FR3116828A1 - Process for capturing organometallic impurities using a capture mass based on cobalt and molybdenum and containing carbon - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un procédé de captation d'impuretés organométalliques dans une charge hydrocarbonée de type essence contenant des composés soufrés et des oléfines, dans lequel une masse de captation est mise en contact avec la charge à traiter et un flux d'hydrogène à une température comprise entre 200 et 400°C, une pression comprise entre 0,2 et 5 MPa et un rapport du débit d'hydrogène sur le débit de charge hydrocarbonée compris entre 50 et 800 Nm3/m3, ladite masse de captation comprend une phase active constituée de cobalt et de molybdène, du carbone, et un support poreux choisi dans le groupe constitué par les alumines, la silice, les silices alumines, ou les oxydes de titane ou de magnésium utilisés seuls ou en mélange avec l'alumine ou la silice alumine.The invention relates to a method for capturing organometallic impurities in a gasoline-type hydrocarbon feed containing sulfur compounds and olefins, in which a capture mass is brought into contact with the feed to be treated and a flow of hydrogen at a temperature between 200 and 400°C, a pressure between 0.2 and 5 MPa and a ratio of the hydrogen flow rate to the hydrocarbon feed flow rate of between 50 and 800 Nm3/m3, said capture mass comprises an active phase consisting of cobalt and molybdenum, carbon, and a porous support chosen from the group consisting of aluminas, silica, alumina silicas, or titanium or magnesium oxides used alone or mixed with alumina or silica alumina.
Description
Domaine de l’inventionField of invention
La présente invention concerne un procédé de captation d'impuretés organométalliques contenues dans une charge hydrocarbonée de type essence contenant des composés soufrés et des oléfines mettant en œuvre une masse de captation à base de cobalt et de molybdène et contenant du carbone.The present invention relates to a process for capturing organometallic impurities contained in a gasoline-type hydrocarbon charge containing sulfur compounds and olefins using a capture mass based on cobalt and molybdenum and containing carbon.
État de la techniqueState of the art
La présente invention se rapporte au domaine de l'hydrotraitement des coupes essences, notamment des coupes essences issues des unités de craquage catalytique en lit fluidisé. Plus particulièrement, la présente invention concerne un procédé de captation d'impuretés organométalliques tels que des impuretés organométalliques de métaux lourds, du silicium ou du phosphore, et plus particulièrement de l'arsenic dans des fractions hydrocarbonées de type essence riches en oléfines et en soufre, mettant en œuvre une masse de captation.The present invention relates to the field of hydrotreating gasoline cuts, in particular gasoline cuts from fluidized bed catalytic cracking units. More particularly, the present invention relates to a process for capturing organometallic impurities such as organometallic impurities of heavy metals, silicon or phosphorus, and more particularly arsenic in hydrocarbon fractions of gasoline type rich in olefins and sulfur , implementing a capture mass.
L'invention s'applique tout particulièrement au traitement des coupes essences contenant des oléfines et du soufre, telles que les essences issues du craquage catalytique, pour lesquelles on cherche à extraire l'arsenic, sans hydrogéner les oléfines et les aromatiques.The invention applies most particularly to the treatment of gasoline cuts containing olefins and sulfur, such as gasolines resulting from catalytic cracking, for which it is sought to extract the arsenic, without hydrogenating the olefins and the aromatics.
Les spécifications sur les carburants automobiles prévoient une forte diminution de la teneur en soufre dans ces carburants, et notamment dans les essences. Cette diminution est destinée à limiter, notamment, la teneur en oxyde de soufre et d'azote dans les gaz d'échappement d'automobiles. Les spécifications actuellement en vigueur en Europe depuis 2009 pour les carburants essences fixent une teneur maximum de 10 ppm poids (parties par millions) de soufre. De telles spécifications sont également en vigueur dans d’autres pays tels que par exemple les Etats-Unis et la Chine où la même teneur maximale en soufre est requise depuis Janvier 2017. Pour atteindre ces spécifications, il est nécessaire de traiter les essences par des procédés de désulfuration.The specifications for automotive fuels provide for a sharp reduction in the sulfur content in these fuels, and in particular in gasolines. This reduction is intended to limit, in particular, the sulfur and nitrogen oxide content in automobile exhaust gases. The specifications currently in force in Europe since 2009 for gasoline fuels set a maximum sulfur content of 10 ppm by weight (parts per million). Such specifications are also in force in other countries such as the United States and China, for example, where the same maximum sulfur content has been required since January 2017. To achieve these specifications, it is necessary to treat gasoline with desulfurization processes.
Les sources principales de soufre dans les bases pour essences sont les essences dites de craquage, et principalement, la fraction d'essence issue d'un procédé de craquage catalytique d'un résidu de la distillation atmosphérique ou sous vide d'un pétrole brut. La fraction d'essence issue du craquage catalytique, qui représente en moyenne 40 % des bases essence, contribue en effet pour plus de 90% à l'apport de soufre dans les essences. Par conséquent, la production d'essences peu soufrées nécessite une étape de désulfuration des essences de craquage catalytique. Parmi les autres sources d'essences pouvant contenir du soufre, citons également les essences de cokéfaction, de viscoréduction (coker ou visbreaker selon la terminologie anglo-saxonne) ou, dans une moindre mesure, les essences issues de la distillation atmosphérique ou les essences de vapocraquage.The main sources of sulfur in gasoline bases are so-called cracked gasolines, and mainly the gasoline fraction resulting from a catalytic cracking process of a residue from the atmospheric or vacuum distillation of a crude oil. The fraction of gasoline resulting from catalytic cracking, which represents on average 40% of the gasoline bases, in fact contributes for more than 90% to the contribution of sulfur in gasolines. Consequently, the production of low-sulphur gasolines requires a stage of desulphurization of catalytic cracking gasolines. Other sources of gasoline that may contain sulfur include gasoline from coking, visbreaking (coker or visbreaker according to Anglo-Saxon terminology) or, to a lesser extent, gasoline from atmospheric distillation or gasoline from steam cracking.
L'élimination du soufre dans les coupes essences consiste à traiter spécifiquement ces essences riches en soufre par des procédés de désulfuration en présence d’hydrogène. On parle alors de procédés d'hydrodésulfuration (HDS). Cependant, ces coupes essences et plus particulièrement les essences issues du craquage catalytique contiennent une part importante de composés insaturés sous forme de mono-oléfines (environ 20 à 50% poids) qui contribuent à un bon indice d'octane, de dioléfines (0,5 à 5% poids) et d'aromatiques. Ces composés insaturés sont instables et réagissent au cours du traitement d'hydrodésulfuration. Les dioléfines forment des gommes par polymérisation lors des traitements d'hydrodésulfuration. Cette formation de gommes entraîne une désactivation progressive des catalyseurs d'hydrodésulfuration ou un bouchage progressif du réacteur. En conséquence, les dioléfines doivent être éliminées par hydrogénation avant tout traitement de ces essences. Les procédés de traitement traditionnels désulfurent les essences de manière non sélective en hydrogénant une grande partie des mono-oléfines, ce qui engendre une forte perte en indice d'octane et une forte consommation d’hydrogène. Les procédés d'hydrodésulfuration les plus récents permettent de désulfurer les essences de craquage riches en mono-oléfines, tout en limitant l’hydrogénation des mono-oléfines et par conséquent la perte d’octane. De tels procédés sont par exemples décrits dans les documents EP-A-1077247 et EP-A-1174485.The elimination of sulfur in gasoline cuts consists of specifically treating these sulfur-rich gasolines by desulfurization processes in the presence of hydrogen. This is referred to as hydrodesulphurization (HDS) processes. However, these gasoline cuts and more particularly the gasolines resulting from catalytic cracking contain a significant proportion of unsaturated compounds in the form of mono-olefins (approximately 20 to 50% by weight) which contribute to a good octane number, diolefins (0, 5 to 5% by weight) and aromatics. These unsaturated compounds are unstable and react during the hydrodesulfurization treatment. Diolefins form gums by polymerization during hydrodesulfurization treatments. This formation of gums leads to progressive deactivation of the hydrodesulphurization catalysts or progressive clogging of the reactor. Consequently, the diolefins must be eliminated by hydrogenation before any treatment of these gasolines. Traditional treatment processes desulphurize gasoline in a non-selective manner by hydrogenating a large part of the mono-olefins, which leads to a high loss in octane number and high hydrogen consumption. The most recent hydrodesulphurization processes make it possible to desulphurize cracked gasolines rich in mono-olefins, while limiting the hydrogenation of mono-olefins and consequently the loss of octane. Such methods are for example described in the documents EP-A-1077247 and EP-A-1174485.
Les procédés d'hydrodésulfuration sont opérés de façon ininterrompue sur des durées d'au moins 3 à 5 ans. Les catalyseurs utilisés pour effectuer l'hydrodésulfuration des essences soufrées doivent donc présenter une bonne activité, une bonne sélectivité et une bonne stabilité dans le temps pour être opérés continûment pendant plusieurs années. Or, la présence de métaux lourds tels que le mercure ou l'arsenic, ou de contaminants tels que le phosphore et le silicium sous forme d'organométalliques dans les charges hydrocarbonées à désulfurer entraîne une désactivation rapide des catalyseurs d'hydrotraitement. Il est donc nécessaire d'éliminer ces contaminants de la charge avant de la mettre en contact avec ces catalyseurs d'hydrodésulfuration.The hydrodesulfurization processes are operated continuously over periods of at least 3 to 5 years. The catalysts used to carry out the hydrodesulfurization of sulfur-containing gasolines must therefore have good activity, good selectivity and good stability over time in order to be operated continuously for several years. However, the presence of heavy metals such as mercury or arsenic, or of contaminants such as phosphorus and silicon in the form of organometallics in the hydrocarbon feedstocks to be desulphurized leads to rapid deactivation of the hydrotreating catalysts. It is therefore necessary to remove these contaminants from the charge before bringing it into contact with these hydrodesulphurization catalysts.
Etat de la techniqueState of the art
Différentes solutions sont proposées dans la littérature pour extraire ces composés et plus particulièrement l'arsenic dans les fractions hydrocarbonées. En général, une masse de captation ou adsorbant est placé soit dans un réacteur situé en amont de l'unité d'hydrodésulfuration soit dans le réacteur d'hydrodésulfuration, en amont du lit catalytique contenant le catalyseur d'hydrodésulfuration. Ces masses de captation sont utilisées en présence d'hydrogène, ce qui présente un inconvénient lorsque les essences à traiter comprennent des composes insaturés. Il en résulte une diminution d'indice d'octane.Different solutions are proposed in the literature for extracting these compounds and more particularly arsenic in hydrocarbon fractions. In general, a capture mass or adsorbent is placed either in a reactor located upstream of the hydrodesulphurization unit or in the hydrodesulphurization reactor, upstream of the catalytic bed containing the hydrodesulphurization catalyst. These capture masses are used in the presence of hydrogen, which presents a drawback when the gasolines to be treated comprise unsaturated compounds. This results in a decrease in octane number.
Il existe ainsi toujours un besoin de disposer de masses de captation plus performantes pour l'extraction sélective des métaux lourds tel que l'arsenic, en présence d'oléfines, avec pour objectif de limiter les réactions d'hydrogénation responsables dans ce contexte d'une diminution de l'indice d'octane des essences concernées.There is thus still a need to have more efficient capture masses for the selective extraction of heavy metals such as arsenic, in the presence of olefins, with the aim of limiting the hydrogenation reactions responsible in this context for a decrease in the octane number of the gasolines concerned.
De nombreux brevets décrivent des masses de captation d’arsenic utilisant différentes phases actives à base de métaux de transition, généralement partiellement sous forme sulfure.Numerous patents describe arsenic capture masses using different active phases based on transition metals, generally partially in sulphide form.
Ainsi, le brevet US 4046674 décrit un procédé d'élimination de l'arsenic utilisant une masse de captation contenant au moins un composé du nickel sous forme sulfure en quantité comprise entre 30% et 70% poids (rapporté à la forme NiO), et au moins un composé du molybdène, également sous forme de sulfure, en quantité comprise entre 2% et 20 % poids (rapporté à la forme MoO3). Le brevet CN107011939A décrit également un procédé d'élimination de l'arsenic utilisant une masse de captation comprenant du nickel et du molybdène mais en quantité respectivement comprise entre 2% et 20 % poids de NiO et entre 2% et 10 % poids de MoO3.Thus, US patent 4046674 describes a process for eliminating arsenic using a capture mass containing at least one nickel compound in sulphide form in an amount of between 30% and 70% by weight (relative to the NiO form), and at least one molybdenum compound, also in sulphide form, in an amount of between 2% and 20% by weight (relative to the MoO 3 form). Patent CN107011939A also describes a process for eliminating arsenic using a capture mass comprising nickel and molybdenum but in an amount respectively between 2% and 20% by weight of NiO and between 2% and 10% by weight of MoO 3 .
Le brevet FR 2617497 décrit un procédé d'élimination de l'arsenic des coupes hydrocarbonées en les contactant avec une masse de captation contenant du nickel, dont au moins 50% poids est sous forme métal. L'homme du métier connaît bien les propriétés hydrogénantes du Ni et s'attend donc à ce que l'application directe d'une telle masse de captation conduise à une hydrogénation plus ou moins importante d'une grande partie des oléfines présentes dans la coupe hydrocarbonée à traiter, ce qui ne répond pas à la problématique que cherche à résoudre la présente invention.Patent FR 2617497 describes a process for removing arsenic from hydrocarbon cuts by contacting them with a capture mass containing nickel, of which at least 50% by weight is in metal form. A person skilled in the art is well aware of the hydrogenating properties of Ni and therefore expects that the direct application of such a capture mass will lead to a more or less significant hydrogenation of a large part of the olefins present in the cut. hydrocarbon to be treated, which does not answer the problem that the present invention seeks to solve.
Le brevet EP 0 611 182 décrit un procédé d'élimination de l'arsenic mettant en œuvre une masse de captation contenant au moins un métal du groupe nickel, cobalt, molybdène, tungstène, chrome et palladium, 5 à 50% pds dudit ou desdits métaux étant sous forme de sulfure.Patent EP 0 611 182 describes a process for removing arsenic using a capture mass containing at least one metal from the nickel, cobalt, molybdenum, tungsten, chromium and palladium group, 5 to 50% by weight of said metals being in sulphide form.
