FR2574422A1 - IMPROVEMENTS IN METHODS AND DEVICES FOR FLUID CATALYTIC CRACKING OF HYDROCARBON FILLERS - Google Patents
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- C10G11/14—Catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils with preheated moving solid catalysts
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE POUR LE CRAQUAGE CATALYTIQUE A L'ETAT FLUIDE D'UNE CHARGE D'HYDROCARBURES, COMPRENANT UNE PHASE DE MISE EN CONTACT A FLUX ASCENDANT DANS UN ELEVATEUR, DANS DES CONDITIONS DE CRAQUAGE, DE LADITE CHARGE ET DE PARTICULES D'UN CATALYSEUR DE CRAQUAGE, UNE PHASE DE SEPARATION DU CATALYSEUR USE ET DE LA CHARGE CRAQUEE, EN AVAL DE L'EXTREMITE SUPERIEURE DUDIT ELEVATEUR, UNE PREMIERE PHASE DE STRIPPAGE DU CATALYSEUR USE A L'AIDE D'UN GAZ INJECTE A CONTRE-COURANT DE CE CATALYSEUR, UNE PHASE DE REGENERATION DUDIT CATALYSEUR DANS DES CONDITIONS DE COMBUSTION DU COKE DEPOSE SUR CELUI-CI, ET UNE PHASE DE RECYCLAGE DU CATALYSEUR REGENERE A L'ALIMENTATION DUDIT ELEVATEUR. SELON L'INVENTION, APRES AVOIR SUBI LEDIT PREMIER STRIPPAGE ET AVANT D'ETRE SOUMIS A LADITE REGENERATION, LEDIT CATALYSEUR EST SOUMIS A UNE SECONDE PHASE DE STRIPPAGE PAR UN GAZ INJECTE DANS LEDIT CATALYSEUR A CO-COURANT DE CELUI-CI.THE INVENTION RELATES TO A PROCESS FOR THE CATALYTIC CRACKING IN A FLUID STATE OF A HYDROCARBON FEED, INCLUDING A PHASE OF CONTACT WITH AN ASCENDING FLOW IN AN ELEVATOR, IN CONDITIONS OF CRACKING, OF THE SAID CHARGE AND OF PARTICLES. '' A CRACKING CATALYST, A PHASE OF SEPARATION OF THE USED CATALYST AND THE CRACKED LOAD, DOWNSTREAM FROM THE UPPER END OF THE SAID ELEVATOR, A FIRST STRIPPING PHASE OF THE CATALYST USED BY A GAS INJECTED IN COUNTER-CURRENT OF THIS CATALYST, A PHASE OF REGENERATION OF THE SAID CATALYST IN CONDITIONS OF COMBUSTION OF THE COKE DEPOSITED ON IT, AND A PHASE OF RECYCLING OF THE CATALYST REGENERATED TO THE SUPPLY OF THE SAID ELEVATOR. ACCORDING TO THE INVENTION, AFTER HAVING UNDERGOED THE FIRST STRIPPING AND BEFORE SUBJECTING TO SUCH REGENERATION, THE SIT CATALYST IS SUBJECTED TO A SECOND STRIPPING PHASE BY A GAS INJECTED IN THE SIT CO-CURRENT CATALYZER THEREOF.
Description
Perfectionnements aux procédés et dispositifs pour le craquage catalytiqueProcess Improvements and Devices for Catalytic Cracking
à l'état fluide de charges d'hydrocarbures. La présente invention concerne le craquage catalytique à l'état fluide de charges d'hydrocarbures. Elle a plus particulièrement pour objet des perfectionnements apportés au strippage du catalyseur usé d'un tel procédé, avant régénération de ce catalyseur, en vue de l'utilisation in the fluid state of hydrocarbon feeds. The present invention relates to the catalytic cracking in the fluid state of hydrocarbon feeds. It more particularly relates to improvements made to the stripping of the spent catalyst of such a process, before regeneration of this catalyst, for use
dl'"élévateursde charge" plus courts que ceux de la techni- "Load elevators" shorter than those of the technical
que antérieure.than earlier.
On sait que l'industrie pétrolière utilise de façon usuelle des procédés de craquage, dans lesquels des molécules d'hydrocarbures à hauts poids moléculaire et à point d'ébullition élevé sont scindées en molécules plus The petroleum industry is known to routinely use cracking processes, in which high molecular weight and high boiling hydrocarbon molecules are split into larger molecules.
petites, qui peuvent bouillir dans des domaines de tem- small, which can boil in tempera-
pérature plus faibles, convenant à l'usage recherché. lower temperatures, suitable for the intended use.
Le procédé le plus couramment employé dans ce but, The most commonly used method for this purpose,
à l'heure actuelle, est le procédé dit de craquage cata- at present, is the so-called catalytic cracking process.
lytique à l'état fluide (en anglais, Pluid Catalytic Cracking, ou encore procédé FCC). Dans ce type de procédé, la charge d'hydrocarbures est simultanément vaporisée et mise en contact à haute température-avec un catalyseur de craquage, qui est maintenu en suspension dans les vapeurs de la charge. Après que l'on ait atteint par craquage la gamme de poids moléculaires désirée, avec un abaissement correspondant des points d'ébullition, le catalyseur est lytic fluid state (in English, Plain Catalytic Cracking, or FCC method). In this type of process, the hydrocarbon feed is simultaneously vaporized and contacted at high temperature with a cracking catalyst, which is kept in suspension in the fumes of the feedstock. After the desired molecular weight range has been reached by cracking, with a corresponding lowering of the boiling points, the catalyst is
séparé des produits obtenus.separated from the products obtained.
