Procédé et dispositif pour le craquage catalytique de charges lourdes comportant un second strippage en lit fluide

Abstract

 Procédé de craquage catalytique d'une charge d'hydrocarbures (4) comportant deux zones de strippage (8 et 13) de particules catalytiques usagées, et le dispositif correspondant.
La seconde étape de strippage du catalyseur usagé (13) est réalisé en lit fluidisé dans la zone tubulaire située entre la première zone de strippage (8) en sortie de l'enceinte de craquage (1) et la zone de régénération (21), en présence de particules chaudes au moins partiellement régénérées (26) et circulant à co-courant avec le flux des particules usagées fluidisées à l'aide d'un gaz de strippage et d'oxygène (15).

Description

[0001] L'invention concerne un procédé et un dispositif de craquage catalytique en lit fluidisé de charges hydrocarbonées bouillant au-dessus de 400°C, comportant en particulier une amélioration du strippage du catalyseur usagé.

[0002] On sait que l'industrie pétrolière fait appel de façon usuelle à des procédés de craquage, dans lesquels des molécules d'hydrocarbures à haut poids moléculaire et à point d'ébullition élevé sont scindées en molécules plus petites de températures d'ébullition plus faibles et convenant mieux à l'usage recherché. Un des procédés le plus couramment employé à l'heure actuelle, est le procédé dit de craquage catalytique à lit fluidisé (en anglais: Fluid Catalytic Cracking ou encore F.C.C.). Dans ce type de procédé, la charge d'hydrocarbures est mise en contact avec un catalyseur chaud qui assure l'apport thermique nécessaire à la fois à la vaporisation de la dite charge et au craquage des molécules lourdes. Le catalyseur est maintenu en suspension dans les vapeurs d'hydrocarbures, et après que l'on ait atteint la gamme de produits desirée avec l'abaissement des points d'ébullition correspondants, le catalyseur dit usagé à cause du dépot de coke qui recouvre sa surface, est séparé des vapeurs d'hydrocarbures, strippé, régénéré par combustion du dépot de coke, puis à nouveau renvoyé dans la zone de craquage.

[0003] Le réacteur de craquage a généralement la forme d'un tube allongé sensiblement vertical. Lorque l'écoulement du catalyseur et de la charge vaporisée est ascendant, on parle de riser. Par contre, lorsque l'écoulement est descendant, on parle alors de dropper.

[0004] Les charges à craquer sont habituellement injectées dans la zone réactionnelle après avoir été préchauffées à une température comprise entre 80 et 400° C. Cette injection est faite à l'aide d'un ou plusieurs dispositifs qui pulvérisent et dispersent la charge sur le catalyseur. La pression dans la zone réactionnelle est comprise entre 0,7 et 3,5 bar. Le catalyseur régénéré est introduit dans la zone de craquage à une température de l'ordre de 600 à 950° C. La quantité de catalyseur injectée est réglée par une vanne située en amont de la zone réactionnelle. Les grains de catalyseur initialement mis en fluidisation par des injections appropriées de vapeur, sont ensuite entrainés par les vapeurs d'hydrocarbures vers l'autre extrèmité du réacteur où la charge débouche dans une enceinte où s'effectue la séparation des vapeurs d'hydrocarbures craqués du catalyseur (à l'aide de séparateurs balistiques et de cyclones), ainsi que le strippage du catalyseur, c'est-à-dire essentiellement la désorption à la vapeur des hydrocarbures fixés par les grains. Le catalyseur ainsi débarrassé de la majeure partie des hydrocarbures adsorbés est ensuite envoyé dans un ou plusieurs régénérateurs où son activité catalytique est restaurée par combustion du coke qui s'est déposé sur les grains au cours de l'étape de craquage. Lors de la régénération, l'énergie thermique libérée par la combustion du coke est en partie cédée au catalyseur qui se réchauffe. Cette quantité d'énergie absorbée par le catalyseur, est ensuite utilisée dans la zone réactionnelle pour vaporiser et craquer la charge : le catalyseur joue le rôle de caloporteur entre le réacteur où se déroulent des réactions endothermiques et le ou les régénérateurs où se déroulent des réactions exothermiques. Le procédé F.C.C. est mis en oeuvre de façon à assurer l'équilibre thermique de l'unité.

[0005] La quantité de coke et d'hydrocarbures présente sur le catalyseur en sortie de l'étage de strippage, est donc une variable essentielle du procédé puisqu'elle conditionne l'ensemble des niveaux thermiques de l'unité. On peut observer des déséquilibres préjudiciables au bon fonctionnement de l'installation, lorsque cette quantité est trop élevée du fait d'un mauvais strippage ou de l'utilisation de charges trop lourdes caractérisées par des teneurs élevées en asphaltènes, en hétéro-atomes (soufre, azote, etc...) et en métaux. Il faut noter qu'on rencontre couramment de nos jours de telles charges qui sont difficiles à vaporiser ; or une mauvaise vaporisation des fractions les plus lourdes conduit généralement au dépôt de celles-ci sur les grains de catalyseur malgré le strippage à la vapeur. Les inconvénients qui en résultent sont en particulier une diminution des rendements en produits valorisables, une libération d'énergie lors de la régénération dépassant les besoins de l'unité et conduisant à des températures finales de régénération trop élevées et donc nuisibles à l'activité du catalyseur, une production accrue de fumées et une plus grande consommation d'air résultant en un surdimensionnnement de l'ensemble de régénération, ainsi qu'une production élevée de vapeur dont on n'a pas toujours l'utilité sur le site.

