FR2633848A1 - Procede et dispositif de regeneration d'un catalyseur use avec echange thermique en lit fluidise - Google Patents

Abstract

On décrit un procédé et un appareil de régénération en lit fluidisé d'un catalyseur usé. Selon le procédé, on effectue une première régénération de catalyseur usé dans un premier réacteur 9a, on envoie le catalyseur en partie régénéré dans une deuxième zone 9bsituée au-dessus de la première où l'on effectue une deuxième régénération et on prélève une partie au moins du catalyseur régénéré de la deuxième zone pour le refroidir dans un échangeur 32 et l'envoyer ensuite dans le premier régénérateur 9a. On fait circuler cette partie du catalyseur régénéré dans l'échangeur de bas en haut en lit fluidisé, on fait déborder le catalyseur de l'échangeur et on introduit le catalyseur refroidi dans le premier régénérateur et de manière avantageuse sensiblement au voisinage du lit fluidisé dense 25 de ce régénérateur. Application à la régénération de catalyseur issu d'un procédé de craquage catalytique.

Description

L'invention concerne un procédé de régénération. d'un catalyseur usé avec échange thermique en lit fluidisé et un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Plus particulièrement, le procédé peut s'appliquer à la régénération de catalyseurs particulièrement chargés en résidus hydrocarbonés et en coke après réaction avec une charge d'hydrocarbures. Elle peut concerner les catalyseurs d'hydrotraitement, d'hydrocraquage ou de craquage catalytique, de réformage ou même toutes masses de contact utilisées par exemple dans les procédés de craquage thermique.

A titre d'exemple purement illustratif, on appliquera le procédé de régénération de catalyseur usé issu d'un procédé de craquage catalytique, en lit fluidisé, de charges lourdes ayant un carbone
Conradson élevé, telles qu'un résidu atmosphérique, un résidu sous vide, un résidu désasphalté, ces résidus pouvant être hydrotraités.

On sait que l'-industrie pétrolière utilise de façon usuelle des procédés de craquage catalytique en lit fluidisé (fluid catalytic cracking ou F.C.C.) dans lesquels des molécules d'hydrocarbures à hauts poids moléculaire et à point d'ébullition élevé sont scindées en molécules plus petites, qui peuvent bouillir dans des domaines de températures plus faibles, convenant à l'usage recherché.

Dans ce type de procédé, la charge d'hydrocarbures est simultanément vaporisée et mise en contact dans un élévateur ou "riser" à haute température avec un catalyseur de craquage, qui est maintenu en suspension dans les vapeurs de la charge. Après que l'on ait atteint par craquage la gamme de poids moléculaires désirée, avec un abaissement correspondant des points d'ébullition, le catalyseur est séparé des produits obtenus.

Dans les procédés de ce type, la réduction souhaitée des points d'ébullition résulte de réactions catalytiques et thermiques contrôlées. Ces réactions interviennent de façon quasi-instantanée lorsque la charge finement atomisée est mise en contact avec le catalyseur. Celui-ci se désactive cependant rapidement, pendant le court laps de temps où il est en contact avec la charge, et ceci du fait, essentiellement, d'une absorption d'hydrocarbures et d'un dépôt de coke sur ses sites actifs. Il est nécessaire de stripper en continu le catalyseur usé, par exemple à la vapeur, pour récupérer les hydrocarbures adsorbés, et de le réactiver, également en continu, sans altérer ses caractéristiques, en procédant à une combustion contrôlée du coke, dans une section de régénération à un ou plusieurs étages, avant de recycler le catalyseur vers la zone réactionnelle.

De l'air de combustion est alors injecté à la base du régénérateur, tandis qu'à la partie supérieure de celui-ci sont prévus des cyclones permettant de séparer le gaz de combustion des particules de catalyseur régénéré. Celui-ci est évacué à la partie inférieure du régénérateur et recyclé vers la base de l'élévateur, ou la charge est habituellement injectée.

Le procédé FCC est naturellement mis en oeuvre de façon que l'unité de craquage soit en équilibre thermique. Autrement dit, l'alimentation en catalyseur chaud régénéré doit être telle qu'elle puisse répondre aux diverses exigences thermiques de la section réactionnelle, à savoir, en particulier - le préchauffage de la charge liquide - la vaporisation de cette charge - l'apport de calories exigé par les réactions impliquées, lesquelles globalement sont endothermiques - les pertes de chaleur de l'unité.

