BE875477A - Mise en route de processus - Google Patents
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Description
Mise en route de processus. <EMI ID=1.1> apportés à des processus exigeant de grandes quantités de chaleur à la mise en route. La conduite efficace de nombreux processus physiques et chimiques exige de grandes quantités d'énergie et, étant donné que la fourniture de l'énergie est devenue de plus en plus onéreuse, on a tenté d'utiliser cette énergie d'une manière de plus en plus efficace et de la conserver chaque fois que cela s'est avéré possible. Ainsi, par exemple, la conservation de la chaleur est une particularité de nombreux processus chimiques dans lesquels des courants chauds de matières solides et fluides sont recyclés en vue d'une utilisation ou d'un traitement ultérieur,par exemple dans des échangeurs de chaleur, de manière à en récupérer de la chaleur destinée à un autre usage. Cependant, lorsque de nombreux processus chimiques et physiques fais.ant appel par exemple à des appareils de crackage catalytique à fluides, à des chaudières Velox et à des chaudières utilisant des lits fluidisés de charbon pulvérisé, sont mis en route, la demande d'énergie initiale est très importante. Bon nombre de ces processus font intervenir des moyens de récupération de l'énergie, par exemples des turbines, mais ces turbines ne peuvent devenir efficaces que lorsque le processus est en cours. D'autres moyens doivent être utilisés pour fournir la grande quantité d'énergie, requise initialement. Cela étant, il est de pratique courante d'associer aux compresseurs qui sont entraînés par les turbines de récupération de chaleur, des mécanismes d'entraînement supplémentaires qui ne servent qu'à la mise en route pour fournir une proportion importante de l'énergie normale. Un moteur électrique représente un des moyens d'assurer cet entraînement supplémentaire. L'énergie requise de ce moteur est très élevée initialement mais est fortement réduite dès que la turbine de récupération de chaleur devient efficace. Néanmoins, cela signifie que le conducteur du processus doit payer un tarif pour puissance absorbée maximum qui est élevé par rapport au tarif qu'il paye habituellement. Un autre facteur défavorable réside dans le fait qu'un système électrique extérieur important et onéreux est nécessaire pour le moteur électrique alors que la pleine capacité de ce système: n'est nécessaire que pendant une courte période, à savoir pendant la mise en route du processus. Une turbine à vapeur constitue un autre moyen d'assu- <EMI ID=2.1> rer l'entraînement supplémentaire.. 'Cependant, les moyens de récupération de la chaleur ne sont normalement pas disponibles lors <EMI ID=3.1> de vapeur supplémentaire ainsi qu'un système de condensation doivent être prévus si l'on veut utiliser une turbine à vapeur. Un <EMI ID=4.1> tionnement réel très court. On a suggéré d'utiliser une combinaison de mécanismes d'entraînement à turbine à vapeur et à moteur électrique/génératrice mais cette combinaison a encore l'inconvénient d'être formée de plusieurs éléments individuels et en outre celui qu'une combinaison d'éléments augmente la complication et le coût des opérations et affecte défavorablement la fiabilité mécanique. On a maintenant mis au point un système peur la mise en route de processus consommant de la chaleur qui associe des investissements relativement peu élevés à des frais d'exploitation inférieurs à ceux des réalisations connues. Cela étant, l'invention est un perfectionnement apporté à un processus chimique ou physique consommant de la chaleur qui exige une source d'énergie supplémentaire à la mise en route pour. renforcer la source d'énergie normale prévue pour le processus, perfectionnement suivant lequel on utilise une turbine à gaz comme source d'énergie supplémentaire. Dans des formes d'exécution préférées de l'invention, la turbine à gaz est de préférence une turbine d'aviation par exemple du type couramment installé sur des avions militaires. La turbine à gaz est de préférence accouplée par l'intermédiaire d'un dispositif récupérateur d'énergie, par exemple une turbine à détente, . à un ou plusieurs éléments entraînés, par exemple un ou plusieurs compresseurs ou pompes. Une chaudière de récupération est éventuellement placée en aval du dispositif de récupération d'énergie et l'échappement de la turbine à gaz est