[0006] De plus, dans une unité classique de craquage catalytique, la température de strippage est sensiblement la même que celle de la zone réactionnelle qui elle-même dépend de la conversion qu'on souhaite atteindre pour une qualité de charge donnée. L'obtention de cette conversion étant l'élément principal pris en considération pour le choix de la température de la zone de craquage, le strippage apparait donc comme une opération sur laquelle on a peu de moyens d'action. A température constante, seule une augmentation du débit de vapeur ou du temps de résidence du catalyseur dans le strippeur permet actuellement d'améliorer le rendement de récupération des hydrocarbures absorbés. Dans l'état actuel de l'art, et plus particulierement avec les charges lourdes, l'incidence d'une modification de ces deux paramètres opératoires sur l'efficacité de strippage reste donc limitée.

[0007] Par ailleurs, la combustion de ces hydrocarbures lourds non désorbés non seulement libère une quantité importante d'énergie qui accroit sensiblement la température du régénérateur d'une part, mais également libère des quantités appréciables de vapeur d'eau du fait de leur teneur élevée en hydrogène. Or, on sait que la conjugaison de ces deux facteurs: température élevée et pression partielle de vapeur d'eau importante pendant l'étape de régénération, accélère sensiblement le vieillissement du catalyseur et affecte en particulier son activité.

[0008] Parmi les moyens les plus récents qui visent à remédier aux inconvénients précités, il y a tout d'abord ceux qui visent à réduire la température de régénération ainsi que la teneur en vapeur d'eau:
- extraction de chaleur aux moyens d'échangeurs thermiques implantés dans le régénérateur
- étagement de la régénération de façon à réaliser l'oxydation partielle du coke et des hydrocarbures non désorbés après l'étape de strippage et limiter ainsi la libération d'énergie. Cet étagement permet également d'effectuer à température relativement basse l'oxydation préférentielle des hydrocarbures les plus riches en hydrogène et donc d'éliminer la majeure partie de l'hydrogène présent sur le catalyseur, et ce, dans des conditions compatibles avec une bonne tenue du catalyseur.

[0009] L'ensemble de ces dispositions permet de préserver le catalyseur d'un vieillisement prématuré, mais n'évite pas la perte de quantités impor­tantes de carbone qui servent uniquement à générer de la chaleur parfois excédentaire. Il implique également la mise en place de dispo­sitifs complexes qui augmentent considérablement l'investissement.

[0010] Selon l'art antérieur, il est connu que les inconvénients précités peuvent être réduits en éliminant plus efficacement les hydrocarbures adsorbés, par un strippage réalisé à une température plus élevée que celle régnant dans la zone réactionnelle. L'augmentation de la température du strippage peut ainsi être obtenue en injectant du catalyseur chaud provenant du ou des étages de régénération. Le brevet US 4.440.632 décrit par exemple, un tel dispositif où du catalyseur chaud prélevé dans le régénérateur est introduit dans la partie basse du strippeur, dans la phase dense. Ce catalyseur chaud se mélange au catalyseur usagé et conduit à une température finale du mélange supérieure de 20 à 150° C environ à celle de la zone réactionnelle. Le brevet US 4.419.221 décrit également un dispositif similaire où dans une unité à deux niveaux de régénération, on utilise une partie du catalyseur du deuxième étage, c'est-à-dire le plus chaud, pour le réinjecter dans la partie basse du strippeur où se trouve la phase dense.

[0011] On remarquera que l'élévation de température du strippeur par recyclage de catalyseur partiellement ou totalement régénéré et chaud peut être beaucoup plus élevée que dans le cas où l'on recycle des gaz de combustion comme cela est préconisé dans le brevet EP-A-184517 et WO 82/04061. En effet, dans ce dernier cas, le rapport débit massique de catalyseur usagé sur débit massique de fumées est tel qu'on ne peut guère espérer des élévations de température allant au-delà de 15 à 20°C.

[0012] Si ces dispositifs assurent une désorption plus efficace des hydro­carbures lourds, il reste cependant quelques inconvénients. Le cataly­seur chaud réinjecté à proximité de la phase diluée peut entrer en contact avec les hydrocarbures légers présents dans l'enceinte de strippage et entrainer un surcraquage nuisible au rendement global de l'unité. Par ailleurs, les quantités de vapeur de strippage utilisées sont généralement faibles de façon à assurer un écoulement sensi­blement piston du catalyseur, favorable au strippage et à l'entrai­nement à contre-courant des hydrocarbures légers. Dans ces conditions, le mélange du catalyseur chaud provenant du régénérateur avec le catalyseur usagé n'est pas rapide et conduit à des points chauds qui favorisent à nouveau le surcraquage des hydrocarbures désorbés en phase dense.

