JP3142671B2 - 噴霧用ノズルおよびそれを使用する流動接触分解方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、重質炭化水素原料（フ
ィード）の微細化（噴霧）に関する。より詳しくは、本
発明は、石油精製プロセス、例えば蒸留塔またはＦＣＣ
（流動接触分解）ライザー反応器への液体原料を微細化
する方法および液体を微細化する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＦＣＣライザー反応器の底部におけるフ
ィードの微細化には問題点があることが石油精製業界に
おいては長年知られている。１時間当たりに何十トンも
の熱い再生分解触媒を大きい体積の重質油フィードと接
触させて、ライザー反応器の底部においてフィードが完
全に気化するのを確保するのは困難である。この問題点
の一部は、ＦＣＣ装置においてより重質のフィードを使
用することである。今では、多くのＦＣＣ装置は、相当
量、５〜２０％のオーダーの残渣または蒸留不能物質を
処理している。これらの物質は、蒸留塔において気化さ
せることは殆ど不可能であり、従って、ＦＣＣライザー
反応器において１秒以下またはその程度でこれらの物質
を蒸発させることが大きな負荷となる。

【０００３】問題点の一部は、容易に蒸発するフィー
ド、例えばガスオイルを加えるためには完全に満足すべ
きであったフィードノズルは、より重質のフィードに対
してはもはや適当ではないということである。この問題
点は、二重に影響する：より重質のフィードは高沸点で
ある故に蒸発させるのがより困難であり、重質フィード
は、ＦＣＣライザー反応器における実際の高い温度にお
いても粘度が高い故に微粒化がより困難である。

【０００４】より重質のフィードを処理しようとし、ま
た、より軽質のフィードの蒸発を改善しようとする精製
業界の試みを簡単に説明する。

【０００５】再生触媒／フィードの接触を改善しようと
するいくらかの試みは、触媒側にあった。即ち、触媒を
ライザー内に円滑に持ち上げるリフトガスの使用であ
る。他の解決策は、触媒の分配が不十分であり、（複数
のノズルにより）供給される油の分配も同様に不十分で
あるということに基づいていた。

【０００６】より重質のフィードを処理するために加え
るスチームが増えるのは一般的なことである。微細化ス
チームが増えると、通常、存在するフィードノズルにお
ける圧力降下が大きくなり、サワー・ウォーター（sour
water）の生成が増加する。フィードの分散に関して幾
らかの改善が通常なされているが、サワー・ウォーター
の生成が増えるという問題点およびノズル入口に供給で
きるフィードの圧力に限界があるという問題点により、
スチームの流量を単に増やすということによる改善には
限界がある。

【０００７】触媒／油分配に着目して、より多くのスチ
ームを存在するノズルに処理をうまくさせるということ
に加えて、精製業界では、他のノズルの構造について検
討してきた。非常に有効なノズルの構造が幾つか考えら
れたが、有効な操作のためにはノズルにおける非常に大
きい圧力降下が一般的に必要であった。精製において
は、装置のための投資および運転コストの双方を節約す
るために可能な限り低い圧力でフィードノズルを操作す
ることが好まれる。多くの装置では、フィード圧力に限
界があり、主たる改善は、大きい圧力降下のノズルを使
用することを必要としている。高圧液体ストリームとす
るためにも相当量のエネルギーを消費する。

【０００８】ノズルに関する発達が以下の文献にうまく
総括されている：フルイッド・キャタリティック・クラ
ッキング・リポート(Fluid Catalytic Cracking Repor
t)：フィフティ・イヤーズ・オブ・キャタリティック・
クラッキング(５０ Years ofCatalytic Cracking)；エ
イ・エイ・アヴィダン（A. A. Avidan）ら、オイル・ア
ンド・ガス・ジャーナル（Oil & Gas Journal）１月８
日号（１９９０年）、第５０頁。オープンパイプまたは
スロット付き、インパクト（衝突）、スパイラル、およ
びクリティカルベンチュリーノズルが全て検討されてい
る。

【０００９】オープンパイプまたはスロット付きノズル
は、粗い不均一な液滴寸法をもたらし、ＦＣＣライザー
反応器に重質フィードを注入するには理想的に適当では
ない。

【００１０】油とスチームの混合物が臨界的な寸法にな
っているベンチュリーセクションを通ってより大きい中
間チャンバーに送られ、制限されたノズルを通って排出
されるクリティカルベンチュリーノズルは非常に小さい
液滴寸法をもたらすことができる。これらの液滴は、ス
パイラルノズルにより生成する液滴より短時間で完全に
気化できるが、そのようなノズルには大きい液体圧力降
下が必要であり、また、スプレーのパターンが狭い。

【００１１】組み合わせの解決策、即ち、低速度のオイ
ルストリーム（６〜１５ｍ／秒［２０〜５０フィート／
秒］）を微細化するために高速度スチーム（３０５〜５
４９ｍ／秒［１０００〜１８００フィート／秒］）を使
用することは、米国特許第３,６５４,１４０号に開示さ
れている。高速度スチーム（水蒸気）は、低速度液体に
エネルギーを与える。米国特許第３,６５４,１４０号の
第２図には、液体のコーンとしてオイルが排出され、オ
イルはコーンを包囲する高速度スチームのストリームに
より液滴に砕かれることが示されている。この構造は、
それより以前に考えられたノズルである米国特許第３,
１５２,０６５号に示されたノズルよりも改善されてい
る。このノズルでは、液体が中央スチームパイプの周囲
の環状領域を通り、制限された開口部の上流で膨張する
スチームストリームに接触する。恐らく、液体ストリー
ムに遠心成分を与えることにより液体がノズルの側方に
ほうられることになるが、それが、微細化を阻害してい
たことが有り得る。液体は、コーンとして出て行き、ノ
ズルの中央領域における高速度スチームストリームに衝
突しなかった。

【００１２】無数のノズル構造が存在し、それらの多く
は、独特のものであり、分類するのは困難であるが、以
下の１つまたはそれ以上の液滴の生成メカニズムに基づ
いて分類できる。

【００１３】ＦＣＣフィードノズルとしては、制限／膨
張（Restriction／Expansion）が最も広く使用されてい
る形態である。１〜５重量％の微細化スチームおよび重
質予熱フィードの混合物はスロットまたは円形穴（オリ
フィス）を通過してスプレーを形成する。

【００１４】混合／膨張（Mixing／Expansion）は、渦
巻き羽根およびその後の円形オリフィスの使用を含む。

【００１５】剪断は、同時に小さい液滴に砕けるノズル
のフィードストリームから薄いシートを剥離することに
より液体を微細化する。スパイラルＦＣＣフィードノズ
ルがその例である。

【００１６】ガスジェットノズルは、微細化ガスストリ
ームを複数のオリフィスに通して液体ストリームを打ち
砕く。レヒラー（Lechler）ノズルはこのタイプのノズ
ルの好例である。

【００１７】衝突ノズルは、固体面における液体の高速
度衝突により微細化する。スノウジェット（Snowjet）
ノズルがこのタイプである。

【００１８】このようなタイプのノズルを直列に単に重
ね、それにより、微細化を改善することは可能であるよ
うに考えられるかも知れないが、実際、それは不可能で
ある。追加の段階は、微細化を改善するかも知れない
し、あるいは、そうでないかも知れないが、常に圧力降
下が増加し、それだけでもこれらの装置の操作を単に重
ねることは通常妨げられる。ノズルの性能を改善する多
くの試み、例えば微細化デバイスを重ねることは、性能
を悪化させる。スロット付きオリフィスノズルに渦巻き
羽根（swirl vane）を追加することが試みられたが、こ
れは分配を悪化させることが判った。

【００１９】また、ＦＣＣ装置において、ノズルは丈夫
で信頼性のあるものでなければならず、運転期間は、１
年または２年、あるいはそれ以上が通常である。ＦＣＣ
装置には別の制限がある。炭化水素フィードは、ある圧
力、通常、約４４６〜１４８０ＫＰａ（５０〜２００ps
ig）で供給される。これらのストリームの量が大きいこ
と、フィードをポンプにてより高い圧力で供給するため
に必要なエネルギーのコストおよび高圧ポンプを加える
ことをしばしば容易ならしめない場所の制限のために、
小さいオイル圧力でうまく作動するノズルを提供するこ
とが非常に重要である。

