JP2004503672A - 改良された炭化水素分子流動接触分解装置 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
発明の分野
本発明は一般に、炭化水素分子の分解装置に関する。より詳しくは、本発明は、曲面状のリブを装備したライザーを有する流動接触分解装置に関する。曲面状のリブにより、ライザーを通って流れる触媒および炭化水素原料の撹拌が高められる。
【0002】
発明の背景
石油精製産業で現在用いられる最も普通の接触分解方法は、流動接触分解(FCC)である。FCC法は、油などの炭化水素物質を分解するのに用いられる。分解とは、高沸点の石油留分を、より低沸点の生成物に転化することを言う。分解処理は通常、垂直配向された導管またはライザー(FCC装置の一部を形成する)において行われる。典型的には、空気を混入させた(流動化させた)状態の高温の触媒粒子をライザーの底部に導入し、上方に流す。触媒がライザーを通って移動する際に、炭化水素原料を触媒流中に注入する。炭化水素原料は、一般に触媒よりかなり低温であり、触媒と接触した際に速やかに気化する。
【0003】
FCC法における最適分解条件においては、実質的に、触媒および炭化水素原料を迅速かつ均質に混合することが求められる。しかしながら、このような混合は達成困難であり、高温の触媒および低温の炭化水素原料の層状領域が、典型的には触媒−炭化水素流内に生じる。典型的にはこの流れの中の触媒リッチ領域において、炭化水素分子の過剰分解および熱分解が生じる。逆に、通常流れの中の炭化水素リッチ領域において、炭化水素分子の不完全分解が生じる。これらの要因により、FCC法の全体収率が実質的に低減されることがある。加えて、過分解、熱分解および不完全分解は、望ましくない副作用を有する。例えば、コークの堆積によるライザー内の触媒の失活、空気および残留コークの燃焼による再生器内の触媒の再生、並びに沸点範囲のより低いガス状反応生成物(例えばプロパンおよびブタンガス)の過剰量の生成である。従って、ライザー内において触媒および炭化水素原料を混合するための効果的な方法は、分解法において臨界的である。
【0004】
炭化水素原料のラジアル供給型注入は、FCC装置において触媒および炭化水素原料の混合を向上するために、通常に用いられる技術である。この技術は、ライザーの円周上に配置されたラジアル供給用噴霧ノズルを用いることを含む。典型的には、スチームをノズルに向けて送り、炭化水素原料の噴霧を促進する。ラジアル供給用ノズルは一般に、他の注入技法に比べて、炭化水素原料のより均一な噴霧パターンを形成する。通常のラジアル供給用ノズルは、噴霧ノズルを出た後、約40〜65゜の範囲の角度(この角度は、ノズルの「噴霧角」として知られる)で発散する平らな扇型の噴流を形成する。噴霧角が約65゜を超えると、侵食性の噴流がライザーの内側表面に当たる可能性が増大する。
【0005】
ラジアル供給型注入の欠点の一つは、炭化水素の噴霧パターンに空隙が存在することである。特に、個々の噴流の輪郭に噴霧角があることにより、ライザーの内側表面近傍の噴霧パターンに空隙が形成される。この現象を図8に示す。図8は、内側表面200aを有する通常のライザー200の断面図である。複数のラジアル供給用噴霧ノズル202が、内側表面202aの円周上に配置されている。それぞれのノズルは、個々の炭化水素原料噴流204aを形成する。噴流204aは全体として、ライザー200内に噴霧パターン204を形成する。
【0006】
図8に示されるように、噴霧パターン204には、複数の空隙204bが見られる。空隙204bは、噴流204aが扇型であることと、触媒がライザー200の噴霧領域を通って上方に移動する際の、触媒の栓流性の結果である。空隙204bの合計面積は、ライザー200の断面積の50%以上にもなることがある。さらに、典型的なFCC装置のライザーにおいては、空隙204bの下流における触媒の未混合領域が25フィート以上も続くことがある。
【0007】
FCC装置における触媒および炭化水素原料の混合を向上するために、種々の技法が開発された。例えば、ベンチュリ管、ドラフト管およびボルテックス混合を用いて、炭化水素原料の注入点近くの触媒流をかく乱することが、米国特許第4,523,987号、同第5,622,677号、同第4,578,183号および同第5,318,691号に開示されている。他の混合技法には、乱流チップの使用(米国特許第4,753,780号)や、ライザーの内側表面に固定されたキックオフリングの使用(米国特許第5,851,380号)により、触媒−炭化水素流内に通常生じる乱流を増大することが含まれる。円錐形の原料注入用集成部品(米国特許第5,554,341号)や、弧形の素子(欧州特許第832,956号)を含む、種々の他の形態もまた提案されている。さらに、標準的なものとは異なる注入配置が、米国特許第5,139,748号、同第4,883,583号および同第5,348,644号、並びに欧州特許第911,379号に提案されている。
