JPH07150149A - 流動接触分解供給原料注入法 - Google Patents

流動接触分解供給原料注入法

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JPH07150149A
JPH07150149A JP6224461A JP22446194A JPH07150149A JP H07150149 A JPH07150149 A JP H07150149A JP 6224461 A JP6224461 A JP 6224461A JP 22446194 A JP22446194 A JP 22446194A JP H07150149 A JPH07150149 A JP H07150149A
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JP
Japan
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catalyst
zone
hydrocarbon
feedstock
catalytic cracking
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Pending
Application number
JP6224461A
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English (en)
Inventor
Michael M Dach
ミハエル・マルケル・ダッハ
Henry Choisun Chan
ヘンリー・チョイサン・チャン
Ting Yee Chan
ティン・イー・チャン
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Texaco Development Corp
Original Assignee
Texaco Development Corp
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • 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
    • B01J8/0015Feeding of the particles in the reactor; Evacuation of the particles out of the reactor

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 炭化水素注入帯域に対して上方向に粒子状触
媒を通過させる段階;粒子状触媒/炭化水素の重量比を
5/1〜40/1、触媒との相対速度として、注入速度
を−9〜−305m/s で、微粒子された液滴状に炭化水
素を注入する段階;触媒と炭化水素を上方向に反応帯域
を通過させる段階;およびライザー反応帯域のスリップ
比を10/1〜1/1に維持する段階を含む、炭化水素
の接触流動反応。 【効果】 炭化水素供給原料の気化が実質的に瞬時に起
き、触媒と炭化水素との良好な接触が保たれるので、効
率よく流動接触分解反応を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、石油から得られる炭化
水素供給原料を液体沸点範囲の生成物に転換する流動接
触分解(FCC)法に関する。さらに詳しくは、本発明
は、流動接触分解(FCC)ライザー反応器中の流動特
性を改善するための、供給原料と触媒との配合方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】当該技術分野で、流動接触分解法はよく
知られている。流動接触分解法において、ディーゼル
油、軽油、減圧軽油、常圧残油、脱アスファルト油およ
びこれらの組み合わせのような液体炭化水素供給原料
は、供給原料を転換するのに、420〜760℃、好ま
しくは450〜565℃の温度、0.13〜0.31MP
a の圧力下で、10秒またはそれ以下の時間、好ましく
は約0.5秒間、結晶質ケイ酸アルミニウムのような活
性の分解触媒と接触させる。この方法は、移動床上でペ
レット化した触媒を用いるか、あるいは、流動反応帯域
中で粉末化触媒または微細球状触媒を用いる。分解触媒
にはたくさんの種類がある。ゼオライト触媒と称する一
族は、商業的に好まれる。減圧軽油のようなより高い沸
点の炭化水素は、ゼオライト触媒を用いて、触媒接触時
間、反応器条件および供給原料組成に応じて、C4 オレ
フィン、ガソリンおよび固体炭素状残渣を含有する、よ
り低い沸点の関連生成混合物に分解される。
【0003】流動接触分解反応帯域中における液体炭化
水素供給原料の気化速度は、重要である。液体供給原料
について、微粒子化された液滴の気化に必要な時間は、
要求される接触反応に利用できる時間を減少させ、その
ため、1回通過当たりの供給原料転換率を減少させがち
であり、収率によくない影響を与える結果となる。望ま
しい反応は気相で行われるので、供給原料のすべてが蒸
気であれば、反応は遂行され、良好な生成物収率を達成
できる。気相は、触媒の活性点への、またそこからの反
応物の素早い搬送にも役立ち、高い反応速度に有利であ
る。しかしながら、反応器への注入以前に、供給原料が
完全に気化するように予熱することは、反応プロセスの
経済的運用に悪影響を与える。
【0004】このように、供給原料の気化は、重要であ
ることがわかってきた。微粒子化された供給原料の実質
的に完全な気化は、注入帯域中で成し遂げられなくては
ならない。
【0005】また、液体を微粒子化して、直径約350
μm またはそれ以下の液滴の細かい分散系を形成するよ
うに、1秒またはそれ以下で、すべての供給原料を、気
化するのが有益であることがわかってきた。このような
細かい分散系で、すべての液滴は、速やかな気化に対し
て、触媒熱源と直接接触するわけではない。熱は、熱放
射と、蒸気を経ての熱伝導によって、すみやかに蒸気中
を流れ、触媒との直接接触なしに、液滴を気化させる。
【0006】数多くの微粒子化ノズルが、供給原料を気
化させるのに、商業的に用いられている。米国特許第
2,747,936号明細書(F. W. Wahlin)に記述さ
れているノズルは、工業において使用する衝撃板とオリ
フィスノズルの代表的なものである。
【0007】液体燃料の微粒子化は、Perry のChemical
Engineer's Handbook、第4版、9−24〜9−27ペ
ージに論じられている。液体燃料の微粒子化は、外部微
粒子化、内部微粒子化および機械的微粒子化に分類され
る。
【0008】外部微粒子化において、油は、油の流れを
微粒子化のための流体と垂直に打ちつけることによっ
て、微粒子化される。水蒸気が、微粒子化のための流体
として、油1kgに対して0.1〜8kgの量、使用され
る。内部微粒子化は、アトマイザーベンチュリを通して
流す前に、水蒸気と油を混合して行われる。
【0009】機械的微粒子化は、回転運動を受け持つ噴
霧板に設けられた接線方向の隙間を、油を圧力下で強制
的に通すことで、もっとも単純な形で実現される。液滴
はオリフィスを通ってノズルから出ていく。液滴の寸法
は、噴霧板を通しての圧力降下で決まる。
