WO2013098523A1 - Method for maximising the production of aromatic compounds - Google Patents
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- WO2013098523A1 WO2013098523A1 PCT/FR2012/053084 FR2012053084W WO2013098523A1 WO 2013098523 A1 WO2013098523 A1 WO 2013098523A1 FR 2012053084 W FR2012053084 W FR 2012053084W WO 2013098523 A1 WO2013098523 A1 WO 2013098523A1
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- C10G61/00—Treatment of naphtha by at least one reforming process and at least one process of refining in the absence of hydrogen
- C10G61/02—Treatment of naphtha by at least one reforming process and at least one process of refining in the absence of hydrogen plural serial stages only
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- C10G69/00—Treatment of hydrocarbon oils by at least one hydrotreatment process and at least one other conversion process
- C10G69/02—Treatment of hydrocarbon oils by at least one hydrotreatment process and at least one other conversion process plural serial stages only
- C10G69/08—Treatment of hydrocarbon oils by at least one hydrotreatment process and at least one other conversion process plural serial stages only including at least one step of reforming naphtha
Definitions
- the present invention relates to a method for producing a benzene-enriched aromatic petroleum fraction and an installation for carrying out this process.
- One of the main aims of the invention is to produce almost pure benzene (about 99.9% by weight).
- Benzene is a molecule with a high value, which requires finding new processes and / or devices to increase production.
- the methods typically used today are very energy intensive, since they involve successive distillations.
- benzene is mainly produced in catalytic reforming units whose primary purpose, in a refining process, is the production of a high octane gasoline base from a C6-C8 hydrocarbon cut.
- the effluent from catalytic reforming is often fractionated to obtain a benzene-rich fraction which is then sent to a unit allowing the production of high purity benzene and which is generally based on liquid-liquid extraction technologies.
- New processes are proposed commercially to increase the yield of benzene from a C6 (P6) paraffins, C6 (N6) naphthenes which are essential benzene precursors, and C6 (A6) aromatic with the use of a specific catalyst and appropriate operating conditions which impose a particular arrangement of the C6 (N6) units. production.
- U.S. Patent 4,648,961 discloses a process for increasing the aromatic content of a naphtha feedstock by a contact step in a reaction unit with a hydrodecyclization catalyst to produce an aromatic feedstock and a gaseous feed, wherein Aromatic charge is then separated from the gas stream. This document then describes a step of separating the paraffins from the aromatics feed, while the gas stream and the paraffins are recycled to the hydrodecyclization reaction unit.
- the patent application WO2008 / 092232 discloses a method for recovering aromatic compounds from naphtha feeds comprising the steps of desulphurizing said feeds, separating a hydrocarbon fraction at C 6 -C 1, recovering from the C 6 fraction -C1 1 of an aromatic fraction, an aromatic precursor fraction and a raffinate fraction in an aromatics extraction unit, conversion of the precursors to aromatic compounds and recovery of the aromatic compounds.
- the precursor fraction comprises naphthenes and C6-C8 paraffins, which paraffins are then separated.
- the specifications on the pollutant content of the feed are very severe, which requires the implementation of complex and expensive load pretreatment units. The investment cost to build a new unit of this type is therefore high.
- the invention thus relates to a process for producing an aromatic petroleum fraction comprising at least 95% by weight of benzene, from at least one naphtha section comprising paraffins, aromatic compounds and precursors of said aromatic compounds, comprising the steps of:
- step b) catalytically reforming the paraffin-free fraction obtained in step a) in a catalytic reforming unit to form a reformate enriched with aromatic compounds
- step c) separating the aromatic compounds derived from said reformate of step b) in a separation unit of the aromatic compounds, to obtain the aromatic petroleum fraction comprising at least 95% by weight of benzene.
- the cutting points of the feed are preferably selected so that the concentration and recovery of benzene precursors (mainly cyclohexane and methyl-cyclopentane) are maximized.
- benzene precursors mainly cyclohexane and methyl-cyclopentane
- HDA toluene hydrodealkylation
- the aromatic compounds also referred to herein as benzene derivatives, comprise mainly benzene, toluene and their mixture, toluene being a by-product from which more benzene can be produced by means of an HDA unit.
- benzene derivatives comprise mainly benzene, toluene and their mixture, toluene being a by-product from which more benzene can be produced by means of an HDA unit. This does not exclude the possible presence of other compounds, such as xylene and others.
- the aromatic petroleum fraction comprises at least 95% by weight of benzene, therefore with a purity greater than 95%, advantageously greater than 98% by weight, in particular between 98 and 99.9% by weight, and, particularly preferably, about 99.9% by weight.
- the aromatic oil fraction obtained thus contains benzene, toluene or their mixture, toluene then being in this case a minor compound.
- the process of the invention comprising an upstream paraffin separation step, has many advantages, such as: increasing the yield of benzene derivatives and preferably benzene-enriched aromatic petroleum fraction, and hydrogen relative to the yields typically achieved in conventional refining petrochemical schemes;
- the feedstocks are naphtha cuts more or less rich in paraffins, such as a petroleum cut extracted by direct distillation ("straight-run" naphtha or SR naphtha), or a cut chosen from conversion naphthas, such as than those resulting from cracking, in particular those resulting from catalytic cracking, coking, visbreaking, hydrocracking, pyrolysis naphthas (steam cracking) or those of a bottom effluent from a de-iso-hexanizer column of isomerization unit.
- naphtha cuts more or less rich in paraffins, such as a petroleum cut extracted by direct distillation ("straight-run" naphtha or SR naphtha), or a cut chosen from conversion naphthas, such as than those resulting from cracking, in particular those resulting from catalytic cracking, coking, visbreaking, hydrocracking, pyrolysis naphthas (steam cracking) or those of a bottom effluent from
- These cuts have variable contents in paraffins and precursors of benzene derivatives. Depending on their composition, their point of entry into the device of the invention may also vary.
- naphtha cuts are those which may have C5-C12 carbon chains.
- the paraffin contents in the naphtha cuts are between about 25% and 60% by weight, relative to the total weight of the section, without being limiting.
- the precursor contents of the benzene derivatives can be between 8% and 50% by weight, or between 8% and 40% by weight, or between 8% and 30% by weight. relative to the total weight of the cut, depending on the origin of the cuts, without being limiting.
- fillers should preferably be of a quality compatible with the process, in particular with regard to the content of sulfur and nitrogen, typically less than 0.5 ppm by weight, and to olefins. These fillers must, if necessary, undergo a hydrotreatment or other appropriate purification process, known to those skilled in the art.
- the precursors of said benzene derivatives are naphthenes, that is to say cyclic alkanes with 5 or 6 carbon atoms. Cyclohexane or methylcyclopentane may be mentioned.
- the first step of the process (step a)) consists of separating paraffins from the naphtha section in a paraffin separation unit.
- the Applicant has thus found that the upstream paraffin separation step makes it possible to selectively separate the paraffins which are the molecules which have the lowest reactivity for the production of benzene derivatives in the catalytic reforming unit. Paraffins are also the molecules that have the greatest tendency to crack during the catalytic reforming stage, which leads to a devaluation due to the transformation of the naphtha molecules into C1-C4 gas, but also because cracking consumes hydrogen, which decreases the efficiency H 2 in the reforming unit.
- Paraffins comprise linear n-paraffins and branched paraffins (iso- or i-paraffins) conventionally present in the naphtha cuts mentioned, and have carbon atoms ranging from C5 to C8.
- the paraffin contents in the feedstock are illustrated in the examples described further in this specification.
- the contents are as follows: Paraffin, naphthenes and aromatics content in the C5-145 ° C crude cut
- the paraffin separation unit of step a) is based on known technologies and used in refining and petrochemistry for neighboring purposes, advantageously using suitable adsorbents, such as molecular sieve type.
- the paraffins are introduced into the pores of the adsorbent and are retained there, while the larger molecules, the precursors of the benzene derivatives and the said derivatives, cross the bed of the adsorbent.
- the separated molecules are n-paraffins and at least some of the less branched paraffins, such as mono-methyl paraffins, the most branched paraffins being not separated. precursors and benzene derivatives.
- the paraffin fraction is then recovered in a desorption stage, for example using a stream of light hydrocarbons, such as n-butane, operating at high temperature and low pressure to extract the pores.
- the implementation of this technology can be done easily with at least two beds working in parallel, one in adsorption and the other in desorption with alternation at the end of each cycle.
- Another form of implementation uses so-called "simulated moving bed” technologies in which a multi-way rotary valve of appropriate technology allows different areas of the same column to work simultaneously with each other. adsorption and the others in desorption.
- Typical examples of this latter technology are the processes known under the trade name Molex® (Company UOP) for the separation of linear light paraffins from branched paraffins, and Parex® (Company UOP) or Eluxyl® (Company Axens, a subsidiary of IFPEN) which allow separation of paraxylene from a mixture of the three different isomers of xylene.
- Molex® Company UOP
- Parex® Company UOP
- Eluxyl® Company Axens, a subsidiary of IFPEN
- paraffin-free fraction or dewaxed fraction
- a catalytic reforming step in a suitable unit (step b), to form a reformate rich in aromatic compound.
- the fraction resulting from step a) may contain, depending on the case and without being limiting, a few percent by weight of paraffins, typically of the order of 1% -10% or 1%. at 5% by weight.
- the objective of catalytic reforming is to convert the precursors of benzene derivatives into these derivatives.
- the paraffins present in the feedstock may also undergo hydrodecyclization reactions to produce more aromatic compounds, but these reactions are much slower and less complete than those of dehydrogenation of naphthenes (benzene precursors).
- Paraffins can be cracked to produce C1-C4 light hydrocarbons (cracking gas) but these reactions are far less economically attractive, and in addition, each cracked paraffin molecule consumes one molecule of H 2 which decreases the hydrogen yield in the reforming unit.
- the separation of paraffins upstream of this step b) limits the loss of H 2 linked to the cracking of these molecules (light C1-C4 hydrocarbons) and makes it possible to more efficiently recover the paraffins obtained, for example, in charge of a steam cracker.
- the paraffins also undergo isomerization reactions during the catalytic reforming step. These reactions are governed by thermodynamic equilibrium. In the reforming or reformate product, the branched paraffins which have not been separated in the paraffin separation unit and unreacted in the catalytic reforming unit will be at thermodynamic equilibrium. Typically, under the typical conditions of catalytic reforming operation, the content of n-hexane in an equilibrium paraffin C6 mixture is of the order of 30-40%. This means that n-paraffins and poorly branched paraffins will be formed from the highly branched paraffins when the former are absent from the feed sent to the reforming unit since they have been removed in the paraffin separation unit.
- the naphtha section is a section comprising a large majority of C6 compounds (A6, P6, N6) so as to optimize the concentration of precursors to benzene derivatives, such as cyclohexane and methyl-cyclopentane.
- Typical cutting points are of the order of 60-90 ° C (TBP distillation or "True Boiling Point"), but cutting points above 90 ° C, for example 100-1 10 ° C, can also be considered to increase the toluene production.
- the end point of this naphtha fraction used according to the invention is typically lower than that of a typical naphtha fraction supplying a catalytic reforming unit, generally 140-160 ° C, which leads to deactivation of the catalyst. lower by much less coke formation.
- This advantage can be taken advantage of for example by increasing the severity of the reaction and thus promote the production of benzene derivatives.
- a lower end point also implies less cracking from the heavy molecules, which avoids the hydrogen consumption associated with this cracking.
- the reforming unit conventionally comprises at least one reactor containing a suitable catalyst conventionally used in reforming. Such catalysts may be those available from Axens or UOP Companies, in particular on their website.
- the reforming unit also comprises a fractionation unit for separating the different products at the outlet of the reactor.
- This catalyst is very sensitive to the presence of sulfur and nitrogen products, so the reforming feedstock must have limited levels of sulfur, nitrogen and their derivatives, or not affecting the activity of the catalyst.
- the reaction is usually carried out under a pressure of 3 to 20 bar typically and at high temperature, typically of the order of 450 to 550 ° C, with production of hydrogen from the naphthenic molecules.
- Such operating conditions are known to those skilled in the art and for example detailed in the technical manuals published in the name of Jean-Pierre Wauquier (Oil Refining - Technip Editions) and Pierre Wuithier (Refining and Chemical Engineering - Technip Editions). In a general manner, reference can be made to the contents of these manuals whenever for the implementation of the invention, it is necessary to determine operating conditions which are not specific to the invention and which are not specified in the following.
- step b) The reformate thus obtained (step b)) is then sent to a separation unit of the aromatic compounds to obtain the aromatic petroleum fraction comprising at least 95% by weight of benzene (step c)).
- the aromatic compound-rich feedstocks (content of aromatic compounds greater than about 20-30% by weight of aromatics, preferably greater than 30% by weight, and having a paraffin content lower than that of naphtha cups introduced in steps a), will enter the scheme of the invention directly to the aromatic compounds separation unit (step c)), which allows on the one hand to reduce the flow rates to other units with obvious consequences in the size and in the energy consumption of these, but also to improve the production of aromatic compounds in the reformer related to the fact that the reduction of the aromatic content in the feed favors its production by the effect of thermodynamic equilibria .
- the raffinate from the aromatic compound separation unit (step c)), rich in aromatic compound precursors and containing residual paraffins, is recycled to the catalytic reforming unit (step b)) or, preferably according to the invention.
- invention to the paraffin separation unit (step a)), depending on the paraffin content of this raffinate.
- Specific devices, such as washes, traps, and hydrotreatments, must be in place to remove traces of the solvent used in the separation of aromatic compounds that may adversely affect the adsorbent, such as molecular sieves, put into preferably in the paraffin separation unit or catalytic reforming catalysts.
- the aromatic compound separation unit of step c) is based on extraction technologies, such as liquid-liquid extraction or extractive distillation amply known in the industry.
