JP3931141B2 - Ｆｃｃ装置 - Google Patents

Description

本発明は、長い反応器上昇管と反応器容器とを備えた流動接触分解（ＦＣＣ）反応器に関する。反応器容器は、その下端部にて濃密相(dense phase）流動ストリッピングゾーン及び触媒出口、該容器の上端部にて分解蒸気出口、並びに反応器上昇管の出口に流動自在に連結されたサイクロン分離機を備える。サイクロン分離機はディップレグ(dipleg)を備え、その開放下端部は、濃密相流動ストリッピングゾーンの上部床レベルより下に端を有する。

上述の装置は、ＵＳ−Ａ−５０３９３９７に開示されている。この刊行物によると、いわゆる閉鎖底部型サイクロン分離機のディップレグは、触媒床中に浸されてシールされることにより、分解蒸気がディップレグを通って流れることが防止される。

しばしば出くわす問題は、例えば装置の故障、炭化水素供給原料中に存在する水の突然の気化、及び／又は様々な装置圧力の変調により反応器上昇管内で圧力サージが生じることである。圧力サージが生じた場合には、分解蒸気がディップレグから流れないようにするには、ＵＳ−Ａ−５０３９３９７に記載のようにディップレグの浸された端部周りの触媒床によってシステムに与えられる圧力では十分でない。この現象は、サイクロンを通って流れる気体の「キャリーアンダー(carry under）」とも称される。これは、分解蒸気が例えばディップレグから放出される触媒により通常伴出される炭化水素よりも相対的に多い量のコークス先駆物質を含むので都合がわるい。これらのコークス先駆物質は、ストリッピングゾーンの濃密流動床より上の開放容積部において望ましくないコークスを形成させる。このコークスの形成により、時によりプロセス運転の終了前にＦＣＣ反応器を停止する必要が生じる。さらに、コークスの除去は、非常に骨の折れる作業であり時間もかかる。

上記問題は、ディップレグの開放下端部のすぐ下方に水平プレートを配置することにより解決される。このプレートにより、圧力サージが生じてもディップレグを介する分解蒸気の下方流は急激には増えない。これは、プレートとディップレグの触媒放出開口との間で制限された開口を通して圧力サージにより押圧されている触媒から生じる背圧により実現されると考えられる。一般に、このプレートは、ディップレグの直径の１．５倍よりも大きな直径を有する。このような従来技術の装置の例は、ＵＳ−Ａ−２９５８６５３及びＵＳ−Ａ−５１３９７４８に記載されている。

従来技術による反応器容器の欠点は、当該プレートが反応器容器内において大きな水平スペースを占有することである。このことにより、より大きな直径の容器を必要とするか、又はより小さなディップレグ、よってより小さなサイクロンしか１つの反応器容器内で使用できない。このような幾何学的制限は、例えば１より多い主サイクロンディップレグと１より多い副サイクロンディップレグとを濃密相流動ストリッピング床に浸すときに問題となる。
ＵＳ−Ａ−５０３９３９７ ＵＳ−Ａ−２９５８６５３ ＵＳ−Ａ−５１３９７４８

本発明の目的は、圧力サージが生じた場合に閉鎖底部型サイクロンのディップレグを通って分解蒸気が流れる危険性を最小にするＦＣＣプロセスの実施装置を提供することである。本発明の別の目的は、サイクロンディップレグの開放下端部についてコンパクトな構成を提供することである。

上記目的は、以下の流動接触分解反応器により達成される。すなわち、長い反応器上昇管と反応器容器とを備える流動接触分解反応器であって、前記反応器容器は、該容器の下端部にて濃密相流動ストリッピングゾーン及び触媒出口、該容器の上端部にて分解蒸気出口、並びに反応器上昇管の出口に流動自在に連結されたサイクロン分離機を備え、このサイクロン分離機はディップレグを有し、その開放下端部は濃密相流動ストリッピングゾーンの上部床レベルより下に端を有し、濃密相流動ストリッピングゾーンは、前記ディップレグの開放下端部より下に位置する水平プレートをさらに備え、該プレートは、せり上がった縁を有する円形プレートであり、前記ディップレグの開放下端部は絞りを有し、前記せり上がった縁を備えた前記円形プレートの直径（ｄ３）が、前記ディップレグの直径の１．２〜０．９倍である、前記流動接触分解反応器。

