FR2523997A1 - Procede et appareil de vaporisation selective pour l'elimination du carbone et des metaux contenus dans les fractions lourdes de petrole - Google Patents

Abstract

SELON L'INVENTION, ON CONDUIT LA VAPORISATION SELECTIVE EN METTANT EN CONTACT UNE CHARGE LOURDE TELLE QUE DES BRUTS ENTIERS, DES BRUTS ETETES, DES RESIDUS ET SIMILAIRES, AMENES PAR DES LIGNES 17, 18, 19, AVEC UNE MATIERE SOLIDE INERTE FINEMENT DIVISEE, DANS UNE COLONNE VERTICALE CONFINEE 1, DANS LES CONDITIONS VOULUES POUR DEPOSER SUR LE SOLIDE DES CONSTITUANTS LOURDS RICHES EN CARBONE CONRADSON ETOU EN METAUX ET VAPORISER D'AUTRES CONSTITUANTS DE LA CHARGE.

Description

Procédé et appareil de vaporisation sélective.

L'invention concerne un procédé et un appareil de vaporisation sélective. Elle vise plus particulièrement à accrottre la fraction des pétroles bruts lourds qui peut être utilisée comme matière d'alimentation de craquage catalytique pour la fabrication de produits pétroliers de haute qualité, particulièrement d'essence d'automobile à haut indice d'octane ou de mazout lourd de haute qualité.

Les queues lourdes de beaucoup de bruts sont riches, en effet, en carbaieConradson (parfois appelé carbone
Ramsbottom) et en métaux qui sont indésirables dans les matières premières de craquage catalytique et dans des produits tels que le mazout lourd. L'invention fournit un procédé économiquement intéressant, permettant d'éliminer sélectivement et d'utiliser ces constituants indésirables contenus dans les bruts entiers et dans les résidus de distillation atmosphérique et sous vide, communément appelés résidus atmosphériques et résidus sous vide. Les termes tels que "résidus" et des termes similaires seront employés ici dans un sens un peu plus large qu'il n'est usuel, s'étendant à toute fraction de pétrole qui reste après une distillation fractionnée visant à éliminer certains constituants plus volatils.En ce sens, le brut étêté qui reste après distillation de l'essence et des corps plus légers est un résidu. Le CC (carbone Conradson) indésirable et les composés métalliques présents dans le brut tendent à se concentrer dans les résidus parce que la plupart sont peu volatils. Les expressions "carbone Conradson1 et "carbone Ramsbottom" font allusion aux deux méthodes de dosage les plus utilisées pour ce constituant indésirable.

On peut trouver par les deux méthodes une certaine différence de valeur numérique pour le même échantillon, mais, généralement, les résultats de l'une comme de l'autre indiquent la même caractéristique.

L'invention apporte un perfectionnement au procédé et à l'appareil de vaporisation sélective.

La présente invention a pour objet un procédé de vaporisation sélective pour l'élimination du carbone et des métaux contenus dans les fractions lourdes de pétrole, consistant à amener une telle fraction et un gaz inerte, servant à diminuer la pression partielle d'hydrocarbures, en contact avec une matière solide inerte finement divisée, dans des conditions de craquage peu sévères à haute température et avec un court temps de séjour des hydrocarbures, dans une colonne montante confinée, & séparer des produits à llétat de vapeur de ladite matière de contact portant un dépit combustible de constituants non vaporisés de la fraction de pétrole, riches en carbone Conradson ou en métaux, à refroidir ces produits à l'état de vapeur à une température inférieure à celle où il se produit un craquage thermique notable, à mettre en contact la matière de contact séparée avec un gaz oxydant pour brûleur le dépit combustible et chauffer le catalyseur à haute température, et à ramener la matière de contact ainsi chauffée i la partie inférieure de la colonne confinée pour la remettre en contact avec la fraction lourde de pétrole, ce procédé étant caractérisé par le fait que, pour assurer de la souplesse dans la vitesse d'introduction de la fraction ou dans le réglage du temps de séjour ou dans ces deux paramètres & la fois, on introduit le gaz inerte dans la partie inférieure de la colonne confinée et on injecte la fraction lourde de pétrole en un point situé, dans la colonne, à la partie inférieure ou au-dessus de celle-ci.

