JP2003517085A - 流動接触分解装置用供給原料分散システム及び流動接触分解法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 流動接触分解装置における炭化水素供給原料のための供給原料分散システムが記載されている。このシステムは、２つの同軸管路からなる供給原料噴射装置；ノズルが並んでいる噴霧装置１００；中央ノズルの末端により形成される混合室１０１を含んでおり、ここで、供給原料噴射装置において、噴霧流体は内部管路２００を通って流れ、一方、液体の供給原料は内部管路の外表面と外部管路の内表面とによって形成された環状間隙２１０を通って流れており、噴霧装置１００は、噴霧流体のための内部管路と接する中央ノズル１１０を有する１列のノズルと、外側供給原料管路と接する周辺ノズル１２０である２列以上のノズルを有し、噴霧装置の中央ノズル１１０と周辺ノズル１２０は、供給原料の流れと接触することにより噴霧流体のエネルギーを完全に変換するよう幾何学的に配置され、これにより供給原料が完全に噴霧化されており、混合室１０１の寸法は、形成された油滴の結合を防止できるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （発明の分野） 本発明は、接触分解装置（ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｃｒａｃｋｉｎｇ ｕｎｉｔ
ｓ）（ＦＣＣ）のための供給原料としての炭化水素原料油を最も効果的に分散さ
せるための、供給原料分散システム（ｆｅｅｄ−ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｓｙｓ
ｔｅｍ）に関し；一層具体的に言えば、炭化水素の供給原料の完全な噴霧化を促
進することのできる供給原料分散システムであって、該分散装置が独特な幾何学
的配置を有して、噴霧用流体から炭化水素供給原料に移動するエネルギーが、供
給原料の噴霧化のために完全に使用される該分散装置に関する。本発明は更に、
本発明の供給原料分散システムを使用するＦＣＣ法に関する。

【０００２】 （背景技術） 流動接触分解（ＦＣＣ）は、利用可能な軽質留分を含有する重質供給原料（ｈ
ｅａｖｙ ｆｅｅｄｓ）から高品位の石油関連製品［例えば、ガソリン、ディー
ゼル油（ＤＯ）、及び液化石油ガス（ＬＰＧ）］を得るための主要プロセスであ
る。ＦＣＣ法に最もよく適用されるそれら供給原料は一般に、真空塔のサイドカ
ット（ｓｉｄｅ ｃｕｔｓ）にその源（ｏｒｉｇｉｎ）を有する供給原料の精製
流れ（これらは、重質減圧軽油（ｈｅａｖｙ ｖａｃｕｕｍ ｇａｓｏｉｌ）と
呼ばれる）、又は、常圧塔の底部に源が見出される重質流れ（これらは、常圧残
渣（ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ ｒｅｓｉｄｕｅ）と呼ばれる）であり、或いは、
これら流れの混合物である場合もある。

【０００３】 そのような流れは、ＦＣＣ法に適用されるとき、水素が存在しない転化帯域に
おいて、微粒子物質から成る触媒と接触し、次いで、転化されて一層軽く更に価
値の高い炭化水素流れになり、供給原料よりも更に重い流れから分離される。 ＦＣＣ法が５０年以上経っているにもかかわらず、ＦＣＣ法を改善するかも知
れない諸技術が絶え間なく追求され、本質価値（ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ ｖａｌｕ
ｅ）の一層高い生成物の収量が増大している。ＦＣＣ法の主要目的が本質価値の
一層高い生成物の製造を最大化することであることは、一般に認められている。

【０００４】 ＦＣＣ法の問題とされる１つの面は、触媒と供給原料との初期接触である；即
ち、分散系によって促進される相互作用は、価値の高い生成物への転化及び選択
性に著しい影響を及ぼすことである。

【０００５】 上昇管内部で利用できる短時間の間に触媒と十分接触させることの他に、供給
原料の迅速な蒸発を促進する概念に常に基づいて、触媒と供給原料との間の接触
を改善することを目的とする２、３の試みが行われてきた。接触分解反応を処理
するためには、蒸発した炭化水素の分子が触媒粒子と接触し、触媒のマクロ細孔
を通って浸透し、次いで、接触分解を促進する酸サイト（ａｃｉｄ ｓｉｔｅｓ
）の影響を受けるように、触媒との混合物の領域で供給原料の蒸発が２、３ミリ
秒以内で生じる必要がある。もし迅速な蒸発が生じないとき、静止している液体
留分の熱分解が生じる結果となる。

【０００６】 主として残油含有の装填原料の場合、熱分解によって、副生物（例えば、コー
クス及び燃料ガス）が形成されることは周知である。従って、上昇管の底部での
熱分解は、ＦＣＣ法の目的である接触分解と競合し望ましくない。

【０００７】 供給原料を噴霧するための１つの重要なパラメータは、噴霧装置内における供
給原料の温度である。供給原料の物理特性の幾つか（例えば、粘性及び表面張力
）は、温度の関数として修正され、噴霧工程の間、一層小さい直径の大量の油滴
が生じることになる。従って、噴霧中に存在する油滴の表面積によって接触面積
が実質的に増大し、これによって、蒸発の容易化は著しい影響を受ける。ＦＣＣ
法及び推奨される温度範囲で使用される残油供給原料に関し、一層高い供給温度
を使用することによる接触面積の増加は３０％になることがある。しかし、供給
原料の温度は無制限に上昇させることはできない。なぜなら、供給原料の炉内部
にコークスが生成する危険性と非選択的熱分解とが存在するからである。

