KR20150002751A - 탄화수소 공급물을 촉매 스트림에 분배하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

탄화수소 공급물을 촉매 스트림에 분배하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

탄화수소 공급물을 라이저 중 촉매에 분배하기 위한 방법 및 장치가 기재된다. 탄화수소 공급물을 라이저 내 플리넘에 전달한다. 플리넘으로부터 노즐은 공급물을 라이저로 주입하여 촉매와 접촉시킨다. 재생 촉매와 탄화 촉매의 스트림을 라이저로 통과시키고 라이저의 하부의 인서트 주위에서 혼합할 수 있다. 플리넘은 라이저 내에 위치할 수 있다.

Description

탄화수소 공급물을 촉매 스트림에 분배하기 위한 방법 및 장치{PROCESS AND APPARATUS FOR DISTRIBUTING HYDROCARBON FEED TO A CATALYST STREAM}
[최초 출원의 우선권 주장]
본 출원은 2012. 6. 27자 제출된 미국특허출원 제13/534,273호를 우선권 주장한다.
본 발명은 촉매와 접촉될 탄화수소 공급물을 분배하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명의 분야는 유동 접촉 분해(FCC)의 분야일 수 있다.
FCC는 유동화 반응 구역에서 탄화수소를 미분 입자 물질로 이루어진 촉매와 접촉시킴으로써 달성된 탄화수소 전환 공정이다. 수소화 분해와 대조적으로 접촉 분해에서의 반응은 상당한 첨가 수소의 부재 하에 또는 수소의 소비 하에 수행된다. 분해 반응이 진행됨에 따라 코크스로 지칭된 고탄소질 물질의 상당량이 촉매 상에 침착되어 코크스화 또는 탄화 촉매를 제공한다. 이러한 탄화 촉매는 때로 폐 촉매로 지칭된다. 그러나 이 용어는 잘못 해석될 수 있으며 그 이유는 탄화 촉매가 아직 상당한 촉매 활성을 갖고 있기 때문이다. 반응기 용기에서 탄화 촉매로부터 증기 생성물을 분리한다. 탄화 촉매를 증기와 같은 불활성 기체 위에서 스트리핑(stripping) 처리하여 탄화 촉매로부터 동반된(entrained) 탄화수소질 기체를 스트리핑할 수 있다. 재생 구역 조작 내에서 산소에 의한 고온 재생으로 스트리핑될 수 있는 탄화 촉매로부터 코크스를 연소시킨다.
탄화 촉매가 코크스 침착물을 지니고 있지만 이 촉매는 아직 활성을 가질 수 있다. 미국특허 제3,888,762호에서는 탄화수소 공급물과 접촉을 위한 탄화 및 재생 촉매를 혼합하는 것을 개시하고 있다. 재생 촉매는 593°내지 760℃(1100°내지 1400℉) 범위일 수 있고 탄화 촉매는 482°내지 621℃(900°내지 1150℉) 범위일 수 있다. 미국특허 제5,597,537호에서는 혼합 용기에서 탄화 및 재생 촉매를 혼합하여 재생 및 탄화 촉매가 탄화수소 공급물과 접촉 전에 온도 평형에 도달하게 하는 것을 개시하고 있다. 미국특허 제7,935,314 B2호에서는 촉매 상승류를 방해하여 혼합을 돕는 라이저(riser) 내 배플(baffle)을 개시하고 있다. 더 일정한 온도로 혼합된 촉매는 생성물 탄화수소의 가치를 줄이는 비선택적 분해를 생성할 수 있는 바람직하지 못한 핫 스팟을 방지한다.
FCC는 중질 탄화수소로부터 다양한 생성물을 생성할 수 있다. 때로, 중질 탄화수소의 공급물, 예컨대 진공 경유가 FCC 반응기에 공급된다. 가솔린 제품 및/또는 경질 올레핀, 예컨대 프로필렌과 에틸렌 중 하나 이상을 포함하여, 다양한 생성물을 제조할 수 있다. 더 경질의 올레핀을 제조하기 위해, FCC 유출물로부터 생성물 컷(cut), 예컨대 나프타가 라이저 반응기로 또는 추가 접촉 분해를 위해 추가 라이저 반응기로 재순환될 수 있다. 이들 생성물 컷은 가스 상으로 라이저에 공급될 수 있다.
증기 스트림을 라이저에 분배하는 현재 공지된 방법은 기술적인 문제가 제기되고 잇다. 전형적으로, 분배는 종래의 공급물 분배기를 사용하여 달성될 것이지만 기상인 공급물 스트림으로 인해 라이저로 충분한 물질 분배를 달성하는데 상당수의 분배기를 필요로 할 것이다. 증기 스트림을 분배하는 다른 공지 수단, 예컨대 개방관 또는 말단에 슬롯이 있는 관은 라이저에서 재순환 스트림을 고르게 분배하는데 비효율적이다.
탄화수소 공급물을 FCC 반응기에 분배하기 위한 분배기를 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
기체 탄화수소 공급물을 FCC 반응기에 분배하기 위한 분배기를 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
또한 탄화수소 공급물을 촉매의 별도 스트림의 혼합에 도움이 되는 FCC 반응기에 분배하기 위한 분배기를 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명은 일반적으로 개선된 FCC 공정과 장치에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 개선된 공급물 분배기에 관한 것일 수 있으며 기화 공급물을 반응기 라이저로 분무하는 FCC 조작에 유용할 수 있다.
방법 실시형태에서, 본 발명은 촉매 스트림을 라이저에 공급하는 것을 포함하는 유동 접촉 방법이다. 증기 탄화수소 공급물 스트림을 라이저 내 플리넘에 공급한다. 플리넘으로부터 탄화수소 공급물 스트림을 라이저의 방사상 중심에서 멀리 떨어져서 라이저에 주입한다. 끝으로, 탄화수소 공급물 스트림과 촉매 스트림을 라이저 위로 통과시킨다.
추가 방법 실시형태에서, 본 발명은 촉매의 제1 스트림과 촉매의 제2 스트림을 라이저에 공급하는 것을 포함하는 유동 접촉 방법이다. 탄화수소 공급물 스트림을 라이저 내 플리넘에 공급한다. 탄화수소 공급물을 플리넘으로부터 라이저로 주입한다. 탄화수소 공급물 스트림을 촉매의 제1 스트림 및 촉매의 제2 스프림과 접촉시킨다. 끝으로, 탄화수소 공급물 스트림, 촉매의 제1 스트림 및 촉매의 제2 스트림을 라이저 위로 통과시킨다.
추가 방법 실시형태에서, 본 발명은 촉매의 제1 스트림과 촉매의 제2 스트림을 라이저에 공급하는 것을 포함하는 라이저에 공급물을 분배하는 방법이다. 탄화수소 공급물 스트림을 라이저 내 플리넘에 공급한다. 촉매의 제1 스트림을, 플리넘을 포함하는 인서트(insert) 주위로 통과시켜 촉매의 제2 스트림과 혼합하고 촉매의 제2 스트림을 인서트 주위로 통과시켜 촉매의 제1 스트림과 혼합하여 촉매의 혼합 스트림을 제공한다. 탄화수소 공급물 스트림을 플리넘으로부터 라이저로 주입한다. 탄화수소 공급물 스트림을 촉매의 혼합 스트림과 접촉시키고 탄화수소 공급물 스트림과 촉매의 혼합 스트림을 라이저 위로 통과시킨다.
