FR2695045A1 - Procédé et dispositif d'échange thermique de particules solides pour régénération en craquage catalytique. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé et un dispositif de régénération en lit fluide d'un catalyseur contenant du coke. Le catalyseur et une partie des fumées de régénération sont prélevés dans le lit dense d'un régénérateur (1) et introduits par gravité par une conduite (6) reliée à la partie inférieure d'un échangeur externe de façon à ce que le catalyseur circule de bas en haut à co-courant du gaz de fluidisation. On réalise de l'extrémité inférieure de l'échangeur jusqu'au-dessus du point de jonction une zone en lit dense dont le niveau s'établit sensiblement à la hauteur de celui du lit dense dans le régénérateur et une zone de désengagement (15) des gaz de régénération et du gaz de fluidisation, de volume approprié. Les gaz et fumées sont évacués dans la phase (18) fluidisée diluée du régénérateur par une conduite (17) tandis que le catalyseur est recyclé dans le lit dense du régénérateur par une conduite (25) distincte où circule de l'air de fluidisation. Application à la régénération de catalyseurs de craquage en lit fluide dans un dispositif à simple ou double régénération.

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 toute masse de contact utilisée par exemple dans les procédés de craquage thermique.

A titre d'exemple purement illustratif, on appliquera le procédé à la 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.

Ce procédé s'appliquera tout particulièrement au contrôle de la température.

Les procédés de craquage catalytique convertissent les charges hydrocarbonées en produits plus légers tels que des essences. Initialement, les charges étaient relativement légères, des gazoles par exemple et pour obtenir une efficacité maximale de conversion à partir de catalyseurs zéolithiques très actifs, il était nécessaire de retirer le maximum de coke qui s'était déposé sur ces catalyseurs et qui diminuait son activité, durant une étape de régénération à une température se situant entre 520 et 800 "C.

La demande pressante en carburants amène les raffineurs à s'intéresser à des charges de plus en plus lourdes, comportant des hydrocarbures à haut point d'ébullition, par exemple à un point d'ébullition supérieur à 550 "C, ayant un carbone Conradson élevé ou une concentration en métaux importante. Du coke et des hydrocarbures lourds peuvent alors se déposer sur le catalyseur en quantité importante durant la phase de craquage catalytique et sa régénération par une combustion peut provoquer un dégagement de chaleur important qui peut détériorer l'appareillage et désactiver le catalyseur, notamment lors de longues expositions à des températures supérieures à 800 "C. II devient alors impératif de contrôler la régénération du catalyseur.Ce problème se pose notamment lorsqu'on veut appliquer à une technologie existant depuis longtemps et traitant essentiellement des charges hydrocarbonées conventionnelles, un procédé mettant en jeu des charges beaucoup plus lourdes.

La demanderesse a déjà décrit, dans la demande de brevet français déposée sous le numéro d'enregistrement national 91/05282, un procédé et un dispositif d'échange thermique de particules solides pour régénération en craquage catalytique dans lequel la circulation du catalyseur s'effectue de manière descendante dans un refroidisseur surmonté d'un évent raccordé à une zone de désengagement du catalyseur et du gaz. Puis le catalyseur est soutiré à la partie inférieure du refroidisseur et recyclé de manière ascendante dans le régénérateur grâce à un gaz de fluidisation contenant de l'oxygène.

De manière très générale, dans les unités de craquage catalytique en lit fluidisé aussi bien anciennes que récentes, I'adjonction d'un refroidisseur de catalyseur permettant de s'adapter au traitement des charges lourdes n'est pas toujours facile à réaliser pour des raisons évidentes d'encombrement sous le régénérateur, L'entrée de catalyseur dans le refroidisseur s'effectuant le plus généralement dans la partie supérieure du refroidisseur et la sortie sous le refroidisseur.

Un des objets de l'invention est donc de proposer un procédé et un dispositif de régénération comportant le contrôle de refroidissement du catalyseur dans une unité de craquage catalytique en vue du traitement de charges lourdes.

Un autre objet de l'invention est de répondre à une plus grande souplesse d'utilisation du dispositif.

L'art antérieur est illustré par les brevets suivants - le brevet US 4614724 enseigne un dispositif décrivant un régénérateur dont la température de régénération est contrôlée par un échangeur de chaleur externe à écoulement descendant à travers un faisceau de tubes.

Le catalyseur refroidi est recyclé vers le régénérateur par une conduite de remontée du catalyseur en l'état fluidisé, dans le lit dense de ce régénérateur. Le catalyseur dans l'échangeur est maintenu en lit dense par un gaz de fluidisation s'écoulant à contre-courant du sens d'écoulement du catalyseur et le gaz de fluidisation est soit entraîné avec celui-ci lorsque le débit est très faible, soit évacué par la ligne d'entrée du catalyseur. Cette circulation à contre-courant du gaz perturbe l'écoulement du catalyseur dans la tubulure d'entrée et dans l'échangeur et l'échange thermique n'est pas maximal.

