CA2613374C - Nouveau dispositif permettant de diminuer les emissions de nox des fumees de fcc - Google Patents
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Abstract
La présente invention décrit un nouveau dispositif permettant de réduire les émissions de NOx contenus dans les fumées des régénérateurs de FCC. Le dispositif consiste essentiellement en une conduite de transport reliant les deux étages de régénération et débouchant dans la phase diluée du second étage.
Description
NOUVEAU DISPOSITIF PERMETTANT DE DIMINUER LES EMISSIONS DE
NOX DES FUMEES DE FCC
Domaine de l'invention L'invention concerne un dispositif destiné à diminuer les rejets d'oxydes d'azote, (généralement désignés par N0x) contenus dans les fumées issues des régénérateurs des unités de FCC. Le terme FCC est une abréviation pour désigner tout type d'unité de craquage catalytique en lit fluidisé. La régénération du catalyseur des unités de craquage catalytique peut être réalisée en un seul étage ( technologie dite mono-regenerateur), ou être divisée en deux étages.
La technologie en un étage consiste à réaliser une combustion la plus complète possible du coke déposé sur le catalyseur, la température se situant généralement entre 650 C et 760 C. La technologie en deux étages consiste à réaliser une première étape de combustion en défaut d'air de manière à limiter la température aux environs de 630-700 C tout en libérant la majeure partie de l'eau issue de l'hydrogène contenu dans le coke. La seconde étape est réalisée en excès d'air et atteint des températures supérieures, pouvant aller jusqu'à 850 C sans risque de détérioration du catalyseur.
La régénération s'effectue en lit fluidisé, le catalyseur étant fluidisé par de l'air introduit pour brûler le coke. Dans tous les cas, la zone de régénération doit posséder au moins un dispositif de séparation entre les gaz de combustion ou fumées rejetées à l'extérieur, et le catalyseur régénéré qui est réintroduit en zone réactionnelle pour dépoussiérer les fumées. La première étape de la séparation gaz solide peut être réalisée au moyen d'un dispositif de séparatton généralement basé
sur un effet de changement de direction, et permet de ramener environ 60% à
90%
des particules de catalyseur entraînées au dessus du lit vers la phase dense.
La seconde étape de la séparation gaz solide est généralement réalisée au moyen d'un ou deux étages de cyclones alimentés par la suspension gaz solide ne contenant plus que les particules de catalyseur non séparées au premier étage.
Le dispositif de diminution des NOx selon la présente invention est en fait compatible avec tous les systèmes de séparation gaz solide de la zone de régénération, que celle ci soit en un étage ou en deux étages.
La régénération à deux étages, telle que celte connue sous l'appellation commerciale R2R, est décrite dans le brevet US 4332674A. Elle permet de traiter des charges plus lourdes, par rapport à une technologie de type mono-régénérateur à un étage.
NOX DES FUMEES DE FCC
Domaine de l'invention L'invention concerne un dispositif destiné à diminuer les rejets d'oxydes d'azote, (généralement désignés par N0x) contenus dans les fumées issues des régénérateurs des unités de FCC. Le terme FCC est une abréviation pour désigner tout type d'unité de craquage catalytique en lit fluidisé. La régénération du catalyseur des unités de craquage catalytique peut être réalisée en un seul étage ( technologie dite mono-regenerateur), ou être divisée en deux étages.
La technologie en un étage consiste à réaliser une combustion la plus complète possible du coke déposé sur le catalyseur, la température se situant généralement entre 650 C et 760 C. La technologie en deux étages consiste à réaliser une première étape de combustion en défaut d'air de manière à limiter la température aux environs de 630-700 C tout en libérant la majeure partie de l'eau issue de l'hydrogène contenu dans le coke. La seconde étape est réalisée en excès d'air et atteint des températures supérieures, pouvant aller jusqu'à 850 C sans risque de détérioration du catalyseur.
La régénération s'effectue en lit fluidisé, le catalyseur étant fluidisé par de l'air introduit pour brûler le coke. Dans tous les cas, la zone de régénération doit posséder au moins un dispositif de séparation entre les gaz de combustion ou fumées rejetées à l'extérieur, et le catalyseur régénéré qui est réintroduit en zone réactionnelle pour dépoussiérer les fumées. La première étape de la séparation gaz solide peut être réalisée au moyen d'un dispositif de séparatton généralement basé
sur un effet de changement de direction, et permet de ramener environ 60% à
90%
des particules de catalyseur entraînées au dessus du lit vers la phase dense.
La seconde étape de la séparation gaz solide est généralement réalisée au moyen d'un ou deux étages de cyclones alimentés par la suspension gaz solide ne contenant plus que les particules de catalyseur non séparées au premier étage.
Le dispositif de diminution des NOx selon la présente invention est en fait compatible avec tous les systèmes de séparation gaz solide de la zone de régénération, que celle ci soit en un étage ou en deux étages.
La régénération à deux étages, telle que celte connue sous l'appellation commerciale R2R, est décrite dans le brevet US 4332674A. Elle permet de traiter des charges plus lourdes, par rapport à une technologie de type mono-régénérateur à un étage.
2 La double régénération permet de limiter le réchauffement du catalyseur sur des charges lourdes produisant plus de coke, ce qui permet de maintenir des conditions de craquage favorables à l'obtention de meilleurs rendements.
Dans le premier étage, la combustion partielle en défaut d'oxygène limite l'élévation de température. De plus, la combustion plus rapide de l'hydrogène du coke permet de libérer la majeure partie de l'eau à un niveau de température relativement faible, ce qui permet d'éviter le phénomène de décomposition hydrothermale du catalyseur.
Dans le second régénérateur la combustion est totale, et se déroule dans une atmosphère à plus faible taux d'humidité, ce qui évite la désactivation du catalyseur.
La température de combustion totale dans le second étage se situe, selon la nature des charges, entre 700 C et 850 C.
Par rapport aux autres technologies de régénération, La technologie à deux étages de régénération permet également de limiter la formation des NOx dans le premier régénérateur, en particulier pour les charges lourdes qui ont tendance à
libérer des NOx en quantité importante, du fait de l'atmosphère riche en CO qui y règne.
C'est surtout donc dans le deuxième régénérateur que se forment des NOx en quantité significative. L'objet de l'invention est donc plus particulièrement de proposer une solution pour réduire les émissions de NOx au sein du deuxième régénérateur.
Néanmoins, il a été montré que le dispositif de la présente invention, particulièrement bien adaptée à une zone de régénération à deux étages, s'applique également à une zone de régénération à un seul étage.
Dans la suite du texte, on appelle dispositif de réduction des NOx, l'objet de la présente invention appliquée soit au second étage de régénération dans une technologie à deux étages de régénération, soit à l'unique étage de régénération dans une technologie mono-régénérateur.
Le présent dispositif est compatible avec tout type de système de séparation du catalyseur et des gaz de combustion, en particulier avec les systèmes de l'art antérieur du type croix de désengagement. En effet, dans le cas d'une zone de régénération à deux étages, le présent dispositif se combine avec le système de séparation gaz solide dont il utilise la même conduite de transport vertical reliant les deux étages de la zone de régénération: Dans le cas d'une zone de régénération à
Dans le premier étage, la combustion partielle en défaut d'oxygène limite l'élévation de température. De plus, la combustion plus rapide de l'hydrogène du coke permet de libérer la majeure partie de l'eau à un niveau de température relativement faible, ce qui permet d'éviter le phénomène de décomposition hydrothermale du catalyseur.
Dans le second régénérateur la combustion est totale, et se déroule dans une atmosphère à plus faible taux d'humidité, ce qui évite la désactivation du catalyseur.
La température de combustion totale dans le second étage se situe, selon la nature des charges, entre 700 C et 850 C.
Par rapport aux autres technologies de régénération, La technologie à deux étages de régénération permet également de limiter la formation des NOx dans le premier régénérateur, en particulier pour les charges lourdes qui ont tendance à
libérer des NOx en quantité importante, du fait de l'atmosphère riche en CO qui y règne.
