FR 3097779 A1 20210101 FR 1906944 A 20190626 Description Titre de l'invention : Réacteur de traitement catalytique d'hydrocarbures avec remplacement semi-continu de catalyseur Domaine technique [0001] L'invention concerne le traitement catalytique d'hydrocarbures. Les catalyseurs sont en effet utilisés très largement dans des installations de raffinage et de pétrochimie, dans des procédés opérant un certain nombre de réactions en parallèle et/ou en chaîne sur des hydrocarbures. On peut citer le procédé de reforming catalytique, visant à convertir les composés naphténiques et parattiniques en composés aromatiques, et mettant en jeu, notamment, la déshydrogénation des naphtènes, la déshydrocyclisation des paraffines en aromatiques, et l'isomérisation des paraffines et des naphtènes. On peut aussi citer les procédés de type hydroconversion, hydrocraquage, fractionnement, impliquant une succession de réactions, le procédé de craquage catalytique fluide connu sous l'acronyme FCC pour le terme correspondant anglo-saxon Fluid Catalytic Cracking, ou encore les réactions de métathèse d'oléfines etc... Technique antérieure [0002] Pour réaliser toutes ces réactions, il existe différentes familles de catalyseurs. Ils tendent à s'user, se désactiver/ se passiver progressivement, ce qui explique qu'ils doivent périodiquement être remplacés par du catalyseur « frais », et/ou être régénérés pour pouvoir prolonger leur utilisation. Le catalyseur est recouvert progressivement de coke au cours du temps. Lorsque la quantité de coke est trop importune, on doit arrêter l'opération pour régénérer le catalyseur, généralement par brûlage du coke. Le temps de cycle est le temps d'opération entre deux régénérations. A chaque régénération, à cause des températures élevées de la régénération, le catalyseur se fritte, c'est-à-dire qu'il perd un peu de surface active. Au fil des régénérations, il perd donc de l'activité, et au bout d'un certain nombre de régénérations, il est en fin de vie et il faut le changer. La durée de vie est le temps total d'opération entre deux changements de catalyseur, il est égal au nombre de régénérations multiplié par la durée de cycle. [0003] Le remplacement du catalyseur usé par du catalyseur frais ou régénéré hors du réacteur peut se faire lors des arrêts de production périodiques de l'installation/du réacteur contenant le catalyseur, par exemple lors des arrêts annuels programmés de l'installation. C'est une solution intéressante quand la durée de vie/de cycle du catalyseur est suffisamment longue pour être compatible avec une périodicité longue, de type annuelle. [0004] Cependant, dans certains cas, le catalyseur n'a pas une durée de cycle assez longue pour cela. Il faut alors envisager d'autres solutions. 2 [0005] Une première solution consiste à utiliser une technologie de catalyseur en lit mobile, avec une régénération en continu du catalyseur dans un réacteur dédié de régénération en connexion fluidique avec le réacteur de traitement catalytique (ou plusieurs réacteurs de traitement en série), comme cela est fait dans des unités de reforming catalytique dit régénératif Un exemple en est donné dans le brevet FR-3 024 460. Cette solution existe aussi pour les réacteurs de traitement catalytique dans les unités de craquage catalytique type FCC. C'est une solution performante, mais de haute technologie et donc assez complexe/coûteuse à mettre en oeuvre. [0006] TI existe d'autres solutions moins complexes/coûteuses à mettre en oeuvre, dont une deuxième solution connue sous le terme anglo-saxon de « swing », en mode bascule donc : elle consiste à utiliser une unité comprenant plusieurs réacteurs opérant en parallèle, certains étant en mode opération pendant que d'autres sont en mode de régénération du catalyseur, ou encore en mode d'attente ou chargement en catalyseur, avec bascule d'un mode à l'autre par un pilotage qui peut être automatique, notamment à l'aide de vannes pilotées appropriées. Comme il est par ailleurs nécessaire de changer le catalyseur après un certain nombre de régénérations, concrètement, pour un réacteur en production, on peut donc avoir deux réacteurs (celui en régénération et celui en attente de catalyseur) qui ne produisent pas, cc qui n'est pas excellent en termes de productivité. Cette deuxième solution permet de régénérer des catalyseurs à durée de vie/de cycle plus courts, en s'affranchissant, pour la régénération du catalyseur, de la périodicité imposée par des fermetures d'installation annuelle par exemple. [0007] Cependant, cette deuxième solution n'est pas dénuée d'inconvénients : en effet, dans un réacteur donné en mode de production, le catalyseur perd progressivement son activité au fil des régénérations, ce qui contraint à modifier progressivement, en parallèle, les conditions opératoires, notamment en devant augmenter la température de réaction pour maintenir les rendements. El s'avère également que la sélectivité des réactions recherchées peut évoluer. Et quand un réacteur rempli de catalyseur frais est amené en mode opération à la place d'un réacteur plein de catalyseur en fin de vie, il faut à nouveau modifier, très rapidement cette fois, les conditions opératoires en sens inverse, la température notamment. Ces modifications périodiques des conditions opératoires et un certain caractère fluctuant de résultats en termes de composition d'effluent obtenue, et de rendement, difficile à gommer complètement, ne sont pas sans risque sur le plan industriel, plus particulièrement quand l'effluent de sortie du réacteur en mode de production est ensuite traité dans une colonne de distillation en aval. En effet, une colonne de distillation soumise à un changement brutal de composition d'alimentation peut se dérégler, partir en oscillation, et il pourra falloir des heures avant de retrouver des produits aux spécifications, ce qui peut amener des pertes de production. Une première parade consiste à prévoir plusieurs réacteurs en mode de 3 production en parallèle, opérant avec des âges de catalyseur différents, échelonnés, d'un réacteur à l'autre, ce qui permet (l'homogénéiser/ de lisser les caractéristiques de