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Vapocraquage de naphta modifié
La présente invention concerne un procédé pour le vapocraquage
de naphta, une composition d'hydrocarbures appropriée pour le
vapocraquage, un procédé pour contrôler un vapocraqueur, un
appareillage pour contrôler un vapocraqueur et un procédé pour traiter
une charge d'essence soufrée.
L'industrie pétrochimique exige des monomères (en anglais,
"Building Blocks") constitués, par exemple, par des oléfines, des
dioléfines et des aromatiques. En Europe, les oléfines sont
principalement obtenues par vapocraquage de charges obtenues des
raffineries. Les charges disponibles sont principalement des charges de
naphta incluant les paraffines, les isoparaffines et les aromatiques. Une
charge de naphta utilisable dans le vapocraquage est connue dans la
technique comme comprenant une coupe de pétrole dont les
constituants les plus légers comportent cinq atomes de carbone et qui
présente un point d'ébullition final d'environ 200 C, le naphta
comprenant des constituants à haut indice de carbone présentant un
point d'ébullition d'au moins 200 C. Le vapocraquage de naphta donne
des oléfines légères telles que l'éthylène et le propylène, et des dioléfines
telles que le butadiène, ainsi que des essences contenant des
aromatiques.
Lorsqu'un naphta typique est soumis à un vapocraquage, le
produit craqué présente typiquement la composition suivante (en % en
poids) à la sortie du four :
% en poids
(approximatif)
Hydrogène 1
Méthane 16
Acétylène 0,2
Ethylène 22
Ethane 5
Méthylacétylène,
Propadiène 0,3
Propylène 14
Propane 0,5
Butadiène 4
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2
C4 5
C5 4
Benzène 9
Toluène 5
Essence non
aromatique 2
Essence aromatique 6
Fioul 6
Total 100
Les coupes les plus intéressantes, dans le produit craqué, sont
les oléfines légères, à savoir l'éthylène et le propylène. Leur rendement
est directement lié à la présence de paraffines dans la charge. Lorsque
des paraffines en chaînes droites sont présentes, la formation d'éthylène
est favorisée. Lorsque des isoparaffines sont présentes, la formation de
propylène est favorisée. Le rendement relatif en propylène est exprimé
comme le rapport en poids du propylène par rapport à l'éthylène et est
typiquement compris entre 0,5 et 0,75.
Récemment, en raison de la croissance des besoins en oléfines, la
fourniture de la charge de départ de naphta paraffinique, dans une
usine pétrochimique alimentée depuis une raffinerie, a eu tendance à
être quelque peu limitée.
DE-A-3708332 décrit un procédé de craquage thermique
d'éthylène dans un vapocraqueur, où l'éthylène est mélangé au naphta
de manière à préparer une charge composée essentiellement de naphta
et de 10 à 80 % en poids d'éthylène, contenant optionnellement, en plus
du naphta, des fractions allant jusqu'au gasoil (température d'ébullition
jusqu'à 350 C) et/ou des sous-produits recyclés d'une usine
pétrochimique pouvant aller jusqu'à 50% du naphta. Ce procédé a
comme inconvénient qu'il exige des quantités relativement importantes
d'éthylène (au moins 10%) dans les matières premières et qu'ensuite les
rendements en éthylène (par rapport à l'éthylène introduit dans la
charge) et en propylène ne sont pas particulièrement élevés.
US-A-3786110 décrit un procédé de production d'hydrocarbures
insaturés obtenus par pyrolyse, où les fractions indésirables sont
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réduites par l'addition aux produits de la pyrolyse d'un inhibiteur de
polymérisation contenant des hydrocarbures asphaltiques.
Un procédé pour le vapocraquage de naphta capable de fournir
un rendement commercialement acceptable d'oléfines, en particulier des
oléfines légères comme l'éthylène et le propylène, tout en réduisant la
quantité de matière de départ de naphta paraffinique requise, est donc
nécessaire dans la technique.
Les raffineries produisent un large éventail de produits. Certains
d'entre eux peuvent, en fonction des exigences techniques des marchés
locaux et d'autres considérations commerciales, présenter une faible
valeur commerciale et sont par conséquent considérés comme étant
"excédentaires". Actuellement, des produits comme les essences et
certains hydrocarbures gazeux sont considérés comme obtenus en trop
grande quantité. Si des produits de ce type peuvent être utilisés dans
certains procédés pétrochimiques, ils ne sont pas utilisés couramment
dans les opérations de vapocraquage, car, pour les produits liquides, ils
n'ont pas la quantité requise de paraffines.
