CA3026887A1 - Reacteur catalytique radial multitubulaire - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un réacteur (1) délimité par une calandre (2) s'étendant selon un axe vertical, comprenant : · une enceinte pourvue d'une zone réactionnelle (10) contenant un lit de catalyseur; · au moins un moyen d'entrée (3) d'une charge gazeuse; · au moins un moyen de sortie (4) d'un effluent gazeux produit dans la zone réactionnelle (10); Le réacteur comprend à l'intérieur de la zone réactionnelle (10) au moins deux tubes s'étendant de manière sensiblement verticale sur la hauteur de la zone réactionnelle, les tubes étant perméables à une phase gazeuse et imperméables au catalyseur, chaque tube (9) ayant une extrémité supérieure (11) en communication avec le moyen d'entrée de la charge ou avec le moyen de sortie d'un effluent et une seconde extrémité (12) opposée. Les tubes (9,24) sont supportés à leur extrémité supérieure par un premier plateau (14) qui est solidaire de la calandre (2), par l'intermédiaire d'un ensemble de liaison assurant une liaison de type pivot glissant.
Description
REACTEUR CATALYTIQUE RADIAL MULTITUBULAIRE
La présente invention concerne le domaine des réacteurs pour réaliser des réactions catalytiques et dans lequel a lieu une circulation radiale de la charge à
traiter depuis la périphérie de l'enceinte vers le centre ou depuis le centre de l'enceinte vers sa périphérie.
Dans le cadre de l'invention, on qualifie de "radial" un écoulement des réactifs se faisant à
travers un lit catalytique selon un ensemble de directions correspondant à des rayons orientés depuis la périphérie du réacteur vers le centre du réacteur ou depuis le centre vers la périphérie du réacteur. La présente invention s'applique en particulier à
un écoulement radial d'un réactif sous forme gazeuse et notamment pour des réacteurs radiaux dans lesquels le lit de catalyseur est mobile.
Etat de la technique L'unité la plus représentative de ce type d'écoulement est une unité de reformage régénératif des coupes hydrocarbures de type essences qu'on peut définir comme ayant un intervalle de distillation compris entre 80 et 250 C. Certaines de ces unités à lit radial, dont le reformage régénératif, font appel à un écoulement du catalyseur dit en lit mobile, c'est à dire un écoulement gravitaire lent des particules de catalyseur confinées dans l'enceinte annulaire limitée par une grille externe et une paroi intérieure (par exemple une grille intérieure) correspondant au collecteur central qui récupère les effluents réactionnels.
La charge est généralement introduite par la périphérie extérieure du lit annulaire et traverse le lit catalytique de manière sensiblement perpendiculaire à la direction verticale d'écoulement de ce dernier. Les effluents réactionnels sont alors récupérés dans le collecteur central.
Le lit catalytique est ainsi limité du côté intérieur par une grille intérieure faisant office de collecteur central et du côté extérieur, soit par une autre grille du même type que la grille intérieure, soit par un dispositif consistant en un assemblage d'éléments de grille en forme de coquilles (ou scallop selon la terminologie anglo-saxonne).
Les grilles intérieure et extérieure sont poreuses de manière à permettre du côté de la grille extérieure le passage de la charge dans le lit catalytique annulaire, et du côté de la grille intérieure le passage des effluents de réaction dans le collecteur central.
Pour répondre à l'objectif d'optimisation du volume catalytique à iso-volume de réacteur et à
celui de faciliter les opérations de réparation et d'entretien de tels réacteurs radiaux, la demanderesse a développé un nouveau type de réacteur radial à lit mobile de catalyseur,
La présente invention concerne le domaine des réacteurs pour réaliser des réactions catalytiques et dans lequel a lieu une circulation radiale de la charge à
traiter depuis la périphérie de l'enceinte vers le centre ou depuis le centre de l'enceinte vers sa périphérie.
Dans le cadre de l'invention, on qualifie de "radial" un écoulement des réactifs se faisant à
travers un lit catalytique selon un ensemble de directions correspondant à des rayons orientés depuis la périphérie du réacteur vers le centre du réacteur ou depuis le centre vers la périphérie du réacteur. La présente invention s'applique en particulier à
un écoulement radial d'un réactif sous forme gazeuse et notamment pour des réacteurs radiaux dans lesquels le lit de catalyseur est mobile.
Etat de la technique L'unité la plus représentative de ce type d'écoulement est une unité de reformage régénératif des coupes hydrocarbures de type essences qu'on peut définir comme ayant un intervalle de distillation compris entre 80 et 250 C. Certaines de ces unités à lit radial, dont le reformage régénératif, font appel à un écoulement du catalyseur dit en lit mobile, c'est à dire un écoulement gravitaire lent des particules de catalyseur confinées dans l'enceinte annulaire limitée par une grille externe et une paroi intérieure (par exemple une grille intérieure) correspondant au collecteur central qui récupère les effluents réactionnels.
La charge est généralement introduite par la périphérie extérieure du lit annulaire et traverse le lit catalytique de manière sensiblement perpendiculaire à la direction verticale d'écoulement de ce dernier. Les effluents réactionnels sont alors récupérés dans le collecteur central.
Le lit catalytique est ainsi limité du côté intérieur par une grille intérieure faisant office de collecteur central et du côté extérieur, soit par une autre grille du même type que la grille intérieure, soit par un dispositif consistant en un assemblage d'éléments de grille en forme de coquilles (ou scallop selon la terminologie anglo-saxonne).
Les grilles intérieure et extérieure sont poreuses de manière à permettre du côté de la grille extérieure le passage de la charge dans le lit catalytique annulaire, et du côté de la grille intérieure le passage des effluents de réaction dans le collecteur central.
Pour répondre à l'objectif d'optimisation du volume catalytique à iso-volume de réacteur et à
celui de faciliter les opérations de réparation et d'entretien de tels réacteurs radiaux, la demanderesse a développé un nouveau type de réacteur radial à lit mobile de catalyseur,
2 qui est décrit dans le document FR 2948580, dans lequel la grille extérieure est remplacée par une pluralité de tubes de distribution verticaux immergés au sein du lit catalytique au voisinage de la paroi du réacteur. Un tel ensemble améliore nettement le taux d'utilisation de l'unité tout en permettant une réparation aisée du système en cas de dommages ; la réparation consiste alors en un simple remplacement du ou des tubes endommagés ce qui conduit donc à une meilleure opérabilité du procédé. Cette conception de réacteur contribue également à une meilleure utilisation du volume catalytique. Comme précisé
dans FR
2948580, le système tubulaire peut être utilisé soit en tant que système de distribution de la charge soit de collecte de l'effluent gazeux produit de la réaction catalytique.
On a observé que dans de tels réacteurs radiaux à système tubulaire de distribution et/ou de collecte, les tubes qui s'étendent verticalement sur une hauteur généralement comprise entre 2 et 20m sont soumis à de fortes sollicitations mécaniques (en dilation et/ou en compression) notamment générées par la circulation gravitaire du catalyseur (lorsque le réacteur est à lit mobile de catalyseur) qui exerce ainsi une force de frottement sur les tubes et par les disparités de température dans la zone réactionnelle le réacteur (en opération, en situation de refroidissement, en situation de (re)démarrage ou en cas d'arrêt d'urgence). De telles forces peuvent être par exemple à l'origine du phénomène de flambage des tubes.
Un but de la présente invention est de proposer un réacteur radial à lit mobile ou fixe de catalyseur pour lequel le système tubulaire de distribution et/ou de collecte du fluide gazeux est amélioré en termes de tenue mécanique en présence d'efforts exercés sur les tubes, quelles que soient les conditions de fonctionnement du réacteur.
