EP0155207B1 - Procédé et installation de distillation par séparations successives - Google Patents

Procédé et installation de distillation par séparations successives Download PDF

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EP0155207B1
EP0155207B1 EP85400300A EP85400300A EP0155207B1 EP 0155207 B1 EP0155207 B1 EP 0155207B1 EP 85400300 A EP85400300 A EP 85400300A EP 85400300 A EP85400300 A EP 85400300A EP 0155207 B1 EP0155207 B1 EP 0155207B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
column
series
columns
residue
gasoline
Prior art date
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Expired
Application number
EP85400300A
Other languages
German (de)
English (en)
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EP0155207A1 (fr
Inventor
André Devos
Jean Paul Gourlia
Henri Paradowski
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Societe National Elf Aquitaine
Original Assignee
Societe National Elf Aquitaine
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Filing date
Publication date
Application filed by Societe National Elf Aquitaine filed Critical Societe National Elf Aquitaine
Priority to AT85400300T priority Critical patent/ATE28660T1/de
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Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G7/00—Distillation of hydrocarbon oils

Definitions

  • the present invention relates to a process for the distillation of petroleum or synthetic origin oil by progressive separation, in which the charge preheated by heat exchange is prefractionated in successive phases in at least one column operating at a pressure of between 1 and 5 bar abs ., as well as an installation for implementing the method.
  • Such processes are known using recovery heat to save energy and effecting a prior separation of varying degrees from light fractions, such as light petroleum gases, gasolines and kerosene before atmospheric distillation.
  • the feed residue from these columns is necessarily reheated in one or more fuel ovens before undergoing distillation in these columns.
  • the oil separated from the gaseous hydrocarbons is reheated in an oven before being treated in an atmospheric distillation column.
  • the object of the process according to the present invention is to provide improvements to the abovementioned processes by carrying out a more gradual separation of petroleum fractions before and after atmospheric distillation to allow better use of heating by means of recovery heat.
  • the idea which is at the basis of the invention resides in the observation that by proceeding by a succession of progressive separations accomplished in a series of columns of relatively reduced volume, one arrives at a better use of the heat of recovery, thanks with measured and judiciously distributed heat gains.
  • the energy saving will be essentially due to the use of the recovery heat to operate successive separations and to the reduction in the volume of the effluent subjected to heating. by an external thermal source.
  • the distillation process according to the invention in which the charge preheated by heat exchange is prefractionated in successive phases in at least one distillation column operating at a pressure between 1 and 5 bar abs. by successively separating at the head of a series of columns each of which is fed by a residue from the previous column from increasingly heavy petroleum fractions and by collecting at the bottom of the last column of this series a so-called atmospheric residue is characterized in that said residue is then treated in a vacuum distillation zone comprising a reheating of the charge in an oven and in that each cut collected at the top of each column of this first series of columns individually feeds a column of a second series of columns whose distillates are common petroleum products.
  • the atmospheric residue collected at the bottom of the last column of the first series is reheated in an oven, then treated in a vacuum distillation column.
  • said residue feeds, without external heat input, a first vacuum distillation column, the residue of which, after reheating in an oven, is treated in a second vacuum distillation column.
  • the method according to the invention allows great flexibility of operation according to the production criteria set.
  • a column of the second series it is conceivable to feed at least one column of the second series with volatile effluents from the two columns of the first series.
  • a grouping of two columns of the second series will be carried out, either by superimposing them for example in a single column of fractionation of essences with lateral withdrawal, or by regrouping the two columns placed downstream of the column of fractionation of essences and producing heavy gasoline and kerosene.
  • an additional column can be done according to other production criteria. For example, in the case where the production of a solvent is required lying between heavy petrol and kerosene, an additional column could be inserted before the last column of the first series supplying an additional column placed before the last last column of the second series.
  • a first of the columns of the second series is a gasoline stabilization column whose volatile effluent feeds a light petroleum gas fractionation plant and whose residue joins the gasoline cut from the second column of the first series to feed a second column of the second series.
  • a second column of the second series is a column for fractionating gasolines, the residue of which consists of a heavy gasoline which joins the volatile fraction of a third column of the second series.
  • the residue from the gasoline fractionation column feeds the next column of the same series.
  • the initial charge, the residues circulating between the columns of the first series and the effluents circulating between the columns of the second series are preferably preheated by exchange of sensible and latent heat given up. by other effluents, excluding the supply of heat, for example by means of an oven.
  • the supply of heat for reboiling columns is advantageously effected by heat exchange of the same kind.
  • part of this addition can be carried out by exchange with a fraction of the residue from the last vacuum distillation column that is permanently recycled to the furnace supply.
  • the invention also relates to an installation for the implementation of the above method, characterized in that four columns of the first series of columns are connected by their head outputs individually to the four columns of the second series of columns, the first is a gasoline stabilization column connected by a head outlet to a light petroleum gas fractionation plant and by a bottom outlet to a second column which is a gasoline fractionation column connected by the head and gas outlets melts to gasoline storage tanks, the third column being a separation column for heavy gasoline and kerosene connected to storage tanks and the fourth column being supplied by the top fraction of the last column called atmospheric from the first series of columns being also connected to the storage tanks, in that the last atmospheric column of the first series is a he reflux column connected to a stripper connected to a so-called atmospheric diesel storage tank and which is provided with a bottom outlet for the so-called atmospheric residue connected through a furnace heated with fuel to the supply of a column of vacuum distillation connected to storage tanks.
  • the so-called atmospheric column is connected by a bottom outlet to a first vacuum distillation column provided with lateral withdrawal means and a bottom outlet connected through the furnace to a second distillation column under vacuum, the two vacuum distillation columns being connected by means of lateral withdrawal to diesel and distillate storage tanks.
  • an additional column is interposed between the second and third column of the first series, the head output of which feeds an additional column interposed between the second and third column of the second series, optionally supplied by the output bottom of the second column of the second series, and the head outlet of which is connected to a medium petrol storage tank.
  • an additional column is interposed between the third and the fourth column of the first series whose head outlet feeds an additional column interposed between the third and fourth column of the second series whose head outlet is connected to a solvent storage tank, the boiling point of which is between that of heavy petrol and that of kerosene.
