JP2003504463A - 細流弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ガス−固体分離器（５）の垂直ディプレグ（８）の下端に位置する細流弁（９）であって、閉鎖位置と解放位置の間で相対した旋回運動が可能なように構成された１対の協調クラムシェルドアを含み、閉鎖位置では、両方のドアが正中線に沿って隣接し、解放位置では、両方のドアが水平な回転軸を中心として外方向に旋回し、また、両方のドアがドアを共に閉鎖位置に押す手段を備え、少なくとも１つのクラムシェルドアが開口を備える上記細流弁（９）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 製油所や他の化学処理区域においては、微細な固体粒子を流動化ガス又は他の
ガスから分離したり微細な固体粒子をそれより大きな粒子から分離するための設
備を利用する多くのプロセスが存在する。このようなプロセスの一例が、流動接
触分解（ＦＣＣ）であり、重いガス油から液体石油燃料の生成物を主に製造する
。予熱したガス油原料を熱分解触媒と接触させると、所望の反応が起こる。この
分解触媒は微粉の形態をなし、一般には粒子サイズが約１０〜２００ミクロンで
あり、通常では平均粒子サイズが約７０〜１００ミクロンである。一般に、反応
ゾーンとしての稀釈相の流動床中にて触媒粒子を炭化水素の供給原料と接触させ
る。反応ゾーンの流出物は、分解された蒸気生成物とコークス化された触媒粒子
との混合物である。２以上の直列のサイクロン分離器により、コークス化された
粒子を分解された蒸気生成物から分離する。最初のサイクロン分離器は、一般に
主サイクロンという。主サイクロンのガス状流出物は、一般にいわゆる副サイク
ロンに送られ、そこで、分解された蒸気をコークス化された触媒からさらに分離
する。並列にて動作する主サイクロンと副サイクロンの１より多い組合せによっ
ても、触媒を反応ゾーンの流出物から分離できる。主及び副サイクロンから下方
に突出したディプレグ(dipleg)を介して、分離されたコークス化触媒粒子をスト
リッピングゾーンに送る。一般に、ストリッピングゾーンは、ストリッピング媒
体が流動化手段として供給される濃密流動床である。ストリッピングされた触媒
粒子は、再生ゾーンに送り、そこで、酸素含有ガス、一般には空気により燃焼さ
せ、再生された触媒粒子を形成する。再生された触媒は、反応ゾーンに戻し、そ
こで新たな供給原料と接触する。

【０００２】 ＦＣＣ操作で使用する主サイクロンにおいて起こる実際的な現象は、反応ゾー
ンに対して当該サイクロン内部の過度の圧力を原因として、分解された蒸気がデ
ィプレグを介して下方に逃げてストリッピングゾーンに入り得ることである。こ
のことは不利である。というのは、これらのガスがこのゾーンにおいてコークス
の形成を起こさせ、また、生成物の全体の収率に悪影響を与えるからである。こ
の問題を解消するための従来の解決策は、ストリッピングゾーンの濃密流動床に
ディプレグの下端を沈めることであり、場合によっては、下方のディプレグの開
口の下に水平プレート（「ドルプレート」ともいう。）を配置することであった
。圧力サージが発生した場合には、ディプレグの下部に濃密流動床が存在し、ま
た、ディプレグの開口とドルプレートの間の開口が制限されるので、炭化水素の
生成物ガスはディプレグを介して逃げない。しかしながら、例えば幾何学的な制
限により、主サイクロンのディプレグを濃密相のストリッピング床に沈めること
は常に可能というわけではない。別法は、主サイクロンの下方の排出端部を濃密
相の流動床の床レベルより上に配置し、弁又はシールを前記排出端部に設けるこ
とである。弁又はシールにより、触媒の十分な積み重なりがディプレグ中に存在
し、炭化水素ガスがディプレグを介してストリッピングゾーンに逃げることを防
止する。炭化水素が主サイクロンのディプレグを介してストリッピングゾーンに
逃げることを防ぐ手段としての弁やシールに関する問題は、機械的な故障やディ
プレグを通る激しい触媒流の結果としての詰まりを原因とする信頼性の低さであ
る。一般に、毎日、５〜５０キロトンの触媒が、主サイクロンのディプレグを通
って排出される。これに対し、副サイクロンのディプレグを通って、毎日５〜１
０００トンのみが排出される。通常のＦＣＣ操作では、このような弁は、少なく
とも３年間は故障せずに動作しなければならず、現在の設計はそのような長期の
間には故障する傾向にある。例えば、副サイクロンのディプレグの下の弁として
使用するのに非常に適していると分かった細流弁の構成は、一般に、主サイクロ
ンに適する信頼性の高い構成を与えない。よって、ＦＣＣ装置の運転において主
サイクロンのディプレグの排出端部で使用できる信頼性のある弁の設計が要求さ
れる。本発明はこのような弁を提供する。

