[0001] La présente invention concerne un procédé et une installation pour la purification
des huiles usagées, c'est-à-dire un traitement ayant pour but de produire au moins
une base huile à nouveau utilisable.
[0002] Ces huiles sont en particulier des huiles minérales d'hydrocarbures, généralement
d'origine pétrolière, contenant le plus souvent des additifs divers tels que agents
antirouille, antioxydants, émulsionnants, additifs de viscosité, etc., huiles qui
après un usage plus ou moins long dans un moteur à combustion interne, comme agents
de lubrification, ont vu leurs propriétés modifiées de façon désavantageuse et se
sont chargées en produits tels que résidus charbonneux, produits oxydés, eau, hydrocarbures
non brûlés, ce qui a conduit à les vidanger.
[0003] Les huiles usagées contiennent une multitude d'éléments contaminants puisque pratiquement
tous les groupes de la classification périodique peuvent être représentés, ainsi que
le démontre l'exemple plus loin.
[0004] Outre la variété des éléments présents et la diversité de leurs teneurs dans l'huile,
il faut tenir compte, pour apprécier la difficulté du problème à résoudre, de ce que
chaque huile a une provenance particulière donc est différemment contaminée.
[0005] On a ainsi à traiter de grandes quantités de mélanges complexes d'huiles.
[0006] Le brevet français FR 2.301.592 propose un procédé de traitement de ces huiles qui
comprend les étapes essentielles suivantes :
1/ Extraction de l'huile usagée au moyen d'un hydrocarbure paraffinique renfermant
de 3 à 6 atomes de carbone ou d'un mélange de plusieurs de ces hydrocarbures, suivie
de la séparation des phases d'extrait et de raffinat : l'extrait est ensuite débarrassé,
par exemple par strippage, de l'hydrocarbure léger qui avait servi à l'extraction.
Cette extraction est avantageusement précédée d'un traitement par chauffage qui consiste
à débarrasser l'huile des fractions légères qu'elle contenait, par exemple eau et
essence, par chauffage à une température de distillation inférieure à 200 °C, par
exemple 120 à 150°C. D'autres prétraitements connus sont la décantation, la filtration,
la centrifugation et la neutralisation.
2/ Distillation de l'extrait préalablement débarrassé de l'hydrocarbure léger d'extraction,
de manière à séparer au moins une fraction d'huile lubrifiante distillée d'un résidu
d'huile lubrifiante non-distillée.
3/ Hydrogénation de la fraction distillée.
4/ Traitement du résidu de distillation de l'étape (2), au moyen d'un adsorbant, par
exemple l'alumine, la bauxite, la silice, une argile, une terre activée ou une silice
alumine.
[0007] Malheureusement, il a pu être constaté que le traitement du résidu par un adsorbant
se traduit par une perte d'huile donc une diminution de rendement du procédé. De plus,
l'élimination de ces quantités importantes d'adsorbant pollué (par incinération le
plus souvent) pose des problèmes d'environnement.
[0008] Un autre procédé de régénération des huiles usagées utilise un traitement par l'acide
sulfurique des coupes obtenues lors de la clarification au solvant ou de la distillation
sous vide. Ces coupes, débarrassées des boues acides, sont ensuite traitées sur adsorbant.
[0009] Dans les deux procédés décrits il est produit des déchets (boues acides, adsorbants)
dont l'élimination nécessite de prendre en compte les contraintes écologiques liées
à la protection de l'environnement. Cette élimination, stockage et traitement, est
donc coûteuse et alourdit les coûts des procédés actuels.
[0010] De plus, de tels traitements par adsorbants et acides risquent d'être interdits dans
l'avenir.
[0011] Le déposant propose ici un procédé et une installation n'utilisant pas d'acides ou
d'adsorbants, avec donc un rendement de récupération en huile supérieur pour produire
des huiles de qualité améliorée satisfaisant aux nouvelles normes de qualité, c'est-à-dire
des huiles pouvant être équivalentes à celles obtenues en raffinerie.
[0012] De plus, ce procédé simple, nécessitant un minimum d'opérations, peut être adapté
sur les installations existantes.
[0013] Plus précisément, l'invention a pour objet un procédé pour la purification des huiles
usagées, comportant les étapes de déshydratation, de distillation sous vide, d'extraction
au solvant et d'hydrotraitement, procédé dans lequel :
. les huiles usagées déshydratées sont directement distillées sous vide pour produire
un résidu et au moins une fraction d'huile distillée,
. le résidu de distillation sous vide est soumis directement à ladite extraction de
façon à obtenir une huile dite clarifiée et un résidu d'extraction,
. la (les) fraction(s) d'huile distillée et l'huile clarifiée sont soumises à un traitement
de stabilisation par hydrotraitement.