La quantité de coke présent sur le catalyseur, à l'entrée de la zone de régénération ainsi que le mode de régénération détermineront la température finale atteinte dans la zone de régénération, car les calories provenant de la combustion du coke servent outre aux pertes chaleur, à réchauffer le fluide de régénération (air et/ou oxygène) et se partagent entre les gaz de combustion et les particules de catalyseur. En régime de fonctionnement, la quantité de coke produit dans l'unité de craquage sera donc sensiblement constante, si l'équilibre thermique n'est pas modifié par des contraintes extérieures.

En particulier, lorsqu'on procède au craquage de charges composées d'hydrocarbures à haut point d'ébullition, par exemple à un point d'ébullition supérieur à 550 OC, ou de charges ayant un carbone
Conradson élevé ou une concentration en métaux importante, du coke et des hydrocarbures lourds peuvent se déposer sur le catalyseur en quantité importante et sa régénération par une combustion peut provoquer un dégagement de chaleur qui peut détériorer l'appareillage et désactiver le catalyseur.

Pour pallier ces inconvénients, il a été proposé selon le brevet
US 4035 284 de réaliser une régénération en deux zones où la combustion fonctionne en tout ou partie à co-courant de catalyseur et de fluide oxydant de façon à minimiser le temps de séjour du catalyseur à haute température, sans toutefois dépasser 750 OC, pour ne pas diminuer l'activité du catalyseur. Dans ce brevet est décrit l'ajout d'une partie de catalyseur régénéré chaud au catalyseur usé dans la partie inférieure du régénérateur pour initier la combustion des dépôts hydrocarbonés sur le catalyseur et la conversion du monooxyde de carbone en dioxyde de carbone. La température de régénération est néanmoins toujours limitée à 750 OC au plus, en raison de la présence de vapeur résultant de la combustion du coke et de l'hydrogène des hydrocarbures.

Dans un autre brevet EP 101765, il est introduit dans une zone inférieure d'un régénérateur un mélange de catalyseur régénéré chaud en provenance d'une seconde zone supérieure et de catalyseur régénéré froid pour contrôler la température de combustion du catalyseur dans le régénérateur. Pour refroidir le catalyseur régénéré, on l'introduit dans un échangeur thermique.Ce catalyseur chaud circule notamment de bas en haut sous la forme d'un lit fluidisé dense dans l'échangeur.
Comme il est nécessaire par ailleurs, pour amener ce catalyseur régénéré et refroidi dans la zone de combustion du régénérateur, de le mélanger avec du catalyseur régénéré chaud, du catalyseur usé et de l'air de fluidisation dans une conduite de mélange en aval de l'échangeur et en amont de la zone de combustion, l'obligation de fluidisation à la sortie de l'échangeur complique énormément l'écoulement des différentes phases. Il en résulte notamment une perturbation en sortie de l'échangeur de sorte que la surface d'échange n'est pas utilisée à son maximum et le contrôle du niveau de solides dans l'échangeur devient aléatoire.

Par ailleurs, le risque d'érosion est augmenté. Enfin comme l'introduction du catalyseur régénéré chaud ; celle du catalyseur froid et celle du catalyseur usé sont effectuées à la partie la plus basse du régénérateur dans une phase dense, il est nécessaire de fluidiser l'ensemble de ces catalyseurs contenus dans le régénérateur pour procéder à la combustion en phase diluée et l'envoyer ensuite dans la seconde zone du régénérateur.

L'art antérieur est de plus illustrée par le brevet US 4405 444 où il est suggéré de contrôler la température de régénération par introduction d'une partie du catalyseur régénéré et froid directement dans une zone de régénération inférieure. Le catalyseur régénéré et chaud provenant d'une zone de régénération supérieure circule en parallèle dans un échangeur externe du haut vers le bas avant d'être introduit dans le lit dense du régénérateur inférieur. Dans cet écoulement par gravité, il y a un risque élevé de stagnation du catalyseur dans l'échangeur, entraînant une surface totale d'échange diminuée et un écoulement préférentiel du catalyseur. Par ailleurs, la présence d'une vanne de contrôle de débit de catalyseur, en amont et/ou en aval de l'échangeur s'avère indispensable.

