JP2022509205A - 炭化水素原料の石油化学製品への触媒転換のためのゾーン分けされた流動化プロセス - Google Patents

Abstract

炭化水素又は炭化水素含有原料の石油化学製品混合物への触媒転換のための反応ユニット（２０２）は、ハウジング（２０４）と、ハウジング（２０４）の底部に位置する流動床ディストリビュータープレート（２０６）と、流動床ディストリビュータープレート（２０６）の上に位置し、触媒粒子（２１４）が収容される、再生ゾーン（２４０）及びストリッピングゾーン（２４１）と、ストリッピングゾーン（２４１）の上に位置する反応ゾーン（２４２）と、反応ゾーン（２４２）の上に位置し、石油化学製品流体（２５０）が濃縮される濃縮ゾーン（２４６）と、を含む。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１８年１１月２７日に出願され、“ZONED FLUIDIZATION PROCESS FOR CATALYTIC CONVERSION OF HYDROCARBON FEEDSTOCKS TO PETROCHEMICALS”と題された米国仮特許出願第６２／７７１，７８９号の優先権を主張し、この米国仮特許出願の開示内容は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

本明細書に開示される主題の実施形態は、一般に、炭化水素原料の石油化学製品への触媒転換のための方法及びシステムに関し、より詳細には、単一のリアクターユニットにおいて炭化水素原料の石油化学製品への触媒転換を達成するマルチゾーン流動化プロセスに関する。

メタン、シェールガス、ＬＰＧ、バイオマス、アルコール及び他の酸素化物からの炭化水素、ナフサ（可燃性の液体炭化水素混合物である）及び／又は軽質留分、ＶＧＯ（減圧軽油、すなわち、接触分解ユニットにおいてさらに精製され得る、石油蒸留により残された重油）、常圧残油、ならびに原油のような炭化水素原料を、Ｃ２～Ｃ４オレフィン及び芳香族化合物のような石油化学製品に転換することは、これらの基本的な構成要素に対する高い需要に鑑みて、重要性を増している。

流動接触分解（ＦＣＣ）は、Ｃ２～Ｃ４オレフィン及び芳香族化合物の収率を増大させる重要なプロセスである。ＦＣＣプロセスは、石油の原油の高沸点の高分子量炭化水素留分を、より価値のあるガソリン、オレフィンガス、及び他の生成物に転換する。特許文献１の図３に対応する、図１に示すように、典型的なＦＣＣシステム１００は、ライン１１１を含み、これを通って原料が供給される。原料はライン１１２に入り、このラインは、希釈のため、蒸気又はガスを運ぶ。混合物は次に、反応ゾーンであるライザー１１０に入る。再生触媒も、ライン１１３を通ってライザー１１０に供給される。蒸気又はガスは、原料と混合されると、軽質オレフィン炭化水素の選択性を増大させると共に、再生触媒の流れを有効にする。再生触媒は、ライザー１１０とは別の存在であるリジェネレーター１０３から、ライン１１３に沿って供給される。リジェネレーター１０３内部の温度は、原料のガス化を達成するために高くする必要がある。

ライン１１２によって供給された蒸気は、ライザー１１０の底部で混合される、原料及び触媒を流動化させ、この混合物を、混合物が分解プロセスを受けている間にライザーの上部まで移動させる。分解プロセスは吸熱を伴うプロセスであるため、混合物の温度は低下し、よって、ライザー１１０の上方部分の温度が下がる。ライザー１１０の上部に達した生成物は、次にストリッパー１０２に入り、これは、ガス生成物を固体生成物から分離する。分離プロセスの効率を高めるため、サイクロンが使用され得る。分離されたガスは、ライン１１５に沿って除去され、分離された触媒は、ストリッパー１０２の底部まで移動される。ストリッピング蒸気が、ライン１１６に沿ってストリッパーの底部に供給されて、分離されていない炭化水素反応生成物を除去する。触媒は、ライン１１７に沿って、弁１１８の制御下で、リジェネレーター１０３まで運ばれる。リジェネレーターでは、触媒に付着したコークスが、ライン１２０に沿って供給されたオキシダントと相互作用し、それによって、コークスは一酸化炭素又は二酸化炭素に変換され、これはライン１１９に沿って除去される。再生触媒は、ライン１１３に沿ってライザー１１０に再び供給される。弁１２１は、ライン１１３に沿って流れる再生触媒の量を制御する。

前述したＦＣＣプロセス中、分解反応は、ライザー又はダウナーにおいて達成され、ここで、触媒及び原料は、同伴流において一緒に流れ、サイクロン及びストリッパーを使用することにより分離される。コークス化した触媒は、より高い温度及び滞留時間で動作する、別個の容器で再生される。図１に示すシステムの１つの利点は、再生セクション１０３内及び接触分解セクション１１０内における滞留時間が個々に制御され得ることである。しかしながら、この利点は、システム全体の複雑さが増大し、エネルギー損失が大きくなり、よって、設備投資及び運用費用が比較的高くなるという代償を払っている。別の欠点は、２つの反応容器間で固体が移動するため摩損が高まった結果として、触媒が大量消費されることである。

さらに、より高い温度及びより長い接触時間が、より高いオレフィン収率を達成するために、リアクター部分において必要であることが、明らかになっている。高い温度は、リジェネレーター（熱源である）及びリアクターモジュールが図１に示すように別々の容器内で物理的に分離されたままである場合には、達成するのがさらに困難である。ライザー及びダウナーはまた、長さが限られているので、最大接触時間は、典型的なＦＣＣライザーで２秒～５秒、高過酷度ＦＣＣ（ＨＳＦＣＣ）システムでは０．５秒～１秒である。

米国特許出願公開第２００９／００１２３３９号明細書 米国特許第３０８２１６５号明細書 国際特許出願公開第２０１７／１９６６６０号

従って、前述した欠点による影響を受けない、新たな方法及びＦＣＣシステムが必要とされている。

一実施形態によると、炭化水素又は炭化水素含有原料の石油化学製品混合物への触媒転換のための反応ユニットがある。反応ユニットは、ハウジングと、ハウジングの底部に位置する流動床ディストリビュータープレートと、流動床ディストリビュータープレートの上に位置し、触媒粒子が収容される、再生ゾーン及びストリッピングゾーンと、ストリッピングゾーンの上に位置する反応ゾーンと、反応ゾーンの上に位置し、石油化学製品流体が濃縮される濃縮ゾーンと、を含む。

さらに別の実施形態によると、炭化水素原料又は炭化水素含有原料の石油化学製品流体への触媒転換のための方法がある。この方法は、炭化水素又は炭化水素含有原料を、単一の反応ユニット内に位置する反応ゾーンに供給するステップと、やはり単一の反応ユニット内に位置する再生ゾーン及びストリッピングゾーンを通して、流動化ガスを反応ゾーンに供給するステップと、触媒粒子の存在下で、反応ゾーン内において炭化水素原料を石油化学製品流体に転換するステップと、やはり単一の反応ユニット内に位置する濃縮ゾーンにおいて石油化学製品流体を濃縮するステップと、を含む。反応ゾーンは、濃縮ゾーンと再生ゾーン及びストリッピングゾーンとの間に挟まれる。

