FR2826594A1 - Boite de contact, de melange et de trempe de fluides comportant au moins une sortie annulaire peripherique et enceinte reactionnelle de forme allongee le long d'un axe comprenant ladite boite - Google Patents

Boite de contact, de melange et de trempe de fluides comportant au moins une sortie annulaire peripherique et enceinte reactionnelle de forme allongee le long d'un axe comprenant ladite boite Download PDF

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Abstract

Boîte (8) de contact, de mélange et souvent de trempe, de dimension principale (D) et de hauteur (H7), comportant au moins une section de passage (B1) située sur la partie supérieure de ladite boite (8) d'entrée de fluides dans laquelle ladite boîte (8) comporte en aval de ladite section de passage (B1) dans le sens de circulation des fluides, un moyen (B4) assurant dans ladite boîte (8) la mise en mouvement tourbillonnaire des fluides selon une direction sensiblement non radiale et non parallèle à la direction globale de circulation desdits fluides et comportant au moins une section de passage annulaire périphérique (B6) de sortie dudit mélange de fluides formé dans ladite boîte (8) dont le niveau inférieur est situé au-dessus du niveau supérieur d'entrée des fluides par au moins une entrée latérale (B3) située dans ladite boite (8) au-dessus du moyen (B4). Enceinte réactionnelle (4) de forme allongée le long d'un axe sensiblement vertical comprenant ladite boite (8) de contact, de mélange et de trempe et utilisation de cette enceinte pour la réalisation de réactions exothermiques.

Description

phytosanitaires. Dans le domaine spécifique des réactions
d'hydrotraitement, d'hydrodésulfuration, d'hydrodéazotation, d'lydrocraquage, d'hydrodéoromatisation, et d'hydrogénations sélectives ou totales ou partielles c'est dire dans les donaines o les réactions sont exotherrniques et nécessitent leur refroidissement par un fluide supplémentaire, habituellement gazeux mais éventuellement liquide ou parfois mixte contenant du liquide et du gaz, il est nécessaire d'avoir un très bon système de trempe (Quench selon la dénomination anglo-saxonne qui est le plus souvent celle employée par les hommes du métier et
sera utilisée dans la suite de la description de la présente invention) pour effectuer d'une part le
refroidissement des fluides du procédé (process selon la dénomination anglosaxonne) à la température désirée et d'autre part leur homogénéisation en température (fonction mélange). il est également souhaitable que le ou les moyen(s) assurant cette fonction induisent une perte de charge la plus faible possible tot en ayant une efficacité maximale. Le ou les fluides process peut ou peuvent
être liquide(s) gazeux ou mixte(s).
Pour effectuer cette trempe et/ou cette homogénéisation l' homme de l 'art est souvent conduit à utiliser un agencement spéciBrque d'internes souvent complexes comportant une introduction du fluide de Quench la plus] :romogène possible dans la section du réacteur. Le brevet US 6180068 décrit en particulier m agencement d'un système de mélange d'une phase gazeuse et d'une phase liquide pour un réacteur travaillant à courant descendant de fluicles comprenant au-dessus d'une plaque (15) de séparatron en deux parties clu réacteur des moyens d'introduction sépares de gaz et de]iquide équipés chacun de moyens de mise en rotation de chaque fluide à l'aide de déflecteur et une erftrée centrale du mélange de fluide dans la partie du système située en dessous de la plaque (15) de séparation. Un tel système est complexe car il nécessite la mise en place d'une pluralité d'internes sans assurer un mélange efficace des deux phases gaz et liquide. Le mélange de fluidle ressort de ce système par une section annulaire en dessous de la plaque (15) directement sans qu'il y ait fo.nnation d'une rétention de fluides et donc sans amélioration de la qualité du mélange formé dans la partie supérieure de ce système au-dessus de la plaque (15) et entrant dans la partie inférieure dudit système par une ouverture centrale. Ces choix impliquent une section de passage forcément réduite. En effet la section de passage doit être significativement plus petite que celle de la boite si l'on ne veut pas trop diminuer le volume de la boite indispensable au mélange. L'utilisation d'une faible section de passage implique une forte perte de charge induite au niveau de la sortie de la boite.: . Selon l'enseignement du brevet US 5462719 on utilise une pluralité d'internes tels que des pâles, des
ailettes, des chicanes ou des déflecteurs pour la mise en rotation des fluides gazeux et li.quides.
Contrairemert à l'enseignement du brevet plus récent cité ci-devant, le système utilisé ne comporte pas
la mise er1 rotation séparée du fluide gazeux et du fluide liquide mais celle du mélange des deux.
