JPH0313277B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、従来経済的に回収及び精製する魅力
がなかつた重質石油残留分から粒子状コークス素
材及び蒸留素材を製造する装置に関する。燃料製
品の価格増及び世界的燃料欠乏が、これらのもの
から燃料を製造することを肝要なこととしたので
ある。

重質石油残留分は、その残留分を本質的に反応
容器（reaction vessel）と燃焼容器（burner
vessel）とからなる流動コークス化装置に通すと
によつて精製する。この残留分は複数の位置から
反応容器の内側へ噴射する。反応容器の内側には
高い温度に保持した粒子状コークスの流動床を設
ける。残留分はこの熱いコークスと接触しそして
揮発性成分と不揮発性成分とに分ける。揮発性成
分はコークスの流動化床の表面へ上昇し、そして
反応容器の頂部にある分離及び分別装置を通過す
る。分離装置は揮発性成分をスクラビングして粒
子状物質を除去してから、揮発性成分を分別装置
へ送る。揮発物はこの分別装置部分において凝縮
し、そして反応容器から取り出して蒸留素材とす
る。この蒸留素材はいろいろな等級の自動車燃料
へ精製することが可能であるが、その精製処理の
面は本発明の一部をなすものではない。

接触させた残留分の不揮発性成分は反応容器内
流動床の熱い粒子状コークスに蓄積する。不揮発
物はコークス粒子を新しいコークス生成物が覆つ
て寸法が増大する。コークス粒子は、最初に反応
容器に導入されたときの当初の「種」粒子寸法か
ら、不揮発性残留分で被覆されたときの最大の流
動コークス寸法まで、その寸法が増大する。この
最大粒子寸法は変化させることが可能で、かつ反
応容器の排出系の目盛を調整して設定できる。こ
の場合、サイクロン分離器のような分離装置は
「成長」した即ち最大寸法に到達したコークス粒
子と、その寸法に到達していないコークス粒子と
を区別する。最大寸法より小さい粒子は反応容器
の流動床へ戻して更に処理する一方、所望の最大
寸法に達したコークス粒子は排出して流動コーク
ス化装置の燃焼容器へ送るか、又は直接に貯蔵す
る。

燃焼容器は粒子状コークスの第二の流動化床で
ある。この流動化床は反応容器の流動化床より数
百度高い温度に保持する。それは流動化床へ供給
する粒子状コークスの一部を燃焼させてそうした
高い温度（1000〓〜1500〓）に保持する。この燃
焼は流動コークス化装置の最初の立ち上がり時に
は補助バーナーで加熱ガスを供給して開始する
が、その後の燃焼容器の温度は燃焼容器内流動化
床の既に熱い粒子状コークスに空気のような燃焼
をサポートするガスを単に供給するだけで維持す
る。

熱い燃焼せるコークス粒子の一部を計量して反
応容器へ戻し、反応容器及び燃焼容器を往復する
コークスの循環流をつくり出し、反応容器におけ
る石油残留分をコークス化する温度を保持する。
余分に残つている粒子状コークスを燃焼容器の流
動化床の頂部から排出し、冷却剤（例えば水）で
冷却し、それから保存設備に移す。

燃焼容器の構造及び各部の配置は、燃焼容器で
維持する極めて高い温度、こうした燃焼容器に固
有な侵蝕的酸化条件、及び燃焼容器を通す粒子状
コークスの検量された流量の保持の必要という観
点から、流動コークス化装置の操作において臨界
的に重要なものである。加えて、装置の操作効率
は残留原料素材の好ましい回収率を保持するため
にその経済的な操作効率を最大にするものでなけ
ればならない。

この装置は流動化床における触媒粒子を覆つた
コークスを燃焼させる触媒クラツキング装置用の
再生装置としても応用できる。

先行技術では反応容器と燃焼容器との間でのコ
ークスの循環する流れを保つ実用可能な性能をも
つ作業用流動コークス化装置が提供されている。
しかしながら、先行技術の燃焼容器は燃焼容器に
使用する材料や容積の効率を最大にしていない。

Pfeiffer他への米国特許第2881130号に流動コ
ークス化装置が示されており、これは一般的に円
筒形状の燃焼容器を有している。燃焼容器の完全
に下方部分に流動化床が含められており、これは
種々の立て管を流動化床の凝集性の環境に暴露す
る。燃焼容器は一般的に円錐状の底部又は床を有
している。また、流動化用の燃料−空気の配送管
は排出口を中央だけに有している。

