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Procédé de conversion d'hydrocarbures
La présente invention est relative à un procédé de traitement sélectif des huiles d'hydrocarbures, et plus particulièrement des huiles minérales brutes, en vue de la production de diverses essences ainsi que d'iso-octane .
Elle a pour objet un procédé permettant d'obtenir finalement une gamme de produits finals correspondant essentiellement aux besoins du marché en ce qui concerne la nature, la qua- lité et la proportion, et elle comprend une série de stades de traitement individuels qui sont combinés d'une manière perfectionnée et avantageuse pour concourir au résultat désiré .
La présente invention permet d'obtenir, à partir d'hui- les d'hydrocarbures bouillant entre les limites d'une échelle relativement large,une gamme complète des essences, des carburants pour l'aviation et de l'iso-octane de qualité et dans les proportions nécessaires pour satisfaire aux besoin du marché,par un système coordonné composé des trai- tements qui-conviennent le mieux pour les diverses fractions
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différentes de la matière initiale et pour les différents groupes de produits intermédiaires engendrés au cours du procédé .
Dans la pratique,la solution la plus favorable combi- nant divers stades de traitement différents de la nature envisagée et assurant une relation appropriée entre ces divers stades en vue du résultat désiré n'est pas une simple question de choix et présente au contraire de nombreuses difficultés . La production de la quantité requise d'iso- octane, par exemple, exige une grande quantité de gaz qu'il est nécessaire d'engendrer dans le système, et il faut que ce gaz ait une teneur satisfaisante en isobutène, en plus des butènes normaux, si l'on veut obtenir les productions les plus favorables d'iso-octane en ce qui concerne la quantité relative à l'indice d'octane.
Pour obtenir le gaz nécessaire à cet effet , il faut assurer une relation convena- ble entre le degré et ,la nature des traitements donnant naissance à des gaz, d'une part, et la quantité et la nature des matières à craquer et à reformer, d'autre part, et cette relation doit en même temps assurer d'une manière adéquate l'obtention des proportions et qualités désirées des diverses fractions d'essence . De plus, des quantités appréciables du gaz produit dans les stades intermédiaires du ptocédé ne peuvent pas être utilisées pour la production d'iso- octane, et il est nécessaire qu'il existe entre les procédés appliqués pour continuer le traitement d'un tel gaz et les stades restants du procédé une relation telle qu'on obtienne la gamme de produits désirés,
et une relation harmonieuse entre tous les stades de traitement .
La présente invention offre une solution pratique de ce genre et permet de produire lessences désirées concurrem- ment avec un maximum d'iso-octane à partir d'une charge d'huiles brutes d'hydrocarbures, d'une manière extrêmement efficace et économique .
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D'une façon générale,le procédé suivant l'invention réside dahs la combinaison des stades de traitement coopé- rants qui consistent à craquer catalytiquement une huile d'hydrocarbure, 'à séparer l'essence et les gaz résultants d'avec les produits de conversion de point d'ébullition plus élevé du cracking catalytique et les uns des autres à augmenter le rendement en essence en soumettant une por- tion au moins desdits produits de conversion de point d'ébullition supérieur à un nouveau cracking , à séparer une fraction de butane-butène avec les gaz résultant du cracking de l'huile au cours du procédé, à engendrer des iso-ootènes par polymérisation sélective de la fraction séparée de butanes-butènes,
à séparer une fraction d'iso- octène et une fraction résiduelle de butanes-butènes d'avec les produits de la polymérisation sélective et l'une de l'autre, à soumettre ladite fraction résiduelle de butanes- butènes à une polymérisation non sélective, en convertis- sant ainsi au moins une portion sensible de la teneur en butènes en hydrocarbures bouillant dans l'échelle de l'essen- ce, à recueillir séparément les butanes résiduels et les polymères bouillant dans l'échelle de l'essence d'avec les produits de la polymérisation non sélective et à produire des iso-octanes par hydrogénation de ladite fraction d'iso- octènes .
Dans son application au traitement d'une charge d'hui- les d'hydrocarbures brutes, l'invention comprend principale- ment le cracking catalytique d'une fraction de gas-oil de l'huile d'hydrocarbure brute, le traitement catalytique de l'essence engendrée dans le cracking catalytique, le refor- mage thermique de la fraction d'essence lourde tirée de l'huile brute concuremment avec le cracking thermique du gas-oil de recyclage provenant du cracking catalytique, la polymérisation de la fraction de propane-propène séparée des hydrocarbures normalement gazeux qu'on obtient dans le
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cracking catalytique et dans le stade de cracking et le reformagethermique,
la polymérisation sélective de la frac- tion de butanes-butènes séparée des hydrocarbures normale- ment gazeux qu'on obtient dans le cracking catalytique et dans le stade de cracking et de reformage thermique, l'hy- drogénation de la fraction d'iso-octènes produite dans la polymérisation sélective en vue de la production d'iso-oc- tane, la polymérisation non sélective de la fraction rési- duelle de butanes-butènes provenant de la polymérisation sélective et l'hydrogénation des polymères de butènes de faible point d'ébullition et normalement liquides provenant de la polymérisation non sélective .
On peut utiliser les butanes obtenue au cours du procé- dé en les ajoutant à des produits du procédé qui bouillent dans l'échelle de l'essence pour communiquer à ces produits une tension de vapeur désirée, et l'invention prévoit, en outre, la déshydrogénation des butanes obtenus au cours du procédé, par exemple la fraction résiduelle de butanes recueillie des produits de la polymérisation non sélective, en vue de la production de butènes propres à être utilisés pour donner des quantités supplémentaires d'hydrocarbures du type de l'essence ayant un pouvoir anti-détonant élevé .
C'est ainsi qu'on peut avantageusement amener au stade de polymérisation sélective le mélange de butanes-butènes résultant de la déshydrogénation susdite après l'avoir com- biné avec la fraction de butanes-butènes séparée des hydro- carbures normalement gazeux obtenus dans le traitement de cracking ou le traitement de cracking et de reformage des huiles du procédé .
Par "cracking" et reformage thermiques" , on entend ici la conversion d'huiles d'hydrocarbures bouillant au-dessus de l'échelle des points d'ébullition de l'essence en hydro- carbures bouillant à l'intérieur de cette échelle et le traitement de l'essenoe en vue d'améliorer son indioe
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d'octane sans modifier notablement son échelle d'ébul- lition . Par "cracking catalytique" , on entend la conver- sion des hydrocarbures bouillant au-dessus de l'échelle de l'essence et des hydrocarbures bouillant dans cette échelle en présence de matières catalytiques . Par "déshydrogénation ", on entend la dissociation des liaisons entre le carbone et l'hydrogène en vue de la production d'hydrocarbures oléfiniques à partir d'hydrocarbures paraffi- niques .
Par "polymérisation sélective ", on entend. ltinter- polymérisation réglée de l'iso-butène et des butènes normaux en vue de la production d'iso-octènes, alors que la "polymérisation non sélective" s'entend pour la polymérisation des butènes, en général. Lorsque le terme "polymérisation n'est pas suivi des mots "séleotive" ou "non sélective ", on entend par là la polymérisation des hydrocarbures du type du propène en polymères normalement liquides .
Dans un mode de réalisation particulier , on fractionne une huile d'hydrocarbure de large échelle d'é- bullition, telle qu'une huile minérale brute ou synthéti- que, pour en obtenir une fraction d'essence de distillation directe relativement légère, une fraction d'essence plus lourde ou de naphte, une ou plusieurs fractions de gasoil et un résidu de distillation, on recueille la fraction d'essence relativement légère, on recueille aussi le résidu de distillation ou on le soumet en tout'ou en par- tie à un cracking en vue d'en obtenir de l'essence, on soumet au moins une fraction de gasoil provenant de la distillation fractionnée à un cracking catalytique propre à conventir une portion sensible de cette fraction en essence,on sépare les produits du cracking catalytique en produits normalement gazeux contenant des butènes,
en une fraction d'essence oatalytiquement craquée et en un gasoil de recyclage, on soumet la fraction d'essence cata- lytiquement craquée à un traitement oatalytique pour en obtenir une essence essentiellement saturée, on soumet
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la fraction de naphte provenant de la distillation fractionnée à un reformage pyrolytique et le gasoil de recyclage provenant du cracking catalytique à un cracking pyrolytique dans un système combiné de cracking et de reformage pyrolytique , en vue de la production d'essence, et de produits normalement gazeux contenant des quantités importantes de butènes, on sépare les pro- duits de conversion du traitement de cracking et de reformage pyrolytiques en produits normalement gazeux , en une essence pyrolytique et en un résidu craqué,
on recueille l'essence pyrolytique et le résidu craqué, on réunit les produits normalement gazeug provenant du cracking catalytique et du traitement de reformage et de cracking pyrolytiques, on soumet les matières normale- ment gazeuses ainsi réunies à une séparation fractionnée pour en obtenir une fraction de gaz léger, qui est com- posée essentiellement d'hydrocarbures C2 et de gaz plus légers et retirée du système, en une fraction de propane- propène et en une fraction de butanes-butènes, on poly- mérise la fraction de propane-propène pour en conver- tir une portion sensible en polymères normalement liqui- des bouillant dans l'échelle des carburants pour moteurs, ces polymères étant recueillis à titre de produit du procédé,
on soumet la fraction de butanes-butènes ré- sultant de la séparation de gaz à une polymérisation sélective pour convertir sensiblement la totalité de l'iso-butène et une portion des butènes normaux en iso-octènes, on sépare les produits de polymérisation provenant de la polymérisation sélective en une frac- tion résiduelle de butanes-butènes, en une fraction d'iso-octène et en une fraction de polymères lourds composés principalement des trimères des butènes, on recueille cette dernière fraction, on soumet la fraction résiduelle de butanes-butènes à une polymérisation non sélective pour convertir en polymères sensiblement tous r
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les butènes présents, on sépare les produits de la polymérisation non sélective en une fraction de butane, en une fraction de polymères des butènes,
principale- ment composée de dimères, et en une fraction de poly- mères lourds, principalement composée des trimères des butènes, on recueille cette dernière fraction, on sou- met la fraction de butane à une déshydrogénation pour en convertir une portion sensible en butènes, on sépare la fraction d'hydrogène des produits déshydro- génés et on ramène ces derniers au' stade de la polymé- risation sélective, on soumet la fraction d'iso-ootènes provenant du stade de la polymérisation sélective et la fraction de polymères de butènes provenant du stade de la polymérisation non sélective à une hydrogénation en vue de la production d'iso-octane et de polymères C4 hydrogénés, et on recueille l'iso-octane et les polymères hydrogénés .
Dans le mode de réalisation préféré de la présente invention, lorsqu'on traite des charges d'huiles d'hydrocarbures contenant des hydrocarbures normalement gazeux, des moyens sont aussi prévus en vue de séparer le butane et l'iso-pentane en en séparant en même temps une fraction d'essence de distillation directe ; de soumettre une portion de ce butane à la déshydrogénation à la quelle on soumet la fraction de butane résiduelle recueillie des produits de la poly- mérisation non sélective ; de recueillir ledit iso- pentane et une autre portion de butane pour les mélanger finalement avec d'autres essences ou fractions d'essences de façon à en régler la composition et les tensions de vapeur ;
et de fractionner le produit du type essence résultant du cracking catalytique et une fraction d'essence de point d'ébullition relativement bas et con- venant pour la préparation d'une essence d'aviation et en une fraction d'essence de point d'ébullition relative-
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ment élevé et propre à être ajoutée à d'autres fractions d'essence obtenues au cours du procédé, par exemple l'es- sence pyrolytique .
Le produit du type essence obtenu par la cracking catalytique d'une ou plusieurs des fractions de gasoil de la charge peut, si on le désire, être soumis à un traitement catalytique supplémentaire par son contact avec un catalyseur du type utilisé dans le cracking catalytique, en vue d'améliorer sa nature en ce qui concerne les propriétés d'une essence d'aviation, et les constituants d'essence bouillant dans l'échelle des points d'ébullition de l'essence d'aviation peuvent alors être recueillis de l'essence craquée catalyti- quement et retraitée catalytiquement.
Il est souvent intéressant de soumettre l'essence d'aviation recueillie des produits du cracking catalytique à une hydrogéna- tion pour la convertir en un produit plus complètement saturé, que le cracking catalytique ait été effectué en un seul stade ou qu'il ait été effectué en plu- sieurs stades .
selon un des modes opératoires du présent procédé,la distillation fractionnée de la charge ini- tiale peut être réalisée principalement en trois stades, la fraction d'essence de distillation directe et les produits plus légers étant obtenus dans le premier stade, le naphte et une ou plusieurs fractions de gasoil étant séparées dans le second stade, et la portion restant de la charge, de point d'ébullition plus élevé, étant soumise à un troisième stade de distillation,réalisé dans le vide, en vue de la séparation d'un distillat à vide du type gasoil qui est amené au stade du craoking catalytique, conjointement avec une ou plusieurs frac- tions de gasoil provenant du second stade de distilla- tion,
le résidu de la distillation dans le vide étant reoueilli à titre de produit du procédé.On peut tou-
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tefois, sans sortir du cadre de l'invention, modifier la distillation fractionnée de la charge initiale en recueillant une fraction d'essence de distillation directe et, le cas échéant, des composants plus légers dans un premier stade de distillation et en fractionnant ensuite le reste de la charge , dans un second stade de distillation fractionnée, en une fraction de naphte,en une ou plusieurs fractions de gasoil et en un résidu de distillation, une ou plu- sieurs desdites fractions de gasoil, et de préférence leur totalité, étant amenées au stade de cracking catalytique, alors que la fraction de naphte et le résidu de distillation sont amenés au système de cracking et de reformage pyrolytiques,
auxquels est aussi amené le gasoil de recyclage provenant du système de cracking catalytique en vue d'une conver- sion supplémentaire .
Selon un autre mode de réalisation, le pré- sent procédé peut consister à traiter une fraction d'huile légère, telle qu'une fraction de gasoil dont les points d'ébullition couvrent une échelle rela- tivement large pour éliminer les matières asphaltiques donnant naissance à du carbone, à soumettre l' huile traitée à un cracking catalytique réalisé dans des conditions propres à assurer la conversion la plus favorable en hydrocarbures bouillant dans l'échelle d'ébullition de l'essence, à séparer essentiellement les produits dudit cracking catalytique en une fraction d'hydrocarbures normalement gazeuse, en une fraction d'essence légère, en une fraction d'essence plus lourde, en une fraction composée essentiellement de produits de conversion intermédiaire et en une frac- tion de résidu liquide, à recueillir le résidus,
à ramener les produits de conversion intermédiaires au stade de cracking* à recueillir ladite fraction d'es-
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sence relativement lourde, à soumettre la fraction d'essence légère à un traitement oatalytique pour en recueillir une fraction d'essence légère sensiblement saturée, à séparer une fraction de butanes-butènes d'avec les gaz plus légers contenus dans ladite fraction d'hy- drocarbures nprmalement gazeuse, ces gaz plus légers étant recueillis, à soumettre la fraction de butane- butène à une polymérisation sélective pour assurer l'in terpolymérisation la plus favorable entre les butènes normaux et l'iso-butène en vue d'en obtenir des iso- octènes, à séparer essentiellement les produits de la polymérisation sélective en une fraction résiduelle de butanes-butènes,
en une fraction d'iso-octènes et en une fraction de polymères lourds, à recueillir cette dernière fraction, à soumettre la fraction d'iso-octènes à une hydrogénation pour en recueillir de l'iso-octane, à soumettre la fraction résiduelle de butanes-butènes à une polymérisation des butènes normaux pour polymé- riser à peu près complètement les butènes restants, à séparer essentiellement les produits de la polyméri- sation des butènes normaux en une fraction résiduelle de butanes, en une fraction de polymères, principalement composée des dimères des butènes, et en une fraction de polymères lourds, principalemett composée des trimères des butènes et d'hydrocarbures plus lourds, à recueil- lir cette dernière fraction,
à soumettre la fraction de polymères à une hydrogénation pour en recueillir une essence de polymère hydrogénée, à réunir la fraction résiduelle de butane avec du butane introduit à partir d'une source extérieure et soumettre le mélange à une déshydrogénation, à séparer l'hydrogène des produits de cette déshydrogénation, à réunir les produits, après séparation de l'hydrogène, avec ladite fraction de butanes-butènes pour le soumettre au traitement précé-
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demment déorit. et à amener des quantités réglées de cet hydrogène séparé aux ,divers stades d'hydrogénation sus-mentionnés pour leur fournir une portion au moins de l'hydrogène qu'ils exigent -.
Comme l'invention concerne principalement la manière perfectionnée et avantageuse dont les divers stades du procédé ont été combinés, et non l'appareil dans lequel les. divers traitements peuvent être réalisés, le schéma de fonctionnement annexé a uniquement pour but de faire comprendre linvéntion plus clairement que cela serait possible si les nombreux détails des divers stades étaient représentés . n'une façon générale, ce schéma indique les stades individuels du procédé, et ces stades seront décrits ci-après d'une manière propre à faire ressortir les détails les plus essentiels .
Les figures 1 et 2 des dessins annexés repré- sentent les deux parties d'un même schéma, ces figures devant être considérées comme des prolongements l'une de l'autre.
La charge ou matière initiale à traiter, qui est de préférence une huile brute ou une matière analogue composée d'hydrocarbures de large échelle d'ébullition, est introduite par un tuyau 1 dans une ,zone de sépara- tion 2. Cette zone 2 peut comprendre une zone de frac., tionnement dans laquelle l'huile est soumise à une dis- tillation fractionnée donnant une fraction d'essence légère, qui contient les hydrocarbures normalement gazeux, une fraction d'essence plus lourde, une fraction de gas- oil léger, une fraction de gasoil plus lourd et un résidu de distillation.
La zone de séparation 3 peut en outre comporter une zone de dépropanisation, dans laquelle la fraction d'essence légère est débarrassée du@propane et des hydrocarbures normalement gazeux plus légers, et une zone de débutanisation, dans laquelle la fraction d'essence légère est à peu près complètement débutanisée pour fournir une fraction de butane destinée à être @
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utilisée comme on le verra plus loin . On peut faire travailler la zone de débutanisation de façon que la fraction d'essence légère qui en est séparée possède la tension de vapeur désirée .