L'invention a aussi pour objet un appareil de vaporisation sélective d'une fraction lourde de pétrole caractérisé par le fait qu'il comprend un dispositif de contact montant sous forme de conduit vertical, un tuyau vertical à solides chauds relié au fond du dispositif de mise en contact montant de manière à y amener une matière de contact solide, inerte et chaude, à l'état finement divisé, des moyens permettant d'amener un gaz porteur inerte au fond du dispositif de contact montant pour mettre en suspension la matière de contact dans une colonne confinée montante de gaz et de matière de contact dans le dispositif de contact montant, plusieurs moyens d'injection destinés à l'introduction d'une fraction lourde de pétrole dans le dispositif de contact montant et espacés à différents niveaux au-dessus du fond de celui-ci, des moyens prévus au sommet du dispositif de contact montant pour séparer les vapeurs de la matière de contact portant un dépôt combustible, un brûleur, des moyens permettant de transférer au brûleur la matière de contact solide ainsi séparée, des moyens d'entrée d'air au brûleur servant à assurer la combustion du dépôt combustible, de manière que la température de la matière de contact solide s'élève, et des moyens de transfert de la matière de contact ainsi chauffée, du brûleur au tuyau vertical à solides chauds.

On conduit le processus de vaporisation sélective en mettant en contact une charge lourde telle que des bruts entiers, des bruts étêtés, des résidus et similaires avec une matière solide inerte finement divisée dans une colonne verticale confinée, dans les conditions voulues pour déposer sur le solide des constituants lourds riches en CC et/ou en métaux et vaporiser d'autres constituants de la charge. Cela résulte de températures assez élevées pour causer la vaporisation désirée et de temps de séjour très courts des hydrocarbures pour éviter un craquage notable. On maintient ainsi l'opération à une faible sévérité de craquage pour atteindre le but désiré, qui est de séparer des constituants vaporisables plus précieux de ceux qui sont considérés comme des impuretés.

On ajoute de la vapeur d'eau, des hydrocarbures légers et similaires dans la colonne montante confinée de l'installation de vaporisation sélective pour diminuer la pression partielle d'hydrocarbures dans la charge et faciliter ainsi la vaporisation.

Au sommet de la colonne, on sépare des hydrocarbures à l'état de vapeur des solides inertes portant comme dépôt les constituants non vaporisés. On refroidit rapidement les vapeurs & une température inférieure å celle où il se produit un craquage thermique notable et on les traite comme on le désire dans un appareil de craquage catalytique ou similaire.

Selon certains modes de mise en oeuvre de l'invention, on effectue le contact dans un tuyau montant. Dans d'autres modes de mise en oeuvre, on établit une colonne ascendante de solides inertes dans de la vapeur d'eau, des hydrocarbures gazeux ou les deux à la fois, et on inverse le sens d'écoulement vers une colonne descendante confinée dans laquelle on injecte la charge.

On transfère à un brûleur les solides inertes séparés portant le dépit de constituants non vaporisés de la charge pour brûler le dépit dans l'air ou un autre gaz contenant de l'oxygène. La chaleur engendrée par combustion du dépôt élève la température des solides inertes qui sont alors ramenés à la partie inférieure de la colonne montante confinée pour fournir la chaleur de vaporisation sélective d'une charge lourde supplémentaire.

L'invention fournit un procédé et un appareil permettant de faire varier le temps de séjour des hydrocarbures dans le tuyau montant qui définit la colonne verticale montante confinée où l'on conduit la vaporisation sélective. On obtient ce résultat en prévoyant de multiples points d'injection de charge dans le tuyau montant de vaporisation sélective pour compenser les variations dans la quantité ou la qualité de la matière d'alimentation.

On se référera ci-après aux dessins annexés, sur lesquels s
La figure 1 représente schématiquement un appareil convenant à la pratique de l'invention
La figure 2 représente un mode d'exécution où l'on injecte la charge dans une colonne descendante,que l'on obtient en inversant le sens d'écoulement d'un courant de solides inertes en suspension établi initialement sous forme de colonne ascendante.

