JP5764214B2

JP5764214B2 - 接触分解方法及び装置

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Publication number: JP5764214B2
Application number: JP2013538046A
Authority: JP
Inventors: 宝珍石
Original assignee: 宝珍石
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Publication date: 2015-08-12
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Description

本発明は、石油化学技術分野に関し、具体的には、石油炭化水素類原料の接触分解方法及び装置に関する。

接触分解技術は、最も主要なガソリン生産技術であり、世界におけるほとんどの自動車用ガソリンが接触分解技術により得られるものであり、通常の接触分解に採用される装置がライザー反応器である。

従来のライザー反応器の最大のデメリットは、ライザーが長すぎてライザー出口にある触媒活性が初期活性の1/3程度だけである。従って、ライザー反応器の後半段で、触媒の活性及び選択性が既に急激に低下して、触媒作用が劣化し、熱分解反応及びほかの好ましくない二次反応が増加するため、単流転化率の向上を抑制しつつ、FCCガソリンのオレフィンの含有量が45%以上になり、ガソリンに関する新規制を満たすことができない。触媒活性の低下に伴い、触媒反応の選択性の低下が避けられなく、副反応が必然的に増加する。

触媒過程の単流転化率を高めるために、中心課題としては、従来のライザー反応器の後半部分における触媒の活性を向上するということである。

ＣＮ９９２１３７６９．１に二組の同一の反応・再生装置が上下に重なることによって、反応オイルガスを新再生剤と二回接触することを図るという接触分解用の考え方が開示され、理論上、前記特許では、触媒リレー式の反応装置を採用し、従来のライザー接触分解反応過程を強化して触媒の有効活性と選択性を向上したことが公開される。しかしながら、前記特許の考え方（即ち、発明ポイント）は、二組の「接触分解反応再生装置」を上下に重なって設置することであるが、技術的な段階にまだ達していなく、設置実施にも操作使用にも多くの困難があり、基本原理アイデアに属する。

ＣＮ００１２２８４５．５に二組の反応再生システムを並列に配置し、且つ二組のシステムにおいて異なる触媒を用い、まず、第一反応再生システムで炭化水素油を接触分解触媒と接触させて反応させ、生成したオイルガスを並列する第二反応再生システムに導入して五員環ハイシリカゼオライト触媒と接触させて反応させ、生成したオイルガスをフラクショネーティング・タワーに導入して分離を行う炭化水素油の接触分解方法が開示される。前記特許に記載の方法では、二種類の触媒を採用し、二組の反応再生システムを用いるため、システムが複雑になり、コストが大幅に増加した。二種類の触媒を用いる以外に、プロセス技術構成において前記特許が特許ＣＮ９９２１３７６９．１と殆ど同じであり、前記特許に記載の反応、分離部分が従来の技術より変化しておらず、まだ「原理アイデア」の段階に属し、如何に実施することについて各部分で何も開示されていない。

ＣＮ００１３４０５４．９に、ライザーを上下二段に分けられ、一段目の触媒が再生器から導入されるものであり、一段目の反応が終了した後に、触媒およびオイルガスが一段目の末端に設けた中間分離器によって分離され、オイルガスのみが二段目のライザーに導入されて反応する、及び二段目のライザーの触媒が再生器から導入され、外部熱除去器によって熱除去された再生触媒である二段のライザー接触分解方法が開示される。当該技術は、反応の二段目のライザーにおいて高活性の熱除去された低温再生触媒をオイルガスと引き続いて接触させて、二段目のライザーの触媒活性を向上させ、単流転化率も高めた。しかし、該技術では、１：中間分離器などのキーテクニックにおいて明確な技術特徴が不足であり、実施例及び図面によれば、その中間分離器が明らかに従来技術に属する沈降器であり、一段目の反応終了した反応オイルガスが長時間完全に触媒から離脱する環境にあることが分かり、２：二段目のライザーに導入された再生触媒も輸送媒体で輸送されないと二段目のライザーに導入できないので、輸送の高さが大きく、空気圧輸送の知識に基づいて容易に分かるように、輸送媒体の量が多く、エネルギー及び材料の消費が増加する、３：上記再生触媒を輸送する輸送媒体の全部が二段目のライザーに入って反応し、これによって二段目のライザーの反応条件及び反応過程に必然的に影響を与える。他には、上記技術は実際的に二つの沈降器、二つのストリッピング部を採用するため、コストが大幅に増加した。

中国特許第ＣＮ９９２１３７６９．１号明細書中国特許第ＣＮ００１２２８４５．５号明細書中国特許第ＣＮ００１３４０５４．９号明細書

本発明は、製品分布及び製品品質を改善しつつ、工程コストを低減し、エネルギー消費を低下し、作業しやすくになる接触分解方法を提供し、また、前記方法を実現できる装置を提供することを目的とする。

