FR2706136A1 - Dispositif de conversion d'une charge comprenant un séparateur extracteur cyclonique à co-courant. - Google Patents

Abstract

Dispositit de conversion en lit entraîné d'une charge, comportant des moyens d'introduction d'un fluide d'entraînement, d'un solide sous forme de particules, de la dite charge, ledit dispositif comprenant au moins un moyen de séparation d'une phase dense DA et d'une phase légère LA et au moins un moyen de récupération d'au moins une partie desdites particules solides, ledit moyen de séparation étant un séparateur extracteur cyclonique à co-courant dans lequel l'enceinte recueillant la phase dense DA comporte des moyens pour l'injection d'une phase légère d'extraction LB , l'injection ayant lieu à contre-courant de l'écoulement de la phase dense séparée et au moins en partie dans ladite phase dense qui est fluidisée au moins en partie, et comporte au moins une sortie pour la récupération de la phase dense DA .

Description

La présente invention concerne un dispositif de conversion en lit entraîné

d'une charge comportant au moins un séparateur extracteur cyclonique à co-courant permettant de

séparer un solide sous forme de particules et un gaz.

Dans l'industrie pétrolière, et plus précisément dans les procédés de conversion de charge hydrocarbonée, en présence d'un solide divisé à action catalytique ou non catalytique, effectués en lit circulant, la charge est mise au contact du solide dans un réacteur. Le rapport en poids du débit du solide sur le débit de charge est élevé et peut varier en général de 1: 1 à 15: 1. A la sortie du réacteur, il faut séparer les produits de la réaction des solides catalytiques ou non catalytiques: les produits de la réaction sont entraînés vers une séparation secondaire et les solides sont recyclés avec, dans certains procédés, la

régénération du catalyseur.

Avant de recycler le solide, il est important de désorber les produits hydrocarbonés encore présents à la surface ou à l'intérieur du solide pour récupérer les produits de la réaction qui

seraient perdus sans cela.

La présente invention concerne un dispositif comportant un équipement permettant d'effectuer une séparation rapide des produits gazeux et du solide, et de récupérer les

produits restant sur le solide à l'issue de la séparation.

Certains procédés de conversion, tels que le craquage thermique ou le craquage catalytique de charges hydrocarbonées, nécessitent une séparation rapide des produits gazeux à la fin de la réaction, pour limiter leur dégradation thermique. Cette séparation rapide est

particulièrement importante dans le cas du craquage catalytique.

Il peut alors être avantageux d'utiliser des cyclones connectés directement au réacteur (par exemple au sommet d'un réacteur à lit ascendant ou à lit descendant) plutôt que de se contenter d'une séparation inertielle dans un gros volume qui est synonyme de long temps de séjour. Des exemples de procédés de conversion de coupes hydrocarbonées avec séparation rapide sont donnés par exemple dans le brevet de Rod et al. (US-A-4 946 656) o la séparation est effectuée dans un cyclone dit "à rebours" ou dans le brevet de Gauthier et al. (demande de brevet FR-A-2 662 618) o la séparation est effectuée dans un cyclone

à co-courant.

La séparation rapide des effluents de craquage, en particulier ceux de craquage catalytique, de coupes hydrocarbonées permet généralement de gagner en sélectivité, en évitant de former les produits tels que le fuel gaz ou le coke qui sont faiblement valorisés en très grandes quantités, et en privilégiant plutôt la sélectivité en essence et en coupe d'huile légère (LCO) (en anglais Light Cycle Oil) dont la valorisation est nettement supérieure. Cependant, si cette séparation rapide n'est pas accompagnée d'une extraction (stripage) efficace, et placée à proximité, dans le temps, de la phase de séparation, on perdra une partie des avantages de la séparation rapide, en gardant adsorbés sur le catalyseur des produits valorisables qui seront dégradés thermiquement. De même, les produits désorbés du catalyseur doivent être évacués rapidement de l'enceinte dans laquelle est effectuée l'extraction. Par exemple, dans le brevet US-A-4 946 656, le catalyseur est évacué de la zone de séparation par une jambe de retour qui tombe dans l'extracteur. Les produits extraits du catalyseur sont envoyés vers l'étape de séparation secondaire, en commun avec les produits séparés à la séparation, dans une enceinte de grand volume o ils sont eux

aussi fortement exposés à la dégradation thermique des produits.

