JPH04356591A - 流動接触分解単位装置の制御方法及び制御装置 - Google Patents

流動接触分解単位装置の制御方法及び制御装置

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JPH04356591A
JPH04356591A JP3308391A JP3308391A JPH04356591A JP H04356591 A JPH04356591 A JP H04356591A JP 3308391 A JP3308391 A JP 3308391A JP 3308391 A JP3308391 A JP 3308391A JP H04356591 A JPH04356591 A JP H04356591A
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JP3308391A
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Craig Y Sabottke
クレイグ ヤング サボットク
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ExxonMobil Technology and Engineering Co
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Exxon Research and Engineering Co
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/1809Controlling processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING 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
    • C10G11/00Catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
    • C10G11/14Catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils with preheated moving solid catalysts
    • C10G11/18Catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils with preheated moving solid catalysts according to the "fluidised-bed" technique
    • C10G11/187Controlling or regulating

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  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)

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、流動接触分解単位装置
(FCCUと称する)の制御方法及び制御装置に関する
。特に、本発明は、所望の生成物収率及び/または生成
物品質を得るため、または温度を制御し、且つ/または
炭素収支及び熱収支を操作するために、接触分解帯域へ
の供給原料の導入が供給原料の噴霧を最適化する供給イ
ンジェクターにより行なわれる方法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】石油精
製工業に於いて、炭化水素の流動接触分解は公知であり
、流動化固体技術を使用する多種の方法で行ない得る。 通常、このような方法に於いて、適当に予熱された比較
的高い分子量の炭化水素の液体及び/または蒸気は流動
床反応帯域または細長い立上り管反応帯域中で熱い微細
な固体触媒粒子と接触させられ、自動車用ガソリン及び
蒸留燃料中に存在する炭化水素に典型的な低分子量の炭
化水素への所望の程度の分解を行なうのに充分な期間に
わたって流動状態で高温に維持される。
【0003】分解反応中に、コークスが反応帯域中で触
媒粒子上に堆積され、それにより触媒の分解活性及びガ
ソリン配合原料油を生成する触媒の選択率を低下する。 コークスで汚染された触媒または使用済触媒に活性の一
部、好ましくは大部分を回復するために、触媒は反応帯
域から再生帯域に移される。典型的な再生帯域は大きな
垂直の円筒形容器を含み、ここで使用済触媒は触媒から
コークスの少なくとも一部、好ましくは大部分を燃焼さ
せる条件下で空気の如き酸素含有再生ガスの上向きの通
過により流動床として保たれる。続いて、再生触媒が再
生帯域から回収され、別の炭化水素供給原料との反応の
ため反応帯域に再度導入される。
【0004】流動接触分解単位装置(FCCU)に於い
て、商用の実施は固定スロート供給インジェクターを使
用することであった。例えば、ディーン(Dean) 
らの米国特許第 4,434,049号明細書及びスク
ラバ(Skraba) の米国特許第 4,575,4
14号は噴霧スプレーノズルを含む固定スロートインジ
ェクターを開示している。チェスモアー(Chesmo
re) らの特開昭第59−145287号は、らせん
運動量を有する固定スロート供給インジェクターを開示
している。このような固定スロート供給インジェクター
は、通常、予測基準で設計され、或種の供給原料品質に
関して最適化される。しかしながら、実際のプラント操
作では、ビジネスの対象が経時変化するので、供給原料
品質は、通常、予測基準と異なる。これらの理由のため
、殆どの通常のFCCUは二、三年のサイクルでそれら
の固定スロート供給インジェクターを変え、このサイク
ルはFCCUの定期補修サイクルにほぼ相当する。
【0005】更に、精製利益を連続基準で最大にするた
めに多変数制約制御を実施することが、FCCU操作で
は現在慣例である。重要なプロセス変数は生成物の収率
及び品質である。例えば、接触分解装置からのナフサは
精油所からの自動車用ガソリン生成の大部分である。実
際に、FCCUはおそらく精油所に於ける有価生成物の
単一の最も重要な発生装置である。FCCUの大きな生
産量のため、収率の小さな変化でさえもが経済性にかな
りの影響をもち得る。
【0006】生成物収率を増大する従来技術の方法は、
使用される触媒を変えること及び物理反応器を変えるこ
と、例えば短かい滞留時間を得るためにFCCUの立上
り管を短かくすることを含む。別の重要なプロセス変数
は温度である。何となれば、それは生成物、例えばナフ
サの収率に大きな影響をもつからである。接触分解装置
からのナフサは精油所からの自動車用ガソリン生成の大
部分であり、ナフサの収率及びオクタンの再生産性の両
方が温度制御に大きく依存している。典型的には、接触
分解装置の温度制御は約−12℃(10°F )の範囲
内である。例えば数度の範囲内、更には−17℃(1°
F )〜−16℃(2°F )の改良された温度が望ま
しい。
【0007】従来、FCCU吸熱反応系に於ける反応器
温度は、全プロセス熱収支及び炭素収支が調和する必要
があることを留意して種々の方法で制御されていた。温
度を制御する典型的な従来技術の方法は反応器と再生器
との間のΔP(圧力低下)を変化させることであり、こ
の圧力低下は順に触媒循環速度を変化させる。温度を制
御する別の方法は再生器への空気の速度を変化させるこ
とにより再生器温度を変化させることである。温度を制
御する別の方法は予熱器を使用して供給原料の熱含量を
変化させることである。しかしながら、反応器温度を制
御させるための予熱器の使用は制限を有する。何となれ
ば、それは触媒循環速度に押えられ、予熱器中の供給原
料の長い滞留時間のために大きなタイムラッグがあるか
らである。触媒循環速度を制御することは一層応答性で
あるが、それは極めて正確ではない。何となれば、固体
の落下(Slumping) またはスラッギング(S
lugging) が輸送管中で起こるからである。圧
力変動は触媒の流れパターンに悪影響を及ぼす。加えて
、触媒は1個以上の弁を通過する必要があるので、触媒
循環速度を変化させることは機械摩耗を悪化させる傾向
がある。
【0008】
【課題を解決するための手段】今般、適当な制御装置と
組合せて、FCCUに導入される供給原料の噴霧を変化
させることにより、FCCU法に於ける生成物収率、生
成物品質及び温度を制御し最適化する付加的な自由度を
得ることが可能であることが見い出された。新しい種類
のFCCU可変供給インジェクター設計により、接触分
解帯域中への供給原料の噴霧の程度が連続基準で実時間
で容易に変化し得る。特に、供給原料の噴霧が連続基準
で実時間で変化でき、この噴霧が順に分解要件の吸熱性
の熱に影響する。供給原料の噴霧を変化させることの効
果は、コークス選択性の小さくて微細な変化の結果とし
て生じ、また単位装置の炭素収支を制御するのに使用し
得る。炭素収支は全熱収支の一部であるので、この新し
いパラメーターである噴霧はまた反応器温度を制御する
のに使用し得る。
【0009】本発明によれば、FCCU反応器温度の正
確な制御が可能となる。従来技術の方法に較べて、本法
は、触媒循環が所定の供給速度に関して一定の値に固定
されることを可能にし、最適の触媒/油接触比を得る。 噴霧/スプレーパターンは、目標の反応器温度を維持す
るために、供給原料の性質またはFCCUへのその他の
投入量が変化することにつれてわずかに変化し得る。
【0010】本発明は、接触分解帯域中に導入される供
給原料の噴霧を変化させることにより接触分解法を制御
する方法に関する。以下に詳細に記載される好ましい実
施態様に於いて、夫々がその可変のスロート部分を含む
複数の供給インジェクターが供給原料噴霧を変化させる
のに使用される。このような装置により、以下に詳細に
記載される種々の新規な自動制御機構の適用により収率
、品質または温度の目標を最適化することが可能である
【0011】本明細書中、供給インジェクターからの流
出液に関する“噴霧”という用語は、下記の噴霧特性:
平均の供給原料液滴の大きさ、液滴の大きさの分布、及
びスプレーパターンを包含することを意味する。スプレ
ーパターンは、スプレーの角度及び形状、例えば、円錐
、扇状物、等を云う。接触分解帯域中への供給原料の噴
霧を調節することは、多変数制約制御、LP制御または
非線形LP制御環境に於いて生成物の収率及び/または
品質の目標を変化させることを補償するのに使用し得る
。製品価値は市場で変化するので、FCCU反応器の歩
留りは精油所操作に関するFCCU法の経済的利益を最
適化するように変化させ得る。これは、運転中の配合が
行なわれる精油所で極めて重要である。
【0012】普通の収率目標は液体の収率を最大にする
ことであり、普通の品質目標はナフサリサーチ法オクタ
ン価、特にC5 液体生成物(沸点204℃(400°
F )より高い)に関するナフサリサーチ法オクタン価
を最大にすることである。しかしながら、収率目標は経
済性の変化に依存するだけでなく精油所の制約にも依存
し得る。例えば、液体の収率を最大にすることよりむし
ろ、精油所は接触分解ガス(C2 −)の収量を同等以
上にする必要がある場合であり得る。この目標はコンプ
レッサーの容量のネックによるものであり得る。典型的
なFCCUに於いて、主要の送風機及びコンプレッサー
が二つのネックであり、それらの最大容量は固定される
。 コークスの収率を最大にし、乾燥ガスの処理量を制限す
ることにより、最も有価な生成物の処理量を最大にする
ことが可能であり得る。
【0013】別の場合に於いて、下流の石油化学プラン
トに供給するためにプロピレン(C3 )及びブチレン
(C4 )の収率を最大にすることが望ましいことがあ
る。また、透明な液体生成物が加熱油(heating
 oil)またはナフサであるにもかかわらず、343
℃(650°F )以下の沸点を有する透明な液体生成
物の容積収率(“スロピイ(sloppy) 収率目標
”という)を単に最大にすることが所望されることがあ
る。このような目標は典型的には或る第三世界の国に存
在し得る。
【0014】本法はニュートン液体または非ニュートン
液体である供給原料に適用できる。一般に、FCCU法
へのVGO(減圧ガス油)供給原料がニュートン液体と
して挙動する。高沸点の残留供給原料成分及び供給イン
ジェクターに送られる全供給流の一部であり得る分解循
環原料油は或種の非ニュートン特性を示し得るが、装置
設計に関する限り、供給原料が一般にニュートン液体と
して挙動するという仮定が妥当であり適切であると考え
られる。
【0015】油のみの供給原料はFCCU反応器中に“
加圧噴霧され”、且つ/またはスプレーし得る。しかし
ながら、好ましい操作方法に於いて、低分子量の媒体が
油供給原料に注入される。好適な媒体は水素、スチーム
、窒素、FCCオフガス、及びC6 −炭化水素を含む
。スチーム/油混合物がFCCU反応器への供給原料流
として使用されることが最も好ましい。スチーム/油の
比は油供給原料の種類及び性質の変化に基いて操作中に
調節し得る。混合物中のスチームの量は、混合物の密度
に影響し、それ故、噴霧に影響をもつ。本法に好適な一
般の商用の実施は、軽質供給原料の種類に関して約1.
