(57)【要約】  本発明は、熱力学的な分解プロセスを提供し、当該プロセスでは、流動化されたエネルギー担体の回転と乱流の影響下にある、変動直径を持つ上昇管内とサイクロン反応器内とにおいて分解が行われ、このエネルギー担体が、燃焼ガスあるいは空気の注入によって、流動化された再生器において始動される。分割ユニットについても説明される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱力学的分解プロセスであって、
微粒子状の鉱物の形態となっている流動化されたエネルギー担体の回転と乱流の影響下にある、変動直径を持つ上昇管内とサイクロン反応器内とにおいて分解が起き、これによって、該粒子は、流動床のレベルより下の出口をもつ２つの排出ラインを通り、再生器から始動し、そして、流動化反応器内の燃焼ガスによって上昇管へ移送されることを特徴とする、
前記熱力学的分解プロセス。
【請求項２】
エネルギー担体が、シリカ、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化銅、アノーシサイト、カンラン石、またはこれらに類する物質のような鉱物の微粒子状のものから選択されることを特徴とする、請求項１記載の熱力学的プロセス。
【請求項３】
反応器サイクロンが、触媒とガスの流れを方向転換する入口をもち、これにより、触媒とガスは、強い機械的せん断力を受け、かつ、ここで、触媒が、反応器サイクロンから排出され得、かつ、回転弁システムおよび／または他の閉止装置を介して再生器へと排出され得ることを特徴とする、請求項１記載の熱力学的プロセス。
【請求項４】
非活性化されたエネルギー担体が、燃焼ガスまたは空気のいずれかを受け入れるプレナムより上に、流動化を行なう穿孔プレートを持った流動化再生チェンバで再生され、かつ、ここで、エネルギー担体に含まれる共蓄積コークスを酸化することによって、該エネルギー担体が再生されることを特徴とする、請求項１および／または３記載の熱力学的プロセス。
【請求項５】
再生器が熱交換器を有しており、該熱交換器は、該熱交換器での蒸気発生によって反応器内のエネルギー担体の温度を制御するためのものであることを特徴とする、請求項４記載の熱力学的プロセス。
【請求項６】
再生されたエネルギー担体が、燃焼ガスの流れの一部または全部によって、上昇管を通して、気送式にて即ち重力落下無しで、移送されることを特徴とする、請求項１、３、４、および５のいずれかに記載の熱力学的プロセス。
【請求項７】
エネルギー担体上で酸化されたコークスが、当該プロセスの作動のためのエネルギーを実質的に供給することを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載の熱力学的プロセス。
【請求項８】
生成ガスが、油または蒸気の凝縮器もしくは蒸留塔からなる適当な凝縮システムへ渡されることを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載の熱力学的プロセス。
【請求項９】
供給油が、ガスの凝縮の熱によって予備加熱されること、および、
該油が、蒸気用の中央の入口を持つノズルで霧化され、ここでは、圧力がバネで設定され、かつ、取り囲むチェンバ内の油がリングスロットへと渡され、ここで、蒸気が油膜に当たって油膜を液滴へと分断すること、
を特徴とする、前記請求項のいずれかに記載の熱力学的プロセス。
【請求項１０】
熱力学的分解ユニットであって、
当該ユニットが、サイクロン反応器と、変動直径の上昇管とを有し、
サイクロン反応器の入口が、該反応器の下方部分に設けられており、これは、大きなせん断力と遠心力とをもって粒子に上方に向いた循環運動を与えるためであり、
流動化を行なう穿孔プレートが、エネルギー担体の再生のためのプレナム上の再生器の底部から直径の約半分の位置に置かれ、熱交換器と同様に、温度制御を行うために、再生器内の粒子の流動床内に備えられていることを特徴とする、前記熱力学的分解ユニット。
【請求項１１】
上昇管の変動直径が、ガスと粒子状のエネルギー担体の流れの加速と減速とをもたらし、それが、ガスと粒子との間の速度の変化をもたらし、かつ、それによって、上昇管に注入された粒子と油液滴との間の衝突の最適化をもたらし、かつ、それによって、粒子と油液滴との間のエネルギー移動および機械的衝突力の最適化をもたらすことを特徴とする、請求項１０記載の熱力学的分解ユニット。
