FR2599376A1 - Process and apparatus for catalytic cracking of a hydrocarbon feedstock subjected to a pretreatment using solid particles of low activity - Google Patents
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- C10G55/00—Treatment of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, by at least one refining process and at least one cracking process
- C10G55/02—Treatment of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, by at least one refining process and at least one cracking process plural serial stages only
- C10G55/06—Treatment of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, by at least one refining process and at least one cracking process plural serial stages only including at least one catalytic cracking step
Abstract
Description
La présente invention concerne un procédé de craquage catalytique d'une charge hydrocarbonée soumise à un prétraitement et le dispositif de mise en oeuvre du procédé.The present invention relates to a catalytic cracking process of a hydrocarbon feed subjected to a pretreatment and the device for carrying out the process.
La valorisation des charges lourdes, communément appelées résidus (résidu atmosphérique, résidu sous-vide, huiles désasphaltées, etc...), par la voie du craquage catalytique, impose au pétrolier des modifications de ses outils de raffinage.The recovery of heavy loads, commonly called residues (atmospheric residue, vacuum residue, deasphalted oils, etc.), by means of catalytic cracking, requires the tanker to modify its refining tools.
Par exemple, un prétraitement consistant notamment à enlever le plus possible de coke et de métaux, poisons de catalyseur, est envisagé ci-dessous.For example, a pretreatment consisting in particular of removing as much as possible of coke and of metals, catalyst poisons, is envisaged below.
Lorsque la charge à traiter a des teneurs maximales en Carbone
Conradson (CCR) et en métaux respectivement de 6-8 % et 20-30 ppm, (partie par million) l'application de procédés du type cracking en lit fluide dans une enceinte tubulaire allongée est parfaitement envisageable. Par contre, si cette charge est plus lourde (CCP > 103 et surtout si la quantité de nickel et de vanadium présente atteint plusieurs centaines de ppm, le prétraitement s'avère nécessaire, compte-tenu des performances des catalyseurs actuellement disponibles sur le marché. Plusieurs techniques de prétraitement existent, ce sont en particulier la cokéfaction retardée, la cokéfaction fluide, l'hydrotraitement, le désasphaltage, etc...When the load to be treated has maximum carbon contents
Conradson (CCR) and in metals of 6-8% and 20-30 ppm respectively (part per million) the application of cracking type processes in a fluid bed in an elongated tubular enclosure is perfectly conceivable. On the other hand, if this charge is heavier (CCP> 103 and especially if the quantity of nickel and vanadium present reaches several hundreds of ppm, the pretreatment proves necessary, taking into account the performances of the catalysts currently available on the market. Several pre-treatment techniques exist, these are in particular delayed coking, fluid coking, hydrotreating, deasphalting, etc.
Il est connu dans le brevet US 4 243 514 de réaliser un prétraitement de la charge dans une enceinte réservée à cet effet en vaporisånt la charge par mélange à des particules de solides inertes préalablement chauffées. Ces particules ont des dimensions comprises entre 20 et 150 )tm (20 et 150 x 10-6m) et sont générées directement dans le régénérateur par pulvérisation de boues d'argile par exemple. Les microsphères obtenues se caractérisent par leur faible surface spécifique qui permet de limiter le taux de conversion à un bas niveau.Néanmoins, elles permettent de capter 95 % des métaux et sensiblement l'intégralité des asphaltènes contenus initialement dans la charge. Mais les effluents libérés constituant une charge satisfaisante de craquage catalytique en lit fluidisé (F.C.C.) doivent être refroidis avant d'être conduits vers une zone de craquage catalytique séparée et distincte de celle où s'est déroulé le prétraitement, afin de minimiser les risques de craquage thermique qui ne manqueraient pas de se produire en raison des longs trajets et par conséquent d'un temps de séjour important à une température élevée. I1 en résulterait alors une conversion où la formation de coke serait favorisée.It is known from US Pat. No. 4,243,514 to pretreat the charge in an enclosure reserved for this purpose by vaporizing the charge by mixing with particles of inert solids previously heated. These particles have dimensions between 20 and 150) tm (20 and 150 x 10-6m) and are generated directly in the regenerator by spraying clay mud for example. The microspheres obtained are characterized by their low specific surface which makes it possible to limit the conversion rate to a low level. Nevertheless, they make it possible to capture 95% of the metals and substantially all of the asphaltenes initially contained in the charge. However, the released effluents constituting a satisfactory charge for catalytic cracking in a fluidized bed (FCC) must be cooled before being led to a catalytic cracking zone separate and distinct from that where the pretreatment took place, in order to minimize the risks of thermal cracking which would not fail to occur due to long journeys and therefore a long residence time at a high temperature. This would then result in a conversion in which the formation of coke would be favored.
Un objet de l'invention est donc de prétraiter une charge d'hydrocarbures en la soumettant à une mise en contact avec des particules de solides peu actives catalytiquement, préalablement chauffées qui assurent notamment une démétallisation poussée et une élimination substantielle du coke potentiel contenu dans la charge pendant des temps de séjour qui n'entrainent sensiblement pas de craquage thermique.An object of the invention is therefore to pretreat a hydrocarbon feed by subjecting it to contact with particles of solids which are not catalytically active, previously heated, which in particular ensure a thorough demetallization and a substantial elimination of the potential coke contained in the charge during residence times which do not substantially cause thermal cracking.
Cette technique permet de réaliser une installation intégrée où prétraitement et craquage catalytique en lit fluidisé sont réalisés dans deux zones voisines d'une meme enceinte, favorisant un flash thermique de la charge en raison des coefficients de transfert importants et diminuant de ce fait les quantités de coke formées et les réactions parasites de craquage en phase gazeuse (formation d'hydrocarbures gazeux et de suies, etc...) dans- la mesure où ce réacteur assure un mélange rapide et une bonne homogénéité de mélange, soit avec le solide de prétraitement, soit avec le catalyseur.This technique makes it possible to produce an integrated installation where pretreatment and catalytic cracking in a fluidized bed are carried out in two neighboring zones of the same enclosure, favoring a thermal flash of the load due to the large transfer coefficients and thereby reducing the quantities of coke formed and parasitic cracking reactions in the gaseous phase (formation of gaseous hydrocarbons and soot, etc.) insofar as this reactor ensures rapid mixing and good homogeneity of mixing, ie with the pretreatment solid , or with the catalyst.
Un autre objet de l'invention est d'obtenir une conversion meilleure et plus sélective entrainant une augmentation de la fraction valorisable de la charge, puisque, notamment, le craquage catalytique proprement dit va s'effectuer en atmosphère d'hydrocarbures gazeux donneurs d'hydrogène. Another object of the invention is to obtain a better and more selective conversion leading to an increase in the recoverable fraction of the feed, since, in particular, the catalytic cracking proper will be carried out in an atmosphere of gaseous hydrocarbons which give rise to hydrogen.
