FR3043575A1 - Ensemble de regeneration de catalyseurs - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un ensemble de régénération pour régénérer N populations de catalyseurs usés ayant un taux de coke différent, N étant un nombre entier supérieur ou égale à 2, comprenant : • un régénérateur comportant au moins une zone de combustion; • un moyen de stockage des N populations catalyseurs usés, ledit moyen de stockage étant disposé en amont et au-dessus verticalement du régénérateur et connecté à celui-ci et est muni d'un moyen ou de N moyens pour introduire les N populations de catalyseurs. Le moyen de stockage comprend en outre au moins un moyen interne de mélange des N populations de catalyseurs.

Description

La présente invention concerne le domaine de la conversion d'hydrocarbures et plus particulièrement celui du reformage catalytique. L'invention a pour objet un ensemble de régénération de catalyseurs, une unité de reformage catalytique mettant en œuvre un ensemble de régénération de catalyseurs selon l'invention et également un procédé de reformage catalytique.

Etat de la technique

La réformation (ou reformage catalytique) de coupes hydrocarbonées du type naphta est bien connue dans le domaine du raffinage. Cette réaction permet de produire à partir de ces coupes hydrocarbonées des bases pour carburant à haut indice d'octane et/ou des coupes aromatiques pour la pétrochimie, tout en fournissant à la raffinerie l'hydrogène nécessaire pour d'autres opérations.

Le procédé de reformage catalytique consiste à mettre en contact la coupe d'hydrocarbures contenant des composés paraffiniques et des naphtènes avec de l'hydrogène et un catalyseur de reformage, par exemple au platine, et à convertir les composés paraffiniques et les naphtènes en composés aromatiques avec une production associée d'hydrogène. Etant donné que les réactions mises en jeu dans le procédé de reformage (réactions d'isomérisation, de déshydrogénation et de déshydrocyclisation) sont endothermiques, il convient de chauffer l'effluent soutiré d'un réacteur avant de l'envoyer dans le réacteur suivant.

Au cours du temps, le catalyseur de reformage se désactive en raison du dépôt de coke sur ses sites actifs. Par conséquent il est nécessaire, afin de maintenir une productivité acceptable de l'unité de reformage, de régénérer le catalyseur afin d'éliminer le dépôt et ainsi rétablir son activité.

Il existe divers types de procédés de reformage. Le premier type concerne des procédés dits "non régénératif", le catalyseur reste en service pendant de longues périodes mais son activité baisse au cours du temps ce qui oblige à élever la température des réacteurs progressivement donc à avoir une sélectivité variable au cours du cycle opératoire. Les réacteurs sont nécessairement tous mis hors-circuit, ce qui interrompt totalement la production de la raffinerie, afin de régénérer le catalyseur avant un cycle de production.

Selon un autre procédé de reformage catalytique dit "semi-régénératif", le catalyseur est régénéré fréquemment dans le cas où l'on utilise plusieurs réacteurs qui renferment le catalyseur en lit fixe. L'un des réacteurs est en régénération pendant que les autres réacteurs sont en service; il remplace ensuite un des réacteurs en service lorsque le catalyseur de celui-ci doit être régénéré, et de cette façon, tous les réacteurs sont alternativement mis hors service pour régénération, puis, à nouveau, en service sans que la marche de l'unité ne soit interrompue.

Enfin il existe le procédé de reformage dit "en régénération continue du catalyseur" (CCR, Continuous Catalytic Reforming selon la terminologie anglo-saxonne) qui implique que la réaction est conduite dans un réacteur dans lequel le catalyseur s'écoule continuellement de haut en bas et la régénération se fait en continu dans un réacteur annexe, le catalyseur étant recyclé dans le réacteur principal de manière à ne pas interrompre la réaction. On pourra se référer au document FR 2160269 qui divulgue un procédé de reformage catalytique avec régénération continue du catalyseur mettant en jeu plusieurs réacteurs à lits radiaux mobiles en série et un régénérateur dédié. Selon le procédé FR 2160269, la coupe d'hydrocarbures en mélange avec de l'hydrogène est traitée successivement dans chacun des réacteurs en série tandis que le catalyseur transite en continu dans tous les réacteurs. Le catalyseur récupéré en sortie du réacteur final est envoyé en régénération dans le régénérateur à la sortie duquel le catalyseur régénéré est réintroduit progressivement dans le premier réacteur de reformage.

La technologie actuelle des unités de reformage catalytique est celle du lit mobile apparue dans les années 70 sous deux formes principales ; celle décrite dans le brevet US 4,119,526 qui se caractérise par un empilement vertical des réacteurs traversés en série par la charge, et celle de la demanderesse caractérisée par des réacteurs placés côte à côte.

