FR2553785A1 - Procede pour convertir catalytiquement des huiles residuelles - Google Patents

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Abstract

PROCEDE POUR AMELIORER LA QUALITE DE L'HUILE BRUTE QUI BOUT AU-DESSUS DE 315C, CARACTERISE EN CE QU'IL COMPREND LA MISE EN CONTACT DE L'HUILE BRUTE QUI BOUT AU-DESSUS DE 315C AVEC UN CATALYSEUR COMPRENANT DE LA ZEOLITE CRISTALLINE ULTRASTABLE JUSQU'A ENVIRON 80 EN POIDS POUR UNE TEMPERATURE DE CONVERSION ELEVEE DU CATALYSEUR D'AU MOINS 510C ET PENDANT UNE DUREE PERMETTANT D'OBTENIR DES TAUX DE PRODUCTION ELEVES DES PRODUITS SITUES DANS LA PLAGE D'EBULLITION DE L'ESSENCE, ET DE RECUPERER LESDITS PRODUITS SITUES DANS LA PLAGE D'EBULLITION DE L'ESSENCE.

Description

Procédé pour convertir catalytiquement des huiles résiduelles.
Le craquage catalytique fluide a subi de nombreux changements depuis qu'il a été utilisé au début des années 40. L'un des récents progrÚs du craquage catalytique fluide a été I'utilisation de catalyseurs zéolitiques qui a provoqué de nombreuses modifications dans le déroulement du procédé. Mais les charges d'alimentation n'ont que trÚs peu changé jusqu a ces derniÚres années, et elles sont constituées surtout par des gas-oils atmosphériques ou sous vide.Mais en raison de la nécessité pour l'industrie de traiter des huiles brutes de qualité plus pauvre pour des raisons économiques, et également de la nécessité de conserver des taux de production d'essence élevées, la capacité à réaliser la conversion de produits de mauvaise qualité avec un procédé de craquage catalytique fluide (FCC) a acquis maintenant une grande importance.
La présente invention a pour but d'étendre la plage d'ébullition des huiles brutes traitées de maniÚre à comprendre sensiblement tous les produits de bas de colonnes atmosphériques, une partie brute résiduelle ou réduite de ceux-ci, et également les produits de bas de colonnes sous vide, par craquage catalytique de ces produits au cours d'un procédé sélectif qui sera commenté plus completement ci-dessous et qui convertit un mélange fortement atomisé-vaporisé des composants de la charge d'alimentation à une température relativement élevée avec un catalyseur zéolitique cristallin ultrastable identifié dans les présentes.
Le brevet US No 4 287 048 identifie plus particuliÚrement une zéolite cristalline de type Y et ultrastable et son procédé de préparation de la maniÚre suivante. Les zéolites de type Y ultrastables ou "stabilisées" sont bien connues. Elles sont décrites par exemple dans les brevets US No 3 293 192 et 3 402 996 et dans la publication "Society of Chemical Engineering" (Londres), "Monograph Molecular
Sieves" (Monographie sur les tamis moléculaires), page 186 (1968) par
C.V. McDaniel et P.K. Maher, dont les enseignements sont incorporés aux présentes à titre de référence.En général, le mot "ultrastable" se réfÚre à une zéolite de type Y qui est trÚs résistante à la dégradation de sa cristallinité quand elle est soumise à un traitement à haute température et à la vapeur, et qui est caractérisée par une teneur en
R20 (oĂč R est Na, K ou tout autre ion mĂ©tallique alcalin) de moins de 4 en poids, et de prĂ©fĂ©rence de moins de 1 Z en poids, et une dimension de cellule unitaire de moins de 24,5x10 10 m et un rapport molaire silice/alumine compris dans la plage de 3,5 Ă  7 ou plus. La forme ultrastable de la zĂ©olite de type Y est obtenue en premier lieu par une rĂ©duction substantielle des ions mĂ©talliques alcalins et par la rĂ©duction de la dimension de la cellule unitaire.La zĂ©olite ultrastable est identifiĂ©e Ă  la fois par sa cellule unitaire plus petite et par sa faible teneur en mĂ©tal alcalin dans la structure du cristal.
Comme cela est généralement connu, la forme ultrastable de la zéolite de type Y peut etre préparée par un échange de base successif d'une zéolite de type Y avec une solution aqueuse d'un sel d'ammonium tel que du nitrate d'ammonium, jusqu là ce que la teneur en métal alcalin de la zéolite de type Y soit réduite à moins de 4 Z en poids.
La zéolite qui a subi un échange avec une base est alors calcinée à une température comprise entre 538 à 816"C pendant plusieurs heures, refroidie et ensuite soumise à nouveau à un échange de base successif avec une solution aqueuse d'un sel d'ammonium jusqu'à ce que sa teneur en métal alcalin soit réduite à moins de 1 Z en poids, suivi par un lavage et à nouveau une calcination à une température comprise entre 538 et 816"C pour produire une zéolite Y ultrastable. la séquence des traitements d'échange d'ions et des traitements thermiques résulte en une réduction substantielle de la teneur en métal alcalin de la zéolite d'origine et en un rétrécissement de la cellule unitaire que l'on pense mener à la stabilité ultra élevée de la zéolite de type Y résultante.
La dimension des particules des zéolites est comprise habituellement dans la plage de 0,1 à 10 microns, et particuliÚrement dans la plage de 0,5 à 3 microns.
Les quantités de zéolite de type Y ultrastable qui conviennent au catalyseur de la présente invention sont de 10 à 80 Z en poids environ, et de préférence de 30 à 50 Z en poids, par rapport à la quantité totale du catalyseur.
Pour le craquage ou la conversion catalytique d'huiles lourdes comprenant des produits de bas de colonnes atmosphĂ©riques, des huiles distillĂ©es sous vide plus des "rĂ©sidus", des huiles constituant des residus de distillation et des bruts Ă©tĂȘtĂ©s, de l'huile de schiste, des huiles provenant de la liquĂ©faction du charbon et des huiles de sables asphaltiques, tous ces produits qui comprennent des composants venant a Ă©bullition au dessus- de 538 Ă  566 C sont convertis au mieux par catalyse dans une phase de contact fortement vaporisĂ©e-atomisĂ©e de l'huile constituant la charge d'alimentation avec des particules de catalyseur fluide sĂ©lectionnĂ©es et ayant une composition prĂ©cisĂ©e ici.
La chaleur nécessaire pour vaporiser-atomiser pratiquement complÚtement toute l'huile à point d'ébullition élevé est obtenue d'un régénérateur de température relativement: élevée de 7320C au moins et de préférence supérieure à 7600C, cette opération étant terminée en l'absence pratiquement totale do dégùts hydro-thermiques occasionnés au catalyseur.Les catalyseurs zéolitiques de craquage les plus habituels comprenant des quantités relativement importantes d'une ou plusieurs zéolites faujasite ayant subi un échange avec des terres rares sont susceptibles d'une désactivation hydro-thermique considérable dans les conditions de régénération à température élevée supérieure à environ 760"C et dont on attend quelles éliminent les quantités relativement importantes de substances hydro-charbonneuses déposées pendant les opérations de craquage de l'huile résiduelle.
