JP2000508019A - 改良ｆｃｃ装置触媒ストリッパー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 流動接触分解（ＦＣＣ）装置に用いられる改良ストリッパー部構造（２０）が提供される。ストリッパー部は、ＦＣＣ分解触媒がストリッピング部を通るときに、ＦＣＣ分解触媒に回転運動を与える手段を含む。一つの実施態様では、ストリッパー部は、好ましくはストリッパー部トレイ（２４）の表面に配置された少なくとも一つの回転翼板（５０）を含む。回転翼板は、分解触媒がストリッパー部を通るときに、分解触媒に角度的な回転運動を与える。重力によって分解触媒に垂直方向の運動が与えられ、トレイの傾斜の性質によって触媒に半径方向の運動が与えられる。回転翼板の使用により、触媒粒子とストリッピング水蒸気との間の接触が増大し、これによりＦＣＣ操作の全体の効率が改善される。

Description

【発明の詳細な説明】 改良ＦＣＣ装置触媒ストリッパー 本発明の技術分野は、概して流動接触分解（ＦＣＣ）であり、特に触媒ストリ ッピングである。 接触分解は多くの精製装置の根幹をなす。これは、大きい分子をより小さい分 子に接触分解することにより、重質原料を軽質生成物に転化する。高い水素分圧 で操作される水素化分解と対照的に、接触分解は水素を多大に添加することなく 低圧で操作される。接触分解は本来、分解プロセスの間に、反応器における低い 油：触媒の比で操作されるので安全である。 接触分解には二つの主な改変例がある。移動床と、より一般的かつ効率的な流 動床プロセスである。 流動接触分解（ＦＣＣ）においては、２０〜１００ミクロンの間の粒子サイズ を有する触媒が分解反応器と触媒再生器との間を循環する。反応器において、炭 化水素原料が熱い再生触媒と接触する。熱い触媒は、４２５°〜６００℃で、通 常は４６０°〜５６０℃で原料を蒸発させ、分解する。分解反応は、炭素質炭化 水素またはコークスを触媒上に堆積させ、これにより触媒を失活させる。分解生 成物はコークスが付着した触媒（coked catalyst）から分離される。コークスが 付着した触媒は、触媒ストリッパー内で通常は水蒸気で揮発分がストリッピング され、ストリッピングされた触媒はその後再生器内で再生される。触媒再生器は 酸素を含有するガス（通常は空気）で触媒からコークスを燃焼させる。脱コーク ス化は触媒活性を回復させ、同時に触媒を例えば５００°〜９００℃、通常は６ ００°〜７５０℃に加熱する。この加熱された触媒は、更に新しい原料を分解す るために分解反応器に再循環される。再生器内でコークスを燃焼させることによ って形成された煙道ガスは、粉塵除去および一酸化炭素転化の処理を行ってよく 、その後煙道ガスは、通常は大気中へ放出される。接触分解は吸熱反応プロセス である。まず熱い再生触媒によって、分解用の熱が再生器から供給される。実際 には、原料を分解するために必要とされる熱を供給するのは原料である。 原料のいくらかはコークスとして触媒上に堆積し、そしてこのコークスを燃焼し て、再生器内に熱を生じさせる。この熱は、熱い触媒の形態で反応器に再循環さ れる。 接触分解は、その５０年以上前の導入以来盛んに開発されてきている。ＦＣＣ プロセス開発の方向は、オール・ライザー・クラッキング（all riser cracking ）およびゼオライト触媒設計に向けられてきた。 ライザー・クラッキングは、濃厚床クラッキングよりも有用物質の収率が高い 。ほとんどのＦＣＣ装置は今や、ライザー内での炭化水素の滞留時間が１０秒未 満、さらには５秒未満であるオール・ライザー・クラッキングを使用している。 高い活性および選択性を有するゼオライトベースの触媒は、今やほとんどのＦ ＣＣ装置に使用されている。これらの触媒は、アモルファス触媒を用いる操作に 比べて、精製装置のスループットおよび転化率を増加させ得た。ゼオライト触媒 は、特にライザー反応器を使用した場合に反応器部分のボトルネックを効果的に 除いた。 ＦＣＣ再生器のボトルネックを除去するもう一つの開発が為された。ＣＯ燃焼 促進剤である。ＦＣＣ触媒を低い残留炭素レベルに再生するために、精製装置は 制限された量の空気を添加していた。コークスは燃焼されてＣＯおよびＣＯ₂と なるが、空気添加は再生器内での後燃焼および損傷を与える温度暴走を防止する ために制限されていた。米国特許第4,072,600号および同第4,093,535号は、Ｐｔ 、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｒｕ、およびＲｅを０．０１から５０ｐｐｍの濃度 で添加して、再生器内の触媒濃厚床の内部でＣＯ燃焼を起こさせることを教示し ていた。ＣＯ排出がなくなり、再生器は今や空気ブロワ能力によってより制限さ れていた。 要するに、ゼオライト触媒は分解反応器の能力を増加させた。ＣＯ燃焼促進剤 は、コークスを燃焼させる再生器の能力を増加させた。ＦＣＣ装置は今やより多 くの能力を有し、これを用いてより質の悪い原料を処理するか、高い転化率を達 成することができた。プロセスについての制約、特にすでに作動中である装置に ついての制約はもはや、装置の他の個所、例えば湿性ガス圧縮機、メインカラム などに移ることになった。 精製装置が新しい反応器および再生器能力を利用する一つの方法は、重質で、 より多くの金属および硫黄を有する原料を処理することであった。これらのより 重質でより汚れた原料は、再生器を攻めたて、再生器における既存の問題すなわ ち水蒸気生成および温度の問題を悪化させた。これらの再生器における問題を明 らかにし、以下に詳細に説明する。 水蒸気はＦＣＣ触媒を失活させる。水蒸気は再生器に意図的に添加されないが 、通常は、触媒の水蒸気ストリッピングからの吸着または同伴された水蒸気とし て、あるいは再生器内で生成された燃焼による水として例外なく存在する。 