【０００３】 従来技術の弁は、例えば、ＷＯ−Ａ−９７２４４１２、ＵＳ−Ａ−５１０１８
５５、ＵＳ−Ａ−４８７１５１４、ＵＳ−Ａ−５７４０８３４及びＧＢ−Ａ−２
２１２２４８に記載されている。従来技術のシールは、例えば、ＵＳ−Ａ−４５
０２９４７に記載されている。

【０００４】 本発明による信頼性ある弁の構成は、ガス−固体分離器の垂直ディプレグの下
端に位置する細流弁であって、閉鎖位置と解放位置の間で相対した旋回運動が可
能なように構成された１対の協調クラムシェルドアを含み、閉鎖位置では、両方
のドアが正中線に沿って隣接し、解放位置では、両方のドアが水平な回転軸を中
心として外方向に旋回し、また、両方のドアがドアを共に閉鎖位置に押す手段を
備え、少なくとも１つのクラムシェルドアが開口を備える上記細流弁である。 本発明による細流弁は、少なくとも３年間は（５年間でさえ）操作上信頼性が
あり、耐腐食性であり、耐焼付き性であることが分かった。

【０００５】 細流弁のクラムシェルドアは、少なくとも１つのドアにおける開口は別として
、ディプレグの下端を閉鎖できる。適切には、ディプレグの下端は、弁座を形成
する管状ディプレグの水平な締切りである。使用していないときは、クラムシェ
ルドアは閉鎖位置となり、両ドアは正中線に沿って隣接する。適切には、この正
中線は、クラムシェルドアの回転軸に平行である。一定の力がクラムシェルドア
に加えられて両ドアを共に閉鎖位置に押すことが重要であると分かった。クラム
シェルドアの解放及び閉鎖は、粒子の重さ、ディプレグ内のガス圧及びディプレ
グ外のガス圧に依存する。閉鎖位置にドアを押す力により、サイクロンの使用時
には両ドアは僅かに開くのみであり、その結果、触媒粒子がディプレグから排出
する時には触媒粒子は一定圧力に打ち勝たねばならない。このことは利点である
。というのは、より多くの触媒の一定流がディプレグから排出されることが保証
され、それにより、弁の動く頻度がより少なくなり、弁の機械的摩耗が減少する
からである。別の利点は、ディプレグの下端に存在する触媒粒子の積み重なりの
ため、分解された蒸気がディプレグを介して逃げにくいことである。

