Procédé pour la circulation d'un catalyseur sous forme d'une matière
granuleuse et appareil pour la mise en oeuvre du procédé
La présente invention a pour objet un procédé pour la circulation d'un catalyseur sous forme d'une matière granuleuse, dont la présence sert à la conversion des hydrocarbures, la matière granuleuse s'écoulant par gravité vers le bas sous forme d'un lit mobile compact à travers un appareillage contenant plusieurs zones de traitement pour être reprise à la base de cet appareillage et retransportée vers le haut au moyen d'un gaz élévateur, caractérisée en ce qu'on fait s'écouler la matière granuleuse vers le bas d'une manière continue grâce à une alimentation constante, depuis une chambre de traitement à travers des conduits d'alimentation, sous forme d'une colonne mobile,
dans diverses chambres d'engagement groupées au-dessous et autour de ladite chambre de traitement et dans lesquelles la matière granuleuse est mise en contact avec le gaz élévateur, chaque chambre d'engagement comprenant un tube élévateur de diamètre réduit, en ce qu'on introduit le gaz élévateur dans des chambres cylindriques closes disposées dans chaque chambre d'engagement par des canalisations d'entrée débouchant à l'extrémité supérieure de manchons disposés entre chaque tube élévateur et la paroi de chaque chambre cylindrique close, en ce qu on amène du gaz élévateur additionnel aux chambres cylindriques closes par des conduits dont les orifices de décharge sont disposés de façon à décharger un courant de gaz élévateur en un point disposé au-dessous et à une certaine distance de l'embouchure de chaque tube élévateur,
de sorte que ce gaz élévateur est introduit dans le lit formé au-dessous de l'extrémité de chaque tube élévateur et diffusé vers le haut à travers une couche de ce lit dans la direction des tubes élévateurs, les différents orifices d'entrée du gaz élévateur étant suffisamment éloignés pour empêcher la migration de gaz de l'un à l'autre des orifices d'entrée, la matière granuleuse étant engagée par le gaz et entraînée vers le haut à travers les tubes élévateurs vers au moins une chambre de dégagement, la matière granuleuse séparée du gaz élévateur dans cette chambre de dégagement pour parcourir à nouveau son chemin d'écoulement vers le bas à travers l'appareillage.
L'appareil pour la mise en ceuvre du procédé est caractérisé en ce qu'il comporte une cham bre de traitement comprenant une zone de réaction, une zone intermédiaire dans laquelle les produits sont séparés du catalyseur, et une zone de régénération dans laquelle le catalyseur est débarrassé du dépôt de carbone, lesdites zones étant séparées l'une de l'autre, mais disposées de manière telle que la matière granuleuse supportant le catalyseur puisse les traverser et s'écouler vers le bas, plusieurs tubes élévateurs répartis périphériquement autour de ladite chambre, et une chambre de distribution disposée au-dessous de cette chambre,
les tubes élévateurs communiquant à leurs extrémités inférieures avec des chambres d'engagement liées à la chambre de distribution par des conduits d'alimentation de la matière granuleuse et à leurs extrémités supérieures avec des chambres de dégagement, lesquelles s'étendent à une certaine hauteur au-dessus des extrémités supérieures desdits tubes élévateurs, ces chambres de dégagement comportant des plateaux permettant de retarder la chute libre de la matière granuleuse à l'intérieur des dites chambres de dégagement.
Dans le cas d'un appareil pour la conversion des hydrocarbures, la matière granuleuse est de préférence un catalyseur, et le milieu gazeux utilisé pour le transport pneumatique peut comprendre soit des gaz de fumées, de la vapeur d'eau ou tout autre gaz inerte, soit des hydrocarbures gazeux ou vaporisés, de l'air, etc.
La présente invention a pour but d'éliminer en majeure partie les défauts de fonctionnement des dispositifs de circulation des solides ainsi que tous autres facteurs qui contribuent à l'usure de ces substances solides au cours du fonctionnement de ces dispositifs dans les appareils connus.
Plusieurs formes d'exécution de l'appareil pour la mise en oeuvre du procédé sont représentées, à titre d'exemple, au dessin annexé.
La fig. 1 est une élévation schématique d'une forme d'exécution du dispositif élévateur de l'appareil.
La fig. 2 montre, à plus grande échelle et partiellement en coupe, une élévation partielle de l'extrémité inférieure du dispositif élévateur selon la fig. 1.
La fig. 3 est une vue en plan par-dessus la fig. 1.
La fig. 4 est une coupe horizontale selon la ligne 4-4 de la fig. 1.
La fig. 5 montre, à plus grande échelle, une coupe horizontale selon la ligne 5-5 de la fig. 1.
La fig. 6 est une élévation verticale à plus grande échelle (partiellement en coupe) de la partie supérieure d'une chambre de réaction unitaire présentant de légères modifications par rapport à celle de la fig. 1.
La fig. 7 est une vue analogue d'une chambre modifiée, montrant la partie inférieure de cette chambre se continuant au-dessous de la partie représentée sur la fig. 6.
La fig. 8 est une vue fragmentaire, à plus grande échelle, d'un dispositif d'évacuation des solides ayant une forme différente de celui de la fig. 7.
La fig. 9 est une élévation verticale, partiellement en coupe, montrant la disposition du séparateur de fines et les conduits reliant ce séparateur à la trémie supérieure représentée sur la fig. 6.
La fig. 10 est une coupe verticale de la chambre de dégagement dans le cas où l'on utilise plusieurs tubes élévateurs.
La fig. il est une coupe horizontale selon la ligne 11-11 de la fig. 10.
La fig. 12 est une vue fragmentaire à plus grande échelle, en élévation verticale et partiellement en coupe, d'une chambre d'engagement de l'élévateur ayant une forme différente de celle représentée sur les fig. i et 2.
En se reportant à la fig. 1, un catalyseur sous forme d'éléments de dimensions relativement grandes ou d'agglomérés tels que des pastilles ou des grains dont les dimensions peuvent être comprises entre 1 mm et 1 cm, est évacué d'une façon continue de la base d'une trémie supérieure 11 et s'écoule par gravité vers le bas à travers un joint de pression 12 jusqu'à l'extrémité supérieure d'une chambre de traitement indiquée d'une manière générale par 13 et qui comprend une zone de réaction et une zone de régénération.
En traversant la chambre de traitement 13, le catalyseur s'écoule vers le bas par gravité sous forme d'un lit mobile compact et traverse successivement, tout d'abord, la zone de réaction où il est mis en contact avec des hydrocarbures, en phase liquide ou en phase vapeur, pour réaliser la conversion désirée, puis une zone intermédiaire dans laquelle les produits de conversion gazeux sont séparés du catalyseur qui a été contaminé par un dépôt de coke, enfin la zone de régénération dans laquelle le catalyseur est débarrassé de son dépôt carboné, par combustion de celui-ci dans un gaz contenant de l'oxygène, par exemple.
Le catalyseur réactivé s'écoule ensuite vers le bas depuis le bas de la chambre 13 à travers un conduit vertical 14 jusqu'à l'intérieur d'une chambre de distribution 15 du catalyseur dont l'axe est aligné avec celui de la chambre 13. Le catalyseur s'écoule directement de l'extrémité inférieure du conduit 14 sur un lit mobile compact 16 (fig. 2) maintenu à l'intérieur de la chambre de distribution 15.
Ce lit 16 a seulement des dimensions suffisantes pour permettre un écoulement uniforme du catalyseur.
Depuis l'extrémité inférieure de la chambre de distribution 15, le catalyseur s'écoule vers le bas et radialement vers l'extérieur à travers plusieurs conduites d'alimentation 17 qui le mènent à différentes chambres d'engagement 18 où il est mis en contact avec un gaz élévateur. Ces chambres 18 sont groupées au-dessous et autour de la chambre 13 et le catalyseur s'écoule vers le bas dans chacune d'elles sous forme d'une colonne mobile compacte. Les conduits d'alimentation 17 ont une longueur approximativement uniforme et, avec le lit mobile compact 16 et le conduit vertical 14, ils constituent un joint d'étanchéité aux gaz entre l'extrémité inférieure de la chambre 13 et les chambres d'engagement 18.