一方、本発明は、接触分解主反応器、補助軽質原料反応器及び触媒再生器を設けることを含む接触分解方法であって、前記接触分解主反応器には下から上に少なくとも第一反応ゾーン、輸送管と第二反応ゾーンが設けられ、第一反応ゾーンが輸送管と分離され、第一反応ゾーンの出口に触媒分離器が設けられ、輸送管と第二反応ゾーンの間に触媒導入通路が設けられ、主反応器が沈降器及びストリッピング部と上下に一体配置され、沈降器とストリッピング部との間を上下二つのセパレータで仕切った触媒補充ゾーンが形成され、前記触媒導入通路が触媒補充ゾーンにあり、接触分解主反応器の第一反応ゾーンでは、原料油を再生器からの再生触媒と接触して反応させ、生成された反応オイルガスと反応後の触媒を上昇させて分離器に入れて、分離された触媒をストリッピング部に流し、反応オイルガスを輸送管に沿って上昇させて主反応器の第二反応ゾーンに入れ、補助軽質原料反応器では、リフティング媒体の作用下で軽質原料を再生器からの再生触媒と接触して反応させ、反応混合物を反応器に沿って上へ流し、補助軽質原料反応器の中間部において、一部の反応された、未だ活性がある再生待ち触媒を補助軽質原料反応器から引き出して接触分解主反応器の第二反応ゾーンに導入するか、または、補助軽質原料反応器の出口で気固分離を行い、分離された再生待ち触媒を主反応器の第二反応ゾーンでの反応に用い、接触分解主反応器の第二反応ゾーンでは、前記補助軽質原料反応器からの再生待ち触媒を第一反応ゾーンからの反応オイルガスと混合してオイルガス反応を続け、反応終了後に、沈降器内でオイルガスと触媒とを分離し、オイルガスをオイルガス出口ラインを経由して導出して次の分留システムに導入し、触媒をストリッピング部に流し、第一反応ゾーンにおける分離器で分離された触媒とともにストリッピングしてから再生器に導入して再生することを特徴とする接触分解方法を提供する。

さらに、前記接触反応方法では、前記主反応器の第一反応ゾーンにおける反応混合物を上昇させて分離器によって全部触媒を分離するか、または、前記主反応器の第一反応ゾーンにおける反応混合物を上昇させて分離器によって全部触媒の40-90%を分離する。

さらに、前記接触反応方法では、前記補助軽質原料反応器から50-100%の再生待ち触媒を分離して主反応器の第二反応ゾーンでの反応に用いる。

より具体的には、補助軽質原料反応器から分離された触媒が触媒リレー管を経由して重力によって主反応器の触媒補充ゾーンに輸送されて、輸送管及び第二反応ゾーンの間にある通路を通じて第二反応ゾーンに入る。前記主反応器の第二反応ゾーンの反応に用いる補助反応器における再生待ち触媒の量が、リレー管スライド弁の開度によって制御できる。前記補助軽質原料反応器の反応オイルガス、または、主反応器の反応オイルガスと混合した後に共用オイルガスラインを経由して分留システムに導入されるか、単独のオイルガスラインを経由して沈降器から引き出された後に単独の分留システムに導入される。補助軽質原料反応器の中間部から触媒の一部が分離され主反応器の第二反応ゾーンに用いられる際に、補助軽質原料反応器の出口で残る触媒とオイルガスが気固分離が行われる。

さらに、上記接触分解方法では、好ましい技術方案として、前記接触分解主反応器の第一反応ゾーン、輸送管及び第二反応ゾーンが同じ軸に配置される。

さらに、上記接触分解方法では、再生器からの再生触媒は、接触分解主反応器に導入する前に、まず冷却して温度を低下させる。

さらに、上記接触分解方法では、補助軽質原料反応器で反応した再生待ち触媒の一部を補助軽質原料反応器の底部のプリリフト部に還流する。

さらに、上記接触分解方法では、補助軽質原料反応器で接触分解反応した反応オイルガスと触媒は、独立した気固分離システムによって触媒分離を行われ、オイルガスは独立した分留システムに導入される。

他方で、本発明は、主反応器と補助軽質原料反応器を含む接触分解装置であって、主反応器には、下から上に少なくとも第一反応ゾーン、輸送管及び第二反応ゾーンが設けられ、第一反応ゾーンが輸送管との間に分離され、第一反応ゾーンの出口に触媒分離器が設けられ、輸送管と第二反応ゾーンとの間に触媒導入通路が設けられ、沈降器とストリッピング部との間を上下二つのセパレータで仕切られた触媒補充ゾーンが形成され、前記触媒導入通路が触媒補充ゾーン内にあり、主反応器が沈降器、触媒補充ゾーン及びストリッピング部と上下に一体配置され、触媒補充ゾーンと補助軽質原料反応器との間に触媒リレー管が設けられ、沈降器とストリッピング部との間に触媒還流管（分離された触媒が重力で直接ストリッピング部に流すためのものである）が設けられ、沈降器にオイルガス出口ラインが設けられることを特徴とする接触分解装置を提供する。