- Le brevet US 4434245 décrit un régénérateur à deux niveaux, comportant un échangeur externe avec admission latérale du catalyseur chaud en provenance du niveau supérieur qui est une zone de stockage. Le catalyseur refroidi est recyclé par une conduite recevant l'air de régénération ainsi que le catalyseur usagé, dans une zone correspondant au niveau inférieur où s'effectue la combustion.

Donc, le fonctionnement du régénérateur et de l'échangeur est étroitement lié puisque le retour du catalyseur refroidi dans le régénérateur est fonction du débit de fluidisation de l'air servant à la régénération qui circule dans ladite conduite. Ce brevet enseigne par ailleurs une tubulure au-dessus de l'échangeur qui débouche dans le lit dense de l'échangeur, de sorte que le désengagement du gaz et des fumées ne peut s'effectuer parfaitement compte tenu de la présence du catalyseur dans cette tubulure. Il peut alors se produire un phénomène de circulation de catalyseur avec retour par le haut (backmixing). Le désengagement du gaz s'effectue d'autant plus mal que le faisceau d'échange arrive jusqu'à l'extrémité supérieure de l'échangeur.Le mélange n'est pas forcément homogène et il existe donc une zone supérieure où le catalyseur stagne et où il est mal renouvelé, de sorte que l'échange thermique est diminué.

- Le brevet US 4923834 décrit un procédé à "backmixing" où une tubulure supérieure débouchant dans la conduite d'admission dans l'échangeur du catalyseur qui circule en lit dense, permet le retour du catalyseur de l'échangeur dans la chambre de stockage du régénérateur. II s'agit donc ici de refroidissement par "backmixing" et non pas d'une solution à un problème d'évacuation d'un échangeur thermique de fumées et d'air de fluidisation permettant de maximiser l'échange thermique.

La présente invention remédie aux inconvénients mentionnés ci-dessus et permet d'obtenir des résultats sensiblement améliorés.

De manière générale, I'invention concerne un procédé de régénération en lit fluidisé d'un catalyseur contaminé par du coke déposé sur celui-ci comprenant les étapes suivantes a/ on procède à une régénération en lit dense dans au moins une zone de régénération, dans des conditions appropriées, du catalyseur contaminé et du catalyseur au moins en partie refroidi provenant de l'étape f) ci-dessous, en présence d'un gaz de régénération contenant de l'oxygène, bl on envoie par une conduite une partie au moins du catalyseur contenu dans la zone de régénération ainsi qu'une partie des fumées dans une zone d'échange thermique externe et de hauteur appropriée, ladite conduite reliant le lit dense de la zone de régénération à la zone d'échange thermique et l'on détermine dans la zone d'échange thermique, pour des valeurs de pressions appropriées, une zone en lit dense de catalyseur s'établissant sensiblement jusqu'au niveau de catalyseur dans la zone de régénération et une zone de désengagement ayant un volume approprié au-dessus dudit lit dense jusqu'à l'extrémité supérieure de la zone d'échange, cl on refroidit le catalyseur dans une partie au moins de ladite zone en lit dense dans les conditions d'échange thermique indirect et de fluidisation adéquates, en présence d'un gaz de fluidisation contenant de l'oxygène, d/ on procède à la séparation du catalyseur et du gaz de fluidisation ainsi que des éventuelles fumées de régénération dans ledit volume de la zone de désengagement, el on évacue les dits gaz et fumées de l'étape dl de la zone de désengagement et on les envoie dans la phase diluée au-dessus du lit dense de la zone de régénération.

De manière plus précise, le procédé est caractérisé en ce que l'on envoie par la conduite une partie au moins du catalyseur contenu dans la zone de régénération ainsi qu'une partie des fumées, dans la partie inférieure de la zone d'échange thermique et l'on fait circuler le catalyseur vers le haut de la zone d'échange thermique à co-courant du sens d'écoulement du gaz de fluidisation et en ce que on évacue le catalyseur refroidi de la partie supérieure de la zone en lit dense de la zone d'échange par un premier conduit convenablement aéré dont une entrée débouche dans le lit dense de la zone d'échange thermique, de préférence audessus de la surface d'échange thermique et on recycle le catalyseur refroidi du conduit vers la zone de régénération avantageusement au moyen d'une injection à co-courant de gaz de fluidisation contenant de l'oxygène.

Selon le mode de mise en oeuvre préféré de l'invention, I'ensemble de la surface d'échange étant positionné entre les conduits d'entrée et de sortie du catalyseur, le refroidisseur (ou échangeur) a un encombrement limité vers le bas et par ailleurs toute la surface d'échange est utilisée.

