Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
CA 02613374 2007-12-10
1
NOUVEAU DISPOSITIF PERMETTANT DE DIMINUER LES EMISSIONS DE
NOX DES FUMEES DE FCC
Domaine de l'invention
L'invention concerne un dispositif destiné à diminuer les rejets d'oxydes
d'azote,
(généralement désignés par N0x) contenus dans les fumées issues des
régénérateurs des unités de FCC. Le terme FCC est une abréviation pour
désigner
tout type d'unité de craquage catalytique en lit fluidisé. La régénération du
catalyseur
des unités de craquage catalytique peut être réalisée en un seul étage (
technologie
dite mono-regenerateur), ou être divisée en deux étages.
La technologie en un étage consiste à réaliser une combustion la plus complète
possible du coke déposé sur le catalyseur, la température se situant
généralement
entre 650 C et 760 C. La technologie en deux étages consiste à réaliser une
première étape de combustion en défaut d'air de manière à limiter la
température
aux environs de 630-700 C tout en libérant la majeure partie de l'eau issue de
l'hydrogène contenu dans le coke. La seconde étape est réalisée en excès d'air
et
atteint des températures supérieures, pouvant aller jusqu'à 850 C sans risque
de
détérioration du catalyseur.
La régénération s'effectue en lit fluidisé, le catalyseur étant fluidisé par
de l'air
introduit pour brûler le coke. Dans tous les cas, la zone de régénération doit
posséder au moins un dispositif de séparation entre les gaz de combustion ou
fumées rejetées à l'extérieur, et le catalyseur régénéré qui est réintroduit
en zone
réactionnelle pour dépoussiérer les fumées. La première étape de la séparation
gaz
solide peut être réalisée au moyen d'un dispositif de séparatton généralement
basé
sur un effet de changement de direction, et permet de ramener environ 60% à
90%
des particules de catalyseur entraînées au dessus du lit vers la phase dense.
La seconde étape de la séparation gaz solide est généralement réalisée au
moyen
d'un ou deux étages de cyclones alimentés par la suspension gaz solide ne
contenant plus que les particules de catalyseur non séparées au premier étage.
Le dispositif de diminution des NOx selon la présente invention est en fait
compatible
avec tous les systèmes de séparation gaz solide de la zone de régénération,
que
celle ci soit en un étage ou en deux étages.
La régénération à deux étages, telle que celte connue sous l'appellation
commerciale
R2R, est décrite dans le brevet US 4332674A. Elle permet de traiter des
charges
plus lourdes, par rapport à une technologie de type mono-régénérateur à un
étage.
CA 02613374 2007-12-10
2
La double régénération permet de limiter le réchauffement du catalyseur sur
des
charges lourdes produisant plus de coke, ce qui permet de maintenir des
conditions
de craquage favorables à l'obtention de meilleurs rendements.
Dans le premier étage, la combustion partielle en défaut d'oxygène limite
l'élévation
de température. De plus, la combustion plus rapide de l'hydrogène du coke
permet
de libérer la majeure partie de l'eau à un niveau de température relativement
faible,
ce qui permet d'éviter le phénomène de décomposition hydrothermale du
catalyseur.
Dans le second régénérateur la combustion est totale, et se déroule dans une
atmosphère à plus faible taux d'humidité, ce qui évite la désactivation du
catalyseur.
La température de combustion totale dans le second étage se situe, selon la
nature
des charges, entre 700 C et 850 C.
Par rapport aux autres technologies de régénération, La technologie à deux
étages
de régénération permet également de limiter la formation des NOx dans le
premier
régénérateur, en particulier pour les charges lourdes qui ont tendance à
libérer des
NOx en quantité importante, du fait de l'atmosphère riche en CO qui y règne.
C'est surtout donc dans le deuxième régénérateur que se forment des NOx en
quantité significative. L'objet de l'invention est donc plus particulièrement
de
proposer une solution pour réduire les émissions de NOx au sein du deuxième
régénérateur.
