JP4310343B2 - 複数触媒注入システム - Google Patents

Description

発明の分野

[0001]本発明の実施形態は一般に、流動接触分解ユニットのための流動触媒注入システムに関する。

関連技術の背景

[0002]流動接触分解ユニット（ＦＣＣＵ）は、一般に、石油精製において、原油中に存在する長鎖炭化水素を切断し、蒸留装置にて回収される生成混合物を調整するために使用される。主触媒は一般に、注入するための触媒を、所定の時間にわたり定期的に計量する触媒注入システムによって、ＦＣＣＵに導入される。そのような注入システムは、ニュージャージー州Ｓｅａ ＧｉｒｔのＩｎｔｅｒｃａｔ，Ｉｎｃ．社から入手可能である。従来の注入システムの別の例が、参照としてその全体を組み込む１９９５年２月１４日発行の米国特許第５，３８９，２３６号に記載されている。

[0003]精製プロセスにさらなる作用をもたらすために、主触媒に加えて、別の触媒をＦＣＣＵに注入することが有益であることが多い。例えばいくつかの触媒は、精製所の排気中に存在する硫黄または窒素含有化合物の量など、いくつかのタイプの排気を制御するように調製される。別の触媒を、蒸留装置内で回収される生成混合物に作用するように調製することができる。例えば、とりわけ、ガソリンに対してより多くのディーゼル燃料を生成するために、または生成される液体石油ガスの量を増加させるために、触媒を調製することができる。こうした注入システムは通常、個別の基礎上で支持され、ＦＣＣＵにパイプで堅く接続されるので、製油業者がさらなる触媒注入システムを迅速に追加する柔軟性が大幅に制限される。

[0004]例えば、新しい触媒注入システムを計画および設置するために必要とされる時間のために、現在ＦＣＣＵに結合されている触媒注入システムでは得ることができないある生成混合物に有利な市場状況を、製油業者が利用できないことがある。新しい触媒注入システム内に追加触媒を注入することによる迅速なプロセス調整を行うことが困難であることによってまた、調節の変化、原油の化学組成の差異、またはプロセス設備の欠陥による、精製所の排気を製油業者が迅速に調整する能力が妨害される。さらに、触媒注入システムの設置費用は高いので、プロセス制御のための予期されない何らかの必要に対する事前対策として、ライン上に配置された使用されていない触媒注入システムを有することは望ましくない。

[0005]したがって、流動接触分解ユニットのプロセスの柔軟性を向上させる触媒注入システムが必要とされている。

発明の概要

[0006]本発明は、複数触媒注入システムである。一実施形態では、本システムは、触媒をその中に保管するようになされた、少なくとも２つの区画を有する容器を備える。各区画は、注入システムの各区画から触媒の流れを独立して制御するために、それぞれの分配機構に結合される。

[0007]上記で簡単に概括した本発明を、上述した本発明の特徴、利点、および目的が実現され、詳細に理解されるようなやり方で、添付の図面に示すその実施形態を参照することによってより詳細に説明することができる。ただし、本発明は、同等に有効な別の実施形態を許容することができるため、添付の図面は、本発明の典型的な実施形態のみを示すものであり、したがってその範囲を限定するものと考えられるべきではない。

[0019]理解を容易にするために、可能な場合は、複数の図面で共通の同一の要素を示すために、同一の参照番号を使用した。

詳細な説明

[0020]図１は、本発明による１つまたは複数の複数触媒注入システム１０６を備える流動接触分解（ＦＣＣ）システム１００の一実施形態の簡単な概略図である。注入システム１０６は通常、少なくとも２つの触媒を保管するのに適したコンテナ、および容器１１０から触媒を独立して分配するための分配システムを備える。分配システムは、容器１１０から２つ以上の触媒を同時に、順次に、またはそれらの組合せで分配することができることが意図される。注入システム１０６が２つ以上の触媒を扱うことができることにより、製油業者は、所与の数の触媒の使用を制御するために必要とされる注入システムの数を減らすことができ、また、精製プロセスへの様々な（例えば新しい）触媒の予期されていない追加に利用可能な余分な触媒分配能力を有する、コスト効率の高い手段を提供することができる。

[0021]ＦＣＣシステム１００は、蒸留装置（図示せず）および１つまたは複数の触媒注入システム１０６に結合された、流動接触分解（ＦＣＣ）ユニット１９０を備える。図１には、１つの注入システム１０６を示す。システム１０６の動作を制御するための制御モジュール１０４が、注入システム１０６に結合されている。

[0022]ＦＣＣユニット１９０は、原料油供給源（図示せず）から受け取った原油を加熱し、石油蒸気を、液化石油ガス（ＬＰＧ）およびガソリンを含めて、１つまたは複数の異なる石油製品に転換するように構成される。一実施形態では、ＦＣＣユニット１９０は通常、従来のように配置された再生装置と分解チャンバを備える。例示的なＦＣＣユニットの一例が、本明細書にその全体を参照によって組み込む、２００３年５月２７日出願の米国特許出願第１０／４４５，４５３号に記載されている。

[0023]触媒注入システム１０６は、原料原油の精製に使用される触媒を供給および／または再生するために、送達ライン１１５によってＦＣＣユニット１９０に結合される。一実施形態では、触媒注入システム１０６は、分配システム１４０に結合された保管容器１１０、および圧力制御システム１９８を備える。触媒注入システムはさらに、容器１１０およびＦＣＣＵ１９０上流の送達ライン１１５の一部分に結合された、流体供給源１３４を備える。本発明の利益を受けるように適合させることができる例示的な注入システムが、いずれも本明細書にその全体を参照により組み込む、１９９５年２月１４日発行の米国特許第５，３８９，２３６号、および２００２年３月１９日発行の米国特許第６，３５８，４０１号に記載されている。その他の供給源の中でも、本発明の利益を受けるように適合させることができる別の触媒注入システムが、ニュージャージー州Ｓｅａ ＧｉｒｔのＩｎｔｅｒｃａｔ，Ｉｎｃ．社から入手可能である。