Résumé de l'invention L'invention a pour objet un réacteur délimité par une calandre s'étendant selon un axe vertical, comprenant :
= une enceinte pourvue d'une zone réactionnelle contenant un lit de catalyseur;
= au moins un moyen d'entrée d'une charge gazeuse;
= au moins un moyen de sortie d'un effluent gazeux produit dans la zone réactionnelle ;
le réacteur comprenant à l'intérieur de la zone réactionnelle :
= au moins deux tubes s'étendant de manière sensiblement verticale sur la hauteur de la zone réactionnelle, les tubes étant perméables à une phase
dans FR
2948580, le système tubulaire peut être utilisé soit en tant que système de distribution de la charge soit de collecte de l'effluent gazeux produit de la réaction catalytique.
On a observé que dans de tels réacteurs radiaux à système tubulaire de distribution et/ou de collecte, les tubes qui s'étendent verticalement sur une hauteur généralement comprise entre 2 et 20m sont soumis à de fortes sollicitations mécaniques (en dilation et/ou en compression) notamment générées par la circulation gravitaire du catalyseur (lorsque le réacteur est à lit mobile de catalyseur) qui exerce ainsi une force de frottement sur les tubes et par les disparités de température dans la zone réactionnelle le réacteur (en opération, en situation de refroidissement, en situation de (re)démarrage ou en cas d'arrêt d'urgence). De telles forces peuvent être par exemple à l'origine du phénomène de flambage des tubes.
Un but de la présente invention est de proposer un réacteur radial à lit mobile ou fixe de catalyseur pour lequel le système tubulaire de distribution et/ou de collecte du fluide gazeux est amélioré en termes de tenue mécanique en présence d'efforts exercés sur les tubes, quelles que soient les conditions de fonctionnement du réacteur.
Résumé de l'invention L'invention a pour objet un réacteur délimité par une calandre s'étendant selon un axe vertical, comprenant :
= une enceinte pourvue d'une zone réactionnelle contenant un lit de catalyseur;
= au moins un moyen d'entrée d'une charge gazeuse;
= au moins un moyen de sortie d'un effluent gazeux produit dans la zone réactionnelle ;
le réacteur comprenant à l'intérieur de la zone réactionnelle :
= au moins deux tubes s'étendant de manière sensiblement verticale sur la hauteur de la zone réactionnelle, les tubes étant perméables à une phase
3 gazeuse et imperméables au catalyseur, chaque tube ayant une extrémité
supérieure en communication avec le moyen d'entrée de la charge ou avec le moyen de sortie d'un effluent.
Les tubes sont supportés à leur extrémité supérieure par un premier plateau qui est solidaire de la calandre, par l'intermédiaire d'un ensemble de liaison assurant une liaison de type pivot glissant.
La mise en oeuvre d'un moyen de liaison entre l'extrémité supérieure du tube et un plateau solidaire de la calandre permet de reprendre les efforts exercés sur le tube et de les transmettre à la calandre. En outre compte tenu du fait que la liaison soit du type pivot glissant, le tube dispose de deux degrés de liberté de mouvement, en translation (glissant) et en rotation autour de l'axe longitudinale (pivot), permettant au tube de mieux répondre aux contraintes en dilation (liées à des différentiels thermiques et/ou frottement) et en contraction (notamment thermique).
Le réacteur selon un mode de réalisation comprend un lit de catalyseur fixe.
Dans un mode de réalisation préféré, le réacteur selon l'invention est un réacteur radial à lit mobile de catalyseur de sorte qu'il comprend en outre au moins un moyen d'entrée du catalyseur pour introduire le catalyseur dans une partie supérieure de la zone réactionnelle et au moins un moyen de sortie du catalyseur débouchant dans une partie inférieure de la zone réactionnelle.
De manière préférée, l'ensemble de liaison comprend un manchon porté par le premier plateau et configuré pour recevoir un tube et le tube et le manchon comprennent respectivement un premier et un second moyen de butée qui coopèrent l'un avec l'autre de manière à limiter le déplacement dudit tube dans le manchon selon une direction verticale descendante. Selon un mode de réalisation, le premier moyen de butée est configuré pour s'appuyer sur l'extrémité supérieure libre du manchon. Selon un autre mode de réalisation, le premier moyen de butée est porté par la surface externe du tube et le second moyen de butée porté par la surface interne du manchon de manière à venir en butée l'un contre l'autre de manière à limiter le déplacement dudit tube dans le manchon selon une direction verticale descendante. Par exemple le moyen de butée peut être une bride ou un ergot.
De manière avantageuse, l'extrémité inférieure des tubes est également supportée soit par la calandre, soit par un second plateau solidaire de la calandre par l'intermédiaire d'un ensemble de liaison assurant une liaison de type pivot glissant.
Le réacteur selon l'invention peut comprendre en outre au moins un moyen de collecte d'un effluent gazeux disposé dans la zone réactionnelle qui est en communication avec le moyen
supérieure en communication avec le moyen d'entrée de la charge ou avec le moyen de sortie d'un effluent.
Les tubes sont supportés à leur extrémité supérieure par un premier plateau qui est solidaire de la calandre, par l'intermédiaire d'un ensemble de liaison assurant une liaison de type pivot glissant.
La mise en oeuvre d'un moyen de liaison entre l'extrémité supérieure du tube et un plateau solidaire de la calandre permet de reprendre les efforts exercés sur le tube et de les transmettre à la calandre. En outre compte tenu du fait que la liaison soit du type pivot glissant, le tube dispose de deux degrés de liberté de mouvement, en translation (glissant) et en rotation autour de l'axe longitudinale (pivot), permettant au tube de mieux répondre aux contraintes en dilation (liées à des différentiels thermiques et/ou frottement) et en contraction (notamment thermique).
Le réacteur selon un mode de réalisation comprend un lit de catalyseur fixe.
Dans un mode de réalisation préféré, le réacteur selon l'invention est un réacteur radial à lit mobile de catalyseur de sorte qu'il comprend en outre au moins un moyen d'entrée du catalyseur pour introduire le catalyseur dans une partie supérieure de la zone réactionnelle et au moins un moyen de sortie du catalyseur débouchant dans une partie inférieure de la zone réactionnelle.
De manière préférée, l'ensemble de liaison comprend un manchon porté par le premier plateau et configuré pour recevoir un tube et le tube et le manchon comprennent respectivement un premier et un second moyen de butée qui coopèrent l'un avec l'autre de manière à limiter le déplacement dudit tube dans le manchon selon une direction verticale descendante. Selon un mode de réalisation, le premier moyen de butée est configuré pour s'appuyer sur l'extrémité supérieure libre du manchon. Selon un autre mode de réalisation, le premier moyen de butée est porté par la surface externe du tube et le second moyen de butée porté par la surface interne du manchon de manière à venir en butée l'un contre l'autre de manière à limiter le déplacement dudit tube dans le manchon selon une direction verticale descendante. Par exemple le moyen de butée peut être une bride ou un ergot.
De manière avantageuse, l'extrémité inférieure des tubes est également supportée soit par la calandre, soit par un second plateau solidaire de la calandre par l'intermédiaire d'un ensemble de liaison assurant une liaison de type pivot glissant.