- the solvent used having a high affinity for the aromatic molecules, thus obtaining an aromatic petroleum fraction enriched in benzene, but which may also contain toluene and / or other aromatics already contained in the fresh feedstock or formed in the catalytic reformer.
- fractionation columns are expected upstream or downstream of the unit of separation of aromatic compounds.
- step b) The separation of the aromatic compounds after the catalytic reforming (step b)) makes it possible to obtain a product which is concentrated in benzene compounds and, advantageously, a raffinate rich in precursors of the benzene compounds.
- step a) makes it possible to reduce the quantities to be recycled and to obtain a raffinate more concentrated in precursors of aromatic compounds, which, on the one hand, appreciably improves the productivity of these derivatives and, on the one hand, on the other hand, reduces energy consumption.
- the process comprises a further preferred step, step d), of recycling a raffinate from the aromatic compound separation unit (step c) to the paraffin separation unit of step a).
- This step d) is implemented by means of specific devices, including in particular washes, traps, hydrotreatments, which must be very advantageously arranged to remove traces of the solvent used in the separation of aromatic compounds and which may affect the functionality of the adsorbent for example as implemented at the paraffins separation unit (step a)) or that of the catalysts preferentially used in the catalytic reforming step (step b)).
- step d) no longer necessarily requires a purge system on the raffinate from the separation step (step c), which prevents the loss of a part of the precursors of aromatic compounds, the flow of the concentrated paraffin fraction from step a) serving as a "selective" purge.
- the amount of raffinate recycled to the reformer is much lower than that of the raffinate obtained by conventional methods, not implementing step a) upstream, since it is depleted in paraffins. This will have a significant impact on the size required for the different units but also on the energy balance of the process.
- the method of the invention may furthermore comprise, to provide an integrated refinery-petrochemical scheme, a step e) of recycling the fraction of paraffins from step a) to a steam-cracking unit where it is very advantageously used for the production of olefins and at least one pyrolysis gasoline fraction, called "pygas" fraction, rich in aromatic compounds.
- a step e) of recycling the fraction of paraffins from step a) to a steam-cracking unit where it is very advantageously used for the production of olefins and at least one pyrolysis gasoline fraction, called "pygas" fraction, rich in aromatic compounds.
- the recycling of certain paraffins to an inlet steam cracker makes it possible to increase the production yield of benzene but also of olefins such as ethylene, propylene and butadiene which are valued products.
- the production of aromatic compounds of the overall process is thus increased.
- This steam reforming or steam-cracking unit can also receive other feeds from other naphth
- the process comprises, after step e), a step f) of sending the fraction of pyrolysis gasoline produced to the steam cracker to step c) of the process, in addition to the reformate resulting from the step b), advantageously concomitantly with the treatment of a naphtha cut starting with step a).
- this implementation is advantageous because the pyrolysis gasoline fraction is depleted of paraffins and rich in precursors of benzene derivatives and benzene compounds.
- a first naphtha fraction as feedstock contains an amount of aromatic compounds greater than at least 30% by weight relative to the total weight of the cup and a paraffin content lower than that of the naphtha section which is sent to the aromatic compound separation unit, such as an ex-vaporeformer naphtha section
- said first naphtha section is introduced directly into stage c) of the process, concomitantly with the treatment of a naphtha cut beginning with step a).
- This latter embodiment offers the advantage, on the one hand, of reducing the flow rates of the feedstock to be treated to the other units (paraffin separation and / or benzene derivatives) with beneficial consequences in the dimensions of the units and in the energy consumption which will be reduced, and, secondly, to improve the production of benzene derivatives in the reforming unit, which is related to the fact that the reduction of the content of benzene derivatives in the feedstock promotes its production thanks to the thermodynamic equilibrium.
- a naphtha fraction which comprises a high content of benzene derivative precursors and a negligible paraffin content can be available as feedstock, that is, less than that which is sent to step a
- Such a section is, for example, the hydrocracking type naphtha cut. This variant has the same advantages as those described above.
- the invention also relates to a device or set of processes (or also called integrated scheme (or sequence of processes) refining petrochemical) for the implementation of the method of the invention.
- This device is designed for the production of an aromatic petroleum fraction comprising at least 95% by weight of benzene, from a naphtha section comprising paraffins, aromatic compounds and precursors of said aromatic compounds, comprising successively the production units. and / or treatment:
- a paraffin separation unit arranged to separate the paraffins from the naphtha section
- step b) a catalytic reforming unit shaped to treat the paraffin-free fraction obtained in step a), to form a reformate rich in aromatic compounds, and
- step b) a unit for separating aromatic compounds shaped to separate the aromatic compounds derived from said reformate of step b), to obtain the aromatic petroleum fraction comprising at least 95% by weight of benzene.
- the device for producing benzene-enriched petroleum cutter comprising the linking of the three units according to the invention makes it possible to increase the production performances, in particular the increase of the yield of aromatic compounds and preferably of the benzene-enriched aromatic petroleum fraction, and also in H 2 ;
- the device further comprises a vapor reforming unit coupled at the outlet of the paraffin separation unit and whose "pygas" cut produced is treated in the aromatic compound separation unit and then in the separation unit. paraffins, to finally be sent extra feed to the catalytic reforming unit.
- the device further comprises a hydrodealkylation unit coupled at the outlet of the aromatic compound separation unit and designed to convert toluene to benzene.
- a hydrodealkylation unit coupled at the outlet of the aromatic compound separation unit and designed to convert toluene to benzene.
- FIG. 1 is a simplified schematic view of a device for producing a high purity benzene section, and a related method, according to a preferred embodiment, that is to say that this figure represents the overall integrated scheme according to the invention
- FIG. 2 is a schematic view with material, hydrogen and energy balances of a device according to the state of the art of the reformer type centered on a charge C6, coupled to a steam cracker and an extraction or separation (extractor or separator) of aromatic compounds treating pyrolysis gasoline and reformate;
- FIG. 3 is a schematic view according to a variant with material, hydrogen and energy balances of a reformer type device centered on a charge C6, coupled to a steam cracker and an extraction or separation (extractor or separator) of aromatics processing the reformate and the pyrolysis gasoline, with recycling of the ex-separation raffinate (ex-extraction) of aromatic compounds to the reformer;
- FIG. 4 is a schematic view with material, hydrogen, and energy balances of a device according to the invention of the reformer type centered on a charge C6 previously separated from the paraffins it contains, coupled with a steam cracker and an extraction or separation (extractor or separator) of aromatics processing reformate and pyrolysis gasoline, with recycling of the ex-separation raffinate (ex-extraction) of aromatic compounds upstream of paraffin separation; and
- FIG. 5 is a schematic view with material, hydrogen, and energy balances of a device according to the invention of the reformer type centered on a charge C6 previously separated from the paraffins it contains, coupled with a steam cracker and an extraction or separation (extractor or separator) of aromatics treating the reformate and the pyrolysis gasoline, with recycling of the ex-separation raffinate (ex-extraction) of aromatic compounds upstream of paraffin separation, to which a toluene hydrodealkylation unit has been added, this figure 5 corresponding to the simplified diagram of FIG.
- Fig.1 shows a diagram of a preferred embodiment of the invention.
- the separated paraffins (n-paraffins, certain branched paraffins) 11 are sent to the steam reforming or steam-cracking unit (e) 40, generally a petrochemical unit, producing olefins such ethylene, propylene and the like, and a pyrolysis gasoline fraction 41, or "pygas" fraction rich in aromatics and naphthenes, which is then sent to the aromatic compound separation unit (c). to extract benzene and toluene.
- a naphtha section which comprises a high content of aromatic compound precursors, such as cyclohexane, and a low content of n-paraffins and / or branched paraffins, this is advantageously introduced directly into the naphtha section.
- step b) of the process This case is not shown in FIG. 1 but is illustrated in FIG. 3. In other words, on this occasion, step a) of paraffin separation is omitted.
- the paraffin-depleted fraction C6 12 ex-separation unit (a) is then sent to the reforming unit (b) 20. This stage allows the production of a reformate 23, hydrogen 21 and cracking gas. 22.
- the reformate 23 then undergoes extraction in the aromatic compound separation unit (c) 30 so that a benzene-enriched petroleum fraction 31 is recovered.
- the unit (c) 30 comprises, depending on the case, charges or fractions entering and leaving this unit 30, upstream or downstream of the appropriate fractionation units. These are shown in Figure 4.
- This step c) also allows the production of a raffinate 32 rich in precursors of aromatic compounds and including, where appropriate, varying amounts of paraffins.
- This raffinate 32 (d) is recycled to the paraffin separation unit (a) 10.
- a purge system 33 to evacuate if necessary, part of the raffinate 32.
- step c) at the outlet of the unit (c) 30, toluene 35 is also produced, to a lesser extent, that it is possible, for the purpose of the invention to produce benzene, to maximize and direct to a hydrodealkylation unit called HDA, 50, design and operation known to those skilled in the art.
- HDA hydrodealkylation unit
- the steam reforming unit (e) 40 also receives other naphtha feeds 43 for processing in this unit, primarily.
- Other products 42 from this stage, of mainly olefinic type, are then recovered for their recovery separately.
- the naphtha section 2 of the example is sent to the paraffin separation unit (a) 10 at a rate of 60 m.sup.- 1 .
- the naphtha fraction contains 2% by weight of benzene and 8.6% by weight of precursor. C6 naphthenic, and 27.5% by weight of C6 paraffins.
- the paraffin-depleted fraction 12 no longer contains C6 paraffins, or, at the very least, small amounts.
- the paraffin-depleted fraction 12 is then sent to the reforming unit (b) 20.
- This step allows the production of the reformate 23 comprising 4.3% by weight of C 6 naphthenes and 21.2% by weight of benzene.
- 1, 2 Th- 1 of hydrogen 21 is recovered.
- the reformate 23 is then subjected to extraction in the benzene separation unit (c) 30 so that a benzene fraction 31 is recovered at a flow rate of 24.8 Th -1, the raffinate 32 comprising 20, 5% by weight of C 6 naphthenes This raffinate 32 is recycled (d) to the paraffin separation unit (a) 10.
- the reformate 23 then contains 1.9% by weight of C6 naphthenes, 13.4% by weight of benzene and 24.5% by weight of C6 paraffins. In addition, 1, 5 Th -1 of hydrogen 21 and 26.5 Th -1 of cracking gas are recovered.
- the reformate 23 then undergoes an extraction in the benzene separation unit (c) 30 so that a benzene fraction 31 is recovered at a level of 24.2 Th- 1, whereas the raffinate 32 comprises 8.2%. weight of C6 naphthenes and 38.9% by weight of C6 paraffins, for a flow rate of 53.6 Th -1 .
- Part of the raffinate 32 can be purged by a purge system 33 to limit the amount recycled (d) to the paraffin separation unit (a) 10.
- FIG. 2 represents a state of the art, that of FIG. 3 an intermediate diagram, and that of FIG. 4, the preferred embodiment of the invention.
- a C6-centered reformer charge is produced.
- the feed contains more or less paraffins.
- This cup is reformer treated.
- the reformate thus produced is sent to the aromatic separation, carried out in particular by extraction, like the pyrolytic gasoline steam cracker.
- This extraction includes a first fractionation step to remove the C5- and a second step to produce a C6 cut and a C7 + cut.
- the toluene content in the C6 cut is adjusted in this second step to satisfy the toluene market of the complex.
- Cut C5- is sent as a charge to the steam cracker. From the C6 cut are separated aromatics and non-aromatics (raffinate). The aromatics are distilled to produce the benzene and toluene specifications. The C7 + cut, which contains a certain amount of toluene, is sent to the gasoline pool.
- the amount that is recycled increases with the situation of the base case. This causes an increase in the quantities of energy to be used, on the one hand for the reformer, but also on the fractionation and the extraction. At the steam cracker, the charge is decreased which leads to lower energy consumption.
- the increase of the reformer treatment increases the production of hydrogen and benzene by 34% and 9% respectively, but by devoting much more energy and increasing the C7 + cut to the gasoline pool, but also the cracking paraffins in the reformer, producing C1-C4 of lesser value.
- Paraffins By adding a paraffin separation unit upstream of the reformer, a "Paraffin" section is produced which will be treated with the steam cracker and a "Naphthalene and Aromatic” section directed towards the reformer. Paraffins very branched remain in the cup “Naphtènes et Aromatics". Thus, it avoids the cracking of paraffins reformer (which consumes ⁇ 2 ), while recovering the naphthenic potential of the raffinate of the extraction of aromatics.
- the raffinate needs to be fractionated to remove the C8 + fraction that will crack at the reformer.
- the C8 + fraction will be sent to the gasoline pool.
- benzene is produced by limiting the cracking of impurities.
- the HDA treatment of toluene consumes H 2 .
- the process according to the invention avoids the recycling and the systematic presence of paraffins during the treatment, which makes it possible to optimize the overall yield of the integrated process or scheme.
- the raffinate is fully recycled to the paraffin separation unit.
- a major advantage of the device scheme as described by the Applicant is the flexibility conferred for the injection of the charges which is possible at different entry points of the scheme chosen according to the composition of said initial loads.
- the invention provides a method and apparatus for optimizing refinery benzene production from a feedstock, which comprises means for:
- paraffin separation unit separating paraffins, n-paraffins and branched paraffins, in a paraffin separation unit
- this device being designed so that the n-paraffins and branched paraffins from the paraffin separation unit are recycled as feedstock a steam cracker whose pyrolysis gasoline cut produced is sent to the aromatic compounds separation unit and that the naphthene stream from the aromatic compounds separation unit which has not reacted in the unit Catalytic reforming is recycled to a feedstock complementary to the paraffin separation unit.
