(57)【要約】  本発明は、石油系炭化水素コンバーターであって、流動相の触媒粒子が存在する接触クラッキング容器1及び付着したコークスを燃焼することによって前記触媒粒子を再生するための再生器を含んでなり、前記触媒粒子は前記クラッキング容器と前記再生器との間を循環し、前記再生器は、二酸化炭素トラップを有する水蒸気発生用の燃焼装置と一体化された反応器2である石油系炭化水素コンバーターに関する。本発明によれば、前記再生器は、コークスが付着した前記触媒粒子を含んでなる固体燃料が供給される酸素サポート用の還元反応器2であり、固体を分離するためのサイクロンC2及び交換器E2を備えており、前記酸素サポート用の当該還元反応器は、前記酸素サポート用の酸化反応器3と結合され、固体を分離するためのサイクロンC3及び交換器E3を備えており、前記酸素サポートは、２つの反応器の間を循環しており、前記酸素サポートは、前記触媒粒子とは異なる平均直径を有する金属酸化物でなる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動相の触媒粒子が存在する接触クラッキング容器及び付着したコークスを燃焼することによって前記触媒粒子を再生するための再生器を含んでなり、前記触媒粒子は前記クラッキング容器と前記再生器との間を循環し、前記再生器は、二酸化炭素トラップを有する水蒸気発生用の燃焼装置と一体化された反応器である、石油系炭化水素変換装置であって、前記再生器は、コークスが付着した前記触媒粒子を含む固体燃料が供給され、固体を分離するためのサイクロン及び交換器を備えた、酸素サポート用の還元反応器(2)であり、この酸素サポート用還元反応器は、前記酸素サポート用の酸化反応器と結合され、固体を分離するためのサイクロン及び交換器を備えていること、及び前記酸素サポートは、前記触媒粒とは異なる平均直径を有する金属酸化物粒子でなることを特徴とする、石油系炭化水素変換装置。
【請求項２】
還元反応器が、水蒸気及び／又は再循環二酸化炭素及び／又は二酸化イオウによって流動化される循環流動床であることを特徴とする、請求項１記載の装置。
【請求項３】
還元反応器のサイクロンの下部に設置されたサイホンを含んでなり、金属酸化物粒子及び触媒粒子を分離して、金属酸化物粒子を酸化反応器に導き、触媒粒子をクラッキング容器に導くことを特徴とする、請求項１又は２記載の装置。
【請求項４】
還元反応器のサイクロンの出口とクラッキング容器との間に、粒度分布ソーターを設置して、金属酸化物粒子を還元反応器に再注入し、触媒粒子をクラッキング容器に再注入することを特徴とする、請求項１−３のいずれか１項記載の装置。
【請求項５】
粒度分布ソーターが、分離サイクロンを具備する循環流動床から形成されるものであることを特徴とする、請求項４記載の装置。
【請求項６】
負荷損がクラッキング容器と粒度分布ソーターとの間の圧力差を補償するような特定の高さの上昇ダクトによって、触媒粒子をクラッキング容器に再注入することを特徴とする、請求項５記載の装置。
【請求項７】
金属酸化物粒子と触媒粒子との間の平均直径の比が、２：１以上であることを特徴とする、請求項１−６のいずれか１項記載の装置。
【請求項８】
金属酸化物が酸化鉄であることを特徴とする、請求項７記載の装置。
【請求項９】
触媒粒子が酸化ニッケルであることを特徴とする、請求項１−８のいずれか１項記載の装置。
【請求項１０】
固体燃料が石油残渣をも含有するものであることを特徴とする、請求項１−９のいずれか１項記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二酸化炭素トラップを備えた一体化燃焼装置と結合された石油系炭化水素コンバーターに関する。
【背景技術】
【０００２】
このような石油系炭化水素コンバーターは、流動相の触媒粒子が存在する炭化水素の接触クラッキング容器を含んでなり、分別石油カットが、粒子及びこれら分別石油カットの遠心分離によって回収される。この装置では、第１のクラッキング容器は、一般に、クッラキング容器においてコークスが付着した触媒粒子の再生器と結合されている。この再生器では、コークスを燃焼することによって触媒粒子が再生され、クラッキング容器に再循環される。
