FR2658833A1 - Procede de craquage a l'etat fluide d'une charge d'hydrocarbures. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procede de craquage en lit fluide d'une charge d'hydraucarbures, effectue dans une zone reactionnelle (1) allongee sensiblement tubulaire et verticale, zone dans laquelle le catalyseur est introduit a une extremite de la zone allongee, par une conduite 2, et la charge est introduite par au moins une conduite 6 debouchant dans la zone reactionnelle a un niveau superieur a celui d'admission du catalyseur. L'invention est caracterise en ce qu'une essence qui peut etre, par exemple, de l'essence, une partie de l'huile legere obtenue par craquage, ou qui peut etre obtenue par oligomerisation ou trimerisation d'olefines presentes dans les effluents de craquage, est recyclee (par au moins une conduite 34) en un point intermediaire entre les points d'admission du catalyseur et de la charge.

Description

La présente invention concerne un procédé de craquage à l'état fluide d'une charge d'hydrocarbures destiné à produire en particulier des oléfines. Elle a plus particulièrement pour objet de produire un maximum d'oléfines comprenant de 2 à 4 atomes de carbone.

On sait que les procédés de craquage sont utilisés de façon courante par les industries pétrolières et parapétrolières et qu'ils consistent par élévation de la température, à scinder des molécules d'hydrocarbure en molécules plus petites dont les températures d'ébullition sont plus basses.

Four effectuer la production d'oléfines à partir de charges d'hydrocarbures, il existe deux types de craquage, le craquage thermique et le craquage catalytique qui mettent en jeu soit la température soit les sites actifs d'un catalyseur.

On sait que dans une unité de craquage thermique classique, la charge d'hydrocarbures est chauffée progressivement dans un four tubulaire.

La réaction de thermocraquage a lieu principalement dans les parties des tubes recevant le maximum de flux de chaleur et dont la température finale est celle requise pour le craquage de la charge introduite. Cette température de thermocraquage est généralement limitée à un maximum de. 8500 C par les conditions de mise en oeuvre du procédé et par la complexité de fonctionnement des fours qui utilisent une énergie annexe de chauffage. L'obtention et le maintien de cette température sont d'autant plus délicats qu'il se dépose progressivement du coke indésirable sur les parois des tubes. Or, ce coke nuit à la qualité des échanges thermiques, abaisse la température de craquage à l'intérieur du tube, ce qui contribue à abaisser fortement le taux de conversion de la charge d'hydrocarbures pénétrant dans l'unité de thermocraquage.De plus l'accumulation de coke dans un four peut occasionner le bouchage des tubes et, donc, provoquer l'arrêt complet du four, ce qui est coûteux pour l'exploitant. La non élimination des contaminants de la charge comme le nickel, le sodium ou le vanadium est également un inconvénient important pour la maintenance des fours.

On sait également faire des oléfines dans les unités de craquage catalytique. On peut citer en particulier les brevets US 3 284 341 et
US 3 074 878. L'inconvénient de ces brevets est notamment la durée de réaction à haute température. Une solution nécessaire consisterait à pouvoir déterminer une température adéquate grâce à l'appoint de catalyseur chaud et pendant une durée courte et strictement limitée, évitant les retromélanges de catalyseurs et/ou des gouttelettes et limitant la durée de séparation des effluents.

La présente invention consiste à effectuer le craquage thermique ou catalytique d'une charge dans un tube, en combinaison avec une réaction de craquage à la vapeur effectuée dans le même tube, en amont de la réaction de craquage. La réaction de craquage à la vapeur effectuée sur une essence en provenance par exemple des effluents de la réaction de craquage sera, selon l'invention réalisée avec un temps de séjour idéal parce que cette réaction de craquage à la vapeur sera stoppée par l'injection en amont, à une température inférieure à celle d'une réaction de craquage à la vapeur, de la charge de craquage thermique ou catalytique.

La présente invention concerne un procédé pour le craquage thermique ou catalytique à l'état fluide d'une charge d'hydrocarbures dans une zone de réaction tubulaire ; le procédé est caractérisé en ce qu'il comprend une étape préalable de mise en contact à flux ascendant ou descendant dans une extrémité de la zone de réaction tubulaire d'un fluide comprenant au moins 50 à 100 % en poids d'une coupe d'essence dont la température d'ébullition est de préférence comprise entre 400 C et 2200 C, dans un lit fluidisé dilué de particules caloportrices et de vapeur d'eau ;; le procédé effectué en vue de produire en particulier des oléfines, est réalisé ainsi (a) on réalise ladite étape préalable en injectant à une extrémité de
la zone de réaction tubulaire un mélange de particules solides
(dont la température est comprise entre 600 et 9000 C) et de
vapeur d'eau, laquelle représente environ 15 à 60 % poids par
rapport audit fluide et en injectant par au moins une conduite, en
aval du mélange de particules solides et de la vapeur d'eau,
leduit fluide contenant ladite coupe d'essence, à une température
inférieure à 7000 C, en vue de produire des oléfines.