【０００８】 一方、供給原料が適切に噴霧化されて、触媒相の上に薄い噴霧が形成されるな
ら、供給原料の迅速な蒸発は一層容易に達成されるだろう。その噴霧を得るため
に、上昇管中に幾つかの型の供給原料噴射機が開発されてきた。

【０００９】 そのような開発の最初のものによると、供給原料及び蒸気は、「Ｙ」ジェット
として知られている装置の中のＹ管の助けを借りて、再生装置からの触媒に添加
された。しかし、これでは、現実問題として供給原料を適切に分散させず、供給
原料に移動し続いて蒸発させる熱が熱触媒に置き去りにされる。このモデルは、
軽質供給原料であって、その中で、触媒から移動する熱によって生じるその供給
原料の蒸発が実質的に瞬時である該供給原料に受け入れられた。

【００１０】 １９８０年代以来、ＦＣＣ装置に重質油からの重質供給原料が出現し、供給原
料噴射装置に幾つかの改変が導入された。そのような改変の一つは、いわゆる単
一供給原料分散装置を多供給原料分散装置で置き換えて、１つ以上のレベル、３
０°〜７０°の間の仰角で配置し、触媒との一層良好な接触の他に、一層良好な
供給原料の分散を提供することであった。この標準フラット噴霧は、この目的の
ために、最初広く使用された。 他の種類の供給原料分散装置は、分解すべき供給原料の過酷さの増加に付随し
て開発されてきた。

【００１１】 米国特許第４，４３４，０４９号明細書は、供給原料分散装置による水／油エ
マルジョンの噴霧化であって、その特徴が、円筒形のフラットな表面に乳化済み
供給原料を衝突させることによって油粒子のサイズを改変することである上記噴
霧化を教示する。その著者等によると、供給原料分散装置は、約５００μｍの直
径の油粒子を含有する噴霧を生成する。それら油粒子は、次いで、供給原料入口
に垂直な地点から入る蒸気によって加速される。蒸気の入口速度によって、油粒
子は剪断力を受け、これによって、そのような粒子は一層小さくなり；次いで、
蒸気と乳化済み供給原料の混合物は、微細な噴霧として分散された供給原料が得
られるように、特別な幾何学的構造を有する出口ノズルまで加速される。しかし
、記述されている装置は、供給原料の表面張力が減少し、次いで、水／油ミセル
が円筒状のフラット表面に衝突することによって破壊されるように、水を含有す
るエマルジョンとして該供給原料を導入する必要がある。

【００１２】 欧州特許ＥＰ第０，５４６，７３９号明細書はまた、フラット表面との衝突に
よって油粒子を破壊する原理を使用する、供給原料噴射装置に関するが、油と水
の予備乳化を必要としない。

【００１３】 ブラジルＰＩ ＢＲ第８４０４７５５号明細書は、効率的なやり方で、供給原
料の分散を促進するために、供給原料及び噴霧用流体（蒸気）が室内で混合され
る供給原料噴射装置を教示する。混合室は、中央ピンであってその直径によって
、環状間隙中の流量が制御される上記ピンを備えている。噴霧用流体は、幾つか
の孔を通過して分配されて、供給原料に対して垂直に入る。次いで、上昇管の内
部に導かれる噴霧が形成される。

【００１４】 米国特許第５，０３７，６１６号明細書（ＥＰ第０，３１２，４２８号明細書
に対応）は、供給原料と蒸気との良好な分散がベンチュリ管を用いた供給原料噴
射機の補助によって得られうることが開示されている。この装置のジオメトリー
は、供給原料と蒸気との混合物の速度がベンチュリ管において音波状態に到達す
るような寸法によって特徴づけられる。ここで、ベンチュリ管は、円筒型の内部
部分を有しており、集束部と発散部との間に位置している。集束部、円筒部及び
発散部の連続性は、曲線部分により滑らかになっている。この装置とベンチュリ
管との上角は約５〜１５°であり、射出口の径は多くてもベンチュリ管の径の２
〜５倍である。平均して、１０〜５０ミクロンオーダーの径を有する油滴が生成
され、毎秒６０〜１５０メートルの速度で上昇管に噴射される。

【００１５】 米国特許第５，１７３，１７５号明細書は、供給原料を流動接触分解反応領域
に噴射する装置を開示する。その装置は、供給原料と蒸気とが予め混合されるス
トレート部分と、油が噴霧化され扇状の分散機により分散されるターミナル部分
とを含んでいる。供給原料噴射機は、分解部での触媒と油との間の接触部におい
て触媒流動方向と垂直である水平の蒸発基準を与える。生成物の収率が良好であ
り、コーク及びガスは少量しか生成されないことが記載されている。この米国特
許明細書に記載されるシステムは、供給原料の噴霧化を促進し、扇状の噴出を形
成させる前に、流体が混合されるよう機能する。これに対し、本発明は、噴霧化
を促進し、扇状の噴出を形成させる装置の底部において流体を混合することを提
案している。噴霧化は、噴霧流体ノズルからの蒸気（流体は一般的に蒸気である
）及び噴霧ノズルを取り囲む充填ノズルとの間の効率的な接触により促進される
。

【００１６】 更に、米国特許第５，１７３，１７５号明細書及び上記全ての文献において記
載される操作条件では、供給原料が予め混合され、噴霧流体は充填損失（すなわ
ち、広く認められた専門用語に準拠させるためのΔＰ）に関連した以下の特性を
引き起こす。この予混合は上昇管の内部で充填損失を生じさせ、ここで、充填噴
出物及び噴霧流体は触媒と混合され、充填損失は充填物及び噴霧流体の両方によ
って分けられる。共通の充填損失は、噴霧流体のエネルギーの多くは噴霧化を促
進するために用いられていないということを示している。

