EP0778331A1 - Procédés et dispositifs de viscoréduction de charges lourdes d'hydrocarbures - Google Patents

Procédés et dispositifs de viscoréduction de charges lourdes d'hydrocarbures Download PDF

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EP0778331A1
EP0778331A1 EP96402450A EP96402450A EP0778331A1 EP 0778331 A1 EP0778331 A1 EP 0778331A1 EP 96402450 A EP96402450 A EP 96402450A EP 96402450 A EP96402450 A EP 96402450A EP 0778331 A1 EP0778331 A1 EP 0778331A1
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EP
European Patent Office
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gas
ripener
charge
injected
side walls
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EP96402450A
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German (de)
English (en)
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EP0778331B1 (fr
Inventor
Marc Fersing
Luc Gouzien
Elisabeth Mouchot
Geraud Bourely
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TotalEnergies Marketing Services SA
Original Assignee
Total Raffinage Distribution SA
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING 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
    • C10G9/00Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
    • C10G9/007Visbreaking
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING 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
    • C10G51/00Treatment of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, by two or more cracking processes only
    • C10G51/02Treatment of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, by two or more cracking processes only plural serial stages only
    • C10G51/023Treatment of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, by two or more cracking processes only plural serial stages only only thermal cracking steps

Definitions

  • the present invention relates to improvements made to processes and devices for visbreaking heavy loads of hydrocarbons.
  • the ripener is usually in the form of a cylindrical enclosure, which does not have any means of additional heating of the load and, the cracking being endothermic, the temperature of the load drops by a few tens of degrees between its entry into the ripener and its release.
  • the temperature there is generally of the order of 400 to 500 ° C and the pressure of about 2 to 30.10 5 Pascals.
  • the residence time of the charge in the ripener is approximately 10 to 30 minutes.
  • the severity, depending on the residence time and the temperature of the ripener is of the order of 20 minutes.
  • the treated charge is injected at the base of the ripener, while the cracked products, including the gaseous products that may be formed, are evacuated at the top towards a fractionation unit by atmospheric distillation, then by vacuum distillation.
  • the feedstock treated can be heavy crude oil, an atmospheric distillation residue, which is not very frequent because there are other types of recovery, a vacuum distillation residue or a deasphalting pitch.
  • the products resulting from visbreaking are, after fractionation, gaseous hydrocarbons and liquefied petroleum gas, gasoline, diesel, distillate and the residue under visbreaking vacuum.
  • the visbreaking vacuum residue is the last recoverable product and it must meet severe requirements of stability and compatibility with other petroleum fractions to be able to be used as fuel oil base, which leads the operator to adjust the conditions of implementation of visbreaking, including temperature, so as to meet the criteria imposed.
  • a major problem encountered in visbreaking units lies in an inhomogeneous progression of the charge inside the ripener, back-mixing effects and vortices encountered in particular in the vicinity of the side walls of the ripener, especially at the bottom of it. These disturbances are further increased by the gases which form during the cracking reactions, and the residence time of the charge in the ripener varies considerably, depending on the zones considered, in the same cross section. As a result, part of the treated charge may be overcracked, while another fraction will be insufficiently cracked.
  • Document FR-A-2 528 444 proposes a thermal cracking process for hydrocarbon oils in which a fluid, such as water vapor, can be introduced tangentially into the lower part of the ripener (cf. page 6 , lines 8 to 17) through nozzles. The purpose of this introduction is to drive the hydrocarbon charge in rotation.
  • the present invention aims to avoid these drawbacks by proposing means capable of ensuring a more homogeneous residence time of the charge in the ripener and better stability of the visbreaker.
  • the invention also aims to limit the backmixing phenomena associated with the treatment of a heavy hydrocarbon charge in the ripener of a visbreaking unit.
  • the invention finally aims to reduce the formation of coke in visbreaking processes and devices.
  • the Applicant has, in fact, established that by injecting a gas such as water vapor or nitrogen into the maturer, co-current, at least near the bottom and the side walls thereof, a better conversion of the charge is obtained simultaneously, and consequently a significant reduction of the coke formed, and a better stability of the residue under vacuum visbreaking.