C'est surtout donc dans le deuxième régénérateur que se forment des NOx en quantité significative. L'objet de l'invention est donc plus particulièrement de proposer une solution pour réduire les émissions de NOx au sein du deuxième régénérateur.
Néanmoins, il a été montré que le dispositif de la présente invention, particulièrement bien adaptée à une zone de régénération à deux étages, s'applique également à une zone de régénération à un seul étage.
Dans la suite du texte, on appelle dispositif de réduction des NOx, l'objet de la présente invention appliquée soit au second étage de régénération dans une technologie à deux étages de régénération, soit à l'unique étage de régénération dans une technologie mono-régénérateur.
Le présent dispositif est compatible avec tout type de système de séparation du catalyseur et des gaz de combustion, en particulier avec les systèmes de l'art antérieur du type croix de désengagement. En effet, dans le cas d'une zone de régénération à deux étages, le présent dispositif se combine avec le système de séparation gaz solide dont il utilise la même conduite de transport vertical reliant les deux étages de la zone de régénération: Dans le cas d'une zone de régénération à
3 un seul étage, le dispositif seion j'invention est indépendant du système de séparation gaz solide.
L'objectif du dispositif de réduction des NOx selon la présente invention est d'abaisser la concentration en NOx contenus dans les fumées à moins de 15 ppm, et préférentiellement à moins de 10 ppm, ces valeurs correspondant à une charge de type distillat sous vide contenant de l'ordre de 1000 ppm d'azote.
Il convient de rappeler que le niveau de NOx dans les fumées sortant de la zone de régénération d'une unité FCC dans la technologie actuelle, quelle soit en un seul étage de régénération ou à deux étages de régénération, se situe typiquement entre 50 ppm et 400 ppm, et ne permet pas de descendre au dessous de 50 ppm.
Le gain apporté par le dispositif selon l'invention est donc très important.
Examen de l'art antérieur Dans les régénérateurs FCC, la combustion du coke déposé sur le catalyseur génère des oxydes d'azotes (NOx) contenus dans les fumées rejetées à
l'atmosphère qui contribuent à l'acidification des eaux de pluie et à la formation d'un brouillard photochimique.
Ces émissions résultent quasi exclusivement de l'oxydation de l'azote initialement présent dans le combustible sous forme de pyrroles et de pyridines. Les paramètres principaux déterminant la production de NOx sont la richesse (rapport coke/oxygène) et la fraction massique d'azote présent dans le coke. En fait, l'azote contenue dans la charge se transfère à hauteur d'environ 50 % sur le coke déposé sur le catalyseur.
On parlera de combustion riche si le rapport massique coke/oxygène est supérieur à
0,3 et de combustion pauvre si ce même rapport est inférieur à 0,3.
Traditionnellement, les émissions de NOx sont réduites, soit in situ par des additifs promoteurs de la réduction de NO qui agissent au contact du carbone ou du monoxyde de carbone, soit par des méthodes curatives de réduction sélective des NOx non catalytique (dite SNCR, abréviation de Selective Non Catalytic Reduction), ou de type SCR (abréviation de Selective Catalytic Reduction) si les réactions sont conduites en présence d'un catalyseur (en général de l'oxyde de vanadium).
On trouvera une description du procédé SNCR dans le brevet US 3,900,554.
L'objectif du dispositif de réduction des NOx selon la présente invention est d'abaisser la concentration en NOx contenus dans les fumées à moins de 15 ppm, et préférentiellement à moins de 10 ppm, ces valeurs correspondant à une charge de type distillat sous vide contenant de l'ordre de 1000 ppm d'azote.
Il convient de rappeler que le niveau de NOx dans les fumées sortant de la zone de régénération d'une unité FCC dans la technologie actuelle, quelle soit en un seul étage de régénération ou à deux étages de régénération, se situe typiquement entre 50 ppm et 400 ppm, et ne permet pas de descendre au dessous de 50 ppm.
Le gain apporté par le dispositif selon l'invention est donc très important.
Examen de l'art antérieur Dans les régénérateurs FCC, la combustion du coke déposé sur le catalyseur génère des oxydes d'azotes (NOx) contenus dans les fumées rejetées à
l'atmosphère qui contribuent à l'acidification des eaux de pluie et à la formation d'un brouillard photochimique.
Ces émissions résultent quasi exclusivement de l'oxydation de l'azote initialement présent dans le combustible sous forme de pyrroles et de pyridines. Les paramètres principaux déterminant la production de NOx sont la richesse (rapport coke/oxygène) et la fraction massique d'azote présent dans le coke. En fait, l'azote contenue dans la charge se transfère à hauteur d'environ 50 % sur le coke déposé sur le catalyseur.
On parlera de combustion riche si le rapport massique coke/oxygène est supérieur à
0,3 et de combustion pauvre si ce même rapport est inférieur à 0,3.
Traditionnellement, les émissions de NOx sont réduites, soit in situ par des additifs promoteurs de la réduction de NO qui agissent au contact du carbone ou du monoxyde de carbone, soit par des méthodes curatives de réduction sélective des NOx non catalytique (dite SNCR, abréviation de Selective Non Catalytic Reduction), ou de type SCR (abréviation de Selective Catalytic Reduction) si les réactions sont conduites en présence d'un catalyseur (en général de l'oxyde de vanadium).
On trouvera une description du procédé SNCR dans le brevet US 3,900,554.
4 Le brevet US 6,503,460 B1 décrit un concept de régénération étagée à contre-courant applicable au cas d'un mono-régénérateur. L'écoulement à contre-courant est assuré par le positionnement du distributeur de catalyseur en surplomb du lit dense. Les NOx formés lors de la combustion en milieu pauvre dans la partie inférieure du lit dense sont alors réduits en milieu riche au contact du carbone et du monoxyde de carbone CO présents dans la partie supérieure du lit. De plus, une partie du coke étant consommée dans la zone d'oxydation partielle, le catalyseur parvenant dans la zone en excès d'oxygène est faiblement coké, ce qui permet de modérer la vitesse de combustion du coke.
Néanmoins, ce concept n'a été appliqué que dans le cas d'un mono-régénérateur.
Or, la régénération à double étage, telle que la technologie R2R décrite dans le brevet US 4332674A permet, par rapport à une technologie de type mono-régénérateur, de traiter des charges plus lourdes avec des rendements supérieurs.
Dans la technologie R2R, la conduite verticale ascendante reliant les deux étages de régénération (dénommée "lift" dans la terminologie anglo-saxonne) débouche en phase dense.
Le brevet US 0198778 décrit une méthode de captation des NOx au moyen d'une solution basique envoyée à contre-courant de la suspension gaz solide par un système de type "scrubber", après avoir transformé le NO en NO2 et NO3.
Sommaire de l'invention La présente invention vise un dispositif de réduction des NOx contenus dans les fumées d'une unité de FCC comportant une zone de régénération à 2 étages, consistant en une conduite verticale ascendante (3) reliant les deux étages de régénération (A) et (B), et dont l'extrémité supérieure débouche dans la phase diluée du second étage (B) à une distance au-dessus de l'interface (9) séparant 4a la phase dense et la phase diluée dudit second étage (B) comprise entre 0,1 et 1,5 fois le diamètre du lit fluidisé en phase dense dudit second étage.
La présente invention vise aussi un procédé de réduction des NOx contenus dans les fumées d'une unité de FCC comportant une zone de régénération à 2 étages, utilisant le dispositif, dans lequel la vitesse de fluidisation dans la phase dense du second étage de régénération (B) est comprise entre 30 cm/s et 100 cm/s, et préférentiellement comprise entre 40 cm/s et 80 cm/s.
La présente invention vise aussi le procédé de réduction des NOx contenus dans les fumées d'une unité de FCC comportant une zone de régénération à 2 étages, utilisant le dispositif, dans lequel le rapport entre le débit massique d'air entrant dans la conduite verticale (3) reliant les deux étages de régénération, et le débit massique d'air entrant dans la phase dense du second étage (B), est compris entre 0,1 et 0,7 et préférentiellement compris entre 0,25 et 0,5.
