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La présente invention est relative à un procédé et à un appareil de cokéfaction fluidifiée, et spécialement à un système con- venant pour la mise en oeuvre d'une cokéfaction fluidifiée à l'échelle indus- trielle.L'invention est encore'plus particulièrement relative à un système permettant l'équilibrage des températures et d'empêcher une agglutination et une agglomération excessive dans de grands réacteurs de cokéfaction flui- difiée.
La cokéfaction fluidifiée est fondamentalement bien connue.Elle consiste à introduire une alimentation hydrocarbonée lourde, telle qu'un brai de pétrole, dans un lit fldidifié dense de solides finement divisés à une température de cokéfaction appropriée et à un taux d'alimentation to- tal d'environ 0,3 . 2 ou même 5 pieds d'alimentation liqùide par heure par poids de solides fluidifiés.Les vitesses de gaz fluidifiant se rangent habituellement d'environ 0,5 à 3 pieds par seconde.La température de coké- faction peut se situer entre environ 850 et 15000P ou plus,suivant le but principal de l'opération.
On préfère des températures inférieures à envi- ron 1100 F, lorsqu'on désire produire un maximum de distillat dans la gamme du gasoil pour une conversion en carburant de moteur par un cracking catalytique, tandis qu'on préfère des températures supérieures à environ 1200 F, lorsque.le but principal est de produire des hydrocarbures aromati- ques et oléfiniques.Dans l'un ou l'autre cas, l'alimentation hydrocarbonée est introduite, d'une façon générale, dans le lit fluidifié à un niveau don- né par un gicleur unique ou un anneau,de gicleurs, et elle est pyrolitiquement dé- composée dans la zone de réaction, en formant les vapeurs hydrocarbonées désirées, qui sont enlevées en vue de subir un nouveau traitement,
et un dépot carboné qui se dépose sur les particules fluidifiées sous forme de couches en forme de pellicules.En conséquence, on a accoutumé d'enlever une portion des solides de la zone de réaction, en partie pour récupérer du coke produit net, en partie pour broyer une certaine quantité de ce coke en vue de son retour vers le réacteur, de manière à maintenir une distri- bution ou répartition de dimensions de particules à peu près constante dans le réacteur, et en partie pour faire circuler une certaine quantité du coke vers le réchauffeur où le coke en circulation est chauffé et ensuite renvoyé au réacteur de cokéfaction pour fournir la chaleur requise de ob- kéfaction .. - @ , .
,
On a démontré avec succès le fonctionnement de tels procédés en laboratoire et dans de petites installations pilotes.Cependant,en dépit d'expériences approfondies avec des réacteurs de cracking catalytique flui- difié, on a rencontré des complications imprévisibles dans le fonctionne- ment de réacteurs plus grands de cokéfaction fluidifiée, spécieùment dans ceux qui ont un rapport hauteur-diamètre élevé.A titre d'exemple, un appa- reil de cokéfaction cylindrique d'une capacité d'alimentation de brai d' environ 5000 barrels par jour, opérant à un taux d'alimentation de brai d'environ 0,5 poids de brai par heure par' poids de solides fluidifiés @ dans le réacteur, et à une vitesse de gaz, dans la partie supérieure du récipient, d'environ 3 pieds par seconde,
aura un diamètre d'environ 3 pieds et une hauteur d'environ 75 pieds, et contiendra un lit fluidifié den- se d'environ 60 pieds de profondeur.Des unités de cracking catalytique fluidifiée h&bituelles, telles que des réacteurs de cokéfaction fluidifiée ont la tendance indésirable de développer des différences de température importantes et désordonnées, d'une partie à l'autre du réacteur , du fait d'un mélange insuffisant.
Il y a également une plus grande tendance que les solides fluidifiés deviennent assez visqueux, et que de ce fait,le lit fluidifié s'embourbe à des taux d'alimentation de brai,que l'on trouvait précédemment satisfaisants dans des opérations pilotes.Un autre symptome d'opération, insatisfaisante est la formation de gros agglomérats, ce qui a pour résultat une perte de coke élémentaire de valeur.
