BE463948A

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Publication number: BE463948A
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Description

Traitement de vapeurs ou gaz par des matières de contact solides finement divisées.

Cette invention se rapporte au traitement des vapeurs ou des gaz par des matières de contact solides finement divisées et plus particulièrement à la conversion catalytique des hydro- carbures où il est fait usage d'une matière finement divisée comme catalyseur.

Suivant l'invention, on fait passer les vapeurs et/ou les gaz à travers un récipient ou une zone de réaction en sens opposé au flux de la matière de contact finement divisée. De préférence on fait monter les vapeurs ou les gaz à travers la zone de contact tandis qu'on fait descendre la matière de con- tact solide finement divisée à travers cette zone. La vitesse de la vapeur ou du gaz est réglée de telle manière que les par- ticules solides sont fluidifiées et se comportent comme un liquide.

Suivant la forme d'exécution préférée de l'invention, le récipient ou la zone de réaction est pourvu d'un dispositif de contact qui assure un contact intime entre les particules solides et les vapeurs ou les gaz.

Dans les dessins :
Figure 1 est une vue schématique d'un appareil établi pour réaliser l'invention;
Figure 2 est une vue de détail à plus grande échelle, montrant la construction interne d'une forme de construction du dispositif assurant l'effet de contact dans un récipient;
Figure 3 est une coupe horizontale approximativement suivant la ligne III-III de la figure 2;
Figure 4 représente une autre forme du récipient de réaction; et
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Figure 5 montre tme variante du récipient représenté sur la figure 4. .:... ¯

Si l'on se réfère au dessin, 10 désigne un récipient ou une zone de réaction où les vapeurs et les gaz sont@mis en contact avec la matière solide finement divisée. On introduit les vapeurs ou les gaz à la partie inférieure du récipient par le tuyau 12.

La matière de contact solide finement divisée est introduite à la partie supérieure du récipient 10 par le tuyau 14. La matière de contact peut être fraîche ou avoir été régénérée. Le courant de matière finement divisée et les va- peurs ou gaz se déplacent en contre-courants dans le récipient 10 et pour assurer un contact intime entre les particules solides et les vapeurs ou les gaz on place des dispositifs de contact à l'intérieur du. récipient 10.

Comme le montrent les dessins, le récipient ou la zone de réaction 10 comprend une colonne de plateaux ou auges en forme de cloches=. Au lieu d'être construit de cette manière, le récipient 10 peut être constitué par une tour à remplissage ou une tour à disques et tourteaux, etc. Le récipient est construit de manière à assurer le contact entre les vapeurs et les parti- cules solides qui passent dans le récipient 10. On attirera l'attention sur la figure 2 qui montre à une plus grande échelle un détail du récipient 10 et comporte un plateau 16 pourvu d'une tubulure de décharge 18 pour conduire les particules solides de la plaque 16 à la plaque située en-dessous.

Sur cette plaque 16 font saillie de petits tubes 22 pourvus de chapeaux 24 don- nant passage à la vapeur ou au gaz s'élevant dans le récipient 10. Ainsi qu'il a été dit précédemment, la vitesse des vapeurs ou des gaz est réglée de telle façon que les particules solides sont maintenues dans un état de fluidité. Les particules à l'état fluidifié sont représentées en 26 sur la plaque 16.

Au-dessus de la plaque 16 est disposée une autre pla- que 28 espacée des parois du récipient 10 comme c'est indiqué en 32 pour ménager un passage 33 par lequel les particules solides fluidifiées s'écovlent de la plaque 28 à la plaque 16 située directement en-dessous. La plaque 28 est aussi pourvue de tubes 34 s'étendant de bas en haut et pourvus de chapeaux 36 pour ménager des passages permettant aux vapeurs ou gaz de s'élever à travers le récipient 10 en empêchant en même temps que les particules solides fluidifiées ne s'écoulent de haut en bas par les tubes 34. Les particules solides à l'état fluidifié sont représentées en 38 sur la plaque 28.

Elles sont conduites sur cette dernière au moyen d'une tubulure de déchar- ge 42 par laquelle les particules solides fluidifiées s'écou- lent d'une plaque située directement au-dessus de la plaque 28.

En-dessous de la plaque 16 mentionnée en premier lieu se trouve une autre plaque 46 de construction semblable à celle de la plaque 28. La plaque 46 est disposée de manière à pré- senter des passages 47 par lesquels les particules solides flui- difiées s'écoulent de la plaque 46 à la plaoue 48 disposée en- dessous. La plaque 48 est de construction semblable à, la plaque 16 mentionnée en premier lieu et est pourvue d'une tubulure de décharge 49 par laquelle les particules solides fluidifiées s'écoulent de la plaque 48 à la plaque située directement en-dessous. De préférence les tubulures de déchar- ge 42, 18 et 49 s'étendent sous la surface de la masse flui- difiée de particules solides des plaques successives.

De ce qui précède il résulte que les vapeurs ou les gaz s'élèvent à travers le récipient 10 et que la vitesse des vapeurs ou des gaz est réglée de telle manière nue les parti- cules solides sont fluidifiées et s'écoulent comme un liouide. n

Les particules solides fluidifiées s'écoulent de haut en bas dans le récipient 10 en sens opposé. du mouvement des vapeurs ou gaz. Par exemple, le courant ascendant de vapeurs ou de gaz passe au travers de la couche 26 sur la plaque 16 pour mainte- nir les particules solides à l'état fluidifié. Les particules solides fluidifiées s'écoulent de la plaque 16 par la tubulure de décharge 18 sur la. plaque 46 située immédiatement en-dessous.

