(57)【要約】    反応器内の温度又は圧力を低下させるために使用される蒸気流の圧力を低減するためのプロセス。蒸気流の圧力は、低圧力蒸気流を提供するためにタービンで低減される。蒸気流はタービン内でタービンホイールを回転させる。タービンホイールは、回転運動を発電機に伝達するように構成されている。これにより、タービンで電気が発生する。低圧蒸気流は、反応器内に注入され、反応器内の温度を低下させるか、又は反応器内の炭化水素蒸気の分圧を低下させる。  【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応器（１０、１００）内の温度、熱負荷、又は炭化水素分圧を低下させるために使用される蒸気流（５８、４０、１２２、１２４、１２６、１２８）の圧力を低減するためのプロセスであって、前記プロセスは、
蒸気流（５８、４０、１２２、１２４、１２６、１２８）の圧力をタービン（６０）で減圧して、低圧蒸気流（５９）を提供することと、
前記タービン（６０）内でタービンホイール（６２）を回転させることと、
前記低圧蒸気流（５９）を反応器（１０、１００）内に注入し、前記反応器（１０、１００）内の温度を低下させるか、又は前記反応器（１０、１００）内の炭化水素蒸気の分圧を低下させることと、を含む、プロセス。
【請求項２】
前記蒸気流（５８、４０、１２２、１２４、１２６、１２８）からエネルギーを抽出することによって、高温瓶首を緩和することによって、前記反応器（１０、１００）への前記供給速度を増加させることを更に含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
前記タービンホイール（６２）が、回転運動を発電機（６６）に伝達するように構成され、前記プロセスが更に、
前記タービン（６０）で電気を発生させることを含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項４】
前記タービン（６０）によって発生する電気量に対して、前記タービン（６０）から情報を受信することと、及び
少なくとも１つの表示画面（８０）上に、前記タービン（６０）によって生成された前記電気量を表示することと、を更に含む、請求項３に記載のプロセス。
【請求項５】
前記反応器（１０、１００）の処理パラメータを少なくとも１つ調整しながら、前記反応器（１０、１００）のスループットを維持することを更に含む、請求項４に記載のプロセス。
【請求項６】
前記反応器（１０、１００）が、ＦＣＣ反応器（１０）を含み、前記蒸気流（５８、４０、１２２、１２４、１２６、１２８）が蒸気ストリーム（４０、５８）を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項７】
前記タービン（６０）によって提供される冷却負荷に基づいて、前記ＦＣＣ反応器（１０）の１つ以上のプロセス条件を調整することを更に含む、請求項６に記載のプロセス。
【請求項８】
前記反応器（１０、１００）が水素処理反応器（１００）を含み、前記蒸気流（５８、４０、１２２、１２４、１２６、１２８）が水素流（１２２、１２４、１２６、１２８）を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項９】
前記タービン（６０）の出口温度が、前記低圧蒸気流（５９）の露点の１５℃以内である、請求項１〜５のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１０】
前記反応器（１０、１００）内の温度と前記反応器（１０、１００）内の元の温度との間の差の５０％に到達する応答時間が、前記反応器（１０、１００）内の温度が前記反応器（１０、１００）内の元の温度から少なくとも１０％変化するとき、少なくとも１秒、又は少なくとも１０秒、又は少なくとも１分である、請求項１〜５のいずれか一項に記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、希釈液又は急冷流体として化学処理又は精製プラントで使用される蒸気流に関し、より具体的には、そのような蒸気流がタービンを通過して蒸気流の圧力を低下させ、圧力低下からエネルギーを回収するプロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
化学的精製及び処理方法は、反応（複数可）の促進及び／又は温度（複数可）の制御を助けるために添加される希釈液又は急冷流体を使用することが多い。これらの種類の蒸気流を利用する例示的な反応器としては、石油精製流動化触媒分解「ＦＣＣ」反応器及び水素処理反応器が挙げられる。反応器では、希釈液又は急冷蒸気流の最低温度は、蒸気流の露点によって時折制限される。
【０００３】
ＦＣＣ反応器では、触媒を輸送するために蒸気を輸送反応器に添加して、供給霧化及び分布のための作動流体として、再生前に触媒から炭化水素を除去し、低分子量生成物の分圧を低減し、それによって分解のための平衡を緩和し、より高い変換を促進する。蒸気は、プロセス操作における希釈に一般的に使用され、多くの場合、ＦＣＣのようなモル生成反応における気化又は順方向反応を促進するために、炭化水素の分圧を低減するために使用される。蒸気の使用は、その使用後に容易に凝縮及び除去されるガス状材料を提供することである。多くの場合、ＦＣＣの場合、追加エネルギーがユニットの性能に有害であるため、可能な限り露点に近い蒸気を有することが有利である。反応器に添加される高温触媒の流れは、熱分解を促進する最大反応器温度によって制限される。蒸気供給装置から反応器ライザへの圧力低下が通常高いため、蒸気は大量の過熱で入り、過熱が少ない蒸気源で可能であり得るものよりも高い反応器温度を不必要に生成する。これは、高温触媒の循環速度を制限し、触媒分解に対するより望ましくない熱分解をもたらす傾向がある。