本明細書に組み込まれ、かつその一部を構成する添付図面は、１つ又は複数の実施形態を例示し、説明と共に、これらの実施形態を説明する。

再生モジュールから分離された反応モジュールを有するシステムを示す図である。 単一のユニット内に位置する反応ゾーン、再生ゾーン、及び濃縮ゾーンを有する触媒システムを示す図である。 図２のシステムを使用して炭化水素原料を石油化学製品流体に分解する方法を示す図である。 単一のユニット内に位置する反応ゾーン、ストリッピング及び再生ゾーン、ならびに濃縮ゾーンを有する別の触媒システムを、使用済みの触媒の排出及び新鮮な触媒の補充を促進するシステムと共に示す図である。 単一のユニット内に位置する反応ゾーン、再生ゾーン、及び濃縮ゾーンを有するさらに別の触媒システムを示す図である。 単一のユニット内に位置する反応ゾーン、再生ゾーン、ストリッピングゾーン、及び濃縮ゾーンを有し、原料を供給するための２つの供給パイプも有する触媒システムを示す図である。 単一のユニット内に位置する反応ゾーン、再生ゾーン、及び濃縮ゾーンを有する触媒システムであって、濃縮ゾーンは反応ゾーンより大きい、触媒システムを示す図である。 単一のユニット内に位置する反応ゾーン、再生ゾーン、及び濃縮ゾーンを有する触媒システムであって、ゾーンはそれぞれ、その他のゾーンと体積が異なる、触媒システムを示す図である。 前述したシステムのいずれかにより、原料を石油化学製品に転換する方法のフローチャートである。 触媒システムにおける経時的な軽質オレフィンの収率を示す図である。

実施形態に関する以下の説明は、添付図面を参照する。異なる図面における同じ参照符号は、同じ又は類似の要素を特定する。以下の詳細な説明は、本発明を限定するものではない。代わりに、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって定められる。以下の実施形態は、単純にするため、流動接触分解を達成するために同じ容器内に位置する複数のゾーンを有する反応ユニットに関して論じる。しかしながら、本明細書で論じる実施形態は、分解反応に限定されない。

明細書全体にわたる「一実施形態」又は「ある実施形態」への言及は、ある実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造、又は特性が、開示される主題の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。よって、本明細書全体にわたってさまざまな場所で「一実施形態では」又は「ある実施形態では」という語句が出現することは、必ずしも同じ実施形態に言及しているわけではない。さらに、特定の特徴、構造、又は特性は、１つ又は複数の実施形態において任意の適切な方法で組み合わせられ得る。

ある実施形態によると、接触分解の方法があり、この方法では、再生プロセス、触媒上の吸着化合物のストリッピング、及び接触分解プロセスが、濃縮プロセスと共に、１つの流動化容器で実施され、これにより、より重い成分のより広範囲な分解及びより良好な熱統合が可能になる。これらのプロセスすべてを単一の流動化容器に組み合わせると、原料と触媒との接触時間が長くなり、単一の流動化容器の再生ゾーンと反応ゾーンとの間の最適な熱伝達が確立され、より高い温度の達成が、知られているリアクターよりも容易になる。さらに、この実施形態の構成は、コークスの形成による触媒の不活化を著しく遅くすることが分かっており、それは、再生ゾーンに入る前の吸収化合物のストリッピングがはるかに有効であるためである。分解プロセス全体が１ユニットでの動作になると、設備投資及び運用費用の両方が低減されると予想される。

新奇なＦＣＣシステム２００がここで、図２に関して論じられる。ＦＣＣシステム２００は、リアクター／ストリッピング／リジェネレーター／濃縮ユニット２０２（本明細書では単に反応ユニットと呼ぶ）を含み、ここで、（後述する）いくつかの反応が起こる。反応ユニット２０２は、さまざまなゾーンのホストとして働くハウジング２０４を有する。１つの適用では、ハウジング２０４は、本明細書で論じるゾーンすべてのホストとして働く単一のハウジングである。ハウジング２０４の底部には、（流動床ディストリビュータープレートとも呼ばれる）穿孔された（又は多孔質）ベースプレート２０６があり、これは、触媒床２１０を支持するように構成される。触媒床２１０は本来、触媒粒子２１４を含み、コークス２１２を含まない。例えば、触媒２１４は、ゼオライトとすることができる。１つの適用では、触媒は、１つ又は複数の分解触媒を含む。触媒２１４の粒子は、２０ミクロン～１２０ミクロンのサイズ分布を有し得る。一実施形態では、触媒粒子は、給送装置（ｆｅｅｄ）に入れられ、給送装置から反応ユニット２０２内に供給される。言い換えれば、触媒粒子は、ユニット内に存在するか、又は、触媒粒子は、給送装置と共に供給されるか、もしくは新鮮な触媒を収容する補充タンクとは別に供給される。反応ユニット２０２が特定の時間にわたり使用された後、コークス２１２は、触媒粒子２１４上及びハウジング２０４の壁上に形成される。コークス２１２は、炭素に富む燃料である。

流動化ガス２２０がハウジング２０４の底部ポート２０４Ｂにおいて提供される。流動化ガス２２０は、後述するように、水、又は窒素、又は水と窒素の混合物、又はコークスを除去するのに役立つ他の化学元素を含み得る。流動化ガス２２０は、多孔質ベースプレート２０６を通って広がり、触媒床２１０に入る。流動化ガス２２０の速度に応じて、コークス及び触媒の粒子は、攪拌される流体の中のように動き回り始め、そこから流動化ガスという名前になっている。

ハウジング２０４は上部ポート２０４Ａも有し、後述するように、これを通って、ＦＣＣプロセスの生成物が反応ユニット２０２から除去される。供給パイプ２３０が、ハウジング２０４の上部から入り、触媒床２１０内に延びる。供給パイプ２３０の一端部２３０Ａは、原料２３３を液体水２３４と混合している（しかしながら、水が存在する場合は、水なしで原料を導入することが可能である）デバイス２３２に接続され、供給パイプの他端部２３０Ｂは、触媒床２１０の内側に置かれ、すなわち、コークス２１２及び触媒２１４と直接接触する。供給パイプの第２の端部２３０Ｂは、スプレーノズル２３１で終端し得る。１つの適用では、ベースプレート２０６に対する供給パイプ２３０の第２の端部２３０Ｂの高さＨは、触媒床の高さｈより小さくなるように設定される。

