FR2767715A1 - Dispositif de separation et de stripage et son utilisation en craquage catalytique en lit fluidise - Google Patents

Abstract

On décrit un dispositif de séparation et de stripage d'un mélange de gaz et de particules, comprenant une enveloppe (51) comportant des chambres de séparation (2) et de circulation (3) réparties autour d'un réacteur (1), chaque chambre de séparation (2) comportant en sa partie supérieure, une ouverture (20) d'entrée communiquant avec le réacteur et avec une zone (21), de mise en rotation dans un plan vertical du mélange, chaque chambre de séparation (2) comportant deux parois latérales (24) qui sont aussi les parois des chambres de circulation (3), au moins une des parois (24) de chaque chambre (2) comportant une ouverture (5) latérale de sortie faisant mélange du gaz et des particules dans la chambre de circulation adjacente. Chaque chambre de séparation comporte une ouverture (6) pour une sortie axiale des particules dans une chambre de stripage (30), l'enveloppe (51) comprenant en outre un conduit (14) d'évacuation d'un mélange gaz-particules raccordé à au moins un séparateur secondaire (16), la chambre de stripage communiquant avec le conduit (14) via les chambres de circulation (3).Application au craquage catalytique d'hydrocarbures en lit fluidisé.

Description

L'invention concerne un dispositif de séparation et de stripage et son utilisation dans un procédé de craquage catalytique d'hydrocarbures.

Les unités de craquage catalytique sont en général constituées d'une zone réactionnelle, dans laquelle le catalyseur est mis en contact avec une charge hydrocarbonée dans un réacteur généralement de forme tubulaire allongée, puis séparé des hydrocarbures au moins partiellement en un ou plusieurs étages de séparation, les hydrocarbures accompagnés d'une quantité aussi faible que possible de catalyseur sortant de la zone réactionnelle pour rejoindre la section de fractionnement des hydrocarbures. Le catalyseur issu des différents étages de séparation est mis en contact avec un gaz différent des hydrocarbures, tel que l'azote ou la vapeur par exemple, afin de favoriser la désorption d'hydrocarbures entraînés dans ses pores, cette phase étant communément appelée stripage (du terme sfripping en anglais). Le catalyseur est ensuite évacué vers la zone de régénération où le coke formé pendant la réaction dans le réacteur tubulaire et les hydrocarbures qui n'ont pu être désorbés pendant la phase de stripage sont brûlés en milieu oxydant.

Afin d'obtenir de bonnes sélectivités en produits valorisables dans la zone réactionnelle de l'unité de craquage catalytique, il est nécessaire - d'évacuer rapidement les produits gazeux issus de la zone de contactage entre les hydrocarbures et le catalyseur après le premier étage de séparation pour éviter de dégrader thermiquement les produits intermédiaires des réactions de craquage qui possèdent en général les plus fortes valeurs ajoutées, - de limiter l'entraînement d'hydrocarbures avec le catalyseur, et donc d'obtenir un bon stripage du catalyseur.

II existe de nombreuses façons d'effectuer ces opérations de séparation et de désorption et la littérature est riche en dispositifs technologiques dérivés pour le craquage catalytique et plus ou moins performants pour effectuer ces différentes opérations. Et s'il est relativement simple d'effectuer une séparation rapide ou un bon stripage, il est difficile d'effectuer simultanément une séparation rapide et un bon stripage.

Ainsi, la séparation rapide peut s'effectuer en utilisant des cyclones directement connectés au réacteur ascendant, communément nommé riser par les hommes de métier, tel que décrit dans la publication FCC closed-cyclone system, A.A.Avidan, F.J.Krambeck, H.Owen et
P.H.Schipper, Oil & Gas Journal, march 26, 1990 ou dans le brevet US5055177. Dans ces systèmes, les cyclones connectés au riser sont maintenus à l'intérieur d'une enceinte de grande dimension qui englobe généralement également un deuxième étage de cyclones. Le gaz séparé au premier étage rentre dans le deuxième étage de cyclones pour subir un dépoussiérage plus poussé. Le catalyseur est lui dirigé dans la phase dense d'un lit fluidisé de stripage où de la vapeur est injectée à contre-courant du catalyseur pour désorber les hydrocarbures. Ces hydrocarbures sont ensuite évacués dans la phase diluée du réacteur et introduits dans le système de séparation au niveau du deuxième étage de cyclones. Le fait d'avoir deux étages de cyclones, I'un connecté au riser effectuant la séparation primaire, le second étant connecté généralement à la sortie gaz des cyclones du premier étage nécessite tout d'abord d'avoir un diamètre très important pour l'enceinte englobant les deux étages de cyclones. Cette enceinte n'est parcourue que par les gaz issus de la désorption dans le stripper, ou par les gaz entraînés par le catalyseur dans les sorties de solides (jambes de retour) du premier étage. Les gaz issus de la section de stripage sont donc systématiquement exposés à une dégradation thermique iongue dans le stripper car si le cyclone primaire fonctionne correctement, une quantité assez faible d'hydrocarbures est entraînée dans la jambe de retour du cyclone primaire vers le strippeur. Le volume de ladite grande enceinte étant grand, et la quantité d'hydrocarbures et de vapeur de stripage assez faible, la vitesse superficielle du gaz dans la phase diluée du réacteur à l'extérieur des cyclones primaires n'excédera alors pas quelques centimètres par seconde et le temps d'évacuation des hydrocarbures strippés ou entraînés dans les jambes de retour avec le catalyseur sera nécessairement de l'ordre d'une à plusieurs minutes.