Par le terme de charge, on entend des charges classiques, c'est-à-dire présentant par exemple des points d'ébullition finaux dé l'ordre de 4000C, tels que des gazoles sous vide, mais aussi des huiles hydrocarbonées plus lourdes, telles que des pétroles bruts et/ou désessenciés, et des résidus de distillation atmosphérique ou de distillation sous vide ces ces charges peuvent le cas échéant avoir reçu un traitement préalable tel que, par exemple, un hydrotraitement en présence par exemple de catalyseurs de type cobalt-molybdène ou nickel-molybdène. Les charges préférées de l'invention seront celles contenant des fractions bouillant normalement jusqu'à 7000C et plus, pouvant contenir des pourcentages élevés de produits asphaltèniques, et présenter une teneur en carbone Conradson allant jusqu'a 10 % et au-delà.Ces charges peuvent être diluées ou non par des coupes plus légères conventionnelles, pouvant inclure des coupes d'hydrocarbures ayant déjà subi l'opération de craquage, qui sont recyclées, comme par exemple des huiles de recyclage légères ("light cycle oils", L.C.0.) ou des huiles lourdes de recyclage ("heavy cycle oils", H.C.0.). By the term of charge, is meant conventional charges, that is to say having for example final boiling points of the order of 4000C, such as gas oils under vacuum, but also heavier hydrocarbon oils, such as crude and / or stripped oils, and residues from atmospheric distillation or vacuum distillation, these charges may, if necessary, have received a preliminary treatment such as, for example, a hydrotreatment in the presence, for example, of cobalt-type catalysts. -molybdenum or nickel-molybdenum. The preferred fillers of the invention will be those containing fractions normally boiling up to 7000C and above, which may contain high percentages of asphaltenes, and have a Conradson carbon content of up to 10% and beyond. may or may not be diluted by conventional lighter cuts, which may include cuts of hydrocarbons having already undergone the cracking operation, which are recycled, such as for example light recycling oils ("light cycle oils", LC0. ) or heavy recycling oils ("heavy cycle oils", HC0.).
Suivant le mode préféré de l'invention, ces charges sont préchauffées dans un domaine de température compris entre 300 et 4500C avant leur traitement.According to the preferred embodiment of the invention, these charges are preheated in a temperature range between 300 and 4500C before their treatment.
L'invention résoud les inconvénients ci-dessus, et répond aux problèmes pcsés en proposant un procédé de craquage catalytique dans une zone reactiommelle en lit fluide ou entraîné d'une charge hydrocarbonée renfermant des produits résiduels dans lequel la charge est soumise à au moins un prétraitement caractérisé en ce qu'une partie au moins de la charge, sous forme vaporisée, et une partie au moins des particules catalytiques circulent dans au moins une enceinte dans laquelle est établi un contact entre d'une part au moins ladite partie de la charge et d'autre part des particules de solides distinctes des particules catalytiques, lesdites particules de solides et ladite charge circulant globalement ensemble dans le même sens à contrecourant des particules catalytiques, soit de haut en bas soit de bas en haut de ladite enceinte, à une température sensiblement égale à la température qui règne à l'entrée de la zone réactionnelle, en ce que, à l'issue d'un brassage entre au moins les particules de solides et ladite partie de la charge, ladite charge, débarrassée de la majeure partie des produits résiduels, est séparée desdites particules de solides et est envoyée avec lesdites particules catalytiques dans la zone réactionnelle.The invention solves the above drawbacks, and responds to the problems raised by proposing a catalytic cracking process in a reactive zone in a fluid bed or entrained with a hydrocarbon feed containing residual products in which the feed is subjected to at least one pretreatment characterized in that at least part of the charge, in vaporized form, and at least part of the catalytic particles circulate in at least one enclosure in which contact is established between at least said part of the charge and on the other hand, particles of solids distinct from the catalytic particles, said particles of solids and said charge circulating globally together in the same direction counter-current to the catalytic particles, either from top to bottom or from bottom to top of said enclosure, at a temperature substantially equal to the temperature prevailing at the entrance to the reaction zone, in that, at the end of mixing, at least the solid particles and said part of the charge, said charge, freed from most of the residual products, is separated from said solid particles and is sent with said catalytic particles to the reaction zone.
Le procédé selon l'invention dans la mesure où le prétraitement de la charge s'effectue de manière intégrée avec le craquage catalytique proprement dit, présente l'avantage de réaliser un flash thermique de la charge réduisant substantiellement le craquage thermique et de ce fait la formation préférentielle de coke.The method according to the invention insofar as the pretreatment of the charge is carried out in an integrated manner with the catalytic cracking proper, has the advantage of producing a thermal flash of the charge substantially reducing the thermal cracking and therefore the preferential formation of coke.
Par ailleurs, le degré de turbulence élevé inhérent à l'hydrodynamique de l'enceinte (cyclone à écoulement hélicoïdal avec retournement de la spirale ou dans certains cas cyclones (voir figure 5) à écoulement hélicoïdal avec et sans retournement de la spirale) permet d'atteindre des coefficients de transferts très importants qui favorisent le flash thermique de la charge ; ce type d'enceinte permet de contrôler et de limiter à des temps très courts le séjour des produits vaporisés, minimisant ainsi les réactions parasites de craquage. Grâce à l'intégration de la boucle de prétraitement dans l'unité de craquage catalytique, la charge vaporisée et prétraitée est mise en contact très rapidement avec le catalyseur, avant que ne se développent les réactions secondaires parasites, et à un même niveau thermique, ce qui rend le procédé économe en énergie.Furthermore, the high degree of turbulence inherent in the hydrodynamics of the enclosure (cyclone with helical flow with reversal of the spiral or in certain cases cyclones (see Figure 5) with helical flow with and without reversal of the spiral) allows '' achieve very large transfer coefficients which favor the thermal flash of the load; this type of enclosure makes it possible to control and limit the stay of the vaporized products to very short times, thus minimizing the parasitic cracking reactions. Thanks to the integration of the pretreatment loop in the catalytic cracking unit, the vaporized and pretreated charge is brought into contact very quickly with the catalyst, before the parasitic side reactions develop, and at the same thermal level, which makes the process energy efficient.
La charge ainsi prétraitée par un courant de particules de solides pour enlever au moins en partie des produits résiduels tels que du coke, des métaux et du soufre est rendue acceptable pour les catalyseurs de craquage catalytique. Elle est débarrassée en effet au moins de 90 % des produits résiduels. The feedstock thus pretreated with a stream of solid particles to at least partially remove residual products such as coke, metals and sulfur is made acceptable for catalytic cracking catalysts. It is indeed rid of at least 90% of residual products.
I1 peut être avantageux d'effectuer l'étape de prétraitement en réalisant la mise en contact de la charge dans une zone de l'enceinte, en amont (par rapport au sens d'écoulement global des particules de solides) de l'entrée de la zone réactionnelle. Cette zone réactionnelle présente une entrée débouchant à l'intérieur de cette zone, de manière préférée, sensiblement dans la partie médiane de l'enceinte ; ce prétraitement délivre des effluents débarrassés de la majeure partie des produits résiduels, à une température déterminée ces effluents sont envoyés ensuite à la même température dans la zone réactionnelle. It may be advantageous to carry out the pretreatment step by bringing the load into contact in a zone of the enclosure, upstream (with respect to the direction of flow of solid particles) of the inlet of the reaction zone. This reaction zone has an entry opening into this zone, preferably, substantially in the middle part of the enclosure; this pretreatment delivers effluents freed from most of the residual products, at a determined temperature these effluents are then sent to the same temperature in the reaction zone.
I1 peut être encore plus avantageux que la zone de prétraitement se situe dans la partie supérieure de l'enceinte où arrive le courant de particules de solides. It may be even more advantageous if the pretreatment zone is located in the upper part of the enclosure where the stream of solid particles arrives.
