FR3104469A1 - Dispositif et procédé de séparation gaz-solide de craquage catalytique en lit fluidisé avec ouvertures latérales - Google Patents

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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, une ouverture de sortie inférieure (24) de particules solides adaptée pour communiquer avec la chambre de stripage (23), une ouverture de sortie supérieure (31) du mélange gazeux et de gaz de stripage adaptée pour communiquer avec un second étage de séparation ; et une ouverture d’entrée latérale (28) du gaz de stripage. Figure 4 à publier

Description

Dispositif et procédé de séparation gaz-solide de craquage catalytique en lit fluidisé avec ouvertures latérales
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).
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 de sortie inférieure de particules solides adaptée pour communiquer avec la chambre de stripage; une ouverture de sortie supérieure du mélange gazeux et de gaz de stripage adaptée pour communiquer avec un second étage de séparation; et une ouverture d’entrée latérale du gaz de stripage. Avantageusement, l’ouverture d’entrée latérale est adaptée pour dévier le gaz de stripage ascendant et contraindre ledit gaz de stripage à avoir au moins un mouvement sensiblement horizontal.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la paroi périphérique comprend une partie centrale verticale et l’ouverture d’entrée latérale est disposée sur une partie centrale verticale de la paroi périphérique.
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’ouverture d’entrée latérale est disposée au-dessus de ladite paroi oblique.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’ouverture de sortie inférieure comprend un garnissage ou une plaque perforée.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’ouverture d’entrée latérale est à une hauteur comprise entre 25% et 75%, de la hauteur totale de la paroi périphérique.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’ouverture d’entrée latérale est disposée à une hauteur moyenne plus basse que la hauteur moyenne de l’ouverture latérale de sortie de la chambre de séparation adjacente.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la surface d’entrée de l’ouverture d’entrée latérale est sensiblement égale à la surface d’entrée de l’ouverture de sortie inférieure.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, chaque chambre de préstripage comprend en outre un déflecteur disposé sur le côté externe de la paroi périphérique, s’étendant vers l’enveloppe et étant disposé sous l’ouverture d’entrée latérale.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le déflecteur est sensiblement horizontal ou présente une forme de paroi oblique descendante vers l’extérieur présentant un angle compris entre 80° et 60° par rapport à l’axe central du réacteur central.
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 déflecteur présente une forme de portion de couronne, dont le grand rayon est supérieur au rayon de l’extrémité externe de la paroi oblique descendante.
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 déflecteur.
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.
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.
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.
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 l’ouverture d’entrée latérale pour contraindre ledit gaz de stripage à avoir au moins un mouvement sensiblement horizontal.
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.
Liste des figures
La figure 1 montre un schéma d’une unité FCC de référence.
La figure 2 montre une vue en perspective d'une enceinte de séparation d’une unité FCC de référence.
La figure 3 montre une coupe verticale A de chambres de séparation d’un dispositif de séparation et de stripage selon la présente 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.
La figure 5 montre une coupe verticale B de chambres de préstripage avec déflecteur d’un dispositif de séparation et de stripage selon la présente 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.
La figure 7 montre une coupe verticale de chambres de stripage et de préstripage simplifiées, avec ouverture latérale selon la présente 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.
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.
Les flèches en pointillé des figures représentent l’écoulement fluidique (gaz et particules).
Description détaillée de l'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.
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 ».
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 qui forment aussi les parois latérales sensiblement verticales des chambres de préstripage 13. Au moins une des parois latérales sensiblement verticales 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 (vers le bas) au moins jusqu’au bord inférieur de la paroi interne sensiblement verticale 19 de la chambre de séparation 12, et/ou jusqu'à une hauteur correspondant sensiblement (e.g. ± 10%) à une hauteur de la chambre de séparation 12 pour laquelle le diamètre de la paroi externe sensiblement verticales 18 est le plus grand. 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.
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.