(b) on injecte en aval de la conduite d'admission dudit fluide
contenant ladite coupe d'essence, une charge de craquage pulvé
risée, (diamètre des gouttelettes en général inférieur à 150
-6
microns, soit 150 x 10 m) de façon à abaisser la température dans
la zone de réaction tubulaire, au niveau d'admission de ladite
charge, entre 450 et 6000 C, cet abaissement de température provo
quant l'arrêt de la production d'oléfines effectué à l'étape (a).

(c) on procède au craquage thermique ou catalytique des constituants
les plus lourds de ladite charge, ledit craquage générant les
quantités de coke nécessaires pour permettre ultérieurement, par
combustion des particules solides sur lesquelles s'est déposée la
majeure partie de ce coke, d'obtenir les calories nécessaires pour
maintenir entre 600 et 9000 C la température des particules
caloportrices, utilisées à l'étape (a).

Différents aspects de l'invention pourront être les suivants : le fluide qu'on injecte en aval des particules à l'étape (a) est une essence. Cette essence peut être obtenue par fractionnement des effluents soutirés de la zone de réaction tubulaire. Selon une autre variante, les hydrocarbures à deux atomes de carbone (éthylène essentiellement) provenant des effluents de la zone de réaction tubulaire sont envoyés dans une unité de trimérisation ou d'oligomérisation en vue de produire une essence, laquelle est au moins en partie recyclée au titre dudit fluide défini au paragraphe (a) du procédé. En outre, l'éthane produit dans ladite zone d'oligomérisation ou de trimérisation peut être envoyé au moins en partie à l'extrémité de la zone de réaction tubulaire avec les particules caloportrices et/ou la vapeur d'eau.

Par ailleurs, les réactifs mis en jeu peuvent circuler de haut en bas dans la zone de réaction tubulaire (terme anglais : "dropper") ; de même les réactifs mis en jeu peuvent circuler de bas en haut dans la zone de réaction tubulaire (type "élévateur" ou en anglais : "riser").

Les particules caloportrices peuvent être des particules catalytiques, auquel cas, on est en présence d'une unité de craquage catalytique, du type FCC ("fluid catalytic cracking").

A l'étape (a), la quantité choisie de vapeur d'eau est relativement importante pour éviter le déclenchement de réactions radicalaires qui peuvent être provoquées par la présence de l'éthylène formé et qui conduisent à des polymérisations parasites.

D'une façon générale, la vitesse de la coupe essence entre son point d'injection dans la zone de réaction tubulaire et la conduite d'admission de la charge est inférieure à 1 m/sec. La vitesse de la charge dans la zone tubulaire est généralement inférieure à 20 m/sec.

et par exemple comprise entre 18 et 20 m/sec., le temps de séjour étant de l'ordre de 2 à 5 secondes, parfois 1 à 4.

L'intérêt de l'invention est de pouvoir, dans la zone de réaction tubulaire, effectuer le craquage catalytique ou thermique d'une charge d'hydrocarbures tout en maximisant la production d'oléfines par l'injection d'une essence entre le point d'admission des particules caloportrices catalytiques ou non et le point d'admission de la charge. Le craquage conventionnel n'a pas pour but d'obtenir des oléfines. On pourrait bien sûr choisir des conditions opératoires permettant l'obtention d'oléfines mais on ne produirait pas, de toute façon, suffisamment d'oléfines pour que le procédé soit rentable et en outre, l'obtention d'oléfines se ferait aux dépens des autres produits obtenus par craquage.

Or le procédé selon l'invention de production d'oléfines consiste donc à opérer un craquage à la vapeur (ou un "steam-cracking") à l'aide de la vapeur d'eau injectée avec les particules caloportrices en vue de procéder à la fluidisation de la charge. L'optimisation de cette réaction de craquage à la vapeur peut être ici soigneusement contrôlée, notamment sa température et sa durée, précisément en raison de l'injection de la charge en aval de l'injection d'essence, à température relativement froide, (terme anglais : "quench"), grâce à laquelle température, l'opération de craquage à la vapeur sera stoppée, avec démarrage à ce stade d'un craquage conventionnel, comme décrit par exemple dans le brevet européen nO 191 695 de C.F.R.On peut donc par le procédé selon l'invention bénéficier, pour la production d'oléfines, simultanément des avantages (a) d'une réaction de craquage à la vapeur, qui ici est contrôlés
contrairement à ce qui se passait dans l'art antérieur, (b) d'une réaction de craquage.