0重量%のスチームを使用することであり、重質の一層
粘稠な供給原料の種類に関して約3.0〜5.0重量%
のスチームを使用することである。
【0016】FCCU供給インジェクター中の低分子量
の媒体は、油分圧を減少することにより供給原料物質の
液滴の気化を助ける。簡単な類似性が減圧パイプスチル
フラッシュ帯域の操作に引き出し得る。一定の圧力及び
温度では、スチーム/油の比の増加は油分圧を減少し、
一層高い沸点の油成分を気化させる。流動接触分解(F
CC)法に於いて、油供給原料と再生触媒との初期の接
触及びこの接触が行なわれる方法は反応器の生成物の収
率及び品質に影響する。初期接触は、典型的にスチーム
/油/触媒混合物(エマルション)からなる反応器系中
の局所帯域(制御容積)として見られる。スチーム/油
比及び噴霧(油液滴の大きさ、液滴の大きさの分布、及
び/またはスプレーパターン)を調節することにより、
反応経路が本発明に従って、制御され、または影響され
得る。
【0017】一般に、一層小さい平均の液滴の大きさ、
狭い滴液の大きさの分布、及び良く分散されたスプレー
パターンを特徴とする供給原料の噴霧の程度は、一層少
ないコークス及び一層少ない乾燥ガスを生じ、それによ
り液体収率を最大にする傾向がある。基準点として、供
給原料の噴霧は、供給原料液滴がFCCUに使用される
触媒粒子の大きさ及び分布(典型的には平均直径約60
μ)と調和するように選択し得る。一方、平均よりも大
きさがかなり大きい液滴の一部を含む、一層大きな液滴
の大きさ及び広い分布、並びに良く分散されていないス
プレーパターンは、コークス生成のかなりの増加を生じ
得る。それ故、噴霧の微細な変化はコークス収率の変化
を容易に生じ得る。噴霧の選択された程度または状態は
、その方法の目的に依存する。例えば、LPG(液体プ
ロパンガス)を最大にするためには、微細な液滴の大き
さが理想ではないことがある。液滴の大きさ及び分布は
収率目標を達成するのに重要な因子であると考えられる
。データは、スプレーパターンがまた収率に著しく影響
し得ることを示した。
【0018】供給原料噴霧の程度または状態の良好な指
標または尺度は供給インジェクターのノズルを横切った
圧力低下(ΔP)である。また、ノズル断面積(これは
ΔPに関係する)の如き、別のパラメーターが供給原料
噴霧の尺度として使用し得る。以下の実施例で定義され
る抵抗のノズル係数が供給原料噴霧の良好な尺度である
。ノズル液滴の大きさ、液滴の大きさの分布及びスプレ
ーパターンをノズル抵抗係数及びΔPに関連させるデー
タが実験的に開発し得る。同様にして、ΔPがFCCU
反応器に関する収率及び品質のシフトに関係し得る。 好ましくは、夫々の特別なFCCUがこのような関係ま
たは相関関係を実験的に発現するために試験し得る。夫
々のFCCUの制御応答は、それを構成するのに使用さ
れる実際のベンダー装置のために特異であり得る。また
、プロセスモデルがこれらの関係を確立するのに使用し
得る。以下の実施例3は、例示のコンピューターモデル
を更に詳細に記載する。
【0019】また、相関関係は特別な可変のスロート供
給インジェクター設計の性能の評価をするための基準と
して利用できる。ノズルの形状寸法は、スプレーパター
ン、液滴の大きさ及び液滴の大きさの分布に影響し、ノ
ズルの抵抗係数に反映される。例えば、図10は或種の
可変スロート供給インジェクターに関するノズル抵抗係
数曲線を表わす。
【0020】供給原料の噴霧を制御する好ましい手段は
、例えば圧力変換器及び圧力制御装置(PdRCと称す
る)によりインジェクターノズル圧力低下ΔPを監視し
、それに基く信号を可変(移動式)スロート供給インジ
ェクターと関連するアクチュエーターに送ることによる
。アクチュエーターは、シャフトを狭いストローク範囲
にわたって移動させることにより作動する。シャフトの
末端部で、供給インジェクターのスロート部分中に位置
する噴霧調節装置は、スロート流れ断面積を変化させる
ことにより作動する。
【0021】適用ソフトウェアパッケージは、可変(移
動式)スロート供給インジェクターの制御に於いて圧力
制御装置を補助するために開発し得る。夫々のアクチュ
エーターは、夫々のインジェクターに関して電界較正し
得る位置インジケータを有してもよい。投資を最小にす
るため、単一の圧力制御装置(PdRC)が設置し得る
。装置配管マニホールドがPdRCをインジェクターの
いずれかと結合させるために設けることができる。一層
高価な形態は夫々の可変(移動式)スロート供給インジ
ェクターに関して個々のPdRC装置を含む。
【0022】電界較正曲線は、ノズルΔPと調節装置の
位置との関係を特定するために夫々の可変(移動式)ス
ロート供給インジェクターに関して作成し得る。理想的
には、同じ関係が夫々のノズルに関して決定されるべき
である。しかしながら、実際の実施に際し、単位装置の
特別の配管レイアウトは種々のノズル間で若干の相違を
生じ得る。電界データに基いて、可変(移動式)スロー
トノズルの一つは基準検出ノズルとして選ぶことができ
る。PdRCはこのノズルの圧力低下を監視し、制御移
動信号を適用プログラムに送る。夫々の個々の可変(移
動式)スロート供給インジェクターに関する電界較正デ
ータ及びPdRC信号に基いて、適用プログラムは信号
を個々のアクチュエーター/位置決め装置に送り、必要
とされるノズルスロート調節手段の位置を変化させる。 不要のアクチュエーター乱調を避けるため、或種の不感
帯の用意がなされてもよい。また、階層が適用プログラ
ム中に備えられてもよく、その結果個々のノズルが連続
の特別な幾何学模様でストロークされる。二つの向かい
合うノズルが対としてストロークされてもよい。
【0023】FCCU法への可変スロート供給インジェ
クターの適用が新規な制御形態を可能にする。反応器の
生成物の収率及び/または品質の情報は供給インジェク
ターノズルの圧力制御(PdRC)にカスケードにされ
てもよく、供給インジェクター噴霧が収率及び/または
品質目標を最適化するように調節される。また、供給原
料の品質及びその他のプロセス・インプットの変化に関
して重要な(経済的に重要な)生成物収率を最適化する
ことが可能である。
【0024】典型的な最高のナフサ操作に関して、好ま
しい高水準の制御形態は、以下のとおりであり得る。反
応器の温度は、適当な標的帯域中でナフサ収率を維持す
るために従来の装置により制御し得る。ナフサ生成物の
流れは、ナフサ選択率パラメーター(新しい供給原料流
で割られたナフサ生成物流がナフサ選択率の簡単な定義
である)を計算するのに使用し得る。この計算選択率パ
ラメーターがナフサ選択率を最適化するための供給原料
噴霧の調節の基準として使用し得る。この目的に開発さ
れた制御適用パッケージは最大のナフサ選択率を得るた
めに供給原料噴霧の調節を行なう(フィードバック制御
ループ)。
【0025】供給原料の性質の知識は、一層良好な同調
及び最適化を可能にし得る。例えば、このような情報は
達成し得る収率に関するキャップ(cap)または制限
の決定を可能にする。重質供給原料及び軽質供給原料は
最適化のため異なる噴霧を必要とし得る。関連するノズ
ルΔPは典型的には10〜20%変化し得る。考慮され
る好適な供給原料の性質はAPI重力及び粘度である。 粘度は液体剪断に対する抵抗の指標であるので、一層高
いΔPが一層小さい供給原料液滴を得るのに必要とされ
る。
【0026】供給原料の性質を監視する場合、通常の分
析装置が使用し得る。例えば、API重力または屈折率
が測定し得る。供給原料の組成及び/または性質が、赤
外、紫外または質量分光分析により測定し得る。プロセ
ス制御機構は、例えば、FCCU反応器立上り管の周囲
に一様に分布された、単一レベル即ち単一段階の供給イ
ンジェクターまたは多重レベル(多段階)供給インジェ
クターを伴ない得る。典型的な反応器形態に関して、予
熱した新しい供給原料+下流のFCCU精留塔からの分
解された循環原料油を含む全供給原料が供給インジェク
ターノズルの上流で典型的に組合わされる。この全供給
原料流は典型的に立上り管供給原料注入流と組合わされ
て供給インジェクターノズルに送られる。
【0027】既存のFCC単位装置レイアウトのため、
本発明に使用される可変型の追加の供給インジェクター
ノズルを既存の第一(底部)のレベルの供給インジェク
ターに追加することは手が出せない程に高価であり得る
。何となれば、既存の単位装置中のこのレベルの供給イ
ンジェクターに関連する幾つかの潜在的な構造上の妨害
問題があり得るからである。このような場合には、本発
明の別のレベルの可変スロート供給インジェクターが提
供し得る。
【0028】FCCUへの供給原料の段階接触及び/ま
たは凝離接触を実施することは、異常ではない。例えば
、二つの立上り管を有するFCCUは凝離供給原料接触
を実施する能力を有する。本法が適用可能である種々の
実施態様の例として、例えばその立上り管の垂直軸に関
してレベル番号1、2、及び3を有する特別なFCCU
は、以下の処理選択を持ち得る。
【0029】a.レベル番号1への全供給原料(全供給
原料は、下記の物質のいずれか、または全部を含み得る
。バージンまたは処理もしくは前処理された減圧ガス油
、輸入減圧ガス油、輸入残油(resid)、FCCU
精留塔からの循環流、またはその他の精油所プロセス単
位装置からの循環流)。 b.レベル番号1へのバージンまたは処理もしくは前処
理された減圧ガス油(VGO)及びレベル番号2へのF
CCU循環流。
【0030】c.レベル番号2への全供給原料(減少さ
れた反応器滞留時間方式)。 d.レベル番号1へのバージンまたは処理もしくは前処
理された減圧ガス油(VGO)、レベル番号3へのHC
CO(重質接触サイクル油)循環、及びレベル番号3へ
の残油循環。 e.レベル番号2へのバージンまたは処理もしくは前処
理された減圧ガス油(VGO)及びレベル番号3へのF
CCU循環流。
【0031】f.レベル番号1へのバージンまたは処理
もしくは前処理された減圧ガス油(VGO)及び循環流
並びにレベル番号2への輸入(残油)供給原料。 g.レベル番号1へのバージンまたは処理もしくは前処
理された減圧ガス油(VGO)及びレベル番号2への循
環流+輸入(残油)供給原料。 h.レベル番号1へのバージンまたは処理もしくは前処
理された減圧ガス油(VGO)、レベル番号2への循環
流及びレベル番号3への輸入(残油)供給原料。
【0032】i.レベル番号2へのバージンまたは処理
もしくは前処理された減圧ガス油(VGO)及び循環流
並びにレベル番号3への輸入(残油)供給原料。段階/
凝離FCCU反応器系の好ましい実施態様に於いて、最
良の品質の供給原料が最良の品質の最も活性な触媒と最
初に反応させられる。その後の段階で、一層低い品質の
供給原料が反応器系に導入されることが好ましい。
【0033】単一段階の反応系に於いて、可変スロート
供給インジェクターノズルのレベルまたはリングの好ま
しい位置は反応器立上り管(また、時々トランスファー
ライン反応器と称される)の入口である。幾つかのノズ
ルが反応器立上り管の周囲に一様に分布されて良好な触
媒/油接触及び混合を確実にすることが適当である。本
発明を実施するために既存の単位装置が改造される多段
階反応器系に於いて、好ましい操作方法は、以下のとお
りである。全FCCU供給原料成分は、二つのカテゴリ