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 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.
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.
En référence aux figures 4 et 5, chaque chambre de préstripage 13 comprend une paroi périphérique. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la paroi périphérique comprend une partie supérieure de section sphérique ou ovoïde 26 (ou de section verticale droite non montrée), optionnellement prolongée vers le bas par une partie centrale de section verticale (non montrée). Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la paroi périphérique comprend 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 partie centrale de section verticale est prolongée par la paroi oblique 27 descendant vers l’intérieur. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la paroi périphérique est fixée aux parois latérales sensiblement verticales. 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.
Chaque chambre de préstripage 13 comporte en outre dans sa partie inférieure, une ouverture de sortie inférieure 24 adaptée pour laisser sortir des particules solides entrainées descendantes vers la chambre de stripage 23. L’ouverture de sortie inférieure 24 est par exemple définie par l’extrémité inférieure de la paroi oblique descendante 27, les deux parois latérales sensiblement verticales, et la paroi externe du réacteur central 14. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’ouverture de sortie inférieure 24 comprend un garnissage optionnellement structuré (e.g. tel que défini ci-dessus), ou une plaque perforée adaptés notamment pour dévier le gaz de stripage et laisser s’évacuer les particules solides entrainées descendantes, pour éviter par exemple toute accumulation de catalyseur sur l’extrémité basse de chambre de préstripage 13.
En référence aux figures 4 et 5, chaque chambre de préstripage 13 comprend en outre sur la paroi périphérique, une ouverture d’entrée latérale 28 de gaz de stripage. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’ouverture d’entrée latérale 28 est disposée au-dessus de la paroi oblique 27 descendant vers l’intérieur. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’ouverture d’entrée latérale 28 est disposée entre la partie supérieure de section sphérique ou ovoïde 26 (ou de section verticale droite non montrée) et la paroi oblique 27 descendant vers l’intérieur. Avantageusement, le gaz de stripage ascendant est dévié par l’ouverture d’entrée latérale 28 et est contraint d’avoir au moins un mouvement sensiblement (e.g. ± 20°, préférablement ± 10°, préférablement ± 5°) horizontal en entrant dans la chambre de préstripage 13. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’ouverture d’entrée latérale 28 est disposée sur la partie centrale verticale de la paroi périphérique. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’ouverture d’entrée latérale 28 est disposée sur la paroi oblique descendante 27. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’ouverture d’entrée latérale 28 est disposée au niveau de la jonction entre la partie centrale verticale de la paroi périphérique et la paroi oblique descendante 27. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’ouverture d’entrée latérale 28 est disposée dans une position centrale de la paroi périphérique, par exemple, à une hauteur (moyenne;i.e.,hauteur du centre l’ouverture d’entrée latérale 28) comprise entre 25% et 75%, préférablement entre 33% et 66%, très préférablement entre 45% et 60% de la hauteur totale de la paroi périphérique. Le terme, 25%, 75%, etc… de la hauteur totale de la paroi périphérique signifie une hauteur correspondant à la hauteur de l’extrémité inférieure de la paroi périphérique à laquelle est ajoutée 25%, 75%, etc… de la hauteur de la paroi périphérique. Avantageusement, le mouvement sensiblement horizontal du gaz de stripage ascendant issu de la chambre de stripage 23 au niveau de l’ouverture d’entrée latérale 28 de la chambre de préstripage 13 permet de diminuer l’entrainement des particules de catalyseur, et contribue ainsi à augmenter l’efficacité de séparation de l’enceinte de séparation. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’ouverture d’entrée latérale 28 est disposée à une hauteur moyenne (selon l’axe Z) plus basse que la hauteur moyenne de l’ouverture latérale de sortie 21 de la chambre de séparation 12 adjacente. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’ouverture d’entrée latérale 28 est disposée à une hauteur moyenne (selon l’axe Z) entre l’ouverture latérale de sortie 21 et l’ouverture de sortie inférieure 24. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’ouverture d’entrée latérale 28 est disposée à une hauteur moyenne (selon l’axe Z) plus proche de l’ouverture latérale de sortie 21 que de l’ouverture de sortie inférieure 24. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la surface d’entrée de l’ouverture d’entrée latérale 28 est sensiblement (± 10%, préférablement ± 5%) égale à la surface d’entrée de l’ouverture de sortie inférieure 24.
