<Desc/Clms Page number 1>
Procédé de régénération d'un catalyseur.
La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif perfectionnés permettant d'effectuer la régé- nération d'un catalyseur dans un procédé de craquage cataly- tique en phase fluide.
Le dispositif et le procédé de régénération selon linvention peuvent être utilisés dans un système de craquage .catalytique en phase fluide tel que celui qui est décrit dans le brevet de même date ayant pour titre "Appareil de craquage catalytique en phase fluidell.
Dans les récipients de réaction à solides fluidi- sés, les solides sont souvent introduits dans une partie du
<Desc/Clms Page number 2>
récipient et retiras d'une autre après avoir réaci avec la ma- tière gazeuse qui sert également de Milieu de fluidisation. La matière de fluidisation est normalement introduite dans la par- tie inférieure du récipient au moyen d'un distributeur et elle est retirée de la partie supérieure du récipient, habituelle- ment au moyen d'un dispositif quelconque permettant d'évacuer les matières solides entraînées.
Bien que le degré de la réaction qui a lieu entre les vapeurs et les solides soit fréquemment fonction de variables telles que la température, la pression et la vitesse spatiale, il est également important que les solides introduits soient présents dans le lit réactionnel pendant une période de tetnps suffisante pour permettre à la réaction d'atteindre le degré d'achèvement désiré. Ce facteur n'est pas réalisé lorsque les solides introduits passent plus ou moins directement de l'en- trée à la sortie des solides.
La présente invention a pour objet un perfection- nement à la régénération de catalyseur dans un procédé de cra- quage catalytique en phase fluide dans lequel un hydrocarbure est tnis en contact avec un catalyseur à base de solides fluidi- sés dans une zone de réaction où s'effectue la conversion d'au moins une partie de l'hydrocarbure en produits de conversion désirés avec dépôt simultané de coke sur le catalyseur. Le ca- talyseur sur lequel il y a un dépôt de coke est épuré-de manière contenue et le catalyseur épuré passe sous forme de, phase dense dans la phase dense d'une zone de régénération où il est cils en contact avec un gaz contenant de l'oxygène destiné à produire la combustion d'une partie au moins du coke et la régénération du catalyseur.
Le catalyseur régénéré est retiré de manière continue de la zone de régénération et est acheminé vers la zone de réaction. Selon l'invention, on provoque un mouvement
<Desc/Clms Page number 3>
de tourbillon dans le lit à phase dense de la zone de résine- ration de manière à allonger le trajet des particules traver- : sant cette zone.
Avantageusement, un tel trajet allongé est obtenu par introduction du catalyseur sous forme de phase dense tangentiellement dans la zone de régénération et par retrait du catalyseur régénéré de cette zone en un point.de la circonférence éloigné du point d'introduction tangentiel. On peut accentuer le mouvement de tourbillon en faisant passer des gaz effluents et des solides entraînés quittant le lit à phase ' dense de la régénération dans un dispositif de séparation des gaz et des solides orienté pour la réception des gaz effluents se déplaçant dans le sens du mouvement en tourbillon ,sans aucune inversion sensible de ce sens.
Les solides séparés par le dispositif de séparation sont de préférence renvoyés dans le lit à phase dense de la zone de régénération dans le sens du mouvement en tourbillon. Facultativement, le gaz de régé- nération contenant de l'oxygène peut aussi être introduit dans la phase dense de la zone de régénération dans le sers du mouvement en tourbillon.
Dans une forme d'exécution de la présente inven- tion, le dispositif pour la régénération d'un catalyseur de solides fluidisés comprend une chambre de régénération pouvant contenir un lit de solides fluidisés dans sa partie inférieure, un moyen permettant de retirer des produits de combustion gazeux de la chambre 'de régénération, un conduit d'introduction de @ solides en phase dense qui pénètre tangentiellement dans la partie inférieure de la chambre de régénération, et un moyen pour retirer, le catalyseur régénéré de la chambre de régéné- ration en un point de la circonférence éloigne du point où le conduit d'introduction des solides pénètre dans la chambre de
<Desc/Clms Page number 4>
régénération.