On a observé par expérience commerciale de craquage catalytique de charges de plus en plus lourdes que la température du régénérateur a une tendance marquée à monter à des niveaux plus élevés à mesure que la qualité de la charge se détériore. (Les charges plus lourdes et de plus faible qualité concernent, dans le cadre de la présente description, l'inclusion d'huiles résiduelles à point d'ébullition élevé et à teneur en carbone Conradson élevée dans la charge).
On a Ă©galement observĂ© que si la tempĂ©rature du rĂ©gĂ©nĂ©rateur est limitĂ©e par des moyens qui ne sont pas habituellement utilisĂ©s pour le craquage de gaz-oil classique, par exemple en prĂ©voyant des serpentins Ă  vapeur dans le rĂ©gĂ©nĂ©rateur, des refroidisseurs de catalyseur externes et/ou d'autres moyens utilisĂ©s par certains opĂ©rateurs, la sĂ©lectivitĂ© de la rĂ©action de conversion Ă  l'hydrogĂšne se dĂ©place et produit des quantites importantes et indĂ©sirables de coke et de produits liquides appelĂ©s "coupes pĂ©troliĂšres de recyclage". Les coupes pĂ©troliĂšres de recyclage sont des produits liquides comprenant de grandes quantitĂ©s de substances aromatiques Ă  noyau condensĂ©. Les substances aromatiques Ă  noyau condensĂ© sont des substances Ă  deux, trois, quatre et rmĂȘme six noyaux de carbone.Les coupes pĂ©troliĂšres de recyclage comprenant surtout deux noyaux et appelĂ©es huiles lĂ©gĂšres de recyclage (LCO) sont mises en vente dans le commerce sous forme de distillats moyens. Les coupes pĂ©troliĂšres de recyclage comprenant surtout trois noyaux condensĂ©s ou plus et tels qu'on les trouve dans certaines coupes pĂ©troliĂšres de recyclage et en particulier dans les huiles boueuses n'ont qu'une faible valeur commerciale et sont habituellement vendues en tant que combustible pour soutes.
Par ailleurs on a observĂ© dans le craquage catalytique commercial de charges plus lourdes comprenant des huiles rĂ©siduelles que si la tendance prĂ©sentĂ©e par la tempĂ©rature du rĂ©gĂ©nĂ©rateur Ă  s'Ă©lever Ă  un niveau plus Ă©levĂ© n'est pas gĂȘnĂ©9, la reaction indĂ©sirable en ce qui concerne la sĂ©lectivitĂ© dĂ©crite ri-dessus n'apparat pas. En d'autres termes, pour des tempĂ©ratures Ă©levĂ©es du rĂ©gĂ©nĂ©rateur et pour des tempĂ©ratures situĂ©es gĂ©nĂ©ralement au-dessus de celles utilisĂ©es cosercialement pour le craquage du gaz-oil, et supĂ©rieures Ă  7320C, la production de coke est Ă©gale ou inferieure Ă  celle observĂ©e dans le craquage de gaz-oil classique, et la production de substances aromatiques Ă  noyau condensĂ© et Ă  plus de deux noyaux est dĂ©couragĂ©e.
On sait par une étude sur les catalyseurs convenant à la conversion d'huiles résiduelles à point d'ébullition élevé que contrairement à de nombreux enseignements de la technique antérieure, une zéolite cristalline à grande surface spécifique telle qu'une zéolite cristalline ultrastable, appelée commercialement par Davison Cheaical Co Z-14US, est une zéolite constituant un catalyseur de conversion trÚs stable et efficace aux températures de régénération qui sont nécessaires quand on traite des charges du type de l'huile résiduelle à point d'ébullition élevé en dépit de son activité relativement faible à l'état de catalyseur frais.Mais ce qui est plus important, quand on poursuit les concepts de traitement de la présente invention, on observe en outre que les zéolites cristallines ultrastables à surface spécifique élevée contribuent à une réduction importante du dépÎt de produits hydro-charbonneux, améliore la quantité d'huile légÚre de recyclage aux dépens des huiles de recyclage plus lourdes et détermine une sélectivité de produit qui est en général plus riche en essence et en composants formant essence que ce que l'on obtient avec une zéolite ayant subi un échange avec des terres rares plus classique telle que la CREY aux niveaux de conversion comparables d'une charge fraßche.
On observe en outre que les catalyseurs zéolitiques à activité élevée et disponibles dans le commerces et comprenant des zéolites ayant subi un échange avec des terres rares sont l'objet d'une sévÚre réduction de surface spécifique. On considÚre que cette réduction de la surface spécifique est due à leur instabilité hydro-thermique dans les conditions du mode opératoire unitaire préféré. A mesure que la surface spécifique diminue de façon progressive, on observe en outre que la sélectivité du produit se décale dans le sens d'une production d'huile lourde de recyclage, en particulier d'huiles de recyclage dont la structure comprend plus de deux noyaux, une production plus forte de gaz- comprenant H et des gaz en C -et en C2 et une production d'essence plus fortement réduite.
On constate que la surface externe ou extĂ©rieure telle que celle que l'on constate dans une zĂ©olite ultrastable Ă  surface spĂ©cifique Ă©levĂ©e est trĂšs efficace pour dĂ©terminer des sites de craquage actifs accessibles et disponibles, permettant d'obtenir la rĂ©duction substantielle de poids molĂ©culaire que l'on constate maintenant des composants Ă  poids molĂ©culaire Ă©levĂ© contenus dans une huile boueuse pour obtenir des composants de poids molĂ©culaire plus faible et qui sont plus souhaitables.On constate que la stabilitĂ© hydro-thermique d'un catalyseur zĂ©olitique cristallin ultrastable prĂ©parĂ© comme indiquĂ© et briĂšvement commentĂ© ici est supĂ©rieure Ă  celle d'une faujaslte IwYIw ayant subi un Ă©change avec des terres rares et dĂ©nommĂ©e CREY, qui est utilisĂ©e pour former les particules du catalyseur en vue du craquage de charges d'hydrocarbures. Un catalyseur contenant de la zĂ©olite ultrastable conserve un Ă©quilibre de sa surface spĂ©cifique nettement plus Ă©levĂ© Ă  des tempĂ©ratures de rĂ©gĂ©nĂ©ration Ă©levĂ©es que celui obtenu avec un catalyseur CREY.Une matrice ou un matĂ©riau de base Ă  surface spĂ©cifique amorphe relativement Ă©levĂ©e qui dĂ©termine des sites de craquage actifs peut ĂȘtre utilisĂ©e avec la zĂ©olite ultrastable Ă  la place des matrices catalytiquement plus inertes et contribue au craquage des composants d'huiles de recyclage Ă  point d'Ă©bullition Ă©levĂ© obtenus par une opĂ©ration de craquage de brut rĂ©duit. Mais contrairement au craquage avec un catalyseur de craquage amorphe, la forme Ă  l'hydrogĂšne ultrastable de la zĂ©olite discutĂ©e ici realise le craquage ou la conversion dĂ©sirĂ©e de composants d'hydrocarbures Ă  poids molĂ©culaire Ă©levĂ©, avec une rĂ©duction substantielle de la production de coke et de gaz.Cette diffĂ©rence que l'on a observĂ©e dans la sĂ©lectivitĂ© du produit quand on utilise une zĂ©olite cristalline ultras table Ă  la place de la CREY pour un craquage de brut rĂ©duit est inattendue et n'avait pas Ă©tĂ© prĂ©vue jusqu'ici. Ainsi, le craquage d'huiles rĂ©siduelles Ă  point d'Ă©bullition Ă©levĂ© comprenant des composants mĂ©tallo-organiques bouillant au-dessus de 5520C profite de diverses façons significatives, qui sont indiquĂ©es ici, quand on utilise la forme ultras table des zĂ©olites cristallines dans les compositions de catalyseur dĂ©terminant des compositions de particules Ă  surface spĂ©cifique Ă©levĂ©e.
