Brevet FR3071174A1 — publié le 20190322

CONTEXTE DE L'INVENTION Un des problèmes posés par l'hydrotraitement catalytique en lit fixe axial de charges lourdes est le colmatage, surtout dans la partie supérieure du lit. Les lits catalytiques, plus particulièrement les parties supérieures du premier lit catalytique en contact avec la charge, sont susceptibles de se colmater assez rapidement à cause des impuretés contenues dans la charge, ce qui s'exprime par une augmentation de la perte de charge et nécessite in fine un arrêt de l'unité pour le remplacement du catalyseur, alors que le lit catalytique peut encore présenter une activité. Parmi les impuretés contenues dans la charge et susceptibles de générer au cours du cycle une augmentation de la perte de charge, on peut citer de manière non limitative, les métaux, les asphaltènes, les sédiments de manière générale, les sels minéraux de sodium ou de calcium, les sulfures de fers, les fines de catalyseurs, le coke, etc. On est donc conduit à arrêter l'unité pour remplacer les premiers lits catalytiques désactivés et/ou colmatés. Les procédés d'hydrotraitement de ce type de charges doivent donc être conçus de façon à permettre un cycle d'opération le plus long possible sans arrêter l'unité. On a cherché à résoudre ce problème majeur des lits fixes de différentes manières, notamment en utilisant des lits de garde agencés en amont des réacteurs principaux. La principale fonction des lits de garde est de protéger les catalyseurs des réacteurs d'hydrotraitement en aval en effectuant une partie de la démétallation et en filtrant les particules contenues dans la charge qui peuvent conduire au colmatage. La présente invention décrit un réacteur pour hydrocraquage ou hydrotraitement utilisant des cartouches catalytiques qui allongent la durée de fonctionnement en reculant la limite de perte de charge due au colmatage, et qui de plus, peuvent facilement être remplacées. DESCRIPTION SOMMAIRE DES FIGURES La figure la est une vue générale d'un réacteur selon l'invention faisant apparaitre la virole (1) munie de sa tubulure d'entrée des réactifs (2) et d'évacuation des effluents (3). Une cartouche catalytique (4) est montrée sur la figure lb munie de ses éléments de fixation latéraux (9) et de fond (10). La section d'entrée des réactifs est montrée figure lc faisant apparaitre la zone catalytique annulaire (7) comprise entre le tube externe (5) et le tube interne (6). L'extrémité inférieure de la cartouche (4) peut être munie d'un élément de fixation de fond (10) comme représenté sur la figure ld. 1 2 La figure 2 est une vue plus détaillée de la virole (1) montrant les éléments de fixation des cartouches (4) à l'intérieur de ladite virole. Ces éléments sont des éléments de paroi (11) ou des éléments (12) situés sur une structure métallique (13) en partie basse du réacteur. La figure 3 montre l'ensembles des cartouches (4) mis en place dans la virole (1) et maintenues par 5 les éléments de fixation latérale (9) qui peuvent soit relier deux cartouches voisines, soit relier une cartouche à la paroi de la virole (1). L'ensemble des cartouches (4) est coiffé d'un plateau distributeur (19), présenté figure 3b et 3c) disposé dans la partie supérieure du réacteur, plateau (19) qui peut éventuellement être divisé en panneaux (20) et qui peut comporter des cheminées de distribution (21). 10 La figure 3d montre des éléments (24) situés au-dessous du plan du plateau distributeur (19), qui permettent d'assurer l'étanchéité de la communication avec les tubes internes (6) des cartouches catalytiques (4) avec ledit plateau distributeur (19). La figure 4 montre de façon schématique la circulation des fluides (en traits pleins) depuis la tubulure d'entrée du réacteur (2) en passant successivement à travers le plateau distributeur (19), par les 15 cheminées (21), puis dans les cartouches catalytiques (4), puis en étant évacués par la tubulure de sortie (3). La figure 5 sert à illustrer l'exemple comparatif et montre l'évolution en fonction du temps (t) de la perte de charge (delta P) dans un réacteur en lit fixe selon l'art antérieur (noté (ref) sur la figure 5) et selon l'invention dans trois variantes correspondant à des cartouches catalytiques selon l'invention, 20 mais avec quelques variantes notées cartouches 1, cartouches 2, et cartouches 3 dans l'exemple, et (1), (2) et (3) sur la figure 5. EXAMEN DE L'ART ANTERIEUR L'art antérieur dans le domaine des réacteurs d'hydrotraitement en lit fixe est très vaste et nous mentionnerons seulement les documents suivants : 25 La technologie PRS (abréviation de la terminologie anglo saxonne « Permutable Reactors System ») est décrite dans les brevets FR2681871 et US5417846. Cette technologie permet un allongement de la durée de vie des catalyseurs présents dans les réacteurs en aval par des permutations des réacteurs de garde situés en amont, c'est-à-dire un déchargement et un rechargement de l'un de ces réacteurs de garde, sans arrêter