JP2002292247A - 流動接触分解装置の再生容器からのｎｏｘを減少させる方法 - Google Patents

流動接触分解装置の再生容器からのｎｏｘを減少させる方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 接触分解装置の再生器から放出される窒素酸
化物（ＮＯX）を減少させるための経済的な方法及び反
応器を提供する。 【解決手段】 上にコークスの堆積物を有する廃触媒
を、濃密相及び希薄相を有する触媒再生容器中で再生す
るための方法であって、ここにおいて、この方法は：
（ａ）廃触媒を一次酸素含有ガスと濃密相において接触
させ、それによってコークスを燃焼し、窒素酸化物及び
一酸化炭素を含む燃焼ガスの形成を得て、これを更に反
応させて、これによって窒素酸化物の大部分を還元して
元素状窒素を形成し；そして（ｂ）燃焼ガスを二次酸素
含有ガス及び典型的には遮蔽ガスと希薄相において接触
させ、これによって、後燃えによる希薄相中の有意な温
度上昇を伴なわずに、残存するＣＯをＣＯ2に酸化する
工程を含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、接触分解装置の再
生器から放出される窒素酸化物（ＮＯX）の減少に対す
る、経済的な方法及び反応器の改良に関する。更に特定
的には、本発明は、約１％までの一酸化炭素（ＣＯ）が
濃厚触媒域を出るように再生器を操作すること、並びに
再生器の希薄相に、二次酸素含有ガスの流れ、及び所望
により、遮蔽ガスの流れ又は複数の流れの導入を与え
て、これによって有意なＣＯ放出を生じることなく大部
分のＮＯXの放出を排除し、そして後燃えによる温度上
昇を減少する改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】流動接触分解（ＦＣＣ）法において、炭
化水素原料油は、炭化水素分解反応器の上昇管部分に注
入され、ここでこれは、触媒再生器の容器から上昇管−
反応器に循環される高温の触媒と接触して、軽質の価値
のある製品に分解される。吸熱分解反応が起こるにつれ
て、触媒はコークス堆積物で被覆される。触媒及び炭化
水素の蒸気は、上昇管を上昇し反応器の分離部分に運ば
れて、これらは分離される。その後、触媒はストリッピ
ング部分に流れ込み、ここで触媒に同伴された炭化水素
の蒸気は、水蒸気注入によってストリップされ、そして
ストリップされた触媒は、廃触媒立て管を通って再生器
の容器に流れ込む。
【０００３】再生器の容器は、流動床反応器として操作
され、触媒は反応器の下部における濃密相及び濃密相の
上の希薄相を形成する。空気又は酸素富化空気は、容器
の底部に近い濃密相中に設置されたエアグリッドから導
入される。コークスが付着した触媒が空気と接触したと
きに、コークスは燃焼してＣＯ及び二酸化炭素（Ｃ
Ｏ 2）を形成し、これは、空気中の窒素と共に濃密相を
通って希薄相に上昇し、そして次いで再生器を出る。こ
れらのガスは、煙道ガスの大部分を構成する。コークス
燃焼過程中、コークス中に存在するいかなる窒素含有種
も更に酸素と反応して、殆んどが元素状窒素（Ｎ2）
を、そして少量のＮＯｘを形成する。これらの種は、コ
ークス中に存在する硫黄の燃焼によって形成されるいか
なる硫黄酸化物（ＳＯｘ）ともいっしょに、ＣＯ／ＣＯ
2／Ｎ2と共に再生器を通って更に移動する。濃密相中の
エアグリッドに近い反応器の領域は、高い酸素濃度を有
し、酸化領域を構成する。エアグリッドから離れた、又
は下流は、酸素が奪われているために還元域を形成し、
ここではＣＯ濃度が有意となる。ＣＯは、残った酸素と
反応を継続して、ＣＯ2を形成する。還元域において、
ＮＯｘ種も更にＣＯと反応して、元素状窒素を形成す
る。この領域のＣＯ及びＯ2の濃度にもよるが、ＮＯｘ
は多少は反応するものである。
【０００４】触媒再生容器は、いまや標準的な燃焼法の
方式となっているＣＯ完全燃焼方式又はＣＯ部分燃焼方
式で操作することができる。完全燃焼操作において、触
媒上のコークスは完全に酸化されて、ＣＯ2を形成す
る。これは、典型的には過剰空気の形で供給される過剰
酸素の存在中で、再生を行うことによって達成される。
完全燃焼操作からの排出ガスは、主として窒素、Ｃ
Ｏ2、Ｈ2Ｏ及び過剰の酸素を含むが、しかし更にＮＯX
及びＳＯXを含む。
【０００５】ＣＯ部分燃焼方式の操作において、触媒再
生容器は、触媒中のコークスの全てをＣＯ2に完全に酸
化するためには不充分な酸素で操作される。従ってコー
クスはＣＯ及びＣＯ2の混合物に燃焼される。残存する
ＣＯは、下流のＣＯボイラーでＣＯ2に酸化される。再
生容器がＣＯ部分燃焼方式で操作される場合、より少な
いＮＯXが生産され、そして生産されたそれは、還元域
でＣＯと反応して、元素状窒素を形成する。その代わり