[0024]図１に示す実施形態には、単一の触媒注入システム１０６を示す。ただし、複数の触媒供給源からの触媒を選択的に注入するための、いかなる数の触媒注入システムまたは単一システムを使用することができることが意図される。

[0025]図１、および図１に示す保管容器１１０の線Ａ−Ａに沿った断面図である図２を同時に参照すると、保管容器１１０は通常、触媒を個別に保管するための２つ以上の区画１０３ａおよび１０３ｂ（以下集合的に「区画１０３」と呼ぶ）を有する、金属またはその他の適切なコンテナである。一実施形態では、区画１０３は、容器１１０の上端部に配置された共通の圧力プレナム１０５を共有する。各区画１０３内に異なる触媒を保管することが意図されるが、２つ以上の区画１０３が同じ触媒を保管することもできることが意図される。

[0026]保管容器１１０は、２つ以上の充填ポート１１４ａまたは１１４ｂ（以下集合的に「充填ポート１１４」と呼ぶ）、および２つ以上の排出ポート１１６ａおよび１１６ｂ（以下集合的に「排出ポート１１６」と呼ぶ）を備える。各区画１０３は、充填物を隔離し、容器１１０のそれぞれの区画１０３に保管された触媒を保管または排出するために、関連する１対の排出および充填ポート１１６、１１４に接続される。各排出ポート１１６は、容器１１０の底部で、分配システム１４０に結合される。一実施形態では、容器１１０は、常圧より高い圧力で使用するのに適している。

[0027]一実施形態では、区画１０３は、少なくとも１つのセパレータ１０１によって分離されている。セパレータ１０１は、容器１１０の底部に結合されており、排出ポート１１６を分離させる。セパレータ１０１は、容器１１０の内部で垂直に延びる。セパレータ１０１は、容器１１０の内部で垂直に延び、容器１１０の側壁に結合されて、区画１０３を分離する。図１に示す実施形態では、セパレータは、プレナム１０５がセパレータ１０１の頂部全体で区画１０３間を自由に連通するよう、容器１１０の頂部まで完全には延びない。セパレータ１１０を、容器１１０の底部から頂部へと延ばすことができること、および充填ポート１１４付近でセパレータ１０１を貫通して形成される、プレナム１０５を各区画１０３と連通させるための複数の穴（図示せず）を備えることができることも意図される。

[0028]図示の実施形態では、セパレータ１０１は、保管容器１１０を２つの別個の区画１０３ａおよび１０３ｂに分離させるが、本明細書でさらに説明するように、保管容器１１０をいかなる数の区画１０３に分離することもできることが、当業者には理解されるであろう。一実施形態では、セパレータ１０１は、容器１１０を、容積がほぼ均等な区画１０３に分離するように配置される、実質的に平坦な形状である。別の実施形態では、セパレータ１０１は、保管容器１１０を容積が非均等な区画１０３に分離させる、「急角度に曲がった」形状である（破線１０１’で示す）。さらに別の実施形態では、セパレータ１０１は、ほぼ直線形状であるが、保管容器１１０を容積が非均等な区画１０３に分割するように、保管容器１１０内でわずかに中心からずれて配置される（破線１０１”で示すように）。区画１０３を非均等な容積で構成することは、異なる体積での個別の注入を必要とする２部分の触媒と共に、かつ１つの触媒が別の触媒に比べてかなり大量に使用されるが、使用される触媒の全体積により共通の注入システムを共有することが望ましいシステムで使用するのに特に適している。

[0029]セパレータ１０１を、想像線で示すようにセパレータ１５５によって容器１１０頂部まで延ばすことも意図される。そのような実施形態では、各区画１０３Ａ、１０３Ｂは、流体結合されていない分離プレナム１０５Ａ、１０５Ｂを備える。

[0030]容器１１０はまた、プレナム１０５と連通する少なくとも１つの圧力ポート１８０を備える。２つ以上の流体的に隔離されたプレナムが使用される実施形態では、必要な数の圧力ポートを、容器１１０を貫通して配置することができる。例えば、それぞれのプレナム１０５ｂ、１０５ａ内の圧力を監視することができるように、２つの圧力ポート１８０、１７８を設けることができる。

[0031]分配システム１４０は、それぞれの排出ポート１１６にそれぞれ結合された、計量装置１１２ａ、１１２ｂ（以下集合的に「計量装置１１２」と呼ぶ）を備える。すなわち、分配システム１４０は、保管容器１００の各区画１０３につき１つの計量装置１１２を備える。計量装置１１２は通常、送達ライン１１５へと分配される触媒の量を、生産計画に基づいて、または例えばプロセスセンサからのフラッグに応答するなどリアルタイムの必要に応じて、監視または計量することができるように、制御モジュール１０４に結合される。

[0032]計量装置１１２は、それに関連付けられた保管容器１１０内の区画１０３から、ＦＣＣユニット１９０へと注入される触媒の量を制御する。計量装置１１２は、遮断弁、回転弁、質量流量制御装置、ショットポット、流れセンサ、容積式ポンプ、または、送達ライン１１５への送達用に保管容器１１０から分配される触媒量調節に適したその他の装置とすることができる。計測装置１１２は、重量、体積、時間分配、またはその他のやり方によって、触媒の量を決定することができる。システム１００の触媒要件に応じて、計量装置１１２は通常、１日約５〜約４０００ポンドの添加剤タイプの触媒（プロセス制御触媒）を供給するように構成され、または、１日約１〜約２０トンの主触媒を供給するように構成することができる。計量装置１１２は通常、計画された生産サイクル過程、すなわち通常２４時間にわたり、生産サイクル上で間隔をおいて行われる複数の所定量ショットとして触媒を送達する。ただし、触媒はまた、「必要に応じ」て、あるいは閉ループシステムの出力監視装置またはセンサによって提供される情報に応答して追加することもできる。

[0033]図１に示す実施形態では、計量装置１１２は、保管容器１１０から送達ライン１１５へと送達される触媒の量を時限作動によって調節する、弁１３２ａおよび１３２ｂ（以下集合的に「制御弁１３２」と呼ぶ）である。