本発明の具体的な実施形態により、前記第一反応ゾーン、第二反応ゾーンはライザータイプである。

さらに、補助軽質原料反応器の反応オイルガスを単独で引き出すために、前記補助軽質原料反応器の出口に第二沈降器が設けられ、第二沈降器に第二オイルガス出口ラインが設けられ、又は、補助反応器の反応オイルガスを単独で引き出すために、前記補助軽質原料反応器と主反応器が沈降器を共用し、沈降器内に二段式の補助軽質原料反応器出口気固サイクロン分離器及び第二オイルガス出口ラインが設けられ、又は、二つの反応器の混合オイルガスを引き出すために、前記補助軽質原料反応器と主反応器が沈降器を共用し、且つ二つの反応器が出口気固サイクロン分離器とオイルガス出口ラインを共用する。

さらに、補助軽質原料反応器の再生待ち触媒を触媒補充ゾーンに導入するために、前記触媒リレー管の一端が触媒補充ゾーンと繋がり、他方の一端が補助軽質原料反応器または第二沈降器と繋がる。触媒リレー管にスライド弁が設けられ、スライド弁の開度を調整することによって触媒補充ゾーンに対する再生待ち触媒の補充量を制御する。

また、プリリフト部に導入される再生触媒を冷却して温度を低下させるために、前記主反応器の底部のプリリフト部と繋がる再生配管に触媒冷却器が設けられる。

さらに、補助軽質原料反応器に触媒還流管が設けられ、前記触媒還流管の下端が補助軽質原料反応器の底部のプリリフト部と繋がり、触媒還流量を制御するために、触媒還流管にスライド弁が設けられる。

さらに、前記触媒補充ゾーンとストリッピング部との間に設けられるセパレータは孔付きセパレータである。

本発明の技術方案では、
（１）主反応器、補助軽質原料反応器には一行または複数行の原料供給ノズルを設けでもよい。主反応器の原料が重質石油炭化水素類原料油である。補助軽質原料反応器の反応原料が混合C4成分、軽油などの軽質炭化水素類原料であってよく、例えば、主反応器の製品ガソリンにおける沸点が110℃より低い軽油留分であってもよい。
（２）第一反応ゾーンの出口の分離器に関する設計は、触媒の分離割合の制御を図ることができる。
（３）ストリッピング部の蒸気とオイルガス、及び第一反応ゾーンのオイルガスと一部の触媒は、輸送管によって第二反応ゾーンに導入される。
（４）輸送管と第二反応ゾーンとの間には直接繋がらなくても良く、その間の繋がらない領域が触媒導入通路となる。または、輸送管が第二反応ゾーンと直接繋がり、連通管の壁では、水平方向に間隔が均一になるように円孔などの触媒導入通路が配置され、この触媒導入通路によって、触媒補充ゾーンに導入された補助軽質原料反応器の再生待ち触媒が第二反応ゾーンに導入される。
（５）触媒補充ゾーンに流動化蒸気が設けられるため、当該ゾーンの触媒が流動化状態を保持し、均一に第二反応ゾーンに入って、反応オイルガスと触媒との十分な接触に有利である。
（６）触媒補充ゾーンと沈降器との間に設けられるセパレータによって、沈降器内の触媒が触媒補充ゾーンに戻ることがない。
（７）触媒補充ゾーンとストリッピング部との間にあるセパレータは、孔付きセパレータであってもよい。開孔の設計は、一部のストリッピング部の蒸気とオイルガス、及び第一反応ゾーンのオイルガスのみがセパレータにおける孔によって触媒補充ゾーンに入ることが可能となるが、触媒補充ゾーンの触媒がストリッピング部に入らないためである。
（８）主反応器、補助軽質原料反応器の反応オイルガスは、プロセス実施の必要に応じてオイルガス混合、またはオイルガス単独処理を行ってもよい。
（９）補助反応器から一部の触媒が引き出され、主反応器に入りまたは/及び補助反応器の底部に戻り、触媒の引き出しの量が、対応する触媒リレー管または触媒還流管にあるスライド弁の開度を調整することによって制御できる。

本発明の方法における主反応器での反応過程は、再生器からの再生触媒が再生立て管を経由して主反応器の底部のプリリフト部に導入され、プリリフト媒体の作用下で上昇して第一反応ゾーンに導入され、原料導入ノズルより導入された霧化重質原料と接触して触媒反応に関与し、反応混合物が上昇して、分離器によって分離された触媒が直接ストリッピング部に入るが、反応オイルガスが輸送管に沿って上昇して、触媒補充ゾーンから導入された補助軽質原料反応器の再生待ち触媒と共に第二反応ゾーンに入り、接触混合して反応が続き、反応終了後に沈降器で分離されたオイルガスがオイルガス出口より次の分留システムに入り、触媒が触媒補充ゾーンの下部のストリッピング部に流れ、第一反応ゾーンで分離器によって分離された触媒と一緒になり、ストリッピングで触媒に存在するオイルガスが得られ、再生器に戻り再生が行われる、ということである。

