FR2706479A1 - Installation de craquage comportant des moyens communs et des moyens propres à chaque réacteur de séparation et de recyclage de particules solides et son utilisation. - Google Patents

Abstract

Installation de craquage thermique en phase vapeur comprenant: - au moins un four (Fn) de craquage comportant des moyens d'introduction de la charge à craquer, - pour chaque four, en aval de celui-ci, au moins un échangeur (Tn ) de trempe indirecte des effluents sortant du four, ladite installation comprenant au moins deux échangeurs de trempe indirecte -en amont de chaque échangeur de trempe indirecte au moins un moyen (1, Gp ) d'injection de particules solides relié à au moins une conduite (10n ), d'introduction des particules solides, dans le ou les fours et/ou juste en amont des échangeurs, les conduites comportant chacune, en amont de chaque échangeur de trempe, au moins une vanne (Vfn ), - au moins un moyen (Cg ), commun à l'ensemble des fours et/ou des échangeurs, de séparation d'au moins une partie des particules solides, et comportant en aval de chaque four (Fn ) au moins deux séparateurs primaires (Cn ) effectuant la séparation des particules solides et des gaz, les séparateurs primaires comportant chacun une conduite (3n ) de sortie des gaz, reliée à un moyen (4) collecteur des gaz, et les séparateurs primaires comportant également chacun une conduite (6n ) de sortie des particules solides, reliée a un moyen collecteur (7) desdites particules solides permettant de convoyer et d'introduire les particules solides dans le moyen (Cg ), commun à l'ensemble des fours et/ou des échangeurs, de séparation d'au moins une partie des particules solides, comprenant une conduite (5) de sortie des gaz et une conduite (9) de sortie des particules solides reliée à au moins un moyen (STO) de stockage comprenant des moyens d'évacuation et de transfert des particules récupérées.

Description

La présente invention concerne une installation de craquage thermique en phase vapeur d'une charge (telle que par exemple une charge d'hydrocarbures ou une charge d'hydrocarbures halogénés) et plus particulièrement une installation de vapocraquage d'une charge d'hydrocarbures comportant, des moyens d'introduction, de récupération, de stockage et/ou de recyclage de particules solides employées pour le décokage au moins partiel, continu ou discontinu, des fours de craquage et/ou des échangeurs de trempe indirecte des effluents des fours.

Le problème technique principal pour les installations avec décokage au moins partiel fonctionnant sur le principe de l'injection de particules solides érosives consiste à débarrasser les effluents de l'essentiel des particules injectées, de manière à éviter la pollution des sections en aval, et ce de manière économique et fiable.

Plusieurs documents de brevets décrivent déjà des installations et des procédés de craquage et plus particulièrement de vapocraquage d'hydrocarbures comprenant l'utilisation de particules solides (par exemple de silice ou d'alumine ou de métaux durs ou de coke) qualifiées d'érosives, pour le décokage continu ou le plus souvent séquentiel des fours de craquage et/ou des échangeurs de trempe indirecte des effluents de ces fours.

C'est ainsi que la demande de brevet WO-A-90/12 851 décrit une installation, et un procédé, de vapocraquage d'hydrocarbures comprenant des moyens de décokage permettant le décokage des fours et/ou des échangeurs de trempe indirecte durant la marche de l'unité. Les particules solides érosives utilisées selon cette réalisation pour effectuer le décokage sont récupérées à partir des effluents sortant des échangeurs de trempe indirecte par des moyens de séparation et de recyclage, propres à chaque four, comprenant un sas de recompression des particules solides érosives récupérées (c'est-à-dire un moyen permettant de remonter le niveau de pression dans la zone de récupération des particules solides, pour les réinjecter en amont de la zone de craquage et/ou de la zone de trempe indirecte). Cette réalisation, bien que proposant une solution efficace permettant la marche continue de l'unité, présente l'inconvénient d'imposer l'utilisation d'un ou de deux cyclones par four et surtout de moyens de stockage et d'évacuation des particules récupérées et d'un sas de recompression par four, qui sont des systèmes relativement complexes et dont la maintenance est délicate. En effet de tels équipements requièrent le fonctionnement fréquent de vannes qui doivent rester étanches bien que traversées par des solides abrasifs.

On pourrait, dans une installation de vapocraquage, n'utiliser qu'un seul ensemble de séparation, de stockage, de transfert et éventuellement de recyclage des particules en collectant l'ensemble des effluents de l'ensemble des fours pour les traiter dans un cyclone unique. Ceci conduirait à l'installation d'un cyclone de dimensions considérables (dont la canalisation d'entrée aurait par exemple 1 mètre de diamètre) dont le prix et les conditions d'implantation seraient généralement inacceptables, et qui nécessiterait pour son installation, I'arrêt complet du vapocraqueur.

La demande de brevet WO-A-91/05 031 décrit par ailleurs une installation, et un procédé de vapocraquage d'hydrocarbures, comprenant des moyens de décokage permettant le décokage des fours et/ou des échangeurs de trempe indirecte durant la marche de l'unité. Lorsque l'installation comporte plusieurs fours, les particules solides érosives utilisées selon cette réalisation pour effectuer le décokage sont récupérées à partir des effluents sortant des échangeurs de trempe indirecte par des moyens, de séparation et de recyclage, communs à l'ensemble des fours ce qui permet de n'utiliser qu'un seul module de stockage, de transfert et un seul sas de recompression des particules solides et présente donc un avantage certain sur la réalisation décrite dans le document de brevet cité ci-devant.

