CA1250244A - Procede et installation de distillation de petrole par separations progressives - Google Patents
Procede et installation de distillation de petrole par separations progressivesInfo
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Abstract
On sépare successivement en tête de colonnes d'une première série de colonnes des coupes de pétrole de plus en plus lourdes alimentant individuellement chacune une des colonnes d'une deuxième série de colonnes, dont une première colonne est une colonne de stabilisation des essences alimentant une installation de fractionnement de gaz légers de pétrole, une deuxième colonne est une colonne de fractionnement des essences, et des troisième et quatrième colonnes sont des colonnes de séparation des essences lourdes et du kérosène. Le résidu atmosphérique recueilli en fond de la dernière colonne de la première série est traité dans une colonne de distillation sous vide, dont le résidu, après réchauffage dans un four, est traité dans une deuxième colonne sous vide. En procédant par une succession de séparations progressives accomplies dans une série de colonnes de volume réduit, on arrive à une meilleure utilisation de la chaleur de récupération.
Description
~50~
La présente invention concerne un procédé et une installation de distillation de pétrole par séparations progressives.
En particulier, la présente invention concerne un procédé
de distillation de pétrole d'origine fossile ou synthétique par séparations progressives, dans lequel la charge pré-chauffée par échange de chaleur est préfractionnée en phases successives dans au moins une colonne opérant à une pres-sion comprise entre 1 et 5 bars abs., ainsi qu'une instal-lation pour la mise en oeuvre du procédé. On connaît de tels procédés utilisant la chaleur de récupération pour économiser l'énergie et opérant une séparation préalable de degré variable des fractions légères, telles que les gaz légers de pétrole, les essences et le ~érosène avant la distillation atmosphérique. Toutefois, le résidu d'ali-mentation de ces colonnes est obligatoirement réchauffé
dans un ou plusieurs fours à combustible avant de subir la distillation dans ces colonnes.
Le procédé selon la présente invention a pour objet d'apporter des perfectionnements aux procédés préci-tés en réalisant une séparation plus progressive de frac-tions pétrolières avant et après la distillation atmosphé-rique pour permettre une meilleure utilisation du chauffageau moyen de la chaleur de récupération.
L'idée qui est à la base de l'invention réside dans la constatation qu'en procédant par une succession de séparations progressives accomplies dans une série de colonnes de volume relativement réduit, on arrive à une meilleure utilisation de la chaleur de récupération, grâce aux apports de chaleur mesurés et judicieusement répartis.
Par ailleurs, des séparations progressives réalisées à des conditions de pression et de température de sévérité croissante permettent avantageusement de réduire le volume de l'effluent qui, après réchauffage avec apport ultime de chaleur extérieure, notamment au moyen d'un four, sera traité dans une colonne de distillation SOIIS vide.
Ainsi, l'économie d'énergie sera essentilellement due à
~5~Z4~
l'utilisation de la chaleur de recupération pour opérer des séparations successives et à la réduction du volume de l'effluent soumis au chauffage par une source thermique extérieure.
5Le procédé selon l'invention est caractérisé
en ce qu'on sépare successivement en tête de plusieurs colonnes d'une première série de colonnes de distillation, dont chacune est alimentée par un résidu de la colonne précédente, des coupes de pétrole de plus en plùs lourdes 10et on recueille en fond de la dernière colonne de cette série un résidu dit atmosphérique, qui est ensuite traité
dans une zone de distillation sous vide comportant un ré-chauffage de la charge dans un four.
De préférence, selon une variante du procédé, lSle résidu atmosphérique recueilli en fond de la dernière colonne de la première série est réchauffé dans un four, puis traité dans une colonne de distillation sous vide.
De préférence, selon une autre variante, ledit résidu alimente, sans apport extérieur de chaleur, une 20première colonne de distillation sous vide, dont le résidu, après réchauffage dans un four, est traité dans une deuxième colonne de distillation sous vide.
De préférence, selon une caractéristique parti-culière de l'invention, chaque coupe recueillie en tete 25de chaque colonne de la première série alimente individuel-lement une colonne d'une deuxième série de colonne, dont les distillats sont des produits pétroliers courants.
Le procédé selon l'invention permet une grande souplesse de fonctionnement selon les critères de produc-30tion fixés. Ainsi, au lieu qu'à chaque colonne de la pre-mière série corresponde une colonne de la deuxième série, on peut envisager d'alimenter au moins une colonne de la deuxième série par des effluents volatils provenant des deux colonnes de la première série. De cette fa~on, on ~s~z~
réalisera un regroupement de deux colonnes de 1~ deuxième série, soit en les superposant par exemple en une colonne unique de fractionnement des essences avec sou-tirage late-ral, soit en regroupant les deux colonnes placées en aval de la colonne de fractionnement des essences et produisant l'essence lourde et le kérosène.
- Ainsi, on peut également adjoindre une colonne supplémentaire dans chaque série de colonnes. Si l'on sou-haite favoriser la production de l'essence mo~enne, on peut dédoubler la colonne de fractionnement des essences en une deuxième et troisième colonne de la deuxième série, le résidu de la deuxième colonne constitué par l'essence moyenne étant évacué en tant que produit pétrolier courant, soit alimentant la troisième colonne, alimentée également par une coupe recueillie en t8te d'une troisième colonne de la première série, pour la séparation de l'essence mo-yenne et de l'essence lourde.
Ainsi, l'adjonction d'une colonne supplémentaire peut se faire en fonction d'autres critères de production.
Par exemple, dans le cas, où la production d'un solvant serait requise se situant entre l'essence lourde et le kérosène, on pourrait intercaler une colonne supplémentaire avant la dernière colonne de la première série alimentant une colonne supplémentaire placée avant la dernière colonne de la deuxième série.
De même, la souplesse du procédé se traduit par la possibilité de faire varier le circuit d'alimentatlon de colonnes de la deuxième série.
De préférence, selon une des caractéristiques du procédé selon l'inven-tion, une première des colonnes de la deuxième série est une colonne de stabilisation des essences dont l'effluent volatil alimente une installation de fractionnement de gaz légers de pétrole et dont le résidu rejoint la coupe des essences issue de la deuxième colonne z~
de la première série pour alimenter une deuxième colonne de la deuxième série.
De préférence, selon une autre caractéristique, une deuxième colonne de la deuxième série est une colonne de fractionnement des essences dont le résidu est constitué
par une essence lourde qui rejoint la fraction volatile d'une troisième colonne de la deuxième série.
De préférence, selon une autre caractéristique, le résidu de la colonne de fractionnement des essences alimente la colonne suivante de la meme série.
De préférence, en ce qui concerne l'apport de la chaleur, la charge initiale, les résidus circulant entre les colonnes de la première série et les effluents circulant entre les colonnes de la deuxième série sont préchauffés par échange de chaleur sensible et latente cédée par d'autres effluents, à l'exclusion de l'apport de chaleur par exemple au moyen d'un four.
De préférence, l'apport de chaleur pour le rebouillage de colonnes s'effectue par échange de chaleur de meme nature.
De préférence, une partie de cet apport peut s'effectuer par échange avec une fraction du résidu issu de la dernière colonne de distillation sous vide recyclé
en permanence dans l'alimentation du four.
De préférence, pour augmenter encore la souplesse du procédé et apporter un supplément de chaleur au flux traité, il est apparu judicieux, et ceci est une autre caractéristique de l'invention, de recycler en permanence une partie du résidu issu de la dernière colonne de distil-lation sous vide dans l'alimentation d'une ou de plusieurs des colonnes atmosphériques de la première série ou de la première colonne sous vide.
L'invention a également pour objet une instal-lation pour la mise en oeuvre du procédé précite, carac-. ~
-4a- ~5~Z4~
térisée en ce que quatre colonnes de la première série de colonnes sont reliées par leurs sorties de tête indivi-duellement aux quatre colonnes de la deuxième série de colonnes, dont la première est une colonne de stabilisation des essences reliée par une sortie de tête à une installa-tion de fractionnement des gaz légers de pétrole et par une sortie de fond à une deuxième colonne qui est une colon-ne de fracticnnement des essences reliée par les sorties de tête et de fond à des réservoirs de stockage des essen-ces, la troisième colonne étant une colonne de séparationd'essence lourde et du kérosène reliée à des réservoirs de stockage et la quatrième colonne étant alimentée par la fraction de tête de la dernière colonne dite atmosphé-rique de la première série de colonnes étant également reliée aux réservoirs de stockage, en ce que la dernière colonne atmosphérique de la première série est une colonne à reflux reliée à un strippeur relié à un réservoir de stockage de gazole dit atmosphérique et qui est munie d'une sortie de fond pour le résidu dit atmosphérique reliée à travers un four chauffé au combustible à l'alimentation d'une colonne de distillation sous vide reliée à des réser-voirs de stockage.
