JP3538680B2 - 流動接触分解装置及び方法 - Google Patents
流動接触分解装置及び方法Info
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/005—Separating solid material from the gas/liquid stream
- B01J8/0055—Separating solid material from the gas/liquid stream using cyclones
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
- B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
- B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
- B04C5/02—Construction of inlets by which the vortex flow is generated, e.g. tangential admission, the fluid flow being forced to follow a downward path by spirally wound bulkheads, or with slightly downwardly-directed tangential admission
-
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- C10G11/00—Catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
- C10G11/14—Catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils with preheated moving solid catalysts
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、流動接触分解装置及び
方法に関し、特に流動接触分解装置内の気相からの触媒
粒子の分離における改良に関するものである。
方法に関し、特に流動接触分解装置内の気相からの触媒
粒子の分離における改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】接触分解、特に流動接触分解（ＦＣＣ）
の分野における動向は、高活性の触媒を使用して、接触
分解を次第に高い温度で、例えば約５２５℃から約５５
５℃の範囲の温度で操作するようになってきている。そ
れには、流動接触分解反応器内で転化される炭化水素か
ら触媒を迅速に分離して、触媒と炭化水素生成物との接
触時間を短縮し、それにより接触ゾーンでの生成物の望
ましくない過剰なクラッキングを防止すると共に、触媒
粒子上への炭素の付随的沈着を妨げることが必要であ
る。触媒と炭化水素生成物との接触時間を短縮するため
に採用された１つの方法は、浮遊触媒と炭化水素をライ
ザー転化ゾーン（ＦＣＣ分解ゾーン）から上方へ移し、
そして気相中に浮遊している触媒粒子をライザーに取り
付けられたサイクロンシステムに供給することを含んで
いる。このようなシステムの例は米国特許第４，７７
８，６６０号、同第４，６０６，８１４号、同第４，９
０９，９９３号、同第４，６５４，０６０号、同第４，
５０２，９４７号、同第４，７３７，３４６号および同
第４，６２３，４４６号中に見いだすことができる。
の分野における動向は、高活性の触媒を使用して、接触
分解を次第に高い温度で、例えば約５２５℃から約５５
５℃の範囲の温度で操作するようになってきている。そ
れには、流動接触分解反応器内で転化される炭化水素か
ら触媒を迅速に分離して、触媒と炭化水素生成物との接
触時間を短縮し、それにより接触ゾーンでの生成物の望
ましくない過剰なクラッキングを防止すると共に、触媒
粒子上への炭素の付随的沈着を妨げることが必要であ
る。触媒と炭化水素生成物との接触時間を短縮するため
に採用された１つの方法は、浮遊触媒と炭化水素をライ
ザー転化ゾーン（ＦＣＣ分解ゾーン）から上方へ移し、
そして気相中に浮遊している触媒粒子をライザーに取り
付けられたサイクロンシステムに供給することを含んで
いる。このようなシステムの例は米国特許第４，７７
