(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの流動反応帯域と、一体型の気−固分離システムとを有する気−固反応器であって、少なくとも１つの触媒含有帯域（１）と、緻密または高速様式で操作し、主要供給原料が供給される少なくとも１つの第一反応帯域（９）、（１０）および（１１）と、輸送様式で操作する少なくとも１つの第二反応帯域（１５）とを有し、第二反応帯域は、主要気−固分離器に直接的に接続され、該主要気−固分離器は、一連の分離チャンバ（１７）およびストリッピングチャンバ（１８）によって構成され、該両チャンバは、第二の輸送様式反応帯域（１５）および（１６）の側部周りに交互配置され、第二の輸送様式反応帯域（１５）および（１６）と分離チャンバ（１７）のそれぞれとの間の連絡は、第二の輸送反応帯域（１６）の側壁に設けられた開口部（１９）を介して達成され、分離チャンバ（１７）は、丸みのある上壁（２０）およびこれに実質的に平行なデフレクター（２１）を含み、
・分離チャンバ（１７）のより低い部分にて回収され、ついで分離チャンバ（１７）のより低い部分に位置する開口部（２３）を介してストリッピング帯域（３０）の方に向けられる固体粒子と、
・ストリッピングチャンバ（１８）に導入され、主に固体粒子のないガスと
の分離を遠心力によって可能ならしめるものであり、
該ストリッピングチャンバ（１８）は、
ａ）その下部部分（３１）を介してストリッピング帯域（３０）と連通しており、
ｂ）分離チャンバ（１７）の垂直壁（２５）内においてデフレクター（２１）の下に位置する高さに開けられた開口部（２４）を介して分離チャンバ（１７）に連通し、および
ｃ）その上部部分にて、ライン（２６）を介して少なくとも１つの二次的気−固分離システム（２７）と連通している、Ｃ２／Ｃ３／Ｃ４オレフィン製造用気−固反応器。
【請求項２】
請求項１に記載の気−固反応器を用いるＣ２／Ｃ３／Ｃ４オレフィンの製造方法であって、ガスの第一反応帯域における滞留時間が４〜１０秒であり、第二反応帯域における滞留時間が０．５〜５秒であり、主要気−固分離器における滞留時間が０．５〜３秒である、方法。
【請求項３】
請求項２に記載の、気−固反応器を用いるＣ２／Ｃ３／Ｃ４オレフィンの製造方法であって、主要気−固分離器への入口における気−固懸濁状物の速さが１５〜３０ｍ／秒である、方法。
【請求項４】
請求項２または３に記載の、気−固反応器を用いるＣ２／Ｃ３／Ｃ４オレフィンの製造方法であって、処理されるべき供給原料は、空隙割合が０．５〜０．６であることを特徴とする触媒含有帯域に導入される、方法。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれかに記載の、気−固反応器を用いるＣ２／Ｃ３／Ｃ４オレフィンの製造方法であって、第一反応帯域は、０．５５〜０．９の容積割合を有し、０．３〜５ｍ／秒の表面上のガス速さで機能する、方法。
【請求項６】
請求項２〜５のいずれかに記載の、気−固反応器を用いるＣ２／Ｃ３／Ｃ４オレフィンの製造方法であって、第二反応帯域には二次炭化水素供給原料が供給され、該二次炭化水素供給原料は、第一反応帯域に供給される主要供給原料の分子量以下の分子量を有する、方法。
【請求項７】
請求項２〜６のいずれかに記載の、気−固反応器を用いるＣ２／Ｃ３／Ｃ４オレフィンの製造方法であって、ストリッピング帯域（３０）は、気密流動様式で機能し、固体粒子とストリッピングガスとを接触させるための機械的システムを備えている、方法。
【請求項８】
請求項２〜７のいずれかに記載の、気−固反応器を用いるＣ２／Ｃ３／Ｃ４オレフィンの製造方法であって、ストリッピング帯域（３０）は、緻密床様式で機能し、分離チャンバ（１７）の下部部分の開口部（２３）とストリッピングチャンバ（１８）の下部部分の開口部（３１）との間の範囲に床の高さを有する、方法。
【請求項９】
請求項２〜８のいずれかに記載の、気−固反応器を用いるＣ２／Ｃ３／Ｃ４オレフィンの製造方法であって、主要供給原料は、５６０℃以下で大部分、すなわち少なくとも９０％が沸騰する炭化水素、例えば、ガソリン、灯油、軽油または減圧留出液留分またはこれら留分の混合物によって構成され、二次供給原料は、Ｃ４およびＣ５オリゴマーによって構成される、方法。
【請求項１０】
請求項２〜９のいずれかに記載の、気−固反応器を用いるＣ２／Ｃ３／Ｃ４オレフィンの製造方法であって、供給原料がメタノールである、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新タイプの気−固流動床反応器であって、一体型の気−固分離システム、すなわち、反応アセンブリの完全に内部にあるものを有するものに関する。用語「反応アセンブリ」は、種々の反応帯域の連続を意味し、これは、本発明の場合には、緻密または高速流動床様式で機能する少なくとも１つの帯域および輸送流動床（簡単には、輸送床と称される）の様式で機能する第二帯域を含む。輸送様式における当該帯域は、「ライザー」と称されることもある。
【０００２】
従来の接触分解触媒にあっては、緻密流動は、一般的に、約１〜３０ｃｍ／秒において観察される。高速様式の流動は、約３０ｃｍ／秒〜１ｍ／秒に延長される。
【０００３】
噴流床流動は、接触分解装置のライザーにおいて生じさせられ、この接触分解装置では、ガスの速さは、典型的には、ライザーの底部において２〜７ｍ／秒、その頂部において１０〜３０ｍ／秒である。
【０００４】
