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WO1996000764A1 - Dispositif pour optimiser l'activite catalytique des unites endothermiques comme le reformage des essences - Google Patents

Dispositif pour optimiser l'activite catalytique des unites endothermiques comme le reformage des essences Download PDF

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Publication number
WO1996000764A1
WO1996000764A1 PCT/FR1995/000830 FR9500830W WO9600764A1 WO 1996000764 A1 WO1996000764 A1 WO 1996000764A1 FR 9500830 W FR9500830 W FR 9500830W WO 9600764 A1 WO9600764 A1 WO 9600764A1
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WO
WIPO (PCT)
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catalyst
tube
fins
exchanger
reactions
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/FR1995/000830
Other languages
English (en)
Inventor
Jean Dufourneaud
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to AU27986/95A priority Critical patent/AU2798695A/en
Publication of WO1996000764A1 publication Critical patent/WO1996000764A1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/06—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds in tube reactors; the solid particles being arranged in tubes
    • B01J8/067—Heating or cooling the reactor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G35/00—Reforming naphtha
    • C10G35/04—Catalytic reforming
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00654—Controlling the process by measures relating to the particulate material
    • B01J2208/0069—Attrition

Definitions

  • the present invention relates to a device making it possible to maintain the temperature of the various endothermic catalytic reactions at the optimum operating operating value of the catalyst throughout the duration of the reactions, while minimizing the number of devices.
  • the gasoline reforming units on a platinum-based catalyst give a good example of such highly endothermic reactions requiring a high temperature, 400 ° C. to 600 ° C., for example, in order to obtain good operation. of the catalyst.
  • One of their general characteristics is that they have several reactors in series and an oven before each reactor.
  • the catalyst can be regenerated continuously, but at the cost of a very sophisticated and expensive device which extracts catalyst continuously and returns it to the reactors after regeneration in an external annex installation.
  • Another drawback is the gradual loss of part of the catalyst by attrition during the pneumatic transport of the regeneration circuit.
  • the device according to the invention overcomes these drawbacks. Indeed, it solves the problem of the operating temperature of the catalyst and makes it possible to choose for the whole of the catalyst the temperature giving the most favorable kinetics for the desired reactions.
  • the invention also makes it possible to reduce the power of the recycling compressor for the catalytic reforming units of gasolines because several pieces of equipment (5 to 7 reactors and ovens), located in series on the recycling circuit, are replaced by a single one, the reactor- recovery heat exchanger, consisting of parallel tubes containing the catalyst.
  • the regeneration of the catalysts is conventional and known to those skilled in the art.
  • the invention also provides the advantage of sophisticated units provided with continuous regeneration of the catalyst, that is to say of not stopping production during regeneration, and without having the drawback of the progressive deterioration of the catalyst. by attrition. This being obtained by regenerating the catalyst in place, as in the old simple units, in an i-continuous manner, operating successively on fractions of the set of tubes containing the catalyst, which can be isolated from the reaction circuit during the regeneration.
  • FIG. 1 is a simplified process diagram of the reaction section of a conventional catalytic reforming of gasolines.
  • FIG. 2 is the process diagram of the reaction section of the same catalytic reforming according to the invention
  • Figure 3 is a block diagram of a multi-function oven spanning multiple units and showing successive levels of heat recovery on the fairies.
  • Figure 4 is the block diagram of an isolable element of the recovery reactor-exchanger.
  • Figure 5 is a sectional diagram of an elementary tube of the recovery reactor-exchanger.
  • Figure 6 is a sectional diagram of a variant of an elementary tube of the recovery reactor-exchanger.
  • the invention relates to endothermic reactions in general but in order to facilitate understanding throughout the rest of the description relates to the particular case of the process of catalytic reforming of gasolines, which is therefore not limiting.
  • the process of catalytic reforming of gasolines is known to one skilled in the art.
  • Figure 1 is a simplified process diagram of the reaction section of a conventional gasoline catalytic reforming.
  • Figure 1 shows a simplified reaction section with 3 ovens and 3 reactors in series to preheat the products intended for reforming reactions and then ensure 1 * thermal back-up to compensate for the endothermicity of the reactions.
  • Most generally the reaction sections comprise 4 ovens and 4 reactors.