ストリッピングが不十分であると、再生器内の水蒸気は、第一に、吸着または 飛沫同伴された水蒸気に由来し、第二に、不十分な触媒ストリッピングのために 触媒に残留した炭化水素または「ファースト・コークス（fast coke）」に由来 して、２倍の量となる。これらのストリッピングされていない、水素を含有する 炭化水素は、再生器内で燃焼されて水を生成し、触媒をスチーミング（水蒸気処 理）してこれを失活させる。Ｄｅａｎらの米国特許第4,336,460号は、段階的再 生によって触媒のスチーミングを減じた。 温度がより高くなると水蒸気失活が促進されるので、再生器内部の温度が上昇 する場合に、スチーミングはいっそうの問題となる。 今日、再生器はより高温で操作されている。ほとんどのＦＣＣ装置は熱バラン スがとられ、分解の吸熱は、触媒上に堆積されたコークスを燃焼させることによ り供給される。より粗悪な原料を用いると、より多くのコークスが、分解反応に 必要とされるよりも触媒上に堆積される。再生器はより高温で操作され、過剰な 熱は、高温の煙道ガスの形態で放出される。再生器の温度は、装置には許容され 得る残留オイル量またはＣＣＲ値の高い原料の量について、多くの精製装置を制 限する。高温は、多くの装置の冶金学的事項に関する問題であるが、より重大に は触媒に関する問題である。再生器において、コークスおよびストリッピングさ れない炭化水素が燃焼されて、濃厚床または希薄相の温度測定値よりも触媒表面 温度が高くなる。これは、Ｏｃｃｅｌｌｉらのデュアル−ファンクション・クラ ッキング・キャタリスト・ミクスチャ（Dual−Function Cracking Catalyst Mixtures）、Ｃｈ．１２、フルイド・キャタリティック・クラッキング（fluid catalytic Cracking）、ＡＣＳシンポジウム・シリーズ３７５（ACS Symposium Series 375）、アメリカン・ケミカル・ソサエティ（American Chemical Society）、ワシントンＤ．Ｃ．、１９８８に記載されている。 高温は、バナジウムを移動しやすくさせ、酸性種の生成を促進する。この酸性 種は、ゼオライト構造を攻撃し、活性の損失をもたらす。再生器温度を制御する 試みについて、いくつか以下に説明する。 ある再生器温度の制御は、再生器内のＣＯ／ＣＯ₂比を調節することにより可 能となる。コークスを部分燃焼させてＣＯとすることは、完全燃焼させてＣＯ₂ とするよりも、少ない熱を生じさせる。しかしながら、この制御は不十分である 場合があり、さらにまたＣＯの放出を増加させる。ＣＯボイラーの無い場合には 、ＣＯの放出が問題となり得る。 従来技術では、熱い再生された触媒を冷却して再生器に戻すために、再生器か ら独立し、かつその外部にある、濃厚または希薄相再生器熱除去領域または熱交 換器を使用していた。このような手法は有用であるが、高価であり、そして触媒 冷却器を加えるべきスペースの無い装置もある。 再生器についてのこれらの問題を説明したが、これらは、再生が不十分である という欠点ではなく、むしろ、ＦＣＣプロセスについての新たな制約事項が生じ ていることを示すものである。 反応器および再生器は、触媒の変化によって、劇的な能力増加の恩恵を受けた 。古い機械設備は、より多くの原料を処理することができた。 ゼオライト分解触媒のおかげで、反応器の方は、より効率的に分解した。オー ル・ライザー・クラッキングを有するために、反応器の容積を削減した精製装置 もあった。Ｐｔのおかげで、再生器は、もはや後燃焼を懸念することなく、より 高温で操作できた。多くの既存の再生器は、どちらかといえば過剰な大きさのも のとなって、ゼオライト触媒をより容易に失活させることになった。 ストリッピング技術についての改良は、反応器および再生器についての改良と 適合しなかった。増加した触媒およびオイルの輸送量は、反応器および再生器で 容易かつ有益に処理されたが、ストリッパーではそのように処理されなかった。 不十分な触媒ストリッピングは、今やＦＣＣ再生器に見られる問題の多くの根源 となっていた。 この問題の解決策は、過剰な熱の全てを再生器から除去することにあるべきで はない。最後の手段としてのみ、精製装置は、過剰な熱を再生器から冷却器を用 いて除くか、多段再生を行って、これにより触媒再生のいくらかがより乾燥した 雰囲気で起こるようにするべきである。 鍵は、無駄を減らすことになければならなかった。再生器内の望ましくない熱 放出に対処するよりも、むしろストリッピングされず、再生器内で燃焼される炭 化水素の量を減少させるほうが良かった。再生器内の熱水劣化を最小にするため に、使用済み触媒からより多くの水素を除去すること；煙道ガス中のＳＯ_Xを最 小にするために、使用済み触媒から硫黄を含有するより多くの化合物を再生前に 除去することと；および、再生器温度をある程度低下させることについて、特別 の必要があった。 ストリッピング設計について多くの研究がなされたが、効率よりも信頼性のほ うが重要であると考えられてきた。ほとんどのストリッパーは、ストリッピング を助けるために、比較的大きい、傾斜したプレートを含む。従って、多くのＦＣ Ｃストリッパーでは、触媒／ストリッピング水蒸気の接触を改善するために、３ ０〜６０°の角度の傾斜トレイ、シェブロン・プレート（chevron plate）また はシェドトレイを使用している。ＦＣＣ触媒が水平方向に流れにくい特性を有し ており、そして、固まったおよび／またはドーム形状の大きなコークス塊がスト リッパーに落下し得、また、実際に落下するので、急な勾配と大きな開口部との 両方が必要である。 精製装置は、気泡キャップトレイに用いられるような水平面を避けることを選 択する。平坦面は、触媒がコンクリートのように「固化」し得る淀み領域を生じ させる。