Dans chaque chambre 18 est disposé un tube élévateur vertical 20 s'étendant vers le haut depuis un point bas situé à l'intérieur de la chambre d'engagement correspondante 18, l'extrémité inférieure dudit tube élévateur 20 étant plongée dans la couche de catalyseur qui y est contenue. Les tubes élévateurs 20 sont disposés autour de la chambre 13 et aussi près que possible de celleci. Dans la forme d'exécution selon les figures de 1 à 4, on a rleprésenté douze tubes élévateurs 20 disposés en groupes de trois diamétralement opposés. Bien entendu, on pourrait prévoir n'importe quel autre nombre et n'importe quelle autre disposition des tubes élévateurs.
Au sommet de l'élévateur, chaque groupe de trois tubes 20 pénètre dans une chambre de dégagement 31 commune et les quatre chambres de dégagement sont disposées de telle sorte que les conduits 33 qui partent de leur partie inférieure et qui mènent à la trémie supérieure 1 1 aient une longueur approximativement uniforme. Si on le préfère, néanmoins, on pourra utiliser une chambre de dégagement unique, de grandes dimensions.
En se reportant à la partie du dispositif élévateur où l'on introduit le catalyseur, et qui a été représentée à la fig. 2, on peut voir que chaque chambre d'engagement 18 comporte une chambre cylindrique close 21 entourant coaxialement l'extrémité inférieure du tube élévateur 20. Le conduit 17 est relié latéralement à la chambre cylindrique 21 de telle sorte que la substance granuleuse qui y est introduite et qui s'écoule vers le bas sous forme d'une masse compacte puisse avoir une surface libre dans la région supérieure de la chambre 21.
Un manchon cylindrique 22, disposé coaxialement entre le tube élévateur 20 et la paroi de la chambre 21, s'étend vers le haut au-delà de l'extrémité supérieure de la chambre. Un joint 23 ferme l'extrémité supérieure de l'espace annulaire 24 ménagé entre le tube élévateur 20 et le manchon 22.
Le gaz élévateur est introduit dans l'espace annulaire 24 par une canalisation d'entrée 25 débouchant à l'extrémité supérieure du manchon 22 et le gaz élévateur s'écoule vers le bas à travers l'espace annulaire 24 pour être déchargé sous forme de courant annulaire autour de la périphérie inférieure du tube élévateur 20.
Le courant annulaire de gaz élévateur emporte le catalyseur qui s'écoule vers l'intérieur audessous de l'extrémité inférieure du manchon 22 et entraîne ce catalyseur dans l'orifice d'entrée du tube élévateur 20. L'extrémité inférieure du manchon 22 peut se terminer au niveau de l'extrémité inférieure du tube élévateur ou légèrement plus haut ou légèrement plus bas si on le désire. Le réglage désiré du manchon peut être déterminé à l'avance et le manchon construit à cet effet; on peut également prévoir un élément de manchon additionnel réglable, non représenté, que l'on adapte alors à l'extrémité inférieure du manchon 22 de façon à rendre réglable la position dudit manchon. Le gaz élévateur est amené à l'orifice de la canalisation 25 par un collecteur annulaire 26 relié aux différents orifices d'entrée de gaz des chambres d'engagement restantes.
De préférence, le collecteur annulaire 26 est disposé coaxialement à l'axe de la chambre 13.
Du gaz élévateur additionnel peut être amené à la chambre cylindrique 21 par un conduit d'entrée 27, dans la partie la plus basse de ladite chambre.
L'orifice de décharge du conduit 27 est aligné axialement avec le tube élévateur 20 et est disposé de façon à décharger un courant de gaz élévateur en un point disposé au-dessous et à une certaine distance de l'embouchure du tube élévateur, si bien que ce gaz élévateur est introduit dans le lit formé au-dessous de l'extrémité du tube élévateur, et diffuse vers le haut à travers une couche de ce lit dans la direction de l'orifice du tube élévateur. Normalement la majeure partie du gaz élévateur sera introduite par la canalisation d'entrée 25 et une quantité relativement faible, ne dépassant pas environ 25 O/o de l'ensemble du gaz élévateur, sera introduite par l'orifice du conduit 27.
Toutefois, dans certain cas, il peut être désirable d'introduire tout le gaz élévateur ou la majeure partie de ce gaz au moins par l'orifice du conduit d'entrée 27 et dans ce cas le manchon 22 peut être supprimé et le catalyseur qui entre dans la chambre d'engagement 18 par le conduit d'alimentation 17 peut s'écouler vers le bas sous forme de courant annulaire, en restant en contact avec la surface extérieure du tube élévateur 20. L'extrémité verticale du conduit d'entrée 27 peut être rendue réglable de façon à permettre une modification de l'espace compris entre ladite extrémité et le bas du tube élévateur 20.
Du gaz élévateur additionnel peut être introduit au niveau de l'orifice d'entrée du tube élévateur 20 ou au-dessus de ce niveau, et à une certaine distance de celui-ci, de manière que ce gaz s'écoule vers le bas ou latéralement concurremment avec le catalyseur vers l'orifice d'entrée du tube élévateur, ce qui facilite son écoulement, tout en complétant la quantité de gaz élévateur introduit en d'autres points.
Par exemple, ce gaz élévateur additionnel peut être introduit par un conduit 28 à l'extrémité supérieure de la chambre d'engagement 18.
On pourra également supprimer l'introduction du gaz secondaire par le conduit 27, auquel cas l'entraînement sera effectué par le gaz primaire introduit par la canalisation d'entrée 25 et l'espace annulaire 24, augmenté des petites quantités de gaz introduit par le conduit 28 et diffusant vers le bas à travers le lit de catalyseur dans la chambre d'engagement 18.
On a représenté à la fig. 12 une variante du dispositif d'introduction du gaz élévateur dans la chambre d'engagement. Dans cette variante, la chambre d'engagement 1 8a comporte une partie inférieure évasée 19 qui entoure l'extrémité inférieure de la chambre cylindrique close 21cor, et qui forme avec celle-ci, à un niveau intermédiaire, un espace annulaire l9a, communiquant avec un conduit d'arrivée de gaz 28a, si bien que le gaz introduit par ce conduit pénètre dans l'espace annulaire l 9a et diffuse latéralement à travers la couche de catalyseur vers l'orifice du tube élévateur 20.
Un manchon 22a entoure coaxialement le tube élévateur 20 en créant un espace annulaire 24a entre lui-même et la paroi extérieure du tube élévateur; cet espace communique avec la canalisation d'entrée de gaz 25 qui fonctionne d'une manière analogue à celle de la canalisation 25 de la fig. 2. En fonctionnement, le gaz primaire qui constitue la majeure partie est introduit par la canalisation d'entrée 25, alors qu'une fraction faible de gaz auxiliaire est admise par le conduit d'arrivée 28a ; cette fraction sert à relâcher le lit de catalyseur et à le pousser vers l'orifice du manchon 22a qui est ouvert à sa base, et à faciliter l'entraînement du catalyseur dans le tube élévateur 20 par le gaz principal déchargé par l'espace annulaire 24a.
Comme on peut le voir sur la fig. 12, un contrôleur de pression PC peut être prévu pour régler le taux d'admission de gaz par le conduit 28a en vue de maintenir une pression différentielle fixe par rapport à un point déterminé à l'avance du tube élévateur 20.
Le gaz élévateur introduit soit par la base, soit latéralement, concurremment avec le catalyseur, sert tout d'abord à exercer une régulation du taux d'écoulement du catalyseur, car il est connu que même des quantités relativement faibles de gaz s'écoulant vers le bas ou latéralement avec le catalyseur dans la chambre d'engagement peuvent permettre une régulation de l'écoulement du catalyseur à l'intérieur d'un tube élévateur. Il est alors évident que l'écoulement dans chaque tube élévateur peut être contrôlé en réglant le passage de petites quantités de gaz à travers l'un ou l'autre conduit d'entrée 27 ou 28 ou à travers les deux, ou à travers le conduit d'arrivée 28a.