[0014] On suivra plus facilement la description de l'invention à partir du schéma du procédé
et de l'installation figure 1.
[0015] La charge d'huile(s) usagée(s) à traiter qui a été préalablement débarrassée des
particules en suspension par une filtration, par exemple sur tamis, est introduite
dans la zone de déshydratation 2.
[0016] Les techniques de déshydratation sont celles utilisées sur la plupart des chaînes
de régénération d'huiles.
[0017] Habituellement, après avoir avantageusement préchauffé l'huile dans un four spécialement
équipé, une distillation douce de l'huile brute est effectuée de manière à éliminer
l'eau (2 à 4 % généralement).
[0018] Cette distillation se fait à la pression atmosphérique ou sous léger vide pour ne
pas détériorer les produits. La température de distillation est inférieure à 240°C
voire inférieure à 200 °C, par exemple 120 à 180 °C, ou 120 - 150 °C.
[0019] On peut éliminer également au moins une partie de l'essence (1 à 2 %), des solvants,
du glycol, certains dérivés d'additifs. Ces fractions légères éliminées sont symbolisées
par L sur la figure 1, et l'eau par E. Ces fractions L et l'eau peuvent être évacuées
ensemble ou séparément.
[0020] L'huile déshydratée HD ainsi obtenue est envoyée directement dans une zone de distillation
sous vide 5, c'est-à-dire sans subir d'extraction au solvant tel que dans l'art antérieur.
[0021] Cette charge d'huile est portée à une température élevée de manière à lui faire subir
un traitement thermique approprié de telle sorte que l'huile ne soit pas craquée thermiquement,
mais que les additifs dispersants soient déstabilisés.
[0022] Par distillation sous vide, il est produit un résidu R et au moins une fraction d'huile
distillée D (pouvant ainsi être nommée distillat sous vide).
[0023] La colonne à distiller sous vide sera avantageusement réglée en vue d'obtenir en
tête une coupe dite gazole (GO), en soutirage latéral une ou plusieurs coupes dites
distillats sous vide et en fond un résidu de distillation. Cette réalisation préférée
est montrée sur la figure 1 avec production de deux distillats sous vide.
[0024] La coupe gazole recueillie en tête de colonne est très riche en chlore et contient
des métaux, principalement du silicium. Son point d'ébullition final est compris entre
280 et 370 °C.
[0025] Les distillats sous vide contiennent très peu de métaux et de chlore.
[0026] La fraction distillée pourra être, par exemple, une fraction spindle (huile légère
de viscosité à 40 °C proche de 20.10⁻⁶ m/s) et des bases d'huile pour moteurs telles
que des huiles SSU 100 à 600.
[0027] Le résidu sous vide contient la majorité des métaux et métalloïdes (de l'ordre de
6 000 - 25 000 ppm par exemple) présents dans l'huile et essentiellement des polymères
précipités. Il correspond à un point d'ébullition initial de 450 à 500 °C.
[0028] Le résidu sous vide obtenu est envoyé dans une zone d'extraction 9 où il est traité
de préférence au moyen d'un hydrocarbure paraffinique contenant 3 à 6 atomes de carbone
ou d'un mélange de plusieurs de ces hydrocarbures à l'état liquide, de façon à extraire
l'huile clarifiée du résidu.
[0029] Le traitement d'extraction par l'hydrocarbure paraffinique liquide léger est effectué
de préférence entre 40 °C et la température critique de l'hydrocarbure, sous une pression
suffisante pour maintenir cet hydrocarbure à l'état liquide. Avec le propane, par
exemple, la température préférée est comprise entre 45 °C et la température critique
de l'hydrocarbure. On recherchera l'obtention d'un gradient de température le plus
grand possible dans la zone d'extraction. C'est pour cette raison que la température
d'entrée sera peu élevée (inférieure à 70 °C, et mieux inférieure à 60 °C). Le gradient
de température est préférentiellement supérieur à 20 °C, et mieux d'au moins 25 °C).
Le rapport volumique hydrocarbure liquide/huile est de 2 : 1 à 30 : 1, de préférence
5 : 1 à 15 :1. Le propane est l'hydrocarbure préféré.
[0030] D'une façon générale, le résidu doit donc être refroidi avant d'être introduit dans
la zone d'extraction. Il n'est jamais chauffé entre la distillation sous vide et l'extraction.
On dit alors qu'il est envoyé "directement" à l'extraction.