【００２０】中圧または高圧スチームは、通常、容易に
入手可能であり、微細化媒体として好ましい。しかしな
がら、精製においては、その使用を最小限にすることが
通常望まれる。中圧または高圧スチームは精製において
重要な必需品であり、その使用により、ＦＣＣライザー
および下流の処理装置の多くが不活性物質で満たされる
ことになる。また、精製業では、触媒の摩耗およびライ
ザーの腐食の関係で、過剰に大量のスチームを使用する
こと、あるいはノズルからの余りにも大きい出口速度と
なることには躊躇する。

【００２１】追加の制限は、ノズルを出る物質は、ライ
ザーの側方部分に触媒を押しやることなく、ノズルの周
辺を流れる触媒とできる限り多く接触する必要があると
いうことである。

【００２２】また、垂直取り付けまたは側方取り付けで
使用するノズルが比較的小さい場合、有効であり、ライ
ザーを上昇する熱い触媒の流れは阻害されない。

【００２３】

【発明の構成】本発明の１つの要旨では、微細化ノズル
が提供され、該ノズルは、液体炭化水素を含む流れてい
るストリームに向かって外から内向きに半径方向の流れ
で微細化気体が供給され、該液体フィードストリームを
部分的に微細化し、ある直径および断面積を有し、微細
化の程度の小さいコア領域およびより微細化されている
周囲領域を有する部分的に微細化されたジェットを生成
する初期微細化セクション、該初期微細化セクションの
断面積の１５０％より大きくない断面積を有し、該初期
微細化セクションの下流にあり、それと隣接している衝
突セクション、該部分的に微細化されたジェットと少な
くとも同じ断面積を有し、該部分的に微細化されたジェ
ットの断面積の少なくとも１.５倍の断面積を有するノ
ズルバレルとつながる、該衝突セクションの周囲の環状
膨張領域、ならびに該ノズルバレルの端部において該ノ
ズルバレルの断面積より小さい断面積を有するノズル出
口を有して成る。

【００２４】好ましくは、前記初期微細化セクション
は、液体フィードのソースと接続できる上流端部を有す
るフィードパイプ、ふさがれていないまたは開いている
出口を有する下流端部および該フィードパイプに穿孔さ
れて該パイプの回りで半径方向に分配され、該出口から
フィードパイプの１直径内にある複数の微細化気体注入
孔ならびに該複数の微細化気体注入孔を含み、微細化気
体の入口および出口を有する微細化気体分配セクション
を有して成る。

【００２５】望ましくは、該衝突セクションは、該初期
微細化セクションと軸方向に整列している下流端部およ
び上流端部を有する円筒状プラグを有して成る。該プラ
グの上流端部は、２０°より大きくない角度で円錐端部
部分を有するのが好ましい。

【００２６】このプラグは、その下流端部で支持するこ
とができ、そのサポートは、好ましくは、Ｘまたは十字
形状支持手段を有して成るのが好ましく、支持手段は、
支持手段のすぐ上流で流体が流れることができる面積の
４０〜６０％の流体の流れに垂直な断面積を有するのが
好ましく、該支持手段は、そこを通過する流体を幾つか
のストリームに分割する。円筒状プラグのための下流の
サポートは、そこを通過する流体を４つのパイ形状スト
リームに分割するようになっている。該環状膨張領域の
出口は該円筒状プラグ用の該下流サポートを有して成っ
てよい。

【００２７】環状膨張領域は、該ノズルバレルと軸方向
に整列しているのが望ましく、該ノズルバレルとつなが
っている出口を有する。環状膨張領域は、好ましくは該
微細化セクションに隣接する入口を有する頭部を切った
円錐セクションを有して成り、ノズルバレルは好ましく
は円筒状である。

【００２８】ノズル出口は、矩形スロット開口を有する
ドーム状または１８０°の半球状キャップを有して成っ
てよい。好ましくは、スロット開口は、１８０°以下で
あり、３５〜１２０°、好ましくは４０〜９０°のスプ
レー角度を形成する。

【００２９】環状膨張領域は、該部分的に微細化された
ジェットの断面積と少なくとも等しい断面積を有してよ
く、該膨張領域は、該部分的に微細化されたジェットの
該断面積の少なくとも２倍の断面積を有するノズルバレ
ルとつながっている。

【００３０】１つの構造では、ノズル出口は、平らな扇
形形状のスプレーを形成するようにスロットまたはノッ
チを有して成り、該ノズルバレルは、３：１〜１５：
１、好ましくは３：１〜６：１、より好ましくは４：１
の長さの直径に対する割合の範囲の長さおよび直径を有
する。ノズル出口は理想的には単一の矩形ノッチ出口を
有して成る。

【００３１】該環状膨張領域では、ノズルバレルは、好
ましくは、該部分的に微細化されたジェットの断面積の
１.５〜６倍の断面積を有し、より好ましくは、ノズル
バレルは、該部分的に微細化されたジェットの断面積の
４倍の断面積を有する。

【００３２】本発明のもう１つの要旨では、流動接触分
解方法が提供され、該方法では、重質フィードがライザ
ー分解反応器手段において接触分解されて、分解生成物
および使用済み触媒が生成し、使用済み触媒はストリッ
ピング手段においてストリップされて触媒再生手段にお
いて再生されて熱い再生触媒となり、これが該ライザー
反応器にリサイクルされ、上述の少なくとも１つの多段
微細化フィードノズルを使用してフィードを該ライザー
反応器の底部分に注入する。好ましくは、該ノズルを複
数使用する。

【００３３】本発明のもう１つの要旨では、通常の液体
炭化水素フィードを蒸気／液体分離手段に供給する方法
を提供し、該方法は、上述のノズルを使用して該分離手
段の蒸気相領域に該液体フィードおよび微細化スチーム
を加えることを含んで成る。

【００３４】本発明のもう１つの要旨では、気体および
液体炭化水素を含む水素を触媒の固定床上の蒸気充満領
域に加え、接触水素化転化条件の下で該液体および水素
に触媒の該固体床を下向きに通過させて水素化添加され
た生成物を生成することにより通常は液体の炭化水素ス
トリームを接触水素化転化する水素化転化（hydroconve
rsion）方法を提供し、該通常は液体の炭化水素フィー
ドおよび気体を含む該水素の少なくとも一部分は、上述
のノズルを使用して該固定床フィード上の該蒸気充満領
域に加えられる。

【００３５】本発明のノズルは、液滴を形成するための
幾つかの異なるメカニズムを組み合わせ、比較的少量の
微細化流体を用いて、非常に高いオイルフィード圧力を
必要とすることなく、あるいはライザー反応器の壁に衝
突することなく、効率的な微細化を達成する。このノズ
ルは、スラッギング特性を示さず、垂直または斜めのい
ずれでも装着でき、それにより、側方取り付けノズルを
有するライザー反応器でノズルを使用できる。構造が頑
強であり、また、コンパクトであり、触媒は、その周囲
を容易に流れることができる。

【００３６】以下、添付図面を参照して、本発明を更に
詳細に説明する。ＦＣＣフィードノズル、または少なく
ともフィードノズル出口に関する技術状態を図１および
図２により示している。ノッチまたはスロット８５’を
有するノズル８０’の端部は、ＦＣＣライザーに液体フ
ィードを噴霧する。ノズル８０’の上流のフィードは、
通常、少量の気化した炭化水素フィードを伴うスチーム
または他の微細化流体および液体炭化水素フィードの微
細化混合物である。スロットオリフィス８５’は、ノズ
ル８０’の切り欠きまたは研削された部分である。典型
的には、スロットオリフィスは１８０°の開口を有し、
スロットオリフィスを含むパイプまたはエンドキャップ
８０’の直径の１５〜５０％に相当する幅または開口部
分を有する。