Dans les procédés de ce type, la réduction souhaitée des points d'ébullition résulte de réactions catalytiques et thermiques contrôlées. Ces réactions interviennent de façon quasi-instantanée lorsque la charge finement atomisée est mise en contact avec le catalyseur. Celui-ci se désactive cependant rapidement, pendant le court laps de temps o il est en contact avec la charge, et ceci du fait, essentiellement, d'une adsorption d'hydrocarbures In processes of this type, the desired reduction in boiling points results from controlled catalytic and thermal reactions. These reactions occur almost instantaneously when the finely atomized filler is brought into contact with the catalyst. However, it is rapidly deactivated during the short time in which it is in contact with the charge, essentially because of hydrocarbon adsorption.
et d'un dépôt de coke sur ses sites actifs. Il est néces- and a coke deposit on its active sites. It is necessary
saire de stripper en continu le catalyseur usé, par exemple -2 - à ta vapeur, pour récupérer les hydrocarbures adsorbés, et de le réactiver, également en continu, sans altérer It is possible to continuously stripper the used catalyst, for example, with steam, to recover the adsorbed hydrocarbons, and to reactivate it, also continuously, without altering
ses caractéristiques, en procédant à une combustion contrô- its characteristics by carrying out a controlled combustion
lée du coke, dans une section de régénération à un ou plu- coke, in a regeneration section with one or more
sieurs étages, avant de recycler le catalyseur -vers la several stages, before recycling the catalyst to the
zone réactionnelle.reaction zone.
Dans la pratique, le catalyseur du procédé FPCC et la charge à traiter sont injectés sous pression et à une température élevées à la base d'une colonne dite "élévateur de charge", que les techniciens désignent souvent par le terme anglais de "riser"'. Au sommet de la colonne est In practice, the catalyst of the FPCC process and the feedstock to be treated are injected under pressure and at a high temperature at the base of a column called "load elevator", which technicians often refer to as "riser". . At the top of the column is
généralement disposé un réservoir concentrique à l'éléva- generally arranged a tank concentric with the eleva-
teur. Dans ce réservoir et au-dessus de l'télévateur est logé un système de séparation balistique, tel qu'un cyclone, dans lequel le catalyseur usé est séparé de la charge craquée. Celle-ci est évacuée au sommet dudit réservoir, tor. In this tank and above the telescope is housed a ballistic separation system, such as a cyclone, in which the spent catalyst is separated from the cracked charge. This is evacuated at the top of said tank,
après passage dans des cyclones, pour réduire les entraî- after cyclones, to reduce the
nements de poussière, tandis que les particules de cataly- of dust, while the particles of
seur récupérées rencontrent un gaz de strippage tel que de la vapeur d'eau, injecté par exemple annulairement à la recovered gas meet a stripping gas such as water vapor, injected for example annularly to the
base dudit réservoir, avant d'être évacuées vers un régé- tank, before being evacuated to a reg-
rateur. De l'air de combustion est injecté par exemple annulairement à la base du régénérateur, tandis qu'à la partie supérieure de celui-ci sont prévus des cyclones permettant de séparer le gaz de combustion des particules de catalyseur régénéré. Celui-ci est évacué à la partie inférieure du régénérateur et recyclé vers la base de l'élévateur ou "riser", o la charge est habituellement injectée à une température comprise entre 8000 et 40000 et sous une pression allant de 0,7.105 à 3,5. 105 Pascals relatifs. Le procédé FOC est naturellement mis en oeuvre de tor. Combustion air is for example injected annularly at the base of the regenerator, while at the top thereof are provided cyclones for separating the combustion gas from the regenerated catalyst particles. This is evacuated at the bottom of the regenerator and recycled to the base of the elevator or "riser", where the load is usually injected at a temperature between 8000 and 40000 and under a pressure ranging from 0.7105 to 3 5. 105 Pascals relative. The FOC process is naturally implemented
façon que l'unité de craquage soit en équilibre thermique. way that the cracking unit is in thermal equilibrium.
Autrement dit, l'alimentation en catalyseur chaud régé- In other words, the hot catalyst feed regu-
néré doit être telle qu'elle puisse répondre aux diverses exigences thermiques de la section réactionnelle, à savoir, en particulier: -3- - le préchauffage de la charge liquide; - la vaporisation de cette charge; The reactor must be such that it can meet the various thermal requirements of the reaction section, namely, in particular: - the preheating of the liquid feed; - the vaporization of this charge;
- l'apport de calories exigé par les réactions impli- - the intake of calories required by the reactions involved
quées, lesquelles globalement sont endothermiques; - les pertes de chaleur de l'unité. which are generally endothermic; - the heat losses of the unit.
La quantité de coke présent sur le catalyseur, à l'en- The amount of coke present on the catalyst, at the
trée de la zone de régénération ainsi que le mode de régéné- the regeneration zone and the regeneration
ration détermineront la température finale atteinte dans la zone de régénération, car les calories provenant de la combustion du coke servent à la fois, outre les pertes de chaleur, à réchauffer le fluide de régénération (air et/ou oxygène) et se partagent entre les gaz de combustion et les particules de catalyseur. En régime de fonctionnement, la quantité de coke produit dans l'unité de craquage sera donc sensiblement constante, si l'équilibre thermique This will determine the final temperature reached in the regeneration zone, since the calories from the combustion of the coke serve, in addition to the heat losses, to heat the regeneration fluid (air and / or oxygen) and are shared between the flue gas and catalyst particles. In operation, the amount of coke produced in the cracking unit will therefore be substantially constant, if the thermal equilibrium
n'est pas modifié par des contraintes extérieures. is not modified by external constraints.
Cette quantité de coke est liée à la différence Delta This amount of coke is related to the Delta difference
coke entre les quantités de coke présentes sur le cataly- coke between the amounts of coke present on the catalyst
seur à l'entrée de la zone de régénération et à la sortie de cette z<ne par la relation suivante: Coke produit = Acoke x C/0, o C/0 désigne le rapport massique du catalyseur et de la charge amenée at the inlet of the regeneration zone and at the outlet of this zone by the following relation: Coke produced = Acoke x C / 0, where C / 0 denotes the mass ratio of the catalyst and the feedstock supplied
à son contact à l'entrée de la zone réactionnelle. at his contact at the entrance of the reaction zone.
Par ailleurs, la différence entre la température de régénération, T régénération' et la température à la sortie de la section de réaction, Tréacteur, est donnée par la relation suivante: Trégénération Tréacteur x Acoke x AH combustion Cp Catalyseur o g désigne l'efficacité de l'échange de la chaleur de On the other hand, the difference between the regeneration temperature, T regeneration and the temperature at the outlet of the reaction section, Tractor, is given by the following relation: Treneneration Tractor x Acoke x AH combustion Cp Catalyst og designates the efficiency of the exchange of heat from
combustion avec le catalyseur, AH la chaleur de com- combustion with the catalyst, AH the heat of com-
bustion du coke et Cp la chaleur spécifique du catalyseur. Coke and Cp bombardment the specific heat of the catalyst.