【0008】
上記の混合技法は、空隙204bなどの噴霧パターンの空隙を排除するのに完全に効果的とはいえないことが判明した。従って現在、これらの空隙を排除し、ライザー内の触媒および炭化水素原料の効果的な混合を達成する幾何学的な特徴を有するライザーを含むFCC装置に対する要望が存在する。
【0009】
発明の概要
本発明の目的は、触媒の流れと炭化水素原料を効果的に混合する流動接触分解(FCC)装置を提供することである。この目的に従って、本発明の現時点の好ましい実施形態は、ライザーを含むFCC装置を提供する。ライザーは、外側表面および内側表面を有する。内側表面は、実質的にライザーの縦軸に沿って伸びる中央通路を定める。中央通路は、炭化水素原料および触媒物質を移動するのに用いられる。
【0010】
ライザーの内側表面は、その上に配置されてなる、炭化水素原料および触媒物質を混合するための延長されたリブを有する。リブは、中央通路に面する内壁を有する。該リブの厚さは、該内壁と該ライザーの外側表面との間の距離によって定められる。リブの厚さは、リブの長さの少なくとも一部に沿って異なる。
【0011】
本発明の他の態様によれば、FCC装置の好ましい実施形態は、外側表面および内側表面を有するライザーを含む。内側表面は、実質的にライザーの縦軸に沿って伸びる中央通路を定める。FCC装置にはまた、ライザーに連結された複数の噴霧ノズルが含まれる。噴霧ノズルは、中央通路内の触媒物質の流れに炭化水素原料を注入することに適合している。そのことにより噴霧ノズルは、中央通路内に炭化水素原料の噴霧パターンを形成する。FCC装置にはさらに、ライザーの内側表面に沿って配置された複数の延長されたリブが含まれる。
【0012】
本発明のさらに他の態様によれば、FCC装置の好ましい実施形態は、外側表面および内側表面を有するライザーを含む。内側表面は、実質的にライザーの縦軸に沿って伸びる中央通路を定める。中央通路は、炭化水素原料および触媒物質を移送するのに用いられる。
【0013】
FCC装置はさらに、ライザーの内側表面に沿って配置されてなる延長されたリブを含む。リブは炭化水素原料および触媒物質を混合するのに用いられる。リブは曲面状であり、そのためリブとライザーの縦軸の間の半径方向の距離は、リブの長さの少なくとも一部に沿って異なる。
【0014】
前記の本発明の概要および現時点で好ましい実施形態の詳細な説明は、添付の図面と結びつけて解釈すると、より深く理解される。本発明を説明するために、現時点で好ましい実施形態を図面に示す。しかし本発明は、図面に示される特定の手段に限定されるものではない。図面には後述の「図面の簡単な説明」に示すものが含まれる。
【0015】
好ましい実施形態の説明
本発明の現時点で好ましい実施形態を、図1〜4Bに示す。図はいずれも共通の座標系8(各図に示される)を参照する。本発明は、流動接触分解(FCC)装置10を提供する。FCC装置10には、反応器12、再生器14およびライザー16が含まれる(図1を参照されたい)。
【0016】
ライザー16は、金属製の外壁11およびライナー13からなる、延長された導管である。外壁11は、外側円周表面11aおよび内側円周表面11bを有する。ライナー13は、外側円周表面13aおよび内側円周表面13bを有する。ライナー13は、外壁11の内側に配置される。より詳しくは、ライナー13の外側円周表面13aが、外壁11の内側円周表面11bに固定される。ライナー13は、好ましくは、耐火性物質から形成される。耐火性物質は、ライザー16内の流れによる侵食性作用や熱的作用から、外壁11を適切に保護するいかなる物質であってもよい(以下に述べられる)。これらの耐火性物質は一般に、炭化水素の流動接触分解の分野における当業者に知られている。ライナー13に関するさらなる詳細は、以下に示される。
【0017】
ライナー13の内側円周表面13bは、中央通路17を定める。中央通路17は、実質的にライザー16の縦中心線C1に沿って伸びている(図1および2を参照されたい)。中央通路17には、ライザー16の底部近傍に配置されたリフト域17aが含まれる。中央通路17にはまた、リフト域17aに隣接する原料注入域17bおよび原料注入域17bに隣接する反応域17cが含まれる。リフト域17aには、高温の再生触媒が導入される。触媒は、スタンドパイプ18を経てリフト域17aに送られる。触媒の流量は、バルブ20により調節される。(明細書および請求項を通じて見られる「頂部」、「底部」、「上部」、「下部」、「上の」、「下の」などの用語は、図1および2に示される構成要素の配向に関して用いられる。これらの用語は、例証目的でのみ用いられ、他の点で限定することを意図するものではない)
【0018】