  • the second and third columns of the second series are superimposed columns in a single gasoline fractionation tower supplying via the bottom outlet a fourth column of the second series, each column being connected to reservoirs respective storage.
  • the third and fourth column of the second series are grouped together in a single column, the power supplies of which are connected to the head outputs of the third and the fourth column of the first series.
  • the supply of the third column of the second series which is a separation column for heavy petrol and kerosene, is connected to the bottom outlet of the column which precedes it in the same series and at the exit of the third column of the first series.
  • the installation includes two series of columns.
  • the first series is composed of distillation columns working at atmospheric pressure or higher than atmospheric pressure C01, C02. C03 and C10 equipped with a stripper C11, each of which is fed with a residue from the previous column and whose head fractions each individually feed one of the columns of the second series of distillation columns C07, C04, C05 and C06.
  • the bottom of the last column C10 called the atmospheric column, supplies atmospheric residue to a first vacuum distillation column C12, the residue of which is preheated in a single fuel oven is introduced into a second vacuum distillation column C13.
  • the columns of the first series of columns are distillation columns with trays for the separation of the top and bottom fractions and their operating conditions are regulated, as regards temperature and pressure, so that the released volatile fractions are heavier and heavier.
  • the volatile fraction of column C01 composed of the totality of light petroleum gases and part of the gasoline feeds column C07 of the second series which is a gasoline stabilization column, the volatile fraction of which feeds a fractionation installation of light petroleum gases.
  • the volatile fraction from column C02 joins the residue from column C07 and supplies gasoline alone to column C04, which is a column for the fractionation of gasolines, whose head effluent is a light gasoline and the residue a heavy gasoline.
  • the volatile fraction of column C03 composed of a remainder of gasoline and kerosene feeds column C05 which extracts heavy gasoline therefrom as volatile fraction and kerosene as residue.
  • the last column C10 of the first series is an atmospheric reflux column whose bottom is stripped with water vapor. A C11 stripper is connected to the upper part of the column.
  • the volatile fraction from column C10 supplies column C06 with an effluent containing gasoline, kerosene and water.
  • the residue from column C06 is kerosene, which joins the residue from column C05 to be stored.
  • the volatile fraction after separation of the water, constitutes the rest of the heavy gasoline which is sent to storage.
  • the stripper C11 in column C10 makes it possible to rid the light atmospheric diesel of the volatile fractions before shipment to storage.
  • the atmospheric residue stripped with water vapor at the bottom of column C10 is introduced into a first vacuum distillation column C12, where three volatile fractions are drawn off laterally at different column levels: heavy diesel, vacuum diesel and a vacuum distillate, as well as a residue.
  • the residue from column C12 is heated in an oven supplied with fuel, then introduced into a second vacuum distillation column C13, which separates several cups of distillates under vacuum, as well as a residue under vacuum.
  • the crude is desalted in a two-stage desalter, B08, B09, then heated under pressure to 157 ° C (F2) in the exchangers E15 (low pressure steam), E16 (vacuum distillates, F32) and E17 ( atmospheric diesel) it supplies column C01 at 2 bars abs.
  • the reflux is pumped from the reflux flask B01 using the pump P04 and returned to the top of the column C01.
  • the bottom of the column, F11 is taken up by the pump P08, heated to 320 ° C in the exchanger E42 (vacuum residue), then mixed with 100 t / h of vacuum residue at 380 ° C, F12, in order to to supply column C10 at 2.3 bar abs.
  • the bottom of this column is stripped by 7.5 t / h of low pressure steam.
  • This column is provided with a reflux circulating under withdrawal of the diesel fuel, F13, which condenses the internal reflux necessary for the proper functioning of the column.
  • a side stripper C11 makes it possible to obtain 59 t / h of atmospheric diesel, F14, consisting of a cut of heavy fuel, kerosene and water vapor.
  • the exchanger E19, the balloon B10 and the pump P09 ensure the reflux of the column. This reflux ensures the fractionation between the kerosene and diesel cuts.
  • the diesel fuel produced is cooled to 45 ° C in exchangers E17, E14, E07 and E59 (cooling water).
  • This column produces 80 t / h of atmospheric diesel, F21, whose cooling to 45 ° C is ensured by the exchanger E60 (cooling water), 38 t / h of vacuum diesel, F22, cooled to 45 ° C in exchangers E08, E55 (oven air preheater) and 24 t / h of vacuum distillate, F23, from which the available heat is recovered up to 160 ° C in the exchanger E18.
  • the column is vacuumed by a pre-condenser and a group of ejector-condensers common with column C13.
  • the process water is taken from the tank B11 by the pump P25 and sent to a water treatment installation.
  • the heat recovery up to 160 ° C contained in these flows takes place in the exchanger E16, the vacuum distillate No. 4 having been previously cooled in the exchanger E29.
  • the bottom of the column is stripped using 9 t / h of very low pressure steam.
  • the vacuum residue produced at the bottom of the tower is taken up by the pump P26, part of this residue under hot vacuum is recycled upstream of the column C10.
  • the vacuum residue is successively cooled to 230 ° C in the exchangers E42, E40, E38, E46 (heating of the column C05), E37, E32 and E30. Part of this residue, after the E42 exchanger, is recycled at the bottom of the tower, in order to adjust the temperature, F34.
  • the steam distillate (F4) from the CO1 column is cooled to 40 ° C in the exchanger E61 (cooling water).
  • the liquid and vapor phases obtained are separated in flask B12.
  • the vapor phase is heated to 60 ° C. F35, in the exchanger E50 (heavy petrol) before being compressed to 4 bar abs. using compressor K01 to supply column C07.
  • the liquid phase is taken up by the pump P31, heated to 80 ° C in the exchanger E51 (heavy petrol) before feeding the column C07, F36.
  • the first vacuum distillation column C12 (FIG. 2) can be omitted and the atmospheric residue from the atmospheric column C10, passing through the oven, passed through the second vacuum distillation column C13, including the effluents contain both heavy and vacuum gas oils, as well as distillates.
