Brevet FR2651153A1 — publié le 19910301

La demande de brevet français FR-A EN 89/00467 du 13 janvier 1989 décrit un procédé de régénération d'un catalyseur de réformage ou de production d'hydrocarbures aromatiques. La réaction de réformage ou de production d'hydrocarbures aromatiques est effectuée en présence d'un catalyseur renfermant un support, au-moins un métal noble de la famille du platine et du chlore, dans au-moins deux réacteurs en série à travers lesquels le catalyseur et la charge circulent successivement, la pression dans le premier réacteur traversé par le catalyseur et par la charge étant sous une pression comprise entre 3 à 8 bars, la pression dans le dernier réacteur étant sous une pression comprise entre 2 et 6 bars. Le procédé est caractérisé en ce que le catalyseur usé chemine progressivement de haut en bas dans une enceinte de régénération où il rencontre successivement une première zone à lit mobile et radiale de combustion, une deuxième zone à lit mobile et radiale de combustion, une zone à lit mobile axiale de chloration ou d'oxychloration et une zone à lit mobile axiale de calcination, et en ce que:: (a) dans la première zone de combustion, le catalyseur est traité sous une pression de 3 à 8 bars sensiblement égale à celle qui règne dans ledit premier réacteur, à une température comprise entre 350 et 450 OC par un gaz de combustion à base d'un gaz inerte circulant à co-courant du catalyseur, renfermant 0,01 à 1 % d'oxygène en volume, ce gaz de combustion provenant d'une zone de lavage définie ci-dessous, (b) dans la deuxième zone de combustion, le catalyseur est traité sous une pression de 3 à 8 bars sensiblement égale à celle qui règne dans ledit premier réacteur à une température supérieure d'au moins 20 "C à la température qui règne dans la première zone de combustion, en présence des gaz en provenance de la première zone de combustion et en présence d'un gaz inerte d'appoint auquel on ajoute jusqu'à 20 % en volume d'oxygène de façon à ce que le catalyseur soit au contact d'un gaz renfermant 0,01 à 1 % d'oxygène en volume, ces gaz circulant à co-courant du catalyseur, (c) les gaz de brûlage sont évacués de la deuxième zone de brûlage et sont envoyés vers une boucle de lavage après avoir été préalablement mélangés aux gaz soutirés de la zone d'oxychloration et de la zone de calcination, (d) dans la zone d'oxychloration, le catalyseur est traité à co-courant par un mélange d'un gaz en provenance de la zone de calcination et d'un gaz à base d'un composé choisi dans le groupe constitué par le chlore et les composés chlorés, le dit mélange formant un gaz d'oxychloration renfermant de 4,5 à 7,5 % en volume d'oxygène, sous une pression de 3 à 8 bars et à une température comprise entre 350 et 550 "C et les gaz sont évacués de la zone d'oxychloration pour être mélangés comme indiqué précédemment avec les gaz soutirés de la deuxième zone de brûlage, en vue d'atteindre une boucle de lavage commune à tous les effluents gazeux de l'enceinte de régénération, (e) dans la zone de calcination, le catalyseur est traité entre 350 et 550 "C sous une pression comprise entre 3 et 8 bars, par au moins une partie des gaz en provenance de la boucle de lavage et d'une zone de séchage, avec un appoint éventuel d'air frais et de façon à ce que les gaz introduits dans la zone de calcination renferment de 1 à 10 % d'oxygène en volume (de préférence 4 à 8 %) et ne renferment pas plus de 100 p.p.m de vapeur d'eau (f) l'autre partie des gaz en provenance de la boucle de lavage étant utilisée dans l'étape (a) comme gaz de combustion (brûlage). La présente invention EN 89/00467 et d'autre part à une boucle de régénération particulière, associée à la redistribution vers les zones de régénération, à savoir vers les zones de combustion, d'oxychloration et de calcination. La planche unique illustre l'invention. Le catalyseur usé est soutiré du réacteur de réformage et par la conduite (6) est introduit dans un ballon (7) d'où il est envoyé par les lignes (14) et (15) à travers la vanne (13) vers le ballon stockage (12). Ce cheminement est effectué par exemple avec de l'azote (source (92)) à travers la conduite (1), la vanne (41), la conduite (2), la conduite (4) et la vanne (5). De l'azote atteint le ballon-tampon (12) par la conduite (8) et le ballon (7) par la conduite (42), la vanne (10) et la conduite (11). Le catalyseur atteint ensuite le sommet (20) de l'enceinte de régénération par la conduite (17), la vanne (18) et la conduite (41). Le catalyseur est introduit ensuite par les conduites ou jambes (9) dans une première zone de type annulaire et radiale (101). Dans cette zone à lit mobile de catalyseur (pression par exemple de 5,7 bars), le catalyseur subit un premier brûlage ou combustion à l'aide d'un gaz en général inerte introduit par la conduite (102) qui en outre renferme de l'oxygène (0,6 % à titre d'exemple). La température est par exemple de préférence de 400 à 420 OC ; en fin de cette première étape, à la sortie de la zone (101) de combustion, le catalyseur se trouve à une température nettement plus élevée, de l'ordre de 470 "C par exemple. Les gaz circulent à co-courant du catalyseur.Le catalyseur descend ensuite par les jambes (103) dans une seconde zone (105) annulaire et radiale qui fonctionne à plus haute température que la zone (101), l'apport de chaleur provenant d'ailleurs du catalyseur soutiré de la zone (101). Dans cette zone, le catalyseur subit une deuxième combustion à l'aide des gaz de la première zone de combustion, et à l'aide d'un gaz d'appoint introduit par la conduite (104) qui peut être plus riche en oxygène que le gaz introduit par la conduite (102) dans la zone (101) (de l'air par exemple, comme indiqué sur la figure, fourni à partir de (121) et de la conduite (24), par la pompe (125).Dans la deuxième zone de combustion (105), les gaz circulent toujours à co-courant du catalyseur, puis dans la partie inférieure de la deuxième zone de combustion sont soutirés par la conduite (108) vers l'échangeur (132) où ils sont refroidis et communiquent de la chaleur au gaz envoyés par la ligne (155), le four (157) et la conduite (102) vers la première zone de combustion (101). Le catalyseur, soutiré de la deuxième zone de combustion (105) est entraîné ensuite par gravité dans les jambes (106) dans une troisième zone (107) utilisée pour procéder à roxychloration du catalyseur. Dans cette zone (107), le catalyseur est disposé sous la forme d'un lit mobile axial. La température est de ltordres par exemple, de 500 "C, la chaleur provenant essentiellement de la deuxième zone de combustion (105).Dans la zone d'oxychloration, le catalyseur est mis par exemple à 5,4 bars, en contact à co-courant des gaz en provenance de la zone de calcination définie ci-dessous et également au contact d'un gaz introduit par la conduite (114) renfermant un composé choisi dans le groupe constitué par le chlore et les composés chlorés. Le mélange ainsi utilisé comme gaz d'oxychloration du catalyseur dans l'enceinte (107) convient particulièrement bien en raison des teneurs faibles et critiques de vapeur d'eau qu'il contient, ce qui n'était pas le cas de l'art antérieur où lton envoyait dans la zone d'oxychloration les gaz de combustion qui, par suite du brûlage du coke déposé sur le catalyseur, renfermaient des quantités d'eau assez élevées. A l'issue de la réaction d'oxychloration, le catalyseur descend par les jambes (115) dans une zone (116) de calcination, où le catalyseur y est disposé sous la forme d'un lit mobile axial et non plus radial comme dans les deux zones de combustion (101) et (105). La température, à titre d'exemple, dans cette zone (116) de calcination est de 520 "C avec une pression de l'ordre de 5,4 bars. La calcination doit être effectuée en présence de gaz secs ne renfermant de préférence pas plus de 50 p.p.m d'eau. Ces gaz proviennent de la conduite (136), du four (135); le four était précédé en amont d'une zone de séchage (150), les gaz ainsi utilisés provenant d'une boucle de lavage des effluents gazeux des quatre zones de l'enceinte de régénération, ainsi qu'il sera expliqué ci-dessous. Les