Cependant comme dans le brevet plus récent cité ci-devant cette mise en rotation est effectuée dans une partie située en dessus d'une plaque de séparation (20) et comporte l'introduction du mélange formé dans une partie situce en dessous de ladite plaque do séparation (20) avec une sortie du mélange l.,, ! i 2: formé par une multitude de trous repartis sur la périphérie de la partie inférieure de ce système de rnélange. Les inconvénients -majeurs de ce type de système, outre la qualité du mélange qui est souveu-t; plus ou moins bonne, sont l'encombrement (place prise dans le réacteur), la complexité de rcalisat.on
et de mise en ceuvre et, la perte de charge induite.
! Le document de brevet US 5837208 décrit un système de mélange situé en dessous d'une plaque de séparation (16) dans lequel les fluides gazeux et liquides pénètrent ensemble dans une chambre de mélange (20) située en dessous de ladite plaque de séparation (16) par un système de déversoir (26-27) situé sur la plaque et assurant leur mise en rotation. Le mélange de fluide formé dans ladite chainbre de mélange ressort par une ouverture centrale situce à un niveau inférieur à celui de leur entrce dans ladite boite. Cette ouverture comporte des murs (8) imposant une rétention de fluide dans la dite boite et favorisant le mélange entre les diverses phases. L'un des inconvénients rnajeur de ce type de système est en particulier du au risque important de sortie directe d'une fraction non négligeable du mélange de fluide qui n'effectue pas une rotation suffisante dans ladite boite et ressort directement par l'ouverture centrale. De plus, ces choix impliquent une section de passage forcément réduite. En effet la section de passage doit être significativement plus petite que celle de la boite si l' on ne veut pas trop dirninu er le volume de la boite indispensable au mélange. L'utilisation d'une faible section de passage implique
une forte perte de charge induite au niveau de la sortie de la boite.
Sclon la technique décrite dans les brevets US 5,403,560 et US 5,543,346 le système proposc pour la réalisation d'une fonction de quench et de mélange comporte une partie supérieure dans laquelle les fluides sont mis en rotation à l'aide d'une vis hélicoïdale et ressortent dans une partie inférieure située sensiblement au centre du système. Cet ensernble relativement complexe comporte égaiement une série d'ailettes dont la fonction est de créer une turbulence importante au niveau des fluides, ce qui complique encore le dispositif. Ce système implique une section de passage forcément réduite. En effet la section de passage doit être significativement plus petite que celle de la boite si l'on ne veut pas trop diminuer le volume de la boite indispensable au mélange. L'utilisation d'une faible section de passage
impliqu.e une forte perte de charge induite au niveau de la sortie de la boite.
Dans beaucoup de systèmes décrits dans l'art antérieur, les entrées et les sorties sont généralernent très
nombreuses comme cela ressort en particulier des descriptions des documents de brevets US 5,462,719
et US 5,567,396. I1 est alors peu probable qu'une hétérogénéité locale préexistante en entrce du système puisse diminuer en sortie du système qui ne semble pas permettre un nnélange suffisant avec
l'ensen-ible du ou des fluide(s) circulant dans le système.
La présente invention a en particulier pour but d' assurer un échange efficace entre le ou les fluide(s) de Quench et le ou les fluide(s) process. Elle à également pour but de pallier les principaux -:
inconvénients des différents systèmes de l'art antérieur tel que celui connu du demandeur et cité ci-
devant dans la présente description, et en particulier:
- de rattraper tous les effets d'inhomogénéités en température du ou des fluide(s) process, de minimiser la perte de charge (AP) induite par la bo^te de contact, de mélange et de trerope de la presente invention,: - de pallier les inconvénients liés à la complexité et à l'encombrement des solutions
proposées dans l'art antérieur.
La présente invention concerne une bo^te de contact, de mélange et souvent de trernpe de fluides comporta.nt au moins une sortie annulaire péripherique. Llle concerne également une enccinte réacti onnelle de forme all ongée le long d' un axe comprenant ladite boite et son utilisation p our la mise en _uvre de réactions exothermiques. Habituellement la bo^te selon la présente invention assure au moins une partie de la trempe, de la mise en contact et du mélange d'au moins un fluid.e de Quench, ce fluide pouvant etre liquide ou gazeux ou mïxte contenant du liquide et du gaz, avec au rnoins un fluide process pouvant étre liquide ou gazeux ou mixte contenant du liquide et du gaz dont en partie de I'hydrogène. Cette bo^te est habituellement employée dans une enceinte ou réacteur contenarrt au moins un lit de solides catalytiques granulaires, les phases des divers fluides circulant dans l'enccinte ou réacteur étant en écoulement globalement descendant dans ladite enccinte et traversant ledit lit de solides granulaires. Les figures annexées sont des schémas de principe et ne doivent pas ét.re considérées comme limitatives. La figure 1 représente en coupe une enceinte réactionn.elle coroprenant divers éléments détaillés ci-après dont une boite (8) de contac,t, de mélange et souvent de trempe de fluides. La figure 2 est une vue de dessus d'une boite (8) selon l'inveution comportant trois entrces (B1) de fluide. La fgure 3 est une vue schématique plus détaillée de la boite (8) en coupe selon un plan vertical passant par l'axe AA mentionné sur la figure 2. La figure 4 est une vue schématiquc du conduit d'amence des fluides dans la boite (8), vue en coupe selon un plan horizontal passant par l'axe . BB mentionné sur la figure 3. La figure 5 montre la mise en place de la boite (8) à l'intérieur de
l'enccinte avec une vue plus détaillée de la plaque (B8).
