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PERFECTIONNEMENTS A UN .PROCEDE DE CONVERSION DES HYDROCARBURES.
La présente invention est relative, d'une manière générale, au pro- cédé de conversion des hydrocarbures comportant la mise en contact de leurs vapeurs, à des températures de conversion, avec un catalyseur de conversion en poudre en masse dense fluide dans une zone de réaction, et la régénération du catalyseur par mise en contact de celui-ci, sous une forme similaire, avec un gaz de régénération contenant de l'oxygène dans une zone de régénérationo Plus particulièrement, la présente invention a pour objet un procédé et un dispositif de circulatiin du catalyseur, dans un sens et dans l'autre., entre une masse ca- talytique à régénérer dans une chambre de régénération,
et une masse catalytique réagissante dans une chambre à réaction superposée directement à la chambre de régénérationo Cette circulation comprend le soutirage du catalyseur usé de la masse de catalyseur réagissante et son écoulement par gravité dans la partie inférieure de la masse de catalyseur à régénérer, pendant que l'on soutire le catalyseur du point le plus bas de la masse de catalyseur en régénération pour le faire monter, sous forme fluide, dans la partie inférieure de la masse de catalyseur réagissante uniquement sous l'effet de la pression "fluistatique" de la masse de catalyseur en régénération et de la pression appliquée sur sa surface et sans avoir recours à des tuyaux déquilibre de pression fluistatique, "stand pipe",
colonnes montantes ou autres dispositifs analogues désignés dans la suite du texte simplement par le terme "colonnes montantes". Dans le mode de réalisation préférée on introduit la matière première destinée à être trai- tée sous la forme liquide dans le courant de catalyseur régénéré qui monte sous forme fluide de la chambre de régénération à la chambre à réaction pour réduire substantiellement la densité du courant ascendante
Plus particulièrement, l'invention convient spécialement à la con- version catalytique d'hydrocarbures à point d'ébullition élevé tels que le gas oil etc.. en hydrocarbures à point d'ébullition bas tels que ceux compris dans l'intervalle distillatoire de l'essence.
Quoique l'on décrira ci-dessous l'in- vention plus particulièrement en relation , avec la conversion catalytique d'hy- drocarbures à température d'ébullition élevée, il est bien entendu que celle-ci a un domaine d' application plus étendu et peut par conséquent être appliquée, dans son économie générale, à des systèmes fluidifiés dans lesquels on fait cir-
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culer en continu un produit pulvérisé entre les zones de contact.
La conversion catalytique des hydrocarbures dans un système fluidi- fié comportant le transfert continu de courants de catalyseur fluidifié entre des chambres distinctes comprenant des zones de réaction et de régénération est d'usage courant dans la technique du raffinage du pétrole. De tels systèmes exigent habituellement des conduites de transfert étendues pour soutirer le ca- talyseur d'une chambre ou zone et le faire passer en mélange avec un courant de fluide de transport à P autre chambre ou zone.
Les zones de réaction et de régénération sont maintenues normalement à des pressions différentes; il en résulte la nécessité, lors du passage du ca- talyseur fluidifié de la zone de basse pression à la zone de haute pression, d'augmenter la pression appliquée au catalyseur fluideo On utilise généralement, pour réaliser l'augmentation de pression appliquée désirée, des colonnes montan- tes. A la base de la colonne montante, on peut décharger le catalyseur dans une conduite de transport pour le mettre en contact avec un courant dhuile ou de vapeurs d'huile, lorsque la conduite de transport aboutit au réacteur, ou avec un courant d'un gaz contenant de l'oxygène, lorsque la conduite de transport aboutit au régénérateur.
La présente invention a particulièrement pour objet l'élimination complète de la nécessité d'une colonne montante quelconque autre qu'une conduite de transfert verticale pour l'écoulement vers le bas du catalyseur usé d'un réacteur vers un régénérateur situé directement au-dessous de lui. On soutire directement le catalyseur de la partie inférieure du lit de catalyseur consti- tuant la phase dense dans la zone de régénération et on introduit celui-ci dans la conduite de transport à la même densité et sous la même pression que le ca- talyseur se trouvant dans la partie inférieure du régénérateur. La pression mise en oeuvre est uniquement celle qui existe dans toute la zone inférieure du lit de régénération.
Cette pression est constituée par la pression "fluis- tatique" provenant de la profondeur du lit de régénération en phase dense et par la pression appliquée sur la sur-face supérieure du lit de régénération.
