Brevet FR2924625A1 — publié le 20090612

Domaine de l'invention : L'invention concerne un réacteur et un procédé mettant en oeuvre ce réacteur pour les réactions endothermiques en phase gazeuse sur catalyseur solide. Ce réacteur s'adapte particulièrement aux réactions de reformage catalytique et aux réactions de déshydrogénation d'hydrocarbures. La présente invention concerne un réacteur permettant de récupérer la chaleur du gaz de combustion sous pression et d'effectuer les réactions. Le procédé utilise du gaz de combustion sous pression pour assurer la chauffe du réacteur par échange indirect de chaleur à l'intérieur du réacteur. Art antérieur : II est habituel de traiter les coupes d'essence lourde (80 ù 180°C) comportant principalement les hydrocarbures entre C6 et C10 provenant de la distillation initiale du pétrole pour amener leur indice d'octane à une valeur élevée pour leur utilisation dans un moteur de voiture automobile. Le procédé de reformage catalytique permet d'effectuer cette opération. Ce procédé consiste à passer la coupe essence en présence d'hydrogène sur un catalyseur comportant des métaux précieux à une température élevée (voisine de 500°C). Les réactions de reformage catalytique consistent principalement à déshydrogéner les naphtènes et les paraffines présentes dans la charge pour les transformer en aromatiques qui ont un indice d'octane élevé, et à isomériser les paraffines restantes pour augmenter également l'indice d'octane de l'essence. Une première réaction indésirable est le craquage qui produit des hydrocarbures légers, tels que du méthane, de l'éthane, du propane et du butane et qui diminue le rendement de l'opération. Une seconde réaction indésirable est le cokage du catalyseur, qui diminue l'activité du catalyseur et oblige à sa régénération périodique par brûlage du coke pour rétablir son activité. Le craquage est d'autant plus important que la pression est élevée. Ainsi, les rendements sont meilleurs à faible pression. Cependant, le cokage est d'autant plus élevé que la pression partielle d'hydrogène est faible. Les unités anciennes opéraient à forte pression (15 à 30 bars environ), avec un fort taux de recyclage d'hydrogène, avec des rendements médiocres, 2 2924625 et permettaient d'opérer environ 11 mois avant qu'il ne soit nécessaire de régénérer le catalyseur. Les unités à régénération continue du catalyseur permettent de régénérer la totalité du catalyseur en quelques jours, ce qui permet une 5 opération à pression faible (3 à 5 bars environ), donc des rendements plus élevés. Le catalyseur circule continûment dans les réacteurs, qui sont alors de type radial, et est envoyé dans une section de régénération afin d'être régénéré, avant d'être ramené dans le premier réacteur. Les réactions de déshydrogénation sont très endothermiques, et les réactions s'arrêtent lorsque 10 la température est trop faible. Les procédés actuels comportent généralement trois ou quatre réacteurs et autant de fours en série. Chaque four est suivi d'un réacteur. Du fait des températures élevées, les fours ont un faible rendement et il est habituel de produire de la vapeur pour améliorer le rendement global du four. Il est également habituel d'utiliser cette vapeur pour actionner une turbine 15 entraînant le compresseur de recyclage et le compresseur d'exportation d'hydrogène. Ces dernières années, il est plus courant d'utiliser un moteur électrique à vitesse variable pour les compresseurs, et l'utilisation de vapeur est moindre dans les raffineries modernes, qui privilégient pour des raisons économiques l'utilisation de l'électricité. De ce fait, l'utilisation de fours de taille 20 considérable générant de la vapeur avec les problèmes associés d'opération et de maintenance est de nos jours plutôt un inconvénient pour le procédé. D'autres procédés de déshydrogénation d'hydrocarbures tel que la déshydrogénation des paraffines longues utilisent un procédé identique au reformage catalytique et sont concernés par la même problématique. 