【０００４】
水素処理反応器では、触媒床は、多くの場合、水素処理の非常に発熱的な性質、及び反応を急冷し、温度を制御する必要性のために、多数の床に分離される。異なる反応器床の間で、比較的低温（プロセスと比較して）水素含有蒸気流が添加されて、プロセス流体が次の床触媒に入る前に反応器温度を急冷する。水素含有蒸気流の使用は、急冷流が圧縮される際にエネルギーを必要とする。水素処理ユニットのスループットは、多くの場合、急冷水素の流れによって制限され、反応器触媒床温度を安全な範囲に維持する。
【０００５】
従来の水素処理又はＦＣＣ反応器のいずれにおいても、急冷流又は希釈流は、多くの場合、これらの蒸気流の流れを制御するために制御弁を通過する。これらの従来のシステムは、意図される目的のためにおそらく効果的であるが、制御弁は機械的エネルギーの損失をもたらす。具体的には、圧力低下を介して除去されたエネルギーは、制御弁による回収を伴わずに消散されるため、エネルギーは失われる。加えて、除去されるエネルギーは、多くの場合、システムに加えられるエネルギーの結果であるため、損失エネルギーは、より高い運用コストを表すことができる。この損失エネルギーは、制御弁にわたって断熱圧低下を介して、圧力低下に対して最小限の温度低下をもたらす。
【０００６】
したがって、より多くのエネルギー低下を温度低下対圧力低下にシフトさせるための方法に加えて、このような急冷又は希釈蒸気流に関連するこの損失エネルギーを回収させるための効果的かつ効率的な装置及びプロセスが必要とされている。
【発明の概要】
【０００７】
本発明は、先行技術に関連する１つ以上の欠点を克服する装置及びプロセスを提供する。
【０００８】
具体的には、本発明によれば、制御弁はタービンに置き換えられている。制御弁の代わりにタービンを使用することにより、圧力を下げるための同じ又はより多くのエネルギー除去は、制御弁と比較してより多くの等エントロピープロセス後により高い温度低下を伴って達成される。急冷流又は希釈流中のタービンは、圧力の低下を断熱動作（高温出口温度を有する弁）から等エントロピー動作に変更し、シャフト上で動作する方法でエネルギーが抽出され、それによって、圧力レットダウンからの電力を任意選択的に発生させながら、より低い温度出力を生成する。あるいは、エネルギーは、電気回収がプロセスの改善に対して高度に評価されない場合に、ブレーキ又は他の装置によって消散され得る。
【０００９】
ＦＣＣユニットの場合、その露点により近い希釈流を有することにより、ライザの熱入力を低減し触媒循環の増加によってより多くの熱が添加されることを可能にし、所望のＬＰＧ及びナフサ成分に対するより選択的な分解を提供する。水素処理反応器の場合、急冷蒸気流では水素が少なく、再循環ガス圧縮機でのエネルギーの使用が低下し、及び／又はより多くの水素が反応器の入口に注入されることを可能にするー各床でより長い第１の床の触媒寿命及びより高い水素化を促進するが、最も適切ではない。固定された水素流では、反応のより多くの熱が、現在の冷却水素の同じ流れで冷却されるため、冷却水素は反応器へのより多くの炭化水素の装入を可能にする。加えて、上記の利益に加えて、タービンは、除去されたエネルギーを他の場所で利用される電気エネルギーに変換する。したがって、タービンは、希釈流及び急冷流と共に現在使用されている制御弁よりも更なる利点を提供する。
【００１０】
したがって、少なくとも１つの態様では、本発明は、より低い圧力蒸気流を提供するために、タービンによる蒸気流の圧力を低下させること、タービン内でタービンホイールを回転させること、反応器への温度又は全熱注入を低減するために、又は反応器内の炭化水素蒸気の分圧を低下させるために、低圧蒸気流を反応器内に注入することにより、反応器内の温度、熱負荷、又は炭化水素分圧を低減するために使用される蒸気流の圧力を低減するプロセスを提供することを特徴とし得る。
【００１１】
別の態様では、本発明は、蒸気を含む蒸気流を提供すること、タービン内に蒸気流を通過させることであって、タービンは、タービン内にタービンホイールを備え、タービンホイールは、回転運動を発電機に伝達するように構成されている、通過させることと、減圧蒸気流をタービンから回収すること、減圧蒸気流と炭化水素蒸気とを混合することにより、炭化水素蒸気の分圧を低下させることにより炭化水素蒸気の分圧を調節するために使用される蒸気流の圧力を低減するためのプロセスを提供することを特徴とし得る。
【００１２】
更に、更に別の態様では、本発明は、水素を含む蒸気流を提供すること、タービン内に蒸気流を通過させることであって、タービンは、タービン内にタービンホイールを備え、タービンホイールは、回転運動を発電機に伝達するように任意選択的に構成されている、通過させることと、タービンから減圧蒸気流を回収することと、タービンからの減圧蒸気流で反応器内の温度を制御することにより急冷流として使用される蒸気流の圧力を低減するプロセスを提供することを特徴とし得る。
【００１３】
本発明の更なる態様、実施形態、及び詳細の全ては、いずれかの方法で組み合わせることが可能であり、以下の本発明の詳細な説明に記載される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
以下、本発明の１つ以上の例示的な実施形態を、以下の図面と併せて以下に説明する。
【００１５】
【図１】本発明の１つ以上の実施形態による使用されるＦＣＣ反応器を示す。
【００１６】
【図２】本発明の１つ以上の態様によるタービンの概略図を示す。
【００１７】
【図３】本発明の１つ以上の実施形態による使用される水素処理反応器を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
