(57)【要約】リフトガスを分配する方法、システム、および装置を開示する。一実施の形態によれば、リフトガス分配器は、表面および下面を有し、第１直径を有している、プレート、第２直径を有している、プレートの中心区域であって、第１直径が第２直径よりも大きいものである中心区域、プレートの表面内に、ある角度で開けられた、第３直径を有している既定個数の孔であって、中心区域内に均等に分配されている、孔、および、プレートの下面に溶接された、夫々が既定の長さを有している複数の管であって、各管が各孔上に溶接されている、管、を備えている。リフトガスが管および孔を通過して反応器内に入る。
2014507265.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リフトガス分配器において、
表面および下面を有し、第１直径を有している、プレート、
前記第１直径より小さい第２直径を有している、前記プレートの中心区域、
前記プレートの前記表面内に、ある角度で開けられた、第３直径を有している既定個数の孔であって、前記中心区域内に均等に分配されている、孔、および、
前記プレートの前記下面に溶接された、夫々が既定の長さを有している複数の管であって、該各管が前記各孔上に溶接されている、管、
を備え、リフトガスが前記管および前記孔を通過して反応器内に入ることを特徴とするリフトガス分配器。
【請求項２】
前記孔の前記既定個数が１６個であることを特徴とする請求項１記載のリフトガス分配器。
【請求項３】
前記孔の前記既定個数が１１個であることを特徴とする請求項１記載のリフトガス分配器。
【請求項４】
前記孔が、星型五角形パターンで配列されていることを特徴とする請求項１記載のリフトガス分配器。
【請求項５】
前記第３直径が１／４インチ（０．６３５ｃｍ）であることを特徴とする請求項１記載のリフトガス分配器。
【請求項６】
前記プレートの厚さが１／４インチ（０．６３５ｃｍ）であることを特徴とする請求項１記載のリフトガス分配器。
【請求項７】
前記各管の前記既定の長さが、４インチ（１０．１６ｃｍ）であることを特徴とする請求項１記載のリフトガス分配器。
【請求項８】
前記各管が基端および先端を有し、前記管の直径が、前記基端から前記先端まで徐々に増加していることを特徴とする請求項１記載のリフトガス分配器。
【請求項９】
前記角度が、９０°、４５°、および６６°のうちの１つであることを特徴とする請求項１記載のリフトガス分配器。
【請求項１０】
前記孔が複数の角度で開けられたものであり、該各角度が、９０°、４５°、および６６°から成る群から選択されることを特徴とする請求項１記載のリフトガス分配器。
【請求項１１】
リフトガスを分配する方法において、
リフトガス分配器であって、
表面および下面を有し、第１直径を有している、プレート、
前記第１直径より小さい第２直径を有している、前記プレートの中心区域、
前記プレートの前記表面内に、ある角度で開けられた、第３直径を有している既定個数の孔であって、前記中心区域内に均等に分配されている、孔、および、
前記プレートの前記下面に溶接された、夫々が既定の長さを有している複数の管であって、該各管が前記各孔上に溶接されている、管、
を備えたリフトガス分配器を提供するステップ、および、
リフトガスを、ウインドボックスから前記リフトガス分配器に通して反応器内へと前進させるステップ、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記孔の前記既定個数が１６個であることを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記孔の前記既定個数が１１個であることを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１４】
前記孔が、星型五角形パターンで配列されていることを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１５】
前記第３直径が１／４インチ（０．６３５ｃｍ）であることを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１６】
前記プレートの厚さが１／４インチ（０．６３５ｃｍ）であることを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１７】
前記各管の前記既定の長さが、４インチ（１０．１６ｃｍ）であることを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１８】
前記各管が基端および先端を有し、前記管の直径が、前記基端から前記先端まで徐々に増加していることを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１９】
前記角度が、９０°、４５°、および６６°のうちの１つであることを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項２０】
前記孔が複数の角度で開けられたものであり、該各角度が、９０°、４５°、および６６°から成る群から選択されることを特徴とする請求項１１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は、あらゆる目的のためにその全体が参照することにより本書に組み込まれる、２０１０年１２月２９日に出願された「生成蒸留物ＡＰＩ改善のためのリフトガス分配器（LIFT GAS DISTRIBUTOR FOR IMPROVED PRODUCT DISTILLATE API）」と題する米国仮特許出願第６１／４２８，１２２号の優先権と利益を主張するものである。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、一般に、粘性の原料油の迅速な熱処理に関する。より具体的には、本発明は、粘性重質原料をアップグレーディングする迅速な熱処理においてリフトガスを分配するリフトガス分配器アセンブリの改良に関する。
【背景技術】
【０００３】
重質油およびビチューメンは、従来の軽質原油や中質原油の生産量の下落を補う資源であり、こういった資源からの生産量は着実に増加している。原油をパイプラインで扱う際には、希釈剤を加えてその粘度および比重をパイプラインの仕様に合わせて減少させなければ扱うことができない。あるいは、初期のアップグレーディングによって望ましい特性が得られる。しかしながら、希釈された原油またはアップグレードされた合成原油は、従来の原油とは著しく異なる。結果として、ビチューメン混合物または合成原油を、従来の流動接触分解精製装置で処理するのは容易ではない。そのため、いずれの場合でも、希釈された原料またはアップグレードされた原料を取り扱うように構成された精製装置において、さらなる処理を行わなければならない。
【０００４】
多くの重質炭化水素原料は、著しい量のＢＳ＆Ｗ（bottom sediment and water；泥水分）を含むものとしても特徴付けられる。こういった原料は、その腐食特性や砂および水の存在のために、パイプラインでの移送、すなわち精製に適していない。典型的には、０．５重量％未満のＢＳ＆Ｗを有するものとして特徴付けられる原料はパイプラインで移送可能であり、またこれより多くのＢＳ＆Ｗを含むものは、移送前にＢＳ＆Ｗの含有量を減少させるための加工または処理をある程度必要とする。この処理には、水および粒子を沈殿するよう落ち着かせるための貯蔵と、水および他の成分を飛ばすための熱処理とが含まれ得る。しかしながら、これらの操作は操業コストを増加させる。そのため当技術では、原料の移送またはさらなる処理の前に、ＢＳ＆Ｗ含有量が著しく多い原料をアップグレーディングする効率的な方法が必要である。
【０００５】