Une forme large de réalisation de la boite (8) selon la présente invention est décrite ci-après en liaison avec les figures 2 et 3 sans que cette schématisation ne doive étre considerée comme limitative. Ainsi la présente invention concerne une bo^te (8) de contact et de mélange d'au moins deux fluides relice à un plateau supérieur (BS), de dimension principale (D) et de hauteur (H7), comportant au moins une section de passage ou ouverture (B1) située sur la partie supérieure de ladite boite (8) d'entrce desdits fluides dans ladite bo^te (8), dans laquelle ladite bo^te (8) comporte en aval de ladite section de passage (B1) dans le sens de circulation globalement descendant desdits fluides, un moyen (B4) assurant dans ladite bo^te ( 8) la mis e en mouvement tourbillonnaire de s fluides s elon une direction s ens iblement non radiale et non parallèle à la direction globale de circulation des dits fluides depuis la zone en amont : - 4: jusqujà la zone en a,val de ladite boite (8) et comportant au moins une sec,tion de passage annulaire périphérique (B6) de sortie dadit mélange de fluides formé dans ladite bo^te (8) dont le niveau inférieur est situé au-dessus du niveau supérieur d'entrée des fluides par au moins une entrée latérale (B3) sit,uée dans la boite (8) au-dessus du moyen (B4). La boite (8) selon l'invention est. le plus souvent une boite dite de trempe. Dans la bo^rte (8) sous l'effet du moyen (B4) les fluides acquibrent un mouvement dit de rotation ou tourbillomaire habituellement dans un plan non parallèle à un plan passant par la direction globale de circulation des dits fluides et souvent dans un plan sensiblement perpendiculaire à la direction globale de circulation des dits fluides. Le mélange de fluides sort,ant de la boîte (8) circule ensuite habituellement selon une direction sensiblement parallèle à la direction globale
de circulation des dits fluides du haut vers le bas.
La hauteur (H7) de la boite (8) n'est pas un facteur essentiel pour la mise en ceuvre de la présente invention. Cependant habituellement on cherche plutôt une boite ayant un encombrement minimum. A titre d'exemple valeur non limitative la boite (8) aura une hauteur (H7) d'environ 5 mm à environ 5000 rnm, souvent d'environ 10 mm à environ 1000 mm et le plus souvent d'environ 50 mm à environ 500 mm. L,a présente invention concerne également une enccinte réactionnelle de forme allongée le long d'un ase cornprenant la.dite boite (8) telle que par exemple 1'enccinte schématisée à -tike d'exemple non limita,tif sur la figure 1. Cett,e enceinte réactionnelle (4) de forrne allongée le long d'un axe sensiblement vertical dans laquelle on fait circuler du haut vers le bas de ladite enceinte (4) au moins un fluide réactionnel à travers au moins un lit (5) de catalyseur, comprend en aval du lit (5) de catalyseur dans le sens de circulation dudit fluide réactionnel au moins un moyen (1) d'introiduction d' au moins un fluide de trempe et en aval dudit moyen ( 1) d'introduction du fluide de trempe au moins une bo^rte 18) de contact, de mélange et de trempe desdits fluides telle que schématisée sur la figure 3, de dimension principale (D) et de hauteur (H7), comportant au moins une section de passage ou ouverture (B1) situé sur la partie supérieure de ladite boite (8) d'entrce desdits fluides dans ladite bo^te (8), dans laquelle ladite boîte (8) comporte en aval de ladite section de passage (B1) dans le sens de circulation globalement descendant dudits fluides, un rooyen (B4) assurant dans ladite bo^fte (8) la mise en mouvement tourbillonnaire des fluides selon une direction sensiblement non radia,le et non parallèle à la direction globale de circulation des dits fluides depuis la zone en arnont jusqu'à la zone en aval de la dite boite (8) et comportant au moins une section de passage annulaire périphérique (B6) de sortie dudit mélange de fluides formé dans ladite bo^rte (8) dont le niveau inférieur est situé au-dessus du niveau supérieur d'entrée des fluides par au moins une entrée latérale (B3) située dans la boite (8) au
dessus du moyen (B4).
