WO2009153441A2 - Dispositif de controle des conditions operatoires dans une unite de craquage catalytique a deux risers - Google Patents

Dispositif de controle des conditions operatoires dans une unite de craquage catalytique a deux risers Download PDF

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    • C10G2400/20—C2-C4 olefins

Definitions

  • the present invention is in the field of catalytic cracking of petroleum fractions, more particularly so-called "heavy" cuts.
  • the main FCC (fluidized catalytic cracking abbreviation) feedstock of heavy cuts is generally a hydrocarbon or hydrocarbon mixture containing essentially (i.e., at least 80%) higher boiling molecules. at 340 ° C.
  • This feed contains quantities of metals (Ni + V) limited generally less than 50 ppm, preferably less than 20 ppm, and a hydrogen content in general greater than 11% by weight, typically between 11.5% and 14.5% and preferably between 11.8% and 13%. It is also preferable to limit the nitrogen content to below 0.5% by weight.
  • CCR carbon conradson
  • These heavy cuts may in particular come from atmospheric distillation, vacuum distillation, hydrocracking unit or deasphalting.
  • the objective of the catalytic cracking unit of a refinery is to produce gasoline bases, ie cuts having a distillation range of between 35 ° C and 250 ° C. More and more this primary objective is accompanied by a new objective which is the production of light olefins, essentially ethylene and propylene.
  • Gasoline is produced by cracking the heavy load in the main reactor (called the main riser in the rest of the text due to the upward flow of the catalyst and the slender form of this reactor, in accordance with the terminology of the person skilled in the art)
  • the co-production of propylene is, for its part, generally obtained by recycling in an additional reactor, called additional riser, part of the gasoline cut produced by the unit. catalytic cracking or from an equivalent charge such as C5, C6, C7 and C8 oligomers.
  • riser principal noted (1) to designate the riser oriented to the production of gasoline
  • secondary riser noted (2) to designate the riser dedicated to the production of propylene
  • the coproduction of propylene requires a significant modification of the operating conditions of the secondary riser with respect to the operating conditions of the main riser.
  • a conventional riser operating under conditions of production of essence operates with a catalyst on charge ratio of between 4 and 15, and preferably between 5 and 10, and with riser outlet temperatures (denoted TS) of between 510 and 580 ° C., and preferably between 520 ° C. and 570 ° C. ° C.
  • the secondary riser therefore operates with operating conditions much more severe than the main riser.
  • Both risers are fed with regenerated catalyst, whose temperature results from the combustion of the coke.
  • the amount of catalyst circulating in the unit therefore depends on the regeneration temperature.
  • a change in the operation of the first riser can therefore change the regeneration temperature and directly affect the operation of the second riser.
  • the present invention makes it possible to implement an independent and optimized control of the operating conditions of each riser by independent control of the catalyst inlet temperatures in the two risers.
  • the term "cat cooler” means the heat exchanger external to the regeneration zone for cooling the catalyst taken from a point of said zone and reintroduced after cooling to another point in the regeneration zone.
  • the "cat cooler” or “coolers” used in the present invention differ from a "cat cooler” according to the prior art in that it (s) has (s) at least one specific output that brings the cooled catalyst directly to one of the risers.
  • This application does not describe the means for achieving independent and optimized control of the temperature of each of the risers.
  • FIG. 1 represents a diagram of the catalytic cracking unit according to the invention with two risers and two cat coolers, each of the risers being supplied with catalyst coming directly from the cat cooler dedicated to the corresponding riser.
  • the invention therefore consists of a process for the production of propylene gasoline and co-production using a new configuration of the catalytic cracking unit which makes it possible to independently control the temperature and time conditions. contact of the main riser fed by a conventional load dedicated to the production of gasoline and working under moderate severity conditions on the one hand, and the secondary riser fueled by a gasoline or equivalent cut, dedicated to the production of propylene and working in conditions of high severity on the other hand.
  • the main riser (1) is fed with catalyst from the regeneration zone which has been cooled in a "cat cooler” (7), called “cat cooler” principal, and directly sent out of said "cat cooler” to the base of the main riser (1) via the transfer line (10).
  • the catalyst circuit passing through the regeneration zone, the cat cooler (7), the transfer line (10) and the main riser (1) is called the main circuit.
  • the secondary riser (2) is fed with catalyst from the regeneration zone which has been cooled in a "cat cooler” (6) separate from the main “cat cooler” (7), referred to as “secondary cat cooler” (6). , and directly sent out of said secondary “cat cooler” at the base of the secondary riser (2) via the transfer line (12).
  • the catalyst circuit passing through the regeneration zone, the "cat cooler” (6), the transfer line (12), and the secondary riser (2) is called secondary circuit.
  • main (1) and a catalyst fraction cooled to optimum conditions for feeding the secondary riser (2).
  • the fact of having a "cat cooler” on each of the catalyst circuits makes it possible to independently control the temperature of the catalyst sent into each riser, and thus to independently optimize the operation of each of the risers.
