FR3104467A1 - Device and process for gas-solid separation of catalytic cracking in fluidized bed with deflector under window - Google Patents

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Yacine HAROUN
Damien Leinekugel Le Cocq
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Abstract

Dispositif et un procédé de séparation et de stripage d’un mélange gazeux et de particules solides comprenant une pluralité de chambres de séparation (12) et de préstripage (13) réparties autour d’un réacteur central (14), chaque chambre de préstripage (13) comprenant une paroi périphérique (25), deux parois latérales sensiblement verticales (20) qui sont aussi les parois latérales des chambres de séparation (12), une ouverture d’entrée inférieure (24) de gaz de stripage adaptée pour communiquer avec une chambre de stripage (23), et une ouverture de sortie supérieure (31) du mélange gazeux et du gaz de stripage adaptée pour communiquer avec un second étage de séparation, dans lequel un déflecteur (28) est disposé entre la chambre de stripage (23) et la chambre de préstripage (13) et est adapté pour dévier le gaz de stripage ascendant et contraindre ledit gaz de stripage à avoir au moins un mouvement sensiblement horizontal. Figure 4 à publierDevice and a method for separating and stripping a gas mixture and solid particles comprising a plurality of separation (12) and pre-stripping (13) chambers distributed around a central reactor (14), each pre-stripping chamber ( 13) comprising a peripheral wall (25), two substantially vertical side walls (20) which are also the side walls of the separation chambers (12), a lower inlet opening (24) for stripping gas adapted to communicate with a stripping chamber (23), and an upper outlet opening (31) for the gas mixture and stripping gas adapted to communicate with a second separation stage, in which a baffle (28) is disposed between the stripping chamber (23) ) and the pre-stripping chamber (13) and is adapted to deflect the ascending stripping gas and forcing said stripping gas to have at least one substantially horizontal movement. Figure 4 to publish

Description

Dispositif et procédé de séparation gaz-solide de craquage catalytique en lit fluidisé avec déflecteur sous fenêtreDevice and process for the gas-solid separation of catalytic cracking in a fluidized bed with a deflector under a window

L'invention concerne le domaine du raffinage et de la pétrochimie et des procédés et dispositifs de transformation chimique de produits pétroliers notamment d’un brut pétrolier par craquage catalytique en lit fluidisé («fluid catalytic cracking» ou FCC selon la terminologie anglo-saxonne).The invention relates to the field of refining and petrochemistry and processes and devices for the chemical transformation of petroleum products, in particular crude petroleum by fluidized bed catalytic cracking (“fluid catalytic cracking” or FCC according to the Anglo-Saxon terminology). .

Une unité FCC est classiquement utilisée dans le raffinage pour convertir une charge lourde, caractérisée par une température de début d’ébullition proche de 340°C, souvent supérieure à 380°C, en produits plus légers pouvant être utilisés comme carburants, notamment en essence, premier produit d’une unité FCC, caractérisé par des températures de début d’ébullition proche de l’ambiant et par des températures de fin d’ébullition de 160°C voire 220°C selon que l’on parle d’essence légère ou pas.An FCC unit is conventionally used in refining to convert a heavy feed, characterized by a temperature at the start of boiling close to 340°C, often above 380°C, into lighter products that can be used as fuels, in particular gasoline. , the first product of an FCC unit, characterized by temperatures at the start of boiling close to ambient and by temperatures at the end of boiling of 160°C or even 220°C depending on whether we are talking about light gasoline or not.

La figure 1 présente un schéma d'unité FCC de référence. Une charge 1 pulvérisée sous forme de fines gouttes est introduite au fond d'un réacteur à lit entrainé gaz-solide ascendant 2 («riser» selon la terminologie anglo-saxonne; nommé ci-après réacteur central) où elle est mélangée à une source de catalyseur solide 3 provenant d'un régénérateur 4. En tête de réacteur central 2, le mélange gaz/solide est séparé dans une enceinte de séparation 5 comprenant notamment un séparateur interne 6. En sortie du séparateur interne 6, un gaz est dirigé vers un second étage de séparation (cyclone 7) afin d’éliminer les fines particules solides présentes dans le gaz. Des particules solides (i.e., catalyseur coké) issues du séparateur interne 6 sont également distribuées vers une chambre de stripage 8, dans laquelle les particules solides sont mises en contact à contre-courant avec un gaz de stripage afin de libérer les potentiels hydrocarbures restés adsorbés à la surface du catalyseur coké. Le gaz de stripage et les hydrocarbures désorbés rejoignent le gaz précédemment séparé tandis que le catalyseur coké est soutiré en continu en pied de la chambre de stripage 8. Le catalyseur coké est ensuite dirigé vers la base du régénérateur 4 où la combustion exothermique du coke régénère et chauffe le catalyseur. Enfin, le catalyseur régénéré et chauffé est réinjecté en fond de réacteur central 2 afin d’entretenir les réactions de craquage catalytique.Figure 1 shows a reference FCC unit diagram. A charge 1 sprayed in the form of fine drops is introduced at the bottom of an ascending gas-solid entrained bed reactor 2 ("riser" according to the Anglo-Saxon terminology; hereinafter referred to as central reactor) where it is mixed with a source of solid catalyst 3 coming from a regenerator 4. At the head of the central reactor 2, the gas/solid mixture is separated in a separation chamber 5 comprising in particular an internal separator 6. At the outlet of the internal separator 6, a gas is directed towards a second stage of separation (cyclone 7) in order to eliminate the fine solid particles present in the gas. Solid particles (i.e., coked catalyst) from the internal separator 6 are also distributed to a stripping chamber 8, in which the solid particles are brought into countercurrent contact with a stripping gas in order to release the potential hydrocarbons that have remained adsorbed on the surface of the coked catalyst. The stripping gas and the desorbed hydrocarbons join the previously separated gas while the coked catalyst is withdrawn continuously at the bottom of the stripping chamber 8. The coked catalyst is then directed towards the base of the regenerator 4 where the exothermic combustion of the coke regenerates and heats the catalyst. Finally, the regenerated and heated catalyst is reinjected into the bottom of central reactor 2 in order to maintain the catalytic cracking reactions.

Le brevet FR2767715 décrit une première enceinte de séparation d’une unité FCC développée par IFP Energies nouvelles. En référence à la figure 2, le séparateur interne de l’enceinte de séparation comprend une enveloppe 111 contenant des chambres de séparation 112 et des chambres de préstripage 113, reparties axialement autour d’une extrémité haute d’un réacteur central 114, les chambres de séparation 112 et les chambres de préstripage 113 étant disposées de manière alternée autour du réacteur central 114. Chaque chambre de séparation 112 comporte en sa partie supérieure une ouverture d’entrée supérieure 115 communiquant avec le réacteur central 114 et disposée entre une paroi supérieure 116 et une paroi inférieure 117 de la chambre de séparation 112. La paroi supérieure 116 et la paroi inférieure 117 étant sensiblement horizontales à leur jonction avec le réacteur central 114, celles-ci s'incurvent ensuite vers le bas pour devenir une paroi externe 118 et une paroi interne 119 sensiblement verticales, respectivement, la courbure délimitant une zone d’enroulement ou de centrifugation pour la mise en rotation dans un plan vertical du mélange réactionnel gaz-particules. Chaque chambre de séparation 112 comporte en outre deux parois latérales verticales 120 qui forment aussi les parois des chambres de préstripage 113. Au moins une des parois latérales verticales 120 de chaque chambre de séparation 112 comporte une ouverture latérale de sortie 121 en dessous de l’ouverture d’entrée supérieure 115 pour envoyer du gaz et des particules solides non-séparées dans la chambre de préstripage 113 adjacente. Chaque chambre de séparation 112 comporte en outre une ouverture de sortie axiale inférieure 122 des particules solides vers une chambre de stripage 123 («stripper» selon la terminologie anglo-saxonne) disposée en-dessous du séparateur interne et comprenant au moins une arrivée de gaz de stripage. De même, chaque chambre de préstripage 113 comprend en sa partie inférieure une ouverture d’entrée inférieure 124 laissant entrer le gaz de stripage ascendant. Enfin, le séparateur interne comprend en outre un conduit d’évacuation supérieur 125 du gaz connecté à la chambres de préstripage 113 via une ouverture de sortie supérieure et raccordé à un étage de cyclones (non montré) disposé au-dessus du séparateur interne, la chambre de stripage 123 communiquant principalement avec l’étage de cyclones via les chambres de préstripage 113 et le conduit d’évacuation supérieur 125.Patent FR2767715 describes a first separation enclosure for an FCC unit developed by IFP Energies nouvelles. With reference to FIG. 2, the internal separator of the separation enclosure comprises an envelope 111 containing separation chambers 112 and prestriping chambers 113, distributed axially around an upper end of a central reactor 114, the chambers separation chamber 112 and the prestriping chambers 113 being arranged alternately around the central reactor 114. Each separation chamber 112 comprises in its upper part an upper inlet opening 115 communicating with the central reactor 114 and disposed between an upper wall 116 and a lower wall 117 of the separation chamber 112. The upper wall 116 and the lower wall 117 being substantially horizontal at their junction with the central reactor 114, these then curve downwards to become an outer wall 118 and an inner wall 119 substantially vertical, respectively, the curvature delimiting a winding or centrifugation zone for the rotation in a vertical plane of the gas-particle reaction mixture. Each separation chamber 112 further comprises two vertical side walls 120 which also form the walls of the prestriping chambers 113. At least one of the vertical side walls 120 of each separation chamber 112 comprises a side outlet opening 121 below the upper inlet opening 115 to send gas and unseparated solid particles into the adjacent prestriping chamber 113. Each separation chamber 112 further comprises a lower axial outlet opening 122 of the solid particles towards a stripping chamber 123 ("stripper" according to the English terminology) arranged below the internal separator and comprising at least one gas inlet of stripping. Similarly, each prestripping chamber 113 comprises in its lower part a lower inlet opening 124 letting in the ascending stripping gas. Finally, the internal separator further comprises an upper gas evacuation duct 125 connected to the prestriping chamber 113 via an upper outlet opening and connected to a stage of cyclones (not shown) arranged above the internal separator, the stripping chamber 123 communicating mainly with the cyclone stage via the prestriping chambers 113 and the upper evacuation conduit 125.