l'effluent global obtenu en moyennant les fluctuations de production. [0008] Cette parade, efficace, est cependant relativement coûteuse en équipements, et complexe à mettre en oeuvre à l'échelle industrielle. [0009] Le but de l'invention est alors d'améliorer le fonctionnement de réacteurs en mode bascule (dit également mode « swing »), notamment afin d'avoir des conditions opératoires plus stables et/ou des résultats (rendement, sélectivité) plus homogènes tout au long d'une campagne de production et/ou afin de faciliter le pilotage des réacteurs et/ ou afin d'avoir une installation plus productive. Résumé de l'invention [0010] L'invention a tout d'abord pour objet un réacteur de traitement catalytique d'hydrocarbures, notamment à circulation radiale, comprenant un lit de catalyseur fixe et avec régénération périodique du catalyseur in situ. Ledit réacteur est en connexion fluidique, d'une part, en amont, avec un système de chargement partiel de catalyseur frais, et, d'autre part, en aval, avec un système dc déchargement partiel de catalyseur usé, lesdits systèmes venant remplacer une partie seulement du catalyseur usé du réacteur par du catalyseur frais après au moins une, de préférence chaque, régénération in situ du catalyseur. [0011] Avec l'invention et son système dc chargement et déchargement partiel de catalyseur pour chaque réacteur, le fonctionnement en mode bascule « swing » est grandement amélioré. Avec l'invention, l'installation peut faire fonctionner les réacteurs en mode bascule par paire seulement, avec un réacteur en production pour un réacteur improductif/en régénération (sans avoir besoin d'un troisième réacteur improductif, qui était généralement en mode chargement de catalyseur ou en attente du chargement en question). En effet, tandis qu'un des réacteurs est en production, l'autre va pouvoir passer en mode régénération et changement partiel de catalyseur. Cette étape de changement partiel peut se faire très rapidement, et va de préférence affecter la portion de catalyseur dans le réacteur qui aura subi le plus de régénérations, la portion de catalyseur le plus « usé » donc. Cette étape est permise par les systèmes selon l'invention. [0012] En prenant l'exemple d'un catalyseur qui a un temps de vie de 30 jours, et dans le cas où le catalyseur en question est régénéré une fois par jour, cela signifie qu'avec l'invention on va pouvoir, dans le réacteur en régénération, juste après sa régénération, changer 1/30'rne du catalyseur contenu dans le réacteur, un volume donc faible, ce changement pouvant se faire rapidement et aisément grâce à l'invention : tout se passe alors comme si le remplacement du catalyseur se faisait quasiment en continu, en semi- continu, de sorte que le réacteur va contenir en permanence 1/30,nie du catalyseur ayant subi une régénération,1/30,nie de catalyseur ayant subi deux régénérations etc... Ainsi, l'activité du catalyseur, sera globalement, dans le réacteur, constante sur toute la période de production. Il n'est alors plus nécessaire de modifier les conditions opératoires au cours du temps, comme dans les solutions précédentes, pour obtenir des produits de qualité et de rendement constants. [0013] C'est un gain considérable en ternies d'investissements et d'encombrement sur site industriel (moins de réacteurs immobilisés pour une même production). C'est aussi un gain considérable en termes de simplification de la maintenance/pilotage des conditions opératoires de fonctionnement des réacteurs. C'est enfin un gain en ternies de constance dans le rendement et la qualité des produits obtenus. [0014] De préférence, le/chaque chargement partiel en catalyseur frais et le/chaque dé- chargement partiel en catalyseur usé concerne des volumes de catalyseur identiques : on vient donc retirer un certain volume de catalyseur « usé » pour le remplacer par un volume identique (aux tolérances industrielles près) de catalyseur « frais », de façon à ce que le réacteur, en mode de production, fonctionne toujours avec un volume de catalyseur constant. [0015] De préférence, le chargement partiel en catalyseur frais et le déchargement partiel en catalyseur usé sont concomitants : on peut ainsi diminuer au maximum le temps nécessaire à cette double opération. [0016] Le chargement partiel et/ou le déchargement partiel de catalyseur peuvent concerner un volume de catalyseur VI correspondant à entre 1/10ème et 1/200ème, notamment entre 1/20ème et 1/100'me ou entre 1/30ème et 1/60'n'e du volume total Vt de catalyseur du réacteur en opération : Par exemple pour un catalyseur ayant 6 mois de durée de vie avec une régénération par jour, on remplace 1/180enie du catalyseur à chaque régénération. [0017] Notamment dans le cas où les régénérations sont très fréquentes, plus qu'une fois par jour par exemple, on peut aussi, selon l'invention, opérer le chargement/déchargement partiel du catalyseur non pas après chaque régénération, mais moins fréquemment : on peut ainsi opérer le chargement/déchargement partiel toutes les 2 ou 3 régénérations par exemple, en adoptant ainsi une fréquence de chargement/déchargement plus faible que la fréquence des régénérations. [0018] Le système de chargement comprend de préférence un module de stockage de ca- talyseur frais, un module d'alimentation en catalyseur frais du réacteur, et un module de dosage prélevant le volume VI de catalyseur frais voulu depuis le module de stockage vers le module d'alimentation. [0019] Plus particulièrement, selon un exemple de réalisation, le système de chargement peut comprendre, d'amont en aval : - le module de stockage de catalyseur comprenant un réservoir de stockage de catalyseur frais, notamment de type trémie, - le module d'alimentation en catalyseur frais du réacteur comprenant un réservoir d'alimentation de contenance inférieure au réservoir de stockage et connecté fluidiquemcnt à l'entrée de catalyseur du réacteur, - et un module de dosage prélevant le volume V1 de catalyseur frais voulu depuis le module de stockage vers le module d'alimentation et comprenant un réservoir intermédiaire de chargement dont la contenance correspond au volume V1 de catalyseur à