Comme le montre la figure 1, les principaux réceptacles utilisés sont un tuyau montant 1 servant à effectuer le contact court à haute température entre les solides inertes chauds et la charge, qui se termine dans une chambre de séparation 2, de laquelle des solides inertes portant un dépôt de matière non vaporisée sont transférés à un brûleur 3 par un tuyau vertical 4. Les solides inertes chauds résultant de la combustion dans le brûleur 3 sont ramenés à la base du tuyau montant 1 par un tuyau vertical 5, en passant par une valve de commande 6.

Une charge contenant des constituants à point d'ébullition élevé caractérises par une haute teneur en CC, en métaux ou les deux à la fois, est admise au tuyau montant 1 par le tuyau 7, de manière à monter à grande vitesse dans le tuyau montant 1, pendant qu'elle est en contact intime avec les solides inertes chauds venant du tuyau vertical 5. La majeure partie de la charge se vaporise & la température qui règne dans le tuyau montant à cause des solides chauds venant du tuyau 5. Cette vaporisation est extrêmement rapide et donne une colonne de vapeur montant rapidement, dans laquelle des solides inertes sont en suspension. Les parties de la charge qui ne se vaporisent pas s'agglomèrent sur les solides inertes en donnant un dépôt combustible constitué principalement par des constituants à haute teneur en CC et en métaux.

On sépare les solides des hydrocarbures à l'état de vapeur au sommet du tuyau montant 1, par l'un des systèmes mis au point dans le même but dans le procédé FCC bien connu pour le craquage d'hydrocarbures dans un tuyau montant en présence d'un catalyseur actif de craquage.

Un système préférentiel dans la présente invention est le tuyau montant à évent décrit dans les brevets US 4 066 533 et 4 070 159. L'extrémité supérieure du tuyau montant 1 est ouverte,de sorte que,par suite de leur inertie, les solides en suspension sont projetés dans le récipient 2. Des vapeurs quittent le tuyau montant par un évent latéral de celui-ci et se rendent au séparateur à cyclone 8 où les solides encore en suspension sont retirés et déversés par un tube plongeur 9 dans la partie inférieure du récipient 2. Les solides projetés par le sommet du tuyau montant 2 et ceux qui viennent du tube plongeur 9 se rendent vers le bas à un dispositif d'épuisement 10, où la vapeur d'eau venant du tuyau 11 facilite la vaporisation de tous les hydrocarbures volatils restants, avant que les solides portant un dépit combustible n'entrent dans le tuyau vertical 4 pour être transférés au brûleur 3.

Les vapeurs séparées des solides entrains dans le cyclone 8 se rendent1 par le conduit 12,au tuyau de transfert 13 où elles se refroidissent en dessous de la température où il se produit un craquage thermique notable, par exemple par mélange avec un agent de refroidissement approprié tel qu'un courant d'hydrocarbures froids ou de liteau.

Le brûleur 3 peut présenter l'une quelconque des diverses structures mises au point pour brûler des dépôts combustibles formés de solides finement divisés, par exemple les régénérateurs de craquage catalytique fluide (FCC).

De l'air admis au brûleur 3 par le tuyau 15 fournit l'oxygène pour la combustion du dépôt sur le solide inerte, ce qui donne des produits de combustion gazeux évacués par la sortie de gaz de combustion 16. On fait de préférence fonctionner le brûleur de manière à maintenir la température dans le brûleur àson niveau maximal, habituellement limitée par la métallurgie du brûleur. On y parvient en réglant la température du tuyau montant 1 au minimum pouvant donner la quantité voulue de combustible (sous forme de dépôt sur les solides inertes) pour entretenir la température maximale du brûleur. Ainsi qu'il est courant dans les unités FCC équilibrées thermiquement, la valve 6 est co-nandée en réponse a la température au sommet du tuyau montant 1 de manière à maintenir cette température à un niveau préréglé.On ajuste cette température préréglée ainsi qu'il est nécessaire dans la vaporisation sélective pour maintenir une température maximale désirée dans le brûleur 3. Pour compenser une tendance à une plus basse température dans le brûleur 3, on abaisse la température préréglée du tuyau montant 1 et vice versa.