En référence à la figure 5, selon un ou plusieurs modes de réalisation, chaque chambre de préstripage 13 comprend en outre un déflecteur 29 disposé sur le côté externe de la paroi périphérique (i.e.,disposé en saillie sur la paroi périphérique), s’étendant vers l’enveloppe 11 et étant disposé (directement) sous l’ouverture d’entrée latérale 28. Le déflecteur 29 permet notamment d’accentuer le mouvement horizontal du gaz de stripage entrant dans l’ouverture d’entrée latérale 28. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le déflecteur 29 présente une forme de (portion) de couronne. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le déflecteur 29 est sensiblement (e.g. ± 10°) horizontal. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le déflecteur 29 comprend une plaque en forme de (portion) de couronne sensiblement plane. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le déflecteur 29 présente une forme de paroi oblique descendante vers l’extérieur (i.e.,vers l’enveloppe 11) présentant un angle compris entre 80° et 45°, préférablement entre 80° et 60°, très préférablement entre 80° et 70°, par rapport à l’axe central Z du réacteur central 14. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le déflecteur 29 est fixé sur le côté externe de la partie centrale verticale de la paroi périphérique. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le déflecteur 29 est fixé sur le côté externe de la paroi oblique descendante 27. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le déflecteur 29 est fixé au niveau de la jonction entre la partie centrale verticale de la paroi périphérique et la paroi oblique descendante 27. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le déflecteur 29 présente une forme de portion de couronne, dont le grand rayon est supérieur au rayon de l’extrémité externe de la paroi oblique descendante 27. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le déflecteur 29 présente une forme de portion de couronne, dont le grand rayon est inférieur au plus grand rayon de l’enveloppe 11. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le déflecteur 29 est fixé sur au moins une des parois latérales sensiblement verticales des chambres de séparation 12.
En référence à la figure 5, selon un ou plusieurs modes de réalisation, le déflecteur 29 comprend un rebord s’étendant vers le haut et étant disposé sur l’extrémité externe du déflecteur 29. Avantageusement, le rebord permet de contraindre les particules solides entrainées descendantes à s’évacuer principalement par l’ouverture de sortie inférieure 24. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le rebord s’étend vers le haut et vers l’extérieur. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le rebord 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 est en forme de plaque présentant un angle de 15° (e.g. ± 3°) par rapport à l’axe central Z du réacteur central 14. Avantageusement, le rebord permet de contraindre le gaz de stripage ascendant à avoir au moins un mouvement descendant entre le déflecteur 29 et l’ouverture d’entrée latérale 28.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le déflecteur 29 comprend un garnissage ou une plaque perforée adaptés notamment pour dévier le gaz de stripage et laisser s’évacuer des particules solides non-séparées descendantes, pour éviter par exemple toute accumulation de catalyseur sur le déflecteur 29, notamment lorsque le déflecteur 29 présente une forme de paroi oblique descendante vers l’extérieur et lorsque le rebord s’étend vers le haut et vers l’extérieur.
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.
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.
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.
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).
Le dispositif de séparation et de stripage selon l'invention peut fonctionner en respectant les conditions opératoires suivantes:
  • 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;
  • 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;
  • 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;
  • vitesse gaz dans les ouvertures d’entrée latérales 28 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; et
  • 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.
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 latérale (cas n°2: représentant une configuration simplifiée des figures 4 et 5), respectivement.
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’une ouverture latérale telle que représentée dans la figure 7 (cas n°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:
  • simulation à température ambiante et pression atmosphérique en présence d’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,
  • hauteur du lit Hbed = 0,3 m pour une quantité initiale de solide de 17,4 kg,
  • condition d’entrée: vitesse du gaz de 0,25 m/s,
  • condition de sortie: pression atmosphérique, surface définie afin d’avoir une vitesse du gaz en sortiede 2 m/s,
  • dans cet exemple de cas n°2, la surface de l’ouverture latérale est supérieure à la surface de sortie avec b = 0,1 m et a = 0,1235 m (la surface de l’espace annulaire peut être inférieure ou égale à la surface de sortie).
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.
Estimation par CFD du débit d’entrainement moyen:
  • cas n°1: 12,9 kg/h;
  • cas n°2: 1,27 kg/h.
Par conséquent, la présente invention permet de diviser par 10 l’entrainement solide provenant de la chambre de stripage et se dirigeant vers la chambre de préstripage.