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Abstract
The invention relates to a method for producing an aromatic petroleum fraction comprising at least 95% by weight of benzene (31), from at least one naphtha fraction (2) comprising paraffins, aromatic compounds and precursors of said aromatic compounds, comprising the steps consisting of: a) separating the paraffins from the naphtha fraction (2) in a paraffin separation unit (10), b) using catalytic reforming to process the fraction devoid of paraffins obtained in step a) in a catalytic reforming unit (20) to form a reformate (23) rich in aromatic compounds, and c) separating the aromatic compounds originating from said reformate of step b) in an aromatic compound separation unit (30), to obtain the aromatic petroleum fraction comprising at least 95% by weight of benzene (31).
Description
Procédé pour maximiser la production de composés aromatiques Process for maximizing the production of aromatic compounds
La présente invention concerne un procédé de production d'une coupe pétrolière aromatique enrichie en benzène et une installation pour la mise en œuvre de ce procédé. Un des buts principaux de l'invention est de produire du benzène quasiment pur (à environ 99,9% en poids). The present invention relates to a method for producing a benzene-enriched aromatic petroleum fraction and an installation for carrying out this process. One of the main aims of the invention is to produce almost pure benzene (about 99.9% by weight).
Le benzène est une molécule ayant une valorisation élevée, ce qui nécessite de trouver de nouveaux procédés et/ou dispositifs pour en accroître la production. De plus, les méthodes typiquement utilisées aujourd'hui sont très consommatrices d'énergie, puisqu'elles font appel à des distillations successives. Benzene is a molecule with a high value, which requires finding new processes and / or devices to increase production. In addition, the methods typically used today are very energy intensive, since they involve successive distillations.
Pour ce qui concerne le raffinage de coupes pétrolières, le benzène est produit essentiellement dans les unités de reformage catalytique qui ont pour but primaire, dans un procédé de raffinage, la production d'une base essence à haut indice d'octane, à partir d'une coupe en hydrocarbures C6-C8. L'incorporation de benzène dans le pool essence étant limitée, on fractionne souvent l'effluent issu du reformage catalytique pour obtenir une coupe riche en benzène qui est ensuite envoyée dans une unité permettant la production de benzène de haute pureté et qui est basée généralement sur des technologies d'extraction liquide-liquide. With regard to the refining of petroleum fractions, benzene is mainly produced in catalytic reforming units whose primary purpose, in a refining process, is the production of a high octane gasoline base from a C6-C8 hydrocarbon cut. As the incorporation of benzene into the gasoline pool is limited, the effluent from catalytic reforming is often fractionated to obtain a benzene-rich fraction which is then sent to a unit allowing the production of high purity benzene and which is generally based on liquid-liquid extraction technologies.
L'évolution des marchés et les équilibres production-demande d'essence amènent parfois à réduire, voire arrêter des unités de reformage catalytique, ce qui, entre autres, provoque un impact négatif sur la production de benzène mais aussi d'hydrogène. D'un autre côté, une unité de reformage catalytique opérant dans les conditions typiques pour la production d'essence présente un rendement relativement faible en benzène et un craquage relativement important des molécules de la charge, telles que les paraffines, produisant des gaz de craquage (de C1 à C4), ce qui affecte négativement la rentabilité économique. Par conséquent, envoyer directement dans une unité de reformage des charges contenant des teneurs élevées en paraffines est pénalisant. The evolution of the markets and the balance of production and demand for gasoline sometimes lead to reducing or even stopping catalytic reforming units, which, among other things, has a negative impact on the production of benzene as well as hydrogen. On the other hand, a catalytic reforming unit operating under typical conditions for the production of gasoline has a relatively low yield of benzene and a relatively large cracking of the charge molecules, such as paraffins, producing cracked gases. (from C1 to C4), which negatively affects economic profitability. Therefore, sending directly into a reforming unit charges containing high levels of paraffins is penalizing.
De nouveaux procédés sont proposés commercialement permettant d'accroître le rendement du benzène à partir d'une charge majoritaire en
paraffines en C6 (P6), naphtènes en C6 (N6) qui sont des précurseurs en benzène essentiels, et aromatiques en C6 (A6) avec l'utilisation d'un catalyseur spécifique et des conditions opératoires appropriées qui imposent un agencement particulier des unités de production. New processes are proposed commercially to increase the yield of benzene from a C6 (P6) paraffins, C6 (N6) naphthenes which are essential benzene precursors, and C6 (A6) aromatic with the use of a specific catalyst and appropriate operating conditions which impose a particular arrangement of the C6 (N6) units. production.
Le brevet US 4,648,961 décrit un procédé pour accroître la teneur en aromatiques d'une charge naphta par une étape de contact dans une unité de réaction avec un catalyseur d'hydrodécyclisation afin de produire une charge d'aromatiques et un flux gazeux, dans lequel la charge d'aromatiques est ensuite séparée du flux gazeux. Ce document décrit ensuite une étape de séparation des paraffines à partir de la charge d'aromatiques, alors que le flux gazeux et les paraffines sont recyclés vers l'unité de réaction d'hydrodécyclisation. La demande de brevet WO2008/092232 divulgue un procédé de récupération de composés aromatiques à partir de charges naphtas comprenant les étapes de désulfurisation desdites charges, séparation d'une fraction d'hydrocarbures en C6-C1 1 , récupération à partir de la fraction en C6-C1 1 d'une fraction d'aromatiques, d'une fraction de précurseurs d'aromatiques et d'une fraction de raffinât dans une unité d'extraction d'aromatiques, conversion des précurseurs en des composés aromatiques et récupération des composés aromatiques. La fraction de précurseurs comprend des naphtènes et des paraffines en C6-C8, lesquelles paraffines sont ensuite séparées. Par ailleurs, dans ces nouveaux procédés d'hydrodécyclisation, les spécifications sur la teneur en polluants de la charge sont très sévères, ce qui nécessite la mise en œuvre d'unités de prétraitement de charge complexes et coûteuses. Le coût d'investissement pour construire une nouvelle unité de ce type est donc élevé. U.S. Patent 4,648,961 discloses a process for increasing the aromatic content of a naphtha feedstock by a contact step in a reaction unit with a hydrodecyclization catalyst to produce an aromatic feedstock and a gaseous feed, wherein Aromatic charge is then separated from the gas stream. This document then describes a step of separating the paraffins from the aromatics feed, while the gas stream and the paraffins are recycled to the hydrodecyclization reaction unit. The patent application WO2008 / 092232 discloses a method for recovering aromatic compounds from naphtha feeds comprising the steps of desulphurizing said feeds, separating a hydrocarbon fraction at C 6 -C 1, recovering from the C 6 fraction -C1 1 of an aromatic fraction, an aromatic precursor fraction and a raffinate fraction in an aromatics extraction unit, conversion of the precursors to aromatic compounds and recovery of the aromatic compounds. The precursor fraction comprises naphthenes and C6-C8 paraffins, which paraffins are then separated. Moreover, in these new hydrodecyclization processes, the specifications on the pollutant content of the feed are very severe, which requires the implementation of complex and expensive load pretreatment units. The investment cost to build a new unit of this type is therefore high.
Il existe un besoin de production de coupes aromatiques riches en benzène à rendement amélioré, par un procédé et une installation le mettant en œuvre, tout en minimisant l'impact des produits de craquage, lesquels affectent le rendement et l'efficacité de cette production. There is a need for the production of benzene-rich aromatic cuts with improved yield, by a process and an installation using it, while minimizing the impact of the cracking products, which affect the yield and efficiency of this production.
L'invention concerne donc un procédé de production d'une coupe pétrolière aromatique comprenant au moins 95% en poids de benzène, à partir d'au
moins une coupe naphta comprenant des paraffines, des composés aromatiques et des précurseurs desdits composés aromatiques, comprenant les étapes consistant à : The invention thus relates to a process for producing an aromatic petroleum fraction comprising at least 95% by weight of benzene, from at least one naphtha section comprising paraffins, aromatic compounds and precursors of said aromatic compounds, comprising the steps of:
a) séparer les paraffines à partir de la coupe naphta dans une unité de séparation des paraffines, a) separating the paraffins from the naphtha section in a paraffin separation unit,
b) traiter par reformage catalytique la fraction dépourvue de paraffines obtenue à l'étape a) dans une unité de reformage catalytique, pour former un reformat enrichi en composés aromatiques, et b) catalytically reforming the paraffin-free fraction obtained in step a) in a catalytic reforming unit to form a reformate enriched with aromatic compounds, and
c) séparer les composés aromatiques issus dudit reformat de l'étape b) dans une unité de séparation des composés aromatiques, pour l'obtention de la coupe pétrolière aromatique comprenant au moins 95% en poids de benzène. c) separating the aromatic compounds derived from said reformate of step b) in a separation unit of the aromatic compounds, to obtain the aromatic petroleum fraction comprising at least 95% by weight of benzene.
Dans le but de maximiser la production de benzène, les points de coupe de la charge sont choisis préférentiellement de manière que la concentration et la récupération de précurseurs de benzène (principalement cyclohexane et methyl-cyclopentane) soient maximisées. Ces points de coupe peuvent être élargis pour récupérer aussi le toluène et les précurseurs de toluène qui peuvent postérieurement être utilisés pour produire plus de benzène à partir de technologies d'hydrodéalkylation (HDA) de toluène comme cela sera décrit plus loin. In order to maximize the production of benzene, the cutting points of the feed are preferably selected so that the concentration and recovery of benzene precursors (mainly cyclohexane and methyl-cyclopentane) are maximized. These cutting points can be expanded to also recover toluene and toluene precursors which can subsequently be used to produce more benzene from toluene hydrodealkylation (HDA) technologies as will be described later.
Avantageusement, les composés aromatiques, également appelés dans la présente description dérivés benzéniques, comprennent principalement le benzène, le toluène et leur mélange, le toluène étant un sous-produit à partir duquel on peut produire plus de benzène au moyen d'une unité HDA. Ceci n'exclut pas la présence éventuelle d'autres composés, tels que le xylène et autres. Advantageously, the aromatic compounds, also referred to herein as benzene derivatives, comprise mainly benzene, toluene and their mixture, toluene being a by-product from which more benzene can be produced by means of an HDA unit. This does not exclude the possible presence of other compounds, such as xylene and others.
Au sens de l'invention, la coupe pétrolière aromatique comprend au moins 95% en poids de benzène, donc de pureté supérieure à 95%, avantageusement supérieure à 98% en poids, en particulier comprise entre 98 et 99,9% en poids, et, de façon particulièrement préférée, d'environ 99,9% en poids. For the purposes of the invention, the aromatic petroleum fraction comprises at least 95% by weight of benzene, therefore with a purity greater than 95%, advantageously greater than 98% by weight, in particular between 98 and 99.9% by weight, and, particularly preferably, about 99.9% by weight.
La coupe pétrolière aromatique obtenue contient donc du benzène, du toluène ou leur mélange, le toluène étant alors dans ce cas un composé minoritaire. Le procédé de l'invention, comportant une étape amont de séparation de paraffines, présente de nombreux avantages, tels que :
l'augmentation du rendement en dérivés benzéniques et de préférence en coupe pétrolière aromatique enrichie en benzène, et en hydrogène par rapport aux rendements typiquement atteints dans les schémas classiques de Raffinage-Pétrochimie ; The aromatic oil fraction obtained thus contains benzene, toluene or their mixture, toluene then being in this case a minor compound. The process of the invention, comprising an upstream paraffin separation step, has many advantages, such as: increasing the yield of benzene derivatives and preferably benzene-enriched aromatic petroleum fraction, and hydrogen relative to the yields typically achieved in conventional refining petrochemical schemes;
- la réduction des gaz de craquage et production à leur place d'un flux de paraffines (n-paraffines et certaines paraffines ramifiées) qui peut être efficacement valorisé, par exemple comme charge dans une unité de vapocraquage ; - The reduction of cracking gases and production in their place of a paraffins stream (n-paraffins and some branched paraffins) which can be efficiently recovered, for example as a charge in a steam cracking unit;
l'absence de surcoûts d'investissement liés à la possibilité de mise en œuvre d'unités existantes ; the absence of additional investment costs related to the possibility of implementing existing units;
l'amélioration de l'efficacité énergétique, car la séparation de paraffines, préférentiellement par tamis moléculaire, outre sa sélectivité, présente l'avantage de ne requérir que de faibles consommations énergétiques. En comparaison, une colonne de distillation présenterait des sélectivités largement inférieures avec des consommations énergétiques très importantes ; et improving the energy efficiency, since the separation of paraffins, preferably by molecular sieve, in addition to its selectivity, has the advantage of requiring only low energy consumption. In comparison, a distillation column would have much lower selectivities with very high energy consumption; and
la flexibilité d'adaptation aux unités existantes et la possibilité de traiter des charges naphta d'origines variées, avec un impact limité sur les modes opératoires et la sévérité. Les charges de départ sont des coupes naphta plus ou moins riches en paraffines, telles qu'une coupe pétrolière extraite par distillation directe (naphta dit « straight-run » ou naphta SR), ou bien une coupe choisie parmi les naphtas de conversion, telles que ceux issus de craquage, en particulier ceux provenant d'un craquage catalytique, d'une cokéfaction, d'une viscoréduction, d'un hydrocraquage, les naphtas de pyrolyse (de vapocraquage) ou ceux d'un effluent du fond d'une colonne de dé-iso-hexaniseur d'unité d'isomérisation. Ces coupes, selon leur origine et leur point de coupe, ont des teneurs variables en paraffines et en précurseurs de dérivés benzéniques. Selon leur composition, leur point d'entrée dans le dispositif de l'invention peut varier également. Des exemples de coupes naphtas sont celles pouvant présenter des chaînes carbonées en C5-C12. Typiquement, les teneurs en paraffines dans les coupes naphtas sont comprises entre environ 25% et 60% en poids, par rapport au poids total de la coupe, sans être limitatives. Les teneurs en précurseurs des dérivés benzéniques peuvent être compris entre 8% et 50% en poids, ou entre 8% et 40% en poids, ou encore entre 8% et 30% en poids
par rapport au poids total de la coupe, en fonction de la provenance des coupes, sans toutefois être limitatives. the flexibility of adaptation to existing units and the ability to process naphtha feeds of various origins, with limited impact on operating procedures and severity. The feedstocks are naphtha cuts more or less rich in paraffins, such as a petroleum cut extracted by direct distillation ("straight-run" naphtha or SR naphtha), or a cut chosen from conversion naphthas, such as than those resulting from cracking, in particular those resulting from catalytic cracking, coking, visbreaking, hydrocracking, pyrolysis naphthas (steam cracking) or those of a bottom effluent from a de-iso-hexanizer column of isomerization unit. These cuts, according to their origin and their point of cut, have variable contents in paraffins and precursors of benzene derivatives. Depending on their composition, their point of entry into the device of the invention may also vary. Examples of naphtha cuts are those which may have C5-C12 carbon chains. Typically, the paraffin contents in the naphtha cuts are between about 25% and 60% by weight, relative to the total weight of the section, without being limiting. The precursor contents of the benzene derivatives can be between 8% and 50% by weight, or between 8% and 40% by weight, or between 8% and 30% by weight. relative to the total weight of the cut, depending on the origin of the cuts, without being limiting.
