Procédé et appareillage de fabrication d'oléfines et de dioléfines par réaction de vapocraquage d'hydrocarbures contrôlée à l'aide d'un système comprenant un spectrophotomètre infrarouge

Abstract

 La présente invention concerne un procédé de vapocraquage d'hydrocarbures dans un tube de craquage chauffé. En particulier, le procédé est contrôlé (a) en analysant le mélange d'hydrocarbures alimentant le tube de craquage à l'aide d'un spectrophotomètre infrarouge pour déterminer n absorbances à n longueurs d'ondes allant de 0,8 à 2,6 microns, (b) en utilisant les résultats des n absorbances pour déterminer au moins une valeur V d'une des conditions de la réaction de vapocraquage, et (c) en opérant le vapocraquage à la valeur ou aux valeurs V ainsi déterminées, de façon à obtenir une valeur P désirée et fixée par avance de la productivité en un ou plusieurs produits de la réaction de vapocraquage. L'invention concerne également un appareillage pour la mise en oeuvre de ce procédé.

Description

[0001] La présente invention se rapporte à un procédé et un appareillage de craquage d'hydrocarbures en présence de vapeur d'eau, destinés à fabriquer des oléfines et des dioléfines, en particulier de l'éthylène et du propylène. Elle consiste notamment à mettre en oeuvre un spectrophotomètre infrarouge permettant d'analyser les hydrocarbures alimentant un four de craquage, et à contrôler en fonction de cette analyse en particulier les rendements en oléfines et en dioléfines.

[0002] Il est connu de réaliser le craquage ou la pyrolyse d'hydrocarbures en présence de vapeur d'eau, encore appelé vapocraquage, en faisant passer un mélange d'hydrocarbures et de vapeur d'eau dans un tube de craquage disposé dans un four chauffé à haute température. Les hydrocarbures sont soumis à une réaction de craquage qui les transforme notamment (i) en une fraction hydrocarbonée gazeuse comprenant notamment des oléfines comportant de 2 à 6 atomes de carbone, telles que l'éthylène, le propylène et l'isobutène, et des dioléfines, telles que le butadiène et l'isoprène, (ii) en une fraction hydrocarbonée liquide, encore appelée "gasoline de vapocraquage", comprenant notamment des hydrocarbures comportant de 5 à 12 atomes de carbone, (iii) ainsi qu'en sous-produits indésirables, tels que le méthane.

[0003] Généralement, pour chaque type d'hydrocarbures à craquer, on choisit les conditions de la réaction de craquage qui permettent de fabriquer au moins un produit ou un groupe de produits, tel qu'une oléfine, une dioléfine ou une gasoline de vapocraquage, avec un rendement désiré et fixé par avance. On entend par rendement en un produit de la réaction de craquage, le rapport pondéral de la quantité fabriquée de ce produit à la quantité mise en oeuvre d'hydrocarbures. Cependant, il est courant d'observer qu'un four de craquage est alimenté en un mélange d'hydrocarbures dont la nature et la composition peuvent fréquemment varier au cours du temps, suivant l'origine de ces hydrocarbures. Il apparaît donc nécessaire de modifier les conditions de la réaction de craquage aussi souvent que la nature et la composition du mélange d'hydrocarbures changent, si l'on veut fabriquer au moins un produit ou un groupe de produits suivant un rendement désiré. Il en résulte que généralement on doit connaître et déterminer le plus fréquemment possible au cours de la réaction de craquage les caractéristiques des mélanges d'hydrocarbures à craquer. Cependant ces caractéristiques sont généralement déterminées par des mesures distinctes et spécifiques qui exigent pour chacune d'elles la mise en oeuvre d'un appareillage et d'une méthode analytique spécifiques, et qui demandent un temps relativement long. Aussi, lorsque la nature et la composition du mélange d'hydrocarbures varient au cours du temps, il en résulte que les conditions de la réaction de craquage sont modifiées avec un retard relativement important et qu'il n'est plus possible de maintenir les rendements souhaités à des valeurs fixées par avance. On comprend aisément l'importance de tels inconvénients, lorsqu'on connaît en outre la taille généralement considérable d'une installation industrielle de craquage d'hydrocarbures.

