JP2004504440A - Ｆｃｃ反応容器 - Google Patents

Abstract

上端において希釈層流動化接触熱分解反応器上昇管の流出物から触媒粒子を分離するための手段を含み、該分離手段が反応器上昇管の下流部分と流動可能に連絡し、反応容器からの清浄化された反応器上昇管流出物を放出する手段と流動可能に連絡し及び反応容器の下端に分離された触媒を放出するための手段と流動可能に連絡する流動化接触熱分解反応容器であって、該容器はさらにその下端において反応容器から触媒を放出する手段を含み、ここで（ａ）容器の側壁と分離手段の間にシールドが存在し、容器の壁とシールドの間に外側空間を生じ、並びにシールドの内側に内側空間を生じ、該内側空間はその下端において反応容器の下端と開いて連結し、そして該外側空間と内側空間とは１種又はそれ以上の開口部の手段により流動可能に連絡し、そして（ｂ）コークス前駆体内において乏しいガスを外側空間へ供給するための手段が存在する、該容器。

Description

【０００１】
本発明は、容器の内部及び容器の壁の表面おけるコークスの発生を防ぐ手段を含む流動化接触熱分解（ＦＣＣ）反応容器に関する。特に、本発明は既存のＦＣＣ反応容器を、使用においてその内部及び反応壁におけるコークスのより少ない形成をさせる反応容器が得られるように、改装する方法に関する。
【０００２】
ＵＳ−Ａ−４，９６１，８６３は、その上端に、希釈層流動化接触熱分解反応器上昇管の流出物から触媒粒子を分離するためのサイクロン手段を含むＦＣＣ反応容器であって、該サイクロン手段は反応器上昇管の下流部分と流動可能に連絡し、容器からの洗浄された反応器上昇管流出物を放出するための手段と流動可能に連絡し、そして分離された触媒を容器の下端へ放出するためのジプレグ（ｄｉｐｌｅｇ）手段と流動可能に連絡する該容器を記載する。通常は第二ガス放出開口部が、分離手段の間又は後に存在し、反応容器内に存在するガスを洗浄された反応器上昇管流出物とともに反応容器から放出させる。これらの手段が流動可能に連絡するこのような配列は、短い接触時間及び低いアフタークラッキングを生じ、いわゆる閉サイクロン（ｃｌｏｓｅｄ−ｃｙｃｌｏｎｅ）又は閉連結（ｃｌｏｓｅｄ−ｃｏｕｐｌｅｄ）ＦＣＣ反応器配列と呼ばれる。
【０００３】
使用において、コークスは、例えばＵＳ−Ａ−４９６１８６３のＦＣＣ反応容器の分離手段の表面に形成する傾向がある。特にこれは、ＦＣＣユニットが設計より重質の供給原料で運転している場合である。これは、少量のコークス前駆体、例えば重質炭化水素が分離手段中で触媒から完全に分離されないからである。これらの少量のコークス前駆体が触媒を伴い、及び反応容器の下端へ放出された場合は、それらはほとんど即座に触媒から分離され、反応容器中で上方へ流れる。コークスは、これらのコークス前駆体が例えば分離手段の熱外部と接触して入る場合に形成する。
【０００４】
過剰のコークス形成の問題は、慣用の非閉連結デザインからいわゆる閉連結デザインへ改変されたＦＣＣ反応容器にいて重質供給物を処理する場合に特に問題となる。コークス形成が所定のレベルに到達する場合、コークスの多量の破片が反応容器の下端内に落ち得る。これらの多量のコークスの破片は、反応容器からの触媒の放出のための手段の封鎖を順番に生じ得る。このような封鎖により、ＦＣＣユニットはこの封鎖を除去するためにＦＣＣユニットを遮断しなければならない。このようなスケジュールにない遮断は早くも１〜２年の運転後に起こることが経験された。これは非常に不利益である。特に、この事実を考慮すると、多くの年間、例えば４年間、スケジュールにない遮断をすることなくＦＣＣユニットを運転することが必要とされる。
【０００５】
使用において、上述のようなコーキング問題のために、スケジュールにない遮断をすることなしに、長時間運転できるＦＣＣ反応容器を提供することが本発明の課題である。
本課題は以下の装置を用いて達成される。
上端において希釈層流動化接触熱分解反応器上昇管の流出物から触媒粒子を分離するための手段を含み、該分離手段が反応器上昇管の下流部分と流動可能に連絡し、反応容器からの清浄化された反応器上昇管流出物を放出する手段と流動可能に連絡し及び反応容器の下端へ分離された触媒を放出するための手段と流動可能に連絡する流動化接触熱分解反応容器であって、該容器はさらにその下端において反応容器から触媒を放出する手段を含み、ここで
（ａ）容器の側壁と分離手段との間にシールドが存在し、容器の壁とシールドの間に外側空間を生じ、並びにシールドの内側に内側空間を生じ、該内側空間はその下端において反応容器の下端と開いて連絡し、そして該外側空間と内側空間とは１種又はそれ以上の開口部の手段により流動可能に連絡し、そして
（ｂ）コークス前駆体内において乏しいガスを外側空間へ供給するための手段が存在する。
【０００６】
本発明の装置を使用して、より少ないコークス形成が実現する。以下の理論による任意の態様に限定されることを望むことなく、コークス形成の減少は、分離手段から反応容器の下端へ放出されるコークス前駆体は、コークス前駆体内において乏しいさらなるガスを加えることにより生じる過剰の圧力のために、外側空間には入れないという事実に帰するものである。この態様において、外側空間に存在する大きい停滞領域は、非常に少ないコークス前駆体を含み、より少ないコークス形成を生じる。
【０００７】