L'éthane et le propane sont utilisés comme charges pour
vapocraquage, en particulier aux Etats-Unis, où le gaz naturel, dont ils
sont extraits, est abondant. Ces paraffines génèrent une grande
quantité d'éthylène (supérieure à 50%), lorsqu'elles sont vapocraquées,
ce qui conduit à traiter ces charges dans des unités spécifiquement
dimensionnées pour ce type de charges. Certains gaz hydrocarbonés de
raffinerie, comme les gaz de FCC, contiennent des quantités
substantielles de paraffines (éthane et propane) et d'oléfines (éthylène,
propylène). Toutefois, lorsqu'ils sont vapocraqués en tant que tels, ils
ont tendance à générer des effluents gazeux craqués présentant une
composition qui est différente de celle des effluents de vapocraquage de
naphta normal. Cela pose un problème, car cela génère un déséquilibre
dans la section, en aval (en particulier, les colonnes de distillation) d'un
vapocraqueur craquant du naphta.
Le butane et le propane sont également utilisés, soit seuls ou en
mélange avec du naphta, comme charges des vapocraqueurs. Lorsqu'on
tente de les utiliser exclusivement, le problème du déséquilibre dans la
section aval d'un vapocraqueur au naphta se manifeste également.
Selon les disponibilités de la raffinerie ou du marché, ces gaz liquéfiés
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peuvent être en excédent et il est par conséquent intéressant de les
utiliser comme charge d'un vapocraqueur.
DE-A-3708332 , déjà cité, n'aborde pas le problème technique qui
consiste à produire un effluent dont la composition correspond à celle
produite par le vapocraquage d'un naphta. Dans les exemples de
DE-A-3708332, quand l'éthylène est ajouté (seul) au naphta, la
composition de l'effluent, particulièrement en ce qui concerne l'éthylène
et le propylène, est substantiellement altérée par rapport au craquage
du naphta seul dans les mêmes conditions, ce qui peut conduire à
réduire sensiblement la capacité de l'unité de vapocraquage.
Un procédé pétrochimique qui apporte une plus grande valeur
économique aux produits de raffinage "excédentaires", tels que les
essences et les hydrocarbures gazeux, est également nécessaire à la
technique.
L'invention vise à satisfaire au moins partiellement ces besoins.
A cet effet, l'invention propose un procédé pour le vapocraquage
de naphta, ce procédé comprenant le passage dans un vapocraqueur,
en présence de vapeur, d'une charge d'hydrocarbures, qui comprend
une partie d'un naphta paraffinique modifié par l'addition de la
combinaison d'un premier composant, comprenant une partie
d'essence, et d'un second composant, comprenant une partie d'au
moins un gaz de raffinerie hydrocarboné, et d'une charge riche en
paraffines comprenant au moins une paraffine sélectionnée à partir du
propane et du butane ou un mélange des deux.
L'invention propose également une composition d'hydrocarbures
appropriée pour le vapocraquage, comprenant une partie d'un naphta
paraffinique, modifié par l'addition de la combinaison d'un premier
composant, comprenant une partie d'essence, et d'un second
composant, comprenant une partie d'au moins un gaz de raffinerie
hydrocarboné, et d'une charge riche en paraffines comprenant au moins
une paraffine sélectionnée à partir du propane et du butane ou un
mélange des deux.
L'invention propose en outre un procédé pour contrôler un
vapocraqueur, ce procédé comprenant la fourniture à un vapocraqueur
de vapeur et d'une charge d'hydrocarbures comprenant une partie d'un
naphta' paraffinique, modifié par l'addition de la combinaison d'un
premier composant, comprenant une partie d'essence, et d'un second
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composant, comprenant une partie d'au moins un gaz de raffinerie
hydrocarboné et d'une charge riche en paraffines comprenant au moins
une paraffine sélectionnée à partir du propane et du butane ou un
mélange des deux, et le contrôle de manière continue des apports de
5 naphta paraffinique, du second composant et de l'essence dans la
charge, afin de donner à l'effluent une composition cible souhaitée.
L'invention propose par ailleurs un appareillage pour commander
un vapocraqueur, cet appareillage comprenant des moyens pour fournir
à un vapocraqueur une charge d'hydrocarbures comprenant une partie
d'un naphta paraffinique, modifié par l'addition de la combinaison d'une
partie d'une essence et d'une partie d'au moins un gaz de raffinerie
hydrocarboné et/ou d'une partie de butane ou de propane ou un
mélange des deux, et des moyens pour contrôler de manière continue
les parties du naphta paraffinique, du gaz de raffinerie et/ou de butane
ou de propane ou du mélange des deux, et de l'essence dans la charge,
afin de donner à l'effluent une composition cible souhaitée.
L'invention propose également un procédé pour traiter une charge
d'essence soufrée, ce procédé comprenant les phases suivantes :
combiner une charge d'essence soufrée à une charge de naphta pour
fournir une charge composite ; faire passer la charge composite dans un
vapocraqueur, en présence de vapeur, pour produire un effluent,
l'effluent contenant au moins des oléfines légères, les oléfines légères
comprenant au moins une des oléfines en C2 à C4, et des
hydrocarbures en C5+ ; et séparer de l'effluent une première fraction
qui est pratiquement exempte de soufre et comprend les oléfines
légères, et une deuxième fraction qui contient du soufre et comprend les
hydrocarbures en C5+.