流動の速さがここに一例として与えられ、接触分解粒子について、そのサイズは、典型的には、５０〜８０ミクロンである。当業者は、こうした種々の様式間の境界が厳格ではなく固体粒子の特徴および流動ガスの性質に応じていることを知っているだろう。
【０００５】
接触分解装置、所定の流動床ボイラー、アクリロニトリルの合成、フィッシャー・トロプシュ合成、オレフィンをポリマー化してポリエチレンを形成するための反応器およびメタノールのオレフィンへの転化を可能にする方法において、複数の流動様式を有する流動床反応器が遭遇される。
【０００６】
このリストは網羅的ではなく、本出願は、少なくとも２つの反応帯域  −上記のような緻密または高速流動様式で機能する第一の帯域、および続く輸送様式で機能する第二帯域−  を有する気−固流動反応器を用いるあらゆる方法に適用可能である。用語「第一」および「第二」は、流体の流れの方向に対するものである。
【０００７】
本発明はまた、第二の輸送床反応帯域からの出口に配置される気−固分離のための装置に関し、該装置は、輸送床反応帯域内および分離システム自体内のガスの滞留時間の厳格な制御を可能にする。
【０００８】
緻密または高速床の様式で機能する第一帯域および次の輸送床様式自体で機能する第二帯域および次の気−固分離装置からなる本発明において記載された連結の利点は、種々の帯域間の滞留時間の漸次的変化を可能にすることであり、最も長い滞留時間は、大部分の反応が起こる（緻密または高速床の様式で機能する）第一反応帯域において得られ、次いで、より短い滞留時間が、輸送様式で操作する第二反応帯域において得られる。二次的試剤を前記帯域に注入することまたは望みの適用に応じて熱流体または冷流体を前記移送帯域に注入することにより流れの温度を修正することによって第二の反応帯域において第一の反応を行うことも可能である。
【０００９】
本明細書を通して、用語「滞留時間」は、接続された反応帯域の容積とガス流量との間の比を規定するために、「接触時間」は、ガス流量に対する関連する反応帯域内の触媒相の容積として用いられることになる。接触時間は、触媒反応を行うための特性時間をより精密に規定し得る。
【背景技術】
【００１０】
ＦＣＣ装置のための従来技術の関連する流動床反応器は広範であり、本明細書では、ライザー出口における気−固分離装置の記載を含む文献の調査に限られることになる。
【００１１】
特許文献１には、ライザーの下流に位置する緻密相の上部において行われる冷流体の注入を伴うライザータイプの反応器を用いる接触分解法が記載されている。気−固分離は、ライザーに直接的に接続されたサイクロンのセットによって達成される。この気−固分離装置は、本発明に記載されたものとは全く異なっている。
【００１２】
特許文献２には、放出チャンバの内側に位置する内部サイクロンと、該チャンバの外部の分離システムとからなる触媒分離システムをライザーの出口に有する接触分解装置が記載されている。当該分離装置は、本発明において記載されたものとは完全に異なっている。
【００１３】
特許文献３には、ストリッピング帯域および再生帯域が特定の温度を有する接触分解法が記載されている。ライザーの出口における気−固分離装置は、ライザーに直接的に接続されたサイクロンタイプのものである。
【特許文献１】米国特許第４９７８４４０号明細書
【特許文献２】米国特許第５１１２５７６号明細書
【特許文献３】米国特許第４７８９４５８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上記に挙げられた文献のいずれも、ライザー（これは、本発明の輸送様式で機能する第二の反応帯域と同一視され得る）が緻密または高速様式で機能する第一反応帯域によって先行される反応帯域の構成を記載していない。挙げられた文献のいずれも、本発明の部分を形成しているもののようなライザーの出口における気−固分離システムを記載していない。現在、当業者は、ライザーの出口に配置される気−固分離システムが、主要なクラッキングからの生成物の分解反応を制限し、それ故に、選択性における重要な部分を担うことができることを知っているだろう。本発明の気−固分離システムは、０．５〜３秒の前記分離器中のガスの滞留時間を保証することができる。それ故に、それは、所定量のプロピレンを副生する接触分解さらには高苛酷クラッキングとの関連で無用な熱分解反応を制御することについて直接的な効果を有する。
【００１５】
より一般的には、本発明は、単に完全に制御されるだけではない反応器中の全体的な滞留時間、および反応器の種々の帯域、すなわち、第一反応帯域、第二反応帯域および気−固分離システム内のその分布の両方の点で従来技術の反応器から区別される。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の課題を解決するため、本発明は、２つの流動反応帯域と、一体型の気−固分離システムとを有する気−固反応器であって、少なくとも１つの触媒含有帯域（１）と、緻密または高速様式で操作し、主要供給原料が供給される少なくとも１つの第一反応帯域（９）、（１０）および（１１）と、輸送様式で操作する少なくとも１つの第二反応帯域（１５）とを有し、第二反応帯域は、主要気−固分離器に直接的に接続され、該主要分離器は、一連の分離チャンバ（１７）およびストリッピングチャンバ（１８）によって構成され、該両チャンバは、第二の輸送様式反応帯域（１５）および（１６）の側部周りに交互配置され、第二の輸送様式反応帯域（１５）および（１６）と分離チャンバ（１７）のそれぞれとの間の連絡は、第二の輸送反応帯域（１６）の側壁に設けられた開口部（１９）を介して達成され、分離チャンバ（１７）は、丸みのある上壁（２０）およびこれに実質的に平行なデフレクター（２１）を含み、遠心力の効果により：
