Brevet FR2633196A2 — publié le 19891229

FR 2633196 A2 19891229 FR 8808576 A 19880623 La demande principale concerne un appareil de traitement (ou hydrotrai- tement) catalytique d'une charge fluide et plus particulièrement de démétallisation, de désulfuration, d'hydrotraitement et de conversion ou d'hydroconversion d'hydrocarbures, en lit fixe ou mobile comme expliqué ci-dessous. En vue d'améliorer la dispersion du fluide dans le lit catalytique et d'obtenir toujours une dispersion régulière dans ce lit catalytique avec de grandes fourchettes de débit, la demande principale propose un nouveau dispositif d'introduction conjointe de la charge et du gaz utilisé (hydrogène), qui débouche non pas sous la grille qui supporte le catalyseur mais dans le lit catalytique lui même. La première con- séquence dans l'utilisation de ce dispositif est de pouvoir utiliser pour soutenir le catalyseur non plus une grille (qui souvent peut se boucher) mais une paroi dont la surface est sensiblement continue, c'est à dire sans ouvertures telles que fentes ou perforations suf- fisamment petites pour ne pas laisser passer les grains ou les parti- cules de catalyseur mais suffisamment grands pour laisser passer une charge ou les gaz. Les seules ouvertures dans cette paroi sont celles qui sont agencées pour laisser passer (outre le conduit d'évacuation du catalyseur) les jambages ou les tubulures du dispositif d'injection ou de distribution de la charge et des gaz. Dans la demande principale, (voir figure 3 de la demande principale ou la figure 1 de la présente addition) le réacteur (1), comporte à sa partie supérieure des moyens d'introduction progressive de cata-- lyseur frais (neuf ou régénéré) schématisés par le conduit (2) qui déverse les particules de catalyseur pour alimenter un lit de cata- lyseur (3) fixe ou mobile. Le catalyseur s'écoule par gravité dans le réacteur et est évacué progressivement par le conduit (4) à la partie inférieure du réacteur (1), par l'intermédiaire d'au moins un entonnoir de soutirage (25). Ce ou ces entonnoirs, sont en forme de zone évasée ayant la forme d'un cône ou d'un tronc de cône renversé ou d'une pyramide ou d'un tronc de pyramide renversé, c'est à dire d'un cône (ou tronc de cône) ou pyra- 2633 1 96 mide (ou tronc de pyramide) dont le sommet est tourné vers le bas; comme indiqué ci-dessus la paroi ou les parois de ce ou ces entonnoirs sont sensiblement continues et ne comportent outre le passage de la conduite (4) de soutirage du catalyseur, que des ouvertures pour l'agencement des jambes, jambages ou tubulures (24) du dispositif d'injection de la charge décrit plus loin. L'angle alpha que fait l'axe du cône (ou de l'axe de la pyramide si l'entonnoir a cette forme) avec l'une de génératrices du cône (ou l'une des arêtes de la pyramide) est compris généralement entre 10 et , de préférence entre 20 et 50 ou entre 30 et 40 C. La charge fluide est donc introduite à la partie inférieure du réacteur (1) par au moins une zône de distribution comprenant par exemple une rampe de distribution (7) (horizontale, oblique ou ver- ticale ou disposee te toute faço- -équate, par exemple verticale dans certains réacteurs industries3 mianie d'au moins un embout (8) de forme appropriée, par exemple en étoile, er de brise de jet, etc..., en vue de disperser ie fluide dane multiples directions (schématisées par les flècnes I1j3. La charge fluide Au fluide niute, parce que formé de deux phases (liquide et gaz) remonte dans le réacteur a contre-courant du cata- lyseur avant d'être evacuee à la partie supérieure du réacteur par l'intermédiaire de moyens de collecte et d'évacuation schématisés par la conduite (11). ayant la forme, par exemple, d'un rateau constitué de tubes collecteurs raccordés à un conduit d'évacuation. Le fluide mixte injecté par une zone de distribution (7) se dirige