反応容器下端から内側空間内の第二ガス放出開口部へのコークス前駆体の生じた流路は、シールドの無い装置におけるものよりも短くなる。それゆえ、コークス前駆体のより低い滞留時間が生じ、そして結果としても内側空間においてより少ないコークスを生成する。シールドの存在のために、内側空間内にいっそうの乱流が起こり、それによりさらに任意のコークス形成を減じる。
【０００８】
本発明の装置のシールドは容器の側壁と分離手段との間に存在する。生じた内側空間は、容器の下端に存在する蒸気、コークス前駆体及び随意のストリッピングガスが自由に下から内側空間に入るように反応容器の下端と開いて連絡する。外側空間は１又はそれ以上の開口部手段により、内側空間と連絡する。これらの開口部はシールド内に存在することができる。好ましくは、これらの開口部は反応容器の側壁とシールドの下端との間の空間により形成される。この配列において、シールドと反応容器の側壁とは接しない、それは明確な構造的な利点から有利である。外側空間と内側空間の両方が反応容器の下端と流動可能に連絡するので、本発明の外側空間と内側空間は流動可能に連絡する。
【０００９】
シールドは、容器のルーフから容器の下端部分まで伸び及び分離手段を水平に囲む実質的に鉛直な、すなわち管又は箱状の壁からなることができる。好ましくは、シールドは管状側壁及びルーフを含み、ルーフは分離手段のちょうど上に位置する。これは、内側空間の体積を減じ、内側空間内により多くの乱流を生じ及びコークス前駆体の流体のより少ない滞留時間を生じるため有利である。
【００１０】
外側空間に加えられ、コークス前駆体内において乏しい追加ガスは、シールド内の開口部を経由して内側空間及び第二ガス放出開口部へ流れる。コークス前駆体が容器の下端から外側空間へ入ることを防ぐために、シールド内のこれらの開口部中のガスの速度は十分高くなければならない。好ましくは、このガス速度は１〜５ｍ／ｓの間であり、及びより好ましくは２ｍ／ｓより大きい。このガス速度は、外側空間へ加えられるコークス前駆体内において乏しいガスの体積を調節することにより、及び／又はシールド内の開口部の面積を調節することにより達成できる。例えば、上述のように反応容器の下端へ開く開口部を有するシールドは、容器の側壁に向かって傾く下側シールドセクションを加え、それにより管（状）開口部の領域を減じることにより有利に修飾できる。
【００１１】
触媒を希釈層流動化接触熱分解反応器上昇管の流出物から分離する手段は、当業界で公知の任意の手段で良い。特に、参考文献として「Ｆｌｕｉｄ　ｃａｔａｌｙｔｉｃ　ｃｒａｃｋｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ」Ｊｏｓｅｐｈ　Ｗ．Ｗｉｌｓｏｎ、Ｐｅｎｎｗｅｌｌ出版社、Ｔｕｌｓａ、１９９７、１０４〜１１２頁があり、本発明と組み合わせて使用するに好適な異なる分離手段を記載する。分離手段は、好ましくは第一分離器と第二分離器の組み合わせである。好適には、第一分離器は水平サイクロン分離器であり、流出物は水平に取り付けられたシリンダー内に接線方向に供給される。このような水平サイクロン分離器又はツインドラム分離器は、例えば上記ＵＳ−Ａ−４，９６１，８６３に記載される。他の非常に好適な第一分離器は、ジプレグを装備した又は装備していない慣用の鉛直なサイクロンである。ジプレグを装備した鉛直なサイクロンは、上記通常のテキスト本内に例証されるような、ＦＣＣプロセスにおいて最も一般的に使用される第一分離器である。ジプレグを装備していない鉛直なサイクロンは、例えばＥＰ−Ａ−６４３１２２中に記載される。第二分離器は好適には鉛直サイクロン又は渦巻き管分離器である。ジプレグを装備した鉛直なサイクロンは、上記通常のテキスト本内に例証されるとおり、ＦＣＣプロセスにおいて最も一般的に使用される第二分離器である。
【００１２】
工業上のＦＣＣプロセスにおいて、好適には１つより多くの第一分離器が希釈層流動化接触熱分解反応器上昇管の下流端に流動可能に連絡する。順番に、１つより多くの第二分離器は１つの第一分離器に流動可能に連絡することができる。反応容器の上側部分に存在可能なこの多数の分離器は、コークスの形成が起こり得る大きな外側表面積を生じる。本発明の装置のシールドを使用してこの表面積と同じだけ囲むことにより、上述のように顕著に少ないコークス形成の機会が生じる。
【００１３】
第一分離器のガス出口は、内側空間の上側部分において触媒に乏しいガス状流出物を放出することができる。このガスは、内側空間内にも配置される第二分離器のガス入口開口部へ入ることができる。この第二サイクロンの入口開口部は、第二ガス放出口開口部としても働く。
好ましくは、第一分離器のガス出口導管と第二分離器のガス入口導管は、閉連結ＦＣＣ配列におけるものと同様に流動可能に連絡する。上述のような第二ガス放出開口部は、第一及び第二分離器と連結する導管内に存在することが望ましい。随意に、第二ガス放出開口部は第二分離器のガス出口導管内に存在できる。
【００１４】