ー、即ち良好な(例えば、バージン)供給原料及び不充
分な(例えば、分解された循環)供給原料に分類し得る
。典型的には、バージン水素化処理VGO供給原料が、
反応器立上り管の入口にある供給インジェクターの既存
の第一レベルに導入され、この場合、これらの供給イン
ジェクターは固定したスロート供給インジェクターまた
は可変スロート供給インジェクターのいずれかである。 典型的には、全供給原料のおよそ80%がこの場合にV
GOであることが良好である。全供給原料のこの良好な
供給原料成分が供給インジェクターの第一レベルと第二
レベルとの間の反応帯域中で、わずかに高い触媒/油比
で再生触媒と接触、反応させられる。
【0034】FCCU精留塔からの残油循環流及びHC
CO(重質接触サイクル油)流(これらは云わゆる不充
分な供給原料を構成する)は、典型的には全供給原料の
その他の20%に相当する。それらは、供給インジェク
ターの第二レベル及び任意の第三レベルにある可変スロ
ート供給インジェクターノズルにより注入し得る。HC
O流及び残油循環流は、典型的には、新しい供給原料と
較べて不充分な収率選択率を有する非常に芳族族性の処
理し難い型の物質である。この物質を凝離し、反応系を
段階に分けて行なうことにより、一層魅力のある生成物
の収率分布が得られ、付加的な方法の融通性が獲得され
る。
【0035】供給原料成分の凝離及び反応系の二つの帯
域または段階への段階を分けて行なうことは、コークス
の概算10%の減少を達成する。これは、空気制限され
た単位装置に関して能力の同様の増加に変化する。供給
インジェクターの第二レベルへの可変スロート供給イン
ジェクターの適用はコークスの更なる減少を達成し得る
推定される。これは、空気制限される単位装置に関して
更に増大された能力に変化する。
【0036】循環流と新しい供給原料流との間の流体の
性質及び化学作用の相違のため、循環流に関する可変(
移動式)スロート供給インジェクターの使用は、付加的
なプロセス融通性を与える。供給原料の凝離のため、循
環流は、これらの供給原料成分に最適である条件で反応
器系中に噴霧し得る。第一レベルの供給原料が、関与す
る異なる炭化水素の化学作用のために、反応器への第二
レベルの供給原料と異なる程度の噴霧で最適化されるこ
とは、実現可能である。これらの異なる最適化の基準は
、操作目的及び支配的な経済的に基いて特別な単位装置
である。
【0037】別の場合として、凝離供給原料は、別個の
ノズルを使用して供給インジェクターの単一レベルで処
理し得る。本発明に使用し得る可変スロートインジェク
ターは、例えば、下記の移動式スロートインサートを追
加することにより、通常の固定スロートインジェクター
の適当な改良によりつくることができる。固定スロート
設計の型は多数であり、合流−分岐、合流、合流−分岐
の扇状型及びらせん型を含むが、これらに限定されない
。その他のノズル形状寸法及びその他の固定スロートノ
ズル設計への本発明の拡張は当業者により認められる。 供給原料噴霧を制御可能な方法で変化させ得る、あらゆ
る供給インジェクター系が、本発明を実施するのに使用
し得る。
【0038】かくして本発明を全般的に説明したが、典
型的な流動接触分解系を示す図1について説明する。本
発明の適用はこの種の系に限定されず、その他の型の分
解系並びにその他の帯域の形態及び位置に同様に適用可
能である。弁、ポンプ、コンプレッサー、スチーム管、
計測器並びにその他のプロセス装置及び制御装置の如き
種々の通常の品目が簡素化のため図面から省略された。 接触分解法の当業者に自明な変化は本発明の広い範囲内
に含まれる。
【0039】図1を参照して、線16で導入された炭化
水素供給原料が接触分解を受けている触媒のトランスフ
ァーライン反応器12を含む垂直に配置された円筒形反
応帯域10が示されている。流動接触分解法に好適に使
用し得る炭化水素供給原料は、ナフサ、軽質ガス油、重
質ガス油、ワイド−カット(wide−cut) ガス
油、減圧ガス油、灯油、デカント油、残留分、減圧原油
、これらのいずれかから誘導されるサイクル油、並びに
シェール油ケロ−ゲン、タールサンドビチューメン処理
、合成油、石炭水素化から誘導される適当な留分、等を
含む。このような供給原料は単独で使用されてもよく、
平行な反応帯域中で別々に使用されてもよく、あるいは
所望により組合せて使用されてもよい。トランスファー
ライン反応器12を通過する炭化水素ガス及び蒸気は沸
騰する液体の外観を有する乱流の流動状態で触媒を維持
する。
【0040】一般に、高い熱安定に設計されたあらゆる
市販の炭化水素変換触媒が本発明に好適に使用し得る。 このような触媒は、公知のゼオライトのように、シリカ
及び/またはアルミナを含有する触媒を含む。反応帯域
10中で、分解触媒はその上のコークスの堆積のために
炭化水素供給原料との接触中に消耗されるようになる。 こうして、本明細書に使用される“使用済”触媒または
“コークスで汚染された”触媒は、一般に、反応帯域を
通過し、且つかなりの活性の損失を生じるのに充分な量
のコークスをその上に含み、それにより再生を必要とす
る触媒を云う。典型的には、使用済触媒のコークス含量
は約0.5から約1.5重量%まで変化する。
【0041】実際の再生の前に、使用済触媒は、通常、
反応帯域から14で示される流動床レベルの下のストリ
ッピング帯域18に通され、その中でストリッピングガ
スと接触させられ、このガスは管20を介して帯域18
の下部に導入される。通常、約0.70kg/cm2 
(10psig)〜約3.5kg/cm2 (50ps
ig)の圧力で導入されるストリッピングガスは使用済
触媒から殆どの揮発性炭化水素を除去するのに利用でき
る。好ましいストリッピングガスはスチームであるが、
窒素、その他の不活性ガスまたは煙道ガスが使用し得る
。通常、ストリッピング帯域は反応帯域とほぼ同じ温度
、即ち約454℃(850°F )〜約593℃(11
00°F )に保たれる。
【0042】殆どの揮発性炭化水素がストリッピングさ
れた、ストリッピングした使用済触媒が、その後、スト
リッピング帯域18の底部から、J−ベンド22の如き
使用済触媒輸送管及び相互連結された垂直立上り管24
(これは再生帯域26の下部に延びる)に通される。再
生帯域の部分31からの補助加熱空気との干渉を避ける
ため、再生帯域26のオフセンタに入る立上り管24が
示されている。示された実施態様に於いて、唯一の立上
り管24が使用される。しかしながら、それは、複数の
立上り管が使用し得る本発明の思想の範囲内にある。
【0043】空気が、その中に流れる触媒の密度を減少
するのに充分な量で管41及び管28を通って立上り管
24に加えられ、こうして簡単な流体平衡により触媒を
再生帯域26中に上向きに流入させる。図1に示される
特別な形態に於いて、再生帯域は32で示されるレベル
を有する稠密な相の触媒床30を含むセパレート容器(
反応帯域とほぼ同じレベルで配置される)であり、これ
は再生を行なって分解反応中に反応帯域中で生成された
コークス堆積物を燃焼し、その触媒床の上には希薄な触
媒相34がある。酸素含有再生ガスが管36を経由して
再生帯域26の下部に入り、グリッド38及び稠密な相
の触媒床30中を上向きに通って、反応帯域10中に存
在するのと同様の乱流の流動状態で上記の床を維持する
。以下に図2に関して更に詳細に説明されるように、本
発明は、この特別な設計に於いて、立上り管46内に位
置される分解帯域中への供給原料の導入を伴なうプロセ
ス制御の改良系にある。
【0044】再生帯域26中の稠密な相の触媒床30か
らの再生触媒はスタンドパイプ42中を下向に流れ、J
−ベンドを通って輸送管46(これはJ−ベンドの上方
の油注入管16のレベルでJ−ベンドと接合する)によ
り反応帯域10に流入する。再生触媒は、触媒上に存在
するコークスの少なくとも一部、好ましくはかなりの部
分を除去させる酸素含有ガスと接触した再生帯域を出る
触媒を意味する。更に詳細には、再生触媒の炭素含量は
約0.01〜約0.2重量%の如何なる値に変化し得る
が、好ましくは約0.01〜約0.1重量%である。
【0045】分解法のための炭化水素供給原料は、図3
を参照して以下に詳細に説明される特別な供給インジェ
クターにより管16を通って管46に注入され、油と触
媒の混合物を生成し、これが反応帯域10内のトランス
ファーライン反応器12に流入される。連行される触媒
粒子を含む生成物蒸気がトランスファーライン反応器1
2の塔頂から気体−固体分離装置48に流入し、ここで
連行される触媒粒子がそれから分離され、ストリッピン
グ帯域18に戻して導くディップレグ(diplegs
)50を通って戻される。その後、生成物蒸気は管52
を通って生成物回収系に運ばれる。
【0046】再生帯域26中で、使用済触媒の再生中に
生成された煙導ガスは、連行される触媒粒子と共に、稠
密な相の触媒床30から希薄な触媒相34に流入し得る
。触媒粒子は好適な気体−固体分離装置54により煙導
ガスから分離され、ディップレグ56を経由して稠密な
相の触媒床30に戻される。その後、触媒を実質的に含
まない煙導ガスが、管60による再生帯域26からの排
出の前にプリナムチャンバー58に流入する。
【0047】本発明が反応帯域、ストリッピング帯域、
及び再生帯域に関して殆どまたは全く変更せず、しかも
制限なしにあらゆる型の流動接触分解単位装置に有益に
適用し得ることは、当業者により容易に理解される。本
発明が生成物収率を制御するのに適用し得る方法の一層
の良き理解が図2を参照して得ることができ、図2は再
生部分と分離し、或種のプロセス制御計測器及び信号と
組合せたFCCUの反応部分を示す。制御系及び制御装
置は、当業者により容易に理解されるように、それ自体
通常であり、それ故、略図のみで示される。図2中の5
2以下の番号は図1の番号と同じであり、同じ部分に相
当する。
【0048】図2中の単線62により供給インジェクタ
ーを概略して示すが、この実施態様は実際には複数の供
給インジェクターを使用する。典型的には二つのレベル
の供給インジェクター、即ち立上り管の下部の周囲に均
等に隔置された3つ以上のインジェクターを伴なう低レ
ベル、並びに立上り管の上部の周囲に均等に隔置された
3つ以上(3〜20個)のインジェクターを伴なう高レ
ベルがある。反応器の収率制御の目的のため、低レベル
のノズルが、供給インジェクター制御装置66にカスケ
ードにされる制御装置64によりストロークし得る。目
標レベルの噴霧を維持するため、高レベルのノズルは同
じ供給インジェクター制御装置66にカスケードにされ
る圧力制御装置68をもち得る。
【0049】図2及び本発明の上記の詳細な説明に於い
て明らかなように、圧力制御装置68は、供給インジェ
クターの一部を横切った圧力低下、好適には、供給イン
ジェクターのノズル先端のわずかに外側の立上り管46
内の線70により測定される圧力と、図3に関して以下
に説明されるように変化されるノズルスロート部分の直
前のインジェクター内の位置で線72により測定される
圧力との差を測定する。圧力制御装置は、目標整定値、
典型的には2.8kg/cm2 (40psig)でも
ってその差を測定するコンピューターを含むことが好適
である。
【0050】測定装置、例えば通常の分光分析装置65
への入口を備えたサンプリング装置63、導管52中の