25 Description sommaire de l'invention L'invention concerne un réacteur permettant la mise en oeuvre d'une réaction endothermique en phase gazeuse présentant une forme cylindrique le 30 long d'un axe vertical et comprenant: -au moins quatre zones annulaires centrées sur l'axe verticale se succédant du bord vers le centre du réacteur, une première zone (201) dite zone d'alimentation, une deuxième zone (202) dite zone catalytique, une 3 2924625 troisième zone (203) dite zone de collecte et une quatrième zone (204) dite zone d'échange -des panneaux hermétiques (65) verticaux situés le long des rayons du réacteur cylindrique qui divisent le réacteur en secteurs, lesdits secteurs 5 comportant chacun au moins une section d'échange (61) et au moins une section catalytique (62), l'ensemble desdites sections d'échange formant la zone d'échange (204) et l'ensemble desdites sections catalytiques formant la zone catalytique (202), et dans lequel les deux premières sections d'échange sont liées et dans lequel 10 un conduit (64) relie la section de collecte de chaque secteur, à l'exception du premier et du dernier secteur, à la section d'échange du secteur suivant. L'invention concerne aussi le procédé mettant en oeuvre le réacteur selon l'invention. 15 La présente invention utilise généralement pour le chauffage du réacteur, de préférence du réacteur de reformage, des gaz de combustion sous pression qui permettent également de produire de l'électricité pour l'unité de reformage catalytique, et éventuellement pour d'autres unités. Un seul 20 réacteur est généralement utilisé, avec des internes spéciaux permettant l'alternance de sections de chauffe par échange avec le gaz de combustion et des sections catalytiques adiabatiques, le catalyseur pouvant circuler par gravité dans le réacteur. L'empreinte globale au sol de l'unité, le nombre d'équipement et le coût de la section réactionnelle sont ainsi diminués. 25 Si la taille du réacteur est trop importante, dans le cas de très grandes capacités, plusieurs réacteurs de ce type peuvent être présents, préférentiellement en parallèle. Chaque réacteur est alors généralement alimenté par un compresseur d'air dédié et un brûleur dédié. Description détaillée de l'invention 30 Dans tout le texte, 1 bar équivaut à 0,1 MPa. L'invention concerne un réacteur permettant la mise en oeuvre d'une réaction endothermique en phase gazeuse présentant une forme cylindrique le long d'un axe vertical et comprenant: 4 2924625 -au moins quatre zones annulaires centrées sur l'axe verticale se succèdent du bord vers le centre du réacteur, une première zone (201) dite zone d'alimentation, une deuxième zone (202) dite zone catalytique, une troisième zone (203) dite zone de collecte et une quatrième zone (204) dite 5 zone d'échange -des panneaux hermétiques (65) verticaux situés le long des rayons du réacteur cylindrique qui divisent le réacteur en secteurs, lesdits secteurs comportant chacun au moins une section d'échange (61) et au moins une section catalytique (62), l'ensemble desdites sections d'échange formant la 10 zone d'échange (204) et l'ensemble desdites sections catalytiques formant la zone catalytique (202), et dans lequel les deux premières sections d'échange sont liées et dans lequel un conduit (64) relie la section de collecte de chaque secteur, à l'exception du premier et du dernier secteur, à la section d'échange du secteur suivant. 15 Dans le cadre de l'invention, on nomme premier secteur, le secteur dans lequel a lieu l'alimentation du réacteur en mélange réactionnel. Les autres secteurs sont nommés deuxième secteur, troisième secteur jusqu'au dernier secteur en respectant l'ordre de circulation du mélange réactionnel dans le 20 réacteur. Par exemple dans le cas de 4 secteurs, le premier secteur est celui dans lequel a lieu l'alimentation du réacteur en mélange réactionnel. Le mélange réactionnel circule alors successivement dans ce premier secteur puis dans le second secteur puis dans le troisième secteur puis dans le dernier secteur avant d'être évacué hors du réacteur. 25 Selon un mode de réalisation préféré, la zone catalytique puis la zone d'échange, se succèdent du bord vers le centre du réacteur. Selon un mode de réalisation préféré, les panneaux hermétiques (65) verticaux divisant le réacteur en secteurs sont fixés le long d'une zone 30 cylindrique centrale (205). Généralement, les secteurs comportent chacun une section d'échange (61), une section catalytique (62), une section d'alimentation (161) et une section de collecte (162), l'ensemble desdites sections d'échange formant la zone d'échange (204), l'ensemble desdites sections catalytiques formant la zone catalytique (202), l'ensemble desdites sections d'alimentation 5 2924625 formant la zone d'alimentation (201) et l'ensemble desdits secteurs de collecte formant la zone de collecte (203). Généralement, le réacteur comprend un fond supérieur et un fond inférieur. Au moins une tubulure (163) par section traverse généralement le fond supérieur du réacteur pour alimenter les sections 5 catalytiques en catalyseur et au moins une tubulure (263) par section traverse le fond inférieur du réacteur pour évacuer le catalyseur des sections catalytiques. Généralement, un