FR2615199A1 - Procede de vapocraquage dans une zone reactionnelle en lit fluide - Google Patents
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Abstract
ON DECRIT UN PROCEDE DE VAPOCRAQUAGE DANS UNE ZONE REACTIONNELLE EN LIT FLUIDE D'UNE CHARGE HYDROCARBONEE A DEUX ATOMES DE CARBONE AU MOINS. SELON LE PROCEDE, ON FAIT CIRCULER LADITE CHARGE 3, DE LA VAPEUR D'EAU 2 ET DES PARTICULES DE SOLIDES INERTES, CHAUFFEES A UNE TEMPERATURE T1 COMPRISE ENTRE 500 ET 1800 C DANS AU MOINS UNE ENCEINTE 7. ON SEPARE UN EFFLUENT GAZEUX DES PARTICULES ET ON L'ENVOIE DANS UNE ZONE DE TREMPE 8, DANS LAQUELLE ON FAIT CIRCULER LEDIT EFFLUENT AVEC DES SECONDES PARTICULES DE SOLIDES DE REFROIDISSEMENT QUI SONT A UNE TEMPERATURE T2 AU PLUS EGALE A 800 C ET INFERIEURE A T1. ON RECUEILLE ENSUITE EN 15 UN EFFLUENT DE VAPOCRAQUAGE. APPLICATION A LA PETROCHIMIE ET NOTAMMENT A LA PRODUCTION D'ETHYLENE ET DE PROPYLENE.
Description
261S199
L'invention concerne un procédé amélioré de vapocraquage d'hydrocarbures dans une zone réactionnelle en lit fluide destiné à produire des oléfines légères, et plus particulièrement de l'éthylène et du propylène. Il concerne aussi un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé. Le vapocraquage est apparu dès 1920 pour produire de l'éthylène à partir d'éthane, et est devenu rapidement un procédé de base de la pétrochimie, utilisant des charges de plus en plus lourdes, allant
jusqu'au traitement de gazoles sous vide.
Son principe est basé sur l'instabilité à température élevée des paraffines et des naphtènes comparativement à celle des oléfines et des aromatiques. Les réactions principales sont la rupture d'une liaison C-C par un mécanisme de rupture homolytique pour conduire à une oléfine et à une paraffine, et la deshydrogénation. Ces deux réactions sont endothermiques, et donc favorisées par une élévation de la température; elles provoquent par ailleurs une augmentation du nombre de molécules, ce qui fait qu'elles sont favorisées par de faibles pressions partielles des hydrocarbures à traiter; c'est la raison pour laquelle cette pression est réduite au maximum par
addition de vapeur d'eau au milieu réactionnel.
Cependant, on a rapidement remarqué que le maintien d'une charge hydrocarbonée à une température supérieure à 800 C pendant une durée de l'ordre de quelques dixièmes de secondes conduisait à la formation rapide de dépôts de coke, qui est préjudiciable à plusieurs titres: diminution du transfert thermique entre le réacteur et la charge à craquer, élévation importante de la température de peau du réacteur, diminution du diamètre utile du réacteur entraînant une augmentation de la perte de charge à l'intérieur du réacteur, ce qui conduit à
l'arrêt de l'unité pour procéder à une opération de décokage.
La formation du coke est due à des réactions secondaires telles que la formation d'hydrocarbures aromatiques polycycliques condensés, ainsi
qu'à la polymérisation des oléfines formées.
Cette dernière réaction provient de la tendance que présentent les oléfines à se polymériser lorsque la température est de l'ordre de 500 à 600 C); aussi est on amené, pour diminuer l'importance de cette réaction secondaire, à procéder à un refroidissement rapide (souvent nommé "trempe") des effluents de la réaction de façon à les amener rapidement de la température o s'effectue la pyrolyse à une température inférieure à 500 C, généralement grâce à un échangeur
indirect de chaleur.
On a de plus remarqué que la polymérisation des oléfines était $ favorisée par la présence de nickel à la surface des parois métalliques de l'échangeur de chaleur, qui agit comme un catalyseur hétérogène de polymérisation (M. DENTE et coll., "Fouling of transferline exchangers in ethylene plants", AICHE Meeting de Houston,
Texas, 30 Mars 1983).
Les études thermodynamiques et cinétiques des réactions de pyrolyse d'hydrocarbures conduisent donc, afin d'augmenter la sélectivité de la réaction vers la production d'oléfines, à intervenir sur les paramètres suivants: - augmentation rapide de la température de la charge jusqu'à la température optimale de pyrolyse pour une charge donnée, et maintien de cette température la plus constante possible dans la zone réactionnelle, diminution du temps de séjour de la charge dans la partie réactionnelle, diminution de la pression partielle de la charge hydrocarbonée,
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- trempe rapide et efficace des effluents de la réaction pour éviter
les réactions secondaires du type polymérisation d'oléfines.
Sur le plan de la technologie, ces impératifs ont rapidement conduit à un schéma général de procédé consistant en: a) un préchauffage de la charge, diluée par de la vapeur d'eau, b) un chauffage à haute température de ce mélange dans des fours tubulaires afin de limiter le temps de séjour des hydrocarbures au cours de cette phase de pyrolyse,
c) une trempe rapide des effluents de réaction.
L'évolution de la technologie a essentiellement porté sur les phases de pyrolyse (b) et de trempe (c), pour tenter de satisfaire aux impératifs cités ci-dessus et à la diversité des charges à traiter,
qui s'étendent à l'heure actuelle de l'éthane aux gazoles sous vide.
L'évolution des fours de vapocraquage a essentiellement été axée vers l'. obtention de temps de séjour plus réduits et de diminution de la perte de charge, ce qui a conduit les constructeurs à réduire la longueur des réacteurs tubulaires, donc à augmenter la densité de flux thermlique, surtout vers le début du réacteur, côté alimentation en
charge.
Par ailleurs, pour minimiser les phénomènes de corrosion, les fours doivent être chauffés à partir de combustibles de très bonne qualité contenant peu de soufre, par exemple gaz naturel ou fuel-gaz produit par le vapocraquage lui-même, ce qui contribue à augmenter le prix de
revient du procédé.
En ce qui concerne la trempe des produits de réaction effluents, la technologie s'est orientée vers des échangeurs de température disposés sur les lignes de transfert des effluents de la réaction de pyrolyse (échangeurs nommés TLX, "transfer line exchanger" décrits par exemple dans le brevet US 4097544). Le but de ces échangeurs est de réaliser le plus rapidement possible l'abaissement brutal des gaz effluents des réacteurs de pyrolyse à des températures auxquelles les réactions secondaires du type
polymérisation d'oléfines ne se produisent pas.
Cependant, la température à laquelle est porté l'effluent à la sortie
de l'échangeur de trempe varie en fonction de la charge vapocraquée.