触媒床２１０は、下方部分に、コークス２１２及び触媒２１４だけでなく、不活性流動化ガス及び再生（反応性）ガス２２０も含む。不活性流動化ガスは、炭化水素又はコークスとは反応できず、化学的に未変化のままであるが、強力に吸着した炭化水素の、触媒表面からの脱着を向上させ得る。再生ガスは、コークス及び炭化水素と反応して、ＣＯ及びＣＯ_２のようなガス状生成物を形成し得る。この下方部分は、後述する理由から、本明細書では、再生及びストリッピングゾーン２４０と呼ばれる。好ましくは、触媒床２１０の中央部分は、いかなる酸化（再生）ガス２２０も含まず、コークス２１２、不活性流動化ガス、及び触媒２１４のみを含み、この部分は、反応ゾーン２４２と呼ばれる。原料の分子は反応ゾーンに添加される。ハウジング２０４における供給パイプ２３０の第２の端部２３０Ｂの高さＨ（反応ゾーン２４２において十分高くなければならない）を制御することができることにより、図２に示すように、再生ゾーン２４０と反応ゾーン２４２との間に位置する、ストリッピングゾーン２４１の体積を制御することが可能である。図２は、再生／ストリッピングゾーン２４１と反応ゾーン２４２との間に狭い境界２４４を示しているが、当業者は、これらの境界ゾーンが単なる平面ではなく、むしろ、再生（反応性）ガス２２０の粒子がゆっくりと消滅して不活性流動化ガスのみを残し、触媒粒子又は原料分子が生成物又は非反応性吸着種においてゆっくりと消滅する、体積であることを理解するであろう。さらに、ベースプレート２０６に対する境界２４４の場所は、供給パイプ２３０の第２の端部２３０Ｂの高さＨに左右される。再生ゾーン２４０では、触媒から脱着されなかったものは、再生（酸化）ガス２２０と接触すると反応する。ストリッピングゾーン２４１は、通常は反応ゾーン２４２より下でかつ再生ゾーン２４０より上に位置する、リアクターの領域として定義され得、ここで、吸着された反応しなかった重質炭化水素を含有する触媒が、これらの潜在的に「有毒な」分子を脱着するために、不活性流動化ガスの上向きの流れの作用を受けてストリッピングを受ける。

図２に記載する反応ユニット２０２は、濃縮ゾーン２４６をさらに含み、これは、一実施形態では、触媒床２１０の上部からハウジング２０４の上部まで延びる。濃縮ゾーン２４６は、理想的には、コークス又は触媒の粒子を含まないが、実際には、これらの粒子は、濃縮ゾーンに入り込む。しかしながら、濃縮ゾーン内の速度が、リアクター直径を増大させることにより低下する場合、濃縮ゾーンにおけるそれらの存在を劇的に減少させることができる。このゾーン内では、温度を制御することによって、ＦＣＣプロセスから生じたガス２５０のみが、触媒床から上部ポート２０４Ａに移動し、コンテナ２５２内に収集される。反応生成物とも呼ばれる、これらのガスは、所望の石油化学製品を含有する。濃縮ゾーン２４６内の反応生成物は、パイプの内側の低温供給材料を予熱し、従って、反応生成物のより重い部分が濃縮され、反応ゾーン２４２へと後退する。

反応ユニット２０２の内側で起こるＦＣＣプロセスを、次に図３に関して論じる。図３は、ＦＣＣ方法のフローチャートである。この方法は、触媒床２１０をハウジング２０４内に装填するステップ３００で始まる。前述したように、触媒床２１０は本来、触媒２１４のみを含む。コークス２１２は、分解プロセス中に触媒粒子上に形成される。コークス前駆体と呼ばれる、コークスの一部は、蒸気／窒素などの不活性ガスを含有する流動化ガスを使用して、ストリッピングゾーン２４１内で除去される。コークス前駆体は、真空又はストリッピング不活性ガスの存在下で高い温度で脱着され得る、触媒上で吸着された炭化水素として定義される。硬質コークスは、酸化流動化ガスの存在下で除去される。硬質コークスは、２５℃～８００℃の範囲の温度でストリッピングによって除去することができない堆積物として定義される。触媒は、Ｃ２～Ｃ４オレフィンの選択性が炭化水素原料全体の少なくとも２０％まで、好ましくは５０％以上まで最大化されるように、調合される。当業者は、これらの数が例示的であり、他の値が使用され得ることを理解するであろう。触媒のＢＴＸ選択性（用語ＢＴＸは、芳香族炭化水素である、ベンゼン、トルエン、及び３つのキシレン異性体の混合物を表す）は、少なくとも１％、好ましくは最大で２５％とすべきである。使用された触媒は、分解とは別の追加の機能性（すなわち、脱硫、脱金属、芳香族化、脱アルキル、アルキル化、及び／又は脱窒素）を含み得る。

触媒粉末は、ゲルダート分類（Geldart classification）Ａ（曝気可能）又はＢ（砂状）を有するべきであり、理想的には粒径は、１０マイクロメートル～２００マイクロメートルの範囲であり、骨格密度は０．５ｋｇ／ｍ^３～３ｋｇ／ｍ^３の範囲である。

所望の生成物の選択性の増大のほか、プロセスにおいて最適化された触媒を使用する追加の利点は、コークスが主に触媒上で吸収され、流動化ガス２２０により煤としてハウジング２０４から飛び出さないことである。これは、６０年代に開発されたＢＡＳＦプロセスとは対照的で、そのプロセスでは、コークスの５０％が煤として消失し、ヒートバランスをとるために再循環される必要がある（例えば、特許文献２参照）。

′１６５号特許では、過剰な石油コークスも生成物流の１つであることが言及されている。石油コークスは熱の供給源として明確に記載されているので、過剰な石油コークスの放出は熱管理のパラメータであると考えられる。システム２００は、生成物流として過剰な石油コークスを放出しないか、又は最小限の量を放出する。ＢＡＳＦプロセスは原料ベースで約５ｗｔ％の過剰な石油コークスを生成するものとして記載されているが、システム２００は、最大で１ｗｔ％、好ましくは０．５ｗｔ％未満を放出するに過ぎない。過剰な石油コークスを産生する必要なく熱管理の問題を克服するため、流動化ガスと共に、ＣＨ_４又は、通常はフレアされるオフスペックガスのような、他の低値炭化水素ガス（low value hydrocarbons gases）が、再生ゾーンに同時供給され、燃焼されてさらなる熱を提供し得る。

さらにステップ３００に関して、触媒床の過熱の場合、余分な水又は少ないＯ_２が、温度を低下させるためにリアクターに供給される。あるいは、他の実施形態に関して説明するように、より多くの原料を、再生ゾーン２４０及びストリッピングゾーン２４１を通じて送ることができる。１つの適用では、触媒は、発熱材料（例えば、特許文献３参照）と共に調合されて、発熱のためにコークスとして燃焼される原料を犠牲にする必要性を最小限に抑えることができる。