Selon la description de cette demande l'installation comprend des canalisations et des vannes permettant de diriger séquentiellement les gaz craqués soit vers ce module, lors des phases d'injection des particules solides érosives, soit vers les moyens de trempe directe, en dehors des phases d'injection. Malgré l'avantage certain de n'avoir qu'un seul ensemble de séparation, de stockage et de recyclage des particules solides, cette installation nécessite l'utilisation de nombreuses canalisations de dérivation reliant les sorties des échangeurs de trempe au module commun de séparation, de stockage, de transfert et de recyclage; or ces canalisations présentent l'inconvénient d'être de grand diamètre (par exemple d'environ 35 centimètres de diamètre (14 pouces)) puisqu'elles doivent véhiculer un flux de fluide et de solides très important qui est le flux total de matière sortant d'un four. Ces canalisations de grand diamètre comportent des vannes de diamètre adéquat (identique ou légèrement inférieur au diamètre de la canalisation, donc de grand diamètre également) permettant de diriger séquentiellement les flux de matière sortant des échangeurs, soit vers le moyen commun de séparation des particules solides érosives, soit vers le moyen commun de trempe. Ces vannes, que les hommes du métier qualifient de vannes manoeuvrantes, sont des éléments complexes, chers, de maintenance délicate et de durée de vie éventuellement limitée par la circulation des solides érosifs. Pour les grandes dimensions telles que 8 pouces (1 pouce est égal à 2,54 centimètres) ou plus, ces vannes sont spéciales (hors standards).

De même, les canalisations de grand diamètre, capables de véhiculer la totalité des effluents chargés en particules solides, sont très onéreuses, notamment du fait de la nécessité de renforcer les coudes pour accroître leur résistance à l'abrasion.

Un autre inconvénient de cette installation provient du fait que les particules qui circulent dans les fours et les échangeurs en dehors des phases d'injection des particules solides érosives dans ces fours, telles que par exemples des particules de coke ou des particules érosives ayant été injectées précédemment et ayant sojournées dans des zones mortes, ne seront pas récupérées dans le moyen commun de séparation et pourront ainsi polluer et/ou endommager les circuits en aval tels que ceux allant vers la zone de trempe directe ainsi que cette zone de trempe elle même.

Ainsi donc, il n'est pas possible dans la technique antérieure d'éviter un certain nombre d'inconvénients importants - soit on utilise un module de stockage, de transfert, et éventuellement un sas de remontée en pression par four, ce qui accroît le prix et la difficulté de la maintenance.

- soit on collecte l'ensemble des effluents dans une canalisation de diamètre considérable alimentant un cyclone de taille considérable relié à un module unique de traitement des poudres récupérées.

- soit on collecte séquentiellement les effluents des fours et il faut alors installer des canalisations et des vannes manoeuvrantes de dimensions importantes de prix élevé et de maintenance délicate.

La présente invention concerne une installation permettant d'éviter les inconvénients des installations décrites ci-devant tout en conservant leurs principaux avantages. Selon la présente invention la récupération,
I'injection, la circulation et le recyclage des particules solides érosives n'utilisent que des moyens de conception relativement courante, relativement peu onéreux, ou ayant une durée de vie importante.

Parmi les nombreux avantages que présente l'installation selon la présente invention on peut souligner les suivants - les décokages des différents fours et/ou échangeurs peuvent être réalisés séquentiellement, sans qu'il soit nécessaire d'utiliser des vannes manoeuvrantes de grand diamètre conçues spécialement pour le passage de gaz chargé en particules solides érosives et qui sont extrêmement coûteuses, et sans qu'il soit nécessaire d'augmenter la capacité des moyens communs de séparation des particules solides et des gaz.

- la fiabilité de l'installation est très importante du fait qu'elle ne comprend pas de vannes de grand diamètre, sur les canalisations de gaz craqués chargés de particules et qu'elle peut ne comprendre qu'un seul module de stockage, de transfert et un seul sas de recompression des particules. De plus, l'installation pourra généralement fonctionner sans que les vannes (de petit diamètre) disposées sur les canalisations véhiculant les particules, soient manoeuvrantes, contrairement au procédé antérieur.

- l'efficacité de la séparation des particules solides des effluents gazeux peut être extrêmement élevée, ce qui évite tout risque de pollution, des circuits en aval tels que ceux allant vers la zone de trempe directe, ainsi que de cette zone de trempe elle-même.

- enfin l'installation selon la présente invention permet également d'éviter que les particules solides qui circulent dans les fours et/ou les échangeurs en dehors des phases d'injection des particules solides érosives en amont de ces échangeurs telles que par exemple des particules de coke ou des particules érosives ayant été injectées précédemment et ayant séjourné dans des zones mortes ne polluent et/ou n'endommagent les circuits en aval tels que ceux allant vers la zone de trempe directe ainsi que cette zone de trempe elle même.

Enfin, I'installation selon l'invention est applicable à de nombreuses variantes du procédé de décokage
Elle est applicable au procédé avec recyclage des particules, ou au procédé avec récupération de particules sans recyclage, ce qui accroît la simplicité de l'installation en supprimant le sas.

De même, elle est applicable au procédé où l'injection des particules est réalisée pendant le fonctionnement de l'installation dans les conditions normales de craquage mais également à la variante du procédé, particulièrement intéressante dans le cas du craquage des charges lourdes, où l'on modifie la charge pendant les injections (pour une charge plus légère ou même de la vapeur d'eau seule) afin d'éviter tout collage des particules récupérées.

La présente invention propose donc une installation de craquage d'une charge et sera décrite ci-après en liaison avec les figures annexées représentant des cas particuliers de réalisation de l'invention. Cette description est faite en liaison avec les figures dans le seul but de permettre une meilleure facilité de compréhension sans que cela ne puissent être considéré comme une quelconque limitation de l'invention.

Sur les cinq figures annexées les organes similaires sont désignés par les mêmes chiffres et lettres de référence.

L'invention concerne une installation de craquage thermique en phase vapeur et ses utilisations. Elle peut être en particulier utilisée pour le craquage d'hydrocarbures halogénés de préférence chlorés. Elle est cependant le plus souvent utilisée pour le vapocraquage d'hydrocarbures ou de coupes hydrocarbonées. A titre d'exemple de charge pour le vapocraquage on peut citer : les hydrocarbures légers du type C2 à C4 en particulier l'éthane, le propane, le naphta, les gazoles ou même les distillats lourds de pétrole et en particulier les distillats sous vide. Les charges peuvent également comprendre des fractions oléfiniques recyclées, à 3, 4, 5 ou 6 atomes de carbone.