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Un but de la présente invention est de procurer un procédé et un a pareil de cokéfaction fluidifiée, ayant des caractéristiques de répar- tition de températures améliorées,, des caractéristiques de fluidi- fication améliorées à des taux d'alimentation hydrocarbonee satisfaisants, et des tendancesréduites à l'agglomération de particules, spécialement dans des réacteurs élevés ayant un rapport hauteur/diamètre d'au moins 6/1 et no- tamment un rapport atteignant 10 ou 20 pour 1.Un autre but est de présenter un système d'injection d'une alimentation d'huile hydrocarbonée lourde dans un récipient de cokéfaction fluidifiée, quelle que soit la forme du réci- pient, en évitant que le lit de solides fluidifiés ne s'embourbe et ne s' agglomère.
Ces buts ,et d'autres, de même que la nature générale et les avan- tages de l'invention et le meilleur mode de mise en oeuvre de celle-ci appa- raîtront de la description suivante et des dessina annexés.
Les dessins sont des illustrations schématiques d'un appareil englobant la présente invention et agencé pour fonctionner suivant celle-ci.
La figure 1 illustre une forme simplifiée d'un récipient de coké- faction présentant des conduites multiples d'admission et de coke chaud',
La figure 2 représente une conception préférée de récipient de cokéfaction, ayant une allure conique en vue de maintenir une vitesse sen- siblement uniforme de gaz fluidifiant.
L'alimentation est injectée suivant une série de plans espacés verticalement suivant le volume de solides fluidifiés enfermés qntre eux.
L'appareil de cokéfaction ,tel que représenté ,est chauffé par un brûleur du type à solides fluidifiés.
On a découvert maintenant que les difficultés susmentionnées dans une cokéfaction fluidifiée à grande échelle peuvent être réduites au mi- nimum en alimentant le brai dans le réacteur sous des conditio spéciales soigneusement contrôlées.On a trouvé plus particulièrement que les diverses difficultés sont dues principalement aux concentrations locales excessives d'alimentation liquide dans le lit fluidifie, et à un mélange de haut en bas insuffisant Tout ceci est encore aggravé par le fait que plus le ré- acteur est grand, plus grand est'le gicleur normalement utilisé pour 1' injection de l'alimentation.Tout cela a. pour résultat des températures lo- calement réduites et des solides trop humides qui tendent à s'agglomérer et même à se cokéfier avant que la.
turbulence du lit ne puisse rompre de tels agglomérats humides.Un tel phénomène n'ajamais été sérieusement ren- contré dans le procédé commercial le plus étrontement apparenté, à savoir dans le crocking catalytique fluidifiée du gasoil, ni dans des opérations de cokéfaction fluidifiée à petite échelle. Dans le cas d'uncracking cata- lytique fluidifié, l'aptitude pratiquement totale à la vaporisation empê- che apparemment les solides fluidifies de rester humides pendant un temps appréciable quelconque et, de ce fait, la turbulence dans le lit fluidifié reste essentiellement non altérée , malgré des concentrations élevées en liquides dans le voisinage de l'admission d'alimentation.