conduit d'alimentation (17) traversant le fond supérieur du réacteur permet d'alimenter un secteur, nommé le premier secteur, en mélange réactionnel, un conduit d'évacuation (18) traversant le 10 fond supérieur du réacteur permet d'évacuer le dernier secteur du réacteur en mélange réactionnel. Un conduit (67) qui relie la zone de collecte du dernier secteur au conduit (18) afin d'évacuer le mélange réactionnel est généralement présent. Selon cette même variante, un conduit d'entrée (6) traversant le fond inférieur du réacteur est relié à des conduits (70) amenant à des chambres 15 tubulaires (71). Lesdites chambres tubulaires distribuent du gaz de combustion au moyen de plaques tubulaires (69) par le bas du réacteur dans chaque section d'échange. Des chambres tubulaires (72) permettent de collecter le gaz de combustion en haut de chaque section d'échange, puis des conduits (73) munis de soufflets de dilatation (74) permettent d'évacuer. le gaz de combustion 20 vers le conduit de sortie (7) qui traverse le fond supérieur du réacteur. Chaque section d'échange est généralement constituée d'échangeurs tubulaires ou d'échangeurs à plaques. Chaque section d'échange présente soit une surface identique soit la surface d'échange augmente du premier à la 25 dernière section d'échange. Chaque section catalytique est généralement formée par deux grilles métalliques concentriques, de préférence de type "grilles Johnson". Toutes les sections catalytiques présentent généralement la même dimension où la 30 dimension des sections catalytiques augmente du premier au dernier secteur. Les panneaux hermétiques (65) verticaux divisent généralement le réacteur en 3, 4, 6 ou 8 secteurs, de préférence en 4 ou 6 secteurs. 6 2924625 L'invention concerne aussi le procédé de mise en oeuvre d'une réaction de reformage catalytique ou de déshydrogénation d'hydrocarbures dans un réacteur selon l'invention. 5 L'invention concerne aussi le procédé de mise en oeuvre d'une réaction endothermique en phase gazeuse de reformage catalytique ou de déshydrogénation d'hydrocarbures sur catalyseur solide dans le réacteur selon l'invention dans lequel le mélange réactionnel entre dans le réacteur via le conduit (17) puis circule dans la zone d'alimentation de la première section, 10 traverse radialement la section catalytique (62) en passant de la zone d'alimentation (201) à la zone de collecte (203) du réacteur. Le mélange réactionnelle circule alors dans la section de collecte du premier secteur avant de circuler de haut en bas dans les deux sections d'échange liées correspondant aux deux premiers secteurs, passe sous la seconde section 15 catalytique (62) entre les tubulures (263) de descente du catalyseur, traverse ensuite radialement la deuxième section catalytique (62) en passant de la première zone (201) à la troisième zone (203) du réacteur, passe à la section d'échange du troisième secteur par la conduite (64). Enfin, le mélange réactionnel circule successivement et en alternance dans les sections 20 d'échanges suivantes et les sections catalytiques suivantes. Le catalyseur circule généralement de haut en bas à la même vitesse dans toutes les sections catalytiques. Le catalyseur peut circuler de haut en bas à une vitesse de plus en plus élevée de la première à la dernière section 25 catalytique. L'invention concerne aussi le procédé dans lequel le gaz de combustion sous pression assure le chauffage du mélange réactionnel par un échange indirect de chaleur. 30 Selon une première variante de production du gaz de combustion, le gaz de combustion alimentant le réacteur (60) via le conduit (6) vient du chauffage d'air sous pression atmosphérique circulant via la ligne (1) vers un compresseur d'air (2) puis via la ligne (3) vers une chambre de combustion (4) dans laquelle le brûlage d'un gaz combustible circulant via 5 permet de porter 7 2924625 le gaz de combustion à une température comprise entre 600°C et 800°C et préférentiellement entre 650°C et 750°C. Selon une seconde variante de production du gaz de combustion, le gaz de combustion alimentant le réacteur (60) via le conduit (6) vient du chauffage 5 d'air sous pression atmosphérique circulant via la ligne (1) vers un compresseur d'air (2) puis via la ligne (3) vers une chambre de combustion (4) dans laquelle le brûlage d'un gaz combustible circulant via la ligne (5) permet de chauffer l'air de combustion qui passe alors par une turbine d'expansion (12) qui est sur le même arbre que le compresseur d'air et qui fournit la 10 puissance nécessaire à la compression, le gaz de combustion sortant de la turbine d'expansion (12) est à une pression comprise entre 0,2 et 0,45 MPa, et à une température comprise entre 600 et 800°C, et préférentiellement entre 650 et 750°C. 15 Selon chacune des deux variantes de production du gaz de combustion, le gaz de combustion sortant du réacteur via le conduit 7 peut être réchauffé dans une chambre de combustion (8) avant d'être envoyé dans une turbine de détente (10) pour produire de l'électricité. 