JPH052382B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 この発明は、重質の炭化水素原料油の流動床接
触分解の分野に関する。特に、この発明は、触媒
再生が別々の高温および低温再生段階を包含する
二つまたはそれ以上の工程でおこなわれるよう
な、高温において重質炭化水素原料油を接触分解
するための改良方法および装置に関する。より具
体的には、この発明は、実質的に自蔵動力式であ
り、それによつて設備および操作コストが著しく
減少し、効率が大きい改良方法および装置に関す
る。

発明の背景 流動床接触分解（FCC）法は、軽油、および
残渣油（residual oils）、残油（reduced crude
oils）、常圧蒸留残渣油（atmospheric tower
bottoms）、常圧蒸留残油（topped crudes）、減
圧蒸留残油（vacuum resids）等と一般に呼ばれ
ている重質成分のような原料油の高沸点部の転化
において広く使用されており、ガソリン、重油、
軽質オレフイン、および他の混合留分のような有
用な生成物を製造する。非常に処理しにくい成分
を含有するそのような重質炭化水素原料油の処理
は、通常、設備構成材料、触媒被害、および増加
する触媒のコーキングの問題を示す高温を含む苛
酷な操作条件を必要とする。

現在、そのような重質原料油の流動接触分解に
有効ないくつかの方法がある。上記に示す問題を
著しく減少する特に成功している解決法は、例え
ば、米国特許第4664814号、第4336160号、第
4332674号、および第4331533号公報において開示
されている。そのような方法において、残渣油ま
たはそれらの蒸気を反応器セクシヨン、例えば、
細長いライザー（riser）反応器において流動固
体状態の熱い触媒微粒子と接触させ、自動車ガソ
リンおよび留出燃料に通常用いられる低分子量の
炭化水素を含有する分解生成物を製造する。触媒
再生セクシヨンは、導管によつて反応器セクシヨ
ンに連結されており、連続的に触媒を再生するた
めに触媒の循環が維持される。

再生セクシヨンは、触媒再生の苛酷さを最小に
する低温および高温の二つのそれぞれ別々の触媒
再生領域を含む。触媒表面に形成された炭化水素
質被着物（コークス）は、揮発性の炭化水素がそ
こから分離された後に、まず、第１の触媒再生領
域において、限定量の酸素含有ガス、例えば、空
気の存在下で、コークス被着物中に存在するほと
んどの水素成分およびいくらかの炭化水素質成分
を選択的に燃焼させるのに充分な比較的穏やかな
温度で燃焼され、部分再生触媒、およびCOに富
む第１の再生領域煙道ガス流出物を形成する。こ
の比較的穏やかな第１の再生は、水素燃焼中に形
成されたスチームの存在下で触媒の局部加熱部を
制限する役割を果たすので、形成されたスチーム
は実質的に触媒活性を減少させないであろう。

第１の再生領域から回収され、付着している残
存コークス被着物には、実質的に水素がない部分
再生触媒は、その後、触媒残留量および高温にお
ける滞留時間を最小にすると共に、炭素燃焼速度
を促進して非常に少ないコークス含有量の再生触
媒を得るように設計された比較的高温の第２の再
生領域に通される。この操作は、単一段階の触媒
再生器において可能であるよりも低い触媒失活率
で、より高い再生温度を使用することができる。
第２の再生領域において、残存コークス被着物
は、高温で実質的に完全にCO₂に燃やされ、例え
ば、生成プロセススチームにおいて有用である熱
い再生触媒およびCO₂に富む第２の再生領域煙道
ガス流を形成する。

典型的な操作において、再生領域における炭化
水素質被着物の燃焼による触媒粒子の再生は、燃
焼ガス、例えば、空気の存在下で粒子を流動条件
に維持することによつて行われる。このように、
燃焼空気は、触媒粒子を流動床、すなわち、擬液
体特性を有する乱流状態に維持するために充分な
速度で再生領域を上方に向かつて通ることによつ
て流動ガスとしても働く。いくつかの流動空気
は、再生器および反応器セグシヨンを連続的に通
るように触媒粒子を循環させるための移送媒体と
しても使用される。

そのような流動床接触分解法、特に上述したよ
うな二つまたはそれ以上の触媒再生領域を使用す
るものは、このように大容積の圧縮した流動／燃
焼および移送ガス、例えば、圧搾空気を必要とし
得るので、それに応じて空気圧縮機を操作するた
めに必要な設備における大幅な投資を伴う。そこ
で、電力設備および原動力の供給源が、残渣油の
流動床接触分解の主な出費の一部となる。

上述したような方法において第１および第２の
再生領域から出る煙道ガスは、圧搾空気が必要物
であるシステムにおいて使用される動力の少なく
とも一部を供給するために用いられ得る大きなエ
ネルギーポテンシヤルを示す。例えば、通常、高
温および高圧である煙道ガスは、別の第３の分離
器に通され、微粒子または固体を除去され、その
後、別の膨張タービンに導かれ、再生プロセス用
の圧搾空気源として役立つ空気圧縮機のための動
力を供給する。さらに、第１の再生領域から生じ
るCOに富む流出煙道ガス中のCOのCO₂への燃焼
は、発熱性が高く、大量の熱エネルギーを放出
し、このように、再生器における注目すべきプロ
セスエネルギー源でもある。