Un autre inconvénient de ce système de séparation est qu'il introduit localement dans le lit fluidisé de stripage les hydrocarbures entraînés ou adsorbés sur le catalyseur. Comme le lit fluidisé est un mauvais mélangeur radial mais un très bon mélangeur axial, il en résulte inévitablement une perte d'efficacité dans la zone de stripage. II serait possible d'améliorer le stripage en introduisant des gaz de stripage directement dans la sortie des solides.

Néanmoins, cela ne serait efficace que si le catalyseur coulait lentement dans la sortie du cyclone pour ne pas entraîner les gaz, ce qui n'est pas possible à réaliser si l'on souhaite garder un bon fonctionnement des cyclones primaires.

La séparation rapide peut également s'effectuer en une seule chambre à vorticité induite telle que décrite dans le brevet US 5584985. Cette technologie, couramment appelée en anglais vortex separation system présente l'avantage de combiner la séparation et le stripage simultanément.

Les solides sont collés à la paroi sous l'effet de la force centrifuge et coulent vers le bas de l'enceinte où ils sont mis en contact avec un gaz de stripage qui est évacué avec les hydrocarbures désorbés vers le haut de la chambre de séparation. Malheureusement, pour obtenir une bonne efficacité de séparation avec un tel système, il faut limiter la taille de la chambre afin que la force centrifuge s'exerçant sur les particules soit suffisamment élevée.

Cela est Incompatible avec une vitesse de remontée des gaz de stripage faible pour limiter le réentraînement de particules descendant après leur séparation. Le fait de combiner dans la même enceinte une séparation et un stripage ne permet donc pas d'effectuer correctement ces deux opérations. Soit on privilégie la séparation au détriment du stripage soit on privilégie le stripage au détriment de la séparation, ce qui n'est pas compatible avec une bonne désorption des hydrocarbures. De plus, et c'est un problème important de cette technologie, le catalyseur séparé s'écoule préférentiellement en paroi et n'est donc pas mis facilement en contact avec le gaz de stripage qui lui se répartit sur toute la section de passage de la chambre.

On voit bien à travers les deux exemples précédents qu'il est difficile d'effectuer dans une seule enceinte la séparation et le stripage, et que la séparation rapide à l'aide de séparateurs connus et performants, tels que les cyclones implique nécessairement une détérioration des performances du strippeur.

Un des objets de l'invention est de remédier aux inconvénients de l'art antérieur. On a donc cherché à développer une technologie permettant d'obtenir des efficacités de séparation suffisantes, c'est à dire supérieures à 75 %, combinée à un dispositif de désorption, I'ensemble présentant une compacité importante qui permet à tous les gaz circulant du riser vers la colonne de fractionnement associée à la zone réactionnelle de séjourner moins de 3 s dans la zone de séparation et de stripage, de procurer un bon contact entre le catalyseur issu des chambres de séparation et le gaz de stripage, et d'évacuer rapidement les hydrocarbures désorbés grâce à une compacité optimisée de l'équipement.

Plus précisément, l'invention concerne un dispositif de séparation et de stripage d'un mélange gazeux et d'un flux de particules, comprenant une enveloppe contenant une enceinte de séparation, ladite enceinte comportant une pluralité de chambres de séparation et une pluralité de chambres de circulation réparties axialement autour d'une extrémité d'un réacteur central de forme allongée, et disposées en alternance autour du réacteur dans lequel circule le mélange gazeux et le flux de particules, chaque chambre de séparation comportant en sa partie supérieure, une ouverture d'entrée communiquant avec le réacteur et avec une zone d'enroulement de façon à séparer par effet centrifuge les particules du mélange gazeux, la zone d'enroulement étant adaptée à la mise en rotation dans un plan vertical du mélange gazeux et des particules suivant un angle d'au plus 360 degrés, chaque chambre de séparation comportant deux parois latérales sensiblement verticales qui sont aussi les parois des chambres de circulation, au moins une des parois verticales de chaque chambre comportant une première ouverture latérale de sortie en dessous de l'ouverture d'entrée faisant communiquer le mélange gazeux dans la chambre de circulation adjacente.

