[0001] La présente invention se rapporte à un procédé pour améliorer le rendement en essences
à haut indice d'octane. En particulier, la présente invention se rapporte à un procédé
pour augmenter le rendement en essences à haut indice d'octane lors de l'étape de
reforming du naphta.
[0002] Le reforming du naphta en vue d'améliorer la qualité des essences est un procédé
bien connu. Le naphta est une fraction qui a sa température d'ébullition comprise
entre 80 et 200°C et qui se compose essentiellement de paraffines, de naphtènes et
d'aromatiques. La réaction la plus importante qui a lieu durant le reforming du naphta
consiste en la déshydrocyclisation des paraffines en aromatiques. Il est connu que
le reforming catalytique a tendance à augmenter le point final du réformat par rapport
au naphta et à favoriser la formation de benzène. De plus, lorsqu'on travaille à de
basses pressions (de l'ordre de 1MPa ou moins) et à haute sévérité, ce qui est souvent
le cas, ces phénomènes sont d'autant plus marqués. Or, parmi les exigences relatives
aux essences reformulées, l'homme de l'art sait que le point final du réformat doit
être suffisamment bas et que la teneur en benzène doit être limitée
[0003] La Demanderesse a maintenant trouvé qu'il y avait moyen d'améliorer considérablement
le rendement en essences à haut indice d'octane et à résoudre les problèmes évoqués
ci-dessus.
[0004] La présente invention a pour but un procédé qui permette d'augmenter le rendement
en essences à haut indice d'octane, à savoir la fraction intermédiaire provenant de
l'étape de reforming du naphta.
[0005] Le procédé de la présente invention pour augmenter la fraction intermédiaire est
caractérisé en ce qu'il comprend les étapes qui consistent à :
a. Soumettre à un reforming catalytique une charge de naphta, par mise en contact
avec un catalyseur de reforming catalytique, pour former trois fractions, une légère,
une intermédiaire et une lourde.
b. Séparer les trois fractions lors d'une étape de séparation.
c. Mélanger au moins une partie de la fraction légère avec au moins une partie de
la fraction lourde.
d. Soumettre le mélange issu du point c à une étape de transalkylation.
e. Introduire à l'étape b l'effluent provenant de l'étape d et récupérer une fraction
intermédiaire plus importante après cette étape b.
[0006] La présente invention est également décrite à l'aide du dessin annexé, dans lequel
la figure 1 représente un diagramme schématique du procédé de l'invention.
[0007] En se référant à la figure 1, on introduit par la conduite (11) une charge de naphta.
Cette charge est soumise à une étape de reforming (2) lors de laquelle il y a mise
en contact avec un catalyseur de reforming dans des conditions appropriées. L'effluent
récupéré de l'étape de reforming par la conduite (21) est introduit dans l'étape de
séparation (3) et séparé en trois fractions : la fraction légère (31), riche en benzène,
et dont la température d'ébullition est généralement inférieure à 90°C, la fraction
intermédiaire (32) dont la température d'ébullition est généralement comprise entre
90 et 180°C et la fraction lourde (33) dont la température d'ébullition est généralement
supérieure à 180°C.
[0008] Les fractions lourdes et légères sont ensuite mélangées et introduites dans un réacteur
de transalkylation (4) dans lequel il y a mise en contact avec un catalyseur de transalkylation
dans des conditions appropriées. Cette étape de transalkylation peut être effectuée
en mode ascendant ou descendant. L'effluent provenant de cette étape de transalkylation
est envoyé par la conduite (41) dans la conduite (21) où il est mélangé avec l'effluent
provenant du reforming catalytique. L'ensemble est envoyé à l'étape de séparation
à l'issue de laquelle une fraction intermédiaire plus importante est récupérée.
Bien que ce ne soit pas indispensable au bon fonctionnement du procédé selon la présente
invention, on préfère ajouter avant l'étape de transalkylation de l'hydrogène par
la conduite (51), ce qui améliore généralement la stabilité du catalyseur notamment
en diminuant la cokéfaction.
De même, les conduites (311) et (331) indiquées à la figure 1 ne sont pas indispensables;
elles permettent dans certains cas d'ajuster les proportions relatives des fractions
lourdes et légères avant introduction dans le réacteur de transalkylation.