【００３７】これらのオリフィスノズルまたは先に引用
したオイル・アンド・ガス・ジャーナルのレポートに示
されたものにおいて、オイルおよびスチームは、端部が
小さくなった直径のオリフィスで終わっているパイプに
注入される。ノズルは、オイルおよび微細化スチームに
速い速度を与えることにより、オイルを微細化または分
散する。特に、重質の蒸発困難なフィードを使用する場
合、不十分な結果となる。これらのノズルは、ガスオイ
ル（軽油）のような容易に蒸留できるフィードを処理す
る場合は、満足すべき結果をもたらすが、約５重量％を
越える蒸留不能物質を含むフィードを処理する場合にそ
のようなノズルの欠点が明らかとなってくる。この問題
点は、液体フィードの多くが不十分にしか微細化されな
いということである。大きい液滴の場合、蒸発に時間を
要し、あるいは全く蒸発せずにコークスになることがあ
る。ある装置では、触媒が相当失活するまでフィードは
蒸発しない。

【００３８】本発明のＦＣＣプロセスおよびノズルは、
幾つかのメカニズムを使用して微細に分割された重質油
の液滴を形成する。好ましいノズルの３つの微細化段階
またはメカニズムの概略は以下の通りであり、主として
図５を用い、他の図面にも言及する。

【００３９】要約すると、本発明のノズルは、初期微細
化セクション、低圧力降下衝突および膨張セクションな
らびにオリフィス先端部を有する。

【００４０】重質油または重質液体フィードは、入口２
０を通ってノズル１０の微細化チャンバー２２に供給さ
れる。フランジアッセンブリ４５はフランジ４７および
ＦＣＣライザー反応器内に延びるノズルシールド８２と
対になる。

【００４１】オイルは、通常、液相で、入口２０に入
り、流れている液体に横断方向にスチームを注入するこ
とにより、液体がチャンバー２２を通る間に相当程度微
細化される。スチームは、微細化流体入口３０から入
る。入口２０および３０の回りのフランジ３５および２
５は、それぞれ、スチームおよびオイルのラインの現場
での接続を可能ならしめる。

【００４２】スチームは、微細化チャンバー２２の壁３
４とノズル１０の壁３１との間の環状空間３２に入る。
スチームは複数の穴３３、好ましくはパイプの壁３４に
対して直角に穿孔された穴を通る。

【００４３】重質油は、初期微細化領域を入口２０から
出口３６まで通る間、激しく混合され、相当程度微細化
される。従って、液体は軸方向に流れ、気体は領域２２
を包囲する環状領域３２から半径方向に流れる。

【００４４】図８は、出口端部付近における領域２２の
断面であり、スチームがいかに環状スチーム通路３２か
らパイプ３４の穴３３を通って領域２２に入り、そこを
流れている液体フィードを微細化するのかを示す。それ
ぞれ８個の穴の２列が好ましい。

【００４５】図５は、このセクションの出口３６の上流
パイプの１または２直径分内にあるスチーム穴３３の好
ましい配置を示す。好ましくは、スチーム穴は、出口３
６から１.３ｃｍ（０.５インチ）内にある。要すれば、
スチーム注入穴３３を上流にずらしてよく、あるいは追
加のスチーム注入手段、例えばスロット、チューブによ
り代用してよく、あるいは重質油フィードを少量のスチ
ームに加えてよい。

【００４６】出口３６からの微細化された２相混合物
は、低圧力降下衝突および膨張セクションに排出され
る。

【００４７】第１段階は、オイル／スチーム混合物の衝
突プラグ５０への直接的な排出であり、プラグは好まし
くは微細化チャンバー２２の断面積より大きくない断面
積を有する。理想的には、衝突プラグ５０は、パイプ３
４の断面積の３０〜６０％の断面積を有する。パイプ３
４が３.８cm（１.５インチ）の規格（Schedule）８０の
パイプである場合、プラグ５０の最適断面積は、約２.
５cm（１インチ）である。これで、衝突には十分の大き
さである。

【００４８】プラグ５０は、ノズルの低圧力降下膨張領
域を通過する微細化されたオイルおよびスチームの効果
的な膨張を可能にする低圧力降下膨張領域内に配置する
必要がある。パイプ３４内の領域２２の出口の内径に近
いか、またはそれに等しい内径を有し、中心線から５〜
３０°、好ましくは１０〜２５°、最も好ましくは１５
°の角度を有する先を切った逆円錐セクション６０を使
用すると、膨張による圧力損失が最小限になる。ベンチ
ュリーメーターまたはキャブレターに使用されているよ
うなより複雑な構造を使用してよいが、そのような形状
は製造が困難であり、より高価になる。プラグ５０は、
初期微細化セクションの出口３６から液体の流れ方向に
沿って１.３ｃｍ（０.５インチ）に等しい量でまたは出
口３６の直径より大きい長さでいくらかずれていても、
あるいは引っ込んでいてよい。

【００４９】逆円錐セクション６０の角度および出口３
６からの衝突プラグ５０の引っ込みの量は、パイプ３４
内の流体の流れに使用できる断面積に少なくとも等しい
プラグ５０の周囲の流体の流れに使用できる断面積を提
供するのに十分でなければならない。好ましくは、プラ
グの周囲のパイプの最小開口面積は、パイプ３４の断面
積の少なくとも１３０％またはそれ以上である。最も良
い間隔は、フィードパイプ３４の開口面積の約１.４倍
を提供する間隔であると考えられる。

【００５０】図７は、好ましい衝突プラグ５０の断面図
である。プラグ５０の主たる目的は、オイルおよびスチ
ームの微細化混合物が当たり、更に微細化が起こる衝突
体としての機能である。好ましくは、プラグの端部は、
２または３°からおそらく１５または２０°まで、理想
的には１０°の僅かな角度で切断されている。この緩や
かな角度により液体の強い衝突およびプラグによる液体
の微細化が可能となり、同時にプラグの周囲で均等にチ
ャンネリングしてプラグ５０の端部に隣接した下流の膨
張セクションに流れ、良好な微細化ができる。プラグは
微細化した混合物をパイプの中央から膨張セクションに
向かって向きを変える。

【００５１】膨張セクションは、ノズル出口につながっ
ているパイプまたはチューブの孔の直径にほぼ等しい出
口直径を有する必要がある。好ましくは、膨張セクショ
ンはバッフルセクション６５で終わっている。好ましく
は、バッフルは、大まかには十字または「Ｘ」の形態で
あり、微細化されたフィードが通過する４つのパイ形状
開口部を規定している。これらのバッフルは、図６にそ
の内部の図を示すが、好ましくは膨張セクションの出口
の直径の１５〜３５％、理想的には２０〜３０％に等し
いスポーク幅を有する。好ましい構造は、図示したもの
であり、７.６cm（３インチ）パイプ内で使用する場
合、厚さ１.３cm（０.５インチ）のバッフルプレートを
有し、それぞれのスポークは１.８ｃｍ（０.６９イン
チ）の幅を有する。

【００５２】このバッフル構造により、ノズルバレル
（barrel）の断面にわたって液滴を分配する良好な方法
が提供され、衝突プラグ５０を支持するのに十分な金属
または他の材料が提供される。別法では、２、３、４ま
たはそれ以上の穴を穿った中実プレートを使用する。４
つの穴を穿った中実プレートを使用すると、図６にて点
線で示した「Ｘ」バッフルによく似た流体力学的挙動を
する。

【００５３】バッフル６５の正確な形状または構造に拘
わらず、十分な開口面積を有してバッフルを横切る場合
に圧力降下が少ししかないようにすることが重要であ
る。通常、膨張セクションの出口の断面積の少なくとも
２５％の開口面積を与えることで十分である。

【００５４】図１０は、プラグおよびバッフルアッセン
ブリを製作する好ましい方法を示し、ピン６７によりノ
ズル内におけるアッセンブリの適当な配置を確保する。
装置を逆に装着できないので、現場での製作が非常に簡
素化される。このような構造により現場での交換も簡単
である。