L'art antérieur décrit également par le brevet US 4332 674 la possibilité de régénérer du catalyseur très riche en coke à haute température. I1 est alors recommandé de procéder à une combustion en deux zones distinctes, chacune d'elles étant munie de son propre dispositif de séparation des gaz effluents interne ou externe. Cette combinaison permet au catalyseur d'être régénéré en partie à basse température (environ 700 OC) dans un premier régénérateur où une partie du coke et les hydrocarbures sont brûlés puis le coke restant est brûlé à haute température (entre 750 et 950 Oc) dans un second régénérateur.Le catalyseur régénéré à haute température dans le second régénérateur n'est alors plus en contact avec de la vapeur d'eau provenant du strippage à la sortie de ltélévateur ou résultant de la combustion dans le premier régénérateur et les risques de sa désactivation sont diminués. Malgré cela, il arrive que la température atteinte pour certains catalyseurs soit trop élevée ou qu'elle ne convienne pas à un type de charge donnée.

Un des objets de l'invention concerne donc un procédé simple pour contrôler la température du catalyseur dans la zone de régénération et pour maintenir le bilan thermique dans l'unité de craquage catalytique à un niveau acceptable, même dans le cas où la charge hydrocarbonée contient des quantités importantes de carbone.

Un autre objet de l'invention est d'évacuer les calories excédentaires par rapport au strict bilan thermique de l'unité. De manière plus précise, on a découvert un procédé de régénération en lit fluidisé et en continu d'un catalyseur usé, par combustion du coke déposé sur ce catalyseur au cours d'une réaction de conversion d'hydrocarbures dans une zone réactionnelle, ledit procédé comprenant une première zone de régénération dans laquelle on introduit ledit catalyseur en provenance de ladite zone réactionnelle, on effectue une première régénération du catalyseur en lit fluidisé dense en présence d'un gaz contenant de l'oxygène à une température T1, dans des conditions de première régénération, on envoie le catalyseur au moins en partie régénéré dans une seconde zone de régénération située au dessus de la première et distincte de la première dans laquelle on effectue si nécessaire une seconde régénération en lit fluidisé du catalyseur au moins en partie régénéré à une température T2 au moins égale à T1 et de préférence supérieure à T1, en présence d'un gaz contenant de l'oxygène dans des conditions de seconde régénération, on effectue une séparation du catalyseur ainsi régénéré des effluents gazeux de régénération dans la partie supérieure de ladite seconde zone, on fait circuler une partie au moins du catalyseur régénéré en provenance de la seconde zone dans une zone de refroidissement, et on introduit le catalyseur régénéré ainsi refroidi dans la première zone de régénération, le procédé étant
caractérisé en ce qu'on fait circuler ladite partie du catalyseur régénéré dans la zone de refroidissement du bas vers le haut en lit fluidisé, de préférence dense, on fait déborder ledit catalyseur dudit échangeur et on introduit le catalyseur refroidi dans la première zone de régénération, et de manière avantageuse sensiblement au voisinage du lit fluidisé dense de cette première zone.

Le catalyseur circulant de bâs en haut dans l'échangeur de chaleur (zone de refroidissement), le risque de rencontrer des zones mortes dans l'échangeur est minimisé. Le déplacement ascendant du catalyseur évite les zones de stagnation où l'échange serait diminué, l'écoulement est donc meilleur. Par ailleurs, l'évacuation du catalyseur qui s'effectue par débordement, entraîne un niveau sensiblement constant dans l'échangeur, ce qui permet une bonne stabilité de l'échange, les surfaces d'échange étant constantes.

Selon une autre caractéristique du procédé de l'invention, on peut ajuster la vitesse de circulation de ladite partie du catalyseur régénéré et chaud dans l'échangeur, en introduisant un fluide gazeux de fluidisation à la base de l'échangeur par un anneau de fluidisation. Ce fluide, de préférence de l'air, est introduit à une vitesse comprise généralement entre 0,1 et 1 m/s et de préférence comprise entre 0,3 et 0,5 m/s. A ces valeurs préférées, on a observé un meilleur coefficient d'échange thermique.

Selon une autre caractéristique du procédé, on fait généralement s'écouler de haut en bas le catalyseur chaud, avant son introduction dans l'échangeur, de la deuxième zone de régénération vers une conduite tubulaire sensiblement allongée, puis dans une -zone coudée, de préférence demi-circulaire, située en amont de l'échangeur. On maintient généralement la masse volumique du catalyseur sensiblement à une valeur correspondant à une fluidisation sans bulle dans cette conduite par au moins une injection d'un premier fluide d'injection.

2
On injectera en général de 0,05 à 0,4 kg/s/m2 de section tubulaire et
2 avantageusement de 0,1 à 0,2 kg/s/m de section d'un premier fluide d'aération qui peut-être de l'air et avantageusement de la vapeur d'eau. Chaque niveau d'injection peut être distant de 0,5 à 2 m du suivant, et de préférence de 0,6 à 1 m. Comme cette masse volumique du catalyseur est cependant supérieure à celle du catalyseur dans l'échangeur, l'introduction de ce dernier dans l'échangeur s'effectue sans difficulté.