CO含有煙道ガスの燃焼は、通常、空気富化さ
れおよびCO含有流出ガスが連続的に供給される
別のCOボイラーまたは燃焼装置において触媒再
生器から下流において制御された条件下で行われ
る。COボイラーは、始動に使用される少なくと
も１種の他の燃料を受け入れるため、またはより
一般的には煙道ガスの燃料値の補助のために、ま
たは接触分解装置自身が停止された時に、備えら
れ得る。そのような方法は良く知られている。例
えば、米国特許第3702308号および第3401124号公
報は、再生器煙道ガスを発生器を駆動させるため
に使用される排気ガスタービンに供給し、その
後、煙道ガス中に含まれる可燃性部分COを触媒
COボイラーにおいて、または空気と補助燃料の
存在下で燃やし、プロセスのいずれかの場所で使
用するための最大の顕熱および燃焼熱を煙道ガス
から回収することを開示している。他の例は、米
国特許第2753925号公報において記載されている。
これは、CO含有煙道ガス燃焼から放出された熱
エネルギーが、高圧スチームの発生に使用される
ものである。米国特許第3137133号および第
3012962号公報は、煙道ガスをタービン内で膨脹
し、シヤフトの仕事を与えることを開示してい
る。さらに他の例は、米国特許第3247129号公報
に記載されており、そこでは、触媒再生器から生
じる流出ガスをボイラーに導入し、その中におい
て補助燃料と空気を加えて圧力下で燃やし、その
後、燃焼ガスをボイラーから排出させ、ガスター
ビン／圧縮機ユニツト内で膨脹させ、空気を再生
器におよび燃焼ガスをボイラーに供給することが
開示されている。

そこで、現在、第１および第２の触媒再生領域
のそれぞれから生じるCOおよびCO₂に富む流出
煙道ガスを混合することが望ましく、これは混合
気流を単独の第３の分離器に通し、含まれる触媒
微粉および固体を除去し、その後、下流にある一
つの膨脹タービン／圧縮機ユニツト内で膨脹さ
せ、再生器に必要とされる圧搾空気の少なくとも
一部を供給することであつて、その点で設備およ
び操作の両コストのかなりの節約となる。さら
に、充分にガスを縮して実質的にすべての流動／
燃焼ガスの必要量に合致させる、混合煙道ガスを
導入した膨脹タービン−圧縮機ユニツトを操作す
ることが望ましく、それによつてこの方法は実質
的に自蔵動力式とすることができる。

しかしながら、第１の再生領域から生じるCO
に富む流出煙道ガスと多量の酸素を含有し得る、
第２の再生領域から生じる煙道ガス流出物との高
温高圧における混合物は、混合した気流の燃焼ま
たはミクロ燃焼を引き起こし、プロセス材料の金
属学的限界を超える温度にさせる。さらに、この
方法において分解された典型的な重質炭化水素原
料は、接触粒子の少なくとも一部をドープし、あ
るいはこれに結合し得、触媒再生段階中に燃焼促
進剤として機能し得るところの、周期表IB〜
族のバナジウム、クロム、ニツケル、および他の
金属を含む多くの不純物を含有し得る。このよう
にして、煙道ガス中の再生器から出た触媒屑また
は粒子は、第１おび第２の再生領域から生じる流
出煙道ガス気流の混合後、大いに燃焼を促進し得
る。

発明の概要 そこで、この発明の目的は、触媒再生が少なく
とも二つの、比較的低温および高温の触媒再生領
域で行われ、高温において残渣油の接触分解の際
の減縮された設備および操作コストを有する改良
方法および装置を提供することである。

さらに、この発明の目的は、第１および第２の
触媒再生領域のそれぞれから生じる流出煙道ガス
が混合され、充分にガスを圧縮して再生領域の少
なくとも流動／燃焼ガス要求に合致させる単独の
膨脹タービン−圧縮機を操作するために使用さ
れ、プロセスが自蔵動力式となるような方法を提
供することである。

さらに、この発明の目的は、比較的低い温度の
第１の触媒再生領域から生じるCOに富む流出煙
道ガスを受け取るためのCO焼却／燃焼装置、お
よび混合されたCO焼却／燃焼装置から生じる放
出ガスと比較的高い温度の第２の触媒再生領域か
ら生じる流出煙道ガスで動作される、それによつ
て圧縮機が少なくとも再生器領域の、好ましくは
当該プラントの圧縮要求に合致し得る膨脹タービ
ン−圧縮機を含む重質炭化水素原料の接触分解を
行うための集積プラントを提供することである。

その他の目的は、以下の記述から明らかになる
であろう。

このために、第１および第２の、比較的低温お
よび高温の触媒再生領域を包含する、重質炭化水
素原料を接触分解するための流動床接触分解−触
媒再生の改良方法が提供され、そこにおいて、第
１の再生領域から生じるCOに富む流出煙道ガス
がCO焼却／燃焼手段内で燃焼され、実質的にそ
こに存在するすべてのCOがCO₂に転化される。
CO焼却／燃焼装置から生じる流出ガスは、その
後、第２の再生領域から生じる流出ガスと混合さ
れ、この混合流は、その後、膨脹タービン−圧縮
手段に送られ、あそこから仕事エネルギーを回収
し、第１および第２の再生領域の少なくともすべ
ての圧搾空気要求、好ましくはこれに加えてCO
焼却／燃焼手段の圧搾空気要求を提供する。