Néanmoins, il a été montré que le dispositif de la présente invention,
particulièrement bien adaptée à une zone de régénération à deux étages,
s'applique
également à une zone de régénération à un seul étage.
Dans la suite du texte, on appelle dispositif de réduction des NOx, l'objet de
la
présente invention appliquée soit au second étage de régénération dans une
technologie à deux étages de régénération, soit à l'unique étage de
régénération
dans une technologie mono-régénérateur.
Le présent dispositif est compatible avec tout type de système de séparation
du
catalyseur et des gaz de combustion, en particulier avec les systèmes de l'art
antérieur du type croix de désengagement. En effet, dans le cas d'une zone de
régénération à deux étages, le présent dispositif se combine avec le système
de
séparation gaz solide dont il utilise la même conduite de transport vertical
reliant les
deux étages de la zone de régénération: Dans le cas d'une zone de régénération
à
CA 02613374 2007-12-10
3
un seul étage, le dispositif seion j'invention est indépendant du système de
séparation gaz solide.
L'objectif du dispositif de réduction des NOx selon la présente invention est
d'abaisser la concentration en NOx contenus dans les fumées à moins de 15 ppm,
et
préférentiellement à moins de 10 ppm, ces valeurs correspondant à une charge
de
type distillat sous vide contenant de l'ordre de 1000 ppm d'azote.
Il convient de rappeler que le niveau de NOx dans les fumées sortant de la
zone de
régénération d'une unité FCC dans la technologie actuelle, quelle soit en un
seul
étage de régénération ou à deux étages de régénération, se situe typiquement
entre
50 ppm et 400 ppm, et ne permet pas de descendre au dessous de 50 ppm.
Le gain apporté par le dispositif selon l'invention est donc très important.
Examen de l'art antérieur
Dans les régénérateurs FCC, la combustion du coke déposé sur le catalyseur
génère des oxydes d'azotes (NOx) contenus dans les fumées rejetées à
l'atmosphère qui contribuent à l'acidification des eaux de pluie et à la
formation d'un
brouillard photochimique.
Ces émissions résultent quasi exclusivement de l'oxydation de l'azote
initialement
présent dans le combustible sous forme de pyrroles et de pyridines. Les
paramètres
principaux déterminant la production de NOx sont la richesse (rapport
coke/oxygène)
et la fraction massique d'azote présent dans le coke. En fait, l'azote
contenue dans
la charge se transfère à hauteur d'environ 50 % sur le coke déposé sur le
catalyseur.
On parlera de combustion riche si le rapport massique coke/oxygène est
supérieur à
0,3 et de combustion pauvre si ce même rapport est inférieur à 0,3.
Traditionnellement, les émissions de NOx sont réduites, soit in situ par des
additifs
promoteurs de la réduction de NO qui agissent au contact du carbone ou du
monoxyde de carbone, soit par des méthodes curatives de réduction sélective
des
NOx non catalytique (dite SNCR, abréviation de Selective Non Catalytic
Reduction),
ou de type SCR (abréviation de Selective Catalytic Reduction) si les réactions
sont
conduites en présence d'un catalyseur (en général de l'oxyde de vanadium).
On trouvera une description du procédé SNCR dans le brevet US 3,900,554.
CA 02613374 2014-08-01
4
Le brevet US 6,503,460 B1 décrit un concept de régénération étagée à contre-
courant applicable au cas d'un mono-régénérateur. L'écoulement à contre-
courant
est assuré par le positionnement du distributeur de catalyseur en surplomb du
lit
dense. Les NOx formés lors de la combustion en milieu pauvre dans la partie
inférieure du lit dense sont alors réduits en milieu riche au contact du
carbone et du
monoxyde de carbone CO présents dans la partie supérieure du lit. De plus, une
partie du coke étant consommée dans la zone d'oxydation partielle, le
catalyseur
parvenant dans la zone en excès d'oxygène est faiblement coké, ce qui permet
de
modérer la vitesse de combustion du coke.