Le mode opératoire préféré consiste toutefois à débutaniser complètement l'essence légère et à incorporer aux essences ou mé- langes de diverses fractions d'essence obtenus dans le procédé des quantités suffisantes de butane supplémen- taire pour obtenir la tension de vapeur désirée .
La fraction de gaz léger, contenant du pro- pane et des hydrocarbures normalement gazeux plus légers, quitte la zone 2, dans le cas représenté, par un tuyau 5, pour être recueillie et emmagasinée ou recevoir toute autre destination appropriée . La fraction d'es- sence légère quittant la zone 2 par un tuyau 4 est recueillie à titre de produit du procédé . La fraction de gasoil léger, quittant la zone 2 par un tuyau 5, peut être recueillie en tout ou en partie à titre de produit du procédé . Le résidu de distillation quittant la zone 2 par un tuyau 7 peut être amené à une zone de distillation à vide 8 dans laquelle, par l'applica- tion d'un vide partiel et d'un apport de chaleur, le résidu de distillation est séparé en une fraction de gasoil et en un résidu proprement dit .
La zone de dis- tillation à vide 8 peut utiliser un vide variant, par exemple, de 125 à 735 mm de mercure et une températ ure , au sommet, de l'ordre de 3830 à 266 C Le résidu séparé dans la zone 8 quitte cette zone par un tuyau 9 et est recueilli à titre de produit du procédé . Dans le traitement de certaines huiles d'hydrocarbures brutes, il peut toutefois être préférable, en vue de l'obtention des meilleurs résultats, de soumettre le résidu de distillation entier à un cracking thermique en vue d'en obtenir une essence craquée, un résidu craqué et un gaz
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contenant des oléfines .
Dans un tel mode de réalisa- tion de l'invention, le stade de distillation à vide serait supprimé, et le résidu de la distillation atmos- ph'érique serait dirigé par les tuyaux 7 et 7 vers le système de oraoking et de reformage thermique 20, qui sera décrit plus loin.
Lafraotion de gasoil lourd provenant de la zone 2 passe par un tuyau 11 dans le système de cracking cata- lytique la dans lequel elle est soumise au cracking catalytique pendant qu'elle est à l'état de vapeur . La fraction de gasoil direct lourd peut être combinée dans le tuyau 11 avec la fraction de gasoil arrivant dans le tuyau 10 du stade de distillation à vide, lorsque ce dernier stade est appliqué, et le mélange peut aussi contenir, si on le désire, la fraction de gasoil direct léger, au lieu que cette dernière fraction soit recueillie séparément par le tuyau 5, ou bien encore, si on le désire, une portion ou la totalité de la fraction de gas- oil direct léger quittant la zone 2 par le tuyau 5 peut passer par un tuyau 6 ( dessiné en pointillé parce que facultatif ) et être réunie, dans le tuyau 11 ,
avec les distillats d'huile amenés au système de cracking catalytique 12. De plus,, les distillats d'huile du tuyau 11 peuvent, si on le désire, être combinés avec une fraction d'huile légère, telle qu'un gasoil ou une huile de caractéristiques analogues, introduite à partir d'une source extérieure .
Si on le désire, avant de soumettre toute la matière destinée à être craquée oatalytiquement au cracking catalytique dans la zone 12, on peut la soumettre à un traitement qui en élimine les composés nuisibles pour le catalyseur et qui améliore aussi les propriétés de l'huile à un degré tel qu'on obtient des productions notablement augmentées d'essence et d'oléfines gazeuses facilement polymérisables .De plus, par un traitement
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approprié de la charge d'huile initiale, on diminue notablement le dépôt de carbone sur le catalyseur .
Comme matières ayant, en général, des résultats avantageux dans le traitement sus-mentionné de l'huile d'hydrocarbure, on citera les acides minéraux, tels que les acides sulfurique, phosphorique, chlorhydrique , les substances acides, telles que les sulfates acides, les solutions alcalines, aqueuses ou non, les adsor- bants, tels que la terre à foulon . D'autres traite- ments intéressants sont l'épuisement à l'aide de solvants, le traitement par des halogènes tels que le chlore et le brome , le traitement par des oxydes métalliques, tels que les oxydes de cuivre, et l'hydrogénation cata- lytique .
Les matières de traitement indiquées ci-dessus ne représentent que quelques-nnes des matières suscepti- bles d'être utilisées en vue du résultat désiré, et il doit par conséquent être entendu que leur énumération ne limite pas l'invention, d'autres matières connues de l'homme du métier pouvant en effet être utilisées sans sortir du cadre général de l'invention.
La production d'essences, et plus particulière- ment des carburants d'aviation , par le cracking catalytique implique le traitement de la charge de cracking cata- lytique dans un système qu'on fait travailler d'une façon continue et qui comprend principalement une zone de vaporisation communiquant, en vue du fonctionnement, avec deux récipients de réaction qui contiennent le catalyseur de cracking et qui sont maintenus alternati- vement en cours de cracking et en cours de régénération .
La durée des cycles de cracking et de régénération du catalyseur varie sous l'influence de nombreux facteurs,
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tels que la température de cracking, la nature du catalyseur utilisé, le temps de contact, la nature de la charge de cracking, cette durée pouvant par exemple varier de 10 à 60 minutes . Le système de cracking catalytique peut comporter tout nombre désiré .de récipients de réaction. La conversion des frac- tions d'huile amenées au système 12 peut être ef- feotuée dans ce système par un traitement à un se;il stade ou par un traitement à plusieurs stades séparés .
Parmi les catalyseurs ayant donné des résul- tats efficaces dans le cracking catalytique des vapeurs d'hydrocarbure, on mentionnera des pastilles ou granules faits d'un produit contenant de la silice ou d'autres matières siliceuses et réfractaires et de composés choisis dans le groupe :alumine, oxyde de zirconium,oxyde de vanadium et oxyde de thorium. De plus, les hydrosilicates d'alumine, les terres décolorantes traitées par l'acide ou les matières analogues ont aussi donné des résultats avantageux dans le cracking des vapeurs d'hydrocar- bures .
Bien que les catalyseurs énumérés ci-dessus soient généralement préférés, l'invention n'est pas limitée à leur application, car divers autres cataly- seurs bien connus de l'hbmme du métier peuvent ')être utilisés sans sortir du cadre général de l'inven- tion. Les températures appliquées pendant la con- version peuvent, par exemple, varier de 427 à 650 C et l'on peut appliquer une pression comprise entre la pression sensiblement atmosphérique et 7 atmosphè- res ou une pression plus élevée, cette pression, de même que toutes les pressions indiquées au cours de la description, étant des pressions manométriques, par opposition à des pressions absolues .
Les produits de conversion quittant la
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zone ou système 12 passent par un tuyau 13 dans une zone de séparation 14, qui peut comprendre une zone de vapo- risation et de séparation dans laquelle les produits de conversion vaporeux sont séparés du résidu liquide plus lourd. Dans tous les cas,la zone 14 comportera norma- lement une zone de fractionnement dans laquelle les produits de conversion vaporeux sont fractionnés en vue de séparer les constituants d'essence et de plus bas point d'ébullition d'avec les constituants de point d'ébullition plus élevé, ces derniers étant condensés dans la zone de fractionnement sous forme d'une fraction de recyclage.
La zone de fractionnement peut en même temps servir à séparer une fraction d'essence lourde, à titre de condensat intermédiaire, d'avec un mélange vaporeux fractionné contenant une essence légère et des hydrocarbures normalement gazeux .En plus des zones sus-mentionnées, la zone de séparation 14 comprend de préférence une zone de débutanisation à laquelle sont amenées des vapeurs fractionnées, en vue de séparer les hydrocarbures normalement gazeux d'avec l'essence ou la fraction d'essence légère . Dans l'exemple représenté, la fraction de résidu craqué catalytiquement quittant la zone 14 par le tuyau 15 est refroidie et recueillie à ti- tre de produit du procédé .
Dans certains cas, il peut toutefois être intéressant de diriger ce résidu provenant de la zone 14 par des tuyaux 151 et 19 vers le système de cracking et de reformage thermique 20, comme il sera décrit plus loin.Si on le désire, au lieu de transférer les produits de conversion intermédiaires ou le recyclage du cracking catalytique au stade de cracking thermique, on peut ramener tous les produits de conversion inter- médiaires passant dans le tuyau 19 à la zone de cracking catalytique 12 par un tuyau 80 débouchant dans le tuyau 11 où ils se mélangent avec les matières soumises au
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traitement dans la zone 12.
Les 'fractions d'essence légère et d'essence lourde craquées catalytiquement sont retirées de la zone 14 par des tuyaux 16, 17, respectivement, et recueillies à titre de produit du procédé par les tuyaux 16 il et 171, respectivement .
Dans certains cas, en particulier lorsque la totalité des fractions.de gasoil de l'huile initiale de la charge est soumise au cracking catalytique, il est désirable; d'isoler aussi une fraction de gasoil prove nant des produits du cracking catalytique et de retirer cette fraction de la zone de séparation 14 par un tuyau 191, à titre de produit du procédé.
La fraction d'essence légère craquée catalytique- ment peut être soumise à tout raffinage propre à amé- liorer les caractéristiques de cette fraction en vue de son utilisation comme matière de base pour les car- burants d'aviation . Ce traitement de raffinage peut par exemple consister en un contact avec de l'acide sulfu- rique ( ce contact pouvant toutefois diminuer d'une manière appréciable la production finale de composants de base des carburants d'aviation ), ou en uhe hydrogé- nation dont le but est de convertir la fraction d'essence légère en un produit plus ou moins complètement saturé .
La fraction d'essence lourde craquée catalytiquement peut être mélangée finalement avec dautres fractions d'essence et d'autres essences engendrées au cours du procédé;, on peut par exemple la mélanger avec la frac- tion d'essence légère de distillation directe provenant de la séparation initiale de la charge, avec l'essence du point d'ébullition normal provenant du système de cracking et de reformage thermique 20 décrit ci-après et avec des polymères qu'on obtient de la manière décrite ci-après à l'aide de proprène et de butènes, le mélange obtenu donnant un carburant pour automobiles
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extrêmement satisfaisant .
Ia valeur des fractions d'essence résultant du cracking catalytique du gasoil peut être augmentée, si on le désire, par un nouveau traitement catalytique des- dites fractions, que ce soit dans le même système 12, ce qui s'obtient en faisant travailler alternativement ce système 12 comme zone de cracking et comme zone de trai- tement, ou que ce soit dans des zones de traitement cata- lytique séparées 69 ou 74, qui seront décrites ci-près plus en détail.
Le second traitement catalytique préféré est effectué à une température élevée avec un catalyseur du même type que celui qu'on utilise dans le cracking catalytique du gasoil et, de préférence, sous des vites- ses spatiales plus faibles et des températures un peu plus basses que celles appliquées dans le stade de cracking catalytique du gasoil .Par exemple, en soumettant des fractions de gasoil, dans les conditions préférées, à savoir des températures de 455-525 C environ, des pres- sions de l'ordre de 2 à 5,5 atmosphères et des vitesses spatiales ( débits d'alimentation volumétrique) de 4 à 6 volumes environ par heure et par volume de catalyseur, à une action de contact avec un catalyseur de cracking du type décrit ci-dessus,
et en particulier avec des par- ticules de catalyseur obtenues en purifiant et calcinant un mélange d'hydrate d'aluminium et de silice, on peut isoler l'essence de ceux des produits du cracking cata- lytique du gasoil qui bouillent au-dessus et au-dessous de l'échelle d'ébullition de l'essence et soumettre en- suite l'essence ainsi isolée à un nouveau traitement consistant en un contact avec le même type de catalyseur sous une pression du même ordre que celle appliquée dans le cracking catalytique du gasoil, mais à une tempéra- ture plus basse, comprise approximativement entre 260 et 482 C, et sous une vitesse spatiale plus faible, de préférence de l'ordre de 1 à 2 volumes par heure et par
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volume du catalyseur .
L'essence craquée catalytiquement et retraitée résultante peut alors être soumise à une débu- tanisation, puis fractionnée en vue de la séparation et de l'obtention séparée des fractions d'essence légère et lourde craquées catalytiquement et soumises à un second traitement catalytique
Lorsqu'un traitement d'hydrogénation est appliqué, la fraction d'essence lourde craquée catalytiquement peut être recueillie par les tuyaux 17 et 171 à titre de pro- duit du procédés D'autre part, la fraction d'essence légère craquée oatalytiquement est transférée par les tuyaux 16 et 161 à une zone d'hydrogénation 74 où elle est soumise au traitement qui sera décrit plus loin .
L'hydrogène destiné au traitement dans la zone 74 peut être un des produits de la déshydrogénation qui sera décrite plus loin et est introduit dans cette zone par des tuyaux 41 et 75. Les produits hydrogénés quittaht la zone 74 pas- sent par un tuyau 76 dans une zone de séparation 77 dans laquelle l'excès d'hydrogène non utilisé est séparé du produit hydrogéné . On peut recueillir la matière hydro- génée de la zone 77 par un tuyau 78 et recueillir l'excès d'hydrogène non utilisé par un tuyau 79 ou, si on le désire, ramener cet excès à la zone d'hydrogénation 74 par des moyens bien connus, non représentés .
On peut réaliser le second traitement cataly- tique préféré en oombinant les essences légère et lourde provenant de la zone 14 dans le tuyau 17 et en introduisant le mélange dans la zone de traitement catalytique 69 dans laquelle il est traité de la façon précédemment décrite.Les produits de conversion quittant la zone 69 sont amenés par un tuyau 70 à une zone de séparation 71 dans laquelle l'essence légère, de préférence bouillant au-dessous de 150 C, est séparée des constituants de point d'ébullition plus élevé .L'essence ainsi séparée peut être recueillie à titre de produit du procède par un
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tuyau 72.
Les constituants plus à point d'ébullition élevés séparés dans la zone 71 peuvent, lorsqu'ils ne contiennent que des hydrocarbures bouillant dans l'échelle de l'essence, être recueillis à titre de produit du procédé par un tuyau 73.
Toutefois? si la fraction contient des hydrocarbures bouillant au-dessus de l'échelle de l'essence, on peut la soumettre à un traitement thermique ou un traitement catalytique en la faisant passer par un tuyau 731 dans le tuyau 19 où elle se combine avec la fraction de gasoil de recyclage .
Lorsqu'on le désire, au lieu du traitement décrit dans le paragraphe précédent, on peut soumettre la fraction d'essence légère provenant du cracking cataly- tique à une hydrogénation. Ce traitement tend à diminuer légèrement l'indice d'octane du produit final, mais il augmente sa susceptibilité à l'égard du plomb, ce qui permet d'élever facilement l'indice d'octane à une valeur égale, sinon supérieure, à l'indice d'octane du produit initial ( non hydrogéné) par l'addition de quantités relativement faibles de plomb tétraéthyle .
-De plus, l'hydrogénation de la fraction d'essence légère craquée catalytiquement diminue grandement les pertes dues au raffinage, en particulier en comparaison avec le traite- ment de raffinage par l'acide sulfurique, et diminue aussi l'essai d'échauffement par l'acide du produit final, ce qui augmente notablement la valeur de ce produit en tant que carburant d'aviation. On peut effectuer l'hydro- génation de la fraction d'essence légère craquée cata- lytiquement à des températures de l'ordre de 120 à 235 C sous des pressions allant par exemple de la pression sensiblement atmosphérique à 7 atmosphères ou davantage,
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avec l'aide de catalyseurs du genre décrit au sujet de l'hydrogénation réalisée dans la zone 50, comme il sera décrit plus loin .
La fraotion d'essence lourde de distillation directe provenant de la zone 2 passe par un tuyau 18 et peut être réunie à une charge d'essence relativement lourde arrivant par un tuyau 83 d'une source extérieure, le mélange étant soumis à un reformage thermique dans le système de cracking et de reformage thermique 20. Le traitement de cracking et de reformage thermique appliqué dans le système 20 consiste de préférence à convertir les huiles d'hydrocarbures les plus lourdes en hydro- carbures bouillant dans l'échelle de l'essence et à effectuer en outre le traitement thermique des hydrocar- bures les plus légers@ tels que l'essence et le naphte, en d'améliorer l'indice d'octane de ces hydrocar- bures sans modifier exagérément leur échelle d'ébullition.
Le système de cracking et de reformage thermique 20 peut être établi et fonctionner conformément à la pratique bien connue et couramment adoptée dans cette industrie , Par exemple ion peut,sans sortir du cadre de l'invention, appliquer le procédé Dubbs ou tout autre procédé dans lequel des huiles relativement lourdes sont craquées thermiquement en vue de la production d'une essence fortement anti-détonante et dans lequel des huiles rela. tivement légères, par exemple des essences lourdes ou naphtes, sont converties par reformage en une essence fortement anti-détonante, cette conversion êtaht accom- pagnée d'une production de produits normalement gazeux, comprenant des butènes,
Le traitement préféré réalisé dans le système 20 consiste à craquer thermiquement la fraction de gasoil de recyclage dans un serpentin de chauffage et une chambre de réaction en communication avec ce serpentin et à reformer la fraction d'essence lourde dans un serpentin de chauffage séparé.
Lorsqu'on
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se propose de convertir thermiquement un résidu de distillation atmosphérique arrivant par le tuyau 71 et/ou une charge d'huile lourde arrivant par un tuyau 84 et/ou un résidu liquide provenant du système de cracking catalytique 12, il est préférable de réunir ces huiles à la fraction de gasoil de recyclage subissant le cracking thermique dans la portion de cracking d'huile lourde du système combiné de cracking et de reformage thermique 20, pendant qu'on reforme la fraction d'essence lourde de distillation directe dans un serpentin de chauffage d'huile légère faisant partie du même système .Toutefois, si on le désire, on peut traiter dans le même serpentin de chauffage à la fois la fraction de gasoil de recyclage et la fraction d'essence lourde, et , dans ce cas,
une chambre de réaction peut ou non être utilisée . Si des serpentins de chauffage séparés sont utilisés, on peut, dans le serpentin de chauffage recevant la fraction de gasoil de recyclage ( ou le mélange de cette fraction avec d'autres huiles de point d'ébullition élevé) appli- quer une température d'échappement comprise, par exemple entre 454 et 538 C , avec une pression de l'ordre de 14 à 40 atmosphères ou plus élevés, et on peut appliquer pour le serpentin de chauffage recevant l'essence lourde une température d'échappement de l'ordre de 482 à 566 C , par exemple et une pression de l'ordre de 20 à 70 atmosphères, par exemple .
