JPH07188675A - 炭化水素装入物の流動状態における触媒クラッキング装置の改良 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エレベータ型の反応器（２）と、前記エレベ
ータの頂部に同軸的に配置され炭化水素蒸気とコークス
化された触媒粒子とを分離するケーシング（１）と、前
記ケーシングの中において前記エレベータの頂上オリフ
ィスの垂直上方に配置された弾道セパレータ（３）と、
前記ケーシングからストリッピング処理された粒子を供
給される少なくとも１つの使用済み触媒再生ユニットと
を含む炭化水素装入物の流動状態での触媒クラッキング
装置を提供する。 【構成】 コークス化された触媒粒子の分離およびこれ
らの粒子のストリッピングを実施する前記ケーシング
（１）は、ストリッピング中の粒子の流動床（６）とエ
レベータ（２）のオリフィスとの中間レベルにおいて、
このケーシング（１）の直径およびエレベータ（２）の
周囲の自由通路を局所的に制限するよう成されたそらせ
板を成す手段（１１）を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、炭化水素装入物の流動
状態での触媒クラッキング装置の改良に関するものであ
る。特に本発明は、一般に前記クラッキング装置の中に
使用される上昇流反応器、いわゆるエレベータ（英語で
「ライザー」）の頂上に配置されるコークス化された触
媒粒子の弾道分離／ストリッピングチャンバの改良に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】公知のように、石油工業においては通
常、高分子量、高沸点の炭化水素分子を所望の用途に対
応する比較的低い温度領域で沸騰する事のできる比較的
小分子量の炭化水素分子に分割するクラッキング法が使
用される。

【０００３】このため現在もっとも広く使用されている
方法は、いわゆる流動触媒クラッキング法である（英語
で、Fluid Catalytic CrackingまたはＦＣＣ法）。この
型の方法においては、炭化水素装入物は、蒸発されると
同時に、この装入物の蒸気中に懸濁状態に保持されたク
ラッキング触媒と高温接触させられる。クラッキングに
よって所望の分子量範囲に達しこれに対応して沸点が低
下した後に、触媒が得られた生成物から分離される。

【０００４】この型の方法においては、沸点の所望の低
下は制御された触媒反応と熱反応の結果として生じる。
噴霧化された装入物が触媒と接触させられると同時に反
応がほとんど瞬間的に生じる。しかし触媒は、装入物と
接触する短時間で、主としてその活性部位上の炭化水素
の吸着とコークスの堆積との故に急速に不活化する。従
ってできるだけ急速に炭化水素流出物をコークス化触媒
から分離し、コークス化触媒を例えば水蒸気で連続的に
ストリッピングして、吸着された炭化水素を回収し、ま
た触媒を反応区域に戻す前に一段式または多段式再生区
域において、コークスの制御燃焼により触媒粒子を連続
的に、その特性を劣化させる事なく活性化する必要があ
る。

【０００５】実際に、ＦＣＣ法の触媒と処理される触媒
は、反応塔、いわゆる「装入物エレベータ」（技術者が
しばしば英語でライザーと呼ぶ反応塔）の基部に高圧高
温で噴射される。前記ライザーの頂部には、ライザーと
同軸的にチャンバが配置される。このチャンバの中に、
ライザーの上方に、弾道セパレータが配置され、この弾
道セパレータはコークス化触媒と炭化水素蒸気とを分離
する。炭化水素はサイクロン中での触媒微粒子の回収後
に、分留装置に向かって排出される。コークス化された
触媒粒子は重力によって分離チャンバの底部に向かって
落下し、蒸気ストリッピングされて、粒子の細孔の中に
なお存在する炭化水素を回収され、次に再生器に排出さ
れ、この再生器中で、クラッキング反応中に堆積したコ
ークスの燃焼によって触媒活性が回復される。

【０００６】従ってＦＣＣ法は、そのクラッキングユニ
ットが熱平衡状態となるように実施され、反応に必要な
熱量全部がクラッキング反応中に触媒粒子上に堆積した
コークスの燃焼によって与えられる。