【００１７】 米国特許第５，６７３，８５９号明細書は、流動接触分解のための蒸発ノズルを
開示している。この蒸発ノズルは、液体炭化水素充填物のノズルによる蒸発によ
って、この充填物を細かく噴霧させるため横方向に伸びた２つの吐出オリフィス
を有している。オリフィスは、集束噴霧を生じさせるよう傾いていることが好ま
しいが、発散噴霧又は実質的に平坦な噴霧を生じさせるように傾いていてもよい
。このシステムの基本的原理は、金属棒（符号１３）での非弾性衝撃による充填
物の運動エネルギー消費を利用して噴霧化を促進している点にある。このように
、良好な噴霧化を得るためには、装置（符号１５）の上流を高圧にする必要があ
る。供給原料流動速度の２乗に伴って運動エネルギーが減少するため、減少した
供給原料流動速度により、噴霧性能が著しく悪化する。これに対し、本発明では
、噴霧エネルギーは充填流動速度と独立であるため、上記のような作用は生じな
い。

【００１８】 米国特許第５，７９４，８５７号（ＰＩ ＢＲ ９６０７６６５−８Ａに対応
する）明細書には、２つの同軸管路が取り付けられた供給原料噴射装置を開示し
ている。この装置の内部管路は蒸気の管路であり、外部管路は供給原料の管路で
あり、その結果、両方の管路は供給原料のための環状の液体の管路を特定する。
この内部管路の末端は半球状であり、蒸気の通過させるためそこに一列になった
複数の穴を有する。また、外部管路の半球状の末端は、蒸気とスプレー状の供給
原料を通過させるために内部管路の半球状末端のオリフィスと平行の細長いスリ
ットを有している。ここには、この装置では、低い蒸気圧、又は精製蒸気供給原
料によって何らかの問題が引き起こされる場合には蒸気の不存在下で、操作可能
であることが記載されている。かかる米国特許明細書に開示された技術に対し、
本願発明においては、噴霧流体圧力の効率的変換を運動エネルギーにし、供給原
料の噴霧化を促進するために、可変の合流角度を有する合流部分を有することで
、噴霧流体のエネルギーが非常に効率的に変換される。供給原料と噴霧流体との
接触はノズルによって行われ、ここで、発生した運動エネルギーが供給原料に伝
えられ、瞬時且つ激しい噴霧化が促進されるように、供給原料と蒸気とが接触す
る。

【００１９】 すなわち、本発明の目的は教示も示唆もされていない。供給原料分散システム
であって、その幾何学的構造により、噴霧流体のエネルギーの供給原料への移動
の改善された使用方法によって、油粒子（ｏｉｌ ｐａｒｔｉｃｌｅ）の平均直
径が約１００μｍとなるように、供給原料の噴霧化を促進する上記供給原料分散
システムが、本発明において提供される。このようにして、非常に良好な性能を
有する流動接触分解装置及び方法が可能となる。

【００２０】 （発明の概要） 本発明は、ＦＣＣ装置の液体炭化水素供給原料のための供給原料分散システム
を包含する。 すなわち、液体炭化水素供給原料を流動接触分解用反応器に導入するための、
流動接触分解装置（ＦＣＣ）用供給原料分散システムであって、 炭化水素供給原料を第１のノズル装置に供給し、また、噴霧流体を第２のノズ
ル装置に供給するための供給原料噴射装置と； 前記炭化水素供給原料を噴霧流体で噴霧化するための噴霧装置であって、混合
室の中に排出するように幾何学的に配置されていて、該噴霧流体のエネルギーを
該炭化水素供給原料へ移動させる第１ノズル装置及び第２ノズル装置を備えた該
噴霧装置と； を含む、上記供給原料分散システムが提供される。

【００２１】 更に、炭化水素供給原料を噴霧化する方法であって、 炭化水素供給原料を第１ノズル装置に供給し； 噴霧流体を第２ノズル装置に供給し； 第２ノズル装置を使用して噴霧流体の流れを加速し、混合室の中に入れ； 第１ノズル装置を使用して炭化水素供給原料の流れを加速し、混合室の中に入
れ； 前記の加速済み流れを混合して、前記噴霧流体から前記炭化水素供給原料へエ
ネルギーを移動させ、そうすることによって、該炭化水素供給原料を噴霧化する
、上記噴霧化方法が提供される。

【００２２】 本発明は、好ましい態様において、次の諸特徴： ・実質的に環状断面の、２つの同心管路で構成される供給原料噴射装置であっ
て、噴霧流体が、内部管路を通過して流れ、他方、液体供給原料が、内部管路の
外面と外部管路の内面とによって形成されている環状間隙を通過して流れる上記
供給原料噴射装置と； ・一列の複数個のノズルと、外部供給原料管路に連結された２個以上の側方ノ
ズルとを備えた噴霧装置であって、１つの列が、噴霧流体のための内部管路に連
結された複数の中央ノズルを有し；該一列の複数個のノズルの対称軸が内部管路
／外部管路の対称軸に平行であるか又は平行でなく；また、該側方ノズルの対称
軸がそれら管路の対称軸に平行であるか又は平行でなく；しかも、この噴霧装置
において、 ・噴霧流体のエネルギーが、接触によって任意に供給原料の流れに移動して
、該供給原料が完全に噴霧化するように、前記中央ノズル及び前記側方ノズルは
幾何学的に配置されており； ・混合室は、前記中央ノズルの排出帯域を組み合わせることによって形成さ
れており；該混合室は、噴霧流体と液体供給原料とが互いに接触する地点の下流
における自由表面の配列によって形成された幾何学的構造の場（ｌｏｃｕｓ）で
あり；該混合室は、形成された油滴の結合（ｃｏａｌｅｓｃｅｎｃｅ；合体）を
防ぐことのできる大きさである 上記噴霧装置と；を備えた、ＦＣＣのための供給原料分散システムを包含する。