反応器からのガス流出生成物流の少なくとも一つの成分
の濃度を実時間で測定し、それに基く信号が回線74を
介して生成物制御装置64に送られる。高圧液体クロマ
トグラフィーが測定前に生成物流の成分を分離するのに
使用し得る。制御装置は収率または品質インデックスを
計算でき、コンピューターにより、測定収率が整定値と
比較し得る。計算収率または整定値からの差に基く信号
がインジェクター制御装置66に直接にカスケードし得
るか、または層形成した階層で圧力制御装置68にカス
ケードすることができ、これが順に供給インジェクター
制御装置66にカスケードされる。
【0051】インジェクター制御装置66は10の供給
インジェクターを横切って圧力低下を個々に調節するの
に使用される。夫々の場合、アクチュエーター78は好
適な噴霧調節装置(図示されていない)の位置を変える
のに使用される。この実施態様に於いて、移動可能な部
材が供給インジェクターのスロート部分の流れ断面積を
変化させ、それにより圧力低下を変化させるのに使用さ
れる。管80を経由したスチームが、典型的に、供給原
料油との混合のため供給インジェクターに導入される。
【0052】また、別の実施態様は、その方法からの目
標反応器生成物の収率及び/または品質の確立された前
駆体である少なくとも一種の主要成分に関して反応器立
上り管への供給原料流をサンプリングすることである。 図3を参照して、本発明のFCCU供給インジェクター
の好ましい実施態様が示されており、一般に99で表わ
される。このインジェクターは一端でノズルチップ10
2を含む。固定されたスロートノズルの形状が示され、
種々のノズルの形状が全く可能であることが理解される
【0053】供給インジェクターは、“熱スリーブ”配
置104と称されるものによりFCCU反応器の壁10
3に連結される。明らかなように、供給インジェクター
集成装置はFCCU反応器系の不可欠な部分である。そ
の他の機械取り付け配置が当業者に知られている。一般
に100で示される供給インジェクターノズル噴霧調節
集成装置は、シャフト105及びヘッド部分または調節
装置106を含み、図5に更に詳しく示される。この調
節装置106の末端チップ部分106は合流ファンチッ
プノズル102内で作用するように設計される。ノズル
チップ102内の末端チップ部分の変調及び/または位
置決めは流れ面積を変化させ、ノズルチップ102によ
り得られる噴霧に影響する。可変スロート供給インジェ
クターの基本設計への好ましい追加は、ノズルインサー
トチップ106にごく接近してプレミキサー107及び
109を含むことである。プレミキサーは可変スロート
供給インジェクターにより得られる噴霧、特にスプレー
パターンを増強する。FCCU供給インジェクター集成
装置が図3に示され、最高のストローク設計を代表する
【0054】二つのプレミキサー107及び109は4
5°のオフセットでずれて配置され、スタティックミキ
サー、スラグ/泡破砕機、液体振動緩衝機及び半径方向
流増強機として作用する。流体流の遠近法から、それら
はその他の軸方向の流れに半径方向の運動または渦巻き
運動を与える。供給インジェクターに通じるプロセス管
中の液体の流れ形態がスラグ流のように魅力のない形態
に偶然入いる場合には、プレミキサーがスラグ/泡破砕
機として利用でき、可変スロートノズルの直に上流に一
層均一な液相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を促進することを助ける
。また、プレミキサー107及び109はノズル102
及びプロセス管111内でシャフト105及び噴霧調節
装置106の配置を補助する。プレミキサーの詳細が図
5に断面で示されており、図中、スポーク112がシャ
フト105から半径方向に出て、円形リム113に接合
する。
【0055】図3に示される特別なインジェクター集成
装置形態に於いて、スチームと油の混合物がスチーム/
油液体の入口114を通ってノズルチップ102の上流
に導入される。FCCU反応器中の油分圧効果のため、
スチームの如き噴霧促進媒体を使用して油噴霧を補助す
ることが一般に好ましいが、その他のガスが使用し得る
。しかしながら、可変スロート供給インジェクターは、
スチームを使用しないで油を加圧噴霧化しスプレーする
方法で、油のみの供給原料でもって運転し得る。噴霧促
進媒体は別々の接続部を通ってFCCU反応器中に別途
導入し得る。しかしながら、この可変スロート供給イン
ジェクターの典型的な操作方法に於いて、スチーム/油
混合物がスチーム/油の比を流れ制御することによりノ
ズルの上流で生成さるれ。スチーム/油の比は油の性質
及びその他のプロセスの考慮事項に基いて決められる。 油相は予熱の結果として一部気化し得る。こうして、供
給インジェクター集成装置に供給される液体混合物は、
通常気相、液体油相及びおそらく蒸気油相からなる。
【0056】系の大きさを維持するため、フランジ11
6及び118の間の分離弁115は系の運転中の維持を
可能にするための供給インジェクター集成装置の部分と
して使用し得る。この分離弁は通常ゲート弁であるが、
ボール弁の如きその他の型の弁が使用し得る。噴霧調節
集成装置は後に引くことができ、運転中の維持の必要に
応じて分離弁が閉じられ、集成装置が除かれる。例えば
、供給原料の種類及び化学的性質が望ましくないコーキ
ングまたはノズル内部の部分目詰りをひき起こす場合、
ノズルインサートシャフト集成装置が取りはずされ、運
転中の清浄を受け得る。
【0057】維持用のレシーバー管部分117、好適に
は管のスプール部分が分離弁115とフランジ120と
の間に備えられる。通常のパッキンググランドを保持す
るスプール部分119は、噴霧調節装置として使用され
るスロート部分の変調を可能にする。低漏出の設計が好
ましいが、種々のパッキンググランド設計が許される。 また、このスプール部分119はノズル噴霧調節集成装
置の運転中の清浄及び維持を可能にする。運転中の維持
または清浄が関心事項でない場合には、簡素化インジェ
クター集成装置設計が任意であることが認められる。
【0058】好適な機械位置決め装置は、アクチュエー
ター集成装置221により例示され、これはノズル噴霧
調節集成装置及びシャフトの機械移動、変調及びストロ
ーク制御を与える。ノズルチップ102に対するノズル
噴霧調節集成装置の相対位置の制御は、ノズルからの噴
霧及び/またはスプレーパターンに影響する。典型的な
設計に於いて、手動のオーバーライド特長(ハンドホイ
ールオペレーター)をもつ空気アクチュエーターが使用
される。また、油圧アクチュエーターまたはモーター駆
動アクチュエーターを含む、その他のアクチュエーター
形態が許される。アクチュエーターはその他の装置及び
制御装置から制御指令を受け、これらの制御指令に基い
て噴霧調節装置の位置を移動させ得る。
【0059】一般に、空気アクチュエーターは相対的な
コストのため油圧アクチュエーターよりも好ましく、空
気アクチュエーターまたは油アクチュエーターは信頼性
のためその他の型よりも好ましい。しかしながら、単位
装置の特別な因子がアクチュエーターの選択に影響し得
る。ボルト付きフランジ型のシャフト継手223は噴霧
調節集成装置100をアクチュエーター集成装置221
にかみ合わせるように示されている。種々のシャフト継
手設計が許される。
【0060】図6は、シャフト105の末端に位置され
ファンノズル102中に挿入されたノズル調節集成装置
100(プレミキサーを備えない)を更に詳しく示して
いる。ノズル調節装置106のチップ部分108は、そ
のだいたいの最高挿入位置で示されている。図7は、典
型的な可変スロートノズルに関するグラフであり、この
グラフには流れ面積がノズル噴霧調節集成装置をそのア
クチュエーターにより移動させるのに使用されるシャフ
トのストローク率に対してプロットされる。
【0061】図8は、接触反応器立上り管の壁に取り付
けられた典型的な供給インジェクターの設置を更に詳し
く示している。供給インジェクターのノズルチップ部分
110が垂直に対して20°の好ましい角度で位置され
て示されており、円錐セグメント形の壁部分230(こ
れはそれ自体で垂直から30°の角度である)を、上部
の比較的大きな直径の円筒形の垂直の壁部分232と立
上り管の下部の比較的小さい直径の垂直の壁部分234
との間で横切るインジェクターが断面で示されている。 異なる取り付け角度及び配向角度は特別な単位装置及び
インジェクターの型に応じて任意であり得る。明らかな
ように、インジェクターの設置は通常であり、パイプキ
ャップ235及び反応器装置の金属壁の下のキャスタブ
ルライニングを利用する。カオウール(Kaowool
)パッドプレート238は供給インジェクターの周囲を
包囲し、ここでそれは立上り管の壁を貫いている。適当
な端部に於ける溶接が接続を気密にする。当業者に既知
のその他の機械取り付け配置が好適である。
【0062】実施例1 この実施例は、FCCU供給原料注入に使用される種々
のノズル形態に関連する噴霧に関するデータを集めるた
めの試験を説明する。微細な液滴及び広角スプレーは、
立上り管中で一層迅速且つ一様な触媒/油混合物を与え
、しかも既存のノズルに対してFCCU操作を改良する
と予想される。これらの試験で採用した方法は、液滴の
大きさ、スプレー分散角度、及びノズルの圧力低下に関
する液体粘度及び蒸気/液体流量の効果を調べるための
低温モデル試験を行なうことであった。スプレーの液滴
の大きさを、レーザー・ドップラー・アネモメーター(
Laser Doppler Anempmeter)
 (LDAと称する)で測定した。窒素及び水/グリセ
リン溶液を使用してスチーム−油供給原料を模擬した。 本発明に従って供給インジェクターを設計し制御するの
に使用するため、ノズルに関する平均の液滴の大きさ及
び圧力低下を予測するための相関関係を開発した。
【0063】圧力ノズル、スピニングディスク及び空気
ノズルが工業上使用される噴霧器の三つの基本型である
が、これらの試験を、高速の空気またはスチームの如き
圧縮流体が液体ジェットを崩壊するのに使用される空気
ノズルの検討に制限した。空気噴霧に於いて最も広く引
用される研究は、ヌキヤマ及びタナサワによる液滴状の
相関関係である(ヌキヤマ及びタナサワ著、 Tran
s. Soc. Mech. Engrg. 、日本、
6122、57〜58頁、1940年を参照のこと)。 しかしながら、この相関関係は、これらの試験に使用し
た約0.01の質量流量比に較べて10のオーダーの気
体対液体質量流量比を用いる試験データから誘導された
。本実験の条件に関して、キム(Kim)及びマーシャ
ル(Marshall) の相関関係(K.Y.キム及
びW.R.マーシャル、Jr. 著、“ Drop−s
ize Distribution from Pne
umatic Atomizer ”、 AIchE 
Journal、575〜584頁、17巻、3号、5
月、1971年)が一層好適であり、それ故、試験測定
値を比較するのに使用した。キム及びマーシャルは、7
6.2m(250ft) /秒〜音速の気体−液体相対
速度、及び0.06〜40の気体−液体質量比の範囲を
包含した。この試験のプログラムの操作範囲は61〜2
13m(200〜700ft) /秒の相対速度、1.