Les vapeurs ou les gaz s'élèvent au travers de la couche de particules solides fluidifiées 26 par les tubes 34 disposés sur la plaque 28 et ensuite au travers de la couche de parti- cules solides 38 sur la plaque 28.

L'emploi du dispositif de contact ci-dessus décrit permet d'obtenir un contact intime entre les vapeurs ou les gaz et les particules solides et de provoquer un degré d'agitation plus élevé que dans les récipients qui ne possèdent pas de dispositifs de contact. Si on le désire, des serpentins de chauffage ou de réfrigération 52 peuvent être établis dans les espaces entre les plaques. Par exemple, sur la figure 2 les tubes 52 sont'représentés comme étant disposés entre les pla- ques 16 et 46.

Dans la conversion catalytique des hydrocarbures il se forme sur les particules solides des dépôts carbonés , qui ont un pouvoir catalytique dans ce genre d'opération et il est habituellement nécessaire de régénérer les particules de catalyseur avant de pouvoir les réemployer dans une autre opération de conversion. Dans certains cas les particules ca- talytiques peuvent être réintroduites dans le cycle .:¯'opéra- toireà l'intérieur du récipient ou zone de réaction 10 sans régénération. La régénération'des particules catalytiques ou particules solides sera décrite ci-dessous avec plus de détails.

Les produits de la réaction à l'état de vapeurs sont évacués à la partie supérieure par la conduite 54. Tant que la vitesse des vapeurs ou des gaz à travers le récipient 10 est relativement faible, les produits de la réaction entraînent une partie des particules solides au sommet. Il 'est désirable d'enlever ces particules solides des produits de la réaction et les vapeurs qui s'échappent par la conduite 54 sont intro- duites dans un appareil séparateur 56 qui peut être un sépara- teur approprié quelconque bien que le dessin en représente un du type cyclone. On peut employer plus d'un appareil séparateur si on le désire.. Dans l'appareil.séparateur 56 les vapeurs et les gaz sont séparés de particules solides approximativement sèches.

Les produits de la réaction à l'état de vapeurs s'é- chappent au sommet par la conduite 58 et sont soumis à un trai- tement supplémentaire si on le désire pour en extraire les constituants désirés. Dans la conversion catalytioue des hy- drocarbures, on fait passer les produits de la réaction à l'état de vapeurs de préférence dans une installation de frac- tionnement où les combustibles pour moteur désirés sont sépa- rés du restant des produits de la réaction.

Les particules solides séparées recueillies dans le séparateur 56 sont retirées par la conduite 62 et amenées par la conduite 64 pourvue d'une vanne 66 dans une zone de régéné- ration qui va être décrite maintenant. Dans certains cas il peut être désirable de remettre en circuit une partie des par- ticules solides séparées en les ramenant dans le récipient ou la zone de réaction 10 par la conduite 14.

Les particules solides contaminées qui se meuvent de haut en bas dans le récipient ou la zone de reaction 10 sont de

préférence envoyées à travers une section extractrice pour enlever les produits de réaction résiduaires. Dans la. conversion catalytique des hydrocarbures on enlève les hydrocarbures rési- duels des particules catalytiques dans cette section. Si on le désire, on peut introduire des serpentins de chaufange 68 entre les plaques dans la section inférieure du récipient ou de la zone de réaction 10. De la vapeur ou un iutre gaz extracteur appro- prié est introduit dans le fond de la zone ou du récipient de réaction 10 par le conduit 72.

Les particules solides extraites sont retirées du fond de la zone ou du récipient de réaction 10 par une conduite 74 pourvue d'une vanne 76. De l'air ou un autre gaz régénérateur approprié est introduit dans la conduite 74 en-dessous de la vanne 76 par la conduite 78 et les particules solides contami- nées sont entraînées en suspension par une conduite 82 vers un séparateur 86 pour séparer les particules solides des gaz. Le séparateur 86 peut être d'un type approprié quelconque et celui représenté sur le dessin est un séparateur cyclone. On peut employer plus d'un cyclone séparateur si on le désire. Les gaz séparés sont évacués à la partie supérieure par la conduite 88.

Les particules solides séparées sont retirées du fond du sépa- rateur 86 et envoyées par une conduite 92 à la partie supérieure d'une tour ou zone de régénération 93. Les particules solides contaminées du séparateur 56 qui sont évacuées par la conduite 64 sont de préférence mélangées aux particules solides retirées du fond du récipient ou de la zone de réaction 10 et ce mélange est introduit dans le séparateur 86 qui vient d'être décrit. La conduite 82 peut être raccordée directement au sommet du ré- cipient 93, éliminant le récupérateur 86. L'air passant dans la conduite 82 est débarrassé des particules entraînées dans un séparateur qui va être décrit maintenant.

On introduit l'air ou autre gaz régénérateur approprié à la partie inférieure de la tour ou zone de régénration 93 par la conduite 94. La tour de régénration 93 est à peu près du même type de construction que le récipient de réaction 10 ci-dessus décrit. La zone de régénration 93 est pourvue de chapeaux en cloche et de tubulures de décharge pour assurer un contact intime entre les particules solides et le gaz régénérateur. Les parti- cules solides contaminées descendent dans la zone de régénéra- tion et le gaz régénérateur s'élève en contre-courant.