Le brevet FR2876113 décrit un procédé d'élimination de l'arsenic mettant en œuvre une masse de captation comprenant au moins un élément métallique choisi dans le groupe constitué par le fer (Fe), le cobalt (Co), le nickel (Ni), le cuivre (Cu), le plomb (Pb) ou le zinc (Zn) déposé sur un support poreux choisi dans le groupe constitué par les alumines, la silice, les silices alumines, ou encore les oxydes de titane ou de magnésium utilisés seuls ou en mélange avec l'alumine ou la silice alumine, l'élément métallique étant sous forme sulfure avec un taux de sulfuration au moins égal à 60 %, et de préférence supérieur à 70 %.Patent FR2876113 describes a process for eliminating arsenic using a capture mass comprising at least one metallic element chosen from the group consisting of iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), copper (Cu), lead (Pb) or zinc (Zn) deposited on a porous support chosen from the group consisting of aluminas, silica, silica aluminas, or titanium or magnesium oxides used alone or in a mixture with alumina or silica alumina, the metallic element being in sulphide form with a sulphidation rate at least equal to 60%, and preferably greater than 70%.
Le brevet US 5024683 décrit un procédé d'élimination au moins partielle de trialkyl- arsines contenues dans une charge les contenant comprenant l'étape de mise en contact de cette charge avec une masse de captation solide comprenant au moins un sulfure de cuivre et un matériau de support inorganique.US patent 5024683 describes a process for at least partial elimination of trialkyl-arsines contained in a charge containing them comprising the step of bringing this charge into contact with a solid collection mass comprising at least one copper sulphide and a material of inorganic support.
Le brevet US 6,759,364 et la demande de brevet US2016008795 décrivent quant à eux des catalyseurs adaptés à la captation d'arsenic dans des coupes hydrocarbures contenant du nickel, du molybdène et du phosphore.US patent 6,759,364 and patent application US2016008795 describe catalysts suitable for capturing arsenic in hydrocarbon cuts containing nickel, molybdenum and phosphorus.
La demande de brevet CN105562000 décrit un agent de captation de l’arsenic à base de cuivre et de nickel, les métaux étant sous forme oxyde.Patent application CN105562000 describes an arsenic capture agent based on copper and nickel, the metals being in oxide form.
Enfin, le brevet FR3004969 décrit un adsorbant catalytique comprenant au moins du cobalt et du molybdène déposés sur un support poreux dans lequel la teneur en cobalt, exprimée en oxyde CoO, est comprise entre 11 et 30% poids par rapport au poids total dudit adsorbant et la teneur en molybdène, exprimée en oxyde MoO3, est comprise entre 3 et 30% poids par rapport au poids total de dudit adsorbant.Finally, patent FR3004969 describes a catalytic adsorbent comprising at least cobalt and molybdenum deposited on a porous support in which the cobalt content, expressed as CoO oxide, is between 11 and 30% by weight relative to the total weight of said adsorbent and the molybdenum content, expressed as oxide MoO3, is between 3 and 30% by weight relative to the total weight of said adsorbent.
Outre la phase active, plusieurs brevets précisent également le type de support utilisé pour la masse de captation de l’arsenic. Ainsi les demandes CN106833731 et CN106807420 décrivent des masse de captation de type NiMoW sur un support composé d’alumine et d’oxyde de zinc. Le brevet FR2650759 décrit une masse de captation de type NiO sur aluminate d’au moins un métal sélectionné Mg, Ca, Sr, Ba, Mn, Fe, Co, Ni, Cu et Zn. La demande de brevet JP60202190 revendique une masse de captation pour capter l’arsenic contenu dans une charge hydrocarbure, la masse de captation consistant en de l’oxyde de nickel et de l’oxyde de molybdène supportés sur un support composite préparé par mélange d’oxydes sélectionnés parmi la zircone, l’oxyde de magnésium et l’oxyde de baryum avec de l’alumine. La demande de brevet décrit un agent de captation de l’arsenic à base de cuivre et de nickel sur un support d’alumine présentant une distribution poreuse bimodale.In addition to the active phase, several patents also specify the type of support used for the arsenic capture mass. Thus applications CN106833731 and CN106807420 describe NiMoW type capture mass on a support composed of alumina and zinc oxide. Patent FR2650759 describes a NiO type capture mass on aluminate of at least one selected metal Mg, Ca, Sr, Ba, Mn, Fe, Co, Ni, Cu and Zn. Patent application JP60202190 claims a capture mass for capturing the arsenic contained in a hydrocarbon charge, the capture mass consisting of nickel oxide and molybdenum oxide supported on a composite support prepared by mixing oxides selected from zirconia, magnesium oxide and barium oxide with alumina. The patent application describes an arsenic capture agent based on copper and nickel on an alumina support having a bimodal porous distribution.
Enfin, des brevets portent sur des procédés spécifiques de captation de l’arsenic.Finally, patents relate to specific processes for capturing arsenic.
Le brevet FR3007415, décrit un procédé d'élimination d'arsenic d'une charge d'hydrocarbures comprenant la mise en contact de cette charge avec deux masses de captation comprenant pour la première masse au moins un métal M1 du groupe VIB et au moins deux métaux M2 et M3 du groupe VIII, et pour la seconde masse du nickel sous forme sulfure, le contact avec les deux masses pouvant être réalisé soit successivement, soit simultanément.Patent FR3007415 describes a process for removing arsenic from a hydrocarbon charge comprising bringing this charge into contact with two capture masses comprising for the first mass at least one metal M1 from group VIB and at least two metals M2 and M3 of group VIII, and for the second mass of nickel in sulphide form, the contact with the two masses being able to be made either successively or simultaneously.
Le brevet FR2923837 décrit un procédé en lit fixe de captation de l'arsenic et de désulfuration d'une fraction hydrocarbonée comprenant des oléfines, du soufre et de l'arsenic, dont la première étape consiste en la mise en contact en présence d'hydrogène d'une masse de captation avec ladite fraction hydrocarbonée, ladite masse de captation comprenant du molybdène et du nickel sous forme sulfuré.Patent FR2923837 describes a fixed bed process for capturing arsenic and desulfurization of a hydrocarbon fraction comprising olefins, sulfur and arsenic, the first step of which consists of bringing it into contact in the presence of hydrogen a capture mass with said hydrocarbon fraction, said capture mass comprising molybdenum and nickel in sulphide form.
Le brevet JP5171161 revendique un procédé d'élimination d'arsenic d'une charge d'hydrocarbures liquide consistant en la mise en contact, en l’absence d’hydrogène, de la charge avec une masse de captation contenant du sulfure de molybdène et optionnellement du cobalt et du nickel.Patent JP5171161 claims a process for removing arsenic from a liquid hydrocarbon charge consisting of bringing the charge into contact, in the absence of hydrogen, with a capture mass containing molybdenum sulphide and optionally cobalt and nickel.
Enfin, les brevets CN109251764 et CN106925214 décrivent des masses arsenic sur des supports mixtes alumine/carbone. Le brevet CN109251764 revendique un agent d'élimination de l'arsenic comprenant un support et une phase active supportée sur le support, caractérisé en ce que le support est un mélange de charbon actif et d'alumine, et que la phase active est un système quadrimétallique Ni-Cu-Mo-Co. CN106925214 décrit une méthode de préparation d'un agent d'élimination de l'arsenic pour les essences de FCC, à base de cuivre et de nickel, préparé par comalaxage d’un précurseur de support de carbone et d’un précurseur d'alumine, puis ajout, dans le malaxeur des sels de cuivre et de nickel.Finally, patents CN109251764 and CN106925214 describe arsenic masses on mixed alumina/carbon supports. Patent CN109251764 claims an arsenic removal agent comprising a carrier and an active phase supported on the carrier, characterized in that the carrier is a mixture of activated carbon and alumina, and the active phase is a system quadrimetallic Ni-Cu-Mo-Co. CN106925214 describes a method for preparing an arsenic removal agent for FCC gasolines, based on copper and nickel, prepared by co-mixing a carbon support precursor and an alumina precursor , then adding copper and nickel salts to the mixer.
Objets de l’inventionObjects of the invention
La présente invention concerne un procédé de captation d'impuretés organométalliques tels que des impuretés organométalliques de métaux lourds, du silicium ou du phosphore, et plus particulièrement de l'arsenic dans une charge hydrocarbonée de type essence contenant des composés soufrés et des oléfines, dans lequel une masse de captation est mise en contact avec la charge à traiter et un flux d'hydrogène à une température comprise entre 200 et 400°C, une pression comprise entre 0,2 et 5 MPa et un rapport du débit d'hydrogène sur le débit de charge hydrocarbonée compris entre 50 et 800 Nm3/m3, ladite masse de captation comprend une phase active constituée de cobalt et de molybdène, du carbone, et un support poreux choisi dans le groupe constitué par les alumines, la silice, les silices alumines, ou les oxydes de titane ou de magnésium utilisés seuls ou en mélange avec l'alumine ou la silice alumine.The present invention relates to a process for capturing organometallic impurities such as organometallic impurities of heavy metals, silicon or phosphorus, and more particularly arsenic in a gasoline-type hydrocarbon charge containing sulfur compounds and olefins, in which a capture mass is brought into contact with the charge to be treated and a hydrogen flow at a temperature between 200 and 400°C, a pressure between 0.2 and 5 MPa and a ratio of the hydrogen flow to the hydrocarbon feed rate of between 50 and 800 Nm3/m3, said capture mass comprises an active phase consisting of cobalt and molybdenum, carbon, and a porous support chosen from the group consisting of aluminas, silica, silica aluminas, or titanium or magnesium oxides used alone or mixed with the alumina or silica alumina.
Il a été en effet découvert de manière surprenante que la mise en œuvre de cette masse de captation permet de capter efficacement des impuretés organométalliques, et notamment l'arsenic contenu dans une essence contenant des oléfines et du soufre, tout en limitant le taux d'hydrogénation des oléfines à des valeurs généralement inférieures à 30%, préférentiellement inférieures à 20 %, et de manière encore plus préférée inférieures à 10 %.It has indeed been surprisingly discovered that the implementation of this capture mass makes it possible to effectively capture organometallic impurities, and in particular the arsenic contained in a gasoline containing olefins and sulfur, while limiting the rate of hydrogenation of the olefins at values generally below 30%, preferably below 20%, and even more preferably below 10%.
Sans être lié à aucune théorie, il semble que la présence de carbone dans la masse de captation contenant un support poreux et une phase active constitué de cobalt et de molybdène permet de capter très efficacement des impuretés organométalliques, et notamment les impuretés organométalliques d'arsenic contenues dans une essence contenant des oléfines et du soufre. Il est proposé que le carbone placé dans la masse de captation permet d’accumuler de l'hydrogène à l'intérieur des pores du carbone et favorise les réaction d’hydrogénolyse des liaisons carbone-arsenic. La présence de carbone dans la masse de captation peut également favoriser l'empilement des feuillets de sulfure de molybdène et la promotion de ces derniers par le cobalt favorisant ainsi la phase active CoMoS de type II favorable aux réactions d’hydrogénolyse des liaisons carbone-hétéroéléments vis-à-vis des réactions d’hydrogénation.Without being bound by any theory, it seems that the presence of carbon in the capture mass containing a porous support and an active phase consisting of cobalt and molybdenum makes it possible to very effectively capture organometallic impurities, and in particular organometallic arsenic impurities. contained in gasoline containing olefins and sulphur. It is proposed that the carbon placed in the capture mass makes it possible to accumulate hydrogen inside the pores of the carbon and promotes the hydrogenolysis reactions of the carbon-arsenic bonds. The presence of carbon in the capture mass can also promote the stacking of molybdenum sulphide sheets and the promotion of the latter by cobalt, thus favoring the CoMoS type II active phase favorable to hydrogenolysis reactions of carbon-heteroelement bonds. with respect to hydrogenation reactions.
Selon une variante, la teneur en molybdène est comprise entre 5 et 40 % poids, exprimée en oxyde de molybdène par rapport au poids total de la masse de captation.According to a variant, the molybdenum content is between 5 and 40% by weight, expressed as molybdenum oxide relative to the total weight of the capture mass.
Selon une variante, la teneur en cobalt est comprise entre 1 et 10 % poids, exprimée en oxyde de cobalt par rapport au poids total de la masse de captation.According to a variant, the cobalt content is between 1 and 10% by weight, expressed as cobalt oxide relative to the total weight of the capture mass.
Selon une variante, le rapport molaire cobalt sur molybdène est compris entre 0,1 et 0,8.According to a variant, the cobalt to molybdenum molar ratio is between 0.1 and 0.8.
Selon une variante, la teneur en carbone, exprimée en élément carbone, est comprise entre 0,5 et 80 % poids par rapport au poids total de la masse de captation.According to a variant, the carbon content, expressed as carbon element, is between 0.5 and 80% by weight relative to the total weight of the capture mass.
Selon une variante, la masse de captation contient également du soufre, la teneur en soufre de la masse de captation, exprimée en élément soufre, est comprise entre 1 et 8 % poids par rapport à la masse totale de la masse de captation.According to a variant, the capture mass also contains sulfur, the sulfur content of the capture mass, expressed as sulfur element, is between 1 and 8% by weight relative to the total mass of the capture mass.
Selon une variante, la phase active de la masse de captation est sulfurée in-situ.According to a variant, the active phase of the capture mass is sulfurized in situ.
Selon une variante, la charge à traiter est une essence de craquage catalytique contenant entre 5 % et 60 % poids d'oléfines, 50 ppm à 6000 ppm poids de soufre, ainsi que des traces d'arsenic dans des teneurs comprises entre 1 ppb et 1000 ppb poids.According to a variant, the feed to be treated is a gasoline from catalytic cracking containing between 5% and 60% by weight of olefins, 50 ppm to 6000 ppm by weight of sulfur, as well as traces of arsenic in contents of between 1 ppb and 1000 ppb weight.