Ces charges doivent de préférence être d'une qualité compatible avec le procédé, en particulier pour ce qui concerne la teneur en soufre et azote, typiquement inférieure à 0,5 ppm poids, et en oléfines. Ces charges doivent, au besoin, subir un hydrotraitement ou autre procédé de purification adéquat, connu de l'homme du métier. These fillers should preferably be of a quality compatible with the process, in particular with regard to the content of sulfur and nitrogen, typically less than 0.5 ppm by weight, and to olefins. These fillers must, if necessary, undergo a hydrotreatment or other appropriate purification process, known to those skilled in the art.
Les précurseurs desdits dérivés benzéniques sont les naphtènes, c'est-à-dire des alcanes cycliques à 5 ou 6 atomes de carbone On peut citer le cyclohexane ou le méthyl-cyclopentane. The precursors of said benzene derivatives are naphthenes, that is to say cyclic alkanes with 5 or 6 carbon atoms. Cyclohexane or methylcyclopentane may be mentioned.
La première étape du procédé (étape a)) consiste en une séparation de paraffines à partir de la coupe naphta dans une unité de séparation des paraffines. Le Demandeur a ainsi trouvé que l'étape amont de séparation de paraffines permet de séparer sélectivement les paraffines qui sont les molécules qui présentent la plus faible réactivité de production de dérivés benzéniques dans l'unité de reformage catalytique. Les paraffines sont aussi les molécules qui présentent la plus grande tendance au craquage au cours de l'étape de reformage catalytique, ce qui entraîne une dévalorisation du fait de la transformation des molécules de naphta en gaz C1 -C4, mais aussi parce que le craquage consomme de l'hydrogène, ce qui diminue le rendement H2 dans l'unité de reformage. Les paraffines comprennent les n-paraffines linéaires et les paraffines ramifiées (iso- ou i-paraffines) classiquement présentes dans les coupes naphtas citées, et ont des atomes de carbone allant de C5 à C8. Les teneurs en paraffines dans la charge de départ sont illustrées dans les exemples décris plus avant dans cette description. Typiquement, pour quelques exemples de pétroles bruts à l'origine des coupes naphta de l'invention, les teneurs sont les suivantes :
Teneurs en paraffines, naphtènes et aromatiqu dans la coupe C5-145°C selon le brut The first step of the process (step a)) consists of separating paraffins from the naphtha section in a paraffin separation unit. The Applicant has thus found that the upstream paraffin separation step makes it possible to selectively separate the paraffins which are the molecules which have the lowest reactivity for the production of benzene derivatives in the catalytic reforming unit. Paraffins are also the molecules that have the greatest tendency to crack during the catalytic reforming stage, which leads to a devaluation due to the transformation of the naphtha molecules into C1-C4 gas, but also because cracking consumes hydrogen, which decreases the efficiency H 2 in the reforming unit. Paraffins comprise linear n-paraffins and branched paraffins (iso- or i-paraffins) conventionally present in the naphtha cuts mentioned, and have carbon atoms ranging from C5 to C8. The paraffin contents in the feedstock are illustrated in the examples described further in this specification. Typically, for some examples of crude oils at the origin of the naphtha cuts of the invention, the contents are as follows: Paraffin, naphthenes and aromatics content in the C5-145 ° C crude cut
L'unité de séparation de paraffines de l'étape a) est basée sur des technologies connues et utilisées dans le raffinage et la pétrochimie pour des objectifs voisins, utilisant avantageusement des adsorbants appropriés, tels que de type tamis moléculaires. The paraffin separation unit of step a) is based on known technologies and used in refining and petrochemistry for neighboring purposes, advantageously using suitable adsorbents, such as molecular sieve type.
Au cours de cette étape, les paraffines s'introduisent dans les pores de l'adsorbant et y sont retenues, tandis que les molécules de plus grosse taille, les précurseurs des dérivés benzéniques et lesdits dérivés, traversent le lit de l'adsorbant. En fonction de l'adsorbant utilisé et des conditions opératoires, les molécules séparées sont les n-paraffines et au moins une partie des paraffines les moins ramifiées, telles que les mono-méthyl-paraffines, les paraffines les plus ramifiées n'étant pas séparées des précurseurs et des dérivés benzéniques. La fraction des paraffines est ensuite récupérée dans une étape de désorption par exemple à l'aide d'un flux d'hydrocarbures légers, comme le n-butane, en opérant à température élevée et à faible pression permettant de l'extraire des pores. La mise en œuvre de cette technologie peut se faire de manière aisée avec au moins deux lits travaillant en parallèle, l'un en adsorption et l'autre en désorption avec alternance à la fin de chaque cycle. Une autre forme de mise en œuvre fait appel aux technologies dites de « lit mobile simulé » dans la quelle une vanne rotative multivoies de technologie appropriée permet à des différentes zones de la même colonne de travailler simultanément les unes en
adsorption et les autres en désorption. Des exemples typiques de cette dernière technologie sont les procédés connus sous le nom commercial de Molex® (Société UOP) permettant la séparation de paraffines légères linéaires des paraffines ramifiées, et de Parex® (Société UOP) ou Eluxyl® (Société Axens, filiale de IFPEN) qui permettent la séparation de paraxylène à partir d'un mélange des trois isomères différents du xylène. During this step, the paraffins are introduced into the pores of the adsorbent and are retained there, while the larger molecules, the precursors of the benzene derivatives and the said derivatives, cross the bed of the adsorbent. Depending on the adsorbent used and the operating conditions, the separated molecules are n-paraffins and at least some of the less branched paraffins, such as mono-methyl paraffins, the most branched paraffins being not separated. precursors and benzene derivatives. The paraffin fraction is then recovered in a desorption stage, for example using a stream of light hydrocarbons, such as n-butane, operating at high temperature and low pressure to extract the pores. The implementation of this technology can be done easily with at least two beds working in parallel, one in adsorption and the other in desorption with alternation at the end of each cycle. Another form of implementation uses so-called "simulated moving bed" technologies in which a multi-way rotary valve of appropriate technology allows different areas of the same column to work simultaneously with each other. adsorption and the others in desorption. Typical examples of this latter technology are the processes known under the trade name Molex® (Company UOP) for the separation of linear light paraffins from branched paraffins, and Parex® (Company UOP) or Eluxyl® (Company Axens, a subsidiary of IFPEN) which allow separation of paraxylene from a mixture of the three different isomers of xylene.
La séparation de paraffines par tamis moléculaire, outre sa sélectivité, présente l'avantage de ne requérir que de faibles consommations énergétiques. En comparaison, une colonne de distillation présenterait des sélectivités largement inférieures avec des consommations énergétiques très importantes. The separation of paraffins by molecular sieves, in addition to its selectivity, has the advantage of requiring only low energy consumption. In comparison, a distillation column would have much lower selectivities with very high energy consumption.
Les conditions opératoires de mise en œuvre de tels procédés sont typiques, connues de l'homme du métier du raffinage et de la pétrochimie, et d'une manière générale non spécifiques à l'invention. The operating conditions for carrying out such processes are typical, known to those skilled in the art of refining and petrochemistry, and generally not specific to the invention.
La fraction dépourvue en paraffines, ou déparaffinée, est ensuite traitée par une étape de reformage catalytique dans une unité appropriée (étape b)), pour former un reformat riche en composé aromatiques. Dans le contexte de l'invention, la fraction issue de l'étape a) peut contenir, selon les cas et sans être limitatif, quelques pourcents en poids de paraffines, typiquement de l'ordre de 1 %-10% ou de 1 % à 5% en poids. The paraffin-free fraction, or dewaxed fraction, is then treated by a catalytic reforming step in a suitable unit (step b), to form a reformate rich in aromatic compound. In the context of the invention, the fraction resulting from step a) may contain, depending on the case and without being limiting, a few percent by weight of paraffins, typically of the order of 1% -10% or 1%. at 5% by weight.
D'une manière générale, le reformage catalytique a pour objectif de transformer les précurseurs des dérivés benzéniques en ces dérivés. Les paraffines présentes dans la charge de départ peuvent aussi subir des réactions d'hydrodécyclisation pour produire davantage de composés aromatiques, mais ces réactions sont bien plus lentes et moins complètes que celles de dé-hydrogénation de naphtènes (précurseurs du benzène). Les paraffines peuvent subir un craquage pour produire des hydrocarbures légers du type C1 -C4 (gaz de craquage) mais ces réactions sont bien moins intéressantes du point de vue économique, et, de surcroît, chaque molécule de paraffine craquée consomme une molécule de H2, ce qui diminue le rendement d'hydrogène dans l'unité de reformage.
Par conséquent, la séparation de paraffines en amont de cette étape b), limite la perte en H2 liée au craquage de ces molécules (hydrocarbures légers C1 - C4) et permet de valoriser plus efficacement les paraffines obtenues par exemple en charge d'un vapocraqueur. In general, the objective of catalytic reforming is to convert the precursors of benzene derivatives into these derivatives. The paraffins present in the feedstock may also undergo hydrodecyclization reactions to produce more aromatic compounds, but these reactions are much slower and less complete than those of dehydrogenation of naphthenes (benzene precursors). Paraffins can be cracked to produce C1-C4 light hydrocarbons (cracking gas) but these reactions are far less economically attractive, and in addition, each cracked paraffin molecule consumes one molecule of H 2 which decreases the hydrogen yield in the reforming unit. Therefore, the separation of paraffins upstream of this step b) limits the loss of H 2 linked to the cracking of these molecules (light C1-C4 hydrocarbons) and makes it possible to more efficiently recover the paraffins obtained, for example, in charge of a steam cracker.
En effet, lorsque la charge de départ est concentrée en précurseurs de dérivés benzéniques, la sévérité requise pour une conversion donnée est plus faible, ce qui permet de réduire les réactions de craquage et maximiser le rendement en dérivés benzéniques et en H2. En même temps, une opération à plus faible sévérité permet d'utiliser des catalyseurs qui peuvent par exemple être moins stables du point de vue désactivation mais qui seront plus sélectifs et actifs au regard de la production de dérivés benzéniques. Indeed, when the feedstock is concentrated in precursors of benzene derivatives, the required severity for a given conversion is lower, which reduces the cracking reactions and maximize the yield of benzene derivatives and H 2 . At the same time, a lower severity operation makes it possible to use catalysts which may for example be less stable from the point of view of deactivation but which will be more selective and active with regard to the production of benzene derivatives.
Comme indiqué plus haut, on obtient un meilleur rendement en H2 dans l'unité de reformage. En outre, avec moins de craquage, la pureté du gaz hydrogéné produit est plus importante. As indicated above, a better H 2 yield is obtained in the reforming unit. In addition, with less cracking, the purity of the hydrogenated gas produced is greater.
Les paraffines subissent aussi des réactions d'isomérisation au cours de l'étape de reformage catalytique. Ces réactions sont régies par l'équilibre thermodynamique. Dans le produit du reformage ou reformat, les paraffines ramifiées n'ayant pas été séparées dans l'unité de séparation de paraffines et n'ayant pas réagi dans l'unité de reformage catalytique seront à l'équilibre thermodynamique. Typiquement, aux conditions typiques d'opération d'un reformage catalytique, la teneur de n-hexane dans un mélange de paraffines C6 à l'équilibre est de l'ordre de 30-40%. Ceci signifie que des n-paraffines et les paraffines peu ramifiées seront formées à partir des paraffines très ramifiées lorsque les premières sont absentes de la charge envoyée à l'unité de reformage puisqu'elles ont été retirées dans l'unité de séparation de paraffines. The paraffins also undergo isomerization reactions during the catalytic reforming step. These reactions are governed by thermodynamic equilibrium. In the reforming or reformate product, the branched paraffins which have not been separated in the paraffin separation unit and unreacted in the catalytic reforming unit will be at thermodynamic equilibrium. Typically, under the typical conditions of catalytic reforming operation, the content of n-hexane in an equilibrium paraffin C6 mixture is of the order of 30-40%. This means that n-paraffins and poorly branched paraffins will be formed from the highly branched paraffins when the former are absent from the feed sent to the reforming unit since they have been removed in the paraffin separation unit.