l'unité. Ce principe général a été amélioré dans les brevets suivants: 3 US2014001089 décrit un procédé d'hydrotraitement de charges lourdes d'hydrocarbures avec des réacteurs permutables incluant au moins une étape de permutation progressive. C'est-à-dire qu'on contourne progressivement le lit de tête qui est le plus colmaté, au lieu de le contourner d'un coup. US2014027351 décrit un procédé d'hydrotraitement de charges lourdes utilisant des réacteurs 5 permutables incluant de plus une étape de court-circuitage d'un lit catalytique. FR2992971 décrit un procédé d'hydrotraitement de charges lourdes en lit fixe avec un dispositif d'inversion du sens d'écoulement des fluides. Tous ces réacteurs restent pilotés par une augmentation de la perte de charge globale du lit. Quand la perte de charge augmente trop, on est obligé de décharger et recharger le réacteur. Il y a une vraie 10 perte d'activité catalytique, car le catalyseur déchargé n'est pas complétement désactivé. A ce niveau, il faut clairement distinguer la fin de vie par colmatage de la fin de vie catalytique par perte d'activité du catalyseur. On cherche à atteindre la fin de vie catalytique avant la fin de vie par colmatage, car dans le cas inverse il y a une perte de catalyseur encore actif. Une alternative à ce fonctionnement en lit fixe est l'utilisation de lit radiaux tel que décrit dans le 15 document déposé sous le N° 16/62.481. Le brevet WO 2016/091489 propose d'utiliser plusieurs lits radiaux placés dans un réacteur, dans le cadre d'une unité de reformage régénératif. Cette mise en forme nécessite néanmoins la mise en place d'internes complexes. Ce procédé met en contact une phase gazeuse réactive avec un lit de solide catalytique qui est mobile dans le réacteur. 20 Le brevet US3958952 propose d'utiliser des cartouches filtrantes en amont du lit catalytique. Le principal inconvénient de ce dispositif réside dans le fait qu'il ne prévient pas de la formation de particules dans le réacteur, mais filtre seulement celles présentes en amont. DESCRIPTION SOMMAIRE DE L'INVENTION La présente invention peut se définir comme un réacteur pour la mise en oeuvre de réactions 25 d'hydrotraitement ou d'hydrocraquage de coupes hydrocarbonées lourdes, ce réacteur étant constitué d'un ensemble de cartouches cylindriques (4) disposées en parallèle et uniformément réparties au sein d'une virole (1), munie d'une tubulure d'entrée des réactifs (2) placée à la partie supérieure de la virole, et d'une tubulure de sortie des effluents (3) placée à la partie inférieure de la virole. 4 Chaque cartouche (4) est constituée d'un tube interne (6) entouré d'un tube externe (5), sensiblement coaxial avec le tube interne (6), l'espace annulaire compris entre le tube interne (6) et le tube externe (5) étant rempli par un solide catalytique. Les réactifs, c'est-à-dire la phase liquide contenant la charge à traiter, et la phase gaz constituée 5 essentiellement d'hydrogène, entrent dans la cartouche (4) par la section supérieure du tube interne (6) et sortent de la cartouche (4) par la périphérie du tube externe (5), la cartouche étant fermée sur sa section inférieure (8). L'ensemble des cartouches (4) est maintenu à l'intérieur de la virole (1) par des dispositifs de maintien disposés le long et au fond de la virole (1), et éventuellement des dispositifs reliant entre elles les différents cartouches. 10 Le réacteur est muni dans sa partie supérieure d'un plateau distributeur (19) placé en amont des cartouches catalytiques (4), le dit plateau distributeur (19) étant muni de cheminées (21) de manière à assurer le passage du fluide réactionnel depuis la tubulure d'entrée (2) vers chacune des cartouches (4). Ce plateau distributeur (19) peut être divisé en panneaux méridiens (20). Le nombre de cartouches catalytiques (4) par unité de section du réacteur est compris entre 1 et 100 15 par mètre carré, et préférentiellement compris entre 2 et 20 par mètre carré de section du réacteur. De manière générale, la hauteur hl du réacteur selon l'invention est comprise entre une fois et 8 fois le diamètre dl du réacteur, de préférence entre 2 et 5 fois le diamètre du réacteur. De manière générale, le rapport du diamètre d6 du tube interne (6) au diamètre d5 du tube externe (5) noté (d6/d5) est compris entre 0,01 et 0,9, de préférence entre 0,05 et 0,5. 