JPH04226590A - 炭化水素の流動転化及び分解プロセスを制御する方法、装置及びプロセス装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は炭化水素の流動転化と分
解プロセスにおいて反応器内温度および製品収量並びに
／もしくは製品品質を制御するプロセス装置および方法
に関する。特に、本発明は、反応器内温度制御および目
標とする製品収量および／または製品品質を達成するた
めに、供給原料の噴霧化を最適化する供給原料注入器に
より炭化水素の流動転化および分解帯域中への供給原料
の導入が行われるプロセス装置およびその方法に関する
。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】適切
な制御計装を備えた反応器に導入された供給原料の噴霧
状態を種々に変化させることにより、炭化水素の流動転
化および分解プロセスにおいて反応器内温度および／ま
たは炭素収支と熱収支を制御し、そして最適化するため
の付加的な自由度を得ることができることが判明してい
る。さらに、噴霧状態を可変にする手段を備えた新しい
機種の供給原料注入装置により、炭化水素の流動転化お
よび分解反応帯域中への供給原料の噴霧化の程度を連続
的に容易にリアルタイムで変更することができ、次いで
、この変更された噴霧状態は反応系の転化および分解反
応の要件としての吸熱量に影響する。供給原料の噴霧状
態を変化させると、コークスを生成する傾向（コークス
選択性）に僅かではあるが、微妙な変化を生ずるので、
このプロセスの炭素収支ならびに関連した熱収支を制御
するためにこの噴霧状態の変化を利用することができる
。さらに、噴霧状態を可変にする手段を備えた新しい機
種の供給原料注入装置により、予め選択された供給液体
原料の最適液滴径、液滴径の分布および／またはスプレ
ーパターンを（ａ）反応器内温度および／または反応系
の炭素収支および熱収支、または（ｂ）反応器による製
品収量および／または製品品質を制御し、かつその目的
をはたすために、所望通りに維持することができる。

【０００３】本発明の方法および装置は添付図面に関す
る以下の詳細な説明を参照することによりさらに明瞭に
理解されよう。一般に、より小さい平均液滴径、狭い液
滴径の分布および良好に分散されたスプレーパターンを
特徴とするある度合の供給原料の噴霧により、生成され
るコークスおよび乾ガスがより少なくなり、それにより
液状製品の収量を最高にする傾向が生ずる。

【０００４】適正な基準として、供給原料の比較的微細
な液滴への噴霧化は、反応帯域において使用される固体
粒子の粒径および分布と適合するように選択することが
できる。一方、平均粒径よりもかなり大きい粒径の液滴
の一部分を含む比較的に大きい平均液滴径およびその広
い分布ならびに良好に分散していないスプレーパターン
の場合には、生成されるコークスの量がかなり増大する
。したがって、噴霧状態の微妙な変化を利用してコーク
スの収量を変更し、それにより炭素収支および反応器内
温度を変更することができる。噴霧状態の程度はプロセ
スに要求される種々の目的に応じて選択される。

【０００５】ナフサや軽質留出物のような高価な製品の
量を最大にするために、反応帯域において使用される固
体粒子の粒径および分布と適合するように供給原料の比
較的に微細な液滴への噴霧化を選択することができる。 一方、平均よりもかなり大きい粒径の液滴の一部分を含
む比較的に大きい平均液滴径やその径の広い分布および
良好に分散していないスプレーパターン等の場合には、
生成されるコークスの量がかなり増大する。噴霧状態の
選択される程度はプロセスに要求される種々の目標によ
り左右される。例えば、ＬＰＧやナフサの量を最大にす
るためには、微細な液滴径は理想的ではないかもしれな
い。

【０００６】供給原料の炭化水素の流動転化及び分解帯
域中への噴霧の調節は、多変数の拘束制御、線形制御お
よび非線形制御等の環境下における製品収量および／ま
たは製品品質の目標の変化を補償するために使用するこ
とができる。市場における製品価値が変動するにつれて
、反応器の製品収量は、製油所の総合的運転においてこ
のプロセス装置の経済的利益を最適化するように変化さ
せることができる。このことは、通油運転下での混合が
行なわれる場所では、非常に重要なことである。

【０００７】収量に関する一般的な目標は液体製品の収
量を最大にすることであり、品質に関する一般的な目標
はナフサのＲＯＮ（リサーチオクタン価）を最大にする
ことである。さらに一つの目標は沸点が華氏６５０度以
下の液体製品の生産量を最大にすることであろう。その
他の目標としては、より高価な製品の生産量を最大にす
るためにコークスの生成量および乾ガスの生成量を最小
にすることであろう。

【０００８】このプロセスはニュートン流体または非ニ
ュートン流体のいずれの供給原料に対しても適用可能で
ある。一般に、炭化水素の転化および分解プロセスへの
供給原料としてのＶＲ（減圧蒸留残渣油）はニュートン
流体として挙動する。供給原料成分としての高沸点の残
渣油および供給原料注入器に送られる供給原料の全流量
の一部分になる分解された再循環油原料はかなり非ニュ
ートン流体の性質を示すが、一般的には供給原料はニュ
ートン流体のような挙動をするという仮定は、機器設計
に関する限り、妥当でありかつ適切であると考えられる
。

【０００９】

【課題を解決するための手段】油性物質のみを含む供給
原料は、反応器中に「加圧噴霧」し、そしてまたは吹き
付けることにより供給することができる。しかしながら
、好ましい操作モードにおいては、より低い分子量の媒
体物がこの油性の供給原料中に混入のために注入される
。適当な媒体物としては、水素、水蒸気、窒素、反応器
からの低分子量の排出ガスおよび炭素数６以下の炭化水
素がある。最も好ましくは、水蒸気／油性物質の混合物
が反応器への供給原料の流れに混入される場合である。 好ましい一実施例においては、この水蒸気／油性物質の
混合物を可変のど部を有する供給原料注入器ノズルを通
過させている。水蒸気／油性物質の混合比は、油性の供
給原料の種類、性質の変化に基づいて、運転中に調節可
能である。この混合物中の水蒸気量は、この混合物の密
度に影響し、したがって、供給原料系の噴霧状態にもあ
る影響を与える。このプロセスに適切な一般的な商業的
な慣行においては、軽質供給原料に対しては約０．５０
重量％の水蒸気が使用され、より粘性のある重質供給原
料に対しては約３．０ないし５．０重量％の水蒸気が使
用される。

【００１０】炭化水素の流動転化および分解プロセスに
おいては、油性供給原料の固体粒子との初期接触と、こ
の接触がいかに行われるかということが反応器での製品
収量や製品品質およびそれらに関連する吸熱反応に必要
な熱量に影響をおよぼす。初期接触は、代型的には、水
蒸気／油性物質／固体粒子の混合物（エマルジョン状）
からなる反応系における局部帯域（制御対象の容積）と
して観察することができる。水蒸気／油性物質の混合比
および噴霧状態（油性物質の液滴径、その分布および／
またはスプレーパターン）を調節することにより、反応
の経路は本発明により制御しまたは影響を与えることが
できる。所定の反応器における供給原料系の入力と生成
物の出力との組合わせに対して、噴霧状態を最適化する
ことが望ましい。

【００１１】処理される供給原料の噴霧状態を示す一つ
の良い指標および判断基準としては、供給原料注入器ノ
ズルを通過するときの圧力降下ΔＰがある。別の方法と
しては、ノズルの圧力降下に関連するパラメータを噴霧
状態の判断基準として使用することができる。例えば圧
力降下は本発明の好ましい供給原料注入器のノズル断面
積に直接に関連するからである。後述する例において定
義づけられるこのノズル抵抗係数もまた噴霧状態の良好
な判断基準になる。ノズル抵抗係数、ΔＰまたは同様な
因子に対するノズルにおける液滴径、その分布およびス
プレーパターンに関するデータは、後に例として詳説す
るように、実験により得られる。

【００１２】特定の可変のど部を有する供給原料注入器
を設計する場合には、このノズルの性能を予測する根拠
として種々の相関関係もまた役に立つ。ノズルの幾何学
的形状は、スプレーパターン、液滴径およびその分布に
影響し、したがって、この形状はノズルの抵抗係数に反
映される。前述したように、所望される噴霧状態の程度
は、種々のプロセスまたはその運転の目標により左右さ
れる。例えば、供給原料の転化および分解帯域における
噴霧状態は、製品収量および製品品質と同様に反応器内
温度および／または炭素収支と熱収支の変化を補償する
ために選択することができる。

【００１３】噴霧の程度はリアルタイムで変化する制御
変数として使用することができる。例えば、反応器内温
度はこの噴霧の程度を変更することにより変えることが
できる。液滴径、収量および選択性に関する目標を達成
するには重要な要因であることは理解されている。参考
のためにこの明細書に記載した米国特許出願第４８５，
７０１　号明細書（Ｄｏｃｋｅｔ　Ｎｏ．　ＯＰ−３４
９９）　には、流動接触熱分解装置（ＦＣＣＵ）におけ
る収量および選択性を制御するために、噴霧可変型の供
給原料注入器を使用することが記載されている。また、
参考のためにこの明細書に記載した米国特許出願第４８
６，０４６　号明細書（Ｄｏｃｋｅｔ　Ｎｏ．　ＯＰ−
３５４５）　には、ＦＣＣＵにおける炭素収支を制御す
るために噴霧可変型の供給原料注入器を使用することが
記載されている。さらに、参考のためにこの明細書に記
載した米国特許出願第４８６，０３５　号明細書（Ｄｏ
ｃｋｅｔ　Ｎｏ．　ＯＰ−３４９８）　には、供給原料
の変化及びその流れの変動に応答するために噴霧可変型
の供給原料注入器を使用することが記載されている。

【００１４】供給原料の噴霧状態を制御する好ましい手
段は、例えば圧力変換器または調節器（差圧記録制御：
ＲｄＲＣ）により注入器のノズルにおける圧力降下ΔＰ
を監視し、このΔＰに基づく信号を、可変（可動）のど
部を備えた供給原料注入器と組み合わされたアクチュエ
ータに送ることである。ノズルによる圧力降下の目標設
定値を維持する簡単な単一制御ループによりＰｄＲＣを
動作させることができるようにすると、好適である。ま
た、別の態様として、ＰｄＲＣをさらに複雑な制御構成
に組み合わせることができる。