Les gaz de régénération quittent le sommet de la zone de régénération par la conduite 96 et comme ils entrainent une certaine quantité de particules solides, il est désirable de les faire passer par un séparateur 98 pour récupérer les particules solides. Le séparateur 98 peut être d'un type de construction approprié quelconque et le dessin en représente un du type cy- clone. On peut employer plus d'un séparateur si on le désire.

Les gaz de régénération s'échappent au sommet par un conduit 102 et sont évacués de l'installation. On retire les particulessolides séparées du fond du séparateur 98 et on les ramène à la partie supérieure de la zone de régénération par la conduite 104. Si la conduite 82 est raccordée directement au sommet du récipient 93 comme il a été dit ci-dessus, on sépare l'air des particules solides entraînées dans un séparateur 98.

Pendant la régénration dans la zone de régénration 93, les particules solides sont maintenues à l'état fluidifié au cours de leur passage à travers la zone de régénération. De pré- férence les conduites de retour 92 et 104 s'étendent en-dessous du niveau de la masse de particules fluidifiées portée par la plaque supérieure de la zone de régénération 93.

Lorsqu'il s'agit de la conversion d'hydrocarbures, des matières carbonées ou organiques se déposent sur les par- ticules catalytiques. On régénère ces particules catalytiques en brûlant les dépôts carbonés ou organiques. La première par- tie de la régénération, est plus active et comme la réaction est exothermique il est désirable d'empêcher la température de s'élever à un degré trop élevé pendant cette partie de la régé- nération. Beaucoup de substances catalytiques sont altérées par les températures élevées et il est par conséquent nécessaire de régler la. température pendant la régénération. Un moyen de régler la température consiste à introduire des-serpentins réfrigérants 106 entre les plaques supérieures de la zone de régénération 93.

On peut faire circuler n'importe quel agent d'échange de chaleur dans ces tubes 106.

De la vapeur ou un autre gaz extracteur ou purgeur est introduit à la partie inférieure ou zone de purge 107 du récipient de régénération par la conduite 108 pour enlever l'oxygène résiduel ou le gaz régénérateur des particules solides à la partie inférieure de la zone de régénération 93. Les parti- cules solides régénérées sont retirées du fond de celle-ci par la conduite 112 pourvue d'une vanne 114. Les particules solides régénérées sont refoulées à travers la conduite 116 et introdui- tes à la partie supérieure du récipient ou de la zone de con- version 10 par la conduite 14.

Il se produit une perte de particules solides qui s'échappent de l'installation par entraînement par les vapeurs et les gaz quittant les séparateurs et en vue de maintenir la quantité de particules solides sensiblement constante dans l'installation, ou on introduit de préférence des particules solides fraiches à la partie supérieure de la zone de régénéra- tion parla conduite 118.

La figure 4 montre une autre forme de construction d'appareil peuvent être employée pour réaliser l'invention. Le récipient 130 est pourvu d'une entrée de gaz ou de vapeurs 132 à sa partie inférieure et d'une sortie de vapeurs ou de gaz 134 à son sommet. Le récipient est également pourvu d'un tuyau d'amenée 136 qui se prolonge à l'intérieur de la partie supé- rieure du récipient pour introduire la matière de contact ou matière catalytique pulvérulente. A proximité du fond le réci- pient 130 est pourvu d'un tuyau de sortie ou d'évacuation 138 pour extraire la matière pulvérulente qui a traversé le réci- pient 130 de haut en bas.

Le récipient 130 est pourvu d'une plaque de réparti- tion inférieure 142 qui a pour effet de répartir dans la partie inférieure du récipient le gaz qui y est admis. Le récipient 130 est aussi pourvu de plaques perforées espacées 144, 146, 148 et 152 pour supporter les particules solides ou le cataly- seur fluidifiés et pour répartir le gaz ou les vapeurs ascen- dants au travers du catalyseur ou des particules solides flui- difiées. Les couches de catalyseur ou particules solides flui- difiees 154, 155, 156, 158 et 162 sont supportées par les plaques perforées respectives 142, 144, 146, 148 et 152.

La vitesse des vapeurs ou du gaz qui s'élèvent dans le récipient 130 aérifie ou fluidifie les couches du catalyseur c'est-à- dire des particules solides sur les plaques perforées de sorte que le catalyseur ou les particules solides ou la masse flui- difiée présentent l'aspect d'un'liquide.

Comme le catalyseur pulvérulent, c'est-à-dire la matière solide pulvérulente est continuellement amenée sur la plaque supérieure 152 par le tuyau d'arrivée 136, le niveau du

mélange fluidifie s'élève et passe par dessus une tubulure (le
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décharge 164 qui traverse la plorus perfora; sua,^ieur^ 15.".

L tubulure de décharge est disposée de manière qu'une partie 166 s'étende au-dessus de la pladue perforée 152 tandis qu'une autre partie 168 plus longue se prolonge sous cette plaque 15P jusqu'à un niveau au-dessus de la plaque perforée 148 qui se trouve immédiatement en-dessous de celle-ci.