【請求項１２】
変動直径の上昇管内での衝突する粒子が、音響ルミネセンスを引き起こし、それは、該粒子上のキャビティおよびそれらの間に捕捉されたガスが断熱圧縮にさらされガス気泡の温度と圧力が上昇し該ガス中の分子の分割によって音響ルミネセンスが作られるという事実によって引き起こされるものであり、該ガスは、油ガスまたは蒸気で有り得、そして、光を発し、かつ、活性酸素の一部が分割された油分子に固定するという事実によって、油の水素化が生じるものであることを特徴とする、請求項１１記載の熱力学的分解ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＡＰＩ値を増加させることで、重油のアップグレードを行うための低温熱力学的な分解（クラッキング）と転化（コンバージョン）のプロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、米国特許第６,６６０，１５８号で説明された特許を改良したものである。
【０００３】
接触分解（catalytic cracking)に対する次の概要的な序文では、現在の状況、およびケース毎に満たされるべき困難さや注意事項に焦点を絞った概略語および文章に重点をおいている。
【０００４】
接触分解器ユニット（ＦＣＣＵ）プロセスは、石油をアップグレードする場合に石油産業で広く利用される。このプロセスの「心臓部」は、反応器(reactor)から再生器(regenerator)への使用済み触媒や、反応器に戻される再生触媒の移送を可能にするために相互に接続された反応器槽と再生器槽とで構成される。石油は、高温に曝して、触媒と接触させることで反応器セクション内において分解される。石油分解のための熱は、触媒再生中に発生する反応熱により供給される。この熱は、再生された流動性の触媒の流れそのものによって移送される。石油の流れ（供給とリサイクル）は、反応器までの途中で、この高温の触媒の流れの中に導かれる。分解の大部分は、この移送ライン、あるいは上昇管に沿った分散した触媒の相の中で起こる。
【発明の開示】
【０００５】
反応器での触媒床との最終接触で、分解のメカニズムが完了する。反応器からの気化され分解された石油は、サイクロンによって、同伴(entrained)触媒粒子から適切に分離され、当該ユニットの回収セクションに送られる。ここで、この石油は、製品の流れの要求に合うよう、従来の手段によって分留される。使用済み触媒は、同伴石油からの分離後に反応器から再生器まで送られる。空気が、再生器と、触媒の流動床とに導入される。空気は、触媒上のカーボンコーティングと反応して、ＣＯ／ＣＯ２を形成する。高温で実質的に炭素のない触媒が反応器に戻ることで、このサイクルが完結する。再生器を出る煙道ガスは、ＣＯに富んでいる。この流れは、特別に設計された蒸気発生器に送られることが多いが、ここでＣＯはＣＯ２に転化（コンバート）され、反応熱が蒸気発生で用いられる（ＣＯボイラ）。本発明と、この従来技術との間の原理の違いは、本発明では、ＣＯ／ＣＯ２がいかなる外部ボイラにも送られずに重要な役割を果たすという点である。
【０００６】
ＦＣＣＵへの供給原料は、主に重質減圧軽油(heavy vacuum gas oil)の範囲内にある。典型的な沸点範囲は、３４０℃（１０％）から５２５℃（９０％）である。これにより、供給原料の最終沸点が９００℃まで可能になる。この軽油は最大許容金属により終点の制限を受けるが、新しいゼオライト触媒では、古いシリカ−アルミナ触媒より高い金属許容度が実証されている。本発明と、このオプションとの間の原理の違いは、該プロセスが金属の含有量を９０％のオーダーに減少させた場合でも、本発明では、その金属含有量の制限を受けないという点である。さらに、当該プロセスでは、改良型触媒の利用を必要としないものの、特にシリコン酸化物やカンラン石（橄欖石：olivine）といった、微粒子状の鉱物の形態となっているエネルギー担体を用いることができる。
【０００７】
通常、流動性触媒の分解器(cracker)は、認可施設である。そのため、あるデータが認可者との合意の下で顧客に渡されることがあるものの、相互関係や方法は認可者に帰属する。このようなデータは、ユニットの適切な操作のために顧客で必要とされるものであり、認可者のはっきりとした許可なしで第三者に漏らしてはならない。