【００２３】 本発明の供給原料噴射装置は、従来の流動接触分解装置の上昇管に、２基、４
基、６基、又はそれ以上の基を放射状に連結するように設計されている。 本発明の供給原料分散システムは、流動接触分解法の要求に応じて、３０〜７
０°の間の仰角で、１、２、又はそれ以上の上昇管レベルに連結される場合があ
る。

【００２４】 本発明においては、噴霧流体のエネルギーを効率的に使用することによって、
供給原料を噴霧化することのできる供給原料分散システムが提供される。更に、
この供給原料分散システムは、広範囲に渡る可動条件に対し、その優れた性能を
保持する。 本発明においては、触媒粒子との相互作用を改善するのに十分小さい平均液滴
直径を有する噴霧済み供給原料の噴霧（ｍｉｓｔ）を生成する供給原料分散シス
テムも提供される。

【００２５】 本発明によって、１以上の［供給原料ノズル］対［噴霧流体ノズル］比で稼動
するのを可能にするように出口ノズルが配置された噴霧装置が提供される。 本発明によって更に、供給原料の、価値の高い生成物（例えば、ガソリン、ナ
フサ）への一層良好な転化を可能にする供給原料分散システムが提供される。

【００２６】 本発明においては、供給原料分散システムであって、その構造によって、供給
原料の損失が低下し、その結果、炭化水素供給原料の流れのポンプ能力を低下さ
せる該供給原料分散システムが提供される。 本発明においては、更に、本発明の供給原料分散システムを使用した結果とし
て、価値の高い生成物の収量が改善され、また、コークス及びガスの収量が低下
する高転化率ＦＣＣ法が提供される。

【００２７】 （好ましい態様の詳細な説明） 本発明は、接触分解装置（ＦＣＣ）における供給原料のための供給原料分散シ
ステムに関し、供給原料と再生触媒との間の一層良好な接触を達成するために、
微細に噴霧化された供給原料を得ることを目的としている。このようにすること
で、コークス及び燃料ガスの形成が最小限に抑えられる他、熱分解反応も最小限
に抑えられる。結果的に、価値の高い生成物の収量が最大となる。 本発明は、いかなる供給原料にも向けられているが、一層好ましくは、重質供
給原料（例えば、諸重質軽油、諸軽油の混合物、及び常圧残渣等）に向けられて
いる。

【００２８】 噴霧用流体は、窒素等のあらゆる不活性ガス、燃料ガス、又は蒸気（例えば、
精製所で通常生成される低圧蒸気若しくは媒体蒸気）であり、コストが低く入手
可能性の点で蒸気が好ましい。 以下、添付の図面を参照しながら、本発明について一層詳細に説明する。

【００２９】 図１は、「ブラジル標準ＡＢＮＴ ＮＢＲ １０６４７」による製図によって
描いた、本発明の目的である供給原料分散システムの縦軸に沿った断面図を示し
ている。この分散装置は、噴霧装置１００であってその一部がＦＣＣ装置の上昇
管（図示せず）の内部に入り込んでいる該噴霧装置に加えて、外部管路３００、
内部管路２００、環状間隙２１０、噴霧流体入口４００、及び炭化水素液体供給
原料入口５００を備えている。噴霧装置１００は、噴霧流体のための中央ノズル
１１０と、液体供給原料のための側方ノズル１２０とを備えている。

【００３０】 同軸管路装置によって、噴霧流体と液体供給原料とが噴霧装置１００まで運ば
れる。噴霧装置１００で、噴霧流体の流れと液体供給原料の流れとが互いに衝突
する。中央ノズル及び側方ノズルを相対的に適切に配置することによって、供給
原料の完全な噴霧化が行われ、同時に、上昇管中に存在する触媒との最適化され
た相互作用が促進される。最終的に噴霧化される供給原料と熱再生された触媒と
が接触することによって、液体供給原料の気化が促進される。このことが、ＦＣ
Ｃ装置の性能の改善に大きく寄与する。

【００３１】 ＦＣＣ装置のための予熱供給原料は、外部管路３００の内壁と内部管路２００
の外壁の間に創られた環状間隙２１０を経由して運搬され、また、内部管路２０
０は噴霧流体（通常は蒸気）を運搬する。使用する噴霧流体の量は、重質で粘性
の供給原料、又は炭素残渣を高含量で含有する供給原料の場合でさえ、供給原料
に基づき１〜５重量％（一層好ましくは２〜４重量％）で変動する。 液体供給原料と噴霧流体の間の混合は、噴霧装置１００内で生じ、本発明に関
し説明され、請求されているように、噴霧装置１００の幾何学的構造（ｇｅｏｍ
ｅｔｒｙ）が、供給原料の完全な噴霧化に対して主要な役割を果たす。