  • the columns C04 and COS are grouped together in a single fractionation tower for gasolines and kerosene with lateral withdrawal, fed by the effluents from columns C02 and C03 of the first series of columns.
  • an additional column C04 'and an additional column C02' were inserted respectively in the second and the first series of columns.
  • This diagram applies particularly, when one wants to favor the production of the average gasoline.
  • Column C04 ' is fed by the residue from column C04 and by volatile effluents from column C02'.
  • the column C05 separating the heavy gasoline from the kerosene is fed by the volatile effluents from the column C03 and by the residue from the column C04.

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Description

  • La présente invention concerne un procédé de distillation de pétrole d'origine fossile ou synthétique par séparations progressives, dans lequel la charge préchauffée par échange de chaleur est préfractionnée en phases successives dans au moins une colonne opérant à une pression comprise entre 1 et 5 bars abs., ainsi qu'une installation pour la mise en oeuvre du procédé. On connaît de tels procédés utilisant la chaleur de récupération pour économiser l'énergie et opérant une séparation préalable de degré variable des fractions légères, telles que les gaz légers de pétrole, les essences et le kérosène avant la distillation atmosphérique. Toutefois, le résidu d'alimentation de ces colonnes est obligatoirement réchauffé dans un ou plusieurs fours à combustible avant de subir la distillation dans ces colonnes. En particulier, selon le procédé décrit dans le brevet DE-A-3205802, le pétrole séparé des hydrocarbures gazeux est réchauffé dans un four avant d'être traité dans une colonne de distillation atmosphérique.
  • Le procédé selon la présente invention a pour objet d'apporter des perfectionnements aux procédés précités en réalisant une séparation plus progressive de fractions pétrolières avant et après la distillation atmosphérique pour permettre une meilleure utilisation du chauffage au moyen de la chaleur de récupération.
  • L'idée qui est à la base de l'invention réside dans la constatation qu'en procédant par une succession de séparations progressives accomplies dans une série de colonnes de volume relativement réduit, on arrive à une meilleure utilisation de la chaleur de récupération, grâce aux apports de chaleur mesurés et judicieusement répartis.
  • Par ailleurs, des séparations progressives réalisées à des conditions de pression et de température de sévérité croissante permettent avantageusement de réduire le volume de l'effluent qui, après réchauffage avec apport ultime de chaleur extérieure, notamment au moyen d'un four, sera traité dans une colonne de distillation sous vide. Soit dit en passant, que cette dernière opération réalisée sur le résidu atmosphérique est de pratique courante, comme le témoigne le passage publié dans Chemische Technolgie de WIN-NACKER-KÜCHLER, vol. 5, Organische Technologie I, 4e édition Carl Hauser, vienne 1981, pages 68 et 69.
  • En procédant selon le procédé faisant l'objet de la présente demande, l'économie d'énergie sera essentiellement due à l'utilisation de la chaleur de récupération pour opérer des séparations successives et à la réduction du volume de l'effluent soumis au chauffage par une source thermique extérieure.
  • Le procédé de distillation selon l'invention, dans lequel la charge préchauffée par échange de chaleur est préfractionnée en phases successives dans au moins une colonne de distillation opérant à une pression comprise entre 1 et 5 bars abs. en séparant successivement en tête d'une série de colonnes dont chacune est alimentée par un résidu de la colonne précédente des coupes de pétrole de plus en plus lourdes et en recueillant en fond de la dernière colonne de cette série un résidu dit atmosphérique est caractérisé en ce que ledit résidu est ensuite traité dans une zone, de distillation sous vide comportant un réchauffage de la charge dans un four et en ce que chaque coupe recueillie en tête de chaque colonne de cette première série de colonne alimente individuellement une colonne d'une deuxième série de colonnes dont les distillats sont des produits pétroliers courants.
  • Selon une variante du procédé, le résidu atmosphérique recueilli en fond de la dernière colonne de la première série est réchauffé dans un four, puis traité dans une colonne de distillation sous vide.
  • Selon une autre variante, ledit résidu alimente, sans apport extérieur de chaleur, une première colonne de distillation sous vide, dont le résidu, après réchauffage dans un four, est traité dans une deuxième colonne de distillation sous vide.
  • Le procédé selon l'invention permet une grande souplesse de fonctionnement selon les critères de production fixés. Ainsi, au lieu qu'à chaque colonne de la première série corresponde une colonne de la deuxième série, on peut envisager e'alimenter au moins une colonne de la deuxième série par des effluents volatils provenant des deux colonnes de la première série. De cette façon, on réalisera un regroupement de deux colonnes de la deuxième série, soit en les superposant par exemple en une colonne unique de fractionnement des essences avec soutirage latéral, soit en regroupant les deux colonnes placées en aval de la colonne de fractionnement des essences et produisant l'essence lourde et lé kérosène.
  • On peut également adjoindre une colonne supplémentaire dans chaque série de colonnes. Ainsi, si l'on souhaite favoriser la production de l'essence moyenne, on peut dédoubler la colonne de fractionnement des essences en une deuxième et troisième colonne de la deuxième série, le résidu de la deuxième colonne constitué par l'essence moyenne étant évacué en tant que produit pétrolier courant, soit alimentant la troisième colonne, alimentée également par une coupe recueillie en tête d'une troisième colonne de la première série, pour la séparation de l'essence moyenne et de l'essence lourde.
  • L'adjonction d'une colonne supplémentaire peut se faire en fonction d'autres critères de production. Par exemple, dans le cas, où la production d'un solvant serait requise se situant entre l'essence lourde et le kérosène, on pourrait intercaler une colonne supplémentaire avant la dernière colonne de la première série alimentant une colonne supplémentaire placée avant la dernière colonne de la deuxième série.
  • De même, la souplesse du procédé se traduit par la possibilité de faire varier le circuit d'alimentation de colonnes de la deuxième série. Selon une des caractéristiques du procédé selon l'invention, une première des colonnes de la deuxième série est une colonne de stabilisation des essences dont l'effluent volatil alimente une installation de fractionnement de gaz légers de pétrole et dont le résidu rejoint la coupe des essences issue de la deuxième colonne de la première série pour alimenter une deuxième colonne de la deuxième série.