Whiteley他への米国特許第2881133号に類似の
流動コークス化装置が記載されている。再び、燃
焼容器は深い円錐状の底部又は床を有し、かつ立
て管は直接に流動化床と接触し、追加の支持体に
よつて支持されていない。空気排出流動化用導入
口は覆いのある排出口を中央だけを有している。

このような先行技術における構成は、流動コー
クス化装置における燃焼容器の効率的、経済的な
操作を制約し、そこでは各目的に回収可能な残留
分だけが処理されるにすぎない。そこで、本発明
は、従来技術の流動コークス化装置の燃焼容器の
効率及び経済性の改良と収益性のある残油生成物
の製造を目的として、効率的、経済的な操作が可
能な燃焼容器を提供するものである。

本発明は、流動コークス化装置の燃焼容器又は
流動触媒クラツキング装置における再生装置の空
気配送手段（デイストリビユータ）の改良された
設計に向けられている。この燃焼容器は楕円体形
の底部を有し、これが燃焼容器の底の立て管及び
その支持体の必要な長さを最小にしながら、燃焼
容器の内部容積を最大にし、燃焼容器の全体の高
さを減少させる。また、本燃焼容器は、容器底部
を貫通して鉛直に突出する中央空気ヘツダーと、
ヘツダーの頂部から水平で半径方向に延びる複数
の配送管とからなる空気配送導入口を有する。こ
れらの配送管は燃料容器に流動化ガスを排出する
一連の同心環状配送管で相互に接続されている。
空気配送導入口は管の熱的膨張及び収縮を許容す
るためにその半径方向の配送管だけを支持する。
中央の空気ヘツダーは燃焼容器外殻にベロー装置
で接続して、入口ヘツダーと燃焼容器外部シエル
との異なる熱的運動を可能ならしめる。

本燃焼容器はその最下方部分に粗骨材性耐火充
填材を有する。これが容器底部を絶縁し、空気分
配器を中央に保持し、底部に立て管を固定し、か
つ流動化床を支持する。燃焼容器の構造は以下に
述べる目的を明らかにしている。

本発明の一つの目的は、減少した外側寸法であ
るが最大の内側容積を有する燃焼容器を提供する
ことである。

本発明の一つの目的は、空気配送手段の半径方
向及び同心状の配送管と入口ヘツダーを取付ける
に当つて半径方向の熱膨張収縮を許容し、また容
器底部の導入口と異なる鉛直方向の動き（即ち浮
上）を可能にする取り付けを提供することであ
る。

本発明の一つの目的は、匹敵する砂による充填
材よりも全体の重量が少ない耐火充填材を使用し
て、燃焼容器の容器底部を絶縁し、種々の立て管
及び構造部材を安定化し、かつ流動化床用の平坦
は内側床面を提供することである。

これら及びその他の目的は以下の説明及び添付
図面に示した本発明において達成される。

第１図を参照すると、本発明の燃焼容器を使用
する一般的な流動コークス化装置が示されてい
る。この装置は反応容器Ａ、それと適当な循環用
導管Ｂで接続した燃焼容器Ｃを含んでいる。第１
図の燃焼容器を第２図に詳細に示すが、この燃焼
容器は金属製シエル１０を有する。このシエル１
０は燃焼容器の覆いをなす半球状頂部１１、及び
燃焼容器の床をなす楯円体状底部１２を有する。

燃焼容器には適当な導入口及び排出口が設置さ
れており、空気分配導入口１４、水簸剤供給立て
管２２、冷コークス上昇部２３、コークス抜取り
ノズル２４、熱コークス立て管２６、浄化コーク
ス立て管２７、及び排気ガス排出口３０が含まれ
ている。浄化コークスは反応器のサイクロン分離
器２９への入口を浄化するのに用いる。その目的
はサイクロン入口におけるイオンの作用及び（又
は）付加熱によつて入口にコークスが沈着しない
ように保つことである。空気分配導入口１４は、
容器底部１２の中央の軸部分を通過する鉛直な空
気ヘツダー管１３を含む。複数の半径方向配送管
１５は燃焼容器の流動化床の低い位置の地点でコ
ークス１３と接続している。半径方向配送管１５
は水平面内にある。複数の同心環状配送管１６が
後に詳細に述べるように各々の半径方向配送管１
５と交差している。

排気ガス排出口３０の直ぐ下で燃焼容器の頂部
に密閉充気室４２を配置する。この充気室は、１
個又はそれ以上の遠心サイクロン分離器２９を含
むことができる分離装置２８を通して、流動化床
の上方の乾舷部４１と連通している。二段式の第
一、第二サイクロン装置を用いるのが好ましい。
このような装置は、燃焼容器から発するガスの
（反応器で生成する）コークス含有量が粒子状の
汚染物質としてまた燃焼容器で燃焼される流動コ
ークス製品の損失として減少することを確実にす
る。