20 Dans le réacteur d'hydrotraitement ou d'hydrocraquage selon la présente invention, la surface totale de toutes les ouvertures (24) du plateau distributeur (19) permettant l'entrée des fluides dans les tubes internes (6), est généralement comprise entre 0,5 et 2 fois la surface de la tubulure d'entrée (2). Dans le réacteur d'hydrotraitement ou d'hydrocraquage selon la présente invention, le solide 25 occupant la zone annulaire des cartouches (4) est un catalyseurs granulaire, à forme de billes ou d'extrudés ayant un diamètre de Sauter généralement compris entre 0,5 et 5 mm, de préférence entre 1 et 3 mm. Dans le réacteur d'hydrotraitement ou d'hydrotraitement selon la présente invention, la hauteur des cheminées (21) équipant le plateau distributeur (19) est généralement comprise entre 15 et 30 cm. 30 La présente invention concerne également des procédés pouvant utiliser le réacteur à cartouches selon ladite invention. Parmi ces procédés, on peut citer le procédé d'hydrotraitement ou 5 d'hydrocraquage dans lequel la vitesse spatiale catalytique définie comme le rapport du débit de charge au volume de catalyseur contenu dans l'ensemble des cartouches est comprise entre 0,15 et 7 h-1, de préférence entre 0,4 et 4 h-1, et de manière très préférée entre 0,7 et 3 h4. On peut également citer les procédés d'hydrotraitement ou d'hydrocraquage dans lesquels le 5 réacteur selon la présente invention est précédé ou suivi d'un ou plusieurs réacteurs d'hydrotraitement opérant en lit fixe traditionnel. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Le réacteur à cartouches catalytiques proposé dans la présente invention s'adresse aux unités d'hydrotraitement neuves ou existantes moyennant quelques modifications (lignes, vannes, internes 10 de réacteurs, distributeurs, etc.). Un ou plusieurs réacteurs à cartouches est(sont) destiné(s) à être utilisé(s), éventuellement en complément avec des réacteurs d'autres types (lit fixe, lit bouillonnant, lit entrainé, lit mobile), dans un procédé d'hydrotraitement ou un procédé d'hydrocraquage de charges lourdes. La charge traitée dans le procédé selon l'invention est avantageusement une charge hydrocarbonée 15 présentant une température initiale d'ébullition d'au moins 340°C et une température finale d'ébullition d'au moins 440°C. La charge hydrocarbonée selon l'invention peut être choisie parmi les résidus atmosphériques, les résidus sous vide issus de distillation directe, des pétroles bruts, des pétroles bruts étêtés, des huiles déasphaltées, des résines de déasphaltage, les asphaltes ou brais de déasphaltage, les résidus issus 20 des procédés de conversion, des extraits aromatiques issus des chaînes de production de bases pour lubrifiants, des sables bitumineux ou leurs dérivés, des schistes bitumineux ou leurs dérivés, des huiles de roche mère ou leurs dérivés, pris seuls ou en mélange. La charge hydrocarbonée selon l'invention peut également être choisie parmi les distillats sous vide issus de distillation ou issus de procédés de conversion_ 25 La charge hydrocarbonée contient des impuretés susceptibles de générer au cours du cycle une augmentation de la perte de charge, ces impuretés peuvent être de manière non limitative les métaux, les asphaltènes, les sédiments de manière générale, les sels minéraux de sodium ou de calcium, les sulfures de fers, les fines de catalyseurs, le coke, etc. Par hydrotraitement, il est entendu un ensemble de réactions visant à réduire la teneur en impuretés 30 (métaux, soufre, azote, asphaltènes, carbone conradson, etc) qui ont généralement lieu sous une pression partielle d'hydrogène élevée (entre 8 et 25 MPa), et en présence de un ou plusieurs catalyseurs différents visant à favoriser une ou plusieurs de ces réactions. 6 Par hydrocraquage, il est entendu des réactions conduisant à produire des produits plus légers par conversion plus ou moins poussée de la charge sous une pression partielle d'hydrogène élevée (entre 8 et 25 MPa), et en présence d'un ou plusieurs catalyseurs différents. Il est entendu que des réactions d'hydrocraquage peuvent se produire dans une section catalytique 5 d'hydrotraitement. De même, des réactions d'hydrotraitement peuvent se produire dans une section catalytique d'hydrocraquage. Enfin, un procédé d'hydrocraquage peut comporter une section catalytique d'hydrotraitement et une section catalytique d'hydrocraquage. La présente invention consiste à injecter la charge liquide et le gaz qui arrivent ensemble dans le réacteur par la tubulure d'entrée (2). Un plateau à cheminées particulières permet ensuite 10 d'alimenter chaque cartouche catalytique situé dans au moins un réacteur de l'unité d'hydrotraitement ou d'hydrocraquage, en écoulement radial du point de vue de l'élément catalytique et en écoulement descendant du point de vue du réacteur, ce qui se traduit par un colmatage plus homogène du lit de solides, et donne une augmentation de la perte de charge plus lente, conduisant ainsi à une augmentation de la durée de cycle. 