Le brevet FR2894842 décrit une deuxième enceinte de séparation d’une unité FCC développée par IFP Energies nouvelles dans laquelle l’extrémité inférieure de chaque chambre de préstripage comprend une paroi descendante oblique fixée sur la paroi interne de l’enveloppe.Patent FR2894842 describes a second separation enclosure for an FCC unit developed by IFP Energies nouvelles in which the lower end of each prestriping chamber comprises an oblique descending wall fixed to the internal wall of the casing.

La demande US20180216012 décrit une troisième enceinte de séparation similaire aux enceintes de séparation d’IFP Energies nouvelles, dans laquelle les chambres de séparation du séparateur interne sont connectées les unes aux autres au moyen d’une jambe de retour («dipleg» selon la terminologie anglo-saxonne) commune, la jambe de retour commune desdites chambres de séparation comprenant des déflecteurs à particules solides descendantes pour réduire le réentraînement du catalyseur dans les chambres de séparation.Application US20180216012 describes a third separation enclosure similar to the separation enclosures of IFP Energies nouvelles, in which the separation chambers of the internal separator are connected to each other by means of a return leg ("dipleg" according to the terminology common Anglo-Saxon), the common return leg of said separation chambers comprising descending solid particle baffles to reduce re-entrainment of the catalyst in the separation chambers.

Des particules solides non-séparées pouvant être entrainées à partir des séparateurs de l’art antérieur vers l’étage de cyclones, un premier objet de la présente description est de diminuer l’entrainement des particules solides dans les chambres de préstripage, et contribuer ainsi à augmenter l’efficacité des séparateurs gaz/solide des unités FCC. A cette fin, un dispositif et un procédé de séparation et de stripage capable de dévier le gaz de stripage (provenant de la chambre de stripage) en l’obligeant à avoir au moins un mouvement horizontal entre la chambre de stripage et la chambre de préstripage, est décrit ci-après.Since non-separated solid particles can be entrained from the separators of the prior art towards the cyclone stage, a first object of the present description is to reduce the entrainment of solid particles in the prestriping chambers, and thus contribute to increase the efficiency of the gas/solid separators of the FCC units. To this end, a separation and stripping device and method capable of deflecting the stripping gas (coming from the stripping chamber) by causing it to have at least one horizontal movement between the stripping chamber and the prestripping chamber , is described below.

Selon un premier aspect, la présente invention concerne un dispositif de séparation et de stripage d’un mélange gazeux et de particules solides comprenant une pluralité de chambres de séparation et une pluralité de chambres de préstripage réparties de manière alternée autour d’un réacteur central, dans lequel chaque chambre de séparation comprend: une paroi externe; une ouverture d’entrée supérieure du mélange gazeux et des particules solides adaptée pour communiquer avec le réacteur central; une ouverture de sortie axiale inférieure des particules solides adaptée pour communiquer avec une chambre de stripage disposée en dessous de la chambre de séparation; et deux parois latérales sensiblement verticales qui sont aussi les parois latérales des chambres de préstripage, au moins une des parois latérales de chaque chambre de séparation comportant une ouverture latérale de sortie du mélange gazeux, communiquant avec une chambre de préstripage adjacente, et dans lequel chaque chambre de préstripage comprend: une paroi périphérique; une ouverture d’entrée inférieure de gaz de stripage adaptée pour communiquer avec la chambre de stripage; et une ouverture de sortie supérieure du mélange gazeux et du gaz de stripage adaptée pour communiquer avec un second étage de séparation, le dispositif de séparation et de stripage comprenant en outre un déflecteur disposé entre la chambre de stripage et la chambre de préstripage adapté pour dévier le gaz de stripage ascendant et contraindre ledit gaz de stripage à avoir au moins un mouvement sensiblement horizontal.According to a first aspect, the present invention relates to a device for separating and stripping a gaseous mixture and solid particles comprising a plurality of separation chambers and a plurality of prestriping chambers distributed alternately around a central reactor, wherein each separation chamber comprises: an outer wall; an upper inlet opening for the gaseous mixture and the solid particles adapted to communicate with the central reactor; a lower axial outlet opening for the solid particles adapted to communicate with a stripping chamber arranged below the separation chamber; and two substantially vertical side walls which are also the side walls of the prestriping chambers, at least one of the side walls of each separation chamber comprising a side opening for the outlet of the gas mixture, communicating with an adjacent prestriping chamber, and in which each prestriping chamber comprises: a peripheral wall; a lower stripping gas inlet opening adapted to communicate with the stripping chamber; and an upper outlet opening for the gas mixture and the stripping gas adapted to communicate with a second separation stage, the separation and stripping device further comprising a deflector arranged between the stripping chamber and the prestripping chamber adapted to deflect the ascending stripping gas and constraining said stripping gas to have at least one substantially horizontal movement.

Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le déflecteur est adjacent à l’ouverture d’entrée inférieure de la chambre de préstripage.According to one or more embodiments, the deflector is adjacent to the lower entry opening of the prestriping chamber.

Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le déflecteur est positionné directement sous l’ouverture d’entrée inférieure de la chambre de préstripage.According to one or more embodiments, the deflector is positioned directly under the lower inlet opening of the prestriping chamber.

Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le déflecteur comprend un corps principal sensiblement horizontal.According to one or more embodiments, the deflector comprises a substantially horizontal main body.

Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le corps principal présente un angle β compris entre 60° et 120° par rapport à l’axe central du réacteur central.According to one or more embodiments, the main body has an angle β of between 60° and 120° relative to the central axis of the central reactor.

Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le corps principal est fixé sur la paroi externe du réacteur central et/ou sur au moins une des parois latérales sensiblement verticales des chambres de séparation.According to one or more embodiments, the main body is fixed to the outer wall of the central reactor and/or to at least one of the substantially vertical side walls of the separation chambers.

Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la paroi périphérique comprend une partie inférieure conique sous la forme d’une paroi oblique descendant vers l’intérieur, et le corps principal présente une forme de portion de couronne, dont le grand rayon est égal ou supérieur au rayon de l’extrémité interne de la paroi oblique descendante.According to one or more embodiments, the peripheral wall comprises a conical lower part in the form of an oblique wall descending inwards, and the main body has a crown portion shape, the major radius of which is equal to or greater than to the radius of the inner end of the descending oblique wall.

Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la surface d’entrée entre la paroi oblique descendante et le déflecteur est sensiblement égale à la surface d’entrée de l’ouverture d’entrée inférieure.According to one or more embodiments, the entry surface between the descending oblique wall and the deflector is substantially equal to the entry surface of the lower entry opening.

Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le déflecteur comprend un rebord s’étendant vers le haut et étant disposé sur l’extrémité externe du corps principal.According to one or more embodiments, the deflector comprises an upwardly extending flange being disposed on the outer end of the main body.

Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le rebord s’étend vers l’extérieur et présente un angle compris entre 0° et 60° par rapport à l’axe central du réacteur central.According to one or more embodiments, the rim extends outwards and has an angle of between 0° and 60° with respect to the central axis of the central reactor.

Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la paroi périphérique comprend une partie inférieure conique sous la forme d’une paroi oblique descendant vers l’intérieur, et l’extrémité haute du rebord est à une hauteur sensiblement égale ou supérieure à la hauteur de l’extrémité interne de la paroi oblique descendante.According to one or more embodiments, the peripheral wall comprises a conical lower part in the form of an oblique wall descending inwards, and the upper end of the rim is at a height substantially equal to or greater than the height of the internal end of the descending oblique wall.