Le gaz élévateur peut, bien entendu, être additionné d'une quantité relativement faible de gaz introduit en excès pour former joint en un point disposé sur le chemin du catalyseur allant à la chambre d'engagement, et par exemple à l'orifice d'entrée 29 (fig. 2) à l'extrémité supérieure de la chambre de distribution 15. Le gaz est amené aux conduits d'entrée 27 par un collecteur annulaire 30 et disposé également coaxialement à l'axe de la chambre 13.
Le gaz élévateur introduit par les différents orifices d'entrée peut être amené à s'écouler dans la chambre d'engagement 18 du fait que l'on maintient à la source de gaz élévateur une pression plus élevée que celle qui est nécessaire dans la chambre d'engagement de l'élévateur; le gaz élévateur peut également provenir d'une source à basse pression et être refoulé dans la chambre d'engagement de l'élévateur par un thermo-compresseur comme cela est représenté en 34 (fig. 2). Dans ce dernier cas le gaz élévateur introduit dans la chambre d'engagement comprendra une fraction importante du gaz de compression utilisé par le thermo-compresseur.
Chaque tube élévateur 20 s'étend vers le haut jusqu'à une distance notable au-dessus de l'extrémité de la trémie supérieure 11 et fait saillie à l'intérieur d'une chambre de dégagement 31 (fig. 1), une chambre de dégagement séparée étant prévue pour chaque groupe de trois tubes élévateurs 20 (fig. 3). A l'intérieur de chaque chambre de dégagement 31 le catalyseur se dégage d'une manière connue du gaz élévateur et ce dernier est évacué de la chambre de dégagement par l'orifice 32. Le catalyseur dégagé se rassemble à la base de la chambre de dégagement 31 qu'il quitte par des conduits d'écoulement 33 dirigés radialement vers le bas et vers l'intérieur, dans la direction de l'axe commun de l'ensemble.
Les conduits 33 sont reliés à l'extrémité supérieure de la trémie 11 et ils déchargent le catalyseur dégagé sur le lit de catalyseur qui est maintenu dans ladite trémie pour assurer l'écoulement.
Bien que la forme d'exécution représentée montre des chambres de dégagement individuelles pour chaque groupe de trois tubes élévateurs, il est bien entendu que l'installation peut comprendre également une chambre de dégagement unique de grandes dimensions et d'un diamètre suffisant pour recevoir les extrémités de tous les tubes élévateurs ou au contraire des chambres de dégagement individuelles pour chacun des tubes individuels. Dans le cas d'une chambre de dégagement unique et plus grande, le catalyseur dégagé provenant des courants de gaz élévateurs se collecte à la base de ladite chambre et s'écoule vers le bas et vers l'intérieur, dans un orifice central de sortie disposé suivant l'axe de la chambre de traitement 13.
Le catalyseur dégagé peut alors s'écouler verticalement vers le bas à travers un conduit d'alimentation unique débouchant au centre de la base de la chambre de traitement.
Les dimensions et la disposition des tubes élévateurs et des conduits de transfert sont établies de telle sorte que les fluctuations de pression qui se produisent à l'extrémité inférieure de l'un quelconque des tubes élévateurs à la suite d'une accumulation de catalyseur dans ces tubes, n'ont pas d'influence sur les orifices d'entrée de l'un ou de plusieurs des autres tubes élévateurs. Grâce au chemin d'écoulement relativement long que devrait suivre toute fraction de gaz qui chercherait à se déplacer d'une région entourant un des orifices de tube élévateur vers un autre orifice, une résistance suffisante est imposée à l'écoulement du gaz pour empêcher toute migration de ce gaz, pour toutes les fluctuations de pression auxquelles on peut normalement s'attendre.
Grâce à la chute de pression notable qui se produit à travers la masse du catalyseur, sur le chemin allant d'un orifice d'entrée d'élévateur à un autre orifice d'entrée, il y a une période de temps suffisante pour que tout mauvais fonctionnement se produisant dans un tube élévateur puisse se corriger de lui-même avant que les fluctuations de pression qui en résultent à la base de l'élévateur fonctionnant mal puissent avoir une influence sur les autres orifices d'entrée.
Dans la forme d'exécution qui vient d'être décrite on a supposé que le gaz élévateur primaire, qui peut être par exemple un gaz de fumée, provient d'une source maintenue à une pression inférieure à la pression requise dans les chambres d'engagement 18 de l'élévateur.
Pour introduire les gaz de fumée fournis par le collecteur 26 dans le manchon 22 de la chambre d'engagement d'un élévateur à la pression élevée désirée, le thermo-compresseur 34 est disposé dans chaque canalisation d'entrée de gaz 25. Ce thermo-compresseur est un compresseur à jet et est alimenté en vapeur d'eau à relativement haute pression par un conduit 35 relié à un collecteur de vapeur d'eau 36. Les gaz de fumée provenant du collecteur 26 sont amenés au thermo-compresseur à jet par un conduit 37.
Chacun des conduits de gaz allant aux chambres d'engagement du dispositif élévateur comporte une soupape de réglage disposée de la manière usuelle. Si on le désire toutefois, on peut prévoir un dispositif de réglage automatique pour régler séparément les soupapes de réglage sélectives suivant les variations de pression dans le dispositif élévateur. Tout mauvais fonctionnement dans l'un des élévateurs, susceptible de provoquer des fluctuations de pression dans cet élévateur, amènera en conséquence le dispositif de réglage automatique à régler l'entrée des gaz dans l'élévateur en mauvais fonctionnement, de façon à corriger ce mauvais fonctionnement, d'une manière analogue à ce qui a été représenté sur la fig. 12.
Il est bien entendu que lorsque la zone de régénération d'une chambre de traitement unitaire fonctionne à une pression suffisamment élevée, des gaz de fumée peuvent être soutirés de cette zone et conduits directement aux chambres d'engagement de l'élévateur sans qu'il y ait lieu d'utiliser des dispositifs additionnels tels que les thermo-compresseurs à jet 34.
En utilisant une multiplicité de tubes élévateurs, les taux relativement élevés d'usure que l'on rencontrait jusquà présent lorsqu'on n'utilisait qu'un seul tube élévateur de grand diamètre pour la circulation de grandes quantités de solides dans les opérations industrielles, peuvent être diminués considérablement. Une autre élimination des causes possibles d'usure des solides dans un dispositif élévateur unique ou multiple est également obtenue par le mode de construction et de disposition ci-après décrit.
Bien que les tubes élévateurs 20 se déchargent dans une zone étendue à l'intérieur des chambres de dégagement 31, ce qui entraîne une réduction de la vitesse des gaz et par suite la séparation des solides et des gaz, les particules solides déchargées des élévateurs gardent encore, au point de charge, une force vive telle que ces particules sont projetées vers le haut jusqu'à une certaine distance au-dessus du sommet de l'élévateur. A moins de prévoir des dispositifs spéciaux, tout ou partie des ces particules solides peuvent venir frapper le sommet ou les parois latérales des chambres de dégagement avec une force suffisante pour provoquer la rupture et l'usure des particules.
Les particules brisées et les fines, si on leur permettait de rester et de s'accumuler dans la masse de solides en circulation, gêneraient de différentes manières le bon fonctionnement du dispositif ; même si ces fines étaient éliminées, il y aurait d'ailleurs une perte de substances coûteuses qui nuirait à l'économie générale de l'installation. Le choc sur le moment et les parois latérales des chambres de dégagement peut être éliminé en grande partie en donnant à ces chambres 31 des dimensions telles que leurs parois soient en dehors du chemin parcouru par les particules solides à une vitesse notable.
Cependant, il y a un autre facteur important qui contribue à l'usure des particules solides et qui n'est pas supprimé par l'augmentation de la hauteur et du diamètre desdites chambres ; c'est l'usure due au choc des particules du catalyseur retombant sous l'effet de l'accélération de la pesanteur depuis le niveau maximum qu'elles ont pu atteindre.