[0031] La mise en contact du résidu sous vide avec l'hydrocarbure paraffinique léger est
réalisée généralement en continu dans une colonne (extracteur) à partir de laquelle
on soutire d'une part en tête un mélange d'hydrocarbure paraffinique et d'huile clarifiée,
et d'autre part en pied un résidu R' d'extraction entraînant une partie dudit hydrocarbure
paraffinique.
[0032] De façon avantageuse, la quantité de solvant (hydrocarbure parraffinique) injectée
dans l'extracteur est divisée en deux parties égales ou inégales. Une quantité sert
à diluer la charge et à régler la température d'injection du mélange, l'autre partie,
injectée directement dans la colonne, sert à ajuster la température du fond de colonne
et également à continuer d'extraire l'huile emprisonnée dans le résidu.
[0033] Ce procédé est très efficace du fait de la dissolution sélective de l'huile dans
l'hydrocarbure paraffinique, et de la précipitation d'un résidu extrêmement concentré
en fond de colonne. Ce traitement est très performant sur le plan de la qualité et
du rendement de l'huile visqueuse récupérée (Bright Stock; viscosité à 100 °C = 30
x 10⁻⁶ à 35 x 10⁻⁶ m/s).
[0034] L'hydrocarbure paraffinique léger est séparé de l'huile clarifiée HC et peut alors
être recyclé vers la zone d'extraction. Par exemple, dans une réalisation classique
où le solvant est séparé de l'huile par vaporisation du mélange de tête de l'extracteur
on sépare, par détente et réchauffage suivi d'un entraînement à la vapeur, l'hydrocarbure
léger de l'huile clarifiée. L'hydrocarbure léger est, après refroidissement, compression
et condensation, avantageusement recyclé pour une nouvelle extraction.
[0035] Selon une autre réalisation, le solvant est récupéré dans des conditions supercritiques
tel que décrit dans le brevet FR-2.598.717 dont l'enseignement est inclus. Dans ce
cas, la zone d'extraction fonctionne sous une pression supercritique plus élevée que
dans la première réalisation (P = 35 ou 40 - 70 bar au lieu de 30 - 40 bar). La séparation
des phases est alors obtenue par chauffage, sans vaporisation ni condensation. Le
solvant est alors recyclé sous une pression supercritique. L'avantage de ces conditions
supercritiques est d'éliminer les opérations de vaporisation et de condensation des
vapeurs nécessaires dans le cas de conditions classiques pour récupérer le solvant.
[0036] Le mélange de pied d'extracteur contient la partie résidu précipité dans l'hydrocarbure
léger. Ce mélange a une viscosité assez faible à cause de la quantité d'hydrocarbure
léger qu'il contient. Une fois l'hydrocarbure léger enlevé, sa manipulation devient
très délicate à cause de la viscosité élevée. Pour pallier à cet inconvénient, le
résidu d'extraction contenant du solvant soutiré en fond de l'extracteur peut être
mélangé avec un abaisseur de viscosité. L'ensemble après détente est, par exemple,
réchauffé et strippé à la vapeur. L'hydrocarbure léger après compression et condensation,
est recyclé à la colonne d'extraction. Le résidu complètement débarrassé du solvant
peut être valorisé sous forme de combustible ou mélangé à des bitumes.
[0037] La (les) fraction(s) d'huile distillée et l'huile clarifiée HC sont envoyées (seules
ou en mélange) dans une zone d'hydrotraitement 12 où elles sont traitées à l'hydrogène
en présence d'au moins un catalyseur pour finir de les purifier et d'en améliorer
leurs qualités pour une meilleure valorisation.
[0038] Ce traitement permet d'obtenir des huiles lubrifiantes en accord avec les spécifications
sans avoir recours au traitement avec la terre et/ou au traitement avec l'acide sulfurique.
Ces huiles lubrifiantes ont une très bonne stabilité thermique et une bonne stabilité
à la lumière. Le(s) catalyseur(s) d'hydrotraitement ont une durée de vie prolongée
car les produits ayant subi les opérations de prétraitement sont bien purifiés.
[0039] Le catalyseur est un catalyseur d'hydrotraitement contenant au moins un oxyde ou
un sulfure d'au moins un métal du groupe VI et/ou d'au moins un métal du groupe VIII,
tel que le molybdène, le tungstène, le nickel, le cobalt, un support, par exemple
l'alumine, la silice-alumine ou une zéolithe.
[0040] Un catalyseur préféré est un catalyseur à base de sulfures de nickel et de molybdène
supportés sur alumine.
[0041] Les conditions opératoires de l'hydrotraitement sont les suivantes :
- vitesse spatiale : 0,1 à 10 volumes de charge liquide par volume de catalyseur et
par heure,
- température entrée réacteur : entre 250 et 400 °C, de préférence entre 280 et 370
°C,
- pression au réacteur : de 5 à 150 bar, de préférence de 15 à 100 bar,
- avantageusement recyclage H₂ pur : de 100 à 2 000 Nm³/m³ de charge.