Avantageusement le moyen permettant de retirer le catalyseur comprend un cylindre en communication à son sommet avec l'intérieur de la chambre de régénération, en un point situé au-dessus du niveau de fonctionnement du lit ±lui- disé qui s'y trouve, le cylindre présentant au moins une ouverture dans.sa partie inférieure en communication avec l'in- térieur de la chambre de régénération en un point situé en des- sous du niveau de fonctionnement,du lit fluidisé qui s'y trou- ve, une chicane fixée au cylindre en dessous de l'ouverture, cette chicane étant inclinée vers le haut et vers l'extérieur, et une partie conique descendant du cylindre et traversant le fond du récipient de régénération.
Avantageusement', l'ou- verture du moyen de retrait décrit ci-dessus est orientée de. manière à être opposée au conduit d'introduction des solides de la phase dense.
Dans une forme d'exécution de la présente inven- ,tion, un moyen pour le retrait des produits de combustion gazeux,, comprenant un ensemble de séparateurs cyclones,est monté de façon que ses orifices d'introduction soient tournés vers un trajet déterminé par le conduit d'introduction des solides de la phase dense dans la chambre de régénération et se continuant à la périphérie de la chambre de régénération sans inversion du sens de circulation. Les tuyaux plongeurs du séparateur cyclone allant des séparateurs cyclones à la chambre de régénération se terminent en un endroit inférieur au niveau de fonctionnement du lit fluidisé qui s'y trouve et s'ouvrent dans le sens du trajet défini.
Un moyen d'introduction dun gaz contenant de l'oxygène peut comprendre une rampe avec des ajutages qui
<Desc/Clms Page number 5>
s'ouvrent dans la partie inférieure de la chambre de régéné- ratlon, ces ajutages pouvant être inclinés dans le sens du trajet défini ci-dessus.
L'invention a donc pour objets un procéda et un dispositif perfectionnés pour la régénération d'un cataly- seur utilisé dans un procédé de craquage catalytique.
L'invention permet d'améliorer Inefficacité de l'élimination du coke des particules catalytiques.
La présente invention permet d'allonger le tra- jet suivi par des particules dans la zone de régénération d'un ,système de craquage cataLytique en phase fluide et d'augmen- ter ainsi la durée de séjour minimale pendant laquelle les particules de catalyseur sont en contact avec les gaz de régénération contenant de l'oxygène sans augmenter la quantité de catalyseur dans le régénérateur.
L'invention sera maintenant décrite à l'aide des dessins annexés, dans lesquels : . La figure 1 représente un schéma synoptique d'une installation de craquage catalytique en phase, fluide montrant un agencement du réacteur et du régénérateur.
La figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne 2-2 de la figure 1.
La figure 3 est une vue en coupe suivant la ' ligne 3-3 de la figure 1.
La figure 4 est une vue d'une partie de la rampe d'air annulaire 24 représentée à la figure 1.
Comme l'indique la figure l, on introduit du gas-oil vierge arrivant par le conduit 2 et du catalyseur ré- généré débité par le conduit 3,dans le réacteur 11,par un tuyau montant 10 d'alimentation fraîche. Un deuxième courant
<Desc/Clms Page number 6>
d'alimentation arrivant par le conduit 5, avantageusement du gas-oil de recyclage, et un catalyseur régénéré provenant du conduit 6, sont introduits dans le réacteur 11 à travers le tuyau montant 12 pour l'alimentation en produit de recyclage.
Avant d'attcindre le réacteur 11, le tuyau montant 12 de re- cyclage traverse.le dispositif d'épuration 15,avec lequel il ne communique pas; il entre dans le lit de la phase dense dont le niveau dans le réacteur 11 est désigné par 16. Les produits de craquage et une petite quantité de catalyseur entraîné quittent au niveau 16 le lit contenu dans le réacteur
11 et passent dans le séparateur cyclone 60, où le catalyseur entraîné est séparé et d'où il est ramené dans le lit de la phase dense par le tuyau plongeur 61-Les produits gazeux sépa- rets sont évacués du cyclone 60 par le conduit 62 vers le col- lecteur 63, qui peut aussi recueillir des produits gazeux pro- venant d'autres séparateurs cyclones non représentés.
Les produits sous forme de vapeur quittent le collecteur 63 par le conduit 64,qui les achemine vers un appareillage de frac- tionnement et de récupération,non représenté.
