JP5232135B2 - 触媒を用いた原料油転化装置 - Google Patents
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Description
本発明は、触媒転化装置に関し、より詳細には、水素がない条件で原料油を接触分解して、低炭素オレフィン(特にプロピレン)を高収率で得る装置に関する。
世界経済の発展により、世界中の低炭素オレフィンに対する需要が日々高まっている。2010年になると、世界のエチレンとプロピレンに対する需要総量は、それぞれ140Mt/aと86Mt/aに達すると予想される。中国では、国民経済の高速成長に伴って、低炭素オレフィンに対する需要の年々の上昇率が世界の平均を上回ると予想される。現在、プロピレンに対する需要の上昇率は、エチレンに対する需要の上昇率を超えている。低炭素オレフィンの製造方法として、多くの方法がある。国際上、ナフサなどの軽質原料をハイドロカーボンオイル原料とするスチームクラッキング技術が普遍的に採用される。世界中、90%を超えるエチレンと約70%のプロピレンは、石油炭化水素を用いたスチームクラッキング技術によって得られる。しかし、この技術は、低炭素オレフィンに対する日々高まる需要を満たすことができない。その上、世界の範囲で、原油は段々重くなっている。ナフサおよび直留軽質ディーゼルなどの一般的な軽質炭化水素原料から低炭素オレフィンを製造する収率は約1/3のみに留まる。更に中国では、燃料油が供給不足で、ディーゼルオイル・ガソリンの生産量が比較的に低い問題が存在するため、軽質炭化水素原料の欠乏がより深刻である。そこで、重油を原料とし、低炭素オレフィンを直接的に生産する技術方針が既に潮流になっている。
従来技術に存在する上記問題を解決するため、本発明者は、特定の触媒転化装置を開発し、本発明を完成した。
従来の触媒転化装置に比べると、本発明の触媒転化装置を使用する場合、水素がない条件で原料油を接触分解する場合、低収率の乾性ガスで、高収率の低炭素オレフィン、特にプロピレンを得ることができる。
以下、本発明の実施形態および実施例について説明する。本発明は、これらの形態に限られるものではなく、本発明の技術範囲を超えない範囲で適宜変更して実施することができることは言うまでもない。
実施例において使用される触媒は、中国石化斉魯触媒会社の製品である。その活性成分は、リンと遷移金属により改質された五員環高珪素沸石と希土類超安定Yタイプ沸石である。使用の前、800℃の温度で飽和蒸気水により17時間熱劣化される。該触媒の主な物理的性質は、表1に示すとおりである。
比較例は、反応器の構造が通常のライザー反応器である中型の実験装置で行われた。該装置は、原料処理量が4kg/hrであり、そのライザーの直径が20mmであり、ライザーの長さが6mである。比較的に多いプロピレン製品を得るため、原料油の接触分解反応は、比較的に厳しい条件で行われた。反応の主な条件は以下のとおりである。ライザー出口温度:610℃、触媒油比:21、反応圧力:0.2MPa、ライザー反応時間:1.65s。得られた製品の分布は、表3に示すとおりである。
実施例1は、反応―再生システムの構成が図1に示す中型装置において行われた。該装置の重油原料処理量は4kg/hrである。その反応システムのライザー5の内径は20mmであり、長さは6mである。ベッド反応領域12の内径は78mmであり、高さは0.8mである。ストリッパー8の内径は78mmであり、高さは2mである。セットラー14の内径は205mmであり、高さは3mである。セットラーとストリッパーを連接する触媒輸送管11の内径は30mmであり、長さは1.4mである。
実施例2は、反応器の構成が図3に示すようである中型装置において行われた。該装置の重油原料処理量は4kg/hrである。その反応システムにおけるライザー反応器5の内径は20mmであり、長さは6mである。ライザー反応器5aの内径は12mmであり、長さは6mである。ベッド反応器12の内径は78mmであり、高さは0.4mである。ベッド反応器12と輸送管20とを連通する径変化部21のテーパー角は60°である。輸送管20の内径は25mmであり、長さは2.4mである。ストリッパー8の内径は78mmであり、高さは2mである。セットラー14の内径は205mmであり、高さは3mである。ストリッパーとベッド反応領域とを連接する連通管17の内径は30mmであり、長さは0.3mである。その上端と下端とは、テーパー角が90度である二つの径変化部を介して、ベッド反応器とストリッパーとにそれぞれ連接される。ライザー5の出口部8の内径は20mmであり、長さは0.5mである。ライザー5aの出口部9の内径は14mmであり、長さは0.5mである。セットラーとストリッパーとを連接する連通管11の内径は30mmであり、長さは1.4mである。