[0004] Il a été maintenant trouvé un procédé et un appareillage de vapocraquage d'hydrocarbures qui permettent d'éviter les inconvénients cités auparavant et de fabriquer des oléfines et des dioléfines avec des rendements pouvant être fixés par avance à des valeurs désirées. L'un des buts de la présente invention est de contrôler la productivité en un ou plusieurs produits d'une réaction de vapocraquage d'hydrocarbures directement à l'aide des mesures d'absorbance dans le proche infrarouge du mélange d'hydrocarbures alimentant un tube de craquage. L'un des avantages du présent procédé est de pouvoir contrôler la réaction de vapocraquage en évitant de chercher à connaître et à mettre en évidence les caractéristiques physiques et/ou chimiques du mélange d'hydrocarbures à craquer. Plus précisément, toutes les données numériques obtenues par les mesures d'absorbance du mélange d'hydrocarbures à des longueurs d'onde choisies dans le proche infrarouge peuvent être utilisées à titre d'information pour le contrôle de la réaction de vapocraquage, en vue d'obtenir une productivité désirée P en l'un ou plusieurs produits de cette réaction. En particulier, la présente invention met en oeuvre un spectrophotomètre infrarouge qui, pendant la réaction de craquage, permet d'effectuer en un temps extrêmement court une série de mesures dont les résultats permettent de déterminer directement les conditions de la réaction nécessaires pour la fabrication d'oléfines, de dioléfines et d'autres produits de la réaction avec des rendements désirés.

[0005] La présente invention a donc pour objet un procédé de vapocraquage d'un mélange d'hydrocarbures consistant à faire passer de la vapeur d'eau et le mélange d'hydrocarbures à travers au moins un tube de craquage chauffé, procédé caractérisé en ce que le procédé est contrôlé (a) en analysant le mélange d'hydrocarbures alimentant le tube de craquage à l'aide d'un spectrophotomètre infrarouge pour déterminer n absorbances à n longueurs d'onde allant de 0,8 à 2,6 microns, (b) en utilisant les résultats de n absorbances pour déterminer au moins une valeur V d'une des conditions de la réaction de vapocraquage, et (c) en opérant le vapocraquage à la valeur ou aux valeurs V ainsi déterminées, de façon à obtenir une valeur P désirée et fixée par avance de la productivité en un ou plusieurs produits de la réaction de vapocraquage.

[0006] L'un des caractères essentiels de la présente invention est d'effectuer pendant la réaction de vapocraquage des mesures d'absorbance sur le mélange d'hydrocarbures alimentant le tube de craquage à l'aide d'un spectrophotomètre infrarouge fonctionnant selon la technique de réflexion, ou la technique de transmission, ou bien encore une combinaison de ces deux techniques. L'absorbance est généralement définie, d'après la loi de BEER-LAMBERT, comme étant le logarithme décimal du rapport entre l'intensité Io du rayonnement émis par le spectrophotomètre infrarouge et l'intensité du rayonnement transmis et/ou réfléchi par le mélange d'hydrocarbures.

[0007] Plus particulièrement, il s'agit d'effectuer plusieurs fois pendant la réaction de vapocraquage une série de n mesures d'absorbance du mélange d'hydrocarbures, à n longueurs d'onde choisies dans le domaine du proche infrarouge, allant de 0,8 à 2,6 microns, de préférence de 1,0 à 2,5 microns, et plus particulièrement de 1,4 à 2,5 microns. Le nombre n des mesures d'absorbance est généralement de 2 à 20 environ, de préférence de 2 à 10. Le choix du nombre n des mesures d'absorbance est en partie lié à la précision avec laquelle on désire ensuite déterminer la valeur V d'au moins une des conditions de la réaction de vapocraquage: On peut, par exemple, choisir d'effectuer les mesures d'ab- sorbance à des longueurs d'onde choisies parmi les suivantes, exprimées en micron, ou des longueurs d'onde sensiblement voisines :

2,141 - 2,166 - 2,181 - 2,278 - 2,308 - 2,347 - 2,375 - - 2,398 - 2,439 - 2,457 et 2,475.

[0008] Plus particulièrement, les mesures d'absorbance peuvent être effectuées aux 5 longueurs d'onde suivantes, exprimées en micron, ou à des longueurs d'onde sensiblement voisines : 2,278 -2,308 - 2,398 - 2,439 et 2,475.