  • the liquid feed (1) a naphtha type petroleum cut
  • FI furnace
  • RI catalyst of the first reactor
  • FIG. 2 is the process diagram representing the reaction section according to the invention.
  • the reaction effluent is partially condensed in an exchanger (E10) then further condensed in a condenser (A10) before reaching a separator flask (B10).
  • the gas phase of the separator flask (B10) is taken up by a recycling compressor (K10) to ensure the partial hydrogen pressure.
  • reactors (RI), (R2), (R3) and the ovens (F2), (F3) are replaced by a single piece of equipment (ERIO), a heat-recovery reactor-exchanger. It recovers heat from the fumes leaving the radiation zone of at least one furnace (FIO).
  • the reactor-exchanger is conventional and known to those skilled in the art.
  • the refining furnace with radiation zone is conventional and known to those skilled in the art.
  • the recovering reactor-exchanger can advantageously constitute the convection zone of an oven and include an enclosure channeling the passage of fumes around the tubes in which the products participating in endothermic reactions circulate.
  • the catalyst (s) used will be installed in a fixed bed inside the tubes of the reactor-exchanger.
  • this equipment (ERIO) may advantageously consist of isolable elements installed in parallel on the reaction circuit and each containing a fraction of the catalyst. The elements being in parallel on the reaction circuit, each element will be the seat of all types of reactions.
  • each element may be heated, by a liquid or gaseous heat fluid, by electric heating or any other means suitable for the process.
  • FIG. 3 is a block diagram of a multifunction oven covering several units and showing the successive levels of heat recovery from the flue gases. This is a special case of a device making it possible to produce in the radiation zone of a single conventional oven (FIO) the greater part of the thermal energy necessary for one or more associated units.
  • the heat transfer fluid consists of the fumes from (FIO).
  • Energy is supplied at the highest level in the radiation zone of (FIO) where the gases are at 800 ° C and above, for example up to the flame temperature of the burners.
  • this radiation zone will be preheated for example the charge of the reforming unit (1) to the desired temperature for endothermic reactions.
  • the load of another associated unit (11) may also be preheated, such as the pretreatment intended to desulfurize the load of the reforming.
  • the fumes leaving the radiation zone of (F10) provide thermal energy at the average level, that is here, for example, between 400 and 1000 ° C.
  • this energy at a medium level which, in particular, compensates for the energy consumption of the endothermic reactions of the reforming catalytic, in the recovery reactor-exchanger (ERIO), located in the convection zone of the furnace (FIO), or even completely independent of the radiation zone, and receiving the hot gases by flues and ducts, said reactor-exchanger ( ERIO) being divided into several elements, ER10A, B, C, D, ..., isolable, smoke side by simple conventional registers and process fluid side, by sealed isolation valves.
  • ERIO recovery reactor-exchanger
  • the fumes leaving the recovery at a medium level are directed to the recovery at low temperature, ie for example between 300 and 600 ° C., and at this thermal level it will be possible, for example, to reboil the columns of distillation of the associated units, here, reforming (4) and pretreatment (12), this recovery being carried out in parallel exchangers equipped with tubes advantageously of the type with increased surface area by fins or the like, and which can be located entirely outside the oven (F10), and receive the hot gases through flues and ducts.
  • a final recovery can also be made on the fumes leaving the recovery at low temperature, for example by preheating the combustion air of the oven (F10).
  • This ultimate recovery is not shown here because it concerns more the know-how of the furnace manufacturer than the catalytic process.
  • the flexibility of use of this device for distributing thermal energies according to their level as well as the regulation of the distribution to the users is obtained by the use of simple registers on the circuits of fumes. These registers are operated automatically by .operators or servomotors, pneumatic, electric or other conventionally used to operate the control valves, and controlled by the usual regulation system of the unit.
  • the distribution of energy between users in parallel with a given level is therefore done by opening more or less the registers of these users, and if the overall energy balance of this level is surplus, a bypass, also equipped with a register under automatic control, allows excess smoke to bypass this energy level and go directly to the lower level.