  • a gas such as water vapor or nitrogen
  • the subject of the invention is therefore a process for visbreaking a heavy charge of hydrocarbons in the liquid state, in which this charge is brought to a temperature capable of causing cracking of at least part of the hydrocarbons present, then it is introduced into the lower part of a ripener in which it moves from bottom to top, to be discharged in the upper part of this ripener in the direction of a fractionation unit, and in which a gas, preferably inert, is injected inside the ripener into the hydrocarbon charge, at least at the base of the ripener, in the vicinity of its side walls.
  • This process is characterized in that the gas is injected upwards along the side walls of the ripener and flows from bottom to top along said walls, co-current with the hydrocarbon charge.
  • the gas water vapor, nitrogen, hydrogen, refinery gas or other
  • moving from bottom to top in the vicinity of the walls of the ripener thus limits the formation of dead zones and back-mixes at the bottom and walls lateral, and the residence time of the various streams of hydrocarbon fluid inside the ripener will tend to homogenize and approach the average residence time of the charge.
  • the gas produces a stripping effect on the charge products, which facilitates the separation of the light products (liquefied petroleum gas, petrol, diesel, etc.) obtained by conversion in the ripener.
  • injections may be provided, always in the vicinity of the side walls, at different levels in the ripener, to further minimize back-mixing and the production of coke. .
  • the flow rate of the injected gas will advantageously be between 0.2 and 3 t / h and, preferably, between 0.5 and 2 t / h.
  • the gas, superheated and at a pressure higher than that of the regulator will be injected annually at the different injection levels, but the gas may also be introduced into the supply line of the regulator with the charge to be cracked, upstream of the ripener.
  • the invention also relates to a device for visbreaking a heavy load of hydrocarbons in the liquid state, of the type comprising a means for heating the load to a temperature capable of causing cracking of at least one part of the hydrocarbons, and a ripener comprising, at its lower part, at least one feed line for preheated charge and, at its upper part, at least one line for discharging the treated charge towards a fractionation unit for this charge ,
  • this device being characterized in that it comprises a means for injecting a gas, preferably inert, into the charge of hydrocarbons to be treated, the injection means being arranged in a location such that the injected gas is moves co-current of the charge, inside the ripener, at least at the base thereof, in the vicinity of the internal face of its side walls.
  • the gas injection means may comprise regularly distributed injection nozzles, connected to a source of pressurized gas and arranged annularly, either along the lower part of the internal face of the walls of the regulator, or along the bottom thereof. this.
  • This injection means may also include a substantially toroidal-shaped conduit, connected to a source of pressurized gas and equipped with regularly distributed orifices. gas evacuation, this conduit being arranged in the vicinity of the bottom of the maturator, coaxial with it.
  • the injection means may also include a line for introducing this gas into the heavy hydrocarbon charge downstream of the means for heating the charge and upstream of the ripener, in the direction of flow of the charge.
  • the single figure of this drawing is a schematic view of a visbreaking apparatus according to the present invention.
  • a means for injecting a gas, preferably inert, into the hydrocarbon feedstock is provided inside the ripener 3, in the vicinity of the bottom thereof and near its side walls.
  • this injection means comprises a toric-shaped duct 5, arranged coaxially with the side walls of the ripener, at the bottom of the latter, and supplied with gas under pressure by a line 6.
  • This conduit 5 has regularly spaced orifices, which allow the gas under pressure to escape towards the upper part of the regulator 3, co-current with the hydrocarbon charge. This limits the dead volumes of this ripener and the feed backward movements, while avoiding the formation of coke and ensuring stripping of the light cracking products present in the ripener.
  • conduit 5 is advantageous compared to the use of nozzles such as that described in document FR-A-2 528 444 in connection with FIGS. 3A and 3B, because it avoids modification of the reactor and therefore more great complexity of implementation.
  • gas preferably inert under pressure
  • the process according to the invention makes it possible to obtain a vacuum residue with visbreaking of greatly improved stability, as will emerge from the examples below.
  • a visbreaking unit is controlled by taking as a benchmark the stability of the visbreaking residue, for its use as than fuel oil, because, if the stability is not greater than a certain threshold, fuel oil can present problems of use, due to the formation of sediments by precipitation of asphaltenes.
  • the stripping of light cracking products by the injected gas makes it possible to increase the stability of the visbreaking residue. By retaining the same stability value, it is thus possible to increase the charge conversion rate by increasing the temperature of the ripener.