On en conclut donc que pour craquer avec plus de succÚs des charges à point d'ébullition élevé et comprenant de l'huile résiduelle ayant une teneur en carbone de Conradson élevée, et pour obtenir une sélectivité du produit désirée, il faut au moins deux conditions fondamentales pour le fonctionnement:
1. Des températures élevées du régénérateur, ceci signifiant une température élevée du catalyseur au point de contact entre catalyseur et huile;
2.Un catalyseur de surface spécifique élevée qui peut conserver une surface spécifique élevée dépassant celle que l'on peut obtenir avec un catalyseur contenant de la CREY dans des conditions de température de régénération élevées, et supérieures à 7600C. Une composition de catalyseur qui satisfait les parametxes de fonctionnement ci-dessus et dont on a constaté qu'elle convenait à la conversion spécifique de charges contenant de l'huile résiduelle à point d'ébullition élevé est un catalyseur contenant une zéolite cristalline ultrastable telle que décrite ici. Cette zéolite cristalline particuliÚre, ce tamis ou cet aluminosilicate cristallin, est appelée industriellement tamis ou zéolite cristalline ultras table.
Par eomparaison avec le catalyseur de l'Ă©tat actuel de la technique qui contient des zĂ©olites ayant subi un Ă©change avec des terres rares (CREY), le catalyseur qui contient le tamis ultrastable est un catalyseur d'activitĂ© relativement faible mais Ă  forte surface spĂ©cifique, quand on la mesure Ă  l1Ă©tat de catalyseur frais. Ce catalyseur est dĂ©crit dans divers brevets qui sont indiquĂ©s briĂšvement ici. Les catalyseurs qui contiennent de la zĂ©olite ultrastable ont Ă©tĂ© discutĂ©s dans la littĂ©rature en ce qui concerne leur application dans des opĂ©rations de craquage plus classique de gaz-oil propre, mais du fait de leur faible activitĂ© relative par comparaison avec des zĂ©olites contenant des terres rares et Ă  leur coĂ»t relativement Ă©levĂ©, il n'ont pas Ă©tĂ© acceptes sur le plan industriel.Cependant, on a constate que lorsqu'on l'applique Ă  des opĂ©rations de craquage huiles rĂ©siduelles, le catalyseur zĂ©olitique ultrastable devient un catalyseur supĂ©rieur qui provoque et dĂ©termine un perfectionnement important de la sĂ©lectivitĂ© de craquage par rapport au catalyseur contenant de la zĂ©olite ayant subi un Ă©change ave-c des terres rares et Ă  activitĂ© plus Ă©levĂ©e de 11 Ă©tat actuel de la technique. Ceci est illustrĂ© par les rĂ©sultats commerciaux indiquĂ©s dans le Tableau I oĂč les donnees du craquage sont prĂ©sentĂ©es en comparant les performances d'un catalyseur contenant un tamis ultrastable avec un catalyseur contenant une zĂ©olite ayant subi un Ă©change avec des terres rares.
Le dessin est une représentation graphique de la contraction d'une zéolite cristalline ultrastable obtenue pendant la calcination et dans des conditions de température différentes. On observera que cette contraction est sensiblement inférieure à celle obtenue lorsqu'on soumet une composition de catalyseur CREY à des conditions similaires.
Une classe de catalyseurs contenant de la zéolite convenant particuliÚrement au procédé de conversion d'huiles résiduelles de la présente invention est une classe qui comprend des zéolites cristallines ultras tables identifiées commercialement par la référence
Z-14US. La préparation d'une -zéolite cristalline ultrastable discutée ci-dessus est décrite dans le brevet US 4 287 048, et d'autres références comprenant les brevets US 3 293 192 (1966) et 3 402 966, dont l'objet est incorporé aux présentes à titre de référence.
Le tamis ou la zéolite cristalline ultrastable décrit dans les références et les brevets US indiqués ci-dessus est caractérisé par une diminution significative (de 1 à 1,5X) des dimensions de la cellule unitaire de la zéolite de sodium mÚre. Cette contraction est provoquée par l'extraction des cations dlaluminium de la zéolite cristalline au cours du processus de fabrication. McDaniel et Maher ont démontré que ceci était vrai dans leur ouvrage intitulé "Zeolite Chemistry and
Catalysts", page 320, par la figure 17 qui est reproduite ici et constitue le dessin annexé. Dans ce dessin, la zone hachurée représente la surface de contraction de la cellule unitaire pour des zéolites ultrastables ayant un rapport silicelalumine différent.
Pour qu'elle puisse convenir en tant que composant zĂ©olitique cristallin ultrastable du catalyseur quand on l'utilise dans le procĂ©dĂ© de la prĂ©sente invention, le rapport SiO2jA1203 de la zĂ©olite doit hĂȘtre supĂ©rieur a 3 et la dimension de la cellule unitaire, ou constante de rĂ©seau, infĂ©rieure a 24,65 x 1O m -. Dans un mode de rĂ©alisation particulier, la zĂ©olite ultrastable a un rapport SiO21Al203 d'au moins 5, la dimension de la cellule unitaire Ă©tant d'environ 24,5 x lu 10m ou moins.On sait qu'une zĂ©olite Ă  teneur en sodium Ă©levĂ©e, des composants de matrice et une huile rĂ©siduelle dĂ©sactivent relativement rapidement la structure cristalline d'une zĂ©olite de catalyseur de craquage, et il est donc important de rĂ©duire la teneur en sodium de ces matĂ©riaux et en particulier la teneur en sodium de la zĂ©olite finie d'au moins un pour cent en poids ou moins. Diverses techniques pour obtenir cette faible teneur en sodium sont discutĂ©es dans la littĂ©rature. De prĂ©fĂ©rence, le Na20 rĂ©siduel de la structure de la zĂ©olite est infĂ©rieur Ă  0,5 pour cent en poids, ou moins.
Comme indiqué dans les brevets mentionnés ci-dessus et qui sont incorporés aux présentes à titre de références, on peut introduire d'autres cations dans la zéolite ultrastable par des procédés d'échange d'ions qui sont bien connus dans la technique. Ainsi que cela est connu et compris de l'homme du métier, les zéolites ultrastables utiles pour la présente invention peuvent comprendre l'une quelconque de ces zéolites modifiées par des cations, telles que des zéolites contenant, par échange, des cations provenant virtuellement de tout groupe de la table périodique, à l'exception du groupe IA. En particulier1 on peut obtenir certains avantages par incorporation de cations spécifiques.