[0009] Le reforming catalytique des hydrocarbures est bien connu de l'homme de l'art. L'objectif
du reforming catalytique est la conversion sélective des hydrocarbures saturés en
aromatiques. Ce procédé permet d'obtenir des essences à haut indice d'octane ainsi
que des hydrocarbures aromatiques. De nombreuses réactions ont lieu lors du reforming
catalytique, la principale étant la déshydrogénation. Les catalyseurs généralement
utilisés sont à double fonction : un élément métallique permet de catalyser la déshydrogénation/hydrogénation
et une fonction acide catalyse les réarrangements des hydrocarbures. Ces catalyseurs
contiennent habituellement une petite quantité de platine hautement dispersé (de préférence
moins de 1% en poids) supporté sur de l'alumine à haute surface spécifique (de l'ordre
de 150-300m²/g) ; un deuxième métal tel que le rhénium est également souvent utilisé.
Il arrive également que le catalyseur utilisé soit dispersé sur un support basique.
Les conditions opératoires utilisées sont généralement une température comprise entre
400 et 550°C et une pression comprise entre 0,3 et 3,5 MPa. La réaction s'effectue
en général dans des réacteurs à lits fixes ou mouvants.
[0010] La Demanderesse a trouvé d'une manière inattendue qu'en soumettant le mélange des
fractions lourde et légère à une étape de transalkylation et en réintroduisant l'effluent
résultant dans l'étape de séparation, on accroissait la quantité totale de fraction
intermédiaire c'est-à-dire le rendement en essences à haut indice d'octane.
[0011] Bien que ce ne soit pas nécessaire pour effectuer le procédé selon la présente invention,
on peut également introduire à l'étape c (étape de mélange de la fraction légère et
de la fraction lourde) toute autre source de benzène dilué et/ou toute autre source
de polyalkylbenzène.
[0012] Conformément à la présente invention, on peut utiliser toutes sortes de procédés
de transalkylation de polyalkylbenzènes en monoalkylbenzènes. Ces procédés dans lesquels
on fait réagir une charge comprenant du benzène et des polyalkylbenzènes dans un réacteur
de transalkylation, en présence d'un catalyseur, pour former des monoalkylbenzènes
sont bien connus de l'homme de l'art. De préférence, selon la présente invention,
on utilisera un procédé semblable à celui décrit dans la demande de brevet W089/12613
au nom de Lummus Crest Inc. qui est incorporé par référence. Ce brevet décrit un procédé
de transalkylation d'une charge contenant au moins un polyalkylbenzène dans un réacteur
en présence d'un catalyseur de transalkylation afin de produire au moins un monoalkylbenzène
caractérisé en ce que la réaction s'effectue en présence d'hydrogène. Les rapports
molaire hydrogène:groupes alkyls sont de préférence compris entre 1:10 et 1:1.
[0013] Conformément à la présente invention, on peut utiliser toutes sortes de catalyseurs
de transalkylation. Parmi ceux-ci, on peut citer les catalyseurs à tamis moléculaire
dopés avec des composés d'hydrogénation métalliques basés sur des métaux du groupe
VIII du tableau périodique des éléments, tels que, en particulier, le nickel, le palladium
et le platine. Les tamis moléculaires à larges pores seront particulièrement adaptés;
on utilisera de préférence ceux ayant un indice de contrainte inférieur à 1. La définition
de l'indice de contrainte et son calcul sont donnés à la colonne 5 du brevet US 4,211,886.
On utilisera de préférence des catalyseurs de type mordénite, en particulier des catalyseurs
de type mordénite légèrement déficients en aluminium et ayant un rapport molaire silice/alumine
allant jusque 30, de préférence jusque 20. Parmi les catalyseurs de type mordénite
qui peuvent être utilisés selon la présente invention, on peut également citer ceux
décrits dans les brevets US 4,665,258 et US 4,723,048.
[0014] Un des avantages apporté grâce au procédé de la présente invention consiste en la
valorisation de la fraction lourde issue de l'étape de reforming.
