JP2010501034A - 炭化水素質接触分解生成物流の分留方法及び該方法用の分留塔 - Google Patents

Abstract

ａ）炭化水素質接触分解生成物流を入口から垂直分留塔に通す工程、ｂ）分留塔に入れる際、該生成物流の一部の向きを邪魔板を用いて分留塔に向け直す工程、ｃ）該生成物流を１つ以上の炭化水素質フラクションに分離する工程、及びｄ）該フラクションを分留塔から排出する工程、
を含む炭化水素質接触分解生成物流の分留方法。

Description

本発明は、炭化水素質接触分解生成物流の分留方法に関し、また該方法用の分留塔に関する。別の局面では本発明は、このような分留方法が使用される接触分解方法に関する。

接触分解は、多くの製油所で使用されている周知の方法である。接触分解では、炭化水素供給原料は、接触用触媒も供給される立ち上り管反応器に供給される。立ち上り管反応器での滞留時間中、炭化水素供給原料はこれより軽質の生成物に分解される。分解時、若干のコークスも形成され、分解用触媒に沈着して使用済み触媒となる。生成物流は、立ち上り管反応器の頂部で使用済み触媒から分離され、次いで使用済み触媒は、再生ガスを用いてコークスを焼却することにより再生される。次いで再生触媒は、立ち上り管反応器に再循環される。この熱分解反応用の熱は、再生触媒により供給される。接触分解反応の各種生成物流は、分留塔中でＣ_４−アルカン及びオレフィン、ナフサ、蒸留物油及びサイクル油のような各種フラクションに分離される。

熱蒸気生成物流の分留では、分留器の底部に集まった油の少なくとも一部を、分留器に再導入する前に、該油を冷却するため、好適な熱交換器経由で再循環又は還流することが好ましい。この方法は、普通、スラリー油ポンプ回りと言われている。分留器の上部から下降する油は、ＦＣＣ立ち上り管反応器からの熱蒸気生成物流との接触により高温加熱される。この流出流の温度は、通常、約４５０〜５５０℃の範囲である。

ＵＳ−Ａ−４７７６９４８では、スラリー油の冷却に使用される熱交換器は、使用中、間欠的に汚染を受けることが認められた。このような汚染は、ＦＣＣユニットの操作能力を低下させ望ましくない。分留塔中で下向き傾斜した邪魔板上に液体を流すことにより、生成物流を冷スラリー油で、スラリー油が重合する、及び／又はコークス又はコークス前駆体を形成する温度より低い温度に急冷することを提案した。この文献は、分留塔の入口に関する特定の問題について述べていない。

ＵＳ−Ａ−５２５８１１３では、主分留器への搬送ラインでコークス形成性物質の現象が認められた。ＵＳ−Ａ−５２５８１１３に記載されるように、製油所は、オレフィン及びガソリンの収率を最大化すると同時に、ますます重質の原料を使用する傾向がある。しかし、これらの目的に向かって努力すると、流出液は更に多くのコークス及びコークスを形成しやすい更に多くの反応性物質を含有する傾向がある。ＵＳ−Ａ−５２５８１１３では、分留塔への搬送ラインでのコークスの沈着は、フリーラジカルが熱形成され、重合して搬送ラインにコークスとして落下することにより生じることが見出された。その解決策として、コークス抑制添加剤を添加することを提案した。この提案は、炭化水素質供給原料又は生成物に異質の分子が加わるという欠点がある。

分留塔の入口を閉鎖するコークスの沈着は、分留塔中の降下流により形成されるために作られる（ｆｏｕｎｄ）ことを見出した。これは特に、分留塔に入る熱蒸気生成物流を冷却するため、塔底部に集めた油の少なくとも一部の再循環に使用する場合である。コークスの沈着による堆積又は入口の閉塞は、生成物流の少なくとも一部を分留塔に上向きに通すと、防止できることが見出された。

