JP2019533075A - 軽質オレフィン収量を最大化するおよび他の適用のための流体接触分解プロセスおよび装置 - Google Patents

Abstract

本明細書に記載する装置およびプロセスは、炭化水素フィードを軽質オレフィンおよび他の炭化水素に転化することを提供する。プロセスおよび装置は、幾つかの実施形態において、炭化水素、第１触媒および第２触媒をリアクターに供給することを含み、ここに第１触媒は第２触媒よりもより小さい平均粒子サイズおよびより小さい密度を有する。第２触媒の第１部分は、リアクターからの塔底生成物として回収してもよく、分解炭化水素流出物、第２触媒の第２部分、および第１触媒はリアクターからの塔頂生成物として解消してもよい。第２触媒の第２部分は、塔頂生成物から分離して、第１触媒および炭化水素流出物を含む第１ストリームならびに分離した第２触媒を含む第２ストリームを提供し、分離した第２触媒がリアクターへ戻ることを許容する。

Description

本明細書中の形態は、一般的に、混合触媒システムの生産性および／または融通性（flexibility）を高めるシステムおよびプロセスに関する。本明細書に開示する幾つかの形態は、減圧軽油および／または重油残留物のような重質炭化水素フィードを、プロピレンおよびエチレン、芳香族および高オクタン価のガソリンのような非常に高収量の軽質オレフィンに転ずるのを最大化する、流体接触分解装置およびプロセスに関する。

最近、流体接触分解（ＦＣＣ）プロセスを介した軽質オレフィンの生成が最も魅力的な提案の１つであると考えられている。加えて、プロピレン、エチレンおよび芳香族化合物（ベンゼン、トルエン、キシレンほか）のような石油成分に対する需要が増え続けている。さらに、石油精製と石油コンビナートとの統合が経済上および環境上の両方の理由から好ましい選択肢となってきている。

全世界的なトレンドも、ガソリン生成物よりも中間留分（ディーゼル）に対する需要が増していることを示している。ＦＣＣ法からの中間留分を最大化するためには、ＦＣＣをより低いリアクター（reactor）温度および異なる触媒処方で作動させることが求められる。下方へのかかる変化は、軽質オレフィン収量を低下する。はるかに低いリアクター温度でＦＣＣユニットを作動するからである。これは、アルキル化ユニットの供給原料も減少する。

過去２０年間にわたって幾つかの流動床触媒プロセスが開発され、変化する市場の要望に適合してきている。例えば、米国特許第7479218号は、軽質オレフィン生成に対する選択性を改善するめにライザー・リアクター（riser reactor）を異なる半径の２つのセクションに分割した流動接触リアクターを開示している。より小さい半径を有する第１部分のライザー・リアクターは、重質のフィード分子をナフサレンジに分解するために利用される。拡大した半径の部分、ライザー・リアクターの第２部分は、ナフサレンジの生成物をプロピレン、エチレンほかなどの軽質オレフィンにさらに分解するために用いる。リアクターシステムの概念はかなり単純であるが、軽質オレフィンの選択性の程度は、以下の理由のために制限される：（1）ナフサレンジのフィードストリームがコーク化したまたは不活性化した触媒と部分的に接触する；（2）反応セクションの第２部分の温度は両方のセクションにおける反応の吸熱的性質のために第１ゾーンよりもはるかに低い；および（3）重質炭化水素のものと比較して軽質フィード分解に要する高い活性化エネルギーを欠く。

米国特許第6106697号、米国特許第7128827号、および米国特許第7323099号は、２ステージの流体接触分解（ＦＣＣ）ユニットを用いて、重質炭化水素およびナフサレンジのフィードストリームの選択分解の高度な制御を可能にしている。第１ステージのＦＣＣユニットにおいては、ガスオイル／重質炭化水素フィードをＹ型大細孔ゼオライト触媒存在下でナフサ沸点レンジの生成物に転化するライザー・リアクター（raiser reactor）、ストリッパー（stripper）およびリジェネレーター（regenerator）からなる。同様のセットのベッセル（vessel）／形状を有する第２ステージＦＦＣユニットは、第１ステージからの再循環したナフサストリームの接触分解に用いる。勿論、第２ステージＦＣＣユニットはＺＳＭ−５型（小細孔ゼオライト）触媒を用いて、軽質オレフィンに対する選択性を改善する。この機構はフィード、触媒ならびにウィンドウ選択および広義の最適化にわたる高度の制御を提供するが、ナフサフィードの第２ステージの処理は、熱バランス（（heat balance）または熱収支）を維持するのに不十分であるコークをほとんど生成しない。このことは、外部熱源からの加熱を要求して、良好な燃焼を達成し、フィード蒸発および吸熱反応のための熱を供給するためにリジェネレーターに十分な温度を有する。通常、トーチ油は第２ステージのＦＣＣリジェネレーターにおいて燃焼し、これが高い触媒粒子の温度およびホットスポットにより過剰な触媒不活性化に通じる。

米国特許第7658837号は、反応性ストリッパーとして従来のストリッパー床の一部を利用することによってＦＣＣ生成物の収量を最大化させるプロセスおよび装置を開示する。第２リアクターのかかる反応性ストリッピングコンセプトは、ある程度までストリッピング効率を妥協し、したがってリジェネレーターへの増大したコール負荷に通じるかもしれない。生成物の収量および選択性は、フィードとコーク化したまたは不活性化した触媒との接触に起因しても影響を受けそうである。さらに、反応性ストリッパー温度は、ライザー上部の温度がライザーにおける望ましい一連の条件を維持するように直接的に制御されているために、独立して変化することができない。

US2007／0205139は、ガソリン収量を最大化するためのライザーの底部セクションに位置する第１ディストリビューター（distributor）を通して炭化水素フィードを注入するプロセスを開示する。目標が軽質オレフィンを最大化することである場合、ライザーにおける炭化水素蒸気の滞留時間を短縮することを目的として、フィードは同様のフィード分配システムを介してライザーの上部セクションに注入する。

WO2010／067379は、重質炭化水素フィード注入ゾーンの下方のライザーのリフトゾーンにC₄およびオレフィン性ナフサストリームを注入することによってプロピレンおよびエチレン収量を増加させることを目的としている。これらのストリームは、軽質オレフィン収量を改善するのみならず、蒸気の代わりに触媒輸送用の媒体としても作用する。この概念は触媒の高温不活性化の程度を減少させる助けとなる。しかしながら、これは、リフトゾーンにおける温度およびWHSVのような作動条件を変化させる融通性に欠け、かかる軽質フィード蒸気の分解に極めて重要である。これは、望む軽質オレフィンに劣る選択性を生じるようである。

米国特許第6869521号は、ＦＣＣ生成物（特にナフサ）に由来するフィードと急速流動化様式で作動する第２リアクター中の触媒とを接触させることが水素移行反応を促進し、接触分解反応を制御するためにも有用であることを開示している。

米国特許第7611622号は、C₃／C₄含有供給原料を芳香族化合物に転換するためにデュアルライザーを用いるＦＣＣプロセスを開示する。第１および第２炭化水素フィードは、ガリウムに富む触媒存在下で、各々、第１および第２ライザーに供給され、第２ライザーは第１ライザーよりも高い反応温度で作動する。

米国特許第5944982号は、低硫黄で高オクタンのガソリンを生成するためのデュアルライザーを用いた触媒プロセスを開示している。第２ライザーは、ガソリン収量およびオクタン価を最大化するためにハイドロ処理後に重質ナフサおよびライト・サイクル・オイルを再循環するプロセスに使用されている。

米国特許第20060231461号は、ライト・サイクル・オイル（LCO）または中間留分生成物および軽質オレフィンの生成を最大化するプロセスを開示している。このプロセスは、２つのリアクターシステムを用い、ここで第１リアクター（ライザー）はガスオイルフィードを主にLCOに分解するために用いられており、第２共同作用する高密度の床リアクターは第１リアクターから再循環されたナフサを分解することに使用されている。このプロセスは、触媒選択性によって制限され、実質的に低い温度での第１リアクターの作動に起因して望ましいレベルのオレフィンを欠く。

米国特許第6149875号は、吸着剤を用いてコンカーボン（concarbon）および金属のようなフィード汚染物質の除去を取り扱っている。ＦＦＣ触媒は、ＦＦＣ触媒および吸着剤の間の運搬／終端速度の差を用いて吸着剤から分離される。

米国特許第7381322号は、吸着剤上に沈殿した汚染物質金属の悪影響を除去するための再生工程前の、ストリッパー・カム・セパレーターにおける金属吸着剤から触媒を分離するための装置およびプロセスを開示した。この特許は、吸着剤からＦＦＣ触媒を主に分けるために、最低／バブリング速度の差および適用の差を利用している。

軽質オレフィンを生成するためにC₄、軽質C₅画分、ナフサ画分、メタノールほかの分解を含む、炭化水素を分解するために２−リアクター機構を用いることが可能であることを見出し、ここで２−リアクター機構は選択性および作動性に制限を有さず、熱バランス要件を満たし、低ピース数（piece count）も維持する。本明細書に開示する選択形態は、軽質オレフィン生成を最大化するよう設計された、混合したフロー（例えば、逆流および並流触媒フローの両方を含む）流動床リアクターと組合せた従来のライザー・リアクターを用いる。ライザー・リアクターおよび混合したフローリアクターからの流出物は、一般的な触媒開放ベッセル（disengagement vassel）中で処理され、ライザー・リアクターおよび混合したフローリアクターの各々で使用した触媒は、一般的な触媒再生ベッセルで再生してもよい。このフロー機構は、高分解活性を維持するのに有効であり、熱バランスの問題を克服し、種々の炭化水素ストリームからの軽質オレフィンの収量および選択性も改善し、以下により詳細に記載するように生成物クエンチングおよびユニットハードウェアを単純化する。

１つの態様において、本明細書に開示する形態は、炭化水素の転化または接触分解のプロセスに関する。プロセスは、炭化水素、第１粒子および第２粒子をリアクターに供給することを含んでもよく、ここに第１粒子は第２粒子よりもより小さい平均粒子サイズおよび／またはより小さい密度を有し、第１粒子および第２粒子は触媒または非触媒としてもよい。第２粒子の第１部分は、リアクターからの塔底生成物として回収し得；分解炭化水素流出物、第２粒子の第２部分、および第１粒子は、リアクターからの塔頂生成物として回収してもよい。第２粒子の第２部分は、塔頂生成物から分離して、第１粒子および炭化水素流出物を含む第１ストリームならびに分離した第２粒子を含む第２ストリームを提供し、第２ストリームにおける分離した第２粒子をリアクターに戻すことができる。

もう１つの態様において、本明細書に開示する形態は、炭化水素の接触分解のシステムに関する。システムは、第１分解触媒および第２分解触媒を炭化水素供給原料と接触させて、炭化水素供給原料の少なくとも一部分をより軽質の炭化水素に転化する第１リアクターを含んでいてもよい。塔頂生成物ラインは、第１リアクターから第１分解触媒、第２分解触媒の第１部分、および炭化水素を含む第１ストリームを回収することを提供する。塔底生成物ラインは、第１リアクターから第２分解触媒の第２部分を含む第２ストリームを回収することを提供する。セパレーター(separator)は、第１ストリームから第２分解触媒を分離し、炭化水素および第１分解触媒を含む炭化水素流出物を生成することに使用してもよい。フィードライン（feed line）は、分離した第２分解触媒をセパレーターから第１リアクターに戻すために提供される。

炭化水素を接触分解するシステムは、第１分解触媒および第２分解触媒の混合物を第２炭化水素供給原料と接触させて、第２炭化水素供給原料の少なくとも一部分をより軽質の炭化水素に転化し、より軽質の炭化水素ならびに第１分解触媒および第２分解触媒の混合物を含むライザー・リアクター流出物を回収するライザー・リアクターを含んでいてもよい。第２セパレーターは、第２分解触媒を炭化水素流出物から分離し、第１分解触媒および第２分解触媒の混合物をライザー・リアクター流出物から分離するために提供してもよい。第２セパレーターに回収された第１分解触媒および第２分解触媒ならびに塔底生成物ラインに回収された第１分解触媒の第２部分を再生する触媒リジェネレーターも用いてもよい。

もう１つの態様において、本明細書に開示する形態は、炭化水素を転化するプロセスに関する。プロセスは：第１触媒をリアクターに供給すること；第２触媒をリアクターに供給すること、ここに第１触媒は第１触媒よりもより小さい平均粒子サイズおよび／またはより小さい密度を有し、および、炭化水素供給原料をリアクターに供給することを含んでいてもよい。塔頂流出物はリアクターから回収し得、流出物には分解炭化水素、第１触媒、および第２触媒が含まれていてもよい。第２触媒は塔頂生成物から分離して、第１触媒および炭化水素流出物を含む第１ストリームならびに分離した第２触媒を含む第２ストリームを提供し、第２ストリーム中の分離した第２触媒をリアクターに戻すことを許容する。

もう１つの態様において、本明細書の形態は、サイズおよび／または密度の差に基づいて触媒または他の粒子を分離するセパレーターに指向される。セパレーターはキャリアガスから粒子を分離するために最低１つの入口および最低２つの出口を有してもよい。キャリアガスは粒子と共にセパレーターに入り、その際に粒子の一部分およびキャリアガスが第１出口に収集され、かつ粒子の一部分がキャリアガスと一緒に第２出口に収集されるように、慣性力、遠心力および／または重力を粒子に働かせてもよい。セパレーターにおける力の組合せは、入口の濃度に対して粒子サイズおよび／または密度で出口ストリームを豊富にする効果を有してもよい。セパレーターは、ベッセル／チャンバーの内側にさらなるキャリアガスの分配または流動化を有して、向上した分級を促進してもよい粒子に対するさならる力を粒子に働かせ得る。

もう１つの態様において、本明細書の形態は、サイズおよび／または密度に基づいて触媒または他の粒子を分離する慣性セパレーターに指向される。慣性セパレーターには、キャリアガス、第１粒子型、および第２粒子型を含む混合物を受けるための入口が含まれてもよい。各粒子型は異なってもまたは重複してもよい平均粒子サイズおよび粒子サイズの分布、および平均密度を有する。第２粒子型は、第１粒子型よりも大きい平均粒子サイズおよび／または平均密度を有してもよい。慣性セパレーターは、第１垂直レッグ、Ｕ字形の基材、および第２垂直レッグを含むＵ字型導管を含んでいてもよい。Ｕ字型導管は第１垂直レッグを介して入口を第１出口および第２出口に流動連結してもよく、第１出口はＵ字型導管の基部近くに連結し、第２出口は第２垂直レッグに連結する。Ｕ字型慣性セパレーターは：第２粒子型の少なくとも一部分をキャリアガスおよび第１粒子型から分離し、第１出口を介して第２粒子型を回収し、ならびに第２出口を介してキャリアガスおよび第１粒子型を回収するように構成してもよい。セパレーターは、ディストリビューター流動化ガスを導入し、第２粒子型から第１粒子型さらに分離することを促進する第２出口の内部またはその近傍に配置されたディストリビューターも含めてもよい。幾つかの実施形態において、ディストリビューターは、Ｕ字型導管またはその一部分の断面積が調整可能なように設計してもよい。例えば、幾つかの形態において、セパレーターは、Ｕ字型導管の１またはそれを超えるセクション内に配置された可動性バッフルを含んでいてもよい。