Par opposition au cracking catalytique et à une cokéfaction flui- difiée à petite échelle, si toute l'alimentation hydrocarbonée résiduaire est introduite à un niveau donné dans un réacteur de cokéfaction de dimen- sions commerciales, une concentration locale très élevée de liquide se crée.En particulier, par exemple,une alimentation de 5000 barrels d'hydro- carbure par jour suivant la section transversale d'un réacteur ayant un dia- mètre de 9 pieds donnera un taux d'alimentation d'environ 3,5 barrels par heure par pied carré de section transversale du réacteur, ou environ 2,5 gallons par minute par pied carré.On a trouvé ces chiffres quelque peu excessifs pour obtenir une cokéfaction fluidifiée continue satisfaisante dans un tel récipient relativement élevée et étroit,
spécialement avec des ali-
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mentations contenant une fraction importante de matière non vaporisable sous des conditions de cokéfaction, par exemple, des alimentationshydrocarbonées lourdes caractérisées par une teneur en carbone Conradson d'au moins 5% en poids, et notamme celles qui ont une teneur en carbone Conradson de par exem- ple 20 à 50% en poids.De ce fait, on atrouvé que des conditions de cokéfac- tion fluidifiée spécialement avantageuse peuvent être établies dans des opéra- tions à grande échelle, par exemple dans des oparations correspondant à un taux d' alimentation de 1000 à 10.
000 barrels ou plus d'hydrocarbure résiduaire par jour,lorsque cette alimentation est introduite dans le lit fluidifié à plusieurs niveaux consécutifs, de manière que le taux d'alimentation à cha- que niveau soit inférieur à environ 5 gallons par minute par pied carré de section transversale du réacteur, de préférence entre environ 0,1 à 1,5 gallon par minute par pied carré pour des récipients plus petits qu'environ 10 pieds de diamètre et jusqu'a environ 3 gallons par minute pour de plus grands récipients alant jusqu'à environ 15 pieds de diamètre.En outre,les niveaux successifs d'alimentation sont, de préférence espacés verticalement de telle sorte que des volumes à peu près égaux de solides fluidifiés exis- terait entre eux.Pour des appareils de cokéfaction cylindriques,
un espace- ment préféré des plans d'injection est de 1 à 2 fois le diamètre du réac- teur.Evidemment, le taux d'alimentation admissible à chaque niveau sera d'autant plus faible que l'alimentation est plus lourde et en particulier que la teneur en carbone Conradson de celle-ci est plus import'ante, que la température de réaction es plus basse, que la vitesse de fludifi- cation est plus faible et que la surface totale des solides fluidifiés par unité de volume du réacteur est plus petite.
Un autre perfectionnement encore peut-être obtenu non seulement en injectant l'alimentation hydrocarbonée à différents niveaux, mais encore en introduisant des soldes fraîchement chauffés, d'aire superficielle spécifique relativement élevée, dans le réacteur, à plusieurs niveaux différents.On préfère spécialement renvoyer des solides fraichement brûlés dans le réacteur à peu près aux mêmes niveaux que l'alimentation franche, afin de rendre la répartition de température moins dépendante d'un contre- mélange.Ces solides fraîchement brûlés ont une plus grande aire superficiel- le et, par conséquent, une plus grande capacité adsôrptive pour l'alimen- tation liquide que des particules d'une dimension similaire,
qui ont été dans le réacteur pendant un certain temps et ont'déjà été en contact avec une certaine quantité d'alimentation liquide.En conséquence, on atrouvé qu'une telle injection multiple de solides augmente les possibilités d' utilisation du réacteur jusqu'à un degré étonnant, spécialement dans les cas où l'alimentation liquide est également introduite à différents niveaux.
Un mode d'application préférée-dé l'invention sera maintenant dé- crit dans son application à la cokéfaction fluidifiée d'une huile brute de Louisiane du Sud, réduite sous le vide, ayant un point d'ébullition atmos- phérique initial d'environ 1000 F, une gravité d'environ 2 API;
et une teneur en carbone Conradson d'environ 30%en poids .Cependant, on comprendra que l'invention est largement applicable à diverses autres alimentations hydrocarbonées lourdes ayant une gravité qui peut se situer d'environ -10 à 20 API, une teneur en carbone Coadson d'environ 5 à 50% en poids, et des caractéristiques d'ébullition telles qu'au moins 10 ou 25% en poids de l'alimentation ne puissent pas être vaporisées à la pression atmosphérique sans pyrolyse intense.D'autres exemples ,particuliers de ces alimentations sont des résidus -de*pétrole longs ayant un point d'ébullition initial supérieur à environ 600 F, des résidus courts en brais sous le vide bouillant au-dessus d'environ 100 F, des matièresbbrutes vierges ontlères des huiles de cycle catalytiques lourdes,
des huiles de'schiste,diverses poix de houille etc..