に、コークス中の窒素種は、アンモニア及びＨＣＮのよ
うな還元された窒素種として再生容器を出る。然しなが
ら、還元された窒素種は、ＣＯボイラーにおいて不安定
であり、ここでこれらはＮＯXに転換される。従ってＣ
Ｏボイラーからの排出物は、主として窒素、ＣＯ2及び
Ｈ2Ｏを含むが、しかし更にＮＯX及びＳＯXを含む。
【０００６】最近になって、周囲に放出される製油所の
煙道ガス中のＮＯX及びＳＯXの量に対する大きな関心が
出てきている。触媒再生器排出物中に存在するＮＯXの
殆んどは、コークスの窒素、即ち、縮合環状化合物のよ
うな複素化合物の形態でコークス中に含まれる窒素に由
来し、そして排出物に含まれるＮＯXの少量が再生容器
に送入される空気中に含まれる窒素から誘導されている
か又はされていないことはいまや受容される見解であ
る。
【０００７】いくつかの方法が、ＦＣＣ再生器の容器の
排出ガス中のＮＯXを減少するために、工業界で使用さ
れている。これらは、水素による反応器原料油の前処理
のような大きな資本を要し、そして費用のかかる選択、
及び選択的接触還元（ＳＣＲ）のような煙道ガス後処理
の選択、並びにその場（in situ）のＦＣＣ触媒添加剤
の使用を含む。以下において検討するように、多くの他
の方法が更にＮＯX減少に対して企図されている。
【０００８】米国特許第５，２６８，０８９号は、再生
器を、“崖の縁で（on the brink）”、即ち、慣用的な
ＣＯ部分燃焼操作及び完全燃焼操作間の領域で、２モル
％より低くい煙道ガス中のＣＯで操作することによっ
て、ＮＯXを減少することができることを開示してい
る。この特許は、この方式で操作することによるＮＯX
の減少を、特許請求している。然しながら、部分燃焼方
式の操作の場合のように、ＣＯボイラーは再生器から出
るＣＯを燃焼するためになお必要である。更に、米国特
許第５，２６８，０８９号は、“崖の縁で”操作するこ
との結果としての後燃えの存在を開示しているが、後燃
えによる希薄相の過熱を回避又は緩和する解決法は開示
されていない。
【０００９】いくつかの特許は、促進剤、分離した原料
油の分解、排出ガスの後処理、等による、ＦＣＣ再生器
のＮＯXの減少を開示している。これらの特許は、その
開示が本明細書中に参考文献として援用される、米国特
許第５，２６８，０８９号において詳細に検討されてい
る。
【００１０】米国特許第５，７０５，０５３号、第５，
７１６，５１４号及び第５，３７２，７０６号は、部分
燃焼方式で操作される再生器からの煙道ガスに対して、
ＣＯボイラーの前で、ＮＯX前駆体種（ＨＣＮ、ＮＨ3）
の一部を選択的にＮＯXではなくＮ2に転換する、制御さ
れた空気を添加する基本的な考えの変形をそれぞれ開示
している。従って、ＣＯボイラーにおいてより少ないＮ
ＯXが発生する。米国特許第５，７０５，０５３号にお
いて、ＮＯX／ＮＨ3の反応に対して、更なる接触工程が
示唆されている。米国特許第５，３７２，７０６号にお
いて、約１０９０（２０００）ないし約１５９０℃（２
９００°Ｆ）間の温度におけるＮＯX前駆体の熱的転換
が特許請求されている。米国特許第５，７１６，５１４
号において、煙道ガスが再生器から特定的に除去され、
そして少なくとも２．５％の一酸化炭素を含む。このガ
スは、別個の乱流反応器中で反応させられる。これらの
特許の全てにおいて、二次空気の添加は、部分燃焼操作
により形成されるＮＨ3／ＨＣＮの一部を反応させるこ
とを目標としている。
【００１１】米国特許第５，４２０，６９０号は、部分
燃焼方式の操作及び少なくとも１％の一酸化炭素を含む
再生器廃ガスに対する、ＮＨ3／ＨＣＮを酸化するため
の空気の添加、そしてＣＯボイラーに先立って、選択的
にＮ2を生成することを示唆している。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】ＦＣＣ再生容器排出ガ
スのような工業的煙道ガス中の、ＮＯX及びＳＯXの濃度
を減少する新しい、そして改良された方法を見出すため
の努力は、継続的に行われている。特に従来の技術に欠
けているものは、所望による遮蔽ガスを伴なった二次酸
素含有ガスを、完全燃焼方式で主として操作されている
再生容器の希薄相へ導入することであり、これによって
大部分のＮＯXが除去され、ＣＯがＣＯ2に転換され、そ
して後燃えによる温度上昇が制御される。
【００１３】本発明は、二次酸素含有ガスを所望により
遮蔽ガスを伴なって、ＣＯボイラーの使用を必要としな
い方式で操作されている再生容器の希薄相に、同時に導
入することによってＮＯX放出を有意に減少する、経済
的な再生容器の改良を提供する。本発明は、ＦＣＣ再生
器からのＮＯｘ放出の大部分を排除する手段を提供す
る。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は、以下の工程： （ａ）廃触媒を一次酸素含有ガスと反応器の濃密相にお