したがって、本発明は、ａ）炭化水素質接触分解生成物流を入口から垂直分留塔に通す工程、ｂ）分留塔に入れる際、該生成物流の一部の向きを邪魔板を用いて分留塔に向け直す工程、ｃ）該生成物流を１つ以上の炭化水素質フラクションに分離する工程、及びｄ）該フラクションを分留塔から排出する工程を含む炭化水素質接触分解生成物流の分留方法を提供する。

本発明は、生成物流の蒸気が蒸留塔に上向きに活動的に入ることを提供する。活動的とは、生成物流の量及び生成物流の速度が、普通は行動を取っていない場合よりも高いことを意味する。この行動により、コークス形成性成分を含有する可能性がある、分留塔のいずれの内部から落下する液体材料又は冷却に使用される再循環の液体材料が入口周囲の領域にコークスが沈着しないように、この入口領域から掃討されるものと考えられる。

生成物流の一部は、分留塔に入る際、邪魔板により分留塔中に上向きに向き直しされる。邪魔板は、滴り落ちるいかなる液体材料も入口領域から除去されるように、生成物流の一部を分留塔中に上向きに偏向（ｄｅｆｌｅｃｔ）させる一方、生成物流の他の部分は、分留塔の横断面いっぱいに蒸気生成物流の良好な分布が得られるように、分留塔の中央にまっすぐ通される。したがって、本発明の第二の局面では、生成物流用入口及び１種以上の炭化水素質フラクション用の１つ以上の出口を有すると共に、更に生成物流用入口の場所の前に該入口の横断面の一部を覆う邪魔板を備える分留塔が提供される。

邪魔板で覆われる入口の断面部分は、好ましくは２０〜８０％、更に好ましくは４０〜６０％の範囲である。なお更に好ましくは、入口断面の約５０％は、邪魔板で覆われる。

生成物流の一部は、分留塔の内壁と平行に上向きに向き直しすることが好ましい。しかし、内壁が十分に使用できない状況がある。これは、例えば導管が分留塔の中まで延びている場合である。また、内壁がまっすぐではないか、或いは入口で好ましい速度に達するように導管が狭くなっている場合である。これらの場合は、管の端部にいわゆるダミー壁を追加してよい。このダミー壁は、管の端部に追加したリングであってよく、この方法で壁として役立つ。リングの直径は、導管の直径の好ましくは２倍以上、更に好ましくは２．５倍以上である。

邪魔板上に生成物流の著しい衝撃があるように、邪魔板を配置する必要があることは明らかである。したがって、邪魔板は、好適には生成物流の方向と或る角度にある。邪魔板は、生成物流の方向と向い合って垂直に配置することが更に好ましい。これに関連して、実質的に１５度以下の偏向が可能であると理解される。

分留塔の塔底に集めた炭化水素質フラクションの少なくとも一部を分留塔に再導入することが望ましい。再導入する前に、フラクションは冷却することが好ましい。フラクションは熱交換器に通して冷却することが更に好ましい。フラクションに再導入するため、分留塔は、塔底に集めた炭化水素質フラクションの少なくとも一部を再導入するための入口を備えることが好ましい。炭化水素質フラクションの少なくとも一部の再導入用入口は、生成物流用の入口よりも高く配置することが更に好ましい。

当業者には分留塔が通常複数の分留内部品、特にトレーを備えてよいことは明らかである。このようなトレーは、バブルキャップ、ふるい、プレート、グリッドトレー、パッキング、又はその他の形状のものでよい。トレー上で炭化水素が凝縮し蒸発する際、炭化水素の異なるフラクションへの分離が起こるように、トレーは液体と蒸気とを接触させる。

邪魔板の形状は、幾つかあってよい。邪魔板の形状は、入口の形状と一致するのが最も都合よい。分留塔の入口は円形が殆ど一般的なので、邪魔板の形状も円形に関連する。生成物流の一部だけ偏向する必要があるので、邪魔板は円形断片の形状を有することが好ましい。邪魔板の形状は半円形であることが更に好ましい。このような形状により、分留塔に邪魔されずに入る生成物流の一部は、要求どおり調節することが可能である。最適の偏向には、半円形を有する邪魔板の半径は、少なくとも入口の半径と同程度の大きさである。好適には、邪魔板の半径は、入口の半径の１〜２倍である。