上述したように、本発明は、１つ以上のタービンを利用して、ほぼ等エントロピーの手段を通して圧力及び温度を低下させ、任意選択的に、化学処理ユニット内の急冷蒸気流又は希釈蒸気流からエネルギーを回収する。電気エネルギーの形で任意選択的に回収されたエネルギーは、例えば、処理ユニット内の他の場所で使用される。動力回収タービンは、反応器への水素及び蒸気のこれらの高出力レットダウン上に設置され、それによって反応器の変換又はスループットを増加させることに加えて回収されたエネルギーから値を生成し、より低い水素循環速度、より高い供給速度（スループット）、又は増加した変換を可能にすることによって、特定の生成エネルギー強度を低下させることが企図される。
【００１９】
これらの一般原理を念頭に置いて、以下の説明が限定することを意図するものではないことを理解することにより、本発明の１つ以上の実施形態について説明する。
【００２０】
図１を参照すると、本発明の様々な態様では、タービンは、ＦＣＣユニット１０に関連する希釈流で使用される。示される特定のＦＣＣユニット１０の文脈における本発明の説明は、本発明をその中に開示される詳細に限定することを意図するものではない。
【００２１】
図１に示すＦＣＣユニット１０は、一般に、分離容器１２、蓄熱器１４、及び垂直ライザ１６を含む。ＦＣＣユニット１０は、以下に記載される方法で触媒及びコンタクト供給を循環させる。
【００２２】
触媒は、活性非晶質粘土型触媒及び／又は高活性結晶性分子篩などの流動触媒分解の技術分野で使用される任意の周知の触媒を含む。分子篩触媒は、所望の生成物に対する選択性が非常に改善されているため、非晶質触媒よりも好ましい。ゼオライトは、ＦＣＣプロセスにおいて最も一般的に使用される分子篩である。好ましくは、第１の触媒は、Ｙ型ゼオライトなどの大きい細孔ゼオライト、活性アルミナ材料、シリカ又はアルミナのいずれかを含むバインダ材料、及びカオリンなどの不活性充填剤を含む。触媒添加剤は、ＺＳＭ−５、ＺＳＭ−１１、ＺＳＭ−１２、ＺＳＭ−２３、ＺＳＭ−３５、ＺＳＭ−３８、ＺＳＭ−４８、及び他の同様の材料によって例示される媒体又はより小さい細孔ゼオライト触媒を含んでもよい。
【００２３】
ＦＣＣ供給原料としては、従来のＦＣＣ供給原料及び高沸点又は残留供給が挙げられる。従来の供給原料の最も一般的なものは、典型的には、３４３°〜５５２℃（６５０°〜１０２５°Ｆ．）の沸点の範囲を有する炭化水素材料である真空ガス油であり、大気圧残渣の真空分別によって調製される。重質又は残留供給原料、すなわち、４９９℃超の沸騰（９３０°Ｆ．）も好適である。
【００２４】
次に図１を見ると、ライザ１６は、供給原料中の炭化水素の分解のための変換領域を提供する。ライザ１６内の触媒と接触する供給物の滞留時間は、３秒以下であってもよい。所望の生成物分布に応じて、３秒以下の滞留時間が好ましい場合がある。滞留時間が短いほど、一旦得られた所望の生成物が望ましくない生成物に変換されないことを確実にする。前述にかかわらず、当業者によって理解されるように、異なる滞留時間が利用されてもよい。
【００２５】
供給原料は、入口１８とライザ１６との間、及び出口２０から実質的に上流にある１つ以上の分配器又はノズル１９によってライザ１６に導入される。ライザ１６に入るとき、供給原料の急速な気化から生じる体積膨張は、ライザ内の触媒の密度を、典型的には１６０ｋｇ／ｍ３（１０ｌｂ／ｆｔ３）未満まで更に減少させる。触媒と接触させる前に、供給原料は、通常、１４９°〜３１６℃（３００°〜６００°Ｆ．）の範囲の温度を有する。供給原料の追加量は、分配器１９の初期供給ポイントの下流に追加されてもよい。
【００２６】
次いで、混合された触媒及び反応した供給蒸気は、出口２０を通ってライザ１６の上部から排出され、オレフィン及び相当量のコークスで覆われ、一般に「コークス化触媒」と呼ばれる触媒粒子の回収を含む、分解した生成物蒸気流に分離される。供給原料と所望の生成物の望ましくない他の生成物への更なる変換を促進し得る触媒との接触時間を最小限に抑えるために、コークス化触媒を生成物流から迅速に除去するための分離器の任意の配置が使用される。
【００２７】
具体的には、ライザ１６の端部に設けられた旋回アーム配置２２は、流出触媒及び分解生成蒸気流混合物に接線速度を付与することによって、初期触媒及び分解炭化水素分離を更に向上させることができる。このような旋回アーム配置２２は、米国特許第４，３９７，７３８号に、より完全に記載されている。旋回アーム配置２２はチャンバ２４の上部に位置し、ストリッピング領域２６はチャンバ２４の下部に位置する。旋回アーム配置２２によって分離された触媒は、ストリッピング領域２６（以下に記載）に落ちる。軽質オレフィン及びいくつかの触媒パスを含む分解炭化水素を含む分解された生成物蒸気流は、導管２８を介してサイクロン３０に進む。サイクロン３０は、生成物蒸気流から残りの触媒粒子を除去して、粒子濃度を非常に低いレベルに低下させる。次いで、生成物蒸気流は、出口３２を通って分離容器１２の上部から出る。サイクロン３２によって分離された触媒は、二脚導管３４を通って高密度床３６の中へ分離容器１２に戻り、ここで、それは開口部３８を通ってストリッピング領域２６に入る。
【００２８】
ストリッピング領域２６は、蒸気との逆電流接触によって、触媒表面から吸着された炭化水素を除去する。蒸気は、線４０を通してストリッピング領域２６に入る。ストリッピング領域２６中に除去された任意の炭化水素は、上記のように上方に流れる。触媒は、チャンバ２４の底部で触媒床４２に滴下される。
【００２９】
触媒床４２からのいくつかの触媒は、再生を最初に行うことなく、ライザ１６に再循環されてもよい。触媒床４２からの触媒の第２の部分は、それがライザ１６に戻される前に蓄熱器１４内で再生される。触媒床４２からの触媒の第２の部分は、コークスの除去のために制御弁４８よって調節される速度で、コークス化触媒導管４６を通じて蓄熱器１４に輸送される。
