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PROCEDE COMBINE DE CONVERSION D'HYDROCARBURES ET DE DISTILLATION. reso La présente invention est relative à la conversion d'hydrocarbu- reso
La présente invention est relative au raffinage d'huiles minérales et à la conversion de pétrole en huiles hydrocarbonées de plus grande valeur.
D'une manière générale, l'invention est relative à un procédé amélioré pour l'obtention de rendements maxima de produits à bas point d'ébullition des gammes d'ébullitions des huiles de chuaffage et des carburants de moteurs, et de rendements minima de produits lourds, tels que des fueloils et des goudrons, avec un minimum de phases de traitement et des investissements et coûts de traitement sensiblement réduitso L'invention comprend une,série de zones de distillation et de conversion catalytique et/ou thermique, formant un tout, dans lesquelles des produits provenant de toutes les zones peuvent être menés à une zone unique de fractionnement de produit et y traités de manière telle qu'une matière brute ayant subi un topping (distillation sommaire),
obtenue sous forme de résidu liquide d'une zone de distillation de matière brute soit libérée des constituants à point d'ébullition relativement élevé.
Suivant la présente invention, il y a un enlèvement efficace de constituants à point d'ébullition relativement élevé, d'une huile brute ayant subi un topping, en utilisant des vapeurs de produit venant d'une opération de cracking catalytique fluide.
Dans la mise en pratique de l'invention expliquée d'une manière générale ci-avant, on a trouvé qu'avec certaines huiles de pétrole brutes ou résiduaires, il y a un accroissement d'hydrocarbures aromatiques à chaînes fermées condensés dans la charge de recyclage obtenue ait cracking, et des productions élevées inattendues de coke et de matière carbonée ont été obtenues dans le cracking catalytique. La présente invention se rap -
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porte à une réduction de la quantité de coke déposé sur le catalyseur en prévoyant une tour de dérivation pour enlever une partie des produits craqués, de la zone de cracking catalytique.
Les vapeurs ou produits craqués sont partiellement condensés dans un appareil de fractionnement pour enlever des fractions de charge de recyclage, et les vapeurs bouillant audessus du point d'ébullition de la charge de cycle rejetée sont renvoyées à la zone unique de fractionnement de produit.
Le restant des produits craqués se trouvant sensiblement aux températures de cracking sont envoyés à l'appareil de fractionnement de produit pour agir comme moyen de séparation ou de libération pour l'huile brute réduite, comme on le décrira plus en détail ci-après.
Il est bien connu dans la pratique de produire des matières brutes réduites ou sommairement distillées en soumettant la matière brute à différentes opérations de distillation. Cette matière brute sommairement distillée (topping) comprenant des constituants de gasoil bouillant dans la gamme d'environ 6500 à 1100 F, et également certains constituants à point d'e'bul- lition supérieur est alors traitée dé manière à assurer une séparation maximum de ces constituants de gasoil. Ceci est habituellement assuré en utilisant une opération de distillation sous le vide..La fraction de gasoil séparée dans l'opération de distillation sous le vide est ensuite envoyée à un procédé de cracking catalytique.
L'installation de distillation sous le vide utilisée pour traiter la matière brute réduite est coûteuse en ce qui concerne l'investissement, le fonctionnement et l'entretien. Comme résultat,des procédés combinés du type courant doivent être utilisés sur une relativement grande échelle pour être économiques. Normalement, des capacités de raffinage supérieures à, par exemple, environ 20.000 barrils (barrels) par jour de matière brute sont requises pour rendre de rapport des opérations de ce type, tandis que de plus petites raffineries doivent être conçues sur la base d'un rendement élevé, souvent indésirable, de fuel-oil lourd et d'autres produits d'une valeur commerciale relativement faible.
Suivant la présente invention, une opération améliorée est assurée; dans cette opération, la phase de distillation sous lë vide est élimi- née. De plus, des économies importantes dans l'équipement de fractionnement sont réalisées en alimentant une grande partie des vapeurs craquées et sensiblement tous les produits vaporeux des différentes zones d'un procédé combiné, aussi bien que l'huile brute réduite venant de la distillation de matière brute, à une zone unique de fractionnement de' produit, et en utilisant ces vapeurs pour libérer la matière brute réduite, dans la phase de fractionnement, denses composants distillables.
A cet effet, l'huile brute peut être soumise à distillation dans une unité de distillation courante de matière brute pour produire un courant de sommet de naphte vierge' léger, un courant de naphte lourd séparé, un courant encore plus lourd de la gamme du kérosène et de l'huile Diesel, et des dépôts de matière brute réduite. Toutes les autres fractions sont alimentées à un appareil de fractionnement unique de produit, substantiellement comme suit.
L'huile brute réduite du type mentionné ci-avant peut être envoyée directement à une portion supérieure de la section inférieure de mise en contact d'une colonne sensiblement habituelle de fractionnement de produit.
Le courant de naphte lourd peut être soumis à un traitement de reforming catalytique ou thermique à haute température, ou autre conversion, en vue de l'amélioration de ses qualités de carburant de moteur. La totalité de l'effluent vaporisé de cette zone de conversion est alimentée à la colonne de fractionnement de produit en un point inférieur au point d'alimentation de l'huile brute réduite, sensiblement à la température de la zone de conversion.
Le naphte vierge léger peut être introduit dans la colonne de fractionnement en un point inférieur au point d'alimentation de l'huile brute réduite, et peut être préchauffé si nécessaire. Différents courants de produit final peuvent' être récupérés de l'appareil de fractionnement de produit, ces courants pouvant comprendre un gaz combustible de tête, une
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fraction à point d'ébullition inférieur de la gamme d'ébullition des carbu- rants de moteur, une fraction d'huile de chauffage, une fraction de gasoil et une fraction de dépôts lourds de la gamme du fuel-oil.