Par exemple, un Ă©change d'ions avec des elĂ©ments de terres rares3 c'est-Ă -dire ceux ayant les nombres atomiques 57 Ă  71, peut augmenter l'activitĂ© et renforcer ou augmenter la stabilitĂ© des zĂ©olites ultrastables. De mĂȘme l'incorporation de magnĂ©sium et/ou d'Ă©lĂ©ments provenant du groupe du chrome (Cr, Mo et W) peut ĂȘtre utile pour amĂ©liorer la combustion. Le magnĂ©sium et le calcium peuvent ĂȘtre incorporĂ©s avantageusement en tant qu'agents de rassemblement de SO et
x les mĂ©taux des groupes IVA et VA peuvent ĂȘtre utiles pour passiver les mĂ©taux, tels que le nickel.En gĂ©nĂ©ral, les zĂ©olites ultrastables qui sont utiles pour la mise en oeuvre de la prĂ©sente invention peuvent ĂȘtre modifiĂ©es de façon Ă  inclure virtuellement tout mĂ©tal ou combinaison de mĂ©taux par Ă©change1 Ă  l'exception des Ă©lĂ©ments du groupe IA, tels que le Na, sans s'Ă©carter de l'esprit et des applications de la prĂ©sente invention.
Le niveau d'activitĂ© de craquage d'une zĂ©olite cristalline ultrastable est infĂ©rieur Ă  celui d'une zĂ©olite ayant subi un Ă©change avec des terres rares telle que la CREY. Il faut donc beaucoup plus de zĂ©olite ultras table que de CREY pour former des particules de catalyseur ayant le mĂȘme degrĂ© d'activitĂ©. On a considĂ©rĂ© jusqu'ici que cette addition importante ne convenait pas Ă  des opĂ©rations de conversion d'hydrocarbures Ă  des tempĂ©ratures plus faibles du rĂ©gĂ©nĂ©rateur.
Des rapports ont indiqué que des catalyseurs modernes de FCC (craquage catalytique fluide) à haute activité contiennent une zéolite de type Y à terres rares dans une plage de 15 à 40%. Dans un catalyseur à zéolite à terres rares classiques utilisée dans une unité de FCC traitant des gas-oils et fonctionnant à des températures du régénérateur maintenues généralement au-dessous de 760"C, et plus habituellement ne dépassant pas 7380C, ou moins, l'utilisation pour le meme degré d'activité nécessite l'emploi d'un catalyseur de zéolite cristalline ultrastable contenant de 60 à 160% de zéolite ultrastable.
Il est Ă©vident qu'aucun catalyseur ne pourrait contenir plus de 100% d'un composant quelconque. Une particule de catalyseur ayant cette teneur Ă©levĂ©e en zĂ©olite pose des problĂšmes considĂ©rables aux fournisseurs et aux fabricants de catalyseurs quand ils produisent une telle composition prĂ©sentant les propriĂ©tĂ©s physiques appropriĂ©es d'attrition, de rĂ©sistance ou de duretĂ© qu'elles doivent prĂ©senter pour ĂȘtre utilisĂ©es dans un systĂšme de craquage catalytique d'un fluide en circulation.
Pour des températures relativement élevées du régénérateur comprises dans la plage de 738 à 871"C qui est nécessaire pour la conversion à haute température d'huiles résiduelles, on a constate qu'un catalyseur à zéolite cristalline ultrastable obtenue comme ci-dessus provoque une activité d'équilibre qui est égale à ou dépasse celle d'un tamis (CREY) de type Y à terres rares contenant le catalyseur et détermine une surface spécifique mieux équilibrée sans qutil y ait une sélectivité indésirable vis-à-vis du coke et des produits liquides telle qu'elle est identifiée ici.On a également découvert qu'à des températures élevées du mélange en suspension d'huile et de catalyseur qui sont au moins égales à la température pseudo-critique de la charge et caractérisée par des températures du catalyseur régénéré de 7680C ou plus, les composants lourds ou à noyaux multiples à point d'ébullition élevé de l'huile constituant la charge dlalimentation sont convertis plus facilement par voie thermique et catalytique en des produits à faible point d'ébullition que l'on -désire en utilisant le catalyseur à zéolite ultrastable et à surface spécifique élevée dans des usines de craquage catalytiques modernes.
Un essai commercial de la forme ultrastable Ă  l'hydrogĂšne de la zĂ©olite cristalline contenant le catalyseur dĂ©crit ici a fourni les donnĂ©es consignĂ©es dans le Tableau I. Dans cette opĂ©ration oĂč le rĂ©gĂ©nĂ©rateur fonctionnait au-dessus de 7600C, le catalyseur contenant de la zĂ©olite ultrastable s'est rĂ©vĂ©lĂ© effectivement meilleur qu'un catalyseur CREY. En d'autres termes, on a observĂ© de plus faibles quantitĂ©s de coke et une chute substantielle de production d'huiles lourdes de recyclage et de leur gravitĂ©. De l'huile extra lĂ©gĂšre de recyclage et de 11 essence sont produites aux dĂ©pens du coke et de la production huile lourde de recyclage avec une production de liquide
C3-plus nettement plus importante, tous ces facteurs résultant en un gain sur le plan économique.
TABLEAU I
PERFORMANCES COMMERCIALES DU CRAQUAGE
Type de zéolite dans le catalyseur* Z-14uS** C-RE-Y
Quantité de catalyseur en grammes pour 159 litres (1 baril) 154,22 181,44
Taux d'alimentation, 103 I/jour 2873 2862
Concentration en carbone de la charge, % en poids 2,5 2,5
Température Rx. DC 528 523
Temp. phase dense régén.OC 767 761
Volume conversion, z 80,8 80,1
Production de C2, m3/m3 55,575 57,712
Charge Alky, % vol. (c - C ) 26,7 26,1
3 4
Essence, t vol. 58,1 57,7
Huile légÚre de recyclage, z vol. 12,8 10,1
Boue, z vol. 6,4 9,8
Production totale liquide C3 + % vol. 104,0 101,7
Coke, % poids 5,6 6,4
Micro activité 60 70
Surface spécifique catalyseur m2/g 105 65 * Les catalyseurs contenaient environ la meme quantité de promoteurs de
zéolite (sur la base du poids) à l'état neuf ** Z-14US se réfÚre à des zéolites ultrastables.
La réduction d'huiles lourdes de recyclage et l'augmentation d'huiles légÚres de recyclage obtenue comme indiqué ci-dessus était inattendue si on la comparait aux resultats obtenus avec un catalyseur contenant de la zéolite cristalline ayant subi un échange avec des terres rares (CREY). Les deux formes de catalyseur à la zéolite étaient supportées par une matrice relativement inactive. L'augmentation de 11 équilibre de la surface spécifique indique qu'une quantité nettement plus importante de zéolite est présente dans le catalyseur équilibré comprenant le catalyseur contenant la forme dthydrogene ultrastable de la zéolite.
TABLEAU II
Type de tamis de catalyseur US XE-Y
Type de matrice Surface spécifiquelactivité faibles
Equilibre surface spécifique 105 65
La surface spécifique importante de la zéolite ultras table est apparue en tràs efficace pour determiner des sites de craquage actifs et accessibles qui provoquent la réduction de poids moléculaire que l'on constate dans l'huile boueuse. Contrairement au craquage avec des catalyseurs de craquage amorphe, on observe que les zéolites à l'hydrogàne ultrastables réalisent ce craquage avec une production de coke et de gaz inférieure ou plus faible.Les données indiquées dans le
Tableau I montrent clairement que les activitĂ©s d'Ă©quilibre des deux catalyseurs, soit la zĂ©olite ultrastable et la zĂ©olite ayant subi un Ă©change avec des terres rares, aprĂšs exposition Ă  des tempĂ©ratures du rĂ©gĂ©nĂ©rateur d'environ 7600C, Ă©taient trĂšs semblables bien que le catalyseur CREY ait commencĂ© avec une activitĂ© reprĂ©sentant de 3 Ă  4 fois celle du catalyseur a zĂ©olite ultrastable. MĂȘme pour des tempĂ©ratures du rĂ©gĂ©nĂ©rateur plus Ă©levĂ©es, on s'attend Ă  ce que les bĂ©nĂ©fices obtenus de llatilisation du catalyseur ultrastable soient encore plus importants.