  • the general optimization of this thermal energy utilization device assumes that the radiation area of the oven (FIO) is not oversized, but exceptionally, and to complete the flexibility of the assembly, it can be admitted that in the event of a deficit in the medium or low energy levels, a portion, in excess, of the combustion gases of (FIO) is extracted from the radiation zone, by a by-pass controlled by a register as in the following levels, without having participated in the heat exchange of this zone, and completes the flow of fumes leaving the radiation zone. Being exceptional, this bypass is not shown.
  • the recovery reactor-exchanger (ERIO) consists of several elements, (ER10A), (ER10B).
  • Figure 4 is the block diagram of an isolable element (ER10A) of the recovery reactor-exchanger (ERIO).
  • the element can comprise one or more elementary tubes and that (ER10A) represented in example comprises the 3 tubes ER10A1, ER10A2, ER10A3.
  • Figure 5 is a sectional diagram of an elementary tube of the recovery reactor-exchanger.
  • This elementary tube will advantageously be made from standard tube usually used in the petroleum industry.
  • an opening with a flange and counter-flange of the same diameter as the tube will be preferred, allowing quick and easy disassembly and giving direct access to the catalyst contained in the tube.
  • the catalyst may advantageously be packaged in the form of cylindrical cartridges with an outside diameter slightly smaller than the inside diameter of the elementary tube of the reactor-exchanger, and the two ends of each catalyst cartridge comprising a metallic grid or any another device retaining the catalyst trapped in the cartridge, but allowing free passage to the gaseous flow of the process participating in the reactions.
  • the solid catalyst is generally in the form of small spheres or small cylinders and it may be advantageous to put, at one or both ends of the cartridge, a layer of solid particles having a larger particle size than the catalyst, such as alumina or other beads.
  • the first advantage of this conditioning of the catalyst is to allow rapid and clean handling, without heavy external means.
  • the second advantage is to be able to leave a free space of selected length between two catalyst cartridges if this is judged favorable for the reactions or the heat exchange.
  • the third advantage is to be able to operate this element of the reactor-exchanger in a vertical or horizontal position and with the gas flow rising or falling since the catalyst is held in place by its cartridge.
  • the elementary tube can be a simple tube which is smooth on the outside, but it is also possible to improve the heat exchange by increasing the exchange surface by using tubes with an extended surface, by fins or other similar means, as in air cooler tubes, with fins.
  • Figure 6 is a sectional diagram of a variant of an elementary tube of the recovery reactor-exchanger.
  • the part where the kinetics of endothermic reactions is the highest that is to say the part of the tube where the desired thermal back-up is the most intense, will be voluntarily increased so as to spread the heat exchange over a longer length of the tube.
  • cartridges of shorter catalyst and separated by spaces without catalyst whether or not lined with material inert to the reactions.
  • Long catalyst cartridges may also be used, but with the catalyst diluted with an inert material with regard to the rapid exothermic reactions considered, or with catalyst layers separated by spaces filled or not with a lining which can improve the exchanges. but not participating in the reactions.

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Abstract

Dispositif concernant une ou plusieurs unités associées dont au moins une unité catalytique fortement endothermique dont la plus grand part de l'énergie thermique sera produite dans la zone de radiation d'au moins un four (F10) et où les différents appoints thermiques seront assurés par récupération sur la chaleur des fumées à des niveaux thermiques fonction du niveau de l'utilisateur, dans des échangeurs de récupération. La concentration des équipements étant atteinte par suppression de nombreux fours et de réacteurs en installant les catalyseurs dans des tubes d'échangeurs (ER10), et l'optimisation de l'activité des catalyseurs en maintenant leur température au plus près de la température optimale souhaitable pour les réactions endothermiques concernées.

Description

DISPOSITIF POUR OPTIMISER L'ACTIVITE CATALYTYQUE DES UNITES ENDOTHERMIQUES COMME LE REFORMAGE DES ESSENCES.