charger, qui est une fraction du volume total Vt du catalyseur du réacteur en opération. [0020] On comprend dans tout le présent texte les termes « amont » et « aval » se rapportant au catalyseur en relation avec son sens d'écoulement général dans le réacteur, depuis son introduction (alimentation) dans une ou plusieurs entrées dans le réacteur, jusqu'à son soutirage par une ou plusieurs sorties du réacteur. [0021] Classiquement, le réacteur est par exemple orienté sensiblement selon un axe vertical, avec une/ des entrée(s) de catalyseur en partie haute et une/des sortie(s) de catalyseur en partie basse, le sens d'écoulement général en question étant alors un écoulement descendant vertical, sous l'effet de la gravité. Toute autre orientation du réacteur et dispositions des entrées/sorties sont également possibles. [0022] Le système de déchargement partiel peut comprendre un module de soutirage en ca- talyseur usé du réacteur, un module de stockage de catalyseur usé, et un module de dosage prélevant le volume V'l de catalyseur usé voulu depuis le module de soutirage vers le module de stockage. [0023] Plus particulièrement, selon un exemple de réalisation, le système de déchargement peut comprendre, d'amont en aval, un module de soutirage en catalyseur usé du réacteur comprenant un réservoir de soutirage connecté fluidiquement à la sortie de catalyseur du réacteur, un module de stockage de catalyseur usé comprenant un réservoir de stockage de catalyseur usé, notamment de type trémie, et un module de dosage prélevant le volume V'l de catalyseur usé voulu depuis le module de soutirage vers le module de stockage et comprenant un réservoir intermédiaire de déchargement dont la contenance correspond au volume V'l de catalyseur à décharger, qui est une fraction V'l du volume total Vt du catalyseur du réacteur en opération. [0024] Avantageusement, on peut donc concevoir le système de chargement partiel et le système de déchargement partiel de façon assez symétrique, avec pour chacun trois zones/parties : stockage/dosage/alimentation ou soutirage réacteur. [0025] Selon une variante de l'invention, le système de chargement partiel et/ou le système de déchargement partiel peut/peuvent être équipé(s) de moyens mécaniques facilitant l'écoulement du catalyseur frais/usé vers/depuis le réacteur, notamment de vibreurs. Il peut en effet s'avérer utile de prévoir de tels moyens, dans la mesure où le catalyseur destiné à être en lit fixe dans les réacteurs n'est généralement pas conçu spéci- 6 fiquement pour circuler. [0026] L'invention a également pour objet tout ensemble d'au moins deux réacteurs tels que définis plus haut, avec au moins une partie du système de chargement et/ou de déchargement partiel qui est mutualisé pour ledit ensemble, notamment sous forme de réservoirs de stockage de catalyseur frais et/ou usé communs. On peut ainsi limiter le nombre d'équipements additionnels induits par l'invention. [0027] L'invention a également pour objet tout ensemble de paire(s) de réacteurs tels que définis plus haut, où les deux réacteurs de la/de chaque paire sont associés pour opérer en alternance, l'un des réacteurs étant en conditions d'opération quand l'autre réacteur est, soit en conditions de régénération, soit en conditions de chargement/déchargement partiel de catalyseur. On a ainsi toujours un réacteur sur deux qui produit, ce qui est un vrai gain en productivité par rapport à des solutions antérieurs où le ratio était plutôt de 1 sur 3. Le chargement/déchargement partiels étant rapides, ils ne rallongent que de façon très raisonnable le temps de non production du réacteur en conditions de régénération. [0028] On note par ailleurs que l'invention peut s'appliquer à des réacteurs traitant d'une charge soit sous forme liquide, soit sous forme gazeuse, soit sous forme d'un mélange liquide/gaz, et de préférence sous forme gazeuse. [0029] L'invention a également pour objet une installation de craquage catalytique fluide (appelé aussi FCC), qui intègre dans sa section de fractionnement des effluents de tête une unité de conversion, notamment d'éthylène, comprenant au moins un réacteur ou ensemble de réacteurs tels que définis plus haut. Des détails sur ce fractionnement, et sur la conversion de l'éthylène de manière à augmenter la production de propylène peuvent par exemple être trouvés dans le brevet EP- 3 428 249. [0030] L'invention a également pour objet tout procédé de traitement catalytique de charge hydrocarboné mettant en oeuvre un réacteur ou un ensemble de réacteurs tels que définis plus haut. [0031] L'invention a notamment pour objet un tel procédé pour traiter une charge hydro- carbonée issue d'une unité de craquage catalytique. [0032] L'invention a également pour objet un tel procédé pour traiter une charge hydro- carbonée majoritairement à bas carbone, notamment en Cl à C4, en phase gazeuse et/ ou liquide, notamment en vue de l'enrichir en oléfines, en C2 à C4 et en aromatiques. [0033] L'invention a également pour objet tout procédé de traitement catalytique d'hydrocarbures, utilisant un réacteur, notamment à circulation radiale, comprenant un lit de catalyseur fixe et avec régénération périodique du catalyseur in situ, tel qu'on remplace une partie seulement du catalyseur usé du réacteur par du catalyseur frais après au moins une, de préférence chaque, régénération in situ du catalyseur. [0034] Selon un mode de réalisation, on recycle une partie de l'effluent en sortie du/de 7 chaque réacteur en entrée du réacteur. Le recyclage peut être utile pour différentes misons. D'une part, il permet généralement un meilleur taux de conversion de la charge. D'autre part, quand la ou les réactions visées dans le réacteur sont de type exothermique, recycler une partie de l'effluent, éventuellement après refroidissement, permet de garder sous contrôle la température au sein du réacteur, et éviter ainsi l'emballement des réactions. [0035] Optionnellement, on peut donc traiter l'effluent de sortie à recycler avant réin- troduction dans le réacteur, notamment par un traitement de type compression, refroidissement, ou autres... [0036] L'invention a également pour