Le réacteur selon l'invention peut comprendre en outre au moins un moyen de collecte d'un effluent gazeux disposé dans la zone réactionnelle qui est en communication avec le moyen
4 de sortie de l'effluent gazeux. Alternativement le réacteur peut comprendre au moins un moyen de distribution de la charge gazeux disposé dans la zone réactionnelle qui en communication avec le moyen d'entrée de la charge gazeux. Par exemple le moyen de collecte ou de distribution est un tube central, s'étendant de manière sensiblement verticale sur la hauteur de la zone réactionnelle, qui étant perméable à une phase gazeuse et imperméable au catalyseur.
Selon un autre mode de réalisation, le réacteur comprend comme moyen de collecte ou de distribution d'un fluide gazeux une pluralité de tubes perméables à une phase gazeuse et imperméables au catalyseur qui s'étendent de manière sensiblement verticale sur la hauteur de la zone réactionnelle et dans lequel l'extrémité supérieure des tubes est supportée par le premier plateau par l'intermédiaire d'un ensemble de liaison assurant une liaison de type pivot glissant.
Description détaillée de l'invention Les autres caractéristiques et avantages de l'invention vont apparaître à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre uniquement illustratif et non limitatif, et à laquelle sont annexées :
= la figure 1 est une vue en perspective incluant une coupe partielle de la section supérieure d'un réacteur radial à lit mobile selon l'invention;
= la figure 2 est une vue en perspective incluant une coupe partielle de la section inférieure d'un réacteur radial à lit mobile selon l'invention;
= la figure 3 est une vue détaillée d'un ensemble de liaison mise en oeuvre dans un réacteur selon l'invention;
= la figure 4 est une vue en coupe d'un autre mode de réalisation d'un ensemble de liaison;
= la figure 5 est une vue en coupe d'un second mode de réalisation d'un réacteur selon l'invention.
Généralement, des éléments identiques sont dénotés par les mêmes références dans les figures.
Un premier mode de réalisation d'un réacteur radial à lit mobile selon l'invention est décrit en référence aux figures 1 et 2. Cependant il faut noter que le réacteur selon l'invention peut également être un réacteur radial à lit fixe de catalyseur.
Le réacteur catalytique 1 à flux radial selon l'invention qui se présente sous la forme d'une bonbonne, formée par une calandre 2, délimitant une enceinte cylindrique qui s'étend selon un axe de symétrie sensiblement vertical (AZ).
La calandre 2 comporte dans sa partie supérieure un premier orifice 3 et dans sa partie
Selon un autre mode de réalisation, le réacteur comprend comme moyen de collecte ou de distribution d'un fluide gazeux une pluralité de tubes perméables à une phase gazeuse et imperméables au catalyseur qui s'étendent de manière sensiblement verticale sur la hauteur de la zone réactionnelle et dans lequel l'extrémité supérieure des tubes est supportée par le premier plateau par l'intermédiaire d'un ensemble de liaison assurant une liaison de type pivot glissant.
Description détaillée de l'invention Les autres caractéristiques et avantages de l'invention vont apparaître à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre uniquement illustratif et non limitatif, et à laquelle sont annexées :
= la figure 1 est une vue en perspective incluant une coupe partielle de la section supérieure d'un réacteur radial à lit mobile selon l'invention;
= la figure 2 est une vue en perspective incluant une coupe partielle de la section inférieure d'un réacteur radial à lit mobile selon l'invention;
= la figure 3 est une vue détaillée d'un ensemble de liaison mise en oeuvre dans un réacteur selon l'invention;
= la figure 4 est une vue en coupe d'un autre mode de réalisation d'un ensemble de liaison;
= la figure 5 est une vue en coupe d'un second mode de réalisation d'un réacteur selon l'invention.
Généralement, des éléments identiques sont dénotés par les mêmes références dans les figures.
Un premier mode de réalisation d'un réacteur radial à lit mobile selon l'invention est décrit en référence aux figures 1 et 2. Cependant il faut noter que le réacteur selon l'invention peut également être un réacteur radial à lit fixe de catalyseur.
Le réacteur catalytique 1 à flux radial selon l'invention qui se présente sous la forme d'une bonbonne, formée par une calandre 2, délimitant une enceinte cylindrique qui s'étend selon un axe de symétrie sensiblement vertical (AZ).
La calandre 2 comporte dans sa partie supérieure un premier orifice 3 et dans sa partie
5 inférieure un second orifice 4 qui sont respectivement des moyens d'entrée de la charge à
traiter et des moyens de sortie des effluents produits de la réaction catalytique. Il est également possible d'utiliser le premier orifice 3 comme moyen de sortie de l'effluent et second orifice 4 comme moyen d'entrée de la charge. La calandre 2 délimite une enceinte qui contient une zone réactionnelle 10.
Les premier et second orifices 3,4, situés respectivement au-dessus et en-dessous de la zone réactionnelle 10, sont entourés d'une tubulure 5,6 qui permet ainsi la connexion de la calandre à un système de tuyauterie d'entrée et de sortie de fluide.
Comme indiqué sur la figure 1, la partie supérieure de la calandre 2 est traversée par une pluralité de tubes (également appelé jambe) d'introduction 7 du catalyseur qui débouchent dans la partie supérieure de l'enceinte et dans la zone réactionnelle 10. La calandre comprend en outre une pluralité de tubes de d'évacuation (ou de soutirage) 8 du catalyseur disposés dans la partie inférieure de l'enceinte. Les tubes de d'évacuation (ou de soutirage) 8 du catalyseur plongent dans le fond de la zone réactionnelle 10 et débouchent à l'extérieur du réacteur 1. Le catalyseur qui est distribué dans la zone réactionnelle 10 se présente sous forme de particules par exemple sphérique de diamètre généralement compris entre 1 à 5 mm. Bien entendu, le catalyseur peut prendre d'autres formes telles que par exemple de granulé cylindrique simple, ou de forme multilobée par exemple trilobée ou quadrilobée.
Lorsque le réacteur est en opération, le catalyseur introduit par le sommet du réacteur via les jambes 7 s'écoule de manière gravitaire dans la zone réactionnelle 10 et est évacué par les jambes 8.
Selon la présente invention, le réacteur 1 comprend une pluralité de tubes 9 qui sont immergé dans la zone réactionnelle 10. Les tubes 9 s'étendent dans la zone réactionnelle 10 selon une direction sensiblement verticale, de préférence sensiblement parallèle à l'axe de symétrie AZ, et sur au moins 80% de la hauteur de la zone réactionnelle 10. La fonction des tubes 9 est de permettre soit l'introduction de la charge (on parlera alors de tube de distribution de la charge) soit la collecte de l'effluent réactionnel (on parlera alors de tube de collecte). Les tubes 9 sont conçus de manière à être perméables à un fluide gazeux et imperméables au catalyseur. Les tubes 9 peuvent se présenter par exemple sous la forme d'un tube pourvu d'ouvertures dont la dimension est inférieure à la taille des particules de
traiter et des moyens de sortie des effluents produits de la réaction catalytique. Il est également possible d'utiliser le premier orifice 3 comme moyen de sortie de l'effluent et second orifice 4 comme moyen d'entrée de la charge. La calandre 2 délimite une enceinte qui contient une zone réactionnelle 10.
Les premier et second orifices 3,4, situés respectivement au-dessus et en-dessous de la zone réactionnelle 10, sont entourés d'une tubulure 5,6 qui permet ainsi la connexion de la calandre à un système de tuyauterie d'entrée et de sortie de fluide.