L'invention repose sur la découverte surprenante par la
Demanderesse qu'en sélectionnant certaines quantités et qualités de ces
essences et de ces hydrocarbures gazeux et en les utilisant comme
charges en combinaison avec du naphta, il est possible de vapocraquer
la charge composite pour produire ainsi une composition pour le
produit craqué (appelée dans la technique palette de produits") qui
ressemble fortement à une palette de produits résultant d'un
vapocraquage, dans des conditions similaires, d'une charge de naphta
paraffinique seulement. La composition de l'effluent produit suivant
l'invention est comprise dans un intervalle de 20 % en poids et, de
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préférence, 10% en poids, pour chaque composant, par rapport à celle
de l'effluent, lorsque celui-ci est un naphta paraffinique non modifié.
En réalité, par conséquent, une partie de la charge de naphta
paraffinique est, suivant l'invention, remplacée par une combinaison
d'une charge d'essence et d'une charge de gaz de raffinerie
hydrocarboné et/ou d'une charge de butane ou de propane ou un
mélange des deux.
Cela offre les avantages combinés (a) de réduire la quantité des
charges de naphta paraffinique nécessaire pour le procédé de
1o vapocraquage et (b) d'utiliser les produits hydrocarbonés gazeux et
d'essence "excédentaires" dans le procédé de vapocraquage, pour
produire des produits économiquement bénéfiques et utiles, à savoir
des oléfines légères, en n'apportant que quelques modifications
mineures à l'unité de vapocraquage, car le bilan de matières global n'est
que légèrement modifié.
Plus particulièrement, l'invention vise un procédé pour le vapocraquage de
naphta, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend le passage dans un
vapocraqueur en présence de vapeur d'eau, d'une charge d'hydrocarbures
comprenant de 5 à 95% en poids d'un naphta paraffinique et de 95% à 5% en
20 poids d'un mélange d'un premier composant, à savoir une essence issue d'une
unité de craquage catalytique en lit fluidise (FCC) et d'un second composant
comprenant au moins un gaz de raffinerie hydrocarbone et au moins une charge
riche en paraffines, le naphta paraffinique comprenant de 10 à 60% en poids de
n-
paraffines, de 10 à 60% en poids d'isoparaffines, de 0 à 35% en poids de
naphtènes, de 0 à 1 % en poids d'oléfines et de 0 à 20% en poids
d'aromatiques,
l'essence de FCC étant une essence non hydrogénée comprenant de 0 à 30% en
poids de n-paraffines, de 10 à 60% en poids d'isoparaffines de 0 à 80% en
poids
de naphtènes, de 5 à 80% en poids d'oléfines et de 0 à 50% en poids
d'aromatiques, le gaz de raffinerie comprenant de 0 à 5% en poids d'hydrogène,
de
30 0 à 40% en poids, de méthane de 0 à 50% en poids d'éthylène, de 0 à 80% en
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poids d'éthane, de 0 à 50% en poids de propylène, de 0 à 80% en poids de
propane et de 0 à 30% en poids de butanes, et la charge riche en paraffines
contenant au moins 50% en poids d'hydrocarbures saturés, ladite charge
comprenant au moins du propane ou du butane.
La présente invention concerne aussi une composition d'hydrocarbures
appropriée pour un procédé de vapocraquage, cette composition comprenant de 5
à 95% en poids d'un naphta paraffinique et de 95% à 5% en poids d'un mélange
d'un premier composant, à savoir une essence issue d'une unité de craquage
catalytique en lit fluidisé (FCC) et d'un second composant comprenant au moins
un
gaz de raffinerie hydrocarboné et au moins une charge riche en paraffines, le
naphta paraffinique comprenant de 10 à 60% en poids de n-paraffines, de 10 à
60% en poids d'isoparaffines, dé 0 à 35% en poids de naphtènes, de 0 à 1% en
poids d'oléfines et de 0 à 20% en poids d'aromatiques, l'essence de FCC étant
une
essence non hydrogénée comprenant de 0 à 30% en poids de n-paraffines, de 10 à
60 % en poids d'isoparaffines, de 0 à 80% en poids de naphtènes, de 5 à 80% en
poids d'oléfines et de 0 à 60% en poids d'aromatiques, le gaz de raffinerie
comprenant de 0 à 5% en poids, d'hydrogène, de 0 à 40% en poids de méthane,
de 0 à 50% en poids d'éthylène, de 0 à 80% en poids d'éthane, de 0 à 50% en
poids de propylène, de 0 à 80% en poids de propane et de 0 à 30% en poids de
butanes, et la charge riche en paraffines contenant au moins 50% en poids
d'hydrocarbures saturés, ladite charge comprenant au moins du propane ou du
butane.