Le procédé selon l'invention comprend de préférence les étapes suivantes - introduire ie courant de particules de solides aont la température est comprise entre 650 et 1 530 C, de damètres variant de 50 à 2 000 gm (50 à 2000 x 106'.) dans un courant de gaz vecteur adapté à engendrer une vitesse de particules de 10 à 80 /s et de façon à produire dans l'enceinte un écoulement hélicoïdal desdites particules, - injecter dans ladite enceinte, une partie au moins de la charge en la pulvérisant par des moyens de pulvérisation ou d'atomisation de façon que la vitesse de sortie de ladite charge soit comprise entre 10 et 150 m/s, dans une direction telle que l'angle d'injection du moyen de pulvérisation varie de O à 80 par rapport au rayon de l'enceinte passant par le moyen de pulvérisation, - introduire également, dans ladite enceinte, une partie-au moins des particules catalytiques, - laisser en contact entre 4500C et 6500C la charge et les particules de solides avec un temps de séjour de la charge comprise entre 0,01 et 10 secondes, - séparer des particules de solides comprenant les produits résiduels une fraction hydrocarbonée constituant les effluents de prétraitement moins riches en coke, en métaux et en soufre que la charge et, - envoyer les effluents de prétraitement avec les particules catalytiques de craquage dans la zone réactionnelle.The method according to the invention preferably comprises the following steps - introducing the stream of solid particles at a temperature between 650 and 1,530 ° C., of dameters varying from 50 to 2,000 gm (50 to 2,000 x 106 '.) in a current of carrier gas adapted to generate a particle speed of 10 to 80 / s and so as to produce in the enclosure a helical flow of said particles, - inject into said enclosure, at least part of the charge by spraying it by spraying or atomizing means so that the speed of exit of said charge is between 10 and 150 m / s, in a direction such that the injection angle of the spraying means varies from 0 to 80 by ratio to the radius of the enclosure passing through the spraying means, - also introduce, into said enclosure, at least part of the catalytic particles, - leave the charge and the solid particles in contact between 4500C and 6500C with a time of stay of at a charge of between 0.01 and 10 seconds, - separate from the solid particles comprising the residual products a hydrocarbon fraction constituting the pretreatment effluents less rich in coke, metals and sulfur than the charge and, - send the pretreatment effluents with the catalytic cracking particles in the reaction zone.
Les particules de solides et les particules catalytiques circulent à contrecourant. Suivant un premier mode de mise en oeuvre du procédé, les particules de solides et la charge peuvent suivre un parcours descendant alors que les particules catalytiques et les effluents de prétraitement remontent vers la zone réactionnelle. Mais également, selon un second mode de mise en oeuvre du procédé, les particules desolides et la charge peuvent suivre un parcours montant tandis que les particules catalytiques et les effluents de prétraitement descendent dans la zone réactionnelle. Dans les deux cas, la zone réactionnelle et la zone de mise en contact de la charge avec les particules de solides sont situées sensiblement à une même extrémité de l'enceinte.The solid particles and the catalytic particles circulate in opposite directions. According to a first embodiment of the process, the solid particles and the feed can follow a downward path while the catalytic particles and the pretreatment effluents go up towards the reaction zone. But also, according to a second embodiment of the process, the solid particles and the feed can follow an ascending path while the catalytic particles and the pretreatment effluents descend into the reaction zone. In both cases, the reaction zone and the zone for bringing the charge into contact with the solid particles are situated substantially at the same end of the enclosure.
L'utilisation de vapeur et d'hydrocarbures légers de 1 à 3 atomes de carbone comme gaz vecteur des solides de prétraitement permet de diluer les vapeurs obtenues réduisant ainsi les réactions de condensation et surtout d'opérer la vaporisation en atmosphère hydrogénante entraînant ainsi une augmentation de la fraction valorisable de la charge, donc une meilleure conversion, d'autant plus ue, comme on le verra ci-dessous, la présence de dispositifs particuliers (siphons fluidisés) isole les différentes atmosphères de l'appareillage général. The use of steam and light hydrocarbons of 1 to 3 carbon atoms as carrier gas for the pretreatment solids makes it possible to dilute the vapors obtained thus reducing the condensation reactions and especially to operate the vaporization in a hydrogenating atmosphere thus resulting in an increase of the recoverable fraction of the load, therefore a better conversion, all the more so, as will be seen below, the presence of particular devices (fluidized siphons) isolates the different atmospheres of the general equipment.
Le procédé comprend au moins une étape de régénération de particules de solides en lit fluidisé ou entraîné, à une température de préférence comprise entre 500 et 1 0000C en présence d'oxygène ou d'un gaz comprenant de l'oxygène moléculaire en vue de provoquer la combustion d'au moins 90 % des produits résiduels présents sur les particules de solides, on sépare ensuite la majeure partie des gaz de combustion des particules régénérées, on recycle au moins une partie desdites particules régénérées dans l'enceinte et au moins périodiquement on retire les particules de solides contenant les métaux et provenant de l'étape de régénération sans les renvoyer dans la zone de prétraitement.The method comprises at least one step of regenerating solid particles in a fluidized or entrained bed, at a temperature preferably between 500 and 1 0000C in the presence of oxygen or a gas comprising molecular oxygen in order to cause the combustion of at least 90% of the residual products present on the solid particles, the majority of the combustion gases are then separated from the regenerated particles, at least part of the said regenerated particles are recycled in the enclosure and at least periodically removes solid particles containing metals from the regeneration step without returning them to the pretreatment area.
La régénération des particules de solides peut être effectuée de manière particulièrement avantageuse en au moins deux étapes, la première dans une zone tubulaire sensiblement verticale et allongée dont le rapport L/D (où L est la longueur du tube et D son diamètre) est compris entre 20 et 400 au moyen d'un gaz vecteur à base d'oxygène ou d'un gaz comprenant de l'oxygène moléculaire à une température Tl comprise entre 5000C et 9000C, suivie d'une seconde régénération dans une seconde zone de forme cylindrique au moyen d'un gaz vecteur à base d'oxygène ou d'un gaz comprenant de l'oxygène moléculaire à une température T2 comprise entre 650 et l 0000C, T2 étant supérieur à T1.The regeneration of solid particles can be carried out in a particularly advantageous manner in at least two stages, the first in a substantially vertical and elongated tubular zone whose L / D ratio (where L is the length of the tube and D its diameter) is understood between 20 and 400 using an oxygen-based carrier gas or a gas comprising molecular oxygen at a temperature Tl of between 5000C and 9000C, followed by a second regeneration in a second zone of cylindrical shape by means of an oxygen-based carrier gas or of a gas comprising molecular oxygen at a temperature T2 between 650 and l 0000C, T2 being greater than T1.
Selon un mode préféré, on peut introduire comme particules de solides et de préférence sous forme finement divisée (diamètre ( 500 tm (500 -6 x 10 m), par exemple de la calcite, de la dolomie ou du calcaire à la base de la première zone de régénération de façon à ce que le carbonate se décompose (perte de C02) dans cette même zone avant la mise en contact des solides avec la charge. De cette façon, il est possible d'obtenir une meilleure désulfuration des fumées générées par l'oxydation du coke et de la charge.According to a preferred embodiment, it is possible to introduce as particles of solids and preferably in finely divided form (diameter (500 mt (500 -6 x 10 m), for example calcite, dolomite or limestone at the base of the first regeneration zone so that the carbonate decomposes (loss of C02) in this same zone before the solids come into contact with the feedstock, in this way it is possible to obtain better desulfurization of the fumes generated by oxidation of coke and the filler.
Selon un autre mode de réalisation, on peut recycler au moins une partie des particules de solides, les plus fines étant rejetées afin de limiter la contamination du catalyseur. On peut également rejeter une partie des particules de solides qui seraient à la longue trop chargées en métaux et les remplacer par des particules de solides fraiches.According to another embodiment, at least part of the solid particles can be recycled, the finest being rejected in order to limit the contamination of the catalyst. It is also possible to reject a part of the solid particles which would in the long run be too loaded with metals and replace them with particles of fresh solids.