De préférence, selon un autre mode de réalisa-tion, la colonne dite atmosphérique est reliée par une sortie de fond à une première colonne de distillation sous vide munie de moyens de soutirage latéral e-t d'une sortie de fond reliée à travers le four à une deuxième colonne de distillation sous vide, les deux colonnes de dis-tilla-tion sous vide étant reliées par des moyens de soutirage latéral à des réservoirs de stockage de gazole et de dis-tillats.
De préférence, selon un mode de réalisation, une colonne supplémentaire est intercalée entre la deuxième et la troisième colonne de la première série, dont la sor-~;~5~%~
-~b-tie de tête alimente une colonne supplémentaire intercalée entre la deuxième et la troisième colonne de la deuxième série, alimentée éventuellement par la sortie de fond de la deuxième colonne de la deuxième série, et dont la sortie de tête est reliée à un réservoir de stockage de llessence moyenne.
De préférence, selon un autre mode de réalisa-tion, une colonne supplémentaire est intercalée entre la troisième et la quatrième colonne de la première séri~
dont la sortie de tête alimente une colonne supplémentaire intercalée entre la troisième et la quatrième colonne de la deuxième s~rie dont la sortie de tête est reliée à un réservoir de stockage d'un solvant, dont le point dlébulli-tion se situe entre celui de l'essence lourde et celui du kérosène.
De préférence, selon un autre mode de réalisa-tion, la deuxième et la troisième colonne de la deuxième série sont des colonnes superposées dans une tour unique de fractionnement des essences alimentant par la sortie de fond une quatrième colonne de la deuxième série, chaque colonne étant reliée à des réservoirs de stockage respec-tifs.
De préférence, selon une variante de réalisa-tion, la troisième et la quatrième colonne de la deuxième série sont regroupées en une seule colonne dont les alimen--tations sont reliées aux sorties de tête de la troisième - et la quatrième colonne de la première série.
De préférence, selon un autre modc de réalisa-tion, l'alimentation de la troisième colonne de la deuxième série, qui est une colonne de séparation de l'essence lourde et du kérosène, est reliée à la sortie de fond de la colonne qui la précède dans la même série et à la sortie de la troisième colonne de la première série.
D'autres particularités de l'invention appa-~ ..
"i; S ~
-4c-raitront à la lumière de la description de modes de réalisa-tion de l'invention, présentés à titre d'exemples non lirni-tatifs, et illustrée par les dessins, dont la figure 1 présente un schéma global de circu-lation selon un mode particulier de réalisation, les figures 2, 3, 4, 5 et 6 présentent des schémas globaux de plusieurs variantes du mode de réalisa-tion, et /
les ~igures 7,8,9 et lO présentent d~s sch~mas detaillés partiels de la figure 1. est L'installation comprend deux séries de colonnes. La première série~composée de colonnes de distillation travaillant 3 pression atmosphérique ou supérieur2 ~ la pression atmosphérique ~Ol,C02,C03 et ClO munie d'un strippeur Cl1, dont chacune est alimentée par un résidu de la eolonne précédente et dont les fractions de tete alimentent individuellemeilt chacune une ~es col~nnes de la deuxième série de colonnes de distillation C07,C04,C05 et C06. Le fond de la dernière colonne ClO, appelée colonne atmosphérique, alimente en ré-sidu atmosphérique une première colonne de distillation SGUS vide Cl2, dont le résidu préchauffé dans un four unique à combustible est introduit dans une deuxième colonne de distillatior, sous vide Cl3.
Les colonnes de la première s~rie de colonnes sont des colonnes de distilla-tion à plateaux pour la s~paration des fractions de tête et de fond et leurs conditions opératoires sont réglées, en ce qui concerne la température et la pression, pour que les fractions volatiles lib~rées soient de plus en pus lourdes. Ainsi, le préchauffage des résidus qui les alimentent, effec-tué à l'aide d'échange de chaleur sensible et latente avec d'autres effluents, les fait portçr à des temp~ratures croissantes dans l'ordre, dans lequel les colonnes sont placées. La fraction volatile de la colonne C01 composée de la totalité de gaz légers de pétrole et d'une partie des essences alimente la colonne C07 de la deuxième série qui est une colonne de stabilisatiGn des essences, dont la fraction volatile alimente une installation de fractionne-ment de gaz légers de pétrole. La fraction volatile de la colonne C02 rejoint le résidu de la colGnne C07 et alimente en essence seule la colonne C04, qui est une color.ne de fractionnement des essences, dont l'effluent de tête est une essence l~gère et le résidu une essence lourde.
La fraction volatile de la colonne C03 composée d'un restant d'essence e~
du kérosène alimente la colonne C05 qui en extrait l'essence lourde en tant que fraction volatile et le kérosène er. tant que résidu. La dernière colonne C10 de la première série est une colonne atmosphérique à reflux dont le fond est stri?pé à la vapeur d'eau. Un strippeur Cll est relié à la partie supérieurede la colonne. La fraction volatile de la co7Onne ClO alimente la colonne C06 en un effluent contenant de l'essence, du kérosène et de l'eau. Le résidu de la colonne C06 est du kérosène, qui rejoint le résidu de la colonne C05 pour être stocké. La fraction volatile, après séparation de l'eau, constitue le reste de l'essence lourde qui est expédié vers le stockage.
Le strippeur Cll de la colonne ClO permet de débarrasser le gazole atmos-phérique léger des fractions vûlatiles avant expédition vers le stockage.
~ z5~4~
Le résidu at~osphérique strippé à la vapeur d'eau au fond de la colonne C10 est introduit dans une premi~re colonne de distillation sous vide C12, où
on sépare p~r d~tente trois fractions volatiles soutir~es latéralement à des niveaux de colonne di:fférents: le gazole lourd, le gazole sous vide et un distillat sous vide, ainsi qu'un résidu. Le résidu de la colonr,e C12 est chauffé dans un four alimenté en combustible, puis introduit dan, une deuxième colonne de distillation sous vide C13, qui sépare plusieurs coupes de distillats sous vide, ainsi qu'ur, résidu sous vide.
Dans l'exemple d'application qui suit, illustré pa~ le schéma détaillé pré-senté aux figures 7 à 10, on traite dans une installation décrite précedem-ment une charge de pétrole brut Arabe lourd.
771.6 t/h de charg~ à 15C (flux Fl) sont pompées du stockage à l'aide de la pompe P01 et préchauffés sous pression à 140C par écllange de chaleur à l'aide des échangeurs suivants: E01 (condenseur de la colonne C04), E02 (reflux circulant du distillat sous vide,F28), EC3 (reflux circulant du gazole at~osphérique,F20), E04 (condenseur de la colonne C01), E05 (con-denseur de la colonne C06), E06 (reflux circulant du gazole atmosphérique), E07 (gazole atmosphérique,F14), E08 (gazol2 sous vide,F22~, E09 (reflux cir-culant du distillat sous vide), E10 (cnndenseur de la colonr,e C05), E11 (distillat de la colonne C10,F16), [12 (kérosène F45), E13 (distillat de la colonne C10, F16) et E14 (gazole atmosphérique). Le brut est dessale dans un dessaleur à deux étages, B08, B09,, puis chauffé sous pression à 157~C
(F2) dans les échangeurs E15 (vapeur ~'eau basse pression3, E16 (distillats sous vide, F32) et E17 (gazole atmosphérique) il alimente la colonne C01 à 2 bar âbs.
Le flux vapeur issu de la colonne C01, F3, est partiellement condensé à 94C
dans l'échangeur E04.
Le reflux est pompé du ballon de reflux B01 à l'aide de la pompe P04 et renvoyé en tête de colonne C01.
Le distillat vapeur composé de gaz légers de pétrole et d'essence, issu du meme ballon, F4, est envoyé ~ une colonne dite de stabiliSation C07 qui sera décrite ultérieurement.