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En se référant à la figure 1, l'alimentation est de préférence, préchauffé par des moyens habituels.non représentés, jusqu'à environ 400 à 800 F, par exemple jusqu'à 700 F, c'est-à-dire, jusqu'à une température élevée quelque peu inférieure à la température de cokéfaction réelle.L' alimentation préchauffée est alors pompée par une conduite 1 à un taux d'environ 5000 barrels par jour en vue de son introduction dans le réacteur de cokéfaction fluidifiée 10 , ce qui correspond à un taux d'alimentation liquide d'environ 0,5 poids d'alimentation par heure par poids de solides fluidifiés présents dans le réacteur.Le réacteur est un récipient cylindri- que d'une largeur d'environ 9 pieds et d'une hauteur d'environ 75 pieds,
contenant des particules de coke fluidifiées finement divisées.Les solides peuvent avoir un diamètre d'environ 20 à 500 ou 1000 microns, la plus grande partie ayant environ 80 à 300 microns.Ces solides sont maintenus sous la forme d'une masse fluidifiée turbulente ayant une densité apparenté d' environ 10 à 60 livres par pied cube, par exemple, 40 livres par pied cube, et ayant un niveau supérieur 11 se situant à environ 60 pieds au- dessus du fond du réacteur.Au-dessus du niveau 11, se trouve une phase de vapeur diluée ne contenant qu'une quantité relativement petite de solides entrainés.
Une fluidifcation des solides est obtenue par les vapeurs hydrocarbonées ascendantes formées par la cokéfaction de l'alimentation, et également par un gaz fluidifiant inerte, tel que de la vapeur sur- chauffée qui est habituellement introduite dans le fond du réacteur 10 par une conduite 5.
La partie inférieure du réacteur 10 peut être convenable- ment étranglée pour former un puits 6 dans lequel les solides en circulation peuvent être libérés des hydrocarbures volatilisables à l'aide du courant de gaz inerte susmentionné 5.L'addition de ce gaz extérieur-su facteur peut s'élever jusqu'à environ 0,5 à 10% en poids parrapport à l'élimen- tation hydrocarbonée, 2% en poids étant une valeur convenable.Le taux d' addition de ce gaz extérieur est convenablement réglé pour procurer une vitesse superficielle totale de gaz ascendant d'environ 0,5 à 6 pieds par seconde dans le réacteur.On préfère généralement des vitesses de gaz d'en- viron 1 à 3 pieds par seconde, étant entendu que'la vitesse de gaz tend,à augmenter aux niveaux progressivement plus élevés dans leréacteur,
du fait du développement de quantités croissantes de vapeur hydrocarbonée par cokéfaction de l'alimentation lourde.
Le lit fluidifié est maintenu à une température de cokéfaction d'environ 800 à 1200 F, de préférence à environ 950 F, point auquel un distillat convenant pour un cracking caàlytique doit être le produit prin- cipal désiré.Des températures plus élevées peuvent être utilisées, si des matières pétro-chimiques, telles que de l'éthylène ou des aromatiques,sont les principaux produits désirés.La pression dans la partie supérieure du réacteur 10 est habituellement la pression atmosphérique, par exemple,en- viron 10 livres par pouce-carré de pression effective, bien que des pressions effectives plus élevées allant jusqu'à environ 100 livres par pouce carré, de même que des pressions supérieures à la pression atmosphérique,
puissent être utilisées également si des considérations spéciales le justifient.E- videmment, la pression au fond du réacteur est beaucoup plus élevée qu'au sommet, du fait de la pression pseudo-hydrostatiques exercée par le lit de solides fluidifiés.