Selon un mode particulièrement avantageux dans la mesure où l'on souhaite renforcer l'isolement des deux populations de particules de solides et de catalyseur, ce qui limite la contamination des particules de catalyseur par les poussières des particules de solides, il est possible d'effectuer le prétraitement en deux étapes, la première dans une première enceinte où l'on met en contact une partie au moins de la charge vaporisée avec un courant de particules de solides délivrant, après séparation, un premier effluent de prétraitement comprenant la majeure partie des particules de solides chargées de résidus et un second effluent de prétraitement comprenant des particules de solides chargées de résidus restants et la majeure partie de la charge débarrassée au moins en partie des résidus, on envoie au cours d'une deuxième étape le second effluent dans une deuxième enceinte différente de la première, dans laquelle on effectue sur une partie au moins de cette dernière charge au moins un second prétraitement, de préférence identique au précédent, et on envoie après séparation desdites particules résultant du second prétraitement que l'on recueille avec celles du premier effluent, la charge prétraitée résultant de ce premier et de ce second prétraitement avec les particules catalytiques dans la zone réactionnelle.According to a particularly advantageous mode insofar as it is desired to reinforce the isolation of the two populations of particles of solids and of catalyst, which limits the contamination of the particles of catalyst by the dusts of the particles of solids, it is possible to perform the pretreatment in two stages, the first in a first enclosure where at least part of the vaporized charge is brought into contact with a stream of solid particles delivering, after separation, a first pretreatment effluent comprising the major part of the solid particles charged with residues and a second pretreatment effluent comprising solid particles charged with residual residues and the major part of the charge at least partly freed of residues, the second effluent is sent in a second step to a second enclosure different from the first, in which at least part of the latter is charged with at least one cond pretreatment, preferably identical to the previous one, and after separation of said particles resulting from the second pretreatment which is collected with those of the first effluent, the pretreated charge resulting from this first and from this second pretreatment with the catalytic particles is sent to the zone reactive.
Les particules de solides sont ensuite régénérées et recyclées selon le procédé décrit ci-dessus.The solid particles are then regenerated and recycled according to the process described above.
L'invention concerne aussi un appareil de craquage catalytique pour la mise en oeuvre du procédé (voir figure 1) ; il comporte - au moins une enceinte 1 de prétraitement du type cyclone, - des moyens d'entrée 40,5 d'une charge liquide ou gazeuse, ces moyens comprenant des moyens de pulvérisation de ladite charge vers la périphérie interne de l'enceinte (l'écoulement résultant de la charge étant dirigé de haut en bas ou de bas en haut vers l'entrée du réacteur défini ci-dessous), - des moyens d'entrée 3,7 (fig 2), de particules catalytiques dans ladite enceinte 1, - des moyens d'entrée 2 de particules de solides conférant à ces particules un mouvement hélicoldal sur les parois dans ladite enceinte dans la direction de l'écoulement résultant de la charge, - des moyens de séparation 27 des particules de solides d'une part et de la charge d'autre part, (et des particules catalytiques entraînées par la charge), - des moyens ae transport 28 des particules de solides connectés à ladite enceinte 1 vers un réservoir de particules de solides 50 et au moins un moyen de régénération 31 desdites particules de solides et des moyens de recyclage 37, 38, 39 des particules de solides régénérées vers l'enceinte de prétraitement 1, - au moins un moyen d'entrée 7a du mélange de la charge prétraitée et des particules catalytiques vers l'une des extrémités d'un réacteur 8 (ou zone réactionnelle) qui est une conduite de forme allongée tubulaire et sensiblement verticale, avec circulation à co-courant de la charge et des particules catalytiques soit de haut en bas ("droper") soit de bas en haut ("riser"), - des moyens par strippage (stripping) 14, 9 de séparation de l'effluent réactionnel et des particules catalytiques à l'extrémité du réacteur opposée à l'extrémité par laquelle ont été introduits l'effluent réactionnel et les particules catalytiques, - des moyens de sortie 15, 42 de l'effluent réactionnel reliés auxdits moyens de séparation, - des moyens de transport 16 des particules catalytiques reliés auxdits moyens de séparation 14, 9 vers au moins un régénérateur 18 de ces particules, et - des moyens de recyclage 24, 25, 26 des particules catalytiques au moins en partie vers ladite~enceinte de prétraitement 1.The invention also relates to a catalytic cracking apparatus for implementing the process (see FIG. 1); it comprises - at least one cyclone type pretreatment enclosure 1, - means 40.5 for entering a liquid or gaseous charge, these means comprising means for spraying said charge towards the internal periphery of the enclosure ( the flow resulting from the charge being directed from top to bottom or from bottom to top towards the inlet of the reactor defined below), - inlet means 3,7 (fig 2), of catalytic particles in said enclosure 1, - input means 2 of solid particles conferring on these particles a helicoidal movement on the walls in said enclosure in the direction of the flow resulting from the load, - means of separation 27 of the solid particles from on the one hand and of the load on the other hand, (and of the catalytic particles entrained by the charge), means for transporting the particles of solids connected to said enclosure 1 to a reservoir of solid particles 50 and at least one means of regeneration 31 of said particles of solids and recycling means 37, 38, 39 of the particles of solid regenerated towards the pretreatment enclosure 1, - at least one inlet means 7a of the mixture of the pretreated charge and the catalytic particles towards one of the ends d a reactor 8 (or reaction zone) which is a pipe of elongated tubular shape and substantially vertical, with cocurrent flow of the charge and the catalytic particles either from top to bottom ("droper") or from bottom to top ( "riser"), - stripping means 14, 9 for separating the reaction effluent and the catalytic particles at the end of the reactor opposite the end through which the reaction effluent and the particles were introduced catalytic, - means of outlet 15, 42 of the reaction effluent connected to said separation means, - means of transport 16 of the catalytic particles connected to said separation means 14, 9 to at least one regenerator 18 of these particles, and - of s recycling means 24, 25, 26 of the catalytic particles at least in part to said ~ pretreatment enclosure 1.
Du fait de la séparation rapide dans l'enceinte (cyclone avec des temps de contact courts (par exemple inférieurs à la seconde) les phénomènes de rétromélange et par ailleurs les phénomènes de surcraquage dont on connaît les effets néfastes au niveau de la sélectivité des réactions sont limités.Due to the rapid separation in the enclosure (cyclone with short contact times (for example less than a second) the phenomena of backmixing and moreover the phenomena of overcracking, the harmful effects of which are known in terms of the selectivity of the reactions are limited.
L'invention sera mieux comprise au vu des figures présentées ci-dessous parmi lesquelles - la figure 1 représente un mode de réalisation du procédé de craquage catalytique selon l'invention dans lequel on effectue un prétraitement de la charge, - la figure 2 montre l'enceinte dans laquelle s'effectue le prétraitement et l'admission du catalyseur dans la zone réactionnelle, - les figures 3 et 4 illustrent en coupe transversale suivant un plan
AA' et un plan BB' une vue au niveau de l'injection de la charge et des particules de solides et, une vue au niveau de l'entrée des effluents réactionnels de prétraitement dans le réacteur, et - la figure 5 montre une variante du dispositif selon l'invention. The invention will be better understood in the light of the figures presented below, among which - FIG. 1 represents an embodiment of the catalytic cracking method according to the invention in which a pretreatment of the charge is carried out, - FIG. 2 shows enclosure in which the pretreatment and the admission of the catalyst into the reaction zone are carried out, FIGS. 3 and 4 illustrate in cross section along a plane
AA 'and a plane BB' a view at the level of the injection of the charge and the particles of solids and, a view at the level of the entry of the pretreatment reaction effluents into the reactor, and - Figure 5 shows a variant of the device according to the invention.