[0013] Ce surcraquage peut se présenter aussi dans le cas du procédé décrit dans le brevet EP 137998 où l'on effectue un premier strippage du catalyseur usagé dans une colonne séparée de strippage en présence d'une partie au moins de catalyseur régénéré et d'un gaz de lift, qui est constitué par des effluents de craquage.

[0014] Le brevet EP 187032 apporte quelques remèdes aux inconvénients précités. Il décrit un procédé de craquage où l'on réalise l'opération de strippage en deux étages. Dans le premier étage, on effectue un strippage classique à la vapeur et à une température sensiblement équivalente à celle régnant dans la zone réactionnelle, et dans le second étage, on fait un strippage plus sévère à une température plus élevée, après avoir injecté du catalyseur chaud provenant du régénérateur. L'intérêt de ce procédé est que le second strippage est réalisé de façon à désorber les hydrocarbures lourds dans une enceinte bien individualisée où l'on peut plus facilement régler les paramètres opératoires (débit recyclé, vitesse de gaz etc ...) sans préjudice pour le reste de la charge d'hydrocarbures vaporisée comme cela pouvait être le cas avec les brevets US 4.440.632 et 4.419.221. On remarquera dans ce cas comme dans les cas précédents, que l'obtention d'une élévation de température significative dans le strippeur, nécéssite des débits importants de catalyseur chaud. Par ailleurs, l'éfficacité du strippage en lit fluidisé dense est limitée en raison des caractéristiques particulières des grains de catalyseur et plus spécialement de leur faible taille. Une très faible fraction de la vapeur de strippage injectée percole au travers du lit de grains. Cette vapeur passe au travers du lit essentiellement sous forme de bulles, et l'on comprend aisement que l'hydrodynamique particulière du lit fluidisé dense limite le déplacement des hydrocarbures par la vapeur d'eau, surtout si la vitesse de fluidisation doit être maintenue relativement faible pour assurer un écoulement à contre-courant du catalyseur par rapport à la vapeur de strippage.

[0015] Enfin l'art antérieur est décrit aussi dans le brevet EP-A-23402 où, pour réduire la quantité de monooxyde de carbone au cours de la régénération de catalyseurs de craquage on introduit un gaz contenant de l'oxygène dans la ligne de transfert due catalyseur strippé vers le régénérateur.

[0016] Un premier objet de l'invention est donc de proposer un procédé et un dispositif qui permettent de s'affranchir des inconvénients précités.

[0017] Un autre object de l'invention est de faciliter la désorption des hydrocarbures fixés sur les grains de catalyseur, en particulier les hydrocarbures lourds dans le but d'augmenter le rendement global de l'unité et de limiter les dépôts de matières carbonées sur le catalyseur au strict maintien de l'équilibre thermique de l'installation.

[0018] L'invention concerne donc un procédé de craquage catalytique en lit fluide d'une charge d'hydrocarbures boillant au-dessus de 400°C. Ce procédé comprend une étape de mise en contact à flux ascendant ou descendant dans une zone tubulaire allongée, dans des conditions de craquage, de ladite charge et des particules d'un catalyseur de craquage, un étape de séparation du catalyseur usagé et de la charge craquée dans une première zone de séparation en sortie de ladite zone tubulaire, une première étape de strippage du catalyseur usagé à l'aide d'un premier gaz de strippage injecté à contre courant de ce catalyseur, une première étape de séparation du mélange de catalyseur usagé et des effluents résultant de la première étape de strippage, une étape de second strippage à co-courant délivrant des effluents de second strippage, une étape de régénération dudit catalyseur usagé dans au moins une zone de régénération pour former ledit catalyseur régénéré chaud, dans des conditions de combustion du coke déposé sur celui-ci et une étape de recyclage d'une partie au moins du catalyseur régénéré vers l'alimentation de ladite zone tubulaire. Plus précisément, après avoir réalisé ladite première étape de strippage et ladite première étape de séparation et avant d'avoir procédé à l'étape de régénération dudit catalyseur, on procède à la seconde étape de strippage à co-courant et en lit fluide, dans une zone de second strippage qui est une zone tubulaire allongée, en introduisant et en mélangeant, à l'amont de la zone tubulaire et avantageusement au voisinage immédiat de l'extrémité correspondant à l'entrée dans ladite seconde zone tubulaire, une partie au moins dudit catalyseur régénéré et à température plus élevée avec le catalyseur usagé résultant de la première étape de strippage et un courant d'un second gaz sous pression contenant au moins un gaz de strippage et un gaz contenant de l'oxygène moléculaire, et l'on sépare des effluents de ladite seconde zone de strippage du mélange de catalyseur ainsi strippé dans une seconde zone de séparation à l'aval de cette seconde zone de strippage, on récupère lesdits effluents de second strippage et on envoie le mélange de catalyseur ainsi strippé dans ladite zone de régénération.

