JPH03503296A - 接触水素添加処理方法、およびこの方法を実施する反応容器の詰込ベッドを通る触媒流を制御する装置 - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は炭化水素給材流の水素添加処理間における稼働間触媒取替えに関するし のである。

特に、それは詰込接触ベッドの実質的な流動化または沸騰を前記詰込ベッドを通 過する炭化水素給材流及び水素含有気体の高逆流流量間に生じさせることなしに 、広い処理流量範囲に亙って水素添加処理容器内の空間を経済的に利用する方法 及びそのための装置であって、同時に、触媒ヘッドかその栓状流れを以て前記容 器を通るように触媒の連続的または間欠的取替えをも維持し得るそれらに関する 。高処理流量によるそのような栓状流れは、定常運転間及び触媒転送間における 容器内の触媒量を最大化するように設計流量における沸騰及びベント膨張を防ｔ ｆ−するべく触媒粒子の寸法、形状及び密度を選択することによって得られる。

触媒は容器の利用可能反応容積内で設計圧力及び流速を有する炭化水素、水素及 び触媒を以て運転される大型パイロットブラント張を測定することによって選択 される。触媒は、流量制御弁を通る通路を含む、反応容器と加圧可能容器との間 の全流路を通じて、液流管路か直径において均一でありそして触媒粒子より実質 的に大きい液体スラリー系統において触媒粒子の層流によってベッドから移転さ れる。

発明の背景 炭化水素給材流から望ましからざる成分を除去するための水素添加処理または水 素化処理はそのような炭化水素の商業価値を増するために炭化水素を触媒で処理 する周知の方法である。“重質”炭化水素液流、及び特に原油、石油残油、ター ルサントビチューメン、シェール油または液化石炭または再生油、は一般的に製 品汚染物質、例えば硫黄、及び／または窒素、金属及び有機−金属化合物であっ て水素添加処理条件下での給材流と水素との接触間に触媒粒子を非活性化するも の、を含有する。そのような水素添加処理条件は、通常、２０〜３００気圧の圧 力下において１００℃〜６５０℃（華氏２１２度〜１２００度）の範囲内に在る 。一般に、そのような水素添加処理は、プラチナ、モリブデン、タングステン、 ニッケル、コバルトなどのごとき■１族またはＶｌｌｌ族の金属を含む触媒であ って高面対体積比を有する各種のその他の金属元素粒子例えばアルミナ、ソリ力 、マグネシアなどと混合されたものの存在丁て行われる。

これら反応は、高温度及び高圧力下における炭化水素給材流と水素含有気体との 接触によって行われなくてはならないから、そのような処理の主要コストは必然 的に容器及び関連する炉、熱取替器、ポンプ及びそれらのために役立つ管類のた めの投下−資本と、使用されて汚染された触媒の取替コストとを含む。比較的低 費用の供給原料例えば汚染化合物を含有する原油の水素添加処理は、約数百Ｍ毎 日（数千バレル毎日（ＢＰＤ）　）から最高約１　５、　　８　９　７ｒｎ’毎 日（子方バレル毎日［、ＢＰＤ））の程度の流量に加えて、同一方向水素流量最 高約２８３ｍ／液体給材流量１５９ｐ（１０，ＯＯＯＳＣＦ／バレル）を必要ど する。そのような反応処理量に対応し得る容器は、従って、容れる要求と水素に よる金属脆化に耐える要求との両方によって費用集中的であり、一方、所望の諸 反応例えば脱金属、脱窒、脱硫及び高圧力及び高温度での熱分解を行う。例えば 、冶金学上及び安全１の要求の故に、そのような容器は触媒容積毎耐当たり約２ ４。

７００ドル（＄７０，０００／触媒容積毎ｆｔ’）台のコストを要する。従って 、炭化水素給材流３９７４ｒｎ’毎日（２５，ＯＯＯＢＰＤ）を処理し得る容器 は、４００万ドル〜５００万ドル台のコストを要する。そのような圧力及び温度 の水素を含む流体の流れを取扱うポンプ、パイプ類及び弁も、そのような圧力シ ールが多くの年数の長い可使期間に亙って水素不透過性を維持しなくてはならな いから、やはり高価である。

さらに、チタン、コバルト、ニッケル、タングステン、モリブデンなどの金属を 典型的に含むそのような反応器のための水素添加処理触媒は、＄４〜＄８．８／ ｋｇ（＄２〜＄４／ボンド）の費用を要する約２２６，８００ｋｇ（５　０　０ ，　　０　０　０ボンド）の触媒を準備する。従って、商業運転における経済的 実行可能性のために、前記処理法は高流量を取扱わなくてはならず、そして容器 は触媒活性及び可使期間を最大限にするため可能なかぎり多量の触媒を装入さる べきである。さらに、触媒の取替えまたは更新のためのダウンタイムは可能な限 り短くされなくてはならない。さらに、処理の経済性は、様々の量の汚染物質例 えば硫黄、窒素、金属及び／または有機−金属化合物であって広範な種類の比較 的多量に提供される（従って、比較的安価である）原油、残油、または液化石炭 、タールサントビチューメンまたはシエール油、並びに使用済みの油などに存在 するものを含む給材流を取扱うシステムの多用性に一般的に依存する。

水素添加処理のための先行システムにおいては、液体炭化水素給材流及び水素流 を触媒と同時に下降流路に流すことが知られている。これは触媒ベッドの沸騰ま たは膨張を伴うことなしに触媒のために高詰込密度を保証するが、そのようなプ ロセスは特に容器内のトップ触媒ベッドにおいてベッドを固く詰まらせる給材金 属の局部的堆積を形成する傾向を有する。従って、一般的に、触媒とプロセス流 体の流れとを互いに対して逆流させることが好的とされている。しかし、前に言 ゛及されたように、プロセス給材流量か大きいときは、容器によって収容され得 る触媒の体積は当初設定体積の１０％に減少する。

流体速度が比較的低いときは、触媒体積は約８０〜９０％に達し得るか、処理の ための可動反応空間は依然として無駄にされそして乱流によって触媒の軸方向混 合が生し、それによって所望の栓状流れの運動が干渉される。

従って本発明の特別の目的は、触媒と流体速度との総合、によ−）でベッドの膨 張か１０％より小さく制限される逆流処理システムを運転することである。

また、互いに上方に積み重ねられた一連の独立した容器であって触媒と間しまた は反対の方向に指向される流体の流れを有するものを使用することも知られてい る。

そのようなプロセスにおいては、触媒は各個の容器の間の弁を周期的に締切る、 または閉じる、ことによって上方の容器から下方の容器へ重力によって運動し、 それにより、最も汚染された、即ち生の給送原料が最初に触媒と接触する最低段 即ち第１段の容器からの触媒の移転か可能にされる。この方式によって、炭化水 素流中の主要汚染成分の大部分は、炭化水素の流体が一連の積重ね容器の高位容 器内で遂行される処理の主変換過程に到達する以前に除去される。かくして給材 流中の最も不活性化する成分は、それが最ｌ−位の容器に追加された最少汚染触 媒に達する前に除太さねる。し５かし、そのようなシステムは、管路内に捕捉さ れた触媒に討して触媒流を締切るの（−好適な弁を必要とする。従って、弁の寿 命は比較的短く、そして弁の取替えまたは修理のためのダウンタイｌ、は比較的 高くつく。

代替的に、水素添加処理システムの連続運転は、中−の容器または一連の容器を 通って触媒が下方へ向かう逆流を含み、炭化水素給材流及び水素ガス流はベッド を沸騰させるのに十分な流量を以て触媒を通って容器内を上方へ流れる。そのよ うな沸騰は容器からの触媒の緩徐な、しかし連続的なまたは周期的である、除去 のために容器の下部分からの触媒の撤収を可能にするため望ましいまたは必須的 と見なされている。既に言及されたごとく、　・そのような沸騰は、流体を反応 させるための適切な接触時間を以て、給材流及び水素を触媒を用いて水素添加処 理するのに必要な触媒体積に対し相対的に容器内の流体体積を増す傾向を有する 。さらに、そのような沸騰されたベッドは、“細粒”が上向流れを通って下方へ 通過する間に、より大きい（そしてより重い）粒子からの“細粒”の分離または 隔離を生じさせる傾向かある。特に触媒が例えば渦流によって局部的に撹乱され る場合にしばしば起きるように、粒子は沸騰するベッドを通過する非常により大 きい流量の給材流によって摩耗する傾向かある。細粒の寸法に依存して、それら は上方へ移動してそこで生成品を汚染するか、または、出口スクリーンを結束し 、もしくはそれらはベッドの底へ自刃で下降し得ないから反応器内に蓄積する傾 向がある。前記のような逆流システｌ、ちまた、反応する炭化水素及び水素流体 の一部分における制限された量の沸騰した触媒の撤収の相対的容易性の故に採用 されている。特に、触媒のそのような乱流が、容器の底に在る中心管内への漏斗 状開口を通じる重力によるｔＪＦ流の補助を必要とｒる場合然りである。