【0010】圧力降下は、アトマイザーにおいて、液滴
の寸法を制御する主要なパラメータである。400〜5
00μm の液滴が得られる0.2〜0.35MPa の圧力
降下を適用したアトマイザーが使われてきた。たとえば
米国特許第2,518,116号明細書(J. U. Bete)
と米国特許第4,514,291号明細書(P. E. McGa
rry 他)において、螺旋状先端アトマイザーが用いられ
ている。これらの螺旋状先端ノズルは、0.27〜0.
35MPa の圧力降下で、200〜300μm の液滴が得
られる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】流動接触分解(FC
C)法において、栓流中で、供給原料と触媒の両者がラ
イザー反応器を一緒に上昇する搬送を実現するために、
供給原料を気化する方法が、当該技術分野で必要とされ
ている。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、垂直に延びた
上方流ライザー反応器帯域において行う、流動接触分解
(FCC)法を提供する。ライザー反応器帯域は、触媒
流動帯域、供給原料注入帯域および供給原料反応帯域を
この順で含む。
【0013】粒子状触媒と流動ガスは、触媒流動帯域中
で、触媒懸濁体を形成するように配合される。粒子状触
媒と流動ガスの相対的量は、比重が15〜700kg/m3
の触媒懸濁体を作る。触媒懸濁体は、供給原料注入帯域
へ、0.15〜1.22m/s(0.5〜4ft/s)の速度
で上方向に通過する。
【0014】供給原料注入帯域で、微粒子化された供給
原料は、触媒懸濁体中に、粒子状触媒との相対量が、触
媒/炭化水素重量比が5/1〜40/1となるように注
入される。注入は、触媒懸濁体との相対速度−9〜−3
05m/s (−30〜−1,000ft/s)で、下方向に行
われる。供給原料の気化のために、生ずる反応懸濁体
は、4.5〜21m/s (15〜70ft/s)の上昇速度を
有する。
【0015】反応懸濁体は、反応条件下で、反応帯域を
上方向に通過する。触媒と分解炭化水素生成物が取り出
される。
【0016】スリップ比(S)は、ライザー反応器帯域
中で、理想栓流からの反応懸濁体の逸脱を、次の公式で
定義する。
【数2】
【0017】スリップ比(S)は、比10/1〜1/1
に維持される。
【0018】このように、本発明は、流動接触分解(F
CC)法のライザー反応器において、触媒と炭化水素供
給原料とを混合する方法を提供するものである。高温の
触媒と微粒子化された供給原料とを接触させ、実質的に
瞬間的な気化を引き起こさせて、混合が実現される。急
速に膨張する気化した供給原料は、触媒と一緒に、ライ
ザー反応器を加速して上昇する。
【0019】もっとも望ましい分解反応は、反応帯域を
通して栓流中の触媒粒子と供給原料とが接触するときに
生起することが、近代の反応器設計において広く認識さ
れている。スリップは、触媒粒子と炭化水素蒸気とが上
方向に一緒に移動する理想栓流からの逸脱を記述するの
に用いる用語である。
【0020】ライザー反応器の各断面において、y点に
おけるスリップ比(Sy )は、次の式によって、速度比
として定義される。
【数3】 ここで、Vv =炭化水素蒸気の速度 Vc =固体触媒の速度
【0021】ライザー反応器の全長に沿って、各点のス
リップ比を加算し、次にそれを点の全部の数で割ると、
反応器全体のスリップ係数となる。スリップ係数は、次
の式で定義される。
【数4】 ここで、tv =蒸気の滞留時間 tc =触媒粒子の滞留時間
【0022】ライザー反応器の下部においては、触媒粒
子は、触媒粒子よりも速く移動する炭化水素供給原料に
よって、ライザー反応器出口の最終速度に向かって加速
される。上昇する触媒粒子は、触媒粒子のまわりを上方
向に流れる炭化水素蒸気からエネルギーを獲得する。炭
化水素蒸気と触媒の分離、すなわちスリップは、両者の
速度差が最大のときに、最大である。触媒粒子と急速に
膨張する蒸気とが終末速度へ加速されているライザー反
応器の最初の25〜30体積%において、スリップは特
に顕著である。
【0023】流動接触分解(FCC)法において、粒子
状触媒と炭化水素供給原料とを配合する方法を、本発明
者らは発見した。本発明の方法は、反応帯域における粒
子状触媒と炭化水素供給原料間のスリップを減少させ
る。
【0024】本発明の方法は、炭化水素注入帯域におい
て、触媒と炭化水素供給原料とを乱流混合させることに
依存している。これは、ライザー反応器に対する相対速
度0.15〜1.22m/s (0.5〜4ft/s)で上方向
に流れている触媒懸濁体に対して、供給原料を注入する
のに、触媒懸濁体との相対速度が−9〜−305m/s
(−30〜−1,000ft/s)の注入速度で、逆流混合
することによって行われる。触媒懸濁体の運動量は、注
入された供給原料の運動量に対して、一桁大きい。この
運動量の一部は、水平面内、垂直面内の両方での乱流混
合に用いられる。生ずるものは、乱流混合された反応懸
濁体である。
【0025】触媒懸濁体の運動量の一部は、乱流混合を
起こすのに用いられる。他の部分は、注入された供給原
料を逆流させるのに消散される。この運動量損失に、こ
のプロセスにおけるなんらの不利な結果も見出されてい
ない。運動量は混合を起こすのに有利に用いられる。以
前は、この運動量は、プロセスには役に立たずに、粗カ
ット用サイクロンの中において、下方向の流れで消散し
ていた。
【0026】この機構は、数学的な確実さでは知られて
いない。本発明の方法では、ライザー中の触媒懸濁体の
運動量の一部は、逆流混合を引き起こすのに消散する。
同時に、触媒循環は、運動量駆動から、熱力学駆動へと
変化する。触媒懸濁体は、流動ガスによって流動化す
る。乱流混合された流動触媒の懸濁体は、急速に膨張す
る気化供給原料によって加速される。この点において、
供給原料の気化は、ライザーを上昇する触媒の流れを、
蒸気速度に近づいた速度にするのに十分である。逆流混
合は、この加速でほとんど完全に減衰する。
【0027】ライザー反応器中の理想栓流からの逸脱
は、次の式で定義されるスリップ係数(S”)によって
与えられる。
【数5】 ここで、tcat =粒子状触媒の滞留時間 thc=炭化水素の滞留時間
【0028】本発明によれば、反応帯域のスリップ係数
は10/1〜1/1の範囲に維持される。
【0029】本発明は、既存の流動接触分解ライザー反
応器においても実施できる。上方向に流れる触媒/流動
ガス混合物中に、下方向に供給原料を注入するように、
供給原料注入ノズルの位置を付け換える。業界において
用いられる供給原料注入装置は、250〜500μm 直
径の液滴を生成する微粒子化ノズルを包含する。
【0030】
【発明の効果】本発明によって、炭化水素供給原料の気
化が実質的に瞬時に起き、触媒と炭化水素との良好な接
触が保たれるので、効率よく流動接触分解反応を行うこ
とができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヘンリー・チョイサン・チャン アメリカ合衆国、テキサス 77401、ベレ ア、ラモント・サークル 4304 (72)発明者 ティン・イー・チャン アメリカ合衆国、テキサス 77036、ヒュ ーストン、トリオラ・レーン 9618