【００３０】
プロセスの再生側では、コークス化触媒導管４６を介して蓄熱器１４に移されたコークス化触媒は、酸素含有ガスと接触することによって、触媒粒子の表面からのコークスの典型的な燃焼を受ける。酸素含有ガスは、入口４８を介して蓄熱器１４の底部に入り、触媒の密な流動床（図示せず）を通過する。主に二酸化炭素からなり、おそらく一酸化炭素を含有する煙道ガスは、高密度床から蓄熱器１４の希薄相へと上方に通過する。サイクロン５０又は他の手段などの分離器は、煙道ガスが出口５２を通って蓄熱器１４から出る前に、立ち上がり煙道ガスから同伴触媒粒子を除去する。触媒粒子からのコークスの燃焼は、蓄熱器スタンドパイプ５４内の蓄熱器１４から引き出される触媒の温度を上昇させる。
【００３１】
蓄熱器スタンドパイプ５４は、蓄熱器１４からの再生触媒を、制御弁５６によって調節された速度で混合領域５７に通過する。この触媒の流量は、典型的には最大化されて、最も高い生産速度で所望のガソリン及びＬＰＧ製品に対して最も高い変換率を提供する。この触媒は、反応器の熱の大部分を提供し、流れはライザ内の温度によって制限される。したがって、ライザへの熱入力を低減する任意のものは、より高い触媒循環速度、及びより高い変換率又はより高い供給速度を可能にする。
【００３２】
混合領域５７では、再生触媒は触媒床４２から直接触媒と混合される。流動化ガスは、導管５８から混合容器５６内に通過する。流動化ガスは、触媒に接触し、触媒を流動状態で維持して、ライザ１６内を上昇させ、上記のように供給原料と接触する。多くの場合、流動化ガスは蒸気である。触媒の流動化に加えて、蒸気は、ライザ１６内の炭化水素の分圧を低下させ、触媒された反応を所望の生成物に向けて（望ましくない副生成物とは対照的に）駆動するのに役立つ。
【００３３】
従来のＦＣＣユニットでは、制御弁は、それがＦＣＣユニット１０に送られる前に、導管５８内の蒸気の圧力を下げるために使用される。本発明は、蒸気をＦＣＣユニット１０に通過させる前に、導管５８内の蒸気の圧力を低下させるために、等エントロピー拡張でタービン６０を使用して、断熱プロセス制御弁で制御される蒸気と比較して、蒸気のエネルギー含有量が低くなる。例示的なタービン６０が図２に示されている。
【００３４】
図２を参照すると、タービン６０は、タービンホイール６２を通過した蒸気の流れによって発生する回転運動を、発電機６６に伝達又は伝達するように構成されたブレード６４を備えるタービンホイール６２を含む。発電機６６は、一般に、タービンホイール６２と連通する第１の巻線６８と、第１の巻線６８を取り囲む第２の巻線７０とを含む。既知のように、第２の巻線７０に対する第１の巻線６８の回転は、電流を発生させる。このように図示されていないが、発電機６６は、巻線６８、７０のうちの１つの代わりに永久磁石を含むことができる。かかる発電機は、当該技術分野において周知である。
【００３５】
また、タービン６０は、タービン６０で発生した電気量を計測するように構成されたプロセッサ７２と、タービン６０で発生する電気量に関連する情報を制御センタ７８でコンピュータ７６に送信する送信機７４と、を備えてもよい。タービン６０の具体的な構成は、タービン６０が、減圧から電気へのエネルギーの所望の圧力低下及び変換を可能にすることを条件として、本発明の実施に必須ではない。例示的なタービン及び更なる詳細は、米国特許第４，６２５，１２５号、同第４，６９４，１８９号、同第４，７５４，１５６号及び同第９，２０３，９６９号に記載されており、これらは全て参照により本明細書に組み込まれる。
【００３６】
したがって、いくつかの実施形態では、本発明によるプロセスは、ガスプロセスストリームの一部分を１つ以上の可変抵抗タービンを通して方向付けて、ガスプロセスストリームの流量を制御し、任意選択的に、そこから電力を生成することと、ガス相内に動力回収タービンを出るガスが残留するようにガス状プロセスストリームの圧力及び温度を制御することと、いくつか例を挙げると、可変ノズルタービン、入口可変ガイド翼、又は直接連結された可変電気負荷を使用して、タービンを流れる抵抗を変化させるために流量を測定するか、又は流量を制御することと、又はその両方を含む。また、可変抵抗タービンの回転に対する抵抗は、タービン上で回転する磁石（単数又は複数）からの磁界内にある外部可変負荷電気回路によって変化させることができる。より多くの負荷が回路上に置かれると、タービンの回転に対する抵抗がより高い。このことにより、次に、タービン全体でより多くの圧力低下が与えられ、プロセスストリームの流れが遅くなる。装置内のアルゴリズムはまた、タービンＲＰＭ及び回路上の負荷を測定することによって、装置を通る実際の流れを計算することができる。回転流に対する抵抗はまた、可変位置入口ガイド翼によって変化させることができる。いくつかの実施形態では、電力は、電力発生回路上のガイド翼又は可変負荷のいずれかによって可能になる流れに対する可変抵抗を有する動力回収タービンを介して生成される。ガイド翼位置を使用して実際の流れを計算するためのアルゴリズム、電力出力及びＲＰＭを使用することができる。
【００３７】
したがって、導管５８からの蒸気は、入口でタービン６０に入り、タービンホイール６２を回転させ、それによって蒸気の圧力及び温度を低下させ、蒸気からエネルギーを抽出する。タービン６０の出口から得られた低圧蒸気５９は、ライザ１６に注入され、ライザ１６内の炭化水素蒸気の分圧を低下させる。タービン６０の出口における蒸気の所望の温度は、減圧蒸気の露点の１５℃以内であることが好ましい。また、タービン６０は、ノズル１９に関連して制御弁の代わりに、及び／又はストリッピング蒸気のライン４０と共に利用されることも企図される。
【００３８】