【０００３】
これらのタイプの装置は、仏国特許第2,625,509号、仏国特許第2,753,453号及び仏国特許第2,811,327号に開示されている。
【０００４】
再生器では、一般に、再生器の基底部で注入された空気によってコークスの燃焼が行われ、空気中の酸素とコークスを構成する炭素との反応の結果として生じた二酸化炭素を含有する燃焼ガスが、再生器の頂部で排出される。
【０００５】
二酸化炭素は温室効果ガスであり、ほぼ完全な又は部分的なガスの捕捉によって、その放出は低減されなければならない。
【０００６】
二酸化炭素は、反応器において、二酸化炭素を選択的に溶解する溶媒、例えば、モノエタノールアミンでの洗浄によって捕捉される。ついで、他の反応器において、水蒸気の注入によって、加熱下で、二酸化炭素を抽出して溶媒を再生し、ついで、再生した溶媒をスクラッバーユニットに戻す。しかし、この溶液は窒素にて処理されなければならず、窒素の一部は、触媒再生器の頂部から排出されることになり、これは、二酸化炭素の捕捉が、存在する窒素の量に比例することを意味する。さらに、熱再生のため、多量の水蒸気を必要とするとの不都合を伴う。従って、この解決策は多量のエネルギーを消費する。
【０００７】
その結果、窒素を再循環二酸化炭素によって交換すること、及びO2/CO2酸化剤にて燃焼することが行われている。しかし、酸素は、極低温系（多量のエネルギーを消費する）と共に、空気分離ユニットを使用することによって、空気から生成される。
【０００８】
他の公知の方法は、酸素運搬サポートとして金属酸化物を使用して二酸化炭素回収と一体的に、ガスの燃焼を行うものである。この酸化物は２つの反応器の間を循環し、空気との混合によって循環する流動床反応器において酸化され、一方では、ガス燃料との混合によって還元される。この方法は、酸化物が酸素サポートを形成するため、空気分離ユニットを必要としないとの利点を有する。
【０００９】
これらの二酸化炭素の捕捉法は、設備コストが２倍に増えるとの不都合があり、大きな面積を必要とする。
【００１０】
従って、仏国特許第2,850,156号に開示されているように、炭素質固体燃焼装置に、酸化物を還元するための反応器、第１サイクロン、煙道ガスの熱を回収するための交換器、酸化物を酸化するための反応器、第２サイクロン、循環する酸化物の温度を制御するための交換器を組み合わせ、一方の反応器において還元された酸化物を他方の反応器に循環して、その反応器において酸化することが検討されている。この従来技術によれば、固体可燃物は、酸化物の還元反応器に導入される前に粉砕される。酸化物は、初めに、燃料（酸化物によって放出された酸素と反応する）と接触されて還元され、ついで、空気（酸化物を再生する）と接触されて酸化される。固体燃料粒子のサイズを小さくすることによって、より完全な及び迅速な燃焼及びほぼ100％のフライアッシュ生成が可能となる。
【００１１】
一体化された二酸化炭素トラップを備え、大気圧下で操作される、このタイプの炭素質固体物質の燃焼装置は、事前の空気分離を必要としない。このシステムの簡素かつ小型性のため、二酸化炭素を捕捉するためのコストを低減できると共に、電力を生成するための水蒸気を生成できる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上述のような炭化水素変換システムにおいて放出される二酸化炭素を捕捉する、このタイプの一体化システムを提案するものである。本発明を使用することによって、二酸化炭素が捕捉されると共に、エネルギーの生産を目的とする水蒸気の生成及びサイズ及びコストの最適化が提供される。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