[0019] Avantageusement, on introduit le catalyseur régénéré au voisinage immédiat de l'extrémité, correspondant à l'entrée dans la seconde zone tubulaire et de préférence sensiblement au dessus de l'arrivée du gaz de strippage, ce qui présente l'avantage de favoriser le mélange des particules.

[0020] Le procédé selon l'invention présente l'avantage de faciliter une meilleure désorption des hydrocarbures dans le second étage de strippage, grâce en particulier à l'introduction d'une certaine quantité de gaz contenant de l'oxygène moléculaire. Il s'en suit que les dépots résiduels de matières carbonées avant l'entrée dans le régénérateur sont limités au strict maintien de l'équilibre thermique de l'unité sans conduire à des températures et des pressions de vapeur d'eau dans le régénérateur rédhibitoires pour l'activité et la durée de vie du catalyseur. Même lorsque la charge traitée est lourde il permet de réaliser la regénération du catalyseur en une seule étape, ce qui se traduit par des économies d'investissement.

[0021] Un autre avantage de l'invention est que l'utilisation d'un gaz contenant de l'oxygène moléculaire dans le gaz de strippage entraine en partie la combustion d'une fraction des hydrocarbures libérés contenant de l'hydrogène et un dégagement de chaleur permettant de maintenir une température donnée, tout en limitant le débit de catalyseur chaud issu du régénérateur. Il en résulte une simplification et un moindre coût de l'installation.

[0022] Un autre avantage de l'invention est que le strippage dans le second étage est réalisé en lit fluidisé, dilué, donc sans limitation diffusionnelle liée à l'hydrodynamique de l'écoulement gaz-particules de catalyseur. Dans ce cas, et contrairement au cas des lits fluidisés denses classiques, les grains de catalyseur sont bien individualisés au sein d'un volume de gas important, de sorte que la pression partielle d'hydrocarbures à l'extérieur du grain est faible ou tout au moins beaucoup plus faible que celle régnant dans la phase dense d'un lit fluidisé (généralement appelée phase émulsion par les spécialistes). D'autre part, dans le case d'un lit fluide, la vitesse de glissement du grain par rapport au gaz l'environnant est beaucoup plus importante que dans le cas d'un lit fluidisé dense. Il en résulte que la résistance au transfert à la surface extérieure du grain est faible. Ces deux facteurs : élimination de la résistance au transfert liée à l'écoulement gaz-particules et abaissement de la résistance diffusionnelle externe à la surface du grain font que le déplacement des hydrocarbures adsorbés par la vapeur d'eau est beaucoup plus rapide dans le cas du lit fluidisé dilué que dans celui du lit fluidisé dense.

[0023] Un autre avantage de l'invention est que le chauffage du catalyseur usagé par du catalyseur chaud issu du régénérateur, est réalisé dans une enceinte distincte de la première zone de strippage et permet d'éviter tout contact du catalyseur chaud avec des hydrocarbures légers et élimine de ce fait tout risque de surcraquage de ces hydrocarbures légers.

[0024] Un autre avantage de l'invention concerne le mélange du catalyseur usagé issu du premier étage de strippage avec le catalyseur chaud du régénérateur. Ce mélange est réalisé en lit fluide donc dans un milieu beaucoup plus turbulent que le lit fluidise dense, et de ce fait, il est plus intime et plus rapide. Ce mélange quasi-instantané permet d'homogénéiser très rapidement les températures des deux populations de grains et contribue à améliorer sensiblement l'efficacité du strippage.

[0025] Un autre avantage de l'invention est que la réinjection de catalyseur chaud à la base du second strippeur permet d'amorcer rapidement l'oxydation des hydrocarbures. Cette réinjection permet en outre de stabiliser la combustion dans l'élévateur, même pendant les phases transitoires où l'on observe des fluctuations de débit de catalyseur usagé.

[0026] Un autre avantage du procédé est que le catalyseur après ce second strippage est débarrassé de la majeure partie de l'hydrogène initialement contenu dans le coke de sorte que l'on peut dans la plupart des cas régénérer le catalyseur en une seule étape, même si la température est supérieure à 700°C, puisque la teneur en vapeur d'eau des effluents de régénération est faible et donc ne risque pas d'accélérer outre mesure, le vieillissement du catalyseur.

[0027] Enfin, on a remarqué que l'invention permet un abaissement notable des teneurs en soufre dans les effluents de régénération, car les hydrocarbures lourds riches en soufre ont été en très grande majorité désorbés des grains de catalyseur dans cette seconde zone de strippage.

[0028] Selon une caractéristique de l'invention, on soutire de la zone de régénération et on recycle dans la deuxième zone de strippage tubulaire, une masse de catalyseur régénèré, représentant en général de 5 à 100% en masse, avantageusement de 10 à 50% en masse et de préférence entre 20 et 40% de la masse de catalyseur usagé provenant du premier étage de strippage situé à l'extrèmité de la zone réactionnelle de craquage. La température du catalyseur régénéré peut être d'environ au moins 80°C supérieure à la température du catalyseur usagé à la sortie du premier étage de strippage et d'au plus environ 400°C, sans pour autant dépasser 700°C, ce qui entraînerait une désactivation rapide du catalyseur.