本発明の方法における補助軽質原料反応器での反応過程は、一部の再生触媒が再生立て管を経由して補助反応器内に入り、リフティング媒体の作用下で上昇して、原料導入ノズルより導入された霧化軽質原料と接触して触媒反応に関与し、反応混合物が反応器に沿って上に流動し、補助反応器の中間部で一部の再生待ち触媒が分離され、触媒リレー管を経由して主反応器の触媒補充ゾーンに流入し、触媒導入通路を経由して第二反応ゾーンに入り、主反応器の反応に関与し、補助軽質原料反応器内の残る反応物質流が引き続き反応器に沿って上に流動し、軽質原料の触媒反応を完了させ、反応終了後にオイルガスと触媒が沈降器に導入されて触媒が分離されるが、オイルガスが単独で引き出されてもよく、または主反応器の反応オイルガスと混合してもよく、触媒が沈降器に入り、主反応器の触媒と一緒になり、触媒補充ゾーンの下部のストリッピング部に流れ、ストリッピングと再生過程が行われる、ということである。

補助反応器に単独で第二沈降器を設ける場合は、補助反応器中の反応混合物が反応器に沿って上に流動し、第二沈降器で気固分離が行われ、分離された再生待ち触媒が触媒リレー管を経由して主反応器の触媒補充ゾーンに入り、触媒導入通路を経由して第二反応ゾーンに入り、主反応器での反応に関与するが、反応オイルガスが、主反応器の反応オイルガスと混合しないように第二沈降器にある第二オイルガス出口より単独で引き出される。

本発明の技術方案を採用すれば、少なくとも以下の優れた効果がある。

（１）本発明の最適化しようとするものが主反応器の反応活性であり、比較的に言えば、主反応器における原料が重いなら、触媒が急速に劣化し、第二反応ゾーンに到着する際に活性が低く、逆に、補助軽質原料反応器における原料が軽いなら、触媒の劣化が遅い。本発明では、主反応器の第一反応ゾーンの出口で、一部のコーキングで劣化された触媒が分離され、第二反応ゾーンで補助軽質原料反応器からの高活性の再生待ち触媒が補充されて置換されるため、明らかに第二反応ゾーンの触媒活性が向上し、主反応器の触媒反応選択性を全体的に強化し、熱反応及び好ましくない二次反応を効率よく低減した。なお、触媒の活性が高いほど良いということではなく、適切な値を選択すれば、二つの反応器の触媒の組合せがちょうど目的を達成できる。

（２）本発明で提供される接触分解プロセスは、主反応器と、沈降器、触媒補充ゾーン、ストリッピング部を上下に一体配置することを採用し、二つの反応器触媒の共用、制御、転送に関する技術方法を明確的に開示し、従来の技術における「沈降器システム」だけで触媒の分離を実現するという制限を無くし、従来技術に存在する劣化触媒の置換、分離及び沈殿の設備の追加、ストリッピングの配慮などの技術課題を有効的に解決し、劣化した触媒の分離、置換、及び再生待ち触媒のストリッピングがいずれも本発明の主反応器で同時に実現でき、互いに影響しなく、その上に装置構造が簡単でコンパクトであり、触媒の分離、触媒のストリッピングによって必要以上の場所を占めることなく、経済性に優れることが明らかである。

（３）本発明の技術方案では、第二沈降器を設ける場合でも、補助反応器と主反応器がストリッピング部の共用を実現でき、作業が簡単であり、コストが大幅に低減した。

本発明の接触分解装置を示す概略図である。本発明の接触分解装置を示す概略図である。本発明の接触分解装置を示す概略図である。

本発明の主旨をうまく理解できるように、以下、図面を参照しつつ、本発明の実施する形態を詳細に説明する。なお、本発明の保護範囲は、これに限定するものではない。

実施の形態１
図１に示すように、接触分解装置は、下から上にプリリフト部19、第一反応ゾーン11、輸送管17及び第二反応ゾーン13を設けた主反応器10と、補助軽質原料反応器20とを含む。補助軽質原料反応器20と主反応器10は、沈降器30及びその中に設ける気固分離器を共用する。第一反応ゾーン11の出口に触媒分離器15を設け、輸送管17と第二反応ゾーン13の間に触媒導入通路18を設け、沈降器30とストリッピング部32の間に上下二つのセパレータで仕切られた触媒補充ゾーン12が形成され、触媒が通路18に導入されて触媒補充ゾーン12内に存在し、主反応器10が沈降器30、触媒補充ゾーン12、ストリッピング部32と上下に一体配置され、触媒補充ゾーン12と補助軽質原料反応器20の間に触媒リレー管22を設け、沈降器30とストリッピング部32の間に触媒還流管31を設け、沈降器30の最上部に二つの反応器の共用するオイルガス出口ライン50を設けた。