[0034]制御弁１３２は、流体供給源１３４とＦＣＣユニット１９０の間で送達ライン１１５に結合される。図１では、送達ライン１１５上に直列に結合された制御弁１３２を示すが、制御弁１３２を代わりに、流体供給源１３２とＦＣＣユニット１９０との間に並列に結合させることもできる。

[0035]制御弁１３２は通常、保管容器１１０のそれぞれの排出ポート１１６に結合された、第１のポート１４２ａ、１４２ｂを備える。制御弁１３２の第２のポート１４４ａ、１４４ｂ（以下集合的に「第２のポート１４４」と呼ぶ）は、送達ライン１０８の、送風機または圧縮機など流体供給源１３４から延びる部分に結合される。制御弁１３２の第３のポート１４６ａ、１４６ｂ（以下集合的に「第３のポート１４６」と呼ぶ）は、供給ライン１１５の、ＦＣＣＵ１９０へと延びる部分に結合される。流体供給源１３４から供給され第２のポート１４４から第３のポート１４６へと移動する流体が、送達ライン１１５を通じてＦＣＣＵ１９０へと触媒を同伴して輸送する場合、制御弁１３２は、開位置に作動されると、触媒が保管容器１１０から第３のポート１４６に向かって流れることを可能にする。一実施形態では、流体供給源１３４は、約８０ｐｓｉ（約５．６ｋｇ／ｃｍ^２）で空気を供給する。

[0036]図３は、制御弁１３２の一実施形態を示す等角断面図である。制御弁１３２は、弁体３０２およびアクチュエータ３０４を備える。弁体３０２は、第１のフランジ３０６を備え、フランジ３０６は、それを貫通して形成された第１のポート１４２を有する。第１のフランジ３０６はまた、弁体３０２を図１に示す保管容器１１０の排出ポート１１６に結合することを容易にするための、複数の取り付け穴３０８を備える。第１のフランジ３０６は、ハウジング３１０に結合される。弁体３０２のハウジング３１０はキャビティ３１２を画定し、キャビティ３１２は、一端部に配置された弁座３１６によって第１のポート１４２に結合され、かつ第２の端部で、第２のポート１４４と第３のポート１４６とを結合させる第２の通路３２０（想像線で部分的に示す）に結合された、第１の通路３１４に結合される。弁座３１６は、それを貫通して形成された開口３１８を有し、この開口は、キャビティ３１２を保管容器１１０の排出ポート１１６（図１に示す）に流体結合させる。開口３１８は通常、直径約７／８〜約１−３／４インチである。

[0037]制御弁１３２の開口３１８は、シヤーディスク３２２を選択的に、弁座３１６を横断して横方向に動かすことによって開閉される。シヤーディスク３２２は一般に、通常同様に金属である弁座３１６を封止するラップ仕上げされた金属の上側封止面を有する。シヤーディスク３２２は、弁座３１６の下流側に配置されているので、ＦＣＣＵ１９０内で発生するいかなる背圧も、弁１３２を不用意に開けることはない。

[0038]アクチュエータアセンブリ３２４は、制御弁１３２の開および閉状態を制御するアクチュエータ３０４に、シヤーディスク３２２を結合する。アクチュエータアセンブリ３２４は、ハウジング３１０内を通って延びるシャフト３２６を備える。アクチュエータアセンブリ３２４の第１のアーム３２８は、ハウジング３１０の外側に配置されたシャフト３２６の端部に結合される。アクチュエータアセンブリ３２４の第２のアーム３３０は、ハウジング３１０のキャビティ３１２内に配置されたシャフト３２６の端部に結合される。ピン３３２は、第２のアーム３３０から延び、シヤーディスク３２２に係合する。シヤーディスク３２２の下面内に形成された凹部３３４は、ピン３３２を受け、ピン３３２がシヤーディスク３２２を選択的に、開口３１８を横方向に覆ってまたは開放して押しつけるときに、ピン３３２とシヤーディスク３２２が非係合状態になることを防止する。

[0039]凹部３３４内にある環状ブシュ３３６は、ピン３３２の端部に外接する。ブシュ３３６は、ピン３３２によって保持され、ピン３３２に沿って軸方向に動くことができる。ブシュ３３６の直径は通常、凹部３３４の直径よりも小さく、シヤーディスク３２２は横方向に動かされるとき、ブシュ３３６とピン３３２の周りで偏心して凹部３３４に対して回転することができる。

[0040]バイアス部材３３８（例えばばね）が、第２のアーム３３０とブシュ３３６の間でピン３３２の周りに配置される。部材３３８は、シヤーディスク３２２が弁座３１６を覆って配置されるときシヤーディスク３２２によって開口３１８が封止されるように、ブシュ３３６およびシヤーディスク３２２を、第２のアーム３３０から離して弁座３１６に対して偏倚させる。

[0041]図３に示すように、アクチュエータ３０４は、第１のアーム３２８に結合され、シャフト３２６を回転させて、開口３１８を開閉させる位置の間でシヤーディスク３２２を動かす。ピン３３２およびブシュ３３６は、シヤーディスク３２２内に形成された凹部３２４よりも直径が小さいので、シヤーディスク３２２は、制御弁１３２が開閉されるときシャフト３２６の周りで摂動する（すなわち、シヤーディスク３２２は、ピン３３２の周りで偏心して回転しながらシャフト３２６の周りをさらに回転する）。弁座３１６を覆うシヤーディスク３２２のこの動きによって、自己ラッピングする弁座清浄化作用がもたらされ、これによって、弁の漏れを生じる可能性がある、触媒によるシヤーディスク３２２封止面および弁座３１６のグルービングが防止される。バルブ動作のこの構成によって実質的に、弁１３２の耐用期間が延びることが見出された。それにもかかわらず、本発明の触媒注入システムで、別の制御弁を代わりに使用することができる。