【００１５】簡単な単一制御ループ方式においては、Ｐ
ｄＲＣの圧力降下の目標値は供給原料の所望の噴霧状態
を達成するように設定される。「開ループ」の制御方式
においては、この装置の運転係員は、種々のＰｄＲＣ設
定値が反応器内温度および／または炭素収支と熱収支に
およぼす影響を監視するであろう。このＰｄＲＣの設定
値は、反応器内温度の制御目標に対する供給原料の噴霧
状態（スプレーパターン、液滴径およびその分布を含む
）を最適化するプラントの応答傾向に基づいて選択され
よう。また、別の態様として、ΔＰに関連するノズルの
流路面積のような別のパラメータを供給原料の噴霧状態
の判断基準として使用することができる。後述する例で
定義されるノズルの抵抗係数「ＣＦ」は供給原料の噴霧
状態の良い判断基準である。ノズル抵抗係数およびΔＰ
る対するノズルにおける液滴径、その分布およびスプレ
ーパターンに関するデータを実験により求めることがで
きる。同様に、ΔＰは炭化水素の流動転化および分解用
反応器の炭素収支および熱収支の変動と関連づけること
ができる。

【００１６】このような関係および相関を実験により求
めるために各々の特定の反応器を試験できるようにする
ことが好ましい。各反応器系の制御応答は建設において
納入者による実際の機器における個有性のために独特で
あるこれらの関係を確立するためにプロセスモデルを使
用することができる。後述の例３においては、コンピュ
ータ制御のモデルを例示してある。

【００１７】供給原料の噴霧状態を制御する好ましい手
段としては、例えば圧力変換器および調節器（ＰｄＲＣ
）により注入器のノズルにおける圧力降下ΔＰを監視し
、このΔＰに基づく信号を、噴霧可変型の手段を備えた
供給原料注入器と組み合わされたアクチュエータに送る
ことである。アクチュエータは調節軸を狭い行程にわた
って移動させることにより作動する。この調節軸の遠位
端においては、供給原料注入器の炭化水素の流路に配置
された噴霧調節手段は反応帯領中への供給原料の流れに
対して利用される流路断面積を変更することにより作動
する。

【００１８】炭化水素の流動転化および分解プロセスに
可変のど部を備えた供給原料注入器を適用することによ
り、そのプロセスの炭素収支、熱収支および反応帯域温
度並びに／または反応帯域温度を制御するための新しい
制御構成が得られる。供給原料注入器のノズルと組み合
わされた圧力制御（ＰｄＲＣ）に対する反応器内温度（
ＴＲＣ）の直接的なカスケード制御が可能である。この
供給原料注入器による噴霧状態は反応帯域の温度を最適
化しかつ制御するために調節される。また、反応器のＴ
ＲＣ、ノズルのＰｄＲＣおよび容器並びに／またはすべ
り弁のＰｄＲＣが層別の階層制御において反応器内温度
を制御しかつ最適化するように構成されている場合には
、より高いレベルの制御構成が得られる。

【００１９】この明細書に開示した教育と組み合わせて
実行可能な従来の制御方式は次の通りである。 ａ．反応器内温度は、反応器中への高温固体粒子の循環
を制御する反応器／加熱器間の差圧とカスケード連結さ
れる。 ｂ．反応器内温度は、固体粒子の循環を制御する固体粒
子の移送配管に設けられたすべり弁にカスケード連結さ
れる。

【００２０】ｃ．反応器内温度は、固体粒子の循環を制
御する低温の固体粒子の移送配管に設けられたすべり弁
にカスケード連結される。 ｄ．反応器内温度は、反応器への供給原料温度を制御す
る予熱温度（予熱炉コイル出口温度、すなわち、ＣＯＴ
）にカスケード連結される。層別の階層制御において、
ノズルのＰｄＲＣおよび別の調節器にカスケード連結さ
れた反応器内温度の制御系を備えることも可能である。 好ましい取組方として、層別の階層制御においては、ノ
ズルのＰｄＲＣおよび移送管のすべり弁における差圧に
カスケード連結される反応器内温度の制御系を備える方
法がある。このような層別の階層制御は、懸濁した固体
粒子の循環（移送配管中のすべり弁における差圧により
制御される）が反応器内温度の目立つ程の変化、例えば
、９５０°Ｆから９７５°Ｆまでの変化に対してのみ使
用できるように構成される。設定値のこれらの目立った
変化は、おそらくは、反応器の運転を最適にするために
多変数拘束調節器が使用される結果であろう。反応器内
温度の微小な変化は、ノズル差圧調節器および採用パッ
ケージによって得られた供給原料の噴霧状態の微妙な変
化によって達成されよう。プロセスの動的な展望から、
このような制御により、さらに正確な反応温度の制御を
行うことができる。

【００２１】別法として、流動固体粒子の循環量および
予熱温度を一定に保ち、供給原料の噴霧状態の変化、す
なわち、液滴径、その分布および／またはスプレーパタ
ーンを変化させることにより、炭化水素の流動転化およ
び分解プロセスにおける吸熱反応系の反応に影響をおよ
ぼすことができる。反応器での収量は転化および分解を
ひき起こすために必要な熱量に影響をおよぼす。循環し
ている固体粒子並びに供給原料の予熱からの熱および全
体収量の目標を維持するための反応器内目標温度による
熱とからの一定の総入熱量について、反応器内温度を制
御するために供給原料の噴霧状態を微妙に変化させ、か
つ供給原料性状および／または固体粒子性状の変動を補
償することができる。

【００２２】炭化水素の流動転化および分解プロセスに
可変のど部を備えた供給原料注入器を適用することによ
り、製品収量および製品品質を制御する新しい制御構成
を得ることができる。供給原料注入器のノズルに連結し
た圧力制御（ＰｄＲＣ）および、収量並びに品質の目標
を最適化するために調節される供給原料の噴霧状態との
両者に、反応器の製品収量および／または製品品質に関
する情報をカスケード連結させることができる。また、
供給原料の品質およびその他のプロセスへの投入物質の
変動に対してその都度決定的な（経済的に重要な）製品
収量の最適化をはかることができる。

【００２３】代表的な最大限に清澄な液体製品を製造す
る操作のための好ましい高レベルの制御構成は以下述べ
るとおりである。反応器内温度は、目標反応帯域の付近
において清澄な製品の収量を維持する慣用の手段により
制御することができる。清澄な液体製品の選択性に関す
るパラメータ（清澄な液体製品の流量と新規供給原料の
流量との比が清澄な液体製品の選択性の簡単な定義であ
る）を算出するために、清澄な液体製品の流量を使用す
ることができる。この算出された選択性パラメータは、
清澄な液体製品の選択性を最適化するために供給原料の
噴霧状態を調節する基準として使用することができる。 この目的のために開発された制御適用パッケージは、可
能な限り清澄な液体製品の選択性を達成するために、供
給原料の噴霧状態を調節する。（フィードバック制御ル
ープ）単一段の移送配管反応系においては、可変のど部
を備えた供給原料注入器ノズルのレベル、すなわち、リ
イグの好ましい位置は反応上昇管（しばしば移送管反応
器と呼ばれる）の入口である。良好な固体粒子／原料油
の接触および混合を保証するために、複数個のノズルを
反応上昇管の周囲のまわりに均等に配置すると好適であ
る。

【００２４】図１を参照すると、配管２ないし８におい
て導入された炭化水素原料が転化されかつ分解される固
体コークス鉱石粒子の流動床を備えた反応帯域１Ａを含
む直立円筒形反応器１を示してある。ガス化プロセスに
よる流動コークス化に適切に使用できる炭化水素原料に
は、炭化水素重油質油類、重質原油類、常圧蒸留残渣油
類、ピッチ、アスファルト、ビチュメン類およびその他
の重質炭化水素残渣油類、タールサンド油、頁岩油類、
石炭液化による生成油の蒸留残渣油類を含む種々の石炭
液化プロセスからの生成液体類およびこれらによる石炭
のスラリーならびに混合液類およびこれらに類似物等が
ある。このような原料は単独に採用されるが、並列の反
応帯域または所望の任意の反応帯域の組合わせで別個に
使用してもよい。反応帯域１Ａを通過する炭化水素ガス
および蒸気は固体粒子を、沸騰する液体のように見える
乱流流動状態に維持する。

【００２５】反応帯域１Ａにおいては、固体粒子は炭化
水素原料との接触中に、供給原料から発生する新しいコ
ークスの沈着により使用済みになる。したがって、この
明細書に使用した「使用済み」または「コークスで汚染
された」固体粒子という用語は、一般に、反応帯域を通
過し、そして重大な活性の低下をひき起こす供給原料か
らの十分な量の新しいコークスを含み、それによりプロ
セス効率および固体粒子の性能を回復するためにコーク
スを燃焼させかつ／またはガス化させることによりコー
スクの除去を必要とする固体粒子および／または触媒粒
子を意味している。燃焼させまたはガス化させなければ
ならない使用済みの固体粒子のコークス含有量の増分は
、代表的には、約０．５０重量％から２５．０重量％ま
で変化する。再生加熱器およびガス化装置は、供給原料
からの比較的に不活性なコークスの増分の除去により、
種コークスまたは鉱石の粒径および活性を維持する。

【００２６】燃焼および／またはガス化による実際の再
生工程の前に、使用済み固体粒子は通常反応帯域からＬ
で示した流動床のレベルよりも下方の放散帯域１Ｂを通
過するが、その中で配管９Ａ及び９Ｂを経て帯域１Ｂの
下部に送入される放散用ガスと接触する。この放散用ガ
スは通常約１０ｐｓｉｇから約１５０ｐｓｉｇの圧力で
送入されるが、使用済み固体粒子から大部分の揮発系炭
化水素を除去する作用をする。好ましい放散用ガスとし
ては、蒸気があるが、勿論窒素、その他の不活性ガスま
たは煙道ガスも使用してもよい。放散帯域は、通常、反
応帯域と実質上同じ温度、すなわち、約８５０°Ｆから
１１００°Ｆまでの範囲内の温度に維持される。大部分
の揮発性炭化水素を放散させた放散工程後の使用済み固
体粒子は、放散帯域１Ｂの底部からＪ型ベンド管１１や
加熱器１２下部中に延びている相互連結された直立上昇
管１１Ｂのような使用済み固体粒子の移送配管を通して
送られる。