Le fond de la colonne C01, F5, repris par la pompe P03 est rechauffé à 196C
à l'aide des échangeurs suivants: El~ (distillat sous vide, F23), E19 tcondenseur de la colonne C10), E20 (reflux circulant de gazole sous vide, Fl9), E21 (reflux circulant de distillat sous vide,F27), E22 (distillat de la colonne C03, F10), E23 (reflux circulant de ga~ole sous vide)~ E24 (reflux circulant du distillat sous vide, F18). La vapeur générée, F6, est séparée du liquide dans le ballon B07, puis retourne dans la colonne C01. Le liquide, F7, est repris par la pompe P0~, puis chauffé sous pression à 247C
à l'aide des échangeurs suivants: E25 (reflux circulant de distillat sous vide, F27), E26 (reflux circulant de gazole sous vide~, E27 (reflux circu-lant de distillat sous vide), E28 (condenseur de la colonne C03), E29 (dis-tillat sous vide, F29), E30 (résidu sous vide, F33), E31 ~reflux circulantsous gazole atmosphérique, F13), E32 (résidu sous vide), E33 (reflux circulant sous gazole atmosphérique), E34 (reflux circulant d'alimentation de la colonne C12, Fl7), E35 (reflux circulant de distillat sous vide) et E36 (reflux circulant sous gazole atmosphérique). Ce flux alimente la colonne C02 à 1,95 bars abs. Cette colonne produit un distillat vapeur, F8, ~ 141C
constitué d'une coupe d'essence. Le reflux de cette colonne est assuré par l'~changeur E52 (g~n~rateur de vapeur tr~s basse pression), le ballon B02 et la pompe P07.
Le fond de la colonne C02, F9, es~ repris par la pompe P06, puis chauffé
sous pression ~ 296C à l'aide des echangeurs suivants: E37 (résidu sous ~ide~, E38 (résidu sous vide), E39 (reflux circulant et distillat sous vide, F26), E40 (résidu sous vide) et E41 ~reflux circulant de la colonne Cl3, F25)~
Le flux ainsi chauffé alimente la colonne C03 3 2,5 bar abs. Cette colonne produit un distillat vapeur à 222C, F10, constitué d'une coupe d'essence lourde et de kérosène. Le reflux de cette colonne est assuré par l'échan-geur E28, le ballon B03 et la pompe P09. Le fond de la colonne, Fll, est repris par la pompe P08, chauffé à 320~ dans l'échangeur E42 (résidu sous vide), puis mélangé à lO0 t/h de résidu sous vide à 380C, Fl29 af1n d'ali-menter la colonne ClO à 2,3 bar abs. Le fond de cet~e colonne est strippé
par 7,5 t/h de vapeur d'eau basse pression. Cette colonne est munie d'un reflux circulant sous soutirage du gazole, Fl3, qui condense le reflux in-terne nécessaire au bon fonctionnement de la colonne. Un strippeur latéral Cl1 permet d'obtenir 59 t/h de gazole ~tmosphérique, F14, constitué d'une coupe d'essence lourde, de kérosène et de vapeur d'eau. L'échangeur El9, le ballon B10 et la pompe P~9 assurent le reflux de la colonne. Ce reflux assure `30 le fractionnement entre les coupes kérosène et gazole.
Le gazole produit est refroidi à 45C dans les échangeurs E17,El4,E07 et E59 (eau de refroidissement).
Le résidu de lâ colonne, F15, appelé résidu atmosphéri~ue, alimer,te la colonne C12 u 0,1 ba. abs. Le fond de cette colonne est strippé à l'aide de 8 t/h de vapeur d'eau très basse press,on. La colonne est munie de quatre reflux circulant assurés, respecti~ement, par les équipements suivants, en partar,t du bas de la colonne:
- pompe P21 et échangeur E34: reflux circulant d'alimentation, F17 - pumpe P22 et échangeur E24: reflux circulant distillat sous vide, Fl8 - pompe P23 et échangeurs E26,E23,E23: reflux circulant de gazole sous vide, F19 - pompe P24 et ~changeurs E06sE03: reflux circulant de g~zole atm~sph~r;4ue F20 .
Cette colonne produit 80 t/h de gazole atmosphérique, F?1, dont le refroidis-sement à 45C est assuré par l'échangeur E60 (eau ~e r~frig~ration), 38 t/h de gazole sous vide, F22,refroidi ~ 45C dans les ~changeurs E08,E55 (pré-chauffeur d'air du four) ~t 24 t/h de distillat SOUS vide, F23,dont on r~cu-p~re la chaleur disponible jusqu'à 160C dans l'échangeur El~.
Le vide de la colonne est assuré par un precondenseur et un groupe d'~jecto-condenseurs commun avec la cGlonne C13. Les eaux du procédé sont reprises du ballon Bll par la pompe P25 et envoyées à une installation de traitement des eaux.
Le résidu de cette colonne, F24, repris par la pompe P20 est chauffé à 400C
dans un four F01 en dilution avec 13 t/h de vapeur d'eau basse pression puis alimente la colonne C13 qui opère sous 0,1 bar abs.
La colonne C13 est munie de quatre reflux circulants assurés, respective-ment, en partant du fond de la colonne par les équipements suivants:
- pompe P27 et échangeur E41: reflux circulant d'alimentation, F25 - pompe P28 et échangeur E39: reflux ci~culant distillat sous vide, F26 - pompe P29 et échangeurs E35,E47 (rebouilleur de la colonne C0~), E25, E27,E21 (reflux circulant de distillat SGUS vide, F27) - pompe P30 et échangeurs E09 et E02: reflux circulant de distillat sous vide , F28.
La colonne C13 produit trois coupes de distillat sous vide, respectivement, en partant d~ bas de la colonne: distillat sous vide n4, F29; n~3, F30;
n2, F31, soit 152 t/h au total, F32.
La récupération de chaleur jusqu'à 160~C contenue dans ces flux se fait dans l'échangeur E16, le distillat sous vide n 4 ayant été préalablement refroidi dans l'échangeur E29. Le fond de la colonne est strippé ~ l'aide de 9 t/h de vapeur d'eau très basse pression. Le résidu sous vide produit en fond de tour est repris par la pompe P26, une partie de ce résidu sous ~ide chaud est recyclé en amont de la colonne C10. Le résidu sous vide est successivement refroidi à 230C dans les échangeurs E42,E40,E38,E46 (ré-chauffage de la colonne C05), E37,E32 et E30. Une partie de ce résidu, après l'échangeur E42, est recycl~ en fond de tour, afin d'ajuster la tempéra-ture, F34.
La mise sous vide de cette colonne est assurée par un pr~condenseur et un système d'éjecto-condenseur commun à la colonne C12.
Le distillat vapeur (F4) issu de la colonne C01 est refroidi à 40C dans l'~changeur E61 (eau de réf,igération). Les phases liquide et ~apeur obtenues sont s~parées dans le ballon Bl2. La phase vapeur est chauff~2 à 60C,F3~, dans l'échangeur E50 (essence lourde) avant d'être comprimée ~ 4 bar abs.
à l'aide du compresseur K01 pour alimenter la colonne C07. La phase liquide est reprise par la pompe P31, chauffée ~ 80C dans l'échangeur E51 ~essence lourde) avant d'alimenter la colonne C07, F36.
La colonne C07 est rebouillie à l'aide des ~changeurs E43 (k~rosène) et E44 (vapeur d'eau basse pression). La condensation en tête de colonne est assurée par un cycle frigorifique composé du ballon Bl3, des ~changeurs E62 ~eau de réfrigération), du compresseurs K03 et du condenseur E53. La condensation d'une partie de flux de tête de colonne s'effectue dans le ballon Bl4. La pompe P32 assure le reflux de la colonne C07. 15 t/h de gaz légers de pétrole sont produits. Le résidu de la colonne C07, F37, alimente directement par détente à 1,7 bar abs. la colonne C04. Cette colonne est également alimentée par le distillat vapeur de la colonne C02, F8.
Le rebouillage de la colonne C04 est assuré par l'échangeur E45. Le flux vapeur de tête de colonne est totalement condensé dans l'échangeur E01, puis recueilli dans le ballon B04. La pompe P04 assure le reflux et l'expé-dition des 37 t/h d'essence légère produite en tête, F38. Cette essence est refroidie à 40C dans l'échangeur E56 (eau de réfrigération). Le résidu obtenu en fond de colonne, F39, repris par la pompe PlO, est constitué de 40 t/h d'une coupe d'essence lourde qui après avoir été mélangée 3 l'essence lourde produite en tête descolonnes C05, F40, et C06, F41, est refroidie à 40C dans les échangeurs E51,E50,E57 (eau de réfrigération).