La présente invention vise aussi le procédé de réduction des NOx contenus dans les fumées d'une unité de FCC comportant une zone de régénération à un étage, utilisant le dispositif, dans lequel la vitesse de fluidisation dans la phase dense du lit fluidisé est comprise entre 50 et 150 cm/s, et préférentiellement comprise entre 70 et 130 cm/s.
La présente invention vise aussi le procédé de réduction des NOx contenus dans les fumées d'une unité de FCC comportant une zone de régénération à un étage, utilisant le dispositif, dans lequel le rapport entre le débit massique d'air introduit dans la conduite verticale (3) et le débit d'air injecté dans la phase dense (1) est compris entre 0,05 et 0,1.
4b La présente invention vise aussi le procédé de réduction des NOx contenus dans les fumées d'une unité de FCC comportant une zone de régénération à un ou deux étages, utilisant le dispositif, dans lequel la vitesse du gaz à l'intérieur de la conduite verticale (3) reliant les deux étages de régénération, ou reliant la phase dense et la phase diluée dans le cas d'une zone de régénération en un seul étage, est comprise entre 3 m/s et 15 m/s, et préférentiellement entre 5 m/s et 8 m/s.
La présente invention vise aussi le procédé de réduction des NOx contenus dans les fumées d'une unité de FCC comportant une zone de régénération à un ou deux étages, utilisant le dispositif, dans lequel le rapport des débits massiques du coke et de l'oxygène en entrée de la conduite verticale ascendante (3) est supérieur à
0,3.
Description sommaire des figures La figure 1 représente une vue schématique du dispositif selon l'invention dans laquelle on a représenté une zone de régénération en deux étages reliés par une conduite de transport du catalyseur du premier vers le second étage. Le système de séparation gaz solide situé à l'extrémité supérieure de la conduite, tel que représenté sur la figure 1, n'implique aucune limitation, puisque la présente invention est compatible avec tout système de séparation gaz solide. Il a été
représenté à titre d'exemple sous la forme d'une simple croix de désengagement.
La figure 2 représente une vue schématique du dispositif selon l'invention dans le cas d'une zone de régénération à un seul étage. De la même manière, sans que ¨
cela n'induise aucune limitation, le système de séparation a été représenté de façon schématique sous la forme d'une simple croix de désengagement.
La figure 3 illustre l'effet de la hauteur du débouché du dispositif selon l'invention sur
Néanmoins, ce concept n'a été appliqué que dans le cas d'un mono-régénérateur.
Or, la régénération à double étage, telle que la technologie R2R décrite dans le brevet US 4332674A permet, par rapport à une technologie de type mono-régénérateur, de traiter des charges plus lourdes avec des rendements supérieurs.
Dans la technologie R2R, la conduite verticale ascendante reliant les deux étages de régénération (dénommée "lift" dans la terminologie anglo-saxonne) débouche en phase dense.
Le brevet US 0198778 décrit une méthode de captation des NOx au moyen d'une solution basique envoyée à contre-courant de la suspension gaz solide par un système de type "scrubber", après avoir transformé le NO en NO2 et NO3.
Sommaire de l'invention La présente invention vise un dispositif de réduction des NOx contenus dans les fumées d'une unité de FCC comportant une zone de régénération à 2 étages, consistant en une conduite verticale ascendante (3) reliant les deux étages de régénération (A) et (B), et dont l'extrémité supérieure débouche dans la phase diluée du second étage (B) à une distance au-dessus de l'interface (9) séparant 4a la phase dense et la phase diluée dudit second étage (B) comprise entre 0,1 et 1,5 fois le diamètre du lit fluidisé en phase dense dudit second étage.
La présente invention vise aussi un procédé de réduction des NOx contenus dans les fumées d'une unité de FCC comportant une zone de régénération à 2 étages, utilisant le dispositif, dans lequel la vitesse de fluidisation dans la phase dense du second étage de régénération (B) est comprise entre 30 cm/s et 100 cm/s, et préférentiellement comprise entre 40 cm/s et 80 cm/s.
La présente invention vise aussi le procédé de réduction des NOx contenus dans les fumées d'une unité de FCC comportant une zone de régénération à 2 étages, utilisant le dispositif, dans lequel le rapport entre le débit massique d'air entrant dans la conduite verticale (3) reliant les deux étages de régénération, et le débit massique d'air entrant dans la phase dense du second étage (B), est compris entre 0,1 et 0,7 et préférentiellement compris entre 0,25 et 0,5.
La présente invention vise aussi le procédé de réduction des NOx contenus dans les fumées d'une unité de FCC comportant une zone de régénération à un étage, utilisant le dispositif, dans lequel la vitesse de fluidisation dans la phase dense du lit fluidisé est comprise entre 50 et 150 cm/s, et préférentiellement comprise entre 70 et 130 cm/s.
La présente invention vise aussi le procédé de réduction des NOx contenus dans les fumées d'une unité de FCC comportant une zone de régénération à un étage, utilisant le dispositif, dans lequel le rapport entre le débit massique d'air introduit dans la conduite verticale (3) et le débit d'air injecté dans la phase dense (1) est compris entre 0,05 et 0,1.
4b La présente invention vise aussi le procédé de réduction des NOx contenus dans les fumées d'une unité de FCC comportant une zone de régénération à un ou deux étages, utilisant le dispositif, dans lequel la vitesse du gaz à l'intérieur de la conduite verticale (3) reliant les deux étages de régénération, ou reliant la phase dense et la phase diluée dans le cas d'une zone de régénération en un seul étage, est comprise entre 3 m/s et 15 m/s, et préférentiellement entre 5 m/s et 8 m/s.
La présente invention vise aussi le procédé de réduction des NOx contenus dans les fumées d'une unité de FCC comportant une zone de régénération à un ou deux étages, utilisant le dispositif, dans lequel le rapport des débits massiques du coke et de l'oxygène en entrée de la conduite verticale ascendante (3) est supérieur à
0,3.
Description sommaire des figures La figure 1 représente une vue schématique du dispositif selon l'invention dans laquelle on a représenté une zone de régénération en deux étages reliés par une conduite de transport du catalyseur du premier vers le second étage. Le système de séparation gaz solide situé à l'extrémité supérieure de la conduite, tel que représenté sur la figure 1, n'implique aucune limitation, puisque la présente invention est compatible avec tout système de séparation gaz solide. Il a été
représenté à titre d'exemple sous la forme d'une simple croix de désengagement.
La figure 2 représente une vue schématique du dispositif selon l'invention dans le cas d'une zone de régénération à un seul étage. De la même manière, sans que ¨
cela n'induise aucune limitation, le système de séparation a été représenté de façon schématique sous la forme d'une simple croix de désengagement.
La figure 3 illustre l'effet de la hauteur du débouché du dispositif selon l'invention sur
5 la teneur en NOx dans les fumées dans le cas d'une unité à deux étages de régénération.
La figure 4 illustre l'effet de la hauteur du débouché du dispositif selon l'invention sur la teneur en NOx dans les fumées dans le cas d'une unité à un seul étage de régénération.
Description sommaire de l'invention La présente invention consiste en un dispositif de réduction des NOx contenus dans les fumées issues de la zone de régénération d'une unité de FOC, ladite zone de régénération comportant soit un seul étage fonctionnant en lit fluidisé et présentant une phase dense surmontée d'une phase diluée, soit deux étages fonctionnant en lit fluidisé reliés par une conduite verticale ascendante fonctionnant en lit transporté et comportant à son extrémité supérieure un système de séparation gaz solide.