もう１つの態様において、本明細書の形態は、前記したサイズおよび／または密度に基づいて触媒または他の粒子を分離する慣性セパレーターに指向される。慣性セパレーターは、バッフルによって偏らされる前にチャンバーを横切る入口水平導管を含んでいてもよい。チャンバーは、第１垂直出口および第１水平出口に連結する。バッフルは、中位、チャンバーの入口の近傍またはチャンバーの出口の近傍に位置してもよい。バッフルは、多少の触媒粒子を偏らせるように角度をもってまたは可動性としてもよい。バッフルチャンバー・セパレーターは：キャリアガスおよび第１粒子型から第２粒子型の少なくとも一部分を分離し、第１垂直出口を介して第２粒子型を回収し、第１水平出口を介してキャリアガスおよび第１粒子型を回収するように構成してもよい。セパレーターは、流動化ガスを導入する第１垂直出口の内部またはその近傍に配置されたディストリビューターも含んでいてもよく、第２粒子型からの第１粒子型のさらなる分離を促進する。

もう１つの態様において、本明細書の形態は、前記したようにサイズおよび／または密度に基づいて触媒または他の粒子を分離する慣性セパレーターに指向される。慣性セパレーターは、チャンバーに連結された垂直入口を含むことができ、ここにチャンバーの１またはそれを超える垂直側面には狭いスロット出口が備えられ、それはルーバーとして記載してもよい。ルーバーの数は適用に依存して変化してもよく、ルーバーの角度はルーバー出口を出る蒸気の量を制御するために調節可能としてもよい。チャンバーは、チャンバーの底部の第１垂直出口にも連結する。ルーバー・セパレーターは：キャリアガスおよび第１粒子型から第２粒子型の少なくとも一部分を分離し、第１垂直出口を介して第２粒子型を回収し、ルーバー出口を介してキャリアガスおよび第１粒子型を回収するように構成する。セパレーターは、流動化ガスを導入する第１垂直出口の内部またはその近傍に配置されたディストリビューターを含んでもよく、第２粒子型からの第１粒子型のさらなる分離を促進してもよい。

前記したセパレーターは、リアクター、リジェネレーター、および触媒フィードシステムを伴って使用してシステムの性能および融通性を高めてもよい。

１つの態様において、本明細書に開示する形態は、炭化水素の転化のプロセスに関する。プロセスは、第１触媒および第２粒子を含む触媒混合物をリジェネレーターで再生することを含んでもよく、ここに第１触媒は第２粒子よりもより小さい平均粒子サイズおよび／またはより小さい密度を有し、ここに第２粒子は触媒または非触媒とすることができる。触媒混合物および炭化水素はライザー・リアクターに供給して、炭化水素の少なくとも一部分を転化し、触媒混合物および転化した炭化水素を含む第１流出物を回収することができる。触媒混合物は、第２リアクターにも供給してもよい。第２リアクターに炭化水素供給原料を供給することおよび、触媒混合物を流動化することは、炭化水素供給原料を触媒混合物と接触させて炭化水素を転化してもよく、第２粒子、第１触媒、および反応した炭化水素生成物を含む第２リアクターから塔頂流出物を回収することを提供してもよい。ついで、第２粒子は塔頂生成物から分離して、第１触媒および反応した炭化水素生成物を含む第１ストリームならびに分離した第２粒子を含む第２ストリームを提供してもよく、第２ストリーム中の分離した第２粒子はリアクターに戻る。

もう１つの態様において、本明細書に開示する形態は、炭化水素を転化するプロセスに関する。プロセスは、触媒リジェネレーターから第１触媒および第２触媒を含む混合物を取り出し（withdraw）、ついで、混合物および炭化水素をライザー・リアクターに供給して炭化水素の少なくとも一部分を転化し、触媒混合物および転化した炭化水素を含む第１流出物を回収することを含んでもよく、ここに第１触媒は第２触媒よりもより小さな平均粒子サイズおよび／またはより小さい密度を有する。プロセスは、第１触媒および第２触媒を含む混合物を触媒リジェネレーターから取り出し、混合物を触媒分離システムに供給し、流動化媒体と共に第１触媒および第２触媒を含む混合物を流動化し、ついで触媒分離システムにおいて第１触媒を第２触媒から分離して、第１触媒および流動化媒体を含む第１ストリームならびに第２触媒を含む第２ストリームを回収することを含んでもよい。ついで、炭化水素供給原料および第１ストリームまたは第２ストリームのいずれかをリアクターに供給して、炭化水素の少なくとも一部分を反応させて転化した炭化水素を生成してもよい。

もう１つの態様において、本明細書に開示する形態は、炭化水素を転化するプロセスに関する。プロセスは、炭化水素供給原料ならびに第１触媒および第２触媒を含む触媒混合物をライザー・リアクターに供給することを含んでもよく、ここに第１触媒は第２触媒よりもより小さい平均粒子サイズおよび／またはより小さい密度を有してもよい。ついで、ライザー・リアクターからの流出物を分離して、第１触媒および転化した炭化水素供給原料を含む第１ストリームならびに第２触媒を含む第２ストリームを回収し、第２ストリームはライザー・リアクターに供給してもよい。

もう１つの態様において、本明細書に開示する形態は、炭化水素を転化するプロセスに関する。プロセスは、第１触媒および第２触媒を含む混合物を触媒リジェネレーターから取り出し、ついで、混合物を触媒供給／分離システムに供給することを含んでもよく、ここに第１触媒は第２触媒よりもより小さい平均粒子サイズおよび／またはより小さい密度を有する。第１触媒は、触媒供給／分離システムにおいて第２触媒から分離して、第１触媒を含む第１ストリームおよび第２触媒を含む第２ストリームを生成してもよい。ついで、炭化水素供給原料および第１ストリームまたは第２ストリームのいずれかをライザー・リアクターに供給して、炭化水素の少なくとも一部分を反応させて転化した炭化水素を生成してもよい。

もう１つの態様において、本明細書に開示する形態は、炭化水素を転化するシステムに関する。システムは、触媒リジェネレーター、および触媒リジェネレーターから第１触媒および第２触媒を含む混合物を取り出し、混合物をライザー・リアクターに供給する第１触媒フィードラインを含むことができ、ここに第１触媒は第２触媒よりもより小さい平均粒子サイズおよび／またはより小さい密度を有する。システムは、第１触媒および第２触媒を含む混合物を触媒リジェネレーターから取り出し、混合物を触媒分離システムに供給する第２触媒フィードライン、および第２触媒フィードラインを介して取り出した混合物を流動化媒体で流動化し、触媒分離システムにおいて第１触媒を第２触媒から分離して第１触媒および流動化媒体を含む第１ストリームならびに第２触媒を含む第２ストリームを回収する流動化媒体フィードラインも含んでいてもよい。リアクターは、炭化水素供給原料および第１ストリームまたは第２ストリームのいずれかを接触させて炭化水素の少なくとも一部分を反応させて転化した炭化水素を生成するために提供してもよい。

もう１つの態様において、本明細書に開示する形態は、炭化水素を転化するシステムに関する。システムは、炭化水素供給原料を第１触媒および第２触媒を含む触媒混合物と接触させるライザー・リアクターを含んでいてもよく、ここに第１触媒は第２触媒よりもより小さい平均粒子サイズおよび／またはより小さい密度を有する。触媒分離システムは、ライザー・リアクター流出物を分離して、第１触媒および転化した炭化水素供給原料を含む第１ストリームならびに第２触媒を含む第２ストリームを回収するために提供される。フローラインは、第２ストリームをライザー・リアクターに供給する。

もう１つの態様において、本明細書に開示する形態は、炭化水素を転化するシステムに関する。システムは、触媒リジェネレーターから第１触媒および第２触媒を含む混合物を取り出し、混合物を触媒供給／分離システムに供給する触媒取り出しラインを含んでもよく、ここに第１触媒は第２触媒よりもより小さい平均粒子サイズおよび／またはより小さい密度を有する。触媒供給／分離システムは、触媒供給／分離システムにおいて第２触媒から第１触媒を分離して、第１触媒を含む第１ストリームおよび第２触媒を含む第２ストリームを生成する。ライザー・リアクターは、炭化水素供給原料と第１ストリームまたは第２ストリームのいずれかとを接触させて炭化水素の少なくとも一部分を反応させて、転化した炭化水素を生成する。

本明細書に開示する装置およびプロセスは、（米国特許第6149875号および米国特許第7381322号のような）前記特許に開示されたものとは顕著に異なる技術を用いて、微粒子混合物を分離する。本開示の目的も異なり；先行技術の開示は、吸着剤を導入することによって触媒から汚染物質を除去することに焦点が当てられている。しかしながら、本発明は、第２リアクターにおいてＺＳＭ−５／１１を濃縮するように、リアクターにおいて選択した触媒を濃縮することによって、転化、選択性および熱バランスを改善することを目的とする。

要約すると、当該技術分野の水準の大部分は、デュアルライザー／リアクター構成または２ステージ流体接触分解法の機構／装置を含んでいた。軽質のフィード（ナフサまたは／およびC4ストリーム）を処理するために用いた第２／平行リアクターは、同時空気式フローライザー型または高密度の床リアクターのいずれかである。ＺＳＭ−５がナフサ／C4ストリームをプロピレンおよびエチレンに転化するために好ましい触媒／添加剤であることは当該技術分野においてよく知られている。しかしながら、２のリアクターを用いるプロセスにおいては、第２リアクターは、小画分のＺＳＭ−５添加剤を含むＹ−ゼオライト触媒も受ける。他の処理機構においては、ＦＣＣ型リアクター・リジェネレーターコンセプトをナフサ／C4ストリームからの軽質オレフィンを最大化するために用いる。かかる機構は、不十分なコーク生成に起因して熱バランスの課題を引き起こす。本明細書に開示するプロセスおよびシステムは、第２リアクター処理軽質フィードにおいてＺＳＭ−５またはＺＳＭ−１１の最適濃度を有するように、混合物中のＹ−ゼオライトおよびＺＳＭ−５／ＺＳＭ−１１からＺＳＭ−５またはＺＳＭ−１１添加剤のような触媒を分離することを考慮している。また、前記のさらなる／第２リアクターと従来のＦＣＣユニットとの統合は、先行技術のこれらの欠点（特に生成物選択性および熱バランス）を克服することを本質的に助け、全転化および軽質オレフィン収量を実質的に増大し、より重質の供給原料を処理する能力を増大する。

他の態様および利点は、以下の明細書および添付する特許請求の範囲から明らかになるであろう。

図１は、１またはそれを超える本明細書に開示する形態による、炭化水素を分解し、軽質オレフィンを生成するシステムの単純化したプロセスフロー図である。

図２〜５は、１またはそれを超える本明細書に開示する形態による、システムにおいて有用なセパレーターの単純化したプロセスフロー図である。

図６は、１またはそれを超える本明細書に開示する形態による、炭化水素を分解し、軽質オレフィンを生成するシステムの単純化したプロセスフロー図である。

図７は、１またはそれを超える本明細書に開示する形態による、炭化水素を分解し、軽質オレフィンを生成するシステムの単純化したプロセスフロー図である。

図８Ａは、１またはそれを超える本明細書に開示する形態による、炭化水素を分解し、軽質オレフィンを生成するシステムの単純化したプロセスフロー図である。

図８Ｂは、１またはそれを超える本明細書に開示する形態による、炭化水素を分解し、軽質オレフィンを生成するシステムの単純化したプロセスフロー図である。

図９Ａは、１またはそれを超える本明細書に開示する形態による、炭化水素を分解し、軽質オレフィンを生成するシステムの単純化したプロセスフロー図である。

図９Ｂは、１またはそれを超える本明細書に開示する形態による、炭化水素を分解し、軽質オレフィンを生成するシステムの単純化したプロセスフロー図である。

図１０は、１またはそれを超える本明細書に開示する形態による、炭化水素を分解し、軽質オレフィンを生成するシステムの単純化したプロセスフロー図である。

図１１は、１またはそれを超える本明細書に開示する形態による、炭化水素を分解し、軽質オレフィンを生成するシステムの単純化したプロセスフロー図である。

本明細書で用いる“触媒”および“粒子”などの用語は相互交換可能なように使用してもよい。前記で要約し、以下にさらに記載するように、本明細書の形態は、サイズおよび／または密度に基づいて混合した粒子材料を分離して、リアクターシステムにおける有利な効果を達成する。触媒または熱反応を促進するために用いる粒子または粒子材料は、例えば、触媒、吸収剤および／または触媒活性を有しない熱移行材料を含んでいてもよい。

１つの態様において、本明細書の形態は、同時により重質の塔底生成物の収量を最小化しつつ、減圧軽油および／または重油残留物のような重質炭化水素フィードの、プロピレンおよびエチレン、芳香族および高オクタン価を有するガソリンまたは中間留分のような非常に高い収量の軽質オレフィンへの転化を最大化する流体接触分解装置およびプロセスに関する。この目的を達成するために、混合型フローリアクター（蒸気の流れに対して粒子の並流および逆流の両方を含む）または触媒濃縮リアクターとしてもよい二次リアクターを、ライザー・リアクターのような従来の流体接触分解リアクターと統合してもよい。重質炭化水素フィードは、空気圧フロー並流型リアクターであるライザー・リアクターにおいてナフサ、中間留分および軽質オレフィンに接触分解される。軽質オレフィン（エチレンおよびプロピレン）への収量および選択性を高めるために、ライザー・リアクターからのC₄およびナフサレンジの炭化水素（オレフィンおよびパラフィン）のような分解した炭化水素生成物は、二次リアクター（混合したフローリアクターまたは触媒濃縮リアクター）において再利用および処理し得る。あるいは、または加えて、数ある炭化水素供給原料の中でも、C₄、ナフサ、またはスチーム・クラッカー（steam cracker）、メタセシス・リアクター、またはディレイド・コーキング・ユニットのような他の処理からの炭化水素画分、および直留ナフサもしくはディレイド・コーキングからのようなナフサレンジのストリーム、ビスブレーキング（visbreaking）もしくは天然ガスコンデンセートのような外部フィードストリームを二次リアクターにおいて処理して、エチレンおよびプロピレンのような軽質オレフィンを生成してもよい。本明細書に開示する形態による二次リアクターと従来のＦＣＣライザー・リアクターとの統合は、先行技術プロセスの欠点を克服し得、全転化および軽質オレフィン収量を実質的に増大し得、および／またはより重質の供給原料を処理する能力を増大してもよい。

本明細書に開示する形態による二次リアクターと従来のＦＣＣライザー・リアクターとの統合は、（a）一般的な触媒再生ベッセルを用いること、（b）２つのタイプの触媒、１つはより重質の炭化水素の分解に選択的なものであり、もう１つは軽質オレフィンを生成するC₄ナフサレンジの炭化水素の分解に選択的なもの、を用いること、および（c）C₄またはナフサフィードとその分解および軽質オレフィンの生成に選択的な触媒との接触に優勢な２つのタイプの触媒を部分的に分離するフロー様式で混合フローリアクターまたは触媒濃縮リアクターを用いること、によって容易にしてもよい。