  • the main riser (1) is optimized for working at moderate severity conditions, and the secondary riser (2) at high severity conditions.
  • each "cat cooler” main or secondary
  • main or secondary the fact of sending the catalyst directly out of each "cat cooler” to the corresponding riser (respectively main or secondary) is accompanied by a significant energy saving that has been quantified about 10% of the total heat exchanged by each of the "cat cooler” compared to a single “cat cooler” providing internal cooling to the regeneration zone, ie with a cooled catalyst outlet inside of the regeneration zone.
  • This gain is explained by the fact that in the configuration of the present invention, the combustion air is not cooled contrary to a traditional arrangement.
  • the present invention is compatible with any type of configuration of the regeneration zone, whether this zone is a single stage or two stages working in series. It can therefore be applied to remodeling existing units without having to modify the regeneration zone in which the air burns the coke formed during the reaction. More precisely, the present invention can therefore be defined as a fluidized catalytic cracking unit comprising two independent catalyst circuits whose temperature is controlled in a dissociated way:
  • a first "main” circuit comprising a main riser operating under conditions of moderate severity, and comprising a catalyst cooling system (“main cat cooler”) placed between the regeneration zone and the reaction zone,
  • main cat cooler a catalyst cooling system
  • a second so-called “secondary” circuit comprising a secondary riser operating under conditions of high severity, and comprising a secondary catalyst cooling system (“secondary cooler”) placed between the regeneration zone and the reaction zone.
  • the secondary riser works with a contact time between 50 and 200 ms, and with a catalyst flow of between 150 kg / m2.s and 600 kg / m2.s (ms is the abbreviation of milliseconds or 10 "3 s
  • the cooling of the catalyst feeding the main riser (1) is done with a single "cat cooler” having two separate outputs of cooled catalyst, a first output to the regeneration zone, and a second output to the secondary riser by means of of a specific conduct.
  • the catalyst feed of the main riser (1) is made from a sampling point of said catalyst located in the regeneration zone.
  • Controlling the thermal level of the secondary riser (2) is done by mixing a portion of the catalyst leaving the regeneration zone with another part of the catalyst leaving the "cat cooler" directly via the specific pipe.
  • the "cat cooler” in this variant has two separate catalyst outlets, one that returns the cooled catalyst to one point in the regeneration zone, the other that returns the cooled catalyst to the riser. secondary (2) via the specific line.
  • the adjustment of the ratio of the two catalyst streams makes it possible to ensure the desired conditions of the secondary riser.
  • the temperature of the catalyst sent to the main riser is influenced by that of the secondary riser.
  • the realization of the optimal conditions for each riser is then ensured by the adapted design of the unique "cat cooler".
  • FIG. 1 corresponds to the basic case of the present invention.
  • the catalytic cracking unit according to the invention has a first riser said main riser (1) treating a conventional vacuum distillate type charge or hydro-treated residue or not and a second riser said secondary riser (2) treating a light load in view of olefin production.
  • This light load can consist of a gasoline cut, in particular a part of the gasoline produced by the cracking unit itself, which is then recycled to the base of the secondary riser (2), or by any cut whose distillation range is between 35 ° C and 250 ° C, such as oligomers C5, C6, C7 and C8.
  • the main riser (1) works under conventional cracking conditions which can be summarized as follows:
  • Riser output temperature between 550 0 C and 650 ° C, preferably between 580 0 C and 610 0 C.
  • each riser The conditions of severity specific to each riser are obtained by means of a cooling system specific to each riser, called “cat cooler” principal (10) for the main riser (1) and “cat cooler” secondary (12). ) for the secondary riser (2).
  • the term “cat cooler” means an exchanger external to the regeneration zone, working in a fluidized bed and allowing the catalyst removed in the regeneration zone to be cooled before being reintroduced into the reaction zone, via a line bringing back the cooled catalyst leaving the reactor. "cat cooler "at the base of the riser.This transfer line is noted (10) for feeding the main riser (1) and denoted (12) for feeding the secondary riser (2).
  • the catalyst is generally taken from the second stage at a temperature of between 715 and 800. ° C, and preferably close to 75O 0 C.
  • the catalyst is taken to said stage at a temperature between 650 ° C and 780 0 C, and preferably close to 750 0 C.
  • the solid gas separation in the reaction zone can be carried out by any system known to those skilled in the art such as those described in the patent application FR06 / 10.982.
  • the catalyst recovered after the solid-gas separation system is sent to a stripping zone (8) and then to the regeneration zone via a so-called standpipe pipe (5) in which the catalyst circulates with a density of between 450 and 600 kg / m3.
  • the catalyst system used for this invention contains at least one base zeolite usually dispersed in a suitable matrix such as, for example, alumina, silica or silica-alumina, to which at least one zeolite with a shape selectivity can be added. .
  • the most commonly used basic zeolite is zeolite Y, but another zeolite can be advantageously used, alone or as a mixture with zeolite Y.