Dans le cas d'une zone de régénération à un seul étage, le dispositif selon l'invention consiste essentiellement à relier la phase dense et la phase diluée du lit fluidisé
constituant ledit étage, par une conduite verticale ascendante alimentée par un débit d'air adéquate, de manière que l'extrémité supérieure de la conduite débouche dans la phase diluée du lit fluidisé à une distance comprise entre 0,10 et 1,5 fois le diamètre de la phase dense, au dessus de l'interface séparant la phase dense et ladite phase diluée. Préférentiellement cette distance sera comprise entre 0,2 et 0,5 fois le diamètre de la phase dense.
Dans le cas d'une zone de régénération à deux étages, il existe déjà une conduite verticale ascendante reliant les deux étages de régénération et qui a pour but de transporter le catalyseur du premier étage vers le second. Le dispositif selon la présente invention consiste essentiellement à utiliser ladite conduite de manière que son extrémité supérieure débouche dans la phase diluée du second étage de
La figure 4 illustre l'effet de la hauteur du débouché du dispositif selon l'invention sur la teneur en NOx dans les fumées dans le cas d'une unité à un seul étage de régénération.
Description sommaire de l'invention La présente invention consiste en un dispositif de réduction des NOx contenus dans les fumées issues de la zone de régénération d'une unité de FOC, ladite zone de régénération comportant soit un seul étage fonctionnant en lit fluidisé et présentant une phase dense surmontée d'une phase diluée, soit deux étages fonctionnant en lit fluidisé reliés par une conduite verticale ascendante fonctionnant en lit transporté et comportant à son extrémité supérieure un système de séparation gaz solide.
Dans le cas d'une zone de régénération à un seul étage, le dispositif selon l'invention consiste essentiellement à relier la phase dense et la phase diluée du lit fluidisé
constituant ledit étage, par une conduite verticale ascendante alimentée par un débit d'air adéquate, de manière que l'extrémité supérieure de la conduite débouche dans la phase diluée du lit fluidisé à une distance comprise entre 0,10 et 1,5 fois le diamètre de la phase dense, au dessus de l'interface séparant la phase dense et ladite phase diluée. Préférentiellement cette distance sera comprise entre 0,2 et 0,5 fois le diamètre de la phase dense.
Dans le cas d'une zone de régénération à deux étages, il existe déjà une conduite verticale ascendante reliant les deux étages de régénération et qui a pour but de transporter le catalyseur du premier étage vers le second. Le dispositif selon la présente invention consiste essentiellement à utiliser ladite conduite de manière que son extrémité supérieure débouche dans la phase diluée du second étage de
6 régénération à une hauteur située entre 0,10 et 1,5 fois le diamètre de la phase dense au dessus de l'interface séparant la phase dense et ladite phase diluée.
Préférentiellement cette distance sera comprise entre 0,5 et 1 fois le diamètre de la phase dense du second étage;
Dans le cas d'une zone de régénération à un seul étage, le rapport entre le débit massique d'air entrant dans la conduite verticale reliant la phase dense et la phase diluée dudit étage et le débit massique d'air entrant dans la phase dense du lit fluidisé, est généralement compris entre 0,05 et 0,1.
Dans le cas d'une zone de régénération à deux étages, le rapport entre le débit massique d'air entrant dans la conduite verticale reliant les deux étages de régénération et le débit massique d'air entrant dans la phase dense du second étage est généralement compris entre 0,1 et 0,7 et préférentiellement compris entre 0,25 et 0,5.
La présente invention peut également être vue comme un procédé de réduction des NOx contenus dans les fumées de la zone de régénération d'une unité de FCC, que ladite zone soit à un ou deux étages, utilisant le dispositif selon l'invention, permettant de réduire la teneur en NOx à une valeur inférieure à 15 ppm et préférentiellement inférieure à 10 ppm.
Description détaillée de l'invention Les numérotations entre parenthèses dans le texte correspondent aux numérotations sur la figures 1 pour une zone de régénération à deux étages, et aux numérotations de la figure 2 pour une régénération en un étage.
Les numérotations des figures 1 et 2 sont communes lorsqu'elles désignent des éléments identiques du dispositif selon l'invention.
Cas d'une zone de régénération à deux étages Le dispositif de réduction des NOx selon la présente invention est applicable aux unités de craquage catalytique en lit fluidisé présentant une zone de régénération à
deux étages, les deux étages étant reliés par une conduite tubulaire de forme sensiblement verticale et allongée, que nous désignerons simplement dans !a suite du texte par conduite verticale notée (3) sur la figure 1.
Préférentiellement cette distance sera comprise entre 0,5 et 1 fois le diamètre de la phase dense du second étage;
Dans le cas d'une zone de régénération à un seul étage, le rapport entre le débit massique d'air entrant dans la conduite verticale reliant la phase dense et la phase diluée dudit étage et le débit massique d'air entrant dans la phase dense du lit fluidisé, est généralement compris entre 0,05 et 0,1.
Dans le cas d'une zone de régénération à deux étages, le rapport entre le débit massique d'air entrant dans la conduite verticale reliant les deux étages de régénération et le débit massique d'air entrant dans la phase dense du second étage est généralement compris entre 0,1 et 0,7 et préférentiellement compris entre 0,25 et 0,5.
La présente invention peut également être vue comme un procédé de réduction des NOx contenus dans les fumées de la zone de régénération d'une unité de FCC, que ladite zone soit à un ou deux étages, utilisant le dispositif selon l'invention, permettant de réduire la teneur en NOx à une valeur inférieure à 15 ppm et préférentiellement inférieure à 10 ppm.
Description détaillée de l'invention Les numérotations entre parenthèses dans le texte correspondent aux numérotations sur la figures 1 pour une zone de régénération à deux étages, et aux numérotations de la figure 2 pour une régénération en un étage.
Les numérotations des figures 1 et 2 sont communes lorsqu'elles désignent des éléments identiques du dispositif selon l'invention.
Cas d'une zone de régénération à deux étages Le dispositif de réduction des NOx selon la présente invention est applicable aux unités de craquage catalytique en lit fluidisé présentant une zone de régénération à
deux étages, les deux étages étant reliés par une conduite tubulaire de forme sensiblement verticale et allongée, que nous désignerons simplement dans !a suite du texte par conduite verticale notée (3) sur la figure 1.
7 Le premier étage (A) de la zone de ryriration est constitué d'un lit fluidisé
alimenté par un flux de particules solides arrivant par la conduite (E) d'une zone réactionnelle (non représentée) et présentant une phase dense (1) alimentée par de l'air de fluidisation (Af) de manière à obtenir une vitesse de fluidisation comprise généralement entre entre 0,5 et 1,5 m/s.
La vitesse de fluidisation est définie comme le rapport du débit volumique d'air aux conditions de pression et de température de l'étage considéré sur la section vide du lit dense.
L'organe de fluidisation (4) représenté sur la figure 1 est, à titre d'exemple, une couronne percée d'orifices, mais tout organe de fluidisation peut également convenir, l'invention n'étant aucunement liée à une technologie particulière de mise en fluidisation.
Le premier étage de régénération (A) réalise une combustion en défaut d'air de manière à maintenir une température de combustion comprise entre 600 C et 720 C.
Le lit dense (1) du premier étage (A) est surmonté d'une phase diluée (2) qui est équipée dans sa partie supérieure de moyens de séparation gaz solide (5) permettant de renvoyer vers la phase dense (1) la majeure partie des particules de catalyseur (en général, plus de 99.9%), et de libérer des fumées qui sont généralement envoyées dans une unité de postcombustion du monoxyde de carbone appelée "CO bolier" dans la terminologie anglo-saxonne (non représentée sur la figure 1).
A partir de la phase dense (1) du premier étage (A) est implantée la conduite verticale ascendante (3) qui permet de transporter le catalyseur du premier étage de régénération vers le second étage (B). Cette conduite verticale (3) est alimentée par de l'air (AI) de manière que la vitesse de circulation du gaz dans la conduite soit comprise entre 3 m/s et 15 m/s, avec un flux de particules solide compris entre 200 et 1000 kg/m2.s.