Lorsque la fraction de gasoil de recyclage et la fraction d'essence lourde sont traitées dans le même serpentin de chauffage, la température d'échappement du serpentin de chauffage peut par exemple être comprise entre 482 et 555*C, en utilisant une pression de l'ordre de 27 à 54 atmosphères ou davantage, par exemple .
Les produits de conversion obtenus dans le @ système de cracking et de reformage thermique sont trans- férés par un ou plusieurs tuyaux 21 à une zone de sépara - tion 22, qui peut comprendre une zone de séparation de
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vapeurs. dans laquelle un résidu liquide non vaporeux est séparé des produits de conversion vaporeux, et une zone de fractionnement dans laquelle les produits de conversion vaporeux sont fractionnés pour séparer les vapeurs bouillant dans l'échelle de l'essence d'avec les produits de con version vaporeux plus lourds, ces derniers étant condensés dans la zone de fractionnement à titre de condensat de reflux .
De plus, la zone de séparation 22 peut comprendre une zone de débutanisation ou de stabilisation, dans la- quelle les hydrocarbures normalement gazeux sont sensible- ment éliminés des vapeurs fractionnées . La fraction de résidu craqué, dans l'exemple représenté, est retirée de la zone de séparation 22 par un tuyau 23 et recueillie à titre de produit du procédé. Toutefois, si on le désire, on peut soumettre cette fraction à un traitement supplé- mentaire, tel qu'un traitement de cokéfaction ou un épuise- ment à l'aide de solvants . Le condensat de reflux est ramené par un tuyau 24 au tuyau 19 à titre de produit de recyclage du traitement de cracking et de reformage thermique ou, si on le désire, peut être recueilli à titre de produit du procédé par des moyens bien connus, non représentés .
L'es- sence craquée et reformée passe par un tuyau 25 dans un ap- pareil de refroidissement et est recueillie à titre de produit du procédé dans un réservoir d'emmagasinage .
Les hydrocarbures normalement gazeux séparés dans la zone 14 quittent cette zone par un tuyau 26 et sont réunis à une fraction analogue qui provient de la zone 22 et en a été retirée par un tuyau 27, le mélange étant introduit dans une zone de concentration 28. La zone 28 peut comprendre une zone de dé-éthanisation dans laquelle une fraction de gaz sec composée essentiellement dthydro- carbures normalement gazeux 0:3 et plus légers et d'hydro gène est séparée des hydrocarbures normalement gazeux plus lourds .De plus, cette zone peut comprendre une zone de
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dépropanisation dans laquelle les hydrocarbures normalement gazeux, relativement lourds, sont séparés en une fraction de propane-propène et une fraction de butanes-butènes.
La zone de dé-éthanisation comprend de préférence une zone d'absorption dans laquelle les hydrocarbures normalement gazeux les plus lourds sont dissous dans une huile d'ab- sorption appropriée, la fraction de gaz sec restant non dissoute. Lorsqu'une telle zone d'absorption est utilisée, on utilise une zone de rectification dans laquelle les hydrocarbures normalement gazeux les plus lourds se séparent de l'huile d'adsorbeur enrichie. Ordinairement, le traite- ment de dépropanisation comprendra un fractionnement sous une pression supérieure à l'atmosphère et relativement élevée, La fraction de gaz sec provenant de la zone 28 passe par un tuyau 29 dans un réservoir d'emmagasinage ou est utilisée comme source de combustible dans le procédé ou de toute autre manière appropriée .
La fraction de propane-propène provenant de la zone 28 peut être transférée par un tuyau 50 à une zone de polymérisation 31 dans laquelle une portion sensible du propane contenu dans cette fraction est convertie en,poly- mères normalement liquides ou, si on le désire, recueillie à titre de produit du procédé par des tuyaux 30 et 301.
Le catalyseur à l'acide phosphorique, qui sera décrit plus en détail au sujet d'un stade de polymérisation subséquent, peut avantageusement être utilisé dans cette zone .On peut appliquer des températures de polymérisation comprises entre 177 et 288 C, par exemple, avec une pression de l'ordre de 7 à 136 atmosphères ou au-dessus .Les produits de la poly- mérisation réalisée dans la zone 31 passent par un tuyau 32 dans une zone de séparation 33, dans laquelle la fraction résiduelle de propane-propène est séparée des polymères du propène, cette fraction étant retirée de la zone 33 par un tuyau 34 et recueillie à titre de produit du procédé ou
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recevant toute autre destination désirée.Les polymères séparés dans la zone 33, et principalement composés des di- mères et des trimères du propène,
sont conduits par un tuyau 35 à des dispositifs de refroidissement et d'emma- g'asinage et sont recueillis à titre de produit du procédé.
La fraction de butane provenant de la zone 2, et contenant de l'iso-butane et des butanes normaux, passe par un tuyau 36 dont un branchement 37 peut, si on le désire, retirer une portion de cette fraction destinée à être utilisée pour donner la tension de vapeur désirée aux distillats finals 0 La portion résiduelle de la frac= tion de butane est combinée avec la fraction résiduelle de butanes-butènes produite comme il sera décrit plus loin et, si on le désire, avec une fraction de butane arrivant d'une source extérieure par un tuyau 21 ;
et l'on soumet le mélange à une déshydrogénation dans une zone 38 pour convertir une portion sensible de l'iso- butane et des butanes normaux en leurs oléfines cor- respondantes .La déshydrogénation est réalisée dans la zône 38 en présence d'une masse catalytique qui, en général, pourra être composée de pastilles ou granules faits d'un produit d'alumine ou d'autres réfractaires et de composés en particulier des oxydes - des éléments choisis dans le groupe composé des éléments des colonnes de gauche des groupes 4,5 et 6 de la classification périodique .
Les catalyseurs de déshydrogénation mentionnés ci-dessus sont préférés par la Demanderesse mais ne doivent pas être considérés comme limitant l'invention, étant donné que divers autres catalyseurs susceptibles de réaliser la réaction désirée et bien connue de l'homme du métier peuvent être appliqués sans sortir du cadre général de l'invention. Des températures de déshydro génation de l'ordre de 4820 à 650 C et des pressions de déshydrogénation comprises'entré la pression atmosphérique et 7 atmosphères environ peuvent être appliquées..
@
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Les produits de conversion quittant la zone de déshy- drogénation 38, et composés essentiellement d'hydrogêhe de butènes iso et normaux et de butanes iso et normaux, sont conduits par un tuyau 39 dans une zone de séparation 40 dans laquelle lhydrogène se sépare des produits déshydrogénés .
L'hydrogène séparé dans la zone 40 passe respectivement par des tuyaux 41 et 42 dans des zones 62 et 50 ,pour y être utilise comme il sera décrit plus loin, et dans une zone 74, par des tuyaux 41 et 75, pour y être utilisé comme il a été décrit, précédemment .Lorsque la quantité d'hydrogène engendrée dans le stade de déshy- drogénation ne suffit pas pour les besoins du procédé, on peut introduire un supplément d'hydrogène dans le système par un tuyau qui débouche dans le tuyau 75 où il rejoint l'hydrogène séparé dans la zone 40.
Les produits déshydrogénés provenant de la zone 40 passent par un tuyau 43 et sont réunis avec la fraction de butane-butène arrivant de la zone 28 par un tuyau 44, et le mélange est soumis à une polymérisation sélective dans une zone 45 envue de la conversion de tout ou sen- siblement tout l'iso-butène et d'une portion des butènes normaux en iso-octènes .Un catalyseur contenant de l'a- cide sulfurique ou de l'acide phosphorique peut être utilisé dans la zone de polymérisation 45, et l'on peut régler les conditions de température et de pression ap- pliquées avec ltun ou l'autre de ces catalyseurs de façon à polymériser sensiblement tout l'iso-butène et une portion des butènes normaux .
Toutefois, l'acide sulfurique est plus sélectif, en ce qui ooncerne la polymérisation de l'iso-butène en iso-octènes, que le catalyseur à l'acide phosphorique et, étant donne que la production obtenue avec l'acide sulfurique comme cataly- seur est approximativement la moitié de celle obtenue avec le catalyseur à l'acide phosphorique, avec un accroisse-
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ment de l'indice d'octane de 2 ou 3.points seulement pour le produit hydrogéné finale ce catalyseur est moins intéressant à titre de catalyseur de polymérisation dans ce procédé. Toutefois, un catalyseur contenant de l'acide sulfurique est particulièrement avantageux lorsqu'on désire obtenir un iso-octane sensiblement pur .
Les tem- pératures susceptibles d'être appliquées avec l'acide sulfurique comme agent de polymérisation sont comprises dans l'échelle approximative de 270 à 93 C,et l'on ap- plique de préférence des pressions "sur-atmosphériques" suffisantes pour maintenir un courant constant de l'acide et du mélange d'hydrocarbures à travers le système .
Il est bien connu de l'homme du métier que , lorsqu'on polymérise un mélange de butènes iso et normaux en présence d'un catalyseur contenant de l'acide phos" phorique ,on peut régler les conditions de température et de pression de façon à effectuer une polymérisation sensiblement complète de l'iso-butène et une polymérisa tion de 1 à 1,5 volume des butènes normaux par volume d'iso-butène, pour obtenir un mélange d'iso-octènes.
C'est ce catalyseur qui est par conséquent préféré .Le catalyseur à l'acide phosphorique est en général cons. titué par un support relativement inerte ,tel que le kieselguhr, imprégné de l'acide orthophosphorique ou de l'acide pyrophosphorique, ce mélange étant de préférence calciné avant l'emploi.Des températures de polymérisa- tion comprise entre 66 et 232 environ et des pressions de l'ordre de 54 à 89 atmosphères ou plus élevées peuvent être appliquées lorsque le catalyseur utilisé est le catalyseur à base d'acide phosphorique .
Lès produits de polymérisation de la zone 45, qui sont composés essentiellement de polymères liquides contenant une forte proportion d'iso-octènes et une faible quantité d'une fraction plus lourde, et la fraction ré- 'siduelle de butane-butène composée essentiellement de
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butanes iso et normaux et de butènes normaux, sont amenés par un tuyau 46 à une zone de séparation 47. La zone de séparation 47 comprend ordinairement une zone de fraction- nement dans la quelle la fraction dtiso-octènes et la fraction résiduelle de butanes-butènes sont séparées des polymères normalement liquides de point débullition plus élevé .
De plus, cette zone peut comprendre une zone de déb utanisation dans laquelle la fraction résiduelle de butanes-butènes est séparée de la fraction d'iso-octènes .La fraction de polymères lourds séparés dans la zone 47 passe par un tuyau
48 dans des dispositifs de refroidissement et d'emmagasi- nage ou, si on le désire, peut être transférée aux stades de reformage et de cracking thermiques, par des moyens non représentés, pour être convertie en hydrocarbures bouil- lant dans l'échelle des points d'ébullition de l'essence .
La fraction d'iso-octènes est amenée par un tuyau 49 à une zone d'hydrogénation 50 dans laquelle, à l'aide de catalyseurs appropriés et d'hydrogène introduit comme précédemment décrit, les iso-ootènes sont convertis en iso-octanes .
L'hydrogénation effectuée dans la zone 50 peut être réalisée en présence d'un catalyseur qui, dans le mode de réalisation préféré de l'invention, consiste en du ni- ckel déposé sur des particules relativement poreuses d'un support relativement inerte et siliceux, tel que le kieselguhr . On peut préparer ce catalyseur en précipitant du carbonate de nickel sur du kieselguhr, en comprimant le produit sous forme de globules, en séchant ceux-ci et en les réduisant directement par de l'hydrogène à 4000G.
Toutefois, d'autres catalyseurs hydrogénants, bien connus de l'homme du métier, par exemple les oxydes de chrome, de molybdène et de tungstène, peuvent être utilisés lorsqu* on le désire . Des températures allant par exemple de 1210 à 232 C et des pressions "sur-atmosphériques" de l'ordre -de 1 à 14 atmosphères ou plus élevées peuvent être appli-
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quées dans le traitement d'hydrogénation dans la zone 50.
Les produits hydrogénés et l'excès, d'hydrogène non utilisé passent de la zone 50, par un tuyau 51, dans une zone de séparation 52 dans laquelle l'excès d'hydrogène non utilisé et les hydrocarbures normalement gazeux sus- ceptibles d'avoir été engendrés dans la réaction sont sépa- rés des iso-octanes .L'excès d'hydrogène non utilisé qui a été séparé dans la zone 52 passe par un tuyau 53 dans un réservoir collecteur d'hydrogène ou, si on le désire, peut être ramené à la zone 50 pour y être réutilisé, par des moyens bien connus non représentés . Les polymères hydrogénés, composés essentiellement d'iso-octanes, sont retirés par un tuyau 54 et recueillis à titre de produit du procédé .
La fraction résiduelle de butane-butène séparée dans la zone 47 et composée essentiellement de butanes iso et normaux et de butènes normaux passe par un tuyau 55 à une zone de polymérisation des butènes normaux 56 dans laquelle sensiblement tous les butènes sont convertis en polymères normalement liquides .
On utilise de préférence dans la zone 56 un catalyseur à base d'acide phosphorique, qu'on peut préparer de la même manière que celle décrite au sujet de la poly- mérisation réalisée dans la zone 45. On règle de préfé rence les conditions de température et de pression dans la zone 56 de façon à effectuer la polymérisation sensi- blement complète des butènes, qui existent principalement sous forme de butènes normaux .On applique de préférence des températures de l'ordre de 163 à 218 C environ et des pressions de l'ordre de 20 à 65 atmosphères ou plus élevées, celles-ci pouvant avantageusement atteindre 82 atmosphères .
Les produits de polymérisation quittant la zone 56 conjointement avec les hydrocarbures normalement gazeux non convertis, qui sont composés essentiellement de butanes
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normaux et iso, sont amenés par un tyau 57 à une zone de séparation 58. Cette zone 58 comportera d'ordinaire une zone de fractionnement dans laquelle les polymères lourds, composés essentiellement des trimères des butènes et d'une faible quantité de polymères plus lourds, sont séparés des polymères normalement liquides, composés es- sentiellement des dimères des butènes et de la fraction résiduelle de butanes . De plus, cette zone peut comporter une zone de débutanisation dans laquelle la fraction rési- duelle de butanes est séparée des polymères normalement liquides .
La fraction de polymères lourds séparée dans la zone 58 peut être amenée par un tuyau 59 à un réservoir de stockage ou, si on le désire, ramenée au stade de cracking ou de reformage thermique ,par des moyens non représentés, pour être convertis dans ce stade en hydro- carbures de l'échelle de l'ébullition de l'essence .La fraction résiduelle de butanes est transférée par un tuyau 60 au tuyau 36, dans lequel elle est réunie à la fraction de butanes provenant de la zone 2, le mélange étant ensuite dshydrogêné dans la zone 38.
La fraction de polymères normalement liquides quit- tant la zone 58 peut passer par un tuyau 61 dans une zone d'hydrogénation 62, dans laquelle on utilise de l'hydro- gène ayant été introduit comme précédemment décrit, ou bien, si on le désire, on la recueille à titre de produit du procédé par des tuyaux 61 et 611 .L'hydrogénation peut être réalisée dans la zone 62 en présence de catalyseurs qui sont essentiellement du même type que ceux décrits au sujet de la zone d'hydrogénation 50'. Des températures de l'ordre de 121 à 232 C, par exemple, et des pressions de l'ordre de 10 à 17 atmosphères ou plus élevées peuvent être appliquées dans cette zone .
Les produits hydrogénés et l'hydrogène non utilisé sont transférés par un tuyau 63 de la zone 62 à une zone de séparation 64 dans laquelle l'excès d'hydrogène non'
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utilisé est séparé des polymères de butènes hydrogénés .
Ces derniers peuvent quitter la zone 64 par un tuyau 65 et être recueillis à titre de produit du procédé.L'excès d'hydrogène non utilisé peut être retiré par un tuyau 66 et soit emmagasiné, soit si on le désire, ramené à la zone 62, par des moyens non représentés, pour y être réutilisé .
On a décrit ci-dessus et représenté sohémati- quement sur les dessins des traitements d'hydrogénation séparés pour la fraction d'iso-octènes provenant de la polymérisation sélective et pour la fraction de dimères des butènes provenant de la polymérisation non sélective, mais il est bien entendu qu'on peut combiner ces deux traitements d'hydrogénation en une seule opé- ration et qu'on peut hydrogéner la fraction dtiso-oc- tènes après l'avoir réunie à la fraction des dimères des butènes dans des conditions comprises dans les échelles indiquées plus loin pour les traitements réalisés dans les zones d'hydrogénation 50 et 62.
Lorsqu?on le désire, on peut mélanger entre elles une essence légère craquée catalytiquement pro- venant de la zone 14, la fraction d'iso-octane prove- nant de la zone 52 et la fraction de polymères hydrogé- nés provenant de la zone 64, pour obtenir un excellent carburant d'aviation, et l'on peut ajouter du butane retiré du procédé,, comme précédemment décrit, au mélange pour lui donner la tension de vapeur désirée .L'essence lourde craquée catalytiquement qui provient de la zone 14, la fraction d'essence craquée et reformée qui pro- vient de la zone 22,
la fraction des polymères du propane qui provient de la zone 33 et la fraction d'essence légère provenant de la zone 2 peuvent être mélangées pour donner un excellent carburant pour moteurs .Le butane retiré du procédé ,comme précédemment décrit,
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peut être ajouté au mélange pour donner à celui-ci la tension de vapeur désirée .