Les particules du catalyseur ayant les dimensions indiquées plus haut, lorsqu'elles sont élevées à une hauteur de 33 m ou plus dans des tubes ayant un diamètre convenable peuvent atteindre à l'extrémité de décharge de l'élévateur une vitesse moyenne de 10 m par seconde ou davantage et elles peuvent par suite être projetées au-dessus de l'extrémité de décharge du tube élévateur jusqu'à une hauteur pouvant atteindre 7 m et même quelquefois
10 m ou davantage avant de commencer à redescendre.
Pour réduire au minimum l'usure due à ce facteur, la vitesse de décharge des solides et par conséquent la hauteur qu'ils peuvent atteindre dans les chambres de dégagement sera réduite efficacement en évasant la partie supérieure de l'élévateur; les particules solides sont alors transportées par le courant gazeux
sur la majeure partie du chemin parcouru dans l'élévateur (dans la partie non évasée du tube élévateur) à des vitesses suffisamment élevées pour permettre un écoulement régulier, et elles
subissent ensuite une décélaration régulière dans la partie supérieure du tube élévateur de manière à être déchargées dans les chambres de dégagement à vitesse réduite. Pour obtenir cette décélaration régulière sans qu'il risque de se produire une agglutination ou une tendance à écoulement intermittent, l'angle d'évasement du tube élévateur doit être très faible.
On a trouvé qu'un angle compris par exemple entre 0,150 et 30, donne la décélaration régulière désirée sans provoquer une détente trop soudaine du gaz élévateur, qui tendrait à développer des concentrations localisées de particules au point de détente ou au-dessus, ce qui entraînerait la formation d'agglomérats ou un écoulement irrégulier indésirable risquant de provoquer une usure accrue. Lorsqu'on utilise les angles d'évasement indiqués, les diamètres de la partie non évasée du tube élévateur et le sommet de la section évasée ont entre eux les relations suivantes : le rapport du carré du dernier au carré du premier est compris environ entre 1,3/1 et 5,0/1, ce rapport étant égal au rapport des sections transversales horizontales aux endroits indiqués du tube élévateur.
Dans la plupart des installations industrielles (c'està-dire pour les élévateurs compris entre 30 et 100 m de haut), la longueur de la partie évasée sera d'environ 7 à 15 m.
Dans la forme d'exécution représentée aux fig. 1 et 2, les tubes élévateurs 20 pénètrent dans les chambres de dégagement 31 en un endroit disposé le long d'une corde écartée d'une certaine distance du centre de la chambre de dégagement respective. Ce mode de construction permet une disposition plus compacte des différentes chambres de dégagement autour de la périphérie de la trémie 1 1 et facilite la construction du support de l'installation.
Pour éviter les chocs du courant de décharge des solides contre la partie 38 (fig. 5) de la paroi d'une chambre de dégagement, cette partie étant la plus proche des tubes élévateurs, l'extrémité supérieure de chaque tube est évasée excentriquement, de telle sorte que la portion de la paroi (s) du tube élévateur qui est la plus proche de ladite partie 38 de la paroi de la chambre de dégagement, est sensiblement rectiligne et parallèle à l'axe vertical de la chambre de dégagement, tandis que la paroi opposée (T) du tube élévateur va en s'évasant vers le haut, dans la direction de l'axe de la chambre de dégagement suivant l'angle précédemment indiqué.
Du fait de cet évasement excentré, le courant de solides déchargés est repoussé par l'intérieur à partir de la partie 38 de la paroi de la chambre de dégagement, et dirigé vers la partie 39 de cette paroi qui est la plus éloignée de la ligne des tubes élévateurs.
Alors que la vitesse de chacun des courants de solides et de gaz émergeants déchargés dans les différentes chambres de dégagement 31 est ainsi réduite par un évasement de la partie supérieure du tube élévateur 20 et que la majeure partie au moins des particules solides contenues dans le courant est ainsi projetée vers le haut dans chaque chambre de dégagement à une hauteur réduite, ce qui offre une sauvegarde additionnelle contre la rupture des particules déchargées et donne une plus grande souplesse de fonctionnement permettant l'utilisation efficace d'une vitesse de décharge plus élevée au sommet de l'élévateur, on prévoit dans chaque chambre de dégagement 31 des organes pour réduire efficacement la vitesse maximum en chute libre susceptible d'être atteinte par les solides granuleux descendants,
ce qui réduit par cela même leur force d'impact contre la base des chambres de dégagement ou contre les particules qui reposent sur cette base. On obtient ce résultat, comme cela a été représenté sur les fig. 1 et 5 par exemple, en interrompant la chute déjà commencée des substances solides dégagées des tubes élévateurs 20 en un point intermédiaire de leur course vers
Les solides arrivant dans les chambres de dégagement 31 sont ainsi amortis dans leur descente en tombant sur une couche de solides arrivés avant eux, puis ils sont déchargés à travers les ouvertures 44 pour atteindre finalement la base de la chambre 31.
La forme d'exécution modifiée, selon les fig. 10 et 11, comprend un dispositif utilisant seulement quatre tubes élévateurs 20a. Cette forme d'exécution n'est pas restreinte toutefois, bien entendu, à un nombre de tubes élévateurs déterminé. Tous les tubes élévateurs 20a se déchargent dans une chambre de dégagement commune 31 a et sont répartis coaxialement autour de l'axe longitudinal de cette chambre.
Les extrémités inférieures des tubes élévateurs 20a (non représentés) reçoivent le catalyseur de chambres d'engagement analogues aux chambres 18 des fig. 1 et 2, mais qui sont disposées différemment par rapport à l'axe de la chambre de traitement 13. Ces chambres d'engagement, dans cette forme d'exécution, sont alignées avec les manchons correspondants 22a qui sont dirigés verticalement vers le haut, vers la chambre de dégagement unique 31a.
Par ailleurs, le fonctionnement est sensiblement analogue à celui précédemment décrit, le gaz étant évacué par un orifice 32a et les solides dégagés accumulés à la base de cette chambre sont déchargés par un conduit 33a.
La chambre de dégagement 31 a comporte également des dispositifs interrupteurs de chute en vue de réduire l'usure des solides par choc, dans cette chambre. Comme cela est représenté, une surface de séparation formant plaque de base 50 s'étend horizontalement à travers la chambre de dégagement, à l'intérieur de la moitié inférieure de celle-ci, et elle sépare la zone de dégagement proprement dite qui est au-dessus de la partie du lit d'écoulement disposée au-dessous. Quatre chicanes 51 de forme pentagonale, disposées à angle droit l'une par rapport à l'autre, divisent l'espace de dégagement de la chambre 31 a en quatre secteurs égaux, si bien que chacun des tubes élévateurs 20a se décharge dans un des secteurs respectifs.
Les chicanes 51 sont portées du côté le plus long de chacune d'elles par un pilier 52 porté lui-même par des consoles fixées à la plaque de base 50. Une série de plateaux inclinés 53, 54, 55 s'étendent vers l'intérieur et vers le haut à partir de la paroi extérieure de la chambre de dégagement 3 ; ces plateaux sont espacés verticalement l'un par rapport à l'autre et chacun d'eux aboutit dans un rebord circulaire intérieur et parallèle à celui de l'autre plateau et disposé suivant une surface tronconique, coïncidant avec les arêtes inclinées des chicanes 51 qui supportent d'ailleurs les arêtes intérieures desdits plateaux.
Grâce à cette disposition, comme dans le cas de la première forme d'exécution, les plateaux sont maintenus à l'extérieur du chemin du courant ascendant de solides mais restent sur le chemin des solides dégagés qui retombent. Ces plateaux présentent également des orifices de décharge 56 le long de leurs périphéries extérieures, les orifices de chaque plateau étant décalés par rapport à ceux du plateau suivant. Ces plateaux peuvent également être munis d'arêtes de retenue pour les solides, analogues aux nervures 45 précédemment décrites. La plaque de base 50 est munie d'une série d'éléments tubulaires 57 disposés symétriquement et dirigés vers le bas et à travers lesquels les solides qui atteignent finalement cette plaque sont déchargés sur la couche disposée au-dessous.