Chaque chambre de séparation comporte une paroi externe définissant la zone d'enroulement et une paroi interne opposée à la paroi externe qui définissent avec les parois latérales, une seconde ouverture pour une sortie sensiblement axiale des particules située en dessous de la première ouverture de sortie du mélange gazeux, la seconde ouverture de sortie de particules communiquant en dessous des chambres de séparation avec une chambre de stripage qui contient au moins un moyen de stripage principal, I'enveloppe comprenant en outre au moins un conduit d'évacuation d'un mélange contenant des effluents gazeux et une mineure partie de particules, et au moins un séparateur secondaire pour séparer les particules des effluents gazeux connecté au conduit d'évacuation comprenant une sortie d'effluents gazeux et une sortie de particules, ladite chambre de stripage communiquant avec ledit conduit d'évacuation du mélange via au moins les chambres de circulation.

Selon une caractéristique de l'invention, les parois communes aux chambres de séparation et aux chambres de circulation peuvent comprendre chacune une ouverture sensiblement de même section.

II est avantageux que chaque chambre de séparation puisse comporter au dessous de l'ouverture d'entrée du mélange gaz-particules quittant le réacteur, des moyens pour prévenir la recirculation du mélange gazeux, un déflecteur par exemple, raccordés au réacteur et aux parois verticales de la chambre de séparation. De préférence, ce déflecteur peut s'enrouler suivant un angle de 30 degrés au moins, sensiblement coaxialement avec la zone d'enroulement et il peut épouser, dans un plan vertical, au moins dans sa partie supérieure la forme de l'ouverture latérale des dites parois.

Le plus souvent, chaque paroi latérale peut comporter une ouverture latérale permettant aux gaz séparés de la majorité des particules de s'échapper via les chambres de circulation et le conduit d'évacuation vers le séparateur secondaire gaz-particules.

Selon une autre caractéristique de l'invention, la zone d'enroulement des particules dans la partie supérieure de la chambre de séparation et le déflecteur peuvent être sensiblement coaxiaux.

La paroi interne de la chambre de séparation peut être au moins une partie de la paroi externe du réacteur.

L'ouverture de sortie des particules des chambres de séparation peut être sensiblement perpendiculaire à l'axe du réacteur.

Pour prévenir les effets dus aux contraintes thermiques qui sont différentes en raison des températures différentes entre le réacteur et la paroi externe du dispositif, il est avantageux selon une première variante que l'enceinte de séparation comprenant l'ensemble des chambres de séparation soit entourée d'une enveloppe distincte de la paroi externe des chambres de séparation. II est préférable que l'espace annulaire entre cette enveloppe et la paroi externe des chambres de séparation soit minimum pour limiter les temps de séjour des gaz de stripage dans le dispositif. L'enveloppe externe est alors la paroi externe des chambres de circulation.

Selon une autre variante, I'enveloppe peut constituer la paroi externe des chambres de séparation et de circulation. Dans ce cas, des moyens de dilatation sont prévus, par exemple, sur le conduit d'évacuation du mélange vers les cyclones secondaires.

Des moyens de stripage complémentaires peuvent être disposés en dessous des ouvertures de sortie des particules des chambres de séparation. Les effluents de stripage obtenus sont alors tout de suite évacués vers le haut par les chambres de circulation et traités dans les séparateurs secondaires.

Une fois séparées, les particules tombent dans une chambre de stripage. Celle-ci peut être rattachée à la partie Inférieure de l'enveloppe ou elle peut selon une variante, être contenue dans la partie inférieure d'une chambre principale, calorifugée, suffisamment grande pour contenir l'ensemble des séparateurs secondaires, l'enceinte de séparation et son enveloppe, la chambre de stripage et l'extrémité supérieure du réacteur. Dans ce cas, il peut être avantageux que la chambre communique avec le séparateur secondaire par au moins un orifice disposé en amont des séparateurs secondaires, par exemple sur le conduit d'évacuation du mélange gazeux et de particules en amont des dits séparateurs.

Selon une autre variante , la chambre de stripage peut être rattachée à la partie inférieure de l'enveloppe, formant ainsi un ensemble dans lequel les séparateurs cycloniques secondaires peuvent être externes à l'enveloppe
Au moins un moyen de stripage principal par un gaz est habituellement disposé dans la chambre de stripage.