【０００７】触媒と接触した装入物のクラッキング反応
は非常に急速であって、１秒以下、一般に半秒のオー
ダ、継続する。

【０００８】従って反応区域中において触媒粒子と接触
する装入物の滞留時間を慎重に最適化する事が重要であ
る。この時間が長すぎると、過度に多量のコークス、水
素および乾性ガス（エタン、プロパン）が形成されて生
成ガソリンが減少し、またクラッキング時間が短かすぎ
ると、ガソリンの収率が不十分となる。

【０００９】出願人の研究により、分離チャンバの中に
おいて、炭化水素が使用済み触媒粒子によって同伴され
て接触による熱クラッキングを続ける事を防止するた
め、炭化水素蒸気とこれらの触媒粒子とのできるだけ迅
速な分離が望ましい事が確認された。

【００１０】さらに、分離チャンバの中において、炭化
水素の滞留時間を最小限に成して均一化する事が望まし
い。実際上、弾道セパレータの上方においても下方にお
いても、炭化水素の循環流の故にその滞留時間が１倍か
ら２倍の間に変動する。実際に、炭化水素蒸気循環流は
一方では、弾道セパレータの上方に、このセパレータと
分離ケーシングの上部との間に形成され、また他方にお
いては、このセパレータの下方に、セパレータとストリ
ッピング中にコークス化された触媒粒子流動床との間に
形成される。これらの種々の炭化水素蒸気流の蒸気の滞
留時間が相当に相異なるのみならず、セパレータの下方
に存在する炭化水素蒸気の一部を流動床の中に再導入す
る危険がある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前記のような
先行技術の問題点を簡便に解決しようとするものであ
る。

【００１２】従って本発明の第１の主旨は、炭化水素装
入物の流動状態における触媒クラッキング装置におい
て、コークス化された触媒の弾道分離とそのストリッピ
ングを実施するチャンバの中での前記粒子と炭化水素蒸
気との接触時間を短縮するために前記チャンバを改良す
るにある。

【００１３】本発明の第２の主旨は、前記チャンバ内部
における炭化水素蒸気流の滞留時間を均一化するにあ
る。

【００１４】本発明のその他の主旨は、前記のチャンバ
中のストリッピング効率を改良し、コークス化された触
媒粒子上に形成されるコークスの量を制限するにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】このため本発明の目的
は、エレベータ型の反応器と、前記エレベータに炭化水
素装入物とクラッキング触媒粒子とを圧下供給するため
に前記エレベータの底部に配置された手段と、前記エレ
ベータの頂部に同軸的に配置され炭化水素蒸気とコーク
ス化された触媒粒子とを分離するケーシングであって、
このケーシングはその底部にストリッピングガスをコー
クス化された触媒粒子に対して向流に供給されるように
成されたケーシングと、エレベータの上端オリフィスの
垂直上方に前記ケーシングの中に配置された弾道セパレ
ータと、前記ケーシングからストリッピング処理された
粒子を供給される少なくとも１つの使用済み触媒再生ユ
ニットと、前記再生ユニットから前記供給手段まで再生
触媒を循環させる手段とを含む炭化水素装入物の流動状
態での触媒クラッキング装置において、コークス化され
た触媒粒子の分離およびこれらの粒子のストリッピング
を実施する前記ケーシングは、ストリッピング中の粒子
の流動床とエレベータのオリフィスとの中間レベルにお
いて、このケーシングの直径およびエレベータの周囲の
自由通路を局所的に制限するように前記ケーシングの内
側面から延在するそらせ板を成す手段を含む装置であ
る。