gaz utilisés pour la calcination peuvent avoir reçu un appoint d'air frais en provenance de la conduite (26), de la vanne (27), et de la conduite (28). Ils sont introduits par le fonds de la zone de calcination et circulent ainsi à contrecourant des grains de catalyseur et poursuivent leur chemin, par exemple à travers une cheminée centrale jusqu'au sommet de la zone (107) d'oxychloration en vue de les faire circuler ensuite dans cette zone (107) d'oxychloration (après appoint de composé chloré par la conduite (114)) à co-courant des particules catalytiques. Le catalyseur calciné est évacué de l'enceinte de régénération par les jambes (122) vers un récipient (35), avec l'aide par exemple d'azote (source (36) cheminant dans les conduites (38) et (39), à travers la valve (37). Par la conduite (16), le catalyseur régénéré est introduit par exemple dans le pot de lift (ou pot de remontée) (43) en vue d'être transporté par la ligne (19) vers le sommet d'un réacteur de réformage. Comme indiqué plus haut, les effluents gazeux soutirés des 2 zones de combustion sont soutirés par une conduite (108). A la sortie de échangeur (132), ils sont entraînés par la conduite (134) vers l'aéroréfrigérant (137) d'où ils sont soutirés par la conduite (138). C'est là que les effluents gazeux de combustion sont mélangés aux effluents gazeux, soutirés de la zone d'oxychloration et de calcination, ces gaz ayant été soutirés par la conduite (111) de la partie inférieure de la zone d'oxychloration (107). Auparavant les effluents gazeux de la conduite (111) ont traversé l'échangeur (119) pour être refroidis, tout en chauffant dans cet échangeur (119) le gaz introduit dans la zone de calcination par les conduites (44), (118) et (136). Une fois réunis dans la conduite (139), les débits de gaz provenant d'une part des deux zones de combustion et d'autre part des zones de calcination et d'oxychloration sont envoyés (par exemple avec un débit de 5 000 kgh) vers une boucle de lavage qui comporte généralement deux zones. La première zone de lavage (146) est constituée d'un dispositif classique de lavage, par exemple d'une colonne avec barbottage des gaz à épurer dans la solution de lavage. Le lavage ici s'effectue par exemple avec une solution aqueuse (ligne 145-a) de soude (ligne 144) ou de la potasse ou d'un composé équivalent, minéral par exemple. En outre, la solution utilisée renferme avantageusement, pour éviter notamment la formation de mousses et améliorer le lavage du chlore gazeux, au moins un thiosulfate.Sur la figure, la soude figure ensuite dans les lignes (145) et (139) puis est recyclée après utilisation (et purge éventuellement dans la conduite (148)) par la ligne (141), la pompe (142) et la conduite (143). Les gaz ainsi lavés renferment de la soude ou de la potasse, ou tout composé équivalent utilisé au cours du lavage, sous forme de traces, à la place de l'halogène que renfermaient ces gaz à l'entrée de la zone de lavage. Le dispositif ou enceinte de lavage renferme donc une deuxième zone de lavage, également constituée d'un dispositif classique, telle que colonnes à plateaux (147) dans laquelle les gaz à épurer sont lavés à l'eau sensiblement pure (conduite 145-a). Les gaz ainsi épurés sont saturés en eau, ce qui n'est pas gênant ici puisque ces gaz doivent de toute façon traverser au moins une zone de séchage telle que (150) dans laquelle les gaz arrivent par la conduite (149), par exemple à une température de 30 "C sous une pression de 4,6 bars. A la sortie de la boucle de lavage, les gaz de la ligne (149) traversent la zone de séchage (150a). On récupère par la conduite (151) des gaz secs qui atteignent le compresseur généralement unique (152) de la boucle de lavage et recyclage portant la pression des gaz par exemple de 4 à 6,4 bars. Les gaz à leur sortie du compresseur par la ligne (153) sont partagés en deux débits (vanne distributrice (31)). Un premier débit de gaz destiné à la combustion du catalyseur circule par la ligne (32), l'échangeur (132) (destiné à chauffer les gaz secs et lavés par contact indirect avec