Brevet FR3123361A1 — publié le 20221202

Dispositif et procédé pour le craquage catalytique comprenant et utilisant respectivement : un réacteur de craquage catalytique (1) pour craquer une charge hydrocarbonée (2) avec un catalyseur solide (3), un séparateur (5) pour séparer le catalyseur au moins partiellement coké (7) et des produits gazeux (6), un strippeur (8) pour stripper avec un diluant (9) le catalyseur au moins partiellement coké (7) et craquer un combustible cokant (10) pour former un catalyseur enrichi en coke, un régénérateur (12) pour brûler le coke du catalyseur enrichi en coke et produire le catalyseur solide (3) et des gaz de combustion (15), et une conduite de transport (11) connectée au strippeur (8) et adaptée pour être alimentée en catalyseur enrichi en coke, et comprenant un distributeur gaz/solide débouchant au fond du régénérateur (12). Figure 1 à publier Dispositif et procédé de craquage catalytique avec apport de chaleur pour le traitement de charges peu cokantes. L'invention concerne le domaine du raffinage et de la pétrochimie et des procédés et unités de transformation chimique de produits pétroliers, notamment de coupes de brut pétrolier par Craquage Catalytique en lit Fluidisé (« Fluid Catalytic Cracking » ou FCC selon la terminologie anglo-saxonne). L'invention concerne également le domaine de production d’oléfines légères (i.e., oléfines comprenant entre 2 et 4 atomes de carbone), et plus particulièrement d’éthylène, de propylène et d’aromatiques, à partir d'une charge d'hydrocarbures, principalement des naphtas et essences par conversion catalytique par Craquage Catalytique de Naphta (« Naphtha Catalytic Cracking » ou NCC selon la terminologie anglo-saxonne). Le craquage catalytique de coupes dites peu cokantes à faible potentiel de coke, telles que des coupes légères, pose problème pour boucler le bilan thermique des unités de craquage catalytique car lesdites coupes ne produisent pas suffisamment de coke pour compenser par combustion la perte thermique générée par la vaporisation et les réactions de craquage endothermiques. La balance thermique des unités de craquage catalytique ne peut être atteinte que par un apport de chaleur externe au procédé. Il est courant de trouver des solutions qui proposent de recycler au niveau du régénérateur des coupes dites cokantes à fort potentiel de coke du type slurry (coupe 360°C+ de type résidu et à dominante aromatique), ou des coupes hydrocarbonées telle que du LCO (pour « Light Cycle Oil » qui est un distillat typiquement issu d’un procédé FCC), du Fioul N°2 ou du Fuel domestique. En revanche, les coupes cokantes recyclées dans le régénérateur sont généralement dirigées dans la phase diluée ou la partie haute du régénérateur. Le recyclage au régénérateur des coupes cokantes est problématique car, compte tenu des températures régnant dans le régénérateur, généralement de l’ordre de 650°C à 750°C, une partie du recycle se vaporise formant des gaz craqués qui vont se retrouver dans la phase diluée du régénérateur. La combustion des gaz craqués dans la phase diluée crée localement des zones de fortes températures (points chauds), ayant pour effet de désactiver le catalyseur et pouvant être dommageables à la métallurgie. Cette situation dans laquelle la température dans la phase diluée est supérieure à celle de la phase dense est appelé postcombustion ou « afterburning » selon la terminologie anglo-saxonne. Le brevet US9719026 décrit le recyclage d’une coupe cokante dans un strippeur de procédé FCC. Le brevet FR2966160 décrit le recyclage d’une coupe cokante dans une capacité en dérivation du strippeur. En revanche, Il n’est pas divulgué dans les brevets cités d’entrée dans le régénérateur du catalyseur coké et des gaz vaporisés et craqués issus de la coupe cokante. Dans le contexte précédemment décrit, un premier objet de la présente invention est de surmonter les problèmes de l’art antérieur et de fournir un dispositif et un procédé de craquage catalytique permettant de boucler le bilan thermique pour le traitement de charges peu cokantes. Selon un premier aspect, les objets précités, ainsi que d’autres avantages, sont obtenus par un dispositif pour le craquage catalytique en lit fluidisé comprenant : - un réacteur de craquage catalytique adapté pour : être alimenté par et craquer au moins partiellement une charge hydrocarbonée en présence d’un catalyseur solide ; et