これまでは、前記のごとき撹乱を減少させ、そし、てそれにより触媒ベッドを通 って上方へ流れる流体体積全体にＪＪる水素の一様の分配を保鉦するため、触媒 の栓状流れ即ず３詰込ベツド流れを使用することか提案されているか、一般的に その、ような流れは、約１０％を超えるベッドの沸騰または浮揚を生じさせるこ となしに許容され得る最大流量を制限することによって制限されている。さらに 、ヘッドの膨張が制限される先行システムにおいては、水素流量は容器の撤収点 における触媒の相対的乱流を保証するためにベッドの底において十分に大きくさ れている。これはそのような乱流を確かに保証するか、それはまたスペースを浪 費し、触媒を損傷させ、そして撤収管に入る触媒による水素の直接エンｌ−レイ ンメントを許す。触媒のそのような乱流は、容器からの触媒の重力による除去を 補助するのに明らかに必要である。

水素添加処理における稼働間触媒取替に関する先行既知方法とは著しく異なるも のとして、本発明の方法及び装置は、詰込触媒ヘッドの体積の全域においで炭化 水素給材流及び水素ガスの高逆流流量の広い範囲に亙って前記ベットの栓状流れ か維持さ第１るシステムを提供する。

そのような詰込ペット流れは、前記ベッドがそれを通る流体の流れの設計流量に おいて実質的仁−膨張されないように触媒の寸法、形状及び密度を制置すること によって触媒の実質的に最大体積及び密度を所与の容器設Ｎ１容積内に維持する 。適正な寸法、形状及び密度は、例１１に詳細に説明されるごとき設計圧力及び 流速を有する炭化水素、水素及び触媒によって運転される大型パイロット装置に おけるベッド膨張を測定することによって決定される。そのような詰込ベッド流 れをさらに制御するために、容器内の触媒ベッドのレベルは、ベッドの沸騰かほ とんど生じないことを保証するために、例えばガンマ線吸収によって、連続的に 測定される。そのような制御は、水素ガス成分及び炭化水素流体給送成分をそれ らがともに触媒ベッドに進入するにつれて容器の全水平方向横断面を横切る交互 同心環状通路内に同心的に分配することによ−ってベッドの全長に亙って水素及 び液体給材を均等に分配することによりさらに増進される。これに加えて、そし て希望に従って、水素は均等に再分配されそしてもし必要とされるならば触媒ベ ッドの長さに沿って１個または複数個の中間レベルで急冷システムを通じて増さ れる。詰込粒子べ・ノドの長さに沿って全水平方向区域を横切って水素及び液体 給材量を同等化することは、局部的乱流及び容器を通って下方へ栓状流れの態様 で流れる比較的重い粒子からの比較的軽い粒子の望ましからざる垂直方向分離を 防止する。

さらに前記方法に従って、非沸騰ベッドの連続する運転間に触媒を取り替えるシ ステムは、ベッドの沸騰さえも生じさせることなしに、比較的高液体給材流量で 前記プロセスを遂行することによって助けられる。−好的形式において、触媒転 送システムは撤収管として倒立Ｊ形管を有し、従ってＪ形管は容器の下端部の中 心に隣接して下方へそして触媒ベッド内への液体及び気体の包囲環状流路の中心 部分の真上に開口する。触媒の取入れはそのような給材流の直接の流れ、そして 特に気体の流れ、から行われる。そのような好的形式においては、環状流路は、 円錐形または角錐形のスクリーン、または多孔板、であって容器の中心から容器 の円筒形の側壁へ延びる複数の半径方向のアームに支持される複数の半径方向に 互いから離間されそして軸方向に細長くされた同心リング、または多辺形、を通 して容器を横切って触媒のベッドまたは柱状体を支持するものを通る。各リング はＬ対の周辺部材であって前記円錐形スクリーンの直下において半径方向のアー ムの間に延びるものによって形成され、従−）てこれは各リングの上レベルにお いて円形の気体ポケットを形成し、その結果、前記周辺部材の各対間において、 気体を通って炭化水素液体との交互リングか同時にベッドに進入する。

本発明のもう一つの好的形式に従えば、触媒はヘットから撤収されるとともに層 流状懸下で容器へ、そのような転送間における粒子の摩耗及び寸法分離を回避す るために、液体スラリとして追加される。供給及び撤収流れ管路はともに触媒粒 子の平均直径の少なくとも５倍、好ましくは２０倍以」二、の最小直径を有する 。さらに、これら流れ管路は、触媒供給室から容器まで、または容器から受容室 まで、隔離圧力制御弁の回転ポールの貫通孔を含むそれらの全長に亙って一様の 直径を有する。これに加えて、各場合において、フラッシュ管路か隔離弁と反応 容器との間に、弁ボールの閉鎖前にもし必要ならば液体炭化水素が触媒または触 媒細粒の管路を湯洗するのに使用されるように接続されている。好ましくは、し かし非必須的に、撤収管路は撤収前付近の、または該管内の、水素欠乏に起因す るコークス化を防止するために、撤収管を通じて反応器内へ補助水素を逆流させ る手段を存する。

先行技術は、下記諸特許によって開示されるごとく、システム全体またはそのよ うなシステムの重要部分の以上列挙された及び直接関係ある諸特徴を開示または 暗示スの給送量を１個または複数個のレベルに制御することによ、って水素添加 処理システムにおける稼働間触媒取替方法に指向される。触媒は沸騰式ベッドと して反応器を逆流するが、水平方向−に絞られた区域によって複数レベルのおの おのにおし−ｓて緩速にされる。前記区域は触媒の下降流れを局部的に十分に緩 速化するために水素及び炭化水素の流量を増す。かくして局部的再循環がおのお ののそのような段階において生しるか、不活性化されたまたは汚染された触媒と の混合の結果として、新らしい触媒の迅速な貫通流れは抑制される。沸騰ベッド は容器からの触媒の簡単な電力撤収を補助する。各段階間に弁を有する多容器に 比し開示システムの改良は、触媒摩耗による弁シールの急速な摩損及び劣化のリ スクを回避することか示唆される。

コデラ外の米国特許第３７１６４７８号は、触媒の膨張（または収縮）を防止す るための液体及びＨガスの混合供給の低線速度を開示する。流体の上向き流れの 低線速度によってガスの泡は詰込／＼ベッド通る流れによって制御されるが、ベ ッドは撤収管に隣接する小横断面区域を有する底を形成することによって流動化 される。これは惟−容器の頂部のおける汚染触媒と新鮮触媒との逆混合を生じる ことなしに触媒の排出を助ける。容器内におけるベッドレベルの範囲は、ベッド を通過する流体流れによる許容ベッド体積（±１０％）の０９〜１．Ｉである。

このシステムの特別の制限は、触媒反応を蒙らされる流体の流れが、そのような 制限を超えない流量に絞られるが、触媒撤収管に隣接するベッドを沸騰させるの に適正でなくてはならないことである。代替的に、摺動可能の管部分からの補助 流体の注入が必要とされる。特許権音等は容器の下端部の直径か触媒撤収管への 入口に隣接して触媒の乱流及び沸騰を増すようにより小さくされていることを特 に明細に記述する。従、って、触媒の流動化はこのプロセスにとっては絶対に必 要とされることが示されている。しかし、開示された気体流量は商業流量を遥か に下まわり、そして触媒の寸法、密度または形状の試験において使用された温度 または圧力は提案され炭化水素及び気体給材流に対して逆流する触媒の中心を通 −って触媒を撤収する装置に指向される。このシステムはベッドの横断面区域を 横切る液体給材に対する水素ガスの一様の分配を保証する装置に特に適用される 。そのような一様な分配は、ベッドが開示された流れの条件下で沸騰するから／ １已じさせられると思われる。従って、相当な反応器スペースが、気体及び炭化 水素給材を他の底部給材分配器へ流れる前に容器の下部分内で最初に混合させる ために使用される。これら給材は、さらにより高いレベルにおいて、切頭された 円錐形または角錐形の漏斗スクリーン下方の複数の六角管から成る“ハネコム” または“サルサーブレ−１・”の形式にされたそのような分配器手段によって混 合される。この機構は前記管またはプレート端間のスクリーンの下側面と平行す る開放斜面区域を有し得る。さらに、触媒ベッドの長さに沿−て気体分配を維持 するために、急冷気体か容器の中間部分を横切って延びる星形または環状のヘッ ダ内に」二へ流れるジェットを通じて供給される。消費された触媒を撤収する機 構は、ベッドの少なくとも下部分の沸騰を必要とする。既に留意されたように、 沸騰中のベッドのみならず、沸騰されたベッド内に流体を導入する前における水 素と給材との一様の混合のための追加容器空間は、水素添加処理容器の要求寸法 を増し、触媒摩耗を増し、触媒ベッド混合を増しそしてシステムの初度並びに継 続運転コストを増す。

ビスチョ７９５の米国特許第４６３９３５４号は、米国特許第４５７１２１６号 と同様の水素添加処理の方法であって、同様の装置が、急冷気体過程を有し、触 媒ベッドの垂直高さを通して均一の沸騰を達成ｒるものを一層詳細に説明する。

−Ｖ−の米国特許第３３３６２１７号は沸騰ベッド反応器からの触媒撤収方法に 特に指向される。このシステムにおいては、容器の底に蓄積し７そしてモらな泡 １−レー上に支持される触媒は、倒立、Ｊ形管であってより長い脚に対するＪ形 管の短脚の特別の容積比を有するものを通じて撤収され得る。Ｊ形管の直径は、 上方へ流れる炭化水素給材と気体とによ、−）で沸騰される触媒の本体からの触 媒の流れに対してのみ適するようにされる。