Comme indiqué sur la figure 1, la partie supérieure de la calandre 2 est traversée par une pluralité de tubes (également appelé jambe) d'introduction 7 du catalyseur qui débouchent dans la partie supérieure de l'enceinte et dans la zone réactionnelle 10. La calandre comprend en outre une pluralité de tubes de d'évacuation (ou de soutirage) 8 du catalyseur disposés dans la partie inférieure de l'enceinte. Les tubes de d'évacuation (ou de soutirage) 8 du catalyseur plongent dans le fond de la zone réactionnelle 10 et débouchent à l'extérieur du réacteur 1. Le catalyseur qui est distribué dans la zone réactionnelle 10 se présente sous forme de particules par exemple sphérique de diamètre généralement compris entre 1 à 5 mm. Bien entendu, le catalyseur peut prendre d'autres formes telles que par exemple de granulé cylindrique simple, ou de forme multilobée par exemple trilobée ou quadrilobée.
Lorsque le réacteur est en opération, le catalyseur introduit par le sommet du réacteur via les jambes 7 s'écoule de manière gravitaire dans la zone réactionnelle 10 et est évacué par les jambes 8.
Selon la présente invention, le réacteur 1 comprend une pluralité de tubes 9 qui sont immergé dans la zone réactionnelle 10. Les tubes 9 s'étendent dans la zone réactionnelle 10 selon une direction sensiblement verticale, de préférence sensiblement parallèle à l'axe de symétrie AZ, et sur au moins 80% de la hauteur de la zone réactionnelle 10. La fonction des tubes 9 est de permettre soit l'introduction de la charge (on parlera alors de tube de distribution de la charge) soit la collecte de l'effluent réactionnel (on parlera alors de tube de collecte). Les tubes 9 sont conçus de manière à être perméables à un fluide gazeux et imperméables au catalyseur. Les tubes 9 peuvent se présenter par exemple sous la forme d'un tube pourvu d'ouvertures dont la dimension est inférieure à la taille des particules de
6 catalyseur ou encore sous la forme d'une grille du type "Johnson" connue de l'homme du métier. Les tubes 9 sont de préférence de section circulaire. Cependant, la section des tubes peut prendre différentes formes, par exemple rectangulaire ou carrée.
En référence à la figure 1, le réacteur 1 comprend également à l'intérieur de la zone réactionnelle 10, une zone cylindrique centrale délimitée par un tube 13 perméable à un fluide gazeux et imperméable au catalyseur. Le tube central s'étend selon une direction sensiblement verticale, de préférence sensiblement parallèle à l'axe de symétrie (AZ) sur au moins 80% de la hauteur de la zone réactionnelle 10. Le rôle du tube central 13 est soit de permettre la collecte de l'effluent soit la distribution de la charge en fonction du rôle affecté
aux tubes 9. Ainsi lorsque que les tubes 9 sont utilisés pour distribuer la charge, le tube central 13 fait office de tube collecteur d'effluent. Inversement, lorsque que les tubes 9 sont utilisés pour collecter l'effluent réactionnel, le tube central 13 est un tube de distribution de la charge.
Selon un premier mode de fonctionnement dans lequel les tubes 9 sont utilisés comme moyens de distribution de la charge qui est introduite par l'orifice supérieure 3 de la calandre et dans lequel le tube central est employé comme tube collecteur de l'effluent gazeux, la première extrémité supérieure 11 des tubes 9 sont ouverts pour être en communication avec l'orifice 3 tandis que leur seconde extrémité inférieure 12 est fermée de manière à empêcher le passage de la charge gazeux par ladite seconde extrémité. Dans ce cas également, l'extrémité supérieure du tube central 13 est fermée tandis que l'extrémité
inférieure est ouverte pour communiquer avec l'orifice 4 disposé dans le fond du réacteur permettant l'évacuation de l'effluent gazeux.
Dans un second mode de fonctionnement dans lequel les tubes 9 sont utilisés comme moyen de collecte de l'effluent gazeux et le tube central 13 sert de moyen de distribution de la charge et dans lequel la charge est introduite par le fond du réacteur via l'orifice 4 et l'effluent est soutiré hors du réacteur par l'orifice supérieur 3, l'extrémité
inférieure des tubes 9 et l'extrémité supérieure du tube central 13 sont fermées.
Dans un troisième mode de fonctionnement dans lequel les tubes 9 sont utilisés comme moyen de distribution de la charge et le tube central 13 sert de moyen de collecte de l'effluent gazeux et dans lequel la charge est introduite par le fond du réacteur via l'orifice 4 et l'effluent est soutiré hors du réacteur par l'orifice supérieur 3, l'extrémité supérieure des tubes 9 et l'extrémité inférieure du tube central 13 sont fermées.
Selon un quatrième mode de fonctionnement, les tubes 9 font office de moyens de collecte de l'effluent gazeux, le tube central 3 est mis en oeuvre en tant que moyen de distribution de
En référence à la figure 1, le réacteur 1 comprend également à l'intérieur de la zone réactionnelle 10, une zone cylindrique centrale délimitée par un tube 13 perméable à un fluide gazeux et imperméable au catalyseur. Le tube central s'étend selon une direction sensiblement verticale, de préférence sensiblement parallèle à l'axe de symétrie (AZ) sur au moins 80% de la hauteur de la zone réactionnelle 10. Le rôle du tube central 13 est soit de permettre la collecte de l'effluent soit la distribution de la charge en fonction du rôle affecté
aux tubes 9. Ainsi lorsque que les tubes 9 sont utilisés pour distribuer la charge, le tube central 13 fait office de tube collecteur d'effluent. Inversement, lorsque que les tubes 9 sont utilisés pour collecter l'effluent réactionnel, le tube central 13 est un tube de distribution de la charge.
Selon un premier mode de fonctionnement dans lequel les tubes 9 sont utilisés comme moyens de distribution de la charge qui est introduite par l'orifice supérieure 3 de la calandre et dans lequel le tube central est employé comme tube collecteur de l'effluent gazeux, la première extrémité supérieure 11 des tubes 9 sont ouverts pour être en communication avec l'orifice 3 tandis que leur seconde extrémité inférieure 12 est fermée de manière à empêcher le passage de la charge gazeux par ladite seconde extrémité. Dans ce cas également, l'extrémité supérieure du tube central 13 est fermée tandis que l'extrémité
inférieure est ouverte pour communiquer avec l'orifice 4 disposé dans le fond du réacteur permettant l'évacuation de l'effluent gazeux.
Dans un second mode de fonctionnement dans lequel les tubes 9 sont utilisés comme moyen de collecte de l'effluent gazeux et le tube central 13 sert de moyen de distribution de la charge et dans lequel la charge est introduite par le fond du réacteur via l'orifice 4 et l'effluent est soutiré hors du réacteur par l'orifice supérieur 3, l'extrémité
inférieure des tubes 9 et l'extrémité supérieure du tube central 13 sont fermées.
Dans un troisième mode de fonctionnement dans lequel les tubes 9 sont utilisés comme moyen de distribution de la charge et le tube central 13 sert de moyen de collecte de l'effluent gazeux et dans lequel la charge est introduite par le fond du réacteur via l'orifice 4 et l'effluent est soutiré hors du réacteur par l'orifice supérieur 3, l'extrémité supérieure des tubes 9 et l'extrémité inférieure du tube central 13 sont fermées.
Selon un quatrième mode de fonctionnement, les tubes 9 font office de moyens de collecte de l'effluent gazeux, le tube central 3 est mis en oeuvre en tant que moyen de distribution de
7 la charge gazeux et dans lequel la charge est introduite par l'orifice supérieur 3 et l'effluent est évacué hors du réacteur par l'orifice inférieur 4. Dans ce cas, l'extrémité supérieure des tubes 9 et l'extrémité inférieure du tube central sont fermées.