本発明による反応器を使用すると、平坦なプレートと非限定的な開放端を有するディップレグとを使用した場合よりも、プレート面積を十分に小さくできることが分かった。試験によると、変更したプレート及びディップレグ開口を備えたこの実施態様は、通常の条件下にて、気体のキャリーアンダーを制限することに関して従来技術の非変更プレート及びディップレグと同一目的を達成することが示された。また、この変更したプレート及びディップレグにより、ストリッピングゾーンの濃密流動床レベルが一時的に下がったとき、又は反応器上昇管からの圧力サージが生じたときに、過度の気体キャリーアンダーが避けられる。また、この変更したプレートにより、ストリッピング気体及びストリッピングされた気体が当該床からディップレグに入っていく上方流も防止される。以下の記載から、さらに好ましい実施態様が明らかになるであろう。

本発明は、新たなＦＣＣ反応器において、又は既存のＦＣＣ反応器の変更により用途を見い出し得る。変更して本発明による反応器とすることができる既存のＦＣＣ反応器は、反応器容器を備え、該反応器容器が、反応器上昇管の下流端部に流動自在に連結されたサイクロン分離手段と、該容器の下端部にストリッピングゾーンとを有するのが適切であろう。このようなＦＣＣ反応器の例が、Joseph W. Wilsonによる「流動接触分解の技術及び操作(Fluid Catalytic Cracking Technology and Operation）」（PennWell Publishing Company, Tulsa Oklahoma （米国）, 1997, pp 31-39）に掲載された図１−１６、１−１７、１−１９、１−２１及び１−２２に示されている。示された反応器は、反応器上昇管の上端部が反応器容器内に配置されるか又は反応器容器の外側に配置される実施態様の両方を記載する。本発明の場合、反応器上昇管の上端部の位置は本質的でない。

ディップレグの下端部にプレートを備えたサイクロン分離機は、いわゆる荒削り(rough cut）サイクロン又は主サイクロンであり、触媒と分解蒸気との第１分離を行う。適当な１〜４の主サイクロンが、１つの反応器上昇管に流動自在に連結される。反応器容器は、別の分離ステージ、例えば副サイクロンを備えて触媒微粒子を分解蒸気からさらに分離することができる。適切には、１つの主サイクロンは、１〜４の副サイクロンに流動自在に連結され得る。主サイクロンの構成は、それが下方に延びるディップレグに流動自在に連結されている場合には変わり得る。このサイクロンは、例えばＥＰ−Ａ−３３２２７７に記載のような水平サイクロン又は従来の垂直サイクロンとし得る。ディップレグ自体は、通常はこのようなディップレグを通って流れる多量の触媒を受け入れるべく相対的に大きな断面積を有する。その下端部は、ストリッピングゾーンにおける触媒の濃密流動床に浸される。ディップレグの出口開口より上方の触媒床の高さは、通常運転下でのいかなる気体キャリーアンダーも防ぐべく十分にとる必要がある。この高さは、当業者ならば容易に決めることができる。

本発明によるこのような主サイクロン内での触媒の流れは、絞りのすぐ上のディップレグの断面領域で測定して１００〜５００ｋｇ／ｍ² ・ｓであるのが適切である。

本発明とその好ましい実施態様を図１〜２を用いてさらに説明する。図１は、従来技術によるＦＣＣ反応器を示す。図２は、ディップレグの下端部の詳細を表し、上記説明した変更プレートも示す。

図１は、反応器容器（１４）内に配置した反応器上昇管（１）の下流部を示す。触媒と炭化水素供給原料は、反応器上昇管（１）を通って稀釈相流動床モードにて上方に流れる。反応器上昇管（１）の下流部（２）は、主サイクロン（３）に流動自在に連結される。主サイクロン（３）は、管状本体（４）、ディップレグ（６）に連結されたフラスト(frusto)円錐形の下端部（５）を備える。ディップレグ（６）は、管状本体（４）より小さい直径を有する。一般に、ディップレグの直径は、管状本体（４）の直径の０．２〜０．７倍である。ディップレグ（６）の開放下端部（７）の下には、水平な円形プレートがある。一般に、このようなプレート（８）の直径は、ディップレグ（６）の直径の１．５〜２倍である。ある程度清浄化された分解蒸気が、気体出口導管（９）から放出される。この導管は、副サイクロン（１１）の気体入口（１０）に流動自在に連結される。気体出口導管（９）はスリット（１２）を備え、このスリット（１２）により、ストリッピングガスを反応器容器（１４）から副サイクロン（１１）を介して放出できる。副サイクロン（１１）はディップレグ（１５）を備え、このディップレグ（１５）は、流動床レベル（２３）の上方に配置されたトリクルバルブをその下端部に備える。清浄化された気体は、副サイクロン（１１）及び反応器容器（１４）からプレナム（１８）及び気体出口導管（１７）を介して放出される。反応器容器（１４）の下端部（１９）には、濃密相流動床（２０）からなるストリッピングゾーンが存在する。流動床（２０）には、ストリッピング及び流動化媒体、好ましくはスチームがバイア(via）手段（２１）に供給される。ストリッピングされた触媒は、反応器容器（１４）からスタンドパイプ（２２）を介して再生器ゾーン（図示せず）に放出される。