【００２７】上昇管１１Ｂが図示されているが、これは
ガス化域部分２７からの加熱ガス／空気の混合物との干
渉を防止するために偏心して加熱器１２に入り込んでい
る。図示の実施例では１個の上昇管１１Ｂのみが使用さ
れている。しかしながら、複数個の上昇管を使用するこ
とも本発明の範囲内である。上昇管内を流れる固体粒子
の密度を減少させるために十分な量の空気を配管１２を
通して上昇管１１Ｂに加えて、それによりこの固体粒子
を単純な流体力学的平衡により加熱器１２中に上向きに
流すことができる。

【００２８】図１に示した特定の構成においては、加熱
器／再生器１２は別個の容器（反応器生成物の洗浄分留
器１６とほぼ同一レベルに配置されている）であり、符
号Ｌで示したレベルを有する固体粒子の濃厚な相の流動
床（以下「濃厚相流動床」という）２４Ｂを含み、この
濃厚相流動床２４Ｂは、転化および分解の反応中に、そ
の下の反応帯域で形成されるコークスの沈着物を燃焼し
つくす再生工程をうけ、その上方には稀薄層２４Ｃがあ
る。酸素を含むガスが配管２９を通ってガス化再生帯域
２７の下部に入り、格子３８および固体粒子の濃厚相流
動床２７Ｂを通って上昇するが、前記流動床を反応帯域
１Ａと同様な乱流流動状態に維持している。後に図２お
よび図３についてさらに詳述するように、本発明はこの
特定の設計ではコーカー反応帯域１Ａ内に配置された転
化および分解帯域中への供給原料の導入を含む改良され
たプロセス制御装置にある。

【００２９】加熱／再生帯域１２における固体粒子の濃
厚な相の流動床２４Ｂからの再生された固体粒子はスタ
ンドパイプ２５を通って下方に流れ、Ｊベンド管を通っ
て移送配管１０を通って反応帯域１Ａに入る。この移送
配管１０はＪベンド管の上方に延びる別の原料油注入配
管２ＡのレベルにおいてＪベンドと連結している。使用
済み固体粒子とは、このプロセスへの炭化水素系供給原
料から生じたコークスが存在する固体粒子の表面上から
前記コースの少なくとも一部分、好ましくは相当部分を
除去するための酸素含有ガスと接触する再生、加熱およ
びガス化の種々の帯域から流出する固体粒子をいう。こ
の転化および分解プロセスのための炭化水素系供給原料
は、図４について以下に詳説するように、配管２ないし
８を通して特殊の供給原料注入器を経て反応器１中に注
入されて、油および固体粒子の混合物を形成し、この混
合物は反応器１の反応帯域１Ａ中に送られる。固体粒子
を同伴した生成物の蒸気は反応帯域１Ａから反応器頂上
部への固気分離手段１３中に、そこでこの同伴固体粒子
は生成物蒸気から分離され、反応帯域１Ａ中に延びた下
降管１４を通って反応帯域１Ａに戻る。次に、生成物の
蒸気は、配管１７ないし１９中に流入する前に、洗浄式
分留器部分１６を通って生成物回収系統中に送られる。 配管２２の液排出系では、配管２２を経てコーカー分留
器底部の重質留分の再循環が起こり、配管２１を経て加
熱された蒸気を急冷する。

【００３０】再生／加熱帯域１２においては、使用済み
固体粒子の再生／ガス化中に生成されたガスを同伴固体
粒子と共に濃厚相流動床２４Ｂから稀薄相流動床２４Ｃ
に送ることができる。同伴固体粒子は、好適な固気分離
手段３２によりガスから分離され、濃厚相流動床２４Ｂ
に戻される。次に、実質的には固体粒子を含まないガス
は、再生器／加熱器１２から配管６０を経て下流側のガ
ス処理機器に排出される前に充気室３４に流入する。

【００３１】いかなる型式の炭化水素の流動転化および
分解プロセス装置にも改造を全く行わずまたは僅か改造
することにより、また種々の反応、放散、再生、加熱お
よびガス化帯域の空間的な配置について制限することな
く本発明を有利に適用することができることは当業者に
は容易に理解されよう。加熱器およびガス化部分と分離
し、かつある種のプロセス制御の計装および信号と連結
した流動コーキングおよびガス化装置の反応部分を示す
図２から、本発明をガス化装置による流動コーキングに
おいて反応器内温度を制御するために適用する方法につ
いてもさらに良く理解することができよう。この制御系
および機器は、それら自体、当業者に容易に理解される
ように、慣用の型式であるので、略図のみで示してある
。図２に示した５２以下の符号は図１の符号と同じであ
り、同じ部品と対応している。

【００３２】この実施例においては、図２の単一配管２
Ａにより別の供給原料注入器を略図で示しているが、実
際には複数個の供給原料注入器を備えている。三次元的
には、上昇管の円周のまわりに同一レベルで水平方向に
隔置された代表的には３個またはそれ上（３から２０個
）の供給原料注入器が設けられている。反応器内温度制
御の目的のために、反応器内温度調節器６４を供給原料
注入器の調節器６６とカスケード連結することができる
。別の態様として、反応器内温度調節器６４を差圧調節
器６８とカスケード連結し、次に噴霧状態を目標レベル
に維持するために、この差圧調節器６８を同一供給原料
注入器用調節器６６とカスケード連結することができる
。

【００３３】図２および上記の本発明の詳細な説明から
明らかであるように、差圧調節器６８は供給原料注入器
部分の二部分の両端間の圧力降下、好適には供給原料注
入器のノズル先端部のすぐ外側にある上昇管４６の中の
圧力検出管７０で測定される圧力と、図４について後述
するように可変のど型ノズル部分の直前の注入器内の一
点において圧力検出管７２で測定される圧力との管の差
異を測定する。この圧力調節器は代表的には１００ｐｓ
ｉ　から１５０ｐｓｉ　までの範囲内の目標設定値との
差異を測定する比較測定器を含んでいる。

【００３４】温度測定装置６３は反応帯域１Ａからのガ
ス状排出生成物の温度をリアルタイムで測定し、そして
これに基づく信号が温度検出管７４を経て温度調節器６
４に送られる。前述したように、反応器内温度の設定値
と算出値との差に基づく信号を、注入器用調節器６６に
直接にカスケード連結するか、または層別の階層制御系
において差圧調節器６８にカスケード連結することがで
きる。次に、差圧調節器６８は供給原料調節器６６とカ
スケード連結される。

【００３５】そのうえ、供給原料の噴霧状態を監視する
目的のために、音響測定装置を使用することができる。 供給原料の性質を別の方法によりまたは付加的に監視す
る場合には、慣用の分析用計装を使用することができる
。例えば、ＡＰＩ定義の重力および屈折率を測定するこ
とができる。供給原料の組成および／または性質を赤外
線、紫外線または質量分光器により測定することができ
る。供給原料の成分を分離するために、高圧液体クロマ
トグラフィーを使用することができる。

【００３６】注入器の調節器６６は、好ましくは、複数
個の供給原料注入器を通しての圧力降下を個々に調節す
るために使用される。各々の場合において、好適な噴霧
状態の調節手段（図示せず）の位置を変更するために、
アクチュエータ７８が使用される。この実施例において
は、供給原料注入器ののど部の流路断面積を変えて、そ
れにより圧力降下を変化させるために可動部材が使用さ
れる。

【００３７】水蒸気を配管３２中の供給原料油と混合さ
せて配管８２中に水蒸気と原料油の混合物を生成するた
めに、水蒸気が配管８１を通して供給原料注入器中に導
入される。加熱器およびガス化部分と分離した状態にあ
りかつある種のプロセス制御の計装および信号と関連し
た図３流動コーキングおよびガス化装置の反応部分を示
した、を参照することにより、ガス化装置による流動コ
ーキングから反応器内温度を制御するために本発明を適
用できる態様がさらに明らかになろう。この制御系およ
び機器類はそれら自体当業者により容易に理解されによ
うに慣用型式のものであるので、単に略図で示してある
。図３の５２以下の符号は図１の符号と同じであり、同
じ部品と対応している。

【００３８】この実施例では、図３の単独配管４、５、
６、７および８により各々のレベルにおける主要な供給
原料注入器を示しているが、実際には各々のレベルにお
いて複数個の原料注入器を使用している。三次元的には
、コーカー反応容器のまわりに同一レベルで隔置された
代表的には３個またはそれ以上（３個から２０個）の供
給原料注入器が設けられている。反応器内温度制御の目
的のために、反応器内温度調節器６４を供給原料調節器
６６とカスケード連結することができる。別の態様とし
て、噴霧状態を目標レベルに維持するために、反応器内
温度調節器６４を圧力調節器６８とカスケード連結し、
次に圧力調節器６８を同じ供給原料注入器の調節器６６
とカスケード連結することができる。

【００３９】図３および上記の本発明の詳細な説明から
明らかであるように、圧力調節器６８は、供給原料注入
器の一部分における圧力降下、好適には、供給原料注入
器のノズル先端部のすぐ外側にある反応帯域１Ａ内の圧
力検出管７０により測定される圧力と、図４について後
述するように、ノズルの可変のど部の直前にあるノズル
内の一点における圧力検出管７２により測定される圧力
との間の差を測定する。この圧力調節器６８は代表的に
は１００ｐｓｉ　から１５０ｐｓｉ　までの範囲内の目
標設定差との差を測定する比較測定器を含んでいる。

【００４０】温度測定装置６３は、反応帯域１Ａ内のガ
ス状の排出生成物の流れの温度をリアルタイムで測定し
、その温度に基づく信号が温度検出管７４を経て温度調
節器６４に送られる。前述したように、反応器内温度の
設定値と算定値との差に基づく信号を注入器の調節器６
６に直接にカスケード連結するか、または層別の階層制
御系においては、圧力調節器６８にカスケード連結し、
次に圧力調節器６８を供給原料注入器の調節器６６にカ
スケード連結することができる。