Néanmoins, ce concept n'a été appliqué que dans le cas d'un mono-régénérateur.
Or, la régénération à double étage, telle que la technologie R2R décrite dans
le
brevet US 4332674A permet, par rapport à une technologie de type mono-
régénérateur, de traiter des charges plus lourdes avec des rendements
supérieurs.
Dans la technologie R2R, la conduite verticale ascendante reliant les deux
étages
de régénération (dénommée "lift" dans la terminologie anglo-saxonne) débouche
en
phase dense.
Le brevet US 0198778 décrit une méthode de captation des NOx au moyen d'une
solution basique envoyée à contre-courant de la suspension gaz solide par un
système de type "scrubber", après avoir transformé le NO en NO2 et NO3.
Sommaire de l'invention
La présente invention vise un dispositif de réduction des NOx contenus dans
les
fumées d'une unité de FCC comportant une zone de régénération à 2 étages,
consistant en une conduite verticale ascendante (3) reliant les deux étages de
régénération (A) et (B), et dont l'extrémité supérieure débouche dans la phase
diluée du second étage (B) à une distance au-dessus de l'interface (9)
séparant
CA 02613374 2014-08-01
4a
la phase dense et la phase diluée dudit second étage (B) comprise entre 0,1 et
1,5 fois le diamètre du lit fluidisé en phase dense dudit second étage.
La présente invention vise aussi un procédé de réduction des NOx contenus dans
les fumées d'une unité de FCC comportant une zone de régénération à 2 étages,
utilisant le dispositif, dans lequel la vitesse de fluidisation dans la phase
dense du
second étage de régénération (B) est comprise entre 30 cm/s et 100 cm/s, et
préférentiellement comprise entre 40 cm/s et 80 cm/s.
La présente invention vise aussi le procédé de réduction des NOx contenus dans
les fumées d'une unité de FCC comportant une zone de régénération à 2 étages,
utilisant le dispositif, dans lequel le rapport entre le débit massique d'air
entrant
dans la conduite verticale (3) reliant les deux étages de régénération, et le
débit
massique d'air entrant dans la phase dense du second étage (B), est compris
entre
0,1 et 0,7 et préférentiellement compris entre 0,25 et 0,5.
La présente invention vise aussi le procédé de réduction des NOx contenus dans
les fumées d'une unité de FCC comportant une zone de régénération à un étage,
utilisant le dispositif, dans lequel la vitesse de fluidisation dans la phase
dense du lit
fluidisé est comprise entre 50 et 150 cm/s, et préférentiellement comprise
entre 70
et 130 cm/s.
La présente invention vise aussi le procédé de réduction des NOx contenus dans
les fumées d'une unité de FCC comportant une zone de régénération à un étage,
utilisant le dispositif, dans lequel le rapport entre le débit massique d'air
introduit
dans la conduite verticale (3) et le débit d'air injecté dans la phase dense
(1) est
compris entre 0,05 et 0,1.
CA 02613374 2014-08-01
4b
La présente invention vise aussi le procédé de réduction des NOx contenus dans
les fumées d'une unité de FCC comportant une zone de régénération à un ou deux
étages, utilisant le dispositif, dans lequel la vitesse du gaz à l'intérieur
de la conduite
verticale (3) reliant les deux étages de régénération, ou reliant la phase
dense et la
phase diluée dans le cas d'une zone de régénération en un seul étage, est
comprise entre 3 m/s et 15 m/s, et préférentiellement entre 5 m/s et 8 m/s.
La présente invention vise aussi le procédé de réduction des NOx contenus dans
les fumées d'une unité de FCC comportant une zone de régénération à un ou deux
étages, utilisant le dispositif, dans lequel le rapport des débits massiques
du coke et
de l'oxygène en entrée de la conduite verticale ascendante (3) est supérieur à
0,3.