【０００８】
作業指示書を含むこれらの手段やその他の手段は、ユニットの適切な操作のために必要とされる。しかしながら、専有データの大部分は、プロセスの反応器／再生器側に関係する。回収側、すなわち反応器からの製品の流れ精製する上で必要な機器では、その設計や作動評価において、実質的に従来技術を利用する。
【０００９】
１９８０年代後期まで、ＦＣＣＵに対する供給原料は、高コンラドソン炭素および金属といった特性による制限を受けていた。これは「バレル底」の残留物の処理を除外している。実際上、減圧軽油供給原料の処理も、次のものに制限されている。
コンラドソン炭素＜１０ｗｔ％
水素含有率＞１１．２ｗｔ％
金属ニッケル＋バナジウム＜５０ｐｐｍ
【００１０】
１９８０年代の終わりに、研究開発における重要な進展があり、このような重質の供給原料や、実際上、一部の残留物も扱うことのできる触媒プロセスが生み出された。従来型ＦＣＣＵに供給されると、減圧軽油より重質の供給原料ではコークスの生成量が増え、さらに、このことで触媒を不活性化させるという傾向がある。この主な原因として次のものがある。
・蒸発しない供給原料の大部分(high portion)。蒸発しない部分は、触媒上で即座にコークスになり、その活性化エリアを詰まらせる。
・多環芳香族や窒素化合物といった高濃度の極性分子の存在。こういった分子は、触媒の活性化エリアで吸収され、これにより瞬間的な（しかし一時的な）非活性化を引き起こす。
・触媒に毒性をもたらし、分解プロセスの選択性に影響を与える重金属汚染。
・ゆっくりと脱アルキルする高濃度のポリナフテン。
【００１１】
本発明はこれらの欠点のいずれの影響も受けない。
【００１２】
ＦＣＣＵプロセスでは、従来の供給原料の分解温度は、高温再生(hot regen)触媒の循環により制御される。より重質の供給原料を用いると、コンラドソン炭素の増加に伴って、さらに顕著なコークス形成が起こる。これにより、次に、高温再生触媒温度および熱負荷が生じる。熱バランスを維持するために触媒循環が少なくなり、これにより、性能が低くなる、あるいは不満足なものになる。触媒冷却あるいは供給原料冷却を行って、この高触媒熱負荷を克服し、適切な循環を維持する。
【００１３】
本発明では、エネルギー担体の温度は、再生器内の内部冷却により制御される。
【００１４】
残留物の場合のように、供給原料の沸点範囲が広い場合、不均一な分解度となるという傾向がある。高温触媒との接触で、供給原料のより軽い分子ほど即座に気化し、分解が起こる。より重い分子の蒸発については、気化はそれほど容易に起こらない。これにより、コークスの析出率が高くなるとともに、触媒非活性化の比率が高くなる。理想的には、均質な分解メカニズムの開始が可能になるように、供給原料全体が直ちに気化されなければならない。（分解されていない(uncracked)気化供給原料と再生触媒との間の理論的平衡温度として定義される）混合温度は、供給原料の露点温度近くでなければならない。従来のユニットでは、この温度は、上昇管出口温度より高く、約２０〜３０℃になる。これは次の式で近似される。
Ｔｍ＝ＴＲ＋０．１ ΔＡＨｃ
Ｔｍ＝混合温度
ＴＲ＝上昇管出口温度（℃）
ΔＡｈｃ＝分解の熱（ＢＴＵ／ｌｂまたはｋＪ／ｋｇ）
この混合温度は触媒温度にも若干依存する。
【００１５】
分解度（cracking severity)は、多環芳香族および窒素の影響を受ける。この理由は、これらの化合物が触媒中に吸収される傾向があるためである。上昇管温度を上げることで混合温度を上昇させると、吸収工程が逆転する。残念ながら、上昇管の温度が高くなると、望ましくない熱的分解や乾燥ガスの生成が起こる。
【００１６】
従って、重質の供給原料の処理では、次の点を克服するような特殊技術が必要になる。
・供給原料の気化
・高濃度の極性分子
・金属の存在
【００１７】
重油分解処理に合うように開発された技術の一部として次のものがある。
・二段式再生法(two-stage regeneration)
・上昇管の混合器のデザインおよび混合温度の制御（急速気化のためのもの）
・蒸気の利用を最小化する新規な上昇管リフト技術
