JPH03223392A - 上昇流動床式管状反応器の中において炭化水素装入物を熱い固体粒子と接触させる方法および装置 - Google Patents
上昇流動床式管状反応器の中において炭化水素装入物を熱い固体粒子と接触させる方法および装置Info
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- JPH03223392A JPH03223392A JP2305928A JP30592890A JPH03223392A JP H03223392 A JPH03223392 A JP H03223392A JP 2305928 A JP2305928 A JP 2305928A JP 30592890 A JP30592890 A JP 30592890A JP H03223392 A JPH03223392 A JP H03223392A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G11/00—Catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
- C10G11/14—Catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils with preheated moving solid catalysts
- C10G11/18—Catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils with preheated moving solid catalysts according to the "fluidised-bed" technique
-
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- C10G9/00—Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
- B01J8/1818—Feeding of the fluidising gas
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B01J8/1845—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles with particles moving upwards while fluidised
- B01J8/1863—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles with particles moving upwards while fluidised followed by a downward movement outside the reactor and subsequently re-entering it
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は炭化水素装入物の流体状態でのクラッキングに
関するものである。また本発明は特に、上昇流動床とし
て作用する管状反応器の中において、炭化水素装入物を
熱い固体粒子と接触させる新規な方法および新規な装置
に関するものである。
関するものである。また本発明は特に、上昇流動床とし
て作用する管状反応器の中において、炭化水素装入物を
熱い固体粒子と接触させる新規な方法および新規な装置
に関するものである。
周知のように、石油工業界は種々の転化方法、特にクラ
ッキングを一般に使用しており、これらの方法において
高分子量の高沸点の炭化水素分子が所要の用途に対応す
る低分子量の低沸点分子に分割される。
ッキングを一般に使用しており、これらの方法において
高分子量の高沸点の炭化水素分子が所要の用途に対応す
る低分子量の低沸点分子に分割される。
これらの方法の多くは流動床転化技術を使用し、転化反
応に必要な熱を加えるための固体粒子(触媒性または非
触媒性)が非常に短い時間、炭化水素と接触させられる
。
応に必要な熱を加えるための固体粒子(触媒性または非
触媒性)が非常に短い時間、炭化水素と接触させられる
。
現在最も一般に使用される方法はいわゆる流体状態での
触媒クラッキング法である(英語でFluid Cat
alytic Cracking、またはFCC法)。
触媒クラッキング法である(英語でFluid Cat
alytic Cracking、またはFCC法)。
しかしこれ以外の流動床転化法、特に熱クラッキング法
またはビスコ・リダクション法が開発されている。
またはビスコ・リダクション法が開発されている。
説明の便宜上、下記において本発明の方法を触媒クラッ
キング法に関して説明するが、もちろん本発明は、クラ
ッキングされる装入物が蒸気状態で触媒性または非触媒
性の固体粒子と接触させられる多くの流動床炭化水素転
化法の大部分にも適用される。
キング法に関して説明するが、もちろん本発明は、クラ
ッキングされる装入物が蒸気状態で触媒性または非触媒
性の固体粒子と接触させられる多くの流動床炭化水素転
化法の大部分にも適用される。
最近の研究によれば、クラッキング反応の最も重要なパ
ラメータは、装入物をしばしば粒子と接触させる速度お
よび均一性、並びに管状反応器の反応区域中での装入物
の霧化と蒸発の品質である。
ラメータは、装入物をしばしば粒子と接触させる速度お
