FR2605643A1 - Procede et dispositif pour le craquage catalytique en lit fluidise d'une charge d'hydrocarbures - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE DE CRAQUAGE CATALYTIQUE D'UNE CHARGE D'HYDROCARBURES. SELON L'INVENTION, AU MOINS UNE COUPE PROVENANT DU FRACTIONNEMENT DE LA CHARGE CRAQUEE EST RECYCLEE A L'ETAT LIQUIDE PAR PULVERISATION EN 11 IMMEDIATEMENT EN AVAL DE LA ZONE DE MELANGE ET DE VAPORISATION DE LA CHARGE A CRAQUER.

Description

Procédé et dispositif pour le craquage catalytique

en lit fluidisé d'une charge d'hydrocarbures.

La présente invention concerne le craquage catalytique

de charges d'hydrocarbures. Elle concerne plus particu-

lièrement des perfectionnements apportés auxprocédés et aux dispositifs utilisés pour le craquage catalytique en lit fluidisé de charges pétrolières, notamment de

charges lourdes.

On sait que, dans les procédés dits de craquage catalytique (en anglais Fluid Catalytic Cracking, ou encore procédé FCC), la charge d'hydrocarbures est complètement vaporisée par mise en contact à haute température avec un

catalyseur de craquage approprié maintenu en suspension.

Après que l'on ait atteint par craquage la gamme de poids moléculaires désirée, avec un abaissement correspondant des points d'ébullition, le catalyseur est rapidement

séparé des produits obtenus.

Dans la pratique, le catalyseur régénéré à une tem-

pérature généralement supérieure à 6000C et la charge à traiter sont mis en contact en continu à la base d'un réacteur tubulaire vertical ou incliné dit "élévateur de charge", que les techniciens désignent souvent par le terme anglais de "riser". La charge, préchauffée habituellement à une température de 80 à 4000C et injectée à une pression comprise entre 0, 7.105 et 3,5.105 Pascals relatifs, se vaporise puis craque au contact des sites actifs du catalyseur, tout en assurant le transport pneumatique ascendant des grains de celui-ci, dont la taille moyenne souhaitée est d'environ 70 fm. Après un temps de contact de l'ordre de 1 à 4 secondes, les vapeurs d'hydrocarbures, à une température de l'ordre de 475 à 550 C, sont séparées du catalyseur à la partie supérieure

du réacteur, et envoyées vers les sections de fraction-

nement des divers produits. Le catalyseur usé, chargé de 0,5 à 2,0% en poids de coke, est d'abord strippé à la vapeur, puis évacué vers un régénérateur, o son activité

est restaurée par combustion du coke. La chaleur de combus-

tion de ce coke, qui peut contenir de 5 à 10% en poids -2- d'hydrogène, se répartit entre le catalyseur (environ 700%) et les fumées de régénération. Le catalyseur régénéré est recyclé vers la zone réactionnelle, o la fraction de la chaleur de combustion du coke transmise au catalyseur dans le régénérateur est utilisée pour vaporiser la charge,

fournir la chaleur de réaction (endothermique) et compen-

ser les diverses pertes thermiques, en assurant ainsi l'équilibre thermique de l'unité. La durée d'un cycle

moyenpour le catalyseurest d'environ 15 minutes.

Le procédé FCC est donc mis en oeuvre de façon telle que l'unité de craquage soit en équilibre thermique, toute la chaleur nécessaire étant apportée par la combustion du coke déposé au cours de la réaction de craquage sur

les grains de catalyseur.

Le couple "température de préchauffage de la charge/ circulation du catalyseur régénéré" est donc ajusté de façon à obtenir la température de réaction désirée dans toute azone réactionnelle et, en particulier, en sortie du réacteur. Toutefois, lorsque la charge s'alourdit, les

niveaux de température requis pour les réactions de cra-

quage catalytique conduisent, dans la zone d'injection, à une température d'équilibre entre catalyseur et charge supposée vaporisée qui peut devenir inférieure au point

de rosée de celle-ci.

On sait, en effet, que plus la coupe pétrolière à craquer possède un intervalle d'ébullition élevé, plus elle possède de composés à haut poids moléculaire ainsi que des asphaltènes, et plus la température requise pour

vaporiser et craquer ces composés est élevée.

Or, à défaut d'une vaporisation complète de la charge, la fraction non vaporisée, enrichie en ces composés lourds, est génératrice d'une quantité très importante de coke. Il s'ensuit un accroissement sévère du dépôt de coke sur le catalyseur, qui conduit à une élévation de la température de régénération, qui est préjudiciable à la stabilité du catalyseur et est très rapidement contraignante du point de vue de la tenue -3- mécanique des organes internes et de l'équilibre thermique

de l'unité.