Selon un autre aspect, la présente invention concerne aussi un procédé pour
contrôler un vapocraqueur, ce procédé comprenant:
- la fourniture à un vapocraqueur de vapeur et d'une charge d'hydrocarbures
comprenant de 5 à 95% en poids d'un naphta paraffinique et de 95% à 5% en
poids d'un mélange d'un premier composant, à savoir une essence issue d'une
unité de craquage catalytique en lit fluidise (FCC) et d'un second composant
comprenant au moins un gaz de raffinerie hydrocarboné et au moins une charge
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riche en paraffines, le naphta paraffinique comprenant de 10 à 60% en poids de
n-
paraffines, de 10 à 60% en poids d'isoparaffines, de 0 à 35% en poids de
naphtènes, de 0 à 1 % en poids d'oléfines et de 0 à 20% en poids
d'aromatiques,
l'essence de FCC étant une essence non hydrogénée comprenant de 0 à 30% en
poids de n-paraffines, de 10 à 60% en poids d'isoparaffines, de 0 à 80% en
poids
de naphtènes, de 5 à 80% en poids d'oléfines et de 0 à 60% en poids
d'aromatiques, le gaz de raffinerie comprenant de 0 à 5% en poids d'hydrogène,
de
0 à 40% en poids de méthane, de 0 à 50% en poids d'éthylène de 0 à 80% en
poids d'éthane, de 0 à 50% en poids de propylène, de 0 à 80% en poids de
propane et de 0 à 30% en poids de butanes, et la charge riche en paraffines
contenant au moins 50% en poids d'hydrocarbures saturés, ladite charge
comprenant au moins du propane ou du butane,
- et le contrôle de manière continue des apports du naphta paraffinique, du
second composant et de l'essence dans la charge, afin de donner à l'effluent
une
composition cible souhaitée.
Des formes de réalisation de l'invention vont à présent être
décrites, à titre d'exemple uniquement, avec référence au dessin
annexé, dans lequel :
La Figure 1 montre de manière schématique une unité pour le
vapocraquage de charges contenant du naphta suivant une forme de
réalisation de l'invention.
Suivant l'invention, un procédé pour le vapocraquage de naphta
utilise une charge d'une composition d'hydrocarbures, qui comprend
une partie d'un naphta paraffinique, modifié par une partie d'une
essence en combinaison avec une partie d'un gaz de raffinerie
hydrocarboné et/ou une partie de butane ou de propane ou un mélange
des deux
Le naphta paraffinique à utiliser dans le procédé de l'invention
comprend de 10 à 60 % en poids de n-paraffines, de 10 à 60 % en poids
d'isoparaffines, de 0 à 35 % en poids de naphtènes, de 0 à 1 % en poids
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d'oléfines et de 0 à 20 % en poids d'aromatiques. Un naphta
paraffinique typique à utiliser dans le procédé de l'invention comprend
environ 31 % en poids de n-paraffines, 35 % en poids d'isoparaffines
(donnant une teneur paraffinique totale de 66 % en poids), 26 % en
poids de naphtènes, 0 % en poids d'oléfines (typiquement 0,05 % en
poids d'oléfines) et 8 % en poids d'aromatiques.
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Suivant l'invention, cette charge de naphta paraffinique de départ
est modifiée par l'addition à celle-ci d'une essence et d'un gaz de
raffinerie hydrocarboné et/ou de butane ou de propane ou un mélange
des deux
L'essence est de préférence une coupe provenant d'une unité de
FCC ("fluidised-bed catalytic cracking " ou craquage catalytique en lit
fluidisé) d'une raffinerie de pétrole (appelée ici essence de FCC), qui,
avantageusement, n'a pas été soumise à un traitement d'hydrogénation
(désigné dans la technique par "hydroraffinage"), qui augmente la
teneur en paraffines de l'essence en hydrogénant les fonctions
insaturées (comme celles présentes dans les oléfines et les dioléfines) de
l'essence. L'avantage d'utiliser une essence de FCC non hydroraffinée
est qu'en évitant un processus d'hydrogénation, on réduit les coûts de
production, en supprimant ou en réduisant l'utilisation d'hydrogène et
en évitant la nécessité d'une capacité d'hydroraffinage supplémentaire.
L'essence de FCC est une coupe ou un mélange de coupes de
l'unité de FCC présentant typiquement un intervalle de distillation
compris entre 30 et 160 C, de préférence une coupe ou un mélange de
coupes venant à ébullition dans l'intervalle compris entre 30 et 65 C,
65 à 105 C et 105 à 145 C. Le choix de l'essence de FCC particulière
ou du mélange de celle-ci à utiliser peut être déterminé en fonction des
exigences à tout moment pour les diverses coupes produites par la
raffinerie. Par exemple, certaines coupes d'essence ont un déficit
d'octane et pourraient être mieux valorisées dans un vapocraqueur
plutôt que d'avoir à augmenter l'indice d'octane dans la raffinerie. De
plus, l'essence de FCC à utiliser peut présenter une teneur en soufre
qui serait trop élevée pour des essences à utiliser dans le secteur
automobile et qui exigerait un traitement de désulfuration par
l'hydrogène, lequel est coûteux, car il consomme de l'hydrogène et
nécessite la capacité correspondante sur une unité de désulfuration.