Selon une variante, les impuretés organométalliques sont choisies parmi des métaux lourds, du silicium, du phosphore et de l'arsenic.According to a variant, the organometallic impurities are chosen from heavy metals, silicon, phosphorus and arsenic.
Selon une variante, ladite masse de captation est placée dans un réacteur situé en amont d'une unité d'hydrodésulfuration contenant un catalyseur d'hydrodésulfuration et/ou d'une unité d’hydrogénation sélective contenant un catalyseur d’hydrogénation sélective de ladite charge.According to a variant, said capture mass is placed in a reactor located upstream of a hydrodesulfurization unit containing a hydrodesulfurization catalyst and/or of a selective hydrogenation unit containing a catalyst for the selective hydrogenation of said charge .
Selon une autre variante, ladite masse de captation est placée à l'intérieur même d'un réacteur d'hydrodésulfuration et/ou d’hydrogénation sélective de ladite charge, en tête du dit réacteur.According to another variant, said capture mass is placed inside a reactor for the hydrodesulphurization and/or selective hydrogenation of said charge, at the head of said reactor.
Selon ces deux variantes, le rapport de volume de ladite masse de captation par rapport au volume dudit catalyseur d'hydrodésulfuration et/ou d'hydrogénation sélective est compris entre 1 et 99%, de préférence entre 2 et 70% et de préférence entre 4 et 50%.According to these two variants, the volume ratio of said capture mass relative to the volume of said hydrodesulfurization and/or selective hydrogenation catalyst is between 1 and 99%, preferably between 2 and 70% and preferably between 4 and 50%.
DéfinitionsDefinitions
Dans la suite, les groupes d'éléments chimiques sont donnés selon la classification CAS (CRC Handbook of Chemistry and Physics, éditeur CRC press, rédacteur en chef D.R. Lide, 81èmeédition, 2000-2001). Par exemple, le groupe VIII selon la classification CAS correspond aux métaux des colonnes 8, 9 et 10 selon la nouvelle classification IUPAC.In the following, the groups of chemical elements are given according to the CAS classification (CRC Handbook of Chemistry and Physics, publisher CRC press, editor-in-chief DR Lide, 81st edition, 2000-2001). For example, group VIII according to the CAS classification corresponds to the metals of columns 8, 9 and 10 according to the new IUPAC classification.
On entend par surface spécifique, la surface spécifique BET (SBETen m2/g) déterminée par adsorption d’azote conformément à la norme ASTM D 3663-78 établie à partir de la méthode BRUNAUER-EMMETT-TELLER décrite dans le périodique "The Journal of American Society", 1938, 60, 309.By specific surface area is meant the BET specific surface area (S BET in m 2 /g) determined by nitrogen adsorption in accordance with the ASTM D 3663-78 standard established from the BRUNAUER-EMMETT-TELLER method described in the periodical " The Journal of American Society ", 1938, 60, 309.
On entend par volume poreux total de la masse de captation ou du support utilisé pour la préparation de la masse de captation selon l'invention le volume mesuré par intrusion au porosimètre à mercure selon la norme ASTM D4284-83 à une pression maximale de 4000 bar (400 MPa), utilisant une tension de surface de 484 dyne/cm et un angle de contact de 140°. L'angle de mouillage a été pris égal à 140° en suivant les recommandations de l'ouvrage « Techniques de l'ingénieur, traité analyse et caractérisation », pages 1050-1055, écrit par Jean Charpin et Bernard Rasneur. Afin d'obtenir une meilleure précision, la valeur du volume poreux total correspond à la valeur du volume poreux total mesuré par intrusion au porosimètre à mercure mesurée sur l'échantillon moins la valeur du volume poreux total mesuré par intrusion au porosimètre à mercure mesurée sur le même échantillon pour une pression correspondant à 30 psi (environ 0,2 MPa).By total pore volume of the capture mass or of the support used for the preparation of the capture mass according to the invention is meant the volume measured by intrusion with a mercury porosimeter according to the ASTM D4284-83 standard at a maximum pressure of 4000 bar. (400 MPa), using a surface tension of 484 dyne/cm and a contact angle of 140°. The wetting angle was taken as equal to 140° by following the recommendations of the work “Engineering techniques, treatise on analysis and characterization”, pages 1050-1055, written by Jean Charpin and Bernard Rasneur. In order to obtain better precision, the value of the total pore volume corresponds to the value of the total pore volume measured by intrusion with a mercury porosimeter measured on the sample minus the value of the total pore volume measured by intrusion with a mercury porosimeter measured on the same sample for a pressure corresponding to 30 psi (about 0.2 MPa).
Les teneurs en cobalt et en molybdène sont mesurées par fluorescence X.The cobalt and molybdenum contents are measured by X-ray fluorescence.
Les teneurs en cobalt et en molybdène et en phosphore lorsqu’il est présent dans la masse de captation sont exprimées en oxydes après correction de la perte au feu de l’échantillon de masse de captation à 550°C pendant deux heures en four à moufle. La perte au feu est due à la perte d'humidité. Elle est déterminée selon l’ASTM D7348.The cobalt and molybdenum and phosphorus contents when present in the capture mass are expressed in oxides after correction of the loss on ignition of the capture mass sample at 550°C for two hours in a muffle furnace . Loss on ignition is due to moisture loss. It is determined according to ASTM D7348.
Description détaillée de l’inventionDetailed description of the invention
La présente invention concerne un procédé de captation d'impuretés organométalliques tels que des impuretés organométalliques de métaux lourds, du silicium ou du phosphore, et plus particulièrement de l'arsenic dans une charge hydrocarbonée de type essence contenant des composés soufrés et des oléfines, dans lequel une masse de captation est mise en contact avec la charge à traiter et un flux d'hydrogène à une température comprise entre 200 et 400°C, une pression comprise entre 0,2 et 5 MPa et un rapport du débit d'hydrogène sur le débit de charge hydrocarbonée compris entre 50 et 800 Nm3/m3, ladite masse de captation comprend une phase active constituée de cobalt et de molybdène, du carbone, et un support poreux choisi dans le groupe constitué par les alumines, la silice, les silices alumines, ou les oxydes de titane ou de magnésium utilisés seuls ou en mélange avec l'alumine ou la silice alumine.The present invention relates to a process for capturing organometallic impurities such as organometallic impurities of heavy metals, silicon or phosphorus, and more particularly arsenic in a gasoline-type hydrocarbon charge containing sulfur compounds and olefins, in which a capture mass is brought into contact with the charge to be treated and a flow of hydrogen at a temperature of between 200 and 400°C, a pressure of between 0.2 and 5 MPa and a ratio of the flow of hydrogen to the hydrocarbon feed rate of between 50 and 800 Nm3/m3, said capture mass comprises an active phase consisting of cobalt and molybdenum, carbon, and a porous support chosen from the group consisting of aluminas, silica, silica aluminas, or titanium or magnesium oxides used alone or mixed with the alumina or silica alumina.
Dans le sens de la présente invention, le procédé de captation selon l'invention est un procédé de captation au moins partiel de l'arsenic et éventuellement du silicium de la charge hydrocarbonée en présence d'hydrogène pour produire un effluent à teneur en métaux lourds et en particulier l'arsenic réduite, avec une perte limitée de l'indice d'octane. Le procédé de captation selon l'invention permet d'éliminer l'arsenic et également de limiter le taux d'hydrogénation des mono-oléfines. Le taux d'hydrogénation des oléfines est avantageusement inférieur à 50 %, préférentiellement inférieur à 30 %, et de manière encore plus préférée inférieur à 20 % et de manière particulièrement plus préférée inférieur à 10 %.Within the meaning of the present invention, the capture process according to the invention is a process for at least partial capture of arsenic and optionally of silicon from the hydrocarbon feedstock in the presence of hydrogen to produce an effluent with a heavy metal content. and especially reduced arsenic, with limited loss of octane rating. The capture process according to the invention makes it possible to eliminate the arsenic and also to limit the rate of hydrogenation of the mono-olefins. The degree of hydrogenation of the olefins is advantageously less than 50%, preferably less than 30%, and even more preferably less than 20% and particularly more preferably less than 10%.
Le procédé selon l'invention permet de traiter tout type de coupe essence contenant des composés soufrés et des oléfines, telle que par exemple une coupe issue d’une unité de cokéfaction (coking selon la terminologie anglo-saxonne), de viscoréduction (visbreaking selon la terminologie anglo-saxonne), de vapocraquage (steam cracking selon la terminologie anglo-saxonne) ou de craquage catalytique (FCC, Fluid Catalytic Cracking selon la terminologie anglo-saxonne). Cette essence peut éventuellement être composée d’une fraction significative d’essence provenant d’autres procédés de production telle que la distillation atmosphérique (essence issue d'une distillation directe (ou essence straight run selon la terminologie anglo-saxonne) ou de procédés de conversion (essence de cokéfaction ou de vapocraquage). La dite charge est de préférence constituée d’une coupe essence issue d’une unité de craquage catalytique.The process according to the invention makes it possible to treat any type of gasoline cut containing sulfur compounds and olefins, such as for example a cut from a coking unit (coking according to the Anglo-Saxon terminology), visbreaking (visbreaking according to Anglo-Saxon terminology), steam cracking (steam cracking according to Anglo-Saxon terminology) or catalytic cracking (FCC, Fluid Catalytic Cracking according to Anglo-Saxon terminology). This gasoline may optionally be composed of a significant fraction of gasoline from other production processes such as atmospheric distillation (gasoline from direct distillation (or straight run gasoline according to Anglo-Saxon terminology) or from conversion (gasoline from coking or steam cracking) Said feed preferably consists of a gasoline cut from a catalytic cracking unit.
La charge est avantageusement une coupe essence contenant des composés soufrés et des oléfines et a une température d’ébullition comprise entre 30 et inférieure à 250°C, de préférence entre 35°C et 240°C, et de manière préférée entre 40°C et 220°C.The feed is advantageously a gasoline cut containing sulfur compounds and olefins and has a boiling point of between 30 and less than 250°C, preferably between 35°C and 240°C, and preferably between 40°C and 220°C.
De manière préférée, la charge hydrocarbonée à traiter est une essence de craquage catalytique comprenant entre 5 % et 60 % poids de mono-oléfines, entre 50 ppm et 6000 ppm poids de composés soufrés et entre 1 et 1000 ppb poids d'arsenic.Preferably, the hydrocarbon feedstock to be treated is a catalytic cracking gasoline comprising between 5% and 60% by weight of mono-olefins, between 50 ppm and 6000 ppm by weight of sulfur compounds and between 1 and 1000 ppb by weight of arsenic.
Les composés soufrés contenus dans la charge hydrocarbonée à traiter peuvent être des composés soufrés organiques tels que par exemple, les mercaptans, les composés thiophéniques, benzothiophèniques et autres composés soufrés aromatiques, les composés disulfures, etc. Les composés arséniés contenus dans la charge hydrocarbonée à traiter peuvent être des composés arséniés organiques tels que par exemple la triméthylarsine ou la triéthylarsine. Les mono-oléfines désignent des molécules hydrocarbonées présentant une unique double liaison carbone-carbone et les dioléfines sont des molécules hydrocarbonées comprenant au moins deux doubles liaisons carbone-carbone. Les mono-oléfines et les dioléfines peuvent être des molécules hydrocarbonées linéaires, ramifiées et/ou cycliques.The sulfur compounds contained in the hydrocarbon feedstock to be treated can be organic sulfur compounds such as, for example, mercaptans, thiophenic, benzothiophenic compounds and other aromatic sulfur compounds, disulphide compounds, etc. The arsenic compounds contained in the hydrocarbon feedstock to be treated can be organic arsenic compounds such as, for example, trimethylarsine or triethylarsine. Mono-olefins designate hydrocarbon molecules having a single carbon-carbon double bond and diolefins are hydrocarbon molecules comprising at least two carbon-carbon double bonds. Mono-olefins and diolefins can be linear, branched and/or cyclic hydrocarbon molecules.
La masse de captation est mise en œuvre avantageusement dans des conditions opératoires telles que la vitesse de captation de l'arsenic soit maximisée, tout en limitant la vitesse d'hydrogénation des oléfines. La mise en contact s'effectue généralement à une température comprise entre 200 et 400°C, à une pression comprise entre 0,2 et 5 MPa et avec un rapport du débit d'hydrogène sur le débit de charge hydrocarbonée compris entre 50 et 800 Nm3/m3. L'hydrogène utilisé peut être issu de toute source d'hydrogène. De préférence on utilise de l'hydrogène frais issu de la raffinerie et/ou de l'hydrogène recyclé d'une unité d'hydrodésulfuration, de préférence de l'unité d'hydrodésulfuration de la coupe hydrocarbonée à purifier.The capture mass is advantageously implemented under operating conditions such that the rate of capture of arsenic is maximized, while limiting the rate of hydrogenation of the olefins. The contacting is generally carried out at a temperature between 200 and 400° C., at a pressure between 0.2 and 5 MPa and with a ratio of the hydrogen flow rate to the hydrocarbon feed flow rate of between 50 and 800 Nm 3 /m 3 . The hydrogen used can come from any source of hydrogen. Preferably, fresh hydrogen from the refinery and/or hydrogen recycled from a hydrodesulfurization unit, preferably from the hydrodesulfurization unit of the hydrocarbon cut to be purified, is used.