【００１６】実際に、出願人は、エレベータの頂上オリ
フィスの下方、相当間隔にこのようなそらせ板が存在す
る事によって、弾道セパレータの下方の炭化水素蒸気の
循環流を大幅に減少させ、ケーシング中のこれらの炭化
水素蒸気の滞留時間を制限し、従って触媒との接触時間
を低減させる事を確認した。そらせ板下方の炭化水素の
濃度はもはや、そらせ板を有しない場合の通常濃度の約
１０％でしかない。このようにして、炭化水素の熱クラ
ッキング、およびストリッピング中の触媒粒子の流動床
による炭化水素蒸気の再同伴の危険を大幅に低下させ
る。

【００１７】望ましくは、そらせ板を形成する前記手段
は、高さ方向において、前記エレベータのオリフィスと
ストリッピング中の触媒粒子の流動床との間隔の０．５
０乃至０．９５倍、好ましくは０．７乃至０．９倍の範
囲内の間隔Ｈをもってエレベータオリフィスから離間し
たレベルに配置されている。

【００１８】また好ましくは、そらせ板を形成する前記
手段は、エレベータと前記ケーシングの内側面との間の
通路断面の５乃至３５％を閉鎖する。

【００１９】前記そらせ板を形成する手段は、前記ケー
シングの内側面に接しエレベータと同軸的に配置された
リングによって構成される。

【００２０】前記そらせ板を形成する手段は、前記ケー
シングの内側面に接しエレベータと同軸的に配置された
羽根によって構成される。

【００２１】前記そらせ板を成すリングは、ストリッピ
ング中の流動床に向かって傾斜し、ケーシングの軸線に
対して垂直な面に対して５乃至２０゜の角度を成す。

【００２２】またこれらのリムは、その上に堆積する可
能性のある触媒粒子を排除するためのオリフィスおよび
／または突出部分を含む事ができる。同様の主旨から、
そらせ板を成すリングの上方または下方に、好ましくは
エレベータの軸線に向けられた水蒸気などのガスの噴射
装置を備える事ができる。

【００２３】またそらせ板を成す手段そのものが、エレ
ベータの軸線に向けられた圧下ガス層、例えば水蒸気層
を噴射する手段を含む事ができる。

【００２４】

【作用】出願人は、前記の使用済みの触媒粒子の分離ス
トリッピングケーシングの内部にそらせ板を成す手段を
使用する事により、前述のようにストリッピング中に触
媒粒子を流動床の中に再導入する危険を低減させるのみ
ならず、希釈相ストリッピングの効率を顕著に改良する
事を確認した。これにより、触媒のコークス含有量を最
高１５％低下させる事ができる。本発明の装置によって
コークス化された触媒粒子を除去された炭化水素ガス流
量は、そらせ板手段を備えていない同一装置において通
常の方法で触媒粒子を除去されたガス流量の約２倍であ
る。

【００２５】さらに、分離ストリッピングケーシング中
の炭化水素の滞留時間の約５０％の短縮が見られ、その
結果、生成された水素収率の約５乃至１０％の低下、乾
性ガスの収率の約１５乃至約２０％の低下、およびガソ
リン収率の増大（０．５乃至１重量％の増大）が見られ
る。このような結果は、コークス化触媒粒子の分離スト
リッピングケーシング内部における熱クラッキング反応
が乾性ガスの５０％以上を形成するという先行技術の研
究と一致している。

【００２６】

【実施例】付図は本発明によるそらせ板を備えた弾道分
離／ストリッピング装置を図示する。

【００２７】全体的に円筒形を成すケーシング１がエレ
ベータまたはライザー２の頂部に同軸的に取付けられ、
このライザー２はケーシング１の中において弾道セパレ
ータを成すシールド３に対向する。このシールド３は使
用済みの触媒粒子の大部分をケーシング１の底部に向か
って跳ね返し、この底部においてライン４からデフュー
ザ５に送られた水蒸気がこれらの触媒粒子を希釈流動床
６状に保持してそのストリッピングを実施する。ストリ
ッピングされた触媒粒子はライン７を通して再生ユニッ
ト（図示されず）に向かって排出される。