Selon des formes de réalisation très préférées, la coupe naphta est une coupe comprenant une grande majorité de composés en C6 (A6, P6, N6) de manière à optimiser la concentration de précurseurs en dérivés benzéniques, tels que le cyclohexane et le méthyl-cyclopentane. Les points de coupe typiques sont de l'ordre de 60-90°C (Distillation TBP ou « True Boiling Point »), mais des points de coupe supérieurs à 90°C, par exemple 100-1 10°C, peuvent aussi être considérés pour augmenter la
production de toluène. Dans tous les cas, le point final de cette coupe naphta utilisée selon l'invention est typiquement inférieur à celui d'une coupe naphta typique alimentant une unité de reformage catalytique, généralement 140- 160°C, ce qui conduit à une désactivation du catalyseur plus faible par formation de coke beaucoup moins importante. On peut tirer profit de cet avantage par exemple en augmentant la sévérité de la réaction et favoriser ainsi la production de dérivés benzéniques. Un point final moins élevé implique aussi moins de craquage provenant des molécules lourdes, ce qui évite la consommation d'hydrogène liée à ce craquage. L'unité de reformage comprend classiquement au moins un réacteur contenant un catalyseur approprié classiquement utilisé en reformage. De tels catalyseurs peuvent être ceux disponibles auprès des Sociétés Axens ou UOP notamment sur leur site internet. L'unité de reformage comprend également une unité de fractionnement servant à séparer les différents produits à la sortie du réacteur. Ce catalyseur est très sensible à la présence de produits sulfurés et azotés, aussi la charge de reformage doit présenter des teneurs limitées en soufre, azote et leurs dérivés, ou n'affectant pas l'activité du catalyseur. According to very preferred embodiments, the naphtha section is a section comprising a large majority of C6 compounds (A6, P6, N6) so as to optimize the concentration of precursors to benzene derivatives, such as cyclohexane and methyl-cyclopentane. . Typical cutting points are of the order of 60-90 ° C (TBP distillation or "True Boiling Point"), but cutting points above 90 ° C, for example 100-1 10 ° C, can also be considered to increase the toluene production. In all cases, the end point of this naphtha fraction used according to the invention is typically lower than that of a typical naphtha fraction supplying a catalytic reforming unit, generally 140-160 ° C, which leads to deactivation of the catalyst. lower by much less coke formation. This advantage can be taken advantage of for example by increasing the severity of the reaction and thus promote the production of benzene derivatives. A lower end point also implies less cracking from the heavy molecules, which avoids the hydrogen consumption associated with this cracking. The reforming unit conventionally comprises at least one reactor containing a suitable catalyst conventionally used in reforming. Such catalysts may be those available from Axens or UOP Companies, in particular on their website. The reforming unit also comprises a fractionation unit for separating the different products at the outlet of the reactor. This catalyst is very sensitive to the presence of sulfur and nitrogen products, so the reforming feedstock must have limited levels of sulfur, nitrogen and their derivatives, or not affecting the activity of the catalyst.
La réaction est effectuée habituellement sous pression de 3 à 20 bars typiquement et à haute température, typiquement de l'ordre de 450 à 550°C, avec production d'hydrogène venant des molécules naphténiques. De telles conditions opératoires sont connues de l'homme du métier et par exemple détaillées dans les manuels techniques édités au nom de Jean-Pierre Wauquier (Le Raffinage du Pétrole- Editions Technip) et Pierre Wuithier (Raffinage et Génie chimique - Editions Technip). D'une manière générale, on peut se référer aux contenus de ces manuels chaque fois que pour la mise en œuvre de l'invention, on a besoin de déterminer des conditions opératoires qui ne sont pas spécifiques à l'invention et qui ne sont pas spécifiées dans ce qui suit. The reaction is usually carried out under a pressure of 3 to 20 bar typically and at high temperature, typically of the order of 450 to 550 ° C, with production of hydrogen from the naphthenic molecules. Such operating conditions are known to those skilled in the art and for example detailed in the technical manuals published in the name of Jean-Pierre Wauquier (Oil Refining - Technip Editions) and Pierre Wuithier (Refining and Chemical Engineering - Technip Editions). In a general manner, reference can be made to the contents of these manuals whenever for the implementation of the invention, it is necessary to determine operating conditions which are not specific to the invention and which are not specified in the following.
Le reformat ainsi obtenu (étape b)) est ensuite envoyé dans une unité de séparation des composés aromatiques pour l'obtention de la coupe pétrolière aromatique comprenant au moins 95% en poids de benzène (étape c)).
La séparation ou extraction des composés aromatiques avec pour charge le reformat obtenu à l'étape b), le cas échéant en mélange avec des charges d'autres origines, notamment des essences de pyrolyse riches en précurseurs de benzène, permet d'obtenir un produit concentré en aromatiques et un raffinât plus ou moins riche en précurseurs de benzène (essentiellement molécules naphténiques). The reformate thus obtained (step b)) is then sent to a separation unit of the aromatic compounds to obtain the aromatic petroleum fraction comprising at least 95% by weight of benzene (step c)). The separation or extraction of aromatic compounds with charge the reformate obtained in step b), optionally mixed with other sources of charges, including pyrolysis gasolines rich in benzene precursors, provides a product concentrated in aromatics and a raffinate more or less rich in benzene precursors (essentially naphthenic molecules).
De préférence, les charges de départ riches en composés aromatiques (teneur en composés aromatiques supérieure à environ 20-30% en poids d'aromatiques, de préférence supérieures à 30% en poids, et ayant une teneur en paraffines inférieure à celle des coupes naphtas introduites à l'étapes a), entreront dans le schéma de l'invention directement à l'unité de séparation des composés aromatiques (étape c)), ce qui permet d'une part de diminuer les débits aux autres unités avec conséquences évidentes dans la taille et dans la consommation énergétique de celles-ci, mais aussi d'améliorer la production de composés aromatiques dans le reformeur liée au fait que la réduction de la teneur d'aromatiques dans la charge favorise sa production par l'effet des équilibres thermodynamiques. Preferably, the aromatic compound-rich feedstocks (content of aromatic compounds greater than about 20-30% by weight of aromatics, preferably greater than 30% by weight, and having a paraffin content lower than that of naphtha cups introduced in steps a), will enter the scheme of the invention directly to the aromatic compounds separation unit (step c)), which allows on the one hand to reduce the flow rates to other units with obvious consequences in the size and in the energy consumption of these, but also to improve the production of aromatic compounds in the reformer related to the fact that the reduction of the aromatic content in the feed favors its production by the effect of thermodynamic equilibria .
Le raffinât provenant de l'unité de séparation des composés aromatiques (étape c)), riche en précurseurs de composés aromatiques et contenant des paraffines résiduelles, est recyclé vers l'unité de reformage catalytique (étape b)) ou, préférentiellement selon l'invention, vers l'unité de séparation de paraffines (étape a)), selon la teneur en paraffines de ce raffinât. Des dispositifs spécifiques, tels que des lavages, des pièges, et des hydrotraitements, doivent être mis en place pour retirer les traces du solvant utilisé dans la séparation des composés aromatiques qui peuvent nuire à l'adsorbant, tel que les tamis moléculaires, mis en œuvre de préférence dans l'unité de séparation de paraffines ou aux catalyseurs du reformage catalytique. The raffinate from the aromatic compound separation unit (step c)), rich in aromatic compound precursors and containing residual paraffins, is recycled to the catalytic reforming unit (step b)) or, preferably according to the invention. invention, to the paraffin separation unit (step a)), depending on the paraffin content of this raffinate. Specific devices, such as washes, traps, and hydrotreatments, must be in place to remove traces of the solvent used in the separation of aromatic compounds that may adversely affect the adsorbent, such as molecular sieves, put into preferably in the paraffin separation unit or catalytic reforming catalysts.
L'unité de séparation de composés aromatiques de l'étape c) est basée sur des technologies d'extraction, telles que extraction liquide-liquide ou de distillation extractive amplement connues dans l'industrie. Le solvant utilisé ayant une grande affinité pour les molécules aromatiques, on obtient ainsi une coupe pétrolière aromatique enrichie en benzène, mais qui peut aussi contenir du toluène et/ou autres aromatiques déjà contenus dans la charge de départ fraîche ou formés dans le reformeur catalytique. Selon les compositions des charges et fractions entrant et sortant selon le procédé et des composés à
produire, des colonnes de fractionnement sont à prévoir en amont ou en aval de l'unité de séparation des composés aromatiques. The aromatic compound separation unit of step c) is based on extraction technologies, such as liquid-liquid extraction or extractive distillation amply known in the industry. The solvent used having a high affinity for the aromatic molecules, thus obtaining an aromatic petroleum fraction enriched in benzene, but which may also contain toluene and / or other aromatics already contained in the fresh feedstock or formed in the catalytic reformer. According to the compositions of the charges and fractions entering and leaving according to the process and compounds to produce, fractionation columns are expected upstream or downstream of the unit of separation of aromatic compounds.
La séparation des composés aromatiques après le reformage catalytique (étape b)) permet d'obtenir un produit concentré en composés benzéniques et, avantageusement, un raffinât riche en précurseurs des composés benzéniques. The separation of the aromatic compounds after the catalytic reforming (step b)) makes it possible to obtain a product which is concentrated in benzene compounds and, advantageously, a raffinate rich in precursors of the benzene compounds.
La séparation de paraffines selon l'étape a) permet de réduire les quantités à recycler et d'obtenir un raffinât plus concentré en précurseurs de composés aromatiques, ce qui, d'une part, améliore sensiblement la productivité de ces dérivés et, d'autre part, réduit la consommation énergétique. The separation of paraffins according to step a) makes it possible to reduce the quantities to be recycled and to obtain a raffinate more concentrated in precursors of aromatic compounds, which, on the one hand, appreciably improves the productivity of these derivatives and, on the one hand, on the other hand, reduces energy consumption.
Selon une forme de réalisation optimisée, le procédé comprend une étape supplémentaire préférentielle, étape d), de recyclage d'un raffinât provenant de l'unité de séparation des composés aromatiques (étape c)), vers l'unité de séparation des paraffines de l'étape a). According to an optimized embodiment, the process comprises a further preferred step, step d), of recycling a raffinate from the aromatic compound separation unit (step c) to the paraffin separation unit of step a).
Cette étape d) est mise en œuvre par le biais de dispositifs spécifiques, incluant notamment des lavages, des pièges, des hydrotraitements, lesquels doivent être très avantageusement agencés pour éliminer les traces du solvant utilisé dans la séparation des composés aromatiques et qui peuvent affecter la fonctionnalité de l'adsorbant par exemple tel que mis en œuvre à l'unité de séparation de paraffines (étape a)) ou celle des catalyseurs préférentiellement mis en œuvre à l'étape de reformage catalytique (étape b)). This step d) is implemented by means of specific devices, including in particular washes, traps, hydrotreatments, which must be very advantageously arranged to remove traces of the solvent used in the separation of aromatic compounds and which may affect the functionality of the adsorbent for example as implemented at the paraffins separation unit (step a)) or that of the catalysts preferentially used in the catalytic reforming step (step b)).
La mise en œuvre de cette étape d) ne requiert plus nécessairement un système de purge sur le raffinât issu de l'étape de séparation (étape c), ce qui empêche la perte d'une partie des précurseurs de composés aromatiques, le flux de la fraction de paraffines concentré issu de l'étape a) faisant office de purge « sélective ». The implementation of this step d) no longer necessarily requires a purge system on the raffinate from the separation step (step c), which prevents the loss of a part of the precursors of aromatic compounds, the flow of the concentrated paraffin fraction from step a) serving as a "selective" purge.
La quantité de raffinât recyclé au reformeur est bien inférieure à celle du raffinât obtenu par les procédés classiques, ne mettant pas en œuvre l'étape a) amont, puisqu'elle est appauvrie en paraffines. Ceci aura un impact important sur la taille requise pour les différentes unités mais aussi sur le bilan énergétique du procédé. The amount of raffinate recycled to the reformer is much lower than that of the raffinate obtained by conventional methods, not implementing step a) upstream, since it is depleted in paraffins. This will have a significant impact on the size required for the different units but also on the energy balance of the process.
Le procédé de l'invention peut comprendre en outre, pour fournir un schéma intégré de raffinage-pétrochimie, une étape e) de recyclage de la fraction des
paraffines issue de l'étape a) vers une unité de vapocraquage où elle est très avantageusement utilisée pour la production d'oléfines et d'au moins une coupe d'essence de pyrolyse, dite fraction « pygas », riche en composés aromatiques. En effet, grâce à l'invention, le recyclage de certaines paraffines vers un vapocraqueur, en entrée, permet d'augmenter le rendement de la production en benzène mais aussi en oléfines telles que l'éthylène, le propylène et le butadiène qui sont des produits valorisâmes. Par ailleurs, la production de composés aromatiques du procédé global est ainsi accrue. Cette unité de vaporeformage ou vapocraquage peut également recevoir d'autres charges provenant d'autres coupes naphtas en vue de leur traitement. The method of the invention may furthermore comprise, to provide an integrated refinery-petrochemical scheme, a step e) of recycling the fraction of paraffins from step a) to a steam-cracking unit where it is very advantageously used for the production of olefins and at least one pyrolysis gasoline fraction, called "pygas" fraction, rich in aromatic compounds. In fact, thanks to the invention, the recycling of certain paraffins to an inlet steam cracker makes it possible to increase the production yield of benzene but also of olefins such as ethylene, propylene and butadiene which are valued products. In addition, the production of aromatic compounds of the overall process is thus increased. This steam reforming or steam-cracking unit can also receive other feeds from other naphtha cuts for the purpose of their treatment.
En variante avantageuse, le procédé comprend après l'étape e), une étape f) d'envoi de la coupe d'essence de pyrolyse produite au vapocraqueur vers l'étape c) du procédé, en complément du reformat issu de l'étape b), avantageusement de façon concomitante avec le traitement d'une coupe naphta débutant par l'étape a). In an advantageous variant, the process comprises, after step e), a step f) of sending the fraction of pyrolysis gasoline produced to the steam cracker to step c) of the process, in addition to the reformate resulting from the step b), advantageously concomitantly with the treatment of a naphtha cut starting with step a).
Dans ce cas, cette mise en œuvre est avantageuse, car la coupe d'essence de pyrolyse est appauvrie en paraffines et riche en précurseurs de dérivés benzéniques et en composés benzéniques. In this case, this implementation is advantageous because the pyrolysis gasoline fraction is depleted of paraffins and rich in precursors of benzene derivatives and benzene compounds.