Selon un ou plusieurs modes de réalisation, au moins une partie du déflecteur comprend un garnissage ou une plaque perforée.According to one or more embodiments, at least a part of the deflector comprises a packing or a perforated plate.

Selon un deuxième aspect, la présente invention concerne une enceinte de séparation d’une unité de craquage catalytique en lit fluidisé comprenant le dispositif de séparation et de stripage selon le premier aspect.According to a second aspect, the present invention relates to a separation chamber of a fluidized bed catalytic cracking unit comprising the separation and stripping device according to the first aspect.

Selon un troisième aspect, la présente invention concerne une unité de craquage catalytique en lit fluidisé comprenant le dispositif de séparation et de stripage selon le premier aspect ou l’enceinte de séparation selon le deuxième aspect.According to a third aspect, the present invention relates to a fluidized bed catalytic cracking unit comprising the separation and stripping device according to the first aspect or the separation enclosure according to the second aspect.

Selon un quatrième aspect, la présente invention concerne un procédé de séparation et de stripage d’un mélange gazeux et de particules solides utilisant le dispositif de séparation et de stripage selon le premier aspect, l’enceinte de séparation selon le deuxième aspect, ou l’unité de craquage catalytique en lit fluidisé selon le troisième aspect, ledit procédé comprenant de dévier le gaz de stripage ascendant entre la chambre de stripage et la chambre de préstripage et contraindre ledit gaz de stripage à avoir au moins un mouvement sensiblement horizontal. Avantageusement, le gaz de stripage ascendant est dévié par le déflecteur pour contraindre ledit gaz de stripage à avoir au moins un mouvement sensiblement horizontal.According to a fourth aspect, the present invention relates to a process for separating and stripping a gaseous mixture and solid particles using the separation and stripping device according to the first aspect, the separation enclosure according to the second aspect, or the A fluidized bed catalytic cracking unit according to the third aspect, said method comprising deflecting rising stripping gas between the stripping chamber and the prestripping chamber and causing said stripping gas to have at least one substantially horizontal motion. Advantageously, the rising stripping gas is deflected by the deflector to constrain said stripping gas to have at least one substantially horizontal movement.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention des aspects précités, apparaîtront à la lecture de la description ci-après et d'exemples non limitatifs de réalisations, en se référant aux figures annexées et décrites ci-après.Other characteristics and advantages of the invention of the aforementioned aspects will appear on reading the description below and non-limiting examples of embodiments, with reference to the appended figures and described below.

Liste des figuresList of Figures

La figure 1 montre un schéma d’une unité FCC de référence. Figure 1 shows a schematic of a reference FCC unit.

La figure 2 montre une vue en perspective d'une enceinte de séparation d’une unité FCC de référence. Figure 2 shows a perspective view of a separation enclosure of a reference FCC unit.

La figure 3 montre une coupe verticale A de chambres de séparation d’un dispositif de séparation et de stripage selon la présente invention. Figure 3 shows a vertical section A of separation chambers of a separation and stripping device according to the present invention.

La figure 4 montre une coupe verticale B de chambres de préstripage d’un dispositif de séparation et de stripage selon la présente invention. FIG. 4 shows a vertical section B of prestripping chambers of a separation and stripping device according to the present invention.

La figure 5 montre une vue de dessus d’une coupe transversale C des chambres de séparation et des chambres de préstripage d’un dispositif de séparation et de stripage selon la présente invention. Figure 5 shows a top view of a cross-section C of the separation chambers and the prestripping chambers of a separation and stripping device according to the present invention.

La figure 6 montre une coupe verticale de chambres de stripage et de préstripage simplifiées de référence, avec ouverture simple verticale entre lesdites chambres. FIG. 6 shows a vertical section of simplified reference stripping and prestripping chambers, with a single vertical opening between said chambers.

La figure 7 montre une coupe verticale de chambres de stripage et de préstripage simplifiées, avec ouverture pourvue d’un déflecteur selon la présente invention. Figure 7 shows a vertical section of simplified stripping and prestripping chambers, with opening provided with a deflector according to the present invention.

La figure 8 montre les estimations par simulation CFD 3D de l’entrainement de particules solides dans les chambres de stripage et de préstripage simplifiées de la figure 6. Figure 8 shows 3D CFD simulation estimates of solid particle entrainment in the simplified stripping and prestriping chambers of Figure 6.

La figure 9 montre les estimations par simulation CFD 3D de l’entrainement de particules solides dans les chambres de stripage et de préstripage simplifiées de la figure 7. Figure 9 shows the 3D CFD simulation estimates of solid particle entrainment in the simplified stripping and prestriping chambers of Figure 7.

Les flèches en pointillé des figures représentent l’écoulement fluidique (gaz et particules).The dotted arrows in the figures represent the fluidic flow (gas and particles).

Description détaillée de l'inventionDetailed description of the invention

Des modes de réalisation du dispositif selon le premier aspect vont maintenant être décrits en détail. Dans la description détaillée suivante, de nombreux détails spécifiques sont exposés afin de fournir une compréhension plus approfondie du dispositif. Cependant, il apparaîtra à l’homme du métier que le dispositif peut être mis en œuvre sans ces détails spécifiques. Dans d’autres cas, des caractéristiques bien connues n’ont pas été décrites en détail pour éviter de compliquer inutilement la description.Embodiments of the device according to the first aspect will now be described in detail. In the following detailed description, many specific details are exposed in order to provide a more in-depth understanding of the device. However, it will be apparent to those skilled in the art that the device can be implemented without these specific details. In other cases, well-known features have not been described in detail to avoid unnecessarily complicating the description.

Dans ce qui suit, le terme « comprendre » est synonyme de (signifie la même chose que) « inclure » et « contenir », et est inclusif ou ouvert et n’exclut pas d’autres éléments non récités. Il est entendu que le terme « comprendre » inclut le terme exclusif et fermé « consister ».In what follows, the term "understand" is synonymous with (means the same as) "include" and "contain", and is inclusive or open-ended and does not exclude other non-recited elements. It is understood that the term “include” includes the exclusive and closed term “consist”.

Le dispositif de séparation et de stripage d’un mélange gazeux et de particules solides selon la présente invention est applicable aux unités de séparation gaz/solide, et plus particulièrement aux séparateurs internes des enceintes de séparation des unités FCC.The device for separating and stripping a gaseous mixture and solid particles according to the present invention is applicable to gas/solid separation units, and more particularly to the internal separators of the separation enclosures of FCC units.

En référence aux figures 3, 4 et 5, le dispositif de séparation et de stripage selon la présente invention comprend une pluralité de chambres de séparation 12 et une pluralité de chambres de préstripage 13 réparties de manière alternée autour (e.g. de l’extrémité haute) d’un réacteur central 14, de forme (e.g. tubulaire) sensiblement verticale et allongée, fermé par une section supérieure, et dans lequel circulent le mélange gazeux et les particules solides à séparer.Referring to Figures 3, 4 and 5, the separation and stripping device according to the present invention comprises a plurality of separation chambers 12 and a plurality of pre-stripping chambers 13 distributed alternately around (e.g. the upper end) a central reactor 14, of substantially vertical and elongated shape (e.g. tubular), closed by an upper section, and in which the gaseous mixture and the solid particles to be separated circulate.

Selon un ou plusieurs modes de réalisations, le dispositif de séparation et de stripage selon la présente invention est un séparateur interne disposé dans l’enveloppe 11 d’une enceinte de séparation 10 d’une unité FCC.According to one or more embodiments, the separation and stripping device according to the present invention is an internal separator placed in the casing 11 of a separation chamber 10 of an FCC unit.