８，６６０号、同第４，６０６，８１４号、同第４，９
０９，９９３号、同第４，６５４，０６０号、同第４，
５０２，９４７号、同第４，７３７，３４６号および同
第４，６２３，４４６号中に見いだすことができる。
【０００３】また、ライザーとサイクロンがＦＣＣ容器
中の希薄相ゾーンに開口しているシステムも提案されて
いる。この型のシステムの例としては米国特許第３，１
５２，０６６号、同第４，３９４，３４９号、同第４，
４４６，１０７号および同第４，９４６，６５６号が含
まれる。
中の希薄相ゾーンに開口しているシステムも提案されて
いる。この型のシステムの例としては米国特許第３，１
５２，０６６号、同第４，３９４，３４９号、同第４，
４４６，１０７号および同第４，９４６，６５６号が含
まれる。
【０００４】ＦＣＣ生成物を触媒から分離するために多
くの技術が用いられたにもかかわらず、流動接触分解容
器内での炭化水素蒸気生成物と触媒の接触時間を短縮さ
せるより効率的な新しいシステムを開発する必要性が依
然として存在している。この必要性は、産業界がより高
活性の触媒を用いてより高い温度で運転されるプロセス
装置内でより重質の供給原料を取り扱う方へ移行してい
るので、とりわけ重要である。
くの技術が用いられたにもかかわらず、流動接触分解容
器内での炭化水素蒸気生成物と触媒の接触時間を短縮さ
せるより効率的な新しいシステムを開発する必要性が依
然として存在している。この必要性は、産業界がより高
活性の触媒を用いてより高い温度で運転されるプロセス
装置内でより重質の供給原料を取り扱う方へ移行してい
るので、とりわけ重要である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、流動
接触分解反応容器内での炭化水素転化生成物の滞留時間
を減少させる方法および装置を提供することにある。本
発明の別の目的は、ライザー排出のエネルギー又はサイ
クロン排出のエネルギーを用いて、反応容器内の希薄相
からの蒸気の取り出しを積極的に促進することにある。
本発明のさらに別の目的は、以下の説明を読むことによ
り明らかになる。
接触分解反応容器内での炭化水素転化生成物の滞留時間
を減少させる方法および装置を提供することにある。本
発明の別の目的は、ライザー排出のエネルギー又はサイ
クロン排出のエネルギーを用いて、反応容器内の希薄相
からの蒸気の取り出しを積極的に促進することにある。
本発明のさらに別の目的は、以下の説明を読むことによ
り明らかになる。
【０００６】
【発明の構成】本発明は、その最も単純な意味におい
て、反応容器内で通常利用可能な吸引を越えた希薄相蒸
気の吸引の増加を引き起こし、それにより該容器内の希
薄相滞留時間、ライザー後熱分解反応および水素移動反
応を低下させる、一次サイクロンと二次サイクロンの間
又はライザーと一次サイクロンの間の、独特な形状の導
管を提供するものである。
て、反応容器内で通常利用可能な吸引を越えた希薄相蒸
気の吸引の増加を引き起こし、それにより該容器内の希
薄相滞留時間、ライザー後熱分解反応および水素移動反
応を低下させる、一次サイクロンと二次サイクロンの間
又はライザーと一次サイクロンの間の、独特な形状の導
管を提供するものである。
【０００７】図１に示すように、本発明は、側壁２を有
するほぼ垂直な反応容器１と、該反応容器１の内部に置
かれた下流端４を有する中央に配置されたライザー３を
使用する。ライザー下流端４はライザー排出導管６を介
して一次サイクロン５と連絡している。一次サイクロン
５の出口導管７は二次サイクロン９の入口と連絡してい
る。二次サイクロン９の入口導管８は、その第１端１０
に、独特のベンチュリ管の形状をした部分を備えてい
る。
するほぼ垂直な反応容器１と、該反応容器１の内部に置
かれた下流端４を有する中央に配置されたライザー３を
使用する。ライザー下流端４はライザー排出導管６を介
して一次サイクロン５と連絡している。一次サイクロン
５の出口導管７は二次サイクロン９の入口と連絡してい
る。二次サイクロン９の入口導管８は、その第１端１０
に、独特のベンチュリ管の形状をした部分を備えてい
る。
【０００８】図１からわかるように、ライザー３の下流
端４は、導管６との連絡のために側壁に設けられた開口
を除いて、閉じている。ライザー３の上流端１１はライ
ザー３の中に触媒と炭化水素を導入する手段（図示せ
ず）と連絡している。
端４は、導管６との連絡のために側壁に設けられた開口