・再生触媒温度の制御（触媒冷却）
・以下のための触媒の選択
良好な転化および生成様式
金属抵抗
熱および熱水抵抗
高ガソリンＲＯＮ
【００１８】
本発明により、これがどのように解決されるかが示され、二段式再生法を用いる必要がないことが実証される。
【００１９】
重油の流動性触媒分解の場合における重要な問題は、高いコークス析出の取り扱いと触媒の保護である。使用済み触媒の再生において、厳しい条件に限定する技術の１つは、二段式再生器である。
【００２０】
これが本発明とは異なっている。
【００２１】
反応器からの使用済み触媒は、第一の再生器に送られる。ここで触媒は、限られた量の空気を用いて緩やかに酸化される。この再生器の温度は、７００〜７５０℃付近の、かなり低い温度のままである。この第一の再生器から、触媒は空圧により第二の再生器に運ばれる。ここで過剰な空気を用いて、炭素バーンオフを完結し、９００℃までの温度にされる。再生触媒はこの第二の再生器を出て、上昇管を経由して反応器に戻る。二段式再生工程で適用される技術は、触媒の活性度を害することなく、高コークスのバーンオフ(burning off)を達成するという点で革新的である。第一段階において、この条件によってコークスに関連する水素の大部分の燃焼が促進される。かなりの量の炭素も穏やかな条件の下でバーンオフされる。このような条件により触媒の不活性化が阻止される。
【００２２】
本発明は、再生器の温度が４５０〜６００℃で作動するが、これは上述の温度よりもはるかに低い。
【００２３】
ある供給原料や触媒系統にとって望ましいエネルギー担体に対する特定の温度範囲があることが見出された。ユニークな高密度相(dense phase)のエネルギー担体冷却システムにより、最良の温度と熱平衡関係が維持できる技術がもたらされる。
【００２４】
これらの特徴が、本発明の重要な点である。
【００２５】
反応器に対する熱入力に含まれるエンタルピーの６９％が、供給原料を加熱して気化させるために必要と報告されている。その残りは実質的に転化のために利用可能である。転化率を改善するために、さらに多くの利用可能な熱を転化で用いることができるようにすることが非常に望ましい。従来のＦＣＣＵユニットにおいて、この要件を達成するために変更可能な唯一の変数は、供給原料の入口のエンタルピー、つまり、供給原料の予備加熱を経るものである。しかしながら、この間、熱平衡を維持するために、触媒循環速度が直ちに低下する。これは転化にとって悪影響をもたらす。しかしながら、供給原料の予備加熱は、エネルギー担体を冷却することで相殺される。これにより、エネルギー担体の循環速度は維持され、多くの場合、これを増加させることができる。実際上、熱平衡を注意深く取り扱うことにより、エネルギー担体の循環速度の正味上昇を、１ユニット cat／oil 比と同じ高さにできる。低再生温度で可能なエネルギー担体に対する平衡作用が高くなることで、ユニット生成様式も改善される。
【００２６】
これは本発明の重要な特性であり、油の予備加熱により、油の噴霧から生成されるＣＯ／ＣＯ２や蒸気が油の分圧を大きく下げることから、エネルギー担体や油供給原料の流量を大きくすることができ、これによって、油は、高真空下で気化されるように挙動する。
【００２７】
残留物の分解においては、商業上の経験から、９００℃を超える再生触媒温度での作動では生成量が少なくなり、接触している油の局所的熱分解によりガス生成比率が高くなる。ある操作において高再生温度が必要な場合、触媒冷却器の設置はかなりの経済的インセンティブになる。この理由は生成量および触媒の消費が改善されるためである。
【００２８】
これも本発明の特性であり、低分圧によってエネルギー担体の温度が低くできるが、これが再生器の内部冷却により制御される。
【００２９】
油供給原料と再生触媒との間の平衡温度にはできるだけ短時間で到達する必要がある。これは、供給原料の急速な均一気化を確実に行うために必要とされる。これを確実に行うために、適切な供給原料注入系統を設計、設置する必要がある。この系統は、触媒の逆混合をなくし、すべての気化供給原料の成分(component)が同じ分解度を受けることを確実にする必要がある。
【００３０】
これは、本発明において、噴霧ノズルと、上昇管での流れのパターンによって達成される。
【００３１】