L'invention présente l'avantage d'une grande souplesse d'utilisation. En reliant la ligne de dégazage à la zone de désengagement des fumées et des gaz de fluidisation de catalyseur dans la partie supérieure de l'échangeur disposant du volume suffisant bien au-dessus du niveau du lit dense, on favorise l'écoulement du catalyseur autour du faisceau de tubes de l'échangeur. De plus, la totalité du débit de catalyseur qui peut être augmenté pour satisfaire les conditions d'équilibre thermique dans l'unité en fonction de la sévérité de la charge traverse l'échangeur et contribue à l'amélioration de l'échange thermique et de cette façon à son contrôle.

Selon une caractéristique de l'invention, la vitesse de fluidisation dans l'échangeur est en général de 0,025 m/s à 0,75 m/s et avantageusement de 0,05 à 0,50 m/s. Selon une autre caractéristique, la vitesse de fluidisation dans le régénérateur est en général de 0,6 à 1,5 m/s et avantageusement de O,8à 1,2 m/s.

Pour permettre un désengagement satisfaisant du gaz de fluidisation et des fumées de régénération du catalyseur, on choisit en règle générale un échangeur dont la hauteur est telle que le volume disponible pour le désengagement du gaz de fluidisation correspond à une hauteur de 0,1 à 5 m et de préférence de 1 à 2,5 m au-dessus du niveau du lit dense dans la zone de régénération.

Les gaz et les fumées peuvent être évacuées de la zone de désengagement dans le lit fluidisé dilué de la zone de régénération à une vitesse de 2 à 15 m/s et avantageusement de 5 à 8 m/s.

Le diamètre de la tubulure d'évacuation est habituellement tel que la perte de charge est limitée, par exemple de 0,1 bar. Cela correspond à un rapport de diamètre des tubulures d'admission du catalyseur et d'évacuation des gaz, habituellement inférieur ou égal à 10, par exemple compris entre 3 et 6.

Le contrôle du débit de catalyseur traversant l'échangeur et de ce fait le contrôle thermique de la régulation est habituellement assuré par une vanne à la sortie de l'échangeur et en amont de la remontée accélérée du catalyseur refroidi dans le lit dense. Cette vanne est en général asservie par des moyens de commande appropriés qui sont en liaison avec une sonde de température disposée soit dans le lit dense soit dans le lit fluidisé dilué du régénérateur et qui comparent en général de manière continue le signal de température avec un signal de référence, préalablement défini en fonction des paramètres de la régénération et du type de charge.

Selon une caractéristique du procédé selon l'invention, on peut contrôler le niveau du lit dense de catalyseur dans la zone d'échange thermique, par exemple, au moyen d'une vanne de régulation disposée sur le conduit reliant la zone de désengagement à la zone de régénération, ladite vanne étant asservie au niveau du lit dense de catalyseur dans la zone de régénération que l'on mesure par exemple par l'intermédiaire de deux sondes de pression connues de l'Homme du métier, convenablement positionnées, I'une dans le lit fluidisé dense et l'autre dans le ciel du lit fluidisé (free board en dénomination anglosaxonne).

Selon une autre caractéristique du procédé, L'entrée du conduit dans l'échangeur de chaleur, dans laquelle déborde le catalyseur et qui l'évacue refroidi vers la zone de régénération, peut déboucher dans la zone d'échange thermique audessous du niveau du lit dense, et de préférence de 0,1 à 1 m en dessous dudit niveau.

Selon un autre caractéristique du procédé, on peut recycler le catalyseur une fois refroidi dans le lit fluidisé dense de catalyseur dans le régénérateur ou dans le lit fluidisé dilué. De préférence, on le fait circuler de manière globalement ascendante vers le régénérateur par un gaz de fluidisation contenant de l'oxygène introduit à co-courant généralement dans la partie inférieure du conduit de recyclage le véhiculant.

Selon une autre caractéristique du procédé, la vitesse de fluidisation dans la zone d'échange thermique est de 0,025 m/s à 0,75 m/s et avantageusement de 0,05 à 0,50 m/s et plus particulièrement de 0,06 à 0,25 m/s.