L'installation de craquage thermique en phase vapeur, selon la présente invention, comprend : (figure 1) - au moins un et généralement en parallèle au moins deux fours (F1, F2, Fi,
Fn) de craquage, comportant des moyens (I) d'introduction de la charge à craquer, - pour chaque four (F1, F2, Fi, Fn), en aval de celui-ci, au moins un échangeur (T1, T2, Ti, Tn) de trempe indirecte des effluents sortant dudit four, ladite installation comprenant plusieurs (c'est-à-dire au moins deux) échangeurs de trempe indirecte des effluents (Ti, T2, Ti, Tn), (TiA, TiB), - en amont de chaque échangeur de trempe indirecte, au moins un moyen (1,
Gp) de transfert de particules solides relié à au moins une conduite (101, 102, 10i, 10n), d'introduction des particules solides, dans le ou les fours et/ou juste en amont des échangeurs de trempe, lesdites conduites comportant chacune au moins une vanne (Vfl, Vf2, Vfi, Vfn) (ou un moyen technique équivalent), - au moins un moyen (Cg), commun à l'ensemble des fours et/ou des échangeurs, de séparation d'au moins une partie desdites particules solides.

Ladite installation est caractérisée en ce qu'elle comporte en aval du ou des fours (F1, F2, Fi, Fn), et de préférence en aval des échangeurs de trempe indirecte des effluents (tri, T2, Ti, Tn), (TiA. TiB), une pluralité (c'est-à-dire au moins deux) séparateurs primaires (C1, C2, Ci, Cn), (CiA ou CiB), (Ci étant relatif au four i), effectuant en parallèle sur le courant qui l'alimente la séparation au moins partielle des particules solides de la majeure partie des effluents gazeux dudit courant d'alimentation dudit séparateur, lesdits séparateurs primaires comportant chacun une conduite (31, 32 3i, 3n) de sortie principale de gaz, de diamètre (D1, D2, Di, Dn), chacune desdites conduites (31, 32, 3i, 3n) étant reliée à un moyen collecteur desdits gaz tel qu'une conduite (4), et lesdits séparateurs primaires comportant également chacun une conduite (61, 62, 6i, 6n) de sortie des particules solides et d'une mineure partie du gaz contenu dans le courant d'alimentation dudit séparateur, chacune desdites conduites (61, 62, 6i, 6n) ayant un diamètre (d1, d2, di, dn) inférieur au diamètre (D1, D2, Di, Dn) de la conduite de sortie gaz correspondante (31, 32, 3i 3n), chacune desdites conduites (61, 62, 6i, 6n) étant reliée à un moyen collecteur desdites particules solides tel qu'une conduite (7) permettant de convoyer et d'introduire lesdites particules solides dans le moyen (Cg), commun à l'ensemble des fours et/ou des échangeurs, de séparation d'au moins une partie desdites particules solides, ledit moyen (Cg) commun à l'ensemble des fours et/ou des échangeurs comprenant une conduite (5) de sortie des gaz et une conduite (9) de sortie des particules solides reliée à au moins un moyen (STO) de stockage comprenant des moyens d'évacuation et de transfert des particules récupérées.

Le moyen commun de séparation (Cg) pourra être typiquement un cyclone (ou deux étages de cyclones) ou tout séparateur gaz/particules solides de type centrifuge, inertiel ou balistique.

Le moyen (STO) de stockage, d'évacuation et de transfert des particules solides peut être un silo de stockage de particules comprenant des moyens d'évacuation tels que une vanne, vis, écluse, des moyens d'évacuation fluidisée, ou tout moyen équivalent d'évacuation et de transfert de particules à partir d'un silo. Si l'installation fonctionne avec recyclage des particules, le moyen de stockage, d'évacuation et de transfert des particules (STO) est alors relié à un moyen de remontée en pression, par exemple un sas tel que l'un de ceux décrits dans la demande de brevet WO-A-90/12 851 ou dans la demande WO-A-90/12 852 ou encore dans la demande WO-A-91/05 031 et schématisé sur les figures 1 et 2 de ces demandes.

Le sas est lui-mcme relié au moyen de transfert de particules (1, Gp) comprenant généralement une source de gaz sous pression, par exemple de la vapeur d'eau surchauffée, ainsi qu'une canalisation de transfert pneumatique.

La suite de la description concerne les forme préférées de l'installation. Ces préférences ou certaines d'entre elles peuvent être ou ne pas être associées.

Les particules solides peuvent être introduites (figure 5) juste en amont des échangeurs de trempe (T1, T2, Ti, Tn), par exemple en sortie de la zone réactionnelle (zone de radiation) Elles peuvent également être introduites dans les fours (F1, F2, Fi, Fn) de craquage, en amont ou à l'entrée de la zone réactionnelle de ces fours, ou zone de radiation par exemple à la sortie de la zone de convection (à l'entrée des serpentins en zone de radiation). Généralement chaque séparateur primaire (C1, C2, Ci, Cn) primaire de séparation des particules solides et des gaz sera situé juste en aval d'un échangeur de trempe indirecte et sera alimenté par l'effluent de cet échangeur.

En alternative, chaque séparateur primaire Ci pourra être alimenté par les effluents de deux ou plusieurs échangeurs de trempe appartenant à un même four.

Ainsi, les séparateurs primaires sont dans une zone où les effluents sont refroidis, mais restent essentiellement gazeux (il peut y avoir des traces de produits lourds condensés, mais en quantité infinitésimale, de telle sorte qu'iI n'y a pas de véritable phase liquide récupérable). Dans la présente description, le terme gaz est donc utilisé également pour un gaz pouvant conduire à l'état de traces des produits condensés (liquides).