二次リアクターの作動ウィンドウを高め、より大きなプロセス融通性を得るために二次リアクターは、より重質の炭化水素を分解するのに選択的な触媒を巻き込み、C₄およびナフサレンジの炭化水素の分解に選択的な触媒の一部分を巻き込むフロー様式で作動してもよい。ついで、分解した炭化水素生成物および巻き込まれた触媒は、セパレーターに供給されて、分解した炭化水素生成物およびより重質の炭化水素を分解するのに選択的な触媒から、C₄およびナフサレンジの炭化水素の分解に選択的な触媒を分離する。この固形分分離ベッセルは、リアクターに対して外部のベッセルであり、粒子サイズおよび／または密度のような物理に基づいて２つのタイプの触媒の分離を高める流体力学特性で作動する。ついで、C₄およびナフサレンジの炭化水素の分解に選択的な分離された触媒は、続く反応のためにリアクターに戻してもよく、リアクター内でのC₄およびナフサレンジの炭化水素の分解に選択的な触媒の高められた濃度を提供し、高められた作動ウィンドウによる全体のプロセス融通性も改善しながら、全体のプロセスの選択性を改善する。

前記したように、分解システムは２つの型の触媒を利用してもよく、各々が異なる型の炭化水素フィードに有利である。第１分解触媒は、Ｙ型ゼオライト触媒、ＦＦＣ触媒、またはより重質の炭化水素供給原料を分解するのに有利な他の同様の触媒としてもよい。第２分解触媒は、ＺＳＭ−５もしくはＺＳＭ−１１型触媒、またはC₄またはナフサレンジの炭化水素の分解に有用であり、かつ軽質オレフィンの生成に選択的な同様の触媒としてもよい。本明細書に開示する２−リアクター機構を促進するために、第１分解触媒は第１平均粒子サイズおよび密度を有することができ、密度および／またはサイズに基づいて（例えば、触媒粒子の終端速度または他の特徴に基づいて）触媒を分離し得るように第２分解触媒の平均粒子サイズおよび密度よりもより小さくおよび／または軽いものとすることができる。

触媒再生ベッセルにおいて、ライザー・リアクターおよび二次リアクターの両方から回収した使用済み触媒を再生する。再生した後、混合した触媒の第１部分は、再生ベッセルからライザー・リアクター（並流リアクター）に供給することができる。混合した触媒の第２部分は、再生ベッセルから二次リアクターに供給することができる。

並流リアクターにおいて、第１炭化水素フィードを再生した触媒の第１部分と接触させて、炭化水素の少なくとも一部分を分解してより軽質の炭化水素を形成する。その場合、流出物が並流リアクターから回収され、この流出物には第１分解炭化水素生成物および使用済みの（spent）混合した触媒画分が含まれる。

幾つかの実施形態において、二次リアクターは第１分解触媒、および二次リアクターオーバーヘッドからの流出物として回収した炭化水素生成物を含む第２分解触媒を巻き込むのに十分な流動化様式で作動する。ついで、流出物はセパレーターに供給されて、分解した第２分解触媒から炭化水素生成物および第１分解触媒を分離する。

ついで、セパレーターから回収した蒸気／第１分解触媒のストリームは分離のために送られる。前記したように、セパレーターから回収した第２分解触媒は、続く反応のために二次リアクターに戻されて再利用することができる。

第１流出物（ライザー・リアクターからの分解した炭化水素および使用済みの混合した触媒）および第２流出物（二次リアクターからの分解した炭化水素および分離した第１分解触媒）は両方とも開放ベッセルに供給して、使用済みの混合した触媒画分と第１および第２分解した炭化水素生成物からの分離した第１分解触媒とを分離する。ついで、軽質オレフィン、C₄炭化水素、ナフサレンジの炭化水素、およびより重質の炭化水素を含む分解した炭化水素生成物を分離して、望ましい生成物または生成物画分を回収する。

したがって、本明細書に開示する処理は、一般的な分離および触媒再生と、二次混合−フローまたは触媒−濃縮リアクター、外部固形分セパレーター、およびライザー・リアクターとを統合し、ここで二次リアクターで使用した触媒はC4およびナフサレンジの炭化水素を分解して軽質オレフィンを生成するのに非常に選択的である。一般的な触媒再生は熱バランスを提供し、一般的な生成物分離（開放ベッセルほか）は数ある利点の中でも操作の単純性および少ないピース数（piece count）を提供する。

ここで図1に参照すると、本明細書に開示する形態による、炭化水素を分解し、軽質オレフィンを生成するシステムの単純化したプロセスフロー図を図示している。システムは石油残留物供給原料または他の炭化水素ストリームからプロピレンおよびエチレンの収量を最大化する２−リアクター構成を含む。第１リアクター3は、例えば、より重質の炭化水素フィードを分解するライザー・リアクターとしてもよい。第２リアクター32は、バフルまたは内部構造物を備えていてもよい流動床リアクターである。第１リアクター3からのC₄オレフィンおよび／または軽質ナフサ生成物または外部供給源からの同様のフィードストリームは、第２リアクター32において処理して、プロピレンおよびエチレン、および芳香族／高オクタンガソリンを含む軽質オレフィンの収量を高めることができる。

重質石油残留物フィードは、第１リアクター3の底部付近に位置する１またはそれを超えるフィードインジェクタ2を通して噴射する。重質石油フィードは、Ｊ−ベンド1を通して導入した高温の再生した触媒と接触する。第１リアクター3へ供給した触媒は、Ｙ型ゼオライト系の触媒のようなより重質の炭化水素を分解するのに選択的な第１触媒、およびＺＳＭ−５またはＺＳＭ−１１のような軽質オレフィンを生成するためにC₄およびナフサレンジの炭化水素を分解するのに選択的な第２触媒を含む触媒混合物であり、それは他の触媒と組合せて用いてもよい。第１および第２触媒は、粒子サイズおよび密度の１または両方において異なっていてもよい。Ｙ型系のゼオライトのような第１触媒は、20−200ミクロンの範囲の粒子サイズおよび0.60〜1.0g／mlの範囲のみかけの嵩密度を有してもよい。ＺＳＭ−５またはＺＳＭ−１１のような第２触媒は、20〜350ミクロンの範囲の粒子サイズおよび0.7〜1.2g／mlの範囲のみかけの嵩密度を有してもよい。

フィードの蒸発および／またはフィードの温度を500℃〜約700℃の範囲のような目的のリアクター温度に上昇するのに必要な熱、および吸熱（反応の熱）は、リジェネレーター17から生じた高温の再生した触媒によって提供してもよい。第１リアクター3中の圧力は、典型的に約1barg〜約5bargの範囲である。

分解反応の大部分が完了した後に、生成物の混合物、未転化フィード蒸気、および使用済み触媒は、サイクロン収納ベッセル8に収容された２−ステージサイクロンシステムに流動する。２−ステージサイクロンシステムは、蒸気から使用済み触媒を分離する主サイクロン4を含む。使用済み触媒は、主サイクロンディップレッグ5を通してストリッパー9に排出される。フローライン36aおよび単一ステージサイクロン36cを介して導入された、主サイクロン4からの分離した蒸気および第２リアクター32からの生成物蒸気に混入した微細な触媒粒子は、第２ステージサイクロン6で分離される。収集した触媒混合物は、ディップレッグ7を介してストリッパー9に満たされる。第２ステージサイクロン6からの蒸気は、二次サイクロン出口12bを通して排気され、それはプレナム11に連結してもよく、ついで目的のオレフィンを含む生成物を回収するために主要（main）精留塔／ガスプラント（図示せず）に送られる。必要ならば、生成物蒸気は、クエンチ媒体（クエンチ媒体）としてライト・サイクル・オイル（LCO）またはディストリビューターライン12aを介した蒸気を導入することによってさらに冷却する。

ディップレッグ5、7を介して回収した使用済み触媒は、ストリッパー床9でストリッピングして、蒸気の向流接触によって侵入型（interstitial）蒸気（触媒粒子間に捕捉された炭化水素蒸気）を除去し、蒸気ディストリビューター10を通してストリッパー9の底部に導入する。ついで、使用済み触媒を使用済み触媒スタンドパイプ13aおよびリフト・ライン15を介してリジェネレーター17に移す。使用済み触媒スタンドパイプ13aに位置する使用済み触媒スライドバルブl3bは、ストリッパー9からリジェネレーター17への触媒フローを制御するために用いる。燃焼空気または窒素の少量をディストリビューター14を通して導入して、使用済み触媒のスムースな移行を助けることができる。

コーク化したまたは使用済みの触媒は、高密度のリジェネレーター床24の中央の使用済み触媒ディストリビューター16を通して排出する。燃焼空気は、リジェネレーター床24の底部に位置する空気ディストリビューター18によって導入する。ついで、触媒に堆積したコークは、燃焼空気を用いた反応を介してリジェネレーター17で焼き尽くす。リジェネレーター17は、例えば、約640℃〜約750℃の範囲の温度および約1barg〜約5bargの範囲の圧力で作動してもよい。排気ガスと一緒に巻き込まれた触媒微粒子は、第１ステージサイクロン19および第２ステージのサイクロン21で収集され、各々のディップレッグ20、22を通して再生触媒床に排出される。第２ステージのサイクロン21の出口から回収した排気ガスは、下流排熱回収および／または電力回収のためにリジェネレータープレナム23を介して排気ガスライン50に指向される。

再生した触媒混合物の第１部分は、再生した触媒スタンドパイプ27を介して取り出され、それはＪ−ベンド1と流動連通している。リジェネレーター17からリアクター3への触媒フローは、再生した触媒スタンドパイプ27に位置するスライドバルブ28によって調整してもよい。スライドバルブ28の開口は、触媒フローを制御してリアクター3における望ましい上部温度を維持するように調整する。

リフト蒸気に加えて、C₄オレフィンおよびナフサのようなフィードストリームまたはリフト媒体としての同様の外部ストリームを、再生した触媒のスムースな移行を許容するために、Ｙ−セクションに位置するガスディストリビューター1を通してＪ−ベンド1からリアクター3へ注入することもなされる。Ｊ−ベンド1は、0.5〜50h⁻¹のWHSV、640℃〜750℃の温度、および3〜10秒の滞留時間のようなかかる反応に好ましい条件でC₄オレフィンおよびナフサストリームを軽質オレフィンに分解する高密度床リアクターとして作用してもよい。

再生した触媒混合物の第２部分は、スタンドパイプ30を通して第２リアクター32に取り出す。スライドバルブ31を用いて、蒸気出口の温度設定ポイントに基づいて、リジェネレーター17から第２リアクター32への触媒フローを制御してもよい。C₄オレフィンおよびナフサストリームは、液体または蒸気相のいずれかで、１またはそれを超えるフィード・ディストリビューター34（34a、34b）を通って触媒床の底部セクションに注入する。第２リアクター32は混合フロー様式で作動し、そこでは再生した触媒の一部分は下方に（リアクター床の上部から底部に）流動し、再生した触媒混合物およびフィード炭化水素ストリームの一部分は上方（リアクター床の底部から上部に）に流動する。

第２リアクター32は、触媒およびフィード分子の密接な接触および混合を助けるバルブを備えることができ、または内部構造物（図示せず）に構成することができる。これらの内部構造物は、チャネリング、泡成長および／または合体を最小限化する助けとなってもよい。第２リアクター32は、長さに沿って異なるセクションで拡大して、セクション内の一定のまたは目的の表面ガス速度を維持してもよい。

反応が完了した後に、触媒を第２リアクター32の最低部でストリッピングしてディストリビューター35を通して導入された剥離媒体としての蒸気を用いて巻き込まれた炭化水素フィード／生成物を分離する。ついで、リアクター32の底部に回収された使用済み触媒は、使用済み触媒ディストリビューター41を通してスタンドパイプ37およびリフト・ライン40を介してリジェネレーター17に移行する。燃焼空気または窒素は、ディストリビューター39を通して導入して、触媒をリジェネレーター17へスムースに移行することができる。スライドバルブ38を用いて、第２リアクター32からリジェネレーター17への触媒フローを制御することができる。ついで、両方のリアクター3、32からの使用済み触媒は、完全な燃焼モードで作動する共通のリジェネレーター17で再生する。

前記したように、第２リアクター32は、より軽くより小さいＹ型ゼオライトまたはＦＦＣ触媒およびより大きくおよび／またはより密度が高いＺＳＭ−５／ＺＳＭ−１１形−選択的ペンタシル小細孔ゼオライトのような、粒子サイズおよび密度のうちの１つまたは両方が異なっていてもよい２の異なる触媒を利用する。第２リアクター32における表面ガス速度は、実質的に全てのまたは大部分のより軽質で、小さな触媒（例えば、Ｙ型ゼオライト／ＦＣＣ触媒）および一部分のより重質で、大きい触媒（例えば、ＺＳＭ−５／ＺＳＭ−１１）フローライン45を介して回収された分解した炭化水素および蒸気と共にリアクターで実行されるように、維持される。より大きくおよび／またはより高密度の触媒の一部分は、リアクター32内に保持され、前記したようにリアクターの低い部分に向けて高密度の床を形成する。

したがって、フローライン45を介して回収されたリアクター32からの流出物は、より軽質および／またはより小さい触媒の実質的に全部およびリアクターに導入されたより大きなおよび／またはより高密度の触媒の一部分を含む、分解した炭化水素生成物、未反応の炭化水素供給原料、蒸気（剥離媒体）、および触媒混合物を含んでいてもよい。ついで、流出物は、フローライン45を介して固形分セパレーター47に輸送してもよい。セパレーター47は、その物理特性、すなわち粒子サイズおよび／または密度に基づいて２つの型の触媒を分離するように構成されたセパレーター47としてもよい。例えば、セパレーター47は、慣性力または遠心力における差を用いて、ＺＳＭ−５からＦＦＣ触媒を分離する。固形分分離ベッセル47は、第２リアクター32に対して外部ベッセルであり、その物理特性に基づいて２つの型の触媒の分離を高める流体力学特性で作動する。

ついで、セパレーター47における分離の後に、より小さくおよび／またはより軽い触媒（Ｙ型ゼオライト／ＦＣＣ触媒）は、出口経路36aを介して、セパレーター47から、ライザー・リアクターサイクロンおよび／または反応停止システムに収容される共通のディスエンゲイジャー（disengager）または収納ベッセル（containment vessel）8に輸送される。より大きくおよび／またはより高密度の触媒（ＺＳＭ−５／ＺＳＭ−１１）は、配器34を通して導入された炭化水素フィードとの続く反応の間、フローライン49を介して混合したフローリアクター32に戻してもよい。

実質的に全てのより軽く／より小さい触媒および一部分のより大きなおよび／またはより高密度の触媒の巻き込み、つづく分離、およびより大きくおよび／またはより高密度の触媒のリアクター32への再利用は、リアクター32におけるより大きくおよび／またはより高密度の触媒の著しい蓄積を許容してもよい。この触媒はC₄およびナフサレンジの炭化水素の分解により選択的であるため、より大きくおよび／またはより高密度の触媒の蓄積は、選択性および収量の利点を提供することができる。さらに、両方の型の触媒を巻き込む流動化流動様式でのリアクターの作動は、リアクターの改善された操作性または操作における融通性を提供してもよい。

重質減圧軽油または重質残留物フィード、ライト・サイクル・オイル（LCO）、または蒸気のような炭化水素フィードは、ディストリビューター36bを通して出口経路36aにおけるクエンチ媒体として注入してもよい。かかるクエンチ媒体の流速は、収納ベッセル8に入る蒸気の温度を設定することによって制御してもよい。ディストリビューター36b通って供給されるものを含む第２リアクター32からのすべての蒸気は、単一ステージサイクロン36cを通って収納ベッセル8の希釈相に排出される。クエンチ媒体として炭化水素フィードを用いることは、それが第２リアクター32からの生成物を冷却し、かつ中間留分の生成も高めるという二重の目的を供するため好ましい。