Au cours du procédé de craquage catalytique, il se dépose du coke sur le catalyseur de solides fluidisés' Le catalyseur solide fluidisé quitte le réacteur 11 par le conduit 13 et arrive dans le dispositif d'épuration 15, où les hydrocarbures entraînés et occlus sont dégagés.par de la vapeur d'eau d'épuration débitée par l'anneau 17. Le cata- lyseur épuré quittant le fond du dispositif d'épuration 15 traverse le tuyau de retour 14, la valve à tiroir 18 et le conauit de retour ou d'entrée 21 débouchant dans le régénéra- teur 20. Comme l'indiquent les figures 1, 2 et 3, le conduit de retour 21 du catalyseur usé communique avec le régénérateur
20 par l'entrée tangentielle 22 prévue dans la paroi cylin-
<Desc/Clms Page number 7>
drique inférieure du régénérateur 20.
Un lit de phase dense, dont le niveau est indi- . que en 25 est maintenu dans le régénérateur 20 et le tuyau de - retour 21 introduit le catalyseur usé en dessous du niveau 25. Le tuyau de retour 21 introduit le catalyseur usé sous ! la forme d'une phase dense dans la phase dense du régénéra- leur 20 de manière à éviter la température élevée localisée. qui résulterait de la rencontre d'air riche en oxygène et de! catalyseur à teneur élevée en carbone, ce qui peut se présen- ter lors du transport du catalyseur d'un réacteur dans un ré- générateur sous forme de suspension dans l'air de combustion.
L'entrée tangentielle 22 détermine l'introduction des parti-' cules de catalyseur dans le régénérateur avec une composante horizontale de vitesse. Etant donné que'le lit de phase dense est entouré par la paroi cylindrique du récipient 20, un mouvement en tourbillon est imprimé aux particules. Le ca- talyseur est retiré du régénérateur 20 par les tuyaux de dé- charge 31 et 32 qui sont circonférentiellement éloignés de l'entrée 22. De cette manière, le catalyseur introduit par le conduit 22 suit un trajet périphérique de l'entrée vers la sortie. Un tel trajet périphérique est sensiblement supérieur à la distance en ligne droite entre l'entrée et la sortie.
Ainsi, le trajet que le catalyseur est forcé de suivre est allongé et le catalyseur a en conséquence une durée de sé- jour plus longue pour l'élimination du coke qui y est déposé..
Le gaz contenant de l'oxygène,par exemple de 1-'air, est introduit dans le régénérateur 20 par le conduit d'air 23,la rampe à air 24 et les ajutages 30. La rampe à air 24 est disposée concentriquement dans la base du régénérateur 20 en dessous du niveau 25 de la phase dense. Les ajutages 30 sont
<Desc/Clms Page number 8>
¯avantageusement espacés à la partie inférieure de la .rampe
24 ou peuvent être inclinés, .dans la direction du tourbillon- nemnt, comme l'indique la figure 4.
Les particules de catalyseur introduites par. l'entrée tangentielle 22 sont mises en suspension dans le gaz du régénérateur et la suspension résultante présente un grand nombre des caractéristiques d'un fluide. Le coke ou la ma- tière carbonée se trouvant sur les particules de catalyseur sont brûlés par l'oxygène du gaz de régénération.
Le catalyseur est retiré du régénérateur 20 par les tuyaux de décharge 31 et 32. Le tuyau 31 communique, par. la valve 36 et le tuyau 3, avec le tuyau montant 10 d'alimen- -tation fraîche. Le tuyau 32 communique, par la valve 37 et le conduit 6, avec le tuyau montant de recyclage 12. Les- tuyaux de décharge 31 et 32 sont en communication, à leur som- met, avec l'intérieur de la chambre de régénération, au sommet de la phase dense 25 du lit fluidisé qui s'y trouve. De préférence, les sonnets des tuyaux de décharge 31 et 32 sont crénelésles effets des fluctuations en ce qui concerne le niveau du lit étant ainsi réduits au minimum.