On préfère utiliser une essence de FCC non hydroraffinée, car,
dans la raffinerie, où il existe un besoin pour de l'essence hydroraffinée
pour d'autres usages, cela peut provoquer des goulots d'étranglement
dans le traitement par l'unité d'hydroraffinage. En réduisant la quantité
d'essence non hydroraffinée présente dans la raffinerie, à savoir en
consommant l'essence non hydroraffinée dans le procédé de
vapocraquage de l'invention, cela peut dégoulotter les appareils et les
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unités d'hydroraffinage, en améliorant de ce fait la gestion des flux dans
la raffinerie, et également en réduisant les besoins en hydrogène.
Typiquement, l'essence de FCC non hydroraffinée comprend de 0
à 30 % en poids de n-paraffines, de 10 à 60 % en poids d'isoparaffines,
de 0 à 80 % en poids de naphtènes, de 5 à 80 % en poids d'oléfines et
de 0 à 60 % en poids d'aromatiques. Plus typiquement, l'essence de
FCC non hydroraffinée comprend approximativement 3,2 % en poids de
n-paraffines, 19,2 % en poids d'isoparaffines (donnant une teneur en
paraffines totale de 22,4 % en poids), 18 % en poids de naphtènes,
30 % en poids d'oléfines et 29,7 % en poids d'aromatiques.
Si, toutefois, une essence de FCC hydroraffinée était utilisée, une
quantité substantielle d'hydrogène serait nécessaire pour l'hydrogéner
et la composition hydroraffinée ressemblerait à un naphta typique
utilisé pour le vapocraquage.
En ce qui concerne le gaz de raffinerie hydrocarboné qui est
ajouté, en combinaison avec l'essence de FCC et/ou le butane ou le
propane ou un mélange des deux, au naphta paraffinique, pour
produire une charge composite pour le vapocraquage, ce gaz
hydrocarboné est riche en hydrocarbures en C2 et C3, en particulier en
paraffines (éthane et propane) et en oléfines (éthylène et propylène). De
préférence, le gaz de raffinerie présente les intervalles de composition
suivants : 0 à 5 % en poids d'hydrogène, 0 à 40 % en poids de méthane,
0 à 50 % en poids d'éthylène, 0 à 80 % en poids d'éthane, 0 à 50 % en
poids de propylène, 0 à 80 % en poids de propane et 0 à 30 % en poids
de butane. Une composition typique d'un gaz de raffinerie de ce type
est, approximativement, 1 % en poids d'hydrogène, 2 % en poids
d'azote, 0,5 % en poids de monoxyde de carbone, 0 % en poids de
dioxyde de carbone, 10 % en poids de méthane, 15 % en poids
d'éthylène, 32 % en poids d'éthane, 13 % en poids de propylène, 14 %
en poids de propane, 2 % en poids d'isobutane, 4 % en poids de n-
butane, 3 % en poids de butène, 2 % en poids de n-pentane, et 1,5 %
en poids de n-hexane.
En ce qui concerne le butane et/ou le propane ou le mélange des
deux qui est ajouté au naphta paraffinique, en combinaison avec
l'essence de FCC et optionnellement le gaz de raffinerie, pour produire
une charge composite pour le vapocraquage, ce butane et /ou ce
propane ou le mélange de deux peuvent contenir des composés
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oléfiniques tels que butènes et/ou propylène, ou des composés saturés
tels que butanes (normal et/ou iso) et/ou propane. De préférence, le
butane et/ou le propane ou le mélange des deux contiennent plus de
50% en poids de composés saturés pour maximiser la production
d'oléfines légères telles qu'éthylène et propylène. Le butane et le
propane sont de préférence du n-butane et du n-propane.
Suivant le procédé de l'invention, les parties de naphta, de gaz de
raffinerie, de butane ou de propane ou un mélange des deux, et
d'essence sont combinées pour former une charge composite, qui est
ensuite soumise au vapocraquage. De préférence, la charge composite
comprend de 5 à 95 % en poids de naphta, de 5 à 95 % en poids d'un
mélange de gaz de raffinerie, de butane ou de propane ou un mélange
des deux, et d'essence. Typiquement, le mélange de gaz de raffinerie, de
butane ou de propane ou un mélange des deux, et d'essence qui est
ajouté au naphta comprend jusqu'à 60 % en poids de gaz de raffinerie
et/ou de butane ou de propane ou un mélange des deux., et au moins
40 % en poids d'essence, plus typiquement jusqu'à 50 % en poids de
gaz de raffinerie et/ou de butane ou de propane ou un mélange des
deux, et jusqu'à 50 % en poids d'essence. De façon plus préférée, le
naphta composite comprend 80 % en poids de naphta, 7 % en poids de
gaz de raffinerie et/ou de butane ou de propane ou un mélange des
deux, et 13 % en poids d'essence de FCC non hydroraffinée.
La charge composite de naphta, d'essence, de gaz de raffinerie
et/ou de butane ou de propane ou un mélange des deux. est
typiquement soumise à un vapocraquage dans des conditions similaires
à celles connues dans la technique, à savoir une température comprise
entre 780 et 880 C, de préférence entre 800 et 850 C. La quantité de
vapeur peut également tomber dans des intervalles connus dans la
technique, typiquement entre 25 et 60 % en poids sur la base du poids
de la charge d'hydrocarbures.