Les développements les plus récents dans le domaine du craquage catalytique des charges lourdes ont visé jusqu'à présent à remédier aux inconvénients précédem- ment cités, principalement de trois manières: soit en extrayant de la chaleur au régénérateur, de façon à limiter l'augmentation de la température de régénération, - soit en effectuant la régénération en deux étapes, ce qui permet d'atteindre des températures beaucoup plus élevées,

- soit en améliorant l'efficacité des systèmes d'in-

jection de la charge, de façon à minimiser la production de coke associée à une mauvaise atomisation et à une mise en contact de cette charge avec le catalyseur dans

d'assez mauvaises conditions.

Mais, en réalité, si ces différentes approches permettent de reculer les limites associées au traitement des charges lourdes, moyennant, dans le premier cas, une augmentation substantielle de la production totale de coke et, dans le second, un possible abaissement de la conversion,au-delà d'une certaine limite et en raison de la diminution du rapport catalyseur sur charge (C/O), aucune d'entre elles ne permet véritablement d'éviter la production inutile de coke associée à une vaporisation

incomplète de la charge.

La présente invention vise à remédier à cet incon-

vénient en contrôlant la température du mélange de catalyseur et de charge fraîche vaporisée, de façon à ce qu'elle soit suffisante pour minimiser la production de coke due à la non vaporisation des fractions les plus lourdes, tout en assurant une température de craquage catalytique optimale dans la zone réactionnelle. Ce contrôle et cette optimisation de la température sont réalisés à l'aide d'une utilisation judicieuse de diverses coupes de recycles issues du fractionnement des effluents

de la réaction de craquage.

En effet, bien que le fait de recycler certaines de ces coupes soit connu depuis longtemps, (voir, par exemple, le brevet américain No 3 193 494), on n'a jamais envisagé de pulvériser de telles coupes à l'état liquide pour effectuer les transferts thermiques appropriés aux conditions sévères de craquage (température élevée et court temps de séjour de la charge dan.s un lit fluidisé dilué de grains de catalyseur) qui règnent dans les unités de conversion moderne, en vue d'optimiser la marche de ces unités, en régulant leur température et en adaptant la formation de coke à la stricte quantité nécessaire pour

assurer leur équilibre thermique.

L'invention appar conséquent, pour objet un procédé de craquage catalytique d'une charge d'hydrocarbures, ce procédé comprenant une phase de mise en contact à flux ascendant ou descendant dans une colonne, dans des conditions de craquage en lit fluidisé, de ladite charge et des grains d'un catalyseur de craquage, une phase de séparation du catalyseur usé et de la charge craquée en aval de la zone de réaction, au moins une phase de strippage du catalyseur usé, une phase de régénération dudit catalyseur dans des conditions de combustion du coke déposé sur celui-ci et, enfin, une phase de recyclage du catalyseur régénéré à l'alimentation de ladite colonne, ce procédé étant caractérisé en ce que:

- le catalyseur recyclé est introduit en phase flui-

disée diluée dans ladite colonne en quantité et à une température telles que la température du mélange de ce catalyseur et de la charge finement pulvérisée soit au moins égale au point de rosée de la charge à craquer, au moins une coupe provenant du fractionnement de la charge craquée est recyclée à l'état liquide par pulvérisation, immédiatement, en aval de la zone de mélange et de vaporisation de la charge à craquer, de préférence après un temps de séjour des hydrocarbures vaporisés de cette charge à la température supérieure au -5- point de rosée inférieur à 0,5 seconde et, de préférence à 0,3 seconde, la ou lesdites coupes recyclées étant injectées en une quantité et à une température telles que la température finale de réaction mesurée en fin de colonne soit toujours comprise entre 475 et 550 C, ladite coupe recyclée étant constituée par la coupe la plus légère par

rapport au produit de conversion recherché le plus lourd.

Parmi les effluents liquides du craquage catalytique issus de la zone de fractionnement et susceptibles d'être ainsi recyclés, on distingue habituellement les coupes suivantes: - la coupe essence, dont l'intervalle d'ébullition s'étend généralement de la coupe C5 jusque vers 200-220 C; la coupe gazole, souvent appelée LCO, par référence au terme anglais "Light Cycle Oil", dont l'intervalle d'ébullition s'étend généralement depuis 160-2200C (début de coupe) jusque vers 320-380 C (fin de coupe), cette

coupe et la précédente étant celles qui sont habituelle-

ment recherchées lors du craquage catalytique, les unités fonctionnant généralement soit en marche gazole (production maximum de gazole), soit en marche essence (production maximum d'essence), suivant les cas; - la coupe diluant lourd, souvent appelée HCO, par référence au terme anglais "Heavy Cycle Oil", moins bien

