JP4043541B2 - 自己通気の使用済み触媒分配装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体触媒分解ユニット再生装置(a fluid catalytic cracking unit regenerator )用使用済み触媒分配装置のための設計に関する。特に、本発明は、使用済み触媒分配装置における使用済み触媒の通気曝気(aeration)に関する。
【0002】
【従来の技術】
流体触媒分解ユニットでは、触媒は、反応装置(reactor )からストリッパーと、再生装置とへ流れて反応装置へ戻る連続的なループで流れている。流動状態に触媒を維持するため、触媒は、通気(曝気)されねばならない。例えば、触媒の流動床は、再生装置内で維持され、ここで、コークスは、反応装置への再循環の前に触媒を再生するために触媒から燃焼除去される。空気は、コークスの燃焼と、触媒の流動化との双方のために再生装置へ導入される。
【0003】
周知の再生装置設計では、使用済み触媒(spent catalyst)は、ストリッパーから直立管を経て再生装置へ送られて、使用済み触媒分配装置を経て再生装置内で分配される。使用済み触媒分配装置は垂直の中心筒(centerwell)を備えている。中心筒はその頂上から半径方向外方かつ下方へ延びる樋腕(trough arm)を有する。使用済み触媒は、中心筒の底へ導入され、中心筒を通って上方へ上昇して、樋腕を経て再生装置内の触媒流動床へ外方に導かれる。樋腕を通って流れる使用済み触媒は、流動化と、流れとを維持するために通気(空気にさら)される。そうでなければ、使用済み触媒は、樋腕を通って不均等に流れて、運転を中断してしまう。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術の設計では、樋腕における使用済み触媒の通気は、使用済み触媒分配装置の個々の樋腕へ空気を送るために小径(small-bore)の配管を使用することによって達成された。再生装置は、触媒のコークスを燃焼除去するように高温において運転され、触媒は、摩損性を有する。従って、再生装置は、小径の配管に対する不良環境である。この不良環境により、小径の配管の作用は、維持するのに困難であり得る。再生装置内で小径の配管を使用しないことは、再生装置の設計を単純化し信頼性を向上するために望ましい。
【0005】
【発明の要約】
本発明は、流体触媒分配ユニット(FCCU)の再生装置部分内の使用済み触媒分配装置における通気を改良する。一面では、本発明は、ストリッパーから使用済み触媒を受取るための使用済み触媒直立管(standpipe )と、触媒の流れを制御する弁と、触媒上のコークスを燃焼して触媒を流動化するために触媒床内に通気流体を分配する再生装置の下端における主空気分配系統とを備えるFCCU再生装置に対する自己通気の使用済み触媒分配装置を提供する。
【0006】
中心筒は、その上端への使用済み触媒の上方の流れのために直立管からその下端において触媒を受取るように設けられている。複数の樋腕は、触媒床内に使用済み触媒を分配するように中心筒の上端に隣接して中心筒から半径方向外方かつ下方へ延びている。各腕は、細長い床板と、この板の長手方向両側部の上方へ延びる壁と、開口上端と、開口遠位端とを有している。連続的なリップは、連続床を経て上昇する通気流体の部分を捕捉するように底板の周辺に隣接して周辺から下方へ延びている。複数のオリフィスは、リップによって捕捉される通気流体により樋腕内の使用済み触媒に通気するように底板に形成されている。
【0007】
オリフィスを通って使用済み触媒内への通気流体の均等な流れは、各樋腕に2個から12個のほぼ等しいリップ部分に、好ましくは4つのほぼ等しいリップ部分にリップを分離するために横方向の分離板を設けることによって容易になり得る。各部分は、樋腕の底板に複数のオリフィスを含む。オリフィスは、捕捉される通気流体をオリフィスを経て上方へ通過させて、捕捉される通気流体のリップの下からの漏出を制止するような寸法になっている。リップは、捕捉される通気流体をオリフィスを経て上方へ押込むように静水頭を与える。リップは、好ましくは垂直であるが、樋腕の底板から外方または内方へ張出されてもよい。
【0008】
他の面では、本発明は、使用済み触媒を再生して流動化するために通気流体を触媒床に導入するために主空気分配系統上の触媒床内に触媒を分配するように中心筒から外方へ延びる樋腕を有するFCCU再生装置における改良を与える。この改良は、各樋腕から下方へ延びる連続的なリップと、各樋腕の底に形成された複数のオリフィスとを含み、リップは、触媒床からの通気流体を捕捉して、捕捉された通気流体をオリフィスを経て押込んで樋腕を通過する使用済み触媒に通気するように、静水頭を発生させる。