ライザー・リアクターのような第１ステージリアクター3は、上部セクションにおいて、高速流動化様式（例えば、底部セクションにおいて約3〜約10m／sの範囲のガス表面速度）および空気式輸送様式（例えば、約10〜約20m／sの範囲のガス表面速度）で作動する。

第２リアクター32のWHSVは、典型的に約0.5h⁻¹〜約50h⁻¹の範囲であり；蒸気および触媒滞留時間は約2〜約20秒で変動してもよい。異なるフィードを導入する場合、好ましくはC₄フィードをナフサフィード注入より低い高さで注入する。しかしながら、フィード注入位置の相互交換は可能である。

必要に応じて、メイクアップ（make−up）触媒を１またはそれを超えるフローライン42、43を介して導入してもよい。例えば、新鮮な（（fresh）もしくは未使用の））またはメイクアップＦＣＣまたはＹ型ゼオライト触媒またはこれら２つの混合物は、フローライン42を介してリジェネレーター17に導入し得、新鮮なまたはメイクアップＺＳＭ−５／ＺＳＭ−１１触媒は、フローライン43を介して第２リアクター32に導入してもよい。全体のシステム触媒の蓄積（inventory）は、例えばリジェネレーター24から混合した触媒を取り出すことによって維持してもよい。リアクター32内の触媒蓄積および好ましい触媒の蓄積は、リアクターおよびセパレーター47操作の制御を介して、以下に記載するように制御してもよい。

幾つかの実施形態において、再生した触媒の第１部分は、リジェネレーター17および再生した触媒スタンドパイプ27と流動連結する取り出しライン25を介して、リジェネレーター17から再生した触媒（RCSP）ホッパー26に取り出す。RCSPホッパー26中の触媒床は、リジェネレーター17の床レベルで浮いている。ついで、再生した触媒は、Ｊ−ベンド1と流動連結する再生した触媒スタンドパイプ27を介して、RCSPホッパー26からリアクター3に移る。リジェネレーター17からリアクター3への触媒フローは、再生した触媒スタンドパイプ27に位置するRCSPスライドバルブ28によって規則正しくされる。圧力平衡化ライン29も提供してもよい。

図1に示すように、セパレーター・バイパスライン60を用いても、リアクター32の上部からベッセル8への粒子の移行を促進してもよい。図1に関して前記したように、第２リアクター32は、より軽質および／またはより小さいＹ型ゼオライトまたはＦＦＣ触媒およびより大きくおよび／またはより高密度のＺＳＭ−５／ＺＳＭ−１１形−選択的ペンタシル（pentacil）小細孔ゼオライトのような、粒子サイズおよび密度のうちの１つまたは両方が異なっていてもよい２つの異なる触媒を利用する。第２リアクター32中の表面ガス速度は、実質的に全てのより軽質でより小さい触媒（例えば、Ｙ型ゼオライト／ＦＣＣ触媒）およびより大きいおよび／またはより高密度の触媒（例えば、ＺＳＭ−５／ＺＳＭ−１１）の一部分がフローライン45を介して回収された分解した炭化水素および蒸気とリアクターで実行されるように、維持してもよい。

したがって、フローライン45を介して回収された、リアクター32からの流出物は、分解した炭化水素生成物、未反応の炭化水素供給原料、蒸気（剥離媒体）、および触媒混合物、リアクターに導入されたより軽質で、より小さい触媒およびより大きなおよび／またはより高密度の触媒の一部分の実質的にすべてを含み合える。ついで、流出物は、フローライン45を介して固形分セパレーター47に運搬されてもよい。セパレーター47は、その物理特性、すなわち粒子サイズおよび／または密度に基づいて２の型の触媒を分離するように構成されたセパレーターとしてもよい。セパレーター47は、物理特性に基づいて２つの型の触媒の分離を高める流体力学特性で作動する。

セパレーター47で分離した後、ついで触媒（Ｙ型ゼオライト／ＦＦＣ触媒）は、出口経路36aを介して、セパレーター47から、ライザー・リアクターサイクロンおよび／または反応停止システムを収納する、共通のディスエンゲイジャーまたは収納ベッセル8に運搬する。より大きくおよび／またはより高密度の触媒（ＺＳＭ−５／ＺＳＭ−１１）は、ディストリビューター34を通して導入した炭化水素フィードとの連続した反応のために混合したフローリアクター32に戻してもよい。

フローライン45を介して運搬された両方の型の触媒を含む流出物の一部分は、連続的または間欠的バイパスセパレーター47にそらしてもよい。流出物のそらされた部分は、フローライン60を介してセパレーター47の周りを流動し得、それはダイバータまたはフローコントロールバルブ62を含んでいてもよい。ついで、流出物は、触媒から炭化水素生成物を分離するために、フローライン64を介してディスエンゲイジャー8に戻り続けてもよい。フローライン64は、フローライン36aを介してセパレーター47から回収された流出物およびより小さい触媒と合し得、クエンチ36bの上流または下流のいずれかに導入してもよい。あるいは、ライン60中のそれた流出物は、ディスエンゲイジャー／収納ベッセル8に直接的に供給してもよい。

ダイバーターバルブ62と一緒に図1に説明するが、本明細書の形態は、流出物の一部分をセパレーター47に連続的に送給しながら、両方の触媒粒子型を含む流出物の一部分を連続的にディスエンゲイジャー8の送給するための、Ｙ−形フロー導管または同様の装置の使用を意図し、したがって、リアクター32内のより大きくおよび／またはより高密度の触媒粒子の望ましい蓄積が許容される。図1に示すように、第２リアクターからの触媒もライン37、スライドバルブ38および移送ライン40を介してリジェネレーター17に移送してもよい。キャリアガス39として送風空気を用いて、触媒をリジェネレーター17に移行する。かかる触媒移行設備は、リアクター32中の触媒床レベルを制御することを助けるのみならず、より頻繁な触媒再生をも助ける。

前記した、増大したフローの分散媒の使用および／またはフローダイバーターの使用は、第２リアクター、リアクター32におけるナフサレンジの炭化水素の分解に選択的な触媒の蓄積を有利に提供してもよい。幾つかの実施形態において、リアクター32は、リアクターの選択性およびスループットに悪影響を及ぼすことなく、機械的複雑性を減少し、設備および作動費用を減少するという追加された利益を有しながら、触媒移行ライン（フローライン37、40）および関連する器具をフロー機構から省略してもよいように（図6に示すような）、再生した触媒を提供し、リアクター32の触媒床内に十分な活性を維持する様式で作動し得ることを見出した。

ここで図6に参照して、本明細書に開示する形態により炭化水素を分解し、軽質オレフィンを生成するシステムの単純化したプロセスフロー図を示し、ここで同じ数字は同じパーツを表す。前記図1に示したプロセス機構と同様に、図6に示すシステムは２つのリアクター機構を有し、２種類の粒子（より軽質および／またはより小さいＹ型またはＦＦＣ触媒ならびにより大きくおよび／またはより高密度のＺＳＭ−５またはＺＳＭ−１１触媒のような）を二次リアクター32に導入する。より大きくおよび／またはより高密度の触媒添加剤（例えば、ＺＳＭ−５またはＺＳＭ−１１）は、フローライン43を介して二次リアクターベッセル32に直接的に添加してもよい。再生した触媒混合物は、リジェネレーター17からパイプ30を通ってリアクターベッセル32に移行する。

二次リアクターベッセル32中の触媒床は、乱流床、バブリング床または高速流動化フロー方式で作動することが予想される。図示する一次リアクターまたはライザー・リアクター3からの軽質ナフサ生成物のような軽質ナフサフィード34aは、二次リアクター32に供給し、混合した触媒の存在下で軽質オレフィンに転化してもよい。ベッセル32中のリフティング・ガス（lifting gas）は生成物ガスと一緒に、両方の触媒を含む固形分をパイプ45を通して分離ベッセル47に持ち上げ、リジェネレーター17に戻す。２つの触媒粒子のサイズおよび／または密度における差により、ＺＳＭ−５またはＺＳＭ−１１触媒粒子の大部分は固形分分離ベッセル47中でＹ型またはＦＦＣ触媒から分離し、リターン・ライン49を介して移送され、リアクター32に戻る。Ｙ型またはＦＣＣ触媒粒子の大部分は、気固分離用のストリッパー8に戻って移送される。

先に論じた他の形態と比較する場合、主な差異は、触媒リターン・ラインならびに二次リアクターベッセル32の底部からリジェネレーターベッセル17に戻る関連するコントロールバルブおよび器具が存在しないことである。前記に簡単に論じたように、かかるプロセスの構成は、なお、効率的な触媒再生、ならびにリアクター32内の目的のより大きくおよび／またはより高密度のＺＳＭ−５またはＺＳＭ−１１触媒の蓄積および濃縮を提供する。高濃度のより大きくおよび／またはより高密度の触媒は、リターン・ライン37が除かれた場合でも二次リアクター32において良好な性能を生じ得ると予想される。リターン・ライン37の除去を含むこの設計は、また機械的複雑性と軽減し、設備および作動コストを減少する。

リターン・ライン37を含まない形態（図6）は、リフティング・ガスとして蒸気も含む。リアクター32の底部に触媒出口が存在しないため、触媒はリアクター32を埋め、幾つかの形態においては、触媒床レベルが観察されない。ベッセル32中の生成物ガスとともにリフティング・ガスは、両方の触媒を含む固形分を、パイプ45を通して固形分分離ベッセル47に持ち上げる。２種類の触媒粒子のサイズおよび／または密度における差により、大部分のＺＳＭ−５またはＺＳＭ−１１触媒粒子が固形分分離ベッセル47でＹ型またはＦＦＣ触媒から分離され、リターン・ライン49を介して移行されてリアクター32に戻る。大部分のＹ型またはＦＦＣ触媒粒子は、気固分離のためにストリッパー8戻される。図1と比較する場合、リターン・ライン37を含まないこの設計は、遙かに高濃度のより大きくおよび／またはより高密度の触媒につながり、リアクター32におけるより良好な性能を生じる。図示していないが、ベッセル32はベッセルに触媒の脱−蓄積させる底部フランジまたは出口を含んでいてもよい。必要に応じて、かかる出口は、ベッセル32内に蓄積し得るより大きくおよび／またはより重い触媒粒子を定期的に除去するためにも用いてもよい。

前記したように、本明細書の形態によるシステムは、粒子サイズおよび／または密度のような物理特性に基づいて２つの型の触媒を分離するように構成されたセパレーター47を含んでいてもよい。セパレーター47は、サイクロン・セパレーター、スクリーン・セパレーター、機械的シフター、重力チャンバー、遠心セパレーター、バッフルチャンバー、ルーバー・セパレーター、イン−ラインまたは空気式分級機、またはサイズおよび／または流体力学特性に基づいて粒子を効率的に分離するのに有用な他の型のセパレーターとしてもよい。

本明細書の形態において有用なセパレーターまたは分級機の例を図2−5に示す。幾つかの実施形態において、セパレーター47は図2に示すＵ字型慣性セパレーターとして、異なる粒子サイズおよび／または粒子密度を有する２種類の固形分粒子または触媒を分離する。セパレーターは、上部に入口70、Ｕ字型の他の末端にガス出口84、およびＵ字型セパレーターの基部に主固形分出口80を有するＵ字型に構築してもよい。

異なるサイズを有する固形分粒子または触媒の混合物72は、入口70を通してキャリアガスストリームに沿って導入し、１回未満のターンの慣性分離力を固形分に付して異なるサイズの固形分粒子を分離する。より大きなおよび／またはより高密度の固形分粒子78は、より軽くまたは小さな固形分粒子はガスストリームに沿って出口82に優先的に運搬されながら、セクション74／76においてU字型の基部に連結したスタンドパイプまたはディップレッグ80に優先的に下方にゆく。ここで小粒子およびガスの混合物84を回収してもよい。Ｕ字型セパレーターの基部の固形分出口80（スタンドパイプまたはディップレッグの入口は、より大きなおよび／またはより高密度の触媒粒子を流動させて第２リアクター32に戻すために用いる）は、正常な固形分／触媒フローを適応するのに十分に大きくするべきである。

下方スタンドパイプに入るおよび主ガスストリーム出口を出るガス流速を制御することによって、Ｕ字型慣性セパレーターの全体分離効率およびより小さくおよび／またはより低密度の粒子からより大きなおよび／またはより高密度の粒子を分離する選択性を操作してもよい。これはディップレッグを出るガスストリームのみが出てゆく固形分／触媒フローによって巻き込まれるものである完全密閉ディップレッグに拡大する。Ｕ字型慣性セパレーターは分離効率を操作する能力を提供するため、前記したようにシステムに蓄積する可能性を有する中間サイズの粒子は、ベッセル8における分離およびリジェネレーター24における再生のためのセパレーター47から回収した炭化水素生成物で定期的または連続して巻き込んでもよい。

幾つかの実施形態において、ガス・スパージャー75または余分の蒸気／不活性ガスは、スタンドパイプ入口の上部付近のような出口セクション80の上部近傍に提供してもよい。セパレーター内に提供されたさらなるリフティング・ガスは、より低密度でおよび／またはより小さい固形分粒子からのより大きなおよび／またはより高密度の固形分粒子の分離をさらに促進し得る。余分のガスはより軽質の固形分粒子をガス出口84に優先的に持ち上げ、より良好な固形分分級を生じるからである。

入口70のＵ字型セパレーター、出口82およびＵ字型セパレーター全体（エリア74、76を含む）の断面積を調整して装置内の表面ガス速度を操作し、分離効率および選択性を制御してもよい。幾つかの実施形態において、１またはそれを超えるセパレーターウォールは調整可能であり、または運動可能なバッフルはセパレーターの１またはそれを超えるセクション内に配置してもよく、それは分離効率および選択性を制御するために用いてもよい。幾つかの実施形態において、システムは出口82の下流に粒径アナライザーを含んでいてもよく、Ｕ字型セパレーターを通るフロー構造をリアル−タイムで調整して望ましい分離を行うことができる。

直列に連結したＵ字型慣性セパレーターまたはＵ字型慣性セパレーターおよびサイクロンの組合せの利用は、より小さくおよび／またはより低密度の粒子を上回る、より大きなおよび／またはより高密度の粒子の標的全体分離効率および標的選択性の同時の達成を許容する融通性を提供してもよい。

二次リアクター32は、米国特許第7,179,427号に記載されているようなモジュラー・グリッドのようなバッフルまたは構造化された内部構造物も備えてもよい。接触効率および生成物の選択性／収量を高める他の型の内部構造物も用いてもよい。内部構造物は、リアクターを横切る触媒分配を高め、フィード蒸気と触媒との接触を高めて、平均反応速度の増大につながり、触媒の全体活性を高め、および作動条件を最適化して軽質オレフィンの生成を増加する。