当技術では、ビチューメン原料を直接処理するために流動接触分解（ＦＣＣ）ユニットまたは他のユニットを使用するものが知られている。しかしながら、これらの処理は、原油原料内に存在する多くの化合物が接触材料自体の上に堆積することによって妨げられる。こういった原料の混入物質としては、例えば、バナジウムおよびニッケルなどの金属、（コンラドソン）残留炭素などのコークス前駆体、およびアスファルテンが挙げられる。再生器内で燃焼させて取り除かなければ、これらの材料が堆積することによって、汚染が生じ得るし、また接触材料の早期の交換が必要となり得る。これは特にＦＣＣプロセスに採用された接触材料に言えることであり、というのもプロセスの効率的な分解および適切な温度制御には、触媒プロセスを妨げる可燃性の堆積材料または金属を、ほとんどまたは全く含まない、接触材料が必要であるためである。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
リフトガスを分配する方法、システム、および装置を開示する。一実施の形態によれば、リフトガス分配器は、表面および下面を有し、第１直径を有している、プレート、第１直径より小さい第２直径を有している、プレートの中心区域で、プレートの表面内に、ある角度で開けられた、第３直径を有している既定個数の孔であって、中心区域内に均等に分配されている、孔、および、プレートの下面に溶接された、夫々が既定の長さを有している複数の管であって、各管が各孔上に溶接されている、管、を備えている。リフトガスが管および孔を通過して反応器内に入る。
【０００７】
本発明のシステム、方法、特徴、および利点は、以下の図面および詳細な説明を検討すると、当業者には明らかである、あるいは明らかになるであろう。この追加される全ての方法、特徴、および利点は、本説明の中に含まれ、本発明の範囲内であり、さらに添付の請求項によって保護されると意図されている。さらに本発明は、実施形態例の細部を必要とするものに限定されないことも意図されている。
【０００８】
本明細書の一部として含まれている添付の図面は、現在の好適な実施形態を示したものであり、上記の一般的な説明と以下の好適な実施形態の詳細な説明とともに、本発明の原理を説明しかつ教示する役割を果たす。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】従来技術の反応器設計を示した図
【図２】一実施の形態による、本システムで使用される例示的な反応器設計を示した図
【図３Ａ】一実施の形態による、本システムで使用される例示的な反応器構成を示した図
【図３Ｂ】一実施の形態による、本システムで使用される例示的な分配プレート孔構成を示した図
【図４】従来技術の分配プレートを示した図
【図５】一実施の形態による、図４の分配プレートを備えた反応器内におけるリフトガス流速を例示的にＣＦＤで視覚化して示した図
【図６】一実施の形態による、図４の分配プレートを備えた例示的な反応器設計における粒子の運動を示した図
【図７】本システムで使用される改良された分配プレートの例示的な実施形態を示した図
【図８】本システムで使用される改良された分配プレートのさらなる例示的な実施形態を示した図
【図９】一実施の形態による、図８の分配プレートを備えた反応器内におけるリフトガス流速を例示的にＣＦＤで視覚化して示した図
【図１０】一実施の形態による、図８の分配プレートを備えた例示的な反応器設計における粒子の運動を示した図
【図１１】本システムで使用される改良された分配プレートのさらなる例示的な実施形態を示した図
【図１２】本システムで使用される改良された分配プレートのさらなる例示的な実施形態を示した図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図は必ずしも一定の縮尺で描かれたものではなく、さらに同様の構造または機能の要素は、説明のために図面を通じて類似の参照番号で概して表されることに留意されたい。また図面は、本書で説明される種々の実施形態の説明を助けるよう単に意図されたものであることも留意されたい。図面は必ずしも、本書で開示される教示の全ての態様を示したものではなく、また請求項の範囲を限定するものではない。
【００１１】
リフトガスを分配する方法、システム、および装置を開示する。一実施の形態によれば、リフトガス分配器は、表面および下面を有し、第１直径を有しているプレート、第１直径がより小さい第２直径を有している、プレートの中心区域、プレートの表面内に、ある角度で開けられた、第３直径を有している既定個数の孔であって、中心区域内に均等に分配されている孔、および、プレートの下面に溶接された、夫々が既定の長さを有している複数の管であって、各管が各孔上に溶接されている管、を備えている。リフトガスは、この管および孔を通過して反応器内に入る。
【００１２】
本開示は、従来技術の方法および装置に関連するような不完全さを含まず、反応器内へとリフトガスを前進させかつ分配することが可能な装置すなわち分配器アセンブリと、これを使用する方法とを提供する。反応器の目的は、循環床の固体熱媒体移送反応器システム内部での熱分解反応（熱クラッキング）を介して、重質油原料をより軽質の最終生成物に転換することである。このプロセスは、原料内の混入物質のレベルをさらに低減し、それにより、重質油原料内またはビチューメン原料内に存在している成分による、分解または水素化分解において使用されるものなどの触媒接触材料の汚染が軽減される。このようなプロセスおよび／または方法、さらに関連する装置および生成物は、その全体が参照することにより本書に組み込まれる、米国特許第７，５７２，３６５号明細書、同第７，５７２，３６２号明細書、同第７，２７０，７４３号明細書、同第５，７９２，３４０号明細書、同第５，９６１，７８６号明細書、同第７，９０５，９９０号明細書、さらに係属中の米国特許出願第１２／０４６，３６３号明細書および同第０９／９５８，２６１号明細書に記載されている。
【００１３】
米国特許第５，７９２，３４０号明細書に記載されているように（その全体が参照することにより本書に組み込まれる）、現行タイプの熱分解反応器システムでは液体原料のために供給物分散システムが必要である。移送ガス（リフトガス）が、ガス分配板の下方に位置するプレナムチャンバを通じて反応器に導入される。供給物分散システムの目的は、液体供給物の液滴サイズを減少させて容積に対する表面積比を増加させることにより、液体原料に対するより効率的な熱伝達条件を得ることである。リフトガス分配板（分配プレート）の目的は、供給物と固体熱媒体との混合を助ける、気体の最適な流動様式を提供することである。
【００１４】
「原料」または「重質炭化水素原料」は、（これらに限定するものではないが）重質原油、重質油、（オイルサンド）ビチューメン、または精製残油（油またはアスファルト）としばしば称される、密度および粘度の高い石油系の油を一般に意味するものである。しかしながら「原料」という用語は、常圧塔底部または真空塔底部などの、原油の底部の留分をさらに含み得る。さらに、この原料は著しい量のＢＳ＆Ｗ（泥水分）を含み得、例えば限定するものではないが、ＢＳ＆Ｗの含有量は０．５ｗｔ％超である。重質油およびビチューメンは好適な原料である。本発明の実施形態は、限定するものではないが、任意の有機材料および混合物による、プラスチック、ポリマー、炭化水素、石油、石炭、頁岩、製油原料、ビチューメン、軽質油、タールマット、微粉炭、バイオマス、バイオマススラリー、およびバイオマス液体など、他の原料の転換に適用することもできる。好適にはバイオマス原料は乾燥木材原料であって、おがくず状のものでもよいが、液相または蒸気相の供給システムを代わりに用いて、液相および蒸気相（気相）のバイオマス材料を急速熱変換システム内で効果的に処理することもできる。使用可能なバイオマス原料材料としては、限定するものではないが、硬材、軟材、樹皮、農業残渣、林業残渣、および他のバイオマス炭素質原料が挙げられる。
【００１５】