平坦面の下では、分解された熱い水蒸気の気泡が熱反応し得る。 従って、精製装置では、ストリッパー内にトレイを急勾配で配置する。触媒流 はストリッパーを通って滑らかに流れるが、ガス接触はしばしば不十分である。 代表的な環状構造（ライザー反応器のまわりに配置された環状ストリッパー）で は、上昇流ガスを、中央のライザー反応器を取り囲んで分配された下降流触媒と 接触させることが目的である。 これらの代表的な環状ＦＣＣ構造では、傾斜トレイはライー一反応器の外側の 壁とストリッパーの内側の壁とに交互に取り付けられており、ＦＣＣ触媒は、主 として二次元方向の流れ、すなわち、重力による垂直流れと、トレイの傾斜によ る水平流れとを有する。ストリッパー回りの唯一の周囲点に位置するストリッパ ー出口から触媒を取り出すことなどの、様々な要因によって、このような構造に おいては不十分なストリッピングが生じる。この出口部の真上の触媒流が速すぎ る（従って、ストリッピング水蒸気と触媒との間の接触が不十分である）ことと 、ストリッパーの出口と反対側の触媒流が遅すぎる（従って、触媒の集積および 不十分なストリッピングが生じる）こととは、一般的現象である。 多くの現在のストリッピング構造は不十分であるので、ストリッピング水蒸気 の増加によってストリッピングを改善できない。いくつかの装置では、添加した ストリッピング水蒸気は、再生器への使用済み触媒の希薄相輸送を引き起こす。 従って、過負荷状態のＦＣＣ触媒ストリッパーを有する精製装置は、深刻な問題 を有する。可能な様々な解決策は、魅力的でない。 ストリッパーをずっと大きなものにするという明白な解決策は、合理的なコス トで行うことができない。ストリッパーは、通常は反応容器の一部としてＦＣＣ の残りの部分と密接に一体化されており、改変することは高くつく。反応容器は 丸くないか、丸くなくなり、ストリッパーは、内径（ＩＤ）がより大きい反応容 器部分と一体になるようにストリッパーを拡張することは、広範囲の設備関連作 業を必要とする。 また、各トレイをより短くすることによって、既存の傾斜プレートストリッパ ーの触媒容量を増加させることも可能である。これは、ディスク・アンド・ドー ナツストリッパーを、ストリッパー環状部の内側および外側の壁にスピード・バ ンプ（速度を落とさせるための隆起）を交互に有するものに換えることで想像で きる。これは、より広い触媒流面積を提供するが、ストリッパーを通るバイパス （水蒸気上昇および触媒下降）の形成を促進する。 既存のトレイ領域の大部分または全てを保持しつつ現在のストリッパー構造を 改変することによって、コークスが付着したＦＣＣ触媒をより良好にストリッピ ングする独特の方法が見出された。 本発明は、ＦＣＣ装置のストリッパー部についての改良構造を提供する。本発 明の改良ストリッパー部は、複数の翼板を含み、この翼板は、ＦＣＣ触媒流が、 重力によって垂直方向に、かつストリッパートレイの傾斜面によって水平方向（ 半径方向）にストリッパー部を横切る（または通過する）ときに、ＦＣＣ触媒流 に回転運動を与えるために使用される。 本発明の一つの実施態様では、使用済みＦＣＣ触媒粒子が、触媒粒子から炭化 水素を除去するためにストリッピング流体と接触する流動接触分解装置のストリ ッピング部に使用される改良ストリッパートレイ構造を提供する。改良トレイ構 造は、傾斜トレイの表面に回転流れ手段を設けることによって、触媒がストリッ パー部を通る（または横断する）ときに、回転流れ、即ち角度付けられた運動を 触媒に与え、これにより、ストリッパー部を通る触媒流に三番目の次元を追加す る。ストリッパー部を通る触媒の垂直方向流れは重力に起因し、触媒の水平（ま たは半径）方向流れはトレイの傾斜の性質に起因する。本発明においては、三番 目の流れ方向（ストリッパーの環状部内の回転パターンにある）は、回転流れ手 段によって与えられる。本発明はまた、改良ストリッパートレイ構造を利用する 流動接触分解装置の操作方法を提供する。 本発明の一つの実施態様では、使用済み流動分解触媒を受容するための上方ト レイ部分と、上方部分の垂直下方の点に位置する下流トレイ部分とを含み、下流 部分は垂直下方のトレイに触媒を放出するためにトレイ縁部で終端する。トレイ は、上方トレイ部分と下流トレイ部分の両方を含む傾斜トレイ面を有し、ここで 、トレイ面角度は、触媒がトレイ上を垂直方向に下方に流れるときに、触媒に半 径方向運動を与えるために、１０〜８０°である。トレイは、触媒が傾斜トレイ 面を横切るときに、触媒に回転流れを与えるための手段を更に含み、回転流れ手 段はトレイ面に配置される。一つの実施態様では、回転流れ手段は回転翼板であ り、回転翼板は、トレイの上方部分に位置する後縁部から始まりトレイの下流部 分に位置する前縁部に終端する前面を有する。ここで、回転翼板の前縁部が、触 媒流の半径方向において後縁部と異なる半径方向位置であって、かつ、触媒の回 転流れの方向において後縁部から角度的に変位した位置にあるように、回転翼板 の前面はトレイ面に亘って角度付けられている。 本発明のトレイは、トレイを通って延びる複数の水蒸気分配孔をさらに含んで もよく、水蒸気分配孔はトレイの下流部分に位置する。水蒸気分配孔は、トレイ 面に対して実質的に垂直な角度でトレイを通って延び得る。水蒸気分配孔を、回 転流れ手段から触媒に与えられる回転流れ方向においてある角度で角度付けるこ とが好ましい。 本発明はさらに、回転流れ手段を備える傾斜トレイを含むストリッパー部構造 を有する流動接触分解装置を提供する。本発明はまた、創意に富むストリッパー トレイ構造を有する流動接触分解装置の操作を提供する。