本実施の形態の具体的なプロセスが下記とおりである。
補助軽質原料ライザー反応器では、再生器40からの再生触媒を再生立て管42を経由して補助軽質原料ライザー反応器20の下部に導入し、プリリフト蒸気のリフト作用下で上に流動させ、軽油をノズル21でスプレーして反応器20の反応ゾーンに導入し、前記再生触媒と接触して反応し、反応器20の中間部において、反応した再生待ち触媒をリレー管22から主反応器10の触媒補充ゾーン12内に導入し、反応オイルガスと残る触媒が反応器20に沿って上昇し続け、補助軽質原料ライザー反応器20における触媒反応を完了させ、反応終了後、反応混合物を沈降器30内に導入して油・触媒の分離を行った。

主ライザー反応器では、再生器40からの再生触媒を再生立て管41を経由して主ライザー反応器10の下部のプリリフト部19内に導入し、プリリフト蒸気のリフト作用下で上昇させて第一反応ゾーン11内に入れ、ノズル14でスプレーされた重油原料と接触して反応し、生成したオイルガスと反応後の触媒を上昇させて分離器15に導入した。分離器15において、気固の外向きスワール方式によって触媒を接線方向に分流させ、重力で下へ触媒ストリッピング部32に流してストリッピングを実施した。オイルガスと分離されない触媒は輸送管17に沿って上昇して、触媒導入通路18を経由して第二反応ゾーン13内に導入した。この際に、前記補助軽質原料ライザー反応器20から引き出されてリレー管22を経由して触媒補充ゾーンに入った再生待ち触媒も触媒導入通路18を経由して第二反応ゾーン13に導入した。二つの物質の流れが第二反応ゾーン13内で接触混合して反応し続け、主反応器10内の触媒反応を完成させた。反応終了後、反応混合物を沈降器30内に導入して油・触媒分離を行い、分離された触媒を補助軽質原料ライザー反応器20で反応して分離された触媒と混合し、触媒還流管31を経由してストリッピング部32に導入し、分離器15で分離されストリッピング部32に導入された触媒と混合し、分布管33から導入されたストリッピング蒸気の作用下でストリッピングし、ストリッピングされた触媒を再生待ち立て管34から再生器40に導入して再生を行った。主反応器10の反応オイルガスを補助軽質原料ライザー反応器20の反応オイルガスと共にオイルガス出口50を経由して装置から引き出した。

本実施の形態において、リレー管22が補助軽質原料ライザー反応器20の引き出し位置（即ち、反応器20の中間部の拡径部）に気固分離手段（図示せず）を設けてあるが、反応器20中の触媒、反応オイルガス混合物の流れが反応器20に沿って上昇する際に、気固分離手段で一部の触媒を混合物の流れから分離した。触媒の分離と引き出し量が調整可能であるが、必要とする触媒の引き出し量が低減すると、もとの分離されたが引き出されていない触媒が触媒混合物の流れに入って引き続き上昇ことが可能であり、触媒リレー管22のスライド弁によって再生待ち触媒の引き出し量を制御できる。

本実施の形態では、前記分離器15が従来の分離器を採用することが可能であるが、本発明の好ましい案によれば、主反応器10の第一反応ゾーン11の出口の分離器15内に3~7枚スワールベーンを設けてスワールゾーンを形成し、スワールゾーンの面積割合を設計することによって触媒分流割合を制御することにより、従来の傘式キャップなどの慣性分離器の分流割合が調整できないという欠点を克服した。また、リレー管22において、補助軽質原料ライザー反応器20の引き出し位置にある気固分離手段が、分離器15の原理と同じ構造であってもよい。

触媒の分流と引き出しについて、以下の各実施の形態が本実施の形態の原理と同じで、重複した説明をしない。

実施の形態２
ある精錬所の接触分解装置の設計は、図２に示すように、再生立て管41に触媒冷却器43が設けられ、補助軽質原料ライザー反応器20に触媒還流管23が設けられ、反応器20と主反応器10とが沈降器30を共用するが、気固分離器を共用せず、二つの反応器のオイルガスが別々に処理されるものである。その他の部分の装置構造が図１と同じである。

実施の形態３
ある精錬所の接触分解装置設計は、図３に示すように、補助反応器20の出口に単独で第二沈降器35が設けられ、補助反応器20の再生待ち触媒が第二沈降器35から引き出され、触媒補充ゾーン12を経由して第二反応ゾーン13に入り、二つの反応器のオイルガスが別々に処理されるものである。その他の部分装置構造が図１と同じである。