장치 실시형태에서, 본 발명은 라이저를 포함하는 유동 촉매 작용을 위한 장치이다. 플리넘이 라이저의 방사상 중심에 위치한다. 끝으로, 라이저 내 노즐은 탄화수소 공급물을 주입하기 위한, 방사상 중심에서 멀리 떨어져 있는 출구 단부를 갖는다.
추가 장치 실시형태에서, 본 발명은 라이저를 포함하는 유동 촉매 작용을 위한 장치이다. 라이저 내 인서트는 라이저의 벽과 인서트의 벽 사이의 공간을 한정한다. 라이저 내 노즐은 탄화수소 공급물을 주입하기 위한 것이다. 제1 촉매 입구는 라이저와 연통되고 제2 촉매 입구는 라이저와 연통되어 있다. 라이저 내 인서트는 제1 촉매 입구와 제2 촉매 입구 사이에 있다.
추가 장치 실시형태에서, 본 발명은 라이저를 포함하는 유동 촉매 작용을 위한 장치이다. 라이저에서 인서트는 라이저의 벽과 인서트의 벽 사이에 공간을 한정한다. 인서트에서 노즐은 탄화수소 공급물을 주입하기 위한 것이다. 제1 촉매 입구는 라이저와 연통되어 있고, 제2 촉매 입구는 라이저와 연통되어 있다. 라이저 내 인서트는 제1 촉매 입구와 제2 촉매 입구 사이에 있으며, 노즐은 제1 촉매 입구와 제2 촉매 입구보다 더 높은 고도로 배치된다.
공급물 분배기는 증기 스트림일 수 있는 탄화수소 스트림을 라이저에 고르게 분배한다. 공급물 스트림은 라이저의 하부에 위치한 많은 노즐을 사용하여 분배될 수 있다. 이중 직경 노즐은 출구 분사 속도와 분배기 압력 강하를 독립적으로 설정하는 수단을 구비할 수 있다. 분배기는 또한 더 균일한 온도를 갖는 상이한 온도에서 촉매 스트림의 완전한 혼합을 도울 수 있다.
도 1은 본 발명을 일체화한 FCC 유닛의 개략적인 정면도이다.
도 2는 선분 2-2에서 취한 도 1의 단면도이다.
도 3은 도 1 일부의 부분 확대 정면도이다.
도 4는 도 2의 대체 수단인 부분 단면도이다.
도 5는 도 3의 대체 실시형태의 부분 확대 정면도이다.
도 6은 도 1의 대체 수단의 부분 정면도이다.
도 7은 도 6의 선분 7-7에서 취한 단면도이다.
도 8은 도 6의 대체 부분 정면도이다.
정의
용어 "연통"이란 열거된 구성 요소 사이에 물질 플로(flow)가 동작 가능하게 허용되는 것을 의미한다.
용어 "하류 연통"이란 하류 연통 상태의 주체(subject)로 흐르는 물질 적어도 일부가 이것이 연통되는 객체(object)로부터 동작 가능하게 흘러나올 수 있다는 것을 의미한다.
용어 "상류 연통"이란 상류 연통 상태의 주체로부터 흘러나오는 물질 적어도 일부가 이것이 연통되는 객체로 동작 가능하게 흐를 수 있다는 것을 의미한다.
용어 "직접 연통"이란 상류 구성 요소로부터 플로가 중간 용기를 통과하지 않고 하류 구성 요소로 들어가는 것을 의미한다.
용어 "공급하는"이란 공급물이 도관 또는 용기로부터 중간 용기를 통과하지 않고 객체로 직접 통과하는 것을 의미한다.
용어 "통과하는"은 "공급하는"을 포함하며 물질이 도관 또는 용기로부터 객체로 통과하는 것을 의미한다.
본 발명의 상세한 설명
본 발명의 장치 및 방법은 탄화수소 공급물을 촉매와 접촉될 라이저로 분배하기 위한 분배기이다. 일 양태에서, 탄화수소 공급물은 기상으로 존재한다. 분배기는 오직 하나의 탄화수소 공급물을 라이저에 분배하거나 추가 공급물을 라이저에 분배할 수 있다. 분배기가 추가 공급물을 분배하는 경우, 공급물은 라이저 유출물로부터 유래한 재순환 공급물일 수 있다. 따라서, 탄화수소 공급물은 종래의 FCC 공급물 또는 경질 탄화수소 스트림일 수 있다. 분배기는 탄화수소 공급물과 접촉을 위해 재생 촉매와 탄화 촉매가 혼합되는 라이저 하단에 공급물을 분배할 수 있다. 본 발명은 고체 기체 접촉 설비에서 유용할 수 있다. 그러나 FCC 유닛에서 준비된 유용성이 발견된다.
도 1에서는 반응기 용기(20)와 재생기 용기(50)를 포함하는 FCC 유닛(8)을 도시한다. 제1 재생 촉매 도관(12)은 제1 재생 촉매 스트림을 제1 재생 촉매 도관(12)의 재생 촉매 입구(15)를 통해 조절 밸브(14)에 의해 조절된 속도에서 재생기 용기(50)로부터 반응기 라이저(10)로 이동시킨다. 제1 재생 촉매 입구(15)는 라이저(10)와 상류 연통되어 있다. 임의의 제2 탄화 촉매 도관(52)은 제2 탄화 촉매 스트림을 반응기 용기(20)로부터 제2 탄화 촉매 도관(52)의 탄화 촉매 입구(97)를 통해 조절 밸브(53)에 의해 조절된 속도에서 반응기 라이저(10)로 이동시킨다. 임의의 제2 탄화 촉매 입구(97)는 라이저(10)와 상류 연통되어 있다.
라이저(10)는 전형적으로 킬드 탄소강으로 제조된 연장형 수직관이다. 라이저(10)는 하부(11)와 상부(17)를 포함할 수 있다. 상부(17)는 크롬강으로 제조될 수 있다. 하부(11)는 반구형 바닥을 포함할 수 있다. 하부(11)는 라이저의 하부(17)보다 더 큰 내경을 가질 수 있다. 확장 하부(11)는 라이저의 확장 하부의 확장 직경과 협착 상부(17)의 협착 직경 사이에서 점점 줄어드는 원뿔대(frustoconical) 또는 곡면 변환부(transition section)(13)를 포함할 수 있다. 라이저(10)의 하단(11)으로 공급된 탄화수소 공급물이 증기일 경우, 변환부(13)는 필요성이 적거나 생략될 수 있다. 제1 재생 촉매 도관(12)과 제2 임의 탄화 촉매 도관(52)은 각각 하부의 벽(90)의 입구(15 및 97)에서 하부(11)에 연결될 수 있다. 전체 라이저(10)의 내부 표면은 내화 물질로 코팅될 수 있다.
하부(11)에서 분배기(19)로부터 증기와 같은 유동화 매질은 비교적 고밀도에서 라이저(10)를 통해 상방향으로 촉매를 몰아낸다. 라이저(19)의 상부(17)에서 임의 변환부(13) 바로 위에 위치한 임의 다수 공급물 분배기(18)는 촉매 입자의 유동 스트림을 가로질러 일차 탄화수소 공급물을 주입하여 탄화수소 공급물을 라이저(10)에 분배한다. 오직 하나의 탄화수소 공급물 또는 일차 공급물의 분해로부터 유래한 이차 탄화수소 공급물을 하부(11)의 라이저(10)에 공급할 수 있다. 반응기 라이저(10)에서 탄화수소 공급물을 촉매와 접촉시킬 때, 더 중질의 탄화수소 공급물이 분해되어 더 경질의 기체 탄화수소 생성물을 생성하지만 코크스는 촉매 입자상에 침착되어 탄화 촉매를 생성한다.
