(57)【要約】【課題】本発明は、反応装置に設けられたエキスパンション・ジョイントの寿命を長期化する反応装置の運転方法およびエキスパンション・ジョイントの劣化抑制方法を提供する。【解決手段】本発明は、内部流体温度が６４０〜８００℃であるガスライン３４を有し、該ガスライン３４に、ニッケル−クロム合金からなるベローズを備えたエキスパンション・ジョイント５１〜５３を用いた反応装置１の運転方法であって、ベローズの温度が２４０℃以上、４２７℃以下となるように制御する。また、本発明は、反応装１置に接続するガスライン３４に使用される、ニッケル−クロム合金からなるベローズを備えたエキスパンション・ジョイント５１〜５３の劣化抑制方法であって、ベローズの温度が２４０℃以上、４２７℃以下になるようにベローズの温度を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部流体温度が６４０〜８００℃であるガスラインを有し、該ガスラインに、ニッケル−クロム合金からなるベローズを備えたエキスパンション・ジョイントを用いた反応装置の運転方法であって、
前記ベローズの温度が２４０℃以上、４２７℃以下となるように制御する反応装置の運転方法。
【請求項２】
前記ベローズの温度が２６０℃以上、４２０℃以下となるように制御する請求項１に記載の反応装置の運転方法。
【請求項３】
前記反応装置が流動接触分解装置であり、
前記ガスラインが再生塔の排ガスラインである請求項１または２に記載の反応装置の運転方法。
【請求項４】
前記ニッケル−クロム合金は、０．１質量％以下のＣ、０．５質量％以下のＳｉ、０．５質量％以下のＭｎ、０．０１５質量％以下のＰ、０．０１５質量％以下のＳ、５８質量％以上のＮｉ、２０〜２３質量％のＣｒ、５．０質量％以下のＦｅ、８〜１０質量％のＭｏ、０．４質量％以下のＡｌ、０．４質量％以下のＴｉならびに合計が３．１５〜４．１５質量％であるＮｂおよびＴａを含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の反応装置の運転方法。
【請求項５】
前記ニッケル−クロム合金は、０．０５質量％以下のＣ、０．５質量％以下のＳｉ、１質量％以下のＭｎ、０．０３質量％以下のＰ、０．０１５質量％以下のＳ、３８〜４６質量％のＮｉ、１９．５〜２３．５質量％のＣｒ、２．５〜３．５質量％のＭｏ、１．５〜３のＣｕ、０．２質量％以下のＡｌおよび０．６〜１．２質量％のＴｉを含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の反応装置の運転方法。
【請求項６】
反応装置に接続するガスラインに使用される、ニッケル−クロム合金からなるベローズを備えたエキスパンション・ジョイントの劣化抑制方法であって、
前記ベローズの温度が２４０℃以上、４２７℃以下になるようにベローズの温度を制御するエキスパンション・ジョイントの劣化抑制方法。
【請求項７】
前記ベローズの温度が２６０℃以上、４２０℃以下となるように制御する請求項６に記載のエキスパンション・ジョイントの劣化抑制方法。
【請求項８】
前記反応装置が流動接触分解装置であり、
前記ガスラインが再生塔の排ガスラインである請求項６または７に記載のエキスパンション・ジョイントの劣化抑制方法。
【請求項９】
前記ニッケル−クロム合金は、０．１質量％以下のＣ、０．５質量％以下のＳｉ、０．５質量％以下のＭｎ、０．０１５質量％以下のＰ、０．０１５質量％以下のＳ、５８質量％以上のＮｉ、２０〜２３質量％のＣｒ、５．０質量％以下のＦｅ、８〜１０質量％のＭｏ、０．４質量％以下のＡｌ、０．４質量％以下のＴｉならびに合計が３．１５〜４．１５質量％であるＮｂおよびＴａを含む、請求項６〜８のいずれか１項に記載のエキスパンション・ジョイントの劣化抑制方法。
【請求項１０】