【０００６】 適切には、両ドアを共に押す手段は釣合重りであり、この釣合重りは、ディプ
レグの縦軸及び回転軸に対して外方向に延びるクラムシェルドアの一部であるの
が適切である。好ましくは、釣合重りにより与えられる力は、使用時に十分な解
放領域までドアを開くことができる程度で十分である。この力は、すべての個別
の状況に対して当業者が容易に決めることができる。 クラムシェルドアの少なくとも１つ、好ましくは両方のドアに開口が存在する
ことが、特に始動状況においてディプレグの下端から触媒粒子をスムーズに排出
する上で必須であることも分かった。使用中、触媒はクラムシェルドアの開口を
通り、かつ、部分的に解放したドアの正中線に沿って与えられた開口のような小
さなスリットを通って流れることが観測された。結果として得られる３つの触媒
流がクラムシェルドアを安定化し、それらが頻繁に開け閉めされるのを防いでい
ると考えられる。好ましくは、クラムシェルドアは、相互に対称的である。適切
には、開口はクラムシェルドアの回転軸の近くに設けられる。適切には、１つの
ドアの開口領域は、ディプレグの断面積の２〜１０％である。

【０００７】 ガス−固体分離器は、多量の固体をガス状の流れから分離するのに使用でき、
かつ、ディプレグを備えている任意の分離器とし得る。ここで、ディプレグとは
、垂直に位置した長い管状の要素であって、上端にてガス−固体分離器の固体出
口に流動自在に連結され、下端にて開口を有して固体を排出してディプレグを通
過させる前記要素を意味する。好ましくは、ガス−固体分離器は、水平又は垂直
なサイクロン分離器である。ディプレグを有するいわゆる水平サイクロン分離器
の例は、ＥＰ−Ａ−３３２２７７に記載されている。一般に、サイクロン分離器
は垂直タイプであり、その例がＷＯ−Ａ−９７２３５８、ＵＳ−Ａ−３６６１７
９９、ＵＳ−Ａ−４５０２９４７及びＵＳ−Ａ−５０３９３９７に記載されてい
る。

【０００８】 本発明は、反応ゾーンとしての稀釈相の流動床であって、該反応ゾーンは、主
ガス−固体分離手段に流動自在に連結された出口を備え、この主ガス−固体分離
手段は、ディプレグとここに記載の本発明による細流弁とを含む前記稀釈相の流
動床；前記主ガス−固体分離手段を出た分解蒸気中に依然として存在する触媒粒
子を分離する副ガス−固体分離手段；ストリッピングゾーン及び再生ゾーンとし
ての濃密相の流動床であって、前記ストリッピングゾーンには、このように分離
された触媒を前記ガス−固体分離手段から排出でき、また、細流弁は、濃密相の
流動床の床レベルより上に配置され、前記再生ゾーンでは、ストリッピングされ
た触媒粒子からコークスを除去できる前記濃密相の流動床、及び；再生された触
媒を反応ゾーンに送る手段を含む流動接触分解法装置にも関する。稀釈相の流動
床、主及び副ガス−固体分離器、ストリッピングゾーン並びに再生ゾーンの適切
な実施態様は、当業者には良く知られており、例えば、この明細書の冒頭に記載
されており、上記特許公報であるＥＰ−Ａ−３３２２７７、ＷＯ−Ａ−９７２３
５８、ＵＳ−Ａ−３６６１７９９、ＵＳ−Ａ−４５０２９４７、ＵＳ−Ａ−５０
３９３９７に記載されている。

【０００９】 以下、簡単のため、垂直配置の単一の主及び副サイクロンを含んだ流動床反応
器に関して、本発明を特に詳細に記載する。ここで、主サイクロンは、底部にデ
ィプレグを有し、このディプレグは、本発明による細流弁で終端する。