les effluents gazeux des deux zones de combustion) atteint par la ligne (155), le four (157) et la ligne (102) la première zone de combustion (un appoint d'air peut être fait par la ligne (104)).Un deuxième débit de gaz destiné à la zone de calcination puis à la zone d'oxychloration, circule à partir de la ligne (33) vers le fond de la zone de calcination (116) (un appoint d'air peut être fait par la ligne (28)). Ainsi la présente invention concerne un appareil comportant en combinaison une enceinte de régénération d'un catalyseur et des moyens d'une part pour le lavage des gaz soutirés de l'enceinte de régénération et d'autre part pour la redistribution dans la zone de régénération des gaz récupérés après lavage, caractérisé en ce que la zone de régénération comporte:: - deux zones de combustion disposées en série (101) et (105) radiales avec la circulation en lit mobile de catalyseur, - une conduite d'admission (102) de gaz à la partie supérieure de la première zone de combustion (101), - des moyens (108) d'évacuation de gaz à la partie inférieure de la deuxième zone de combustion (105), - une zone d'oxychloration (107) radiale avec circulation en lit mobile de catalyseur, - une conduite (114) pour l'envoi de chlore ou d'un composé chloré, à la partie supérieure de la zone d'oxychloration, - une conduite de soutirage (111) de gaz à la partie inférieure de la zone (107) d'oxychloration, - une zone (116) de calcination, axiale, avec circulation à lit mobile de catalyseur, - une conduite d'admission (136) d'un gaz à la partie inférieure de la zone (116) de calcination, - à la partie inférieure de la dite zone de calcination, au moins une jambe (122) de soutirage de catalyseur, et en ce que les moyens de lavage et de redistribution des gaz utilisés dans l'enceinte de régénération comportent: - une conduite (139) dans laquelle sont mélangés d'une part les gaz en provenance de la conduite (108) d'évacuation des gaz de la zone de combustion (105) et d'autre part les gaz en provenance par la conduite (111) de la zone d'oxychloration (107), au moins un échangeur (132) pour effectuer le refroidissement des gaz de la condujite (108), - un aéroréfrigérant (137) pour refroidir les gaz en provenance de l'échangeur (132), - une zone de lavage (147) du mélange des effluents gazeux du régénérateur, - une zone de séchage (150-a) des gaz soutirés de la zone de lavage (147), - un compresseur (152) pour compresser les gaz en provenance de la zone de lavage (147) et de séchage (150-a), - un dispositif (31) de séparation en deux courants des gaz soutirés du compresseur (152), - le dit-échangeur (132) pour chauffer une partie des gaz en provenance du compresseur (152), - une conduite (155) de soutirage de l'échangeur (132) des gaz ainsi chauffés pour alimenter la conduite (102) d'alimentation en gaz de la partie supérieure de la première dite zone de combustion (101) de Enceinte de régénération), - des conduites (33) et (44) pour la circulation d'une autre partie des gaz en provenance par le dispositif (31) du compresseur (152) aux fins d'alimentation en gaz vers la conduite (136) de la partie inférieure de la dite-zone de calcination (après passage des gaz de la conduite (44) à travers le dit-échangeur (119) en vue de chauffer ces gaz par contact indirect avec les effluents gazeux en provenance par la conduite (111) de la zone d'oxychloration (107)). L'appareil permet d'effectuer la régénération d'un catalyseur soutiré en continu d'une unité de conversion d'hydrocarbures. Dans le régénérateur, le catalyseur circule par gravité et sous contrôle de débit, à travers les zones de régénération. L'appareil est agencé de façon à ce que l'on puisse effectuer successivement: - le préchauffage du catalyseur sous atmosphère de gaz inerte pour le porter à une température adéquate pour la combustion du coke, - la répartition du catalyseur grâce à une série de tuyauteries qui permettent une bonne alimentation de la première zone annulaire (101), - le brûlage partiel du coke (de 50 à 90 %) grâce à un débit de gaz de régénération circulant à