La charge du réacteur central 14 est généralement une charge lourde, caractérisée par une température de début d’ébullition proche de 340°C, souvent supérieure à 380°C, telle qu’une coupe lourde, par exemple issue d’une unité de distillation sous vide, telle que du gazole sous vide («vacuum gas oil» ou «VGO» selon la terminologie anglo-saxonne), un résidu sous vide, un gasoil de cokéfaction, un recycle d’une étape d’hydrocraquage, seuls ou en mélange. Au contact du catalyseur solide chaud, la charge pulvérisée se vaporise et des réactions endothermiques de craquage se produisent le long du réacteur central 14 diminuant ainsi la température et produisant des produits valorisables (e.g. du gaz C1-C4; une coupe essence; une coupe gasoil léger (« Light Cycle Oil » ou LCO selon la terminologie anglo-saxonne); une coupe gasoil lourd (« Heavy Cycle Oil » ou HCO selon la terminologie anglo-saxonne); et une huile en forme de boue (« slurry » selon la terminologie anglo-saxonne)) et un résidu solide (coke) adsorbé sur le catalyseur (nommé ci-après particules solides). Selon un ou plusieurs modes de réalisation, les conditions opératoires du réacteur central 14 sont les suivantes: vitesse superficielle gaz: entre 3 et 35 m/s; température: entre 500 et 700°C et de préférence inférieure à 650°C; pression: entre 0,1 et 0,6 MPaa; temps de contact inférieur à 1 seconde; et un rapport massique du catalyseur sur la charge C/O: entre 3 et 50.The load from the central reactor 14 is generally a heavy load, characterized by a boiling onset temperature close to 340° C., often greater than 380° C., such as a heavy cut, for example from a distillation unit under vacuum, such as vacuum gas oil ("vacuum gas oil" or "VGO" according to the Anglo-Saxon terminology), a vacuum residue, a coking gas oil, a recycle from a hydrocracking step, alone or in blend. In contact with the hot solid catalyst, the pulverized charge vaporizes and endothermic cracking reactions occur along the central reactor 14 thus reducing the temperature and producing recoverable products (eg C 1 -C 4 gas; a gasoline cut; a light diesel cut ("Light Cycle Oil" or LCO according to the English terminology); a heavy diesel cut ("Heavy Cycle Oil" or HCO according to the English terminology); and a slurry oil ("slurry" according to the Anglo-Saxon terminology)) and a solid residue (coke) adsorbed on the catalyst (hereinafter called solid particles). According to one or more embodiments, the operating conditions of the central reactor 14 are as follows: superficial gas velocity: between 3 and 35 m/s; temperature: between 500 and 700°C and preferably below 650°C; pressure: between 0.1 and 0.6 MPaa; contact time less than 1 second; and a mass ratio of the catalyst to the charge C/O: between 3 and 50.

Selon un ou plusieurs modes de réalisation, les chambres d'un même type, séparation 12 ou préstripage 13, ont généralement la même dimension, en particulier une section horizontale avec le même angle d'ouverture par rapport à l’axe central Z du réacteur central 14. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, les chambres de séparation 12 et de préstripage 13, ont la même dimension, en particulier une section horizontale avec le même angle d'ouverture par rapport à l’axe central Z du réacteur central 14. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, les chambres de séparation 12 et/ou les chambres de préstripage 13 présentent des sections horizontales avec des angles d'ouverture différents. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, il existe une symétrie axiale des chambres autour de l'axe central Z du réacteur central 14. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le nombre de chambres de séparation 12 varie entre 1 et 8, préférentiellement entre 2 et 4. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le nombre de chambres de préstripage 13 varie entre 1 et 8, préférentiellement entre 2 et 4. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le nombre de chambres de séparation 12 et le nombre de chambres de préstripage 13 sont identiques. Les chambres de séparation 12 et le réacteur central 14 forment un premier ensemble solidaire. Les chambres de préstripage 13 sont délimitées par une paroi périphérique et la paroi externe du réacteur central 14. Il est à noter que l’enveloppe 11 s'étend au-delà du secteur angulaire correspondant aux chambres de séparation 12 et de préstripage 13 de telle sorte que les parois externes/périphériques des chambres de séparation 12 et de préstripage 13 soient contenues dans l'enveloppe externe 11.According to one or more embodiments, the chambers of the same type, separation 12 or prestriping 13, generally have the same dimension, in particular a horizontal section with the same opening angle with respect to the central axis Z of the reactor central 14. According to one or more embodiments, the separation 12 and prestriping 13 chambers have the same dimension, in particular a horizontal section with the same opening angle with respect to the central axis Z of the central reactor 14 According to one or more embodiments, the separation chambers 12 and/or the prestriping chambers 13 have horizontal sections with different opening angles. According to one or more embodiments, there is an axial symmetry of the chambers around the central axis Z of the central reactor 14. According to one or more embodiments, the number of separation chambers 12 varies between 1 and 8, preferentially between 2 and 4. According to one or more embodiments, the number of prestriping chambers 13 varies between 1 and 8, preferably between 2 and 4. According to one or more embodiments, the number of separation chambers 12 and the number of prestriping chambers 13 are identical. The separation chambers 12 and the central reactor 14 form a first integral assembly. The prestriping chambers 13 are delimited by a peripheral wall and the external wall of the central reactor 14. It should be noted that the envelope 11 extends beyond the angular sector corresponding to the separation chambers 12 and prestriping 13 of such so that the outer/peripheral walls of the separation 12 and prestriping 13 chambers are contained within the outer casing 11.

Chaque chambre de séparation 12 comporte en sa partie supérieure une ouverture d’entrée supérieure 15 communiquant avec le réacteur central 14 et disposée entre une paroi supérieure 16 et une paroi inférieure 17 sensiblement (e.g. ± 10°) horizontales à leur jonction avec le réacteur central 14. Le flux gazeux chargé en particules solides issu du réacteur central 14 passe intégralement dans les chambres de séparation 12 par l'intermédiaire des ouvertures d’entrée supérieures 15, car le réacteur central 14 présente une section supérieure fermée située sensiblement au niveau ou au-dessus de la partie supérieure des ouvertures d’entrée supérieures 15, i.e., au niveau ou au-dessus de la paroi supérieure 16 sensiblement horizontale.Each separation chamber 12 comprises in its upper part an upper inlet opening 15 communicating with the central reactor 14 and arranged between an upper wall 16 and a lower wall 17 substantially (e.g. ± 10°) horizontal at their junction with the central reactor 14. The gas stream loaded with solid particles from the central reactor 14 passes entirely into the separation chambers 12 via the upper inlet openings 15, because the central reactor 14 has a closed upper section located substantially at or at -above the top of the upper inlet openings 15, i.e., at or above the substantially horizontal upper wall 16.

Selon un ou plusieurs modes de réalisation, chaque chambre de séparation 12 comprend en outre une zone de centrifugation permettant de séparer les particules solides du mélange gazeux au moyen de la paroi supérieure 16 et de la paroi inférieure 17, celles-ci s'incurvant vers le bas pour devenir une paroi externe 18 et une paroi interne 19 sensiblement (e.g. ± 10°) verticales, respectivement, la courbure délimitant la zone de centrifugation. La zone de centrifugation est définie de manière à permettre la mise en rotation (voir flèches en pointillé de la figure 3) dans un plan sensiblement vertical (i.e., coupe verticale A) du mélange gazeux et des particules solides. Les particules solides ayant un mouvement sensiblement vertical et ascendant en sortie du réacteur central 14 se retrouvent en sortie de ladite zone de centrifugation avec un mouvement sensiblement vertical et descendant.According to one or more embodiments, each separation chamber 12 further comprises a centrifugation zone making it possible to separate the solid particles from the gaseous mixture by means of the upper wall 16 and the lower wall 17, these curving towards the bottom to become an external wall 18 and an internal wall 19 substantially (e.g. ± 10°) vertical, respectively, the curvature delimiting the centrifugation zone. The centrifugation zone is defined so as to allow the rotation (see dotted arrows in FIG. 3) in a substantially vertical plane (i.e., vertical section A) of the gaseous mixture and the solid particles. The solid particles having a substantially vertical and upward movement at the outlet of the central reactor 14 are found at the outlet of said centrifugation zone with a substantially vertical and downward movement.

Chaque chambre de séparation 12 comporte (est délimitée par) une paroi externe 18 disposée entre l’enveloppe 11 et le réacteur central 14, une paroi interne confondue avec la paroi externe du réacteur central 14, et deux parois latérales sensiblement (e.g. ± 10°) verticales 20 qui forment aussi les parois latérales sensiblement verticales 20 des chambres de préstripage 13. Au moins une des parois latérales sensiblement verticales 20 de chaque chambre de séparation 12 comporte une ouverture latérale de sortie 21 disposée en dessous de l’ouverture d’entrée supérieure 15 (e.g. (directement) en dessous de la paroi inférieure 17 sensiblement horizontale et entre la paroi interne 19 sensiblement verticale et la paroi externe du réacteur central 14) adaptée notamment pour distribuer le mélange gazeux et éventuellement des particules solides non-séparées vers une chambre de préstripage 13 adjacente. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’ouverture latérale de sortie 21 s'étend verticalement au moins jusqu’au bord inférieur de la paroi interne sensiblement verticale 19 de la chambre de séparation 12, et/ou jusqu'à une cote correspondant sensiblement (e.g. ± 10%) au plus grand diamètre de la paroi externe sensiblement verticales 18 de la chambre de séparation 12. Le bord inférieur de l’ouverture latérale de sortie 21 se situe préférentiellement à un niveau supérieur ou égal au bord inférieur de la paroi interne sensiblement verticale 19.Each separation chamber 12 comprises (is delimited by) an outer wall 18 placed between the casing 11 and the central reactor 14, an inner wall coinciding with the outer wall of the central reactor 14, and two side walls substantially (e.g. ± 10° 20 which also form the substantially vertical side walls 20 of the prestriping chambers 13. At least one of the substantially vertical side walls 20 of each separation chamber 12 comprises a side outlet opening 21 arranged below the inlet opening upper 15 (e.g. (directly) below the substantially horizontal lower wall 17 and between the substantially vertical internal wall 19 and the external wall of the central reactor 14) adapted in particular to distribute the gaseous mixture and optionally non-separated solid particles towards a adjacent prestriping chamber 13. According to one or more embodiments, the lateral outlet opening 21 extends vertically at least up to the lower edge of the substantially vertical internal wall 19 of the separation chamber 12, and/or up to a dimension corresponding substantially (e.g. ± 10%) to the largest diameter of the substantially vertical outer wall 18 of the separation chamber 12. The lower edge of the lateral outlet opening 21 is preferably located at a level greater than or equal to the lower edge of the wall substantially vertical internal 19.

Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la paroi supérieure sensiblement horizontale 16 de la chambre de séparation 12 s'incurve de préférence jusqu'à un diamètre D1 de la paroi externe 18, puis la paroi externe sensiblement verticale 18 se prolonge de préférence par une portion verticale et/ou conique jusqu’à un diamètre D2 inférieur ou égal au diamètre D1, puis se prolonge éventuellement encore par une portion d’extrémité sensiblement (e.g. ± 10°) verticale appelée jambe de retour. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la longueur de la portion verticale et/ou conique de la paroi externe 18 est supérieure ou égale à la longueur de la paroi interne 19.According to one or more embodiments, the substantially horizontal upper wall 16 of the separation chamber 12 preferably curves up to a diameter D1 of the outer wall 18, then the substantially vertical outer wall 18 is preferably extended by a vertical and/or conical portion up to a diameter D2 less than or equal to diameter D1, then is optionally extended further by a substantially (e.g. ± 10°) vertical end portion called the return leg. According to one or more embodiments, the length of the vertical and/or conical portion of the outer wall 18 is greater than or equal to the length of the inner wall 19.

Chaque chambre de séparation 12 comporte en outre dans sa partie inférieure, une ouverture de sortie axiale inférieure 22, par exemple pour envoyer les particules solides séparées vers une chambre de stripage 23 (e.g. d’une enceinte de séparation d’une unité FCC) disposée en dessous de la chambre de séparation 12 (et de la chambre de préstripage 13), les particules solides contactant un gaz de stripage (e.g. vapeur d’eau) à contre-courant dans la chambre de stripage. Spécifiquement, l’extrémité inférieure de la paroi externe sensiblement verticale 18, en combinaison avec la paroi externe du réacteur central 14 et les extrémités inférieures des parois latérales verticales 20 délimitent l’ouverture de sortie axiale inférieure 22 et permettent une sortie sensiblement axiale descendante des particules solides contenues dans la chambre de séparation 12. Ainsi, l’ouverture de sortie axiale inférieure 22 est située en dessous de l’ouverture latérale de sortie 21.Each separation chamber 12 further comprises in its lower part, a lower axial outlet opening 22, for example to send the separated solid particles to a stripping chamber 23 (e.g. of a separation enclosure of an FCC unit) arranged below the separation chamber 12 (and the prestriping chamber 13), the solid particles contacting a stripping gas (e.g. steam) in countercurrent in the stripping chamber. Specifically, the lower end of the substantially vertical outer wall 18, in combination with the outer wall of the central reactor 14 and the lower ends of the vertical side walls 20 define the lower axial exit opening 22 and allow a downward substantially axial exit of the solid particles contained in the separation chamber 12. Thus, the lower axial outlet opening 22 is located below the lateral outlet opening 21.

Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la chambre de stripage 23, comprend des moyens d’uniformisation de l’écoulement des particules solides situés dans la partie supérieure de ladite chambre de stripage 23, permettant notamment de favoriser le contact entre lesdites particules solides et le gaz de stripage. Ces moyens favorisant l'uniformisation de l'écoulement gaz solide peuvent être des plaques inclinées disposées en chicanes, des garnissages («packing» selon la terminologie anglo-saxonne) optionnellement structurés ou d'autres moyens dont une description non limitante peut être trouvée dans les brevets US 2440620, US2472502, US 2481439 ou US 6224833 ou dans des livres tels que "matériel et équipement", tome 4 de l'encyclopédie le raffinage du pétrole, de P. Trambouze édité aux éditions Technip, 1999.According to one or more embodiments, the stripping chamber 23 comprises means for standardizing the flow of solid particles located in the upper part of said stripping chamber 23, making it possible in particular to promote contact between said solid particles and the stripping gas. These means favoring the standardization of the flow of solid gas can be inclined plates arranged in baffles, packings (“packing” according to the English terminology) optionally structured or other means of which a non-limiting description can be found in patents US 2440620, US2472502, US 2481439 or US 6224833 or in books such as "material and equipment", volume 4 of the encyclopedia oil refining, by P. Trambouze published by Technip, 1999.

En référence aux figures 4 et 5, chaque chambre de préstripage 13 comprend une paroi périphérique 25. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la paroi périphérique 25 comprend une partie supérieure de section sphérique ou ovoïde 26 prolongée vers le bas par une partie centrale de section verticale. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la partie supérieure de la paroi périphérique 25 ne comprend pas de partie supérieure de section sphérique ou ovoïde 26 et comprend (uniquement) une partie supérieure de section verticale (non montrée). Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la partie centrale verticale est prolongée par une partie inférieure conique sous la forme d’une paroi oblique 27 descendant vers l’intérieur (i.e.,vers l’axe Z). Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la paroi périphérique 25 est fixée aux parois latérales sensiblement verticales 20. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la paroi oblique descendante 27 présente un angle α compris entre 5° et 60° par rapport à l’axe central Z du réacteur central 14. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la paroi oblique descendante 27 présente un angle α compris entre 10° et 45° par rapport à l’axe central Z du réacteur central 14. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la paroi oblique descendante 27 présente un angle α de 15° (e.g. ± 3°) par rapport à l’axe central Z du réacteur central 14.With reference to FIGS. 4 and 5, each prestriping chamber 13 comprises a peripheral wall 25. According to one or more embodiments, the peripheral wall 25 comprises an upper part of spherical or ovoid section 26 extended downwards by a central part of vertical section. According to one or more embodiments, the upper part of the peripheral wall 25 does not comprise an upper part of spherical or ovoid section 26 and comprises (only) an upper part of vertical section (not shown). According to one or more embodiments, the vertical central part is extended by a conical lower part in the form of an oblique wall 27 descending inwards ( ie, towards the Z axis). According to one or more embodiments, the peripheral wall 25 is fixed to the substantially vertical side walls 20. According to one or more embodiments, the descending oblique wall 27 has an angle α of between 5° and 60° with respect to the central axis Z of the central reactor 14. According to one or more embodiments, the descending oblique wall 27 has an angle α of between 10° and 45° relative to the central axis Z of the central reactor 14. According to one or more embodiments embodiment, the descending oblique wall 27 has an angle α of 15° (eg ± 3°) with respect to the central axis Z of the central reactor 14.

Chaque chambre de préstripage 13 comporte en outre dans sa partie inférieure, une ouverture d’entrée inférieure 24 laissant entrer le gaz de stripage ascendant, pour communiquer notamment avec la chambre de stripage 23, et étant définie par exemple par l’extrémité inférieure de la paroi oblique descendante 27, les deux parois latérales sensiblement verticales 20, et la paroi externe du réacteur central 14.Each prestriping chamber 13 further comprises in its lower part, a lower inlet opening 24 letting in the ascending stripping gas, in order to communicate in particular with the stripping chamber 23, and being defined for example by the lower end of the descending oblique wall 27, the two substantially vertical side walls 20, and the outer wall of the central reactor 14.

Le dispositif de séparation et de stripage selon la présente invention comprend un déflecteur 28 pour dévier le gaz de stripage ascendant et contraindre ledit gaz à avoir au moins un mouvement sensiblement (e.g. ± 20°, préférablement ± 10°, préférablement ± 5°) horizontal. Avantageusement, le déflecteur 28 permet de diminuer l’entrainement du solide vers les chambres de préstripage 13, et contribuer ainsi à augmenter l’efficacité de séparation de l’enceinte de séparation.The separation and stripping device according to the present invention comprises a deflector 28 for deflecting the ascending stripping gas and constraining said gas to have at least a substantially (e.g. ± 20°, preferably ± 10°, preferably ± 5°) horizontal movement . Advantageously, the deflector 28 makes it possible to reduce the entrainment of the solid towards the prestriping chambers 13, and thus contribute to increasing the separation efficiency of the separation enclosure.

