FR2781691A1 - Dispositif de separation et de stripage et son utilisation en craquage catalytique combine a un reacteur de mise en contact descendant - 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'une extrémité descendant d'un réacteur (1) descendant, chaque chambre de séparation (2) comportant en sa partie supérieure, une ouverture (20) d'entrée communiquant avec le réacteur et avec une zone de mise en rotation dans un plan vertical du mélange et des particules, 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 du mélange du gaz et des particules dans la chambre de circulation adjacente. Chaque chambre de séparation comporte une ouverture (6a) 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 (3) communiquant avec le conduit (14) via les chambres de circulation (3).Application au craquage catalytique d'hydrocarbures en lit fluidisé dans un droppeur ou dans un réacteur dont au moins la partie côté sortie est un droppeur.

Description

1i 2781691 L'invention concerne un dispositif de séparation et de stripage

et son utilisation dans un procédé de craquage catalytique d'hydrocarbures. Il s'applique aux réacteurs à écoulement descendant ou aux réacteurs dont une première partie côté entrée est à écoulement ascendant

et dont une partie côté sortie est à écoulement descendant.

Les unités de craquage catalytiques 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 stripping en anglais). Le catalyseur est ensuite évacué vers la zone de régénération o 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 lI'unité de craquage catalytique, il est nécessaire: 1 - 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 2 - de limiter l'entraînement d'hydrocarbures avec le catalyseur, et donc d'obtenir un bon

stripage du catalyseur.

La demande de brevet FR 97/10929 propose un dispositif de séparation et de stripage des effluents particulièrement adapté au cas o le réacteur de craquage catalytique est un riser,

c'est à dire lorsque les hydrocarbures et les effluents parcourent le réacteur du bas vers le haut.

Ce mode de mise en contact est actuellement le plus répandu dans l'industrie. Néanmoins, il est également envisageable d 'effectuer la mise en contact des hydrocarbures et du catalyseur dans un réacteur descendant, o la charge et le catalyseur sont introduits au sommet du réacteur et sortent à sa base, dans un système constitué par exemple d'une chambre de mélange, permettant un contact intense, total et rapide entre les hydrocarbures et le catalyseur et d'un réacteur descendant dont les caractéristiques hydrodynamiques permettent un contact piston très rapide et homogène, tel que décrit par exemple dans le brevet FR 2753453. Ce type de mise en contact est généralement caractérisé par des temps de mise en contact plus courts

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que dans les dispositifs de type riser, ce qui peut permettre de travailler aà des températures plus élevées et avec des circulations de catalyseur beaucoup plus importantes, et donc favoriser la formation des produits valorisables tels que les LPG, et particulièrement les

oléfines, et l'essence.

On voit que la mise en contact dans un réacteur de type descendant est en général génératrice de conditions opératoires différentes de celles rencontrées habituellement dans les systèmes de type riser conventionnels. Le temps de séjour plus court, les températures généralement plus élevées et la circulation de catalyseur beaucoup plus importante rendent, encore plus que dans le riser, nécessaire de séparer efficacement les hydrocarbures d'une grande partie du catalyseur rapidement dans un temps court et en bonne intégration avec la phase de stripage

du catalyseur.

Il 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, adaptables ou non aux réacteurs à écoulement descendant. 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. Mobil propose un système de cyclones directement connectés au riser, tel que décrit dans le brevet US 5055177. 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 o 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 longue 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 stripper. Le volume de ladite grande enceinte étant grand, et la quantité d'hydrocarbures et de vapeur de stripage assez faible, la vitesse superficielle du

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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. Il 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.

Un tel système est envisageable à utiliser avec un réacteur descendant mais on rencontrerait

alors les mêmes inconvénients.

La séparation rapide peut également s'effectuer en une seule chambre à vorticité induite telle que décrit 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 o 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 matériel, 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.

Un tel système est également envisageable à utiliser avec un réacteur descendant mais on

rencontrerait également les mêmes inconvénients.

Nous voyons 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

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connus et performants, tels que les cyclones impliquent nécessairement une détérioration des

performances du stripper.