これゆえに、この広い意味において、この発明
の方法は、分解触媒により炭化水素原料またはそ
れらの蒸気をライザー転化領域において分解して
炭化水素転化生成物を製造し、その後、該炭化水
素転化生成物から、炭化水素質被着物に有する触
媒粒子を分離し、、一酸化炭素に富む第１の再生
領域煙道ガスおよび二酸化炭素に富む第２の再生
領域煙道ガスを製造するために効果的である条件
において、酸素源の存在下で触媒上の炭化水素質
被着物を燃焼することによつて別々の第１および
第２の触媒再生領域において該分離された触媒粒
子を順次連続的に再生する流動床接触分解−触媒
再生方法を包含し、その改良するところは、 (a) 酸素源の存在下で第１の再生領域煙道ガスを
燃焼して、一酸化炭素を約0.12容量％未満含む
燃焼流出ガスを製造し、 (b) 工程(a)から生じる燃焼流出ガスと第２の再生
領域煙道ガスを混合して、混合再生領域煙道ガ
スを製造し、 (c) 工程(b)から生じる混合再生領域煙道ガスを膨
脹させて、そこから仕事エネルギーを回収し、
圧搾空気を製造し、並びに (d) 工程(c)から生じる圧搾空気を第１および第２
の再生領域に通して、その中の触媒粒子を再生
するために必要であるすべての圧搾空気を供給
することもある。

第２の再生領域から生じる流出煙道ガスと混合
する前にCO焼却／燃焼装置内で第１の再生領域
から生じるCOに富む流出煙道ガスを燃焼するこ
とにより、実質的にそこに含まれるすべてのCO
がCO₂に転化され、このようにしてプラントの下
流部分において発生する燃焼またはミクロ燃焼の
可能性を未然に防ぐ。この独特な集合装置および
方法の結果として、このように安全に混合された
二つの流出気流は、単独の第３の分離器および膨
脹タービン／圧縮器ユニツトに導入され得る。

さらに、この発明の方法は、CO焼却／燃焼装
置における第１の触媒再生領域から生じるCOに
富む煙道ガス中のCOの燃焼から生じる熱の間接
的または直接的な回収を包含する。例えば、熱
は、比較的高い温度の第２の触媒再生領域用の熱
源として、第１の再生領域を離れる部分的に再生
された触媒粒子に移送され得る。さらに、その熱
は、スチームまたは水管中の水により吸収され、
他のプラント空気を必要とする場所の触媒再生領
域用のプロセス流動／燃焼空気を供給するための
付加的なブロワーまたは電力発生装置を作動させ
るために使用される過熱スチームを生成する。

この発明の方法および装置は、以下の詳細な記
述または好ましい態様、並びにそのような態様を
示しおよび例示する添付の図面を参照することに
よつてより理解されるであろう。しかしながら、
そのように示された態様は、この発明を限定する
ためのものではないので、多くの変形例はクレー
ムの範囲内でその意図からはずれることなしに作
られ得る。

添付の図面は、触媒再生が二つの別々の第１お
よび第２の、比較的低温および高温の再生領域に
おいて順次行われ、そこで第２の再生領域から生
じる煙道ガスと混合させる前に第１の再生領域か
ら生じるCOに富む煙道ガスをCO焼却／燃焼装置
において燃焼する、流動床接触分解−触媒再生の
組み合わせ操作において示されるこの発明の方法
および装置の正面図である。混合した気流は、膨
脹タービン−圧縮手段に通され、そこから仕事エ
ネルギーを回収し、触媒再生の流動および燃焼要
求を満たすために第１および第２の再生領域に供
給される圧搾空気を生成する。混合した気流から
熱エネルギーを回収して、触媒再生領域または他
のプラントの空気要求用の付加的な流動／燃焼圧
搾空気を供給するためのその他のブロワーまたは
電力発生機（図示せず）を動作するために使用さ
れ得る加熱スチームを製造するためにトリムクー
ラーおよび煙道ガスクーラー手段も備えられてい
る。

発明の好ましい態様の詳細な記述 図面における好ましい態様により示されるよう
にこの発明の方法および装置は、実質的に自蔵動
力式であり、重質炭化水素原料の流動床接触分解
のための低コストな方法を提供するように設計さ
れている。そのような原料は、好ましくは、軽
油、残渣成分を含む減圧軽油、残渣油、残油、常
圧蒸留残油と一般に呼ばれる経済的に得られる重
質炭化水素原料および半無機化合物を含む他の高
沸点炭化水素原料である。これらは、半無機
（metallo−organic）化合物を含むことのある高
沸点炭化水素原料部分を含有するまたは含有しな
い軽油のような原油の部分、および少なくとも２
重量％のコンラドソン残留炭素分を有し、少なく
とも400〓の初期沸点を有し、かつ、その約20重
量％が約1000〓以上の沸点を有するところの、実
質的にすべての他の重質炭化水素張込み原料を記
述するために当該分野で用いられる用語である。

前述したように、この発明の方法の好ましい態
様を行うために適合する装置は、前記重質炭化水
素原料の比較的高温の接触分解を行い、ガソリン
の沸騰範囲の物質並びにガソリン成分および燃料
油に容易に転化される他の炭化水素物質を生成す
るために設計されたものである。この装置は、例
えば、米国特許第4664778号、第4601814号、第
4336160号、第4332674号、並びに第4331533号公
報において充分に記載されているような別々の第
１および第２（比較的低温および高温）の触媒再
生領域を包含する。この開示内容はここに含めて
おく。また、この装置は、さらに第１の再生領域
煙道ガスを受容するためのCO焼却／燃焼装置、
並びにこのCO焼却／燃焼装置から生じる混合し
た流出物および第２の再生領域煙道ガスを受容
し、そこから圧搾空気を生成するための膨脹ター
ビン−圧縮機ユニツト、並びにこのようにして生
成された圧搾空気を第１および第２の触媒再生領
域に与えて、すべての流動／燃焼要求を満たすた
めの手段、並びにさらに圧搾空気をCO焼却／燃
焼装置に与え、好ましくはその圧搾空気要求を満
たすための手段を包含する。