travers le lit annulaire formée de deux grilles concentriques, - l'élimination complète du coke par le passage du catalyseur dans une deuxième zone annulaire (108) de combustion où le gaz de régénération est le même que celui utilisé dans la zone précédente, chauffée par la chaleur de réaction produite par le brûlage du coke, dans lequel on injecte de l'air pressurisé sous contrôle de débit, oxychloration du catalyseur extrait de la précédente zone par un ensemble de tuyauteries alimentant un lit radial à co-courant avec un débit contrôlé en % d'oxygène, température, teneur en eau et en agent chlorant, - la calcination du catalyseur dans un lit axial à contre-courant par un débit de gaz séché, mélange de gaz recyclé et d'air comprimé, qui servira ultérieurement dans la zone d'oxychloration. A Fissure de la régénération, le catalyseur circule ensuite dans une trémie balayée par du gaz inerte permettant Vélimination des traces d'O2, trémie qui alimente en continu un pot de remontée du catalyseur par transport pneumatique, pot qui permet un contrôle précis du débit de catalyseur à travers le ballon de régénération. REVENDICATION Appareil comportant en combinaison une enceinte de régénération d'un catalyseur et des moyens d'une part pour le lavage des gaz soutirés de l'enceinte de régénération et d'autre part pour la redistribution dans la zone de régénération des gaz récupérés après lavage, caractérisé en ce que la zone de régénération comporte:: - deux zones de combustion disposées en série (101) et (105) radiales avec la circulation en lit mobile de catalyseur, - une conduite d'admission (102) de gaz à la partie supérieure de la première zone de combustion (101), - des moyens (108) d'évacuation de gaz à la partie inférieure de la deuxième zone de combustion (105), - une zone d'oxychloration (107) radiale avec circulation en lit mobile de catalyseur, - une conduite (114) pour l'envoi de chlore ou d'un composé chloré, à la partie supérieure de la zone d'oxychloration, - une conduite de soutirage (111) de gaz à la partie inférieure de la zone (107) d'oxychloration, - une zone (116) de calcination, axiale, avec circulation à lit mobile de catalyseur, - une conduite d'admission (136) d'un gaz à la partie inférieure de la zone (116) de calcination, - à la partie inférieure de la dite zone de calcination, au moins une jambe (122) de soutirage de catalyseur, et en ce que les moyens de lavage et de redistribution des gaz utilisés dans l'enceinte de régénération comportent: - une conduite (139) dans laquelle sont mélangés d'une part les gaz en provenance de la conduite (108) d'évacuation des gaz de la zone de combustion (105) et d'autre part les gaz en provenance par la conduite (111) de la zone d'oxychloration (107), au moins un échangeur (132) pour effectuer le refroidissement des gaz de la condujite (108), - un aéroréfrigérant (137) pour refroidir les gaz en provenance de l'échangeur (132), - une zone de lavage (147) du mélange des effluents gazeux du régénérateur) - une zone de séchage (150-a) des gaz soutirés de la zone de lavage (147), - un compresseur (152) pour compresser les gaz en provenance de la zone de lavage (147) et de séchage (150-a), - un dispositif (31) de séparation en deux courants des gaz soutirés du compresseur (152), - le dit-échangeur (132) pour chauffer une partie des gaz en provenance du compresseur (152), - une conduite (155) de soutirage de l'échangeur (132) des gaz ainsi chauffés pour alimenter la conduite (102) d'alimentation en gaz de la partie supérieure de la première dite zone de combustion (101) de l'enceinte de régénération), - des conduites (33) et (44) pour la circulation d'une autre partie des gaz en provenance par le dispositif (31) du compresseur (152) aux fins d'alimentation en gaz vers la conduite (136) de la partie inférieure de la dite-zone de calcination (après passage des gaz de la conduite (44) à travers le dit-échangeur (119) en vue de chauffer ces gaz par contact indirect avec les effluents gazeux en provenance par la conduite (111) de la zone d'oxychloration (107 .