いて接触させ、それによってコークスを燃焼し、そして
窒素酸化物及び一酸化炭素を含む燃焼ガスを形成し、こ
れを更に前記濃密相中で反応させ、このようにして窒素
酸化物の大部分を還元して元素状窒素を形成し、それに
よって窒素富化燃焼ガスを形成し；そして （ｂ）窒素富化燃焼ガスを反応器の希薄相において二次
酸素含有ガスと接触させ、ここで一酸化炭素が酸化され
て二酸化炭素が形成されること；を含む炭化水素分解触
媒のような、その上にコークスの堆積物を有する廃触媒
の再生中の、再生反応器からの窒素酸化物の放出を実質
的に減少するための方法を対象とする。
【００１５】工程（ａ）の一次酸素含有ガスの量は、工
程（ｂ）に先立つ窒素富化燃焼ガスが１％までの一酸化
炭素を含むように調節される。この方法の結果として、
再生反応器からの窒素酸化物の放出は有意に減少され、
一方希薄相における後燃えによる温度上昇は、遮蔽ガス
又は熱除去装置の導入によって最小化され、そして制御
される。
【００１６】本発明は、更に１個又はそれ以上のノズル
構成を使用して、二次酸素含有ガス及び所望による遮蔽
ガスを、燃焼条件を与え、そして希薄相中の後燃えによ
る温度上昇を制御するために、再生反応器の希薄相に導
入することを可能にする。
【００１７】反応器に導入される二次酸素含有ガスは、
濃密相を出る残留ＣＯを酸化する。水蒸気又は水を、二
次酸素含有ガスの流れに遮蔽ガスとして加えて、再生器
容器中の酸素の均一な分布を援助し、そしてＣＯの燃焼
による希薄相の温度上昇を減少することができる。水蒸
気又は水を送入する１個又はそれ以上のノズルの位置
は、触媒の大部分との水蒸気の接触を最小にし、それに
よって触媒の失活を回避するように選択される。発熱性
のＣＯの酸化によって希薄相において発生される過剰の
熱は、更に例えば希薄相に設置された冷却用コイルのよ
うな、他の手段によって除去することができる。
【００１８】本発明は、更に二次酸素含有ガスが、反応
器容器中の異なった垂直方向の高さにおいて異なった段
階で導入されるような方式で構成することができる。例
えば、二次酸素含有ガスの一部を、先に記載したような
主たる二次酸素含有ガスの導入に先立って、濃密相及び
希薄相間の界面で、又はその直ぐ上で反応器に導入する
ことができる。界面で導入される二次酸素含有ガスは、
燃焼ガス中に含まれるＮＨ3及びＨＣＮのような、少量
の残存する還元された窒素種を燃焼して、窒素酸化物を
形成するために充分な量であり、これは、その後ＣＯと
反応して、元素状窒素を形成する。次いで二次酸素含有
ガスは、容器の希薄相の下流の点で、先に記載した工程
を行うために、段階的に導入されるか、又は導入され
る。二次酸素含有ガスは、反応器の濃密相及び希薄相間
の界面に、１個又はそれ以上のノズルで導入することが
できる。更に、遮蔽ガスを、二次酸素含有ガスと共に導
入して、容器中の酸素の均一な分布を援助し、そしてそ
の点より上に導入される水蒸気及び触媒間に、ガスの障
壁を作ることによって触媒の失活を回避することができ
る。
【００１９】本発明のもう一つの態様において、再生器
容器の希薄相からもれ出ることができる少量のＣＯを更
に除去するために、二次酸素含有ガスは、先に記載した
工程を行った後で、容器の排出煙道に段階的に導入され
るか、又は導入される。酸素含有ガスは、煙道ガス中に
存在することができるいかなる残存するＣＯをも酸化
し、このようにしてＣＯ2を形成する。二次酸素含有ガ
スは、排出煙道に１個又はそれ以上のノズルで導入する
ことができる。更に、遮蔽ガスを導入して、排出ダクト
中の酸素の均一な分布を援助し、そして後燃えによる温
度上昇を制御することができる。
【００２０】下流に別個のＮＯｘ除去機器を必要としな
いために、ＮＯｘの大幅な減少に対して有意な費用の節
約が生じる。更に、本発明の方法は、二次エアグリッド
の設置と比較して、既設の再生容器及び付属する機器の
最小の改良を含むために好都合である。更に、反応器を
出るＣＯが実質上無いために、下流に一酸化炭素ボイラ
ーを必要としない。
【００２１】本発明は、更に以下の要素： （ａ）一次酸素含有ガスを再生容器の濃密相に導入する
ための手段；及び（ｂ）二次酸素含有ガスを再生容器の
希薄相に導入するための手段；を含む、濃密相及び希薄
相を有する触媒再生容器を対象とする。
【００２２】本発明の一つの態様において、再生容器は
反応器である。好ましくは、反応器に対する一次酸素含
有ガスを導入する手段は、濃密相に設置されたエアグリ
ッドである。更に、好ましくは、二次酸素含有ガス及び
所望による遮蔽ガスを反応器に導入することに対する１
個又はそれ以上の手段は、反応器の側壁及び／又はドー
ム部に、各種の角度及び高さで配置されたノズルの形態
である。本発明のもう一つの態様において、反応器は、
反応器の希薄相に二次酸素含有ガスを、濃密相との界面
