JP6142318B2 - 流動接触分解装置の反応器へのフィードノズルの位置決め固定方法 - Google Patents

Description

本発明は、流動接触分解装置におけるダウンフロー反応器に、原料油を供給する複数本のフィードノズルを高い精度で位置決め、固定するための反応器へのフィードノズルの位置決め固定方法に関するものである。

流動接触分解（Fluid Catalytic Cracking）プロセス（以下、ＦＣＣプロセスと略す。）は、重油として評価される高沸点の各種の原料油に、高温雰囲気下においてゼオライト系の固体酸触媒（ＦＣＣ触媒）を接触させて分解することにより、付加価値の高いガソリンやLPG等の分解生成物を得るものであり、石油精製における最も重要なプロセスである。

このＦＣＣプロセスは、原料油にＦＣＣ触媒を接触させて分解させる分解反応工程と、この分解反応工程において生成した分解生成物をＦＣＣ触媒から分離して取り出す分離工程と、分離されたＦＣＣ触媒をスチームで洗浄し、その後ＦＣＣ触媒上の付着コークを燃焼させて触媒を再利用するための再生工程と、再生されたＦＣＣ触媒を上記分解反応工程に供給する再生触媒の移送工程によって、概略構成されたものである。

図１０は、本発明における、上記ＦＣＣプロセスの概略構成を示すものである。
このプロセスは、フィードインジェクタ１を介して、外部から供給される原料油と再生触媒保持塔２から送られてくるＦＣＣ触媒を下方のダウンフロー反応器３に供給し、このダウンフロー反応器３の上部において、上記原料油およびＦＣＣ触媒を混合させつつ落下する過程で接触させて、瞬時に原料油を分解した後に、得られた分解生成物を下部の分離機４で分離して外部に取り出すとともに、ＦＣＣ触媒を触媒洗浄塔５で洗浄して触媒再生塔６へと送り、当該触媒再生塔６に供給される再生用空気によって再生させて、高温の気体とともに触媒上昇管７から再生触媒保持塔２へと送って再利用するものである。

ここで、図１〜図３は、上記ＦＣＣ装置におけるダウンフロー反応器の上部構造を示すものである。
このダウンフロー反応器（以下、反応器と略す。）１０は、中心軸線を鉛直方向に向けた外観略円筒状の本体１１の上部フランジ１１ａに、図中１０で示したフィードインジェクタ１が接続されている。

そして、この反応器１０の上部外壁には、円周方向に等間隔をおいて配置された複数本（図では３本）のフィードノズル１２が挿入されて固定されており、各フィードノズル１２内に、原料油を噴出するためのフィードインジェクタ１３が挿入されて、そのフランジ１３ａがフィードノズル１２のフランジ１２ａに固定されている。ここで、フィードノズル１２は、上記外壁側から中心軸線に向けて漸次下方に傾斜するように配置されている。さらに、これらのフィードノズル１２は、装着されたフィードインジェクタ１３の中心軸線の延長線が、本外１１の中心軸線上においてほぼ１点に交差するように外壁に接合固定されている。

ところで、上記構成からなる反応器１０を製作するに際しては、複数本のフィードノズル１２を、先端部が下方に傾斜した状態で、かつ互いの中心軸線の延長線が上記本体１１の中心軸線上において、ほぼ１点に交差するように外壁に溶接によって固定する必要がある。

そして、この反応器１０においては、上記フィードインジェクタ１および３本のフィードノズル１２から供給されるＦＣＣ触媒と原料油とを、落下時の１秒以内といった短時間で、効率的に接触させて所望の分解性能を発揮させるために、上記フィードノズル１２の互いの中心軸線の交差点に対して許容されるズレの範囲（公差範囲）が、極めて小さく設定されている。

他方、上記フィードノズル１２は、先端部が下方に傾斜した状態で外壁に穿設された孔部に固定されるために、特に溶接時の熱影響によって、製作後における中心軸線の精度保持が難しいという問題点がある。このようなことから、上記ＦＣＣ装置においては、容易に高い組立精度が得られる反応器１０の製作方法の開発が望まれている。
なお、この種のフィードインジェクタの構成は、例えば下記特許文献１においても開示されている。