[0029] Selon une autre caractéristique de l'invention, le catalyseur régénéré chaud recyclé dans le second étage de strippage peut être au préalable débarrassé d'une partie au moins des fumées de combustion dans la ligne de liaison conduisant à la colonne de strippage, de préférence par strippage à l'aide d'un fluide (par exemple, gaz inertes ou vapeur d'eau).

[0030] Selon une autre caractéristique de l'invention, le catalyseur dit régénéré recyclé dans le second étage de strippage peut provenir de l'un ou l'autre des compartiments lorsque le régénérateur est multiétage. Il peut être prélevé en cours de régénération dans le dernier compartiment, c'est-à-dire celui où s'achève la régénération et qui fonctionne à la température la plus élevée lorsqu'on souhaite minimiser le débit de recycle. Mais on peut aussi le prélever en cours de régénération dans un étage de régénération inférieur opérant à une température moindre et où le catalyseur est partiellement débarrassé du coke déposé, si l'on craint un surcraquage catalytique ou un craquage thermique important des hydrocarbures libérés au cours de cette seconde étape de strippage.

[0031] Selon une autre caractéristique de l'invention, le catalyseur usagé issu du premier étage de strippage et le catalyseur régénéré issu du régénérateur sont mis en contact avec un gaz contenant en général environ de 0,1 à 30% en masse d'oxygene, avantageusement de 1 à 10%, et d'une façon préférée de 2 à 5%, le complément à 100 % pouvant être de la vapeur d'eau, de l'azote, de l'hydrogène, des hydrocarbures légers tels que le méthane, éthane, propane ou un mélange de ces différents gaz. De préférence, on utilise de la vapeur d'eau et de l'oxygène moléculaire.

[0032] La teneur en oxygène moléculaire est déterminée afin de réaliser l'oxydation de l'hydrogène libéré par le second strippage ainsi que d'une partie minoritaire des hydrocarbures désorbés.

[0033] Selon une autre caractéristique de l'invention, le débit de gaz injecté à la base de la zone tubulaire de strippage au moyen par exemple d'un répartiteur de gaz, est réglé de telle sorte que la vitesse superficielle du gaz dans cette zone soit en général comprise entre environ 1 et 20 mètres par seconde, et d'une façon plus avantageuse entre 2 et 10 mètres par seconde, ce qui permet d'obtenir un lit entraîné, de maximiser la vitesse de glissement entre les grains de catalyseur et ledit gaz de strippage et d'assurer des temps de contact des grains de catalyseur avec le gaz de strippage compris entre 1 et 30 secondes.

[0034] D'une manière générale, l'élévation de température du catalyseur dans la seconde zone de strippage par rapport à la première zone de strippage, due au recyclage du catalyseur régénèré chaud d'une part et à l'oxydation partielle d'une fraction des hydrocarbures désorbés du catalyseur, est généralement comprise entre environ 10 et 200° C et se situe de préférence entre 50 et 100°C.

[0035] Selon une autre caractéristique de l'invention, les effluents de strippage sont séparés du catalyseur au moyen de dispositifs qui peuvent être par exemple similaires à ceux utilisés à la sortie de la zone réactionnelle de craquage. Ces effluents qui contiennent entre autres les hydrocarbures libérés, les produits de combusion partielle et la vapeur d'eau de strippage, peuvent être dirigés comme les effluents de craquage vers un tour de fractionnement ou vers tout autre point d'utilisation justifié par la qualité desdits effluents. Le catalyseur débarrassé de ces effluents est dirigé vers le régénérateur, en aval.

[0036] Dans la présente invention, les charges utilisables bouillent au-dessus du domaine des essences et des gazoles, c'est-à-dire en général au-dessus de 400° C environ. Par exemple, on peut citer comme charges, celles présentant des points d'ébullition initiaux de l'ordre de 400° C, tels des gazoles sous vide, mais aussi des huiles hydrocarbonées plus lourdes, tels des pétroles bruts et/ou deessenciés, et des résidus de distillation atmosphérique ou de distillation sous vide. Ces charges peuvent avoir reçu un traitement préalable tel, par exemple, un hydrotraitement en présence, par exemple, de catalyseurs de type cobalt-molybdène. Les charges préférées de l'invention seront celles contenant des fractions bouillant normalement entre 400 et 700° C et plus, pouvant contenir des pourcentages élevés de produits asphalténiques et présenter une teneur en carbone Conradson allant jusqu'à 10% et au-delà.

[0037] Les catalyseurs utilisables dans les dispositifs décrits ci-dessus comprennent les catalyseurs de craquage du type alumino-silicates cristallins, certains types de silice-alumines, de silice-magnésies, de silice-zirconium, tous ayant des activités de craquage relativement élevées, comme par exemple ceux décrits dans le brevet US 4 405 445.