Le distillat issu de C03, FlO, refroidi à 195C et 2 bars abs~ dans l'echan-aeur E22, aliMente la colonne C05 qui produit un distillat liquide de 23 t~h d'essence lourde, F4~, et un résidu de lC t/h de kérosène, F42.
Le rebouillage de 1a colonne C05 est assuré par l'échangeur E46. La conden-sation du reflux et du distillat s'effectue dans l'échangeur ElO et le ballon B05. La pompe P05 assure le reflux en tete de colonne et l'expédition de l'essence lourde. La pompe Pl2 reprend le kérosène produit en fond et celui-ci est refroidi à 40C, en mélange avec les 45 t/h de kérosène produit en fond de la colonne C06, F43, dans les ~changeurs suivants: E43,El2,E48 et E49 (apport calorifique à la section de traitement gaz légers), E58 (eau de réfrigération).
Le distillat vapeur issu de ClO, Fl6, refroidi à 125C et 1,7 bar abs. dans les échangeurs E13,Ell, alimente la colonne C06. Celle-ci produit en tête un distillat liquide de 13 t/h d'une coupe d'essence lourde, F44, et en fond 48 t/h de kérosène, F43. La condensation totale du flux de tete de colonne s'effectue dans l'echangeur E05. Le ballon B06 permet de séparer les phases hydrocarbures et eau. La pompe Pl5 assure le reflux et llexpédition de ~'hSf~2/~
l'essence lourde. La pompe Pl6 permet d'envoyer l'eau du procédé au traite-ment d'eau. Le rebouillage de la colonne S06 s'effectue ~ l'aide de l'echan-geur E47. La pompe Pl4 permet l'exp~dition du kéros~ne produit dans la colonne.
Le procédé et l'installation selon l'invention sont susceptibles de nom-breuses variantes, dont quelques unes sont illustrées par les schémas pré-sentés aux figures 2 à 6.
Ainsi, on peut supprimer la premi~re colonne de distillation sous vide Cl2 ~figure 2) et faire passer le résidu atmosphérique en provenance de la co-lonne atmosphérique ClO, en passant par le four~ dans la deuxième colonne dedistillation sous vide Cl3, dont les effluents contiennent à la fois les gazoles lourd et sous vide, ainsi que les distillats.
Selon une autre variante, (figure 3), les colonnes C04 et C05 sont regrou-pées en une tour unique de fractionnement des essences et du kérosène avec soutirage latéral, alimentée par les effluents des colonnes C02 et C03 de la première série de colonnes.
Selon une autre variante (figure 4), les deux dernières colonnes C05 et C06 de la deuxième série ont été regroupées en une seule co7Onne alimentée par les effluents volatils de colonnes C03 et C10.
Selon une autre variante (figure 5), une colonne supplémentaire C04' et une colonne supplémentaire C02' ont été intercalées respectivement dans la deuxième et la premi~re série de colonnes. Ce schéma s'applique tout parti-culièrement, lorsqu'on veut favoriser la production de l'essence moyenne.
La colonne C04' est alimentée par le résidu de la colonne C04 et par les effluents volatils de la colonne C02'.
Selon la variante représentée à la figure 6, la colonne C05 séparant l'es-sence lourde du kérosène est alimentée par les effluents volatils de la colonne C03 et par le résidu de la colonne C04.
D'autres variantes pourraient être appliquées au procédé et à l'installation selon l'invention, sans sortir du son cadre, notamment en fonction de cri-tères fixés de production.
La présente invention concerne un procédé et une installation de distillation de pétrole par séparations progressives.
En particulier, la présente invention concerne un procédé
de distillation de pétrole d'origine fossile ou synthétique par séparations progressives, dans lequel la charge pré-chauffée par échange de chaleur est préfractionnée en phases successives dans au moins une colonne opérant à une pres-sion comprise entre 1 et 5 bars abs., ainsi qu'une instal-lation pour la mise en oeuvre du procédé. On connaît de tels procédés utilisant la chaleur de récupération pour économiser l'énergie et opérant une séparation préalable de degré variable des fractions légères, telles que les gaz légers de pétrole, les essences et le ~érosène avant la distillation atmosphérique. Toutefois, le résidu d'ali-mentation de ces colonnes est obligatoirement réchauffé
dans un ou plusieurs fours à combustible avant de subir la distillation dans ces colonnes.
Le procédé selon la présente invention a pour objet d'apporter des perfectionnements aux procédés préci-tés en réalisant une séparation plus progressive de frac-tions pétrolières avant et après la distillation atmosphé-rique pour permettre une meilleure utilisation du chauffageau moyen de la chaleur de récupération.
L'idée qui est à la base de l'invention réside dans la constatation qu'en procédant par une succession de séparations progressives accomplies dans une série de colonnes de volume relativement réduit, on arrive à une meilleure utilisation de la chaleur de récupération, grâce aux apports de chaleur mesurés et judicieusement répartis.
Par ailleurs, des séparations progressives réalisées à des conditions de pression et de température de sévérité croissante permettent avantageusement de réduire le volume de l'effluent qui, après réchauffage avec apport ultime de chaleur extérieure, notamment au moyen d'un four, sera traité dans une colonne de distillation SOIIS vide.
Ainsi, l'économie d'énergie sera essentilellement due à
~5~Z4~
l'utilisation de la chaleur de recupération pour opérer des séparations successives et à la réduction du volume de l'effluent soumis au chauffage par une source thermique extérieure.
5Le procédé selon l'invention est caractérisé
en ce qu'on sépare successivement en tête de plusieurs colonnes d'une première série de colonnes de distillation, dont chacune est alimentée par un résidu de la colonne précédente, des coupes de pétrole de plus en plùs lourdes 10et on recueille en fond de la dernière colonne de cette série un résidu dit atmosphérique, qui est ensuite traité
dans une zone de distillation sous vide comportant un ré-chauffage de la charge dans un four.
De préférence, selon une variante du procédé, lSle résidu atmosphérique recueilli en fond de la dernière colonne de la première série est réchauffé dans un four, puis traité dans une colonne de distillation sous vide.
De préférence, selon une autre variante, ledit résidu alimente, sans apport extérieur de chaleur, une 20première colonne de distillation sous vide, dont le résidu, après réchauffage dans un four, est traité dans une deuxième colonne de distillation sous vide.
De préférence, selon une caractéristique parti-culière de l'invention, chaque coupe recueillie en tete 25de chaque colonne de la première série alimente individuel-lement une colonne d'une deuxième série de colonne, dont les distillats sont des produits pétroliers courants.
Le procédé selon l'invention permet une grande souplesse de fonctionnement selon les critères de produc-30tion fixés. Ainsi, au lieu qu'à chaque colonne de la pre-mière série corresponde une colonne de la deuxième série, on peut envisager d'alimenter au moins une colonne de la deuxième série par des effluents volatils provenant des deux colonnes de la première série. De cette fa~on, on ~s~z~
réalisera un regroupement de deux colonnes de 1~ deuxième série, soit en les superposant par exemple en une colonne unique de fractionnement des essences avec sou-tirage late-ral, soit en regroupant les deux colonnes placées en aval de la colonne de fractionnement des essences et produisant l'essence lourde et le kérosène.
- Ainsi, on peut également adjoindre une colonne supplémentaire dans chaque série de colonnes. Si l'on sou-haite favoriser la production de l'essence mo~enne, on peut dédoubler la colonne de fractionnement des essences en une deuxième et troisième colonne de la deuxième série, le résidu de la deuxième colonne constitué par l'essence moyenne étant évacué en tant que produit pétrolier courant, soit alimentant la troisième colonne, alimentée également par une coupe recueillie en t8te d'une troisième colonne de la première série, pour la séparation de l'essence mo-yenne et de l'essence lourde.
Ainsi, l'adjonction d'une colonne supplémentaire peut se faire en fonction d'autres critères de production.
Par exemple, dans le cas, où la production d'un solvant serait requise se situant entre l'essence lourde et le kérosène, on pourrait intercaler une colonne supplémentaire avant la dernière colonne de la première série alimentant une colonne supplémentaire placée avant la dernière colonne de la deuxième série.
De même, la souplesse du procédé se traduit par la possibilité de faire varier le circuit d'alimentatlon de colonnes de la deuxième série.