Dans les deux cas, les effluents issus d'un réacteur sont réchauffés dans un four avant d'être introduits en tête du réacteur suivant puisque, globalement, les réactions mises en jeu sont endothermiques et que les réacteurs sont opérés à iso-température d'entrée. Dans la technologie à empilement vertical des réacteurs, le catalyseur s'écoule par gravité d'un réacteur au suivant, puis il est repris par une ligne d’élévation (lift selon la terminologie anglo-saxonne), ou conduite en transport pneumatique, à la sortie du dernier réacteur pour être introduit en tête du régénérateur dans lequel il s'écoule également par gravité. En fond du régénérateur, il est repris par une seconde ligne d’élévation pour être introduit en tête du premier réacteur.

Dans la technologie de la demanderesse, les réacteurs sont disposés côte à côte, le catalyseur s'écoule également par gravité à l'intérieur de chaque réacteur, et est transporté du fond d'un réacteur à la tête du réacteur suivant par une ligne d’élévation. Il est repris par une ligne d’élévation en fond du dernier réacteur pour être introduit en tête du régénérateur dans lequel il s'écoule également par gravité. En fond du régénérateur, le catalyseur est également repris par une ligne d’élévation pour être introduit en tête du premier réacteur.

Une description détaillée de la circulation du catalyseur est indiquée dans le brevet FR 2 657 087.

Le document US 7,985,381 décrit en détail un réacteur de régénération de catalyseur de reformage comportant une zone de combustion, une zone d'oxychloration, et une zone de calcination. Le catalyseur circule selon une direction verticale descendante dans le régénérateur. Il passe de la zone d'oxychloration à la zone de calcination via une couronne annulaire. Un gaz de calcination injecté en fond de la zone de calcination traverse à contre-courant le lit de catalyseur dans la zone de calcination puis est récupéré dans une seconde zone annulaire située en périphérie du réacteur. Dans cette seconde zone annulaire, le gaz d'oxychloration est injecté pour être mélangé avec le gaz de calcination qui a été récupéré de sorte que le mélange traverse ensuite cette zone d’oxychloration. Ainsi dans la technologie actuelle des réacteurs de reformage régénératif à lits mobiles, le catalyseur circule en série d'un réacteur à l'autre, de même que les effluents intermédiaires qui passent d'un réacteur au suivant. Ceci signifie que le catalyseur entrant dans un réacteur, autre que le premier, est un catalyseur déjà coké par les réactions ayant eu lieu dans les réacteurs précédents. Il en résulte une perte d'activité catalytique, pénalisant le fonctionnement de chaque réacteur, et conduisant à opérer les réacteurs suivants à une température plus importante que celle que l'on pourrait pratiquer s'il n'y avait pas de dépôt de coke sur le catalyseur entrant dans les réacteurs.

Pour répondre à ce problème de différence de réactivité du catalyseur en fonction de l'avancement de la réaction, il a été proposé dans le document FR 2852323 un procédé qui consiste à alimenter directement au moins deux des réacteurs de la série par du catalyseur issu de la zone de régénération. Le catalyseur est ensuite collecté à la base de chacun des réacteurs de la série et est introduit dans une zone de mélange qui va permettre d'homogénéiser les différents flux de catalyseur issus de chacun des réacteurs car lesdits flux contiennent des catalyseurs qui ne présentent pas la même teneur en coke.

Le catalyseur usé et homogénéisé est alors introduit par l'intermédiaire d'un pot élévateur (lift pot selon la terminologie anglo-saxonne) dans un régénérateur en sortie duquel on récupère un catalyseur régénéré ayant une teneur en coke, généralement inférieur à 0,5% poids, et fréquemment inférieure à 0,1% poids. Le catalyseur régénéré est alors introduit dans une zone de répartition à partir de laquelle il est dirigé dans au moins deux réacteurs de la série, éventuellement dans chacun des réacteurs.

Bien que fonctionnellement valable, le procédé du document FR 2852323 est perfectible en en terme d'efficacité de régénération des catalyseurs usés ayant des taux de coke différents.

En effet, il est important pour la bonne marche de la régénération que le flux de catalyseur soit homogène en sa teneur en coke afin d'éviter l'apparition de point chauds dans le régénérateur, en particulier dans la zone de combustion. Résumé de l’invention

Un but de l'invention est de fournir un dispositif de régénération de catalyseur capable de traiter des catalyseurs usés ayant des taux de coke différents tout en limitant les investissements et les frais de fonctionnement. A cette fin il est proposé un ensemble de régénération pour régénérer N populations de catalyseurs usés ayant un taux de coke différent, N étant un nombre entier supérieur ou égal à 2, comprenant : - un régénérateur comportant au moins une zone de combustion; - un moyen de stockage des N populations de catalyseurs usés, ledit moyen de stockage étant disposé en amont et au-dessus verticalement du régénérateur et connecté à celui-ci, ledit moyen de stockage étant muni d'un moyen ou de N moyens pour l'introduction des N populations de catalyseurs.