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 adaptée à des effluents à circulation, au moins dans la partie connectée à ladite enceinte de séparation et de stripage de réacteur descendante, qui permet à tous les gaz circulant du réacteur 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, I'invention concerne un dispositif de séparation et de stripage d'un mélange gazeux et d'un flux de particules, comprenant une enveloppe (51) contenant une enceinte (50) de séparation, ladite enceinte comportant 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 descendant, de forme allongée dans lequel le gaz et les particules circulent du haut vers le bas et disposées en alternance selon l'axe vertical du réacteur, le réacteur comportant un déflecteur (21) du gaz et des particules à son extrémité inférieure qui permet la déflection latérale de l'écoulement du réacteur vers les chambres de séparation et initie la mise en rotation dans un plan sensiblement vertical de l'écoulement permettant la séparation par

effet centrifuge des particules du gaz.

Chaque chambre de séparation comporte dans sa partie supérieure une ouverture d'entrée (20) déterminée par ledit déflecteur (21) et le réacteur, une paroi externe (121) dont la partie supérieure coopère avec le déflecteur (21) pour former une zone d'enroulement du gaz et des particules, et une première ouverture (122) de sortie située sensiblement dans le prolongement du déflecteur et permettant le passage des particules séparées du gaz vers la partie inférieure

de la chambre de séparation.

Chaque chambre de séparation (2) comporte en outre deux parois latérales sensiblement verticales (24) qui sont aussi les parois des chambres de circulation (3), au moins une des parois (24) de chaque chambre (2) comportant une deuxième ouverture de sortie (5) latérale située au- dessus du déflecteur (21) et au-dessus de la première ouverture (122) pour faire communiquer le gaz nettoyé d'une grande partie des particules dans la chambre de circulation adjacente, la paroi externe (121, 22) de chaque chambre de séparation définissant avec les deux parois latérales une troisième ouverture (6a) de sortie sensiblement axiale des particules séparées qui communique en dessous des chambres de séparation avec une chambre de stripage (8) contenue dans l'enveloppe (51) et qui contient au moins un moyen de stripage (10)

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principal, I'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), le séparateur secondaire comprenant une sortie (19) d'effluents gazeux et une sortie (17) de particules, ladite chambre de stripage communiquant avec le dit

conduit (14) d'évacuation du mélange via au moins les chambres de circulation (3).

Plus précisément, les particules séparées s'écoulent par gravité sous l'ouverture (122) dans la partie inférieure vers les conduits de sortie de solide (7) ayant une ouverture 6a. Le gaz séparé de l'essentiel des particules est évacué vers les chambres de circulation (3) à travers les ouvertures (5), ladite chambre de circulation communiquant avec le conduit d'évacuation des produits gazeux (14) vers le moyen de séparation secondaire (16) tel qu'un cyclone. Les solides séparés sortant par le conduit (7) sont ensuite strippés dans un lit fluidisé (8) dans lequel le catalyseur est mis au contact d'un gaz contenant par exemple de la vapeur d'eau, I'azote ou l'ammoniac et introduit dans le lit fluidisé (30) par des moyens tels que (10) et (11) qui favorisent la désorption des hydrocarbures. Le mélange gazeux du gaz de stripage et des hydrocarbures désorbés est ensuite évacué du lit fluidisé (8) à travers les compartiments de circulation par une ouverture inférieure (6b), se mélangent aux gaz séparés sortant des compartiments de séparation (2) par l'ouverture (5) et sont ensuite évacués vers le moyen de

séparation secondaire (16) par le conduit (14).

Selon une caractéristique de l'invention, les parois communes aux chambres de séparation et aux chambres de circulation peuvent comprendre une ouverture sensiblement de même section. Il est avantageux que chaque chambre de séparation puisse comporter au-dessus de lI'ouverture d'entrée du mélange gaz-particules quittant le réacteur, des moyens pour prévenir la recirculation du mélange gazeux vers l'entrée, un déflecteur (4) par exemple, raccordés aux parois verticales de la chambre de séparation et prolongeant la paroi du réacteur en suivant par

exemple les contours des ouvertures (5).