Les particules solides fluidifiées descendent par le tuyau 164 sur la plaque perforée 148 immédistement en-dessous, jusqu'à ce que Le masse atteigne le niveau de la tubulure 172 par laquelle le mélange fluidifié s'écoule sur le plateau per-
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fore suivint 146 situé en-dessous. Li tubulure? (1,., -chrse 17" trl-versele plaque perforée 148 et p:rs':'1'Jtp une partie s'éten- dant au-dessus de celle-ci et une autre partie oui se prolonge sous la plaque 148 de la même manière que celle décrite pour la première tubulure de décharge 164.

Une autre tubulure de décharge 174 traverse la plaque 146 et permet aux particules solides fluidifiées de descendre sur la plaque perforée 144 qui se trouve immédiatement en- dessous. Une autre tubulure de décharge 176 traverse le plarue perforée 144 et conduit les particules solides fluidifiées sur la plaque perforée du fond ou plaque de répartition 142. Le tuyau d'évacuation 138 se prolonge au-dessus de la plaque per- forée 142 de façon qu'une couche de particules solides fluidi- fiées puisse se former sur -la plaque et lorsque cette couche a atteint le sommet de la tubulure de décharge 138 elle s'é- chappe du récipient 130.

Lorsqu'on procède au traitement de vapeurs ou de gaz, on introduit les vapeurs ou les gaz au fond du récipient 130 de manière à les mettre en contact avec les particules solides sur les différentes plaoues perforées à mesure que les vapeurs ou les gaz accomplissent leur mouvement ascendant. La vitesse des vapeurs ou des gaz est réglée de telle façon que les parti- cules solides sur les plaques perforées sont maintenues à un état de fluidité. Le gaz traité quitte le récipient 130 par la conduite 134. Le mouvement ascendant des vapeurs ou des gaz s'établit suivant le système des contre-courants par rapport au mouvement des particules solides ou catalytirues.

Les particules solides sont maintenues sur les pla- ques perforées et à mesure que la matière pulvérulente est in- troduite au sommet du récipient sur la plaque supérieure 152, le mélange fluidifié s'élève au-dessus du sommet 166 de la première tubulure de décharge 168 pour s'écouler sur la plaque perforée 148 située immédiatement en-dessous d'où il passe par les tubulures de décharge successives pour être retiré du ré- cipient 130 par la sortie 138.

L'appareil représenté sur la figure 4 peut être uti- lisé en place de l'un ou l'autre des récipients ou des deux récipients de réaction., représentés sur la figure 1 du dessin.

Bien que l'appareil puisse être utilisé pour le cracking cata- lytique des hydrocarbures, il est particulièrement propre à la régénération des particules de catalyseur qui ont été recou- vertes par de la matière carbonée. Les parti.cules de catalyseur qui contiennent le plus de matière carbonée, sont introduites au sommet du récipient 130 où le gaz ascendant présente;.'. une faible concentration en oxygène. Il est très facile d'enlever une grande Quantité de matières carbonées dans la première par- tie de la régénération et en limitant la quantitéd'oxygène, on peut régler la régénération de manière à éviter les tempéra- tures excessivement élevées.

Lorsque les particules du catalyseur arrivent près du fond du récipient 130, la majeure partie des matières car- bonées a été éliminée par calcination et il est difficile d'en- lever les traces restantes de matière carbonée. Les particules du catalyseur qui se trouvent à la partie inférieure du ré- cipient 130 sont mises en contact avec un gaz présentant une forte concentration en oxygène ce qui facilite l'élimination du restant de la matière carbonée.

Sur la figure 4, la base de chaque tubulure de décharge se trouve approximativement au même niveau que le sommet de la tubulure de décharge suivante située en-dessous. Par exemple, la base du tuyau d'arrivée 136 se trouve à peu près au niveau du sommet 166 de la tubulure de décharge 164. Si on le désire on peut élever le niveau de la couche de particules solides fluidifiées sur chaque plaque perforée en employant des tubu- lures plus longues dont les sommets s'étendent au-dessus de la base des tubulures de décharge situées immédiatement au- dessus. Par exemple, en conservant le tuyau d'amenée 136 tel qu'il est représenté, on peut employer une tubulure 164 plus longue dont l'extrémité inférieure est située dans la position indiquée tandis que la partie supérieure 166 s'élève au-dessus de la position représentée.

De cette manière on obtient une couche plus épaisse de particules solides fluidifiées et le niveau de la couche peut s'élever au-dessus de l'orifice de sortie du tuyau d'amenée 136. Les autres tubulures de décharge peuvent être disposées d'une manière semblable pour augmenter l'épaisseur de la couche de particules fluidifiées sur chaque plaque.

La variante ci-dessus décrite du dispositif de la figure 4 est représentée sur la figure 5, où les mêmes élé- ments sont désignés par les mêmes chiffres de référence que ceux de la figure 4. Sur la figure 5, l'extrémité supérieure 180 du tuyau de décharge 164 se trouve à un niveau plus élevé quela. base 182 du tuyau d'amenée 136. De même, l'extrémité supérieure 184 de la tubulure de décharge suivante 172 située en-dessous se trouve au-dessus de l'orifice inférieur 186 de la tubulure de décharge 164. L'extrémité supérieure 188 de la tubulure de décharge suivante 174 se trouve au-dessus de l'ori- fice inférieur 190 de la tubulure de décharge 172. L'extrémité supérieure 192 de la tubulure de décharge 176 située immédiate- ment en-dessous se trouve au-dessus de la base 194 de la tubulure de décharge 174.