valorisée (base fuel à faible viscosité) et dont l'in-

tervalle d'ébullition est généralement compris entre 300-380 et 460-500oC; - et, enfin, une coupe de résidu de distillation, qui contient les produits les plus lourds et les plus difficiles à craquer, et des quantités importantes de

fines de catalyseurs, ce résidu, qui a un pointd'ébul-

lition généralement supérieur à 460-5000C (mais qui peut également inclure tout le résidu de distillation de point d'ébullition supérieur à 320-380 C), étant

généralement appelé "slurry catalytique".

Les recycles injectés par pulvérisation à différents

intervalles dans la colonne de craquage ou riser ont notam-

ment pour effet de diviser celle-ci enplusieurszones thermique distinctes, -6 caractérisées par des conditions réactionnelles différentes

et réglables indépendamment les unes des autres.

La zone située entre les points d'injection de la

charge fraîche et du premier recycle est notamment carac-

térisée par: - une température d'équilibre moyenne du mélange catalyseur + charge au moins égale à la température de rosée de celle-ci, afin d'en permettre la vaporisation complète, cette température élevée étant par ailleurs favorable à la dislocation des éléments les plus lourds

et les moins solides, tels que les asphaltènes, en com-

posés de plus faible taille, accessibles ensuite au cra-

quage catalytique; - un rapport catalyseur sur hydrocarbures élevé, favorable à un transfert de chaleur rapide et efficace entre le catalyseur et la charge, permettant notamment de minimiser les réactions indésirables de craquage thermique et de promouvoir au maximum les réactions plus sélectives de craquage catalytique; - un temps de réaction très court, inférieur à 0,5 et de préférence à 0,3 seconde, afin de contrôler la conversion au niveau désiré et éviter le développement de réactions secondaires préjudiciables à une bonne sélectivité. Les objectifs poursuivis dans cette première zone de craquage sont donc en priorité une vaporisation rapide et complète de la charge et la dislocation des constituants les plus lourds qui, à défaut, engendreraient une quantité importante de coke. De plus, la conjugaison

d'une température et d'un rapport catalyseur sur hydro-

carbures élevés, avec un temps de résidence très bref, permet d'obtenir une sélectivité maximale de la réaction

de craquage.

Au contraire, la ou les zones situées plus à l'aval,

après abaissement de la température du fait de l'endother-

micité de la réaction elle-même et de l'effet de trempe provoqué par la pulvérisation du ou des recycles, sont 7-

caractérisées par des conditions de craquage plus conven-

tionnelles, qui conviennent à un produit entièrement vaporisé après son passage dans la première zone. On peut envisager, par exemple, un temps de contact total compris entre 0,5 et 5 secondes et, de préférence, entre 0,5 et 2 secondes et une température finale de réaction comprise entre 475 et 510 C en cas de marche à gazole

maximum, ou 500 à 550 C en cas de marche à essence maxi-

mum. Il est à noter que l'invention requiert en particulier, pour une efficacité maximale, une vaporisation très rapide de la charge. C'est pourquoi il est primordial que le système de pulvérisation et de distribution de la charge dans le flux de catalyseur assure à la fois une atomisation fine de cette charge et un mélange homogène

avec le catalyseur.

Un autre but de l'invention, complémentaire du pré-

cédent, réside dans une optimisation plus poussée des opérations dites à "gazole maximum", quel que soit le type

de charges traitées.

Dans ce type d'opération, la conversion par passe

doit être modérée (entre 475 et 510 C) sous peine de fa-

briquer plutôt de l'essence, ce qui implique au moins deux différences importantes par rapport à une opération à "essence maximum": a) la température finale de réaction doit être plus

faible, ce qui, conformément à ce qui a été exposé précé-

demment, requiert une différence de température d'autant plus grande avec la température initiale de réaction,

laquelle doit demeurer toujours au moins égale à la tem-

pérature de rosée de la charge en imposant ainsi une augmentation du débit de produits recyclés et pulvérisés en aval du point d'injection de charge fraîche; b) du fait de cette température finale plus faible, le rendement en produits non convertis à la première passe (produits plus lourds que le gazole) est plus élevé et il convient donc d'augmenter le débitdu ou des recycles -8- pulvériss, de manière à retrouver un niveau de conversion

acceptable.