[0042] Parce qu'on a pu obtenir lors des traitements précédents des distillats sous vide
et une coupe "Brigth Stock" provenant de l'huile clarifiée bien purifiés (les métaux
résiduels sont inférieurs respectivement à 5 et 20 ppm), l'hydrotraitement est de
qualité.
[0043] Une distillation finale permet, si besoin, d'ajuster les points de coupe.
[0044] La coupe gazole obtenue à l'issue de la distillation sous vide peut également être
hydrotraitée en vue d'éliminer le chlore et d'abaisser la teneur en soufre. On peut
très avantageusement mélanger la coupe gazole avec les fractions légères L obtenues
à la déshydratation par distillation atmosphérique.
[0045] Cet hydrotraitement est effectué de préférence avec les catalyseurs utilisés pour
le traitement du ou des distillats sous vide et de l'huile clarifiée. Les qualités
du gazole obtenues à l'issue de cet hydrotraitement permettent de passer avec succès
toutes les spécifications et permet l'incorporation de cette coupe au stockage carburant.
[0046] Le traitement selon la présente invention effectué avec l'hydrotraitement permet
de conserver un bon niveau d'activité du catalyseur.
[0047] À l'issue de l'hydrotraitement (éventuellement accompagnée d'une distillation de
finition), il est obtenu, pour chacune des fractions traitées :
- l'huile ou les huiles, à partir de la fraction (des fractions) d'huile distillée correspondantes,
- le "Bright Stock", à partir de la fraction d'huile clarifiée,
- le mélange gaz, hydrocarbures légers, contenant l'hydrogène de purge,
- éventuellement, une coupe essence-gazole, à partir de la coupe gazole et des fractions
légères contenant l'essence.
[0048] Les qualités d'huiles obtenues obéissent aux spécifications exigées. Elles présentent
des stabilités thermique et à la lumière très satisfaisantes.
[0049] On observe une très faible perte de viscosité par rapport à la charge d'huiles usagées
et une faible altération du point d'écoulement dans certains cas.
[0050] La teneur en métaux est inférieure à 5 ppm, et la teneur en chlore inférieure à 5
ppm et le plus souvent indécelable.
[0051] La teneur en composés polynucléaires aromatiques (PNA) est le plus souvent de l'ordre
de celle des huiles de base obtenues par hydroraffinage (de l'ordre de 0,2-0,5 % poids),
elle peut être égale à celle des huiles raffinées au solvant (furfurol par exemple)
c'est-à-dire 1,5% poids environ.
[0052] L'invention a également pour objet une installation pour la mise en oeuvre du procédé
décrit, qui comporte :
- une zone (2) de déshydratation munie d'une canalisation (1) d'introduction de la charge
d'huile usagée, d'une canalisation (3) pour la sortie de l'eau et d'une canalisation
(4) pour l'évacuation de l'huile déshydratée,
- une canalisation (4) qui évacue de la zone (2) de déshydratation l'huile déshydratée
et l'amène directement dans la zone (5) de distillation sous vide,
- une zone (5) de distillation sous vide dans laquelle débouche la canalisation (4)
et munie d'au moins une canalisation (7) pour l'évacuation de la (des) fraction(s)
d'huile distillée, et d'au moins une canalisation (8) pour l'évacuation du résidu
sous vide,
- une zone (12) d'hydrotraitement munie d'au moins une canalisation (7, 10, 13) pour
l'introduction de la coupe à traiter, d'au moins une canalisation pour l'évacuation
de la coupe traitée (16, 17) d'au moins une canalisation (14) pour amener l'hydrogène,
et d'au moins une canalisation (15) pour la sortie des gaz,
- une zone d'extraction (9) munie d'une canalisation (18) pour l'introduction du solvant,
d'une canalisation (8) pour amener directement le résidu de la zone (5) de distillation
sous vide à la zone (9), d'une canalisation (11) pour l'évacuation du résidu d'extraction
et d'une canalisation (10) pour la sortie de l'huile clarifiée.
[0053] Avantageusement, l'installation comprend comme zone (2) une distillation atmosphérique
ou sous vide léger avec séparation de la (des) fraction(s) légère(s) L contenant l'essence
par une canalisation (13). Avantageusement elle comporte également une canalisation
(6) pour l'évacuation de la coupe gazole de la zone (5) de distillation sous vide.
[0054] Les fractions gazole, huile distillée, huile clarifiée peuvent être traitées directement
en hydrotraitement dans la zone (12) (représentation de la figure 1), étant entendu
qu'elles sont traitées séparément. Avantageusement, elles seront stockées séparément
et traitées par campagne.