Dans la figure 1 représentant un mode de réalisation d'une boucle de prétraitement intégrée à une unité de craquage catalytique où la zone réactionnelle de craquage est ascendante dans l'exemple ci-dessous, ce qui limite l'encombrement dans l'espace, une enceinte 1, ou cyclone à passage direct avec retournement de la spirale de gaz, est positionnée verticalement et alimentée dans sa partie haute l-a par une suspension dans un gaz vecteur de particules de solides préalablement chauffées en provenance d'une ligne descendante 37 provenant d'un régénérateur 50 et par la charge à vaporiser arrivant par une ligne 40.La phase gazeuse constituant lé gaz vecteur qui supporte les particules de solides peut être de la vapeur, si l'on souhaite abaisser la pression partielle des produits de la vaporisation, ou des hydrocarbures légers (C1 à C3 par exemple), si l'on veut réaliser l'échauffement de la charge dans une atmosphère hydrogénante, ou encore toute combinaison de ces deux catégories de gaz. Cette phase gazeuse arrive par une ligne 41, met en suspension les particules de solides par un dispositif de type venturi ou autre connu de l'homme de i'art et ces dernières débouchent par un orifice 2 dans la partie haute la du cyclone de façon à provoquer une introduction tangentielle.La charge qui peut être préalablement chauffée (entre 100 et 35O0C), est introduite grâce à une ligne 40 terminée par des injecteurs 5 dont on verra la configuration particulière plus loin, qui débouchent dans la partie centrale haute la, est mise en contact ainsi vaporisée et atomisée avec les particules de solides centrifugées à écoulement hélicoidal vers le bas et qui sont à une température de 650 à 1 0000C.In FIG. 1 representing an embodiment of a pretreatment loop integrated into a catalytic cracking unit where the cracking reaction zone is ascending in the example below, which limits the space requirement, a enclosure 1, or cyclone with direct passage with reversal of the gas spiral, is positioned vertically and fed in its upper part la by a suspension in a carrier gas of solid particles of particles previously heated from a downward line 37 coming from a regenerator 50 and by the charge to be vaporized arriving via a line 40. The gaseous phase constituting the carrier gas which supports the solid particles can be vapor, if it is desired to lower the partial pressure of the products of the vaporization, or light hydrocarbons (C1 to C3 for example), if one wants to achieve the heating of the charge in a hydrogenating atmosphere, or any combination of these two categories of gas. This gaseous phase arrives via a line 41, suspends the particles of solids by a device of the venturi or other type known to those skilled in the art and the latter open out through an orifice 2 in the upper part 1a of the cyclone so to cause a tangential introduction. The charge which can be previously heated (between 100 and 350 ° C.), is introduced by means of a line 40 terminated by injectors 5, the particular configuration of which will be seen below, which open into the upper central part 1a, is brought into contact thus vaporized and atomized with the particles of centrifuged solids with helical downward flow and which are at a temperature of 650 to 1 0000C.
Elles captent alors la majeure partie du coke, des métaux et éventuellement du soufre. On réalise ainsi des transferts ultra rapides entre les particules de solides et la charge. Ces particules chargées sont ensuite stockées dans la partie 27 du cyclone avant d'être désorbées et régénérées plus loin.They then capture most of the coke, metals and possibly sulfur. Ultra fast transfers are thus made between the solid particles and the charge. These charged particles are then stored in part 27 of the cyclone before being desorbed and regenerated further.
La conduite d'arrivée 6 du catalyseur traversant la partie inférieure du cyclone 1 sensiblement le long de son axe central est aménagée en son intérieur (fig. 2) pour canaliser le catalyseur en provenance d'une zone de régénération vers la zone- médiane lb du cyclone où il est mis en contact avec la charge vaporisée et prétraitée.On s'arrange par ailleurs, pour que la pression de l'enceinte soit supérieure à la pression de la zone réactionnelle 8 de façon à limiter la présence de particules catalytiques dans ltenceinte. La différence de pression entre l'enceinte 1 et le réacteur 8 est réglée par des moyens de réglage de pression connus de l'homme de l'art et non représentés sur la figure, ces moyens étant localisés par exemple sur les conduites de sortie de régénérateur et/ou du strippeur.The inlet pipe 6 of the catalyst passing through the lower part of the cyclone 1 substantially along its central axis is arranged inside (FIG. 2) to channel the catalyst coming from a regeneration zone towards the middle zone 1b of the cyclone where it is brought into contact with the vaporized and pretreated charge. It is also arranged, so that the pressure of the enclosure is greater than the pressure of the reaction zone 8 so as to limit the presence of catalytic particles in the enclosure. The pressure difference between the enclosure 1 and the reactor 8 is adjusted by pressure adjusting means known to those skilled in the art and not shown in the figure, these means being located for example on the outlet pipes of regenerator and / or stripper.
En effet, selon la figure 2, le catalyseur provenant du régénérateur 18 est entraîné par de la vapeur ou des hydrocarbures légers C1 à C3 introduits par un distributeur 22. I1 entre ensuite par l'orifice de sortie de la conduite 6 vers l'orifice d'entrée 7 de la zone réactionnelle ou réacteur 8 dont l'extrémité inférieure est contenue dans le cyclone 1 sensiblement au niveau de la zone médiane lb.In fact, according to FIG. 2, the catalyst coming from the regenerator 18 is entrained by steam or light hydrocarbons C1 to C3 introduced by a distributor 22. I1 then enters through the outlet orifice of the pipe 6 towards the orifice inlet 7 of the reaction zone or reactor 8, the lower end of which is contained in the cyclone 1 substantially at the level of the middle zone lb.
L'entrée des effluents de prétraitement peut être aménagée sur au moins un niveau 7a et avantageusement sur au moins deux niveaux 7a, 7b du réacteur 8 afin que ces effluents soient mieux distribués sur les particules catalytiques. La conduite 6 et le réacteur 8 sont de préférence construits de telle sorte que leur diamètre externe est sensiblement le même. Suivant un mode de réalisation préféré mais non limitatif et si l'on considère le sens d'écoulement des particules catalytiques vers le haut, le diamètre interne de la conduite en aval du niveau 7a est supérieur à celui situé en amont de ce même niveau 7a et inférieur au diamètre situé en aval du niveau 7b. Cette disposition facilite la circulation à grande vitesse des particules catalytiques et limite leur échappement dans le cyclone. Elle permet d'assurer également un meilleur contact des hydrocarbures avec les particules.The inlet for the pretreatment effluents can be arranged on at least one level 7a and advantageously on at least two levels 7a, 7b of the reactor 8 so that these effluents are better distributed over the catalytic particles. Line 6 and reactor 8 are preferably constructed so that their external diameter is substantially the same. According to a preferred but nonlimiting embodiment and if one considers the direction of flow of the catalytic particles upwards, the internal diameter of the pipe downstream of level 7a is greater than that located upstream of this same level 7a and less than the diameter located downstream from level 7b. This arrangement facilitates the high speed circulation of the catalytic particles and limits their escape into the cyclone. It also ensures better contact of the hydrocarbons with the particles.
Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, les ouvertures 7a, 7b sont taillées en biseau de telle sorte que les effluents conservent à l'entrée le mouvement circulaire qu'ils acquièrent dans le cyclone (figure 4) et elles sont avantageusement dirigées vers le bas pour favoriser le mélange des deux phases. According to an advantageous characteristic of the invention, the openings 7a, 7b are cut in a bevel so that the effluents retain at the entrance the circular movement which they acquire in the cyclone (FIG. 4) and they are advantageously directed towards the low to favor the mixture of the two phases.