Par exemple, lorsque l'on traite des gazoles sous vide à caractère aromatique, il se trouve, parmi les effluents de vapocraquage une quantité assez importante de fuel-oils polyaromatiques condensés qui ne peuvent être refroidis brutalement à basse température sans que celà ne produise un encrassement excessif de l'échangeur, susceptible de limiter la durée de marche du four. Dans ce cas particulier, on préfère généralement procéder au refroidissement en-deux étapes, la première étant effectuée par trempe indirecte dans l'échangeur de trempe jusqu'à une température de l'ordre de 450-500 C, la seconde étape étant constituée par un refroidissement direct par introduction
de liquides froids dans les effluents de l'échangeur.
Les constructeurs d'échangeurs de type "TLX" se sont efforcés de réduire le volume mort existant entre les sorties des réacteurs tubulaires et les entrées des effluents dans l'échangeur de trempe, sans y parvenir totalement, ce qui est préjudiciable à une trempe rapide. Par ailleurs, ces échangeurs sont construits en acier réfractaire contenant du nickel qui est un catalyseur de
polymérisation des oléfines.
Aucune des techniques pour procéder au vapocraquage d'hydrocarbures n'est à notre connaissance, pleinement satisfaisante, en particulier, aucune ne permet, même avec des alliages spéciaux pour la construction des fours tubulaires par exemple INCOLOY 800 H, de dépasser une température de réaction de 1100 C environ et donc de porter très rapidement les charges à des températures o le craquage thermique s'effectue dans de bonnes conditions. De plus, il est connu que l'apport calorifique maximum doit être réalisé dans la zone du réacteur tubulaire o se produisent les réactions endothermiques de craquage des liaisons C-C et de déshydrogénation, ce qui n'est pas
effectué de façon satisfaisante dans les procédés existants.
Par ailleurs, la nécessité de maintenir un flux thermique élevé a conduit à la diminution de la section des tubes de pyrolyse, ce qui impose une diminution de leur longueur si l'on veut conserver une perte de charge acceptable. De plus, aucun des procédés actuels ne permet d'obtenir une température approximativement constante tout au long de la zone réactionnelle; d'autre part, l'hétérogénéité des flux thermiques entraîne des écarts de température importants à la
circonférence de chaque tube.
Dans le domaine des procédés de vapocraquage qui ne mettent pas en oeuvre des réacteurs tubulaires, l'art antérieur peut être illustré par exemple par le brevet US 4411769 o il est suggéré de chauffer, dans un procédé intégré de cokage et de vapocraquage, la phase.gazeuse provenant du cokage avec des particules très chaudes de coke à une température suffisante pour fournir l'énergie endothermique dans la
réaction de vapocraquage.
L'objet de la présente invention est de proposer un procédé remédiant à ces divers inconvénients et permettant le vapocraquage d'un hydrocarbure ou d'un mélange d'hydrocarbures -, comprenant au moins deux atomes de carbone, conduisant à des rendements améliorés en
éthylène et en propylène par rapport aux procédés existants.
Plus particulièrement, l'invention concerne un procédé de vapocraquage dans une zone réactionnelle en lit fluide d'une charge hydrocarbonée à deux atomes de carbone au moins, comprenant un étage de chauffage de ladite charge par mise en contact avec des premières particules de solides chaudes, caractérisé en ce que l'on fait circuler un mélange de ladite charge au moins en partie sous forme vaporisée avec de la vapeur d'eau dans au moins une enceinte dans laquelle est établi un
contact entre ledit mélange et lesdites premières particules de.
solides, chauffées à une température Tl comprise entre 500 et.1800 C, ledit mélange et lesdites particules de solides circulant globalement à co-courant de haut en bas ou de bas en haut, en ce que, à l'issue d'un brassage entre au moins les particules de solides et ledit mélange, on sépare lesdites particules d'au moins une partie d'un premier effluent gazeux résultant dudit brassage, on envoie, au moins en partie ledit effluent dans une deuxième partie de ladite zone réactionnelle dans laquelle est établi un contact entre ledit effluent et des secondes particules de solides de refroidissement (ou particules de solides froides) que l'on fait circuler dans ladite deuxième partie de la zone réactionnelle et qui sont à une température T2 au plus égale à 800 C, ladite température T2 étant inférieure à la température T1, on sépare lesdites secondes particules d'un second effluent de vapocraquage résultant de la mise en contact ddit premier effluent et desdites secondes particules de solides, et on recueille
ledit effluent de vapocraquage.
Le procédé selon l'invention présente l'avantage de porter le mélange à la température optimale de vapocraquage dans un minimum de temps, de maintenir cette température la plus constante possible dans la zone réactionnelle et de réaliser une trempe rapide et efficace des effluents de vapocraquage. La densité de flux thermique est très élevée dans la mesure o l'on a un contact direct gaz-particules, et ce, sur une très grande surface, qui est la surface totale de toutes
les particules.
Par ailleurs, le degré de turbulence élevé inhérent à l'hydrodynamique de l'enceinte (cyclone à écoulement hélocoidal avec ou 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 vapocraqués, minimisant ainsi les réactions parasites de vapocraquage. Il permet en outre une mise en contact très rapide des effluents avec les particules destinées à
la trempe.
Selon un premier mode de mise en oeuvre du procédé, les premières particules de solides chaudes destinées au chauffage du mélange et les secondes particules de solides, froides, destinées au refroidissement de l'effluent de vapocraquage peuvent circuler à co-courant de haut en bas ou de bas en haut; dans ce premier cas (voir figure 1 ci-après) la zone de refroidissement est adaptée à une circulation descendante des particules froides et de l'effluent gazeux et dans le second cas, la zone de refroidissement est adaptée à une circulation ascendante, la zone de refroidissement et la zone de mise en contact des particules de solides chaudes avec le mélange étant généralement à des
pâles verticalement opposés de l'enceinte.
Selon un second mode de mise en. oeuvre du procédé, les premières particules de solides chaudes et les secondes particules 'froides peuvent circuler à contre-courant. Par exemple, (voir figure 2 ci-après), les particules de solides chaudes et le mélange circulent en descendant d'abord puis les effluents gazeux et les particules froides suivent un parcours montant dans la zone de refroidissement; ou bien les particules de solides chaudes et le mélange peuvent monter dans l'enceinte tandis que les effluents gazeux et les particules froides catalytiques suivent un parcours descendant dans la zone de refroidissement. Dans les deux cas de circulation à contre-courant, la zone de refroidissement et la zone de mise en contact du mélange avec les particules de solides chaudes sont généralement situées
sensiblement à une même extrémité de l'enceinte.
En règle générale, les premières particules de solides chaudes et les
secondes particules de solides froides sont sensiblement inertes.