La température du catalyseur à l'entrée de la conduite verticale est celle de la phase dense environnante. A l'intérieur de la conduite verticale (3) se déroule une partie de la combustion du coke qu'on peut situer entre 5% et 15% du coke total déposé
sur le catalyseur.
alimenté par un flux de particules solides arrivant par la conduite (E) d'une zone réactionnelle (non représentée) et présentant une phase dense (1) alimentée par de l'air de fluidisation (Af) de manière à obtenir une vitesse de fluidisation comprise généralement entre entre 0,5 et 1,5 m/s.
La vitesse de fluidisation est définie comme le rapport du débit volumique d'air aux conditions de pression et de température de l'étage considéré sur la section vide du lit dense.
L'organe de fluidisation (4) représenté sur la figure 1 est, à titre d'exemple, une couronne percée d'orifices, mais tout organe de fluidisation peut également convenir, l'invention n'étant aucunement liée à une technologie particulière de mise en fluidisation.
Le premier étage de régénération (A) réalise une combustion en défaut d'air de manière à maintenir une température de combustion comprise entre 600 C et 720 C.
Le lit dense (1) du premier étage (A) est surmonté d'une phase diluée (2) qui est équipée dans sa partie supérieure de moyens de séparation gaz solide (5) permettant de renvoyer vers la phase dense (1) la majeure partie des particules de catalyseur (en général, plus de 99.9%), et de libérer des fumées qui sont généralement envoyées dans une unité de postcombustion du monoxyde de carbone appelée "CO bolier" dans la terminologie anglo-saxonne (non représentée sur la figure 1).
A partir de la phase dense (1) du premier étage (A) est implantée la conduite verticale ascendante (3) qui permet de transporter le catalyseur du premier étage de régénération vers le second étage (B). Cette conduite verticale (3) est alimentée par de l'air (AI) de manière que la vitesse de circulation du gaz dans la conduite soit comprise entre 3 m/s et 15 m/s, avec un flux de particules solide compris entre 200 et 1000 kg/m2.s.
La température du catalyseur à l'entrée de la conduite verticale est celle de la phase dense environnante. A l'intérieur de la conduite verticale (3) se déroule une partie de la combustion du coke qu'on peut situer entre 5% et 15% du coke total déposé
sur le catalyseur.
8 Le dispositif permettant d'admettre la quantité de catalyseur et ia quantité
d'air nécessaire au bon fonctionnement de la conduite verticale (3) est constitué
généralement d'une vanne mécanique, par exemple une vanne de forme tronconique (6) située à l'extrémité inférieure de ladite conduite, et pénétrant plus ou moins à l'intérieur de ladite conduite, en définissant un espace annulaire au travers duquel circule le catalyseur.
Généralement, le débit de catalyseur défini par le degré d'enfoncement de la vanne tronconique (6) est assujetti au niveau du lit dense (7) du premier ou du deuxième étage de régénération (B).
Dans le cadre de la présente invention, le débit d'air de la conduite verticale (3) est défini par le rapport avec le débit d'air de fluidisation du lit dense (1) du premier étage, soit de 0,1 à 0,7 et préférentiellement de 0,25 à 0,5. Pour une unité
de type R2R, ce rapport est généralement compris entre 0,3 et 0,4.
La conduite verticale (3) débouche dans la phase diluée (8) du second étage de régénération (B) à une hauteur comprise entre 0,15 et 1,5 fois le diamètre de la phase dense (9). Dans le cas d'un diamètre du second étage de régénération compris entre 6 et 10 mètres, la conduite verticale (3) débouche dans la phase diluée (8) du second étage, à une hauteur comprise entre 2 et 8 mètres au dessus de l'interface (9) séparant la phase dense (7) et ladite phase diluée (8) de ce second étage.
L'interface (9) n'est pas une notion très nettement définie pour les lits fluidisés dès que la vitesse superficielle de fluidisation dépasse 0,1 m/s.
Dans le cadre de la présente invention, l'interface est précisément défini à
partir de la courbe donnant l'évolution de la perte de charge entre deux points: l'un fixe situé
dans la phase dense, l'autre courant situé dans la phase dense puis dans la phase diluée, en fonction de l'élévation le long du régénérateur.
L'origine des élévations est arbitrairement choisi comme celle du plan dans lequel se situe l'organe de fluidisation. La courbe de perte de charge fonction de l'élévation fait apparaître un brusque changement de la pente au passage dudit interface, c'est à
dire lorsque le point courant passe de la phase dense à la phase diluée, la densité
du milieu fluidisé étant très différente selon qu'on se situe en phase dense ou en
d'air nécessaire au bon fonctionnement de la conduite verticale (3) est constitué
généralement d'une vanne mécanique, par exemple une vanne de forme tronconique (6) située à l'extrémité inférieure de ladite conduite, et pénétrant plus ou moins à l'intérieur de ladite conduite, en définissant un espace annulaire au travers duquel circule le catalyseur.
Généralement, le débit de catalyseur défini par le degré d'enfoncement de la vanne tronconique (6) est assujetti au niveau du lit dense (7) du premier ou du deuxième étage de régénération (B).
Dans le cadre de la présente invention, le débit d'air de la conduite verticale (3) est défini par le rapport avec le débit d'air de fluidisation du lit dense (1) du premier étage, soit de 0,1 à 0,7 et préférentiellement de 0,25 à 0,5. Pour une unité
de type R2R, ce rapport est généralement compris entre 0,3 et 0,4.
La conduite verticale (3) débouche dans la phase diluée (8) du second étage de régénération (B) à une hauteur comprise entre 0,15 et 1,5 fois le diamètre de la phase dense (9). Dans le cas d'un diamètre du second étage de régénération compris entre 6 et 10 mètres, la conduite verticale (3) débouche dans la phase diluée (8) du second étage, à une hauteur comprise entre 2 et 8 mètres au dessus de l'interface (9) séparant la phase dense (7) et ladite phase diluée (8) de ce second étage.
L'interface (9) n'est pas une notion très nettement définie pour les lits fluidisés dès que la vitesse superficielle de fluidisation dépasse 0,1 m/s.
Dans le cadre de la présente invention, l'interface est précisément défini à
partir de la courbe donnant l'évolution de la perte de charge entre deux points: l'un fixe situé
dans la phase dense, l'autre courant situé dans la phase dense puis dans la phase diluée, en fonction de l'élévation le long du régénérateur.
L'origine des élévations est arbitrairement choisi comme celle du plan dans lequel se situe l'organe de fluidisation. La courbe de perte de charge fonction de l'élévation fait apparaître un brusque changement de la pente au passage dudit interface, c'est à
dire lorsque le point courant passe de la phase dense à la phase diluée, la densité
du milieu fluidisé étant très différente selon qu'on se situe en phase dense ou en
9 phase diluée. L'interface (9) correspond à ce brusque changement dans ia courbe de perte de charge.
L'extrémité supérieure de la conduite verticale (3) s'enchaîne sur un système de séparation gaz solide (10) qui ne sera pas décrit ici puisque tout système de l'art antérieur est compatible avec le dispositif selon la présente invention.
Généralement, il s'agira d'un système basé sur un changement de direction brutal de la suspension gaz solide permettant aux particules solides d'être dirigées vers le bas de manière à rejoindre la phase dense (7) du lit fluidisé constituant le second étage de régénération. On peut citer à titre d'exemple de système de séparation gaz solide implanté à l'extrémité supérieure de la conduite verticale (3), des systèmes en té ou en forme de croix, ou des systèmes plus élaborés possédant une sortie séparée pour le gaz et pour les particules solide.
Les particules de catalyseur n'ayant pas rejoint la phase dense (7) se retrouvent en suspension dans les fumées et sont envoyées dans un ou plusieurs étages de cyclones (11) permettant de libérer à l'atmosphère des fumées contenant en général moins de 1 gramme / Nm3 de particules solides.
Le lit dense (7) du second étage de régénération est alimenté en air de fluidisation par un organe de fluidisation (4') analogue à celui équipant la phase dense (1) du premier étage. Ce second étage (B) fonctionne en combustion totale avec une concentration en oxygène dans les fumées généralement compris entre 0,5% et 5 %.