Avec référence à la Figure 1 du dessin annexé, la -section chaude
d'une unité de vapocraquage à utiliser dans le procédé de l'invention est
représentée de manière schématique. L'unité de vapocraquage, indiquée
généralement par 2, comprend un ensemble de chauffage constitué de
fours 4, qui est pourvu de serpentins 6 comportant une première
entrée 8 pour la charge d'hydrocarbures à craquer et une deuxième
entrée 10 pour la vapeur. Une conduite de sortie 12 de l'ensemble de
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chauffage est reliée à une colonne de fractionnement primaire 14. La
colonne de fractionnement primaire 14 comprend un reflux d'essence
en tête 15 et des sorties pour les divers produits fractionnés, y compris
une sortie supérieure 16 pour les hydrocarbures légers et une sortie
5 inférieure 18 pour les hydrocarbures lourds, qui peuvent être renvoyés
en 19 après refroidissement dans la conduite 12 pour en contrôler la
température ou soutirés en 17 sous forme de produits lourds appelés
huile de pyrolyse.
Dans cette description simplifiée et dans la présentation des
10 exemples qui suit, on ne considère que les charges venant de l'extérieur
du vapocraqueur, communément appelées charges fraîches, et non les
recycles éventuels de produits provenant du vapocraqueur lui-même,
tels que l'éthane souvent recraqué jusqu'à extinction.
Si on le souhaite, la charge composite tout entière du naphta, du
gaz de raffinerie, et/ou du butane ou du propane ou du mélange des
deux et de l'essence peut être alimentée par l'entrée commune 8
d'hydrocarbures ou, en variante, les quatre composants de naphta,
d'essence de FCC, de gaz de raffinerie et/ou de butane ou de propane
ou de mélange des deux peuvent être craqués séparément dans des
serpentins tubulaires spécifiques. Dans une forme de réalisation
particulière, le naphta et l'essence de FCC, d'une part, le butane et/ou
le propane ou un mélange des deux, et le gaz de raffinerie, d'autre part,
sont craqués séparément. La raison en est que le naphta et l'essence de
FCC sont typiquement craqués à des températures qui sont proches les
unes des autres, typiquement dans l'intervalle de 750 à 850 C, alors
que le butane, le propane et les gaz de raffinerie qui contiennent de
l'éthane et du propane doivent être craqués à des températures
supérieures, typiquement dans l'intervalle de 800 à 900 C. Les deux
effluents peuvent être combinés à la sortie de l'ensemble de chauffage
avant la colonne de fractionnement primaire.
Le procédé de l'invention peut fonctionner de manière continue et
offre l'avantage d'éliminer l'essence excédentaire de la raffinerie, et de
réduire également le besoin dans la raffinerie pour un procédé de
désulfuration. L'essence contient du soufre et, à la suite du procédé de
vapocraquage, dans lequel l'essence fournit une partie de la charge
composite, les oléfines légères les plus intéressantes dans l'effluent sont
exemptes de soufre, alors que le soufre reste concentré dans la partie
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C5+ du courant d'effluent. Par conséquent, l'utilisation de l'essence
comme partie d'une charge à vapocraquer pour produire des oléfines
plus légères amène une désulfuration partielle de la partie d'essence de
la charge, car le soufre est concentré dans la fraction à nombre de
carbone plus élevé et commercialement moins intéressante de l'effluent,
à savoir le courant de C5+.
De manière correspondante, selon un autre aspect, l'invention
propose un procédé pour traiter une charge d'essence soufrée, le
procédé comprenant les phases suivantes : combiner une charge
d'essence soufrée à une charge de naphta pour fournir une charge
composite ; faire passer la charge composite par un vapocraqueur, en
présence de vapeur, pour produire un effluent, l'effluent contenant au
moins des oléfines légères, les oléfines légères comprenant au moins
une des oléfines en C2 à C4, et des hydrocarbures en C5+ ; et séparer
de l'effluent une première fraction qui est pratiquement exempte de
soufre et comprend les oléfines légères, et une deuxième fraction qui
contient du soufre et comprend les hydrocarbures en C5+. De cette
façon, le soufre est redistribué dans la fraction à nombre de carbone
plus élevé, produisant une fraction oléfinique à nombre de carbone
moindre exempte de soufre, ce qui est une manière efficace de
désulfurer partiellement la charge d'essence.
En outre, le procédé offre l'avantage que le traitement de
vapocraquage déshydrogène au moins partiellement l'éthane présent
dans les gaz de raffinerie, la déshydrogénation étant effectuée à une
température suffisamment élevée pour produire efficacement de
l'éthylène.