Sur des charges légères et donc plus faciles à vaporiser, ce recycle pourrait s'effectuer en mélange avec la chargecomme cela est souvent le cas dans les unités existantes. Dans ce cas, l'augmentation de la concentration en produits aromatiques présents en grande quantité dans les recycles a cependant pour effet d'inhiber partiellement l'activité du catalyseur et de favoriser la production de coke, du fait de l'affinité naturelle des composés aromatiques légèrement basiques pour les sites actifs acides du catalyseur. Au contraire, avec le procédé selon l'invention, dans lequel es recycles sont pulvérisés

en aval de l'injection de la charge, ces recycles n'affec-

tent en rien la conversion de la charge et, en même temps,

la production de coke est considérablement réduite. Fina-

lement, ceci autorise, sur les charges légères, un recy-

clage d'une coupe plus lourde jusqu'à extinction complète

du résidu de craquage.

Le procédé de craquage catalytique objet de la pré-

sente invention permet donc de minimiser les formations de coke inutiles, c'est-à-dire celles qui ne résultent

pas d'une conversion.

Ce procédé permet également, par un choix judicieux des conditions de craquage de la ou des coupes de recycle issues du fractionnement des effluents de craquage, de maximiser, selon les cas, la production d'essence ou

de gazole,quelles que soient les charges à craquer envo-

yées dans l'unité,tout en assurant l'équilibre thermique de l'unité par une limitation de la formation du coke

au strict nécessaire pour ses besoins.

Ainsi, avec les charges dites lourdes, c'est-à-dire fortement chargées en asphaltènes et en métaux, possédant

plus de 50% en volume de composés dont le point d'ébulli-

tion est supérieur à 500 C, et dont le point de rosée, c'est-à-dire la température à partir de laquelle la charge est complètement vaporisée, est supérieur à environ 550 -9- ou 6000C dans les conditions de craquage, la priorité devra être donnée à la minimisation de la production de coke et, le cas échéant, à l'extraction de chaleur. On recyclera donc d'abord une première coupe de diluant lourd à l'état liquide par pulvérisation immédiatement en aval de l'injection de la charge, de façon à atteindre la température de mélange nécessaire à sa vaporisation et à assurer dans de bonnes conditions la conversion de

ce diluant lourd soit en diluant léger, soit en essence.

En outre, on pourra, si nécessaire, pratiquer en aval de l'injection de diluant lourd une seconde injection de diluant léger, destinée notamment à évacuer l'excédent éventuel de chaleur du système, dans le cas de traitement

des charges les moins appropriées au craquage.

Avec des charges plus légères, moins chargées en asphaltènesetencomposés polyaromatiques et telles que le point de rosée dans les conditions de craquage soit

inférieur à 5500C,.en particulier, lorsque le cata-

lyseur utilisé sera peu susceptible de former du coke (catalyseurs dits d'octane), les conditions d'injection de la charge à température élevée, ainsi que le premier recycle de diluant lourd dans les conditions optimales de craquage décrites ci-dessus, auront cette fois pour conséquence de ne plus assurer une formation de coke

suffisante pour assurer l'équilibre thermique de l'unité.

Cette difficulté pourra alors être surmontée par pulvé-

risation, en aval de la coupe de diluant lourd, de slurry catalytique, qui aura cette fois pour fonction, étant

donné le caractère plus réfractaire de cette coupe, d'ap-

porter au catalyseur le coke nécessaire pour assurer l'équilibre thermique, tout en améliorant le taux de conversion de l'unité. Cette seconde injection sera donc de préférence pratiquée dans la dernière partie de la colonne de craquage. Enfin, lorsque l'unité fonctionnera en marche "essence maximum", la quantité de cette dernière pourra être accrue en réinjectant successivement dans la colonne du diluant léger qui constitue dans ce cas la

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coupe la plus légère par rapport au produit de conversion recherché le plus lourd, du diluant lourd ou un mélange

de ceux-ci, puis le slurry catalytique.

L'invention a également pour objet un dispositif de craquage catalytique d'une charge d'hydrocarbures com- prenant une colonne de craquage à flux ascendant ou descendant de grains de catalyseur, des moyens pour alimenter sous pression ladite colonne par pulvérisation d'une charge d'hydrocarbures, un moyen de séparation des produits de la charge craquée et des grains de catalyseur usé, au moins un moyen de strippage par au moins un fluide

des grains de catalyseur usé, au moins une unité de régé-

nération dudit catalyseur par combustion à température élevée du coke déposé sur celui-ci, et des moyens de

recyclage du catalyseur régénéré auxdits moyens d'alimen-

tation, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il com-

porte un moyen de fractionnement des effluents de la réaction et un moyen pour recycler à ladite colonne, à l'état pulvérisé, au moins une coupe de liquide provenant

de cette séparation en au moins un point disposé immé-

diatement en aval de la zone de mélange de la charge

fraîche et du catalyseur régénéré.