3〜2.6cpの粘度、及び0.002〜0.008の
気体−液体質量比であった。これらの相関関係が以下に
記載される。
【0064】合流型空気ノズルに関するキム及びマーシ
ャルの液滴−大きさの相関関係が、以下の範囲:液滴−
大きさ、6〜350μm 物質媒体直径;質量流量比、
0.06〜40;相対速度、76.2m(250ft)
/秒〜音速、及び粘度1〜50cpに関して得られた。
【0065】
【数1】
【0066】実験構成は、光窓及び視界窓を備えたチャ
ンバー(90cm(3フィート)平方及び1.8m(6
フィート)の長さ)からなっていた。ノズルをリグの一
端に取り付け、水平にスプレーした。リグの遠端にある
スクリーンをスプレーをトラップするのに使用した。液
体供給混合タンクを使用してグリセリンを水とブレンド
して所望の粘度を得た。静止画像を撮ってスプレー角度
を測定し、レーザー・ドップラー・アネモメーター(L
DA)を使用して液滴の大きさを測定した。
【0067】球形液滴を大きさに従って分けるためのL
DA技術は、二つの光波が異なる光路で液滴を通過する
時に起こる相対位相ずれの測定に基く。散乱光により形
成され、有限収集操作により収集された干渉パターンの
鮮明度または振幅変調を測定することにより、液滴を大
きさに従って分けるための適切な情報を得ることができ
る。
【0068】ハードウェア系は、以下の装置の部品を含
む。トランスミッター、レシーバー、鮮明度プロセッサ
ー、データ管理システム、キーボード、クローン−ハイ
ト(Krohn−hite) フィルター、及びアナデ
ックス(Anadex) プリンター。これらの部品の
詳細な説明は、スペクトロン・ディベロップメント・ラ
ボラトリィズ(Spectron Developme
nt Laboratories)社の“Operat
ion Guide for Droplet Siz
ing Interferometer ”、SDLN
o. 82−51025、コスタ・メサ、カリフォルニ
ア(1982年)に示されている。
【0069】トランスミッターの作用は、二つの干渉性
レーザービームをそれらが液滴を移動させ得る選ばれた
試験空間に投射することである。液滴は交差ビームによ
り生じたフリンジパターンから光を散乱し、周波数及び
変調が測定液滴の速度及び大きさを生じる。一般に、何
かが変化される都度に新しいアラインメントを完全にす
ることが必要であるが、これらの調節は簡単である。更
に注意を要する“永久”アラインメントは、全くではな
いとしてもごく稀に触られることのみを必要とする。
【0070】トランスミッターは、スペクトラ−フィジ
ックス(Spectra−Physics)型式番号1
07DEMヘリウムネオンレーザー、レーザー電源、ス
テアリングミラー、テレスコピック・ビーム・エキスパ
ンダー、半波長板、ビーム・ステアリング・プリズム、
50%ビームスプリッター及び互換性出力オプティクス
を含む。レシーバーは、実質的には、互換性ピンホール
がある焦点から光を集めるための光電子増倍管を備えた
テレスコープである。全集成装置の位置決めは、それを
伝達されたプローブ容積でほぼ調整するようにする。レ
シーバーは照明された試料容積内の何かから散乱された
光を集め、それを光電子増倍管のカソードに送る。
【0071】鮮明度及びドップラー符号付きプロセッサ
ーは、レシーバーから伝達された光学データから粒径情
報を生じるマイクロプロセッサーである。アップル−I
Iプラスを使用してデータを集め処理した。図9は典型
的な液滴の大きさの分布及び液滴の速度分布を示す。ま
た、出力は、線形平均直径、表面平均直径、容積平均直
径、ソウター(sauter) 平均直径、及び液滴平
均速度を含む。
【0072】三つの異なる試験ノズル(番号1、2及び
3とする)を検討し、ここで三つのノズルの夫々に関す
る液滴の大きさ及びスプレー角度を種々の蒸気/液体供
給量で測定した。ノズル番号1及び2の場合、液滴のソ
ウター平均直径は全て1000μm より大きかった(
実験1〜6及び17〜21)。LDAによる液滴の大き
さの測定は、タンク窓により得られるレーザービームの
狭い角度のため1000μm 以下に制限した。
【0073】ノズル番号3の場合、液滴の大きさの分布
は広くて双峰であることが明らかである。液体流量が実
験11及び16のように10gpm で最低であった場
合、完全な第一モード及び第二モードの部分をスプレー
中に記録した。適用FCCUからスケールダウンした基
準の場合の液体流量は20gpm である。これは、フ
ァンノズルを使用する場合に、スプレー液滴の大きさが
商用FCCUに於いて液体供給量を少なくすることによ
り減少し得ることを示す。1.3cp(実験7、8、1
1)及び2.6cp(実験12、13、16)の液体の
場合の液滴の大きさのデータにより示されるように、一
層高い液体粘度は一層大きさ液滴を与えた。
【0074】ノズル番号3の場合の画像から得られたス
プレー分散角度は80°〜110°の範囲であり、ノズ
ル番号2の場合のその角度は25°〜40°であった。 両方のノズルの場合のスプレー角度は、一層高い気体/
液体比を用いた場合には一層広かった。また、エネルギ
ー消費を表わすノズルの圧力低下を3つのノズルで比較
した。表1に示されたデータは、ノズル番号3の場合の
ΔPが同じ気体/液体流量でノズル番号2の場合よりも
約33%低かったことを示す。ΔPに及ぼす液体の粘度
の効果は1.3〜2.6cpの狭い粘度範囲で顕著では
なかった。
【0075】キム及びマーシャルの相関関係の指数mを
−0.9としてファンノズルスプレーのソウター平均直
径(SMDと称する)を予測した場合、かなり良好な結
果を得た。種々の流量、液体の性質、及びノズル設計に
関するこのようなデータ並びに制御応答を用いて、供給
インジェクター設計及び制御応答に有益な相関関係を開
発し得る。
【0076】
【表1】
【0077】実施例2 この実施例は、ノズルΔP及び抵抗係数を含む、供給イ
ンジェクター変化に関連する生成物の収率及び品質の変
化を測定するためのプラント試験情報を、幾つかの同様
の商用FCCU単位装置から集めることができる方法を
説明する。例えば、コンピューター・シミュレーション
・ソフトウェア・モデルを使用して、コークスの如き生
成物が既知の入力×ユニット因子(供給インジェクター
に基く)の関数として測定でき、それにより収率または
品質の変化を“ユニット因子”基準で特性決定し得る。 このようなユニット因子データを下記の表2に示す。夫
々のFCCU反応器の生成物収率に関するユニット因子
を、ノズル抵抗係数に対してプロットし得る。
【0078】
【表2】
【0079】実施例3 この実施例は、本発明のFCCUのための流れ制御機構
を説明する。以下の記載はフレキシクラッキング(Fl
exicracking)〔エクソン・リサーチ・アン
ド・エンジニアリング(Exxon Research
 and Engineering Company)
 の商標〕流動接触分解単位装置への適用に関するもの
であり、特別なプラントに関して計器タグID番号を使
用する。それにもかかわらず、その他の流動接触分解単
位装置への本明細書に記載された原理の適用が当業者に
より理解される。表3、4、5及び6中の下記の情報が
この制御機構に使用される。(Klb/時間、°F 、
psi 及びpsigの単位が、コンピューター変換に
より得られる。)
【0080】
【表3】
【0081】
【表4】
【0082】
【表5】
【0083】変数 XTONAREA は全ノズル流れ
面積(平方フィート)である。夫々のノズル中のノズル
インサートの個々の位置は、スロート中の流れ面積をノ
ズル形状寸法に関して計算させる。その後、有効な全流
れ面積が使用中の活性なノズルの数に基いて計算される
。スロート速度が音速と比較される。スロート速度が音
速の65%より大きい場合には、ソニック・フロー(S
onic flow) 圧力低下式を使用して流れ係数
(“CF”と称する)を計算する。スロート速度が音速
の65%以下である場合には、サブソニック・フロー式
(Sub−sonic flow equation)
を使用して流れ係数を計算する。サブソニック“CF”
は、以下のように定義される。
【0084】     CF=((Ao * 2 * × 2021 
* × 2026 * × 2026)/P2099a
vg) ** 0.5ソニック“CF”は、以下のよう
に定義される。     CF=((Bo * 2 * × 2021 
* × 2026 * × 2025)/P2099a
vg) ** 0.5(式中、 Ao 及び Bo は
夫々の特別なノズル設計に関して実験的に決定する必要
がある定数である)
【0085】
【表6】
【0086】
【表7】
【0087】上記の情報を用いて、流れ制御操作方法を
説明する。コンピューター誘導ソフトフェアプロセス制
御装置、この場合にはタグ付き XYIELD−RCは
、個々の供給インジェクターノズル制御装置をリセット
して有効流れ面積を開閉し、多少の全供給原料を反応器
中に流入させる。流れ係数パラメーター、“CF”は、
良好な噴霧領域が殆どの供給インジェクターに関して維
持されていることを確保する様に監視される。選ばれた
インジェクターは XYIELD−RCにより操作され
てプロセスに影響し、プロセス条件が変化するにつれて
所望の収率選択率または生成物品質を維持する。ナフサ
収率及びRON(リサーチ法オクタン価)が主要目的で
ある典型的な自動車用ガソリン操作に関して、計算され
たナフサ選択率パラメーターが制御インデックスとして
使用される。その基準はLCN基準または全ナフサ基準
(LCN+HCN)である。簡単なプロセス制御形態に
於いて、計算された選択率インデックス、X2036は
供給原料注入系に直接カスケードされる。更に進歩した
制御プログラムに於いて、信号が供給原料注入系に送ら
れる前に、或種の信号減衰(dampening)及び
誤差減衰が計算されたインデックス、X2036に適用
される。単位装置の特別な応答がソフトウェア制御装置
の選択及び設計に影響する。この制御機構で制御される
主要なパラメーターは反応器の生成物収率及び反応器に
より必要とされる分解の熱である。制御コンピューター
で計算された流れ係数は、反応器の収率及び熱収支を操
作し、目標のプロセス目的を達成し、且つ主要な収率選
択率を目標の整定値に維持するインデックスとして使用
される。
【0088】潜在的な収率の悪影響のため、反応器の収
率の制御は許容範囲または許容帯に制限される。目標の
収率選択率は、ソフトウェア制御装置、 XYIELD
−RCにより微調整された正確な目標に制御される。こ
れは、供給原料の品質または循環物質の品質の如きその