図１は従来技術の反応器設計を示したものである。反応器設計１００は管状反応器１０１を含み、管状反応器１０１の最低地点１０２ａから再循環ガスすなわちリフトガス１０２が入ってくる。再生された固体熱媒体１０３が若干上方の地点１０３ａから入り、また反応器供給液体１０４が最高地点１０４ａから導入される。反応器の上部から出てくるコークス化された／使用済みの固体熱媒体、生成物、および他の気体および微粒子１０５は、サイクロン分離器１０６に入り、ここで気体（生成蒸気および他の気体）と固体（固体熱媒体および微粒子）に分離される。生成蒸気および他の気体は、生成物１０７をさらに分離するためにプロセスの下流へと続いていく。固体流１０８は再加熱器系１０９に入り（図には描かれていないが、システム内に含まれている再加熱器系１０９は、通常の当業者には明らかであろう）、固体熱媒体が再生される。その後、再生された固体熱媒体１０３は、側面区域を通過し、反応器１０１に戻るよう移送される。
【００１６】
図２は、一実施の形態による、本システムで使用される例示的な反応器設計を示したものである。図１に描いた従来技術の反応器１００に類似して、反応器設計２００は、再循環ガスすなわちリフトガス２０２が最低地点２０２ａから入ってくる管状反応器２０１を含んでいる。再生された固体熱媒体２０３は若干上方の地点２０３ａから反応器２０１に入る。反応器供給液体２０４は、リフトガスの入口地点（２０２ａ）および固体熱媒体の入口地点（２０３ａ）に対して最高地点２０４ａから導入される。反応器の上部から出てくるコークス化された／使用済みの固体熱媒体、生成物、および他の気体および微粒子２０５は、サイクロン分離器２０６に入り、ここで気体（生成蒸気および他の気体）および固体（固体熱媒体および微粒子）に分離される。生成蒸気および他の気体は、生成物２０７をさらに分離するためにプロセスの下流へと続いていく。固体は反応器系２０８に再び入り、固体熱媒体が再生され、その後再生された固体熱媒体２０３は側面区域から反応器に戻るよう移送される。固体熱媒体の再生と反応器への移送とに関する具体的な方法は、本開示の範囲から逸脱することなく実施形態間で変形可能であることは通常の当業者には明らかであろう。
【００１７】
図１に描いた従来技術の反応器設計１００の性能は、特定の設備構成の有効性を示す特性により評価することができる。この特性とは、望ましい生成物およびあまり望ましくない生成物への、供給材料の分布や、最終生成物の物理的特性を示すものである。得られる生成物で望ましいものとは、熱分解プロセスで残存した炭化水素液体をいくらか含むものであり、これはこの液体を再生して最終生成物内に混合させることができる、すなわち恐らく再処理することができるためである。一方、このプロセスにより生成されたコークスおよび気体は、場所に応じて油再生のための水蒸気または電気を生成するために使用され、かつ天然ガス価格で評価される。
【００１８】
従来技術の設計１００を使用してアサバスカビチューメン原料の処理を行ったセットアップでは、反応器の温度が５２５℃（典型的な運転温度）に設定され、アサバスカビチューメン全原油（whole crude）のバナジウム含有量が２０９ｐｐｍ、アサバスカビチューメンラン（run）生成物のバナジウム含有量が８８ｐｐｍであり、アサバスカビチューメン全原油のニッケル含有量が８６ｐｐｍ、かつアサバスカビチューメンラン生成物のニッケル含有量が２４ｐｐｍであった。表１は得られた特性をまとめたものである。
【表１】
2014507265.tif 000003
【００１９】
表１に示した特性は、本開示を通じて、リフトガス分配プレートに重点を置いた設計比較の基準値としての役割を果たす。
【００２０】
図３Ａは、一実施の形態による、本システムで使用される例示的な反応器構成を示したものである。反応器３０１は、上端３０１ｂおよび下端３０１ａを有する鉛直の管状容器である。再利用される生成ガス（リフトガス）３０２は、最低地点３０２ａで極下端３０１ａから反応器に入るように設計されている。再生された固体熱媒体３０３は若干上方の地点３０３ａから反応器３０１に入り、さらに最後に重質油供給物３０４が固体熱媒体入口３０３ａの上方の地点３０４ａで反応器３０１に入る。
【００２１】
リフトガスは、まずパイプから出て、下部にボウルを備えた短い円筒状構造であり管状反応器３０１のすぐ下に作られた、ウインドボックス３０５に入る。一実施の形態によれば、ウインドボックス３０５の円筒部は直径１４インチ（３５．５６ｃｍ）に及び、フランジ３０７および３０８を介して直径４インチ（１０．１６ｃｍ）の管状反応器３０１の下端３０１ａに接続されている。分配プレート３０６が反応器の下端３０１ａとウインドボックス３０５との間に位置し、フランジ３０７および３０８によって共に保持されている。リフトガス３０２はウインドボックス３０５を出ると、分配プレート３０６を通過して直径４インチ（１０．１６ｃｍ）の反応器３０１内に入る。最終的に、分配プレート３０６の目的は、反応器３０１に入るリフトガス３０２の流れ特性を、分配プレート３０６の孔の様々な構成を通じて変更させることである。
【００２２】
図３Ｂは、一実施の形態による、本システムで使用される例示的な分配プレート孔構成を示している。分配プレート３４０の直径３７０はｄＰであり、また分配プレート３４０は直径３８０がｄの中心区域３６０を含んでいる。中心区域３６０はｎ個の孔３５０を含み、各孔３５０の直径はＤである。中心区域３６０は公称ビットサイズＢを用いて加工され、また中心区域３６０の孔総面積はＡである。分配プレート３４０は反応器構成の仕様に従って設計され、すなわちプレート３４０は円形であり、その直径ｄＰはウインドボックスの直径よりも大きい（ただし、フランジのボルトの範囲内に合う程度に小さい）。プレートの中心エリア３６０の孔３５０は、反応器の直径（例えば直径４インチ（１０．１６ｃｍ））で定められる境界に適合する。
【００２３】
図４は従来技術の分配プレートを示している。分配プレート４００は円形のステンレス鋼製プレートであり、その厚さは１／４インチ（０．６３５ｃｍ）、直径ｄＰは１８インチ（４５．７２ｃｍ）である。分配プレート４００は、図３Ｂに示した分配プレートのテンプレートに基づいて加工されている。分配器４００の中心区域４６０には、均一な１／１７インチ（０．１４９ｃｍ）の直径Ｄを有してる、１８５個の孔（４５０）が設けられている。各孔４５０は、プレート表面に垂直（９０°）に開けられ、正八角形に似た格子パターンで配置されている。孔の総面積Ａが０．５０２ｉｎ2（３．２３９ｃｍ2）である全１８５個の孔（４５０）は、２．５８インチ（６．５５３ｃｍ）の直径ｄを有する単位円の中に集中しており、これは一実施の形態による反応器の直径４インチ（１０．１６ｃｍ）の境界の十分範囲内である。
【００２４】
多数の小さい孔が格子形式で配置されているため、分配器設計４００は各孔４５０を通して、均一で分散した気体の流れを適度な質量流量と流速で生み出す。分配器設計４００は、反応器へとリフトガスを上に導くことはない。すなわち、リフトガスが分配器の多くの孔から出るとき、方向性のある運動量は与えられず、リフトガスは分配器を出るときに減速して全ての方向に分配される。
【００２５】
反応器分配プレートの性能を評価する１つの方法は、分配プレート孔から離れるリフトガス流の空塔速度を判定するものである。空塔速度は、反応器内へのリフトガスの容積流量、分配プレート孔のサイズ、および孔の総数に依存する。
【００２６】
図４に詳述した仕様に基づくと、分配器４００内の１つの孔４５０の断面積は以下のように計算される。
【００２７】
Ｄ＝孔直径＝（１／１７ｉｎ．（０．１４９ｃｍ））×（１ｆｔ（３０．４８ｃｍ）／１２ｉｎ．（３０．４８ｃｍ））＝０．００４９ｆｔ（０．１４９ｃｍ）
ＣA＝１つの孔の断面積＝π×（Ｄ／２）2
＝π×（０．００４９ｆｔ（０．１４９ｃｍ））2÷４＝０．００００１８９ｆｔ2（０．０００００１７５６ｍ2）
リフトガスの容積流量が分かると、１８５個の孔４５０の１つを通って出て行くリフトガスの空塔速度は以下のように計算される。
【００２８】
Ｆ＝２８ｆｔ3／ｍｉｎ（０．７９２９ｍ3／ｍｉｎ）
Ｄ＝孔直径＝０．００４９ｆｔ（０．１４９ｃｍ）
ｎ＝孔の数＝１８５
ＶS＝１つの孔から出るリフトガスの空塔速度＝Ｆ÷（ｎ×Ｄ）
＝（２８ｆｔ3／ｍｉｎ（０．７９２９ｍ3／ｍｉｎ）)÷（１８５×０．００００１８９ｆｔ2（０．０００００１７５６ｍ2））÷（６０ｓ／ｍｉｎ）＝１３３ｆｔ／ｓ（４０．５４ｍ／ｓ）