[0042]図１を再び参照すると、保管容器１１０のプレナム１０５内の圧力を調節するために、圧力制御システム１９８が制御モジュール１０４に接続されている。圧力制御システム１９８は通常、分配動作時に、保管容器１１０を１平方インチ当たり約５〜約８０ポンド（約０．３５〜約５．６ｋｇ／ｃｍ^２）に加圧する。モジュール１９８は、容器１１０への触媒の補充を受け入れるために、保管容器１１０を断続的にほぼ大気圧まで通気する。

[0043]圧力制御システム１９８は、通常、ポンプまたは他の圧力源に結合され、レギュレータ、および／または他の圧力、プレナム１０５内の圧力を調節するのに適した流れ制御装置を備える。圧力制御システム１９８は通常、容器１１０内に配置された１つまたは複数のポートを通る気体の流れを制御することによって、プレナム内の圧力を制御する。一実施形態では、容器１１０内に入口ポート１９６および出口ポート１９４が形成され、それを通じて、容器１１０へと出入りする気体の流れが圧力制御システム１９８によって調節される。プレナム１０５Ａ、１０５Ｂが流体的に隔離される実施形態では、各プレナム１０５Ａ、１０５Ｂ内の圧力を独立して制御することができるように、個別の入口ポート１９２、１９６、および出口ポート１９０、１９４によって、各プレナムが圧力制御システム１９８に別々に結合される。

[0044]図１３は、容器１３００に結合された圧力制御システム１９８の一実施形態を示す。容器１３００は、本明細書に記載する例えば容器１１０、４０１、５０１などいかなる保管容器のように、または、図１３に示す、単一触媒分配出口１３０３を有する単一区画容器１３０１のように構成することもできる。別の構成を有する保管容器が、圧力制御システム１９８による圧力制御の恩恵を受けることも意図される。議論を容易にするために、容器１３００は、ポート１８０、１９４、１９６、およびプレナム１０５を備える。

[0045]圧力制御システム１９８は、圧力制御弁１３３０、通気制御弁１３１０、および圧力送信機１３２０を有する制御回路を備える。圧力制御弁１３３０の入口は、プラント空気源１３３２などの気体供給源に結合され、圧力制御弁１３３０の出口は、圧力制御弁１３３０を開いたときに容器１１０を加圧することが可能になるように、容器の入口ポート１９６に結合される。通気制御弁１３１０の入口は、容器１１０の出口ポート１９４に結合され、通気制御弁１３１０の出口は、通気制御弁１３１０を開いたときに容器１１０のプレナム１０５を通気することが可能になるように、大気に向かって開かれる。通常、触媒微粉の大気への排出または弁１３１０の汚染を防止するために、フィルタまたは別のダクト制御機構（図示せず）が、通気制御弁１３１０と容器１１０の間に挿入される。複数の流体的に隔離されたプレナムを備えるシステムは、図１３に示すものと同様の、専用の圧力制御弁、通気制御弁、および圧力送信機の制御回路を各プレナムが有する、単一の圧力制御システム１９８によってそれぞれ制御できることが意図される。

[0046]圧力および通気制御弁１３３０、１３１０の作動状態は、制御モジュール１０４によって供給される信号によって制御される。この信号は、電気、流体、空気、またはその他の伝達形式とすることができる。図１３に示す実施形態では、弁１３１０、１３３０の作動状態（すなわち開および閉）を決定する空気信号を供給するために、１対のパイロット弁１３０２が使用される。パイロット弁１３０２への空気は、機器空気源１３０４によって供給することができる。機器空気源１３０４からの空気は、乾いており、ろ過され、弁１３３０、１３１０を作動させるのに適当な低圧に維持されている。

[0047]圧力センサ送信機１３２０は、プレナム１０５内の圧力を監視し、圧力情報を制御モジュール１０４に提供するために、容器１１０の圧力ポート１８０に結合される。ポート１７８に結合される圧力送信機などのさらなる圧力送信機を、隔離されたプレナムと共に使用することが意図される。センサ送信機１３２０は、通常、約０〜約１００ｐｓｉｇの範囲を有する。センサ送信機１３２０は、通常、約０．５ｐｓｉの分解能を有し、一実施形態では、約０．１ｐｓｉより良好な分解能を有する。１つの適当なセンサ送信機は、ミネソタ州ＣｈａｎｈａｓｓｅｎのＲｏｓｅｍｏｕｎｔ，Ｉｎｃ．社から入手可能である。

[0048]制御モジュール１０４は、注入システム１０６によって送達ライン１１５内に送達される触媒の速度および／または量を制御するために、注入システム１０６に結合される。一実施形態では、制御モジュール１０４は、送達ライン１１５へと送達される触媒の量を監視および計量することができるように、計量装置１１２に結合される。１つの適当な制御モジュールが、本明細書にその全体を参照として組み込む、２００２年１１月２６日出願の米国特許出願第１０／３０４，６７０号に記載されている。

[0049]一実施形態では、注入システム１０６は、各触媒注入時に計量装置１１２内を通過する触媒量を分解するのに適した計量を提供するための、１つまたは複数のセンサ１２４を任意で備える。センサ１２４は、保管容器１１０の区画１０３内の触媒レベル（すなわち体積）、容器１１０の区画１０３内の触媒重量、保管容器１１０、排出ポート１１６、計量装置１１２、および／または触媒送達ライン１１５内などを通る触媒の移動速度などを検出するように構成することができる。

[0050]図１に示す実施形態では、センサ１２４は、保管容器１１０の区画１０３内の触媒重量を示す計量を提供するようになされた、複数のロードセル１２６である。ロードセル１２６は、保管容器１１０をコンクリートパッドなどの面１２０の上に支持する、複数の脚１３６にそれぞれ結合される。脚１３６はそれぞれ、それに結合された１つのロードセル１２６を有する。コントロールモジュール１０４は、ロードセル１２６の出力を受け取る。ロードセル１２６から得られた順次的なデータサンプルから、制御モジュール１０４は、計量装置１１２のそれぞれの作動後に注入された触媒の総量を分解することができる。計測されたシステム１１０内の触媒総重量の変化を用い、それらの変化を、重量が変化したときにどの弁１３２が開いていたかに応じて特定の区画１０３に割り当てることによって、順次的に分配された各触媒の量を決定することができる。さらに、例えば、より多い（またはより少ない）触媒をそこからＦＣＣＵ１９０内へと通過させることが可能になるように制御弁１３２の開いている時間を変化させるなど、計量装置１１２の送達特性を調整することによって、個別の各ショットで分配される触媒の量の変化を補正することができるように、生産サイクル過程にわたって分配された触媒の総量を監視することができる。