邪魔板の厚さは、大きさ、邪魔板を作る材料及び分留塔及び入口の建造の詳細に依存する。邪魔板の厚さは、好ましくは８〜５０ｍｍ、更に好ましくは１０〜３５ｍｍ、最も好ましくは１２〜２５ｍｍである。当業者ならば、邪魔板の建造にどんな材料を使用するか知っている。邪魔板の材料は、好ましくは分留塔の材料と同じである。好適には、ある種のステンレス鋼又は炭素鋼が使用できる。

当業者は、生成物流の何部を分留塔に直接入れるか、また何部を分留塔の内壁と平行に通すか、好適にはこの部分を前記邪魔板上に通すことにより決定できる。分留塔の中心に直接供給する部分は、好適には生成物流の２０〜８０％、好ましくは４０〜６０％の範囲である。更に好ましくは、生成物流の約５０％が分留塔の中心に直接入り、他の５０％は、邪魔板に対し、分留塔の内壁沿いに起こる（ｓｕｂｓｅｑｕｎｔ）流れである。

生成物流が入口側で邪魔板に衝突する速度は、極めて重質の供給原料を使用している場合でも、邪魔板上にコークスが形成されるのを防止できる。しかし、分留塔中のいずれかの内部品から滴り落ち、コークス形成性成分を含有するかも知れない液体材料は、入口の周囲領域から掃討されると考えられるので、この液体材料は、コークスが邪魔板の他方の側に沈着できないように、邪魔板の他方の側を通って滴り落ちる可能性がある。これを防止するため、邪魔板は、好適には孔を備える。生成物流の小部分は、この孔を経由して邪魔板を通過する。邪魔板により既に偏向された生成物流の他、このガス流は、邪魔板上に沈着する可能性のあるいずれのコークスも吹き飛ばす。この孔の下流に第二の邪魔板を設けるのが好ましい場合はなお一層効果的である。第二の邪魔板も邪魔板の表面沿いに孔を経由して来る小部分の生成物流を向き直しする。孔の大きさ及び形状は、原料の重質性、生成物流の組成及び量、並びに分留塔内の条件に依存して当業者が選択できる。孔は、好適には円形で、入口の半径の０．１〜０．３倍の半径を有する。第二邪魔板の大きさ及び形状も状況に応じて当業者が選択できる。第二邪魔板は、好適には孔の形状に対応した形状を有する。円形の場合、第二邪魔板の半径は、孔の半径の１〜２倍である。第二邪魔板は、孔の下流に、孔の半径の好ましくは０．１〜１０倍、更に好ましくは０．１〜２倍の範囲に離して配置される。

邪魔板は入口の前に配置される。邪魔板を配置した分留塔の壁からの距離は、好適には入口の半径の好適には０．１〜１．０倍の範囲である。この範囲内で、当業者は、液体物質の最適な掃討が確認されるように速度を調節できる。邪魔板は、分留塔の内壁に平行して延びることが好ましい。これは、邪魔板の屈曲が分留塔の屈曲と同じであることを意味し得る。

生成物流の速度は、本発明方法において或る役割を果たすことが見出された。最も好ましい速度は、分留塔の他の条件に依存することは明らかである。流動接触分解法では主分留塔での条件は、塔入口で４００〜６００℃の範囲の温度及び１〜５バール（絶対圧）の圧力を含む。このような条件では、分留塔入口での生成物流の表面速度は、好適には２５ｍ／ｓ以上、更に好ましくは３０ｍ／ｓ以上、なお更に好ましくは３５ｍ／ｓ以上である。表面速度は、［ガスの容積流］／［パイプの断面積］と定義する。速度の下限は、経済学（低速度では極めて大型のプラントを必要とする）、入口パイプの汚染及び入口パイプでの極めて長い滞留時間により大部分決定される。速度には最適上限があることは明らかである。これらは、大部分、容器内の分留プロセスの撹乱により決定される。分留塔入口での生成物流の表面速度は、好適には８０ｍ／ｓ以下、好ましくは６０ｍ／ｓ以下である。入口での生成物流の速度が最適でなければ、当業者は、速度を高めるため、入口をもっと狭くするか、或いは速度を低下させるため、入口をもっと広くしてよい。入口を狭くするには、分留塔の入口で終わる導管中に円錐形の仕掛け（ｄｅｖｉｃｅ）を入れれば、達成できる。

