environ 0,05 fois la
pression
totale. Dans la zone d'hydrodésulfuration, le catalyseur idéal doit avoir un
fort pouvoir
hydrogénant de façon à réaliser un raffinage profond des produits issus de la
démétallisation, et à obtenir un abaissement important du soufre, du carbone
Conradson et de la terieur en asphaltènes. On pourra par exemple employer l'un
des
catalyseurs décrits par la demanderesse dans les brevets EP-B-113297 et
EP-B-113284. Dans le cas ou la zone d'hydrodésulfuration est distincte de la
zone
d'hydrodérrrétallisation on pourra opérer à température relativement basse
c'est-à-dire
sensiblement inférieure à la température de la zone d'hydrodémétallisation ce
qui va
dans le sens d'une hydrogénation profonde et d'une limitation du cokage. On ne
sortirait pas du cadre de la présente invention en utilisant le même
catalyseur dans
les deux zones, ni en regroupant ces deux zones pour qu'elle n'en forme plus
qu'une
seule dans laquelle serait réalisé l'hydrodémétallisation et
l'tiydrodésulfuration de
manière simultanée ou de manière successive avec un seul catalyseur ou avec
plusieurs catalyseLn-s différents.
Dans cette étape a) on peut utiliser au moins un catalyseur, assurant à la
fois la
déniétallisation et la désuifuration, dans des conditions permettant d'obtenir
une
charge liquide à teneur réduite en métaux, en carbone Conradson et en soufre.
On
peut également utiliser au moins deux catalyseurs l'un assurant principalement
la
démétallisation et l'autre principalement la désulfuration dans des conditions
permettant d'obtenir une charge liquide à teneur réduite en métaux, en carbone
Conradson et en soufre..
Daris la zone de distillation atmosphérique dans l'étape b) les conditions
sont
généralement choisies de manière à ce que le point de coupe soit d'environ 300
à
environ 400 C et de préférence d'environ 340 à environ 380 C. Le distillat
ainsi
obtenu est habituellement envoyé le plus souvent après séparation en une
fraction
essence et en une fraction gazole aux pools carburants corresporidants. Dans
une
forme particulière de mise en oeuvre au moins une partie, voire la totalité,
de la
fraction gazole du distillat atmosphérique peut être envoyé à l'étape e)
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d'hydrotraitement. Le résidu atmosphèrique peut être envoyé au moins en partie
au
pool fuel de la raffinerie.
Dans la zone de distillation sous vide dans l'étape c) où l'on traite le
résidu
atmosphérique obtenu à l'étape b) les conditions sont généralement choisies de
nianière à ce que le point de coupe soit d'environ 450 à 600 C et le plus
souvent
d'environ 500 à 550 C. Le distillat ainsi obtenu est habituellement envoyé au
moins
en partie à l'étape e) d'hydrotraitement et le résidu sous vide est au moins
en partie
envoyé à l'étape d) de désasphaltage. Dans une forme particulière de
réalisation de
l'invention une partie au moins du résidu sous vide est envoyé au pool fuel
lourd de la
raffinerie. Il est aussi possible de recycler au moins une partie du résidu
sous vide à
l'étape a). Le distillat sous vide peut aussi, le plus souvent après
séparation en une
fraction essence et en une fraction gazole, être au moins en partie envoyé aux
pools
carburants correspondants. Ce distillat ou l'une de ces fractions peut
également être
au nioins en partie envoyé à l'étape f) de craquage catalytique
L'étape d) de désasphaltage à l'aide d'un solvant est effectuée dans des
conditions
classiques bien connues de l'homme du métier. On peut ainsi se référer à
l'article de
BILLON et autres publie en 1994 dans le volume 49 numéro 5 de la revue de
l'INSTITUT FRANÇAIS DU PETROLE PAGES 495 à 507 ou encore à la description
donnée dans la description du brevet français FR-B-2480773 ou dans la
description
du brevet FR-B-268'1871 au nom de la demanderesse ou encore dans la
description
du brevet US-A-4715946 au nom de la demanderesse. Le désasphaltage est
habituellement effectué à une température de 60 à 250 OC avec au moins un
solvant hydrocarboné ayant de 3 à 7 atomes de carbone éventuellement
additionné d'au moins un additif. Les solvants utilisables et les additifs
sont
largement décrits dans les documents cités ci-devant et dans les documents de
brevet US-A-1948296, US-A-2081473, US-A-2587643, US-A-2882219, US-A-
3278415 et US-A-3331394 par exemple. I1 est également possible d'effectuer la
récupération du solvant selon le procédé opticritique c'est-à-dire en
utilisant un
solvant dans des conditions supercritiques. Ce procédé permet en particulier
d'améliorer notablement l'économie globale du procédé. Ce désasphaltage peut
être fait dans un mélangeur-décanteur ou dans une colonne d'extraction. Dans
le cadre de la présente invention on préfère la technique utilisant au moins
une
colonne d'extraction.