[0051]ＦＣＣシステム１００の動作は、制御モジュール１０４が、例えば予め設定された注入スケジュール、手動作動、ＦＣＣＵの動作を最適化するためのコンピュータモデルランの出力、またはセンサによって提供された情報に基づいて、最適効率で機能するためにシステム１００が必要とする触媒の量（例えば、システムの出力を所定のプロセスウィンドウ内に戻すために必要となる触媒の量）を決定するときに開始される。例えば、感知された出力計量に応答する触媒の追加は、システム排気を許容可能なレベルに維持するために、または原料油から望ましい生成混合物を取り出すために利用することができる。

[0052]制御モジュールの決定に基づいて、特定のシステムの必要（例えば、排気の低減）に対処するために適した少なくとも１つの特定の触媒を、複数触媒注入システム１０６から分配し、送達ライン１１５内へと放出することができる。一実施形態では、単一の注入システム１０６から、いくつかの触媒が同時に分配され、送達ライン１１５内へと放出される。したがって、触媒を収容するための保管容器１１０の総数を減少させることができ、ＦＣＣシステム１００を、最低限のシステム修正でより効率的に動作するように適合させることができる。

[0053]図４は、複数触媒注入システム４００の別の実施形態を示す断面図である。複数触媒注入システム４００は、図１および図２で示すシステム１０６と同様であり、保管容器４０１、セパレータ４０２、および複数の区画４０４を備える。図示の実施形態では、保管容器４０１は、セパレータ４０２によって、３つの区画４０４ａ、４０４ｂ、および４０４ｃ（以下集合的に「区画４０４」と呼ぶ）に分離される。セパレータ４０２は、保管容器を３つの区画４０４に分割する、３つのフランジ４０６ａ、４０６ｂ、および４０６ｃ（以下集合的に「フランジ４０６」と呼ぶ）を備える。３つの区画４０４はそれぞれ、容器４０１を貫通して形成された排出ポート４０８ａ、４０８ｂ、または４０８ｃ（以下集合的に「排出ポート４０８」と呼ぶ）、および入口ポート（図示せず）にさらに関連付けられる。一実施形態では、セパレータ４０２のフランジ４０６は、保管容器４０１を実質的に容積の等しい区画４０４に分割するように、均等に間隔をおいて配置される。別の実施形態では、フランジ４０６は、（破線４０６’で示すように）保管容器４０１を容積の異なる区画４０４に分割するように間隔をおいて配置される。図４には、３つのフランジ４０２を有するセパレータ４０２を示すが、セパレータ４０２は、保管容器４０１をいかなる数の区画４０４に分割するための、いかなる数のフランジ４０２を備えることもでき、少なくとも２つの区画４０４の間の容積比を実質的に等しくし、または所定の容積比に構成することができることが、当業者には理解されるであろう。区画４０４を非均等な容積で構成することは、異なる体積の別々の注入を必要とする２部分の触媒と共に、また１つの触媒が別の触媒に対してかなり多く使用されるが、使用される触媒の総体積により共通の注入システムを共用することが望ましいシステムで使用するのに特に適している。さらに、区画４０４のうち１つは、予期せぬプロセス要件の変化に対応するための触媒を装填する準備のできた、ライン上の非常注入システムを提供するために空にしておくことができ、それによって製油業者は、市場状況、または排気などの規制問題を迅速に利用することが可能になる。

[0054]図５は、複数触媒注入システム５００の別の実施形態を示す断面図である。複数触媒注入システム５００は、図４に示すシステム４００と同様であり、保管容器５０１、調整可能なセパレータ５０２、および１つまたは複数の区画５０４を備える。図示の実施形態では、保管容器５０１は、調整可能なセパレータ５０２によって、３つの区画５０４ａ、５０４ｂ、および５０４ｃ（以下集合的に「区画５０４」と呼ぶ）に分離される。３つの区画５０４はそれぞれ、排出ポート５０８ａ、５０８ｂ、または５０８ｃ（以下集合的に「排出ポート５０８」と呼ぶ）、および充填ポート（図示せず）にさらに関連付けられる。

[0055]セパレータ５０２は、２つ以上のフランジ５０６を備える。少なくとも２つのフランジ５０６が、容器５０１内で軸方向に延びるヒンジ５１０にて結合される。ヒンジ５１０によって、フランジ４０５の相対的な向きを調整することが可能になり、それによって、区画間の容積比を選択的に調整することが可能になる。図示の実施形態では、調整可能なセパレータ５１０が、保管容器５０１を３つの区画５０４に分割する３つのフランジ５０６ａ、５０６ｂ、および５０６ｃ（以下集合的に「フランジ５０６」と呼ぶ）を備える。少なくとも１つのフランジ５０６を、区間５０４間の容積比を調整するためにヒンジ５１０の周りで回転させることができる。

[0056]図６は、ヒンジ５１０の一実施形態の側面図である。ヒンジ５１０は、第１のフランジ（５０６ａ）に結合された第１の要素６０２、および第２のフランジ（５０６ｂ）に結合された第２の要素６０４を備える。要素６０２、６０４は、複数の介在開口６０６を備え、開口６０６は、それを貫通するロッド６０８を受け入れる。ロッド６０８は、容器５０１の側壁に結合された上部ブレース６１０を貫通して形成された、穴６２０内を通過し、容器５０１の底部内に形成された穴６１２に係合する。ブレース６１０および穴６１２は、要素６０２、６０４によって保持されるフランジ５０６をロッド６０８の周りで自由に回転させることが可能になる向きに、ロッド６０８を保持する。