丑−一リＺ然の米国特許第４４４４６５３号及び第４３９２９４３号は、沸騰ベ ッド内における触媒取替のための移転システムを開示する。これら特許において は、気体を含む炭化水素をイ１する流体装入物は１個または複数のヘッド支持ス クリーンの上回Ｍ面に対して横方向にまたは直接核上［１１錐面上に対し作用丈 る下方向に指向される様々の配列のジェットによって導入される。代替的イニ、 給材はｍ）かりくねった通路または多数の互いに分離された管から成る分配８！ 溝を通過した後、円錐形スクリーンを通じて導入され、円錐形スクリーン上にお いて気体と液体給材とが混合される。そのような機構は、そのような混合を保証 するために、相当な容積の圧力容器を使用しなくてはならない。

第３８８０５６９号は一連の触媒反応器であって触媒か重力によって容器から逆 止め弁を通って容器へ下方に運動するものを開示する。既に留意されたように、 答弁は触媒を昇流路内に置いて流量を調節するために、または、触媒の転送を開 始しそして停止するために開閉することを必要とする。プロセス流体給材は触媒 を通って同方向に流れるか、または、逆方向に流れる。

パンジルラングハート外の米国特許第４２５９２９４号は反応容器から触媒を撤 収するため、または、反応容器へ新鮮な触媒を供給するため、スラリーとしてポ ンプ送りされる油における触媒のエントレインメントによる稼働間触媒取替シス テムに指向される。反応給材は触媒と同方向流れまたは逆方向流れを以て反応器 を通ることが示唆される。触媒を管路に置いて、またはスラリー油の逆流の後に 、閉鎖し得る複数の弁は、受取り反応容器から運転温度及び圧力を有する触媒保 持容器を遮断することを要求され、または容器の撤収部分から触媒受取りロック ホッパを隔離することを要求される。

カーソンの米国特許第３４７０９００号及びシカマの米国特許第４１６７４７４ 号は、多シングルベッド反応器及び多ベット反応器であって触媒が連続的または 周期的に取替えられるものをそれぞれ説明する。給材及び触媒は同方向流れを以 てそして／または半径方向に流れる。

触媒は再生され（して反応器へ戻されるが、または処分される。触媒撤収システ ムは、内部ベッド支持体の構成または触媒の重力排出を補助する容器底部の形状 を別として、開示されていない。

発明の大要 本発明の一局面に従えば、容器を通って上方へ流れる炭化水素給材流及び水素含 イｆガスの広い範囲の逆流流Ｉに万る水素添加処理間において反応容器を通って 所望の流量で下方へ流れる触媒の実質的詰込ベッドに入るようにそしてそれから 出るように触媒を周期的にまたは半継続的に転送する方法か提供される。詰込触 媒ベッドのそのような栓状流オ］は、ベッドがそれを通る気体及び液体成分の最 高期待流体流れ速度において１０％より小さい率で膨張するように触媒ベッドを 構成する触媒粒子の平均密度、寸法及び形状を選択することによ・）で得られる 。

望ましくは、そのような触媒の（のような運動及びペソＦレベルは、過剰装入を 防止するとともに膨張及び反応器空間のイ・１目的浪費及び持子す法分離の較小 化を保証するために連続的に監視される。気体流れの均等性は容器の横断面区域 と触媒ベッドの体積全体とを横切って維持され以て容器を通る栓状流れとして下 方・＼運動する触媒粒子の、渦流または局部化再循環を含む、ベッド沸騰を防止 する。好ましくは、給材流体の気体成分は、切頭された円錐形または角錐形の支 持スクリーンの下に、軸方向に延びる環状の、そして半径方向に相互離間された 、同心支持体によって形成された複数の環状同心リング、または多角形、を通じ て均等に分配される。そのような支持体は、複数対の結合された環状気体ポケッ トと、環状の支持体の各相隣対間の隣接同心液体環状フィードリングとを形成す るのに十分なほど軸方向に細長い。かくして、触媒ベッドは下方へ流れる触媒ベ ッドの横断区域の全体を横切る液体及び気体の均等同心環状フィードリングを交 互に設けられる。

本発明のもう一つの局面に従えば、容器内の中間レベルに急冷気体を導入するシ ステムが、容器を通って下方へ向かう触媒の栓状流れを維持する。急冷気体は倒 立Ｖ形囲い板部材によって掩蔽されたまたは包囲された複数の横方向に延びる管 部材によって導入される。各囲い板部材は急冷気体供給管Ｉ−に横たわりそして 触媒を頂線を趣えて外方且つ下方に偏向させる。分配囲い板部材のおのおのは好 ましくは横側面の下縁部に沿って複数の細長いスロットを有する。これらスロッ トは上方向に流れるプロセス気体と前記横管を通じて導入される急冷気体の両方 のための横方向気体再分配流路を形成する。

さらに本発明は液体炭化水素流を１対の流路を通じて反応容器の内へ、またはそ の外へ、層流として流れさせることによって触媒ベッド内の撤収点を特徴とする 特許粒子の局部的浮揚または沸騰を生しさせることなしに触媒の稼働間取替えを 行う方法及び装置に係る。前記流路のおのおのは、その長さ全体に亙って実質的 に一定の横断面区域と、前記容器の少なくとも１個そして好ましくは２個の加圧 可能の触媒ロックホッパまたは受容器であってそれぞれベッドの頂部へ新鮮な触 媒を供給しそして消費された触媒を底から移転するように働くものとの間を流れ る触媒粒子・の平均直径の少なくとも５倍の直径とを有する。さらに、各流路は 少なくとも１個のインライン型の制御弁であって流路と実質的に同じ直径の貫通 孔を有するものと、少な（とも１本の補助流体流路であってスラリー通路内へそ れから触媒粒子をフラッンコ除去するための流体を導入するものとを有する。好 ましくは、フラッソユ流体は液体であり、そして選択的に、触媒が運動中でない ときは管路を通る水素の逆流によって、粒子は流路に進入することを阻止されそ してコークスの生成は流管の入口で防止される。前記ホッパ容器は取替触媒を反 応容器の上端内へ送りそして消費触媒を容器の下端から撤収するため液体同伴触 媒そのような層流を生しさせることが必要とされるときは、選択的に加圧され得 る。望ましくは、前記流路のおのおのは、倒立Ｊ形管を有し、該Ｊ形管が液体流 及び同伴された触媒のための吸込口部分であって下降流路より相当短い−Ｆ昇逆 流部分を存するものを含むことによ、って特徴づけられる。好ましくは、反応容 器において、触媒を撤収するための吸込口部分は、円錐形ベッド支持スクリーン の非多孔中心部分の上方に配置され、従ってそのような触媒撤収部分はベッドの 底に隣接するが、上方へ流れる液体炭化水素給材及び気体流のための同心供給通 路から実質的に外れている。これは例えば吸込点を中心とするベッドの沸騰によ って生じる触媒スラリーによる気体エントレインメントを回避させる。

ここで使用される“触媒”は、その他の粒子であって給材流と相互に作用するも の、例えば溶剤、またはその他の流体接触本体を包含する。

以上記した大要から、いくつかの重要な素因が、最大空間−速度でそれを通過す る気体及び液体の逆流炭化水素流体流によって接触されている間、触媒粒子本体 の非沸騰栓状流れを保証するために所与処理容器の効率的使用に直接に寄与する ことか明らかＣあろう。そのような重要素因とし、て、ｉ、）炭化水素流体流れ の予選択可能流れ速度及び圧力におけるそのような粒子の寸法、体積及び密度特 性：２．）炭化水素流体流れの間のベッド沸騰及び／または浮揚の制御；３．） ヘッド沸騰または浮揚を生じない取替えまたは再生のための運動中のベッド内へ の及びベッド外への運動間の触媒粒トの層状流れ、４．）長時間のプロセス運転 に亙って気体及び液体の交互するリングを復元するため容器内の混乱または圧力 変化から即座的に回復し得る最大運動中の触媒内へ一様に供給される炭化水素の 気体及び液体成分の交互するリングの同心環状供給：及び５．）運動中のベッド の軸方向長さに沿う気体成分の再分配か挙げられる。

本発明のその他の目的及び利点は、添付図面と一緒に本発明の方法及び装置の両 局面の提示実施例について以下提供される詳細な説明から明らかになるであろう 。

図面の簡単な説明 図面において。

第１図は、上方へ流れる液体炭化水素給材及び気体流を通る触媒の連続栓状流れ 間の稼働間触媒取替えのために本発明が特にそれに指向される典型的水素添加処 理容器の概略図である。

