Brevet FR2153145A1 — publié le 19730504

La présente invention est relative à un procédé de craquage catalytique utilisant une installation comprenant une zone de réaction de type colonne montante et une zone de réaction de type récipient, cette zone de réaction de type récipient contenant, disposés en son sein, un second dispositif de séparation des particules en communication avec la zone de réaction de type colonne montante, ainsi qu'un premier dispositif de séparation des particules en communication avec la sortie du récipient de réaction. On sait, depuis de nombreuses années, que les charges lourde8 telles que gas-oil, gas-oil sous vide et gas-oil de cokerie peuvent outre craqué en présence d'un catalyseur de craquage afin de produire des hydrocarbures légers riches en oléfines et en essence ayant un indice d'octane élevé. La plupart des installations de craquage catalytique produisent également une huile lourde. Le produit total de la zone de réaction est introduit dans une colonne de fractionnement qui sépare les produits en fractions d'liydrocarbures légers,d'essence, 'trail. légbre de recyclage et d'huile lourde de recyclage.Les huiles lourdes de recyclage sont habituellement recyclées vers la zone de réaction de craquage en même temps que la charge fraîche qu'on fait passer vers celle-ci, et sont à nouveau soumises à un craquage en hydrocarbures légers et produits d'essence. Les huiles légères de recyclage recueillies à titre de produit de la colonne de fractionnement des produits craqués peuvent être hydrogénées et recyclées vers la zone de réaction de craquage. On a découvert que le craquage catalytique d'une huile légère de recyclage ou, dans certains cas, d'une huile de recyclage légère non hydrotraitée ou d'une huile de recyclage lourde, sur un catalyseur qui a été partiellement désactivé a pour résultat une amélioration du craquage en produits désirés, par opposition aux produits obtenus lorsque l'huile de recyclage légère est directement mise en contact avec un catalyseur fratchement régénéré. Bien qu'on n'ait pas encore parfaitement élucidé le phénomène, on pense que le catalyseur régénéré contient un certain nombre de sitestrès aotifsqui sont pacifiés lorsque la charge et l'huile de recyclage lourde sont craquées sur le catalyseur fratchement régénéré. C'est pour tirer parti de ce phénomène que sont décrits le procédé selon la présente invention ainsi qu'une installation pour sa mise en oeuvre, Les procédés actuels de craquage de charges fratches à l'aide d'aluminosilicates cristallins très actifs comme catalyseurs, ont ten dance à nécessiter des temps de contact de plus en plus courts entre le catalyseur fratchement régénéré et la charge franche, car les temps de contact catalyseur-huile courts réduisent la production des fractions les plus légères.D'une façon générale, cela nécessite un craquage en colonne montante. Les huiles de recyclage légères sont considérées, après hydrogénation, comme étant aisément craquables par un catalyseur qui devrait être partiellement désactivé. Le catalyseur partiellement désactivé est produit dans la zone de craquage de type colonne montante, qui craque la charge fratche. Comme le catalyseur partiellement désactivé est légèrement moins actif que le catalyseur fratchement régénéré, l'huile de recyclage lé gère ou l'huile de recyclage lourde peuvent être mises en contact avec le catalyseur partiellement désactivé dans une zone de réaction à lit dense, dans iaquelle les temps de contact catalyseur-huile sont plus longs. Les temps de contact plus longs peuvent être tolérés sans craquage excessif de l'huile de recyclage en substances gazeuses sèches de basse qualité. C'est ainsi qu'il serait souhaitable de disposer d'une installation permettant au raffineur de faire fonctionner son dispositif de craquage catalytique fluidisé en soumettant la charge fratche à un craquage en colonne montante et en soumettant la charge de recyclage à un craquage en lit dense, tout en réduisant au minimum la production de gaz sec. La présente invention a pour but de fournir un procédé de craquage catalytique perfectionné ainsi qu'une installation pour samise en oeuvre. En conséquence, la présente invention a pour obj-et un procédé de craquage catalytique simultané d'un courant de charge hydrocarbonée fraîche et d'une huile de recyclage catalytique selon lequel on fait passer l'huile de recyclage dans la partie inférieure d'un récipient de réaction contenant un catalyseur et on effectue dans celui-ci le craquage de l'huile de recyclage, à température élevée, en contact avec le catalyseur, tandis que ce dernier est maintenu sous forme de lit fluidisé dense en faisant passer l'huile de recyclage à travers lui, on introduit simultanément du catalyseur dans un courant de ladite charge hydrocarbonée fraîche et on fait passer le mélange résultant de charge