[0057]可動フランジ５０６は、係止機構６４０によって所定の向きに固定される。一実施形態では、１つの係止機構６４０が、容器５０１の側壁に隣接するフランジ５０６の各縁部６４２に結合される。係止機構６４０は、一般に、フランジ５０６の回転を妨げるようなやり方で、容器５０１の側壁に解除可能に係合するようになされる。あるいは、係止機構６４０を、容器５０１内の別の位置に配置し、フランジ５０６の相対位置を固定するように構成することができる。例えば係止機構は、ヒンジ５１０に拘束するよう構成することができ、または２つ以上のフランジの間に配置されるブレース（図示せず）の形とすることができる。

[0058]図７は、容器５０１内でフランジ５０２の向きを固定するために使用することができる、係止機構６４０の一実施形態を示す。図７に示す実施形態では、係止機構６４０は、フランジ５０６ａに固定されたブロック７０１を貫通してねじ付けされたねじ７０２を備える。ブロック５０１は、溶接、ねじ付け、リベット締め、接着などによってフランジ５０６ａに結合させることができる。ねじ７０２が回転されてブロック７０１を通って延びるとき、ねじ７０２は、容器５０１に対して締め付けられ、それによって、フランジ５０６ａを所定の位置に係止する。係止機構６４０をヒンジ５１０の一部とし、またはそれと相互作用させること、あるいは、クランプ、ピン、またはフランジ５０６ａ（または別の可動フランジ５０６）を所定の位置に固定するのに適した別の装置とすることが意図される。さらに、係止機構６４０によって、フランジ５０６の位置を変えることが可能になるので、区画５０４間の容積比を、システム５００内で使用される触媒をかなり柔軟に選択することが可能になるように再構成することができる。

[0059]各可動フランジ５０６は、区画５０４間の触媒の相互汚染を最低限に抑え、および／またはなくす、封６５０を備える。封６５０は、各フランジ５０６と容器５０１の側壁の間に介在するように構成される。封６５０は、フランジ５０６と容器５０１の間を触媒が通過することを妨げるのに適した、いかなる装置とすることもできる。適当な封５２０の例として、ガスケットおよびブラシが挙げられる。封６５０は、フランジ５０６の片面または両面上に配置することができる。

[0060]図８の部分断面図をさらに参照すると、封６５０は通常、第１の縁部８０２で取り付けフランジ８０４に結合される封止要素８１０を備える。取り付けフランジ８０４は、封６５０の第２の縁部８０６がフランジ５０６の縁部６４２を超えて延び、容器５０１の壁部に係合することが可能になる位置でフランジ５０６ａに結合される。封６５０の第２の縁部８０６は、通常、触媒がフランジ５０６の縁部６４２と容器５０１との間に画成された溝を通って区画間を通過することを実質的に防止しながら、フランジ５０６を容器５０１に対して相対的に動かすことが可能になるように構成される。図８に示す実施形態では、封６５０は、取り付けフランジ８０４に圧着または別のやり方で固定された、第１の縁部８０２を有するブラシである。取り付けフランジ８０４は、リベット締めまたは別のやり方で、フランジ５０６に固定される。図８には示さないが、封６５０は、容器５０１の壁部および底部に隣接して配置された、フランジ５０６の縁部全体に実質的に沿って延びることが意図される。

[0061]ブレース６１０が容器の封止部を形成する実施形態では、フランジ５０６の上縁部６５２と容器５０１の頂部との間に封５６０を配置することができることが意図される。上縁部６５２と、容器５０１の封止部の底部６５４との間に配置された封６５０によって、図１に想像線で示す代替実施形態を参照して説明するように、各区画を流体的に隔離することが可能になる。

[0062]したがって、セパレータ５０２のフランジ５０６は、保管容器５０１を実質的に容積が均等な区画５０４に分割するために、図示のように等間隔で配置することができ、あるいは、フランジ５０６は、保管容器５０１を容積の異なる少なくとも２つの区画５０４に分割するための間隔に動かすことができる。図５に示すセパレータ５０２は、３つの可動フランジ５０２を持つものとして示すが、セパレータ５０２は、保管容器５０１をいかなる数の区画５０４に分割するためのいかなる数の可動フランジ５０２を含むこともできることが、当業者には理解されるであろう。

[0063]触媒分配動作のより正確な制御がまた、システム１００によって提供される。図１３に示すようなセンサ送信機１３２０によって、リアルタイムの圧力情報が制御モジュール１０４に提供されるので、従来の圧力制御システムに比べ、容器１１０内の圧力をより正確に監視することができる。

[0064]比較のために、従来の圧力制御システム１２５０を図１２に示す。圧力制御システム１２５０は一般に、パイロット制御弁１２０２、制御弁１２０４、および圧力表示器１２０６を備える。パイロット制御弁１２０２は、手動で所定の圧力に設定することができる。容器１２００のプレナム１２０５に接続された、パイロット制御弁１２０２の感知ポート１２０８における圧力が・・・と、パイロット制御弁１２０２が開いて、制御弁１２０４のアクチュエータに圧力を加える。制御弁１２０４は、パイロット制御弁１２０２によって作動されると、プレナム１２０５の圧力を上昇させるためにプラント空気源１２１０から気体を供給する。圧力表示器１２０６は通常、制御弁１２０４の制御された断続的な開放によって、プレナム１２０５内の所定の圧力が維持されるようにパイロット制御弁１２０２を手動で設定することを容易にするために、感知ポート１２０８およびプレナム１２０５と接続して結合される。