En plus, il peùt y avoir production d'une fraction de gasoil qui contient la fraction de ga- soil vierge désirée pour l'alimentation à une autre phase de conversion, en mélange avec une fraction de recyclage ou convertie, en un rapport opti- mum, pour l'opération de conversion ultimeo La fraction de gasoil est, de préférence, envoyée à une phase de cracking catalytique pour y être conver- tie en quantités supplémentaires de carburant de moteur, huile Diesel, char- ge de cycle de la gamme du gasoil, et dép8ts lourds.
La majeure partie de l'effluent total de cette zone de cracking est envoyée sans sensible perte de chaleur à l'appareil de fractionnement de produit en un point inférieur à l'alimentation de l'huile brute réduite.
De cette manière, l'huile brute réduite est soumise à un chauffage, une va- porisation et une action de séparation ou libération ,avec des vapeurs pro- venant du procédé de cracking de gasoil, et les vapeurs de naphte.
Le restant de la matière effluente de la phase de cracking cata- lytique est envoyée à une tour de dérivation pour condenser partiellement une charge de cycle à point d'ébullition supérieur contenant des constituants formant du coke, qui est enlevée au bas de la tour et rejetée du procédé.
Les vapeurs bouillant au-dessus de la charge de cycle rejetée s'échappent au sommet de la tour de dérivation et sont,renvoyées à l'appareil unique de fractionnement de produit en un point supérieur à celui de l'introduction de l'huile brute réduite.
Lorsqu'on opère sensiblement de la manière décrite ci-avant, des volumes très grands de vapeurs du procédé sont disponibles et utilisés pour la séparation ou libération de la matière brute réduite, avec l'effet que le volume de carburant lourd finalement produit peut être gardé au minimum.
On tiendra compte que l'invention., dans son aspect le plus large,'1 n'est pas limitée au type, et au nombre de zones de conversion intermédiaires indiquées ci-avant, qui dépendent entièrement du type de l'huile brute à traiter et des types, qualité et proportions relatives des produits désirés. D'autres zones de conversion peuvent être ajoutées ou substituées à celles mentionnéeso D'autres zones de conversion qui peuvent être ajoutées au procédé de l'invention comprennent une opération d'hydroforming et/ou des processus d'amélioration de l'indice d'octane pour le naphte vierge.
Une opération de rupture de viscosité, thermique ou à suspension, une cokéfaction, etc. peuvent être appliquées aux dépôts ou produits de queue venant de la tour de fractionnement de produit. Les vapeurs de produit de l'une quelconque de ces zones peuvent être alimentées à la zone de fractionnement unique de produit, substantiellement comme on l'a décrit ci-avant.
Dans certains, cas, le procédé de l'invention peut encore être simplifié en éliminant l'appareil de distillation d'huile brute et en alimentant l'entièreté de l'huile brute directement dans l'appareil de fractionnement de produit. Ceci peut être possible si des fractions séparées de kérosène et/ou de naphte vierge ne sont pas requises. Lorsqu'on opère de cette manière, l'entièrefénted l'huile brute peut être alimentée à une partie supérieure de la section inférieure de mise en contact de l'appareil de fractionnement de produit. Un courant de naphte lourd et une charge de cracking de gasoil peuvent être retirés de l'appareil de fractionnement et soumis aux conversions décrites ci-avant, spécialement à un reforming et à un cracking catalytique.
Les produits vaporisés de ces conversions peuvent alors être renvoyés à l'appareil de fractionnement de produit en un point inférieur au poiht d'alimentation de l'huile brute, De même, du naphte léger et des gaz de tête venant de l'appareil de fractionnement peuvent être renvoyés au bas de l'appareil de fractionnement pour aider à la séparation ou libération de l'huile brute. Sous tous les autres rapports, le déroulement du procédé sera sensiblement analogue à celui indiqué ci-avant.
Au-dessus, la figure représente un schéma d'une réalisation pré-
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férée du procédé combiné suivant l'invention.
En se référant au dessin, la référence 10 désigne un appareil de distillation d'huile brute, 12 désigne un four pour le reforming du naphte, et 14 désigne un appareil de fractionnement de produit. Une zone de cracking est illustrée schématiquement en 16. Les fonctionp et co-action de l'appareil en cause seront expliquées ci-après en utilisant comme exemple le raffinage d'une huile brute de pétrole, de poids spécifique moyen, du type de l'huile brute du West Texas, dans une raffinerie ayant une capacité d'environ 35.000 barrols d'huile brute par jour. Il doit être compris, cependant, que l'appareil peut être utilisé pour le raffinage de différents types d'huiles brutes similaires sur une échelle plus grande ou plus petite, d'une manière générale analogue.
Dans un exemple particulier, environ 350000 barrils par jour de l'huile brute sont pompés par une conduite 20 dans un serpentin de chauffage placé dans un fourneau 26, dans lequel ils sont chauffés jusqu'à une température convenable pour la vaporisation d'une partie importante de l'huile.
L'huile ainsi chauffée est envoyée par la conduite 28 à une partie inférieure de l'appareil de distillation d'huile brute 10, où elle peut pénétren à une température d'environ 650 à 800 F et à une pression effective d'environ 10 à 70 libres par pouce carré. L'appareil de distillation 10 est, de préférence, pourvu d'une série de plateaux à chapeaux de barbotage horizontaux ou similaires 32 pour améliorer le fractionnement de l'alimentation d'une manière courante. Un reflue peut être réalisé à l'aide d'un ou plusieurs condenseurs partiels 34 disposés au sommet de l'appareil de distillation 10.