図３を参照すると、タービンは、例えば水素処理反応器１００において急冷流と関連して使用されることも企図される。本明細書で使用するとき、用語「水素処理」は、水素の存在下で１つ以上の炭化水素を処理することを指すことができ、水素処理及び／又は水素分解を含むことができる。本明細書で使用するとき、用語「水素分解」は、水素及び少なくとも１つの触媒の存在下で、より低い分子量の炭化水素中への、少なくとも１つの長鎖炭化水素のプロセス破壊又は分解結合を指すことができる。本明細書で使用するとき、用語「水素処理」は、炭化水素供給原料からの硫黄、窒素及び金属などのヘテロ原子を除去するための１つ以上の好適な触媒の存在下で、炭化水素供給原料を水素ガスと接触させることを含むプロセスを指すことができる。水素処理では、いくつかの水素処理プロセスは、芳香族を飽和するように具体的に設計されるため、二重及び三重結合を有する炭化水素は飽和していてもよく、及び芳香族も飽和されてもよい。
【００３９】
図３に示すように、本発明に従って使用される水素処理反応器１００は、マルチ固定床容器１０１であり、これは既知のように、予床空間１１２、１１４、１１６（急冷領域とも呼ばれる）によって互いに分離された複数の触媒床１０２、１０４、１０６、１０８を含む。例示的な実施形態では、触媒床１０２、１０４、１０６、１０８のそれぞれは、水素処理触媒を含有する。水素処理触媒は周知であり、典型的には、γ−アルミナからなる支持体上にモリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、コバルト（Ｃｏ）、及び／又はニッケル（Ｎｉ）を含む。特定の種類の水素処理触媒は、本発明の理解又は実践には必須ではない。
【００４０】
図示のように、供給流１１８は、水素処理反応器１００に導入される。供給流１１８は容器１０１の上部に導入されているものとして示されているが、供給流１１８は分割され、予床空間１１２、１１４、１１６などの複数の位置で水素処理反応器１００内に注入されることが企図される。
【００４１】
水素含有ストリーム１２０もまた、複数のストリームで水素リッチストリーム１２２、１２４、１２６、１２８に分割される。好ましくは、水素含有ストリーム１２０は、Ｈ２リッチストリームである。本明細書で使用するとき、用語「リッチ」は、少なくとも一般的に５０体積％、好ましくは７０体積％のストリーム内の化合物又は化合物種の量を意味し得る。水素含有ストリーム１２０は、水素処理反応器１００からの再循環水素、又は再循環水素と補給水素との組み合わせを含有してもよい。
【００４２】
第１の水素リッチストリーム１２２は、供給流１１８（容器１０１への注入前又は注入後）と組み合わされる。残りの水素リッチストリーム１２４、１２６、１２８は、急冷流１３０、１３２、１３４として使用され、水素処理反応器１００の予床空間１１２、１１４、１１６内に注入される。急冷流１３０、１３２、１３４の圧力を低減するために、タービン６０ａ、６０ｂ、６０ｃが使用される。これらタービン６０ａ、６０ｂ、６０ｃは、例えば、図２に示すタービン６０である。タービン６０ａ、６０ｂ、６０ｃはそれぞれ、予床空間１１２、１１４、１１６のうちの１つの温度を測定し、温度をタービン６０ａ、６０ｂ、６０ｃに中継して、それぞれの急冷流１３０、１３２、１３４の流れを調節するように構成された温度センサ１３６と通信してもよい。
【００４３】
したがって、水素リッチストリーム１２４、１２６、１２８は、タービン６０ａ、６０ｂ、６０ｃのそれぞれに入り、タービンホイールをその中に回転させ（図２を参照）、それにより、水素リッチストリーム１２４、１２６、１２８の圧力及び温度を低下させ、水素リッチストリーム１２４、１２６、１２８からエネルギーを抽出する。低圧及び温度急冷流１３０、１３２、１３４は、反応器１００の予床空間１１２、１１４、１１６に注入され、反応器１００内の触媒床１０４、１０６、１０８の温度を制御する。
【００４４】
ＦＣＣユニット１０及び水素処理反応器１００の両方において、タービン６０から来る蒸気の流量を調整して、ＦＣＣユニット１０及び水素処理反応器１００のプロセス条件を変更することができる。例えば、ライザ１６内の蒸気の流量は、ライザ１６内の炭化水素分圧及び触媒循環速度の変化を可能にするように調整される。同様に、急冷流１３０、１３２、１３４の流量は、反応器１００内の触媒床１０４、１０６、１０８の温度を変化させるように調整されてもよい。したがって、これらのプロセス条件を変更する際、変化は、比較的遅いペースで所望の変化が生じる「低速制御」であることが企図される。
【００４５】
例えば、水素処理反応器１００に関して、水素処理反応器１００内の新たな（又は目標の）温度と水素処理反応器１００内の元の（又は開始）温度との間の半方（すなわち、差の５０％）に到達する応答時間が、新しい（又は標的）温度が、少なくとも１０％元の（又は開始）温度と異なる場合、少なくとも１秒、又はそれ以上、又は例えば１０秒であることが企図される。換言すれば、反応器の新たな温度が反応器内の現在の温度と異なる場合、タービンは、完了する変化の半分に対して、少なくとも１秒、少なくとも１０秒、少なくとも１分、少なくとも１０分、又は１時間以上を要するプロセスを提供する。
【００４６】
同様に、ＦＣＣユニット１０に関して、ＦＣＣユニット１０内の新たな（又は目標の）炭化水素分圧とＦＣＣユニット１０内の元の（又は開始）炭化水素分圧との間の半方（すなわち、差の５０％）に到達する反応時間も、新たな（又は標的）炭化水素分圧が、少なくとも１０％元の（又は開始）炭化水素分圧とは異なる場合、少なくとも１秒、少なくとも１０秒、少なくとも１分、少なくとも１０分、又は１時間以上であることが企図される。当業者は、本発明に関連する動的プロセスのプロセス条件及び応答時間を決定することができるであろう。
【００４７】