  • the catalyst may comprise in particular, in the process according to the invention, at least one zeolite having a shape selectivity, said zeolite comprising silicon and at least one element selected from the group consisting of aluminum, iron, gallium, phosphorus, boron and preferably aluminum.
  • the zeolite having a shape selectivity can be of one of the following structural types: MEL (eg ZSM-11), MFI (eg ZSM5), NES, EUO, FER, CHA.
  • the proportion of zeolite having a shape selectivity with respect to the total amount of zeolite may vary depending on the charges used and the spectrum of the desired products. In the present invention, from 2% to 60%, preferably from 3% to 40%, and more preferably from 3% to 30% by weight of zeolite (s) having a shape selectivity are used.
  • Example 1 and 2 are according to the prior art
  • Example 3 is according to the invention.
  • the main riser charge is a hydrotreated atmospheric residue having the following properties:
  • the catalyst is a zeolite Y additive containing 10% by weight of ZSM5.
  • the light cut recycled to the secondary riser is a C6 + -220 ° C cut from the main heavy duty conversion riser, recycled to 50% of all gasoline produced in the two-riser cracking unit. .
  • This example illustrates the case of a catalytic cracking unit with 2 risers and 1 "cat cooler", and a 2-stage regeneration zone, the riser 1 being optimized for gasoline production, and the non-optimized riser 2 and fed by a portion of the catalytic gasoline from the main riser.
  • This example illustrates the case of a catalytic cracking unit with 2 risers and 1 "cat cooler", and a regeneration zone with 2 stages, the riser 1 not being optimized, and the riser 2 optimized for the production of olefins.
  • Temperature Regenerator stage 2 651 ° C
  • Temperature catalyst inlet riser principal 651 0 C
  • the decrease in this ratio reflects the fact that the gain in propylene does not compensate for the associated increase in dry gases. Dry gases are not recoverable products and their production is to be minimized.
  • This example according to the invention illustrates the case of a catalytic cracking unit with two risers, each having a dedicated "cat cooler” that allows it to operate under optimized conditions.
  • the 2-stage regeneration zone is the same as in Examples 1 and 2.
  • Temperature Regenerator stage 2 732 0 C
  • This case illustrates the invention which allows to independently adjust the C / O of each riser.
  • a C / O of 25 is reached for the main riser, and a C / O of 8 is maintained in the main riser.
  • the temperatures of 681 ° C and reg2 of 732 ° C are found in the desired operating ranges and ensure optimal regeneration of the catalyst.
  • the selectivity C3 / dry gas is maintained or even improved with a ratio of 1.60 against 1.56 for the conventional case.
  • the increase in dry gases in case 3 is therefore offset by the associated propylene gain.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de production d'essence et de coproduction de propylène faisant appel à une unité de craquage catalytique comprenant une zone de régénération du catalyseur et une zone réactionnelle à 2 risers fonctionnant en parallèle à des conditions de sévérité différentes, le catalyseur circulant entre la zone de régénération et la zone réactionnelle selon deux circuits parallèles, un circuit dit principal comportant un premier système de refroidissement externe du catalyseur, et un circuit dit secondaire comportant un second système de refroidissement externe du catalyseur.

Description

Dispositif de contrôle des conditions opératoires dans une unité de craquage catalytique à deux risers.
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention se situe dans le domaine du craquage catalytique de coupes pétrolières, plus particulièrement de coupes dites "lourdes".
La charge principale du FCC ( abréviation de craquage catalytique en lit fluidisé) de coupes lourdes est généralement un hydrocarbure ou un mélange d'hydrocarbures contenant essentiellement (c'est à dire au moins 80%) des molécules dont le point d'ébullition est supérieur à 340°C. Cette charge contient des quantités de métaux (Ni+V) limitées généralement inférieures à 50 ppm, préférentiellement inférieures à 20 ppm, et une teneur en hydrogène en général supérieure à 11 % poids, typiquement comprise entre 11,5% et 14,5% et préférentiellement comprise entre 11,8% et 13%. Il est également préférable de limiter la teneur en azote au dessous de 0,5% poids.
La quantité de carbone conradson (noté CCR en abrégé) de la charge ( défini par la norme ASTM D 482) impacte fortement le dimensionnement de l'unité pour satisfaire le bilan thermique. En fonction de la teneur en carbone conradson de la charge, le rendement en coke nécessite un dimensionnement spécifique de l'unité pour satisfaire le bilan thermique.