Selon des formes de réalisation préférées, lorsqu'une première coupe naphta, en tant que charge de départ contient une quantité en composés aromatiques supérieure à au moins 30% en poids par rapport au poids total de la coupe et une teneur en paraffines inférieure à celle de la coupe naphta qu'on envoie à l'unité de séparation des composés aromatiques, telle qu'une coupe naphta ex-vaporeformateur, ladite première coupe naphta est introduite directement à l'étape c) du procédé, concomitamment avec le traitement d'une coupe naphta débutant par l'étape a). Ce dernier mode de réalisation offre l'avantage, d'une part, de diminuer les débits des charges de départ à traiter aux autres unités (de séparation des paraffines et/ou des dérivés benzéniques) avec des conséquences bénéfiques dans les dimensions des unités et dans la consommation énergétique qui seront diminuées, et, d'autre part, d'améliorer la production des dérivés benzéniques dans l'unité de reformage, ce qui est lié au fait que la réduction de la teneur des dérivés benzéniques dans la charge de départ favorise sa production grâce aux équilibres thermodynamiques.
En variante, lorsqu'on peut disposer en tant que charge de départ d'une coupe naphta qui comprend une teneur élevée en précurseurs de dérivés benzéniques et une teneur négligeable en paraffines (n-paraffines et/ou paraffines ramifiées), c'est-à-dire inférieure à celle qu'on envoie à l'étape a), celle-ci est avantageusement introduite directement à l'étape b) du procédé, également concomitamment avec le traitement d'une coupe naphta débutant par l'étape a). Une telle coupe est par exemple la coupe naphta de type hydrocraquage. Cette variante présente les mêmes avantages que ceux décrits précédemment. According to preferred embodiments, when a first naphtha fraction, as feedstock contains an amount of aromatic compounds greater than at least 30% by weight relative to the total weight of the cup and a paraffin content lower than that of the naphtha section which is sent to the aromatic compound separation unit, such as an ex-vaporeformer naphtha section, said first naphtha section is introduced directly into stage c) of the process, concomitantly with the treatment of a naphtha cut beginning with step a). This latter embodiment offers the advantage, on the one hand, of reducing the flow rates of the feedstock to be treated to the other units (paraffin separation and / or benzene derivatives) with beneficial consequences in the dimensions of the units and in the energy consumption which will be reduced, and, secondly, to improve the production of benzene derivatives in the reforming unit, which is related to the fact that the reduction of the content of benzene derivatives in the feedstock promotes its production thanks to the thermodynamic equilibrium. Alternatively, when a naphtha fraction which comprises a high content of benzene derivative precursors and a negligible paraffin content (n-paraffins and / or branched paraffins) can be available as feedstock, that is, less than that which is sent to step a), this is advantageously introduced directly in step b) of the process, also concomitantly with the treatment of a naphtha fraction starting with step a) . Such a section is, for example, the hydrocracking type naphtha cut. This variant has the same advantages as those described above.
L'invention concerne également un dispositif ou ensemble de procédés (ou encore appelé schéma (ou enchaînement de procédés) intégré de raffinage- pétrochimie) pour la mise en œuvre du procédé de l'invention. The invention also relates to a device or set of processes (or also called integrated scheme (or sequence of processes) refining petrochemical) for the implementation of the method of the invention.
Ce dispositif est agencé pour la production d'une coupe pétrolière aromatique comprenant au moins 95% en poids de benzène, à partir d'une coupe naphta comprenant des paraffines, des composés aromatiques et des précurseurs desdits composés aromatiques, comprenant successivement les unités de production et/ou traitement suivants : This device is designed for the production of an aromatic petroleum fraction comprising at least 95% by weight of benzene, from a naphtha section comprising paraffins, aromatic compounds and precursors of said aromatic compounds, comprising successively the production units. and / or treatment:
a) une unité de séparation des paraffines agencée pour séparer les paraffines à partir de la coupe naphta, a) a paraffin separation unit arranged to separate the paraffins from the naphtha section,
b) une unité de reformage catalytique conformée pour traiter la fraction dépourvue en paraffines obtenue à l'étape a), pour former un reformat riche en composés aromatiques, et b) a catalytic reforming unit shaped to treat the paraffin-free fraction obtained in step a), to form a reformate rich in aromatic compounds, and
c) une unité de séparation des composés aromatiques conformée pour séparer les composés aromatiques issus dudit reformat de l'étape b), pour l'obtention de la coupe pétrolière aromatique comprenant au moins 95% en poids de benzène. c) a unit for separating aromatic compounds shaped to separate the aromatic compounds derived from said reformate of step b), to obtain the aromatic petroleum fraction comprising at least 95% by weight of benzene.
Le dispositif de production de coupe pétrolière enrichie en benzène comportant l'enchaînement des trois unités selon l'invention permet d'augmenter les performances de production, notamment l'augmentation du rendement en composés aromatiques et de préférence en coupe pétrolière aromatique enrichie en benzène, et également en H2 ; The device for producing benzene-enriched petroleum cutter comprising the linking of the three units according to the invention makes it possible to increase the production performances, in particular the increase of the yield of aromatic compounds and preferably of the benzene-enriched aromatic petroleum fraction, and also in H 2 ;
l'absence de surcoûts d'investissement liés par la possibilité de mise en œuvre d'unités existantes (pas de nouvelle technologie nécessaire) ;
l'amélioration de l'efficacité énergétique comme cela a déjà été décrit précédemment, et the absence of additional investment costs linked to the possibility of implementing existing units (no new technology needed); improving energy efficiency as previously described, and
la flexibilité d'adaptation aux capacités des unités existantes, en mettant à profit leur adaptabilité à des variations de composition des coupes naphta en entrée ou à un élargissement de la provenance desdites coupes, avec un impact limité sur les modes opératoires et la sévérité. the flexibility of adapting to the capacities of the existing units, by taking advantage of their adaptability to variations in the composition of the naphtha cuts at entry or to an enlargement of the origin of said cuts, with a limited impact on the operating modes and the severity.
Cet enchaînement permet d'optimiser la taille des unités, les coûts d'investissement ainsi que l'efficacité énergétique du schéma. Avantageusement, le dispositif comprend en outre une unité de vapo- reformage couplée en sortie de l'unité de séparation des paraffines et dont la coupe « pygas » produite est traitée dans l'unité de séparation de composés aromatiques puis dans l'unité de séparation des paraffines, pour finalement être envoyée en alimentation supplémentaire à l'unité de reformage catalytique. This sequence makes it possible to optimize the size of the units, the investment costs as well as the energy efficiency of the scheme. Advantageously, the device further comprises a vapor reforming unit coupled at the outlet of the paraffin separation unit and whose "pygas" cut produced is treated in the aromatic compound separation unit and then in the separation unit. paraffins, to finally be sent extra feed to the catalytic reforming unit.
De préférence, le dispositif comprend en outre une unité d'hydrodéalkylation couplée en sortie de l'unité de séparation des composés aromatiques et conçue pour transformer le toluène en benzène. Cet agencement permet la récupération et le traitement de la fraction des paraffines séparées à l'étape (a) dans l'unité de vapo-reformage (ou vapo- craquage), où elle est très avantageusement utilisée pour la production d'une coupe d'essence de pyrolyse, fraction « pygas », riche en dérivés benzéniques, et d'oléfines valorisâmes avec un meilleur rendement. Preferably, the device further comprises a hydrodealkylation unit coupled at the outlet of the aromatic compound separation unit and designed to convert toluene to benzene. This arrangement allows the recovery and treatment of the fraction of the paraffins separated in step (a) in the steam reforming unit (or vapo-cracking), where it is very advantageously used for the production of a glass cut. pyrolysis gasoline, fraction "pygas", rich in benzene derivatives, and olefins valorisâmes with a better yield.
La production de dérivés benzéniques, et notamment des composés aromatiques, et avantageusement de la coupe pétrolière aromatique enrichie en benzène, du schéma global est ainsi accrue. The production of benzene derivatives, and especially aromatic compounds, and advantageously of the benzene-enriched aromatic petroleum fraction, of the overall scheme is thus increased.
L'invention est maintenant décrite en référence aux dessins annexés, non limitatifs, dans lesquels : The invention is now described with reference to the appended non-limiting drawings, in which:
- la Fig. 1 est une vue schématique simplifiée d'un dispositif de production d'une coupe benzène de grande pureté, et un procédé associé, selon une forme préférée de mise en œuvre, c'est-à-dire que cette figure représente le schéma intégré global selon l'invention,
- la Fig. 2 est une vue schématique avec bilans matière, hydrogène, et énergétique d'un dispositif selon l'état de la technique de type reformeur centré sur une charge C6, couplé à un vapocraqueur et une extraction ou séparation (extracteur ou séparateur) de composés aromatiques traitant l'essence de pyrolyse et le reformat ; FIG. 1 is a simplified schematic view of a device for producing a high purity benzene section, and a related method, according to a preferred embodiment, that is to say that this figure represents the overall integrated scheme according to the invention, FIG. 2 is a schematic view with material, hydrogen and energy balances of a device according to the state of the art of the reformer type centered on a charge C6, coupled to a steam cracker and an extraction or separation (extractor or separator) of aromatic compounds treating pyrolysis gasoline and reformate;
- la Fig. 3 est une vue schématique selon une variante avec bilans matière, hydrogène, et énergétique d'un dispositif de type reformeur centré sur une charge C6, couplé à un vapocraqueur et une extraction ou séparation (extracteur ou séparateur) de composés aromatiques traitant le reformat et l'essence de pyrolyse, avec recyclage du raffinât ex-séparation (ex-extraction) de composés aromatiques au reformeur ; FIG. 3 is a schematic view according to a variant with material, hydrogen and energy balances of a reformer type device centered on a charge C6, coupled to a steam cracker and an extraction or separation (extractor or separator) of aromatics processing the reformate and the pyrolysis gasoline, with recycling of the ex-separation raffinate (ex-extraction) of aromatic compounds to the reformer;
- la Fig. 4 est une vue schématique avec bilans matière, hydrogène, et énergétique d'un dispositif selon l'invention de type reformeur centré sur une charge C6 préalablement séparée des paraffines qu'elle contient, couplé à un vapocraqueur et une extraction ou séparation (extracteur ou séparateur) de composés aromatiques traitant le reformat et l'essence de pyrolyse, avec recyclage du raffinât ex-séparation (ex-extraction) de composés aromatiques en amont de la séparation des paraffines ; et FIG. 4 is a schematic view with material, hydrogen, and energy balances of a device according to the invention of the reformer type centered on a charge C6 previously separated from the paraffins it contains, coupled with a steam cracker and an extraction or separation (extractor or separator) of aromatics processing reformate and pyrolysis gasoline, with recycling of the ex-separation raffinate (ex-extraction) of aromatic compounds upstream of paraffin separation; and
- la Fig. 5 est une vue schématique avec bilans matière, hydrogène, et énergétique d'un dispositif selon l'invention de type reformeur centré sur une charge C6 préalablement séparée des paraffines qu'elle contient, couplé à un vapocraqueur et une extraction ou séparation (extracteur ou séparateur) de composés aromatiques traitant le reformat et l'essence de pyrolyse, avec recyclage du raffinât ex-séparation (ex-extraction) de composés aromatiques en amont de la séparation des paraffines, auquel on a ajouté une unité d'hydrodéalkylation du toluène, cette figure 5 correspondant au schéma simplifié de la figure 1 . FIG. 5 is a schematic view with material, hydrogen, and energy balances of a device according to the invention of the reformer type centered on a charge C6 previously separated from the paraffins it contains, coupled with a steam cracker and an extraction or separation (extractor or separator) of aromatics treating the reformate and the pyrolysis gasoline, with recycling of the ex-separation raffinate (ex-extraction) of aromatic compounds upstream of paraffin separation, to which a toluene hydrodealkylation unit has been added, this figure 5 corresponding to the simplified diagram of FIG.
La Fig.1 montre un schéma d'une forme de réalisation préférée de l'invention. On envoie une charge naphta de départ 2 correspondant à une coupe C6 d'un naphta typique de distillation directe, dit naphta SR, comprenant du benzène (A6), du cyclohexane (N6) en tant que précurseur de benzène et de type naphtène, et des paraffines en C6 (P6) vers l'unité de séparation des paraffines (a) 10. Les paraffines séparées (n-paraffines, certaines paraffines ramifiées) 1 1 sont envoyées vers l'unité de vaporeformage ou vapocraquage (e) 40, généralement une unité de pétrochimie, produisant des oléfines telles
que de l'éthylène, du propylène et analogue, et une coupe d'essence de pyrolyse 41 , ou fraction « pygas » riche en aromatiques et en naphtènes, qui est ensuite envoyée vers l'unité de séparation des composés aromatiques (c) 30 pour extraire le benzène et le toluène. Lorsqu'on dispose d'une coupe naphta qui comprend une teneur élevée en précurseurs de composés aromatiques, tel que du cyclohexane, et une faible teneur en n-paraffines et/ou en paraffines ramifiées, celle-ci est avantageusement introduite directement à l'étape b) du procédé. Ce cas n'est pas représenté à la figure 1 mais est illustré à la figure 3. Autrement dit, à cette occasion, l'étape a) de séparation de paraffines est omise. Fig.1 shows a diagram of a preferred embodiment of the invention. A starting naphtha feed 2 corresponding to a C6 cut of a typical straight-run naphtha, said SR naphtha, comprising benzene (A6), cyclohexane (N6) as a benzene and naphthene precursor, is fed. C6 paraffins (P6) to the paraffin separation unit (a) 10. The separated paraffins (n-paraffins, certain branched paraffins) 11 are sent to the steam reforming or steam-cracking unit (e) 40, generally a petrochemical unit, producing olefins such ethylene, propylene and the like, and a pyrolysis gasoline fraction 41, or "pygas" fraction rich in aromatics and naphthenes, which is then sent to the aromatic compound separation unit (c). to extract benzene and toluene. When a naphtha section is available which comprises a high content of aromatic compound precursors, such as cyclohexane, and a low content of n-paraffins and / or branched paraffins, this is advantageously introduced directly into the naphtha section. step b) of the process. This case is not shown in FIG. 1 but is illustrated in FIG. 3. In other words, on this occasion, step a) of paraffin separation is omitted.