本明細書に開示する形態は、Ｙ型ゼオライトまたは従来のＦＦＣ触媒を使用し、重質炭化水素フィードの転化を最大化する。Ｙ型ゼオライトまたはＦＦＣ触媒は、向流リアクター中の軽質オレフィンの生成を高めるために用いられるＺＳＭ−５または同様の触媒よりも小さなおよび／または軽質の粒子サイズのものである。ＺＳＭ−５または同様の触媒は、混合したフローリアクターおよび固形分セパレーターの各々における触媒の型の分離を高めるために用いるＹ字型ゼオライトまたはＦＦＣ触媒よりもより大きな粒子サイズを有し、および／またはより高密度を有する。第２リアクター中の蒸気表面ガス速度は、それがＹ字型ゼオライトまたはＦＦＣ触媒および混合したフローリアクターの外側にＺＳＭ−５またはＺＳＭ−１１触媒の一部分の巻き込みを許容するように維持され、固形分セパレーターは単一の粒子最終速度における差またはＺＳＭ−５／ＺＳＭ−１１を分離し、それらを混合したフローリアクターに戻す最小流動化（minimum fluidization）／最小バブリング（minimum bubbling）速度における差を利用してもよい。このコンセプトは、２ステージＦＣＣシステムの削除を許容し、したがって単純化され効率的なプロセスを許容する。プロセスで用いる触媒は、米国特許第5043522号および米国特許第5846402号で言及されているような、Ｙ型ゼオライト／ＦＦＣ触媒およびＺＳＭ−５の組合せまたは他の同様の触媒のいずれかとしてもよい。

混合したフローリアクターからの両方の触媒の巻き込み、つづく分離、ならびに混合したフローリアクターにおけるＺＳＭ−５／ＺＳＭ−１１触媒の再利用および蓄積は、二次リアクターの表面ガス速度に対するいずれかの可能性のある制限を排除する。したがって、固形分分離ベッセルの使用は二次リアクターにおけるプロセス融通性を提供し、バブリング床方式のみに対して操作を制限するよりも、二次リアクターがバブリング床、乱流床、または高速流動化フロー方式で作動することを許容する。固形分分離ベッセルは、サイクロンまたは他のベッセルとすることができ、この固形分およびガスは脱ガス、慣性力および遠心力を通して、共通の入口に導入され、粒子はサイズおよび／または密度に基づいて分離され、より小さいＦＣＣ型粒子の大部分は蒸気出口に巻き込まれ、より大きくおよび／またはより高密度のＺＳＭ−５またはＺＳＭ−１１型粒子は高密度のフェーズスタンドパイプまたはディップレッグを介して二次リアクターベッセル32に戻される。

図2に関連して記載したＵ字型粒子セパレーターに加えて、図3〜5は本明細書の形態に使用する種々のさらなる粒子分離装置を図示する。図3に参照すると、サイズおよび／または密度に基づいて触媒または他の粒子を分離するバッフルチャンバー・セパレーター900は、水平導管のような入口910を含む。ついで、水平導管に含まれる蒸気および粒子は、バッフル914によって偏らされる前にチャンバー912に入る。チャンバー912は第１垂直出口916および第１水平出口918に連結する。バッフル914は、チャンバー912の中位、入口910の近傍、またはチャンバーの水平出口918の近傍に位置してもよい。バッフルは、バッフルを用いてより多いまたは少ない触媒粒子を偏らせるように角度を有し、または運動可能とし得、粒子の特定の混合物用に構成してもよい。

本明細書のプロセスは、バッフルチャンバー・セパレーター900を利用して、炭化水素反応流出物のような、キャリアガスに含まれるより小さくおよび／またはより低密度の粒子からより大きくおよび／またはより高密度の粒子を隔離する。バッフルチャンバー・セパレーター900は：キャリアガスおよび第１粒子型から第２粒子型の少なくとも一部分を分離し、第１垂直出口916を介して第２粒子型を回収し、および第１水平出口918を介してキャリアガスおよび第１粒子型を含む混合物を回収するように構成してもよい。セパレーターは、流動化ガスを導入する第１垂直出口の内部またはその近傍に配置されるディストリビューター（図示せず）も含むことができ、第２粒子型からの第１粒子型のさらなる分離を促進する。

図4に参照して、本明細書の形態により使用するルーバー・セパレーターを図示する。図示し説明している他のセパレーターと同様に、ルーバー・セパレーター1000は、サイズおよび／または密度に基づいて触媒または他の粒子を分離するために使用してもよい。ルーバー・セパレーター1000は、チャンバー1012に連結した水平入口1010を含み得、そこでチャンバーの１またはそれを超える水平側部1014はルーバーとして記載してもよい狭いスロット出口1016を備えている。ルーバーの数は、分離する目的の粒子混合物のような適用に依存して変化し得、ルーバーの角度はルーバー出口を通過し、離れる蒸気の量を制御するために調節可能である。チャンバー1012は、チャンバーの底部の第１垂直出口1014にも連結している。

本明細書に記載するプロセスは、ルーバー・セパレーター1000を利用して、炭化水素反応流出物のようなキャリアガスに含まれるより小さくおよび／またはより低密度の粒子からより大きくおよび／またはより高密度の粒子を隔離してもよい。ルーバー・セパレーター1000は：キャリアガスおよび第１粒子型から第２粒子型の少なくとも一部分を分離し、第１垂直出口1014を介して第２粒子型を回収し、およびルーバー出口1016を介してキャリアガスおよび第１粒子型を回収するように構成してもよい。セパレーターは、流動化ガスを導入するための第１垂直出口の内部または近傍に配置されたディストリビューター（図示せず）も含み得、第２粒子型からの第１粒子型のさらなる分離を促進する。

図5に参照して、本明細書の形態により使用する慣性セパレーター1100を図示する。図示し説明している他のセパレーターと同様に、慣性セパレーター1100は、サイズおよび／または密度に基づいて触媒または他の粒子を分離するために用いてもよい。セパレーターはチャンバー1112の上部に入口1110を含み、それはチャンバー1112の中に延びている。幾つかの実施形態において、チャンバー1112内の入口1110の高さまたは配置は調節可能としてもよい。セパレーターは、１〜８の側部出口、および垂直出口1118のような、１またはそれを超える側部出口1114、1116も含んでいてもよい。セパレーターは、流動化ガスを導入するための垂直出口1118の内部または近傍に配置されたディストリビューター（図示せず）も含んでいてもよい。

異なるサイズを有する固形分粒子または触媒の混合物は、入口1110を通してキャリアガスストリームと一緒に導入される。混合物1172中のガスは、圧力差に基づいて出口1114、1116に向けて優先的に指向され、慣性分離力はチャンバー1112内の拡大した入口1110から粒子およびキャリアガスを曲げて出口1114、1116に向けて流動させることによって固形分に適用され、慣性力は異なるサイズ／密度の粒子を分離する。より大きなおよび／またはより重い固形分粒子1174は、セクション1118中をセパレーターの基部に連結したスタンドパイプまたはディップレッグ（図示せず）に下方に優先的に移動する。一方、より軽くまたは小さな固形分粒子1176は、ガスストリームと一緒に出口1114、1116に優先的に運ばれ、そこで小さな粒子およびガスの混合物を回収してもよい。

本明細書に記載するセパレーターの各々において、下方スタンドパイプ／分離チャンバーに入り、主ガスストリーム出口を出るガス流速を制御することによって、セパレーターの全分離効率ならびにより軽くまたは小さな粒子からより重くおよび／またはより大きな粒子を分離する選択性を操作することができる。このことは、完全密封型ディップレッグにも拡大され、そこではディップレッグを出るガスストリームのみが、出る固形分／触媒フローによって巻き込まれるものである。

幾つかの実施形態において、ガス・スパージャーまたは余分の蒸気／不活性ガスは、スタンドパイプ入口の上部付近のような、重質／高密度粒子出口セクションの上部近傍に提供してもよい。セパレーター内に提供されたさらなるリフティング・ガスは、余分なガスはより軽い固形分粒子をガス出口に優先的に上昇して、より良好な固形分分級を生じ得るため、より軽くまたは小さな固形分粒子からより重くおよび／またはより大きな固形分粒子の分離をさらに促進し得る。

本明細書に記載する粒子セパレーターは、ベッセルの外部または内部に配置してもよい。さらに、幾つかの実施形態において、粒子セパレーターの大きく／高密度の粒子の出口は、外部ベッセルに流動連結して、例えば、目的の触媒バランスを維持するように、選択的再利用または分離した粒子の目的のリアクターへのフィードを提供してもよい。

本明細書に開示する形態は、前記したプロセスによって、二次リアクター（ベッセル32）中の目的の触媒の濃度を著しく増大し、その結果として軽質オレフィン収量を増加する。また、このプロセスは、ＦＦＣ触媒の取り出しおよび追加でＺＳＭ−５およびZSM5−11の取り出しおよび追加を分離するプロセスとしても作用する。要約すると、この開示に示すＦＣＣプロセスは、目的のＺＳＭ−５またはＺＳＭ−１１触媒添加剤リッチな環境を二次リアクター32中に創造し、これは一次リアクターに由来するもののような軽質ナフサ生成物を優先的に転化して、軽質オレフィン収量を改善し得る。また、同時に、一次リアクターまたはライザーに最適な作業条件を適用することによって、中間留分収量を最大化する。

本明細書に開示する形態のもう１つの利益は、統合した２−リアクター機構が他に類をみないC₄／ナフサ接触分解プロセスにおける熱バランスの制限を克服することである。二次（混合したフロー）リアクターは、触媒リジェネレーターとの統合に起因してヒートシンクとして作用し、残留物原料油をプロセスする間の触媒クーラーの要件を最小限化する。

二次リアクターからの生成物蒸気は、第１ステージリアクター／結合解除ベッセルまたは反応停止装置に輸送され、そこで、これらの蒸気は第１ステージからの生成物またはLCOまたは蒸気のような外部クエンチ媒体と混合およびクエンチされ、望ましくない熱分解反応を最小限に留める。あるいは、二次リアクター／固形分セパレーターの生成物出口経路を用いて、さらなる量の重質フィードまたは第１ステージリアクター（ライザー・リアクター）からのフィードの別経路部分を導入することもできる。これは、２の目的を供する：（1）固形分セパレーター蒸気出口経路中の触媒は、優勢的には、これらの重質のフィード分子を中間留分に分解することに好まれるＹ型ゼオライト／従来のＦＦＣ触媒であり、および（2）かかる分解反応は出て行く生成物蒸気の温度および滞留時間を減少することを助ける吸熱性である。

本明細書に開示する形態において、存在するＦＣＣユニットは、前記した二次リアクターに追加導入してもよい。例えば、適当なサイズにしたリアクターは、存在する触媒再生ベッセルに流動連結して、触媒フィードを提供し、混合したフローベッセルから戻し、存在する開放ベッセルに流動連結して、炭化水素生成物および触媒を分離してもよい。他の形態において、混合したフローリアクターは、ガソリンモード、軽質オレフィンモード、またはディーゼルモードで作動することを目的とするグラス−ルートＦＣＣユニットに添加してもよい。

図1および6に関して前記したリアクターシステムは、主として、軽質オレフィン生成、ならびにシステムの反応性および選択性を高める混合触媒システムにおける触媒の有利な濃度に関する。かかるリアクターシステムは、触媒のうちの１つの濃縮が有利になり得る他の混合触媒システムにも使用してもよい。

例えば、幾つかの実施形態において、反応システムはガソリン脱硫にも使用し得、そこでは触媒混合物は、ゼオライトＹのようなより小さくおよび／またはより低密度のＦＦＣ触媒、ならびにガソリン脱硫添加剤のようなより大きくおよび／またはより高密度の触媒を含んでいてもよい。かかるプロセスは、図7に関連して記載する。

ここで図7に参照して、本明細書に開示する形態による炭化水素を分解および脱硫するシステムの単純化したプロセスフロー図を図示する。システムは、石油供給原料または他の炭化水素ストリームからのプロピレンおよびエチレンのようなオレフィンを生成する２−リアクター構成を含む。第１リアクター3は、例えばより重質の炭化水素フィードを分解するためのライザー・リアクターとしてもよい。第２リアクター32は、バフルまたは内部構造物を備え得る流動床リアクターである。第１リアクター3からのオレフィンおよび／もしくは軽質ナフサ生成物または外部供給源からの同様のフィードストリームを含む分解した炭化水素生成物は、第２リアクター32においてプロセスして、第２リアクターにおいてプロセスした炭化水素の全硫黄含量を減少するような、生成物の品質を高める。

重質石油残留物フィードは、第１リアクター3の底部付近に位置する１またはそれを超えるフィードインジェクタ2を通して注入する。重質石油フィードは、Ｊ−ベンド1を通して導入される高温の再生した触媒と接触する。第１リアクター3に供給された触媒は、Ｙ型ゼオライト系触媒のようなより重質の炭化水素を分解するのに選択的な第１触媒、および他の触媒と組合せて使用することもできるナフサレンジの炭化水素の脱硫に選択的な第２触媒の触媒混合物である。第１および第２触媒は、粒子サイズおよび密度の１つまたは両方が異なっていてもよい。

フィードの蒸発および／またはフィードの温度を500℃〜約700℃のような目的のリアクター温度まで上昇するのにおよび吸熱的な熱（反応の熱）に必要な熱は、リジェネレーター17から生じる高温の再生した触媒によって提供してもよい。

分解反応の大部分が完了した後に、生成物、未転化フィード蒸気、および使用済み触媒の混合物は、サイクロン収納ベッセル8に収容された２ステージサイクロンシステムに流動する。２−ステージサイクロンシステムには、蒸気から使用済み触媒を分離するための主サイクロン4が含まれる。使用済み触媒は、主サイクロンディップレッグ5を通してストリッパー9に排出される。主サイクロン4からの分離された蒸気に巻き込まれた微細な触媒粒子ならびにフローライン36aおよび単一ステージサイクロン36cを介して第２リアクター32から導入された生成物蒸気は、第２ステージサイクロン6で分離される。収集した触媒混合物は、ディップレッグ7を介してストリッパー9に排出される。第２ステージサイクロン6からの蒸気は、プレナム11に連結されていてもよい二次サイクロン出口12bを通して廃棄され、ついで目的のオレフィンを含む生成物を回収するために精留塔／ガスプラント410に経路される。必要ならば、生成物蒸気は、クエンチ媒体としてディストリビューターライン12aを介してライト・サイクル・オイル（LCO）または蒸気を導入することによってさらに冷却する。

精留塔410は、例えば、ＦＣＣプラントの主精留塔とすることができ、数ある種々の炭化水素カット（cuts）の中でも、軽質オレフィン−含有画分412、ナフサ画分414、および重質画分416を含む種々の炭化水素画分を生成してもよい。精留塔／ガスプラント410に経路された生成物は、脱硫の間に生成されてもよい硫化水素のような他の軽質ガス；セパレーター、アブソーバ、を含み得、または他のユニット作動も含まれてもよい。かかる不純物は主精留塔／ガスプラントの上流で分離することが望まれる。

ディップレッグ5、7を介して回収された使用済み触媒は、ストリッパー床9でストリッピングを受けて、蒸気ディストリビューター10を通してストリッパー9の底部に導入した、蒸気の向流接触によって侵入型蒸気（触媒粒子間に捕捉された炭化水素蒸気）を除去する。ついで、使用済み触媒は、使用済み触媒スタンドパイプ13aおよびリフト・ライン15を介してリジェネレーター17に移送される。使用済み触媒スタンドパイプ13aに位置する使用済み触媒スライドバルブl3bは、ストリッパー9からリジェネレーター17への触媒フローを制御するために用いる。小さな部分の燃焼空気または窒素は、ディストリビューター14を通して導入して、使用済み触媒のスムースな移行を助けることができる。