L'intérêt de l'invention est de pouvoir utiliser, comme coupe d'essence, non seulement une coupe quelconque mais également une coupe d'essence recyclée obtenue après fractionnement des effluents de la réaction de craquage. On peut même, comme il a été expliqué plus haut, effectuer une oligomérisation ou une trimérisation des coupes C2 obtenues lors du fractionnement des effluents de craquage, obtenir ainsi une essence, notamment en C6, et recycler avantageusement une partie au moins de cette essence. Le procédé de l'invention permet en outre d'obtenir également davantage d'hydrogène (produit par le craquage à la vapeur) en tete des zones de fractionnement des effluents du craquage à la vapeur et du craquage catalytique ou non, donc d'obtenir une matière première recherchée en raffinage.

Les descriptions qui suivent illustrent et précisent l'invention, sa portée, ses divers moyens de mise en oeuvre.

La masse de contact jouant le rôle essentiel de masse caloportrice doit résister aux températures proches de 1.0000 C et peut être avantageusement constituée par exemple de kaolin, d'argile calcinée notamment, de sable etc..., d'un catalyseur de craquage catalytique et de mélanges des solides cités ci-dessus.

Mise à part la régulation de la température de craquage par la masse de contact et l'injection de vapeur dans la zone de craquage, un autre des paramètres important de la réaction de craquage du procédé selon l'invention est la bonne atomisation-vaporisation de la charge lorsque celle-ci est mise en présence des grains caloporteurs de la masse de contact et de la vapeur dans la zone de craquage. La charge atomisée peut se vaporiser avant d'entrer en contact avec ces grains, du fait de la bonne distribution des grains de masse de contact dans le tube obtenue selon un mode connu de la technique relative aux lits fluidisés.

Les dessins annexés illustrent, sous une forme schématique, divers dispositifs de mise en oeuvre du procédé de l'invention. Sur ces dessins
La figure 1 est un schéma d'un dispositif, soit de thermocraquage, soit de craquage catalytique à lit fluide comprenant un régénérateur,
La figure 2 illustre les injections à la base d'un élévateur ou "riser" dans un craquage catalytique.

Les figures 1 et 2 représentent des dispositifs comparables à ceux connus en soi par le procédé ae craquage à lit fluidisé.

Dans la figure 1, le dispositif comprend essentiellement une colonne 1 dite élévateur de charge, alimentée à sa base par la ligne 2 en grains de masse de contact régénérée en quantité déterminée par l'ouverture ou la fermeture d'une vanne 3. La température et la densité des grains de cette masse régénérée sont alors rendues homogènes par injection à la base de l'élévateur à l'aide d'un diffuseur 5 de fluide gazeux arrivant par la ligne 4. Ce fluide gazeux sera constitué principalement de la vapeur d'eau nécessaire à la réaction de craquage du procédé et de gaz inerte. La charge à craquer est alors introduite dans l'élévateur à l'aide d'un injecteur 6.

L'injection de vapeur dans un mode de réalisation préférée de l'invention peut se faire immédiatement au-dessous de l'injecteur 6.

L'injection d'essence se fait par la conduite 34.

La colonne 1 débouche à son sommet dans une enceinte 7 qui lui est concentrique et dans laquelle s'effectuent, d'une part la séparation de la charge craquée et, d'autre part le strippage de la masse de contact recouverte de matières hydrocarbonées. La charge traitée est séparée par un cyclone 8 qui est logé dans l'enceinte 7, au sommet de laquelle est prévue une ligne d'évacuation 9 de la charge craquée, tandis que les grains de masse de contact recouverts de matières hydrocarbonées sont rejetés à la base de l'enceinte 7. Une ligne 10 alimente en gaz de strippage, généralement de la vapeur d'eau, des injecteurs ll disposés régulièrement à la base de l'enceinte 7.

Les particules de catalyseur usé ainsi strippées sont évacuées à la base de l'enceinte 7, vers au moins un régénérateur 12 par l'intermédiaire d'un conduit 13 sur lequel est prévue une vanne de régulation 14. Dans le régénérateur 12, le coke déposé sur les grains de la masse de contact est brûlé à l'aide d'air, injecté à la base du régénérateur par une ligne 15, qui alimente des injecteurs 16 régulièrement espacés. Les grains propres traités et le gaz de combustion sont séparés par un ou des cyclones non représentés, d'où le gaz de combustion est évacué, tandis que les grains propres sont rejetés vers la base du régénérateur d'où elles sont recyclées par le conduit 2, équipé d'une vanne de régulation 3, à l'alimentation de l'élévateur 1.

L'effluent soutiré par la conduite 9 est soumis à un fractionnement dans la zone 17. On recueille généralement, à titre illustratif - des gaz légers C1-C4 et de l'hydrogène par la conduite 22, - une essence par la conduite 21, laquelle peut être recyclée vers la
conduite 34 d'admission d'essence dans le bas de l'élévateur 1.