[0015] Un autre avantage du procédé de la présente invention consiste en ce qu'il permet
de traiter des charges de naphta sans traitement préalable au reforming. En effet,
il est connu de l'homme de l'art qu'afin de minimiser la quantité de fraction lourde
après reforming, il est préférable de traiter la charge de naphta de départ en retirant
les composés à hautes températures d'ébullition. Selon le procédé de la présente invention
cette étape de prétraitement du naphta n'est plus nécessaire ce qui représente un
avantage considérable.
[0016] Après l'étape de reforming, la fraction légère obtenue est riche en benzène. Dans
l'art antérieur, cette fraction légère était incorporée dans les essences ce qui nécessitait
bien souvent un traitement afin de limiter la teneur en benzène des essences. Cette
étape supplémentaire n'est plus nécessaire selon le procédé de la présente invention
car la teneur en benzène est automatiquement limitée suite à la conversion du benzène
lors de l'étape de transalkylation.
[0017] Les exemples suivants sont donnés afin de mieux illustrer la présente invention,
mais sans pour autant en limiter la portée.
Exemple
[0018] Après avoir soumis une charge de naphta à une étape de reforming catalytique (les
compositions respectives de la charge et de l'effluent sont indiquées au tableau 1)
et après avoir procédé à la séparation par distillation des fractions légère, intermédiaire
et lourde, on a mélangé la totalité des fractions légère et lourde. On a ajouté au
mélange de l'hydrogène et on a introduit l'ensemble dans un réacteur de transalkylation.
[0019] Le catalyseur utilisé est à base de nickel (1,6% en poids) déposé sur une mordénite
dont le rapport molaire silice/alumine est de 8,8. Ce catalyseur a été activé de la
façon suivante : sous 6 MPa, avec un débit d'hydrogène, la température est montée
progressivement à 200°C et maintenue 12 heures. Puis, la température est montée à
360°C et stabilisée 4 heures. Ensuite, le réacteur est refroidi à 200°C.
[0020] Les conditions opératoires de la transalkylation sont indiquées au tableau 2. La
composition de l'effluent de transalkylation est également indiquée au tableau 2.
TABLEAU 2
Température (°C) |
331 |
340 |
350 |
360 |
359 |
H2/polyalkylbenzene (rapport molaire) |
4,5 |
4,5 |
4,5 |
4,5 |
9,0 |
Benzène/polyalkylbenzènes (rapport molaire) |
1,7 |
1,7 |
1,7 |
1,7 |
1,7 |
Pression (MPa) |
6 |
6 |
6 |
6 |
6 |
Vitesse linéaire (l/l h) |
2 |
2 |
2 |
2 |
1 |
Durée (heures) |
48 |
72 |
96 |
120 |
144 |
Conversion du benzène (en %molaire) |
26 |
27 |
30 |
38 |
48 |
Composition (%poids) |
|
|
|
|
|
fraction légère |
71 |
70,6 |
68,7 |
68,9 |
57,8 |
fraction intermédiaire |
14,8 |
17,3 |
20,5 |
21,6 |
36,0 |
fraction lourde |
14,2 |
12,1 |
10,8 |
9,5 |
6,2 |
1. Procédé pour augmenter le rendement en essences à haut indice d'octane caractérisé
en ce qu'il comprend les étapes qui consistent à :
a. Soumettre à un reforming catalytique une charge de naphta, par mise en contact
avec un catalyseur de reforming catalytique, pour former trois fractions, une légère,
une intermédiaire et une lourde.
b. Séparer les trois fractions lors d'une étape de séparation.
c. Mélanger au moins une partie de la fraction légère avec au moins une partie de
la fraction lourde.
d. Soumettre le mélange issu du point c à une étape de transalkylation.
e. Introduire à l'étape b l'effluent provenant de l'étape d et récupérer une fraction
intermédiaire plus importante après cette étape b.
2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la totalité de la fraction
légère et de la fraction lourde est introduite à l'étape d.
3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que l'étape
de transalkylation se déroule en présence d'hydrogène.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que une
source différente de benzène et/ou de polyalkylbenzène est ajoutée à l'étape c.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que l'étape
de transalkylation se déroule en présence d'un catalyseur de transalkylation choisi
parmi les tamis moléculaires à larges pores ayant un indice de contrainte inférieur
à 1.
6. Procédé selon la revendication 5 caractérisé en ce que le catalyseur de transalkylation
est une mordénite.