Un autre avantage important résultant du fait que 1?on soutire directement le catalyseur de la partie inférieure du lit de régénération au lieu de le soutirer d'un endroit plus élevé., est constitué par la possibilité éventuelle qua tout le catalyseur de la zone de régénération de quitter cette zone de régénération pour retourner dans la zone de réaction.
Si l'on soutire le catalyseur en un point situé sensiblement au-dessus du bas de la zone de régénération, le cata= lyseur le plus grossier aura tendance à s'accumuler dans une poche et à rester dans celle-ci en circulant seulement dans les régions inférieures et légèrement plus denses du lit de régénérationo
Pendant l'opération d'un appareil de cracking catalytique à cataly- seur fluidifiée il est très difficile et parfois il est impossible d'éviter des changements soudains occasionnels dans le niveau de la surface supérieure des lits à phase dense dans lesquels ont lieu la régénération et la réaction. La présente invention a pour objet un dispositif qui fonction-ne dune façon satis- faisante avec différents niveaux du lit de régénésation.
Par exemple si une variation quelconque de la composition de l'huile..., ou de la manière dont elle réagit avec le catalyseur provoque la perte soudaine de la faculté du catalyseur de se déposer, on peut faire passer en quelques minutes une grande partie du lit de régénération à travers un séparateur cyclone; il est désirable que le dispo- sitif puisse continuer à fonctionner en dépit d'un abaissement brusque du niveau du lit qui résulte de cette opération. Il arrive également que l'utilisation d'un catalyseur possédant une activité exceptionnellement élevée ou faible rende souhaitable le travail à un niveau du lit exceptionnellement bas ou élevé pen- dant un certain laps de tempso Il est souhaitable que le dispositif puisse ad- mettre de telles variations dans les conditions opératoires.
Etant donné Inaction hautement érosive du catalyseur en poudre, spé- cialement dans les conditions de température élevée et de grande vitesse décou- lement, on a jugé jusqu'à présent nécessaire d'éliminer autant que possible les coudes brusques dans le système des conduites de transfert., et d'éliminer autant que possible l'utilisation de dispositifs qui seraient érodés d'une façon impor- tante en provoquant une fermeture prématurée du système pour remplacer ou répa- rer les éléments endommagés.
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La présente invention a en conséquence pour objet un dispositif à catalyseur fluide simple, efficace et économique pour l'écoulement continu cy- clique d'un matériau solide, finement divisé, entre des zones de contact distinc- tes superposées, dans lequel les conduites de transfert pour le produit fluidi- fié sont disposées de façon à permettre son passage d'une' zone à une autre, sui- vant deschemins sensiblement rectilignes et dans lequel on peut contrôler l'é- coulement du produit de façon à réduire au minimum l'érosion de l'équipement en conduites de transfert.
la présente invention a également pour objet un système fluidifié destiné à la circulation continue d'un matériau solide finement divisé entre des zones de contact superposées, système dans lequel les conduites de transfert procurent des chemins sensiblement rectilignes et verticaux au courant cycli- que du matériau solide fluidifié entre les zones, dans lequel on injecte,, dans la conduite de transport dans une direction axiale et vers le haut, un fluide de transport destiné à réaliser le transfert du matériau de.la zone inférieure à la zone supérieure, et dans lequel l'appareillage de contrôle du courant de matériau entre les conduites de transfert et les zones de contact est exposé, dans une proportion minimum, à l'action érosive du matériau solide.
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On va décrire maintenant, à titre d'illustration des possibilités de mise en.oeuvre de l'invention, sans aucun caractère limitatif de la portée de celle-ci, un mode de réalisation pris à titre d'exemple et représenté sur le dessin schématique annexé sur lequel la figure unique représente une coupe, en élévation, d'une unité de cracking catalytique à catalyseur fluide,, unité comprenant des zones de réaction et régénération superposées contenues dans un seul récipiento
En se référant au dessin, on voit que le réacteur et le régénérateur d'un système de cracking à catalyseur fluide sont superposés dans un seul ré- ceptacle ou récipient 5 dans lequel la zone supérieure ou zone de réaction est séparée de la zone inférieure,ou zone de régénération par le fond inférieur 6 du réacteur.
La zone de réaction est munie d'une cloison verticale 7 s'élevant à partir du fond 6 du réacteur jusqu9à un point situé sous le niveau présumé du lit de catalyseur en phase dense, et ceci d'un côté de la zone de réaction.