En référence à la figure 1, on constate que dans sa partie supérieure le réacteur est équipé
d'un plateau 14 solidaire de la calandre 2 de manière à définir au-dessus de la zone réactionnelle 10 une zone 15 de confinement d'un fluide gazeux, soit la charge gazeuse soit l'effluent gazeux. Le plateau supérieur 14 est étanche aux particules de catalyseur et aux gaz circulant dans la zone de confinement 15 et dans la zone réactionnelle 10.
Dans ce mode de réalisation, les jambes d'introduction du catalyseur 7 sont supportées par le plateau supérieur 14 et sont agencées de manière à ce que leur extrémité
libre ouverte débouche dans la partie supérieure de la zone réactionnelle 10 située sous le plateau supérieur 14. Selon l'invention, les tubes 9 (de distribution de la charge ou de collecte de l'effluent) sont supportés par le plateau supérieur 14 et le traversent de sorte que leur extrémité supérieure 11 débouche au-dessus du plateau supérieur, dans la zone de 1 5 confinement d'un fluide gazeux 15. Conformément à l'invention, les tube 9 sont supportés au niveau de leur extrémité supérieure par le plateau 14, par l'intermédiaire d'un ensemble de liaison assurant une liaison de type pivot glissant qui est décrit plus en détail ci-après.
En référence à la figure 1, on notera que le plateau supérieur 14 comprend une partie en tronc de cône inversé 17 (i.e. le sommet du cône est dirigé vers le fond du réacteur) dont la base circulaire a un diamètre inférieur à celui de l'enceinte et une jupe circulaire 18 qui assure la liaison de la partie tronconique 17 à la calandre 2. La jupe circulaire 18 est de pente descendante en direction du fond du réacteur 1. On remarque également que la base du cône est reliée à la jupe circulaire 18 au moyen d'un méplat 19 annulaire qui supporte les tubes de distribution 7 du catalyseur. Dans le mode de réalisation représenté
à la figure 1, la jupe 18 est prolongée par une portion annulaire 20 s'étendant selon l'axe vertical qui est reliée au méplat 19. Ainsi le plateau supérieur comporte une portion 21 en forme d'entonnoir.
Le catalyseur qui est introduit par les jambes de distribution 7 passe dans la portion annulaire cylindrique 20 puis est dispersé dans la seconde zone annulaire tronconique de l'entonnoir 21. Alternativement, la jupe 18 du plateau 14 peut être directement reliée au méplat 19. Ces modes de réalisation du plateau supérieur 14 avec des sections coniques présentent l'avantage d'améliorer la dispersion du catalyseur en évitant la formation d'un angle de talus et ainsi limiter la formation de poches de gaz dans la section réactionnelle.
Dans le cadre de l'invention et de manière alternative, la jupe 18 peut s'étendre dans un plan essentiellement horizontal, c'est-à-dire perpendiculaire à l'axe vertical (AZ).
En référence à la figure 1, on constate que dans sa partie supérieure le réacteur est équipé
d'un plateau 14 solidaire de la calandre 2 de manière à définir au-dessus de la zone réactionnelle 10 une zone 15 de confinement d'un fluide gazeux, soit la charge gazeuse soit l'effluent gazeux. Le plateau supérieur 14 est étanche aux particules de catalyseur et aux gaz circulant dans la zone de confinement 15 et dans la zone réactionnelle 10.
Dans ce mode de réalisation, les jambes d'introduction du catalyseur 7 sont supportées par le plateau supérieur 14 et sont agencées de manière à ce que leur extrémité
libre ouverte débouche dans la partie supérieure de la zone réactionnelle 10 située sous le plateau supérieur 14. Selon l'invention, les tubes 9 (de distribution de la charge ou de collecte de l'effluent) sont supportés par le plateau supérieur 14 et le traversent de sorte que leur extrémité supérieure 11 débouche au-dessus du plateau supérieur, dans la zone de 1 5 confinement d'un fluide gazeux 15. Conformément à l'invention, les tube 9 sont supportés au niveau de leur extrémité supérieure par le plateau 14, par l'intermédiaire d'un ensemble de liaison assurant une liaison de type pivot glissant qui est décrit plus en détail ci-après.
En référence à la figure 1, on notera que le plateau supérieur 14 comprend une partie en tronc de cône inversé 17 (i.e. le sommet du cône est dirigé vers le fond du réacteur) dont la base circulaire a un diamètre inférieur à celui de l'enceinte et une jupe circulaire 18 qui assure la liaison de la partie tronconique 17 à la calandre 2. La jupe circulaire 18 est de pente descendante en direction du fond du réacteur 1. On remarque également que la base du cône est reliée à la jupe circulaire 18 au moyen d'un méplat 19 annulaire qui supporte les tubes de distribution 7 du catalyseur. Dans le mode de réalisation représenté
à la figure 1, la jupe 18 est prolongée par une portion annulaire 20 s'étendant selon l'axe vertical qui est reliée au méplat 19. Ainsi le plateau supérieur comporte une portion 21 en forme d'entonnoir.
Le catalyseur qui est introduit par les jambes de distribution 7 passe dans la portion annulaire cylindrique 20 puis est dispersé dans la seconde zone annulaire tronconique de l'entonnoir 21. Alternativement, la jupe 18 du plateau 14 peut être directement reliée au méplat 19. Ces modes de réalisation du plateau supérieur 14 avec des sections coniques présentent l'avantage d'améliorer la dispersion du catalyseur en évitant la formation d'un angle de talus et ainsi limiter la formation de poches de gaz dans la section réactionnelle.
Dans le cadre de l'invention et de manière alternative, la jupe 18 peut s'étendre dans un plan essentiellement horizontal, c'est-à-dire perpendiculaire à l'axe vertical (AZ).
8 Bien entendu le plateau supérieur 14 peut prendre d'autres configurations telle que par exemple comme indiqué sur la figure 5 un disque qui comprend des orifices par lesquels traversent les tubes de distribution du catalyseur 7 et les tubes de distribution de la charge ou de collecte de l'effluent 9.
La figure 2 représente un mode de réalisation préféré du réacteur dans lequel l'extrémité
inférieure du tube (de distribution de la charge ou de collecte de l'effluent)
La figure 2 représente un mode de réalisation préféré du réacteur dans lequel l'extrémité
inférieure du tube (de distribution de la charge ou de collecte de l'effluent)
9 est également connectée à la calandre 2 par un ensemble de liaison 22 assurant une liaison du type pivot glissant incluant un moyen de liaison directement monté sur la calandre 2.
Alternativement, les moyens de liaison coopérant avec l'extrémité inférieure des tubes peuvent être supportés par une plaque inférieure solidaire de la calandre et disposée dans la section inférieure du réacteur (voir figure 5).
L'ensemble de liaison type pivot glissant assurant la liaison entre un tube 9 (de distribution ou de collecte) et le plateau supérieur 14 est détaillé dans les figures 3 et 4. La fonction de l'ensemble de liaison est de supporter axialement le tube 9 et de permettre également la reprise des efforts exercés sur le tube 9 par le catalyseur lors de son déplacement gravitaire.
Conformément à l'invention, l'ensemble de liaison offre deux degrés de liberté
pour le tube 9, à savoir en translation selon l'axe vertical du tube et en rotation autour de l'axe vertical du tube.
L'ensemble de liaison comporte un manchon 16, fixé au plateau supérieur 14, et dont le diamètre (ou section) intérieur est supérieur au diamètre (ou section) extérieur du tube 9 de sorte que le tube 9 soit apte à glisser à l'intérieur du manchon 16.