[0055] L'hydrogène est introduit dans la zone (12) d'hydrotraitement directement dans le
réacteur (tel que sur la figure 1) mais il peut être introduit avec la charge à traiter.
L'invention inclut cette possibilité.
[0056] Sur la canalisation (8) d'évacuation du résidu sous vide, un échangeur de chaleur
est avantageusement disposé pour refroidir le résidu.
[0057] Après extraction, c'est-à-dire au niveau de la zone (9), il est disposé avantageusement
un moyen pour la séparation du solvant de l'huile clarifiée. Ce moyen est de préférence
un moyen de vaporisation. Il est avantageusement composé d'au moins un détendeur,
un moyen de chauffage et un dispositif d'entraînement à la vapeur (strippeur).
[0058] Le solvant récupéré passe alors de préférence dans un échangeur de chaleur, un compresseur
et un condenseur avant d'être recyclé pour l'extraction par une canalisation adéquate
qui relie ledit moyen de séparation et la zone (9) d'extraction.
[0059] Dans un autre mode de réalisation, il est disposé au niveau de la zone (9) sous conditions
supercritiques, un moyen de chauffage permettant de séparer le solvant et une canalisation
pour recycler le solvant vers la zone (9).
[0060] Nous illustrons la présente invention en prenant comme exemple une huile ayant été
déshydratée, dont l'analyse est la suivante :
Caracteristiques |
Huile déshydratée |
Densité à 15 °C |
|
0,892 |
Couleur ASTM D1500 |
|
8 + |
Point d'écoulement |
°C |
- 18 |
Viscosité à 40 °C* |
cSt |
102,11 |
Viscosité à 100 °C* |
cSt |
11,7 |
Indice de viscosité |
|
102 |
Azote total |
ppm |
587 |
Souffre |
% poids |
0,63 |
Chlore |
ppm |
280 |
Carbone conradson |
% poids |
1,56 |
Centres sulfatées |
% poids |
0,9 |
Phosphore |
ppm |
530 |
Point d'éclair vase ouvert |
°C |
230 |
Indice de neutralisation |
mg KOH/g |
0,92 |
Métaux (total) |
ppm |
3 445 |
Ba |
ppm |
10 |
Ca |
ppm |
1 114 |
Mg |
ppm |
324 |
B |
ppm |
16 |
Zn |
ppm |
739 |
P |
ppm |
603 |
Fe |
ppm |
110 |
Cr |
ppm |
5 |
Al |
ppm |
20 |
Cu |
ppm |
18 |
Sn |
ppm |
1 |
Pb |
ppm |
319 |
V |
ppm |
1 |
Mo |
ppm |
3 |
Si |
ppm |
31 |
Na |
ppm |
129 |
Ni |
ppm |
1 |
Ti |
ppm |
1 |
* La viscosité est exprimée en cSt (centistocke) et 1 cSt = 10⁻⁶ m/s. |
[0061] L'eau enlevée à la distillation atmosphérique représente 4 % poids de la charge et
de la fraction légère L 2,4 % poids.
[0062] L'huile déshydratée (93,6 % de la charge) est envoyée à l'unité de distillation sous
vide : dans l'exemple choisi, nous avons regroupé les deux distillats des soutirages
latéraux. Les distillats 1 + 2 correspondent à des points d'ébullition compris entre
280 °C et 565 °C. Les distillats 1 + 2 sont envoyés à l'unité d'hydrotraitement, le
résidu sous vide est envoyé à l'unité de clarification au solvant (zone (9) d'extraction).