  • Selon une autre caractéristique, une deuxième colonne de la deuxième série est une colonne de fractionnement des essences dont le résidu est constitué par une essence lourde qui rejoint la fraction volatile d'une troisième colonne de la deuxième série.
  • Selon une autre caractéristique, le résidu de la colonne de fractionnement des essences alimente la colonne suivante de la même série.
  • En ce qui concerne l'apport de la chaleur, la charge initiale, les résidus circulant entre les colonnes de la première série et les effluents circulant entre les colonnes de la deuxième série sont, de préférence, préchauffés par échange de chaleur sensible et latente cédée par d'autres effluents, à l'exclusion de l'apport de chaleur par exemple au moyen d'un four. De même, l'apport de chaleur pour le rebouillage de colonnes s'effectue avantageusement par échange de chaleur de même nature. En particulier, une partie de cet apport peut s'effectuer par échange avec une fraction du résidu issu de la dernière colonne de distillation sous vide recyclé en permanence dans l'alimentation du four. Pour augmenter encore la souplesse du procédé et apporter un supplément de chaleur au flux traité, il est apparu judicieux, et ceci est une autre caractéristique de l'invention, de recycler en permanence une partie du résidu issu de la dernière colonne de distillation sous vide dans l'alimentation d'une ou de plusieurs des colonnes atmosphériques de la première série ou de la première colonne sous vide.
  • L'invention a également pour objet une installation pour la mise en oeuvre du procédé précité, caractérisée en ce que quatre colonnes de la première série de colonnes sont reliées par leurs sorties de tête individuellement aux quatre colonnes de la deuxième série de colonnes, dont la première est une colonne de stabilisation des essences reliée par une sortie de tête à une installation de fractionnement des gaz légers de pétrole et par une sortie de fond à une deuxième colonne qui est une colonne de fractionnement des essences reliée par les sorties de tête et de fond à des réservoirs de stockage des essences, la troisième colonne étant une colonne de séparation d'essence lourde et du kérosène reliée à des réservoirs de stockage et la quatrième colonne étant alimentée par la fraction de tête de la dernière colonne dite atmosphérique de la première série de colonnes étant également reliée aux réservoirs de stockage, en ce que la dernière colonne atmosphérique de la première série est une colonne à reflux reliée à un strippeur relié à un réservoir de stockage de gazole dit atmosphérique et qui est munie d'une sortie de fond pour le résidu dit atmosphérique reliée à travers un four chauffé au combustible à l'alimentation d'une colonne de distillation sous vide reliée à des réservoirs de stockage.
  • Selon un autre mode de réalisation, la colonne dite atmosphérique est reliée par une sortie de fond à une première colonne de distillation sous vide munie de moyens de soutirage latéral et d'une sortie de fond reliée à travers le four à une deuxième colonne de distillation sous vide, les deux colonnes de distillation sous vide étant reliées par des moyens de soutirage latéral à des réservoirs de stockage de gazole et de distillats.
  • Selon un mode de réalisation, une colonne supplémentaire est intercalée entre la deuxième et la troisième colonne de la première série, dont la sortie de tête alimente une colonne supplémentaire intercalée entre la deuxième et la troisième colonne de la deuxième série, alimentée éventuellement par la sortie de fond de la deuxième colonne de la deuxième série, et dont la sortie de tête est reliée à un réservoir de stockage de l'essence moyenne.
  • Selon un autre mode de réalisation, une colonne supplémentaire est intercalée entre la troisième et la quatrième colonne de la première série dont la sortie de tête alimente une colonne supplémentaire intercalée entre la troisième et la quatrième colonne de la deuxième série dont la sortie de tête est reliée à un réservoir de stockage d'un solvant, dont le point d'ébullition se situe entre celui de l'essence lourde et celui du kérosène. Selon un autre mode de réalisation, la deuxième et la troisième colonne de la deuxième série sont des colonnes superposées dans une tour unique de fractionnement des essences alimentant par la sortie de fond une quatrième colonne de la deuxième série, chaque colonne étant reliée à des réservoirs de stockage respectifs.
  • Selon une variante de réalisation, la troisième et la quatrième colonne de la deuxième série sont regroupées en une seule colonne dont les alimentations sont reliées aux sorties de tête de la troisième et la quatrième colonne de la première série.
  • Selon un autre mode de réalisation, l'alimentation de la troisième colonne de la deuxième série, qui est une colonne de séparation de l'essence lourde et du kérosène, est reliée à la sortie de fond de la colonne qui la précède dans la même série et à la sortie de la troisième colonne de la première série.
  • D'autres particularités de l'invention apparaîtront à la lumière de la description de modes de réalisation de l'invention, présentés à titre d'exemples non limitatifs, et illustrée par les dessins, dont
    • la figure 1 présente un schéma global de circulation selon un mode particulier de réalisation
    • la figure 2. 3. 4, 5 et 6 présentent des schémas globaux de plusieurs variantes du mode de réalisation, et
    • les figures 7, 8, 9 et 10 présentent des schémas détaillés partiels de la figure 1.
  • L'installation comprend deux séries de colonnes. La première série est composée de colonnes de distillation travaillant à pression atmosphérique ou supérieure à la pression atmosphérique C01, C02. C03 et C10 munie d'un strippeur C11, dont chacune est alimentée par un résidu de la colonne précédente et dont les fractions de tête alimentent individuellement chacune une des colonnes de la deuxième série de colonnes de distillation C07, C04, C05 et C06. Le fond de la dernière colonne C10, appelée colonne atmosphérique, alimente en résidu atmosphérique une première colonne de distillation sous vide C12, dont le résidu préchauffé dans un four unique à combustible est introduit dans une deuxième colonne de distillation sous vide C13.