15 Le principal avantage du réacteur selon la présente invention est une meilleure utilisation du catalyseur présent dans chaque réacteur, mais également un gain de temps non négligeable lors des arrêts de l'unité. En effet, les cartouches catalytiques pourront être pré-chargées et déchargés à l'extérieur du réacteur. La perte de charge dans le lit catalytique est nettement plus faible que dans un lit fixe selon l'art 20 antérieur en raison de la plus faible épaisseur de catalyseur et de la vitesse moindre des réactifs traversant la cartouche catalytique du fait même de la configuration radiale. Un autre avantage du réacteur selon la présente invention est qu'il permet également utiliser des catalyseurs de plus petit diamètre, à iso perte de charge, ceci étant un avantage considérable pour ce type d'application, car des particules de catalyseur de petits diamètres permettent de réduire les 25 limitations au transfert de matière et facilitent l'accès des réactifs aux centres desdits particules. Les cartouches catalytiques (4), contrairement aux éléments décrits dans le brevet US3958952, possèdent un autre avantage : Le chargement / déchargement des cartouches catalytiques se fait uniquement sur la base de l'augmentation de la perte de charge (notée DP). Les réacteurs en aval des réacteurs équipés de 30 cartouches catalytiques auront également une durée de vie augmentée, tandis que les réacteurs équipés de cartouches catalytiques selon l'invention permettront une meilleure utilisation du 7 catalyseur. C'est le rapprochement entre la notion de vie catalytique et la notion de perte de charge maximale liée au colmatage qui sera mieux expliqué au niveau de l'exemple. Dans la suite du texte on parle indifféremment de cartouches catalytiques ou de cartouches radiales pour se référer à l'écoulement à l'intérieur desdites cartouches. De même on fera souvent référence 5 à l'application du réacteur au procédé d'hydrotraitement, mais cela n'exclut nullement une application au procédé d'hydrocraquage. Le réacteur selon l'invention sera mieux compris en suivant la description des figures : Figure 1 La figure la présente un réacteur vide (1) destiné à l'installation des cartouches radiales remplies de 10 catalyseur. L'enveloppe (1) du réacteur de diamètre dl est une virole classique de réacteur d'hydrotraitement à courant descendant de gaz et de liquide. Les fonds peuvent par exemple être elliptiques ou hémisphériques. Le fond supérieur comporte une tubulure d'entrée (2) de diamètre d2, permettant l'entrée des fluides gazeux et liquides, et est généralement équipé d'un brise jet (« feed diffuser » selon la terminologie anglo-saxonne) non représenté. 15 L'entrée des fluides réactionnels (gaz hydrogène plus charge liquide) se fait en mélange, ce qui suppose un organe de mélange en amont du réacteur selon l'invention. Ce mélange peut être réalisé selon toutes les technologies connues de l'homme du métier. Ce mélange peut être très sommaire en entrée de réacteur, car le réacteur comporte un plateau distributeur à cheminées qui permettront, le cas échéant, d'améliorer le mélange gaz et liquide. 20 La tubulure d'entrée (2) peut éventuellement être montée sur un trou d'homme non représenté de manière à faciliter l'accès du personnel et des cartouches radiales. Le fond inférieur comporte une tubulure de sortie (3) de diamètre d3, permettant la sortie des fluides, et est généralement équipé d'un collecteur de sortie non représenté. La tubulure de sortie (3) peut éventuellement être montée sur un trou d'homme non représenté, de manière à faciliter l'accès du personnel pour la fixation des 25 cartouches en partie basse du réacteur. La figure lb détaille les caractéristiques d'une cartouche radiale (4) remplie de catalyseurs. Le tube externe (5) est un cylindre de diamètre d5 et de hauteur h5 décrivant un volume V5 constitué d'une paroi métallique ajourée permettant l'écoulement de fluides gazeux et liquide tout en retenant les solides (catalyseurs) contenus dans la cartouche. Le tube interne (6) est un cylindre de diamètre d6 8 et de hauteur h6 décrivant un volume V6 placé à l'intérieur du tube externe (5) et constitué d'une paroi métallique ajourée permettant l'écoulement de fluides gazeux et liquides tout en retenant les solides (catalyseurs) contenus dans la cartouche. Pour des raisons de résistance mécanique, les perforations du tube externe (5) et du tube interne (6) peuvent débuter à une certaine distance de la 5 partie haute de la cartouche. De même, ces perforations peuvent s'arrêter à une certaine distance de la partie basse de la cartouche. Les solides, catalyseurs complétés éventuellement par des éléments de filtration, sont positionnés entre la paroi interne du tube externe (5) et la paroi externe du tube interne (6). Les solides remplissent ainsi un volume au maximum égal à la différence V5-V6. Le tube externe (5) et le tube 10 interne (6) sont assemblés par un élément supérieur (7) et un élément inférieur (8), ces éléments étant démontables pour permettre le chargement et le déchargement des solides. L'élément supérieur (7) et l'élément inférieur (8) jouent également un rôle mécanique pour la tenue entre l'enveloppe extérieure (5) et le tube interne (6). La cartouche radiale (4) comprend un ou plusieurs éléments de fixation (9) qui permettent de fixer 15 une cartouche à la paroi du réacteur et/ou à d'autres cartouches pour assurer la tenue mécanique de l'ensemble des cartouches. Ces éléments de fixation peuvent être répartis en différents endroits de l'enveloppe extérieure et à différentes hauteurs. De