[0009] Les longueurs d'onde à utiliser dans le procédé en vue d'obtenir une productivité désirée P en l'un ou plusieurs produits d'une réaction de vapocraquage peuvent être choisies par des méthodes statistiques mettant en oeuvre des analyses factorielles et des régressions multilinéaires, au cours d'une procédure d'étalonnage. Cette dernière peut consister notamment à faire varier la nature du mélange d'hydrocarbures à craquer et les conditions de la réaction, selon un plan d'expériences orthogonal, réalisé dans un tube de craquage d'une unité de production industrielle ou dans un tube de craquage de laboratoire, en particulier d'un micropyrolyseur, et à choisir les longueurs d'onde dans le proche infrarouge, de telle sorte qu'on puisse déterminer avec une précision optimale et suffisante pour réaliser le procédé une relation corrélative liant la productivité P aux n résultats Ri des n mesures d'absorbance et aux valeurs V des conditions de la réaction. Les longueurs d'onde généralement choisies sont celles dont l'amplitude d'absorbance varie beaucoup au cours de la procédure d'étalonnage. Une autre caractéristique essentielle de la présente invention est de fixer en un temps extrêmement court, en fonction des mesures d'absorbance, au moins une des conditions de la réaction de craquage de telle sorte que la productivité en un ou plusieurs produits de la réaction soit égale à une valeur désirée P. Les conditions de la réaction de vapocraquage sont celles habituellement connues pour ce type de réaction et peuvent être notamment choisies parmi les débits en vapeur d'eau et en mélange d'hydrocarbures alimentant le tube de craquage, la température de craquage en un point quelconque de ce tube, notamment à l'entrée ou a la sortie de la zone de radiation du four, la pression de craquage en un point quelconque de ce tube, notamment à la sortie de la zone de radiation du four, ainsi que le rapport pondéral entre la quantité mise en oeuvre du mélange d'hydrocarbures et celle de vapeur d'eau.

[0010] Par ailleurs, l'un des objets de la présente invention est de contrôler le procédé de vapocraquage en fixant par avance à une valeur P désirée la productivité d'un ou plusieurs produits issus de la réaction de craquage. En particulier on peut fixer la productivité en une oléfine telle que l'éthylène, le propylène ou le butène-1, la productivité en une dioléfine telle que le butadiène, ou encore la productivité en plusieurs produits de la réaction tels que la "gasoline de vapocraquage". La productivité en un ou plusieurs produits de la réaction peut être définie par le débit de production, correspondant à la quantité fabriquée du ou des produits par unité de temps. La productivité peut être également définie comme étant le rendement de la réaction de craquage en un ou plusieurs produits. Elle peut encore être définie par un rapport entre deux quantités de produits fabriquées, comme par exemple le rapport entre les quantités fabriquées d'éthylène et de propylène, ou le rapport entre les quantités fabriquées d'hydrocarbures ayant 3 atomes de carbone et d'hydrocarbures ayant 4 atomes de carbone. Dans ce cas ce rapport est une indication de la sélectivité de la réaction de craquage entre deux produits ou deux groupes de produits.

[0011] Le procédé de la présente invention consiste notamment à déterminer la valeur V d'une au moins des conditions de la réaction de vapocraquage directement en fonction des n résultats R_i issus de chaque série des n mesures d'absorbance, ainsi qu'en fonction d'au moins une valeur désirée P d'une productivité. Ainsi, chaque fois qu'on réalise une série des n mesures d'absorbance, l'une au moins des conditions de la réaction de craquage est fixée à une valeur V qui permet d'obtenir la productivité désirée. En pratique, on réalise plusieurs séries des n mesures d'absorbance et par conséquent on détermine la valeur V plusieurs fois pendant la réaction de vapocraquage, de préférence périodiquement au cours du temps, par exemple une fois par jour ou par heure, ou encore un fois toutes les 5 ou 15 minutes.

[0012] Par ailleurs, la valeur V d'une des conditions de la réaction de vapocraquage peut être avantageusement déterminée au moyen d'une relation corrélative liant la condition de la réaction à plusieurs variables. Ces variables sont constituées notamment par les n résultats Ri des n mesures d'absorbance, par au moins une valeur désirée P de la productivité et éventuellement par une ou plusieurs autres conditions de la réaction. La relation corrélative peut être préalablement établie au moyen d'une régression multivariée effectuée à partir des valeurs de productivité en produits obtenus dans des conditions de craquage différentes pour divers mélanges d'hydrocarbures. Elle peut être en particulier une fonction linéaire des n résultats R_i des n mesures d'absor- bance, d'une valeur P d'au moins une productivité et éventuellement d'une valeur V d'au moins une des conditions de la réaction. La relation corrélative peut être, par exemple, de la forme générale :

forme dans laquelle P représente une valeur de la productivité en l'un des produits de la réaction, R_i représente une des valeurs des n mesures d'absor- bance avec i variant de 1 à n, V_m représente une des valeurs des conditions de la réaction, m représente le nombre des conditions de la réaction contrôlées et a,b_i et c_m représentent des coefficients numériques, négatifs ou positifs, entiers ou décimaux. La relation corrélative peut également être une fonction algébrique de ces mêmes variables et peut contenir des produits ou des quotients de ces variables, par exemple, sous l'une des formes générales suivantes :