Pour les buts du présent exemple, l'appareil de distillation 10 peut fonctionner de telle sorte que trois courants de distillat et des produits de queue de distillation soient obtenus de la manière suivante.
Tous les constituants de l'huile brute, bouillant en dessous d'en- viron 250 F sont enlevés ensemble sous forme d'un courant vaporeux de naphte vierge léger, et ce au sommet par la conduite 36.
Ce courant peut s'élever à environ 10 à 20 % de l'huile brute chargée. Tout ce courant ou une partie de celui-ci peut être enlevé du procédé par une conduite 38 et ensuite condensé de la manière habituelle.. Un courant liquide de naphte lourd ayant une gamme d'ébullitions d'environ 250 à 4000F est enlevé par une conduite 40, d'une partie supérieure de l'appareil de distillation 10, en un-point inférieur au condenseur 34. Une partie du naphte lourd de la conduite 40 peut être enlevée du procédé par la conduite 41. Environ 15 à 20% de l'huile brute chargée sont récupérés par la conduite 400 Une fraction de kérosène ou d'huile Diesel, bouillant dans la gamme d'environ 400 à 700 F et s'élevant à environ 20 à 30% de l'huile brute, est enlevée du procédé par une conduite 42.
Le restant de la charge, s'élevant à environ 30 à 50% et consistant principalement en constituants bouillant au-dessus de 700 à 800 F, est enlevé comme huile brute réduite par une conduite 44, du bas de l'appareil de distillation 100 La fraction de kérosène enlevée par la conduite 42 convient normalement comme kérosène ou huile Diesel, après traitement habituel, et elle peut être envoyée directement à l'emmagasinage. Les autres fractions peuvent être traitées suivant la présente invention, comme on le décrira ci-après.
Les vapeurs de naphte vierge léger de la conduite 36 peuvent être envoyées directement à une partie inférieure d'un appareil de fractionnement de produit 14. Si on le désire, ce courant de vapeur peut être préchauffé jusqu'à environ 800 à 1000 F pour répondre aux exigences au point de vue chaleur, de l'appareil de fractionnement 14. Ceci peut être réalisé en faisant passer au moins une partie de::! vapeurs de la conduite 36 à travers un ser- pentin de chauffage disposé dans un fourneau 46. Les vapeurs chauffées de naphte vierge léger sont envoyées par une conduite 47 à la partie inférieure de l'appareil de fractionnement de produit 14.
Le courant de naphte lourd de la conduit- 40 peut être pompé par une pompe 48 à travers le serpentin de chauffage d'in fourneau 12 à une pres-
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sion effective d'environ 200 à 1000 livres par pouce carré pour être soumis à un reforming thermique. Cette zone de reforming peut être de toute concep- tion habituelle bien connue dans la pratique et peut comprendre un fourneau tubulaire habituel conçu pour donner un temps de séjour à l'huile,d'environ
10 volumes de liquide par volume d'espace de réaction par heure (V/V/heure) à environ 1000 à 1100 F et à une pression effective d'environ 200 à 1000 li- vres par pouce carré.
A ces conditions, l'indice d'octane du naphte peut être accru d'environ 30-50 à environ 70-90 (indice d'octane Research) sans cracking excessif en hydrocarbures normalement gazeux. La totalité de l'ef- fluent du fourneau de refroming 12 est envoyée, sensiblement à la température et à la pression de reforming, par une conduite 52 pourvue d'un dispositif de décharge de pression, tel qu'une valve ou un venturi 54, à la partie in- férieure de l'appareil de fractionnement de produit 14, en un point voisin mais de préférence inférieur au point d'alimentation de la conduite 47.
Sous les conditions de la pression effective réduite de l'appareil de frac- tionnement, d'environ 5 à 15 livres par pouce carré., le naphte est sensible- ment vaporisé complètement, lorsqu'il pénètre à la partie inférieure de l'ap- pareil de fractionnement de produit 14.
La matière brute réduite de la conduite 44 peut être envoyée di- rectement à la partie intermédiaire de l'appareil de fractionnement 14, sen- siblement à la température de son enlèvement de l'appareil de distillation
10 suivant les exigences en chaleur. La conduite 44 mène à l'appareil de fractionnement 14 en un point supérieur aux points d'alimentation des conduites 47 et 52. De cette manière, les vapeurs alimentées par les conduites 47 et 52 se dirigent vers le haut à travers l'appareil de fractionnement de produit 14 à l'encontre de l'huile brute réduite s' écoulant vers le bas, pour libérer cette dernière des constituants vaporisables. Cet effet et.le fonctionnement de l'appareil de fractionnement 14 seront décrits avec plus de détail ci-après.
Un courant latéral d'hydrocarbures de la gamme d'ébullitions du gasoil, s'élevant à environ 45 à 70% de l'huile brute et bouillant entre environ 600 -700 F et 900 F-1000 F courant qui convient comme charge de cracking catalytique, peut être retiré par la conduite 56 d'une section intermédiaire d'appareil de fractionnement 14 grâce à une pompe 58, et envoyé par la conduite 56 à la zone de cracking catalytique 16. Ce courant contient à la f ois des fractions de gasoil craqué et de gasoil vierge. Tout système habituel de cracking, apte à convertir des hydrocarbures de la gamme du gasoil en huiles à point d' ébullition inférieure, spécialement de la gamme des carburants de moteur,peut être utilisé.
Une opération continue ou par fournées peut être utilisée avec lit fixe;, lit mobile, système "fluide" ou à suspensiono La chaleur requise pour le cracking peut être fournie comme chaleur préalable des matières du procédé, et/ou comme chaleur sensible du catalyseur régénéré de manière exothermique, ou encore de toute autre manière courante.