De préférence, selon une des caractéristiques du procédé selon l'inven-tion, une première des colonnes de la deuxième série est une colonne de stabilisation des essences dont l'effluent volatil alimente une installation de fractionnement de gaz légers de pétrole et dont le résidu rejoint la coupe des essences issue de la deuxième colonne z~
de la première série pour alimenter une deuxième colonne de la deuxième série.
De préférence, selon une autre caractéristique, une deuxième colonne de la deuxième série est une colonne de fractionnement des essences dont le résidu est constitué
par une essence lourde qui rejoint la fraction volatile d'une troisième colonne de la deuxième série.
De préférence, selon une autre caractéristique, le résidu de la colonne de fractionnement des essences alimente la colonne suivante de la meme série.
De préférence, en ce qui concerne l'apport de la chaleur, la charge initiale, les résidus circulant entre les colonnes de la première série et les effluents circulant entre les colonnes de la deuxième série sont préchauffés par échange de chaleur sensible et latente cédée par d'autres effluents, à l'exclusion de l'apport de chaleur par exemple au moyen d'un four.
De préférence, l'apport de chaleur pour le rebouillage de colonnes s'effectue par échange de chaleur de meme nature.
De préférence, une partie de cet apport peut s'effectuer par échange avec une fraction du résidu issu de la dernière colonne de distillation sous vide recyclé
en permanence dans l'alimentation du four.
De préférence, pour augmenter encore la souplesse du procédé et apporter un supplément de chaleur au flux traité, il est apparu judicieux, et ceci est une autre caractéristique de l'invention, de recycler en permanence une partie du résidu issu de la dernière colonne de distil-lation sous vide dans l'alimentation d'une ou de plusieurs des colonnes atmosphériques de la première série ou de la première colonne sous vide.
L'invention a également pour objet une instal-lation pour la mise en oeuvre du procédé précite, carac-. ~
-4a- ~5~Z4~
térisée en ce que quatre colonnes de la première série de colonnes sont reliées par leurs sorties de tête indivi-duellement aux quatre colonnes de la deuxième série de colonnes, dont la première est une colonne de stabilisation des essences reliée par une sortie de tête à une installa-tion de fractionnement des gaz légers de pétrole et par une sortie de fond à une deuxième colonne qui est une colon-ne de fracticnnement des essences reliée par les sorties de tête et de fond à des réservoirs de stockage des essen-ces, la troisième colonne étant une colonne de séparationd'essence lourde et du kérosène reliée à des réservoirs de stockage et la quatrième colonne étant alimentée par la fraction de tête de la dernière colonne dite atmosphé-rique de la première série de colonnes étant également reliée aux réservoirs de stockage, en ce que la dernière colonne atmosphérique de la première série est une colonne à reflux reliée à un strippeur relié à un réservoir de stockage de gazole dit atmosphérique et qui est munie d'une sortie de fond pour le résidu dit atmosphérique reliée à travers un four chauffé au combustible à l'alimentation d'une colonne de distillation sous vide reliée à des réser-voirs de stockage.
De préférence, selon un autre mode de réalisa-tion, la colonne dite atmosphérique est reliée par une sortie de fond à une première colonne de distillation sous vide munie de moyens de soutirage latéral e-t d'une sortie de fond reliée à travers le four à une deuxième colonne de distillation sous vide, les deux colonnes de dis-tilla-tion sous vide étant reliées par des moyens de soutirage latéral à des réservoirs de stockage de gazole et de dis-tillats.
De préférence, selon un mode de réalisation, une colonne supplémentaire est intercalée entre la deuxième et la troisième colonne de la première série, dont la sor-~;~5~%~
-~b-tie de tête alimente une colonne supplémentaire intercalée entre la deuxième et la troisième colonne de la deuxième série, alimentée éventuellement par la sortie de fond de la deuxième colonne de la deuxième série, et dont la sortie de tête est reliée à un réservoir de stockage de llessence moyenne.
De préférence, selon un autre mode de réalisa-tion, une colonne supplémentaire est intercalée entre la troisième et la quatrième colonne de la première séri~
dont la sortie de tête alimente une colonne supplémentaire intercalée entre la troisième et la quatrième colonne de la deuxième s~rie dont la sortie de tête est reliée à un réservoir de stockage d'un solvant, dont le point dlébulli-tion se situe entre celui de l'essence lourde et celui du kérosène.
De préférence, selon un autre mode de réalisa-tion, la deuxième et la troisième colonne de la deuxième série sont des colonnes superposées dans une tour unique de fractionnement des essences alimentant par la sortie de fond une quatrième colonne de la deuxième série, chaque colonne étant reliée à des réservoirs de stockage respec-tifs.
De préférence, selon une variante de réalisa-tion, la troisième et la quatrième colonne de la deuxième série sont regroupées en une seule colonne dont les alimen--tations sont reliées aux sorties de tête de la troisième - et la quatrième colonne de la première série.
De préférence, selon un autre modc de réalisa-tion, l'alimentation de la troisième colonne de la deuxième série, qui est une colonne de séparation de l'essence lourde et du kérosène, est reliée à la sortie de fond de la colonne qui la précède dans la même série et à la sortie de la troisième colonne de la première série.
D'autres particularités de l'invention appa-~ ..
"i; S ~
-4c-raitront à la lumière de la description de modes de réalisa-tion de l'invention, présentés à titre d'exemples non lirni-tatifs, et illustrée par les dessins, dont la figure 1 présente un schéma global de circu-lation selon un mode particulier de réalisation, les figures 2, 3, 4, 5 et 6 présentent des schémas globaux de plusieurs variantes du mode de réalisa-tion, et /
les ~igures 7,8,9 et lO présentent d~s sch~mas detaillés partiels de la figure 1. est L'installation comprend deux séries de colonnes. La première série~composée de colonnes de distillation travaillant 3 pression atmosphérique ou supérieur2 ~ la pression atmosphérique ~Ol,C02,C03 et ClO munie d'un strippeur Cl1, dont chacune est alimentée par un résidu de la eolonne précédente et dont les fractions de tete alimentent individuellemeilt chacune une ~es col~nnes de la deuxième série de colonnes de distillation C07,C04,C05 et C06. Le fond de la dernière colonne ClO, appelée colonne atmosphérique, alimente en ré-sidu atmosphérique une première colonne de distillation SGUS vide Cl2, dont le résidu préchauffé dans un four unique à combustible est introduit dans une deuxième colonne de distillatior, sous vide Cl3.
Les colonnes de la première s~rie de colonnes sont des colonnes de distilla-tion à plateaux pour la s~paration des fractions de tête et de fond et leurs conditions opératoires sont réglées, en ce qui concerne la température et la pression, pour que les fractions volatiles lib~rées soient de plus en pus lourdes. Ainsi, le préchauffage des résidus qui les alimentent, effec-tué à l'aide d'échange de chaleur sensible et latente avec d'autres effluents, les fait portçr à des temp~ratures croissantes dans l'ordre, dans lequel les colonnes sont placées. La fraction volatile de la colonne C01 composée de la totalité de gaz légers de pétrole et d'une partie des essences alimente la colonne C07 de la deuxième série qui est une colonne de stabilisatiGn des essences, dont la fraction volatile alimente une installation de fractionne-ment de gaz légers de pétrole. La fraction volatile de la colonne C02 rejoint le résidu de la colGnne C07 et alimente en essence seule la colonne C04, qui est une color.ne de fractionnement des essences, dont l'effluent de tête est une essence l~gère et le résidu une essence lourde.
La fraction volatile de la colonne C03 composée d'un restant d'essence e~
du kérosène alimente la colonne C05 qui en extrait l'essence lourde en tant que fraction volatile et le kérosène er. tant que résidu. La dernière colonne C10 de la première série est une colonne atmosphérique à reflux dont le fond est stri?pé à la vapeur d'eau. Un strippeur Cll est relié à la partie supérieurede la colonne. La fraction volatile de la co7Onne ClO alimente la colonne C06 en un effluent contenant de l'essence, du kérosène et de l'eau. Le résidu de la colonne C06 est du kérosène, qui rejoint le résidu de la colonne C05 pour être stocké. La fraction volatile, après séparation de l'eau, constitue le reste de l'essence lourde qui est expédié vers le stockage.
Le strippeur Cll de la colonne ClO permet de débarrasser le gazole atmos-phérique léger des fractions vûlatiles avant expédition vers le stockage.