実施例１
ある精錬所の接触分解装置設計は、図１に示すように、220℃の重油をノズル14でスプレーした後に、主ライザー反応器10の第一反応ゾーン11内に入れ、640℃程度の再生触媒と混合してガス化し、第一反応ゾーン11に沿って上に流動させ、連続反応させた。反応時間が1.0s、反応温度が520℃であり、反応終了後に混合物は分離器15で触媒を分離し、オイルガスを輸送管17に沿って上に移動させ、第二反応ゾーン13内に入れた。同時に、補助軽質原料ライザー反応器20から引き出された再生待ち触媒を触媒補充ゾーン12に導入して更に第二反応ゾーン13に導入し、第二反応ゾーン13に導入された反応オイルガスと接触混合して反応を続けた。反応温度が510℃であり、反応時間が1.5sであった。

補助軽質原料ライザー反応器20では、60-70℃で予熱された沸点が85℃より低い軽油をノズル21でスプレーして反応器20に導入し、640℃程度の再生触媒と混合して連続反応した。反応時間が2.5sであり、反応温度520℃であった。

二つの反応器における反応が終了した後、オイルガスを共用する沈降器30内に導入し、触媒が分離された混合オイルガスを出口ライン50を経由して引き出し、触媒を触媒還流管31を経由してストリッピング部32に流入させ、触媒に存在するオイルガスをストリッピングして、再生器40に戻して再生した。

本実施例において、補助軽質原料ライザー反応器20から引き出された再生待ち触媒の引き出し量は、触媒リレー管22のスライド弁によって制御した。

本実施例は従来の技術より、単流転化率が平均的に10%向上し、液収率が2%程度増加した。

実施例２
上記実施の形態２を採用した。本実施例では、重油原料と600℃程度の再生触媒とが第一反応ゾーン11で接触して反応した。反応器20から還流された再生待ち触媒のリサイクル量は、触媒還流管23のスライド弁によって制御し、還流量が40％であった。反応器20の反応原料が混合C₄成分であった。本実施例では、ライザー反応器10の第一反応ゾーンの反応温度が500℃、反応時間が1.0sであり、第二反応ゾーンの反応温度が495℃、反応時間が1.5ｓであり、ライザー反応器20の反応温度が510℃、反応時間が2.4sであった。

第一反応ゾーン11及び補助反応器20の熱分解副反応が大幅に低減し、従来技術より、主反応器の単流転化率が平均的に12％以上向上し、液体収率が3％程度増加した。

実施例３
ある精錬所の180万トン/年の接触分解装置設計では、主反応器の第一反応ゾーンの直径が1.12ｍ、高さが20.4ｍであり、第二反応ゾーンの直径が1.12ｍ、高さが13.8ｍであり、触媒補充ゾーンの直径が3.6ｍ、高さが2.5ｍであり、触媒補充口の標高が16868であり、軽質原料反応器の直径が0.8ｍ、高さが27.4ｍであり、中間部の拡径部の直径が1.6ｍ、高さが7.0ｍであり、触媒引き出し点の標高が38000であり、ストリッピング部の直径が3.6ｍ、高さが8.0ｍである。

220℃の重質石油炭化水素類原料油を主反応器の第一反応ゾーンに導入し、640℃の再生触媒と接触して混合し、触媒/油の割合が7：1、温度が520℃の条件下で反応し、反応時間が1.0ｓであった。オイルガスと触媒を上昇させて分流ゾーンに入れ、76％の再生待ち触媒を分離したが、オイルガスと残る触媒を第二反応ゾーンに入れた。同時に、補助反応器で、70℃で予熱された、沸点が85℃より低い軽油を640℃の再生触媒と接触して混合し、触媒/油の割合が14：1、温度が520℃の条件下で反応し、反応時間が2.5ｓであった。90％の再生待ち触媒を分離したが補充ゾーンを経由して第二反応ゾーンに入れた。第二反応ゾーンに導入された前記反応物の流れは、触媒/油の割合が5：1、温度が510℃の条件下で反応し、反応時間が1.5ｓであった。沈降器の最上部における圧力が0.26MPaであり、主反応器の第二反応ゾーンの物質を反応器から導出してから沈降器でスピン分離した後に、オイルガスを分流システムに入れた。その中、85℃以下の軽油留分を補助反応器に導入して反応させ、再生待ち触媒をストリッピング部に入れ、前記第一反応ゾーンの出口で分離された触媒と共にストリッピングしてから再生器に導入して再生させた。補助軽質原料反応器20の反応オイルガスは主反応器のオイルガスと別々に処理した。

重質原料油の主な特性を表１に示す。重質原料油は留分油に12％の減圧残渣油をブレンドしたものを採用し、補助反応器原料油は製品軽油留分を採用した。触媒はCC-20DFバランス・エージェントを用い、活性が65.4であった。主な反応条件を表２に示し、実施結果である製品分布を表３に示す。

比較例１：従来の重質油ライザー技術との装置変化の比較
実施例３における主反応器の重質原料油と触媒を使用するが、比較例１に採用される反応器は、従来のFCCプロセス装置であり、補助反応器がなく、主反応器に第二反応ゾーン及び触媒補充ゾーンが設けられず、一つの反応ゾーンのみが設けられるものである。反応条件が実施例３と同じである。