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L'étape e) d'hydrotraitement de la coupe hydrocarbonée désasphaltée est
effectuée
dans des conditions classiques d'hydrotraitement en lit fixe d'une fraction
hydrocarbonée liquide. On opère habituellement sous une pression absolue de 5
à
25 MPa et le plus souvent de 5 à 12 MPa à une température d'environ 300 à
environ
500 C et souvent d'environ 350 à environ 430 C. La vitesse spatiale horaire
(VVH)
et la pression partielle d'hydrogène sont des facteurs important que l'on
choisit en
fonction des caractéristiques de la charge à traiter et de la coriversion
souhaitée. Le
plus souvent la VVH se situe dans une gamme allarit d'environ 0,1 h-1 à
environ
h-1 et de préférence environ 0,3 h-1 à environ 1 h-1. La quantité d'hydrogène
10 mélangé à la charge est habituellement d'environ 50 à environ 5000 normaux
mètres
cube (Nm3) par mètre cube (m3) de charge liquide et le plus souvent d'environ
100 à
environ 3000 Nm3/m3. On peut utiliser un catalyseur classique tels que par
exemple
un catalyseur contenant du cobalt et du molybdène sur un support à base
d'alumine
voir par exemple ULLMANS ENCYCLOPEDIA OF INDUSTRIAL CHEMISTRY
VOLUME A 18, 1991, PAGE 67 TABLEAU 4. On utilisera par exemple l'un des
catalyseurs vendus par la société PROCATALYSE sous la référence HR306C ou
HR316C qui contiennent du cobalt et du molybdène ou celui vendu sous la
référence
HR348 qui contient du nickel et du molybdène. On ne sortirait pas du cadre de
la
présente invention en incluant dans cette étape un ou plusieurs lits
catalytiques de
garde en tête du réacteur, ou dans un ou plusieurs réacteurs dit de garde,
afin de
piéger les dernières traces de métaux encore présentes dans le produit
introduit dans
cette étape e). On peut utiliser un ou plusieurs catalyseurs soit dans le même
réacteur, soit dans plusieurs réacteurs habituellement en série. Les produits
obtenus
au cours de cette étape sont habituellement envoyés dans une zone de
séparation à
partir de laquelle on récupère une fraction gazeuse et une fraction liquide
qui peut elle
même être envoyée dans une deuxième zone de séparation dans laquelle elle peut
être scindée en fractions légères par exemple essence et gazole que l'on peut
envoyer aux pools carburants et en une fraction plus lourde. Habituellement
cette
fraction plus lourde a un point d'ébullition initial d'au moins 340 C et le
plus souvent
d'au moins 370 C. Cette fraction plus lourde peut, au moiris en partie, être
envoyée
au pool fuel lourd à très basse teneur en soufre (habituellement inférieure à
0,5 % en
poids) de la raffinerie.
Dans une forme de réalisation particulière de l'invention, il est avantageux
de prévoir
au moins un moyen permettant d'améliorer la viscosité de la charge globale que
l'on
traite dans l'étape a) de traitement en présence d'hydrogène. En effet, une
viscosité
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basse permet de diminuer les pertes de charges dans le ou les réacteurs de
cette
section de traitement. Ceci est particulièrement important lorsque la section
contient
plusieurs réacteurs, car dans ce cas les pertes de charges globales au niveau
de
l'ensemble de la section deviennent très importantes et sont pénalisantes pour
la
mise en oeuvre du procédé. Il y a une chute de la pression partielle
d'hydrogène dans
les réacteurs ce qui est très défavorable pour le bon fonctionnement de cettte
étape
de traitement en présence d'hydrogène, et par ailleurs entraîne un mauvais
fonctionnement des compresseurs de recyclage de l'hydrogène dans les
réacteurs.
L'amélioration de la fluidité de la charge permet également de diminuer la
température
du ou des fours et donc, d'obtenir des températures de peaux plus faibles, ce
qui, soit
permet d'employer cies aciers moins chers, soit d'obtenir des durées de vie
des fours
plus importante, pour un four construit dans un alliage donné. Selon cette
réalisation
particulière, on peut envoyer dans l'étape a) au moins une partie du distillat
obtenu
par distillation atmosphèrique à l'étape b), et/ou au moins une partie du
distillat obtenu
par distillation sous vide à l'étape c), et/ou au nioins une partie de la
fraction carburant
(distillat atmosphérique) obtenue à l'étape e).