【００２８】ケーシング１の上部において、サイクロン
８が炭化水素蒸気と混合された触媒微粒子を吸引し、こ
れらの微粒子をライン９によって流動床６に向かって排
出するが、このサイクロンのライン１０を通して炭化水
素蒸気を分留ユニット（図示されず）に向かって排出す
る。

【００２９】本発明によれば、ケーシング１の内側面に
達しまた流動床６に向かって傾斜したリング１１から成
るそらせ板が、エレベータ２に対して同軸的に、このエ
レベータ２の頂点オリフィスと流動床６の上側面との中
間レベルに配置される。

【００３０】この場合、そらせ板を成すリング１１は、
このそらせ板と流動床６の間のケーシング１の容積がそ
らせ板上方のケーシング容積と概ね等しくなるように配
置される。

【００３１】付図に略示するように、シールド３の下方
に跳ね返されたされた炭化水素蒸気の大部分はデフレク
ターとしてのそらせ板１１によって矢印Ｆ1 方向にそら
され、このように形成された炭化水素蒸気の流は、流動
床６と接触してこの流動床によって同伴される危険はな
い。シールド３の上方の炭化水素蒸気はサイクロン８の
方向に矢印Ｆ2 に従って通常の軌道を通る。

【００３２】出願人によってテストされた本発明の実施
態様において、ケーシング１は６．６ｍの直径を有する
が、エレベータ２の直径は１．３０ｍに等しく、装置の
操作条件は、エレベータ２中の炭化水素の上昇速度が２
０ｍ／ｓとなり、ケーシングの中においてそらせ板１１
の下方の触媒流動床から出る蒸気の速度が０．１ｍ／ｓ
となるように成される。そらせ板としてのリング１１は
エレベータ２のオリフィスのレベルから、高さ方向にお
いて1,500mm の距離Ｈにあり、またこのリングの幅Ｌは
４００ｍｍ、水平面に対するその傾斜角度αは７゜であ
る。このそらせ板の傾斜の目的は、触媒粒子の滑りをよ
くし、これらの粒子がそらせ板上に堆積する事を防止す
るにある。この角度はそらせ板の効率を向上させるた
め、できるだけ小でなければならない。

【００３３】そらせ板を設置する前と後のこのケーシン
グについて実施された比較テストを下記の非制限的例に
ついて説明する。

【００３４】実施例 １ この実施例は、付図に図示の装置のそらせ板１１がライ
ザーの出口において流体のストリッピングを改良するた
めに有効である事を示す。

【００３５】このため、付図に図示の型の触媒クラッキ
ングユニットにおいて、同一の炭化水素装入物から２回
の触媒クラッキングテストを実施した。

【００３６】一方のテスト（テスト１）はそらせ板１１
の設置前に実施され、第２テスト（テスト２）は図示の
ようにそらせ板を設置した後に実施された。そらせ板の
設置はユニットの停止中に実施された。

【００３７】第２テスト中に使用された装置の特性は下
記であった。

【００３８】 −ストリッピング装置の内径 ：6,500mm −そらせ板の幅 ：400mm （そら
せ板の末端とストリッピング装置の内側面との間隔） −そらせ板の傾斜 ：７゜（下方に
向かって） −間隔Ｈ ：１．５０ｍ 処理された装入物は真空蒸留物であって、下記の特性を
有する。

【００３９】 −密度（１５℃） ：０．９３５ −硫黄分（重量％） ：１．６ −塩基性窒素（重量ｐｐｍ） ：４７０．０ −バナジウム（重量ｐｐｍ） ：０．６ −ニッケル（重量ｐｐｍ） ：０．１ −コンラドソン炭素（重量ｐｐｍ） ：１．０ ２回のテスト中の操作条件を下記の表１に示す。

【００４０】 表 １ テスト１ テスト２ 再生温度（℃） ７３５ ７２２ 予熱温度（℃） ２９３ ２８９ 流出物温度（℃） ５３０ ５３０ 触媒の型 ゼオライトUSY ゼオライトUSY 炭化水素の希釈相滞留時間、秒 ２５ １２ 触媒／装入物比率、ｃ／ｃ ５．８ ６．２ テスト１と２の結果を下記の表２に表示する。