[0038] L'invention concerne aussi un dispositif de craquage catalytique notamment pour la mise en oeuvre du procédé. Il comprend une enceinte 1 tubulaire allongée, des moyens d'injection 4 sous pression de ladite charge disposés à une extrémité de ladite enceinte, des moyens d'alimentation en particules 2 d'un catalyseur de craquage vers ladite extrémité de ladite enceinte, des premiers moyens de séparation 6 de la charge craquée des particules de catalyseur usagé à l'autre extrémité de ladite enceinte 1 située dans une enceinte 5 de séparation disposée à l'autre extrémité de l'enceinte et concentriquement à celle-ci, un premier moyen de strippage 8 dudit catalyseur usagé par un premier gaz de strippage dans ladite enceinte de séparation 5, au moins une unité de régénération 21 dudit catalyseur usagé par combustion du coke déposé sur celui-ci, et des moyens de recyclage 27 d'une partie au moins du catalyseur regénéré vers lesdits moyens d'alimentation 2.

[0039] De manière plus détaillée, ce dispositif comprend une colonne tubulaire allongée de strippage 13 disposée entre ledit premier moyen de strippage 8 et ladite unité de régénération 21, des moyens d'alimentation sous pression 15 en un second gaz comprenant au moins un gaz de strippage et un gaz contenant de l'oxygène moléculaire, de préférence à l'entrée de ladite colonne de strippage 13, des moyens d'alimentation 14 en particules de catalyseur au moins et partie régénéré reliés d'une part à l'unite de régénération 21 et d'autre part, de préférence, à l'entrée de ladite colonne de strippage 13, des moyens d'alimentation 11 en catalyseur usagé reliés au premier moyen de strippage 8 et à la colonne de strippage 13, de préférence à son entrée, lesdits moyens d'alimentation 14, 15 étant adaptés à injecter le second gaz et les particules de catalyseur régénéré dans ladite colonne de strippage, sous pression, en lit fluide et à co-courant du flux des particules de catalyseur usagé provenant du premier moyen de strippage 8 et une seconde enceinte de séparation 16 du mélange de catalyseur strippé des effluents du second strippage connectée à la sortie de ladite colonne tubulaire 13 et audit régénérateur 21.

[0040] La colonne tubulaire présente en général un rapport longueur sur diamètre L/D compris entre 10 et 300 et avantageusement compris entre 25 et 100.

[0041] Le diamètre du tube est déterminé de façon à ce que l'on ait une vitesse de gaz suffisante pour entrainer les grains de catalyseur et ce, en prenant en compte le débit total de gaz nécessaire à la réalisation du second strippage.

[0042] L'appareillage non limitatif pour la mise en oeuvre du procédé pourrait être celui de la figure 1 qui illustre le dispositif selon l'invention avec une enceinte de craquage ascendante (riser) et une colonne de strippage ascendante.

[0043] Cet appareillage comprend:
-une enceinte tubulaire verticale 1 alimentée à sa base en catalyseur régénéré chaud par des moyens 2, eux-mêmes alimentés par la ligne 27 en provenance du régénérateur 21, en vapeur de fluidisation et de préentrainement du catalyseur par la ligne 3 et en charge hydrocarbonée par la ligne 4.
-une enceinte 5 de séparation située à l'extrêmité supérieure de l'enceinte tubulaire 1 et concentriquement à celle-ci et dans laquelle s'effectuent d'une part la séparation des effluents de craquage et d'un premier strippage décrit ci-après, du catalyseur usagé grâce à un séparateur inertiel 6 placé juste au -dessus de la sortie du riser et à un ou plusieurs niveaux de cyclones 7 situés dans la partie supérieure de l'enceinte 5, et d'autre part, un premier strippage à la vapeur dudit catalyseur usagé dans la partie basse 8 de l'enceinte 5. La vapeur de strippage est amenée par la ligne 8a et la partie basse 8 de l'enceinte 5 est munie intérieurement de chicanages 9 qui favorisent l'écoulement à contre-courant du catalyseur usagé et de ladite vapeur de strippage. Les vapeurs d'hydrocarbures quittent l'unité par la ligne 10 et sont dirigées vers la tour de fractionnement.
-une ligne de liaison 11 entre l'enceinte de séparation et de premier strippage 5,8 et l'extrémité inférieure d'une colonne 13 où s'éffectue le second strippage. Cette ligne de liaison est équipée d'une vanne 12 de contrôle du débit de catalyseur qui est asservie au niveau de catalyseur dans l'enceinte 5.
-une colonne tubulaire allongée verticale 13 où s'effectue le second strippage du catalyseur usagé en lit entraîné. Cette colonne est alimentée à sa base, à co-courant de l'écoulement, en catalyseur usagé par la ligne 11, en catalyseur régénéré chaud par les moyens d'alimentation 14 et en gaz renfermant au moins de la vapeur d'eau et de l'oxygène moléculaire par la ligne 15. Des injecteurs de type connu sont disposés régulièrement autour de la colonne.
-une enceinte 16 de séparation en sortie de la colonne 13 et concentriquement à celle-ci, où s'éffectue la séparation des effluents du second strippage du mélange de catalyseur. La séparation est réalisée aux moyens d'un séparateur inertiel 17 au voisinage immédiat de la sortie de colonne 13 et d'un ou plusieurs niveaux de cyclones 18 séparant les particules strippées des effluents. Ces particules sont rejetées vers la base de l'enceinte 16 tandis que les effluents du second strippage quittent l'enceinte 16 par la ligne 19 et sont dirigés soit vers la tour de fractionnement ou vers tout autre point d'utilisation justifié par la qualité des effluents. Le catalyseur strippé est envoyé dans le régénérateur 21 par la ligne 20 qui communique avec la base de l'enceinte 16.
-une unité de régénération 21 située de préférence concentriquement à la colonne 13 et alimentée en catalyseur usagé par la ligne 20 et en gaz contenant de l'oxygène moléculaire par le distributeur 22, situé à la partie inférieure de l'unité, lui-même étant alimenté par la ligne 23.