Le moyen de stockage comprend en outre au moins un moyen interne de mélange des N populations de catalyseurs. L'ensemble de régénération selon l'invention permet de gérer la régénération d'au moins deux populations de catalyseurs usés caractérisées par leur différent taux de coke de manière efficace, en limitant l'apparition de points chauds dans la zone de combustion. En effet, les au moins deux populations de catalyseurs sont avantageusement mélangées juste avant de pénétrer dans le régénérateur dans le moyen stockage de catalyseurs disposé juste en amont du régénérateur. L'ensemble de régénération de préférence traite des catalyseurs usés qui sont de composition identique, excepté au niveau de leur taux de coke. Il s'agit en effet de catalyseurs dont la nature du support, de la phase métallique active et dont la teneur en métal ou en métaux sont identiques. L'ensemble de régénération selon l'invention réalise un mélange des catalyseurs en aval des lignes d'élévation contrairement au document FR 2852323 qui effectue le mélange en amont du pot élévateur qui transporte ledit mélange vers le régénérateur.

Le mode de fonctionnement selon l'invention présente l'avantage de réduire la formation de fines étant donné que le risque de casse des particules de catalyseur dans la zone d'élévation est d'autant plus important que les catalyseurs qui sont transportés dans la ligne présentent des hétérogénéités structurelles (liées aux conditions opératoires subies dans les réacteurs) et en termes de composition.

Enfin la mise en oeuvre de l'ensemble de régénération requiert un faible investissement dans la mesure où il est fait appel à un moyen de stockage qui est généralement déjà installé en amont du régénérateur et dont la fonction est d'assurer la régulation du trafic et du débit de catalyseur entrant dans le régénérateur.

Le moyen de stockage étant en amont et au-dessus verticalement du régénérateur autorise une circulation gravitaire des grains de catalyseur dans le moyen de stockage puis dans le régénérateur de manière à limiter les stress mécaniques sur les grains de catalyseur.

Dans le contexte de l'invention, le terme "ensemble de régénération" est équivalent au terme "dispositif de régénération de catalyseur" qui comprend un régénérateur, un moyen de stockage qui inclut un moyen interne de mélange.

De préférence, le moyen interne de mélange est un dispositif statique disposé dans le moyen de stockage. De préférence, le moyen interne de mélange est choisi parmi une plaque plane, une plaque emboutie de section en forme de U ou une plaque emboutie de section en forme de V. La plaque formant moyen interne de mélange peut être pleine ou perforée. Dans le cas où la plaque est perforée, les orifices sont de dimensions telles que les grains de catalyseurs ne puissent pas passer au travers.

Dans un mode de réalisation préféré, la surface d'un moyen interne de mélange projetée sur une surface horizontale est comprise entre 0,1% et 20%, de préférence entre 1% et 10% de la section horizontale du moyen de stockage.

Dans un mode de réalisation préféré, le moyen de stockage comprend au moins deux moyens internes de mélange et lesdits moyens sont disposés à la même hauteur.

Selon un mode de réalisation alternatif, le moyen de stockage comprend au moins deux moyens internes de mélange et lesdits moyens sont disposés à des hauteurs différentes.

On peut également mettre en oeuvre un mode de réalisation dans lequel le moyen de stockage comprend au moins deux moyens internes de mélange et lesdits moyens sont orientés dans deux directions différentes.

Selon un mode de réalisation préféré, le moyen de stockage comprend un premier et un second ballon connectés en série et dans lequel au moins un des premier et second ballons comprend des moyens internes de mélange. Par exemple, le premier ballon est disposé verticalement au-dessus du second ballon.

De préférence, l'ensemble de régénération comprend un régénérateur incluant en aval de la zone de combustion et successivement, une zone d'oxychloration et une zone de calcination. Ce générateur est particulièrement adapté pour traiter des catalyseurs de reformage de coupe essence.

Dans un mode de réalisation particulier, un dispositif élutriateur (ou de classification de particule) est installé en amont du moyen de stockage.

Il est à noter que l'ensemble de régénération peut être mis en oeuvre dans tout procédé mettant en œuvre une régénération continue de catalyseur.

Ainsi l'invention se rapporte également à une unité catalytique à régénération continue de catalyseur comprenant : • au moins une première section réactionnelle et au moins une seconde section réactionnelle, les première et seconde sections réactionnelles contenant respectivement au moins un premier lit mobile de catalyseur et au moins un second lit mobile de catalyseur; • un ensemble de régénération selon l'invention apte à régénérer simultanément les catalyseurs issus des première et seconde sections réactionnelles; • des moyens de transfert de l'effluent issu de la première section réactionnelle dans la seconde section réactionnelle; • des moyens d'amenée du catalyseur de la première section réactionnelle dans le moyen de stockage ; • des moyens d'amenée du catalyseur de la seconde section réactionnelle dans le moyen de stockage; • des moyens de transfert du catalyseur régénéré depuis l'ensemble de régénération dans la première section réactionnelle; • des moyens de transfert du catalyseur régénéré depuis l'ensemble de régénération dans la seconde section réactionnelle.

Selon l'invention, les première et seconde sections réactionnelles peuvent être disposées soit en empilement vertical dans un réacteur soit disposées respectivement dans au moins un premier réacteur et au moins un second réacteur qui sont agencés côte-à-côte.