20 Description des fiqures: La figure 1 décrit une des manières de fournir de la chaleur au réacteur. De l'air atmosphérique est amené via la ligne (1) au compresseur d'air (2). L'air est comprimé à une pression voisine de 4 bars absolus (0,4 MPa) et est 25 ensuite envoyé via la ligne (3) dans une chambre de combustion (4). Un gaz combustible est amené via la ligne (5) afin d'être brûlé dans la chambre de combustion (4). L'air appauvri et chauffé par la combustion à une température voisine de 700°C est envoyé via la ligne (6) dans le réacteur (60). Le mélange réactionnel entre via la ligne (17) et sort via la ligne (18). Le 30 gaz de combustion se refroidit par échange avec le mélange réactionnel subissant une réaction endothermique de reformage catalytique. A la sortie du réacteur, le gaz refroidi est envoyé via la ligne (7) vers une deuxième chambre de combustion (8), où il est réchauffé par combustion 8 2924625 du gaz combustible amené via la ligne (9). A la sortie de la chambre de combustion, le gaz chaud est envoyé à une température voisine de 750°C dans une turbine de détente (10) qui entraîne un alternateur (11) pour produire de l'électricité. 5 La figure 2 décrit une manière alternative de fournir la chaleur au réacteur (60). De l'air atmosphérique est amené via la ligne (1) au compresseur d'air (2). L'air comprimé à une pression voisine de 20 bars est ensuite envoyé via la ligne (3) dans la chambre de combustion (4). Un gaz combustible est 10 amené via la ligne (5) pour être brûlé dans la chambre de combustion (4). L'air appauvri et chauffé par la combustion à une température voisine de 1300°C est envoyé dans une turbine de détente (12) qui entraîne le compresseur d'air (2). Le gaz à la sortie de la turbine est aux alentours de 3 bars et à une température voisine de 700°C. Il est envoyé via la ligne (6) dans le réacteur 15 (60). Le mélange réactionnel entre via la ligne (17) et sort via la ligne (18). Le gaz de combustion se refroidit par échange avec le mélange réactionnel subissant une réaction endothermique de reformage catalytique. A la sortie du réacteur, le gaz refroidi est envoyé via la ligne (7) vers une 20 deuxième chambre de combustion (8), où il est réchauffé par combustion du gaz combustible amené via la ligne (9). A la sortie 'de la chambre de combustion, le gaz chaud est envoyé à une température voisine de 750°C dans une turbine de détente (10) qui entraîne un alternateur (11) pour produire de l'électricité. 25 La figure 3 décrit une variante de la figure 1 dans laquelle on récupère de la chaleur sur les gaz chauds circulant via la ligne (40) en sortie de la turbine (10). L'échangeur (41) permet de récupérer la chaleur soit: 30 -par production de vapeur, qui peut être utilisée dans la raffinerie ou pour produire de l'électricité, -soit par chauffage d'un fluide caloporteur (huile chaude), qui peut être utilisé par exemple pour permettre de rebouillir les colonnes du procédé. Le gaz effluent de l'échangeur (41) circule via la ligne (42). Cette variante est bien entendu possible aussi de la même façon dans le cas de la figure 2 (non représenté). La figure 4 représente la section réactionnelle d'un reformage 5 catalytique suivant l'invention. Le gaz de combustion entre via la ligne (6) et sort via la ligne (7) du réacteur (60). La charge arrive via la ligne (14) à la pompe de charge (15). La charge au refoulement de la pompe est envoyée via la ligne (16) à l'échangeur de 10 chaleur (19), qui est de préférence du type Packinox. Le gaz de recyclage qui circule via la ligne (26) est envoyé également à cet échangeur (19), pour être mélangé à la charge circulant via la ligne (16) dans l'échangeur et chauffé à une température voisine de 440°C par échange avec le mélange réactionnelle sortant du réacteur (60) via la ligne (18). A la 15 sortie de l'échangeur de chaleur (19), le mélange réactionnel est envoyé dans le réacteur (60) via la ligne (17). Le mélange réactionnel sortant du réacteur via la ligne (18) est aux alentours de 490°C et est envoyée vers le haut de l'échangeur de chaleur (19), où il est refroidi aux alentours de 100°C. A la sortie de l'échangeur de chaleur (19), l'effluent est envoyé via la ligne (20) vers 20 un échangeur de chaleur (21), où il est refroidi par échange de chaleur avec de l'air ou de l'eau de refroidissement. A la sortie de l'échangeur (21), l'effluent refroidi et partiellement condensé est envoyé via la ligne (22) vers le ballon séparateur (23). Le liquide du ballon est soutiré via la ligne (28) vers une section de stabilisation. La phase gazeuse du ballon séparateur (24), 25 constituée principalement d'hydrogène, est utilisée en partie pour constituer un recyclage gazeux, comprimé par le compresseur (25) puis circulant via la ligne (26), le reste étant envoyé vers une section de purification via la ligne (27). 