よび均一性、並びに管状反応器の反応区域中での装入物
の霧化と蒸発の品質である。
流動床の固体粒子と処理される装入物との伝熱性を改良
するための出願人の多くの研究によれば、現在まで使用
されている最も高性能のクラブキング装置の中において
得られる有効収率が理論値以下であり、このような差異
は特に噴射区域の中の触媒粒子の分布状態不良によるも
のである。
するための出願人の多くの研究によれば、現在まで使用
されている最も高性能のクラブキング装置の中において
得られる有効収率が理論値以下であり、このような差異
は特に噴射区域の中の触媒粒子の分布状態不良によるも
のである。
この問題を解決するための第1アプローチが既に出願人
によって提案され(欧州特願第191゜695号参照)
、このアプローチは主として再生区域からきた熱い触媒
流の軸方向不規則性を補正する事を目的としている。し
かし模型について実施された測定によれば、粒子の進行
方向に対して亜直な面における触媒粒子の分布(言い換
えれば放射方向分布)が均一でないのみならず、これら
の粒子の濃度が管状反応器の外周部において中心部より
はるかに高く、しかも反応器の壁体の内側面のレベルで
、固体粒子の下降逆流が見られた。
によって提案され(欧州特願第191゜695号参照)
、このアプローチは主として再生区域からきた熱い触媒
流の軸方向不規則性を補正する事を目的としている。し
かし模型について実施された測定によれば、粒子の進行
方向に対して亜直な面における触媒粒子の分布(言い換
えれば放射方向分布)が均一でないのみならず、これら
の粒子の濃度が管状反応器の外周部において中心部より
はるかに高く、しかも反応器の壁体の内側面のレベルで
、固体粒子の下降逆流が見られた。
その結果、触媒粒子の大部分が反応器の外周部分に分散
されているので、噴射された装入物(反応器の軸線の方
向に噴射された装入物)と触媒粒子とが遭遇する確率と
品質が低下する。
されているので、噴射された装入物(反応器の軸線の方
向に噴射された装入物)と触媒粒子とが遭遇する確率と
品質が低下する。
従って本発明は、流動床として作用する管状反応器の中
の炭化水素装入物と固体粒子を接触させる方法および装
置において装入物噴射区域の上流における固体粒子の流
動化を改良して熱い固体粒子と噴射された装入物細滴と
の分布均一性を改良し、その結果伝熱性を改良し、逆流
を制限し、触媒活性を改良し、従ってクラッキングされ
る装入物の転化率を向上させる方法および装置を提案す
るものである。
の炭化水素装入物と固体粒子を接触させる方法および装
置において装入物噴射区域の上流における固体粒子の流
動化を改良して熱い固体粒子と噴射された装入物細滴と
の分布均一性を改良し、その結果伝熱性を改良し、逆流
を制限し、触媒活性を改良し、従ってクラッキングされ
る装入物の転化率を向上させる方法および装置を提案す
るものである。
説明の便宜上、従来の流動床クラッキング装置を第1図
について説明する。
について説明する。
各付図において、類似の部材は同一数字によって示され
る。
る。
第1図に図示のような上昇流式管状反応器(しばしば「
ライザ」と呼ばれる)を有する従来の触媒噴射式装置に
おいて、再生される触媒がライン2によって反応器底部
に導入され、この流量は弁3の開閉によって制御される
。そこで触媒粒子はライザの底部にライン5からガス状
流体を噴射する事によってライザ上部に向かって推進さ
れる。
ライザ」と呼ばれる)を有する従来の触媒噴射式装置に
おいて、再生される触媒がライン2によって反応器底部
に導入され、この流量は弁3の開閉によって制御される
。そこで触媒粒子はライザの底部にライン5からガス状
流体を噴射する事によってライザ上部に向かって推進さ
れる。
この噴射は流体分布器または「デイフユーザ」4によっ
て実施される。クラッキングされる装入物が上方レベル
において、ライン7と適当な蒸発装置6とを通して、触
媒粒子流の中に導入される。
て実施される。クラッキングされる装入物が上方レベル
において、ライン7と適当な蒸発装置6とを通して、触
媒粒子流の中に導入される。
反応器1はその頂点においてケーシング8の中に開き、
このケーシング8は反応器1に対して同心であり、また
ケーシングの中において、弾道セパレータ9によってガ
ス流出物と触媒粒子との分離が実施され、また不活化さ
れた触媒粒子のストリッピングが実施される。反応生成
物がケーシング8の上部に配置されたサイクロンシステ
ム10の中で触媒から分離され、またケーシング8の頂
点には反応生成物を排出する排出管11か配備されてい
る。不活化された触媒粒子はケーシング8の底部に落下
し、ここにデイフユーザ13がライン12によってスト
リッピングガス流動床(一般に水蒸気)を供給する。こ
のようにストリッピングされた不活化触媒が導管15を
通して再生器14に向かって排出され、この導管15上
には調整弁16が配置されている。
このケーシング8は反応器1に対して同心であり、また
ケーシングの中において、弾道セパレータ9によってガ
ス流出物と触媒粒子との分離が実施され、また不活化さ
れた触媒粒子のストリッピングが実施される。反応生成
物がケーシング8の上部に配置されたサイクロンシステ
ム10の中で触媒から分離され、またケーシング8の頂
点には反応生成物を排出する排出管11か配備されてい
る。不活化された触媒粒子はケーシング8の底部に落下
し、ここにデイフユーザ13がライン12によってスト