・第一に、分離チャンバ（１７）のより低い位置にあり、次いで、開口部（２３）を介してストリッピング帯域（３０）の方に向けられる固体粒子；および
・第二に、大きく脱塵されたガス
が分離され、
該大きく脱塵されたガスは、ストリッピングチャンバ（１８）に導入され、該ストリッピングチャンバ（１８）は、その下部部分（３１）を介してストリッピング帯域（３０）と連通しており、分離チャンバ（１７）の垂直壁（２５）内においてデフレクター（２１）の下に位置する高さに開けられた開口部（２４）を介して分離チャンバ（１７）に隣接し、ストリッピングチャンバ（１８）の上部部分は、ライン（２６）を介して少なくとも１つの二次的気−固分離システムと連通しているものである。
【００１７】
ガスの第一反応帯域における滞留時間が４〜１０秒であり、第二反応帯域における滞留時間が０．５〜５秒であり、主要分離器における滞留時間が０．５〜３秒であることが好ましい。
【００１８】
主要分離器への入口における気−固懸濁状物の速さが１５〜３０ｍ／秒であることが好ましい。
【００１９】
処理されるべき供給原料は、空隙割合が０．５〜０．６であることが好ましい。
【００２０】
第一反応帯域は、０．５５〜０．９の容積割合を有し、０．３〜５ｍ／秒の表面上のガス速さで機能することが好ましい。
【００２１】
第二反応帯域には二次炭化水素供給原料が供給され、該二次炭化水素供給原料は、第一反応帯域に供給される主要供給原料の分子量以下の分子量を有することが好ましい。
【００２２】
ストリッピング帯域（３０）は、気密流動様式で機能し、固体粒子とストリッピングガスとを接触させるための機械的システムを備えていることが好ましい。
【００２３】
ストリッピング帯域（３０）は、緻密床様式で機能し、分離チャンバ（１７）の下部部分の開口部（２３）とストリッピングチャンバ（１８）の下部部分の開口部（３１）との間の範囲に床の高さを有することが好ましい。
【００２４】
また、本発明は、上記いずれか１つに記載の２つの流動反応帯域を有する気−固反応器を使用してプロピレンを製造する方法であって、
主要供給原料は、５６０℃以下で大部分、すなわち少なくとも９０％が沸騰する炭化水素、例えば、ガソリン、灯油、軽油または減圧留出液留分またはこれら留分の混合物によって構成され、二次供給原料は、Ｃ４およびＣ５オリゴマーによって構成される、方法である。
【００２５】
また、本発明は、上記いずれか１つに記載の２つの流動反応帯域を有する気−固反応器を使用してメタノールからＣ２／Ｃ３／Ｃ４オレフィンを製造する方法である。
【００２６】
また、本発明は、上記いずれか１つに記載の２つの流動反応帯域を有する気−固反応器を使用してバイオマスを炭化水素留分に転化する方法である。
【００２７】
また、本発明は、上記いずれか１つに記載の２つの流動反応帯域を有する気−固反応器を使用して、コークにより満たされた固体粒子を再生する方法であって、前記再生は、空気または酸素中での燃焼によって行われる、方法である。
【００２８】
本発明は、気−固懸濁状物の流れの順序で、少なくとも１つの触媒含有帯域と、緻密または高速床様式で機能する少なくとも１つの第一反応帯域と、噴射床様式で機能し、第一反応帯域からの出口の端部に直接的に接続される少なくとも１つの第二反応帯域とを含む気−固反応器からなり、第二反応帯域自体は、主要気−固分離器に直接的に接続される。本発明の反応器は、それ故に、第一反応帯域における試剤の滞留時間が４〜１０秒、第二反応帯域における滞留時間が０．５〜５秒、主要分離器における滞留時間が０．５〜３秒であるように種々の帯域間で滞留時間の分布を有する。
【００２９】
主要分離器における滞留時間は、一般的に、反応器における滞留時間全体の２５％未満を示すが、好ましくは反応器における滞留時間全体の１０％未満である。
【００３０】
本発明の気−固反応器は、３つの相異なる帯域：
・緻密流動様式で機能し、０．４５〜０．８５、好ましくは０．５〜０．６の空隙割合を有する気−固懸濁状物を提供する触媒含有帯域；
・緻密または密集流動様式で操作し、炭化水素留分、場合によって水蒸気が混合されたものが供給される第一反応帯域；および
・反応流体の流れの方向で第一反応帯域に直接的に続き、輸送流動様式で機能する第二反応帯域；この第二反応帯域には、いくつかの場合には、第一反応帯域からの流出物に加えて二次的な炭化水素供給原料が供給されてよい；
を含む。
【００３１】
第二反応帯域は、第一反応帯域に直接的に接続されており、これは、第一反応帯域からの出口の端部と第二反応帯域への入口端部との間に他の帯域が配置されないことを意味する。２つの帯域間の通路は、段階的なものであってもよいが、通常は、円錐形の遷移帯域の手段によって達成され得る。
【００３２】
第二反応帯域は、その出口端を介して、本発明の一体的な部分を形成する主要気−固分離システムに直接的に接続される。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の気−固分離システムは、２つの流動反応帯域と、一体型の気−固分離システムとを有し、これにより、厳格に制御された滞留時間を達成することができる。このため、本発明の気−固分離システムは、所定量のプロピレンを副生する接触分解さらには高苛酷クラッキングとの関連で無用な熱分解反応を制御することについて直接的な効果を有する。より一般的には、本発明は、単に完全に制御されるだけではない反応器中の全体的な滞留時間、および反応器の種々の帯域、すなわち、第一反応帯域、第二反応帯域および気−固分離システム内のその分布の両方の点で従来技術の反応器から区別される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