Selon une autre caractéristique du procédé, on peut réguler le débit de catalyseur dans l'échangeur par une vanne de régulation disposée en amont de l'échangeur sur la conduite tubulaire. De manière plus avantageuse et plus économique, on peut se dispenser de la vanne ci-dessus et injecter au moins une fois un second fluide d'aération dans la zone coudée, de préférence dans sa partie la plus basse, à un débit compris généralement entre 0,01 et 0,05 kg d'air/s/m2 de section
2 et de préférence entre 0,02 et 0,03 kg d'air/s/m
Le catalyseur, débordant de l'échangeur peut être évacué par le fond supérieur de l'échangeur ou par une conduite de sortie latérale disposée dans la partie supérieure de l'échangeur, de préférence au dessus des surfaces internes d'échange qui sont de ce fait utilisées à leur maximum.

L'invention concerne aussi le dispositif de mise en oeuvre du procédé.

I1 peut être associé à un dispositif de craquage catalytique, qui possède, de préférence, deux régénérateurs distincts, le premier régé nérateur recevant les particules catalytiques usées en provenance du strippeur et disposant avantageusement de son propre système d'évacuation des effluents gazeux de première régénération.

De manière plus détaillée, ce dispositif comprend une première unité de régénération du catalyseur usé par combustion du coke déposé sur celui-ci, une conduite de transfert (10) dudit catalyseur usé en provenance d'un réacteur (4) connecté à ladite première unité, des premiers moyens d'alimentation (12) en fluide de combustion reliés à ladite première unité de régénération, des moyens de transfert (16,17) du catalyseur au moins en partie régénéré de la première unité de régénération vers une seconde unité de régénération du catalyseur en partie régénéré par combustion du coke restant sur celui-ci, cette seconde unité de régénération étant disposée au dessus de la première, des seconds moyens d'alimentation (19) en fluide de combustion à la base de ladite seconde unité, des moyens de séparation (21) du catalyseur régénéré desdits effluents gazeux de régénération reliés à la seconde unité de régénération, un conduit de transfert d'une partie au moins du catalyseur vers ledit réacteur (4), relié à ladite seconde unité de régénération, un moyen d'échange thermique (32) ayant une entrée (33) de catalyseur connectée d'une part à la partie inférieure de la seconde unité et ayant une sortie (36) connectée à la première unité de régénération (9a) et comportant des plaques ou tubes d'échange thermique (35a), de manière plus précise, ledit dispositif comporte en combinaison une conduite (28) tubulaire et sensiblement allongée de transfert du catalyseur située entre ladite seconde unité (9b) de régénération et ladite entrée (33) du moyen d'échange thermique, ladite conduite comprenant au moins un moyen d'injection (29) d'un premier fluide d'aération et un moyen de contrôle (31, 41) de débit de catalyseur dans le moyen d'échange thermique en amont de ladite entrée de catalyseur, en ce qup le moyen d'échange thermique comporte ladite entrée de catalyseur à sa r artie inférieure et ladite sortie à sa partie supérieure, et des moyens de fluidisation (34) dudit catalyseur sensiblement au dessus de ladite entrée. Enfin, ladite sortie (36) de catalyseur dudit moyen d'échange thermique comporte des moyens d'introduction du catalyseur dans la première unité de régénération sensiblement au voisinage du lit fluidisé dense (25).

Tous ces moyens combinés entre eux coopèrent à l'obtention d'un bon échange thermique.

L'échangeur de-chaleur peut être d'un type connu en soi. I1 peut comprendre une calandre d'orientation verticale dans laquelle le catalyseur peut circuler à travers l'extérieur des tubes ; le fluide de refroidissement circulant à l'intérieur de ces tubes selon un autre exemple de réalisation, le catalyseur régénéré et chaud peut circuler à l'extérieur des tubes et le catalyseur à l'intérieur.