【0009】
横方向分離板は、捕捉された通気流体を樋腕内に均等に分配するようにリップを複数の部分に分離するために使用されてもよい。分離板は、好ましくは、各樋腕に2個から12個のほぼ等しいリップ部分を形成する。一実施例では、分離板は、各樋腕に4つのほぼ等しいリップ部分を形成し、各部分は、複数のオリフィスを含む。オリフィスは、望ましくは、捕捉された通気流体をオリフィスを経て選択的に通過させて、かつ捕捉された通気流体のリップの下からの通過は制止するような寸法になっている。リップは、捕捉された通気流体をオリフィスを経て押込むように静水頭を与え、リップは、好ましくは垂直であるが、樋腕の底板から外方または内方へ張出されていてもよい。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明は、例えば流体触媒分解ユニット(FCCU)再生装置に有用な使用済み触媒分配装置にある。使用済み触媒分配装置は、分配装置を通って流れる使用済み触媒の通気が再生装置において利用可能な通気流体によって行われて、別個に管で送られる通気流体は必要ではない点で、自己通気(self aerating )である。図1には、FCCU再生装置10が示される。再生装置12は、使用済み触媒分配装置30を採用している。使用済み触媒分配装置30は、樋腕40が半径方向外方かつ下方へ延びている中心筒34を有している。図2は、その数が本発明において重大ではないが6本の樋腕40を示している。図3、図6に最も良く示されているように、連続的なリップ44は、樋腕40の下側の周辺に沿って各樋腕40へ取付けられている。
【0011】
図4に最も良く示されているように、代表的な樋腕40の下側は、連続的なリップ44と、底板48とを有している。連続的なリップ44は、樋腕40の下側の周辺へ取付けられる。連続的なリップ44は、望ましくは垂直であるが、捕捉された通気流体の量を低減または増大させるために樋腕40の底板48から内方または外方へ張出(拡開)されてもよい。横方向の分離板52は、連続的なリップ44の間で底板48の下側に配置され、樋腕40を4つのほぼ等しい部分に区分する。オリフィス56は、底板48の各部分に設けられている。図5、図7に最も良く示されているように、樋腕40は、下端ないし遠位端において開口するチャンネルを形成している。図6に示されているように、樋腕40は、中心筒34へも開口している。
【0012】
図8を参照すると、流体触媒分解ユニット100の作動において、再生装置12は、ストリッパー20から直立管16を経て使用済み触媒を受取る。使用済み触媒は、直立管16を通って下方へ流れ、使用済み触媒分配装置30の中心筒34に流入する。使用済み触媒の流れは、プラグ弁(plug value)22によって制御され、中心筒34の環状空間を通って上方へ流れる。中心筒34の頂上に達すると、使用済み触媒は、樋腕40を通って外方かつ下方へ流れる。
【0013】
図9は、すべり弁24がストリッパー20から再生装置12への使用済み触媒の流れを調節するために使用されて、使用済み触媒が側部から使用済み触媒分配装置30に進入する別の流体触媒分解工程のための代表的な第2形態100aを示す。使用済み触媒は、中心筒34を通って上方へ流れる。中心筒34の頂上へ達すると、使用済み触媒は、複数の樋腕40を通って半径方向外方かつ下方へ流れる。
【0014】
図8、図9の形態の各々では、使用済み触媒は、主空気格子42を介して空気を再生装置12へ導入することによって再生装置12において再生される。空気および燃焼ガスないし排気ガス(コークスが使用済み触媒から燃焼除去される際に形成される)は、使用済み触媒が樋腕40から触媒床へ流入する際に触媒床を通って上方へ上昇する。流体触媒分解ユニット再生装置では、空気および燃焼ガスないし排気ガスは、床内の触媒に対して通気を与える。
【0015】
従来技術では、樋腕40を通って流れる使用済み触媒は、小径の配管によって樋腕へ搬送される空気を使用して通気されていた。本発明は、自己通気の使用済み触媒分配装置によって樋腕40へ通気空気を搬送するための小径の配管に対する必要性を回避する。
【0016】