II est avantageux de disposer dans la partie supérieure de la chambre de stripage des moyens pour uniformiser l'écoulement des particules provenant des chambres de séparation, par exemple en les plaçant sous les moyens de stripage complémentaires.

L'invention concerne aussi l'utilisation du dispositif ci-dessus dans un procédé de craquage catalytique d'hydrocarbures.

L'invention sera mieux comprise au vu des figures suivantes illustrant schématiquement le dispositif, parmi lesquelles - la figure 1 représente une vue en perspective de l'enceinte de séparation et de stripage.

- la figure 2 montre une coupe longitudinale au niveau des chambres de séparation des particules des effluents gazeux de craquage ainsi que la présence de séparateurs secondaires externes des particules et de l'ensemble des effluents de craquage et de stripage.

- la figure 3 illustre une vue en coupe de l'agencement en alternance des chambres de séparation et des chambres de circulation de l'ensemble des effluents de craquage et de stripage au niveau CC' de la figure 1.

- la figure 4 représente une coupe longitudinale de l'ensemble du dispositif comprenant une chambre principale contenant l'enceinte de séparation dans son enveloppe, les séparateurs secondaires et la chambre de stripage.

Dans les figures, les mêmes références indiquent les mêmes moyens.

L'invention concerne un système de séparation et de stripage d'une phase solide poreuse finement divisée, qui peut être imprégnée de liquide, et d'une phase gazeuse en sortie d'un réacteur, dont la sortie est tubulaire et sensiblement verticale, pour la mise en contact entre une phase fluide essentiellement gazeuse et une phase solide. Elle est particulièrement destinée à la séparation des effluents en sortie des réacteurs de craquage catalytique, où les phases gazeuse et liquide comprennent des mélanges d'hydrocarbures et d'eau, et où le solide est un catalyseur, par exemple à base de silice-alumine, contenant en général au moins 15 % de zéolithes. L'invention permet à partir d'un mélange gaz-solide, le solide contenant éventuellement des fractions de liquide dans ses pores, d'obtenir d'une part une phase gaz solide contenant moins de 25 % des solides et l'essentiel de la phase gazeuse introduits à l'entrée et d'autre part au moins 75 Oo des solides introduits à l'entrée, ces derniers subissant ensuite au moins une phase de contact avec un gaz judicieusement choisi (tel que la vapeur d'eau) afin de désorber au moins partiellement le mélange liquide vapeur contenu à l'intérieur des pores du solide.

Ces performances sont obtenues grâce à un agencement compartimenté en alternance de chambres de séparation (2) et de chambres de circulation (3) réparties axialement autour d'un réacteur, ascendant par exemple et communiquant entre elles, comme il est montré sur les figures 1 à 4. L'équipement proposé est constitué de N chambres de séparation et de N chambres de circulation des effluents, N étant compris entre 2 et 10, préférentiellement compris entre 2 et 6. Une enveloppe (51) entoure une enceinte (50) de séparation qui comporte l'ensemble de ces chambres de séparation (2) et de circulation (3).

Chaque chambre de séparation (2) est connectée au réacteur (1) grâce à une ouverture (20) pratiquée dans la partie supérieure de la paroi de celui-ci. Les ouvertures (20) de chaque compartiment (2) offrent toutes la même section de passage. La partie supérieure de la chambre de séparation est destinée à provoquer une séparation des phases gazeuse et solide par un effet centrifuge et inertiel qui s'exerce sur le solide grâce à un changement de direction de l'écoulement lors du passage dans la partie supérieure de la chambre de séparation.

L'invention concerne donc tout moyen mis en oeuvre pour provoquer dans un plan contenant l'axe du réacteur un changement de direction de l'écoulement, accompagné ou non d'un changement de section de passage pour la mise en forme de l'écoulement en sortie de réacteur. Un exemple de moyen mis en oeuvre est donné sur la figure 1. L'ouverture (20) débouche dans un compartiment réparti axialement autour de l'axe du réacteur dont la partie supérieure peut être constituée d'une paroi (21), sensiblement horizontale à sa jonction avec le réacteur, qui s'incurve ensuite vers le bas pour devenir sensiblement verticale (22). Il est également possible de substituer la partie incurvée par une transition angulaire nette, d'incliner la paroi (21) en connexion avec le réacteur vers le haut d'un angle de 0 à 90 avec la verticale afin d'obtenir par exemple une entrée tangente avec l'axe du riser, et d'incliner la paroi (22) de plus ou moins 70 par rapport à la verticale. Cette paroi (22) est distincte de l'enveloppe (51) et délimite un espace annulaire minimum.