- une huile relativement légère LCO, par la conduite 20, - une huile relativement lourde HCO, par la conduite 19, - un résidu, par la conduite 18.

Les produits légers soutirés par la conduite 22 peuvent être fractionnés et l'on recueille ainsi par exemple du méthane et de l'hydrogène par la conduite 23 ; les hydrocarbures en C2, C3, C4, de la conduite 24, sont fractionnés avec l'obtention, d'une part, dans les conduites 25 et 35, d'hydrocarbures en C2 (éthane et éthylène) et d'autre part, dans la conduite 27, d'hydrocarbures en C3 et/ou C4.

Avantageusement, une variante de l'invention consiste à transporter l'éthylène de la conduite 25, par la conduite 26, dans une zone 28 dans laquelle on peut effectuer soit une réaction d'oligomérisation soit une réaction de trimérisation, avec obtention d'essence ; ces réactions sont maintenant bien connues et leurs conditions opératoires sont décrites notamment dans les brevets américains 3 795 712, 4 270 929, 4 268 701, 4 532 370 et dans les brevets européens 170 537, 183 604.

L'essence obtenue est recueillie par les conduites 30 et 32. Une partie au moins de cette essence est avantageusement recyclée par la conduite 33, vers la conduite 34 d'injection d'essence dans la partie inférieure de l'élévateur 1 ; A noter qu'avantageusement on pourrait également utiliser une partie au moins de l'éthane recueilli par la conduite 29 et renvoyer cet ethane par la conduite 31 vers la conduite 4 d'injection de vapeur d'eau en fond de l'élévateur 1.

L'invention permet également d'effectuer un craquage catalytique conventionnel avec amélioration des rendements par recyclage conformément à l'invention de la fraction essence recueillie dans les effluents de craquage. Les recyclages d'essence expliqués pour la description de la figure 1 restent valables ici. On rappellera que dans les procédés dits de craquage catalytique (en anglais "Fluid
Catalytic Cracking", ou encore procédé "FCC"), la charge d'hydrocarbures est complètement vaporisée par mise en contact à haute température avec un catalyseur de craquage approprié maintenu en suspension. 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 rapidement séparé des produits obtenus. Ici donc les masses caloportrices constituent le catalyseur.

Dans la pratique, comme déjà indiqué page 4 ci-dessus, le catalyseur régénéré à une température généralement supérieure à 6000 C et la charge à traiter sont mis en contact en continu à la base d'un réacteur tubulaire vertical ou incliné dit "élévateur de charge", que les techniciens désignent souvent par le terme anglais de "riser". On peut aussi introduire la charge à traiter et le catalyseur au sommet d'un réacteur tubulaire vertical ou incliné que les techniciens désignent souvent par le terme anglais de "dropper".Dans ces deux techniques ("riser" ou "dropper"), la charge, préchauffée habituellement à une température de 80 à 4000 C et injectée à une pression comprise entre 0,7.105 et 3,5.105 Pascals relatifs, se vaporise puis craque au contact des sites actifs du catalyseur, tout en assurant le transport pneumatique des grains de celui-ci dont la taille moyenne souhaitée est d'environ 70 microns (I micron = 10 m).

Après un temps de contact de l'ordre de 1 à 4 secondes, les vapeurs d'hydrocarbures, à une température de l'ordre de 450 à 6000 C, sont séparées du catalyseur en aval du réacteur, et envoyées vers la section de fractionnement des divers produits. Le catalyseur usé, généralement chargé de 0,5 à 2,0 % en poids de coke, est d'abord strippé à la vapeur, puis évacué vers un régénérateur, où son activité est restaurée par combustion du coke. La chaleur de combustion de ce coke, qui peut contenir de 5 à 10 % en poids d'hydrogène, se répartit entre le catalyseur (environ 70 %) et les fumées de régénération.Le catalyseur régénéré est recyclé vers la zone réactionnelle, où la fraction de la chaleur de combustion du coke transmise au catalyseur dans le régénérateur est utilisée pour vaporiser la charge, fournir la chaleur de réaction (endothermique) et compenser les diverses pertes thermiques. La durée d'un cycle moyen, pour le catalyseur, est d'environ 15 minutes.

Donc, après avoir séparé la charge craquée et/ou vaporisée, on récupère le catalyseur recouvert d'une matière carbonée contenant du coke résultant de la réaction de craquage, on brûle cette matière carbonée à l'aide d'un gaz oxydant à haute température dans un four souvent appelé régénérateur et on remet ce catalyseur régénéré en présence d'une autre partie de la charge d'hydrocarbures dans le réacteur tubulaire.