Il est apparent que, si le Acoke croit, il est néces- It is apparent that, if the Acoke believes, it is neces-
saire, pour maintenir la quantité de coke produit cons- to maintain the amount of coke produced
tante, de réduire le débit du catalyseur en circulation. to reduce the flow rate of the catalyst in circulation.
Par ailleurs, l'accroissement du Acoke correspond à une température de régénération plus élevée du catalyseur, ce Moreover, the increase in Acoke corresponds to a higher regeneration temperature of the catalyst;
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qui peut être souhaitable pour vaporiser les charges lourdes. which may be desirable for vaporizing heavy loads.
Ainsi, le contrôle du Acoke, dans une unité moderne de craquage par le procédé FCC, o la température de régénération n'est pas limitée, apparaît comme une des variables de base fondamentales du procédé. Actuellement, avec des conditions opératoires de plus en plus sévères du procédé FCG, correspondant à des charges de plus en plus lourdes et, par conséquent, à point d'ébullition élevé, on constate un dépôt accru de coke sur le catalyseur. Dans une certaine mesure, ceci se révèle utile, car il en résulte une température Thus, the control of Acoke, in a modern cracking unit by the FCC process, where the regeneration temperature is not limited, appears as one of the fundamental basic variables of the process. Currently, with increasingly severe operating conditions of the FCG process, corresponding to heavier and therefore heavier loads, and therefore high boiling point, there is an increased deposition of coke on the catalyst. To a certain extent, this is useful because it results in a temperature
plus élevée du catalyseur à l'entrée de la zone de réac- higher catalyst at the entrance to the reaction zone
tion, ce qui permet une vaporisation plus complète de la charge, un craquage thermique contrôlé des asphaltènes This allows a more complete vaporization of the load, a controlled thermal cracking of the asphaltenes
et une énergie d'activation plus élevée du catalyseur. and a higher activation energy of the catalyst.
Cependant, il est souhaitable de pouvoir contrôler et limiter la température de régénération du catalyseur, en vue de préserver sa stabilité thermique et de réduire l'effet néfaste de certains constituants présents dans la charge, notamment dans les résidus non traités. En outre, il est parfois désirable dtaugmenter le C rapport - défini ci-dessus, c'est-à-dire le rapport massique du patalyseur en contact avec la charge à l'entrée de l'élévateur "riser" afin d'améliorer le contact de la charge et du catalyseur et dlaccroltre la conversion de la charge en mettant celle-ci en présence However, it is desirable to be able to control and limit the regeneration temperature of the catalyst, in order to preserve its thermal stability and to reduce the deleterious effect of certain constituents present in the feed, especially in the untreated residues. In addition, it is sometimes desirable to increase the ratio C - defined above, that is to say the mass ratio of the catalyst in contact with the load at the entrance of the elevator "riser" to improve the contact of the charge and the catalyst and increase the conversion of the charge by putting it in the presence of
d'un plus grand nombre de sites actifs du catalyseur. more active sites of the catalyst.
La Demanderesse a établi qu'un strippage efficace des hydrocarbures entraînés par les grains de catalyseur The Applicant has established that efficient stripping of the hydrocarbons entrained by the catalyst particles
usé, préalablement à leur régénération, contribue à l'ob- used, prior to their regeneration, contributes to the ob-
tention de ces résultats.these results.
Le strippage du catalyseur usé, déjà utilisé dans la technique classique des procédés FCC, vise à déplacer par un gaz, habituellement de la vapeur d'eau, les hydrocarbures entraînés dans les vides séparant les grains de catalyseur et, dans une certaine mesure, les The stripping of the spent catalyst, already used in the conventional FCC process, aims at displacing by a gas, usually water vapor, the hydrocarbons entrained in the voids separating the catalyst particles and, to a certain extent, the
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-5- hydrocarbures les plus légers adsorbés à la surface dans les pores du catalyseur. Il est connu, en effet, qu'un catalyseur mal strippé avant sa régénération présente un coke plus élevé et une concentration en hydrogène sur le coke déposé supérieure à 7% en poids. Il est en outre connu que le strippage est meilleur a haute température., En vue d'obtenir un meilleur strippage du catalyseur usé, avant régénération de celui-ci, la présente invention prévoit de procéder à un second strippage du catalyseur, en série avec le premier strippage et en aval de celui-cio Ce second strippage sera effectué à concourant du flux de catalyseur, en vue de porter celui-ci à la hauteur requise pour l'alimentation du ou des régénérateurs, ce qui permet d'utiliser un élévateur de charge plus court que dans la technique antérieure, alors que le premier strippage The lighter hydrocarbons adsorbed on the surface in the pores of the catalyst. It is known, in fact, that a poorly stripped catalyst before its regeneration has a higher coke and a hydrogen concentration on the deposited coke of greater than 7% by weight. It is further known that the stripping is better at high temperature. In order to obtain a better stripping of the spent catalyst, before regeneration thereof, the present invention provides for a second stripping of the catalyst, in series with The first stripping is carried out concurrently with the flow of catalyst, in order to bring it to the height required for feeding the regenerator (s), which makes it possible to use an elevator. shorter charge than in the prior art, while the first stripping
usuel est réalisé à contre-courant. usual is made against the current.