分留塔の壁沿いに通過する生成物流の前記一部の速度は、好ましくは生成物流の入口での速度の少なくとも半分である。更に好ましくは、この速度は、生成物流の入口での速度と少なくとも同じである。生成物流の速度が前記塔壁沿いに通過する生成物流の前記一部の掃討作用の速度及び有効性に影響を与えることは明らかである。当業者が生成物流の前記一部の速度に影響を与えるために、他の特徴は、邪魔板の位置が好適には入口から入口の半径の０．１〜１．０倍の範囲の距離離れていることである。

本発明の分留方法は、炭化水素の接触分解に使用して優れた結果が得られる。したがって、更なる一局面では本発明は、炭化水素供給原料を立ち上り管反応器中に供給し、分解用触媒も該反応器中に供給した後、立ち上り管反応器の頂部から炭化水素質接触分解生成物流及び使用済み触媒を除去する工程、炭化水素質接触分解生成物流から使用済み触媒を分離する工程、使用済み触媒を再生用ガスで再生して、再生触媒を生成する工程、再生触媒を分解用触媒として立ち上り管反応器に供給する工程を含む炭化水素供給原料の接触分解方法において、該接触分解生成物流を
ａ）前記生成物流を入口から垂直分留塔に通す工程、
ｂ）該生成物流の一部の向きを、分留塔に入れる際、邪魔板を用いて分留塔に向け直す工程、
ｃ）該生成物流を１つ以上の炭化水素質フラクションに分離する工程、及び
ｄ）該フラクションを分留塔から排出する工程、
を含む方法で分留することを特徴とする炭化水素供給原料の接触分解方法を提供する。
本発明を以下の図面を参照して更に説明する。

接触分解方法の好ましい実施態様を示す。 邪魔板を供えた分留塔の入口の好ましい実施態様を示す。 分留塔の入口断面の上面の好ましい実施態様を示す。

図１は立上がり管反応器（１）を示し、この中に炭化水素供給原料が導管（２）経由で供給される。熱再生触媒も導管（３）経由で立上がり管反応器（１）に供給される。この触媒と炭化水素供給原料との混合物は上向きに通過し、一方、供給原料は分解されて、使用済み触媒及び分解生成物を生成する。立上がり管反応器（１）はストリッピング帯（４）に進出し、ここで分解生成物は使用済み触媒から剥離される。通常、ストリッパーの頂部には、サイクロンも存在し、ここで剥離触媒は生成物流から分離される。剥離触媒は、導管（５）経由で再生器（６）に通される。通常、再生器（６）には、使用済み触媒上に存在するコークスを償却するため、再生用ガス、例えば空気が導入される。再生された触媒は、導管（３）経由で排出され、立上がり管反応器（１）に供給される。

分解生成物は、ストリッピング帯（４）からライン（８）経由で取り出され、分留塔（９）に供給される。分留塔では生成物流は、多数のフラクションに分離され、ライン（１０）、（１１）、（１２）、（１３）経由で排出される。フラクションの数が変化し得ることは当業者には明らかである。重質液体フラクションは、ライン（１４）経由で分留塔から排出してよい。この重質フラクションは、反応器及び／又はストリッピング器から運ばれてきた全ての触媒微粉を含有してよい。この重質フラクション流は、ライン（１５）経由で分留塔に（一部）戻してよい。ライン（８）の入口上の分留塔に入る前に、該フラクション流は熱交換器（１６）中で冷却される。

