(57)【要約】   本発明は、特に接触分解装置の外部ライザーに適合した、気固分離装置に関する。気固分離装置は、ライザー(2)に対して実質的に90°の角度をなすパイプ(19)を備える。パイプ(19)は、2つの管状セクション(4)に分かれる。管状セクション(4)間をなす角度2*γ,γは、5°〜85°である。気固分離装置により、装置を通じてストリッピングガスを運ぶことが可能となると同時に、接触時間をより良く制御することによって、分離の全体的効率が向上する。本発明はまた、気固分離装置を用いた接触分解法に関する。 【選択図】  図2
2021502237.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接触分解装置の外部ライザーに由来する気体−固体サスペンション中に含まれる粒子のための気固分離装置であって：
−  外部ライザー（２）の上端が、パイプ（１９）によって分離装置（５）に接続され、パイプ（１９）は、ライザー（２）に対して実質的に９０°の角度をなし、
−  各パイプ（４）が、垂直平面に位置するエルボ（１２）に接続されており、エルボ（１２）内で、粒子は気体から分離されて遠心力によって壁に押し付けられ、次いで、分離された粒子は、戻しレッグ（１３）内を下方に流れ、戻しレッグ（１３）は、実質的垂直部分（１４）に接続されており、実質的垂直部分（１４）は、２つの戻しレッグ（１３）から来る粒子の、２つの流れを再統合した後、粒子を戻しレッグ（６）へと送る役割を果たし、外部ライザー（２）から来る気体は、エルボ（１２）内で固体から分離されて、戻しレッグ（１３）内で略１８０°転回させられた後、チャンバー（１５）に向かって進み、チャンバー（１５）は、回収パイプ（１８）に接続されており、流動ストリッピング床から来る流動／ストリッピングガスが回収パイプ（１８）を通して運ばれ、
―  ライザー（２）から来るガス状流出物および下流の流動床から来る気体は、後に排出パイプ（１６）を介してサイクロン階層（tier）（９）に送られ、装置は、前記パイプ（１９）が２つの管状セクション（４）に分かれて、２つの管状セクション（４）間をなす角度２＊γ，γが、５°〜８５°、好ましくは２５°〜６５°、好ましい方法では４０°〜５０°であることを特徴とする、気固分離装置。
【請求項２】
請求項１に記載の気固分離装置であって、分離されるべき触媒粒子は、１μｍ〜１ｍｍの範囲の直径分布を有しかつ５００ｋｇ／ｍ３〜５０００ｋｇ／ｍ３の範囲の粒子密度を有する、気固分離装置。
【請求項３】
請求項１に記載の気固分離装置であって、エルボ（１２）の直径ｄは、気体速度が０．５Ｖ〜１０Ｖ、好ましくはＶ〜５Ｖ、好ましい方法ではＶ〜２Ｖであるように計算され、Ｖは外部ライザー内の気体の平均速度を示す、気固分離装置。
【請求項４】
請求項１に記載の気固分離装置であって、エルボ（１２）の曲率半径ｒが、ｄ〜１０ｄであり、好ましくは２ｄ〜５ｄであり、好ましい方法では２ｄに等しい、気固分離装置。
【請求項５】
請求項１に記載の気固分離装置であって、チャンバー（１５）の寸法は、水平方向の気体速度が０．５Ｖ〜１０Ｖ、好ましくはＶ〜５Ｖ、好ましい方法ではＶ〜２Ｖであるようになされ、Ｖは外部ライザー内の気体の平均速度を示す、気固分離装置。
【請求項６】
請求項１に記載の気固分離装置であって、垂直平面（ｘｚ）におけるエレメント（１４）とレッグ（１３）の上部との間の角度αが、９０°〜１４０°、好ましくは９０°〜１２０°、好ましい方法では９０°〜１０５°である、気固分離装置。
【請求項７】
請求項１に記載の気固分離装置であって、垂直平面（ｘｚ）におけるエレメント（１４）の角度βが、２０°〜９０°、好ましくは３０°〜１２０°、好ましい方法では４５°〜９０°である、気固分離装置。
【請求項８】
請求項１に記載の気固分離装置であって、垂直平面（ｙｚ）におけるエレメント（１４）の角度δが、９０°〜１４０°、好ましくは９０°〜１２０°、好ましい方法では９０°〜１０５°である、気固分離装置。
【請求項９】
請求項１に記載の気固分離装置であって、ストリッピングガスを回収するためのパイプ（１８）の直径の寸法は、前記パイプ内の気体速度が、１ｍ／ｓ〜４０ｍ／ｓ、好ましくは１．５ｍ／ｓ〜２０ｍ／ｓ、好ましい方法では２ｍ／ｓ〜１０ｍ／ｓであるようになされる、気固分離装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の気固分離装置であって、気体の排出のためのパイプ（１６）の直径は、気体速度が、０．１Ｖ〜１０Ｖ、好ましくは０．２Ｖ〜５Ｖ、好ましい方法では０．５Ｖ〜２Ｖであり、Ｖは、外部ライザー内の気体の速度を示す、気固分離装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の気固分離装置であって、戻しレッグ（６）の直径の寸法は、粒子の流れが、１０ｋｇ／ｍ２／ｓ〜７００ｋｇ／ｍ２／ｓ、好ましくは１０ｋｇ／ｍ２／ｓ〜３００ｋｇ／ｍ２／ｓ、好ましい方法では１０ｋｇ／ｍ２／ｓ〜２００ｋｇ／ｍ２／ｓであるようになされる、気固分離装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の分離装置を用いた接触分解法であって、ライザー（２）内の気体速度Ｖが、１ｍ／ｓ〜４０ｍ／ｓ、好ましくは１０ｍ／ｓ〜３０ｍ／ｓ、好ましい方法では１５ｍ／ｓ〜２５ｍ／ｓである、接触分解法。