Plusieurs technologies de réacteur sont envisageables pour réaliser la captation de l’arsenic d'une charge hydrocarbonée en présence de la masse de captation selon l'invention, la technologie la plus classique et la plus répandue étant la technologie en lit fixe. Dans ce cas, un réacteur est chargé avec la masse de captation selon l'invention et un catalyseur d’hydrodésulfuration, fonctionnant en adsorption de l'arsenic et en hydrodésulfuration, en principe jusqu'à l'apparition d'arsenic dans l'effluent de sortie (phénomène connu de l'homme du métier sous le vocable de perçage). Dans certains cas la quantité totale de la masse de captation empoisonnée peut être remplacée par une quantité équivalente de masse de captation fraiche. Le choix d'une technologie de remplacement de la masse de captation selon l'invention n'est pas considéré dans le cadre de la présente invention comme un élément limitatif. La masse de captation peut être mise en œuvre dans un réacteur à lit mobile, c'est à dire que la masse de captation usée est soutirée en continu, et remplacée par de la masse de captation fraiche. Ce type de technologie permet de maintenir la captation de l'arsenic par la masse de captation et d'éviter le perçage de ce dernier dans les effluents produits. Parmi d'autres solutions, citons la mise en œuvre des réacteurs en lit expansé qui permet également un soutirage et un appoint continu de la masse de captation afin de maintenir l'activité d'hydrodésulfuration de la masse de captation.Several reactor technologies can be envisaged for carrying out the capture of arsenic from a hydrocarbon charge in the presence of the capture mass according to the invention, the most classic and most widespread technology being the fixed bed technology. In this case, a reactor is charged with the capture mass according to the invention and a hydrodesulphurization catalyst, operating in adsorption of arsenic and in hydrodesulphurization, in principle until the appearance of arsenic in the effluent output (phenomenon known to those skilled in the art as drilling). In some cases the total amount of poisoned catchment mass can be replaced by an equivalent amount of fresh catchment mass. The choice of a technology for replacing the capture mass according to the invention is not considered within the scope of the present invention as a limiting element. The capture mass can be implemented in a moving bed reactor, that is to say that the used capture mass is continuously withdrawn and replaced by fresh capture mass. This type of technology makes it possible to maintain the capture of arsenic by the capture mass and to avoid the penetration of the latter in the effluents produced. Among other solutions, let us mention the implementation of expanded bed reactors which also allows continuous withdrawal and make-up of the capture mass in order to maintain the hydrodesulphurization activity of the capture mass.
Ladite masse de captation du procédé selon l’invention comprend une phase active constituée de cobalt et de molybdène, du carbone, et un support poreux choisi dans le groupe constitué par les alumines, la silice, les silices alumines, ou les oxydes de titane ou de magnésium utilisés seuls ou en mélange avec l'alumine ou la silice alumine. Elle peut en plus comprendre du phosphore et/ou du soufre.Said capture mass of the process according to the invention comprises an active phase consisting of cobalt and molybdenum, carbon, and a porous support chosen from the group consisting of aluminas, silica, silica aluminas, or titanium or magnesium oxides used alone or as a mixture with alumina or silica alumina. It may additionally comprise phosphorus and/or sulfur.
La demanderesse a constaté, de manière surprenante, qu'une masse de captation qui comprenait comme phase active de cobalt et de molybdène, ainsi que du carbone et un support poreux, présente non seulement une bonne capacité d'adsorption de l'arsenic mais également une activité en hydrodésulfuration et une sélectivité en faveur de l'hydrodésulfuration par rapport à l'hydrogénation des oléfines qui sont stables dans le temps. La mise en œuvre de l'adsorbant selon l'invention permet d'éliminer simultanément l'arsenic et le soufre d'une charge hydrocarbonée comprenant également des mono-oléfines, pendant une longue période d'utilisation, tout en limitant sélectivement l'hydrogénation des mono-oléfines contenues dans ladite charge.The Applicant has found, surprisingly, that a capture mass which comprises cobalt and molybdenum as the active phase, as well as carbon and a porous support, not only has a good arsenic adsorption capacity but also a hydrodesulfurization activity and a selectivity in favor of hydrodesulfurization relative to the hydrogenation of olefins which are stable over time. The implementation of the adsorbent according to the invention makes it possible to simultaneously eliminate arsenic and sulfur from a hydrocarbon feedstock also comprising mono-olefins, for a long period of use, while selectively limiting the hydrogenation mono-olefins contained in said charge.
La phase active de la masse de captation est constituée de cobalt et de molybdène. Elle ne comprend notamment pas de nickel ou de tungstène.The active phase of the capture mass consists of cobalt and molybdenum. In particular, it does not include nickel or tungsten.
La teneur totale en molybdène et en cobalt (somme des teneurs en ces deux métaux) est avantageusement supérieure à 6 % poids exprimé en oxyde (MoO3et CoO) par rapport au poids total de la masse de captation.The total molybdenum and cobalt content (sum of the contents of these two metals) is advantageously greater than 6% by weight expressed as oxide (MoO 3 and CoO) relative to the total weight of the capture mass.
La teneur en molybdène est comprise entre 5 et 40 % poids, de préférence entre 8 et 35 % poids, et de manière plus préférée entre 10 et 30 % poids exprimé en oxyde de molybdène (MoO3) par rapport au poids total de la masse de captation.The molybdenum content is between 5 and 40% by weight, preferably between 8 and 35% by weight, and more preferably between 10 and 30% by weight expressed as molybdenum oxide (MoO 3 ) relative to the total weight of the mass of capture.
La teneur en cobalt est comprise entre 1 et 10 % poids, de préférence entre 1,5 et 9 % poids, et de manière plus préférée entre 2 et 8 % poids exprimé en oxyde de cobalt (CoO) par rapport au poids total de la masse de captation.The cobalt content is between 1 and 10% by weight, preferably between 1.5 and 9% by weight, and more preferably between 2 and 8% by weight expressed as cobalt oxide (CoO) relative to the total weight of the capture mass.
Le rapport molaire cobalt sur molybdène (rapport Co/Mo) dans la masse de captation est préférentiellement compris entre 0,1 et 0,8, de préférence compris entre 0,15 et 0,6 et de manière encore plus préférée compris entre 0,15 et 0,45.The cobalt to molybdenum molar ratio (Co/Mo ratio) in the capture mass is preferably between 0.1 and 0.8, preferably between 0.15 and 0.6 and even more preferably between 0. 15 and 0.45.
La masse de captation comprend du carbone. Le carbone peut être dans et/ou sur le support d’oxyde.The capture mass includes carbon. The carbon can be in and/or on the oxide support.
La teneur en carbone, exprimée en élément carbone, est comprise entre 0,5 et 80 % poids, de préférence entre 5 et 50 % poids, de préférence entre 7 et 18 % poids et de manière très préférée entre 9 et 15 % poids par rapport au poids total de la masse de captation. La teneur en carbone est déterminée selon la méthode ASTM D5373.The carbon content, expressed as carbon element, is between 0.5 and 80% by weight, preferably between 5 and 50% by weight, preferably between 7 and 18% by weight and very preferably between 9 and 15% by weight. relative to the total weight of the capture mass. The carbon content is determined according to the ASTM D5373 method.
Le carbone peut être issu d’une carbonisation d’un ou de composé(s) hydrocarboné(s). Le carbone peut aussi être du coke formé sur la masse de captation lors son utilisation dans un procédé de captation au préalable. On notera que le terme "carbone" dans la présente demande désigne une substance à base d’hydrocarbures déposée sur la surface de la masse de captation lors de son utilisation, fortement cyclisée et condensée et ayant une apparence similaire au graphite.The carbon can come from the carbonization of one or more hydrocarbon compounds. The carbon can also be coke formed on the capture mass when used in a pre-capture process. It will be noted that the term "carbon" in the present application means a hydrocarbon-based substance deposited on the surface of the capture mass during its use, strongly cyclized and condensed and having an appearance similar to graphite.
Il est important de souligner que le carbone n’est pas sous la forme d'une molécule organique.It is important to emphasize that carbon is not in the form of an organic molecule.
La teneur en carbone se réfère à la masse de captation en début du procédé de captation. Au cours du temps du procédé, la teneur en carbone peut augmenter dû au dépôt de coke.The carbon content refers to the capture mass at the start of the capture process. As the process progresses, the carbon content may increase due to coke deposition.
La masse de captation du procédé selon l’invention peut également comprendre du phosphore en tant que dopant. Le dopant est un élément ajouté qui en lui-même ne présente aucun caractère catalytique mais qui accroît l’activité catalytique de la phase active.The capture mass of the process according to the invention can also comprise phosphorus as a dopant. The dopant is an added element which in itself has no catalytic character but which increases the catalytic activity of the active phase.
La teneur en phosphore dans ladite masse de captation est de préférence comprise entre 0,1 et 20 % poids exprimée en P2O5par rapport au poids total de masse de captation, de préférence entre 0,2 et 15 % poids, et de manière très préférée entre 0,3 et 6 % poids.The phosphorus content in said capture mass is preferably between 0.1 and 20% by weight expressed as P 2 O 5 relative to the total weight of capture mass, preferably between 0.2 and 15% by weight, and very preferably between 0.3 and 6% by weight.
La masse de captation du procédé selon l’invention peut également comprendre du soufre.The capture mass of the process according to the invention can also comprise sulphur.
La teneur en soufre dans ladite masse de captation est de préférence comprise entre 1 et 8 % poids exprimée en élément soufre, par rapport au poids total de la masse de captation, de préférence entre 1 et 6 %, et de manière très préférée entre 2 et 5 % poids. La teneur en soufre est mesurée par analyse élémentaire selon ASTM D5373. La teneur en soufre de la masse de captation se réfère à la teneur totale en soufre de la masse de captation introduit éventuellement lors d’une carbonisation ou déjà contenu dans un catalyseur usé, avec prise en compte du soufre introduit par une éventuelle activation (sulfuration).The sulfur content in said capture mass is preferably between 1 and 8% by weight expressed as sulfur element, relative to the total weight of the capture mass, preferably between 1 and 6%, and very preferably between 2 and 5% by weight. Sulfur content is measured by elemental analysis according to ASTM D5373. The sulfur content of the capture mass refers to the total sulfur content of the capture mass possibly introduced during carbonization or already contained in a spent catalyst, taking into account the sulfur introduced by a possible activation (sulfidation ).
La masse de captation du procédé selon l’invention présente un volume poreux total supérieur ou égal à 0,15 mL/g, de préférence supérieur ou égal à 0,18 mL/g, et de manière particulièrement préférée compris entre 0,2 et 0,5 mL/g.The capture mass of the process according to the invention has a total pore volume greater than or equal to 0.15 mL/g, preferably greater than or equal to 0.18 mL/g, and particularly preferably between 0.2 and 0.5mL/g.
La masse de captation du procédé selon l'invention se caractérise par une surface spécifique comprise entre 20 et 200 m²/g, de préférence comprise entre 30 et 180 m²/g, de préférence comprise entre 40 et 160 m²/g, de manière très préférée comprise entre 50 et 150 m²/g.The capture mass of the process according to the invention is characterized by a specific surface of between 20 and 200 m²/g, preferably between 30 and 180 m²/g, preferably between 40 and 160 m²/g, very preferably between 50 and 150 m²/g.
La masse de captation du procédé selon l’invention est sous forme de grains ayant un diamètre moyen compris entre 0,5 et 10 mm. Les grains peuvent avoir toutes les formes connues de l'Homme du métier, par exemple la forme de billes (ayant de préférence un diamètre compris entre 1 et 6 mm), d’extrudés, de tablettes, de cylindres creux. De préférence, la masse de captation (et le support utilisé pour la préparation de la masse de captation) sont soit sous forme d'extrudés de diamètre moyen compris entre 0,5 et 10 mm, de préférence entre 0,8 et 3,2 mm et de longueur moyenne comprise entre 0,5 et 20 mm, soit sous forme de billes de diamètre moyen compris entre 0,5 et 10 mm, de préférence entre 1,4 et 4 mm. On entend par « diamètre moyen » des extrudés le diamètre moyen du cercle circonscrit à la section droite de ces extrudés. La masse de captation peut être avantageusement présentée sous la forme d'extrudés cylindriques, multilobés, trilobés ou quadrilobés. De préférence sa forme sera trilobée ou quadrilobée. La forme des lobes pourra être ajustée selon toutes les méthodes connues de l'art antérieur.The capture mass of the process according to the invention is in the form of grains having an average diameter of between 0.5 and 10 mm. The grains can have any shape known to those skilled in the art, for example the shape of beads (preferably having a diameter of between 1 and 6 mm), extrudates, tablets, hollow cylinders. Preferably, the capture mass (and the support used for the preparation of the capture mass) are either in the form of extrudates with an average diameter of between 0.5 and 10 mm, preferably between 0.8 and 3.2 mm and with an average length of between 0.5 and 20 mm, or in the form of beads with an average diameter of between 0.5 and 10 mm, preferably between 1.4 and 4 mm. The term "average diameter" of the extrudates means the average diameter of the circle circumscribed to the cross section of these extrudates. The capture mass can advantageously be presented in the form of cylindrical, multi-lobed, tri-lobed or quadri-lobed extrudates. Preferably, its shape will be trilobed or quadrilobed. The shape of the lobes can be adjusted according to all known methods of the prior art.
Le support poreux de la masse de captation selon l’invention est un support minéral sélectionné dans le groupe constitué par les alumines, la silice, les silices-alumines, les oxydes de titane seuls ou en mélange avec l'alumine ou de la silice alumine, les oxydes de magnésium seuls ou en mélange avec l'alumine ou de la silice alumine. De préférence le support est sélectionné dans le groupe constitué par les alumines, la silice et les silices-alumines. De manière très préférée, le support est essentiellement constitué par au moins une alumine, c'est-à-dire qu'il comprend au moins 51 % poids, de préférence au moins 60 % poids, de manière très préférée au moins 80 % poids, voire au moins 90% poids d’alumine par rapport au poids total dudit support. De manière préférée, ledit support a une teneur en alumine supérieure ou égale à 90% poids par rapport au poids total dudit support, éventuellement complétée par de la silice et/ou du phosphore à une teneur totale d’au plus 10% poids en équivalent SiO2et/ou P2O5, de préférence inférieure à 5% poids, et de manière très préférée inférieure à 2% poids par rapport au poids total du support. La silice et/ou le phosphore peuvent être introduits par toute technique connue de l’homme du métier, lors de la synthèse du gel d’alumine ou par imprégnation du support utilisé pour la préparation de la masse de captation selon l'invention.The porous support of the capture mass according to the invention is a mineral support selected from the group consisting of aluminas, silica, silica-aluminas, titanium oxides alone or mixed with alumina or silica alumina , magnesium oxides alone or mixed with alumina or silica alumina. Preferably, the support is selected from the group consisting of aluminas, silica and silica-aluminas. Very preferably, the support consists essentially of at least one alumina, that is to say it comprises at least 51% by weight, preferably at least 60% by weight, very preferably at least 80% by weight , or even at least 90% by weight of alumina relative to the total weight of said support. Preferably, said support has an alumina content greater than or equal to 90% by weight relative to the total weight of said support, optionally supplemented by silica and/or phosphorus at a total content of at most 10% by weight in equivalent SiO 2 and/or P 2 O 5 , preferably less than 5% by weight, and very preferably less than 2% by weight relative to the total weight of the support. The silica and/or the phosphorus can be introduced by any technique known to those skilled in the art, during the synthesis of the alumina gel or by impregnation of the support used for the preparation of the capture mass according to the invention.