第２図は切頭円錐形または角錐形のスクリーンのための同心の半径方向触媒ベッ ド支持手段の底面図であって、第１図の矢印２−２の方向に取られた図面である 。

第３図は第２図の矢印３−３の方向に取られた支持手段及びスクリーンの立面図 である。

第４図は石活性化された触媒粒子を反応器から撤収するための層流機構の一代替 形式の部分立面図である。

第５図は第１図の矢印５−５の方向に取られた触媒容器の斜視図であって触媒ベ ッドの中心部分上方の気体再分配及び急冷システムの好的形式を示す図面である 。

第６図は第５図に示される急冷及び再分配囲い板ユニットの一つの部分的に横断 面を示される斜視図である。

第７図は触媒ベッドの所与レベルにおける第５図の囲い板ユニットの２個の段の 好的配列を示す斜視図である。

発明の好的実施例 第１図を参照すると、本発明の方法を実施する水素添加処理システムであって触 媒の特定体積即ちベッドＩＯの連続触媒反応と反応容器１１のごとき特定容積の 単一反応容器の効率的使用とを共に実質的に増進させるためのものが図示される 。その円筒形側壁１２及びドーム形密閉ヘッド、即ち両端部、１３．１４の厚さ によって表されるごとき容器１１は、概ね３００気圧（約４５００ボンド毎平方 インチ）に達する圧力と約６５０°Ｃ（華氏約１２００度）の温度とを有する液 体炭化水素流と混合される水素含有気体を反応させるよ・うに設計されている。

そのような反応気体及び液体炭化水素の給材流は、好ましくは事前混合されそし て管路１６によって下ヘッド１３を通じて単一流として導入される。

炭化水素給材流と水素含有気体との水素添加処理間における最大の触媒効果を保 証するためには、容器１．１がその設計容積内に可能なかぎり多量の触媒を収容 することが必要である。従って、表示されるように、ベッドｌＯのための支持手 段１７は、容器ｌｌ内において可能な限り低く配置され、一方、液体炭化水素流 内における水素相の最大且つ適正な分散を確実ならしめる。同時に、ベッドｌＯ のＬ限はドーム形のヘッド１４の頂に近接して位置され、−力、中心管１８を通 じて回収される、結果として得られる生成物から同伴触媒を分離するため適正な 空間２１を設けられる。中心管１８を通じて出で行く生成物流体中に触媒が同伴 されないことを保証するために、スクリーン１５がベッド表面２０の上方におい て空間２１内に設置される。従って、新らしい触媒はスクリーン１５を貫いて延 びる管１９を通じて前記表面２０へ追加される。２０を以て示されるベッドｌＯ Ｏ上レベルは好ましくはベッドｌＯの頂面２０に配置されるガンマ線源２２及び ガンマ線検知器２４によって可能にされるガンマ線吸収測定によって連続方式で 制御されることが望ましい。そのようなガンマ線源は、反応器内部に配置される セシウム１３７のごとき放射性同位元素の形式であり得る。代替的に前記線源は 熱中性子活性ガンマ線発生器のごとき電気的に制御可能の線源であり得る。前記 検知器２４は電離管、ガイガーミュラー計数管またはシンチレーション検知器の 形式であり得る。好適な線源及び検知器は、ロナンエンジニアリンゲ社によって 製作されている。表面２０のＬノベルを検知することによって、本発明に従えば 、触媒現存量か最適レベルに維持されることと、反応器が絶対に過充填されない ことを保証することが可能である。反応器の過充填は触媒粒子か転送管路の分離 弁内において、各転送の終りにおいて、それか閉鎖されるとき、押し砕かれる可 能性を増す。ベットレベルの制御は、また、ベッドの沸騰が最小眼にされること と、ベッド１０を通って１一方へ流れる水素及び炭化水素の設計流量からの望ま しからざる偏倚が選択触媒に関し防止されることとを確実にするためにも必要で ある。

この目的のため、ベッドに供給される触媒粒子の寸法、形状及び密度は、そのよ うな沸騰を防止するため給材流の設計最大流量に従って選択される。そのような 制御はベッドＩＯが例えば栓状流れによって容器１１を通って漸進的に下方へ運 動することを保証する。触媒は後に説明されそして第２図において図解されるご とき炭化水素、水素及び触媒によって運転される大形パイロツ（・ブラントにお けるベッドの膨張を測定することによって選択される。

さらに、前記栓状流れがベッドの全長に亙って、そして特に底部分において、連 続することを保証するために、ベッド支持手段１７はその切頭多角形または円錐 形輪郭によって特徴づけられる。

第２図及び第３図の好的実施例において示されるように、そして第２図において 最も明らかに見られるように、支持体１７は容器１１の側壁１２まで無孔の中心 板２５から延びる半径方向のスポーク部材２６間の複数の分節板２７によって形 成される、環状のリングの形式に近い、一連の環状の多辺形を有する。第３図に 示されるように、スポーク２６は容器の円周を多くの分節（この場合は８）に分 割しそして環状または円周方向の板２７によって形成される支持手段１７のへ辺 形の外リング２３の各端を同様に支持する実質的に平坦な板である。各場合にお いて、半径方向のリブ即ちスポーク２６及び環状の分節板２７は、複数の同心リ ング即ち環状の多辺形であって円錐形、または角錐形、の多孔板即ちスクリーン ２８を支持するものを形成する。スクリーン２８は容器１１の下部分から−に祥 する気体及び液体を共に透過し得る。

第３図に図示されるごとき同心環状多辺形の特別の利点は、各板２６，２７は容 器１１の側壁１２に対して軸方向に平行して延びているから、ベッドに進入する 炭化水素給材流と水素ガスは半径方向のスポーク２６の各村の間の相燐する分節 板から構成される半径方向に交互の気体と液体のリングに重力によって分離され ることである。従って、両相はスクリーン２８の下の交互の同心環状通路を通っ て」一方へ流れる１、各リングにおける液体からの気体の優先的分離は、気体の キャップ分節板が液体を満たされた隣接下環状分節板の上に重なることを含む。

従って、両流体はスクリーン２８を通じてベッドに対し同等の、そして環状に隣 接する、進入路を有する。水素ガスと炭化水素の複数の交互の環状のリングは、 ベッド１０内へのスクリーン２８の全横断面区域を横切る両相の均一かつ同等の 給材を保証する。その他の諸要因のうち、われわれは特に、二のような構成は触 媒ベッドの全横断面区域を横切る均一か一つ同等の分配を保証することを確認し た。ベッド１０の完全直径に亙るそのような同等の分配は、円錐形のベッド支持 手段Ｉ７を切頭する中心板２５の直上に静流区域が生じることを可能にする。こ れは局部沸騰または渦流が、触媒及び液体の局部化された層流を保証するための 倒立Ｊ型管路２９の吸込口を通しるベッド１０内からの触媒の撤収点において、 触媒ベッドに惹起される可能性を実質的に減少させる。

炭化水素給材流と水素との混合物の均一な給送は、容器１１の全横断面区域に写 って延びる円形の板部材３１と支持体１７との間に包囲されるブレ十ｌ、室即ち 吸込室３３を通じて支持手段１７の板２７の入口側に対して特に促進される。板 ３１は多数の同じ大きい直径の管３２であって板３１を貫く穴を形成するものを 有する。容管は数ｃｍ（数インチ）の直径を存しそして軸方向に同じ深さ、例え ば概ねｌ　Ｏ〜１５ｃｍ　（４〜６”　）の程度、板３１の下方へ延びている。

これら管３２はブレナム室３３内−＼の同等の進入路を水素と炭化水素給材流と の混合物に対して提供する。供給管１６から底ヘッダ３５内への来入給材流の分 配ですら、偏向板３４によって助けられ、以て、給材流中に包含され得る過大寸 法の水素泡が板３１の全横断面区域に互って均等に分配されぞしてプレナム室３ ３内へ流入するように管３２の各々へ均等に分配されることを保証する。管３２ の長さは、板３１の下に好適なガスヘッドか形成され、以て、ヘッダ３５に進入 する給材流におけるサージを抑制するように選択される。

既に言及されたごとく、各個の環状の半径方向分節を区切る板２７の垂直即ち軸 方向長さは、触媒ベッドｌＯ内への水素及び液状給材の双方のための同等進入路 を提供し、そして板２７はそれらかベッド１０の吸込側において全直径に亙って 交互に気体及び炭化水素給材流のすングを効果的に形成するように、スクリーン ２８の下に段階状に並置されている。この方式によれば、ベッドｌＯに対する吸 込口の区域の単なる一個ですら、気体または液体のための差別された、即ち優先 的、流路にならない。さらに、たとえ圧力サージが液相によるスクリーン２８の 完全な湿潤化を生じさせても、気体流の回収は板２７ど半径方向板２６との間の 各分節の区域の広さによって助けられる。

第３図に示されるごとく水素ガス及び液状炭化水素の給材流を均等に分配するだ めの吸込口分配器３１における配列は、ブレナノ４室３３内への均等分配円筒形 通路を形成する管３２を延長または短縮することによって修正され得る。これら 管を使用することの特別の利点は、単なるバーホし−ションまたは適当な直径の 穴と比較するとき、各個の管３２の周囲区域において板３１の下に気体ボろ゛ソ ｉ・か形成されることである。これはｌ・レー即ち板３１によって画成されるそ のような気体ボケッ１−は反しト：容器に供給されている水素と液体どの混合物 の流量変動から生じ得るＦモ、カサーシを減衰させるから望ましいことをわれわ １１は確認した。しかし、前記管の長さはそのように機能するため妥当に可能な かぎり短く維持される。

やはり、これは変換触媒と給材流との接触以外のために容器ｌｌ内の利用可能な 全ての処理空間を使用することを可能なかぎり僅少にすることか望ましいからで ある。

管とバーホレーシ３ンとの組合せに比較するとき、管を使用することの利点は、 設計流量分配パターンがより広い流量範囲に互って維持され得ることである。管 とノクーホレーションとの場合は、通常、気体はバーホレーションを通って上方 ・＼流れ、そして液体は管を通って上方へ流れる。しかし、気体はもしその流量 が増加するならば、またはパーホレーションが語基するならば、管を通る新しい 流路を啓開し、その結果として設計外の恐らく望ましくない流れパターンを形成 する。