~ z5~4~
Le résidu at~osphérique strippé à la vapeur d'eau au fond de la colonne C10 est introduit dans une premi~re colonne de distillation sous vide C12, où
on sépare p~r d~tente trois fractions volatiles soutir~es latéralement à des niveaux de colonne di:fférents: le gazole lourd, le gazole sous vide et un distillat sous vide, ainsi qu'un résidu. Le résidu de la colonr,e C12 est chauffé dans un four alimenté en combustible, puis introduit dan, une deuxième colonne de distillation sous vide C13, qui sépare plusieurs coupes de distillats sous vide, ainsi qu'ur, résidu sous vide.
Dans l'exemple d'application qui suit, illustré pa~ le schéma détaillé pré-senté aux figures 7 à 10, on traite dans une installation décrite précedem-ment une charge de pétrole brut Arabe lourd.
771.6 t/h de charg~ à 15C (flux Fl) sont pompées du stockage à l'aide de la pompe P01 et préchauffés sous pression à 140C par écllange de chaleur à l'aide des échangeurs suivants: E01 (condenseur de la colonne C04), E02 (reflux circulant du distillat sous vide,F28), EC3 (reflux circulant du gazole at~osphérique,F20), E04 (condenseur de la colonne C01), E05 (con-denseur de la colonne C06), E06 (reflux circulant du gazole atmosphérique), E07 (gazole atmosphérique,F14), E08 (gazol2 sous vide,F22~, E09 (reflux cir-culant du distillat sous vide), E10 (cnndenseur de la colonr,e C05), E11 (distillat de la colonne C10,F16), [12 (kérosène F45), E13 (distillat de la colonne C10, F16) et E14 (gazole atmosphérique). Le brut est dessale dans un dessaleur à deux étages, B08, B09,, puis chauffé sous pression à 157~C
(F2) dans les échangeurs E15 (vapeur ~'eau basse pression3, E16 (distillats sous vide, F32) et E17 (gazole atmosphérique) il alimente la colonne C01 à 2 bar âbs.
Le flux vapeur issu de la colonne C01, F3, est partiellement condensé à 94C
dans l'échangeur E04.
Le reflux est pompé du ballon de reflux B01 à l'aide de la pompe P04 et renvoyé en tête de colonne C01.
Le distillat vapeur composé de gaz légers de pétrole et d'essence, issu du meme ballon, F4, est envoyé ~ une colonne dite de stabiliSation C07 qui sera décrite ultérieurement.
Le fond de la colonne C01, F5, repris par la pompe P03 est rechauffé à 196C
à l'aide des échangeurs suivants: El~ (distillat sous vide, F23), E19 tcondenseur de la colonne C10), E20 (reflux circulant de gazole sous vide, Fl9), E21 (reflux circulant de distillat sous vide,F27), E22 (distillat de la colonne C03, F10), E23 (reflux circulant de ga~ole sous vide)~ E24 (reflux circulant du distillat sous vide, F18). La vapeur générée, F6, est séparée du liquide dans le ballon B07, puis retourne dans la colonne C01. Le liquide, F7, est repris par la pompe P0~, puis chauffé sous pression à 247C
à l'aide des échangeurs suivants: E25 (reflux circulant de distillat sous vide, F27), E26 (reflux circulant de gazole sous vide~, E27 (reflux circu-lant de distillat sous vide), E28 (condenseur de la colonne C03), E29 (dis-tillat sous vide, F29), E30 (résidu sous vide, F33), E31 ~reflux circulantsous gazole atmosphérique, F13), E32 (résidu sous vide), E33 (reflux circulant sous gazole atmosphérique), E34 (reflux circulant d'alimentation de la colonne C12, Fl7), E35 (reflux circulant de distillat sous vide) et E36 (reflux circulant sous gazole atmosphérique). Ce flux alimente la colonne C02 à 1,95 bars abs. Cette colonne produit un distillat vapeur, F8, ~ 141C
constitué d'une coupe d'essence. Le reflux de cette colonne est assuré par l'~changeur E52 (g~n~rateur de vapeur tr~s basse pression), le ballon B02 et la pompe P07.
Le fond de la colonne C02, F9, es~ repris par la pompe P06, puis chauffé
sous pression ~ 296C à l'aide des echangeurs suivants: E37 (résidu sous ~ide~, E38 (résidu sous vide), E39 (reflux circulant et distillat sous vide, F26), E40 (résidu sous vide) et E41 ~reflux circulant de la colonne Cl3, F25)~
Le flux ainsi chauffé alimente la colonne C03 3 2,5 bar abs. Cette colonne produit un distillat vapeur à 222C, F10, constitué d'une coupe d'essence lourde et de kérosène. Le reflux de cette colonne est assuré par l'échan-geur E28, le ballon B03 et la pompe P09. Le fond de la colonne, Fll, est repris par la pompe P08, chauffé à 320~ dans l'échangeur E42 (résidu sous vide), puis mélangé à lO0 t/h de résidu sous vide à 380C, Fl29 af1n d'ali-menter la colonne ClO à 2,3 bar abs. Le fond de cet~e colonne est strippé
par 7,5 t/h de vapeur d'eau basse pression. Cette colonne est munie d'un reflux circulant sous soutirage du gazole, Fl3, qui condense le reflux in-terne nécessaire au bon fonctionnement de la colonne. Un strippeur latéral Cl1 permet d'obtenir 59 t/h de gazole ~tmosphérique, F14, constitué d'une coupe d'essence lourde, de kérosène et de vapeur d'eau. L'échangeur El9, le ballon B10 et la pompe P~9 assurent le reflux de la colonne. Ce reflux assure `30 le fractionnement entre les coupes kérosène et gazole.
Le gazole produit est refroidi à 45C dans les échangeurs E17,El4,E07 et E59 (eau de refroidissement).
Le résidu de lâ colonne, F15, appelé résidu atmosphéri~ue, alimer,te la colonne C12 u 0,1 ba. abs. Le fond de cette colonne est strippé à l'aide de 8 t/h de vapeur d'eau très basse press,on. La colonne est munie de quatre reflux circulant assurés, respecti~ement, par les équipements suivants, en partar,t du bas de la colonne:
- pompe P21 et échangeur E34: reflux circulant d'alimentation, F17 - pumpe P22 et échangeur E24: reflux circulant distillat sous vide, Fl8 - pompe P23 et échangeurs E26,E23,E23: reflux circulant de gazole sous vide, F19 - pompe P24 et ~changeurs E06sE03: reflux circulant de g~zole atm~sph~r;4ue F20 .
Cette colonne produit 80 t/h de gazole atmosphérique, F?1, dont le refroidis-sement à 45C est assuré par l'échangeur E60 (eau ~e r~frig~ration), 38 t/h de gazole sous vide, F22,refroidi ~ 45C dans les ~changeurs E08,E55 (pré-chauffeur d'air du four) ~t 24 t/h de distillat SOUS vide, F23,dont on r~cu-p~re la chaleur disponible jusqu'à 160C dans l'échangeur El~.
Le vide de la colonne est assuré par un precondenseur et un groupe d'~jecto-condenseurs commun avec la cGlonne C13. Les eaux du procédé sont reprises du ballon Bll par la pompe P25 et envoyées à une installation de traitement des eaux.
Le résidu de cette colonne, F24, repris par la pompe P20 est chauffé à 400C
dans un four F01 en dilution avec 13 t/h de vapeur d'eau basse pression puis alimente la colonne C13 qui opère sous 0,1 bar abs.
La colonne C13 est munie de quatre reflux circulants assurés, respective-ment, en partant du fond de la colonne par les équipements suivants:
- pompe P27 et échangeur E41: reflux circulant d'alimentation, F25 - pompe P28 et échangeur E39: reflux ci~culant distillat sous vide, F26 - pompe P29 et échangeurs E35,E47 (rebouilleur de la colonne C0~), E25, E27,E21 (reflux circulant de distillat SGUS vide, F27) - pompe P30 et échangeurs E09 et E02: reflux circulant de distillat sous vide , F28.
La colonne C13 produit trois coupes de distillat sous vide, respectivement, en partant d~ bas de la colonne: distillat sous vide n4, F29; n~3, F30;
n2, F31, soit 152 t/h au total, F32.