Les solides inertes chauffés par la combustion dans le brûleur 3 sont épuisés au moyen de vapeur d'eau dans le brûleur 3 ou le tuyau 5 avant d'être ramenés au tuyau montant 1.

L'agent de contact solide est essentiellement inerte, en ce sens qu'il cause un craquage minimal des hydrocarbures lourds à l'essai normalisé de microactivité consistant à mesurer la quantité de gazole converti en gaz, en essence et en coke par contact avec le solide dans une couche fixe. Dans cet essai, la charge est formée de 0,8 g de gazole du centre des Etats-Unis d'une densité API de 27, mis en contact avec 4 g de catalyseur pendant un temps d'amenée de 48 secondes à 4880C. On obtient ainsi un rapport catalyseur/gazole de 5 à un débit relatif en poids de 15 h . Dans cet essai, le solide ici utilisé présente une microactivité inférieure à 20, de préférence d'environ 10. Un solide préférentiel est formé de microsphères de kaolin calciné.D'autres solides inertes appropriés comprennent, en général. tout solide répondant aux critères indiqués.

Les microsphêres de kaolin calciné utilisées de préférence dans le procédé de l'invention sont connues et on les utilise comme réactif chimique avec une solution d'hydroxyde de sodium dans la fabrication de catalyseurs zéolitiques de craquage fluide,comme décrit dans le brevet
US 3 647 718. Par contre, dans la pratique de la présente invention, les microsphéres de kaolin calciné ne servent pas de réactif chimique. Ainsi, la composition chimique des microsphères utilisées dans la pratique de l'invention correspond à celle d'un kaolin déshydraté.Typiquement, les microsphères calcinées contiennent, en poids, environ 51 à 53 % de Six2, 41 à 45 X d'A1203 et O à 1 X de H20, le reste étant formé de petites quantités d'impuretés indigènes, notamment de fer, de titane et de métaux alcalino-terreux. Généralement, la teneur en fer (exprimée en Fe203) est d'environ 0,5 % en poids et celle en titane (exprimée en TiO2) d'environ 2 %
On fabrique de préférence les microsphères en séchant par pulvérisation une suspension aqueuse de kaolin. Le terme 1kaolin", employé ici, s'étend aux argiles dont le constituant minéral prédominant est la kaolinite, l'halloysite, la nacrite, la dickite, l'anauxite. De préférence, on utilise une argile hydratée plastique en fines particules, c'est-à-dire une argile contenant une quantité notable de particules inférieures à 1 pin, afin de fabriquer des microsphères ayant une résistance mécanique appropriée.

Bien qu'il soit préférable, dans certains cas, de calciner des microsphères à des températures d'environ 871 à 11490C pour obtenir des particules de dureté maximale, il est possible de les déshydrater par calcination & de plus basses températures, par exemple entre 538 et 8710C, en convertissant ainsi l'argile en matière appelée wmétakaolin". Après calcination, il faut refroidir les microsphères et les fractionner, si nécessaire, pour récupérer la partie qui se situe dans la banane de grosseur désirée, par exemple 20 à 150 pin.

Le volume de pores des microsphères varie légèrement selon la température et la durée de la calcination.

L'analyse de distribution de grosseurs de pores d'un échantillon représentatif, obtenue avec un analyseur
Desorpta utilisant la désorption d'azote, indique que la plupart des pores ont des diamètres de 15 à 60 nm.

La surface spécifique des microsphères calcinées est habituellement de 10 à 15 m2/g telle qu'on la mesure par la méthode B.E.T. bien connue utilisant l'absorption d'azote. On notera que la surface spécifique des catalyseurs zéolitiques fluides commerciaux est très supérieure, dépassant généralement 100 m2/g telle qu'on la mesure par la méthode B.E.T.