Le brûlage du coke peut se faire entre 500 et 10000 C en une ou deux étapes de régénération ; la réaction de craquage utilisant le catalyseur régénéré, chauffé à ces températures peut se faire dans l'élévateur jusqu'à une température de 6500 C (voir brevets américains nO 4 331 533, 4 332 674 et 4 336 160). Le taux de cokage lors de la réaction de craquage est globalement fonction du pourcentage de carbone Conradson de la charge et de la température du catalyseur régénéré.

La température de régénération du catalyseur ne peut excéder 7500 C en présence d'eau et environ 10000 C en l'absence d'eau, sous peine d'endommager celui-ci, c'est-à-dire d'affaiblir son activité catalytique et par conséquent de diminuer la sélectivité de la réaction de craquage en essence et en distillats légers.

La figure 2, qui complète l'invention telle que décrite à la figure 1, illustre plus particulièrement l'aspect d'un craquage catalytique.

La charge d'hydrocarbures est vaporisée et mise en contact 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 moléculaire désirée, avec un abaissement correspondant des points d'ébullition, le catalyseur est séparé des produits obtenus, strippé, régénéré par combustion du coke formé, puis remis en contact avec la charge à craquer.

Souvent, on peut utiliser deux zones de régénération à travers lesquelles circule le catalyseur usé.

Les charges à craquer sont habituellement injectées dans la zone réactionnelle à une température généralement comprise entre 80 et 4000 C, sous une pression relative de 0,7 à 3,5 bars, tandis que la température du catalyseur régénéré qui arrive dans cette zone peut être de l'ordre de 600 à 9500 C.

Le catalyseur est introduit à la base d'une élévateur du type ascendant (ou "riser") en une quantité déterminée par l'ouverture ou la fermeture d'une vanne. Les grains de catalyseur sont alors accélérés vers le haut du "riser" par injection à la base de ce dernier, d'une fluide gazeux. Cette injection est faite à l'aide d'un distributeur de fluide. La charge à craquer est introduite à un niveau supérieur et vaporisée au moins partiellement à l'aide d'un dispositif approprié dans le flux dense de grains de catalyseur.

Le "riser" débouche à son sommet dans une enceinte qui lui est par exemple concentrique et dans laquelle s'effectuent, d'une part, la séparation de la charge craquée et, d'autre part, le strippage du catalyseur usé. L'effluent est séparé du catalyseur entraîné par un système cyclonique.

Dans le cas du système à double régénération, tel que le procédé commercial appelé R2R, les particules de catalyseur usé ainsi strippées sont évacuées vers un premier régénérateur. Dans ce régénérateur, le coke déposé sur les particules du catalyseur est brûlé partiellement à l'aide d'air conduisant à la production de CO et
C02. Les particules du catalyseur traité et le gaz de combustion sont séparés par des cyclones.

Les particules du catalyseur ayant subi un premier traitement partiel de régénération sont ensuite transférées dans un second étage du régénérateur, distinct du premier. Dans ce régénérateur, la combustion totale du coke restant, est réalisée sous la forme de C02 par de l'air en excès. Le catalyseur entraîné est séparé des gaz de combustion par des cyclones situés à l'extérieur à ce régénérateur.

Les charges d'hydrocarbures susceptibles d'être injectées dans les unités du type décrit plus haut peuvent contenir des hydrocarbures ayant des gammes d'ébullition se situant entre 200 et 5500 C ou plus, et leur densité peut varier entre 10 et 350 API. Ces charges également, peuvent être des charges lourdes contenant des hydrocarbures dont le point d'ébullition peut aller jusqu'à 7500 C et plus, et dont la densité peut varier entre 10 et 350 API, voire entre
O et 250 API.

Par exemple, on peut citer comme charges, celles présentant des points d'ébullition finaux de l'ordre de 4000 C, tels que des gazoles sous vide, mais aussi des huiles hydrocarbonées plus lourdes, telles que des pétroles bruts et/ou désessenciés, et des résidus de distillation atmosphérique ou de distillation sous vide ; ces charges peuvent le cas échéant avoir reçu un traitement préalable tel que, par exemple, un hydrotraitement en présence par exemple de catalyseurs de type cobalt-molybdène ou nickel-molybdène. Les charges préférées de l'invention seront celles contenant des fractions bouillant normalement jusqu'à 7000 C et plus, pouvant contenir des pourcentages élevés de produits asphalténiques, et présenter une teneur en carbone
Conradson allant jusqu'à 10 % et au-delà.Ces charges peuvent être diluées ou non par des coupes plus légères conventionnelles, pouvant inclure des coupes d'hydrocarbures ayant déjà subi l'opération de craquage, qui sont recyclées, comme par exemple des huiles de recyclage légères ("light cycle oils", L.C.O.) ou des huiles lourdes de recyclage ("heavy cycle oils" ; H.C.O.). Suivant le mode préféré de l'invention, ces charges sont préchauffées dans un domaine de température compris entre 300 et 4500 C avant leur traitement.