実施例3は、反応―再生システム構成が図5に示すようである中型装置において行われた。該装置は、重油原料処理量が4kg/hrである。その反応システムのライザー反応器5の内径は、20mmであり、長さは6mである。ライザー反応器5aの内径は12mmであり、長さは6mである。ライザー5bの内径は12mmであり、長さは6mである。ベッド反応器12の内径は90mmであり、高さは0.4mである。ベッド反応器12と輸送管20とを連通する径変化部21のテーパー角は60°である。輸送管20の内径は25mmであり、長さは2.4mである。ストリッパー8の内径は78mmであり、高さは2mである。セットラー14の内径は205mmであり、高さは3mである。連通管17は、錐台状の筒形体であり、長さは0.35mである。その上端と下端とは、ベッド反応器とストリッパーとにそれぞれ連接される。ライザー5の出口部8の内径は20mmであり、長さは0.5mである。ライザー5aの出口部9の内径は14mmであり、長さは0.5mである。セットラーとストリッパーを連接する連通管11の内径は30mmであり、長さは1.4mである。
1―該ライザー反応器の予備的な上昇媒体分布器
3―該ライザー反応器に再生触媒を輸送する輸送管
2―該輸送管における再生触媒流量制御弁
4―該ライザー反応器の原料油供給ノズル
9―該ライザー反応器の出口の気固分布器
23―該ライザー反応器の出口管
8―ストリッパー
6―該ストリッパー内のストリッピング水蒸気分布器
7―該ストリッパーの再生前触媒輸送管
18―該輸送管における再生前触媒流量制御弁
14―セットラー
13―該セットラーの下部の流動化媒体分布器
11―該セットラーから該ストリッパーまでの触媒輸送通路
10―該触媒輸送通路における触媒流量制御弁
12―ベッド反応器
21―該ベッド反応器の出口の径縮小部
22―該ベッド反応器の入口の気固分布器
20―該ベッド反応器の出口の輸送管
15―気固分離設備
16―該気固分離設備のガス出口
17―該ストリッパーと該ベッド反応器との間の連通管
19―再生器
5a―他の一つの原料油クラッキングライザー反応器
la―他の一つのライザー反応器の予備的な上昇媒体分布器
3a―他の一つのライザー反応器に再生触媒を輸送する輸送管
2a―該輸送管における他の一つの再生触媒流量制御弁
4a―他の一つのライザー反応器の原料油供給ノズル
23a―他の一つのライザー反応器の出口管
5b―該ベッド反応器に再生触媒を輸送するライザー
lb―該ライザーの上昇媒体分布器
3b―該ライザーに再生触媒を輸送する輸送管
2b―該輸送管における再生触媒流量制御弁
23b―該ライザーの出口管
Claims (23)
- 複数の原料油クラッキングライザー反応器、緻密な(dense)ベッド反応器、セットラーおよびストリッパーを備え、
上記ストリッパーは、上記ベッド反応器の下方に配置され、
上記ストリッパーは、連通管を通じて上記ベッド反応器の底部に連通されるかまたは連通管を通さずに直接的に上記ベッド反応器の底部に連通され、
上記複数のライザー反応器の少なくとも一つの出口は、上記ベッド反応器の下部に連通されるかまたは上記連通管のいずれかの位置に連通され、
上記ベッド反応器の出口は、上記セットラーおよび/または任意の輸送通路を通じて上記セットラーの内部の気固分離設備の入口に連通され、
上記セットラーの触媒出口は、少なくとも一つの触媒輸送通路を通じて、上記ストリッパーの上部、上記連通管、および上記ベッド反応器の下部からなる群より選ばれる少なくとも一つの位置に連通され、
上記セットラーの内部の気固分離設備から分離された再生前触媒は、上記ライザー反応器の出口より下の上記ベッド反応器の下部または、上記ストリッパーに送られるように構成されていることを特徴とする触媒を用いた原料油転化装置。 - 上記ベッド反応器と上記ライザー反応器との断面の面積の比が、2:1より大きいことを特徴とする請求項1に記載の触媒を用いた原料油転化装置。
- 上記ベッド反応器と上記ライザー反応器との断面の面積の比が、4〜100:1であることを特徴とする請求項1に記載の触媒を用いた原料油転化装置。