  • Les colonnes de la première série de colonnes sont des colonnes de distillation à plateaux pour ' la séparation des fractions de tête et de fond et leurs conditions opératoires sont réglées, en ce qui concerne la température et la pression, pour que les fractions volatiles libérées soient de plus en plus lourdes. Ainsi, le préchauffage des résidus qui les alimentent, effectué à l'aide d'échange de chaleur sensible et latente avec d'autres effluents, les fait porter à des températures croissantes dans l'ordre, dans lequel les colonnes sont placées. La fraction volatile de la colonne C01 composée de la totalite de gaz légers de pétrole et d'une partie des essences alimente la colonne C07 de la deuxième série qui est une colonne de stabilisation des essences, dont la fraction volatile alimente une installation de fractionnement de gaz légers de pétrole. La fraction volatile de la colonne C02 rejoint le résidu de la colonne C07 et alimente en essence seule la colonne C04, qui est une colonne de fractionnement des essences, - dont l'effluent de tête est une essence légère et le résidu une essence lourde.
  • La fraction volatile de la colonne C03 composée d'un restant d'essence et du kérosène alimente la colonne C05 qui en extrait l'essence lourde en tant que fraction volatile et le kérosène en tant que résidu. La dernière colonne C10 de la première série est une colonne atmosphérique à reflux dont le fond est strippé à la vapeur d'eau. Un strippeur C11 est relié à la partie supérieure de la colonne. La fraction volatile de la colonne C10 alimente la colonne C06 en un effluent contenant de l'essence, du kérosène et de l'eau. Le résidu de la colonne C06 est du kérosène, qui rejoint le résidu de la colonne C05 pour être stocké. La fraction volatile, après séparation de l'eau, constitue le reste de l'essence lourde qui est expédié vers le stockage.
  • Le strippeur C11 de la colonne C10 permet de débarasser le gazole atmosphérique léger des fractions volatiles avant expédition vers le stockage.
  • Le résidu atmosphérique strippé à la vapeur d'eau au fond de la colonne C10 est introduit dans une première colonne de distillation sous vide C12, où on sépare par détente trois fractions volatiles soutirées latéralement à des niveaux de colonne différents : le gazole lourd, le gazole sous vide et un distillat sous vide, ainsi qu'un résidu. Le résidu de la colonne C12 est chauffé dans un four alimenté en combustible, puis introduit dans une deuxième colonne de distillation sous vide C13, qui sépare plusieurs coupes de distillats sous vide, ainsi qu'un résidu sous vide.
  • Dans l'exemple d'application qui suit, illustré par le schéma détaillé présenté aux figures 7 à 10, on traite dans une installation décrite précédemment une charge de pétrole brut Arabe lourd.
  • 771.6 t/h de charge à 15 °C (flux F1) sont pompées du stockage à l'aide de la pompe P01 et préchauffées sous pression à 140 °C par échange de chaleur à l'aide des échangeurs suivants : E01 (condenseur de la colonne C04), E02 (reflux circulant du distillat sous vide, F28), E03 (reflux circulant du gazole atmosphérique, F20), E04 (condenseur de la colonne C01), E05 (condenseur de la colonne C06), E06 (reflux circulant du gazole atmosphérique) E07 (gazole atmosphérique, F14), E08 (gazole sous vide, F22), E09 (reflux circulant du distillat sous vide), E10 (condenseur de la colonne C05), E11 (distillat de la colonne C10, F16), E12 (kérosène F45), E13 (distillat de la colonne C10, F16) et E14 (gazole atmosphérique). Le brut est dessalé dans un dessaleur à deux étages, B08, B09, puis chauffé sous pression à 157 °C (F2) dans les échangeurs E15 (vapeur d'eau basse pression), E16 (distillats sous vide, F32) et E17 (gazole atmosphérique) il alimente la colonne C01 à 2 bars abs.
  • Le flux vapeur issu de la colonne C01, F3, est partiellement condensé à 94 °C dans l'échangeur E04.
  • Le reflux est pompé du ballon de reflux B01 à l'aide de la pompe P04 et renvoyé en tête de colonne C01.
  • Le distillat vapeur composé de gaz légers de pétrole et d'essence, issu du même ballon, F4, est envoyé à une colonne dite de stabilisation C07 qui sera décrite ultérieurement.
  • Le fond de la colonne C01, F5, repris par la pompe P03 est réchauffé à 196 °C à l'aide des échangeurs suivants : E18 (distillat sous vide, F23), E19 (condenseur de la colonne C10), E20 (reflux circulant de gazole sous vide, F19), E21 (reflux circulant de distillat sous vide, F27), E22 (distillat de la colonne C03, F10), E23 (reflux circulant de gazole sous vide), E24 (reflux circulant du distillat sous vide, F18). La vapeur générée, F6, est séparée du liquide dans le ballon B07, puis retourne dans la colonne C01. Le liquide, F7, est repris par la pompe P05, puis chauffé sous pression à 247 °C à l'aide des échangeurs suivants : E25 (reflux circulant de distillat sous vide, F27), E26 (reflux circulant de gazole sous vide), E27 (reflux circulant de distillat sous vide), E28 (condenseur de la colonne C03), E29 (distillat sous vide, F29), E30 (résidu sous vide, F33), E31 (reflux circulant sous gazole atmosphérique, F13). E32 (résidu sous vide), E33 (reflux circulant sous gazole atmosphérique), E34 (reflux circulant d'alimentation de la colonne C12. F17), E35 (reflux circulant de distillat sous vide) et E36 (reflux circulant sous gazole atmosphérique). Ce flux alimente la colonne C02 à 1,95 bars abs. Cette colonne produit un distillat vapeur, F8, à 141 °C constitué d'une coupe d'essence. Le reflux de cette colonne est assuré par l'échangeur E52 (générateur de vapeur très basse pression), le ballon B02 et la pompe P07.