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 via le conduit d'évacuation vers le séparateur secondaire gaz-particules Selon une autre caractéristique de l'invention, la paroi externe (22) de l'appareil constitué des chambres de séparation et des chambres de stripage est axialement centrée sur le réacteur

descendant (1).

L'ouverture de sortie des particules (122) des chambres de séparation est généralement

contenue dans un plan horizontal.

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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'enveloppe soit distincte de la paroi externe des chambres de séparation. Il est préférable alors que l'espace annulaire entre ces deux enveloppes soit minimisé afin de 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 d'absorption de dilatation sont prévus, par exemple, sur le conduit d'évacuation des gaz (14) entre le dispositif et les séparateurs

secondaires (16).

Le lit fluidisé (30) dans lequel s'effectue le stripage des particules séparées et communiquant avec le dispositif par les ouvertures (6a) et (6b) peut selon une première variante être contenu dans l'enceinte (51) dont les parois distinctes englobent les parois externes (22) du dispositif et contiennent les moyens de séparation secondaires, et selon une deuxième variante être contenu dans l'enceinte (51) dont les parois externes coïncident au niveau du dispositif objet de l'invention avec les parois externes (22) des chambres de séparation et de circulation Dans ce dernier cas, les moyens de séparation secondaires (16) sont situés à l'extérieur de l'enceinte

(51).

Au moins un moyen de stripage principal par un gaz est habituellement disposé dans l'enceinte

(51) contenant le lit fluidisé de stripage sous les ouvertures (6a) et (6b).

Il peut être avantageux également de disposer dans la partie supérieure du lit fluidisé de stripage sous les ouvertures (6a) et (6b) de moyens (12) 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 coupe longitudinale du dispositif dans les enceintes de séparation; et - la figure 2 représente une vue en coupe longitudinale du dispositif dans les enceintes de

circulation.

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

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réacteur dont au moins une partie côté sortie est un réacteur à circulation descendante de gaz et de particules. La sortie est tubulaire et sensiblement verticale. L'invention est particulièrement destinée à la séparation des effluents en sortie des réacteurs de craquage catalytique, o les phases gazeuses et liquide sont constituées de mélanges d'hydrocarbures et d'eau, et o le solide est un catalyseur à base de silice-alumine, contenant en général au moins % de zéolithes. L'invention permet à partir d'un mélange gaz-solide, le solide contenant

éventuellement des fractions de liquides 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 % des solides introduits à l'entrée, ces derniers ayant de plus subi une phase de contact avec un gaz judicieusement choisi (tel que la vapeur) 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 de sections de séparations et de zones de circulation de gaz réparties axialement autour de la zone

réactionnelle et communiquant entre elles, comme il est montré sur les figures 1 et 2.

L'équipement proposé est constitué de N compartiments de séparation et de N compartiments de circulation, N étant compris entre 1 et 10, préférentiellement compris entre 2 et 6. Leur section est au moins en partie globalement triangulaire avec une paroi en arc de cercle. Une enveloppe (51) comprend les compartiments de séparation (2) et de circulation (3). Cette enveloppe est préférentiellement sensiblement axisymétrique autour d'un axe confondu avec

l'axe du réacteur (1).

Chaque chambre de séparation (2) est connectée au réacteur (1) grâce à une ouverture (20) dans les parois de celui-ci. Les ouvertures (20) de chaque compartiment (2) offrent toutes la même section de passage. Un déflecteur (21) à paroi curviligne situé au bas du réacteur permet la déflection latérale de l'écoulement vers l'ouverture des chambres de séparation (20), et initie la mise en rotation de l'écoulement de gaz et de particules dans la partie supérieure des chambres de séparation, favorisant ainsi la ségrégation des phases dès l'entrée (20). Les chambres de séparation sont constituées d'au moins deux sorties, I'une située dans le prolongement du déflecteur (21) dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe du réacteur (1) permet l'évacuation des particules solides, les autres, situées au-dessus de l'entrée (20) qui permettent l'évacuation de la phase gazeuse contenant peu de particules par les ouvertures (5) vers les chambres de circulation adjacentes, situées dans les parois latérales des chambres de séparation qui sont aussi celles des chambres de combustion. Un déflecteur (4) destiné à canaliser l'écoulement et à favoriser la mise en rotation du gaz peut avantageusement être inséré dans le prolongement de l'entrée (20) de chaque chambre. Ce déflecteur se prolongera

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suivant les contours formés par les sorties gaz en formant un angle compris entre quelques

degrés et 180 avec l'axe du réacteur, préférentiellement entre 45 et 90 .