formes dans lesquelles les variables et les paramètres ont les mêmes définitions que précédemment, V₁ représente l'une des valeurs V_m des conditions de la réaction, k_ij représente un coefficient numérique, négatif ou positif, entier ou décimal, R_j représente une des valeurs des n mesures d'absor- bance avec j étant différent de i et variant de 1 à n, et P et P' représentent des valeurs de la productivité en deux produits de la réaction. Cette relation corrélative dépend du type de spectrophotomètre infrarouge utilisé, des conditions dans lesquelles on l'utilise, des n des longueurs d'onde choisies, ainsi que du ou des produits de la réaction de craquage dont on veut fixer par avance la productivité. Lorsque le procédé consiste, en particulier, à contrôler le procédé en fixant deux ou plusieurs conditions de la réaction de craquage, il convient de déterminer une valeur V appropriée pour chacune de ces conditions, en particulier à l'aide de relations corrélatives telles que définies précédemment. La détermination de la valeur V peut être avantageusement réalisée au moyen d'un calculateur. Ce dernier a pour fonction de calculer la valeur V à partir des variables dont elle dépend, en particulier des n résultats R, des n mesures d'absorbance et d'au moins une valeur désirée P. Lorsque le calculateur est relié directement au spectrophotomètre infrarouge, l'acquisition des n résultats R; par le calcultateur est pratiquement instantanée, et la détermination complète de la valeur V peut durer quelques minutes, généralement moins de 2 minutes.

[0013] Lorsque la valeur V d'une condition de la réaction de craquage est ainsi déterminée, le procédé est contrôlé en opérant et en conduisant la réaction à cette valeur par des moyens connus en eux-mêmes, en particulier à l'aide d'un ordinateur de procédé relié de préférence à des moyens de régulation capables de maintenir la condition à la valeur V déterminée, jusqu'au moment où une nouvelle série de n mesures d'absorbance est réalisée. Si la nature et/ou la composition du mélange d'hydrocarbures à craquer ont changé dans l'intervalle entre deux séries successives de n mesures d'absorbance, une nouvelle valeur V sera alors déterminée à partir de la dernière série de mesures effectuée et la condition de la réaction de craquage sera immédiatement corrigée et fixée à cette nouvelle valeur, afin de maintenir la productivité en un ou plusieurs produits de la réaction à la valeur désirée P, fixée par avance.

[0014] L'un des principaux avantages du procédé de la présente invention est de pouvoir maintenir à une valeur constante la productivité en un ou plusieurs produits de la réaction de craquage, quelles que soient les fluctuations de la nature ou de la composition du mélange d'hydrocarbures alimentant le tube de craquage. En particulier, il est tout à fait remarquable de constater que, grâce à ce procédé, les corrections des conditions de la réaction de craquage sont apportées en un temps extrêmement court, ce qui permet d'éviter toute dérive, même momentanée, de la réaction, vers la fabrication de produits indésirables ou de produits obtenus avec des productivités insatisfaisantes. Ce résultat est obtenu en particulier grâce au fait que le procédé ne comporte aucune étape consistant dans la recherche ou la détermination des caractéristiques physiques et/ou chimiques du mélange d'hydrocarbures à craquer. Les résultats des mesures d'absorbance peuvent être directement utilisés sous forme de données numériques dans les relations corrélatives liants ceux-ci à la productivité désirée P et aux valeurs V des conditions de la réaction de vapocraquage. Il est notamment surprenant de constater qu'il est maintenant possible de contrôler un procédé de vapocraquage à un niveau de productivité donné et qu'il peut tolérer de grandes variations de la qualité des hydrocarbures alimentant le tube de craquage, par exemple aussi bien des hydrocarbures liquides comportant environ de 5 à 15 atomes de carbone, tels que le naphta, les essences légères et le gas-oil, que des hydrocarbures gazeux tels que des alcanes comportant de 2 à 4 atomes de carbone, éventuellement en mélange avec des alcènes comportant de 2 à 6 atomes de carbone, ou avec du méthane et des alcanes comportant de 5 à 6 atomes de carbone, en particulier le gaz naturel, le gaz de pétrole liquéfié, encore appelé LPG, l'éthane, le propane, le butane, ou des produits secondaires légers provenant du vapocraquage d'hydrocarbures liquides.

[0015] En fonction de la nature et de la composition du mélange d'hydrocarbures à craquer, les conditions de la réaction de craquage peuvent être corrigées instantanément et fixées à des valeurs V comprises dans des limites connues. En particulier, la température du mélange réactionnel à l'entrée de la zone de radiation du four peut être d'environ 400° C à 700° C, la température du mélange réactionnel à la sortie de cette zone peut être d'environ 720° C à 800° C, la pression dans le tube de craquage à la sortie de cette zone peut être de 120 kPa à 240 kPa, le rapport pondéral de la quantité mise en oeuvre du mélange d'hydrocarbures à celle de vapeur d'eau peut être de 1 à 6 environ.