De manière encore plus préférée, le support est constitué d’alumine. De manière préférée, l’alumine présente dans ledit support est une alumine de transition telle qu’une alumine gamma, delta, thêta, chi, rho ou êta, seule ou en mélange. De manière plus préférée, l’alumine est une alumine de transition gamma, delta ou thêta, seule ou en mélange.Even more preferably, the support consists of alumina. Preferably, the alumina present in said support is a transition alumina such as a gamma, delta, theta, chi, rho or eta alumina, alone or as a mixture. More preferably, the alumina is a gamma, delta or theta transition alumina, alone or as a mixture.
Les caractéristiques du support suivantes correspondent aux caractéristiques du support utilisé pour la préparation de la masse de captation selon l'invention avant imprégnation de la phase active et l’introduction du carbone.The following characteristics of the support correspond to the characteristics of the support used for the preparation of the capture mass according to the invention before impregnation of the active phase and the introduction of carbon.
Le support utilisé pour la préparation de la masse de captation selon l'invention présente généralement un volume poreux total compris entre 0,1 et 1,5 mL/g, de manière préférée compris entre 0,4 et 1,1 mL/g, et de manière particulièrement préférée compris entre 0,70 et 1,0 mL/g.The support used for the preparation of the capture mass according to the invention generally has a total pore volume of between 0.1 and 1.5 mL/g, preferably between 0.4 and 1.1 mL/g, and particularly preferably between 0.70 and 1.0 mL/g.
Le support utilisé pour la préparation de la masse de captation selon l'invention présente une surface spécifique B.E.T. d'au moins 40 m2/g, de préférence d'au moins 50 m²/g, et de manière encore plus préférée comprise entre 60 et 300 m2/g, et de préférence comprise entre 80 et 280 m2/g.The support used for the preparation of the capture mass according to the invention has a BET specific surface area of at least 40 m 2 /g, preferably of at least 50 m²/g, and even more preferably of between 60 and 300 m 2 /g, and preferably between 80 and 280 m 2 /g.
Le carbone contenu dans la masse de captation peut former avec le support un support composite oxyde-carbone avec le support, notamment alumine-charbon actif. Le support peut également être au moins partiellement recouvert de carbone (aussi appelé « carbon coated alumina » selon la terminologie anglo-saxonne).The carbon contained in the capture mass can form with the support a composite oxide-carbon support with the support, in particular alumina-activated carbon. The support can also be at least partially covered with carbon (also called “carbon coated alumina” according to the Anglo-Saxon terminology).
Le support peut contenir aussi au moins une partie du cobalt et du molybdène, et/ou au moins une partie du phosphore et/ou au moins une partie du soufre qui ont été introduits en-dehors des imprégnations (introduits par exemple lors de la préparation du support).The support may also contain at least a part of the cobalt and molybdenum, and/or at least a part of the phosphorus and/or at least a part of the sulfur which have been introduced outside of the impregnations (introduced for example during the preparation of the medium).
Procédé de préparation de la masse de captationProcess for preparing the capture mass
La masse de captation du procédé selon l'invention peut être préparée selon tout mode de préparation d’une masse de captation connu de l’Homme de l‘art.The capture mass of the process according to the invention can be prepared according to any mode of preparation of a capture mass known to those skilled in the art.
La masse de captation du procédé selon l'invention peut être préparé selon un procédé de préparation comprenant les étapes suivantes :The capture mass of the process according to the invention can be prepared according to a preparation process comprising the following steps:
a) on met en contact au moins un hydrocarbure et un composé soufré avec ledit support d’oxyde permettant de former du carbone dans ou sur le support d’oxyde,a) at least one hydrocarbon and one sulfur compound are brought into contact with said oxide support, making it possible to form carbon in or on the oxide support,
b) puis on met en contact un composé comportant un métal du groupe VIB et un composé comportant un métal du groupe VIII, et optionnellement du phosphore avec ledit support d’oxyde contenant le carbone, de manière à obtenir un précurseur de masse de captation,b) then a compound comprising a group VIB metal and a compound comprising a group VIII metal, and optionally phosphorus, are brought into contact with said oxide support containing carbon, so as to obtain a capture mass precursor,
c) on sèche ledit précurseur à une température inférieure à 200°C sans calcination ultérieure, de manière à obtenir une masse de captation séchée,c) said precursor is dried at a temperature below 200° C. without subsequent calcination, so as to obtain a dried capture mass,
d) on active optionnellement la masse de captation séchée en présence d’un agent sulfurant.d) the dried capture mass is optionally activated in the presence of a sulfurizing agent.
L’étape a) de mise en contact d’au moins un hydrocarbure et un composé soufré avec ledit support d’oxyde permettant de former ledit carbone peut être effectuée selon différentes variantes. La préparation du support d’oxyde contenant le carbone peut être réalisée par carbonisation d’un support oxyde par une mise en contact dudit support d’oxyde avec au moins un hydrocarbure choisi parmi les oléfines, les diènes, les mono- et polyaromatiques et un composé soufré, généralement en présence d’un flux gazeux contenant un gaz choisi parmi l’azote ou l’hydrogène. De préférence, ledit hydrocarbure ne contient pas d’oxygène.Step a) of bringing at least one hydrocarbon and one sulfur compound into contact with said oxide support making it possible to form said carbon can be carried out according to different variants. The preparation of the oxide support containing the carbon can be carried out by carbonization of an oxide support by bringing said oxide support into contact with at least one hydrocarbon chosen from olefins, dienes, mono- and polyaromatics and a sulfur compound, generally in the presence of a gas stream containing a gas chosen from nitrogen or hydrogen. Preferably, said hydrocarbon does not contain oxygen.
Selon une première variante de carbonisation, ledit carbone est formé par la méthode de dépôt chimique en phase vapeur de composés oléfiniques et/ou dièniques.According to a first variant of carbonization, said carbon is formed by the method of chemical vapor deposition of olefinic and/or diene compounds.
Selon cette première variante, le carbone mis en œuvre dans le procédé selon l'invention est préparé par un procédé comprenant une étape de mise en contact d'un gaz comprenant de l’azote ou de l’hydrogène, un composé soufré, et un ou plusieurs hydrocarbures oléfiniques et/ou dièniques, avec le support d’oxyde à une température comprise entre 500 et 900°C, une pression comprise entre 0,05 et 10 MPa et à durée comprise entre 0,25 et 12 heures. Ledit composé soufré peut être l’H2S ou un composé susceptible de se décomposer en H2S, comme par exemple le diméthyldisulfure. Ledit hydrocarbure oléfinique et/ou diènique est une molécule contenant une ou plusieurs insaturations, avantageusement de type oléfine (éthylène, propylène, butène) ou diène (isoprène, butadiène).According to this first variant, the carbon used in the process according to the invention is prepared by a process comprising a step of bringing into contact a gas comprising nitrogen or hydrogen, a sulfur compound, and a or more olefinic and/or diene hydrocarbons, with the oxide support at a temperature comprised between 500 and 900° C., a pressure comprised between 0.05 and 10 MPa and for a duration comprised between 0.25 and 12 hours. Said sulfur compound can be H 2 S or a compound capable of decomposing into H 2 S, such as for example dimethyldisulphide. Said olefinic and/or diene hydrocarbon is a molecule containing one or more unsaturations, advantageously of the olefin (ethylene, propylene, butene) or diene (isoprene, butadiene) type.
Selon une deuxième variante de carbonisation, ledit carbone est formé par réaction d’un ou plusieurs hydrocarbures choisis parmi les composés mono- ou polyaromatiques. Selon cette deuxième variante, le carbone mis en œuvre dans le procédé selon l'invention est préparé par un procédé comprenant une étape de mise en contact d'un gaz comprenant de l’azote ou de l’hydrogène, un composé soufré, et un ou plusieurs hydrocarbure contenant au moins un noyau aromatique, avec le support d’oxyde à une température comprise entre 300 et 600°C, une pression comprise entre 0,05 et 10 MPa et à durée comprise entre 0,25 et 12 heures. Ledit composé soufré peut être l’H2S ou un composé susceptible de se décomposer en H2S, comme par exemple le diméthyldisulfure. Ledit hydrocarbure est une molécule contenant une ou plusieurs noyaux aromatiques, avantageusement de type monoaromatiques (benzène, toluène, ortho-xylène, méta-xylène, para-xylène, tétraline) ou diaromatiques.According to a second variant of carbonization, said carbon is formed by reaction of one or more hydrocarbons chosen from mono- or polyaromatic compounds. According to this second variant, the carbon used in the process according to the invention is prepared by a process comprising a step of bringing into contact a gas comprising nitrogen or hydrogen, a sulfur compound, and a or more hydrocarbons containing at least one aromatic nucleus, with the oxide support at a temperature of between 300 and 600° C., a pressure of between 0.05 and 10 MPa and for a duration of between 0.25 and 12 hours. Said sulfur compound can be H 2 S or a compound capable of decomposing into H 2 S, such as for example dimethyldisulphide. Said hydrocarbon is a molecule containing one or more aromatic nuclei, advantageously of the monoaromatic (benzene, toluene, ortho-xylene, meta-xylene, para-xylene, tetraline) or diaromatic type.
Selon une troisième variante de carbonisation, ledit carbone est formé par réaction d’une coupe hydrocarbonée présentant au moins 90% des composés dont la température d’ébullition est comprise entre 250°C et 400°C à pression atmosphérique.According to a third variant of carbonization, said carbon is formed by reaction of a hydrocarbon cut having at least 90% of the compounds whose boiling point is between 250°C and 400°C at atmospheric pressure.
Cette coupe contient généralement un mélange de plusieurs hydrocarbures mono- ou polyaromatiques, oléfiniques et dièniques. Selon cette troisième variante, le carbone mis en œuvre dans le procédé selon l'invention est préparé par un procédé comprenant une étape de mise en contact d'un gaz comprenant de l’azote ou de l’hydrogène, d’au moins un composé soufré et d’une coupe hydrocarbonée présentant au moins 90% des composés dont la température d’ébullition est comprise entre 250°C et 400°C à pression atmosphérique, avec le support d’oxyde à une température comprise entre 300 et 600°C, une pression comprise entre 0,05 et 15 MPa et à durée comprise entre 0,25 et 12 heures. Le dit composé soufré peut être l’H2S ou un composé susceptible de se décomposer en H2S, comme par exemple le diméthyldisulfure, ou tout autre composé contenant du soufre comme le thiophène, les alkyls thiophènes, le benzothiophène, les alkyls benzothiophènes, le dibenzothiophène ou les alkyls dibenzothiophènes. De préférence, ladite coupe ne contient pas d’oxygène.This cut generally contains a mixture of several mono- or polyaromatic, olefinic and diene hydrocarbons. According to this third variant, the carbon used in the process according to the invention is prepared by a process comprising a step of bringing into contact a gas comprising nitrogen or hydrogen, at least one compound sulfur and a hydrocarbon cut having at least 90% of the compounds whose boiling point is between 250°C and 400°C at atmospheric pressure, with the oxide support at a temperature between 300 and 600°C , a pressure of between 0.05 and 15 MPa and a duration of between 0.25 and 12 hours. Said sulfur compound can be H 2 S or a compound capable of decomposing into H 2 S, such as dimethyl disulphide, or any other compound containing sulfur such as thiophene, alkyl thiophenes, benzothiophene, alkyl benzothiophenes , dibenzothiophene or alkyl dibenzothiophenes. Preferably, said cut does not contain oxygen.
Selon l’étape b) du procédé de préparation de la masse de captation utilisée selon le procédé de l’invention, on met en contact un composé comportant du molybdène et un composé comportant du cobalt, et optionnellement du phosphore avec ledit support poreux contenant le carbone.According to step b) of the method for preparing the capture mass used according to the method of the invention, a compound comprising molybdenum and a compound comprising cobalt, and optionally phosphorus, are brought into contact with said porous support containing the carbon.
La mise en contact d'au moins un composé comportant du molybdène et un composé comportant du cobalt avec ledit support poreux contenant le carbone peut avantageusement être réalisée par toute technique connue de I'Homme du métier, comme par exemple I'échange ionique, I'imprégnation à sec, I'imprégnation par excès, le dépôt en phase vapeur, etc. La mise en contact peut se dérouler en une étape ou en plusieurs étapes successives. Selon un mode préféré, ladite ou lesdites étapes de mise en contact est (sont) effectuée(s) par la méthode d'imprégnation dite "à sec" bien connue de I'Homme du métier en mettant en contact une solution d’imprégnation contenant un composé comportant du molybdène et un composé comportant du cobalt avec ledit support poreux contenant le carbone.Bringing at least one compound comprising molybdenum and a compound comprising cobalt into contact with said porous support containing carbon can advantageously be carried out by any technique known to those skilled in the art, such as for example ion exchange, dry impregnation, excess impregnation, vapor deposition, etc. The bringing into contact can take place in one step or in several successive steps. According to a preferred embodiment, said contacting step(s) is (are) carried out by the so-called "dry" impregnation method well known to those skilled in the art by bringing into contact an impregnation solution containing a compound comprising molybdenum and a compound comprising cobalt with said porous support containing the carbon.
Les métaux peuvent être déposés en co-imprégnation ou par ajout successif.The metals can be deposited in co-impregnation or by successive addition.
Selon une premier mode de réalisation, on dépose sur le support les métaux cobalt et molybdène en une seule étape, par imprégnation à sec dudit support au moyen d'une solution contenant la quantité désirée de cobalt et molybdène.According to a first embodiment, the metals cobalt and molybdenum are deposited on the support in a single step, by dry impregnation of said support by means of a solution containing the desired quantity of cobalt and molybdenum.