Chaque chambre de séparation est munie de deux parois latérales (24) sensiblement verticales situées préférentiellement dans un plan contenant l'axe du réacteur (1), qui délimitent les chambres de séparation (2) des chambres de circulation (3). Dans chaque paroi (24), est disposée une ouverture (5) permettant l'évacuation de la phase gazeuse et de moins de 25 h du solide ayant pénétré dans chaque chambre de séparation par l'ouverture (20).

Cette ouverture est préférentiellement de forme demi-circulaire, mais d'autres formes (rectangulaire, trapézoïdale) sont également envisageables. Le point le plus haut de l'ouverture (5) est en général situé sous le point le plus bas de l'ouverture (20). Le point le plus bas de l'ouverture (5) est situé au dessus d'une ouverture (6) servant à évacuer l'essentiel des solides et situé à la base de la chambre de séparation (2).

Pour prévenir la recirculation du mélange gazeux dans les chambres de séparation et donc afin d'obtenir une bonne efficacité de séparation, il est préférable d'isoler les sorties (5) de la zone d'entrée (20). On pourra donc utiliser avantageusement un déflecteur (4) comme décrit dans la demande de brevet FR 97/00327, ayant préférentiellement une symétrie axiale autour de l'axe du réacteur et épousant de préférence dans le plan vertical la forme de l'ouverture (5).

La largeur de l'ouverture peut coïncider en tout point avec la largeur de la chambre de séparation. Ce déflecteur laissera avantageusement au mélange gaz solide sortant en (5) une section de passage égale à au moins 10 % de la section de passage offerte par une ouverture (5) et préférentiellement 50 %. II peut s'enrouler suivant un angle de 30 degrés au moins, sensiblement coaxialement avec la zone d'enroulement.

L'essentiel de la phase solide, pouvant entraîner une petite quantité de gaz entre ses grains et du gaz et du liquide adsorbés dans ses pores s'écoule sensiblement le long de la paroi (22) et sort de chaque chambre de séparation par une ouverture (6) située plus bas que l'ouverture (5) dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe du réacteur, et perpendiculaire à l'ouverture (5). Afin de restreindre la quantité de gaz entraîné avec les solides dans l'ouverture (6), il est judicieux de limiter l'aire de passage de cette ouverture. Pour ce faire, on peut
Incliner directement la paroi (22) d'un angle rentrant vers le riser d'ouverture comprise entre 0 et 45 par rapport à la verticale, préférentiellement compris entre 10 et 30 , ou prolonger la paroi (22) si elle est sensiblement verticale par une paroi inclinée d'un angle rentrant vers le riser d'ouverture comprise entre 0 et 45 par rapport à la verticale, préférentiellement compris entre 10 et 30", comme il est montré sur la figure 2 afin de créer une zone transitoire d'aspect conique (18) vers une zone (7) délimitée par le riser et une paroi (27) sensiblement verticale de section de passage limitée par rapport aux sections de passage rencontrées dans la partie supérieure de la chambre de séparation. II est également possible de prolonger la paroi (22) verticalement jusqu'au bas de la chambre (2) et d'insérer un bloc plein de matériau, par exemple du réfractaire autour du réacteur dans la zone de sortie afin de créer une restriction d'écoulement dans la zone (7) par rapport à la zone (2) tout en maintenant les parois (22) et (27) parfaitement alignées.

Les chambres de circulation (3) sont munies d'une paroi externe qui est une partie de l'enveloppe et de deux parois latérales (24) sensiblement verticales situées préférentiellement dans un plan contenant l'axe du réacteur (1), qui délimitent les chambres de séparation des chambres de circulation. Dans chaque paroi (24), est disposée une ouverture (5) mettant en communication les chambres de séparation avec les chambres de circulation. II est préférable pour limiter les problèmes d'encombrement que la partie supérieure des chambres de circulation (3) possèdent sensiblement le même rayon par rapport à l'axe du réacteur que les chambres de séparation (2). Néanmoins, cette condition n'est pas indispensable au bon fonctionnement du dispositif. La partie inférieure de la zone de circulation (8) peut avoir un diamètre supérieur à la partie (3). Dans ce cas, elle contiendra toutes les parties basses des chambres de séparation (2) et sa paroi extérieure (9) s'étendra sur 360" autour de l'axe du réacteur (1).

Les chambres de circulation communiquent entre elles au-dessus du sommet des chambres de séparation (2) et leur géométrie dans cette zone se resserre afin de former un convergent (13) qui forme la sortie de l'équipement pour l'essentiel de la phase gazeuse et de moins de 25 % des solides.