Par exemple l'unité est une unité de reformage catalytique. L'invention a également pour objet un procédé de traitement catalytique d'une charge d'hydrocarbures comprenant les étapes suivantes: a) on traite la charge d'hydrocarbures dans au moins une première section réactionnelle comportant au moins un lit mobile de catalyseur ; b) on soutire en continu et séparément un effluent et le catalyseur de la première section réactionnelle; c) on traite l'effluent issu de la première section réactionnelle dans au moins une seconde section réactionnelle comportant au moins un lit mobile de catalyseur; d) on soutire en continu et séparément un produit et le catalyseur de la seconde section réactionnelle; e) on envoie les catalyseurs des première et seconde sections réactionnelles dans un ensemble de régénération selon l'invention et on régénère lesdits catalyseurs; f) on renvoie les catalyseurs régénérés dans les première et seconde sections réactionnelles respectives.

Le procédé est par exemple un procédé de reformage catalytique mettant en jeu de l'hydrogène et une charge de type essence afin de produire un produit connu sous la désignation de "reformat". Généralement les réactions de reformage catalytique sont conduites en présence d'hydrogène dans les conditions suivantes: • une température d’entrée de réacteur moyenne comprise entre 420 et 600°C ; • une pression comprise entre 0,3 et 1 MPa ; • rapport molaire H2/charge compris entre 0,2 et 8 mol/mol ; • une vitesse spatiale massique, exprimée par le rapport du débit massique de la charge sur la masse de catalyseur comprise entre 0,5 et 8 h"1. A titre d'exemple, un catalyseur de reformage catalytique qui peut être mis en oeuvre comprend un support et un métal, par exemple du platine. De manière très préférée, le catalyseur de reformage catalytique est promu avec un des éléments suivants: Re, Sn, In, P, Ge, Ga, Bi, B, Ir, les terres rares. Dans un mode de réalisation particulier, le catalyseur de reformage comprend un support alumine, du platine et éventuellement un ou plusieurs éléments promoteurs décrits ci-dessus. De préférence l'élément promoteur est de l'étain.

De préférence, le catalyseur de reformage catalytique de l’étape e) a une teneur en chlore comprise entre 0,1 et 1,5% poids, de préférence comprise entre 0,8 et 1,2% poids, et de manière plus préférée comprise entre 0,9 et 1,1% poids par rapport au poids du catalyseur.

Description détaillée de l'invention D’autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description faite ci-après en référence aux dessins parmi lesquels: - La figure 1 est un schéma de principe simplifié d'un procédé de reformage catalytique mettant en œuvre un ensemble de régénération selon l'invention. - La figure 2 est une vue simplifiée montrant les éléments d'un ensemble de régénération selon un mode particulier de réalisation. - La figure 3 est une vue détaillée d'un ballon de stockage selon l'invention.

Il est à noter que l'ensemble de régénération peut trouver une application dans tout procédé faisant appel à une série de réacteurs à lits mobiles tel qu'on en trouve dans le procédé d'aromatisation (aromizing selon la terminologie anglo-saxonne) ou le procédé de déshydrogénation des normales paraffines ou bien encore dans le procédé d’oligocraquage ou le procédé de métathèse ou le procédé de déshydratation des alcools. A titre d'exemple, la suite de la description fait référence au procédé de reformage à régénération continue qu'on désignera par l'appellation de reformage régénératif.

La figure 1 montre un schéma de principe d'une unité de reformage catalytique mettant en œuvre au moins deux sections réactionnelles catalytiques à lit mobile de catalyseur et dans lequel chacune des sections réactionnelles est alimenté en catalyseur régénéré. Par ailleurs l'unité est conçue de sorte que l'effluent issu de la première section réactionnelle est envoyé et traitée dans la seconde section réactionnelle (la numérotation étant faite dans l'ordre de traversée de la charge et de(s) effluent(s) intermédiaire(s)). Enfin l'unité se caractérise par le fait que le catalyseur en sortie de chacune des sections réactionnelles est repris et envoyé séparément, par exemple au moyen d'une ligne d'élévation, vers un ensemble de régénération dans lequel les catalyseurs issus des deux sections réactionnelles sont d'abord mélangés dans un moyen de stockage de catalyseurs avant d'être traités dans le régénérateur. L'unité de la figure 1 est dite "en régénération continue du catalyseur" (CCR, Continuous Catalytic Reforming selon la terminologie anglo-saxonne) qui implique que la réaction est conduite dans des sections réactionnelles dans lesquelles le catalyseur s'écoule continuellement de haut en bas et la régénération se fait en continu de sorte que le catalyseur est recyclé dans les sections réactionnelles de manière à ne pas interrompre la réaction.