introduit dans la chaudière aussitôt quela mise en route du processus commence de telle sorte que la pro- <EMI ID=5.1> Dès que le dispositif entraîné, par exemple un ou plusieurs compresseurs, a été mis en route par le dispositif récupérateur d'énergie, le processus auquel de la chaleur est fournie peut être en cours et, lorsque les gaz d'échappement du processus pour le dispositif récupérateur d'énergie ont atteint une tempéra- <EMI ID=6.1> dispositif récupérateur d'énergie pour prendre progressivement en charge la fonction de la turbine à gaz. Jusqu'au moment où ils atteignent une température et une pression appropriées, les gaz d'échappement du processus peuvent être évacués dans l'atmosphère à travers un silencieux. Dès que le processus est complètement en cours et que le besoin d'un supplément d'énergie pour la mise en route a disparu: la turbine à gaz peut être mise hors circuit et, si on le souhaite, peut être débranchée du reste de l'équipement du processus sans entraver le déroulement de ce processus. Le processus perfectionné conforme à l'invention n'exige pas qu'un mécanisme d'entraînement supplémentaire très volumineux, par exemple un moteur électrique, satisfasse la charge importante requise à la mise en route d'un processus consommant de la chaleur bien qu'il puisse encore être avantageux dans de nombreux cas de recourir, à un moteur électrique beaucoup plus petit que ceux qui ont été utilisés jusqu'à présent comme source d'énergie pour le déroulement normal du processus. <EMI ID=7.1> de récupération d'énergie des turbines à'détente qui entraînent à leur tour des compresseurs pour fournir au moins une fraction de l'énergie requise pour les processus. Dans le procédé conforme à l'invention qui est appliqué à des processus utilisant ces ensembles de compresseurs/turbine, la turbine à gas prévue pour la mise en route est avantageusement couplée à la turbine à détente par un dispositif simple facile à débrancher, par exemple un conduit qui peut être débranché dès que le processus est en route et est devenu autonome. Des processus utilisant des ensembles de compresseur/turbine à détente peuvent se heurter à certaines dif- <EMI ID=8.1> vent se produire lorsque la quantité de combustible disponible pour la combustion en amont de la turbine à détente augmente fortement en raison d'une panne de régulation. Etant donné que, dans certaines: formes d'exécution du processus conforme à l'invention, il peut ne pas y avoir de moteurs électriques, de turbines à vapeur etc. couplés tels qu'on en utilise de la manière habituelle dans les mises en route'des processus, l'ensemble de compresseur/turbine détente est libre de rechercher sa vitesse propre et peut ainsi être à même de produire un surplus de puissance du <EMI ID=9.1> est disponible pour la turbine à détente. Suivant un autre aspect de l'invention, pour maîtriser une dérive de température dans un processus utilisant un ensemble formé d'un compresseur et d'une turbine à détente avec une turbine à gaz utilisée comme source d'énergie supplémentaire, on règle le dispositif de régulation de vitesse pour la turbine à détente à une - limite maximum supérieure à celle prévue pour le fonctionnement normal de la turbine et on utilise au moins une fraction du supplément d'air fourni par le compresseur à la suite d'une dérive de température sous la forme d'un agent de refroidissement pour l'équipement utilisé dans le processus. Cet aspect de l'invention s'applique en particulier dans des processus de crackage catalytique de fluides dans lesquels un bouleversement du processus peut provoquer une dérive de température dans par exemple <EMI ID=10.1> lité fournie par le procédé conforme à l'invention permet de trai:ter une dérive de température facilement et à relativement peu de frais. Dans cette forme d'exécution de l'invention, on a constaté que par une conception adéquate de la turbine à détente et de son équipement associé, il est possible d'allouer à la vitesse de la turbine à détente relativement plus de "liberté"què cela.nta été le cas jusqu'à présent de sorte que lors d'une dérive de température, l'air supplémentaire produit par le compresseur associé à la turbine puisse être utilisé comme agent de refroidissement. L'air de refroidissement supplémentaire peut être utilisé soit séparément, soit de préférence en combinaison avec des moyens à vapeur froide classiques