したがって、タービンの遅い制御応答が問題である場合、タービンの使用は、遅い応答又は「緩い」制御点用途に制限される。遅い応答の用途は、元の（又は開始）定常状態条件から新たな（又は目標）定常状態条件（例えば、温度、圧力、流量）の半方（つまり、差の５０％）に到達する応答時間が、新しい（又は目標）条件が元の（又は開始）条件と少なくとも１０％異なる場合、変更の半分が完了するまでの時間は、少なくとも１秒、又はそれ以上、例えば１０秒、少なくとも１分、少なくとも１０分、又は１時間以上であることが企図される。
【００４８】
更に、ＦＣＣユニット１０又は水素処理反応器１００などの本プロセスで使用される化学処理ユニットは、プロセス制御システムを利用することが更に企図される。
【００４９】
本明細書に開示される実施形態に関連して説明されるプロセス制御システムは、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）又は他のプログラマブル論理装置、別個のゲート若しくはトランジスタ論理、別個のハードウェア構成要素、又は本明細書に記載される機能を実行するように設計されたそれらの任意の組み合わせを備えたコンピュータ上で実装又は実行されてもよい。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサであってもよく、又はプロセッサは、任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、又はステートマシンであってもよい。プロセッサはまた、コンピューティング装置の組み合わせ、例えば、ＤＳＰとマイクロプロセッサとの組み合わせ、２つ以上のマイクロプロセッサ、又は前述の任意の他の組み合わせであってもよい。
【００５０】
プロセス制御システムに関連付けられたプロセスのステップは、ハードウェア、５つのプロセッサによって実行されるソフトウェアモジュール、又は２つの組み合わせ内に直接含まれるアルゴリズムで具現化されてもよい。ソフトウェアモジュールは、ＲＡＭメモリ、フラッシュメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスタ、ハードディスク、取り外し可能ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ又は当該技術分野において既知の任意の他の形態の記憶媒体内に存在してもよい。例示的な記憶媒体は、記憶媒体から情報を読み取り、記憶媒体に情報を書き込むプロセッサと通信している。これは、記憶媒体がプロセッサに一体であるか、又はプロセッサと一体であることを含む。プロセッサ及び記憶媒体は、ＡＳＩＣ内に存在してもよい。ＡＳＩＣは、ユーザ端末に存在してもよい。あるいは、プロセッサ及び記憶媒体は、ユーザ端末内の別個の構成要素として存在してもよい。これらの装置は、単に、コンピュータ可読記憶媒体の例示的な非限定的な例であることを意図するものである。プロセッサ及び記憶媒体又はメモリはまた、典型的には、入力チャネル、制御論理のプロセッサ、制御システム内の出力チャネル、及び制御センタのオペレータステーションの間などの異なる構成要素、コンピュータプロセッサ間の有線又は無線通信を可能にするハードウェア（例えば、ポート、インターフェース、アンテナ、増幅器、信号プロセッサなど）と通信する。
【００５１】
コンピュータ及びプロセッサと通信しているとは、情報又はデータを送受信する能力を指す。データ又は情報の送信は、無線送信（例えば、Ｗｉ−Ｆｉ又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈによって）又は有線送信（例えば、イーサネットＲＪ４５ケーブル又はＵＳＢケーブルを使用する）であり得る。無線送信の場合、無線送受信機（例えば、Ｗｉ−Ｆｉ送受信機）は、各プロセッサ又はコンピュータと通信している。送信は、コンピュータの要求において、コンピュータからの要求に応じて、又は他の方法で自動的に実行することができる。データは、任意の組み合わせでプッシュ、引き出し、フェッチされるなどすることができ、又は任意の他の方法で送信及び受信することができる。
【００５２】
したがって、本発明によれば、プロセス制御システムは、タービン６０によって生成された電気量に対する情報を受信することが企図される。タービンは、生成した電気量を決定し、又は代替的に、情報を受信するプロセス制御システムは、生成された電気量を決定することが企図される。いずれの構成においても、タービン６０によって発生した電気の量は、少なくとも１つの表示画面８０上に表示される（例えば、制御センタ７８内のコンピュータ７６と通信する）。処理ユニットが複数のタービン６０を含む場合、処理制御システムは、タービン６０のそれぞれによって生成された電気量に関連付けられた情報を受信することが更に企図される。処理制御システムは、タービン６０のそれぞれに関連付けられた情報に基づいて生成された総電力を決定し、生成された総電力を表示する。生成された総電力は、個々のタービン６０によって生成される電力の表示の代わりに、又はそれと共に表示されてもよい。
【００５３】
上述のように、電気の回収は、処理ユニット内のストリームに既に加えられているストリームからエネルギーを除去する必要性に基づく。したがって、本発明によるプロセスは、蒸気に添加されるエネルギーを最初に下げるために、調整される処理ユニットに関連する様々なプロセス条件を提供することが企図される。プロセス制御システムは、処理ユニットのスループットに関連付けられた情報を受信し、電気が典型的に処理ユニット全体に加えられるエネルギーを表すため、タービン６０の目標電力生成値を決定することが企図される。目標電力生成値の決定は、電気が所定のレベル又はその付近にあるときに行われてもよい。したがって、プロセス制御システムは、処理ユニットに関連付けられた様々なプロセス条件への１つ以上の変更を分析して、タービン６０によって回収されるエネルギー量を低下させる。好ましくは、プロセス条件は、処理ユニットのスループットを調整することなく調整される。これにより、処理部は、同じ出力を有するが、より低い動作入力を有することが可能になる。プロセス制御ソフトウェアは、少なくとも１つの表示画面８０上に生成された目標電力生成値と総電力との間の差を計算及び表示することができる。