L'analyse des produits issus de la distillation sous vide est dans notre exemple la
suivante :
Caractéristiques |
Coupe DSV (1 + 2) |
Coupe RSV |
Masse volumique 15°C |
|
0,8768 |
0,9302 |
Couleur ASTM D1500 |
|
8 |
Noir |
Point d'écoulement |
°C |
- 9 |
- 15 |
Viscosité à 40 °C* |
cSt |
49,39 |
959,5 |
Viscosité à 100°C* |
cSt |
7,12 |
55,96 |
Indice de viscosité |
|
101 |
111 |
Azote total |
ppm |
180 |
1 535 |
Soufre |
% poids |
0,47 |
1,00 |
Chlore |
ppm |
45 |
830 |
Phosphore |
ppm |
15 |
1 740 |
Carbone conradson |
% poids |
0,08 |
5 |
Point d'éclair vase ouvert |
°C |
231 |
283 |
Cendres sulfatées |
% poids |
0,005 |
3 |
Sédiments |
ppm |
0,05 |
0,6 |
Indice de neutralisation |
|
|
|
Acide total |
mg KOH/g |
0,14 |
|
Acide fort |
mg KOH/g |
0 |
|
Base |
mg KOH/g |
0,24 |
|
Métaux (total) |
ppm |
≈ 11 |
11 444 |
Ba |
ppm |
< 1 |
30 |
Ca |
ppm |
< 1 |
3 711 |
Mg |
ppm |
< 1 |
1 077 |
B |
ppm |
< 1 |
51 |
Zn |
ppm |
< 1 |
2 462 |
P |
ppm |
6 |
1 995 |
Fe |
ppm |
< 1 |
365 |
Cr |
ppm |
< 1 |
15 |
Al |
ppm |
< 1 |
64 |
Cu |
ppm |
< 1 |
59 |
Sn |
ppm |
< 1 |
22 |
Pb |
ppm |
< 1 |
1 060 |
V |
ppm |
< 1 |
2 |
Mo |
ppm |
< 1 |
7 |
Si |
ppm |
3 |
95 |
Na |
ppm |
2 |
425 |
Ni |
ppm |
< 1 |
2 |
Ti |
ppm |
< 1 |
2 |
[0063] La coupe de fond (résidu sous vide) obtenue lors de la distillation sous vide est
envoyée à l'unité d'extraction au solvant.
[0064] Les conditions opératoires appliquées lors de cette opération sont les suivantes
:
Rapport total solvant huile : |
8 /1 |
Hydrocarbure léger : |
propane |
Température tête d'extracteur : |
85 °C |
Température pied d'extracteur : |
55 °C |
Pression : |
39 bar. |
[0065] Après cette extraction, l'hydrocarbure léger est séparé du résidu par vaporisation.
Le résidu obtenu est "fluxé" (mélangé avec de l'huile déshydratée ou avec un hydrocarbure
abaisseur de viscosité) et peut être utilisé comme combustible ou utilisé comme liant
dans les bitumes routiers.
[0066] L'huile clarifiée est séparée de l'hydrocarbure léger par vaporisation pour donner
la coupe Bright Stock (B.S.).
[0067]
Caractéristiques |
RSV |
B.S. clarifié au C3 |
Masse volumique 15°C |
|
0,9302 |
0,895 |
Couleur ASTM D1500 |
|
Noir |
8 + |
Point d'écoulement |
°C |
- 15 |
- 9 |
Viscosité à 40 °C* |
cSt |
959,5 |
377 |
Viscosité à 100°C* |
cSt |
55,96 |
25,40 |
Viscosité à 150 °C |
cSt |
|
|
Indice de viscosité |
|
111 |
89 |
Azote total |
ppm |
1 535 |
375 |
Soufre |
% poids |
1,00 |
0,786 |
Chlore |
ppm |
830 |
20 |
Phosphore |
ppm |
1 740 |
15 |
Carbone conradson |
% poids |
5 |
0,60 |
Point d'éclair vase ouvert |
°C |
283 |
332 |
Cendres sulfatées |
% poids |
3 |
< 0,005 |
Sédiments |
ppm |
0,6 |
< 0,05 |
Indice de neutralisation |
|
|
|
Acide total |
mg KOH/g |
|
0,3 |
Acide fort |
mg KOH/g |
|
0,0 |
Base |
mg KOH/g |
|
0,55 |
Métaux (total) |
ppm |
11 444 |
≈ 19 |
Ba |
ppm |
30 |
< 1 |
Ca |
ppm |
3 711 |
1 |
Mg |
ppm |
1 077 |
< 1 |
B |
ppm |
51 |
1 |
Zn |
ppm |
2 462 |
1 |
P |
ppm |
1 995 |
< 1 |
Fe |
ppm |
365 |
< 1 |
Cr |
ppm |
15 |
< 1 |
Al |
ppm |
64 |
< 1 |
Cu |
ppm |
59 |
< 1 |
Sn |
ppm |
22 |
6 |
Pb |
ppm |
1 060 |
< 1 |
V |
ppm |
2 |
< 1 |
Mo |
ppm |
7 |
< 1 |
Si |
ppm |
95 |
7 |
Na |
ppm |
425 |
3 |
Ni |
ppm |
2 |
< 1 |
TI |
ppm |
2 |
< 1 |
[0068] Le mélange des distillats sous vide 1 + 2 et l'huile (Bright Stock) sont envoyés
respectivement (séparément) à l'unité d'hydrotraitement sur un catalyseur contenant
du sulfure de nickel, du sulfure de molybdène et un support alumine.