図２は、分留塔入口の更に詳細な図である。図２は、分留塔の壁（２０）を示し、分留塔内に、炭化水素質生成物流の供給用導管（２１）が入口（２２）から進出している。この入口（２２）から少し離れて、半円形邪魔板（２４）が１つ以上の支持体（２３）により供給される。この邪魔板の半径は、導管（２１）の半径よりも大きい。邪魔板の半径が約１．５倍大きいと、良好な結果が得られる。邪魔板は、入口（２２）の半径の１／１５〜１／２０、特に１／１９の範囲の孔（２５）を備えてよい。この孔の下流には、孔（２５）を通過する生成物流を偏向させる第二の小邪魔板（２６）を備える。

図３は、図２の邪魔板の上面図である。図に示すように、邪魔板（２４）は、支持体（２３）を介して分留塔の壁（２０）に接続している。また、邪魔板支持体（２４）は、同じ屈曲に従って壁（２０）と平行に延びている。

１ 立上がり管反応器
４ ストリッピング帯
６ 再生器
９ 分留塔
１６ 熱交換器
２０ 分留塔の壁
２２ 入口
２３ 支持体
２４ 半円形邪魔板
２５ 孔
２６ 第二の小邪魔板

ＵＳ−Ａ−４７７６９４８ ＵＳ−Ａ−５２５８１１３

Claims (15)

1. ａ）炭化水素質接触分解生成物流を入口から垂直分留塔に通す工程、
   ｂ）分留塔に入れる際、該生成物流の一部の向きを邪魔板を用いて分留塔に向け直す工程、
   ｃ）該生成物流を１つ以上の炭化水素質フラクションに分離する工程、及び
   ｄ）該フラクションを分留塔から排出する工程、
   を含む炭化水素質接触分解生成物流の分留方法。
2. 前記生成物流の表面速度が２５ｍ／ｓ以上、好ましくは３５ｍ／ｓ以上８０ｍ／ｓ以下、好ましくは６０ｍ／ｓ以下である請求項１に記載の方法。
3. 前記邪魔板が、分留塔に入る生成物流用の入口の前に配置される請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記邪魔板の形状が半円形である請求項３に記載の方法。
5. 前記邪魔板が、分留塔の壁から、入口の半径の０．１〜１倍離れて配置されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記邪魔板が、分留塔の内壁と平行して延びている請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
7. 炭化水素供給原料を立ち上り管反応器中に供給し、分解用触媒も該反応器中に供給した後、立ち上り管反応器の頂部から炭化水素質接触分解生成物流及び使用済み触媒を除去する工程、炭化水素質接触分解生成物流から使用済み触媒を分離する工程、使用済み触媒を再生用ガスで再生して、再生触媒を生成する工程、再生触媒を分解用触媒として立ち上り管反応器に供給する工程を含む炭化水素供給原料の接触分解方法において、該接触分解生成物流を
   ａ）前記生成物流を入口から垂直分留塔に通す工程、
   ｂ）該生成物流の一部の向きを、分留塔に入れる際、邪魔板を用いて分留塔に向け直す工程、
   ｃ）該生成物流を１つ以上の炭化水素質フラクションに分離する工程、及び
   ｄ）該フラクションを分留塔から排出する工程、
   を含む方法で分留することを特徴とする炭化水素供給原料の接触分解方法。
8. 生成物流用入口及び１種以上の炭化水素質フラクション用の１つ以上の出口を有すると共に、更に生成物流用入口の場所の前に該入口の横断面の一部を覆う邪魔板を備える分留塔。
9. 邪魔板が半円形である請求項８に記載の分留塔。
10. 邪魔板の半径が、入口の半径の１〜２倍である請求項９に記載の分留塔。
11. 邪魔板が孔を備えている請求項８〜１０に記載の分留塔。
12. 前記孔の下流に第二の邪魔板を備えている請求項１１に記載の分留塔。
13. 前記円形孔の半径が、入口の半径の０．３〜０．１倍の範囲である請求項１１又は１２に記載の分留塔。
14. 邪魔板が、分留塔の壁から、入口の半径の０．１〜１倍離れて配置されている請求項８〜１３のいずれか１項に記載の分留塔。
15. 邪魔板が、分留塔の内壁に平行して延びている請求項８〜１４のいずれか１項に記載の分留塔。