Dans une variante l'installation comprendra en série au moins deux moyens communs de séparation des particules solides et des gaz. Selon cette variante illustrée par la figure 2 la conduite (5) de sortie des gaz du moyen commun (Cg), de séparation d'au moins une partie des particules solides, est reliée à au moins un moyen (Cg2) commun secondaire de séparation des particules solides et des gaz comportant une conduite (12) de sortie des gaz reliée à un moyen collecteur desdits gaz tel que la conduite (4), et une conduite de sortie des particules solides.

Selon une disposition particulière de l'invention, le moyen (STO) comprend au moins un moyen (Vg) (non représenté sur les figures) d'évacuation de particules solides ; les conduites de sorties des solides (61, 62, 6i, 6n) comprennent chacune au moins une vanne (V1, V2, Vi, Vn), la vanne (Vi) relative à un four i étant ouverte pendant les phases où l'on injecte les particules dans le four i (ou en amont des échangeurs), l'installation comprenant également des moyens pour maintenir le moyen (Cg) à une pression inférieure à la pression des séparateurs primaires (Cl, C2, Ci, Cn).

Ainsi, selon cette disposition particulière, lorsque l'on injecte des particules dans un four, ou en amont de l'échangeur, ces particules sont séparées dans le séparateur primaire dont la sortie des solides est en communication avec un réseau à pression plus basse, de telle sorte que les particules sont extraites et véhiculées directement par transport pneumatique sans être stockées dans une ambiance de gaz craqués favorisant la condensation de traces de produits lourds. Cette disposition est très performante pour limiter la pollution des particules récupérées.

Les moyens de maintien du moyen de séparation commun (Cg) à une pression inférieure à celles des séparateurs primaires (C1, C2, Ci, Cn) (au moins pendant les phases d'injection des particules) peuvent consister en un raccordement de la sortie gaz 5 du moyen (Cg) à un point aval de la ligne 4 où la pression est suffisamment basse ; on peut aussi modifier les pressions des différentes lignes au moyen d'orifices, ou d'éjecteurs.

Les canalisations (61, 62, 6i, 6n) de transport des particules à partir des séparateurs primaires (C1, C2, Ci, Cn) peuvent avantageusement être de petit diamètre, par exemple entre 2 et 6 pouces (50 à 150 mm), ainsi que les vannes associées (V1, V2, Vi, Vn) car elles ne véhiculent qu'un débit de gaz limité prélevé sur le débit total de gaz.

Ces vannes sont beaucoup moins délicates, onéreuses que des vannes hors standards de grand diamètre (10 à 20 pouces), de qualité compatible avec la circulation de solides, qui seraient nécessaires pour véhiculer la totalité du débit gazeux.

De manière préférée ces vannes Vi et canalisations 6i seront dimensionnées pour un débit de gaz (vecteur des particules) inférieur à 20% et même à 10% du débit gazeux alimentant les séparateurs (C1, C2, Ci, Cn), par exemple entre 0,3 et 10 % du débit gazeux alimentant les séparateurs (Ci, C2,
Ci, Cn). Ainsi les séparateurs primaires (Ci, C2, Ci, Cn) jouent le rôle de concentrateurs, en épurant la majeure partie du débit de gaz, et en concentrant les particules dans un débit de gaz très réduit, suffisant pour permettre leur transport pneumatique, et permettant de véhiculer ces particules dans des canalisations (61, 62, 6i, 6n) de petit diamètre, peu onéreuses, de même que les vannes situées sur ces canalisations (prix réduit de plus de moitié). Les séparateurs primaires ne sont donc pas seulement des séparateurs mais des séparateurs-concentrateurs, c'est-à-dire des moyens de séparation et de concentration des particules solides.

Par rapport à l'installation décrite antérieurement dans les documents de brevets cités ci-devant où les particules étaient véhiculées par la totalité de l'effluent il est clair que l'invention apporte des avantages considérables en termes de coût et de fiabilité.

Selon une première variante chaque four (Fi) de rang i peut comprendre un ou plusieurs réacteurs (Ri) (non schématisé sur la figure 4) et à chaque four (Fi) ou à chaque réacteur (Ri) peut correspondre un échangeur de trempe (Ti) ou une pluralité d'échangeurs de trempe (Ti) (par exemple pour le four (Fi) schématisé sur la figure 4 deux échangeurs de trempe (TiA) et (TiB)) et à chaque four (Fi) ou à chaque réacteur (Ri) peut également être associé un ou plusieurs séparateurs primaires (Ci) de séparation des particules solides et des gaz (par exemple pour le four (Fi) schématisé sur la figure 4 deux séparateurs primaires (CiA) et (CiB) reliés chacun aux échangeurs (TiA) et (TiB)).

Lorsque plusieurs séparateurs primaires de séparation des gaz et des solides sont associés à un four (Fi) ou à un réacteur (Ri), ils sont utilisés en parallèle. Chaque four (Fi) ou chaque réacteur (Ri) ou chaque échangeur de trempe (Ti) peut comporter un moyen d'injection des particules solides et comprendre au moins une conduite (10i) d'introduction des particules solides dans le four (Fi) ou dans le réacteur (Ri) ou dans l'échangeur de trempe (Ti) chaque conduite comportant une vanne (Vfi). On ne sortirait pas du cadre de la présente invention dans le cas où l'introduction des particules solides serait effectuée par l'intermédiaire d'une seule conduite (10i), comportant une vanne (Vfi), et se subdivisant éventuellement en plusieurs conduites, non munie de vannes, d'introduction de ces particules solides dans chaque four (Fi) ou dans chaque réacteur (Ri) ou dans chaque échangeur de trempe (Ti). Il est également envisageable que plusieurs réacteurs (Ri) soient associés ensemble à un seul échangeur de trempe (Ti), chaque four (Fi) restant associé à au moins un moyen primaire de séparation (Ci). Chaque four (Fi) ou chaque réacteur (Ri) peut comprendre au moins un moyen (I) d'introduction de la charge ou ce moyen d'introduction de la charge peut être un moyen commun à plusieurs réacteurs (Ri) ou même à plusieurs fours (Fi).