La présente invention a donc pour objet, dans un procédé pour le craquage catalytique à l'état fluide d'une charge d'hydrocarbures, comprenant une phase de mise en contact à flux ascendant dans un élévateur, dans The subject of the present invention is therefore, in a process for the catalytic cracking in the fluid state of a hydrocarbon feedstock, comprising a step of contact with ascending flow in an elevator, in a
des conditions de craquage, de ladite charge et de par- conditions of cracking, of said load and of
ticules d'un catalyseur de craquage, une phase de séparation du catalyseur usé et de la charge craquée, en aval de l'extrémité supérieure dudit élévateur, une première phase de strippage du catalyseur usé à l'aide d'un gaz injecté-à contre-courant de ce catalyseur, une phase de régénération dudit catalyseur dans des conditions de combustion du coke déposé sur celui-ci, et une phase de recyclage du catalyseur régénéré à l'alimentation dudit élévateur, le perfectionnement consistant en ce que, après avoir subi ledit premier strippage et avant d'être soumis à ladite régénération, ledit catalyseur est soumis à une seconde phase de strippage par un gaz injecté dans ledit particles of a cracking catalyst, a separation phase of the spent catalyst and the cracked feedstock, downstream of the upper end of said elevator, a first phase of stripping the spent catalyst with an injected-to-gas countercurrent of this catalyst, a regeneration phase of said catalyst under combustion conditions of the coke deposited thereon, and a regenerated catalyst recycling phase to said elevator, the improvement that, after having undergoing said first stripping and before being subjected to said regeneration, said catalyst is subjected to a second stripping phase by a gas injected into said
catalyseur à concourant de celui-ci. catalyst to concantant thereof.
Le gaz utilisé pour la secondephase de strippage pourra être de la vapeur d'eau, mais, dans une forme de -6 mise en oeuvre pr4férée de l'invention, on utilisera les gaz provenant de la régénération du catalyseur, qui ont l'avantage d'être à une température plus élevée que le catalyseur à stripper, soit seuls, soit en mélange avec de la vapeur d'eau. De cette seconde phase de strippage à con-courant et à plus haute température, résultent un certain nombre d'avantages parmi lesquels: - lestrippeur est plus court que dans la technique connue v The gas used for the second stripping step may be steam, but in a preferred embodiment of the invention, the gases from the catalyst regeneration will be used which have the advantage to be at a higher temperature than the stripper catalyst, either alone or in mixture with water vapor. From this second phase of stripping in con-current and at higher temperature, result a number of advantages among which: the stripper is shorter than in the known technique
- la vapeur d'eau potentielle formée à partir de lthy- - the potential water vapor formed from lthy-
drogène contenu dans le coke ainsi éliminé sera séparée facilement dès le début de la phase de régénération; elle The amount of moisture contained in the coke thus removed will be separated easily from the beginning of the regeneration phase; she
sera donc d'autant moins susceptible d'affecter la réac- will therefore be less likely to affect the reaction
tivité du catalyseur; - une partie non négligeable des métaux tels que le nickel et le vanadium qui sont déposés à la surface du catalyseur est susceptible d'être strippée sous forme de composés volatils éliminables; la durée de vie du catalyseur sera donc améliorée; - le gaz de cette seconde phase de strippage servira de gaz élévateur pour le catalyseur provenant du premier strippage, en vue d'acheminer les grains du catalyseur jusqu'au régénérateur, on exposera plus en détail dans la catalyst activity; a significant part of the metals such as nickel and vanadium which are deposited on the surface of the catalyst can be stripped in the form of volatile compounds that can be removed; the life of the catalyst will be improved; the gas of this second stripping phase will serve as a lift gas for the catalyst from the first stripping, in order to convey the grains from the catalyst to the regenerator, and will be explained in more detail in
suite de la présente description l'intérêt de cette following this description the interest of this
fonction auxiliaire du gaz de strippage. auxiliary function of the stripping gas.
L'invention concerne également un dispositif de The invention also relates to a device for
craquage catalytique à l'état fluide de charges d'hydro- catalytic cracking in the fluid state of hydrogen
carbures, comprenant une colonne du type élévateur, des -moyens disposés à la base dudit élévateur pour alimenter celui-ci sous pression avec une charge d'hydrocarbures et des particules d'un catalyseur de craquage, un premier moyen de strippage par un premier gaz des particules de catalyseur usé dans une enceinte disposée au sommet dudit élévateur, concentriquement à celui-ci, le premier gaz carbides, comprising a riser-type column, means disposed at the base of said elevator for supplying it under pressure with a hydrocarbon feedstock and particles of a cracking catalyst, a first means for stripping by a first gas spent catalyst particles in an enclosure disposed at the top of said elevator, concentrically therewith, the first gas
de strippage étant injecté dans cette enceinte à contre- stripping is injected into this chamber against
courant des particules de catalyseur usé, au moins une -7 unité de régénération dudit catalyseur par combustion du coke déposé sur celui-ci, et des moyens de recyclage du catalyseur régénéré auxdits moyens d'alimentation, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend, entre ledit premier moyen de strippage et ladite unité de régénération, un second moyen de strippage par un second gaz desdites particules de catalyseur, ce second spent catalyst particles, at least one regeneration unit of said catalyst by combustion of the coke deposited thereon, and means for recycling the regenerated catalyst to said supply means, said device being characterized in that comprises, between said first stripping means and said regeneration unit, a second means for stripping a second gas of said catalyst particles, said second
moyen de strippage étant tel que le second gaz de strip- means of stripping being such that the second stripping gas is
page est injecté sous pression dans le flux des particules page is injected under pressure into the particle stream
de catalyseur à co-courant de celles-ci. of co-current catalyst thereof.
Ledit second moyen du strippage sera avantageusement disposé dans le dispositif à un niveau inférieur à celui de ladite unité de régénération, ledit second gaz de strippage servant alors également de gaz porteur pour lesdites particules, ce qui permet l'utilisation d'un Said second stripping means will advantageously be disposed in the device at a level lower than that of said regeneration unit, said second stripping gas then also serving as a carrier gas for said particles, which allows the use of a
élévateur court.short lift.
Le second gaz de strippage pourra être identique ou non au premier gaz de strippage. Avantageusement, il sera constitué au moins en partie par les gaz provenant de The second stripping gas may or may not be identical to the first stripping gas. Advantageously, it will be constituted at least in part by the gases coming from
l'unité de régénération.the regeneration unit.