pour former une couche limite froide sur des pièces d'équipement critiques affectées par une dérive de température, par exemple des cyclones de séparation de poussière, des disques e� des aubes de turbine à détente.. Une autre difficulté qui peut se présenter dans des processus utilisant un ensemble de compresseur/turbine à détente est constituée par le fait que lorsque le processus est en cours., se présentent des conditions dans lesquelles la quantité d'énergie fournie au gaz pénétrant dans la turbine à détente est insuffisante pour entretenir la marche du processus. Dans des processus classiques, le ou les mécanismes d'entraînement <EMI ID=11.1> supplémentaires peuvent être utilisés pour augmenter la quantité d'énergie jusqu'à ce que le processus redevienne autonome. On a constaté que l'absence d'un mécanisme d'entraînement supplémentaire dans le procédé conforme à l'invention ne doit pas gêner la marche du processus s'il devenait non autonome. Des moyens simples et relativement peu onéreux peuvent être prévus pour favoriser le retour du processus à son état autonome. Cela étant, suivant un autre aspect de l'invention, pour entretenir la marche d'un processus physique ou chimique qui fait appel à un ensemble de compresseur/turbine à détente avec une turbine à gaz servant de source d'énergie supplémentaire, on fait passer un flux d'air comburant en surplus dans un brûleur, on chauffe le flux d'air comburant dans le brûleur, on mélange le flux d'air comburant chauffé sortant du brûleur à un flux de gaz principal provenant du processus pour former un flux de gaz combiné et on fait passer le flux de gaz combiné dans la turbine à détente, la température du flux d'air comburant chauffé provenant du brûleur étant telle que la température du flux de gaz combiné, soit élevée à un niveau suffisant pour entretenir le processus physique ou chimique. Une fraction ou la totalité de l'air comburant en surplus provient de préférence du compresseur de l'ensemble de compresseur/turbine à détente mais, si on le souhaite, une fraction ou la totalité de l'air comburant en surplus peut être fournie par une autre source, par exemple un compresseur de secours. La forme d'exécution de l'invention s'applique lorsque la marche d'un processus physique ou chimique devient non autonome et, dans ces conditions, elle permet à la turbine à détente et ainsi à l'ensemble du processus d'être "ré-excité" en utilisant de l'air comburant chauffé qui, à la suite d'un arrêt dans le processus est en surplus par rapport aux besoins. S'il le faut, l'air comburant en surplus peut être renforcé par de l'air provenant d'une alimentation secondaire . Le flux d'air comburant chauffé provenant du brûleur pénètre de préférence dans le flux de gaz principal par un ajutage prévu au niveau de l'étranglement d'un venturi ou d'un disposi <EMI ID=12.1> que sa température. L'invention est applicable à de nombreux processus, par exemple à des systèmes qui comportent <EMI ID=13.1> ner des compresseurs ou des pompes, des. appareils de crackage catalytique à lit fluidisé, des chaudières Velox et des chau,-- dières d'autres types, par exemple celles utilisant des lits de matières solides fluidisées, comme du charbon pulvérisé. La Demanderesse estime que la présente invention peut être appliquée en particulier lors de la mise en route d'appareils de crackage catalytique à lit fluidisé dont, comme on le sait fort bien, la demande initiale en énergie est très élevée. L'invention a également pour objet un appareil ser- <EMI ID=14.1> chimique consommant de la chaleur pendant sa mise en route qui com-. prend en combinaison une turbine à gaz couplée par l'intermédiaire d'un dispositif récupérateur d'énergie à un dispositif entraîné, par exemple un compresseur ou une pompe. <EMI ID=15.1> leur pour- chauffer de l'air comburant, placé entre le dispositif récupérateur d'énergie, par exemple une turbine à détente, et le dispositif entraîné, et dans une position permettant au flux d'air comburant traversant le brûleur de contourner le réacteur pour le processus consommant de la chaleur. Le procédé et l'appareil conformes à l'invention permettent de fournir un complément d'énergie à un processus moyennant des investissements peu élevés et des frais d'exploitation faibles. Les raccordements entre la turbine à gaz et le dispositif récupérateur d'énergie ainsi que le ou les