Un exemple d'un mode opératoire particulier du procédé, réalisé en appliquant les conditions et cataly- seurs préférés, est le suivant: La charge ou huile ini- tiale à traiter , qui est une huile brute ayant une densité de 0,8212 et contient approximativement 3,2% en poids de butane ajouté, est chauffée à une température de 37leC et soumise à une distillation fractionnée sous une pression de 1,7 atmosphère, de telle aorte qu'on obtienne une fraction d'essence légère contenant des hydrocarbures normalement gazeux et ayant un point d'ébullition final de 100 C environ, une fraction d'essence lourde ayant un point d'ébullition final de 245 C environ, une fraction de gasoil et une fraction de résidu de distillation On traite la fraction d'essence légère dans un dépropaniseur maintenu sous une pression de 18,7 atmosphères,
en travail- lant à une température, au sommet, de 29 C pour éliminer le propane et les hydrocarbures normalement gazeux plus légers. Cette fraction, qui correspond à 0,575 environ de la charge, en poids, est utilisée dans le procédé comme source de chaleur.On introduit le résidu du dé- propaniseur dans un débutaniseur sous une pression de 4,1 atmosphères en travaillant à une température, au sommet, de 54 C. La fraction sortant du sommet du débu- taniseur, composée essentiellement de butanes et cor- respondant à environ 4% en poids de la charge, est traitée de la façon qui sera décrite plus loin.
On retire de la zone de débutanisation, à titre de fraction intermédiaire, une fraction constituant approximativement 0,4% en poids de la charge et composée d'iso-pentane, cette fraction étant recueillie par le tuyau 68 à titre de produit du procédé. Une essence légère ayant un point d'ébullition final de 100 C et un indice d'octane de 70(mesuré par
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la méthode du moteur,qui représente 8,6% environ du poids de la charge) est recueillie à titre de produit du procéda .
On soumet le résidu de distillation retiré de la zone de distillation fractionnée à un second fraction- nement dans une zone de distillation à vide maintenue sous une pression de 685 mm de mercure, en réglant la température au sommet de la tour de fractionnement de façon qu'on obtienne un distillat de point d'ébullition final de 400 0 environ . Un résidu lourd, qui représente approximativement 13,2% en poids de la charge est recueilli de la zone de distillation à vide à titre de produit ,du procédé.
La fraction de gasoil provenant du stade de la distillation fractionnée et le gasoil provenant de la zone de distillation à vide sont réunis à un mélange de kérosène et d'une fraction de gasoil ayant une densité moyenne de 0,8681 environ et le tout est in- troduit ( par un tuyau 67) à partir d'une source exté- rieure, en quantité représentant 11,4% de la charge totale d'hydrocarbures destinée au procédé .On soumet le mélange résultant à un contact en phase vapeur avec un catalyseur de cracking composé essentiellement de silice, d'alumine et d'oxyde de zirconium, à 500 C sous une pression de 4 atmosphères et avec une vitesse spatiale de 4.
Les produits de conversion de ce cracking catalytique sont transférés à une zone de séparation maintenue sous une pression de 2,7 atmosphères, dans laquelle un résidu liquide non vaporeux, correspondant à 5,2% environ en poids de la charge, est séparé des produits de conversion vaporeux et recueilli à titre de produit.. du procédé.. On fractionne les produits de conversion vaporeux sensiblement à la même pression que celle maintenue dans la zone de séparation pour séparer des vapeurs fractionnées ayant un point d'ébullition
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final de 1500 environ d'avec les produits de conversion vaporeux plus lourds, ces derniers étant condensés dans la zone de fractionnement sous forme d'une fraction d'essence lourde et d'un condensat de reflux .
On soumet les vapeurs fractionnées à un refroidissement et une condensation et on recueille et sépare le distillat et le gaz résultants . On vaporise et chauffe le distillat résultant à 400 G et on le soumet au contact d'un cataly- seur de silice, d'alumine et d'oxyde de zirconium dans une zone de traitement sous une pression de 7 atmosphères environ et avec une vitesse spatiale de 1. On introduit les vapeurs de la zone de traitement catalytique dans une zone de débutanisation maintenue sous une pression de 4 atmosphères et à une température, au sommet, de 54 , pour éliminer sensiblement tous les hydrocarbures normalement gazeux de l'essence .
L'essence recueillie dans ce traitement,qui possède un point d'ébullition final de 165 C environ et un indice d'octane de 70 et qui représente 9% environ du poids de la charge ,est un des produits du procédé . L'essence lourde craquée catalytiquement, qui possède un point d'ébullition final de 204 C environ et un indice d'octane de 63 (déterminé par la méthode du moteur) et représente 9,1% environ du poids de la charge, est recueillie de la zone de fractionnement à titre de produit du procédé .
Le gasoil de recyclage constitué par le condensat de reflux du cracking catalytique est mélangé avec la portion d'essence lourde provenant de la dis- tillation fractionnée mentionnée en premier lieu, et le mélange est soumis à un traitement de cracking et de reformage thermique à une température de 538 et sous une pression de 41 atmosphères .Les produits de con- version du traitement de cracking et de reformage ther- mique sont introduits dans la zone de fractionnement maintenue sous une pression de 11,5 atmosphères dans
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laquelle des vapeurs fractionnées ayant un point d'ébul- lition final de 2040, environ sont séparées des produits de conversion plus lourds, ces derniers, qui représentent approximativement 7,2% du poids de la charge,
étant con- densés et recueillis de la zone de fractionnement à titre de produit du procédé .Les vapeurs fractionnées prove- nant du traitement de cracking et de reformage sont in- troduits dans une zone de débutanisation maintenue sous une pression de 4 atmosphères et travaillant avec une température, au sommet, de 54 C ,en vue de séparer sensi- blement tous les hydrocarbures normalement gazeux de l'essence thermiquement craquée et reformée dont le point final est de 204 C cette essence qui représente 26,8% environ du poids de la charge et qui possède un indice d'octane de 68, étant recueillie à titre de produit du procédé .
Les hydrocarbures normalement gazeux du cracking catalytique et du traitement de cracking et de reformage thermique sont introduits dans un absorbeur maintenu sous une pression de 6,8 atmosphères, dans lequel ces hydrocarbures normalement gazeux sont amenés au contact d'une huile absorbante qui élimine les hydrocarbures normalement gazeux les plus lourds, composés essentiel- lement des hydrocarbures gazeux C3 et C4,d'une fraction de gaz léger, composée des hydrocarbures C2 et des gaz plus légers,
cette dernière fraction étant retirée de l'absorbeur et utilisée comme source de chaleur pour le procédé .L'huile enrichie dans l'absorbeur est trans- férée à une tour de rectification maintenue sensiblement à la même pression que celle de l'absorbeur.Les hydro- carbures normalement gazeux les plus lourds sont séparés de l'huile d'absorbeur dans la tour de rectification$ l'huile traitée étant ramenée à la zone d'absorption
Les hydrocarbures normalement gazeux les plus lourds sont introduits dans une zone de dépropanisation dans la-
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quelle règnent une pression de 18,7 atmosphères et une température, au sommet, de 49 C, de façon à séparer une fraction de propane-propène de la fraction de butanes- butènes .
On soumet la fraction de propane-propène à une polymérisation en présence d'un catalyseur à l'acide phos- phorique, à 246 C et sous une pression de 41 atmosphères .
On sépare la fraction rèsiduelle de propane-propène des polymères du propène et recueille, à titre de produit du procédé, ces polymères, qui représentent 1,6 environ du poids de la charge et possèdent un indice d'octane d'environ 82 déterminé par le procédé du moteur) .
La fraction de butane séparée comme il a été décrit précédemment et du butane produit comme il sera décrit plus loin sont soumis conjointement à une déshydrogénation en présence d'un catalyseur à base d'alumine-oxyde de chrome, à 538 C, sous une pression de 2,7 atmosphères.
Après séparation de l'hydrogène, on réunit les produits déshydrogénés à la fraction de butanes-butènes, séparée comme il a été dit précédemment, et on soumet le mélange à une polymérisation sélective en présence d'un catalyseur à l'acide phosphorique, à 107 C, sous une pression de 51 atmosphères .On introduit les produits de la polymérisa= tion sélective dans une zone de fractionnement dans la- quelle règnent une pression de 0,34 atmosphère et une température, au sommet, de 121 C, pour séparer les vapeurs fractionnées composées essentiellement d'iso-octènes et la fraction résiduelle de butanes-butènes provenant des polymères liquides les plus lourds, cette dernière fraction étant retirée de la zone de fractionnement,
à titre de produit du procède.Les vapeurs fractionnées sont alors introduites dans une zone de débutanisation mainte- nue sous une pression de 4 atmosphères et qu'on fait tra- vailler à une température de 54 C, au sommet de la tour, pour séparer la fraction résiduelle de butanes-butènes de
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la fraction d'iso-octènes .On soumet cette dernière fraction à une hydrogénation en présence d'un catalyseur au nickel à 149 C et sous une pression de 17 Atmosphères ¯et on recueille à titre de produit du procédé une fraction d'iso-octane correspondant à 3,2% environ en poids de la charge et ayant un indice d'octane de 95 ( déterminé par la méthode du moteur) .
On soumet la fraction résiduelle de butanes-butènes pro- venant de la polymérisation sélective mentionnée en dernier lieu à une polymérisation non sélective réalisée en présence d'un catalyseur à base d'acide phosphorique ,à 204 C, sous une pres- sion de 34 atmosphères, pour convertir sensiblement tous les butènes restants en polymères normalement liquides .On soumet les produits de la polymérisation non sélective à une frac- tionnement sous une pression "sur-atmosphérique" de 0,34 atmosphère pbur séparer les polymères liquides lourds des poly- mères normalement liquides plus légers, composés essentiellement des dimères des butènes et de la fraction résiduelle de butane, et an recueille les polymères lourds à titre de produit du procédé.
Les polymères normalement liquides contenant la frac- tion résiduelle de butane sont introduits dans une zone de débutanisation maintenue sous une pression de 4 atmosphères et à une température, au sommet, de 54 C , en vue de séparer la fraction résiduelle de butane d'avec les polymères orma lement liquides . On ramène la fraction résiduelle de butane au stade de déshydrogénation pour l'y traiter de la façon - précédemment décrite.
On soumet les polymères normalement liquides à une hydrogénation en présence d'un catalyseur au nickel à 177 C et sous une pression de 17 atmosphères, et on recueille à titre deproduit du procédé des polymères hy- drogénés représentant 1,4% environ du poids de la charge et ayant un indice d'octane de 85 environ ( déterminé par la méthode du moteur) .
Les productions indiquées ci-dessus correspondent à un poids liquide de 85,7% environ, le reste étant attribué principalement à du gaz et à des pertes.
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Uk", REVENDTCr.TIONS t4 Êàm4tltt" 1 -Un procédé de fabrication d'essences, tant du type pour automobiles que du type pour l'aviation, ce procédé consistant à craquer catalytiquement une huile d'hydrocarbure, à séparer l'essence et les gaz engendrés par ce cracking catalytique d'avec les produits de conversion de point d'ébul- lition plusélevé et l'un de l'autre, à augmenter le rendement en essence en soumettant une portion au moins de ces produits de point d'ébullition plus élevé à un cracking supplémentaire à séparer des susdits gaz une fraction de butanes-butènes, à engendrer de l'iso-octènes par une polymérisation sélective de ladite fraction de butanes-butènes,
à séparer une fraction d'iso-octènes et une fraction résiduelle de butanes-butènes des produits de la polymérisation sélective et l'une de l'autre, à soumettre ladite fraction résiduelle de butanes- butènes à une polymérisation non sélective en convertissant au moins une portion sensible de la teneur en butènes en hydrocarbures bouillant dans l'échelle des points d'ébullition de l'essence, à recueillir séparément les butanes résiduels et les polymères bouillant dans l'échelle de l'essence d'avec les produits de ladite polymérisation non sélective et à produire des iso-octanes par l'hydrogénation de ladite fraction d'iso-octènes.
2 -Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on sépare une essence légère et une essence lourde des produits de points les plus légers et les plus lourds du cracking catalytique, on recueille l'essence lourde, on con- vertit l'essence légère en une essence légère sensiblement saturée par un traitement catalytique supplémentaire, on sépare essentiellement les produits de la polymérisation non sélective en butanes résiduels, en une fraction norma-
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lement liquide, qui bout dans l'échelle de l'essence et est composé essentiellement des dimères des butènes, et en une fraction de polymères lourds, bouillant essentiellement au- dessus de ladite fraction de dimères de butènes,
on recueille la fraction de polymères lourds et on convertit par hydro- génation la fraction de dimères de butènes en un produit d'essence sensiblement saturé .
50-Procédé selon les revendications lou 2, dans lequel les butanes résiduels recueillis des produits de la polymérisation non sélective'sont convertis, par déshydro- génation, en un mélange principalement composé de butènes de butanes non convertis et d'hydrogène; et une fraction de butanes-butènes, séparée des produits de cette déshydrogé- nation, est ensuite soumise à une polymérisation sélective en combinaison avec la fraction de butanes-butènes séparée des gaz du cracking catalytique .
4 -Procédé selon les revendications 1 à 3, dans lequel le gaz hydrogène est séparée des produits de la déshydrogénation des butanes et utilisé pour hydrogéner la fraction d'iso- octènes provenant de la polymérisation sélective, hydrogéner les polymères normalement liquides, bouillant dans l'échelle de l'essence, tirés de la polymérisation non sélective et, le cas échéant, hydrogéner aussi l'essence légère du.
cracking oatalytique, cette dernière hydrogénation étant du type catalyti que non destructif 5-0-Procédé selon les revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'on sépare un résidu craqué de point d'ébulli tioni' élevé et une fraction de recyclage intermédiaire* bouillant essentiellement au-dessous dudit résidu et au** dessus des fractions d'essence. d'avec les produits du cracking catalytique et l'un.de l'autre et on ramène une portion de ladite fraction de recyclage, intermédiaire au
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stade de cracking catalytique en vue d'une conversion supplémentaire .
6 -Frocédé selon les revendications 1 à 5, ce procédé consistant à soumettre une charge d'huiles d'hydrocarbures bouillant essentiellement a u-dessus de l'échelle des points d'ébullition de l'essence à un cracking catalytique, en séparant les produits de conversion obtenus en produits normalement gazeux, en une fraction d'essence légère, en une fraction d'essence lourde, en produits de conversion intermédiaires et en un résidu craqué catalytiquement, à recueillir ce dernier résidu et la fraction d'essence lourde) à soumettre la fraction d'essence légère à un nouveau traitement catalytique pour la convertir en un produit d'essence sensiblement saturé, à séparer une fraction de butanes-butènes des dits produits normalement gazeux, la portion résiduelle de ces derniers étant recueillie,
à soumettre ladite fraction de butanes-butènes à une polymé- risation sélective, dans laquelle on engendre des iso-octènes en polymérisant sensiblement tout l'iso-butène et une portion des butènes normaux, à séparer essentiellement les iso-octènes de la fraction résiduelle de butanes-butènes et hydrogéner ladite fraction pour obtenir des iso-octanes, à soumettre la fraction résiduelle de butanes-butènes à une polymérisation non sélective dans laquelle sensiblement tous les butènes présents dans les polymères normalement liquides sont polymérisés ,à séparer les polymères normalement liquides de même échelle d'ébullition que l'essence d'avec la fraction résiduelle de butanes et de tous autres produits engendrés dans la polymérisation non sélective et hydrogéner ces polymères,
à soumettre la fraction résiduelle de butanes à une déshydrogénation pour en convertir une portion sensi ble en butènes, à séparer l'hydrogène des butènes et des butanes non convertis, à recueillir l'hydrogène et à réunir
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les butènes et les butanes non convertis à la fraction de butanes-butènes pour les traiter de la façon sus-indiquée .
7 -Procédé selon les revendications 1 à 6, dans lequel le cracking catalytique est effectué en présence d'un cata- lyseur fait essentiellement d'un produit de silice et de composés choisis dans le groupe:alumine, oxyde de zircone, oxyde de vanadium. oxyde de thorium, à des températures de l'ordre de 4270 à 65C C et sous des pressions comprises entre la pression sensiblement atmosphérique et 7 atmosphè res (au manomètre);
la polymérisation sélective est effectuée en présence d'un catalyseur à l'acide phosphorique à une température de 66 à 232 C et sous une pression de 54 à 89 atmosphères;la polymérisation non sélective des butènes est effectuée en présence d'un catalyseur à l'acide phosphorique à une température de 1630 à 218 C et sous une pression de 20 à 82 atmosphères;et l'hydrogénation de la fraction d'iso- octènes est effectuée en présence d'un catalyseur au nickel à 121 -232 C et sous une pression de 1 à 14 atmosphères .
80-Procédé selon les revendications 3 ou 6, dans lequel la déshydrogénation des butanes à déshydrogéner est effectuée en présence d'un catalyseur consistant essentiel- lement en un produit d'alumine et de composés - de préfé- rence les oxydes - des éléments du groupe des colonnes de gauche des groupes 4,5 et 6 de la classification périodique à des températures del'ordre de 482 -650 C et sous une pression de l'ordre de zéro ( pression atmosphérique) à 7 atmosphères .
9 '-Dans un procédé pour fabriquer des essences tant du type pour moteurs que du type pour l'aviation, la com- binaison de stades de traitement consistant à craquer catalytiquement un gas oil et à soumettre en même temps une huile lourde et une essence lourde à des traitements de cracking et de reformage thermique, respectivement, à
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recueillir séparément l'essence engendrée dans le cracking catalytique et l'essence engendrée dans les traitements de cracking et de reformage thermiques, à séparer les gaz engen- drés dans le cracking catalytique et dans les traitements de cracking et de reformage thermiques en une fraction de gaz léger, en une fraction de propane-propène et en une fraction de butanes-butènes, à convertir en iso-octènes la fraction de butanes-butènes par une polymérisation sélective,
suivie d'une polymérisation non sélective de la fraction résiduelle de butanes-butènes provenant de ladite polymérisation sélective, à polymériser la fraction de propane-propène pour obtenir de l'essence -polymère et à hydrogéner les iso-octènes engendrés dans la polymérisation sélective.