  • This vacuum residue is heated to a temperature of the order of 440 ° C. in an oven of a visbreaking unit, then is introduced into the visbreaking maturer unmodified in accordance with the present invention.
  • This ripener has a diameter of 2.5 meters and an axial height of 14 meters.
  • the visbreaking effluent is fractionated in an atmospheric distillation column, then in a vacuum distillation column.
  • Example 2 The same vacuum distillation residue as in Example 1 is again subjected to a visbreaking treatment under conditions of identical severity.
  • the charge is heated in the oven to a temperature of the order of 450 ° C and the ripener is operated at a temperature of 430 ° C under a pressure of 8.10 5 Pascals.
  • the maturator is equipped, in accordance with the invention, with a pressurized steam distributor, consisting of a toric duct with a diameter of 30 millimeters, having regularly distributed injection ports, facing upwards .
  • This distributor rests on the bottom of the ripener and is arranged coaxially to the side walls.
  • the superheated steam is injected at a pressure of 11.10 5 Pascals and at a flow rate of 0.5 t / h, while the flow rate of the charge is 100 t / h.
  • the charge residence time is around 15 minutes. We therefore operate under severity conditions roughly analogous to those of Example 1.
  • the viscosity of the visbreaking vacuum residue is unchanged, but its stability is improved and the production of sediment is reduced.
  • Example 2 With the same vacuum distillation residue as in Example 1, a visbreaking treatment is carried out under conditions of increased severity compared to Examples 1 and 2.
  • the residue is heated in the oven to 455 ° C., then it is introduced into the ripener equipped with a water vapor injection ring identical to that of example 2.
  • the ripener is operated at a temperature of 434 ° vs.
  • the pressure and flow conditions of the water vapor in the ripener are the same as in Example 2.
  • the effluent from the ripener is fractionated in an atmospheric distillation column, then in a vacuum distillation column.
  • the filtration temperature is adapted to the viscosity of the product and is greater than 100 ° C. Additional washing with a solvent suitable for the filtration temperature is carried out before that with dodecane.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de viscoréduction d'une charge lourde d'hydrocarbures à l'état liquide, dans lequel cette charge est amenée à une température propre à provoquer le craquage d'au moins une partie des hydrocarbures présents, puis est introduite à la partie inférieure d'un maturateur (3) dans lequel elle se déplace de bas en haut, pour être évacuée à la partie supérieure de ce maturateur (3) en direction d'une unité de fractionnement, et dans lequel un gaz, de préférence inerte, est injecté à l'intérieur du maturateur (3) dans la charge d'hydrocarbures, au moins à la base du maturateur (3), au voisinage de ses parois latérales. Selon l'invention, le gaz est injecté vers le haut le long des parois latérales du maturateur (3) et circule de bas en haut le long desdites parois, à co-courant de la charge d'hydrocarbures. <IMAGE>

Description

  • La présente invention concerne des perfectionnements apportés aux procédés et aux dispositifs de viscoréduction de charges lourdes d'hydrocarbures.
  • On sait que l'on désigne par viscoréduction un traitement de charges hydrocarbonées lourdes, consistant à amener ces charges à l'état liquide dans un four à une température de craquage des hydrocarbures les plus lourds et à les introduire ensuite dans un maturateur, dans lequel, sans autre chauffage, elles se déplacent à une vitesse telle qu'à la température considérée elles aient un temps de séjour suffisant pour obtenir le craquage désiré des molécules lourdes en molécules plus légères. Le craquage a pour effet une réduction de la viscosité de la charge traitée, d'où les termes de viscoréduction, pour le procédé mis en oeuvre, et de viscoréducteur, pour l'appareillage utilisé.
  • Le maturateur se présente habituellement sous la forme d'une enceinte cylindrique, qui ne comporte pas de moyen de chauffage additionnel de la charge et, le craquage étant endothermique, la température de la charge baisse de quelques dizaines de degrés entre son entrée dans le maturateur et sa sortie. La température y est généralement de l'ordre de 400 à 500°C et la pression d'environ 2 à 30.105 Pascals. Le temps de séjour de la charge dans le maturateur est d'environ 10 à 30 minutes. La sévérité, fonction du temps de séjour et de la température du maturateur, est de l'ordre de 20 minutes.