L'utilisation d'un second moyen de strippage apporte The use of a second stripping means brings
aux particules de catalyseur une pression motrice addi- to the catalyst particles an additional driving pressure
tionnelle, qui permet de diversifier le positionnement to diversify the positioning
des différentes unités de dispositif de cracking, notam- different cracking device units, particularly
ment de l'télévateur et du régénérateur. Elle améliore en outre les qualités du strippage, en particulier si l'on utilise comme second gaz de strippage les gaz televator and regenerator. It also improves the stripping qualities, especially if the second stripping gas is
provenant de l'unité de régénération, qui ont une tempéra- from the regeneration unit, which have a temperature
ture supérieure d'environ 25 et si possible d'environ 100 C à celle à laquelle est effectué le premier strippage, ce qui permet de diminuer notablement le A coke et de limiter ce dernier au Acoke de réaction, avec pour conséquence un moindre dégagement de chaleur à la régénération et un it is about 25 ° C and, if possible, about 100 ° C higher than that at which the first stripping is carried out, which makes it possible to appreciably reduce A coke and to limit it to the reaction Acoke, with the result that there is less release of heat to regeneration and a
catalyseur moins dégradé et plus stable. On peut ainsi ré- catalyst less degraded and more stable. We can thus
duire la longueur de l'élévateur et/ou y traiter des charges plus lourdes. On peut enfin mieux contr8ler et régulariser l'alimentation du régénérateur en catalyseur usé, avec -8- l'avantage de pouvoir contrôler sa température en limitant lengthen the elevator and / or handle heavier loads. Finally, it is better to control and regulate the feed of the regenerator to spent catalyst, with the advantage of being able to control its temperature by limiting
les points chauds, ce qui préserve la stabilité du cataly- hot spots, which preserves the stability of the catalytic
seur, et d.obtenir ainsi un catalyseur mieux régénéré et donc piis -jf, La possibilité de réduire, grâce à tl'invention, la longueur de l'élévateur doit être soulignée. Elle permet, en effet, d'une part, d'obtenir une meilleure sélectivité en produits craqués du type de l'essence et des distillats Therefore, the ability to reduce the length of the elevator by the invention should be emphasized. It allows, on the one hand, to obtain a better selectivity in cracked products of the type of gasoline and distillates
légers, d'autre part, d'élever la température de l'éléva- light, on the other hand, to raise the temperature of
teur sans production accrue de gaz et même avec une réduc- without increased gas production and even with a reduction in
tion du Acoke. On obtient donc une meilleure conversion de la charge, avec un meilleur indice d'octane des produitE résultants et l'on peut traiter des charges plus lourdes et plus difficiles à craquer. Un élévateur de hauteur réduite se prête en outre à des temps de séjour ultra-court Acoke. This results in a better conversion of the feed, with a better octane number of the resulting products, and heavier and more difficult loads can be processed. A low lift is also suitable for ultra-short residence times
de la charge.of the charge.
Ainsi qu'on le décrira ci-après plus en détail, - As will be described hereinafter in more detail, -
llinvention s'applique aussi bien aux ensembles de craquage comprenant deux unités de régénération en série The invention also applies to cracking assemblies comprising two regeneration units in series.
qu'à ceux comprenant une seule unité de régénération. - than those with a single regeneration unit. -
Les dessins annexés illustrent, sous une forme sché- The accompanying drawings illustrate, in a form
matique, un dispositif connu de craquage catalytique à- a known device for catalytic cracking to-
ltétat fluide et diverses formes de mise en oeuvre de l'invention. Sur ces dessins: La figure 1I est un schéma d'un ensemble conventionnel de craquage catalytique en lit fluide, La figure 2 est un schéma analogue d'un ensemble conform' à l'invention comprenant une unité de régénération the fluid state and various embodiments of the invention. In these drawings: FIG. 1I is a diagram of a conventional fluid bed catalytic cracking assembly; FIG. 2 is a similar diagram of an assembly according to the invention comprising a regeneration unit;
du catalyseur à un seul étage.single-stage catalyst.
Les figures 3 et 4 sont des schémas de deux ensembles conformes à l'invention comprenant chacun une unité de FIGS. 3 and 4 are diagrams of two sets according to the invention each comprising a unit of
régénération du catalyseur à deux étages. regeneration of the two-stage catalyst.
Le dispositif de craquage par le procédé FCC représen- The FCC cracking device represents
té sur la figure 1 est d'un type connu en soi. Il comprend essentiellementune colonne t dite élévateur de charge, ou encore "riser", alimentée à sa base, par la ligne 2, en charge à traiter et, par le conduit 3, en particules -9 Figure 1 is of a type known per se. It essentially comprises a column t said charge elevator, or "riser", fed at its base, by the line 2, in charge to be treated and, through the conduit 3, in particles -9
d'un catalyseur de craquage.a cracking catalyst.
La colonne 1 débouche à son sommet dans une enceinte 4, qui lui est concentrique et dans laquelle s'effectuent, d-'une part, la séparation de la charge craquée et, d'autre part, le strippage du catalyseur usé. La charge traitée est séparée dans un cyclone 5 qui est logé dans l'enceinte 4, au sommet de laquelle est prévue une ligne d'évacuation The column 1 opens at its top in a chamber 4, which is concentric to it and in which take place, on the one hand, the separation of the cracked feedstock and, on the other hand, the stripping of the spent catalyst. The treated charge is separated in a cyclone 5 which is housed in the chamber 4, at the top of which is provided an evacuation line
6 de la charge craquée, tandis que les particules de ca- 6 of the cracked load, while the particles of
talyseur usé sont rejetées à la base de l'enceinte 4. Une ligne 7 alimente en gaz de strippage, généralement de la vapeur d'eau, des injecteurs 8 disposés régulièrement à la base de l'enceinte 4. Le strippage s'effectue donc spent stripper are discharged at the base of the chamber 4. A line 7 supplies stripping gas, usually water vapor, injectors 8 regularly disposed at the base of the enclosure 4. The stripping is therefore carried out
de préférence en milieu dense à contre-courant du cata- preferably in a dense medium against the current of the cata-
lyseur. Les particules de catalyseur usé ainsi strippées lyst. The spent catalyst particles thus stripped
sont évacuées à la base de l'enceinte 4 vers un régéné- are evacuated at the base of enclosure 4 to a regenerator
rateur 9 par l'intermédiaire d'un conduit 10, sur lequel est prévue une vanne de régulation 11. Dans le régénérateur 9, le coke déposé sur les particules du catalyseur est brûlé à l'aide d'air, injecté à la base du régénérateur 9 in the regenerator 9, the coke deposited on the particles of the catalyst is burned with air, injected at the base of the regenerator
par une ligne 12, qui alimente des injecteurs 13 régulière- by a line 12, which supplies injectors 13 regular-
ment espacés. Les particules du catalyseur traité entraî- spaced apart. The particles of the treated catalyst
nées par le gaz de combustion sont séparées par des cyclones 14, d'o le gaz de combustion est évacué par une ligne 15, tandis que les particules de catalyseur sont rejetées vers la base du régénérateur 9, d'o elles sont recyclées par The combustion gases are separated by cyclones 14 from which the combustion gas is discharged through a line 15 while the catalyst particles are discharged to the base of the regenerator 9, where they are recycled by
le conduit 3, équipé d'une vanne de régulation 16, à l'ali- the duct 3, equipped with a regulating valve 16, to the food
mentation de l'élévateur 1.elevation 1.