に、又はその直ぐ上に対する導入を段階的に行う手段を
有する。本発明のなおもう一つの態様において、反応容
器は、二次酸素含有ガスを、容器の排出煙道に対する導
入を段階的に行う手段を有する。
【００２３】
【発明の実施の形態】本発明によれば、ＦＣＣ再生容器
からのＮＯX放出は、再生器を、約１容量％までのＣＯ
が濃厚触媒層を出るような本質的に完全燃焼方式で操作
し、そして二次酸素含有ガス、及び所望によりＣＯの転
換を改良し、一方温度上昇を減少し、そして希薄相の酸
素の分布を改良する遮蔽ガスを導入することによって有
意に減少される。希薄触媒相の後燃えによる温度上昇
は、更に熱交換器のような別個の機構によって制御する
ことができる。
【００２４】図１を参照すれば、本発明の一つにおい
て、廃触媒は、再生容器２に廃触媒輸送管路４を経由し
て導入される。廃触媒は、再生容器２の内部で渦を巻
き、そして濃密相１２に沈降する。希薄相１４が、再生
容器２の上部領域に形成され、そして実質的に廃触媒を
含まない。一次酸素含有ガス８は、再生容器２にエアグ
リッド管路１６を経由して導入され、これはエアグリッ
ド１８に送入される。エアグリッド１８は、濃密相１２
内に設置される。廃触媒は一次酸素含有ガス８と濃密相
１２中で接触し、これによって廃触媒の表面のコークス
を燃焼し、そして一酸化炭素、二酸化炭素、窒素酸化
物、水蒸気、及び／又は硫黄酸化物を含む燃焼ガスを形
成する。濃密相中に存在するＣＯが還元雰囲気を形成す
ることによる結果として、エアグリッドの近辺でコーク
ス中に存在する窒素種の酸素との反応によって形成され
た窒素酸化物は、元素状窒素に還元される。
【００２５】燃焼ガスは、再生容器２内を急速に上昇
し、そして希薄相１４に入る。燃焼ガスが希薄相１４に
上昇する間に、二次酸素含有ガス２２、及び好ましくは
遮蔽ガス２３が、希薄相１４に１個又はそれ以上のノズ
ル２４を経由して導入される。燃焼ガス中のＣＯは、二
次酸素含有ガスによって酸化されて、ＣＯ2を形成す
る。一酸化炭素の酸化に伴なう発熱反応による希薄相１
４の結果としての温度の増加は、１個又はそれ以上のノ
ズル２４を経由して希薄相１４に対する遮蔽ガス２３の
注入、又は熱交換器のようなある種の他の熱除去装置を
使用することによって制御することができる。二酸化炭
素及び元素状窒素を含む燃焼ガスは、再生容器２の希薄
相１４から排出煙道１０を経由して排出される。特定の
数のノズル、及びノズルの配置が図１に示されている
が、再生容器２は、いかなる数のノズルの、いかなる数
の角度ででも構成することができることは、了解される
ことである。使用されるノズルの数及びその設置角度に
よって、再生器の制御は、所望する燃焼及び後燃えの制
御を達成するために調節することができる。
【００２６】例として、上記の態様を更に図２に例示
し、これは図１に示した再生容器２の平面図である。二
次酸素含有ガス及び遮蔽ガスを導入する１個又はそれ以
上のノズル２４は、再生容器２の頂部ドームに、同様に
再生容器２の頂部ドーム３に配置された１個又はそれ以
上のサイクロン３８の間に配置することができる。１個
又はそれ以上のノズル２４は、再生容器２中に突き出し
又は角度をつけて伸長して、二次酸素含有ガス及び遮蔽
ガスが再生容器２の希薄相に深く注入され、優れた混合
及び希薄相の最適な燃焼条件を達成するようにすること
ができる。特定の数のノズルが図２に示されているが、
再生容器２は、いかなる数のノズルを、いかなる数の角
度ででも構成することができることは、了解されるべき
である。使用されるノズルの数及びその設置角度によっ
て、再生器の制御は、所望する燃焼及び後燃えの制御を
達成するために調節することができる。
【００２７】図３及び４において、１個又はそれ以上の
ノズルを有する再生容器のもう一つの例が示される。こ
の再生容器の操作は、図１に示した再生容器に対して先
に記載したものと同一である。図３に示した再生容器２
は、再生容器２の側壁に位置した１個又はそれ以上のノ
ズル２４で構成することができる。ノズルは、酸素含有
ガスの導入を段階的にするために、容器の異なった垂直
方向の高さに設置することができる。更に、１個又はそ
れ以上のノズル２４は、角度をつけて、二次酸素含有ガ
ス２２及び、好ましくは遮蔽ガス２３が、所望する燃焼
及び後燃えの制御が達成されるように希薄相１４に注入
されるようにすることができる。図４は、図３の再生容
器２の平面図を示す。１個又はそれ以上のノズル２４
は、容器の壁の周囲に、所望する高さ及び角度で設置す
ることができる。特定の数のノズルが図４に示されてい
るが、再生容器２は、いかなる数のノズルの、いかなる
数の角度及び高さででも構成することができることは、
了解されるべきである。使用されるノズルの数及びその
設置角度及び高さによって、再生器の制御は、所望する