Bien que le système que l'on vient de décrire ait une ressemblance superficielle avec une unité FCC, son fonctionnement est très différent. Chose plus importante, on fait fonctionner le tuyau montant de contact 1 de manière & éliminer de la charge une quantité ne dépassant pas l'indice de carbone Conradson de l'alimentation. Cela s'oppose å la "Conversion" FCC normale de 50 à 70 % mesurée par le pourcentage de produit FCC qui ne bout pas dans l'intervalle de la charge. Le pourcentage éliminé par le présent procédé est de préférence de l'ordre de 10 à 20 % de la charge et formé de gaz, d'essence et de dépôt sur l'agent de contact solide.

Il est rare que la quantité éliminée sous forme de gaz, d'essence et de dépôt sur le solide inerte, dépasse, en poids, 3 à 4 fois la teneur en carbone Conradson de la charge. On obtient ce résultat par une très faible sévérité de craquage due au caractère inerte du solide et au temps de séjour très court à la température de craquage. De façon bien connue, la sévérité de craquage est fonction du temps et de la température. Une température plus élevée peut être compensée par un temps de séjour réduit et vice versa.

Le procédé nouveau assure un aspect de réglage qui n'existe pas dans les unités FCC, pour l'amenée d'hydrocarbures ou de vapeur au tuyau montant de contact. Lorsqu'on traite des matières à haute teneur en CC, la température du brûleur tend à s'élever à cause d'une amenée accrue de combustible au brûleur. On peut compenser cela en augmentant la quantité d'hydrocarbures ou de vapeur d'eau amenée pour diminuer la pression partielle d'hydrocarbures dans le tuyau montant ou en recyclant de l'eau venant du collecteur supérieur de façon qu'elle se vaporise dans le tuyau montant en donnant de la vapeur.

Ainsi, le contact avec le solide inerte dans le tuyau montant fournit une technique nouvelle de sorption permettant d'éliminer les composés aromatiques polycycliques de résidus (riches en CC et en métaux) pendant qu'ils sont entraînés dans un courant à basse pression partielle d'hydrocarbures à cause des hydrocarbures ou de la vapeur d'eau amenés au tuyau montant.

Le résidu débarrassé de carbone, de sels et/ou de métaux est une charge FCC de bonne qualité et peut être transféré au tuyau d'alimentat40n d'un réacteur FOC fonctionnant de la façon classique.

On a trouvé que la nature de la vaporisation sélective est fonction de la température, de la pression totale, de la pression partielle de vapeurs d'hydrocarbures, du temps de séjour, de la charge etc... Un effet de la température est une tendance à diminuer le dépôt combustible sur la matière de contact à mesure que la température de contact s'élève. Ainsi, de plus grandes proportions de la charge se vaporisent à de plus hautes températures et l'effet secondaire de craquage thermique d'hydrocarbures déposés augmente à de plus hautes températures. Ces effets d'une plus haute température augmentent le rendement de produit donné par l'opération et diminuent le combustible amené à la zone de combustion sous forme de dépôt combustible.

En général, la température de vaporisation sélective est supérieure au point d'ébullition moyen de la charge, calculé en divisant par 9 la somme des points à 10 % et à 90 s à la distillation ASTM. Pour les matières lourdes envisagées par l'invention, la température de contact n'est habituellement pas notablement inférieure à 4820C et elle est inférieure aux températures où il se produit un craquage prononcé donnant de grands rendements d'oléfines. Ainsi, même à des temps de séjour de 0,1 seconde seulement, ou moins, les températures de vaporisation sélective sont inférieures & environ 5660C.

Le temps de séjour pour la vaporisation sélective ne se calcule pas avec précision par les méthodes généralement utilisées dans le craquage FCC où le volume de vapeur augmente fortement à mesure que les hydrocarbures restent en contact avec un catalyseur de craquage actif sur la longueur d'un tuyau montant. Dans la vaporisation sélective, les vapeurs sont engendrées rapidement au contact du solide inerte chaud et gardent une composition pratiquement constante sur la longueur du tuyau montant, en augmentant légèrement avec un craquage thermique modéré qui semble être le craquage du dépôt sur le solide inerte.