En référence à la figure 1, l'unité de reformage 1 comprend au moins une première et une seconde sections réactionnelles 2 et 3. Chaque section réactionnelle 2 et 3 est composée de deux réacteurs à lit mobile de catalyseur en série agencés côte-à-côte. Plus précisément la première section réactionnelle 2 comprend : - deux réacteurs de reformage à lit mobile 4 et 4', - des moyens de transfert (non représentés sur la figure 1 par souci de clarté) de l'effluent issu fond du réacteur 4 vers la tête du réacteur 4', - des moyens de transfert (non représentés sur la figure 1 par souci de clarté) de l'effluent issu fond du réacteur 4' vers la seconde section réactionnelle 3 et - des moyens de transfert 5, 5' du catalyseur collecté en fond du réacteur 4 vers le sommet du réacteur 4'.

De même, la seconde section réactionnelle 3 comprend : - deux réacteurs de reformage à lit mobile 6 et 6', - des moyens de transfert (non représentés sur la figure 1 par souci de clarté) de l'effluent issu fond du réacteur 6 vers la tête du réacteur 6' et - des moyens de transfert 7,7' du catalyseur collecté en fond du réacteur 6 vers le sommet du réacteur 6'.

Chacune des sections réactionnelles 2 et 3 comporte également des moyens de transfert du catalyseur collecté en sortie du dernier réacteur vers un ensemble de régénération 10 selon l'invention qui est apte à régénérer en même temps et en mélange les catalyseurs employés dans les sections réactionnelles 2 et 3.

En marche normale de l'unité 1, une charge d'hydrocarbures contenant essentiellement des composés paraffiniques et des naphtènes, préalablement chauffée est envoyée par la ligne 11 avec de l'hydrogène en tête du réacteur 4 de la première section réactionnelle 2. Le catalyseur régénéré stocké dans une trémie supérieure 12 est introduit en tête du réacteur 4 dans lequel il s'écoule par gravité et en sort par le fond. La charge d'hydrocarbures est ainsi mise en contact avec le catalyseur du lit mobile afin de produire un premier effluent réactionnel qui est soutiré en fond du premier réacteur 4. Le catalyseur et le premier effluent éventuellement réchauffé issus du premier réacteur 4 sont ensuite envoyés en tête du second réacteur 4' dans lequel le catalyseur circule selon une direction descendante essentiellement verticale et l'effluent suit un mouvement radial descendant. Le premier effluent est ainsi remis en contact avec du catalyseur afin de produire un second effluent qui est soutiré en sortie du fond dudit second réacteur 4'. Quant au catalyseur qui est récupéré au fond du second réacteur 4’, il est envoyé en tête de l'ensemble de régénération 10 par un moyen de transfert qui comprend un pot élévateur 8 associé à une ligne d'élévation 8'. Le catalyseur est ensuite régénéré dans l'ensemble de régénération 10 et est renvoyé par la ligne 13 dans la trémie 12 située au-dessus du premier réacteur 4.

Le second effluent issu du second réacteur 4' de la première section réactionnelle 2 est envoyé en tête du premier réacteur 6 de la seconde section réactionnelle 3, dans lequel il est mis en contact avec du catalyseur en lit mobile à écoulement gravitaire afin de produire un troisième effluent. Le troisième effluent soutiré en fond du réacteur 6 est envoyé en tête du second réacteur 6' de la seconde section réactionnelle 3 par un moyen de transfert (non indiqué sur la figure 1). Le catalyseur collecté en sortie du fond du réacteur 6 est acheminé en tête du réacteur 6' par le moyen de transfert 7,7' (par exemple un système d'élévation) et est mis en contact avec le troisième effluent afin de produire un reformat qui est soutiré en fond du second réacteur 6' de la seconde section réactionnelle 3. Le catalyseur qui s'écoule par gravité du réacteur 6' est envoyé au moyen d'un dispositif d'élévation (comprenant un pot élévateur 9 associé à une ligne d'élévation 9') en tête de l'ensemble de régénération 10. Le catalyseur collecté en sortie de la seconde section réactionnelle 3 est régénéré puis envoyé, via la ligne 14, dans une trémie 15 agencée au-dessus du premier réacteur 6 de la seconde section réactionnelle 6'.

Dans la première section réactionnelle 2 a lieu principalement la réaction de déshydrogénation des composés naphténiques en aromatiques tandis que dans la seconde section réactionnelle 3 se déroulent principalement les réactions de déshydrocyclisation des n-paraffines en aromatiques, d'hydrocraquage des paraffines et des composés naphténiques en composés hydrocarbures saturés à courtes chaînes (C3, C4) et de formation de coke qui est le principal facteur de désactivation du catalyseur. On comprend bien ainsi que les catalyseurs qui sont extraits de la première section réactionnelle 2 présente généralement un taux de coke plus faible que ceux issus de la seconde section réactionnelle 3.

Etant donné que les catalyseurs collectés en sortie des deux sections réactionnelles présentent un degré de cokage différent, les écarts de teneur en coke pouvant aller jusqu'à 5% poids, il est nécessaire de procéder à une étape de mélange des deux flux de catalyseurs afin de produire un flux de mélange dont la teneur en coke est homogène et assurer une bonne marche de l'étape de régénération.