燃焼容器の楕円形底部１２には粗骨材性の粉砕
せる耐火充填材の層１９又は代りに軽量耐化鋳造
物を提供する。粗骨材性の用語は、砂充填材又は
微粉砕耐火物よりかなり大きい粉砕耐火物の相対
的な寸法を指称するものである。砂や微粉砕耐火
物による充填材は密に充填され、必要な充填材の
量が多くなる。粉砕耐火充填材１９は空気分配導
入口１４の配送管１５，１６の直づ下の深さ（高
さ）まで供給する。この耐火充填材１９は、容器
底部を貫通する諸々の立て管及び導管に安定性を
付与するとともに、容器底部１２に取り付けた構
造部材１７へ安定性を付与する。この耐火物は、
同様に、コークス燃焼工程で生成する乱流を含む
容器の流動化床の侵蝕性雰囲気、高温、及び侵蝕
性副生成物から、前記の立て管、導管及び構造部
材の主要部分を分離する。容器底部１２の傾斜し
ている内面と粗骨材性耐火材料の粗な充填との組
み合わせによつて、耐火充填材は、中央空気ヘツ
ダー１３を燃焼容器の軸線領域に位置付ける。こ
の耐火充填材の粗なる充填は、砂その他の微細材
料のようなその他の充填材と較べて、容器底部が
充填材によつて被る重量を減少させる。耐火物は
粒子状コークスの流動化床のベースの働きをする
とともに、操業を停止して人が容器を操業整備す
る際の平坦な内部表面を提供する。

第３図に示されているように、耐火充填材は充
填材の上側表面に鋳造耐火シール層３１で覆つ
て、コークス粒子の前記充填材への混入を防止す
る。そしてこの鋳造耐火物は鋳造層３２の頂部表
面に埋めた金属製メツシユ３２で補強する。

同様に第３図に、空気配送導入口１４を支持す
る支持部材１７を示す。半径方向配送管１５の
各々にこのような支持部材２個を使用する。これ
らの支持部材は導入口１４全体のための支持の唯
一の手段をなす。この支持体の設計は、導入口１
４及び半径方向配送管１４及び同心環状配送管１
６が、流動化コークス粒子床２０内で構造的支持
体１７とスライド可能に接触していることによ
り、燃焼容器内を移動しまた熱の作用で自由に半
径方向に膨張又は収縮することを許容するもので
ある。後でより詳細に述べる伸縮可能な接合１８
の配置は、鉛直方向における１４の動きを吸収す
るのを助ける。

空気分配導入口を第４図に示したが、各８本の
半径方向配送管１５が車輪のスポークのように中
央の空気ヘツダー１３の周りに配置されている。
これらの管１５は中央の空気ヘツダー１３から６
本の同心環状配送管１６へ加圧した空気又は空
気／水蒸気混合物を供給する。同様に、反応器と
燃焼器の間のコークスの循環が操業停止している
期間中にコークス粒子状の流動化を維持する目的
で、水蒸気を空気ヘツダー１３を通して供給する
ことが可能である。燃焼器と反応器との間でのコ
ークス循環が停止している期間中に、水蒸気又は
水蒸気／空気混合物を分配器に射出して、流動化
を維持しそして分配器へのコークスの逆流を防止
する。水蒸気を燃焼容器の外側の空気管に注入す
る。これは空気管で水蒸気の凝縮を引き起こすこ
とが可能である。完全な空気流が再び作り出され
た場合に分配器１１の熱衝撃を防止するために、
水蒸気を注入する期間中に空気管から全ての凝縮
液を排出する工程を加えなければならない。適当
に排出しない場合には、液状凝縮物が空気の流れ
とともに分配器中に注入され、そして厳しい熱衝
撃を引き起こし、分配器の破損のおそれがある。
同心環状配送管１６は、導入口の中心から半径方
向外側へ向かつて、パイプ毎に弧の長さ及び断面
直径の両方の寸法が増大している。この寸法変化
は、等しい量の流動化及び燃焼用空気を流動床２
０のての部分に供給するために必要である。外側
の環状配送管１６は内側の環状配送管１６よりも
大きい総面積をカバーしている。好ましい構造的
配置において、環状配送管の寸法の組合せは、最
も内側の管１６ａ，１６ｂ、及び１６ｃが等しい
寸法（６インチ）であり、中間の管１６ｄ及び１
６ｅがそろつた寸法（８インチ）であり、そして
最も外側の管１６ｆ及び１６ｇも同様にそろつた
寸法（10インチ）である。