[0069] Les conditions opératoires sont les suivantes :
Température : |
300/280 °C |
Pression partielle d'hydrogène : |
50 bar |
Temps de séjour : |
1 heure |
Recyclage d'hydrogène |
380 Nm³/m³ de charge. |
[0070] Les qualités des produits obtenus à l'issue de cet hydrotraitement sont comparées
à celles de charges respectives dans le tableau ci-dessous :
Caractéristiques |
Coupe DSV (1 + 2) |
Coupe DSV (1 + 2) hydrogénée |
Coupe B.S. |
Coupe B.S. hydrogénée |
Masse volumique 15 °C |
|
0,8768 |
0,872 |
0,895 |
0,893 |
Couleur ASTM D1500 |
|
8 - |
1 - |
8 + |
2,5 |
Point d'écoulement |
°C |
- 9 |
- 6 |
- 9 |
- 6 |
Viscosité à 40 °C* |
cSt |
49,39 |
47,39 |
377 |
373,48 |
Viscosité à 100°C* |
cSt |
7,12 |
7,00 |
25,40 |
25,10 |
Indice de viscosité |
|
101 |
104 |
89 |
88 |
Azote total |
ppm |
180 |
65 |
375 |
217 |
Soufre |
% poids |
0,47 |
0,182 |
0,786 |
0,443 |
Chlore |
ppm |
45 |
0 |
20 |
0 |
Phosphore |
ppm |
15 |
0 |
15 |
0 |
Carbone conradson |
% poids |
0,08 |
0,014 |
0,60 |
0,39 |
Point d'éclair vase ouvert |
°C |
231 |
220 |
332 |
309 |
Indice de neutralisation |
|
|
|
|
|
Acide total KOH/g |
mg |
0,14 |
0,06 |
0,3 |
0,02 |
Acide fort KOH/g |
mg |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
Base KOH/g |
mg |
0,24 |
0,13 |
0,55 |
0,36 |
Polycycliques aromatiques |
% poids |
|
< 0,5 |
|
< 0,5 |
Métaux (total) |
ppm |
11 |
1 |
19 |
1 |
Ba |
ppm |
0 |
0 |
0 |
0 |
Ca |
ppm |
0 |
0 |
1 |
0 |
Mg |
ppm |
0 |
0 |
0 |
0 |
B |
ppm |
0 |
0 |
1 |
0 |
Zn |
ppm |
0 |
0 |
1 |
0 |
P |
ppm |
6 |
0 |
0 |
0 |
Fe |
ppm |
0 |
0 |
0 |
0 |
Cr |
ppm |
0 |
0 |
0 |
0 |
Al |
ppm |
0 |
0 |
0 |
0 |
Cu |
ppm |
0 |
0 |
0 |
0 |
Sn |
ppm |
0 |
0 |
6 |
0 |
Pb |
ppm |
0 |
0 |
0 |
0 |
V |
ppm |
0 |
0 |
0 |
0 |
Mo |
ppm |
0 |
0 |
0 |
0 |
Si |
ppm |
3 |
0 |
7 |
1 |
Na |
ppm |
2 |
1 |
3 |
0 |
Ni |
ppm |
0 |
0 |
0 |
0 |
Tl |
ppm |
0 |
0 |
0 |
0 |
[0071] Les produits obtenus à l'issue de l'hydrotraitement se caractérisent par une diminution
de la teneur en aromatiques lourds, une diminution importante de la teneur en soufre,
et par une élimination totale du chlore et des métaux. L'indice de viscosité de ces
bases d'huiles est maintenu ou amélioré, la stabilité en présence de chaleur ou de
lumière est très bonne.
[0072] L'unité d'extraction est donc très bien adaptée pour traiter la coupe résidu sous
vide et de plus elle nécessite un investissement divisé par 3 par rapport à l'investissement
d'une installation de clarification de l'huile totale après déshydratation, puisque
la capacité de l'unité est réduite au tiers environ de celle nécessitée dans l'art
antérieur.
[0073] On a pu observer qu'une extraction de l'huile après déshydratation ne permet pas
d'obtenir une aussi bonne qualité d'huile : les métaux contenus dans l'huile clarifiée
sont en quantité supérieure à 300 ppm.
[0074] On peut alors avancer que l'extraction est d'autant meilleure que le milieu traité
est concentré en métaux et en molécules lourdes.
[0075] Les molécules contenant les métaux (les impuretés) précipitent facilement dans le
milieu solvant, la concentration élevée en métaux (additifs dégradés) permet d'avoir
des micelles insolubles qui vont aller en grossissant au fur et à mesure de leur temps
de séjour dans la colonne et par différence de densité tomber en fond d'extracteur.