このため、本発明は、流動相の触媒粒子が存在する接触クラッキング容器及び付着したコークスを燃焼することによって前記触媒粒子を再生するための再生器を含んでなり、前記触媒粒子は前記クラッキング容器と前記再生器との間を循環し、前記再生器は、二酸化炭素トラップを有する水蒸気発生用の燃焼装置と一体化された反応器である、石油系炭化水素変換装置であって、前記再生器は、コークスが付着した前記触媒粒を含む固体燃料が供給され、固体を分離するためのサイクロン及び交換器を備えた、酸素サポート用還元反応器であり、この酸素サポート用還元反応器は、前記酸素サポート用の酸化反応器と結合され、固体を分離するためのサイクロン及び交換器を備えていること、及び前記酸素サポートは、前記触媒粒子とは異なる平均直径の金属酸化物粒子でなることを特徴とする石油系炭化水素変換装置を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明により、触媒粒子の循環ループ、石油系炭化水素の変換、及び酸素サポートの循環ループ、エネルギー生産用の燃焼及び二酸化炭素の捕捉の一体化が達成される。
【００１５】
接触クラッキング材料を吟味して選択することによって、前記酸素サポートは前記触媒粒子にて構成される。
【００１６】
一般に、前記酸素サポートは、前記触媒粒子とは異なる平均直径の金属酸化物粒子から形成される。
【００１７】
好適は方法によれば、前記還元反応器は、水蒸気及び／又は再循環二酸化炭素及び／又は二酸化イオウによって流動化された循環流動床である。
【００１８】
有利には、装置は、還元反応器のサイクロン出口において、金属酸化物粒子を分離し、金属酸化物粒子を還元反応器に送り、触媒粒子をクラッキング容器に送るサイホンを包含する。
【００１９】
前記還元反応器のサイクロン出口と、前記クラッキング容器との間に、粒度分布ソーターを設置して、金属酸化物粒子を還元反応器に再注入すると共に、触媒粒子をクラッキング容器に再注入することができる。
【００２０】
この場合、前記粒度分布ソーターは、好ましくは、分離サイクロンを備えた循環流動床を有する。
【００２１】
好ましくは、前記触媒粒子は、所定の高さの上昇管（負荷損が、前記クラッキング容器と前記粒度分布ソーターとの間の圧力差を補償する）によって、クラッキング容器に再導入される。これは、触媒粒子の循環ループと金属酸化物粒子の循環ループとの間の圧力差を均衡化する。
【００２２】
金属酸化物粒子と触媒粒子との間の平均直径の比は、有利には、２：１以上である。
【００２３】
前記金属酸化物としては、酸化鉄が含まれる。
【００２４】
前記触媒粒子は、酸化ニッケルによって構成される。
【００２５】
水蒸気又は電力の要求を満足するため、充分なパワーを提供するように、前記固体燃料が、ピッチ、ビチューメン又はアスファルトのような石油残渣を含むことも可能である。
【００２６】
図面を参照して、以下に、本発明を詳述するが、図面は、単に、発明を実施するための好適な方法を説明するものである。
【００２７】
図に示す装置は、ダクトA1によって供給される触媒粒子が流動相として存在する接触クラッキング容器1及び付着したコークスを燃焼することによる触媒粒子再生器2を含み、
触媒粒子はクラッキング容器1と前記再生器2との間を循環する。触媒粒子は、クラッキング容器から再生器に向かって、供給ダクト1Aによって排出され、再注入ダクト2Aによって、再生器からクラッキング容器に再注入される。クラッキング容器の出口から、出口ダクト1Bによって、いくつかの分別石油カットが得られる。このようなクラッキング容器において、温度は約650℃であり、圧力は約２バールである。
【００２８】
本発明によれば、再生器2は、二酸化炭素トラップを有する水蒸気発生用の燃焼装置と一体化された反応器である。
【００２９】
この再生器2は、供給ダクト1Aによって、コークスが付着した触媒粒子を含む固体燃料中で供給される酸素サポート（好ましくは、触媒粒子とは異なる平均直径の金属酸化物から形成される）用の還元反応器であり、この還元反応器は、固体のための分離サイクロンC2及び交換器E2を具備している。ダクトA2によって供給される固体燃料は、石油残渣を含むこともできる。
【００３０】
この還元反応器は、供給ダクト2B及び空気ボックス2C（還元反応器2の下部に流動化用水蒸気を導入する）による水蒸気によって流動化される循環流動床のための熱源である。この水蒸気は、空気ボックス2Cにおいて、ダクト2Dによって再循環される二酸化炭素又は二酸化イオウと混合され、これを浄化する。このような燃焼反応器において、温度は約900℃であり、圧力は大気圧である。
【００３１】