La fraction appauvrie en paraffines C6 12 ex-unité de séparation (a) 10 est ensuite envoyée vers l'unité de reformage (b) 20. Cette étape permet la production d'un reformat 23, d'hydrogène 21 et de gaz de craquage 22. The paraffin-depleted fraction C6 12 ex-separation unit (a) is then sent to the reforming unit (b) 20. This stage allows the production of a reformate 23, hydrogen 21 and cracking gas. 22.
Le reformat 23 subit ensuite dans l'unité de séparation de composés aromatiques (c) 30, une extraction de sorte que l'on récupère une coupe pétrolière enrichie en benzène 31 . L'unité (c) 30 comprend, selon les cas, des charges ou fractions entrant vers et sortant de cette unité 30, en amont ou en aval des unités de fractionnement appropriées. Celles-ci sont représentées à la figure 4. Cette étape c) permet également la production d'un raffinât 32 riche en précurseurs de composés aromatiques et comprenant, le cas échéant, des quantités variables de paraffines. Ce raffinât 32 (d) est recyclé vers l'unité de séparation des paraffines (a) 10. Dans le schéma représenté, en sortie de l'unité de séparation des composés aromatiques 30, est placé un système de purge 33 afin d'évacuer, au besoin, une partie du raffinât 32. The reformate 23 then undergoes extraction in the aromatic compound separation unit (c) 30 so that a benzene-enriched petroleum fraction 31 is recovered. The unit (c) 30 comprises, depending on the case, charges or fractions entering and leaving this unit 30, upstream or downstream of the appropriate fractionation units. These are shown in Figure 4. This step c) also allows the production of a raffinate 32 rich in precursors of aromatic compounds and including, where appropriate, varying amounts of paraffins. This raffinate 32 (d) is recycled to the paraffin separation unit (a) 10. In the diagram shown, at the outlet of the aromatic compound separation unit 30, is placed a purge system 33 to evacuate if necessary, part of the raffinate 32.
A l'étape c), en sortie de l'unité (c) 30, on produit aussi du toluène 35, en moindre mesure, que l'on peut, dans le but visé par l'invention de produire du benzène, maximiser et diriger vers une unité d'hydrodéalkylation dite HDA, 50, de conception et d'opération connues de l'homme du métier. En sortie de l'unité 50, on récupère du benzène quasiment pur et également un peu d'essence qu'on envoie au « pool » essence 60. In step c), at the outlet of the unit (c) 30, toluene 35 is also produced, to a lesser extent, that it is possible, for the purpose of the invention to produce benzene, to maximize and direct to a hydrodealkylation unit called HDA, 50, design and operation known to those skilled in the art. On leaving the unit 50, almost pure benzene is recovered and also a little gasoline that is sent to the "pool" gasoline 60.
L'unité de vaporeformage (e) 40 reçoit également d'autres charges naphta 43 en vue de leur traitement dans cette unité, à titre principal. Les autres produits
42 issus de cette étape, de type majoritairement oléfiniques, sont ensuite récupérés en vue de leur valorisation de manière distincte. The steam reforming unit (e) 40 also receives other naphtha feeds 43 for processing in this unit, primarily. Other products 42 from this stage, of mainly olefinic type, are then recovered for their recovery separately.
Lorsque la coupe naphta 3 contient déjà une quantité de composés aromatiques de départ importante (environ au moins 30% en poids), celle-ci est envoyée directement (f) vers l'unité de séparation des composés aromatiques (c) 30 en même temps que la coupe pygas 41 . When the naphtha section 3 already contains a large quantity of starting aromatic compounds (approximately at least 30% by weight), this is sent directly (f) to the aromatic compounds separation unit (c) at the same time. that the cup pygas 41.
Exemple 1 en référence aux figures 1 et 4 : Example 1 with reference to Figures 1 and 4:
La coupe naphta 2 de l'exemple est envoyée vers l'unité de séparation des paraffines (a) 10, à raison de 60 T. h"1. La coupe naphta contient 2% poids de benzène, 8,6% poids de précurseur naphténique en C6, et 27,5% poids de paraffines en C6. The naphtha section 2 of the example is sent to the paraffin separation unit (a) 10 at a rate of 60 m.sup.- 1 .The naphtha fraction contains 2% by weight of benzene and 8.6% by weight of precursor. C6 naphthenic, and 27.5% by weight of C6 paraffins.
La fraction appauvrie en paraffines 12 ne contient plus de paraffines en C6, ou, à tout le moins, des quantités faibles. The paraffin-depleted fraction 12 no longer contains C6 paraffins, or, at the very least, small amounts.
La fraction appauvrie en paraffines 12 est ensuite envoyée vers l'unité de reformage (b) 20. Cette étape permet la production du reformat 23 comprenant 4,3% poids de naphtènes en C6 et 21 ,2% poids de benzène. En outre, il est récupéré 1 ,2 T.h-1 d'hydrogène 21 . The paraffin-depleted fraction 12 is then sent to the reforming unit (b) 20. This step allows the production of the reformate 23 comprising 4.3% by weight of C 6 naphthenes and 21.2% by weight of benzene. In addition, 1, 2 Th- 1 of hydrogen 21 is recovered.
Le reformat 23 subit ensuite, dans l'unité de séparation de benzène (c) 30, une extraction de sorte que l'on récupère une coupe benzène 31 , pour un débit de 24,8 T.h"1. Le raffinât 32 comprend 20,5% poids de naphtènes en C6. Ce raffinât 32 est recyclé (d) vers l'unité de séparation des paraffines (a) 10. The reformate 23 is then subjected to extraction in the benzene separation unit (c) 30 so that a benzene fraction 31 is recovered at a flow rate of 24.8 Th -1, the raffinate 32 comprising 20, 5% by weight of C 6 naphthenes This raffinate 32 is recycled (d) to the paraffin separation unit (a) 10.
Par comparaison, une telle coupe naphta est traitée sans l'étape amont de séparation de paraffines. By comparison, such a naphtha cut is processed without the upstream paraffin separation step.
Le reformat 23 contient alors 1 ,9% poids de naphtènes en C6, 13,4% poids de benzène et 24,5% poids de paraffines en C6. En outre, il est récupéré 1 ,5 T.h"1 d'hydrogène 21 et 26,5 T.h"1 de gaz de craquage. The reformate 23 then contains 1.9% by weight of C6 naphthenes, 13.4% by weight of benzene and 24.5% by weight of C6 paraffins. In addition, 1, 5 Th -1 of hydrogen 21 and 26.5 Th -1 of cracking gas are recovered.
Le reformat 23 subit ensuite dans l'unité de séparation de benzène (c) 30, une extraction de sorte que l'on récupère une coupe benzène 31 , à hauteur de 24,2 T.h"1. Le raffinât 32 comprend 8,2% poids de naphtènes en C6 et 38,9% poids de paraffines en C6, pour un débit de 53,6 T.h"1. Une partie du raffinât
32 peut être purgé par un système de purge 33 pour limiter la quantité recyclée (d) vers l'unité de séparation des paraffines (a) 10. The reformate 23 then undergoes an extraction in the benzene separation unit (c) 30 so that a benzene fraction 31 is recovered at a level of 24.2 Th- 1, whereas the raffinate 32 comprises 8.2%. weight of C6 naphthenes and 38.9% by weight of C6 paraffins, for a flow rate of 53.6 Th -1 . Part of the raffinate 32 can be purged by a purge system 33 to limit the amount recycled (d) to the paraffin separation unit (a) 10.
Exemple 2 en référence à la figure 5: Example 2 with reference to Figure 5:
L'intérêt des trois schémas représentés aux figures 2 à 4, et notamment de la figure 5 qui illustre une variante de réalisation de la figure 4 (ajout de l'unité d'HDA 50 selon figure 1 ), est d'illustrer les variations des bilans matières (ou encore flux de matières dans chaque schéma) pour ce qui concerne le benzène et l'hydrogène produits, ainsi que les variations des bilans énergétiques associés. Le schéma de la figure 2 représente un état de la technique, celui de la figure 3 un schéma intermédiaire, et celui de la figure 4, la forme de réalisation préférée de l'invention. The interest of the three diagrams shown in FIGS. 2 to 4, and in particular of FIG. 5 which illustrates an alternative embodiment of FIG. 4 (addition of the unit of HDA 50 according to FIG. 1), is to illustrate the variations material balances (or material flows in each scheme) for the benzene and hydrogen produced, as well as the variations in associated energy balances. The diagram of FIG. 2 represents a state of the art, that of FIG. 3 an intermediate diagram, and that of FIG. 4, the preferred embodiment of the invention.
Ces schémas sont explicites, car ils sont directement lisibles et compréhensibles pour l'homme du métier. Ils ne seront pas décrits en détail. D'une manière générale, certains avantages de l'invention peuvent être tempérés par les tailles relatives des unités, par exemple le vapocraqueur est une unité prépondérante en matière de consommation énergétique et le Demandeur n'a pas cherché à optimiser la taille de cette unité. These diagrams are explicit because they are directly readable and understandable to those skilled in the art. They will not be described in detail. In general, certain advantages of the invention can be tempered by the relative sizes of the units, for example the steam cracker is a predominant unit in terms of energy consumption and the Applicant has not sought to optimize the size of this unit. .
La comparaison du schéma de production formant dispositif global intégré, selon l'invention, tel qu'illustré à la figure 5, avec celui de l'art antérieur tel que celui illustré à la figure 2, montre principalement : The comparison of the integrated global device production scheme, according to the invention, as illustrated in FIG. 5, with that of the prior art such as that illustrated in FIG. 2, shows mainly:
- un gain de 62% en récupération de benzène ; - a 62% gain in benzene recovery;
- une diminution de 8% de la consommation en énergie, repérée par « duty » sur le schéma de la figure 5. - An 8% reduction in energy consumption, identified by "duty" in the diagram of Figure 5.
Exemple de base de la figure 2 : Etat de la technique Basic example of Figure 2: State of the art
Dans un site comprenant un reformeur et un vapocraqueur et une extraction d'aromatiques, on dispose de deux sources de benzène : l'essence de pyrolyse ex-vapocraqueur (pygas) et le naphta reformé. In a site comprising a reformer and a steam cracker and an aromatics extraction, two sources of benzene are available: the ex-steam cracker pyrolysis gasoline (pygas) and the reformed naphtha.
Dans le but de maximiser la production de benzène, on produit une charge reformeur centrée sur les C6. En fonction de la nature des bruts traités à la distillation, la charge contient plus ou moins de paraffines. Cette coupe est
traitée au reformeur. Le reformât ainsi produit est envoyé à la séparation d'aromatiques, réalisée notamment par extraction, à l'instar de l'essence de pyrolyse du vapocraqueur. Cette extraction comprend une première étape de fractionnement pour enlever les C5- et une seconde étape pour produire une coupe C6 et une coupe C7+. La teneur en toluène dans la coupe C6 est ajustée dans cette seconde étape pour satisfaire le marché toluène du complexe. In order to maximize the production of benzene, a C6-centered reformer charge is produced. Depending on the nature of the crude treated in the distillation, the feed contains more or less paraffins. This cup is reformer treated. The reformate thus produced is sent to the aromatic separation, carried out in particular by extraction, like the pyrolytic gasoline steam cracker. This extraction includes a first fractionation step to remove the C5- and a second step to produce a C6 cut and a C7 + cut. The toluene content in the C6 cut is adjusted in this second step to satisfy the toluene market of the complex.
La coupe C5- est envoyée comme charge au vapocraqueur. De la coupe C6 sont séparés les aromatiques et les non-aromatiques (raffinât). Les aromatiques sont traités en distillation pour produire le benzène et le toluène aux spécifications. La coupe C7+ qui contient quant à elle une certaine quantité de toluène est envoyée dans le pool essence. Exemple avec recyclage du raffinât de la figure 3 Cut C5- is sent as a charge to the steam cracker. From the C6 cut are separated aromatics and non-aromatics (raffinate). The aromatics are distilled to produce the benzene and toluene specifications. The C7 + cut, which contains a certain amount of toluene, is sent to the gasoline pool. Example with raffinate recycling of Figure 3
Si on s'intéresse au raffinât issu de la séparation de composés aromatiques, on constate qu'il contient une quantité non négligeable de naphtènes en C6 (cyclohexane et méthylcyclopentane) qui sont envoyés au vapocraqueur. L'intérêt est de récupérer ce potentiel en envoyant cette coupe au reformeur. On maintient la même production de toluène pour satisfaire les besoins du marché en ce composant. If we look at the raffinate from the separation of aromatic compounds, we find that it contains a significant amount of C6 naphthenes (cyclohexane and methylcyclopentane) which are sent to the steam cracker. The interest is to recover this potential by sending this cup to the reformer. The same production of toluene is maintained to meet the needs of the market in this component.
Par l'effet du recyclage, la quantité qui est recyclée augmente par rapport à la situation du cas de base. Cela engendre une augmentation des quantités d'énergie à mettre en œuvre, d'une part pour le reformeur, mais également pour le fractionnement et l'extraction. Au vapocraqueur, la charge est diminuée ce qui entraîne une moindre consommation d'énergie. By the effect of recycling, the amount that is recycled increases with the situation of the base case. This causes an increase in the quantities of energy to be used, on the one hand for the reformer, but also on the fractionation and the extraction. At the steam cracker, the charge is decreased which leads to lower energy consumption.