Le fonctionnement de cette forme d'exécution est tout à fait analogue à celui de la forme d'exécution précédemment décrite.
Les chicanes 51 servent principalement à séparer les courants individuels émergeant des tubes élévateurs tandis que les courants montent à travers le passage tronconique limité par les arêtes intérieures des plateaux, ce qui réduit toute tendance à écoulement turbulent qui pourrait être occasionné par l'influence possible d'un courant sur l'autre. Si on le désire, les tubes individuels 20a peuvent aller en s'évasant à leur partie supérieure suivant un angle faible, de manière à réduire la vitesse de décharge ; l'évasement peut également n'être prévu que le long de la partie de la paroi du tube élévateur qui est la plus éloignée du pilier 52.
En se référant plus particulièrement aux fig. 6 et 7, on va maintenant décrire plus en détail la disposition et le fonctionnement des zones de conversion et de régénération de l'installation. Le catalyseur qui quitte les chambres de dégagement 31 par les conduits 33 est déchargé au sommet de la trémie 1 1 d'où il passe à travers le joint 12 dans la chambre de traitement 13. Lorsqu'on utilise la chambre de dégagement 31 a représentée sur la fig. 10 par exemple, les solides sont déchargés à la base de cette chambre, si bien que la trémie 11 (fig. 6) peut être supprimée et que les conduits 33a de décharge des solides peuvent aboutir directement au sommet de la chambre de traitement 13. Au sommet de cette chambre de traitement 13 est placé un conduit d'entrée 59 pour le gaz (fig. 6).
La chambre 13 est entourée par une enveloppe cylindrique allongée unique, de forme étagée, comportant des sections de diamètres progressivement croissants de haut en bas. La section la plus élevée et la plus étroite 60 contient la zone de réaction. La section intermédiaire 61 comprend, de haut en bas, la zone de dégagement des vapeurs, la zone de purge, la zone de transfert du catalyseur et le premier étage de la zone de régénération. La section la plus basse et la plus large 62 contient la zone correspondant au second étage de régénération. Comme cela a été représenté sur la fig.
1, on peut supprimer l'élargissement de la zone inférieure de régénération. A partir du bas de la zone de régénération, le catalyseur est évacué par un dispositif spécial assurant une évacuation uniforme sur toute la section de la chambre et est déchargé dans un dispositif récepteur tel qu'une chambre de distribution 15 (fig. 1) qui distribue le catalyseur par différents conduits 17 aux différentes chambres d'engagement 18 de l'élévateur.
Le catalyseur qui pénètre dans la partie supérieure de la section 60 est reçu sur une plaque distributrice 65 et forme un lit compact. La majeure partie du catalyseur provenant de ce lit est déchargée par une série de conduits distributeurs 68 qui se vident à l'intérieur de la section 60 sur la surface d'un lit disposé au-dessous de la plaque 65, si bien qu'on a un espace récepteur de vapeur qui entoure les conduits 68 et qui est disposé entre la face inférieure de la plaque 65 et la surface supérieure du lit catalyseur disposé au-dessous.
Une fraction du catalyseur provenant du lit qui repose sur la plaque 65 s'écoule dans un manchon cylindrique 67, ouvert à ses extrémités, et qui traverse une ouverture pratiquée dans la plaque 65 de façon à se décharger dans une chambre cylindrique 66 disposée coaxialement et montée au-dessous de la plaque 65. Un conduit d'introduction 69 des hydrocarbures traverse la partie centrale du manchon 67 et aboutit à une tête de pulvérisation 70 par laquelle on peut introduire les hydrocarbures liquides seuls ou mélangés avec de la vapeur d'eau ou des hydrocarbures vaporisés.
Ce conduit est entouré et protégé à l'intérieur du manchon 67 par une enveloppe 71 qui est munie à son extrémité inférieure, au-dessous de l'orifice de décharge du manchon 67, d'une partie évasée vers l'extérieur 72 et qui se prolonge par une partie évasée vers l'intérieur disposée au-dessous et destinée à s'adapter à la périphérie extérieure de la tête de pulvérisation 70.
La chambre cylindrique 66 comporte à son extrémité inférieure un rebord dirigé vers l'intérieur et qui est disposé à un niveau coïncidant approximativement avec celui de l'extrémité inférieure de la partie évasée vers l'extérieur 72, créant ainsi un passage annulaire étroit 73 à travers lequel le catalyseur s'écoule sous forme d'un rideau annulaire tombant librement audelà des jets de liquide déchargés par la tête 70, sur la surface du lit compact disposé audessous. La tête de pulvérisation 70 peut être d'un type approprié pour transformer en brouillard, pulvérisation, ou toutes autres particules liquides l'hydrocarbure liquide qui est introduit.
L'arête intérieure du rebord est distante de la partie 72 de manière à permettre la formation d'un rideau relativement épais de particules de catalyseur tombant librement, de façon à arrêter complètement ou tout au moins d'une manière suffisante le passage de toutes les particules liquides atomisées projetées sur ce rideau par la tête de pulvérisation 70. Grâce à cette disposition, on réduit au minimum toute migration de particules liquides atomisées qui seraient susceptibles de se déposer sur les surfaces intérieures dans la section 60 de la chambre, ce qui évite toute formation nuisible de dépôt carboné sur ces surfaces. Un jet non représenté de vapeur d'eau ou de gaz inerte est dirigé vers le bas, juste au-dessus de la tête de pulvérisation 70, et constitue une nouvelle sauvegarde contre l'accumulation de carbones sur cette tête.
A travers la paroi de la section 60 de la chambre de traitement passe un tube 74 qui communique avec l'espace récepteur de vapeur disposé au-dessous de la plaque 65 et qui permet d'introduire des vapeurs additionnelles d'hydrocarbures à convertir. La charge d'hydrocarbure liquide se vaporise ou se convertit, tout au moins partiellement, en produits vaporisés, par contact avec le rideau de catalyseur chaud, et ces vapeurs, avec celles qui ont été admises par le tube 74, s'écoulent vers le bas, à travers le lit descendant compact de catalyseur, dans la section 60. D'une manière connue, on maintient dans cette section les conditions voulues pour effectuer la conversion désirée - un cracking par exemple - des vapeurs d'hydrocarbures traversant ce lit de catalyseur.
A partir de l'extrémité inférieure de la zone de contact avec les hydrocarbures, à l'intérieur de la section 60, le catalyseur s'écoule vers l'extérieur sous forme d'une masse mobile compacte de façon à constituer un lit élargi sup- porté par une plaque à chicanes 75 et limité à sa périphérie extérieure par les parois de la section 61, constituant ainsi une surface annulaire en pente 76 pour le dégagement des gaz, surface entre la paroi de la section 60 et la paroi de la section 61. En passant du bas de la section 60 à la section 61, le mélange de catalyseur et de produits gazeux de réaction s'écoule vers le bas à travers une section de dégagement 77 et qui s'étend à travers la partie basse de la section 60.
Cette section de dégagement 77 comprend trois groupes de canaux allongés 78 et 78a qui s'étendent latéralement à travers la partie inférieure de la section 60, à trois niveaux verticaux différents, les canaux inférieurs 78a étant considérablement plus profonds que les autres. Ces canaux sont inversés et espacés horizontalement à chaque niveau pour permettre le libre passage du catalyseur entre eux. Chaque groupe contient le même nombre de canaux et les canaux correspondants sont alignés verticalement. Des conduits 79 constituent des chemins de passage entre les canaux 78, 78a verticalement alignés de chaque groupe pour les gaz dégagés du catalyseur audessous de chaque canal inversé; ces conduits débouchent dans les canaux inférieurs 7 8a et comportent des ouvertures pour recevoir des gaz en dessous des canaux 78.