préférence, ces éléments de fixation (9) sont situés sur la partie supérieure de la cartouche (4), de manière à faciliter l'accès par le dessus. Ces éléments de fixation peuvent être de différents types (anneaux permettant le boulonnage, système 20 male-femelle, etc.). Des pattes de fixations peuvent également être ajoutées pour relier les éléments de fixation entre deux cartouches, ou entre une cartouche et la paroi du réacteur. Les éléments de fixation (9) servent également au levage lors des opérations de chargement et de déchargement des cartouches radiales (4). La cartouche radiale (4) comporte également un élément de fixation inférieur (10) destiné à fixer la 25 cartouche dans la partie basse du réacteur. La figure 1c présente une vue de dessus de l'élément supérieur (7), ce qui permet de distinguer une surface pleine entre l'enveloppe extérieure (5) et le tube interne (6), empêchant ainsi la circulation des fluides et retenant le catalyseur, et une surface ouverte constituée de l'extrémité de la partie supérieure du tube interne (6). On distingue également des éléments de fixation (9) permettant 30 l'introduction des fluides réactionnels à l'intérieur dudit tube interne (6). 9 La figure 1d présente une vue de dessous de l'élément inférieur (8), ce qui permet de distinguer une section pleine sur l'ensemble du tube externe (5) empêchant ainsi tout passage des fluides et forçant ceux-ci à s'écouler de manière radiale tout au long de la cartouche (4). On distingue également des éléments de fixation (9) et un élément de fixation inférieur (10) de la cartouche. 5 Les fluides réactionnels gazeux et liquides entrent dans la cartouche (4) par la surface ouverte de l'élément supérieur (7), traversent la paroi ajourée du tube interne (6), pour atteindre les solides placés entre la paroi interne du tube externe (5) et la paroi externe du tube interne (6), traversant lesdits solides de manière sensiblement radiale, et enfin sortent de la cartouche (4) par la paroi externe ajourée du tube externe (5) pour tomber dans l'espace libre séparant les différentes 10 cartouches. Figure 2 La figure 2 présente l'élément de fixation en paroi (11) destiné à être installé sur la paroi interne de l'enveloppe (1) du réacteur. Cet élément de fixation en paroi (11) peut être directement relié à l'élément de fixation (9) de la cartouche radiale (cf. figure 1). L'élément de fixation en paroi (11) peut 15 être également être relié à l'élément de fixation (9) de la cartouche radiale (cf. figure 1) via une patte de fixation non représentée. Il y a généralement autant d'éléments de fixation en paroi (11) que de cartouches radiales en périphérie du réacteur. De préférence, les éléments de fixation en paroi sont situés au niveau de la partie supérieure des cartouches installées pour faciliter l'assemblage entre les cartouches et ces éléments de fixation en paroi (11). 20 La figure 2 présente également l'élément de fixation inférieur (12) destiné à être installé sur la partie basse de l'enveloppe (1) du réacteur via une structure métallique (13). Cet élément de fixation inférieur (12) est relié à l'élément de fixation inférieur (10) de la cartouche radiale (cf. figure 1). La structure métallique (13) est fixée à la paroi de l'enveloppe du réacteur (1). Cette structure métallique est complètement ouverte pour permettre l'évacuation des fluides et l'accès aux 25 éléments de fixation inférieurs (12) depuis le bas du réacteur via la tubulure de sortie (3) lors des opération de chargement et déchargement des cartouches. En variante de la structure métallique (13) supportant les éléments de fixation inférieurs (12), il est possible d'utiliser un plateau support (non représenté) sur lequel sont fixés les éléments de fixation inférieurs (12), et sur lequel des trous permettent l'évacuation des fluides et l'accès aux éléments de 30 fixation inférieurs (12) depuis le bas du réacteur. Figure 3 La figure 3 présente l'ensemble des cartouches installées dans la virole (1). Chaque cartouche (4) est reliée par des éléments de fixations situés en partie haute (9) avec des pattes de fixation optionnelles (18) permettant de relier entre eux les éléments de fixation des parois (11) et/ou des cartouches (9). 5 En haut à droite, une vue de dessus permet de se représenter les cartouches radiales (4) dont les tubes externes (5) sont fixés entre eux et/ou à la paroi du réacteur (1) via des pattes de fixation (18). Ces pattes de fixations sont optionnelles et dépendent de l'encombrement, c'est-à-dire du diamètre d'une cartouche, du nombre de cartouches et du diamètre du réacteur. Un plateau distributeur (19) est installé dans la partie supérieure du réacteur (1), en amont des 10 cartouches (4) et connecté à elles comme il sera expliqué plus loin. Ce plateau distributeur (19) a pour principale fonction de répartir de la façon la plus homogène possible les fluides réactionnels venant de la tubulure d'entrée (2) dans chacune des N cartouches radiales (4). De préférence, le plateau distributeur (19) est un plateau à cheminées constitué d'une plaque (20) perforée de trous sur lesquels sont montés les cheminées (21). Une cheminée est typiquement 15 constituée d'une surface ouverte pour l'entrée des gaz (22), une surface ouverte pour l'entrée du liquide (23), et une ouverture (24) laissant passer de manière étanche le mélange gaz liquide vers le tube interne (6) de la cartouche (4). Ainsi chaque cartouche (4) est positionnée à l'aplomb d'une cheminée (21). L'ouverture (24) est de préférence prolongée par un tube en dessous du plateau, la cheminée (21) peut être un peu 20 pénétrante à l'intérieur du tube interne (6) de la cartouche (4) pour assurer la continuité du passage du fluide vers ledit tube interne (6). La figure 3c correspond à une vue de dessus du plateau distributeur (19), et permet de situer la plaque perforée (20), les cheminées (21) permettant le passage du gaz et du liquide dans le tube interne (6) de la cartouche radiale (4). Un système non représenté peut être installé pour assurer 25 l'étanchéité entre les cheminées (21) du plateau distributeur (19), et le tube interne (6) de chaque cartouche radiale (4). 10 Le plateau (19) est démontable en plusieurs parties de manière à faciliter son introduction via la tubulure (2) en vue de son installation. 11 Une variante de l'invention non représentée peut consister à remplacer le plateau distributeur (19) à cheminées par une simple plaque perforée de trous positionnés à l'aplomb de chaque cartouche (4) permettant ainsi l'alimentation des fluides gazeux et liquides dans chaque cartouche. Figure 4 5 La figure 4 présente une vue d'ensemble du réacteur (1) équipé de cartouches radiales (4). En opération, le gaz et le liquide entrent dans le réacteur via la tubulure d'entrée (2), et sont ensuite distribués dans les tubes internes (6) de chaque cartouche via les cheminées (21) du plateau distributeur (19). Les effluents réactionnels traversent ensuite radialement l'espace entre le tube interne (6) et le tube externe (5), cet espace étant rempli de catalyseur, avant de sortir des 10 cartouches par la paroi des tubes externes (5), dans un espace qui est situé soit entre les cartouches (4), soit entre les cartouches (4) et l'enveloppe (1) du réacteur, et d'être évacués par la tubulure de sortie (3). Dans ce qui suit, les diamètres sont toujours considérés comme des diamètres internes car ils décrivent les sections à travers lesquelles passent les fluides. 15 Pour un diamètre dl de l'enveloppe (1) du réacteur (figure 1), la hauteur hl est généralement comprise entre une fois et 8 fois le diamètre dl, de préférence entre 2 et 5 fois le diamètre dl. Le diamètre externe d5 de l'enveloppe extérieure (5) (figure 1) de la cartouche radiale (4) est inférieur à la tubulure d'entrée (2) de diamètre d2 (figure 1) ou inférieur au diamètre du trou d'homme si celui est présent, ceci étant requis pour permettre les opérations de chargement et de 20 déchargement des cartouches radiales. Selon une variante, pour simplifier le chargement des cartouches, le réacteur peut s'ouvrir sur toute sa section, la virole étant alors en deux parties : une cuve en partie inférieure et un couvercle à la manière des réacteurs nucléaires à eau pressurisée. Dans ce cas, il est même possible de charger un ensemble de plusieurs cartouches solidaires les unes aux autres. 25 Le diamètre d6 du tube interne (6) est relié au diamètre d5 du tube externe (5) de manière que le rapport d6/d5 est compris 0,01 et 0,9, de préférence entre 0,05 et 0,5. La surface totale de toutes les ouvertures (24) du plateau distributeur (19) permettant l'entrée des fluides réactionnels dans les tubes internes (6) des cartouches (4) est typiquement comprises 0,5 et 2 fois la surface de la tubulure d'entrée (2). 12 Dans la variante utilisant un plateau support, la surface totale de tous les trous permettant la sortie des fluides est typiquement comprises 0,5 et 2 fois la surface de la tubulure de sortie (3). Les solides utilisés pour le remplissage des cartouches radiales sont en général des particules de catalyseur qui, dans certains cas, peuvent être accompagnées de particules inertes ou adjuvant de 5 filtration. Les particules de catalyseur sont de préférence des billes ou des extrudés ayant un diamètre de Sauter compris entre 0,5 et 5 mm, de préférence entre 1 et 3 mm. Ces particules de catalyseur sont de préférence composées d'une phase active contenant des métaux de transition sur un support contenant de l'alumine. La vitesse spatiale réacteur (« VVH réacteur ») du réacteur à cartouches correspond au ratio entre le 10 débit de charge et le volume de réacteur situé entre les lignes de tangences, c'est-à-dire la partie cylindrique du réacteur. La VVH réacteur est comprise entre 0,1 et 5 h-1, de préférence entre 0,3 et 3 h-1 et de manière très préférée entre 0,6 et 2 h-1. La vitesse spatiale catalyseur (« VVH catalyseur ») du réacteur à cartouche correspond au ratio entre le débit de charge et le volume total de catalyseur réparti dans les cartouches (4). La VVH catalyseur 15 est comprise 0,15 et 7 h-1, de préférence entre 0,4 et 41-1-1 et de manière très préférée entre 0,7 et 3 h-1. Le ratio entre la VVH réacteur et la VVH catalyseur est compris entre 0,1 et 0,9, de manière préférée entre 0,3 et 0,85, et de manière très préférée entre 0,5 et 0,8. On conçoit que plus ce rapport se rapproche de 1, plus le réacteur est globalement efficace. 