燃焼及び後燃え制御を達成するために調節することがで
きる。
【００２８】本発明のもう一つの態様を、図５に示す。
この態様において、上記の図１ないし４に記載した二次
酸素含有ガスの導入に先立って、１個又はそれ以上のノ
ズル２４が、濃密相１２及び希薄相１４間の界面に又は
その直ぐ上に、容器２の希薄相１４に二次酸素含有ガス
の導入を段階的に行うために使用される。この界面は、
燃焼ガスが濃密相１２から希薄相１４に入る点である。
燃焼ガス中のＮＨ3及びＨＣＮは、界面の近辺で導入さ
れる二次酸素含有ガス２２によって酸化され、窒素酸化
物の形成が得られる。ＣＯの僅かな部分が、この点で二
次酸素含有ガスによって酸化される。希薄相１４中に存
在するＣＯの大部分は、上記図１ないし４に記載した方
式で希薄相のより高い位置で導入される二次酸素含有ガ
ス２２によって酸化される。一酸化炭素の酸化に伴なう
発熱反応による希薄相１４の結果としての温度の増加
は、希薄相１４に対する１個又はそれ以上のノズル２４
を経由する遮蔽ガス２３の導入、又は熱交換器のよう
な、ある種の他の熱除去装置によって制御される。更
に、界面近辺で導入される、窒素又は二酸化炭素或いは
循環煙道ガスを含む遮蔽ガス２３は、容器中の酸素の均
一な分布を援助し、そしてより高い位置で導入される遮
蔽ガス２３が、水蒸気又は水の粒子である場合、濃密相
１２の触媒の失活を防止する。特定の数のノズルが図５
に示されているが、再生容器２は、いかなる数のノズル
の、いかなる数の角度及び高さででも構成することがで
きることは、了解されるべきである。使用されるノズル
の数及びその設置角度及び高さによって、再生器の制御
は、所望する燃焼及び後燃えの制御を達成するために調
節することができる。
【００２９】本発明のもう一つの態様において（図示さ
れていない）、二次酸素含有ガスは、これが容器の排出
煙道に導入されて、ＣＯの漏れを防止するように段階的
に行われる。この更なる二次酸素含有ガスは、容器を出
る排出ガス中に存在することができる少量の残留ＣＯを
酸化して、ＣＯ2を形成する。二次酸素含有ガスは、排
出煙道に１個又はそれ以上のノズルによって導入するこ
とができる。更に、遮蔽ガスを排出煙道に導入して、排
出煙道中の酸素の均一な分布を援助し、そしてＣＯの発
熱的酸化の結果としての後燃えによる温度上昇を制御す
ることができる。使用されるノズルの数及び構成によっ
て、再生容器の制御を、所望する燃焼及び後燃えの制御
を達成するために調節することができる。
【００３０】いかなる適当なノズルも、酸素含有ガス及
び遮蔽ガスを、再生容器又は排出煙道に注入するために
使用することができるが、同心ノズルを使用することが
好ましい。同心ノズルを使用することによって、酸素含
有ガス及び遮蔽ガスを同時に注入することができる。結
果として、後燃焼の結果としての温度上昇を、遮蔽ガス
により同時に制御しながら、所望する燃焼を達成するこ
とができる。同心ノズルは、ガスが再生器容器中の希薄
相に深く侵入して、良好な混合及び所望の反応を可能に
するように構成される。好ましくは、ノズルは、再生器
の壁及び／又は再生器の頂部ドームを外部から通して位
置される。
【００３１】図６及び７において、同心ノズルの例が提
供される。同心ノズル２４は、ノズル先端２６、内側放
出通路３２、及び外側放出通路３４を有する。酸素含有
ガス２２は、内側放出通路３２に送入され、そして再生
容器にノズル先端２６を経由して、酸素含有ガスの流れ
３０として注入される。遮蔽ガス２３は、外側放出通路
３４に送入され、そして再生容器に遮蔽ガスの流れ２８
として注入され、これはノズル２４から放出される時、
酸素含有ガスの流れ３０の全ての周囲を取り囲む。酸素
含有ガス及び遮蔽ガスを、再生容器に１個又はそれ以上
の同心ノズルを経由して導入することによって、ガスの
容器中のより深い侵入及びより均質な分散が達成され
る。
【００３２】再生容器の濃密相中のエアグリッドに注入
される一次酸素含有ガスは、いかなる典型的な送入ガス
の混合物、例えば空気、酸素富化空気、酸素-二酸化炭
素、酸素-アルゴン、及びこれらの混合物であることも
できる。好ましいガス混合物は、空気及び酸素富化空気
を含む。ガス混合物が少なくとも２０容量％、そして好
ましくは２４容量％より大きい酸素含有率を有すること
が好ましい。一次酸素含有ガスは、濃密相中のエアグリ
ッドに、約０．１５（約０．５）ないし約３．０ｍ/秒
（約１０．０ｆｔ/ｓｅｃ）の容器断面速度で送入され
る。これは、濃密触媒相において殆んどのコークス中の
窒素種の、元素状窒素、ＮＯ、及びＮＯ2への転換を可
能にする。少量のＮＨ3及びＨＣＮのような還元された
窒素種も、更に濃密触媒相を出る燃焼ガス中に存在する
ことができる。
【００３３】再生容器の条件（即ち、再生ガス流量、触
媒循環量、等）は、エアグリッドの直ぐ近辺の燃焼域を