主要な気−固分離システムの詳細な説明は、本明細書の以下の部分において与えられることになる。
【００３５】
気−固反応器は、１つの含有帯域と、２つの流動反応帯域と、本発明の一体型の気−固分離システムとを有し、本発明の一体型の気−固分離システムはまた、第二の輸送反応帯域における接触時間が０．０１〜０．５秒、好ましくは０．０５〜０．３秒であるという事実によって特徴付けられる。
【００３６】
同時に、第二反応帯域における試剤の滞留時間は、一般的には０．５〜５秒である。
【００３７】
第一反応帯域は、一般的に、０．５５〜０．９の容積割合および０．３〜５ｍ／秒の表面ガス速で機能する。
【００３８】
主要分離器への入口における気−固懸濁状物の速さは、一般的には５〜５０ｍ／秒、好ましくは１５〜３０ｍ／秒である。
【００３９】
主要分離器におけるガスの滞留時間は、一般的には０．５〜３秒である。
【００４０】
処理されるべき供給原料または主要供給原料は、第一反応帯域の上流に位置する触媒含有帯域に導入される。次いで、反応器には、１〜１００重量％、好ましくは２〜２５重量％の比率で水蒸気と混合されてもよい炭化水素供給原料が供給される。
【００４１】
第二反応帯域には、第一反応帯域に供給される主要供給原料の分子量以下の分子量を有する二次炭化水素供給原料が供給される。
【００４２】
本発明の２つの流動反応帯域を有する気−固反応器の第一の適用は、プロピレンの製造にあり、主要供給原料は、５６０℃以下で大部分、すなわち少なくとも９０％が沸騰する炭化水素（例えば、ガソリン、灯油、軽油または減圧留出液またはこれら留分の混合物）によって構成され、二次供給原料は、Ｃ４およびＣ５オリゴマーによって構成される。
【００４３】
本発明の２つの流動反応帯域を有する気−固反応器の第二の適用は、メタノールからＣ２／Ｃ３／Ｃ４オレフィンを製造することにある。
【００４４】
本発明の２つの流動反応帯域を有する気−固反応器の第三の適用は、固体のバイオマスを液体の炭化水素留分に転化することからなる。
【００４５】
本発明の流動床反応器の第四の適用は、コークによって満たされた固体粒子を再生することからなり、前記再生は、空気または酸素中の燃焼によって達成される。
【００４６】
上記に挙げられた適用は、本発明の適用領域を制限しないことは明らかであり、本発明は、反応器中の滞留時間全体の制御が必須要素である流動反応のあらゆる実施形態に関連する。
【００４７】
より詳細には、本発明の反応器は、滞留時間全体、および反応器の種々の帯域、すなわち、緻密または高速流動様式で操作する第一反応帯域、輸送流動様式で操作する第二反応帯域および気−固分離システム自体における滞留時間の分布を制御することに特に適している。
【００４８】
本発明には、少なくとも１つの触媒含有帯域と、緻密または高速流動様式で操作する少なくとも１つの第一反応帯域と、これに続く輸送様式で操作する第二反応帯域と、第二反応帯域の上端に直接的に接続された一体の気−固分離システムとを含む新規な流動床反応器が記載される。
【００４９】
用語「第一反応帯域」および「第二反応帯域」は、垂直に上昇する反応流体の流れの方向で意味すると理解されるべきである。
【００５０】
固体粒子は、少なくとも１つの供給ラインを通して反応帯域に先行する含有帯域に導入され、前記固体粒子は、場合により、一部は、再生または熱交換帯域に由来する。
【００５１】
用語「再生」は、反応期間の間に沈着したコークの燃焼により触媒活性を回復させることを意味すると当業者によって理解されるべきである。一般に、使用済み触媒再生帯域は、流動床様式で機能するだろう。
【００５２】
同様に、熱交換帯域は、あらゆるタイプのものであってよいが、本発明の関連において、それは、好ましくは流動床様式である。
【００５３】
本明細書の残りの部分において、我々は、簡単のため、緻密または高速流動様式で機能することを知る第一反応帯域および輸送流動様式で機能することを知る第二反応帯域を説明する。
【００５４】
第二反応帯域は、第一反応帯域に直接的に接続し、これは、場合による接続帯域（一般的には円錐状）がない限り、第一反応帯域からの出口端と第二反応帯域への入口端との間に配置される他の帯域が何もないことを意味する。
【００５５】
以降の記載は、図１および２によりより良好に理解されるだろう。
【００５６】
図１は、本発明の反応器の特定の構成を示しており、粒子は、緻密様式で操作する触媒含有帯域（１）に導入される。この導入には、新しいまたは再生された粒子のための供給ライン（２）および交換器（３５）に由来する再循環させられた粒子のための供給ライン（３）が用いられる。
【００５７】
新しい粒子および再循環させられた粒子は、含有帯域（１）の下部部分において混合される。この混合は、一般的には、流動化装置（５）を用いた流動化による。
【００５８】
含有帯域（１）の下部部分における流れは、０．４５〜０．８５、好ましくは０．５〜０．６の空隙割合によって特徴付けられる。
【００５９】
流れの空隙割合は、粒子によって占められていない容積と、占められていない容積および粒子によって占められている容積の総計との間の比として定義される。
【００６０】
新しい粒子の流れは、バルブ（６）によって制御される。バルブ（６）は、ライン（２）中に配置されている。再循環させられた粒子の流れは、バルブ（４）によって制御される。バルブ（４）は、ライン（３）上に配置されている。