10 - Procédé' selon .la revendication 9, dans lequel on fractionne une charge d'huile d'hydrocarbure bouillant entre les limites d'une large échelle en une fraction d'hydrocarbures normalement gazeux, en une fraction d'essence légère de distil- lation directe, en une fraction d'essence lourde, en une ou plusieurs fractions de gas oil et en un résidu de distillation ;
on recueille la fraction d'hydrocarbures normalement gazeux , la fraction d'essence légère de distillation directe et, le cas échéant, une fraction de gas oil léger, à titre de pro - duits du procédé, on amène au moins une des fractions de gas oil, de préférence une fraction relativement lourde, au stade de cracking catalytique, on produit une essence sensiblement saturée en soumettant à uh traitement catalytique aupplémen- taire des fractions d'essences légère et lourde craquée cata- lytiquement, on soumet le résidu de distillation à un cracking thermique en même temps qu'on soumet la fraction d'essence lourde de la distillation fractionnée à un reformage thermique, on sépare les produits de conversion de ces traitements de cracking et de reformage thermiques en produits normalement
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gazeux,
en une essence produite thermiquement et en un résidu craqué; ce dernier et l'essence produite thermiquement étant recueillis à titre de produits du procédé, on réunit les produits normalement gazeux du cracking catalytique et des traitements de cracking et de reformage thermiques, on frac- tionne le mélange de ces matières normalement gazeuses dans un système séparateur de gaz pour en obtenir une fraction de gaz légers composée essentiellement d'hydrocarbures C2 et de gaz plus légers et qu'on recueille, en une fraction de propane-propène et en une fraction de butanes-butènes,on convertit une portion sensible de la fraction de propane- propène, par polymérisation, en hydrocarbures bouillant dans l'échelle des points d'ébullition des carburants pour mo- teurs, ces hydrocarbures étant recueillis à titre de produit du procédé,
on polymérise sensiblement tout l'iso-butène et une portion des butènes normaux pour en obtenir des iso-oc- tènes par une polymérisation sélective, dont les produits sont séparés en une fraction résiduelle de butanes-butènes, en une fraction d'iso-octènes et en une fraction de poly- mères lourds, on soumet sensiblement tous les butènes de la fraction résiduelle de butanes-butènes à une polymérisation non sélective dont on sépare les produits en une fraction de butanes, en une fraction de polymères composés essentielle- ment des dimères des butènes et en une fraction de polymère lourds, on convertit en butènes, par déshydrogénation cata- lytique , une portion sensible de la fraction de butanes, on sépare la fraction d'hydrogène des produits déshydrogénés et ramène ces produits au stade de la polymérisation sélective,
et on soumet séparément à une hydrogénation la fraction d'iso octènes provenant de la polymérisation sélective et les di- mères de butènes provenant de la polymérisation non sélective.
11 -Procédé selon la revendication 9 ou la revendica- tion 10 dans lequel une fraction de recyclage analogue à un
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gas oil est séparée des produits du cracking catalytique et soumise au cracking thermique 12*-Procédé selon la revendication 9 ou la revendi- cation 10, dans lequel les hydrocarbures lourds craqués catalytiquement et de points d'ébullition plus élevés que l'essence, qui comprennent les composants du résidu craqué , sont réunis, après avoir été séparés des produits du cracking catalytique, avec le résidu de la distillation fractionnée, le mélange d'huiles lourdes étant ensuite soumis au cracking thermique .
13 -Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé par le fait que les produits du cracking catalytique sont séparés en produits normalement gazeux, en fractions d'essence légère et lourde craquées catalytiquement, en fractions de gas oil léger et lourd, craqués catalyti- quement et en un résidu craqué catalytiquement, la fraction de gas oil léger craqué catelytiquement et le résidu sont recueillis à titre de produits du procédé et seule la frac- tion de gas oil lourd craqué catalytiquement est transférée du stade de cracking catalytique au stade de cracking thermique
14 -Procédé selon la revendication 10, dans lequel on sépare la fraction d'hydrocarbures normalement gazeux provenant du stade de la distillation fractionnée en une fraction de gaz légers,
composés essentiellement de gaz C3 et plus légers, qu'on recueille à titre de produit du procédé, et en une fraction de butanes, on soumet une portion de la fraction de butanes, réunie à la fraction de butanes résiduels recueillie des produits de la polyméri- sation non sélective des butanes, à une dshydrogénation et on recueille une autre portion de ladite fraction de butanes à titre de produit du procédé.
15 - Procédé selon l'une quelconque des revendications
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10 à 14, dans lequel le cracking catalytique est effectué en présence d'un catalyseur consistant essentiellement en un produit de silice et de composés choisis dans le groupe alumine, oxyde de zirconium ,oxyde de vanadium et oxyde de thorium, à des températures de l'ordre de 427 à 650 C et sous des pressions comprises entre zéro ( pression atmos phérique)et 7 atmosphères; le cracking thermique est effectué entre 454 et 538 C et sous une pression supérieure à 14 atmosphères; le reformage thermique est effectué à 482 -566 C et sous une pression supérieure à 20 atmosphères ;
la polymérisation de la fraction de propane-propène est effectuée, en présence d'un catalyseur à l'acide phospho- rique, à 177 -288 C et sous une pression de 7 à 136 atmos- phères; la polymérisation sélective est effectuée, en présence d'un catalyseur à l'acide phosphorique. à 66 -232 C et sous une pression de 54 à 89 atmosphères; la polymérisa tion non sélective des butènes est effectuée, en présence d'un catalyseur à l'acide phosphorique, à 163 -218 C et sous une pression de 20 à 82 atmosphères; l'hydrogénation de la
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fraction d*iso-ootènes est effect uéé , en présence deun catalyseur au nickel* à 121 -232 C et sous une pression de 1 à 14 atmosphères ;
l'hydrogénation des polymères de butènes normaux est effectuée, en présence d'un catalyseur au nickel à 121 -232 C, sous une pression de 10 à 17 atmosphères; et la déshydrogénation de la fraction de butanes est ef- fectuée, en présence d'un catalyseur consistant essentiel- lement en un produit d'alumine et de composée de préfé- rence les oxydes - des éléments des colonnes de gauche des groupes 4,5 et 6 de la table périodique ,, à des tempé- ratures de ltordre de 4820 à 650 C et sous une pression approximativement comprise entre la pression atmosphé- rique et 7 atmosphères .
160-Procédé selon l'une quelconque des revendica-
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tions 1 à 15, dans lequel la fraction de butanes provenant du stade de la polymérisation non sélective est mélangée avec du butane provenant d'une autre source avant sa déshydro- génation.
17 - Dans un procédé de fabrication d'essences tant du type pour moteurs que du type pour l'aviation, la combinaison des stades de traitement consistant à séparer essentiellement une huile d'hydrocarbure dont les points d'ébullition oouvrent une échelle de température relativement large en une fraction d'hydrocarbure normalement gazeux, en des fractions d'essences directes légère et lourde, en des fractions de gasoil léger et lourd et en un résidu de distillation, à recueillir ladite fraction d'hydrocarbures normalement gazeux, ladite fraction directe légère et ladite fraction de gas oil léger, à soumet- tre la fraction de gas oil lourd à un cracking catalytique pour en convertir une portion sensible en essence, à séparer les produits du cracking catalytique en produits normalement gazeux, en fractions d'essences légère et lourde craquées catalytiquement,
en produits de conversion intermédiaires et en un résidu craqué catalytiquement, à recueillir les produits normalement gazeux et la fraction d'essence lourde craquée catalytiquement et à soumettre cette dernière fraction à un traitement oatalytique supplémentaire pour en obtenir une essence essentiellement saturée, à réunir le résidu craqué oatalytiquement et les produits de conversion intermédiaires au résidu de distillation et soumettre le mélange à un cracking thermique concurremment avec lequel on soumet la fraction d'essence directe lourde à un reformage thermique, à séparer les produits du cracking thermique et du reformage thermique en produits normalement gazeux, en une essence obtenue ther- miquement et en un résidu craqué obtenu thermiquement et à séparer et recueillir ces trois produits à titre de produits du procédé.
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18 -Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisé par le fait que l'essence ou la fraction d'essence ingère résultant de la conversion d'huile de point d'ébullition supérieur à celui de l'essence dans le cracking catalytique est soumise à une hydrogénation en présence d'un catalyseur au nickel à des températures de l'ordre de 1200 à 235 0 et sous une pression comprise appro- ximativement entre la pression atmosphérique et 7 atmosphères
19 -Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, dans lequel l'essence résultant de la conversion d'huiles plus lourdes que l'essence dans le cracking catalytique est soumise à un traitement catalytique supplé- mentaire par son contact avec un catalyseur du type utilisé dans le oraoking catalytique,
ce traitement étant effectué à une température plus basse et une vitesse spatiale plus faible que celles appliquées dans le cracking catalytique, ladite température plus basse étant de l'ordre de 260 -482 C
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20"'!'Procédé selon l'une quelconque des revendicaa tions 10 ou 17, caractérisé par le fait qu'on sépare une fraction d'iso -pentane de la fraction d'essence légère recueillie dans le stade de la distillation fractionnée et qu'on recueille ensuite les deux fractions ainsi obte - nues, à titre de produits du procédé* 21 ,-Le procédé de conversion d'hydrocarbures en subs- tance,, comme décrit, 22 -@ titre de produits industriels nouveaux,
les carburant$ pour moteurs et les carburants daviation obtenus par la mise en pratique du procédé particulière- ment décrit et spécifié .
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Hydrocarbon conversion process
The present invention relates to a process for the selective treatment of hydrocarbon oils, and more particularly of crude mineral oils, with a view to the production of various gasolines as well as iso-octane.
Its object is a process for finally obtaining a range of final products which essentially correspond to the needs of the market in terms of nature, quality and proportion, and it comprises a series of individual processing stages which are combined. in an improved and advantageous manner to achieve the desired result.
The present invention makes it possible to obtain, from hydrocarbon oils boiling within the limits of a relatively large scale, a complete range of gasolines, aviation fuels and iso-octane of quality. and in the proportions necessary to satisfy the needs of the market, by a co-ordinated system composed of the treatments which are most suitable for the various fractions.
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different from the initial material and for the different groups of intermediates generated during the process.
In practice, the most favorable solution combining various stages of treatment different from the nature envisaged and ensuring an appropriate relationship between these various stages with a view to the desired result is not a simple matter of choice and, on the contrary, presents many. difficulties. The production of the required amount of isoctane, for example, requires a large amount of gas which must be generated in the system, and this gas must have a satisfactory content of isobutene, in addition to the butenes. normal, if we want to obtain the most favorable productions of iso-octane with regard to the quantity relative to the octane number.
To obtain the gas necessary for this purpose, it is necessary to ensure a suitable relation between the degree and the nature of the treatments giving rise to the gases, on the one hand, and the quantity and nature of the materials to be cracked and reformed. , on the other hand, and this relation must at the same time ensure in an adequate manner the achievement of the desired proportions and qualities of the various gasoline fractions. In addition, appreciable amounts of the gas produced in the intermediate stages of the process cannot be used for the production of isoctane, and it is necessary that there exist between the processes applied to continue the treatment of such gas. and the remaining stages of the process such a relationship as to obtain the desired range of products,
and a harmonious relationship between all stages of treatment.
The present invention provides a practical solution of this kind and enables the production of the desired gasolines concurrently with a maximum of iso-octane from a hydrocarbon crude oil feed in an extremely efficient and economical manner.
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In general, the process according to the invention resides in the combination of the cooperating processing steps which consist in catalytically cracking a hydrocarbon oil, in separating the gasoline and the resulting gases from the petroleum products. higher boiling point conversion of catalytic cracking and from each other to increase gasoline yield by subjecting at least a portion of said higher boiling point conversion products to further cracking, to separate a fraction of butane-butene with the gases resulting from the cracking of the oil during the process, to generate iso-ootenes by selective polymerization of the separated fraction of butanes-butenes,
in separating an isoctene fraction and a residual fraction of butanes-butenes from the products of the selective polymerization and from each other, in subjecting said residual fraction of butanes-butenes to non-selective polymerization, thereby converting at least a substantial portion of the content of butenes to boiling hydrocarbons on the gasoline scale, separately collecting the residual butanes and the boiling polymers on the gasoline scale from with the products of non-selective polymerization and to produce iso-octanes by hydrogenation of said iso-octene fraction.
In its application to the treatment of a feed of crude hydrocarbon oils, the invention mainly comprises the catalytic cracking of a gas oil fraction of the crude hydrocarbon oil, the catalytic treatment of gasoline generated in catalytic cracking, thermal reforming of the heavy gasoline fraction from crude oil concurrently with thermal cracking of recycle gas oil from catalytic cracking, polymerization of the propane fraction -propene separated from the normally gaseous hydrocarbons obtained in the
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catalytic cracking and in the cracking and thermal reforming stage,
the selective polymerization of the butane-butene fraction separated from the normally gaseous hydrocarbons obtained in the catalytic cracking and in the cracking and thermal reforming stage, the hydrogenation of the iso- octenes produced in the selective polymerization for the production of iso-octane, the non-selective polymerization of the residual butane-butene fraction from the selective polymerization and the hydrogenation of low-point butene polymers boiling and normally liquid from non-selective polymerization.
The butanes obtained in the process can be used by adding them to process products which boil on the gasoline scale to impart a desired vapor pressure to such products, and the invention further provides the dehydrogenation of the butanes obtained during the process, for example the residual fraction of butanes collected from the products of the non-selective polymerization, with a view to the production of butenes suitable for use to give additional quantities of hydrocarbons of the type gasoline with a high anti-detonating power.
Thus, the mixture of butanes-butenes resulting from the aforesaid dehydrogenation can advantageously be brought to the selective polymerization stage after having combined it with the fraction of butanes-butenes separated from the normally gaseous hydrocarbons obtained in the gas. cracking treatment or the cracking and reforming treatment of process oils.
By "thermal cracking" and reforming "is meant here the conversion of hydrocarbon oils boiling above the range of boiling points of gasoline into hydrocarbons boiling within this range and the treatment of essenoe in order to improve its indioe
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of octane without significantly modifying its boiling scale. By "catalytic cracking" is meant the conversion of hydrocarbons boiling above the gasoline scale and hydrocarbons boiling in this scale in the presence of catalytic materials. By "dehydrogenation" is meant the dissociation of the bonds between carbon and hydrogen for the production of olefinic hydrocarbons from paraffinic hydrocarbons.
By “selective polymerization” is meant. Controlled interpolymerization of iso-butene and normal butenes for the production of iso-octenes, while "non-selective polymerization" refers to the polymerization of butenes in general. When the term "polymerization is not followed by the words" selective "or" non-selective ", this is understood to mean the polymerization of hydrocarbons of the propene type into normally liquid polymers.
In a particular embodiment, a large scale boiling hydrocarbon oil, such as a crude or synthetic mineral oil, is fractionated to obtain a relatively light straight run gasoline fraction, a. heavier gasoline fraction or naphtha, one or more gas oil fractions and a distillation residue, the relatively light gasoline fraction is collected, the distillation residue is also collected or subjected to whole or part- tie to cracking in order to obtain gasoline, at least a fraction of gas oil from fractional distillation is subjected to catalytic cracking suitable for converting a significant portion of this fraction into gasoline, the products of the cracking are separated catalytic into normally gaseous products containing butenes,
in an oatalytically cracked gasoline fraction and in a recycle gasoline, the catalytically cracked gasoline fraction is subjected to an oatalytic treatment to obtain an essentially saturated gasoline, it is subjected
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the fraction of naphtha from fractional distillation to pyrolytic reforming and recycle gas oil from catalytic cracking to pyrolytic cracking in a combined system of cracking and pyrolytic reforming, for the production of gasoline, and products normally gaseous containing large quantities of butenes, the conversion products of the pyrolytic cracking and reforming treatment are separated into normally gaseous products, into a pyrolytic gasoline and a cracked residue,
the pyrolytic gasoline and the cracked residue are collected, the normally gaseous products from the catalytic cracking and the pyrolytic reforming and cracking treatment are combined, the normally gaseous materials thus combined are subjected to a fractional separation to obtain a fraction. of light gas, which is essentially composed of C2 hydrocarbons and lighter gases and removed from the system, into a propane-propene fraction and a butanes-butene fraction, the propane-propene fraction is polymerized to convert a substantial portion thereof into normally liquid polymers boiling in the motor fuel scale, these polymers being collected as a process product,
the butane-butene fraction resulting from gas separation is subjected to selective polymerization to convert substantially all of the iso-butene and a portion of the normal butenes to iso-octenes, the polymerization products from the selective polymerization in a residual fraction of butanes-butenes, in an iso-octene fraction and in a fraction of heavy polymers composed mainly of trimers of butenes, the latter fraction is collected, the residual fraction of butanes is subjected to butenes to non-selective polymerization to convert to polymers substantially all r
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the butenes present, the products of the non-selective polymerization are separated into a fraction of butane, into a fraction of polymers of the butenes,
mainly composed of dimers, and in a fraction of heavy polymers, mainly composed of trimers of butenes, the latter fraction is collected, the butane fraction is subjected to dehydrogenation in order to convert a substantial portion thereof into butenes, the hydrogen fraction is separated from the dehydrogenated products and the latter are returned to the selective polymerization stage, the isootene fraction from the selective polymerization stage and the butene polymer fraction are subjected from the stage of non-selective polymerization to hydrogenation to produce iso-octane and hydrogenated C4 polymers, and iso-octane and hydrogenated polymers are collected.
In the preferred embodiment of the present invention, when treating hydrocarbon oil feeds containing normally gaseous hydrocarbons, means are also provided for separating the butane and isopentane by separating therefrom. at the same time a fraction of gasoline from straight distillation; subjecting a portion of this butane to dehydrogenation to which the residual butane fraction collected from the products of the non-selective polymerization is subjected; collecting said isopentane and another portion of butane in order to finally mix them with other gasolines or gasoline fractions so as to regulate their composition and vapor pressures;
and to fractionate the gasoline-like product resulting from the catalytic cracking and a relatively low boiling point gasoline fraction suitable for the preparation of an aviation gasoline and into a low-boiling gasoline fraction. relative boiling
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high and suitable for addition to other gasoline fractions obtained during the process, for example pyrolytic gasoline.