La récupération de chaleur jusqu'à 160~C contenue dans ces flux se fait dans l'échangeur E16, le distillat sous vide n 4 ayant été préalablement refroidi dans l'échangeur E29. Le fond de la colonne est strippé ~ l'aide de 9 t/h de vapeur d'eau très basse pression. Le résidu sous vide produit en fond de tour est repris par la pompe P26, une partie de ce résidu sous ~ide chaud est recyclé en amont de la colonne C10. Le résidu sous vide est successivement refroidi à 230C dans les échangeurs E42,E40,E38,E46 (ré-chauffage de la colonne C05), E37,E32 et E30. Une partie de ce résidu, après l'échangeur E42, est recycl~ en fond de tour, afin d'ajuster la tempéra-ture, F34.
La mise sous vide de cette colonne est assurée par un pr~condenseur et un système d'éjecto-condenseur commun à la colonne C12.
Le distillat vapeur (F4) issu de la colonne C01 est refroidi à 40C dans l'~changeur E61 (eau de réf,igération). Les phases liquide et ~apeur obtenues sont s~parées dans le ballon Bl2. La phase vapeur est chauff~2 à 60C,F3~, dans l'échangeur E50 (essence lourde) avant d'être comprimée ~ 4 bar abs.
à l'aide du compresseur K01 pour alimenter la colonne C07. La phase liquide est reprise par la pompe P31, chauffée ~ 80C dans l'échangeur E51 ~essence lourde) avant d'alimenter la colonne C07, F36.
La colonne C07 est rebouillie à l'aide des ~changeurs E43 (k~rosène) et E44 (vapeur d'eau basse pression). La condensation en tête de colonne est assurée par un cycle frigorifique composé du ballon Bl3, des ~changeurs E62 ~eau de réfrigération), du compresseurs K03 et du condenseur E53. La condensation d'une partie de flux de tête de colonne s'effectue dans le ballon Bl4. La pompe P32 assure le reflux de la colonne C07. 15 t/h de gaz légers de pétrole sont produits. Le résidu de la colonne C07, F37, alimente directement par détente à 1,7 bar abs. la colonne C04. Cette colonne est également alimentée par le distillat vapeur de la colonne C02, F8.
Le rebouillage de la colonne C04 est assuré par l'échangeur E45. Le flux vapeur de tête de colonne est totalement condensé dans l'échangeur E01, puis recueilli dans le ballon B04. La pompe P04 assure le reflux et l'expé-dition des 37 t/h d'essence légère produite en tête, F38. Cette essence est refroidie à 40C dans l'échangeur E56 (eau de réfrigération). Le résidu obtenu en fond de colonne, F39, repris par la pompe PlO, est constitué de 40 t/h d'une coupe d'essence lourde qui après avoir été mélangée 3 l'essence lourde produite en tête descolonnes C05, F40, et C06, F41, est refroidie à 40C dans les échangeurs E51,E50,E57 (eau de réfrigération).
Le distillat issu de C03, FlO, refroidi à 195C et 2 bars abs~ dans l'echan-aeur E22, aliMente la colonne C05 qui produit un distillat liquide de 23 t~h d'essence lourde, F4~, et un résidu de lC t/h de kérosène, F42.
Le rebouillage de 1a colonne C05 est assuré par l'échangeur E46. La conden-sation du reflux et du distillat s'effectue dans l'échangeur ElO et le ballon B05. La pompe P05 assure le reflux en tete de colonne et l'expédition de l'essence lourde. La pompe Pl2 reprend le kérosène produit en fond et celui-ci est refroidi à 40C, en mélange avec les 45 t/h de kérosène produit en fond de la colonne C06, F43, dans les ~changeurs suivants: E43,El2,E48 et E49 (apport calorifique à la section de traitement gaz légers), E58 (eau de réfrigération).
Le distillat vapeur issu de ClO, Fl6, refroidi à 125C et 1,7 bar abs. dans les échangeurs E13,Ell, alimente la colonne C06. Celle-ci produit en tête un distillat liquide de 13 t/h d'une coupe d'essence lourde, F44, et en fond 48 t/h de kérosène, F43. La condensation totale du flux de tete de colonne s'effectue dans l'echangeur E05. Le ballon B06 permet de séparer les phases hydrocarbures et eau. La pompe Pl5 assure le reflux et llexpédition de ~'hSf~2/~
l'essence lourde. La pompe Pl6 permet d'envoyer l'eau du procédé au traite-ment d'eau. Le rebouillage de la colonne S06 s'effectue ~ l'aide de l'echan-geur E47. La pompe Pl4 permet l'exp~dition du kéros~ne produit dans la colonne.
Le procédé et l'installation selon l'invention sont susceptibles de nom-breuses variantes, dont quelques unes sont illustrées par les schémas pré-sentés aux figures 2 à 6.
Ainsi, on peut supprimer la premi~re colonne de distillation sous vide Cl2 ~figure 2) et faire passer le résidu atmosphérique en provenance de la co-lonne atmosphérique ClO, en passant par le four~ dans la deuxième colonne dedistillation sous vide Cl3, dont les effluents contiennent à la fois les gazoles lourd et sous vide, ainsi que les distillats.
Selon une autre variante, (figure 3), les colonnes C04 et C05 sont regrou-pées en une tour unique de fractionnement des essences et du kérosène avec soutirage latéral, alimentée par les effluents des colonnes C02 et C03 de la première série de colonnes.
Selon une autre variante (figure 4), les deux dernières colonnes C05 et C06 de la deuxième série ont été regroupées en une seule co7Onne alimentée par les effluents volatils de colonnes C03 et C10.
Selon une autre variante (figure 5), une colonne supplémentaire C04' et une colonne supplémentaire C02' ont été intercalées respectivement dans la deuxième et la premi~re série de colonnes. Ce schéma s'applique tout parti-culièrement, lorsqu'on veut favoriser la production de l'essence moyenne.
La colonne C04' est alimentée par le résidu de la colonne C04 et par les effluents volatils de la colonne C02'.
Selon la variante représentée à la figure 6, la colonne C05 séparant l'es-sence lourde du kérosène est alimentée par les effluents volatils de la colonne C03 et par le résidu de la colonne C04.
D'autres variantes pourraient être appliquées au procédé et à l'installation selon l'invention, sans sortir du son cadre, notamment en fonction de cri-tères fixés de production.
Claims (27)
1. Procédé de distillation de pétrole d'origine fossile ou synthétique par séparations progressives, dans lequel la charge préchauffée par échange de chaleur est préfractionnée en phases successives dans au moins une co-lonne de distillation opérant à une pression comprise entre 1 et 5 bars abs., caractérisé en ce qu'on sépare successi-vement en tête de plusieurs colonnes d'une première série de colonnes de distillation, dont chacune est alimentée par un résidu de la colonne précédente, des coupes de pétrole de plus en plus lourdes et on recueille en fond de la der-nière colonne de cette série un résidu dit atmosphérique, qui est ensuite traité dans une zone de distillation sous vide comportant un réchauffage de la charge dans un four.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce que le résidu atmosphérique recueilli en fond de la dernière colonne de la première série est réchauffé directe-ment dans un four, puis traité dans une colonne de distilla-tion sous vide.
en ce que le résidu atmosphérique recueilli en fond de la dernière colonne de la première série est réchauffé directe-ment dans un four, puis traité dans une colonne de distilla-tion sous vide.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce que le résidu atmosphérique recueilli en fond de la dernière colonne de la première série alimente, sans apport extérieur de chaleur, une première colonne de distillation sous vide, dont le résidu, après réchauffage dans un four, est traité dans une deuxième colonne de distillation sous vide.
en ce que le résidu atmosphérique recueilli en fond de la dernière colonne de la première série alimente, sans apport extérieur de chaleur, une première colonne de distillation sous vide, dont le résidu, après réchauffage dans un four, est traité dans une deuxième colonne de distillation sous vide.
4. Procédé selon l'une des revendications à 3, caractérisé en ce que chaque coupe recueillie en tête de chaque colonne de la première série alimente individuel-lement une colonne d'une deuxième série de colonnes, dont les distillats sont des produits pétroliers courants.
5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce que chaque coupe recueillie en tête de chaque colonne de la première série alimente individuellement une colonne d'une deuxième série de colonnes, dont les distillats sont des produits petroliers courants.
en ce que chaque coupe recueillie en tête de chaque colonne de la première série alimente individuellement une colonne d'une deuxième série de colonnes, dont les distillats sont des produits petroliers courants.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé
en ce qu'au moins une des colonnes de la deuxième série est alimentée par les effluents volatils provenant des deux colonnes de la première série pour la séparation en plu-sieurs fractions de tête, éventuellement avec soutirage latéral.
en ce qu'au moins une des colonnes de la deuxième série est alimentée par les effluents volatils provenant des deux colonnes de la première série pour la séparation en plu-sieurs fractions de tête, éventuellement avec soutirage latéral.