Il est également possible comme dans le document de brevet français FR-A2 538 269 d'inclure une zone d'extraction dense à la base d'un cyclone à rebours, intercalée par exemple entre la zone de retournement du vortex et la sortie des solides. Cette configuration présente l'avantage de séparer les produits adsorbés sur le catalyseur grâce à un courant gazeux injecté dans la même enceinte de séparation primaire gaz- particules de catalyseur. Les produits gazeux de la réaction sont alors prélevés dans la partie supérieure de l'enceinte effectuant la séparation. L'inconvénient d'un tel appareil est qu'il faut, afin de garder des performances de séparation acceptables, placer un déflecteur entre la zone d'extraction et la zone de séparation. Ce déflecteur permet de guider le vortex gazeux lors de son retournement dans l'enceinte de séparation. Il est nécessaire de fixer cet élément matériellement au corps de l'enceinte de séparation. Les fixations vont nuire à l'écoulement régulier des solides aux parois et, exposées à des écoulements continus de solides, elles risquent de s'éroder rapidement, ce qui pourrait entraîner un dysfonctionnement de

l'appareil.

La présente invention permet d'éviter ces inconvénients grâce à une utilisation avantageuse des propriétés hydrodynamiques de l'écoulement gaz/solide dans un séparateur cyclonique

(ou cyclone) à co-courant contenu dans l'enceinte d'évacuation de la sortie des solides.

Plus précisément, l'invention concerne un dispositif de conversion en lit entraîné d'une charge, comportant une enceinte (R) de forme allongée dans laquelle ladite conversion est effectuée dans des conditions appropriées, comprenant à proximité d'une première extrémité, d'amont en aval dans le sens de circulation de la charge, au moins un moyen d'introduction d'au moins un fluide d'entraînement, au moins un moyen d'introduction d'au moins un solide sous forme de particules, au moins un moyen d'introduction de la dite charge, ledit dispositif comprenant à proximité d'une deuxième extrémité de ladite enceinte au moins un moyen, relié à ladite enceinte, de séparation d'une phase dense DA contenant au moins une partie desdites particules solides et d'une phase légère LA contenant au moins une partie des produits gazeux de la conversion, au moins partielle, de ladite charge et au moins un moyen de récupération d'au moins une partie desdites particules solides, ledit dispositif étant caractérisé en ce que ledit moyen de séparation d'une phase dense DA et d'une phase légère LA à partir de leur mélange MA, avec extraction des gaz sorbés par le solide, est un séparateur extracteur cyclonique à co-courant comprenant: - une enceinte (1) dite première enceinte extérieure, de forme allongée le long d'un axe (X), de section sensiblement circulaire de diamètre interne D1, de longueur L1, comprenant à une première extrémité, des moyens pour l'introduction du mélange MA par une entrée (4) raccordée à l'enceinte (R) dite entrée externe, lesdits moyens permettant de conférer, au moins à la phase légère LA, un mouvement hélicoïdal dans la direction de récoulement du mélange MA dans ladite enceinte, - une enceinte (2) dite intérieure, de forme allongée le long de l'axe (X), de section sensiblement circulaire de diamètre D2 inférieur à D1, de longueur L2, dont l'extrémité proche de l'entrée (4) externe située à une distance Ls inférieure à L1 du niveau extrême de l'entrée (4) externe constitue l'entrée (5) dite interne par laquelle pénètre au moins une partie de la phase légère LA, ladite enceinte étant prolongée par au moins un conduit (6) permettant l'évacuation de la phase légère LA séparée à l'extérieur de la première enceinte extérieure, - une enceinte (3) dite seconde enceinte extérieure, présentant un axe de symétrie sensiblement vertical, de diamètre D supérieur à D1 contenant ladite première enceinte extérieure (1), ladite seconde enceinte (3) recueillant la phase dense DA séparée comporte des moyens (10) pour l'injection d'une phase légère d'extraction LB, l'injection ayant lieu à contre-courant de l'écoulement de la phase dense séparée et au moins en partie dans ladite phase dense qui est fluidisée au moins en partie, et comporte au moins une sortie (12) pour

la récupération de la phase dense DA désorbée au moins en partie.