Selon un autre mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, la régénération du catalyseur usagé peut être effectuée dans deux régénérateurs. On introduit généralement le catalyseur à régénérer et un gaz contenant de l'oxygène dans une première zone de régénération située au-dessous d'une seconde zone de régénération, où il est régénéré au moins en partie dans des conditions appropriées en lit dense, on sépare les effluents gazeux de première régénération que l'on évacue par leurs propres moyens et l'on prélève le catalyseur au moins en partie régénéré de la première zone pour l'envoyer dans la seconde zone de régénération distincte de la première zone de régénération où il est régénéré à une température supérieure à celle de la première zone de régénération, on sépare le catalyseur des fumées de seconde régénération que l'on évacue au moins en partie. Le procédé comprend en outre les étapes suivantes: a) On envoie par une conduite de préférence inclinée vers le bas une partie au moins du catalyseur contenu dans la seconde zone de régénération ainsi qu'une partie des fumées dans la partie inférieure de la zone d'échange thermique externe de hauteur appropriée, ladite conduite reliant le lit dense de la seconde zone de régénération à la zone d'échange thermique, une zone en lit dense de catalyseur s'établissant sensiblement jusqu'au niveau de catalyseur dans la zone de régénération et une zone de désengagement ayant un volume approprié audessus dudit lit dense jusqu'à l'extrémité supérieure de la zone d'échange thermique, b) on refroidit le catalyseur dans une partie au moins de ladite zone en lit dense dans les conditions d'échange thermique indirect et de fluidisation adéquates, en présence d'un gaz de fluidisation contenant de l'oxygène, le catalyseur circulant vers le haut à co-courant du sens d'écoulement du gaz de fluidisation, c) on procède à la séparation du catalyseur et du gaz de fluidisation ainsi que des éventuelles fumées de régénération dans ledit volume de la zone de désengagement, d) on évacue les dits gaz et fumées de l'étape c) de la zone de désengagement et on les envoie dans la phase diluée au-dessus du lit dense de la seconde zone de régénération ; et e) on soutire le catalyseur refroidi de la partie supérieure de la zone d'échange thermique par le conduit décrit ci-avant, dont l'entrée est de préférence située au-dessus du faisceau d'échange thermique et on le recycle dans la première zone de régénération, soit dans la phase dense soit dans la phase diluée.

Ce recyclage du catalyseur en provenance de l'échangeur thermique vers la première zone de régénération peut être effectué de manière globalement descendante. De manière préférée, les moyens de recyclage peuvent comporter une jonction en Y ou en J située en dessous du niveau du premier régénérateur, cette jonction comportant des moyens de remontée du catalyseur dans le premier régénérateur.

L'invention concerne aussi le dispositif de régénération en lit fluidisé d'un catalyseur contaminé par du coke comprenant des moyens d'entrée (2) du catalyseur et des moyens de sortie (28) du catalyseur régénéré vers un réacteur.

II comporte en combinaison a) au moins une enceinte de régénération (1) de forme allongée reliée aux dits moyens (2) d'entrée et contenant un lit dense (3) de catalyseur et des moyens d'injection (4,5) d'un gaz de régénération dans ledit lit dense, b) un échangeur de chaleur (7) vertical, externe, de forme allongée, de hauteur appropriée comportant un faisceau d'échange thermique et adapté à recevoir le catalyseur chaud et une partie des fumées par une conduite de préférence inclinée vers le bas (6) reliant ledit lit dense de l'enceinte de régénération à l'échangeur et à le refroidir alors qu'il circule à travers l'échangeur, ledit échangeur comprenant des moyens (8) de fluidisation du catalyseur par un gaz de fluidisation à son extrémité inférieure adaptés à y réaliser un lit dense à un niveau approprié correspondant sensiblement à celui du lit dense dans la zone de régénération , ledit échangeur comportant dans sa partie supérieure une zone de désengagement au-dessus du lit dense qui a un volume adéquat adapté à séparer des éventuelles fumées de régénération et du gaz de fluidisation, le catalyseur refroidi, c) des moyens (17) d'évacuation des fumées et du gaz de fluidisation de la zone de désengagement à la partie supérieure de l'échangeur, reliés à l'enceinte de régénération (1) en un point au-dessus du niveau (12) du lit dense du catalyseur, d) des moyens de recyclage (20,25) adaptés à une circulation du catalyseur refroidi de l'échangeur vers l'enceinte de régénération de laquelle le catalyseur a été prélevé, le dispositif étant caractérisé en ce que ladite conduite (6) est reliée à la partie inférieure de l'échangeur de façon que le catalyseur circule de bas en haut à cocourant du gaz de fluidisation à travers le faisceau d'échange thermique et en ce que l'échangeur comporte un conduit (20b) d'évacuation du catalyseur avec une entrée (20a) débouchant dans le lit dense sensiblement au-dessus du faisceau d'échange thermique et une sortie du conduit (20b) connecté aux moyens de recyclage.

Les échangeurs thermiques peuvent être d'un type connu en soi, et sont généralement constitués de faisceaux de tubes échangeant de manière indirecte de la chaleur avec le catalyseur (tubes serpentins, tubes en U, en épingle ou tubes baïonnette) Celui-ci peut y circuler soit à l'intérieur, soit à l'extérieur. La paroi de l'échangeur thermique peut comprendre éventuellement une surface de tubes-membrane.