Dans le cadre de l'invention, les première et seconde sections réactionnelles comprennent un ou plusieurs réacteurs. A titre d'exemple la première section peut comprendre trois réacteurs et la seconde section réactionnelle peut inclure un seul réacteur.

Selon l'invention, il est mis en œuvre un ensemble de régénération qui permet de gérer des différences de teneur en coke importante. Une vue générale d'un ensemble de régénération selon un mode de réalisation particulier est représenté à la figure 2. L'ensemble de régénération 10 comprend un régénérateur 20 et un moyen de stockage de catalyseur 21 disposé au-dessus du régénérateur 20 permettant d'alimenter ce dernier en catalyseur usé avec une circulation par gravité.

Selon un mode de réalisation, le moyen de stockage ne comporte qu'un seul moyen d'introduction 22 de catalyseur auquel sont reliés N lignes de transfert de catalyseur usé, N étant le nombre de populations de catalyseur dont le taux de coke est différent.

De manière alternative, comme représenté dans les exemples des figures 2 et 3, le moyen de stockage 23 est pourvu de deux moyens d'introduction de catalyseur permettant ainsi d'alimenter ledit moyen de stockage en deux populations de catalyseurs dont le taux de coke est différent.

Sur le schéma de la figure 2, l'ensemble de régénération comprend un moyen de stockage 23 comportant un dispositif élutriateur 37 qui permet de classifier les particules fines. Dans cette forme de réalisation, les moyens d'introduction de catalyseur sont connectés au dispositif élutriateur 37.

Selon un autre mode de réalisation, le moyen de stockage est équipé de N moyens d'introduction de catalyseur, N étant le nombre de populations de catalyseur dont le taux de coke est différent. Dans l'exemple de la figure 3, le moyen de stockage comprend deux moyens d'introduction de catalyseur qui l'alimente en deux populations de catalyseur dont le taux de coke est différent.

Dans le mode de réalisation particulier de la figure 2, le moyen de stockage 21 est constitué de deux ballons connectés entre eux et disposés en empilement vertical, à savoir un ballon tampon supérieur (BTS) 23 et un ballon inférieur 24 (dénommé ballon sas). Le ballon tampon supérieur 23 est mis en communication avec le ballon inférieur 24, via la ligne 25 comportant une vanne V1. Le ballon inférieur 24 est lui-même en communication avec le régénérateur 20 par l'intermédiaire de la ligne 26 qui est équipée d'une vanne V2. Dans ce mode de réalisation, les catalyseurs circulent d'un ballon à l'autre puis dans le régénérateur par gravité.

Il est à noter que le moyen de stockage peut être conçu selon les manières suivantes: • les ballons 23 et 24 comportent chacun des moyens internes de mélange; • seul le ballon 23 comporte des moyens internes de mélange; • seul le ballon 24 comporte de moyens internes de mélange.

La figure 3 illustre un mode de réalisation d'un moyen de stockage se présentant sous la forme d'un ballon de stockage, adapté pour être connecté à un régénérateur pour constituer un ensemble de régénération selon l'invention. Le moyen de stockage peut inclure des moyens pour introduire un gaz permettant de maintenir une pression opératoire au sein du moyen de stockage. Le moyen (ballon) de stockage 23 comprend dans l'exemple deux moyens d'introduction du catalyseur 27, 28, par exemple des conduits, permettant d'alimenter séparément ledit moyen de stockage 23 avec deux populations de catalyseur usé caractérisées par un taux de coke différent. Chacun des moyens d'introduction de catalyseur 27, 28 est ainsi raccordé à une ligne d'amené de catalyseur, comme par exemple une ligne d'élévation 29, 30 provenant d'une section réactionnelle comme mentionné ci-avant. Alternativement, chaque ligne 29 et 30 peuvent est raccordées à une pluralité de moyens d'introduction de catalyseur permettant ainsi de pré-homogénéiser les catalyseurs en amont des moyens de mélange.

Afin de réaliser un mélange des catalyseurs avant l'étape de régénération, le moyen de stockage est pourvu d'au moins un et de préférence d'une pluralité de moyens internes de mélange 31 agencés dans sa section interne. Les moyens internes de mélange 31 sont de préférence des éléments statiques, par exemple des éléments déflecteurs capables de perturber l'écoulement gravitaire de catalyseur et ainsi de mélanger les deux populations de catalyseurs afin de fournir en sortie du moyen de stockage un mélange de catalyseurs dont la teneur en coke est homogène. Le moyen 31 permet d'imprimer un mouvement radial des grains de catalyseur en plus de leur mouvement vertical gravitaire et donc de favoriser un brassage des grains de catalyseur des différentes populations de catalyseur.

De préférence, on utilise plusieurs moyens statiques de déflection disposés à des hauteurs différentes à l'intérieur du moyen de stockage. Selon un mode de réalisation préféré de la figure 3, les moyens de mélange 31 et 31' sont agencés de sorte que deux moyens de mélange adjacents selon l'axe vertical sont en outre décalés radialement.