一般に、還元反応器2は、水蒸気及び／又は再循環二酸化炭素及び／又は二酸化イオウによって流動化される循環流動床である。
【００３２】
還元反応器2の頂部には、サイクロンC2が設置されており、ここで、固体粒子が、フライアッシュ及び二酸化炭素、二酸化イオウ及び水蒸気を含有する燃焼ガスから分離される。
【００３３】
フライアッシュ及び燃焼ガスを、熱交換器E2及び電力生産用の水蒸気発生器に送る。バッグフィルターF2において、フライアッシュを燃焼ガスから分離する。ついで、燃焼ガスを、ファンV2を経由して、冷却及び凝縮回路R2に送給する。この回路は、水及び残留するH2SO4を二酸化炭素から抽出し、ついで、二酸化炭素の一部を、ダクト2Dによって、反応器2に再導入する。粒度分布セパレーターS2によって、フライアッシュを金属酸化物粒子から分離し（これをサイロに貯蔵する）、一方、金属酸化物粒子をサイロ4に送給する。
【００３４】
サイクロンC2からの固体粒子（金属酸化物粒子、再循環触媒粒子及び炭素残渣を含有する）は、一部は、サイホン5を通り、ここから、一部は、金属酸化物粒子及び触媒粒子を分離することを目的として、粒度分布セパレーター6に送給され、さらに浄化される。サイクロンからの第２の部分は、炭素残渣の除去装置７に向かって排出される。
【００３５】
この除去装置7は、水蒸気ダクト8（還元反応器2の供給ダクト2Bにも水蒸気を供給する）からの水蒸気によって流動化される。この流動化によって、炭素残渣のような細かくかつ軽質の粒子を、金属酸化物粒子から分離して、ダクト7Aを経由して還元反応器2に再導入し、一方、より緻密かつ大きい金属酸化物粒子を、ダクト7Bによって、第２の反応器（酸化反応器である）3に移動させる。このような除去装置7の例は、仏国特許第2,850,156号に開示されている。
【００３６】
酸化反応器3は、ガスのような燃料が供給される起動装置D3、酸化物サイロ4から金属酸化物粒子を導入するためのシステム及び供給ダクト9による流動化及び酸化システムを具備している。この起動装置D3は、反応器及び固体循環ループを、700℃以上の温度に再加熱し、反応を開始させる。
【００３７】
酸素サポート（触媒粒子とは異なる平均直径の金属酸化物を含んでなる）用の酸化反応器3は、固体分離サイクロンC3及び交換器E3を具備する。
【００３８】
金属酸化物でなる床は、入口ダクト9から空気ボックス3Cを通って入る空気によって流動化されて、酸化反応器3内を流動する。このような酸化反応器において、温度は約1000℃であり、圧力は大気圧である。
【００３９】
金属酸化物粒子及び排出空気は、当該反応器3での酸化の後、固体分離サイクロンC3に入り、ここで、金属酸化物粒子が、本質的に窒素、酸素及びフライアッシュを含んでなるガスから分離される。
【００４０】
熱いガスを、熱交換器E3及び電力生産用の水蒸気発生器において冷却される。一緒に運ばれた酸化物粒子は、バッグフィルターF3によって空気から分離され、酸化物サイロ4に再導入され、一方、空気は、排気ファンによって、煙突10を通って、大気中に戻される。
【００４１】
サイクロンにおいて抽出された固体粒子はサイホン11を通り、ここから、第１の部分は還元反応器2の下部に移動され、第２の部分は酸化反応器3の基底部に再循環され、第３の部分は、外部床12（空気入口ダクト9によって供給される空気によって流動化される流動化熱交換器が設置されている）に送給され、最終的に、酸化反応器3に再導入される。この交換器は、酸化反応器3における温度を制御する。
【００４２】
酸化反応器3における余剰金属酸化物粒子は、ダクト13を経由する酸化物サイクロン4からのものである。余剰酸化物粒子は、各反応器2及び3における消耗による損失を補い、これにより、確実に物質の移動及び固体の循環を行うために充分な酸化物を提供するように調整される。大きいフライアッシュ粒子又は凝集体は、定期的に、抽出ダクト14によって、酸化反応器の底部で抽出されて、回収サイロに送られる。
【００４３】
既に述べたように、還元反応器サイクロンC2の出口とクラッキング容器1との間には、粒度分布ソーター6があり、金属酸化物粒子を還元反応器2に、触媒粒子をクラッキング反応器1に再注入する。
【００４４】