De même l'installation selon l'invention peut ne comporter qu'un seul four comportant une pluralité de réacteurs et d'échangeurs de trempe.

En effet on construit maintenant des fours de très grande capacité (par exemple 120 000 tonnes/an d'éthylène contre typiquement 25 000 tonnes/an autrefois). Dans ce cas l'installation comprend une pluralité de séparateurs primaires situés en aval des échangeurs de trempe ; ces séparateurs primaires comportent des canalisations de relativement faible diamètre qui permettent de convoyer les particules récupérées, concentrées dans un débit de gaz faible, vers le moyen de séparation commun (Cg) et le stockage commun (STO).

L'installation selon l'invention est également applicable à une partie d'un vapocraqueur (pas la totalité des fours).

Le décokage, qui peut être partiel ou complet, peut concerner les échangeurs de trempe indirecte seuls ou l'ensemble des fours ou des réacteurs et des échangeurs. Ce décokage peut être intermittent ou continu sur l'ensemble des éléments de l'installation que l'on souhaite décoker, dans ce cas les vannes (Vfi) sont toutes ouvertes durant la période d'introduction des particules ou sont ouvertes en permanence. Le plus souvent le décokage sera effectué séquentiellement c'est-à-dire que pour un réacteur (Ri) ou un four (Fi) il y a des périodes d'introduction de particules solides et des périodes où l'on n'introduit pas de particules solides. En d'autre termes, ce décokage séquentiel revient à effectuer le décokage d'un certain nombre d'éléments de l'installation pendant une certaine période de temps puis à arrêter le décokage de ce ou ces éléments et à effectuer le décokage d'un ou de plusieurs autres éléments de l'installation au cours d'une phase subséquente de fonctionnement de l'installation.

Plusieurs modes de fonctionnement de l'installation sont donc possibles. C'est ainsi que l'installation comporte sur chaque conduite (31, 32, 3i, 3n), de diamètre (Dl, D2, Di, Dn), de sortie principale des gaz, au moins une vanne (V'1, V'2, V'i, V'n) et sur chaque conduite (61, 62, 6i, 6n) de diamètre (dl, d2, di, dn), de sortie des particules solides au moins un moyen d'action sur le passage des particules solides et/ou des gaz tel qu'une vanne (vol, V2, Vi, Vn).

Un point très important par rapport à la technique antérieure réside dans le fait que les vannes (de grand diamètre) situées sur les conduites (31, 32, 3i, 3n) (ou en aval sur la réunion de plusieurs conduites) fonctionnent sur des gaz débarrassés de particules solides et restent ouvertes pendant le fonctionnement normal de l'installation, en particulier au cours des phases d'injection des particules solides Ces vannes qui sont les vannes de sectionnement existantes sur toute installation ne sont donc pas manoeuvrantes et sont de conception connue et courante. Typiquement, ces vannes restent ouvertes, sauf en cas d'arrêt du fonctionnement du four, par exemple si l'on effectue un décokage à l'air du four. Dans une forme préférée de réalisation, chaque conduite (61, 62, 6i, 6n) de sortie des particules solides a un diamètre (dl, d2, di, dn) inférieur ou égal à 80 % et de préférence inférieur ou égal à 50 % de la valeur du diamètre (D1, D2, Di, Dn) de chaque conduite (31, 32, 3i 3n) de sortie principale des gaz. Selon l'invention l'installation comporte des conduites (1, 61, 62, 6i, 6ns 101, 102, 10i, 10ns 11) dans lesquelles circulent des particules solides ; ces conduites étant de dimensions relativement faibles permettent d'avoir des vannes (Vf1, Vf2, Vfi,
Vfn, V1, V2, Vi, Vn, Vg) de dimensions réduites, de conception relativement courante et donc de coût très sensiblement réduit.

Les séparateurs primaires (Ci, C2, Ci, Cn), de séparation d'au moins une partie desdites particules solides peuvent être des cyclones ou tout séparateur gaz/particules solides de type centrifuge, inertiel ou balistique.

De même, chaque séparateur primaire pourra être constitué par un cyclone, deux étages de cyclone, ou tout autre moyen connu de séparation gaz/particules solides. Ces séparateurs primaires sont habituellement des cyclones ayant une efficacité de séparation très élevée, par exemple d'au moins 95 % ou même d'au moins 99 %. On ne sortirait pas du cadre de la présente invention dans le cas où chaque conduite (31, 32, 3i, 3n) de chaque séparateur primaire (Ci, C2, Ci, Cn) de séparation des particules solides et des gaz serait reliée à un second moyen de séparation, avant d'être reliée au moyen (4) collecteur desdits gaz (par exemple un deuxième étage de cyclone).

Suivant le mode de fonctionnement choisi, il est parfois souhaitable que chaque séparateur primaire (Ci, C2, Ci, Cn) comporte un volume de rétention (S1, S2, Si, Sn) situé en amont de la vanne (Vi, V2, Vi, Vn). Ces volumes de rétention sont le plus souvent des réservoirs ayant par exemple un volume de 40 à 400 litres. Ce volume peut arrêter les morceaux solides de grande dimension dont le transport pneumatique serait difficile.

Selon une forme particulière de réalisation de l'invention, les particules injectées ne stagnent pas dans le volume de rétention (Si) car la vanne d'évacuation (Vi) est ouverte. Les volumes de rétention sont utilisés également pour collecter des particules solides en dehors des phases d'injection dans un mode de fonctionnement de l'installation détaillé ciaprès.