L'échangeur peut être d'un autre type : la paroi constituant l'enveloppe de l'échangeur peut représenter une partie de la surface d'échange. Cette surface est réalisée sous forme de tubes-membranes une pluralité. de tubes où circule le fluide de refroidissement, disposés de manière concentrique et s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal de l'échangeur, est reliée par des ailettes soudées longitudinalement de manière à former une surface externe continue étanche à la pression. La surface d'échange n'étant en général pas suffisante pour assurer l'intégralité de l'échange de chaleur requis, l'intérieur de l'échangeur peut-être rempli d'une pluralité de tubes d'échange, avantageusement disposés selon au moins un cercle de manière sensiblement concentrique, mais de préférence régulièrement répartis.Des surfaces internes additionnelles peuvent en outre être immergées dans le lit fluidisé. Ces surfaces pourront être constituées soit de panneaux de tubes-membranes, soit de faisceaux de tubes de diverses formes (tubes en U, en épingle, ou tubes balonnette) soit de serpentins. Des collecteurs internes assurent la distribution d'eau et la collecte de la vapeur.

Cette configuration d'échangeur thermique à tubes-membranes présente les avantages suivants . L'augmentation de la surface d'échange pour un volume de l'échangeur donné ou une réduction des surfaces d'échange interne pour une surface totale constante. Cela favorise la fluidisation du catalyseur à l'intérieur de l'échangeur, éliminant ainsi les risques de zones mortes ou d'agglomérations, ce qui améliore l'échange.

La suppression du réfractaire interne, du fait que la température de la membrane, très proche de la température du fluide circulant à l'intérieur des tubes, reste suffisamment faible pour ne pas exiger une protection.

L'échangeur de chaleur peut être externe aux unités de régénération.

I1 peut aussi être disposé à l'intérieur de la première unité de régénération comme on le verra sur une figure présentée ci-dessous.

Les figures ci-dessous illustrent de façon schématique la mise en oeuvre du procédé de régénération selon l'invention utilisé dans le cadre d'une unité de craquage catalytique en lit fluidisé avec double régénération du catalyseur, la deuxième unité de régénération se trouvant au dessus de la première selon un même axe vertical. Parmi celles-ci, - la figure 1 montre un dispositif avec circulation du catalyseur du bas vers le haut de l'échangeur thermique, ce dernier étant extérieur aux deux unités de régénération, - la figure 2 représente un dispositif où l'échangeur thermique est disposé à l'intérieur du premier régénérateur recevant le catalyseur usé en provenance du strippeur.

Le dispositif de la figure 1 comprend essentiellement une colonne 1 dite élévateur de charge, ou encore "riser", alimentée à sa base, par la ligne 2, en charge à traiter, en particules d'un catalyseur de craquage, une zéolithe par exemple, par le conduit 3 et un gaz de fluidisation par la ligne 60.

La colonne 1 débouche à son sommet dans une enceinte 4, qui lui est concentrique et dans'laquelle s'effectuent, d'une part, la séparation de la charge craquée et, d'autre part, le strippage du catalyseur usé.

La charge traitée est séparée dans un cyclone 5 qui est logé dans l'enceinte 4, au sommet de laquelle est prévue une ligne d'évacuation 6 de la charge craquée, tandis que les particules de catalyseur usé et strippé sont évacuées à la base de l'enceinte 4. Une ligne 7 alimente en gaz de strippage, généralement de la vapeur d'eau, des éléments de fluidisation ou injecteurs 8 disposés régulièrement à la base de l'enceinte 4.

Les particules de catalyseur usé ainsi strippées sont évacuées à la base de l'enceinte 4 vers une première unité 9a de régénération par l'intermédiaire d'un conduit 10 sur lequel est prévu une vanne de régulation 11. Ce conduit se termine par un déversoir permettant une dispersion homogène des grains de catalyseur dans la partie diluée, située au dessus du lit dense 25 du premier égénérateur 9a. Ces grains de catalyseur usé et strippé sont dilués et refroidis dans la partie inférieure de la première unité de régénération par un apport en partie de grains de catalyseur régénéré qui ont été refroidis par un moyen de refroidissement ou échangeur thermique 32 que l'on décrit ci-dessous et qui proviennent de la seconde unité de régénération 9b disposée au dessus de la première.Un conduit 26a assure le transport du catalyseur de la seconde unité vers un puits de désengagement 27 à la base duquel un anneau de fluidisation 30 apporte de l'air destiné à lui conférer une masse volumique correcte avant son écoulement du haut vers le bas dans une colonne tubulaire verticale de transfert 28. Tout le long de cette colonne 28 sont disposés des moyens d'injection d'un fluide d'aération 29, de la vapeur d'eau par exemple, régulièrement répartis et destinés à maintenir la masse volumique du catalyseur dans
3 une plage bien déterminée, par exemple comprise entre 500 et 800 kg/m3 correspondant à la fluidisation sans bulle.