En référence aux figures 4 et 5, le déflecteur 28 est disposé entre la chambre de stripage 23 et la chambre de préstripage 13. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le déflecteur 28 est adjacent à l’ouverture d’entrée inférieure 24 de la chambre de préstripage 13. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le déflecteur 28 est positionné directement sous l’ouverture d’entrée inférieure 24 de la chambre de préstripage 13. Avantageusement, le déflecteur 28 permet d’induire, au gaz de stripage ascendant issu de la chambre de stripage 23, un mouvement sensiblement horizontal avant de pénétrer dans la chambre de préstripage 13 et ainsi diminuer l’entrainement des particules de catalyseur.Referring to Figures 4 and 5, the deflector 28 is disposed between the stripping chamber 23 and the prestriping chamber 13. According to one or more embodiments, the deflector 28 is adjacent to the lower inlet opening 24 of the prestriping chamber 13. According to one or more embodiments, the deflector 28 is positioned directly under the lower inlet opening 24 of the prestriping chamber 13. Advantageously, the deflector 28 makes it possible to induce, with the ascending stripping gas from the stripping chamber 23, a substantially horizontal movement before entering the prestriping chamber 13 and thus reduce the entrainment of the catalyst particles.

Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le déflecteur 28 comprend un corps principal sensiblement horizontal. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le déflecteur 28 comprend une plaque sensiblement plane. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le corps principal présente un angle β compris entre 60° et 120°, préférablement entre 70° et 110°, préférablement entre 80° et 100° (e.g. 90° ± 3°), par rapport à l’axe central Z du réacteur central 14.According to one or more embodiments, the deflector 28 comprises a substantially horizontal main body. According to one or more embodiments, the deflector 28 comprises a substantially planar plate. According to one or more embodiments, the main body has an angle β of between 60° and 120°, preferably between 70° and 110°, preferably between 80° and 100° (e.g. 90° ± 3°), relative to the central axis Z of the central reactor 14.

Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le corps principal présente une forme de portion de couronne, dont le petit rayon est égal ou supérieur au rayon de la paroi externe du réacteur central 14. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le corps principal est fixé sur la paroi externe du réacteur central 14 et/ou sur au moins une des parois latérales sensiblement verticales 20 des chambres de séparation 12. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le corps principal présente une forme de portion de couronne, dont le grand rayon est égal ou supérieur au rayon de l’extrémité interne de la paroi oblique descendante 27. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le corps principal présente une forme de portion de couronne, dont le grand rayon est au moins 1,1 fois supérieur au rayon de l’extrémité interne de la paroi oblique descendante 27. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le corps principal présente une forme de portion de couronne, dont le grand rayon est compris entre 1,2 et 1,5 fois, préférablement entre 1,3 et 1,4 fois, le rayon de l’extrémité interne de la paroi oblique descendante 27. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la surface d’entrée entre la paroi oblique descendante 27 et le déflecteur 28 est sensiblement (± 10%, préférablement ± 5%) égale à la surface d’entrée de l’ouverture d’entrée inférieure 24.According to one or more embodiments, the main body has the shape of a crown portion, the small radius of which is equal to or greater than the radius of the external wall of the central reactor 14. According to one or more embodiments, the main body is attached to the outer wall of the central reactor 14 and/or to at least one of the substantially vertical side walls 20 of the separation chambers 12. According to one or more embodiments, the main body has the shape of a crown portion, the large radius is equal to or greater than the radius of the internal end of the descending oblique wall 27. According to one or more embodiments, the main body has the shape of a crown portion, the large radius of which is at least 1.1 times greater to the radius of the inner end of the descending oblique wall 27. According to one or more embodiments, the main body has the shape of a crown portion, the major radius of which is between 1.2 and 1.5 times, preferably between 1.3 and 1.4 times, the radius of the inner end of the descending oblique wall 27. According to one or more embodiments, the entry surface between the descending oblique wall 27 and the deflector 28 is substantially ( ±10%, preferably ±5%) equal to the entrance area of the lower entrance opening 24.

Selon un ou plusieurs modes de réalisation, au moins une partie du déflecteur 28 comprend un garnissage ou une plaque perforée adaptés notamment pour dévier le gaz de stripage et laisser s’évacuer les particules solides non-séparées descendantes, pour éviter par exemple toute accumulation de catalyseur sur le déflecteur 28.According to one or more embodiments, at least a part of the deflector 28 comprises a packing or a perforated plate adapted in particular to deflect the stripping gas and allow the descending non-separated solid particles to evacuate, for example to avoid any accumulation of catalyst on deflector 28.

Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le déflecteur 28 comprend un rebord 29 s’étendant vers le haut et étant disposé sur l’extrémité externe du corps principal. Avantageusement, le rebord permet de contraindre les particules solides non-séparées descendantes à s’évacuer principalement par le garnissage ou la plaque perforée. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le rebord 29 s’étend vers le haut et vers l’extérieur. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le rebord 29 est en forme de plaque présentant un angle compris entre 0° et 60°, préférablement entre 5° et 45°, préférablement entre 10° et 30°, par rapport à l’axe central Z du réacteur central 14. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le rebord 29 est en forme de plaque présentant un angle de 15° (e.g. ± 3°) par rapport à l’axe central Z du réacteur central 14. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’extrémité haute du rebord 29 est à une hauteur sensiblement (e.g. ± 10 cm) égale ou supérieure à la hauteur de l’extrémité interne de la paroi oblique descendante 27. Avantageusement, le rebord permet de contraindre le gaz de stripage ascendant à avoir au moins un mouvement descendant entre le déflecteur 28 et la paroi oblique descendante 27.According to one or more embodiments, the deflector 28 comprises a flange 29 extending upwards and being disposed on the outer end of the main body. Advantageously, the rim makes it possible to constrain the descending non-separated solid particles to be evacuated mainly by the packing or the perforated plate. According to one or more embodiments, the rim 29 extends upward and outward. According to one or more embodiments, the flange 29 is in the form of a plate presenting an angle comprised between 0° and 60°, preferably between 5° and 45°, preferably between 10° and 30°, with respect to the central axis Z of the central reactor 14. According to one or more embodiments, the flange 29 is in the form of a plate having an angle of 15° (e.g. ± 3°) with respect to the central axis Z of the central reactor 14. According to one or several embodiments, the upper end of the flange 29 is at a height substantially (e.g. ± 10 cm) equal to or greater than the height of the internal end of the descending oblique wall 27. Advantageously, the flange makes it possible to constrain the gas upward stripping to have at least one downward movement between the deflector 28 and the downward oblique wall 27.

Le dispositif de séparation et de stripage comprend en outre un conduit d’évacuation supérieur 30 des effluents gazeux sortant des chambres de préstripage 13, par exemple pour envoyer les effluents gazeux (mélange gazeux et gaz de stripage) vers au moins un second étage de séparation (e.g. un étage de cyclones) d’une enceinte de séparation d’une unité FCC, la chambre de stripage 23 communiquant avec le conduit d’évacuation supérieur 30 via les chambres de préstripage 13. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le conduit d’évacuation supérieur 30 des effluents gazeux en provenance des chambres de préstripage 13 est situé sensiblement le long de l'axe du réacteur central 14, et est connecté d'une part aux dites chambres de préstripage 13 par des ouvertures de sortie supérieures 31, et d’autre part au second étage de séparation (non montré), permettant notamment de séparer les particules solides résiduelles contenues dans les effluents gazeux en provenance du conduit d’évacuation supérieur 30. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, chaque cyclone du second étage de séparation comprend une sortie d’effluents gazeux, et une sortie de particules solides plongeant dans la chambre de stripage 23.The separation and stripping device further comprises an upper evacuation conduit 30 for the gaseous effluents leaving the prestriping chambers 13, for example to send the gaseous effluents (gaseous mixture and stripping gas) to at least one second stage of separation (e.g. a cyclone stage) of a separation enclosure of an FCC unit, the stripping chamber 23 communicating with the upper evacuation conduit 30 via the prestriping chambers 13. According to one or more embodiments, the conduit upper evacuation 30 of the gaseous effluents coming from the prestriping chambers 13 is located substantially along the axis of the central reactor 14, and is connected on the one hand to said prestriping chambers 13 by upper outlet openings 31, and on the other hand to the second stage of separation (not shown), making it possible in particular to separate the residual solid particles contained in the gaseous effluents coming from the upper evacuation conduit 30. According to one or more embodiments, each cyclone of the second separation stage comprises a gaseous effluent outlet, and a solid particle outlet plunging into the stripping chamber 23.

Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la différence de dilatation thermique entre, d'une part le réacteur central 14 et les chambres de séparation 12 formant le premier ensemble solidaire, et d'autre part les chambres de préstripage 13 formant un second ensemble, est compensée par des interstices séparant les deux ensembles. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la dilatation thermique entre, d'une part le réacteur central 14 et les chambres de séparation 12, et d'autre part les chambres de préstripage 13 est compensée par un joint de dilatation.According to one or more embodiments, the difference in thermal expansion between, on the one hand the central reactor 14 and the separation chambers 12 forming the first integral assembly, and on the other hand the prestriping chambers 13 forming a second assembly, is compensated by interstices separating the two sets. According to one or more embodiments, the thermal expansion between, on the one hand the central reactor 14 and the separation chambers 12, and on the other hand the prestriping chambers 13 is compensated by an expansion joint.

Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le dispositif de séparation et de stripage selon la présente invention est pourvu de sorte que la somme des sections des ouvertures latérales de sortie 21 des chambres de séparation 12 ait sensiblement (e.g. ± 10%) la même valeur que la somme des sections des ouvertures d’entrée supérieures 15, et/ou que la somme des sections des ouvertures de sortie supérieures 31 des chambres de préstripage 13 ait sensiblement la même valeur que la somme des sections des ouvertures d’entrée supérieures 15.According to one or more embodiments, the separation and stripping device according to the present invention is provided so that the sum of the sections of the side outlet openings 21 of the separation chambers 12 has substantially (e.g. ± 10%) the same value that the sum of the sections of the upper inlet openings 15, and/or that the sum of the sections of the upper outlet openings 31 of the prestriping chambers 13 has substantially the same value as the sum of the sections of the upper inlet openings 15.

En fonctionnement, selon un ou plusieurs modes de réalisation, le mélange gazeux et les particules solides sortent du réacteur central 14 et entrent dans la chambre de séparation 12, dans laquelle les particules solides sont séparées et sont dirigées vers la chambre de stripage 23 et le mélange gazeux est dirigé vers la chambre de préstripage 13. Dans la chambre de préstripage 13, le mélange gazeux est entrainé vers le second étage de séparation par un gaz de stripage ascendant distribué par la chambre de stripage 23. Le flux gazeux entrant dans le second étage de séparation est séparé de particules solides résiduelles qui sont dirigées vers la chambre de stripage 23 au moyen de jambes de retour. Le flux gazeux est ensuite évacué vers une sortie d'effluents gazeux. Enfin, les particules solides sont strippées de gaz résiduel dans la chambre de stripage 23 et sont évacuées par une sortie de catalyseur strippé vers un régénérateur (non montré).In operation, according to one or more embodiments, the gaseous mixture and the solid particles leave the central reactor 14 and enter the separation chamber 12, in which the solid particles are separated and are directed towards the stripping chamber 23 and the gas mixture is directed to the prestriping chamber 13. In the prestriping chamber 13, the gas mixture is entrained towards the second separation stage by an ascending stripping gas distributed by the stripping chamber 23. The gas flow entering the second separation stage is separated from residual solid particles which are directed to the stripping chamber 23 by means of return legs. The gas stream is then evacuated to a gaseous effluent outlet. Finally, the solid particles are stripped of residual gas in the stripping chamber 23 and are discharged through a stripped catalyst outlet to a regenerator (not shown).

Le dispositif de séparation et de stripage selon l'invention peut fonctionner en respectant les conditions opératoires suivantes:The separation and stripping device according to the invention can operate by observing the following operating conditions:

  • vitesse gaz en tête de réacteur central 14 de 2 m/s à 35 m/s, préférentiellement de 5 m/s à 35 m/s, préférentiellement de 10m/s à 25 m/s;gas velocity at the head of central reactor 14 from 2 m/s to 35 m/s, preferably from 5 m/s to 35 m/s, preferably from 10 m/s to 25 m/s;
  • vitesse gaz dans les ouvertures d’entrée supérieures 15 de 2 m/s à 35 m/s, préférentiellement de 5 m/s à 35 m/s, préférentiellement de 10m/s à 25 m/s;gas velocity in the upper inlet openings 15 from 2 m/s to 35 m/s, preferably from 5 m/s to 35 m/s, preferably from 10 m/s to 25 m/s;
  • vitesse gaz dans les ouvertures latérales de sortie 21 de 2 m/s à 35 m/s, préférentiellement de 5 m/s à 35 m/s, préférentiellement de 10m/s à 25 m/s;gas speed in the side outlet openings 21 from 2 m/s to 35 m/s, preferably from 5 m/s to 35 m/s, preferably from 10 m/s to 25 m/s;
  • vitesse gaz dans les ouvertures d’entrée inférieures 24 de 0,25 à 5 m/s, préférentiellement de 0,3 m/s à 5 m/s, préférentiellement de 1 m/s à 4 m/s; etgas velocity in the lower inlet openings 24 from 0.25 to 5 m/s, preferably from 0.3 m/s to 5 m/s, preferably from 1 m/s to 4 m/s; And
  • flux de catalyseur dans l’ouverture de sortie axiale inférieure 22 compris entre 10 et 300 kg/(m2.s), préférentiellement de 50 à 200 kg/(m2.s), avec par exemple des particules solides caractérisées par une masse volumique de grain comprise entre 1000 et 2000 kg/m3, et un diamètre moyen dit de "Sauter" compris entre 40 et 100 microns.flow of catalyst in the lower axial outlet opening 22 of between 10 and 300 kg/(m 2 .s), preferably from 50 to 200 kg/(m 2 .s), with for example solid particles characterized by a mass grain volume of between 1000 and 2000 kg/m 3 , and an average so-called "Sauter" diameter of between 40 and 100 microns.

La figure 6 et la figure 7 montrent une coupe verticale de chambres de stripage et de préstripage, de référence avec ouverture simple verticale entre lesdites chambres (cas n°1), et selon l’invention avec ouverture pourvue d’un déflecteur (cas n°2: représentant une configuration simplifiée des figures 4 et 5), respectivement.FIG. 6 and FIG. 7 show a vertical section of stripping and prestriping chambers, reference with simple vertical opening between said chambers (case no. 1), and according to the invention with opening provided with a deflector (case no. °2: representing a simplified configuration of Figures 4 and 5), respectively.

Les figures 8 et 9 représentent respectivement les estimations par simulation CFD 3D de l’entrainement de particules dans un réacteur à lit fluidisé avec une sortie de fluide simple verticale telle que représentée dans la figure 6 (cas n°1) et une sortie de fluide induisant un mouvement horizontal du fluide à l’aide d’un déflecteur telle que représentée dans la figure 7 (cas n°2).Figures 8 and 9 represent respectively the estimates by 3D CFD simulation of the entrainment of particles in a fluidized bed reactor with a simple vertical fluid outlet as represented in figure 6 (case n°1) and a fluid outlet inducing a horizontal movement of the fluid using a deflector as shown in Figure 7 (case 2).

Les simulations numériques sont réalisées avec le logiciel CPFD Barracuda®. Les données géométriques de la simulation et les conditions opératoires et limites sont indiquées ci-dessous:Numerical simulations are performed with CPFD Barracuda® software. The geometric data of the simulation and the operating and boundary conditions are indicated below:

  • simulation à température ambiante et pression atmosphérique en présence d’air,simulation at ambient temperature and atmospheric pressure in the presence of air,
  • diamètre du réacteur Dr = 0,3 m, diamètre de sortie Ds = 0,106 m, hauteur totale du réacteur Htot = 1 m, hauteur de sortie Hs = 0,25 m,diameter of the reactor Dr = 0.3 m, outlet diameter Ds = 0.106 m, total height of the reactor Htot = 1 m, outlet height Hs = 0.25 m,
  • hauteur du lit Hbed = 0,3 m pour une quantité initiale de solide de 17,4 kg,bed height Hbed = 0.3 m for an initial quantity of solid of 17.4 kg,
  • condition d’entrée: vitesse du gaz de 0,25 m/s,input condition: gas velocity of 0.25 m/s,
  • condition de sortie: pression atmosphérique, surface définie afin d’avoir une vitesse du gaz en sortiede 2 m/s,exit condition: atmospheric pressure, surface defined in order to have an exit gas velocity of 2 m/s,
  • dans cet exemple de cas n°2, la surface de l’espace annulaire est supérieure à la surface de sortie (la surface de l’espace annulaire peut être inférieure ou égale à la surface de sortie).in this example case #2, the area of the annular space is greater than the exit area (the area of the annular space can be less than or equal to the exit area).

Le débit d’entrainement correspond aux particules élutriées hors du réacteur. La valeur du débit est moyennée sur une durée de simulation de 40 s.The entrainment flow corresponds to the particles elutriated out of the reactor. The flow rate value is averaged over a simulation time of 40 s.

Estimation par CFD du débit d’entrainement moyen:Estimate by CFD of the average entrainment rate:

  • cas n°1: 12,9 kg/h;case 1: 12.9 kg/h;
  • cas n°2: 4,19 kg/h.case 2: 4.19 kg/h.