その軸方向長さ全体とって触媒ベッドＩＯの栓状流れの整備をさらに助けるため 、本発明の好的形式において、複数の軸方向に離間された水素ガス再分配段また は水素ガス急冷段３９がベッドｌＯ内に追加的に設置される。

第１図の配列においては、気体再分配段３９の一つの位置が、ベッド１０の軸線 を横断して延びる単一の倒立アングル部材４０によって図示されている。急冷シ ステム３９の細部は、複数の倒立■形囲い板部材４０か容器１１の横断面区域を 概ね横切って延びる少なくも一本の横列に沿って等間隔に分散配置されている第 ５図−第７図において、最も明らかに見られる。第７図に示すように、気体注入 管路４２は、ヘッダ４４及び細長い管４１に供給する枝管４５から、各個の囲い 板部材４０を通って延びる細長い管４１に給送する。望ましくは、しかし非必須 的に、第５図に最も明らかに見られるように、囲い板部材４０の第２列は、第１ 列の上方に軸方向に離間されて位置され、モして各列は互いに対して９０°に位 置される。各個の囲い板部材４０の構造は第６０に最も明らかに見られるように 、分配管４１は複数の排出口４８を存し、これら排出］」は管４１の全長に沿っ て水素ガスを均等に分配するような比率にされることか望ましい。これら穴４８ は、管４１を離れ去る気体か囲い板部材４０内において下方・・−流れて囲い板 部材４０の両Ｖ側壁４９によって囲まれる区域の下でベッドＩＯから上昇する気 体と合流するように強制されるように、管４１の頂側に配置されるとか望ましい 。好ましくは、側壁４９によって形成される各スカートの全長は、ベッドｌＯか らの１井気体と管路４２から装入する急冷気体との双方を排出するための均等離 間されたスロット５０を有する。この配列の特別の価値は、急冷システム下方の ベッドの一部分に管で導かれた気体が、ベッドの全横断面区域に亙って再分配さ れ以てべ・・Ｉド１０の−Ｅ部分内における局部的ホ・ソトスボット、渦流、ま たは沸騰、の発生をさらに防止し得ることである。

本発明の他の重要な一局面に従って、第１図は触媒取替えシステムであって、一 般的に、１対の圧力口・ツク室を通じてベッド１０内に新鮮な触媒を転送するた めの一連のｌコック室を有し、そして装入ホソノく６０と供給ホ・ソバ７０どを 含むものを図示する。もし、必要とされるならば、単に１対のホッパが触媒の装 入とＩＦ出とに使用され得るか、配管及びン・−ケ〉ス運転手順かより複雑にな る。

何れの場合においでも、転送流れは、容器ｌｌ内に進入する触媒粒子の過度の摩 耗を防止するとともに、触媒か容器１１の底において、■形管２９の吸込口３０ を通じて撤収されるとき、■二に横たわる粒子ベッドの突然の撹乱、その結果と してのベッド１０内の触媒または微粒子の沸騰及び渦流の発生を防１トするため に、液体スラリまたは層流として特別に準備される。

容器１１の頂へ装入補給ホ、ツバ６０がら触媒を供給するため、または、ベッド １０の底から排出ホッパ８０への触媒の移転のための層流を得るためには、容器 １１とホッパ６０または８０との間の圧力差が、例えば供給管路６１または排出 管路８２と容器１１との間の圧力差を検知することによって精密に制御されるこ とが絶対必要である。圧力差は遣断弁６４または８４が最初に開放または閉鎖さ れるとき最良零である。容器１１と管路６１との間の圧力差は計器６３ど圧力検 知器６２．６５とによって測定される。差圧計８３と検知器８１．８５は同様の 機能を果たし以て容器１．１の底から排出ホッパ８０への弁８４を介する触媒の 転送を制御する。

特に容器６０からの触媒の補給に関連して、前記容器は容器１１の運転圧力より 少し高い圧力にされ得ることと、ぞして貯持ホッパ容器７０から容器６０へ供給 される触媒が層流であることを保証するように厳密に制御され得る、二どどは、 言らまでもなく、理解されるであろう。

この目的のため、既に言及されたように、容器７０゜６０は大気圧下にあり、触 媒は最初に弁１０２及び管路１０１を介して漏斗１００によって貯持ホッパ７０ 内に導入され、そして好ましくは窒素が管路１０４及び／または管路７１を通じ て容器７０を濃過させられ以て触媒中に存在する可能性のある空気及び水分を排 除する。触媒の導入前または後、容器７０は触媒の混合及び運搬のため必要とさ れるスラリー化液体を提供するために、炭化水素精製流、好ましくは真空ガラス オイル、を装入される。これは漏斗１００、弁１０２及び管路１０１を通じて、 または、管路１０４、弁１０５及び管路１０６を通じて行われ得る。次いで、弁 １０２か閉鎖される。

しかし、重要な要件は、液体を装入容器へ転送する前に、供給容器７０内の圧力 か、言うまでもなく、容器６０と反応容器１１との間の遮断弁６４が閉鎖されそ して弁６７．６８及び７８も閉鎖されていることを前提として、装入容器６０内 の圧力と同等にされなくてはならないことである。弁ｆｉ４．６７．６８．７８ 及び１０２か閉鎖されており、ぞして容器６０と７０との間で圧力が同等化され ていることによって一１転送弁７５は開放されて触媒スラリーがＪ形管７１から 容器６０への全通路を通って流れるように同一直径通路を提供する。転送は弁１ ０５を通じて管路１０４から導入される圧力と窒素ガス流量とを調節することに より厳密に制御される。前記圧力及び流量は、所望の触媒層流かＪ形管７１の吸 込ロア２内−＼進入しぞして管路７６を通じて−Ｉ　Ｊ’−＼進みそして触媒装 入容器を構成するロックホッパ６０内に入ることを保証するのにちょうど十分な 程度にされる。Ｊ形管７Ｉを通じて触媒を転送するための層流は完全に液相であ り、触媒は真空ガスオイル中にスラリーとして存在する。全触媒の転送は容器７ ０の底７９の漏斗形状と、底７９の頂点におけるＪ形管７１の吸込ロア２の位置 とによって補助される。もし容器７０内の全ての触媒か容器６０に転送されたな らば、当然、容器７０からのフラッシング油か管路７６から全ての触媒を洗滌す る。しかし、全てのそのような触媒か弁７５を通過しく従って、弁がそれ自体ま たはその弁座に引掻き傷を作る潜在的危険の下で硬い摩耗性の触媒に対し閉鎖す ることを必要としないように）保証するためには、好ましくは、追加のフラッシ ング流体か管路７７から弁７Ｂを通じて導入され以て管路７６を清掃して容器７ ０内へ戻るか、または容器６０内へ進む。

触媒がかようにして容器６０内に装入されたとき、同様の手順が触媒を層流状態 下で液体スラリーとして反応容器ｌｌ内・＼供給管路６１を通じて転送し以てベ ッドｌＯの頂面２０に対して分配するために使用される。もし希望されるならば 、言うまでもなく、偏向板２３がベッドの頂面２０を横切って均等に触媒を分散 するのに使用され得る。しかし、そのような分散補助手段は必要とされないこと をわれわれ確認した。

ロックホッパ６０から容器＋１への触媒の転送において、容器６０内の圧力は反 応容器１１の圧力にされることは理解されるであろう。これは弁６７を通じて水 素を注入することによって達成される。オイルはそれを蒸発させることなしに容 器Ｉｌ内の反応物の温度に可能なかぎり近い温度まで加熱さるへきである。これ は反応容器に添加されつつある新しい触媒の熱衝撃を減じるために特に重要であ ることをわれわれは確認した。いっｔ：んこれらの要件が満ださ第１たならば、 弁６４は転送のために開放されなければならない。液体スラリーの実際の層流転 送は、管路６６から入れられる水素の流量及び圧力を絞る弁６７によって制御さ れる。触媒の転送後、フラッシング管路６９の弁６８は短時間開放され以て管路 ６１および１９内に残留するずへての触媒が、既に言及された理由によって、弁 ６４が閉鎖される前に一掃されることを保証する。容器６０内の余剰水素圧力は 、水素添加処理システム（図示せず）の共通水素給源へ復帰する任意の好適なブ リード管路によって釈放される。

ベッド１０の底からの再生または処分のための不活性化された触媒の実質的に連 続的才たは間欠的転送のために、容器１１は排出ホッパ即ちロック容器８０に対 して同じ方式で制御される。本発明のシステム全体に亙る触媒のすへての転送に おいてそうであるように、Ｊ形管２９の吸込口３０から弁８４の孔を含む管路８ ２を通る流路は、横断面区域と直径とにおいて一様である。同様に、排出ホッパ ８０から処分容器９０への転送は、Ｊ形管８６の吸込口８９を通って弁９４を有 する管路９２の排出口９８に達し、そして容器９０内に入る。