ステップ３０２では、触媒床２１０は、流動化ガス２２０を、ベースプレートを通じてポンピングすることによって、流動化される。触媒床の流動化は、Ｏ_２のような酸化化学物質を含有するガスで実施され得る。しかしながら、２つ以上のオキシダントが共に混合されてもよい。例えば、Ｏ_２は、ＣＯ_２のような他のオキシダントと混合され得る。オキシダント、又はオキシダントの混合物は、コークスをＣＯ_２又はＣＯに転換し、床の温度を高い所望の値に保つために十分な熱を生成することができなければならない。典型的な例は、Ｎ_２ガス混合物中のＯ_２（空気、又はＮ_２で希釈した空気、Ｈ_２Ｏ、ＣＯ_２、煙道ガス、ＣＯ、又はＨ_２Ｏ、ＣＯ_２もしくは煙道ガス中で希釈された酸素）とすることができる。

石油化学製品を生成するプロセスの効率を制御する主要なパラメータは、オキシダントの濃度、及びオキシダントが適用される方法である。１つの適用では、オキシダントの濃度は、１ｖｏｌ％～２０ｖｏｌ％の範囲になるように選択される。オキシダントの濃度は、燃焼される硬質コークスの量に応じて、また、リアクターの内側のどこにも爆発性組成物が現れてはならないという事実に応じて、選択される。この濃度は、再生及びストリッピングゾーンにおける接触時間と共に最適化される。そのうえ、オキシダントは、連続モードで、又は周期パルスで、供給され得る。周期パルス条件を使用した触媒の現場での再生プロセスは、最も効果的であることが示されている。

ステップ３０４では、原料２３３は、コイルパイプ２３０を通じて反応ユニット２０２内に供給される。図１に関して論じたように、蒸気は、典型的には試薬及び熱伝達剤として使用されるが、リアクターの壁及びパイプ上でのコークス堆積物を最小限にし、軽質オレフィンへの選択性を高める役割も果たす。図１のシステムでは、水が、プラントのどこか他の場所で生成された、蒸気の形態で供給装置／リアクターに直接添加される。図１のシステムとは異なる、図２のシステムでは、原料２３３は、液体形態で（蒸気ではない）水２３４と接触し、乳化デバイス２３２（例えば超音波を使用した、高剪断混合デバイス）において乳化されて、十分に分散した油滴を連続水相の内側に得ることができる。エマルション２３６の温度は、２０℃から反応の温度の範囲とすることができ、エマルションの圧力は、最大で数百バールとすることができる。この圧力は、水をコイルパイプ２３０内で液相に保つために必要である。このエマルション２３６は、コイルパイプ２３０を通り濃縮ゾーン２４６を通って流れ、ここで、高温の反応生成物２５０との接触により、及び／又は、別の実施形態に関して後述するように容器の再生ゾーン２４０及びストリッピングゾーン２４１を通してエマルションを送ることにより、蒸発する。

このアプローチは、熱管理プロセスを助ける。供給パイプ２３０の内側での水２３４の蒸発は、供給エマルション２３６を、濃縮ゾーン２４６を通して導く際に、さらなる熱を生成物２５０から奪い、その結果、より多くの熱回収、及び重量物（heavies）（蒸発せず、上部ポート２０４Ａを通ってハウジングから出ない、重質生成物）のより多くの濃縮が、ハウジングのこの濃縮ゾーンで生じる。

熱管理プロセスの利点のほか、このエマルション２３６に原料の微細液滴を供給すると、原料２３３と触媒粒子２１４との非常に十分に分布した接触が生じ、よって、反応ユニット２０２がより効果的に使用される。触媒粒子２１４上のエマルション２３６の分布は、スプレーノズル２３１、又は大量の小さなエマルション液滴を触媒床２１０の内側に生成する類似のデバイスを使用することによって、改善され得る。前述のとおり、触媒／補充触媒粒子２１４を乳化デバイス２３２中に含むことも可能であり、それによって、触媒粒子は、反応ゾーン２４２に入るときには既に原料２３３と混合されている。

供給エマルション２３６において水２３４を連続相として有することにより、システム２００の壁及びライン上のコークス堆積物における原料２３３の損失がさらに最小化される。実際、このアプローチにより、炭化水素供給材料２３３と壁２０４との間の直接接触が回避される。水２３４の蒸発が多くの熱を奪うので、触媒床２１０に入る前の原料２３３の過熱も妨げられる。加熱が制御されないことと、望ましくない熱反応は、従来のシステムにおける壁及びパイプ上のコークス堆積物の原因である。

水２３４と重質炭化水素原料２３３との比率は、この実施形態では重量で０．００１～３の範囲である、制御可能なパラメータである。一実施形態では、水は省略され得る。水は、他のエネルギー豊富な酸素化物、例えばメタノール、アルデヒド、ケトンによって置き換えられ得る。好ましくは、これらの酸素化物は、生物源由来である。前述した利点のすべてのほか、これらの酸素化物は、分解されると、さらなる熱を加えて、炭化水素の分解に燃料を供給し、軽質オレフィンの収率を増大させる。

原料エマルション２３６及び酸化ガス２２０が触媒床２１０中に注入される場所、ならびに触媒上で産生されるコークス２１２の量に応じて、流動床の一部はオキシダントを含まない。この部分は、前述したように、反応ゾーン２４２に対応し、ここで、分解及び脱水素反応の主要な部分がステップ３０６において行われる。残りの部分は、依然として酸化ガスが存在し、よって、コークス２１２の燃焼、及び炭化水素分解プロセスに燃料を供給するための発熱を可能にする。このゾーンは、やはり前述したように、再生ゾーン２４０及びストリッピングゾーン２４１に対応する。

両方のタイプの反応が生じる勾配ゾーンがあってよく、このゾーンは、境界ゾーン２４４に対応する。リアクターユニットの重要なパラメータは、再生／ストリッピングゾーンと、反応ゾーンと、濃縮ゾーンとの間の体積比率である。再生／ストリッピングゾーンと反応ゾーンとの間の比率は、１～２０、好ましくは５～１５の範囲であってよく、最も好ましくは約１０とすべきである。この体積比率は、触媒床の全体的な高さ、容器（ハウジング）の直径、及び原料の入口の高さによって決まる。発明者らは驚くべきことに、ストリッピングゾーンの大きな体積が触媒不活化を著しく遅延させ得ることを発見した。

濃縮ゾーンのサイズ（例えば、体積）は、処理される原料の濃縮温度及びタイプに応じて変更され得る。

ステップ３０８では、ＦＣＣプロセスから得られる排ガスは、濃縮されるために、濃縮ゾーン２４６内に放出される。発明者らは、流動床２１０のすぐ上で、かつ同じハウジング２０４内に濃縮ゾーン２４６を有する利点を認識している。濃縮は、排ガス２５０が反応ユニットのハウジング２０４を離れる前に起こることができる。このように、完全に転換／分解されていない重量物２５４は、濃縮され、落ちて触媒床２１０に戻り、ここで、さらに望ましい生成物へと再分解される。さらに分解されない場合、これらの濃縮された重量物２５４は、コークス形成の潜在的な供給源であり、これは、発熱プロセスに部分的に必要である。この新奇なアプローチは、外部再循環流の必要性を低減するか又は完全に排除し、反応ユニット２０２の下流の、排出物浄化ユニットの規模をさらに縮小する。重量物の再循環は、所望の生成物２５０の収率を増大させるのに必要であるが、コークス２１２を十分に産生するのにも必要である。濃縮ゾーン２４６はまた、有効な熱管理を可能にする。１つの適用では、濃縮された液体はまた、反応ユニット２０２を離れるコークスの煤を減少させ得る。