従って、分配器４００の１つの孔から排出されるリフトガスの例示的な空塔速度は１３３ｆｔ／ｓ（４０．５４ｍ／ｓ）である。１つの孔を通るリフトガスの速度の意義は、１つの孔からの気体流の持続効果である。初期速度が低い気体流では、初期速度がより速い気体流よりも気体流の運動量が速く消失することになる。運動量の損失は、流体化された固体熱媒体を運ぶリフトガスの有用性の低下と同意である。
【００２９】
反応器分配プレートの性能を評価する別の方法は、反応器供給物と流体化された固体熱媒体との混合を最もよく助けるような、反応器への適切なリフトガスの分配を実現する能力を評価するものである。図３Ａに示したように、リフトガス３０２は最も低い地点３０２ａで反応器内に放出され、続いて固体熱媒体３０３がより高い地点３０３ａで、さらに最後に反応器供給物３０４が最も高い地点３０４ａで放出される。リフトガスの役割は、高温の固体熱媒体がオーガ状の出口から反応器に入れられたときに、反応器供給物の放出地点へと上方に向かう、流体化された固体熱媒体の運動を助けることである。
【００３０】
リフトガスは、流体化された固体熱媒体の流れに２通りの影響を与える。第１に、反応器底部からのリフトガスの流れは、反応器上部との関連で、反応器底部において高圧のゾーンを作り出す。圧力差により、流体化された固体熱媒体の反応器を上る流れが促進される。第２に、分配プレートの設計により、リフトガスの流路は固体熱媒体の入口地点を横切り、かつその流路内の流体化された固体熱媒体を、反応器供給物入口地点に向けて物理的に導く。リフトガスの流路を視覚化するために、計算流体力学（ＣＦＤ）のソフトウエアを使用する。
【００３１】
図５は、一実施の形態による、図４の分配プレートを備えた反応器内でのリフトガス流速を例示的にＣＦＤで視覚化して示したものである。凡例に基づくと、薄いグレーは、反応器内でのリフトガスのより高速のゾーンを示している。図５に示したように、図４の分配プレート４００を使用すると、反応器底部付近で４〜１０ｍ／ｓの間の均一な速度となり、さらに流路は２〜４ｍ／ｓの間の供給物入口地点を超えて上方へと続いていく。従って、固体熱媒体の入口地点から反応器供給物の入口地点まで、固体熱媒体を反応器供給物入口（供給物混合ゾーン）に向けて上方へと運ぶ、最終的には上方へのリフトガスの流れが存在する。
【００３２】
ＣＦＤソフトウエアはさらに、分配プレート４００により生成されたリフトガスの流動様式に基づいて、固体熱媒体粒子の流れの視覚化を可能にする。図６は、一実施の形態による、図４の分配プレートを有する例示的な反応器設計における粒子の運動を示したものである。粒子が反応器に入った後、標準的な反応器条件およびリフトガスの流れに基づいて、粒子の運動を最初の１０秒間追跡する。凡例に基づくと、グレーが薄くなればなるほど、この図では粒子がより長く捕獲されていたことになる。追跡した粒子の大部分が、反応器に入るとすぐに反応器の上方へと真直ぐに移動した。残りの粒子は反応器の下方部分付近で旋回し続けている。図４の分配プレート４００を使用すると、固体熱媒体の大部分は比較的真直ぐな経路で、反応器供給物入口を通過し、短滞留時間で反応器の上部に向かって上方に移動する。反応器底部は分配器４００の孔４５０によって均一にかつ広く覆われているため、反応器底部に到達する粒子はほとんどない。
【００３３】
ＣＦＤによる視覚化に基づくと、分配プレート４００は、流体化された固体熱媒体の反応器供給物混合ゾーンへの流れを促進する、リフトガスの流動様式を生み出すことができる。実際には、多数の小さい孔によって、リフトガスが固体熱媒体内に小さい気泡を生じさせ、これが融合してより大きい気泡となり、効率のよい供給物の接触のために、栓流様式ではなく空間を生じさせることが知られている。
【００３４】
図７は、本システムで使用される、改良された分配プレート７００の例示的な実施形態を示している。例示的な直径（ｄ、７８０）４インチ（１０．１６ｃｍ）の境界の範囲内において、分配器７００は、プレート７４０の中心区域７６０に星型五角形パターンで配置された、１１（ｎ）個の孔７５０を含んでいる。各孔７５０はプレート表面７６０に垂直（９０°）に開けられ、各孔７５０の直径（Ｄ）は均一な１／４インチ（０．６３５ｃｍ）の大きさである。少数の大きい孔を設けることで、分配プレート７００は反応器底部において、より高速で幅の広い流路を有する気体流を生成するよう意図されている。
【００３５】
図７に詳述した仕様に基づくと、分配プレート７００の１つの孔７５０の断面積は以下のように計算することができる。
【００３６】
Ｄ＝孔直径＝（１／４ｉｎ．（０．６３５ｃｍ））×（１ｆｔ（３０．４８ｃｍ）／１２ｉｎ．（３０．４８ｃｍ））＝０．０２０８ｆｔ（０．６３４ｃｍ）
ＣA＝１つの孔の断面積＝π×（Ｄ／２）2
＝π×（０．０２０８ｆｔ（０．６３４ｃｍ））2÷４＝０．０００３４０ｆｔ2（０．００００３１５９ｍ2）
リフトガスの容積流量が分かると、１１個の孔７５０の１つを通って出て行くリフトガスの空塔速度は以下のように計算することができる。
【００３７】
Ｆ＝２８ｆｔ3／ｍｉｎ（０．７９２９ｍ3／ｍｉｎ）
Ｄ＝孔直径＝０．０２０８ｆｔ（０．６３４ｃｍ）
ｎ＝孔の数＝１１
ＶS＝１つの孔から出るリフトガスの空塔速度＝Ｆ÷（ｎ×Ｄ）
＝（２８ｆｔ3／ｍｉｎ（０．７９２９ｍ3／ｍｉｎ）)÷（１１×０．０００３４０ｆｔ2（０．００００３１５９ｍ2））÷（６０ｓ／ｍｉｎ）＝１２５ｆｔ／ｓ（３８．１ｍ／ｓ）
従って、分配器７００の１つの孔７５０から排出されるリフトガスの例示的な空塔速度は１２５ｆｔ／ｓ（３８．１ｍ／ｓ）である。
【００３８】
図８は、本システムで使用される、改良された分配プレート８００のさらなる例示的な実施形態を示している。例示的な直径（ｄ、８８０）４インチ（１０．１６ｃｍ）の境界の範囲内において、分配器８００は、プレート８４０の中心区域８６０に星型五角形パターンで配置された、１１（ｎ）個の孔８５０を含んでいる。各孔８５０はプレート表面８６０に垂直（９０°）に開けられ、各孔８５０の直径（Ｄ）は均一な１／４インチ（０．６３５ｃｍ）の大きさであった。分配器８００の下面８９０（ウインドボックスへと下に向いている）には、夫々長さＬが４インチ（１０．１６ｃｍ）のステンレス鋼製の金属ロッド（管）８９５が、１１個の各孔８５０の上に溶接されている。管８９５は、リフトガスがその中を通って移動できるよう中空の通路を有している。すなわち、リフトガスがウインドボックス出口と反応器入口との間で移動しなければならない距離は、管８９５を通る４インチ（１０．１６ｃｍ）（Ｌ）と、分配プレート８００の厚さを通る１／４インチ（０．６３５ｃｍ）である。
【００３９】
少数（ｎ＝１１）の大きい孔８５０を用いて、分配プレート８００は反応器底部において、より高速で幅の広い流路を有する気体流を生成する。分配プレート８００の下面８９０の管８９５は、反応器に入る気体流を真直ぐなものとし、かつ小さいオリフィスを通過する高速の流体の分散効果を防ぐ助けとなる。これらを実行することで、分配器８００は、より速くより大きく、かつ分散の少ないリフトガス流を生成する。
【００４０】
図８に詳述した仕様に基づくと、分配器８００の１つの孔８５０の断面積は以下のように計算することができる。
【００４１】
Ｄ＝孔直径＝（１／４ｉｎ．（０．６３５ｃｍ））×（１ｆｔ（３０．４８ｃｍ）／１２ｉｎ．（３０．４８ｃｍ））＝０．０２０８ｆｔ（０．６３４ｃｍ）
ＣA＝１つの孔の断面積＝π×（Ｄ／２）2
＝π×（０．０２０８ｆｔ（０．６３４ｃｍ））2÷４＝０．０００３４０ｆｔ2（０．００００３１５９ｍ2）
リフトガスの容積流量が分かると、１１個の孔８５０の１つを通って出て行くリフトガスの空塔速度は以下のように計算することができる。
【００４２】
Ｆ＝２８ｆｔ3／ｍｉｎ（０．７９２９ｍ3／ｍｉｎ）
Ｄ＝孔直径＝０．０２０８ｆｔ（０．６３４ｃｍ）
ｎ＝孔の数＝１１
ＶS＝１つの孔から出るリフトガスの空塔速度＝Ｆ÷（ｎ×Ｄ）