【００５５】バッフル６５は、スチームおよびオイルの
混合を更に促進し、膨張セクションの下流およびノズル
出口の上流のノズルの領域、すなわち、ノズル出口の孔
（bore）が均一な液滴寸法およびスプレー濃度を有する
微細化された混合物により満たされるのが確保される。
この目的のため、スパイラルミキサー、渦巻き羽根また
は種々の形状のバッフルセクションを膨張セクションの
出口に、あるいはそのすぐ上流もしくは下流に挿入して
よいが、必ずしも同じ結果になるとは限らない。

【００５６】プラグまたはプラグおよびバッフルを使用
することにより小さい圧力降下が生じるが、この圧力降
下は混合物を微細化するために系により有効に使用され
ている。

【００５７】本発明の方法および装置は、常套のオリフ
ィス技術を使用して、微細化された混合物をライザー反
応器に排出できる。一般的に、そのようなオリフィス
は、その断面積がオリフィスのすぐ上流の先端管部分ま
たはバレル部分の断面積より相当小さい場合に、うまく
作動する。先端管部分面積：スロット面積を広範囲に変
えてよいが、比３.８：１が良好な結果をもたらす。

【００５８】オリフィスは、その先端内またはそのすぐ
下流に追加の微細化手段、例えばスパイラルノズルを有
してよいが、これらの手段は、一般的には必要ではな
く、圧力降下、複雑性および故障の割合が不当に増える
ことになると思われる。

【００５９】ノッチまたはスロット８５の形態のスロッ
トオリフィスを図６に示している。これは、１８０°以
下の角度の平らな扇形スプレーを形成する。これは、側
方または周状取り付けノズルと共にＦＣＣに使用するの
に好ましい。ノズルを垂直に取り付ける場合、丸いオリ
フィス出口が好ましい。

【００６０】オリフィスは、要すれば、そのすぐ上流、
その中、または下流で楔もしくは変流手段、あるいはブ
ロックを用いて操作してよい。これらはノズルにおける
圧力降下を増やすが、増えた圧力降下に見合う程度の微
細化効率の向上が常にあるとは限らない。渦巻き羽根は
性能を悪くすると思われる。従って、本質的にオリフィ
ス、好ましくは扇形形状スプレーを形成するスロット付
きオリフィスから成るオリフィス出口により操作するの
が好ましい。

【００６１】側方取り付けノズルにはスロット付きノズ
ルが好ましい。それは、実験によりそのような形状によ
り微細化された混合物をライザー反応器内に効果的に分
配できることが判ったからである。従来技術のスロット
付きオリフィス、例えば図１または図２に示すようなも
のを使用できるが、図３または図４に示すようにキャッ
プの接線から離れて短くしたスロットを使用するのが好
ましい。図３および図４に示すスロットオリフィスによ
り、約７０〜８０°のスプレー（噴霧）角度となり、こ
れは、キャップの接線まで切られたスロット付きオリフ
ィスにより形成されるものよりＦＣＣにはより良いスプ
レー角度である。

【００６２】そのような減少した角度のスプレーを使用
することにより、ライザー反応器の壁が腐食されること
なく、スロット付きオリフィスをライザー反応器の壁の
相当近くに配置することができる。別法では、ノズルア
ッセンブリをライザー反応器に更に挿入でき、ライザー
反応器の壁からの増加した距離により壁が腐食するのを
いくらか防止できる。

【００６３】図９は、ＦＣＣライザー反応器１の底部に
ＦＣＣフィードノズル１０を配置する良好な態様を示
す。

【００６４】本発明のフィード混合ノズルの有効性を、
オリフィス先端（orifice tip）ノズルおよび螺旋状出
口（spiral outlet）を有するオリフィス先端ノズルを
含む幾つかの従来の構造のものと比較した。

【００６５】ＦＣＣ装置におけるノズルの性能を予測す
るのに有用であることが判っている標準的な試験手順を
使用して、空気／水混合物を用いて実験を実施した。Ｆ
ＣＣ装置では偶然でも水／空気混合物を注入することは
ないが、これらの水／空気混合物の流動特性は、ＦＣＣ
装置で使用する水蒸気（スチーム）／重質油混合物の流
動特性と類似している。

【００６６】実験は、２段階、即ち、最初のスクリーニ
ング試験およびその後のより精密な試験で実施した。

【００６７】スクリーニング試験は、ノズル出口速度が
６９ｍ／秒および９１ｍ／秒（２２５フィート／秒およ
び３００フィート／秒）および分散空気割合が１.９重
量％および４.８重量％における実験であり、結果とし
て４つの組み合わせとなった。高速のシャッタースピー
ドが可能なビデオカメラを用いた定性的な観察を行い、
フローパターンおよび液滴の寸法をより明確に把握し
た。試験は、水平方向に対して３０°の角度で位置した
ノズルを用いて行い、側方取り付けノズルを有する多く
の工業的ＦＣＣ装置におけるノズルのオリエンテーショ
ンをシュミレートした。大きな移動可能圧縮機を使用し
て７９１ｋＰａ（１００psig）で空気を供給した。大き
い液体流量または圧力が必要である場合には、遠心ポン
プを使用した。流量はタービンまたはオリフィス流量計
により測定した。全部のノズルについて同じ手順を用い
たので、使用した試験手順は問題とはならない。

【００６８】［標準的な工業用ノズル］ＦＣＣ装置にお
いて現在工業的に使用されているノズルは、７.６cm
（３インチ）の規格４０パイプから成り、オイル入口
（水入口）とスチーム（空気）入口が「Ｙ」状入口とな
り、従って、微細化流体は斜めに液体の流れの方向に加
えられる。２つの流体の流れは、半円形、矩形スロッ
ト、図１に示したものと類似のものを有するキャップを
通って出る前に約０.９１ｍ（３フィート）一緒に流れ
る。微細化および液滴分配は双方とも不十分であった。
大きい液滴が扇形形状の平たいスプレーの中央および縁
領域に存在し、一方、大部分の空気は、これらの大きい
液滴領域の間を通過した。空気および水の圧力降下は、
比較的小さかった。このノズルおよび他の大部分のノズ
ルの場合、試験では出口速度をより大きくすると、スプ
レーはより均一になり、粗さも少なくなった。流量をよ
り大きくすると、７.６cm（３インチ）のチューブの２
相領域内においてスラッギングが認められた。

【００６９】［スパイラル］市販されているスパイラル
ノズルも試験した。これを７.６cm（３インチ）のチュ
ーブに取り付け、上流で水と空気を予備混合した。この
ノズルは、螺旋状切断面により内側の円筒状流れからシ
ートを薄く切断することにより機能する。より大きい液
滴が底部で多く、より細かい液滴が頂部で多いので、こ
のノズルは３０°の試験角度では性能は不十分であっ
た。水の流量を増やすと、分配が実質的に改善された
が、平均液滴径が増えた。このノズルは殆ど垂直に取り
付けた場合には、最も有用になると考えられる。空気お
よび水の圧力降下は、低〜中程度であった。水が主とし
て螺旋状シートに残っていたのでスプレーは流れの内に
ギャップを含んでいた。スプレーの角度も中程度であ
り、おおよそ６５°であった。

【００７０】［レヒラー超音速（Lechler Supersoni
c）］ このノズルは、４つの周状列に沿って位置する０.４８
ｃｍ（３／１６インチ）のオリフィス（穴）から出て、
水の円筒状コアに垂直に衝突するる１６のエアージェッ
トを有する先細りセクションを有する。次に、ノズル
は、先広がりセクションを有する。このノズルは、スプ
レーの外側縁付近では良好な微細化を示したが、中央で
は非常に大きい液滴が存在した。これは、ジェットの速
度が小さいのでエアージェットが水に十分に入り込まな
いことによるものであると考えることができる。エアー
ジェットは背圧を形成し、標準的な条件の場合、大きい
液体圧力降下、１５２〜３１０ｋＰａ（２２〜４５ps
i）が生じた。液体圧力降下は、空気流量と共に大きく
変化した。空気の圧力降下は、小さく１１７〜１９３ｋ
Ｐａ（１７〜２８psi）の範囲であった。このノズルに
より形成されるスプレー角度は非常に狭かった。