図２は、変更ディップレグ（２４）の下端部と変更プレート（２５）を示す。プレート（２５）は任意の形態、例えば矩形とし得る。好ましくは、プレート（２５）は円形である。プレート（２５）は、リム（２６）とも称されるせり上がった縁を備える。ディップレグ（２４）の下端部は、絞り（２７）を備える。リム（２６）を含めた円形プレート（２５）の直径（ｄ３）は、好ましくはディップレグ（２４）の直径（ｄ１）の１．２〜０．９倍であり、さらに好ましくは同じ直径を有する。プレート（２５）の底部とディップレグ（２４）の開放下端部との間の距離（ｄ２）は、ディップレグ（２４）の直径の０．２〜０．８倍であるのが好ましい。リムは、プレート（２５）の底部より上にて距離（ｄ２）の２０〜４０％だけ延在するのが好ましい。ディップレグにおける制限された開口（２８）の直径は、ディップレグ（２４）の直径（ｄ１）の０．４〜０．７倍であるのが適切である。プレートの平坦部分の直径は、開口（２８）の直径とほぼ同じである。例えば停止操作にて触媒を容器から除去する際に触媒を該プレートから流すことを可能にするためには、リム（２６）は該プレートの底部近くに開口を備えるのが好ましい。換言すれば、これらの開口により、該プレートは自動排出(self-draining）を行う。図２に示されるような変更したディップレグ及びプレートは、図１の反応器容器で用いるのが適切であり得る。

当該プレートは、耐浸蝕性材料、例えばＦＣＣ反応器容器において一般に用いられる耐火材によって被覆されるのが好ましい。上述した大きさは、もし存在すれば耐浸蝕性材料の表面から計算される。

従来技術によるＦＣＣ反応器を示す。 ディップレグの下端部の詳細を表し、上記説明した変更プレートも示す。

符号の説明

１ 反応器上昇管
２ 反応器上昇管の下流部
３ 主サイクロン
４ 管状本体
６ ディップレグ
７ 開放下端部
８ プレート
９ 気体出口導管
１０ 気体入口
１１ 副サイクロン
１２ スリット
１４ 反応器容器
１５ ディップレグ
１６ トリクルバルブ
１７ 気体出口導管
１８ プレナム
２０ 濃密相流動床
２１ バイア手段
２２ スタンドパイプ
２４ 変更ディップレグ
２５ 変更プレート
２６ リム
２７ 絞り
２８ 開口

Claims (8)

1. 長い反応器上昇管と反応器容器とを備える流動接触分解反応器であって、前記反応器容器は、該容器の下端部にて濃密相流動ストリッピングゾーン及び触媒出口、該容器の上端部にて分解蒸気出口、並びに反応器上昇管の出口に流動自在に連結されたサイクロン分離機を備え、このサイクロン分離機はディップレグを有し、その開放下端部は濃密相流動ストリッピングゾーンの上部床レベルより下に端を有し、濃密相流動ストリッピングゾーンは、前記ディップレグの開放下端部より下に位置する水平プレートをさらに備え、該プレートは、せり上がった縁を有する円形プレートであり、前記ディップレグの開放下端部は絞りを有し、前記せり上がった縁を備えた前記円形プレートの直径（ｄ３）が、前記ディップレグの直径の１．２〜０．９倍である、前記流動接触分解反応器。
2. 前記円形プレートの直径（ｄ３）が、前記ディップレグの直径と同じである、請求項１に記載の反応器容器。
3. 前記プレートの底部と前記ディップレグの開放下端部との間の距離（ｄ２）が、前記ディップレグの直径の０．２〜０．８倍である、請求項１又は２に記載の反応器容器。
4. 前記せり上がった縁（リム）が、前記プレートの底部より上にて該プレート底部と前記ディップレグの開放下端部との間の距離ｄ２の２０〜４０％だけ延在している、請求項１〜３のいずれか一項に記載の反応器容器。
5. 前記プレートが自動排出できるように、該プレートの底部近くで前記せり上がった縁に開口が設けられている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の反応器容器。
6. 前記プレートが耐浸蝕性材料により被覆されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の反応器容器。
7. 流動接触分解プロセスにおける請求項１〜６に記載の反応器容器の使用。
8. 前記絞りのすぐ上のディップレグの断面領域で計算して、１００〜５００ｋｇ／ｍ² ・ｓの触媒をサイクロン分離機のディップレグを通して流す、請求項７に記載の使用。

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