＝（２８ｆｔ3／ｍｉｎ（０．７９２９ｍ3／ｍｉｎ）)÷（１１×０．０００３４０ｆｔ2（０．００００３１５９ｍ2））÷（６０ｓ／ｍｉｎ）＝１２５ｆｔ／ｓ（３８．１ｍ／ｓ）
従って、分配器８００の１つの孔８５０から排出されるリフトガスの例示的な空塔速度は１２５ｆｔ／ｓ（３８．１ｍ／ｓ）である。
【００４３】
図９は、一実施の形態による、図８の分配プレートを備えた反応器内でのリフトガス流速を例示的にＣＦＤで視覚化して示したものである。凡例に基づくと、薄いグレーは、反応器内でのリフトガスのより高速のゾーンを示している。図９に示したように、図８の分配プレート８００により生成されたリフトガス流は、分配プレートでの排出の瞬間から供給物混合ゾーンまで高速を維持する。同時に、上方に流れたリフトガス流は、より集中する。理論的には、分配器８００は高速領域内で、流体化された固体熱媒体に上方への運動をより多く与えることができ、また高速領域外では、より多くの乱流とより少ない直線流の様式を誘導する。
【００４４】
図１０は、一実施の形態による、図８の分配プレートを有する例示的な反応器設計における粒子の運動を示したものである。粒子が反応器に入った後、標準的な反応器条件およびリフトガスの流れに基づいて、粒子の運動を最初の１０秒間追跡する。凡例に基づくと、グレーが薄くなればなるほど、この図では粒子がより長く捕獲されていたことになる。固体熱媒体粒子の真直ぐな上方への移動以外に、分配器８００は反応器内で非常にランダムな粒子の運動をさらに生み出した。分配器８００は、固体熱媒体の一部を反応器の供給物混合ゾーンに向けて上方へと運ぶことができる集中したリフトガス流を生み出す一方、より高いより集中したリフトガス流により、より低速の領域においてより多くの乱流がさらに生成された。この乱流がランダムな運動を生じさせ、この運動が反応器に亘る固体熱媒体のカバーエリアを増加させた。ランダムな運動の効果としては、より完全な熱分解に適する、固体熱媒体の反応器内での滞留時間の増加や、反応器供給物と接触する固体熱媒体のカバー率が高くなることによる、反応器供給物が壁を被覆する可能性の低減が挙げられる。従って、分配器８００の理論的な利益には、熱分解のレベルがより大きくなることと、固体粒子の堆積機会が少なくなることが含まれる。
【００４５】
図１１は、本システムで使用される、改良された分配プレート１１００のさらなる例示的な実施形態を示している。例示的な直径４インチ（１０．１６ｃｍ）の境界（図示なし）の範囲内において、分配プレート１１００は、プレート（図示なし）の中心区域１１６０に均等に分配された形で配置された、１６（ｎ）個の孔１１５０を含んでいる。各孔１１５０はプレート表面１１６０に垂直（９０°）に開けられ、各孔１１５０の直径（Ｄ）は均一な５／３２インチ（０．３９７ｃｍ）の大きさである。少数の適度に大きい孔１１５０を用いて、分配器１１００は反応器底部において、より高速で幅の広い流路の気体流を生成する。分配プレート１１００の下面では、各孔１１５０にロッド（すなわち管）１１７０が孔の開口に溶接されて設けられている。各ロッドはプレート表面１１６０に溶接された基端１１８０と、先端１１９０とを有している。ロッド１１７０の直径は、基端１１８０から先端１１９０まで徐々に増加している。一例として、ロッド１１７０の先端１１９０での直径は、３／１６インチ（０．４７６ｃｍ）である。
【００４６】
図１１に詳述した仕様に基づくと、分配器１１００内の１つの孔１１５０の断面積は以下のように計算することができる。
【００４７】
Ｄ＝孔直径＝（５／３２ｉｎ．（０．３９７ｃｍ））×（１ｆｔ（３０．４８ｃｍ）／１２ｉｎ．（３０．４８ｃｍ））＝０．０１３０ｆｔ（０．３９６ｃｍ）
ＣA＝１つの孔の断面積＝π×（Ｄ／２）2
＝π×（０．０１３０ｆｔ（０．３９６ｃｍ））2÷４＝０．０００１３３ｆｔ2（０．００００１２３６ｍ2）
リフトガスの容積流量が分かると、１６個の孔１１５０の１つを通って出て行くリフトガスの空塔速度は以下のように計算することができる。
【００４８】
Ｆ＝２８ｆｔ3／ｍｉｎ（０．７９２９ｍ3／ｍｉｎ）
Ｄ＝孔直径＝０．０１３０ｆｔ（０．３９６ｃｍ）
ｎ＝孔の数＝１６
ＶS＝１つの孔から出るリフトガスの空塔速度＝Ｆ÷（ｎ×Ｄ）
＝（２８ｆｔ3／ｍｉｎ（０．７９２９ｍ3／ｍｉｎ）)÷（１６×０．０００１３３ｆｔ2（０．００００１２３６ｍ2））÷（６０ｓ／ｍｉｎ）＝２１９ｆｔ／ｓ（６６．７５ｍ／ｓ）
従って、分配プレート１１００の１つの孔１１５０から排出されるリフトガスの例示的な空塔速度は２１９ｆｔ／ｓ（６６．７５ｍ／ｓ）である。
【００４９】
図１２は、本システムで使用される、改良された分配プレート１２００のさらなる例示的な実施形態を示している。例示的な直径４インチ（１０．１６ｃｍ）の境界（図示なし）の範囲内において、分配器１２００は、プレート１２４０の中心区域１２６０に均等に分配された形で配置された、１８７（ｎ）個の孔１２５０を含んでいる。分配器１２００には異なる３つのサイズの孔が開けられており、各組は異なる角度で開けられている。第１組は内側３列の孔１２１０であり、プレート表面１２４０に垂直（９０°）に開けられた直径１／１３インチ（０．１９５ｃｍ）の孔を含む。第２組は中間の３列の孔１２２０であり、プレート表面１２４０に反応器の中心から離れる方に向くよう６６°の角度で開けられた、直径１／１５インチ（０．１６９ｃｍ）の孔を含む。第３組は外側２列の孔１２３０であり、プレート表面１２４０に反応器の中心から離れる方に向くよう４５°の角度で開けられた、直径１／１７インチ（０．１４９ｃｍ）の孔を含む。多数の小さい孔を用いて、分配器１２００は反応器内部でリフトガスを分散させ、かつ流れのいくらかを壁に向けて導く。
【００５０】
図１２に詳述した仕様に基づくと、分配器１２００の１つの孔１２５０の断面積は以下のように計算することができる。
【００５１】
Ｄ1＝１／１３インチ孔直径＝（１／１３ｉｎ．（０．１９５ｃｍ））×（１ｆｔ（３０．４８ｃｍ）／１２ｉｎ．（３０．４８ｃｍ））＝０．００６４１ｆｔ（０．１９５ｃｍ）
Ｄ2＝１／１５インチ孔直径＝（１／１５ｉｎ．（０．１６９ｃｍ））×（１ｆｔ（３０．４８ｃｍ）／１２ｉｎ．（３０．４８ｃｍ））＝０．００５５６ｆｔ（０．１６９ｃｍ）
Ｄ3＝１／１７インチ孔直径＝（１／１７ｉｎ．（０．１４９ｃｍ））×（１ｆｔ（３０．４８ｃｍ）／１２ｉｎ．（３０．４８ｃｍ））＝０．００４９０ｆｔ（０．１４９ｃｍ）
ＣA1＝１／１３インチ孔（９０°）の断面積＝π×（Ｄ1／２）2
＝π×（０．００６４１ｆｔ（０．１９５ｃｍ））2÷４＝０．００００３２３ｆｔ2（０．０００００３００１ｍ2）
ＣA2＝１／１５インチ孔（６６°）の断面積
＝π×（Ｄ2／２）×［（Ｄ2／ｓｉｎ（６６°））／２］＝π×（Ｄ22／ｓｉｎ（６６°）／４）
＝π×（０．００５５６ｆｔ（０．１６９ｃｍ））2÷ｓｉｎ（６６°）÷４＝０．００００２６６ｆｔ2（０．０００００２４７１ｍ2）
ＣA3＝１／１７インチ孔（４５°）の断面積
＝π×（Ｄ3／２）×［（Ｄ3／ｓｉｎ（４５°））／２］＝π×（Ｄ32／ｓｉｎ（４５°）／４）
＝π×（０．００４９０ｆｔ（０．１４９ｃｍ））2÷ｓｉｎ（４５°）÷４＝０．００００２６７ｆｔ2（０．０００００２４８１ｍ2）
リフトガスの容積流量が分かると、孔１２５０の１つを通って出て行くリフトガスの空塔速度は以下のように計算することができる。
【００５２】
Ｆ＝２８ｆｔ3／ｍｉｎ（０．７９２９ｍ3／ｍｉｎ）
ＣA1＝１／１３インチ孔（９０°）の断面積＝０．００００３２３ｆｔ2（０．０００００３００１ｍ2）
ＣA2＝１／１５インチ孔（６６°）の断面積＝０．００００２６６ｆｔ2（０．０００００２４７１ｍ2）
ＣA3＝１／１７インチ孔（４５°）の断面積＝０．００００２６７ｆｔ2（０．０００００２４８１ｍ2）
ｎ1＝１／１３インチ孔の数＝２４
ｎ2＝１／１５インチ孔の数＝８０
ｎ3＝１／１７インチ孔の数＝８３
ＣA＝分配器Ｖの総断面積
＝（ｎ1×ＣA1）＋（ｎ2×ＣA2）＋（ｎ3×ＣA3）
＝（２４×０．００００３２３ｆｔ2（０．０００００３００１ｍ2））＋（８０×０．００００２６６ｆｔ2（０．０００００２４７１ｍ2））＋（８３×０．００００２６７ｆｔ2（０．０００００２４８１ｍ2））