Elles ont une granulométrie en général comprise entre environ 20 et 2000 micromètres, de préférence comprise entre environ 50 et 300 micromètres (1 micromètre = 10-6 m) et une masse volumique comprise environ entre 500 et 6000 kg/m et de préférence entre environ 1500 et 3000 kg/m. Ces particules chaudes ou froides sont avantageusement les mêmes, ce qui présente l'avantage de ne pas poser de problème de contamination d'une population d'une boucle par celle d'une autre
boucle.
Les particules de solides destinées au chauffage ou au refroidissement présentent en général une surface spécifique inférieure à 100 m2/g (méthode dite BET en utilisant l'absorption d'azote), préférentiellement inférieure à 50 m /g et de manière encore plus préférée, inférieure à 30 m /g. Elles ont une activité catalytique faible (inférieure par exemple à environ 10%, la valeur 100% correspondant arbitrairement à l'activité moyenne habituelle d'un catalyseur de craquage). Elles sont d'un coût faible et il est donc recommandé d'en rejeter une partie de temps en temps, et de les remplacer par une même quantité plus fraiche, s'il s'avère qu'elles
sont à la longue polluées.
Les particules de solides, chaudes ou froides, sont généralement choisies dans le groupe formé par la calcite, la dolomie, le calcaire, la bauxite, la baryte, la chromite, la magnésie, la perlite, l'alumine
et la silice de faible surface spécifique.
Cependant, selon un mode particulièrement avantageux les particules froides peuvent contenir une quantité d'un catalyseur représentant de 2 à 95%, de préférence de 10 à 50 % et plus particulièrement de 12 à % en poids de la fraction totale de particules froides, ce qui permet de contrôler et d'augmenter -la sélectivité en un produit
désiré, en propylène par exemple.
Par exemple, le catalyseur éventuellement ajouté aux particules destinées au refroidissement de la charge pourrait être choisi parmi les catalyseurs permettant de réaliser la métathèse d'une oléfine interne avec l'éthylène. Ces catalyseurs sont généralement à base de composés de molybdène, tungstène, vanadium, niobium, tantale ou rhenium déposés sur une matrice de silice, alumine, silice-alumine, oxyde de zirconium, oxyde de thorium etc... Ce catalyseur est adapté à la distribution finale des effluents de vapocraquage. Ces particules catalytiques peuvent avoir une granulométrie comprise entre environ 20
et 2000 micromètres et avantageusement entre 50 et 500 micromètres.
Elles présentent habituellement une surface spécifique supérieure à m /g (méthode BET) et parmi celles-ci, celles qui ont une bonne stabilité thermique en présence de vapeur d'eau seront avantageusement utilisées. La température des premières particules de solides de chauffage est
habituellement comprise entre environ 500 et 1800 C et avantageu-
sement comprise entre environ 800 C et 1300 C tandis que la température des secondes particules de refroidissement est habituellement comprise entre environ 200 et 800 C et avantageusement
comprise entre 300 et 600 C-.
On pourra adapter la température des particules de refroidissement en présence d'un catalyseur pour que la température de réaction de l'effluent gazeux permette d'obtenir la sélectivité souhaitée, cette adaptation de température venant bien évidemment se superposer au réglage d'autres paramètres aussi importants que le rapport
vapeur/charge ou la température de particules de chauffage.
Selon une caractéristique de l'invention, la deuxième partie de la zone réactionnelle présente en régle générale une entrée débouchant à l'intérieur de ladite enceinte et la mise en contact dudit mélange, avec lesdites premières particules peut s'effectuer dans une zone de ladite enceinte située sensiblement en amont de l'entrée de la seconde partie de ladite zone réactionnelle, c'est-à-dire de la zone de
refroidissement de l'effluent de vapocraquage.
De manière plus détaillée, le procédé selon l'invention comprend les étapes suivantes: On introduit lesdites premières particules chaudes dans un courant de vapeur d'eau adapté à engendrer une vitesse de particules de 10 à 80 m/s, avantageusement de 15 à 30 m/s et de façon à produire un écoulement hélicoidal desdites premières particules de solides dans ladite enceinte. On injecte dans ladite enceinte une partie au moins de ladite charge en la pulvérisant ou en l'atomisant, si la charge est encore liquide après préchauffage, ou en l'introduisant par exemple par des buses si la charge est gazeuse, de façon que la vitesse de sortie de la charge soit comprise entre environ 10 et 150 m/s, avantageusement entre environ 50 et 100 m/s, la quantité de vapeur d'eau d'entraînement desdites premières particules étant telle que le rapport massique débit de vapeur d'eau par rapport au débit de charge est compris entre environ 0,1 et 2, de préférence entre environ 0,3 et 0,8. On laisse en contact dans ladite enceinte ledit mélange ainsi obtenu durant un temps de séjour compris entre environ 0,1 et 2 s à une température T3 comprise entre environ 500 et 1500 C, de préférence
entre 700 et 1100 C.
On sépare lesdites premières particules dudit effluent gazeux, on envoie ledit effluent gazeux dans la deuxième partie de ladite zone réactionnelle dans laquelle on fait circuler lesdites secondes particules de refroidissement dans un courant de gaz vecteur (vapeur d'eau par exemple) adapté à engendrer une vitesse de particules d'environ 0,5 à 10 m/s et avantageusement de 2 à 5 m/s. On laisse en contact dans ladite seconde partie de la zone réactionnelle ledit effluent gazeux durant un temps de séjour compris entre environ 0,1 et s à une température T4 comprise entre 300 et 600 C. On sépare desdites secondes particules ledit second effluent de vapocraquage, et
on le recueille.
Dans le cas d'un écoulement descendant de particules, on peut éventuellement se passer de gaz vecteur puisque les particules tombent d'abord par gravité puis sont ensuite entraînées par les effluents
gazeux à refroidir.
Selon une autre caractéristique de l'invention, on peut procéder à au moins une régénération en lit fluidisé des premières particules de solides, ce qui a pour double effet de retirer au moins en partie le coke déposé sur ces particules lors de la réaction de vapocraquage et de réchauffer ces particules. Si nécessaire, on peut procéder à.un réchauffage supplémentaire desdites particules par combustion d'un combustible auxiliaire introduit sensiblement à la base d'une première zone de régénération de façon à étager sa combustion tout le long de la zone. Cette régénération des premières particules s'effectue à une température comprise entre 500 et 1800 C en présence d'oxygène ou d'un gaz comprenant de l'oxygène moléculaire, on sépare ensuite la majeure partie des gaz de combustion des particules régénérées, on recycle au moins en partie lesdites particules de solides régénérées dans ladite enceinte et au moins périodiquement on retire les particules de solides chaudes provenant de l'étape de régénération
sans les renvoyer dans ladite enceinte.