L'extrémité supérieure 196 du tuyau d@évacuation 138 se trouve au-dessus de la base 198 de la tubulure de décharge 176.

Dans l'appareil représenté sur la figure 5, on élève le niveau des couches de particules solides fluidifiées sur chaque 'plaque en employant des tubulures plus longues dont les. sommets sont situés à un niveau plus élevé que les extrémités inférieures des tubulures de décharge conjuguées, comme c'est indiqué ci-dessus dans la description de la variante suivant la figure 4.

Pour le cracking catalytique d'hydrocarbures, on in- troduit les vapeurs de gas oil à une température d'environ 850 F à 1000 F dans la zone ou le récipient de réaction 10 par la conduite 12. Les particules du catalyseur sont introduites à peu près à la même température ou une température allant jusqu'à 1200 F à la partie supérieure de la zone de réaction 10 par la conduite 14. Le catalyseur se trouve à l'état finement divisé et il présente des dimensions telles qu'à@peu près toutes les particules peuvent passer à travers un tamis à mailles de 50 à 400 ou plus fin encore des séries standard.

Comme catalyseur on

peut employer toutes matières catalyticues appropriées, telles que l'argile bentonite activée à l'acide les gels synthétiques contenant de la silice et de l'alumine ou de la silice et de la magnésie, etc.

Pendant leur passage à travers la zone ou le réci- pient de réaction 10, les vapeurs d'huile sont mises en con- tact intime avec les particules catalytiques et sont converties en hydrocarbures à bas point d'ébullition. Les produits de la conversion passent au sommet et sont de préférence évacues par la conduite 58 dans une installation de distillation fractionnée pour séparer les combustibles pour moteur désirés des consti- tuants à point d'ébullition plus élevé.

Pendant la conversion les particules du catalyseur se recouvrent de matière carbonée et lorsque les particules pas- sent dans la. section d'extraction du récipient 10, les hydro- carbures volatils résiduels sont enlevas. Les particules cate- lytinues conjointement a.vec les dépôts carbones restants sont introduits à la partie supérieure de la zone de régénération.

Les particules de catalyseur se trouvent à une température d'environ 800 F à 1000 F Dans la. zone de régénération les particules de catalyseur contaminées sont mises en contact intime avec l'air et la matière carbonée est éliminée des par- ticules du catalyseur par calcination. Pendant la régénération de l'argile bentonite traitée à l'acide, la température est maintenue en-dessous de 1200 F environ pour empêcher l'altéra- tion des particules du catalyseur ou leur agglutination. Les particules de catalyseur régénérées passent par la zone d'ex- traction ou zone de purge 107 dans la zone de régénération 93 et sont alors retirées de la partie inférieure de la zone de régénération par la conduite 112.

Les particules de catalyseur régénéré sont ramenées par les conduites 116 et 14 à une tempé- rature d'environ 850 F à 1200 F à la partie supérieure de la zone ou du récipient de réaction 10 pour une autre opération de conversion.

L'une des caractéristiques importantes de l'invention est l'échange de chaleur par contre-courant entre les gaz et les particules solides qu'on peut utiliser soit pour le chauf- fage soit pour la réfrigération. Par exemple, dans la régéné- raticn à l'intérieur du récipient 93, les produits chauds de la combustion à une température d'environ 1100 F et manquant d'oxygène portent le catalyseur à une température d'environ 900 F et séparent par distillation les hydrocarbures résiduels, réduisant les besoins d'air pour la. régénération. Alors, le catalyseur riche en carbone est brûlé dans la section du sommet en présence d'air à faible concentration en oxygène.

Dans la section du fond le catalyseur pauvre en carbone est brûlé en présence de gaz à forte concentration en oxygène, presque de l'air pur. Un meilleur réglage de la température de la surface du catalyseur pendant la combustion, une meilleure répartition de la température dans le récipient et une réduction de la durée de la combustion résultent de la combustion du catalyseur riche en carbone'dans un gaz à faible concentration en oxygène et de la combustion du catalyseur pauvre en carbone dans un gaz à forte concentration en oxygène au lieu d'une concentration constante de l'un ou l'autre des élé 'ents de la réaction dans le récipient.

Ceci est un exemple de l'utilité de récipients basés sur le principe de la circulation en contre-courant de la ma- tière pulvérulente et du gaz, où existent des degrés de concen- tration, ces degrés étant positifs autant que négatifs de telle sorte que l'effet de contact de la masse dans la réaction dé- sirée est plus ou moins uniforme d'un bout à l'autre du réci-

pient.

Un pareil phénomène peut être utilisé dans de nombreuses réactions où les gaz réagissent sur certaines matières solides ou les soumettent à un traitement tel que la chloruration des matières solides, le séchage de substances solides, le grillage de minerais, la carbonisation ou l'oxydation partielle de la houille, l'absorption des gaz par des matières solides, l'épura- tion des gaz, la production de fer carbonyle au moyen d'oxyde de fer et d'oxyde de carbone, etc.

Pendant leur passage à travers la zone de réaction 10 et la zone de régénération 93, les particules du catalyseur sont maintenues à l'état fluidifié de telle sorte qu'elles s'écoulent comme un liquide. Pour maintenir les particules du catalyseur à l'état de fluidité on maintient la vitesse des vapeurs s'élevant dans la zone de réaction 10 et celle du ou des gaz s'élevant dans la, zone de régénération 93 entre 0. 5 et 3 pieds environ par seconde. En établissant les dispositifs favorisant le contact dans les récipients 10 et 93 on peut assurer un meilleur réglage de la chaleur à l'intérieur de la masse en réaction. En élevant ou en abaissant la température de circulation dans les tubes de chauffage, on peut maintenir n'importe quel degré de température désiré dans.la tour.