Alternativement selon un deuxième mode de réalisation, dans une première étape on dépose par imprégnation le cobalt et ensuite le molybdène ou inversement le molybdène et ensuite le cobalt. Selon un troisième mode de réalisation, on réalise une première étape d'imprégnation sur le support des métaux cobalt et molybdène. Une seconde imprégnation de cobalt ou de molybdène seul est ensuite réalisée, afin d'ajuster le rapport molaire Co/Mo.Alternatively, according to a second embodiment, in a first step, the cobalt and then the molybdenum are deposited by impregnation or, conversely, the molybdenum and then the cobalt. According to a third embodiment, a first step of impregnation of cobalt and molybdenum metals is carried out on the support. A second impregnation of cobalt or molybdenum alone is then carried out, in order to adjust the Co/Mo molar ratio.
Dans ce deuxième ou troisième mode de réalisation, avant la deuxième imprégnation, le support imprégné est de préférence séché.In this second or third embodiment, before the second impregnation, the impregnated support is preferably dried.
La mise en contact fait avantageusement intervenir un précurseur des dits métaux.The bringing into contact advantageously involves a precursor of said metals.
A titre d'exemple, parmi les sources de molybdène, on peut utiliser les oxydes et hydroxydes, les acides molybdiques et leurs sels en particulier les sels d'ammonium tels que le molybdate d'ammonium, l'heptamolybdate d'ammonium, l'acide phosphomolybdique (H3PMo12O40), et leurs sels, et éventuellement l'acide silicomolybdique (H4SiMo12O40) et ses sels. Les sources de molybdène peuvent être également tout hétéropolycomposé de type Keggin, Keggin lacunaire, Keggin substitué, Dawson, Anderson, Strandberg, par exemple. On utilise de préférence le trioxyde de molybdène et les hétéropolycomposés de type Keggin, Keggin lacunaire, Keggin substitué et Strandberg.By way of example, among the sources of molybdenum, use may be made of oxides and hydroxides, molybdic acids and their salts, in particular ammonium salts such as ammonium molybdate, ammonium heptamolybdate, phosphomolybdic acid (H 3 PMo 12 O 40 ), and their salts, and optionally silicomolybdic acid (H 4 SiMo 12 O 40 ) and its salts. The sources of molybdenum can also be any heteropolycompound of Keggin, lacunary Keggin, substituted Keggin, Dawson, Anderson, Strandberg type, for example. Preferably, molybdenum trioxide and the heteropolycompounds of Keggin, lacunary Keggin, substituted Keggin and Strandberg type are used.
Les précurseurs de cobalt qui peuvent être utilisés sont avantageusement choisis parmi les oxydes, les hydroxydes, les hydroxycarbonates, les carbonates et les nitrates, par exemple. L'hydroxyde de cobalt et le carbonate de cobalt sont utilisés de manière préférée.The cobalt precursors which can be used are advantageously chosen from oxides, hydroxides, hydroxycarbonates, carbonates and nitrates, for example. Cobalt hydroxide and cobalt carbonate are preferably used.
Toute solution d'imprégnation décrite dans la présente invention peut comprendre tout solvant protique polaire connu de l'homme du métier. De manière préférée, on utilise un solvant protique polaire, par exemple choisi dans le groupe formé par le méthanol, l'éthanol, et l'eau. De manière préférée, la solution d’imprégnation comprend un mélange eau-éthanol ou eau-méthanol en tant que solvants afin de faciliter l’imprégnation du composé contenant un métal du groupe VIB et du composé contenant un métal du groupe VIII (et éventuellement du phosphore et/ou d’un composé organique tel que décrit ci-dessous) sur le support d’oxyde contenant le matériau graphitique et qui est donc en partie hydrophobe. De préférence, le solvant utilisé dans la solution d’imprégnation est constitué d’un mélange eau-éthanol ou eau-méthanol.Any impregnation solution described in the present invention can comprise any polar protic solvent known to those skilled in the art. Preferably, a polar protic solvent is used, for example chosen from the group formed by methanol, ethanol and water. Preferably, the impregnation solution comprises a water-ethanol or water-methanol mixture as solvents in order to facilitate the impregnation of the compound containing a metal from group VIB and of the compound containing a metal from group VIII (and optionally the phosphorus and/or an organic compound as described below) on the oxide support containing the graphitic material and which is therefore partly hydrophobic. Preferably, the solvent used in the impregnation solution consists of a water-ethanol or water-methanol mixture.
Selon une autre variante, l’étape de mise en contact b) peut également comprendre la mise en contact du support poreux contenant le carbone avec une solution d’imprégnation contenant du phosphore, en plus du composé comportant du molybdène et du composé comportant du cobalt.According to another variant, the contacting step b) can also comprise bringing the porous support containing the carbon into contact with an impregnating solution containing phosphorus, in addition to the compound comprising molybdenum and the compound comprising cobalt .
Dans ce cas, le rapport molaire du phosphore ajouté par métal de molybdène est compris entre 0,1 et 2,5 mol/mol, de préférence compris entre 0,1 et 2,0 mol/mol, et de manière encore plus préférée compris entre 0,1 et 1,0 mol/mol.In this case, the molar ratio of phosphorus added per molybdenum metal is between 0.1 and 2.5 mol/mol, preferably between 0.1 and 2.0 mol/mol, and even more preferably between between 0.1 and 1.0 mol/mol.
Le précurseur de phosphore préféré est l'acide orthophosphorique H3PO4, mais ses sels et esters comme les phosphates d'ammonium conviennent également. Le phosphore peut également être introduit en même temps que le(s) élément(s) du groupe VIB sous la forme d'hétéropolyanions de Keggin, Keggin lacunaire, Keggin substitué ou de type Strandberg.The preferred phosphorus precursor is orthophosphoric acid H 3 PO 4 , but its salts and esters such as ammonium phosphates are also suitable. The phosphorus can also be introduced at the same time as the element(s) of group VIB in the form of heteropolyanions of Keggin, lacunary Keggin, substituted Keggin or of the Strandberg type.
Avantageusement, après chaque étape d’imprégnation, on laisse maturer le support imprégné. La maturation permet à la solution d’imprégnation de se disperser de manière homogène au sein du support.Advantageously, after each impregnation step, the impregnated support is allowed to mature. Curing allows the impregnation solution to disperse evenly within the support.
Toute étape de maturation décrite dans la présente invention est avantageusement réalisée à pression atmosphérique, dans une atmosphère saturée en eau et à une température comprise entre 17°C et 50°C, et de préférence à température ambiante. Généralement une durée de maturation comprise entre dix minutes et quarante-huit heures et de préférence comprise entre trente minutes et six heures, est suffisante.Any maturation step described in the present invention is advantageously carried out at atmospheric pressure, in an atmosphere saturated with water and at a temperature between 17° C. and 50° C., and preferably at ambient temperature. Generally, a maturation period of between ten minutes and forty-eight hours, and preferably between thirty minutes and six hours, is sufficient.
Après l’étape b) on obtient ainsi un précurseur de masse de captation qui comprend le support poreux, le carbone et la phase active constituée de cobalt et de molybdène, et éventuellement du phosphore.After step b), a capture mass precursor is thus obtained which comprises the porous support, the carbon and the active phase consisting of cobalt and molybdenum, and optionally phosphorus.
Selon l’étape c) du procédé de préparation de la masse de captation utilisée selon le procédé de l’invention, on sèche ledit précurseur à une température inférieure à 200°C, avantageusement comprise entre 50°C et 180°C, de préférence entre 70°C et 150°C, de manière très préférée entre 75°C et 130°C, sans calcination ultérieure, de manière à obtenir une masse de captation séchée.According to step c) of the method for preparing the capture mass used according to the method of the invention, said precursor is dried at a temperature below 200° C., advantageously between 50° C. and 180° C., preferably between 70°C and 150°C, very preferably between 75°C and 130°C, without subsequent calcination, so as to obtain a dried capture mass.
L’étape de séchage est préférentiellement réalisée sous une atmosphère inerte typiquement sous une atmosphère d’azote.The drying step is preferably carried out under an inert atmosphere, typically under a nitrogen atmosphere.
L’étape de séchage peut être effectuée par toute technique connue de l’Homme du métier. Elle est avantageusement effectuée à pression atmosphérique ou à pression réduite. De manière préférée, cette étape est réalisée à pression atmosphérique. Elle est avantageusement effectuée en lit traversé en utilisant tout gaz chaud inerte. De manière préférée, lorsque le séchage est effectué en lit fixe, le gaz utilisé est l'argon ou l'azote. De manière très préférée, le séchage est réalisé en lit traversé en présence d'azote. De préférence, l’étape de séchage a une durée comprise entre 5 minutes et 15 heures, de préférence entre 30 minutes et 12 heures.The drying step can be carried out by any technique known to those skilled in the art. It is advantageously carried out at atmospheric pressure or at reduced pressure. Preferably, this step is carried out at atmospheric pressure. It is advantageously carried out in a traversed bed using any hot inert gas. Preferably, when the drying is carried out in a fixed bed, the gas used is argon or nitrogen. Very preferably, the drying is carried out in a traversed bed in the presence of nitrogen. Preferably, the drying step lasts between 5 minutes and 15 hours, preferably between 30 minutes and 12 hours.
Il est important de souligner que la masse de captation lors de son procédé de préparation ne subit pas de calcination afin de préserver le carbone.It is important to emphasize that the capture mass during its preparation process does not undergo calcination in order to preserve the carbon.
On entend ici par calcination un traitement thermique sous un gaz contenant de l’air ou de l’oxygène à une température supérieure ou égale à 200°C.Here, calcination means a heat treatment under a gas containing air or oxygen at a temperature greater than or equal to 200°C.
A l’issue de l’étape de séchage, on obtient alors une masse de captation séchée, qui sera soumise à une étape d’activation optionnelle (sulfuration) pour sa mise en œuvre ultérieure en procédé de captation.At the end of the drying step, a dried capture mass is then obtained, which will be subjected to an optional activation step (sulfidation) for its subsequent implementation in a capture process.
Ainsi, selon l’étape d) du procédé de préparation de la masse de captation utilisée selon le procédé de l’invention, on active optionnellement la masse de captation séchée en présence d’un agent sulfurant.Thus, according to step d) of the process for preparing the capture mass used according to the process of the invention, the dried capture mass is optionally activated in the presence of a sulfurizing agent.
La sulfuration est de préférence réalisée en milieu sulforéducteur, c'est-à-dire en présence d'H2S et d'hydrogène. La sulfuration est réalisée en injectant sur la masse de captation un flux contenant de l'H2S et de l'hydrogène, ou bien un composé soufré susceptible de se décomposer en H2S en présence de la masse de captation et de l'hydrogène. Les polysulfures tel que le diméthyldisulfure (DMDS) sont des précurseurs d'H2S couramment utilisés pour sulfurer les masses de captations. La température est ajustée afin que l'H2S réagisse avec la masse de captation séchée pour former des sulfures métalliques tels que par exemple, le MoS2et le Co9S8. Cette sulfuration peut être réalisée in situ ou ex situ (en dedans ou dehors du réacteur) du réacteur du procédé selon l’invention à des températures comprises entre 200 et 600°C et plus préférentiellement entre 300 et 500°C.The sulfurization is preferably carried out in a sulphur-reducing medium, that is to say in the presence of H 2 S and hydrogen. Sulfurization is carried out by injecting onto the capture mass a flow containing H 2 S and hydrogen, or else a sulfur compound capable of decomposing into H 2 S in the presence of the capture mass and the hydrogen. Polysulfides such as dimethyldisulfide (DMDS) are H 2 S precursors commonly used to sulfur capture masses. The temperature is adjusted so that the H 2 S reacts with the dried capture mass to form metal sulphides such as, for example, MoS 2 and Co 9 S 8 . This sulfurization can be carried out in situ or ex situ (inside or outside the reactor) of the reactor of the process according to the invention at temperatures between 200 and 600°C and more preferably between 300 and 500°C.
Selon une autre variante de l’invention, la masse de captation du procédé selon l’invention ne subit pas d’étape de sulfuration, c'est-à-dire que la masse de captation n’est pas mis en contact avec un agent sulfurant, avant injection de la charge. Dans ce cas, la masse de captation est sulfurée par le soufre contenu dans la charge.According to another variant of the invention, the capture mass of the process according to the invention does not undergo a sulfurization step, that is to say the capture mass is not brought into contact with an agent sulfurizing agent, before injection of the charge. In this case, the capture mass is sulfurized by the sulfur contained in the charge.
Pour être actifs, les métaux doivent être substantiellement sulfurés. Un élément est considéré comme substantiellement sulfuré lorsque le rapport molaire entre le soufre (S) présent sur la masse de captation et le dit élément est au moins égal à 50% du rapport molaire théorique correspondant à la sulfuration totale de l’élément considéré :To be active, metals must be substantially sulfurized. An element is considered to be substantially sulfurized when the molar ratio between the sulfur (S) present on the capture mass and the said element is at least equal to 50% of the theoretical molar ratio corresponding to the total sulfurization of the element considered:
avec :with :
- (S/élément)masse de captationrapport molaire entre le soufre (S) et l’élément présent sur la masse de captation.- (S/element) capture mass molar ratio between the sulfur (S) and the element present on the capture mass.
- (S/élément)théoriquerapport molaire entre le soufre et l’élément correspondant à la sulfuration totale de l’élément en sulfure.- (S/element) theoretical molar ratio between sulfur and the element corresponding to the total sulphidation of the element in sulphide.
Ce rapport molaire théorique varie selon l’élément considéré :This theoretical molar ratio varies according to the element considered:
- (S/Co)théorique= 8/9- (S/Co) theoretical = 8/9
- (S/Mo)théorique=2/1- (S/Mo) theoretical =2/1
Le rapport molaire entre le soufre présent sur la masse de captation et l’ensemble des éléments est de préférence au moins égal à 50% du rapport molaire théorique correspondant à la sulfuration totale de chaque élément en sulfure, le calcul étant effectué au prorata des fractions molaires relatives de chaque élément. De façon très préférée, le taux de sulfuration des métaux sera supérieur à 70%.The molar ratio between the sulfur present on the capture mass and all the elements is preferably at least equal to 50% of the theoretical molar ratio corresponding to the total sulphidation of each sulphide element, the calculation being carried out in proportion to the fractions relative molars of each element. Very preferably, the sulfurization rate of the metals will be greater than 70%.