図面を参照して、典型的には減圧蒸留残油およ
び残渣油の混合物からなるところの接触分解され
るべき新しい炭化水素張込み原料は、ノズル６に
より代表される複数の水平面内で離間した供給ノ
ズルを通じてライザー横断面に仕込まれた多数の
スチームにより、導管４によつて細長いライザー
反応器２の下部に導入される。そのようなノズル
は、好ましくは、例えば、米国特許第4434049号
公報（この内容はここに含めておく）において記
載される型の噴霧供給ノズル、または、上方に流
れる熱い新しい再生された触媒と接触すると、炭
化水素供給物の実質的に完全な気化を生じさせる
ことができるいくつかの他の好適な高エネルギー
インジエクシヨン源である。例えば、スチームお
よび燃料ガスのような一つまたはそれ以上の希釈
物質を、炭化水素供給物の噴霧を容易にするため
に導管８を通して供給ノズルに導入してもよい。
再生された熱い触媒は、移送導管１２によつてラ
イザー反応器２の下部に導入され、上方に流さ
れ、ライザー反応器横断面における多数の炭化水
素原料流と混合状態となる。触媒は、好ましく
は、噴霧供給物と接触すると、供給物が迅速に実
質的に完全に気化するような温度および量にあ
る。炭化水素供給物は、炭化水素供給物とその中
に分散された高温流動触媒粒子との実質的に完全
に気化された接触相を形成するために充分な条件
下で熱い再生された触媒とこのようにして混合さ
れる。

その後、このようにして形成され、炭化水素、
希釈剤、および懸濁された（流動床）触媒粒子を
含有する高温の懸濁物をライザー反応器２を通じ
て上方に通す。その間、炭化水素転化のクラツキ
ング生成物が形成され、また炭化水素質被着物
（コークス）が触媒粒子上に形成される。ライザ
ー反応器２は、クラツキングされたFCC生成物
を生成するように当業者に知られた方法でこのよ
うにして操作される。例えば、ガソリンおよびガ
ソリン先駆物質の製造のためのクラツキング条件
は、良く知られており、典型的に、約900〓ない
し約1020〓の温度、好ましくは約960〓ないし約
1000〓の温度を包含する。そのような生成物の製
造における他の反応条件は、15psigから約35psig
までの反応器圧力、約4.5ないし8.5の触媒−油
比、並びに1.5ないし４秒のライザー滞留時間
（ライザー出口容量の流速に対するライザー反応
器容積の比に基づいて）を包含する。もちろん、
意図する所望生成物の選択性に依存して、クラツ
キング条件は、広く変化する。

クラツキング転化生成物を含む、気化された炭
化水素と懸濁した触媒粒子の混合物を含有するラ
イザー反応器流出物は、その後、ライザー反応器
２の上端から通過して、慣性分離のように、２６
により示される懸濁物分離手段において初めの粗
い分離を通して排出される。この分離において
は、揮発性炭化水素は、同伴する使用済み触媒粒
子から分離され、および／または揮発性炭化水素
をさらに分離するために容器１５０の上部に位置
する一つまたはそれ以上のサイクロン分離器２８
に通される。分離サイクロン２８を通過し、導管
９０を通じて容器１５０から取り出された、供給
物質および触媒転化生成物を含有する分離された
蒸気状の炭化水素は、その後、既知の方法により
生成物蒸気を複数の所望の成分留分に分離するた
めに下流の分別蒸留手段（図示せず）に移送する
ことができる。

手段２６およびサイクロン２８によつて分離さ
れた炭化水素質被着物を含有する使用済み触媒粒
子は、容器１５０の下部に触媒床３０として集め
られる。スチームのようなストツピングガス、ま
たはいくつかの他の好適な物質を、床の底部に導
管３２によつて導入して、触媒粒子から、同伴炭
化水素物質をストリツピングすることができる。
ストリツピングされた触媒は、容器１５０から触
媒保持容器３４の中に入り、流れ制御弁V₃₄およ
び導管３６を通過して、第１の触媒再生領域４０
において再生されつつある触媒３８の床に送られ
る。圧搾空気のような酸素含有再生ガスを、空気
散布リング４４に通じている導管４２によつて第
１の再生領域の床３８の底部に導入することがで
きる。

第１の再生領域40において、その表面に被着し
たコークスのような炭化水素物質を有する使用済
み触媒粒子は、炭化水素質物質に随伴する水素の
実質的にすべておよび炭素の一部を選択的に燃や
すための酸素濃度および温度の条件であつて触媒
粒子の低温（hyprothermal）安定性または通常
の低温再生操作の金属学的限界を超えない条件の
下で再生される。したがつて、第１の再生領域
は、約1500〓以下、好ましくは1300〓以下、最も
好ましくは1110〓から1260〓の典型的な範囲内に
限定される温度限定条件下に維持される。第１の
再生領域におけるこの比較的穏やかな条件は、触
媒上の残留炭素およびCOに富む第１の再生領域
煙道ガスの生成をもたらす。さらに、そのような
条件は、水素燃焼の間に生成されるスチームの存
在下で形成し得、実質的に触媒活性を減少させる
局部触媒加熱部分を最少にする役割を果たす。約
0.2ないし0.5容量％より少ない酸素含有量および
２ないし８容量％のCO含有量を典型的に有する
第１の再生領域煙道ガスは、サイクロン４６およ
び４８のような互いに平行にまたは順次配置され
た一つまたはそれ以上のサイクロン分離器により
同伴触媒微粒子から分離される。