Le dispositif de recyclage par pulvérisation dans la colonne de craquage d'une ou plusieurs coupes de distillation d'effluents de craquage permet d'optimiser les conditions de craquage en vue du résultat désiré

(rendement maximum en essence ou en gazole).

Les débits d'injection de la ou des coupes recyclées seront asservis à la température mesurée immédiatement en aval de la zone d'injection. A cet effet, le dispositif

comprendra au moins un moyen pour réguler le débit d'ali-

mentation de la colonne en une ou plusieurs coupes recyclées de façon telle que la température de la zone réactionnelle, en aval de la zone d'injection, soit maintenue àune valeur de consigne adaptée à la nature de la charge à craquer, à la marche essence ou gazole recherchée, au type du catalyseur utilisé et à son mode

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de régénération.

Chaque coupe recyclée sera de préférence injectée

de façon homogène sur toute la section de la zone réac-

tionnelle à l'aide d'un ou de plusieurs dispositifs de pulvérisation, de façon à assurer un transfert thermique

instantané. A cet effet, l'injection de la charge à cra-

quer et celle du ou des recycles issus du fractionnement sont pratiquées à l'aide de pulvérisateurs performants, tels que des pulvérisateurs à impaction ou à tuyère de

type venturi, de façon à donner aux gouttelettes de li-

quide le plus petit diamètre possible, généralement inférieur à 100 microns et, de préférence, à 50 microns; cette finesse de pulvérisation permet en effet aux gouttelettes formées d'être transformées en vapeurs d'hydrocarbures de façon quasi-instantanée lors de leur mise en présence avec le flux de grains de catalyseur

à haute température.

Il est également important que la température finale

de réaction soit maintenue stable. Dans ce but, le dis-

positif comprendra des moyens pour réguler le débit d'ali-

mentation de la colonne en coupe recyclée de façon telle que la température finale de réaction soit maintenue

égale à une valeur de consigne adaptée à la charge à cra-

quer, aux conditions de craquage et au type de marche recherché (marche essence:température finale 500-530 C,ou

marche gazole: température finale 480-510oC).

La température du mélange charge vaporisée + cata-

lyseur peut ainsi être maintenue supérieure au point de rosée de la charge, tout en adaptant la température de craquage à la sélectivité désirée pour les effluents du craquage. Le dessin schématique annexé illustre une forme

de mise en oeuvre de l'invention.

Sur ce schéma, qui représente une colonne de craquage, on voit que le catalyseur régénéré est injecté par une conduite 1 à la base 2 d'une colonne à flux ascendant 5 ou "élévateur", ainsi qu'un gaz vecteur, introduit en 3

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avec un débit suffisant pour que le catalyseur soit en lit fluidisé dilué et que les particules de catalyseur montent dans la colonne à des vitesses comprises entre 0,5 et 5 mètres par seconde. La charge d'hydrocarbures à craquer est elle-même injectée et pulvériséepar

l'injecteur 4, à la base de la colonne, et les hydrocar-

bures, mis en contact avec les particules de catalyseur à température élevée dans la zone 2, immédiatement en aval de l'injection de la charge, se vaporisent en moins d'une demi-seconde. La température résultant du mélange catalyseur + charge vaporisée est mesurée à l'aide d'une sonde de température 61qui commande la vanne 7 d'arrivée du catalyseur chaud et régénéré, de façon à maintenir la température mesurée en 6 à une valeur égale ou supérieure

à celle du point de rosée de la charge à craquer.

A la partie supérieure de la colonne 1 est prévue une enceinte 8 de séparation des produits craqués et des particules de catalyseur usé. A la base de cette enceinte

8 est disposé un diffuseur 9 de fluide de strippage, géné-

ralement de la vapeur d'eau, agissant à contre-courant

des particules de catalyseur séparées.

Les particules de catalyseur récupérées à la partie inférieure de l'enceinte 8 sont évacuées en 10 vers un second dispositif de strippage ou vers un régénérateur, tandis que les produits craqués sont évacués à la partie

supérieure de l'enceinte 8 vers une colonne de fraction-

nement de type connu en soi, non représentée sur cette figure et permettant de séparer les coupes essence, gazole, diluant lourd ou slurry catalytique. Ces coupes peuvent, conformément au procédé selon la présente invention,être recyclées et pulvérisées dans la colonne 5, en aval des injecteurs 4 de la charge à craquer, à l'aide du ou des injecteurs 11 et 12, et éventuellement à l'aide d'autres

injecteurs non représentés sur cette figure.