微小な液滴まで細かく霧化する効率的な混合は、再生触媒の予備加速された希釈懸濁液との接触によって達成される。こういった条件下で、供給原料の気化がほぼ瞬間的に行われる。本発明により、再生器の低速度のエネルギー担体が、油の注入(injection)サイト到達前に加速され、その後、低速度まで減速する操作が達成される。
【００３２】
重油分解で発生する他の問題は、油の重質部分が、その露点より低くなる可能性があることである。この問題の克服を確実に行うために、混合温度を供給原料の露点より高く設定する必要がある。多環芳香族の存在も分解度に影響を与える。上昇管温度を上げるために混合温度を上昇させることで多環芳香族の影響を逆転させる。しかしながら、これを行うことで、望ましくない熱分解が起こる。この問題を解決するために、混合温度に対する上昇管温度を独立して制御できるようにすることが必要である。この問題は、本発明において、油の分圧が低いことと、上昇管温度が供給原料と独立して霧化ノズル内の蒸気の注入速度により制御されるということから克服される。
【００３３】
混合温度制御（ＭＴＣ）は、適切な重質サイクル油(heavy-cycle oil)の流れを、オイル供給原料注入点(oil feed injection point)より上の上昇管内に注入することで達成される。これは実質的に、上昇管を２つの反応ゾーンに分けるものである。第一は、供給原料注入とサイクル油入口との間である。このゾーンは、高い混合温度、触媒−油の高い比率、非常に短い接触時間によって特徴づけられる。
【００３４】
これは本発明によって防ぐことができるが、それは、熱伝達、気化、分解が、上昇管で、そしてサイクロンの入口で、直ちに行なわれるためである。
【００３５】
前に説明したとおり、当該プロセスにおいて、できるだけ初期に(early)、またできるだけ素早く(quickly)、良好な触媒／油の混合を達成することが非常に望ましい。これを達成するために説明された方法では、予備加速と触媒の流れの希釈が必要である。伝統的に、蒸気は、触媒床の流動性と上昇管での移動とを維持するために用いられる媒体である。しかしながら、蒸気は、残留物分解プロセスに合う非常に高温の触媒に対して、有害な影響を与える。これらの条件下で、蒸気は、触媒の熱水的な(hydrothermal)非活性化(deactivation)をもたらす。
【００３６】
これは、本発明において、エネルギー担体の主たる担体として、再生器からの排ガス（ＣＯ／ＣＯ２）を用いることで克服される。
【００３７】
高温触媒と接触する蒸気の使用を減らすため、多くの研究がなされた。この研究の結果のいくつかは、蒸気の分圧が低く保たれるならば、比較的金属を含まない触媒の場合には熱水効果が大きく減少するということを示している。この研究のさらに重要な結果は、軽い炭化水素が、新たに再生された触媒に対して好ましい状態調節(conditioning)効果を与えるということを示している。これは、金属でひどく汚染(contaminate)された触媒であっても顕著であった。
【００３８】
本発明による新規な特徴の１つは、即ち、普通(common)の鉱物酸化物を、金属および硫黄の高い含有量の油に対するエネルギー担体として使用され得るというものである。
【００３９】
軽い炭化水素ガスは、１９８５年以来、いくつかの重油分解器に導入された。これらは、リフトガス(lift gas)単独と共にあるいはそれと蒸気とが混合されたものと共に、操作された。リフトガスの使用に対する制限は、追加的なガスを取り扱うための下流側ユニットの能力に起因している。
【００４０】
これはまた本発明の新規性であり、即ち、下流側系統で非凝縮性ガス(non-condensable gas)を取り扱うことができるということである。エネルギー担体を運ぶために再生器自体からの排ガスを用いることで、ガス中の熱量的な熱(calorimetric heat)を用いることも可能であり、それが、エネルギー消費を減少させる。
【００４１】
ＦＣＣＵ反応器を出る分解された生成物は、広範囲のカット（留分）を提供する。この反応器廃液は、広範囲の沸点をもつ材料であることから、「合成」原油と呼ばれることが多い。
【００４２】