produire un premier effluent comprenant du catalyseur (partiellement) coké et des produits gazeux de craquage et optionnellement de la charge hydrocarbonée non convertie, - un séparateur connecté à la sortie du réacteur de craquage catalytique, par exemple au moyen d’un premier distributeur gaz/solide (configuration type NCC), et adapté pour séparer le catalyseur au moins partiellement coké et les produits gazeux, - un strippeur connecté au séparateur et adapté pour : être alimenté en catalyseur au moins partiellement coké par le séparateur ; être alimenté en combustible cokant ; stripper avec un diluant (e.g. à la vapeur d’eau) des hydrocarbures restés adsorbés à la surface du catalyseur au moins partiellement coké ; et craquer au moins en partie le combustible cokant pour former un catalyseur enrichi en coke, - un régénérateur connecté au strippeur et adapté pour être opéré en lit fluidisé dense pour brûler le coke du catalyseur enrichi en coke et produire le catalyseur solide et des gaz de combustion, et - une première conduite de transport connectée au strippeur et comprenant un deuxième distributeur gaz/solide débouchant au fond du régénérateur et adaptée pour être alimentée par le strippeur en catalyseur enrichi en coke et optionnellement en au moins une partie du combustible cokant non converti et des gaz issus du craquage du combustible cokant. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le réacteur de craquage catalytique est choisi parmi un réacteur à lit fluidisé à co-courant gaz-solide ascendant, un réacteur à lit fluidisé à co-courant gaz-solide descendant, et un réacteur à lit fluidisé dense muni d’une deuxième conduite de transport disposée en sortie dudit réacteur de craquage catalytique pour envoyer le premier effluent du réacteur de craquage catalytique vers le séparateur. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le séparateur est adapté pour être opéré en lit fluidisé dense pour poursuivre les réactions de craquage de la charge hydrocarbonée non convertie. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le séparateur est adapté pour être alimenté en une charge hydrocarbonée supplémentaire et craquer au moins partiellement la charge hydrocarbonée supplémentaire. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, au moins une partie du combustible cokant non converti et des gaz issus du craquage du combustible cokant sont retirés du strippeur au moyen d’un conduit. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, au moins une partie du combustible cokant non converti et des gaz issus du craquage du combustible cokant est envoyée, vers une section aval avec les produits gazeux, et/ou vers le régénérateur, et/ou vers le séparateur et/ou vers le réacteur de craquage catalytique. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le dispositif comprend en outre une capacité intermédiaire disposée entre le séparateur et le strippeur et adaptée pour stripper le catalyseur au moins partiellement coké avec un diluant (e.g. vapeur d’eau). Selon un ou plusieurs modes de réalisation, au moins une partie des effluents gazeux de la capacité intermédiaire sont envoyés vers une section aval avec les produits gazeux. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la conduite de transport est ascendante et sensiblement verticale. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’entrée de la conduite de transport est disposée au fond du strippeur, préférablement dans le lit dense du strippeur. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la sortie de la conduite de transport débouche dans le lit dense du régénérateur. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la sortie de la conduite de transport débouche au fond du lit dense du régénérateur. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le régénérateur est adapté pour brûler au moins partiellement une partie du combustible cokant non converti et les gaz issus du craquage du combustible cokant transportée par la première conduite de transport. Selon un deuxième aspect, les objets précités, ainsi que d’autres avantages, sont obtenus par un procédé pour le craquage catalytique en lit fluidisé comprenant les étapes suivantes : - alimenter un réacteur de craquage catalytique avec une charge hydrocarbonée ; - craquer au moins partiellement la charge hydrocarbonée en présence d’un catalyseur solide pour produire un premier effluent comprenant du catalyseur (partiellement) coké et des produits gazeux de craquage et optionnellement de la charge hydrocarbonée non convertie, - alimenter un séparateur disposé en sortie du réacteur de craquage catalytique avec le premier effluent, par exemple au moyen d’un premier distributeur gaz/solide (configuration type NCC) ; - séparer le catalyseur au moins partiellement coké et les produits gazeux ; - alimenter un strippeur en catalyseur au moins partiellement coké et en combustible cokant (10) ; - stripper avec un diluant (e.g. à la vapeur d’eau) dans le strippeur des hydrocarbures restés adsorbés à la surface du catalyseur au moins partiellement coké ; - craquer dans le strippeur au moins en partie le combustible cokant pour former un catalyseur enrichi en coke ; - envoyer dans un régénérateur par un deuxième distributeur gaz/solide d’une conduite de transport débouchant au fond du régénérateur, le catalyseur enrichi en coke et optionnellement en au moins une partie du combustible cokant non converti et des gaz issus du craquage du combustible cokant provenant du strippeur ; - alimenter en air le régénérateur pour brûler le coke du catalyseur enrichi en coke et produire le catalyseur solide au moins partiellement régénéré et des gaz de combustion ; et - renvoyer le catalyseur solide du régénérateur vers le réacteur de craquage catalytique. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la charge hydrocarbonée présente une teneur de carbone Conradson, défini par la norme ASTM D482, inférieur à 2% en poids. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le combustible cokant est choisi parmi une coupe gasoil léger d’intervalle de distillation entre 220°C et 360°C, une coupe gasoil lourd d’intervalle de distillation entre 360°C et 440°C, une huile en forme de boue d’intervalle de distillation supérieur à 360°C, un produit liquide hydrocarboné venant du pétrole, une cire provenant d’une unité Fischer-Tropsch, du coke de pétrole, et un mélange de ceux-ci. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention des aspects précités, apparaîtront à la lecture de la description ci-après et d'exemples non limitatifs de réalisations, en se référant aux figures annexées et décrites ci-après. Liste des figures La montre un schéma d’un dispositif FCC et NCC selon un ou plusieurs modes de réalisation de la présente invention comprenant un strippeur situé sous le régénérateur. La montre un schéma d’un dispositif FCC et NCC selon la comprenant en outre une capacité intermédiaire entre le réacteur et le strippeur dédiée au strippage du catalyseur avec un diluant. Dispositif pour le craquage catalytique en lit fluidisé comprenant : un réacteur de craquage catalytique (1) adapté pour : être alimenté par et craquer au moins partiellement une charge hydrocarbonée (2) en présence d’un catalyseur solide (3) ; et produire un premier effluent comprenant du catalyseur au moins partiellement coké et des produits gazeux de craquage, un séparateur (5) connecté à la sortie du réacteur de craquage catalytique (1) et adapté pour séparer le catalyseur au moins partiellement coké (7) et les produits gazeux (6), un strippeur (8) connecté au séparateur (5) et adapté pour : être alimenté en ledit catalyseur au moins partiellement coké (7) par le séparateur (5) ; être alimenté en un combustible cokant (10) ; stripper avec un diluant (9) des hydrocarbures restés adsorbés à la surface du catalyseur au moins partiellement coké (7) ; et craquer au moins en partie le combustible cokant (10) pour former un catalyseur enrichi en coke, un régénérateur (12) connecté au strippeur (8) et adapté pour opérer en lit fluidisé dense pour brûler le coke du catalyseur enrichi en coke et produire le catalyseur solide (3) et des gaz de combustion (15), et une première conduite de transport (11) connectée au strippeur (8), comprenant un distributeur gaz/solide débouchant au fond du régénérateur (12) et adaptée pour être alimentée par le strippeur (8) en catalyseur enrichi en coke. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le réacteur de craquage catalytique (1) est choisi parmi un réacteur à lit fluidisé à co-courant gaz-solide ascendant, un réacteur à lit fluidisé à co-courant gaz-solide descendant, et un réacteur à lit fluidisé dense muni d’une deuxième conduite de transport disposée en sortie dudit réacteur de craquage catalytique (1) pour envoyer le premier effluent du réacteur de craquage catalytique (1) vers le séparateur (5). Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel le séparateur (5) est adapté pour être opéré en lit fluidisé dense pour poursuivre les réactions de craquage de la charge hydrocarbonée non convertie. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le séparateur (5) est adapté pour être alimenté en une charge hydrocarbonée supplémentaire (1’) et craquer au moins partiellement la charge hydrocarbonée supplémentaire (1’). Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins une partie du combustible cokant non converti et des gaz issus du craquage du combustible cokant (10) sont envoyé dans le régénérateur (12) par la première conduite de transport (11) ; ou retirés du strippeur (8) au moyen d’un conduit (16). Dispositif selon la revendication 5, dans lequel au moins une partie du combustible cokant non converti et des gaz issus du craquage du combustible cokant (10) est envoyée vers une section aval avec les produits gazeux (6), et/ou vers le régénérateur (12), et/ou vers le séparateur (5), et/ou vers le réacteur de craquage catalytique (1). Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre une capacité intermédiaire (17) disposée entre le séparateur (5) et le strippeur (8) et adaptée pour stripper ledit catalyseur au moins partiellement coké (7) avec du diluant (18). Dispositif selon la revendication 7, dans lequel au moins une partie des effluents gazeux (19) de la capacité intermédiaire (17) sont envoyés vers une section aval avec les produits gazeux (6). Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la première conduite de transport (11) est ascendante et sensiblement verticale. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’entrée de la première conduite de transport (11) est disposée au fond du strippeur (8). Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la sortie de la première conduite de transport (11) débouche au fond du lit dense du régénérateur (12). Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le régénérateur (12) est adapté pour brûler au moins partiellement l’au moins une partie du combustible cokant non converti et les gaz issus du craquage du combustible cokant (10) transportée par la première conduite de transport (11). Procédé pour le craquage catalytique en lit fluidisé comprenant les étapes suivantes : alimenter un réacteur de craquage catalytique (1) avec une charge hydrocarbonée (2) ; craquer au moins partiellement la charge hydrocarbonée (2) en présence d’un catalyseur solide (3) pour produire un premier effluent comprenant du catalyseur au moins partiellement coké et des produits gazeux de craquage ; alimenter un séparateur (5) avec le premier effluent, par un distributeur gaz/solide (4) disposé en sortie du réacteur de craquage catalytique (1) ; séparer le catalyseur au moins partiellement coké (7) et les produits gazeux (6) ; alimenter un strippeur (8) en catalyseur au moins partiellement coké (7) et en combustible cokant (10) ; stripper avec un diluant (9) dans le strippeur (8) des hydrocarbures restés adsorbés à la surface du catalyseur au moins partiellement coké (7) ; craquer dans le strippeur (8) au moins en partie le combustible cokant (10) pour former un catalyseur enrichi en coke ; envoyer ledit catalyseur enrichi en coke dans un régénérateur (12) par un distributeur gaz/solide (13) d’une première conduite de transport (11) débouchant au fond dudit régénérateur (12) ; alimenter en air le régénérateur (12) pour brûler le coke du catalyseur enrichi en coke et produire le catalyseur solide (3) au moins partiellement régénéré et des gaz de combustion (15) ; et renvoyer le catalyseur solide (3) du régénérateur (12) vers le réacteur de craquage catalytique (1). Procédé selon la revendication 13, dans lequel la charge hydrocarbonée (2) présente une teneur de carbone Conradson, défini par la norme ASTM D482, inférieur à 2% en poids. Procédé selon la revendication 13 ou la revendication 14, dans lequel le combustible cokant (10) est choisi parmi une coupe gasoil léger d’intervalle de distillation entre 220°C et 360°C, une coupe gasoil lourd d’intervalle de distillation entre 360°C et 440°C, une huile en forme de boue d’intervalle de distillation supérieur à 360°C, un produit liquide hydrocarboné venant du pétrole, une cire provenant d’une unité Fischer-Tropsch, du coke de pétrole, et un mélange de ceux-ci.