20 Le procédé d'hydrotraitement ou d'hydrocraquage auquel s'applique le réacteur selon la présente invention, peut comporter un ou plusieurs réacteurs à cartouches, et éventuellement en plus un ou plusieurs réacteurs de type différents (lit fixe, lit bouillonnant, lit entrainé, lit mobile). De manière générale, le procédé d'hydrotraitement ou d'hydrocraquage opère selon une vitesse spatiale catalyseur pour l'ensemble des réacteurs comprises entre 0,05 et 10 h-1, de préférence entre 0,1 et 25 5 h-1. 13 On traite une charge qui est un mélange de charge de type résidu atmosphérique et résidu sous vide d'origine Moyen-Orient. Les propriétés de ce mélange sont données tableau 1 ci-dessous. soufre [poids. %] 3,8 Ni+V [ppm] 84,7 Asphaltènes C7 [poids. %] 5,0 d15/4 [g/cc] 0,9866 Tableau 1 : caractéristiques de la charge La charge est hydrotraitée dans 4 réacteurs différents fonctionnant à courant descendant de gaz et 5 de liquide. Le débit volumique de charge (à 15°C) traitée est de 181,0 m3/h. Le premier réacteur est un lit fixe selon l'art antérieur. Le second réacteur est un réacteur selon l'invention équipé de cartouches radiales de même hauteur que le lit fixe de référence (cas dit «cartouches 1 »), avec une vitesse spatiale réacteur (« VVH réacteur ») identique par rapport au lit fixe de l'art antérieur, mais une vitesse spatiale catalyseur 10 (« VVH catalyseur ») supérieure, puisqu'il y a moins de catalyseur dans la somme des cartouches que dans le lit fixe équivalent étant donné l'existence d'un espace libre entre cartouches. Le troisième réacteur est un réacteur selon l'invention équipé de cartouches radiales selon l'invention de hauteur plus élevée que le lit fixe (cas dit « cartouches 2 »), de manière à conserver une vitesse spatiale catalyseur identique à celle du lit fixe de référence (1,6 h-1). 15 Le quatrième réacteur est un réacteur selon l'invention équipé de cartouches radiales de même hauteur que le lit fixe (cas dit « cartouches 3 »), mais de diamètre supérieur, de manière à installer plus de cartouches dans la section du réacteur, et à conserver une vitesse spatiale catalyseur identique à celle du lit fixe de référence (1,6 h-1). Le lit fixe et les lits à cartouches selon l'invention sont remplis de catalyseur extrudé de type CoMoNi 20 sur alumine de 1,8 mm de diamètre. La vitesse spatiale réacteur correspond au ratio entre le débit de charge et le volume de réacteur situé entre les lignes de tangence. La vitesse spatiale catalyseur correspond au ratio entre le débit de charge et le volume total de catalyseur. 14 Les caractéristiques des réacteurs et les conditions opératoires sont détaillées tableau 2 ci-dessous. cas Lit fixe Cartouches 1 Cartouches 2 Cartouches 3 Diamètre réacteur m 4 4 4 5.1 Hauteur catalyseur m 9 9 13,3 9 N cartouches 0 31 31 46 Diamètre enveloppe extérieure cartouche m - 0,6 0,6 0,6 Diamètre tube interne cartouche m - 0,1 0,1 0,1 Volume catalyseur par cartouche m3 - 2,47 3,65 2,47 VVH réacteur h-l- 1,6 1,6 1,1 1,0 VVH catalyseur h-l- 1,6 2,4 1,6 1,6 VVH réacteur/VVH catalyseur 1 0,68 0,68 0,62 Température °C 380 380 380 380 ppH2 bar 150 150 150 150 H2/HC Nm3/m3 1000 1000 1000 1000 HDM % 51,5 42,3 51,5 51,5 HDS % 34,5 27,7 34,5 34,5 fin de vie colmatage jours 205 390 440 440 fin de vie catalytique jours 286 194 286 286 fin de vie effective jours 205 194 286 286 Tableau 1 : caractéristiques des réacteurs et des conditions opératoires La perte de charge (4P) est mesurée en bar pour chaque cas au cours du temps (t) d'opération (cf. figure 5). La figure 5 montre l'évolution de la perte de charge mesurée en bars (en ordonnée) en 5 fonction du temps mesuré en heures (en abscisse). - pour le cas selon l'art antérieur (lit fixe noté (ref) sur la figure 5) et, - pour les cas cartouches 1 (noté (1) sur la figure 5), cartouches 2 (noté (2) sur la figure 5) et cartouches (noté (3) sur la figure 5). La fin de vie par colmatage correspond au temps au bout duquel la perte de charge atteint un seuil 10 trop élevé, 7 bars dans cet exemple, qui n'est plus compatible avec une opération normale. Les limites hydrauliques de l'unité sont atteintes et le bouchage du lit entraine des passages préférentiels importants. La fin de vie catalytique correspond au temps au bout duquel le catalyseur 15 n'a plus d'activité catalytique. La fin de vie effective étant la plus petite des valeurs entre la fin de vie par colmatage et la fin de vie catalytique. Dans le lit fixe selon l'art antérieur, cette limite