30 La figure 5 représente schématiquement le réacteur (60) en coupe et vu de face. Quatre zones annulaires centrées sur l'axe verticale se succèdent du bord vers le centre du réacteur, une première zone (visible sur la figure 6 numéro 201) dite zone d'alimentation, une deuxième zone (visible sur la figure 6 numéro 202) dite zone catalytique, une troisième zone (visible sur la figure 6 numéro 203) dite zone de collecte et une quatrième zone (visible sur la figure 6 numéro 204) dite zone d'échange. Des panneaux hermétiques verticaux (visibles sur la figure 6 numéro (65)) sont fixés sur la zone cylindrique centrale (visible sur la figure 6 numéro 205) et divisent le réacteur, de préférence en 3, 4, 6 ou 8 secteurs. Chaque secteur comporte une section d'échange (61) et une section catalytique (62). L'ensemble des sections d'échange forme la zone d'échange (204) et l'ensemble des sections catalytiques forme la zone catalytique (202). Chaque secteur comporte une section d'alimentation (161) et une section de collecte (162). L'ensemble des sections d'alimentation forme la zone d'alimentation (201) et l'ensemble des sections de collecte forme la zone de collecte (203). Le gaz de combustion circule de bas en haut dans le réacteur. Le gaz de combustion est alimenté par le bas du réacteur via le conduit d'entrée (6) puis est réparti dans chaque section d'échange via les conduits (70) puis via les chambres tubulaires (71) avant d'être distribué par des plaques tubulaires (69) dans des tubes (99). En sortie des tubes, le gaz de combustion est collecté, en haut du réacteur, dans des chambres tubulaires (72), puis envoyé via les conduits (73) munis de soufflets de dilatation (74) vers le conduit de sortie (7). Le mélange réactionnel parcourt successivement tous les secteurs. Le mélange réactionnel entre par le conduit (17) et à la sortie de la section de collecte du dernier secteur, il est collecté par le conduit (visible sur la figure 6 numéro 67) puis sort du réacteur via le conduit (18). La circulation du mélange réactionnel, comprenant de l'hydrogène et des hydrocarbures, est représentée par les flèches. 30 La pression d'entrée du réacteur est voisine de 4 bars. Le mélange réactionnel est alimenté directement dans la section catalytique du premier secteur (voir flèche 105), puis est envoyé par l'entrée (66) (voir flèche 106) dans les deux sections d'échange liées correspondant à deux secteurs. Le mélange réactionnel se réchauffe en descendant (flèche 102) à contre-courant du gaz de combustion avant d'être envoyé dans la section catalytique du deuxième secteur. Le mélange réactionnel est alors évacué du deuxième secteur en haut du réacteur et envoyé dans le troisième secteur via une conduite (visible sur la figure 6, numéro (64)). Le mélange réactionnel est à nouveau réchauffé dans la section d'échange du troisième secteur, puis refroidi en réagissant dans la section catalytique du troisième secteur. Au fur et à mesure de l'avancement des réactions, il reste de moins en moins de naphtènes, les paraffines sont plus lentes à réagir, et le craquage exothermique compense en partie l'endothermicité des autres réactions. Le profil de température de sortie donc d'entrée du mélange réactionnel dans les secteurs successifs est donc ascendant, ce qui est considéré comme favorable pour les rendements. A la sortie du dernier secteur, le mélange réactionnel est collecté par le conduit (visible sur la figure 6 numéro 67) puis envoyé vers le conduit de sortie (18). Au moins une tubulure (163) par secteur traverse le fond supérieur du réacteur pour alimenter les sections catalytiques en catalyseur et au moins une tubulure (263) par secteur traverse le fond inférieur du réacteur pour évacuer le catalyseur des sections catalytiques en catalyseur. La figure 6 montre le réacteur vu du dessus et en coupe. Quatre zones annulaires centrées sur l'axe verticale se succèdent du bord vers le centre du réacteur: la zone d'alimentation (201), la