Les conclusions qui suivent découlent de ce qui précÚde en ce qui concerne le craquage catalytique fluide d'huiles résiduelles avec un catalyseur à zéolite cristalline ultrastable.
1. Les températures élevées du catalyseur au point de contact entre huile et le catalyseur vis-à-vis des températures élevées du régénérateur sont nécessaires pour vaporiser plus complÚtement l'huile résiduelle à point d'ébullition élevé constituant la charge d'alimentation.
2. L'impossibilité de vaporiser-atomiser de façon adéquate la charge encourage une mauvaise sélectivité du craquage, c'est-à-dire encourage une forte production de coke, une forte production d'huile de recyclage, en particulier des huiles de recyclage riches en structures ayant plus de deux noyaux, une production élevée de gaz et une faible production d'essence. Les mauvaises performances obtenues quand la charge n'est pas correctement vaporisée sont dues vraisemblablement à "l'obturation par le coke" des sites actifs du catalyseur par la partie de la charge d'alimentation qui n'est pas vaporisée.
3. A mesure que la teneur en huile rĂ©siduelle de la charge d'alimentation augmente, la tempĂ©rature Ă©levĂ©e du catalyseur au point de contact avec l'huile (vis-Ă -vis d'une tempĂ©rature Ă©levĂ©e du rĂ©gĂ©nĂ©rateur) doit ĂȘtre admise pour monter Ă  un niveau optimal plus Ă©levĂ© de façon Ă  encourager une vaporisation pratiquement complĂšte de la charge si l'on veut Ă©viter une sĂ©lectivitĂ© de craquage indĂ©sirable.
4. L'utilisation de catalyseurs contenant des zéolites ayant subi un échange avec des terres rares ne convient pas à une régénération à température élevée en dépit de leur activité initiale inhérente relativement élevée du fait d'une rapide diminution de la surface spécifique et d'une rapide perte d'activité dans un environnement de régénération à température élevée.
5. Les catalyseurs contenant un tamis ultrastable ou une zĂ©olite cristalline s'Ă©quilibrent Ă  des niveaux -d'activitĂ© acceptables , en dĂ©pit de leur activitĂ© relativement faible en tant que catalyseurs frais, dans un procĂ©dĂ© de craquage commercial quand on craque l'huile rĂ©siduelle dans des conditions de tempĂ©rature Ă©levĂ©es et dĂ©sirĂ©es du catalyseur, puis conservent une surface spĂ©cifique Ă©levĂ©e et souhaitable. Cet Ă©quilibre de la forte surface spĂ©cifique conduit Ă  une sĂ©lectivitĂ© du craquage qui est dĂ©sirable, c'est-Ă -dire une forte production d'essence et de composants formant de l'essence, une production accrue d'huiles de recyclage contenant deux noyaux produits aux dĂ©pens d'huiles de recyclage contenant plus de noyaux avec sensiblement moins de production de coke et une production rĂ©duite de gaz.La zĂ©olite ultrastable peut ĂȘtre supportĂ©e par l'un quelconque d'un certain nombre de matĂ©riaux ou de matrices de support. Par exemple, on peut utiliser des matrices autres qu'une combinaison d'un liant Ă  ltoxyde de silicium et d'argile de kaolin pour maintenir ou inclure la zĂ©olite cristalline ultrastable contenant de l'hydrogĂšne par Ă©change. En fait, on peut utiliser l'un quelconque des matĂ©riaux pour matrice de catalyseur classiques ou qui sont connus de la technique antĂ©rieure. Ces matĂ©riaux comprennent la silice-alumine synthĂ©tique, l'argile, les liants Ă  la silice ou Ă  l'alumine ou toute combinaison de ces matĂ©riaux.Le catalyseur fini ne contient pas de prĂ©fĂ©rence moins de 20 Z en poids ou plus de 80 Z en poids d'une zĂ©olite cristalline ultrastable Ă  l'hydrogĂšne dĂ©crite ici.
Le catalyseur Ă  zĂ©olite cristalline ultrastable "Y" qui est de prĂ©fĂ©rence utilisĂ©e par l'invention pour le craquage d'huiles rĂ©siduelles Ă  point d'Ă©bullition Ă©levĂ© peut cependant ĂȘtre utilisĂ© en conjonction avec un matĂ©riau de captage de mĂ©tal ou un puisard Ă  mĂ©taux en vue de leur accumulation. Le catalyseur fini ne contient pas de prĂ©fĂ©rence moins de 20X en poids ou plus de 80% en poids de la zĂ©olite cristalline ultrastable Ă  llhydrogene identifiĂ©e ici.
Pour le craquage ou la conversion catalytique d'hydrocarbures à point d'ebullition élevé comprenant des matériaux qui produisent du carbone Conradson, ceux-ci sont convertis catalytiquement de la meilleure façon dans des conditions fortement vaporisées-atomisées pendant le contact avec le catalyseur qui contient de la zéolite à surface spécifique élevée qui est particuliÚrement définie ici, en utilisant des conditions de température de contact obtenues par le catalyseur régénéré à chaud et au moins égale à la température pseudo-critique de la charge d'alimentation.Ainsi, la température de régénération du catalyseur monte au-dessus de 7320C pendant la combustion du matériau charbonneux déposé à mesure que la valeur en carbone Conradson de la charge d'huile résiduelle augmente, bien que la composition du catalyseur à zéolite ultrastable utilisée dans le processus de conversion de la présente invention contribue à une réduction de la production de coke Ainsi, lorsque des gaz-oils venant de traitements sous vide comprennent la partie résiduelle de l'huile brute, on peut constater des températures de régénération supérieures à 732"C et pouvant atteindre 671"C ou plus à mesure que le dépÎt charbonneux augmente en fonction de la teneur en carbone Conradson de la charge d'alimentation.
L'opĂ©ration de conversion catalytique de la prĂ©sente invention est de prĂ©fĂ©rence une opĂ©ration Ă  durĂ©e de contact relativement courte entre l'hydrocarbure vaporisĂ© et la composition spĂ©ciale du catalyseur qui comprend de 20 Ă  80% en poids de zĂ©olite cristalline ultrastable sous forme d'une phase dispersĂ©e du catalyseur dans une zone de contact d'une colonne montante, la durĂ©e de sĂ©jour de l'hydrocarbure en contact avec les particules de catalytique pouvant ĂȘtre limitĂ©e Ă  la plage de 0,5 Ă  5 secondes, et le plus souvent Ă  la plage de 1 Ă  3 secondes, On peut obtenir de façon substantielle ce contact entre la phase dispersĂ©e du catalyseur et l'hydrecarbure vaporisĂ© en utilisant un diluant d'atomisation avec la charge d'hydrocarbure Ă  point d'Ă©bullition Ă©levĂ©.