- 上記ベッド反応器は、該ベッド反応器の出口における径縮小部を介して上記輸送通路に連通されることを特徴とする請求項1に記載の触媒を用いた原料油転化装置。
- 上記ベッド反応器と上記輸送通路との断面の面積の比が、2:1より大きいことを特徴とする請求項4に記載の触媒を用いた原料油転化装置。
- 上記ベッド反応器と上記輸送通路との断面の面積の比が、4〜60:1であることを特徴とする請求項4に記載の触媒を用いた原料油転化装置。
- 触媒再生器を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の触媒を用いた原料油転化装置。
- 二つのライザー反応器を含み、該ライザー反応器のうちの一つは重油クラッキングライザー反応器であり、他の一つは重油以外の他の原料油のクラッキングライザー反応器であることを特徴とする請求項1に記載の触媒を用いた原料油転化装置。
- 上記セットラーは、上記ベッド反応器と同軸であり、且つ上記ベッド反応器の真上に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の触媒を用いた原料油転化装置。
- 上記ストリッパーは、上記ベッド反応器と同軸であり、且つ上記ベッド反応器の真下に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の触媒を用いた原料油転化装置。
- 上記ライザー反応器は、同径の円管、錐台状の筒形体、または直径が不同であり且つ真っすぐ伸びた1〜6段の直形筒形体が径変化部を介して連接されてなる組合体の中から選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする請求項1に記載の触媒を用いた原料油転化装置。
- 上記ベッド反応器は、同径の円管、錐台状の筒形体、または直径が不同であり且つ真っすぐ伸びた1〜6段の直形筒形体が径変化部を介して連接されてなる組合体の中から選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする請求項1に記載の触媒を用いた原料油転化装置。
- 少なくとも一つの上記触媒輸送通路が、上記ベッド反応器の外部に設けられ、その数は1〜10個であることを特徴とする請求項1に記載の触媒を用いた原料油転化装置。
- 少なくとも一つの上記触媒輸送通路が、上記ベッド反応器の内部に設けられ、該触媒輸送通路の数は1〜10個であることを特徴とする請求項1に記載の触媒を用いた原料油転化装置。
- 少なくとも一つの上記ライザー反応器が、上記ストリッパーの外部に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の触媒を用いた原料油転化装置。
- 一つの上記ライザー反応器が、上記ストリッパーの内部を通り抜けて、上記ベッド反応器の内部または上記連通管の内部まで伸びていることを特徴とする請求項1に記載の触媒を用いた原料油転化装置。
- 上記触媒再生器は、少なくとも一つの再生触媒輸送管を通じて個々に上記ライザー反応器に連通され、上記触媒再生器は、少なくとも一つの再生前の触媒輸送管を通じて上記ストリッパーに連通されることを特徴とする請求項7に記載の触媒を用いた原料油転化装置。
- 上記触媒再生器は、少なくとも一つの再生触媒輸送通路を通じて上記ベッド反応器に連通されることを特徴とする請求項7に記載の触媒を用いた原料油転化装置。
- 少なくとも一つの上記再生触媒輸送通路は、ライザーであることを特徴とする請求項18に記載の触媒を用いた原料油転化装置。
- 少なくとも一つの上記輸送管に触媒流量制御弁が設けられていることを特徴とする請求項17に記載の触媒を用いた原料油転化装置。
- 少なくとも一つの上記触媒輸送通路に触媒流量制御弁が設けられていることを特徴とする請求項13または18に記載の触媒を用いた原料油転化装置。
- 上記連通管は、同径の円管、錐台状の筒形体、または直径が不同であり且つ真っすぐ伸びた1〜6段の直形筒形体が径変化部を介して連接されてなる組合体の中から選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする請求項1に記載の触媒を用いた原料油転化装置。
- 上記重油以外の他の原料油のクラッキングライザー反応器の出口は、上記ベッド反応器または上記連通管のいずれかの位置に連通されることを特徴とする請求項8に記載の触媒を用いた原料油転化装置。
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