종래의 FCC 공급 원료 및 더 높은 비점의 탄화수소 공급 원료가 적합한 일차 탄화수소 공급물이다. 이러한 종래 공급 원료 중 가장 보편적인 것은 "진공 경유"(VGO)이며, 이는 상압 잔유의 진공 분별에 의해 제조된 비점 범위가 343°내지 552℃(650 내지 1025℉)인 탄화수소 물질이다. 이러한 유분은 일반적으로 촉매를 오염시킬 수 있는 코크스 전구체와 중질 금속 오염물이 낮다. 본 발명이 적용할 수 있는 중질 탄화수소 공급 원료는 원유로부터 중질 잔유, 중질 역청 원유, 셰일 오일, 타르 샌드 추출물, 탈아스팔트화 잔유, 석탄 액화로부터의 생성물, 상압 및 감압 증류 잔유를 포함한다. 본 발명을 위한 중질 공급 원료는 또한 상기 탄화수소의 혼합물을 포함하며 상기한 리스트는 포괄적인 것은 아니다.
또한 나프타와 같은 더 경질의 재순환 또는 미리 분해된 공급물이 라이저로의 적합한 이차 탄화수소 공급 원료 또는 오직 하나의 탄화수소 공급 원료일 수 있다고 예상된다. 라이저로의 오직 하나의 공급물 또는 이차 공급물로서 적합한 경질 나프타 유분은 C5 범위에서 127℃(260℉) 아래; 즉 35℃(95℉)의 초류점(IBP) 및 127℃(260℉) 이상의 온도에서 종점(EP)을 가질 수 있다. 이들 유분에 대한 비점은 ASTM D86-82로서 알려진 과정을 사용하여 측정된다. 라이저로의 오직 하나의 공급물 또는 이차 공급물로서 적합한 중질 나프타 유분은 127℃(260℉) 이상에서 IBP 및 200℃(392℉) 초과의 온도에서, 바람직하게는 204°내지 221℃(400°내지 430℉)에서 EP를 가질 수 있다. 라이저로 오직 하나의 공급물 또는 이차 공급물로서 적합한 전범위(full range) 나프타는 C5 범위에서 127℃(260℉) 아래; 즉 35℃(95℉)의 초류점(IBP) 및 200℃(392℉) 초과의 온도에서, 바람직하게는 204°내지 221℃(400°내지 430℉)에서 EP를 가질 수 있다.
반응기 용기(20)는 라이저(10)와 하류 연통되어 있다. 반응기 용기에서, 탄화 촉매와 기체 생성물을 분리한다. 기체 생성물 탄화수소와 탄화 촉매의 생성된 혼합물은 탄화 촉매와 기체 생성물이 분리되는 반응기 용기(20)로 라이저(10)를 통해 계속 상방향으로 올라간다. 한 쌍의 분리 암(disengaging arm)(22)은 하나 이상의 출구 포트(24)(하나만 도시됨)를 통해 라이저(10) 상단에서 분리 용기(26)로 가스와 촉매의 혼합물을 접선으로 그리고 수평으로 배출하여 촉매로부터 가스의 부분 분리를 수행할 수 있다. 2개, 3개 또는 4개의 분리 암(22)이 FCC 유닛(8)의 크기에 따라 사용될 수 있다.
이송 도관(28)은 생성물 탄화수소 기체 스트림으로부터 탄화 촉매를 분리하는 반응기 용기(20) 내 하나 이상의 사이클론(30)으로 스트리핑된 탄화수소, 스트리핑 매질 및 동반된 촉매를 포함하는 탄화수소 증기를 운반한다. 분리 용기(26)는 반응기 용기(20) 내에 부분적으로 배치되어 있고 반응기 용기(20)의 부분으로 생각될 수 있다. 반응기 용기(20) 내 수집 플리넘(34)에서는 출구 노즐(36)로 결국 분별 회수 존(도시 안 됨)으로 통과를 위해 사이클론(30)으로부터 분리된 탄화수소 기체 스트림을 모은다. 딥레그(38)는 사이클론(30)으로부터 반응기 용기(20) 내 하부 베드(29)로 촉매를 배출한다. 탄화수소가 흡착되거나 동반된 촉매가 결국 하부 베드(29)로부터 분리 용기(26)의 벽에 한정된 포트(42)를 가로질러 임의 스트리핑부(40)로 통과할 수 있다. 분리 용기(26)에서 분리된 촉매는 베드(29)를 경유하여 임의 스트리핑부(40)로 직접 통과할 수 있다. 유동화 도관(45)은 불활성 유동화 가스, 전형적으로 증기를 유동화 분배기(46)를 통해 스트리핑부(40)로 전달한다.
스트리핑부(40)는 배플(43, 44) 또는 스트리핑 가스와 촉매 사이의 접촉을 촉진하는 다른 기기를 포함한다. 스트리핑된 탄화 촉매는 동반되거나 흡착된 탄화수소의 농도가 들어갈 때 또는 스트리핑 처리되지 않았을 경우 가지고 있었던 농도보다 더 낮게 반응기 용기(20)의 분리 용기(26)의 스트리핑부(40)를 나온다. 탄화 촉매의 제1 부분 또는 모두는 폐촉매 도관(48)를 통해 반응기 용기(20)의 분리 용기(26)를 나와서 조절 밸브(51)에 의해 조절된 속도에서 재생기 용기(50)로 공급된다. 반응기 라이저(10)에서 코크스화된 탄화 촉매의 임의 제2 부분은 반응기 용기(20)의 분리 용기(26)를 나와서 제2 탄화 촉매 도관(52)을 통해 조절 밸브(53)에 의해 조절된 속도에서 라이저(10)로 다시 공급된다. 임의 제2 탄화 촉매 도관(52)은 반응기 용기(20)와 하류 연통되어 있다. 제2 탄화 촉매 도관(52)은 라이저(10)의 출구 포트(24)와 하류 연통되어 있고 라이저(10)로의 제2 탄화 촉매 도관(52)의 탄화 촉매 입구(97)와 상류 연통되어 있다.