Des catalyseurs du type à gel ou à argile synthétique ou naturelle modifiée tels que des argiles montmorillonite activées, des composés de silice et d'alumine, de silice et de magnésie., ou autres catalyseurs de cra- cking, habituels, peuvent être utilisés à des températures d'environ 800 à 1000 F et à des pressions effectives allant de la pression atmosphérique à 25 livres par poauce carrée le tout d'une manière connue en pratique.
Une partie importante de la matière effluente hydrocarbonée totale de la zone de cracking 16 est envoyée, sensiblement à la température de cracking d'environ 850 à 1000 F par une conduite 62 à la partie inférieure de l'appareil de fractionnement de produit 14, dans certains cas en un point intermédiaire aux points d'alimentation de l'huile brute réduite et des naph- tes.de reforming et vierge. Si la zone de cracking 16 fonctionne à une pression élevée, la pression peut être ramenée par la valve 64 à la pression de l'appareil de fractionnement. Dans la plupart des cas, la matière craquée pénètre dans l'appareil de fractionnement 14 à l'état de vapeur pour augmenter l'action de séparation des vapeurs alimentées par les conduites 47 et 52.
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Si on le désire, une partie du courant de gasoil retiré de l'appareil de fractionnement de produit 14 par la conduite 56 peut être envoyée dans la conduite 65 refroidie dans le réfrigérateur 66, et renvoyée comme reflux par la conduite 68 à une partie intermédiaire de l'appareil de fractionnement de produit 14, en dessous de la conduite d'enlèvement 56 mais, de préférence, au-dessus de la conduite d'alimentation 44 pour l'huile brute réduite. Ou encore, une portion du gasoil refroidi peut être retirée du procédé par la conduite 72, si on le désire.
Comme montré au dessin., l'appareil de fractionnement 14 comprend une section inférieure de séparation 74 et une section supérieure de fractionnement 76. Les deux sections sont pourvues de moyens convenables pour améliorer le contact à contre-courant entre le liquide descendant et les vapeurs ascendantes. En vue de la séparation, un agencement à chicanes a été trouvé efficace, comme montré schématiquement pour la section 74 par les éléments 78. La section 76 est représentée comme contenant un certain nombre de plateaux à chapeaux de barbotage 82, destinés à améliorer l'efficacité du procédé de fractionnement. Les sections 74 et 76 peuvent opérer comme suit.
La section de séparation 74 reçoit, à côté des courants liquides et vaporeux alimentés par les conduites 47, 52, 62 et 44, une alimentation liquide introduite à sa partie supérieure et comprenant une fraction de gasoil enlevée du bas de la section 76 par la conduite 56 et alimentée à la section 74 par la conduite 68. Ce gasoil est alimenté à la section 74 pour fournir un réglage ou contrôle sur le reflux et lloenlèvement de chaleur dans cette section,afin d'atteindre le point final désiré et l'épuration du gasoil.
Toute la chaleur nécessaire pour la séparation et le fractionnement dans l'appareil 14 est, de préférence , fournie sous forme de chaleur sensible des courants hydrocarbonés pénétrant dans la section 74, pour maintenir une température d'environ 750 à 850 F dans la partie la plus basse de la section 74. Les vapeurs s'élevant dans la section 74 libèrent la fraction de gasoil, la matière brute réduite et les produits liquides craqués, s'écoulant vers le bas, de sensiblement tous leurs constituants distillables, et ce mélange vaporeux passe à une température d'environ 700 à 8000F dans la section de fractionnement 76 pour y être traité, comme expliqué par après.
L'huile brute réduite venant de la conduite 44, qui peut contenir jusqu'à environ 75% du gasoil convenant pour l'alimentation à l'unité catalytique, est scindée et chauffée par les vapeurs craquées à environ 900 F et 8 livres par pouce carré de pression effective, et par les vapeurs de naphte vierge à environ 800 F, et par le produit de reforming à environ 1025 F. L'effet de pression pattielle des autres courants et leur teneur en chaleur sont suffisants pour forcer les constituants de gasoil de l'huile brute réduite à se vaporiser.
L'effet net du procédé dans la section 74 est alors (1) un courant inférieur de fuel-oil sans flux,sélévant à environ 15 à 20 % de l'huile brute et contenant environ 85 à 95% d'huile brute réduite ayant subi un flashing, environ 2 à 4% de goudron de reforming, et environ 3 à 6% d'huile lourde, venant de l'opération catalytique, le tout mélangé automatiquement de manière qu'il puisse être mis en flux avec une charge de mélange d'huile légère pour la correction de la viscosité du fuel-oil, et (2) des vapeurs contenant tous les produits de distillation à obtenir de l'appareil de fractionnement 14 et quittant la section 74 au sommet à environ 775 F.
Une matière lourde, contenant tous les constituants non distillables de l'huile brute chargée et des fractions converties dans le fourneau de reforming 12 et la zone de cracking 16, est recueillie à environ 750 à 8500F dans la zone inférieure de la section 74, d'où elle peut être enlevée par la conduite 84. Si on le désire, la température dans le fond de la section 74 peut être réduite à environ 700 F en recyclant par la conduite 92 des dépôts lourds venant de la conduite 84 grâce à ane pompe 86 et après passage par un réfrigérateur 88. Le refroidissement brusque des dépôts peut être avantageux pour éviter un cracking et une cokéfaction des produits liquides
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lourds.