【００４１】別の態様として、温度測定装置６３は、測
定装置、例えば、慣用型の分光分析器６５（図示せず）
に通じる出口を備えた洗浄式分留器内に配置されたサン
プリング装置になろう。流れサンプリング装置６３は反
応器からのガス状排出生成物組成の少なくとも一つの成
分の濃度をリアルタイムで検出し、この濃度に基づく信
号が検出信号線７５を経て生成物調節器６４に送られる
。生成物の流れの成分を測定前に分離するために、高圧
液体クロマトグラフを使用してもよい。この調節器６４
は収量または品質の指標を算出することができ、そして
、比較測定器により、測定収量値を設定値と比較するこ
とができる。算定された収量値、すなわち、設定値との
差に基く信号を注入器調節計６６に直接にカスケード連
結するか、または層別の階層制御系において、圧力調節
器６８にカスケード連結し、次に、圧力調節器６８を供
給原料注入器の調節器６６にカスケード連結することが
できる。

【００４２】この注入器の調節器６６は、好ましくは、
複数個の供給原料注入器における圧力降下を個々に調節
するために使用される。各々の場合において、適切な噴
霧状態の調節手段（図示せず）の位置を変更するために
、アクチュエータ７８が使用される。この実施例におい
ては、供給原料注入器ののど部の流路断面積を変更して
、それにより圧力降下を変化させるために、可動部材が
使用される。

【００４３】配管８１を経た水蒸気は、配管８２よりの
供給原料と配管８０内で水蒸気−原料油の混合物を形成
するために供給原料注入器に導入される。図４を参照す
ると、全体を符号９９で示した本発明による反応器の供
給原料注入器の代表的な実施例を、示してある。この注
入器は一方の端部にノズルチップ１０２を備えている。 固定のど部を有するノズルの幾何学的形状を示してある
が、種々のノズルの幾何学的形状を使用することもでき
ることは理解されよう。

【００４４】供給原料注入器は「熱スリーブ」（鞘状継
手：熱膨張等を吸収する断手）と呼ばれる継手によって
反応器の壁部１０３と接続されている。明らかな如く供
給原料注入器組立体は反応系と一体に構成された部分で
ある。その他の機械的な付属装置は当業者によく知られ
ている。全体を符号１００で示した供給原料注入ノズル
噴霧調節組立体は、シャフト１０５および先端部分、す
なわち、調節手段１０６を備えており、図５にさらに詳
細に示してある。この調節手段１０６の端末チップ部分
１０８は収斂フアン形先端ノズル１０２の内部で機能を
はたすように設定されている。ノズル先端部１０２の内
部の端末先端部１０８の変調および／または位置決めに
より、流路面積を変化させ、そしてノズル先端部１０２
により得られる噴霧状態に影響を与える。噴霧状態可変
調節手段を備えた供給原料注入器の基本設計に対する好
ましい追加は、ノズル押入先端先端部１０６にきわめて
接近して前混合機１０７および１０９を設けることであ
る。前混合機は噴霧状態可変調節手段を備えた供給原料
注入器により達成される噴霧状態、特にスプレーパター
ンを良好にすることができる。図４に示した反応器の供
給原料注入器組立体の実施例は行程を最小にするように
設計されている。

【００４５】これらの２個の前混合機１０７および１０
９は相互に４５゜の角度で片寄って互い違いに配置され
、そして静的混合機、スラッグ／気泡の粉砕器、液体振
動減衰器および放射流並びに渦巻流の増強器として作用
する。流体の流れの釣合いから、これらの前混合機は、
さもなければ軸流になる流れに放射および旋回モーメン
ト与えて放射渦巻流にする。これにより、ノズルにより
得られる噴霧状態はより良好になる。もしも供給原料注
入器と接続されたプロセス配管内の流体の流れの状況が
前述のスラッグの流れのように不都合な状況になる場合
には、これらの前混合機はスラッグ／気泡破砕器として
作用し、噴霧状態可変手段を備えたノズルの直ぐ上流側
で流体のさらに均一な相の混合物を供給することを助け
る。また、これはノズルにより得られる噴霧状態をより
良好にする。また、前混合機１０７および１０９はシャ
フト１０５、ノズル１０２内の噴霧状態調節手段１０６
およびプロセス配管１１１を整列することを助ける。前
混合機の詳細は図６に横断面図で示してあるが、この図
からスポーク１１２がシャフト１０５から放射状に延び
て円形リム１１３と結合していることが理解されよう。

【００４６】図４に示した特定の注入器組立体において
は、水蒸気および原料油の混合物が水蒸気／原料油流体
入口１１４を通してノズル先端部１０２の上流側に導入
される。反応器内の原料油の分圧効果のために、一般的
には、原料油の噴霧を支援するために噴霧促進媒体、例
えば、蒸気を使用することが好ましいが、その他のガス
を使用することもできよう。しかしながら、可変のど部
を備えた供給原料注入器は水蒸気を使用しないで噴霧／
スプレー状の油性物質を加圧する方式、すなわち、油性
物質のみの供給原料の供給により作動させることができ
よう。噴霧促進媒体は、別の態様として、別個の連結部
分を通して反応器中に導入することができよう。しかし
ながら、この噴霧状態可変手段を備えた供給原料注入器
の代表的な操作においては、水蒸気／原料油の比を制御
している流れによりノズルの上流側に水蒸気／原料油の
混合物が形成される。この水蒸気／原料油の比は、原料
油の性質およびその他のプロセス上の考慮すべき点に基
づいて設定される。原料油相は予熱しているので部分的
に気化させることができる。したがって、供給原料油注
入器組立体に供給される流動混合物は通常ガス相、原料
油液相、そしておそらくは原料油蒸気相とから成る。

【００４７】プロセス系側を運転状態に維持するため、
フランジ１１６とフランジ１１８との間の隔離弁１１５
は、プロセス系の運転中での保全活動を可能にするため
に、供給原料注入器の組立体の一部分として使用するこ
とができる。この隔離弁は通常ゲート弁であるが、その
他の弁、例えば玉弁を使用してもよい。ノズル用の噴霧
状態調節手段を備えた組立体を引っ込め、隔離弁を閉ざ
し、そして注入器組立体を運転状態で保修を行うために
必要に応じて取り外すこともできる。例えば、もしも供
給原料及び化学的な理由により望ましくないコーキング
または内側のノズルの部分的な閉塞が発生すると、ノズ
ルインサート軸組立体を撤去し、運転中に清掃すること
ができる。

【００４８】ノズル保修用配管溜め部１１７、好適には
、配管のスプール部分は、隔離弁１１５およびフランヂ
１２０の間に設けられている。従来からのパッキンググ
ランドを保持しているスプール部分１１９により噴霧状
態調節手段として使用されるのど部インサートの調整を
行うことができる。種々のパッキンググランドの設計を
採用することができるが、漏洩を最小限にとどめるよう
な設計を使用することが好ましい。また、このスプール
部分により、運転中におけるノズル噴霧状態調節組立体
の清掃および保修を行うことができる。運転中の保修お
よび清掃を行わなくてもよい場合には、簡単な注入器組
立体の設計を自由に選択できることは理解されよう。

【００４９】好適な機械的な位置決め手段の例証として
は、噴霧状態調節組立体およびシヤフトの機械的な移動
、調整および行程制御を行うアクチュエータ組立体２２
１がある。ノズル先端部１０２に対するノズル噴霧調節
組立体の相対的な作動位置を制御することにより、ノズ
ルからの噴霧および／またはスプレーパターンに影響を
およぼすことができる。代表的な設計においては、補助
的手動装置（運転員の弁ハンドルの手動による操作）を
特徴とする空気アクチュエータが使用される。液圧アク
チュエータまたは電動機駆動アクチュエータを含むその
他のアクチュエータ構成も容認可能である。このアクチ
ュエータはその他の計装機器および調節器からの制御指
令を受信し、そしてこれらの制御指令に基づき噴霧調節
手段の位置を移動させることができる。

【００５０】一般的には、空気アクチュエータが液圧ア
クチュエータよりも相対的なコストの点で好まれ、空気
アクチュエータまたは液圧アクチュエータが信頼性の点
でその他の型式のアクチュエータよりも好まれる。しか
しながら、プロセス装置特有の要因がアクチュエータの
選択に対して影響する。ボルトで留めたフランジの型式
の軸継手２２３がノズル噴霧状態調節組立体１００のシ
ャフトをアクチュエータ組立体２２１と結合した状態を
示してある。種々のシャフトの継手の使用が容認される
。

【００５１】図７はシャフト１０５の遠位端部に配置さ
れ、ファンノズル１０２中に挿入されたノズル噴霧状態
調節組立体１００（前混合機を含まず）をさらに詳細に
示している。ノズル調節手段１０６の先端部１０８を推
定最大挿入位置で示してある。図８はノズル噴霧状態調
節組立体をそのアクチュエータにより移動するために使
用するシャフトの行程を百分率で表示した値に対して流
路面積をプロットした代表的な噴霧状態可変手段を備え
たノズルに対するグラフを示す。

【００５２】図９は反応器上昇管壁部、すなわち、反応
器の流動床部分の壁部のいずれかに取付けられた代表的
な供給原料注入器の取付け方法を詳細に示している。ノ
ズル先端部１１０は垂直線に対して２０゜の代表的角度
に配置された状態で示してある。供給原料注入器が円錐
形セグメント壁部分２３０を横断した状態を横断面で示
してあるが、部分２３０は、それ自体、垂直線に対して
３０゜の角度をなして、上昇管の比較的に大きい直径を
有する上側の円筒形垂直壁部分２３２と、比較的に小さ
い直径を有する下側の円筒形垂直壁部２３４との間に配
置されている。特定のプロセス装置および注入器の型式
によっては、垂直線に対して異なる取付角および配向角
を使用してもよい。当業者には明らかなように、この注
入器の取付けは慣用的な方法で行われ、管キャップ２３
５および反応装置の金属壁の下方のキャスタブルライニ
ング２３６を使用している。

【００５３】カオウール（Ｋａｏｗｕｏｌ）あて板２３
８が供給原料注入器の円周を包囲しており、この位置に
おいて、供給原料注入器が上昇管の壁部を貫通している
。適当な端縁において溶接を行うことにより、接続部が
気密になる。当業者間に知られているその他の機械的な
取付装置も好適に使用される。 〔例１〕この例は、流動接触分解プロセスにおいて供給
原料の注入に使用される種々のノズル構成と関連した噴
霧状態に関するデータを収集する実験を例示している。 ガス化プロセスによる流動コーキングについて特有の情
報を得るために、同様な実験手順を使用することができ
よう。