樋腕40の下側に取付けられた連続的なリップ44は、触媒床を通って上方へ上昇する空気および燃焼ガスを捕捉して、樋腕40内を流れる使用済み触媒のための通気流体としてこれ等のガスを使用する。底板48のオリフィス56は、通気流体が樋腕40の下側から樋腕40の使用済み触媒内に通過するのを許し、通気流体は、使用済み触媒を流動化する。本発明は、再生装置12内の触媒床を通気するのに使用される同一の触媒を通気流体として使用して、使用済み触媒を流動化させることによって、使用済み触媒が樋腕40を通って容易に流れるのを可能にする。従って、使用済み触媒分配装置30は、別個に搬送される通気空気が不必要であるため、自己通気と見做される。小径の配管と異なり、連続的なリップ44は、一般に、樋腕40のように耐久的である。従って、本発明は、通気流体を樋腕40へ搬送するのに使用される小径の配管に対する必要性を排除し、その代りに、再生装置12内の触媒床を通気して流動化するのに使用される同一の触媒を通気流体として与える。
【0017】
連続的なリップ44は、好ましくは樋腕40の長さに沿って通気流体を均等に分配するために複数のほぼ等しい部分に横方向分離板52によって区分されている。通気流体の均等な分配は、樋腕40を通る使用済み触媒の均等かつ連続的な流れを容易にする。通気流体の均等な分配のために必要な区分された部分の数は、変化するが、代表的には2から12の間の範囲である。一実施例は、図4に示され、代表的な樋腕40に対する連続的リップは、4つのほぼ等しい寸法の部分に区分されている。
【0018】
図6、図7に示されるように、連続的なリップ44は、底板48から外方へ張出されてもよい。これは、連続的なリップ44が垂直である場合よりも一層多くの通気流体が捕捉されるのを可能にする。
【0019】
オリフィス56の孔面積と、連続的なリップ44の垂直の高さとは、使用済み触媒の適正な流動化を与えるために必要な通気流体の適正な量を使用済み触媒へ送ることができるような寸法を与えられる。通気流体は、再生装置の上部よりも下部で圧力が高いため、再生装置12内を上昇する。連続的なリップ44の垂直の高さを適正な寸法にすることにより、オリフィス56を経て樋腕40における使用済み触媒内に空気を送るための駆動力を形成するように十分な量の通気流体が捕捉可能である。連続的なリップ44の垂直高さは、横方向分離板52によって形成される部分の数によって割られる樋腕40の垂直の低下の商として定められてもよい。従って、連続的なリップ44の垂直高さは、樋腕40の角度および延長に依存する。
【0020】
所与の再生装置12について、如何に多量の空気が主空気格子42を経て送給されるかは、既知である。樋腕40の形状と、再生装置12内の圧力輪郭(profile )とは、オリフィス56を経て空気流体を押込むために利用可能な圧力を定めるのに使用される。樋腕40における使用済み触媒内への通気流体の所望の流量を知れば、オリフィスの寸法および数は、利用可能な圧力により決定される。
本発明の原理は、次の例によって示される。
【0021】
【例】
設計計算は、本発明の原理により自己通気の使用済み触媒分配装置に対して行われた。設計計算は、図8に示される全体的な形態を有する現存の流体触媒分解ユニットに基づいている。ユニットは、従来技術の使用済み触媒分配装置と、通気空気の776kg/時(1,711ポンド/時)の全体を送給する小径の配管とを有していた。通気流体は、空気の密度が再生装置における燃焼ガスの密度と近似であるので、空気であるとして計算している。
【0022】
通気のために利用可能な通気流体の量は、再生装置面積に対する樋底板面積の比に再生装置へ送られる全体の空気量を掛けることによって決められた。1.751m (5.745フィート)の中心線からの水平の長さと、0.250m (0.8202フィート)の幅とを有する樋腕40を6本備えることにより、樋腕40の全体の面積は、2.6265m2(28.271平方フィート)と計算された。中心筒の面積を減じた再生装置の横断面の面積は、40.84m2(439.6平方フィート)であった。樋面積は、全体の面積の6.43%であると計算された。再生装置12への計算された全体の空気流量は、123,155kg/時(271,506ポンド/時)であった。全体の面積に対する樋面積の比を使用して、空気の7,920kg/時(17,461ポンド/時)までは、樋腕を通って流れる使用済み触媒の通気に利用可能であるように決められた。所要の通気空気が776kg/時(1,711ポンド/時)であることが知られており、通気流体のこの量は、適当なもの以上であった。次に、オリフィスの計算は、使用済み触媒に通気するために7,920kg/時(17,461ポンド/時)までの通気の任意の量を与えるように行われる。
【0023】