Pour faciliter la compréhension, I'invention sera décrite à partir des figures, sans pour autant limiter sa portée auxdites figures. Les figures 1 et 2 représentent la partie essentielle et caractéristique d'une forme préférée de réalisation d'un dispositif selon l'invention. Dans le cas schématisé sur la figure 1 l'enceinte réactionnelle (R) est sensiblement verticale et le mélange gaz/solide se déplace du bas vers le haut, alors que dans le cas schématisé sur la figure 2 ce mélange se déplace du haut vers le bas. Chacune des figures 3 à 5 représente de façon détaillée un mode de

réalisation du séparateur extracteur utilisé dans le dispositif selon l'invention.

Sur les figures 1 et 2 est représentée la partie caractéristique d'un dispositif selon

1 5 lI'invention.

Il comporte une enceinte (R) sensiblement verticale dont une extrémité est reliée directement à l'entrée (4) d'un séparateur extracteur cyclonique à co-courant comportant une première enceinte extérieure (1), de forme allongée sensiblement régulière. Sur ces figures la zone d'introduction de la charge, du fluide d'entraînement et du solide n'est pas représentée l'enceinte (R) est coupée (18) en amont de cette zone. Ce séparateur extracteur cyclonique détaillé sur la figure 3 possède un axe (X) sensiblement vertical qui est un axe de symétrie, et a une section sensiblement circulaire de diamètre interne DI et une

longueur L1.

A l'une de ses extrémités, l'enceinte (1) comporte une entrée (4) dite externe par laquelle le mélange MA à traiter arrive. De préférence, le mélange MA est introduit par une entrée (4) tangentielle suivant une direction sensiblement perpendiculaire à l'axe de l'enceinte extérieure. Cette entrée tangentielle a de préférence une section rectangulaire ou carrée dont le côté parallèle à l'axe de l'enceinte extérieure a une dimension (Lk) habituellement d'environ 0,25 à environ 1 fois le diamètre D1, et le côté perpendiculaire à raxe de renceinte extérieure a une dimension (hk) habituellement d'environ 0,05 à environ 0,5 fois le diamètre D1. Les séparateurs extracteurs utilisés dans le dispositif selon l'invention comportent également une enceinte intérieure (2) de forme allongée le long d'un axe (X), de section sensiblement circulaire, disposée coaxialement par rapport à l'enceinte (1), comprenant à une distance (Ls), (voir figure 3) inférieure à (L1), du niveau extrême de rl'entrée externe (4), une entrée (5) dite entrée interne, de diamètre externe D2 inférieur à D1. Le diamètre de cette entrée interne (5) est habituellement d'environ 0,2 à environ 0,9 fois le diamètre (D1), le plus souvent d'environ 0,4 à environ 0,8 fois le diamètre (D1) et de préférence d'environ 0,4 à 0,6 fois le diamètre (D1). Cette distance (Ls) est habituellement d'environ 0,2 à environ

9,5 fois le diamètre (D1) et le plus souvent d'environ 0,5 à environ 2 fois le diamètre (D1).

Une distance relativement courte comprise entre 0,5 et 2 fois le diamètre (D1) permet

habituellement une séparation très rapide et une bonne efficacité de séparation.

Sous l'effet du vortex créé, le mélange se sépare au moins en partie en une phase dense DA et une phase légère LA. La phase légère LA pénètre, au moins en partie, dans l'entrée (5) et est évacuée vers l'extérieur de l'enceinte (1) par au moins un conduit (6) qui prolonge

l'enceinte (2).

Une zone (A) de séparation (voir figure 5) est ainsi définie entre le niveau extrême de

l'entrée (4) et approximativement le niveau de l'entrée (5).