＝０．００５１２ｆｔ2（０．０００４７５７ｍ2）
Ｆ1＝Ｆ×ｎ1×ＣA1÷ＣA
＝（２８ｆｔ3／ｍｉｎ（０．７９２９ｍ3／ｍｉｎ））×２４×（０．００００３２３ｆｔ2（０．０００００３００１ｍ2））÷（０．００５１２ｆｔ2（０．０００４７５７ｍ2））＝４．２４ｆｔ3／ｍｉｎ（０．１２０１ｍ3／ｍｉｎ）
Ｆ2＝Ｆ×ｎ2×ＣA2÷ＣA
＝（２８ｆｔ3／ｍｉｎ（０．７９２９ｍ3／ｍｉｎ））×８０×（０．００００２６６ｆｔ2（０．０００００２４７１ｍ2））÷（０．００５１２ｆｔ2（０．０００４７５７ｍ2））＝１１．６ｆｔ3／ｍｉｎ（０．３２８５ｍ3／ｍｉｎ）
Ｆ3＝Ｆ×ｎ3×ＣA3÷ＣA
＝（２８ｆｔ3／ｍｉｎ（０．７９２９ｍ3／ｍｉｎ））×８３×（０．００００２６７ｆｔ2（０．０００００２４８１ｍ2））÷（０．００５１２ｆｔ2（０．０００４７５７ｍ2））＝１２．１ｆｔ3／ｍｉｎ（０．３４２６ｍ3／ｍｉｎ）
ＶS1＝１／１３インチ孔から出るリフトガスの空塔速度＝Ｆ1÷（ｎ1×ＣA1）
＝（４．２４ｆｔ3／ｍｉｎ（０．１２０１ｍ3／ｍｉｎ）)÷（２４×０．００００３２３ｆｔ2（０．０００００３００１ｍ2））÷（６０ｓ／ｍｉｎ）＝９１．２ｆｔ／ｓ（２７．８ｍ／ｓ）
ＶS2＝１／１５インチ孔から出るリフトガスの空塔速度＝Ｆ2÷（ｎ2×ＣA2）
＝（１１．６ｆｔ3／ｍｉｎ（０．３２８５ｍ3／ｍｉｎ）)÷（８０×０．００００２６６ｆｔ2（０．０００００２４７１ｍ2））÷（６０ｓ／ｍｉｎ）＝９０．９ｆｔ／ｓ（２７．７１ｍ／ｓ）
ＶS3＝１／１７インチ孔から出るリフトガスの空塔速度＝Ｆ3÷（ｎ3×ＣA3）
＝（１２．１ｆｔ3／ｍｉｎ（０．３４２６ｍ3／ｍｉｎ）)÷（８３×０．００００２６７ｆｔ2（０．０００００２４８１ｍ2））÷（６０ｓ／ｍｉｎ）＝９１．０ｆｔ／ｓ（２７．７４ｍ／ｓ）
従って、分配器１２００の孔から排出されるリフトガスの例示的な空塔速度は、１／１３インチ孔（１２１０）に対して９１．２ｆｔ／ｓ（２７．８ｍ／ｓ）、１／１５インチ孔（１２２０）に対して９０．９ｆｔ／ｓ（２７．７１ｍ／ｓ）、そして１／１７インチ孔（１２３０）に対して９１．０ｆｔ／ｓ（２７．７４ｍ／ｓ）である。
【００５３】
反応器供給ノズルおよびリフトガス分配プレートの様々な構成を検証して、本書において説明するリフトガス分配プレートの影響を判定した。アサバスカビチューメンは、カナダ、アルバータ州フォートマクマレー（Fort McMurray, Alberta）近傍のオイルサンドから生産された、非常に重質の油である。ベルリッジ（Belridge）は、カリフォルニア州ベーカーズフィールド（Bakersfield, California）近傍で生産された重質油である。ＥＨＯＳ（調査用重質油サンプル；Exploratory Heavy Oil Sample）は、技術実証のために提供された試掘井からのサンプルである。ＥＨＯＳサンプルは、最初の油田生産からのものであってその活動特有のものであり、また１つのサンプリング活動からのものであった。ＥＨＯＳサンプルは、そのサンプル自体の単に代表的なものである。ＵＨＯＳ（未確認重質油サンプル；Unidentified Heavy Oil Sample）は、供給源または発生源を指定せずに受け取った、重質油処理現場からのサンプルである。ＵＨＯＳは、技術実証のためのブラインドサンプルとして扱った。ＡＰＩ比重はＡＳＴＭ Ｄ７０に従って測定した。粘度はＡＳＴＭ Ｄ４４５に従って測定した。「Ｃ７Ａ」は以下の表におけるＣ７アスファルテンを表す。Ｃ７アスファルテンはＡＳＴＭ Ｄ３２７９に従って測定した。バナジウムおよびニッケルの含有量は、誘導結合プラズマ質量分析（Inductively Coupled Plasma Mass Spectroscopy；ＩＣＰ−ＭＳ）によりＡＳＴＭ Ｄ５１８５に従って測定した。沸点範囲は、高温模擬蒸留（High Temperature Simulated Distillation；ＨＴＳＤ）に基づいてＡＳＴＭ Ｄ６３５２に従って計算した。基準値の供給物および生成物に対する以下の表における沸点範囲は、米国特許第７，５７２，３６５号明細書に示されている蒸留カットポイントから推定した。以下の表において、「ｎｒ」は報告されなかった測定を表している。
【００５４】
本書においてノズルＩと称する例示的な供給ノズルは、管状反応器内に水平に挿入される供給ノズルを含む、従来技術の供給ノズル設計である。この供給ノズルは、リフトガスおよび固体熱媒体の鉛直な流れ方向に対して垂直（直角すなわち９０°）に位置付けられる。ベルリッジ重質油サンプル（ＢＨＯＳ）ランに対し同じ種類の供給ノズルと組み合わせた分配プレートを表２に示す。特定の構成の名目上のＡＰＩ比重および液体重量収率に基づいて、代表的ランを各構成に割り当てた。
【表２】
2014507265.tif 000004
【００５５】
重質油原料を軽質の最終生成物に転換することを反応器システムの目標として、特定の構成に対する成功の度合いを、ランおよび生成物の測定可能な特性により判定する。
【００５６】
主となる重要な特性は、液相で残存する原料の割合として定義される、液体重量収率である。熱分解ユニット内には生成物が、液相、気相、および固相（コークス）で存在し得る。液体重量収率は高ければ高いほど良い。液体収率は、熱分解がもたらす最大の成果である。
【００５７】
液体収率の次に重要な生成物特性は、生成物の密度に関係がありかつ生成物の「軽さ」の目安を与える、ＡＰＩ比重である。ＡＰＩの値が高ければ高いほど、生成物はより軽質なものとなり、すなわちより成功度の高い熱分解プロセスが達成されたことになる。
【００５８】
興味深い他の生成物特性は、粘度、バナジウム除去、およびニッケル除去である。粘度は生成物の「濃さ（thickness）」を評価し、この粘度が生成物の移送能力の実際の目安となる。多くの場合、粘度の低下はＡＰＩよりも重要である。バナジウムおよびニッケルは、製油所の処理において有害な化学合成物を形成する２つの重要な金属であり、生成物内の含有量は少ないほど良い。
【００５９】
表３は、様々なベルリッジ重質油サンプル（ＢＨＯＳ）ランにおいて用いられた全原油の特性を示している。表４は、ベルリッジ重質油サンプル（ＢＨＯＳ）ランにおいて用いられた生成物（合成原油すなわちＳＣＯ）の特性を示している。表５は、基準値ランによる特性を様々なベルリッジ重質油サンプル（ＢＨＯＳ）ランによる特性と共にまとめたものである。
【表３】
2014507265.tif 000005
【表４】
2014507265.tif 000006
【表５】
2014507265.tif 000007
【００６０】
表５に見られるように、分配器４００および８００を使用した両方のランは、少なくとも１つの分野で従来技術の基準値を超えて改善を示している。従って、分配器４００および８００は好適な分配プレートである。
【表６】
2014507265.tif 000008
【表７】
2014507265.tif 000009
【００６１】
表６に示した各分配プレートで生じた特性に基づくと、分配器８００が液体保持力に関して非常に成功していることが実証される。
【００６２】
表７に示した各構成の生成物特性に基づくと、分配器８００はＡＰＩおよびアスファルテン含有量の分野で優れた生成物特性を実証し、さらに粘度において略最良であることを実証している。
【００６３】
ラン特性および生成物特性の両方の評価を組み合わせると、分配器８００が高い液体収率とＡＰＩをもたらす点で優れている。高い液体収率およびＡＰＩという成果は、プロセスや生成物の価値を直接反映しているため、本熱分解プロセスにとって２つの最も重要な特性である。従って、分配器８００は、ベルリッジ重質油サンプル（ＢＨＯＳ）ランにとって好適な分配プレートである。
【００６４】
表８は、調査用重質油サンプル（ＥＨＯＳ）ランに対し同じ種類の供給ノズルと組み合わせた分配プレートの一覧である。特定の構成の名目上のＡＰＩ比重および液体重量収率に基づいて、代表的ランを各構成に割り当てた。
【表８】