他のプロセスパラメーターに起こり得る変化に対して実
時間の補償を可能にする。
【0089】ナフサ、オクタンまたは蒸留物の色の如き
主要な生成物の品質を制御することが所望される場合に
は、コンピューターに基くソフトウェア制御装置 XQ
UAL−RCが XYIELD−RCと同様にして使用
される。品質制御に関して、或種の実験データ及び/ま
たは或種の運転中の品質測定が必要とされるようである
。典型的な形態の9製油所に於いて、実験測定値が制御
装置、 XQUAL−RC への入力として利用できる
ようである。ノズル流れ係数が監視されて、それが全体
の生成物の品質目的に合致する許容操作範囲内に留まる
ことを確実にする。ノズル流れ係数“CF”は、供給イ
ンジェクターノズルの性能の一層直接の指標である。生
成物の品質情報を得ることに関連する比較的長い時間の
ため、及び生成物の精留塔に於ける操作変化による潜在
的な妨害のため、 XQUAL−AC 制御装置が制御
信号を供給原料注入系に送る前に、別のプロセス読取り
値が監視される。
【0090】典型的な商用操作に於いて、収率選択率制
御方法がおそらく好ましい制御方法である。何となれば
、実時間の環境中の適用は一層容易に行なわれ、制御信
号に関連する誤差源が少ないからである。供給原料の品
質変化と収率選択率変化との間の関係は、生成物の品質
変化に較べて一層直接のものである。プロセス供給イン
ジェクターの圧力低下読取り値は供給インジェクター噴
霧の総体指標(インジェクター中の一定の流量で)であ
るが、多くのプロセス因子がこの読取り値に影響し得る
。サブソニック供給インジェクター圧力低下式またはソ
ニック供給インジェクター圧力低下式を適用して流れ係
数“CF”を計算することにより、供給原料噴霧の一層
代表的な指標が得られる。これは、一層聡明な制御決定
及び制御階層が流動接触分解法に適用されて目標の操作
目的を達成するという融通性を与える。また、供給イン
ジェクター噴霧の制御は滑り弁により大きな触媒流を絞
ることまたは供給原料予熱能力の操作に較べて更に一層
正確な制御を達成することができる。
【0091】多重ノズル供給インジェクター形態に関し
て、ノズルの一部のみを操作することは適当な生成物の
収率の制御を与える。残りのノズルはノズルアクチュエ
ーター、H−2099−ICにカスケードするノズルP
−2099−dRCに基いて制御される。これらのノズ
ルPdRCsに関する整定値は、制御下の生成物の収率
または品質目的に合致する実験プランの特別な方法の目
的に基く。また、これらの残りのノズルは層形成された
階層中のこの収率または品質制御に組込み得ることが可
能である。ノズルの流れ係数“CF”は制御目的に関す
る現行操作帯の尺度として使用される。操作される2〜
4個のノズルの“CF”が特定の目標から余りに離れて
誘導される場合には、ノズルの全ての群が新しい“CF
”レベルに再配置される。
【0092】想像される操作シナリオに関して、反応器
の全供給量のおよそ20%を操作する二つのノズルはナ
フサ選択率及び分解の熱に対して充分な応答を与えて、
 XYIELD−RCにより示されるような単位装置の
ナフサ選択率の非常に正確な制御を与えるべきである。 プロセスの乱れを最小にするため、これらの2つの供給
インジェクターノズルは、向かい合う対のノズルを単位
装置として移動させることにより開放して傾斜されても
よく、または閉じられてもよい。(対は典型的には以下
のとおりである:A/F、B/G、C/H、D/I、及
びE/J)。36%〜80%のストローク範囲に於いて
、各対のインジェクターは XYIELD−RCの変化
に応答するのに必要な最小量だけ移動される。1%のス
トローク増分に関して、1回で操作される全ノズルスロ
ート面積は約0.3%に相当する。下記の表8は、この
技術を用いる典型的な連続流面積変化を示す。
【0093】
【表8】
【0094】
【表9】
【0095】上記の表7は、非常に正確な流れ面積制御
を維持し操作して所望のレベルの供給原料噴霧を得る方
法を説明する。上記の場合は、その整定値からの XY
IELD−RCの変化/ずれにより生じた、供給インジ
ェクターの制御された閉じた傾斜の例示である。供給イ
ンジェクター流れ面積を開放して傾斜するためには、逆
の配列が使用される。
【0096】制御コンピューター適用プログラムを幾つ
かの異なる形態でつくることができた。反応器の生成物
の収率選択率制御装置、 XYIELD−RCを供給イ
ンジェクターアクチュエーター、H−2099−IC(
A及びF)に直接カスケードすることができ、またはP
−2099−dRC(A及びF)にカスケードされた 
XYIELD−RCと層形成した階層でカスケードでき
、これらを順に個々の供給インジェクターアクチュエー
ター、H−2099−IC(A及びF)にカスケードす
ることができた。夫々の供給インジェクターに個々のア
クチュエーター制御装置及びPdRC計測器をもつこと
は、供給原料注入系の運転中の維持及び制御ループ同調
に融通性を与える。少ない計測器を備えた低コストの形
態が可能であり、上記の形態の簡素化変型に相当する。
【0097】図11と図12が組合わされた図は、 X
YIELD−RCまたは XQUAL−RC 適用制御
装置により示されるように、FCCU反応器の生成物の
収率要件または生成物の品質要件に基いて供給インジェ
クタースロート面積を変化させるための典型的な制御コ
ンピューター適用プログラムの基本構造を示すフローチ
ャートである。それは、インジェクターアクチュエータ
ー、HICにカスケードされたPdRC制御装置を備え
た10の可変スロート供給インジェクターを含む実施態
様(P−2099−dRC−AがH−2099−IC−
A等にカスケードされる)に基く。ナフサ収率選択率が
優先パラメーターであると想定される。プロセス制御装
置 XYIELD−RCは、ナフサ選択率の変化に応答
して制御装置信号を発生する。  XYIELD−RCは10個のインジェクターのうち
の2個にカスケードされる。P−2099−dRC(A
〜J)に関してコンソール・オペレーターにより供給さ
れた整定値は系を初期設定するために単位装置の特別な
実験プラン目的に基く、この整定値は目標のスプレーパ
ターン/噴霧の程度と一致する。計算流れ係数“CF”
は実時間の枠で計算される。この“CF”パラメーター
は供給原料噴霧のインデックスとして使用される。
【0098】実施例4 この実施例は、本発明による、FCCUに関する温度制
御機構を説明する。以下の説明は、フレキシクラッキン
グ(エクソン・リサーチ・アンド・エンジニアリング・
カンパニイの商標)流動接触分解単位装置への適用に関
して書いた。その他の流動接触分解単位装置への下記の
原理の適用は、当業者により容易に理解される。この実
施例は下記の表1、表2及び表3に示された情報を使用
する。(klb /時間、°F 、psia、及びps
igは計算により得られる。特別なプラントに関する計
器タグID数が示される。)
【0099】
【表10】
【0100】
【表11】
【0101】
【表12】
【0102】
【表13】
【0103】表中、 XTONAREA は全ノズル流
れ面積(平方フィート)である。夫々のノズル中のノズ
ルインサートの個々の位置は、スロート中の流れ面積が
ノズル形状寸法に関して計算されることを可能にする。 その後、有効な全流れ面積が使用中の活性なノズルの数
に基いて計算される。スロート速度が音速と比較される
。スロート速度が音速の65%より大きい場合には、ソ
ニック・フロー圧力低下式を使用して流れ係数を計算す
る。スロート速度が音速の65%以下である場合には、
サブソニック・フロー式を使用して流れ係数を計算する
。サブソニック“CF”は、以下のように定義される。
【0104】     CF=((Ao * 2 * × 2021 
* × 2026 * × 2026)/P2099a
vg) ** 0.5ソニック“CF”は、以下のよう
に定義される。     CF=((Bo * 2 * × 2021 
* × 2026 * × 2025)/P2099a
vg) ** 0.5(式中、 Ao 及び Bo は
夫々の特別なノズル設計に関して実験的に決定する必要
がある定数である)
【0105】
【表14】
【0106】上記の表2、表3、及び表4中の情報を用
いるプロセス反応器温度制御操作方法の説明は、以下の
とおりである。T−2001RCと称される反応器の出
口温度制御装置は、個々の供給インジェクターノズル制
御装置をリセットして有効流れ面積を開閉し、多少の全
供給原料を反応器中に流入させる。流れ係数パラメータ
ー“CF”は、良好な噴霧領域が殆どの供給インジェク
ターに関して維持されていることを確保する様に監視さ
れる。選ばれたインジェクターはT−2001RCによ
り操作されてプロセス熱収支に影響し、こうして目標の
反応器温度を得る。この制御機構で制御される主要パラ
メーターは、反応器のコークス収率及び反応器により必
要とされる分解の熱である。制御コンピューターにより
計算された流れ係数は、プロセスの炭素収支及び熱収支
を操作して目標の反応器温度を得るための指標として使
用される。
【0107】潜在的な収率の悪影響のため、反応器温度
の制御は、二つの部分、即ち全体制御及び微細な同調/
正確な制御に分けられる。反応器温度の全体制御に関し
て、目標の反応器温度の大きな傾斜が必要とされている
場合には、触媒循環量及び/または反応器の供給原料の
予熱温度が操作される。典型的なフレキシクラッキング
(商標)単位装置に関して、反応器/再生器の差圧また
は使用済触媒を絞る滑り弁が操作されて反応器温度を制
御する。想像される制御機構に於いて、目標の反応器の
整定値からの大きなずれ(ほぼ±3°F より大きい)
が観察される場合には、上記の反応器温度を制御するた
めの古典的技術がおそらく使用される。反応器温度の小
さいずれ(約±3°F 以下)に関して、供給インジェ
クター噴霧が反応器温度を制御するのに操作される。ノ
ズルの流れ係数が開放ループ方法で監視されて、それが
全収率目的及びプロセス目標と一致する許容される操作
範囲内に留まることを確保する。ノズルの流れ係数“C
F”は供給インジェクター噴霧の性能の一層直接的な指
標である。プロセス供給インジェクターの圧力低下読取
り値は供給インジェクター噴霧の総体指標であるが、多
くのプロセス因子がこの読取り値に影響し得る。サブソ
ニック供給インジェクター圧力低下式またはソニック供
給インジェクター圧力低下式を適用して流れ係数“CF
”を計算することにより、供給原料噴霧の一層代表的な
指標が得られる。これは、一層聡明な制御決定及び制御
階層が流動接触分解法に適用されて目標の操作目的を達