【００６１】
流体試剤（８）が、導入手段（７）によって緻密または高速相反応帯域（９）の基部に導入され、これにより、前記流体が、第一の緻密または高速反応帯域（９）のセクションの全体にわたって良好に分配される。
【００６２】
流体試剤（８）は、気相、液相または混合気−液相の状態で導入されてよい。流体試剤が液体の状態で導入される場合、それらは、噴射器（７）を用いて微細な液滴に変換させられ、固体粒子と接触して気化が促進される。
【００６３】
噴射器（７）からの液滴のサイズは、固体粒子のサイズに近い、好ましくはこれより小さい値であるようにされる。
【００６４】
気−液反応は、必然的に、含有帯域（１）に続く第一反応帯域（９）、（１０）および（１１）において起こる。
【００６５】
第一反応帯域自体が、緻密または高速流動様式で操作する所定数の帯域に分割されてよい。第一反応帯域を構成する前記種々の反応帯域は、０．５５〜０．９の容積割合および０．３〜５ｍ／秒の表面ガス速度によって特徴付けられる。
【００６６】
ガス速度の値は、一般的には４０〜１００ミクロンのサイズ（ソーター径）を有する固体粒子に与えられる。本発明は、４〜１００ミクロン前後の粒子サイズに適用されてよく、ガス速度の値は、所望の流動様式を維持するように調整される。
【００６７】
好ましくは、本発明は、平均サイズ（ソーター径）が２５ミクロン〜１ｍｍ、好ましくは５０〜５００ミクロンであり、粒子密度が５００〜５０００ｋｇ／ｍ３である粒子に適用される。
【００６８】
供給原料と固体粒子との間の接触帯域（９）の次に円錐形状である漸進増大帯域（１０）が、漸進増大帯域（１０）の次に、上部帯域（１１）がある。上部帯域（１１）は、化学反応によって要求される滞留時間および接触時間を達成するのに十分な容積を有する。
【００６９】
帯域（９）、（１０）および（１１）のセットは、第一反応帯域を形成する。
【００７０】
分配手段（１３）を介して第一反応帯域の上部部分である帯域（１１）に補助流体（１２）を導入することが可能である。分配手段（１３）は、例えば、壁に取り付けられた噴射ノズル、図１に示されるようなリング状物（適切に寸法設定されたオリフィスによって開けられたトロイド）または適切に寸法設定されたオリフィスにより開けられた管または当業者に知られた任意の他のシステムである。
【００７１】
前記補助流体（１２）は、冷流体であってもよい。この冷流体は、反応帯域において起こる反応を停止させることを意図したものである。これはまた、第一反応帯域（９）、（１０）および（１１）の下部部分に導入される単数または複数の試剤より相当大きい反応性を有する試剤であってもよい。
【００７２】
第一反応帯域は、一般的には円錐状である遷移帯域（１４）によって終端させられる。遷移帯域（１４）は、５ｍ／秒より大きくガスの速度を増加させ、粒子の集合体を第二の輸送床反応帯域（１５）および（１６）の方に輸送する。
【００７３】
第二の輸送床反応帯域（１５）および（１６）は、第一反応帯域（９）、（１０）および（１１）と比較して比較的小さい容積を示す。
【００７４】
この第二反応帯域における気−固懸濁状物の速度は極めて大きいので、前記帯域におけるガスの滞留時間は短く、発生する化学反応は、一般的に、場合による非常に速い測度論的反応を除けば無視してよい。
【００７５】
第二反応帯域における試剤の接触時間は、反応器全体における全滞留時間の典型的には２５％未満、好ましくは２０％未満である。
【００７６】
この理由のために、大きな程度で発生し続け得るのは、非常に速い反応のみである。
【００７７】
第一反応帯域（９）、（１０）および（１１）中の触媒との試剤の最適な接触時間は、一般的に０．５〜１５秒、好ましくは１〜５秒である。
【００７８】
第一反応帯域における試剤の滞留時間は、一般的には２〜２５秒、好ましくは４〜１０秒である。
【００７９】
第二反応帯域における接触時間は、一般的には０．０１〜０．５秒、好ましくは０．０５〜０．３秒である。
【００８０】
第二反応帯域における試剤の滞留時間は、典型的には、０．５〜５秒の間で変動する。
【００８１】
第二反応帯域（１６）の上部部分は、一体型気−固分離システムと連通している。一体型気−固分離システムは、一連の分離チャンバ（１７）およびストリッピングチャンバ（１８）からなり、これらのチャンバは、第二反応帯域（１５）および（１６）の側部の周りに交互配置されている。前記一体型気−固分離システムは、主要分離を構成する。
【００８２】
本発明の好ましい変形例において、分離チャンバの数は、ストリッピングチャンバの数に等しい。
【００８３】
第二反応帯域（１６）と分離チャンバ（１７）のそれぞれとの間の連絡は、第二反応帯域（１６）の側壁の開口部（１９）によって達成され、前記帯域（１６）は、気−固懸濁状物が側部開口部（１９）を介して前記分離チャンバに通ることを強制するように閉塞した上部セクションを有している。
【００８４】
デフレクター（２１）は、分離チャンバ（１７）の内側の壁を形成しており、丸みのある上壁（２０）と実質的に平行である。
【００８５】
分離チャンバ（１７）の上部の帯域は、それ故に、上部の丸みのある壁（２０）およびデフレクター（２１）によって規定される。
【００８６】
気−固懸濁状物は、それ故に、デフレクター（２１）の周りを旋回する。デフレクター（２１）は、遠心力によって、固体粒子を気体から分離し得る。固体粒子は、分離チャンバ（１７）の下部部分に抜き出される。ガスは、固体粒子のより小さい部分によって満たされており、図２に表される開口部（２４）を介して分離チャンバの次のストリッピングチャンバ（１８）に抜き出される。