objet le procédé de mise en oeuvre d'un ensemble de paire(s) de réacteurs associés telles que définies plus haut, ou le procédé de traitement catalytique d'hydrocarbures tel que défini plus haut, où le procédé utilise une ou des paires de réacteurs, où, alternativement un des réacteurs de la/de chaque paire est en opération pendant que l'autre réacteur est en régénération puis en chargement/déchargement partiel de catalyseur. [0037] L'invention a également pour objet le procédé tel que défini plus haut, et qui réalise la régénération périodique du catalyseur du/de chaque réacteur par brûlage du coke déposé sur le catalyseur en présence d'oxygène. C'est en effet les dépôts de coke, résidus de réactions parasites, qui désactivent/passivent, pour la plus grande part, les catalyseurs progressivement. [0038] Avantageusement, on réalise la régénération périodique du catalyseur du/de chaque réacteur entre une étape préalable d'inertage ((le la phase gazeuse) dans le réacteur, et une étape postérieure d'inertage à nouveau (de la phase gazeuse se trouvant dans le réacteur). C'est en effet préférable : l'étape préalable permet de vider le réacteur des hydrocarbures gazeux éventuellement présents avant introduction de gaz contenant de l'oxygène (de l'air par exemple), et l'étape postérieure permet de retirer l'oxygène contenu dans le réacteur avant de le basculer en mode de production. [0039] De préférence, on remplace une partie seulement du catalyseur (notamment en réalisant le chargement/déchargement partiel du catalyseur avec les systèmes de chargement/déchargement partiel décrits plus haut), du réacteur après la régénération du catalyseur et avant, pendant ou après l'étape postérieure d'inertage qui suit ladite régénération. [0040] Comme indiqué plus haut, le remplacement peut être réalisé à chaque régénération, mais il est également possible de le réaliser sur certaines seulement des régénérations, à une fréquence différence (moindre) donc, notamment dans le cas où des régénérations doivent être réalisées à fréquence élevée, inférieure à 24 heures. [0041] De préférence, on pilote le chargement et le déchargement partiel de catalyseur par un système de vannes équipant les systèmes de chargement/déchargement partiel, 8 lesdites vannes autorisant ou non l'écoulement par gravité en quantités voulues du catalyseur frais dans le réacteur et. du catalyseur usé hors du réacteur, de préférence de façon concomitante.. Les systèmes de chargement/déchargement comprennent ainsi différents réservoirs connectés entre eux et jusqu'au réacteur par des conduites équipées par exemple de vannes, dont l'ouverture ou la fermeture bloquent ou débloquent la circulation du catalyseur tout au long (lesdits systèmes et vers/depuis le réacteur. 11 s'agit de préférence de vannes pilotées de façon automatisée. [0042] Il est également possible également de procéder sans vannes, en utilisant des moyens d'injection de gaz : on vient injecter un gaz inerte dans les systèmes de chargement/ déchargement partiel, permettant d'arrêter le flux de catalyseur à différents endroits du dispositif/des systèmes, l'arrêt de l'injection permettant alors de laisser circuler le catalyseur à l'endroit souhaité. Et il est bien sûr aussi possible d'avoir recours à la fois à des vannes et à des moyens d'injection de gaz. [0043] Les réacteurs à circulation radiale et à lit de catalyseur fixe se prêtent particu- lièrement bien à la mise en oeuvre de l'invention, notamment en permettant l'introduction et le soutirage partiel du catalyseur en exploitant simplement la gravité : le catalyseur qui a subi le plus de régénérations va se trouver nécessairement dans la partie la plus basse de ce type de réacteur orienté généralement verticalement, et c'est donc facilement, par gravité, en soutirant en partie basse le catalyseur usé lors du déchargement partiel de catalyseur, qu'on va décharger le catalyseur le plus régénéré, donc le plus vieux, le plus usé, ce qui est exactement ce qui est voulu dans l'invention. [0044] Un exemple de conception de réacteur radial à lit fixe sur lequel on peut appliquer l'invention est décrit dans le brevet FR- 3 033 264. Liste des figures [0045] La figure 1 représente un arrangement de trois réacteurs fonctionnant en mode bascule (« swing ») selon l'art antérieur. [0046] La figure 2 représente un arrangement de deux réacteurs fonctionnant selon un nouveau mode bascule (« swing ») selon l'invention. [0047] La figure 3 représente un exemple de système de chargement partiel d'un réacteur de l'invention selon l'arrangement de la figure 2. [0048] La figure 4 représente un exemple de système de déchargement partiel d'un réacteur de l'invention selon l'arrangement de la figure 2. [0049] La figure 5 représente en coupe verticale un exemple de réacteur radial à lit fixe auquel l'invention selon les figures 2 à 4 peut être appliquée. Description des modes de réalisation [0050] L'ensemble des figures est très schématique, et les différents éléments qui les composent ne sont pas nécessairement à l'échelle. 9 [0051] Le mode de réalisation de l'invention des figures 2 à 5 est donné à titre purement illustratif et n'est pas limitatif de l'invention. [0052] La figure 1 est une représentation d'un groupe de trois réacteurs 1,2,3 fonctionnant conventionnellement en mode « swing » : le réacteur 1 est en opération, c'est-à-dire qu'il est en mode de production, tandis que le réacteur 2 est en régénération et que le réacteur 3 est en attente ou en changement de catalyseur. [0053] Les trois réacteurs 1,2,3 sont identiques et de type à distribution radiale et à lit de ca- talyseur fixe (dont un exemple de conception est détaillé plus loin à l'aide de la figure 5) : ils sont d'orientation verticale, avec une/des entrées de charge en partie haute, et une/des sorties de charge en partie basse, le catalyseur étant retenu dans un lit catalytique entre deux grilles concentriques et la charge, dans ce cas un gaz, passant au travers dudit lit catalytique : il y a un écoulement de la charge, de haut en bas du réacteur. De même, l'introduction de catalyseur frais se fait par une ou des entrées en partie haute, et