Suivant la présente invention, l'alimentation chaude de la con- duite 1 est introduite dans le lit fluidifié du réacteur 10 en portions é- gales par une série de gicleurs d'alimentation 2, 3 et 4 disposés à trois niveaux différents séparés l'un de l'autre par une distance verticale d' environ 15 pieds.Il doit être compris évidemment que l'alimentation peut être introduite à un plus grand nombre de niveaux que les :
trois représen- tés, et, dans certaines circonstances, deux niveaux d'alimentation seule- , ment peuvent suffire, suivant principalement le rapport du taux d'alimen-
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tation à la section transversale du réacteur.Du fait, l'injection de l'ali- mentation sous forme d'une série de courants à différents niveaux simule'' le traitement de ces courants individuels dans des réacteurs séparés ayant la même section transversale que le réacteur 10,mais ayant une hautpur correspondant seulement à la distance entre deux niveaux d'alimentation voisins.
On a trouvé que la distribution de l'alimentation sur les solides de même que l'uniformité des autres conditions, sont de loin meilleures dans ces réacteurs relativement peu profonds que dans un réacteur profond ayant la dimension totale du réacteur 10 mais pourvu d'une injection d'alimentation à un seul niveau.
Les vapeurs hydrocarbonées libérées dans la zone de cokéfaction fluidifiée, de même que toute vapeur injectée, s'élévent au-dessus du ni- veau 11 du lit fluidifié, en entraînant une certaine quantité de solides et en formant une phase de vapeur diluée ayant une densité d'environ 0,01 à
1 livre par pied cube, suivant la vitesse de gaz, la dimension des particu- les solides et d'autres facteurs bien connus, .En vue de récupérer les so- lides entraînés hors des vapeurs, celles-ci sont envoyées, de préférence dans un cyclone 14 ou autre moyen équivalent adapté à la séparation de solides entraînés,
d'avec des gaz.Les solides séparés peuvent alors être envoyés au lit fluidifié par une canalisation plongeante 15.Les vapeurs plus ou moins libres de poussières s'échappent alors au sommet par la conduite 16 en vue d'un autre traitement désiré.Par exemple, les vapeurs de 'produit peuvent être fractionnées, et la fraction de gasoil résultante peut être ca- talytiquement craquée pour former de l'essence d'une manière bien connue en soi, ou bien d'autres procédés habituels peuvent être utilisés suivant le produit final désiré.A titre d'exemple, une telle cokéfaction de résidus sous le vide peut produire environ 10 à 20% en poids de coke, 7 à 12% en poids de C3 et de gaz plus légers, environ 15 à 25% d'une fraction d'essence C4/430 F,
environ 45 à 65% en volumes d'une fraction de gasoil bouillant de 4300 à 1015 F, et 0 à environ 25% en volumes d'une fraction résiduaire.
Les 'chiffres particuliers varieront évidemment d'un cas à l'autre, suivant la matière de l'alimentation, la condition de réaction particulière,le degré auquel le résidu lourd est recyclé, etc.
Au fur et à mesure que l'alimentation hydrocarbonée est cokéfiée dans le récipient 10, elle subit une réaction endothermique qui la craque en vapeurs hydrocarbonées plus légères ainsi qu'en un résidu carboné solide ou coke.Ce coke se dépose en couches, en forme de pellicules, sur les par- ticules fluidifiées finement divisées, en provoquant une augmentation con- tinue des dimensions de particules.En conséquence ,à la fois pour mainte- nir les solides dans une gamme de dimensions permettant une fluidification convenable et pour fournir la chaleur de cokéfaction, une oertaine quan- tité des particules solides sont enlevées, de façon continue, du réacteur par une canalisation verticale 19;
de préférence après épuration dans le puits susmentionné 6.Le coke épuré est alors envoyé vers un réchauffeur con- venable, où il est chauffé jusqu'à une température supérieure à la tempéra- ture de réaction régnant dans le récipient de cokéfaction 10.Ce chauffage tend également à augmenter l'aire superficiele du coke en circulation par conversion plus complète du coke frais produit dans le procédé.De plus,une aire superficielle supplémentaire peut être obtenue en activant le coke enlevé, avec de la vapeur surchauffée, de toute manière connue.