【００８７】
分離チャンバ（１７）の下部部分から回収された固体粒子は、次いで、開口部（２３）を介してストリッピング帯域（３０）に向けられる。
【００８８】
分離チャンバ（１７）の上部部分を通過した後、大きく脱塵されたガスは、前記分離チャンバ（１７）の垂直壁（２５）内におけるデフレクター（２１）より下に配置された高さに開けられた開口部（２４）を介して分離チャンバ（１７）の次のストリッピングチャンバ（１８）に導入される。
【００８９】
ストリッピングチャンバ（１８）の下部部分（３１）は、ストリッピング帯域（３０）と連通している。
【００９０】
固体粒子のより少ない部分により満たされたガスは、ストリッピングチャンバ（１８）の上部部分に配置されたライン（２６）を介して、二次気−固分離システムに向けられる。二次気−固分離システムは、平行に配されたサイクロン（２７）のセットとして図１に示されている。
【００９１】
二次分離システムによって分離された固体粒子は、返送脚（jambes de retour（仏語）：dipleg（英語））（３８）によって反応器のストリッピング帯域（３０）に再導入される。
【００９２】
二次気−固分離システムからの無塵のガスは、ライン（３９）を介して排出される。
【００９３】
必要ならば、この二次分離システムは、第三の分離システムによって完結されてもよく、第三分離システムは、第二段階のサイクロン、複数サイクロンのセットまたは静電脱塵器であってよい。
【００９４】
一般に、当業者に知られており、かつ、本発明の反応器と両立することができるあるあらゆる脱塵システムが、要求される規格に応じて、本発明の流動床反応器の一体部分を形成する主要気−固分離システムの下流に置かれてよい。
【００９５】
主要気−固分離器でのガス中の固体粒子の平均濃度（輸送様式で操作する第二反応帯域中より５〜５００倍低い）のために、前記主要分離器、さらにはその下流において二次的反応を進行させる危険性が非常に低い。
【００９６】
さらに、主要分離器におけるガスの滞留時間は、一般的に０．１〜１０秒、好ましくは０．５〜３秒である。
【００９７】
分離チャンバ（１７）からストリッピング帯域（３０）に到達する固体粒子は、一般的には向流様式で、不活性な流体と接触させられて、固体粒子の表面上に吸着させられた炭化水素が排除され、開口部（２３）を介して分離チャンバ（１７）を出るガスと共に固体粒子が回収される。
【００９８】
固体粒子をストリッピングするために用いられる不活性ガスは、水蒸気、窒素または、固体粒子に対して不活性であり、かつ、炭化水素の分圧を低減させるように比較的低い分子量を有する任意の他のガスであり得る。
【００９９】
ストリッピングガスと固体粒子との接触は、分配システム（２８）を用いてなされる。分配システム（２８）は、好ましくは、固体粒子の緻密流動を引き起こし、結果として生じた流動床の高さは、好ましくは、開口部（２３）と開口部（３１）との間に位置する。
【０１００】
固体粒子とストリッピングガスとの接触を改善するために、機械的な接触システム（２９）をストリッピング帯域（３０）内に配置することが可能である。
【０１０１】
無制限に挙げられてよい当業者に公知の接触システムは、構造化されたまたはバルクな充填剤、バッフルをベースとするシステムまたは波板（これは傾斜していてもしていなくてもよい）を含む。このようなシステムは、気泡の上昇を維持しつつ固体粒子が下流に流れることを促す。
【０１０２】
本発明は、任意の特定タイプの接触システムに連結されない。
【０１０３】
固体粒子は、ストリッピング帯域（３０）において反応器からライン（３２）または（３４）を介して抜き出されて、この少なくとも一部が再生帯域（図１に示されない）に仕向けられるか、または、流動床反応器の含有帯域（１）への入口に直接的に再循環させられてよく、または、それは、熱交換帯域（３５）に導入されてから、含有帯域（１）に再導入されてもよい。
【０１０４】
固体粒子の一部が再生帯域に導入される場合、粒子の流れは、バルブ（６）によって制御され得る。バルブ（６）は、規定レベルの床をストリッピング帯域（３０）内に維持し得る。
【０１０５】
流動床交換器（３５）は、交換管群（faisceau d’echange（仏語）：exchange bank（英語））（３６）を含む。交換管群（３６）は、前記交換器の内側の粒子の流動化と両立する種々の形態を有してよい。
【０１０６】
交換器（３５）の内側の流動速は、一般的には５ｃｍ／秒〜１ｍ／秒、好ましくは５ｃｍ／秒〜０．５ｍ／秒である。
【０１０７】
交換管群（３６）内側では、流体（３７）が移動して、固体粒子が再加熱されなければならない場合には熱が提供され、固体粒子が冷却されなければならない場合には熱が除かれる。
【０１０８】
本発明は、流動床様式で操作するあらゆる熱交換システムと両立する。一般に、用いられる熱交換流体（３７）は水蒸気である。
【０１０９】
粒子は、ライン（３）を介して反応器の含有帯域（１）に再導入される。ライン（３）は、固体流を制御するためのバルブ（４）を備えている。
【０１１０】
本発明の反応器は、ガソリン、ＬＰＧ、プロピレン等の軽質でかつ高付加価値の炭化水素を製造することを目的として、厳しい条件下での炭化水素供給原料の接触分解に適用され得る。
【０１１１】
接触分解の前記産物は、石油化学ＦＣＣとして知られている。
【０１１２】
このような高厳格性接触分解装置では、供給原料は、原油の常圧蒸留からの留分、または最初の水素化分解、水素化処理またはオリゴマー化処理から生じる留分であり得る。