典型的に約1050〓ないし約1300〓の温度および
約20ないし40psig、好ましくは27ないし37psig
に、サイクロン分離器４６および４８から回収さ
れた第１の再生領域煙道ガスは、第１の再生領域
４０から導管５８によつて取り出され、スライド
弁V₅₈を通り、CO焼却／燃焼装置１３０に向け
られる。

この発明の方法によれば、上記に示すような高
い可燃性のCOに富む第１の再生領域煙道ガスは、
そこに含まれるCOの実質的に完全燃焼のために
CO焼却／燃焼装置１３０においてさらに処理さ
れ、約1200容量ppmより少ないCO含む燃焼した
第１の再生領域煙道ガスを生成する。この発明に
よれば、COの燃焼の完了は、第１の再生領域煙
道ガスをいくつかの当該分野で知られたCO焼
却／燃焼装置またはCOボイラーのいずれかに導
入することによつてもたらされる。ここで有用で
あるそのようなCO焼却／燃焼装置の例は、米国
特許第3247129号公報において開示されている。
それは、触媒再生器から出た煙道ガスが、存在す
るCOの実質的な完全燃焼を保証するために加え
られる補助燃料および酸素源とともに圧力下で燃
やされるものである。CO焼却／燃焼装置１３０
は、それらの燃焼および熱移動領域が耐火物でラ
イニングされおよび／または耐熱性のセラミツク
ス、金属等で構成されている。高温設備の構造に
おいて一般に使用されるそのような材料は、当該
技術において既知であり、使用される特定の操作
条件にしたがつて選ばれ得る。

第１の再生領域煙道ガスの燃焼は、約1400〓な
いし約1900〓の範囲内の温度および第１の再生領
域煙道ガスの圧力より約８ないし約14psig少ない
圧力で、並びに補助の圧搾空気として、または他
の好適な補助の酸素含有源として１３２により表
される複数の導管を通して導入される酸素源の存
在下で焼却／燃焼装置１３０において行われる。
補助の圧搾空気が第１の再生領域煙道ガス中の
COの化学量論比の約100％ないし約130％を達成
するために充分な速度で焼却／燃焼装置１３０中
に導入されることがこの発明において好ましい。
CO焼却／燃焼装置１３０におけるCO燃焼の完結
は、種々の方法によつて容易にされ得る。例え
ば、一つまたはそれ以上のトーチ（図示せず）も
しくは補助の燃料バーナー（図示せず）が発火点
で使用され、発火温度に達する。そのようなトー
チは、例えば、煙道ガス入口ライン内の所望場所
に高い易燃性の熱い燃焼油もしくは他の燃料を供
給するトーチオイルインジエクシヨン装置を含
む。単独または複数のトーチが燃焼領域内の異な
る場所に使用されおよび配設され得る。トーチに
加えて、またはトーチに代えて使用され得る方法
は、例えば、米国特許第4010094号公報に開示さ
れているようなオキシダント、触媒、促進剤、並
びに促進系を含む。さらに、補助の燃料油等が
CO焼却／燃焼装置１３０に加えられて、それら
の内容物が迅速に燃焼される。そのような補助燃
料は、導管１３４を経てCO焼却／燃焼装置１３
０に通される。

この発明の方法の他の長所が、第１の再生領域
煙道ガスの燃料分を利用して、該ガスを冷却せず
に、例えば、第１の再生領域から出口の温度で
CO焼却／燃焼装置に直接導入し、、これによつ
て、酸素含有量、温度、および圧力の支配的条件
でその中に含まれるCOの自蔵動作による通常の
燃焼に必要な補助燃料または予備燃料ガスの量を
最少にすることにより達成されることは、当業者
によつて認められるであろう。

導管１４０を経てCO焼却／燃焼装置１３０か
ら取り出される熱い流出ガスは、約1300〓ないし
約1900〓の温度範囲、導管５８における煙道ガス
出口領域４０の圧力よりも約６ないし14psigの低
い圧力、並びに典型的に約0.02ないし0.12容量％
の範囲にわたる低CO含有量、好ましくは約500な
いし約1200容量ppmの範囲内のCO含有量の燃焼
した第１の再生領域煙道ガスで構成されている。
流出物の酸素含有量は、再生領域４０とCO焼
却／燃焼装置１３０内の熱を維持するために約
0.1ないし約４容量％、好ましくは約１ないし約
２容量％の範囲にわたり得る。

上記に示すように第１の再生領域４０における
触媒再生は、別の高温の第２の再生領域58におい
て燃焼除去するために触媒上に水素のないいくぶ
んかの炭素を必然的に維持するところの温度、圧
力、および酸素濃度が制限された条件下で行われ
る。