L'invention offre également l'avantage qu'en ajoutant à la charge
de naphta, qui ne contient pas ou seulement une faible quantité
d'oléfines, une essence non hydroraffinée, qui contient une quantité
relativement élevée d'oléfines, typiquement de 5 à 80 % en poids
d'oléfines, la charge composite pour le vapocraquage présente une
teneur globale supérieure en oléfines, par comparaison avec le seul
naphta, et cela se traduit par une dépense énergétique moindre pour la
production d'oléfines légères (c'est-à-dire en d' éthylène et de propylène)
à partir de cette charge, par comparaison avec le vapocraquage de
paraffines ou charges paraffiniques en oléfines légères de ce type.
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Suivant un autre aspect de l'invention, un logiciel, utilisant une
programmation linéaire ou non linéaire, est utilisé de manière continue
pour contrôler les conditions de vapocraquage, en particulier contrôler
les parties du naphta paraffinique, du gaz de raffinerie, du butane
et/ou du propane ou du mélange des deux et de l'essence FCC dans la
charge, afin que l'effluent présente la composition cible souhaitée. Par
exemple, la composition cible peut avoir sensiblement la même
composition d'effluent pour les constituants importants, c'est-à-dire
20 % en poids, de préférence 10 % en poids par rapport à celle de la
charge non modifiée. Le logiciel peut également contrôler l'envoi du gaz
de raffinerie et/ou contrôler les quantités d'essence de FCC et/ou de
butane ou de propane ou de mélange des deux, reprises de la raffinerie,
par expédition par exemple des quantités excédentaires vers les
réservoirs de stockage.
L'invention va à présent être décrite plus en détail avec référence
aux deux exemples suivants.
EXEMPLE 1
Dans cet exemple, une charge composite comprenant 80 % en
poids de naphta et 20 % d'un mélange de gaz de raffinerie et d'essence
de FCC non hydroraffinée, selon un rapport en poids de un tiers de gaz
et deux tiers d'essence, a été soumise à un vapocraquage.
Le naphta a la composition de départ approximative suivante :
- 31 % en poids de n-paraffines,
- 35 % en poids d'isoparaffines (donnant une teneur paraffinique
totale de 66 % en poids),
- 26 % en poids de naphtènes,
-0,05 % en poids d'oléfines,
- 0 % en poids de dioléfines,
- 8 % en poids d'aromatiques.
Le gaz de raffinerie a la composition de départ approximative
suivante :
- 1 % en poids d'hydrogène,
- 2 % en poids d'azote,
- 0,5 % en poids de monoxyde de carbone,
- O % en poids de dioxyde de carbone,
- 10 % en poids de méthane,
- 15 % en poids d'éthylène,
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- 32 % en poids d'éthane,
- 13 % en poids de propylène,
- 14 % en poids de propane,
- 2 % en poids d'isobutane,
- 4 % en poids de n-butane,
- 3 % en poids de butène,
- 2 % en poids de n-pentane,
- et 1,5 % en poids de n-hexane.
L'essence de FCC non hydroraffinée a la composition de départ
approximative suivante :
- 3 % en poids de n-paraffines,
- 19 % en poids d'isoparaffines (donnant une teneur
paraffinique totale de 22 % en poids),
- 18 % en poids de naphtènes,
- 30 % en poids d'oléfines,
- 30 % en poids d'aromatiques.
Après vapocraquage, l'effluent global de l'ensemble des fours en
sortie 12 sans recycle éventuel de l'éthane produit par le vapocraqueur
a la composition indiquée au Tableau 1.
Tableau 1
Composition de l'effluent
de l'Exemple 1
% en poids
(approximatif)
H2 0,9
Méthane 16,0
Acétylène 0,2
Ethylène 22,0
Ethane 5,3
Méthylacétylène
Propadiène 0,3
Propane 0,6
Propylène 12,5
Butadiène 3,4
C4 4,4
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C5 3,8
Benzène 8,9
Toluène 6,3
Essence non
aromatique 2,0
Essence
aromatique 6,9
Fioul 6,5
Par contraste, lorsque 100% du même naphta était soumis à un
vapocraquage dans les mêmes conditions, l'effluent obtenu avait la
composition indiquée au Tableau 2.
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Tableau 2
Naphta Gaz de raffinerie Essence de FCC
non hvdroraffinég
Hydrogène 0,8 2,6 0,6
Méthane 15,2 27,4 13,6
Acétylène 0,2 0,2 0,1
Ethylène 21,8 43,5 12,5
Ethane 5,0 12,5 3,1
MAPD 0,4 0,1 0,3
Propylène 14,2 2,7 7,5
Propane 0,6 0,5 0,3
Butadiène 3,7 1,7 2,2
C4 5,1 0,4 2,5
C5 4,3 0,6 2,2
Benzène 9,1 3,8 10,0
Toluène 5,4 0,5 14,9
Essence non
aromatique 2,4 0,1 1,1
Essence
aromatique 5,8 1,4 16,8
Fioul 6,0 2,0 12,3
5 On peut voir que l'effluent résultant du vapocraquage de la
combinaison des trois charges de naphta paraffinique, de gaz de
raffinerie et d'essence de FCC non hydroraffinée, ressemble très fortà
l'effluent issu du vapocraquage, du seul naphta paraffinique
correspondant.