【００７１】［スノージェット（Snow Jet）］ このノズルは、スプレーイング・システムズ・カンパニ
ー（Spraying SystemsCo.）により製造されているが、
衝突シリンダーに向かった相当小さいオリフィスを通っ
て空気および水を混合チャンバーに供給する。半円形ス
ロットを有する０.７６ｍ（２.５フィート）の管を端部
に設けてスプレーパターンおよび出口速度を工業的なＦ
ＣＣＵの要件に合わせた。この構造は、良好な微細化お
よび液滴分配をもたらしたが、その代わりに液体の圧力
降下が非常に大きかった。流量が小さい場合、スプレー
の縁に少し粗い液滴が現れ始めた。液体の圧力降下が大
きく、設計点では２２８ｋＰａから１１０３ｋＰａまで
（３３psiから１６０psiまで）であり、空気の圧力降下
は１３８〜３７９ｋＰａ（２０〜５５psi）であった。
２つの他のキャップも試験したが、これらは、雪を製造
する場合に使用するより小さいものであった。これら
は、より小さい出口オリフィスを有し、これにより圧力
降下および出口速度が増えたが、良好な微細化を達成で
きた。これらの小さい出口オリフィスノズルは非常に小
さいスプレーパターンおよび非常に大きい出口速度であ
り、ＦＣＣフィードノズルとして実際に使用することが
できなかった。

【００７２】［修正］幾つかの標準的な構造に幾らかの
修正を加えたが、その内、いくらかは性能が低下する
か、あるいは許容できない程の圧力降下の増加をもたら
した。

【００７３】上述の標準的な市販のノズルの上流に渦巻
き羽根を加えることにより、大きく曲がった「Ｓ」形状
スプレーが形成されたが、縁では大きい液滴が存在し
た。

【００７４】内部渦巻き羽根を有する市販のノズルにス
ロットオリフィス出口を使用した場合、渦巻きにより水
の大きい液滴が縁に向かって押し付けられ、空気は中間
をバイパスした。

【００７５】［本発明］３つのセクションまたは段階、
即ち、初期微細化セクション、低圧力降下膨張セクショ
ンを含む衝突プラグセクションおよびオリフィス出口を
有するノズルを使用すると、良好な微細化が達成でき
た。ノズルの全部の部分が一体に機能して所望の結果を
達成できる。本発明のノズルのある部分において、例え
ば、従来技術のノズルのものに類似している初期微細化
セクションまたはオリフィス出口において従来のノズル
の技術を幾らか使用できるが、性能が幾らか低下するこ
とがある。以下、各セクションを発明するに至った実験
結果と共に、それぞれのセクションまたは段階をより詳
細に説明する。

【００７６】フィードの微細化は、ノズルにおける必須
の第１段階である。微細化セクションは、レヒラー・ス
ーパーソニックノズルに類似している部分もあるが、同
じではない。以下の相違点がある。本発明のノズルの構
造では、徐々に先細りになっているセクションを必要と
せず、直管を使用できる。４つの位置（穴の４つのリン
グ）において微細化気体を加えるのではなく、わずかに
２つの位置（２つのリング）から微細化気体を加える。
空気の穴は、気体側で使用可能な圧力降下を十分に利用
できるような寸法になっている。

【００７７】レヒラー・スーパーソニックおよび類似の
種類のノズルは、縁付近ではうまく作動するが、コアの
問題がある。即ち、大きい液滴がスプレーの中心に存在
する傾向がある。気体流量を大きくすると、微細化は改
善されるが、液体の圧力降下が劇的に変化することがあ
る。

【００７８】本発明の好ましい構造は、穴の２つの列ま
たはリングを使用するが、微細化気体において使用でき
る圧力エネルギーの全部をうまく利用する。

【００７９】複数の半径方向に分布したオリフィスを介
して液体のコア内に微細化蒸気の少なくとも１つの段階
の注入は、うまく機能する。このセクションの出口から
１パイプ直径内に位置する４つのオリフィス（穴）の１
つのリングは、恐らく最小限の構造であるが、それぞれ
が８つのオリフィスを有する２つの列の使用が最適であ
ると考えられる。

【００８０】低圧力降下膨張セクションと共に衝突プラ
グ（または衝突セクション）は、本発明の重要な部分で
ある。最も簡単には、プラグは、流れの方向で測定した
場合、上流セクションまたはフィードパイプの２５〜１
５０％、好ましくは３０〜６０％、最も好ましくは４０
〜５５％の範囲の断面積を有する単一の衝突プラグから
成る必要があるに過ぎない。

【００８１】衝突プラグが切断または研磨面を有する場
合、非常に緩やかなカット、例えば２０°以下、好まし
くは約１０°のカットにより衝突プラグの周囲で流れを
変えることが特に有用である。プラグは衝突体として作
用し、フィードが突き当たって、更に微細化が起こる。
プラグの端部における緩やかな角度の切断面により流れ
がプラグの周囲の環状開口部に向かって均等に向きを変
更される。図７は、研削端部を有する衝突プラグ５０の
好ましい態様を示す。

【００８２】プラグの周囲の開口部分または環状領域
は、フィードパイプの開口面積と少なくとも同じ大きさ
である必要がある。最適な開口面積は、試験した切断プ
ラグの場合では、フィードパイプの開口面積の約１.４
倍であると考えられる。比較的大きい開口面積および衝
突ピンの変向作用により更に微細化、特にフィードパイ
プの中央の流れ領域に残っていることがある大きい液滴
の微細化がもたらされる。好ましくは環状領域は、少な
くとも部分的に６０のような膨張領域により規定され、
そこで、ノズルの内径は、比較的狭い微細化領域２２か
らノズル出口にの上流にある遥かに大きい領域６２に遷
移する。

【００８３】中心線から測定した場合、５〜３０°の角
度、最も好ましくは１０〜２０°の角度でオイルフィー
ドパイプから大きいノズルパイプまでの膨張領域が存在
する。この緩やかな角度は、膨張による圧力降下を最小
限にし、それにより、使用可能な圧力を、パイプの急激
な膨張部分を通過することにより単にロスするのではな
く、フィードの微細化に使用できるようにする。図５に
示す１５°が最適であると考えられる。より変わった形
状、例えばベンチュリーセクションのような形状により
更に圧力降下を減少することができる。好ましいプラグ
の構造は、変わった形状とするためのより高いコストに
より圧力降下を減らす意味がなくなるような、それによ
り生じる小さい圧力降下を有する。

【００８４】好ましくは、膨張領域は、ノズル出口の上
流の領域において追加の混合および液滴の均等な分布を
促進するのに有効であるバッフルで終了する。好ましい
バッフルは、４つの大きいパイ形状のオリフィスを均等
に通るように流れを分配する十字形状の手段である。

【００８５】本発明のノズルは、従来技術の多くのノズ
ル構造と同様に、幾つかのタイプのオリフィス出口を用
いると最もうまく機能する。当該分野において知られて
いる従来のオリフィス出口のいずれ（例えば、先に説明
したオイル・アンド・ガス・ジャーナルに示されている
もの）も使用できるが、図３および図４に示すようなス
ロット付きキャップ出口を用いると最もうまく機能す
る。円形オリフィスは垂直取り付けノズルの場合に使用
でき、一方、比較的幅広い扇形形状スプレーを示すスロ
ットは、ＦＣＣライザーの周囲の回りに周状に取り付け
るノズルに使用できる。

【００８６】ＦＣＣにおいて使用する場合、スロットの
開口面積は、出口速度が４６〜１３７ｍ／秒（１５０〜
４５０フィート／秒)、好ましくは６１〜１０７ｍ／秒
（２００〜３５０フィート／秒）、最も好ましくは約９
１ｍ／秒（３００フィート／秒）となるような寸法にす
る必要がある。これは、比較的大きい出口速度であり、
それにより、熱い触媒と十分に混合するために十分なエ
ネルギーをノズルスプレーに与えるが、触媒の摩耗を起
こしたり、触媒をライザーの対向壁まで運んで衝突させ
るほど大きくはない。ノッチまたはスロット付き出口を
使用すると、平らな扇形形状のスプレーが形成され、ラ
イザーにわたって存在することがある、オイルの濃度の
高いストリームが形成されるのが防止される。