【００５４】微細な液滴や広角度のスプレーにより、上
昇管内のより迅速かつより均一な触媒／原料油の混合が
得られ、既存のノズルの能力以上に前記ＦＣＣＵの能力
を改良することが期待される。これらの実験で行われた
アプローチとしては、液滴径、スプレー分散角度及びノ
ズルの圧力降下に対する液体の粘度、蒸気／液体の流量
の効果を調査するために低温モデル試験を行なった。ス
プレーの液滴径をレザーによるドップラー風速計（ＬＤ
Ａ：Ｌａｓｅｒ　ＤｏｐｐｌｅｒＡｎｅｍｏｍｅｔｅｒ
）　で測定した。蒸気−原料油の供給原料を模擬化する
ために、窒素および水／グリセリン溶液を使用した。本
発明による供給原料注入器の設計および制御に使用する
ために、平均液滴径およびノズルにおける圧力降下を予
測するための相関関係を開発した。

【００５５】加圧噴出ノズル、回転円板型ノズルおよび
気流式噴出ノズルが工業的に使用される噴霧器の三つの
基本的な型式であるが、これらの試験は圧縮流体、例え
ば、高速の空気または水蒸気が液体ジェットを崩壊させ
るために使用される気流式噴射ノズルの調査に限定され
た。気流式噴霧についての最も広範に引用される研究は
貫山および棚澤氏による「液滴についての相関関係」（
Ｎｕｋｉｙａｍａ　ａｎｄ　Ｔａｎａｓａｎａ　、Ｔｒ
ａｎｓ．　Ｓｏｃ．　Ｍｅｃｈ．　Ｅｎｇｒｇ．，　Ｊ
ａｐａｎ，　６１２２　、５７−５８、１９４０）　で
ある。しかしながら、この相関関係は、気／液質量基準
流量比がこれらの実験に使用された約０．０１の流量比
の比較して同流量比が１０である試験データから算出さ
れたものである。本実験における諸条件については、キ
ムおよびマーシャルの相関関係（１９７１年５月に発行
された「ＡＩＣＨＥジャーナル」の５７５頁ないし５８
４頁に掲載されたケー・ワイ・キムおよびダブリュ・ア
ール・マーシャル・ジュニア著の「気流式噴霧器からの
液滴分布」と題する論文に記載）がより好適であり、し
たがって、実験の測定値の比較のために使用された、キ
ムおよびマーシャルの相関関係は、気／液相対速度が２
５０ｆｔ／ｓｃｅ　から音速まで、粘度が１ｃｐから５
０ｃｐまで、そして気／液重量比が０．０６から４０ま
での範囲に及んでいる。この実験計画の操作範囲として
は、気／液相対速度が２００ｆｔ／ｓｃｅないし７００
ｆｔ／ｓｃｅ　、粘度が１．３ｃｐないし２．６ｃｐ、
そして気液質量比が０．００２ないし０．００８であっ
た。これらの相関関係を以下に記述する。プロセス変数
についての上記範囲は、ＦＣＣＵ、流動コーキング、ガ
ス化による流動コーキングおよびその他のプロセスのよ
うな多数の種々のプロセスのための代表的な商業運転条
件の範囲内に該当する。

【００５６】気流収斂型の噴出ノズルに関するキムおよ
びマーシャルの液滴径の相関関係は次の範囲に対して得
られた。すなわち、液滴径が６μｍないし３５０μｍの
質量基準中位置径、気／液質量基準流量比が０．０６な
いし４０、気／液相対速度が２５０ｆｔ／ｓｃｅ　から
音速まで、粘度が１ｃｐないし５０ｃｐであった。

【００５７】

【数１】

【００５８】実験の構成は光灯およびのぞき窓を備えた
室（３平方フィート×６フィート長）からなっていた。 ノズルはこの装置の一端部に取付けられ、そして水平方
向にスプレーを行った。この装置の遠い側の端部に設け
たスクリーンがスプレーを捕獲するために使用された。 グリセリンを水と混合して所望の粘度を得るために、液
体原料の混合槽を使用した。スプレー角度を決定するた
めに、静止写真を撮影し、そして液滴径を測定するため
に、レーザドップラー風速計（ＬＤＡ）が使用された。

【００５９】球形液滴の径を求めるＬＤＡの技術は、二
つの光波が異なった経路で液滴を通過するときに起こる
相対的な位相のずれを測定することに基づくものである
。散乱光により形成されかつ限定された収集操作により
収集された光の干渉模様の可視度および振幅変調を測定
することにより、液滴径を決定するために十分な情報が
得られる。

【００６０】ハードウェア装置は次の機器、すなわち、
発信器、受信器、可視度処理機、データ管理装置、操作
盤、クローン・ハイト（Ｋｒｏｈｎ−ｈｉｔｅ）　フィ
ルタおよびアナデックス（Ａｎａｄｅｘ）　印字機から
なっている。これらの構成部分の詳細な説明は米国、カ
ルフォルニア州コスタ・メサ市在のスペクトロン・デベ
ロップメント・ラボラトリー・インコーポレーテッド（
Ｓｐｅｃｔｒｏｎ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　Ｌａｂｏ
ｒａｔｏｒｉｅｓ）社発行のＳＤＬ　　Ｎｏ．　８２−
５１０２５（１９８２年版）に掲載された「液滴径決定
用干渉計の操作説明書」（“Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　Ｇｕ
ｉｄｅ　ｆｏｒ　Ｆｒｏｐｌｅｔ　Ｓｉｚｉｎｇ　Ｊｒ
ｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ”）と題する論文に記載され
ている。

【００６１】発信器の機能は二つの干渉性レザー光線を
液滴を移動させるための選択された試験室間中に投射す
ることである。液滴は光線を横切ることで生じる縞模様
から光を散乱し、そして周波数と変調により測定される
液滴の速度および径が得られる。一般に、なんらかの変
更があれば、その都度、新規に完全に調整することが必
要であるが、これらの調節は簡単である。「恒久的な」
調整は、さらに注意を払うことが必要であるが、その必
要はあるとしても、極めて稀である。

【００６２】発信器は、レザー光線動力供給源、誘導鏡
、望遠鏡式ビームイキスパンダ、半波長板、光線操向用
プリズム、５０％光線スピリッターおよび交換可能な出
力レンズを含むスペクトル物理モデル番号１０７ＤＥＭ
ヘリウム・ネオシレザーを含む。受信器は、本質的には
、交換可能な小さな孔がある焦点から光を収集する光電
子増倍器を備えた望遠鏡である。組立体全体の位置決め
は該組立体を伝送されたプローブの容積とほぼ整列する
ことにより行われる。受信器は照射されたサンプル容積
内のいかなる物から散乱された光をも収集して、その散
乱光を光電子増倍器の陰極に導く。

【００６３】可視度およびドップラー効果に基づくプロ
セッサは、受信器から送信された光学的データからの粒
径に関する情報を発生するマイクロプロセッサである。 データを収集し処理するために、Ａｐｐｌｅ　−ＩＩ　
　ＰＬＵＳが使用された。図１１は代表的な液滴径分布
および液滴速度分布を示す。また、Ａｐｐｌｅ　−ＩＩ
　　ＰＬＵＳの出力は、算術平均径、面積平均径、容積
平均径、サウター（Ｓａｕｔｅｒ）　平均径および液滴
平均速度を含む。

【００６４】３個の異なるテストノズル（符号１、２お
よび３を付した）について研究したが、この研究では種
々の蒸気／液体の供給流量速度における３個のノズルの
液滴径およびスプレー角度を測定した。ノズルＮｏ．　
１およびノズルＮｏ．　２による液滴のサウター（Ｓａ
ｕｔｅｒ）　平均径はすべて１０００μｍ（実験１−６
および実験１７−２１）よりも大きかった。ＬＤＡによ
る液滴径の測定では、上述ののぞき窓を通して得られる
レーザ光線の角度が狭いので、１０００μｍ以下の液滴
に制限された。

【００６５】ノズルＮｏ．　３による液滴径の分布は幅
広く、かつ二つの最頻数の山（以下“モード”という）
を示した。液体の流量が実験１１および１６の場合と同
様に最も低く、１０ｇｐｍ　であるときにスプレー内に
完全な第１モードおよび第２モードの一部分が記録され
た。基準になる場合の液体の流量は商業用ＦＣＣＵから
の規模縮少化による液体の流量は２０ｇｐｍ　である。 このことはファン型ノズルを用いる場合には、商業用Ｆ
ＣＣＵにおいて液体原料供給流量を低減すると液滴径が
減少することを示している。粘度１．３ｃｐ（実験７、
実験８、実験１１）および２．６ｃｐ（実験１２、実験
１３、実験１６）の液体の場合、液滴径のデータにより
示したように、液体の粘度が高ければ高い程液滴径がよ
り大きくなる。

【００６６】ノズルＮｏ．　３についての写真によるス
プレー分散角度は８０゜から１１０゜まての範囲内であ
ったが、ノズルＮｏ．　２の場合には、この角度は２５
゜から４０゜までの範囲内であった。両方のノズルのス
プレー角度は気／液流量比が高い程広くなった。また、
ノズルにおける圧力降下は、エネルギー消費量を表わす
が、これについても３個のノズルを比較検討した。表１
に示したデータは同一の気／液流量比において、ノズル
Ｎｏ．　３におけるΔＰがノズルＮｏ．　２のΔＰより
も約３３％低かったことを示す。ΔＰに及ぼす液体の粘
度の影響は１．３ｃｐから２．６ｃｐまでの狭い粘度範
囲においては顕著ではなかった。

【００６７】キムおよびマーシャルの相関式での最終項
のべき指数ｍについては、ファン型ノズルによるスプレ
ーのサウター（Ｓａｕｔｅｒ）　平均径を予想するため
には比較的良好な結果を得てｍ＝０．９となった。種々
の流量、流体の性質および噴霧ノズルの設計および制御
応答に関するこのようなデータは供給原料注入器の設計
および制御応答に有用な相関関数を求めるために使用す
ることができる。