特開２００８−１８３３５号公報

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、簡易かつ高い精度でフィードノズルを接合・固定することが可能になるＦＣＣ装置の反応器へのフィードノズルの位置決め固定方法を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、ＦＣＣ装置における円筒状の反応器の外壁に、内部に原料油のフィードインジェクタが挿入される複数本のフィードノズルを、上記外壁側から中心軸線に向けて漸次下方に傾斜するとともに互いの中心軸線の延長線が１点の公差範囲内において交差するように、円周方向に間隔をおいて穿設された孔部から挿入して接合固定するためのフィードノズルの位置決め固定方法であって、予め、上記フィードインジェクタに代えて上記フィードノズル内に仮装着されるとともに、先端部が上記反応器の上記中心軸線側に延出する長さ寸法のインジェクター治具、および上記反応器の上部開口の外周縁上に載置される拘束部材と、この拘束部材に垂設された支持部材と、この支持部材の下端部に設けられて各々の上記インジェクター治具の先端部を位置決めする位置決め部材を備えた位置決め拘束治具を製作し、上記位置決め拘束治具を、上記反応器の上記上部開口から上記支持部材および位置決め部材を挿入して上記拘束部材を上記上部開口の外周縁上に載置し、上記位置決め部材の中心を上記反応器の上記中心軸線と一致させた後に、上記拘束部材を上記反応器の外周縁部に固定し、次いで上記インジェクター治具を装着した複数本の上記フィードノズルを、各々予め上記反応器の外壁に穿設された孔部から内部に挿入してそのインジェクター治具の先端部を上記位置決め部材において位置決めし、次いで上記反応器の外部に延出する上記フィードノズルの基端部を上記拘束部材に固定して、上記フィードノズルの外周を上記反応器の外壁に接合することを特徴とするものである。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記反応器が、上記上部開口にフランジ部を有するとともに、上記拘束部材が、上記フランジ部のボルト挿入孔と一致する位置にボルト挿入孔が穿設されて上記フランジ部上に載置される固定板と、この固定板上に板面を鉛直に沿わせて接合されるとともに、先端部が上記フィールドノズルの基端部上方に配置される支持部材とを備え、上記フィールドノズルの基端部に取り付けた拘束用プレートの上部を上記支持部材の先端部に接合することにより、上記フィールドノズルの基端部を上記拘束部材に固定することを特徴とするものである。

さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、上記位置決め部材は、上記支持部材の下端部に水平に固定されて上記インジェクター治具の先端部における鉛直方向の位置決めをする水平位置決め部材と、この水平位置決め部材の上面に立設されて上記インジェクター治具の先端部における水平方向の位置決めをする鉛直位置決め部材とを備えてなることを特徴とするものである。

請求項１〜３のいずれかに記載の発明によれば、フィールドノズル内に装着されるフィードインジェクタの先端部は、上記フィードノズルの先端から僅かに突出しているのみである。そこで、本発明においては、上記フィードインジェクタに代えてフィードノズル内に仮装着されるとともに、先端部が反応器の中心軸線側に延出する長さ寸法のインジェクター治具を製作し、複数のフィードノズルにおける当該インジェクター治具の先端部を、別途製作した位置決め拘束治具の位置決め部材によって位置決めしている。

そしてこの状態で、反応器の外部に延出するフィードノズルの基端部を上記位置決め拘束治具の拘束部材に固定しているために、位置決めされた上記フィードノズルの両端部をしっかりと拘束した状態で、当該フィードノズルの外周を反応器の外壁に接合することができる。この結果、上記反応器に、簡易かつ高い精度でフィードノズルを接合・固定することができる。

この際に、請求項２に記載の発明によれば、拘束部材の固定板を、反応器のフランジ部に互いのボルト挿入孔に挿通したボルトを用いて固定し、さらに上記フィールドノズルの基端部に取り付けた拘束用プレートの上部と、上記固定板から突出して当該基端部の上方に配置された支持部材とを接合することにより、上記フィールドノズルの基端部を上記拘束部材に固定しているために、治具の設置および解体が容易であるとともに、特に曲げ応力が作用する支持部材の歪みを低減化して、確実な精度維持を図ることが可能になる。