L'huile brute réduite combinée s'élevant à environ 15 à 20% de l'hui- le brute peut être récupérée par la conduite 94 pour être traitée encore en- suite, comme on le verra ci-aprèso
Aux conditions du présent exemple, environ 3000 à 6000 mol./heure de vapeurs hydrocarbonées seront disponibles pour traiter en vue de sépara- tion environ 300 à 600 mol./heure de liquide dans la section 74. Ce rapport vapeur-liquide favorable a pour résultat l'obtention d'un effet de sépara- tion quantitatif important dans la dection 74. Le nombre de chicanes et les dimensions de la section 74 dépendent principalement du type de l'huile brute chargée et des produits désirés.
Pour les buts du présent exemple, cette section peut avoir environ 18 pieds de diamètre et 30 pieds de hauteur, et est équipée de 7 jeux de dispositifs de mise en contact d'un type habituel à disques.
En se référant maintenant à la section ou zone de cracking 16, du gasoil extérieur peut être ajouté à la conduite d'alimentation 56 allant à la section de cracking 16, par la conduite 96. Dans l'exemple spécifique utilisé ici, environ 5000 barrils de gasoil par jour sont introduits par la conduite 96. La quantité de charge d'alimentation de cracking, retirée de l'appareil de fractionnement de produit 14 par la conduite 56 et envoyée à la section de cracking 16 s'élève à environ 130000 barrils par jour, de sorte que l'alimentation totale à la section de cracking 16 est d'environ 18,000 barrils par jour.
Dans les 13.000 barrils d'alimentation par jour, environ 80000 barrils par jour sont de l'alimentation franche ayant subi un flashing, et environ 5000 barrils par jour sont constitués par de la charge de recyclage.
La majeure partie des produits vaporeux craqués quittant la section de cracking 16 passe par la conduite 62 comme signalé ci-avant, et cette partie s'élève à environ 150000 barrils par jour. Le restant des produits craqués s'élevant à environ 3000 barrils'par jour est envoyé par la conduite 98 à une tour de dérivation 102 pour la séparation et l'enlèvement d'une certaine partie de la charge de cycle indésirable. La tour de dérivation 102 comporte une grande section de fractionnement supérieure 104 et une section inférieure plus petite de séparation 106. Dans l'exemple spécifique décrite la section de fractionnement 104 à un diamètre d'environ 6 pieds et une hauteur d'environ 18 pieds, tandis que la section de séparation 106 a un diamètre d'environ 2 pieds et une hauteur d'environ 15 pieds.
Une conduite d'entrée de vapeur 108 est prévue pour l'introduction de vapeur de séparation? dans la partie inférieure de la section 106. Les produits craqués venant de la conduite 98 sont, de préférence, introduits dans la partie inférieure de la section de fractionnement supérieure 104 de la tour 102, dans laquelle ils sont fractionnés pour enlever des constituants réfractaires à point d'ébullition supérieur,, La tour 102 fonctionne à une pression effective d'environ 6 à 8 livres par pouce carré.
La température des vapeurs sortant au sommet par la conduite 118 est d'environ 600 à 650 F
Du liquide de reflux pour la tour de dérivation 102 est, de préférence, retiré de l'appareil de fractionnement de produit 14 par la conduite 112 grâce à une pompe 114 et passe par un réfrigérateur 116 pour être introduit ensuite au sommet de la section de fractionnement 104 de manière que les vapeurs ascendantes soient fractionnées lorsqu'elles s'élèvent à contrecourant par rapport au condensat liquide. Le liquide de reflux est retiré de la partie inférieure de la section de fractionnement 76 de la tour 14 mais au-dessus du point d'enlèvement de gasoil par la conduite 56. Le circuit 114-112-116-122 consiste principalement en un circuit intermédiaire d'enlèvement de chaleur pour la tour 14.
Les vapeurs de tête de la tour 102 passent par une conduite 118 et sont, de préférence., renvoyées à la partie inférieure de la section de fractionnement 76 de la tour 14, entre les points d'enlèvement du liquide de reflux par la conduite 112 et de gasoil par la conduite 56.
La quantité de vapeurs renvoyées à la tour 14 par la conduite 118' est d'environ 1500 barrils par jour, mesurés comme liquide. Le condensat li-
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quide passant de la partie inférieure de la section de fractionnement 104 de la tour 102 dans la partie supérieure de la section de séparation 106 est libéré des constituants volatils, et une charge de cycle s'élevant à environ 1500 barrils par jour et ayant une gamme de points d'ébullition, supérieure à environ 6500F,, est enlevée de la base de la section de sêparation 106 par la conduite 124 et écartée. Cette charge de cycle peut être utilisée comme combustible ou peut être craquée dans des unités de cracking séparées.
Les produits vaporeux craqués passent vers le haut dans la section de fractionnement 76 de la tour 14 et y sont fractionnés pour séparer de la gazoline et des hydrocarbures plus légers, des consyituants à point d'ébul- lition supérieur. Les vapeurs dans la section de fractionnement 76 de la tour 14 peuvent être à environ 5500 à 650 F, juste au-dessus de la conduite d'enlèvement 56, et les vapeurs sont refroidies et condensées par une huile de reflux refroidie à environ 1300F et recyclée par la conduite 122 à la tour 14. Des constituants plus lourds sont condensés et descendent dans la tour à contre-courant par rapport aux vapeurs.
La tour de fractionnement de produit 14 est maintenue à une pression effective d'environ 4 livras par pouce carré au sommet et de 8 livres par pouce carré à la base, et par con- séquent. les vapeurs de tête quittant la tour 14 par la conduite 132 contiennent des quantités appréciables d'hydrocarbures normalement gazeux. Les vapeurs de tête s'échappant de la tour 14 par la conduite 132, comme repré- senté au dessin, sont condensées dans le condenseur 134 et envoyées à un séparateur de gaz 136 pour la séparation du gaz d'avec les hydrocarbures liquides.