  • Le fond de la colonne C02, F9, est repris par la pompe P06, puis chauffé sous pression à 296 °C à l'aide des échangeurs suivants : E37 (résidu sous vide), E38 (résidu sous vide), E39 (reflux circulant et distillat sous vide, F26), E40 (résidu sous vide) et E41 (reflux circulant de la colonne C13, F25). Le flux ainsi chauffé alimente la colonne C03 à 2,5 bar abs. Cette colonne produit un distillat vapeur à 222 °C. F10, constitué d'une coupe d'essence lourde et de kérosène. Le reflux de cette colonne est assuré par l'échangeur E28, le ballon B03 et la pompe P09. Le fond de la colonne, F11, est repris par la pompe P08, chauffé à 320 °C dans l'échangeur E42 (résidu sous vide), puis mélangé à 100 t/h de résidu sous vide à 380 °C, F12, afin d'alimenter la colonne C10 à 2,3 bar abs. Le fond de cette colonne est strippé par 7,5 t/h de vapeur d'eau basse pression. Cette colonne est munie d'un reflux circulant sous soutirage du gazole, F13, qui condense le reflux interne nécessaire au bon fonctionnement de la colonne. Un strippeur latéral C11 permet d'obtenir 59 t/h de gazole atmosphérique, F14, constitué d'une coupe d'essence lourde, de kérosène et de vapeur d'eau. L'échangeur E19, le ballon B10 et la pompe P09 assurent le reflux de la colonne. Ce reflux assure le fractionnement entre les coupes kérosène et gazole.
  • Le gazole produit est refroidi à 45 °C dans les échangeurs E17, E14, E07 et E59 (eau de refroidissement).
  • Le résidu de la colonne, F15, appelé résidu atmosphérique, alimente la colonne C12 à 0,1 bar abs. Le fond de cette colonne est strippé à l'aide de 8 t/h de vapeur d'eau très basse pression. La colonne est munie de quatre reflux circulant assurés, respectivement, par les équipements suivants, en partant du bas de la colonne :
    • pompe P21 et échangeur E34 : reflux circulant d'alimentation, F17
    • pompe P22 et échangeur E24 : reflux circulant distillat sous vide, F18
    • pompe P23 et échangeurs E26, E23, E20: reflux circulant de gazole sous vide, F19
    • pompe P24 et échangeurs E06, E03 : reflux circulant de gazole atmosphérique F20.
  • Cette colonne produit 80 t/h de gazole atmosphérique, F21, dont le refroidissement à 45 °C est assuré par l'échangeur E60 (eau de réfrigération), 38 t/h de gazole sous vide, F22, refroidi à 45 °C dans les échangeurs E08, E55 (préchauffeur d'air du four) et 24 t/h de distillat sous vide, F23, dont on récupère la chaleur disponible jusqu'à 160 °C dans l'échangeur E18.
  • Le vide de la colonne est assuré par un précondenseur et un groupe d'éjecto-condenseurs commun avec la colonne C13. Les eaux du procédé sont reprises du ballon B11 par la pompe P25 et envoyées à une installation de traitement des eaux.
  • Le résidu de cette colonne, F24, repris par la pompe P20 est chauffé à 400 °C dans un four F01 en dilution avec 13 t/h de vapeur d'eau basse pression puis alimente la colonne C13 qui opère sous 0,1 bar abs.
  • La colonne C13 est munie de quatre reflux circulants assurés, respectivement, en partant du fond de la colonne par les équipements suivants :
    • pompe P27 et échangeur E41 : reflux circulant d'alimentation. F25
    • pompe P28 et échangeur E39 : reflux circulant distillat sous vide, F26
    • pompe P29 et échangeurs E35. E47 (rebouilleur de la colonne C06), E25, E27, E21 (reflux circulant de distillat sous vide, F27)
    • pompe P30 et échangeurs E09 et E02 : reflux circulant de distillat sous vide, F28.
  • La colonne C13 produit trois coupes de distillat sous vide, respectivement, en partant du bas de la colonne : distillat sous vide n° 4, F29 ; n° 3, F30 ; n° 2, F31, soit 152 t/h au total, F32.
  • La récupération de chaleur jusqu'à 160°C contenue dans ces flux se fait dans l'échangeur E16, le distillat sous vide n° 4 ayant été préalablement refroidi dans l'échangeur E29. Le fond de la colonne est strippé à l'aide de 9 t/h de vapeur d'eau très basse pression. Le résidu sous vide produit en fond de tour est repris par la pompe P26, une partie de ce résidu sous vide chaud est recyclé en amont de la colonne C10. Le résidu sous vide est successivement refroidi à 230 °C dans les échangeurs E42, E40, E38, E46 (réchauffage de la colonne C05), E37, E32 et E30. Une partie de ce résidu, après l'échangeur E42, est recyclé en fond de tour, afin d'ajuster la température, F34.
  • La mise sous vide de cette colonne est assurée par un précondenseur et un système d'éjecto- condenseur commun à la colonne C12.
  • Le distillat vapeur (F4) issu de la colonne CO1 est refroidi à 40 °C dans l'échangeur E61 (eau de réfrigération). Les phases liquides et vapeur obtenues sont séparées dans le ballon B12. La phase vapeur est chauffée à 60 °C. F35, dans l'échangeur E50 (essence lourde) avant d'être comprimée à 4 bars abs. à l'aide du compresseur K01 pour alimenter la colonne C07. La phase liquide est reprise par la pompe P31, chauffée à 80 °C dans l'échangeur E51 (essence lourde) avant d'alimenter la colonne C07, F36.
  • La colonne C07 est rebouillie à l'aide des échangeurs E43 (kérosène) et E44 (vapeur d'eau basse pression). La condensation en tête de colonne est assurée par un cycle frigorifique composé du ballon B13, des échangeurs E62 (eau de réfrigération), du compresseur K03 et du condenseur E53. La condensation d'une partie de flux de tête de colonne s'effectue dans le ballon B14. La pompe P32 assure le reflux de la colonne C07. 15 t/h de gaz légers de pétrole sont produits. Le résidu de la colonne C07, F37, alimente directement par détente à 1,7 bar abs. la colonne C04. Cette colonne est également alimentée par le distillat vapeur de la colonne C02, F8.