Une manière convenable d'obtenir la chaleur de réaction suppose le brûlage partiel du coke enlevé et le renvoi de la partie non brûlée à la zone de cokéfaction.Par exemple, du coke chaud enlevé par la canalisation 19 peut, être mélangé avec un gaz contenant de l'oxygène, tel que de l'air introduit par la conduite 21.La suspension résultante peut alors être en- voyée vers le haut à travers un brûleur 20.Dans celui-ci, le mélange d'air et de coke est, de préférence, maintenu sous forme d'un lit fluidifié tur-
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bulent dense, similaire à celui présent.- dans le récipient 10, de manière à permettre une durée de séjour suffisante pour que la combustion se déve- loppe jusqu'au degré désiré.Par exemple,
environ 15 à 25% en poids du coke produit dans le procédé peuvent ainsi être brûlas .Le résidu -de combustion- solide chaud est enlev4 du brûleur par la conduite 229,en étant entraîné dans.les gaz de combustion chauds Ces gaz sont alors, de préférence, séparés des solides chauds par passage à travers un moyen de séparation, tel qu'un cyclone 23, les gaz étant emmenés par une conduite 24, tandis que les soli- des chauds séparés sont renvoyés au récipient de cokéfaction, par une con- duite 25.Une partie du coke séparé, de préférence après un refroidissement approprié, est également, de préférence,enlevée par une conduite 29 en vue de son passage à un broyeur non représenté, de manière à fournir la quan- tité requise de coke élémentaire ou coke en semences,
destiné à retourner au récipient de cokéfaction.Tout surplus net de coke peut également )être récupéré à ce point comme produit.Ou bien, du coke produit et du coke pour le broyeur peuvent être enlevés directement du récipient de cokéfaction ou du dispositif d'enlèvement ou épuration, avant leur passage à travers le brûleur.
Evidemment, il doit être entendu que tout moyen convenable autre que le brûleur illustré, du type à circulation ascendante, peut )être employé pour chauffer les solides en circulation.Par exemple, un'soutirage de fond peut être utilisé sur le brûleur à lit fluidifié,.grâce auquel les solides-bhauds sont enlevés directement du lit fluidifié se trouvant dans la partie inférieure du brûleur, au lieu que tous les solides soient em- portés par le dessus dans les gaz de combustion.De même, au lieu de brûler les.solides en phases fluidifiée dense, la combustion peut être admise à s'effectuer pendant que les solides passent sous la forme d'une suspension diluée dans de L'air à travers une conduite de transfert, étroite de lar- geur convenable,
ce qui est bien connu en pratique.De plus, au lieu de four- nir la chaleur de cokéfaction par combustion partielle du coke produit,un combustible extérieur, tel que de l'huile de torche ou un gaz combustible peut être employa omme source de chaleur, et une plus grande quantité de coke peut alors être récupérée comme produit.ans un tel cas, la chaleur requise peut être transférée aux solides du procédé, en circulation soit par contact direct avec les gaz de combustion soit par transfert indirect de chaleur.
Suivant la présente invention, on obtient un avantage spécial lorsque le coke réchauffé est renvoyé au récipient de cokéfaction à une série de niveau plutôt qu'au seul niveau habituel .En particulier, au lieu de renvoyer tout le cokeréchauffé par la canalisation 75, le coke peut être introduit dans le récipient de cokéfaction 10 en portions à peu près égales par une série de conduites 25 , 26 et 27, ces conduites libérant,de préfé- rence, leur charge près des jets d'alimentation fraîche sortant des gicleurs respectifs d'alimentation.