【００３２】 図１に示すように、予熱済み液体供給原料が、フランジ５００を通って分散装
置の中に導入され、次いで、管路（２００及び３００）によって形成されている
環状間隙２１０を経由して運搬される。供給原料の流れは、側方ノズル１２０に
到達し；該側方ノズルの排出オリフィス（ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｏｒｉｆｉｃｅ
；放出孔）を通過して、中央ノズル１１０からの噴霧流体の噴流（ｊｅｔ）を含
む衝突通路（ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ｐａｔｈ）の中に配列される。このように、
本発明の装置において、側方ノズル１２０は、環状間隙２１０を経由して運搬さ
れる液体供給原料の流れのための唯一の出口を意味する。

【００３３】 図２Ａ及び図２Ｂは、本発明の好ましい態様の１つの噴霧装置１００を説明す
る。図２Ａは縦断面図であり、図２Ｂは、３個の噴霧流体ノズル１１０のオリフ
ィスを示す上面図である。そのようなノズル１１０は、噴霧流体の流れを加速す
ることを目的とする。ノズルの数は、この場合、単なる例として３個のノズルを
採用したが、もっと多いか又は少ない場合もあり、１個の単一ノズルの場合もあ
る。この点において、本発明を制限する意図はない。

【００３４】 噴霧流体は、フランジ４００を通って、噴射供給材料装置（ｉｎｊｅｃｔｉｏ
ｎ ｆｅｅｄｓｙｓｔｅｍ）の中に導入され；内部管路２００を通って運搬され
；内部管路２００の先端部と噴霧流体の中央ノズル１１０の入口１１１との間の
空間によって形成される予熱室１０３に、最終的に到達する。前記ノズル１１０
は、噴射供給材料装置の縦軸に平行である場合もあるし、平行でない場合もある
。従って、前記装置の中央ノズル１１０は、噴霧流体のための、内部管路２００
からの唯一の出口である。

【００３５】 中央ノズル１１０は、上述した混合室１０１の方向に噴霧流体の流れを加速し
、配列させる。 予熱室１０３の形状は重要ではなく、噴射供給材料装置の性能に悪影響を及ぼ
さない範囲で広範囲に変更可能である。

【００３６】 図３においては、図２Ａの図から９０°回転させた縦断面図によって噴霧装置
１００が詳しく示されている。 噴霧流体の中央ノズル１１０は、集束形、集束形／発散形、又は円筒形の縦断
面形状であればいかなる形状を示してもよい。図３においては、（１１１）、（
１１２）及び（１１３）として、円筒形部分１１２で介在された、集束形ノズル
１１１、発散形ノズル１１３が例示されている。この図３で示される配置は、本
発明を制限するものではない。 供給原料の側方ノズル１２０の数は、各中央ノズル１１０に対して１個、２個
又はそれ以上である場合がある。図２Ａには、噴霧流体の各中央ノズル１１０に
対して、供給原料の２個の側方ノズル１２０を、一例として示す。

【００３７】 図４Ａは、集束形オリフィスの幾何学的構造を有する、液体供給原料の側方ノ
ズル１２０（それぞれ、入口１２１、内部面取り（ｉｎｎｅｒ ｂｅｖｅｌ）１
２２及び排出オリフィス１２３）を示している。そのような幾何学的構造は、装
填損失を最小限に抑えるが、供給原料の噴射を制限するものではなく、また、発
散形又は円筒形等の種々の形状となる場合もある。

【００３８】 ここで、噴霧流体及び液体供給原料が上昇管中で独立して流れ、次いで、それ
らが混合室１０１の底部で混合される場合、噴霧流体の圧力は、噴霧化を促進す
るのに必要な度合で最適化される。従って、液体供給原料回路の装填量損失、又
は静圧降下は、その用途の局部条件に適合させられるために、無制限に変化する
ことがある。静圧降下は、大体において１〜１０バール、好ましくは１．５〜５
バール、更に一層好ましくは２〜３．５バールで変化する場合がある。一方、噴
霧流体の静圧降下は、２〜２０バール、好ましくは３〜１５バール、更に好まし
くは５〜１０バールで変化する場合がある。それら２種の流体の前記装填量損失
のいかなる組合せも、本発明の範囲から逸脱することなく採用できると思われる
。

【００３９】 図３における噴霧流体ノズル１１０の細部は、面取り仕上げ（ｂｅｖｅｌｅｄ
ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ）されている。集束形／発散形ノズル、又は集束形ノズル
のみが使用される場合、集束部分１１１の端部は、３０°〜１２０°、好ましく
は４０°〜９０°、一層好ましくは５０°〜８０°の傾斜角を持つ場合がある。
発散部分１１３も、０〜９０°、好ましくは５°〜３０°、一層好ましくは６°
〜１４°の角度になる場合がある。水平直線仕上げ（ｌｅｖｅｌｅｄ ｓｔｒａ
ｉｇｈｔ ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ）は、本発明の特徴を制限するものではなく、コ
ンコーダンス・レイ（ｃｏｎｃｏｒｄａｎｃｅ ｒａｙｓ）又は、当業者に知ら
れているようなスイートニング・レイ（ｓｗｅｅｔｅｎｉｎｇ ｒａｙｓ）であ
ることさえある。