Dans les dispositifs schématisés sur les figures 1 et 2 comportant plusieurs séparateurs extracteurs les conduits (6) évacuent la phase LA vers des cyclones secondaires (7) comportant une enceinte intérieure (8) ayant une extrémité (17) par laquelle les gaz rentrent et une extrémité (14) par laquelle les gaz sont évacués vers l'extérieur de renceinte (3). Ces cyclones secondaires (7) comportent une conduite (13) d'évacuation des solides dans l'enceinte (3) par une sortie (15) soit au- dessus (comme cela est schématisé sur les figures 1

et 2), soit dans le lit fluidisé dense contenu dans renceinte (3).

Les dispositifs selon l'invention comportent également une enceinte (3) dite seconde enceinte extérieure, de section égale ou supérieure à la section de l'enceinte (1) (si l'enceinte (1) est coaxiale à rl'enceinte (R)) ou à la somme des sections de ou des enceintes (1) et de l'enceinte (R) (si ces enceintes ne sont pas coaxiales), et suffisante pour contenir les séparateurs extracteurs utilisés dans le cadre de la mise en oeuvre de l'invention. Dans le cas schématisé sur les figures 1 et 2 o l'enceinte (R) débouche dans une pluralité de séparateurs extracteurs la section de l'enceinte (3) est au moins égale et de préférence supérieure à la somme des section des séparateurs extracteurs et de rl'enceinte (R). En général la section de l'enceinte (3) est supérieure d'au moins 0,5 % et le plus souvent d'au moins 25 % à la somme des sections de l'enceinte (R) et de ou des enceinte(s) (1). Les

solides quittent l'enceinte (1) par la sortie (16) qui débouche dans l'enceinte (3).

De préférence, l'enceinte (3) a une forme allongée le long d'un axe X' (non schématisé) sensiblement parallèle à l'axe (X) de l'enceinte (1). Elle a de préférence une section

sensiblement circulaire de diamètre D supérieur à D1.

La phase dense DA séparée au moins en partie dans la zone A s'écoule vers l'enceinte (3),

dans le fond de laquelle elle est recueillie, elle forme alors un lit (9) dit fluidisé.

L'enceinte (3) comporte des moyens (10) pour l'injection dans la phase DA d'une phase

légère LB d'extraction, à contre-courant de l'écoulement de la phase dense DA séparée.

Naturellement dans un cyclone à co-courant, la phase légère a tendance à circuler en partie dans l'espace périphérique (11) situé entre l'enceinte extérieure (1) et rl'enceinte intérieure

(2) avant de sortir du séparateur extracteur grâce à cette enceinte (2).

La conséquence est que dans ledit espace périphérique, les solides restent maintenus à la paroi sous l'effet de la force centrifuge bien au- delà du niveau o est prélevée la phase légère. En contrepartie, un rétromélange qui peut être important dans certains cas peut

apparaître dans ledit espace périphérique.

Un moyen simple visant à réduire la circulation de la phase légère LA dans cet espace est

d'injecter en petites quantités une phase légère LB à contre-courant de la phase légère LA.

L'injection de la phase légère LB peut s'effectuer en divers endroits simultanément. Par ailleurs, il est également possible d'injecter dans ce dernier cas des phases légères de compositions différentes. Si l'injection de la phase légère LB est convenablement dosée, les solides restent en majorité maintenus en périphérie au niveau de l'entrée (5) de l'enceinte (2) de prélèvement des phases légères, ce qui permet d'éviter que les solides soient entraînés vers l'enceinte d'évacuation des phases légères en quantités trop importantes. Simultanément, la phase légère LA est repoussée par la phase légère LB

injectée à contre-courant ce qui limite le rétromélange.

Il y a avantage à utiliser ces propriétés hydrodynamiques pour limiter le rétromélange de la phase légère gazeuse LA séparée comme il vient d'être mentionné, mais également pour favoriser la bonne extraction des produits. En effet, les vapeurs de la phase légère LB injectées à contre- courant qui circulent dans l'espace périphérique (11) permettent d'effectuer une extraction très rapide des produits de réaction encore présents sur le catalyseur. Par ailleurs, ladite injection confère dans l'enceinte (3) à la phase dense DA les propriétés

d'un milieu dit fluidisé. Le taux de vide du lit est compris entre 35 et 75 % de préférence.