成するという融通性を与える。
【0108】多重ノズル供給インジェクター形態に関し
て、2〜4個のノズルのみを操作することは適当な反応
器温度制御を与える。残りのノズルはノズルアクチュエ
ーター、H−2099−ICにカスケードするノズルP
−2099−dRCに基いて制御される。これらのノズ
ルPdRCsに関する整定値は、実験プランに特別なプ
ロセス目的に基く。また、これらの残りのノズルは全反
応器供給流制御カスケードの部分または或種のその他の
制御カスケードの部分であり得ることが可能である。
【0109】想像される操作シナリオに関して、反応器
の全供給量のおよそ20%を操作する2つのノズルは、
コークス収率及び分解の熱に対して充分な応答を与えて
反応器温度の非常に正確な制御を可能にすべきである。 プロセスの乱れを最小にするため、これらの2つの供給
インジェクターノズルは、向かい合う対のノズルを単位
装置として移動させることにより開放して傾斜されても
よく、または閉じられてもよい。(対は典型的には以下
のとおりである:A/F、B/G、C/H、D/I、及
びE/J)。36%〜80%のストローク範囲に於いて
、各対のインジェクターは反応器温度の変化に応答する
のに必要な最大量で移動される。1%のストローク増分
に関して、1回で操作される全ノズルスロート面積は約
0.3%に相当する。下記の表は、この技術を用いる典
型的な連続流面積変化を示す。
【0110】
【表15】
【0111】
【表16】
【0112】上記の表11は、非常に正確な流れ面積制
御を維持し操作して所望のレベルの供給原料噴霧を得る
方法を説明する。上記の場合は、その整定値からの反応
器温度の変化/ずれにより生じた、供給インジェクター
の制御された閉じた、傾斜の例示である。供給インジェ
クター流れ面積を開放して傾斜するためには、逆の配列
が使用される。
【0113】制御コンピューター適用プログラムを幾つ
かの異なる形態でつくることができた。反応器温度制御
装置、F−2001−RCを供給インジェクターアクチ
ュエーター、H−2099−IC(A及びF)に直接カ
スケードすることができ、またはP−2099−dRC
(A及びF)にカスケードされたT−2001RCと層
形成した階層でカスケードでき、これは順に個々の供給
インジェクターアクチュエーター、H−2099−IC
(A及びF)にカスケードされる。夫々の供給インジェ
クターに個々のアクチュエーター制御装置及びPdRC
計測器をもつことは、供給原料注入系の運転中の維持及
び制御ループ同調に融通性を与える。少ない計測器を備
えた低コストの形態が可能であり、上記の形態の簡素化
変型に相当する。
【0114】図11と図13が組合わされた図は、全反
応器温度処理目的に基いて供給インジェクタースロート
面積を変化させるための典型的な制御コンピューター適
用プログラムの基本構造を示す略図である。この適用プ
ログラムは、インジェクターアクチュエーター、HIC
にカスケードされたPdRC制御装置;H−2099−
IC−AにカスケードされたP−2099−dRC−A
、等を備えた10の可変スロート供給インジェクターを
含む系に基く。P−2099−dRC(A〜J)に関し
てオペレーターにより供給された整定値は、系を初期設
定するために単位装置の特別な実験プランに基く。この
整定値は目標のスプレーパターン/噴霧の程度に一致す
る計算流れ係数“CF”は実時間の枠で計算される。 この“CF”パターンは供給原料の噴霧の指標として使
用される。
【0115】実施例5 この実施例は、本発明による、FCCUに関する炭素収
支及び熱収支の制御機構を説明する。この実施例は下記
の表12、表13及び表14に示された情報を使用する
【0116】
【表17】
【0117】
【表18】
【0118】
【表19】
【0119】表中、 XTONAREA は全ノズル流
れ面積(平方フィート)である。夫々のノズル中のノズ
ルインサートの個々の位置は、スロート中の流れ面積が
ノズル形状寸法に関して計算されることを可能にする。 その後、有効な全流れ面積が使用中の活性なノズルの数
に基いて計算される。スロート速度が音速と比較される
。スロート速度が音速の65%より大きい場合には、ソ
ニック・フロー圧力低下式を使用して流れ係数を計算す
る。スロート速度が音速の65%以下である場合には、
サブソニック・フロー式を使用して流れ係数を計算する
。サブソニック“CF”は、以下のように定義される。
【0120】     CF=((Ao * 2 * × 2021 
* × 2026 * × 2026)/P2099a
vg) ** 0.5ソニック“CF”は、以下のよう
に定義される。     CF=((Bo * 2 * × 2021 
* × 2026 * × 2025)/P2099a
vg) ** 0.5(式中、 Ao 及び Bo は
夫々の特別なノズル設計に関して実験的に決定する必要
がある定数である)
【0121】
【表20】
【0122】この実施態様に於いて、再生床温度制御装
置T−2099−RCは、個々の供給インジェクターノ
ズル制御装置をリセットして有効流れ面積を開閉し、多
少の全供給原料を反応器中に流入させる。流れ係数パラ
メーター“CF”は、良好な噴霧領域が殆どの供給イン
ジェクターに関して維持されていることを確保する様に
監視される。選ばれたインジェクターはT−2001R
Cにより操作されてプロセス熱収支及び炭素収支に影響
し、こうして目標の再生器温度を得る。この制御機構で
制御される主要パラメーターは、反応器のコークス収率
及び反応器により必要とされる分解の熱である。制御コ
ンピューターにより計算された流れ係数は、プロセスの
炭素収支及び熱収支を操作するため、目標のプロセス目
的を達成するため、及び再生床反応器温度を目標の整定
値で維持するための指標として使用される。
【0123】潜在的な収率の悪影響のため、再生器床温
度の制御は、HTR単位装置に関して許容範囲または許
容帯に制限され、微細な同調/正確な制御を用いるLT
R単位装置に関して一層正確な目標に制御される(HT
R=高温再生、且つLRT=低温再生)。反応器温度及
び再生器床温度の両方の全体制御に関して、目標の反応
器温度の大きな傾斜が必要とされている場合には、触媒
循環量及び/または反応器の供給原料の予熱温度が操作
される。典型的なフレキシクラッキング(商標)単位装
置に関して、反応器/再生器の差圧または使用済触媒を
絞る滑り弁が操作されて反応器温度及び再生器温度によ
り示されるような全単位装置の熱収支を制御する。想像
される制御機構に於いて、目標の再生器温度整定値から
の大きなずれ(ほぼ±5°F より大きい)が観察され
る場合には、上記の温度を制御するための古典的技術が
おそらく使用される。再生器温度の小さいずれ(約±5
°F以下)に関して、供給インジェクター噴霧が再生器
温度を制御するのに操作される。ノズルの流れ係数が開
放ループ方法で監視されて、それが全収率目的大きさプ
ロセス目的と一致する許容される操作範囲内に留まるこ
とを確保する。ノズルの流れ係数“CF”は供給インジ
ェクター噴霧の性能の一層直接的な指標である。プロセ
ス供給インジェクターの圧力低下読取り値は供給インジ
ェクター噴霧の総体指標であるが、多くのプロセス因子
がこの読取り値に影響し得る。サブソニック供給インジ
ェクター圧力低下式またはソニック供給インジェクター
圧力低下式を適用して流れ係数“CF”を計算すること
により、供給原料噴霧の一層代表的な指標が得られる。 これは、一層聡明な制御決定及び制御階層が流動接触分
解法に適用されて目標の操作目的を達成するという融通
性を与える。また、供給インジェクター噴霧の制御は、
滑り弁により大きな触媒流を絞ることまたは供給原料予
熱能力の操作に較べて一層正確な制御を得ることができ
る。
【0124】多重ノズル供給インジェクター形態に関し
て、2〜4個のノズルのみを操作することは適当な再生
器床温度制御を与える。残りのノズルはノズルアクチュ
エーター、H−2099−ICにカスケードするノズル
P−2099−dRCに基いて制御される。これらのノ
ズルPdRCsに関する整定値は実験プランに特別なプ
ロセス目的に基く。また、これらの残りのノズルは全反
応器供給流制御カスケードの部分または或種のその他の
制御カスケードの部分であり得ることが可能である。
【0125】一つの実施態様に於いて、想像される操作
シナリオに関して、二つのノズルが反応器の全供給量の
およそ20%を操作するのに使用される。これは、コー
クス収率及び分解の熱に充分な応答を与えて、再生器温
度により示されるように単位装置の熱収支及び炭素収支
の非常に正確な制御を与えるべきである。プロセスの乱
れを最小にするため、これらの2つの供給インジェクタ
ーノズルは、向かい合う対のノズルを単位装置として移
動させることにより開放して傾斜されてもよく、または
閉じられてもよい。(対は典型的には以下のとおりであ
る:A/F、B/G、C/H、D/I、及びE/J)。 36%〜80%のストローク範囲に於いて、各対のイン
ジェクターは再生器温度の変化に応答するのに必要な最
小量だけ移動し得る。1%のストローク増分に関して、
1回で操作される全ノズルスロート面積は約0.3%に
相当する。下記の表は、この技術を用いる典型的な連続
流面積変化を示す。
【0126】
【表21】
【0127】
【表22】
【0128】上記の表15は、非常に正確な流れ面積制
御を維持し操作して所望のレベルの供給原料噴霧を得る
方法を説明する。上記の場合は、その整定値からの再生
器温度の変化/ずれにより生じた、供給インジェクター
の制御された閉じた傾斜の例示である。供給インジェク
ター流れ面積を開放して傾斜するためには、逆の配列が
使用される。
【0129】制御コンピューター適用プログラムを幾つ
かの異なる形態でつくることができた。再生器温度制御
装置、F−2001−RCを供給インジェクターアクチ
ュエーター、H−2099−IC(A及びF)に直接カ
スケードすることができ、またはP−2099−dRC
(A及びF)にカスケードされたT−2001−RCと
層形成した階層でカスケードでき、これは順に個々の供
給インジェクターアクチュエーター、H−2099−I
C(A及びF)にカスケードされる。夫々の供給インジ
ェクターに個々のアクチュエーター制御装置及びPdR
C計測器をもつことは、供給原料注入系の運転中の維持
及び制御ループ同調に融通性を与える。少ない計測器を
備えた低コストの形態が可能であり、上記の形態の簡素
化変型に相当する。
【0130】図14と図15が組合わされた図は、再生
器床温度により示されるようにFCCUの炭素収支要件
及び熱収支要件に基いて供給インジェクタースロート面