反応ユニット２００内部のＦＣＣプロセスの温度制御及び熱管理に関して、コントローラ２６０と、関連する弁２６２、２６４、及び２６６とは、熱分配を制御するために用いられる。図２は、流動化弁２６２を示しており、これは、ハウジング２０４に入る流動化ガス２２０の量を制御する。原料弁２６４は、コイルパイプ２３０に沿って流れる原料エマルション２３６の量を制御し、排ガス弁２６６は、ハウジング２０４から出る排ガス２５０の量を制御する。コントローラ２６０は、ここに記載したようなこれらの弁のそれぞれを独立して制御し得る。

触媒床２１０の温度は、４００℃～１０００℃、好ましくは５００℃～８５０℃の範囲である。コントローラ２６０は、コークスの燃焼により発生した熱、よってハウジングの内側温度を制御する、いくつかの方法を有する。主要因のうち１つは、再生ゾーンにおいて燃焼する炭素の量であり、排ガス中のＣＯ及びＣＯ_２の収率によって測定され、分解プロセスにおいて必要とされる熱の主要な供給源となる。燃焼される炭素は、触媒上に吸着され分解されない、アスファルテン、多環芳香族化合物（polyaromatics）などのような重質炭化水素、又は、分解プロセス中に生成されたコークス由来とすることができる。１つの適用では、コントローラは、発熱のための炭化水素原料の使用を最小限に抑えるようにプログラムされる。この使用は、原料の２５ｗｔ％未満、好ましくは２０ｗｔ％未満、理想的には約１５ｗｔ％以下とすべきである。例えば、コントローラが油を２８０℃に予熱するように反応ユニット２０２を制御し、原料が７２０℃で分解される場合、１１００ｋｃａｌ／ｋｇの供給材料が、これらの温度に達するのに必要である。文献データに基づくと、この熱を生成するには、原料１ｋｇ当たり約１５０ｇの炭素が酸素で燃焼される必要があると予測される。化学反応はＣ＋Ｏ２→ＣＯ２であり、ΔＨ＝－９１ｋｃａｌ／ｍｏｌである。

コントローラは、熱管理の他のパラメータを制御するようにプログラムされてもよい。例えば、原料２３３及び酸化ガス２２０は、それらを部分的に再生ゾーン２４０及びストリッピングゾーン２４１を通して導くか、又は、図２に示すように、それらを濃縮ゾーン２４６内で排ガス２５０と接触させることによって、予熱され得る。

あるいは、原料又は酸化ガスを、流動床の上のゾーンを通して導くことが可能であり、ここで、重質部分（heavy parts）は、より低温の流れと接触することにより再び濃縮することができ、よって、これらの流れを予熱する熱を回復する。濃縮された重量物２５４は、落ちて床２１０に戻り、ここでさらに分解され得る。

１つの適用では、発熱材料（特許文献３参照）を、炭化水素と共に触媒床及び／又は原料に添加することができる。さらに別の適用では、デバイス２３２内のＨ_２Ｏと炭化水素原料との比率を制御することができる。別の実施形態では、燃焼される炭素の量、よって、生成される熱を制御することができる。これは、例えば、炭化水素原料のコンラドソン残留炭素分を制御することによって、達成される。これは、原料の特性であるが、異なる原料をブレンドすることによって影響され得る。この値が高くなるほど、より多くの残留炭素分が燃焼に利用可能となる。燃焼される炭素の量を制御する別のメカニズムは、再生ゾーンと反応ゾーンとの間の体積比率を制御することによるものである。燃焼される炭素の量を制御するさらに別のメカニズムは、再生ゾーン及び濃縮ゾーン内での原料の滞留時間を制御することによるものである。さらに別のメカニズムは、原料と酸化ガスとの間の比率を制御することである。希薄条件での部分燃焼が対象とされ得、主にＣＯを産生するが、熱はより少ない。燃焼したコークスからの発熱が、分解ステップを可能にするのに十分でない場合、追加の低値炭化水素ガスが再生ゾーンに同時供給され得る。熱管理の最後の方法は、燃焼を通じたさらなる発熱のために炭化水素系ガスを流動化ガス中に導入することである。

図４に示す別の実施形態によると、排出触媒出口（bleed catalyst outlet）２７０がハウジング２０４の底部に設けられ、それによって、ある量の触媒床２１０が除去され得る。この点に関して、触媒粒子２１４は触媒床内の大部分の金属及び他の有害物質を捕捉し、金属及び他の有害物質を有するこれらの触媒粒子は、これらの粒子がより高い密度を有するのでハウジング２０４の底部で濃縮されることに、発明者らは注目した。よって、金属及び／又は有害物質を有する使用済みの触媒のこれらの粒子は、ハウジング２０４から除去され得る。この理由から、触媒出口２７０は、金属及び／又は有害物質を含む底部の触媒粒子を選択的に除去するのに使用される。触媒入口２７２も、触媒床２１０の上部に向かって、ハウジング２０４に添加され、それによって、新しい触媒粒子が、ＦＣＣプロセス中にプロセスを止めることなく触媒床に添加される。これは、触媒粒子２１４の量をＦＣＣプロセス中に実質的に一定に維持するために必要である。１つの適用では、触媒粒子２１４が供給触媒粒子コンテナ２７４から、連続的又は断続的に添加されることに留意されたい。これは、第１の適用によると、触媒粒子コンテナ２７４からの触媒粒子２１４が触媒入口２７２を通じて反応ユニット２０２のハウジング２０４内に連続して注ぎ込まれ、一方、金属及び／又は他の有害物質が混ぜられた、同じ量の使用済みの触媒粒子２１４が触媒出口２７０において除去されることを意味する。第２の適用によると、入口２７２において新鮮な触媒粒子２１４を添加し、出口２７０において汚れた触媒粒子を除去するこのプロセスは、断続的であり、すなわち、ｎ分ごとに時間間隔Ｔ１の間に行われ、Ｔ１は、数分又は数時間とすることができ、ｎは、数十から数千の間の値を有する。必要な場合、このシステムは、容器の外側で再生（の一部）を実施するのにも使用され得る。図４は、反応ゾーン２４２に直接接続された入口２７２を示しているが、ストリッピングゾーン２４１又は再生ゾーン２４０と直接接続するように入口２７２を配置することも可能である。