Claims (15)

  1. 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 qui sont aussi les parois latérales des chambres de préstripage (13), au moins une des parois latérales 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;
    - une ouverture de sortie inférieure (24) de particules solides adaptée pour communiquer avec la chambre de stripage (23);
    - une ouverture de sortie supérieure (31) du mélange gazeux et de gaz de stripage adaptée pour communiquer avec un second étage de séparation; et
    - une ouverture d’entrée latérale (28) du gaz de stripage.
  2. Dispositif de séparation et de stripage selon la revendication 1, dans lequel la paroi périphérique comprend une partie centrale verticale et dans lequel l’ouverture d’entrée latérale (28) est disposée sur la partie centrale verticale de la paroi périphérique.
  3. Dispositif de séparation et de stripage selon la revendication 1, dans lequel la paroi périphérique comprend une partie inférieure conique sous la forme d’une paroi oblique (27) descendant vers l’intérieur, et dans lequel l’ouverture d’entrée latérale (28) est disposée au-dessus de ladite paroi oblique (27).
  4. Dispositif de séparation et de stripage selon la revendication 1, dans lequel l’ouverture de sortie inférieure (24) comprend un garnissage ou une plaque perforée.
  5. Dispositif de séparation et de stripage selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’ouverture d’entrée latérale (28) est à une hauteur comprise entre 25% et 75%, de la hauteur totale de la paroi périphérique.
  6. Dispositif de séparation et de stripage selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’ouverture d’entrée latérale (28) est disposée à une hauteur moyenne plus basse que la hauteur moyenne de l’ouverture latérale de sortie (21) de la chambre de séparation (12) adjacente.
  7. Dispositif de séparation et de stripage selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la surface d’entrée de l’ouverture d’entrée latérale (28) est sensiblement égale à la surface d’entrée de l’ouverture de sortie inférieure (24).
  8. Dispositif de séparation et de stripage selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque chambre de préstripage (13) comprend en outre un déflecteur (29) disposé sur le côté externe de la paroi périphérique, s’étendant vers l’enveloppe (11) et étant disposé sous l’ouverture d’entrée latérale (28).
  9. Dispositif de séparation et de stripage selon la revendication 8, dans lequel le déflecteur (29) est sensiblement horizontal ou présente une forme de paroi oblique descendante vers l’extérieur présentant un angle compris entre 80° et 45° par rapport à l’axe central (Z) du réacteur central (14).
  10. Dispositif de séparation et de stripage selon la revendication 8 ou la revendication 9, dans lequel la paroi périphérique comprend une partie inférieure conique sous la forme d’une paroi oblique (27) descendant vers l’intérieur, et dans lequel le déflecteur (29) présente une forme de portion de couronne, dont le grand rayon est supérieur au rayon de l’extrémité externe de la paroi oblique descendante (27).
  11. Dispositif de séparation et de stripage selon l’une quelconque des revendications 8 à 10, dans lequel le déflecteur (29) comprend un rebord s’étendant vers le haut et étant disposé sur l’extrémité externe du déflecteur (29).
  12. Dispositif de séparation et de stripage selon la revendication 11, dans lequel le rebord 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).
  13. 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.
  14. 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.
  15. 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.
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2440620A (en) 1944-08-24 1948-04-27 Standard Oil Dev Co Contacting solids and gaseous fluids
US2472502A (en) 1945-07-28 1949-06-07 Standard Oil Dev Co Apparatus for stripping finely dividfd solids
US2481439A (en) 1945-08-07 1949-09-06 Standard Oil Dev Co Gas-solids contacting apparatus including means for stripping solid particles
FR2767715A1 (fr) 1997-09-01 1999-03-05 Inst Francais Du Petrole Dispositif de separation et de stripage et son utilisation en craquage catalytique en lit fluidise
US6224833B1 (en) 1998-12-15 2001-05-01 Koch-Glitsch, Inc. Apparatus for contacting of gases and solids in fluidized beds
FR2894842A1 (fr) 2005-12-21 2007-06-22 Inst Francais Du Petrole Nouveau systeme de separation gaz solide et de stripage pour les unites de craquage catalytique en lit fluidise
EP1800742A1 (fr) * 2005-12-20 2007-06-27 Institut Français du Pétrole Réacteur à deux zones réactionnelles fluidisées avec système de séparation gaz/solide intégré
US20180216012A1 (en) 2017-01-27 2018-08-02 Technip Process Technology, Inc. Riser separation system

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2440620A (en) 1944-08-24 1948-04-27 Standard Oil Dev Co Contacting solids and gaseous fluids
US2472502A (en) 1945-07-28 1949-06-07 Standard Oil Dev Co Apparatus for stripping finely dividfd solids
US2481439A (en) 1945-08-07 1949-09-06 Standard Oil Dev Co Gas-solids contacting apparatus including means for stripping solid particles
FR2767715A1 (fr) 1997-09-01 1999-03-05 Inst Francais Du Petrole Dispositif de separation et de stripage et son utilisation en craquage catalytique en lit fluidise
US6224833B1 (en) 1998-12-15 2001-05-01 Koch-Glitsch, Inc. Apparatus for contacting of gases and solids in fluidized beds
EP1800742A1 (fr) * 2005-12-20 2007-06-27 Institut Français du Pétrole Réacteur à deux zones réactionnelles fluidisées avec système de séparation gaz/solide intégré
FR2894842A1 (fr) 2005-12-21 2007-06-22 Inst Francais Du Petrole Nouveau systeme de separation gaz solide et de stripage pour les unites de craquage catalytique en lit fluidise
US20180216012A1 (en) 2017-01-27 2018-08-02 Technip Process Technology, Inc. Riser separation system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
P. TRAMBOUZE: "l'encyclopédie le raffinage du pétrole", 1999, article "matériel et équipement"

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