すなわち、本発明は、 炭化水素供給原料を転化するための流動接触分解プロセスを提供し、このプロセ スは、（１）反応器部で、供給原料を供給原料の転化を促進し得る分解触媒と接 触させて、分解触媒上のコークス副生成物とともに、少なくとも一つの炭化水素 生成物を生成する工程と、（２）脱離部で、炭化水素生成物の少なくとも一部を 分解触媒から分離する工程と、（３）ストリッパー部で、分解触媒を水蒸気など の流体でストリッピングする工程と、（４）再生部で、分解触媒を再生して、コ ークスの少なくとも一部を酸化する工程とを含み、ここで、工程（１）から （４）は連続的に繰り返される。ここで、分解触媒は、ストリッパー部内に垂直 方向に隔間して配置された複数のトレイの上を通り、トレイの少なくとも一部は 上述し、かつ本明細書でさらに説明するような回転トレイである。ＦＣＣプロセ スは、水素化分解、水素化脱硫、水素処理などの、高い水素分圧を有する絶対圧 下で操作されるプロセスと区別される。 本発明の他の実施態様において、触媒流がストリッパー部を通るときに触媒流 に回転流れを与える手段は、この手段がストリッパートレイの表面に配置されな いように、ストリッパー部の内部に位置し得る。一つの実施態様では、翼板はス トリッパー部内に設けられ、好ましくはストリッパー壁に取り付けられ、ここで 、翼板は触媒に回転運動を与えるように機能する。 図１は、先行技術の常套のストリッパートレイ構造を用いる通常の環状流動接 触分解装置を図示する。 図２は、先行技術の常套のストリッパートレイ構造を用いる通常の環状流動接 触分解装置のより詳細な図である。 図３は、回転トレイ構造を有する本発明の一つの実施態様を用いる環状流動接 触分解装置のストリッパー部の部分切除図である。 図４は、ストリッパー部に使用される傾斜トレイの表面に配置された回転翼板 のより詳細な図である。 図５は、様々な回転翼板構造を用いる本発明の、内側の回転翼板の上面図であ る。 図６は、様々な回転翼板構造を用いる本発明の、外側の回転翼板の上面図であ る。 図７は、本発明の回転翼板トレイの内部に配置された水蒸気分配孔の角度を付 ける様子を詳しく示す。 図８は、ライザー反応器がストリッピング部の環状部内に収容されていない、 常套の流動接触分解装置構造を図示する。 図９は、図８に示されるＦＣＣ装置のストリッパー部の断面図であり、ここで 、ストリッパートレイ構造は、本発明の回転翼板を有して示される「ハット・ア ンド・トレイ」構造である。 図１０は、触媒がストリッピング部に放出されるときに、触媒に回転運動を与 えるための湾曲ジップレッグ（dipleg）を図示する。 図１１は、触媒流に回転運動を与えるために、ストリッパー部の壁に取り付け られた翼板を図示する。 図１２は、触媒流に回転運動を与えるために、ストリッパートレイまたはスト リッパー壁のいずれかあるいは両方に取り付けられ得る、翼板の異なる実施態様 を図示する。 本発明は、ＦＣC装置のストリッパ一部についての改良構造を提供する。本発 明の改良ストリッパー部は、ＦＣＣ触媒流が、重力によって垂直方向に、かつス トリッパートレイの傾斜表面によって水平方向（半径方向）にストリッパー部を 横切るときに、ＦＣＣ触媒流に回転運動を与えるために使用される複数の翼板を 含む。 本発明の一つの実施態様においては、流動接触分解（ＦＣＣ）装置のストリッ パー部に使用される改良傾斜トレイ構造が提供される。もう一つの実施態様にお いては、傾斜トレイの影響を受けない改良ストリッパー部構造が提供される。本 発明のこれらの構造は、ＦＣＣ触媒粒子が、触媒に回転運動を与える翼板の上を 通過することによって、ストリッパー部におけるＦＣＣ触媒粒子とストリッピン グ流体（代表的には水蒸気）との間の接触効率を増加させる。 本発明はまた、改良ストリッパー部と傾斜トレイ構造とを組み込んだＦＣＣ装 置の操作を提供する。 操作時には、ＦＣＣ装置は、炭化水素供給原料を沸点のより低い生成物に、熱 分解および触媒分解する。これは、ＦＣＣ触媒、代表的にはゼオライト含有触媒 （結晶性アルミノケイ酸塩）と供給原料を、ＦＣＣ装置のライザー部の内部で接 触させることによって実施される。接触工程の間に、コークスの集積によってＦ ＣＣ触媒は部分的に失活され、従って触媒は再生される必要がある。これは、ま ずＦＣＣ触媒とライザー反応器での生成物とを脱離部で分離することによって実 施される。分離されたＦＣＣ触媒粒子はストリッパー部に導かれて、ＦＣＣ触媒 をストリッピング流体と接触させることによって、ＦＣＣ触媒とまだ結合してい るある種の炭化水素を除去する。ストリッピング流体は、代表的には水蒸気であ り、本発明のさらなる説明を通じて、全てのストリッピング流体を代表するもの として水蒸気を使用する。その後、ストリッピングされたＦＣＣ触媒は再生器に 導かれ、再生器内でコークス堆積物は部分的に除去され、そのようにして触媒は 再生される。その後、触媒はライザー反応器に戻されて、ＦＣＣプロセスを再び 継続する。 ＦＣＣ装置の一般的な操作を例示するために、図１を参照することができる。 図１は、代表的な環状ＦＣＣ装置の簡単な模式図である。ガスオイルまたはより 高沸点の物質などの炭化水素供給原料が、配管２を通ってライザー反応器１０の 底部に導入される。熱い、代表的には約６００°〜８００℃の範囲にある再生触 媒もまた、スタンドパイプ６からライザー反応器１０の底部に導入される。スタ ンドパイプ６は、通常は流れ制御バルブ８を備える。適切な分解収率を確保する ために、ＦＣＣ触媒は代表的には、炭化水素供給原料の質量流量よりも大きい流 量で導入される。ライザー反応器１０の下方部において、概して約５２５°〜６ ５０℃の温度で、流体懸濁物が形成される。この温度は、炭化水素の所望の 転化程度および供給原料の組成に特に依存する。流体懸濁物はライザー反応器１ ０を通って上方に流れる。炭化水素供給原料のライザー反応器中の滞留時間は、 概して０．１〜１５秒である。ライザー反応器１０の内部で、ＦＣＣ触媒は炭化 水素供給原料と十分に接触し、この供給原料を有用なより低沸点の生成物に接触 分解する。