Les catalyseurs utilisables dans les dispositifs décrits ci-dessus comprennent les catalyseurs de craquage du type aluminosilicates cristallins, certains types de silice-alumine, de silice-magnésie, de silice-zirconium, tous ayant des activités de craquage relativement élevées, ou possédant de telles activités.

Les alumino-silicates cristallins peuvent se trouver à l'état naturel ou être préparés par synthèse, selon des techniques bien connues de l'homme de l'art. Ils peuvent être choisis parmi les zéolithes de synthèse ou les argiles, telles que la faujasite, certains mordénites, la montmorillonite, les argiles pontées, les alumino-phosphates, ou similaires, les offrétites, les zéolithes A, Y, L, X, oméga, les érionites, etc...

La présente invention concerne donc un procédé de craquage catalytique qui permet d'améliorer la flexibilité sur la structure des rendements en produits. Il arrive en effet souvent qu'un client demande, dans le cadre d'un craquage catalytique, l'obtention d'un maximum de gaz de pétrole liquéfiés (C -Cq) (LPG) et l'obtention simultanée d'un maximum
34 de distillat léger. (Light cycle oil ou "L.C.O."). Or, une telle opération est incompatible puisqu'il faudrait pouvoir augmenter la sévérité du craquage catalytique pour obtenir le maximum de L.P.G. et la diminuer pour maximiser la production de L.C.O.

Dans la présente invention, on cherche à remédier à cette incompatibilité et pour ce, on propose un procédé qui consiste à recycler judicieusement une partie de l'essence obtenue dans l'effluent de la zone de craquage catalytique ou fabriquée à partir de cet effluent. On rappelle que d'une façon générale, l'effluent de la zone de craquage catalytique et fractionné et que l'on obtient diverses coupes qui sont notamment - des gaz - une essence - une huile relativement légère ("light cycle oil" ou - une huile relativement lourde ("heavy cycle oil" ou - un résidu ou "slurry" qui est généralement fractionné de nouveau
pour obtenir une huile clarifiée ("clarified oil" ou C.O.).

Conformément à l'invention, on se propose donc de recycler tout ou partie de l'essence de l'effluent réactionnel dans des conditions telles qu'elle puisse être de nouveau craquée en constituants plus légers (C3C4). Selon l'invention, on a constaté que pour pouvoir efficacement craquer cette fraction, il convenait de la recycler dans la partie inférieure de la zone de réaction tubulaire de forme allongée, en un point inférieur à celui où se fait l'injection normale de la charge. En effet, les conditions de température et de C/O (catalyst on oil ratio ou rapport catalyseur/huile) sont telles dans cette zone que le cracking s'effectue dans des conditions sévères. La figure 2 représente la zone de réaction 1 de forme tubulaire allongée (ou "riser") avec circulation ascendante de la charge et du catalyseur.Le catalyseur pénètre par la conduite 2 à la base de la zone allongée 1, la charge pénétrant sous forme de liquide dispersé en gouttelettes à la base du "riser" mais à un niveau B supérieur à celui de l'admission du catalyseur, par au moins une ouverture 6. Le catalyseur pénètre dans le riser à une température T1 et circule en bas de ce riser avec un débit D1. La charge pénètre dans le riser à une température T2 et avec un débit D2. Au niveau des conduites 6 d'arrivée de la charge, s'effectue le mélange de la charge et du catalyseur. Il se produit un échange thermique entre le catalyseur et la charge, cet échange se traduisant par la vaporisation d'une partie au moins de la charge. On atteint alors un équilibre à une température
T3 supérieure à T2, le mélange charge catalyseur, circulant à ce niveau du riser avec un débit D3.La réaction de craquage se produit alors ; et comme cette réaction est endothermique, elle se traduit par une absorption de chaleur. A la partie supérieure du riser 1, on procède par exemple avec un dispositif 35 appelé communément un "T", à la séparation entre les effluents gazeux réactionnels d'une part et les particules de catalyseur d'autre part.

Ainsi, comme expliqué plus haut, la fraction recyclée d'essence L.P.G.