除く濃密相中に還元状態を維持し、元素状窒素を得るＣ
Ｏ／ＮＯXの反応に対する充分な滞留時間を与えるよう
に調節される。このような状態の存在を確実にするため
に、約１％までのＣＯが、再生容器の濃密相を出て希薄
相に上昇する燃焼ガス中に存在する。
【００３４】燃焼されるコークスの量に対する再生容器
の濃密相中の酸素の最大処理量は、濃密相中の平均温度
が、約６５０℃ないし８１５℃の範囲であるように制御
される。好ましくは、再生容器の濃密相中の平均温度
は、約６７０℃ないし７９０℃である。
【００３５】再生容器の希薄相又は排出煙道に導入され
る二次酸素含有ガスは、いかなる典型的な送入ガスの混
合物、例えば空気、酸素富化空気、酸素−二酸化炭素、
酸素−アルゴン、及びこれらの混合物でもあることがで
きる。好ましいガスの混合物は、空気及び酸素富化空気
を含む。ガスの混合物が、少なくとも２０容量％、そし
て更に好ましくは少なくとも２４容量％の酸素含有率を
有し、そして約１５ｍ/秒（約５０ｆｔ/ｓｅｃ）ないし
約１２０ｍ/秒（４００ｆｔ/ｓｅｃ）の速度でノズルを
通して希薄相に送入されて、希薄相中の酸素の均一な分
布を可能にすることが好ましい。
【００３６】二次酸素含有ガスの流れ中で導入される酸
素の量は、エアグリッドを経由して導入される一次酸素
含有ガスの流れ中で入るものより３ないし５０倍少な
い。酸素の量は、残留ＣＯの燃焼に充分であるように選
択される。コークス燃焼の大部分は、なお再生器の濃密
相内で起こる。
【００３７】希薄触媒相を冷却する遮蔽ガス又は機械的
装置の使用に合わせて、再生容器の希薄相に入る酸素の
最大濃度は、燃焼による希薄相の平均の温度増加が１０
℃ないし５０℃であるように制御される。好ましくは、
再生容器の希薄相の平均の温度増加は、３０℃より少な
い。希薄相を冷却する、例えば、熱交換器、噴霧水、水
蒸気、及びこれらの組み合わせのような各種の手段を使
用することができる。噴霧水が使用される場合、冷却は
相変化並びに水及び燃焼ガスの温度を等しくするために
必要な顕熱によって行われる。水蒸気が使用される場
合、導入される水蒸気のより低い温度が、燃焼ガスの温
度を直接的な熱交換によって低下させる。
【００３８】希薄相に注入される適当な遮蔽ガスは、例
えば：水蒸気、窒素、循環煙道ガス、二酸化炭素、及び
これらの混合物からなる群から選択されるガスを含むこ
とができる。好ましくは、二次酸素含有ガスの流れと共
に導入される遮蔽ガスは、水蒸気又は水噴霧であり、そ
して約１５ｍ/秒（約５０ｆｔ/ｓｅｃ）ないし約１２０
ｍ/秒（４００ｆｔ/ｓｅｃ）の速度で希薄相に導入され
る。水蒸気又は水は、希薄相のある程度の冷却を可能に
し、そしてＣＯのＣＯ2への転換を促進する。二次酸素
含有ガスが、容器の濃密及び希薄相間の界面に導入され
るように段階的に行われる場合、導入される遮蔽ガス
は、好ましくは窒素又は循環煙道ガスであり、そして約
１５ｍ/秒（約５０ｆｔ/ｓｅｃ）ないし約１２０ｍ/秒
（４００ｆｔ/ｓｅｃ）の速度で導入される。
【００３９】本発明は、制約するものではないが、以下
の実施例によって更に例示される。
【００４０】
【実施例】実施例１ 約６，４００ｋｌ/日（４０ＴＢＤ）のＦＣＣ装置に対
して、約１１０，０００標準ｍ3/時（約４ＭＭＳＣＦ
Ｈ）の空気が送入ガスとして使用されるものである。空
気を９０／１０に分割して使用し、９０％を再生容器の
濃密相に送入し、そして１０％を再生容器の希薄相に送
入する場合、約１１，０００標準ｍ3/時（約４００００
０ＳＣＦＨ）の空気が１個又はそれ以上のノズルを経由
して送入されるものである。例えば、２０個のノズルを
使用すると仮定すれば、約５１ｍｍ（２”）直径のノズ
ルで約６０ｍ/秒（２００ｆｔ/ｓｅｃ）以上の速度が達
成される。これは、空気を再生容器内に約４．６ｍ（約
１５ｆｔ）移動させるために充分である。水蒸気又は循
環煙道ガスのような遮蔽ガスが同心設計のノズルで使用
される場合、空気又は富化された空気は、更に遠くに、
そして再生容器中の断面にわたって更に均質なＯ2の分
布を伴なって推進される。ノズルは、所望する流れのパ
ターンを達成するために角度をつけられるものであり、
そして２箇所又はそれ以上の高さの酸素の導入を使用す
ることができる。この場合の後燃えによる温度上昇は、
２０ないし１００℃の範囲であることが予期され、これ
は遮蔽ガスを構成する注入される水蒸気又は他のクエン
チガスによって、又は機械的手段によって緩和すること
ができる。
【００４１】約７５ｍｍ（３”）の流動床反応器におい
て行われた実験は、２８秒の滞留時間において、７００
℃で１％のみのＯ2の導入によって、いかなる触媒も存
在しない状態で、希薄相に入る１％のＣＯを検出不可能
な濃度まで完全に除去したことを明らかにした。滞留時
間は典型的に予測されるよりやや長いが、Ｏ2注入濃度
の調節によって、ＣＯの実質的な除去が期待される。