【００４０】 前述の、中央噴霧ノズル１１０の数は、噴霧流体の流量の関数として変化する
場合がある。本発明の好ましい態様では、１〜１２個（好ましくは４〜９個、ま
た、更に好ましくは３〜７個）のノズル１１０で変化することもあるノズル１１
０数が考慮される。 上述の供給原料出口としての、図２に示す液体供給原料のための側方ノズル１
２０の数は、噴霧流体のための中央ノズル１１０の数と同一であるか又はそれよ
り大きい。図に示す態様によると、液体供給原料の側方ノズル１２０の数は６個
であり、各々の噴霧流体ノズル１１０に対して供給原料ノズル１２０（２個）の
割合で分配されている。前述の通り、その数は１つの例に過ぎず、また、変更さ
れる場合もあり、本発明を制限するものではない。

【００４１】 図３において、また、当該技術で通常見られる通り、噴霧装置１００の本体１
０２と、外部管路３００との間は、当業者に「ラビリンス（ｒａｂｙｒｉｎｔｈ
；迷路）」として知られている溝によって密封され、数字（１０４）によって示
されている。そのような溝は、通常のやり方で特定の寸法に合わせ、外部管路３
００であってそれを通って液体供給原料が流れる該外部管路３００で噴霧装置１
００を確実に密封する。

【００４２】 図２Ａによって、供給原料の流れと噴霧流体の流れとを結合することによって
、液体流れが迅速に噴霧化され；次いで、噴霧流体により新たに分散される供給
原料の液滴が凝集（ｃｏａｌｅｓｃｅｎｃｅ；合体）するのを回避するように設
計された混合室１０１の中に、噴霧、大量の液滴が発生する。

【００４３】 混合室１０１は、既に噴霧化されている噴霧流体の高速噴流によって既に噴霧
化されている、供給原料の側方ノズル１２０から液体噴流が混合されて、扇様形
状（ｆａｎ−ｌｉｋｅ ｓｈａｐｅ）を持つ均質な噴霧が形成される開放空間（
ｏｐｅｎ ｓｐａｃｅ）である。図２Ｂは、矩形スリット（ｓｌｉｔ）を有する
混合室１０１を上面図で説明する。混合室１０１の排出開口は、幾つかの形状（
円形を含む）を持つ場合があるので、この種のスリットはほんの一例であり、こ
れによって、本発明が制限される訳ではない。

【００４４】 混合室１０１に関連する重要なパラメータは、寸法比Ｌ１／Ｌ２（それぞれ、
混合室の底部の長さ及び幅である）である。本発明の供給原料分散システムの好
ましい諸態様によると、寸法比Ｌ１／Ｌ２は、０．５〜２０、一層好ましくは１
〜１０、更に一層好ましくは２〜７の範囲である。

【００４５】 混合室１０１は、２つの特徴的な開口角度（それぞれ、図２に示すβ、及び図
３に示すα）が必要である。 角度αは、噴霧流体ノズル１１０の平面で測定される、混合室の開口角度であ
る。 角度βは、噴霧ノズルの平面に垂直に測定される、混合室１０１の開口の特徴
的な角度である。

【００４６】 α及びβが変化すれば、混合室１０１の幾つかの開口が創られる可能性が生じ
ることになる。好ましい態様によると、角度αは、５°〜９０°、好ましくは１
０°〜６０°の範囲で変化する場合があり、αは、ノズル１１０の数の関数であ
る。従って、角度βは、０°〜２０°、好ましくは１°〜１２°の範囲で変化す
る場合がある。 混合室１０１のとる形状に関しては、図４Ａ及び図４Ｂに示す通り、その形状
は、曲面形状（図４Ａ）から角柱形状（図４Ｂ）まで変えることができる。しか
し、好ましい形態は、２つの特徴的な角度α及びβが互いに垂直になっている角
錐台である。

【００４７】 当業者には周知であるが、噴霧用流体の流れによって、高率の運動量とエネル
ギーとが供給原料の流れによって移動する。従って、急速な加速によって、液体
供給原料は不安定となり、これによって、不安定なリガメント（ｌｉｇａｍｅｎ
ｔｓ）が生じる。これらリガメントは滴（ｄｒｏｐｓ）を生じさせ、最終的に噴
霧化された噴霧（スプレー）の液滴（ｄｒｏｐｌｅｔｓ）を生じさせる。リガメ
ントは、噴霧流体によって運搬される、高い移動速度の運動量によって不安定に
なる。リガメントは、噴霧化された炭化水素液滴の前駆体である。とりわけ、本
発明によって提案される供給原料分散システムは、損失を最小限に抑え且つ噴霧
液滴の平均直径を小さくするために、非常に効率的な形態で運動量及びエネルギ
ーを移動させる幾何学的構造を備えている。

【００４８】 本発明による供給原料分散システムによって達成される噴霧化によって、供給
原料液滴の噴流（ｊｅｔ）を形成することが可能となる。この構成概念は、流動
接触分解法が適用される炭化水素供給原料の転化プロフィルに優れた結果を与え
る。そのような結果は、触媒との完全な相互作用に適した流量大量分配（ｆｌｏ
ｗ ｒａｔｅ ｍａｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）と、統計的平均直径とを有
する大量の液滴が生成することによって生じる。

【００４９】 この分散装置によって、噴霧用流体と液体供給原料との流れに起因する供給損
失（ｆｅｅｄ ｌｏｓｓｅｓ）の低下による利点が提供され、それにより、ポン
プ力を低くし、また、噴霧用流体の熱力学的性質に関して求められる条件が低く
なる。 この分散装置の改善は、以下の例に基づいて評価することができる。以下の例
では、従来技術の分散システム及び本発明の供給原料分散システムを用いて分解
された同一の供給原料の主な転化パラメータが比較されている。