Une grille horizontale 8 disposée à la partie inférieure du réacteur sert de support pour le lit de catalyseur et réalise une zone de répartition 9 pour le mélange fluidifié de catalyseur et de vapeurs d'huile, introduit par une entrée 10 prévue dans le fond 60 Le catalyseur fluide de la phase dense 11 du réacteur passe au-dessus du sommet de la cloison 7 ou à travers un ou plusieurs auvents horizontaux (non représentés) disposés en pente à partir du lit de réaction, dans un chenal vertical dépuration 12 comportant une sortie 13 à travers le fond 6 à sa partie inférieure.
La zone de régénération comporte, à sa partie inférieure, un puits ou chenal 14 disposé en son centre et constitué par un élément annulaire 15 sré- levant à partir du fond du récipient 5 En une position intermédiaire sur la longueur de Isolément annulaire 15 est disposée une grille 16, annulaire, qui s'étend horizontalement entre l'élément 15 et les parois latérales du récipient 5. L'espace 17, situé sous la grille annulaire 16, forme une chambre de répar- tition pour le gaz contenant de 1-'oxygène., qui est admis par l'entrée 18 et ré- parti uniformément à travers la grille 16 dans la phase dense 19 du régénérateur.
On soutire le catalyseur régénéré de la phase dense 19 par la conduite verticale 20. On soutire directement le matériau en phase dense de la zone in- férieure de la phase dense 19 et on le fait passer dans la conduite 20 dans la- quelle on réduit sensiblement sa densité pour qu'il s'écoule vers le haut dans la zone de répartition 9o Il est bien entendu que le puits 14 n'est nullement une colonne montante étant donné que sa hauteur est très faible et de dimension relative insignifiante par rapport à l'épaisseur de la phase dense 19. Le puits 14 sert uniquement à protéger la conduite 20 des gaz servant à la régénération, introduits à travers la' grille 16.
La pression, qui règne au fond de la phase dense 19, ne diffère pas de la pression qui existe à l'entrée de la conduite 20 et la densité du matériau est la même à l'entrée de la conduite 20 que dans tout le reste de la région inférieure de la phase dense 19. Il importe que le puits 14 s'étende seulement sur une courte distance (environ 0,30 à 1,50 m) au-dessus
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de la grille annulaire 16, étant donné qu'autrement il aurait une influence sur le fonctionnement de tout le système dans le cas du niveau bas du li-t, et que l'invention a pour objet, entre autre, d'éviter tout dispositif qui pourrait influencer le fonctionnement à un niveau bas. En vérité, le puits 14 n'est pas absolument essentiel au fonctionnement du système et peut être complètement sup- primé.
L'entrée de la conduite 20 ne s"étend pas sensiblement sous la grille 16, et peut même être disposée à une faible hauteur au-dessus de celle-ci; il n'est pas absolument nécessaire qu'elle se trouve suffisamment près du fond de la phase dense 19, ce qui permet de profiter de la pression fluistatique prove- nant de la profondeur de la phase dense 19 et éviter ainsi la nécessité d'une colonne montante.
Un système de conduites detransfert, pour la circulation continue du catalyseur fluidifié entre la phase dense 11 du réacteur et la phase dense 19 du régénérateur, est constitué par la conduite verticale rectiligne 20 for- mant une conduite de transport du puits 14 à l'entrée 10 du réacteur et la con- duite rectiligne verticale 21, formant une colonne montante de la sortie 13 du chenal d'épuration 12 du réacteur jusqu'à un point inférieur du lit du régéné- rateur, situé de préférence sous l'extrémité supérieure du puits 14, comme re- présenté sur le dessin. Le catalyseur provenant de la colonne montante 21 est ainsi mis en contact avec le gaz contenant de l'oxygène montant à travers la grille 16 et doit renverser sa direction d'écoulement,
ce qui entraîne son as- cension sous forme d'un mélange convenable avec le gaza Le puits 14 étant im- mergé dans le lit dense 19, est alimenté constamment en catalyseur à partir du lit.
La conduite 20 sert de conduite de transport pour véhiculer le ca- talyseur régénéré actif en même temps que les vapeurs d'hydrocarbures, qui sont de préférence vaporisées instantanément par contact avec le courant de cataly- seur chaud, dans le réacteur, et la conduite 21 sert de colonne montante pour véhiculer le catalyseur usé de l'épurateur 12, pour le renvoyer au régénérateur en vue de sa régénération et de sa recirculation ultérieure dans un cycle con- tinu.