Lorsque le décokage est effectué séquentiellement, on peut distinguer au moins deux modes de fonctionnement de l'installation. Selon un premier mode, on introduit durant un certain
Vf2, Vfi, Vfn) et les vannes (V1, V2, Vi, Vn) qui correspondent aux éléments de l'installation que l'on souhaite décoker sont ouvertes. Durant cette même période de temps toutes les vannes (V'1, V'2, V'i, V'n) restent ouvertes. Selon ce premier mode de fonctionnement les vannes (V1, V2, Vi, Vn) sont obligatoirement ouvertes lorsque les vannes (Vfl, Vf2, Vfi, Vfn) qui leur correspondent le sont, et que l'on introduit des particules solides dans les fours, mais il est possible d'ouvrir ces vannes (V1, V2, Vi, Vn) un peu avant l'ouverture des vannes correspondantes (Vfl, Vf2, Vfi, Vfn) et de garder ces vannes (Vi, V2, Vi, Vn) ouvertes pendant un certain temps après la fermeture des vannes correspondantes (Vf1, Vf2, Vfi, Vfn). Selon ce premier mode de fonctionnement les volumes de rétention (S 1, S2, Si, Sn) situés en amont des vannes (V1, V2, Vi, Vn) permettent, même après la fermeture des vannes (V1, V2, Vi, Vn), de récupérer et éventuellement de stocker les particules solides résiduelles sortant d'un échangeur après l'arrêt de l'introduction des particules solides dans le four ou en amont de cet échangeur, ces particules pouvant être évacuées plus tard par exemple au cours d'une autre période de décokage de ces mêmes éléments de l'installation lorsque l'on ouvre à nouveau la vanne (Vi). Pour la partie injection des particules dans un four i, la vanne (Vfi) est nécessairement ouverte pendant l'injection (fonctionnement de (Vg) si l'on recycle les particules), mais peut s'ouvrir ou se fermer avec un délai avant et après les phases d'injection.

Pendant les périodes de décokage et pendant les périodes où au moins une vanne (V1, V2, Vi, Vn) reste ouverte, les particules solides et une partie des gaz introduits dans les séparateurs primaires (Ci, C2, Ci, Cn) qui sortent par les conduites (61, 62, 6i, 6n) sont collectées et convoyées par la conduite (7) dans le moyen (Cg), commun à l'ensemble des fours, de séparation d'au moins une partie des particules solides. Les solides récupérés à partir de ce moyen (Cg) sont envoyés par la conduite (9) dans le moyen de stockage (STO), comportant des moyens d'évacuation et de transfert des particules solides.

Quant aux gaz récupérés à partir de ce moyen (Cg) ils sont envoyés par la conduite (5) au moyen (4) de collecte des gaz. Les gaz introduits dans les séparateurs primaires (Ci, C2, Ci, Cn) et sortant par les conduites (31, 32, 3i, 3n) fraction majeure des gaz alimentant les séparateurs primaires, sont récupérés par le moyen (4) de collecte des gaz et de préférence envoyés vers les moyens de trempe directe (TD).

Selon un deuxième mode de fonctionnement les vannes (Vi, V2, Vi, Vn) sont en permanence ouvertes et on introduit durant un certain temps dans le ou les éléments de l'installation (c'est-à-dire dans le ou les fours (F1,
F2, Fi, Fn) et échangeurs (T1, T2, Ti, Tn) que l'on désire décoker des particules solides érosives. Selon ce mode de fonctionnement les vannes (V'1, V'2, V'i,
V'n) sont non manoeuvrantes et également en permanence ouvertes et une mineure partie du débit de gaz sortant des échangeurs traverse les vannes (V1, V2, Vi, Vn) et est évacuée par les conduites (61, 62, 6i, 6n) et le moyen collecteur (7) vers le moyen (Cg), commun à l'ensemble des fours, de séparation d'au moins une partie des particules solides. Dans ce mode de fonctionnement le débit de gaz sortant des séparateurs primaires (C1, C2, Ci,
Cn) par les conduites (31, 32, 3i, 3n) et le débit de gaz sortant du moyen (Cg) commun de séparation des particules solides et des gaz par la conduite (5) sont récupérés par le moyen (4) de collecte des gaz. Par rapport au premier mode de fonctionnement, on a un débit total de gaz traversant (Cg) plus élevé car l'ensemble des canalisations (61, 62, 6i, 6n) véhiculent du gaz en permanence, mais l'avantage que les vannes (Vi) ne sont pas manoeuvrantes.

Pour la mise en oeuvre d'au moins certains modes de fonctionnement, I'installation comprend habituellement des moyens permettant l'injection et l'introduction séquentielle des particules solides en amont d'un nombre limité d'échangeurs de trempe indirecte (tri, T2, Ti, Tn) coordonnés aux vannes (Vi, V2, Vi, Vn), sur les conduites (61, 62, 6i, 6n) de sortie des particules solides des séparateurs primaires (Ci, C2, Ci, Cn). Ces moyens peuvent comprendre par exemple un automate programmable.

Dans les divers modes de fonctionnement envisagés le débit de gaz traversant les vannes (V1, V2, Vi, Vn) dépend en particulier des dimensions respectives des conduites (61, 62, 6i, 6n) et (31, 32, 3i 3n) Ce débit sera par exemple de 0,1 % à 50 %, de préférence de 1 % à 40 iG, et souvent de 1% à 20 % en volume du débit total de gaz entrant dans le ou les séparateurs primaires (Ci, C2, Ci, Cn) et donc les conduites et les vannes ou volets qui s'y trouvent sont peu onéreux et plus fiables. De plus si une erreur se produit dans la programmation des ouvertures ou des fermetures de vannes l'installation permet, en particulier grâce aux volumes de rétention (Si, S2, S i, Sn), de stopper les particules résiduelles traversant l'installation en dehors des phases d'injection.