Les chambres de circulation (3) communiquent également entre elles dans la partie inférieure, à des niveaux différents selon la géométrie de l'équipement - si le diamètre des chambres de circulation s'élargit (comme représenté sur la figure (1), elles communiquent entre elles au niveau des zones (8).

- si le diamètre des chambres de circulation reste constant, elles communiquent entre elles au niveau de la zone (8) si une zone de restriction de section de passage est appliquée dans la sortie (7) du séparateur, ou sous l'ouverture (6) si la sortie (7) des zones de séparation ne possède pas de restriction de passage.

Afin de bien répartir sur toute la section de passage des chambres de circulation réunies le catalyseur issu des sorties (7) des zones de séparation, des moyens (12) peuvent être répartis sur toute la section de passage pour uniformiser l'écoulement et limiter les zones de recirculation. Ces moyens seront par exemple des empilements de garnissages, tels que ceux utilisés dans les colonnes à distiller, des rangées de tubes entrecroisées les unes au dessus des autres, des plaques inclinées formant un enchevêtrement déterminé pour favoriser la migration radiale du solide. Sous ces garnissages comme sous la sortie (6) de la zone de Separation, on pourra disposer des moyens (10) d'introduction d'un gaz tel que l'azote ou la vapeur ou I'ammoniac favorisant la désorption des hydrocarbures liquides ou gazeux contenus à l'intérieur des pores des grains de catalyseur et leur evacuation Immédiate par les chambres de circulation.

Les solides ayant subi un stripage sont ensuite Introduits dans la zone principale (30) de stripage de l'unité qui est en général une zone de contactage en lit fluidisé où le solide, suivant un mouvement descendant subit au moins un contactage avec un gaz de stripage à contrecourant tel que la vapeur d'eau, l'azote ou l'ammoniac Introduit par des anneaux (11).

L'insertion du dispositif de l'invention spécifiquement dans la zone réactionnelle de l'unité de craquage catalytique et son fonctionnement sont décrits dans deux cas particulièrement applicables en fonction de la technologie adoptée pour le dimensionnement de ces unités sur les figures 2 et 4.

Sur la figure 2 qui est une variante de la figure 1, I'enveloppe (51) constitue la paroi externe des chambres de séparation (2) et bien entendu la paroi externe des chambres de circulation.

Pour prévenir les contraintes thermiques, des moyens (25) de dilatation peuvent être disposés sur le conduit (14) d'évacuation des effluents. Les effluents gaz-solide (le solide contenant dans ses pores une fraction de gaz et de liquide) pénètrent dans le dispositif selon l'invention seulement partiellement représentée sur la figure par l'ouverture (20) représentée sur la figure (1). Les solides et le gaz sont essentiellement séparés dans la partie supérieure des chambres de séparation (2) et le gaz accompagné de moins de 25 % du solide pénètre dans les chambres de circulation (3) par les ouvertures (5). Ce flux est ensuite évacué vers la partie supérieure des chambres de circulation (13) et vers le conduit (14) rassemblant tous les effluents de craquage et de stripage. Le conduit (14) est alors connecté par des conduits (15) latéralement ouverts sur les parois du conduit (14) et menant les effluents à l'entrée de séparateurs secondaires gaz-solide externes, tels que des cyclones (16), dont le nombre est généralement proche du nombre de chambres de séparation, afin de parachever la séparation des solides entraînés avec le gaz en aval des chambres de séparation et de stripage. Les gaz contenant généralement alors moins de 0,02 % en poids de particules solides sont évacués par la sortie (19) des cyclones et en général directement envoyés par des moyens classiques vers une colonne de fractionnement des différentes coupes d'hydrocarbures dans le cas du procédé de craquage catalytique. L'exemple qui vient d'être décrit montre que les N chambres de circulation sont reliées aux M cyclones (16) par un seul conduit (14) relié aux cyclones par
M conduits (15). Dans le cas où M et N sont égaux, il peut être avantageux de relier directement chaque chambre de circulation à un séparateur par un conduit particulier. Les solides qui n'ont pas été entraînes par le gaz dans la chambre de séparation (2) sortent de celle-ci par l'ouverture (6) et peuvent subir éventuellement une première mise en contact avec un gaz de stripage introduit sous l'ouverture de sortie (6) par des moyens (10), être répartis sur toute la section de passage offerte par la chambre de stripage grâce aux moyens (12) d'uniformisation de l'écoulement puis subir une deuxième mise en contact avec un gaz de stripage introduit sous les moyens (12) par des moyens (11) tels que représentés sur les figures 1 et 2. Les solides sont mélangés avec les solides recyclés des cyclones (16) par les jambes de retour (17) préférentiellement au-dessus des moyens (12) d'homogénéisation radiale si ceux-ci sont utilisés dans le dimensionnement de l'équipement. Les solides peuvent ensuite s'écouler vers le bas dans une zone (30) contenant d'autres moyens d'introduction de gaz de stripage bien établis dans l'art antérieur et être évacués vers la zone de régénération du procédé de craquage catalytique par une sortie (32) dont la disposition peut par exemple être latérale à la zone (30) avec une inclinaison d'au moins 30 vers le bas par rapport à l'horizontale. Les gaz de stripage introduits par les différents moyens employés dans la zone (30) et par les moyens (10) éventuellement utilisés ainsi que les gaz et liquides désorbés des pores du catalyseur sont évacués vers les cyclones (16) à travers les chambres de circulation (3) où ils rejoignent les gaz séparés directement de la chambre de séparation et évacués à travers les ouvertures (5).