Selon l' invention on fait le plus souvent circuler dans l 'enceinte réactionnelle à travers au moins un lit cle catalyseur au moins un fluide réactionnel gazeux contenant de l'hydrogène, au moins un fluide : réactionnel liquide et dans laquelle on introduit en aval dudit lit de catalyseur au moins un i31uide de trempe La boite (8) ou l' enceinte réactionnelle selon l ' invention sont en particulier utilisces pour la réalisation
de réactions exothermiques.
:: La boite (8) ou l'enceinte réactionnelle sont plus particulièrement utilisées pour la réalisation d'au moins une réaction choisie dans le groupe formé par les réactions d'lydrotratement, d hydrodésulfurahon' d' hydrodéazotation, d' hydrocraquage, d 'hydrodéaromatisation, et
d'hydrogénations sélectives ou totales ou partielles.
Cette enceinte comporte au moins un tube (1) (voir figurel) d'introduction du iLluide de Quench, ce tube ayant au moins une section de passage (2) (voir figurel) de forme quelconque mais de préLércnce oblongue ou sensiblement circulaire pour l'entrée de la majeure partie du fluide de Quench et au moins une section de passage (3) (voir figurel) de forme quelconque pour la sortie de la majeure partie du iluide de Quench. Le fluide de Quench est injecté dans ladite enccinte (4) (voir figurel3 sensiblement en dessous d'un lit de solide granulaire (5) (voir figurel) et dans le cas non limitatif de la présente invention schématisé sur la figure (1) sensiblement au-dessus d'un lit de solide granulaire (6) (voir fgurel). La figure 1 représente schématiquement une enceinte ou réacteur selon l'invention mais ne doit pas étre considérée comrne limitative et il en est de mêrne des figures 2, 3 et 4 qui ne sont que des exemples schématiques particuliers illustrant la présente invention. Sur ces figures schc.matiques les organes similaires sont désignés par les même chiffres et lettres de rétérence. Cette enceinte telle qu e schématis ée sur la figure 1 comprend un plateau de distribution (7) des divers es phases circulant dans l' enceinte. On ne sortirait pas du cadre de la présente invention en incluant dans l' enccinte (4) plusieurs plateaux de distribution et/ou plusieurs systèmes d' introduction d'un fluide de quench. La bo^te (8) de forme quelcouque faisant partie intégrante de la présente invention peut occuper de 2 à 1()0 % de la section (S) de l'enceinte, elle occupe souvent de 5 à 98 % de cette section et le plus souvent de 1() à 50 % de cette section. Cette bo^te (8) schématisée sur la figure 1 et de façon plus détaillée sur la figure 3 comprend dans sa partie supérieure au moins une section de passage (B1) (voir figure 3) de forme quelconque pour l'introduction du ou des fluides process qui peuvent étre soient gazeux, soient liquides et gazeux, voire liquides et pour l'introduction du ou des fluides de Quench qui peuvent étre soient gazeux, soient liquides, soient liquides et gazeux dans la bo^te (8) et au moins une section de passage (B6) (voir figure 3) de forme quelconque dans sa partie latérale supérieure pour la sortie du mélange des fluides process et de Quench. Les sections de passage ainsi définies (voir figure 3) (B1) et (B6) ne sont pas l'une au-dessus de l'autre. Le moyen (B4) situé en aval de chaque section de passage (B1) (voir figure 5) est le plus souvent un, déflecteur (B4) de forme quelconque dont l'enveloppe correspond sensiblement à l'enveloppe de la section de passage (B1) et dont la longueur w -: 6: (L4) (voir figures 4 et 5) est habituellement comprise (bornes incluses) entre environ (L3) et environ %, (éventuellement environ 90 % parfois environ 80 % voire 50% envron) de la longueur (L) (voir figures 4 et 5) de l'entrée de la section de passage (B1). La longueur (L3) est elle-même habituellement d'environ 1 % à 100 % de la dimension principale (L) et de prétérence entre 30 % et % de ladite longueur (L). La longueur L de la section (B1) est elle-même habituellement d'environ 1 % à 100 /O de la dimension principale (D), ce ratio est fonction du nombre de section de passage (B1), en particulier lorsque l'on a trois sections de passages (B1)( voir fgure 2), L est souvent d'environ 1% à 95% de préi:érence d'environ 5% à 50% de la dimension principale (D). L'ensemble des fluides pénètre dans la boite (8) de mélange et de trempe par les ouvertures (B1) (ladite boite (8) comporte au moins une ouerture (B1) mais souvent 2, 3 ou 4 et plus éventuellernent, (ce choix du nombre d'ouvertures étant un compromis entre perte de charge, réduite si le nornbre augmente, et qualité de mélange, détériorée si le nombre augmente), ces ouvertures étant situces sur le plateau supérieur (BS) réalisant la séparation en deux parties du réacteur de sorte que l'ensemble des fluides passe par les ouvertures (B1) (voir figure et 3). Les