前記ニッケル−クロム合金は、０．０５質量％以下のＣ、０．５質量％以下のＳｉ、１質量％以下のＭｎ、０．０３質量％以下のＰ、０．０１５質量％以下のＳ、３８〜４６質量％のＮｉ、１９．５〜２３．５質量％のＣｒ、２．５〜３．５質量％のＭｏ、１．５〜３のＣｕ、０．２質量％以下のＡｌおよび０．６〜１．２質量％のＴｉを含む、請求項６〜８のいずれか１項に記載のエキスパンション・ジョイントの劣化抑制方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エキスパンション・ジョイントを備えたガスラインを有する反応装置の運転方法およびエキスパンション・ジョイントの劣化抑制方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
反応塔と再生塔とを備えた流動接触分解装置（ＦＣＣ装置）が従来技術として知られている（たとえば、特許文献１参照）。ＦＣＣ装置では、触媒に原料油を接触させて原料油を分解し、反応塔内で分解生成物と触媒とを分離し、分離した触媒を再生塔へ移送し、再生塔内で触媒上のコークを燃焼させて、触媒を再生し、再生した触媒は、原料油の分解に再び使用される。
【０００３】
温度変化に伴う配管の熱膨張の吸収、機器の振動吸収および軸直角方向変位と角変位の合成した配管の変位の吸収などのためにＦＣＣ装置の配管にエキスパンション・ジョイントが使用されている。エキスパンション・ジョイントは、ベローズと呼ばれている伸縮する蛇腹状の金属部分を備える。このエキスパンション・ジョイントは、特にベローズに割れや開孔が発生する度に、損傷したエキスパンション・ジョイントを交換していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１０２２０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、エキスパンション・ジョイントの交換にはかなりの費用がかかる。このため、エキスパンション・ジョイント、特にベローズの劣化を抑制して、一つのエキスパンション・ジョイントをできるだけ長期間使用することが望ましい。そこで、本発明は、ＦＣＣ装置に限らず、反応装置に設けられたエキスパンション・ジョイントの寿命を長期化する反応装置の運転方法およびエキスパンション・ジョイントの劣化抑制方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、これまで不明であったエキスパンション・ジョイントの劣化原因に関し、劣化の因子および該因子に影響を及ぼす条件などの検討を行った。その結果、本発明者らは、エキスパンション・ジョイントのベローズの温度を所定範囲内になるように制御することによりエキスパンション・ジョイントの劣化を抑制できることを見出し、本発明を完成させた。すなわち、本発明は、以下のとおりである。
［１］内部流体温度が６４０〜８００℃であるガスラインを有し、該ガスラインに、ニッケル−クロム合金からなるベローズを備えたエキスパンション・ジョイントを用いた反応装置の運転方法であって、前記ベローズの温度が２４０℃以上、４２７℃以下となるように制御する反応装置の運転方法。
［２］前記ベローズの温度が２６０℃以上、４２０℃以下となるように制御する上記［１］に記載の反応装置の運転方法。
［３］反応装置が流動接触分解装置であり、ガスラインが再生塔の排ガスラインである上記［１］または［２］に記載の反応装置の運転方法。
［４］ニッケル−クロム合金は、０．１質量％以下のＣ、０．５質量％以下のＳｉ、０．５質量％以下のＭｎ、０．０１５質量％以下のＰ、０．０１５質量％以下のＳ、５８質量％以上のＮｉ、２０〜２３質量％のＣｒ、５．０質量％以下のＦｅ、８〜１０質量％のＭｏ、０．４質量％以下のＡｌ、０．４質量％以下のＴｉならびに合計が３．１５〜４．１５質量％であるＮｂおよびＴａを含む、上記［１］〜［３］のいずれかに記載の反応装置の運転方法。
［５］前記ニッケル−クロム合金は、０．０５質量％以下のＣ、０．５質量％以下のＳｉ、１質量％以下のＭｎ、０．０３質量％以下のＰ、０．０１５質量％以下のＳ、３８〜４６質量％のＮｉ、１９．５〜２３．５質量％のＣｒ、２．５〜３．５質量％のＭｏ、１．５〜３のＣｕ、０．２質量％以下のＡｌおよび０．６〜１．２質量％のＴｉを含む、上記［１］〜［３］のいずれかに記載の反応装置の運転方法。