Les diluants qui conviennent dans ce cas comprennent la vapeur d'eau, le C02, les hydrocarbures lĂ©gers normalement gazeux comprenant du C3 moins ou une combinaison avec cette substance selon une quantitĂ© qui rĂ©duit la pression partielle de la charge d'alimentation Ă  point d'Ă©bullition Ă©levĂ© et permet d'obtenir le contact dĂ©sirĂ© par dispersion atomisĂ©e-vaporisĂ©e entre la charge d'alimentation d'hydrocarbure et les particules de catalyseur Ă  haute tempĂ©rature. L'atomisation de la charge d'alimentation peut ĂȘtre obtenue essentiellement en utilisant des buses de pulvĂ©risation appropriĂ©es.Ainsi, les paramĂštres de fonctionnement permettant d'obtenir un contact optimal entre la charge d'alimentation et les particules de catalyseur comprennent Ă©galement des vitesses de sortie de la charge d'alimentation qui dĂ©passent 3 mĂštres Ă  la seconde pour obtenir la pulvĂ©risation atomisĂ©e de la charge d'alimentation avec ou sans diluant au travers de la section d'un rĂ©acteur Ă  colonne montante en vue d'obtenir un contact intime avec les particules de catalyseur chaudes qui y sont chargĂ©es.
Les paramÚtres de fonctionnement indiqués ci-dessus ont pour objet d'accélérer également le mélange de façon --relativement uniforme à l'intérieur de la section de vaporisation de la charge d'alimentation dans un réacteur à colonne montante pendant une durée minimale et favoriser ainsi un transfert de chaleur rapide entre les particules de catalyseur chaudes et la charge d'alimentation qui est de préférence atomisée, et éviter ainsi des rapports localisés plus élevés entre catalyseur et huile qui contribuent à une phase dense du lit de catalyseur.En d'autres termes, on choisit les conditions de fonctionnement et le procédé de mise en oeuvre de maniÚre à assurer un contact par suspension de phase relativement diluee entre les particules du catalyseur et la charge d'alimentation d'huile atomisée en vue du transfert par conversion et sous forme de vapeur par une zone de conversion de la colonne montante. Ces opérations avec une phase diluée du catalyseur comprennent des concentrations des particules du catalyseur situées dans la plage de 0,9 à 4,5 kg pour un volume de 0,028 m3, et de préférence ne dépassant pas environ 2,250 kg pour ce volume de 0,028 m3.
La suspension du catalyseur et de l'hydrocarbure d'alimentation formée comme indiqué ci-dessus est envoyée dans une zone de contact de la colonne montante, la durée de contact de l'hydrocarbure étant inférieure à environ 5 secondes avant sa décharge et à une température suffisamment élevée pour rendre maximale la récupération de l'hydrocarbure vaporisé séparément des particules du catalyseur.
Selon un aspect plus particulier et plus spécifique, la présente invention concerne la conversion catalytique d'huiles résiduelles à point d'ébullition élevé contenant des gaz-oils obtenus sous vide et contenant des matériaux à point d'ébullition élevé produisant du carbone Conradson , utilisant un catalyseur contenant de la zéolite cristalline ultrastable spéciale à une température égale ou supérieure à la température pseudo-critique de la charge d'alimentation, de préférence dans une zone de contact d'une colonne montante, pour une durée de séjour de l'hydrocarbure comprise dans la plage de 0,5 à environ 5 secondes, et plus habituellement nedépassant pas 3 secondes environ.
Ainsi, à mesure que le point d'ébullition final de l'hydrocarbure constituant la charge ou à mesure que son niveau en carbone de
Conradson augmente, la température de régénération du catalyseur augmente également généralement en fonction de l'augmentation de matiÚres charbonneuse déposées qui sont éliminées par combustion et qui contribuent à une conversion à haute température de la charge d'alimentation selon les concepts de l'invention.Cependant,et comme commenté plus haut,l'utilisation d'un catalyseur à zéolite ultrastable donne une production de coke inférieure à celle obtenue avec le catalyseur à zéolite à terres rares,ce qui contribue ainsi de façon appréciable aux avantages des concepts de traitement de l'invention tels qu'ils sont décrits ici.
En fonction de l'hydrocarbure d'alimentation qui doit ĂȘtre converti,de sa plage d'Ă©bullition et de son facteur contribuant au carbone de
Conradson,l'opĂ©ration de conversion de l'hydrocarbure peut ĂȘtre rĂ©alisĂ©e Ă  une tempĂ©rature comprise entre 5100C et jusqu'a environ 760"C,ou Ă  une tempĂ©rature Ă©gale ou supĂ©rieure Ă  la tempĂ©rature pseudo-critique de la charge utilisant une pression du rĂ©acteur allant environ de la pression atmosphĂ©rique pour atteindre environ 700 kPa mais ne dĂ©passant pas gĂ©nĂ©ralement 350 kPa environ.
L'opĂ©ration de craquage de la prĂ©sente invention en colonne montante peut ĂȘtre utilisĂ©e en conjonction avec l'agencement de rĂ©gĂ©nĂ©ration du catalyseur de la demande amĂ©ricaine associĂ©e No 169.086 dĂ©posĂ©e le 15 juillet 1980,dont l'objet est incorporĂ© aux prĂ©sentes a titre de rĂ©fĂ©rence.En d'autres termes,l'appareil et les concepts de fonctionnement de la demande ci-dessus,et les procĂ©dĂ©s de mise en oeuvre,a l'exception des modifications particuliĂšres apportĂ©es par l'utilisation d'un catalyseur contenant de la zĂ©olite cristalline ultrastable telle que dĂ©crite ici,peuvent ĂȘtre utilisĂ©s avec de considĂ©rables avantages pour protĂ©ger les caractĂ©ristiques d'activitĂ© Ă©lectrique du catalyseur a zĂ©olite cristalline ultrastable,en particulier quand on rĂ©duit le coke rĂ©siduel du catalyseur Ă  zĂ©olite ultrastable Ă„ moins d'environ 0,25 % en poids.
Ainsi le retrait de l'hydrocarbure dĂ©posĂ© peut ĂȘtre rĂ©alisĂ© au cours d'au moins une opĂ©ration de rĂ©gĂ©nĂ©ration dans un lit de catalyseur fluide et dense,le retrait du matĂ©riau hydrocharbonneux dĂ©posĂ© Ă©tant de prĂ©fĂ©rence rĂ©alisĂ© au cours de plusieurs opĂ©rations de rĂ©gĂ©nĂ©ration par lit de catalyseur fluide et dense,effectuĂ©es sĂ©quentiellement.Le retrait du matĂ©riau hydrocharbonneux peut de mĂȘme ĂȘtre rĂ©alisĂ© par la combinaison d'opĂ©rations de rĂ©gĂ©nĂ©ration Ă  lit de catalyseur fluide et dense et de phase dispersĂ©e du catalyseur.
Ayant ainsi décrit de façon générale le procédé et les concepts de l'invention et commenté les modes de réalisation spécifiques,on comprendra qu'il n'y a pas lieu de leur appliquer des limites en dehors de ce qui est défini aux présentes.

Claims (23)

    REVENDICATIONS 1, Procédé pour améliorer la qualité de l'huile brute à point d'ébullition élevé, caractérisé en ce qu'il comprend la mise en contact de l'huile brute avec un catalyseur comprenant de la zéolite cristalline ultrastable jusqu'à environ 80% en poids pour une température de conversion élevée du catalyseur d'au moins 5100C et pendant une durée permettant d'obtenir des taux de production élevés des produits situés dans la plage d'ébullition de essence, et de récupérer lesdits produits situés dans la plage d'ébullition de l'essence,
  1. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'huile brute à point d'ébullition élevé est un brut réduit contenant des composés métallo-organiques .