さらに、請求項３に記載の発明によれば、各々のインジェクター治具の先端部を、水平位置決め部材と鉛直位置決め部材との交差隅部に当接させることにより、当該先端部の水平方向および鉛直方向の位置決めを同時に行うことができ、位置決め作業を極めて容易に行うことが可能になる。

本発明の一実施形態によってフィールドノズルが位置決め・固定された反応器を示す縦断面図である。 図１の平面図である。 図１の要部の拡大図である。 上記実施形態において用いたインジェクター治具を示す正面図である。 （ａ）はフィードノズルの縦断面図、（ｂ）は当該フィードノズルに図４のインジェクター治具を装着した状態を示す縦断面図である。 上記実施形態に用いた位置決め拘束治具を示す斜視図である。 上記実施形態において反応器に位置決め拘束治具を設置して、フィードノズルを位置決めする状態を示す縦断面図である。 図７の位置決め部材によって複数のフィードノズルのインジェクター治具の先端部を位置決めした状態を示す斜視図である。 図８のフィードノズルの基端部を拘束治具に固定した状態を示す縦断面図である。 ＦＣＣ装置を示す概略構成図である。

以下、図４〜図９に基づいて、本発明に係るＦＣＣ装置の反応器へのフィードノズルの位置決め固定方法の一実施形態について説明する。なお、本実施形態は、図１〜図３に示した構造の反応器１０の本体１１にフィードノズル１２を位置決め固定する方法であるために、同図に示した構成と同一の構成部分については、同一符号を用いて説明を簡略化する。

先ず、本位置決め固定方法においては、フィードインジェクタ１３に代えてフィードノズル１２内に仮装着される、図４および図５に示すようなインジェクター治具２０を製作する。このインジェクター治具２０は、フィードノズル１２のフランジ１２ａにボルト結合されるフランジ２０ａと、このフランジ２０ａに対して中心軸線が直角になるように接続されたパイプ２０ｂと、このパイプ２０ｂの先端に接合された丸鋼２０ｃと、パイプ２０ｂの外周に一体化されたソケット２０ｄとから構成されたものである。

ここで、パイプ２０ｂは、フィードノズル１２より延出して先端の丸鋼２０ｃが反応器の中心軸線近傍に位置する長さ寸法に形成されている。また、丸鋼２０は、先端が鋭角となる円錐状に形成されている。さらに、ソケット２０ｄは、フィードノズル１２内に嵌合することにより、パイプ２０ｂの中心軸線を、フィードノズル１２の中心軸線と一致させる外径寸法に形成されている。

そして、反応器１０にフィードノズル１２を位置決め固定するに先立ち、図５（ｂ）に示すように、予めフィードノズル１２内にインジェクター治具２０を装着して、ボルト２１ａおよびナット２１ｂにより両フランジ１２ａ、２０ａを連結しておく。

さらに、上記フィードノズル１２の位置決め固定用として、図６に示すような位置決め拘束治具２２を製作しておく。
この位置決め拘束治具２２は、反応器１０の上部フランジ１１ａ上に載置される拘束部材２３と、この拘束部材２３に垂設された支持部材２４と、この支持部材２４の下端部に設けられて各々のインジェクター治具２０の先端部を位置決めする位置決め部材２５とから概略構成されたものである。

ここで、拘束部材２３は、反応器１０の上部フランジ１１ａと略同径の円板状に形成され、上部フランジ１１ａのボルト挿入孔と一致する位置にボルト挿入孔（図７、９参照。）２６ａが穿設された固定板２６と、この固定板２６上に固定された複数（図では３枚）の支持板（支持部材）２７とから構成されている。そして、支持板２７は、鋼製の帯板をその板面２７ａが鉛直に沿うように固定板２６上に接合されたもので、各々の先端部が固定板２６の外周から径方向外方に延出して、各フィールドノズル１２のフランジ１２ａ（基端部）の上方に配置される長さ寸法に形成されている。