De cette manière, le réacteur étroit élevé 10 est plus réellement converti en une série de réacteurs superposés ayant un rapport relativement petit hauteur/diamètre; de ce fait, les avantages' inhérents à la présente invention sont encore accrus.Il doit être entendu qu'on peut utiliser des gicleurs d'alimentation autres que ceux représen- tés au dessinoPar exemple, les injecteurs d'alimentation peuvent être en fait prévus au ras de la paroi intérieure du réacteur et peuvent délivrer l'alimentation dans le lit fluidifié par vaporisation avec de la vapeur, de l'azote ou un gaz hydrocarboné comprimé.Lorsqu'un seul jet individuel d'alimentation de ce genre est employé à chaque niveau, il est particuliè- rement avantageux que des jets consécutifs soient disposés alternativement suivant les côtés apposés du réacteur,
de manière à assurer une distilla- tion uniforme de l'alimentation.
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Que les solides chauds soient renvoyés au réacteur à une série de niveaux ou à un seul, lorsque le récipient de cokéfaction opère à 8000 à
1200 F, par exemple 900 F, il est avantageux de chauffer le coke dans le réchauffeur jusqu'à une température d'au moins environ 100 F supérieure à la température de cokéfaction, des températures de sortie du réchauffeur d' environ 1200 à 1400 F, par exemple 1300 F, étant spécialement préférées.La vitesse de renvoi de ces solidesrchauds dépendra évidemment de ladifférence de températures entre le récipient de cokéfaction et le réchauffeur, et également d'autres facteurs tels que la température de préchauffage de 1' alimentation.
Il doit être entendu que le lit de solides fluidifiés ne doit pas être composé de carbone pur ou de particules de coke.Le sable, le quartz, du catalyseur épuisé, etc. sont satisfaisants dans certaines applications.
Lorsqu'on utilise de telles matières inertes, le carbone sera déposé sur les particules dans le récipient de cokéfaction et brlé, dans la zone de combustion.Si on le désirée la cokéfaction peut être contrôlée de manière que seule la quantité de carbone suffisante pour fournir la chaleur à la réaction soit déposée sur les particules',
La figure 2 des dessins annexés illustre une autre conception préférée de récipient de cqkéfaction fluidifiée.Le récipient 50 comporte une section étroite d'enlèvement ou d'épuration de courant à la base.Au- dessus de celle-ci, il y a une section conique contenant la zone pyro- lytique principale.Le récipient est en forme conique,
de manière que la vitesse des gaz ascendants reste sensiblement uniforme endépit'dufait- qu'une volatilisation de l'alimentation crée des volumes supplémentaires de gaz.
Au-dessus du niveau pseudo-liquide 59 du lit fluidifié, le récipient est rétréci de manière quela vitesse des gaz ascendants augmente. De cette manière, un entraînement, de faible importance, de particules solides se produira, et les particules entraînées nettoyeront les surfaces voisines en enlevant les dépôts de coke, s'il y en a.
En se référant à la figure 2, l'alimentation chauffée pénètre par un collecteur 51.Elle est vaporisée dans le lit fluidifié par une série de gicleurs 56 à une série de points disposés,aussi bien circonférentielle- ment que verticalement.
On peut utiliser tout type de gicleur qui donnera une dispersion fine de l'alimentation sans exiger des quantités excessives de gaz de dis- persion. L'alimentation pénétré dans les gicleurs par les conduites 52,53, 54 et 55 en provenance du collecteur.