Dans un autre mode de réalisation préféré, on peut effectuer ladite régénération et ledit réchauffage desdites premières particules, en au moins deux étapes, la première dans une zone tubulaire sensiblement verticale et allongée dont le rapport L/D (o L est la longueur du tube et D son diamètre) est compris entre 20 et 400, à une température T5 comprise entre 500 et 1500 C au moyen d'un gaz vecteur à base d'oxygène ou d'un gaz comprenant de l'oxygène moléculaire, suivie d'une seconde régénération de particules de chauffage et éventuellement de la fin de la combustion du combustible auxiliaire, dans une seconde zone au moyen d'un gaz vecteur à base d'oxygène ou d'un gaz comprenant de l'oxygène moléculaire à une température T6
comprise entre environ 700 et 1800 OC, T6 étant supérieure à T5.
Selon une autre caractéristique de l'invention, on refroidit en général à une température comprise entre environ 200 et 800 oC, lesdites secondes particules froides qui ont été réchauffées par le contact avec l'effluent gazeux, dans au moins une zone de refroidissement en lit fluidisé située en aval de ladite enceinte, par exemple dans la zone tubulaire de refroidissement et/ou dans la zone
de séparation des effluents de vapocraquage des particules.
Comme combustible susceptible d'amener les particules de solides chaudes à une température suffisante, on peut utiliser des combustibles présentant par exemple des points d'ébullition initiaux de l'ordre de 400 C en particulier des fuels lourds, des résidus atmosphériques, des résidus sous vide ou des asphaltes, c'est-à-dire des combustibles pouvant contenir des hétéroatomes comme du soufre, de l'azote et des métaux lourds et ayant un très bas prix, ce qui est un avantage particulièrement intéressant par rapport au système de chauffage classique des procédés de vapocraquage par des combustibles de bonne qualité adaptés à miniminer la corrosion des réacteurs chimiques tubulaires de chauffage. On pourra utiliser éventuellement 20. des cokes de pétrole, des charbons ou des produits apparentés:
lignite, tourbe etc... ainsi que leurs mélanges.
Dans le cas o la température des particules le permet et en particulier lorsque la température de régénération dans la zone de stockage est inférieure à 1000 C, on peut introduire en même temps que le combustible, un adsorbant de façon à réaliser la désulfuration in situ des effluents de combustion. Ce peut être un composé comprenant du calcium tel que du calcaire, de la dolomie, de la calcite, seul ou
associé à d'autres particules inertes.
Les charges hydrocarbonées utilisables dans le cadre de l'invention comprennent en général des hydrocarbures aliphatiques saturés, tel que l'éthane, des mélanges d'alcanes ou des coupes pétrolières telles que les naphtas, les gazoles atmosphériques et les gazoles sous vide, ces derniers pouvant présenter un point final de distillation de l'ordre de 570 C. Les coupes pétrolières peuvent avoir, le cas échéant, subi un prétraitement tel que, par exemple, un hydrotraitement. On pourra également utiliser une charge comprenant du pétrole brut. La charge peut être préchauffée avant d'être mise en contact avec les
particules, par exemple à 250 C.
L'invention concerne aussi le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé. Il comprend (voir figure 1 commentée ci-après): - au moins une enceinte (7) du type cyclone, - des moyens d'entrée (4) (3b fig. 4) d'une charge hydrocarbonée liquide ou gazeuse situés soit en amont et reliés à ladite enceinte soit dans l'enceinte, lesdits moyens d'entrée contenant des moyens de pulvérisation ou d'atomisation (50 fig.4) de ladite charge vers l'entrée de ladite enceinte lorsqu'elle est liquide ou des moyens d'introduction classiques tels que des buses lorsque la charge est gazeuse, - des moyens d'entrée (2) de vapeur d'eau en amont desdits moyens d'entrée de la charge adaptés à entraîner lesdites premières particules chaudes dans ladite enceinte (7), - des moyens d'entrée (6) des premières particules de solides chaudes conférant à ces particules un mouvement hélicoidal sur les parois dans ladite enceinte (7) dans la direction de l'écoulement résultant de la charge et de la vapeur d'eau, - des moyens de séparation (7b, 23) des particules de solides d'une part et d'un premier effluent gazeux d'autre part reliés à ladite enceinte (7), - des moyens de transport (25) des premières particules de solides connectés auxdits moyens de séparation vers au moins un moyen de régénération (26) et éventuellement de réchauffage (29) desdites particules de solides, - - des moyens de stockage (27) et de recyclage (31,32) desdites particules de solides connectées auxdits moyens de régénération (26) et éventuellement de réchauffage (29) vers ladite enceinte (7), - des moyens d'entrée des secondes particules de solides froides (8a) dans ladite enceinte (7), - au moins un moyen d'entrée (9) dudit effluent gazeux et des secondes particules de solides froides dans un réacteur de refroidissement qui est une colonne (8) de forme allongée, tubulaire et sensiblement verticale avec circulation à concourant du premier effluent gazeux et des secondes particules de solides froides soit de haut en bas ("dropper") soit de bas en haut ("riser"), - des moyens de séparation par strippage (stripping) (10, 11) d'un second effluent de vapocraquage et des particules de solides froides, à l'extrémité de la colonne opposée à l'extrémité par laquelle ont été introduits ledit effluent gazeux et les particules de solides froides, - des moyens de refroidissement (12) desdites secondes particules froides dans ladite colonne et/ou dans lesdits moyens de séparation
(10, 11),
- des moyens de sortie (15) du second effluent de vapocraquage reliés auxdits moyens de séparation (10, 11), - des moyens de transport (16) des secondes particules de solides froides connectés auxdits moyens deséparation vers un moyen de stockage (18), et - des moyens de recyclage (22) desdites secondes particules au moins
en partie vers ladite enceinte.
Selon une variante de l'appareil, la zone de refroidissement par exemple la zone ascendante (ou riser) comprend une partie supérieure de diamètre R contenant lesdits moyens de refroidissement et une partie inférieure de diamètre r débouchant dans l'enceinte telles que le rapport R/r soit compris entre environ 1 et 10. Cette configuration présente l'avantage de limiter la consommation de vapeur nécessaire à l'entraînement des particules jusqu'à l'entrée dans le réacteur de refroidissement, de permettre l'implantation de surfaces d'échange dans le réacteur, ce qui permet un refroidissement homogène de l'effluent de vapocraquage et des secondes particules dans une même zone et enfin de limiter l'entraînement des secondes particules hors du réacteur de refroidissement, ce qui évite d'avoir à réaliser un
recyclage important.