Les caractéristiques dimensionnelles et opératoires d'un tel dispositif sont habituellement les suivantes: - hauteur de la partie réactionnelle de l'élévateur 1: 5 à 40 mètres, - température de la charge à craquer 75 à 4500C, - débit d'alimentation de l'élévateur I en charge à traiter: 1000 à 10.000 tonnes par jour, - débit d'alimentation de l'élévateur 1 en catalyseur 3 à 50 tonnes par minute, The dimensional and operating characteristics of such a device are usually as follows: height of the reaction part of the elevator 1: 5 to 40 meters, temperature of the charge to be cracked 75 to 4500.degree. load elevator I to be treated: 1000 to 10,000 tonnes per day, feed rate of the elevator 1 in catalyst 3 to 50 tonnes per minute,
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- temps de séjour de la charge dans l'él1éva eur 1: 0,1 à 10 secondes, température de régénération d-i catalyseur: 650 à - residence time of the charge in the eluate 1: 0.1 to 10 seconds, catalyst regeneration temperature: 650 to
900 C,900 C,
- temps de séjour du catalyseur dans le régénérateur 9: 5 à 20 mn, La figure 2 représente un dispositif conforme à l'invention, dans lequel les organes déjà décrits en relation avec la figure 1 sont désignés par les mêmes - residence time of the catalyst in the regenerator 9: 5 to 20 min, Figure 2 shows a device according to the invention, wherein the members already described in relation to Figure 1 are designated by the same
chiffres de référence affectés de l'indice '. reference numbers assigned index '.
Dans ce dispositif, le conduit 10t, par lequel les In this device, the conduit 10t, by which the
particules usées de catalyseur sont évacuées de l'en- spent catalyst particles are removed from the
ceinte 4' disposée à l'extrémité supérieure de l'élévateur 1', ne débouche pas directement dans le régénérateur 9', mais présente une portion verticale 101, communiquant par une portion 102 avec le régénérateur 91, et raccordée belt 4 'disposed at the upper end of the elevator 1', does not open directly into the regenerator 9 ', but has a vertical portion 101, communicating via a portion 102 with the regenerator 91, and connected
par un coude à l'extrémité inférieure du conduit 101. by a bend at the lower end of the conduit 101.
La base du conduit 101 est alimentée en un second gaz de strippage par une ligne 18. Dans le cas du dessin, ce second gaz de strippage est constitué par un mélange de vapeur d'eau, amenée à la ligne 18 par la ligne 19, et de gaz effluent du régénérateur 91, dérivé de la ligne ' vers la ligne 18 par la ligne 20, équipée de la pompe 21. On notera que le second strippage des particules de catalyseur s'effectue à concourant dans la partie verticale 101 et que le gaz de strippage joue le rôle de gaz porteur The base of the duct 101 is supplied with a second stripping gas by a line 18. In the case of the drawing, this second stripping gas is constituted by a mixture of water vapor, brought to the line 18 by the line 19, and effluent gas from the regenerator 91, derived from line 'to line 18 via line 20, equipped with pump 21. It will be noted that the second stripping of the catalyst particles takes place concurrently in the vertical part 101 and that the stripping gas plays the role of carrier gas
pour élever les particules jusqu'au régénérateur. to raise the particles up to the regenerator.
Il est, en effet, possible de réduire considérablement le temps de séjour de la charge à traiter dans l'élévateur 1' et, par conséquent, la hauteur de ce dernier. Dans ces conditions, l'enceinte 4' ne sera pas à une hauteur suffisante pour que les particules de catalyseur usé puissent, par simple gravité, alimenter le régénérateur 9 et, après régénération, être recyclées à l'alimentation de l'élévateur 1'. Le second gaz de strippageinjecté par la ligne 18 dans le tronçon de conduit. 101 exercera donc avantageusement une poassée sur les particules de It is indeed possible to significantly reduce the residence time of the load to be treated in the elevator 1 'and, therefore, the height of the latter. Under these conditions, the enclosure 4 'will not be at a sufficient height so that the used catalyst particles can, by simple gravity, feed the regenerator 9 and, after regeneration, be recycled to the feed of the elevator 1' . The second stripper gas injected via line 18 into the conduit section. 101 will therefore advantageously exercise a poachee on the particles of
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catalyseur usé pour les acheminer jusqu'au régénérateur. used catalyst to route them to the regenerator.
Avec le système additionnel de strippage conforme à l'invention, les caractéristiques dimensionnelles et With the additional stripping system according to the invention, the dimensional and
opératoires du dispositif de strippage peuvent être modi- the stripping device can be modified
fiées de la façon suivante: - hauteur de la partie réactionnelle de l'élévateur 1': 1 à 30 mètres, - temps de séjour de la charge dans l'élévateur 11: 0,05 à 5 secondes, - température de régénération du catalyseur: 650 à in the following manner: - height of the reaction part of the elevator 1 ': 1 to 30 meters, - residence time of the load in the elevator 11: 0.05 to 5 seconds, - catalyst regeneration temperature : 650 to
900 C,900 C,
- temps de séjour du catalyseur dans le régénérateur 9': 1 à 15 mn, température du catalyseur à la sortie de l'enceinte residence time of the catalyst in the regenerator 9 ': 1 to 15 minutes, catalyst temperature at the outlet of the enclosure
5': 480 à 580 C,5 ': 480 to 580 C,
- température du second gaz de strippage à l'entrée - temperature of the second stripping gas at the inlet
du conduit 101: 500 à 900 C.of the conduit 101: 500 to 900 C.