Conformément à l'invention, la température de mélan-

ge dans la zone immédiatement en aval des injecteurs de charge 4 est ramenée à la température de réaction

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catalytique souhaitable par pulvérisation en 11 d'une coupe contenant principalement du diluant à l'état liquide, qui arrive par la ligne 13. Compte tenu du caractère endothermique des réactions de craquage catalytique, la température dans la colonne qui résulte de cette pulvérisation sera généralement supérieure d'environ 10 à 30 C par rapport à celle mesurée en fin de réaction par la sonde 14, disposée icidans l'enceinte 8, à la sortie

des effluents de craquage.

De façon analogue, une coupe de slurry catalytique arrivant par la ligne 17 est pulvérisée en 12 dans la

colonne 5, en aval de l'injection du diluant léger.

La sonde 14 commande des vannes 15 et 16 disposées sur les lignes 13 et 17 d'alimentation de la colonne 5 en coupes provenant de la zone de fractionnement, en vue d'ajuster le débit de façon telle que la température de la zone de craquage située en aval de leur injection soit maintenue à la valeur souhaitable, tout en maintenant

en 14 une valeur égale ou supérieure à celle de consigne.

Comme indiqué ci-dessus, la ou les fractions de cou-

pes recyclées seront avantageusement des coupes de diluant lourd en 11, et des coupes de diluant léger ou de slurry catalytique en 12, suivant la nature de la charge (lourde ou légère) et suivant le type de marche recherché (essences

ou gazoles).

Il va de soi que les systèmes de régulation décrits ci-dessus peuvent faire l'objet de nombreuses variantes de réalisation pour l'homme de l'art et que ces variantes

font partie intégrante de la présente invention.

Les exemples suivants illustrent les avantages de l'invention.

EXEMPLE 1

On envoie dans une unité de craquage catalytique,

comprenant une colonne de craquage et un système de régé-

nération de catalyseur de type connu en soi, une charge

lourde qui est ici un résidu de distillation atmosphéri-

que directe (RAT) ayant les caractéristiques suivantes:

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Densité: 0,939 Soufre (% en poids) 0,95 Carbone Conradson (7 en poids): 5, 6 Nickel (ppm en poids): 12 Vanadium (ppm en poids): 4 % en poids ne distillant pas à 500 C: 60

Point de rosée de la charge ( C): 595.

On utilise,pour le craquage, un catalyseur commer-

cial, comprenant des zéolithes ultra-stabilisées et une matrice propre à craquer des molécules d'hydrocarbures

les plus lourds dans des conditions de craquage.

Deux essais ont été effectués avec la même charge, l'un dans des conditions usuelles de craquage, l'autre

avec injection de recycle de diluant lourd placé immé-

diatement en aval de l'injection de la charge.

Les conditions des deux essais ont été les suivants: Procédé usuel Procédé de craquage selon l'invention Température d'injection de la charge fraîche ( C): 131 259

Température du cataly-

seur régénéré ( C): 800 753 Rapport C*: 4,8 5,6 o Quantité de diluant lourd (7 de la charge): - 30 Température du mélange après injection de lacharge ( C): 567 598 Durée de contact de la charge avant recycle (s): - 0, 2 Température finale de réaction ( C): 520 520 Coke (% en poids sur le catalyseur) ou delta coke: 1,50 1,25 Rendement en essence par rapport à la charge (/ en poids): 43,6 46,2 Rendement en gazole par rapport à la charge (5 en poids): 24,8 26,4

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Rendement en résidu par: rapport à la charge (5 en poids) 9,4 4,4 *0 C: Rapport de la masse du catalyseur (C) et de la charge(O)à son contact, à l'entrée de la zone réactionnelle. On voit sur cet exemple que, dans le procédé usuel, la charge ne peut être entièrement vaporisée (point de rosée nettement supérieur à la température du mélange), ce qui conduit à une production très élevée de coke (7,2v C par rapport à la charge), un rapport O relativement faible, une température de charge très basse, voisine du

minimum acceptable sur ce type de charge, et une tempé-

rature de catalyseur régénéré très élevée (800 C), qui

suppose une régénération en deux étapds.

1.5 Cette charge, du fait de son point de rosée élevé, se situe à la limite de ce qui peut être accepté par C le procédé. Par ailleurs, le rapport O relativement faible se traduit par un niveau de conversion inférieur à la

valeur maximale possible avec cette charge.

Au contraire, dans le procédé selon l'invention,

cette charge peut être totalement vaporisée et la pro-

duction de coke associée à la fraction non vaporisée dans le

cas précédent est évitée.