スチーム、またはメタン−リッチの軽質炭化水素ガスなどのガス状流体が、ライン22を経てリフト域17aに送られる。ガス状流体は、リフト域17aの底部近傍に配置された分配器24により、リフト域17a中に導入される。ガス状流体は中央通路17内において、触媒粒子を上方に推し進める(引き入れる)。即ちガス状流体は、触媒を、主として図1および2の矢印45で示される方向に流す。
【0019】
FCC装置10には、8個の噴霧ノズル25が含まれる。噴霧ノズル25は、流動接触分解の分野の当業者に一般に知られるタイプのラジアル供給用ノズルである。噴霧ノズル25は、ライザー16に取付けられる。より詳しくは、噴霧ノズル25は、共通の水平面内の円周上に間隔をおいて配置され、また各ノズル25の先端が、ライナー13の内側円周表面13bと実質的に面一であるようにライザー16に取付けられている(図2および3を参照されたい)。(例示した実施形態における噴霧ノズル25の数およびタイプは、例証目的でのみ示される。即ち、本発明は、異なるタイプおよび数量の噴霧ノズル25を用いる実施形態と結びつけて用いることができる。加えて、噴霧ノズル25は、2つ以上の垂直配置された面に配置してもよい。)
【0020】
噴霧ノズル25は、炭化水素原料を原料注入域17b中に注入する。噴霧ノズル25は、炭化水素原料を、図2の矢印54で示される方向に放出する。図3に示されるように、ノズル25は各々扇型の噴流26aを形成する。噴流26aは、各々図3の記号「α」で示される噴射角を形成する。例示の実施形態では、噴射角αは、好ましくは約40〜65°の範囲内にある。さらに、ノズル25は、好ましくは、炭化水素原料を水平面に関して(即ちx−y面に関して)約30〜60°の範囲内の角度で注入する。この角度は、図2の記号「γ」で示される。(角度αおよびγの特定値は、例示目的でのみ示される。即ち本発明は、実質的に異なるαおよびγ値を形成する噴霧ノズル25と結びつけて用いてもよい。例えば、−60°という低いγ値を有する噴霧パターンを形成するノズル25を用いることもできる。即ち、ノズル25は、水平面に関して60°の大きさの角度で下に向けてもよい。)
【0021】
各噴流26aは全体として、中央通路17内に炭化水素原料の噴霧パターン26を形成する(図3を参照されたい)。噴霧パターン26は、通路17の中心近傍に実質的に継続的に(時間平均基準で)存在する。噴霧パターン26は、ライナー13の内側円周表面13bの近傍で中断されている。即ち非連続である。具体的には、図3に示されるように、噴流26aが扇型であることにより、噴霧パターン26と内側円周表面13bの間に、一連の空隙26bが形成される。空隙26bは、内側円周表面13bから半径方向内側に向かって、即ち通路17の中心に向かって広がる。噴流26aが扇型の幾何学的外形を有するため、空隙26bは、内側に広がるにつれて、次第に幅が狭くなる。各空隙26bは、隣接するノズル25の噴流26aが収束する点に達するまで内側に広がる。
【0022】
本発明によれば、複数の混合リブ29は、噴霧ノズル25の近傍に、ライナー13の内側円周表面13bに沿って形成される(図1〜3を参照されたい)。混合リブ29の数は、好ましくは、噴霧ノズル25の数に等しい。従って、例示の実施形態には、好ましくは、合計8個の混合リブ29が含まれる。リブ29は、原料注入域17bにおける、再生触媒と炭化水素原料の混合を促進する。混合リブ29の構造および機能の詳細な説明を以下に示す。(図2の断面図では、明瞭化のためいくつかのリブ29が示されていない。このようにしていなければ、図2の断面図にはそれらのリブ29が見られるはずである。図3には、ライザー16に用いられる全てのリブ29を示す。)
【0023】
原料注入域17bにおいて再生触媒と炭化水素原料を混合することにより、触媒粒子および炭化水素分子の流動床が形成される。流動床は、原料注入域17bを出ると反応域17c中に流入する。触媒粒子は、主として反応域17cにおいて炭化水素分子に接触される。この接触により、炭化水素分子を分解する化学反応が起こる。ライザー16における炭化水素分子の総滞留時間は、好ましくは約1.0〜3.0秒の範囲内にある。より好ましくは、滞留時間は約1.5〜2.2秒の範囲内にある。最も好ましくは、滞留時間は約1.75〜2.0秒の範囲内にある。この滞留時間では、炭化水素の面速度(面速度は、炭化水素分子の容量流量を通路17の断面積で割った商を表す)は約40〜70フィート/秒の範囲となる。
【0024】
触媒および炭化水素分子の流動床は、ライザー16から反応器12中に放出される。反応器12には、バリスチックセパレーター30が含まれる(図1を参照されたい)。バリスチックセパレーター30により、流動床内のガス状流出物が、失活したコーク含浸触媒粒子から分離される。反応器12にはまた、反応器12の頂部近傍に配置されたサイクロン分離器32が含まれる。サイクロン分離器32は、炭化水素生成物からさらに触媒粒子を分離する。分離処理により形成されたガス状流出物(分解された炭化水素分子を含む)は、サイクロン分離器32の頂部に配置されたライン34を経て反応器12から流出する。(または、ライザー16の頂部において、ガス状流出物と触媒粒子をサイクロン慣性分離により分離してもよい。)