The gasoline-type product obtained by the catalytic cracking of one or more of the diesel fractions of the feed can, if desired, be subjected to an additional catalytic treatment by its contact with a catalyst of the type used in catalytic cracking, in order to improve its nature with respect to the properties of an aviation gasoline, and gasoline constituents boiling in the boiling point scale of aviation gasoline can then be collected from the catalytically cracked and catalytically reprocessed gasoline.
It is often advantageous to subject aviation gasoline recovered from the products of catalytic cracking to hydrogenation to convert it to a more fully saturated product, whether the catalytic cracking has been carried out in a single stage or has been. carried out in several stages.
according to one of the procedures of the present process, the fractional distillation of the initial charge can be carried out mainly in three stages, the straight-run gasoline fraction and the lighter products being obtained in the first stage, naphtha and a or several fractions of gas oil being separated in the second stage, and the remaining portion of the charge, of higher boiling point, being subjected to a third stage of distillation, carried out in vacuum, for the separation of a vacuum distillate of the gas oil type which is fed to the catalytic burning stage, together with one or more gas oil fractions from the second distillation stage,
the residue from vacuum distillation being rewashed as a process product.
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However, without departing from the scope of the invention, modify the fractional distillation of the initial charge by collecting a fraction of straight-run gasoline and, where appropriate, lighter components in a first stage of distillation and then fractionating the gasoline. remainder of the feed, in a second fractional distillation stage, in a naphtha fraction, in one or more gas oil fractions and in a distillation residue, one or more of said gas oil fractions, and preferably all of them, being brought to the catalytic cracking stage, while the naphtha fraction and the distillation residue are brought to the pyrolytic cracking and reforming system,
to which is also fed the recycle gas oil from the catalytic cracking system for further conversion.
According to another embodiment, the present process can consist in treating a fraction of light oil, such as a fraction of gas oil the boiling points of which cover a relatively large scale to remove the asphaltic materials giving rise. to carbon, in subjecting the treated oil to catalytic cracking carried out under conditions suitable for ensuring the most favorable conversion into hydrocarbons boiling in the gasoline boiling scale, in essentially separating the products of said catalytic cracking into a normally gaseous hydrocarbon fraction, a light gasoline fraction, a heavier gasoline fraction, a fraction consisting essentially of intermediate conversion products and a liquid residue fraction, to be collected as the residue,
to bring the intermediate conversion products back to the cracking stage * to collect said fraction of es-
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relatively heavy gasoline, in subjecting the light gasoline fraction to an oatalytic treatment to collect therefrom a substantially saturated light gasoline fraction, in separating a fraction of butanes-butenes from the lighter gases contained in said fraction of hy - mainly gaseous hydrocarbons, these lighter gases being collected, subjecting the butane-butene fraction to selective polymerization to ensure the most favorable interpolymerization between normal butenes and isobutene in order to obtain isoctenes, essentially separating the products of the selective polymerization into a residual fraction of butanes-butenes,
in a fraction of iso-octenes and in a fraction of heavy polymers, to collect the latter fraction, to subject the fraction of iso-octenes to a hydrogenation in order to collect iso-octane, to subject the residual fraction of butanes-butenes to a polymerization of the normal butenes to polymerize almost completely the remaining butenes, to essentially separate the products of the polymerization of the normal butenes into a residual butanes fraction, into a polymer fraction, mainly composed of the dimers of butenes, and in a fraction of heavy polymers, mainly composed of trimers of butenes and of heavier hydrocarbons, to collect the latter fraction,
subjecting the polymer fraction to hydrogenation in order to recover a hydrogenated polymer gasoline therefrom, combining the residual fraction of butane with butane introduced from an external source and subjecting the mixture to dehydrogenation, separating the hydrogen from products of this dehydrogenation, in bringing together the products, after separation of the hydrogen, with the said fraction of butanes-butenes in order to subject it to the previous treatment.
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dementingly. and to bring controlled quantities of this separated hydrogen to the various stages of hydrogenation mentioned above to provide them with at least a portion of the hydrogen which they require.
As the invention mainly relates to the improved and advantageous manner in which the various stages of the process have been combined, and not to the apparatus in which the. various treatments can be carried out, the attached operating diagram is only intended to make the invention more clearly understood than would be possible if the numerous details of the various stages were represented. Generally speaking, this diagram indicates the individual stages of the process, and these stages will be described below in such a way as to bring out the most essential details.
Figures 1 and 2 of the accompanying drawings represent the two parts of the same diagram, these figures having to be considered as extensions of one another.
The feed or initial material to be treated, which is preferably a crude oil or a similar material composed of large-scale boiling hydrocarbons, is introduced through a pipe 1 into a separation zone 2. This zone 2 can comprise a fractionation zone in which the oil is subjected to fractional distillation yielding a light gasoline fraction, which contains the normally gaseous hydrocarbons, a heavier gasoline fraction, a gas oil fraction light, a heavier diesel fraction and a distillation residue.
The separation zone 3 may further comprise a depropanization zone, in which the light gasoline fraction is freed from propane and the lighter normally gaseous hydrocarbons, and a debutanization zone, in which the light gasoline fraction is free. almost completely debutanized to provide a butane fraction intended to be @
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used as we will see later. The debutanization zone can be operated so that the fraction of light gasoline which is separated therefrom has the desired vapor pressure.
The preferred procedure, however, is to completely debut the light gasoline and to incorporate into the gasolines or blends of various gasoline fractions obtained in the process sufficient quantities of additional butane to achieve the desired vapor pressure.
The light gas fraction, containing propane and lighter normally gaseous hydrocarbons, leaves zone 2, in the case shown, through pipe 5, to be collected and stored or to receive any other suitable destination. The fraction of light gasoline leaving zone 2 through pipe 4 is collected as a product of the process. The fraction of light gas oil, leaving zone 2 through pipe 5, can be collected in whole or in part as a product of the process. The still residue leaving zone 2 through a pipe 7 can be fed to a vacuum still zone 8 in which, by the application of a partial vacuum and the addition of heat, the still residue is obtained. separated into a fraction of gas oil and a residue proper.
The vacuum distillation zone 8 can use a vacuum varying, for example, from 125 to 735 mm of mercury and a temperature, at the top, of the order of 3830 to 266 C The residue separated in zone 8 leaves this area through a pipe 9 and is collected as a product of the process. In the treatment of certain crude hydrocarbon oils, however, it may be preferable, in order to obtain the best results, to subject the entire distillation residue to thermal cracking in order to obtain a cracked gasoline, a residue. cracked and a gas
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containing olefins.
In such an embodiment of the invention, the vacuum distillation step would be omitted, and the residue from the atmospheric distillation would be directed through pipes 7 and 7 to the oraoking and thermal reforming system. 20, which will be described later.
The heavy diesel fuel from zone 2 passes through a pipe 11 into the catalytic cracking system 1a in which it is subjected to the catalytic cracking while it is in the vapor state. The heavy direct gas oil fraction can be combined in pipe 11 with the gas oil fraction arriving in pipe 10 from the vacuum distillation stage, when this latter stage is applied, and the mixture can also contain, if desired, the mixture. fraction of direct light gas oil, instead of this latter fraction being collected separately through pipe 5, or alternatively, if desired, a portion or all of the fraction of direct light gas oil leaving zone 2 through pipe 5 can go through a pipe 6 (drawn in dotted lines because it is optional) and be joined, in pipe 11,
with the oil distillates supplied to the catalytic cracking system 12. In addition, the oil distillates from the pipe 11 can, if desired, be combined with a light oil fraction, such as gas oil or gasoline. oil of similar characteristics, introduced from an external source.
If desired, before subjecting all the material intended to be catalytically cracked to catalytic cracking in zone 12, it can be subjected to a treatment which removes compounds harmful to the catalyst therefrom and which also improves the properties of the oil. to such an extent that noticeably increased productions of gasoline and easily polymerizable gaseous olefins are obtained.
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appropriate to the initial oil charge, the carbon deposition on the catalyst is significantly reduced.
As materials having, in general, advantageous results in the above-mentioned treatment of hydrocarbon oil, there will be mentioned mineral acids, such as sulfuric, phosphoric, hydrochloric acids, acidic substances, such as acid sulphates, alkaline solutions, aqueous or not, adsorbents, such as fuller's earth. Other interesting treatments are exhaustion with the aid of solvents, treatment with halogens such as chlorine and bromine, treatment with metal oxides, such as copper oxides, and hydrogenation cata. - lytic.
The processing materials indicated above represent only a few of the materials which may be used for the desired result, and it should therefore be understood that their enumeration does not limit the invention. known to those skilled in the art which can in fact be used without departing from the general scope of the invention.
The production of gasoline, and more particularly of aviation fuels, by catalytic cracking involves the treatment of the catalytic cracking charge in a system which is operated continuously and which mainly comprises a vaporization zone communicating, for the purpose of operation, with two reaction vessels which contain the cracking catalyst and which are kept alternately during cracking and during regeneration.
The duration of the cracking and regeneration cycles of the catalyst varies under the influence of many factors,
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such as the cracking temperature, the nature of the catalyst used, the contact time, the nature of the cracking charge, this duration being able for example to vary from 10 to 60 minutes. The catalytic cracking system can include any desired number of reaction vessels. The conversion of the oil fractions supplied to system 12 can be carried out in this system by a single stage treatment or by a treatment in several separate stages.
Among the catalysts which have given effective results in the catalytic cracking of hydrocarbon vapors, there will be mentioned pellets or granules made of a product containing silica or other siliceous and refractory materials and of compounds selected from the group : alumina, zirconium oxide, vanadium oxide and thorium oxide. In addition, alumina hydrosilicates, acid-treated bleaching earths or the like have also given beneficial results in cracking hydrocarbon vapors.
Although the catalysts listed above are generally preferred, the invention is not limited to their application, as various other catalysts well known to those skilled in the art can be used without departing from the general scope of the invention. invention. The temperatures applied during the conversion can, for example, vary from 427 to 650 ° C and a pressure between substantially atmospheric pressure and 7 atmospheres or a higher pressure can be applied, this pressure, as well as all the pressures indicated during the description, being gauge pressures, as opposed to absolute pressures.
Conversion products leaving the
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zone or system 12 pass through a pipe 13 into a separation zone 14, which may include a vaporization and separation zone in which the vaporous conversion products are separated from the heavier liquid residue. In any event, zone 14 will normally include a fractionation zone in which the vaporous conversion products are fractionated in order to separate the gasoline and lower boiling constituents from the lower boiling constituents. higher boiling, the latter being condensed in the fractionation zone as a recycle fraction.
The fractionation zone can at the same time be used to separate a heavy gasoline fraction, as an intermediate condensate, from a fractionated vapor mixture containing a light gasoline and normally gaseous hydrocarbons. In addition to the above-mentioned zones, the separation zone 14 preferably comprises a debutanization zone to which fractionated vapors are supplied, in order to separate the normally gaseous hydrocarbons from the gasoline or the light gasoline fraction. In the example shown, the fraction of catalytically cracked residue leaving zone 14 through pipe 15 is cooled and collected as process product.
In some cases, however, it may be of interest to direct this residue from zone 14 through pipes 151 and 19 to thermal cracking and reforming system 20, as will be described later. If desired, instead of transferring the intermediate conversion products or the recycling of the catalytic cracking to the thermal cracking stage, all the intermediate conversion products passing through pipe 19 can be brought back to the catalytic cracking zone 12 through a pipe 80 opening into pipe 11 where they mix with the materials subjected to
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treatment in zone 12.
The catalytically cracked light gasoline and heavy gasoline fractions are withdrawn from zone 14 through pipes 16, 17, respectively, and collected as a process product through pipes 16 11 and 171, respectively.
In some cases, particularly when all of the gas oil fractions of the initial oil of the charge are subjected to catalytic cracking, it is desirable; also isolating a fraction of gas oil coming from the products of the catalytic cracking and removing this fraction from the separation zone 14 via a pipe 191, as a product of the process.
The catalytically cracked light gasoline fraction can be subjected to any refining suitable to improve the characteristics of this fraction with a view to its use as a feedstock for aviation fuels. This refining treatment may for example consist of contact with sulfuric acid (this contact may however appreciably decrease the final production of basic components of aviation fuels), or of hydrogenation. whose purpose is to convert the fraction of light gasoline into a more or less completely saturated product.
The catalytically cracked heavy gasoline fraction can be finally mixed with other gasoline fractions and other gasolines generated in the process; for example, it can be mixed with the straight run light gasoline fraction from the initial separation of the feed with the gasoline of normal boiling point from the thermal cracking and reforming system 20 described below and with polymers obtained as described below using of proprene and butenes, the mixture obtained giving a motor fuel
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extremely satisfying.
The value of the gasoline fractions resulting from the catalytic cracking of the diesel fuel can be increased, if desired, by a new catalytic treatment of said fractions, whether in the same system 12, which is obtained by making it work alternately this system 12 as a cracking zone and as a treatment zone, or either in separate catalytic treatment zones 69 or 74, which will be described below in more detail.
The second preferred catalytic treatment is carried out at an elevated temperature with a catalyst of the same type as that used in the catalytic cracking of gas oil and, preferably, at lower space speeds and temperatures somewhat lower than. those applied in the stage of catalytic cracking of gas oil. For example, by subjecting fractions of gas oil, under the preferred conditions, namely temperatures of approximately 455-525 C, pressures of the order of 2 to 5, 5 atmospheres and space velocities (volumetric feed rates) of about 4 to 6 volumes per hour and per volume of catalyst, in contact with a cracking catalyst of the type described above,
and in particular with catalyst particles obtained by purifying and calcining a mixture of aluminum hydrate and silica, gasoline can be isolated from those of the products of the catalytic cracking of the gas oil which boil above and below the gasoline boiling range and then subjecting the gasoline thus isolated to a new treatment consisting of contact with the same type of catalyst under a pressure of the same order as that applied in the cracking catalytic gas oil, but at a lower temperature, between approximately 260 and 482 C, and at a lower space velocity, preferably of the order of 1 to 2 volumes per hour per hour.
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catalyst volume.
The resulting catalytically cracked and reprocessed gasoline can then be subjected to debutanization and then fractionated with a view to separating and separately obtaining the light and heavy gasoline fractions catalytically cracked and subjected to a second catalytic treatment.
When a hydrogenation treatment is applied, the catalytically cracked heavy gasoline fraction can be collected through pipes 17 and 171 as a process product. On the other hand, the catalytically cracked light gasoline fraction is transferred. via pipes 16 and 161 to a hydrogenation zone 74 where it is subjected to the treatment which will be described below.
The hydrogen intended for the treatment in zone 74 can be one of the products of the dehydrogenation which will be described later and is introduced into this zone through pipes 41 and 75. The hydrogenated products leaving zone 74 pass through pipe 76. in a separation zone 77 in which the excess unused hydrogen is separated from the hydrogenated product. The hydrogenated material from zone 77 can be collected by pipe 78 and excess unused hydrogen can be collected by pipe 79 or, if desired, the excess returned to hydrogenation zone 74 by means. well known, not shown.
The second preferred catalytic treatment can be accomplished by combining the light and heavy gasolines from zone 14 in pipe 17 and introducing the mixture into catalytic treatment zone 69 where it is treated as previously described. Conversion products leaving zone 69 are fed through a pipe 70 to a separation zone 71 in which light gasoline, preferably boiling below 150 C, is separated from the higher boiling point constituents. gasoline thus separated can be collected as a product of the process by a
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pipe 72.
The higher boiling constituents separated in zone 71 may, when they contain only hydrocarbons boiling in the gasoline scale, be collected as a process product through a pipe 73.
However? if the fraction contains hydrocarbons boiling above the gasoline scale, it can be subjected to heat treatment or catalytic treatment by passing it through pipe 731 into pipe 19 where it combines with the fraction of recycling diesel.
When desired, instead of the treatment described in the preceding paragraph, the light gasoline fraction from the catalytic cracking can be subjected to hydrogenation. This treatment tends to slightly lower the octane number of the final product, but it increases its susceptibility to lead, which makes it easy to raise the octane number to a value equal to, if not greater than, the octane number of the initial product (unhydrogenated) by the addition of relatively small amounts of tetraethyl lead.
- In addition, the hydrogenation of the catalytically cracked light gasoline fraction greatly reduces the losses due to refining, in particular in comparison with the refining treatment with sulfuric acid, and also decreases the heating test. by the acid of the final product, which significantly increases the value of this product as an aviation fuel. The hydrogenation of the catalytically cracked light gasoline fraction can be carried out at temperatures of the order of 120 to 235 ° C. under pressures ranging, for example, from substantially atmospheric pressure to 7 atmospheres or more,
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with the aid of catalysts of the kind described in connection with the hydrogenation carried out in zone 50, as will be described later.
The straight-run heavy gasoline fraotion from zone 2 passes through pipe 18 and can be combined with a relatively heavy gasoline charge arriving through pipe 83 from an external source, the mixture being subjected to thermal reforming. in thermal cracking and reforming system 20. The thermal cracking and reforming treatment applied in system 20 preferably consists of converting the heavier hydrocarbon oils to boiling hydrocarbons in the gasoline scale. and further heat-treating the lighter hydrocarbons such as gasoline and naphtha, improving the octane number of these hydrocarbons without unduly changing their boiling range.
The thermal cracking and reforming system 20 can be set up and operate in accordance with well known and commonly adopted practice in this industry. For example, without departing from the scope of the invention, it can apply the Dubbs process or any other process in in which relatively heavy oils are thermally cracked to produce a strongly anti-detonating gasoline and in which rela. Very light, for example heavy gasolines or naphtha, are converted by reforming into a strongly anti-detonating gasoline, this conversion being accompanied by the production of normally gaseous products, including butenes,
The preferred treatment performed in system 20 is to thermally crack the recycle gas oil fraction in a heating coil and a reaction chamber in communication with this coil and to reform the heavy gasoline fraction in a separate heating coil.