【実施例】
【００５４】
本発明のシミュレーションした実施例では、制御弁の代わりにタービン６０を使用することにより、水素処理反応器の急冷温度を５〜１０℃低下させることができると判定された。これは、急冷流に対する水素要求要件を最大５％低減させるか、あるいは同様の量で炭化水素供給速度を脱瓶首することができると考えられる。別の選択肢は、水素を反応器入口にシフトさせるために、急冷水素の需要のこの低減を使用することであろう。加えて、又は代替的に、急冷水素需要の低減は、水素含有ガス流に関連して使用される再循環ガス圧縮機の電力消費を低減する。ＦＣＣユニットでは、制御弁の代わりにタービン６０を使用することにより、触媒対油（供給原料）比を、収率の増加と共に増加させることができ（望ましくない副生成物の増加とは対照的に）、ＦＣＣユニットの収益性を増加させるか、又は一定の触媒対油比を維持しながらより多くの供給を可能にする。
【００５５】
したがって、本発明が、典型的に失われるエネルギーを回収するだけでなく、本発明は、処理ユニットの下にあるプロセス条件に利点を提供する。
【００５６】
弁、ポンプ、フィルタ、冷却器などの様々な他の構成要素が、同一の詳細は当業者の知識の範囲内であり、同じ説明は、本発明の実施形態を実践又は理解するために必要ではないと考えられるため図面には示されていないことが、当業者に認識され、理解されるべきである。
特定の実施形態
【００５７】
以下を特定の実施形態と併せて説明するが、この説明は、前述の説明及び添付の特許請求の範囲を例示するものであり、限定するものではないことが理解されるであろう。
【００５８】
本発明の第１の実施形態は、反応器内の温度、熱負荷、又は炭化水素分圧を低減するために使用される蒸気流の圧力を低減するプロセスであって、プロセスは、蒸気流の圧力をタービンで減圧して、より低い圧力蒸気流を提供することと、タービン内でタービンホイールを回転させることと、低圧蒸気流を反応器内に注入し、反応器内の温度を低下させること、又は反応器内の炭化水素蒸気の分圧を低下させることと、を含む。本発明の一実施形態は、本段落の先の実施形態から本段落の第１の実施形態までのうちの１つ、いずれか、又は全てであり、蒸気流からエネルギーを抽出して高温の瓶首を緩和することにより、反応器への供給速度を上げることを更に含む。本発明の一実施形態は、本段落の先の実施形態から本段落の第１の実施形態までのうちの１つ、いずれか、又は全てであり、タービンホイールは、回転運動を発電機に伝達するように構成され、プロセスは、タービンで電気を発生させることを更に含む。本発明の一実施形態は、本段落の先の実施形態から本段落の第１の実施形態までのうちの１つ、いずれか又は全てであって、この段落では、タービンによって生成された電気量に対してタービンから情報を受信することと、少なくとも１つの表示画面上にタービンによって発生した電気量を表示することを更に含む。本発明の一実施形態は、本段落の先の実施形態から本段落の第１の実施形態までのうちの１つ、いずれか、又は全てであり、反応器の少なくとも１つの処理パラメータを調整しながら、反応器のスループットを維持することを更に含む。本発明の一実施形態は、本段落の先の実施形態から本段落の第１の実施形態までのうちの１つ、いずれか又は全てであり、反応器は、電気を生成するようにそれぞれ構成された複数のタービンを備え、プロセスが、タービンによって生成された電気量に基づいて生成された総電力を決定することと、少なくとも１つの表示画面上に総発電値を表示することと、を含む。本発明の一実施形態は、本段落の先の実施形態から本段落の第１の実施形態までのうちの１つ、いずれか、又は全てであり、反応器はＦＣＣ反応器を含み、蒸気流は蒸気ストリームを含む。本発明の一実施形態は、本段落の先の実施形態から本段落の第１の実施形態までのうちの１つ、いずれか、又は全てであり、反応器は水素処理反応器を含み、蒸気流は水素流を含む。
【００５９】
本発明の第２の実施形態は、炭化水素蒸気の分圧を調節するために使用される蒸気流の圧力を低減するためのプロセスであって、プロセスは、蒸気を含む蒸気流を提供することと、タービンに蒸気流を通過させることであって、タービンは、タービン内にタービンホイールを備え、減圧蒸気流と炭化水素蒸気とを混合することにより、炭化水素蒸気の分圧を低減することと、を含む。本発明の一実施形態は、本段落の先の実施形態から本段落の第２の実施形態までのうちの１つ、いずれか又は全てであり、ＦＣＣ反応器内の炭化水素蒸気の分圧を低減するために、減圧蒸気流がＦＣＣ反応器内に注入されて、ＦＣＣ反応器内の炭化水素蒸気の分圧を低減する。本発明の一実施形態は、本段落の先の実施形態から本段落の第２の実施形態までのうちの１つ、いずれか、又は全てであり、タービンで生成された電気を回収することを更に含む。本発明の一実施形態は、本段落の先の実施形態から本段落の第２の実施形態までのうちの１つ、いずれか又は全てであり、タービンによって提供される冷却負荷に基づいてＦＣＣ反応器のための１つ以上のプロセス条件を調整することを更に含む。本発明の一実施形態は、本段落の先の実施形態から本段落の第２の実施形態までのうちの１つ、いずれか、又は全てであり、出口温度は、減圧蒸気流の露点の１５℃以内である。本発明の一実施形態は、本段落の先の実施形態から本段落の第２の実施形態までのうちの１つ、いずれか又は全てであり、分圧が元の分圧から少なくとも１０％だけ変化するときに、分圧力と元の分圧との間の差の５０％に達する応答時間は、少なくとも１秒である。本発明の一実施形態は、本段落の先の実施形態から本段落の第２の実施形態までのうちの１つ、いずれか又は全てであり、分圧力が元の分圧から少なくとも１０％だけ変化するときに、分圧と元の分圧との間の差の５０％に達する変化応答時間が、少なくとも１０秒である。