L'augmentation du traitement au reformeur permet d'augmenter la production d'hydrogène et benzène de respectivement 34% et 9%, mais en y consacrant beaucoup plus d'énergie et en augmentant la coupe C7+ vers le pool essence, mais également le craquage des paraffines dans le reformeur, produisant des C1 -C4 de moindre valeur. The increase of the reformer treatment increases the production of hydrogen and benzene by 34% and 9% respectively, but by devoting much more energy and increasing the C7 + cut to the gasoline pool, but also the cracking paraffins in the reformer, producing C1-C4 of lesser value.
Exemple avec recyclage du raffinât et séparation des paraffines de la figure 4Example with recycle of raffinate and separation of paraffins from Figure 4
En adjoignant une unité de séparation des paraffines en amont du reformeur, on produit une coupe « Paraffines » qui sera traitée au vapocraqueur et une coupe « Naphtènes et Aromatiques » dirigée vers le reformeur. Les paraffines
très ramifiées restent dans la coupe « Naphtènes et Aromatiques ». Ainsi, on s'affranchit du craquage des paraffines au reformeur (qui consomme de ΙΉ2), tout en récupérant le potentiel naphténique du raffinât de l'extraction des aromatiques. By adding a paraffin separation unit upstream of the reformer, a "Paraffin" section is produced which will be treated with the steam cracker and a "Naphthalene and Aromatic" section directed towards the reformer. Paraffins very branched remain in the cup "Naphtènes et Aromatiques". Thus, it avoids the cracking of paraffins reformer (which consumes ΙΉ 2 ), while recovering the naphthenic potential of the raffinate of the extraction of aromatics.
Par rapport au cas précédent de la figure 3, on augmente encore la production de benzène, tout en consommant beaucoup moins d'énergie. La place libérée au reformeur peut permettre de traiter une charge riche en naphtènes et pauvre en paraffines. Le recyclage vers le vapocraqueur (coupe C5- et Paraffines) permet d'augmenter la production des oléfines, qui avait baissé dans le cas précédent. Compared to the previous case of Figure 3, we further increase the production of benzene, while consuming much less energy. The space released to the reformer can make it possible to treat a naphthene-rich and paraffin-poor filler. Recycling to the steam cracker (C5- and Paraffins) makes it possible to increase the production of olefins, which had decreased in the previous case.
Exemple avec recyclage du raffinât, séparation des naphtènes et des aromatiques et hvdrodéalkylation (HDA) du toluène de la figure 5 qui représente la forme de réalisation très préférée de l'invention Example with raffinate recycling, separation of naphthenes and aromatics and hydrodealkylation (HDA) of the toluene of Figure 5 which represents the most preferred embodiment of the invention
Afin d'optimiser la production du benzène, on peut s'intéresser au potentiel du toluène. Lors de la séparation coupe C6/coupe C7, on contrôle la quantité de toluène qui sera traitée au niveau de la séparation des composés aromatiques. Si on ajuste le point de coupe pour récupérer la totalité du toluène, on envoie une partie des C8 non aromatiques vers la séparation par extraction. Il faut prendre garde à ne pas laisser passer les xylènes qui risquent de poser problème lors de la séparation benzène/toluène pour atteindre les spécifications de pureté du toluène, car ils ne seront pas séparés. In order to optimize the production of benzene, we can look at the potential of toluene. During the C6 cut / C7 cut separation, the amount of toluene which will be treated at the level of the separation of the aromatic compounds is controlled. If the cut point is adjusted to recover all the toluene, a portion of the non-aromatic C8 is sent to the extraction separation. Care must be taken not to allow the xylenes which are likely to cause problems during the benzene / toluene separation to reach the toluene purity specifications, since they will not be separated.
Le raffinât nécessite d'être fractionné pour en éliminer la fraction C8+ qui craquera au reformeur. La fraction C8+ sera envoyée au pool essence. En traitant le toluène pur en hydrodéalkylation on produit du benzène en limitant le craquage des impuretés. Le traitement HDA du toluène consomme cependant de l'H2. The raffinate needs to be fractionated to remove the C8 + fraction that will crack at the reformer. The C8 + fraction will be sent to the gasoline pool. By treating pure toluene in hydrodealkylation, benzene is produced by limiting the cracking of impurities. The HDA treatment of toluene, however, consumes H 2 .
Au final, on augmente beaucoup la production de benzène, tout en baissant la dépense énergétique ainsi que la quantité de molécule destinée au pool essence. In the end, we increase much the production of benzene, while lowering the energy expenditure and the amount of molecule for the gasoline pool.
Le procédé selon l'invention évite le recyclage et la présence systématique de paraffines au cours du traitement ce qui permet d'optimiser le rendement global du procédé ou schéma intégré. Le raffinât est entièrement recyclé vers
l'unité de séparation des paraffines. Un intérêt majeur du schéma formant dispositif tel que décrit par le Demandeur est la flexibilité conférée pour l'injection des charges qui est possible en différents points d'entrée du schéma choisi selon la composition desdites charges de départ. En résumé, l'invention propose un procédé et un dispositif pour optimiser la production de benzène en raffinerie, à partir d'une charge de départ, qui comprend des moyens pour : The process according to the invention avoids the recycling and the systematic presence of paraffins during the treatment, which makes it possible to optimize the overall yield of the integrated process or scheme. The raffinate is fully recycled to the paraffin separation unit. A major advantage of the device scheme as described by the Applicant is the flexibility conferred for the injection of the charges which is possible at different entry points of the scheme chosen according to the composition of said initial loads. In summary, the invention provides a method and apparatus for optimizing refinery benzene production from a feedstock, which comprises means for:
- séparer les paraffines, n-paraffines et les paraffines ramifiées, dans une unité de séparation des paraffines, separating paraffins, n-paraffins and branched paraffins, in a paraffin separation unit,
- envoyer la coupe issue de cette séparation qui est riche en composés aromatiques et en naphtènes dans une unité de reformage catalytique, - send the cut resulting from this separation which is rich in aromatic compounds and naphthenes in a catalytic reforming unit,
- envoyer la coupe aromatique issue de cette unité de reformage catalytique dans une unité de séparation des composés aromatiques, ce dispositif étant conçu pour que les n-paraffines et les paraffines ramifiées issus de l'unité de séparation des paraffines soient recyclées comme charge d'un vapocraqueur dont la coupe d'essence de pyrolyse produite est envoyée dans l'unité de séparation des composés aromatiques et pour que le flux de naphtènes issu de l'unité de séparation des composés aromatiques, qui n'a pas réagi dans l'unité de reformage catalytique soit recyclé en charge complémentaire de l'unité de séparation des paraffines.
- sending the aromatic section from this catalytic reforming unit to a separation unit of the aromatic compounds, this device being designed so that the n-paraffins and branched paraffins from the paraffin separation unit are recycled as feedstock a steam cracker whose pyrolysis gasoline cut produced is sent to the aromatic compounds separation unit and that the naphthene stream from the aromatic compounds separation unit which has not reacted in the unit Catalytic reforming is recycled to a feedstock complementary to the paraffin separation unit.
Claims
1 . Procédé de production d'une coupe pétrolière aromatique comprenant au moins 95% en poids de benzène (31 ), à partir d'au moins une coupe naphta (2) comprenant des paraffines, des composés aromatiques et des précurseurs desdits composés aromatiques, comprenant les étapes consistant à : 1. A process for producing an aromatic petroleum fraction comprising at least 95% by weight of benzene (31) from at least one naphtha fraction (2) comprising paraffins, aromatic compounds and precursors of said aromatic compounds, comprising steps of:
a) séparer les paraffines à partir de la coupe naphta (2) dans une unité de séparation des paraffines (10), a) separating the paraffins from the naphtha section (2) in a paraffin separation unit (10),
b) traiter par reformage catalytique la fraction dépourvue en paraffines obtenue à l'étape a) dans une unité de reformage catalytique (20), pour former un reformat (23) riche en composés aromatiques, et b) catalytically reforming the paraffin-free fraction obtained in step a) in a catalytic reforming unit (20) to form a reformate (23) rich in aromatic compounds, and
c) séparer les composés aromatiques issus dudit reformat de l'étape b) dans une unité de séparation des composés aromatiques (30), pour l'obtention de la coupe pétrolière aromatique comprenant au moins 95% en poids de benzène (31 ). c) separating the aromatic compounds from said reformate of step b) in a separation unit of the aromatic compounds (30), to obtain the aromatic petroleum fraction comprising at least 95% by weight of benzene (31).
2. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel la coupe pétrolière aromatique (31 ) contient du benzène, du toluène ou un mélange de ces deux composants. The process according to claim 1, wherein the aromatic petroleum fraction (31) contains benzene, toluene or a mixture of these two components.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la coupe naphta (2) est une coupe pétrolière produite par distillation directe, par conversion, un naphta de pyrolyse issu d'un vapocraquage, ou l'effluent du fond d'un dé-iso- hexaniseur d'une unité d'isomérisation. 3. Process according to claim 1 or 2, in which the naphtha fraction (2) is a petroleum fraction produced by direct distillation, by conversion, a pyrolytic naphtha resulting from a steam-cracking, or the effluent from the bottom of a die. -iso-hexanizer of an isomerization unit.
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel l'étape a) de séparation des paraffines met en œuvre des adsorbants du type tamis moléculaire. 4. Method according to one of claims 1 to 3, wherein the step a) of paraffin separation implements adsorbents molecular sieve type.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend une étape d) supplémentaire de recyclage d'un raffinât (32) provenant de l'unité de séparation des aromatiques (30) (étape c)), vers l'entrée de l'unité de séparation des paraffines (10) de l'étape a). 5. Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that it comprises a step d) additional recycle a raffinate (32) from the aromatic separation unit (30) (step c) ), to the inlet of the paraffin separation unit (10) of step a).
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape e) de recyclage de la fraction (1 1 ) des paraffines issue de l'étape a) vers une unité de vapocraquage (40) pour la production d'au moins une coupe d'essence de pyrolyse (41 ). 6. Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that it further comprises a step e) recycling the fraction (1 1) paraffins from step a) to a steam cracking unit ( 40) for the production of at least one cut of pyrolysis gasoline (41).
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'on produit complémentairement des oléfines (42) en sortie du vapocraqueur (40). 7. Process according to claim 6, characterized in that olefins (42) are additionally produced at the outlet of the steam cracker (40).
8. Procédé selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il comprend après l'étape e), une étape f) d'envoi de la coupe d'essence de pyrolyse (41 ) vers l'étape c), en complément du reformat (23) issu de l'unité de reformage catalytique (20). 8. A method according to claim 6 or 7, characterized in that it comprises after step e), a step f) of sending the pyrolysis gasoline cut (41) to step c), in complement of the reformate (23) from the catalytic reforming unit (20).
9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel, lorsqu'une première coupe naphta (3) contient une quantité en composés aromatiques supérieure à au moins 30% en poids par rapport au poids total de la coupe et une teneur en paraffines inférieure à celle de la coupe naphta qu'on envoie à l'unité (10) de séparation des composés aromatiques ladite première coupe naphta (3) est introduite directement à l'étape c) du procédé, concomitamment avec le traitement d'une coupe naphta (2) débutant par l'étape a). 9. Process according to one of claims 1 to 8, wherein, when a first naphtha cut (3) contains an amount of aromatic compounds greater than at least 30% by weight relative to the total weight of the cut and a content in paraffins lower than that of the naphtha section which is sent to the unit (10) for separating the aromatic compounds, said first naphtha fraction (3) is introduced directly in stage c) of the process, concomitantly with the treatment of a naphtha section (2) beginning with step a).
10. Dispositif pour la production d'une coupe pétrolière aromatique comprenant au moins 95% en poids de benzène (31 ), à partir d'au moins une coupe naphta (2) comprenant des paraffines, des composés aromatiques et des précurseurs desdits composés aromatiques, comprenant successivement les unités de production et/ou de traitement suivantes : 10. Device for the production of an aromatic petroleum fraction comprising at least 95% by weight of benzene (31), from at least one naphtha fraction (2) comprising paraffins, aromatic compounds and precursors of said aromatic compounds , successively comprising the following production and / or processing units:
a) une unité de séparation des paraffines (10) agencée pour séparer les paraffines à partir de la coupe naphta (2), a) a paraffin separation unit (10) arranged to separate the paraffins from the naphtha cup (2),
b) une unité de reformage catalytique (20) conformée pour traiter la fraction dépouvue en paraffines obtenue à l'étape a), pour former un reformat (23) riche en composés aromatiques, et b) a catalytic reforming unit (20) shaped to process the paraffin wax fraction obtained in step a), to form a reformate (23) rich in aromatic compounds, and
c) une unité de séparation des composés aromatiques (30) conformée pour séparer les composés aromatiques issus dudit reformat (23) de l'étape b), pour l'obtention de la coupe pétrolière comprenant au moins 95% en poids de benzène (31 ). c) an aromatic compound separation unit (30) shaped to separate the aromatic compounds derived from said reformate (23) from step b), for obtaining the petroleum fraction comprising at least 95% by weight of benzene (31); ).
1 1 . Dispositif selon la revendication 10, comprenant en outre une unité de vapocraquage (40) couplée en sortie de l'unité de séparation des paraffines (10). 1 1. The apparatus of claim 10, further comprising a steam cracking unit (40) coupled at the outlet of the paraffin separation unit (10).
12. Dispositif selon l'une des revendications 10 et 1 1 , comprenant en outre une unité d'hydrodéalkylation (50) couplée en sortie de l'unité de séparation des composés aromatiques (30) et conçue pour transformer le toluène (35) en benzène (31 ). 12. Device according to one of claims 10 and 1 1, further comprising a hydrodealkylation unit (50) coupled at the outlet of the aromatic compounds separation unit (30) and designed to transform the toluene (35) into benzene (31).
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122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
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122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
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