Des ouvertures ou fenêtres 34 et 35 sont prévues dans les parties Inférieures respectives des tuyaux de décharge 31 et 32. Les fenêtres
34 et 35 sont prévues dans les tuyaux respectifs de façon quelles occupent moins de 1800 de leur circonférence et elles - sont de préférence si tuées de manière à ne pas être dirigées
EMI8.1
vers 1'entréee 22, c'est-à-dire 1'enàroit où le tuyau 21. de retour du catalyseur usé entre dans la chambre de régénéra- tien 20. De cette manière, la partie des tuyaux respectifs située derrière les fenètres agit conne un écran empêchant
EMI8.2
la déviatiLoa directe ana catalyseur du 'tuyaJ1 d'entrée vers 1e 'P...
<Desc/Clms Page number 9>
tuyau de, sortie.
Afin de canaliser une quantité supérieure de cata- lyseur par les fenêtres 34 et 35, comme décrit ci-dessus, des déflecteurs ou des chicanes 38 et 39 sont fixés respec- tivement aux tuyaux 31 et 32 à la base de ces fenêtres. Ces déflecteurs sont évasés vers l'extérieur et vers le haut à partir de la base des fenêtres 34 et 35 jusque un niveau un peu inférieur au sommet des fenêtres. Ces déflecteurs qui - ' sont évasés autour de la face des fenêtres répondent à deux buts. En plus du tourbillonnement établi dans un plan horizon- tal, un trajet, d'écoulement en forme de tore est produit par la circulation des gaz vers le centre de la zone de contact dans le régénérateur 20,'ce qui donne une composante verti- cale au mouvement des particules.
Les solides se séparant dans la phase dispersée de la zone de contact ont tendance à tomber aux parois de la zone de contact. Les déflecteurs 38 et 39 sont prévus à la base des fenêtres. des tuyaux de décharge pour recevoir le catalyseur circulant vers le bas et pour le diriger dans les tuyaux 31 et 32. Les déflecteurs 38 et 39 font dévier en même'temps les gaz qui s'élèvent de manière à les éloigner des fenêtres. Ils jouent le rôle d'entonnoirs pour les particules de catalyseur se déplaçant vers le bas, et dirigent ainsi une quantité plus élévée et plus constante de particules de catalyseur vers les fenêtres.
Ces déflecteurs produisent également la déviation des gaz de régénération se déplaçant vers le haut, de manière à les éloigner des fenêtres pour qu'ils ne les traversent pas.
Les gaz de combustion quittant le lit de phase dense au niveau 25 et le catalyseur entraîné traversent
<Desc/Clms Page number 10>
EMI10.1
l'espaqe de dègageâont de la partie supérieure du récénéra teur 20 pour atU#h0 le cydone 4a séparant les ena 4 80- lides, qui O' 0r.. i4's en 41. -L?oeàTà41 ayez- - - ; .i clone est orieïttépoapl&reeptio# des gaZ tu, ' 'til'!I - . dans le même sens qçe-les pacteaes de talyseur r t !-es dans le régén&mltear 20 par 1'M%ég 2z, sans bweoedon do - sens.
Bien que l'on: n ait sent± gt.um. seul- cyclone la - figure 1, on comprendra que plusieurs cyclones puissent être - , prévus pour former deux ou plusieurs étages de séparation et qu'on puisse utiliser plusieurs ensembles à un seul étage ou à plusieurs étages suivant la capacité de traitement du gaz du type de cyclone utilisé et suiyant la quantité totale de gaz à traiter. Les solides séparés dans le cyclone 40 retournent dans le lit du régénérateur 20 par le tuyau plon- geur 42. L'orifice 43,,du tuyau plongeur est orien- .
EMI10.2
te de naniere à ¯dir3.Er-les.soli,ces dans le sens du tourbillon du catalyseur¯inGrodu3tarentrée tangentielle 22.
De manière szrprenante,la.antité de solides séparés des gaz -effluents par le cyclone 40 peut dépasser la quantité de catalyseur qui passe du., réacteur. 11 dans le régénérateur 20
EMI10.3
par le condu3.t; di:nt-roâuctian -21. Ainsi, le catalyseur ra- mené par le tuyau plongeur 42 peut représenter environ 120% du catalyseur arrivant par le conduit 21 d'introduction dans la phase dense,.-et-le,retour de ce catalyseur dans le sens ' du tourbillon augmente de manière importante la circulation . en tourbillon. Les gaz quittant le cyclone 40 sont acheminés .par le conduit,45 vers le collecteur 46, qui peut aussi re- cevoir les gaz-,effluents d'autres cyclones,non représentés.