La température de combustion est comprise entre 700 C_ et 850 C. La vitesse de fluidisation se situe en général dans l'intervalle de 0,3 à 1 mis.
Cas d'une zone de régénération à un étage La description d'une zone de régénération en un étage (A') telle que schématisée sur la figure 2 est pratiquement identique à la description du lit fluidisé du premier étage (A) dans le cas d'une régénération en deux étages.
La zone de régénération en un étage (A') est constituée d'un lit fluidisé
alimenté par un flux de particules de catalyseur coke arrivant par la conduite (E) et évacué par la conduite de sortie (S). Le lit dense (1) est alimenté en air de fluidisation par un organe de fluidisation (4), de manière à obtenir une vitesse de fluidisation comprise entre 0,3 et 1,5 m/s.
La combustion étant totale, la température est comprise entre 600 C et 850 C, préférentiellement entre 650 C et 760 C.
5 L'extrémité supérieure de la conduite verticale (3) débouche dans la phase diluée (2) à une hauteur comprise entre 0,1 et 1,5 fois le diamètre du lit fluidisé en phase dense au dessus de l'interface (9) séparant la phase dense (1) et la phase diluée (2).
L'interface (9) est défini selon la méthode exposée au paragraphe précédent.
L'extrémité supérieure de la conduite verticale (3) s'enchaîne sur un système de
L'extrémité supérieure de la conduite verticale (3) s'enchaîne sur un système de séparation gaz solide (10) qui ne sera pas décrit ici puisque tout système de l'art antérieur est compatible avec le dispositif selon la présente invention.
Généralement, il s'agira d'un système basé sur un changement de direction brutal de la suspension gaz solide permettant aux particules solides d'être dirigées vers le bas de manière à rejoindre la phase dense (7) du lit fluidisé constituant le second étage de régénération. On peut citer à titre d'exemple de système de séparation gaz solide implanté à l'extrémité supérieure de la conduite verticale (3), des systèmes en té ou en forme de croix, ou des systèmes plus élaborés possédant une sortie séparée pour le gaz et pour les particules solide.
Les particules de catalyseur n'ayant pas rejoint la phase dense (7) se retrouvent en suspension dans les fumées et sont envoyées dans un ou plusieurs étages de cyclones (11) permettant de libérer à l'atmosphère des fumées contenant en général moins de 1 gramme / Nm3 de particules solides.
Le lit dense (7) du second étage de régénération est alimenté en air de fluidisation par un organe de fluidisation (4') analogue à celui équipant la phase dense (1) du premier étage. Ce second étage (B) fonctionne en combustion totale avec une concentration en oxygène dans les fumées généralement compris entre 0,5% et 5 %.
La température de combustion est comprise entre 700 C_ et 850 C. La vitesse de fluidisation se situe en général dans l'intervalle de 0,3 à 1 mis.
Cas d'une zone de régénération à un étage La description d'une zone de régénération en un étage (A') telle que schématisée sur la figure 2 est pratiquement identique à la description du lit fluidisé du premier étage (A) dans le cas d'une régénération en deux étages.
La zone de régénération en un étage (A') est constituée d'un lit fluidisé
alimenté par un flux de particules de catalyseur coke arrivant par la conduite (E) et évacué par la conduite de sortie (S). Le lit dense (1) est alimenté en air de fluidisation par un organe de fluidisation (4), de manière à obtenir une vitesse de fluidisation comprise entre 0,3 et 1,5 m/s.
La combustion étant totale, la température est comprise entre 600 C et 850 C, préférentiellement entre 650 C et 760 C.
5 L'extrémité supérieure de la conduite verticale (3) débouche dans la phase diluée (2) à une hauteur comprise entre 0,1 et 1,5 fois le diamètre du lit fluidisé en phase dense au dessus de l'interface (9) séparant la phase dense (1) et la phase diluée (2).
L'interface (9) est défini selon la méthode exposée au paragraphe précédent.
L'extrémité supérieure de la conduite verticale (3) s'enchaîne sur un système de
10 séparation gaz solide (10) qui ne sera pas décrit ici puisque tout système de l'art antérieur est compatible avec le dispositif selon la présente invention.
Généralement, il s'agira d'un système basé sur un changement de direction brutal de la suspension gaz solide permettant aux particules solides d'être dirigées vers le bas de manière à rejoindre la phase dense (1).
On peut citer à titre d'exemple de système de séparation gaz solide implanté à
l'extrémité supérieure de la conduite verticale (3), des systèmes en té ou en forme de croix, ou des systèmes plus élaborés possédant une sortie séparée pour le gaz et pour les particules solide.
Les particules de catalyseur n'ayant pas rejoint la phase dense (1) se retrouvent en suspension dans les fumées, et sont envoyées dans un ou plusieurs étages de cyclones (11) permettant de libérer à l'atmosphère des fumées contenant moins de 1 gramme / Nm3 de particules solides.
L'organe de fluidisation du lit dense (1) représenté sur la figure 2, à titre d'exemple, est une couronne de fluidisation (4), mais l'invention n'est aucunement liée à
une technologie particulière de l'organe de fluidisation.
De la même manière que pour la conduite verticale reliant les deux étages de régénération, la conduite verticale (3) est alimentée à sa base par de l'air de transport, et le dispositif d'admission du catalyseur est généralement du même type que celui décrit pour la technologie à deux étages.
Généralement, il s'agira d'un système basé sur un changement de direction brutal de la suspension gaz solide permettant aux particules solides d'être dirigées vers le bas de manière à rejoindre la phase dense (1).
On peut citer à titre d'exemple de système de séparation gaz solide implanté à
l'extrémité supérieure de la conduite verticale (3), des systèmes en té ou en forme de croix, ou des systèmes plus élaborés possédant une sortie séparée pour le gaz et pour les particules solide.
Les particules de catalyseur n'ayant pas rejoint la phase dense (1) se retrouvent en suspension dans les fumées, et sont envoyées dans un ou plusieurs étages de cyclones (11) permettant de libérer à l'atmosphère des fumées contenant moins de 1 gramme / Nm3 de particules solides.
L'organe de fluidisation du lit dense (1) représenté sur la figure 2, à titre d'exemple, est une couronne de fluidisation (4), mais l'invention n'est aucunement liée à
une technologie particulière de l'organe de fluidisation.
De la même manière que pour la conduite verticale reliant les deux étages de régénération, la conduite verticale (3) est alimentée à sa base par de l'air de transport, et le dispositif d'admission du catalyseur est généralement du même type que celui décrit pour la technologie à deux étages.
11 Exemples Le premier exemple est un exemple comparatif concernant une zone de régénération à 2 étages.
Le catalyseur est constitué de particules de 70 microns de diamètre moyen et de masse volumique 1700 kg/m3.
La fraction d'azote déposé sur le catalyseur coké exprimée en % poids est toujours de 0,04 % masse (soit 400 ppm masse).
Le soufre est présent dans le coke à hauteur de 0,06 % poids.
La composition massique du coke déposé sur le catalyseur est de 91,3% poids de carbone et de 8,6 % poids d'H.
L'unité traite une charge de type résidu atmosphérique hydrotraité à un débit de:
160 tonnes / heure.
Les conditions de fonctionnement des deux étages de régénération sont données ci dessous. Les débits massiques sont exprimées en proportion du débit de charge.
Débit de coke entrant au premier étage: 8,2 X) du débit massique de charge Débit de catalyseur entrant au premier étage: 7,6 fois le débit massique de charge Débit d'air entrant au premier étage: 68 % du débit massique de charge Température au premier étage: 650 C
Débit d'air dans la conduite verticale: 11 % du débit massique de charge Débit d'air entrant au second étage: 24% du débit massique de charge Température du second étage: 735 C
Le rapport débit d'air dans la conduite verticale sur le débit d'air de fluidisation est de 0,45 L'unité selon l'art antérieur possède une conduite verticale reliant le premier étage au second étage de régénération qui débouche dans la phase dense du second étage.