比較例１の反応過程は、原料油を220℃まで予熱し、蒸気で霧化させた後に反応器の下部に入れ、640℃の再生触媒と接触させて反応させ、反応温度が520℃、反応時間が2.5ｓであった。反応終了後、オイルガスと触媒を分離し、オイルガスを分留システムに導入して各種製品を分離した。触媒はストリッピングした後に再生器に導入し、焼成再生してから反応循環器に戻してリサイクルした。

主な反応条件を表２に示し、実施結果である製品分布を表３に示す。表３の製品分布からわかるように、比較例１と比較すると、実施例３では重質原料ライザーの原料転化レベルを大幅に向上させることが可能であり、処理量の増加が20.5％に達し、製品分布を明らかに改善し、軽質製品の収率が3％以上向上し、乾性ガス及びコークスが大幅に低減し、製品の品質が明らかに向上し、ガソリン中のオレフィンの含有量が12％低下した。

実施例４
前記実施の形態３を採用した。本実施例において、ライザー反応器20の反応原料はC₄成分であり、ライザー反応器10における反応条件は、第一反応ゾーンの反応温度が520℃、反応時間が1.0ｓであり、第二反応ゾーンの反応温度が510℃、反応時間が1.5ｓであり、ライザー反応器20の反応温度が520℃、反応時間が2.5ｓであった。原料油の特性を表４に示す。触媒はCC-20DFを用い、活性が62であった。第一反応ゾーンの触媒の40％を第二反応ゾーンに入れ、補助ライザーの触媒の100％をライザー10の第二反応ゾーンに入れた。

重質原料油の主な特性を表４に示し、主な反応条件及び製品分布を表５に示す。

比較例２：従来のデュアルライザー技術との全装置変化の比較
重油ライザーと軽油ライザーを具備するデュアルライザー装置を設置し、二つのライザーの反応原料が、それぞれ実施例４の主反応器の重質原料油と補助反応器の軽質原料油を用いた。触媒は実施例４と同じであるが、主反応器は第二反応ゾーン及び触媒補充ゾーンが設けられず、一つの反応ゾーンのみが設けられるものである。

比較例２の主な反応条件及び製品分布を表６に示す。表５，６の製品分布から分かるように、従来のデュアルライザー技術と比較すると、本発明の方法によれば全装置の原料転化レベルを大幅に向上させ、ガソリンと液化ガスの収率が53.23％から53.41％に向上し、反応の合計液収率が79.01％から81.71％に向上し、乾性ガスとコークスの生成率が2％程度低減し、製品の分布を明らかに改善した。

なお、上記の説明は、本発明を説明するためだけのものであり、本発明を限定するものではなく、本発明を適宜な実施形態を参照しつつ詳細に説明したが、本発明の趣旨と範囲を逸脱しない範囲で、本発明に対して修正または同等取替えを行うことができ、いずれも本発明の特許請求の範囲に含まれるべきであるということが、当業者にとって自明である。

１０主反応器
１１第一反応ゾーン
１２触媒補充ゾーン
１３第二反応ゾーン
１４，２１原料導入ノズル
１５分離器
１６セパレータ
１７輸送管
１８触媒導入通路
１９プリリフト部
２０補助軽質原料反応器
２２リレー管
２３，３１触媒還流管
３０沈降器
３２ストリッピング部
３３分布管
３４再生待ち立て管
３５第二沈降器
４０再生器
４１，４２再生立て管
４３触媒冷却器
５０，５１，５２オイルガス出口