Par conséquent, la présente invention permet de diviser par 3 l’entrainement solide provenant de la chambre de stripage et se dirigeant vers la chambre de préstripage.Consequently, the present invention makes it possible to divide by 3 the solid entrainment coming from the stripping chamber and heading towards the prestriping chamber.

Claims (15)

Dispositif de séparation et de stripage d’un mélange gazeux et de particules solides comprenant une pluralité de chambres de séparation (12) et une pluralité de chambres de préstripage (13) réparties de manière alternée autour d’un réacteur central (14),
dans lequel chaque chambre de séparation (12) comprend:
- une paroi externe (18);
- une ouverture d’entrée supérieure (15) du mélange gazeux et des particules solides adaptée pour communiquer avec le réacteur central (14);
- une ouverture de sortie axiale inférieure (22) des particules solides adaptée pour communiquer avec une chambre de stripage (23) disposée en dessous de la chambre de séparation (12); et
- deux parois latérales sensiblement verticales (20) qui sont aussi les parois latérales des chambres de préstripage (13), au moins une des parois latérales (20) de chaque chambre de séparation (12) comportant une ouverture latérale de sortie (21) du mélange gazeux, communiquant avec une chambre de préstripage adjacente (13), et
dans lequel chaque chambre de préstripage (13) comprend:
- une paroi périphérique (25);
- une ouverture d’entrée inférieure (24) de gaz de stripage adaptée pour communiquer avec la chambre de stripage (23); et
- une ouverture de sortie supérieure (31) du mélange gazeux et du gaz de stripage adaptée pour communiquer avec un second étage de séparation,
le dispositif de séparation et de stripage comprenant en outre un déflecteur (28) disposé entre la chambre de stripage (23) et la chambre de préstripage (13) adapté pour dévier le gaz de stripage ascendant et contraindre ledit gaz de stripage à avoir au moins un mouvement sensiblement horizontal.
Device for separating and stripping a gaseous mixture and solid particles comprising a plurality of separation chambers (12) and a plurality of pre-stripping chambers (13) distributed alternately around a central reactor (14),
wherein each separation chamber (12) comprises:
- an outer wall (18);
- an upper inlet opening (15) for the gaseous mixture and the solid particles adapted to communicate with the central reactor (14);
- a lower axial outlet opening (22) for the solid particles adapted to communicate with a stripping chamber (23) arranged below the separation chamber (12); And
- two substantially vertical side walls (20) which are also the side walls of the prestriping chambers (13), at least one of the side walls (20) of each separation chamber (12) comprising a side outlet opening (21) of the gas mixture, communicating with an adjacent prestriping chamber (13), and
wherein each prestriping chamber (13) comprises:
- a peripheral wall (25);
- a lower stripping gas inlet opening (24) adapted to communicate with the stripping chamber (23); And
- an upper outlet opening (31) for the gas mixture and the stripping gas adapted to communicate with a second separation stage,
the separation and stripping device further comprising a baffle (28) disposed between the stripping chamber (23) and the prestriping chamber (13) adapted to deflect the ascending stripping gas and to constrain said stripping gas to have at least a substantially horizontal movement.
Dispositif de séparation et de stripage selon la revendication 1, dans lequel le déflecteur (28) est adjacent à l’ouverture d’entrée inférieure (24) de la chambre de préstripage (13).A separating and stripping device according to claim 1, wherein the deflector (28) is adjacent to the lower inlet opening (24) of the prestriping chamber (13). Dispositif de séparation et de stripage selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel le déflecteur (28) est positionné directement sous l’ouverture d’entrée inférieure (24) de la chambre de préstripage (13).A separating and stripping device according to claim 1 or claim 2, wherein the baffle (28) is positioned directly below the lower inlet opening (24) of the prestriping chamber (13). Dispositif de séparation et de stripage selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le déflecteur (28) comprend un corps principal sensiblement horizontal.A separating and stripping device according to any preceding claim, wherein the baffle (28) comprises a substantially horizontal main body. Dispositif de séparation et de stripage selon la revendication 4, dans lequel le corps principal présente un angle β compris entre 60° et 120° par rapport à l’axe central (Z) du réacteur central (14).Separating and stripping device according to Claim 4, in which the main body has an angle β of between 60° and 120° with respect to the central axis (Z) of the central reactor (14). Dispositif de séparation et de stripage selon la revendication 4 ou la revendication 5, dans lequel le corps principal est fixé sur la paroi externe du réacteur central (14) et/ou sur au moins une des parois latérales sensiblement verticales (20) des chambres de séparation (12).Separating and stripping device according to Claim 4 or Claim 5, in which the main body is fixed to the external wall of the central reactor (14) and/or to at least one of the substantially vertical side walls (20) of the separation (12). Dispositif de séparation et de stripage selon l’une quelconque des revendications 4 à 6, dans lequel la paroi périphérique (25) comprend une partie inférieure conique sous la forme d’une paroi oblique (27) descendant vers l’intérieur, et dans lequel le corps principal présente une forme de portion de couronne, dont le grand rayon est égal ou supérieur au rayon de l’extrémité interne de la paroi oblique descendante (27).Separating and stripping device according to any one of Claims 4 to 6, in which the peripheral wall (25) comprises a conical lower part in the form of an oblique wall (27) descending inwards, and in which the main body has a shape of a crown portion, the major radius of which is equal to or greater than the radius of the inner end of the descending oblique wall (27). Dispositif de séparation et de stripage selon la revendication 7, dans lequel la surface d’entrée entre la paroi oblique descendante (27) et le déflecteur (28) est sensiblement égale à la surface d’entrée de l’ouverture d’entrée inférieure (24).Separating and stripping device according to claim 7, in which the entry surface between the descending oblique wall (27) and the deflector (28) is substantially equal to the entry surface of the lower entry opening ( 24). Dispositif de séparation et de stripage selon l’une quelconque des revendications 4 à 8, dans lequel le déflecteur (28) comprend un rebord (29) s’étendant vers le haut et étant disposé sur l’extrémité externe du corps principal.Separating and stripping device according to any one of claims 4 to 8, in which the deflector (28) comprises an upwardly extending flange (29) being disposed on the outer end of the main body. Dispositif de séparation et de stripage selon la revendication 9, dans lequel le rebord (29) s’étend vers l’extérieur et présente un angle compris entre 0° et 60° par rapport à l’axe central (Z) du réacteur central (14).Separating and stripping device according to Claim 9, in which the flange (29) extends outwards and has an angle of between 0° and 60° with respect to the central axis (Z) of the central reactor ( 14). Dispositif de séparation et de stripage selon la revendication 9 ou la revendication 10, dans lequel la paroi périphérique (25) comprend une partie inférieure conique sous la forme d’une paroi oblique (27) descendant vers l’intérieur, et dans lequel l’extrémité haute du rebord (29) est à une hauteur sensiblement égale ou supérieure à la hauteur de l’extrémité interne de la paroi oblique descendante (27).Separating and stripping device according to claim 9 or claim 10, in which the peripheral wall (25) comprises a conical lower part in the form of an oblique wall (27) descending inwards, and in which the upper end of the rim (29) is at a height substantially equal to or greater than the height of the inner end of the descending oblique wall (27). Dispositif de séparation et de stripage selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins une partie du déflecteur (28) comprend un garnissage ou une plaque perforée.A separating and stripping device according to any preceding claim, wherein at least a portion of the baffle (28) comprises a packing or a perforated plate. Enceinte de séparation d’une unité de craquage catalytique en lit fluidisé comprenant le dispositif de séparation et de stripage selon l’une quelconque des revendications précédentes.Separation chamber of a fluidized bed catalytic cracking unit comprising the separation and stripping device according to any one of the preceding claims. Unité de craquage catalytique en lit fluidisé comprenant le dispositif de séparation et de stripage selon l’une quelconque des revendications 1 à 12 ou l’enceinte de séparation selon la revendication 13.Fluidized bed catalytic cracking unit comprising the separation and stripping device according to any one of Claims 1 to 12 or the separation enclosure according to Claim 13. Procédé de séparation et de stripage d’un mélange gazeux et de particules solides utilisant le dispositif de séparation et de stripage selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, l’enceinte de séparation selon la revendication 13, ou l’unité de craquage catalytique en lit fluidisé selon la revendication 14, ledit procédé comprenant de dévier le gaz de stripage ascendant entre la chambre de stripage (23) et la chambre de préstripage (13) et contraindre ledit gaz de stripage à avoir au moins un mouvement sensiblement horizontal.Process for separating and stripping a gaseous mixture and solid particles using the separation and stripping device according to any one of Claims 1 to 12, the separation enclosure according to Claim 13, or the cracking unit The fluidized bed catalytic converter of claim 14, said method comprising deflecting rising stripping gas between the stripping chamber (23) and the prestriping chamber (13) and causing said stripping gas to have at least substantially horizontal motion.
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