【００８７】好ましいノズルの構造では、全部の部分が
相補的に機能する。初期微細化セクションは、液体フィ
ードの大部分を微細化する機能を有する。衝突プラグ
は、微細化セクションの壁の近傍の充分に微細化された
オイルに対しては、非常に僅かしか機能しないが、壁か
ら最も遠い、微細化セクションの中央領域に残存するよ
り大きい液滴を相当量微細化するように配置するのが理
想的である。混合強度は、微細化セクションの壁から内
向きに小さくなるが、プラグセクションでは逆のことが
起こり、混合強度は、中心で最も大きい。

【００８８】十分に微細化された混合物が４つのパイ形
状開口を通過する時に、追加の混合が起こり、混合物が
ある程度別れて、パイ形状開口から好ましくは４５°回
転したスロット形状ノズル出口を通過する時にも混合が
起こる。

【００８９】ノッチ形状出口は、平らな扇形形状スプレ
ーを生み出すが、これを使用する場合、バッフルとオリ
フィスとの間に強い相互作用が存在し、これはオリフィ
スを保持している管またはノズルバレルの長さに関係す
ることがある。衝突プラグのすぐ下流にあるバッフル
は、スロット出口を使用する場合、性能を相当改善す
る。微細化されたストリームを、（衝突ピンの周囲の）
ほぼ円形の分布から平坦な扇形形状スプレーにシフトさ
せるには、性能の相当の低下があることが考えられる。
バッフルの使用およびスロットオリフィスの上流のノズ
ルバレルの長さを十分にしてパイ形状スプレーがノズル
バレルにおいて混合するようにすることにより、良好な
微細化が維持される。スロットオリフィスとバッフルと
の間のパイプまたは管の最適な長さは、パイプの直径の
約４倍であるが、それより長いまたはそれより短い長さ
も許容できる結果をもたらした。

【００９０】一連の定性的（スクリーニング）および定
量的試験を実施した。図５に示したものと非常に似たノ
ズルを試験に使用した。基本的なノズル構造は、微細化
セクション（２種類について試験した）、プラグの下流
にパイ形状開口バッフルを有する衝突プラグおよび端部
に水平スロットを有するキャップを有する７.６cm（３
インチ）パイプから成る。

【００９１】２種の微細化セクションを試験した。１つ
は、膨張領域内で４５°で水のコアに衝突する８つの
０.４cm（５／３２インチ）の環状になっている空気オ
リフィスを有するものであり、これは図示していない。
２番目のものは、好ましい構造であるが、膨張領域の上
流に位置する１６個の０.３２cm（１／８インチ）の環
状になっている空気オリフィスを有するものである。

【００９２】解析装置を収容するために、試験するノズ
ルを垂直下向きに向き決めした。液滴寸法解析器を使用
してビデオカメラの視線の狭いギャップを通過するスプ
レーの一部分の白黒画像をディジタル化した。実験のギ
ャップの長さは１３ｍｍであった。キセノンレーザーを
ストロボとして使用して液滴を背面照明した。統計的意
義を確かなものにするために少なくとも１００００個の
液滴を解析してデータを得た。通常ははねのためであ
る、誤差として大きい液滴が含まれるのを避けるため
に、全液滴の体積の１０％以上に寄与する単一の液滴を
除外したが、これを行う必要は殆ど無かった。それは、
各試験において多数の液滴を数えることにより、このよ
うなことが生じる確率は減少したからである。液滴寸法
は、全液滴の体積／表面積比と同じ体積／表面積比を有
する球の直径として定義されるソーター（Sauter）平均
液滴寸法として算出した。次に、それぞれの試験につい
て相対液滴寸法を算出した。試験は、種々のノズル出口
速度にて空気の量を変えて実施した。

【００９３】次に、追加の試験を実施して、スロット付
きオリフィス出口の有効性を調べた。全ての試験につい
て、双方の種類の微細化セクションを有する同じノズル
本体を使用した。一方の一連の試験では、衝突プラグま
たはキャップを使用しなかった。これにより、２０゜〜
３０゜の比較的狭いスプレー角度が形成された。他の一
連の試験では、キャップに２×７.４cm（０.８×２.９
インチ）スロットをノズルの端部に取り付けた。試験結
果を、表１および表２における２つのグループに分けて
示している。第１のものは、膨張セクションへの空気を
排出する８個のオリフィスを有するものであり、第２の
ものは、図５に示すように、１６個のオリフィスを有す
る。

【００９４】表１および表２を比較すると、１６個のオ
リフィスノズルを有する構造により、８個のオリフィス
構造より相当小さい液滴寸法を有するスプレーを形成す
ることが判る。１６穴構造の場合、スチームジェットは
垂直方向でフィードに衝突し、それにより、使用可能な
スチームの流速および圧力が最大限に利用できる。

【００９５】表１のデータから、幾つかのキーパラメー
ターの重要度を解析できる。出口速度およびスチーム重
量％の影響はノズルの性能にとって重要である。一定ス
チーム重量％において出口速度が増加すると、微細化が
改善される。このことは、スチームの重量％についても
同様であり、（一定の出口速度において）スチームの量
がフィードの量に対して増加する場合、微細化が改善さ
れる。出口速度が９１ｍ／秒から６８ｍ／秒に（３００
フィート／秒から２２５フィート／秒に）、スチームが
５重量％から２重量％になると、ノズルの性能は大きく
低下するが、これらの値以下では、性能の低下はより急
速になる。

【００９６】表３は、プラグおよびバッフルピースなら
びにスロット付きキャップがノズルの微細化性能に与え
る影響を検討したものである。８個のスチームオリフィ
スおよび１６個のスチームオリフィスの表は、いずれ
も、プラグおよびバッフルならびにスロット付きキャッ
プを加えることにより改善されることを明らかに示して
いる。しかしながら、２つのノズルを比較した場合、こ
れらのピースを加えることにより得られる改善は、８個
の穴の構造の場合に遥かに大きいことが判る。これは、
衝突点において１６個の穴の構造により得られる初めの
微細化が非常に良好であるからである；即ち、下流で更
に微細化する余地がそれほど多くないからである。これ
らのデータは、８穴構造の場合、プラグおよびバッフル
ならびにスロット付きキャップによりもたらされる改善
は３０〜５３％であり、一方、１６穴構造の場合は改善
はわずかに１０〜１５％であることを示している。これ
が意味するところは、１６穴は、フィードの微細化には
優秀であり、プラグおよびキャップは、更に微細化を行
うが、スプレーパターンの形成および分布に主として寄
与するということである。

【００９７】これらの試験は、本発明のノズルは、初期
微細化、衝突および膨張を組み合わせて使用することに
より、非常にうまく機能することを示している。このノ
ズルは、精製および石油化学プロセスにおいて広く適用
できる必要があり、閉塞してはならない。好ましい構造
の小さい穴は、初期微細化セクションに高圧スチームを
加えるためにだけ使用される。炭化水素油（または他の
液体フィード）により濡れるノズルの部分は比較的開い
ており、即ち、衝突プラグ５０の周囲で流体が流れるこ
とができる断面積は、初期微細化セクション２２で流体
が流れることができる断面積より大きい。

【００９８】水素化処理器に適用する場合、そのような
ノズルを使用することにより、触媒の使用が改善され、
水素化処理触媒の固定床を通過するフィードのチャンネ
リングが最小限となる。

【００９９】水素化分解器に適用する場合、そのような
ノズルを使用すると、水素化分解床中で移動して好まし
くないようになる局所的な高温領域をもたらし得る、液
体の好ましくない分配が防止されることにより、プロセ
スの効率および安全性が大きく改善される。このノズル
は、水素化分解器への液体フィードの供給および／また
は液体の急冷に使用できる。