7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé
en ce qu'une première des colonnes de la deuxième série est une colonne de stabilisation des essences dont l'effluent volatil alimente une installation de fractionnement de gaz légers de pétrole et dont le résidu rejoint la coupe des essences issue de la deuxième colonne de la première série pour alimenter une deuxième colonne de la deuxième série.
en ce qu'une première des colonnes de la deuxième série est une colonne de stabilisation des essences dont l'effluent volatil alimente une installation de fractionnement de gaz légers de pétrole et dont le résidu rejoint la coupe des essences issue de la deuxième colonne de la première série pour alimenter une deuxième colonne de la deuxième série.
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé
en ce qu'une deuxième colonne de la deuxième série est une colonne de fractionnement des essences dont le résidu est constitué par une essence lourde qui rejoint la fraction volatile d'une troisième colonne de la deuxième série.
en ce qu'une deuxième colonne de la deuxième série est une colonne de fractionnement des essences dont le résidu est constitué par une essence lourde qui rejoint la fraction volatile d'une troisième colonne de la deuxième série.
9. Procédé selon la revendication 7, caractérisé
en ce qu'une deuxième colonne de la deuxième série est une colonne de fractionnement des essences dont le résidu ali-mente une troisième colonne de la deuxième série.
en ce qu'une deuxième colonne de la deuxième série est une colonne de fractionnement des essences dont le résidu ali-mente une troisième colonne de la deuxième série.
10. Procédé selon la revendication 7, caracté-risé en ce qu'une deuxième et une troisième colonne de la deuxième série sont des colonnes de fractionnement des essen-ces, le résidu de la deuxième colonne constitué par l'es-sence moyenne étant soit évacué en tant que produit pétro-lier courant, soit alimentant la troisième colonne, alimen-tée également par une coupe recueillie en tête d'une troi-sième colonne de la première série, pour la séparation de l'essence moyenne et de l'essence lourde.
11. Procédé selon la revendication 7, caracté-risé en ce qu'une deuxième colonne de la deuxième série est une colonne de fractionnement des essences unique qui est alimentée, à des niveaux différents, par les fractions volatiles de la deuxième et de la troisième colonne de la première série pour la séparation des essences légère, lour-de et du kérosène.
12. Procédé selon la revendication 8, 9 ou 10, caractérisé en ce qu'une colonne de la deuxième série suivant la ou les colonnes de fractionnement des essences sépare la fraction volatile issue d'une colonne de la pre-mière série en essence lourde et le kérosène.
13. Procédé selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que la dernière colonne de la première série est une colonne, munie éventuellement d'un strippeur, dont on extrait une coupe de gazole atmosphérique léger, l'effluent volatil de cette colonne alimentant une colonne de la deuxième série pour la séparation d'essence lourde et de kérosène, tandis que du fond de la colonne on extrait un résidu dit atmosphérique.
14. Procédé selon la revendication 8, 9 ou 10, caractérisé en ce qu'une colonne de la deuxième série suivant la ou les colonnes de fractionnement des essences est alimentée par les coupes volatiles provenant de la der-nière et avant-dernière colonne de la première série et on extrait en tête de colonne une essence lourde et en fond le kérosène.
15. Procédé selon la revendication 3, caracté-risé en ce qu'une partie du résidu issu de la dernière co-lonne de distillation sous vide est recyclée de manière permanente dans l'alimentation de l'une ou plusieurs des colonnes atmosphériques de la première série ou dans l'ali-mentation de la première colonne sous vide.
16. Procédé selon la revendication 5, 6 ou 7, caractérisé en ce que la charge initiale, les résidus circulant entre les colonnes de la première série et les effluents circulant entre les colonnes de la deuxième série sont préchauffés par échange de chaleur sensible et latente cédée par d'autres effluents.
17. Procédé selon la revendication 2 , 5 ou 8, caractérisé en ce que l'apport de chaleur pour le rebouil-lage des colonnes s'effectue par échange de chaleur sensible et latente cédée par d'autres effluents.
18. Procédé selon la revendication l, caracté-risé en ce que l'apport de chaleur pour le rebouillage des colonnes s'effectue par échange de chaleur sensible et latente cédée par d'autres effluents.
19. Procédé selon la revendication 18, carac-térisé en ce qu'une partie de l'apport de chaleur sensible s'effectue par échange avec une fraction du résidu de la dernière colonne de distillation sous vide recyclée de ma-nière permanente dans l'alimentation du four.
20. Installation pour la distillation de pétrole d'origine fossile ou synthétique par séparations progressi-ves, comprenant quatre colonnes d'une première série qui sont reliées par leurs sorties de tête individuellement à quatre colonnes d'une deuxième série de colonnes, dont une première colonne de la deuxième série est une colonne de stabilisation des essences reliée par une sortie de tête à une installation de fractionnement de gaz légers de pé-trole et par une sortie de fond à une deuxième colonne de la deuxième série qui est une colonne de fractionnement des essences reliée par les sorties de tête et de fond à des réservoirs de stockage des essences, une troisième colonne de la deuxième série étant une colonne de séparation d'essen-ce lourde et du kérosène reliée à des réservoirs de stockage et une quatrième colonne de la deuxième série alimentée par la fraction de tête de la dernière colonne dite atmos-phérique de la première série de colonnes étant également reliée aux réservoirs de stockage ci-mentionnés, en ce que la dernière colonne dite atmosphérique de la première série est une colonne à reflux reliée à un strippeur relié à un réservoir de stockage de gazole dit atmosphérique reliée à travers un four chauffé au combustible à l'alimentation d'une colonne de distillation sous vide reliée à des réser-voirs de stockage.
21. Installation selon la revendication 20, caractérisé en ce que la colonne dite atmosphérique est reliée par une sortie de fond à une première colonne de distillation sous vide munie de moyens de soutirage latéral et d'une sortie de fond reliée à travers le four à une deu-xième colonne de distillation sous vide, les deux colonnes de distillation sous vide étant reliées par des moyens de soutirage latéral à des réservoirs de stockage de gazole et de distillats.
22. Installation selon la revendication 20 ou 21, caractérisée en ce qu'une colonne supplémentaire est intercalée entre la deuxième et la troisième colonne de la première série, dont la sortie de tête alimente une colonne supplémentaire intercalée entre la deuxième et la troisième colonne de la deuxième série, alimentée éventuelle-ment par la sortie de fond de la deuxième colonne de la deuxième série, et dont la sortie de tête est reliée à un réservoir de stockage.
23. Installation selon la revendication 20, caractérisée en ce qu'une colonne supplémentaire est inter-calée entre la deuxième et la troisième colonne de la pre-mière série, dont la sortie de tête alimente une colonne supplémentaire intercalée entre la deuxième et la troisième colonne de la deuxième série, alimentée éventuellement par la sortie de fond de la deuxième colonne de la deuxième série, et dont la sortie de tête est reliée à un réservoir de stockage.
24. Installation selon la revendication 20 ou 21, caractérisée en ce qu'une colonne supplémentaire est intercalée entre la troisième et quatrième colonne de la première série dont la sortie de tête alimente une colonne supplémentaire intercalée entre la troisième et la quatrième colonne de la deuxième série dont la sortie de tête est reliée à un réservoir de stockage d'un solvant dont le point d'ébullition se situe entre celui de l'essence lourde et celui du kérosène.
25. Installation selon la revendication 20, 21 ou 23, caractérisée en ce que la deuxième et la troisième colonne de la deuxième série sont des colonnes superposées dans une tour unique de fractionnement des essences alimen-tant par la sortie de fond la quatrième colonne de la deu-xième série, chaque colonne étant reliée à des réservoirs de stockage respectifs.
26. Installation selon la revendication 20, 21 ou 23, caractérisée en ce que la troisième et la quatrième colonne de la deuxième série sont regroupées en une seule colonne, dont les alimentations sont reliées aux sorties de tête de la troisième et de la quatrième colonne de la première série.
27. Installation selon la revendication 20, 21 ou 23, caractérisée en ce que l'alimentation de la troi-sième colonne de la deuxième série, qui est une colonne de séparation de l'essence lourde et du kérosène, est reliée à la sortie de fond de la colonne qui la précède dans la même série et à la sortie de tête de la troisième colonne de la première série.
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