zone catalytique (202), la zone de collecte (203) et la zone d'échange (204). Des panneaux hermétiques verticaux (65) sont fixés sur la zone cylindrique centrale (205) et un demi-panneau hermétique (165) divisent le réacteur en 8 secteurs. Les conduits (64) permettent le passage d'un secteur à l'autre. Le mélange réactionnel entre dans la première section catalytique par le conduit (166), dans les deux sections d'échange liées par l'entrée (66). A la sortie du dernier secteur, le mélange réactionnel est collecté par le conduit (67). La Figure 7 représente les deux premiers secteurs vus de la virole avec les deux sections d'échange liées (61) en arrière plan, deux sections catalytiques (62) au premier plan, la sortie (75) des deux sections d'échange liées, le passage (64) du deuxième au troisième secteur, une plaque de fermeture (68) et l'entrée des deux sections d'échange liées (66). -Exemple (avec 6 secteurs au lieu des 8 secteurs représentés sur la fiqure 10 On considère une unité de reformage catalytique traitant 100 tonnes par heure de charge, avec 50 tonnes de catalyseur. La charge est une coupe 80-180°C, avec une teneur en paraffines de 70% volume, en naphtènes de 20% volume et en aromatiques de 10% volume. 15 Le rapport molaire d'hydrogène pur par rapport à la charge est de 2. L'octane visé est de 100. La totalité du catalyseur est régénérée en continu en 3 jours. Pour fournir la chaleur de réaction, environ 104,5 millions de kJ/h 20 (environ 25 millions de kcal/h), on comprime 460 tonnes d'air à 4 bars absolu. Le compresseur centrifuge d'air a une efficacité polytropique de 80% et consomme 23,2 MW. La température de sortie du compresseur est de 192°C. On brûle dans la première chambre de combustion 5560 kg/h de gaz naturel à 15°C, avec un pouvoir calorifique inférieur de 46439,8 kJ/kg (11110 kcal/kg). 25 La température en sortie de chambre de combustion est de 680°C. Le gaz de combustion arrive via la conduite (6) à environ 680°C. Les températures d'entrée et de sortie côté reformage catalytique dans les différents secteurs sont comme suit (on suppose 6 secteurs dans cet 30 exemple): mélange réactionnel section catalytique 1: entrée directe dans le catalyseur à 440°C, sortie à 367°C section catalytique 2: entrée dans le catalyseur à 490°C, sortie à 428°C section catalytique 3: entrée 479°C, sortie 442°C section catalytique 4: entrée 490°C, sortie 456°C section catalytique 5: entrée 501°C, sortie 470°C section catalytique 6: entrée 512°C, sortie 485°C (à 4,3 bars absolu) gaz de combustion 1 er et 2eme sections d'échange: entrée 680°C, sortie 410°C 3eme section d'échange: entrée 680°C, sortie 452°C 4eme section d'échange: entrée 680°C, sortie 464°C 5eme section d'échange: entrée 680°C, sortie 477°C 6eme section d'échange: entrée 680°C, sortie 490°C Le gaz de combustion sort du réacteur à 450°C, après avoir cédé 122,892 millions de KJ/h (29,4 MM Kcallh) au mélange réactionnel. Le gaz de combustion effluent est envoyé dans une deuxième chambre de combustion où 3800 kg/h de gaz combustibles sont brûlés, pour atteindre 760°C à une pression de 3,4 bars absolus en entrée d'une turbine d'expansion. Cette turbine a une efficacité polytropique de 85% et fournit environ 36,2 MW de puissance électrique qui permet d'entraîner le compresseur d'air et permet de fournir suffisamment d'électricité pour les unités de reformage catalytique et de prétraitement. En sortie de turbine, l'effluent gazeux est à une température de 526°C, ce qui permet soit de produire davantage d'électricité en générant de la vapeur, soit de réchauffer un fluide caloporteur qui permet de rebouillir les colonnes du procédé (la colonne de strippage du prétraitement et la stabilisation du reformage). Dans cet exemple, on a 66,88 millions de kJ/h (16 MM kcallh) disponible 30 entre 526°C et 400°C, ce qui est plus que suffisant pour les deux colonnes. La LMDT moyenne calculée dans le réacteur est de 88°C, une surface d'échange de 7000 m2 environ est nécessaire, soit 6 fois 1170 m2. Ceci correspond à 6 fois 827 tubes de 30 mm de diamètre et de 15 m de long. L'exemple est donné avec des échangeurs tubulaires pour simplifier les calculs, mais il est possible, sans sortir du cadre de l'invention, d'utiliser d'autres types d'échangeur, par exemple des échangeurs à plaques soudées type Packinox. Les tubes sont installés en pas triangulaire de pas P= 38 mm. Avec ce pas, il faut une section de 0,00125 m2 (0.866 x P2 ) pour loger un tube, donc environ 6,2 m2 pour loger les 4960 tubes. En laissant un accès de 0,8 m de diamètre au centre et en majorant la surface de 15 % pour tenir compte du