Description sommaire des figures
La figure 1 représente une vue schématique du dispositif selon l'invention
dans
laquelle on a représenté une zone de régénération en deux étages reliés par
une
conduite de transport du catalyseur du premier vers le second étage. Le
système de
séparation gaz solide situé à l'extrémité supérieure de la conduite, tel que
représenté sur la figure 1, n'implique aucune limitation, puisque la présente
invention est compatible avec tout système de séparation gaz solide. Il a été
représenté à titre d'exemple sous la forme d'une simple croix de
désengagement.
La figure 2 représente une vue schématique du dispositif selon l'invention
dans le
cas d'une zone de régénération à un seul étage. De la même manière, sans que
¨
CA 02613374 2007-12-10
cela n'induise aucune limitation, le système de séparation a été représenté de
façon
schématique sous la forme d'une simple croix de désengagement.
La figure 3 illustre l'effet de la hauteur du débouché du dispositif selon
l'invention sur
5 la teneur en NOx dans les fumées dans le cas d'une unité à deux étages de
régénération.
La figure 4 illustre l'effet de la hauteur du débouché du dispositif selon
l'invention sur
la teneur en NOx dans les fumées dans le cas d'une unité à un seul étage de
régénération.
Description sommaire de l'invention
La présente invention consiste en un dispositif de réduction des NOx contenus
dans
les fumées issues de la zone de régénération d'une unité de FOC, ladite zone
de
régénération comportant soit un seul étage fonctionnant en lit fluidisé et
présentant
une phase dense surmontée d'une phase diluée, soit deux étages fonctionnant en
lit
fluidisé reliés par une conduite verticale ascendante fonctionnant en lit
transporté et
comportant à son extrémité supérieure un système de séparation gaz solide.
Dans le cas d'une zone de régénération à un seul étage, le dispositif selon
l'invention
consiste essentiellement à relier la phase dense et la phase diluée du lit
fluidisé
constituant ledit étage, par une conduite verticale ascendante alimentée par
un débit
d'air adéquate, de manière que l'extrémité supérieure de la conduite débouche
dans
la phase diluée du lit fluidisé à une distance comprise entre 0,10 et 1,5 fois
le
diamètre de la phase dense, au dessus de l'interface séparant la phase dense
et
ladite phase diluée. Préférentiellement cette distance sera comprise entre 0,2
et 0,5
fois le diamètre de la phase dense.
Dans le cas d'une zone de régénération à deux étages, il existe déjà une
conduite
verticale ascendante reliant les deux étages de régénération et qui a pour but
de
transporter le catalyseur du premier étage vers le second. Le dispositif selon
la
présente invention consiste essentiellement à utiliser ladite conduite de
manière que
son extrémité supérieure débouche dans la phase diluée du second étage de
CA 02613374 2007-12-10
6
régénération à une hauteur située entre 0,10 et 1,5 fois le diamètre de la
phase
dense au dessus de l'interface séparant la phase dense et ladite phase diluée.
Préférentiellement cette distance sera comprise entre 0,5 et 1 fois le
diamètre de la
phase dense du second étage;
Dans le cas d'une zone de régénération à un seul étage, le rapport entre le
débit
massique d'air entrant dans la conduite verticale reliant la phase dense et la
phase
diluée dudit étage et le débit massique d'air entrant dans la phase dense du
lit
fluidisé, est généralement compris entre 0,05 et 0,1.
Dans le cas d'une zone de régénération à deux étages, le rapport entre le
débit
massique d'air entrant dans la conduite verticale reliant les deux étages de
régénération et le débit massique d'air entrant dans la phase dense du second
étage
est généralement compris entre 0,1 et 0,7 et préférentiellement compris entre
0,25 et
0,5.
La présente invention peut également être vue comme un procédé de réduction
des
NOx contenus dans les fumées de la zone de régénération d'une unité de FCC,
que
ladite zone soit à un ou deux étages, utilisant le dispositif selon
l'invention,
permettant de réduire la teneur en NOx à une valeur inférieure à 15 ppm et
préférentiellement inférieure à 10 ppm.