「合成」原油の分析(assay)は、少なくとも、ＴＢＰ（真沸点）曲線（右端部の分析を伴う）と、（中間沸点曲線）対（重力）と、（「合成」原油に対する中間沸点）対（ナフサと硫黄の含有量のためのＰＯＮＡ）とを、含まなければならない。
【００４３】
本発明は、既存のＦＣＣＵユニットと関連する多数の障害を減らすことを目指すＦＣＣＵ分解ユニットに関連しており、特に、ウェルサイトでの小規模運転のために設置され、これによりソースにおいて重質の供給原料が処理できるＦＣＣＵユニットを示す。得られる利点は、重要な輸送特性（ポンピング能力）をもつ供給原料が優れた輸送条件に転化される、あるいは重質原油と混合される希釈油として用いられるという点である。この種の混合は、例えばベネズエラやカナダで広く用いられている。基本的な規則は、油タンクから抽出された各バレルの油に対して、良好なポンプ送り条件になるよう油を混合するために、３／４バレルの希釈油が必要ということである。
【００４４】
市場価格が１バレル当たり２５〜３０ドルの軽希釈油を用いることで、油の価値がバレル当たり約１５ドルまで低下し、これにより、重質原油の希釈油を生成できる技術は実質的な経済的可能性をもつ。
【００４５】
当該プロセスは、次の主要要素から構成される。
１．反応器システムの一部であるサイクロン。
２．冷却システム付きの、流動化触媒再生器。
３．１以上のサイクロンからなる分離システム。
４．凝縮システム。
５．凝縮用冷却システム。
６．ガス循環システム。
７．供給原料用の予備加熱システム。
８．噴射ノズル付きの、供給原料の注入システム。
９．ガスまたは油の燃焼器
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下において、添付図面を参照しながら工程が詳細に説明される
【００４７】
図１を参照すると、当該プロセスは、独立した燃焼チェンバーＡ）における、油またはガスの燃焼で開始され、該チェンバーは、再生器Ｃ）内の触媒Ｂ）を加熱する。ＨＣガス、蒸気、ＣＯおよびＣＯ２で構成されるガスが、プレナムＤ）に注入され、そして、流動化を行なう穿孔プレートＥ）を通って膨張し、これによって、触媒は、流動化された状態へと変質させられ、そして、高温の燃焼ガスによって加熱される。
【００４８】
触媒は、流動化された床中に浸漬された上昇管Ｆ）を通して気送式(pneumatic)搬送がなされる。
【００４９】
上昇管の出口近くで、予備加熱された油が霧化ノズルＨ）までの管Ｇ）を通してポンプ送りされ、ここで蒸気がノズルを通して注入されるＩ）。該蒸気は、再生器の熱交換器Ｊ）により生成される。過剰蒸気を用いて、約１００℃でホールドタンクＫ）の供給原料油を予備加熱する。
【００５０】
供給原料油は、熱交換器Ｍ）を経由してポンプＬ）によりチャージされ、該熱交換器では、再生器Ｃ）を出る流動化廃液によって予備加熱される。
【００５１】
極微液滴(microscopic droplets)に霧化される油は、触媒粒子で加熱され、これによって、温度は、最も重い留分の露点より上の設定点まで降下する。排気ガス中の油の低い分圧のため、４５０℃という低い温度で当該プロセスを実行することが可能である。
【００５２】
分解された油ガスは、排気ガスと共に「分解」サイクロンＮ）に入り、ここでは、入口面積が上昇管の面積より小さく作られており、これによって、ガスの速度は大きくなる。サイクロンへの入口で、ガスは約４５度曲げられ、そのことが、ガスの速度を減じ、かつ、その流れに、油の最も重い留分の分解に関わる強い剪断力を受けさせる。
【００５３】
サイクロンＮ）では、触媒の主要部分が、セルフィーダＯ）に落下し、再生器に戻る。
【００５４】
コークスが触媒に蓄積すると、燃焼器Ａ）へのガス供給が徐々に減少し、これによって触媒中のコークスが酸化される。
【００５５】
失われた触媒の補給は、貯蔵ホッパＰ）から行なわれ、スクリューコンベアまたは気送る式によるもののいずれかによって供給される。使用済み触媒は、パイプＡＡ）を通じて再生器から気送式に取り出され、サイクロンＢＢ）において分離除去される。
【００５６】