par colmatage est atteinte avant la fin de vie catalytique, ce qui correspond à une perte de catalyseur puisque le catalyseur usé possède encore 5 une certaine activité qui n'a pas été exploitée. Dans le lit à cartouches selon l'invention (cas 1, 2 et 3), la fin de vie catalytique est atteinte avant la limite de colmatage. Le catalyseur qui doit être remplacé est donc bien un catalyseur usé, et il n'y a donc pas de perte d'activité catalytique. Pour les besoins de l'expérience, la perte de charge a été mesurée au-delà de la fin de vie catalytique pour les cas cartouches 1, 2 et 3 (cf. Figure 5) de manière 10 à mettre en évidence le gain apporté par les cartouches, même si en pratique, ces réacteurs seraient arrêtés à la fin de vie catalytique. Du fait de la mise en oeuvre des cartouches catalytiques à écoulement radial, la fin de vie par colmatage est fortement reculée par rapport au lit fixe. Les performances HDM et HDS ainsi que la fin de vie catalytique sont en retrait pour le cas cartouches 1 par rapport au cas lit fixe, simplement en 15 raison de la quantité moindre de catalyseur dans le cas 1. En revanche, les performances en HDM et HDS ainsi que la durée de vie catalytique sont identiques entre cas lit fixe et les cas cartouches 2 et 3, puisque ces trois cas fonctionnent à la même vitesse spatiale catalyseurs. Toutefois la fin de cycle effective est fortement améliorée pour les cas cartouches 2 et 3, car la fin de vie par colmatage n'est plus limitante pour l'opération. REVENDICATIONS1) Réacteur pour la mise en oeuvre de réactions d'hydrotraitement ou d'hydrocraquage de coupes hydrocarbonées lourdes constitué d'un ensemble de cartouches cylindriques (4) disposées en parallèle et uniformément réparties au sein d'une virole (1), munie d'une tubulure d'entrée des réactifs (2) placée à la partie supérieure de la virole, et d'une tubulure de sortie des effluents (3) placée à la partie inférieure de la virole, chaque cartouche (4) étant constitué d'un tube interne (6) entouré d'un tube externe (5), sensiblement coaxial avec le tube interne (6), l'espace annulaire compris entre le tube interne (6) et le tube externe (5) étant rempli par un solide catalytique, les réactifs entrant dans la cartouche par la section supérieure du tube interne (6) et sortant de la cartouche (4) par la périphérie du tube externe (5), la cartouche étant fermée sur sa section inférieure (8), l'ensemble des cartouches (4) étant maintenu à l'intérieur de la virole (1) par des dispositifs de maintien disposés le long et au fond de la virole (1), et éventuellement des dispositifs reliant entre elles les différents cartouches, et le réacteur étant muni dans sa partie supérieure d'un plateau distributeur (19) placé en amont des cartouches, le dit plateau distributeur étant muni de cheminées (21) de manière à assurer le passage du fluide réactionnel depuis la tubulure d'entrée (2) vers chacune des cartouches (4), le nombre de cartouches par unité de section du réacteur étant compris entre 1 et 100 par mètre carré, et préférentiellement compris entre 2 et 20 par mètre carré de section du réacteur. 2) Réacteur d'hydrotraitement ou d'hydrocraquage selon la revendication 1, dans lequel la hauteur hl du réacteur est comprise entre une fois et 8 fois le diamètre dl du réacteur, de préférence entre 2 et 5 fois le diamètre. 3) Réacteur d'hydrotraitement ou d'hydrocraquage selon la revendication 1, dans lequel le rapport du diamètre d6 du tube interne (6) au diamètre d5 du tube externe (5) (d6/d5) est compris entre 0,01 et 0,9, de préférence entre 0,05 et 0,5. 4) Réacteur d'hydrotraitement ou d'hydrocraquage selon la revendication 1, dans lequel la surface totale de toutes les ouvertures (24) du plateau distributeur (19) permettant l'entrée des fluides dans les tubes internes (6), est comprise entre 0,5 et 2 fois la surface de la tubulure d'entrée (2). 17 5) Réacteur d'hydrotraitement ou d'hydrocraquage selon la revendication 1, dans lequel le solide occupant la zone annulaire des cartouches (4) est un catalyseurs granulaire, à forme de billes ou d'extrudés ayant un diamètre de Sauter compris entre 0,5 et 5 mm, de préférence entre 1 et 3 mm. 5 6) Réacteur d'hydrotraitement ou d'hydrocraquage selon la revendication 1, dans lequel la hauteur des cheminées (21) équipant le plateau distributeur (19) est comprise entre 15 et 30 cm. 7) Procédé d'hydrotraitement ou d'hydrocraquage utilisant le réacteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la vitesse spatiale catalytique définie comme le rapport 10 du débit de charge au volume de catalyseur contenu dans l'ensemble des cartouches est comprise entre 0,15 et 7 h-1, de préférence entre 0,4 et 4 h-1, et de manière très préférée entre 0,7 et 3 h-1. 8) Procédé d'hydrotraitement ou d'hydrocraquage utilisant le réacteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel ledit réacteur est précédé ou suivi d'un ou plusieurs 15 réacteurs d'hydrotraitement opérant en lit fixe traditionnel.