When we
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intends to thermally convert an atmospheric distillation residue arriving through pipe 71 and / or a heavy oil feed arriving through pipe 84 and / or a liquid residue coming from the catalytic cracking system 12, it is preferable to combine these oils to the recycle gas oil fraction undergoing thermal cracking in the heavy oil cracking portion of the combined thermal cracking and reforming system 20, while the straight run heavy gasoline fraction is reformed in a heating coil light oil being part of the same system. However, if desired, both the recycle diesel fraction and the heavy gasoline fraction can be treated in the same heating coil, and in this case
a reaction chamber may or may not be used. If separate heating coils are used, in the heating coil receiving the recycle gas oil fraction (or the mixture of this fraction with other high boiling point oils) it is possible to apply a temperature of exhaust included, for example between 454 and 538 C, with a pressure of the order of 14 to 40 atmospheres or higher, and it is possible to apply for the heating coil receiving heavy gasoline an exhaust temperature of the order from 482 to 566 C, for example and a pressure of the order of 20 to 70 atmospheres, for example.
When the recycle gas oil fraction and the heavy gasoline fraction are processed in the same heating coil, the exhaust temperature of the heating coil may for example be between 482 and 555 ° C, using a pressure of 1 of the order of 27 to 54 atmospheres or more, for example.
The conversion products obtained in the thermal cracking and reforming system are transferred through one or more pipes 21 to a separation zone 22, which may include a separation zone of.
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vapors. in which a non-vaporous liquid residue is separated from the vaporous conversion products, and a fractionation zone in which the vaporous conversion products are fractionated to separate the vapors boiling in the gasoline scale from the conversion products heavier vapors, the latter being condensed in the fractionation zone as reflux condensate.
In addition, the separation zone 22 may include a debutanization or stabilization zone, in which normally gaseous hydrocarbons are substantially removed from the fractionated vapors. The cracked residue fraction, in the example shown, is removed from separation zone 22 through pipe 23 and collected as a product of the process. However, if desired, this fraction can be subjected to further treatment, such as coking treatment or solvent stripping. The reflux condensate is returned through pipe 24 to pipe 19 as a recycle product from the thermal cracking and reforming process or, if desired, can be collected as a process product by well known means, not represented.
The cracked and reformed gasoline passes through pipe 25 to a cooling apparatus and is collected as a process product in a storage tank.
The normally gaseous hydrocarbons separated in zone 14 leave this zone through pipe 26 and are combined with a similar fraction which originates from zone 22 and has been withdrawn therefrom through pipe 27, the mixture being introduced into a concentration zone 28. Zone 28 may include a de-ethanization zone in which a fraction of dry gas composed essentially of normally gaseous 0: 3 and lighter hydrocarbons and hydrogen is separated from the heavier normally gaseous hydrocarbons. In addition, this zone may include an area of
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Depropanization in which the normally gaseous, relatively heavy hydrocarbons are separated into a propane-propene fraction and a butane-butene fraction.
The de-ethanization zone preferably comprises an absorption zone in which the heavier normally gaseous hydrocarbons are dissolved in a suitable absorption oil, the dry gas fraction remaining undissolved. When such an absorption zone is used, a rectification zone is used in which the heavier normally gaseous hydrocarbons separate from the enriched adsorber oil. Ordinarily, the depropanization treatment will include fractionation at a pressure above atmosphere and relatively high. The dry gas fraction from zone 28 passes through pipe 29 into a storage tank or is used as a source of gas. fuel in the process or in any other suitable manner.
The propane-propene fraction from zone 28 can be transferred through a pipe 50 to a polymerization zone 31 where a substantial portion of the propane contained in this fraction is converted to normally liquid polymers or, if desired. , collected as a product of the process through pipes 30 and 301.
The phosphoric acid catalyst, which will be described in more detail in connection with a subsequent polymerization stage, can advantageously be used in this zone. Polymerization temperatures of between 177 and 288 C can be applied, for example, with a pressure of the order of 7 to 136 atmospheres or above. The products of the polymerization carried out in zone 31 pass through a pipe 32 into a separation zone 33, in which the residual propane-propene fraction is separated from the propene polymers, this fraction being withdrawn from zone 33 by a pipe 34 and collected as a product of the process or
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receiving any other desired destination Polymers separated in zone 33, and mainly composed of propene dimers and trimers,
are led by pipe 35 to cooling and storage devices and are collected as a product of the process.
The fraction of butane from zone 2, and containing iso-butane and normal butanes, passes through a pipe 36, a connection 37 of which can, if desired, withdraw a portion of this fraction intended to be used for to give the desired vapor pressure to the final distillates 0 The residual portion of the butane fraction is combined with the residual fraction of butanes-butenes produced as will be described later and, if desired, with a fraction of butane arriving from an external source through a pipe 21;
and the mixture is subjected to dehydrogenation in zone 38 to convert a substantial portion of the normal isobutane and butanes to their corresponding olefins. Dehydrogenation is carried out in zone 38 in the presence of a mass. catalytic which, in general, may be composed of pellets or granules made of a product of alumina or other refractories and of compounds in particular oxides - elements chosen from the group consisting of the elements in the left columns of groups 4 , 5 and 6 of the periodic table.
The dehydrogenation catalysts mentioned above are preferred by the Applicant but should not be considered as limiting the invention, since various other catalysts capable of carrying out the desired reaction and well known to those skilled in the art can be applied without depart from the general scope of the invention. Dehydrogenation temperatures of the order of 4820 to 650 ° C and dehydrogenation pressures between atmospheric pressure and about 7 atmospheres can be applied.
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The conversion products leaving the dehydrogenation zone 38, and composed essentially of hydrogen of iso and normal butenes and of iso and normal butanes, are led through a pipe 39 into a separation zone 40 in which the hydrogen separates from the products. dehydrogenated.
The hydrogen separated in zone 40 passes respectively through pipes 41 and 42 in zones 62 and 50, to be used there as will be described later, and in zone 74, by pipes 41 and 75, to be used there. used as described above. When the quantity of hydrogen generated in the dehydrogenation stage is not sufficient for the needs of the process, additional hydrogen can be introduced into the system through a pipe which opens into the pipe 75 where it joins the separated hydrogen in zone 40.
Dehydrogenated products from zone 40 pass through pipe 43 and are combined with the butane-butene fraction arriving from zone 28 through pipe 44, and the mixture is subjected to selective polymerization in zone 45 before conversion. all or substantially all of the iso-butene and a portion of the butenes normal to iso-octenes. A catalyst containing sulfuric acid or phosphoric acid can be used in polymerization zone 45 , and the temperature and pressure conditions applied with either of these catalysts can be controlled so as to polymerize substantially all of the isobutene and a portion of the normal butenes.
However, sulfuric acid is more selective, as regards the polymerization of iso-butene to iso-octenes, than the phosphoric acid catalyst and, since the production obtained with sulfuric acid as catalyst - sor is approximately half that obtained with the phosphoric acid catalyst, with an increase
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ment of the octane number of 2 or 3 points only for the final hydrogenated product, this catalyst is less useful as a polymerization catalyst in this process. However, a catalyst containing sulfuric acid is particularly advantageous when it is desired to obtain a substantially pure iso-octane.
Temperatures which may be applied with sulfuric acid as the curing agent are in the approximate range of 270-93 ° C, and preferably sufficient "superatmospheric" pressures are applied to maintain. a constant flow of acid and hydrocarbon mixture through the system.
It is well known to those skilled in the art that, when a mixture of iso and normal butenes is polymerized in the presence of a catalyst containing phos "phoric acid, the temperature and pressure conditions can be adjusted in such a way. in effecting a substantially complete polymerization of iso-butene and a polymerization of 1 to 1.5 volumes of normal butenes per volume of iso-butene, to obtain a mixture of iso-octenes.
It is this catalyst which is therefore preferred. The phosphoric acid catalyst is generally cons. containing a relatively inert support, such as kieselguhr, impregnated with orthophosphoric acid or pyrophosphoric acid, this mixture preferably being calcined before use. Polymerization temperatures of between about 66 and 232 and Pressures in the range of 54 to 89 atmospheres or higher can be applied when the catalyst used is the phosphoric acid catalyst.
The polymerization products of zone 45, which are composed essentially of liquid polymers containing a high proportion of iso-octenes and a small amount of a heavier fraction, and the residual fraction of butane-butene composed mainly of
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iso and normal butanes and normal butenes, are fed through a pipe 46 to a separation zone 47. The separation zone 47 usually comprises a fractionation zone in which the iso-octene fraction and the residual butanes fraction. butenes are separated from the normally liquid polymers of higher boiling point.
In addition, this zone may include a de-utanization zone in which the residual fraction of butanes-butenes is separated from the fraction of iso-octenes. The fraction of heavy polymers separated in zone 47 passes through a pipe.
48 in cooling and storage devices or, if desired, can be transferred to the thermal reforming and cracking stages, by means not shown, to be converted to boiling hydrocarbons in the scale of. boiling points of gasoline.
The fraction of iso-octenes is brought via a pipe 49 to a hydrogenation zone 50 in which, using suitable catalysts and hydrogen introduced as previously described, the iso-ootenes are converted into iso-octanes.
The hydrogenation carried out in zone 50 can be carried out in the presence of a catalyst which, in the preferred embodiment of the invention, consists of nickel deposited on relatively porous particles of a relatively inert and siliceous support. , such as kieselguhr. This catalyst can be prepared by precipitating nickel carbonate on kieselguhr, compressing the product in the form of globules, drying them and reducing them directly with hydrogen at 4000G.
However, other hydrogenating catalysts, well known to those skilled in the art, for example the oxides of chromium, molybdenum and tungsten, can be used when desired. Temperatures ranging, for example, from 1210 to 232 ° C. and "superatmospheric" pressures of the order of 1 to 14 atmospheres or higher may be applied.
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quées in the hydrogenation treatment in zone 50.
The hydrogenated products and the excess, unused hydrogen pass from zone 50, through pipe 51, into a separation zone 52 in which the excess unused hydrogen and the normally gaseous hydrocarbons liable to break down. which have been generated in the reaction are separated from the iso-octanes. The excess unused hydrogen which has been separated in zone 52 passes through pipe 53 into a hydrogen collecting tank or, if desired, can be brought back to zone 50 to be reused there, by well-known means not shown. The hydrogenated polymers, composed primarily of iso-octanes, are withdrawn through pipe 54 and collected as a product of the process.
The residual butane-butene fraction separated in zone 47 and composed essentially of iso and normal butanes and normal butenes passes through pipe 55 to a normal butene polymerization zone 56 in which substantially all of the butenes are converted to normally liquid polymers. .
Preferably, a phosphoric acid catalyst is used in zone 56, which can be prepared in the same manner as that described in connection with the polymerization carried out in zone 45. Preferably, the conditions are controlled. temperature and pressure in zone 56 so as to effect substantially complete polymerization of the butenes, which exist mainly in the form of normal butenes. Temperatures of the order of about 163 to 218 ° C. and pressures of about of the order of 20 to 65 atmospheres or higher, these advantageously being able to reach 82 atmospheres.
Polymerization products leaving zone 56 together with unconverted normally gaseous hydrocarbons, which consist primarily of butanes
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normal and iso, are brought by a pipe 57 to a separation zone 58. This zone 58 will usually include a fractionation zone in which the heavy polymers, composed essentially of the trimers of the butenes and a small quantity of heavier polymers. , are separated from the normally liquid polymers, consisting essentially of the dimers of the butenes and of the residual fraction of butanes. In addition, this zone may include a debutanization zone in which the residual fraction of butanes is separated from the normally liquid polymers.
The fraction of heavy polymers separated in zone 58 can be brought through a pipe 59 to a storage tank or, if desired, returned to the cracking or thermal reforming stage, by means not shown, to be converted there. hydrocarbon stage of the gasoline boiling scale. The residual fraction of butanes is transferred through a pipe 60 to pipe 36, in which it is combined with the fraction of butanes from zone 2, the mixture then being dehydrogenated in zone 38.
The fraction of normally liquid polymers leaving zone 58 may pass through a pipe 61 into a hydrogenation zone 62, in which hydrogen which has been introduced as previously described is used, or, if desired. , is collected as a product of the process through pipes 61 and 611. The hydrogenation can be carried out in zone 62 in the presence of catalysts which are essentially of the same type as those described for hydrogenation zone 50 '. . Temperatures of the order of 121 to 232 C, for example, and pressures of the order of 10 to 17 atmospheres or higher can be applied in this zone.
The hydrogenated products and unused hydrogen are transferred through a pipe 63 from the zone 62 to a separation zone 64 in which the excess hydrogen not '
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used is separated from the polymers of hydrogenated butenes.
These can exit zone 64 through pipe 65 and be collected as a process product. Excess unused hydrogen can be removed through pipe 66 and either stored or, if desired, returned to the zone. 62, by means not shown, to be reused there.
Separate hydrogenation treatments for the iso-octene fraction from the selective polymerisation and for the dimer fraction of the butenes from the non-selective polymerisation have been described above and shown schematically in the drawings, but it It is of course understood that these two hydrogenation treatments can be combined in a single operation and that the dtiso-octenes fraction can be hydrogenated after having combined it with the fraction of the dimers of the butenes under conditions included in the scales indicated below for the treatments carried out in the hydrogenation zones 50 and 62.
If desired, a light catalytically cracked gasoline from zone 14, the iso-octane fraction from zone 52 and the hydrogenated polymer fraction from zone can be mixed together. 64, to obtain an excellent aviation fuel, and butane removed from the process, as previously described, can be added to the mixture to give it the desired vapor pressure. The heavy catalytically cracked gasoline which comes from the zone 14, the fraction of cracked and reformed gasoline that comes from zone 22,
the fraction of the propane polymers from zone 33 and the light gasoline fraction from zone 2 can be mixed to give an excellent motor fuel. The butane removed from the process, as previously described,
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can be added to the mixture to give it the desired vapor pressure.
An example of a particular procedure of the process, carried out by applying the preferred conditions and catalysts, is as follows: The initial feedstock or oil to be treated, which is a crude oil having a density of 0.8212 and contains approximately 3.2% by weight of butane added, is heated to a temperature of 37 ° C and subjected to fractional distillation at a pressure of 1.7 atmospheres, such that a light gasoline fraction normally containing hydrocarbons is obtained. gas and having a final boiling point of about 100 C, a heavy gasoline fraction having a final boiling point of about 245 C, a gas oil fraction and a distillation residue fraction The gasoline fraction is treated light in a depropanizer maintained under a pressure of 18.7 atmospheres,
working at a top temperature of 29 ° C to remove propane and lighter, normally gaseous hydrocarbons. This fraction, which corresponds to approximately 0.575 of the feed, by weight, is used in the process as a heat source. The residue of the de-propanizer is introduced into a debutanizer under a pressure of 4.1 atmospheres while working at a temperature, at the top, 54 ° C. The fraction emerging from the top of the debutanizer, composed essentially of butanes and corresponding to about 4% by weight of the feed, is treated in the manner which will be described later.
A fraction constituting approximately 0.4% by weight of the feed and composed of isopentane is removed from the debutanization zone, as an intermediate fraction, this fraction being collected through pipe 68 as a product of the process. A light gasoline with a final boiling point of 100 C and an octane number of 70 (measured by
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the motor method, which is about 8.6% by weight of the load) is collected as a product of the process.
The still residue withdrawn from the fractional distillation zone is subjected to a second fractionation in a vacuum distillation zone maintained under a pressure of 685 mm Hg, controlling the temperature at the top of the fractionation tower so that 'a distillate is obtained with a final boiling point of approximately 400 0. A heavy residue, which is approximately 13.2% by weight of the feed, is collected from the vacuum distillation zone as a product of the process.
The fraction of gas oil from the fractional distillation stage and the gas oil from the vacuum distillation zone are combined with a mixture of kerosene and a fraction of gas oil having an average density of approximately 0.8681 and the whole is in - produced (through a pipe 67) from an external source, in an amount representing 11.4% of the total hydrocarbon feed intended for the process. The resulting mixture is subjected to contact in vapor phase with a catalyst cracking compound essentially composed of silica, alumina and zirconium oxide, at 500 C under a pressure of 4 atmospheres and with a space velocity of 4.
The conversion products of this catalytic cracking are transferred to a separation zone maintained under a pressure of 2.7 atmospheres, in which a non-vapor liquid residue, corresponding to approximately 5.2% by weight of the feed, is separated from the products. vaporous conversion products and collected as a product of the process. The vaporous conversion products are fractionated at substantially the same pressure as maintained in the separation zone to separate fractionated vapors having a boiling point.
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final of about 1500 from the heavier vaporous conversion products, the latter being condensed in the fractionation zone as a heavy gasoline fraction and reflux condensate.
The fractionated vapors are subjected to cooling and condensation and the resulting distillate and gas are collected and separated. The resulting distillate is vaporized and heated to 400 G and subjected to contact with a catalyst of silica, alumina and zirconium oxide in a treatment zone at a pressure of about 7 atmospheres and with a speed. space of 1. The vapors from the catalytic treatment zone are introduced into a debutanization zone maintained at a pressure of 4 atmospheres and a top temperature of 54, to remove substantially all of the normally gaseous hydrocarbons from the gasoline.
The gasoline collected in this treatment, which has a final boiling point of approximately 165 ° C. and an octane number of 70 and which represents approximately 9% of the weight of the feed, is one of the products of the process. Catalytically cracked heavy gasoline, which has a final boiling point of approximately 204 C and an octane number of 63 (determined by the engine method) and represents approximately 9.1% by weight of the charge, is collected of the fractionation zone as a product of the process.
The recycle gas oil from the reflux condensate of the catalytic cracking is mixed with the heavy gasoline portion from the first-mentioned fractional distillation, and the mixture is subjected to a thermal cracking and reforming treatment at a temperature. temperature of 538 and under a pressure of 41 atmospheres. The conversion products of the thermal cracking and reforming treatment are introduced into the fractionation zone maintained at a pressure of 11.5 atmospheres in
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which fractional vapors having a final boiling point of about 2040 are separated from the heavier conversion products, the latter, which represent approximately 7.2% by weight of the feed,
being condensed and collected from the fractionation zone as a product of the process. The fractionated vapors from the cracking and reforming treatment are introduced into a debutanization zone maintained at a pressure of 4 atmospheres and working with a temperature at the top of 54 C, with a view to separating substantially all the normally gaseous hydrocarbons from the thermally cracked and reformed gasoline, the end point of which is 204 C, this gasoline which represents about 26.8% of the weight of the feed, which has an octane number of 68, being collected as a product of the process.