Les particules catalytiques sont entraînées par les vapeurs d'hydrocarbures qui pénètrent dans la zone réactionnelle à grande vitesse, ce qui favorise la mise en contact rapide et homogène des vapeurs avec le catalyseur.The catalytic particles are entrained by the hydrocarbon vapors which penetrate into the reaction zone at high speed, which promotes rapid and homogeneous contact of the vapors with the catalyst.
Pour augmenter encore la rétention en catalyseur, et donc diminuer le volume réactionnel total, le réacteur 8 peut être garni intérieurement de chicanes ou garnissage (non représentés), tels que anneaux de Ras, selles de Berl, selles Intalox, etc...To further increase the retention of catalyst, and therefore decrease the total reaction volume, the reactor 8 can be internally lined with baffles or lining (not shown), such as Ras rings, Berl saddles, Intalox saddles, etc.
Après mélange, la température atteinte par la suspension vapeur d'hydrocarbures/catalyseur peut varier dans la gamme des températures allant de 4500C à 6500C en fonction du degré de conversion désiré et de la composition de la charge. La suspension vapeur d'hydrocarbures/ catalyseur s' écoule ensuite dans le sens verticai ascenàant à travers le réacteur 8.After mixing, the temperature reached by the hydrocarbon vapor / catalyst suspension can vary in the temperature range from 4500C to 6500C depending on the degree of conversion desired and the composition of the feed. The hydrocarbon vapor / catalyst suspension then flows in an upward direction through the reactor 8.
Le temps de séjour de la charge hydrocaroonée dans l'enceinte 1 est d'environ 0,01 seconde à environ 10 seconces, et préférentiellement d'environ 5,2 seconde à 4 secondes.The residence time of the hydrocarbon charge in the enclosure 1 is approximately 0.01 seconds to approximately 10 seconds, and preferably approximately 5.2 seconds to 4 seconds.
Le temps de contact des effluents réactlonnels de prétraitement et du catalyseur n excède généralement pas 4 secondes et reste préférentiellement inférieur à 2 secondes.The contact time of the pretreatment reaction effluents and the catalyst generally does not exceed 4 seconds and preferably remains less than 2 seconds.
Un séparateur balistique 3 et au moins un cyclone 15 permettent de séparer la plus grande partie des produits de craquage du catalyseur.A ballistic separator 3 and at least one cyclone 15 make it possible to separate most of the cracked products from the catalyst.
Une enceinte de strippage (stripping) 12 assure une fonction de stockage du catalyseur. Les jambes de cyclones 13 plongent dans le lit de catalyseur afin d'assurer l'équilibrage des pressions. La base 14 de cette enceinte est équipée de moyens de séparation des produits restant fixés sur le catalyseur grâce à la vapeur qui arrive par la ligne 61. Les vapeurs d'hydrocarbures en résultant quittent 17enceinte 12 par une ligne de sortie 42 après passage dans le cyclone 15. Le catalyseur est ensuite dirigé vers le régénérateur 18 par l'intermédiaire d'une ligne 16 qui est constamment maintenue à l'état fluidisé par des injections appropriées de gaz de fluidisation 43.A stripping chamber 12 provides a catalyst storage function. The cyclone legs 13 plunge into the catalyst bed to ensure pressure balancing. The base 14 of this enclosure is equipped with means for separating the products remaining fixed on the catalyst by means of the steam which arrives via the line 61. The resulting hydrocarbon vapors leave the enclosure 12 by an outlet line 42 after passing through the cyclone 15. The catalyst is then directed to the regenerator 18 via a line 16 which is constantly maintained in the fluidized state by appropriate injections of fluidizing gas 43.
La description suivante de la régénération du catalyseur est donnée à titre d'exemple mais n'illustre qu'une des nombreuses possibilités de régénération des catalyseurs de craquage.The following description of the regeneration of the catalyst is given by way of example but illustrates only one of the numerous possibilities of regeneration of the cracking catalysts.
L'air nécessaire à l'oxydation du coke présent sur le catalyseur est délivré par le distributeur 19 alimenté par la ligne 19a.The air necessary for the oxidation of the coke present on the catalyst is delivered by the distributor 19 supplied by the line 19a.
Un cyclone 22 de dépoussiérage assure notamment l'évacuation des gaz de combustion 45 qui résultent de la régénération du catalyseur. Comme pour les autres cyclones, la jambe 23 du cyclone 22 plonge dans le lit de particules du catalyseur régénéré afin d'assurer l'équilibrage des pressions. L'enceinte de régénération 18 alimente une jambe 24, qui est munie d'un siphon 25 fluidisé à la vapeur permettant une isolation pneumatique entre l'enceinte 1 à atmosphère réductrice et l'enceinte 18 à atmosphère oxydante. Ce siphon fluidisé permet également de stopper l'écoulement des solides par arrêt de la fluidisation lors des phases de disfonctionnement de l'installation.A dedusting cyclone 22 in particular ensures the evacuation of the combustion gases 45 which result from the regeneration of the catalyst. As with the other cyclones, the leg 23 of the cyclone 22 plunges into the bed of particles of the regenerated catalyst in order to ensure pressure balancing. The regeneration enclosure 18 supplies a leg 24, which is provided with a vaporized siphon 25 allowing pneumatic isolation between the enclosure 1 with a reducing atmosphere and the enclosure 18 with an oxidizing atmosphere. This fluidized siphon also makes it possible to stop the flow of solids by stopping the fluidization during the phases of malfunction of the installation.
Une vanne de réglage du débit de catalyseur 26 placée dans la partie basse de la ligne 24 peut être asservie à un détecteur de niveau de particules catalytiques placé dans l'enceinte 18 ou peut être contrôlée par toute autre variable du procédé. Elle régule également le débit d'entrée de particules catalytiques dans le cyclone 1. La boucle de craquage catalytique et de régénération du catalyseur est alors réalisée.A catalyst flow control valve 26 placed in the lower part of the line 24 can be controlled by a level detector of catalytic particles placed in the enclosure 18 or can be controlled by any other process variable. It also regulates the rate of entry of catalytic particles into cyclone 1. The catalytic cracking and catalyst regeneration loop is then carried out.
La boucle de prétraitement peut être achevée de la façon suivante (figure 1). Après mise en contact des particules de solides avec la charge selon le procédé de l'invention, ces particules chargées notamment de résidus (coke, métaux, soufre) peuvent être soumises à un traitement à la vapeur (strippage) dans un dispositif de séparation 27 situé dans la partie basse du cyclone 1 et destiné à désorber aussi les hydrocarbures piégés sur les particules de solides. A la partie basse du cyclone 1 est reliée une ligne 28 équipée d'un siphon fluidisé 30 dont le r8le est de séparer les atmosphères réductrice du cyclone 1 et oxydante de la colonne 31 et d'une vanne de débit de particules de solides 29 qui peut être asservie au niveau de ces particules de solides dans le cyclone 1.The preprocessing loop can be completed as follows (Figure 1). After bringing the solid particles into contact with the filler according to the process of the invention, these particles, in particular charged with residues (coke, metals, sulfur) can be subjected to a steam treatment (stripping) in a separation device 27 located in the lower part of cyclone 1 and intended to also desorb the hydrocarbons trapped on the solid particles. To the lower part of cyclone 1 is connected a line 28 equipped with a fluidized siphon 30 whose role is to separate the reducing atmospheres of cyclone 1 and oxidizing the column 31 and a valve for flow of solids particles 29 which can be controlled at the level of these solid particles in cyclone 1.