L'installation de craquage comprend le plus souvent au moins un moyen (T. D.) de trempe directe dans lequel on introduit, par l'intermédiaire des moyens (4) collecteurs, les gaz sortant des séparateurs primaires (cri, C2,
Ci, Cn) et/ou ceux sortant des moyens (Cg) de séparation communs. Ce moyen de trempe directe peut être un moyen commun à l'ensemble des éléments de l'installation ou cette installation peut comprendre une pluralité de moyens communs de trempe directe, chacun de ces moyens étant alimenté en gaz provenant de un ou plusieurs échangeurs de trempe indirecte.

Selon une forme de réalisation (figure 3) particulièrement souhaitable dans le cas du vapocraquage de charges lourdes, mais utilisable également pour le craquage d'autres charges, l'installation comprendra en amont des moyens (Cg) de séparation communs et en aval des séparateurs primaires (CI, C2, Ci, Cn), au moins un moyen (I') d'introduction de gaz de nature ou de composition différente de la charge introduite dans les fours de craquage. Par exemple dans le cas du vapocraquage de charges hydrocarbonées lourdes (gazoles, distillats sous vide) ces gaz, introduits par les moyens (I'), seront par exemple formés de gaz craqués de nature chimique différente de celle des gaz craqués alimentant les séparateurs primaires (Cl, C2, Ci, Cn). Cette charge, introduite par les moyens (I'), comprendra de préférence un taux d'hydrocarbures lourds inférieur au taux d'hydrocarbures lourds contenu dans l'alimentation des séparateurs primaires (Cl, C2, Ci, Cn). Cette charge, introduite par les moyens (I'), peut être de la vapeur d'cau ou peut par exemple provenir du craquage thermique d'hydrocarbures ayant moins de 10 atomes de carbone avantageusement moins de 5 atomes de carbone dans leurs molécules, en particulier ceux par exemple provenant du craquage thermique de l'éthane, ou du naphta léger.

Lors du fonctionnement de l'installation la charge, introduite par les moyens (I'), est souvent à une température supérieure à celle des gaz craqués sortant des séparateurs primaires (C1, C2, Ci, Cn). La température de cette charge est le plus souvent supérieure d'au moins 10 C, de préférence d'au moins 20 0C et le plus souvent d'au moins 40 0C à la température des gaz craqués sortant des séparateurs primaires (C1, C2, Ci, Cn). Le gaz introduit par les moyens (I') est le plus souvent introduit en quantité supérieure aux quantités de gaz sortant des séparateurs primaires (Ci, C2, Ci, Cn) par les conduites (61, 62, 6i, 6n). Le débit de la charge introduite par les moyens (I') sera par exemple de l'ordre de 5 à 10 fois le débit de gaz sortant d'un séparateur primaire (Cl, C2,
Ci, Cn). Ce débit pourra par exemple être du même ordre de grandeur que le débit de gaz entrant dans un séparateur primaire (C1, C2, Ci, Cn). La fonction principale de cette charge est de diluer les effluents et de sécher les traces d'hydrocarbures lourds présents.

Les particules solides érosives que l'on utilise ont habituellement un diamètre inférieur à environ 250 Wm (micromètres) et par exemple d'environ 5 ,um à environ 150 tim sans que la présente invention ne soit liées à ces valeurs (des valeurs supérieures pouvant être envisagées). Le débit moyen des particules injectées dans l'installation durant les périodes de décokage est le plus souvent inférieur à 10 % en poids par rapport au débit de la charge (hydrocarbures +vapeur d'eau). Ce débit sera par exemple d'environ 0,1 à environ 8 % en poids par rapport au débit de la charge. Ces particules peuvent être de plusieurs types et on peut employer des mélanges de particules de différents types. Ces particules peuvent être des particules métalliques ou des particules minérales comme cela est par exemple décrit dans les demandes de brevet WO-A-9012851 et WO-A-9012852. Elles peuvent être angulaires et/ou sensiblement sphériques. On peut ainsi citer les particules de silice-alumine, les particules d'un alliage métallique de dureté élevée. On peut également utiliser des particules de coke, par exemple du coke métallurgique broyé.

Si l'on souhaite recycler les particules solides, comme cela est décrit dans les demandes de brevet précitées, on peut utiliser des moyens pour augmenter la pression statique dans la partie de stockage des particules solides du moyen (STO), par exemple un sas et une source de gaz sous pression (Gp) dont la fonction principale est également de fournir le gaz vecteur de transfert des particules solides dans les éléments de l'installation que l'on souhaite décoker. Le gaz vecteur, notamment dans le cas du vapocraquage, peut être un hydrocarbure léger (C1, C2 par exemple) ou un mélange d'hydrocarbures gazeux dans les conditions d'utilisation, mais sera le plus souvent un gaz contenant une proportion importante de vapeur d'eau voire de la vapeur d'eau seule.

Dans une forme particulière de réalisation l'installation de craquage selon l'invention comporte des moyens permettant d'introduire dans le ou les fours de craquage une charge différente de la charge craquée pendant une partie du fonctionnement de l'installation et de préférence pendant au moins une partie des phases d'introduction des particules solides. On pourra par exemple introduire de l'eau en lieu et place de la charge craquée.

L'invention permet de réduire le coût des moyens de récupération des particules solides d'un facteur 2 à 3 par rapport à la technique antérieure, et d'augmenter la fiabilité en utilisant des vannes de conception plus courante.