Enfin dans l'étape f) au moins une partie de la fraction lourde de la charge
hydrotraitée obtenue à l'étape e) est craquée catalytiquement de manière
classique
dans des conditions bien conriues des hommes du métier pour produire une
fraction
carburant (comprenant une fraction essence et une fraction gazole) que l'on
envoie
habituellement au moins en partie aux pools carburants et une fraction slurry
qui sera
par exemple au moins en partie envoyée au pool fuel lourd ou recyclée au moins
en
partie à l'étape f) de craquage catalytique. Dans une forme particulière de
réalisation
de l'invention une partie de la fraction gazole obtenue au cours de cette
étape f) est
recyclée soit à l'étape a), soit à l'étape e), soit à l'étape f) en mélange
avec la charge
introduite dans cette étape f) de craquage catalytique. Dans la présente
description le
terme une partie de la fraction gazole doit être compris comme étant une
fraction
inférieure à 100 %. On ne sortirait pas du cadre de la présente invention en
recyclant
urie partie de la fraction gazole à l'étape a), une autre partie à l'étape f)
et une
troisième partie à l'étape e) l'ensemble de ces trois parties ne représentant
pas
forcément la totalité de la fraction gazole. Il est également possible dans le
cadre de
la présente inverition de recycler la totalité du gazole obtenu par craquage
catalytique
soit à l'étape a), soit à l'étape f), soit à l'étape e), soit une fraction
dans chacune de
ces étapes, la somme de ces fractions représentant 100 % de la fractiori
gazole
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obtenue à l'étape f). On peut aussi r-ecycler à l'étape f) au moiris une
partie de la
fraction essence obtenue dans cette étape f) de craquage catalytique.
On trouvera par exemple une description sommaire du craquage catalytique (dont
la
première mise en oeuvre industrielle remonte à 1936 (procédé HOUDRY) ou en
1942
pour l'utilisation de catalyseur en lit fluidisé) dans ULLMANS ENCYCLOPEDIA OF
INDUSTRIAL CHEMISTRY VOLUME A 18, 1991, pages 61 A 64. On utilise
habituellement un catalyseur classique comprenant une matrice, éventuellement
un
additif et au moins une zéolithe. La quantité de zéolithe est variable mais
habituellement d'environ 3 à 60 % en poids, souvent d'environ 6 à 50 % en
poids et le
plus souvent d'environ 10 à 45 % en poids. La zéolithe.est habittiellemerit
dispersée
dans la matrice. La quantité d'additif est habituellement d'environ 0 à 30 %
en poids et
souvent d'environ 0 à 20 % en poids . La quantité de matrice représente le
complément à 100 % en poids. L'additif est généralement choisi dans le groupe
formé
I 5 par les oxydes des métaux du groupe IIA de la classification périodique
des éléments
tels que par exemple l'oxyde de magnésium ou l'oxyde de calcium, les oxydes
des
terres rares et les titanates des métaux du groupe IIA. La matrice est le plus
souvent
une silice, une alumine, une silice-alumine, une silice-magnésie, une argile
ou un
mélange de deux ou plusieurs de ces produits. La zéolithe la plus cour-arnment
utilisée est la zéolithe Y. On effectue le craquage dans un réacteur
sensiblement
vertical soit en mode ascendant (riser) soit en mode descendant (dropper). Le
choix
du catalyseur et des conditions opératoires sont fonctions des produits
recherchés en
fonction de la charge traitée comme cela est par exemple décrit dans l'article
de
M. MARCILLY pages 990-991 publié dans la revue de l'institut français du
pétrole
nov.-déc. 1975 pages 969-1006. On opère habituellement à une température
d'environ 450 à environ 600 C et des temps de séjour dans le réacteur
inférieur à
1 minute souvent d'envirori 0,1 à environ 50 secondes.
L'étape f) de craquage catalytique peut aussi être une étape de craquage
catalytique
en lit fluidisé par exemple selon le procédé mis au point par la demanderesse
dénommé R2R. Cette étape peut être exécutée de manière classique connue des
hommes du métier dans les conditions adéquates de craquage de résidu en vue de
produire des produits hydrocarbonés de plus faible poids moléculaire. Des
descriptions de fonctionnement et de catalyseurs utilisables dans le cadre du
craquage en lit fluidisé dans cette étape f) sont décrits par exemple dans les
documents de brevets US-A-4695370, EP-E3-184517, US-A-4959334, EP-B-323297,
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US-A-4965232, US-A-5120691, US-A-5344554, US-A-5449496, EP-A-485259,
US-A-5286690, US-A-5324696 et EP-A-699224.