fluides accèdent à l'intérieur de la boite (8) : habituellement de section circulaire de diamètre D et de prétérence cylindrique, en passant habituellement par un conduit le plus souvent cylindrique de base quelconque (B2) et de hauteur (H2+H3) comportant en son extrémité une ouverture latérale (B3) et une plaque (B4) ferrnant la partie basse du conduit et faisant office de déflecteur. L'ouverture latérale permet de donner une composante azimutale à la vitesse des fluides, donnant ainsi à ces derniers un mouvement d'ensemble de rotation à l'intérieur de la boite. La plaque (B4) est de préférence horizontale afin de favoriser le plus long temps de séjour à l'intérieur de la boite. I1 est souvent judicieux de laisser un espace libre de hauteur (I14) entre le fond (B:) de la boite (8) et la plaque (B4) afin de ne pas déLavoriser le mouvement rotatoire des fluides dans la boite. Le fond de la boite (B5) est de préférence plein mais peut éventuellement comporter des trous de petites tailles comme par exemple des trous dits trous de pleurage, perrnettant de vider la boite de tout fluide lors de l'arrêt de l'unité. Les fluides tournert dans la boite et en sortent par la paroi latérale (B7) munie d'au moins une sortie annulaire (B6) de hauteur (H6). La partie inférieure de la boite (B5 et B7) est maintenue par un système d'attache, comme par exerople une ou plusieurs pattes de fixation, la reliant à la partie supérieure (BS). Ce système de fixation peut être quelcouque et n'est pas représenté sur les figures. Afin de favoriser le mélange, il est important d'éviter qu'une partie du détit des fluides puisse sortir trop rapidement de la boite. Pour cela, il est : recommandé de choisir les hauteurs (H2),(H3),(H4) et (H6) de telle sorte qu'il existe un décalage (DH) entre le 11aut de la section (B3) et le bas de la section (B6). Les fluides issus de (B3) impactent
ainsi la partie pleine de (1B7) et tournent dans la boite avant de sortir par la section (B6).
En aval de la boite de mélange et de trempe, il est recommandé d'installer au sein de la colonne (voir figure 5) une plaque (88) de type plaque à trous afin de faciliter la bonne distribution des fluides sur le plateau de distribution lui-même pla.cé en aval de cette plaque. Ce,tte plaque est maintenue en place par ::
2826594:,
un moyen non représenté sur la figure 5 à une distance non nulle de la partie inférieure B5 de la boite (8). Cette plaque (B8) est dans tous les cas située entre la boite et le plateau de distribution s'il existe ou audessus du lit (6) si le plateau de distribution n'existe pas et qu'il y a un lit (6).I1 peut être judicieux de réaliser la plaque (B8) sans uniformité de répartition des trous. On évitera ainsi de disposer des trous dans la partie de la plaque situce verticalement en dessous de la section (B6) comme représenté sur le schéma de la figure:5 I,es fluides issus de la boite de rnélange et de trempe tornbent presque verticalement sur la portion de la plaque (B8) dénuée de trous, sous l'effet de cet impact les fuides se répandent sur la surface de cette plaque pour finalement s'écouler à travers les trous de la plaque et en périphérie de ladite plaque La boi-te de selon la présente invention peut étre utilisce sans fluide de quench uniquement pour
rétablir l'homogénéité thermique des fluides comme cela a déjà été mentiorlé ci" devant.
La hauteur (H2) entre le plateau supérieur (BS) auquel est relié la boite (8) et le haut de l'ouverture ou en.trée latérale (B3) est habituellement d'environ 2 % à environ 80 % et souvent d' environ 1 0 à environ % de la dimension ou hauteur (H7) de la boite (8). La hauteur (H3) de l'ouverture latérale (B3) est habituellement d' environ 2 % à environ 80 % et souvent d' environ 1 0 à environ 5 0 % de la dimension (H7) de la boite (8). La h. auteur (H4) entre le moyen (B4) formant déflecteur et le fond de la boite (8) est habituellement comprise (bornes incluses) entre 0 et 72; %, souvent entre 1 et 75 % et très souvent entre 5 et 50 % de la hauteur (H7) de la boîte (8). Bien qu'il soit possible que la somme des hauteurs H2+ H3 soit égale à la dimension H7 de la boite (8), il est prétérable que cette somme soit strictement inférieure à H7 et donc que la hauteur H4 ne soit pas nulle. La hauteur H6 de la sortie annulaire péripherique B6 est habituellement d' environ 1 % à environ 99 % de la dimension H7 de la boite (8) et souvent d'environ 2 % à environ 95 % de la hauteur H2 définie ci-devant, le plus souvent d'ensiron 2 /o à environ 90 % de cette hauteur H2 et de prétérence d'environ 10 % à environ 90 % de cette lauteurH2. ! La section de passage (B1) d'entrée du mélange de fluide de la bo^te (8) et ie conduit (B2) dudit
m.élange de fluide est de longueur L telle que définie ci-devant (voir figures 3 et 4).