リッピングガス流動床(一般に水蒸気)を供給する。こ
のようにストリッピングされた不活化触媒が導管15を
通して再生器14に向かって排出され、この導管15上
には調整弁16が配置されている。
この場合、再生器14は単一の再生チャンバを含み、こ
のチャンバ内部において不活化触媒粒子は流動床17の
上部に導入され、これに対して燃焼ガスはサイクロン1
9を通過した後にライン18によって排出される。
のチャンバ内部において不活化触媒粒子は流動床17の
上部に導入され、これに対して燃焼ガスはサイクロン1
9を通過した後にライン18によって排出される。
触媒粒子はこの流動床において、ライン21からデイフ
ユーザ20によって噴射される空気または酸素によって
その表面上になお存在するコークスまたは炭化水素を燃
焼する事により再生される。
ユーザ20によって噴射される空気または酸素によって
その表面上になお存在するコークスまたは炭化水素を燃
焼する事により再生される。
このように燃焼によって高温に成された触媒粒子がライ
ン2によってライザ1の底部に戻される。
ン2によってライザ1の底部に戻される。
噴射条件に関する出願人の研究によれば、理論的収率と
実際の収率との大きな開きは反応器中の粒子の分布状態
の不良によるものであり、理論的研究によれば、この分
布状態不良そのものは反応区域中での速度差による。実
際上、反応器の軸線に沿った流体は高速を保持するが、
反応器中の外側に存在する流体は壁体によって減速され
る。この現象は逆混合(英語で「パックミクシング」)
として業界公知であって、その結果として反応器外周部
分において触媒粒子が流動化されずまたはほとんど流動
化しない。触媒粒子は実際上、粒子流体混合物の密度が
流体速度に逆比例するように分布される。その結果、粒
子は優先的に反応器の外周部分に配置され、そこに停滞
し、さらに壁体に沿って落下する。従って、噴射された
装入物が反応器の外周部分に存在する過度に密な触媒流
と接触する時、触媒に対して過度の伝熱が生じ、触媒の
過クラッキングとガス発生とを生じる。逆に、噴射され
た炭化水素装入物がライザ中心部分の不十分な密度の粒
子流と接触した場合、伝熱が行われず、所望の反応が生
ぜず、触媒の過度のコークス化が生し、触媒は不活化さ
れる。
実際の収率との大きな開きは反応器中の粒子の分布状態
の不良によるものであり、理論的研究によれば、この分
布状態不良そのものは反応区域中での速度差による。実
際上、反応器の軸線に沿った流体は高速を保持するが、
反応器中の外側に存在する流体は壁体によって減速され
る。この現象は逆混合(英語で「パックミクシング」)
として業界公知であって、その結果として反応器外周部
分において触媒粒子が流動化されずまたはほとんど流動
化しない。触媒粒子は実際上、粒子流体混合物の密度が
流体速度に逆比例するように分布される。その結果、粒
子は優先的に反応器の外周部分に配置され、そこに停滞
し、さらに壁体に沿って落下する。従って、噴射された
装入物が反応器の外周部分に存在する過度に密な触媒流
と接触する時、触媒に対して過度の伝熱が生じ、触媒の
過クラッキングとガス発生とを生じる。逆に、噴射され
た炭化水素装入物がライザ中心部分の不十分な密度の粒
子流と接触した場合、伝熱が行われず、所望の反応が生
ぜず、触媒の過度のコークス化が生し、触媒は不活化さ
れる。
本発明は、クラッキングされる炭化水素装入物の噴射点
の上流の区域において、流体速度を均一化し、パックミ
クシングを防止する事によって前記のような欠点を解決
しようとするものである。
の上流の区域において、流体速度を均一化し、パックミ
クシングを防止する事によって前記のような欠点を解決
しようとするものである。
従って本発明の目的は、垂直に配置された管状反応器中
で炭化水素装入物と固体触媒粒子とを上昇希釈流動床と
して接触させる方法において、装入物の導入レベルの反
応器軸線に対する垂直面において反応器外周の流動床の
回転速度が反応器軸線に沿った流体の循環速度の0.
5〜1.5倍、好ましくは0.7〜1.3倍の範囲内と
なるように、炭化水素装入物を反応器中に噴射する区域
の下方の反応部分の中で流動床に対して反応器軸線回り
の回転運動を与える方法にある。
で炭化水素装入物と固体触媒粒子とを上昇希釈流動床と
して接触させる方法において、装入物の導入レベルの反
応器軸線に対する垂直面において反応器外周の流動床の
回転速度が反応器軸線に沿った流体の循環速度の0.
5〜1.5倍、好ましくは0.7〜1.3倍の範囲内と
なるように、炭化水素装入物を反応器中に噴射する区域
の下方の反応部分の中で流動床に対して反応器軸線回り
の回転運動を与える方法にある。
このような反応器軸線回りの流動床の回転の結果、装入
物の噴射点の直下の反応区域部分における流体速度モジ
ュールの均一化が生じ、この速度は軸方向には反応器の
中心に向けられ、横方向には反応器の外周に向けられる
。このようにして流体速度モジュールが均一化され、そ
の結果、粒子分布が均一化され、この回転作用に続く区
域、特に装入物の噴射区域の壁体近傍の粒子の逆流がな
くなる。
物の噴射点の直下の反応区域部分における流体速度モジ
ュールの均一化が生じ、この速度は軸方向には反応器の
中心に向けられ、横方向には反応器の外周に向けられる
。このようにして流体速度モジュールが均一化され、そ
の結果、粒子分布が均一化され、この回転作用に続く区
域、特に装入物の噴射区域の壁体近傍の粒子の逆流がな
くなる。