Description détaillée de l'invention
Les numérotations entre parenthèses dans le texte correspondent aux
numérotations sur la figures 1 pour une zone de régénération à deux étages, et
aux
numérotations de la figure 2 pour une régénération en un étage.
Les numérotations des figures 1 et 2 sont communes lorsqu'elles désignent des
éléments identiques du dispositif selon l'invention.
Cas d'une zone de régénération à deux étages
Le dispositif de réduction des NOx selon la présente invention est applicable
aux
unités de craquage catalytique en lit fluidisé présentant une zone de
régénération à
deux étages, les deux étages étant reliés par une conduite tubulaire de forme
sensiblement verticale et allongée, que nous désignerons simplement dans !a
suite
du texte par conduite verticale notée (3) sur la figure 1.
CA 02613374 2007-12-10
7
Le premier étage (A) de la zone de ryriration est constitué d'un lit fluidisé
alimenté par un flux de particules solides arrivant par la conduite (E) d'une
zone
réactionnelle (non représentée) et présentant une phase dense (1) alimentée
par de
l'air de fluidisation (Af) de manière à obtenir une vitesse de fluidisation
comprise
généralement entre entre 0,5 et 1,5 m/s.
La vitesse de fluidisation est définie comme le rapport du débit volumique
d'air aux
conditions de pression et de température de l'étage considéré sur la section
vide du
lit dense.
L'organe de fluidisation (4) représenté sur la figure 1 est, à titre
d'exemple, une
couronne percée d'orifices, mais tout organe de fluidisation peut également
convenir,
l'invention n'étant aucunement liée à une technologie particulière de mise en
fluidisation.
Le premier étage de régénération (A) réalise une combustion en défaut d'air de
manière à maintenir une température de combustion comprise entre 600 C et 720
C.
Le lit dense (1) du premier étage (A) est surmonté d'une phase diluée (2) qui
est
équipée dans sa partie supérieure de moyens de séparation gaz solide (5)
permettant de renvoyer vers la phase dense (1) la majeure partie des
particules de
catalyseur (en général, plus de 99.9%), et de libérer des fumées qui sont
généralement envoyées dans une unité de postcombustion du monoxyde de
carbone appelée "CO bolier" dans la terminologie anglo-saxonne (non
représentée
sur la figure 1).
A partir de la phase dense (1) du premier étage (A) est implantée la conduite
verticale ascendante (3) qui permet de transporter le catalyseur du premier
étage de
régénération vers le second étage (B). Cette conduite verticale (3) est
alimentée par
de l'air (AI) de manière que la vitesse de circulation du gaz dans la conduite
soit
comprise entre 3 m/s et 15 m/s, avec un flux de particules solide compris
entre 200
et 1000 kg/m2.s.
La température du catalyseur à l'entrée de la conduite verticale est celle de
la phase
dense environnante. A l'intérieur de la conduite verticale (3) se déroule une
partie de
la combustion du coke qu'on peut situer entre 5% et 15% du coke total déposé
sur le
catalyseur.
CA 02613374 2007-12-10
8
Le dispositif permettant d'admettre la quantité de catalyseur et ia quantité
d'air
nécessaire au bon fonctionnement de la conduite verticale (3) est constitué
généralement d'une vanne mécanique, par exemple une vanne de forme
tronconique (6) située à l'extrémité inférieure de ladite conduite, et
pénétrant plus ou
moins à l'intérieur de ladite conduite, en définissant un espace annulaire au
travers
duquel circule le catalyseur.
Généralement, le débit de catalyseur défini par le degré d'enfoncement de la
vanne
tronconique (6) est assujetti au niveau du lit dense (7) du premier ou du
deuxième
étage de régénération (B).