また、位置決め部材２５は、支持部材２４の下端部に水平に固定された円板状の水平位置決め部材２８と、この水平位置決め部材２８と中心軸線を一致させて立設された鉛直位置決め部材２９とから構成されている。この水平位置決め部材２８は、上方の固定板２６と中心を鉛直方向に一致させて配置されている。

さらに、鉛直位置決め部材２９は、外周面が正六角形の管状部材で、３面の外周面を上記支持板２７の延在方向に向けて、かつその中心軸線を水平位置決め部材２８の中心と一致させて、水平位置決め部材２８の上面に接合されている。そして、拘束部材２３の固定板２６の下面から垂下された上記支持部材２４の下端部が、水平位置決め部材２８の外周に接合されるとともに、固定板２６の下面中心から垂下された支持部材２４が水平位置決め部材２８の上面中心に接合されている。

次に、上記構成からなる位置決め拘束治具２２を、当該位置決め拘束治具２２の上部中心に設けたアイボルト３０を介して揚重機で吊り上げて、支持部材２４および位置決め部材２５を反応器１０の上部フランジ１１ａの開口から内部に挿入して、図７に示すように反応器１０に設置する。

次いで、上部フランジ１１ａ上の固定板２６の位置を調整して、位置決め部材２５の中心を反応器１０の中心軸線と一致させた後に、固定板２６および本体１１の上部フランジ１１ａのボルト挿入孔２６ａにボルト３１を挿通してナット３２を締め付けることにより、固定板２６を本体１１上に固定する。

そしてこの状態で、フィードノズル１２を、順次本体１１の外壁に穿設されている孔部から内部に挿入して、図８に示すように、各々のインジェクター治具２０の丸鋼２０ｃの先端を、水平位置決め部材２８と鉛直位置決め部材２９との交差角部に突き当てることにより、インジェクター治具２０を介してフィードノズル１２の水平方向および鉛直方向の位置決めを行う。

このようにして、上記３本のフィードノズル１２の水平方向および鉛直方向の位置決めが完了した後に、図９に示すように、拘束用プレート３３の上端部を拘束部材２３の固定板２６から外方に突出する支持板２７の先端部に接合するとともに、拘束用プレート３３の下端部をフィードノズル１２と一体化されているインジェクター治具２０のフランジ２０ａに接合することにより、フィードノズル１２の基端側を拘束部材２３に固定する。

これにより、各々のフィードノズル１２は、両端部が位置決め拘束治具２２によって位置決め・固定される。そこで、フィードノズル１２の外周を、反応器１０の本体１１外壁に溶接により固定する。そして、当該溶接か完了した後に、拘束用プレート３３、位置決め拘束治具２２およびインジェクター治具２０を解体あるいは取り外すことにより、反応器１０の本体１１へのフィードノズル１２の位置決め固定が完了する。

このように、上記反応器１０へのフィードノズル１２の位置決め固定方法によれば、フィードノズル１２内に仮装着されるとともに、先端部が反応器１０の中心軸線の近傍まで延出する長さ寸法のインジェクター治具２０を製作し、複数のフィードノズル１２におけるインジェクター治具２０の先端部を、別途製作した位置決め拘束治具２２の位置決め部材２５によって位置決めし、かつ反応器１０の外部に延出するインジェクター治具２０のフランジ２０ａを位置決め拘束治具２２の拘束部材２３に固定しているために、位置決めされたフィードノズル１２の両端部をしっかりと拘束した状態で、フィードノズル１２の外周を本体１１の外壁に接合することができる。この結果、反応器１０に、簡易かつ高い精度でフィードノズル１２を接合・固定することができる。

また、拘束部材２３の固定板２６を、本体１１の上部フランジ１１ａに互いのボルト挿入孔２６ａに挿通したボルト３１およびナット３２によって固定し、さらに拘束用プレート３３によってインジェクター治具２０のフランジ２０ａと支持部材２７とを接合することにより、フィールドノズル１２の基端部を拘束部材２３に固定しているために、位置決め拘束治具２２や拘束用プレート３３の設置および解体が容易である。この際に、特に支持部材２７を、板面２７ａを鉛直に沿わせて立設しているために、鉛直方向の曲げ応力が作用した際の歪みを低減化して、確実に精度の維持を図ることができる。