【００１０】 図１は、流動接触分解装置１を示し、上昇管３を備えた外殻２を含み、上昇管
３内にて気化した炭化水素が、炭化水素の蒸気又はガス中に懸濁した熱流動触媒
粒子との接触により分解される。熱い炭化水素蒸気と流動触媒粒子との混合物が
、上昇管３から排出され、容器４の上部又は解放ゾーン内のある位置にて反応容
器に入る。この上部ゾーンは、粒子を蒸気から分離するための複数の主及び副サ
イクロンを含み、簡単のため、そのうち各々一つのみを５及び６として示す。触
媒粒子と熱い炭化水素蒸気は、入口７を介して主サイクロン５に入り、炭化水素
蒸気と触媒粒子を主に分離する。主サイクロン５において、全てではないが、た
いていの触媒粒子が、炭化水素蒸気から分離されてディプレグ８に入り、細流弁
９を介してディプレグを出て、下のストリッピングゾーン１０に落ちる。主サイ
クロンから出る蒸気は、依然としていくらかの触媒粒子を含んで副サイクロン６
に送られる（このサイクロン６は非制限的ではない説明のための例である）。よ
って、残りの粒子を含んだ炭化水素生成物の蒸気は、入口１１を介して副サイク
ロン６に入り、そこから蒸気が導管１２を介してプレナム１３に入り、導管１４
を通って出ていく。副サイクロン６において生成物蒸気から分離された触媒粒子
は、ディプレグ１５を介して下の使用済み触媒のストリッピングゾーン１０に送
られる。例えばスチームのようなストリッピングガスが、管路１６を介して装置
の底部近くに導入され、使用済み触媒粒子から残りの気化可能な炭化水素液体を
ストリップし、追加の炭化水素蒸気とスリット１７を介して排出されるスチーム
とを生成する。細流弁１８は、副サイクロン６のディプレグ１５の底部に位置す
る。ゾーン１０内の使用済み触媒粒子は、管路１９を介して分解装置から除去さ
れ、触媒再生器（図示せず）に送られる。細流弁９は、本発明による細流弁であ
り、以下詳細に説明する。

【００１１】 図２（ａ）は、主ディプレグの排出端部での弁座を下から見た図であり、本発
明による細流弁は除去されている。図２（ｂ）は、図２（ａ）の弁座に取り付け
られ一部開いた本発明による細流弁を下から見た略図である。図２（ｃ）は、図
２（ｂ）の線ＡＡ’に沿った細流弁の断面図である。 図２（ａ）は、弁座２１と線２５に沿った回転運動が可能なようにクラムシェ
ルドアを取り付ける手段２２とを示す。図２（ａ）では、主ディプレグ８の内部
２０も示されている。 図２（ｂ）と図２（ｃ）は、開口２４を備えた２つのクラムシェルドア２３を
示し、該ドア２３は、ディプレグから外方向に延びて釣合重り２７にて終端する
アーム２６に連結されている。図２（ｂ）では、ディプレグ８の内部２０の一部
が、スリット２８を介して見える。

【００１２】 以下の非制限的な例により、本発明を説明する。例１ 直径が０．２ｍの垂直な管状パイプを通って、５００トン／日の下方向に移動
する触媒流が、図２に示されたような本発明による細流弁を介して排出された。
釣合重りは、操作中に２つの対称的なクラムシェルドアと弁座との開きが約３゜
となるように選んだ。両方のドアに作られた開口は、総面積が１６ｃｍ² であり
、スリットにより形成される総面積は、操作中は６０ｃｍ² であった。使用した
粉末は、新鮮なフルレンジのＦＣＣ触媒であった。細流弁は、１時間の間問題な
く動作した。触媒流は、ドアの開口及び正中線に沿ってドア間に形成されたスリ
ットを介して観測した。試験は、始動、シャットダウン、再始動を考慮して成功
裏に繰り返し、のろのろした(slugging)触媒流でも成功裏に実行できた。

【００１３】比較実験 クラムシェルドアに開口が備わっていないことを除いて、例１を繰り返した。
結果は、一旦流れが形成されると同じであった。しかしながら、始動中にディプ
レグ弁を通る触媒の十分な下方向への流れを作るのは、常に可能というわけでは
なく、ディプレグが溢れた。商用装置では、このことにより始動が成功せず、追
加的な停止時間を生じた。信頼性のある流れの始動は、ディプレグ−底部の通気
によってのみ達成された。しかしながら、これは実際的な解決策ではない。商用例 例１に記載の装置は、商用規模のＦＣＣ反応器において試験した。第１ステー
ジの分離器のディプレグは、０．８ｍの直径を有し、２０キロトン／日の触媒を
排出した。この装置では始動が成功し、３年間中断なく動作し、その後も動作し
たままであった。