この場合、装入物はライン7から導入され、公知の型の
噴射器6(欧州特許節157,691号および第312
,428号参照)によって均一に蒸発され、200ミク
ロン以下、好ましくは100 ミクロン以下の細滴状に
噴霧される。これらの細滴が均一の分布された触媒粒子
の流動床の中に均一に分散されるので、均一な伝熱が生
じ、また反応区域全体において、適当な比率C10、す
なわち触媒ff1(C)と処理される装入物量(0)と
の比率か保持される。
噴射器6(欧州特許節157,691号および第312
,428号参照)によって均一に蒸発され、200ミク
ロン以下、好ましくは100 ミクロン以下の細滴状に
噴霧される。これらの細滴が均一の分布された触媒粒子
の流動床の中に均一に分散されるので、均一な伝熱が生
じ、また反応区域全体において、適当な比率C10、す
なわち触媒ff1(C)と処理される装入物量(0)と
の比率か保持される。
本発明は特に、クラブキングされる装入物が希釈流動床
(”fast、or dNute fluidized
bed” )の中に噴射され、すべての粒子と流体が
全体として上昇運動を成す場合に利用する事かできる。
(”fast、or dNute fluidized
bed” )の中に噴射され、すべての粒子と流体が
全体として上昇運動を成す場合に利用する事かできる。
そのため、装入物が噴射される場所において流動床中の
粒子の平均上昇速度は一般に1. 0m/s以上とし、
好ましくは2乃至Low/sとなる。従って装入物の噴
射レベルにおい、流動床の回転速度は反応器の外周にお
いてIs/s乃至15g/sの範囲内となる。
粒子の平均上昇速度は一般に1. 0m/s以上とし、
好ましくは2乃至Low/sとなる。従って装入物の噴
射レベルにおい、流動床の回転速度は反応器の外周にお
いてIs/s乃至15g/sの範囲内となる。
さらに現在まで使用されている型の触媒クラッキング用
触媒の場合、装入物を噴射される流動床の密度は好まし
くは一般に500kg/m以下となる。
触媒の場合、装入物を噴射される流動床の密度は好まし
くは一般に500kg/m以下となる。
装入物を噴射される触媒の流動床を得るために使用され
るガスは望ましくは公知のように、水蒸気、水素、6以
下の炭素原子を有する蒸発した炭化水素またはその混合
物とし、あるいはその他任意の蒸発して粒子の流動化条
件を満たす事のできるガスとする。
るガスは望ましくは公知のように、水蒸気、水素、6以
下の炭素原子を有する蒸発した炭化水素またはその混合
物とし、あるいはその他任意の蒸発して粒子の流動化条
件を満たす事のできるガスとする。
本発明の主たる利点は、炭化水素噴射区域における粒子
分布の均一性によるものであって、その結果、伝熱の改
良により装入物細滴と触媒粒子との衝突の危険性が低下
する。従ってこれら粒子の表面に堆積するコークス量が
減少し、その結果、その後の反応における触媒粒子の活
性を保持する。
分布の均一性によるものであって、その結果、伝熱の改
良により装入物細滴と触媒粒子との衝突の危険性が低下
する。従ってこれら粒子の表面に堆積するコークス量が
減少し、その結果、その後の反応における触媒粒子の活
性を保持する。
従って、プラントの転化率と選択性が改良され、また望
ましくない軽質ガスの生成が著しく減少する。
ましくない軽質ガスの生成が著しく減少する。
本発明の第2の利点は、触媒粒子と微細な装入物細滴と
の均一な流れを生じ、その結果として均一な殆ど瞬間的
な蒸発と伝熱作用を生じ、従ってクラブキング反応は所
要の温度に達すると同時に開始される。従って装入物の
分子全部が同一程度反応を受ける。またこの場合均一な
温度で操作する・ドができるので、より高い温度で操作
しても問題がなく、このプラント中において、より重質
の(特に多量のアスファルテンを含有する)装入物をク
ラッキング処理する事ができ、または転化率を上昇させ
、また生成ガソリンのオクタン価を改良する事ができる
。
の均一な流れを生じ、その結果として均一な殆ど瞬間的
な蒸発と伝熱作用を生じ、従ってクラブキング反応は所
要の温度に達すると同時に開始される。従って装入物の
分子全部が同一程度反応を受ける。またこの場合均一な
温度で操作する・ドができるので、より高い温度で操作
しても問題がなく、このプラント中において、より重質
の(特に多量のアスファルテンを含有する)装入物をク
ラッキング処理する事ができ、または転化率を上昇させ
、また生成ガソリンのオクタン価を改良する事ができる
。
本発明の第3の利点は、触媒粒子が反応器の壁体に沿っ
て逆混合または「パックミクシング」する現象を禁止す
る事による。これは、コークス化され不活化されまたは
冷却された粒子が壁体に沿って落下して、再生器から出
たばかりの不活化されていない熱い粒子と混合し反応収
率を低下させる事がないからである。
て逆混合または「パックミクシング」する現象を禁止す
る事による。これは、コークス化され不活化されまたは
冷却された粒子が壁体に沿って落下して、再生器から出
たばかりの不活化されていない熱い粒子と混合し反応収
率を低下させる事がないからである。
本発明の第4の利点は、特に装入物の噴射器のレベルに
おける隔壁の摩砕の問題を著しく軽減するにある。この
ような摩砕の減少は耐火性壁体と噴射器の寿命を著しく
増大させ、従って保守費用を低減させる。
おける隔壁の摩砕の問題を著しく軽減するにある。この
ような摩砕の減少は耐火性壁体と噴射器の寿命を著しく