を除いて、閉じている。ライザー３の上流端１１はライ
ザー３の中に触媒と炭化水素を導入する手段（図示せ
ず）と連絡している。
【０００９】図１には、二次サイクロン９から塔頂ガス
を取り出すためにサイクロン９に動作可能に接続してい
る出口導管１６も示してある。また、導管１５がストリ
ッピングされた触媒を取り出すために設けられている。
を取り出すためにサイクロン９に動作可能に接続してい
る出口導管１６も示してある。また、導管１５がストリ
ッピングされた触媒を取り出すために設けられている。
【００１０】一次サイクロン５は脚状部（dipleg）１２
を、そして二次サイクロン９はディップレグ１７を有
し、それぞれの端部には細流弁１８および１９が付いて
いる。サイクロン５および９において蒸気から分離され
た触媒は、それぞれ、細流弁１８および１９から触媒ス
トリッピングゾーン１４に排出される。
を、そして二次サイクロン９はディップレグ１７を有
し、それぞれの端部には細流弁１８および１９が付いて
いる。サイクロン５および９において蒸気から分離され
た触媒は、それぞれ、細流弁１８および１９から触媒ス
トリッピングゾーン１４に排出される。
【００１１】図１に示した本発明の実施例の重要な特徴
は、二次サイクロン９の入口導管８の第１端１０におけ
る形状である。この特徴は図２に詳細に示されている。
基本的には、第１端１０は円錐台形の底部２１、ほぼ円
筒形の中間部（のど部）２２、および逆円錐台形の頂部
２３を有する。図２からわかるように、円形開口部２６
の直径、すなわち底部２１の底端の直径は導管７の開口
部より大きくなっている。これにより、導管７を導管８
の第１端１０の中にわずかだけ挿入することが可能とな
り、しかも導管７と、容器１の内部と連絡している底部
２１とにより規定される環状ポートがもたらされる。中
間部２２の直径は底部２１の円形開口部２６の直径より
小さくなっている。導管７の開口部の面積に対する中間
部２２の開口部の面積の比率は一般に約１．２〜２．５
の範囲である。
は、二次サイクロン９の入口導管８の第１端１０におけ
る形状である。この特徴は図２に詳細に示されている。
基本的には、第１端１０は円錐台形の底部２１、ほぼ円
筒形の中間部（のど部）２２、および逆円錐台形の頂部
２３を有する。図２からわかるように、円形開口部２６
の直径、すなわち底部２１の底端の直径は導管７の開口
部より大きくなっている。これにより、導管７を導管８
の第１端１０の中にわずかだけ挿入することが可能とな
り、しかも導管７と、容器１の内部と連絡している底部
２１とにより規定される環状ポートがもたらされる。中
間部２２の直径は底部２１の円形開口部２６の直径より
小さくなっている。導管７の開口部の面積に対する中間
部２２の開口部の面積の比率は一般に約１．２〜２．５
の範囲である。
【００１２】図２からわかるように、頂部２３は中間部
２２から上方に延びて、エルボ２４に動作可能に接続し
ており、続いてエルボ２４は接合部２５に接続してい
る。接合部２５はもちろんサイクロン９の入口と動作可
能に連絡している。
２２から上方に延びて、エルボ２４に動作可能に接続し
ており、続いてエルボ２４は接合部２５に接続してい
る。接合部２５はもちろんサイクロン９の入口と動作可
能に連絡している。
【００１３】図３に示した本発明の別の実施例では、一
次サイクロン５が、ライザー出口導管３６と、ベンチュ
リ管の形状をした第１端３８を有するサイクロン入口導
管３７とによって、ライザー３の下流端４と動作可能に
連絡している。図３に示すように、導管３６および３７
は一般に長方形の形をしているが、円形の導管も同様に
適している。この実施例の重要な特徴は、ライザー出口
導管３６および反応容器１内の希薄相と開放連絡してい
る、導管３７の第１端３８のベンチュリ管形にある。
次サイクロン５が、ライザー出口導管３６と、ベンチュ
リ管の形状をした第１端３８を有するサイクロン入口導
管３７とによって、ライザー３の下流端４と動作可能に
連絡している。図３に示すように、導管３６および３７
は一般に長方形の形をしているが、円形の導管も同様に
適している。この実施例の重要な特徴は、ライザー出口
導管３６および反応容器１内の希薄相と開放連絡してい
る、導管３７の第１端３８のベンチュリ管形にある。
【００１４】図３に示すように、導管３７の第１端３８
は長方形の中間部（のど部）３３を規定する台形の底部
３１および台形の頂部３０を有し、中間部３３に頂部３