  • La charge traitée est injectée à la base du maturateur, tandis que les produits de craquage, y compris les produits gazeux éventuellement formés, sont évacués à la partie supérieure en direction d'un ensemble de fractionnement par distillation atmosphérique, puis par distillation sous vide.
  • La charge traitée peut être du pétrole brut lourd, un résidu de distillation atmosphérique, ce qui est peu fréquent, car il existe d'autres types de valorisation, un résidu de distillation sous vide ou un brai de désasphaltage.
  • Les produits résultant de la viscoréduction sont, après fractionnement, des hydrocarbures gazeux et du gaz de pétrole liquéfié, de l'essence, du gazole, du distillat et le résidu sous vide de viscoréduction.
  • Le résidu sous vide de viscoréduction est le dernier produit récupérable et il doit répondre à des exigences sévères de stabilité et de compatibilité avec d'autres coupes pétrolières pour pouvoir être utilisé comme base de fioul, ce qui amène l'opérateur à ajuster les conditions de mise en oeuvre de la viscoréduction, notamment la température, de manière à respecter les critères imposés.
  • Un problème majeur rencontré dans les unités de viscoréduction réside dans une progression non homogène de la charge à l'intérieur du maturateur, des effets de rétromélange (en anglais, "back mixing") et de tourbillons se rencontrant notamment au voisinage des parois latérales du maturateur, notamment au fond de celui-ci. Ces perturbations sont encore accrues par les gaz qui se forment au cours des réactions de craquage, et le temps de séjour de la charge dans le maturateur varie considérablement, suivant les zones considérées, dans une même section transversale. Il en résulte qu'une partie de la charge traitée risque de subir un surcraquage, tandis qu'une autre fraction sera insuffisamment craquée.
  • Pour remédier à cet inconvénient, il a été proposé, dans EP-A-007 656, de disposer à l'intérieur du maturateur, transversalement à la direction d'écoulement de la charge à convertir, une pluralité d'internes constitués de plateaux perforés, les ouvertures ménagées dans les plateaux pouvant être circulaires et/ou avoir la forme de fentes, les ouvertures représentant de préférence entre 1 et 30 % de la surface des plateaux.
  • Chaque plateau produit ainsi, au niveau des orifices qu'il comprend et qu'empruntent les bulles des gaz présents, un effet de mélange de la charge, et la demande de brevet européen précitée préconise l'utilisation de 1 à 20 plateaux de ce type dans le maturateur.
  • Comme il est indiqué dans EP-A-0 138 247, la stabilité des produits de craquage se révèle toutefois insuffisante, lorsque l'on utilise des plateaux perforés de ce type, en particulier lorsque se forment de grandes quantités de composés gazeux, et des quantités importantes de coke apparaissent, à l'usage, avec des risques sérieux d'obturation des perforations des plateaux. Il en résulte des périodes d'arrêt longues et coûteuses du maturateur, pour nettoyer les plateaux perforés et éliminer le coke présent.
  • Le document FR-A-2 528 444 propose un procédé de craquage thermique d'huiles d'hydrocarbures dans lequel un fluide, tel que de la vapeur d'eau, peut être introduit tangentiellement dans la partie inférieure du maturateur (cf. page 6, lignes 8 à 17) à travers des buses. Cette introduction a pour but d'entraîner en rotation la charge d'hydrocarbures.
  • Toutefois, l'entraînement en rotation de la charge nécessite des débits de vapeur très élevés, ce qui implique une limitation de la place disponible pour la charge dans le maturateur et donc une diminution de son temps de séjour qui est préjudiciable à la viscoréduction.
  • La présente invention vise à éviter ces inconvénients en proposant des moyens propres à assurer un temps de séjour plus homogène de la charge dans le maturateur et une meilleure stabilité du résidu viscoréduit.
  • L'invention vise également à limiter les phénomènes de rétromélange associés au traitement d'une charge d'hydrocarbures lourds dans le maturateur d'un ensemble de viscoréduction.
  • L'invention vise enfin à réduire la formation de coke dans les procédés et dispositifs de viscoréduction.
  • La Demanderesse a, en effet, établi qu'en injectant un gaz tel que de la vapeur d'eau ou de l'azote dans le maturateur, à co-courant, au moins à proximité du fond et des parois latérales de celui-ci, on obtient simultanément une meilleure conversion de la charge, et par conséquent une réduction importante du coke formé, et une meilleure stabilité du résidu sous vide de viscoréduction.