増大させ、従って保守費用を低減させる。
本発明のさらに他の利点は、装入物と触媒粒子との接触
に際して形成されるコークス量の低減の結果である。こ
の利点は触媒粒子の再生を容易にし、触媒再生型中の滞
留時間を短縮させ、触媒および再生チャンバにとって有
害な熱点の出現の可能性を減少させる。
に際して形成されるコークス量の低減の結果である。こ
の利点は触媒粒子の再生を容易にし、触媒再生型中の滞
留時間を短縮させ、触媒および再生チャンバにとって有
害な熱点の出現の可能性を減少させる。
本発明の方法において使用できる固体粒子は炭化水素の
転化反応中にコークスが堆積する事のできる触媒性また
は非触媒性の任意の熱保持性粒子を含む。この固体粒子
は特に流動床熱クラッキングプラントにおいて使用され
る場合、それ自体公知の不活性の熱保持性粒子とする。
転化反応中にコークスが堆積する事のできる触媒性また
は非触媒性の任意の熱保持性粒子を含む。この固体粒子
は特に流動床熱クラッキングプラントにおいて使用され
る場合、それ自体公知の不活性の熱保持性粒子とする。
例えば、流動床における蒸気クラブキング型の操作にお
いてはカオリンまたはケイ酸塩の微小球体、または流動
コーキング型の操作の場合には固体炭素粒子とする事が
できる。また前記の固体粒子は、特に触媒クラッキング
の場合には、種々の触媒特性を有する任意の型の粒子と
する事ができる。特に好ましいこの種の固体粒子は、多
孔性構造を有して分子がこれらの細孔中の活性部位と接
触する事のできる触媒から成る。この種類の固体粒子と
しては、ケイ酸塩またはアルミノケイ酸塩がある。特に
ゼオライトを含有する触媒が市販されており、また種々
の金属酸化物およびその組合せ、特にシリカ、アルミナ
、マグネシア、またはこれらの物質の混合物、およびこ
れらの酸化物と粘土との混合物を含む担体を使用する事
ができる。また触媒組成物は当然に、クラブキング工程
のいずれかの段階を促進する単数または複数の物質を含
む事ができる。
いてはカオリンまたはケイ酸塩の微小球体、または流動
コーキング型の操作の場合には固体炭素粒子とする事が
できる。また前記の固体粒子は、特に触媒クラッキング
の場合には、種々の触媒特性を有する任意の型の粒子と
する事ができる。特に好ましいこの種の固体粒子は、多
孔性構造を有して分子がこれらの細孔中の活性部位と接
触する事のできる触媒から成る。この種類の固体粒子と
しては、ケイ酸塩またはアルミノケイ酸塩がある。特に
ゼオライトを含有する触媒が市販されており、また種々
の金属酸化物およびその組合せ、特にシリカ、アルミナ
、マグネシア、またはこれらの物質の混合物、およびこ
れらの酸化物と粘土との混合物を含む担体を使用する事
ができる。また触媒組成物は当然に、クラブキング工程
のいずれかの段階を促進する単数または複数の物質を含
む事ができる。
例えば触媒は再生段階に際してコークスの燃焼を促進す
る物質、またはオレフィンの芳香族への環化反応を防止
する物質を含む事ができる。
る物質、またはオレフィンの芳香族への環化反応を防止
する物質を含む事ができる。
本発明の方法によって処理する事のできる炭化水素装入
物は、その触媒転化または非触媒転化のために流動床の
反応温度で蒸発する事のできる任意の液状炭化水素を含
む。特にこれらの装入物はトップドまたは非トツブド原
油、大気圧蒸留または真空蒸留の留分または残留物、樫
青、ビチュウーメン争エマルジョン、芳香族抽出物、触
媒性スラリ、合成油または使用済み油を含む。これらの
装入物は場合によっては、予備処理、例えば水添処理な
どを受ける事ができる。またこれらの装入物は700℃
またはこれ以上の沸点を有する留分を含有する事ができ
、また高濃度のアスファルテン生成物を含有し、また高
い(10%またはこれ以上)のコンラドソン炭素含有量
を示す事ができる。これらの装入物をこれより軽質の通
常の留分によって希釈しまたは希釈しない事ができる。
物は、その触媒転化または非触媒転化のために流動床の
反応温度で蒸発する事のできる任意の液状炭化水素を含
む。特にこれらの装入物はトップドまたは非トツブド原
油、大気圧蒸留または真空蒸留の留分または残留物、樫
青、ビチュウーメン争エマルジョン、芳香族抽出物、触
媒性スラリ、合成油または使用済み油を含む。これらの
装入物は場合によっては、予備処理、例えば水添処理な
どを受ける事ができる。またこれらの装入物は700℃
またはこれ以上の沸点を有する留分を含有する事ができ
、また高濃度のアスファルテン生成物を含有し、また高
い(10%またはこれ以上)のコンラドソン炭素含有量
を示す事ができる。これらの装入物をこれより軽質の通
常の留分によって希釈しまたは希釈しない事ができる。
本発明の方法は反応区域中の特定の流体循環モードであ
るから、本発明の方法を実施するには本発明の一部を成
す特殊の手段を必要とする。
るから、本発明の方法を実施するには本発明の一部を成
す特殊の手段を必要とする。
また本発明の目的は、垂直に配置された管状反応器中で
炭化水素装入物と熱い固体触媒粒子とを上昇希釈流動床
として接触させる装置であって、前記の熱い粒子の導入
手段と、前記導入手段の上方においてこれらの粒子を希
釈相に流動化する手段と、前記の熱い粒子の希釈流動相
の中に炭化水素装入物を噴射する手段とを含み、この装
置は前記流動化手段と装入物噴射手段との間に反応器の
外周部分に存在する流動比相を反応器の軸線回りに回転
させる手段を含む装置にある。
炭化水素装入物と熱い固体触媒粒子とを上昇希釈流動床