  • Le rebouillage de la colonne C04 est assuré par l'échangeur E45. Le flux vapeur de tête de colonne est totalement condensé dans l'échangeur E01, puis recueilli dans le ballon B04. La pompe P04 assure le reflux et l'expédition des 37 t/h d'essence légère produite en tête, F38. Cette essence est refroidie à 40 °C dans l'échangeur E56 (eau de réfrigération). Le résidu obtenu en fond de colonne, F39, repris par la pompe P10, est constitué de 40 t/h d'une coupe d'essence lourde qui après avoir été mélangée à l'essence lourde produite en tête des colonnes C05, F40, et C06, F41, est refroidie à 40 °C dans les échangeurs E51, E50, E57 (eau de réfrigération).
  • Le distillat issu de C03, F10, refroidi à 195 °C et 2 bars abs. dans l'échangeur E22, alimente la colonne C05 qui produit un distillat liquide de 23 t/h d'essence lourde, F40, et un résidu de 10 t/h de kérosène, F42.
  • Le rebouillage de la colonne COS est assuré par l'échangeur E46. La condensation du reflux et du distillat s'effectue dans l'échangeur E10 et le ballon B05. La pompe P05 assure le reflux en tête de colonne et l'expédition de l'essence lourde. La pompe P12 reprend le kérosène produit en fond et celui-ci est refroidi à 40 °C, en mélange avec les 45 t/h de kérosène produit en fond de la colonne C06, F43. dans les échangeurs suivants : E43, E12, E48 et E49 (apport calorifique à la section de traitement gaz légers), E58 (eau de réfrigération).
  • Le distillat vapeur issu de C10, F16, refroidi à 125 °C et 1,7 bar abs. dans les échangeurs E13, E11, alimente la colonne C06. Celle-ci produit en tête un distillat liquide de 13 t/h d'une coupe d'essence lourde, F44, et en fond 48 t/h de kérosène, F43. La condensation totale flux de tête de colonne s'effectue dans l'échangeur EOS. Le ballon B06 permet de séparer les phases hydrocarbures et eau. La pompe P15 assure le reflux et l'expédition de l'essence lourde. La pompe P16 permet d'envoyer l'eau du procédé au traitement d'eau. Le rebouillage de la colonne C06 s'effectue à l'aide de l'échangeur E47. La pompe P14 permet l'expédition du kérosène prooduit dans la colonne.
  • Le procédé et l'installation selon l'invention sont susceptibles de nombreuses variantes, dont quelques-unes sont illustrées par les schémas présentés aux figures 2 à 6.
  • Ainsi, on peut supprimer la première colonne de distillation sous vide C12 (figure 2) et faire passer le résidu atmosphérique en provenance de la colonne atmosphérique C10, en passant par le four, dans la deuxième colonne de distillation sous vide C13, dont les effluents contiennent à la fois les gazoles lourd et sous vide, ainsi que les distillats.
  • Selon une autre variante, (figure 3), les colonnes C04 et COS sont regroupées en une tour unique de fractionnement des essences et du kérosène avec soutirage latéral, alimentée par les effluents des colonnes C02 et C03 de la première série de colonnes.
  • Selon une autre variante (figure 4), les deux dernières colonnes C05 et C06 de la deuxième série ont été regroupées en une seule colonne alimentée par les effluents volatils de colonnes C03 et C10.
  • Selon une autre variante (figure 5), une colonne supplémentaire C04' et une colonne supplémentaire C02' ont été intercalées respectivement dans la deuxième et la première série de colonnes. Ce schéma s'applique tout particulièrement, lorsqu'on veut favoriser la production de l'essence moyenne. La colonne C04' est alimentée par le résidu de la colonne C04 et par les effluents volatils de la colonne C02'.
  • Selon la variante représentée à la figure 6, la colonne C05 séparant l'essence lourde du kérosène est alimentée par les effluents volatils de la colonne C03 et par le résidu de la colonne C04.
  • D'autres variantes pourraient être appliquées au procédé et à l'installation selon l'invention, sans sortir de son cadre, notamment en fonction de critères fixés de production.

Claims (23)

1. Procédé de distillation de pétrole d'origine fossile ou synthétique par séparations progressives, dans lequel la charge préchauffée par échange de chaleur est préfractionnée en phases successives dans au moins une colonne de distillation opérant à une pression comprise entre 1 et 5 bars abs., en séparant successivement en tête d'une série de colonnes dont chacune est alimentée par un résidu de la colonne précédente des coupes de pétrole de plus en plus lourdes et en recueillant en fond de la dernière colonne de cette série un résidu dit atmosphérique, caractérisé en ce que ledit résidu de la dernière colonne (C10) est ensuite traité dans une zone de distillation sous vide comportant un réchauffage de la charge dans un four et en ce que chaque coupe recueillie en tête de chaque colonne de cette série représentant une première série de colonnes (C01, C02, C03, C10) alimente individuellement une colonne d'une deuxième série de colonnes dont les distillats sont des produits pétroliers courants.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le résidu atmosphérique recueilli en fond de la dernière colonne (C10) de la première série est réchauffé directement dans un four, puis traité dans une colonne de distillation sous vide (C13).
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le résidu atmosphérique recueilli en fond de la dernière colonne (C10) de la première série alimente, sans apport extérieur de chaleur. une première colonne de distillation sous vide (C12), dont le résidu, après réchauffage dans un four, est traité dans une deuxième colonne de distillation sous vide (C13).
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'au moins une des colonnes de la deuxième série (C04-C05) est alimentée par les effluents volatils provenant des deux colonnes de la première série (C02, C03) pour la séparation en plusieurs fractions de tête, éventuellement avec soutirage latéral.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4. caractérisé en ce qu'une première des colonnes de la deuxième série est une colonne de stabilisation des essences (C07) dont l'effluent volatil alimente une installation de fractionnement de gaz légers de pétrole et dont le résidu rejoint la coupe des essences issue de la deuxième colonne (C02) de la première série pour alimenter une deuxième colonne (C04) de la deuxième série.
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'une deuxième colonne de la deuxième série est une colonne de fractionnement des essences (C04) dont le résidu est constitué par une essence lourde qui rejoint la fraction volatile d'une troisième colonne de la deuxième série (C05).
7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'une deuxième colonne de la deuxième série est une colonne de fractionnement des essences (C04) dont le résidu alimente une troisième colonne de la deuxième série (C05).