残渣炭素被着物中に実質的に有機水素を今や持
たない部分再生触媒は、第１の再生領域40におけ
る触媒床３８の下部から取り出され、ライザー５
２を上方に移送され上方の別の第２の触媒再生領
域５８中に上界面５６を有する触媒５４の密度の
高い流動床の下部に放出される。圧搾空気のよう
なリフトガスは、流れ制御手段（図示せず）を包
含する中空ステムプラグ弁６０によつてライザー
５２の底部入口に装填される。空気または酸素富
化ガスのような付加的再生ガスは、空気散布リン
グ６４通じている導管６２によつて触媒床５４に
装填される。図面において示されるように、第２
の触媒再生領域５８は、金属内部および分離サイ
クロンの露出を実質的に免れるので、構造材料に
関する温度の問題を提起することなしに所望の高
温再生を達成し得る。このようにして、温度条件
は、抑制されず、並びに1500〓を超え、1800〓ほ
ど高いまたは炭素を燃焼することによつて炭素を
実質的に完全に除去するのに必要であるような温
度にわたることを許容する。このように、第２の
再生領域５８は、CO₂を生成するために有利な、
COを生成するために不利な温度、圧力、および
酸素濃度の条件下において操作される。それゆ
え、第２の再生領域５０における温度は、触媒粒
子から除去される炭素量によつて制限される以外
はその上限に特に制限されない。触媒粒子の熱許
容についての制限はそれを越えると触媒が迅速に
失活するというものであり、および一般の触媒分
解−再生操作における熱バランスの制限があるの
である。好ましくは、温度は、微量のCOが存在
するCO₂に富む煙道ガスを生成するために該第２
の再生領域に装填され、および触媒粒子上の残渣
炭素を、好ましくは約0.05重量％より少ないレベ
ルまでの実質的に完全な燃焼を持続させる量であ
る充分な酸素を用いて、約1300〓ないし1600〓の
間の範囲にわたる。第２の触媒再生領域５８は、
従来の技術で知られている、耐火物で裏打ちされ
た容器または他の好適な安定な材料から製造され
得る。

このようにして発生したCO₂に富む第２の再生
領域煙道ガスは、密度の高い流動触媒床５４から
同伴する少量の触媒粒子と共にその上のより分散
された触媒相に通され、そこから煙道ガスは７４
により示される一つまたはそれ以上のサイクロン
分離器と通じている導管７０および７２により取
り出される。サイクロン中で熱い煙道ガスからこ
のようにして分離された触媒粒子は、デイプレグ
（dipleg）７６により第２の再生領域５８の触媒
床５４に通される。燃焼持続量のCOを持たない
CO₂に富む煙道ガスは、サイクロン分離器７４か
ら導管７８により回収され、その後、以下に充分
に記載する処理のために導管１１２に通される。

第２の再生領域58で再生された触媒粒子は、耐
火物で裏打ちされた導管８０により取り出され、
触媒採集容器８２に通され、そこから、導管８４
により流れ制御弁V₈₄を通じて前述したライザー
反応器２と通じている導管１２に通される。エア
レーテイング（aerating）ガス、例えば、スチー
ムまたは圧搾空気は、容器８２内の散布リングに
通じている導管８６により容器８２の下部に導入
され得る。導管８８により容器８２の頂部から取
り出されたガス状物質は、容器５８の上部分散触
媒相に通される。

この発明によれば、典型的に約1300〓ないし約
1800〓、好ましくは約1330〓ないし約1450〓の温
度、導管５８中の第１の再生領域煙道ガスよりも
約６ないし14psi低い圧力によるCO₂に富む第２
の再生領域煙道ガス流は、バルブV₁₁₂を通り、導
管１４２内で、可燃性成分、例えば、COが極め
て少ない燃焼された第１の再生領域煙道ガスを含
むところのCO焼却／燃焼装置１３０からの流出
ガスと安全に、かつ、、プラント構造物の材料の
金属学的限界の危険にさらす燃焼およびミクロ燃
焼の危険のなしに混合される。混合した第１およ
び第２の再生領域煙道ガス流中に含まれる混合熱
エネルギーは、回収され、この発明の方法−装置
において有効に使用され得る。例えば、CO焼
却／燃焼装置１３０内のCOに富む第１の再生領
域煙道ガスの燃焼は、酸化されたCOの約
4370BTU／lbを発生し得、その熱エネルギーは
プロセススチームの生成においておよび膨脹ター
ビン−圧縮機ユニツトにおいて熱交換によつて実
質的に回収され、プロセス圧搾空気を発生し、ま
たは他のプロセスエネルギーの生成のための発生
器を駆動するために使用され得る。燃焼後の第１
の再生領域煙道ガスと共に導管１４２に入る第２
の再生領域煙道ガスから生じる熱エネルギーは、
それらと共に実質的に回収され得る。

上記のような典型的な通常の操作において、こ
の発明の流動床接触分解−再生の組み合わせは、
かなりの量の圧縮された流動／燃焼ガス、特に外
部のパワーを消費する圧縮機により供給される第
１および第２の触媒再生領域用の圧搾空気の形の
ガスを必要とし得る。このように、そのような流
動床接触分解操作における主な出費は、圧縮機用
の連続したパワーの消費である。通常、圧搾空気
は、スチーム１ポンド当たり、１時間当たりのボ
イラー必要量が大きな出費を表わし得るところの
燃焼蒸気のパワー発生により供給される。タービ
ン設備の主なコスト、すなわち、膨脹タービン−
圧縮機ユニツトによつて供給される圧搾空気は、
それと同等のオーダーにあり、プロセスが質実的
に自蔵動力式であるように、すなわち、膨脹ター
ビン−圧縮機ユニツトにより生成される有用な仕
事が、プロセスの圧搾空気要求、または、少なく
とも例えば、再生領域によつて必要とされる圧搾
空気要求、および好ましくは他の補助の圧搾空気
要求を満たすようにそのようなユニツトがプロセ
スにおいて配置されない限り、それらの適用によ
つて主な操作コストの減少における利点が得られ
ない。