として接触させる装置であって、前記の熱い粒子の導入
手段と、前記導入手段の上方においてこれらの粒子を希
釈相に流動化する手段と、前記の熱い粒子の希釈流動相
の中に炭化水素装入物を噴射する手段とを含み、この装
置は前記流動化手段と装入物噴射手段との間に反応器の
外周部分に存在する流動比相を反応器の軸線回りに回転
させる手段を含む装置にある。
好ましくは、前記の流動相の回転手段は可動部材を含ま
ず、また反応器外周部分の流動相を、装入物の噴射レベ
ルにおいて反応器軸線に沿って循環する流体の上昇速度
の0. 5倍〜1,5倍の範囲内の速度で回転させる。
ず、また反応器外周部分の流動相を、装入物の噴射レベ
ルにおいて反応器軸線に沿って循環する流体の上昇速度
の0. 5倍〜1,5倍の範囲内の速度で回転させる。
固体粒子を希釈された流動相状に流動化する前記流動手
段は、水蒸気、軽質ガス、または公知の型の容易に蒸発
する液体、特に好ましくは6以下の炭素原子を有する炭
化水素を供給される単数または複数の流体デイフユーザ
を含む。
段は、水蒸気、軽質ガス、または公知の型の容易に蒸発
する液体、特に好ましくは6以下の炭素原子を有する炭
化水素を供給される単数または複数の流体デイフユーザ
を含む。
転化される炭化水素の噴射手段は、好ましくは反応区域
の中に炭化水素装入物を直径200ミクロン以下、好ま
しくは直径100ミクロン以下の細滴状で分布させる事
のできる噴射器型とする。
の中に炭化水素装入物を直径200ミクロン以下、好ま
しくは直径100ミクロン以下の細滴状で分布させる事
のできる噴射器型とする。
反応器の外周部分の流動床を回転させる第1手段は、反
応器の壁体面に固着されこの壁体の内側面にコイル状に
配置された単数または複数のバンドから成る。
応器の壁体面に固着されこの壁体の内側面にコイル状に
配置された単数または複数のバンドから成る。
本発明の噴射装置を示す第2図において、前記の回転手
段は反応器の壁体の内側面に固着された剛性の平坦なコ
イル状バネ22の形を有する。これらのコイルは反応器
の軸線に対して一般に10乃至80″、好ましくは30
乃至60°の一定角度を成す。前記の剛性の平坦バネは
粒子の摩耗作用に抵抗する事のできる任意のそれ自体公
知の型の材料で構成され、例えば処理された金属または
セラミックス、またはセラミック被覆金属なとによって
構成する事ができる。また前記のバンドの幅は、管状反
応器の半径の0.01乃至1倍、好ましくは0.05乃
至0.25倍の範囲内とする事ができる。小半径の反応
器については単一のバンドで十分であるが、これより大
半径の反応器については、同一ピッチで相互にずらされ
た複数のバンドが必要であろう。
段は反応器の壁体の内側面に固着された剛性の平坦なコ
イル状バネ22の形を有する。これらのコイルは反応器
の軸線に対して一般に10乃至80″、好ましくは30
乃至60°の一定角度を成す。前記の剛性の平坦バネは
粒子の摩耗作用に抵抗する事のできる任意のそれ自体公
知の型の材料で構成され、例えば処理された金属または
セラミックス、またはセラミック被覆金属なとによって
構成する事ができる。また前記のバンドの幅は、管状反
応器の半径の0.01乃至1倍、好ましくは0.05乃
至0.25倍の範囲内とする事ができる。小半径の反応
器については単一のバンドで十分であるが、これより大
半径の反応器については、同一ピッチで相互にずらされ
た複数のバンドが必要であろう。
反応区域に入る触媒粒子流中の軸方向不規則性を防止す
るため、第2図に図示の装置は、欧州特許節191,6
95号と同様に触媒粒子の2流動化レベルを含むシステ
ムを示す。ライン5によって供給される第1デイフユー
ザ4は、ライン2と反応器との接続点の下方の区域の粒
子を均一化する流動化を保持するに十分な量の流体をこ
の区域の中に噴射する。ライン2の接続点の下流におい
てライン24によって供給される第2デイフユーザ23
か、反応器内部を1. 5m/s以上、好ましくは2乃
至10m/sの軸方向速度で上昇する一定流量の粒子と
希釈流動状態を生じるに必要な量の流体を噴射する。
るため、第2図に図示の装置は、欧州特許節191,6
95号と同様に触媒粒子の2流動化レベルを含むシステ
ムを示す。ライン5によって供給される第1デイフユー
ザ4は、ライン2と反応器との接続点の下方の区域の粒
子を均一化する流動化を保持するに十分な量の流体をこ
の区域の中に噴射する。ライン2の接続点の下流におい
てライン24によって供給される第2デイフユーザ23
か、反応器内部を1. 5m/s以上、好ましくは2乃
至10m/sの軸方向速度で上昇する一定流量の粒子と
希釈流動状態を生じるに必要な量の流体を噴射する。
転化される装入物の噴射点のすぐ上流の区域の中に、コ
イル状バネ22が配置され、ライザの外周部分の液体に
対して回転運動を与える。この場合、装入物はバンド2
2の下流において、ライザの周囲に配置された単数また
は複数のインゼクタ6によって、特に均一な粒子流の中
に噴射される。
イル状バネ22が配置され、ライザの外周部分の液体に
対して回転運動を与える。この場合、装入物はバンド2
2の下流において、ライザの周囲に配置された単数また
は複数のインゼクタ6によって、特に均一な粒子流の中
に噴射される。
反応器の外周部分の希釈相を回転させる第2手段は、そ
の斜視図を第3図に示し、断面図を第4図に示す。
の斜視図を第3図に示し、断面図を第4図に示す。