【００４２】実施例２ 約２５ｍｍ（１”）内径の反応系を使用して、ＣＯの動
力学的実験を行った。反応器の入り口に、原料の予熱を
伴なうＴ型混合器を設置して、加熱された原料が反応器
に入る直前に過酷な様式で混合されるようにした。冷却
用のコイル式交換器を反応器の出口に設置して、出口ガ
スを急速に冷却した。
【００４３】以下の表１に示した結果は、ＣＯボイラー
が無く、そして濃密触媒床を出る一酸化炭素が１％まで
の濃度を有する、７００℃又はそれより高い範囲の典型
的な温度で操作されている、ＦＣＣ再生容器の希薄相中
の１％ないし２％のＯ2によって、ＣＯの燃焼を達成す
ることができたことを示す。約１０秒のガス滞留時間
は、ＣＯを約１％から２００ｐｐｍの範囲まで減少する
ことが明らかであり、そして典型的なＦＣＣ再生容器
は、この目的に対して使用可能な１０秒以上の滞留時間
を有するものである。
【００４４】
【表１】
【００４５】実施例３ 窒素酸化物（ＮＯ）実験に対して、触媒の分離に対する
拡大された頂部領域を持つ、約２５ｍｍ（１”）内径の
反応器を使用した。高マトリックスの平衡ＦＣＣ触媒を
使用し、そして触媒床のガス滞留時間は２秒と計算され
た。典型的なＦＣＣ濃密相触媒床中のガス滞留時間は、
３秒以上である。反応器は実験を通して概略７３０℃に
維持された。
【００４６】最初に、触媒をＮ2中の２１％のＯ2に５分
間さらした。次いで触媒をＮ2中の１．５％のＨ2に２分
間さらした。この手順は、触媒が酸化雰囲気の再生容器
中に、そして次いで還元雰囲気の下降管／ストリッパー
中にある時間を模倣していることを意味する。Ｎ2を、
それぞれの工程後触媒を簡単に置換するために使用し
た。Ｎ2中の０．５％のＣＯ及び５００ｐｐｍのＮＯを
含む流れを、２秒間の滞留時間で触媒床中の触媒上を通
過させた。反応器を出るＮＯの濃度は、測定するには低
すぎた。実験を、反応器に入る１％のＣＯ、０．５％の
Ｏ2及び５００ｐｐｍのＮＯで繰り返した。再び反応器
を出るＮＯの濃度は、測定するには低すぎた。これらの
結果は、ＦＣＣ再生容器中の条件と同様な条件下で、Ｎ
ＯがＣＯによって破壊されるものであることを示す。
【００４７】実験を更に以下の表２に記載したような定
常状態方式で、反応器中のＮＯの完全な除去を伴なって
行われた。これらの実験において、５００ｐｐｍのＮＯ
が、表２に記載した成分及びＮ2を伴なって反応器に入
れられた。
【００４８】
【表２】
【００４９】実施例４ ＮＨ3及びＨＣＮの動力学実験に対して、希薄触媒相を
模倣するために、触媒が存在しない約２５ｍｍ（１”）
内径の反応器を使用した。表３のデータは、４秒の滞留
時間内に、酸素を、２％のような高いＣＯを伴なう流れ
中に導入することができ、そしてなおＮＨ3及びＨＣＮ
の選択的酸化が得られること示す。反応域を出るＯ2の
濃度が１００ないし２００ｐｐｍの範囲である場合、こ
のように比較的短い滞留時間でさえ、得られたＮＯの相
当な部分が破壊される。
【００５０】
【表３】
【００５１】実施例５ 水蒸気の濃度を約０％から８％に増加した場合、ＣＯの
ＣＯ2への転換は、１秒間の滞留時間の無触媒反応で、
殆んど完全な転換に促進される。この短時間の必要滞留
時間は、多段階構成に対して更なる融通性を加える。
【００５２】
【表４】
【００５３】本発明は、その特定の態様を参照して上記
で説明されてきたが、多くの変更、改変、及び変形が、
本明細書中で開示された進歩性のある概念から逸脱する
ことなく行うことができることは明白である。従って、
特許請求の範囲の思想及び幅広い範囲に含まれる、全て
のこのような変更、改変及び変形を包含することを意図
している。本明細書中に引用した全ての特許及び刊行物
は、本明細書中に参考文献としてその全てが援用され
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一つの態様を例示する再生容器の断面
図である。
【図２】図１の再生容器の平面図である。
【図３】本発明のもう一つの態様を例示する再生容器の
断面図である。
【図４】図３の再生容器の平面図である。
【図５】本発明のなおもう一つの態様を例示する再生容
器の断面図である。
【図６】本発明による同心ノズルの側面図である。そし
て
【図７】図６の線II−IIに沿って得られた同心ノズルの
平面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 サティッシュ・エス・タムハンカー アメリカ合衆国ニュージャージー州07076, スコッチ・プレインズ，メイプル・ビュ ー・コート 2098 (72)発明者 カーク・ウォルトン・リムバッハ アメリカ合衆国ペンシルバニア州19025, ドレッシャー，エイマン・サークル ３ (72)発明者 サボッジ・ガングリィ アメリカ合衆国ニュージャージー州08536, プレインズボロ，メドウ・ドライブ ２ Ｆターム(参考） 4D048 AA06 AB02 AC06 BA11X CB03 CC38 DA03 DA08 4H029 BD08 BE10 BE12