L'invention sera mieux comprise par la description de quelques modes
de réalisation, donnés à titre illustratif mais nullement limitatif qui ensera faite ci-après à l'aide des figures annexées la figure 1 représente un mode de réalisation du procédé de vapocraquage selon l'invention o un mélange de la charge et de la vapeur d'eau, et des premières particules de solides chaudes circulent globalement ensemble de haut en bas dans le même sens, à co-courant des secondes particules de solides adaptées au refroidissement de l'effluent de vapocraquage, la figure 2 représente un autre mode, de réalisation o la circulation dans le même sens de haut en bas du mélange ci-dessus et des premières particules est à contre courant des secondes particules, la figure 3 illustre une variante de la zone de refroidissement ascendante, la figure 4 montre une vue longitudinale de la zone réactionnelle adaptée au refroidissement dans une colonne ascendante, les figures 5 et 6 illustrent en coupe transversale suivant un plan AA' et un plan BB' de la figure 4 une vue au niveau de l'injection de la charge et des premières particules de solides, chaudes dans l'enceinte et une vue au niveau de l'entrée de l'effluent gazeux dans la zone de refroidissement, la figure 7 illustre un autre mode d'admission des particules de
solides froides dans la zone de refroidissement.
Dans la figure 1, les premières particules de solides, chaudes et sensiblement inertes qui sont issues de la zone de réchauffage sont introduites dans l'éjecteur 1, o elles sont mises en suspension et
accélérées pour un courant de vapeur d'eau, injectée par la ligne 2.
La charge, préchauffée vers 250 C par exemple est véhiculée par la ligne 3 et introduite dans la suspension par un dispositif 4. Ce dispositif 4 peut être simplement constitué d'une couronne munie d'orifices d'introduction ou de pulvérisation et entourant le tube 5 o s'écoule la suspension vapeur-particules chaudes. Le réchauffage de manière très rapide de la charge par les particules chaudes jusqu'à la température de vapocraquage s'effectue en général dans la ligne 6 et la réaction de vapocraquage se développe essentiellement dans la partie supérieure 7a de l'enceinte 7 qui est un cyclone Uniflow à passage direct, à écoulement hélicoïdal sans retournement de la spirale de gaz effluent. La température de réaction est maintenue
sensiblement constante à ce niveau.
Dans cette même enceinte 7, les particules sont progressivement séparées des effluents gazeux par effet centrifuge et tombent par gravité dans la partie inférieure 7b du cyclone uniflow. Une ligne 23 amène la vapeur d'eau qui assure la désorption des hydrocarbures fixés sur les particules dans la partie inférieure 7b. Les effluents gazeux sensiblement exempts de particules chaudes, passent par des moyens d'entrée 9 comprenant au moins un orifice dans la partie supérieure d'une colonne de refroidissement descendante (ou dropper) 8 débouchant dans l'enceinte 7 sensiblement suivant l'axe de ladite enceinte. Ces effluents gazeux sont rapidement mis en contact avec des secondes particules de solides froides, par exemple sensiblement inertes, alimentées à la partie supérieure 8a de la colonne descendante 8. Les effluents circulent à co-courant avec ces particules de solides
froides dans la colonne 8.
Son extrémité inférieure débouche sur une enceinte 10 de séparation o se réalise la séparation effluent de vapocraquage-secondes particules,
essentiellement par effet gravitaire et effet inertiel.
Ces particules tombent dans un lit fluidisé 11 situé à la partie basse de l'enceinte 10. Ce lit fluidisé est équipé de tubes échangeurs 12 connus en soi qui abaissent la température des particules. Il est fluidisé par de la vapeur amenée par la ligne 13 dans des conditions qui assurent un strippage efficace des hydrocarbures adsorbés sur les grains ou qui pourraient être entraînés par le courant de particules froides. Un cyclone 14 en liaison avec l'enceinte 10 assure une séparation efficace gaz-solides avant envoi des effluents de
vapocraquage vers un traitement ultérieur par la ligne 15.
Les particules refroidies dont le débit est contrôlé par une vanne 22b sont ensuite remontées par le lift 16, alimenté en vapeur d'eau d'entraînement par la ligne 17 dans un silo de stockage 18, qui peut éventuellement opérer en lit fluidisé et être équipé lui aussi si nécessaire de surfaces d'échange en vue d'un refroidissement des particules plus poussé. Ces particules passent par un cyclone 19 qui assure la séparation partic les-vapeur d'entraînement. Le silo de stockage 18 alimente le droppeur 8 par la ligne 20. Le contr8le du débit de solides de refroidissement est assuré par la vanne 22, ce qui
permet notamment de modifier l'intensité de l'échange thermique.
2 6 1 5 1 9 9
Les premières particules de solides, chaudes, débarrassées des hydrocarbures de vapocraquage sont dirigées grâce à une vanne 32b, par la ligne 25 reliée à l'enceinte 7 vers la partie inférieure d'un ensemble de régénération et de réchauffage éventuel qui comprend un lift 26 et un lit fluidisé de stockage 27. Ce lift est une colonne tubulaire sensiblement verticale de rapport L/D avantageusement compris entre 30 et 200. Il permet la combustion en partie du coke déposé ou des hydrocarbures de la charge qui n'ont pas été
vapocraqués, assure ainsi la régénération des particules chaudes et en.
même temps, le réchauffage de ces particules.
Si la chaleur libérée par la combustion du coke déposé sur les particules n'est pas suffisante pour relever leur températuyre à un niveau suffisant, il est possible d'amener un combustible auxiliaire par une conduite 29 à la base du lift 26 sensiblement au-dessus de la ligne d'arrivée des particules et de le brûler grâce à l'apport d'air de la ligne 28. Ce mode d'introduction du combustible permet de bien le mélanger avec les particules chaudes et d'assurer un étagement de la combustion qui est toujours bénéfique dans le cas de combustibles
difficiles à brûler.
Le lift 26 débouche dans l'enceinte 27 o se termine, en lit fluidisé, grâce à un apport d'air par la ligne 30. La combustion du coke déposé sur les grains et la combustion du combustible auxiliaire. Cette enceinte 27 assure également une fonction de stockage des particules avant leur introduction dans la zone de vapocraquage. Ce retour dans la zone de vapocraquage est assuré par la ligne 31. Le débit de solides de chauffage est contr8lé par la vanne 32. Les effluents de réchauffage et de régénération sont séparés des particules chaudes et évacués par la ligne 33 après être passés dans le cyclone 34 qui est
relié à l'enceinte de stockage et de régénération.
La figure 2 illustre l'appareil selon le procédé de l'invention o la
colonne de refroidissement est ascendante.
Les références sur la figure 2 sont les mêmes que celles de la figure
1 et correspondent aux mêmes moyens.