【0025】
上記の手法で分離された触媒粒子は、反応器12の下部12aに落下する(12aの部分は通常「触媒ストリッパー」と呼ばれる)。ライン36およびストリッピングガス分配器35を経て、ストリッピングガス(例えばスチーム)が下部12a中に導入される。ストリッピングガスは、触媒粒子から残留する炭化水素物質をさらに分離する。触媒粒子はその後、図1中の矢印39で示されるように、ライン38を経て再生器14に流れる。触媒粒子の流量は、ライン38内のバルブ40により調節される。
【0026】
再生器14には、再生室41が含まれる。酸化性ガス(例えば空気)がライン46により再生室41に送られる。酸化性ガスは、空気分配器44を経て再生室41に導入される。同時に、失活したコーク含浸触媒粒子がライン38を経て再生室41中に導入される。触媒粒子および酸化性ガスは、流動床42を形成する。流動床内でコークを燃焼することにより、触媒粒子が再生される。コークと、触媒粒子上またはその内部に依然として存在する同伴炭化水素物質があればそれをも燃焼することにより、触媒活性は回復される。得られた燃焼生成物ガスに同伴する触媒粒子はその後、サイクロン分離器48により分離され、流動床に戻される。燃焼ガスは、ライン50を経て再生室41を出る。燃焼処理により加熱された再生触媒は、再生室41を出て、スタンドパイプ18を経てライザー16に送られる(図1の矢印52を参照されたい)。
【0027】
混合リブ29の好ましい実施形態における構造上の詳細は次の通りである。混合リブ29は、図4Aおよび4Bに最も明確に示される。各リブ29は、通路17に面する内壁29aを有する。この配置は図2に最も明確に示される。例示の実施形態のリブ29は、各リブ29の縦軸C2がライザー16の軸C1に対し実質的に平行であるように配向されている(図2を参照されたい)。
【0028】
各リブ29の内壁29aは、図2および4Aに最も明確に示される、好ましい輪郭を有する。中央通路17内の触媒流の一部が内側、即ち中心線C1に向かって流れるように、内壁29aは曲面状になっている。内壁29aにより、中央通路17の断面は図2に示されるような輪郭となる。以下に詳細に説明されるように、この特徴により中央通路17内の炭化水素原料および触媒の混合が高められる。(図に示される正対するリブ29は、例証のみを目的としたものである。即ち、リブ29がこのように配置されない実施形態もまた、本発明の予期される範囲内にある。)
【0029】
内壁29aの輪郭に関するさらなる詳細は、次の通りである。図4Aを参照すると、内壁29aは、第一の傾斜部29cおよびそれに隣接する第一の凹部29dを有する(図4Aでは、明瞭化のため、内壁29aの種々の勾配および曲面は誇張されている)。内壁29aにはまた、第一の凹部29dに隣接する凸部29eおよび凸部29eに隣接する第二の凹部29fが含まれる。内壁29aにはさらに、第二の凹部29fに隣接する第二の傾斜部29gが含まれる。(本明細書および請求項を通じ、用語「凹」および「凸」は、このような文脈で見られる場合、ライナー13の外側円周表面13aを基準としたものとして用いられる。)
【0030】
図4Aに最も明確に示されるように、第一の傾斜部29cは実質的に直線状の縦断面を有する。傾斜部29cの縦断面は、ライナー13の外側円周表面13aに対して斜角を形成する。この角度は、図4A中の記号「β」で示される。傾斜部29cは角度を付けて配向されているため、内壁29aは、中央通路17内の接近してくる触媒流に関して、内側に、即ち軸C1に向かって広がる。
【0031】
凹部29dにより、内壁29aは、接近する触媒流に関してさらに内側に広がる。より具体的には、凹部29dの曲線的な輪郭により、凹部29dが流れ方向に沿って内側に広がる割合が徐々に増大する。
【0032】
凸部29eは凸型の輪郭を有するので、内壁29aが内側に広がる割合が、触媒流の方向に沿って徐々に減少する。加えて、凸部29eは凸型の輪郭を有するので、凸部29eが流れ方向に伸びるにつれて、凸部29eは軸C1から離れる方向に広がり始める(図4Aを参照されたい)。
【0033】
第二の傾斜部29gは、実質的に直線状の縦断面を有する(図4Aを参照されたい)。傾斜部29gの縦断面は、ライナー13の外側円周表面13aに関して斜角を形成する。この角度は、図4A中の記号「σ」で示される。第二の傾斜部29gおよび第二の凹部29fの輪郭により、内壁29aは、接近する流れに関して軸C1から離れる方向に広がり続ける。第二の凹部29fは、好ましくは、図4Aに最も明確に示されるように、第一の凹部29dの曲率半径より大きな曲率半径を有する。この特徴は、第二の凹部29fと、ライナー13の外側円周表面13aの間の距離を、第一の凹部29dと、外側円周表面13aの間の距離に比べ緩やかな割合で変化させる。この特徴の重要性を、以下に説明する。