樋腕40に対して776kg/時(1,711ポンド/時)の空気を送給するのに必要なオリフィスの寸法および数が定められた。第1に、樋腕40に対する圧力輪郭は、樋腕の高さ(elevation )と、触媒床密度とに基づいて計算された。樋腕40の底板48に沿った最低点での圧力は、2.836バール(絶対圧)(bara)と(41.14psia)と計算されて、最高点での圧力は、2.803バール(絶対圧)(bara)(40.66psia)と計算された。これ等の点の間の樋腕の垂直高さは、0.8165m (2.679フィート)であり、樋腕40が浸漬される触媒床の密度は、413kg/m3(25.8ポンド/立方フィート)であった。底板48に沿った最低点と最高点との間の圧力差は、0.033バール(bar)(0.48psi )であった。
【0024】
連続的なリップ44の垂直高さは、樋腕40を4つの等しい寸法の部分に分割し、この分割された部分の数によって樋腕40の垂直高さを割ることによって決められた。樋腕40の垂直高さは、0.8166m (2.679フィート)であり、4つの部分があった。従って、連続的なリップ44の垂直高さは、0.2032m (8インチ)と計算された。
【0025】
垂直高さ0.2032m (8インチ)の連続的なリップは、オリフィスを経て通気流体を押込むために0.0083(バール)(0.12psi )の圧力降下を与える。通気流体の776kg/時(1.711ポンド/時)の全体は、總ての6本の樋腕40に対して必要であった。従って、24の部分の各々は、通気のために32.33kg/時(71.3ポンド/時)の通気流体を必要とした。
【0026】
オリフィスの面積は、以下の数式を使用する繰返しの方法によって決められた。
【0027】
【数1】
【0028】
オリフィスを介した圧力降下は、通気流体が連続的なリップ44の下から漏出するのではなく、オリフィスを通過して使用済み触媒を通気するように、0.0083バール(0.12psi )以下であるべきであった。速度項は、オリフィスを通る通気流体の速度に対して約30.48m /秒(100フィート/秒)の優位性(preference)に基づいた。1.00275kg/m3(0.06258ポンド/立方フィート)の密度を有する776kg/時(1.711ポンド/時)の通気流体が通気に必要であったことを知り、オリフィスを通る通気流体の流量は、0.21505m3/秒(7.5945立方フィート/秒)と計算された。繰返しにより、13.891mm(0.5469インチ)の直径を有する48個のオリフィスによって与えられる0.00727m2(0.0783平方フィート)の全体のオリフィス面積は、オリフィスを通る29.563m /秒(96.99フィート/秒)の速度を与えることが定められた。上述の数式を使用して、圧力降下は、部分当り利用可能な0.0083バール(0.12psi )に極めて近い0.0078バール(0.113psi )に一致する。
【0029】
従って、通気流体の約776kg/時(1.711ポンド/時)の所望の質量流量は、各部分が13.891mm(0.5469インチ)の直径の2個のオリフィスを持つ4つのほぼ等しい部分を有し垂直高さが0.2032m (8インチ)である連続的なリップ44によって、触媒分配装置30内を流れる使用済み触媒に提供可能なことが定められた。
【0030】
同様に、通気流体の7,920kg/時(17,461ポンド/時)の質量流量は、各部分が12.7mm(0.50インチ)の直径の24個のオリフィスを持つ4つのほぼ等しい部分を有し垂直高さが0.2032m (8インチ)である連続的なリップ44によって、触媒分配装置30内を流れる使用済み触媒に提供可能なことが定められた。
【0031】
本発明は、前述の説明と、実施例とによって例示される。種々な変更は、これに鑑みて当業者には明らかである。添付特許請求の範囲の精神および範囲の中の總ての変更は、特許請求の範囲によって包含される。
【図面の簡単な説明】
【図1】流体触媒分解ユニット再生装置内の使用済み触媒分配装置の概略的な図。
【図2】流体触媒分解ユニット再生装置内の使用済み触媒分配装置の平面図。
【図3】図2の使用済み触媒分配装置の代表的な樋腕の線3−3に沿う側部断面図。
【図4】図3の樋腕の底板の下側の線4−4に沿う図。
【図5】図3の樋腕の底板の上側の線5−5に沿う図。
【図6】図2の使用済み触媒分配装置の上端における部分的に切除された斜視図。
【図7】図5の線7−7に沿う樋腕の断面図。
【図8】本発明の一実施例による使用済み触媒分配装置を使用する代表的な流体触媒分解ユニットの概略的な図。
【図9】本発明の別の実施例による使用済み触媒分配装置を使用する他の代表的な流体触媒分解ユニットの概略的な図。
【符号の説明】
10 流体触媒分解ユニット再生装置
16 直立管
20 ストリッパー
22 プラグ弁
30 使用済み触媒分配装置
34 中心筒
40 樋腕
42 主空気格子