dans le réacteur 1 est effectuée par au moins une conduite 34. Le craquage de cette fraction légère recyclée ainsi s'effectue dans des conditions de sévérité plus favorables qui, si ce recyclage avait été effectué par exemple par une conduite 6, essentiellement parce que c'est au voisinage du niveau C de la conduite 34 que la température du catalyseur est la plus chaude. Donc il y a localement à ce niveau C des conditions de craquage sévère (haute température, C/O élevé) qui sont généralement requises pour le craquage de charges légères (essence, LPG). C'est ainsi au niveau C que se produit le craquage de l'essence et/ou des LPG recyclés, entraînant ainsi à ce niveau C, une chute de la température du catalyseur.Ainsi au niveau B, point d'arrivée de la charge, la température est moindre, permettant de réaliser du craquage dans des conditions plus douces, (température modérée, catalyseur déjà amorti ) qui précisément conviennent bien pour craquer la charge avec obtention d'un maximum de L.C.O. On a donc pu ainsi concilier deux objectifs apparemment incompatibles par l'utilisation d'au moins deux zones de sévérité différentes, à savoir d'une part une première zone à grande sévérité disposée en bas du riser, située entre l'admission du recyclage et l'admission de la charge et où se produit la production maximum de L.P.G. par craquage de fractions recyclées de l'effluent réactionnel plus légères que les
L.C.O. et d'autre part une autre zone à sévérité plus douce, disposée dans le riser au-dessus d'une conduite 6 d'admission de la charge, cette dernière zone pouvant, suivant l'objectif visé, être elle-même subdivisée en zones à différentes sévérités au fur et à mesure que la température décroît quand on s'élève dans le riser.

Le pourcentage d'essence et/ou de L.P.G. que l'on recycle conformément à l'invention représente, en volume, environ 5 à 50 % de la charge, de préférence 10 à 30 %.

EXEMPLE
Deux essais de craquage catalytique ont été réalisés à partir d'une même charge d'hydrocarbures dans une unité à deux régénérateurs. Contrairement au premier essai, dans lequel un dispositif classique d'injection des grains de catalyseur par une conduite 2 (figure 2) et de charge à craquer par une conduite 6 a été utilisé, le deuxième essai a été réalisé à l'aide d'un dispositif selon l'invention à savoir avec recyclage, par une conduite 34, de 40 % en poids ou volume de l'essence X obtenue, représentant environ 20 % en poids par rapport à la charge.

Nature de la charge traitée : - Densité : 22,8 OKAPI - Soufre : 0,9 % en poids - Azote total : 0,3 % en poids - Vanadium : 9 ppm - Nickel : 4 ppm - Carbone Conradson : 4,6 % en poids - Non distillable à 56p OC : 26 % en volume
Au cours de ces deux essais, les conditions opératoires ont été les suivantes:
Température d'injection du catalyseur (OC) 771
Température d'injection de la charge (OC) 210
Température du riser au voisinage de l'admission de la conduite 3 (OC) 537
Température en haut du riser (OC) 526
Type de catalyseur: zéolithe ultrastable
Les résultats rassemblés ci-après montrent que le dispositif selon l'invention permet, à partir d'une charge lourde (contenant 4,6 % en poids de carbone Conradson), d'obtenir à la fois une meilleure sélectivité en LPG, en distillat léger:
ler essai 2ème essai
avec recyclage d'essence
(% poids) (% poids)

<tb> Gazsecs: <SEP> H2 <SEP> + <SEP> C1 <SEP> + <SEP> C2 <SEP> + <SEP> H25 <SEP> 4,1 <SEP> 6,4
<tb> C3 <SEP> # <SEP> <SEP> 0,7 <SEP> 1,3
<tb> C3 <SEP> 18,7 <SEP> 4,3 <SEP> 31,8 <SEP> 8,7
<tb> C4 <SEP> saturés <SEP> totaux <SEP> 3,7 <SEP> 5,1
<tb> iC4 <SEP> } <SEP> <SEP> 3,0 <SEP> 4,1
<tb> C4 <SEP> totaux <SEP> 5,9 <SEP> 10,3
<tb> EssenceC5-2210C 43,0 X = 50,1
LCO (2210C-3500C) 15,8 14,8
Slurry (350+) 15,8 16,1
Coke 6,7 7,2
Total 100,0 120,0 Rendements exprimés par rapport à la charge lourde seulement (recyclage
essence non compris).

xx dont 20 % sont recyclés

Claims (1)

REVENDICATIONS 1.- Procédé pour le craquage thermique ou catalytique à l'état fluide d'une charge d'hydrocarbures, dans une zone de réaction tubulaire, le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend une étape préalable de mise en contact à flux ascendant ou descendant dans une extrémité de la zone de réaction tubulaire d'un fluide comprenant au moins 50 à 100 % en poids d'une coupe d'essence dont la température d'ébullition est de préférence comprise entre 400 C et 2200 C, dans un lit fluidisé dilué de particules caloportrices et de vapeur d'eau, ledit procédé étant réalisé ainsi (a) on réalise ladite étape préalable en injectant à une extrémité de la zone de réaction tubulaire un mélange de particules caloportrices solides (dont la température est comprise entre 600 et 9000 C) et de vapeur d'eau laquelle représente environ 15 à
1. 60 % poids par rapport audit fluide et en injectant par au moins