le soutirage de catalyseur usé se fait par une ou des sorties en partie basse. [0054] D'autres configurations de réacteur sont bien sûr possibles, et d'autres types de charge, sous forme liquide par exemple possibles également. [0055] Pour donner un exemple d'application, ces réacteurs sont destinés à convertir de l'éthylène issu de FCC comme détaillé dans le brevet précité EP- 3 428 249. Le catalyseur utilisé pour cette conversion est généralement en zéolithe, notamment de type alumino-silicate comme le ZMS-5. [0056] La durée de cycle de ce type de catalyseur est courte, et sa durée de vie également.I1 faut donc effectivement trois réacteurs, et un changement de catalyseur sur l'un des réacteurs 3 pendant que les autres réacteurs sont l'un 1 en opération et l'autre 2 en régénération. Le réacteur 1, en opération, est connecté au circuit de réaction (non représenté) par les vannes 4 et 5 qui sont ouvertes. Les autres vannes donnant vers le circuit de réaction, à savoir les vannes 6 et 7 pour le réacteur 2 et les vannes 8 et 9 pour le réacteur 3, sont fermées. Le réacteur 2, en régénération, est connecté par les vannes 10 et 11, qui sont ouvertes, au circuit de régénération, les autre vannes donnant vers le circuit de régénération (non représenté), à savoir les vannes 12 et 13 pour le réacteur 1 et les vannes 14 et 15 pour le réacteur 3, sont fermées. [0057] D'autres vannes sont connectées à un système de purge (non représenté) : les vannes 16 et 17 pour le réacteur 1, les vannes 18 et 19 pour le réacteur 2, les vannes 20 et 21 pour le réacteur 3. Ce système de purge permet d'injecter un gaz inerte pour faire la transition entre le mode de production où des hydrocarbures sont présents, et la régénération, où de l'oxygène est présent pour brûler le coke déposé sur le catalyseur. Le réacteur 3 est, soit en attente, soit ouvert pour le changement de catalyseur. Un seul réacteur, le réacteur 1 sur la figure, est en opération, et il faut 3 réacteurs pour produire sur toute une année. [0058] En fonctionnement, chacun des réacteurs 1,2,3 va donc alternativement se trouver en mode production, en mode régénération ou en mode attente, à la façon d'une permutation circulaire. [0059] Selon la conversion voulue, selon la nature du catalyseur, la sélectivité de la conversion peut changer un peu jusqu'à très significativement entre le début et la fin de vie du catalyseur : dans le cas d'une modification de sélectivité importante, il est nécessaire d'ajouter plus de réacteurs pour lisser la production, avec par exemple deux ou trois réacteurs en opération, et autant en régénération, et encore d'autres en attente. [0060] La figure 2 représente un arrangement de deux réacteurs conformément à la présente invention. Par rapport à la figure 1, deux changements notables, qui seront également décrits à l'aide des figures 3 et 4 : D'une part, en termes de procédé, on n'a plus besoin que de deux réacteurs, 1,2, au lieu de trois, le réacteur 1 étant en mode production quand l'autre, le réacteur 2, est en mode régénération + chargement et déchargement partiel de catalyseur, avec passage d'un mode à l'autre alternativement de chacun des réacteurs. D'autre part, en termes de conception de réacteur, chacun des réacteurs 1,2 est équipé d'un système de chargement partiel 31 de catalyseur frais et d'un système de déchargement partiel 32 de catalyseur usé. [0061] La figure 3 détaille un exemple de système de chargement partiel 31 de catalyseur frais, avec son module de stockage, son module de dosage et son module d'alimentation, reliés les uns aux autres par un système de tuyauteries équipées de vannes appropriées pour contrôler l'écoulement de catalyseur frais en quantité voulue et au moment voulu depuis le module de stockage dans le réacteur : le module de stockage comporte ici une trémie 321, qui sert à stocker le catalyseur frais pour le nombre de semaines ou de mois d'opération décidé à l'avance. Cette trémie peut être inertée à l'azote pour conserver le catalyseur dans de bonnes conditions. Sa pression est de préférence légèrement supérieure à la pression atmosphérique. Le chargement de cette trémie s'effectue une ou plusieurs fois par an, en l'ouvrant et en la chargeant comme on charge un réacteur, ce qui peut se faire pendant que le réacteur est en mode opération. En dessous de cette trémie 321, le catalyseur est retenu par la vanne 322, normalement fermée. Cette vanne peut être composée par exemple d'une vanne guillotine retenant le catalyseur, et, en dessous, d'une vanne étanche au gaz fermant sur la tuyauterie vide de catalyseur. Cet arrangement est un exemple, d'autres types de réalisations sont possibles en utilisant par exemple une injection de gaz inerte venant bloquer l'écoulement de catalyseur. [0062] En dessous se trouve le ballon-sas 323, dont la contenance doit con-espondoe à la quantité de catalyseur qu'on veut remplacer à chaque régénération, c'est le module de dosage mentionné plus haut. En dessous de ce ballon-sas se trouve la vanne 324 qui 11 peut être composée comme la vanne 322 d'une vanne guillotine retenant le catalyseur et en dessous d'une vanne étanche au gaz fermant sur la tuyauterie vide de catalyseur. Là encore, cette réalisation est un exemple, et une injection de gaz inerte peut remplacer le vannage. [0063] En dessous de cette vanne se trouve le module d'alimentation en catalyseur frais, à savoir la trémie supérieure 325, dont la fonction est de distribuer le catalyseur vers la ou les entrées de catalyseur prévue(s) en partie haute du réacteur. Comme détaillé plus loin à l'aide de la figure 5, il peut s'agir d'une pluralité de conduits d'entrées (12 « jambes ») en couronne qui vont alimenter le réacteur uniformément. [0064] Une connexion venant d'un gaz d'inertage tel que de l'azote est prévue vers le ballon-sas 323. Pour amener du catalyseur depuis la trémie de stockage 321 vers le ballon-sas 323, il est prévu que la vanne 324 soit fermée, la vanne 327 fermée, et la vanne 326 ouverte, de manière à avoir la même pression dans le ballon-sas que dans la trémie. A ce moment-là, la vanne 322 est ouverte et le catalyseur va circuler par gravité