Les figures 2'et 3 représentent, à titre d'exemples, des -cyclones supplémentaires 40' et 40", à un 3*'seul étage, pour la séparation des gaz des solides, ayant
<Desc/Clms Page number 11>
respectivement des orifices d'entrée 41' et 41" et pourvus respectivement de tuyaux plongeurs 42' et 42" présentant des orifices de sortie 43' et 43" ' Les gaz recueillis dans le collecteur 46 sont évacués par le conduit d'évacuation 47 et peuvent se détendre.dans des dispositifs de production d'énergie ou de récupération de chaleur non représentés,comme il est bien connu dans la technique.
Dans un exemple d'application de l'invention, un catalyseur quittant le récipient du réacteur et contenant un pourcentage élevé de matière carbonée est introduit dans le récipient du régénérateur par une entrée tangentielle.
L'entrée tangentielle produit un déplacement du catalyseur dans le sens des aiguilles d'une montre. De l'air est in- troduit dans le récipient en un endroit situé en dessous des entrées de catalyseur. L'air passe à travers le lit de catalyseur en réagissant avec les dépôts que contiènt celui- ci de manière à former de l'anhydride carbonique, de l'oxyde de carbone et de la vapeur d'eau. Les produits de la réaction . quittent le lit de catalyseur se trouvant sous la forme de phase dense et circulent à travers des cyclones dont les entrées sont orientées de manière à augmenter la circulation dans le sens des aiguilles d'une montre.
Le catalyseur régé- néré quitte le récipient du régénérateur par un tuyau de retrait qui est fermé au côté adjacent à l'orifice d'entrée pour empêcher le catalyseur de dévier directement de l'entrée vers la sortie.
Les conditions régnant dans un régénérateur d'unité de craquage catalytique en phase fluide fonctionnant comme décrit ci-dessus sont par exemple les suivantes :
<Desc/Clms Page number 12>
EMI12.1
<tb> Température <SEP> du <SEP> lit <SEP> du <SEP> régénérateur.. <SEP> C <SEP> 621
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Pression <SEP> manométrique <SEP> au <SEP> sommet <SEP> du <SEP> régéné-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> rateur, <SEP> kg/cm2 <SEP> 1,4
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Catalyseur <SEP> usé <SEP> allant <SEP> au <SEP> régénérateur,
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> tonnes <SEP> par <SEP> minute <SEP> 15
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Catalyseur <SEP> entraîne <SEP> ramené <SEP> par <SEP> les <SEP> cy-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> clones <SEP> dans <SEP> le <SEP> lit <SEP> de <SEP> régénérateur,
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> tonnes <SEP> par <SEP> minute <SEP> 18,2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Taux <SEP> spécifique <SEP> de <SEP> combustion <SEP> du <SEP> coke,
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> kg. <SEP> coke/heure/kg <SEP> catalyseur <SEP> 0,08
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Carbone <SEP> sur <SEP> catalyseur <SEP> usé, <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> 1,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Carbone <SEP> sur <SEP> catalyseur <SEP> régénérée <SEP> eh <SEP> poids <SEP> 0,4
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Diamètre <SEP> interne <SEP> du <SEP> récipient <SEP> du <SEP> régéné-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> teur,m.
<SEP> 6
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Distance <SEP> directe <SEP> de <SEP> l'entrée <SEP> à <SEP> la <SEP> sortie,m <SEP> 2,4
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Distance <SEP> périphérique <SEP> de <SEP> l'entrée <SEP> à <SEP> la
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> sortie,m. <SEP> 12,2
<tb>
Il ressort des données énoncées ci-dessus que le trajet périphérique déterminé par l'entrée tangentielle et les tuyaux de retrait à écran est deux fois plus long que celui qui serait déterminé par une entrée et une sortie prévues simplement aux côtés opposés du récipient. En outre, le trajet périphérique est cinq fois plus long que le trajet propre aux constructions non conçues pour assurer un trajet périphérique.
Le trajet plus long est désirable pour empê- cher des particules partiellement régénérées (teneur élevée en carbone) de traverser directement le réacteur, auquel cas des réactions désirables de craquage n'auraient pas lieu en raison de la régénération incomplète.