Les canaux 78a, disposés au niveau le plus bas traversent la paroi de la section 60 de façon à constituer une sortie permettant de décharger dans un espace annulaire et collecteur de gaz 60a qui entoure la paroi de la section 60, les gaz recueillis par les canaux 78 et 78a. Un conduit de décharge des vapeurs 80, communiquant avec cet espace annulaire 60a évacue de celuici les vapeurs déchargées par les canaux inférieurs 7 8a ainsi que les vapeurs qui pénètrent dans cet espace en se dégageant à la surface annulaire en pente 76.
La plaque à chicanes 75 supporte un lit peu profond de catalyseur et porte une série de conduits 81 uniformément distribués, qui la traversent vers le haut. Le catalyseur disposé au-dessus de la plaque 75 est déchargé sous forme de courants compacts par les conduits 81 sur la surface d'un lit inférieur porté par une plaque à chicanes 82. Le catalyseur qui repose sur la plaque 75 et celui qui passe par les conduits 81 est purgé par de la vapeur d'eau ou par un autre gaz inerte introduit par un conduit 83 qui communique avec l'espace collecteur de vapeur entourant les conduits 81. Le gaz de purge s'écoule vers le haut à travers le lit peu profond disposé audessus de la plaque 75 et se dégage à l'intérieur des canaux inférieurs 78 pour être déchargé avec les produits de réaction des hydrocarbures par le conduit de décharge 80.
A partir de la plaque 82, le catalyseur s'écoule vers le bas sous forme de colonnes mobiles compactes par une série de tubes 84 formant joints, dont les extrémités supérieures sont montées dans la plaque 82. Ces tubes formant joints sont répartis uniformément sur la plaque 82 si bien que le catalyseur peut être évacué de la zone de purge et distribué uniformément sur toute la section transversale de la partie supérieure de la zone de régénération sans qu'il soit nécessaire de prévoir des dispositifs collecteurs et redistributeurs spéciaux. Les extrémités inférieures des tubes 84 formant joints déterminent le niveau supérieur du lit de catalyseur 86 à l'interieur du régénérateur (fig. 7).
Les tubes 84 formant joints ont des dimensions suffisantes et sont en nombre convenable pour assurer le passage du catalyseur entre les sections de réaction et de régénération avec le taux d'écoulement maximum désiré. Les tubes 84 ont une longueur telle que les colonnes compactes de catalyseur qui les traversent provoquent une chute de pression suffisante pour empêcher toute migration indésirable des produits de réaction gazeux entre la zone de réaction et la zone de régénération.
La zone de régénération qui est contenue dans les sections 61 et 62 peut être de n'importe quel type usuel connu et en conséquence elle n'a pas été représentée en détail sur le dessin. Dans la forme d'exécution représentée schématiquement sur la fig. 7, on a prévu une zone de régénération à deux étages. A l'étage supérieur, un gaz comburant tel que de l'air est introduit par un conduit 85 et s'écoule vers le haut à contre courant par rapport au catalyseur. Les produits gazeux de régénération ou gaz de fumée sont dégagés du catalyseur à la surface du lit de catalyseur 86. Ces gaz dégagés pénètrent dans l'espace qui entoure les tubes 84 et sont déchargés de là par l'orifice d'évacuation des gaz de fumée 87 (fig. 6).
A l'étage inférieur de régénération, de l'air ou un autre gaz comburant est introduit par l'orifice 88 et s'écoule vers le haut d'une manière qui sera décrite ci-après à travers un lit de catalyseur, dans la section 62, vers une région de dégagement séparant les étages supérieur et inférieur dont aucun n'a été représenté. Les produits gazeux de régénération provenant de l'étage inférieur sont évacués par l'orifice de sortie 89.
A la base de la section la plus basse 62, le lit de catalyseur est porté par une paroi de séparation horizontale plate porte-tubes 90, qui est disposée au voisinage de la base de la chambre et qui y est supportée. Selon la fig. 7, la paroi de séparation 90 est disposée de fa çon amovible dans une plaque arquée 91 ayant la forme d'un plat et qui est de préférence fixée de façon rigide à la paroi de la chambre. Cette paroi 90 repose alors sur ladite plaque arquée 91, par exemple au moyen d'un anneau (non représenté) qui y est fixé et dont on peut facilement le dégager. Des conduits verticaux 92, pour l'évacuation des solides, traversent verticalement, d'une part, la paroi 90 dans des trous pratiqués dans cette paroi et, d'autre part, la plaque arquée 91.
Au-dessous de cette plaque 91 ces conduits communiquent avec des conduits individuels 93 inclinés vers le bas, convergeant vers l'axe de l'appareillage, et qui se déchargent dans un collecteur d'évacuation indiqué d'une manière générale en 94. Un support intermédiaire pour la paroi 90 est constitué en disposant des colliers 95 au voisinage des extrémités supérieures des conduits 92 et en fixant de façon rigide ces conduits à la plaque arquée 91. Les conduits 92 transmettent ainsi la charge du lit de particules solides à la plaque 91 qui est mieux adaptée, de par sa forme incurvée, pour supporter cette charge.
En donnant aux trous pratiqués dans la paroi de séparation 90 des dimensions légèrement trop grandes, on permet un montage coulissant pour le passage des extrémités des conduits 92, ce qui permet de garder l'amovibilité tout en empêchant les particules solides de pénétrer dans la chambre formée au-dessous de la paroi de séparation 90 si ce n'est à l'intérieur des conduits 92. Comme on peut le voir sur la fig. 7, la plaque 90 définit avec la base de la section 62 une large chambre qui est divisée par la plaque arquée 91 en une chambre inférieure 96 et une chambre supérieure 97 (comprise entre les plaques 90 et 91).
La plaque arquée 91 comporte des orifices 98 par lesquels le gaz introduit dans la chambre inférieure 96 par l'orifice 88, pénètre à l'inté- rieur de la chambre 97. Le gaz provenant de la chambre 97 s'écoule vers le haut dans le lit de catalyseur disposé au-dessus de la plaque 90 par des tubes verticaux courts 99 qui s'étendent à faible distance au-dessus de la plaque 90 dans des cônes mobiles de catalyseur qui se déchargent dans les conduits 92 (à comparer avec la fig. 8).
A une certaine distance au-dessus des extrémités supérieures des tubes 99 et coaxialement à ces tubes sont placés des dispositifs déflecteurs indiqués d'une manière générale en
100. Ces dispositifs sont constitués, par exemple, par des calottes cylindriques fendues du type employé dans les colonnes de distillation, ou par des calottes hémisphériques, et peuvent être utilisés pour dévier le flux des solides de manière à former dans la masse des solides des surfaces libres limitant des espaces ne contenant par de solides, mais remplis de gaz. Le gaz qui se décharge vers le haut à travers les tubes 99 pénètre dans les espaces libres ainsi constitués, puis traverse la surface libre des solides qui s'écoulent sur les calottes 100, pour s'écouler ensuite vers le haut à travers la couche de catalyseur disposé au-dessus.
Comme cela a été représenté (voir en particulier la fig. 8) les calottes 100 qui servent à dévier l'écoulement des solides ont la forme de séries de chicanes tronconiques se recouvrant les unes les autres et dont les diamètres diminuent à mesure qu'on s'élève, l'ensemble étant surmonté d'une calotte approximativement conique et sa cohésion étant obtenue par des barreaux 101. Ces calottes sont portées aux sommets des tubes 99 par des montants 102.
Grâce à la disposition qui vient d'être decrite, le catalyseur ou toute autre substance granuleuse est évacuée à la base de la zone de régénération sous forme d'un lit s'écoulant vers le bas, uniformément, tandis que le gaz introduit à la base du lit s'écoule vers le haut en parcourant approximativement un chemin vertical, ce qui réduit au minimum la hauteur requise pour la chambre.
La régénération désirée du catalyseur ayant été effectuée dans les différentes zones de régénération comme cela a été décrit ci-dessus, les particules de catalyseur régénéré, qui peuvent si on le désire porter un petit dépôt de coke résiduel, sont évacuées de la zone de régénération la plus basse par les conduits verticaux 92 qui sont répartis d'une manière uniforme audessus de la section horizontale transversale du lit de catalyseur, ce qui assure un écoulement uniforme vers le bas des solides au-dessus de la section horizontale du lit. Les conduits inclinés 93 sont disposés angulairement par rapport aux conduits verticaux 92 correspondants, qui communiquent avec eux et cela de telle sorte que les solides puissent s'écouler librement à l'intérieur, c'est-à-dire qu'ils forment un angle de 450 ou inférieur avec la verticale.