【００６８】

【表１】

【００６９】

【表２】

【００７０】例２ この例は本発明によるガス化プロセス装置による流動コ
ーキングに対する温度制御構成を示している。ガス化装
置による特定の流動コーキングへの適用につていは既に
説明したが、その他の炭化水素の流動転化および分解装
置への適用も当業者により理解されよう。次の表２、３
および４に記載の情報は制御構成に使用される。（Ｋｌ
ｂ／ｈｒ、°Ｆ、ｐｓｉ　およびｐｓｉｇの単位は計算
により得られる。ある特定なプラントの計装のタグ番号
を示している。）　この例では、例示の目的のために、
１０個の供給原料注入器を運転稼動したと想定した。装
置の特定条件は、運転稼動した供給原料注入器の実際の
数を示している。

【００７１】 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　表　　２　　　　　　　　　　　　　　　　
当該装置の計装設備から得られたプロセス情報────
─────────────────────────
─────　　　　　　計装タグ番号　　　　　　　　
　　　　　　　　　　説　　　　明─────────
─────────────────────────
　　ＦＣ−Ｆ２００５−ＩＣ　　　　　　　　反応器へ
の注入水蒸気流量　　　　ＦＣ−Ｆ２００４−ＲＣ　　
　　　　　　反応器への全供給原料流量　　ＦＣ−Ｆ２
２１６−ＩＣ　　　　　　　　反応生成品（ＨＬＣＯ）
の再循環流量　　ＦＣ−Ｆ２２２４−ＩＣ　　　　　　
　　残底物“懸濁液”再循環流量　　ＦＣ−Ｆ２２０３
−Ｉ　　　　　　　　　　新供給原料の全体流路流量　
　ＦＣ−Ｔ２２１４−ＲＣ　　　　　　　　新供給原料
の全体流路温度　　ＦＣ−Ｔ２２４８−Ｉ　　　　　　
　　　　新供給原料の全体流路温度　　ＦＣ−Ｐ２０９
９−ｄＲＣ　　　　　　供給原料のノズルにおける圧力
降下　　　　　　（Ａ　　ｔｏ　　Ｊ） 　　ＦＣ−Ｚ２０９９−Ｉ　　　　　　　　　　供給原
料注入器ノズル挿入位置　　　　　　（Ａ　　ｔｏ　　
Ｊ） 　　ＦＣ−Ｐ２００５−ｄＲ　　　　　　　　反応器上
昇管差圧　　ＦＣ−Ｐ２００１−Ｒ　　　　　　　　　
　反応器頂部圧力　　ＦＣ−Ｐ２００２−ｄＲＣ　　　
　　　反応器／加熱器差圧　　ＦＣ−Ｈ２００４−ＩＣ
　　　　　　　　高温コークス絞りすべり弁位置　　Ｆ
Ｃ−Ｐ２０１０−ｄＲＣ　　　　　　高温コークス絞り
すべり弁差圧　　ＦＣ−Ｔ２００１−ＲＣ　　　　　　
　　反応器内温度　　ＦＣ−Ｆ ─────────────────────────
─────────　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　表　　３　　　　　　　　　　制
御電子計算機により算出されたプロセス情報─────
─────────────────────────
─────プロセス変数　　　　　　　　　　　　　　
定　　　　義　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　計　　算────────────────────
───────────────　ＦＣ−Ｘ２０００　
　　　　全循環／全新供給原料の比　　　　　　　　　
　（Ｆ２２１６＋　Ｆ２２２４）／Ｆ２００４　　ＦＣ
−Ｘ２００１　　　　　「スラリー」再循環／供給原料
の比　　　Ｆ２２２４／Ｆ２００４　ＦＣ−Ｘ２００２
　　　　　ＨＫＣＯ再循環／全供給原料の比　　　　　
Ｆ２２１６／Ｆ２００４　ＦＣ−Ｘ２００３　　　　　
新供給原料／全供給原料の比　　　　　　　　　Ｆ２２
０３／Ｆ２００４　ＦＣ−Ｘ２００４　　　　　全質量
流量　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　Ｆ２００５＋Ｆ２２０３　＋Ｆ２２１６　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　＋Ｆ２２
２４　　ＦＣ−Ｘ２００５　　　　　ノズル出口の予想
圧力　　　　　　　　　　　　　　　Ｐ２００５＋Ｆ２
００１　＋　１４．７　　ＦＣ−Ｘ２００６　　　　　
ノズル入口の予想圧力　　　　　　　　　　　　　　　
Ｘ２００５＋Ｐ２０９９　ａｖｇ　　ＦＣ−Ｐ２００９
ａｃｇ　　平均ノズル圧力降下　　　　　　　　　　　
　　　　　（Ｐ２０９９Ａ　＋　Ｐ２０９９Ｂ　＋　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
Ｐ２０９９Ｃ＋　Ｐ２０９９Ｄ　＋　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｐ２０９９Ｅ＋
　Ｐ２０９９Ｆ　＋　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　Ｐ２０９９Ｇ＋　Ｐ２０９９Ｈ
　＋　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　Ｐ２０９９Ｉ＋　Ｐ２０９９Ｊ）／１０　　Ｆ
Ｃ−Ｘ２００７　　　　　ノズル圧力比　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　Ｘ２００６／Ｘ２０
０５　ＦＣ−Ｘ２００８　　　　　平均供給原料温度　
　　　　　　　　　　　　　　　　　（Ｔ２２１４＋Ｔ
２２４８）／２　ＦＣ−ＸＶＡＰＲＦ　　　　蒸気の予
想分率　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（Ｘ
ＫＦＦ／１１．６）　×　（０．０１＋　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　（０．０８／３０
０）　×　（Ｘ２００８　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　−　４００）），　ａ　ＧＳ
Ｋ−　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　特定の予想　　　ＦＣ−Ｘ２００９　　　　　炭
化水素蒸気の予想流量　　　　　　　　　　　　　ＸＶ
ＡＰＦＲ　×　Ｆ２２０３　ＦＣ−Ｘ２０２５　　　　
　水蒸気の予想密度　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　６８　×（Ｘ２０２４／Ｘ２０２１）　×　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（（Ｘ
ＣＰＣＶ　×　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　（（Ｘ２００５　＋　Ｘ
２００６）／２）　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　×　Ｘ２０２２）＊＊　０．５）　Ｆ
Ｃ−Ｘ２０２６　　　　　炭化水素蒸気の予想密度　　
　　　　　　　　　　　Ｘ２０２０／（３６００×　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　ＸＴＯＮＡＲＥＡ）　　　　ＦＣ−Ｘ２０１０　　
　　　水蒸気の予想密度　　　　　　　　　　　　　　
　　　　（（（Ｘ２００６＋Ｘ２００５）／２）　×　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１
８）／（１０７３　×（Ｘ２００８＋　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　４６０）），　ｌ
ｂ／ｃｆ　ＦＣ−Ｘ２０１１　　　　　炭化水素蒸気の
予想密度　　　　　　　　　　　　（（（Ｘ２００６＋
Ｘ２００５）／２）　×　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　３００　×（１１．６／ＸＫＦ
Ｆ））／　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　（１０．７３×０．９５×（Ｘ２００８　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　＋４
６０）），　ｌｂ／ｃｆ　ＦＣ−Ｘ２０１２　　　　　
新供給原料の予想密度　　　　　　　　　　　　　　　
６２．４　×ＸＦＦＳＧ，　　ｌｂ／ｃｆ　　ＦＣ−Ｘ
２０１３　　　　　ＨＫＣＯの予想密度　　　　　　　
　　　　　　　　　　６２．４　×ＸＨＲＳＧ，　　ｌ
ｂ／ｃｆ　　ＦＣ−Ｘ２０１４　　　　　残底物の予想
密度　　　　　　　　　　　　　　　　　　　６２．４
　×ＸＢＲＳＧ，　　ｌｂ／ｃｆ　　ＦＣ−Ｘ２０１５
　　　　　ＨＫＣＯの予想密度　　　　　　　　　　　
　　　　　　Ｆ２００５／Ｘ２０１０　ＦＣ−Ｘ２０１
６　　　　　炭化水素蒸気容量　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　Ｘ２００９／Ｘ２０１１　ＦＣ−Ｘ２
０１７　　　　　ＦＦ液容量　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　（Ｆ２２０３−Ｘ２００９）
／Ｘ２０１２　　ＦＣ−２０１８　　　　　　ＨＫＣＯ
容量　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
Ｆ２２１６／Ｘ２０１３　ＦＣ−Ｘ２０１９　　　　　
残底物容量　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　Ｆ２２２４／Ｘ２０１４　ＦＣ−Ｘ２０２０
　　　　　全容量　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　Ｘ２０１５＋Ｘ２０１６　＋
Ｘ２０１７　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　＋Ｘ２０１８　＋Ｘ２０１９　　ＦＣ−Ｘ
２０２１　　　　　混相混合物の密度　　　　　　　　
　　　　　　　　　　（Ｘ２０１５／Ｘ２０２０）　×
Ｘ２０１０　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　＋（Ｘ２０１６／Ｘ２０２０）　×　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｘ
２０１１　＋（Ｘ２０１７／　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　Ｘ２０２０）×Ｘ２０１
２　＋　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　（Ｘ２０１８／Ｘ２０２０）　×　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｘ２０１３　＋
（（Ｘ２０１９／　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　Ｘ２０２０）×Ｘ２０１４，　ｌ
ｂ／ｃｆ　ＦＣ−Ｘ２０２２　　　　　蒸気相密度　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（Ｘ２
０１５／Ｘ２０２０）　×Ｘ２０１０　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　＋（Ｘ２０１６
／Ｘ２０２０）　×　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　Ｘ２０１１，　ｌｂ／ｃｆ　　
　ＦＣ−Ｘ２０２３　　　　　“ｙ”　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（Ｘ２００
９＋Ｆ２００５）／Ｘ２００４　ＦＣ−Ｘ２０２４　　
　　　“Ｂ”　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　Ｘ２０２３　＊＊　−０．４９　
　ＦＣ−Ｘ２０２５　　　　　音速　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　６８　
×（Ｘ２０２４／Ｘ２０２１）　×　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　（（ＸＣＰＣＶ×（（
Ｘ２００５　＋　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　Ｘ２００６）／２）　×Ｘ２０２２）　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　＊＊　０．５）　　ＦＣ−Ｘ２０２６　　　　　のど
部平均速度　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　Ｘ２０２０／（３６００　×　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ＸＴＯＮ
ＡＲＥＡ）　　　─────────────────
──────────────────変数ＸＴＯＮＡ
ＲＥＡはノズルの全流路面積（単位：ｓｑ．ｆｔ．）　
である。各ノズルのノズルインサートの個々の位置によ
り、のど部の流路面積をノズルの幾何学的形状に対して
算出することができる。その後、利用しうる全流路面積
が運転稼動中に作動しているノズルの数から計算される
。