Une colonne ascendante 31 permet de réaliser grâce à une alimentation en air 44, à sa base une partie de la combustion du coke déposé sur les solides. Ces solides peuvent être de la calcite, de la dolomie ou des calcaires si l'on souhaite désulfurer les fumées générées par l'oxydation du coke. Le calcaire peut être introduit selon un mode préférentiel à la base de la colonne ascendante 31 de façon à ce que la majeure partie du gaz carbonique de décomposition se dégage lors de la première régénération des particules de solides dans la colonne 31.An ascending column 31 makes it possible to carry out, thanks to an air supply 44, at its base, part of the combustion of the coke deposited on the solids. These solids can be calcite, dolomite or limestones if it is desired to desulfurize the fumes generated by the oxidation of coke. The limestone can be introduced in a preferential manner at the base of the ascending column 31 so that the major part of the decomposition carbon dioxide is released during the first regeneration of the solid particles in the column 31.
A cet effet, il se présente sous forme finement divisée (diamètre inférieur à 500 m (500 x 10 m)). La décarbonatation est achevée dans l'enceinte 50, ou aboutit la colonne 31, de façon à réaliser une décarbonatation sensiblement complète avant la mise en contact avec la charge dans le cyclone 1. Cet état de l'agent de désulfuration permet également d'assurer une capture efficace du soufre sans faire appel à des rapports Ca/S rédhibitoires. Le haut 32 de la colonne 31 a une géométrie qui permet une bonne répartition des particules de solides dans le lit fluidisé.For this purpose, it is in finely divided form (diameter less than 500 m (500 x 10 m)). The decarbonation is completed in the enclosure 50, or terminates the column 31, so as to achieve a substantially complete decarbonation before the contact with the charge in the cyclone 1. This state of the desulphurization agent also makes it possible to ensure efficient sulfur capture without the need for crippling Ca / S ratios. The top 32 of the column 31 has a geometry which allows a good distribution of the solid particles in the fluidized bed.
L'enceinte 50 dans laquelle se poursuit la combustion du coke en lit fluidisé est alimenté par de l'air de fluidisation délivré par le dispositif annulaire 34 et qui vient en complément à celui délivré en 44. The enclosure 50 in which the combustion of coke continues in a fluidized bed is supplied with fluidizing air supplied by the annular device 34 and which comes in addition to that delivered in 44.
La répartition de l'air total nécessaire à l'oxydation du coke entre la colonne et le lit fluidisé dense est asservie à la température de la colonne qui doit être maintenu préférentiellement aux environs de 8000C.The distribution of the total air necessary for the oxidation of coke between the column and the dense fluidized bed is controlled by the temperature of the column which should preferably be maintained at around 8000C.
L'enceinte 50 peut être équipée d'au moins un tube échangeur 33 selon une technique décrite dans la demande de 'brevet EN 84/19962 relatif aux échangeurs à lit fluidisé compartimenté, de façon à régler la température de sortie des particules de solides chaudes. Elle assure également une fonction de stockage. Les fumées de combustion quittent le régénérateur 50 par une ligne 51 après être passées dans le cyclone 35 dont la jambe 36 plonge dans le lit fluidisé.The enclosure 50 can be equipped with at least one exchanger tube 33 according to a technique described in the patent application EN 84/19962 relating to compartmentalized fluidized bed exchangers, so as to regulate the outlet temperature of the particles of hot solids . It also provides a storage function. The combustion fumes leave the regenerator 50 via a line 51 after passing through the cyclone 35 whose leg 36 plunges into the fluidized bed.
Les solides régénérés sont repris par une ligne 37 munie, comme les autres lignes, d'un siphon fluidisé 38 isolant l'atmosphère oxydante du régénérateur 50 de celle réductrice du cyclone 1 et d'une vanne sur solides 39 contrôlant le débit de particules de solides débouchant dans le cyclone 1.The regenerated solids are taken up by a line 37 fitted, like the other lines, with a fluidized siphon 38 isolating the oxidizing atmosphere of the regenerator 50 from that reducing the cyclone 1 and a valve on solids 39 controlling the flow of particles of solids emerging in cyclone 1.
Pour entretenir la fluidisation aussi bien des particules de solides que du catalyseur, au moins une arrivée de vapeur de fluidisation peut être introduite sur les diverses lignes, par exemple, par la ligne 43 sur la ligne 16, la ligne 46 sur la ligne 28 et par la ligne 47 sur la ligne 37.To maintain the fluidization of both the solid particles and the catalyst, at least one fluidization vapor inlet can be introduced on the various lines, for example, by line 43 on line 16, line 46 on line 28 and by line 47 on line 37.
La figure 2 montre une vue plus détaillée du cyclone 1 au niveau de la zone haute la du prétraitement et -de la zone médiane lb de canalisation du catalyseur.FIG. 2 shows a more detailed view of cyclone 1 at the level of the upper region la of the pretreatment and of the median region 1b of the catalyst pipeline.
La charge arrivant par la ligne 40 est divisée et injectée grâce à au moins un niveau d'injecteurs 5 de pulvérisation et d'atomisation connus de l'homme de l'art disposés sur la paroi externe de la zone réactionnelle 8, par exemple cylindrique. Ces injecteurs peuvent être disposés suivant un cercle perpendiculaire à l'axe de la conduite ou suivant une hélice. Ces injecteurs sont placés de façon à répartir la charge à vaporiser aussi uniformément que possible sur les solides chauds entrant dans le cyclone et qui circulent à grande vitesse suivant sa périphérie. La taille des gouttelettes est comprise entre 10 et 300 A m (10 et 300 x 10 .6 m).La vitesse d'entrée dans le cyclone et la vitesse d'éjection de la charge sont réglées de telle façon que les gouttelettes soient vaporisées avant qu'elles ne viennent percuter les solides chauds tapissant la paroi. Comme le montre la figure 3, les injecteurs sont disposés dans la partie haute la du cyclone 1, de façon à envoyer la charge avantageusement dans le sens d'écoulement de la spirale sous un angle b( de O à 800 par rapport au rayon du tube passant par l'injecteur et de préférence sous un angle de 30 à 60, à une vitesse variant généralement de 10 à 150 m/s, de préférence 30 à 80 m/s vers les particules de solides qui débouchent tangentiellement dans le cyclone 1 à une vitesse en général de 10 à 80 m/s, préférentiellement 20 à 40 m/s.The charge arriving via line 40 is divided and injected by means of at least one level of spraying and atomizing injectors 5 known to a person skilled in the art arranged on the external wall of the reaction zone 8, for example cylindrical . These injectors can be arranged in a circle perpendicular to the axis of the pipe or in a helix. These injectors are placed so as to distribute the charge to be vaporized as uniformly as possible over the hot solids entering the cyclone and which circulate at high speed along its periphery. The droplet size is between 10 and 300 A m (10 and 300 x 10 .6 m). The speed of entry into the cyclone and the speed of ejection of the load are adjusted so that the droplets are vaporized before they hit the hot solids lining the wall. As shown in Figure 3, the injectors are arranged in the upper part la of cyclone 1, so as to advantageously send the load in the direction of flow of the spiral at an angle b (from 0 to 800 with respect to the radius of the tube passing through the injector and preferably at an angle of 30 to 60, at a speed generally varying from 10 to 150 m / s, preferably 30 to 80 m / s towards the particles of solids which emerge tangentially in the cyclone 1 at a speed generally of 10 to 80 m / s, preferably 20 to 40 m / s.