【０１００】本発明のノズルは、本質的に固体を有さな
い蒸気／液体相をいずれの石油精製の単位操作にも加え
るために使用できる。フィードを渦巻き羽根付きのオリ
フィス先端ノズルを介して加えると、充填塔の効率は大
きく改善されると考えられる。そのような使用の場合、
２相フィードに存在する蒸気は、通常、充填塔に液体を
分散させるのに十分である。 本発明は以下の態様をも含む： （態様１） 重質フィードがライザー分解反応器手段に
おいて接触分解されて、分解生成物および使用済み触媒
が生成し、使用済み触媒はストリッピング手段において
ストリップされて触媒再生手段において再生されて熱い
再生触媒となり、これが該ライザー反応器にリサイクル
され、少なくとも１つの多段微細化フィードノズルを使
用してフィードを該ライザー反応器の底部分に注入する
流動接触分解方法であって、該ノズルは、液体炭化水素
を含む流れているストリームに向かって外から内向きに
半径方向の流れで微細化気体が供給され、該液体フィー
ドストリームを部分的に微細化し、ある直径および断面
積を有し、微細化の程度の小さいコア領域およびより微
細化されている周囲領域を有する部分的に微細化された
ジェットを生成する初期微細化セクション、該初期微細
化セクションの直径より大きくない直径を有し、該初期
微細化セクションの下流にあり、それと隣接している衝
突セクション、該部分的に微細化されたジェットと少な
くとも同じ断面積を有し、該部分的に微細化されたジェ
ットの断面積の少なくとも１.５倍の断面積を有するノ
ズルバレルとつながる、該衝突セクションの周囲の環状
膨張領域、ならびに該ノズルバレルの端部において該ノ
ズルバレルの断面積より小さい断面積を有するノズル出
口を有して成る方法。 （態様２) 複数の該ノズルを使用する態様１に記載の
方法。 （態様３) 衝突セクションは、該初期微細化セクショ
ンと軸方向に整列している態様１または２に記載の方
法。 （態様４) 該初期微細化セクションは、液体フィード
のソースと接続できる上流端部を有するフィードパイ
プ、ふさがれていないまたは開放出口を有する下流端部
および該フィードパイプに穿孔されて該パイプの回りで
半径方向に分配され、該出口のフィードパイプの１直径
内にある複数の微細化気体注入孔ならびに該複数の微細
化気体注入孔を含み、微細化気体の入口および出口を有
する微細化気体分配セクションを有して成る態様１〜３
のいずれかに記載の方法。 （態様５) 衝突セクションは、該初期微細化セクショ
ンと軸方向に整列している下流端部および上流端部を有
する円筒状プラグを有して成る態様１〜４のいずれかに
記載の方法。 （態様６) 該プラグの上流端部は、２０°より大きく
ない角度で円錐端部部分を有する態様５に記載の方法。 （態様７) プラグは、その下流端部で支持される態様
５または６に記載の方法。 （態様８) サポートは、Ｘまたは十字形状支持手段を
有して成り、支持手段は、支持手段のすぐ上流で流体が
流れることができる面積の４０〜６０％の流体の流れに
垂直な断面積を有し、該支持手段は、そこを通過する流
体を幾つかのストリームに分割する態様７に記載の方
法。 （態様９) 円筒状プラグのための該下流のサポート
は、そこを通過する流体を４つのパイ形状ストリームに
分割するようになっている態様８に記載の方法。 （態様１０) 環状膨張領域は、該ノズルバレルと軸方
向に整列し、該ノズルバレルとつながっている出口を有
する態様１〜９のいずれかに記載の方法。 （態様１１)該環状膨張領域の該出口は該円筒状プラグ
用の該下流サポートを有して成る態様１０に記載の方
法。 （態様１２) 環状膨張領域は、該微細化セクションに
隣接する入口を有する頭部を切った円錐セクションを有
して成る態様１０または１１に記載の方法。 （態様１３) 該ノズルバレルは好ましくは円筒状であ
る態様１〜１２のいずれかに記載の方法。 （態様１４) 該ノズル出口は、オリフィスを有して成
る態様１〜１３のいずれかに記載の方法。 （態様１５) ノズル出口は、矩形スロット開口を有す
るドーム状または１８０°の半球状キャップを有して成
る態様１４に記載の方法。 （態様１６) スロット開口は、１８０°以下であり、
３５〜１２０°のスプレー角度を形成する態様１５に記
載の方法。 （態様１７) スロット開口は、１８０°以下であり、
４０〜９０°のスプレー角度を形成する態様１５に記載
の方法。 （態様１８) 環状膨張領域は、該部分的に微細化され
たジェットの断面積と少なくとも等しい断面積を有し、
該膨張領域は、該部分的に微細化されたジェットの該断
面積の少なくとも２倍の断面積を有するノズルバレルと
つながっている態様１〜１７のいずれかに記載の方法。 （態様１９) 該ノズル出口は、平らな扇形形状のスプ
レーを形成するようにスロットまたはノッチを有して成
り、該ノズルバレルは、３：１〜１５：１の長さの直径
に対する割合の範囲の長さおよび直径を有する態様１〜
１３のいずれかに記載の方法。 （態様２０) 該ノズルバレルは、３：１〜６：１の長
さの直径に対する割合の範囲の長さおよび直径を有する
態様１９に記載の方法。 （態様２１) 該ノズルバレルは、４：１の長さの直径
に対する割合の範囲の長さおよび直径を有する態様１９
に記載の方法。 （態様２２) ノズル出口は単一の矩形ノッチ出口を有
して成る態様１９〜２１のいずれかに記載の方法。 （態様２３) 該環状膨張領域では、ノズルバレルは、
該部分的に微細化されたジェットの断面積の１.５〜６
倍の断面積を有する態様１〜２２のいずれかに記載の方
法。 （態様２４) 該環状膨張領域では、ノズルバレルは、
該部分的に微細化されたジェットの断面積の４倍の断面
積を有する態様２３に記載の方法。 （態様２５) ある軸、ある直径およびある断面積を有
する一般的に円筒状の内側面、第１端部、第２端部、第
１端部から第２端部に延びる穴、第１端部とつながって
いる液体フィード入口、該円筒を通って穿孔されて第２
端部から１直径内に存在する半径方向に分配された複数
の微細化気体入口を有する初期微細化手段、該初期微細
化手段の軸と軸方向に整列している軸、第１端部、第２
端部、ある直径を有するプラグ、微細化セクションに近
いプラグ第１端部およびプラグ第２端部を有する衝突微
細化手段であって、該プラグは該初期微細化手段と軸方
向に整列し、該プラグ第１端部は、開口して該初期微細
化手段の該第２端部と流体的に連絡している衝突微細化
手段、２０゜以下の角度を有する頭部を切った円錐形状
部、該初期微細化手段の該第２端部とつながっている円
錐の先端部に近い第１端部およびノズルバレルとつなが
っている第２端部から成り、該衝突微細化手段を囲んで
いる環状膨張領域、ならびに該初期微細化手段と軸方向
に整列する軸、該初期微細化手段の直径の少なくとも
１.５倍の直径、該環状膨張領域の第２端部とつながっ
ている第１端部およびオリフィス出口とつながっている
第２端部を有する円筒状ノズルバレルを有して成る微細
化ノズル。 （態様２６) 円筒状ノズルの直径は、該初期微細化手
段の直径の少なくとも２倍である態様２５に記載のノズ
ル。 （態様２７) 通常は液体の液体炭化水素フィードを蒸
気／液体分離手段、特に蒸留分離手段に加える方法であ
って、態様２５または２６に記載のノズルを使用して、
該分離手段の蒸気相領域に該液体フィードおよび微細化
スチームを加えることを含んで成る方法。 （態様２８) 水素含有気体および液体炭化水素を触媒
の固定床上の蒸気充満領域に供給し、接触水素化転化条
件下にて該液体および水素を触媒の該固定床に通して水
素化転化生成物を生成する、通常は液体の炭化水素スト
リームを接触水素化転化する方法であって、態様２５ま
たは２６に記載のノズルを使用して該固定床フィード上
の該蒸気充満領域に該通常は液体の炭化水素フィードお
よび該水素含有気体の少なくとも一部分を供給すること
を特徴とする方法。