Selon la figure 3, la coupe transversale au niveau CC' de la figure

Le conduit (14) est alors connecté par des conduits (15) latéralement ouverts sur les parois du conduit (14) et menant les effluents à l'entrée de séparateurs secondaires gaz-solide classiques tels que des cyclones (16), dont le nombre est généralement proche du nombre de charnbres de separation et de stripage. afin de parachever la séparation des solides entraînés avec le gaz en aval des chambres de séparation et de stripage. Les gaz contenant généralement alors moins de 0,02 O en poids de particules solides sont évacués par la sortie (19) des cyclones et en général directement envoyés par des moyens classiques vers une colonne de fractionnement des différentes coupes d'hydrocarbures dans le cas du procédé de craquage catalytique. L'exemple qui vient d'être décrit montre que les N chambres de stripage sont reliées aux M séparateurs (cyclones) par un seul conduit (14) relié aux cyclones par M conduits (15). Dans le cas où M et N sont égaux, il peut être avantageux de relier directement chaque chambre de circulation à un séparateur par un conduit particulier.

Les solides qui n'ont pas été entraînés par le gaz dans la chambre de séparation (2) sortent de celle-ci par l'ouverture (6) et peuvent subir éventuellement une première mise en contact avec un gaz de stripage introduit sous l'ouverture (6) par les moyens (10) tels que représentés sur les figures 1 et 2, être répartis sur toute la section de passage offerte par la chambre de stripage ou les chambres de circulation réunies grâce aux moyens (12) puis subir une deuxième mise en contact avec un gaz de stripage introduit sous ces moyens (12) par les moyens (11) tels que représentés sur les figures 1 et 2. Les solides recyclés des cyclones (16) par les jambes de retour (17) sont mélangés aux solides à l'extérieur des chambres de circulation isolées par l'enveloppe (51) préférentiellement au-dessus d'une ouverture (32) de l'enveloppe débouchant dans une enceinte (40) contenant à la fois les cyclones et l'enceinte de séparation-circulation objet de l'invention. Les solides peuvent ensuite s'écouler vers le bas dans la zone (30) contenant d'autres moyens (31) d'introduction de gaz de stripage bien établis dans l'art antérieur et être évacués vers la zone de régénération du procédé de craquage catalytique par une sortie (32) dont la disposition peut par exemple être latérale à la zone (30) avec une Inclinaison d'au moins 30 vers le bas par rapport à l'horizontale. Les gaz de stripage Introduits par les différents moyens ernployés dans la zone (30) sont essentiellement évacués vers les cyclones dans l'enceinte (40) à l'extérieur des chambres de séparation (2) et de circulation (3) et sont mélangés aux gaz séparés par le dispositif de séparation-stripage grâce à des ouvertures (35) aménagées dans les conduits (14) ou (15). Le gaz de stripage Introduit par les moyens (10), (11) et (31) utilisés, ainsi que les gaz et liquides désorbés des pores du catalyseur, sont eux évacués vers les cyclones (16) à travers les chambres de circulation (3) où ils rejoignent les gaz séparés directement de la chambre de séparation à travers les ouvertures (5).

II peut être avantageux que l'ensemble des gaz de stripage provenant de la zone (30) ainsi que ceux introduits par les moyens (10), (11) et (31) soient évacués vers les cyclones (16) à travers les chambres de circulation (3).

Dans ce cas, on supprimera toute ouverture (35) sur les conduits (14) et (15) reliant les cyclones (16) aux chambres de circulation et on disposera d'un balayage gazeux par un gaz inerte (tel que la vapeur d'eau) de l'enceinte (40) pour éviter la formation de coke liée à la présence d'hydrocarbures stagnants.