【００５０】 （例） 以下の表１によって、２種の供給原料分散システム、即ち、従来技術として採
用する従来の分散装置（対照）と、本発明の試作品（本出願で目的とするもの）
との性能が比較される。試験は、ブラジルの巨大精油所で実施し、供給原料の特
徴及び操作条件は一定に保持した。試験結果から、価値の高い留分の転化が増大
し、とりわけ、分解ナフサは３．０８％増大したことが分かる。更に、コークス
生成の減少（９．４６％）、及び燃料ガスの減少（１５．６５％）があり、それ
らは質量と転化の収支が一致している。それらの数字は、本発明の装置から得ら
れた、装填噴射の質と、流動接触分解装置（ＦＣＣ）の収量との間の依存関係を
示している。

【００５１】

【００５２】 表中、 Ｄ２０／４は、４°Ｃの水の密度に基づく２０°Ｃの生成物の密度であり； ＲＣＲは、ラムスボトム炭素残渣（Ｒａｍｓｂｏｔｔｏｍ Ｃａｒｂｏｎ Ｒｅ
ｓｉｄｕｅ）であり； ＲＴＸは、上昇管の頂部で測定した反応温度であり； ＣＦＴは、混合済み供給原料の温度であり； ＤＰＴは、密相（ｄｅｎｓｅ ｐｈａｓｅ）での発電機温度であり； Ｃ／Ｏは、触媒／油比であり； ＬＣＯは、軽質循環油であり； Ａｐｐ．転化率は、見掛けの転化率であり； ＭＯＮは、モータ法オクタン価であり； ＲＯＮは、リサーチ法オクタン価である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 入口フランジ、流体運搬管路、及び噴霧装置を備えた、本発明の供給原料分散
システムの縦断面図を示す。

【図２Ａ】 噴霧装置の縦断面図を示す。

【図２Ｂ】 噴霧装置の上面図を示す。

【図３】 図２Ａの図に対して９０°の縦断面図を示す。

【図４Ａ】 本発明による噴霧装置の曲面の混合室の縦断面図を示す。

【図４Ｂ】 本発明による噴霧装置の垂直面の混合室の縦断面図を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デュボワ、オレリオ、メディナ ブラジル国 リオ デ ジャネイロ、オー ルカ、ロア ラウロ ミューラー、76、ア パートメント 1008 (72)発明者 バプティスタ、クラウディオ、ダミアンセ ブラジル国 リオ デ ジャネイロ、イラ ド ゴヴァナドール、ロア ジェイム オヴァール、192、アパートメント 303 (72)発明者 ラモス、ホセ、ジェラルド、フォルタド ブラジル国 リオ デ ジャネイロ、オー ルカ、ロア マレシャル ラモン カステ ィラ、265、アパートメント 903 (72)発明者 モレイラ デ ファリア、ホセ、ロレト ブラジル国 ニテロイ、サンタ ローザ、 ロア マルティンス トーレス、294、ビ ルディング ２、アパートメント 304 (72)発明者 バンピ、モアシル、ホセ ブラジル国 ポルト アレグレ、ロア ミ ニストロ デ オリヴェイラ リマ、45、 アパートメント 404 Ｆターム(参考） 4F033 QA10 QB02Y QB03X QB13Y QD10 QD19 QD25 4H029 BD08 BD20