Selon la figure 5 Illustrant un autre mode de réalisation, le procédé de prétraitenent peut être réalisé dans deux cyclones, l'un de ces cyclones étant 1 et l'autre étant 60. Lesdites particules de solides arrivent par la ligne 2 dans le premier cyclone qui reçoit selon le procédé de l'invention et comme décrit ci-dessus, la charge par la ligne 40 et les injecteurs 5. Une partie des solides ayant absorbé les résidus polluants (métaux, coke; passe par des moyens de séparation 53 à la vapeur pour désorber les hydrocarbures. Ceux-ci sont évacués par une ligne 52 avec l'autre partie des particules de solides et avec la charge débarrassée d'une partie de ses résidus polluants. Cette ligne 52 aboutit dans la partie sensiblement médiane du cyclone 1.Les solides chargés de résidus polluants quittent le cyclone 1 par la partie basse grâce à une jambe 54a qui rejoint un siphon fluidisé 30.According to FIG. 5 illustrating another embodiment, the pretreatment process can be carried out in two cyclones, one of these cyclones being 1 and the other being 60. Said solid particles arrive via line 2 in the first cyclone which receives according to the process of the invention and as described above, the charge via line 40 and the injectors 5. A part of the solids having absorbed the polluting residues (metals, coke; passes through separation means 53 to the vapor to desorb the hydrocarbons. These are evacuated by a line 52 with the other part of the solid particles and with the charge freed from part of its pollutant residues. This line 52 ends in the substantially middle part of the cyclone 1 The solids charged with polluting residues leave cyclone 1 through the lower part thanks to a leg 54a which joins a fluidized siphon 30.
Les effluents du premier cyclone débouchent par le conduit 52 dans un second cyclone à une vitesse de, par exemple, 20 à 100 m/s et le prétraitement selon l'invention se poursuit dans la partie haute 60a de ce cyclone 60. La charge débarrassée de la majeure partie des métaux, du coke et du soufre à laquelle sont ajoutés des hydrocarbures piégés aux solides et qui ont été désorbés grâce à des seconds moyens de séparation à la vapeur 55 est mise en contact avec le catalyseur qui arrive par la ligne 6 dans la partie médiane 60b à une -vitesse sensiblement comparable à celle décrite selon le premier mode de réalisation. Sensiblement à ce même niveau débouche le réacteur ou zone réactionnelle 8 de craquage.Les solides chargés de résidus polluants quittent le deuxième cyclone par une jambe 54b qui aboutit au siphon fluidisé 30 auquel aboutit aussi la jambe 54a, puis sont dirigés par la jambe 28 vers la zone de régénération des solides 31 et 50.The effluents of the first cyclone emerge through the pipe 52 in a second cyclone at a speed of, for example, 20 to 100 m / s and the pretreatment according to the invention continues in the upper part 60a of this cyclone 60. The charge cleared most of the metals, coke and sulfur to which are added hydrocarbons trapped in the solids and which have been desorbed by means of second vapor separation means 55 is brought into contact with the catalyst which arrives via line 6 in the middle part 60b at a speed substantially comparable to that described according to the first embodiment. At this same level, the cracking reactor or reaction zone 8 emerges. The solids charged with pollutant residues leave the second cyclone by a leg 54b which ends at the fluidized siphon 30 to which the leg 54a also ends, then are directed by the leg 28 towards the solid regeneration zone 31 and 50.
Cette disposition en cascade de deux cyclones améliore la séparation entre les deux populations de particules, les solides de prétraitement d'une part et le catalyseur de craquage d'autre part. Elle limite également la contamination du catalyseur par les poussières de l'agent de prétraitement.This cascade arrangement of two cyclones improves the separation between the two populations of particles, the pretreatment solids on the one hand and the cracking catalyst on the other. It also limits contamination of the catalyst by dust from the pretreatment agent.
Selon un autre mode de réalisation, on peut ne pas recycler les particules les plus fines afin de limiter encore une fois la contamination du catalyseur. Dans ces conditions, on peut placer les cyclones du régénérateur de particules de solides à l'extérieur de l'enceinte de régénération de ces particules afin d'éliminer une partie de celles-cl qui ont été captées. Cette solution est d'autant plus envisageable que l'agent de démétallisation, de décokage et/ou de désulfuration est bon marché.According to another embodiment, it is possible not to recycle the finest particles in order to limit the contamination of the catalyst once again. Under these conditions, the cyclones of the solid particle regenerator can be placed outside the enclosure for regeneration of these particles in order to eliminate a part of them which have been captured. This solution is all the more possible since the demetallization, decoking and / or desulfurization agent is inexpensive.
La charge hydrocarbonée liquide, un gazole ou des hydrocarbures à point d'ébullition plus élevé, préchauffée en amont (par un système non représenté), peut être introduite avec une certaine quantité de vapeur de dispersion pour réduire la pression partielle des composants volatils de la charge. The liquid hydrocarbon feedstock, a gas oil or higher boiling point hydrocarbons, preheated upstream (by a system not shown), can be introduced with a certain quantity of vapor of dispersion to reduce the partial pressure of the volatile components of the charge.
Les particules de solides de prétraitement peuvent présenter en
2 général une surface spécifique inférieure à 100 m2/g (méthode dite BET en utilisant l'absorption d'azote), préférentiellement inférieure à 2 50 m2/g et de manière encore plus préférée, inférieure à 30 m /g.The particles of pretreatment solids can present in
2 generally a specific surface less than 100 m2 / g (so-called BET method using nitrogen absorption), preferably less than 2 50 m2 / g and even more preferably, less than 30 m / g.
Elles ont une taille de préférence variant de 50 à 2 000 p m (50 à 2000 x 10 m) et plus particulièrement de 100 à 300 ifm (100 à 300 x 10 m). Ces microsphères ont une activité catalytique faible (inférieure à environ 10%, la valeur 100% correspondant arbitrairement à l'activité moyenne habituelle d'un catalyseur de craquage) et sont d'un coût faible. Il est donc recommandé d'en rejeter une partie de temps en temps et de les remplacer par une même quantité plus fraîche, de façon à maintenir une teneur en métal acceptable. En effet, leur analyse montre qu'elles contiennent, en plus de minéraux, de la silice, de l'alumine et de faibles quantités d'impuretés sous forme de titane, fer et d'alcallno-terreux. Les particules de solides de employées sont par exempie de ia calcite, de la dolomie, du calcaire, de la bauxite, de la baryte, de la chromite, de ia zircone, de la magnésie, de la perlite, de i'alumine et de la silice de faible surface spécifique, etc...They preferably have a size varying from 50 to 2000 μm (50 to 2000 x 10 m) and more particularly from 100 to 300 ifm (100 to 300 x 10 m). These microspheres have a low catalytic activity (less than about 10%, the value 100% corresponding arbitrarily to the usual average activity of a cracking catalyst) and are of low cost. It is therefore recommended to reject some of them from time to time and replace them with the same fresher quantity, in order to maintain an acceptable metal content. Indeed, their analysis shows that they contain, in addition to minerals, silica, alumina and small amounts of impurities in the form of titanium, iron and alkaline earth. The solid particles used are, for example, calcite, dolomite, limestone, bauxite, baryte, chromite, zirconia, magnesia, perlite, alumina and silica with a low specific surface, etc.
Les catalyseurs sont ceux généralement utilisés dans les réactions de craquage ; on utilise ae préférence les catalyseurs à base de zéolites et parmi ceux-ci, ceux qui présentent.une bonne stabilité thermique en présence de vapeur d'eau. The catalysts are those generally used in cracking reactions; catalysts based on zeolites are preferably used and among these, those which exhibit good thermal stability in the presence of water vapor.
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| US4243514A (en) * | 1979-05-14 | 1981-01-06 | Engelhard Minerals & Chemicals Corporation | Preparation of FCC charge from residual fractions |
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-
1986
- 1986-06-02 FR FR8608008A patent/FR2599376B1/en not_active Expired
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| EP0154385A2 (en) * | 1984-03-09 | 1985-09-11 | Stone & Webster Engineering Corporation | Hydrocarbon pretreatment process for catalytic cracking |
Also Published As
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