[0016] Par ailleurs, la température du mélange réactionnel circulant dans le tube de craquage peut augmenter depuis l'entrée jusqu'à la sortie de la zone de radiation du four selon un profil tel que celui décrit dans les demandes de brevet européen n° 252 355 et n° 252 356.

[0017] La présente invention a également pour objet un appareillage spécialement conçu pour pouvoir mettre en oeuvre le procédé décrit précédemment. L'appareillage comprend, d'une part, un four de vapocraquage d'hydrocarbures comportant essentiellement une enceinte thermique munie de moyens de chauffe et traversée par au moins un tube de craquage, et, d'autre part, un spectrophotomètre infrarouge apte à fonctionner dans au moins une zone du domaine du proche infrarouge allant de 0,8 à 2,6 microns environ et destiné à effectuer des mesures d'absorbance du mélange d'hydrocarbures alimentant le tube de craquage. Les moyens de chauffe de l'enceinte thermique du four de craquage sont généralement constitués par des brûleurs dont la disposition dans l'enceinte, la taille et le réglage peuvent être choisis ou adaptés à volonté, de telle sorte que la puissance thermique appliquée le long du tube de craquage est répartie d'une façon plus ou moins homogène, en particulier telle que décrite dans les demandes de brevet européen n° 252 355 et n° 252 356. Le tube de craquage peut être disposé horizontalement ou verticalement à travers l'enceinte thermique, notamment dans la zone de radiation du four. Il peut comporter un volume réactionnel qui est constant ou qui varie entre la première et la deuxième moitiés de la longueur du tube de craquage, depuis l'entrée jusqu'à la sortie de la zone de radiation du four, comme décrit dans les demandes de brevet européen n° 252 355 et n° 252 356.

[0018] Les mesures d'absorbance du mélange d'hydrocarbures alimentant le tube de craquage sont effectuées à l'aide du spectrophotomètre infrarouge décrit précédemment. Ce dernier peut être du type spectrophotomètre infrarouge à transformée de Fourier. Il peut être, en outre, avantageusement combiné à un calculateur destiné à déterminer la valeur V d'au moins une des conditions de la réaction de craquage, grâce à un programme de calcul contenant l'une au moins des relations corrélatives liant cette condition aux variables dont elle dépend.

[0019] Le four de vapocraque peut être par ailleurs combiné à un ordinateur de procédé et à des systèmes de régulation qui permettent de fixer et de régler automatiquement ces conditions aux valeurs V déterminées. D'une manière avantageuse, l'ordinateur de procédé peut également comprendre le programme du calculateur permettant de calculer la valeur V.

[0020] Le spectrophotomètre infrarouge peut être disposé à proximité de la conduite d'alimentation du four en mélange d'hydrocarbures ou de l'enceinte de stockage de ce mélange, ou bien à une distance plus ou moins éloignée de ceux-ci. Il peut être équipé de moyens de transmission d'informations tels que des fibres optiques adaptées à ce type particulier d'analyse. Dans ce cas, ces mesures sont avantageusement effectuées directement en temps réel, c'est-à-dire en ligne sur la conduite d'alimentation du four en mélange d'hydrocarbures, ou sur l'enceinte de stockage de ce mélange. On peut également installer un système de prise d'échantillons du mélange d'hydrocarbures à craquer, comprenant soit un dispositif manuel essentiellement constitué d'un sas muni de robinets, soit un dispositif automatique commandé par un automate programmable. Ce système peut être, dans ce cas, disposé sur la conduite d'alimentation du four en mélange d'hydrocarbures, ou sur l'enceinte de stockage de ce mélange. Les mesures d'absor- bance peuvent être aussi réalisées en temps non réel, c'est-à-dire en temps différé.

[0021] La présente invention s'avère particulièrement utile dans des installations industrielles de vapocraquage ayant une taille et une capacité de production considérables. En effet, grâce à ce procédé, tout écart de productivité engendré par des fluctuations de la nature et de la composition du mélange d'hydrocarbures à craquer est notablement réduit, sinon supprimé, évitant ainsi la fabrication soit de produits indésirables, soit de produits obtenus avec une productivité insatisfaisante.

[0022] Les exemples suivants, non limitatifs, illustrent la présente invention.

Exemple 1

Fabrication d'éthylène par réaction de vapocraquage d'un naphta de composition variable avec un rendement en éthylène fixé à 22 %.