L'enceinte réactionnelle qui fait également partie de la présente invention comporte souvent en aval de la bo^te (8), dans le sens de circulation du ou des fluides réactionnels, au moins un plateau distributeur (7) tel que sché-matisé sur la figure 1 et en aval de celuici, dans le sens de circulation du ou des fluid.es
réactionnels, au moins un deuxième lit(6) de catalyseur.
Selon une autre réalisation l enceinte réactionnelle peut comporter en aval de la bu^te (8), dans le sens de circulation du ou des fluide(s) réactionnel(s), au moins un diffuseur de type plaque perforce (138) (voir figure 1 et 5), et en aval de celui-ci, dans le sens de circulation du ou des fluide(s), au moins un _ :: plateau distributeur (7) (voir figure 1) et en aval de ce dernier dans le sens de circulation du ou des
Iluide(s), au moins un deuxièrne lit (6) de catalyseur.
L'enccinte (4) est le plus souvent une enceinte de section circulaire qui comporte une bo^ite (8) dont la surface est inférieure à la surface de la section de l'enceinte et dans tous les cas la surface totale des sections de passages (B1) est inférieure à la surface de la section de l'enceinte et de mêroc la surface totale des sections de passages (B6) est inferieure à la surface totale de la surface périphérique de la
boite (8).
Par rapport aux di.spositifs décrits dans l' art antérieur, le dispositif qui coroporte la bo^rte (8) de la présente invention offre les avantages suivants: - une efficacité de mélange accrue par la succession des opérations élémentaires suivantes: passage de l'ensemble des fluides dans un nombre restreint de section de passage effet de déversoir en entrce de bo^rte, impact sur l'interne (B4) déversoir à l'intérieur de la bor^te de mélange combiné à un effet de tourbillon induit par le changement de direction (mouvement vertical vers mouvement horizontal) [ce rnouvement horizontal est schématisé sur la figure 2 par le trait et les llèches (14) ]. De plus la bo^rte (8) introduit un effët de turbulence par impact du mélange de fluide sur la paroi (P;7) de la boite et un effet : supplémentaire de déversoir en sortie de la boite (8) par la section (B6), ces di*érentes étapes contribuant à une augmentation significative de la surface de contact et du ternps de séjour du mélange de fluides dans ladite boite (8), - une redistribution des fluides plus aisée sur le plateau distributeur situé en aval de la boite, .... - une srmplrcrte de rnrse en _uvre, - une compacité de l'ensemble, - une faible perte de charge induite due au faible nombre d'internes mis en place et à leur
agencement particulier.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention appara^tront mieux à la lecture de la description
donnée ci après à titre d'exemple de réalisation.
La figure 1 m.outre schématiquement un réacteur comportant deux lits (5) et (6) de solides granulaires entre lesquels on trouve un tube de Quench (1), pourvu d'une section d'entrée (2) et de sec,tions de passages (3) d'au rnoins un fluide de quench, une bo^rte (8), un diffuseur dle tvpe plaque perforée (B8) et un plateau distributeur (7). La bo^rte (8) se trouve à une distance (H) en dessous du]it catalytiqu;e (5) (voir figures 1 et 6). Cette distance (H) est habituellement d'environ 50 mm à environ 3000rom, souvent environ 100 mm à environ 1500mm. On ne sortirait pas du cadre de la présente invention en utilisant Ime enccinte ne comportant pas de diffuseur (en particulier de diffuseur de type plaque perforce). A. titre d' exemple non limitatif, des mesures d' efficacité d'un tel dispositif tel que celui schématisé plus en détail sur les figures 2 et 3 ont été réalisées selon le principe décrit ci ayrès. Une rnaquette de diamètre 480 mm est découpée en deux secteurs dans sa partie supérieure (voir figure 6. Les deux secteurs sont pareillement alimentés en gaz et en liquide (G+L), m secteur étant chauffé (fluides à la température T+AT) l'autre non chauffé (fluides à la température T). Le déséquilibre thermique AT est fixé à 3 5 C. En aval de cette partie représentant le lit catalytique (5), l' installation comprend une chambre de mélange de hauteur (H), à l'inténeur de laquelle est