好ましくは、ストリッピング領域は反応容器の下側部分に存在する。このストリッピング領域において、容器の下端に放出されるときに触媒内に存在する低沸点炭化水素は、好ましくは水蒸気を含む好適なストリッピング媒体と接触させることにより、触媒の密集層流動床により分離される。ストリッピング媒体は前記流動床の流動化媒体である。ストリッピングガス及び炭化水素は内側空間に入り、第二ガス放出開口部を経由して容器から放出される。随意に、別々のストリッピング容器が存在し、反応容器内において得られる触媒から炭化水素をさらにストリップすることができる。この後の配列は、しばしば三容器ＦＣＣ配列（ｔｈｒｅｅ　ｖｅｓｓｅｌ　ＦＣＣ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）と呼ばれ、再生器は第三の容器である。三容器配列において、外側空間内に加えられるコークス前駆体内において乏しいガスは、好ましくは別々のストリッピング容器内において得られるような炭化水素を含むストリッピングガスである。この目的にガスを使用するために、ガス流内のコークス前駆体の濃度は十分に低いことが分かった。
【００１５】
三容器配列について議論したようなオプションとは別に、コークス前駆体内において乏しいガスは任意の不活性ガス、例えば窒素又は低沸点炭化水素であることができる。好ましくは水蒸気が使用される。
反応容器は好適にはより重質の供給物を処理することに使用できる。これらの重質供給物は、１重量％より多くのＣｏｎｒａｄｓｏｎ炭素を有し及びその成分の４０容量％より多くが４７５℃より高い沸点を有することにより特徴付けられる。
【００１６】
本発明は、上端に希釈層流動化接触熱分解反応器上昇管の流出物から触媒粒子を分離する手段、反応容器からの清浄化された反応器上昇管流出物を放出する手段及び分離された触媒を反応容器の下端へ放出する手段を有し、並びにその下端において反応容器からの触媒を放出する手段を含む既存の流動化接触熱分解反応容器を改装する方法であって、上述のような反応容器に達するために既存の反応容器へシールドを付加する該方法も意図する。例えば軽質供給物用にデザインされた既存のＦＣＣ反応容器は、より重質の供給物を扱うことができるＦＣＣユニットに達するために、この単純な方法を使用して有利に改装される。本方法を使用して改装されることができる典型的なＦＣＣプロセスは、例えば上述の一般的なテキスト本２４〜４２頁に記載されたものである。この改装の方法は、単純なエレメント、シールドを追加することにより、例えば反応容器全体をより重質供給物用にデザインされた反応器により置き換えるようなより厳格な処置をすることなく、コークスの問題が防げることができるので特に有利である。
【００１７】
図１を使用して本発明をさらに例証する。
【００１８】
図１は、三容器ＦＣＣ配列の一部である流動化接触熱分解反応容器（１）を表す。反応容器（１）は、その上端において希釈層流動化接触熱分解反応器上昇管（２）の下流部分を含む。この下流部分（２）に対して、２つの第一水平サイクロン分離器（３）が示される。これらの分離器（３）に対して、流出物は水平に設けられたシリンダー（４）内へ接線方向に供給される。１つの第一サイクロンが、ここでは１つだけが示されている２つの第二サイクロン（６）と流動可能に連絡する。第一分離器（３）のガス出口開口部（５）は第二サイクロン（６）のガス入口（図示せず）へ流動可能に連絡する。第二サイクロン（６）はジプレグ（７）を装備した鉛直なサイクロンである。第一サイクロンもジプレグ（８）を装備する。第二サイクロンのガス出口（９）は、清浄化反応器上昇管流出物が反応容器（１）へ通って出て行く放出導管（１０）と連絡する。第一及び第二サイクロンに連絡する導管内において、第二ガス放出開口部が存在し（図示せず）、それを通って下から内側空間に入るガスは、ガス出口導管（９）及び（１０）を経由して反応容器から放出される。反応容器（１）はさらにその下端において、反応容器からストリッピング容器（図示せず）へ触媒を放出するための導管（１１）を装備する。反応容器（１）の下端において、ストリッピングガスを流動化媒体へ供給するための手段（１３）を備えたストリッピング領域（１２）が存在する。分離手段（３，６）の一部又は全ての周りに、その下端において開口部（１５）を有するシールド（１４）が存在する。シールド（１４）は平らなルーフ（１８）、鉛直な壁（１９）及び傾いた下側壁セクション（２０）を有する。シールド（１４）は内側空間（１６）を外側空間（１７）から囲む。内側空間及び外側空間の両方が下端（２１）と連絡する。供給導管（２２）が存在し、コークス前駆体内において乏しいガスを、別々のストリッピング容器（図示せず）から外側空間（１７）へ供給する。このガスは放出開口部（２３）を経由して外側空間（１７）を出てそして反応容器（１）及び開口部（１５）を経由して内側空間（１６）へ流れる。
【００１９】
好ましくは、導管（２２）のガス出口開口部は、コークス内において乏しいガスが容器（１）へ接線方向に入るように配置される。コークス内において乏しいガスの良好な混合が外側空間（１７）内で達成できるために、これは有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、三容器ＦＣＣ配列の流動化接触熱分解反応容器（１）を表す。
【符号の説明】
１　　流動化接触熱分解反応容器
２　　希釈層流動化接触熱分解反応器上昇管
３　　第一水平サイクロン分離器
４　　シリンダー
５　　ガス出口開口部
６　　第二サイクロン
７　　ジプレグ
８　　ジプレグ
９　　ガス出口導管
１０　　ガス出口導管
１１　　導管
１２　　ストリッピング領域
１３　　ストリッピングガスを流動化媒体へ供給するための手段
１４　　シールド
１６　　内側空間
１７　　外側空間
１８　　ルーフ
２０　　下側壁セクション
２２　　供給導管
２３　　放出開口部