Claims (12)

REVENDICATIONS

1 - Installation de craquage thermique en phase vapeur, comprenant - au moins un four (Fi, F2, Fi, Fn) de craquage, comportant des moyens (I) d'introduction de la charge à craquer, - pour chaque four (Fi, F2, Fi, Fn) en aval de celui-ci, au moins un échangeur (T1, T2, Ti, Tn) de trempe indirecte des effluents sortant dudit four, ladite installation comprenant au moins deux échangeurs de trempe indirecte des effluents (T1, T2, Ti, Tn), (TiA, TiB), - en amont de chaque échangeur de trempe indirecte, au moins un moyen (1,

Gp) de transfert de particules solides relié à au moins une conduite (101, 102, 10i, 10n), d'introduction des particules solides, dans le ou les fours et/ou juste en amont des échangeurs de trempe, lesdites conduites comportant chacune, au moins une vanne (Vfl, Vf2, Vfi, Vfn) - au moins un moyen (Cg), commun à l'ensemble des fours et/ou des échangeurs, de séparation d'au moins une partie desdites particules solides, ladite installation étant caractérisée en ce qu'elle comporte en aval du ou des fours (F1, F2, Fi, Fn) au moins deux séparateurs primaires (C1, C2, Ci, Cn), (CiA ou CiB), (Ci étant relatif au four i), effectuant en parallèle sur le courant qui l'alimente la séparation au moins partielle des particules solides de la majeure partie des effluents gazeux dudit courant d'alimentation dudit séparateur, lesdits séparateurs primaires comportant chacun une conduite (31, 321 3i, 3n) de sortie principale de gaz, de diamètre (Dl, D2, Di, Dn), chacune desdites conduites (31, 32, 3i, 3n) étant reliée à un moyen collecteur desdits gaz tel qu'une conduite (4), et lesdits séparateurs primaires comportant également chacun une conduite (61, 62, 6i, 6n) de sortie des particules solides et d'une mineure partie du gaz contenu dans le courant d'alimentation dudit séparateur, chacune desdites conduites (61, 62, 6i, 6n) ayant un diamètre (dol, d2, di, dn) inférieur au diamètre (Di, D2, Di, Dn) de la conduite de sortie gaz correspondante (31, 32, 3i, 3n), chacune desdites conduites (61, 62, 6i, 6n) étant reliée à un moyen collecteur desdites particules solides tel qu'une conduite (7) permettant de convoyer et d'introduire lesdites particules solides dans le moyen (Cg), commun à l'ensemble des fours et/ou des échangeurs, de séparation d'au moins une partie desdites particules solides, ledit moyen (Cg) commun à l'ensemble des fours et/ou des échangeurs comprenant une conduite (5) de sortie des gaz et une conduite (9) de sortie des particules solides reliée à au moins un moyen (STO) de stockage comprenant des moyens d'évacuation et de transfert des particules récupérées.

2 - Installation de craquage selon la revendication 1 comprenant des moyens pour maintenir le moyen (Cg) de séparation à une pression inférieure à la pression des séparateurs primaires (cri, C2, Ci, Cn).

3 - Installation de craquage selon la revendication I ou 2 dans laquelle les particules solides sont introduites dans les fours de craquage, en amont ou à l'entrée de la zone réactionnelle des fours.

4 - Installation de craquage selon la revendication 1 ou 2 dans laquelle les particules solides sont introduites juste en amont de l'échangeur de trempe, en sortie de la zone réactionnelle des fours 5 - Installation de craquage selon l'une des revendications 1 à 4 dans laquelle chaque séparateur primaire (Cl, C2, Ci, Cn) comporte un volume de rétention des solides (S1, S2, Si, Sn) en amont des vannes (V1, V2, Vi, Vn).

6 - Installation de craquage selon l'une des revendications 1 à 5 dans laquelle chaque conduite (61, 62, 6i, 6n) de sortie des particules solides a un diamètre (dl, d2, di, dn) inférieur ou égal à 80 % et de préférence inférieur ou égal à 50 % de la valeur du diamètre (Dl, D2, Di, Dn) de chaque conduite (31, 32, 3i, 3n) de sortie des gaz.

7 - Installation de craquage selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisée en ce qu'elle comporte en amont des moyens (Cg) de séparation communs et en aval des séparateurs primaires (Ci, C2, Ci, Cn), au moins un moyen (I') d'introduction d'un gaz de nature ou de composition différente de la charge introduite dans les fours de craquage.

8 - Installation de craquage selon la revendication 7 dans laquelle le gaz introduit par les moyens (I') est introduit en quantité supérieure aux quantités de gaz sortant des séparateurs primaires (Cl, C2, Ci, Cn) par les conduites (61, 62, 6i, 6n) et possède une teneur en hydrocarbures lourds inférieure à celle du gaz sortant des séparateurs primaires (C1, C2, Ci, Cn).

9 - Installation de craquage selon la revendication 7 ou 8 dans laquelle le gaz introduit par les moyens (I') est choisi dans le groupe formé par la vapeur d'eau, les effluents de craquage d'hydrocarbures ayant moins de 10 atomes de carbone dans leurs molécules.

10 - Installation de craquage selon l'une des revendications 1 à 9 caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens permettant l'injection et l'introduction séquentielle des particules solides en amont d'un nombre limité d'échangeurs de trempe indirecte (Ti, T2, Ti, Tn) coordonnés aux vannes (Vf1, Vf2, Vfi, Vfn), sur le passage des particules solides dans les conduites (lOi, 102, lOi, 10n) 11 - Installation de craquage selon l'une des revendications 1 à 9 caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens permettant l'injection et l'introduction séquentielle des particules solides en amont d'un nombre limité d'échangeurs de trempe indirecte (T1, T2, Ti, Tn) coordonnés aux vannes (Vi,

V2, Vi, Vn) sur le passage des particules solides dans les conduites (61, 62, 6i, 6n) de sortie des particules solides des séparateurs primaires (cri, C2, Ci, Cn).

12 - Installation de craquage selon l'une des revendications 1 à 11 caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens permettant d'introduire dans le ou les fours de craquage une charge différente de la charge craquée pendant une partie du fonctionnement de l'installation et de préférence pendant au moins une partie des phases d'introduction des particules solides.

13 - Utilisation d'une installation selon l'une des revendications 1 à 12 pour le craquage d'hydrocarbures halogénés, de préférence d'hydrocarbures chlorés.

14 - Utilisation d'une installation selon l'une des revendications 1 à 12 pour le vapocraquage d'hydrocarbures ou de coupes hydrocarbonées.