  • L'invention a par conséquent pour objet un procédé de viscoréduction d'une charge lourde d'hydrocarbures à l'état liquide, dans lequel cette charge est amenée à une température propre à provoquer le craquage d'au moins une partie des hydrocarbures présents, puis est introduite à la partie inférieure d'un maturateur dans lequel elle se déplace de bas en haut, pour être évacuée à la partie supérieure de ce maturateur en direction d'une unité de fractionnement, et dans lequel un gaz, de préférence inerte, est injecté à l'intérieur du maturateur dans la charge d'hydrocarbures, au moins à la base du maturateur, au voisinage de ses parois latérales. Ce procédé se caractérise en ce que le gaz est injecté vers le haut le long des parois latérales du maturateur et circule de bas en haut le long desdites parois, à co-courant de la charge d'hydrocarbures.
  • Le gaz (vapeur d'eau, azote, hydrogène, gaz de raffinerie ou autre), en se déplaçant de bas en haut au voisinage des parois du maturateur, limite ainsi la formation de zones mortes et de rétromélanges au niveau du fond et des parois latérales, et le temps de séjour des différentes filets de fluide d'hydrocarbures à l'intérieur du maturateur aura tendance à s'homogénéiser et à se rapprocher du temps de séjour moyen de la charge.
  • En outre, le gaz produit un effet de strippage des produits de la charge, ce qui facilite la séparation des produits légers (gaz de pétrole liquéfié, essence, gazole, etc...), obtenus par conversion dans le maturateur.
  • Outre l'injection prévue à la base du maturateur, au voisinage des parois latérales, d'autres injections pourront être prévues, toujours au voisinage des parois latérales, à différents niveaux dans le maturateur, pour minimiser encore davantage les rétromélanges et la production de coke.
  • L'injection du gaz, selon l'invention, vers le haut et au voisinage des parois du maturateur ne requiert qu'un faible débit de gaz, ce qui permet notamment d'éviter les inconvénients rencontrés lors de la mise en oeuvre du procédé du document FR-A-2 528 444 mentionné précédemment.
  • Pour un débit de charge compris entre 75 et 200 t/h, le débit du gaz injecté sera avantageusement compris entre 0,2 et 3 t/h et, de préférence, entre 0,5 et 2 t/h .
  • De préférence, le gaz, surchauffé et à une pression supérieure à celle du maturateur, sera injecté annulairement aux différents niveaux d'injection, mais le gaz pourra aussi être introduit dans la canalisation d'alimentation du maturateur en charge à craquer, en amont du maturateur.
  • L'invention a également pour objet un dispositif de viscoréduction d'une charge lourde d'hydrocarbures à l'état liquide, du type comprenant un moyen de chauffage de la charge jusqu'à une température propre à provoquer le craquage d'au moins une partie des hydrocarbures, et un maturateur comprenant, à sa partie inférieure, au moins une ligne d'alimentation en charge préchauffée et, à sa partie supérieure, au moins une ligne d'évacuation de la charge traitée vers une unité de fractionnement de cette charge, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte un moyen d'injection d'un gaz, de préférence inerte, dans la charge d'hydrocarbures à traiter, le moyen d'injection étant disposé en un emplacement tel que le gaz injecté se déplace à co-courant de la charge, à l'intérieur du maturateur, au moins à la base de celui-ci, au voisinage de la face interne de ses parois latérales.
  • Le moyen d'injection de gaz pourra comprendre des buses d'injection régulièrement réparties, connectées à une source de gaz sous pression et disposées annulairement, soit suivant la partie inférieure de la face interne des parois du maturateur, soit suivant le fond de celui-ci.
  • Ce moyen d'injection pourra aussi comprendre un conduit de forme sensiblement torique, connecté à une source de gaz sous pression et équipé d'orifices régulièrement répartis d'évacuation du gaz, ce conduit étant disposé au voisinage du fond du maturateur, coaxialement à celui-ci.
  • Le moyen d'injection pourra également comprendre une ligne d'introduction de ce gaz dans la charge lourde d'hydrocarbures en aval du moyen de chauffage de la charge et en amont du maturateur, dans le sens de circulation de la charge.