各環状配送管は、流動化床２０のベースに下向
きの角度で空気又は水蒸気／空気混合物を向かわ
せる複数の下向きに分岐させた空気ノズル４０を
有している。この流動化空気の下向きの配送は低
圧時に空気分配導入口１４へ粒子状コークスが逆
流するのを防止し、また同様に前記ノズル４０の
排出点における流動化床２０の減少を防止する。
このノズルは第８図により詳細に示すが、その構
成は隔置して環状配送管に溶接した対の短管から
なる。ノズル４０は水平方向から30゜下側へ向い
ている。

燃焼容器の始動及び操作の際に、温度の変動が
容器の構成部分の異なる膨張又は収縮のために構
成部分に応力を発生させる。こうした応力は強固
に固定した管の複雑な配列からなる空気分配導入
口１４の場合、特に臨界的である。これらの管
は、バランスのとれた流動化床を提供しかつ流動
床の局所陥没を防止するために、流動化床に注意
深く配置する。バラツキを最少限にするように分
配器を操作して管の一体性とその調和した配置を
保つことが重要である。空気分配器は、コークス
粒子床の適当な流動化の実現を確実化する計画的
空気流速で操作しなければならない。これは、不
適当な流動化は空気分配器に不均一な温度分布を
生ぜしめ、それが比較的剛性を持つ分配器の構造
に大きな力を加えるので、重要である。

容器底部１２において容器のシエル１０間にい
くらかの動きの自由を付加するために、導入口系
の中央空気ヘツダー１３は伸縮可能な接合（例え
ば第５図に示される如きベロー１８及び内側スラ
イドスリーブ３３集合体）で底部１２にスライド
可能に固定する。中央空気ヘツダー１３は、回旋
シートベロー１８の上端に固定された上方空気ヘ
ツダー管３４、摩擦を持つて係合せる内側スライ
ドスリーブ３３、及び下方空気ヘツダー管３５
（これは底部１２に強固に固定する）からなる。
下方空気ヘツダー管３５はベロー１８の下端に固
定し、内側スライドスリーブ３３とスライド可能
に係合される。スライドスリーブは上方空気ヘツ
ダー管３４の内側に溶接されているので、スライ
ド可能係合はスリーブ３３の最下端の係合部分だ
けで起きる。溶接せるベロー１８は中央空気ヘツ
ダー１３に気密な係合を保証する。この構成部分
に配置によつて空気分配導入口装置１４はその半
径方向配送管１４及びその支持体１７によつて
「浮遊する」。実際、これらの支持体は底部１２に
固定されているが、各支持体部材１７の寸法が小
さいことと半径方向配送管１５の長さに沿うその
配置は、中央ヘツダーがその大きな質量と剛性を
持つて容器底部に溶接又は強固に固定される場合
よりも、鉛直方向により大きな動きの自由度を与
える。

空気分配導入口１４の半径方向配送管１５に沿
う半径外側方向への水平方向の動きの自由は、配
送管１５に支持部材１７をスライド可能に係合す
ることによつて提供される。第６及び７図に示さ
れるように、支持体部材１７は縦の支柱３６及び
角度のある交差部材３７を有する橋脚構造物から
なる。各橋脚の４本の支柱は集束し、支持板３８
に固定してある。支持板３８は、次に、半径方向
配送管１５の１つを包囲している案内箱３９を支
持している。第７図に示されるように、案内箱３
９は管１５に対して鉛直又は横方向の動きを少し
も許さないが、案内箱と管との間に十分なクリア
ランスがあるのでその軸方向の管の移動は比較的
自由である。半径方向配送管１５の各々について
第４図の如くこのような支持部材を２つ配置す
る。

容器底部１２を貫通する残りの導入口及び排出
口は容器底部に剛体的に固定されているが、これ
らの装置の単純な構造のために、また流動化床に
おけるその配置の臨界的性質が小さいために、そ
の剛性は臨界的ではない。