したがつて、この発明は、混合した煙道ガス流
が、少なくとも第１および第２の再生領域の要
求、例えば、流動／燃焼ガス要求を満たし、およ
び好ましくはCO焼却／燃焼装置において必要で
ある補助の圧搾空気要求をも満たすように充分な
ガスを圧縮する膨脹タービン−圧縮機ユニツトを
操作するのに使用され得るので実質的に自蔵動力
式である流動接触分解−再生方法を提供する。さ
らに、この好ましい態様において、次に示すよう
に、煙道ガス流の混合は、それぞれの気流が第３
の触媒微粒子分離器、膨脹タービン−圧縮機等に
おいて別々に処理する必要がなくなるので、プロ
セス設備および操作上のコストの実質的節約を結
果として生じる。

上記によれば、このようにして混合した煙道ガ
ス流の温度は、典型的に約1300゜Fないし約1800゜F
の範囲であり、および一般に導管５８中の第１の
再生領域煙道ガスの圧力より約６ないし約14psi
低い圧力である。導管１４２中の混合した気流
は、幾つかの手段に向けられる。そこで、ガス
が、下流の第３の分離器１４４およびエキスパン
ダータービン１４８に通されるべき混合流の温度
が最適化されるように部分的に冷却される。この
冷却は、好ましくは、トリムスチーム発生器１４
３を使用し、導管２００により表わされるスチー
ムの形の混合気流から顕熱を回収することにより
達成される。その後、このスチームは、他のプロ
セス設備（図示せず）の駆動に、プロセス空気と
共に若しくはそれとは別々に、または再生領域用
の他の圧搾空気を提供するスチームタービン（図
示せず）を駆動させるために使用される。

一般に約100゜Fないし約1400゜Fの温度および導
管１１２中の第２の再生領域煙道ガスの圧力より
わずかに低い圧力である、スチーム発生器１４３
からの流出物は、その後、好ましくは、導管１４
４を通じて第３のクリーンアツプユニツト１４５
に通され、同伴する触媒微粒子および他の物質を
混合煙道ガス流から除去する。これらの固体粒子
は、以下に記載する膨脹タービン−圧縮機ユニツ
トのタービン羽の過度の磨耗を引き起こし得る。
第３のクリーンアツプユニツト１４５は、例え
ば、付加的なサイクロン分離器、またはそれらの
系列であり得る。触媒微粒子を包含する粒子に富
む気流は、ユニツト１４５から導管２０１を通つ
て排出される。

大きな触媒微粒子が実質的に無く、一般に約
1000゜Fないし約1400゜Fの範囲の温度および導管１
４４中よりも約１ないし2psi低い圧力にある混合
煙道ガス流を含有する、第３のクリーンアツプユ
ニツト１４５から出る流出物は、その後、導管１
４６を経て膨脹タービン−圧縮機１４８−１５０
に向けることができる。そのタービン部分は、全
体のシステムの圧力レベルに比例して得られる相
対軸出力を生成することができるものである。タ
ービン１４８は、通常使用されているいずれのタ
イプのものであつてもよく、ライン１６０を経
て、大気空気を取り込み、これを少なくとも第１
および第２の再生領域の中の燃焼および流動要求
のために、それら領域に必要とされる圧力に、並
びに、好ましくはさらにCO焼却／燃焼装置１３
０および他の補助の空気要求に必要な圧搾空気に
圧縮する圧縮機１５０に連結されている。タービ
ンは、また、設備の他のいくつかの手段（図示せ
ず）、例えば、プロセスの使用のための動力を供
給する発生器手段に連結され得る。圧縮機１５０
で製造され、導管５８中の第１の再生領域煙道ガ
スにおける圧力より約５ないし7psi高い圧力にあ
る圧搾空気は、そこから導管１６２を通じて導管
１６４および１６６に導かれ、それぞれ弁V₁₆₄お
よびV₁₆₆を経て、導管４２およびステムプラグ弁
６０を通り、また弁V₁₆₂を経て導管６２に導か
れ、第１および第２の再生領域４０および５８に
おける燃焼および流動用の酸素含有再生ガス要求
のすべてを供給することができる。さらに、導管
１６２中の圧搾空気は、また、導管１６８を経て
複数の導管１３２に導かれ、そこに含まれる弁を
通り、CO焼却／燃焼装置における第１の再生領
域煙遠ガスの燃焼用の酸素含有ガス要求のすべて
を供給し得る。もし必要であれば、CO焼却／燃
焼装置１３０への補助の圧搾空気は、圧縮機３５
０からその少なくとも一部を導管１８０を経て導
管１６８に供給できる。約0.02ないし約0.12容量
％のCO、好ましくは約200ないし約600容量ppm
のCOを含有し、約1050゜Fないし約1250゜Fの温度
および約0.2ないし2.0psigの圧力にある、膨脹タ
ービン１５０からの廃ガスは、その後、煙道ガス
クーラー３４８に向けられ、導管２０２において
プロセスまたは補助のスチームを発生し、続い
て、導管１７２を経て大気にガス抜きされる前
に、導管１７０を経て最終粒状物除去手段または
煙道ガススクラバー３４６に通され得る。