Selon une toute autre variante, la masse de captation du procédé selon l’invention peut être un catalyseur au moins partiellement usé. On entend par un catalyseur au moins partiellement usé un catalyseur qui sort d’un procédé de hydrotraitement. Le catalyseur au moins partiellement usé peut être issu d’un hydrotraitement de n’importe quelle coupe pétrolière, telle qu’une coupe naphta, kérosène, gazole, distillat sous vide ou résidu. On entend par hydrotraitement des réactions englobant notamment l’hydrodésulfuration (HDS), l’hydrodéazotation (HDN) et l’hydrogénation des aromatiques (HDA). Il peut également être issu d’un hydrotraitement de biomasse ou de bio-huiles. De préférence, le catalyseur au moins partiellement usé est issu d’un procédé d'hydrodésulfuration d'une coupe essence oléfinique contenant du soufre effectué dans les conditions telles que décrites ci-dessous.According to a completely different variant, the capture mass of the process according to the invention can be an at least partially spent catalyst. By an at least partially spent catalyst is meant a catalyst which comes out of a hydrotreating process. The at least partially spent catalyst can come from a hydrotreatment of any petroleum cut, such as a naphtha, kerosene, gas oil, vacuum distillate or residue cut. By hydrotreating we mean reactions including in particular hydrodesulphurization (HDS), hydrodenitrogenation (HDN) and the hydrogenation of aromatics (HDA). It can also come from hydrotreating biomass or bio-oils. Preferably, the at least partially spent catalyst comes from a hydrodesulfurization process of an olefinic gasoline cut containing sulfur carried out under the conditions as described below.
Avantageusement, le catalyseur au moins partiellement usé ne subit pas de régénération, c’est-à-dire un traitement thermique sous un gaz contenant de l’air ou de l’oxygène à une température supérieure à 200°C permettant généralement de brûler la majorité du coke formé lors du procédé d'hydrotraitement dans lequel il a été utilisé auparavant. Il peut avoir subi une étape de déshuilage avant son utilisation dans le procédé d’hydrodésulfuration d’essences de la présente invention. L'étape de déshuilage comprend généralement la mise en contact du catalyseur au moins partiellement usé avec un courant de gaz inerte (c’est-à-dire essentiellement exempt d’oxygène), par exemple dans une atmosphère d'azote ou analogue, à une température comprise entre 300°C et 400°C, de préférence comprise entre 300°C et 350°C. Le débit de gaz inerte en termes de débit par unité de volume du catalyseur est de 5 à 150 NL.L-1.h-1pendant 3 à 7 heures. En variante, l'étape de déshuilage peut être réalisée par des hydrocarbures légers, par traitement à la vapeur ou tout autre procédé analogue.Advantageously, the at least partially spent catalyst does not undergo regeneration, that is to say a heat treatment under a gas containing air or oxygen at a temperature above 200° C. generally making it possible to burn the majority of the coke formed during the hydrotreating process in which it was previously used. It may have undergone a de-oiling step before its use in the gasoline hydrodesulfurization process of the present invention. The de-oiling step generally comprises contacting the at least partially spent catalyst with a stream of inert gas (that is to say substantially free of oxygen), for example in a nitrogen atmosphere or the like, at a temperature between 300°C and 400°C, preferably between 300°C and 350°C. The inert gas flow rate in terms of flow rate per unit volume of the catalyst is 5 to 150 NL.L -1 .h -1 for 3 to 7 hours. As a variant, the de-oiling stage can be carried out by light hydrocarbons, by steam treatment or any other similar process.
L'étape de déshuilage permet d’éliminer les hydrocarbures solubles et donc de libérer la porosité du catalyseur au moins partiellement usé nécessaire pour l’hydrodésulfuration.The de-oiling stage makes it possible to eliminate the soluble hydrocarbons and therefore to release the porosity of the at least partially spent catalyst necessary for the hydrodesulphurization.
Ce catalyseur au moins partiellement usé comprend ledit support poreux, du soufre, la phase active, éventuellement du phosphore, et ledit carbone sous forme de coke.This at least partially spent catalyst comprises said porous support, sulfur, the active phase, optionally phosphorus, and said carbon in the form of coke.
Les teneurs en métaux, en soufre, en carbone et en phosphore du catalyseur au moins partiellement usé sont celles indiquées ci-dessus. Elle sont déterminées selon les mêmes méthodes décrites ci-avant.The contents of metals, sulphur, carbon and phosphorus of the at least partially spent catalyst are those indicated above. They are determined according to the same methods described above.
Optionnellement, le catalyseur au moins partiellement usé peut présenter en outre une faible teneur en contaminants issus de la charge traitée tels que le silicium, l’arsenic ou le chlore.Optionally, the at least partially spent catalyst may also have a low content of contaminants from the treated feed such as silicon, arsenic or chlorine.
De préférence, la teneur en silicium (outre celui éventuellement présent sur le catalyseur) est inférieure à 2% poids et de manière très préférée inférieure à 1 % poids par rapport au poids total du catalyseur au moins partiellement usé.Preferably, the silicon content (in addition to that possibly present on the catalyst) is less than 2% by weight and very preferably less than 1% by weight relative to the total weight of the at least partially spent catalyst.
De préférence, la teneur en arsenic est inférieure à 2000 ppm poids et de manière très préférée inférieure à 500 ppm poids par rapport au poids total du catalyseur au moins partiellement usé.Preferably, the arsenic content is less than 2000 ppm by weight and very preferably less than 500 ppm by weight relative to the total weight of the at least partially spent catalyst.
De préférence, la teneur en chlore est inférieure à 2000 ppm poids et de manière très préférée inférieure à 500 ppm poids par rapport au poids total du catalyseur au moins partiellement usé.Preferably, the chlorine content is less than 2000 ppm by weight and very preferably less than 500 ppm by weight relative to the total weight of the at least partially spent catalyst.
Etapes optionnelles d’hydrodésulfuration/d’hydrogénation sélectiveOptional hydrodesulfurization/selective hydrogenation steps
Le procédé de captation selon l'invention est de préférence couplé avec au moins une étape d'hydrodésulfuration catalytique ou d'hydrogénation sélective complémentaire qui est effectuée sur l'effluent issu de la mise en contact avec la masse de captation. Ainsi l'étape de traitement de la charge hydrocarbonée par la masse de captation est considérée comme un prétraitement qui permet notamment de préserver l'activité catalytique du catalyseur utilisé dans l'étape d'hydrodésulfuration ou d'hydrogénation sélective subséquente. Ainsi le procédé de captation selon l'invention, comprend une ou plusieurs autres étapes complémentaires d'hydrodésulfuration ou d'hydrogénation sélective dans la(s)quelle(s) on met en contact l'effluent issu de la mise en contact de la charge hydrocarbonée avec la masse de captation selon l'invention, avec au moins un autre catalyseur d'hydrodésulfuration ou d'hydrogénation sélective des dioléfines présentes dans la charge en oléfines. La(es)dite(es) étapes complémentaires d'hydrodésulfuration permet(tent) d'éliminer les composés soufrés résiduels contenus dans l'effluent appauvri en arsenic et à plus basse teneur en soufre. Certains de ces composés soufrés résiduels peuvent être issus de l'addition de H2S sur les oléfines présentes dans la charge. L'H2S peut se former au cours de la mise en contact de la charge hydrocarbonée avec la masse de captation, c'est-à-dire, pendant la captation de l'arsenic. La(es)dite(es) étapes complémentaires d'hydrodésulfuration est (sont) mise(s) en œuvre lorsque l'effluent issu de la mise en contact de la charge hydrocarbonée avec la masse de captation présente généralement une teneur en soufre supérieure à 10 ppm et qu'il est nécessaire de produire des essences à faible teneur en soufre répondant aux spécifications actuelles qui sont dans de nombreux pays inférieures à 10 ppm. L'effluent débarrassé de l'arsenic et d'une partie des composés soufrés est alors traité dans au moins une desdites étapes complémentaires d’hydrodésulfuration sélective. Dans la(es)dite(es) étapes, ledit effluent est mis en contact avec au moins un autre catalyseur d’hydrodésulfuration dans des conditions opératoires qui peuvent être identiques ou différentes de celles de la mise en contact de la charge hydrocarbonée avec la masse de captation. Le(les) catalyseur(s) mis en œuvre dans la(es)dite(es) étapes complémentaires d'hydrodésulfuration est (sont) protégé(s) de la désactivation par l'arsenic présent dans la charge grâce à la masse de captation selon l'invention. Ainsi des catalyseurs d’hydrodésulfuration très sélectifs qui sont sensibles à la présence d'arsenic peuvent être mis en œuvre dans la(es)dite(es) étape(s) complémentaires d'hydrodésulfuration. Tout catalyseur d’hydrodésulfuration peut être utilisé dans la(es)dite(es) étape(s) complémentaire(s) d'hydrodésulfuration. De préférence, on utilise des catalyseurs présentant une sélectivité élevée vis-à-vis des réactions d’hydrodésulfuration par rapport aux réactions d'hydrogénation des oléfines. De tels catalyseurs comprennent au moins un support minéral amorphe et poreux, un métal du groupe VIB, un métal du groupe VIII. Le métal du groupe VIB est préférentiellement le molybdène ou le tungstène et le métal du groupe VIII est préférentiellement le nickel ou le cobalt. Le support est généralement sélectionné dans le groupe constitué par les alumines, la silice, les silice-alumines, le carbure de silicium, les oxydes de titane seuls ou en mélange avec de l'alumine ou de la silice alumine, les oxydes de magnésium seuls ou en mélange avec de l'alumine ou de la silice alumine. De préférence, le support est sélectionné dans le groupe constitué par les alumines, la silice et les silice-alumines. De préférence le catalyseur d'hydrodésulfuration utilisé dans le ou les étapes complémentaires d'hydrodésulfuration présente les caractéristiques suivantes :The capture process according to the invention is preferably coupled with at least one additional catalytic hydrodesulphurization or selective hydrogenation stage which is carried out on the effluent resulting from the contact with the capture mass. Thus the stage of treatment of the hydrocarbon charge by the capture mass is considered as a pre-treatment which makes it possible in particular to preserve the catalytic activity of the catalyst used in the subsequent hydrodesulphurization or selective hydrogenation stage. Thus, the capture process according to the invention comprises one or more other complementary stages of hydrodesulphurization or selective hydrogenation in which the effluent resulting from the contacting of the charge hydrocarbon with the capture mass according to the invention, with at least one other catalyst for hydrodesulphurization or selective hydrogenation of the diolefins present in the olefin feed. Said complementary hydrodesulfurization step(s) makes it possible to eliminate the residual sulfur compounds contained in the effluent depleted in arsenic and with a lower sulfur content. Some of these residual sulfur compounds may result from the addition of H 2 S to the olefins present in the charge. The H 2 S can form during the contacting of the hydrocarbon charge with the capture mass, that is to say, during the capture of the arsenic. Said complementary hydrodesulphurization stage(s) is (are) implemented when the effluent resulting from the contacting of the hydrocarbon charge with the capture mass generally has a sulfur content greater than 10 ppm and that it is necessary to produce gasolines with low sulfur content meeting the current specifications which are in many countries lower than 10 ppm. The effluent freed from arsenic and from a part of the sulfur compounds is then treated in at least one of said complementary stages of selective hydrodesulphurization. In said step(s), said effluent is brought into contact with at least one other hydrodesulphurization catalyst under operating conditions which may be identical to or different from those for bringing the hydrocarbon feedstock into contact with the mass. of capture. The catalyst(s) used in the said additional hydrodesulphurization stage(s) is (are) protected from deactivation by the arsenic present in the charge thanks to the capture mass according to the invention. Thus very selective hydrodesulphurization catalysts which are sensitive to the presence of arsenic can be used in said complementary hydrodesulphurization step(s). Any hydrodesulphurization catalyst can be used in said complementary hydrodesulphurization step(s). Preferably, catalysts are used which exhibit a high selectivity with respect to hydrodesulfurization reactions relative to the hydrogenation reactions of olefins. Such catalysts comprise at least one amorphous and porous mineral support, a group VIB metal, a group VIII metal. The group VIB metal is preferably molybdenum or tungsten and the group VIII metal is preferably nickel or cobalt. The support is generally selected from the group consisting of aluminas, silica, silica-aluminas, silicon carbide, titanium oxides alone or mixed with alumina or silica alumina, magnesium oxides alone or as a mixture with alumina or silica alumina. Preferably, the support is selected from the group consisting of aluminas, silica and silica-aluminas. Preferably, the hydrodesulphurization catalyst used in the additional hydrodesulphurization stage or stages has the following characteristics:
- la teneur en éléments du groupe VIB est comprise entre 1 et 20% poids d'oxydes d'éléments du groupe VIB;- the content of group VIB elements is between 1 and 20% by weight of oxides of group VIB elements;
- la teneur en éléments du groupe VIII est comprise entre 0,1 et 20% poids d'oxydes d'éléments du groupe VIII;- the content of group VIII elements is between 0.1 and 20% by weight of oxides of group VIII elements;
- le rapport molaire (éléments du groupe VIII / éléments du groupe VIB) est compris entre 0,1 et 0,8.- the molar ratio (group VIII elements/group VIB elements) is between 0.1 and 0.8.