La partie supérieure de la chambre de séparation est destinée à provoquer une séparation des phases gazeuses 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. 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 est constituée d'un déflecteur connecté à l'extrémité inférieure du réacteur (21), permettant la mise en rotation de l'écoulement et formant une déflection curviligne de 90 depuis l'axe du réacteur jusqu'à la chambre de séparation. Il est également possible de substituer la partie du déflecteur (21) par une transition plus nette, en disposant par exemple simplement d'un fond plat au bas du

réacteur sensiblement axisymétrique par rapport à l'axe du réacteur (1).

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% du solide ayant pénétré dans chaque chambre de séparation par l'ouverture (20). Cette ouverture est préférentiellement de forme circulaire, mais d'autres formes (rectangulaire, trapézoïdale,...) sont également envisageables. Le point le plus haut de l'ouverture (5) est situé au-dessus du point le plus bas de l'ouverture (20). Le point le plus bas de l'ouverture (5) est situé au-dessus ou au niveau de l'ouverture (122) servant à évacuer l'essentiel des solides vers

la base de la chambre de séparation (2) au-dessus d'une chambre de stripage (8,30).

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) ayant préférentiellement une symétrie axiale autour de l'axe du réacteur et épousant dans le plan vertical sensiblement la forme de l'ouverture (5). Ce déflecteur (4) s'enroulera autour de la projection des sorties gaz (5) en formant un angle de quelques degrés à 180 , préférentiellement compris entre 45 et 90 . Ce déflecteur laissera au mélange gaz solide sortant par l'orifice (5) une section de passage égale à au moins 10 % de la section de passage

offerte par l'ouverture (5) et préférentiellement au moins 50 %.

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) située sous l'ouverture (122) et sort de chaque chambre de séparation par l'ouverture (6a)

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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 (6a), il est judicieux de limiter l'aire de passage de cette ouverture. Pour ce faire, on peut incliner directement la paroi externe (22) d'un angle rentrant vers l'axe du réacteur, d'ouverture comprise entre quelques degrés et 45 par rapport à la verticale, préférentiellement comprise entre 10 et 30 , ou prolonger la paroi (22) si elle est sensiblement verticale par une paroi inclinée d'un angle rentrant vers le réacteur d'ouverture comprise entre quelques degrés et 45 par rapport à la verticale, préférentiellement comprise entre 10 et 30 , comme il est montré sur la figure 1, afin de créer une zone transitoire en forme de tronc de cône délimitée par la paroi (18a) vers une zone (7) délimitée par 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, et les parois latérales (24) des chambres de séparation qui sous l'ouverture (122) convergent toutes en un segment coïncidant sensiblement à l'axe du réacteur (1). Il est également possible de prolonger la paroi (22) verticalement jusqu'au bas de la chambre (2) et d'insérer un bloc plein de matériaux, par exemple du réfractaire le long de la paroi (22) ou entre les parois latérales des chambres de séparation 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 alignée.

Ce moyen de restriction d'écoulement peut aussi être utilisé dans la partie inférieure des

210 chambres de circulation lorsque toute la paroi externe est verticale.

Les chambres de circulation sont munies 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 l'ouverture (5) mettant en communication les chambres de séparation avec les chambres de circulation. Il est préférable pour limiter les problèmes d'encombrement que la partie supérieure des chambres de circulation (3) possède 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 supérieure de la zone de stripage (8) peut avoir un diamètre supérieur à celui de la partie (3). Dans ce cas, elle contiendra toutes les parties basses des chambres de séparation (7) et sa paroi extérieure (30) s'étendra sur 3600 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) dans leur partie inférieure sontpréférentiellement ouvertes afin de permettre la remontée des gaz de stripage issus de l'enceinte (51) et provenant des moyens o10 2781691 (10) mis en oeuvre pour stripper le catalyseur dans le lit fluidisé. Il peut être en effet avantageux que l'ouverture (6b) des compartiments de circulation au-dessus du lit fluidisé soit située à la base d'une partie en forme de section de cône (18b) qui aura pour effet de limiter les possibilités de circulation des gaz provenant de l'ouverture (5) sous cette ouverture dans la phase diluée située au- dessus de l'ouverture. Afin de limiter les entraînements de catalyseur du lit fluidisé entrant par l'ouverture (6b) vers le sommet des chambres de circulation et postérieurement vers les cyclones secondaires (16), il sera avantageux de disposer ces