［６］反応装置に接続するガスラインに使用される、ニッケル−クロム合金からなるベローズを備えたエキスパンション・ジョイントの劣化抑制方法であって、ベローズの温度が２４０℃以上、４２７℃以下になるようにベローズの温度を制御するエキスパンション・ジョイントの劣化抑制方法。
［７］前記ベローズの温度が２６０℃以上、４２０℃以下となるように制御する上記［６］に記載のエキスパンション・ジョイントの劣化抑制方法。
［８］前記反応装置が流動接触分解装置であり、前記ガスラインが再生塔の排ガスラインである上記［６］または［７］に記載のエキスパンション・ジョイントの劣化抑制方法。
［９］前記ニッケル−クロム合金は、０．１質量％以下のＣ、０．５質量％以下のＳｉ、０．５質量％以下のＭｎ、０．０１５質量％以下のＰ、０．０１５質量％以下のＳ、５８質量％以上のＮｉ、２０〜２３質量％のＣｒ、５．０質量％以下のＦｅ、８〜１０質量％のＭｏ、０．４質量％以下のＡｌ、０．４質量％以下のＴｉならびに合計が３．１５〜４．１５質量％であるＮｂおよびＴａを含む、上記［６］〜［８］のいずれかに記載のエキスパンション・ジョイントの劣化抑制方法。
［１０］前記ニッケル−クロム合金は、０．０５質量％以下のＣ、０．５質量％以下のＳｉ、１質量％以下のＭｎ、０．０３質量％以下のＰ、０．０１５質量％以下のＳ、３８〜４６質量％のＮｉ、１９．５〜２３．５質量％のＣｒ、２．５〜３．５質量％のＭｏ、１．５〜３のＣｕ、０．２質量％以下のＡｌおよび０．６〜１．２質量％のＴｉを含む、上記［６］〜［８］のいずれかに記載のエキスパンション・ジョイントの劣化抑制方法。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、反応装置に設けられたエキスパンション・ジョイントの寿命を長期化する反応装置の運転方法およびエキスパンション・ジョイントの劣化抑制方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、エキスパンション・ジョイントを備えたＦＣＣ装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】図２は、ベローズの部分に接触式温度計を備えたエキスパンション・ジョイントの一例を示す正面図である。
【図３】図３は、内部流体温度と、ＦＣＣ装置の使用年数と、破損状況との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１および図２を参照して、本発明の一実施形態におけるエキスパンション・ジョイントの劣化抑制方法を説明する。図１は、エキスパンション・ジョイントを備えたＦＣＣ装置の一例を示す概略構成図であり、図２は、ベローズの部分に接触式温度計を備えたエキスパンション・ジョイントの一例を示す正面図である。
【００１０】
ＦＣＣ装置１は、ライザー１０、反応塔２０および再生塔３０を備える。ライザー１０内で原料油は触媒と接触し、分解する。ライザー１０は、再生塔３０で再生された触媒を供給する再生触媒トランスファーライン３３および原料油を供給する原料油供給ライン１１と接続している。たとえば、触媒にはゼオライトが使用される。
【００１１】
ライザー１０内には、揚送用流体Ａが流通しており、再生触媒トランスファーライン３３より供給された触媒は、揚送用流体Ａと一緒にライザー１０内を流れる。原料油Ｂは、予熱装置１２によって加熱され、スチームＣを加えられた後、原料油供給ライン１１からライザー１０に供給される。ライザー１０内に供給された原料油はライザー１０内で触媒と接触し分解する。原料油が分解して生成した分解生成物と触媒とはライザー１０を通って反応塔２０へ移送される。
【００１２】