La boucle de chauffage du mélange et de régénération des particules chaudes est strictement identique à celle de la figure 1. L'effluent gazeux, après avoir été craqué dans la partie supérieure 7a de l'enceinte 7, est séparé des particules chaudes dans la partie inférieure 7b o s'effectue aussi le strippage des particules grâce à de la vapeur d'eau amenée par la ligne 23. Il pénètre dans la colonne de refroidissement 8 par les moyens d'entrée 7. Les secondes particules de solides de refroidissement arrivent par la ligne 16 de l'enceinte de stockage 10 dans la partie inférieure 8a de la colonne 8 qui débouche dans la partie basse de l'enceinte 7 selon l'axe de ladite enceinte. De la vapeur d'eau ou un recyclage d'hydrocarbures légers alimenté par la ligne 41 assure la fluidisation des particules dans la boucle de refroidissement. L'effluent gazeux est refroidi en grande partie dans la colonne 8 et pénètre dans l'enceinte de séparation et de stockage 10 o il est séparé des particules et en ' même temps désorbé des particules grâce à l'apport de vapeur d'eau amené par la ligne 13 qui maintient également la fluidisation. Un cyclone 14 relié à l'enceinte de stockage affine la séparation des
effluents de vapocraquage qui sont recueillis par la ligne 15.
Un échangeur de chaleur 12 dans l'enceinte de stockage 10 permet de retirer l'énergie thermique accumulée par les particules de refroidissement lors du refroidissement de l'effluent. Les particules sont ensuite recyclées par la ligne 16 et la vanne 22, cette dernière
permettant de contrôler leur débit dans la colonne.
Une variante du dispositif selon l'invention (fig. 3) consiste à prévoir une conduite de refroidissement 8 ascendante o sa partie supérieure (définie à partir de la sortie de la colonne de l'enceinte (7) de diamètre R contient des moyens de refroidissement 42 (surfaces
d'échanges pariétales décrites par exemple dans le brevet FR 2575546).
Ce diamètre R est tel qu'il est dans un rapport R/r (r étant le diamètre de ladite colonne dans l'enceinte (7) compris de préférence entre 2 et 4. Dans ces conditions, la colonne 8 assure le refroi- dissement de l'effluent de vapocraquage ainsi que celui des particules de refroidissement. Il en résulte par la même occasion une simplification de l'appareillage car on évite d'avoir à manipuler des
débits de particules de solides élevés dans la partie recyclage.
A la partie supérieure de la colonne 8, un cyclone 43 récupère les particules de solides entraînées par le courant d'hydrocarbures qui sont amenés dans le silo de stockage 45. L'effluent de vapocraquage est recueilli par la ligne 44 reliée au cyclone 43. Une étape complémentaire de strippage à la vapeur grâce à une ligne 47 dans le silo 45 permet de désorber les particules et de récupérer par une
autre ligne (non représentée sur la figure) ces effluents désorbés.
Les particules sont ensuite recyclés par la ligne 46 dans la colonne
de refroidissement 8 et leur débit est contrôlé par la vanne 22.
De manière générale, les pressions dans les différentes enceintes sont réglées de façon que la pression de l'enceinte 7 soit supérieure à la pression de la zone de refroidissement 8, ce qui limite le passage de particules de refroidissement, inertes et/ou catalytiques dans
l'enceinte 7.
La figure 4 montre une vue plus détaillée du cyclone 7 au niveau de la zone supérieure 7a o s'effectue le vapocraquage par contact avec les particules de solides, chaudes et au niveau de la zone d'entrée de
l'effluent gazeux dans la colonne de refroidissement ascendante.
Suivant un mode de réalisation particulier, la charge éventuellement préchauffée peut arriver par la ligne 3b, est divisée et injectée grâce à au moins un niveau d'injecteurs 50 d'atomisation ou de pulvérisation dans le cas de charges liquides ou d'introduction classique dans le cas de charges gazeuses, qui sont connus de l'homme de l'art et qui sont disposés sur la paroi externe de la zone. de refroidissement 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 généralement 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 lorsque la charge est liquide est généralement comprise entre 10 et 300 micromètres (10 et 300 x 10-6 m). La vitesse d'entrée dans le cyclone et la vitesse d'éjection de la charge sont habituellement réglées de telle façon que les gouttelettes soient sensiblement vaporisées avant qu'elles ne viennent percuter les solides chauds tapissant la paroi. Comme le montre la figure 5, les injecteurs peuvent être disposés dans la partie haute 7a du cyclone 7, de façon à envoyer la charge avantageusement dans le sens d'écoulement de la spirale sous un angle d'environ 0 à 80 par rapport au rayon du tube passant par l'injecteur et de préférence sous un angle d'environ 30 à 60 , à une vitesse variant généralement de 10 à 150 m/s, de préférence à 80 m/s vers les particules de solides chaudes, qui débouchent tangentiellement dans le cyclone 7 à une vitesse en général de 10 à
m/s, préférentiellement 20 à 40 m/s.
L'entrée des effluents gazeux dans la zone de refroidissement peut être aménagée sur au moins un niveau 9a et avantageusement sur au moins deux niveaux 9a et 9b du réacteur de refroidissement 8 afin que ces effluents soient mieux distribués sur les particules de refroidissement. La conduite 8a 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 de refroidissement vers le haut, le diamètre interne de la conduite en aval du niveau 9a est supérieur à celui situé en amont de ce même
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niveau 9a et inférieur au diamètre situé en aval du niveau 9b. Cette disposition facilite la circulation à grande vitesse des particules de refroidissement et limite leur échappement dans le cyclone. Elle permet d'assurer également un meilleur contact des hydrocarbures avec les particules. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, les ouvertures 9a, 9b sont taillées en biseau de telle sorte que les effluents conservent à l'entrée le mouvement circulaire et la grande vitesse qu'ils acquièrent dans le cyclone (figure 6) et elles sont avantageusement dirigées vers le bas pour favoriser ie contact des
deux phases.
On a représenté sur la figure 7 un autre mode d'admission des particules de refroidissement dans l'enceinte 7, qui peut s'appliquer sur la boucle de vapocraquage illustrée par la figure 1, c'est-à-dire dans des cyclones avec ou sans retournement de la spirale avec un
réacteur de refroidissement 8 descendant.
Selon la figure 7, la conduite d'arrivée 8 des particules de refroidissement traversant la partie supérieure du cyclone 7 sensiblement le long de son axe central est aménagée en son intérieur pour canaliser les particules vers la zone médiane 7b du cyclone o il est mis en contact avec les effluents gazeux. En effet, les particules froides tombent dans un lit 51 fluidisé par de la vapeur ou des hydrocarbures légers (CI à C3) introduits par des distributeurs (sparged-tubes) 52. Il entre ensuite par débordement dans des goulottes 53 réparties uniformément sur la section du lit fluidisé, qui dirigent les particules de refroidissement vers les moyens d'entrée 9 du réacteur 8 dont l'extrémité supérieure est contenue dans
le cyclone 7 sensiblement au niveau de la zone 7b.