【００４１】 表 ２ テスト１ テスト２ 乾性ガス（重量％／装入物） ５．５５ ４．８５ 液化石油ガス １４．５４ １４．９１ ガソリン ４３．２６ ４４．４６ 軽質希釈剤 ２０．０２ １９．５２ スラリ １１．６４ １１．２７ コークス ５．００ ５．００ 転化率 ６８．３４ ６９．２１ 前記の表１は再生温度の顕著な低下（１３℃）を示し、
その結果として触媒の循環量が増大する。

【００４２】表２は、触媒の循環の増大により、転化率
の増大（＋０．９重量％）を示す。

【００４３】そらせ板の故に、選択性が改良されてい
る。

【００４４】全体として、乾性ガス、触媒スラリおよび
軽質希釈剤の低下に対して、ガソリンが増大している。
液化石油ガスも少し増大している。

【００４５】この実施例は、流動床中への炭化水素の再
同伴の危険の減少、流動相の触媒粒子のストリッピング
の改良、ストリッピングケーシング中の触媒の滞留時間
の減少、この触媒クラッキング装置のガソリン収率の付
随的改良を明白に示している。

【００４６】実施例 ２ この第２実施例は、ライザー出口の流動床のストリッピ
ングの改良のためにケーシングの中にそらせ板を配置す
る結果として有価生成物の収率の改良をもたらす事を示
す。

【００４７】触媒クラッキングの５テストを実施例１と
同一装置の中において同一条件で実施したが、他の真空
蒸留物を処理した。この場合の相違点は、ケーシング内
側面の沿ったそらせ板の位置、またはライザーそのもの
の上のそらせ板の配置である。

【００４８】処理された真空蒸留物は下記の特性を有す
る： −密度（１５℃） ：０．９１７ −粘度（１００℃）（Ｃｓｔ） ：９．２２ −硫黄分（重量％） ：０．６８ −塩基性窒素（重量ｐｐｍ） ：５６１．０ −バナジウム（重量ｐｐｍ） ：＜２． −ニッケル（重量ｐｐｍ） ：＜２． テスト１は実施例１と同様に、そらせ板を備えていない
ケーシングに対応する。

【００４９】テスト２は、１．５０ｍの間隔Ｈのそらせ
板を備えたケーシングに関するものである。

【００５０】テスト３の場合、そらせ板は流動床から４
ｍの間隔Ｈのレベルに配置されている。

【００５１】テスト４と５においては、そらせ板はもは
やケーシングの内側面に配置されず、エレベータそのも
のの上に、それぞれエレベータのオリフィスの下方、
１．５ｍおよび０．５ｍの間隔Ｈに配置されている。

【００５２】テスト生成物の収率を下記の表３におい
て、装入物に対する重量％で示す。

【００５３】 表 ３ テスト１ テスト２ テスト３ テスト４ テスト５ Ｈ，ｍ − １．５０ ４．００ １．５０ ０．５０ 乾性ガス ３．１ ２．７ ３．０ ３．１ ３．０ ＬＰＧ １１．３ １３．５ １２．２ １１．９ １１．８ ガソリン ４７．２ ４８．０ ４７．４ ４７．３ ４７．１ ＬＣＯ １８．１ １７．５ １８．０ １８．１ １８．２ スラリ １４．６ １３．５ １４．３ １４．６ １４．５ コークス ４．５ ４．５ ４．５ ４．５ ４．５ 転化率 ６７．２ ６９．２ ６７．６ ６７．３ ６６．９ ガソリンとＬＣＯの収率を改良し、また転化率を改良
し、同時に乾性ガス、コークスおよびスラリの生産量を
低下させるためには、そらせ板をテスト２の位置に配置
しなければならない事が明かである。この場合の利得は
転化率２％である。