C Il en résulte que le rapport - est nettement plus élevé,la température de régénération plus faible, et la température de la charge nettement plus élevée, d'o une viscosité plus faible et une meilleure qualité d'atomisation, qui, en retour, concourt à réduire encore

davantage la tendance à produire du coke.

Enfin, le recycle de HCO dans les conditions pré-

conisées, c'est-à-dire en aval de l'injection de la charge fraîche, non seulement n'affecte pas la conversion de

celle-ci, mais est lui-même sujet à une conversion subs-

tantielle,qui se traduit in fine par un rendement en résidu nettement moindre, principalement au profit de

l'essence et du gazole.

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EXEMPLE 2

Le même dispositif et le même catalyseur de craquage que dans l'exemple précédent sont utilisés avec une charge plus légère (du type distillat sous vide hydrotraité) dont les caractéristiques sont les suivantes: Densité: 0,879 Soufre (% en poids) 0,04 Carbone Conradson (% en poids): 0, 08 Nickel (ppm en poids): inf. à 0,1 Vanadium (ppm en poids): inf. à 0,2 % en poids ne distillant pas à 5000C: 85 Point de rosée de la charge ( C) : 460 Le premier recycle est, comme dans l'exemple 1, constitué de HC0 dont l'intervalle d'ébullition est compris entre 340 et 4600C, également pratiqué 0,2 seconde

après injection dans la zone de mélange.

Un second recycle est constitué cette fois-ci d'un recycle de slurry catalytique, dont le point d'ébullition

est supérieur à 4600C.

Les conditions opératoires sont les suivantes: Procédé usuel Procédé de craquage selon l'invention Température de la charge (oc): 301 268 Température du catalyseur régénéré ( C): 645 646 Rapport C/0: 6,1 6,8 Température du mélange après injection de la charge ( C): 521 526 Température de réaction à haute sévérité avant injection du HC0 ( oc): 506 Quantité injectée de HC0 (% de la charge): 0 10 Température d'injection du HC0 ( C): 220 Durée de contact de la charge avant 1er cycle(s): 0,2

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Quantité de slurry injectée (% de la charge): 0 10 Température d'injection du slurry (oC): - 300 Durée de contact de la charge entre les deux recycles (s): - 0,5 Température finale de réaction (oc) 490 485 Coke (% en poids sur le catalyseur) ou delta coke: 0,62 0,66 Rendement en essence par rapport à la charge (%): 39,3 40,1 Rendement en gazole par rapport à la charge (%): 32,7 37,9 Rendement en résidu par rapport à la charge (): 4,5 0 On constate, dans cet exemple, que la température qui résulte de la vaporisation de la charge à craquer en présence du flux de catalyseur chaud et régénéré est

sensiblement supérieure au point de rosée de la charge.

L'effet de trempedû à la pulvérisation du diluant lourd (HCO) puis du résidu (slurry catalytique), est ici relativement modéré, ce qui est lié au fait qu'avec ce type de charge à craquer, le procédé selon la présente invention, contrairement au procédé usuel de craquage, permet d'aller jusqu'à l'épuisement complet du produit le moins valorisable, à savoir le résidu, ce dernier apportant en outre le complément de coke nécessaire à

l'équilibre thermique de l'unité,compte tenu de la tem-

pérature élevée d'injection du catalyseur régénéré.

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Claims (11)

REVENDICATIONS

1.- Procédé de craquage catalytique d'une charge d'hydrocarbures, ce procédé comprenant une phase de mise en contact à flux ascendant ou descendant dans une colonne (5), dans des conditions de craquage en lit fluidisé, de ladite charge et des grains d'un catalyseur de craquage, une phase de séparation du catalyseur usé et de la charge craquée en aval de la zone de réaction, au moins une phase de strippage du catalyseur usé, une phase de régénération dudit catalyseur dans des conditions de combustion du coke déposé sur celui-ci et, enfin, une phase de recyclage du catalyseur régénéré à l'alimentation de ladite colonne, ce procédé étant caractérisé en ce que: - le catalyseur recyclé est introduit(en 1) en phase fluidisée diluée dans ladite colonne en quantité et à une température telles que la température du mélange de ce catalyseur et de la charge finement pulvérisée soit au moins égale au point de rosée de la charge à craquer, - au moins une coupe provenant du fractionnement de la charge craquée est recyclée à l'état liquide par pulvérisation (en 11) immédiatement en aval de la zone de mélange et de vaporisation de la charge à craquer, de préférence après un temps de séjour des hydrocarbures vaporisés de cette charge à la température supérieure au point de rosée inférieur à 0,5 seconde et de préférence

à 0,3 seconde, la ou lesdites coupes recyclées étant in-

jectées en une quantité et à une température telles que la température finale de réaction mesurée en fin de colonne soit toujours comprise entre 475 et 550 C0, ladite coupe recyclée étant constituée par la coupe la plus légère par

rapport au produit de conversion recherché le plus lourd.