Les hydrocarbures liquides consistent en gazoline et sont enlevés du séparateur 136 par une conduite 138; une partie est retirée comme'produit par la conduite 142 tandis que le reste est renvoyé comme reflux par la conduite 144 au sommet de la section de fracttionnement 76 de la tour 14.
Le gaz s'échappant au sommet du séparateur de gaz 136 par la conduite 146 contient des constituants de gazoline et peut être envoyé à un système compresseur et d'absorption, de type connu ou standard, pour récupérer les constituants de gazoline, comme produit.
De l'huile de chauffage peut être retirée de la tour 14 par la conduite 148 à une température d'environ 4500 à 500 F
Les produits finals peuvent être récupérés comme suit.. De la gazoline de point d'ébullition final'de 400 F, s'élevant à environ 50 à 60% de l'huile brute et ayant un indice d'octane d'environ 80 à 90 (nombre d'octane Research) est récupérée par la conduite 142. De l'huile de chauffage ou de l'huile Diesel légère sont récupérées par la conduite 148 à un pourcentage d'environ 15 à 25% de l'huile brute.
En revenant maintenant à l'huile brute réduite et aux dépôts craqués lourds, combinés, enlevés par la conduite 84, ces produits combinés peuvent être, si on le désire, mélangés avec de l'huile de chauffage ou des fractions plus légères alimentées par la conduite 148 pour régler leur viscosité afin de répondre aux exigences. Les dépôts peuvent être refroidis jusqu'à environ 300 à 500 F dans un réfrigérateur 88 et envoyés par la conduite 152 à des appareils de filtrage (non représentés) ou peuvent être traités d'une autre manière.
La quantité de dépôts ou produits de queue enlevés par la conduite 152 dans le présent exemple est d'environ 8500 barrils par Jour-, Des filtres à sable courants, des filtres à céramique agglomérée poreuse ou rotatif s peuvent être utilisés pour enlever du résidu combiné, toutes les particules solides formant boue ou en suspension., telles que du coke,du catalyseur emporté de la zone de cracking 16, etc. Les solides enlevés durant le filtrage peuvent être éliminés ou, s'ils comprennent du catalyseur, ils peuvent être envoyés à des dispositifs de récupération de catalyseur (non représentés). Un résidu de la qualité d'un fuel-oil est récupéré comme filtrat.
Le système illustré au dessin admet diverses variantes. Comme signalé précédemment, une ou plusieurs zones de cokéfaction ou de rupture
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de viscosité (visbreaking) de l'huile brute réduite peuvent être prévues.
Par exemple, une partie des produits de queue ou l'entièreté de ceux-ci, passant par la conduite 84, peuvent être soumis, par exemple dans un fourneau
154 à une opération de rupture de viscosité et/ou de cokéfaction pour produi- re un résidu lourd et du coke, qui sont envoyés à un dispositif d'épuration ou séparation 156 par une conduite 158. De la vapeur d'épuration est intro- duite dans le bas du dispositif 156 par une conduite 162. Le résidu lourd et le coke sont enlevés du bas du dispositif d'épuration 156 par une conduite 164 et peuvent être enlevés du système par une conduite 166 et filtrés, ou bien ils peuvent passer par une conduite 168 et un réfrigérateur 170, et être mis en flux avec des dép8ts ou produits de queue venant de la tour 14 et passant par la conduite 152, et le mélange est filtré, si on le désire.
Les matières plus légères s'échappant au sommet du dispositif d'épuration 156 par la conduite 172 sont, de préférence, envoyées à la section de séparation 74, en dessous de l'entrée d'alimentation 44, pour être utilisées en vue de la séparation et y être soumises à un fractionnement, comme décrit ci-avant.
Un reforming catalytique, plutôt que thermique, peut être utilisé dans la zone de reforming 12, en utilisant des catalyseurs courants,tels que des oxydes et sulfures de métaux des groupes V,VI ou VIII, de préférence disposés sur des supports convenables., et en utilisant aussi des températures d'environ 850 à 1100 F et des pressons effectives allant de la pression atmosphérique à environ 400 livres par pouce carré, avec ou sans hydrogène ajouté de l'extérieur, le tout d'une manière connue en soi. D'autres traitements de raffinage, tels qu'un traitement à la bauxite; à l'argile, etc, peuvent suivre la phase de reforming 12, pourvu que la plus grande partie de l'effluent hydrocarboné de ces zones de traitement soit alimentée à l'appareil de fractionnement 14, comme décrit ci-avant.
Bien que toute une série de systèmes de cracking catalytique puissent être utilisés comme zone de cracking 16, un cracking catalytique fluidifié comprenant la production continue d'un effluent craqué et une circulation continue de catalyseur entre les zones de cracking et de régénération convient le mieux pour les buts de la présente invention.
Les matières catalytiques utilisées dans l'opération de cracking catalytique fluidifié., suivant la présente invention, sont des catalyseurs de cracking courants. Un catalyseur préféré consiste en un catalyseur de silice-alumines, dans lequel le pourcentage en poids de l'alumine est de l'ordre d'environ 5 à 40%. Ces catalyseurs peuvent encore contenir d'autres
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constituants, tels que par exemple Th02, W03' Io09 BeO, Bi20y CdO, U035 B2039 sno 29 Fe203y v 20 5y 0, Cr203' CaO, Tl;O 39 MgO et Ce 0 présents en une concentration d'environ 0,05 à 0,5%. La dimension des particules de catalyseur est habituellement inférieure à environ 200 microns. Habituellement, au moins 50% du catalyseur à une dimension en microns, de l'ordre d'environ 20 à 80.