Les figures 3 et 4 illustrent deux autres formes de mise en oeuvre du procédé de craquage catalytique selon l'invention, dans lesquelles on utilise une enceinte de régénération à deux étages. Sur ces figures, les organes déjà décrits en relation avec les figures 1 et 2 sont désignés par les mêmes chiffres de référence, affectés Figures 3 and 4 illustrate two other forms of implementation of the catalytic cracking process according to the invention, in which a two-stage regeneration chamber is used. In these figures, the members already described in relation to FIGS. 1 and 2 are designated by the same reference numerals, assigned
des indices a et b, respectivement.indices a and b, respectively.
Dans le cas de la figure 3, le régénérateur 9a In the case of Figure 3, the regenerator 9a
est à flux ascendant et comporte deux étages 91a et 91D. is upflow and has two stages 91a and 91d.
Le catalyseur usé ayant déjà subi un premier strippage dans l'enceinte 4a est acheminé par la conduite 10a, le tronçon vertical de conduit 101a et le tronçon horizontal 102c à l'étage inférieur 91a du régénérateur. Un second gaz de strippage est injecté sous pression par la ligne The spent catalyst having already undergone a first stripping in the chamber 4a is conveyed via the pipe 10a, the vertical section of the pipe 101a and the horizontal section 102c to the lower stage 91a of the regenerator. A second stripping gas is injected under pressure by the line
18a à la partie inférieure du tronçon vertical 101a. 18a at the lower part of the vertical section 101a.
Ce gaz de strippage comprend un mélange de vapeur d'eau, amenée par la ligne l19a, et de gaz de combustion en provenance de l'enceinte de régénération, amené par la This stripping gas comprises a mixture of water vapor, brought by the line 19a, and combustion gas from the regeneration chamber, brought by the
ligne 20a.line 20a.
La tase du premier étage 91a de combustion est The base of the first stage 91a of combustion is
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alimentée en air par la ligne 12a et l'air est distribué par des injecteurs régulièrement espacés 13a. Dans cet étage, des cyclones 14a séparent le gaz de combustion supplied with air by the line 12a and the air is distributed by injectors regularly spaced 13a. In this stage, cyclones 14a separate the combustion gas
des particules de catalyseur partiellement régénéré. partially regenerated catalyst particles.
Le gaz de combustion est acheminé vers la ligne 20a par une ligne 115, équipée d'une vanne 116, permettant de The combustion gas is conveyed to the line 20a by a line 115, equipped with a valve 116, making it possible to
dévier une partie du flux gazeux vers une ligne 117. divert a portion of the gas stream to a line 117.
Les particules du catalyseur ayant subi un premier traitement de régénération sont ensuite transférées au second étage 91b du régénérateur par le conduit central The particles of the catalyst having undergone a first regeneration treatment are then transferred to the second stage 91b of the regenerator via the central duct
a, alimenté en air par la ligne ll1a. a, supplied with air by line ll1a.
La base de l'étage 91b est également alimentée en air The base of the floor 91b is also supplied with air
par la ligne 112a et par les injecteurs 113a. Les particu- by the line 112a and by the injectors 113a. The particles
les du catalyseur régénéré sont évacuées latéralement dans une enceinte tampon 118a et sont recyclées par le conduit 3a à l'alimentation de l'élévateur la. Les gaz de combustion évacués à la partie supérieure de l'étage 91b sont traités the regenerated catalyst are discharged laterally in a buffer chamber 118a and are recycled via the conduit 3a to the feed of the elevator 1a. The flue gases discharged at the top of stage 91b are treated
dans un cyclone extérieur 119a, à la base duquel les par- in an external cyclone 119a, at the base of which the
ticules du catalyseur sont retournées par le conduit 120a à l'étage 91a, tandis que les gaz de combustion sont évacués par les lignes 121a et 20a vers la ligne 18a. Une vanne de sécurité 122a est prévue sur la ligne 121a et une vanne The catalyst particles are returned through line 120a to stage 91a, while the flue gases are discharged via lines 121a and 20a to line 18a. A safety valve 122a is provided on the line 121a and a valve
123a permet de dériver une partie du gaz vers une ligne 124a. 123a allows a portion of the gas to be diverted to a line 124a.
Cette forme de réalisation du dispositif conforme à l'invention, équipé d'un régénérateur à deux étages à flux ascendant, présente les avantages suivants: - double régénération du catalyseur, permettant une combustion intégrale du coke sans altération des propriétés catalytiques, - aucune limitation de la température du second régénérateur, ce qui permet au catalyseur d'acquérir la This embodiment of the device according to the invention, equipped with a two-stage upflow regenerator, has the following advantages: - double regeneration of the catalyst, allowing an integral combustion of the coke without altering the catalytic properties, - no limitation the temperature of the second regenerator, which allows the catalyst to acquire the
température requise pour vaporiser et craquer la charge. temperature required to vaporize and crack the load.
La forme de réalisation de la figure 4 comporte également un régénérateur 9b à deux étages 92a et 92b The embodiment of FIG. 4 also comprises a two-stage regenerator 9b 92a and 92b
à flux descendant.downflow.
Le catalyseur déjà strippé dans l'enceinte 4b est acheminé par le conduit 10b, le tronçon vertical 101b The catalyst already stripped in the chamber 4b is conveyed via the pipe 10b, the vertical section 101b
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et le tronçon horizontal 102b vers l'étage supérieur 92b. and the horizontal section 102b to the upper stage 92b.
Un second gaz de strippage est injecté sous pression à la partie inférieure du conduit vertical 101b par une ligne 18b. Ce gaz de strippage est constitué d'un mélange de vapeur d'eau, amenée par la ligne 19bet de gaz de A second stripping gas is injected under pressure to the lower part of the vertical duct 101b by a line 18b. This stripping gas consists of a mixture of water vapor, brought by the line 19bet of gas from
combustion,provenant du régénérateur 9b par la ligne 20b. combustion, from the regenerator 9b by the line 20b.