Conformément au procédé., objet de l'invention, on introduit le cou- rant d'alimentation hydrocarboné, de préférence préalablement chauffé, avec ou sans vaporisation, et avec ou sans un milieu dispersant tel que la vapeur d'eau, dans le récipient 5 par une vanne d'injection 22 comportant une tige creuse allongée 23 et un bouchon de fermeture 24 à pointe creuse, en une quantité con- trôlée à partir d'une origine non figurée.
La vanne d'injection est fixée de façon amovible à la plaque de fermeture extrême d'un raccord 25 disposé dans la paroi inférieure du récipient 5. La tige creuse 23 de la vanneest enligne (axialement) avec la conduite de trans- port 20. Le bouchon de fermeture 24 à pointe creuse, disposé à l'extrémité avant de la tige creuse 23, peut pénétrer dans l'extrémité de la conduite de transport 20 pour régler le passage entre la conduite de transport et le puits 14.
La vanne d'injection peut se déplacer longitudinalement, grâce à un joint glissant muni d'une garniture, entre la plaque de fermeture extrémité du raccord et la tige de la vsnne, au moyen dune timonerie exterieure, représentée dans son ensemble par le nombre de référence 26, timonerie actionnée manuellement par la manivelle 27 ou bien par tout moyen habituel de contrôle tel quun cylindre hydraulique ou pneumatique 28 relié à une source de pression 29. Ce dernier moyen, étant un dispositif bien connu pour commander des mécanismes de contrô- le automatiques, il n'a pas semblé nécessaire d'en donner une description plus détaillée.
La vanne d'injection est en communication libre constante avec la conduite de transport 20 de façon que la charge hydrocarbonée passant par la tige creuse 23 de la vanne, soit déversée de la pointe creuse du bouchon de la vanne dans la conduite de transport en direction axiale et sensiblement au cen- tre de l.a conduite de transport 20.
Lorsque le mécanisme extérieur de contrô- le est commandé pour ramener la vanne 22 de sa position la plus avancée, le bouchon de fermeture 24 de la vanne quitte son siège, qui se trouve à l'extremi- té de la conduite de transport 20, ce qui met en communication le puits 14 du régénérateur et la conduite de transport de façon que le catalyseur fluidifié du lit dense puisse passer librement par le puits 14 dans l'extrémité ouverte
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de la conduite de transporta La vaporisation des hydrocarbures dans la condui- te de transport 20 "aère" le catalyseur qui y est contenu en formant une suspen- sion moins dense.
On injecte de préférence les hydrocarbures liquides vertica- lement et vers le haut en un courant très rapide pour faciliter l'écoulement du catalyseur vers le haut dans la conduite de transport 20. Une grande partie du courant liquide est vaporisée, mais on ne peut pas dire que le courant sera toujours complètement vaporisé, parce qu'une partie de celui-ci sera entraînée vers le haut non par vaporisation, mais par dépôt sur des particules de cataly- seur.
La profondeur du puits 14 est si faible qu'il ne peut s'y produire qu'une épuration très limitée. Dans la plupart des installations, il n'y a pas besoin d'introduire, dans le puits, de la vapeur deau ou- un autre gaz d'épura- tion. Cependant, si on le désire, on peut injecter de la vapeur d'eau par l'o- rifice d'admission 30 dans la partie inférieure du puits 14 pour épurer le cata- lyseur soutiré du lit 19, en le débarrassant des produits gazeux de régénération et pour diminuer la densité du catalyseur dans le puits, de façon à faciliter l'écoulement du catalyseur de la portion principale du lit dense 19 contenu dans le régénérateur dans le puits 14, et du puits 14 dans la conduite de transport 20.
Etant donné la différence de pression, qui existe entre la phase dense 19 du régénérateur et la conduite de transport 20, le mélange catalyseur-vapeurs d'hydrocarbures -vapeur deau qui se trouve dans la conduite de transport s'élè- ve à travers cette conduite dans la zone de répartition 9 située sous le lit dense du réacteur.