La présente invention concerne un dispositif permettant de maintenir la température des diverses réactions catalytiques endothermiques à la valeur optimale opératoire de fonctionnement du catalyseur pendant toute la durée des réactions, tout en réduisant au minimum le nombre des équipements. Dans le domaine du raffinage pétrolier, les unités de réformage des essences sur catalyseur à base de platine donnent un bon exemple de telles réactions fortement endothermiques et demandant une température élevée, 400 °C à 600 °C, par exemple, pour obtenir un bon fonctionnement du catalyseur. On connait actuellement différents procédés réalisés industriellement, permettant de réaliser ces réactions endothermiques. Une de leurs caractéristiques générales est qu'ils comportent plusieurs réacteurs en série et un four avant chaque réacteur. Les réactions endothermiques dans chaque réacteur abaissent la température des produits qui en sortent et le four permet d'élever à nouveau la température des produits à la valeur souhaitée avant l'entrée dans le réacteur suivant. Ces procédés présentent plusieurs inconvénients importants: -Dans chaque réacteur la température n'est pas homogène en raison des réactions endothermiques . La température optimale pour le catalyseur n'est donc atteinte que dans une faible partie du réacteur et le catalyseur ne peut pas être utilisé au mieux. De façon simplifiée on peut dire que la partie de catalyseur à température plus faible sera moins efficace et donnera des réactions de moindre sévérité, alors que la partie de catalyseur portée à température supérieure à la valeur optimale souhaitée subira des dépôts de coke plus importants que la moyenne et devra être régénérée plus fréquemment.
-La multiplication des équipements (réacteurs et fours) dans le circuit réactionnel est coûteuse en investissement et augmente les pertes de charges à vaincre dans ce circuit en particulier par le compresseur de gaz de recyclage qui est de beaucoup le plus important consommateur d'énergie mécanique.
-Sur les unités classiques simples la régénération du catalyseur exige un arrêt général des installations afin de régénérer en une fois le catalyseur de tous les réacteurs. Ceci provoquant un arrêt assez long de la production.
Au contraire, sur les unités très modernes, on peut régénérer en continu le catalyseur, mais au prix d'un dispositif très sophistiqué et coûteux qui extrait du catalyseur en continu et le renvoie aux réacteurs après régénération dans une installation annexe extérieure. Un autre inconvénient est la perte progressive d'une partie du catalyseur par attrition durant les transports pneumatiques du circuit régénération.
Le dispositif selon l'invention permet de remédier à ces inconvénients. En effet, il résout le problème de la température de fonctionnement du catalyseur et permet de choisir pour la totalité du catalyseur la température donnant la cinétique la plus favorable aux réactions recherchées. L'invention permet aussi de diminuer la puissance du compresseur de recyclage des unités de réformage catalytique des essences car plusieurs équipements (5 à 7 réacteurs et fours) , situés en série sur le circuit de recyclage, sont remplacés par un seul, le réacteur-échangeur récupérateur, constitué des tubes parallèles contenant le catalyseur. La régénération des catalyseurs est conventionnelle et connue de l'Homme de l'Art.
L'invention procure encore l'avantage des unités sophistiquées dotées de la régénération en continu du catalyseur, c'est-à-dire de ne pas arrêter la production durant la régénération, et sans en avoir l'inconvénient de la détérioration progressive du catalyseur par attrition. Ceci étant obtenu grâce à une régénération du catalyseur en place, comme sur les unités simples anciennes, de façon se i-continue, en opérant successivement sur des fractions de l'ensemble des tubes contenant le catalyseur, qui sont isolables du circuit réactionnel durant la régénération.
La figure 1 est un schéma de procédé simplifié de la section réactionnelle d'un réformage catalytique classique des essences. La figure 2 est le schéma de procédé de la section réactionnelle du même réformage catalytique selon 1'invention
La figure 3 est un schéma de principe d'un four à fonctions multiples couvrant plusieurs unités et montrant les niveaux successifs de récupération thermique sur les f mées .
La figure 4 est le schéma de principe d'un élément isolable du réacteur-échangeur de récupération. La figure 5 est un schéma en coupe d'un tube élémentaire du réacteur-échangeur de récupération.
La figure 6 est un schéma en coupe d'une variante d'un tube élémentaire du réacteur-échangeur de récupération.
L'invention concerne les réactions endothermiques en général mais afin de faciliter la compréhension toute la suite de la description porte sur le cas particulier du procédé de réformage catalytique des essences, qui n'est donc pas limitatif. Le procédé de réformage catalytique des essences est connu de 1 'Homme de 1 'Art.