【００５４】テスト３のように、そらせ板が低すぎる場
合にその効果はほとんどゼロであり、またそらせ板がエ
レベータそのものの上に、オリフィスに近接して配置さ
れた場合（テスト５）、またはオリフィスから実施例２
と同一間隔Ｈに配置された場合も同様である。

【００５５】従ってこの実施例は、本発明の型のそらせ
板の効率はそのケーシング内側面上の妥当な配置と関連
する事を示す。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によりそらせ板を備えた弾道分離／スト
リッピングケーシングを示す断面図。

【符号の説明】

１ ケーシング ２ エレベータまたはライザー ３ シールド ４ ストリッピングガス ５ デフューザ ６ 流動床 ７ ストリッピングされた触媒 ８ サイクロン １１ そらせ板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ドニ、ポントビアンヌ フランス国モンルージュ、リュ、ジュル、 グエスド、２

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エレベータ型の反応器（２）と、前記エレ
   ベータに炭化水素装入物とクラッキング触媒粒子とを圧
   下供給するために前記エレベータの底部に配置された手
   段と、前記エレベータ（２）の頂部に同軸的に配置され
   炭化水素蒸気とコークス化された触媒粒子とを分離する
   ケーシング（１）であって、このケーシングはその底部
   （５）にストリッピングガスをコークス化された触媒粒
   子に対して向流に供給されるように成されたケーシング
   と、エレベータ（２）の上端オリフィスの垂直上方に前
   記ケーシング（１）の中に配置された弾道セパレータ
   （３）と、前記ケーシングからストリッピング処理され
   た粒子を供給される少なくとも１つの使用済み触媒再生
   ユニットと、前記再生ユニットから前記供給手段まで再
   生触媒を循環させる手段とを含む炭化水素装入物の流動
   状態での触媒クラッキング装置において、 コークス化された触媒粒子の分離およびこれらの粒子の
   ストリッピングを実施する前記ケーシング（１）は、ス
   トリッピング中の粒子の流動床（６）とエレベータ
   （２）のオリフィスとの中間レベルにおいて、このケー
   シング（１）の直径およびエレベータ（２）の周囲の自
   由通路を局所的に制限するように前記ケーシングの内側
   面から延在するそらせ板を成す手段（１１）を含む事を
   特徴とする触媒クラッキング装置。
2. 【請求項２】そらせ板（１１）を形成する前記手段は、
   前記エレベータ（２）のオリフィスとストリッピング中
   の触媒粒子の流動床（６）との間隔の０．５０乃至０．
   ９５倍、好ましくは０．７乃至０．９倍の範囲内の間隔
   Ｈをもってエレベータオリフィスから離間したレベルに
   配置されている事を特徴とする請求項１に記載の装置
3. 【請求項３】そらせ板（１１）を形成する前記手段は、
   エレベータ（２）と前記ケーシング（１）の内側面との
   間の通路断面の５乃至３５％を閉鎖する事を特徴とする
   請求項１乃至２のいずれかに記載の装置
4. 【請求項４】前記そらせ板を形成する手段は、前記ケー
   シング（１）の内側面に接しエレベータ（２）と同軸的
   に配置されたリング（１１）によって構成される事を特
   徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の装置。
5. 【請求項５】前記そらせ板を形成する手段は、前記ケー
   シング（１）の内側面に接しエレベータ（２）と同軸的
   に配置された羽根によって構成される事を特徴とする請
   求項１乃至３のいずれかに記載の装置
6. 【請求項６】前記リングは、ストリッピング中の流動床
   （６）に向かって傾斜し、ケーシング（１）の軸線に対
   して垂直な面に対して５乃至２０゜の角度（α）を成す
   事を特徴とする請求項４または５のいずれかに記載の装
   置
7. 【請求項７】前記リングの下方または上方に、好ましく
   は前記ケーシング（１）の軸線に向けられたガス噴射装
   置を含む事を特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記
   載の装置
8. 【請求項８】そらせ板を形成する手段は前記ケーシング
   の軸線に向かって圧下ガスを噴射する手段を含む事を特
   徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の装置