Donc, on calcule le temps de séjour des hydrocarbures dans la vaporisation sélective avec une précision raisonnable, en divisant la longueur du tuyau montant, du point d'injection d'hydrocarbures au point où ils se séparent des solides inertes, par la vitesse superficielle des vapeurs (hydrocarbures, vapeur d'eau etc...) au sommet du tuyau montant. Ainsi calculé, le temps de séjour des hydrocarbures dans la vaporisation ne sera pas notablement supérieur à environ 3 secondes et il est de préférence beaucoup plus court, une seconde au maximum, par exemple 0,1 seconde. Comme indiqué plus haut, le temps de séjour et la température sont mis en corrélation de manière à assurer des conditions de faible séverité de craquage.

La quantité éliminée de la charge est très approximativement égale à la teneur en CC de la charge lorsqu'on opère dans les conditions préférentielles et elle dépasse rarement 3 à 4 fois la teneur en CC. En outre, la teneur en hydrogène du dépôt est d'environ 3 à 6 %, inférieure a la teneur normale de 7 à 8 % du coke FOC.

L'invention fournit un moyen de faire varier le temps de séjour des hydrocarbures, tout en maintenant constant le débit de charge, ou de maintenir un temps de séjour constant, avec un débit de charge diminué. Il est évident que l'invention assure aussi d'autres facteurs de souplesse, à savoir que l'on peut faire varier les temps de séjour et/ou les débits de charge sans maintenir les uns ni les autres à des niveaux constants.

Cet effet résulte de l'utilisation d'un tuyau montant 1 présentant de multiples points d'injection sur sa longueur. Lorsqu'on injecte des hydrocarbures d'alimentation en un point situé au-dessus du bas du tuyau montant, on injecte un gaz inerte dans le bas de celui-ci pour entratner vers le haut les solides inertes, jusqu'à la région d'injection d'hydrocarbures. Ce gaz inerte a aussi pour fonction d'abaisser la pression partielle d'hydrocarbures au-dessus du point d'injection d'hydrocarbures, favorisant ainsi la vaporisation sélective. Le gaz inerte est de préférence amené sous forme de vapeur d'eau ou d'eau, mais peut être tout gaz qui ne subisse pas de réaction notable dans les conditions qui règnent dans le tuyau montants Ainsi, le procédé peut utiliser l'azote comme gaz ascensionnel, ou bien un hydrocarbure qui ne subisse pas de craquage thermique notable dans les conditions du tuyau montant. Le méthane et d'autres hydrocarbures légers bouillant en dessous de 2320C- environ sont des exemples préférentiels de ces matières.

Comme le montre la figure 1, le tuyau montant 1 est muni de moyens d'injection permettant d'amener la charge par des tuyaux à valve, 17 et 18, qui peuvent avantageusement être espacés respectivement à 25 % et 50 % de la hauteur du tuyau montant 1. Dans un tuyau montant ainsi modifié, le tuyau d'injection 7 du bas est muni de tuyaux à valve 19 et 20, permettant d'amener au bas du tuyau montant 1 de la vapeur d'eau ou d'autres matières de recyclage telles que de l'eau acidifiée, du gaz de recyclage ou des hydrocarbures liquides, avec ou sans charge d'hydrocarbures.

Comme on l'a dit plus haut, on peut laisser arriver de l'eau au bas du tuyau montant 1 par le tuyau 7, pour fournir le gaz ascensionnel dans la partie inférieure du tuyau montant 1 et pour diminuer la pression partielle d'hydrocarbures au-dessus des points d'injection de charge.

On comprend que le mot *eau* désigne ici la phase liquide, à la différence de la vapeur d'eau. L'amenée d'eau liquide en bas du tuyau montant 1 entraine la vaporisation immédiate de l'eau au contact des solides inertes chauds venant du tuyau 5, formant de la vapeur dans le but indiqué.

Pour des raisons qui ne sont pas actuellement connues, l'injection d'eau liquide en bas du tuyau montant 1 aboutit à une teneur accrue en hydrogène de la vapeur retirée comme produit par le tuyau 13, en comparaison de l'injection de vapeur d'eau en bas du tuyau montant.

On a trouvé que l'addition de composés soufrés comme le sulfure d'hydrogène, les mercaptans et similaires, inhibe cette tendance à la formation d'hydrogène lorsqu'on injecte de l'eau liquide.