[0044] Les effluents de régénération sont dépoussiérés par le ou les niveaux de cyclones 24 disposés avantageusement à l'extérieur de l'unité 21 et quittent l'installation par la ligne 25. Le catalyseur régénéré est extrait du régénérateur par la ligne 26 qui alimente grâce aux moyens d'alimentation 14 la colonne de second strippage. La ligne 26, de diamètre réduit, est équipée d'une vanne 28 de réglage du débit de catalyseur asservie à la température régnant dans la colonne de second strippage 13. Des moyens de recyclage 27 du catalyseur régénéré reliés au régénérateur 21 alimentent également l'enceinte de craquage 1 grâce aux moyens d'alimentation 2 et à une vanne 29 de réglage du débit de catalyseur asservie à la température souhaitée à l'extrémité supérieure de l'enceinte de craquage 1.

[0045] La figure 2 illustre le cas où l'enceinte tubulaire de craquage opère en dropper. On y retrouve tous les éléments de la figure 1, à l'exclusion du riser 1 et du séparateur inertiel 6 qui ont cédé la place au dropper 30.

[0046] Il a été illustré la cas où une seule unité de régénération est utilisée. Dans le cas où le dispositif selon l'invention en comporte deux qu'ils soient à flux descendant ou à flux ascendant, la ligne de liaison 20 assure le transfert des particules catalytiques strippées de la seconde enceinte de séparation 16 au premier régénérateur où s'effectue la première régénération. Selon un schéma connu décrit par exemple dans la demande de brevet FR 84-18706, le catalyseur est ensuite totalement régénéré dans un second régénérateur.

[0047] Le catalyseur régénéré pourrait provenir de l'un ou l'autre des régénérateurs comme il a été dit ci-avant, la ligne de transfert 26 peut être connectée soit au premier soit au second régénérateur pour alimenter la colonne de strippage 13 tandis que la ligne de recyclage 27 quitte le second régénérateur pour alimenter l'enceinte tubulaire de craquage 1.

Revendications

1.- Procédé de craquage catalytique en lit fluide d'une charge d'hydrocarbures boiullant au-dessus de 400°C environ, ce procédé comprenant une étape de mise en contact à flux ascendant ou descendant dans une zone tubulaire allongée, dans des conditions de craquage, de ladite charge et des particules d'un catalyseur de craquage, une étape de séparation du catalyseur usagé et de la charge craquée dans une première zone de séparation en sortie de ladite zone tubulaire, une première étape de strippage du catalyseur usagé à l'aide d'un premier gaz de strippage injecté à contre courant de ce catalyseur, une première étape de séparation du mélange de catalyseur usagé et des effluents résultant de la première étape de strippage, une étape de second strippage a co-courant délivrant des effluents de second strippage, une étape de régénération dudit catalyseur usagé dans au moins une zone de régénération pour former ledit catalyseur régénéré chaud, dans des conditions de combustion de coke déposé sur celui-ci et une étape de recyclage d'une partie au moins du catalyseur régénéré vers l'alimentation de ladite zone tubulaire, le procédé étant caractérisé en ce que, après avoir réalisé ladite première étape de strippage et ladite première étape de séparation et avant d'avoir procédé à l'étape de régénération dudit catalyseur, on procède à la second étape de strippage à co-courant et en lit fluide, dans une zone de second strippage qui est une zone tubulaire allongée, en introduisant et en mélangeant, à l'amont de la zone tubulaire et avantageusement au voisinage immédiat de l'extrémité correspondant à l'entrée dans ladite seconde zone tubulaire, une partie au moins dudit catalyseur régénéré et à température plus élevée avec le catalyseur usagé résultant de la première étape de strippage et un courant d'un second gaz sous pression contenant au moins un gaz de strippage et un gaz contenant de l'oxygène moléculaire, et l'on sépare des effluents de ladite seconde zone de strippage du mélange de catalyseur ainsi strippé dans une seconde zone de séparation à l'aval de cette seconde zone de strippage, on récupère lesdits effluents de second strippage et on envoie le mélange de catalyseur ainsi strippé dans ladite zone de régénération.