placé un tube d'injection (1) de gaz de trempe (dit tube de quench), suivie d'une bo^te (8) de contact, de mélange et de trempe. Des mesures de température sont réalisées en sortie de lit de solides granulaires (5), et en sortie de bo^te (8). Les mesures ont été réalisées p our une vites s e sup erficielle liquide en fût vide (Vs l) de 1 cm/s et pour une vitesse superficielle gaz en fût vicle (Vsg) de 10 cm/s et pour une vitesse superficielle en fût vide d'introduction du gaz de ()uench (Vsgq) de 0,5 cm/s. Les cas 1, 2 et 3 (tableau 1) ont été réalisés avec une hauteur de chambre (H) variant de 1000 rnm à 250 mm, et avec une boîte (8) standard c'est à dire ne comprenant pas de moyen demise en rotation des fluides à l'intérieur de la boite et ayant les entrées des fluides dans la partie supérieure et la sortie des fluides dans sa partie inférieure. Le cas 4 correspond à une boite de mélange ayant un système de mise en rotation des fluides et une sortie centrale du type de celle décrite dans le brevet US 5837208. Le cas 5 a été réalisé pour exactement les mêmes conditions que le cas 4 mais avec la mise en place d'une boite (X) comportant une sortie périphérique du mé]ange de ffuide. Tous ces cas ont été réalisés avec une bo^te (8) de géométrie externe identique (diamètre et hauteur de la boite constants respectivement égaux à 21.0 rnrn et 65 mm).
Tableau 1
Cas H (mm) Effet de Type de sortie Efficacité AP/AP standard : rotation entre entrce et sortie de boite _ _ : I 1000 non Standard 78 %]
_ _ _ _
2 500 non standard 58 % I 3 250 non Standard 45 % I 1 4 250 oui Centrale 85 % 1.4 250 oui Périphérique 85 o/O 0.8: On constate que: - - :
2826594:
1: la réduction de la hauteur de chambre est nuisible à l'efficacité de l'ensernble quench, l'efficacité de mélange déterminée à partir des écarts de température en sortie de boite de contact, de mélange et de trempe diminue lorsque la hauteur H diminue (comparaison cas 1, 2 et 3), 2: l'utilisation d'internes permettant la mise en rotation des fluides à l'intérieur de la boite permet d'atteindre des efficacités de mélange très élevoes, et ce même pour une hauteur de chambre très réduite (cas 4 et 5 comparés au cas 3), 3: le gain d'efficacité obtenu avec une sortie centrale s'accompagne d'une augmentation de pete de charge de 40% ce qui est considérable, 4: l'utilisation de la boite qui fait l'objet de la présente invention permet d'obtenir une très bonne efficacité supérieure ou égale aux autres systèmes tout en permettant une importante diminution de l'encombrement et dans le même temps une diminution significative de la perte de charge induite par la lboite. On constate ainsi qu'avec une efficacité de mélange aussi bonne que celle obtenue avec le système décrit dans le brevet US 5837208, la perte de charge mduite par l'utilisation de ce système est plus importante qu'avec l'utilisation de la boite (8) selon la présente invention. :: 1 1

Claims (12)

    REVENDICATIOMS Bo^te (8) de contact et de mélange d'au moins deux fluides reliée à un plateau supérieur (BS), de dimension principale (D) et de hauteur (H7), comportant au moins une section de passage ou ouverture (B1) située sur la partie supérieure de ladite boite (8) d'entrce desdits fluides dans ladite bo^te (8), caractérisce en ce que ladite bo^te (8) cornporte en aval de lad.ite sec,tion de passage (B1) dans le sens de circulation globalement descendant desdits fluides, un moyen (B4) assurant dans ladite boite (8) la mise en mouvement tourbillonnaire des fluides selon une direction sensiblement non radiale et non parallèle à la direction globale de circulation cl.es dits fluides depuis la zone en amont Jusqu'à la zone en aval de ladite boite (8) et en ce qu'elle comp orte au moins une section de p as sage annulaire périphérique (B 6) de sortie dudit mélange de fluides formé dans ladite boite (8) dont le niveau inférieur est situé au-dessus du niveau supérieur d'entrée des fluides par au moins une entrée latérale (B3) située dans la boite (8) al- dessus du moyen (B4).
  1. 2 - Boite selon la revendication 1 dans laquelle la hauteur (H7) de la boite (8) est d' environ 5 mm à
    environ 5000 mm.