Le -réacteur de craquage catalytique en lit fluidisé peut fonctionner à
courant
ascendant ou à courant descendant. Bien que cela ne soit pas une forme
préférée de
réalisation de la présente invention il est également envisageable d'effectuer
le
craquage catalytique dans un réacteur à lit mobile. Les catalyseurs de
craquage
catalytique particulièrement préférés sont ceux qui contiennent au moins une
zéolithe
habituellement en mélange avec une matrice appropriée telle que par exemple
l'alumine, la silice, la silice-alumine.
Selon un mode de réalisation particulier lorsque la charge traitée est un
résidu sous
vide issu de la distillation sous vide d'un résidu de distillation
atmosphérique d'un
pétrole brut il est avantageux de récupérer le distillat sous vide pour
l'envoyer au
moins en partie, voire en totalité, dans l'étape e) dans laquelle il est
hydrotraité en
mélange avec la coupe hydrocarbonée désasphaitée obtenue à l'étape d). Lorsque
le
distillat sous vide n'est envoyé qu'en partie dans l'étape e) l'autre partie
est de
préférence envoyé dans l'étape a) de traitement en présence d'hydrogène.
Selon une autre variante une partie de la coupe hydrocarbonée désasphaitée
obtenue à l'étape d) peut être recyclée à l'étape a) d'hydrotraitement.
Dans une forme préférée de l'invention l'asphalte résiduel obtenu à l'étape d)
est
envoyé dans une section d'oxyvapogazéification dans laquelle il est transformé
en un
gaz contenant de l'hydrogène et du monoxyde de carbone. Ce mélange gazeux peut
être utilisé pour la synthèse de méthanol ou pour la synthèse d'hydrocarbures
par la
réaction de FischerTropsch. Ce mélange dans le cadre de la présente invention
est
de préférence envoyé dans une section de conversion à la vapeur (shift
conversion
en anglais) dans laquelle en présence de vapeur d'eau il est converti en
hydrogène et
en dioxyde de carbone. L'hydrogène obtenu peut être employé dans les étapes a)
et
e) du procédé selon l'invention. L'asphalte résiduel peut aussi être utilisé
comme
combustible solide ou après fluxage comme combustible liquide.
L'exemple suivant illustre l'invention sans en limiter la portée.
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Exemple
On traite un résidu sous vide (RSV) lourd d'origine Safaniya. Ses
caractéristiques
sont présentés sur le tableau 1 colonne 1. Tous les rendements sont calculés à
partir
d'une base 100 (en masse) de RSV.
On traite ce résidu sous vide Safaniya dan-_, une section d'hydrotraitement
catalytique.
L'unité mise en oeuvre est un pilote simulant le fonctionnement d'une unité
industrielle
HYVAHLO'. L'unité pilote comporte deux réacteurs en série fonctionnant en
écoulement descendant. Les réacteurs sont chargés chacun de 7 I. de catalyseur
d'hydrodémétallisation HMC841 fabriqué par la société Procatalyse et chargés
en lits
fixes.
Les conditiotis opératoires mises en oeuvre sont les suivantes
VVH = 0.5 H-1
P = 150 bar
Recyclage d'hydrogène = 1000 IH2/1 charge
Température = 380 OC.
Les caractéristiques de l'effluent liquide total C5+ du réacteur sont
présentées sur le
tableau 1 dans la colonne 2. Le produit est ensuite fractionné successivement
dans
une colonne de distillation atmosphérique au fond de la quelle on récupère un
résidu
atmosphérique (RA) puis ce RA est à son tour fractionné dans une colonne de
distillatiorr sous vide conduisant à une fraction distillat sous vide (DSV) et
un résidu
sous vide (RSV). Les rendements et les caractéristiques de ces produits sont
présentées sur le tableau 1 respectivement colonnes 3, 5 et 4. Dans la
distillation
atmosphérique, on récupère du distillat que l'on envoie aux pools carburarits
après
séparation en une fraction essence et une fraction gazole.
Le résidu sous vide est ensuite désasphalté dans une unité pilote simulant le
procédé
SOLVAHL de désasphaltage. L'unité pilote fonctionne avec un débit de résidu
sous
vide de 5 1/h, le solvant utilisé est une coupe pentane mise en oeuvre avec un
taux de
5/1 en volume par rapport à la charge. On obtient ainsi une coupe huile
désasphaltée
(DAO) dont le rendement et les caractéristiques sont présentées sur le tableau
1
colonne 6 et un asphalte résiduel.