Claims

接触分解主反応器、補助軽質原料反応器及び触媒再生器を設けることを含む接触分解方法であって、
前記の接触分解主反応器には下から上に少なくとも第一反応ゾーン、輸送管と第二反応ゾーンが設けられ、第一反応ゾーンが輸送管と分離され、第一反応ゾーンの出口に触媒分離器が設けられ、輸送管と第二反応ゾーンの間に触媒導入通路が設けられ、主反応器が、沈降器及びストリッピング部と上下に一体配置され、沈降器とストリッピング部との間を上下二つのセパレータで仕切った触媒補充ゾーンが形成され、前記触媒導入通路が触媒補充ゾーンにあり、
接触分解主反応器の第一反応ゾーンでは、原料油を再生器からの再生触媒と接触して反応させ、反応混合物を上昇させ、分離器によって触媒を分離し、分離された触媒をストリッピング部に直接に流し、反応オイルガスを輸送管に沿って上昇させて主反応器の第二反応ゾーンに入れ、
補助軽質原料反応器では、リフティング媒体の作用下で軽質原料を再生器からの再生触媒と接触して反応させ、反応混合物を反応器に沿って上へ流し、補助軽質原料反応器の中間部において、一部の反応された、未だ活性がある再生待ち触媒を補助軽質原料反応器から引き出して接触分解主反応器の第二反応ゾーンに導入するか、または、補助軽質原料反応器の出口で気固分離を行い、分離された再生待ち触媒を主反応器の第二反応ゾーンでの反応に用い、
接触分解主反応器の第二反応ゾーンでは、補助軽質原料反応器からの再生待ち触媒を第一反応ゾーンからの反応オイルガスと混合してオイルガス反応を続け、反応終了後に、オイルガスと触媒とを分離し、オイルガスをオイルガス出口ラインを経由して導出して次の分留システムに導入し、触媒をストリッピング部に流し、第一反応ゾーンにおける分離器で分離された触媒とともにストリッピングしてから再生器に導入して再生することを特徴とする接触分解方法。
前記主反応器の第一反応ゾーンにおける反応混合物を上昇させて分離器によって全部触媒を分離するか、または、前記主反応器の第一反応ゾーンにおける反応混合物を上昇させて分離器によって全部触媒の40-90%を分離することを特徴とする請求項１に記載の接触分解方法。
前記補助軽質原料反応器から再生待ち触媒の50-100%を分離して接触分解主反応器の第二反応ゾーンの反応に導入することを特徴とする請求項１に記載の接触分解方法。
再生器からの再生触媒は、接触分解主反応器に導入する前に、冷却して温度を低下させることを特徴とする請求項１に記載の接触分解方法。
補助軽質原料反応器で反応した再生待ち触媒の一部を、補助軽質原料反応器の底部のプリリフト部に還流することを特徴とする請求項１に記載の接触分解方法。
補助軽質原料反応器で接触分解反応した反応オイルガスと触媒は、独立した気固分離システムによって触媒分離を行い、オイルガスを独立した分留システムに導入することを特徴とする請求項１に記載の接触分解方法。
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の接触分解方法を実現するための接触分解装置であって、主反応器と補助軽質原料反応器を含み、主反応器には、下から上に少なくとも第一反応ゾーン、輸送管及び第二反応ゾーンが設けられ、第一反応ゾーンと輸送管との間に分離され、第一反応ゾーンの出口に触媒分離器が設けられ、輸送管と第二反応ゾーンとの間に触媒導入通路が設けられ、主反応器が沈降器、触媒補充ゾーン及びストリッピング部と上下に一体配置され、沈降器とストリッピング部との間を上下二つセパレータで仕切られた触媒補充ゾーンが形成され、前記触媒導入通路が触媒補充ゾーン内にあり、触媒補充ゾーンと補助軽質原料反応器との間に触媒リレー管が設けられ、沈降器とストリッピング部との間に触媒還流管が設けられ、沈降器にオイルガス出口ラインが設けられることを特徴とする接触分解装置。
前記主反応器の第一反応ゾーン、第二反応ゾーンがライザータイプであることを特徴とする請求項７に記載の接触分解装置。
前記主反応器の第一反応ゾーン、輸送管及び第二反応ゾーンが同じ軸に配置されることを特徴とする請求項７に記載の接触分解装置。
補助軽質原料反応器の反応オイルガスを単独で引き出すために、前記補助軽質原料反応器の出口に第二沈降器が設けられ、第二沈降器に第二オイルガス出口ラインが設けられること、又は、補助反応器の反応オイルガスを単独で引き出すために、前記補助軽質原料反応器と主反応器が沈降器を共用し、沈降器内に二段式の補助軽質原料反応器出口気固サイクロン分離器及び第二オイルガス出口ラインが設けられること、又は、二つの反応器の混合オイルガスを引き出すために、前記補助軽質原料反応器と主反応器が沈降器を共用し、且つ二つの反応器が出口気固サイクロン分離器とオイルガス出口ラインを共用することを特徴とする請求項７に記載の接触分解装置。
補助軽質原料反応器の再生待ち触媒を触媒補充ゾーンに導入するために、前記触媒リレー管の一端が触媒補充ゾーンと繋がり、他方の一端が補助軽質原料反応器または第二沈降器と繋がることを特徴とする請求項７又は請求項１０に記載の接触分解装置。
前記主反応器の底部のプリリフト部と繋がる再生配管に触媒冷却器が設けられることを特徴とする請求項７に記載の接触分解装置。
前記触媒リレー管にスライド弁が設けられ、スライド弁の開度を調整することによって再生待ち触媒補充ゾーンに対する補充量を制御することを特徴とする請求項７に記載の接触分解装置。
補助軽質原料反応器に触媒還流管が設けられ、前記触媒還流管の下端が補助軽質原料反応器の底部のプリリフト部と繋がり、触媒還流量を制御するために、触媒還流管にスライド弁が設けられることを特徴とする請求項７に記載の接触分解装置。
前記触媒補充ゾーンとストリッピング部との間に設けられるセパレータは孔付きセパレータであることを特徴とする請求項７に記載の接触分解装置。