depuis la trémie supérieure 321 jusqu'au ballon-sas 323. Lorsque le niveau dans le ballon-sas 323 arrivera au niveau haut (la détection pouvant être effectuée par exemple à l'aide de rayons gamma, de façon connue), la vanne 322 est alors fermée (d'abord la partie de vanne guillotine fermant sur le catalyseur, puis la partie de vanne étanche au gaz fermant sur le tuyau vide pour faire l'étanchéité gaz). La vanne 326 est alors refermée, puis la vanne 327 ouverte pour pressuriser le ballon-sas 323 à l'aide de gaz d'inertage tel que de l'azote. [0065] La vanne 327 est ensuite refermée, et la vanne 328 ouverte pour équilibrer les pressions entre le ballon-sas 323 et la trémie supérieure 325. Le catalyseur peut alors s'écouler lorsque la vanne 324 s'ouvre, ce qui peut se faire lorsqu'une zone a été libérée dans le réacteur, après écoulement du catalyseur usé. [0066] Quand le catalyseur est en grains de type billes très réguliers (répartition des diamètres resserrée autour (l'une valeur médiane), l'écoulement se fera très facilement. Quand il est en grains de taille/ de forme moins régulières ou même en extrudés, l'écoulement peut être facilité par des vibreurs installés sur les tuyauteries d'écoulement de catalyseur. [0067] La figure 4 détaille un exemple de système de déchargement partiel de catalyseur usé. Le déchargement partiel (comme le chargement partiel) se fait avantageusement juste après la régénération, au moment des purges de la phase gazeuse du réacteur par inertage, pour avoir un gaz inerte partout, et que le catalyseur déchargé soit régénéré, ne contenant plus ni hydrocarbures, ni coke, donc pouvant être manipulé sans risque et sans problème. [0068] Le réacteur 2, de type radial est équipé de 12 jambes de soutirage de catalyseur, connectées à la trémie inférieure 329 (cf. description figure 5 plus loin). Le système de 1-> déchargement comprend un module de soutirage sous forme d'une trémie 329, reliée par une tuyauterie de connexion au module de dosage sous forme d'un ballon-sas 331. La tuyauterie de connexion est équipée d'une vanne 330 (de préférence, comportant en fait deux vannes, l'une guillotine fermant sur le catalyseur, et une autre vanne étanche en dessous fermant sur la tuyauterie vide, d'autres réalisations sans vanne étant possibles). Le ballon-sas 331 est connecté par une tuyauterie inférieure munie de la vanne 332 au moyen de stockage de catalyseur usé sous forme d'une trémie de stockage inférieure 333 permettant de stocker une quantité importante de catalyseur usé. [0069] Le ballon-sas inférieur 331 a exactement la même capacité que le ballon-sas supérieur 323, de sorte que lorsque les vannes 330 et 324 seront ouvertes simultanément, les vannes 322 et 332 étant fermées, tandis que les vannes 335 et 328 seront ouvertes pour équilibrer les pressions, le catalyseur frais contenu dans le ballon-sas 323 va s'écouler dans le réacteur, pendant que le catalyseur usé contenu dans le réacteur va s'écouler plus bas dans le réacteur et le catalyseur en fond de réacteur va s'écouler dans le ballon sas 331. Lorsque le niveau haut sera signalé dans le ballon-sas 331, la vanne 330 va se fermer (la vanne guillotine sur solide d'abord, puis la vanne étanche aux gaz sur gaz en dessous ensuite), puis la vanne 324 va se fermer, ainsi que les vannes 328 et 335. Le réacteur est alors prêt pour le passage en opération : la fraction de catalyseur (usé) ayant subi le nombre maximal de régénérations a été éliminée et remplacée par une quantité égale de catalyseur frais. [0070] Le catalyseur contenu dans le ballon-sas 331 peut alors être transféré dans la trémie de stockage de catalyseur usé 333 : la vanne 336 est ouverte pour équilibrer les pressions, puis la vanne 332 est ouverte. Pour cette opération, ainsi que pour le chargement du ballon-sas supérieur, on dispose de tout le temps où le réacteur est en opération, puis en régénération. Le catalyseur contenu dans la trémie 333 va refroidir lentement, et il peut être évacué lorsque le niveau d'alarme haute sera atteint dans cette trémie : pour être évacué, le catalyseur refroidi pourra être déchargé dans une benne (comme représenté sous la trémie 333) ou des fûts ou d'autres contenants. [0071] Ce qui est remarquable de l'invention, c'est que le temps nécessaire au transfert du catalyseur usé hors du réacteur et du catalyseur frais dans le réacteur est très faible par rapport au temps de régénération et de purge : il n'est donc pas du tout pénalisant, puisque pratiquement pas « visible ». Par contre, le pilotage de l'installation gagne grandement : en confort d'opération, en nombre (l'équipements et de vannes à action rapide haute température. L'empreinte au sol est réduite avec la réduction du nombre de réacteurs nécessaire pour une production donnée, ce qui diminue aussi, naturellement, le coût de l'unité (longueur des tuyauteries, câblages électriques, socles en béton, etc....) 13 100721 La figure 5 représente un exemple de réacteur 1,2,3 à distribution radiale et à lit fixe auquel l'invention peut s'appliquer plus particulièrement. 11 s'agit d'un réacteur radial, qui est connu de l'homme de métier, et utilisé dans les procédés à circulation de catalyseur, ou parfois pour avoir des pertes de charge faibles dans le réacteur. [0073] Le catalyseur frais entre par les conduits 53 répartis en couronne en tête du réacteur, appelés « jambes de catalyseur ». On peut avoir par exemple douze connections régulièrement réparties autour du conduit 51, de manière à charger de manière à peu près homogène le catalyseur dans le réacteur. Dans le réacteur, le catalyseur est contenu entre le collecteur central 55, et la grille extérieure 56. Le catalyseur usé sort par les conduits 54, qui sont également répartis en couronne autour du conduit de sortie 52. Il peut y avoir par exemple douze conduits 54. [0074] La charge entre par le conduit central 51 en tête de réacteur, un déflecteur 57 oblige la charge à passer entre la virole 58 et la grille extérieure 56, puis à travers le catalyseur pour entrer à l'intérieur dans le collecteur central 55, le produit sort par le conduit 52 au fond du réacteur. [0075] Il est facile