La figure 1 est un schéma de procédé simplifié de la section réactionnelle d'un réformage catalytique des essences classique.La figure 1 présente une section réactionnelle simplifiée à 3 fours et 3 réacteurs en série pour préchauffer les produits destinés aux réactions du réformage puis assurer 1 *appoint thermique pour compenser l'endothermicité des réactions. Le plus généralement les sections réactionnelles comportent 4 fours et 4 réacteurs. De façon simplifiée, la charge liquide (1) , une coupe pétrolière de type naphtha, reçoit la coupe hydrogène gazeux de recyclage (2), récupère de la chaleur sur l'effluent du dernier réacteur (R3) dans 1 'échangeur (El), est portée à la température de réaction souhaitée dans le four (FI) et passe sur le catalyseur du premier réacteur (RI). Les réactions se passent en phase gaz. Les réactions endothermiques abaissent trop la température des produits sortant du réacteur (RI) pour que les réactions puissent se poursuivre dans des conditions acceptables dans le second réacteur (R2) , aussi l'effluent de (RI) doit être porté à nouveau à la température désirée par le second four (F2) . De même pour les réacteurs et fours suivant jusqu'à la sortie du dernier réacteur, ici (R3). L'effluent du dernier réacteur est partiellement condensé dans l'échangeur (El) puis condensé encore dans le condenseur (Al) avant d'atteindre le ballon séparateur (Bl) , dont la phase liquide (4) est dirigée vers la section de distillation pour donner le produit fini de l'unité de réformage, le réformat.
La phase gaz du ballon séparateur (Bl) est reprise par le compresseur de recyclage (Kl) pour assurer la pression partielle hydrogène souhaitée dans la section réactionnelle. L'excédent d'hydrogène produit (3) est dirigé vers d'autres unités. Le schéma simplifié montre très clairement que le taux de compression du compresseur de recyclage et donc sa puissance est directement lié à la complexité et au nombre d'équipements du circuit réactionnel. La figure 2 est le schéma de procédé représentant la section réactionnelle selon l'invention. Comme dans le procédé classique, l'effluent réactionnel est partiellement condensé dans un échangeur (E10) puis condensé encore dans un condenseur (A10) avant d'atteindre un ballon séparateur (B10) . La phase gaz du ballon séparateur (B10) est reprise par un compresseur de recyclage (KlO) pour assurer la pression partielle hydrogène. Conformément à la présente invention, l'ensemble des réacteurs (RI), (R2), (R3) et des fours (F2), (F3) sont remplacés par un équipement unique (ERIO) , un réacteur-échangeur récupérateur de chaleur. Il récupère de la chaleur sur les fumées sortant de la zone de radiation d'au moins un four (FIO). Le réacteur-échangeur est conventionnel et connu de l'Homme de l'Art.
Le four de raffinage avec zone de radiation est conventionnel et connu de l'Homme de l'Art.
Le réacteur-échangeur récupérateur peut constituer avantageusement la zone de convection d'un four et comporter une enceinte canalisant le passage des fumées autour des tubes où circulent les produits participant aux réactions endothermiques. Selon une caractéristique de l'invention le ou les catalyseurs utilisés seront installés en lit fixe à l'intérieur des tubes du réacteur-échangeur. Ainsi il contient les catalyseurs des réacteurs (RI), (R2) et (R3), et il assure l'appoint thermique compensant l'effet endothermique des réactions. Selon une autre caractéristique de l'invention, cet équipement (ERIO) pourra avantageusement être constitué d'éléments isolables installés en parallèle sur le circuit réactionnel et contenant chacun une fraction du catalyseur. Les éléments étant en parallèle sur le circuit réactionnel, chaque élément sera le siège de tous les types de réactions. Selon une autre caractéristique de l'invention, les éléments étant en parallèle, il sera possible de les isoler du circuit réactionnel, élément par élément, pour régénérer le catalyseur sans arrêter la production de l'unité. Plus généralement, chaque élément pourra être chauffé, par un fluide calorifique liquide ou gazeux, par un chauffage électrique ou tout autre moyen adapté au procédé. La figure 3 est un schéma de principe d'un four à fonctions multiples couvrant plusieurs unités et montrant les niveaux successifs de récupération thermique sur les fumées. Il s'agit d'un cas particulier d'un