Le catalyseur régénéré selon l'invention est habituellement de type conventionnel, tel que les silices-alumines de type zéolithique ayant avantageusement une granulométrie de 30 à 100 micromètres.

L'invention sera mieux comprise au vu de la figure illustrant le procédé et le dispositif.

Un régénérateur (1) provenant d'une unité de craquage catalytique reçoit par une ligne (2) en provenance d'un séparateur strippeur non représenté du catalyseur zéolithique sur lequel s'est déposé du coke pendant la réaction de craquage catalytique. Cette ligne débouche dans le lit catalytique (3) en un endroit approprié. Un gaz de régénération contenant de l'oxygène est amené par une ligne (4) dans un organe de fluidisation (5) tel qu'une grille ou un anneau et permet la fluidisation en lit dense du catalyseur et la combustion du coke de manière continue. Les fumées de régénération et le catalyseur entraîné sont séparés dans des cyclones non représentés sur la figure et les fumées de régénération sont évacués en majeure partie.

Une partie du catalyseur chaud et une partie des fumées à une température de 600 à 850"C sont prélevés dans le lit dense (3) en un point situé au-dessus de l'organe d'injection d'air (5) et amenées par gravité, grâce à une conduite (6) inclinée vers le bas, par exemple de 30 à 60 degrés d'angle à compter de l'axe de l'échangeur, à la partie inférieure d'un échangeur de chaleur (7) adapté à échanger par échange indirect de la chaleur. Cet échangeur est externe, vertical, de forme allongée, cylindrique et contient un faisceau d'échange constitué de tubes (11) en serpentin dans lequel circule un fluide approprié tel que de l'eau sous pression amenée par une ligne (9). On récupère par une ligne (10) de la vapeur d'eau de cet échange thermique.Le faisceau de tubes est avantageusement situé entre la sortie de la conduite inclinée et l'entrée (20a) d'un conduit (20b) d'évacuation du catalyseur, dans la partie supérieure de la phase fluidisée dense de l'échangeur. Ce conduit (20b) interne, de forme tubulaire, et l'échangeur de chaleur sont généralement sensiblement concentriques. A l'extrémité inférieure de l'échangeur un moyen de fluidisation (8) (anneau ou grille) introduit de l'air, maintient le catalyseur en lit dense à travers le faisceau de tubes et contribue à un écoulement de bas en haut et à co-courant du catalyseur et de l'air à travers le faisceau, avant l'évacuation par le conduit (20b).

Dans la partie supérieure de l'échangeur, le catalyseur en lit dense atteint un niveau (13) approprié qui est fonction des vitesses de fluidisation respectives dans le régénérateur et l'échangeur thermique et donc des masses volumiques et des pressions respectives. II peut donc s'établir ainsi une différence de niveau du catalyseur dans le régénérateur et l'échangeur.

La hauteur de l'échangeur est choisie de telle façon que par rapport à ce niveau dans le régénérateur, une zone libre dite zone de désengagement (15) de 1 à 2,5 m dans l'échangeur soit aménagée pour permettre la séparation des éventuelles fumées de régénération du catalyseur et du gaz de fluidisation. Une ligne de dégazage (17) évacue les fumées et les gaz de la phase diluée de l'extrémité supérieure de l'échangeur vers la phase fluidisée diluée (18) au-dessus du lit fluidisé dense du régénérateur. Son diamètre est choisi de telle façon que le rapport du diamètre de la ligne de dégazage sur celui de la conduite (6) d'admission du catalyseur soit compris entre 3 et 6. La vitesse de sortie des gaz est en général de 2 à 15 m/s.

Des moyens de recyclage (19) comprennent une conduite (20) raccordée à la conduite (20b) d'évacuation du catalyseur et reliée à une jonction (21) en Y ou en J. Cette conduite (20), en sortie de l'échangeur comporte une vanne de régulation (23) du débit de catalyseur chaud prélevé par la conduite (6) et qui circule dans l'échangeur. Un organe (22) de remontée (gaz lift) du catalyseur refroidi connecté à la jonction en Y accélère le catalyseur dans une conduite (25) verticale grâce à de l'air de fluidisation introduit par une ligne (24). La vitesse d'écoulement du catalyseur passe, par exemple, de 1 à 2 m/s dans la ligne (20), à 8 à 12 m/s dans la conduite (25).Cette conduite (25) ramène le catalyseur dans le lit dense (3) en un point situé au-dessus de l'organe d'injection d'air de fluidisation et contribue également, à la régénération du catalyseur qui est réalisée pour partie par l'air amené par l'organe d'injection d'air de catalyseur refroidi dans le lit dense. Le catalyseur régénéré et refroidi de 50 à 150 "C est enfin recyclé du régénérateur vers une unité de craquage catalytique par une ligne de recyclage (28).