Dans le cadre de la présente invention, le débit d'air de la conduite
verticale (3) est
défini par le rapport avec le débit d'air de fluidisation du lit dense (1) du
premier
étage, soit de 0,1 à 0,7 et préférentiellement de 0,25 à 0,5. Pour une unité
de type
R2R, ce rapport est généralement compris entre 0,3 et 0,4.
La conduite verticale (3) débouche dans la phase diluée (8) du second étage de
régénération (B) à une hauteur comprise entre 0,15 et 1,5 fois le diamètre de
la
phase dense (9). Dans le cas d'un diamètre du second étage de régénération
compris entre 6 et 10 mètres, la conduite verticale (3) débouche dans la phase
diluée (8) du second étage, à une hauteur comprise entre 2 et 8 mètres au
dessus
de l'interface (9) séparant la phase dense (7) et ladite phase diluée (8) de
ce second
étage.
L'interface (9) n'est pas une notion très nettement définie pour les lits
fluidisés dès
que la vitesse superficielle de fluidisation dépasse 0,1 m/s.
Dans le cadre de la présente invention, l'interface est précisément défini à
partir de
la courbe donnant l'évolution de la perte de charge entre deux points: l'un
fixe situé
dans la phase dense, l'autre courant situé dans la phase dense puis dans la
phase
diluée, en fonction de l'élévation le long du régénérateur.
L'origine des élévations est arbitrairement choisi comme celle du plan dans
lequel se
situe l'organe de fluidisation. La courbe de perte de charge fonction de
l'élévation fait
apparaître un brusque changement de la pente au passage dudit interface, c'est
à
dire lorsque le point courant passe de la phase dense à la phase diluée, la
densité
du milieu fluidisé étant très différente selon qu'on se situe en phase dense
ou en
CA 02613374 2007-12-10
9
phase diluée. L'interface (9) correspond à ce brusque changement dans ia
courbe
de perte de charge.
L'extrémité supérieure de la conduite verticale (3) s'enchaîne sur un système
de
séparation gaz solide (10) qui ne sera pas décrit ici puisque tout système de
l'art
antérieur est compatible avec le dispositif selon la présente invention.
Généralement, il s'agira d'un système basé sur un changement de direction
brutal de
la suspension gaz solide permettant aux particules solides d'être dirigées
vers le bas
de manière à rejoindre la phase dense (7) du lit fluidisé constituant le
second étage
de régénération. On peut citer à titre d'exemple de système de séparation gaz
solide
implanté à l'extrémité supérieure de la conduite verticale (3), des systèmes
en té ou
en forme de croix, ou des systèmes plus élaborés possédant une sortie séparée
pour le gaz et pour les particules solide.
Les particules de catalyseur n'ayant pas rejoint la phase dense (7) se
retrouvent en
suspension dans les fumées et sont envoyées dans un ou plusieurs étages de
cyclones (11) permettant de libérer à l'atmosphère des fumées contenant en
général
moins de 1 gramme / Nm3 de particules solides.
Le lit dense (7) du second étage de régénération est alimenté en air de
fluidisation
par un organe de fluidisation (4') analogue à celui équipant la phase dense
(1) du
premier étage. Ce second étage (B) fonctionne en combustion totale avec une
concentration en oxygène dans les fumées généralement compris entre 0,5% et 5
%.
La température de combustion est comprise entre 700 C_ et 850 C. La vitesse de
fluidisation se situe en général dans l'intervalle de 0,3 à 1 mis.
Cas d'une zone de régénération à un étage
La description d'une zone de régénération en un étage (A') telle que
schématisée sur
la figure 2 est pratiquement identique à la description du lit fluidisé du
premier étage
(A) dans le cas d'une régénération en deux étages.
La zone de régénération en un étage (A') est constituée d'un lit fluidisé
alimenté par
un flux de particules de catalyseur coke arrivant par la conduite (E) et
évacué par la
conduite de sortie (S). Le lit dense (1) est alimenté en air de fluidisation
par un
CA 02613374 2007-12-10
organe de fluidisation (4), de manière à obtenir une vitesse de fluidisation
comprise
entre 0,3 et 1,5 m/s.