2014507265.tif 000010
【００６５】
重質油原料を軽質の最終生成物に転換することを反応器システムの目標として、特定の構成に対する成功の度合いを、ランおよび生成物の測定可能な特性により判定する。表９は、基準値ランや様々な調査用重質油サンプル（ＥＨＯＳ）ランにおいて用いられた全原油の特性を示している。表１０は、基準値ランや様々な調査用重質油サンプル（ＥＨＯＳ）ランにおいて用いられた生成物（合成原油）の特性を示している。表１１は、基準値ランによる特性を様々な調査用重質油サンプル（ＥＨＯＳ）ランによる特性と共にまとめたものである。
【表９】
2014507265.tif 000011
【表１０】
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【表１１】
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【００６６】
表１２は、調査用重質油サンプル（ＥＨＯＳ）ラン分配プレートのラン特性比較である。表１３は、調査用重質油サンプル（ＥＨＯＳ）ラン分配プレートの生成物特性の比較である。
【表１２】
2014507265.tif 000014
【表１３】
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【００６７】
表１２に示した各分配プレートで生じたラン特性に基づくと、分配器１１００が液体保持力に関して非常に成功していることが実証される。
【００６８】
表１３に示した各分配プレートで生じた生成物特性に基づくと、分配器１１００は、より高いＡＰＩと、より低いアスファルテン含有量をもたらした。
【００６９】
ラン特性および生成物特性の両方の評価を組み合わせると、分配器１１００が高い液体収率とＡＰＩをもたらす点で優れている。高い液体収率およびＡＰＩという成果は、プロセスや生成物の価値を直接反映しているため、本熱分解プロセスにとって２つの最も重要な特性である。従って、分配器１１００は、調査用重質油サンプル（ＥＨＯＳ）ランにとって好適な分配プレートである。
【００７０】
表１４は、未確認重質油サンプル（ＵＨＯＳ）ランに対し同じ種類の供給ノズルと組み合わせたリフトガス分配プレートの一覧である。特定の構成の名目上のＡＰＩ比重および液体重量収率に基づいて、代表的ランを各構成に割り当てた。
【表１４】
2014507265.tif 000016
【００７１】
重質油原料を軽質の最終生成物に転換することを反応器システムの目標として、特定の構成に対する成功の度合いを、ランおよび生成物の測定可能な特性により判定する。表１５は、様々な未確認重質油サンプル（ＵＨＯＳ）ランにおいて用いられた全原油の特性を示している。表１６は、様々な未確認重質油サンプル（ＵＨＯＳ）ランにおいて用いられた生成物の特性を示している。表１７は、様々な未確認重質油サンプル（ＵＨＯＳ）ランによる特性をまとめたものである。
【表１５】
2014507265.tif 000017
【表１６】
2014507265.tif 000018
【表１７】
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【表１８】
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【表１９】
2014507265.tif 000021
【００７２】
表１８に示した各分配プレートで生じたラン特性に基づくと、分配器１１００が最も高い液体保持力を実証している。分配器１１００は好適な分配プレートである。
【００７３】
表１９に示した各構成の生成物特性に基づくと、分配器１２００はＡＰＩ、粘度、アスファルテン含有量、重質材料除去、および金属除去の分野において、全般に亘って優れた生成物特性を実証している。
【００７４】
ラン特性および生成物特性の両方の評価を組み合わせると、分配器１１００が高い液体収率をもたらす点で優れており、一方分配器１２００は、高いＡＰＩ、粘度、および重質材料および金属の除去と、低い粘度およびアスファルテン含有量をもたらす点で優れている。従って、未確認重質油サンプル（ＵＨＯＳ）ランにとって、分配器１１００は高い液体収率を生み出すのに好適な分配プレートであり、また分配器１２００は最も高品質の生成物を生み出すのに好適な分配プレートである。
【００７５】
様々な構成の反応器供給ノズルおよびリフトガス分配プレートを検証した。本書で参照した各供給ノズルに関する完全な議論は、あらゆる目的のためにその全体が参照することにより本書に組み込まれる、米国特許出願第ＸＸ／ＸＸＸ，ＸＸＸ号明細書において得ることができる。表２０は、アサバスカビチューメンランにおいて使用された供給ノズルと分配プレートとの選択された組合せに番号を付してまとめたものである。特定の構成の名目上のＡＰＩ比重および液体重量収率に基づいて、代表的ランを各構成に割り当てた。
【表２０】
2014507265.tif 000022
【００７６】
表２１は、基準値ランや様々なアサバスカビチューメンラン構成において用いられた全原油の特性を示している。表２２は、様々なアサバスカビチューメンラン構成において用いられた生成物（ＳＣＯすなわち合成原油）の特性を示している。表２３は、様々なアサバスカビチューメンラン構成による特性をまとめたものである。
【表２１】
2014507265.tif 000023
【表２２】
2014507265.tif 000024
【表２３】
2014507265.tif 000025
【００７７】
表２３に示されているように、全ての５つの構成は少なくとも１つの分野で基準値を超えて改善を示している。従って、構成１、２、３、４、および５は全て好適な構成である。
【表２４】
2014507265.tif 000026
【表２５】
2014507265.tif 000027
【００７８】
表２４に示した各構成のラン特性に基づくと、構成２が液体保持力に関して非常に成功していることが実証される。この収率の数値は、構成２、３、４、および５の全ての液体収率が優れていることを示唆している。構成２は、液体収率がより高いことから、他の構成よりも明らかに優れている。
【００７９】
表２５に示した各構成の生成物特性に基づくと、構成２および３が全５つの構成で比較すると、全般に亘ってより優れた生成物特性を実証している。ＡＰＩ、粘度低下、重質留分の除去、アスファルテン除去、および金属除去に関し、構成２および３はほとんどまたは全ての分野において最も著しい改善を示している。
【００８０】
液体収率および生成物特性の両方の評価を組み合わせると、構成２のみが両分野において優れた性能を実証している。従って、構成２（ノズル１３００＋分配器８００の組合せ）がアサバスカビチューメンランにとって最も好適な構成である。
【００８１】
表２６は、ベルリッジ重質油サンプル（ＢＨＯＳ）ランにおいて使用された供給ノズルと分配プレートとの組合せに番号を付してまとめたものである。特定の構成の名目上のＡＰＩ比重および液体重量収率に基づいて、代表的ランを各構成に割り当てた。
【表２６】
2014507265.tif 000028
【００８２】
表２７は、基準値ランや様々なＢＨＯＳラン構成において用いられた全原油の特性を示している。表２８は、様々なＢＨＯＳラン構成において用いられた生成物（ＳＣＯすなわち合成原油）の特性を示している。表２９は、様々なＢＨＯＳラン構成による特性をまとめたものである。
【表２７】
2014507265.tif 000029
【表２８】
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【表２９】
2014507265.tif 000031
【００８３】
表３０は、ＢＨＯＳラン構成のラン特性比較である。表３１は、ＢＨＯＳラン構成の生成物特性の比較である。
【表３０】
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【表３１】
2014507265.tif 000033
【００８４】