La phase légère LB est injectée sous forme gazeuse. Elle comprend par exemple de la

vapeur d'eau, de l'azote, une charge hydrocarbonée vaporisée à bas point d'ébullition.

Les moyens d'injection (10) sont situés dans le fond de l'enceinte (3) pour l'injection dans la phase dense DA. Ce sont par exemple des orifices dirigés vers le haut, agencés régulièrement, dans une couronne centrée sur l'axe de renceinte (3). On définit ainsi, à partir de la zone A de séparation, une zone B (figure 5) dans laquelle la phase dense DA subit un écoulement descendant et o, au moins une partie de la phase LA s'écoule en maintenant la phase dense DA à la paroi, la phase légère LA est évacuée, une zone C (figure 5) dans laquelle la phase dense DA continue son écoulement descendant et subit une désorption partielle et enfin une zone D dans laquelle la phase dense maintenue en lit

fluidisé, est partiellement désorbée et est partiellement évacuée.

Les moyens (12) (figures 1 et 2) pour l'évacuation d'une partie au moins de la phase dense DA sont disposés dans la partie inférieure de l'enceinte (3), latéralement (puits de

désengagement par exemple sur les figures 1 et 2) ou axialement (non schématisé).

Les moyens, mis en oeuvre pour conférer à la phase dense DA et la phase légère LA la vorticité nécessaire à la séparation des phases, représentés sur la figure 1, sont une entrée dite tangentielle constituée par un conduit sensiblement horizontal, arrivant tangentiellement à l'enceinte (1). Il est également possible d'employer d'autres moyens d'introduction pour conférer à la phase dense DA et à la phase légère LA la vorticité nécessaire à la séparation des phases dans la zone A. On pourrait par exemple utiliser des pales ou hélices placées axialement dans l'entrée (4) lorsque celle-ci est coaxiale à renceinte (1). On ne sortirait pas du cadre de la présente invention si le séparateur extracteur utilisé comportait plusieurs conduits (6) prolongeant l'enceinte (2) pour évacuer la phase légère LA. En effet, afin de diminuer la taille des appareils supplémentaires aptes à récupérer les particules qui n'auraient pas été séparées dans l'appareil de l'invention, il peut être avantageux de diviser le flux de phase légère LA en plusieurs flux, par exemple au moyen de plusieurs conduits (6). Ce(s) conduit(s) est, soit disposé de manière à ce que la phase légère soit évacuée dans une direction sensiblement axiale par rapport à l'enceinte (1), soit dans une direction sensiblement perpendiculaire à l'axe de l'enceinte (1) (cas schématisé

sur toutes les figures).

La figure 4 est une vue de côté d'un séparateur extracteur, utilisé dans le dispositif selon l'invention, comportant en outre des moyens pour contrôler l'écoulement du mélange MA dans l'entrée tangentielle (4). En effet, il est habituellement souhaitable dans le cas de débits importants des diverses phases en présence d'utiliser des moyens permettant de favoriser la formation du vortex, comme par exemple un toit hélicoïdal descendant (30) à partir du niveau extrême de l'entrée tangentielle ou une volute par exemple interne (à enroulement plan) et permettant en plus de limiter la turbulence au niveau de rentrée tangentielle. Habituellement, dans le cas d'un toit hélicoïdal descendant, le pas de l'hélice est d'environ 0,01 à 3 fois la valeur de Lk et le plus souvent d'environ 0,5 à environ 1,5 fois cette valeur. Pour stabiliser le vortex dans sa progression, on peut également prévoir un cône de stabilisation (31) fixé au niveau de l'entrée (4) selon l'axe en vis-à-vis de l'entrée (5) d'évacuation de la phase légère LA. Sur la figure 4 sont également représentés des moyens (32) pour briser l'écoulement à la paroi des solides. Ces moyens (32) sont généralement des pales sensiblement planes dont le plan comporte rl'axe (X) de l'enceinte (1). Ces moyens sont de préférence fixés sur au moins une paroi de l'une des enceintes (1) ou (2). Ils sont de préférence fixés à la paroi extérieure de l'enceinte intérieure (2), de préférence de sorte que la distance Lp entre l'entrée interne et le point desdites pales le plus proche de cette entrée interne soit d'environ 0 à environ 5 fois le diamètre D1 et de préférence d'environ 0,1 à environ 1 fois ce diamètre D1. Le nombre de pales est habituellement d'au moins 2 et par exemple de 2 à 50 et le plus souvent de 3 à 50. Ces pales ont habituellement les caractéristiques de celles décrites dans la demande de brevet FR-A-2 662 618 au nom de

la demanderesse.