Sous ces conditions, un lit fluidifié dense est maintenu dans la section inférieure de l'appareil de réaction, et une phase dispersée existe dans la partie supérieure de cet appareil.
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Les conditions de température#tde pression spécifiées dans l'exe ple ci-avant pour le fonctionnement de l'appareil de fractionnement 14, spécialement de la section de séparation 74, sont celles qui conviennent le mieux pour l'huile brute dont il est question ici. Les conditions peuvent varier dans une certaine mesure suivant principalement les caractéristiques d'ébullition de l'huile brute chargée, comme cela apparaîtra aisément aux techniciens en ce domaine. Par exemple, pour une huile brute plus légère le rendement d'huile brute réduite au bas de la section 74 peut être un peu inférieure, et vice-versa.
La présente invention est relative d'une manière générale à l'enlèvement efficace des constituants de gasoil, d'une huile brute réduite ouu ayant subi un topping, en soumettant l'huile brute réduite contenant ces constituants de gasoil à Inaction de séparation ou de libération du produit vaporeux obtenu dans une opération de cracking catalytique fluide. L'huile
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brute réduite ou ayant subi un topping est introduite dans une section inférieure d'une zone de fractionnement, tandis que le produit vaporeux venant de l'opération de cracking catalytique fluide est introduit dans la zone de fractionnement en un point inférieur au point d'introduction de l'huile brute ayant subi un topping.
La charge d'alimentation de cracking compre- nant des constituants bouillant principalement dans la gamme d'environ 650 à 975 F est retirée de la zone de fractionnement en un point supérieur au point d'introduction de l'huile brute ayant subi un toppingo
Par ce procédé, une charge d'alimentation propre avantageuse, pour l'opération de cracking catalytique, est assurée en utilisant réellement des vapeurs craquées catalytiquement, dans la zone de fractionnement, comme moyen de séparation ou de libération en vue d'un enlèvement de constituants de gasoil, à point d'ébullition élevé, d'une huile brute ayant subi un topping, contenant lesdits constituants.
Par la présente opération, il est possible d'enlever d'une huile brute ayant subi un topping, par une méthode autre que celle utilisant une opération de distillation sous le vide, sensiblement tous les constituants hydrocarbonés bouillant jusqu'à environ 10000F et' dans certains cas, jusqu'à même 1100 F, suivant la température et la proportion des vapeurs de séparation'.
L'amélioration de la présente invention consiste à prévoir une tour de dérivation 102, dans laquelle une partie des produits craqués cata- lytiquement passent pour être fractionnes en une charge de cycle d'une gamme d'ébullition de 6000 à 8000F. qui est écartée, et en hydrocarbures à point d'ébullition inférieur, qui sont renvoyés à l'appareil de fractionnement de produit 14. Les dépôts de la tour 14 sont également écartés du procédé.
En prévoyant la tour de dérivation, une certaine quantité de la charge de cycle aromatique hautement réfractaire est enlevée, et une meilleure alimentation est procurée pour la phase de cracking catalytique, de sorte qu'avec cette amélioration, une moindre quantité de coke est déposée sur le catalyseur pour une conversion donnée. Ou inversement, une conversion plus élevée peut être 'obtenue lors d'une production de coke donnée.
Le rejet d'une partie de la charge de cycle est réalisé sans perdre le principe de l'unité combinée, car la majeure partie des produits vaporeux craqués chauds passent vers la partie inférieure de l'appareil de fractionnement de produit. Avec la présente amélioration, il y a une perte minimum d'alimentation vierge ayant subi un flashing.
D'autres moyens d'enlèvement de cette charge de cycle hautement aromatique et très formatrice de carbone, de l'unité, réduisent sensiblement l'alimentation vierge. Ceci est évidemment avantageux en ce que cette matière vierge craque avec une tendance beaucoup plus faible à la formation de carbone et est la matière avantageuse pour le cracking. Par exemple, dans une unité combinée, une charge de cycle pourrait être enlevée en réduisant la température, par des moyens courants appropriés, dans la section inférieure de la tour 14. Ceci réduirait évidemment en même temps la gamme d'ébullitions et la quantité de matière vierge ayant subi un flashing. Ou bien, il est possible d'enlever une charge de cycle par un fractionnement ou condensation partielle des vapeurs totales venant de la zone de cracking 16.
Du fait de la basse température (700 F ou environ) requise pour obtenir une condensation importante de la charge de cycle, cela rendrait les vapeurs restantes non intéressantes pour l'utilisation dans le flashing d'une matière vierge provenant de l'huile brute réduite.
Ou bien, il est possible d'enlever une charge de cycle de la conduite 56. Cependant, dans ce cas, une partie adéquate de l'alimentation vierge est également enlevée.
On peut voir alors que l'utilisation de la présente invention enlevé sélectivement une charge de cycle du système avec le minimum de perte de chaleur et le minimum de perte subséquente d'alimentation vierge ayant subi un flashing, ou le minimum de perte directe d'alimentation vierge.
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La présente invention est spécialement conçue pour les unités combinées existantes qui produisent une quantité excessive de coke pour une conversion donnée durant un cracking catalytique; on peut l'appliquer, avec le minimum de perturbations, aux circuits existants.
Une autre manière de situer les résultats inattendus obtenus avec la présente invention est qu'une meilleure distribution de produit est obtenue,c'est-à-dire que, pour la même production de coke, 2 à 6 % de gazoline sont obtenus en plus, par rapport à l'alimentation, lorsque la tour de dérivation est utilisée, que lorsqu'il n'y a pas une telle tour. De même, avec la tour de dérivation, une plus grande quantité d'huile de chauffage est obtenue.