44 リップ
48 底板
52 分離板
56 オリフィス
Claims (18)
- ストリッパーから使用済み触媒を受取る使用済み触媒直立管と、触媒の流れを制御する弁と、該触媒のコークスを燃焼させて該触媒を流動化するために触媒床内に通気流体を分配する再生装置の下端の主空気分配系統とを有する流体触媒分解ユニット再生装置用の自己通気の使用済み触媒分配装置において,その上端への使用済み触媒の上方の流れのために前記直立管からその下端において触媒を受取る中心筒と,
前記触媒床内に使用済み触媒を分配するように前記中心筒の上端に隣接して該中心筒から半径方向外方かつ下方へ延びている複数の樋腕であって,各腕が、細長い底板と、該底板の長手方向両側部で上方へ延びる壁と、開口上端と、開口遠位端とを有する樋腕と,
前記触媒床を通って上昇する通気流体の一部を捕捉するために前記底板の周辺に隣接して該底板から下方へ延びている連続的なリップと,
前記リップによって捕捉された通気流体によって前記樋腕内の使用済み触媒に通気するように該底板に形成される複数のオリフィスとを備える分配装置。 - 請求項1に記載の分配装置において,前記樋腕内への前記捕捉された通気流体の均等な分配を容易にするように前記リップを複数の部分に分離する横方向分離板を備える分配装置。
- 請求項2に記載の分配装置において,前記分離板が、各樋腕に2個から12個のほぼ等しい部分を形成し,該各部分が、複数のオリフィスを有する分配装置。
- 請求項3に記載の分配装置において,前記分離板が、各樋腕に4個のほぼ等しいリップ部分を形成し,該各部分が、複数のオリフィスを有する分配装置。
- 請求項1に記載の分配装置において,前記オリフィスが、前記捕捉された通気流体を該オリフィスを通して優先的に通過させて、前記リップの下からの該捕捉された通気流体の通過を制止するような寸法になっている分配装置。
- 請求項1に記載の分配装置において,前記リップが、前記捕捉された通気流体を前記オリフィスを通して押込むように静水頭を与えている分配装置。
- 請求項1に記載の分配装置において,前記リップが垂直である分配装置。
- 請求項1に記載の分配装置において,前記リップが、前記樋腕の底板から外方へ張出している分配装置。
- 請求項1に記載の分配装置において,前記リップが、前記樋腕の底板から内方へ張出している分配装置。
- 使用済み触媒を再生して流動化するために触媒床内に通気流体を導入するための主空気分配系統の上方の触媒床内に触媒を分配するように中心筒から外方へ延びる樋腕を有する流体触媒分解ユニット再生装置において,
各樋腕から下方へ延びる連続的なリップと,
各樋腕の床に形成された複数のオリフィスとを備え,
前記リップが、前記触媒床からの通気流体を捕捉して、捕捉された通気流体を該オリフィスを通して押込み、前記樋腕を通過する使用済み触媒に通気するように静水頭を形成することを特徴とする流体触媒分解ユニット再生装置。 - 請求項10に記載の流体触媒分解ユニット再生装置において,前記樋腕内への前記捕捉された通気流体の均等な分配を容易にするように前記リップを複数の部分に分離する横方向分離板を備える流体触媒分解ユニット再生装置。
- 請求項11に記載の流体触媒分解ユニット再生装置において,前記分離板が、各樋腕に2個から12個のほぼ等しいリップ部分を形成し,該各部分が複数のオリフィスを有する流体触媒分解ユニット再生装置。
- 請求項12に記載の流体触媒分解ユニット再生装置において,前記分離板が、各樋腕に4個のほぼ等しいリップ部分を形成し,該各部分が複数のオリフィスを有する流体触媒分解ユニット再生装置。
- 請求項10に記載の流体触媒分解ユニット再生装置において,前記オリフィスが、前記捕捉された通気流体を該オリフィスを通して優先的に通過させて、捕捉された通気流体の前記リップの下からの通過を制止するような寸法になっている流体触媒分解ユニット再生装置。
- 請求項10に記載の流体触媒分解ユニット再生装置において,前記リップが、前記捕捉された通気流体を前記オリフィスを通して押込むように静水頭を与えている流体触媒分解ユニット再生装置。
- 請求項10に記載の流体触媒分解ユニット再生装置において,前記リップが垂直である流体触媒分解ユニット再生装置。
- 請求項10に記載の流体触媒分解ユニット再生装置において,前記リップが、前記樋腕の底板から外方へ張出している流体触媒分解ユニット再生装置。
- 請求項10に記載の流体触媒分解ユニット再生装置において,前記リップが、前記樋腕の底板から内方へ張出している流体触媒分解ユニット再生装置。
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