【００７２】のど部での速度は音速と比較される。もし
ものど部の速度が音速の６５％よりも高ければ、流量係
数「ＣＦ」を算出するために、音速流圧力降下の式が使
用される。もしものど部の速度が音速の６５％よりも低
ければ、流量係数を算出するために、亜音速流圧力降下
の式が使用される。亜音速における「ＣＦ」は次式によ
り定義される。

【００７３】 　　　　ＣＦ＝（ＡＯ　×２×　Ｘ２０２１×　Ｘ２０
２６×　Ｘ２０２６）／Ｐ２０９９ａｖｇ）　　　　　
　　　　　　　　＊＊　０．５音速における「ＣＦ」は
次式により定義される。 　　　　ＣＦ＝（ＢＯ　×２×　Ｘ２０２１×　Ｘ２０
２６×　Ｘ２０２５）／Ｐ２０９９ａｖｇ）　　　　　
　　　　　　　　＊＊　０．５式中、Ａ０　およびＢ０
　は各々の特定のノズル設計のために実験により決定さ
れなければならない定数である。

【００７４】 　　さて、反応器内温度制御の運転方式を上記の情報を
用いて説明する。Ｔ−２００１ＲＣで示したプロセス調
節器は個々の供給原料注入器のノズル調節器をリセット
して、多小とも供給原料の全量にほぼ等しい量を反応器
中に導入可能にするために、利用しうる流路面積の開閉
を行う。流量係数「ＣＦ」は、大部分の供給原料注入器
に対して良好な噴霧領域が維持されるように監視される
。

【００７５】選択された注入器は、Ｔ−２００１ＲＣに
より、プロセス条件が変化するにつれて、プロセス全体
の炭素収支および熱収支に影響を与えかつ反応器内温度
を所望の値に維持するように操作される。この制御構成
において制御される主要なパラメータは反応コークス収
量と、転化／分解反応のために必要な熱量である。制御
コンピュータにより計算された流量係数は、反応器内温
度の目標値を維持するために、プロセスの炭素収支およ
び熱収支を操作する指標として使用される。

【００７６】収量に悪影響をおよぼす潜在的な可能性も
あるので、反応器内温度の制御を二つの部分に分ける。 すなわち、総括的制御と微調整／精密制御である。反応
器内温度の総括的制御については、目標の反応器内温度
を急激に変化させなければならない場合には、固体粒子
の循環流量または反応器への供給原料の予熱温度を操作
し、またはこの両者を操作する。代表的なフレキシコー
キング装置については、絞り用すべり弁を操作して反応
器内温度を制御することができる。予想される制御構成
においては、反応器内温度の目標設定値からの大きな偏
差（ほぼ＋１−３°Ｆよりも大きい）が観察される場合
には、前述したような反応器内温度制御の古典的な技術
が使用されよう。反応器内温度の目標設定値からの偏差
が小さい（ほぼ＋１−３°Ｆよりも小さい）場合には、
供給原料注入器による噴霧状態が操作されて反応器内温
度を制御する。これにより、その他のプロセスパラメー
タにおいて発生うる変化をリアルタイムで補償すること
が可能になる。

【００７７】このプロセスの供給原料注入器における圧
力降下の指示計による指示値は（供給原料注入器を通し
ての流量が一定である状態における）供給原料注入器に
よるおおよその噴霧状態を指示するが、この指示計によ
る測定には多くのプロセス要因が影響する。流量係数「
ＣＦ」を算出するために供給原料注入器による圧力降下
の亜音速及び音速の式を適用すると、供給原料の噴霧状
態をさらに実際に近い状態を示す指示が得られる。これ
により、目標とする運転目的項目を達成するために、ガ
ス化による流動コーキング法に適用するように、より合
理的な制御の決定および階層的制御の対応に対して融通
性が得られる。また、供給原料注入器による噴霧状態の
制御により、すべり弁を通しての多量の固体粒子を絞る
制御または供給原料の予熱負荷の操作と比較してはるか
に正確を制御を行うことができる。

【００７８】多数の供給原料注入器を使用する構成につ
いては、ノズルのうちの一部のみを操作することにより
、反応器内温度を適切に制御することができる。残りの
ノズルは、ノズルアクチュエータＨ−２０９９ＩＣへの
ノズルＰ−２０９９ｄＲＣのカスケード連結に基づいて
制御されよう。これらのＰｄＲＣの設定点は、制御中の
製品収量または目標とする品質と首尾一貫した運転計画
での特定のプロセス目標に基づくことになろう。これら
の残りのノズルを層別階層制御における収量または品質
の制御に連携させることも可能である。ノズルの流量係
数「ＣＦ」は制御目に対して現在の運転幅域の評価手段
として利用されよう。操作されるノズルの「ＣＦ」が特
定の目標値より大幅にずれた場合、供給原料ノズル群全
体が新しい「ＣＦ」のレベルに対して再設定されよう。

【００７９】予想される運転のシナリオについては、反
応器への供給原料全流量のほぼ２０％を反応器の供給原
料ノズルの全数の約２０％により操作される。この反応
器への供給原料の比率は、Ｔ−２００１ＲＣで示される
反応器内温度を極めて精密に制御することができるよう
にするために、反応系の炭素収支および所要の熱須加に
十分に応答すべきである。全供給原料全流量の残りの８
０％およびノズルの残りの８０％が操作領域に保持され
、そして制御され、そしてプロセス装置の目標を達成す
るために、「開ループ」制御または層別階層制御により
操作される。この装置の特定のプロセス目的は以前に引
用した２０％／８０％という分け方に影響し、この分け
方は個々の装置の運転目的によっては０％から１００％
までの範囲で変化する。プロセスの外乱を最小にとどめ
るために、この例に使用された供給原料注入ノズルの２
０％は、対向したノズルの組を一単位として移動させる
ことにより、徐々に開閉することができる。（これらの
組は代表的には次の通りである。すなわち、全体で１０
個の供給原料ノズルを備えた反応系については、Ａ／Ｆ
、Ｂ／Ｇ、Ｃ／Ｈ、Ｄ／Ｉ及びＥ／Ｊである。）３６％
から８０％の行程範囲では、各々の組の注入器は、供給
原料の流量の変化に応答して一度に約１０％の最大行程
にわたって作動せしめられる。この１０％という増分は
一度に操作されるノズルのど部の総面積の約２．５％に
相当する。

【００８０】次の表５はこの技術を使用した代表的な流
路面積の逐次的な変化を例示している。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　表　　５ノズル　　　　　　　　　　スタート　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第１段階
　　　　　　　　識別番号　　───────────
────────────────　　　　　　　　　
　　　行程，％　　　　のど部面積　　　　　　行程，
％　　　　のど部面積───────────────
─────────────────　　Ａ　　　　　
　　　　　３６　　　　　　　　５．６２９　　　　　
　　　４６　　　　　　　　４．８５９　　Ｆ　　　　
　　　　　　３６　　　　　　　　５．６２９　　　　
　　　　４６　　　　　　　　４．８５９　　Ｂ　　　
　　　　　　　３６　　　　　　　　５．６２９　　　
　　　　　３６　　　　　　　　５．６２９　　Ｇ　　
　　　　　　　　３６　　　　　　　　５．６２９　　
　　　　　　３６　　　　　　　　５．６２９　　Ｃ　
　　　　　　　　　３６　　　　　　　　５．６２９　
　　　　　　　３６　　　　　　　　５．６２９　　Ｈ
　　　　　　　　　　３６　　　　　　　　５．６２９
　　　　　　　　３６　　　　　　　　５．６２９　　
Ｄ　　　　　　　　　　３６　　　　　　　　５．６２
９　　　　　　　　３６　　　　　　　　５．６２９　
　Ｉ　　　　　　　　　　３６　　　　　　　　５．６
２９　　　　　　　　３６　　　　　　　　５．６２９
　　Ｅ　　　　　　　　　　３６　　　　　　　　５．
６２９　　　　　　　　３６　　　　　　　　５．６２
９　　Ｊ　　　　　　　　　　３６　　　　　　　　５
．６２９　　　　　　　　３６　　　　　　　　５．６
２９───────────────────────
─────────　　　　　　のど部総面積＝５６．
２９　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　５４．７５　　─────────────────
───────────────ノズル　　　　　　　
　　　第２段階　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　第３段階　　　　　　　　識別番号　　───
────────────────────────　
　　　　　　　　　　　行程，％　　　　のど部面積　
　　　　　行程，％　　　　のど部面積───────
─────────────────────────
　　Ａ　　　　　　　　　　４６　　　　　　　　４．
８５９　　　　　　　　４６　　　　　　　　４．８５
９　　Ｆ　　　　　　　　　　４６　　　　　　　　４
．８５９　　　　　　　　４６　　　　　　　　４．８
５９　　Ｂ　　　　　　　　　　４６　　　　　　　　
４．８５９　　　　　　　　４６　　　　　　　　４．
８５９　　Ｇ　　　　　　　　　　４６　　　　　　　
　４．８５９　　　　　　　　４６　　　　　　　　４
．８５９　　Ｃ　　　　　　　　　　３６　　　　　　
　　５．６２９　　　　　　　　４６　　　　　　　　
４．８５９　　Ｈ　　　　　　　　　　３６　　　　　
　　　５．６２９　　　　　　　　４６　　　　　　　
　４．８５９　　Ｄ　　　　　　　　　　３６　　　　
　　　　５．６２９　　　　　　　　３６　　　　　　
　　５．６２９　　Ｉ　　　　　　　　　　３６　　　
　　　　　５．６２９　　　　　　　　３６　　　　　
　　　５．６２９　　Ｅ　　　　　　　　　　３６　　
　　　　　　５．６２９　　　　　　　　３６　　　　
　　　　５．６２９　　Ｊ　　　　　　　　　　３６　
　　　　　　　５．６２９　　　　　　　　３６　　　
　　　　　５．６２９───────────────
─────────────────　　　　　　のど
部総面積＝５３．２１　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　５１．６７───────────
─────────────────────上記表５
は、所望のレベルの供給原料の噴霧状態を達成するため
に、流路面積の非常に正確な制御を維持しかつ操作でき
る態様を示している。上記の場合は、Ｔ−２００１ＲＣ
の設定値からの変化、すなわち、偏差により生じた供給
原料注入器の流量変化を勾配を持たせてノズルを閉じる
方法を説明している。供給原料注入器の流路面積の変化
を勾配をつけて徐々に開いてゆく場合には、逆のシーケ
ンスが使用される。