０と底部３１がそれぞれ連結している。導管３６は上方
に延びる端部３４を有し、該端部３４は導管３７の底部
３１と連絡している。実際、底部３１の底端は、端部３
４が底部３１の中で上方に延びて、しかもまだ容器１内
の希薄相と導管３７との連絡を可能にする周辺開口部を
残すのに十分な大きさである。導管３７は第１端３８に
接続したほぼ長方形の中間部３５を有し、これは一次サ
イクロン５の入口に開口している。
は長方形の中間部（のど部）３３を規定する台形の底部
３１および台形の頂部３０を有し、中間部３３に頂部３
０と底部３１がそれぞれ連結している。導管３６は上方
に延びる端部３４を有し、該端部３４は導管３７の底部
３１と連絡している。実際、底部３１の底端は、端部３
４が底部３１の中で上方に延びて、しかもまだ容器１内
の希薄相と導管３７との連絡を可能にする周辺開口部を
残すのに十分な大きさである。導管３７は第１端３８に
接続したほぼ長方形の中間部３５を有し、これは一次サ
イクロン５の入口に開口している。
【００１５】３４の開口部の面積に対する中間部３３の
開口部の面積の比率は、ベンチュリ部の横断面が円形で
ある場合と同じ、つまり約１．２〜２．５の範囲であ
る。
開口部の面積の比率は、ベンチュリ部の横断面が円形で
ある場合と同じ、つまり約１．２〜２．５の範囲であ
る。
【００１６】本発明の方法では、一端が反応容器１の内
部で終端するライザー３の中に炭化水素と触媒粒子を導
入した後、クラッキングされた炭化水素と浮遊触媒粒子
を導管６から一次サイクロン５に送り、そこで炭化水素
蒸気から触媒粒子のかなりの部分を分離する。図１およ
び２に示した実施例では、導管６が容器１の内部に対し
て密閉されており、その結果、反応容器１からのストリ
ッピングガスがその中に入らない。一次サイクロン５で
分離した後、一次サイクロン５を出る流動化気体物質を
出口導管７から二次サイクロン９の入口導管８に送る。
導管８の第１端１０の形状のために、容器内の物質が導
管８の中に吸い込まれ、これにより触媒と接触している
容器１内の物質の量が減少する。
部で終端するライザー３の中に炭化水素と触媒粒子を導
入した後、クラッキングされた炭化水素と浮遊触媒粒子
を導管６から一次サイクロン５に送り、そこで炭化水素
蒸気から触媒粒子のかなりの部分を分離する。図１およ
び２に示した実施例では、導管６が容器１の内部に対し
て密閉されており、その結果、反応容器１からのストリ
ッピングガスがその中に入らない。一次サイクロン５で
分離した後、一次サイクロン５を出る流動化気体物質を
出口導管７から二次サイクロン９の入口導管８に送る。
導管８の第１端１０の形状のために、容器内の物質が導
管８の中に吸い込まれ、これにより触媒と接触している
容器１内の物質の量が減少する。
【００１７】図３に示した実施例では、操作原理は実質
的に同じであるが、導管３６と導管３７の間に、やはり
ベンチュリ管形の、容器１内の雰囲気から物質を吸引す
る開口部が存在している。
的に同じであるが、導管３６と導管３７の間に、やはり
ベンチュリ管形の、容器１内の雰囲気から物質を吸引す
る開口部が存在している。
【００１８】
【発明の効果】本発明の主な利点は、ライザーからまた
は場合によっては一次サイクロンから排出される物質の
エネルギーが、反応容器１内の希薄相からの蒸気の取り
出しを積極的に促進すべく利用される点にある。
は場合によっては一次サイクロンから排出される物質の
エネルギーが、反応容器１内の希薄相からの蒸気の取り
出しを積極的に促進すべく利用される点にある。
【００１９】本発明のもう１つの重要な特徴は、現存す
るサイクロンシステムを最小限の費用と反応器の非稼働
時間でもって改装できる点にある。その他の利点は当業
者にとって明らかであるだろう。
るサイクロンシステムを最小限の費用と反応器の非稼働
時間でもって改装できる点にある。その他の利点は当業
者にとって明らかであるだろう。
【００２０】本発明の方法および装置の具体的な実施例
を示しかつ説明してきたが、多くの改変が本発明の精神
および範囲を逸脱することなく可能であることが明らか
であるだろう。
を示しかつ説明してきたが、多くの改変が本発明の精神
および範囲を逸脱することなく可能であることが明らか
であるだろう。
【図１】一次サイクロンと密接に連絡しているライザー
を有しかつ希薄相蒸気の吸引を高めるための一次および
二次サイクロン間の手段を有する、本発明の一実施例の
流動接触分解反応器システムを示す略図である。