La présente invention est spécialement intéressante pour @tre utilisée avec des charges d'alimentation de qualité relativement pauvre, qui contiennent des quantités relativement grandes d'hydrocarbures aromati- ques à chaînes condensés ou qui, lors du cracking, forment des quantités relativement grandes d'hydrocarbures aromatiques à chaînes condensés. Des huiles de pétrole brutes de ce type consistent par exemple, en des huiles brutes du Moyen-Orient, telles que des huiles brutes d'Arabie et de Koweit., et en des huiles brutes d'Amérique du Sud, telles que des huiles de Bacha- quero, Lagunillas et Quiriquire.
A titre d'exemple des résultats améliorés obtenus avec la présente invention, ce qui suit illustre l'avantage obtenu par la prévision d'une unité combinéeo Dans cet exemple, le circuit de cracking fonctionnait dans les deux cas à un taux maximum d'alimentation totale et à un taux maximum de brûlage de coke, en vue d'une conversion maximum.
Dans un cas, une charge de cycle était enlevée en mélange avec de l'alimentation vierge (cequi correspond à un enlèvement par la conduite 56 dans l'exemple précédent) pour donner une opération de cracking catalytique équilibrée et une quantité maximum de gazolineo Dans l'autre cas, les principes de la présente invention étaient appliqués pour enlever une charge de cycle avec une perte négligeable d'alimentation vierge fraîche pour donner une opération de cracking catalytique équilibrée et une quantité maximum de gazoline,
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<tb>
<tb> Cas <SEP> A <SEP> Cas <SEP> B <SEP>
<tb> Charge <SEP> de <SEP> cycle <SEP> enlevée <SEP> Mélange <SEP> de <SEP> charge <SEP> de
<tb> suivant <SEP> l'invention.
<SEP> cycle <SEP> et <SEP> d'alimenta-
<tb> ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ <SEP> tion <SEP> fraîche <SEP> enlevé
<tb> % <SEP> d'enlèvement
<tb> (basés <SEP> sur <SEP> 100 <SEP> parties
<tb> d'alimentation <SEP> vierge
<tb> pour <SEP> le <SEP> cas <SEP> A)
<tb> Charge <SEP> de <SEP> cycle <SEP> 8,9 <SEP> 4,4
<tb> Alimentation <SEP> fraîche <SEP> néant <SEP> 9.0
<tb> % <SEP> de <SEP> conversion
<tb> (en <SEP> gazoline <SEP> et <SEP> produits <SEP> plus
<tb> légers, <SEP> basés <SEP> sur <SEP> 100 <SEP> 63,4 <SEP> 59,3
<tb> parties <SEP> d'alimentation <SEP> vierge
<tb> pour <SEP> le <SEP> cas <SEP> A)
<tb> % <SEP> d'huile <SEP> de <SEP> chauffage
<tb> (basés <SEP> sur <SEP> 100 <SEP> parties <SEP> d'alimentation <SEP> vierge <SEP> pour <SEP> le <SEP> cas <SEP> 25 <SEP> 24e2
<tb> A)
<tb> Productions <SEP> améliorées <SEP> de <SEP> gazoline <SEP> et <SEP> d'huile <SEP> de <SEP> chauffage,
<tb> dues <SEP> à <SEP> l'application <SEP> de <SEP> l'invention <SEP> (basées <SEP> sur <SEP> 100 <SEP> parties <SEP> 4,1 <SEP> (gazoline)
<tb> d'alimentation <SEP> vierge <SEP> pour <SEP> le <SEP> cas <SEP> A <SEP> 0,8 <SEP> (huile <SEP> de <SEP> chauffage)
<tb>
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L'exemple ci-avant montre l'application à une unité combinée existante. Il est clair que la présente invention est également intéressante pour réduire les dimensions initiales de l'installation de régénération du cracking catalytique, si ladite installation est réalisée à l'origine.
L'utilisation de la présente invention permettra une réduction de dimensions de 10 à 20% dans la section de régénération pour une quantité donnée de gazolineo
Le rapport des produits craqués passés dans la conduite 62 aux produits craqués passés dans la conduite 98 peut varier entre environ 4 pour 1, à 25 pour 1.
Le rapport des produits de queue ou dépôts de la tour de dérivation 102 à l'alimentation totale du cracking catalytique, fournie par les conduites 96 et 56 est- (l'environ 1 pour 5, à 1 pour 50, de préférence 1 pour 10, à 1 pour 250
REVENDICATIONS.
1. Procédé pour la production de produits de pétrole, de haute qualité., bouillant dans la gamme d'ébullitions des carburants de moteur, qui comprend ; le passage d'une huile brute réduite contenant des constituants de gasoil'bouillant jusqu'à environ 1100 F dans une zone de fractionnement ; l'enlève!!tent de ladite zone de fractionnement, en un point supérieur au point d'introduction de ladite huile brute réduite, d'une fraction de gasoil contenant des constituants hydrocarbonés bouillant jusqu'à environ 1100 F; l' envoi de ladite fraction de gasoil à une opération de cracking catalytique à des températures de l'ordre d'environ 850 à 1000 F et à des pressions effectives allant de la pression atmosphérique à environ 50 libres par pouce carré;
1-1-enlèvement de produits craqués, de ladite opération de cracking catalytique et l'introduction de la majeure partie de ces produits dans ladite zone de fractionnement en un point inférieur au point d'introduction de ladite huile brute réduite; le passage du restant des produitscraqués vers une zone de fractionnement séparée pour les fractionner en une fraction de produits de queue ou dépôts et en vapeur; l'enlèvement de la fraction de produits de queue ou dép8ts du procédé; et le passage des vapeurs vers la zone de fractionnement mentionnée en premier lieu en un point supérieur au point d'enlèvement de la fraction de gasoil.