Procédé et dispositif pour le craquage catalytique en lit fluidisé d'une charge d'hydrocarbures

Abstract

 L'invention concerne un procédé de craquage catalytique d'une charge d'hydrocarbures.
Selon l'invention, 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.

Description

[0001] La présente invention concerne le craquage catalytique de charges d'hydrocarbures. Elle concerne plus particulièrement des perfectionnements apportés aux procédés et aux dispositifs utilisés pour le craquage catalytique en lit fluidisé de charges pétrolières, notamment de charges lourdes.

[0002] 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.

[0003] Dans la pratique, le catalyseur régénéré à une température généralement supérieure à 600°C 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 400°C 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 µm. 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 fractionnement 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, où son activité est restaurée par combustion du coke. La chaleur de combustion de ce coke, qui peut contenir de 5 à 10% en poids d'hydrogène, se répartit entre le catalyseur (environ 70%) et les fumées de régénération. La catalyseur régénéré est recyclé vers la zone réactionnelle, où 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 compenser les diverses pertes thermiques, en assurant ainsi l'équilibre thermique de l'unité. La durée d'un cycle moyen, pour le catalyseur, est d'environ 15 minutes.

[0004] 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.

[0005] 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 la zone réactionnelle et, en particulier, en sortie du réacteur. Toutefois, lorsque la charge s'alourdit, les niveaux de température requis pour les réactions de craquage 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.

[0006] 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.

[0007] 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, q ui est préjudiciable à la stabilité du catalyseur et est très rapidement contraignante du point de vue de la tenue mécanique des organes internes et de l'équilibre thermique de l'unité.

[0008] Les développements les plus récents dans le domaine du craquage catalytique des charges lourdes ont visé jusqu'à présent à remédier aux inconvénients précédemment 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'injection 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.

[0009] 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.

[0010] La présente invention vise à remédier à cet inconvénient 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.

[0011] En effet, bien que le fait de recycler certaines de ces coupes soit connu depuis longtemps, (voir, par exemple, le brevet américain N ^o 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 dans 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.

[0012] L'invention a,par 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 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, 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 secon de 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.

[0013] 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 160-220°C (début de coupe) jusque vers 320-380°C (fin de coupe), cette coupe et la précédente étant celles qui sont habituellement 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'intervalle d'ébullition est généralement compris entre 300-380 et 460-500°C;
- 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 point d'ébullition généralement supérieur à 460-500°C (mais qui peut également inclure tout le résidu de distillation de point d'ébullition supérieur à 320-380°C), étant généralement appelé "slurry catalytique".

[0014] Les recycles injectés par pulvérisation à différents intervalles dans la colonne de craquage ou riser ont notamment pour effet de diviser celle-ci en plusieurs zones thermique distinctes, caractérisées par des conditions réactionnelles différentes et réglables indépendamment les unes des autres.

[0015] La zone située entre les points d'injection de la charge fraîche et du premier recycle est notamment caractérisée 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 composés de plus faible taille, accessibles ensuite au craquage 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.

[0016] 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 hydrocarbures élevés, avec un temps de résidence très bref, permet d'obtenir une sélectivité maximale de la réaction de craquage.

[0017] Au contraire, la ou les zones situées plus à l'aval, après abaissement de la température du fait de l'endothermicité de la réaction elle-même et de l'effet de trempe provoqué par la pulvérisation du ou des recycles, sont caractérisées par des conditions de craquage plus conventionnelles, 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 maximum.

[0018] 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.

[0019] Un autre but de l'invention, complémentaire du précédent, réside dans une optimisation plus poussée des opérations dites à "gazole maximum", quel que soit le type de charges traitées.

[0020] Dans ce type d'opération, la conversion par passe doit être modérée (entre 475 et 510°C) sous peine de fabriquer 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 précédemment, requiert une différence de température d'autant plus grande avec la température initiale de réaction, laquelle doit demeurer toujours au moins égale à la température 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 débit du ou des recycles pulvérisés, de manière à retrouver un niveau de conversion acceptable.

[0021] Sur des charges légères et donc plus faciles à vaporiser, ce recycle pourrait s'effectuer en mélange avec la charge, comme 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 les recycles sont pulvérisés en aval de l'injection de la charge, ces recycles n'affectent en rien la conversion de la charge et, en même temps, la production de coke est considérablement réduite. Finalement, ceci autorise, sur les charges légères, un recyclage d'une coupe plus lourde jusqu'à extinction complète du residu de craquage.

[0022] Le procédé de craquage catalytique objet de la présente invention permet donc de minimiser les formations de coke inutiles, c'est-à-dire celles qui ne résultent pas d'une conversion.

[0023] 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 envoyées 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.

[0024] 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'ébullition 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 ou 600°C 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 av al 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.

[0025] Avec des charges plus légères, moins chargées en asphaltènes et en composés polyaromatiques et telles que le point de rosée dans les conditions de craquage soit inférieur à 550°C, en particulier, lorsque le catalyseur 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 pulvérisation, 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'apporter 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 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.