を有しかつ希薄相蒸気の吸引を高めるための一次および
二次サイクロン間の手段を有する、本発明の一実施例の
流動接触分解反応器システムを示す略図である。
【図２】一次サイクロンと二次サイクロンの間の本発明
導管の詳細を示す図である。
導管の詳細を示す図である。
【図３】本発明の別の実施例の詳細を示す図であり、こ
の実施例では一次サイクロンとライザーの間に独特な形
状の導管を設けてある。
の実施例では一次サイクロンとライザーの間に独特な形
状の導管を設けてある。
１ 反応容器 ３ ライザー
４ 下流端 ５ 一次サイクロ
ン ５ ライザー排出導管 ７ 一次サイクロ
ン出口導管 ８ 二次サイクロン入口導管 ９ 二次サイクロ
ン １０ 第１端 １１ ライザー上
流端 １２、１７ 脚状部 １４ 触媒ストリ
ッピングゾーン １８、１９ 細流弁
ン ５ ライザー排出導管 ７ 一次サイクロ
ン出口導管 ８ 二次サイクロン入口導管 ９ 二次サイクロ
ン １０ 第１端 １１ ライザー上
流端 １２、１７ 脚状部 １４ 触媒ストリ
ッピングゾーン １８、１９ 細流弁
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭60−255891（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−245695（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−113686（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C10G 11/18
ＥＵＲＯＰＡＴ（ＱＵＥＳＴＥＬ)
Claims (6)
- 【請求項１】 容器内に位置する第２端を有する垂直ラ
イザー反応器を有し、該ライザー反応器の第２端は該容
器内に位置する一次サイクロンおよび二次サイクロンと
連絡し、該連絡がライザー反応器と一次サイクロンとの
間のライザー導管を介して、かつ一次サイクロンと二次
サイクロンとの間のサイクロン導管を介して行われる流
動接触分解装置であって、ライザー導管またはサイクロ
ン導管に第１端と第２端を有するベンチュリ管形の部分
を設け、該ベンチュリ管形の部分がその第１端において
該容器の内部と開放連絡し、そしてライザー導管にベン
チュリ管形の部分を設ける場合は、その第１端がライザ
ーとも開放連絡し、サイクロン導管にベンチュリ管形の
部分を設ける場合は、その第１端が一次サイクロンとも
開放連絡していることを特徴とする流動接触分解装置。 - 【請求項２】 触媒が浮遊する炭化水素供給原料を、ラ
イザー転化ゾーン内で炭化水素供給原料をクラッキング
するための反応容器内に置かれたライザー転化ゾーンに
送り、次いで該細胞が浮遊する炭化水素供給原料をライ
ザー転化ゾーンから、該浮遊物から固体を分離して流出
物ストリームを生成させるための反応容器内に配置され
た一次サイクロンに送り、その後該流出物ストリームを
そこから固体をさらに分離するための反応容器内に配置
された二次サイクロンに送ることからなる炭化水素供給
原料の流動接触分解方法であって、ライザー転化ゾーン
からの浮遊物または一次サイクロンからの流出物ストリ
ームを、反応容器の内部と開放連絡しているベンチュリ
管形の部分に送り、それにより炭化水素容器内に浮遊し
ている触媒固体を該導管の中に吸引し、そして分離用の
サイクロンに送ることを特徴とする流動接触分解方法。 - 【請求項３】 請求項１に記載する流動接触分解装置に
おいて、該ベンチュリ管形の部分が該ライザーと該一次
サイクロンとの間に配置されていることを特徴とする流
動接触分解装置。 - 【請求項４】 請求項１に記載する流動接触分解装置に
おいて、該ベンチュリ管形の部分が該一次サイクロンと
二次サイクロンとの間に配置されていることを特徴とす
る流動接触分解装置。 - 【請求項５】 請求項３または４に記載する流動接触分
解装置において、該ベ ンチュリ管形の部分が円錐台形の
第１端と、円筒形の中間部と、逆円錐台形の第２端とを
有していることを特徴とする流動接触分解装置。 - 【請求項６】 請求項３または４に記載する流動接触分
解装置において、該ベンチュリ管形の部分が台形の第１
端と、矩形の中間部と、逆台形の第２端とを有している
ことを特徴とする流動接触分解装置。
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