sectionnement, il faut donc une surface de 0,5 + 6,2 x 1,15 = 7,63 m2 pour la totalité de la zone d'échange, soit un diamètre de 3,1 m. Le catalyseur est installé dans une zone annulaire de diamètre intérieur 3,9 m et sur une hauteur voisine de 14,5 m. En supposant une PPH de 2, on a 50 tonnes de catalyseur, soit environ 71 m3, donc 4,9 m2 de zone catalytique (71/14,5). Le diamètre extérieur de la zone catalytique annulaire est donc de 4,6 m. Chaque secteur comporte donc à partir de la virole extérieure: -une section vide (environ 60 cm) -une section remplie de catalyseur entre deux grilles Johnson ou équivalent (environ 70 cm) -une section libre (environ 40 cm) -une section d'échange (environ 115 cm) remplie de tubes verticaux de 25 30 mm de diamètre -une section libre centrale (environ 40 cm de rayon) Pour installer les tubes d'échange et le catalyseur comme expliqué plus haut, il faut donc une virole de 6,5 m de diamètre intérieur et d'environ 17 m de 30 hauteur. Le coke produit est très faible dans le premier secteur, et de plus en plus important de secteur en secteur, pour être le plus élevé dans le dernier (8 % de coke si le catalyseur circule en trois jours dans ce secteur). Une solution est de 15 2924625 faire circuler le catalyseur partout à la même vitesse, de mélanger le catalyseur en sortie de réacteur pour l'envoyer au régénérateur et de le régénérer en mélange, la teneur moyenne en coke n'est alors que de 4 % environ, et permet une régénération sans risque. 5 Cependant le catalyseur des premiers secteurs est régénéré avant que cela ne soit nécessaire, et il est sans doute préférable de dimensionner les dispositifs de descente du catalyseur de manière à ce que le catalyseur des premiers secteurs descende plus lentement, et le catalyseur des derniers descende plus vite. 10 16 Revendications 1- Réacteur permettant la mise en oeuvre d'une réaction endothermique en phase gazeuse présentant une forme cylindrique le long d'un axe vertical et comprenant: -au moins quatre zones annulaires centrées sur l'axe verticale se succédant du bord vers le centre du réacteur, une première zone (201) dite zone d'alimentation, une deuxième zone (202) dite zone catalytique, une troisième zone (203) dite zone de collecte et une quatrième zone (204) dite zone d'échange -des panneaux hermétiques (65) verticaux situés le long des rayons du réacteur cylindrique qui divisent le réacteur en secteurs, lesdits secteurs comportant chacun au moins une section d'échange (61) et au moins une section catalytique (62), l'ensemble desdites sections d'échange formant la zone d'échange (204) et l'ensemble desdites sections catalytiques formant la zone catalytique (202), et dans lequel les deux premières sections d'échange sont liées et dans lequel 20 un conduit (64) relie la section de collecte de chaque secteur, à l'exception du premier et du dernier secteur, à la section d'échange du secteur suivant. 2- Réacteur selon la revendication 1 dans lequel les panneaux hermétiques (65) verticaux sont fixés le long d'une zone cylindrique centrale 25 (205), lesdits secteurs comportent chacun une section d'échange (61), une section catalytique (62), une section d'alimentation (161) et une section de collecte (162), l'ensemble desdites sections d'échange formant la zone d'échange (204), l'ensemble desdites sections catalytiques formant la zone catalytique (202), l'ensemble desdites sections d'alimentation formant la zone 30 d'alimentation (201) et l'ensemble desdites sections de collecte formant la zone de collecte (203). 3- Réacteur selon l'une des revendications 1 à 2 dans lequel au moins une tubulure (163) par secteur traverse le fond supérieur du réacteur pour 17 2924625 alimenter les sections catalytiques en catalyseur et au moins une tubulure (263) par secteur traverse le fond inférieur du réacteur pour évacuer le catalyseur des sections catalytiques. 5 4- Réacteur selon l'une des revendications 1 à 3 comprenant un fond supérieur et un fond inférieur et dans lequel: -un conduit d'alimentation (17) traversant le fond supérieur du réacteur permet d'alimenter un secteur, nommé premier secteur, en mélange réactionnel 10 -un conduit d'évacuation (18) traversant le fond supérieur du réacteur permet d'évacuer le mélange réactionnel du dernier secteur du réacteur - un conduit (67) relie la zone de collecte du dernier secteur au conduit (18) permettant d'évacuer le mélange réactionnel. 