  • Plusieurs moyens d'injection du gaz dans la charge d'hydrocarbures, identiques ou différents, peuvent naturellement être prévus à différents niveaux du maturateur, au voisinage de la face interne des parois de celui-ci.
  • Le dessin annexé, qui na pas de caractère limitatif, illustre une forme de mise en oeuvre de l'invention.
  • La figure unique de ce dessin est une vue schématique d'un appareillage de viscoréduction conforme à la présente invention.
  • Sur ce dessin, on retrouve les éléments usuels d'une unité de viscoréduction, à savoir :
    • une ligne 1 d'amenée de la charge lourde, à l'état liquide, d'hydrocarbures à traiter ;
    • un four 2, que traverse la ligne 1 et qui préchauffe la charge lourde à une température propre à assurer le craquage d'au moins une partie des hydrocarbures quelle contient ;
    • un maturateur 3, se présentant sous la forme d'une enceinte cylindrique fermée, disposée verticalement, qui est alimentée à sa base par la ligne 1 et qui est équipée à sa partie supérieure d'une ligne d'évacuation 4 des produits de craquage de la charge vers une unité de fractionnement.
  • Conformément à l'invention, un moyen d'injection d'un gaz, de préférence inerte, dans la charge d'hydrocarbures est prévu à l'intérieur du maturateur 3, au voisinage du fond de celui-ci et près de ses parois latérales. Dans le cas du dessin, ce moyen d'injection comprend un conduit de forme torique 5, disposé coaxialement aux parois latérales du maturateur, au niveau du fond de celui-ci, et alimenté en gaz sous pression par une ligne 6. Ce conduit 5 comporte des orifices régulièrement espacés, qui laissent échapper le gaz sous pression vers la partie supérieure du maturateur 3, à co-courant de la charge d'hydrocarbures. On limite ainsi les volumes morts de ce maturateur et les rétromouvements de la charge, tout en évitant la formation de coke et en assurant un strippage des produits de craquage légers présents dans le maturateur.
  • L'utilisation du conduit 5 est avantageuse par rapport à l'utilisation de buses telle que celle décrite dans le document FR-A-2 528 444 en relation avec les figures 3A et 3B, car elle évite une modification du réacteur et donc une plus grande complexité de mise en oeuvre.
  • Comme indiqué ci-dessus, plusieurs dispositifs analogues d'injection de gaz peuvent être prévus à différents niveaux dans le maturateur, afin d'optimiser l'effet de ce gaz.
  • On pourrait aussi utiliser des buses d'injection régulièrement disposées, débouchant à l'intérieur du maturateur à partir des parois latérales et/ou du fond et alimentées à partir d'une source de gaz sous pression.
  • On pourrait alternativement injecter du gaz de préférence inerte sous pression dans la ligne 1, en aval du four 2 et en amont du maturateur 3, dans le sens de circulation de la charge, par la ligne 7 représentée en traits interrompus sur le dessin.
  • Dans le cas où le gaz utilisé est de la vapeur d'eau sous pression, il faudra naturellement tenir compte des calories et de l'eau qui sont ainsi introduites dans le maturateur et ajuster en conséquence les conditions opératoires de celui-ci.
  • Dans des conditions de traitement analogues, le procédé conforme à l'invention permet d'obtenir un résidu sous vide de viscoréduction de stabilité grandement améliorée, comme il ressortira des exemples ci-après.
  • On sait, en effet, qu'une unité de viscoréduction est pilotée en prenant comme critère de référence la stabilité du résidu de viscoréduction, pour son utilisation en tant que fioul, car, si la stabilité n'est pas supérieure à un certain seuil, le fioul peut présenter des problèmes d'utilisation, du fait de la formation de sédiments par précipitation d'asphaltènes.
  • Dans des conditions de sévérité égales, le strippage des produits légers du craquage par le gaz injecté permet d'augmenter la stabilité du résidu de viscoréduction. En retenant la même valeur de stabilité, il est ainsi possible d'accroître le taux de conversion de la charge en augmentant la température du maturateur.
  • C'est ce qui ressort des exemples comparatifs ci-après.
  • Exemple 1
  • Cet exemple illustre un procédé de craquage usuel par viscoréduction, sans utilisation d'un gaz auxiliaire , d'un résidu de distillation sous vide présentant les caractéristiques suivantes :
    • densité :   1,0375,
    • viscosité (10-6 m2/s à 100°C) :   3500,
    • teneur en soufre ( % en poids ) :   3,86,
    • teneur en carbone Conradson ( % en poids ) :   19,6,
    • teneur en asphaltènes ( % en poids ) :   12,1,
    • point de coupe :   520°C.