L'ensemble de liaison comprend également un premier moyen de butée 23 et un second moyen de butée 24 portés respectivement par le tube 9 et le manchon 16, les premier et second moyens de butée coopérant l'un avec l'autre de manière à limiter le déplacement du tube dans le manchon selon une direction verticale descendante. Selon l'invention les manchons 16 traversant le plateau 14 peuvent être solidarisés audit plateau supérieur par vissage ou soudés.
Dans le mode de réalisation de la figure 3, le tube 9, à son extrémité libre supérieure porte une bride (ou collerette) circulaire 23 apte buter contre l'extrémité libre supérieure 24 du manchon 16 de manière à limiter le déplacement du tube 9 dans le manchon 16 dans selon une direction verticale descendante sensiblement parallèle à l'axe (AZ).
La figure 4 décrit un autre mode de réalisation de l'ensemble de liaison pivot glissant dans lequel le premier moyen de butée 23 est porté par la surface externe du tube 9 et le second moyen de butée 24 est porté par la surface interne du manchon 16.
Les tubes 9 présentent un secteur (ou fenêtre) de distribution ou de collecte d'angle a qui est généralement compris entre 30 et 360 , et préférentiellement compris entre 30 et 180 . Dans le cas où le secteur de distribution ou de collecte n'est pas ouvert sur toute la circonférence du tube (c'est-à-dire où l'angle a est égal à 360 ), on peut prévoir des moyens d'indexation entre le tube et le manchon de manière à orienter le secteur au sein de la zone réactionnelle
Alternativement, les moyens de liaison coopérant avec l'extrémité inférieure des tubes peuvent être supportés par une plaque inférieure solidaire de la calandre et disposée dans la section inférieure du réacteur (voir figure 5).
L'ensemble de liaison type pivot glissant assurant la liaison entre un tube 9 (de distribution ou de collecte) et le plateau supérieur 14 est détaillé dans les figures 3 et 4. La fonction de l'ensemble de liaison est de supporter axialement le tube 9 et de permettre également la reprise des efforts exercés sur le tube 9 par le catalyseur lors de son déplacement gravitaire.
Conformément à l'invention, l'ensemble de liaison offre deux degrés de liberté
pour le tube 9, à savoir en translation selon l'axe vertical du tube et en rotation autour de l'axe vertical du tube.
L'ensemble de liaison comporte un manchon 16, fixé au plateau supérieur 14, et dont le diamètre (ou section) intérieur est supérieur au diamètre (ou section) extérieur du tube 9 de sorte que le tube 9 soit apte à glisser à l'intérieur du manchon 16.
L'ensemble de liaison comprend également un premier moyen de butée 23 et un second moyen de butée 24 portés respectivement par le tube 9 et le manchon 16, les premier et second moyens de butée coopérant l'un avec l'autre de manière à limiter le déplacement du tube dans le manchon selon une direction verticale descendante. Selon l'invention les manchons 16 traversant le plateau 14 peuvent être solidarisés audit plateau supérieur par vissage ou soudés.
Dans le mode de réalisation de la figure 3, le tube 9, à son extrémité libre supérieure porte une bride (ou collerette) circulaire 23 apte buter contre l'extrémité libre supérieure 24 du manchon 16 de manière à limiter le déplacement du tube 9 dans le manchon 16 dans selon une direction verticale descendante sensiblement parallèle à l'axe (AZ).
La figure 4 décrit un autre mode de réalisation de l'ensemble de liaison pivot glissant dans lequel le premier moyen de butée 23 est porté par la surface externe du tube 9 et le second moyen de butée 24 est porté par la surface interne du manchon 16.
Les tubes 9 présentent un secteur (ou fenêtre) de distribution ou de collecte d'angle a qui est généralement compris entre 30 et 360 , et préférentiellement compris entre 30 et 180 . Dans le cas où le secteur de distribution ou de collecte n'est pas ouvert sur toute la circonférence du tube (c'est-à-dire où l'angle a est égal à 360 ), on peut prévoir des moyens d'indexation entre le tube et le manchon de manière à orienter le secteur au sein de la zone réactionnelle
10.
Un autre mode de réalisation d'un réacteur 1 selon l'invention est représenté
de manière schématique à la figure 5. Ce mode diffère de celui de la figure 1 par l'absence de tube central 13 qui est remplacé par une pluralité de tubes verticaux 25 qui s'étendent dans la section réactionnelle 10 du réacteur. En référence à la figure 5, les tubes verticaux 25 traversent le plateau supérieur 14 de sorte que leur extrémité supérieure débouche dans la zone de confinement 15 d'un fluide gazeux. Les tubes verticaux 25 sont par ailleurs reliés au plateau supérieur 14 par l'intermédiaire un ensemble de liaison identique à
celui mis en oeuvre pour les tubes 9. Ainsi l'ensemble de liaison comprend un manchon 16, solidaire du plateau supérieur 14, apte à recevoir le tube 25. Le tube 25 et le manchon 16 comportent également des moyens de butée coopérant entre eux afin de limiter le déplacement du tube selon une direction verticale descendante. Le réacteur de la figure 5 est équipé
également d'un plateau inférieur 26 solidaire de la calandre 2 qui supporte les tubes 20 verticaux 9 et 24 au niveau de leur extrémité inférieure. Le plateau inférieur 26 est étanche au catalyseur et au gaz. Plus précisément, la section inférieure des tubes 9 et 25 traverse le plateau inférieur 25 de sorte que leur extrémité inférieure débouche au-dessous dudit plateau dans une zone de confinement 27 d'un fluide gazeux (la charge ou l'effluent).
De préférence, l'extrémité inférieure des tubes 9 et 25 est connectée au plateau inférieur 26 25 via un ensemble de liaison pivot-glissant, au moyen d'un manchon 28 apte à
recevoir l'extrémité libre inférieure des tubes 9 et 25. De façon optionnelle, le manchon 28 peut comporter des moyens de butée qui coopère avec des moyens de butée portés par le tube 9,25 de manière à limiter le déplacement vertical des tubes. Ces moyens de liaison inférieurs permettent une reprise supplémentaire des efforts pour éviter que ladite extrémité inférieure des tubes ne s'appuie directement sur le lit catalytique et pour garantir une position axiale stable dans la zone réactionnelle. Dans ce mode de réalisation, par exemple les tubes 9 assurent la fonction de distribution de la charge gazeuse tandis que les tubes 25 assurent la fonction de collecte de l'effluent gazeux. On notera que dans ce mode de réalisation, tous les tubes sont ouverts à l'une de leurs extrémités et fermés à l'autre extrémité
opposée. Par exemple lorsque la charge est introduite par l'orifice supérieur 3 du réacteur et que l'effluent est soutiré en fond du réacteur par l'orifice, les tubes dits "de distribution" de la charge sont ouverts à leur extrémité supérieure et fermés à leur extrémité inférieure alors que les tubes dits "de collecte" de l'effluent sont ouverts à leur extrémité inférieure et fermés à leur 5 extrémité supérieure. Inversement, lorsque la charge gazeuse est introduite par le fond du réacteur via l'orifice 4 et que l'effluent réactionnel est soutiré par l'orifice supérieur 3, les tubes dits "de distribution" de la charge sont ouverts à leur extrémité
inférieure et fermés à
leur extrémité supérieure tandis que les tubes dits "de collecte" de l'effluent sont ouverts à
leur extrémité supérieure et fermés à leur extrémité inférieure.