Le mélange catalyseur-huile-vapeur d'eau monte à travers la condui- te de transport 20 à une vitesse de l'ordre de 4,5 à 18,3 m/seco et de préféren- ce à une vitesse de 9,1 m/s. et à une densité de l'ordre de 1,6 à 80 Kg/m3 et de préférence de 48 Kg/m3, dans la zone de répartition 9 sous la grille 8 qui supporte le lit de catalyseur dense du réacteur. Lors de son passage à travers la grille, le courant d'alimentation du réacteur subit une légère chute de pression.
On maintient le lit dense de catalyseur dans lé réacteur à une den- sité de l'ordere de 224 à 720 Kg/m3 et de préférence d'environ 560 Kg/m3a Etant donné l'augmentation considérable de la section d'écoulement lors du passage de la conduite de transport dans le réacteur, il y a une diminution importante correspondante de la vitesse de la charge d'alimentation du réacteur; il en résulte que la vitesse moyenne du courant gazeux s'élevant à travers le lit den- se est réduite à une valeur de 1?ordre de 0,15 à 1,50 m/sec, et de préférence 0,45 m/seco On maintient normalement le réacteur à une pression inférieure à celle du régénérateur.
La pression à l'intérieur du lit dense du réacteur peut être par exemple de l'ordre de 0,35 à 3,5 Kg/cm2, de préférence de 0,7 Kg/cm2, alors que la pression qui règne dans le lit dense du régénérateur peut être de l'ordre de 0,7 à 4,2 Kg/cm2, de préférence d'environ 1,05 Kg/cm.
Apres un séjour d9une durée convenable dans le lit dense du réacteur, les produits gazeux de conversion passent dans le volume de séparation 31 situé au-dessus du lit dense, entraînant avec eux une proportion relativement fasbl e de particules de catalyseur. Un tel entraînement peut être de l'ordre de 0,2 à 2% et habituellement denviron 1% de la charge de catalyseur total dans le réacteur. Avant de sortir du réacteur, les vapeurs et le catalyseur entraîné peuvent 'être dirigés pour passer à travers un appareil convenable de séparation gaz/solides tel que le séparateur cyclone 32 à un seul étagea Dans le séparateur 32, on sépare la masse du catalyseur entraîné des vapeurs du produit de conver- sion et on la renvoie par un conduit 34 au lit dense du réacteur.
Dans une va- riante, le catalyseur qui retourne par le conduit 34 peut passer dans le lit dense 11 du réacteur ou, comme.représenté, sur le dessin, il peut passer direc- tement dans le chenal d'épuration 12. Les produits gazeux de la conversion pro- venant du séparateur cyclone 32,avec une- faible partie du catalyseur non récu- péré, passent par un. orifice de sortie 33 pour se rendre dans un dispositif de récupération convenable, non représenté. On maintient le niveau du lit dans le réacteur à une hauteur sensiblement constante au-dessus de l'extrémité su- périeure de la cloison 7 séparant le lit de réaction 11 du chenal d'épuration 12.
Le catalyseur épuisé du lit 11 de réaction passe en un courant continu au- dessus de 1 ' extrémité supérieure de la cloison ou barrière 7, ou bien par des auvents, dans le chenal d'épuration 12 dans lequel il descend à contre-courant
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avec un flux d'un milieu dépuration tel que la vapeur d'eau, milieu qui est in- troduit à la base du chenal 12 par une entrée 35 comportant un dispositif de répartition.
Les produits gazeux épurés provenant du chenal 12 s'élèvent dans la zone de séparation 31 pour être séparés, en même temps que les produits gazeux de réaction s'élevant de la phase dense Il constituée par les particules de catalyseur entraînée par le séparateur 32, comme décrit précédemment., L'"aération" réalisée par le milieu d'épuration, qui pénètre par l'ouverture 35, permet de contrôler la densité du lit de catalyseur dans le chenal d'épuration 12 et permet ainsi un contrôle supplémentaire de l'accroissement de pression à la base de la colonne montante 21, d'une manière qui sera décrite ultérieure- ment.
Le catalyseur épuré est soutiré à partir'de la base du chenal 12 par la colonne montante 21 qui s'étend verticalement vers le bas à travers le lit dense du régénérateur jusqu'à un point ditué légèrement au-dessus de la grille 16 du régénérateur. On a disposé, à la place de la vanne coulissante habituelle, une vanne à clapet 36 à la base de la colonne montante du réacteur. La vanne 36 à clapet peut se déplacer axialement à la colonne montante 21 et peut être contrôlée dans son déplacement longitudinal de 19 extérieur du récipient 5 par tout dispositif de contrôle manuel ou automatique tel que le volant 37.