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 以下の工程を含む、コークスの堆積物を
    その上に有する廃触媒を再生中の再生反応器からの窒素
    酸化物の放出を、実質的に減少するための方法： （ａ）前記廃触媒を一次酸素含有ガスと前記反応器の濃
    密相において接触させ、それによって前記コークスを燃
    焼し、そして窒素酸化物及び一酸化炭素を含む燃焼ガス
    を形成し、これを更に前記濃密相中で反応させ、このよ
    うにして窒素酸化物の大部分を還元して元素状窒素を形
    成し、それによって窒素富化燃焼ガスを形成し；そして
    （ｂ）前記窒素富化燃焼ガスを前記反応器の希薄相にお
    いて二次酸素含有ガスと接触させ、ここで前記一酸化炭
    素が酸化されて二酸化炭素を形成し；ここにおいて工程
    （ａ）の前記一次酸素含有ガスの量を、工程（ｂ）に先
    立つ前記窒素富化燃焼ガスが１％までの一酸化炭素を含
    むように調節すること。
  2. 【請求項２】 前記触媒が炭化水素分解触媒である、請
    求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記希薄相中で工程（ｂ）が行われる前
    に、前記窒素富化燃焼ガスが前記濃密相を出てそして前
    記希薄相に入る前記濃密相及び前記希薄相間の界面に、
    前記二次酸素含有ガスの一部が導入される、請求項１に
    記載の方法。
  4. 【請求項４】 工程（ｂ）中に、前記窒素富化燃焼ガス
    中に存在するいかなる残存する還元された窒素種も窒素
    酸化物に酸化され、ここにおいて得られた窒素酸化物
    は、次いで前記窒素富化燃焼ガス中の前記一酸化炭素と
    反応して元素状窒素を形成する、請求項１に記載の方
    法。
  5. 【請求項５】 更に工程（ｂ）中に、前記希薄相に遮蔽
    ガスを導入することを含む、請求項１に記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記一次酸素含有ガスが、空気、酸素富
    化空気、酸素-二酸化炭素、酸素-アルゴン、酸素富化空
    気-二酸化炭素、及びこれらの混合物からなる群から選
    択され、そして前記二次酸素含有ガスが、空気、酸素富
    化空気、酸素-二酸化炭素、酸素-アルゴン、及びこれら
    の混合物からなる群から選択される、請求項１に記載の
    方法。
  7. 【請求項７】 工程（ｂ）中の前記二次酸素含有ガス
    が、前記希薄相に約１５ｍ/秒（約５０ｆｔ/ｓｅｃ）な
    いし約１２０ｍ/秒（４００ｆｔ/ｓｅｃ）間の範囲の速
    度で送入される、請求項１に記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記遮蔽ガスが、水蒸気、噴霧水、窒
    素、循環煙道ガス、二酸化炭素、及びこれらの混合物か
    らなる群から選択される、請求項５に記載の方法。
  9. 【請求項９】 以下の要素を含む、その上にコークスの
    堆積物を有する廃触媒の再生中に窒素酸化物を実質的に
    減少するための濃密相及び希薄相を含む触媒再生容器： （ａ）前記容器の前記濃密相に一次酸素含有ガスを導入
    するための手段；及び（ｂ）前記容器の前記希薄相に二
    次酸素含有ガスを導入するための手段。
  10. 【請求項１０】 燃焼ガスが前記濃密相を出てそして前
    記希薄相に入る界面において前記容器中の前記希薄相に
    前記二次酸素含有ガスを導入する手段をさらに含む、請
    求項９に記載の容器。
  11. 【請求項１１】 前記一次酸素含有ガスを前記容器の前
    記濃密相に導入するための前記手段が空気分配手段であ
    る、請求項９に記載の容器。
  12. 【請求項１２】 前記二次酸素含有ガスを前記容器の前
    記希薄相に導入するための前記手段が１個又はそれ以上
    のノズルを含む、請求項９に記載の容器。
  13. 【請求項１３】 前記二次酸素含有ガスを前記容器の前
    記希薄相に前記界面において導入するための前記手段が
    １個又はそれ以上のノズルを含む、請求項１０に記載の
    容器。
  14. 【請求項１４】 前記１個又はそれ以上のノズルが同心
    のノズルである、請求項１２又は１３のいずれか１項に
    記載の容器。
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