【0034】
内壁29aは、好ましくは、図3に示されるように、実質的に弓形の横断面を有する。この特徴の機能上の重要性は後述する。好ましくは、リブ29は、各リブ29の一部が隣接する噴霧ノズル25の間に配置されるような位置に設けられる(図2および3を参照されたい)。より好ましくは、各リブ29は、リブ29の第一の凹部29dが、隣接する噴霧ノズル25が中央通路17中に放出する点の近傍に配置されるような位置に設けられる。この特徴の機能上の重要性は後述する。
【0035】
混合リブ29の機能上の特徴は、次の通りである。混合リブ29は、触媒流の方向を、中央通路17の内側に向かわせる。前記したように、この機能により、触媒および炭化水素原料の間の混合が向上される。より詳しくは、リブ29は、触媒流を、噴霧パターンの空隙26bから離れ、噴霧パターン26内に至る方向に向かわせる。従ってリブ29は、実質的に全ての触媒流を、中央通路17の原料注入域17b内で炭化水素原料と接触するに至らせる。(ライナー13の外側円周表面13a)
【0036】
リブ内壁29aの幾何学的外形、並びにリブ29および噴霧ノズル25の相対的な位置の結果として、リブ29は上記の混合機能を果たす。具体的には、リブ29は、前述のように、隣接する噴霧ノズル25の間に配置される。従ってリブ29は、炭化水素の噴霧パターン26における空隙26bと、半径方向について一直線上になるよう配列される(図3を参照されたい)。従って、リブ29の曲面状の外形のため、触媒が原料注入域17bを通って流れる際に、空隙26b内の触媒が内側、即ち噴霧パターン26の方に押しやられる。換言すれば、リブ内壁29aにより、噴霧パターンの空隙26b内に配置された触媒流に、半径方向の速度が付与される。半径方向の速度成分は、触媒を炭化水素の噴霧パターン26中に追いやる。この機能により、原料注入域17a内において触媒と炭化水素原料が強制的に混合される。さらに、リブ29は垂直に配置されているため、空隙26bからの触媒流の方向は、概ね噴流26aが完全に発達した点で、炭化水素原料の方に向けられる。この特徴により、触媒と炭化水素ストリームの混合がさらに高められる。
【0037】
加えて、内壁29aの部分29c、29dおよび29eが内側へ広がっているので、中央通路17の断面積が減少する。この減少により、それに対応した原料注入域17b内における流速の増大がもたらされる。流速の増大により、触媒と炭化水素原料の混合がさらに高められる。具体的には、速度の増加により触媒−炭化水素流の乱流レベルが増大され、それにより流れ内での混合が高められる。さらに、通路17の断面積が減少するにつれて、触媒と半径方向に混合されるために炭化水素原料が移動しなければならない水平方向(xおよびy軸上)の距離が減少する。
【0038】
リブの内壁29aの幾何学的輪郭はさらに、内壁29aからの境界層はがれを抑制する。特に、傾斜部29cおよび29gの存在、並びに凹部29fの比較的浅い逓減率により、流れが内壁29aから分離する傾向が低減される。(境界層はがれは、通路17内の流れの圧力降下を増加するという望ましくない効果を有する。境界層はがれはまた、リブ29の内壁29aの侵食を増大する)
【0039】
リブ29の横断面の輪郭がさらに、リブ29の内壁29aの侵食を抑制する。特に、リブ内壁29aは、噴流26aが直接リブ29に当たるのを防止するように形作られている。この特徴は、図3に最も明確に示されている。図から明白なように、内壁29aの断面は実質的に弓形であるため、内壁29aは噴霧パターンの空隙26b内に留まる。従って、噴流26aのリブの内壁29aへの直接の衝突により生じる侵食効果は回避される。
【0040】
本発明は、通常のFCC装置に関して多くの利点を提供する。例えば、リブ29によって混合が促進されることにより、FCC装置の総収率が実質的に向上する。特に、触媒と炭化水素原料の接触が向上することにより、典型的には触媒−炭化水素流の触媒リッチ領域に生じる過剰分解および熱分解が緩和される。さらに、向上された接触により、炭化水素リッチ流の領域に特徴的な炭化水素原料の不完全な気化が緩和される。加えて、不完全な混合による望ましくない副作用(例えば、コークの堆積によるライザー16内の触媒の不活性化、空気および残留コークの燃焼による再生器14内の触媒の再生、並びに沸点範囲のより低いガス状反応生成物の過剰量の生成)が、混合リブ29を用いることにより実質的に低減される。
【0041】
本発明により、FCC装置10の全体コストや複雑さが実質的に追加されることなく、上記の利点が達成される。例えば、混合リブ29は、動作部分を全く含まず、また比較的低廉な費用で既存のFCC装置に追加することができる。さらに、混合リブ29は、いかなる支持装置(例えば圧縮空気または油圧装置)も用いることなく機能する。また、リブ29がライザー16に設置された後は、リブ29を用いることによる労力や資金の実質的な支出が全く必要とされない。加えて、リブ29により触媒−炭化水素流の圧力ロスが最少となり、また内壁29aの上記特徴に起因して、侵食が最少量となる。