L'orifice d'entrée 9a du réacteur 8 et l'orifice de sortie de la conduite 8a des particules de refroidissement ont préférentiellement une forme biseautée permettant une entrée à grande vitesse de vapeurs d'hydrocarbures sensiblement tangentielle à l'écoulement des particules. Cette disposition évite en majeure partie la dispersion des particules froides à l'extérieur de la zone de refroidissement. De plus, les particules s'écoulant par gravité des gouiottes sont accélérées par les vapeurs des effluents qui pénètrent dans la zone réactionnelle à grande vitesse, ce qui favorise la mise en contact
rapide et homogène des vapeurs avec les particules de refroidissement.
Les exemples qui suivent sont donnés à titre illustratif et montrent en particulier les possibilités de traitement catalytique des
effluents dans la boucle de refroidissement.
Exemple 1: Avec particules de refroidissement inertes.
On a réalisé le vapocraquage de butane. Les conditions opératoires et
les résultats expérimentaux sont présentés dans le tableau ci-après.
Exemple 2: Avec particules de refroidissement inertes et avec
particules catalytiques.
On a réalisé le vapocraquage d'une même charge sensiblement dans les mêmes conditions expérimentales. On a ajouté des particules catalytiques aux particules de solides de refroidissement dans le but de réaliser la métathèse de l'éthylène et du butène 2 pour obtenir du propylène. Les conditions opératoires et les résultats expérimentaux
sont présentés dans le tableau ci-après.
Tableau
Exemple 1 Exemple 2 Charge C4Hlo C4Hlo Particules inertes Carborundum Carborundum Masse volumique (kg/m) 2500 2500 Particules catalytiques Oxyde de tungstène sur silice (15% poids) Masse volumique (kg/m) --- 1700 Surface spécifique des particules inertes (m 2/g) 0,2 0,2 Surface spécifique des particules catalytiques (m2/g) --- 170 Taille particules inertes 260 micromètres 260 micromètres Taille particules catalytiques --150 micromètres % massique de particules catalytiques dans la boucle de refroidissement 0 45 Pression (mPa) 0,15 0,15 Température des particules inertes chaudes réchauffées par apport de combustible, avant injection ( C) 965 950 Température des particules froides avant refroidissement ( C) 380 385 Température de vapocraquage ( C) 823 819 Température de refroidissement ( C) 495 505 Temps de séjour (s) 0,37 0,39 Exemple 1 Exemple 2 Rendement
H2 1,3 1,2
CH4 15,0 15,3
C2H + C2H
C24 +26 C49,.0 46,5
C3H
C36 8,1 14,7
C3H8
C3H8 7,9 7,6
C4 12T4 7,5
C5 (<200oC) 6,0 6,7 Autres (> 200 C) 0,3 0,5
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Claims (16)
1 - Procédé de vapocraquage dans une zone réactionnelle en lit fluide d'une charge hydrocarbonée à deux atomes de carbone au moins, comprenant un étage de chauffage de ladite charge par mise en contact avec des premières particules de solides chaudes caractérisé en ce que l'on fait circuler un mélange de ladite charge au moins en partie sous forme vaporisée, avec de la vapeur d'eau dans au moins une enceinte dans laquelle est établi un contact entre ledit mélange et lesdites premières particules de solides, chauffées à une température T1 comprise entre 500 et 1800 C, ledit mélange et lesdites particules de solides circulant globalement à co-courant de haut en bas ou de bas en haut, en ce que, à l'issue d'un brassage entre au moins les particules de solides et ledit mélange, on sépare lesdites particules d'au moins une partie d'un premier effluent gazeux résultant dudit brassage, on envoie, au moins en partie ledit effluent dans une deuxième partie de ladite zone réactionnelle dans laquelle est établi un contact entre ledit effluent et des secondes particules de solides de refroidissement (ou particules de solides froides) que l'on fait circuler dans ladite deuxième partie de la zone réactionnelle et qui sont à une température T2 au plus égale à 800 C, ladite température T2 étant inférieure à la température T1, on sépare lesdites secondes particules d'un second effluent de vapocraquage résultant de la mise en contact dudit premier effluent et desdites secondes particules de
solides, et on recueille ledit effluent de vapocraquage.
2 - Procédé selon la revendication 1 dans lequel lesdites premières particules de solides sont des particules sensiblement inertes et lesdites secondes particules peuvent soit être sensiblement inertes soit contenir une quantité de particules catalytiques, lesdites premières et secondes particules ayant une granulomètrie comprise entre environ 20 et 2000 micromètres et une masse volumique comprise
3entre environ 500 et 6000 kg/m.
entre environ 500 et 6000 kg/m.
3 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 2 dans
lequel la deuxième partie de la zone réactionnelle présente une entrée débouchant à l'intérieur de ladite enceinte et dans lequel la mise en contact dudit mélange, avec lesdites premières particules s'effectue dans une zone de ladite enceinte située sensiblement en amont de
l'entrée de la seconde partie de ladite zone réactionnelle.
4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 dans
lequel on introduit lesdites premières particules chaudes dans un courant de vapeur d'eau adapté à engendrer une vitesse de particules de 10 à 80 m/s et de façon à produire un écoulement hélicoidal desdites premières particules de solides dans ladite enceinte, on injecte soit en amont de l'enceinte soit dans ladite enceinte une partie au moins de ladite charge de façon que la vitesse de sortie de la charge soit comprise entre 10 et 150 m/s, la quantité de vapeur d'eau d'entraînement desdites premières particules étant telle que le rapport massique débit de vapeur d'eau par rapport au débit de charge est compris entre environ 0,1 et 2, on laisse en contact dans ladite enceinte ledit mélange ainsi obtenu durant un temps de séjour compris entre environ 0,1 et 2,0 s à une température T3 comprise entre environ 500 et 1500 C, on sépare lesdites premières particules dudit effluent gazeux, on envoie ledit effluent gazeux dans la deuxième partie de ladite zone réactionnelle dans laquelle on fait circuler lesdites -secondes particules de refroidissement dans un courant de gaz vecteur adapté à engendrer une vitesse de particules de 0,5 et 10 m/s, on laisse en contact dans ladite seconde partie de la zone réactionnelle ledit effluent gazeux durant un temps de séjour compris entre environ 0,1 et 100 s à une température T4 comprise entre 300- et 600 C, on sépare desdites secondes particules ledit second effluent de
vapocraquage, et on recueille ledit second effluent de vapocraquage.
- Procédé selon l'une des revendications 1 à 4 dans lequel on
procède au moins à une régénération des premières particules de solides et éventuellement à au moins un réchauffage desdites
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particules par combustion d'un combustible auxiliaire en lit fluidisé à une température comprise entre 500 et 1800 C, en présence d'oxygène ou d'un gaz comprenant de l'oxygène moléculaire, on sépare la majeure partie des gaz de combustion des particules régénérées, on recycle au moins en partie lesdites particules de solides régénérées dans ladite enceinte et au moins périodiquement on retire les premières particules de solides provenant de l'étape de régénération sans les envoyer dans
ladite enceinte.