[0023] Une réaction de vapocraquage d'un naphta est réalisée dans un four comprenant essentiellement une enceinte thermique de radiation en briquetage, constituée d'un parallélépipède rectangle ayant une longueur interne de 9,75 m, une largeur interne de 1,70 m et une hauteur interne de 4,85 m. Dans cette enceinte thermique est disposé un tube de craquage en acier réfractaire à base de nickel et de chrome ayant une longueur totale de 80 m, un diamètre interne de 108 mm et une épaisseur de 8 mm. Le tube de craquage a la forme d'un serpentin comprenant 8 sections droites horizontales, d'égale longueur chacune, reliées entre elles par des coudes.

[0024] L'enceinte thermique de radiation du four est munie de brûleurs disposés sur les murs de l'enceinte, suivant 5 rangées horizontales, situées à égale distance les unes des autres. La puissance thermique de l'ensemble de ces brûleurs est répartie d'une façon homogène entre ces 5 rangées. Le tube de craquage est alimenté, d'une part, en vapeur d'eau suivant un débit constant de 900 kg/h et, d'autre part, en un naphta de composition variable au cours du temps, suivant un débit constant de 2800 kg/h. En une période de 24 h, la composition du naphta utilisé varie de telle sorte que sa teneur pondérale en paraffines passe de 72 % à 68 %, sa teneur pondérale en composés naphténiques de 20 % à 23 %, sa teneur pondérale en composés aromatiques de 8 % à 9 0/o, et sa densité de 0,713 à 0,719.

[0025] La pression du mélange réactionnel à la sortie de la zone de radiation du four est d'environ 165 kPa. La température de craquage T à la sortie de cette zone est variable au cours de cette fabrication et est déterminée de telle sorte que le rendement en éthylène soit constamment égal à 22 %. La température de craquage à l'entrée de la zone de radiation du four, initialement voisine de 550° C, subit au cours du temps de légères variations du fait de celles de la température T de sortie.

[0026] Une fois toutes les 15 minutes, un échantillon de naphta alimentant le tube de craquage est analysé au moyen d'un spectrophotomètre infrarouge "IN-FRAALYZER 500" ⁰, vendu par BRAN-LUEBBE (Etats-Unis d'Amérique). A chaque analyse, une série de 5 mesures d'absorbance est réalisée selon une technique combinant la transmission et la réflexion et correspondant à la loi d'absorption de BEER-LAMBERT, aux 5 longueurs d'onde suivantes, exprimées en micron :

2,278 - 2,308 - 2,398 - 2,439 et 2,475. Les résultats de ces 5 mesures sont respectivement notés R₁, R₂, _R3, R₄ et R₅.

[0027] Ces résultats sont transmis à un ordinateur de procédé "SOLAR 16/65" ®vendu par BULL (France), directement relié au spectrophotomètre infrarouge. L'ordinateur de procédé est, en particulier, muni d'un programme permettant de calculer la valeur de la température de craquage T à la sortie de la zone de radiation du four en fonction des résultats Ri, R₂, R₃, R₄ et R₅ des 5 mesures d'absorbance, du rendement en éthylène, RE, désiré et fixé par avance à 22%, par application de la relation corrélative suivante :

avec T exprimé en degré Celsius. Lorsque la valeur de la température de craquage T est ainsi déterminée, l'ordinateur de procédé fixe aussitôt la température de craquage à la sortie de la zone de radiation du four à cette valeur.

[0028] Durant la période de 24 h où la composition du naphta a varié comme indiqué ci-dessus, on observe que la température de craquage T a elle-même varié dans une gamme allant de 788° C à 806° C. Pendant cette même période, on constate que la production d'éthylène est restée constamment à 616 kg/h et que par conséquent le rendement en éthylène a été maintenu à 22 o/o, malgré les variations de la composition du naphta.

Exemple 2

Fabrication d'éthylène et de propylène par réaction de vapocraquage d'un naphta de composition variable, avec un rapport entre le rendement en propylène et celui en éthylène fixé à 0,6.

[0029] La réaction de craquage est réalisée dans un four identique à celui décrit à l'exemple 1.

[0030] Le tube de craquage est alimenté, d'une part, en vapeur d'eau suivant un débit constant de 964 kg/h et, d'autre part, en un naphta de composition variable au cours du temps, suivant un débit constant de 3000 kg/h. En une période de 24 h, la composition du naphta utilisé varie de telle sorte que sa teneur pondérale en paraffines passe de 68 % à 76 %, sa teneur pondérale en composés naphténiques passe de 23 % à 19 %, sa teneur pondérale en composés aramatiques passe de 9 % à 5 % et sa densité de 0,719 à 0,697.