【0042】
前記の説明において、本発明の多くの特徴および利点が、本発明の構成および機能の詳細と共に述べられているが、開示は単に例証的なものに過ぎず、その詳細、特に、形状、大きさおよび部品の配置に関する点については、本発明の原理の範囲内で、添付の請求項を表現している用語の広く一般的な意味によって示される最大の程度まで変更が為されうることを理解すべきである。
【0043】
例えば、リブ29の好ましい実施形態が、例証を目的として詳細に示されている。リブ29の幾何学的形態、特に内壁29aの形状についての多数の変更は、本発明の予期される範囲内にある。さらに、例示のFCC装置10のライザー16は、実質的に直線状である。即ち、ライザー16は、実質的に全体が垂直配向されている。本発明の予期される範囲内にあるFCC装置は、垂直配向されない部分を有するライザーを含んでいてもよい(リブ29は、好ましくは、そのようなライザーの下部の垂直配向された部分に配置される)。またリブ29は、ライナー13とは別に形成されていてもよい。即ちリブ29は、例示の実施形態におけるように、ライナー13の一体部分として形成される必要はない。
【0044】
図5Aは、本発明の予期される範囲内の他の可能な変更を示す。図5Aはライザー100を示す。ライザー100は中央通路101を定める。複数の混合リブ102aは、ライザー100の内側表面100a上に配置される。混合リブ102aは、各リブ102aの縦軸C3が、ライザー100の縦軸C4に対して斜角τで配向するように位置付けられる(その他の点については、ライザー100、中央通路101および混合リブ102aは、それぞれライザー16、中央通路17および混合リブ29と実質的に等しい)。
【0045】
リブ102が角度を付けて配向されていることにより、中央通路101内の流れに渦流動が引起される。この渦流動は、内側、即ち通路101の中心方向に追いやられる触媒流の量を増大する可能性がある。特に、渦流動は未混合の触媒を、内側表面100aから炭化水素リッチな通路101の中心に向かって誘導する傾向がある。または、図5Bに示されるように、リブ102aの代わりにリブ102bを用いてもよい。リブ102bは、その上端のみライザー100の縦軸C4に対して角度が付いている。換言すれば、リブ102bの下部は縦軸C4に実質的に平行に伸び、一方リブ102bの上部は軸C4に関して斜角τで伸びる。
【0046】
図6および7は、本発明の予測される範囲内のさらなる変更を示す。図6および7は、ライザー110を示す。ライザー110は、中央通路111を定める。矢印116で示されるように、再生触媒はライン114を通って中央通路111に入る。ライザー110には、中央通路111内に配置された複数のアキシャル供給用噴霧ノズル112が含まれる。ライザー110の内側表面110a上に、複数の混合リブ113が配置されている(その他の点については、ライザー110および中央通路111は、それぞれ、例示の実施形態のライザー16および中央通路17と実質的に等しい)。ノズル112などのアキシャル供給用ノズルは通常、Y字形のライザー基部(示されていない)に取付けられる。ノズル112および対応する基部は、中央通路111内にその全体が配置される。
【0047】
記載されているノズル112の取付け配置は、中央通路111における触媒と炭化水素原料の完全混合を抑制する。特に、ノズル112および対応するノズル基部における触媒流は、ノズル112のちょうど下流にあたる位置での触媒−炭化水素との混合を抑制する。この欠点は、混合リブ113を用いることにより低減しうる。具体的には、触媒流の一部をノズル112のちょうど下流にあたる領域に押しやるのに、混合リブ113を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】
本発明によるFCC装置の概略図である。
【図2】
図1において「F2」と示されている領域に示されるライザーの縦断面図を示す。
【図3】
図1および2に示されるライザーを、図2中の線A−Aに沿って切断して得られる横断面図を示す。
【図4】
図4Aは、図1〜3に示されるライザーにおいて用いられるリブの縦断面図を示す。
図4Bは、図4Aに示されるリブの正面図である。
【図5】
図5Aは、図1〜3に示されるライザーの、第一の別の実施形態についての縦断面図を示す。
図5Bは、図1〜3に示されるライザーの、第二の別の実施形態についての縦断面図を示す。
【図6】
図1〜3に示されるライザーの、第三の別の実施形態についての縦断面図を示す。
【図7】
図6に示されるライザーを、図6中の線B−Bに沿って切断して得られる横断面図を示す。
【図8】
従来技術のライザーの横断面図を示す。
Claims (53)