Claims (30)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体炭化水素供給原料を流動接触分解用反応器に導入するた
   めの、流動接触分解（ＦＣＣ）装置用供給原料分散システムであって、 炭化水素供給原料を第１のノズル装置１２０に供給し、噴霧流体を第２のノズ
   ル装置１１０に供給するための供給原料噴射装置と； 前記炭化水素供給原料を噴霧流体で噴霧化するための噴霧装置であって、混合
   室１０１の中に排出するように幾何学的に配置されていて、該噴霧流体のエネル
   ギーを該炭化水素供給原料へ移動させる第１ノズル装置１２０及び第２ノズル装
   置１１０を備えた該噴霧装置と； を含む、上記供給原料分散システム。
2. 【請求項２】 第１ノズル装置１２０が炭化水素供給原料を実質的に径方向
   に排出し、第２ノズル装置１１０が噴霧流体を実質的に縦方向に排出する、請求
   項１に記載の供給原料分散システム。
3. 【請求項３】 第１ノズル装置１２０が、混合室１０１の周辺側壁に形成さ
   れている一列のノズルを有する、請求項２に記載の供給原料分散システム。
4. 【請求項４】 第２ノズル装置１１０が、混合室１０１の底部壁に縦方向に
   形成されている一列のノズルを有する、請求項２又は３に記載の供給原料分散シ
   ステム。
5. 【請求項５】 供給原料噴射装置が、内部管路２００と、内部管路２００と
   同軸の外部管路３００とを備えており、内部管路２００は噴霧流体を第２ノズル
   装置１１０に供給するためのものであり、また、外部管路３００は炭化水素供給
   原料を第１ノズル装置１２０に供給するためのものである、請求項１〜４のいず
   れか１項に記載の供給原料分散システム。
6. 【請求項６】 内部管路及び外部管路は実質的に環状の横断面を有し；炭化
   水素供給原料は、内部管路２００の外面と外部管路３００の内面とによって形成
   される環状間隙２１０を通過して流れるように配置されている、請求項５に記載
   の供給原料分散システム。
7. 【請求項７】 液体炭化水素供給原料が、単独又は混合された、軽質軽油、
   重質軽油若しくは常圧残渣である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の供給原
   料分散システム。
8. 【請求項８】 噴霧流体が、供給原料の重量に基づき１〜５重量％、好まし
   くは２〜４重量％で使用される不活性ガスである、請求項１〜７のいずれか１項
   に記載の供給原料分散システム。
9. 【請求項９】 不活性ガスが蒸気である請求項８記載の供給原料分散システ
   ム。
10. 【請求項１０】 第２ノズル装置１１０の各ノズルに対して、第１ノズル装
    置１２０のノズルが少なくとも１個存在する、請求項１〜９のいずれか１項に記
    載の供給原料分散システム。
11. 【請求項１１】 第２ノズル装置の各ノズルに対して、第１ノズル装置１２
    ０のノズルが少なくとも２個存在する、請求項１０に記載の供給原料分散システ
    ム。
12. 【請求項１２】 第２ノズル装置１１０のノズル数は、１〜１２個、好まし
    くは４〜９個、更に好ましくは３〜７個の間で変動する、請求項１〜１１のいず
    れか１項に記載の供給原料分散システム。
13. 【請求項１３】 第２ノズル装置１１０のノズルの対称軸は、内部／外部管
    路（２００，３００）の対称軸に実質的に平行である、請求項５又は６に記載の
    供給原料分散システム。
14. 【請求項１４】 第２ノズル装置１１０のノズルの対称軸は、内部／外部管
    路（２００，３００）の対称軸に実質的に平行でない、請求項５又は６に記載の
    供給原料分散システム。
15. 【請求項１５】 第１ノズル装置１２０のノズルの対称軸は、内部／外部管
    路（２００，３００）の対称軸に実質的に垂直である、請求項５又は６に記載の
    供給原料分散システム。
16. 【請求項１６】 混合室１０１は、周辺側壁の長さＬ１と、縦方向底部壁の
    幅Ｌ２を有し、寸法比Ｌ１／Ｌ２が０．５〜２０、好ましくは１〜１０、一層好
    ましくは２〜７である、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の供給原料分散シ
    ステム。
17. 【請求項１７】 混合室１０１は、第２ノズル装置１１０の平面で測定され
    る開口角度αを有する、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の供給原料分散シ
    ステム。
18. 【請求項１８】 開口角度αは、５°〜９０°、好ましくは１０°〜６０°
    の範囲で変化し、第２ノズル装置１１０のノズル数と共に増大する、請求項１７
    に記載の供給原料分散システム。
19. 【請求項１９】 混合室１０１は、第２ノズル装置１１０の平面に垂直に測
    定される開口角度βを有する、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の供給原料
    分散システム。
20. 【請求項２０】 混合室１０１の開口角度βは、０〜２０°、好ましくは１
    °〜１２°の間で変化する、請求項１９に記載の供給原料分散システム。
21. 【請求項２１】 第２ノズル装置１１０のノズルの少なくとも１個が円筒形
    である、請求項１〜２０のいずれか１項に記載の供給原料分散システム。
22. 【請求項２２】 第２ノズル装置１１０のノズルの少なくとも１個が集束形
    である、請求項１〜２０のいずれか１項に記載の供給原料分散システム。
23. 【請求項２３】 第２ノズル装置１１０のノズルの少なくとも１個が集束形
    ／発散形である、請求項１〜２０のいずれか１項に記載の供給原料分散システム
    。
24. 【請求項２４】 少なくとも１個のノズルの集束形部分１１１の端部は、３
    ０°〜１２０°、好ましくは４０°〜９０°、一層好ましくは５０°〜８０°の
    間の傾斜角度を有し、他方、発散形部分１１３は、０°〜９０°、好ましくは５
    °〜３０°、一層好ましくは６°〜１４°の間の角度を有する、請求項２３に記
    載の供給原料分散システム。
25. 【請求項２５】 第１ノズル装置１１０のノズルの少なくとも１個が円筒形
    である、請求項１〜２４のいずれか１項に記載の供給原料分散システム。
26. 【請求項２６】 第１ノズル装置１１０のノズルの少なくとも１個が集束形
    である、請求項１〜２５のいずれか１項に記載の供給原料分散システム。
27. 【請求項２７】 第１ノズル装置１１０のノズルの少なくとも１個が、入口
    １２１、内部面取り１２２及び排出オリフィス１２３を有する、請求項１〜２４
    のいずれか１項に記載の供給原料分散システム。
28. 【請求項２８】 ３０〜７０°の間の仰角で、１、２、又はそれ以上の上昇
    管レベルで、放射状に上昇管に接続されている、請求項１〜２７のいずれか１項
    に記載の供給原料分散システムを２基、４基、６基、又はそれ以上含む、流動接
    触分解装置。
29. 【請求項２９】 流体を流動接触分解する条件下、追加の水素を存在させな
    いで、液体炭化水素供給原料を流動接触分解する方法であって、請求項１〜２８
    のいずれか１項に記載の装置を用いて実施される、上記流動接触分解方法。
30. 【請求項３０】 炭化水素供給原料を噴霧化する方法であって、 炭化水素供給原料を第１ノズル装置１２０に供給し； 噴霧流体を第２ノズル装置１１０に供給し； 第２ノズル装置１１０を使用して噴霧流体の流れを加速し、混合室１０１の中
    に入れ； 第１ノズル装置１２０を使用して炭化水素供給原料の流れを加速し、混合室１
    ０１の中に入れ； 前記の加速済み流れを混合して、前記噴霧流体から前記炭化水素供給原料へエ
    ネルギーを移動させ、該炭化水素供給原料を噴霧化する、上記噴霧化方法。