Ces conduits inclinés 93 traversent la surface arrondie ou en général hémisphérique que constitue la partie supérieure du collecteur d'évacuation 94 et pénètrent dans celle-ci sur une faible profondeur. A l'intérieur du collecteur d'évacuation 94 sont disposés, étant soudés par exemple à la surface inférieure de ce dispositif, une série d'entonnoirs 105 qui aboutissent à un plan horizontal commun à l'intérieur d'un conduit 106 ; celui-ci correspond en général au conduit 14 de la fig. 1, et se décharge dans la trémie de l'élévateur ou dans une chambre intermédiaire de distribution du catalyseur, telle que la chambre 15 (fig. 2) qui communique elle-même avec un certain nombre de chambres d'engagement 18. Les entonnoirs 105 sont constitués et disposés de manière qu'il y ait un écoulement uniforme des solides dans les conduits 92 et 93.
Lorsque le gaz introduit dans la chambre inférieure 96 est relativement froid, il sert utilement à maintenir froids les conduits 92 et 93 et à refroidir par conséquent par échange indirect de chaleur les solides qui s'écoulent à travers ces conduits.
Dans la variante représentée sur la fig. 8, la paroi plate de séparation 90 est supprimée et les tubes 99 traversent la plaque arquée 91 a dans laquelle ils sont montés; cette plaque 91 a correspond par ailleurs à la plaque arquée 91 de la figure 7. Les tubes 99 sont par suite en communication directe avec la chambre inférieure 96. La plaque arquée 91 a sert ainsi à la fois comme support pour le lit de solides et comme paroi de séparation en vue d'empêcher l'admission des solides dans la chambre 96 si ce n'est dans les conduits 92 et 93 qui traversent cette chambre.
Dans cette variante, la partie de la zone de régénération représentée par la chambre supérieure 97 de la figure 7 et est occupée par une masse non mobile de catalyseur; elle pourrait également être remplie, tout au moins en partie, avec une matière céramique ou autre, moins coûteuse.
Les différences de structure qui existent dans les différentes formes d'exécution ne modifient pas sensiblement le fonctionnement de l'ensemble. Dans les deux cas il existe au-dessous du lit de catalyseur une chambre étanche aux gaz dans laquelle le gaz introduit n'est pas exposé au contact avec les solides. La mise en contact initiale du gaz avec le lit de solides qui se déplace par gravité s'effectue dans une zone dont la limite la plus basse est approximativement au niveau des dispositifs déflecteurs 100. Comme ces dispositifs sont disposés à courte distance seulement des orifices d'introduction allant aux conduits verticaux 92, le gaz ne traverse pas de masse notable de solides, qui ne soit pas effectivement en mouvement. Ainsi, dans la variante selon la fig. 7, il n'y a pas de masse notable de solides stagnants sur la paroi de séparation 90.
Dans la variante selon la fig. 8, bien qu'il y ait une couche de solides immobiles entourant les conduits 92 et la partie inférieure des tubes 99, cette couche est au-dessous de la zone de mise en contact des gaz. La possibilité qu'il se crée une zone opposant une haute résistance localisée à l'écoulement par suite de l'accumulation des fines dans cette région, est ainsi évitée. La mise en contact du gaz contenant de l'oxygène avec les solides et l'évacuation de ces solides s'effectuent dans la forme d'exécution décrite, dans des conditions de distribution avantageuses, et simultanément dans environ la même partie ou le même volume de la chambre de ré
génération, tandis que l'écoulement uniforme vers le bas du lit mobile de particules solides
se poursuit.
Grâce au dispositif décrit on peut
économiser considérablement sur la hauteur de la chambre de régénération, de 60 cm à 1,50 m et même davantage, par rapport aux installations connues où les dispositifs de mise en contact avec les gaz sont disposés à une certaine distance du niveau d'où les particules solides sont évacuées du lit.
Dans le mode de construction particulier de la section de régénération représentée sur la fig. 7, il existe certains avantages provenant de ce que l'on peut effectuer l'opération avec une chute de pression relativement basse par unité de profondeur du gaz traversant la partie la plus basse de la zone de régénération et une chute de pression relativement plus élevée au contraire par unité de profondeur, à travers la couche de catalyseur dans la zone de régénération la plus élevée. En opérant de cette manière, les gaz de fumée déchargée de la zone la plus basse par l'orifice de sortie 89 sont à une pression suffisamment élevée pour être utilisés à l'entraînement vers le haut du catalyseur.
Ainsi les gaz de fumée provenant dudit orifice 89 peuvent être envoyés au collecteur 26 (fig. 2) et si on le désire, également, partiellement au collecteur 30 pour arriver finalement aux différentes chambres d'engagement des élévateurs. I1 n'est pas nécessaire bien entendu de décharger les gaz de fumée par l'orifice de sortie 89 à des pressions en ellesmêmes suffisamment élevées pour permettre l'opération désirée d'entraînement vers le haut, puisqu'il est prévu de remonter la pression du gaz élévateur au moyen du thermo-compresseur 34.
Comme la majeure partie des composants hydrocarbonés ou autres les plus facilement combustibles ou distillables est évacuée pendant les premiers étages de combustion dans la partie supérieure de la zone de régénération, les gaz de fumée que l'on a à disposition dans les orifices de sortie 89 sont relativement exempts de vapeurs délétères telles que le soufre, qui peuvent être nuisibles à l'activité du catalyseur.
Du fait que la chute de pression la plus faible se fait à la base de la zone de régénération, une pression moyenne relativement élevée et une pression de décharge relativement élevée sont maintenues pour une pression d'introduction donnée ; il existe par suite une pression d'introduction donnée et par suite une pression d'oxygène plus élevée dans la zone où c'est le plus nécessaire pour faciliter la combustion du carbone résiduel qui est le plus difficile à éliminer.
Dans la section de régénération décrite, toutes les zones de combustion fonctionnent avec un écoulement à contre courant du gaz de régénération. Le passage de gaz d'une zone de régénération dans l'autre est facilement empêché en maintenant la pression de sortie des gaz de fumée de l'une des zones, sensiblement égale ou légèrement inférieure à la pression d'entrée du gaz de régénération dans la zone placée directement au-dessus. Avec toutes les zones fonctionnant à contre courant, les chutes de pression des gaz s'écoulant vers le haut à travers les différentes zones du dispositif élévateur s'additionnent, et la chute de pression totale peut alors être utilisée avantageusement pour compenser les pressions qui règnent dans le reste de l'installation, ce qui entraîne une réduction des exigences d'étanchéité et permet de diminuer la hauteur totale de l'installation.
Avec l'introduction de gaz de régénération froid, tel que de l'air atmosphérique à la température résultant de sa compression, une partie de la chaleur du catalyseur est enlevée par échange thermique direct, ce qui réduit et quelquefois supprime la nécessité d'utiliser des serpentins refroidisseurs, et l'espace qui autrement serait nécessaire pour loger l'appareillage additionnel de refroidissement peut être utilisé avec bénéfice pour accroître la capacité volumétrique utile pour la combustion. Il doit être bien entendu toutefois que si des considérations d'équilibre thermique nécessitent un refroidissement additionnel, on pourra disposer des serpentins refroidisseurs comportant un fluide pour l'échange indirect de chaleur dans une ou plusieurs des zones de régénération, ou entre ces zones, suivant les besoins.
Dans le mode de construction représenté sur les fig. 6 et 7, on garde tous les avantages bien connus dus à la superposition de la zone de conversion des hydrocarbures et des zones de combustion du coke dans une structure unitaire, mais la distance verticale que l'on doit maintenir entre les zones incompatibles pour réaliser des joints est sensiblement réduite par le remplacement de la colonne compacte unique formant joint, par une certain nombre de colonnes compactes relativement courtes ayant une section transversale relativement étroite. De cette façon, on obtient également une réduction appréciable de la hauteur, avec la suppression des dispositifs qui sont nécessaires dans les installations connues pour collecteur et redistribuer le catalyseur au passage d'une zone à l'autre.