On notera par ailleurs que dans l'exemple de la figure 3, les moyens de mélange en forme de canaux sont tous orientés dans la même direction. Alternativement, les moyens de mélange sont orientés selon des directions différentes.

Il est également possible de ranger les moyens de mélange en les regroupant par séries, chaque série étant disposée à une hauteur différente, et dans une même série les moyens de mélange sont orientés dans une même direction et de manière parallèle. En revanche la direction des moyens de mélange est différente pour deux séries différentes ou adjacentes. Par exemple les moyens de mélange d'une première série sont orientés dans une direction qui forme un angle compris entre 0 et 90°, de préférence compris entre 30° et 90° avec la direction des moyens internes de mélange d'une série adjacente.

Le moyen déflecteur peut être composé d'une portion de plaque, par exemple métallique, qui permet de dévier l'écoulement des grains de catalyseur. Selon un mode de réalisation le moyen déflecteur est composé d'une plaque étanche aux grains de catalyseur et étanche au gaz. Dans ce cas la plaque peut être pleine et continue, sans orifices de sorte que les grains de catalyseur contournent le moyen déflecteur. Selon un autre mode de réalisation, le moyen déflecteur est composé d'une plaque étanche aux grains de catalyseur et perméable au gaz. Dans ce cas la plaque comporte des orifices laissant passer le gaz, mais pas les grains de catalyseur. Par exemple, on peut utiliser une plaque perforée ou une grille Johnson. Alternativement, le moyen déflecteur peut être suffisamment poreux pour laisser passer une partie du catalyseur.

Le moyen de mélange 31 peut avoir différentes formes. Dans le cas de la figure 3, le moyen de mélange se présente sous la forme d'un conduit dont la surface interne est orientée dans la direction d'écoulement gravitaire des grains de catalyseur. La section du conduit peut être en forme de V comme représenté sur la figure 3 ou en forme de U. Par exemple le moyen de mélange peut être une plaque pleine ou perforée obtenue par un procédé d'emboutissage.

De préférence, la direction d'un conduit s'étend selon une direction horizontale. Alternativement, le moyen déflecteur peut avoir une forme hémisphérique dont le sommet est orienté vers le haut. Plus simplement, le moyen 31 peut avoir la forme d'une plaque plane, la plaque pouvant être disposée dans un plan horizontal ou dans un plan incliné par rapport à l'horizontal, par exemple incliné d'un angle compris entre 1 ° et 60°, de préférence entre 1 °et 30°.

De préférence, le moyen déflecteur installé dans l'espace interne du moyen de stockage recouvre une surface minimale, pour assurer son rôle de déviation des grains de catalyseur. Néanmoins, pour éviter de contrarier l'écoulement gravitaire des grains de catalyseur, le moyen déflecteur ne dépasse pas de préférence une surface maximale. Par exemple, la surface d'un moyen déflecteur projetée sur une surface horizontale est comprise entre 0,1% et 20%, de préférence entre 1% et 10% de la section horizontale du moyen de stockage.

En référence à la figure 3, le moyen de stockage comprend des moyens déflecteurs 32 supplémentaires faisant partie intégrante de la paroi 33 du moyen de stockage. Ce moyen déflecteur supplémentaire peut prendre la forme d'une couronne de forme tronconique dont le sommet est orienté vers le fond du moyen de stockage.

Le fonctionnement du moyen de stockage selon l'invention est illustré à la figure 3. Les grains des deux populations de catalyseurs à taux de coke différents sont respectivement introduits par les conduits 27 et 28 respectivement et s'écoulent de manière gravitaire selon la direction des flèches verticales 34. Lors de la descente, les grains rencontrent les moyens déflecteurs qui leur impriment une composante radiale de sorte que les grains sont déviés autour du moyen déflecteur 31 selon une direction indiquée par les flèches 35 de sorte que les grains de catalyseurs des deux populations sont mélangés. Le mélange de catalyseurs dont la teneur en coke est homogène est soutiré en fond du moyen de stockage par au moins un conduit 36 pour être transféré dans un régénérateur comme décrit plus-haut.

La simplicité des moyens déflecteurs et leur faible encombrement permettent leur installation dans le cadre d'un remodelage ("revamping" selon la terminologie anglo-saxonne) d'une installation de régénération de catalyseur qui comporte généralement un moyen de stockage tampon. On peut installer les moyens déflecteurs 31 au sein du ballon de stockage tampon existant, via des moyens d'attaches aux parois de l'enceinte ou aux autres éléments internes initialement présents. L'efficacité du mélange réalisé dans le moyen de stockage peut être évaluée par mesure de la différence de température du gaz de combustion en sortie de la zone de combustion, au moyen d'au moins deux sondes thermiques disposées à la même hauteur. Un mélange, que l'on qualifiera d'efficace, se traduit par une différence de température entre lesdites sondes thermiques inférieure à 10°C, de préférence inférieure à 5°C et de manière plus préférée inférieure à 2°C.