L'unité selon la présente invention possède une conduite verticale (3) reliant le premier étage (A) au second étage (B), et qui débouche dans la phase diluée du second étage à une hauteur de 5 mètres au dessus de l'interface (9) séparant la phase dense et la phase diluée du second étage. Le diamètre du lit dense du deuxième étage de régénération est de 6 mètres.
Le catalyseur est constitué de particules de 70 microns de diamètre moyen et de masse volumique 1700 kg/m3.
La fraction d'azote déposé sur le catalyseur coké exprimée en % poids est toujours de 0,04 % masse (soit 400 ppm masse).
Le soufre est présent dans le coke à hauteur de 0,06 % poids.
La composition massique du coke déposé sur le catalyseur est de 91,3% poids de carbone et de 8,6 % poids d'H.
L'unité traite une charge de type résidu atmosphérique hydrotraité à un débit de:
160 tonnes / heure.
Les conditions de fonctionnement des deux étages de régénération sont données ci dessous. Les débits massiques sont exprimées en proportion du débit de charge.
Débit de coke entrant au premier étage: 8,2 X) du débit massique de charge Débit de catalyseur entrant au premier étage: 7,6 fois le débit massique de charge Débit d'air entrant au premier étage: 68 % du débit massique de charge Température au premier étage: 650 C
Débit d'air dans la conduite verticale: 11 % du débit massique de charge Débit d'air entrant au second étage: 24% du débit massique de charge Température du second étage: 735 C
Le rapport débit d'air dans la conduite verticale sur le débit d'air de fluidisation est de 0,45 L'unité selon l'art antérieur possède une conduite verticale reliant le premier étage au second étage de régénération qui débouche dans la phase dense du second étage.
L'unité selon la présente invention possède une conduite verticale (3) reliant le premier étage (A) au second étage (B), et qui débouche dans la phase diluée du second étage à une hauteur de 5 mètres au dessus de l'interface (9) séparant la phase dense et la phase diluée du second étage. Le diamètre du lit dense du deuxième étage de régénération est de 6 mètres.
12 L'extrémité inférieure de la conduite verticale (3) est située 0,5 m au dessus du pian contenant l'organe de fluidisation (4).
La courbe de la figure 3 ci dessous montre l'évolution de la teneur (X) en NO
mesuré
dans les fumées de sortie du second étage (B) de régénération exprimée en ppm volume, en fonction de la hauteur (H) de débouché de la conduite verticale (3) reliant les deux étages de régénération.
Le cas d'une unité conventionnelle ayant un débouché de la conduite verticale dans la phase dense du second étage, correspond à la portion en pointillé sur la courbe de la figure 3.
Le cas d'une unité équipée du dispositif selon l'invention correspond à un débouché
au dessus de l'interface séparant la phase dense et la phase diluée représenté
par la courbe continue sur la figure 3.
On constate que dans le cas d'une unité conventionnelle, la teneur en NO reste à
peu près constante et égale à 11,5 ppm, alors que selon l'invention, la teneur en NO
diminue jusqu'à une valeur minimale de 8 ppm atteinte pour une hauteur de débouché de la conduite verticale comprise entre 2 et 8 mètres au dessus de l'interface ( zone notée Z sur la figure 3).
Le second exemple est un exemple comparatif concernant une zone de régénération à 1 étage.
L'unité de FCC dans cet exemple est une unité à un seul étage de régénération dont le diamètre du lit dense est de 10 mètres.
L'unité selon l'art antérieur ne possède aucune conduite verticale reliant la phase dense et la phase diluée.
L'unité selon la présente invention possède une conduite verticale (3) reliant la phase dense (1) et la phase diluée (2) dont l'extrémité inférieure est située 0,5 m au dessus du plan contenant l'organe de fluidisation (4), et dont l'extrémité
supérieure débouche à 2 mètres au dessus de l'interface (9) séparant la phase dense et la phase diluée.
La fraction d'azote dans le coke déposé sur le catalyseur exprimée en % poids est toujours de 400 ppm.
Le débit de charge est toujours de 160 tonnes/heure.
La courbe de la figure 3 ci dessous montre l'évolution de la teneur (X) en NO
mesuré
dans les fumées de sortie du second étage (B) de régénération exprimée en ppm volume, en fonction de la hauteur (H) de débouché de la conduite verticale (3) reliant les deux étages de régénération.
Le cas d'une unité conventionnelle ayant un débouché de la conduite verticale dans la phase dense du second étage, correspond à la portion en pointillé sur la courbe de la figure 3.
Le cas d'une unité équipée du dispositif selon l'invention correspond à un débouché
au dessus de l'interface séparant la phase dense et la phase diluée représenté
par la courbe continue sur la figure 3.
On constate que dans le cas d'une unité conventionnelle, la teneur en NO reste à
peu près constante et égale à 11,5 ppm, alors que selon l'invention, la teneur en NO
diminue jusqu'à une valeur minimale de 8 ppm atteinte pour une hauteur de débouché de la conduite verticale comprise entre 2 et 8 mètres au dessus de l'interface ( zone notée Z sur la figure 3).
Le second exemple est un exemple comparatif concernant une zone de régénération à 1 étage.
L'unité de FCC dans cet exemple est une unité à un seul étage de régénération dont le diamètre du lit dense est de 10 mètres.
L'unité selon l'art antérieur ne possède aucune conduite verticale reliant la phase dense et la phase diluée.
L'unité selon la présente invention possède une conduite verticale (3) reliant la phase dense (1) et la phase diluée (2) dont l'extrémité inférieure est située 0,5 m au dessus du plan contenant l'organe de fluidisation (4), et dont l'extrémité
supérieure débouche à 2 mètres au dessus de l'interface (9) séparant la phase dense et la phase diluée.
La fraction d'azote dans le coke déposé sur le catalyseur exprimée en % poids est toujours de 400 ppm.
Le débit de charge est toujours de 160 tonnes/heure.
13 Les conditions de fonctionnement de l'étage de régénération sont les suivantes:
Débit de coke entrant: 8,2 A du débit massique de charge Débit de catalyseur : 760 'Vo du débit massique de charge Débit d'air de fluidisation: 134% du débit massique de charge Débit d'air introduit dans la conduite verticale ( selon l'invention): 11% du débit massique de charge Température de régénération:735 C
Le rapport de l'air introduit dans la conduite verticale sur l'air de fluidisation est de 0,083 La courbe de la figure 4 ci dessous montre l'évolution de la teneur en NO
mesuré
dans les fumées de l'étage de régénération, en fonction de la hauteur de débouché
de la conduite verticale (3) reliant la phase dense et la phase diluée dudit étage.
Le cas d'une unité conventionnelle sans conduite verticale reliant la phase dense et la phase diluée est représenté par la courbe en pointillé sur la figure 4.
Le cas d'une unité équipée du dispositif selon l'invention est représenté par la courbe en continu de la figure 4.
On constate que dans le cas d'une unité conventionnelle, la teneur en NO reste à
peu près constante et égale à 13,5 ppm, alors que selon l'invention la teneur en NO
diminue jusqu'à une valeur minimale de 12,2 ppm atteinte pour une hauteur de la conduite verticale débouchant à 2 mètres au dessus de l'interface (9) entre la phase dense (1) et la phase diluée (2).
Toute la zone notée Y sur la figure 4, s'étendant de 1 à 5 mètres au dessus de l'interface (9) est utilisable comme zone de débouché de la conduite verticale (3) reliant la phase dense (1) et la phase diluée (2).
Débit de coke entrant: 8,2 A du débit massique de charge Débit de catalyseur : 760 'Vo du débit massique de charge Débit d'air de fluidisation: 134% du débit massique de charge Débit d'air introduit dans la conduite verticale ( selon l'invention): 11% du débit massique de charge Température de régénération:735 C
Le rapport de l'air introduit dans la conduite verticale sur l'air de fluidisation est de 0,083 La courbe de la figure 4 ci dessous montre l'évolution de la teneur en NO
mesuré
dans les fumées de l'étage de régénération, en fonction de la hauteur de débouché
de la conduite verticale (3) reliant la phase dense et la phase diluée dudit étage.
