Usage of Cfd Modelling for Improving an Fcc Riser Operation

Utilisation de la CFD pour améliorer le fonctionnement du riser d'une unité de FCC (craquage catalytique)

TotalFina Raffinage & Marketing

Corresponding author: thierry. patureaux@total. com

Abstract

The homogeneity of the regenerated catalyst flow upstream of the feed injectors at the bottom of an industrial FCC (Fluid Catalytic Cracking) riser was thoroughly investigated using several techniques (sampling, temperature and gamma-scan survey). It appeared that marked maldistribution was taking place, due to a bend at the bottom of the riser, which could not be corrected by the existing steam injection system. The situation was analysed by use of CFD (Computational Fluid Dynamics) modelling with an approach adapted to circulating fluidised beds, which was able to describe the catalyst flow pattern and voidage distribution. A new steam injection layout was then designed using the CFD model and implemented. Field observations subsequent to the implementation revealed that the goal had been achieved, as demonstrated by the temperature map above the feed injectors. The better homogeneity of the catalyst flow resulted in an improved catalyst/feed contacting and better performance of the unit.

Résumé

On a étudié l'homogénéité du flux de catalyseur régénéré arrivant en amont des injecteurs de charge en bas du riser d'une unité industrielle de craquage catalytique (échantillonnage, carte de températures, gammamétries). Il est apparu qu'une mauvaise distribution avait lieu, due vraisemblablement au coude à la base du riser. Le système d'injection de vapeur en place ne pouvait pas résoudre le problème. On a analysé la situation par utilisation de la simulation numérique de la mécanique des fluides (CFD, Computational Fluid Dynamics), avec une prise en compte des interactions gaz/solide adaptées au système, et pu ainsi décrire l'écoulement de catalyseur. Un nouveau système d'injection de vapeur a alors été conçu et installé. Des observations de terrain, suite à cette modification, ont montré que le but poursuivi avait été atteint, ainsi que le montre la carte des températures au-dessus des injecteurs de charge. La meilleure homogénéité présentée par l'écoulement de catalyseur se traduit par un meilleur contact catalyseur/charge et donc de meilleures performances de l'unité.