L'avantage d'utiliser de tels moyens est de briser l'écoulement à la paroi des solides. Ils permettent également d'uniformiser la répartition de la phase dense DA arrivant dans l'enceinte (3), ce qui est très favorable à l'extraction des produits sorbés. Enfin, ils permettent de répartir de façon homogène les solides coulants à la paroi sur toute la section périphérique de l'enceinte (1) entourant l'enceinte (2) ou le(s) conduit(s) (6). Il faut noter

que, contrairement à l'application en séparation rapide (demande de brevet FR-A-

2 662 618), le rôle des moyens (32) n'est pas seulement de limiter la progression du vortex et de diminuer le rétromélange, car ici l'injection de la phase légère d'extraction LB assure en partie cette fonction. Ces moyens (32) pourraient également être des déflecteurs visant à

améliorer le contact entre la phase descendante DA et la phase légère d'extraction LB.

Sur la figure 5, des moyens (40) ont été rajoutés, permettant l'introduction de phase légère d'extraction LB au-dessus du lit de la phase dense DA, la phase légère LB étant injectée à contre-courant de la phase dense DA qui s'écoule de la zone de séparation A vers 'enceinte (3). Cette injection permet de diminuer dans la phase diluée de solides (circulant de la zone A vers l'enceinte (3)) la pression partielle de gaz désorbés (hydrocarbures par exemple) remontant de la zone d'extraction D vers l'enceinte (2) d'évacuation, et donc de favoriser la

désorption.

Les moyens (40) sont des moyens classiques d'introduction de gaz (tels qu'une tuyauterie droite ou circulaire munie d'orifices) devant respecter une distribution de fluide aussi homogène que possible. Ces moyens (40) sont donc disposés au niveau de la zone C, c'est-à-dire en-dessous de l'enceinte (2) avec son conduit (6) d'évacuation, et au- dessus du lit solide de la zone D. Afin d'améliorer le stripage dans l'enceinte (3) dans le lit fluidisé (9), des moyens visant à améliorer le contactage entre la phase légère LB et la phase dense DA peuvent être insérés dans le lit fluidisé (9). Ces moyens sont par exemple des tubes disposés en rangées régulières sur la section de l'enceinte (3). On choisira par exemple de disposer des tubes de

diamètre variant entre 0.02 et 0.08 m à intervalles d'au moins une fois le diamètre des tubes.

Ces tubes pourraient avantageusement être utilisés pour réchauffer le lit fluidisé et favoriser

la désorption des produits de la réaction.

Dans les séparateurs extracteurs employés dans le dispositif selon rinvention le temps de séjour des solides constituant la phase dense DA dans le lit fluidisé (9) est habituellement d'environ 10 (s) secondes à environ 15 (min) minutes. Le plus souvent ce temps de séjour est d'environ 30 s à environ 10 min. Le plus souvent le rapport de la vitesse superficielle de la phase LB à la vitesse minimale de fluidisation (reliée aux propriétés de la phase dense DA et de la phase légère LB) est

d'environ 1: 1 à 500: 1 et de préférence 10: 1 à 100: 1.

Le temps de séjour des particules solides de la phase DA dans l'espace périphérique (11) (zones B et C) varie habituellement de 10-1 s à 100 s et préférentiellement par exemple

dans un séparateur extracteur de diamètre D1 égal à 50 cm de 0,5 à 20 s.