hydrocarbonée fratche et de catalyseur en suspension, à une température élevée, de bas en haut, à travers un conduit allon gé verticalement, dans lequel on effectue un craquage de type cra image en colon montante desdits hydrocerbures de la charge franche, on sépare le catalyseur des produits de réaction de craquage des deux réactions de craquage ' la partie supérieure du récipient de réaction, on alimente le lit de catalyseur fluidisé en catalyseur sé- paré et on retire les produits iiydrocarbonés craqués résultants dudit récipient de réaction, sous forme d'un courant unique. La présente invention vise également une installation perfectionnée de craquage catalytique; une installation pour le craquage catalytique d'hydrocarbures qui comprend, en association, un récipient de réaction disposé verticalement conçu pour retenir un lit fluidisé de particules de catalyseur, une entrée vers ledit récipient pour recevoir un premier courant de charge hydrocarbonée, un premier dispositif de séparation des particules dans la partie supérieure dudit récipient présentant un dispositif d'entrée en communication ouverte avec la partie interne supérieure du récipient, un dispositif d'évacuation pour alimenter le lit en particules de catalyseur séparées ainsi qu'un dispositif de sortie pour évacuer les hydrocarbures séparés du premier dispositif de séparation des particules et du récipi ent, une section de réactionverticlledetypecoRnnemontanteprésentant un dispositif de sortie supérieur et un dispositif d'entrée inférieur pour recevoir un second courant de charge hydrocarbonée et des particules de catalyseur, un second dispositif de séparation dans la partie supérieure du récipient, présentant un dispositif d'entrée communiquant avec la sortie de la section de type colonne montante, un dispositif d'évacuation du catalyseur pour fournir du catalyseur séparé audit lit fluidisé et un dispositif de sortie des hydrocarbures s' évacuant dans la partie interne supérieure dudit récipient. La présente invention permet au raffineur d'utiliser un catalyseur très actif dans une installation qui permet le craquage en colonne montante de la charge fraîche suivi d'une séparation de l'effluent du dispositif de craquage en colonne montante, dans une zone de séparation de type cyclone, afin de faire cesser la mise en contact catalyseur-huile. Le catalyseur partiellement désactivé, séparé de 1' effluent de la zone de réaction de type colonne montante, vient ensuite en contact avec un courant de recyclage d'huiles de recyclage légères ou lourdes, dans une zone de craquage à lit dense.Les produits des deux zones de craquage, à savoir de la zone de craquage de type colonne montante et de la zone de craquage à lit dense, sont intimement mélangés et retirés par une zone de séparation commune, de type cyclone, qui, d'une façon générale, du point de vue pouvoir de séparation, est plus efficace que la zone de séparation à cyclone utilisée pour séparer l'effluent de la zone de craquage montante. L'installation selon l'invention permet au raffineurde concevoir une zone de craquage à lit dense plus petite, car seule la charge de recyclage est chargée vers la zone de craquage à lit dense. De plus, l'installation décrite ici permet une réduction du temps de contact entre l'huile et le catalyseur frais dans la zone de craquage de type colonne montante, car le dispositif de séparation des particules situé à la partie supérieure de la colonne montante sépare rapidement le catalyseur et l'huile. Cela réduit le transfert d'hydrogène entre produits craqués et catalyseur partiellement désactivé.L'aire transversale plus petite de la partie supérieure du récipient de réaction, dans laquelle est situé le second dispositif de séparation des particules, réduit le temps de séjour de lteffluent hydrocarboné de la zone de craquage de type colonne montante dans le récipient de la zone de réaction, empêchant ainsi un surcraquage de cette substance en produits moins précieux. La présente invention utilise deux séries, ou plus, de séparateurs à cyclone dont chacun peut comprendre un séparateur à cyclone unique ou une série de séparateurs à cyclone permettant efficacement la séparation du catalyseur et des produits craqués provenant d'une zone de réaction de type colonne montante et d'un récipient de réaction. Le dispositif de séparation des particules sépare les produits de la zone de craquage de type colonne montante, aussi rapidement que possible, du catalyseur partiellement désactivé. Un haut pouvoir de séparation n'est pas nécessaire. On peut sacrifier l'efficacité de la séparation car il est préférable que le premier dispositif de sépara tion des particules, qui sépare le catalyseur et l'effluent hydrocarboné à la fois de la zone de craquage de type colonne montante et de la zone de craquage à lit dense, ait un pouvoir séparateur plus élevé. Les métaux utilisés dans la construction de l'installation doivent être capables de résister aux températures élevées et de ne pas être facilement usés par mise en contact avec le catalyseur. A titre d'exemples représentatifs des métaux utilisables , on citera l'acier non allié avec garnissage résistant à l'érosion, les aciers inoxyda bles ainsi que divers métaux en dérivant, par exemple des métaux contenant du chrome et du nickel. Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple, la Fig. unique représente une installation selon l'invention comprenant un récipient de réaction 2 de grandes dimensions contenant des cyclones 6 et 7. Le récipient de réaction 2 peut avoir n importe quelle forme générale, de préférence la forme d'un récipient cylindrique et allongé, bien qu'on puisse utiliser des récipients d'autres dimensions et formes, mais il faut que la condition d'une aire transversale plus petite à la partie supérieure soit remplie pour réduire le temps de séjour, dans le récipient 2, des hydrocarbures s'écoulant du cyclone 6 vers le cyclone 7. Le récipient 2 contient une sortie en un point qui est situé plus haut qutune entrée 3 à la partie inférieure du récipient 2.Cela permet à l'effluent du récipient 2, qui comprend des huiles de recyclage craquages et de la charge franche craquée, d'être retirérelativementetempt departiculesdecatalyseur présentes àla partie inférieure du récipient 2 sous la forme d'un catalyseur en phase dense 10. Le récipient 2 contient une sortie 4 à sa partie la plus inférieure, à travers laquelle on retire le catalyseur désactivé. On fait passer ce catalyseur vers une zone de régénération, afin de le mettre en contact avec un courant contenant de l'oxygène, à température élevée, pour éliminer le carbone par combustion.On fait ensuite passer le catalyseur régénéré dans une zone de craquage 1 de type colonne montante, à sa partie la plus inférieure, afin de craquer la charge fratche. La zone de craquage 1, de type colonne montante, est située extérieurement au récipient de réaction 2 et communique avec un cyclone situé en une partie supérieure du récipient 2, indiquée en 13, qui a un diamètre inférieur à celui du récipient dans lequel est situé le cyclone 7, indiqué en 14 sur le dessin. Le diamètre relativement large du récipient de réaction 2 dans lequel est situé le cyclone 7 est nécessaire pour permettre à la vitesse superficielle des hydrocarbures passant de bas en haut, à travers le lit dense drcatalyseur 10 situé la partie inférieure du récipient 2, d'être suffisamment basse pour entraîneur une quantité minime de catalyseur. Plus le diamètre est élevé, plus la quantité d' hydrocarbure pouvant etre chargée à travers le lit de catalyseur avant que se produise un entraînement du catalyseur est élevée. L'effluent de la colonne montante 1 s'écoule du cyclone 6, situé dans le récipient 2, vers le cyclone 7, également situé dans le récipient 2. Le diamètre étroit du récipient réduit le volume autour du cyclone 6 et diminue le temps nécessaire pour que l'effluent hydrocarboné s'écoule hors des cyclones 6 et 7. La zone de craquage 1 de type colonne montante communique avec la partie supérieure du récipient 2, de préférence avec la partie étroite du récipient 2. Les zones de craquage de type colonne montante sont conçues avec des rapports longueur/diamètre élevés. La colonne montante i peut avoir une longueur variant d'environ 1 à 30 mètres, et un diamètre d'environ 10 à 100 cm, et doit être un élément sensiblement droit et vertical de l'installation décrite. La colonne montante est conçue pour que le catalyseur fraîchement régénéré et la charge puisse être introduits à la partie inférieure de ladite colonne et entraSnés vers le haut par la charge vaporisée, d'une manière fluidisée en phase diluée. D'une façon générale, le récipient 2 est plus court que la colonne montante 1, mais a un diamètre plus important. La longueur totale du récipient 2, de sa sortie 4 du catalyseur usé à sa partie la plus supérieure est, d'une façon générale, d'environ 2 à 20 mètres, le dinar mètre du récipient variant de moins d'un mètre à environ 6 mètres. La partie du récipient 2 représentée au dessin en 15 est la partie de paroi latérale qui fait communiquer les sections supérieure et inférieure du récipient. Cette section est conçue de préférence de manière à permettre un écoulement homogène de catalyseur et d'huile de la partie supérieure à la partie inférieure du récipient. Le rapport de diamètre inférieur à diamètre supérieur doit être supérieur à 1,5/1, environ. Le conduit 3, situé en une partie inférieure du récipient 2, est un conduit d'entrée par lequel un courant de recyclage d'huile de recyclage légère hydrotraitée ou non hydrotraitée ou d'huile de recyclage lourde entre dans le lit en phase dense ou lit dense de catalyseur fluidisé contenu dans le récipient 