La combustion étant totale, la température est comprise entre 600 C et 850 C,
préférentiellement entre 650 C et 760 C.
5 L'extrémité supérieure de la conduite verticale (3) débouche dans la phase
diluée (2)
à une hauteur comprise entre 0,1 et 1,5 fois le diamètre du lit fluidisé en
phase
dense au dessus de l'interface (9) séparant la phase dense (1) et la phase
diluée (2).
L'interface (9) est défini selon la méthode exposée au paragraphe précédent.
L'extrémité supérieure de la conduite verticale (3) s'enchaîne sur un système
de
10 séparation gaz solide (10) qui ne sera pas décrit ici puisque tout système
de l'art
antérieur est compatible avec le dispositif selon la présente invention.
Généralement, il s'agira d'un système basé sur un changement de direction
brutal de
la suspension gaz solide permettant aux particules solides d'être dirigées
vers le bas
de manière à rejoindre la phase dense (1).
On peut citer à titre d'exemple de système de séparation gaz solide implanté à
l'extrémité supérieure de la conduite verticale (3), des systèmes en té ou en
forme
de croix, ou des systèmes plus élaborés possédant une sortie séparée pour le
gaz et
pour les particules solide.
Les particules de catalyseur n'ayant pas rejoint la phase dense (1) se
retrouvent en
suspension dans les fumées, et sont envoyées dans un ou plusieurs étages de
cyclones (11) permettant de libérer à l'atmosphère des fumées contenant moins
de 1
gramme / Nm3 de particules solides.
L'organe de fluidisation du lit dense (1) représenté sur la figure 2, à titre
d'exemple,
est une couronne de fluidisation (4), mais l'invention n'est aucunement liée à
une
technologie particulière de l'organe de fluidisation.
De la même manière que pour la conduite verticale reliant les deux étages de
régénération, la conduite verticale (3) est alimentée à sa base par de l'air
de
transport, et le dispositif d'admission du catalyseur est généralement du même
type
que celui décrit pour la technologie à deux étages.
CA 02613374 2007-12-10
11
Exemples
Le premier exemple est un exemple comparatif concernant une zone de
régénération à 2 étages.
Le catalyseur est constitué de particules de 70 microns de diamètre moyen et
de
masse volumique 1700 kg/m3.
La fraction d'azote déposé sur le catalyseur coké exprimée en % poids est
toujours
de 0,04 % masse (soit 400 ppm masse).
Le soufre est présent dans le coke à hauteur de 0,06 % poids.
La composition massique du coke déposé sur le catalyseur est de 91,3% poids de
carbone et de 8,6 % poids d'H.
L'unité traite une charge de type résidu atmosphérique hydrotraité à un débit
de:
160 tonnes / heure.
Les conditions de fonctionnement des deux étages de régénération sont données
ci
dessous. Les débits massiques sont exprimées en proportion du débit de charge.
Débit de coke entrant au premier étage: 8,2 X) du débit massique de charge
Débit de catalyseur entrant au premier étage: 7,6 fois le débit massique de
charge
Débit d'air entrant au premier étage: 68 % du débit massique de charge
Température au premier étage: 650 C
Débit d'air dans la conduite verticale: 11 % du débit massique de charge
Débit d'air entrant au second étage: 24% du débit massique de charge
Température du second étage: 735 C
Le rapport débit d'air dans la conduite verticale sur le débit d'air de
fluidisation est de
0,45
L'unité selon l'art antérieur possède une conduite verticale reliant le
premier étage au
second étage de régénération qui débouche dans la phase dense du second étage.
L'unité selon la présente invention possède une conduite verticale (3) reliant
le
premier étage (A) au second étage (B), et qui débouche dans la phase diluée du
second étage à une hauteur de 5 mètres au dessus de l'interface (9) séparant
la
phase dense et la phase diluée du second étage. Le diamètre du lit dense du
deuxième étage de régénération est de 6 mètres.