FCC 공정의 라이저(10)는 일반적으로 425℃(797℉) 초과 온도를 포함하는 고온 조건에서 유지된다. 일 실시형태에서, 반응 구역은 라이저 출구 포트(24)에서 480°내지 621℃(896°내지 1150℉)의 온도 및 69 내지 517 kPa(ga)(10 내지 75 psig) 그러나 전형적으로 275 kPa(ga)(40 psig) 미만의 압력을 포함하는 분해 조건에서 유지된다. 라이저 바닥으로 들어가는 촉매와 공급물 탄화수소의 중량을 기준으로 하여, 촉매 대 오일 비는 30:1 이하 그러나 전형적으로 4:1 내지 10:1의 범위일 수 있고 7:1 내지 25:1 범위일 수 있다. 수소 첨가가 본 기술에서 알려져 있지만, 수소는 라이저에 통상적으로 첨가되지 않는다. 공급물의 2-35 중량%에 상당한 증기는 라이저(10)와 반응기 용기(20)로 이동할 수 있다. 그러나 전형적으로 증기 속도는 최대 가솔린 생산에 대해 2 내지 7 중량% 및 최대 경질 올레핀 생산에 대해 10 내지 20 중량%일 것이다. 라이저에서 촉매의 평균 체류 시간은 5 초 미만일 수 있다. 공정에서 사용된 촉매의 형태는 다양한 상용 촉매로부터 선택될 수 있다. Y 제올라이트와 같은 제올라이트 물질을 포함하는 촉매가 바람직하지만, 필요한 경우 더 오래된 스타일의 비정질 촉매가 사용될 수 있다. 추가로, ZSM-5와 같은 형태 선택적 첨가제가 촉매 조성물에 포함되어 경질 올레핀 생산을 증가시킬 수 있다.
재생기 용기(50)는 반응기 용기(20)와 하류 연통되어 있다. 재생기 용기(50)에서, 코크스는 공기와 같은 산소 함유 가스와 접촉에 의해 재생기 용기(50)로 전달된 탄화 촉매의 일부로부터 연소되어 재생 촉매를 제공한다. 재생기 용기(50)는 재생기의 연소기 형태일 수 있으며, 이는 탄화 촉매를 완전히 재생하기 위해 고효율 재생기 용기(50)에서 하이브리드 난류층 신속 유동화 조건을 사용할 수 있다. 그러나 다른 재생기 용기와 다른 플로 조건이 본 발명에 적합할 수 있다. 폐촉매 도관(48)은 탄화 촉매를 폐촉매 입구 슈트(62)를 통해 외부 벽(56)에 의해 한정된 제1 또는 하부 챔버(54)에 공급한다. 반응기 용기(20)로부터 탄화 촉매는 통상적으로 0.2 내지 2 중량%의 양으로 탄소를 함유하며, 이는 코크스의 형태로 존재한다. 코크스가 주로 탄소로 이루어지지만, 이것은 황과 다른 물질 뿐만 아니라 3 내지 12 중량%의 수소를 함유할 수 있다. 산소 함유 연소 가스, 전형적으로 공기는 도관(64)을 통해 재생기 용기(50)의 하부 챔버(54)로 들어가서 분배기(66)에 의해 분배된다. 연소 가스가 하부 챔버(54)에 들어갈 때, 이것은 슈트(62)로부터 들어온 탄화 촉매와 접촉하여 촉매를 하부 챔버(54)에서 연소 가스의 피상적인 속도 아마도 1.1 m/s(3.5 ft/s) 이상으로 올린다. 일 실시형태에서, 하부 챔버(54)는 촉매 밀도가 48 내지 320 kg/㎥이고 피상적인 가스 속도가 1.1 내지 6.1 m/s(3.5 내지 10 ft/s)일 수 있다. 연소 가스 내 산소는 탄화 촉매와 접촉하여 촉매로부터 탄소 침착물을 연소시켜 적어도 부분적으로 촉매를 재생하고 연도 가스를 생성한다.
일 실시형태에서, 하부 챔버(54)에서 코크스의 연소를 가속화하기 위해, 상부 또는 제2 챔버(70)에서 고밀도 촉매층(59)으로부터 핫 재생 촉매를 조절 밸브(69)에 의해 조절된 외부 재순환 촉매 도관(67)을 경유하여 하부 챔버(54)로 재순환시킬 수 있다. 핫 재생 촉매가 입구 슈트(63)를 통해 하부 챔버(54)로 들어간다. 고밀도 촉매층(59)으로부터 핫 촉매를 하부 챔버(54)에 들어오는 폐촉매 도관(48)으로부터 비교적 더 찬 탄화 촉매와 혼합함으로써 재생 촉매의 재순환으로 하부 챔버(54)에서 촉매와 가스 혼합물의 전체 온도를 상승시킨다.
하부 챔버(54)에서 촉매와 연소 가스의 혼합물은 원뿔대 변환부(57)를 통해 하부 챔버(54)의 이송, 라이저부(60)로 올라간다. 라이저부(60)는 바람직하게는 실린더형이고 바람직하게는 하부 챔버(54)로부터 상방향으로 연장되는 튜브로 나타낸다. 촉매와 가스의 혼합물은 하부 챔버(54)에서의 피상적인 가스 속도보다 더 높은 속도로 이동한다. 가스 속도의 증가는 변환부(57) 아래 하부 챔버(54)의 단면적에 비해 라이저부(60)의 단면적 감소로 인한 것이다. 따라서 피상적인 가스 속도는 통상적으로 2.2 m/s(7 ft/s)를 넘을 수 있다. 라이저부(60)는 80 kg/㎥(5 lb/ft3) 미만의 더 낮은 촉매 밀도를 가질 수 있다.
재생기 용기(50)는 또한 상부 또는 제2 챔버(70)를 포함한다. 촉매 입자와 연도 가스의 혼합물을 라이저부(60)의 상부 부분으로부터 상부 챔버(70)로 배출한다. 실질적으로 완전히 재생된 촉매는 이송, 라이저부(60)의 상단을 나올 수 있지만, 부분적으로 재생된 촉매가 하부 챔버(54)로부터 나오는 배열이 또한 예상된다. 다수의 재생 촉매를 연도 가스로부터 분리하는 분리 장치(72)를 통해 배출이 수행된다. 일 실시형태에서, 라이저부(60) 위로 흐르는 촉매와 가스는 라이저부(60)의 상단 타원형 캡(65) 및 역류와 충돌한다. 그 후 촉매와 가스는 분리 장치(72)의 하방향으로 향한 배출 출구(73)를 통해 나온다. 모멘텀의 갑작스런 상실과 하강류 반전은 다수의 더 중질의 촉매가 고밀도 촉매층(59)으로 떨어지게 하고 더 경질의 연도 가스와 아직 내부에 동반된 촉매의 소부분이 상부 챔버(70)에서 상방향으로 올라가게 한다. 사이클론(82, 84)은 추가로 올라가는 가스로부터 촉매를 분리하여 딥 레그(85, 86)를 통해 촉매를 고밀도 촉매층(59)로 침착시킨다. 연도 가스는 사이클론(82, 84)을 나와 재생기 용기(50)의 출구 노즐(89) 및 아마도 연도 가스 또는 동력 회수 시스템(도시 안 됨)으로 통과를 위해 플리넘(88)에 모인다. 고밀도 촉매층(59)에서 촉매 밀도는 전형적으로 640 내지 960 kg/㎥(40 내지 60 lb/ft3)의 범위 내에서 유지된다. 유동화 도관(74)은 유동화 가스, 전형적으로 공기를 유동화 분배기(76)를 통해 고밀도 촉매층(59)으로 전달한다. 연소기형 재생기에서, 공정 내에서 전체 가스 필요량의 2% 이하가 유동화 분배기(76)를 통해 고밀도 촉매층(59)로 들어간다. 본 실시형태에서, 가스는 여기서 연소 목적을 위해서가 아니라 단지 유동화 목적을 위해 첨가되며, 따라서 촉매는 촉매 도관(67과 12)을 통해 유동적으로 나올 것이다. 유동화 분배기(76)를 통해 첨가된 유동화 가스는 연소 가스일 수 있다. 하부 챔버(54)에서 부분 연소가 수행되는 경우에, 더 많은 양의 연소 가스가 유동화 도관(74)을 통해 상부 챔버(70)에 공급될 것이다.