15 5- Réacteur selon l'une des revendications 1 à 4 dans lequel: - un conduit d'entrée (6) traversant le fond inférieur du réacteur est relié à des conduits (70) amenant à des chambres tubulaires (71), lesdites chambres tubulaires distribuant du gaz de combustion au moyen de plaques tubulaires (69) par le bas du réacteur et dans chaque section d'échange - des chambres tubulaires (72) permettent de collecter le gaz de combustion en haut de chaque section d'échange, puis des conduits (73) munis de soufflets de dilatation (74) permettent d'évacuer le gaz de combustion vers le conduit de sortie (7) qui traverse le fond supérieur du réacteur. 6- Réacteur selon l'une des revendications 1 à 5 dans lequel chaque section catalytique est formée par deux grilles métalliques concentriques. 7- Réacteur selon l'une des revendications 1 à 6 dans lequel chaque section d'échange est constituée d'échangeurs tubulaires. 8- Réacteur selon l'une des revendications 1 à 6 dans lequel chaque section d'échange est constituée d'échangeurs à plaques. 18 2924625 9- Réacteur selon l'une des revendications 1 à 8 dans lequel chaque section d'échange présente une surface identique. 10- Réacteur selon l'une des revendications 1 à 8 dans lequel la surface 5 d'échange augmente de la première à la dernière section d'échange. 11- Réacteur selon l'une des revendications 1 à 10 dans lequel toutes les sections catalytiques présentent la même dimension. 10 12- Réacteur selon l'une des revendications 1 à 10 dans lequel la dimension des sections catalytiques augmente de la première à la dernière section catalytique. 13- Réacteur selon l'une des revendications 1 à 12 dans lequel les 15 panneaux hermétiques (65) verticaux divisent le réacteur en 3, 4, 6 ou 8 secteurs. 14- Procédé de mise en oeuvre d'une réaction de reformage catalytique ou de déshydrogénation d'hydrocarbures dans un réacteur selon l'une des 20 revendications 1 à 13. 15- Procédé selon la revendication 14 dans lequel le mélange réactionnel entre dans le réacteur via le conduit (17) puis circule dans la section d'alimentation du premier secteur, traverse radialement la section 25 catalytique (62) en passant de la zone d'alimentation (201) à la zone de collecte (203) du réacteur, circule dans la section de collecte du premier secteur avant de circuler de haut en bas dans les deux sections d'échange liées correspondant aux deux premiers secteurs, passe sous la seconde section catalytique (62) entre les tubulures (263) de descente du catalyseur, 30 traverse ensuite radialement la deuxième section catalytique (62) en passant de la première zone (201) à la troisième zone (203) du réacteur, passe à la section d'échange du troisième secteur par la conduite (64) puis circule successivement et en alternance dans les sections d'échanges suivantes et les sections catalytiques suivantes. 19 2924625 16- Procédé selon l'une des revendications 14 à 15 dans lequel le catalyseur circule de haut en bas à la même vitesse dans toutes les sections catalytiques. 5 17- Procédé selon l'une des revendications 14 à 15 dans lequel le catalyseur circule de haut en bas à une vitesse de plus en plus élevée de la première à la dernière section catalytique. 18- Procédé selon l'une des revendications 14 à 17 dans lequel le gaz 10 de combustion sous pression assure le chauffage du mélange réactionnel par un échange indirect de chaleur. 19- Procédé selon la revendication 18 dans lequel le gaz de combustion alimentant le réacteur (60) via le conduit (6) vient du chauffage d'air sous 15 pression atmosphérique circulant via une ligne (1) vers un compresseur d'air (2) puis via une ligne (3) vers une chambre de combustion (4) dans laquelle le brûlage d'un gaz combustible circulant via une ligne (5) permet de porter le gaz de combustion à une température comprise entre 600°C et 800°C. 20 20- Procédé selon la revendication 18 dans lequel le gaz de combustion alimentant le réacteur (60) via le conduit (6) vient du chauffage d'air sous pression atmosphérique circulant via une ligne (1) vers un compresseur d'air (2) puis via une ligne (3) vers une chambre de combustion (4) dans laquelle le brûlage d'un gaz combustible circulant via une ligne (5) permet de chauffer l'air 25 de combustion qui passe alors par une turbine d'expansion (12) qui est sur le même arbre que le compresseur d'air et qui fournit la puissance nécessaire à la compression, le gaz de combustion sortant de la turbine d'expansion (12) est à une pression comprise entre 0,2 et 0,45 MPa, et à une température comprise entre 600 et 800°C. 30 21- Procédé suivant l'une des revendications 19 à 20 dans lequel le gaz de combustion sortant du réacteur via le conduit 7 est réchauffé dans une chambre de combustion (8) avant d'être envoyé dans une turbine de détente (10) pour produire de l'électricité.