CA 02613374 2007-12-10
12
L'extrémité inférieure de la conduite verticale (3) est située 0,5 m au dessus
du pian
contenant l'organe de fluidisation (4).
La courbe de la figure 3 ci dessous montre l'évolution de la teneur (X) en NO
mesuré
dans les fumées de sortie du second étage (B) de régénération exprimée en ppm
volume, en fonction de la hauteur (H) de débouché de la conduite verticale (3)
reliant
les deux étages de régénération.
Le cas d'une unité conventionnelle ayant un débouché de la conduite verticale
dans
la phase dense du second étage, correspond à la portion en pointillé sur la
courbe
de la figure 3.
Le cas d'une unité équipée du dispositif selon l'invention correspond à un
débouché
au dessus de l'interface séparant la phase dense et la phase diluée représenté
par
la courbe continue sur la figure 3.
On constate que dans le cas d'une unité conventionnelle, la teneur en NO reste
à
peu près constante et égale à 11,5 ppm, alors que selon l'invention, la teneur
en NO
diminue jusqu'à une valeur minimale de 8 ppm atteinte pour une hauteur de
débouché de la conduite verticale comprise entre 2 et 8 mètres au dessus de
l'interface ( zone notée Z sur la figure 3).
Le second exemple est un exemple comparatif concernant une zone de
régénération
à 1 étage.
L'unité de FCC dans cet exemple est une unité à un seul étage de régénération
dont
le diamètre du lit dense est de 10 mètres.
L'unité selon l'art antérieur ne possède aucune conduite verticale reliant la
phase
dense et la phase diluée.
L'unité selon la présente invention possède une conduite verticale (3) reliant
la
phase dense (1) et la phase diluée (2) dont l'extrémité inférieure est située
0,5 m au
dessus du plan contenant l'organe de fluidisation (4), et dont l'extrémité
supérieure
débouche à 2 mètres au dessus de l'interface (9) séparant la phase dense et la
phase diluée.
La fraction d'azote dans le coke déposé sur le catalyseur exprimée en % poids
est
toujours de 400 ppm.
Le débit de charge est toujours de 160 tonnes/heure.
CA 02613374 2007-12-10
13
Les conditions de fonctionnement de l'étage de régénération sont les
suivantes:
Débit de coke entrant: 8,2 A du débit massique de charge
Débit de catalyseur : 760 'Vo du débit massique de charge
Débit d'air de fluidisation: 134% du débit massique de charge
Débit d'air introduit dans la conduite verticale
( selon l'invention): 11% du débit massique de charge
Température de régénération:735 C
Le rapport de l'air introduit dans la conduite verticale sur l'air de
fluidisation est de
0,083
La courbe de la figure 4 ci dessous montre l'évolution de la teneur en NO
mesuré
dans les fumées de l'étage de régénération, en fonction de la hauteur de
débouché
de la conduite verticale (3) reliant la phase dense et la phase diluée dudit
étage.
Le cas d'une unité conventionnelle sans conduite verticale reliant la phase
dense et
la phase diluée est représenté par la courbe en pointillé sur la figure 4.
Le cas d'une unité équipée du dispositif selon l'invention est représenté par
la courbe
en continu de la figure 4.
On constate que dans le cas d'une unité conventionnelle, la teneur en NO reste
à
peu près constante et égale à 13,5 ppm, alors que selon l'invention la teneur
en NO
diminue jusqu'à une valeur minimale de 12,2 ppm atteinte pour une hauteur de
la
conduite verticale débouchant à 2 mètres au dessus de l'interface (9) entre la
phase
dense (1) et la phase diluée (2).
Toute la zone notée Y sur la figure 4, s'étendant de 1 à 5 mètres au dessus de
l'interface (9) est utilisable comme zone de débouché de la conduite verticale
(3)
reliant la phase dense (1) et la phase diluée (2).