Les séparateurs extracteurs peuvent être utilisés dans un dispositif selon la présente invention pour la séparation rapide, à partir d'un mélange MA, comprenant une phase dense DA et une phase légère LA, de ladite phase dense et de ladite phase légère et à rextraction des produits adsorbés par ladite phase dense DA. Le mélange à séparer peut être un mélange obtenu à l'issue d'une réaction chimique et comprenant au moins une phase qui contribue à cette réaction. Le mélange gaz/solide à séparer peut provenir du craquage

thermique ou du craquage catalytique d'une charge hydrocarbonée.

Exemple

Des essais ont été conduits sur un dispositif selon l'invention utilisant un séparateur extracteur tel que celui représenté par la figure 4 ayant la géométrie suivante: enceinte (1): cylindrique, de diamètre 5 cm, de longueur 75 cm munie d'une entrée tangentielle à section rectangulaire (2,5 cm x 1,3 cm, le plus grand côté étant parallèle à l'axe

(X)) avec un toit hélicdoïdal et un cône de stabilisation de 6 cm de hauteur.

enceinte (2): Ls = 12,5 cm, la sortie du conduit d'évacuation est située à 55 cm du niveau extrême de l'entrée tangentielle (la cote L2 est égale à 42,5 cm) (voir figure 3). Le diarmètre

externe de l'enceinte (2) est de 2,5 cm et son diamètre interne de 2,3 cm.

enceinte (3): cylindrique, de diamètre 30 cm, haute de 1,8 m.

Ce séparateur extracteur est inséré dans l'enceinte (3) et raccordé directement à l'enceinte

(R) par son entrée tangentielle (4) (disposition schématisée sur la figure 1).

Le débit volumique Q2 de mélange MA gaz/catalyseur entrant est de 8,3 X 10-3 m3/s ce qui correspond à une vitesse superficielle de 25 m/s pour la phase légère présente dans le mélange MA à l'entrée du séparateur extracteur. Diverses expériences ont été conduites, le

débit de la phase légère LB d'extraction (en volume Q1I) ayant varié de 0 à 15 % du débit Q2.

Dans ces conditions, la vitesse de passage dans l'espace périphérique (11) est inférieure à

cm/s.

Les résultats suivants ont été obtenus avec du catalyseur de FCC de diamètre moyen micromètres dans les conditions ambiantes de température et pression. Les phases

1 0 légères LA et LB étant de l'air.

Ils montrent qu'un tel séparateur extracteur est tout à fait opérationnel puisque dans le domaine de débit de phase LB, injecté à contre-courant (voir ratio Q1/Q2 correspondant à

nos expériences) I'efficacité de séparation baisse relativement peu.

Débit de solide entrant Qi1/Q2 Efficacité de Lo Pa- Pd dans le mélange MA % séparation Pascal % 22 g/s 0 99,98 2,0 2 800 22 g/s 1,67 99,97 2,0 2 800 22 g/s 2,69 99,96 2,0 2 700 22 g/s 5, 28 99,95 2,0 2 700 69 g/s 0 99,99 6,4 3 000 68 g/s 2,7 99,97 6,3 2 700 71 g/s 5,3 99,88 6,6 3 000

Lo = rapport massique solide sur gaz dans le mélange MA.

Pa = pression en amont de (4).

Pd = pression à la sortie du conduit (6) d'évacuation de la phase légère.

On voit donc que les séparateurs extracteurs employés dans le dispositif selon rinvention 1 0 présentent des avantages majeurs sur les différents appareils qui sont proposés dans la littérature. Ce dispositif permetd'effectuer une séparation rapide, une extraction en phase