Bien que l'on ait représenté sur le dessin une vanne à clapet du type habituel,; on peut, bien entendu, utiliser une vanne semblable à la vanne d'injection 22, as- sociée à la conduite de transport 20, et alors on peut injecter, si on le désire, un milieu d'"aération" dans la colonne montante par la vanne creuse. La charge statique., provenant de la hauteur du lit dense qui se trouve dans le chenal. d'é- puration, et la longueur de la colonne montante 21 font que le point de pression maximum dans le système est l'extrémité inférieure de la colonne montante, de façon que le catalyseur dense s'écoule facilement par la vanne à clapet dans le régénérateur.
En passant à travers la vanne à clapet 36, il en résulte nor- malement une chute de pression de 0,14 à 0,21 Kg/cm2, permettant ainsi un con- trôle de l'écoulement du catalyseur et empêchant un retour du gaz du lit de ré- génération dans la colonne montante.
Dans le régénérateur, le gaz contenant de 1 oxygène, par exemple de l'air, s'élevant à partir de centrée 18 à travers la grille 16 dans le lit de catalyseur dense 19 sert à brûler le coke déposé en débarrassant de celui-ci les particules de catalyseur. Les produits gazeux de la régénération passent à travers la phase dense 19 dans une zone de séparation ou phase diffuse 38, entraînant avec eux une proportion relativement faible de particules de cataly- seur. On fait passer les produits gazeux de la régénération et le catalyseur entraîné dans la phase diffuse 38 à travers un appareil convenable de sépara- tion gaz/solides, par exemple le séparatateur cyclone 39 à un seul étage.
Dans le séparateur, la masse de catalyseur entraîné est séparée des produits gazeux de la régénération et est renvoyée par un conduit 40 au lit dense 19 du régénérateuro On fait sortir les produits gazeux de la régénération du séparateur cyclone 39 avec une proportion faible de catalyseur non récupéré du régénérateur par l'orifice 41 vers une cheminée daération débouchant dans l'atmosphère.
Etant donné que le puits 14 communique librement avec le lit dense 19 du régénérateur,. le catalyseur régénéré est soutiré constamment du lit et descend dans un courant annulaire à contre-courant d'un fluide dépuration et d'"aérage", tel que la vapeur d'eau, introduit à la base du puits par l'orifice d'entrée 30. Le courant de catalyseur qui circule dans le puits 14 est ainsi au moins partiellement débarrassé des produits gazeux de régénération avant d'entrer dans la partie inférieure ouverte de la conduite de transport 20. La vitesse d'écoulement du catalyseur régénéré du puits 14 dans la conduite de transport 20 est déterminée par l'intervalle compris entre 1 extrémité avant de la vanne d'injection 24 et l'extrémité inférieure de la conduite de transport.
Le débit d'écoulement est c'ontrôlé de l'extérieur par le dispositif 260
Etant donné que la régénération du catalyseur épuisé a lieu à des températures opératoires relativement élevées, on doit s'attendre à une dilata- tion considérable de la conduite de transport 20 lors de sa montée en tempéra- ture. Si une telle dilatation a lieu pendant que la vanne d'injection est en
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position de fermeture, ou se trouve écartée longitudinalement de l'extrémité de la conduite de transport d'une distance inférieure à l'augmentation de longueur par dilatation de la conduite de transport, une tension considérable peut se produire dans la conduite de transport et dans le dispositif de vannage.
Lorsque cette tension atteint un maximum prédéterminé, la valeur dépassant ce maximum est dissipée entièrement d'une façon aisée par un relâchement automati- que du dispositif de vannage par le cylindre de pression 28 ou autres dispositifs convenables tels qu'un ressort de détente. Grâce à cette organisation, on éli- mine le dispositif de dilatation qui serait normalement exigé pour la conduite de transport et tous les dispositifs internes pour contrôler le mouvement de la vanne de la conduite de transporta
Pour illustrer l'application de l'invention à un procédé de raffi- nage du pétrole, on se réfère au tableau I qui va suivre, tableau I qui repré- sente les conditions opératoires convenant pour un dispositif de cracking à ca- talyseur fluidifié comprenant un ensemble réacteur-régénérateur adapté au trai- tement de 270 m3 de gas oil lourd par jour.
TABLEAU...!.