[0026] L'invention a également pour objet un dispositif de craquage catalytique d'une charge d'hydrocarbures comprenant 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 régénération dudit catalyseur par combustion à température élevée du coke déposé sur celui-ci, 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'état pulvérisé, au moins une coupe de liquide provenant de cette séparation en au moins un point disposé immédiatement en aval de la zone de mélange de la charge fraîche et du catalyseur régénéré.

[0027] 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).

[0028] 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'alimentation 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 à une 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 de régénération.

[0029] Chaque coupe recyclée sera de préférence injectée de façon homogène sur toute la section de la zone réactionnelle à l'aide d'un ou de plusieurs dispositifs de pulvérisation, de façon à assurer un transfert thermique instantané. A cet effet, l'inje ction de la charge à craquer 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 liquide 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.

[0030] Il est également important que la température finale de réaction soit maintenue stable. Dans ce but, le dispositif comprendra des moyens pour réguler le débit d'alimentation 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 craquer, aux conditions de craquage et au type de marche recherché (marche essence: température finale 500-530°C, ou marche gazole: température finale 480-510°C).

[0031] La température du mélange charge vaporisée + catalyseur 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.

[0032] Le dessin schématique annexé illustre une forme de mise en oeuvre de l'invention.

[0033] 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 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 pulvérisée, par l'injecteur 4, à la base de la colonne, et les hydrocarbures, 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 6, qui 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.

[0034] 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, généralement de la vapeur d'eau, agissant à contre-courant des particules de catalyseur séparées.

[0035] 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 fractionnement 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.

[0036] Conformément à l'invention, la température de mélange dans la zone immédiatement en aval des injecteurs de charge 4 est ramenée à la température de réaction 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 ici, dans l'enceinte 8, à la sortie des effluents de craquage.

[0037] 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.

[0038] 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.

[0039] Comme indiqué ci-dessus, la ou les fractions de coupes 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).

[0040] 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.

[0041] Les exemples suivants illustrent les avantages de l'invention.

EXEMPLE 1

[0042] On envoie dans une unité de craquage catalytique, comprenant une colonne de craquage et un système de régénération de catalyseur de type connu en soi, une charge lourde qui est ici un résidu de distillation atmosphérique directe (RAT) ayant les caractéristiques suivantes:

[0043] On utilise, pour le craquage, un catalyseur commercial, comprenant des zéolithes ultra-stabilisées et une matrice propre à craquer des molécules d'hydrocarbures les plus lourds dans des conditions de craquage.

[0044] 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 immédiatement en aval de l'injection de la charge.

[0045] Les conditions des deux essais ont été les suivants:

[0046] 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 (7,2% par rapport à la charge), un rapport

relativement faible, une température de charge très basse,voisine du minimum acceptable sur ce type de charge, et une température de catalyseur régénéré très élevée (800°C), qui suppose une régénération en deux étapes.

[0047] Cette charge, du fait de son point de rosée élevé, se situe à la limite de ce qui peut être accepté par le procédé. Par ailleurs, le rapport

relativement faible se traduit par un niveau de conversion inférieur à la valeur maximale possible avec cette charge.

[0048] Au contraire, dans le procédé selon l'invention, cette charge peut être totalement vaporisée et la production de coke associée à la fraction non vaporisée dans le cas précédent est évitée.

[0049] 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'où une viscosité plus faible et une meilleure qualité d'atomisation, qui, en retour, concourt à réduire encore davantage la tendance à produire du coke.

[0050] Enfin, le recycle de HCO dans les conditions préconisées, 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 substantielle, qui se traduit in fine par un rendement en résidu nettement moindre, principalement au profit de l'essence et du gazole.

EXEMPLE 2

[0051] Le même dispositif et le même catalyseur de craquage que dans l'exem ple précédent sont utilisés avec une charge plus légère (du type distillat sous vide hydrotraité) dont les caractéristiques sont les suivantes :

[0052] Le premier recycle est, comme dans l'exemple 1, constitué de HCO dont l'intervalle d'ébullition est compris entre 340 et 460°C, également pratiqué 0,2 seconde après injection dans la zone de mélange.

[0053] Un second recycle est constitué cette fois-ci d'un recycle de slurry catalytique, dont le point d'ébullition est supérieur à 460°C.

[0054] Les conditions opératoires sont les suivantes:

[0055] 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.

[0056] L'effet de trempe, dû 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 température élevée d'injection du catalyseur régénéré.

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 colonnne, ce procédé étant caractérisé en ce que :
- la 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 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.

2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les grains de catalyseur dans la zone réactionnelle sont en lit fluidisé dilué et circulent à une vitesse ascendante ou descendante comprise entre 0,5 et 5 mètres par seconde.

3.- Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, 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 possédant 50% en volume dont le point d'ébullition est supérieur à 500°C et un point de rosée supérieur 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 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 possédant 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 essentiellement 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 possédans 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 de la charge de diluant léger, de diluant lourd, ou d'un mélange de ceux-ci, puis par injection de slurry catalytique, et on maintient une température finale de réaction comprise entre 500 et 550°C.

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, une seconde 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 celui-ci, 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'état 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 sensiblement 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.

11.- Dispositif selon l'une des revendications 9 et 10, 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 550°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. >

Dessins