On comprend que l'injection d'eau liquide dans le bas du tuyau montant a pour effet d'abaisser la température -du solide inerte dans une mesure correspondant à la chaleur latente de vaporisation, plus la chaleur nécessaire pour élever la température de la vapeur d'eau obtenue.

Cela est compensé par un accroissement automatique de l'amenée de solide inerte chaud au bas du tuyau montant et un accroissement du rapport solide inerte/hydrocarbures dans le tuyau montant.

On envisage aussi d'ajouter de la vapeur d'eau, de l'eau, du gaz de recyclage et de l'hydrocarbure liquide, avec la charge d'hydrocarbures, aux points d'injection supérieurs, ou d'en ajouter après la charge d'hydrocarbures.

L'avantage d'ajouter des matières de recyclage telles que la vapeur d'eau, l'eau liquide, le gaz de recyclage ou les hydrocarbures liquides, après la charge, est d'augmenter la vitesse de circulation de solide inerte et d'élever ainsi la température de contact entre charge et solide inerte. Cela àcilite la vaporisation sélective des hydrocarbures les plus lourds de la charge et aboutit encore à des temps de contact courts
Dans le mode d'execution de la figure 2, l'écoulement dans le tuyau montant de contact 1 s'inverse pour entrer dans le récipient 2 en 8 écoulant de haut en bas.Diverses structures destinées à cet effet ont été conçues pour l'utilisation parallaxe dans le procédé FOC, comme exposé généralement à la colonne 4,lignôs 42 à 59,du brevet
US 4 070 159 déjà cité. Comme le montre la figure 2, on établit dans le tuyau montant 1 une colonne de solides inertes chauds ascendants en injectant de la vapeur d'eau, de l'eau liquide, du gaz de recyclage ou des hydrocarbures liquides légers stables dans le bas du tuyau montant par le tuyau 7, pour qu'ils se mélangent aux solides inertes ajoutés par le tuyau 5 et venant du brûleur et les mettent en suspension.On peut ajouter des fractions résiduelles de charge ou un recyclage, par exemple de la vapeur d'eau, de l'eau liquide, du gaz de recyclage ou des hydrocarbures liquides, en des points de la longueur du tuyau montant 1, par les tuyaux 17 et 18 comme sur la figure 1. Au point le plus haut du tuyau montant 1, l'écoulement se dirige horizontalement par la partie 23 du dispositif de contact et ensuite vers le bas, à travers la partie verticale 24, vers l'extrémité ouverte, avec détournement de vapeurs vers les cyclones 8.

On réalise des avantages notables en ajoutant une partie ou la totalité de la charge à l'extrémité supérieure de la partie 24 du dispositif de contact. Des temps de contact extrêmement courts caractérisent ce mode d'exécution.

En outre, la force de gravité s'appliquant au solide inerte ne cause pas le "glissement" qui confère au solide inerte un plus long temps de séjour dans le dispositif de contact qu'à la vapeur d'hydrocarbure engendrée par le contact de la charge avec des solides inertes chauds dans le mode d'exécution de la figure 1. Avec certains types de fractions résiduelles, on constate que l'on obtient les meilleurs résultats en injectant la charge totale, par le tuyau 25, dans la partie dirigée vers le bas 24 du dispositif de contact 1. Dans ce type d'opération, la partie montante du dispositif de contact sert à établir la suspension de solides inertes chauds dans le milieu gazeux, ce qui a aussi pour effet de diminuer la pression partielle de vapeurs d'hydrocarbures causée par la mise en contact de la charge résiduelle avec des solides inertes chauds.

Ce système permet à l'opérateur une souplesse accrue dans la conduite de la vaporisation sélective. Avec la souplesse inhérente à la possibilité de faire varier le rapport entre charge et vapeur d'eau, on peut faire fonctionner une unité avec une large gamme de charges et de temps de séjour pour adapter le fonctionnement aux variations de quantité et/ou de qualité de la charge disponible.