Le contrôle thermique de la régénération est effectué par la combinaison des organes suivants
Des moyens d'asservissement (26) sont reliés à la vanne (23) disposée sur la conduite (20) de recyclage du catalyseur. Ces moyens sont d'autre part connectés à une sonde (27) de température localisée dans le lit dense du régénérateur.

Lorsque le signal envoyé par la sonde atteint une valeur supérieure à une valeur de consigne préalablement choisie en fonction des paramètres de la régénération, qui a été stockée par les moyens d'asservissement, ceux-ci envoient un signal à la vanne (23) qui augmente le débit d'évacuation du catalyseur et de ce fait augmente le débit d'admission du catalyseur dans l'échangeur. Cette augmentation du débit contribue à une diminution de la température de régénération.

Par contre, lorsque le signal envoyé par la sonde atteint une valeur inférieure à la valeur de consigne, la vanne (23) est fermée partiellement de façon à diminuer l'échange thermique, ce qui contribue à rehausser la température du catalyseur dans le régénérateur.

II est particulièrement avantageux que le faisceau de refroidissement baigne dans le lit dense de catalyseur et que l'entrée (20a) du conduit d'évacuation soit en permanence dans le lit dense de catalyseur et plus particulièrement dans la partie supérieure du lit dense de façon à maximiser l'échange thermique et faciliter l'écoulement par débordement du catalyseur. En d'autres termes, le niveau du lit dense de catalyseur dans l'échangeur doit être maintenu au-dessus de l'entrée (20a) du conduit d'évacuation, malgré les variations significatives de niveau qui peuvent exister dans le régénérateur. On s'affranchit en permanence de ces difficultés au moyen d'une vanne (30) de niveau localisée sur la ligne de dégazage (17).Celle-ci est reliée à des moyens (31) d'asservissement de niveau comprenant un calculateur qui reçoit des signaux d'information de la pression régnant dans la phase fluidisée diluée du régénérateur délivrés par une sonde de pression (32a) et des signaux de la pression régnant dans la phase fluidisée dense délivrés par une autre sonde de pression (32b).

La régulation de niveau du lit est réalisée de la façon suivante
La différence de pression détectée par les sondes (32a) et (32b) est comparée en permanence à une valeur de référence préalablement enregistrée dans le calculateur (31). Lorsque le niveau du lit dense est trop bas par rapport à celui de l'échangeur, un signal est envoyé par le calculateur permettant d'ouvrir la vanne (30) et donc de diminuer la perte de charge entre le régénérateur et l'échangeur. Par contre, lorsque le niveau du lit dans le régénérateur est trop haut par rapport à celui de l'échangeur, le calculateur envoie un signal électrique fermant la vanne et donc augmentant la perte de charge entre le régénérateur et l'échangeur.

II a été décrit un conduit (20b) d'évacuation du catalyseur interne mais le dispositif pourrait comprendre un conduit d'évacuation externe à l'échangeur avec une entrée (20a) débouchant comme décrit ci-avant dans la partie supérieure du lit dense du catalyseur, de préférence au-dessus du faisceau d'échange thermique.

Dans le cas d'un dispositif à deux régénérateurs, le premier fonctionnant à température plus basse que le second, et situé au dessous du second comporte des moyens d'entrée du catalyseur usagé à régénérer et des moyens de transfert du catalyseur vers le second régénérateur.

L'échangeur thermique selon l'invention est connecté à ce second régénérateur duquel le catalyseur est prélevé.

Une fois refroidi il est recyclé par lesdits moyens de recyclage dans le premier régénérateur soit directement, de manière descendante soit par une conduite reliant le conduit d'évacuation à une jonction en J ou en Y en dessous du premier régénérateur. Dans ce dernier cas, ladite jonction comprend des moyens de remontée du catalyseur refroidi dans le premier régénérateur, comme décrits ci-avant.

La régulation du niveau des lits est alors effectuée à partir des sondes 32a et 32b disposées dans le second régénérateur, tandis que le contrôle thermique de la régénération est effectué à partir de la sonde 27 de température localisé dans le lit dense du second régénérateur relié aux moyens 26 d'asservissement de la vanne 23 de débit situé sur le conduit de recyclage 20 du catalyseur.

Ces moyens d'asservissement 26 peuvent aussi asservir une vanne d'alimentation en gaz de fluidisation du premier régénérateur, à partir d'une sonde de température disposée dans le premier régénérateur comme décrit dans la demande de brevet français 91/14.153 de la demanderesse.