하부 챔버(54)로부터 배출된 촉매의 10 내지 30 중량%는 라이저부(60)로부터 출구(73) 위에서 가스로 존재하며 사이클론(82, 84)에 들어간다. 재생기 용기(50)는 전형적으로 완전 재생을 얻기 위해 제거된 코크스 kg 당 14 kg의 공기를 필요로 할 수 있다. 더 많은 촉매가 재생되는 경우, 더 많은 양의 공급물이 종래의 반응기 라이저에서 처리될 수 있다. 재생기 용기(50)는 전형적으로 하부 챔버(54)에서 온도가 594 내지 732℃(1100 내지 1350℉)이고 상부 챔버(70)에서 온도가 649 내지 760℃(1200 내지 1400℉)이다. 재생 촉매 도관(12)은 재생기 용기(50)와 하류 연통되어 있고 라이저(10)와 연통된다. 고밀도 촉매층(59)으로부터 재생 촉매를, FCC 공정이 계속됨에 따라 이것이 다시 공급물과 접촉하는 조절 밸브(14)를 통해 반응기 라이저(10)로 다시 재생기 용기(50)로부터 촉매의 제1 스트림으로서 재생 촉매 도관(12)을 통해 이송한다. 임의 제2 촉매 도관(52)에서 탄화 촉매는 촉매의 제2 스트림을 포함한다.
2개의 촉매 도관과 2개의 촉매 스트림을 사용하는 도 1에 도시된 실시형태에서, 제1 재생 촉매 도관(12)과 제2 탄화 촉매 도관(52)이 라이저(10)에 연결되고 라이저(10)와 연통되어 있다. 제1 재생 촉매 도관(12)에서 재생 촉매의 제1 스트림과 제2 탄화 촉매 도관(52)에서 탄화 촉매의 제2 스트림을 라이저(10)에 공급하여 함께 혼합한다. 제1 재생 촉매 도관(12)과 제2 탄화 촉매 도관(52) 중 하나 또는 둘 다는 라이저(10)의 하부(11)에 접선으로 연결되어 라이저로 배출된 촉매에 각운동을 부여하여 내부 혼합을 촉진할 수 있다. 추가로, 제1 재생 촉매 도관(12)과 제2 탄화 촉매 도관(52)의 하나 또는 둘 다 및 라이저(10)의 하부(11) 사이의 연결부에 램프가 설치되어 또한 하부(11)에서 혼합을 촉진할 수 있다.
라이저는 인서트(92)를 포함할 수 있다. 일 양태에서, 라이저(10)의 하부(11)는 인서트(92)를 포함할 수 있다. 일 양태에서, 인서트(92)는 라이저의 하부(11)에 포함된다. 인서트(92)는 라이저(10)의 하부(11)의 벽(90)의 내부 표면으로부터 떨어져 이격될 수 있는 외벽(94)을 가질 수 있다. 일 양태에서, 인서트(92)는 라이저(10)의 하부(11)에서 방사상 중심에 있다. 환언하면, 도시되어 있지 않지만, 인서트(92)는 라이저(10)의 중앙 종축에 맞춘 중앙 종축을 갖는다. 추가 양태에서, 인서트의 외벽(94)은 수직벽이다. 인서트(92)의 내경(DI)은 제1 재생 촉매 도관(12)과 제2 탄화 촉매 도관(52) 중 가장 큰 도관의 내경(DC)에 0.6 내지 1.5배 및 바람직하게는 0.8 내지 1.2배일 수 있다.
인서트(92)의 벽(94)과 라이저의 벽(90)은 이들 사이에 공간(96)을 한정한다. 일 양태에서, 인서트(92)와 하부(11)는 각각 관형일 수 있어서 이들은 함께 인서트(92)의 벽(94)과 하부(11)의 벽(90) 사이에 환체 공간(96) 또는 환체를 한정한다. 제1 재생 촉매 도관(12)과 제2 탄화 촉매 도관(52)은 공간(96)과 연통될 수 있어서, 제1 재생 촉매 도관(12)은 재생 촉매의 제1 스트림을 공간(96)에 공급하고 제2 탄화 촉매 도관(52)은 탄화 촉매의 제2 스트림을 공간(96)에 공급한다. 공간(96)에서 촉매는 유동화 가스, 예컨대 증기에 의해 유동화 분배기(19)로부터 유동화된다. 제1 촉매 입구(15)로부터 재생 촉매의 제1 스트림은 인서트(92) 주위로 이동하여 제2 촉매 입구(97)로부터 탄화 촉매의 제2 스트림과 혼합하며 제2 촉매 입구(97)로부터 촉매의 제2 스트림은 인서트(92) 주위로 이동하여 제1 촉매 입구(15)로부터 촉매의 제1 스트림과 혼합한다. 그 후 촉매의 제1 스트림과 촉매의 제2 스트림의 혼합 스트림은 라이저 위로 이동한다.
일 양태에서, 인서트(92)의 벽(94)은 촉매에 불투과성일 수 있어서, 이것이 촉매가 인서트로 통과하는 것을 방지한다. 인서트(92)는 촉매에 또한 불투과성일 수 있는 반구형 헤드를 포함할 수 있는 밀폐 상단을 가지며, 따라서 이것은 촉매가 인서트(92)의 상단으로 들어가는 것을 방지한다. 따라서 전체 인서트(92)는 촉매에 불투과성일 수 있어서, 촉매가 인서트(92)로 들어가지 못한다.
인서트는 라이저(10)의 하부(11)에 위치할 수 있다. 라이저(10)의 상부(17)는 인서트(92) 위에 있을 수 있다. 일 양태에서, 확장부(11)와 협착 상부(17) 사이에 있을 수 있는, 확장 하부(11)의 더 큰 직경을 협착 상부(17)까지 이행하는 라이저의 원뿔대 변환부(13)는 재생 촉매의 제1 스트림과 탄화 촉매의 제2 스트림의 혼합 스트림이 라이저 위로 통과될 때 촉매의 혼합 스트림을 확장 하부로부터 협착 상부로 이행할 수 있다. 일 양태에서, 인서트(92)는 변환부(13)로 확장하지 않으며, 따라서 이행은 촉매의 혼합 스트림이 인서트(92) 위로 통과한 후 일어난다.