一般的に、これら層流通路の直径はそれを通過させられる各個の粒子の直径の少 なくとも５倍であり、そして５（）倍またはそれ以上の場合もあり得る。これに 関連してジャミングまたは妨害を回避するため、吸込ロア２゜１０９．３０．８ ９及び９９は、それらのそれぞれの管７１．１０８，２９．８６及び９６におい て、朝顔形に開かれておらず−９または、その他の形にも絞制されておらず、従 ってずへての流れは専ら且つ直接にそのような吸込口の最大且つ同等の口径を通 過する。反応容器１１からの触媒の移転の場合において、管２９の吸込口３０は 触媒支持スクリーン手段のバーホレ・−ジョンの無い中心部に配置されており、 従ってそれは板２７及び仕切り２６によって形成される最内側の環状通路を通っ て上昇する水素ガス流の直接の流れの外に位置する。このことは吸込口３０内へ の流れが触媒粒子と実質的に液体のみのスラリーとの混合物であることを保証す る。そのような混合物は層流状態において流体の最大運搬能力を生じる。これに 加えて、管２９のＪ形断面の円形ベンド即ち円弧部分の外部寸法は、吸込［」３ ０下方へ指向された部分を含む接続された流路の直径の数倍である。吸込口３０ の上方の管の部分は１．Ｔ形管２９の残部より体積において何倍も短く且つ小さ い。管２９のこの部分を小さく保つことの特別の利点は、管路の当該部分か各転 送の終りにおいて清掃されるとき触媒ベッド１０の重力ヘッドに抗してベッドＩ Ｉ内へ相当量の触媒を押し戻す必要を無くすることである。

望ましくは、触媒が転送されていない期間、少量の水素がＪ形管を通じてベッド ＩＯ内に弁８８を通じ連続的に導入され以て触媒粒子が吸込口を語基しないよう にされる。これは管２９の吸込口３０におけるコークスの蓄積の可能性を回避す る。そのような構成は、Ｊ形管の吸込１］３０に直隣するベッド１１を人工的に 流動化する、または、浮揚させることなしに、触媒が層流によって撤収され得る ことを保証する。

触媒支持スクリーン手段１７の中心部を通る開口による触媒の重力による排出は 、本構成においては、先行技術におけるがごとく必要とされないから、システム 全体を固体取扱弁を使用することなしに運転することか可能である。従って、本 構成において各転送弁は好ましくは回転ＯＴ能の王に里−の貫通孔を形成された 在来の王弁である。明細に述へると、容器１１に出入する炭化水素、触媒及び水 素の流れを供給しそして制御するために使用される在来形の弁は、容器と転送ホ ッパとの間の圧力差に対してソールとして機能しなくてはならないことをわれわ れは発見した。、：の機能のために、むくステライト球形玉ゲー１〜であって弁 に対する入口管路及び出口管路と同し直径の貫通孔と、金属対金属シールとを有 するものは、本発明の方法を実施するための触媒転送管路において使用されると き抜群の作用を発揮する。さらに、仕事の微性に照らしてそれらの経済的価格及 び入手の容易性は、それらを初度据付及び保守交換の何れにとっても最も経済的 に有用ならしめる。ケイムル社及びモーガス社によって製造される弁は、本実施 例において特に効果的である。さらに、本構成は殆ど独占的に液相における触媒 の転送を可能ならしめ、それは転送間における触媒粒子の摩耗または粉砕を実質 的に減少させる。これに加えて、同伴気体の排除は触媒粒子の液体転送の効率を 向上させそしてさらに触媒の潜在的損傷を減少させる。

第４図は層を成して流れる液体によって触媒を転送するための一代替システムを 示す角錐形触媒ベッド支持体１７の底の部分図を示す。この実施例においては、 ベッド１０の容積から触媒粒子を撤収するため垂直管５４と水平管５２とによっ てＬ形弁か形成される。図示されるように、取入口５６はスクリーン支持手段１ ７によって形成された角錐台の中心非多孔部分２５の真」二に位置されることが 好ましい。そのよ・うな配列は、第１図の実施例に示されるそれより好的性にお いて劣るが、そのような配列は液体と触媒とのスラリ・−が啼流状聾下において のみ流れるようにされ得る事実によって好適とされる。

第１図のＪ形管または第４図のＬ形弁の何れの配列によっても、排出ロック容器 ８０内の圧力は反応容器１１内の圧力と同等になるように上げられる。弁８４が 開放されそして触媒の流量が、第１図において示されたように、弁９３を通じて 流量を規制することによって制御される。そのような流量は、転送弁８４が開放 されるとき容器１１からの触媒粒子の層流を生じさせるのに十分な程度まで排出 ロック室８０及び管路８２内の圧力を減少させる。

弁８４が弁８８と管路８７とを通じて真空ガスオイルによってフラッシングを施 され、次いで閉鎖された後、残留物が容器８０からドレン管路＋２０を通じて、 Ｊ形管８６及び円錐形スクリーン１２１の下から排出される。

次いて、フラッシングオイルか弁９３を通じて送入されそれにより触媒から残留 物を滌除しそして触媒を冷却させる。容器８″′０は必要とされる回数排流され そして装入され得る。次いで容器８０の圧力がより低い圧力（約３５ｋｇ／ａｄ 　（５０ｐ　ｓ　ｉ　ｇ）以下）にされる。容器９ｏ内の圧力は容器８０内に圧 力と同等にされそして弁９４が開放される。次いて、流量及び圧力が弁１１０を 通じて制御され以てＪ形管８６を通じて容器９ｏ内への触媒の層流を生じさせる 。弁９４かフラッノ〉′グオイルによって洗滌されそして閉鎖される。フラ・ソ シ：／グオイルは円錐形スクリーン１２３の下のドしン管路１２２を通じて排出 される。この触媒はもし希望されるならば弁ｌｌ。

を通じて水で洗滌され得る。容器は管路１１０を通じて窒素を送入することによ ってすべての水素を一掃さるべきである。最後に、容器９０はほとんど減圧され そして触媒は放出管！２４内における触媒の流量を制御するため弁１１０を通じ る窒素の流れによってＪ形管９６を通る運搬流体としての水を使用して投下され る。

下記は本発明の方法の諸過程に従って、本発明の前述実施例に基づく装置を使用 して実行される手順操作の実例である。

される半商業規模残留物変換パイロットブラントにおいて、上述されたごとき触 媒転送手順が５０回以上実験証明された。各転送間、約０．０５６ｍ（２ｆｔ′ ）の触媒が典型的な残留物脱硫（ＲＤＳ）条件下で連続運転中の反応容器に取入 れられそしてそれから取出された。

４．５０ｎｉ’（１６ｆｔ３）毎時に達する触媒転送率が、触媒直径より８倍大 きい内径を有する管を通じて達成された。触媒の栓状流れ運動及びベッド沸騰の 不存在がテストベッド内に組入れられた放射性標識触媒粒子を使用することによ って証明された。

そのような運転において明確に証明された本発明の重要な特徴に含まれるものど じて・（１）王弁、たとえばケイムル社及びモーガス社によって製造されたそれ ら、がＲＤ　Ｓ反応器を触媒転送容器から隔離し、そして触媒粒子を固体取扱弁 を使用することなしに転送するために使用され得ることと、（２）触媒ベッドの レベル及び従−）で沸騰かガンマ線源及び検知器を使用して適切に監視され得る ことと、（３）Ｊ形管（す・えて昇流部分が降流通路より実質的に短い）は層状 の流体の流れによって、局部的沸騰を生しさせることなしに、触媒粒子を十分に 転送することと、（４）流体供給吸込口分配器手段であって円錐形支持体と同心 環状分節板とを有するものの使用は、触媒ベッドの基部における沸騰を防止しそ して気体と液体との交互同心リングを形成することによって気体と液体の適正な 半径方向分配を達成することと、（５）同−寸法及び形状を使用するかより小さ い密度を有する一触媒においては顕著な沸騰（膨張）を生じないのに比較して、 他の触媒においてはベッド沸騰（膨張）か生じたという実質的な相異か示された ことと、（６）ベットの底から単一の流れどして流れる炭化水素液体の流れと水 素含有気体とを反応させるため水素添加処理システムを連続的に運転しつつ反応 容器内において重力によって下方へ運動するベッド内への、及びベッド外への、 触媒の転送は、反応容器を通りそしてそのｍ面から上方へ通過する間、分離を生 じることなしに逆流か生しるのを許すことと、（７）間欠的な触媒ｔＪＦ出の結 果として、触媒ベッドは栓状流れをもって反応器を通って逆流して下方へ運動す ることとが挙げられる。

例ＩＩ 例Ｉにおいて説明された流れ条件下の装置における前記諸試験から、前記機械的 及び水力学的諸要因の有効性は、下記のごとく、触媒粒子の運動する／＼ラッド 通じて逆流する炭化水素及び水素流による水素添加処理の遂行に関して確認され た： 約０．６４ｍ／日（４ＢＰＤ）に達する炭化水素給材及び約１５４ｋｇ／ａ＋ｆ 　（２２００ＰＳ　Ｉ）の水素で運転されるパイロットプラントにおいて、触媒 ベッド膨張測定は商業規模の流速において、表■に示される異なる寸法、形状及 び密度のベッドに関して為された。各タイプの触媒が個別に試験された。ベッド 沸騰（膨張）はガンマ線源と１０％のベッド膨張を検知するように取付けられた 検知器とを使用して測定された。表■は５０００ＳＣＦＢの標準水素再循環流量 において各種触媒に関し１０％ベッド膨張を生じるのに必要とされる流速を示す 。これらの結果はベッド膨張か第１図の半商業規模のプラントから生じることを 確認した。