6 - Procédé selon la revendication 5 dans lequel on effectue ladite régénération et ledit réchauffage en au moins deux étapes, la première dans une zone tubulaire sensiblement verticale et allongée dont le rapport L/D (o L est la longueur du tube et D son diamètre) est compris enre 20 et 400, à une température T5 comprise entre 500 et 1500 C au moyen d'un gaz vecteur à base d'oxygène ou d'un gaz comprenant de l'oxygène moléculaire, suivie d'une seconde régénération et éventuellement de la fin de la combustion du combustible auxiliaire, dans une seconde zone au moyen d'un gaz vecteur à base d'oxygène ou d'un gaz comprenant de l'oxygène moléculaire à une température T6 comprise entre environ 700 et 1800 C, T6 étant
supérieure à T5.
7 - Procédé selon l'une des revendications 5 à 6 dans lequel on
introduit ledit combustible sensiblement à la base de la zone
tubulaire.
8 - Procédé selon l'une des revendications 5 à 7 dans lequel ledit
combustible est choisi dans le groupe formé par les fuels lourds, les résidus atmosphériques et/ou sous vide, les asphaltes, les cokes de
pétrole, les charbons, les tourbes, les lignites et leurs mélanges.
9 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 8 dans lequel les
particules de solides sont choisies dans le groupe formé par la calcite, la dolomie, le calcaire, la bauxite, la baryte, la chromite, la magnésie, la perlite, l'alumine et la silice de faible surface spécifique.
- Procédé selon l'une des revendications 1 à 9 dans lequel on
refroidit lesdites secondes particules dans au moins une zone de refroidissement, en lit fluidisé, située en aval de ladite enceinte de refroidissement, à une température comprise entre environ 200 et 800 C, et on recycle lesdites particules froides au moins en partie
dans ladite enceinte.
11 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 10 dans lequel la
température des premières particules de solides chaudes est comprise entre environ 500 et 1800 C et celle des secondes particules de
solides froides est comprise entre environ 200 et 800 C.
12 - Procédé selon l'une quelconque- des revendications 1 à 11 dans
lequel lesdites premières particules de solides et ledit mélange circulent globalement ensemble soit à co-courant, soit à contre
courant desdites secondes particules.
13 - Procédé selon l'une quelconque des revendications dans lequel
lesdites secondes particules froides renferment en outre un catalyseur ayant une matrice choisie parmi la silice, l'alumine, la silice-alumine, l'oxyde de zirconium, l'oxyde de thorium et contenant des composés de molybdène, tungstène, vanadium, niobium, tantale ou rhénium, ledit catalyseur représentant 2 à 95% en poids des secondes
particules froides.
14 - Appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend (fig. 1): - au moins une enceinte (7) du type cyclone, - des moyens d'entrée (4), (3b,50,fig. 4) d'une charge hydrocarbonée (3) liquide ou gazeuse situés soit en amont et reliés à ladite enceinte, soit dans ladite enceinte, - des moyens d'entrée (2) de vapeur d'eau en amont desdits moyens d'entrée de la charge, adaptés à entraîner lesdites premières particules chaudes dans ladite enceinte (7), - des moyens d'entrée (6) des premières particules de solides chaudes conférant à ces particules un mouvement hélicoidal sur les parois dans ladite enceinte (7) dans la direction de l'écoulement résultant de la charge et de la vapeur d'eau, - des moyens de séparation (7b, 23) des particules de solides d'une part et d'un premier effluent gazeux d'autre part, reliés à ladite enceinte 7, - des moyens de transport (25) des premières particules de solides connectés auxdits moyens de séparation vers au moins un moyen de régénération (26) et éventuellement de réchauffage (29) desdites particules de solides, - des moyens de stockage (27) et de recyclage (31,32) desdites particules de solides connectées auxdits moyens de régénération (26) et éventuellement de réchauffage (29) vers ladite enceinte (7), - des moyens d'entrée des secondes particules de solides froides (8a) dans ladite enceinte (7), - au moins un moyen d'entrée (9) dudit effluent gazeux et des secondes particules de solides froides dans un réacteur de refroidissement- qui est une colonne (8) de forme allongée, tubulaire et sensiblement verticale avec circulation à cocourant de l'effluent gazeux et des secondes particules de solides froides soit de haut en bas ("dropper") soit de bas en haut ("riser"), - des moyens de séparation par strippage (stripping) (10, 11) d'un second effluent de vapocraquage et des particules de solides froides, à l'extrémité de la colonne opposée à l'extrémité par laquelle ont été introduits ledit effluent gazeux et les particules de solides froides, des moyens de refroidissement (12) desdites secondes particules froides dans ladite colonne et/ou dans lesdits moyens de séparation
(10, 11),
- des moyens de sortie (15) du second effluent de vapocraquage reliés auxdits moyens de séparation (10, 11), - des moyens de transport (16) 'des secondes particules de solides froides connectées auxdits moyens de séparation vers un moyen de stockage (18), et - des moyens de recyclage (20,22) desdites secondes particules au
moins en partie vers ladite enceinte.
15 - Appareil selon la revendication 14 dans lequel ledit moyen de régénération (26) comprend une colonne allongée tubulaire contenant à
sa base des moyens d'injection (29) d'un combustible auxiliaire.
16 - Appareil selon -l'une quelconque des revendications 14 à 15 dans
lequel les moyens d'entrée des premières particules de solides sont situés dans la partie supérieure (7a) de l'enceinte (7).et dans lequel la colonne 8 est adaptée à la circulation ascendante de l'effluent
gazeux et des secondes particules de solides froides.
17 - Appareil selon l'une quelconque des revendications 14 à 15 dans
lequel les moyens d'entrée des premières particules de solides sont situés dans la partie supérieure (7a) de l'enceinte et dans lequel la colonne (8) est adaptée à la circulation descendante de l'effluent
gazeux et des secondes particules de solides froides.
18 - Appareil selon l'une quelconque des revendications 14 à 16 dans
lequel la colonne (8) (figure 3) comprend une partie supérieure de diamètre R contenant lesdits moyens de refroidissement (12) et une partie inférieure de diamètre r débouchant dans ladite enceinte (7) tel que le rapport R/r soit compris entre environ 1 et 10 et de
préférence entre environ 2 et 4.
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| FR8706627A FR2615199B1 (fr) | 1987-05-11 | 1987-05-11 | Procede de vapocraquage dans une zone reactionnelle en lit fluide |
| ES88401145T ES2018353B3 (es) | 1987-05-11 | 1988-05-10 | Procedimiento de craqueo con vapor en una zona de reaccion en lecho fluidizado. |
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| JP63115964A JPS63304091A (ja) | 1987-05-11 | 1988-05-11 | 流動床反応帯域における水蒸気クラッキング方法 |
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