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Cette coupe DAO est ensuite remélangée à la coupe DSV issue de l'étape
précédente. Le mélange DSV+DAO est ensuite hydrotraité catalytiquement dans
une
unité pilote. Le catalyseur mis en oeuvre est cette fois le catalyseur HR306C
fabriqué
par Procatalyse. Le tableau 1 donne les caractéristiques du mélange DSV+DAO
(colonne 7) employé et les caractéristiques du produit obtenu à l'issue de
l'hydrotra.iternent (colonrie 8).
Les conditions opératoires sont cette fois les suivantes
VVH=0.5
P=80 bar
T=380 C.
Le mélange de distillat sous vide et d'huile désasphaltée (DAO) provenant de
l'unité
d'hydrotraitement présente les caractéristiques indiquées dans la colonne 8 du
tableau n 1.
Cette charge préchauffée à 149 C est mise en contact en bas d'un réacteur
pilote
vertical avec un catalyseur régénéré chaud provenant d'un régénérateur pilote.
La
température d'entrée dans le réacteur du catalyseur est 740 C. Le rapport du
débit
de catalyseur sur le débit de charge est de 6,64. L'apport calorique du
catalyseur à
740 C perrnet la vaporisation de la charge et la réaction de craquage qui est
endothermique. Le temps de séjour moyeri du catalyseur dans la zone
réactionnelle
est d'environ 3 secondes. La pression opératoire est 1,8 bars absolu. La
température
du catalyseur mesurée à la sortie du réacteur en lit fluidisé entraîné
ascendant (riser)
est 520 C. Les hydrocarbures craqués et le catalyseur sont séparés grâce à
des
cyclones situées dans une zone de désengagement (stripper) où le catalyseur
est
strippé. Le catalyseur qui a été coké pendant la réaction et strippé dans la
zone de
désengagement est ensuite envoyé dans le régénérateur. La teneur en coke du
solide (delta coke) à l'entrée du régénérateur est de 1 %. Ce coke est brûlé
par de l'air
injecté dans le régénérateur. La combustion très exothermique élève la
température
du solide de 520 C à 740 C. Le catalyseur régénéré et chaud sort du
régériérateur
et est rerivoyé en bas du réacteur.
Les hydrocarbures séparés du catalyseur sortent de la zone de désengagement ;
ils
sont refroidis par des échangeurs et envoyés dans une colorine de
stabilisation qui
sépare les gaz et les liquides. Le liquide (C5+) est également échantillonné
puis il est
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fractionné dans une autre colonne afin de récupérer une fraction essence, une
fraction gazole et une fraction fuel lourd ou slurry (360 C +).
Les tableaux 2 et 3 donnent les rendements en essence et en gazoles et les
principales caractéristiques de ces produits obtenus sur l'ensemble du
procédé.
Tableau N 1
Rendements et qualités de la charge et des produits
1 2 3 4
Coupe RSV C5+ ex RA ex RSV ex
Safaniya HYVAHL HYVAHL HYVAHL
Rendement/RSV % masse 100 97 87 68
Densité 15/4 1,030 0,986 1,004 1,022
Soufre, % masse 5,3 2,6 2,9 3,2
Carb. Conradson, % masse 23,8 16 18 22,5
Asphaltènes C7, % masse 13,9 6 7 8,9
Ni+V, ppm 225 63 70 90
5 6 7 8
Coupe DSV ex DAO C5 ex DSV+DAO DSV+DAO
HYVAHL RSV ex HDT
Rendement/RSV % masse 19 48 67 57
Densité 15/4 0,945 0,982 0,971 0,921
Soufre, % masse 1,6 2,4 2,2 0,2
Carb. Conradson, % masse 1,3 9 6,8 2
Asphaltènes C7, % masse < 0,02 < 0,05 < 0,05 < 0,05
Ni+V, m < 1 3 < 3 < 1
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Tableau N 2
Bilan et caractéristiques de l'essence produite
Essence Essence Essence Essence
ex HYVAHL ex HDT ex FCC totale
Rendement/RSV % masse 1 1 29 31
Densité 15/4 0,760 0,730 0,746 0,746
Soufre, % masse 0,02 0,004 0,005 0,006
Octane (RON+MON)/2 50 55 86 84
Tableau N 3
Bilan et caractéristiques du gazole produit
Gazole Gazole Gazole Gazole
ex HYVAHL ex HDT ex FCC total
Rendement/RSV % masse 9 6 8 23
Densité 15/4 0,865 0,870 0,948 0,894
Soufre, % masse 0,5 0,015 0,33 0,31
Cétane 41 43 23 35