反応塔２０内では、触媒は分解生成物Ｅから分離される。反応塔２０は、サイクロン２１、分解生成物排出ライン２２、ストリッパー２３およびスペント触媒トランスファーライン２４を備える。ライザー１０内で原料油の分解により生成した分解生成物Ｅは、サイクロン２１に供給される。サイクロン２１は、遠心力を利用して、分解生成物Ｅを触媒から分離する。そして、分解生成物Ｅは、分解生成物排出ライン２２により、反応塔２０から排出され、次の工程へと移送される。サイクロン２１によって分離された触媒はストリッパー２３に供給される。ストリッパー２３には、スチームが供給されている。ストリッパー２３では、スチームにより触媒上の炭化水素が除去され、触媒上のコークの量を少なくする。そして、触媒は、スペント触媒トランスファーライン２４により反応塔２０から排出され、再生塔３０に移送される。
【００１３】
再生塔３０では、触媒上のコークを燃焼させる。再生塔３０は、エアブロワー３１、サイクロン３２、再生触媒トランスファーライン３３および排ガスライン３４を備える。再生塔３０内には、エアブロワー３１から空気Ｆが供給される。また、スペント触媒トランスファーライン２４から再生塔３０に供給された使用済みの触媒が供給される。再生塔３０内に空気が供給されると、触媒上のコークは燃焼し、触媒は再生される。再生塔３０では、たとえば、６４０〜８００℃の温度で使用済みの触媒を再生する。再生した触媒と、コークの燃焼により生じた排ガスとはサイクロン３２により分離される。再生触媒トランスファーライン３３により、再生した触媒は再生塔３０から排出され、ライザー１０に供給される。排ガスは、排ガスライン３４により再生塔３０から排出される。排ガスは、主成分として、ＣＯ2ガスおよびＳＯｘガスを含む。
【００１４】
温度変化に伴う配管の熱膨張の吸収、再生塔３０の振動吸収および軸直角方向変位と角変位の合成した配管の変位の吸収などのために再生塔３０の排ガスライン３４にエキスパンション・ジョイント５１〜５３が設けられている。また、同様の理由で、スペント触媒トランスファーライン２４および再生触媒トランスファーライン３３にも、エキスパンション・ジョイント５４，５５が設けられている。
【００１５】
エキスパンション・ジョイント５１〜５５は、蛇腹構造を持った伸縮管、または伸縮管継手であるベローズを備える。本発明の一実施形態におけるエキスパンション・ジョイント５１〜５５のベローズは、ニッケル−クロム合金からなる。本発明の一実施形態におけるエキスパンション・ジョイント５１〜５５のベローズに使用されるニッケル−クロム合金には、たとえば、インコネル６００、インコネル６０１、インコネル６２５、インコネル６９０、インコネル７１８、インコネルＸ７５０、インコネル７５１、インコロイ８００、インコロイ８００ＨＴおよびインコロイ８２５などが挙げられる。本発明の一実施形態におけるエキスパンション・ジョイント５１〜５５のベローズに使用されるより好ましいニッケル−クロム合金は、インコネル６２５またはインコロイ８２５であり、さらに好ましいニッケル−クロム合金はインコネル６２５である。
【００１６】
インコネル６２５は、次の化学組成を満たす（ＪＩＳ  Ｇ４９０１：１９９９参照）。Ｃ：０．１質量％以下、Ｓｉ：０．５質量％以下、Ｍｎ：０．５質量％以下、Ｐ： ０．０１５質量％以下、Ｓ：０．０１５質量％以下、Ｎｉ：５８質量％以上、Ｃｒ：２０〜２３質量％、Ｆｅ：５．０質量％以下、Ｍｏ：８〜１０質量％、Ａｌ：０．４質量％以下、Ｔｉ：０．４質量％以下、およびＮｂとＴａとの合計：３．１５〜４．１５質量％。
【００１７】
また、インコロイ８２５は、次の化学組成を満たす（ＪＩＳ  Ｇ４９０１：１９９９参照）。Ｃ：０．０５質量％以下、Ｓｉ：０．５質量％以下、Ｍｎ：１質量％以下、Ｐ： ０．０３質量％以下、Ｓ：０．０１５質量％以下、Ｎｉ：３８〜４６質量％、Ｃｒ：１９．５〜２３．５質量％、残部、Ｍｏ：２．５〜３．５質量％、Ｃｕ：１．５〜３質量％、Ａｌ：０．２質量％以下、およびＴｉ：１．８〜２．７質量。
【００１８】
図２に示すように、エキスパンション・ジョイント５１〜５５には、エキスパンション・ジョイント５１〜５５を配管に固定するためのヒンジアーム６１が設けられている。また、エキスパンション・ジョイント５１〜５５のベローズの部分には、エキスパンション・ジョイント５１〜５５のベロ−ズの部分の温度を検出するための接触式温度計６２が設けられている。