積を変化させるための典型的な制御コンピューター適用
プログラムの基本構造を示す略図である。この適用は、
H−2099−IC−AにカスケードされたPdRC制
御装置等を備えた10個の可変スロート供給インジェク
ターを含む系に基く。P−2099−dRC−Aは10
個のインジェクターのうちの2個にカスケードされる。 再生は煙道ガス中の vppm COの放出及び過剰%
のO2でもって“完全燃焼”高温再生方法で操作される
。P−2099−dRC(A〜J)に関してコンソール
・オペレーターにより供給された整定値は、系を初期設
定するために単位装置の特別な実験プランに基く、この
整定値は目標のスプレーパターン/噴霧の程度に一致す
る。計算流れ係数“CF”は実時間の枠で計算される。 この“CF”パラメーターは供給原料の噴霧の指標とし
て使用される。
【0131】実施例6 上記に於いて、フレキシクラッキング(商標)単位装置
へのFCCUプロセス制御機構の適用を反映する技術パ
ッケージは、特別なフレキシクラッキング(商標)単位
装置に関して特別に開発されたものであり、プラントか
らの計器タグID番号を使用する。この適用はその他の
FCCUに同様に適用し得るが、単位装置に特別な品目
は適用の最終の機能形態及び何らかの改造に関連する配
置に特別な出費に影響し得る。
【0132】上記の制御機構は、油供給物が反応器の長
さに沿って特別な位置で導入される“単一段階”反応器
に基く。また、この機構は、油供給物が立上り管の長さ
に沿って数箇所で導入される“多段階”反応器形態に適
用し得る。“多段階”形態に適用される場合、種々のハ
イブリッド制御形態が可能になる。下記の表8中のマト
リックスは、4個の異なる制御機構を二段階反応器形態
に任意に適用し得る方法を説明する。2段階より多い段
階に関して、更に大きなマトリックスが適切である。2
段階系が妥当な商用の形態と考えられ、3段階が経済性
に応じて潜在的な商用の“ストレッチ・ケース(str
etch case)”である。4つの異なる制御機構
は、典型的には以下のように定義し得る。(1) 全流
れ制御、(2) 反応器温度制御、(3) 炭素収支及
び熱収支の制御、及び(4) 収率選択率及び/または
品質の制御。
【0133】
【表23】
【0134】多段階反応器形態に関して、商用の設備は
おそらく必要な計器装備を設置して上記の28の可能な
形態のいずれか一つで操作するという融通性を与える。 種々の実験プランに特別な品目及び経済性に特別な品目
は或種の操作ケースを他のケースよりも有利にする傾向
があるが、28の可能なケースのいずれがあらゆる可能
な操作シナリオ下で最も魅力的であるかを予測すること
は難しい。
【0135】本発明の或種の特別な実施態様が本明細書
に記載されたが、本発明が開示の精神及び特許請求の範
囲内に入る種々の改良及び変化を受けるという事実に鑑
みて、示された詳細事項に限定され、または制限される
ことは意図されない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用し得る、従来技術の代表的な流動
接触分解単位装置(FCCU)の実施態様の工程系統図
である。
【図2】従来技術の接触分解反応器部分の工程系統図で
あり、更に本発明の生成物収率制御系を示す。
【図3】本発明の可変スロートFCCU供給インジェク
ター集成装置の略図である。
【図4】図3の供給インジェクターのノズル噴霧調節集
成装置の更に詳細な略図である。
【図5】図4のノズル噴霧調節集成装置のプレミキサー
部分の正面図である。
【図6】可変スロート合流ファンノズル内に配置されて
いる間のノズル調節集成装置の更に詳細な略図である。
【図7】図3は示された型の可変スロート合流ファン供
給インジェクターのノズル部分に関するストローク率(
%)対流れ面積の典型的なグラフである。
【図8】FCCU反応器の立上り管部分の壁に取り付け
られた、図3に示された供給インジェクターの略図であ
る。
【図9】典型的な供給インジェクターの液滴の大きさの
分布及び液滴の速度分布のグラフを示す。
【図10】本発明の典型的な供給インジェクターに関し
て、ノズルの抵抗係数対特定の可変の形状パラメーター
を示すグラフである。
【図11】下に記す。
【図12】上図[図11]と組合わされて、実施例3に
従って本発明の好ましい実施態様を実施するためのコン
ピューター適用プログラムを示すフローチャートである
【図13】上図[図11]と組合わされて、実施例4に
従って温度制御機構の好ましい実施態様を実施するため
のコンピューター適用プログラムを示すフローチャート
である。
【図14】下に記す。
【図15】上図[図14]と組合わされて、実施例5に
従って炭素収支及び熱収支の制御機構の好ましい実施態
様を実施するためのコンピューター適用プログラムを示
すフローチャートである。
【符号の説明】
10  反応帯域 12  トランスファーライン反応器 18  ストリッピング帯域 24  垂直立上り管 26  再生帯域 30  触媒床 38  グリッド 42  スタンドパイプ 48、54  気体−固体分離装置 58  プリナムチャンバー 63  サンプリング装置 66  供給インジェクター制御装置 68  圧力制御装置 78  アクチュエーター 100  噴霧調節集成装置 105  シャフト 107、109  プレミキサー 112  スポーク 113  円形リム 116、118  フランジ 119  スプール部分

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  炭化水素質供給原料が少なくとも一つ
    の供給インジェクターにより反応器帯域に導入され、所
    望の生成物収率、生成物品質及び/または温度を得るた
    めに上記の供給インジェクターによる上記の供給原料の
    噴霧が制御可能な方法で有効に変化されることを特徴と
    する流動接触分解単位装置の制御方法。
  2. 【請求項2】  上記の供給インジェクターによる上記
    の供給原料の噴霧が供給インジェクターまたはその一部
    を横切った圧力低下ΔPを変化させることにより行なわ
    れる請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】  圧力低下が上記の供給インジェクター
    のスロート部分の流れ断面積を変化させることにより変
    化される請求項2に記載の方法。
  4. 【請求項4】  上記の供給インジェクターによる上記
    の供給原料の噴霧が、測定される生成物の収率及び/ま
    たは品質に基く信号に応答して実時間で変化される請求
    項1に記載の方法。
  5. 【請求項5】  上記の供給インジェクターによる上記
    の供給原料の噴霧が、測定される温度に基く信号に応答
    して実時間で変化される請求項1に記載の方法。
  6. 【請求項6】  上記の少なくとも一つの供給インジェ
    クターが複数の供給インジェクターである請求項1に記
    載の方法。
  7. 【請求項7】  上記の複数の供給インジェクターが少
    なくとも3つの供給インジェクターである請求項6に記
    載の方法。
  8. 【請求項8】  噴霧が、測定されるナフサ液体の収率
    または選択率を変化させるように調節される請求項1に
    記載の方法。
  9. 【請求項9】  上記の噴霧が、単位装置の炭素収支を
    行なうことにより反応器温度を制御するように調節され
    る請求項1に記載の方法。
  10. 【請求項10】  噴霧が、運転中の自動車用ガソリン
    配合操作に於いてリサーチ法単味ナフサ価を制御するよ
    うに調節される請求項1に記載の方法。
  11. 【請求項11】  単位装置生成物の収率及び/または
    品質が供給インジェクター圧力制御装置にカスケードに
    される請求項2に記載の方法。
  12. 【請求項12】  上記の圧力低下ΔPが圧力制御装置
    により監視される請求項2に記載の方法。
  13. 【請求項13】  圧力制御装置が、ノズルの流れ断面
    積を変化させ、それにより圧力低下を変化させるための
    信号をアクチュエーターに送る請求項12に記載の方法
  14. 【請求項14】  圧力低下整定値が、夫々の供給イン
    ジェクターに関して作成された電界検量線データに基い
    て選択されて、ノズル圧力低下ΔPと上記の供給インジ
    ェクターの上記のノズル部分の流れ断面積を制御するた
    めの装置の位置との関係を規定する請求項13に記載の
    方法。
  15. 【請求項15】  噴霧が反応器温度を制御するように
    調節され、この温度が順に使用済触媒または再生触媒用
    の滑り弁にカスケードにされて触媒循環を制御する請求
    項1に記載の方法。
  16. 【請求項16】  石油誘導供給原料を流動接触分解す
    る反応器を含み、上記の反応器の壁に連結された少なく
    とも一つの供給インジェクター(この供給インジェクタ
    ーは上記の供給原料の噴霧を制御可能な方法で調節でき
    る)を含み、更に生成物収率、生成物品質、または単位
    装置内の温度を監視するための装置を含み、更に上記の
    生成物収率、生成物品質、または温度に基く第一の信号
    を発生するための装置及び上記の供給インジェクターに
    より生成される供給原料噴霧を調節することにより上記
    の第一の信号に応答する制御装置を含むプロセス単位装
    置。
  17. 【請求項17】  上記の第一の信号を予め選択された
    整定値に基く第二の信号と比較し、且つ上記の第一の信
    号と第二の信号との間の差を減少させるように上記の噴
    霧を調節するための装置を更に含む請求項16に記載の
    プロセス単位装置。
  18. 【請求項18】  供給インジェクターまたはその一部
    を横切った測定圧力低下ΔPに基いて第三の信号を発生
    するための装置を更に含み、且つ上記の第三の信号を圧
    力低下に関して予め選択された整定値に基く第四の信号
    と比較するための制御装置を更に含む請求項17に記載
    のプロセス単位装置。
  19. 【請求項19】  所望の収率、生成物品質または反応
    器温度を得るのに必要な圧力低下に関する整定値を、上
    記の第一の信号、第二の信号、第三の信号、及び第四の
    信号に基いて決定するための制御装置を更に含む請求項
    18に記載のプロセス単位装置。
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