dispositif permettant de produire dans la zone de radiation d'un seul four conventionnel (FIO) la plus grande partie de l'énergie thermique nécessaire à une ou plusieurs unités associées. Le fluide caloporteur est constitué par les fumées de (FIO) . L'énergie est fournie au niveau le plus haut dans la zone de radiation de (FIO) où les gaz sont à 800 °C et au- dessus, par exemple jusqu'à la température de flamme des brûleurs. Dans cette zone de radiation sera préchauffée par exemple la charge de l'unité de réformage (1) jusqu'à la température souhaitée pour les réactions endothermiques. Dans cette même zone pourra aussi être préchauffée la charge d'une autre unité associée (11) comme le prétraitement destiné à désulfurer la charge du réformage. Les fumées sortant de la zone de radiation de (F10) fournissent l'énergie thermique au niveau moyen, soit ici, par exemple, entre 400 et 1000 °C. Selon une caractéristique de l'invention, c'est cette énergie à niveau moyen qui, en particulier, compense la consommation d'énergie des réactions endothermiques du réformage catalytique, dans le réacteur-échangeur récupérateur (ERIO) , situé en zone de convection du four (FIO), ou encore totalement indépendant de la zone de radiation, et recevant les gaz chauds par des carneaux et des gaines, ledit réacteur-échangeur (ERIO) étant divisé en plusieurs éléments, ER10A,B,C,D, ... , isolables, côté fumées par de simples registres classiques et côté fluide de procédé, par des vannes d'isolement étanches. Selon une caractéristique de l'invention les fumées sortant de la récupération à niveau moyen sont dirigées vers la récupération à basse température, soit par exemple entre 300 et 600 °C, et à ce niveau thermique on pourra assurer par exemple le rebouillage des colonnes de distillation des unités associées, ici, réformage (4) et prétraitement (12), cette récupération se faisant dans des échangeurs en parallèle équipés de tubes avantageusement du type à surface augmentée par des ailettes ou système analogue, et pouvant être situés entièrement hors du four (F10) , et recevoir les gaz chauds par des carneaux et gaines. Une récupération ultime pourra encore être faite sur les fumées sortant de la récupération à basse température, par exemple par préchauffage de l'air de combustion du four (F10) . Cette récupération ultime n'est pas représentée ici car elle concerne plus le savoir-faire du constructeur de four que le procédé catalytique. La souplesse d'utilisation de ce dispositif de répartition des énergies thermiques en fonction de leur niveau ainsi que la régulation de la distribution vers les utilisateurs est obtenue par l'utilisation de simples registres sur les circuits de fumées. Ces registres sont manoeuvres a tomatiquement par des .opérateurs ou servo-moteurs, pneumatiques, électriques ou autres classiquement utilisés pour manoeuvrer les vannes de contrôle, et commandés par le système de régulation habituel de l'unité. La répartition d'énergie entre les utilisateurs en parallèle d'un niveau donné se fait donc en ouvrant plus ou moins les registres de ces utilisateurs, et si le bilan global énergétique de ce niveau est excédentaire, un by-pass,également équipé d'un registre sous contrôle automatique, permet aux fumées en excédent de contourner ce niveau d'énergie et de passer directement au niveau inférieur. L'optimisation générale de ce dispositif d'utilisation d'énergie thermique suppose que la zone de radiation du four (FIO) n'est pas surdimensionnée, mais à titre exceptionnel, et pour compléter la souplesse de l'ensemble, il peut être admis qu'en cas de déficit dans les niveaux énergétiques moyen ou bas, une partie, excédentaire,des gaz de combustion de (FIO) soit extraite de la zone de radiation, par un by-pass contrôlé par un registre comme dans les niveaux suivants, sans avoir participé à l'échange thermique de cette zone, et complète le débit des fumées en sortie de zone de radiation. Etant exceptionnel, ce by-pass n'est pas représenté. Le réacteur-échangeur récupérateur (ERIO) est constitué de plusieurs éléments, (ER10A) , (ER10B) ..
La figure 4 est le schéma de principe d'un élément isolable (ER10A) du réacteur-échangeur récupérateur (ERIO) . L'élément peut comporter un ou plusieurs tubes élémentaires et celui (ER10A) représenté en exemple comporte les 3 tubes élémentaires ER10A1, ER10A2, ER10A3.