  • Ce résidu sous vide est chauffé à une température de l'ordre de 440°C dans un four d'une unité de viscoréduction, puis est introduit dans le maturateur de viscoréduction non modifié conformément à la présente invention. Ce maturateur a un diamètre de 2,5 mètres et une hauteur axiale de 14 mètres.
  • On y opère à une température de 425°C et sous une pression de 8.105 Pascals. Le débit de la charge est d'environ 100 t/h et son temps de séjour moyen est de l'ordre de 18 minutes.
  • A la sortie du maturateur, l'effluent de viscoréduction est fractionné dans une colonne de distillation atmosphérique, puis dans une colonne de distillation sous vide.
  • Les produits obtenus après fractionnement et leurs quantités sont indiqués dans le Tableau 1 ci-après.
  • Exemple 2
  • On soumet à nouveau à un traitement de viscoréduction le même résidu de distillation sous vide que dans l'exemple 1 dans des conditions de sévérité identique. La charge est chauffée dans le four à une température de l'ordre de 450°C et le maturateur est opéré à une température de 430°C sous une pression de 8.105 Pascals.
  • Le maturateur est équipé, conformément à l'invention, d'un distributeur de vapeur d'eau sous pression, constitué d'un conduit torique d'un diamètre de 30 millimètres, présentant des orifices d'injection régulièrement répartis, tournés vers le haut. Ce distributeur repose sur le fond du maturateur et est disposé coaxialement aux parois latérales. La vapeur surchauffée est injectée à la pression de 11.105 Pascals et à un débit de 0,5 t/h, tandis que le débit de la charge est de 100 t/h. Le temps de séjour de la charge est de l'ordre de 15 minutes. On opère donc dans des conditions de sévérité à peu près analogues à celles de l'exemple 1.
  • Comme précédemment, l'effluent de viscoréduction est fractionné dans une colonne de distillation atmosphérique, pris dans une colonne de distillation sous vide. Les résultats obtenus sont rassemblés dans le Tableau 1 ci-après.
  • On constate que la production de gaz est diminuée, que la production d'essence et de gaz de pétrole liquéfié (LPG) augmente légèrement, tandis que la production de gazole augmente sensiblement et que diminue la quantité du résidu sous vide de viscoréduction (R.S.V.R).
  • La viscosité du résidu sous vide de viscoréduction est inchangée, mais sa stabilité est améliorée et la production de sédiments diminuée.
  • Exemple 3
  • Avec le même résidu de distillation sous vide que dans l'exemple 1, on procède à un traitement de viscoréduction dans des conditions de sévérité accrues par rapport aux Exemples 1 et 2.
  • Le résidu est chauffé dans le four à 455°C, puis est introduit dans le maturateur équipé d'un anneau d'injection de vapeur d'eau identique à celui de l'exemple 2. Le maturateur est opéré à une température de 434°C. Les conditions de pression et de débit de la vapeur d'eau dans le maturateur sont les mêmes que dans l'exemple 2.
  • Le débit de la charge et son temps de séjour moyen dans le maturateur restent les mêmes que dans l'exemple 2.
  • On opère donc avec des conditions de sévérité plus marquées que dans les Exemples 1 et 2.
  • Comme dans ces exemples, l'effluent du maturateur est fractionné dans une colonne de distillation atmosphérique, puis dans une colonne de distillation sous vide.
  • Les produits obtenus sont répertoriés dans le Tableau 1 ci-après, et l'on constate que, si la quantité de gaz est sensiblement égale à celle de l'exemple 2, la quantité d'essence et de gaz de pétrole liquéfié, de même que celle de distillat, est accrue, tandis que la quantité de gazole augmente notablement, et celle de résidu sous vide de viscoréduction diminue de façon sensible.
  • La viscosité du résidu sous vide augmente légèrement par rapport aux Exemples 1 et 2 et sa stabilité est identique à celle de l'exemple 1, malgré les conditions plus sévères de la viscoréduction. Tableau 1
    Produits obtenus après fractionnement (% en poids) Exemple 1 Exemple 2 Exemple 3
    Gaz 0,64 0,42 0,44
    Essence + LPG 5 5,3 5,5
    Gazole 12,3 13,7 14,3
    Distillat 10,9 10,3 10,8
    R.S.V.R. 71,2 70,2 68,9
    Stabilité du R.S.V.R.