Claims (14)

REVENDICATIONS

1.- Procédé de vaporisation sélective pour l'élimination du carbone et des métaux contenus dans les fractions lourdes de pétrole, consistant à amener une telle fraction et un gaz inerte, servant à diminuer la pression partielle d'hydrocarbures,en contact avec une matière solide inerte finement divisée, dans des conditions de craquage peu sévères à haute température et avec un court temps de séjour des hydrocarbures, dans une colonne montante confinée, à séparer des produits à l'état de vapeur de ladite matière de contact portant un dépôt combustible de constituants non vaporisés de la fraction de pétrole, riches en carbone

Conradson ou en métaux, à refroidir ces produits à l'état de vapeur à une température inférieure à celle où il se produit un craquage thermique notable, à mettre en contact la matière de contact séparée avec un gaz oxydant pour brûler le dépôt combustible et chauffer le catalyseur à haute température, et à ramener la matière de contact ainsi chauffée à la partie inférieure de la colonne confinée pour la remettre en contact avec la fraction lourde de pétrole, ce procédé étant caractérisé par le fait que l'on introduit le gaz inerte dans la partie inférieure de la colonne confinée et que l'on injecte la fraction lourde de pétrole en un point situé, dans la colonne, à la partie inférieure ou au-dessus de celle-ci.

2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le gaz inerte est la vapeur d'eau.

3.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait-que le gaz inerte est un hydrocarbure.

4.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la fraction lourde de pétrole est une fraction résiduelle.

5.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on fait varier le point d'injection pour faire varier le temps de séjour.

6.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on introduit de l'eau liquide dans la partie inférieure de la colonne confinée pour engendrer de la vapeur d'eau comme gaz inerte.

7.- Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait que l'on introduit aussi un compose soufré dans le bas de la colonne.

8.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que l'on injecte la fraction d'hydrocarbures lourds dans la colonne en un point situé au-dessus de la partie inférieure, de manière à établir dans la partie inférieure de la colonne confinée une colonne ascendante de matière de contact en suspension dans le gaz inerte, et que l'on injecte l'hydrocarbure lourd dans la colonne préétablie de matière de contact dans le gaz inerte, au-dessus de la partie inférieure.

9.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que l'on inverse le sens d'écoulement de la colonne confinée et quson la déverse sous forme de courant descendant dans une zone de séparation elargie pour effectuer la séparation entre les produits à l'état de vapeur et la matière de contact.

10.- Procédé selon la revendication 9, caractérisé par le fait que l'on injecte la fraction lourde de pétrole dans le courant descendant.

11.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on introduit dans la colonne de la vapeur d'eau, de l'eau, du gaz de recyclage ou de l'hydrocarbure liquide, avec la fraction lourde de pétrole ou après celle-ci.

12.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on introduit de la vapeur d'eau, de l'eau, du gaz de recyclage ou de l'hydrocarbure liquide dans la colonne après la fraction lourde de pétrole.

13.- Appareil de vaporisation sélective d'une fraction lourde de pétrole, caractérisé par le fait qu'il comprend un dispositif de contact montant sous forme de conduit vertical, un tuyau vertical à solides chauds relié au fond du dispositif de mise en contact montant de manière à y amener une matière de contact solide, inerte et chaude, à l'état finement divisé, des moyens permettant d'amener un gaz porteur inerte au fond du dispositif de contact montant pour mettre en suspension la matière de contact dans une colonne confinée montante de gaz et de matière de contact dans le dispositif de contact montant, plusieurs moyens d'injection destinés à l'introduction d'une fraction lourde de pétrole dans le dispositif de contact montant et espacés à différents niveaux au-dessus du fond de celui-ci, des moyens prévus au sommet du dispositif de contact montant pour séparer les vapeurs de la matière de contact portant un dépôt combustible, un brûleur, des moyens permettant de transférer au brûleur la matière de contact solide ainsi séparée, des moyens d'entrée d'air au brûleur servant à assurer la combustion du dépôt combustible, de manière que la température de la matière de contact solide s'élève, et des moyens de transfert de la matière de contact ainsi chauffée, du brûleur au tuyau vertical à solides chauds.

14.- Appareil selon la revendication 13, caractérisé par le fait que le tuyau montant de contact présente un coude inverse à son extrémité supérieure.