Ces coupes lourdes peuvent notamment provenir de la distillation atmosphérique, de la distillation sous vide, d'unité dliydrocraquage ou de desasphaltage
L'unité de craquage catalytique d'une raffinerie a pour objectif la production de bases pour essence, c'est à dire de coupes ayant un intervalle de distillation compris entre 35°C et 250°C. De plus en plus cet objectif premier s'accompagne d'un nouvel objectif qui est la co production d'oléfines légères, essentiellement de l'éthylène et du propylène. La production d'essence est assurée par le craquage de la charge lourde dans le réacteur principal (appelé riser principal dans la suite du texte en raison de l'écoulement ascendant du catalyseur et de la forme longiligne de ce réacteur, conformément à la terminologie de l'homme du métier)
La coproduction du propylène est, quant à elle, généralement obtenue par le recyclage dans un réacteur additionnel, dit riser additionnel, d'une partie de la coupe essence produite par l'unité de craquage catalytique ou à partir d'une charge équivalente telle que des oligomères de C5, C6, C7 et C8.
Dans la suite du texte, on parlera de riser principal noté (1) pour désigner le riser orienté vers la production d'essence, et de riser secondaire noté (2) pour désigner le riser dédié à la production de propylène.
La coproduction de propylène nécessite une modification importante des conditions opératoires du riser secondaire par rapport aux conditions opératoires du riser principal. Les conditions optimales de production de propylène dans le riser secondaire sont obtenues pour des températures de sortie riser comprises entre 550°C et 650°C, et préférentiellement comprises entre 580°C et 610°C, des temps de contact compris entre 20 et 500 ms, préférentiellement entre 50 ms et 200 ms (ms = milliseconde) et des flux de solide comprises entre 150 et 600 kg/s/m2, le temps de contact étant défini comme le rapport du volume de catalyseur présent dans le réacteur par rapport au débit, volumétrique de fluide traversant le réacteur aux conditions de mise en oeuvre réactionnelle . L'ensemble de ces conditions conduit à opérer le riser secondaire à des ratios catalyseur sur charge (noté C/O) compris entre 10 et 35, et préférentiellement compris entre 14 et 25. Typiquement, un riser traditionnel fonctionnant en conditions de production d'essence fonctionne avec un rapport catalyseur sur charge compris entre 4 et 15, et préférentiellement compris entre 5 et 10, et avec des températures de sortie riser ( notée TS) comprises entre 510 et 580°C, et préférentiellement comprises entre 520°C et 570°C.
Pour rassembler l'augmentation du rapport C/O et l'augmentation de la température de sortie TS, on parle de conditions opératoires plus sévères.
Le riser secondaire fonctionne donc avec des conditions opératoires nettement plus sévères que le riser principal. Les deux risers sont alimentés en catalyseur régénéré, dont la température résulte de la combustion du coke. Pour une température de craquage souhaitée, la quantité de catalyseur circulant dans l'unité dépend donc de la température de régénération. Un changement dans l'opération du premier riser peut donc modifier la température de régénération et affecter directement le fonctionnement du deuxième riser. La présente invention permet de mettre en oeuvre un contrôle indépendant et optimisé des conditions de fonctionnement de chaque riser par un contrôle indépendant des températures d'entrée du catalyseur dans les deux risers. Dans la suite du texte, on désignera par "cat cooler" l'échangeur de chaleur externe à la zone de régénération permettant de refroidir le catalyseur prélevé en un point de ladite zone et réintroduit après refroidissement en un autre point de la zone de régénération. Le ou les" cat cooler" mis en oeuvre dans la présente invention se différencient d'un "cat cooler" selon l'art antérieur en ce qu'il(s) possède(nt) au moins une sortie spécifique qui ramène le catalyseur refroidi directement vers un des risers.
EXAMEN DE L'ART ANTERIEUR
L'art antérieur concernant les unités de craquage catalytique à deux risers, l'un conventionnel pour l'obtention d'essence, l'autre travaillant en conditions plus sévères pour l'obtention d'oléfines légères, est notamment décrit dans le brevet FR07/04.672
Cette demande ne décrit pas les moyens permettant de réaliser le contrôle indépendant et optimisé de la température de chacun des risers.
C'est l'objet de la présente invention de décrire les moyens permettant de réaliser effectivement le réglage de température du catalyseur à l'entrée de chacun des riser de façon à optimiser simultanément la production d'essence au riser principal et la co production de propylène au riser secondaire.
DESCRIPTION SOMMAIRE DES FIGURES La figure 1 représente un schéma de l'unité de craquage catalytique selon l'invention avec deux risers et deux cat cooler, chacun des risers étant alimenté par du catalyseur issu directement du cat cooler dédié au riser correspondant.
DESCRIPTION SOMMAIRE DE L'INVENTION L'invention consiste donc en un procédé de production d'essence et de coproduction de propylène faisant appel à une nouvelle configuration de l'unité de craquage catalytique permettant de contrôler de manière indépendante les conditions de température et le temps de contact du riser principal alimenté par une charge conventionnelle dédiée à la production d'essence et travaillant en conditions de sévérité modérées d'une part, et du riser secondaire alimenté par une coupe essence ou équivalente, dédié à la production de propylène et travaillant en conditions de sévérité élevée d'autre part. La figure 1 montre un schéma de mise en oeuvre préféré de l'invention Le riser principal (1) est alimenté par du catalyseur provenant de la zone de régénération qui a été refroidi dans un "cat cooler" (7), dit "cat cooler" principal, et directement envoyé en sortie dudit "cat cooler" à la base du riser principal (1) via la ligne de transfert (10). Le circuit de catalyseur passant par la zone de régénération, le cat cooler (7), la ligne de transfert (10) et le riser principal (1) est dit circuit principal.