【０１１３】
用いられる触媒は、一般的に、相当な量のＵＳＹまたはＲｅＹゼオライトを含有するシリカ−アルミナである。
【０１１４】
触媒は、所定量のＺＳＭ−５ゼオライトも含有してよく、これは、粒子中で他のゼオライトと直接的に混合されるか、または、別粒子の形で導入される。
【０１１５】
触媒は微細な粒子に分割され、これは、一般的には４０〜１５０ミクロンの平均直径（ソーター径）を有する。それは、従来の接触分解装置における場合と同様に、少なくとも部分的に連続再生されなければならない。
【０１１６】
粒子の粒子密度は、一般的には１０００〜１８００ｋｇ／ｍ３、好ましくは１３００〜１７００ｋｇ／ｍ３である。
【０１１７】
クラッキング反応は、４５０〜７００℃、好ましくは５２０〜６００℃の温度で起こる。圧力は、一般的には１〜１５絶対バール、好ましくは１．１〜３絶対バール（１バール＝０．１ＭＰａ）である。
【０１１８】
炭化水素の分圧を低減させ、オレフィンの選択性を上げるために、供給原料に対して５〜５０重量％の量で供給原料と共に水蒸気が注入されてよい。
【０１１９】
高収率のプロプレンを得るために、輸送流様式で操作する第二反応帯域の上流に第二の炭化水素供給原料、例えば軽質ガソリン、または軽質Ｃ４−Ｃ５タイプのオレフィンをオリゴマー化する方法に由来するガソリン留分を注入することが有利であり得る。
【０１２０】
本発明の反応器は、特に、常圧残渣または減圧留出液に関して操作する従来のＦＣＣ装置と関連して適用されてよい。用語「関連」は、例えば、従来のＦＣＣからのガスが主要供給原料として本発明の反応器の第一反応帯域に部分的に導入されることおよびＣ４／Ｃ５オリゴマー留分が第二供給原料として輸送床様式で操作する第二反応帯域に導入されることを意味している。
【０１２１】
より一般的には、主要供給原料は、５６０℃以下で大部分（少なくとも９０％）が沸騰する炭化水素、例えば、ガソリン、灯油、軽油または減圧留出液留分またはこれら留分の混合物によって構成され得る。
【０１２２】
このような構成は、乾燥ガスの生成を制限しながらプロプレンの収率を最大にし得る。
【０１２３】
本発明の反応器の第二の適用は、酸素原子を含有する軽質炭化水素、例えば、メタノールの軽質オレフィン（エチレン、プロピレンおよびブテン）への転化に関連する。
【０１２４】
前記の反応のために用いられる触媒は、一般的に、ＳＡＰＯ３４、ＺＳＭ−５またはモルデナイト型ゼオライトまたはこれら種々の要素の混合物を含む。
【０１２５】
反応は、一般的には４００〜６５０℃の温度、１〜１５絶対バール（１バール＝１０５パスカル）で行われ、好ましくは、１〜５絶対バールで、水蒸気の注入によって得られる炭化水素の低分圧で行われ、これは、場合によっては、メタノール流量の１０〜１００重量％を表す。
【０１２６】
触媒は、接触分解装置の場合と同様に、連続再生されなければならない。
【０１２７】
再生帯域に流れる触媒の流量の新しい供給原料の流量に対する比は、一般的には２〜１００、好ましくは４〜５０である。
【０１２８】
反応器に再循環させられる触媒の流量の再生触媒の流量に対する比は、一般的には０．５〜１０、好ましくは１〜５である。
【０１２９】
本発明の反応器の第三の可能な適用は、バイオマスの液体流出物への転化に関連する。バイオマスは、場合によっては液体試剤と混合される、またはガス流中に輸送される固体として導入されて、反応帯域に導入される疑似流体相を形成する。
【０１３０】
クラッキング反応は、砂等の不活性な固体が用いられる場合には発熱性であってよく、または、ＦＣＣからの使用済み触媒型の固体が用いられる場合には触媒的であってよい。
【０１３１】
液体流出物の生成が最大にされるべき場合には、反応は、一般的には４５０〜９００℃、好ましくは４５０〜６５０℃の温度で行われる。
【０１３２】
オレフィンの生成が最大にされるべき場合、温度は、好ましくは６５０〜９００℃、操作圧力は１〜１０バールであり、一般的には、バイオマス供給原料は水または水蒸気の流れにより希釈される。水または水蒸気の流れは、導入されるバイオマスの１００重量％に達してもよい。
【０１３３】
本方法において用いられる固相は、一般的には、バイオマスの転化の間に沈着したコークを焼き払って再生されなければならない。
【０１３４】
本発明の反応器の第四の可能な適用は、接触分解装置において用いられたコーキングされた粒子、または熱処理において熱移動流体として用いられたがこれもコークの沈着を受けた粒子を再生することにある。
【０１３５】
コークの量は、粒子重量に対して一般的には０．５〜５重量％、好ましくは０．５〜１重量％である。
【０１３６】
再生に必要な温度は、一般的には５５０〜９９０℃、好ましくは６００〜８００℃であり、空気のコークに対する比は、一般的には８〜２０、好ましくは１０〜１５である。
【０１３７】
これらの適用は、純粋に例示として挙げられ、本発明の適用領域を制限しない。本発明は、反応器中、特に、それに関連する気−固分離システム中の滞留時間の厳格な制御を必要とするあらゆる気−固反応を包含する。
【０１３８】
（実施例）
本発明の反応器の利点は、高厳格性の接触分解タイプのオレフィン製造の適用に関連する下記に与えられる２つの実施例からより良く理解されることになる。
【０１３９】
（実施例１）
第一の実施例は、従来の流動床反応器と本発明の流動床反応器と比較する。
【０１４０】
本実施例は、従来の流動床装置において（表１においてＬＦ）、および２つの反応帯域（緻密流動床様式で機能する第一の反応帯域および輸送流動床様式で機能する第二反応帯域）を用いる本発明の反応器において（表１においてＮＣ）非常に厳格な条件下でのＶＧＯ（vacuum gas oil：減圧軽油）の接触分解を比較する。