表３０に示した各構成のラン特性に基づくと、構成７が液体保持力に関して最も成功していることが実証される。この収率の数値は、構成７の液体収率が構成６および８よりも優れていることを示唆している。従って、ラン特性に基づくと、構成８がより好適な構成であり、それに構成６が続く。
【００８５】
表３１に示した各構成の生成物特性に基づくと、構成７はＡＰＩおよびアスファルテン除去の分野で優れた生成物特性を実証している。一方構成６は、粘度低下、金属除去、および重質留分除去において優れている。
【００８６】
ラン特性および生成物特性の両方の評価を組み合わせると、構成７のみが両分野において優れた性能を実証している。従って、構成７（ノズル７００＋分配器８００の組合せ）がＢＨＯＳランにとって最も好適な構成である。
【００８７】
表３２は、調査用重質油サンプル（ＥＨＯＳ）ランにおいて使用された供給ノズルと分配プレートとの組合せを記載して番号を付したものである。特定の構成の名目上のＡＰＩ比重および液体重量収率に基づいて、代表的ランを各構成に割り当てた。
【表３２】
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【００８８】
表３３は、基準値ランや様々なＥＨＯＳラン構成に用いられた全原油の特性を示している。表３４は、様々なＥＨＯＳラン構成において用いられた生成物（ＳＣＯすなわち合成原油）の特性を示している。表３５は、様々なＥＨＯＳラン構成による特性をまとめたものである。
【表３３】
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【表３４】
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【表３５】
2014507265.tif 000037
【００８９】
表３６は、ＥＨＯＳラン構成のラン特性比較である。表３７は、ＥＨＯＳラン構成の生成物特性の比較である。
【表３６】
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【表３７】
2014507265.tif 000039
【００９０】
表３６に示した各構成のラン特性に基づくと、構成１０が液体保持力に関して最も成功していることが実証される。この収率の数値は、構成１０の液体収率が構成９および１１よりもはるかに優れていることを示唆している。従って、構成１０は、より好適な構成である。
【００９１】
表３７に示した各構成の生成物特性に基づくと、構成９および１０の両方は全般に亘って優れた生成物特性を実証している。構成９は粘度低下、重質材料除去、および金属除去において最も良いが、構成１０はＡＰＩおよびアスファルテン除去において最も良い。構成１０は、最高値ではない分野でも、依然として他の２構成に同程度に近い。
【００９２】
ラン特性および生成物特性の両方の評価を組み合わせると、構成１０のみが両分野において優れた性能を実証している。従って、構成１０（ノズル７００＋分配器１１００の組合せ）がＥＨＯＳランにとって最も好適な構成である。
【００９３】
表３８は、未確認重質油サンプル（ＵＨＯＳ）ランにおいて使用された供給ノズルと分配プレートとの組合せを記載して番号を付したものである。特定の構成の名目上のＡＰＩ比重および液体重量収率に基づいて、代表的ランを各構成に割り当てた。
【表３８】
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【００９４】
表３９は、基準値ランや様々なＵＨＯＳラン構成に用いられた全原油の特性を示している。表４０は、様々なＵＨＯＳラン構成において用いられた生成物（ＳＣＯすなわち合成原油）の特性を示している。表４１は、様々なＵＨＯＳラン構成による特性をまとめたものである。
【表３９】
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【表４０】
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【表４１】
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【００９５】
表４２は、ＵＨＯＳラン構成の全原油基準ラン特性比較である。表４３は、ＵＨＯＳラン構成の生成物特性の比較である。
【表４２】
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【表４３】
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【００９６】
表４２に示した各構成のラン特性に基づくと、構成１５が液体保持力に関して非常に成功していることが実証される。従って、構成１５はより好適である。
【００９７】
表４３に示した各構成の生成物特性に基づくと、構成１４が全般に亘って優れた生成物特性を実証し、これに構成１５が続く。
【００９８】
液体収率および生成物特性の評価を組み合わせると、液体容積収率がより高いことから構成１５が非常に好ましい。従って、構成１５（ノズル２０００＋分配器４００の組合せ）がＵＨＯＳランにとって最も好適な構成である。他の全ての比較において有効性が少ないと示されている分配器４００の不備は、ノズル２０００により提供される利点に与える影響が少なかったと思われる。すなわち、有用な分配器とノズル２０００とを組み合わせたものの性能が、この特定の原油では構成１５を超えると期待されるであろう。
【００９９】
上記の説明においては、本開示を完全に理解できるよう、単に説明のために特定の用語を明記している。しかしながら、これらの具体的な詳細は、本開示の教示を実施するために必須のものではないことは当業者には明らかであろう。
【０１００】
さらに、本教示のさらなる有用な実施形態を提供するために、具体的に、また明確に列挙されていないやり方で、代表例および従属する請求項の種々の特徴を組み合わせてもよい。値の範囲や要素の群を示しているものは全て、本来の開示のために、また請求される主題を制限するために、全ての可能性のある中間値または中間的要素を開示していることも明確に留意されたい。また、図面に示されている構成要素の寸法および形状は、本教示がどのように実施されるかを理解する助けとなるように描かれたものであり、その例で示されている寸法および形状に限定することを意図したものではないことも明確に留意されたい。
【０１０１】
リフトガスを分配する方法、システム、および装置を開示してきた。本書で説明した実施形態は、説明のためのものであり、本開示の主題を限定するものであると見なされるべきではないことを理解されたい。本発明の範囲または精神から逸脱することのない、種々の改変、用途、置換え、組合せ、改良、製造方法が、当業者には明らかであろう。
【符号の説明】
【０１０２】
２０１、３０１    反応器
２０２、３０２    リフトガス
２０３、３０３    固体熱媒体
２０４    反応器供給液体
２０７    生成物
３０４    重質油供給物
３０５    ウインドボックス
３０６    分配プレート
３４０、８４０    分配プレート
３５０、８５０    孔
３６０、８６０    中心区域
８９５    管
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
2014507265.tif 000049
【図４】
2014507265.tif 000050
【図５】
2014507265.tif 000051
【図６】
2014507265.tif 000052
【図７】
2014507265.tif 000053
【図８】
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【図９】
2014507265.tif 000055
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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