ouvertures à environ 1 à 10 m, préférentiellement 2 à 5 m au-dessus de la surface du lit fluidisé.

Par ailleurs, pour simplifier la construction de l'équipement, la section conique 18b pourra avoir

préférentiellement la même inclinaison que la section conique 18a des chambres de séparation.

Afin de bien répartir sur toute la section de passage du lit fluidisé dans laquelle plongeront préférentiellement les ouvertures (6a) des chambres de séparation, le catalyseur issu des sorties (7) des zones de séparation, des moyens (12) peuvent être répartis sur toute la section de passage du lit fluidisé 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 moyens comme sous la sortie (6a) de la zone de séparation, on pourra éventuellement disposer de moyens (10,11) d'introduction d'un gaz tel que l'azote ou la vapeur ou l'ammoniac favorisant la désorption des hydrocarbures liquides ou gazeux contenus à

l'intérieur des pores des grains de catalyseur.

Les solides séparés sortant par l'ouverture (6a) de la chambre de séparation ou par l'ouverture (6b) de la chambre de circulation sont ensuite introduits dans la zone principale de stripage de l'unité, constituée d'un lit fluidisé dont le niveau est préférentiellement compris entre l'ouverture (6b) et l'ouverture (6a), généralement de 1 à 2 m au-dessus de 6a et d'au moins 2 m sous (6b), qui est en général une zone de contactage en lit fluidisé o les solides, suivant un mouvement descendant subissent un contactage avec un gaz de stripage à contrecourant tel que la vapeur d'eau, I'azote ou l'ammoniac. Le flux massique moyen du catalyseur dans cette zone est en général d'environ 10 à 300 kg/s/m2 et préférentiellement 30 à 150 kg/s/m2. La vitesse moyenne

de montée des gaz de stripage est généralement comprise entre 0,1 et 1 m/s.

La vitesse du gaz remontant à travers l'ouverture (6b) vers le cyclone externe (16) est habituellement comprise entre 0,2 et 10 m/s et de préférence entre 0,5 et 5 m/s. On confine de

ce fait le gaz séparé venant de l'orifice 5 dans le volume de la chambre de circulation.

il 2781691 L'insertion 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 1 et 2.

Sur les figures 1 et 2, les effluents gaz-solide (le solide contenant dans ses pores une fraction de gaz et de liquide) pénètrent dans le dispositif de l'invention seulement partiellement représenté sur la figure par l'ouverture (20). Les solides et le gaz sont essentiellement séparés dans la partie supérieure des chambres de séparation (2) et le gaz accompagné de moins de % du solide pénètre dans les chambres de circulation 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.

Le conduit (14) est alors connecté par des conduits (15) latéralement ouverts sur les parois de (14) et menant les effluents à l'entrée de séparateurs gaz-solide classiques tels que des cyclones (16), dont le nombre est généralement proche du nombre de chambres de séparation 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 % en poids de particules solides sont évacués par les sorties (19 et 19b) des cyclones et en général directement envoyés par des moyens 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 séparateurs (cyclones) par un seul conduit (14) relié aux cyclones par M conduits (15). Dans le cas o M et N sont égaux, il peut être avantageux de relier directement chaque chambre de circulation à un cyclone 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 (6a) et peuvent subir éventuellement une première mise en contact avec un gaz de stripage introduit sous (6a) par des moyens (10) tels que représentés sur les figures 1 et 2, être répartis sur toute la section de passage offerte par les zones de stripage réunies grâce à des moyens (12) puis subir une deuxième mise en contact avec un gaz de stripage introduit sous (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) dans l'enceinte de stripage (8), 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, ce qui est bien décrit 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) et (11) éventuellement utilisés ainsi que les gaz et liquides désorbés des pores du catalyseur sont

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évacués vers les cyclones (16) à travers les chambres de circulation (3) o ils rejoignent les

gaz séparés directement de la chambre de séparation à travers les ouver-

tures (5).