  2. 3 - Boite se]on la revendication 1 ou 2 dans laquelle la longueur L de la section de passage (B1) est comprise entre 1 % et 100 % de la dimension principale (D) de ladite bo^te (8).;
  3. 4 - Boite selon l'une des revendications 1 à 3 dans laquelle le moyen (B4) situé en aval de chaque
    section de passage (B1) est un déflecteur de forme quelconque don1 l'enveloppe correspond sensiblement à l'enveloppe de la section de passage (B1) et dont la longueur (L4) est comprise (bornes incluses) entre environ (L3) et environ 100%, de la longueur (L) de l'entrée de la section de passage (B1) ladite longueur (L3) est elle-même d'environ 1 % à 100 % de la longueur (L) de
    la section de passage (B1).
    - Boite selon l'une des revendications 1 à dans laquelle le moyen (B4) est une plaque
    sensiblement horizontale.:
  4. 6 - Boite selon l'une des revendications 1 à 5 comportant un espace libre de hauteur (H4) entre le
    fond (B5) de ladite boite (8) et le moyen (B4).
  5. 7 - Boite selon la revendication 6 dans laquelle la hauteur (H4) est comprise bornes incluses entre 1
    % et 75 % de la hauteur (H7) de la boite (8).
    _ r _
  6. 8- Boite selon l'une des revendications 1 à 7 dans laquelle la hauteur (H2) entre le plateau
    supérieur (BS) auquel est relié la boite (8) et le haut de l'ouverture latérale (B3) est d' environ 2
    /O à environ 80 de la hauteur (H7) de la boite (8).
  7. 9 - Boite selon l'une des revendications 1 à 8 dans laquelle la hauteur (H3) de l'ouverture latérale
    (B3) est d'environ 2 % à e,nviron 80 % de la dimension (H7) de la boite (.
    - Boite selon l'une des revendications 6 à 9 dans laquelle la somme des hauteurs (H2+1H3) est
    strictement inférieure à la hauteur (H7) de la boite (8).
  8. 11 - Boite selon l'une des revendications 1 à 10 dans laquelle la hauteur (H6) de la sortie annulaire
    périphérique (B6) est d' environ 1 ,ûO à environ 99 % de la hauteur H7 de la boite (8) 12 - Enccinte réactionnelle (4) de forme allongée le long d'un axe sensiblement vertical dans laquelle on fait circuler d u haut vers l e b as de ladite enc einte (4) au mo ins un flui de réactionnel à travers au moins un lit (S) de catalyseur, ladite enccinte comprenant en aval du lit (5) de catalyseur dans ]e sens de circulation dudit fluide réactionnel au moins un moyen (1) d'introduction d'au nnoins un fluide de trempe et en aval dudit moyen (lj d'introduction du lluide de trempe caractérisé en ce qu'elle comprend au moins une boArte (8) de contact, de melange et de trempe desdits fluides
    selon l'une des revendications] à 11
  9. 13 - Enccinte réactionnelle selon la revendication 12 dans laquelle la bo^rte (8) occupe de 2 à 100 %
    de la section (S) de l'enceinte.
  10. 14- F,nccinte réactionnelle selon la revendication 12 ou 13 caractérisce en ce qu'elle comporte en aval de la boArte (8), dans le sens de circulation du fluide réactionnel, au moins un plateau distributeur (7) et en aval de celui-ci, dans le sens de circulation du fluide réactionnel, au moins
    un deuxième lit (6) de catalyseur.
    - Enceirlte réactionnelle selon l'une des revendications 12 à 14 caractérisée en ce qu'elle
    comporte en aval de la boArte (8), dans le sens de circulation du ou des fluides réactionnels? au moins un diffuseur de type plaque perforée (B8), en aval de celui-ci, dans le sens de circulation du ou des fluides réactionnels, au moins un plateau distributeur (7) et en aval de celui-ci, dans le
    sens de circulation du ou des fluides réactionnels, au moins un deuxième lit (6) de catalyseur.
  11. 16- Enceinte réactionnelle selon l'une des revendications 12 à 15 dans laquelle on fait circuler à
    travers au moins un lit de catalyseur au moins un fluide réactionnel gazeux contenant de jÀ l l'hydrogène, au moins un fluide réactionnel liquide et dans laquelle on introduit en aval dudit lit de catalyseur au moins un fluide de trempe 17 - Utilisation d'une boite (8) selon l'une des revendication 1 à 11 ou d'une enccinte réactionnelle
    selon l'une des revendications 12 à 16 pour la réalisation de réactions exothermiques.
  12. 18 - Utilisation d'une boite (8) selon l'une des revendication 1 à 11 ou d'une enccinte réactionnelle
    selon l'une des revendications 12 à 16 pour la réalisation d'au moins une réaction choisie dans le
    groupe formé par les réactions d'hydrotraitement, d'hydrodésulfuration, d'hydrodéazotation, d'hydrocraquage, d'hydrodéaromatisation, et d'hydrogénations sélectives ou totales ou partielles :
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