- 外側表面および内側表面を有するライザーを有し、該内側表面は、実質的に該ライザーの縦軸に沿って伸びる、炭化水素原料および触媒物質を移動させるための中央通路を定め、また該内側表面は、その上に配置されてなる、該炭化水素原料および該触媒物質を混合するための延長されたリブを有し、該リブは、該中央通路に面する内壁を有し、該リブの厚さは、該内壁と該ライザーの外側表面との間の距離によって定められ、該厚さは、該リブの長さの少なくとも一部に沿って異なることを特徴とする流動接触分解装置。
- 前記ライザーに連結された複数の噴霧ノズルをさらに有し、該噴霧ノズルは、前記中央通路内の触媒物質の流れに前記炭化水素原料を注入し、該中央通路内に該炭化水素原料の噴霧パターンを形成することに適合していることを特徴とする請求項1に記載の流動接触分解装置。
- 前記リブ内壁は、前記ライザーの内側表面の一部を形成することを特徴とする請求項1に記載の流動接触分解装置。
- 前記リブの少なくとも一部は、前記噴霧パターンの空隙内に配置されていることを特徴とする請求項2に記載の流動接触分解装置。
- 前記リブの第一の部分の厚さは、前記中央通路内の流れ方向に沿って増大することを特徴とする請求項1に記載の流動接触分解装置。
- 前記リブの第二の部分の厚さは、前記中央通路内の流れ方向に沿って減少することを特徴とする請求項5に記載の流動接触分解装置。
- 前記リブの第一の部分は、前記第二の部分の上流に配置されていることを特徴とする請求項6に記載の流動接触分解装置。
- 前記リブの第一の部分は、前記第二の部分に隣接することを特徴とする請求項7に記載の流動接触分解装置。
- 前記噴霧ノズルは、ラジアル供給ノズルであることを特徴とする請求項2に記載の流動接触分解装置。
- 前記噴霧ノズルは、アキシャル供給ノズルであることを特徴とする請求項2に記載の流動接触分解装置。
- 前記リブ内壁の横断面は、実質的に弓型であることを特徴とする請求項1に記載の流動接触分解装置。
- 前記リブの縦軸は、前記ライザーの縦軸に対し実質的に平行であることを特徴とする請求項1に記載の流動接触分解装置。
- 前記リブの少なくとも一部の縦軸は、前記ライザーの縦軸に対して斜めであることを特徴とする請求項1に記載の流動接触分解装置。
- 前記リブ内壁は、第一の傾斜部、該第一の傾斜部に隣接する第一の凹部および該第一の凹部に隣接する凸部を含むことを特徴とする請求項1に記載の流動接触分解装置。
- 前記リブ内壁は、前記凸部に隣接する第二の凹部および該第二の凹部に隣接する第二の傾斜部をさらに含むことを特徴とする請求項14に記載の流動接触分解装置。
- 前記第一の凹部の曲率半径は、前記第二の凹部の曲率半径より小さいことを特徴とする請求項15に記載の流動接触分解装置。
- 前記噴霧ノズルは、前記ライザーの内側表面の円周に沿って間隔をおいて配置され、前記リブの少なくとも一部は、第一の該噴霧ノズルと、それに隣接する第二の該噴霧ノズルの間に配置されていることを特徴とする請求項2に記載の流動接触分解装置。
- 前記ライザーは、外壁および該外壁に固定されたライナーを含み、該ライナーは、該ライザーの内側表面を形成することを特徴とする請求項1に記載の流動接触分解装置。
- 前記ライナーは、耐火性物質から形成されていることを特徴とする請求項18に記載の流動接触分解装置。
- 外側表面および内側表面を有するライザーであって、該内側表面が、実質的に該ライザーの縦軸に沿って伸びる中央通路を定めるライザー;
該ライザーに連結された複数の噴霧ノズルであって、該中央通路内の触媒物質の流れに炭化水素原料を注入し、該中央通路内に該炭化水素原料の噴霧パターンを形成することに適合している噴霧ノズル;および
該ライザーの内側表面に沿って配置された複数の延長されたリブ
を有することを特徴とする流動接触分解装置。 - 前記噴霧ノズルは、前記ライザーの内側表面の円周に沿って間隔をおいて配置され、各リブの少なくとも一部は、隣接する噴霧ノズルの間に配置されていることを特徴とする請求項20に記載の流動接触分解装置。
- 前記延長されたリブの各々は、前記中央通路に面する内壁を含み、該内壁の第一の部分は、前記触媒物質の流れの一部が該縦軸の方向に方向付けられるように、前記ライザーの縦軸に向かって内向きに湾曲していることを特徴とする請求項20に記載の流動接触分解装置。
- 前記リブの内壁は、前記ライザーの内側表面の一部を形成することを特徴とする請求項22に記載の流動接触分解装置。
- 前記リブ内壁の第二の部分は、前記ライザーの縦軸から離れる方向に、外向きに湾曲していることを特徴とする請求項22に記載の流動接触分解装置。
- 前記リブ内壁の第一の部分は、前記第二の部分の上流に配置されていることを特徴とする請求項24に記載の流動接触分解装置。
- 各リブの少なくとも一部は、前記噴霧パターンの空隙内に配置されていることを特徴とする請求項20に記載の流動接触分解装置。
- 各リブの縦軸は、前記ライザーの縦軸に対し実質的に平行であることを特徴とする請求項20に記載の流動接触分解装置。