コーク化したまたは使用済みの触媒は、高密度のリジェネレーター床24の中央の使用済み触媒ディストリビューター16を通して排出される。燃焼空気は、リジェネレーター床24の底部に位置する空気ディストリビューター18によって導入される。ついで、触媒に堆積したコークは、燃焼空気との反応を介してリジェネレーター17で焼き尽くす。廃棄ガスと一緒に巻き込まれた触媒微粒子は第１ステージサイクロン19および第２ステージサイクロン21で収集され、各々のディップレッグ20、22を通して再生触媒床に排出される。第２ステージサイクロン21の出口から回収した排気ガスは、下流の廃熱回収および／または電力回収のために、リジェネレータープレナム23を介して排気ガスライン50に向けられる。

再生した触媒混合物の第１部分は、Ｊ−ベンド1と流動連通する再生した触媒スタンドパイプ27を介して取り出す。リジェネレーター17からリアクター3への触媒フローは、再生した触媒スタンドパイプ27に位置するスライドバルブ28によって調整してもよい。スライドバルブ28の開口部は、リアクター3中の目的の上部温度を維持するために触媒フローを制御するために調整する。

リフト蒸気に加えて、供給は、C₄オレフィンおよびナフサのようなフィードストリームまたはリフト媒体のような同様の外部ストリームをＹ−セクションに位置するガス・ディストリビューターを介してＪ−ベンド1に注入して、Ｊ−ベンド1からリアクター3への再生した触媒のスムースな移行を可能とする。Ｊ−ベンド1は、C₄オレフィンおよびナフサストリームをかかる反応に好ましい条件で軽質オレフィンに分解するための高密度の床リアクターとしても作用する。

再生した触媒混合物の第２部分は、スタンドパイプ30を通して第２リアクター32に取り出す。バルブ31は、蒸気出口温度設定に基づいてリジェネレーター17から第２リアクター32の触媒フローを制御するために用いてもよい。ナフサストリームのような１またはそれを超える炭化水素画分は、液相または気相のいずれかで、１またはそれを超えるフィード・ディストリビューター34（34a、34b）を通して触媒床の底部セクションに注入する。幾つかの実施形態において、ナフサフィードは、精留塔410からのナフサ414の一部または全部を含んでいてもよい。第２リアクター32は、混合フロー様式で作動し、ここで再生した触媒の一部分は下方に（リアクター床の上部から底部に）流動し、および／またはベッセル32内を循環し、再生した触媒混合物およびフィード炭化水素ストリームの一部分は、上方（リアクター床の底部から上部に、より小さい／より小さい密度の粒子は流出物炭化水素と一緒にリアクターの上部に運搬される）に流動する。

第２リアクター32は、触媒およびフィード分子の密接な接触および混合を助けるバッフルまたは構造化された内部構造物（図示せず）を備えてもよい。これらの内部構造物は、チャンネリング、泡成長および／または合体を最小限に留める助けてもよい。第２リアクター32は全長に沿って異なるセクションで拡大して、セクション内の一定または目的の表面ガス速度を維持してもよい。

反応が完了した後に、触媒は第２リアクター32の最低部にストリップして、ディストリビューター35を通して導入された剥離媒体として蒸気を用いて、巻き込まれた炭化水素フィード／生成物を分離する。ついで、リアクター32の底部に回収された使用済み触媒は、触媒取り出しライン418を通して取り出してもよい。あるいは、リアクター32の底部に回収された使用済み触媒は、図1に関して前記したようにリジェネレーター17に移行してもよい（使用済み触媒ディストリビューター41を通ってスタンドパイプ37およびリフト・ライン40を介して、そこで燃焼空気または窒素はディストリビューター39を通して導入して触媒のリジェネレーター17へスムースに移行させてもよい）。バルブ（図示せず）を用いて、第２リアクター32からの触媒フローを制御してもよい。

前記したように、第２リアクター32は、より小さい密度でおよび／またはより小さいＹ型ゼオライトまたはＦＦＣ触媒ならびにより大きくおよび／またはより高密度の脱硫触媒のような、粒子サイズおよび／または密度の１つまたは両方において異なっていてもよい２の異なる触媒を利用してもよい。第２リアクター32中の表面ガス速度は、より軽質で、より小さい触媒ならびにより大きくおよび／またはより高密度の触媒の一部分の実質的に全てまたは大部分が流出物フローライン45を介して回収された炭化水素生成物および蒸気と一緒にリアクターの外に運ばれるように維持する。より大きくおよび／またはより高密度の触媒の一部分は、リアクター32の内部に保持して、前記したようにリアクターのより低い部分に向けて高密度の床を形成する。

したがって、フローライン45を介して回収したリアクター32からの流出物は、リアクター32に導入された、より軽いおよび／またはより小さい触媒の実質的に全部ならびにより重くおよび／またはより大きな触媒の一部を含む、脱硫した炭化水素生成物、未反応の炭化水素供給原料、蒸気（剥離媒体）、および触媒混合物を含んでいてもよい。ついで、流出物はフローライン45を介して固形分セパレーター47に運搬してもよい。セパレーター47は、物理特性、すなわち粒子サイズおよび／または密度に基づいて２の型の触媒を分離するように構成されたセパレーターとし得る。例えば、セパレーター47は、慣性力または遠心力における差を使用して、より大きくおよび／またはより重い触媒からより小さくおよび／またはより軽い触媒を分離してもよい。固形分分離ベッセル47は、第２リアクター32への外部ベッセルであり、物理特性に基づいて２の型の触媒の分離を高める流体力学特性で作動する。

ついで、セパレーター47における分離の後、より小さくおよび／またはより軽い触媒（Ｙ型ゼオライト／ＦＣＣ触媒）は、出口経路36aを介して、セパレーター47から、ライザー・リアクターサイクロンおよび／または反応停止システムを収容する共通のディスエンゲイジャーまたは収納ベッセル8に輸送される。より大きくおよび／またはより重い脱硫触媒は、ディストリビューター34a／bを通して導入された炭化水素フィードとの連続した反応のために、フローライン49を介して混合したフローリアクター32に戻り得る。

より軽く／より小さい触媒の実質的に全部ならびにより重くおよび／またはより大きな触媒の一部の巻き込み、つづく分離、およびより重くおよび／またはより大きな触媒のリアクター32への再利用は、リアクター32におけるより大きくおよび／またはより重い脱硫触媒の著しい蓄積を許容し得る。この触媒はナフサレンジの炭化水素の脱硫により選択的であるため、より大きくおよび／またはより重い触媒の蓄積は、選択性および収量の利点を提供し得る。さらに、両方の型の触媒を巻き込む流動化フロー様式におけるリアクターの作動は、前記で論じたように、リアクターの改善された作動性および操作における融通性を提供し得る。

重質減圧軽油または重質残留物床のような炭化水素床、ライト・サイクル・オイル（LCO）、または蒸気は、ディストリビューター36bを通して、出口経路36a中のクエンチ媒体として注入し得る。かかるクエンチ媒体の流速は、収納ベッセル8に入るストリームの温度を設定することによって制御し得る。ディストリビューター36bを通って供給されたものを含む、第２リアクター32からの全ての蒸気は、単一ステージサイクロン36cを通して収納ベッセル8の希釈相に排出される。クエンチ媒体として炭化水素フィードを用いることが好ましい。それは第２リアクター32からの生成物を冷却することと中間留分の生成を高めることの二重の目的を供するためである。

ライザー・リアクターのような第１ステージリアクター3は、上部セクションにおいて、高速流動化フロー方式（例えば、底部セクションで約3〜約10m／sのガス表面速度）および空気式輸送様式（例えば、約10〜約20m／sの範囲の）で作動し得る。

第２リアクター32におけるWHSVは、典型的に約0.5h⁻¹〜約50h⁻¹の範囲であり；蒸気および触媒滞留時間は約2〜約20秒で変動し得る。必要に応じて、メイクアップ触媒は、１またはそれを超えるフローライン42、43を介して導入し得る。例えば、新鮮なまたはメイクアップＦＣＣもしくはＹ型ゼオライト触媒またはこれら２つの混合物は、フローライン42を介してリジェネレーター17に導入し得、新鮮なおよびメイクアップガソリン脱硫添加剤は、フローライン43を介して第２リアクター32に導入し得る。全システム触媒蓄積は、リジェネレーター24から、例えば、および／またはリアクター32から混合した触媒を取り出すことによって維持し得る。触媒蓄積およびリアクター32内の好ましい触媒の蓄積は、前記したように制御してもよい。加えて、幾つかの実施形態において、触媒ホッパー26は、前記したように、触媒取り出しライン25、圧力平衡化ライン29、およびスタンドパイプ27と結合して使用してもよい。

同様にして、図７のリアクターシステムは、重原油またはバージン粗製油を含む重質炭化水素供給原料の有利なプロセシングに使用してもよい。かかる実施形態において、混合触媒システムは、例えば、ゼオライト−Ｙのようなより小さくおよび／またはより低密度のＦＦＣ触媒、およびより大きくおよび／またはより高密度の重油処理添加剤を含んでいてもよい。例えば、重油処理添加剤は、数ある中でも、アクティブマトリクス触媒、金属捕捉添加剤、粗い（coarse）および／または稠密な（dense）Ecat（平衡触媒）、マトリクスまたはバインダ型触媒（カオリンまたはサンド（sand）など）または高いマトリクス／ゼオライト比のＦＦＣ触媒のうちの１つとしてもよい。重油処理添加剤は、重質の炭化水素の分解に対して最小限の触媒活性を有し得、熱分解反応を起こすのに必要な表面積を単純に供給し得る。重質炭化水素フィードは、ディストリビューター43a／bを介してリアクター32に導入し得、システムは前記したように作動して、重質炭化水素供給原料の処理を高めることができる。

重質炭化水素処理条件下で作動する場合の第２リアクター32中のWHSVは、典型的には0.1〜100hr−1の範囲であり；蒸気および粒子の滞留時間は、1〜400秒で変化し得る。必要に応じて、メイクアップ粒子は１またはそれを超えるライン42、43を介して導入し得；ライン42を介してＦＣＣまたはＹ型触媒をリジェネレーター17に、およびライン43を介して重油処理剤を第２リアクター32に添加することが有利になり得る。全システム活性は、第２リアクター32からおよびリジェネレーター24からライン418を介して粒子を取り出すことによって維持する。第２リアクター32における固形分蓄積および好ましい重油処理添加剤の蓄積は、ライン43を通した添加およびライン418を通した取り出しによって制御し得る。第２リアクター32における温度の操作は、バルブ31を介してリジェネレーター17ライン30からの触媒を用いて制御することができ、400〜700℃の範囲とし得る。幾つかの実施形態において、第２リアクター32の生成物は、実質的に主ライザー・リアクター3用のフィードとし得る。加えて、幾つかの実施形態において、前記したように、触媒ホッパー26は、触媒取り出しライン25、圧力平衡化ライン29、およびスタンドパイプ27と結合して使用し得る。

一般的に、図1、6および7に図示するプロセスフロー図は、触媒／粒子分離技術を用いて、二次ベッセル中のさらなるまたは再利用炭化水素供給原料をプロセスする。システムを通して循環する触媒混合物は、分解、脱硫、脱金属、脱窒素ほかのような特定の反応に選択的な触媒を含み得、この場合の混合物の触媒は、前記したように、目的の触媒が二次リアクターに濃縮し得るように異なる物理特性を有するように選択されるものである。再生した触媒は、（適用に依存して）高速流動化、バブリング、または乱流床作動で作動し得る二次リアクター／ベッセルに供給される。二次リアクター／ベッセルの流出物はセパレーター47にゆき、そこで一次触媒および二次触媒がサイズおよび／または密度に基づいて分離され、二次触媒に富むセパレーター底部は、二次リアクター／ベッセルに戻されて再生利用される。二次リアクター／ベッセルは、最適の触媒取り出しを有し、これは適用に依存して有利になり得、ならびに適用に依存して異なる炭化水素フィードとし得る。二次触媒の濃縮は、全反応システムの操作性、融通性および選択性を高め得る。

図2に関して前記したセパレーター47を用いて、混合型触媒炭化水素処理システムの生産性および融通性を高め得、ここでセパレーター47はシステム内の他の有利な場所に位置し得る。かかるプロセスおよびシステムは図8〜11に関して以下にさらに記載するが、同じ数字は同じ部分を表す。

ここで図8Aを参照して、本明細書に開示する形態により炭化水素を転化し、オレフィンを生成するシステムの単純化したプロセスフロー図を図示し、ここで同じ数字は同じ部分を表す。図8Aのプロセススキームは、触媒取り出しライン30およびバルブ31を介してＦＣＣリジェネレーターから再生した触媒を供給する触媒保持ベッセル510を追加している。保持ベッセル510は、例えばフローライン516を介して導入する空気、窒素または蒸気のような流動化媒体で流動化し得る。保持ベッセル流出物45は、セパレーター47に送られ、そこで触媒の混合物は分離される。より大きくおよび／またはより重い触媒に富むセパレーター底部49は、触媒を保持ベッセル510に戻して再生利用し、ここでより大きくおよび／またはより高密度の触媒の濃縮が構築される。セパレーター510からの残存ストリーム514は、この実施形態においては開放ベッセル8に戻される。保持ベッセルの底部512は、二次リアクター／ベッセル32への触媒のフィードを制御し得るスライドバルブ（図示せず）に結合し得、それは図1、6および7に関して前記したのと同様のプロセスで作動し得る。有利には、ベッセル510に濃縮された触媒は、炭化水素で飽和されず、二次リアクター／ベッセル32における触媒との低い接触回数を許容し得る。

図8Bは、フローライン514を介してセパレーター47から回収した触媒を、開放ベッセル8に送るのとは反対に、触媒リジェネレーター17に戻すことを除いて、図8Aのものに類似するシステムを図示する。フローライン514中の触媒を送るベッセルは、フローライン516を介して導入する流動ガスの型ならびにフローライン50および12bを介して、各々リジェネレーター17またはベッセル8のいずれかからのフローを受けるシステムの能力に依存し得る。流動ガスが蒸気である場合、例えば、フローライン514中の触媒はベッセル8に優先的に送られ；ここに流動ガスは空気または窒素であり、例えば、フローライン514中の触媒はリジェネレーター17に優先的に送られる。

図8Aおよび8Bは、リジェネレーター17または開放ベッセル8に送る場合のフローライン514を介して回収されるより小さい粒子、および二次リアクター32に送る場合のフローライン512を介して回収されるより大きくおよび／またはより重い粒子を図示する。本明細書の形態は、セパレーター47およびフローライン514を介して回収されたより小さくおよび／またはより軽い粒子を、より大きくおよび／またはより重い粒子をリジェネレーター17またはストリッパー9に再循環しながら二次リアクター32に送ることも想定している。

図8Aおよび8Bは、さらに、二次リアクターで使用する大きな粒子を蓄積／濃縮するベッセル510を有するシステムを図示する。単一−パスの分離が十分となり得る場合、同じ番号は同じ部分を表す図9Aおよび9Bに図示するように、収納ベッセル510はシステムから除去してもよい。これらの実施形態において、触媒混合物は、ディップレッグ30を介して触媒リジェネレーター17からセパレーター47に直接的に供給する。慣性分離に十分な流速で供される空気または他の流動ガスは、フローライン610を介して供給し得る。より小さく／より軽い粒子は、フローライン612を介して回収し得、より大きくおよび／またはより重い粒子は、フローライン614を介して回収し得る。図9Aは二次リアクター32に送られるより大きくおよび／またはより重い粒子を図示し、一方、図9Bは二次リアクター32に送られるより小さくおよび／またはより軽い粒子を図示する。