【図面の簡単な説明】

【図１】 主サイクロン分離器と副サイクロン分離器とを備えた容器の垂直断面図であり
、このサイクロン分離器は容器内に位置し、この容器に本発明の細流弁が取り付
けられている。

【図２】 図２（ａ）、２（ｂ）、２（ｃ）は、本発明の細流弁の概略の側面図、及び正
面図である。

【符号の説明】

１ 流動接触分解装置 ２ 外殻 ３ 上昇管 ４ 容器 ５ 主サイクロン ６ 副サイクロン ７ 入口 ８ ディプレグ ９ 細流弁 １０ ストリッピングゾーン １１ 入口 １２ 導管 １３ プレナム １４ 導管 １５ ディプレグ １６ 管路 １７ スリット １８ 細流弁 １９ 管路 ２０ 主ディプレグの内部 ２１ 弁座 ２２ クラムシェルドア取付手段 ２３ クラムシェルドア ２４ 開口 ２６ アーム ２７ 釣合重り ２８ スリット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ， ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ Ｅ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ， ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ヒューベルタス・ウィルヘルムス・アルベ ルタス・ドリース オランダ国 エヌエル−1031 シーエム アムステルダム バトホイスウエヒ ３ (72)発明者 ウィレム・ロゼマ オランダ国 エヌエル−2596 エイチアー ル ザ ハーグ カレル ウァン ビラン トラーン 30 Ｆターム(参考） 4D053 AA03 AB01 BA07 BB01 BC01 BD04 CA01 CD04 DA10 4H029 BD08 BD19

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガス−固体分離器の垂直ディプレグの下端に位置する細流弁
   であって、閉鎖位置と解放位置の間で相対した旋回運動が可能なように構成され
   た１対の協調クラムシェルドアを含み、閉鎖位置では、両方のドアが正中線に沿
   って隣接し、解放位置では、両方のドアが水平な回転軸を中心として外方向に旋
   回し、また、両方のドアがドアを共に閉鎖位置に押す手段を備え、少なくとも１
   つのクラムシェルドアが開口を備える上記細流弁。
2. 【請求項２】 両方のクラムシェルドアが開口を備えた、請求項１記載の細
   流弁。
3. 【請求項３】 クラムシェルドアの前記開口の面積がディプレグの断面積の
   ２〜１０％である、請求項１又は２に記載の細流弁。
4. 【請求項４】 前記ドアを共に押す手段が、回転軸から離れ且つディプレグ
   の縦軸に対して外方向に延びる釣合重りである、請求項１〜３のいずれか一項に
   記載の細流弁。
5. 【請求項５】 反応ゾーンとしての稀釈相の流動床であって、該反応ゾーン
   は、主ガス−固体分離手段に流動自在に連結された出口を備え、この主ガス−固
   体分離手段は、ディプレグと請求項１〜４のいずれか一項に記載の細流弁とを含
   む前記稀釈相の流動床、 前記主ガス−固体分離手段を出た分解蒸気中に依然として存在する触媒粒子を
   分離する副ガス−固体分離手段、 ストリッピングゾーン及び再生ゾーンとしての濃密相の流動床であって、前記
   ストリッピングゾーンには、このように分離された触媒を前記ガス−固体分離手
   段から排出でき、また、細流弁は、濃密相の流動床の床レベルより上に配置され
   、前記再生ゾーンでは、ストリッピングされた触媒粒子からコークスを除去でき
   る前記濃密相の流動床、及び 再生された触媒を反応ゾーンに送る手段 を含む流動接触分解法装置。
6. 【請求項６】 細流弁により排出されている触媒流が、５〜５０キロトン／
   日である、請求項５に記載の装置を使用する流動接触分解法。