La figure 5 est un schéma en coupe d'un tube élémentaire du réacteur-échangeur récupérateur. Ce tube élémentaire sera avantageusement constitué à partir de tube standard habituellement utilisé dans l'industrie pétrolière. A l'une de ses extrémités il sera préféré une ouverture par bride et contre-bride de même diamètre que le tube permettant un démontage facile et rapide et donnant directement accès au catalyseur contenu dans le tube. Selon une caractéristique de l'invention, le catalyseur pourra être avantageusement conditionné sous forme de cartouches cylindriques de diamètre extérieur légèrement inférieur au diamètre intérieur du tube élémentaire du réacteur-échangeur, et les deux extrémités de chaque cartouche de catalyseur comportant une grille métallique ou tout autre dispositif retenant le catalyseur prisonnier dans la cartouche, mais laissant libre passage au flux gazeux du procédé participant aux réactions. Le catalyseur, solide, se présente généralement sous forme de petites sphères ou de petits cylindres et il peut être avantageux de mettre à l'une ou aux deux extrémités de la cartouche une couche de particules solides de plus forte granulométrie que le catalyseur, comme des billes d'alumine ou autre. Le premier avantage de ce conditionnement du catalyseur est de permettre une manutention rapide et propre, sans moyens extérieurs lourds. Le second avantage est de pouvoir laisser un espace libre de longueur choisie entre deux cartouches de catalyseur si cela est jugé favorable pour les réactions ou l'échange thermique. Le troisième avantage est de pouvoir opérer cet élément du réacteur-échangeur en position verticale ou horizontale et avec le flux gazeux montant ou descendant puisque le catalyseur est maintenu en place par sa cartouche. Le tube élémentaire peut être du simple tube lisse extérieurement, mais il est également possible d'améliorer 1'échange thermique par augmentation de la surface d'échange en utilisant des tubes à surface étendue,par des ailettes ou autres moyens semblables, comme dans les tubes d'aéroréfrigérants, à ailettes. Sans entrer dans la complexité des réactions endothermiques et pour rester sur l'exemple du réformage des essences, on peut dire qu'une partie des réactions est extrêmement rapide, comme la déshydrogènation des naphtènes en aromatiques et va donc se produire au tout début du passage des produits réactifs sur le catalyseur et donc nécessiter un appoint thermique important sur une quantité faible du catalyseur rencontré en premier par les produits réactifs, si on veut maintenir la température du catalyseur à sa valeur optimale. Ensuite se produisent des réactions qui peuvent être tout aussi endothermiques, mais dont la cinétique est plus lente, comme par exemple la déshydrocyclisation des paraffines et dans ce cas l'appoint thermique par unité de volume de catalyseur nécessaire pour maintenir la température du catalyseur à sa valeur optimale est moindre. Le catalyseur concerné se trouve en aval par rapport au précédent, dans le sens d'écoulement des produits réactifs. Enfin la dernière partie du catalyseur rencontré avant la sortie du tube est le siège des réactions les plus lentes ou non endothermiques, et demande peu d'appoint thermique par unité de volume de catalyseur. De ceci il ressort que l'appoint thermique souhaitable au tube contenant le catalyseur n'est pas homogène tout au long du tube. Il est souhaitable de réaliser un flux thermique plus important du côté du tube correspondant à l'entrée des produits réactifs, un flux moyen pour la partie médiane du tube et un flux faible ou nul pour la partie du tube correspondant à la sortie des produits. Etant donné que la température du fluide chaud, dans le réacteur-échangeur (ERIO), varie assez peu et que la surface du tube nu contenant le catalyseur est imposée lorsqu'on a fixé son diamètre, selon une caractéristique de l'invention, on pourra agir sur la surface d'échange développée ("finned tubes") du tube en choisissant des ailettes hautes et serrées pour la partie proche de l'entrée des produits, des ailettes moyennes pour la partie médiane puis peu d'ailettes ou tube nu pour la partie proche de la sortie des produits. Le tube peut d'ailleurs dépasser du réacteur-échangeur et la partie de catalyseur ne nécessitant plus d'appoint thermique être à 1'extérieur.