図５に示す別の実施形態では、コイルパイプ２３０は、図２の実施形態で見られるように、ハウジング２０４の上部を通って入らず、濃縮ゾーン２４６を通って延びない。代わりに、この実施形態では、コイルパイプ２３０は、ベースプレート２０６の隣でハウジング２０４の底部に入り、再生ゾーン２４０及びストリッピングゾーン２４１を通って上方に延び、部分的に反応ゾーン２４２に入る。この実施形態の利点は、原料２３３及び酸化ガス２２０が部分的に再生ゾーン及びストリッピングゾーンを通してこれらを導くことによって予熱されることである。これは、（原料２３３及び水２３４から形成される）エマルション２３６が触媒床２１０から過剰な熱を直接吸収するので、再生ゾーン及びストリッピングゾーンの過熱も防ぐ。

別の実施形態が図６に示される。この実施形態では、反応ユニット６００は、２つの異なるパイプ２３０及び２３０′から触媒床２１０に供給される原料２３３を有する。第１のパイプ２３０は図２の実施形態に類似しており、第２のコイルパイプ２３０′は、図５の実施形態に類似している。これは、第１のパイプ２３０が濃縮ゾーン２４６内に入り、次に反応ゾーン２４２内に延び、一方で第２のパイプ２３０′が最初に再生ゾーン及びストリッピングゾーンに入り、次に反応ゾーン２４２内に延びることを意味する。よって、炭化水素供給材料／水エマルション２３６及び２３６′は、濃縮ゾーン２４６及び再生ゾーン２４０／ストリッピングゾーン２４１の両方を通って送られる。この構成は、熱管理の点でより多くの自由度を与える。排ガスからできるだけ多くの熱を回復するために、上部側から濃縮ゾーンを通る供給速度を速くすることが必要である。再生ゾーンが過熱される場合は、第２のパイプ２３０′からの供給速度を速くすることが必要である。よって、エマルション２３６の流れは、エマルション２３６′の流れとは独立して制御され得る。さらに、この実施形態によると、図面に示すように、第１のパイプ２３０及び第２のパイプ２３０′の端部を同じ高さ又は異なる高さＨ１及びＨ２に置くことが可能である。

さらに別の実施形態が図７に示される。ＦＣＣシステム７００は、濃縮ゾーン２４６の直径が反応ゾーン２４２の直径より大きいことを除いて、図６の反応ユニットと類似した反応ユニット７０２を有する。このサイズ（又は体積）の増大は、排ガスの速度を低下させ、よって、排ガスと供給ラインとの接触をより長くし、その結果、より多くの熱伝達を生じる。また、流動化ガス及び蒸発していない液体により触媒床から引っ張られる微細な生成物（fine products）は、落ちて触媒床に戻る。濃縮ゾーン２４６のこの増大した直径（又は体積）もまた、供給エマルション２３６が濃縮ゾーン２４６を通ってのみ導かれる、図２の実施形態で使用され得る。

別の実施形態が図８に示される。この実施形態のＦＣＣシステム８００は、再生ゾーン及びストリッピングゾーンが反応ゾーン２４２のサイズＤ２より小さいサイズＤ１（この場合は直径）を有する、反応ユニット８０２を有する。この特徴を除き、反応ユニット８０２は、反応ユニット７０２に類似しており、よって、ユニットのその他の要素については本明細書では説明しない。当業者は、再生ゾーン／ストリッピングゾーンの対応するサイズ又は幅又は体積より大きな、反応ゾーンの直径又は幅又は体積を有するこの特徴が、図２及び図４～図７に示す実施形態にも適用可能であることを理解するであろう。

前述した反応ユニットの利点は、図９に示す方法に関してここで説明するように、典型的な原料だけでなく、原油も分解する能力である。炭化水素原料の石油化学製品流体（ガス又は液体とすることができる）への触媒転換の方法は、炭化水素原料２３６を、単一の反応ユニット２０２のハウジング２０４に位置する反応ゾーン２４２に供給するステップ９００と、やはり単一の反応ユニット２０２のハウジング２０４に位置する再生ゾーン２４０／ストリッピングゾーン２４１を通して、流動化ガス２２０を反応ゾーン２４２に供給するステップ９０２と、触媒粒子２１４の存在下で、反応ゾーン２４２内において炭化水素原料２３６を石油化学製品流体２５０に転換するステップ９０４と、やはり単一の反応ユニット２０２のハウジング２０４に位置する濃縮ゾーン２４６において石油化学製品流体２５０を濃縮するステップ９０６と、を含む。反応ゾーン２４２は、濃縮ゾーン２４６と再生ゾーン２４０／ストリッピングゾーン２４１との間に挟まれる。

この方法では、炭化水素原料は、１つ又は複数の供給パイプに沿って反応ゾーンに供給される。１つの適用では、流動化ガスは、ハウジングの底部に位置する底部ポート２０４Ｂにおいて、再生ゾーン／ストリッピングゾーンに供給される。石油化学製品流体は、反応ゾーンから濃縮ゾーン内に移動する。この方法は、濃縮ゾーン内の石油化学製品流体でパイプの内側の炭化水素原料を加熱するステップも含み得る。一実施形態では、パイプは、濃縮ゾーン及び反応ゾーンを通って延びる。別の実施形態では、パイプは、再生ゾーン及び反応ゾーンを通って延びる。さらに別の実施形態では、供給パイプは、（１）濃縮ゾーン及び反応ゾーンを通って延びる第１のパイプと、（２）再生ゾーン及び反応ゾーンを通って延びる第２のパイプと、を含む。

１つの適用では、濃縮ゾーンの体積は、反応ゾーンの体積より大きい。さらに別の適用では、反応ゾーンの体積は、再生ゾーン／ストリッピングゾーンの体積より大きい。

アラビアンライトが（前述した、２８ｍｍの外径、及び６０ｍｍの再生ゾーン／ストリッピングゾーンの高さを有する）石英の４ゾーンリアクターにおいて分解された、いくつかの実験についてここで論じる。水及び／又は原油エマルションが、室温で、ＨＰＬＣポンプを使用してリアクターの上部において注入された。いくつかの質量流コントローラが使用されて、リアクターの底部において流動化／再生ガスを注入した。４ゾーンリアクターの出口では、いくつかのトラップが、さらなる分析（ＳＩＭＤＩＳ分析）のために液体留分を収集でき、マイクロＧＣが、分解反応中のガス留分（Ｃ_１～Ｃ_４炭化水素）を記録した。液体サンプルは、高温ＳＩＭＤＩＳ分析のためにアップグレードされた７８９０Ａ ＧＣシステム（Agilent）、及び7693A Automatic Liquid Sampler（Agilent）を使用して、分析された。ヘリウムがＦＩＤ検出器用のキャリアガスとして使用され、ＧＣカラムは、DB-HT Sim Dis（５ｍ×０．５３ｍｍ内径、０．１５μｍ）であった。すべてのサンプルは、ASTM D2887及びD6325で推奨されるように二硫化炭素（ＣＳ２）で希釈された。ガス留分（Ｃ１～Ｃ４炭化水素）は、ヘリウムをキャリアガスとして使用して、３つのマイクロカラム、及びそれぞれのためのＴＣＤ検出器を備えた、SRA InstrumentsのモデルT-3000を使用して記録した。仕様：（ｉ）Ｎ２、Ｏ２、ＣＯ及びＣＨ４検出用のMolsieve 5Aカラム（１０ｍ／４６℃／１６ｐｓｉ）、（ｉｉ）ＣＯ２検出用のＰＰＵカラム（８ｍ／５０℃／３０ｐｓｉ）、（ｉｉｉ）Ｃ２～Ｃ４炭化水素検出用のアルミナカラム（１０ｍ／４９．５℃／１６ｐｓｉ）。