Un catalyseur d'hydrodésulfuration très préféré comprend du cobalt et du molybdène et a les caractéristiques mentionnées ci-dessus. Par ailleurs le catalyseur d'hydrodésulfuration peut comprendre du phosphore. Dans ce cas, la teneur en phosphore est de préférence comprise entre 0,1 et 10% poids de P2O5par rapport au poids total de catalyseur et le rapport molaire phosphore sur éléments du groupe VIB est supérieur ou égal à 0,25, de préférence supérieur ou égal à 0,27. Dans la(es)dite(es) étape(s) complémentaire(s) d'hydrodésulfuration, l'effluent appauvri en arsenic issu de la mise en contact de la charge hydrocarbonée avec la masse de captation est mis en contact avec au moins un autre catalyseur d'hydrodésulfuration sélective dans les conditions opératoires suivantes :A very preferred hydrodesulfurization catalyst comprises cobalt and molybdenum and has the characteristics mentioned above. Furthermore, the hydrodesulphurization catalyst may comprise phosphorus. In this case, the phosphorus content is preferably between 0.1 and 10% by weight of P 2 O 5 relative to the total weight of catalyst and the phosphorus to group VIB elements molar ratio is greater than or equal to 0.25 , preferably greater than or equal to 0.27. In the said additional hydrodesulphurization step(s), the arsenic-depleted effluent resulting from the contacting of the hydrocarbon charge with the capture mass is brought into contact with at least one another selective hydrodesulfurization catalyst under the following operating conditions:
- une température comprise entre environ 210°C et environ 410°C, préférentiellement entre 240 et 360°C;- a temperature between about 210°C and about 410°C, preferably between 240 and 360°C;
- une pression totale comprise entre 0,2 et 5 MPa et plus préférentiellement entre 0,5 et environ 3 MPa;- a total pressure between 0.2 and 5 MPa and more preferably between 0.5 and about 3 MPa;
- un ratio volume d’hydrogène par volume de charge hydrocarbonée, compris entre 50 et 800 Nm3/m3et plus préférentiellement entre 60 et 600 Nm3/m3.- a volume ratio of hydrogen per volume of hydrocarbon charge, between 50 and 800 Nm 3 /m 3 and more preferably between 60 and 600 Nm 3 /m 3 .
Dans une variante du procédé selon l'invention, les conditions opératoires de la mise en contact de la charge hydrocarbonée avec la masse de captation selon l'invention sont identiques à celles mises en œuvre dans la(es)dite(es) étape(s) complémentaire(s) d'hydrodésulfuration.In a variant of the process according to the invention, the operating conditions for bringing the hydrocarbon feedstock into contact with the capture mass according to the invention are identical to those implemented in the said step(s). ) additional hydrodesulphurization(s).
Selon une autre forme de réalisation, l'étape d'hydrotraitement de l'effluent issu de l'étape de captation au moyen de la masse de captation est une hydrogénation sélective qui permet l'hydrogénation des dioléfines en oléfines et éventuellement des composés soufrés insaturés mais également la transformation (alourdissement) des composés soufrés légers (i.e. ayant une température inférieure à celle du thiophène) en des composés soufrés dont la température est supérieure à celle du thiophène, par exemple par addition des mercaptans sur des oléfines. Cette étape d'hydrogénation est effectuée en présence d'hydrogène et d'un catalyseur contenant au moins un métal du groupe VIB et au moins un métal non noble du groupe VIII déposés sur un support poreux. De préférence on utilise un catalyseur dont:According to another embodiment, the step of hydrotreating the effluent from the capture step by means of the capture mass is a selective hydrogenation which allows the hydrogenation of the diolefins into olefins and optionally unsaturated sulfur compounds but also the transformation (heaviness) of light sulfur compounds (i.e. having a temperature lower than that of thiophene) into sulfur compounds whose temperature is higher than that of thiophene, for example by adding mercaptans to olefins. This hydrogenation step is carried out in the presence of hydrogen and a catalyst containing at least one metal from group VIB and at least one non-noble metal from group VIII deposited on a porous support. Preferably, a catalyst is used of which:
- la teneur en poids d'oxyde de l'élément du groupe VIB est comprise entre 6 et 18% poids par rapport au poids du catalyseur;- the content by weight of oxide of the element of group VIB is between 6 and 18% by weight relative to the weight of the catalyst;
- la teneur en poids d'oxyde de l'élément du groupe VIII est comprise entre 4 et 12% poids par rapport au poids du catalyseur;- the content by weight of oxide of the element of group VIII is between 4 and 12% by weight relative to the weight of the catalyst;
- la surface spécifique du catalyseur est comprise entre 200 et 270 m²/g;- the specific surface of the catalyst is between 200 and 270 m²/g;
- la densité de l'élément du groupe VIB, exprimée comme étant le rapport entre ladite teneur en poids d'oxyde de l'élément du groupe VIB et la surface spécifique du catalyseur, est comprise entre 4 et 6.10-4 g/m²;- the density of the element of group VIB, expressed as being the ratio between the said content by weight of oxide of the element of group VIB and the specific surface of the catalyst, is between 4 and 6.10-4 g/m²;
- le rapport molaire entre le métal du groupe VIII et le métal du groupe VIB est compris entre 0,6 et 3 mol/mol.- the molar ratio between the group VIII metal and the group VIB metal is between 0.6 and 3 mol/mol.
Le métal du groupe VIB est de préférence choisi parmi le molybdène et le tungstène, de manière très préférée le métal du groupe VIB est le molybdène. Le métal du groupe VIII est de préférence le nickel et/ou le cobalt, de manière très préférée le nickel. L'hydrogène est introduit généralement en faible excès, jusqu'a 5 moles par mole, par rapport à la stœchiométrie, nécessaire pour hydrogéner les dioléfines (une mole d'hydrogène par mole de dioléfine). Le mélange constitué de l'essence et d'hydrogène est mis en contact avec le catalyseur sous une pression comprise entre 0,5 et 5 MPa, une température comprise entre 80 et 220°C, avec une vitesse spatiale liquide (LHSV) comprise entre 1 et 10 h-1, la vitesse spatiale liquide étant exprimée en litre de charge par litre de catalyseur et par heure (L/L.h). Dans une variante du procédé selon l'invention, la masse de captation peut être placée en position de lit de garde d'un ou plusieurs réacteur(s) contenant le(s) catalyseur(s) mis en œuvre dans la(es)dite(es) étape(s) complémentaire(s) d'hydrodésulfuration et/ou d'hydrogénation sélective. Dans une autre variante du procédé selon l'invention, la masse de captation est placée dans un réacteur dit de captation. Ce réacteur est séparé et est placé en amont du (des) réacteur(s) contenant le(s) catalyseur(s) mis en œuvre dans la(es)dite(es) étape(s) complémentaire(s) d'hydrodésulfuration et/ou d'hydrogénation sélective. Dans toutes les variantes du procédé selon l'invention, mettant en œuvre au moins une étape complémentaire d'hydrodésulfuration et/ou d'hydrogénation sélective, le rapport de volume de la masse de captation selon l'invention par rapport au volume de (des) catalyseur(s) mis en œuvre dans la(es)dite(es) étape(s) complémentaire(s) d'hydrodésulfuration et/ou d'hydrogénation sélective est avantageusement compris entre 4 et 50 %, de préférence entre 5 et 40 %, de manière plus préférée entre 5 et 35 %.The group VIB metal is preferably chosen from molybdenum and tungsten, very preferably the group VIB metal is molybdenum. The Group VIII metal is preferably nickel and/or cobalt, very preferably nickel. The hydrogen is generally introduced in slight excess, up to 5 moles per mole, relative to the stoichiometry necessary to hydrogenate the diolefins (one mole of hydrogen per mole of diolefin). The mixture consisting of gasoline and hydrogen is brought into contact with the catalyst under a pressure of between 0.5 and 5 MPa, a temperature of between 80 and 220°C, with a liquid space velocity (LHSV) of between 1 and 10 h -1 , the liquid space velocity being expressed in liter of charge per liter of catalyst and per hour (L/Lh). In a variant of the process according to the invention, the capture mass can be placed in the guard bed position of one or more reactor(s) containing the catalyst(s) used in said (es) additional step(s) of hydrodesulphurization and/or selective hydrogenation. In another variant of the method according to the invention, the capture mass is placed in a so-called capture reactor. This reactor is separate and is placed upstream of the reactor(s) containing the catalyst(s) used in said complementary hydrodesulphurization step(s) and / or selective hydrogenation. In all the variants of the process according to the invention, implementing at least one additional step of hydrodesulphurization and/or selective hydrogenation, the volume ratio of the capture mass according to the invention relative to the volume of (of ) catalyst(s) used in said additional hydrodesulphurization and/or selective hydrogenation step(s) is advantageously between 4 and 50%, preferably between 5 and 40 %, more preferably between 5 and 35%.
L'invention est illustrée par les exemples qui suivent.The invention is illustrated by the examples which follow.
ExemplesExamples
Exemple 1 : Masse préparée par carbonisation d’un support alumine puis imprégnation (selon l’invention) Example 1: Mass prepared by carbonization of an alumina support then impregnation (according to the invention)
Dans cet exemple, 2 g de phénol et 15 g d’alumine sont mélangés à 50 ml d’eau et 50 ml d’éthanol dans un autoclave. Le système est fermé hermétiquement puis porté à 200°C avec une rampe de 8°C/min. La température est maintenue pendant 10 h et le solide est filtré. Après un lavage à l'eau distillée, le solide est séché dans une étuve à 100°C pendant 10 h puis est pyrolysé à 300°C pendant 1 h dans un four tubulaire en lit traversé sous flux d'azote de 10 ml/min/g avec une rampe de température de 6°C/min. L'échantillon est ensuite récupéré et le processus est répété 4 fois consécutives pour obtenir le support S.In this example, 2 g of phenol and 15 g of alumina are mixed with 50 ml of water and 50 ml of ethanol in an autoclave. The system is sealed and then brought to 200° C. with a ramp of 8° C./min. The temperature is maintained for 10 h and the solid is filtered off. After washing with distilled water, the solid is dried in an oven at 100°C for 10 h and then pyrolyzed at 300°C for 1 h in a tube furnace in a traversed bed under a nitrogen flow of 10 ml/min /g with a temperature ramp of 6°C/min. The sample is then recovered and the process is repeated 4 consecutive times to obtain the support S.
Le support S présente un volume de reprise en eau de 0,75 mL/g. La solution d’imprégnation est préparée par dissolution d’heptamolybdate d’ammonium (2,63 g) et de nitrate de cobalt (0,69 g) dans 7,4 mL d’eau. Après imprégnation à sec de 10 grammes de support carbonisé, le solide est laissé à maturer pendant 2 heures puis séché à l'étuve sous vide à 90°C durant 12 heures, puis traité thermiquement à 300°C pendant 6 h sous flux d'azote.Support S has a water uptake volume of 0.75 mL/g. The impregnation solution is prepared by dissolving ammonium heptamolybdate (2.63 g) and cobalt nitrate (0.69 g) in 7.4 mL of water. After dry impregnation of 10 grams of carbonized support, the solid is left to mature for 2 hours then dried in a vacuum oven at 90° C. for 12 hours, then heat-treated at 300° C. for 6 hours under a flow of nitrogen.
Les teneur en Co, Mo et C, exprimés en % poids d'oxyde CoO, MoO3et % poids carbone en sont les suivantes : MoO3= 20,0 +/- 0,2 % poids, CoO = 4,0 +/- 0,1 % poids et C = 9,2 +/- 0,2 % poids.The contents of Co, Mo and C, expressed in % weight of oxide CoO, MoO 3 and % carbon weight are as follows: MoO 3 = 20.0 +/- 0.2 % weight, CoO = 4.0 + /- 0.1% by weight and C = 9.2 +/- 0.2% by weight.
Exemple 2 :Évaluation des performances catalytiques et de captation de l'arsenic Example 2: Evaluation of Catalytic Performance and Capture of Arsenic
On procède à l'évaluation du solide préparé à l’exemple 1 pour la captation d'arsenic. Une essence issue du FCC (coupe 50-245°C) contenant 563 ppm poids de soufre est dopée par un composé arsénié (triphényl arsine) de façon à atteindre une concentration de 3 ppm poids d'arsenic. Pour réaliser ces essais, on utilise une unité pilote équipée d'un réacteur tubulaire à lit fixe traversé. 20 ml du solide préparé à l’exemple 1 est introduit dans le réacteur et sulfuréin-situà 350°C sous un mélange gazeux (H2/H2S) à (85/15) % vol./vol. On traite ensuite l'essence de FCC additivée de triphényl arsine en présence d'H2(rapport H2/charge = 300 NL/L) à une température de 220°C, sous un pression totale de 2 MPa et à une VVH (vitesse volumique horaire) de 20 h-1.The solid prepared in Example 1 is evaluated for the capture of arsenic. A gasoline from the FCC (cut 50-245°C) containing 563 ppm by weight of sulfur is doped with an arsenic compound (triphenyl arsine) so as to reach a concentration of 3 ppm by weight of arsenic. To carry out these tests, a pilot unit equipped with a tubular reactor with a traversed fixed bed is used. 20 ml of the solid prepared in Example 1 is introduced into the reactor and sulfurized in situ at 350° C. under a gas mixture (H 2 /H 2 S) at (85/15)% vol./vol. The FCC gasoline with added triphenyl arsine is then treated in the presence of H 2 (H 2 /charge ratio = 300 NL/L) at a temperature of 220° C., under a total pressure of 2 MPa and at a VVH ( hourly volume velocity) of 20 h -1 .
L’efficacité de la captation de l’arsenic est mesurée par la quantité d’arsenic captée par gramme de solide lorsque la teneur en arsenic dans l'effluent est supérieure ou égale à 5% de la teneur en arsenic dans la charge (C/C0≥ 5 %m/m).The efficiency of arsenic capture is measured by the quantity of arsenic captured per gram of solid when the arsenic content in the effluent is greater than or equal to 5% of the arsenic content in the load (C/ C0 ≥ 5%m/m).
Pour le solide préparé à l’exemple 1 cette valeur a été mesurée à 1,6 g/100g, valeur particulièrement élevée permettant d’envisager une utilisation de très longue durée pour des charges contenant très généralement entre 1 et 100 ppb d’arsenic.For the solid prepared in Example 1, this value was measured at 1.6 g/100g, a particularly high value making it possible to envisage very long-term use for fillers very generally containing between 1 and 100 ppb of arsenic.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PLFP | Fee payment |
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PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20220603 |
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ST | Notification of lapse |
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