dispositifs entraînés peuvent être effectués par un simple conduit qui est facilement <EMI ID=16.1> le procédé de mise en oeuvre simplifié permet de produire de la -vapeur à l'aide de'gaz s'échappant de la turbine à détente en vue 'd'une mise en route en un point très précose du cycle. L'invention sera décrite ci-après, à titre d'exemple, avec référence aux dessins annexés dans lesquels: <EMI ID=17.1> connu ne faisant pas partie de l'invention, et la Fig. 2 est un schéma linéaire d'un cycle de process faisant appel au procédé et l'appareil conformes à l'invention. Sur la Fig. 1, de la chaleur est fournie à un régénéra <EMI ID=18.1> tant du régénérateur 1 sont recyclés par la conduite 3 vers un déter <EMI ID=19.1> deur de gaz chaud 4 où un'\:! fraction* dès gaz est déviée par la conduite 5 vers une chaudière de récupération 6. Après avoir été utilisés dans la chaudière 6, les gaz restants passent par la conduite 7 à une cheminée (non représentée). Une seconde fraction des gaz provenant du détendeur de gaz chaud 4 passe par une turbine à vapeur 8, éventuellement équipée d'un condenseur. Un moteur électrique 9 est prévu pour entraîner le compresseur et, en raison des exigences de vitesses différentes qui peuvent se présenter entre les éléments du système, un mécanisme à engrenages 10 est éventuellement prévu. Pendant la mise er route du processus de régénération de catalys eux, une charge onéreuse et importante est imposée sur le moteur électrique 9 jusqu'à ce que le processus soit en cours. Comme le montre la Fig. 2 (dans laquelle des particularités éventuelles sont indiquées par des lignes pointillées), de la chaleur est fournie à un régénérateur de catalyseur 21 par un compresseur d'air 22. Des gaz usés provenant du régénérateur 21 sont recyclés par la conduite 23 vers un détendeur de gaz chaud 24 puis, éventuellement, par la conduite 25 vers la chaudière de lacération 26. Après avoir été utilisés dans la chaudière 26, les gaz restants passent par la conduite 27 à une cheminée (non représentée). Tout gaz non utilisé dans la chaudière de récupération 26 est renvoyé à une cheminée (non représentée). Une turbine à gaz d'aviation 28 est prévue,pour la mise en route du processus et est raccordée par un conduit au détendeur de gaz chaud 24. Dès que le processus de régénération est en cours, le conduit 29 partant de la turbine à gaz 28 et allant au détendeur 24 est obturé et là turbine est mise hors circuit. L'utilisation de la turbine à gaz simplifie l'équipement requis et ré- duit les frais d'investissement et de mise en oeuvre du processus de régénération de catalyseur. Le débit du compresseur d'air 22 peut être éventuellement utilisé pour remplir une ou deux fonctions supplémentaires parmi deux fonctions possibles qui ne peuvent pas se présenter simultanément. Dans la première fonction supplémentaire, une conduite 30 part du compresseur d'air 22 et est raccordée aux dispositifs ' d'évacuation des poussières, par exemple des cyclones 31 qui constituent un moyen normal monté en aval du régénérateur de catalyseur 21. Lorsqu'un bouleversement du processus produit des températures de gaz excessives à la sortie du régénérateur 21, le gaz <EMI ID=20.1> sans vapeur de refroidissement, dans les dispositifs 31; en même temps, si on le souhaite, du gaz froid peut aussi être passé par la conduite 32 dans la turbine à détente 24 pour protéger ses éléments sensibles à la température. La seconde fonction supplémentaire pour -L'air en surplus provenant du. compresseur 22 peut se présenter si la combustion dans le régénérateur 21 est insuffisante pour <EMI ID=21.1> maintenir le processus. Dans ce cas, l'air en surplus est amené <EMI ID=22.1> leur par la conduite 35 dans la conduite 23 puis dans la turbine à détente 24. Le chauffage de l'air dans le brûleur 34 est. réglé de telle sorte que le mélange de gaz pénétrant dans la turbine 24 soit à une température suffisamment élevée pour provoquer la "réexcitation" du processus. Si on le souhaite, à l'entrée de la con- <EMI ID=23.1> glement d'un venturi 36 ou dans un autre dispositif d'injection, <EMI ID=24.1> REVENDICATIONS. 1 - Processus physique ou chimique perfectionné con- <EMI ID=25.1> taire est requise à la mise en route à titre d'appoint à la source d'énergie normale pour le processus, caractérisé en ce qu'on utilise une turbine à gaz comme source d'énergie supplémentaire.