この接触工程の間に、ＦＣＣ触媒の表面に堆積したコークスによって 主に、ＦＣＣ触媒が部分的に失活する。流体懸濁物は、一連のサイクロン１１な どの適切な分離手段を通る。分離手段は炭化水素生成物をＦＣＣ触媒粒子から迅 速に分離するように働く。従って、図１に示される装置において、ライザー反応 器１０の排出部に取り付けられ、かつ分離手段１１で表される一つ以上の慣性分 離機（サイクロンなど）に、ライザー反応器１０から流体懸濁物が排出される。 生成物ガスはさらなる処理のために、脱離部１７から配管１８を通って取り出さ れる。次いで、ＦＣＣ触媒はジップレッグ１４を通って導かれて、ＦＣＣ装置の ストリッパー部２０にあるＦＣＣ触媒床の中に放出される。 ストリッパー部２０の機能は、ＦＣＣ触媒粒子が再生器に入る前に、ＦＣＣ触 媒粒子にまだ結合している炭化水素物質の一部を除去することである。これは、 代表的にはＦＣＣ触媒粒子を水蒸気などの適切なストリッピングガスと接触させ ることによって実施される。図１に示されるように、水蒸気は配管２２を通って ストリッパー部２０に導入される。ストリッパー部２０の内部では、下方に流れ るＦＣＣ触媒粒子と上方に流れる水蒸気との間で向流が確立されている。トレイ ２４は、ＦＣＣ触媒粒子と水蒸気との間の接触を改善するために、ストリッパー 部２０の内部に通例使用されている。トレイ２４は、代表的には、下方向のＦＣ Ｃ触媒粒子流れを促進するために、水平方向に対してある角度で傾斜している。 トレイ２４は通例、ＦＣＣ触媒粒子がストリッパー部２０を通って下方に流れな がら、「前後に」流れるように、ライザー反応器１０とストリッパー部２０の壁 ２６とに通常交互に取り付けられている。ライザー反応器の壁１０は、ＦＣＣ装 置のこの領域でストリッパー部の内側の壁を形成する。従って、トレイ２４はス トリッパー部２０を通るＦＣＣ触媒流を乱して、水蒸気ストリッピング操作の効 率を増加させる。 ストリッピングされたＦＣＣ触媒は、失活させているコークス堆積物をまだ含 んでおり、その後、配管２８および流れ制御バルブ２９を通って、再生器３０に 導かれる。再生ガス（代表的には空気）は、配管３１を通って再生器３０に導入 される。再生器ガスは、空気または必要に応じて予熱された空気、あるいは１０ ００〜２６０℃の範囲の温度および１７０〜４５０ｋＰａ（ゲージ）で酸素補充 された空気を含み得る。この再生ガスは、ＦＣＣ触媒を流動化させるのに十分な 量で導入される。ＦＣＣ触媒上のコークス堆積物は、再生器３０の内部で酸化さ れて、再生ＦＣＣ触媒と再生器煙道ガスとを生成する。再生ＦＣＣ触媒は、再生 器サイクロン３２で再生器ガスから分離され、この再生器サイクロン３２は、再 生器ガスを再生器３０から配管３４を通して出す。ここで加熱されている再生Ｆ ＣＣ触媒は、配管６を通ってライザー反応器１０の底部に戻されて、ＦＣＣ装置 サイクルを継続させる。 これにより、ＦＣＣ装置の一般的な概念とその操作が、図１を参照しながら説 明された。しかしながら、このようなプロセスの詳細は、当業者には公知であり 、本明細書では説明しない。本発明は、図１に図示されるような環状ＦＣＣ装置 およびその一般的な操作、ならびに非環状ＦＣＣ装置に適用され得る。これらの ＦＣＣ装置の操作に対する供給流量、温度、圧力などの様々なプロセスパラメー タについての詳細は、特に記載しない限り、本発明の重要な局面ではない。 図２は、従来構造のトレイ２４を用いたストリッパー部の詳細な断面図を示す 。この構造において、トレイ２４は、ライザー反応器１０の側壁１２とストリッ パー２０の側壁２６とに交互に取り付けられている。ライザー反応器１０は、こ のようなＦＣＣ装置構造において、ストリッパー２０の環状部を通過し、反応器 の側壁１２はストリッパー部の内側の壁を形成する。使用済みの、または失活し たＦＣＣ触媒粒子は、ストリッパー部２０の上方部４０からストリッパー部２０ へ入り、下方部４２の配管２８を通って出る。水蒸気は、ストリッパーへ、通例 は下方部４２へ配管２２を介して、通例は水蒸気スパージャー（図示せず）を通 って入る。水蒸気は、ストリッパー２０を通って上方へ移動し、かつ下方に流れ るＦＣＣ触媒と向流接触する。水蒸気と、ＦＣＣ触媒からストリッピングされた 関連する炭化水素化合物とは、上方部４０においてストリッパー２０を出て、脱 離部へ移動する。 トレイ２４は、垂直方向に対して傾斜し、反応器壁１２またはストリッパー壁 ２６などの垂直基準線から上向きの角度は、１０°〜８０°の範囲であり得、よ り一般的には１５°〜７５°の範囲、さらにより一般的には３５°〜６５°の範 囲であり得る。このようにすると、傾斜トレイ２４は、ＦＣＣ触媒粒子をストリ ッパー２０を通って下方に流し続けるように働き、さらにＦＣＣ触媒と上昇水蒸 気との間の接触を増大させるようにも働く。上昇水蒸気との接触をさらに改良す るために、ときどき水蒸気分配孔２７が、トレイ面２５に対して垂直にトレイ２ ４に穿たれるか、掘り抜かれる。上昇水蒸気は、傾斜トレイ２４の下方に集まり 、それによって圧力頭を形成する。圧力頭は、水蒸気を孔２７を通して上昇させ 、最終的には水蒸気とＦＣＣ触媒粒子との間の接触を増大させる。 従って、ＦＣＣ触媒粒子は、重力によって垂直方向にストリッパー２０を通っ て下方に移動する。ＦＣＣ触媒粒子はまた、傾斜トレイ２４によつて半径方向に ストリッパー２０を通って移動する。すなわち、ＦＣＣ触媒粒子は、ストリッパ ー２０を通って下方に流れながら、また上方トレイからすぐ下の下方トレイへ「 前後に」（半径方向の内外に）流れる。この半径方向は、本明細書において水平 方向とも言う。 図２のストリッパーに示されるトレイ構造は、ＦＣＣ触媒粒子のチャネリング に曝される。前述のように、ＦＣＣ触媒粒子は、触媒から炭化水素化合物を除去 するために、ストリッパー部において水蒸気と接触する。