異なる実験を比較するため、これらの実施例で報告されたガス収率は、１時間の分解後の平均値である。温度は、供給パイプの高さに位置するサーモウェルにより反応ゾーンにおいて記録された。以下に提示するすべての実施例では、液体水の流量は０．２５ｍＬ／分であり、室温での再生／流動化ガスの全流量は４００ｍＬ／分であった。すべての接触分解実験は、約２５ｇ～３５ｇの市販用の平衡ＦＣＣ触媒及びアラビアンライト原油を使用して実施した。実験の前に、市販用のＦＣＣ触媒は、８００℃で１０時間にわたり、か焼された。

分解される流れは、表１（［表１］）に示す特性を示した。

まず、アラビアンライトの分解が、熱分解の効果を評価するために市販用のＦＣＣ触媒の非存在下、５２０℃で実施された（実験番号１）。次に、いくつかの接触分解試験が、市販用のＦＣＣ触媒（実験番号２～５）、及びさまざまないくつかの動作条件、例えば、再生／流動化ガス中の酸素のパーセンテージ（実験番号２）、アラビアンライトの流量（実験番号４）、及び反応ゾーンの温度（実験番号５）を使用して、実施された。４ゾーン流動化プロセスを使用した原油の熱及び接触分解の結果を表２（［表２］）に提示する。

４ｗｔ％未満の、少量の軽質オレフィンが実験番号１中に記録され、それは、熱分解がこの反応の温度では著しくなかったためである。市販用のＦＣＣ触媒を添加することにより、Ｃ_１～Ｃ_４ガス収率は、接触分解反応中に使用された動作条件に応じて、５ｗｔ％から約３０ｗｔ％に増加した。液体分析は、最も重質の炭化水素が、触媒の存在下で、より価値のある軽質留分に分解されたことも示した。マルチゾーンリアクターが再生／流動化ガス中での酸素の非存在下で、５７０℃で動作した場合に、軽質オレフィンの最高収率が記録された。さらに、図２及び図４～図８のうち１つに提示したマルチゾーン反応ユニットは、図１０に示すように、２００分超にわたり、軽質オレフィンの非常に安定した収率をもたらした。

最後に、アラビアンライトの分解は、市販用のＦＣＣ触媒（５ｇ）の固定床を使用して、実験番号３と類似の動作条件下で、実施した。この比較実施例の結果は、表３（［表３］）に報告されている。図２及び図４～図８のうち１つに示す反応ユニットにより、軽質オレフィンの収率が、類似の動作条件を使用した固定床モードの実験と比べて、８ｗｔ％から２０ｗｔ％に増大したことに留意する。

開示された実施形態は、触媒プロセスにより炭化水素原料を石油化学製品に変換するためのＦＣＣシステム用の新奇な反応ユニットを提供する。この説明は、発明を限定することを意図していないことを理解されたい。対照的に、例示的な実施形態は、添付の特許請求の範囲により定められるような本発明の趣旨及び範囲に含まれる、代替案、変形例、及び均等物をカバーすることが意図されている。さらに、例示的な実施形態の詳細な説明では、多くの具体的な詳細が、主張される発明の包括的な理解を提供するために述べられている。しかしながら、当業者は、さまざまな実施形態がこのような具体的な詳細なしで実行され得ることを理解するであろう。

本実施形態の特徴及び要素が実施形態において特定の組み合わせで記載されているが、各特徴又は要素は、実施形態のその他の特徴及び要素なしで単独で、又は本明細書に開示される他の特徴及び要素を含むか、もしくは含まない、さまざまな組み合わせで、使用され得る。

この文書での説明は、開示された主題の実施例を使用して、当業者が、任意のデバイス又はシステムを製造及び使用し、任意の組み込まれた方法を実施することを含め、それらの実施例を実行することを可能にする。主題の特許可能な範囲は、特許請求の範囲により定められ、当業者に想到される他の実施例を含み得る。このような他の実施例は、特許請求の範囲内に含まれることが意図される。

１００ 典型的なＦＣＣシステム
１０２ ストリッパー
１０３ リジェネレーター
１１０ ライザー
１１１ ライン
１１２ ライン
１１３ ライン
１１５ ライン
１１６ ライン
１１７ ライン
１１８ 弁
１１９ ライン
１２０ ライン
１２１ 弁
２００ 新奇なＦＣＣシステム
２０２ 反応ユニット
２０４ ハウジング
２０４Ａ 上部ポート
２０４Ｂ 底部ポート
２０６ ベースプレート
２１０ 触媒床
２１２ コークス
２１４ 触媒粒子
２２０ 流動化ガス
２３０ 供給パイプ
２３０′ パイプ
２３０Ａ 一端部
２３０Ｂ 他端部
２３１ スプレーノズル
２３２ デバイス
２３３ 原料
２３４ 液体水
２３６ エマルション
２３６′ エマルション
２４０ 再生ゾーン
２４１ ストリッピングゾーン
２４２ 反応ゾーン
２４４ 境界
２４６ 濃縮ゾーン
２５０ ガス
２５２ コンテナ
２５４ 重量物
２６０ コントローラ
２６２ 流動化弁
２６４ 原料弁
２６６ 排ガス弁
２７０ 排出触媒出口
２７２ 触媒入口
２７４ 供給触媒粒子コンテナ
６００ 反応ユニット
７００ ＦＣＣシステム
７０２ 反応ユニット
８００ ＦＣＣシステム
８０２ 反応ユニット
Ｄ１ サイズ
Ｄ２ サイズ
Ｈ 高さ
ｈ 高さ
Ｈ１ 高さ
Ｈ２ 高さ
Ｔ１ 時間間隔

Claims (28)