Le riser secondaire (2) est alimenté par du catalyseur provenant de la zone de régénération qui a été refroidi dans un "cat cooler" (6) distinct du "cat cooler" principal (7), dit "cat cooler" secondaire (6), et directement envoyé en sortie dudit "cat cooler" secondaire à la base du riser secondaire (2) via la ligne de transfert (12). Le circuit de catalyseur passant par la zone de régénération, le "cat cooler" (6), la ligne de transfert (12), et le riser secondaire (2) est dit circuit secondaire.
L'existence de deux "cat cooler" distincts, comprenant donc des surfaces d'échanges différentes, alimentés à partir du même catalyseur prélevé dans la zone de régénération, permet de délivrer une fraction de catalyseur refroidi aux conditions optimales permettant d'alimenter le riser principal (1), et une fraction de catalyseur refroidi aux conditions optimales permettant d'alimenter le riser secondaire (2). Le fait de disposer d'un "cat cooler" sur chacun des circuits de catalyseur permet de contrôler de manière indépendante la température du catalyseur envoyé dans chaque riser, et ainsi d'optimiser indépendamment le fonctionnement de chacun des risers. Le riser principal (1) est optimisé pour travailler à des conditions de sévérité moyennes, et le riser secondaire (2) à des conditions de sévérité élevées.
De plus, le fait d'envoyer directement le catalyseur en sortie de chaque "cat cooler" (principal ou secondaire) vers le riser correspondant (respectivement principal ou secondaire) s'accompagne d'une économie d'énergie non négligeable qui a été chiffrée à environ 10% de la chaleur totale échangée par chacun des "cat cooler" par rapport à un "cat cooler" unique assurant un refroidissement interne à la zone de régénération, c'est à dire avec une sortie du catalyseur refroidi à l'intérieur de la zone de régénération. Ce gain s'explique par le fait que dans la configuration de la présente invention, l'air de combustion n'est pas refroidi contrairement à un agencement traditionnel. La présente invention est compatible avec tout type de configuration de la zone de régénération, que cette zone soit à un seul étage ou à deux étages travaillant en série. Elle peut donc s'appliquer à des remodelages d'unités existantes sans avoir à modifier la zone de régénération dans laquelle l'air brûle le coke formé pendant la réaction. De façon plus précise, la présente invention peut donc se définir comme une unité de craquage catalytique en lit fluidisé comprenant deux circuits indépendants de catalyseur dont la température est contrôlée de manière dissociée :
- un premier circuit dit "principal", comportant un riser principal travaillant en conditions de sévérité modérée, et comprenant un système de refroidissement du catalyseur ( "cat cooler" principal) placé entre la zone de régénération et la zone réactionnelle,
- un second circuit dit "secondaire" comportant un riser secondaire travaillant en conditions de sévérité élevée, et comprenant un système de refroidissement du catalyseur ( "cat cooler" secondaire) placé entre la zone de régénération et la zone réactionnelle. Le riser secondaire travaille avec un temps de contact compris entre 50 et 200 ms, et avec un flux de catalyseur compris entre 150 kg/m2.s et 600 kg/m2.s (ms est l'abréviation de milliseconde soit 10"3 s). II est également possible de mettre en oeuvre l'invention en utilisant un autre moyen pour contrôler de manière indépendante, non plus chaque température d'entrée du riser indépendamment, mais la différence des deux températures d'entrée dans chacun des risers. Dans ce cas, le refroidissement du catalyseur alimentant le riser principal (1) se fait avec un seul "cat cooler" présentant deux sorties distinctes de catalyseur refroidi, une première sortie vers la zone de régénération, et une seconde sortie vers le riser secondaire au moyen d'une conduite spécifique.
L'alimentation en catalyseur du riser principal (1) se fait à partir d'un point de prélèvement dudit catalyseur situé dans la zone de régénération. Le contrôle du niveau thermique du riser secondaire (2) se fait en mélangeant une partie du catalyseur sortie de la zone de régénération avec une autre partie du catalyseur sortant directement du "cat cooler" par la conduite spécifique.
C'est la raison pour laquelle le "cat cooler" dans cette variante possède deux sorties distinctes de catalyseur, l'une qui renvoie le catalyseur refroidi en un point de la zone de régénération, l'autre qui renvoie le catalyseur refroidi vers le riser secondaire (2) via la ligne spécifique. L'ajustement du ratio des deux flux de catalyseur permet d'assurer les conditions recherchées du riser secondaire. Dans ce cas, la température du catalyseur envoyé au riser principal est influencée par celle du riser secondaire. Dans cette configuration, c'est la différence de température entre les catalyseurs envoyés dans chaque riser qui est contrôlée. La réalisation des conditions optimales pour chaque riser est alors assurée par le design adapté de l'unique "cat cooler".