本発明の燃焼容器を単純な形で記述し、説明し
てきたけれども、こうした燃焼容器の操作のため
には多くの支持装置が必要であることが理解され
る。当業者には記述された態様からある種の明白
な変形をなすことが可能であることも理解される
であろう。そしてそれらの変形は特許請求の範囲
に記載した本発明の範囲内にあるとみなされるべ
きである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、流動コークス化装置及び本発明の燃
焼の概略図である。第２図は、第１図に示した燃
焼容器の鉛直軸に沿つて見た直角断面図である。
第３図は、空気入口ヘツダー及び空気分配器支持
構造の更に詳細を示している第２図の部分直交断
面図である。第４図は、線４−４に沿つた見た第
２図のバーナーの水平断面図である。第５図は、
第３図に示したものを拡大した、燃焼容器内の中
央空気入口ヘツダー及びベローの詳細な部分直交
断面図である。第６図は、第３図に示した空気分
配器半径方向支持部材のうち１個の部分詳細図で
ある。第７図は、線７−７に沿つて見た第６図の
前記支持部材の部分詳細直交断面図である。第８
図は、第４図に示した空気分配管付部分の空気ノ
ズルの直角断面図である。 Ａ……反応容易、Ｃ……燃焼容器、１０……
殻、１１……頂部頭、１２……底部頭、１３……
空気ヘツダー管、１４……空気分配導入口、１５
……半径方向配送管、１６……同心環状配送管、
１７……支持体、１８……ベロー、１９……耐火
充填材、２０……流動化コークス粒子床、２２…
…水簸剤供給立て管、２３……冷コークス上昇
部、２４……コークス抜取りノズル、２６……熱
コークス立て管、２７……浄化コークス立て管、
２９……サイクロン分離器、３０……排気ガス出
口、３３……滑動スリーブ、３４……上方空気ヘ
ツダー管、３５……下方空気ヘツダー管、３６…
…支柱、３７……補強部材、３８……支持板、３
９……案内箱、４０……空気ノズル、４１……乾
舷部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 外部シエルと、燃焼容器から少なくとも排気
   ガスを除去する複数の排出口と、燃焼容器の内部
   に空気及び水蒸気を供給する複数の導入口と、燃
   焼容器内にある排気ガスから粒子を分離する手段
   と、高温で粒子を燃焼するための流動化コークス
   床とを含んでなる、加熱粒子を反応容器へ供給す
   る燃焼容器において、 ａ 中央鉛直ヘツダーと、前記ヘツダーに接続し
   た複数の半径方向配送管と、前記半径方向配送
   管に接続した複数の同心環状配送管と、前記ヘ
   ツダーから燃焼容器の前記流動化床へ空気又は
   空気／水蒸気混合物を配送して前記流動化床で
   起きる燃焼を持続させるための前記同心環状配
   送管にある複数のノズルとを含んでいる空気配
   送導入口、 ｂ 前記燃焼容器での燃焼によつて起きる熱的な
   膨張及び収縮の際に前記半径方向配送管及び従
   つて前記空気配送導入口が自由に動けるように
   前記半径方向配送管とスライド可能に接触し、
   かつ容器底部に充填した耐火充填材で包囲され
   た、前記空気配送導入口を支持する支持手段、
   及び ｃ 前記中央鉛直ヘツダーが軸方向に自由に膨張
   又は収縮できるように該中央鉛直ヘツダーと容
   器底部の間の伸縮可能な接続、 を有することを特徴とする燃焼容器。 ２ 前記燃焼容器の底部が楕円形であり、該容器
   底部にそこを通して空気又は空気／水蒸気混合物
   を輸送する複数の導入口及び排出口を設けた特許
   請求の範囲第１項記載の燃焼容器。 ３ 前記空気配送導入口支持手段が、前記空気配
   送導入口全体の無制限な半径方向の熱的膨張及び
   収縮を許容するように、前記半径方向配送管にス
   ライド可能に接触している特許請求の範囲第１項
   記載の燃焼容器。 ４ 前記空気配送導入口支持手段を前記容器底部
   の内側表面に固定しかつ耐火充填材で安定化した
   特許請求の範囲第１項記載の燃焼容器。 ５ 前記同心環状配送管が、前記中央鉛直ヘツダ
   ーから外側へ向かう距離に比例して増大した断面
   寸法を有する特許請求の範囲第１項記載の燃焼容
   器。 ６ 前記同心環状配送管に前記流動化床に向つて
   下向きの複数の空気ノズルを設けた特許請求の範
   囲第１項記載の燃焼容器。 ７ 前記排気ガス用排出口がその中に前記排気ガ
   スから粒子を除去する分離装置を含んでいる特許
   請求の範囲第１項記載の燃焼容器。 ８ 前記燃焼容器の前記外部シエルが楕円体形の
   底部を有する特許請求の範囲第１項記載の燃焼容
   器。 ９ 前記容器底部の前記耐火充填材を鋳造耐火物
   層で覆い、かつ金属製網で補強して、前記耐火物
   層の表面を安定化せしめ、かつ前記鋳造耐火物層
   の下の前記耐火充填材にコークス粒子が入るのを
   防止する特許請求の範囲第４項記載の燃焼容器。 １０ 前記分離装置が少なくとも一個の遠心式サ
   イクロン分離器を含んでいる特許請求の範囲第７
   項記載の燃焼容器。