10 A titre d'exemple le principe de mise en oeuvre du réacteur à lit mobile de catalyseur selon l'invention est maintenant décrit en référence à la figure 5 et dans un mode de fonctionnement dans lequel la charge gazeuse est envoyée en tête du réacteur et l'effluent est collecté en fond du réacteur.
La charge gazeuse d'hydrocarbures est envoyée dans le réacteur 1 à travers l'orifice supérieur 3 et remplit le volume de confinement 15 délimité par la calandre et le plateau supérieur 14. La charge est amenée dans la zone réactionnelle 10 au moyen des tubes de distribution 9 verticaux via l'ouverture supérieure 11 débouchant dans la zone de confinement 15. La charge circule dans les tubes de distribution 9 et diffuse radialement à
travers les tubes de distribution, perméables au fluide gazeux et imperméables aux particules de catalyseur, dans la zone réactionnelle 10.
Quant au catalyseur, il est envoyé en continu dans la zone réactionnelle 10, via les tubes (ou jambes) de distribution du catalyseur 7 dont l'extrémité libre débouche dans la zone réactionnelle 10, de manière gravitaire à une vitesse relativement faible (de l'ordre du mètre par heure). Le catalyseur remplit ainsi la zone réactionnelle 10 et est par ailleurs continuellement soutiré de la zone réactionnelle 10 et évacué hors du réacteur par l'intermédiaire des tubes (ou jambes) de sortie du catalyseur 8. Le catalyseur qui se répartit alors de manière uniforme pour occuper le volume de la zone réactionnelle 10 rentre en contact avec la charge gazeuse pour réaliser la réaction de conversion catalytique et produire un effluent réactionnel. L'effluent réactionnel est collecté par les tubes de collecte de l'effluent 25 qui sont perméables à l'effluent réactionnel et imperméables au catalyseur.
L'effluent diffuse radialement dans les tubes de collecte de l'effluent 25 et est conduit dans l'espace de confinement de l'effluent 27 situé en-dessous du plateau inférieur 26. L'effluent s'évacue du réacteur par l'orifice 4 de sortie de l'effluent qui est en communication avec l'espace de confinement 27 de l'effluent.
Un autre mode de réalisation d'un réacteur 1 selon l'invention est représenté
de manière schématique à la figure 5. Ce mode diffère de celui de la figure 1 par l'absence de tube central 13 qui est remplacé par une pluralité de tubes verticaux 25 qui s'étendent dans la section réactionnelle 10 du réacteur. En référence à la figure 5, les tubes verticaux 25 traversent le plateau supérieur 14 de sorte que leur extrémité supérieure débouche dans la zone de confinement 15 d'un fluide gazeux. Les tubes verticaux 25 sont par ailleurs reliés au plateau supérieur 14 par l'intermédiaire un ensemble de liaison identique à
celui mis en oeuvre pour les tubes 9. Ainsi l'ensemble de liaison comprend un manchon 16, solidaire du plateau supérieur 14, apte à recevoir le tube 25. Le tube 25 et le manchon 16 comportent également des moyens de butée coopérant entre eux afin de limiter le déplacement du tube selon une direction verticale descendante. Le réacteur de la figure 5 est équipé
également d'un plateau inférieur 26 solidaire de la calandre 2 qui supporte les tubes 20 verticaux 9 et 24 au niveau de leur extrémité inférieure. Le plateau inférieur 26 est étanche au catalyseur et au gaz. Plus précisément, la section inférieure des tubes 9 et 25 traverse le plateau inférieur 25 de sorte que leur extrémité inférieure débouche au-dessous dudit plateau dans une zone de confinement 27 d'un fluide gazeux (la charge ou l'effluent).
De préférence, l'extrémité inférieure des tubes 9 et 25 est connectée au plateau inférieur 26 25 via un ensemble de liaison pivot-glissant, au moyen d'un manchon 28 apte à
recevoir l'extrémité libre inférieure des tubes 9 et 25. De façon optionnelle, le manchon 28 peut comporter des moyens de butée qui coopère avec des moyens de butée portés par le tube 9,25 de manière à limiter le déplacement vertical des tubes. Ces moyens de liaison inférieurs permettent une reprise supplémentaire des efforts pour éviter que ladite extrémité inférieure des tubes ne s'appuie directement sur le lit catalytique et pour garantir une position axiale stable dans la zone réactionnelle. Dans ce mode de réalisation, par exemple les tubes 9 assurent la fonction de distribution de la charge gazeuse tandis que les tubes 25 assurent la fonction de collecte de l'effluent gazeux. On notera que dans ce mode de réalisation, tous les tubes sont ouverts à l'une de leurs extrémités et fermés à l'autre extrémité
opposée. Par exemple lorsque la charge est introduite par l'orifice supérieur 3 du réacteur et que l'effluent est soutiré en fond du réacteur par l'orifice, les tubes dits "de distribution" de la charge sont ouverts à leur extrémité supérieure et fermés à leur extrémité inférieure alors que les tubes dits "de collecte" de l'effluent sont ouverts à leur extrémité inférieure et fermés à leur 5 extrémité supérieure. Inversement, lorsque la charge gazeuse est introduite par le fond du réacteur via l'orifice 4 et que l'effluent réactionnel est soutiré par l'orifice supérieur 3, les tubes dits "de distribution" de la charge sont ouverts à leur extrémité
inférieure et fermés à
leur extrémité supérieure tandis que les tubes dits "de collecte" de l'effluent sont ouverts à
leur extrémité supérieure et fermés à leur extrémité inférieure.
10 A titre d'exemple le principe de mise en oeuvre du réacteur à lit mobile de catalyseur selon l'invention est maintenant décrit en référence à la figure 5 et dans un mode de fonctionnement dans lequel la charge gazeuse est envoyée en tête du réacteur et l'effluent est collecté en fond du réacteur.
La charge gazeuse d'hydrocarbures est envoyée dans le réacteur 1 à travers l'orifice supérieur 3 et remplit le volume de confinement 15 délimité par la calandre et le plateau supérieur 14. La charge est amenée dans la zone réactionnelle 10 au moyen des tubes de distribution 9 verticaux via l'ouverture supérieure 11 débouchant dans la zone de confinement 15. La charge circule dans les tubes de distribution 9 et diffuse radialement à
travers les tubes de distribution, perméables au fluide gazeux et imperméables aux particules de catalyseur, dans la zone réactionnelle 10.
Quant au catalyseur, il est envoyé en continu dans la zone réactionnelle 10, via les tubes (ou jambes) de distribution du catalyseur 7 dont l'extrémité libre débouche dans la zone réactionnelle 10, de manière gravitaire à une vitesse relativement faible (de l'ordre du mètre par heure). Le catalyseur remplit ainsi la zone réactionnelle 10 et est par ailleurs continuellement soutiré de la zone réactionnelle 10 et évacué hors du réacteur par l'intermédiaire des tubes (ou jambes) de sortie du catalyseur 8. Le catalyseur qui se répartit alors de manière uniforme pour occuper le volume de la zone réactionnelle 10 rentre en contact avec la charge gazeuse pour réaliser la réaction de conversion catalytique et produire un effluent réactionnel. L'effluent réactionnel est collecté par les tubes de collecte de l'effluent 25 qui sont perméables à l'effluent réactionnel et imperméables au catalyseur.
L'effluent diffuse radialement dans les tubes de collecte de l'effluent 25 et est conduit dans l'espace de confinement de l'effluent 27 situé en-dessous du plateau inférieur 26. L'effluent s'évacue du réacteur par l'orifice 4 de sortie de l'effluent qui est en communication avec l'espace de confinement 27 de l'effluent.