本発明のこの実施態様において、ライン5によって供給
されるデイフユーザ4とライン24によって供給される
デイフユーザ23か触媒粒子供給ライン2と反応器1と
の接続点の下方に配置されるが、第2図に実施態様のコ
イルバネ22の代わりに、流体噴射システムが使用され
、この噴射システムは反応器の軸線に対して垂直な面の
4対称点において反応器壁体に対して接線方向に配置さ
れる。
されるデイフユーザ4とライン24によって供給される
デイフユーザ23か触媒粒子供給ライン2と反応器1と
の接続点の下方に配置されるが、第2図に実施態様のコ
イルバネ22の代わりに、流体噴射システムが使用され
、この噴射システムは反応器の軸線に対して垂直な面の
4対称点において反応器壁体に対して接線方向に配置さ
れる。
各噴射管26はライン27から来る流体のディストリビ
ュータ25によって流体を供給される。
ュータ25によって流体を供給される。
ライザの複数点において接線方向に同時に実施される噴
射作用により、ライザの外周部分にある流動相を噴射さ
れる流体量に直接比例する速度で回転させる事ができる
。
射作用により、ライザの外周部分にある流動相を噴射さ
れる流体量に直接比例する速度で回転させる事ができる
。
もちろん、これらの接線方向噴射の数は反応器の直径に
依存する。小直径の反応器については直径方向に対向配
置された2つの噴射で十分であるが、これよりはるかに
大直径の反応器については、これより多数の噴射を実施
する事ができよう。また本発明の主旨の範囲内において
、反応器の外周の複数レベルに、軸方向に片寄らされた
複数の噴射点を備える事ができよう。また噴射オリフイ
スは種々の形状、円形、長方形たまはスリット状とし、
好ましくは対−称軸線に対して垂直な同一面の中に配置
される。好ましくは噴射される流体は、粒子の流動化に
使用される流体と同一型とする。
依存する。小直径の反応器については直径方向に対向配
置された2つの噴射で十分であるが、これよりはるかに
大直径の反応器については、これより多数の噴射を実施
する事ができよう。また本発明の主旨の範囲内において
、反応器の外周の複数レベルに、軸方向に片寄らされた
複数の噴射点を備える事ができよう。また噴射オリフイ
スは種々の形状、円形、長方形たまはスリット状とし、
好ましくは対−称軸線に対して垂直な同一面の中に配置
される。好ましくは噴射される流体は、粒子の流動化に
使用される流体と同一型とする。
この噴射は、噴流軸線が反応器の対称軸線と交わらない
ように、また好ましくは反応器の壁体に対して接線方向
となるように配置される。
ように、また好ましくは反応器の壁体に対して接線方向
となるように配置される。
インセクタ26と反応器の対称軸線に垂直な面との角度
は、所望の回転を得るためのインセクタ流体の量を最小
限になすように、好ましくは小角度とする。また、これ
らのインセクタは流動床の均一性を肖るため、できるだ
け反応器の回転軸線を考慮して配置されなければならな
い。
は、所望の回転を得るためのインセクタ流体の量を最小
限になすように、好ましくは小角度とする。また、これ
らのインセクタは流動床の均一性を肖るため、できるだ
け反応器の回転軸線を考慮して配置されなければならな
い。
また他の実施態様として、装入物のインセクタ6そのも
のが流動床の粒子の螺旋運動を継続するように配置され
、流動床の停滞と反応部分下流への逆混合の可能性をで
きるだけ防止する事ができる。
のが流動床の粒子の螺旋運動を継続するように配置され
、流動床の停滞と反応部分下流への逆混合の可能性をで
きるだけ防止する事ができる。
他の実施態様として、第2デイフユーザ23の代わりに
、前記のディストリビュータ25と噴射管26とを有す
る類似のシステムを使用して、流動床を回転させると共
に希釈する事ができる。
、前記のディストリビュータ25と噴射管26とを有す
る類似のシステムを使用して、流動床を回転させると共
に希釈する事ができる。
またデイフユーザ23は、このデイフユーザの面に対し
て傾斜したウェブまたは管などの手段を含み、流動床を
回転させるように噴射流体を指向する串ができる。
て傾斜したウェブまたは管などの手段を含み、流動床を
回転させるように噴射流体を指向する串ができる。
以下、本発明をその実施例によって説明するが本発明は
これらの実施例によって限定されるものではない。
これらの実施例によって限定されるものではない。
第1図と第3図に図示の型の噴射装置を備えた触媒クラ
ッキングプラントの中において、同一炭化水素装入物か
ら2回の触媒クラブキングテストを実施した。テスト1
においては、触媒粒子の中に装入物を噴射する従来装置
を使用したが、テスト2においては第3図に図示の本発
明による装置を使用し、反応器外周部分の流動床の回転
の結果得られた均一な希釈流動床の中に装入物を噴射す
る事ができる。
ッキングプラントの中において、同一炭化水素装入物か
ら2回の触媒クラブキングテストを実施した。テスト1
においては、触媒粒子の中に装入物を噴射する従来装置
を使用したが、テスト2においては第3図に図示の本発
明による装置を使用し、反応器外周部分の流動床の回転
の結果得られた均一な希釈流動床の中に装入物を噴射す
る事ができる。
処理される装入物は下記の特性を有する大気圧蒸留残留
物(水添重質アラブ)である。
物(水添重質アラブ)である。
比重(’API) 19゜硫黄(重
量96> 0 。
量96> 0 。
全窒素(重量96) :1200゜バナジ
ウム(ppll) 15゜ニッケル(