vers l'entonnoir ou les entonnoirs qui soutiennent le lit catalytique en formant tout d'abord avant de parvenir à ce ou ces entonnoirs une zone (22) d'accumulation liquide-gazeuse du fluide mixte (amas li- quides et gazeux); contrairement à l'art antérieur décrit dans LS 4571326, il n'y a pas lieu de procéder à ce niveau à une séparation liquide-gaz. Des jambages (24) s'enfoncent dans le niveau supérieur de la zone (22;. Sous l'effort des conditions opératoires qui régnent dans le réacteur et sous l'effet des conditions d'admission du fluide mixte, en fond de réacteur le dit fluide mixte s'engouffre et monte à travers les jambages (24) et pénètre dans l'espace affecté au lit catalytique au-dessus du ou des entonnoirs de forme évasée qui sou- tiennent ce lit catalytique. Une calotte (26) disposée au dessus de chaque jambage fait office de brise jet du fluide ainsi. injecté et de distributeur en permettant à celui-ci d'être envoyé en plusieurs directions dans la masse catalytique. Chaque calotte, en outre, à pour but de protéger et d'isoler l'embout supérieur de chaque jambage en empêchant le contact direct entre cet embout et les particules cataly- tiques. La calotte peut avoir toute forme adéquate pour recouvrir con- venablement comme un parapluie, l'embout supérieur de chaque jambage (24) et une partie au moins de la partie supérieure de chaque jambage (24). La calotte peut être par exemple une demi-sphère, un cône, (ou tronc de cône) , une pyramide, (ou tronc de pyramide) un prisme, un parallèlèpipède etc... Une position particulière de la calotte est la position dans laquelle une des parr- de la calotte est sensiblement accolée à la paroi interne du teur, comme c'est le cas dans la figure 3 pour une calotte (26). La paroi de la calotte accolée à la paroi interne du réacteur est soit sensiblement plane soit curviligne pour épouser convenablement la forme de paroi interne du réacteur. Pour simplifier la rédaction de cette demande de brevet, on admettra dans la présente invention, qu'une telle paroi de la calotte accolée (tangente) à la paroi interne du réacteur est sensiblement plane; cette tolérance est assez proche de la réalité en raison du diamètre relativement grand du réacteur en comparaison avec les dimensions de chaque calotte. Comme exemples de calottes dont une paroi est sensiblement accolée à la paroi interne du réacteur, on citera les quart de sphère, les demi-troncs de cônes, les demi-troncs de pyramide et les prismes. Un agencement selon la demande principale, valable en particulier pour des petits réacteurs consiste à disposer des calottes tout le long de la périphérie interne du réacteur. Selon la taille des calottes, on pourrait concevoir par exemple une série de 2 à 30 calottes, de pré- férence 6 à 15, voire 6 à 12 tangentes accolées ou non entre elles. La présente addition concerne plus particulièrement les grands réacteurs pour lesquels on peut utiliser en associations les différents types de calottes décrites dans la demande principale (sphères, cônes, pyra- mides, prismes. parallélipédiques ou tout autre forme) et réparties dans le réacz;_r. Ainsi un grand réacteur sera muni d'une pluralité d'entonnoirs qui pourront être éventuellement accolés et l'on pourra disposer 7 à 700 calottes (munie chacune d'un jambage ou d'une tubu- lure) répartis à la périphérie de ces cônes. (3 à 100 entonnoirs de soutirage). Voir figures 4 et 5 par exemple. Ainsi l'appareil selon l'invention (voir figures 2 et 3 qui illustrent deux types de dispositifs possibles) comporte un réacteur (1) sensi- blement vertical et de forme sensiblement allongée et cylindrique. - des moyens (2) d'introduction de particules solides dans la partie supérieure du reacteur, - des moyens de soutirage des particules solides dans la partie inférieure du réacteur, constitués essentiellement d'au moins