触媒粒子は水蒸気によ って流動化される。これによって、水蒸気／炭化水素流体における触媒粒子の懸 濁物（ときどきエマルションと呼ばれる）がストリッパー部で形成される。触媒 粒子がストリッパーを通って下へ流れると、ガス圧力が増加し、濃厚触媒懸濁物 中のガスが圧縮されることによって、チャネリングが生じ得る。添加ガス（例え ば水蒸気）を添加しなければ、触媒懸濁物が流動化を停止し、すなわち、粒子が 互いに擦りあい始めて、触媒粒子が自由に流れなくなる。水蒸気の気泡は流動化 を止めた触媒中を容易に通り抜けられず、この結果、ＦＣＣ触媒粒子がチャネリ ングし、触媒流の分配が不十分となる。 ストリッパー部の効率を増加させるための一つの構造、および本発明の一つの 実施態様は、図３に示される改良回転トレイ２４の構造である。図３においてト レイ２４は、ストリッパー２０の壁２６とライザー反応器の壁１２（ストリッパ ー２０の内側の壁）とに交互に固定された傾斜トレイとして示される。ライザー 反応器の壁１２に固定された内側トレイ２４は、円錐台（frustro-conical）形 状の表面を有するトレイであり、ストリッパーの壁２６に固定された外側トレイ ２４は、同じく円錐台形状であるが、向きの異なる表面を有する。トレイ２４は 、トレイ２４の表面２５に配置された複数の回転翼板５０を有する。回転翼板５ ０は、ストリッパーの上方部４０からその下方部４２までストリッパー２０を通 って下方に流れるＦＣＣ触媒流に回転運動を与える手段として働く。触媒の回転 する流れを例示のために線５１として示す。ＦＣＣ触媒に与えられる回転流れの 程度は、ＦＣＣの設計に依存して変化し得るが、ＦＣＣ触媒の流れがストリッパ ー２０の環状部の周囲長さの少なくとも１／４だけ回転するのに十分な回転運動 を与えるように、回転翼板５０を向き決めすることが好ましい。回転運動は、触 媒流または「懸濁物」に全体として与えられる。すなわち、個々の粒子がそれら の中心軸のまわりに個々にスピンするように、回転（スピン）運動を個々の粒子 に与えることを本発明は意図していない。 本発明の回転翼板５０は、トレイ２４を構成するのに使用する材料と同様の材 料で構成され得る。共通した構成材料は、鋼鉄および合金鋼、クロム鋼合金のよ うな高品質合金鋼、ならびに耐熱性表面を有する合金鋼を含む。傾斜トレイ２４ の高さはＦＣＣ装置構造により変化し、トレイは８インチから３フィートの高さ である。ＦＣＣ装置におけるいずれかの特定のトレイの数もまた変化し、代表的 にはストリッパー部は３〜８個のトレイを含む。トレイ間の距離もまた、ＦＣＣ 装置の操作パラメータに依存して変化し得る。 図３に示されるように、回転翼板５０は、好ましくはトレイ２４の頂部５２の 付近の点から、下方に向かってトレイ２４の底縁部５４の付近の点まで延びる。 従って、翼板５０の後縁部６２は、トレイ２４の頂部５２と一致するものとして 示されるが、適切に機能するためには、後縁部６２は、好ましくはトレイ２４の 頂部５２の少なくとも付近に位置し、効率的に機能するためには、トレイ面２５ の上方部分に位置するべきである。しかしながら、本発明の利点がストリッパー を通るＦＣＣ触媒の改善された流れに保持されるのであれば、後縁部６２がトレ イ２４の下方部分に位置してもよい。同様に、翼板５０の前縁部６０は、トレイ ２４の底部５４と一致するものとして示されるが、適切に機能するためには、前 縁部６０は、好ましくはトレイ底部５４の少なくとも付近に位置にし、効率的に 機能するためには、トレイ面２５の下方部分に位置するべきである。図３に示さ れるように、回転翼板５０は、トレイ頂部５２から底部５４へ高さが増加する構 造とされ得るが、翼板５０は、その長さに亘って高さが一定または減少するよう に構成されてもよい。図３に示される回転翼板５０は、トレイ２４の表面２５に 配置される。ＦＣＣ装置のストリッパー部は、本発明の複数の回転トレイを含み 得、好ましくはトレイの少なくとも５０％は、「回転トレイ」すなわち少なくと も一つの翼板５０を含むトレイである。 図３に示されるように、水蒸気または適切なストリッピング流体は、配管２２ からスパージャー２３を通ってストリッパーの下方部４２に導入され得る。 回転翼板５０についての一つの構造は、図４に示される。この図において、ト レイ２４は、ライザー反応器の壁１２（内側のストリッパー壁）に取り付けられ る。翼板５０は、トレイ２４の表面２５に配置され、トレイ２４の頂部５２から 底部５４まで延びる。翼板５０の機能は、ＦＣＣ触媒がストリッパー部を垂直に 降下するときに、ＦＣＣ触媒に回転運動を与えることである。トレイ２４の傾斜 表面２５は、ＦＣＣ触媒に半径方向運動を与える。翼板５０のこの構造において 、誘導される回転ＦＣＣ触媒流の方向が角度的に翼板５０の後縁部６２から変わ る翼板５０の前縁部６０を、触媒の半径方向流れの種々の半径方向位置において 有することにより、回転運動が与えられる。これは、ライザー反応器の中心から 引いた半径方向の線であって、翼板５０の後縁部６２に対して垂直な基準線６２ で示される。この実施態様において、翼板５０の前面５６は、ＦＣＣ触媒流に回 転運動を与えるのを助けるために、凹面である。翼板５０の背面５８は、任意の 幾何形状であり得、そして翼板５０自体が様々な幾何形状であり得る。翼板５０ は、溶接またはボルト、リベットなどによる締結などの任意の常套手段によって 、トレイ２４の表面２５に配置され得、トレイの製造時にトレイ２４の一体的部 分として作製されていてもよい。 回転翼板５０は、トレイ２４の表面に亘って様々な間隙距離で間隔を置かれ得 、 間隙距離は、いかなる特定のトレイまたは一連のトレイで一定である必要はない 。実際に、様々な構造が可能であり、翼板５０の前縁部６０から後縁部６２への 高さおよび全体の距離は、種々の可能性のある構造で変化し得る。 