Claims (17)

1. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de separation et de stripage d'un mélange gazeux et d'un flux de particules, cornprenant une enveloppe (51) contenant une enceinte (50) de séparation, ladite enceinte cornportant une pluralité de chambres de séparation (2) et une pluralité de chambres de circulation (3) réparties axialement autour d'une extrémité d'un réacteur (1) central de forme allongée, et disposées en alternance autour du réacteur dans lequel circule le mélange gazeux et le flux de particules, chaque chambre de séparation (2) comportant en sa partie supérieure, une ouverture (20) d'entrée communiquant avec le réacteur et avec une zone d'enroulement (21) de façon à séparer par effet centrifuge les particules du mélange gazeux, la zone d'enroulement étant adaptée à la mise en rotation dans un plan vertical du mélange gazeux et des particules suivant un angle d'au plus 360 degrés, chaque chambre de séparation (2) comportant deux parois latérales sensiblement verticales (24) qui sont aussi les parois des chambres de circulation (3), au moins une des parois (24) verticales de chaque chambre (2) comportant une première ouverture (5) latérale de sortie en dessous de l'ouverture (20) d'entrée faisant communiquer le mélange gazeux dans la chambre de circulation adjacente, chaque chambre de séparation comportant une paroi externe (21-22) définissant la zone d'enroulement et une paroi interne opposée à la paroi externe qui définissent avec les parois latérales une seconde ouverture (6) pour une sortie sensiblement axiale des particules située en dessous de la première ouverture (5) de sortie du mélange gazeux, la seconde ouverture (6) de sortie de particules communiquant en dessous des chambres de séparation avec une chambre de stripage (30) qui contient au moins un moyen de stripage (11) principal, l'enveloppe (51) comprenant en outre au moins un conduit (14) d'évacuation d'un mélange contenant des effluents gazeux et une mineure partie de particules, et au moins un séparateur secondaire (16) pour séparer les particules des effluents gazeux connecté au conduit d'évacuation (14) comprenant une sortie (19) d'effluents gazeux et une sortie (17) de particules, ladite chambre de stripage communiquant avec ledit conduit (14) d'évacuation du mélange via au rnoins les chambres de circulation (3).
2. 2 - Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les parois communes aux chambres de séparation et aux chambres de circulation comprennent une ouverture (5) sensiblement de même section.
3. 3 - Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel chaque chambre (2) de séparation comporte au dessous de l'ouverture d'entrée des moyens (4) pour prévenir la recirculation des mélanges gazeux raccordés au réacteur.
4. 4 - Dispositif selon la revendication 3, dans lequel les moyens pour prévenir la recirculation du mélange gazeux épousent dans un plan vertical, au moins dans leur partie supérieure, la forme de l'ouverture (5) latérale de la paroi (24).
5. 5 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel la paroi externe (22) est distincte de l'enveloppe (51) de l'enceinte et délimite avec ladite enveloppe un espace annulaire.
6. 6 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel la zone d'enroulement et les moyens (4) pour prévenir la recirculation du mélange gazeux dans les chambres de séparation sont sensiblement coaxiaux.
7. 7 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel la paroi interne de la chambre de séparation est au moins une partie de la paroi externe du réacteur (1).
8. 8 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel l'ouverture (6) de sortie des particules est sensiblement perpendiculaire à l'axe du réacteur.
9. 9 - Dispositif selon l'une des revendications 5 à 8, dans lequel l'espace annulaire entre l'enveloppe (51) de l'enceinte (50) et la paroi externe pour prévenir les effets dus aux contraintes thermiques est minimum.
10. 10 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel le séparateur secondaire est externe à l'enveloppe (51).
11. 11 - Dispositif selon la revendication 10, dans lequel le séparateur secondaire est contenu dans une chambre (40) principale comprenant l'enveloppe (51) de l'enceinte (50) de séparation et la chambre de stripage (30).
12. 12 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, dans lequel la chambre (30) de stripage est contenue dans l'enveloppe (51).
13. 13 - Dispositif selon la revendication 11, dans lequel la chambre de stripage (30) communique en outre avec le séparateur secondaire (16) par au moins un orifice (35) disposé en amont de celui-ci.
14. 14 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 13, dans lequel des premiers rnoyens de stripage (10) sont disposés immédiatement en dessous des ouvertures (6) de sortie des particules des chambres de séparation.
15. 15 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 14, dans lequel la chambre de stripage comprend des moyens (12) pour uniformiser l'écoulement des particules situées dans la partie supérieure de la chambre de stripage.
16. 16 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 15 dans lequel chaque chambre de circulation est reliée à un séparateur secondaire qui lui est propre par un conduit particulier.
17. 17 - Utilisation du dispositif selon d'une des revendications 1 à 16 dans un procédé de craquage catalytique d'hydrocarbures.