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 触媒流動帯域中で粒子状触媒を流動化
    し、0.15〜1.22m/s (0.5〜4ft/s)の触媒
    速度で炭化水素注入帯域に対して上方向に粒子状触媒を
    通過させる手段;粒子状触媒/炭化水素の重量比を5/
    1〜40/1の割合、触媒との相対速度として、注入速
    度を−9〜−305m/s (−30〜−1,000ft/s)
    で、炭化水素を微粒子化された液滴の形で炭化水素注入
    帯域中に注入する手段;粒子状触媒および炭化水素の両
    者を反応条件下で反応帯域中を上方向に通過させ、粒子
    状触媒と炭化水素を反応帯域から取り出し、それによっ
    てライザー反応帯域中の粒子状触媒滞留時間(tcat
    と炭化水素滞留時間(thc)とを定める手段;およびそ
    れによって式(1)によるライザー反応帯域のスリップ
    比(S”)を10/1〜1/1に維持する手段を含む、
    初期触媒流動帯域、炭化水素注入帯域および反応帯域と
    を含む、垂直に延びるライザー反応帯域中において、炭
    化水素と粒子状触媒との間で行われる流動接触分解法。 【数1】
JP6224461A 1993-09-20 1994-09-20 流動接触分解供給原料注入法 Pending JPH07150149A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/126,842 US5449451A (en) 1993-09-20 1993-09-20 Fluid catalytic cracking feedstock injection process
US08/126842 1993-09-20

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JPH07150149A true JPH07150149A (ja) 1995-06-13

Family

ID=22426962

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US (1) US5449451A (ja)
EP (1) EP0645180A1 (ja)
JP (1) JPH07150149A (ja)
AU (1) AU7147894A (ja)
CA (1) CA2130037A1 (ja)
FI (1) FI944358A (ja)

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FI944358A (fi) 1995-03-21
EP0645180A1 (en) 1995-03-29
US5449451A (en) 1995-09-12
CA2130037A1 (en) 1995-03-21
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FI944358A0 (fi) 1994-09-20

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