[0065]従来の圧力制御システム１２０５は、上記いかなる注入システムの実施形態と共に使用することもできるが、圧力制御システム１９８は多くの例で、さらなる実施コストに値する利益を提供する。例えば、制御システム１９８からのリアルタイム情報を用いる制御モジュール１０４は、容器圧力および触媒追加の両方を監視するとき、圧力変化に伴う重量変化が、容器１１０から分配されまたはそこに追加される触媒の重量測定に影響を及ぼすことを防止するために、圧力制御または触媒充填／分配動作のいずれかをロックアウトすることができる。プレナム１０５内の流体（例えば空気）の重量は、ロードセル１２６によって感知される容器１１０の総重量に寄与するので、これは有利である。したがって、容器１１０の圧力を調節する弁１３１０、１３３０のうちの一方が開いている場合、圧力制御システム１９８によりプレナム１０５を通気し、またはそこに空気を加えることによって生じるプレナム１０５内の流体の質量変化によって、触媒重量の決定に誤差が生じることがある。有利には、制御モジュール１０４は、触媒充填および分配動作時に、圧力制御システム１９８の弁１３１０、１３３０による圧力制御をロックアウトしまたは一時停止することによって、そのような事態の発生を防止する。逆に、圧力制御システム１９８による圧力調節時は、弁１３１０、１３３０の両方が閉じられるまで、ＦＣＣユニット１９０への触媒注入または容器１１０への触媒補充を遅らせることができる。

[0066]さらに、容器１１０内の圧力は、図１２に示すような機械的システムに頼らず電子的に制御されるので、容器１１０内の精密な圧力制御が容易になる。これによって、容器の重量のより正確な計算が可能になり、究極的には、ＦＣＣユニット１９０内に注入される触媒の量のより正確な制御が可能になり、それによってよりロバストなプロセス制御が提供される。

[0067]図９〜図１１は、図１２に示すような機械的圧力制御システムを有する追加システムに対する、圧力制御システム１９８など電子的圧力制御システムの、重量示度への圧力変化の影響を示す。図９は、電子的および機械的圧力制御をそれぞれ有する、追加システムの圧力制御のプロット９１０、９１２を示すグラフ９００である。プロット９１２は、システム１２００を備える注入システムから取られ、プロット９１０は、制御システム１９８を使用する注入システムから取られた。ｙ軸９０２は容器内の圧力を示し、ｘ軸９０４は時間を示す。プロット９１０、９１２上に見られる圧力変動は、１時間にわたって測定された。両プロットにおける圧力上昇は通常、容器内の圧力を上昇させる圧力制御装置によるものである。図１３に示すような使用中の圧力制御システム１９８では、触媒が排出されないときに、一般にプロット９１０で圧力が上昇し、したがって、プレナム内の気体量の変化は、追加触媒の重量計算に影響を及ぼさない。プロット９１０で示される圧力漸減は、触媒が制御装置によってシステムから排出されることによる。従来のシステムは、圧力変化を常に制御するように動作するので、プロット９１２における圧力低下は、レギュレータのサイクルによるものである。上述したように、プレナム内の気体の量は重量計算に影響を与え、究極的には排出される触媒の量に影響を与えるので、特に様々な重量を有する様々なタイプの触媒が区画内に存在する場合、容器内圧力変化の影響により、排出された触媒の望ましくない計算ミスが生じる恐れがある。したがって、圧力示度の制御、正確さ、および精度が、ロバストなプロセス制御を得るために重要となる。プロット９１０は、従来のシステム（システム１２５０など）に対して改善された、圧力制御システム１９８の圧力制御および／または感知を示す。圧力変動をなくすことは、複数の区画および／または複数のプレナムを有するシステムにおいてより一層重要となる。

[0068]図１０は、プロット１０２０で示すような容器内圧力と、容器重量のプロット１０３０との関係を示すグラフ１０００である。グラフ１０００のｙ軸１００２は圧力、ｙ軸１００６は重量、ｘ軸１００４は時間である。図１０に示すように、プロット１０２０、１０３０は、触媒が排出されない期間に得られたものであり、したがって、プロット１０３０は、一定、例えば水平となるべきである。ただし、圧力プロット１０２０は、従来の圧力センサおよび制御システム（例えば制御システム１２５０）からの示度の変動による変化を示すので、感知される圧力の変化、およびしたがって容器のプレナム内の気体重量に変動が生じる。この変動により制御装置は、プロット１０３０の変動によって示されるように、容器内の触媒重量を誤って計算する。いくつかのタイプのプロセス制御は１ポンド以内の精度の触媒追加を必要とするので、このタイプの圧力センサを用いた追加制御は望ましくない。

[0069]図１１は、容器圧力のプロット１１２０、および電子圧力制御システム１９８を用いて計算された容器重量のプロット１１３０を有する、グラフ１１００である。ｙ軸１１０２、１１０６は、それぞれ圧力および重量であり、ｘ軸１１０４は時間である。ここでもまたサンプルデータは、触媒が排出または追加が行われない間に取られた。プロット１１２０によって示すように、圧力送信機からの出力は、特に図１０のプロット１０２０と比べて、圧力制御システム１９８によってもたらされたより精度の高い圧力調節を示す。したがって、プロット１１３０によって示すように、計算された容器内の触媒重量には、圧力変化による変動がほとんどまたはまったくない。したがって、このタイプの上記電子圧力送信機および電子圧力制御システムの使用によって、有利には、１ポンド以内の精度の触媒分配が要求される場合のシステムにおけるプロセス制御が容易になる。

[0070]したがって、本発明は、流動接触分解システムの分野において大幅な進歩を示す。２つ以上の触媒を別々にまたは同時に分配することができる、プロセス触媒用の保管容器が提供される。本発明の実施形態によって、変化するプロセスの必要に従って様々な体積の触媒を収容するように調整された保管容器が可能になる。さらに、圧力制御が改善されたことによって、触媒追加の正確さが向上し、それによってＦＣＣユニットの性能が相補的に改善される。したがって、プロセスの柔軟性が大幅に向上する。

[0071]以上は本発明の好ましい実施形態を対象とするが、その基本的な範囲を逸脱することなく、本発明の別のまたはさらなる実施形態を考案することができ、その範囲は添付の特許請求項の範囲によって決定される。