【００６０】
本発明の第３の実施形態は、急冷流として使用される蒸気流の圧力を低減するためのプロセスであって、プロセスは、水素を含む蒸気流を提供することと、タービンを介して蒸気流を通過させることであって、タービンは、タービン内にタービンホイールを備え、タービンから減圧蒸気流を回収することと、タービンからの減圧蒸気流で反応器内の温度を制御することにより急冷流として使用される蒸気流の圧力を低減するプロセスを提供することを特徴とし得る。本発明の一実施形態は、本段落の先の実施形態から本段落の第３の実施形態までのうちの１つ、いずれか、又は全てであり、反応器は水素処理反応器を含む。本発明の一実施形態は、本段落の先の実施形態から本段落の第３の実施形態までのうちの１つ、いずれか、又は全てであり、タービンの冷却負荷を決定することと、タービンの冷却負荷に基づいて水素処理反応器の１つ以上のプロセス条件を調整することと、を更に含む。本発明の一実施形態は、本段落の先の実施形態から本段落の第３の実施形態までのうちの１つ、いずれか、又は全てであり、蒸気流のプロセス条件を調整して、所望の水素処理反応器温度を達成することを更に含む。本発明の一実施形態は、本段落の先の実施形態から本段落の第３の実施形態までのうちの１つ、いずれか、又は全てであり、減圧蒸気流を反応器に注入して、少なくとも１つの触媒床の温度を調整する。本発明の一実施形態は、本段落の先の実施形態から本段落の第３の実施形態までのうちの１つ、いずれか又は全てであり、反応器内の温度と反応器内の元の温度との間の差の５０％に到達する応答時間は、反応器内の温度が反応器内の元の温度から少なくとも１０％変化するとき、少なくとも１秒である。本発明の一実施形態は、本段落の先の実施形態から本段落の第３の実施形態までのうちの１つ、いずれか又は全てである。反応器内の温度と反応器内の元の温度との間の差の５０％に到達する応答時間は、反応器内の温度が反応器内の元の温度から少なくとも１０％変化するとき、少なくとも１０秒である。本発明の一実施形態は、本段落の先の実施形態から本段落の第３の実施形態までのうちの１つ、いずれか、又は全てであり、タービンで生成された電気を回収することを更に含む。
【００６１】
更に説明することなく、前述の説明を用いて、当業者が、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく本発明を最大限に利用し、本発明の本質的な特性を容易に確認でき、本発明の様々な変更及び修正を行い、様々な使用及び条件に適合させることができると考えられる。したがって、先行する好ましい特定の実施形態は、単なる例示として解釈されるべきであり、いかなるようにも本開示の残りを限定するものではなく、添付の特許請求の範囲内に含まれる様々な修正及び同等の構成を網羅することを意図するものである。
【００６２】
上記では、全ての温度は摂氏度で記載され、全ての部及び百分率は、別途記載のない限り、重量基準である。
【００６３】
前述の詳細な説明で、少なくとも１つの例示の実施形態が提示されてきたが、膨大な数の変更例が存在することを理解されたい。例示的な実施形態又は複数の例示的な実施形態は、あくまで例であり、いかなるようにも本発明の範囲、適用性、又は構成を制限することを意図しないこともまた理解されるべきである。むしろ、前述の詳細な説明は、例示的な実施形態を実装するための便利な指針を当業者に提供し、添付の特許請求の範囲及びそれらの法的均等物に記載される発明の範囲から逸脱することなく、例示的な実施形態に記載されている要素の機能及び配置において様々な変更がなされ得ることが理解される。
【図１】
2021515837.tif 000003
【図２】
2021515837.tif 000004
【図３】
2021515837.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】令和2年10月30日(2020.10.30)
【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】
反応器（１０、１００）内の温度、熱負荷、又は炭化水素分圧を低下させるために使用される蒸気流（５８、４０、１２２、１２４、１２６、１２８）の圧力を低減するためのプロセスであって、
蒸気流（５８、４０、１２２、１２４、１２６、１２８）の圧力をタービン（６０）で減圧して、低圧蒸気流（５９）を提供することと、
前記タービン（６０）内でタービンホイール（６２）を回転させることと、
低圧蒸気流（５９）を反応器（１０、１００）内に注入し、前記反応器（１０、１００）内の温度を低下させるか、又は前記反応器（１０、１００）内の炭化水素蒸気の分圧を低下させることと、を含む、プロセス。
【請求項２】
前記蒸気流（５８、４０、１２２、１２４、１２６、１２８）からエネルギーを抽出することによって、高温瓶首を緩和することによって、前記反応器（１０、１００）への前記供給速度を増加させることを更に含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
前記タービンホイール（６２）が、回転運動を発電機（６６）に伝達するように構成され、前記プロセスが更に、
前記タービン（６０）で電気を発生させることを含む、請求項１に記載のプロセス。
【国際調査報告】
2021515837.tif 000006