上記記載において、実質的に、酸素サポートが、触媒粒子（例えば、酸化ニッケルからなる）とは異なる金属酸化物粒子からなることを示した。この金属酸化物粒子としては、酸化鉄が含まれ、酸化マンガン、銅又はニッケルであってもよい。
【００４５】
本発明によれば、この酸素サポートは触媒粒子自体で形成されてもよい。この場合、粒度分布ソーター6は不要である。
【００４６】
酸化物粒子が触媒粒子と異なるものである場合において、効果的に粒子を選別するため、これら粒子の粒度は、酸化物粒子と触媒粒子との間の平均直径の比が、２：１以上となるように選択される。例えば、酸化物粒子が平均直径約160μmを有し、触媒粒子が平均直径約６０μmを有する。
【００４７】
粒度分布ソーター6は、入口ダクト8を介して供給される水蒸気によって流動化される循環流動床によって形成され、分別を行うための分離サイクロン6Bを具備している。当該サイクロン6Bの底部では、酸化物粒子が排出されて、還元反応器2の下方部に再注入される。サイクロン6Bの頂部から、触媒粒子が、特定の高さの上昇ダクト6C（負荷損が、クラッキング容器1と粒度分布ソーター6との間の圧力差を補償する）によって、クラッキング容器1に戻される。この移動は、ホッパー15を介して行われる。
【００４８】
次に、各反応器のサイクルについて詳述する。
【００４９】
石油系炭化水素及び触媒粒子をクラッキング容器1に導入する。分別石油カット及びコークスが付着した触媒粒子が得られ、この炭素を、還元反応器2において、可能であれば石油残渣にて除去する。
【００５０】
還元反応器2は循環流動床であるため、この反応器における固体の内部循環及びサイクロンC2を介する再循環により、この反応器における増大された時間遅延が得られる。揮発性物質は、燃料の再加熱後、非常に迅速に消失し、酸素運搬属酸化物によって放出された酸素と反応して、付着した炭素との燃焼により続く部分燃焼を生じ、触媒粒子に付着したコークスの除去を行って、一方では、触媒粒子を再生し、他方では、追加の金属酸化物粒子の還元を行うことができる。
【００５１】
酸化物床の一部は、還元反応器2と結合されたサイクロンの下部に設置されたサイホン5の底部で取り出され、除去装置7（装置において、炭素に対するバリヤーを形成する）を使用して、フライアッシュに変換されなかった炭素残渣から精製され、ついで、酸化反応器3に再導入され、空気中の酸素によって酸化される。
【００５２】
炭素バリヤーのため、炭素残渣は酸化反応器3には移動しない。このようにして、炭素残渣は二酸化炭素からは生成されず、装置から二酸化炭素を捕捉する効力を低下させない。
【００５３】
酸化反応器3からの酸素が少ない空気を熱交換器E3（実用的目的のため、複数個の交換器によって構成される）において冷却し、バッグフィルターF3においてダストを除去し、大気中に戻す。
【００５４】
酸化反応器3に導入された後、再生された酸化物粒子は、還元反応器2に戻され、酸化反応器3から還元反応器2への酸素の輸送の新たなサイクルを開始する。還元反応器2に戻される酸化物の量は、流量制御バルブ（図示していない）によって制御される。
【００５５】
還元反応器2に結合されたサイクロンの下部に設置されたサイホン5にて取り出される酸化物床の他の部分は、一方では、還元反応器2から下方に導かれて、反応器2における固体の循環を維持し、他方では、粒度分布ソーター6に導かれ、再生された触媒粒子（クラッキング容器1に再注入される）及び残留酸化物粒子（還元反応器の基底部に再導入される）が分離される。
【００５６】
上述のように、クラッキング触媒として、2つの反応器2及び3の間の酸素循環ループを確実に実行できる酸素サポートを使用できる。この場合、ソーター6によって行われる粒度分布選別を行う必要がないため、装置は簡素化される。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の１具体例を示す図である。
【図１】
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【国際調査報告】
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