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
La description qui suit sera mieux comprise au moyen de la figure 1 ci jointe qui correspond au cas de base de la présente invention.
L'unité de craquage catalytique selon l'invention présente un premier riser dit riser principal (1) traitant une charge conventionnelle de type distillât sous vide ou résidu hydro traité ou non et un second riser dit riser secondaire (2) traitant une charge légère en vue de la production d'oléfines. Cette charge légère peut être constituée d'une coupe essence, en particulier d'une partie de l'essence produite par l'unité de craquage elle même, qui est alors recyclée à la base du riser secondaire (2), ou par toute coupe dont l'intervalle de distillation est compris entre 35°C et 250°C, comme par exemple les oligomères de C5,C6,C7 et C8. Le riser principal (1) travaille dans des conditions de craquage conventionnelles qu'on peut résumer comme suit:
- Rapport C/O entre 4 et 15, et préférentiellement compris entre 5 et 10.
- Température de sortie du riser comprise entre 510 et 580°C, préférentiellement comprise entre 520°C et 570°C. Le riser secondaire (2) travaille dans des conditions plus sévères qu'on peut résumer comme suit:
-Temps de contact compris entre 20 et 500 ms, préférentiellement compris entre 50 et 200 ms.
-Rapport C/O compris entre 10 et 35, préférentiellement compris entre 14 et 25.
-Température de sortie riser comprise entre 5500C et 650°C , préférentiellement comprise entre 5800C et 6100C.
-Flux de catalyseur compris entre 150 et 600 kg/m .s
L'obtention des conditions de sévérité propre à chaque riser se fait au moyen d'un système de refroidissement spécifique à chaque riser, appelé "cat cooler" principal (10) pour le riser principal (1) et "cat cooler" secondaire (12) pour le riser secondaire (2). On entend par "cat cooler" un échangeur externe à la zone de régénération, travaillant en lit fluidisé et permettant de refroidir le catalyseur prélevé en zone de régénération avant de le réintroduire en zone de réaction, via une ligne ramenant le catalyseur refroidi en sortie du "cat cooler" à la base du riser. Cette ligne de transfert est notée (10) pour l'alimentation du riser principal (1) et notée (12) pour l'alimentation du riser secondaire (2).
Lorsque la zone de régénération comporte deux étages ( notés (4) pour le premier étage et (3) pour le second étage sur la figure 1), le catalyseur est en général prélevé au niveau du second étage à une température comprise entre 715 et 800°C, et préférentiellement voisine de 75O0C. Lorsque la zone de régénération ne comporte qu'un seul étage, le catalyseur est prélevé audit étage à une température comprise entre 650°C et 7800C, et préférentiellement voisine de 7500C. La séparation gaz solide dans la zone réactionnelle peut être réalisée par tout système connu de l'homme du métier tel que ceux décrit dans la demande de brevet FR06/10.982 .
Le catalyseur récupéré après le système de séparation gaz solide est envoyé dans une zone de stripage (8), puis dans la zone de régénération via une conduite dite "stand pipe" (5) dans laquelle le catalyseur circule avec une densité comprise entre 450 et 600 kg/m3. Le système catalytique mis en oeuvre pour cette invention contient au moins une zéolithe de base habituellement dispersée dans une matrice appropriée telle que par exemple l'alumine, la silice, la silice alumine, à laquelle on peut ajouter au moins une zéolithe à sélectivité de forme.
La zéolithe de base la plus couramment utilisée est la zéolithe Y, mais on peut avantageusement utiliser une autre zéolithe, seule ou en mélange avec la zéolithe Y. Le catalyseur peut notamment comprendre, dans le procédé selon l'invention, au moins une zéolithe présentant une sélectivité de forme, ladite zéolithe comprenant du silicium et au moins un élément choisi dans le groupe constitué par l'aluminium, le fer, le gallium, le phosphore, le bore et de préférence l'aluminium. La zéolithe ayant une sélectivité de forme peut être de l'un des type structuraux suivants : MEL (par exemple la ZSM-11), MFI (par exemple la ZSM5), NES, EUO, FER, CHA.
La proportion de zéolithe présentant une sélectivité de forme par rapport à la quantité totale de zéolithe peut varier en fonction des charges utilisées et du spectre des produits recherchés. Dans la présente invention, on utilise de 2% à 60%, préférentiellement de 3% à 40%, et de manière encore préférée de 3% à 30% poids de zéolithe(s) présentant une sélectivité de forme. EXEMPLE
Pour illustrer la présente invention on a fait appel à 3 exemples, notés 1, 2 et 3. Les exemples 1 et 2 sont selon l'art antérieur, l'exemple 3 est selon l'invention. La charge du riser principal est un résidu atmosphérique hydrotraité ayant les propriétés suivantes:
Teneur en H2 = 12% poids Carbon Conradson (CCR) = 5,7 % Teneur en Ni+ V = 21 ppm Densité = 0,935 Le catalyseur est une zéolite Y additivée de 10% poids de ZSM5.