また、図４には、ストリッパーガス（水蒸気）とＦＣＣ触媒粒子との間の接触 を改善するために使用されるストリッパーガス孔５７が示される。水蒸気は、傾 斜トレイ２４の下方に集まり、従って、水蒸気を孔５７に通させる圧力頭を形成 する。水蒸気は、孔５７を通ってトレイ２４を通過し、トレイの縁部から流れ落 ちるＦＣＣ触媒粒子と接触する。孔５７を横切る水蒸気は、トレイ面２５からの 触媒粒子流れを助ける。従来では、孔５７はトレイ２４の表面２５に対して垂直 に穿孔されている。 理解され得るように、回転翼板５０の構造は、重力によってストリッパーを垂 直に通り、かつトレイの傾斜表面によってストリッパーを半径方向に通って動く ＦＣＣ触媒に、回転流れを与えるという所望の結果を得るために、様々な幾何形 状を有し得る。翼板の幾何形状の例を図５に示す。図５では、ストリッパー部の 一部の上面図が示される。この図は、ライザー反応器１０の壁１２に取り付けら れたトレイ２４を再び示ず。翼板５０は、様々な幾何形状を有するものとして示 される。翼板５０ａは、ほぼ凹状の前面５６を有するものとして示される。しか しここで、この面はトレイ２４の底部５４まで完全に延びていないが、トレイ面 ２５の上方部分７２から下方部分７４へ延びている。トレイの上方部分７２は、 トレイ２４の表面２５の上半分として規定される。翼板５０ａの前縁部６０は、 後縁部６２から最も大きい角度で離れている点として、従って、ＦＣＣ触媒が翼 板５０から離れる点として規定される。半径方向線６１および６１’はこの点を 示し、半径方向線６１はライザー反応器１０の中心７０から延び、翼板５０の後 縁部６２に対して垂直に引かれている。半径方向線６１’も同様に、翼板５０の 前縁部６０に対して垂直に引かれている。翼板５０は、トレイ２４の表面２５と 同一の広がりを有し、凹状の前面５６および背面５８を有するものとして示され る。翼板５０ｃは、また別の幾何形状を有し、ここで、前面５６は平坦であり、 背面５８もまた平坦で、かつ半径方向線６１上にある。 同一の幾何形状の回転翼板５０が、ストリッパーの外側の壁２６に取り付けら れたトレイ２４の表面に配置される翼板を構成するのに使用され得る。図６に示 されるように、翼板５０の後縁部６２は、トレイの上方部分７２において、トレ イ２４の頂部５２の付近にあり、前縁部６０は、トレイ２４の下方部分７４にお いて、トレイ２４の底部５４の付近にある。翼板５０の前面５６および背面５８ は、様々な幾何形状を有し得る。翼板５０の前縁部６０は、ＦＣＣ触媒の半径方 向流れの方向に半径方向（水平方向）において翼板５０の後縁部６２と異なる位 置で、かつ、ＦＣＣ触媒の引き起こされた回転方向流れの方向に後縁部６２から 角度的に変位した位置にある。 本発明のさらなる実施態様は、ストリッパーガス孔５７を設計し直すことに関 する。ＦＣＣ触媒に与えられる回転運動を改善するために、これらの孔５７また は少なくともその一部は、ある角度でトレイ２４を通って穿孔され得る。図７に 示されるように、孔５７の側壁５９は、垂直（線８０）に対して角度ｐ（θ）で 、回転翼板５０によってＦＣＣ触媒に与えられる回転流れの方向に穿孔される。 孔５７は、トレイ２４の底側５４’から上方の底面５４にまで延びる。いずれか の特定のトレイに使用される角度付けられた孔５７の数は変化し得、一部の孔の み、好ましくはその全てを、ある角度で穿孔されていることがトレイに望まれる 。角度は、各ストリッパーガス孔５７について一定である必要はない。 本発明をこれまで、環状ＦＣＣ装置構造について説明してきた。回転翼板５０ の使用はまた、ライザー反応器がストリッピング部の外にあるＦＣＣ装置構造に ついても行われ得る。このようなＦＣＣ装置構造を図８に示す。ここで、供給ガ スオイルは、配管１０２で示される供給ノズルで装置中に導入され、そしてガス オイルはライザー反応器１０４の内部でＦＣＣ触媒粒子と接触する。分解生成物 および触媒粒子は、その後脱離部１０６で分離され、触媒粒子はストリッパー部 １０８を通って降下する。次いで、ストリッピングされた触媒粒子は、空気分配 器１１２を通った空気で流動化されながら、再生器１１０の内部で酸化される。 図８に示されるＦＣＣ装置は、図９に示す「ハット・アンド・トレイ（hat and tray）」ストリッパートレイ構造を有する。このストリッパートレイ構造は 、環状ＦＣＣ装置構造について示したものと類似するが、この場合には円錐台形 状の「ハット」トレイは、ライザー反応器の側壁へ終端していない。図９に示さ れ るように、回転翼板５０は、トレイ１１４の上に配置される。トレイは頂部５２ と底部５４とを有する。翼板５０は、基準線１１６（ストリッパー部の中心から 半径方向外側に延びる線）で示されるように、角度付けられた方向にその後縁部 ６２からその前縁部６０へ移り変わることが示される。ストリッパー部は、スト リッパー側壁１１２に収容される。 本明細書の記載において上述した回転翼板構造によって、分解触媒に与えられ る回転運動は、ＦＣＣ装置の脱離部に位置するジップレッグを改変することによ って増強され得る。図１０に示されるように、反応器壁１２で規定されるライザ ー反応器１０は、ストリッパー壁２６で規定されるストリッパー部２０を通って 延びる。分解触媒はライザー反応器１０を出て、分離手段１１（代表的にはサイ クロン）を通って流れる。分離手段は、分解触媒をジップレッグ１４に通して下 方に導く。このジップレッグ１４は、次に触媒をストリッパー部２０へ導く。ジ ップレッグ出口１２１は、代表的には、ストリッパー部２０へ触媒粒子を真下に 導くように向き決めされている。本発明では、ジップレッグの端部１２１を出る 分解触媒が、回転翼板５０（図示せず）の向きに従ってストリッパー部２０を通 る所望の触媒流の方向１２２に回転するように、ジップレッグの端部１２０は向 き決めされ得る。 