Claims (1)
- 2 - Processus suivant la revendication 1, caractériséen ce que la turbine à gaz est une turbine à gaz d'aviation.3 - Processus suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la turbine à gaz est couplée par l'intermédiaired'un dispositif récupérateur d'énergie à un ou plusieurs disposi tifs entraînés.4 - Processus suivant la revendication 3, caractériséen ce que la turbine à gaz est couplée par l'intermédiaire d'une turbine à détente à un ou plusieurs compresseurs ou pompes.5 - Processus suivant la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que l'échappement de la turbine à gaz est introduitdans une chaudière de récupération placée en aval du dispositif récupérateur d'énergie.6 - Processus suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la turbine à gaz estcouplée par l'intermédiaire d'une turbine à détente à un compresseur, le dispositif régulateur de vitesse pour la turbine à détente étant réglé à une limite maximum supérieure à celle prévuepour son fonctionnement normal de sorte qu'au moins une fractionde l'air supplémentaire ainsi produit, à la suite d'une dérive dela température du processus, serve d'agent de refroidissementpour l'équipement utilisé dans le processus.7 - Processus suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la turbine à gaz est coupléepar l'intermédiaire d'une turbine à détente à un compresseuret, pour entretenir le processus, on fait passer un fluxd'air comburant en surplus dans un brûleur, on chauffe le fluxd'air comburant dans le brûleur, on mélange le flux d'air comburant chauffé provenant du brûleur à un flux de gaz principal provenantdu processus pour former un flux de gaz combiné et on fait passerle flux de gaz combiné à la turbine à détente, la température duflux d'air comburant chauffé provenant du brûleur étant telle quela température du flux de gaz combiné soit élevée à un niveau suf- <EMI ID=26.1> <EMI ID=27.1><EMI ID=28.1>en ce qu'une fraction ou la totalité de l'air comburant en surplus provient du compresseur.de l'ensemble turbine à gaz/turbine à détente/compresseur..9 - Processus suivant la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que le flux d'air comburant chauffé provenant du brûleur pénètre dans le flux de gaz principal par un ajutage prévu au niveau de l'étranglement d'un venturi ou d'un dispositif analogue.10 - Processus suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il s'agit d'un processus de crackage catalytique à lit fluidisé.11 - Processus en substance comme décrit avec référence à la Fig. 2 des dessins annexés.12 - Appareil servant à fournir un appoint à l'énergie requise par un processus physique ou chimique consommant dela chaleur pendant sa mise en route, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison une turbine à gaz couplée par l'intermédiaire d'un dispositif récupérateur d'énergie à un dispositif entraîné-13 - Appareil suivant la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comprend un brûleur pour chauffer de l'air comburant placé entre le dispositif récupérateur d'énergie et le dispositif entraîné dans une position permettant au flux d'air comburant traversant le brûleur de dériver le réacteur du processus.
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7699974B2 (en) | 2007-12-21 | 2010-04-20 | Uop Llc | Method and system of heating a fluid catalytic cracking unit having a regenerator and a reactor |
| US7699975B2 (en) | 2007-12-21 | 2010-04-20 | Uop Llc | Method and system of heating a fluid catalytic cracking unit for overall CO2 reduction |
| US7767075B2 (en) | 2007-12-21 | 2010-08-03 | Uop Llc | System and method of producing heat in a fluid catalytic cracking unit |
| US7811446B2 (en) | 2007-12-21 | 2010-10-12 | Uop Llc | Method of recovering energy from a fluid catalytic cracking unit for overall carbon dioxide reduction |
| US7932204B2 (en) | 2007-12-21 | 2011-04-26 | Uop Llc | Method of regenerating catalyst in a fluidized catalytic cracking unit |
| US7935245B2 (en) | 2007-12-21 | 2011-05-03 | Uop Llc | System and method of increasing synthesis gas yield in a fluid catalytic cracking unit |
-
1979
- 1979-04-10 BE BE0/194526A patent/BE875477A/fr not_active IP Right Cessation
Cited By (7)
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| US7699974B2 (en) | 2007-12-21 | 2010-04-20 | Uop Llc | Method and system of heating a fluid catalytic cracking unit having a regenerator and a reactor |
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| US7921631B2 (en) | 2007-12-21 | 2011-04-12 | Uop Llc | Method of recovering energy from a fluid catalytic cracking unit for overall carbon dioxide reduction |
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| RE | Patent lapsed |
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