d'installer des vibreurs sur toutes les «jambes» de catalyseur afin de faciliter le remplacement partiel de catalyseur envisagé, en entrée comme en sortie du réacteur. [0076] L'invention va être détaillée à l'aide d'un exemple non limitatif : Exemples Exemple 1 comparatif (selon figure 1 et figure 5) 100771 On utilise un catalyseur constitué de zéolite ZSM-5 et de silice. Ce catalyseur permet de transformer de l'éthylène en propylène, butène et aromatiques, ainsi que quelques coproduits. La section de conversion d'éthylène est insérée dans une unité de craquage catalytique FCC, elle permet à partir de l'éthylène destiné à être brûlé avec le gaz combustible d'augmenter les rendements en produits récupérables : propylène et aromatiques notamment. La réaction est effectuée à une température de 550°C, dans un réacteur radial du type de celui de la figure 5 ou du brevet précité, et à une pression partielle d'éthylène de 1,5 bar. Le catalyseur se désactive en quelques heures, il est donc nécessaire d'opérer avec plusieurs réacteurs 1,2,3, l'un étant en régénération 2 lorsque l'autre 1 est en opération, et un troisième réacteur 3 restant en réserve pour remplacer le catalyseur en opération, comme illustré à la figure I. 100781 La charge arrivant àla section de conversion de l'éthylène a un débit de 21 520 kg/h, avec la composition suivante (en % mole) : 100791 Azote : 17,7 Hydrogène : 14,2 Méthane : 27,3 14 Ethanc : 13,8 Ethylène : 13,6 Propane : 0,3 Propylène : 3,3 Butane : 0,4 Butènes : 0,1 Essence : 4,2 Eau : 0,5 CO: to CG, : 3,6 [0080] Comme la conversion est partielle, on recycle au réacteur 1 une partie de l'effluent, ce qui permet aussi de diminuer l'exothermicité de réaction, et d'éviter d'avoir plusieurs réacteurs en série. Le recyclage considéré est de 19 920 kg/h. La pression à l'entrée du réacteur 1 est de 9 bars absolus, ce qui permet d'avoir une pression partielle d'oléfines de 1,5 bar. La température du réacteur est de 550°C. On opère avec un seul réacteur, et une augmentation de température de 40°C dans le réacteur. [0081] La composition en sortie de réacteur est la suivante (en % mole): [0082] Azote : 18,6 Hydrogène : 14,9 Méthane : 28,7 Ethane : 14,5 Ethylène : 2,6 Propane : 0,7 Propylène : 10,1 Butane : 0,7 Butènes : 0,4 Essence : 3,5 Eau : 0,5 CO : 1,0 CO, : 3,8 [0083] La régénération est opérée grâce au réacteur 2 dédié, à la même pression et à la même température que l'opération. La quantité de catalyseur contenue dans chaque réacteur est de 3,2 tonnes, soit environ 4,5 in'. [0084] Le catalyseur est opéré pendant 12 heures clans le réacteur 1, et les opérations de purge et de régénération dans le réacteur 2 prennent un peu moins de 12 heures. Toutes les 12 hem-es, les réacteurs sont échangés : celui qui a le catalyseur régénéré est mis en opération, et celui dont le catalyseur commence à se désactiver est passé en purge, puis en régénération. Au fil des régénérations, le catalyseur perd un peu de son activité et il est nécessaire d'augmenter la température. Quand il n'est plus possible d'augmenter la température parce qu'on arrive à la température maximale admissible pour le réacteur, il faut retirer le réacteur 1 de l'opération (après la régénération), et introduire en opération le réacteur 3 rempli de catalyseur frais. Le catalyseur usé est vidangé du réacteur, du catalyseur frais est introduit, ce qui va permettre de remplacer le deuxième réacteur, on videra le deuxième réacteur, et on introduira du catalyseur frais pour être prêt pour le changement suivant. Si la durée de vie du catalyseur est de 2 mois, il faudra faire toutes ces opérations tous les 2 mois, avec les changements de températures, et les problèmes d'opération en aval lors du changement de catalyseur. [0085] Exemple 2 selon l'invention (selon figures 2 - 4 et 5) [0086] On conserve la même charge, le même réacteur radial. Mais on ne produit plus qu'avec deux réacteurs 1,2, conformément aux figures 2 à 4. [0087] A la fin de chaque régénération, on remplace de manière automatique 1/60eine du ca- talyseur, soit 75 litres, de sorte que la température d'opération ne change pas. [0088] Les ballons 323 et 331 des figures 3 et 4 sont dimensionnés pour contenir chacun 75 litres. Grâce à un vibreur (non représenté), une fois les vannes 330 et 335 ouvertes et les vannes 332, 334 et 336 fermées (figure 4), le réacteur se vide partiellement dans le ballon 331 ; il va alors manquer 75 litres en tête du réacteur, qui va être rempli grâce au contenu du ballon 323 (figure 3). Les vannes 330 et 335 sont alors refermées. [0089] Avec un autre vibreur (également non représenté), une fois les vannes 322, 326 et 327 fermées, et les vannes 324 et 328 ouvertes, le catalyseur contenu dans le ballon 323 est transféré dans le réacteur 2. Les vannes 324 et 328 sont alors fermées, et les vannes 326 et 322 ouvertes pour transférer dans le ballon 323 les 75 litres nécessaires pour la régénération suivante. La vanne 327 peut être ouverte pour pressuriser sous azote le ballon 323 à la même pression que le réacteur. [0090] En dessous du réacteur (figure 4), les vannes 332 et 336 sont ouvertes pour transférer les 75 litres de catalyseur usé dans la trémie de stockage 333. Le ballon 331 reste libre pour la régénération suivante. Les vannes 332 et 336 sont alors refermées, et la vanne 334 ouverte pour pressuriser le ballon 331 à la même pression que le réacteur. [0091] Avec la même charge qu'à l'exemple comparatif précédent, on obtient un gaz en sortie de composition identique : avec l'invention, le taux (le conversion et la sélectivité sont maintenus. On obtient donc le même résultat avec 1/3 de réacteur en moins. Avec ce changement de catalyseur progressif et quasi continu, on homogénéise l'âge du catalyseur dans le réacteur en production au cours du cycle de production, on maintient des conditions opératoires, et notamment la température dans le réacteur de production sans avoir à les adapter en fonction du vieillissement du catalyseur. Et le changement de catalyseur par portion est facile à mettre oeuvre, et peut largement être automatisé avec les jeux de vannes pilotables. 