La coupe légère recyclée au riser secondaire est une coupe C6+-220°C provenant du riser principal de conversion de la charge lourde, recyclée à hauteur de 50% de l'ensemble de l'essence produite dans l'unité de craquage à deux riser.
Exemple 1 :
Cet exemple illustre le cas d'une unité de craquage catalytique avec 2 risers et 1 "cat cooler", et une zone de régénération à 2 étages, le riser 1 étant optimisé pour la production d'essence, et le riser 2 non optimisé et alimenté par une partie de l'essence catalytique issue du riser principal. Débit de charge fraîche riser principal 294t/h
Débit de charge légère recyclée au riser secondaire 57t/h
Température charge fraîche riser principal 200°C
Température charge légère recyclée au riser secondaire 70°C
Température de sortie du riser principal 560°C Température de sortie du riser secondaire 580°C
Température Régénérateur étage 1 671°C
Température Régénérateur étage 2 718°C
Température catalyseur entrée riser principal 718°C
Température catalyseur entrée riser secondaire 718°C
Rapport C/O riser principal 8
Rapport C/O riser secondaire 13 Chaleur échangée au "cat cooler" 42000 Mcal/h
La structure de rendements obtenus est donnée dans le tableau 1 ci dessous :
Figure imgf000011_0001
Tableau 1 Exemple 2:
Cet exemple illustre le cas d'une unité de craquage catalytique avec 2 risers et 1 "cat cooler", et une zone de régénération à 2 étages, le riser 1 n'étant pas optimisé, et le riser 2 optimisé pour la production d'oléfïnes.
Débit de charge fraîche riser principal 294t/h
Débit de charge légère recyclée au riser secondaire 57t/h
Température charge fraîche riser principal 200°C Température charge légère recyclée au riser secondaire 70°C
Température de sortie du riser principal 5600C
Température de sortie du riser secondaire 580°C
Température Régénérateur étage 1 620°C
Température Régénérateur étage 2 651 °C Température catalyseur entrée riser principal 6510C
Température catalyseur entrée riser secondaire 6510C
Rapport C/O riser principal 14 Rapport C/O riser secondaire 25 Chaleur échangée au "cat cooler" 50500 Mcal/h Cet exemple met en évidence que, dans le cas conventionnel, les conditions optimales pour chaque riser ne peuvent pas être atteintes simultanément. La réalisation des conditions optimales de C/O pour le riser secondaire nécessite un refroidissement plus important entre le reg2 et le regl via le "cat cooler". Ce surcroît de refroidissement conduit à une baisse trop importante de la température du regl (620°C) et du reg2 (651°C), ce qui ne permet pas d'assurer les conditions optimales de la régénération puisque hors du domaine préférentiel. De plus, l'optimisation du second riser déstabilise le riser principal qui voit son C/O passer de 8 à 14.
La structure des rendements est donnée dans le tableau 2 ci dessous:
Figure imgf000012_0001
Tableau 2 Si les rendements en propylène, éthylène et LPG progressent nettement par la sévérisation des conditions du riser secondaire, le fort C/O du riser principal subit conduit à un rendement en gaz secs excessif de plus de 8% d'où une perte de la sélectivité propylène sur gaz sec (1,45 contre 1,56).
La diminution de ce ratio traduit le fait que le gain en propylène ne compense pas l'augmentation associée des gaz secs. Les gaz secs ne sont pas des produits valorisables et leur production est à minimiser.
Enfin, la perte des conditions optimales dans le riser principal se traduit par une forte baisse du rendement en essence de 13,5% (28,4% contre 32,82%)
Exemple 3:
Cet exemple selon l'invention illustre le cas d'une unité de craquage catalytique avec 2 risers, chacun ayant un "cat cooler" dédié qui lui permet de fonctionner en conditions optimisées. La zone de régénération à 2 étages est la même que dans les exemples 1 et 2. Débit de charge fraîche riser principal 294t/h
Débit de charge légère recyclée au riser secondaire 57t/h
Température charge fraîche riser principal 2000C Température charge légère recyclée au riser secondaire 70°C
Température de sortie du riser principal 560°C
Température de sortie du riser secondaire 580°C
Température Régénérateur étage 1 6810C
Température Régénérateur étage 2 7320C Température catalyseur entrée riser principal 7180C
Température catalyseur entrée riser secondaire 6520C
Rapport C/O riser principal 8 Rapport C/O riser secondaire 25 Chaleur échangée au "cat cooler" principal 9500 Mcal/h Chaleur échangée au "cat cooler" secondaire 32500 Mcal/h
Ce cas illustre l'invention qui permet de régler indépendamment le C/O de chaque riser. Un C/O de 25 est atteint pour le riser principal, et un C/O de 8 est maintenu dans le riser principal.