2.- Procédé selon la revendication 1 dans lequel la masse du catalyseur régénéré représente environ de 5 à 100% en masse de la masse totale dudit catalyseur usagé, et avantageusement de 10 à 50% en masse.

3.- Procédé selon les revendications 1 ou 2 dans lequel ledit courant de second gaz contient environ de 1 à 10% en masse d'oxygène et de façon préférée de 2 à 5 % en masse d'oxygène.

4.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 dans lequel ledit gaz de strippage est de la vapeur d'eau, de l'azote, de l'hydrogène, des hydrocarbures légers seuls où en mélange, injecté en proportion massi­que comprise entre environ 70 à 99,9% du débit dudit courant de gaz.

5.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 4 dans lequel le débit dudit courant de gaz est compris entre environ 1 et 20 m/s et de préférence entre 2 et 10 m/s.

6.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 5 dans lequel la température dudit catalyseur régénéré est supérieure à celle dudit catalyseur usagé d'au moins environ 90° C et d'au plus environ 400° C, sans pour autant dépasser 900° C.

7.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 6 dans lequel on prélève le catalyseur régénéré de ladite zone de régénérateur après avoir séparé une partie au moins des fumées de combustion, de préférence par strippage.

8.- Procédé selon l'une des revendication 1 à 7 dans lequel on prélève ledit catalyseur régénéré au cours de la régénération du catalyseur usagé de la première zone de régénération lorsque l'étape de régénération en comporte deux.

9.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 7 dans lequel on prélève ledit catalyseur régénéré au cours de la régénération du catalyseur usagé, de la seconde zone de régénération lorsque l'étape de régénération en comporte deux.

10.- Dispositif de craquage en lit fluide de charges d'hydrocarbures comprenant une enceinte (1) tubulaire allongée, des moyens d'injection sous pression (4) de ladite charge disposés à une extrémité de ladite enceinte, des moyens d'alimentation (2) en particules d'un catalyseur de craquage vers ladite extrémité de ladite enceinte, une enceinte de séparation (5) disposée à l'autre extrémité de l'enceinte (1) et concentriquement à celle-ci et comprenant des premiers moyens de séparation (6) des effluents des particules de catalyseur usagé , un premier moyen de strippage (8) dudit catalyseur usagé par un premier gaz de strippage dans ladite chambre de séparation, au moins une unité de régénération (21) dudit catalyseur usagé par combustion du coke déposé sur celui-ci, et des moyens de recyclage (27) d'une partie au moins du catalyseur régénéré vers lesdits moyens d'alimentation (2), ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend une colonne tubulaire allongée de strippage (13) disposée entre ledit premier moyen de strippage (8) et ladite unité de régénération (21), des moyens d'alimentation sous pression (15) en un second gaz comprenant au moins un gaz de strippage et un gaz contenant de l'oxygène moléculaire, à l'entrée de ladite colonne de strippage (13), des moyens d'alimentation (14) en particules de catalyseur au moins en partie régénéré reliés d'une part à l'unité de régénération (21) et d'autre part à l'entrée de ladite colonne de strippage (13), des moyens d'alimentation (11) en catalyseur usagé reliés au premier moyen de strippage (8) et à la colonne de strippage (13), de préférence à son entrée, lesdits moyens d'alimentation (11, 14, 15) étant adaptés à injecter le second gaz et les particules de catalyseur régénéré dans ladite colonne de strippage, sous pression, en lit fluide et à co-courant du flux des particules de catalyseur usagé provenant du premier moyen de strippage, et une seconde enceinte (16) de séparation du mélange de catalyseur strippé des effluents du second strippage connectée à la sortie de la dite colonne tubulaire (13) et à ladite unité de régénération (21).

11.- Dispositif selon la revendication 10, dans lequel la colonne tubulaire présente un rapport longueur sur diamètre compris entre 10 et 300.

12.- Dispositif selon les revendications 10 ou 11, dans lequel les moyens d'alimentation (14, 26) en catalyseur régénéré sont reliés à une première unité de régénération lorsque le dispositif en comporte deux.

13.- Dispositif selon les revendications 10 ou 11, dans lesquels lesdits moyens d'alimentation en catalyseur régénéré sont reliés à une seconde unité de régénération lorsque le dispositif en comporte deux.

14.- Dispositif selon l'une des revendications 10 à 13, dans lequel ladite seconde enceinte de séparation (16) comporte un séparateur inertiel (17) situé au voisinage de l'extrémité de la dite colonne de strippage (13) et au moins un cyclone 19 relié à des moyens d'évacuation (19) des effluents de ladite enceinte de séparation.

15.- Dispositif selon l'une des revendications 10 à 14 dans lequel ladite colonne de strippage (13) est ascendante.

Dessins