Claims (19)

REVENDICATIONS

1. Procédé de régénération en lit fluidisé d'un catalyseur contaminé par du coke déposé sur celui-ci, comprenant les étapes suivantes ai on procède à une régénération en lit dense dans au moins une zone de régénération, dans des conditions appropriées, du catalyseur contaminé et du catalyseur au moins en partie refroidi provenant de l'étape f) ci-dessous, en présence d'un gaz de régénération contenant de l'oxygène, b/ on envoie par une conduite une partie au moins du catalyseur contenu dans la zone de régénération ainsi qu'une partie des fumées dans une zone d'échange thermique, externe et de hauteur appropriée, ladite conduite reliant le lit dense de la zone de régénération à la zone d'échange thermique et l'on détermine dans la zone d'échange thermique une zone en lit dense de catalyseur s'établissant pour des valeurs de pression appropriées, sensiblement jusqu'au niveau de catalyseur dans la zone de régénération et une zone de désengagement ayant un volume approprié au-dessus dudit lit dense jusqu'à l'extrémité supérieure de la zone d'échange, cl on refroidit le catalyseur dans une partie au moins de ladite zone en lit dense dans les conditions d'échange thermique indirect et de fluidisation adéquates, en présence d'un gaz de fluidisation contenant de l'oxygène, dl on procède à la séparation du catalyseur et du gaz de fluidisation ainsi que des éventuelles fumées de régénération dans ledit volume de la zone de désengagement, e/ on évacue lesdits gaz et fumées de l'étape dl de la zone de désengagement et on les envoie dans la phase diluée au-dessus du lit dense de la zone de régénération le procédé étant caractérisé en ce que I'on envoie par la conduite une partie au moins du catalyseur contenu dans la zone de régénération ainsi qu'une partie des fumées, dans la partie inférieure de la zone d'échange thermique et l'on fait circuler le catalyseur vers le haut de la zone d'échange thermique à co-courant du sens d'écoulement du gaz de fluidisation et en ce qu'on évacue le catalyseur refroidi de la partie supérieure de la zone en lit dense de la zone d'échange par un premier conduit convenablement aéré dont une entrée débouche dans le lit dense de la zone d'échange thermique, de préférence au-dessus de la surface d'échange thermique et on recycle le catalyseur refroidi du conduit vers la zone de régénération.

2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on contrôle le niveau du lit dense de catalyseur dans la zone d'échange thermique au moyen d'une vanne de régulation disposée sur un deuxième conduit reliant la zone de désengagement à la zone de régénération, ladite vanne étant asservie à une mesure de la pression dans le lit fluidisé dense de catalyseur dans la zone de régénération et à une mesure de pression dans le lit fluidisé dilué de catalyseur dans ladite zone de régénération.

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'entrée du premier conduit évacuant le catalyseur débouche de la zone d'échange thermique en dessous du niveau du lit dense de la zone d'échange thermique et de préférence de 0,1 à 1 m en dessous dudit niveau.

4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 dans lequel on recycle par ledit premier conduit le catalyseur refroidi dans le lit fluidisé dense du catalyseur dans la zone de régénération ou dans le lit fluidisé dilué.

5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4 dans lequel ladite conduite amenant le catalyseur dans la partie inférieure de la zone d'échange thermique est inclinée vers le bas.

6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5 dans lequel la vitesse de fluidisation dans la zone d'échange thermique est de 0,025 m/s à 0,75 m/s et avantageusement de 0,05 à 0,50 m/s.

7. Procédé selon l'une des revendication 1 à 6 dans lequel la hauteur de la zone d'échange thermique est telle que le volume disponible pour le désengagement du gaz de fluidisation correspond à une hauteur de 0,1 à 5 m et de préférence de 1 à 2,5 m au-dessus du niveau du lit dense dans la zone de régénération.

8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7 dans lequel le gaz est évacué de la zone de désengagement à une vitesse de 2 à 15 m/s et avantageusement de 5 à 8 mis.

9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8 dans lequel sensiblement tout l'échange thermique indirect est effectué dans la zone en lit dense.

10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9 dans lequel on contrôle le débit de catalyseur par au moins une vanne disposée sur le premier conduit d'évacuation du catalyseur refroidi.

11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10 comportant deux zones de régénération superposées, dans lequel on introduit le catalyseur à régénérer et un gaz contenant de l'oxygène dans une première zone de régénération située endessous de la seconde zone de régénération, où il est régénéré au moins en partie dans des conditions appropriées en lit dense, on sépare les effluents gazeux de première régénération que l'on évacue par leurs propres moyens et l'on prélève le catalyseur au moins en partie régénéré de la première zone pour l'envoyer dans la seconde zone de régénération distincte de la première zone de régénération où il est régénéré à une température supérieure à celle de la première zone de régénération, on sépare le catalyseur des fumées de seconde régénération que l'on évacue au moins en partie, le procédé comprenant en outre les étapes suivantes - on envoie par ladite conduite une partie au moins du catalyseur contenu dans la seconde zone de régénération ainsi qu'une partie des fumées dans ladite partie inférieure de la zone d'échange thermique externe, on le refroidit, on évacue lesdits gaz et fumées séparés dans la zone de désengagement et on les envoie dans la phase diluée de la seconde zone de régénération et on soutire le catalyseur refroidi de la partie supérieure de la zone d'échange thermique et on le recycle dans la première zone de régénération.