Les températures du regl de 681°C et du reg2 de 732°C se retrouvent dans les plages de fonctionnement désirées et permettent d'assurer un régénération optimale du catalyseur.
Le tableau 3 ci dessous compare les rendements ainsi obtenus avec ceux de l'exemple 1 :
Figure imgf000013_0001
Tableau 3 On constate donc une augmentation de 1,05 points de propylène (soit une augmentation de plus de 10%) et de 1,9 points en LPG (soit une augmentation de plus de 6%), ce qui compte tenu des tonnages mis en oeuvre est tout à fait significatif. En effet, sur la base d'un débit de charge traité de 294 t/h, ce gain se traduit par une production de propylène supplémentaire par rapport au cas de base ( exemple 1) de 3,09t/h
La sélectivité C3= / gaz secs est conservée voire améliorée avec un ratio de 1,60 contre 1,56 pour le cas conventionnel. L'augmentation des gaz secs dans le cas 3 est donc compensé par le gain en propylène associé.
Le rendement en essence, bien que plus faible du fait de sa conversion en LPG, reste dans le domaine recherché.

Claims

REVENDICATIONS
1) Procédé de production d'essence et de coproduction de propylène faisant appel à une unité de craquage catalytique comprenant une zone de régénération du catalyseur en un ou deux étages et une zone réactionnelle à deux risers, l'un dit principal, l'autre dit secondaire, fonctionnant en parallèle à des conditions de sévérité différentes, le rapport C/O du riser principal étant compris entre 6 et 14, le rapport C/O du riser secondaire étant compris entre 10 et 35, la température de sortie du riser principal étant comprise entre 510°C et 58O°C , la température de sortie du riser secondaire étant comprise entre 550°C et 650°C, le temps de contact dans le riser secondaire étant compris entre 20 et 500 ms, et le catalyseur circulant entre la zone de régénération et la zone réactionnelle selon deux circuits parallèles, un circuit dit principal comportant le riser principal et un premier système de refroidissement externe du catalyseur, (dit "cat cooler" principal), et un circuit dit secondaire comportant le riser secondaire et un second système de refroidissement externe du catalyseur, (dit "cat cooler" secondaire), le premier système de refroidissement étant alimenté par du catalyseur prélevé dans la zone de régénération et délivrant le catalyseur refroidi qui alimente directement le riser principal, et le second système de refroidissement étant alimenté par du catalyseur prélevé dans la zone de régénération et délivrant le catalyseur refroidi qui alimente directement le riser secondaire.
2) Procédé de production d'essence et de coproduction de propylène selon la revendication 1, dans laquelle le riser secondaire fonctionne avec un temps de contact compris entre 50 ms et 200 ms, et un flux de solide compris entre 150 et 600 kg/s. m2.
3) Procédé de production d'essence et de coproduction de propylène utilisant l'unité de craquage catalytique selon la revendication 1, dans lequel le rapport C/O du riser principal est compris entre 7 et 12, et le rapport C/O du riser secondaire est compris entrel4 et 25.
4) Procédé de production d'essence et de coproduction de propylène faisant appel à l'unité de craquage catalytique selon la revendication 1, dans lequel la température de sortie du riser principal est comprise entre 520°C et 570°C, et la température de sortie du riser secondaire est comprise entre 580 °C et 6100C. 5) Procédé de production d'essence et de coproduction de propylène faisant appel à l'unité de craquage catalytique selon la revendication 1, dans lequel la charge alimentant le riser principal a une teneur en hydrogène comprise entre 11,5% et 14,5% et préférentiellement comprise entre 11,8% et 13%, et la charge alimentant le riser secondaire a un intervalle de distillation compris entre 35°C et 250°C.
6) Procédé de production d'essence et de coproduction de propylène faisant appel à l'unité de craquage catalytique selon la revendication 1, dans lequel la charge légère alimentant le riser secondaire est constituée d'une partie de l'essence produite par l'unité de craquage catalytique elle même.
7) Procédé de production d'essence et de coproduction de propylène faisant appel à l'unité de craquage catalytique selon la revendication 1, dans lequel la charge légère alimentant le riser secondaire est constituée d'oligomères de C5,C6,C7 et C8.
8) Procédé de production d'essence et de coproduction de propylène faisant appel à l'unité selon la revendication 1, dans lequel le catalyseur utilisé pour le craquage catalytique comprend une zéolithe présentant une sélectivité de forme choisie dans le groupe suivant : MEL, NES, EUO, FER, CHA.
9) Procédé de production d'essence et de coproduction de propylène faisant appel à l'unité de craquage catalytique selon la revendication 1, dans lequel la proportion de zéolithe présentant une sélectivité de forme par rapport à la quantité totale de zéolithe varie de 2% à 60%, préférentiellement de 3 % à 40%, et de manière encore préférée de 3% à 30% poids.
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