2. Du catalyseur peut également être présent dans le conduit 3. Le catalyseur peut provenir d' une zone de régénération et l'entrée 3 peut être la portion de sortie d'une seconde zone de craquage de type colonne montante similaire à la zone de craquage montante de la charge fraîche. Les séparateurs à cyclone doivent avoir des dimensions appropriées pour séparer les hydrocarbures et le catalyseur finement divisé. Les cyclones peuvent etre utilisés isolément, c'est-a-dire un cyclone pour la zone de craquage montante et un cyclone pour la zone de craquage à lit dense, ou en série et/ou en parallèle. Par exemple, le cyclone 7 peut être un cyclone,ou deux cyclones en parallèle, ou deux cyclones en série. Le cyclone 7 est représenté comme un seul cyclone, avec un seul courant sortant 5 provenant du récipient et contenant à la fois de l'huile de recyclage et des produits craqués du courant de charge. Selon un mode de réalisation, l'invention vise une installation comprenant une zone de craquage montante allongée présentant, à l'ex- trémité inférieure de la colonne montante, une entrée pour la charge fratche et le catalyseur régénéré et, à l'extrémité supérieure de la colonne montante, une première zone de séparation a cyclone, cette première zone de séparation à cyclone étant disposée au sein d'un récipient d'une seconde zone de réaction, ce récipient présentant une entrée pour la charge et une sortie pour l'effluent, la sortie pour l'effluent communiquant avec une seconde zone de séparation à cyclone au sein dudit récipient de la seconde zone de réaction, l'entrée de cette seconde zone de séparation à cyclone étant située au sein du récipient de la seconde zone de réaction. RETENDICATIONS 1. Une installation pour le craquage catalytique d > hydrocarbu- res qui comprend, en association:un récipient de réaction disposé verticalement conçu pour retenir un lit fluidisé de particules de catalyseur, une entrée vers ledit récipient pour recevoir un premier courant de charge hydrocarbonée, un premier dispositif de séparation des particules dans la partie supérieure dudit récipient présentant un dispositif d'entrée en communication ouverte avec la partie supérieure interne du récipient, un dispositif d'évacuation pour alimenter le lit en particules de catalyseur séparées ainsi qu'un dispositif de sortie pour évacuer les hydrocarbures séparés du premier dispositif de séparation des particules et du récipient, une section de réaction verticale montante présentant un dispositif de sortie supérieur et un dispositif d'entrée inférieur pour recevoir un second courant de charge hydrocarbonée directement dans le lit fluidisé, un second dispositif de séparation dans la partie supérieure du récipient, présentant un dispositif d'entrée communiquant avec la sortie de la section montante, un dispositif d'évacuation du catalyseur pour fournir du catalyseur séparé audit lit fluidisé et un dispositif de sortie des hydrocarbures s'évacuant dans la partie interne supérieure dudit récipient. 2. Une installation suivant ia revendication 1, caractérisée en ce que le premier dispositif d'entrée de la charge hydrocarbonée est situé en une partie inférieure du récipient. 3. Une installation suivant la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'un dispositif de sortie du catalyseur hors du récipient est prévu en une partie inférieure dudit récipient. 4. Une installation suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le second dispositif de séparation des particules est situé dans une partie dudit récipient ayant une aire transversale interne plus petite que l'air transversale du recipient en sa partie inférieure. 5.-Un procédé de craquage simultané d'un courant de charge hydrocarbonée franche et d'une huile de recyclage catalytique caractérisé en ce qu'on fait passer l'huile de recyclage dans la partie inférieure d'un récipient de réaction contenant un catalyseur et on effectue dans celui-ci le craquage de l'huile de recyclage, à température élevée,en contact avec le catalyseur, tandis que ce dernier est maintenu sous forme de lit fluidisé dense en faisant passer lthuile de recyclage à travers lui, on introduit simultanément du catalyseur dans un courant de ladite charge hydrocarbonée fraîche et on fait passer le mélange résultant de charge hydrocarbonée fraîche et de catalyseur en suspension, à une température élevée, de bas en haut, à travers un conduit allongé verticalement dans lequel on effectue un craquage de type en colonne montante desdits hydrocarbures de la charge fraîche, on sépare le catalyseur des produits de réaction de craquage des deux réactions de craquage à la partie supérieure du récipient de réaction, on alimente le lit de catalyseur fluidisé en catalyseur séparé et on retire les produits hydrocarbonés résultants dudit récipient de réaction, sous forme d'un courant unique.