Ｑ）を通って「反応器」サイクロンＮ）を出るガスは、ＨＣガス、蒸気、およびＣＯ、ＣＯ２、およびＮＯｘから構成され、第二のサイクロンＲ)を通過し、該サイクロンで残りの触媒が分離除去される。ガスは、その後、凝縮器Ｓ）およびＴ）で構成される凝縮システム、あるいは従来型の希釈カラムに搬送される。例示された凝縮器システムにより、凝縮器Ｓ）は、約１００℃の温度でＨＣガスを凝縮し、これによって油は、Ｕ）を通って受け器まで排出される。凝縮器は、バッフルトレイ(baffle-tray)、スクラバ(scrubber)、または、シェル(shell)タイプであってよい。スクラバまたはバッフルトレイ凝縮器を用いる場合、再生油が凝縮媒体として用いられ、これによって、凝縮器の底部からの油が油冷却器Ｖ）を通ってポンプ送りされ、それは、凝縮器の最上部へと空冷または水冷され、ここで反応器からのガスと混合され、凝縮され、そして凝縮器の底部まで落下する。
【００５７】
凝縮器が水の部分沸点より高い温度に設定されると、蒸気が蒸気凝縮器Ｔ）に送られるが、この凝縮器はシェルタイプであってよい。この配置により、水が凝縮媒体として用いられる。凝縮熱を含む水は、熱交換器Ｊ）に搬送され、ここで、上記のとおり蒸気が生成される。水、および、より軽い残った留分(fractions)は、凝縮器の底部で排出され、受け器Ｗ）に送られ、ここで油はデカントされ凝縮器Ｓ）にポンプ送りされて、ここで分解された油のメインの流れへと導かれる。非凝縮性ガスは、凝縮器の最上部で排気され、燃やされるか、または、ＣＯボイラに送られる。
【００５８】
「反応器」サイクロンＮにおいて触媒にかかる遠心力のため、他のＦＣＣＵユニットで知られているものより炭化水素への作用がはるかに良好なものになる。
【００５９】
本発明の原理を試験するため、図２（右側の写真（当該翻訳文では下記写真１）をも参照）で示されたようなリグ(rig)が建造されたが、これはノルウェーのトロントハイムにあるＳＩＮＴＥＦエネルギー研究所にある。
【写真１】
【００６０】
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【００６１】
ベネズエラのメロネス油田からの重質原油に対して、６．２ＡＰＩの重力でさまざまな試験が成功裏に実施された。４８０℃の再生器での設定温度と９７℃の供給原料油により、さらに微粒カンラン石を触媒として用いて、油が２１．５ＡＰＩの重量で分解されたが、これは本発明の原理の代替法として明確に機能した。
【００６２】
温度を操作することにより、油の分解がガスになることなく、予想通りアウトプットが変化した。
【００６３】
上昇管での速度操作は、それは非常に重要であって、異なる直径を持った上昇管によって行った。この直径は、供給原料の注入点の上では、１００％大きくされており、サイクロンＮ）の入口の前で小さくされている。
【００６４】
霧化ノズルは２つのチェンバからなり、その１つは蒸気のためのものであり、残り１つは油のためのものである。可能なノズルのレイアウトを図３に示しており、該図では、１）は蒸気圧を設定するバネを示し、２）は油が注入されるリングスロットを示し、３)は蒸気スロットを示す。ＡＡ、ＢＢ、ＣＣ、および、ＤＤは、霧化された油および蒸気のための出口開口の別個の装置を示している。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】図１は、本発明によるプロセスの概略的なフロー・ダイアグラムである。
【図２】図２は、本発明による分解器ユニットの一態様を示している。
【図３】図３は、本発明による分解器ユニットの霧化ノズルの一つの可能な態様を示している。
【図３】
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【図１】
2007522321.tif 000005
【図２】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年7月8日(2005.7.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱力学的分解プロセスであって、
微粒子状の鉱物の形態となっている流動化されたエネルギー担体の回転と乱流の影響下にある、変動直径を持つ上昇管内とサイクロン反応器内とにおいて分解が行われ、これによって、該粒子は、流動床のレベルより下の出口をもつ２つの排出ラインを通り、４５０℃から６００℃の温度で稼動する再生器から始動し、そして、流動化反応器内の燃焼ガスによって上昇管へ移送されることを特徴とする、
前記熱力学的分解プロセス。