Claims (8)

1. 上端において希釈層流動化接触熱分解反応器上昇管の流出物から触媒粒子を分離するための手段を含み、該分離手段が反応器上昇管の下流部分と流動可能に連絡し、反応容器からの清浄化された反応器上昇管流出物を放出する手段と流動可能に連絡し及び反応容器の下端に分離された触媒を放出するための手段と流動可能に連絡する流動化接触熱分解反応容器であって、該容器はさらにその下端において反応容器から触媒を放出する手段を含み、ここで
   （ａ）容器の側壁と分離手段との間にシールドが存在し、容器の壁とシールドの間に外側空間を生じ、並びにシールドの内側に内側空間を生じ、該内側空間はその下端において反応容器の下端と開いて連絡し、そして該外側空間と内側空間とは１種又はそれ以上の開口部の手段により流動可能に連絡し、そして
   （ｂ）コークス前駆体内において乏しいガスを外側空間へ供給するための手段が存在する、
   該容器。
2. 外側空間及び内側空間に連絡する開口部が、反応容器の側壁とシールドの下端との間の開口部により形成され、該開口部が反応容器の下端へ開いている請求項１の装置。
3. 請求項１又は２の反応容器の使用。
4. 不活性ガスが水蒸気又は窒素である請求項３の使用。
5. 別々のストリッピング容器において得られるガス流がコークス前駆体内において乏しいガスとして使用される請求項３の使用。
6. 外部空間を出ていくガスの速度が該開口部を通過する際に２ｍ／ｓよりも大きい請求項３〜５のいずれか１項の使用。
7. 流動化熱分解プロセスへの供給物が１重量％より多くのＣｏｎｒａｄｓｏｎ炭素を有し及びその成分の４０容量％より多くが４７５℃より高い沸点を有する請求項３〜６のいずれか１項の使用。
8. 請求項１又は２の装置に達するために、シールドを付加することにより既存のＦＣＣ反応容器を改装する方法。

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