A l'extrémité basse de la colonne et donc en amont de l'échangeur, une vanne 31 assure le contrôle du débit du catalyseur régénéré chaud alimentant l'extrémité inférieure 33 de l'échangeur thermique 32.

Cette vanne peut être avantageusement remplacée par au moins un moyen d'injection 41 d'un fluide d'aération adapté pour réguler le débit du catalyseur dans l'échangeur. Ce moyen d'injection est généralement disposé sur la zone intermédiaire coudée 40, de préférence en son point le plus bas.

Le catalyseur chaud monte à travers l'échangeur thermique en lit fluidisé, de préférence dense, grâce à un anneau de fluidisation 34 alimenté en air qui l'aère et le distribue au travers de l'échangeur.

Les plaques ou tubes 35a d'échange qui constituent l'échangeur sont entièrement noyées dans le lit fluidisé et le niveau du catalyseur dans l'échangeur 32 est assuré par la position de la conduite d'évacuation 36. Celle-ci est située dans la partie supérieure latérale de l'échangeur et au voisinage immédiat du régénérateur 9a.

Le catalyseur refroidi est alors évacué par débordement dans le premier régénérateur 9a et retombe par gravité avantageusement dans un lit fluidisé dilué sensiblement au-dessus du lit fluidisé dense 25 du premier régénérateur 9a.

Au dessus du niveau du lit fluidisé dense de l'échangeur est aménagée une zone de désengagement où s'effectue la séparation des particules de catalyseur d'une partie au moins de l'air de fluidisation ou d'aération. Cet air est en général évacué par une conduite non représentée à la partie supérieure 37 de l'échangeur et peut être éventuellement recyclé, comme il est chaud à tous les niveaux des régénérateurs.

Dans la première unité de régénération, de préférence 50-90 ,0 de coke et sensiblement tous les composés résiduels hydrogénés sont brûlés en lit fluidisé par combustion, de préférence à contre-courant de l'air qui est injecté à la base du régénérateur par une ligne i2 alimentant des injecteurs 13. Les particules du catalyseur sont entraînées par le gaz de combustion et séparées par des cyelones 14 internes, disposés avantageusement dans la partie supérieure de la première unité de régénération. Le gaz de combustion riche en hydrogène sulfuré, oxyde de carbone et eau est évacué par une ligne 15 sous pression pour un traitement ultérieur, tandis que les particules de catalyseur sont rejetées vers la base du premier régénérateur 9a.Elles sont ensuite transférées à la seconde unité de régénération 9b située au dessus de la première unité de régénération par le conduit 16 alimenté en air par la ligne 17.

La base de la seconde unité de régénération est également alimentée en air par la ligne 18 et par les injecteurs 19. La combustion du coke restant s'effectue à co-courant de l'air injecté.

Une partie des particules du catalyseur régénéré est évacuée latéralement dans une enceinte tampon 20. Les particules dont le débit est habituellement contrôlé par un diffuseur annulaire 2Ca al i renté en gaz (inerte, oxygène) par une ligne 20b sont recylées par ie conduit 3 à l'alimentation de l'élévateur 1 à l'aide d'un gaz de fluicisation injecté par la ligne 60. Ce conduit est maintenu aéré. Les gaz de combustion évacués à la partie supérieure de l'étage 9b sont traités dans un cyclone intérieur ou extérieur 21, à la base duquel les particules du catalyseur sont retournées par le conduit 22 au second étage 9b, tandis que les gaz de combustion sont évacués par la ligne 23 où une vanne de sécurité 24 est prévue.

L'autre partie du catalyseur est transporté par le conduit 26 vers l'échangeur thermique 32 monté en parallèle. Celui-ci est constitué par des tubes membranes 35 formant l'enveloppe exterr.e étanche. es tubes s'étendent de manière sensiblement parallèle à l'axe longitudinal de l'échangeur et sont reliés par des ailettes soudées longitudinalement de manière à constituer une enveloppe extérieure.

L'échangeur comprend à l'intérieur une pluralité de tubes 35a disposés concentriquement et répartis régulièrement autour de l'axe longitudinal de l'échangeur. Une ligne d'arrivée d'eau 38 alimente ces tubes internes et externes à la base de l'échangeur et une ligne de sortie 39 évacue le fluide réchauffé à sa partie supérieure.

Selon un autre mode de mise en oeuvre du procédé, non représenté sur la figure 1 l'extrémité inférieure 33 de l'échangeur 32 peut être reliée, par l'intermédiaire de la partie coudée 40 comprenant le moyen d'injection du second fluide d'aération adapté à contrôler le débit de catalyseur dans l'échangeur1 à la colonne 3 de recyclage du catalyseur vers l'alimentation de l'élévateur 1.