Claims (14)

1. REVENDICATIONS

   1. Ensemble de régénération (10) pour régénérer N populations de catalyseurs usés ayant un taux de coke différent, N étant un nombre entier supérieur ou égale à 2, comprenant : • un régénérateur (20) comportant au moins une zone de combustion; • un moyen de stockage (21) des N populations catalyseurs usés, ledit moyen de stockage étant disposé en amont et au-dessus verticalement du régénérateur et connecté à celui-ci, ledit moyen de stockage étant muni d'un moyen ou de N moyens pour introduire les N populations de catalyseurs, caractérisé en ce que le moyen de stockage (21) comprend en outre au moins un moyen interne de mélange (31) des N populations de catalyseurs.
2. 2. Ensemble de régénération selon la revendication 1, dans lequel le moyen interne de mélange (31) est choisi parmi une plaque plane, une plaque emboutie de section en forme de U, une plaque emboutie de section en forme de V, les plaques étant pleines ou perforées.
3. 3. Ensemble de régénération selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la surface d'un moyen interne de mélange (31) projetée sur une surface horizontale est comprise entre 0,1% et 20%, de préférence entre 1% et 20% de la section horizontale du moyen de stockage.
4. 4. Ensemble de régénération selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le moyen de stockage comprend au moins deux moyens internes de mélange (31) et lesdits moyens sont disposés à la même hauteur.
5. 5. Ensemble de régénération selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le moyen de stockage comprend au moins deux moyens internes de mélange (31) et lesdits moyens sont disposés à des hauteurs différentes.
6. 6. Ensemble de régénération selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le moyen de stockage comprend au moins deux moyens internes de mélange (31) et lesdits moyens sont orientés dans deux directions différentes.
7. 7. Ensemble de régénération selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le moyen internes de mélange (31) a la forme d'un conduit dont la section est en forme de U ou de V et dont la surface interne est orientée dans le sens d'écoulement des catalyseurs.
8. 8. Ensemble de régénération selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le moyen de stockage (31) comprend un premier et un second ballon (23, 24) connectés en série et dans lequel au moins un des premier et second ballons comprend des moyens internes de mélange (31).
9. 9. Ensemble de régénération selon la revendication 8, dans lequel le premier ballon (23) est disposé verticalement au-dessus du second ballon (24).
10. 10. Ensemble de régénération selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le moyen de stockage (21) est disposé au-dessus du régénérateur (20) de sorte que les catalyseurs se déplacent de manière gravitaire.
11. 11. Unité catalytique à régénération continue de catalyseur comprenant : • au moins une première section réactionnelle (2) et au moins une seconde section réactionnelle (3), les première et seconde sections réactionnelles contenant respectivement au moins un premier lit mobile de catalyseur et au moins un second lit mobile de catalyseur; • un ensemble de régénération (10) selon l'une des revendications précédentes apte à régénérer simultanément les catalyseurs des première et seconde sections réactionnelles (2,3); • des moyens de transfert de l'effluent issu de la première section réactionnelle (2) dans la seconde section réactionnelle (3); • des moyens d'amenée (8’) du catalyseur de la première section réactionnelle (2) dans le moyen de stockage (21); • des moyens d'amenée (9’) du catalyseur de la seconde section réactionnelle 3) dans le moyen de stockage (21); • des moyens de transfert (13) du catalyseur régénéré depuis l'ensemble de régénération (1) dans la première section réactionnelle (2); • des moyens de transfert (14) du catalyseur régénéré depuis l'ensemble de régénération (1) dans la seconde section réactionnelle (3).
12. 12. Unité catalytique (1) selon la revendication 11, dans laquelle les première et seconde sections réactionnelles (2, 3) sont disposées en empilement vertical dans un réacteur.
13. 13. Unité catalytique (1) selon la revendication 11 dans laquelle les première et seconde sections réactionnelles (2, 3) sont disposées respectivement dans au moins un premier réacteur et au moins un second réacteur qui sont agencés côte-à-côte.
14. 14. Procédé de traitement catalytique d'une charge d'hydrocarbures comprenant les étapes suivantes: a) on traite la charge d'hydrocarbures dans au moins une première section réactionnelle (2) comportant au moins un lit mobile de catalyseur ; b) on soutire en continu et séparément un effluent et le catalyseur de la première section réactionnelle (2); c) on traite l'effluent issu de la première section réactionnelle (2) dans au moins une seconde section réactionnelle (3) comportant au moins un lit mobile de catalyseur; d) on soutire en continu et séparément un produit et le catalyseur de la seconde section réactionnelle (3); e) on envoie les catalyseurs des première et seconde sections réactionnelles dans un ensemble de régénération selon l'une des revendications 1 à 10 et on régénère lesdits catalyseurs; f) on renvoie les catalyseurs régénérés dans les première et seconde sections réactionnelles (2, 3) respectives.