- 各リブの少なくとも一部の縦軸は、前記ライザーの縦軸に対して斜めであることを特徴とする請求項20に記載の流動接触分解装置。
- 前記噴霧ノズルは、ラジアル供給ノズルであることを特徴とする請求項20に記載の流動接触分解装置。
- 前記噴霧ノズルは、アキシャル供給ノズルであることを特徴とする請求項20に記載の流動接触分解装置。
- 各リブ内壁の横断面は、実質的に弓型であることを特徴とする請求項22に記載の流動接触分解装置。
- 各リブ内壁は、第一の傾斜部、該第一の傾斜部に隣接する第一の凹部および該第一の凹部に隣接する凸部を含むことを特徴とする請求項22に記載の流動接触分解装置。
- 各リブ内壁は、前記凸部に隣接する第二の凹部および該第二の凹部に隣接する第二の傾斜部をさらに含むことを特徴とする請求項32に記載の流動接触分解装置。
- 前記第一の凹部の曲率半径は、前記第二の凹部の曲率半径より小さいことを特徴とする請求項33に記載の流動接触分解装置。
- 前記噴霧ノズルは、前記ライザーの内側表面の円周に沿って間隔をおいて配置され、各リブ内壁の第一の凹部は、隣接する噴霧ノズルの間に配置されていることを特徴とする請求項32に記載の流動接触分解装置。
- 前記ライザーは、外壁および該外壁に固定されたライナーを含み、該ライナーは、該ライザーの内側表面を形成することを特徴とする請求項20に記載の流動接触分解装置。
- 外側表面および内側表面を有するライザーであって、該内側表面が、実質的に該ライザーの縦軸に沿って伸びる、炭化水素原料および触媒物質を移動させるための中央通路を定めるライザー;および
該ライザーの内側表面に沿って配置されてなる、該炭化水素原料および該触媒物質を混合するための延長されたリブであって、該リブと該ライザーの縦軸との間の半径方向の距離が、該リブの長さの少なくとも一部に沿って異なる曲面状のリブ
を有することを特徴とする流動接触分解装置。 - 該炭化水素原料を該中央通路中に注入し、前記中央通路内に前記炭化水素原料の噴霧パターンを形成するための、前記ライザーに結合された複数の噴霧ノズルをさらに有することを特徴とする請求項37に記載の流動接触分解装置。
- 前記噴霧ノズルは、前記ライザーの内側表面の円周に沿って間隔をおいて配置され、前記リブの少なくとも一部は、第一の該噴霧ノズルと、それに隣接する第二の該噴霧ノズルの間に配置されていることを特徴とする請求項38に記載の流動接触分解装置。
- 前記リブは、内壁を含み、該リブ内壁の第一の部分は、前記ライザーの縦軸に関して湾曲し、該内壁の第一の部分と前記ライザーの縦軸との間の半径方向の距離が前記中央通路内の流れ方向に沿って減少することを特徴とする請求項37に記載の流動接触分解装置。
- 前記リブ内壁の第二の部分は、前記ライザーの縦軸に関して湾曲し、該内壁の第二の部分と前記ライザーの縦軸との間の半径方向の距離が前記中央通路内の流れ方向に沿って増大することを特徴とする請求項40に記載の流動接触分解装置。
- 前記リブ内壁の第一の部分は、前記第二の部分の上流に配置されていることを特徴とする請求項41に記載の流動接触分解装置。
- 前記リブ内壁の第一の部分の曲率半径は、該リブ内壁の第二の部分の曲率半径より小さいことを特徴とする請求項41に記載の流動接触分解装置。
- 前記リブの少なくとも一部は、前記噴霧パターンと前記ライザーの内側表面との間の空隙内に配置されていることを特徴とする請求項38に記載の流動接触分解装置。
- 前記リブ内壁の横断面は、実質的に弓型であることを特徴とする請求項40に記載の流動接触分解装置。
- 前記リブの縦軸は、前記ライザーの縦軸に対し実質的に平行であることを特徴とする請求項37に記載の流動接触分解装置。
- 前記リブの少なくとも一部の縦軸は、前記ライザーの縦軸に対して斜めであることを特徴とする請求項37に記載の流動接触分解装置。
- 前記噴霧ノズルは、ラジアル供給ノズルであることを特徴とする請求項37に記載の流動接触分解装置。
- 前記噴霧ノズルは、アキシャル供給ノズルであることを特徴とする請求項38に記載の流動接触分解装置。
- 前記噴霧ノズルは、前記ライザーの内側表面の円周に沿って間隔をおいて配置され、前記リブの第一の部分は、第一の該噴霧ノズルと、それに隣接する第二の該噴霧ノズルの間に配置されていることを特徴とする請求項40に記載の流動接触分解装置。
- 前記ライザーは、外壁および該外壁に固定されたライナーを含み、該ライナーは、該ライザーの内側表面を形成することを特徴とする請求項37に記載の流動接触分解装置。
- 前記リブ内壁の第一の部分の曲率半径は、該リブ内壁の第二の部分の曲率半径より大きいことを特徴とする請求項42に記載の流動接触分解装置。
- 前記リブ内壁は、前記ライザーの内側表面の一部を形成することを特徴とする請求項40に記載の流動接触分解装置。
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