REACTEUR :
EMI7.1
<tb> Température <SEP> 482 C
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<tb> Densité <SEP> du <SEP> lit <SEP> 560 <SEP> kg/m3
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<tb> Vitesse <SEP> (moyenne) <SEP> du <SEP> lit <SEP> 0,348 <SEP> m/2 <SEP> 2
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<tb> Chute <SEP> de <SEP> pression <SEP> dans <SEP> la <SEP> grille <SEP> 0,07 <SEP> kg/cm2
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<tb> Chute <SEP> de <SEP> pression <SEP> dans <SEP> le <SEP> lit <SEP> 0,21 <SEP> kg/cm2
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<tb> Chute <SEP> de <SEP> pression <SEP> dans <SEP> le <SEP> cyclone <SEP> 0,035 <SEP> kg/cm
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<tb> Vitesse <SEP> dans <SEP> la <SEP> conduite <SEP> d'entrée <SEP> 9,14 <SEP> m/s
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<tb> Vitesse <SEP> dans <SEP> la <SEP> conduite <SEP> de <SEP> sortie <SEP> 30,7 <SEP> m/s
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REGENERATEUR :
EMI7.2
<tb> Température <SEP> 593 C
<tb>
<tb> Densité <SEP> du <SEP> lit <SEP> 480 <SEP> kg/m3
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<tb> Vitesse <SEP> (moyenne) <SEP> du <SEP> lit <SEP> 0,380 <SEP> m/s <SEP>
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<tb> Chute <SEP> de <SEP> pression <SEP> dans <SEP> la <SEP> grille <SEP> 0,07 <SEP> kg/cm2
<tb>
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<tb> Chute <SEP> de <SEP> pression <SEP> dans <SEP> le <SEP> lit <SEP> 0,22 <SEP> kg/cm <SEP> 2 <SEP>
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<tb> Chute <SEP> de <SEP> pression <SEP> dans <SEP> le <SEP> cyclone <SEP> 0,035 <SEP> kg/cm
<tb>
<tb> Vitesse <SEP> dans <SEP> la <SEP> conduite <SEP> d'entrée <SEP> 45,7 <SEP> m/s
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<tb> Vitesse <SEP> dans <SEP> la <SEP> conduite <SEP> de <SEP> sortie <SEP> 30,5 <SEP> m/s
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EPURATEUR DE CATALYSEUR USE :
EMI7.3
<tb> Densité <SEP> du <SEP> lit <SEP> 480 <SEP> kg/m
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<tb> Vitesse <SEP> du <SEP> lit <SEP> 0,295 <SEP> m/s <SEP> 2
<tb>
<tb>
<tb> @ <SEP> Chute <SEP> de <SEP> pression <SEP> dans <SEP> le <SEP> lit <SEP> 0,295 <SEP> kg/cm
<tb>
SYSTEME DES CONDUITES DE TRANSFERT
EMI7.4
<tb> Densité <SEP> dans <SEP> la <SEP> colonne <SEP> montante <SEP> 480 <SEP> kg/ <SEP> m2
<tb>
<tb>
<tb> Charge <SEP> dans <SEP> la <SEP> colonne <SEP> montante <SEP> 0,50 <SEP> kg/cm
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<tb> Vitesse <SEP> dans <SEP> la <SEP> colonne <SEP> montante <SEP> 1,89 <SEP> m/s
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<tb> Chute <SEP> de <SEP> pression <SEP> dans <SEP> la <SEP> vanne <SEP> de <SEP> la
<tb>
<tb> colonne <SEP> montante <SEP> 0,18 <SEP> kg/cm
<tb>
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<tb> Densité <SEP> dans <SEP> la <SEP> conduite <SEP> de <SEP> transport <SEP> 46,
4 <SEP> kg/m3
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<tb> Chute <SEP> de <SEP> pression <SEP> dans <SEP> la <SEP> conduite <SEP> de <SEP> 2
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<tb> transport <SEP> 0,11 <SEP> kg/cm
<tb>
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<tb> Chute <SEP> de <SEP> pression <SEP> à <SEP> la <SEP> vanne <SEP> d'injection <SEP> 0,14 <SEP> kg/cm
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Le système de circulation du catalyseur fonctionne à cause de l'exis- tence d'une densité et d'une charge plus élevées dans une branche du système de conduites de transfert que dans l'autre, un peu comme dans un tube en U dais lequel on maintient une densité et une charge plus élevées dans une branche que dans l'autre.