   une conduite, en aval du mélange de particules solides et de la

   vapeur d'eau, ledit fluide, à une température inférieure à 7000 C,

   en vue de produire des oléfines, (b) on injecte en aval de la conduite d'admission dudit fluide , une

   charge de craquage pulvérisée, de façon à abaisser la température

   dans la zone de réaction tubulaire, au niveau d'admission de

   ladite charge, entre 450 et 6000 C, cet abaissement de température

   provoquant l'arrêt de la production d'oléfines effectuée à l'étape

   (a), (c) on procède au craquage thermique ou catalytique des constituants

   les plus lourds de ladite charge, ledit craquage générant les

   quantités de coke nécessaires pour permettre ultérieurement, par

   combustion des particules solides sur lesquelles s'est déposée la

   majeure partie de ce coke, d'obtenir les calories nécessaires pour

   maintenir entre 600 et 9000 C la température des particules

   caloportrices, utilisées à l'étape (a).

   2.- Procédé selon la revendication 1 dans lequel ledit fluide est une essence.

   3.- Procédé selon la revendication 2 dans lequel ladite essence est obtenue par fractionnement des effluents soutirés de la zone de réaction tubulaire.

   4.- Procédé selon l'une des revendications 1 et 2 dans lequel les hydrocarbures à deux atomes de carbone provenant des effluents de la zone de réaction tubulaire sont envoyés au moins en partie dans une unité de trimérisation ou d'oligomérisation en vue de produire une essence, laquelle est au moins en partie recyclée comme indiqué au paragraphe (a) de la revendication 1.

   5.- Procédé selon la revendication 4 dans lequel en outre, l'éthane produit dans ladite zone d'oligomérisation ou de trimérisation est envoyé au moins en partie à l'extrémité de la zone de réaction tubulaire avec les particules caloportrices et la vapeur d'eau.

   6.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 5 dans lequel les réactifs mis en jeu circulent de haut en bas dans la zone de réaction tubulaire.

   7.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 5 dans lequel les réactifs mis en jeu circulent de bas en haut dans la zone de réaction tubulaire.

   8.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 7 dans lequel la majeure partie au moins des particules caloportrices sont des particules catalytiques.

   9.- Procédé, selon la revendication 8, de craquage catalytique d'une charge d'hydrocarbures en lit fluide ou lit entraîné dans une zone allongée de forme tubulaire sensiblement verticale, les particules catalytiques étant introduites à la base inférieure de la zone allongée, la charge étant introduite par au moins une conduite dans la partie inférieure de la zone allongée à un niveau B supérieur au niveau d'admission des particules catalytiques, lesdites particules catalytiques étant séparées de l'effluent réactionnel à la partie supérieure de la zone allongée, l'effluent réactionnel étant ensuite fractionné en vue d'obtenir diverses fractions notamment des LPG, une essence, une huile relativement légère "L.C.O." et une huile relativement lourde "H.C.O.", le procédé étant caractérisé en ce que une partie au moins d'une fraction choisie dans le groupe constitué par une essence et des LPG est recyclée dans la zone allongée à un niveau C supérieur au niveau d'admission des particules catalytiques et inférieur au niveau B d'admission de la charge.

   10.- Procédé selon la revendication 1 dans lequel la fraction recyclée représente, en volume, 5 à 50 % de la charge.

   11.- Procédé selon la revendication 2 dans lequel la fraction recyclée représente, en volume, 10 à 30 % de la charge.

   12.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 dans lequel la fraction recyclée renferme en majeure partie de l'essence ou des LPG.

   13.- Procédé, selon la revendication 8, de craquage catalytique d'une charge d'hydrocarbures en lit fluide ou lit entraîné dans une zone allongée de forme tubulaire sensiblement verticale, les particules catalytiques étant introduites à la base inférieure de la zone allongée, la charge étant introduite par au moins une conduite dans la partie inférieure de la zone allongée à un niveau B supérieur au niveau d'admission des particules catalytiques, lesdites particules catalytiques étant séparées de l'effluent réactionnel à la partie supérieure de la zone allongée, l'effluent réactionnel étant ensuite fractionné en vue d'obtenir diverses fractions notamment de l'hydrogène, de l'éthylène, une huile relativement légère "L.C.O." et une huile relativement lourde "H.C.O.", le procédé étant caractérisé en ce qu'une partie au moins de l'éthylène est soumis à une réaction d'oligomérisation ou de trimérisation et en ce que les produits ainsi obtenus au cours de cette réaction sont recyclés au moins en partie dans la zone allongée à un niveau C supérieur au niveau d'admission des particules catalytiques et inférieur au niveau B d'admission de la charge.

   14.- Procédé selon la revendication 13 dans lequel la fraction recyclée représente, en volume, 5 à 50 % de la charge.

   15.- Procédé selon la revendication 13 dans lequel la fraction recyclée représente, en volume, 10 à 30 % de la charge.