表ＴＩは、液体粘度、液体密度及び炭化水素給材流及び気体の圧力が、異なる１ セットの商業運転条件に合致するように表■におけるそれらよりも表ＩＴにおい て低いことを除いて、表１に示された諸条件下で試験されたそれらと同じ触媒粒 子の３個のベッドを使用する同じ１セットの運転を示す。表Ｉ及びＩＩから、触 媒粒子の寸法、密度及び形状の効果は、給材の液体及び気体成分に対する異なる 流れ条件に関し明瞭に表示される。炭化水素処理過程のための設計供給流量は直 径約３．５ｍ（Ｉｌ、５ｆｔ）の触媒ベッドを有する反応容器を通るＭＢＰＤ　 （数千バレル毎日）による値を示すように標準スケーリング手順ににって計算さ れた。

一般的に商業用途の触媒は基準設計供給流量よりも実質的に高い、例えば最高１ ００％高い、選ばれた流量における浮揚または沸騰に基づいて選択される。さら に、これら試験は特定の商業触媒は、もし粒子か高均一度を有しそして、摩耗ま たは破砕を生じることなく、反応容器に出入する運動間それらの完全性を維持す るほど十分に強固であるならば、妥当な設計供給流量においては、膨張しないこ とを示している。

≦゛Ｎ　　　　　起 殴　Ｅｃ　　雪　　印 例１冊 直径１．２０ｍ（４ｆｔ）の容器内において、“低温モデル”が上限＋２７０ｒ ｒ／／日（８０００ＢＰＤ）の水及び２７５３ＣＦＭの空気を使用して運転され た。既に説明されそして図面に示されたごとき吸込液体及び気体分配器並びに水 素ガス再分配段階及び急冷段階の特徴が一定の基準で判断されそして試験された 。流量測定と水面下の写真は、吸込気体及び液体の分配が容器内の触媒支持スク リーンの全横断面区域に亙って均等であることを証明した。倒立Ｖ形囲い板部材 を通過する上昇気体の再分配は、たとえ気体が再分配器段階の下方で故意に誤分 配されたときでも、意外なほどに効果的であることが証明された。

要約 簡述すれば、これら試験の結果は、本発明か触媒ベッドを浮揚させるには十分で ない流量を以て気体及び液体の交互環状リングとして流体を導入することによっ てそして所望の供給流量においてベッドの持上がりを防ぐのに適正な密度、形状 及び寸法によって選択された触媒によって反応容器の全容積を実質的に満たすよ うに稠密に詰込まれた触媒ベッドを横切って均等に分配された水素及び炭化水素 液体の実質的に連続する流れを可能にすることを示す。（触媒は設計圧力及び流 速を有する炭化水素、水素及び触媒によって運転される大型パイロットプラント におけるベッド膨張を測定することによって選択される。）所望の流量において 、そのような触媒は、期的にまたは半連続的に液体の流れにそのような触媒層形 式で流入させることによりベッドの頂において新い触媒を導入することによって 、容器を通って下方へ伏流れの態様で連続的に流れる。触媒はベラＩＺの底かの 液体の流れのなかに触媒粒子を層形式で流入させるどによって排出される。その ような流れのための取入は、ベッドを通って流れる気体の流れとは直接に接触で おらず、そして流路は横断面区域において実質的に定であり、そして触媒粒子の 直径より数倍直径におい大きい。

水素添加処理容器能力の最高の経済的利用を達成すための稼働間触媒取替えに関 し説明された機構配列及作業過程の各種修正並びに変更が当業者の心に浮かぶあ ろう。そのような修正または変更であって請求の範に入るべきものは、すべて、 それらに包含されること意図される。