인서트(92)는 탄화수소 공급물이 공급되는 플리넘(98)을 포함할 수 있다. 일 양태에서, 탄화수소 공급물은 증기 탄화수소 공급물이다. 일 양태에서, 플리넘(98)에 공급된 탄화수소 공급물은 라이저(10)에 공급된 오직 하나의 탄화수소 공급물일 수 있거나 이것은 라이저에 공급된 일차 공급물 외에 공급된 이차 공급물일 수 있다. 플리넘(98)은 인서트(92)에서 라이저의 방사상 중심에 위치할 수 있다. 인서트(92)는 중공일 수 있고 플리넘(98)은 인서트의 외벽(94)과 상단에 의해 한정된 내부 공동 모두 또는 일부를 점유할 수 있다. 플리넘 내 노즐(102)은 플리넘(98)으로부터 라이저로 탄화수소 공급물을 주입할 수 있다. 일 양태에서, 노즐(102)은 인서트(92)와 라이저(10)의 벽(90) 사이의 공간(96)으로 탄화수소 공급물을 주입할 수 있다. 추가 양태에서, 노즐(102)은 탄화수소 공급물 스트림을 플리넘(98)으로부터 라이저의 방사상 중심에서 멀리 라이저로 주입한다. 추가 양태에서, 플리넘 경계 주위에 배열된 플리넘 내 다수의 노즐(102)은 모두 탄화수소 공급물을 플리넘(98)으로부터 라이저로 주입한다. 추가 양태에서 노즐(102)로부터 주입된 탄화수소 공급물은 기상이지만 이것은 라이저(10)로 분무되기 전에 플리넘(98)에 존재한다. 촉매의 혼합 스트림은 주입된 탄화수소 공급물 스트림과 접촉하며 촉매와 탄화수소 공급물의 혼합 스트림은 라이저 위로 통과한다. 일 양태에서, 최저 노즐(102)은 최고 촉매 입구(15)의 상단에서 1 내지 3 라이저 내경(Dr) 위에 있다.
일 양태에서, 일차 공급물 분배기(18)는 하부(11), 변환부(13) 및 인서트(92) 위 라이저(10)의 상부(17)에 배치될 수 있다. 그 결과, 일차 공급물은 촉매와 탄화수소 공급물의 상승 혼합 스트림으로 주입될 수 있다.
인서트(92)는 300 시리즈 스테인리스강과 같은 스테인리스강으로 제조되고 내화물로 라이닝된다고 예상된다. 추가로, 인서트(92)는 세라믹 또는 내식성이 있는 다른 물질로 제조되거나 코팅될 수 있다.
도 2에서는 도 1에서 취한 선분 2-2의 평면 단면도를 도시한다. 인서트(92)의 벽(94)과 라이저(10)의 하부(11)의 벽 위 내화 라이닝(104), 제1 재생 촉매 도관(12) 및 제2 탄화 촉매 도관(52)이 도 2에 도시되어 있지만, 도 1에 도시되어 있지 않다. 인서트(92)는 라이저(10)의 하부(11)에 위치할 수 있다. 제1 촉매 도관(12)은 제1 촉매 입구(15)에서 라이저(10)에 연결되어 있고, 제2 촉매 도관(52)은 제2 촉매 입구(97)에서 라이저(10)에 연결되어 있으며, 인서트(92)는 제1 촉매 입구와 제2 촉매 입구 사이에 끼워져 있다. 일 양태에서, 제1 촉매 도관(12)은 라이저(10)의 부분(11)에 위치한 제1 촉매 입구(15)에서 라이저(10)에 연결될 수 있으며, 제2 촉매 도관(52)은 라이저(10)의 하부(11)에 위치한 제2 촉매 입구(97)에서 라이저(10)에 연결될 수 있다. 촉매의 제1 스트림과 촉매의 제2 스트림은 라이저의 벽(90)과 인서트(92)의 벽(94) 사이의 공간(96)에 공급될 수 있다.
재생 촉매의 제1 스트림을 라이저(10) 내 인서트(92)의 벽(94) 주위의 제1 재생 촉매 입구(15)로부터 통과시켜 제2 탄화 촉매 입구(97)로부터 탄화 촉매의 제2 스트림과 혼합하고, 탄화 촉매의 제2 스트림을 라이저(10) 내 인서트(92)의 벽(94) 주위의 제2 탄화 촉매 입구(97)로부터 통과시켜 제1 재생 촉매 입구(15)로부터 재생 촉매의 제1 스트림과 혼합한다. 촉매의 제1 스트림과 촉매의 제2 스트림은 라이저(10) 내 환체 공간(96) 주위로 통과하여 서로 혼합할 수 있다. 재생 촉매의 제1 스트림과 탄화 촉매의 제2 스트림의 혼합 스트림은 인서트(92) 주위로 그리고 라이저(10) 위로 통과할 수 있다.
노즐(102)은 분배기(19)(도 1, 단순화하여 도 2에 도시하지 않음)로부터 유동화 가스에 의해 추진된 촉매 입구(15 및 97)로부터 올라오는 촉매의 혼합 스트림과 접촉시키기 위해 탄화수소 공급물을 라이저로 주입하기 위한 라이저의 상기 방사상 중심(C)으로부터 멀리 향한 출구 단부(106)를 가질 수 있다. 노즐(102)은 제1 촉매 입구(15)와 제2 촉매 입구(97)보다 더 높은 고도에 배치될 수 있어서, 공급물이 제1 촉매 스트림과 제2 촉매 스트림의 완전 혼합 스트림으로 주입된다.
도 3은 도 1의 인서트(92)의 상단과 플리넘(98)의 확대 부분 정면도이다. 노즐(102)의 프로파일이 예시 목적으로 도 3에 도시된다. 각 노즐(102)은 플리넘(98) 내 입구 단부(108)와 인서트(92)의 외벽(94)에서 출구 단부(106)를 갖는다. 탄화수소 공급물은 플리넘(98)의 내부에 입구 단부(108)가 있는 다수의 노즐(102)로부터 주입된다. 입구 단부(108)는 내경(Di)이 있는 개구부(114)를 그 안에 갖는다. 출구 단부(106)는 내경(Do)이 있는, 점선으로 도시된, 개구부(116)를 그 안에 갖는다. 탄화수소 스트림은 라이저에 위치한 많은 이중 직경 노즐(102)을 통해 분배된다. 이중 직경 노즐(102)은 증기 탄화수소 공급물의 제트 출구 속도와 분배기 압력 강하를 독립적으로 설정하는 수단을 구비한다. 제트 출구 속도는 노즐(102)의 출구 단부(106)에서 개구부(116)의 수와 면적에 의해 조정되며 반면에 압력 강하는 플리넘(98) 내 입구 단부(108)에서 개구부(114)의 수와 면적에 의해 설정된다. 노즐(102)은 전형적으로 노즐(102)의 출구 단부(106)에서 개구부(116)의 내경(Do)보다 더 작은 입구 단부(108)에서 개구부(114)의 내경(Di)을 가질 것이다.
도 4에서는 도 2의 대체 확대 부분 평면도를 도시한다. 도 2에서와 동일한 구조를 갖는 도 4의 요소는 도 2에서와 동일한 부호를 가질 것이다. 도 2에서 상응하는 요소로서 상이한 구조를 갖는 도 4의 요소는 동일한 부호를 가지지만 프라임 기호(')가 뒤에 이어질 것이다. 도 4의 장치와 방법은 제시된 하기 차이를 제외하고 도 2와 동일하다. 도 4에서, 노즐(102')은 인서트(92')의 외벽(94')인 플리넘(98')의 외벽에 대해 접선으로 배치된다. 노즐(102')이 접선인 외벽(94')은 수직벽일 수 있다. 노즐(102')은 도 2에서와 동일한 구조를 가지지만, 공급물과 촉매 혼합을 촉진하기 위해 접선으로 배향된다. 노즐(102')은 탄화수소 공급물을 플리넘(98')으로부터 접선으로 주입한다. 노즐의 출구 단부(106')는 상기 라이저의 방사상 중심에서 멀리 떨어져 향해 있다. 인서트(92')의 외벽(94')은 내화물(104)로 코팅될 수 있어서, 노즐(102')의 접선성(tangentialness)이 내화물(104)의 코팅에 관련될 수 있다.