  2. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le catalyseur comprend au moins 20 X en poids de zéolite cristalline ulstrastable.
    4, Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la conversion de l'huile brute est réalisée à une température comprise dans la plage de 510 à 7600C pour une durée de contact de l'hydrocarbure avec les particules du catalyseur qui est inférieure à 5 secondes.
    5, ProcĂ©dĂ© selon la revendication 1 t caractĂ©risĂ© en ce que les produits de cette opĂ©ration de conversion comprennent en particulier de l'huile lĂ©gĂšre de recyclage, des produits situĂ©s dans la plage d'Ă©bullition de l'essence et des composants gazeux pouvant ĂȘtre facilement convertis en composants situĂ©s dans la plage d'Ă©bullition de l'essence,
    6.Procédé pour améliorer des huiles résiduelles en produits à faible point d'ébullition, caractérisé en ce qu'il comprend la mise en contact d'une huile résiduelle comprenant des composés qui bouent au-dessus de 5520C avec un catalyseur à la zéolite cristalline ultrastable et à activité relativement faible dont la surface spécifique est sensiblement plus importante qu'une zéolite ayant subi un échange avec des terres rares pour une température de conversion élevée du catalyseur d'au moins 5100e, et à récupérer un produit d lad.;te optration de conversion par le catalyseur qui comprend des produits si tués dans la plage d'ébullition de l'essence
    7.Procédé de conversion d'un brut réduit en une huile légÚre de recyclage et en produits à plus faible point d'ébullition, caractérisé en ce qu'il comprend la mise en contact dudit brut réduit à une température de craquage élevée avec un catalyseur à zéolite cristalline ultrastable à surface spécifique éle- vée, comprenant du Na20 selon une quantité inférieure à 1,0% en poids, et à récupérer un produit de ladite opération de craquage comprenant de l'huile légÚre de recyclage et des produits à faible point d 1ébullition comprenant l'essence,
    8.Procédé pour améliorer la qualité d'hydrocarbures à point d'ébullition élevé et comprenant des composés métalloorganiques, caractérisé en ce qu'il comprend la mise en contact desdits hydrocarbures à point d'ébullition élevé avec un catatalyseur comprenant une zéolite cristalline ultrastable selon une quantité comprise dans la plage de 20 à 80Zo en poids à une température supérieure à 510oC , désactivant ainsi le catalyseur par le matériau hydromcharbOnneuxdéposé, à retirer lesdits ma matériaux hydro-charbonneux déposés avec de l'oxygÚne par combus- tion à une température d'au moins 7320C pour obtenir un catalyseur régénéré comprenant moins de 0,25% en poids de carbone résiduel, et le recyclage du catalyseur ainsi régénéré vers une opération de conversion de l'hydrocarbure,
  3. 9. Prccédé pour améliorer la qualité d'hydrocarbures à point d'ébullition élevé, comprenant des bas de colonne à vide pour produire des produits à point d'ébullition plus bas comprenant des huiles de recyclage, de l'essence et des composants formant de l'essence, caractérisé en ce qu'il comprend la mise en contact des hydrocarbures à point d'ébullition élevé avec un catalyseur à zéolite cristalline ultrastable dont l'équilibre de la surface spécifique est supérieur à celui d'une zéolite ayant subi un échange avec des terres rares et dont la dimension de la cellule unitaire est inférieure à environ 24,65 x 10-10m, cette mise en contact étant réalisée à une température comprise entre environ 510 C et environ 760C pour une durée de contact de lthydrocarbure avec lesdites particules du catalyseur ultrastable inférieure . 5 secondes et la récupérat ion des quantités importantes de produits comprenant des huiles de recyclage et des composants d'essence à point d1ébul- lition plus faible.
  4. 10. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le retrait de l'hydrocarbure déposé est réalisé au cours d'au moins une régénération dans un lit de catalyseur fluide et dense.
  5. 11. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le retrait du matériau hydro-charbonneux déposé est réalisé au cours de plusieurs génsrations par lit de catalyseur fluide et dense, effectuées séquentiellement,
  6. 12. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le retrait du matériau hydro-charbonneux déposé est réalisé par la combinaison de régénérations à lit de catalyseur fluide et dense et de phase dispersée du catalyseur.
  7. 13. Procédé pour convertir catalytiquement des huiles résiduelles à point d'ébullition élevé comprenant des gaz-oils et des matériaux à point d'ébullition plus élevé produisant du carbone Conradson, caractérié en ce qu'il comprend la conversion catalytique d'un gaz-oil réalisée sous vide et comprenant une huile résiduelle et des substances à point d'ébullition élevé en utilisant un catalyseur qui contient une zéolite catalytiquement active et ultrastable à surface spécifique im- portante, lequel catalyseur présente une activité initiale inférieure à celle d'un catalyseur comprenant une zéolite cristalline ayant subi un échange avec des terres rares et à surface spécifique plus faible, pour une durée de séjour de l'hydrocarbure dans une zone de réaction comprise entre 0,5 et 5 secondes environ et à une température située au-dessus des températures pseudo-critiques de l'huile résiduelle constituant la charge d'alimentation, et la récupération d'un produit de ladite opération de conversion catalytique sensiblement réduit en composants à noyaux multiples en- faveur de composants à mono-noyau ou à noyaux dicycliques.
  8. 14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'on améliore la sélectivité des produits à point d'ébullition plus faible aux dépens d'une réduction de poids moléculaire de l'huile boueuse provenant de l'opération,
  9. 15. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'on obtient moins de coke et moins de gaz avec le catalyseur qui contient de la zéolite ultrastable et à surface spév cifique importante que ce que l'on obtient avec un catalyseur à surface spécifique plus faible et comprenant une zéolite cristalline ayant subi un échange avec des terres rares.
  10. 16. ProcĂ©dĂ© pour convertir c.atalytiquement une huile Ă  point d'Ă©bullition Ă©levĂ©, comprenant un ou plusieurs matĂ©riaux dans le groupe constituĂ© par des bas de colonne atmosphĂ©rique, des gaz-oils sous vide avec leurs rĂ©sidus, des huiles rĂ©siduelles, des bruts rĂ©siduels, desbruts Ă©tĂȘtĂ©s, des huiles de schistes, des huiles de liquĂ©faction de charbon et des huiles de sables asphaltiques, tous ces matĂ©riaux comprenant des composants dont le point d'Ă©bullition est supĂ©rieur Ă  5380C, caractĂ©risĂ© en ce qu'il comprend la mise en contact de ladite huile Ă  point d'Ă©bullition Ă©levĂ© Ă  une tempĂ©rature au moins Ă©gale Ă  sa tempĂ©rature pseudo-critique avec un catalyseur comprenant de 20 Ă  8;;Q% en poids d'une zĂ©olite cristalline ultrastable de surface spĂ©cifique Ă©le- vĂ©e de moins de 1% en poids d'ions mĂ©talliques alcalins, une cellule unitaire infĂ©rieure Ă  24,5 x 10r10m, et un rapport molaire silice/alumine situĂ© entre 3,5 Ă  7 environ, ledit contact entre l'huile et le catalyseur Ă©tant rĂ©alisĂ© dans une suspension relativement diluĂ©e et confinĂ©e qui traverse une zone de rĂ©action, pour un temps de sĂ©jour de l'hydrocarbure infĂ©rieur Ă  5 secondes, et la rĂ©cupĂ©ration des produits de la conversion de l'hydrocarbure vaporeux sĂ©parĂ©ment des particules du catalyseur comprenant des dĂ©pĂŽts charbonneux Ă  la suite de la traversĂ©e de ladite zone de rĂ©action,
    17, Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que les produits récupérés de la conversion de l'hydrocarbure vaporeux sont caractérisés par une sélectivité de produit de composants améliorés d'huile légÚre de recyclage et généralement plus riche en essence et en composants formant l'essence que ce que l'on obtient avec un catalyseur à zéolite ayant subi un échange avec des terres rares pour des niveaux de conversion comparables pour de l'huile fraßche constituant la charge d'alimentation.