国際調査報告

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. １．水素含有気体成分を有する上方へ流れる炭化水素給材流が、反応容器を通っ て下方へ運動する触媒粒子の実質的詰込ベッドに対し逆流して接触する接触水素 添加処理の方法であって、 前記ベッドを通って流れる前記気体成分を含む前記炭化水素給材流の平均速度に 従って選択された寸法、形状及び密度を前記粒子が前記反応容器の軸方向長さに 亙って有する触媒粒子の詰込ベッドを形成することと、前記炭化水素給材流の流 量を前記触媒ベッドの沸騰及び浮揚を前記ベッドの実質的全軸方向長さに亙って １０％より小さく維持するのに十分である限度に量的に制御すること とを含む接触水素添加処理方法。
2. ２．請求項１に従う方法であって、前記炭化水素給材流の前記気体成分及び液体 成分が、前記詰込触媒ベッドの底の全横断面区域を横切る前記気体及び液体成分 の交互同心環状リングを通じて前記詰込ベッド内に同時に導入される接触水素添 加処理方法。
3. ３．請求項２に従う方法であって、急冷気体が、前記触媒ベッドの軸方向長さの 中間の１個または複数個のレベルにおいて、前記触媒ベッドの軸線に対し概ね横 断方向の複数の通路を通じて導入される接触水素添加処理方法。
4. ４．液体炭化水素給材成分と水素含有気体成分とを含む上方へ進む流れの水素添 加処理間に、前記詰込ベッドを形成する下方へ流れる触媒粒子の実質的沸騰を防 ぐように制御された流量で下方へ流れる触媒の実質的詰込ベッドを接触させるこ とによって取替触媒を反応容器に連続的に供給するための稼働間触媒取替方法で あって、前記ベッドを通って流れる炭化水素給材成分及び気体成分の選択された 流量において前記触媒ベッドの軸方向長さの実質的部分に亙って前記粒子の沸騰 または浮揚を実質的に防ぐために前記ベッドを形成する触媒粒子の寸法、形状及 び密度を選択し、前記容器を通る栓状流れとして下方へ運動する前記ベッド内に おける触媒粒子の局部的再循環を含む前記ベッドの沸騰または浮揚を防ぐように 、前記給材流れの少なくとも気体成分を複数の同心環状リングを通じて導入する ことによって、前記ベッドの全横断面区域を横切る前記気体成分の流れを均一に 分配し、前記触媒ベッドの底を支持する切頭円錐形表面を通る液流によって同心 交互流路を形成し、以て下方へ進む前記触媒ベッドの流れの間前記ベッドの軸線 に沿う横方向断面区域に亙って前記液体及び前記気体の同心上方方向送りを均一 に形成すること、及び 前記ベッドの少なくとも底から層流状態で前記触媒を液流内に転送することによ って前記ベッドの底から撤収される触媒を取替えるための流量を以て前記ベッド の頂へ触媒を加給すること を含む稼働間触媒取替方法。
5. ５．請求項４に従う方法であって、さらに、急冷気体を注入しそして複数の横方 向に延びる流路を通じて前記気体の流れを横方向に転向させるように前記ベッド の長さの中間の少なくとも一レベルを越えて前記ベッド内を上方に流れる気体を 捕捉する間に前記容器を通って下方へ進む前記触媒ベッドの栓状流れを維持する ことを含み、前記横方向の気体流路が触媒を外方にそして下方に前記囲い板の上 面を越えて偏向させることによって覆われ、前記囲い板のおのおのが複数の細長 いスロットであって前記触媒ベッドの横断面区域を横切って捕捉された気体を冷 却及び／または再分配するため前記上方へ流れる気体及び前記急冷気体の前記横 方向再分配のための横側外縁に沿って長手方向に相互離間された複数の流路を形 成するものを有する稼働間触媒取替方法。
6. ６．高圧力及び高温度での連続運転間触媒またはその他の粒子を反応容器の内に そしてその外に周期的にまたは半連続的に転送する方法にして給材流が触媒の実 質的詰込ベッドを通って上方へ流れるものであって、加圧可能の触媒ホッパから 前記反応容器内の前記ベッドの頂内に流れさせるためそして触媒を前記ベッドの 底から加圧可能の触媒ホッパへ流れさせるため触媒粒子を液流内に同伴し、その 全長に亙って実質的に均一の横断面区域とその内部に同伴される触媒流体の少な くとも５倍の直径とを有する流路を通じて前記液流のおのおのを流れさせ、前記 流路がさらにそれと実質的に同じ直径の貫通孔を有する少なくとも１個のインラ イン制御弁と少なくとも１本の補助流体流路であって前記制御弁と前記反応容器 との間に位置されて補助流体を前記流路内に選択的に導入して前記流路から触媒 粒子を瀉洗除去しそして触媒粒子が前記流路に進入するのを阻止するものとを有 し、そして前記ベッドの上端内への取替触媒の供給並びに前記ベッドの底からの 触媒の排出の間前記液体及び同伴触媒の層流を誘発させるのに前記反応容器内の 圧力より十分高い程度にのみ弁に対する前記触媒ホッパの加圧を選択的に制御す ることと、前記層流が前記反応容器の内への及びその外への触媒の転送間前記触 媒の浮揚または沸騰を防止する流量であることとを含む触媒またはその他の粒子 の周期的または半連続的製■送方法。
7. ７．請求項６に従う方法であって、前記流路のおのおのが、液流及び同伴触媒の ための吸込口部分であって前記下降流路より実質的に短い上昇逆流部分を有する ものを含むことを特徴とする触媒またはその他の粒子の周期的または半連続的転 送方法。
8. ８．請求項６に従う方法であって、他の一流路を通って前記反応容器の下端から 撤収される触媒のための吸込口が、前記触媒を支持する円錐形のスクリーンの中 心の非多孔切頭部分の上方に配置され、従って前記触媒が、上へ流れる液体及び 気体のための前記同心給材路から実質的に外れた前記ベッド内の一位置から、前 記液体及び触媒の前記層流を制御するのに十分な前記容器と撤収管との間の圧力 差を以て撤収されることを含む触媒またはその他の粒子の周期的または半連続的 転送方法。
9. ９．請求項６に従う方法であって、前記給材が炭化水素と水素含有気体である触 媒またはその他の粒子の周期的または半連続的運転方法。
10. １０．重力下降する実質的詰込触媒ベッドを通って給材流が連続して上方へ流れ る間、反応容器の内へそしてその外へ粒子を周期的にまたは半連続的に転送する 方法であって、 前記反応容器内に軸方同に細長い触媒ベッドを構成する触媒を形成するまたは取 替えるため加圧可能触媒補給ホッパから流路を通じて前記反応容器の上端部内へ 新鮮な触媒を運搬する液流を層形式を以て流れさせ、そして他の一流路を通じて 加圧可能の回収ホツパ内へ使用済みの触媒を運搬するために前記反応容器の下端 部から前記給材流の一部分を層形式で流れさせることと、前記給材流のための前 記流路のおのおのがその全長に亙って実質的に一定の横断面区域とそれを通って 流れる触媒粒子の平均直径より少なくとも５倍大きい直径とを有し、前記流路の おのおのがそれぞれの給材流及びそれに同伴される触媒のための吸込口部分であ って前記流路より実質的に短い少なくとも一逆流部分を有するものを含み、前記 流路がそれと同じ直径の貫通孔を備えた少なくとも１個のインライン制御弁と少 なくとも１本の補助流路であって前記反応容器と前記加圧可能容器との間の一点 で加圧流体を前記流路内に選択的に注入して前記吸込口部分及び前記流路の前記 弁の前記貫通孔から前記給材流及び同伴触媒を選択的に一掃するものとを有する こととを含む粒子を周期的または半連続的に転送する方法。
11. １１．請求項１０に従う方法において、前記給材が炭化水素と水素含有気体であ る粒子を周期的または半連続的に転送する方法。
12. １２．反応容器へ新鮮な触媒を周期的にまたは半連続的に給送するための稼働間 触媒取替システムであって、気体成分と液体成分とを有する上方へ流れる給材流 が、前記反応容器を通って延びる下降する実質的詰込触媒ベッドを透過上昇する ものにおいて、 前記ベッドが前記容器を通って栓状流れとして下方へ移動するときに生じる前記 ベッド内の触媒粒子の局部的再循環を含む前記ベッドの沸騰を、前記触媒ベッド の底において切頭円錐形または角錐計の表面を通る複数の流路によって形成され る複数の同心環状リング、又は多角形、を通じて前記給材流の少なくとも前記気 体成分を導入し以て前記下方へ流れる触媒ベッドの横断面区域に亙って前記液体 及び前記気体成分の同心上向き送りを均一に供給することによって防止するよう に、前記ベッドの全体積を横切って前記給材流の気体成分を均等に分配する前記 給材流の選択された流量を以て、前記ベッドの軸方向長さの実質的部分に亙って 、沸騰と浮揚とを実質的に防止するように前記詰込触媒ベッドを形成する前記触 媒粒子の寸法、形状及び密度を選択することと、さらに、急冷気体を注入しそし て複数の横方向に延びる流路を通じて前記気体の流れを冷却しそして横方向に転 向させるように前記ベッドの長さの中間の少なくとも一つまたは複数のレベルを 横切って前記ベッド内を上方に流れる気体を捕捉する間に前記容器を通って下方 へ進む前記触媒ベッドの栓状流れを維持し、前記横方向の流路が下方へ流れる触 媒を前記囲い板の上面を越えて外方へ偏向させるように配置された倒立Ｖ形囲い 板によって覆われ、前記囲い板のおのおのが複数の細長いスロットであって前記 触媒ベッドの横断面区域を横切りそして前記気体を冷却して再分配するため前記 上方へ流れる気体及び前記急冷気体の前記横方向再分配のための横側外縁に沿っ て長手方向に相互離間された複数の流路を形成するものを有することと、 液流内に同伴される取替触媒粒子を、その全長に亙って実質的に均一の横断面区 域とその内部を流れる触媒粒子の平均直径の少なくとも５倍の直径とを有する流 路を通じて加圧可能の触媒ホッパから反応容器内へ層形式で流れさせ、前記流路 がさらにそれと実質的に同じ直径の貫通孔を存する少なくとも１個のインライン 制御弁と少なくとも１本の補助流体流路であって前記制御弁と前記反応容器の吸 込口との中間で前記流路内に補助流体を選択的に導入して前記流路から触媒粒子 を瀉洗除去しそして触媒粒子が前記流路内に進入するのを選択的阻止するものと を有し、そして前記反応容器の上端内へ前記取替触媒を給送するため前記液体及 び同伴取替触媒粒子の層流を誘発させるのに単に充分に前記反応器内の圧力より 高い圧力に前記ホッパを加圧することとを含む改良をした稼働間触媒取替システ ム。
13. １３．請求項１２に従う方法であって、前記流路のおのおのが液流及び同伴触媒 のための吸込口部分であって前記下降流路より実質的に短い上昇逆流部分を有す るものを含むことを特徴とする稼働間触媒取替システム。
14. １４．下方へ運動する触媒ベッドを通る液体及び気体成分の上方給送の逆流間、 反応容器の有効容積を、前記容器内の容積と触媒反応性とを前記給材流の前記気 体及び液体成分の最大流体流量において維持することによって最大化する方法で あって、前記反応容器の軸方向長さに亙って実質的に同じ寸法、形状及び密度を 有する触媒粒子であって前記ベッドを通って流れる、前記気体成分を含む、炭化 水素給材流の平均速度に従って選択されるものから成る少なくとも１個のベッド を前記容器に詰込むことと、前記炭化水素の流量を前記触媒ベッドの沸騰または 浮揚を前記ベッドの全軸方向長さに亙って１０％より小さく維持するのに充分で ある限度に量的に制御することと、前記炭化水素給材流の気体成分及び液体成分 をこれら成分の同時流れによる前記流量より実質的に大きくない流量で、前記詰 込ベッドの底の実質的全横断面区域を横切って前記気体及び液体成分の交互同心 環状リングを通じて前記詰込ベッド内に導入することとを含む反応容器の有効面 積を最大化する方法。
15. １５．請求項１４に従う方法であって、前記触媒ベッドの沸騰または浮揚が、電 磁放射を伝送して前記ベッド上方の前記容器内の一レベルを通じて該レベルにお ける前記触媒の密度を測定し、そして前記レベルにおける前記触媒の測定密度に 従って前記容器を通る前記給材流の流量を調節することによって監視される反応 容器の有効面積を最大化する方法。
16. １６．請求項１４に従う方法であって、前記給材が炭化水素成分と、気体成分を 含む水素とを存する反応容器の有効面積を最大化する方法。
17. １７．反応器詰込ベッドを通る触媒の流れを、前記詰込触媒ベッドを上方に向か って通る混合気体及び炭化水素給材流の一定逆流間制御する装置であって、前記 容器を通って軸方向上方へ延びる触媒ベッドを支持する手段にして切頭された不 透過性の中心部分を有する円錐形触媒ベッド支持スクリーン部材、前記スクリー ン部材の軸方向下方に延びそして互いに半径方向に離間されて同心の交互気体及 び液体給材リングを前記スクリーンの下方に形成する複数の同心邪魔板部材であ って前記スクリーン部材の前記円錐形部分を通じて給材流を流れさせてその上に 支持される触媒ベッドに対し前記給材中の炭化水素成分と気体成分とを均等に分 配するものとを有するものと、前記ベッドの局部的膨張を生じさせることなしに 前記反応器ベッドの下端部から触媒粒子を引き出す手段にして前記触媒ベッド内 へ上方に延びそして前記ベッド内の最大触媒粒子の直径の少なくとも５倍の直径 を有する倒立Ｊ形管を有し、前記Ｊ形管が前記切頭されて中心部分の真上に位置 される吸込口を有し、そして前記Ｊ形管の他端が実質的に一定の直径の管路を通 じて外圧力容器まで延び、前記管路が少なくとも１個のボール弁であって前記Ｊ 形管の直径より小さくない直径を備えたボールゲートを有するものを含むものと を有し、そして前記支持スクリーンの前記不透過性の中心部分に真隣する前記触 媒ベッドから触媒を置き換えるのに充分な流量で前記反応器内の流体の層流を誘 発させるため前記ボール弁が流れに対して開いているとき前記反応容器と前記圧 力容器との間で圧力を制御する手段を有する反応容器の詰込ベッドを通る触媒流 を制御する方法。
18. １８．請求項１７に従う装置であって、前記ベッド支持手段が切頭多角錐形であ りそして前記同心邪魔板部材間に複数の半径方向に延びる邪魔板部材を有する反 応容器の詰込ベッドを通り触媒流を制御する方法。