[0031] La pression du mélange réactionnel à la sortie de la zone de radiation du four est d'environ 165 kPa. La température de craquage T à la sortie de cette zone est variable au cours de cette fabrication et est déterminée de telle sorte que le rapport entre le rendement en propylène et celui en éthylène soit constamment égal à 0,6. La température de craquage à l'entrée de la zone de radiation du four, initialement voisine de 550°C, subit au cours du temps de légères variations du fait de celles de la température T de sortie.

[0032] Une fois toutes les 15 minutes, un échantillon de naphta alimentant le tube de craquage est analysé au moyen d'un spectrophotomètre infrarouge "IN-FRAALYZER 500" ^R, vendu par BRAN-LUEBBE (Etats-Unis d'Amérique). A chaque analyse, une série de 5 mesures d'absorbance est réalisée selon une technique combinant la transmission et la réflexion et correspondant à la loi d'absorption de BEER-LAMBERT, aux 5 longueurs d'onde suivantes, exprimées en micron :

2,278 - 2,308 - 2,398 - 2,439 et 2,475. Les résultats de ces 5 mesures sont respectivement notés M₁, M₂, Ma, M₄ et Ms.

[0033] Ces résultats sont transmis à un ordinateur de procédé "SOLAR 16/65"® vendu par BULL (France), directement relié au spectrophotomètre infrarouge. L'ordinateur de procédé est, en particulier, muni d'un programme permettant de calculer la valeur de la température de craquage T à la sortie de la zone de radiation du four en fonction des résultats M₁, M₂, Ma, M₄ et Ms des 5 mesures d'absorbance, du rapport (RP/RE) entre le rendement en propylène et celui en éthylène, désiré et fixé par avance à 0,6, par application de la relation corrélative suivante : T = 994 - 357 RP/RE + 161 M₁ - 222 M₂ + 341 Ms - 342 M₄ + 303 Ms avec T exprimé en degré Celsius. Lorsque la valeur de la température de craquage T est ainsi déterminée, l'ordinateur de procédé fixe aussitôt la température de craquage à la sortie de la zone de radiation du four à cette valeur.

[0034] Durant la période de 24 h où la composition du naphta a varié comme indiqué ci-dessus, on observe que la température de craquage T a elle-même varié dans une gamme allant de 800°C à 785°C. Pendant cette même période, on constate que le rapport entre le rendement en propylène et celui en éthylène est resté constamment à 0,6, malgré les variations de la composition du naphta.

Exemple 3

Fabrication d'éthylène selon un débit constant de 0,640 T/h et de propylène selon un débit constant de 0,370 T/h par réaction de vapocraquage d'un naphta de composition variable.

[0035] La réaction de craquage est réalisée dans un four identique à celui décrit à l'exemple 1. Le tube de craquage est alimenté en vapeur d'eau et en naphta de composition variable au cours du temps. En une période de 24 heures la composition du naphta utilisé varie de telle sorte que sa teneur pondérale en paraffines passe de 76 % à 72 %, sa teneur pondérale en composés naphténiques de 19 % à 20 %, sa teneur pondérale en composés aromatiques de 5 % à 8 % et sa densité de 0,697 à 0,713. La pression du mélange réactionnel à la sortie de la zone de radiation du four est d'environ 165 kPa. La température de craquage T à la sortie de la zone de radiation du four et le débit Q d'alimentation du tube en naphta sont variables au cours de cette fabrication et sont déterminés de telle sorte que les débits de production en éthylène et en propylène soient respectivement et constamment égaux à 0,640 T/h et 0,370 T/h. La température de craquage à l'entrée de la zone de radiation du four, initialement voisine de 550°C, subit au cours du temps de légères variations du fait de celles de la température T de sortie. Le débit d'alimentation en vapeur d'eau varie dans le temps de telle sorte que le rapport pondéral de la quantité mise en oeuvre du mélange d'hydrocarbures à celle de vapeur d'eau est constamment de 3.

[0036] Une fois toutes les 10 minutes un échantillon de naphta alimentant le tube de craquage est analysé au moyen d'un spectrophotomètre infrarouge "IN-FRAALYZER 500" (^D vendu par BRAN-LUEBBE (Etats-Unis d'Amérique). A chaque analyse, une série de 5 mesures d'absorbance est réalisée selon une technique combinant la transmission et la réflexion et correspondant à la loi d'absorption de BEER-LAMBERT, aux 5 longueurs d'ondes suivantes, exprimées en micron = 2,278 - 2,308 - 2,398 - 2,439 et 2,475. Les résultats de ces 5 mesures sont respectivement notés L₁, L₂, L₃, L₄ et L₅.