pp刊) ・ 8゜コンラドソン炭素(
重量%): 6゜2テストの操作条件は下記である
。
ウム(ppll) 15゜ニッケル(
pp刊) ・ 8゜コンラドソン炭素(
重量%): 6゜2テストの操作条件は下記である
。
下記の表にまとめられた結果は、本発明による装置は噴
射区域中の粒子の良好な分布により、触媒上のコークス
の堆積と軽質ガスの形成を著しく減少させ、しかも管状
反応器の温度上昇、転化率の向上、従ってガソリンと軟
質重量物の選択率の向上をもたらす事を示している。
射区域中の粒子の良好な分布により、触媒上のコークス
の堆積と軽質ガスの形成を著しく減少させ、しかも管状
反応器の温度上昇、転化率の向上、従ってガソリンと軟
質重量物の選択率の向上をもたらす事を示している。
第1図は上昇流動床式反応器を有する触媒クラッキング
プラントの概略図、また第2図と第3図は本発明による
プラントの一部の斜視図、第4図は第3図に示したプラ
ントの一部の断面図である。 1・・・ライザ、4・・・デイフユーザ、6・・・炭化
水素装入物インセクタ、22・・・コイルバンド、23
・・・デイフユーザ、25・・・ディストリビュータ、
26・・・インセクタ、 27・・・流体導管。
プラントの概略図、また第2図と第3図は本発明による
プラントの一部の斜視図、第4図は第3図に示したプラ
ントの一部の断面図である。 1・・・ライザ、4・・・デイフユーザ、6・・・炭化
水素装入物インセクタ、22・・・コイルバンド、23
・・・デイフユーザ、25・・・ディストリビュータ、
26・・・インセクタ、 27・・・流体導管。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、垂直に配置され上昇希釈流動床として作用する管状
反応器中で炭化水素装入物と熱い固体触媒粒子とを接触
させる方法において、装入物の導入レベルの反応器軸線
に対する垂直面において反応器外周の流動床の回転速度
が反応器軸線に沿った流体の循環速度の0.5〜1.5
倍の範囲内となるように、炭化水素装入物を反応器中に
噴射する区域の下方の反応部分の中で流動床に対して反
応器軸線回りの回転運動を与える事を特徴とする方法。 2、装入物を噴射するレベルでの流動床中の粒子の平均
上昇速度が1.0m/s以上、好ましくは2m/s乃至
10m/sの範囲内にある事を特徴とする請求項1に記
載の方法。3、炭化水素装入物を噴射するレベルでの管
状反応器の外周部分の流動床の回転速度が1m/s乃至
15m/sの範囲内にある事を特徴とする請求項1また
は2のいずれかに記載の方法。 4、転化される炭化水素装入物は200ミクロン以下、
好ましくは100ミクロン以下の直径の細滴状態で反応
器の中に噴射される事を特徴とする請求項1乃至3のい
ずれかに記載の方法。 5、垂直に配置された管状反応器中で炭化水素装入物と
熱い固体触媒粒子とを上昇希釈流動床として接触させる
装置であり、前記の熱い粒子の導入手段(2)と、前記
導入手段の上方においてこれらの粒子を希釈相に流動化
する手段(4)と、前記の熱い粒子の希釈流動相の中に
炭化水素装入物を噴射する手段(6)とを含む装置にお
いて、この装置は前記流動化手段と装入物噴射手段との
間に、反応器の外周部分の流動化された相を反応器の軸
線回りに回転させる手段(22、26)を含む事を特徴
とする装置。 6、前記の反応器外周部分の流動相の回転手段は可動部
材を含まず、また装入物の噴射レベルで測定されたライ
ザ軸線に垂直な面における前記流動相の回転速度が反応
器軸線に沿って循環する流体速度の0.5倍〜1.5倍
の範囲内となるように、前記流動相を回転させる事を特
徴とする請求項5に記載の装置。 7、転化される炭化水素の噴射手段(6)は、好ましく
は反応区域の中に炭化水素装入物を直径200ミクロン
以下、好ましくは直径100ミクロン以下の細滴状に均
一に分布させる事のできる噴射器を含む事を特徴とする
請求項5または6のいずれかに記載の装置。8、中心軸
線回りに希釈相を回転させる前記手段は、反応器の壁体
面に固着されこの壁体の内側面にコイル状に配置された
少なくとも1つの剛性バンド(22)から成る事を特徴
とする請求項5乃至7のいずれかに記載の装置。 9、反応器の壁体に固着され相互に同一ピッチでずらさ
れた複数の剛性バンド(22)を含む事を特徴とする請
求項8に記載の装置。 10、前記の剛性バンド(22)の幅は管状反応器の半
径の0.01乃至1倍、好ましくは0.05乃至0.2
5倍の範囲内とする事を特徴とする請求項8または9の
いずれかに記載の装置。 11、反応器の軸線回りに流動床を回転させる手段は、
反応器軸線に対して対称的な少なくとも2点において反
応器壁体に対して好ましくは接線方向に配置された流体
噴射手段(26)を含む事を特徴とする請求項5乃至7
のいずれかに記載の装置。 12、前記の流体は、好ましくは反応器の対称軸線に対
して垂直な同一面に配置された円形、長方形またスリッ
ト状の開口から噴射される事を特徴とする請求項11に
記載の装置。 13、噴射される流体は固体粒子の流動化のために使用
される流体と同一型である事を特徴とする請求項11ま
たは12のいずれかに記載の装置。 14、流体の噴射は、噴流の軸線が反応器の対称軸線を
通過せず、好ましくは接線方向をとる事を特徴とする請
求項11乃至13のいずれかに記載の装置。
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