2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé

en ce que les grains de catalyseur dans la zone réaction-

nelle sont en lit fluidisé dilué et circulent à une vitesse ascendante ou descendante comprise entre 0,5 et mètres par seconde.

3.- Procédé selon l'une des revendications 1 et 2,

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caractérisé en ce que les injecteurs (4, 11 12) de la charge à craquer et de la ou des diverses coupes à l'état liquide provenant du fractionnement de la charge craquée assurent une pulvérisation dans la phase fluidisée diluée de grains de catalyseurs, de façon telle que le diamètre moyen des gouttelettes injectées soit inférieur à 100

microns et de préférence à 50 microns.

4.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 3,

caractérisé en ce que la durée de la réaction catalytique en aval de la zone d'injection par pulvérisation de la première coupe de recycle, est inférieure à 5 secondes

et de préférence à 2 secondes.

5.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 4,

caractérisé en ce que, pour des charges à craquer possé-

dant 50p en volume dont le point d'ébullition est supé-

rieur à 500 C et un point de rosée supérieur à 55000 C et lorsque le produit de conversion recherché le plus lourd est le gazole, on pulvérise immédiatement en aval de la zone d'injection de la charge, une coupe contenant essentiellement du diluant lourd et par le maintien d'une température finale de la réaction comprise entre 475 et

510 C.

6.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 4,

caractérisé en ce que, pour des charges à craquer possé-

dant un point de rosée inférieur à 550 C et lorsque le produit de conversion recherché le plus lourd est le gazole, on pulvérise immédiatement en aval de la zone

d'injection de la charge,. une coupe contenant essentiel-

lement du diluant lourd, puis par injection une coupe de résidu de fractionnement (slurry catalytique), et l'on maintient une température finale de réaction comprise

entre 475 et 510 C.

7.'- Procédé selon l'une des revendications 1 à 4,

caractérisé en ce que, pour des charges à craquer possé-

dans un point de rosée inférieur à 550 C et lorsque le produit de conversion recherché le plus lourd est l'essence, on pulvérise immédiatement en aval de la zone d'injection

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de la charge de diluant léger, de diluant lourd, ou d'un

mélange de ceux-ci, puis par injection de slurry cata-

lytique, et on maintient une température finale de réac-

tion comprise entre 500 et 5500C.

8.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 4,

caractérisé en ce que, lorsque le produit de conversion recherché le plus lourd est l'essence, on pulvérise, immédiatement en aval de la zone d'injection de la charge, une première coupe contenant essentiellement du diluant lourd, puis, en aval, uneseconde coupe de diluant léger, apte à évacuer l'excédent de chaleur du système, en vue de maintenir la température finale

de réaction entre 500 et 550 C.

9.- Dispositif de craquage catalytique d'une charge d'hydrocarbures comprenant une colonne (5) de craquage à flux ascendant ou descendant de grains de catalyseur, des moyens (4) pour alimenter sous pression ladite colonne par pulvérisation d'une charge d'hydrocarbures, un moyen (8)de séparation des produits de la charge craquée et des grains de catalyseur usé, au moins un moyen de strippage (9), par au moins un fluide, des grains de catalyseur usé, au moins une unité de régénération dudit catalyseur par combustion à température élevée du coke déposé sur celuici, et des moyens de recyclage du catalyseur régénéré auxdits moyens d'alimentation, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de fractionnement des effluents de la réaction et un moyen pour recycler à ladite colonne, à l'tétat pulvérisé, au moins une coupe de liquide provenant de cette séparation en au moins un point (11, 12) disposé immédiatement en aval de la zone de mélange de la charge

fraîche et du catalyseur régénéré.

10.- Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de moyens pour recycler à ladite colonne une pluralité de coupes de fractionnement

de la charge craquée, par pulvérisation de façon sensible-

ment homogène suivant toute la section de la colonne, les niveaux d'injection (11, 12) des différentes coupes étant décalés d'amont en aval dans le sens de déplacement de

la charge.

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11.- Dispositif selon l'une des revendications 9 et

, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen (14, 15, 16) pour réguler le débit de la ou des coupes recyclées, de façon telle que la température finale de réaction soit maintenue égale à une valeur de consigne, comprise entre 475 et 5500 C et un moyen (6, 7) pour réguler le débit du catalyseur de façon à maintenir la température de la zone d'injection et de mélange de la charge à

craquer au-dessus du point de rosée de la charge.