도 5에서는 도 3의 대체 도면을 도시한다. 도 3에서와 동일한 구조를 가진 도 5의 요소는 도 3에서와 동일한 부호를 가질 것이다. 도 3에서 상응하는 요소로서 상이한 구조를 가진 도 5의 요소는 동일 부호를 가질 것이지만 이중 프라임 기호(")가 뒤에 이어질 것이다. 도 5의 장치와 방법은 제시된 하기 차이를 제외하고 도 3과 동일하다. 도 5에서, 인서트(92")는 요면 상단(118)을 통해 플리넘(98")으로부터 방사상 상방향으로 향한 노즐(102")이 있는 요면 상단(118)을 갖는다. 노즐(102")은 탄화수소 공급물을 상기 플리넘(98")으로부터 상방향으로 주입한다. 노즐(102")은 도 3과 동일한 구조를 가질 수 있지만, 공급물과 촉매 혼합 및 상방향 유동화를 촉진하기 위해 방사상으로 배향되어 있다. 노즐(102")은 플리넘(98")의 상단을 통해 탄화수소 공급물 스트림을 주입한다.
도 6은 라이저(210)의 하부(211)에 대한 도 1의 대체 실시형태의 확대 단면도이다. 도 1에서와 동일한 구조를 가진 도 6의 요소는 도 1과 동일한 부호를 가질 것이다. 도 1에서 상응하는 요소로서 상이한 구조를 가진 도 6의 요소는 동일한 부호를 가질 것이지만, 숫자 "2"가 선행될 것이다. 도 6의 장치와 방법은 제시된 하기 차이를 제외하고 도 1과 동일하다.
도 6에서, 인서트(292)는 인서트 내부에서 챔버(122)에 하나 이상의 개구부(120)를 포함한다. 플리넘(298)이 인서트(292) 내에 배치된다. 일 양태에서, 플리넘(298)은 인서트(292)의 상단에 배치된다. 배플(124)은 인서트(292)의 내부에서 플리넘(298)으로부터 챔버(122)를 분리한다. 도관(126)은 탄화수소 공급물을 플리넘으로 통과시키기 위해 챔버(122)를 통해 라이저(210)의 외부로부터 플리넘(298)으로 연장한다. 도관(126)은 라이저(210)의 바닥을 통해 연장할 수 있다. 하나 이상의 노즐(202), 및 일 양태에서, 다수의 노즐(202)은 탄화수소 공급물을 플리넘(298)으로부터 라이저(210)로 주입한다. 노즐(202)의 출구 단부(206)는 라이저(210)에 배치된다. 일 양태에서, 노즐(202)은 탄화수소 공급물을 라이저(210)의 하부(211)로 주입한다.
챔버(122)는 인서트(292)의 벽(294)과 라이저(210)의 벽(290) 사이의 공간(296)에 위치한 벽(294)에서 하나 이상의 개구부(120)를 포함할 수 있다. 개구부(120)는 라이저(210)의 벽(290)으로부터 떨어져서 이격될 수 있다. 개구부(120)는 챔버(122)의 내부에 대한 입구로서 역할할 수 있다. 챔버(122)는 제1 재생 촉매 도관(212)과 제2 탄화 촉매 도관(252)과 연통될 수 있어서, 재생 촉매의 제1 스트림 중 적어도 일부와 탄화 촉매의 제2 스트림 중 적어도 일부가 공간(296)으로부터 챔버 내 개구부(120)를 통해 챔버(122)로 통과할 수 있다. 일 양태에서, 개구부(120)의 최상부는 제2 촉매 입구(297)의 최하부 위 고도, 및 바람직하게는 최상부에 있을 수 있다. 추가 양태에서, 개구부(120)의 최상부는 제1 촉매 입구(215)의 최하부 위 고도, 및 바람직하게는 최상부에 있을 수 있다. 따라서 재생 촉매의 제1 스트림은 제1 촉매 도관(212)의 입구(215)로부터 통과할 수 있고, 탄화 촉매의 제2 스트림은 제2 촉매 도관(252)의 입구(297)로부터 통과할 수 있다. 라이저(210)의 벽(29)과 인서트(292)의 벽(294) 사이의 공간(296)을 통해 챔버(122)로 개구부(120)를 통해 적어도 부분적으로 상방향으로 통과할 수 있다. 하나 또는 다수의 개구부(120a 및 120b)가 벽(294)에 구비될 수 있다. 하나 이상의 개구부(120)는 인서트(292)의 상단으로부터 이격되어 있는 연장형 구조를 가질 수 있다.
도 7은 도 6에서 취한 선분 7-7의 평면 단면도를 도시한다. 인서트(292)의 벽(294)과 라이저(210)의 하부(211)의 벽 위 내화 라이닝(104), 도관(126), 제1 재생 촉매 도관(212) 및 제2 탄화 촉매 도관(252)이 도 7에 도시된다. 제1 재생 촉매 도관(212)과 제2 탄화 촉매 도관(252)은 도 2에서처럼 180도 각도 대신에 150도 각도를 한정한다. 인서트(292)의 벽(294)은 3개의 개구부(120a-c)를 한정하는 3개의 아치부(294a-c)를 포함한다. 2개의 개구부(120a 및 120b)는 제3 개구부(120c)보다 더 작은 폭을 가질 수 있다. 일 양태에서, 2개의 더 작은 개구부(120a 및 120b)는 동일한 아치폭을 갖는다. 아치부(294a)는 제2 탄화 촉매 도관(252)일 수 있는 가장 가까운 촉매 도관 및 특히 이의 제2 촉매 입구(297)와 대치한다. 아치부(294b)는 또한 제1 재생 촉매 도관(212)일 수 있는 가장 가까운 촉매 도관 및 특히 이의 제1 촉매 입구(215)와 대치한다. 제3 아치부(294c)는 선택적이다. 점선은 라이저(10)로 제1 재생 촉매 도관의 중앙 종축 A와 라이저로 제2 탄화 촉매 도관의 중앙 종축 B를 나타낸다. 개구부(120)는 모두 라이저로 제1 재생 촉매 도관(212)과 제2 탄화 촉매 도관(252) 중 가장 가까운 도관의 종축 A, B에 의해 교차하지 않는다. 환언하면, 제1 촉매 입구(215)와 제2 촉매 입구(297)는 개구부(120a-c)에 방위각이다. 아치부(294a 및 294b)는 가장 가까운 촉매 입구(215, 297)보다 더 좁거나 더 넓을 수 있다. 도관(126)은 벽(294)의 아치부(294a 및 294b)에 의해 촉매 스트림에 의한 직접 충격으로부터 보호된다. 도관(126)은 보호를 위해 내화물(104)로 코팅될 수 있다.
재생 촉매의 제1 스트림을 라이저(210)에서 인서트(292)의 벽(294)의 아치부(294b) 주위 제1 재생 촉매 입구(215)로부터 통과시켜 제2 탄화 촉매 입구(297)로부터 탄화 촉매의 제2 스트림과 혼합하고, 탄화 촉매의 제2 스트림을 라이저(210)의 인서트(292)의 벽(294)의 아치부(294a) 주위 제2 탄화 촉매 입구(297)로부터 통과시켜 제1 재생 촉매 입구(215)로부터 재생 촉매의 제1 스트림과 혼합한다. 추가로, 촉매의 제1 스트림은 개구부(120)를 통해 인서트(292) 내 챔버(122)로 통과하여 촉매의 제2 스트림과 혼합할 수 있고 촉매의 제2 스트림은 개구부(120)를 통해 챔버(122)로 통과하여 촉매의 제1 스트림과 혼합할 수 있다.