【請求項２】
エネルギー担体が、シリカ、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化銅、アノーシサイト、カンラン石、またはこれらに類する物質のような鉱物の微粒子状のものから選択されることを特徴とする、請求項１記載の熱力学的プロセス。
【請求項３】
反応器サイクロンが、触媒とガスの流れを方向転換する入口をもち、これにより、触媒とガスは、強い機械的せん断力を受け、かつ、ここで、触媒が、反応器サイクロンから排出され得、かつ、回転弁システムおよび／または他の閉止装置を介して再生器へと排出され得ることを特徴とする、請求項１記載の熱力学的プロセス。
【請求項４】
非活性化されたエネルギー担体が、燃焼ガスまたは空気のいずれかを受け入れるプレナムより上に、流動化を行なう穿孔プレートを持った流動化再生チェンバで再生され、かつ、ここで、エネルギー担体に含まれる共蓄積コークスを酸化することによって、該エネルギー担体が再生されることを特徴とする、請求項１および／または３記載の熱力学的プロセス。
【請求項５】
再生器が熱交換器を有しており、該熱交換器は、該熱交換器での蒸気発生によって反応器内のエネルギー担体の温度を制御するためのものであることを特徴とする、請求項４記載の熱力学的プロセス。
【請求項６】
再生されたエネルギー担体が、燃焼ガスの流れの一部または全部によって、上昇管を通して、気送式にて即ち重力落下無しで、移送されることを特徴とする、請求項１、３、４、および５のいずれかに記載の熱力学的プロセス。
【請求項７】
エネルギー担体上で酸化されたコークスが、当該プロセスの作動のためのエネルギーを実質的に供給することを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載の熱力学的プロセス。
【請求項８】
生成ガスが、油または蒸気の凝縮器もしくは蒸留塔からなる適当な凝縮システムへ渡されることを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載の熱力学的プロセス。
【請求項９】
供給油が、ガスの凝縮の熱によって予備加熱されること、および、
該油が、蒸気用の中央の入口を持つノズルで霧化され、ここでは、圧力がバネで設定され、かつ、取り囲むチェンバ内の油がリングスロットへと渡され、ここで、蒸気が油膜に当たって油膜を液滴へと分断すること、
を特徴とする、前記請求項のいずれかに記載の熱力学的プロセス。
【請求項１０】
熱力学的分解ユニットであって、
当該ユニットが、サイクロン反応器と、変動直径の上昇管とを有し、
サイクロン反応器の入口が、該反応器の下方部分に設けられており、これは、大きなせん断力と遠心力とをもって粒子に上方に向いた循環運動を与えるためであり、
流動化を行なう穿孔プレートが、エネルギー担体の再生のためのプレナム上の再生器の底部から直径の約半分の位置に置かれ、熱交換器と同様に、温度制御を行うために、再生器内の粒子の流動床内に備えられていることを特徴とする、前記熱力学的分解ユニット。
【請求項１１】
上昇管の変動直径が、ガスと粒子状のエネルギー担体の流れの加速と減速とをもたらし、それが、ガスと粒子との間の速度の変化をもたらし、かつ、それによって、上昇管に注入された粒子と油液滴との間の衝突の最適化をもたらし、かつ、それによって、粒子と油液滴との間のエネルギー移動および機械的衝突力の最適化をもたらすことを特徴とする、請求項１０記載の熱力学的分解ユニット。
【請求項１２】
変動直径の上昇管内での衝突する粒子が、音響ルミネセンスを引き起こし、それは、該粒子上のキャビティおよびそれらの間に捕捉されたガスが断熱圧縮にさらされガス気泡の温度と圧力が上昇し該ガス中の分子の分割によって音響ルミネセンスが作られるという事実によって引き起こされるものであり、該ガスは、油ガスまたは蒸気で有り得、そして、光を発し、かつ、活性酸素の一部が分割された油分子に固定するという事実によって、油の水素化が生じるものであることを特徴とする、請求項１１記載の熱力学的分解ユニット。
【国際調査報告】
2007522321.tif 000007
2007522321.tif 000008
2007522321.tif 000009
2007522321.tif 000010