La figure 6 est un schéma en coupe d'une variante d'un tube élémentaire du réacteur-échangeur récupérateur. Selon une caractéristique de l'invention la partie où la cinétique des réactions endothermiques est la plus élevée, c'est-à- dire la partie du tube où l'appoint thermique recherché est le plus intense, sera volontairement augmentée de façon à étaler l'échange thermique sur une plus grande longueur du tube. Pour cela on pourra utiliser des cartouches de catalyseur plus courtes et séparées par des espaces sans catalyseur,garnis ou non de matériau inerte aux réactions. Des cartouches de catalyseur longues pourront également être utilisées mais avec le catalyseur dilué avec un matériau inerte en ce qui concerne les réactions exothermiques rapides considérées, ou encore avec des couches de catalyseur séparées d'espaces remplis ou non d'un garnissage pouvant améliorer les échanges thermiques, mais ne participant pas aux réactions.

Claims

REVENDICATIONS.
1) Dispositif pour optimiser la consommation d'énergie et améliorer l'activité des catalyseurs de réactions endothermiques opérant a température élevée, comme sur les unités de réformage catalytique des essences, et caractérisé en ce que l'apport thermique nécessaire pour maintenir le catalyseur à la température optimale de réaction est réalisé en continu par récupération thermique avec échange direct entre le fluide chaud constitué par les gaz de fumées sortant de la zone de radiation d'au moins un four (FIO) et la paroi à chauffer constituée par l'enveloppe des tubes élémentaires contenant le catalyseur formant 1 'échangeur de récupération (ERIO).
2) Dispositif selon la revendication 1 et caractérisé en ce que 1 'ensemble des éléments contenant le catalyseur et recevant les fumées chaudes sortant de la zone de radiation du four peut constituer la zone de convection classique de ce même four et être située au dessus de la zone de radiation, ou encore être totalement indépendant de la zone de radiation et recevoir les fumées chaudes par des carneaux et des gaines.
3) Dispositif selon la revendication 1 et caractérisé en ce que les fumées chaudes ayant servi au maintien en température des éléments contenant le catalyseur sont collectées dans des enceintes contenant des faisceaux de tubes, avec éventuellement des ailettes améliorant l'échange thermique, afin que leur chaleur résiduelle soit encore récupérée par exemple pour les rebouillages des colonnes de distillation ou le préchauffage d'air de combustion du four,.ladite récupération thermique pouvant être totalement indépendante du four et recevoir les fumées chaudes par des carneaux et des gaines.
4) Dispositif selon la revendication 1 et caractérisé en ce que 1 'échange thermique entre les fumées chaudes et le catalyseur installé et maintenu en place à 1 'intérieur d'un tube élémentaire sous forme de cartouches peut être amélioré et modulé par l'utilisation d'ailettes de façon non homogène le long du tube, des ailettes plus importantes ou plus nombreuses étant positionnées aux endroits où l'on cherche à augmenter localement l'appoint thermique, par exemple en choisissant des ailettes hautes et serrées pour la partie proche de l'entrée des produits, des ailettes moyennes pour la partie médiane puis peu d'ailettes ou tube nu pour la partie proche de la sortie des produits, ledit tube pouvant d'ailleurs dépasser de l'échangeur et la partie de catalyseur ne nécessitant plus d'appoint thermique être dans la partie extérieure à l'échangeur.
5) Dispositif selon la revendication 1 et caractérisé en ce que l'intensité des réactions endothermiques, peut localement être atténuée en diluant localement le catalyseur dans son tube élémentaire, ou en espaçant des couches de catalyseur par des couches de matériau inerte en ce qui concerne les réactions mais conservant ou favorisant les échanges de chaleur.
6) Dispositif selon la revendication 1 et caractérisé en ce que la régénération du catalyseur peut se faire sans avoir à arrêter l'unité, grâce à la possibilité d'isoler les éléments contenant le catalyseur à régénérer, ainsi que l'appoint thermique vers ces mêmes éléments, lesdits éléments étant alors reliés à un circuit spécial destiné à la régénération.
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FR2679244A1 (fr) * 1991-07-18 1993-01-22 Inst Francais Du Petrole Procede de production d'hydrocarbures aromatiques dans une zone comportant un reacteur-echangeur de chaleur.

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