일 양태에서, 인서트(292)의 벽(294)에서 하나 이상의 개구부(120)는 챔버(122)로부터 출구로서 역할할 수 있다. 그 결과, 재생 촉매의 제1 스트림과 탄화 촉매의 제2 스트림은 개구부(120)를 통해 챔버(122)로부터 다시 공간(296)으로 통과할 수 있다. 인서트(292) 주위를 통과하고 인서트(292)의 벽(294)에서 하나 이상의 개구부(120)를 통해 챔버(122)로 들어가고 이로부터 나오는 제1 및 제2 촉매 스트림에 의해, 촉매 스트림은 함께 혼합하여 촉매의 혼합 스트림에 촉매의 혼합 스트림 전반에 걸쳐 더 균일한 온도를 제공한다.
도 6으로 다시 돌아가서, 촉매의 제1 스트림과 촉매의 제2 스트림의 혼합 스트림은 라이저(210) 내 인서트(292)로부터 하부(211)로부터 상방향으로 통과하여 라이저(210) 내 개구부(120) 위에 위치한 플리넘(298)에서 노즐(202)로부터 주입된 탄화수소 공급물과 접촉된다. 일 양태에서, 최저 노즐(202a)은 최고 촉매 입구(215)의상단에서 1 내지 3 라이저 내경(Dr) 위에 있다. 일 양태에서, 플리넘(298) 내 탄화수소 공급물은 증기이다.
도 8에서는 도 6의 대체 부분 정면도를 도시한다. 도 6에서와 동일한 구조를 가진 도 8의 요소는 도 6에서와 동일한 부호를 가질 것이다. 도 6에서 상응하는 요소로서 상이한 구조를 가진 도 8의 요소는 동일한 부호를 가질 것이지만 프라임 기호(')가 뒤에 이어질 것이다. 도 8에서 장치와 방법은 제시된 하기 차이를 제외하고 도 6에서와 동일하다. 도 8에서, 노즐(202')의 출구 단부(206')는 챔버(122') 내에 배치된다. 노즐(202')은 탄화수소 공급물을 챔버(122')로 발사하도록 플리넘(298') 내에 배치된다. 도 8에서는 공급물을 하방향으로 발사하는 노즐(202')을 도시하고 있지만, 다른 배열 또는 배향이 적합할 수 있다. 노즐(202')은 도 2에서와 동일한 구조를 가질 수 있지만 도 8에 도시한 상이한 배향을 가질 수 있다. 노즐(202')은 탄화수소 공급물을 플리넘(298')으로부터 주입하여 챔버(122')에서 촉매의 제1 스트림 및 촉매의 제2 스트림과 접촉시킨다.
본 발명을 수행하기 위해 발명자에게 알려진 최선의 모드를 포함하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 본원에서 기재하고 있다. 예시된 실시형태는 당연히 일예일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
추가의 상술 없이, 당업자는 이전 상세한 설명을 사용하여 본 발명을 최대한 이용할 수 있다고 생각된다. 따라서 이전의 바람직한 구체적인 실시형태는 당지 예시적인 것으로서 생각될 것이며, 어느 식으로든지 개시 내용의 나머지에 대해 한정적인 것은 아니다.
상기에서, 달리 지시되지 않는 한, 모든 온도는 섭씨온도로 제시되고, 모든 부와 퍼센트는 중량 기준이다. 압력은 용기 출구 및 구체적으로 복수 출구가 있는 용기의 증기 출구에서 제시된다.
이전의 상세한 설명으로부터, 당업자는 본 발명의 필수 특성을 쉽게 확인할 수 있으며, 이의 정신과 범위를 일탈함이 없이 본 발명의 다양한 변화와 변형을 가해 이를 다양한 용도와 조건에 맞출 수 있다.

Claims (10)

  1. 촉매의 스트림을 라이저(riser)에 공급하는 단계;
    탄화수소 공급물 증기 스트림을 상기 라이저 내 플리넘(plenum)에 공급하는 단계;
    상기 탄화수소 공급물 스트림을 상기 라이저의 방사상 중심으로부터 멀리 있는 상기 플리넘으로부터 상기 라이저로 주입하는 단계; 및
    상기 탄화수소 공급물 스트림과 상기 촉매의 스트림을 상기 라이저 위로 통과시키는 단계를 포함하는 유동 접촉 방법.
  2. 제1항에 있어서, 촉매의 제1 스트림과 촉매의 제2 스트림을 상기 라이저에 공급하여 상기 탄화수소 공급물 스트림과 접촉시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 촉매의 제1 스트림을 상기 플리넘을 포함하는 인서트(insert) 주위에 통과시켜 상기 촉매의 제2 스트림과 혼합시키는 단계;
    상기 촉매의 제2 스트림을 상기 인서트 주위에 통과시켜 상기 촉매의 제1 스트림과 혼합시키는 단계; 및
    상기 촉매의 제1 스트림과 상기 촉매의 제2 스트림을 상기 라이저 위로 통과시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 촉매의 제1 스트림을 상기 인서트 내 챔버로 통과시켜 상기 촉매의 제2 스트림과 혼합시키는 단계 및 상기 촉매의 제2 스트림을 상기 챔버로 통과시켜 상기 촉매의 제1 스트림과 혼합시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 탄화수소 공급물 스트림을 상기 라이저의 바닥으로부터 연장되는 도관을 통해 상기 플리넘으로 공급하는 것인 방법.
  6. 라이저;
    상기 라이저의 방사상 중심에 위치한 플리넘; 및
    탄화수소 공급물을 주입하기 위한, 상기 방사상 중심으로부터 멀리 향해 있는 출구 단부가 있는 상기 플리넘 내 노즐을 포함하는 유동 촉매 작용을 위한 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 라이저의 벽으로부터 이격된 외벽을 가진 인서트를 추가로 포함하며 상기 플리넘은 상기 인서트 내에 위치하는 것인 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    라이저와 연통되어 있는 제1 촉매 입구;
    라이저와 연통되어 있는 제2 촉매 입구;
    상기 제1 촉매 입구와 상기 제2 촉매 입구 사이의 상기 라이저 내 상기 인서트;
    상기 제1 촉매 입구에서 상기 라이저에 연결되어 있는 제1 촉매 도관과 상기 제2 촉매 입구에서 상기 라이저에 연결되어 있는 제2 촉매 도관 및 상기 제1 촉매 입구와 상기 제2 촉매 입구 사이에 끼워져 있는 인서트; 및
    확장부와 협착부 사이에 라이저의 변환부(transition section)로서, 인서트는 변환부로 확장되지 않는 변환부를 추가로 포함하는 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    라이저와 연통되어 있는 제1 촉매 입구; 및
    라이저와 연통되어 있는 제2 촉매 입구를 추가로 포함하며;
    상기 노즐이 상기 제1 촉매 입구와 상기 제2 촉매 입구보다 더 높은 고도에 배치되어 있는 것인 장치.
  10. 제6항에 있어서, 탄화수소 공급물을 상기 플리넘으로 통과시키기 위한 상기 플리넘으로의 도관을 추가로 포함하는 장치.
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