【０１０１】

【表１】

【０１０２】

【表２】

【０１０３】

【表３】

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、スロット付きキャップノズルの出口
の図を示す（従来技術）。

【図２】 図２は、スロット付きキャップノズルの出口
の別の図を示す（従来技術）。

【図３】 図３は、短くしたスロットノズル出口の図で
ある。

【図４】 図４は、短くしたスロットノズル出口の別の
図である。

【図５】 図５は、本発明の好ましいノズルの断面図で
あり、初期微細化セクション、低圧力降下プラグおよび
バッフル（膨張セクションとしても作用する）ならびに
短縮したスロットノズル出口を有する。

【図６】 図６は、低圧力降下プラグおよびバッフルの
図である。

【図７】 図７は、低圧力降下プラグおよびバッフルの
別の図である。

【図８】 図８は、初期微細化セクションの断面図であ
る。

【図９】 図９は、複数のフィードノズルを有するＦＣ
Ｃライザー反応器の断面図である。

【図１０】 図１０は、膨張プラグの断面図であり、好
ましい取り付け手段を示す。

【符号の説明】

１…ＦＣＣライザー反応器、１０…ノズル、２０…入
口、 ２２…微細化チャンバー、２５…フランジ、３０…微細
化流体入口、 ３１…壁、３２…環状空間、３３…穴、３４…壁、３５
…フランジ、 ３６…出口、４５…フランジアッセンブリ、４７…フラ
ンジ、 ５０…衝突プラグ、６０…逆円錐セクション、６５…バ
ッフルセクション、 ６７…ピン、８０'…ノズル（端部）、８２…ノズルシ
ールド、 ８５…ノッチ、８５'…スロットオリフィス。

フロントページの続き (73)特許権者 592255545 エム・ダブリュー・ケロッグ・カンパニ ー Ｍ．Ｗ． Ｋｅｌｌｏｇｇ Ｃｏｍｐａ ｎｙ アメリカ合衆国77210−4557テキサス州 ヒューストン、ジェファーソン・アベニ ュー601番 ピー・オー・ボックス4557 (72)発明者 スティーブン・シー・ハイデンライヒ アメリカ合衆国77095テキサス州ヒュー ストン、カークグレイド・コート7115番 (72)発明者 ウィリアム・ジェイ・ヒリアー アメリカ合衆国77024テキサス州ヒュー ストン、ウィンウッド・エルエヌ11931 番 (72)発明者 フィリップ・ケイ・ニッカム アメリカ合衆国77005テキサス州ヒュー ストン、ロクストン3704番 (72)発明者 モーリー・アイ・シュロスマン アメリカ合衆国77449テキサス州ケイテ ィー、ジョンロルフェ22614番 (72)発明者 スイシェン・ドウ アメリカ合衆国08534ニュージャージー 州プレインズボロ、ハンターズ・グレ ン・ドライブ15−04番 (72)発明者 アレン・アール・ハンセン アメリカ合衆国08028ニュージャージー 州グラスボロ、グラスウィック・ドライ ブ120番 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C10G 11/18 ＥＰＡＴ（ＱＵＥＳＴＥＬ)

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重質フィードがライザー分解反応器手段
   において接触分解されて、分解生成物および使用済み触
   媒が生成し、使用済み触媒はストリッピング手段におい
   てストリップされて触媒生成手段において再生されて熱
   い再生触媒となり、これが該ライザー反応器にリサイク
   ルされ、少なくとも1つの多段微細化フィードノズルを
   使用してフィードを該ライザー反応器の底部分に注入す
   る流動接触分解方法であって、該ノズルは、 液体炭化水素を含む流れているストリームに向かって外
   から内向きに半径方向の流れで微細化気体が供給され、
   該液体フィードストリームを部分的に微細化し、ある直
   径および断面積を有し、微細化の程度の小さいコア領域
   およびより微細化されている周囲領域を有する部分的に
   微細化されたジェットを生成する初期微細化セクショ
   ン、 該初期微細化セクションの断面積の１５０％より大きく
   ない断面積を有し、該初期微細化セクションの下流にあ
   り、それと隣接している衝突セクション、 該部分的に微細化されたジェットと少なくとも同じ断面
   積を有し、該部分的に微細化されたジェットの断面積の
   少なくとも１．５倍の断面積を有するノズルバレルとつ
   ながる、該衝突セクションの周囲の環状膨張領域、なら
   びに該ノズルバレルの端部において該ノズルバレルの断
   面積より小さい断面積を有するノズル出口を有して成る
   方法。
2. 【請求項２】 衝突セクションは、前記初期微細化セク
   ションと軸方向に整列している請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 前記初期微細化セクションは、液体フィ
   ードのソースと接続できる上流端部を有するフィードパ
   イプ、ふさがれていないまたは開いている出口を有する
   下流端部および該フィードパイプに穿孔されて該パイプ
   の周りで半径方向に分配され、該出口からフィードパイ
   プの１直径内にある複数の微細化気体注入孔ならびに該
   複数の微細化気体注入孔を含み、微細化気体の入口およ
   び出口を有する微細化気体分配セクションを有して成る
   請求項１または２に記載の方法。
4. 【請求項４】前記衝突セクションは、前記初期微細化セ
   クションと軸方向に整列している下流端部および上流端
   部を有する円筒状プラグを有して成る請求項１〜３のい
   ずれかに記載の方法。
5. 【請求項５】 前記プラグの上流端部は、２０°より大
   きくない角度で円錐端部部分を有する請求項４に記載の
   方法。
6. 【請求項６】 プラグは、その下流端部で支持され、サ
   ポートは、Ｘまたは十字形状支持手段を有して成り、支
   持手段は、支持手段のすぐ上流で流体が流れることがで
   きる面積の４０〜６０％の流体の流れに垂直な断面積を
   有し、該支持手段は、そこを通過する流体を幾つかのス
   トリームに分割する請求項４または５に記載の方法。
7. 【請求項７】 前記衝突セクションの周囲の前期環状膨
   張領域は、前記部分的に微細化されたジェットの断面積
   と少なくとも等しい断面積を有し、該膨張領域は、該部
   分的に微細化されたジェットの該断面積の少なくとも２
   倍の断面積を有するノズルバレルとつながっている請求
   項１〜６のいずれかに記載の方法。
8. 【請求項８】 前記ノズル出口は、平らな扇形形状のス
   プレーを形成するようにスロットまたはノッチを有して
   成り、前記ノズルバレルは、３：１〜１５：1の長さの
   直径に対する割合の範囲の長さおよび直径を有する請求
   項１〜６のいずれかに記載の方法。
9. 【請求項９】 液体炭化水素を含む流れているストリー
   ムに向かって外から内向きに半径方向の流れで微細化気
   体が供給され、該液体フィードストリームを部分的に微
   細化し、ある直径および断面積を有し、微細化の程度の
   小さいコア領域およびより微細化されている周囲領域を
   有する部分的に微細化されたジェットを生成する初期微
   細化セクション、 該初期微細化セクションの断面積の１５０％より大きく
   ない断面積を有し、該初期微細化セクションの下流にあ
   り、それと隣接している衝突セクション、 該部分的に微細化されたジェットと少なくとも同じ断面
   積を有し、該部分的に微細化されたジェットの断面積の
   少なくとも１．５倍の断面積を有するノズルバレルとつ
   ながる、該衝突セクションの周囲の環状膨張領域、なら
   びに該ノズルバレルの端部において該ノズルバレルの断
   面積より小さい断面積を有するノズル出口を含む微細化
   ノズル。
10. 【請求項１０】 円筒状ノズルの直径は、前記初期微細
    化セクションの直径の少なくとも２倍である請求項９に
    記載のノズル。