11 La mise en oeuvre de l'ensemble de liaison pivot-glissant dans un réacteur multitubulaire à lit mobile de catalyseur permet de limiter les phénomènes de flambage du tube lorsque ce dernier est sollicité en compression. En outre, étant donné que le tube est en mesure de se déplacer selon son axe vertical, il est également moins sensible aux phénomènes de dilatation thermique qui peuvent conduire à la compression du catalyseur présent en-dessous du tube et à la création de fines.
La mise en oeuvre d'un ensemble de liaison pivot-glissant placé aux extrémités supérieure et inférieure du tube garantit un bon maintien vertical du tube dans la section réactionnelle, même dans le cas où l'écoulement du catalyseur n'est pas uniforme dans ladite section réactionnelle. Un déplacement pendulaire du tube est à éviter dans cette section réactionnelle afin de ne pas modifier les trajectoires des fluides et garantir ainsi un temps de séjour uniforme dans toute la section réactionnelle.
L'emploi d'un système manchon associé à des moyens de butée permet de s'affranchir de l'utilisation d'un système de fixation permanent, par exemple par soudure du tube au plateau, et donc de faciliter le remplacement d'un tube défectueux.
La mise en oeuvre d'un ensemble de liaison pivot-glissant placé aux extrémités supérieure et inférieure du tube garantit un bon maintien vertical du tube dans la section réactionnelle, même dans le cas où l'écoulement du catalyseur n'est pas uniforme dans ladite section réactionnelle. Un déplacement pendulaire du tube est à éviter dans cette section réactionnelle afin de ne pas modifier les trajectoires des fluides et garantir ainsi un temps de séjour uniforme dans toute la section réactionnelle.
L'emploi d'un système manchon associé à des moyens de butée permet de s'affranchir de l'utilisation d'un système de fixation permanent, par exemple par soudure du tube au plateau, et donc de faciliter le remplacement d'un tube défectueux.
Claims (12)
1) Réacteur (1) délimité par une calandre (2) s'étendant selon un axe vertical, comprenant :
.cndot. une enceinte pourvue d'une zone réactionnelle (10) contenant un lit de catalyseur;
.cndot. au moins un moyen d'entrée (3) d'une charge gazeuse;
.cndot. au moins un moyen de sortie (4) d'un effluent gazeux produit dans la zone réactionnelle (10);
le réacteur comprenant à l'intérieur de la zone réactionnelle (10) :
.cndot. au moins deux tubes s'étendant de manière sensiblement verticale sur la hauteur de la zone réactionnelle, les tubes étant perméables à une phase gazeuse et imperméables au catalyseur, chaque tube (9) ayant une extrémité supérieure (11) en communication avec le moyen d'entrée de la charge ou avec le moyen de sortie d'un effluent et une seconde extrémité (12) opposée, caractérisé en ce que les tubes (9,24) sont supportés à leur extrémité
supérieure par un premier plateau (14) qui est solidaire de la calandre (2), par l'intermédiaire d'un ensemble de liaison assurant une liaison de type pivot glissant.
.cndot. une enceinte pourvue d'une zone réactionnelle (10) contenant un lit de catalyseur;
.cndot. au moins un moyen d'entrée (3) d'une charge gazeuse;
.cndot. au moins un moyen de sortie (4) d'un effluent gazeux produit dans la zone réactionnelle (10);
le réacteur comprenant à l'intérieur de la zone réactionnelle (10) :
.cndot. au moins deux tubes s'étendant de manière sensiblement verticale sur la hauteur de la zone réactionnelle, les tubes étant perméables à une phase gazeuse et imperméables au catalyseur, chaque tube (9) ayant une extrémité supérieure (11) en communication avec le moyen d'entrée de la charge ou avec le moyen de sortie d'un effluent et une seconde extrémité (12) opposée, caractérisé en ce que les tubes (9,24) sont supportés à leur extrémité
supérieure par un premier plateau (14) qui est solidaire de la calandre (2), par l'intermédiaire d'un ensemble de liaison assurant une liaison de type pivot glissant.
2) Réacteur selon la revendication 1, dans lequel le lit de catalyseur est fixe.
3) Réacteur selon la revendication 1, dans lequel le lit de catalyseur est mobile et le réacteur comprenant en outre :
.cndot. au moins un moyen d'entrée (7) du catalyseur pour introduire le catalyseur dans une partie supérieure de la zone réactionnelle (10);
.cndot. au moins un moyen de sortie (8) du catalyseur débouchant dans une partie inférieure de la zone réactionnelle (10).
.cndot. au moins un moyen d'entrée (7) du catalyseur pour introduire le catalyseur dans une partie supérieure de la zone réactionnelle (10);
.cndot. au moins un moyen de sortie (8) du catalyseur débouchant dans une partie inférieure de la zone réactionnelle (10).
4) Réacteur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'ensemble de liaison comprend un manchon (16) porté par le premier plateau (14) et configuré pour recevoir un tube (9) et dans lequel le tube et le manchon comprennent respectivement un premier et un second moyen de butée (23,24), les premier et second moyen de butée (23,24) coopérant l'un avec l'autre de manière à limiter le déplacement dudit tube dans le manchon selon une direction verticale descendante.
5) Réacteur selon la revendication 4, dans lequel le premier moyen de butée (23) est configuré pour s'appuyer sur l'extrémité supérieure libre du manchon (16).
6) Réacteur selon la revendication 4, dans lequel le premier moyen de butée (23) est porté par la surface externe du tube et le second moyen de butée (24) porté
par la surface interne du manchon (16).
par la surface interne du manchon (16).
7) Réacteur selon l'une des revendications 3 à 5, dans lequel le moyen de butée est une bride ou un ergot.
8) Réacteur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'extrémité
inférieure (12) des tubes (9,24) est supportée soit par la calandre (2) soit par un second plateau (25) solidaire de la calandre par l'intermédiaire d'un ensemble de liaison (27) assurant une liaison de type pivot glissant.
inférieure (12) des tubes (9,24) est supportée soit par la calandre (2) soit par un second plateau (25) solidaire de la calandre par l'intermédiaire d'un ensemble de liaison (27) assurant une liaison de type pivot glissant.
9) Réacteur selon l'une des revendications précédentes, comprenant en outre au moins un moyen de collecte (13) d'un effluent gazeux disposé dans la zone réactionnelle (10) et en communication avec le moyen de sortie (4) de l'effluent gazeux.
10) Réacteur selon l'une des revendications 1 à 8, comprenant au moins un moyen de distribution (13) de la charge gazeuse disposé dans la zone réactionnelle (10) et en communication avec le moyen d'entrée de la charge gazeuse.
11) Réacteur selon les revendications 9 ou 10, dans lequel le moyen de collecte ou de distribution (13) est un tube central s'étendant de manière sensiblement verticale sur la hauteur de la zone réactionnelle (10), le tube central étant perméable à
une phase gazeuse et imperméable au catalyseur.
une phase gazeuse et imperméable au catalyseur.
12) Réacteur selon les revendications 9 ou 10, dans lequel le moyen de collecte ou de distribution (13) comprend une pluralité de tubes (9,24) perméables à une phase gazeuse et imperméables au catalyseur s'étendant de manière sensiblement verticale sur la hauteur de la zone réactionnelle et dans lequel l'extrémité
supérieure (11) des tubes est supportée par le premier plateau (14) par l'intermédiaire d'un ensemble de liaison assurant une liaison de type pivot glissant.
supérieure (11) des tubes est supportée par le premier plateau (14) par l'intermédiaire d'un ensemble de liaison assurant une liaison de type pivot glissant.
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FZDE | Discontinued |
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