The normally gaseous hydrocarbons from the catalytic cracking and the thermal cracking and reforming treatment are introduced into an absorber maintained at a pressure of 6.8 atmospheres, in which these normally gaseous hydrocarbons are brought into contact with an absorbent oil which eliminates the hydrocarbons. normally gaseous heaviest, composed essentially of gaseous C3 and C4 hydrocarbons, a light gas fraction, composed of C2 hydrocarbons and lighter gases,
the latter fraction being removed from the absorber and used as a heat source for the process. The enriched oil in the absorber is transferred to a rectifying tower maintained at substantially the same pressure as that of the absorber. The heavier normally gaseous hydrocarbons are separated from the absorber oil in the rectification tower $ the treated oil being returned to the absorption zone
The heavier normally gaseous hydrocarbons are introduced into a depropanization zone in the
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which prevails a pressure of 18.7 atmospheres and a temperature, at the top, of 49 C, so as to separate a fraction of propane-propene from the fraction of butanes-butenes.
The propane-propene fraction is subjected to polymerization in the presence of a phosphoric acid catalyst at 246 ° C and a pressure of 41 atmospheres.
The residual propane-propene fraction is separated from the propene polymers and collected, as a process product, these polymers, which represent about 1.6 by weight of the feed and have an octane number of about 82 determined by the engine process).
The butane fraction separated as described above and the butane produced as will be described later are subjected together to dehydrogenation in the presence of an alumina-chromium oxide catalyst, at 538 C, under pressure. of 2.7 atmospheres.
After separation of the hydrogen, the dehydrogenated products are combined with the fraction of butanes-butenes, separated as mentioned above, and the mixture is subjected to selective polymerization in the presence of a phosphoric acid catalyst, at 107 C, under a pressure of 51 atmospheres. The products of the selective polymerization are introduced into a fractionation zone in which there is a pressure of 0.34 atmosphere and a temperature at the top of 121 C, to separate the fractionated vapors composed essentially of iso-octenes and the residual fraction of butanes-butenes originating from the heaviest liquid polymers, the latter fraction being removed from the fractionation zone,
as a product of the process. The fractionated vapors are then introduced into a debutanization zone maintained at a pressure of 4 atmospheres and which is worked at a temperature of 54 C, at the top of the tower, to separate the residual fraction of butanes-butenes from
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the iso-octene fraction. This latter fraction is subjected to hydrogenation in the presence of a nickel catalyst at 149 C and under a pressure of 17 Atmospheres ¯ and a fraction of iso-octene is collected as the product of the process. octane corresponding to approximately 3.2% by weight of the charge and having an octane number of 95 (determined by the engine method).
The residual butane-butenes fraction resulting from the last-mentioned selective polymerization is subjected to a non-selective polymerization carried out in the presence of a catalyst based on phosphoric acid at 204 ° C. under a pressure of 34 ° C. atmospheres, to convert substantially all of the remaining butenes to normally liquid polymers. The products of the non-selective polymerization are subjected to fractionation at an "over-atmospheric" pressure of 0.34 atmospheres pbur to separate the heavy liquid polymers from the poly- Normally lighter liquids, composed essentially of the dimers of the butenes and the residual fraction of butane, and collects the heavy polymers as a product of the process.
The normally liquid polymers containing the residual fraction of butane are introduced into a debutanization zone maintained at a pressure of 4 atmospheres and at a top temperature of 54 ° C., in order to separate the residual fraction of butane from it. usually liquid polymers. The residual butane fraction is returned to the dehydrogenation stage in order to treat it there in the manner previously described.
The normally liquid polymers were subjected to hydrogenation in the presence of a nickel catalyst at 177 ° C. and under a pressure of 17 atmospheres, and as a product of the process, hydrogenated polymers representing about 1.4% by weight of the product were collected. load and having an octane number of approximately 85 (determined by the engine method).
The productions indicated above correspond to a liquid weight of approximately 85.7%, the remainder being attributed mainly to gas and losses.
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Uk ", REVENDTCr.TIONS t4 Êàm4tltt" 1 -A process for manufacturing gasoline, both automotive type and aviation type, this process consisting of catalytically cracking a hydrocarbon oil, separating the gasoline and the gases generated by this catalytic cracking of the higher boiling point conversion products and each other to increase gasoline yield by subjecting at least a portion of these high boiling point products. higher boiling at additional cracking to separate a fraction of butanes-butenes from the above gases, to generate iso-octenes by selective polymerization of said fraction of butanes-butenes,
in separating a fraction of iso-octenes and a residual fraction of butanes-butenes from the products of the selective polymerization and one from the other, in subjecting said residual fraction of butanes-butenes to a non-selective polymerization by converting at least a substantial portion of the butenes content of boiling hydrocarbons in the gasoline boiling point scale, to be collected separately the residual butanes and the polymers boiling in the gasoline scale from the products of said gasoline non-selective polymerization and to produce iso-octanes by the hydrogenation of said iso-octene fraction.
2 -Procédé claimed in claim 1, characterized in that a light gasoline and a heavy gasoline are separated from the lightest and heaviest point products of the catalytic cracking, the heavy gasoline is collected, the gasoline is converted. 'light gasoline to a light gasoline substantially saturated by an additional catalytic treatment, the products of the non-selective polymerization are essentially separated into residual butanes, in a normal fraction.
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liquid element, which boils in the gasoline scale and is composed essentially of dimers of butenes, and in a fraction of heavy polymers, boiling essentially above said fraction of dimers of butenes,
the heavy polymer fraction is collected and the butene dimer fraction converted by hydrogenation to a substantially saturated gasoline product.
50-The process according to claims 1 or 2, wherein the residual butanes collected from the products of the non-selective polymerization are converted, by dehydrogenation, into a mixture mainly composed of butenes, unconverted butanes and hydrogen; and a fraction of butanes-butenes, separated from the products of this dehydrogenation, is then subjected to selective polymerization in combination with the fraction of butanes-butenes separated from the gases of the catalytic cracking.
4 -Process according to claims 1 to 3, wherein the hydrogen gas is separated from the products of the dehydrogenation of butanes and used to hydrogenate the fraction of isoctenes from the selective polymerization, hydrogenate the normally liquid polymers, boiling in l 'gasoline scale, derived from the non-selective polymerization and, where appropriate, also hydrogenate the light gasoline of.
oatalytic cracking, the latter hydrogenation being of the non-destructive catalytic type 5-0-Process according to claims 1 to 4, characterized in that a cracked residue of high boiling point is separated and an intermediate recycling fraction * essentially boiling below said residue and ** above the gasoline fractions. with the products of the catalytic cracking and each other and a portion of said recycling fraction, intermediate to the
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catalytic cracking stage for further conversion.
6 -A process according to claims 1 to 5, this process consisting in subjecting a charge of hydrocarbon oils boiling essentially above the scale of the boiling points of gasoline to a catalytic cracking, by separating the conversion products obtained into normally gaseous products, in a light gasoline fraction, in a heavy gasoline fraction, in intermediate conversion products and in a catalytically cracked residue, to collect the latter residue and the heavy gasoline fraction) in subjecting the light gasoline fraction to a further catalytic treatment to convert it into a substantially saturated gasoline product, in separating a fraction of butanes-butenes from said normally gaseous products, the residual portion of the latter being collected,
subjecting said fraction of butanes-butenes to a selective polymerization, in which iso-octenes are generated by polymerizing substantially all of the iso-butene and a portion of the normal butenes, essentially separating the iso-octenes from the residual fraction of butanes-butenes and hydrogenating said fraction to obtain iso-octanes, subjecting the residual fraction of butanes-butenes to non-selective polymerization in which substantially all of the butenes present in normally liquid polymers are polymerized, separating normally liquid polymers on the same boiling scale as gasoline with the residual fraction of butanes and all other products generated in the non-selective polymerization and hydrogenate these polymers,
in subjecting the residual fraction of butanes to dehydrogenation in order to convert a substantial portion thereof to butenes, in separating the hydrogen from the butenes and from the unconverted butanes, in collecting the hydrogen and combining
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butenes and butanes not converted to the butanes-butenes fraction in order to treat them in the above-indicated manner.
7 -Process according to claims 1 to 6, wherein the catalytic cracking is carried out in the presence of a catalyst made essentially of a silica product and of compounds selected from the group: alumina, zirconia oxide, vanadium oxide . thorium oxide, at temperatures of the order of 4270 to 65C C and under pressures between substantially atmospheric pressure and 7 atmospheres (at the manometer);
the selective polymerization is carried out in the presence of a phosphoric acid catalyst at a temperature of 66 to 232 C and under a pressure of 54 to 89 atmospheres; the non-selective polymerization of butenes is carried out in the presence of a catalyst with l phosphoric acid at a temperature of 1630 to 218 C and under a pressure of 20 to 82 atmospheres; and the hydrogenation of the isoctene fraction is carried out in the presence of a nickel catalyst at 121-232 C and under a pressure of 1 to 14 atmospheres.
80-Process according to claims 3 or 6, in which the dehydrogenation of the butanes to be dehydrogenated is carried out in the presence of a catalyst consisting essentially of a product of alumina and of compounds - preferably the oxides - of the elements. group of left columns of groups 4,5 and 6 of the periodic table at temperatures of the order of 482 -650 C and at a pressure of the order of zero (atmospheric pressure) at 7 atmospheres.
9 '- In a process for making gasoline both of the motor type and of the aviation type, the combination of processing steps consisting of catalytically cracking a gas oil and at the same time subjecting a heavy oil and a gasoline heavy to cracking and thermal reforming treatments, respectively, to
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collect separately the gasoline generated in the catalytic cracking and the gasoline generated in the thermal cracking and reforming treatments, to separate the gases generated in the catalytic cracking and in the thermal cracking and reforming treatments in a fraction of light gas, in a fraction of propane-propene and in a fraction of butanes-butenes, to be converted into iso-octenes the fraction of butanes-butenes by selective polymerization,
followed by non-selective polymerization of the residual butane-butene fraction from said selective polymerization, polymerizing the propane-propene fraction to obtain gasoline -polymer and hydrogenating the iso-octenes generated in the selective polymerization.
10. A process according to claim 9, wherein a feedstock of hydrocarbon oil boiling within the limits of a large scale is fractionated into a normally gaseous hydrocarbon fraction, into a distilled light gasoline fraction. direct lation, in a heavy gasoline fraction, in one or more gas oil fractions and in a distillation residue;
the fraction of normally gaseous hydrocarbons, the fraction of straight-run light gasoline and, where appropriate, a fraction of light gas oil are collected, as process products, at least one of the gas fractions is fed Oil, preferably a relatively heavy fraction, in the catalytic cracking stage, a substantially saturated gasoline is produced by subjecting to a catalytic treatment in addition to catalytically cracked light and heavy gasoline fractions, the distillation residue is subjected to catalytic treatment. thermal cracking at the same time that the heavy gasoline fraction of the fractional distillation is subjected to thermal reforming, the conversion products of these thermal cracking and reforming treatments are separated into products normally
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gaseous,
a thermally produced gasoline and a cracked residue; the latter and the thermally produced gasoline being collected as products of the process, the normally gaseous products of the catalytic cracking and the thermal cracking and reforming treatments are combined, the mixture of these normally gaseous materials is fractionated in a system gas separator to obtain a fraction of light gases composed essentially of C2 hydrocarbons and lighter gases and which is collected in a fraction of propane-propene and a fraction of butanes-butenes, a substantial portion of the fraction of propane-propene, by polymerization, in hydrocarbons boiling in the scale of the boiling points of motor fuels, these hydrocarbons being collected as a product of the process,
substantially all of the iso-butene and a portion of the normal butenes are polymerized to obtain iso-octenes by selective polymerization, the products of which are separated into a residual butane-butene fraction, into an iso-butene fraction. octenes and a heavy polymer fraction, substantially all of the butenes in the residual butane-butene fraction are subjected to a non-selective polymerization, the products of which are separated into a butanes fraction, a polymer fraction consisting essentially of dimers of butenes and a heavy polymer fraction, a substantial portion of the butanes fraction is converted into butenes by catalytic dehydrogenation, the hydrogen fraction is separated from the dehydrogenated products and these products are brought back to the stage of selective polymerization,
and separately hydrogenating the isoctene fraction from the selective polymerization and the butene dimers from the non-selective polymerization.
11. A process according to claim 9 or claim 10 in which a recycling fraction analogous to a
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Gas oil is separated from the catalytic cracking products and subjected to thermal cracking 12 * -A process according to claim 9 or claim 10, wherein the heavy hydrocarbons are catalytically cracked and boiling points higher than gasoline, which comprise the components of the cracked residue, are combined, after having been separated from the products of the catalytic cracking, with the residue of the fractional distillation, the mixture of heavy oils then being subjected to thermal cracking.
13 -Procédé according to any one of claims 9 to 11, characterized in that the products of the catalytic cracking are separated into normally gaseous products, into light and heavy gasoline fractions catalytically cracked, into light and heavy gas oil fractions catalytically cracked and to a catalytically cracked residue, the catalytically cracked light gas oil fraction and residue are collected as process products and only the catalytically cracked heavy gas oil fraction is transferred from the catalytic cracking stage. at the thermal cracking stage
14 -Process according to claim 10, in which the fraction of normally gaseous hydrocarbons from the fractional distillation stage is separated into a fraction of light gases,
composed essentially of C3 and lighter gases, which is collected as a product of the process, and in a fraction of butanes, a portion of the fraction of butanes is subjected, combined with the fraction of residual butanes collected from the products of the polymerization. - Non-selective sation of butanes, to dehydrogenation and another portion of said fraction of butanes is collected as a product of the process.
15 - Method according to any one of claims
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10 to 14, wherein the catalytic cracking is carried out in the presence of a catalyst consisting essentially of a product of silica and compounds selected from the group of alumina, zirconium oxide, vanadium oxide and thorium oxide, at temperatures of 1 'of the order of 427 to 650 C and at pressures between zero (atmospheric pressure) and 7 atmospheres; the thermal cracking is carried out between 454 and 538 C and under a pressure greater than 14 atmospheres; the thermal reforming is carried out at 482 -566 C and under a pressure greater than 20 atmospheres;
the polymerization of the propane-propene fraction is carried out in the presence of a phosphoric acid catalyst at 177 -288 ° C. and under a pressure of 7 to 136 atmospheres; the selective polymerization is carried out in the presence of a phosphoric acid catalyst. at 66-232 C and at a pressure of 54 to 89 atmospheres; the non-selective polymerization of the butenes is carried out, in the presence of a phosphoric acid catalyst, at 163-218 C and under a pressure of 20 to 82 atmospheres; hydrogenation of
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fraction of iso-ootenes is carried out in the presence of a nickel catalyst * at 121-232 C and under a pressure of 1 to 14 atmospheres;
the hydrogenation of the normal butene polymers is carried out in the presence of a nickel catalyst at 121-232 C, under a pressure of 10 to 17 atmospheres; and the dehydrogenation of the butanes fraction is carried out, in the presence of a catalyst consisting essentially of a product of alumina and preferably composed of the oxides - elements of the left columns of groups 4,5 and 6 of the Periodic Table, at temperatures on the order of 4820 to 650 ° C and at a pressure approximately between atmospheric pressure and 7 atmospheres.
160-Method according to any one of the claims
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1 to 15, wherein the fraction of butanes from the non-selective polymerization stage is mixed with butane from another source prior to its dehydrogenation.
17 - In a process for manufacturing gasoline both of the motor type and of the aviation type, the combination of the processing steps consisting in essentially separating a hydrocarbon oil whose boiling points open a relatively temperature scale. broad into a normally gaseous hydrocarbon fraction, in light and heavy direct gasoline fractions, in light and heavy gas oil fractions and in a distillation residue, to collect said normally gaseous hydrocarbon fraction, said light direct fraction and said fraction of light gas oil, subjecting the fraction of heavy gas oil to catalytic cracking to convert a substantial portion thereof into gasoline, separating the products of the catalytic cracking into normally gaseous products, into fractions of light gasoline and heavy catalytically cracked,
into intermediate conversion products and into a catalytically cracked residue, to collect the normally gaseous products and the catalytically cracked heavy gasoline fraction and to subject the latter fraction to an additional oatalytic treatment to obtain a substantially saturated gasoline therefrom, to combine the residue catalytically cracked and intermediate conversion products to the distillation residue and subjecting the mixture to thermal cracking concurrently with which the direct heavy gasoline fraction is subjected to thermal reforming, separating the products of thermal cracking and thermal reforming into products normally gaseous, into a thermally obtained gasoline and a thermally obtained cracked residue and to separate and collect these three products as products of the process.
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18 -Procédé according to any one of claims 1 to 17, characterized in that the gasoline or gasoline fraction ingests resulting from the conversion of oil boiling point higher than that of gasoline in the catalytic cracking is subjected to hydrogenation in the presence of a nickel catalyst at temperatures of the order of 1200 to 235 0 and at a pressure of approximately between atmospheric pressure and 7 atmospheres
19 -Process according to any one of claims 1 to 17, wherein the gasoline resulting from the conversion of oils heavier than gasoline in catalytic cracking is subjected to an additional catalytic treatment by its contact with a catalyst of the type used in catalytic oraoking,
this treatment being carried out at a lower temperature and a lower space speed than those applied in the catalytic cracking, said lower temperature being of the order of 260 -482 C
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20 "! 'Method according to any one of claims 10 or 17, characterized in that a fraction of isopentane is separated from the fraction of light gasoline collected in the stage of the fractional distillation and that 'the two fractions thus obtained are then collected as products of the process * 21, -The process for converting hydrocarbons into a substance, as described, 22 - @ as new industrial products,
motor fuels and aviation fuels obtained by practicing the process particularly described and specified.