8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'une deuxième (C04) et une troisième colonne (C04') de la deuxième série sont des colonnes de fractionnement des essences, le résidu de la deuxième colonne (C04) constitué par l'essence moyenne étant soi évacué en tant que produit pétrolier courant, soit alimentant la troisième colonne (C04'), alimentée également par une coupe recueillie en tête d'une troisième colonne (C02') de la première série. pour la séparation de l'essence moyenne et de l'essence lourde.
9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'une deuxième colonne de la deuxième série (C04-C05) est une colonne de fractionnement des essences unique qui est alimentée. à des nivaux différents, par les fractions volatiles de la deuxième (C02) et de la troisième (C03) colonne de la première série pour la séparation des essences légère, lourde et du kérosène.
10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'une colonne (C06) de la deuxième série suivant la ou les colonnes de fractionnement des essences (C04. C05) sépare la fraction volatile issue d'une colonne (C10) de la première série en essence lourde et le kérosène.
11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la dernière colonne de la première série (C10) est une colonne, munie éventuellement d'un strippeur (C11), dont on extrait une coupe de gazole atmosphérique léger, l'effluent volatil de cette colonne alimentant une colonne (C06) de la deuxième série pour la séparation d'essence lourde et de kérosène, tandis que du fond de la colonne (C10) on extrait un résidu dit atmosphérique.
12. Procédé selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'une colonne (C05-C06) de la deuxième série suivant la ou les colonnes de fractionnement des essences (C04) est alimentée par les coupes volatiles provenant de la dernière (C10) et avant-dernière colonne (C03) de la première série et on extrait en tête de colonne une essence lourde et en fond le kérosène.
13. Procédé selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'une partie du résidu issu de la dernière colonne de distillation sous vide (C13) est recyclée de manière permanente dans l'alimentation de l'une ou plusieurs des colonnes atmosphériques de la première série (C01, C02, C03, C10) ou dans l'alimentation de la première colonne sous vide (C12).
14. Procédé selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que la charge initiale, les résidus circulant entre les colonnes de la première série et les effluents circulant entre les colonnes de la deuxième série sont préchauffés par échange de chaleur sensible et latente cédée par d'autres effluents.
15. Procédé selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que l'apport de chaleur pour le rebouillage des colonnes s'effectue par échange de chaleur sensible et latente cédée par d'autres effluents.
16. Procédé selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce qu'une partie de l'apport de chaleur sensible s'effectue par échange avec une fraction du résidu de la dernière colonne de distillation sous vide recyclée de manière permanente dans l'alimentation du four.
17. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisée en ce que quatre colonnes de la première série (C01, C02. C03, C10) sont reliées par leurs sorties de tête individuellement aux quatre colonnes de la deuxième série de colonnes, dont la première (C07) est une colonne de stabilisation des essences reliée par une sortie de tête à une installation de fractionnement de gaz légers de pétrole et par une sortie de fond à une deuxième colonne (C04) qui est colonne de fractionnement des essences reliée par les sorties de tête et de fond à des réservoirs de stockage des essences, la troisième colonne (C05) étant une colonne de séparation d'essence lourde et du kérosène reliée à des réservoirs de stockage et la quatrième colonne (C06) alimentée par la fraction de tête de la dernière colonne dite atmosphérique (C10) de la première série de colonnes étant également reliée aux réservoirs de stockage ci- mentionnés, en ce que la dernière colonne dite atmosphérique (C10) de la première série est une colonne à reflux reliée à un strippeur (C11) relié à un réservoir de stockage de gazole dit atmosphérique reliée à travers un four chauffé au combustible à l'alimentation d'une colonne de distillation sous vide (C13) reliée à des réservoirs de stockage.
18. Installation selon la revendication 17, caractérisée en ce que la colonne dite atmosphérique (C10) est reliée par une sortie de fond à une première colonne de distillation sous vide (C11) munie de moyens de soutirage latéral et d'une sortie de fond reliée à travers le four à une deuxième colonne de distillation sous vide (C13), les deux colonnes de distillation sous vide étant reliées par des moyens de soutirage latéral à des réservoirs de stockage de gazole et de distillats.
19. Installation selon la revendication 17 ou 18, caractérisée en ce qu'une colonne supplémentaire (C02') est intercalée entre la deuxième (C02) et la troisième colonne (C03) de la première série, dont la sortie de tête alimente une colonne supplémentaire (C04') intercalée entre la deuxième (C04) et la troisième colonne (C05) de la deuxième série, alimentée éventuellement par la sortie de fond de la deuxième colonne (C04) de la deuxième série, et dont la sortie de tête est reliée à un réservoir de stockage.
20. Installation selon la revendication 17 ou 18, caractérisée en ce qu'une colonne supplémentaire est intercalée entre la troisième (C03) et quatrième colonne (C10) de la première série dont la sortie de tête alimente une colonne supplémentaire intercalée entre la troisième (C05) et la quatrième colonne (C06) de la deuxième série dont la sortie de tête est reliée à un réservoir de stockage d'un solvant dont le point d'ébullition se situe entre celui de l'essence lourde et celui du kérosène.
21. Installation selon l'une des revendications 17 à 20, caractérisée en ce que la deuxième (C04) et la troisième colonne (C05) de la deuxième série sont des colonnes superposées dans une tour unique de fractionnement des essences (C04-C05) alimentant par la sortie de fond une quatrième colonne (C06) de la deuxième série, chaque colonne étant reliée à des réservoirs de stockage respectifs.
22. Installation selon l'une des revendications 17 à 20, caractérisée en ce que la troisième (C05) et la quatrième colonne (C06) de la deuxième série sont regroupées en une seule colonne (CO5-CO6), dont les alimentations sont reliées aux sorties de tête de la troisième (C03) et de la quatrième colonne (C10) dela première série.
23. Installation selon l'une des revendications 17 à 20, caractérisée en ce que l'alimentation de la troisième colonne (C05) de la deuxième série, qui est une colonne de séparation de l'essence lourde et du kérosène, est reliée à la sortie de fond de la colonne (C04) qui la précède dans la même série et à la sortie de tête de la troisième colonne (C03) de la première série.
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