【００１９】
本発明の一実施形態では、排ガスライン３４に使用されるエキスパンション・ジョイント５１〜５３のベローズの温度が２４０℃以上、４２７℃以下となるように、好ましくは２６０℃以上、４２０℃以下となるように、再生塔３０における触媒の再生条件を制御する。エキスパンション・ジョイント５１〜５３のベローズの温度が２４０℃よりも低くなると、排ガス中のＳＯｘから生じた硫酸が、液化してベローズに付着し、ベローズを腐食させるおそれがあり、これによりエキスパンション・ジョイント５１〜５３の寿命が短くなる。また、ベローズの温度が４２７℃よりも高くなると、ベローズに、脆化因子であるγ'（ガンマプライム）、γ''（ガンマダブルプライム）相が析出し、これらによる脆化割れによってエキスパンション・ジョイント５１〜５３の寿命が短くなる。
【００２０】
排ガスライン３４に使用されるエキスパンション・ジョイント５１〜５３のベローズの温度が２４０℃以上、４２７℃以下となるように、制御する方法には、たとえば、再生塔３０からの排ガスの排ガス温度を制御する方法がある。
【００２１】
また、ＦＣＣ装置の運転方法による制御以外に、エキスパンション・ジョイント５１〜５５のベローズの温度を、上記温度範囲に、断熱材などを使用して保温することにより制御してもよい。さらに、水冷および風冷などでエキスパンション・ジョイント５１〜５３を冷却することによりエキスパンション・ジョイント５１〜５５のベローズの温度を上記温度範囲に制御してもよい。
【００２２】
（長期使用したエキスパンション・ジョイントの破損について）
内部流体温度６５０℃にて２０年間運転した後のＦＣＣ装置のメンテナンス時に、ＦＣＣ装置のエキスパンション・ジョイントの損傷を調べた。エキスパン・ジョイントは、インコネル６２５製ベローズを備えていた。一つのエキスパンション・ジョイントＩでは、ＦＣＣ装置運転中のベローズの温度は２８０℃であり、もう一つのエキスパンション・ジョイントＩＩでは、ＦＣＣ装置運転中のベローズの温度は３１０℃であった。どちらのエキスパンション・ジョイントＩ，ＩＩにも、損傷は見られなかった。
【００２３】
また、ＦＣＣ装置の使用年数が所定の使用年数に達したとき、エキスパンション・ジョイントを交換した。そして、使用済みのエキスパンション・ジョイントについて、ベローズの部分の損傷を調べた。ベローズは、インコネル６２５またはインコロイ８２５からなる。その結果を図３に示す。図３は、内部流体温度と、ＦＣＣ装置の使用年数と、破損状況との関係を示す図である。図３では、ＦＣＣ装置の使用年数と内部流体温度との間に相関関係は見られなかった。破損したベローズには、高温脆化割れか、または硫酸露点腐食が見られた。この結果から、エキスパンション・ジョイントが破損せずに長期間使用するためには、硫酸露点の温度以上の温度と、高温脆化の原因となる相が析出しない温度との間の温度、すなわち、２４０℃と４２７℃、好ましくは２６０℃と４２０℃との間の温度に、ベローズの温度を制御すればよいことがわかる。
【００２４】
なお、本発明の反応装置はＦＣＣ装置に限定されず、本発明のガスラインは、再生塔の排ガスラインに限定されない。
【００２５】
以上の説明はあくまで一例であり、本発明は上記の実施形態に何ら限定されるものではない。
【符号の説明】
【００２６】
１  ＦＣＣ装置
１０  ライザー
１１  原料油供給ライン
２０  反応塔
２１  サイクロン
２２  分解生成物排出ライン
２３  ストリッパー
２４  スペント触媒トランスファーライン
３０  再生塔
３１  エアブロワー
３２  サイクロン
３３  再生触媒トランスファーライン
３４  排ガスライン
５１〜５５  エキスパンション・ジョイント
６１  ヒンジアーム
６２  温度センサ
【図３】
2015137314.tif 000003
【図１】
2015137314.tif 000004
【図２】
2015137314.tif 000005