La différence de charge entre la colonne montante 21 et la conduite de transport 20 du système représenté doit être suffisante pour sur- monter les pertes de charge par frottement qui se produisent dans tout le système De telles pertes de charge dues au frottement proviennent principale-
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ment des vannes 36 et 24 à catalyseur épuisé et régénéré respectivement, des charges de frottement et statique de la conduite de transport 20 et de la perte de charge par frottement résultant du passage dans la grille 8 du réacteur.
Lorsque l'on représente les valeurs des pressions exigées pour main- tenir une circulation continue du catalyseur, on peut prendre comme pression de référence celle qui existe en un point du réacteur situé juste au-dessus de la grille 8, ou en un point situé au même niveau dans le chenal d'épuration 12.
Les deux points conviennent, étant donné qu'il n'est pas nécessaire qu'il y ait une différence dans le niveau du catalyseur entre le réacteur et l'épurateur, et que la densité du lit peut être approximativement la même dans chacun de ces éléments. A partir de cette pression de référence, la pression augmente de la charge de la colonne de catalyseur dans la colonne montante 21; il en résulte qu'à la base de la colonne montante, immédiatement au-dessus de la vanne à cata- lyseur épuisé, on atteint la pression maximum du système. Il y a une chute de pression dans le passage de la vanne à catalyseur épuisé; il en résulte que la pression à la base du lit dense 19 du régénérateur, juste au-dessus de la grille 16, est inférieure à la pression maximum de la valeur de cette chute de pression.
Etant donné que la pression statique varie très peu jusqu'à un point ou niveau de l'orifice d'entrée de la vanne 24 à catalyseur régénéré,, on peut supposer que la même pression existe en un point situé juste sous l'ouverture de cette dernière vanne. Il existe la chute de pression habituelle lors du passage de la vanne à catalyseur régénéré; il en résulte que la pression dans la conduite de transport au point d'injection a une valeur diminuée de cette quantité. On sur- monte dans la conduite de transport une perte de charge par frottement et une pression statique; il en résulte que la pression en un point situé immédiatement au-dessous de la grille 8 du réacteur est diminuée de cette quantité. Une autre chute de pression à travers la grille du réacteur ramène la pression à la pres- sion de référence.
En complétant ce cycle, il est évident que toute la charge qui se développe dans la colonne montante peut être utilisée pour vaincre les différentes résistances. Etant donné que 1-'on doit appliquer ¯une contre-pression au régénérateur à la sortie des gaz de combustion, on doit ajuster cependant cette contre-pression de façon que la somme de la pression dans la phase diffu- se 38 au-dessus du lit du régénérateur et de la charge statique du lit dense 19, soit égale à la pression à la grille 16 du régénérateur, exigée par les con- ditions de circulation du catalyseur.
On peut faire varier cette pression à l'intérieur de certaines limites, de façon que la chute totale de pression à travers les deux vannes puisse être constituée par la chute à travers une seule vanne (sans chute de pression à travers l'autre vanne), ou bien puisse être divisée également entre les deux vannes.
Il est possible, dans un système fonctionnant comme décrit, de faire travailler le lit de régénération à un niveau très bas, étant donné que la pres- sion appliquée est la pression primaire dont dépend 1'ascension du catalyseur régénéré dans la zone de réaction. Un autre avantage qui résulte de ce mode opératoire est le fait que des pertes soudaines de catalyseur ne provoquent pas l'arrêt du fonctionnement de l'unité. Par exemple, si, à la suite dune varia- tion de la charge, ou pour une autre raison, le catalyseur usé de la zone de réaction devient brusquement très cokéfié, le cat lyseur très cokéfié devient extrêmement pelucheux et il est alors presque impossible de la faire se déposer dans les dispositifs habituels assurant le dépôt.
Lorsque ceci se produit, le catalyseur de la zone de régénération est entraîné dans le séparateur cyclone 39 si rapidement que la plus grande partie de la phase dense 19 de la zone de régénération est rendue inutilisable pour le système. La chute de niveau du lit mettrait le système hors de fonctionnement si une colonne.mon- tante de catalyseur régénéré servait au transfert du catalyseur dans la zone de réaction. Le procédé, conforme à l'invention, au contraire, continue à fonctionner étant donné que la pression appliquée peut être réglée pour compen- ser toute perte de pression fluistatique résultant de la chute de pression à la surface supérieure de la phase dense 19.