Selon un autre mode de mise en oeuvre du procédé illustré par la figure 2, l'échangeur 32 peut ne pas être externe. I1 peut en effet être noyé dans le premier régénérateur 9a. Une cloison de séparation 50 pouvant éventuellement servir de plaque d'échange thermique et de forme plane ou circulaire délimite de façon étanche, avec une partie de la paroi du régénérateur, un compartiment d'échange thermique dans la zone de régénération. La dimension de cette plaque définissant la hauteur de l'échangeur est telle qu'elle dépasse la hauteur du lit fluidisé dense.

Le catalyseur régénéré et chaud, arrive à la base de l'échangeur par la partie coudée 40. Des moyens d'injection d'air 41 contrôlent le débit de catalyseur entrant dans l'échangeur. Le catalyseur est fluidisé par l'anneau de fluidisation 34 à l'extrémité inférieure 33 de l'échangeur et circule de bas en haut dans l'échangeur en se refroidissant au contact des plaques 35 alimentées en eau par la ligne 38. Le fluide réchauffé est évacué par la ligne 39. Le catalyseur déborde ensuite au dessus de la cloison 50 et retombe au dessus du lit dense 25 de régénération.

Dans les deux cas de figure, on ajuste le débit de catalyseur traversant l'échangeur thermique en agissant sur le moyen de contrôle de débit (soit la vanne 31 soit le moyen d'injection 41), pour maintenir la température du second régénérateur à un niveau satisfaisant et donc la température du catalyseur régénéré et recyclé à l'entrée de l'élévateur à une température de consigne qui dépend de la charge à craquer.

Ces moyens de contrôle (31, 41) de débit du catalyseur sont asservis habituellement par des moyens d'asservissement 51 au moyen de mesure 52 de la température du lit dense du second régénérateur 9b, grâce à des lignes de liaison 53 ou 54.

Lorsque la température du catalyseur dans la seconde unité de régénération dépasse la température de consigne, on dérive une partie plus importante du catalyseur issu du second régénérateur dans l'échangeur en ajustant le débit du catalyseur comme indiqué ci-haut.

La température de la première unité de régénération est alors abaissée et on peut y brûler une plus grande quantité de coke.

Claims (14)

REVENDICATION9

1. Procédé de régénération en lit fluidisé et en continu d'un catalyseur usé, par combustion du coke déposé sur ce catalyseur au cours d'une réaction de conversion d'hydrocarbures dans une zone réactionnelle, ledit procédé comprenant une première zone de régénération, dans laquelle on introduit ledit catalyseur en provenance de ladite zone réactionnelle, on effectue une première régénération, du catalyseur en lit fluidisé dense en présence d'un gaz contenant de l'oxygène à une température T1, dans des conditions de première régénération on envoie le catalyseur au moins en partie régénéré dans une seconde zone de régénération située au dessus de la première et distincte de la première dans laquelle on effectue si nécessaire une seconde régénération en lit fluidisé du catalyseur au moins en partie régénéré à une température T2 au moins égale à T1 et de préférence supérieure à T1, en présence d'un gaz contenant de l'oxygène dans des conditions de seconde régénération, on effectue une séparation du catalyseur ainsi régénéré des effluents gazeux de régénération dans la partie supérieure de ladite seconde zone, on fait circuler une partie au moins du catalyseur régénéré en provenance de la seconde zone dans une zone de refroidissement, et on introduit le catalyseur régénéré ainsi refroidi dans la première zone de régénération, le procédé étant caractérisé en ce qu'on fait circuler ladite partie du catalyseur régénéré dans la zone de refroidissement du bas vers le haut en lit fluidisé de préférence dense, on fait déborder ledit catalyseur dudit échangeur et on introduit le catalyseur refroidi dans la première zone de régénération, et de manière avantageuse sensiblement au voisinage du lit fluidisé dense, de cette première zone.

2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on ajuste la vitesse de circulation de ladite partie du catalyseur dans la zone de refroidissement en introduisant un fluide gazeux de fluidisation à la base de ladite zone, à une valeur comprise entre 0,1 et 1 m/s.