Le présent procédé constitue aussi un per- fectionnement aux autres récipients qui ne renferment aucun dispositif destiné à favoriser le contact, en ce sens qu'on évite la formation de cheminées ou carneaux et qu'on obtient une meilleure agitation et un meilleur contact entre les particules solides et les gaz ou vapeurs.

Bien que deux formes de récipient aient été représen- tées pour les zones de réaction et de régénération, il est bien entendu que d'autres types d'appareils tels que des tours à empilages ou des tours à disques et tourteaux peuvent être em- ployés pour assurer un contact intime entre les particules solides, les gaz ou les vapeurs, etc. les particules solides étant maintenues à l'état fluidifié de telle sorte qu'elles s'écoulent de 'haut en bas à travers la tour ou le récipient comme une masse fluidifiée.

L'invention .n'est pas limitée au cracking catalytique des hydrocarbures et peut être utilisée pour d'autres réactions catalytiques comme par exemple la syn- thèse des hydrocarbures à partir de l'oxyde de carbone et de l'hydrogène, l'hydrogénation, la déshydrogénation, l'alkylation, l'isomérisation, la polymérisation, etc.

L'invention se prête à une certaine souplesse en ce qui concerne l'addition ou l'enlèvement de gaz ou de catalyseurs d'une partie quelconque du récipient de réaction. Par exemple, on peut ajouter ou enlever une certaine quantité de catalyseur des différentes plaques, et de même on peut ajouter ou retirer du gaz de chaque plaque, ce dernier système nécessitant un dispositif séparateur du catalyseur pour ramener celui-ci dans le récipient. Dans la variante représentée sur la figure.5, la conduite 200 est représentée comme pourvue de branchements à vannes 204, 206 et 208 pour ajouter du catalyseur ou des parti- cules solides aux couches 158,156 et 155 respectivement-., du récipient 130.

Une autre conduite 210 est représentée comme étant pourvue de branchements à vannes 212, 214 et 216 pour enlever du catalyseur ou des particules solides des couches 158, 156 et 155 respectivement du récipient 130.

L'invention n'est pas limitée aux exemples représen- tés sur les dessins, ni aux détails donnés dans la description, diverses modifications pouvant y être apportées sans s'écarter de l'esprit de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS 1) Procédé pour favoriser le contact entre un fluide gazeux et des particules solides qui consiste à maintenir une série de couches, convenablement espacées, les unes au-dessus des autres,de particules solides fluidifiées se comportant comme un liquide dans une zone de contact en y faisant passer le gaz de bas en haut, à introduire le fluide gazeux à la partie inférieure de cette zone de contact, à introduire les particules solides dans une couche supérieure de particules fluidifiées dans cette zone de contact, à régler la vitesse du fluide gazeux de manière que les particules solides dans les couches soient maintenues dans des conditions où elles se comportent comme un liquide,

à enlever des particules solides d'une couche inférieure de particules fluidifiées dans cette zone de contact et du fluide gazeux au sommet de celle-ci, à maintenir approximativement constante l'épaisseur de chacune des couches de particules solides fluidifiée se comportant comme un liquide en enlevant des particules solides de la sur- face supérieure de chaque couche à un niveau prédéterminé, et à faire passer les particules enlevées de la couche supérieure par un passage vertical- limité pour les amener à la couche qui se trouve immédiatement en-dessous.

2) Procédé pour favoriser le contact entre un fluide gazeux et des particules solides qui consiste à maintenir une série de couches convenablement espacées 'les unes au-dessus des autres de particules solides fluidifiées dans des condi- tions où elles se comportent comme un liquide, dans une zone de contact en y faisant passer de bas en haut un fluide gazeux, à introduire un fluide gazeux à la partie inférieure de cette zone de contact, à introduire les particules solides dans la couche la plus élevée de particules fluidifiées dans cette zone de contact, à régler la vitesse du fluide gazeux de manière que les particules solides des différentes couches soient main- tenues dans des conditions assimilables à l'état linuide, à enlever des particules solides d'une partie inférieure de cette zone de contact et du fluide gazeux au sommet de cette zone,

à régler l'épaisseur de la couche de particules en faisant écouler les particules solides fluidifiées du sommet de la couche la plus élevée à la couche située immédiatement en-dessous par un passage vertical limité allant de la surface supérieure de la couche la plus élevée à la couche située Immédiatement en- dessous et par l'espace situÉ entre ces couches de manière que sur leur parcours d'une couche à la suivante les particules dans le passage limité ne soient pas en contact avec le fluide gazeux ascendant.

3) Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en ce qu'une partie au moins des particules solides à l'état flui- difié sont enlevées d'une couche située au-dessus de la couche de particules solides fluidifiées qui se trouve au fond.

4) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le fluide gazeux est un hydrocarbure qu'il s'agit de convertir en un combustible pour moteur, que les particules solides comprennent un catalyseur de conversion et que la zone de contact est une zone de conversion @aintonue dans des con- ditions de conversion désirées.

5) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le fluide gazeux quittant le sommet de la zone de contact contient des particules solides entraînées et qu'une partie au moins des particules entraînées sont séparées du fluide gazeux sortant et ramenées à une couche supérieure de la <Desc/Clms Page number 11> zone de contact.

6) Procédé pour le traitement de particules solides finement divisées par des gaz, qui consiste à maintenir dans une zone limitée un courant de gaz ascendant et une série de couches superposées de particules solides continuellement changeantes supportées d'une manière perméable, à envoyer le gaz dans cette zone limitée, la vitesse du courant de gaz ascen- dant étant en même temps réglée de manière que les particules solides des différentes couches sont mises en suspension dans le gaz et maintenues à un état fluidifié coulant, à envoyer des matières solides dans celle des couches superposées située au sommet, à enlever les matières solides fluidifiées de la partie supérieure de chacune des couches en les faisant passer par dessus un déversoir dont la hauteur règle le.ni veau fluide de la couche,

à conduire dans une couche inférieure le courant descendant de particules solides venant de celle des couches su- perposées qui se trouve au-dessus, à enlever de cette zone limitée les particules solides déversées de la couche située au fond et retirer le gaz d'une section supérieure de la zone limitée..

7) Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le chargement des particules solides sur la,couche su- périevre se fait en amenant les particules solides descendantes venant de l'extérieur de la zone confinée au moins au niveau fluide de cette couche.

8) Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les particules solides amenées à chacune des couches y sont reçues à un niveau situé en-dessous de celui auquel les particules solides s'écoulent de cette couche.

9) Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la vitesse des gaz ascendants est comprise dans une gamme allant de 0,5 à 3,00 pieds par seconde.

10) Procédé pour le traitement de particules solides finement divisées par des gaz, qui consiste à maintenir une masse de gaz ascendante dans une zone limitée, à maintenir une série de couches superposées de particules solides 'continuelle- ment changeantes., supportées d'une manière perméable, s'éten- da.nt horizontalement en tra.vers de l'espace clos et convenable- ment espacées l'une de l'autre, à faire passer le courant ascen- dant de gaz au travers dès couches à une vitesse permettant de maintenir'les particules solides des différentes couches en suspension dans le gaz et à l'état fluidifié pour former un niveau fluide;

à amener le gaz dans une section inférieure de cette zone limitée, à retirer le gaz d'une section supérieure de cette zone, à amener les particules solides à celle des cou- ches superposées la plus élevée, à régler la hauteur du niveau fluide de chaque couche, à conduire les particules solides du niveau fluide réglé de la couche située le plus bas à travers la couche à l'extérieur du courant de gaz, à faire tomber les particules solides suivant un parcours s'étendant du niveau fluide réglé d'une couche à travers cette couche et à travers l'espace situé en-dessous et à décharger ces particules soli- des tombantes sur la coùche située immédiatement en-dessous à un niveau inférieur au niveau réglé du fluide.

11) Procédé de conversion d'hydrocarbures, qui consiste à introduire des vapeurs d'hydrocarbures à la partie inférieure d'une zone de conversion, à introduire des particules catalyti- ques solides finement divisées à la partie supérieure de cette zone de conversion, la circulation des vapeurs d'hydrocarbures net des particules solides du catalyseur à travers cette zone <Desc/Clms Page number 12> de conversion se faisant de façon générale en contre-courant., cette zone de conversion étant maintenue' dans les conditions assurant la conversion, à régler la.

vitesse des vapeurs d'hy- drocarbures pour maintenir les particules de catalyseur soli- des dans des conditions fluidifiées comparables à l'état liquide dans cette zone de conversion, à' retirer les particules de catalyseur de la partie inférieure de cette zone de conver- sion et les produits de réaction à l'état de vapeurs et. de gaz de la partie supérieure de cette zone de conversion, à introduire les particules de catalyseur enlevées dans la partie supérieure d'une zone de régénération, à introduire le gaz régé- nérateur dans la partie inférieure de cette zone de régénéra- tion,

la circulation des particules de catalyseur et du gaz régénérateur se faisant de façon générale en contre-courant et la vitesse du gaz régénérateur étant choisie de manière à main- tenir les particules de catalyseur dans des conditions de flui- dité comparables à l'état liquide dans cette zone de régénéra- tion, à retirer les particules de catalyseur régénéré de la partie inférieure de cette zone de régénération et à ramener à la partie supérieure de la zone de conversion les particules de catalyseur régénéré retirées.

12) Procédé de cracking d'hydrocarbures en présence d'un catalyseur de cracking pulvérulent, qui consiste à intro- duire des vapeurs d'hydrocarbures à la température de cracking à la partie inférieure d'une zone de cracking et d'introduire les particules de catalyseur pulvérulentes dans la. partie su- périeure de cette zone de cracking où la.

circulation des vapeurs d'hydrocarbures et des particules de catalyseurs se fait de façon générale en contre-courante à régler la vitesse des va,- peurs de façon que les particules de catalyseur se trouvent à l'état fluidifié sec dans cette zone, à retirer les particules solides sèches du fond de cette zone de cracking et les vapeurs après cracking du sommet de cette zone de cracking, les parti- cules fluidifiées étant maintenues en une série de couches con- venablement espacées disposées l'une en-dessus de l'autre sépa- rées par des passages de raccordement verticaux limités,

de façon que les vapeurs s'élèvent à travers les couches pour fluidifier les particules de catalyseur solides qui les consti- tuent tandis que les particules de catalyseur fluidifiées pas- sent d'un niveau prédéterminé d'une couche supérieure à une couche intérieure par le passage vertical et que les particules de catalyseur épuisées à proximité du fond de la zone de cracking en-dessous de l'entrée des vapeurs d'hydrocarbures sont chauffées par échange de chaleur indirect et nettoyées par un gaz extracteur.