De l'air est injecté à la base de l'étage 92b par la ligne 112b et les injecteurs 113b. Des cyclones 14b séparent les particules en suspension du gaz de combustion, lequel est évacué par une ligne 121b, sur laquelle une Air is injected at the base of stage 92b via line 112b and injectors 113b. Cyclones 14b separate the particles in suspension from the flue gas, which is discharged via a line 121b, on which a
vanne 123b permet de dériver une partie du gaz de combus- the valve 123b makes it possible to divert part of the combustion gas
tion vers une ligne 124b.to a line 124b.
Les particules traitées dans le premier étage 92b sont acheminées par gravité par le conduit 125 vers l'étage inférieur 92a du régénérateur, à la base duquel de l'air est injecté par la ligne 112b et les injecteurs 113b. Le gaz de combustion est évacué vers un cyclone extérieur 119b, d'o les particules de catalyseur sont retournées par le conduit 120b à l'étage 92a, tandis que le gaz est évacué par la ligne 115b vers la ligne 20b. Une vanne 116b permet de dériver une partie du gaz vers une ligne The particles treated in the first stage 92b are conveyed by gravity via the conduit 125 to the lower stage 92a of the regenerator, at the base of which air is injected via the line 112b and the injectors 113b. The combustion gas is discharged to an external cyclone 119b, whereby the catalyst particles are returned through line 120b to stage 92a, while the gas is discharged via line 115b to line 20b. A valve 116b makes it possible to divert part of the gas towards a line
auxiliaire 117b.auxiliary 117b.
Le catalyseur régénéré est évacué de la base de l'étage 92a par le conduit 3b et recyclé à l'alimentation de l'élévateur lb. Cette forme de réalisation du dispositif de craquage conforme à l'invention, qui comporte un régénérateur à deux étages à flux descendant, présente en plus des avantages précédemment décrits les avantages suivants: The regenerated catalyst is removed from the base of stage 92a via line 3b and recycled to the feed of elevator 1b. This embodiment of the cracking device according to the invention, which comprises a downflow two-stage regenerator, has, in addition to the previously described advantages, the following advantages:
- les deux étapes de régénération se font à contre- - the two stages of regeneration are done against
courant, - les cyclones sont externes et leurs supports moins élevés, - le régénérateur fonctionnant-à la température la plus élevée, et par conséquent le plus lourd, se trouve au niveau inférieur, ce qui simplifie la construction de l'unité. cyclones are external and their supports lower, the regenerator operating at the highest temperature, and therefore the heavier, is at the lower level, which simplifies the construction of the unit.
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L!Exemple qui suit vise à illustrer l'invention et The following example is intended to illustrate the invention and
n'a pas de caractère limitatif.has no limiting character.
EXEMPLEEXAMPLE
Deux essais de craquage catalytique ont été réalisés à partir d'une même charge d1hydrocarbures dans une unité à deux régénérateurs du type de celle décrite à la figure 3. Contrairement au premier essai, le deuxième essai a été réalisé à l'aide d'un dispositif comprenant une seconde phase de strippage à co-courant conforme à la présente Two catalytic cracking tests were carried out from the same hydrocarbon feedstock in a two regenerator unit of the type of that described in Figure 3. In contrast to the first test, the second test was carried out using a device comprising a second co-current stripping phase in accordance with the present
invention avec un élévateur court. invention with a short elevator.
Nature de la charge: Densité: 0,903 Soufre: 0,77 % en poids Azote total: 0,19% en poids Vanadium: 4 ppm Nickel: 1 1 ppm Carbone Conradson: 4,9% en poids Rapport C/H: 12,4 Non distillable à 6000C = 23% vol. Conditions opératoires: Essai sans Essai avec strippage strippage additionnel additionnel et élévateur court Température charge, C 95 95 Température Riser, OC 525 525 Nature of the filler: Density: 0.903 Sulfur: 0.77% by weight Total nitrogen: 0.19% by weight Vanadium: 4 ppm Nickel: 1 1 ppm Conradson carbon: 4.9% by weight C / H ratio: 12, 4 Non distillable at 6000C = 23% vol. Operating conditions: Test without test with additional stripping and additional stripping and short lift Charge temperature, C 95 95 Temperature Riser, OC 525 525
Température finale -Final temperature -
du catalyseur régénéré, OC 815 782 Rapport C/O 4,97 5,60 Coke,% en poids 7,45 7,36 Delta coke, % en poids 1,50 1,31 On constate que l'utilisation conjointe d'un élévateur court et d'un second strippage à co-courant avec du gaz de régénération à 5950C entraîne une réduction du delta coke, regenerated catalyst, OC 815 782 C / O ratio 4.97 5.60 Coke, wt% 7.45 7.36 Delta coke, wt% 1.50 1.31 It is found that the joint use of a short lift and a second co-current stripping with regeneration gas at 5950C results in a reduction of delta coke,
provoquant une baisse de la température de régénération. causing a decrease in the regeneration temperature.
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Ceci autorise une augmentation de la circulation de cata- This allows an increase in the circulation of
lyseur (C/O de 5,6) et une meilleure stabilité du catalyseur. lyser (C / O 5.6) and improved catalyst stability.
Les changements les plus importants sur les réactions de craquage sont lessuivants: - réduction des gaz secs, - réduction de l'addition de catalyseur frais de26%0/o, - augmentation de la conversion, - augmentation des rendements en liquides, comme le montre le tableau suivant: Essai sans Essai avec Strippage strippage additionnel additionnel et élévateur court Gaz secs, % en poids 6,3.5,8 Charge à alkyler, % en poids 17,6 18,0 Essence 42,8 45,2 Diluant léger 16,5 15,7 Diluant lourd 9,3 8,0 Conversion à 220 C, % en poids 74,2 76,3 Conversion à 3550C, % en poids 90,7 92,0 Rendement liquide, % en poids 86,2 86,9 The most important changes in cracking reactions are the following: - reduction of dry gases, - reduction of fresh catalyst addition by 26% 0 / o, - increase of conversion, - increase of liquid yields, as shown the following table: Test without Test with Stripping Additional additional stripping and short lift Dry gases,% by weight 6.3.5.8 Charge to be alkylated,% by weight 17.6 18.0 Gasoline 42.8 45.2 Thinner 16, 15.7 Heavy Diluent 9.3 8.0 Conversion at 220 C, wt.% 74.2 76.3 Conversion at 3550C, wt.% 90.7 92.0 Liquid Yield,% wt. 86.2 86, 9
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