[0076] La présente invention, qui a mis en évidence et exploité cet effet, permet de valoriser
au maximum tous les produits contenus dans l'huile usagée collectée. Le rendement
en produits valorisables est proche de 99 % par rapport à la quantité d'hydrocarbure
contenu dans l'huile collectée. Il n'y a pas de produits liquides ou solides à incinérer
comme c'est le cas dans tous les autres procédés. Le résidu sortant de l'extraction
est lui-même valorisable.
1. Procédé pour la purification des huiles usagées, comportant les étapes de déshydratation,
de distillation sous vide, d'extraction au solvant et d'hydrotraitement, procédé caractérisé
en ce que :
. les huiles usagées déshydratées sont directement distillées sous vide pour produire
un résidu et au moins une fraction d'huile distillée,
. le résidu de distillation sous vide est soumis directement à ladite extraction de
façon à obtenir une huile dite clarifiée et un résidu d'extraction,
. la (les) fraction(s) d'huile distillée et l'huile clarifiée sont soumises à un traitement
de stabilisation par hydrotraitement.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les huiles usagées sont déshydratées
par distillation atmosphérique à une température inférieure à 240 °C.
3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le résidu
de distillation sous vide présente un point d'ébullition initial compris entre 450
et 500°C.
4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la distillation
sous vide produit une coupe dite gazole de point d'ébullition final compris entre
280 et 370 °C.
5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'extraction
est effectuée au moyen d'au moins un hydrocarbure paraffinique contenant 3 à 6 atomes
de carbone, à une température comprise entre 40 °C et la température critique de l'hydrocarbure,
sous une pression suffisante pour maintenir l'hydrocarbure à l'état liquide, et avec
un rapport volumique hydrocarbure/huile de 2 : 1 et 30 : 1.
6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'extraction
est effectuée avec du propane.
7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fraction
issue de l'extraction contenant l'huile clarifiée contenant également du solvant est
soumise à une vaporisation de façon à séparer le solvant qui est recyclé en extraction.
8. Procédé selon l'une des revendication 1 à 6, caractérisé en ce que le solvant est
séparé de l'huile clarifiée dans des conditions supercritiques et qu'il est recyclé
en extraction sous une pression supercritique.
9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le résidu
d'extraction est mélangé à un abaisseur de viscosité.
10. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la (les)
coupe(s) gazole est également soumise à un hydrotraitement.
11. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'hydrotraitement
a lieu sous hydrogène, en présence d'un catalyseur ayant un support et contenant au
moins un oxyde ou un sulfure d'au moins un métal du groupe VI et/ou d'au moins un
métal du groupe VIII, à une température de 250-400 °C, une pression de 5 - 150 bar,
une vitesse spatiale de 0,1-10h⁻¹.
12. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à
11, comportant :
. une zone (2) de déshydratation munie d'une canalisation (1) d'introduction de la
charge d'huile usagée, d'une canalisation (3) pour la sortie de l'eau et d'une canalisation
(4) pour l'évacuation de l'huile déshydratée,
. une zone (5) de distillation sous vide dans laquelle débouche la canalisation (4)
et munie d'au moins une canalisation (7) pour l'évacuation de la (des) fraction(s)
d'huile distillée, et d'au moins une canalisation (8) pour l'évacuation du résidu
sous vide,
. une zone (12) d'hydrotraitement munie d'au moins une canalisation (7, 10, 13) pour
l'introduction de la coupe à traiter, d'au moins une canalisation pour l'évacuation
de la coupe traitée (16, 17), d'au moins une canalisation (14) pour amener l'hydrogène,
et d'au moins une canalisation (15) pour la sortie des gaz,
. une zone (9) d'extraction au solvant,
ladite installation étant caractérisée en ce que :
. une canalisation (4) évacue de la zone (2) de déshydratation l'huile déshydratée
et l'amène directement dans la zone (5) de distillation sous vide,
. la zone d'extraction (9) est munie d'une canalisation (18) pour l'introduction du
solvant, d'une canalisation (8) pour amener directement le résidu de la zone (5) de
distillation sous vide à la zone (9), d'une canalisation (11) pour l'évacuation du
résidu d'extraction et d'une canalisation (10) pour la sortie de l'huile clarifiée.
13. Installation selon la revendication 12 caractérisée en ce que la zone 2 de déshydratation
par distillation est munie d'une canalisation (13) pour la sortie de la fraction légère
contenant l'essence et qu'une canalisation (6) évacue de la zone (5) de distillation
sous vide la coupe gazole.
14. Installation selon l'une des revendications 12 ou 13, caractérisée en ce que, au niveau
de la zone (9), est disposé un moyen pour la séparation du solvant de l'huile clarifiée,
et une canalisation de recyclage du solvant relie ledit moyen de séparation et la
zone (9) d'extraction.