13) Procédé de régénération des particules de cata- lyseur solides contaminées recouvertes de dépôts carbonés, qui consiste à introduire les particules de catalyseur contaminées à la partie supérieure d'une zone de régénération et le gaz régénérateur à la. partie inférieure de cette zone, de façon que la circulation des particules de catalyseur et celle du gaz se fasse en contre-courant, à régler la vitesse du gaz ré- générateur pour fluidifier les particules de catalyseur et à, enlever les particules de catalyseur régénérées de la partie inférieure de cette zone de régénération.

14) Procédé de régénération de particules de cataly- seur solides contaminées recouvertes d'un dépôt carboné, qui consiste à introduire les particules de catalyseur contaminées à la partie supérieure d'une zone de régénération et un gaz régénérateur à la partie inférieure de cette zone de façon que la circulation des particules de catalyseur et celle du gaz se fassent en contre-courant,, à régler la vitesse du gaz régéné- rateur pour fluidifier les particules de catalyseur et à enlever <Desc/Clms Page number 13> les particules de catalyseur régénérées de la partie inférieure de cette zone de régénération,

cette dernière étant pourvue de plaques perforées convenablement espacées et de tubulures de décharge entre ces plaques de manière que le gaz régénérateur s'élèverà travers les perforations des plaques perforées et à travers les particules de catalyseur se trouvant sur ces pla- ques pour fluidifier les particules de catalyseur et assurer un contact intime entre le gaz régénérateur et les particules de catalyseur, ces particules s'écoulantde haut en bas d'une plaque à l'autre par les tubulures de décharge.

15) Procédé suivant la revendication 14, caractérisé en ce que de la chaleur est soustraite au gaz régénérateur entre certaines des plaques.

16) Appareil pour mettre en contact des particules finement divisées avec un agent gazeux, comportant un grand récipient vertical, une série de plateaux perforés convenable- ment espacés l'un de l'autre dans le sensvertical à l'intérieur de ce récipient, une tubulure séparée passant à travers chacun de ces plateaux et dont l'extrémité supérieure se termine sous le plateau adjacent situé au-dessus tandis que l'extrémité inférieure se termine au-dessus du plateau adjacent situé en- dessous mais non à un niveau plus élevé que l'extrémité supé- rieure de la tubulure passant à travers le plateau sous=jacent, un tuyau communiquant avec l'extrémité supérieure de ce réci- pient pour amener sur le plateau perforé le plus élevez-les particules solides finement divisées avec lesquelles il faut favoriser le contact,

un second tuyau passant à travers le plateau situé le plus bas et se terminant en-dessous du plateau super-jacent pour enlever les particules solides finement di- visées du plateau situé le plus bas, un conduit communiquant avec l'extrémité inférieure du récipient pour y introduire un agent gazeux en-dessous de'ce plateau inférieur, un second con- duit communiquant avec l'extrémité supérieure du récipient au- dessus du plateau le plus élevé pour enlever l'agent gazeux de ce récipient et un dispositif pour refouler l'agent gazeux de bas en haut à travers les perforations de ces plateaux à une vitesse réglée pour supporter ces particules solides finement divisées sur ces plateaux et les maintenir à un état fluide, quasi-liquide,

de manière que l'introduction continue de particules solides finement divisées sur le plateau le plus élevé fait passer ces particules fluidifiées par les dites tubulures d'un plateau au plateau sous-jacent.

17) Appareil pour assurer le contact entre des par- ticules finement divisées et un agent gazeux comportant un récipient vertical allongé, une série de plateaux perforés convenablement espacés entre eux dans le sens vertical à l'intérieur de ce récipient, une tubulure séparée traversant chacun de ces pla- teaux, l'extrémité supérieure de chacune de ces tubulures se terminant en-dessous du plateau super-jacent et l'extrémité inférieure au-dessus du plateau sous-jacent et plus bas que l'extrémité supérieure du conduit qui passe à travers ce pla- teau sous-jacent, un tuyau communiquant avec l'extrémité supé- rieure du récipient pour introduire les particules solides fine- ment divisées qu'il s'agit de mettre en contact avec le gaz,

vn second tuyau passant à travers le plateau situé le plus bas et se terminant en-dessous du plateau super-jacent pour enlever des particules solides finement-divisées du plateau le plus bas, un conduit pour introduire un agent gazeux dans le récipient en-dessous de ce plateau, un conduit communiquant avec l'extré- <Desc/Clms Page number 14> mité supérieure de ce récipient au-dessus du plateau le plus élevé pour retirer l'agent gazeux du récipient et un dispositif pour refouler l'agent gazeux de bas en haut à travers les per- forations de ces plateaux à une vitesse réglée pour maintenir ces particules solides à un état fluide, quasi-liquide,

de ma- nière que l'introduction continue de particules solides fine- ment divisées sur le plateau le plus élevé fasse s'écouler ces particules fluidifiées par les tubulures sur le plateau sous- jacent.