L'espacement vertical des plans des gicleurs est déterminé pour une large part par le volume de solides fluidifiés contenu dans le récipient entre les plans.L'agencement horizontal est réglé, dans une grande mesure, par la vitesse d'alimentation admissible par pied carré d'aire de récipient à chaque plan.Le volume de solides fluidifiés, nécessaire entre les plans, est en rapport avec la vitessse à laquelle l'alimentation est ajoutée.Ceci est souvent exprimé en livres par heure par livre de solides fluidifiés, poids/heure/poids.La vitesse sera.
fixée par la quantité de la charge d'ali- mentation, le préchauffage de l'alimentation, la température opératoire,les caractéristiques des olides fluidifiés, et d'autres facteurs.En général la limite pour la vitesse d'alimentation est de'l'ordre d'environ 0,1 à 3 poids/heure/poids.Le volume correspondant est de 0,007 à 0,5 pied cube par livre d'alimentation par heure.On a montré qu'une vitesse d'alimenta- tion d'environ 2 gallons par minute par pied carré de section transversale de réacteur au plan d'injection donne un bon rendement.
Les vapeurs hydrocarbonées volatiles formées par la pyrolyse s' élèvent au-delà du niveau pseudo-iiquide 59 du lit fluidifié vers les
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séparateurs à cyclone 57.Les particules entraînées sont enlevées des va- peurs dans les séparateurs et renvoyées au lit par les conduites 58.Les vapeurs de produit s'échappent alors au sommet par la conduite 60 en vue d'un traitement ultérieur,tel qu'un fractionnement (non représentée.De la vapeur est admise à 1'appareil de cokéfaction par la conduite 63 pour flui- difier le lit et pour libérer les particules de coke, des hydrocarbures avant le transfert des particules au brûleur.
L'excès de coke produit dans le procédé, en même temps que des particules non fluidifiables de grandes dimensions, sont enlevés par la conduite 61 comme produits.Une partie du lit fluidïfié est continuelle- ment enlevée par la conduite 62 et transférée au brûleur 64.Les chicanes 65 empêchent?les particules de grandes dimensions d'entrer dans la con- duite 62.Un gaz de transporta par exemple, de la vapeur, est fourni en une série de points à la conduite 62 par ds conduites 66.Les solides se trou- vant dans la conduite 62 sont déchargés dans le brûleur par une conduite 67.
De l'air ou un gaz contenant de l'oxygène sont admis au brûleur 64 par la conduite 68.Cet air fluidifie les particules solides dans le brûleur et soutient une combustion partielle des solides contenant du carbone. De cette manière, les solides fluidifiés sont maintenus dans le brûleur à une température d'environ 1300 F.Des chicanes 69 aident à la dis- tribution de l'air entrant.
Les produits de combustion s'élèvent vers le haut dans les cy- clones 70 où les solides entraînés sont enlevés et renvoyés par les condui- tes 71 au lit.Les gaz de combustion, exempts de solides, sont enlevés du brûleur par la conduite 72.
Des particules de coke chaudes se trouvant à la température du lit du brûleur, sont continuellement enlevées par la canalisation verticale 73.Ces particules descendant puis passent dans la conduite 74 où elles sont emportées par de la vapeur de transport fournie par des conduites 75.Les solides chauffés circulent alors vers"le haut en direction du lit du réac- teur. En général, environ 10 à 15 livres de solides chauds, sont introduites dans le réacteur par livre d'alimentation fraîche.
La présente invention n'est pas limitée aux détails ci-avant mais bien des modifications ou variantes sont possibles sans sortir du cadre du présent brevet.
REVENDICATIONS . .
1. Dans un procédé de conversion d'une alimentation hydrocarbo- née liquide lourde en produits plus légers et en résidu carboné solide,par contact avec des solides inertes chauds maintenus sous la forme d'une masse fluidifiée dense prof onde,dans une zone de cokéfaction verticalement allon- gée, le perfectionnement qui comprend l'injection de cette alimentation hydrocarbonée dans cette masse fluidifiée dense, à une série de niveaux es- pacés verticalement, le taux d'alimentation hydrocarbonée injectée dans cette masse, à tout niveau quelconque, étant égal à moins d'environ 5 gal- lons par minute par pied carré de section transversale de la zone de co- kéfaction.