16 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5] [Revendication 6] REVENDICATIONSRéacteur (1,2) de traitement catalytique d'hydrocarbures, notamment à circulation radiale, comprenant un lit de catalyseur fixe et avec régénération périodique du catalyseur in situ, caractérisé en ce que ledit réacteur est en connexion fluidique, d'une part, en amont, avec un système (31,32) de chargement partiel de catalyseur frais, et, d'autre part, en aval, avec un système (33,34) de déchargement partiel de catalyseur usé, lesdits systèmes venant remplacer une partie seulement du catalyseur usé du réacteur par du catalyseur frais après au moins une, dc préférence chaque, régénération in situ du catalyseur. Réacteur (1,2) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le/chaque chargement partiel en catalyseur frais et 1e/chaque déchargement partiel en catalyseur usé concerne des volumes de catalyseur identiques. Réacteur (1,2) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le chargement partiel en catalyseur frais et le déchargement partiel en catalyseur usé sont concomitants. Réacteur (1,2) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le chargement partiel et/ou le déchargement partiel de catalyseur concernent un volume de catalyseur V1 correspondant à entre 1/10''' et 1/200è, notamment entre 1/20'me et 1/100'm' ou entre 1/30è1e et 1/60'ine du volume total Vt de catalyseur du réacteur en opération. Réacteur (1,2) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système de chargement (31,32) comprend un module de stockage de catalyseur frais, un module d'alimentation en catalyseur frais du réacteur, et un module de dosage prélevant le volume V1 de catalyseur frais voulu depuis le module de stockage vers le module d'alimentation. Réacteur (1,2) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le système de chargement (31,32) comprend, d'amont en aval, le module de stockage de catalyseur comprenant un réservoir de stockage (321) de catalyseur frais/régénéré, notamment de type trémie, le module d'alimentation en catalyseur frais du réacteur comprenant un réservoir d'alimentation (325) de contenance inférieure au réservoir de stockage et connecté llukliquement à l'entrée de catalyseur du réacteur, et un module de dosage prélevant, le volume V1 de catalyseur frais voulu depuis le module de stockage vers le module d'alimentation et 17 comprenant un réservoir intermédiaire (323) de chargement dont la contenance correspond au volume V1 de catalyseur à charger, qui est une fraction du volume total Vt du catalyseur du réacteur en opération. [Revendication 7] Réacteur (1,2) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système (33,34) de déchargement partiel comprend un module de soutirage en catalyseur usé du réacteur, un module de stockage de catalyseur usé, et un module de dosage prélevant le volume V'l de catalyseur usé voulu depuis le module de soutirage vers le module de stockage. [Revendication 8] Réacteur (1,2) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le système (33,34) de déchargement comprend, d'amont en aval, un module de soutirage en catalyseur usé du réacteur comprenant un réservoir de soutirage (329) connecté fluidiquement à la sortie de catalyseur du réacteur, un module de stockage de catalyseur usé comprenant un réservoir de stockage (333) de catalyseur usé, notamment de type trémie, et un module de dosage prélevant le volume V'l de catalyseur usé voulu depuis le module de soutirage vers le module de stockage et comprenant un réservoir intermédiaire (331) de déchargement dont la contenance correspond au volume V'l de catalyseur à décharger, qui est une fraction V'l du volume total Vt du catalyseur (lu réacteur en opération. [Revendication 9] Réacteur (1,2) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système de chargement partiel (31,32) et/ou le système de déchargement partiel (33,34) est/sont équipé(s) de moyens mécaniques facilitant l'écoulement du catalyseur frais/usé vers/depuis le réacteur, notamment de vibreurs. [Revendication 10] Ensemble d'au moins deux réacteurs (1,2) selon l'une des reven- dications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins une partie du système de chargement (31,32) et/ou de déchargement partiel (33,34) est mutualisé pour ledit ensemble, notamment sous forme de réservoirs de stockage de catalyseur frais et/ou usé communs. [Revendication 11] Ensemble de paire(s) de réacteurs (1,2) selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les deux réacteurs de la/de chaque paire sont associés pour opérer en alternance, l'un des réacteurs étant en conditions d'opération quand l'autre réacteur est, soit en conditions de régénération, soit en conditions de chargement/déchargement partiel de catalyseur. [Revendication 12] Procédé de traitement catalytique d'hydrocarbures, utilisant un réacteur 18 [Revendication 13] (1,2), notamment à circulation radiale, comprenant un lit de catalyseur fixe et avec régénération périodique du catalyseur in situ, caractérisé en ce qu'on remplace une partie seulement du catalyseur usé du réacteur par du catalyseur frais après au moins une, de préférence chaque, régénération in situ du catalyseur. [Revendication 14] Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en cc qu'on réalise la régénération périodique du catalyseur du réacteur (1,2) entre une étape préalable d' incrtage dans le réacteur, et une étape postérieure d'incrtage dans ledit réacteur, et en cc qu'on remplace une partie du catalyseur usé du réacteur par du catalyseur frais après régénération du catalyseur et avant, pendant ou après l'étape postérieure d'inertage suivant ladite régénération. Procédé selon l'une des revendications 12 ou 13, caractérisé en ce qu'on pilote le remplacement d'une partie du catalyseur usé du réacteur par du catalyseur frais par des moyens d'injection de gaz et/ou par un système de vannes équipant des systèmes de chargement partiel (31,32)/d6chargement partiel (33,34), lesdites vannes autorisant ou non l'écoulement par gravité en quantités voulues du catalyseur frais dans le réacteur et du catalyseur usé hors du réacteur, de préférence de façon concomitante.