1. 炭化水素又は炭化水素含有原料を石油化学製品混合物に触媒転換するための反応ユニット（２０２）であって、前記反応ユニットが、
   ハウジング（２０４）と、
   前記ハウジング（２０４）の底部に配置されている流動床ディストリビュータープレート（２０６）と、
   前記流動床ディストリビュータープレート（２０６）の上方に配置されている再生ゾーン（２４０）及びストリッピングゾーン（２４１）であって、触媒粒子（２１４）を収容するための前記再生ゾーン（２４０）及び前記ストリッピングゾーン（２４１）と、
   前記ストリッピングゾーン（２４１）の上方に配置されている反応ゾーン（２４２）と、
   前記反応ゾーン（２４２）の上方に配置されている濃縮ゾーン（２４６）であって、石油化学製品流体（２５０）を濃縮するための濃縮ゾーン（２４６）と、
   を備えている、反応ユニット。
2. 前記ハウジング（２０４）が、単一のハウジングとされ、
   前記再生ゾーン（２４０）、前記ストリッピングゾーン（２４１）、前記反応ゾーン（２４２）、及び前記濃縮ゾーン（２４６）が、前記単一のハウジング（２０４）の内部に配置されている、請求項１に記載の反応ユニット。
3. 前記再生ゾーン（２４０）、前記ストリッピングゾーン（２４１）、前記反応ゾーン（２４２）、及び前記濃縮ゾーン（２４６）が、同一の温度又は異なる温度を有している、請求項１に記載の反応ユニット。
4. 前記反応ユニットが、前記炭化水素又は炭化水素含有原料を前記反応ゾーンに供給するための供給パイプ（２３０）を備えている、請求項１に記載の反応ユニット。
5. 反応生成物が、前記供給パイプの内側において炭化水素原料を加熱する、請求項４に記載の反応ユニット。
6. 前記供給パイプが、前記濃縮ゾーン及び前記反応ゾーンを通じて延在している、請求項４に記載の反応ユニット。
7. 前記供給パイプが、前記再生ゾーン、前記ストリッピングゾーン、及び前記反応ゾーンを通じて延在している、請求項４に記載の反応ユニット。
8. 前記供給パイプが、
   （１）前記濃縮ゾーンを通じて延在した後に、前記反応ゾーンを通じて延在している第１のパイプと、
   （２）前記ストリッピングゾーン及び／又は前記再生ゾーンを通じて延在し、前記反応ゾーンの内部に至る第２のパイプと、
   を含んでいる、請求項４に記載の反応ユニット。
9. 前記反応ユニットが、前記ハウジングの底部に配置されている底部ポート（２０４Ｂ）であって、流動化ガス及び／又は触媒再生ガスを、前記流動床ディストリビュータープレートを通じて前記反応ユニットの前記再生ゾーン及び前記ストリッピングゾーンに供給するように構成されている前記底部ポート（２０４Ｂ）を備えている、請求項１に記載の反応ユニット。
10. 流動化ガスが、Ｎ２、蒸気、空気、Ｏ２、ＣＯ２、ＣＯ、又はこれらの組み合わせのうち１つ又は複数のガスとされる、請求項１に記載の反応ユニット。
11. 前記炭化水素又は炭化水素含有原料が、原油、精製製品、及び他の酸素化物を含んでいる、請求項１に記載の反応ユニット。
12. 炭化水素供給材料又は前記炭化水素含有原料が、水と事前に混合されて前記ハウジングに供給される、請求項１に記載の反応ユニット。
13. 前記濃縮ゾーンの体積が、前記反応ゾーンの体積と異なる、請求項１に記載の反応ユニット。
14. 前記反応ゾーンの体積が、前記再生ゾーン及び前記ストリッピングゾーンの体積と異なる、請求項１に記載の反応ユニット。
15. 前記反応ユニットが、
    前記ハウジングに取り付けられた触媒入口であって、分解プロセスの際に連続的に又は断続的に新鮮な触媒粒子を前記反応ゾーンに供給するための前記触媒入口と、
    前記ハウジングに取り付けられた触媒出口であって、前記分解プロセスの際に連続的に又は断続的に金属と混ぜられた触媒粒子を除去するための前記触媒出口と、
    を備えている、請求項１に記載の反応ユニット。
16. 炭化水素原料又は炭化水素含有原料を石油化学製品流体に触媒転換するための方法において、
    前記方法が、
    前記炭化水素原料又は前記炭化水素含有原料（２３６）を、単一の反応ユニット（２０２）の内部に配置された反応ゾーン（２４２）に供給するステップ（９００）と、
    前記単一の反応ユニット（２０２）の内部に配置された再生ゾーン（２４０）及びストリッピングゾーン（２４１）を通じて、流動化ガス（２２０）を前記反応ゾーン（２４２）に供給するステップ（９０２）と、
    触媒粒子（２１４）の存在下で、前記反応ゾーン（２４２）において前記炭化水素原料（２３６）を前記石油化学製品流体（２５０）に転換するステップ（９０４）と、
    前記単一の反応ユニット（２０２）の内部に配置された濃縮ゾーン（２４６）において前記石油化学製品流体（２５０）を濃縮するステップ（９０６）と、
    を備えており、
    前記反応ゾーン（２４２）が、前記濃縮ゾーン（２４６）と前記再生ゾーン（２４０）及びストリッピングゾーン（２４１）との間に挿置されている、方法。
17. 前記単一の反応ユニットが、４００℃～１０００℃の反応温度で動作しており、
    再生温度が、５００℃～１０００℃であり、
    原料滞留時間が、０．０５秒～１００秒であり、
    圧力が、０．１バール～３０バールである、請求項１６に記載の方法。
18. 前記炭化水素原料が、パイプに沿って前記反応ゾーンに供給される、請求項１６に記載の方法。
19. 前記流動化ガスが、ハウジングの底部に配置された底部ポート（２０４Ｂ）において、前記再生ゾーンに供給される、請求項１７に記載の方法。
20. 前記石油化学製品流体が、前記反応ゾーンから前記濃縮ゾーンに移動する、請求項１７に記載の方法。
21. 前記方法が、前記濃縮ゾーンの前記石油化学製品流体でパイプの内側において前記炭化水素原料を加熱するステップを備えている、請求項１９に記載の方法。
22. パイプが、前記濃縮ゾーン及び前記反応ゾーンを通じて延在している、請求項１７に記載の方法。
23. パイプが、前記再生ゾーン／前記ストリッピングゾーン及び前記反応ゾーンを通じて延在している、請求項１７に記載の方法。
24. 供給パイプが、（１）前記濃縮ゾーン及び前記反応ゾーンを通じて延在している第１のパイプと、（２）前記再生ゾーン／前記ストリッピングゾーン及び前記反応ゾーンを通じて延在している第２のパイプとを含んでいる、請求項１７に記載の方法。
25. 前記濃縮ゾーンの体積が、前記反応ゾーンの体積より大きい、請求項１６に記載の方法。
26. 前記反応ゾーンの体積が、前記再生ゾーン／ストリッピングゾーンの体積より大きい、請求項１６に記載の方法。
27. 前記炭化水素原料が、原油を含んでいる、請求項１６に記載の方法。
28. 前記触媒粒子が、前記炭化水素原料と共に供給される、請求項１６に記載の方法。

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