図9Aおよび9Bは、リジェネレーター17への粒子部分のリターンを図示する。図8Aおよび8Bに関して前記と同様に、リアクター32に供給されない粒子はリジェネレーター17または開放ベッセル8のいずれかに戻すことができ、それは流動化媒体および／または下流プロセシング性能に依存し得る。

図9Aおよび9Bに図示するプロセス機構は、濃度を増大する再循環を取り込むバージョンとは反対のセパレーターの単一パスバージョンを用いている。この機構においては、再生した触媒はセパレーターに指向され、そこでセパレーターの底部またはオーバーヘッドのいずれかを二次リアクターに指向し得る。底部を指向する場合、触媒はより大きくおよび／またはより高密度の粒子に基づいて富む。セパレーターのオーバーヘッドを二次リアクターに指向する場合、触媒はより小さくおよび／またはより低密度の粒子に富む。この機構は二次リアクターが存在せず、かつセパレーターがリジェネレーターおよび主ライザー・リアクターの間にあるように整列することもでき、以下の図11のプロセスに記載するのと同様に触媒を濃縮する。

図8A／Bの実施形態は、二次リアクターから再循環触媒を分離し、二次リアクターにおける目的の触媒のより高い濃度を達成するが、さらなる設備費用が必要である。6A／Bの実施形態も、二次リアクターから再循環触媒を分離して、図7のフロー機構と比較して目的の触媒の濃度の適当な増加を達成するが、例えば、図9A／Bの実施形態よりも少ない設備費用である。

ここで図10に参照して、本明細書に開示する形態により炭化水素をプロセシングするシステムの単純化したプロセスフロー図を図示し、ここでは同じ数字は同じ部分を表す。このプロセス機構は二次リアクターを除去し、一次ライザー3からの流出物を受けるセパレーター47を有する。混合した触媒を含むライザー流出物は、セパレーター47に指向することができ、そこでセパレーター底部710からライザー3に再循環され、それによってライザー・リアクター3におけるより大きくおよび／またはより重い触媒の濃度を富ませる。セパレーター47のオーバーヘッド712はストリッパーベッセル8に続き、そこで炭化水素生成物は残存する触媒から分離される。この構成は、使用済み触媒をライザー3に再循環するプロセスとして、分級度（degree of classification）を有しない触媒混合物と一緒に使用してもよい。

富んだ触媒画分710は、（図示するように）スタンドパイプ27から再生した触媒フィード入口の上流または下流でライザー3に導入してもよく、幾つかの形態において、ライザー・リアクター3の長さに沿って１またはそれを超える点で導入してもよい。入口のポイントは、二次炭化水素フィード、再循環触媒710の温度、およびライザー・リアクター3において炭化水素を有利にプロセシングするのに用いてもよい他の変数に基づいてもよい。

開放ベッセル8／ストリッパー9から回収した炭化水素生成物は、記載したように、１またはそれを超える炭化水素画分722、724、726、728、730の分離および回収のために精留塔／ガスプラント720に送ってもよい。本明細書の形態における精留塔／ガスプラントからの１またはそれを超える回収した炭化水素画分は、さらなるプロセシングのためにライザー・リアクター3または二次リアクター32に再循環してもよい。

図11に参照して、本明細書に開示する形態による炭化水素をプロセシングするシステムの単純化したプロセスフロー図を図示し、ここで同じ数字は同じ部分を表す。このプロセス機構においては、リジェネレーター触媒ホッパー26はライザー・リアクター3に流動連結している。より小さくおよび／またはより低密度の触媒ならびにより大きくおよび／またはより高密度の触媒を含む再生した混合した触媒は、リジェネレーター17からレゲン（regen）触媒ホッパー26に流動する。ホッパー26は、ディストリビューター810によって提供される蒸気および／または空気を用いて流動化する。ホッパーの塔頂流出物816はセパレーター47に流動する。先に記載した分離装置であるセパレーター47においては、触媒は分離し、より大きくおよび／またはより高密度の触媒に富む底部814は、空気で流動化する場合などはレゲン触媒ホッパー26に戻し、蒸気で流動化する場合などは開放ベッセル8に供給し得る。これは、レゲン触媒ホッパー26中のより大きくおよび／またはより高密度の触媒の濃度を増大させる。セパレーター47のオーバーヘッド812は、リジェネレーターまたはストリッパーベッセルのいずれかに指向してもよい。リジェネレーター触媒ホッパーの底部27は、より大きくおよび／またはより高密度の触媒に富むフローをライザー3に制御するスライドバルブ28を有する取り出しを有する。このようにして、ライザー3はシステムの蓄積よりも有効に高い濃度の触媒で作動し、触媒の特性に基づいて優先的に生成物を作り出す。

図11に関して前記したレゲン触媒ホッパーにおける触媒の濃縮は、間欠的に行ってもよい。システムは、触媒をセパレーター47に巻き込ませるためのホッパー26における十分な流動化なしに、ライザー、ストリッパー、およびリジェネレーターを通して触媒混合物を循環してもよい。目的の生成物混合物、炭化水素フィード、または他の要因に変化が存在しない場合、より高い濃度の触媒混合物中の特定の触媒で作動するのが有利であり得る場合、レゲンホッパー26中の触媒は、セパレーター47を用いて流動化および分離してもよい。再度、要素が変化する場合、触媒ホッパーの流動化は停止してもよい。このように、生成物およびフィードに関するシステムの融通性を高めてもよい。

図10および11は単一のライザーで図示するが、固形分分離装置を用いて、複数ライザーシステムの性能を高めてもよい。例えば、２−ライザーシステムは、ライザー中の１つの触媒の濃縮から恩恵を受けてもよく、これは第２ライザーよりも異なるフィードをプロセシングしてもよよい。

本明細書の形態は、種々の型の触媒または粒子を用いて目的の反応を行ってもよく、ここで共通のリジェネレーターを用いて触媒の混合物を再生し、セパレーターは有利に位置して、触媒の混合物に含まれる特定の触媒で１またはそれを超えるリアクターを富ませてもよい。本明細書の形態を用いて、ユニット作動を改善し、かつ軽質オレフィン生成、ガソリン脱硫および重油プロセシングを含む適用のような反応システムの選択性および融通性を高めてもよい。

軽質オレフィン生成は、前記したように、ライザーへの、種々の軽質、中質、および重質の炭化水素フィードを含んでもよい。第２リアクター32へのフィードは、数あるフィードの中でも、直流ナフサまたは再利用キャット（cat）ナフサのようなナフサを含んでもよい。軽質オレフィン生成のための触媒混合物は、数ある組合せの中でも、ＦＦＣ触媒（例えば、ゼオライトＹ）のようなより小さくおよび／またはより低密度の触媒、およびＺＳＭ−５またはＺＳＭ−１１のようなより重くおよび／またはより高密度の触媒を含んでもよい。他の分解触媒は、数ある中でも、米国特許第7,375,257号、第7,314,963号、第7,268,265号、第7,087,155号、第6,358,486号、第6,930,219号、第6,809,055号、第5,972,205号、第5,702,589号、第5,637,207号、第5,534,135号および第5,314,610号に開示されているような、炭化水素の分解するために種々の触媒を用いてもよい。

ガソリン脱硫に向けて指向される実施形態は、前記したような、ライザーへの、種々の軽質、中質および重質の炭化水素フィードが含んでもよい。第２リアクター32へのフィードは、数あるフィードの中でも、直流ナフサまたは再循環catナフサのようなナフサを含んでもよい。軽質オレフィン生成の触媒混合物は、種々の金属促進を有するMgO／Al₂O₃のような脱硫機能性を有する、ＦＦＣ触媒（例えば、ゼオライトＹ）のような、より小さくおよび／またはより低密度の触媒およびより大きくおよび／またはより高密度の触媒を含んでもよい。他の脱硫触媒は、数ある中でも、米国特許第5,482,617号、米国特許第6,482,315号、米国特許第6,852,214号、米国特許第7,347,929号に開示されているように用いてもよい。幾つかの実施形態において、触媒混合物は、数ある中でも米国特許第5376608号に開示されているもののような脱硫活性を有する分解触媒組成物を含んでもよい。

重油処理に向けて指向された実施形態は、前記したように、ライザーへの種々の軽質、中質、および重質炭化水素フィードを含んでもよい。第２リアクター32へのフィードは、沸点または約340℃を超える範囲の沸点を有する炭化水素または炭化水素混合物を含んでもよい。本明細書に開示するプロセスと一緒に用いてもよい炭化水素供給原料は、種々の炭化水素、ならびに石油常圧（atmospheric）残油または石油減圧（vacuum）残油、脱硫油、デアスファルター・ピッチ（deasphalter pitch）、水熱分解常圧または減圧塔底部（hydrocracked atmospheric tower or vacuum tower bottoms）、直流減圧軽油、水熱分解減圧軽油、流体接触分解（ＦＣＣ）スラリー油、沸騰床水熱分解プロセス由来の減圧軽油、シェール由来油、コール由来油、オイルサンド・ビチューメン（tar sands bitumen）、トール油、バイオ由来粗製油、ブラックオイル、ならびに他の同様の炭化水素ストリーム、またはそれらの組合せのような他の炭化水素ストリームを含んでもよく、それらの各々は、直流（straight run）、プロセス由来、水熱分解、部分脱硫、および／または部分脱金属（demetallized）ストリームであってもよい。幾つかの実施形態において、残余の炭化水素画分は、少なくとも480℃、少なくとも524℃、または少なくとも565℃の通常沸点を有する炭化水素を含んでいてもよい。重質炭化水素プロセシング用の触媒混合物は、ＦＦＣ触媒（例えば、ゼオライトＹ）のようなより小さくおよび／またはより低密度の触媒、および、アクティブマトリクス触媒、金属捕捉触媒、粗い／稠密なEcat（平衡触媒）、マトリクスまたはバインダ型触媒（カオリンまたはサンド（sand）など）または高マトリクス／ゼオライトＦＦＣ触媒のようなより大きくおよび／またはより高密度の触媒を含んでいてもよい。例えば、数ある中でも、米国特許第5160601号、米国特許第5071806号、米国特許第5001097号、米国特許第4624773号、米国特許第4536281号、米国特許第4431749号、米国特許第6656347号、米国特許第6916757号、米国特許第6943132号、および米国特許第7591939号に開示されている１またはそれを超えるもののような、他の分解触媒を用いてもよい。

本明細書に記載するシステムは、、粗製油またはビチューメン粗製油粗製油もしくはオイルサンドから回収されたビチューメンのような重原油またはバージン粗製油の前処理に用いてもよい。例えば、数ある中でも、図1または9中のもののようなリアクター32は、下流操作で処理した重原油のさらなる処理の前にビチューメンを前処理するために用いてもよく、それは下流分離システムにおける分離ならびにリアクター3におけるさらなる転化用の１またはそれを超える画分の再循環を含んでいてもよい。粒子内の優先された粒子または触媒混合物で重原油を前処理する能力は、さもなければそれが触媒と全体的なシステム性能に有害であろう重原油処理の統合を有利に許容してもよい。

本明細書の形態は、セパレーターによって分離する触媒混合物およびリアクター中の混合物内の触媒の有効な優先的濃縮を記載する。図中に説明するように、リアクター中で濃縮された触媒は、リアクターまたはベッセルの頂部近傍のセパレーターから戻されるように説明されている。本明細書の形態は、セパレーターからの触媒をリアクターの中位または低位部分に戻すことも意図し、ここで、戻される触媒は、プロセスする炭化水素フィード、混合物中の触媒の型、およびリアクターベッセル内の目的の触媒グラジエントに依存してもよい。本明細書の形態は、リアクター内の複数の位置に触媒を戻すことも意図する。所定のリアクターにおいて特定の触媒または混合物中の粒子の濃度を高める能力を提供しているが、本明細書の形態は１つの触媒システムに使用してもよく；本明細書に記載する粒子セパレーターおよびシステムは、触媒接触時間を高める触媒／油比を増大してもよい。

前記した実施形態に記載するように、第２リアクターはＦＣＣライザー・リアクターおよび分離システムと統合する。このリアクターは、他のベッセルと流動連絡しており、選択的触媒プロセシングおよび統合型炭化水素生成物クエンチング、分離および触媒再生を許容する。かかる統合型リアクターシステムは１またはそれを超える前記利点を供し、本明細書に開示するプロセスの実施形態の特徴は、改善されたまたは最適のプロセスを軽質オレフィン生成の炭化水素の接触分解に提供してもよい。

本明細書の形態は、より小さい粒子サイズおよび／またはより小さい密度のＹ−ゼオライト／ＦＣＣ触媒ならびに前者よりもサイズが大きくおよび／または高密度のＺＳＭ−５粒子のような２つの型の触媒粒子を用いてもよい。選択的再循環を含むセパレーターは、ＺＳＭ−５触媒からＹ−ゼオライトを優先的に隔離するために利用してもよい。触媒システムの使用はより軽くかつ小さな粒子の巻き込みを許容し、それによってさらなる新しいリアクター床内にＺＳＭ−５型粒子を保持する。反応物は、C₄およびナフサフィードストリームからの軽質オレフィンの収量を最大化するのに好ましいＺＳＭ−５型触媒の存在下で選択的接触分解を受ける。セパレーターは、その粒子サイズおよび／または密度における差によって２つの型の触媒の分離を促進し得る装置である。選択的再循環を有するセパレーターの例は、サイクロン・セパレーター、スクリーン・セパレーター、機械的シフター、重力チャンバー、遠心セパレーター、イン−ラインまたは空気式分級機、あるいはサイズおよび／または流体力学特性に基づいて粒子を有効に分離するのに有用な他の型のセパレーターーとしてもよい。セパレーターは、第２リアクターに流動連結している第２リアクターの頂部ならびにリジェネレーターおよび第１リアクター／ストリッパーに連結する。

リアクターは、バフルまたはモジュラー・グリッド内部構造物を提供してもよい。これにより、炭化水素フィード分子と触媒との密接な接触が提供され、泡の破壊を助け、および触媒またはフィードのいずれかの合体、チャネリング（channeling）またはバイパシング（bypassing）に起因する泡の成長を避けることが助けられる。

従来、触媒活性を維持するための新鮮な触媒メイクアップは、プラント空気（plant air）を用いてリジェネレーター床に導入されている。それに対して、運搬媒体として蒸気または窒素を用いて、目的の高濃度の触媒／添加剤を第２リアクター床に直接的に注入することを提唱する。これにより、濃度の増分増加および有利な選択性を生じることが助けらる。

本明細書に記載するリアクター構成は、単位時間当たりの重量空間速度（WHSV）、触媒および炭化水素蒸気滞留時間、反応温度、触媒／油比ほかのような作動条件を調節する十分な融通性および作動ウィンドウを提供する。例えば、幾つかの実施形態において、第２リアクターの上部／床の温度は、触媒／油比を間接的に制御するリジェネレーターからの触媒フローを調整することによって制御する。それに対して、リアクター床のレベルはリアクターからリジェネレーターへの使用済み触媒のフローを操作することによって制御することができ、それはWHSVおよび触媒滞留時間を制御する。

開示は限られた数の実施形態を含むが、この開示の恩恵を有する当業者は、本開示の範囲から逸脱しない他の実施形態が案出されることを理解する。したがって、かかる範囲は添付する特許請求の範囲のみによって限定されない。

Claims (43)