本発明による複数触媒注入システムを有する流動接触分解システムの一実施形態を示す簡単な概略図である。 図１の線Ａ−Ａに沿った注入システムの断面図である。 図１および図２の複数触媒注入システムで使用するための制御弁の一実施形態を示す等角断面図である。 本発明による複数触媒注入システムの別の実施形態を示す断面図である。 本発明による調整可能なセパレータを有する複数触媒注入システムの別の実施形態を示す断面図である。 セパレータヒンジの一実施形態を示す図である。 セパレータ係止機構の一実施形態を示す図である。 セパレータの封の一実施形態を示す図である。 機械的および電子的圧力制御を有する注入システムにおける圧力変化を示すグラフである。 機械的圧力制御を有する注入システムにおける圧力変化を示す別のグラフである。 電子的圧力制御を有する注入システムにおける圧力変化を示す別のグラフである。 従来の圧力制御モジュールの概略図である。 注入システムからの精密な量の触媒分配を可能にするのに適した、圧力制御モジュールの一実施形態を示す概略図である。

Claims (26)

1. 複数触媒注入システムであって、
   流動接触分解ユニットへ触媒を送るように構成された容器と、
   前記容器内に配置され、前記容器内に少なくとも２つの区画を画成するセパレータと、
   前記容器内に画成され、各区画に流体結合される加圧可能なプレナムと、
   複数の排出機構と
   を備え、各排出機構がそれぞれ１つずつそれぞれの区画に結合されるシステム。
2. 前記セパレータが、前記容器の底部から前記容器の頂部より低い高さへと延びる、請求項１に記載のシステム。
3. 前記セパレータがほぼ平坦である、請求項２に記載のシステム。
4. 前記セパレータが、
   共通接合部から径方向外側に延びる２つ以上のフランジを備え、前記２つ以上のフランジが、それらの間に約１８０°未満の角度を形成する、請求項２に記載のシステム。
5. 前記２つ以上のフランジの少なくとも１つが、前記共通接合部の周りで回転可能である、請求項４に記載のシステム。
6. 前記区画の少なくとも２つの容積が異なる、請求項１に記載のシステム。
7. 前記少なくとも２つの区画の容積がほぼ等しい、請求項１に記載のシステム。
8. 前記区画のうち少なくとも１つの容積が調整可能である、請求項１に記載のシステム。
9. 前記容器の頂部を貫通して配置される複数の触媒充填ポートをさらに備え、前記プレナムが前記充填ポートに隣接して配置される、請求項１に記載のシステム。
10. 流動接触分解ユニットと、
    前記流動接触分解ユニットに結合され、複数の触媒保管区画を有する触媒注入容器と、
    前記容器の底部に結合され、前記容器の頂部より低い高さまで延びるセパレータと
    を備える流動接触分解システム。
11. 前記セパレータが、共通接合部から径方向外側に延びる２つ以上のフランジを備え、前記フランジの少なくとも２つが、急角度に曲がった向きをなす、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記セパレータが、共通接合部から径方向外側に延びる２つ以上のフランジを備え、前記フランジの少なくとも２つが、前記共通接合部の周りで回転可能である、請求項１０に記載のシステム。
13. 前記触媒保管区画の少なくとも２つの容積が異なる、請求項１０に記載のシステム。
14. 前記触媒保管区画の少なくとも２つの容積がほぼ等しい、請求項１０に記載のシステム。
15. 前記容器の頂部を貫通して配置された複数の触媒充填ポートと、
    前記充填ポートに隣接する前記容器内に配置され、前記触媒保管区画に流体結合されたプレナムと
    をさらに備える、請求項１０に記載のシステム。
16. 前記容器に結合され、前記容器内の圧力を１インチ当たり約５〜約８０ポンド（約０．３５〜約５．６ｋｇ／ｃｍ２）の範囲に制御するようになされた加圧システムをさらに備える、請求項１０に記載のシステム。
17. 各触媒保管区画に結合されたそれぞれの計量装置をさらに備える、請求項１０に記載のシステム。
18. 前記触媒保管区画の少なくとも１つの容積が調整可能である、請求項１０に記載のシステム。
19. 流動接触分解ユニットと、
    前記流動接触分解ユニットに結合され、複数の触媒保管区画を有する触媒注入容器と、
    前記容器の底部と頂部の間に結合されたセパレータと、
    前記容器の前記頂部付近で前記セパレータを貫通して延びる少なくとも１つの穴と
    を備える流動接触分解システム。
20. 触媒を流動接触分解ユニットに注入するための方法であって、
    容器の第１の区画内に触媒を保管するステップと、
    前記容器の第２の区画内に触媒を保管するステップであって、前記第１の区画内に保管される触媒と前記第２の区画内に保管される触媒とが化学的に異なるステップと、
    前記第１の区画から流動接触分解ユニット内へと触媒を分配するステップとを含む方法。
21. 前記区画の少なくとも１つの容積を調整するステップをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
22. 前記第２の区画から前記流動接触分解ユニット内へと触媒を分配するステップをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
23. 前記第１および第２の区画から触媒を分配する前記ステップが同時に行われる、請求項２２に記載の方法。
24. 前記第１および第２の区画から触媒を分配する前記ステップが順次行われる、請求項２２に記載の方法。
25. 流動接触分解ユニットに触媒を装填するための装填装置であって、
    容器と、
    前記容器内に画成された複数の触媒保管領域と、
    前記容器に接続された計量装置であり、前記複数の触媒保管領域の選択された一つから分配された触媒の量を示す計量を提供するように構成されている前記計量装置と
    を備える装填装置。
26. 流動接触分解ユニットに触媒を装填するための装填装置であって、
    異なる触媒を内部に導入するための複数の触媒入口ポートと、複数の触媒を流動接触分解ユニットに選択的に提供するための複数の排出ポートとを有している容器と、
    前記流動接触分解ユニットに送られた触媒の量を測定するよう構成された計量システムと、
    前記計量システムに結合された制御装置であり、実行された場合に、前記複数の触媒の選択された一つを、前記容器を通して前記流動接触分解ユニットに送る命令を含んでいる前記制御装置とを備える装填装置。

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