Selon la disposition envisagée ici, les parois (51) de l'enceinte contenant le dispositif objet de lI'invention et les enveloppes externes (22), (18a) et (18b) sont distinctes. Les dispositifs de

séparation secondaires sont situés dans l'espace situé entre ces deux enceintes.

Selon une variante non représentée, le dispositif peu différer essentiellement du précédent par le fait que l'enveloppe (22) et l'enveloppe (51) sont confondues. Les dispositifs de séparation

secondaires (16) sont situés dans l'espace externe situé à l'extérieur de ces deux enceintes.

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Claims (8)

REVENDICATIONS

1 - Dispositif de séparation et de stripage d'un mélange gazeux et d'un flux de particules comprenant une enveloppe (51) contenant une enceinte (50) de séparation, ladite enceinte comportant 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) descendant central de forme allongée dans lequel les particules et le mélange gazeux circulent de haut en bas, et disposées en alternance selon l'axe du réacteur, le réacteur comportant un déflecteur (21) du gaz et des particules à son extrémité inférieure qui permet la déflection latérale de l'écoulement du réacteur vers les chambres de séparation et initie la mise en rotation dans un plan sensiblement vertical de l'écoulement permettant la séparation par effet centrifuge des particules du gaz, chaque chambre de séparation comportant dans sa partie supérieure une ouverture d'entrée (20) déterminée par ledit déflecteur (21) et le réacteur, une paroi externe (121) dont la partie supérieure coopère avec le déflecteur (21) pour former une zone d'enroulement du gaz et des particules, et une première ouverture (122) de sortie située sensiblement dans le prolongement du déflecteur et permettant le passage des particules séparées du gaz vers la partie inférieure de la chambre de séparation, chaque chambre de séparation (2) comportant en outre deux parois latérales sensiblement verticales (24) qui sont aussi les parois des chambres de circulation (3), au moins une des parois (24) de chaque chambre (2) comportant une deuxième ouverture de sortie (5) latérale située au-dessus du déflecteur (21) et au-dessus de la première ouverture (122) pour faire communiquer le gaz nettoyé d'une grande partie des particules dans la chambre de circulation adjacente, la paroi externe (121) de chaque chambre de séparation, définissant avec les deux parois latérales une troisième ouverture (6a) de sortie sensiblement axiale des particules séparées qui communique en dessous des chambres de séparation avec une chambre de stripage (8) contenue dans l'enveloppe (51) et qui contient au moins un moyen de stripage (10) principal, I'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), le séparateur secondaire (16) comprenant une sortie (19) d'effluents gazeux et une sortie (17) de particules, ladite chambre de stripage (8) communiquant avec le dit conduit (14) d'évacuation

du mélange via au moins les chambres de circulation (3).

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.

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3 - Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel chaque chambre (2) de

séparation comporte au-dessus de l'ouverture d'entrée des moyens (4) pour prévenir la

recirculatiori des mélanges gazeux raccordés au réacteur.

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 inférieure, la forme

de l'ouverture (5) latérale de la paroi (24).

- 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 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel le séparateur secondaire est

externe à l'enveloppe (51).

7 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel le séparateur secondaire est

contenu dans l'enveloppe (51).

8 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7 dans lequel la partie inférieure des chambres

de séparation (2) et de circulation (3) comporte une partie en forme de tronc de cône (18a, 18b)

évasé vers le haut.

9 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7 dans lequel les parois externes des chambres

de séparation et circulation sont verticales et dans lequel la partie inférieure des chambres de

séparation et de circulation comportent un moyen de restriction d'écoulement.

- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9 dans lequel l'ouverture inférieure (6b) des

chambres de circulation est à une hauteur de 1 à 10 m et de préférence 2 à 5 m au-dessus de

la surface du lit fluidisé contenu dans l'enceinte de stripage.