種々の改変が、本明細書に記載した回転翼板構造に対してなされ得る。例えば 、図面に示される回転翼板構造は、トレイの頂部付近の点からトレイのリップ付 近の点に延びる。しかしながら、回転翼板は、第一の列がトレイの頂部付近の点 からトレイの中間部近くの点へ延び、第二の列がトレイの中間部近くから始まり 、トレイのリップ付近の点に延びるような、二つの列をトレイ面に形成してもよ い。他の実施態様では、今ここで説明した列の一つのみを使用してもよいし、あ るいは、頂部列と底部列の翼板を交互パターンで使用してもよい。このような改 変例は、本発明の範囲内にある。 本明細書で上述した本発明のさらなる代替を図１１に示す。図１１は本発明の 実施態様を示し、ここで、回転翼板５０がストリッパートレイ２４の表面２５に 配置されていない。回転翼板５０がトレイ２４の表面２５に配置されるように、 回転翼板５０が位置することが好ましいが、このことは、本発明の目的に必須で はない。図１１に示されるように、回転翼板５０は、反応器壁１２（またはスト リッパー壁）に取り付けられたスタブ１２４に取り付けられ得る。取り付けは、 溶接またはボルトなどのような手段で行われ得る。また上述したように、翼板５ ０は概して、回転触媒流の方向に、後縁部６２から角度を付けて変位した前縁部 ６０を有するものとして記載され得る。触媒流に回転流れを与えるために、翼板 ５０が上記のような表面５６を有するように、翼板５０が作製され得る。 本発明のもう一つの実施態様においては、翼板５０はストリッパー部の内部に おいて、トレイ２４と同様の様式であるが、向きの異なる構造とされ得る。例え ば、図１２に示されるように、翼板５０がトレイ２４の縁部５４から角度ｐ （β）にあるように、翼板５０が位置付けられ得る。この場合、触媒は、翼板５ ０と後縁部６２で接触するようになり、翼板５０の前縁部６０に向かう線１２６ で例示される回転方向に向けられる。翼板５０は、好ましくはトレイ２４の表面 ２５に配置されるが、必ずしもそうである必要はない。翼板５０は、スタブ１２ ４への溶接またはボルト締めなどの常套の方法でストリッパー部の内部に固定さ れ得る。ここで、スタブ１２４は、それ自身が反応器壁１２（内側のストリッパ ー壁）へ溶接またはボルト締めされている。 また、本発明は、米国特許第5,531,884号（この米国特許は、本明細書におい て、その全体を参照のために援用する）に記載されるトレイ構造などのストリッ ピング部の構造に対する他の改良とともに使用され得る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スモーレー，クリストファー・ゴードン アメリカ合衆国08562ニュージャージー州 チェスターフィールド、ステル・ロード10 番

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．使用済みＦＣＣ触媒が、触媒から炭化水素を除去するためにストリッピング 流体と接触する、流動接触分解装置のストリッピング部に使用されるための改良 ストリッパートレイであって： 触媒を受けるための上方部分と； 上方部分の垂直下方の点に位置する下流部分であって、垂直下方のトレイに触 媒を放出するためにトレイ縁部で終端する下流部分と； 上方トレイ部分と下流トレイ部分との両方を含み、触媒がトレイ面を垂直方向 に下方に流れるときに触媒に半径方向運動を与えるために、１０〜８０°のトレ イ面角度を有する、傾斜トレイ面と； 触媒が傾斜トレイ面を横切るときに触媒に回転流れを与える手段であって、ト レイ面に配置された回転流れ手段と を含む、トレイ。 ２．トレイを通って延びる複数の水蒸気分配孔であって、トレイの下流部分に位 置する分配孔をさらに含む、請求の範囲１に記載の改良ストリッパートレイ。 ３．水蒸気分配孔が、トレイ面に対して実質的に垂直な角度でトレイを通って延 びる、請求の範囲２に記載の改良ストリッパートレイ。 ４．水蒸気分配孔が、回転流れ手段から触媒に与えられる回転流れの方向に角度 付けられてトレイを通って延びる、請求の範囲２に記載の改良ストリッパートレ イ。 ５．使用済みFＣC触媒が、触媒から炭化水素を除去するためにストリッピング流 体と接触する、流動接触分解装置のストリッピング部に使用されるための改良ス トリッパートレイであって： 触媒を受けるための上方部分と； 上方部分の垂直下方の点に位置する下流部 分であって、垂直下方のトレイに触媒を放出するためにトレイ縁部で終端する下 流部分と； 上方トレイ部分と下流トレイ部分との両方を含み、触媒がトレイ面を垂直方向 に下方に流れるときに触媒に半径方向運動を与えるために、１０〜８０°のト レイ面角度を有する、傾斜トレイ面と； トレイ面に配置された複数の回転翼板であって、回転翼板が後縁部および前縁 部から始まる前面を有し、ここで、前縁部が触媒流の回転方向において後縁部か ら角度的に変位した位置にあるように、回転翼板の前面がトレイ面に亘って角度 付けられている、回転翼板と を含む、トレイ。 ６．回転翼板の前縁部は、触媒の半径流れの方向において後縁部から半径方向に 変位した位置にある、請求の範囲５に記載の改良ストリッパートレイ。 ７．トレイを通って延びる複数の水蒸気分配孔であって、トレイの下流部分に位 置する分配孔をさらに含む、請求の範囲５に記載の改良ストリッパートレイ。 ８．水蒸気分配孔が、トレイ面に対して実質的に垂直な角度でトレイを通って延 びる、請求の範囲７に記載の改良ストリッパートレイ。 ９．水蒸気分配孔が、回転翼板から触媒に与えられる回転流れの方向に角度付け られてトレイを通って延びる、請求の範囲７に記載の改良ストリッパ・ートレイ 。 １０．回転翼板の後縁部が、トレイの上方部分に位置し、回転翼板の前縁部が、 トレイの下流部分に位置する、請求の範囲５に記載の改良ストリッパートレイ。