【００８１】コンピュータ制御応用プログラムは数種類
の異なる形態で構成することができよう。反応器内温度
調節器Ｔ−２００１ＲＣは供給原料注入器アクチュエー
タＨ−２０９９−ＩＣ（ＡからＪまで）に直接カスケー
ド連結するか、または層別階層制御においては、Ｐ−２
０９９−ｄＲＣ（ＡからＪまで）にＦ−２００４−ＲＣ
をカスケード連結し、次にＰ−２０９９−ｄＲＣを個々
の供給原料注入器のアクチュエータＨ−２０９９−ＩＣ
（ＡからＪまで）にカスケード連結することができよう
。

【００８２】各々の供給原料注入器にアクチュエータ調
節器及びＲｄＲＣ計装を設けることにより、供給原料注
入器系の運転中の保修及び制御ループの微調整において
融通性が得られる。コストを低減できる計装の構成は、
構成部品、器械の数を少なくすることによって可能にな
り、上記に詳細に述べた構成を簡素化した型式になる。

【００８３】図１２及び図１３は、調節器Ｔ−２００１
ＲＣにより示したような反応器内の温度の制御に必要な
要件に基づき供給原料注入器ののど部の面積を変化させ
るコンピュータ制御の代表的な応用プログラムの基本構
成を例示した略図である。このプログラムは、注入器ア
クチュエータＨＩＣにカスケード連結されたＰｄＲＣ調
節器、Ｈ−２０９９−ＩＣＡにカスケード連結されたＰ
−２０９９−ｄＲＣＡ、等を備えた１０個の基準噴霧状
態可変手段を備えた供給原料注入器系に基づいている。 反応器内温度調節器Ｔ−２００１ＲＣは、その目標設定
値の変化に応答して調節器信号を発生する。Ｔ−２００
１ＲＣは全体数の２０％の個数の供給原料注入器とカス
ケード連結されている。制御操作盤を通して運転員によ
り供給されるＰ−２０９９−ｄＲＣ（ＡからＪまで）に
対する設定値は、この装置を初期値に設定するための装
置の特定の運転計画に基づいている。この設定値は目標
とするスプレーパターン／噴霧状態の程度と合致してい
る。算出された流量係数「ＣＦ」は、実時間の枠内で算
出される。この「ＣＦ」は供給原料の噴霧状態の指標と
して使用される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用可能なガス化による流動コークス
化の従来技術による装置の一実施例を例示した略図であ
る。

【図２】本発明による製品収率制御装置を備えた炭化水
素の転化及び分解用反応器の上昇管の流れ図である。

【図３】本発明による製品収率制御装置を備えた炭化水
素の転化及び分解用反応器の流動床の流れ図である。

【図４】本発明の一局面による噴霧状態可変手段を備え
た反応器への供給原料注入器組立体の略図である。

【図５】図４に示した供給原料注入器のノズル噴霧調節
組立体をさらに詳細に示した略図である。

【図６】図５に示したノズル噴霧調節組立体の前混合機
部分の正面図である。

【図７】可変のど部を有する収斂ファン形ノズル構体内
に配置されたノズル調節組立体をさらに詳細に示した図
である。（この特定の型式は例示のみのために使用した
。）

【図８】図４に示した型式の可変のど部を有する収斂フ
ァン形供給原料注入器のノズル部分の流路面積に対する
１００分率で表示した行程を示した代表的なグラフであ
る。

【図９】炭化水素の転化および分解用反応器の上昇管壁
部または流動床部分の壁部に取付けられた図２および図
３に示した供給原料注入器の略図である。

【図１０】炭化水素の転化および分解用反応器の上昇管
壁部または流動床部分の壁部に取り付けられた図２およ
び図３に示した供給原料注入器の略図である。

【図１１】代表的な供給原料注入器の液滴径分布および
液滴速度分布を示したグラフである。

【図１２】例２による本発明の好ましい一実施例を実施
するためのコンピュータ応用プログラムを例示した流れ
図である。

【図１３】例２による本発明の好ましい一実施例を実施
するためのコンピュータ応用プログラムを例示した流れ
図である。

【図１４】例２による本発明の好ましい一実施例を実施
するためのコンピュータ応用プログラムを例示した流れ
図である。

【符号の説明】

１　　反応器 １Ａ　　反応帯域 ６４　　第１信号発生手段 ６６　　第２信号発生手段 ６８　　第３信号発生手段 １００　　ノズル噴霧調節組立体 １０２　　ノズル先端部 １０５　　シャフト １０６　　噴霧状態調節手段 １０７　　前混合機 １０８　　ノズルチップ １０９　　前混合機

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　石油から誘導された供給原料または同
   様な炭化水素系供給原料の炭化水素を流動転化して分解
   する反応器を備えたプロセス装置において、前記反応器
   の壁部に取付けられた少なくとも１個の供給原料注入器
   であって、前記反応器の壁部に取り付けられた状態で前
   記供給原料の噴霧化を制御可能に調節することができる
   供給原料注入器を備え、さらに（ａ）反応器内温度また
   は（ｂ）製品収量および／または製品の品質を監視する
   手段を備え、そしてさらに前記反応器内温度または前記
   製品収量および／または製品品質に基づく第１信号を発
   生する手段と、前記供給原料注入器により生じた供給原
   料の噴霧状態を調節することにより、前記第１信号に応
   答する制御手段とを備えたプロセス装置。
2. 【請求項２】　　請求項１に記載のプロセス装置におい
   て、さらに前記第１信号を予め選択された設定値に基づ
   く第２信号と比較し、そして前記第１信号および第２信
   号の間のいかなる差をも減少させるように前記噴霧状態
   を調節する手段を備えたプロセス装置。
3. 【請求項３】　　請求項２に記載のプロセス装置におい
   て、さらに、供給原料注入器またはその一部分を通して
   の測定された圧力降下ΔＰに基づく第３信号を発生させ
   る手段を備えたプロセス装置。
4. 【請求項４】　　請求項３に記載のプロセス装置におい
   て、さらに、供給原料注入器に向かう供給原料の少なく
   とも一つの成分の測定に基づく第４信号を発生させる手
   段を備えたプロセス装置。
5. 【請求項５】　　請求項３に記載のプロセス装置におい
   て、さらに、所望の反応器内温度および／または炭素収
   支および熱収支を達成するために必要な圧力降下に対す
   る設定値を前記第１信号、第２信号および第３信号に基
   づいて決定する制御手段を備えたプロセス装置。
6. 【請求項６】　　請求項３に記載のプロセス装置におい
   て、さらに、所望の反応器内温度および／または炭素収
   支および熱収支を達成するために必要な供給原料注入ノ
   ズル式噴霧手段に対する設定値を前記第１信号、第２信
   号および第３信号に基づいて決定する制御手段を備えた
   プロセス装置。
7. 【請求項７】　　請求項４に記載のプロセス装置におい
   て、さらに、所望の反応器内温度および／または炭素収
   支および熱収支を達成するために必要な圧力降下に対す
   る設定値を前記第１信号、第２信号、第３信号および第
   ４信号に基づいて決定する制御手段を備えたプロセス装
   置。
8. 【請求項８】　　請求項３に記載のプロセス装置におい
   て、さらに、所望の製品収量および／または製品品質を
   達成するために必要な圧力降下に対する設定値を前記第
   １信号、第２信号および第３信号に基づいて決定する制
   御手段を備えたプロセス装置。
9. 【請求項９】　　請求項３に記載のプロセス装置におい
   て、さらに、所望の製品収量および／または製品品質を
   達成するために必要な供給原料注入ノズル式噴霧手段に
   対する設定値を前記第１信号、第２信号および第３信号
   に基づいて決定する制御手段を備えたプロセス装置。
10. 【請求項１０】　　請求項４に記載のプロセス装置にお
    いて、さらに、所望の製品収量および／または製品品質
    を達成するために必要な圧力降下に対する設定値を前記
    第１信号、第２信号、第３信号および第４信号に基づい
    て決定する制御手段を備えたプロセス装置。
11. 【請求項１１】　　請求項４に記載のプロセス装置にお
    いて、さらに、所望の製品収量および／または製品品質
    を達成するために必要な供給原料注入ノズル式噴霧手段
    に対する設定値を前記第１信号、第２信号、第３信号お
    よび第４信号に基づいて決定する制御手段を備えたプロ
    セス装置。
12. 【請求項１２】　　炭化水素の流動転化および分解工程
    を制御する方法において、炭化水素系供給原料が少なく
    も１個の供給原料注入器を通して前記工程の反応帯域に
    導入され、前記供給原料注入器による噴霧状態を（ａ）
    　所望の反応器内温度および／または炭素収支と熱収支
    または（ｂ）　所望の反応生成物収量および／または製
    品品質を達成するために制御可能な態様で効果的に変化
    させる方法。
13. 【請求項１３】　　請求項１２に記載の方法において、
    前記供給原料注入器による噴霧化が供給原料注入器また
    はその一部分を通しての圧力降下ΔＰを変化させて、炭
    化水素の流動転化および分解帯域中に導入された前記供
    給原料の平均液滴径、液滴径分布および／またはスプレ
    イパターンを制御可能に行うことにより達成される方法
    。
14. 【請求項１４】　　請求項１２に記載の方法において、
    前記供給原料注入器による前記供給原料の噴霧化を、プ
    ロセスにおける炭素収支および熱収支を表わす測定され
    た反応器内温度および／または測定された別のプロセス
    温度に基づいた信号に応答してリアルタイムで変化させ
    る方法。