diluée et une extraction profonde en phase dense.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1 - Dispositif de conversion en lit entraîné d'une charge, comportant une enceinte (R) de forme allongée dans laquelle ladite conversion est effectuée dans des conditions appropriées, comprenant à proximité d'une première extrémité, d'amont en aval dans le sens de circulation de la charge, au moins un moyen d'introduction d'au moins un fluide d'entraînement, au moins un moyen d'introduction d'au moins un solide sous forme de particules, au moins un moyen d'introduction de ladite charge, ledit dispositif comprenant à proximité d'une deuxième extrémité de ladite enceinte au moins un moyen, relié à ladite enceinte, de séparation d'une phase dense DA contenant au moins une partie desdites particules solides et d'une phase légère LA contenant au moins une partie des produits gazeux de la conversion, au moins partielle, de ladite charge et au moins un moyen de récupération d'au moins une partie desdites particules solides, ledit dispositif étant caractérisé en ce que ledit moyen de séparation d'une phase dense DA et d'une phase légère LA à partir de leur mélange MA, avec extraction des gaz sorbés par le solide, est un séparateur extracteur cyclonique à co-courant comprenant: - une enceinte (1) dite première enceinte extérieure, de forme allongée le long d'un axe (X), de section sensiblement circulaire de diamètre interne D1, de longueur L1, comprenant à une première extrémité, des moyens pour l'introduction du mélange MA par une entrée (4) raccordée à l'enceinte (R) dite entrée externe, lesdits moyens permettant de conférer, au moins à la phase légère LA, un mouvement hélicoïdal dans la direction de l'écoulement du mélange MA dans ladite enceinte, - une enceinte (2) dite intérieure, de forme allongée le long de l'axe (X), de section sensiblement circulaire de diamètre D2 inférieur à D1, de longueur L2, dont l'extrémité proche de l'entrée (4) externe située à une distance Ls inférieure à L1 du niveau extrême de l'entrée (4) externe constitue l'entrée (5) dite interne par laquelle pénètre au moins une partie de la phase légère LA, ladite enceinte étant prolongée par au moins un conduit (6) permettant l'évacuation de la phase légère LA séparée à l'extérieur de la première enceinte extérieure, - une enceinte (3) dite seconde enceinte extérieure, présentant un axe de symétrie sensiblement vertical, de diamètre D supérieur à D1 contenant ladite première enceinte extérieure (1), ladite seconde enceinte (3) recueillant la phase dense DA séparée comporte des moyens (10) pour l'injection d'une phase légère d'extraction LB, r'injection ayant lieu à contre-courant de l'écoulement de la phase dense séparée et au moins en partie dans ladite phase dense qui est fluidisée au moins en partie, et comporte au moins une sortie (12) pour

la récupération de la phase dense DA désorbée au moins en partie.

2 - Dispositif selon la revendication 1, dans lequel l'enceinte extérieure (1) du séparateur

extracteur a un axe sensiblement parallèle à l'axe de l'enceinte extérieure (3).

3 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les moyens (10) pour

l'injection de la phase légère d'extraction sont constitués par une couronne centrée sur l'axe

de la seconde enceinte extérieure (3), et munie d'orifices dirigés vers le haut.

4 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, comportant en outre des moyens

(40) pour l'injection de phase légère d'extraction au-dessus du lit de phase dense et à contre-courant de l'écoulement de la phase dense séparée, centrés sur l'axe de la première

enceinte extérieure (1).

- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, comportant des moyens (32) pour

uniformiser la répartition de la phase dense séparée arrivant dans la seconde enceinte

extérieure (3) et briser l'écoulement en paroi des solides.

6 - Dispositif selon revendication 5, dans lequel les moyens (32) sont constitués par des pales. 7 - Dispositif selon la revendication 6, dans lequel les pales sont fixées à la paroi extérieure

de l'enceinte intérieure (2).

8 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les moyens

d'introduction du mélange MA sont constitués par une entrée (4) tangentielle à rl'enceinte

(1).

9 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les moyens

d'introduction du mélange MA comportent un toit hélicoïdal descendant.

- Séparateur extracteur selon l'une des revendications précédentes, comportant un cône

de stabilisation de vortex (31) situé au niveau de l'entrée (4) selon l'axe en vis-à-vis de

l'entrée (5).

11 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'enceinte (3)

comporte des moyens visant à améliorer le contact entre la phase légère LB et la phase

dense DA.

12 - Utilisation d'un dispositif selon l'une des revendications précédentes dans laquelle le

mélange à séparer est un mélange obtenu à l'issue d'une réaction chimique et comprenant

au moins une phase qui contribue à cette réaction.

13 - Utilisation d'un dispositif selon l'une des revendications précédentes à la séparation du

mélange gaz/solide obtenu à l'issue du craquage thermique ou du craquage catalytique

d'une charge hydrocarbonée.