On a ainsi décrit d'une manière complète la construction et le fonctionnement d'une installation à circulation de catalyseur ou autre masse de contact granuleuse dans lequel ladite substance granuleuse s'écoule vers le bas sous forme de lit mobile à travers une zone de con environ 5 O/o du catalyseur en circulation est ainsi soutiré par le conduit 200.
Ce catalyseur soutiré par le conduit 200 est amené à un séparateur qui a été représenté schématiquement à la fig. 9 et dont le fonctionnement va maintenant être décrit.
En dérivation sur le conduit 200 est disposé un conduit vertical 201 qui communique avec le séparateur indiqué d'une manière générale en 202. Lorsque ce séparateur est en fonctionnement, le catalyseur provenant du conduit 201 pénètre dans le séparateur par un branchement 203, avec un débit déterminé, réglé par un dispositif 204 qui peut être constitué par un diaphragme muni d'un orifice calibré, par une soupape coulissante ou tout autre dispositif de réglage. Le branchement 203 se décharge dans la section supérieure 205 du séparateur sous forme d'un courant de particules tombant librement et qui sont traversées par du gaz s'écoulant à contre courant et introduit lui-même à la base de cette section 205 par un conduit t 206.
Le gaz s'écoulant vers le haut par la section 205 recueille la poussière et les particules les plus finement divisées, qui sont déchargées avec le gaz, par un conduit 207, dans un cyclone 208 qui, dans le cas présent, a été représenté monté au-dessus du séparateur proprement dit.
Les particules les plus grosses se déchargent de la section 205 du séparateur dans une trémie élargie 210 disposée au-dessous, de manière à constituer dans cette trémie un lit compact maintenu à un certain niveau, indiqué en 211, et qui a une certaine distance au-dessous de la baste de la section 205. Ce niveau du lit se maintient quelle que soit la quantité de cacatalyseur qui entre dans le séparateur par le branchement 203, grâce à une introduction séparée de catalyseur dans la trémie 210. A cet effet la trémie 210 est alimentée directement par un branchement 212 qui communique avec le conduit d'arrivée du conduit vertical 201 si bien que le niveau du lit dans la trémie 210 peut être maintenu sensiblement constant quelle que soit la fraction de catalyseur admise dans la section 205 sous le contrôle de dispositif 204.
L'écoulement du catalyseur par le branchement 212 est déterminé seulement par le taux de décharge à la base de la trémie 210.
De la trémie 210, les particules de catalyseur les plus grosses, récupérées après avoir été débarrassées des fines dans le séparateur, sont ramenées au dispositif au moyen d'un conduit de décharge 213 communiquant avec n'importe quel point du dispositif principal de circulation du catalyseur. C'est ainsi que le catalyseur en question peut être envoyé directement vers une ou plusieurs des chambres d'engagement 18 de l'élévateur ou que le catalyseur peut être introduit au sommet de la zone de régénération la plus élevée, et par exemple dans l'espace compris entre les tubes formant joint 84 (fig. 6).
Le conduit 200 est représenté comme muni d'un prolongement 215 communiquant avec des dispositifs de stockage du catalyseur (non représentés). Ce prolongement est utilisé pour court-circuiter le séparateur comme par exemple dans le cas où l'on veut évacuer le catalyseur du circuit principal en vue d'arrêter le fonctionnement de l'appareillage pour permettre les inspections ou les réparations périodiques.
Pour remplacer le catalyseur éliminé de l'installation sous forme de fines, ou dans d'autres cas où l'on désire ajouter du catalyseur frais à l'installation, par exemple pour maintenir l'activité d'équilibre, on a prévu un conduit 216 d'introduction de catalyseur, communiquant avec une source de catalyseur frais (non représentée) et se déchargeant dans la trémie 210 au-dessous du niveau 211 du catalyseur qui s'y trouve. La quantité de catalyseur frais ainsi ajoutée à l'installation est déterminée par les dimensions de l'orifice de décharge du conduit 216 par rapport à la section transversale totale de la colonne de catalyseur mobile, au niveau où ce conduit 216 se décharge dans cette colonne.
Le conduit t de décharge 213 qui évacue le catalyseur ayant subi la séparation et le cata lyseur frais, comporte une vanne de fermeture 218 et un dispositif de réglage de l'écoulement qui peut avoir la forme d'un diaphragme 219 muni d'un orifice. Il convient de noter que le dispositif de réglage de l'écoulement 219, est disposé dans une partie verticale du conduit par où passe le catalyseur, car on a constaté que la disposition d'un diaphragme percé d'un orifice, d'une vanne à coulissement ou de tout autre dispositif de réglage de l'écoulement dans un conduit incliné, provoquait souvent un écoulement capricieux et incontrôlable des solides, en particulier dans le cas où il y a un écoulement de gaz à travers ce dispositif de réglage en direction opposée à celui des solides.
En outre, pour empêcher l'accumulation d'humidité de condensation qui pourrait provoquer le blocage ou l'engorgement du conduit, on prévoit des organes permettant d'introduire une petite quantité de gaz à travers le diaphragme 219. A cet effet, comme cela est représenté, le conduit 213 se vide dans une section élargie 220 jusqu'à un niveau disposé au-dessous du sommet de cette section élargie de façon à constituer un espace annulaire, libre de solides, qui entoure cette partie du conduit 213 à l'in- térieur de la section élargie 220 ; cet espace se trouve au-dessous de la couche de catalyseur dans la section élargie. Du gaz est amené par petites quantités à cet espace libre de particules solides, par un conduit 221, par exemple au moyen d'une soupape d'étranglement.
Cela assure un écoulement positif de gaz à travers le diaphragme 219 et aide par la suite à l'écoulement du catalyseur par l'orifice du diaphragme, ou tout au moins compense le gradient de pression antagoniste qui se produirait autrement par l'écoulement de gaz en sens opposé à travers le diaphragme. Cet écoulement positif de gaz par le diaphragme dans le même sens que l'écoulement du catalyseur sert à maintenir un débit sensiblement uniforme du catalyseur à travers l'orifice d'étranglement et tend à empêcher le catalyseur de se bloquer.
Pendant les périodes au cours desquelles l'écoulement du catalyseur peut être temporairement arrêté, par exemple lorsque l'on ferme la vanne 218, le fait de maintenir une pression de gaz positive dans le conduit empêche les fuites de gaz vers le haut dans le conduit et les effets nuisibles que pourrait alors provoquer la condensation de l'humidité que ce gaz contient.
Pour la même raison des organes indiqués en 225 maintiennent un écoulement différentiel de gaz par le diaphragme 204 du branchement 203. Là encore il peut être désirable de disposer le diaphragme perforé 204 dans une partie verticale du branchement 203 plutôt que dans une partie inclinée comme cela a été représenté.
Dans le dispositif servant à amener du catalyseur frais, représenté sur la fig. 9, le catalyseur ainsi ajouté est bien distribué dans l'appareil du fait qu'il est initialement mélangé avec le catalyseur usé provenant du séparateur et que c'est sous cette forme de mélange qu'il est introduit dans la masse principale de catalyseur en circulation; il se produit ainsi un chauffage relativement lent du catalyseur frais, relativement froid, ce qui évite les ruptures dues au choc thermique, ainsi que la formation de concentrations localisées de catalyseur frais au point d'introduction dans l'appareil, ce qui constituerait un autre facteur susceptible d'amener des troubles de fonctionnement risquant d'entraîner la rupture des grains de catalyseur.
D'après ce qui vient d'être dit, on peut se rendre compte que la disposition et le fonctionnement de l'appareil décrit ainsi que des différents dispositifs accessoires tendent tous à réduire ou supprimer les causes possibles de rupture et d'usure du catalyseur et contribuent tous à maintenir aussi faible que possible l'usure totale résultante du catalyseur dans l'appareil.