【０１４１】
主たる操作条件、幾何学的寸法、収率構成は、下記表１に示される。
【０１４２】
従来の流動床反応器は、緻密相と、これを取り囲む希釈相とによって構成される。緻密相は、高速流動様式で機能し、４．４２ｍの直径を有し、表面上の流体速は０．７５ｍ／秒である。飛沫同伴を制限するため、緻密相の上部に位置する希釈相は、５．４２ｍのより大きな断面を有し、表面上の流体速は、それ故により低く、すなわち、０．５ｍ／秒である。
【０１４３】
この希釈帯域における粒子の輸送は、それ故に、比較的遅く、微細粒子のみが、下流の分離帯域の方に飛沫同伴させられる。
【０１４４】
この希釈相は、それ故、粒子の一部のみが飛沫同伴を経るので輸送様式で操作しない。そのため、この実施形態では、緻密流動床または緻密相の上部の希釈相における滞留時間は、緻密相における滞留時間より長く（４．２秒に対して２０秒）、これは、反応生成物の熱分解を促す。
【０１４５】
本発明の流動床反応器（ＮＣ）は、第一反応帯域における表面上の速さがより速い、すなわち１．５ｍ／秒である（これに対して従来の反応器では０．７５ｍ／秒）点および第二反応帯域が輸送様式で操作し、その際の表面上の速さが１０ｍ／秒である点で異なっている。
【０１４６】
第二反応帯域内の全粒子は、このようにして輸送される。
【０１４７】
第一反応帯域の直径は、従来の流動床反応器の場合より短い（４．４ｍに対して３．１３ｍ）。しかしながら、従来の流動床反応器における接触時間と本発明の流動床反応器における接触時間とは、わずかにだけより高い有効高さのおかげで類似している。
【０１４８】
第二反応帯域の直径は、はるかに短い（５．４２ｍに対して１．１７ｍ）。
【０１４９】
これは、第二反応帯域における滞留時間を相当短縮し、これは、従来の反応器での２０秒から本発明の反応器における１秒未満に短縮する。
【０１５０】
幾何図形的外形、流動速および滞留時間におけるこれらの相違により、表１に示されるように選択性における多大な利得がもたらされる。
【０１５１】
本質的に、次の結果が得られる：
・熱分解により生じる乾燥ガスがより少ない；
・コークがより少ない；および
・ガソリンおよびＣ３−Ｃ４軽質留分（ＬＰＧ）がより多い。
【０１５２】
【表１】
0005459932.tif 000002
【０１５３】
（実施例２）
第二の実施例は、軽質炭化水素をクラッキングして、最大量のプロピレンを生じさせる際の本発明の反応器の操作を例示する。
【０１５４】
本実施例は、一連の２つの反応帯域（高速流動様式で操作する第一反応帯域および輸送流動様式で操作する第二反応帯域）を用いる本発明の反応器を用いる。
【０１５５】
主たる供給原料は、従来のＦＣＣ反応帯域からのクラッキングガソリンである。
【０１５６】
第二の供給原料は、輸送様式で操作する第二反応帯域への入口に導入される。この第二の供給原料は、Ｃ４−Ｃ５留分をオリゴマー化することによって得られるオレフィンによって本質的に構成されるはるかに反応性が高いガソリンである。
【０１５７】
このオリゴマー化ガソリンは、接触分解のためにはるかにより短い接触時間を必要とする。このため、これを第二反応帯域に注入することは特に有利であり、これは、この第二の供給原料が第一の緻密反応帯域に注入された場合に不可避的に起こる過剰なクラッキング反応および水素転移反応を制限する。
【０１５８】
本発明に記載されたような高速分離器により、気体流出物と固体粒子との０．５秒の高速分離が可能になり、これらは、本発明の反応器のストリッピング帯域に再導入される。
【０１５９】
本発明の反応器は、それ故に、形成された生成物の分解を制限しつつ全く異なる反応性を有する２種の供給原料を処理することができる。これにより、Ｃ３およびＣ４オレフィン等の生成物が最大化され、注入された供給原料の４５重量％超を示す。
【０１６０】
この第二の実施例は、第一のＦＣＣガソリン供給原料および第二のオリゴマー化ガソリン供給原料からオレフィンを製造する際に本発明の反応器を用いる可能性を例示し、前記２種の供給原料は、それぞれ、第一反応帯域および第二反応帯域に送られ、オレフィン転化率が最適にされる。
【０１６１】
【表２Ａ】
0005459932.tif 000003
【０１６２】
【表２Ｂ】
0005459932.tif 000004
【図面の簡単な説明】
【０１６３】
【図１】図１は、気−固分離システムを有する本発明の反応器の側面図を示す。
【図２】図２は、気−固分離システムの構造をより良好に例示するために本発明の反応器の平面図を示す。
【符号の説明】
【０１６４】
１  触媒含有帯域
２  供給ライン
３  供給ライン
４  バルブ
５  流動化装置
６  バルブ
７  導入手段
８  流体試剤
９  第一反応帯域
１０  第一反応帯域
１１  第一反応帯域
１２  補助流体
１３  分配手段
１４  遷移帯域
１５  第二反応帯域
１６  第二反応帯域
１７  分離チャンバ
１８  ストリッピングチャンバ
１９  開口部
２０  上壁
２１  デフレクター
２３  開口部
２６  ライン
２７  サイクロン
２８  分配システム
２９  接触システム
３０  ストリッピング帯域
３１  下部部分
３２  ライン
３４  ライン
３５  交換器
３６  交換管群
３７  流体
３８  返送脚
３９  ライン
【図１】
0005459932.tif 000005
【図２】
0005459932.tif 000006