[0037] Ces résultats sont transmis à un ordinateur de procédé "SOLAR 16/65" ®vendu par BULL (France) directement relié au spectrophotomètre infrarouge. L'ordinateur de procédé est en particulier muni d'un programme permettant de calculer la valeur du débit Q d'alimentation en naphta du tube de craquage, et de la température de craquage T à la sortie de la zone de radiation du four en fonction des résultats L₁, L₂, L₃, L₄ et Ls du débit de production en éthylène Q_E fixé à 0,640 T/h et du débit de production en propylène Qp fixé à 0,370 T/h par application des deux relations corrélatives suivantes :



avec T exprimé en dégré Celsius et les débits Q, Q_E, Qp en tonne/heure.

[0038] Lorsque les valeurs de la température de craquage T et le débit d'alimentation Q en naphta du tube de craquage sont ainsi déterminées, l'ordinateur de procédé fixe aussitôt la température de craquage à la sortie de la zone de radiation du four et le débit d'alimentation en naphta du tube de craquage à ces valeurs.

[0039] Durant la période de 24 heures pendant laquelle la composition du naphta a varié comme indiqué ci-dessus, on observe que la température de craquage T a elle même varié dans une gamme allant de 789° C à 795° C, tandis que le débit d'alimentation Q en naphta du tube de craquage a varié dans une gamme allant de 2,8 T/h à 2,9 T/h. Pendant cette même période, on constate que le débit de production en éthylène est resté constamment à 0,640 T/h et le débit de production en propylène est resté constamment à 0,370 T/h, malgré les variations de la composition du naphta.

Revendications

1. Procédé de vapocraquage d'un mélange d'hydrocarbures consistant à faire passer de la vapeur d'eau et le mélange d'hydrocarbures à travers au moins un tube de craquage chauffé, procédé caractérisé en ce que le procédé est contrôlé (a) en analysant le mélange d'hydrocarbures alimentant le tube de craquage à l'aide d'un spectrophotomètre infrarouge pour déterminer n absorbances à n longueurs d'onde allant de 0,8 à 2,6 microns, (b) en utilisant les résultats des n absorbances pour déterminer au moins une valeur V d'une des conditions de la réaction de vapocraquage, et (c) en opérant le vapocraquage à la valeur ou aux valeurs ainsi déterminées, de façon à obtenir une valeur P désirée et fixée par avance de la productivité en un ou plusieurs produits de la réaction de vapocraquage.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la condition de la réaction de vapocraquage est choisie parmi les débits en vapeur d'eau et en mélange d'hydrocarbures alimentant le tube de craquage, la température de craquage ou la pression de craquage en un point quelconque de ce tube, ainsi que le rapport pondéral entre la quantité mise en oeuvre du mélange d'hydrocarbures et celle de vapeur d'eau.

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la productivité en un ou plusieurs produits de la réaction est définie par un rendement, par un débit ou par un rapport entre deux quantités de produits ou de groupes de produits fabriqués.

4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le nombre n d'absorbances est de 2 à 20.

5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les absorbances sont effectuées à des longueurs d'onde exprimées en micron, ou des longueurs d'onde sensiblement voisines, choisies parmi 2,141 - 2,166 - 2,181 - 2,278 - 2,308 - 2,347 - 2,-375 - 2,398 -2,439 - 2,457 et 2,475.

6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur V est déterminée au moyen d'une relation corrélative linéaire ou algébrique, liant la condition de la réaction de craquage aux n résultats R; des n mesures d'absorbance, à au moins une valeur désirée P d'une productivité en un ou plusieurs produits de la réaction et éventuellement à une ou plusieurs autres conditions de la réaction.

7. Appareillage pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend, d'une part, un four de vapocraquage d'hydrocarbures comportant essentiellement une enceinte thermique munie de moyens de chauffe et traversée par au moins un tube de craquage, et, d'autre part, un spectrophotomètre infrarouge apte à fonctionner dans au moins une zone du domaine du proche infrarouge allant de 0,8 à 2,6 microns et destiné à effectuer des mesures d'absorbance du mélange d'hydrocarbures alimentant le tube de craquage.

8. Appareillage selon la revendication 7, caractérisé en ce que le spectrophotomètre infrarouge est combiné à un calculateur destiné à déterminer la valeur V d'une au moins des conditions de la réaction de craquage, grâce à un programme de calcul contenant une relation corrélative linéaire ou algébrique liant la condition de la réaction aux n résultats R_i des n mesures d'absorbance, à au moins une valeur désirée P d'une productivité en un ou plusieurs produits de la réaction, et éventuellement à une ou plusieurs autres conditions de la réaction.