1. 炭化水素を転化するプロセスであって：
   第１粒子および第２粒子をリアクターに供給すること、ここに第１粒子は第２粒子よりもより小さい平均粒子サイズおよび／またはより小さい密度を有し、第１粒子および第２粒子は独立して触媒または非触媒粒子であり；
   炭化水素供給原料をリアクターに供給すること；
   転化した炭化水素流出物、第２粒子および第１粒子を含むリアクターから塔頂生成物を回収すること；
   塔頂生成物から第２粒子を分離して、第１粒子および転化した炭化水素流出物を含む第１ストリームならびに分離した第２粒子を含む第２ストリームを提供すること；
   第２ストリーム中の分離した第２粒子をリアクターに戻すこと
   を含むプロセス。
2. 第２粒子を含むリアクターからの塔底生成物を回収することをさらに含む、請求項１に記載のプロセス。
3. 第２炭化水素供給原料ならびに第１粒子および第２粒子の混合物を第２リアクターに供給すること；
   第１粒子および第２粒子の混合物を第２炭化水素供給原料と接触させて第２炭化水素供給原料を分解し、より軽質の炭化水素ならびに第１粒子および第２粒子の混合物を含む第２リアクター流出物を形成すること；
   第１ストリームおよび第２リアクター流出物をセパレーターに供給して、より軽質の炭化水素および転化した炭化水素流出物から第１粒子および第２粒子を分離すること；および
   セパレーターから炭化水素生成物を回収すること
   をさらに含む、請求項１に記載のプロセス。
4. 第２リアクターがライザー・リアクターである、請求項３に記載のプロセス。
5. リアクター中の第２粒子からさらなる炭化水素をストリッピングし、ストリップされた粒子をリジェネレーターに供給すること；および
   セパレーターから回収した分離した第１粒子および第２粒子をリジェネレーターに供給すること
   をさらに含む、請求項３に記載のプロセス。
6. リジェネレーター中で第１粒子および第２粒子を再生することをさらに含む、請求項５に記載のプロセス。
7. リアクターに供給した第１粒子および第２粒子が、リジェネレーターからの再生した第１粒子および第２粒子を含む、請求項６に記載のプロセス。
8. 新鮮な（または未使用の）第２粒子をリアクターに供給すること；
   新鮮な第１粒子をリジェネレーターに供給することをさらに含む、請求項７に記載のプロセス。
9. 第２リアクターに供給された第１粒子および第２粒子の混合物として、第１粒子および第２粒子の混合物をリジェネレーターから第２リアクターに供給することをさらに含む、請求項６に記載のプロセス。
10. 第２粒子がＺＳＭ−５またはＺＳＭ−１１であり、第１粒子がＹ型分解触媒またはＦＣＣ分解触媒を含む、請求項１に記載のプロセス。
11. 炭化水素生成物をナフサ画分を含む２またはそれを超える炭化水素画分に分離すること；および
    炭化水素供給原料としてのナフサ画分をリアクターに供給する分離システムを含む、請求項５に記載のプロセス。
12. 塔頂生成物から第２粒子を分離して第１粒子および炭化水素流出物を含む第１ストリームならびに分離した第２粒子を含む第２ストリームを提供することが、粒子分離システムを用いて第２触媒および第１触媒を分離することを含む、請求項１に記載のプロセス。
13. 粒子分離システムが、遠心力、慣性力および／または重力を用いて第１粒子および第２粒子を分離するように構成される、請求項１２に記載のプロセス。
14. 第１ストリーム中の第２触媒の一部分を持ち越す（carry over）のに十分な表面ガス速度で分離システムを作動することをさらに含む、請求項１２に記載のプロセス。
15. リアクターおよび粒子分離システムを、第１ストリーム中の第２触媒の一部分を持ち越し、かつリアクター中の触媒蓄積バランスを維持するのに十分な表面ガス速度で作動する、請求項１４に記載のプロセス。
16. 炭化水素を分解するシステムであって：
    第１粒子および第２粒子を含む混合物を炭化水素供給原料と接触させて、炭化水素供給原料の少なくとも一部分をより軽質の炭化水素に転化する第１リアクター；
    第１リアクターから、第１粒子、第２粒子の第１部分、および炭化水素を含む第１ストリームを回収する塔頂生成物ライン；
    第１リアクターから、第２粒子の第２部分を含む第２ストリームを回収する塔底生成物ライン；
    第１ストリームから第２粒子を分離し、炭化水素および第１粒子を含む炭化水素流出物を生成する粒子セパレーター；
    粒子セパレーターから分離した第２粒子を第１リアクターに戻すフィードライン；
    第１粒子および第２粒子の混合物を第２炭化水素供給原料と接触させて、第２炭化水素供給原料の少なくとも一部分をより軽質の炭化水素に転化し、より軽質の炭化水素ならびに第１粒子および第２粒子の混合物を含むライザー・リアクター流出物を回収するライザー・リアクター；
    炭化水素流出物から第２粒子を分離し、かつライザー・リアクター流出物から第１粒子および第２粒子の混合物を分離する分離システム；および
    第２セパレーターに回収された第１粒子および第２粒子ならびに塔底生成物ラインに回収された第２粒子の第２部分を再生するリジェネレーター
    を含むシステム。
17. 分離した粒子からさらなる炭化水素をストリッピングし、かつストリップされた粒子をリジェネレーターに供給する、分離システムおよびリジェネレーターを仲介するストリッパーをさらに含む、請求項１６に記載のシステム。
18. 第２セパレーターから回収した炭化水素生成物ストリームを、ナフサ画分を含む２またはそれを超える炭化水素画分に分離する第２分離システムをさらに含む、請求項１６に記載のシステム。
19. ナフサ画分を炭化水素供給原料としてリアクターに供給するフィードラインをさらに含む、請求項１８に記載のシステム。
20. 新鮮な第２触媒をリアクターに供給する第１フィードライン；
    新鮮な第１触媒をリジェネレーターに供給する第２フィードラインをさらに含む、請求項１６に記載のシステム。
21. 炭化水素を転化するプロセスであって：
    第１触媒をリアクターに供給すること；
    第２触媒をリアクターに供給すること、ここに第１触媒は第２触媒よりもより小さい平均粒子サイズおよび／またはより小さい密度を有し；
    炭化水素供給原料をリアクターに供給すること；
    リアクターから塔頂流出物を回収すること、ここに流出物は分解した炭化水素、第１触媒および第２触媒を含み；
    塔頂生成物から第２触媒を分離して、第１触媒および炭化水素流出物を含む第１ストリームならびに分離した第２触媒を含む第２ストリームを提供すること；
    第２ストリーム中の分離した第２触媒をリアクターに戻すこと
    を含むプロセス。
22. 塔頂流出物から第２触媒を分離して、第１触媒および炭化水素流出物を含む第１ストリームならびに分離した第２触媒を含む第２ストリームを得ることが、粒子分離システムを用いて第２触媒および第１触媒を分離することを含む、請求項２１に記載のプロセス。
23. 粒子分離システムを、第１ストリーム中の第２触媒の一部分を持ち越すのに十分な表面ガス速度で作動することをさらに含む、請求項２２に記載のプロセス。
24. リアクターおよび粒子分離システムを第１ストリーム中の第２触媒の一部分を持ち越すのに十分な表面ガス速度で作動して、リアクター中の触媒蓄積（inventory）バランスを維持する、請求項２３に記載のプロセス。
25. サイズおよび／または密度に基づいて触媒または他の粒子を分離する粒子セパレーターであって、
    キャリアガス、第１粒子型および第２粒子型を含む混合物を提供する入口、ここに各粒子型は粒子サイズ分布、平均粒子サイズおよび平均密度を有し、第２粒子型は第１粒子型よりもより大きな平均粒子サイズおよび／または平均密度を有し；
    混合物を受けるチャンバー、ここにチャンバーはキャリアガスおよび第１粒子型から第２粒子型の少なくとも一部分を分離するように構成され；
    第２粒子型を回収する第１出口；
    キャリアガスおよび第１粒子型を回収する第２出口；ならびに
    流動化ガスを導入する第１出口の内部または近傍に配置され、第２粒子型からの第１粒子型のさらなる分離を促進するディストリビューター
    を含む粒子セパレーター。
26. チャンバーまたはその一部分の断面積が調節可能である、請求項２５に記載のセパレーター。
27. チャンバーの１またはそれを超えるセクション内に配置された可動性バッフルをさらに含む、請求項２５に記載のセパレーター。
28. 炭化水素を転化するプロセスであって：
    リジェネレーター中で第１触媒および第２粒子を含む触媒混合物を再生すること、ここに第１触媒は第２粒子よりもより小さい平均粒子サイズおよび／またはより小さい密度を有し、かつ第２粒子は触媒または非触媒であってもよく；
    触媒混合物および炭化水素をライザー・リアクターに供給して炭化水素の少なくとも一部分を転化し、触媒混合物および転化した炭化水素を含む第１流出物を回収すること；
    触媒混合物を第２リアクターに供給すること；
    炭化水素供給原料を第２リアクターに供給し、触媒混合物を流動化すること；
    第２粒子、第１触媒および反応した炭化水素生成物を含む第２リアクターから塔頂生成物を回収すること；
    塔頂生成物から第２粒子を分離して、第１触媒および反応した炭化水素生成物を含む第１ストリームならびに分離した第２粒子を含む第２ストリームを提供すること；
    第２ストリーム中の分離した第２粒子をリアクターに戻すこと
    を含むプロセス。
29. 第１触媒が分解触媒であり、第２粒子が脱硫触媒である、請求項２８に記載のプロセス。
30. 第１触媒がＦＣＣ分解触媒であり、第２粒子が重質炭化水素処理添加剤である、請求項２８に記載のプロセス。
31. 第１触媒がゼオライトＹであり、第２粒子がＺＳＭ−５またはＺＳＭ−１１を含む、請求項２８に記載のプロセス。
32. さらに、
    第１ストリームおよび第１流出物を開放ベッセル（disengagement vessel）に供給すること；
    第１ストリームおよび第１流出物中の炭化水素から第１触媒および第２粒子を分離すること；
    分離した第１触媒および第２粒子をリジェネレーターに供給すること
    を含む、請求項２８に記載のプロセス。
33. 第１触媒および第２触媒から分離した炭化水素を分画して、２またはそれを超える炭化水素画分を生成することをさらに含む、請求項３２に記載のプロセス。
34. ２またはそれを超える炭化水素画分の少なくとも１を、ライザー・リアクターおよび第２リアクターの一方または両方に供給することを含む、請求項３３に記載のプロセス。
35. 炭化水素を転化するプロセスであって：
    第１触媒および第２触媒を含む混合物を触媒リジェネレーターから取り出すこと、ならびに混合物および炭化水素をライザー・リアクターに供給して、炭化水素の少なくとも一部分を転化し、触媒混合物および転化した炭化水素を含む第１流出物を回収すること、ここに第１触媒は第２触媒よりもより小さい平均粒子サイズおよび／またはより小さい密度を有し；
    触媒リジェネレーターから第１触媒および第２触媒を含む混合物を取り出し、混合物を触媒分離システムに供給すること；
    第１触媒および第２触媒を含む混合物を流動化媒体を用いて流動化すること；
    触媒分離システム中で第２触媒から第１触媒を分離して、第１触媒および流動化媒体を含む第１ストリームならびに第２触媒を含む第２ストリームを回収すること；
    炭化水素供給原料および第１ストリームまたは第２ストリームのいずれかをリアクターに供給して、炭化水素の少なくとも一部分を反応させて転化した炭化水素を生成すること
    を含むプロセス。
36. 第２ストリームをリアクターに供給することならびに第１触媒および流動化媒体を含む第１ストリームをリジェネレーターに供給することをさらに含む、請求項３５に記載のプロセス。
37. 第２ストリームをリアクターに供給し、第１触媒および流動化媒体を含む第１ストリームを触媒ストリッパーに供給することをさらに含む、請求項３５に記載のプロセス。
38. 第１ストリームをリアクターに供給し、第２ストリームをリジェネレーターに供給することをさらに含む、請求項３５に記載のプロセス。
39. 炭化水素を転化するプロセスであって：
    炭化水素供給原料ならびに第１触媒および第２触媒を含む触媒混合物をライザー・リアクターに供給すること、ここに第１触媒は第２触媒よりもより小さい平均粒子サイズおよび／またはより小さい密度を有し；
    ライザー・リアクターから流出物を分離して、第１触媒および転化した炭化水素供給原料を含む第１ストリームならびに第２触媒を含む第２ストリームを回収すること；
    第２ストリームをライザー・リアクターに供給すること
    を含むプロセス。
40. 炭化水素を転化するプロセスであって：
    触媒リジェネレーターから第１触媒および第２触媒を含む混合物を取り出し、混合物を触媒供給／分離システムに供給すること、ここに第１触媒は第２触媒よりもより小さい平均粒子サイズおよび／またはより小さい密度を有し；
    触媒供給／分離システム中の第２触媒から第１触媒を分離して、第１触媒を含む第１ストリームおよび第２触媒を含む第２ストリームを生成すること；
    炭化水素供給原料および第１ストリームまたは第２ストリームのいずれかをライザー・リアクターに供給して、炭化水素の少なくとも一部分を反応させて転化した炭化水素を生成すること
    を含むプロセス。
41. 炭化水素を転化するシステムであって：
    触媒リジェネレーター；
    触媒リジェネレーターから第１触媒および第２触媒を含む混合物を取り出し、混合物をライザー・リアクターに供給する第１触媒フィードライン、ここに第１触媒は第２触媒よりもより小さい平均粒子サイズおよび／またはより小さい密度を有し；
    第１触媒および第２触媒を含む混合物を触媒リジェネレーターから取り出し、混合物を触媒分離システムに供給する第２触媒フィードライン；
    第２触媒フィードラインを介して取り出した混合物を流動化媒体を用いて流動化し、触媒分離システムにおいて第２触媒から第１触媒を分離して、第１触媒および流動化媒体を含む第１ストリームならびに第２触媒を含む第２ストリームを回収する流動化媒体フィードライン；
    炭化水素供給原料と第１ストリームまたは第２ストリームのいずれかとを接触させ、炭化水素の少なくとも一部分を反応させて転化した炭化水素を生成するリアクター
    を含む、システム。
42. 炭化水素を転化するシステムであって：
    炭化水素供給原料を第１触媒および第２触媒を含む触媒混合物と接触させるライザー・リアクター、ここに第１触媒は第２触媒よりもより小さい平均粒子サイズおよび／またはより小さい密度を有し；
    ライザー・リアクター流出物を分離して、第１触媒および転化した炭化水素供給原料を含む第１ストリームならびに第２触媒を含む第２ストリームを回収する触媒分離システム；
    第２ストリームをライザー・リアクターに供給するフローライン
    を含むシステム。
43. 炭化水素を転化するシステムであって：
    触媒リジェネレーターから第１触媒および第２触媒を含む混合物を取り出し、混合物を触媒供給／分離システムに供給する触媒取り出しライン、ここに第１触媒は第２触媒よりもより小さい平均粒子サイズおよび／またはより小さい密度を有し；
    触媒供給／分離システムにおいて第２触媒から第１触媒を分離して、第１触媒を含む第１ストリームおよび第２触媒を含む第２ストリームを生成する触媒供給／分離システム；
    炭化水素供給原料と第１ストリームまたは第２ストリームのいずれかとを接触させ、炭化水素の少なくとも一部分を反応させて転化した炭化水素を生成するライザー・リアクター
    を含むシステム。

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