       - stabilité (*) + ++ +
       - sédiments (**) (ppm) 850 500 800
    Viscosité du R.S.V.R. (10-6 m2/s à 100°C) 40 000 50 000 70 000
    (*) mesurée par exemple selon la procédure D 1661 du test ASTM (ASTM standards, pages 657-661, vol. 05.01, édition 1989).
    (**) mesurée selon la procédure NFM 07063. La température de filtration est adaptée à la viscosité du produit et est supérieure à 100°C. Un lavage additionnel avec un solvant adapté à la température de filtration est effectué avant celui au dodécane.
  • Ces résultats illustrent donc clairement l'avantage de l'injection dans le maturateur d'un gaz à co-courant de la charge traitée.

Claims (10)

  1. Procédé de viscoréduction d'une charge lourde d'hydrocarbures à l'état liquide, dans lequel cette charge est amenée à une température propre à provoquer le craquage d'au moins une partie des hydrocarbures présents, puis est introduite à la partie inférieure d'un maturateur (3) dans lequel elle se déplace de bas en haut, pour être évacuée à la partie supérieure de ce maturateur (3) en direction d'une unité de fractionnement, et dans lequel un gaz, de préférence inerte, est injecté à l'intérieur du maturateur (3) dans la charge d'hydrocarbures, au moins à la base du maturateur (3), au voisinage de ses parois latérales, caractérisé en ce que le gaz est injecté vers le haut le long des parois latérales du maturateur (3) et circule de bas en haut le long desdites parois, à co-courant de la charge d'hydrocarbures.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz est injecté dans le maturateur (3) à plusieurs niveaux différents, au voisinage de la face interne des parois latérales.
  3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le gaz est injecté dans le maturateur (3) par des organes d'injection disposés en couronne.
  4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz est injectée dans la charge d'hydrocarbures, après chauffage de cette charge, en amont du maturateur (3) dans le sens d'écoulement de la charge.
  5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, pour un débit de charge dans le maturateur compris entre 75 et 200 t/h , le débit de gaz est compris entre 0,2 et 3 t/h et, de préférence, entre 0,5 et 2 t/h.
  6. Dispositif de viscoréduction d'une charge lourde d'hydrocarbures à l'état liquide, du type comprenant un moyen (2) de chauffage de la charge jusqu'à une température propre à provoquer le craquage d'au moins une partie des hydrocarbures, un maturateur (3) comprenant, à sa partie inférieure, au moins une ligne (1) d'alimentation en charge préchauffée et, à sa partie supérieure, au moins une ligne (4) d'évacuation de la charge traitée vers une unité de fractionnement de cette charge, et un moyen d'injection (5) d'un gaz, de préférence inerte, dans la charge d'hydrocarbures à traiter, le moyen d'injection (5) étant disposé à l'intérieur du maturateur (3), au moins à la base de celui-ci, au voisinage de la face interne de ses parois latérales, caractérisé en ce que ce moyen d'injection (5) présente des orifices d'injection tournés vers le haut, de façon à laisser échapper le gaz vers la partie supérieure du maturateur (3).
  7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le moyen d'injection de gaz comprend des buses d'injection régulièrement réparties, connectées à une source de gaz sous pression et disposées annulairement, soit suivant la partie inférieure de la face interne des parois latérales du maturateur (3), soit suivant le fond de celui-ci.
  8. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le moyen d'injection de gaz comprend un conduit (5) de forme sensiblement torique, connecté à une source de gaz inerte sous pression et équipé d'orifices d'évacuation du gaz inerte, ce conduit (5) étant disposé au voisinage du fond du maturateur (3), coaxialement à celui-ci.
  9. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le moyen d'injection du gaz comprend une ligne (7) d'introduction de ce gaz dans la charge lourde d'hydrocarbures, en aval du moyen (2) de chauffage et en amont du maturateur (3), dans le sens de circulation de la charge.
  10. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en qu'il comprend une pluralité de moyens d'injection de gaz dans le maturateur (3), disposés à des niveaux différents de celui-ci.
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