10 Ainsi, la composition de l'effluent de la charge composite de
l'Exemple 1 est semblable ( 10 % en poids pour chaque constituant) à
celle du seul naphta, mais une partie du naphta a été remplacée par
l'addition du gaz de raffinerie et de l'essence de FCC pour les raisons et
avec les avantages indiqués ci-dessus. On peut voir que des rendements
15 d'éthylène et de propylène élevés sont obtenus suivant le procédé de
l'invention, semblables à ceux pouvant être obtenus simplement par
vapocraquage du naphta paraffinique.
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r à
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Le Tableau 2 montre également, par contraste, les compositions
des effluents obtenus par vapocraquage du seul gaz de raffinerie et,
séparément, de la seule essence de FCC. On peut voir que le
vapocraquage de l'essence de FCC non hydroraffinée produit un faible
rendement d'éthylène et de propylène et que le vapocraquage du gaz de
raffinerie produit un haut rendement d'éthylène, mais un faible
rendement de propylène. Toutefois, lorsque les trois charges de naphta,
de gaz de raffinerie et d'essence de FCC non hydroraffinée, sont
combinées, la composition de l'effluent ressemble très fort à celle d'un
naphta normal.
EXEMPLE 2
Dans cet exemple, une charge composite comprenant 60 % en
poids de naphta et 40 % en poids d'un mélange de butane et d'essence
de FCC non hydroraffinée, selon un rapport en poids de moitié de gaz et
moitié d'essence, a été soumise à un vapocraquage.
Le naphta a la même composition de départ que dans l'exemple
précédent.
Le butane est dans cet exemple du normal butane pur, tel qu'il
peut être produit en sortie d'une unité d'alkylation en raffinerie.
L'essence de FCC non hydroraffinée a la même composition de
départ que dans l'exemple précédent.
Après vapocraquage, l'effluent global de l'ensemble des fours en
sortie 12 sans recycle éventuelle de l'éthane produit par le
vapocraqueur a la composition indiquée au Tableau 3.
Tableau 3
Composition de l'effluent
de l'Exemple 2
% en poids
(approximatif)
H2 0,8
Méthane 15,4
Acétylène 0,2
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1 =
17
Ethylène 21,9
Ethane 4,8
Méthylacétylène
Propadiène 0,4
Propylène 14,1
Propane 0,5
Butadiène 3,2
C4 5,9
C5 3,7
Benzène 7,7
Toluène 6,3
Essence non
aromatique 2,1
Essence
aromatique 6,9
Fioul 6,1
Par contraste, lorsque 100% du même naphta était soumis à un
vapocraquage dans les mêmes conditions, l'effluent obtenu avait la
composition indiquée au Tableau 2 et rappelée au Tableau 4.
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Tableau 4
Naphta Butane Essence de FCC
non hydroraffinée
Hydrogène 0,8 0,9 0,6
Méthane 15,2 18,8 13,6
Acétylène 0,2 0,4 0,1
Ethylène 21,8 32,7 12,5
Ethane 5,0 5,9 3,1
MAPD 0,4 0,3 0,3
Propylène 14,2 19,7 7,5
Propane 0,6 0,4 0,3
Butadiène 3,7 2,8 2,2
C4 5,1 11,2 2,5
C5 4,3 2,2 2,2
Benzène 9,1 2,2 10,0
Toluène 5,4 0,6 14,9
Essence non
aromatique 2,4 0,8 1,1
Essence
aromatique 5,8 0,5 16,8
Fioul 6,0 0,6 12,3
On peut voir que l'effluent résultant du vapocraquage de la
combinaison des trois charges de naphta paraffinique, de butane et
d'essence de FCC non hydroraffinée ressemble très fort à l'effluent issu
du vapocraquage du seul naphta paraffinique correspondant.
Ainsi, la composition de l'effluent de la charge composite de
l'Exemple 2 est semblable ( 10 % en poids pour chaque constituant) à
celle du seul naphta, mais une partie du naphta a été remplacée par
l'addition du butane et de l'essence de FCC pour les raisons et avec les
avantages indiqués ci-dessus. On peut voir que des rendements
d'éthylène et de propylène élevés sont obtenus suivant le procédé de
l'invention, semblables à ceux pouvant être obtenus simplement par
vapocraquage du naphta paraffinique.
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Le Tableau 4 montre également, par contraste, les compositions
des effluents obtenus par vapocraquage du seul butane et, séparément,
de la seule essence de FCC. On peut voir que le vapocraquage de
l'essence de FCC non hydroraffinée produit un faible rendement
d'éthylène et de propylène et que le vapocraquage du butane produit de
hauts rendements en éthylène, propylène et C4 et de faibles rendements
en produits lourds. Toutefois, lorsque les trois charges de naphta, de
butane et d'essence de FCC non hydroraffinée sont combinées, la
composition de l'effluent ressemble très fort à celle d'un naphta normal.