12. Dispositif de régénération en lit fluidisé d'un catalyseur contaminé par du coke comprenant des moyens d'entrée (2) dudit catalyseur et des moyens de sortie (28) de catalyseur régénéré vers un réacteur, caractérisé en ce qu'il comporte en combinaison a/ au moins une enceinte de régénération (1) de forme allongée reliée aux dits moyens (2) d'entrée et contenant un lit dense (3) de catalyseur et des moyens d'injection (4,5) d'un gaz de régénération dans ledit lit dense, b/ un échangeur de chaleur (7) vertical, externe, de forme allongée, de hauteur appropriée comportant un faisceau d'échange thermique et adapté à recevoir le catalyseur chaud et une partie des fumées par une conduite de préférence inclinée vers le bas (6) reliant ledit lit dense de l'enceinte de régénération à l'échangeur et à le refroidir alors qu'il circule à travers l'échangeur, ledit échangeur comprenant des moyens (8) de fluidisation du catalyseur par un gaz de fluidisation à son extrémité inférieure adaptés à y réaliser un lit dense à un niveau approprié, correspondant sensiblement à celui du lit dense dans la zone de régénération, ledit échangeur comportant dans sa partie supérieure une zone de désengagement au-dessus du lit dense qui a un volume adéquat adapté à séparer des éventuelles fumées de régénération et du gaz de fluidisation, le catalyseur refroidi, c/ des moyens (17) d'évacuation des fumées et du gaz de fluidisation de la zone de désengagement à la partie supérieure de l'échangeur, reliés à l'enceinte de régénération (1) en un point au-dessus du niveau (12) du lit dense du catalyseur, d/ des moyens de recyclage (20,25) adaptés à une circulation du catalyseur refroidi de l'échangeur vers l'enceinte de régénération, le dispositif étant caractérisé en ce que ladite conduite (6) est reliée à la partie inférieure de l'échangeur de façon que le catalyseur circule de bas en haut à co-courant du gaz de fluidisation à travers le faisceau d'échange thermique et en ce que l'échangeur comporte un conduit (20b) d'évacuation du catalyseur avec une entrée (20a) débouchant dans le lit dense sensiblement au-dessus du faisceau d'échange thermique et une sortie du conduit (20b) connectée aux moyens de recyclage.

13. Dispositif selon la revendication 12, comportant deux enceintes de régénération superposées, la seconde se situant au dessus de la première, la première enceinte comportant des moyens d'entrée du catalyseur à régénérer et des moyens de transfert du catalyseur vers la seconde, caractérisé en ce que l'échangeur thermique est connecté à la seconde enceinte de régénération et les moyens de recyclage sont reliés au premier régénérateur.

14. Dispositif selon les revendications 12 et 13 dans lequel l'échangeur comprend des moyens de contrôle du niveau du lit dense de catalyseur comportant des moyens de mesure (32b, 32a) de la pression dans le lit dense et dans le lit dilué du régénérateur dans lequel le catalyseur est prélevé, une vanne de régulation (30) située sur les moyens d'évacuation des fumées et du gaz de fluidisation et des moyens d'asservissement (31) de la vanne connectés aux moyens de mesure de la pression (32a, 32b).

15. Dispositif selon l'une des revendications 12 à 14 dans lequel les moyens de recyclage comprennent une vanne de régulation (23) du débit de catalyseur située au-dessous de l'extrémité inférieure de l'échangeur.

16. Dispositif selon l'une des revendications 12 à 15 dans lequel les moyens d'injection d'un gaz de régénération comprennent une grille (5) et dans lequel les moyens de recyclage (25) débouchent dans le lit dense (3) de l'enceinte de régénération au-dessus de ladite grille (5).

17. Dispositif selon l'une des revendications 12 à 16 dans lequel les moyens de recyclage comprennent une jonction en Y ou en J au-dessous de l'extrémité inférieure de l'échangeur, ladite jonction comportant des moyens de remontée du catalyseur par un gaz de fluidisation.

18. Dispositif selon l'une des revendications 12 à 17 dans lequel le conduit d'évacuation du catalyseur de l'échangeur est externe à l'échangeur.

19. Dispositif selon l'une des revendications 12 à 17 dans lequel le conduit d'évacuation du catalyseur de l'échangeur est interne à l'échangeur et de préférence sensiblement concentrique.