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 dans lequel avant l'introdution dudit catalyseur régénéré dans la zone de refroidissement, on fait s'écouler du haut vers le bas le catalyseur de la deuxième zone de régénération vers une conduite tubulaire sensiblement allongée, puis dans une zone coudée en amont de ladite zone de refroidissement et on maintient la masse volumique dudit catalyseur sensiblement à une valeur correspondant à une fluidisation sans bulle dans ladite conduite et dans ladite zone coudée par au moins une injection d'un premier fluide d'aération.

4. Procédé selon la revendication 3 dans lequel on régule le débit du catalyseur dans ladite zone de refroidissement'soit par une vanne en amont de ladite zone de refroidissement soit par au moins une injection d'un second fluide d'aération dans ladite zone coudée.

5. Procédé selon la revendication 4 dans lequel le débit dudit second fluide d'aération dans ladite zone coudée est comprise entre 0,01 et

2 0,05 kg/s/m2 de section de ladite zone.

6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel la zone réactionnelle est une zone de craquage catalytique.

7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel ledit catalyseur est une zéolithe.

8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel ladite première zone de régénération comprend des moyens d'évacuation des effluents gazeux de première régénération.

9. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 8, comprenant une première unité de régénération (9a) dudit catalyseur usé par la combustion du coke déposé sur celui-ci, une conduite de transfert(l0) dudit catalyseur usé en provenance d'un réacteur (4) connecté à ladite première unité, des premiers moyens d'alimentation (12) en fluide de combustion reliés à ladite première unité de régénération, des moyens de transfert (16,17) du catalyseur au moins en partie régénéré de la première unité de régénération vers une seconde unité de régénération du catalyseur en partie régénéré par combustion du coke restant sur celui-ci, cette seconde unité de régénération étant disposée au dessus de la première, des seconds moyens d'alimentation (19) en fluide de combustion à la base de ladite seconde unité, des moyens de séparation (21) du catalyseur régénéré desdits effluents gazeux de régénération reliés à la seconde unité de régénération, un conduit de transfert d'une partie au moins du catalyseur vers ledit réacteur (4), relié à ladite seconde unité de régénération, un moyen d'échange thermique (32) ayant une entrée (33) de catalyseur connectée d'une part à la partie inférieure de la seconde unité et ayant une sortie (36) connectée à la première unité de régénération (9a) et comportant des plaques ou tubes d'échange thermique (35a), caractérisé en ce que, ledit dispositif comporte en combinaison une conduite (28) tubulaire et sensiblement allongée de transfert du catalyseur située entre ladite seconde unité (9b) de régénération et ladite entrée (33) du moyen d'échange thermique, ladite conduite comprenant au moins un moyen d'injection (29) d'un premier fluide d'aération et un moyen de contrôle (31, 41) de débit de catalyseur dans le moyen d'échange thermique en amont de ladite entrée de catalyseur, en ce que le moyen d'échange thermique comporte ladite entrée de catalyseur à sa partie inférieure, ladite sortie à sa partie supérieure, et des moyens de fluidisation (34) dudit catalyseur sensiblement au dessus de ladite entrée et en ce que ladite sortie (36) du catalyseur dudit moyen d'échange thermique comporte des moyens d'introduction du catalyseur dans la première unité de régénération sensiblement au voisinage du lit fluidisé dense (25).

10. Dispositif selon la revendication 9, dans lequel ladite sortie (36) est latérale et située sensiblement au dessus des plaques d'échange thermique (35a).

11. Dispositif selon l'une des revendications 9 à lo, dans lequel ledit moyen de contrôle de débit de catalyseur comprend une vanne de contrôle disposée sensiblement à l'extrémité de ladite conduite tubulaire.

12. Dispositif selon l'une des revendications 9 à 10, dans lequel ladite conduite tubulaire (28) comprend à son extrémité proche dudit échangeur (32) une partie coudée (40) dont la partie sensiblement la plus basse comporte au moins un moyen d'injection (41) d'un second fluide d'aération adapté à réguler le débit de catalyseur.

13. Dispositif selon l'une des revendications 9 à 12 , dans lequel le moyen d'échange thermique 32 comporte une enveloppe étanche contenant une pluralité de tubes de refroidissement s'étendant longitudinalement selon son axe et une pluralité de tubes de refroidissement (35a) disposés selon au moins un cercle sensiblement concentrique à travers lequel circule un fluide de refroidissement.

14. Dispositif selon l'une des revendications 9 à 13, dans lequel ledit moyen d'échange thermique est situé à l'intérieur du premier régénérateur et comporte une cloison (50) délimitant un compartiment d'échange thermique, de hauteur telle qu'elle dépasse la hauteur du lit fluidisé dense dans ledit régérateur.