さらに、各々のインジェクター治具２０の先端に固定した丸鋼２０ｃを、水平位置決め部材２８と鉛直位置決め部材２９との交差角部に当接させることにより、インジェクター治具２０を介してフィードノズル１２は水平方向および鉛直方向の位置決めを同時に行うことができ、よって当該位置決め作業を極めて容易に行うこともできる。

高沸点の原料油に、ＦＣＣ触媒を接触させて分解することによりガソリンやLPG等の分解生成物を得る流動接触分解装置において、ダウンフロー反応器の製作時に、内部に原料油を供給するフィードノズルを位置決め固定するために利用可能である。

３、１０ 反応器
１１ 本体
１１ａ 上部フランジ
１２ フィードノズル
１３ フィードインジェクタ
２０ インジェクター治具
２２ 位置決め拘束治具
２３ 拘束部材
２４ 支持部材
２５ 位置決め部材
２６ 固定板
２６ａ ボルト挿入孔
２７ 支持板（支持部材）
２７ａ 板面
２８ 水平位置決め部材
２９ 鉛直位置決め部材
３３ 拘束用プレート

Claims (3)

1. 流動接触分解装置における円筒状の反応器の外壁に、内部に原料油のフィードインジェクタが挿入される複数本のフィードノズルを、上記外壁側から中心軸線に向けて漸次下方に傾斜するとともに互いの中心軸線の延長線が１点の公差範囲内において交差するように、円周方向に間隔をおいて穿設された孔部から挿入して接合固定するためのフィードノズルの位置決め固定方法であって、
   予め、上記フィードインジェクタに代えて上記フィードノズル内に仮装着されるとともに、先端部が上記反応器の上記中心軸線側に延出する長さ寸法のインジェクター治具、および上記反応器の上部開口の外周縁上に載置される拘束部材と、この拘束部材に垂設された支持部材と、この支持部材の下端部に設けられて各々の上記インジェクター治具の先端部を位置決めする位置決め部材を備えた位置決め拘束治具を製作し、
   上記位置決め拘束治具を、上記反応器の上記上部開口から上記支持部材および位置決め部材を挿入して上記拘束部材を上記上部開口の外周縁上に載置し、上記位置決め部材の中心を上記反応器の上記中心軸線と一致させた後に、上記拘束部材を上記反応器の外周縁部に固定し、次いで上記インジェクター治具を装着した複数本の上記フィードノズルを、各々予め上記反応器の外壁に穿設された孔部から内部に挿入してそのインジェクター治具の先端部を上記位置決め部材において位置決めし、次いで上記反応器の外部に延出する上記フィードノズルの基端部を上記拘束部材に固定して、上記フィードノズルの外周を上記反応器の外壁に接合することを特徴とする流動接触分解装置の反応器へのフィードノズルの位置決め固定方法。
2. 上記反応器は、上記上部開口にフランジ部を有するとともに、上記拘束部材は、上記フランジ部のボルト挿入孔と一致する位置にボルト挿入孔が穿設されて上記フランジ部上に載置される固定板と、この固定板上に板面を鉛直に沿わせて接合されるとともに、先端部が上記フィールドノズルの基端部上方に配置される支持部材とを備え、上記フィールドノズルの基端部に取り付けた拘束用プレートの上部を上記支持部材の先端部に接合することにより、上記フィールドノズルの基端部を上記拘束部材に固定することを特徴とする請求項１に記載の流動接触分解装置の反応器へのフィードノズルの位置決め固定方法。
3. 上記位置決め部材は、上記支持部材の下端部に水平に固定されて上記インジェクター治具の先端部における鉛直方向の位置決めをする水平位置決め部材と、この水平位置決め部材の上面に立設されて上記インジェクター治具の先端部における水平方向の位置決めをする鉛直位置決め部材とを備えてなることを特徴とする請求項１または２に記載の流動接触分解装置の反応器へのフィードノズルの位置決め固定方法。

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