この発明の装置および方法は、そこから回収さ
れた煙道ガスが、後に混合され単独の膨脹タービ
ン−圧縮機ユニツトに向けられるような、別々の
第１および第２（それぞれ低温および高温）の触
媒再生領域を使用するいかなる流動床接触分解−
再生方法においても適用できることが当業者に明
らかであろう。例えば、図面の好ましい態様にお
いて記載された「立てられた（stacked）」再生
器領域に加えて、例えば、米国特許第4601814号、
第4336160号、並びに第4332674号公報において記
載されていた「並列の（side−by−side）」触媒
再生領域配置もここで使用され得る。さらに、同
一譲り受け人に譲渡された同時継続中の1988年11
月18日に出願された特許出願番号第07／273267号
において記載されているような、異なる炭化水素
原料流をクラツキングするための二つまたはそれ
以上のライザー反応器を使用する流動床接触分解
−再生方法も、この発明の方法および装置におい
て使用され得る。

【図面の簡単な説明】

図面は、流動床接触分解−触媒再生の組み合わ
せ操作において示されるこの発明の方法および装
置の正面図である。 ３８，５４……触媒床、４０……第１の再生領
域、４６，４８，７４……サイクロン分離器、５
２……ライザー、５８……第２の再生領域、１３
０……焼却／燃焼装置、１４３……トリムスチー
ム発生機、１４５……クリーンアツプユニツト、
１４８……エキスパンダータービン、１５０……
圧縮機、３４６……煙道ガススクラバー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (a) 炭化水素原料と接触して分解転化生成物
   および表面に炭化水素質被着物を有する汚れた
   触媒粒子を生成させるための流動触媒微粒子を
   収容するライザーを有する反応器、 (b) 前記ライザー反応器と流通しており、ライザ
   ー反応器から汚れた触媒粒子を受け取り、その
   汚れた粒子から蒸気状の炭化水素生成物を分離
   するための分離器手段、 (c) 汚れた触媒用導管に沿つて前記分離手段と流
   通しており、前記分離手段から汚れた触媒粒子
   を受け取り、触媒粒子上の炭化水素質被着物に
   随伴する実質的にすべての有機水素を約20ない
   し約40psigの範囲にわたる圧力で効果的な量の
   酸素含有ガスの存在下において約1050〓〜約
   1300〓の温度で燃焼し、および約２ないし約８
   容量％の一酸化炭素含有量および部分的に再生
   された触媒を有する第１の再生領域煙道ガスを
   生成させるための第１の流動触媒再生容器であ
   つて、流動化および燃焼に必要とされる酸素含
   有ガスを受け取る入口をも有する第１の流動触
   媒再生容器、 (d) 第１の再生煙道ガス導管に沿つて前記第１の
   再生容器と流通しており、第１の再生煙道ガス
   を受け取り、前記煙道ガスを効果的な量の酸素
   含有ガスの存在下において約1300〓〜約1900〓
   の温度で燃焼し、および約0.02ないし約0.12容
   量％の一酸化炭素含量を有するCO−燃焼流出
   ガスを生成させるためのCO−燃焼／焼却器で
   あつて、燃焼に必要とされる酸素含有ガスを受
   け取る入口をも有するCO−燃焼／焼却器、 (e) 部分的に再生された触媒用の導管に沿つて第
   １の再生容器と流通しており、第１の再生容器
   から部分的に再生された触媒を受け取り、効果
   的な量の酸素含有ガスの存在下において1300〓
   〜1600〓の温度で実質的にすべての触媒上の炭
   素質被着物を燃焼し、および0.02ないし0.12容
   量％の一酸化炭素含有量および約0.05重量％以
   下の炭素含有量を有する充分に再生された触媒
   を有する第２の再生領域煙道ガスを生成させる
   ための第２の流動触媒再生容器であつて、さら
   に炭化水素原料と接触させるために充分に再生
   された触媒を反応器ライザーに通すための出口
   と、流動化および燃焼に必要とされる酸素含有
   ガスを受け取る入口とをさらに有する第２の流
   動触媒再生容器、 (f) CO−燃焼／焼却器手段および第２の再生容
   器の両方に流通しており、それぞれの流出物を
   受け取りおよび混合してCO−燃焼／焼却器手
   段を通した第１の再生容器からのCO−燃焼／
   焼却器煙道ガス流とCO−燃焼／焼却器手段を
   通さない第２の再生煙道ガス流との1300〓〜
   1750〓の温度である煙道ガス混合流を形成する
   ための煙道ガス混合導管手段、 (g) 前記煙道ガス混合導管手段と流通しており、
   煙道ガス混合流を受け取り、膨張−圧縮機手段
   に直接供給された圧搾空気により混合流を少な
   くとも混合煙道ガス流およびCO−燃焼／焼却
   器の手段混合圧力と等しい圧力に膨張させるた
   めの膨張タービン−圧縮機手段、並びに (h) 膨張−圧縮機手段から第１の再生容器および
   第２の再生容器に圧搾空気を通して、触媒の再
   生における流動燃焼のために必要とされるすべ
   ての酸素含有ガスを供給し、さらに膨張／圧縮
   機手段からCO燃焼／焼却器手段に通して、燃
   焼のために必要とされる酸素含有ガスの少なく
   とも一部を供給するための圧搾空気導管手段、 を具備する重質炭化水素原料を接触分解するため
   の流動床接触分解−再生方法において使用する装
   置。