une tubulure (4) sensiblement verticale, 2- - une pluralité d'entonnoirs ou zônes évasées (25) dont les sommets sont tournés vers le bas et qui soutiennent les dites particules solides et qui sont disposés dans la partie inférieure du réacteur et perforés de façon à permettre le passage de tubulures 4 et une plu- ralité de tubulures (24) faisant partie d'au moins un dispositif d'injection d'une charge fluide, le dit dispositif étant défini plus loin. - des moyens (7) et (8) d'introduction de la dite charge fluide cons- tituée d'un liquide et d'un gaz dans l'extrémité inférieure du réacteur, sous chaque entonnoir (25). - des moyens de soutirage (11) des effluents réactionnels dans la partie supérieure du réacteur (1), l'appareil comportant en outre une pluralité de dispositifs d'injection d'une charge, le nombre de ces dispositifs dans l'appareil étant égal au moins à huit chaque dispo- sitifs comportant: - au moins un jambage ou tubulure (24) sensiblement vertical qui per- fore le dit entonnoir c'est à dire dont l'extrémité inférieure est située sous le ou les parois du dit entonnoir (et au dessus des moyens (7) et (8) d'introduction de la dite charge) et dont l'extré- mité supérieure est située au-dessus du dit entonnoir et relativement à proximité de ce dit entonnoir, - une calotte (26) qui recouvre l'extrémité supérieure de la tubulure (24), la base inférieure (ou frange) de cette calotte, comportant plusieurs découpes ou une série de découpes agencées sur la majeure partie du périmètre de cette base. Les figures 4 et 5 montrent une vue aérienne du dispositif selon l'invention. Les figures 6, 7 et 8 montrent un agrandissement ou une variante du système selon l'invention. Dans la figure 7, les tubulures d'évacuation du catalyseur ont été schématisées par un simple trait 28-a ou bien de 28 sur les autres figures. 2 633196 REVENDICATIONS 1/ Appareil comportant (voir figure 2 et 3): - un réacteur (1) sensiblement vertical et de forme sensiblement allongée et cylindrique. - des moyens (2) d'introduction de particules solides dans la partie supérieure du réacteur, - des moyens de soutirage des particules solides dans la partie inférieure du réacteur, constitués essentiellement d'au moins une tubulure (4) sensiblement verticale. - une pluralité d'entonnoirs ou zones évasées (25) dont les sommets sont tournés vers le bas et qui soutienent les dites particules solides et qui sont disposés dans la partie inférieure du réacteur et perforés de façon à permettre le passage de tubulures (4) et une pluralité de tubulures (24) faisant partie d'au moins un dispo- sitif d'injection d'une charge fluide, le dit dispositif étant défini plus loin. - des moyens (7) et (8) d'introduction de la dite charge fluide cons- tituée d'un liquide et d'un gaz dans l'extrémité inférieure du réacteur, sous chaque entonnoir (25) - des moyens de soutirage (11) des effluents réactionnels dans la partie supérieure du réacteur (1), l'appareil comportant une pluralité de dispositifs d'injection d'une charge, le nombre de cas de ces dispositifs dans l'appareil étant égal au moins à huit, chaque dispositif comportant: - au moins un jambage ou tubulure (24) sensiblement vertical qui per- fore le dit entonnoir, c'est à dire dont l'extrémité inférieure est située sous la ou les parois du dit entonnoir (et au dessus des moyens (7) et (8) d'introduction de la dite charge) et dont l'extrémité su- périeure est située au dessus du dit entonnoir et relativement à pro- ximité de ce dit entonnoir, - une calotte (26) qui recouvre l'extrémité supérieure de la tubulure (24), la base inférieure (ou frange) de cette calotte, comportant plusieurs découpes ou une série de découpes agencées sur la majeure partie du périmètre de cette base. 2/ Appareil selon la revendication 1 comportant 7 à 700 calottes et 3 à 100 entonnoirs de soutirage.