Le cas d'une unité conventionnelle sans conduite verticale reliant la phase dense et la phase diluée est représenté par la courbe en pointillé sur la figure 4.
Le cas d'une unité équipée du dispositif selon l'invention est représenté par la courbe en continu de la figure 4.
On constate que dans le cas d'une unité conventionnelle, la teneur en NO reste à
peu près constante et égale à 13,5 ppm, alors que selon l'invention la teneur en NO
diminue jusqu'à une valeur minimale de 12,2 ppm atteinte pour une hauteur de la conduite verticale débouchant à 2 mètres au dessus de l'interface (9) entre la phase dense (1) et la phase diluée (2).
Toute la zone notée Y sur la figure 4, s'étendant de 1 à 5 mètres au dessus de l'interface (9) est utilisable comme zone de débouché de la conduite verticale (3) reliant la phase dense (1) et la phase diluée (2).
Claims (16)
1- Dispositif de réduction des NOx contenus dans les fumées d'une unité de FCC
comportant une zone de régénération à 2 étages, consistant en une conduite verticale ascendante (3) reliant les deux étages de régénération (A) et (B), et dont l'extrémité supérieure débouche dans la phase diluée du second étage (B) à une distance au dessus de l'interface (9) séparant la phase dense et la phase diluée dudit second étage (B) comprise entre 0,1 et 1,5 fois le diamètre du lit fluidisé en phase dense dudit second étage.
comportant une zone de régénération à 2 étages, consistant en une conduite verticale ascendante (3) reliant les deux étages de régénération (A) et (B), et dont l'extrémité supérieure débouche dans la phase diluée du second étage (B) à une distance au dessus de l'interface (9) séparant la phase dense et la phase diluée dudit second étage (B) comprise entre 0,1 et 1,5 fois le diamètre du lit fluidisé en phase dense dudit second étage.
2- Dispositif de réduction des NOx contenues dans les fumées d'une unité de FCC
selon la revendication 1, dans lequel l'extrémité supérieure de la conduite verticale ascendante (3) reliant les 2 étages de régénération débouche dans la phase diluée du second étage à une distance au dessus de l'interface séparant la phase dense et la phase diluée du second étage, comprise entre 0,5 et 1,0 fois le diamètre dudit second étage.
selon la revendication 1, dans lequel l'extrémité supérieure de la conduite verticale ascendante (3) reliant les 2 étages de régénération débouche dans la phase diluée du second étage à une distance au dessus de l'interface séparant la phase dense et la phase diluée du second étage, comprise entre 0,5 et 1,0 fois le diamètre dudit second étage.
3- Dispositif de réduction des NOx contenues dans les fumées d'une unité de FCC
selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, dans lequel l'extrémité
supérieure de la conduite verticale ascendante (3) reliant les 2 étages de régénération est équipée à son extrémité supérieure d'un système de séparation gaz solide comportant une sortie pour le gaz, et une sortie distincte de la précédente pour le solide.
selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, dans lequel l'extrémité
supérieure de la conduite verticale ascendante (3) reliant les 2 étages de régénération est équipée à son extrémité supérieure d'un système de séparation gaz solide comportant une sortie pour le gaz, et une sortie distincte de la précédente pour le solide.
4- Dispositif de réduction des NOx contenus dans les fumées d'une unité de FCC
comportant une zone de régénération à un seul étage, consistant en une conduite verticale ascendante (3) reliant la phase dense (2) et la phase diluée (3) et dont l'extrémité supérieure débouche dans la phase diluée (2) à une distance comprise entre 0,1 et 1,5 fois le diamètre du lit dense, au dessus de l'interface (9) séparant la phase dense (1) et ladite phase diluée (2).
comportant une zone de régénération à un seul étage, consistant en une conduite verticale ascendante (3) reliant la phase dense (2) et la phase diluée (3) et dont l'extrémité supérieure débouche dans la phase diluée (2) à une distance comprise entre 0,1 et 1,5 fois le diamètre du lit dense, au dessus de l'interface (9) séparant la phase dense (1) et ladite phase diluée (2).
5- Dispositif de réduction des NOx contenus dans les fumées d'une unité de FCC selon la revendication 4, dans lequel la conduite verticale (3) reliant la phase dense (1) et la phase diluée (2) débouche au-dessus de l'interface (9) séparant les deux phases, à une distance comprise entre 0,2 et 0,5 fois le diamètre du lit dense (1).
6- Dispositif de réduction des NOx contenus dans les fumées d'une unité de FCC selon l'une des revendications 4 à 5, dans lequel la conduite verticale (3) reliant la phase dense (1) et la phase diluée (2) est équipée à sa partie supérieure d'un système de séparation gaz solide comportant une sortie pour le gaz, et une sortie distincte de la précédente pour le solide.
7- Procédé de réduction des NOx contenus dans les fumées d'une unité de FCC comportant une zone de régénération à 2 étages, utilisant le dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la vitesse de fluidisation dans la phase dense du second étage de régénération (B) est comprise entre 30 cm/s et 100 cm/s.
8- Procédé de réduction des NOx contenus dans les fumées d'une unité de FCC comportant une zone de régénération à 2 étages, selon la revendication 7, dans lequel la vitesse de fluidisation est comprise entre 40 cm/s et 80 cm/s.
9- Procédé de réduction des NOx contenus dans les fumées d'une unité de FCC comportant une zone de régénération à 2 étages, utilisant le dispositif, selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le rapport entre le débit massique d'air entrant dans la conduite verticale (3) reliant les deux étages de régénération, et le débit massique d'air entrant dans la phase dense du second étage (B), est compris entre 0,1 et 0,7.
10- Procédé de réduction des NOx contenus dans les fumées d'une unité de FCC comportant une zone de régénération à 2 étages, selon la revendication 9, dans lequel ledit rapport est compris entre 0,25 et 0,5.
11-Procédé de réduction des NOx contenus dans les fumées d'une unité de FCC comportant une zone de régénération à un étage, utilisant le dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, dans lequel la vitesse de fluidisation dans la phase dense du lit fluidisé est comprise entre 50 et 150 cm/s.
12- Procédé de réduction des NOx contenus dans les fumées d'une unité de FCC comportant une zone de régénération à un étage, selon la revendication 11, dans lequel la vitesse de fluidisation est comprise entre 70 et 130 cm/s.
13- Procédé de réduction des NOx contenus dans les fumées d'une unité de FCC comportant une zone de régénération à un étage, utilisant le dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, dans lequel le rapport entre le débit massique d'air introduit dans la conduite verticale (3) et le débit d'air injecté dans la phase dense (1) est compris entre 0,05 et 0,1.
14- Procédé de réduction des NOx contenus dans les fumées d'une unité de FCC comportant une zone de régénération à un ou deux étages, utilisant le dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel la vitesse du gaz à
l'intérieur de la conduite verticale (3) reliant les deux étages de régénération, ou reliant la phase dense et la phase diluée dans le cas d'une zone de régénération en un seul étage, est comprise entre 3 m/s et 15 m/s.
l'intérieur de la conduite verticale (3) reliant les deux étages de régénération, ou reliant la phase dense et la phase diluée dans le cas d'une zone de régénération en un seul étage, est comprise entre 3 m/s et 15 m/s.
15- Procédé de réduction des NOx contenus dans les fumées d'une unité de FCC comportant une zone de régénération à un ou deux étages, selon la revendication 14, dans lequel ladite vitesse du gaz est comprise entre 5 m/s et 8 m/s.
16- Procédé de réduction des NOx contenus dans les fumées d'une unité de FCC comportant une zone de régénération à un ou deux étages, utilisant le dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel le rapport des débits massiques du coke et de l'oxygène en entrée de la conduite verticale ascendante (3) est supérieur à 0,3.
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