  11. 18. Procédé pour améliorer la qualité d'une partie d'huile résiduelle d'huile brute à point d'ébullition élevé, comprenant des composés métallo-or-ganiques, caractérisé en ce qu'il comprend la mise en contact de ladite partie résiduelle de l'huile brute dont le point d'ébullition est supérieur à 315"C avec un catalyseur contenant de 20 à 80% en poids d'une zéolite cristalline ultrastable dispersée dans une matrice de silice et d'argile pendant une durée à une température particuliÚrement sélective pour la conversion de la partis résiduelle de l'huile brute en essence, huile légÚre de recyclage et composés gazeux qui forment l'essence, et la récupération desdits produits qui comprennent l'essence et l'huile légÚre de recyclage.
  12. 19. Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que l'huile de recyclage comprend deux noyaux produits aux dépens de la production "1huile de recyclage à noyaux plus nom breux.
  13. 20. Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que la zéolite cristalline ultrastable dont la dimension est comprise entre 0,5 et 3 microns est répartie dans une matrice choisie parmi un liant à argile de kaolin et à oxyde de silicium, silice-alumine, argile, silice, alumine et un matériau amorphe à grande surface spécifique, déterminant des sites de craquage actifs.
  14. 21. Prccédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que le catalyseur comprend la zéolite cristalline ultras table selon une quantité comprise entre 30 et 50X en poids.
    22, Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que la zéolite cristalline ultrastable qui constitue un composant du catalyseur est préparée dans des conditions permettant d'obtenir un matériau à surface spécifique élevée, un taux de silice/alumine d'au moins 3 et une dimension des cellules unitaires inférieure à 24,65 x 10 10 m.
    23 - Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que la conversion de la partie résiduelle de l'huile brute est réalisée pendant une durée inférieure à 3 secondes, à une température élevée et suffisante pour obtenir une vaporisation sensiblement instantanée, de l'huile résiduelle chargée dans des condtiions atomisées aprÚs contact avec des particules de catalyseur à haute température.
  15. 24. Procédé selon la revendication 23, caractérisé en ce que la température du catalyseur est au moins égale à la température pseudo-critique d'alimentation et en ce que l'huile résiduelle constituant la charge comprend des composants métalloorganiques dont le point d'ébullition est supérieur à 5520C.
    25. Procédé selon la revendication 24, caractérisé en ce que la température élevée du catalyseur qui est obtenue en brûlant les dépÎts hydro-charbonneux provenant de ladite conversion de l'huile résiduelle augmente en fonction de la teneur en carbone Conradson pour les températures de régénérEtion du catalyseur qui sont comprises entre 732 à 87?OC.
    26, Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que la zéolite cristalline ultrastable est préparée de maniÚre à obtenir une zéolite à surface spécifique élevée avec un taux de silice/alumine d'au moins 5 et une dimension des -10 cellules unitaires d'environ 24,5 x 10 m ou moins.
    27, Procédé selon la revendication 18, caractérisé en Le qu'un diluant d'atomisation est utilisé avec l'huile résiduelle constituant la charge, comprenant un ou plusieurs matériaux choisis parmi la vapeur d'eau, le C02, des hydorcarbures légers et normalement gazeux contenant des matériaux C3-moins en coopération avec des buses de pulvérisation et d'atomisation,
    28. Procédé selon la revendication 27, caractérisé et. ce que les conditions sont choisies pour assurer un contact par suspension de phase relativement diluée entre les particules du catalyseur et l'huile atomisée constituant la charge en vue du transfert par conversion vaporisée dans une zone de conversion d'une colonne montante sous forme d'une concentrationde particules dans la plage de 0,9 à 4,5 kg pour un volume de 0,028 m3 et une durée de séjour de la vapeur comprise entre 0,5 et 3 secondes.
  16. 29. Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que la partie d'huile résiduelle de l'huile brute comprend des matériaux à point d'ébullition élevé produisant du carbone
    Conradson et des contaminants métalliques.
  17. 30. Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que ltopération de conversion de l'huile résiduelle est réalisee à une température située entre 51Q C environ et pouvant atteindre environ 7600C, et à une température égale ou supérieure à la température pseudo-critique de la charge d'alimentation.
  18. 31. Procédé pour convertir catalytiquement des huiles résiduelles comprenant des bas de colonne à vide, caractérisé en ce que:
    la -conversion de ladite huile résiduelle est réalisée avec un catalyseur consistant en environ 30 à 50% en poids de zéolite cristalline ultrastable dispersée dans une matrice dtun liant en argile et silice déterminant des sites de craquage actifs,
    ladite conversion catalytique est réalisée à ladite température pseudo-critique de l'huile résiduelle pendant une durée comprise entre 0,5 et 3 secondes dans une zone de réaction d'une colonne montante, et
    on récupÚre sélectivement un produit de ladite conversion catalytique qui comprend particuliÚrement de l'essence et des huiles légÚres de recyclage comprenant surtout deux noyaux séparément des particules du catalyseur comprenant des dépots hydro-charbonneux provenant de la copversion,
    32, Procédé selon la revendication 31, caractérisé en ce que le catalyseur séparé qui comprend des dépots hydro-charbonneux est régénéré dans une séquence de zones de régé nération séparées du catalyseur dont les températuxes vont en augmentant dans le sens du courant de catalyseur et permettant de realiser la conversion de l'huile résiduelle à une tempéra ture comprise entre 510 C et 760"C.
  19. 33. Procédé selon la revendication 32, caractérisé en ce que la séquence des étapes de régénération du catalyseur élimine le carbone résiduel se trouvant sur le catalyseur à moins de 0,25% en poids,
  20. 34. Procédé selon la revendication 31, caractérisé en ce que la zéolite comprend moins de 0,5% en poids de Na2O et a une surface spécifique plus importante qu'une zéolite cristalline ayant subi un échange avec des terres rares.
  21. 35. Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que la zéolite cristalline ultrastable contient au moins un élément choisi dans le groupe constitué par le Cr, le Mo et le W.
  22. 36. Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que la zéolite cristalline ultrastable contient au moins un élé- ment choisi dans le groupe constitué par le magnésium et le calcium.
  23. 37. Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que la zéolite cristalline ultrastable contient au moins un élément choisi dans le groupe constitué par les métaux des groupes IVA et VA.
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EP0020154A1 (fr) * 1979-05-31 1980-12-10 Exxon Research And Engineering Company Catalyseur de craquage d'hydrocarbures contenant des zéolites et procédé de craquage d'hydrocarbures utilisant ce catalyseur
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