【請求項１３】
請求項１に記載の分離装置を用いた接触分解法であって、ライザー（２）内の粒子の流れが、１０ｋｇ／ｍ２／ｓ〜１５００ｋｇ／ｍ２／ｓ、好ましくは２００ｋｇ／ｍ２／ｓ〜１０００ｋｇ／ｍ２／ｓ、好ましい方法では４００ｋｇ／ｍ２／ｓ〜８００ｋｇ／ｍ２／ｓである、接触分解法。
【請求項１４】
請求項１に記載の分離装置を用いた接触分解法であって、パイプ（１９）およびパイプ（４）内の気体速度が、０．５Ｖ〜１０Ｖ、好ましくはＶ〜５Ｖ、好ましい方法ではＶ〜２Ｖであり、Ｖは、外部ライザー内の気体の平均速度を示す、接触分解法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重質留分の接触分解装置（unit）の分野に関連する。本発明は、分離・ストリッピング装置、および、炭化水素の接触分解の際の転化方法における分離・ストリッピング装置の使用に関する。炭化水素は、真空蒸留物、より軽質な残渣または留分、例えば、原油および任意にはリグノセルロースバイオマスの、転化または常圧蒸留のための種々の方法から来る、ガソリン等であり得る。
【背景技術】
【０００２】
接触分解法（「流動接触分解」は、ＦＣＣと略される）によれば、沸点が一般的に３４０℃超の重質な炭化水素供給原料を、より軽質な炭化水素フラクションに転化することが可能となる。転化は、酸触媒の存在下で重質供給原料の分子を分解することにより行われる。
【０００３】
ＦＣＣ法では、実質的に、ガソリンおよびＬＰＧ（液化石油ガスの略語）、ならびに、より重質な留分（ＬＣＯおよびＨＣＯと示される）が製造される。
【０００４】
接触分解装置において用いられる反応器は、輸送式流動床反応器であり、一般的にライザーとして知られている。
【０００５】
重質留分のためのＦＣＣ装置の主要な供給原料は、一般的には炭化水素、または実質的に少なくとも８０％の分子を含有する炭化水素の混合物であり、沸点が３４０℃超である。この供給原料は、少量の金属を含有し、実質的にニッケルおよびバナジウム（Ｎｉ＋Ｖ）を、一般的に５０ｐｐｍ未満、好ましくは２０ｐｐｍ未満含有する。また、水素含有量が一般に１１重量％超である。窒素含有量は０．５重量％以下の値に制限することが好ましい。
【０００６】
供給原料における、ＡＳＴＭ規格  Ｄ  ４８２で規定されるコンラドソン炭素含有量に応じて、コークスの収率のためには、熱収支を満足させるために装置を特定の寸法にする必要がある。これは、触媒に堆積した炭素が、後に再生帯域内で燃焼させられて、熱が生じ、この熱が、液滴の形態でインジェクター（injector）を経由して導入された供給原料の気化熱と、分解反応の吸熱とを保つために用いられるからである。したがって、供給原料のコンラドソン炭素が３重量％未満である場合、全燃焼で流動床中のコークスを燃焼させることによって、装置の熱収支を満足させることが可能である。より重質な供給原料は、装置の需要と比較して一般的に過剰の熱を生じさせるが、熱収支を満足させることを可能とする他の解決策を採用することが可能である。他の解決策としては、部分燃焼での再生、または空気が欠乏した状態での部分再生と過剰の空気中における再生との組合せ、例えば、Ｒ２Ｒ法による二重再生、または、蒸発により過剰な熱を吸収することとなるライザーへと再循環させられる、分解された留分の注入等が挙げられる。
【０００７】
最後に、再生帯域において、あるいは再生帯域と並列して、流動状態の交換器（一般的に「触媒クーラー（cat cooler）」と称される）が設置されることにより、過剰の熱の一部を吸収することが可能となる。これは、例えば、低または中程度の圧力の水蒸気を生じさせることにより、あるいは触媒を冷却することにより、なされる。
【０００８】
接触分解（ＦＣＣ）装置のライザー頂部での気固分離の分野における従来技術は、広範である。本発明に特に関連するものとしては、以下の文献が挙げられる：
【０００９】
欧州特許第０８５２９６３号明細書には、気体混合物中に含まれる粒子のための直巻き（direct-winding）気固分離器と、流動床接触分解または熱分解における該分離器の使用が記載されている。この分離器は、ライザーに適合される。ライザーの上部は、ストリッピング帯域中に出現（emerge）している。この構成は、本発明には当てはまらない。
【００１０】
仏国特許発明第２７６７７１５号明細書には、ＦＣＣ装置の主要ライザーのための分離・ストリッピング装置が記載されている。この引用文献において、ライザーの上部は、ストリッピング帯域内に出現している。ガス状流出物の流路は、横方向のオフセット（lateral offset）を示している。なぜなら、引用文献の図３に示されているように、ガス流は、チャンバー２において折り返し（reversal）た後に、チャンバー３において変位（displacement）させられているからである。
【００１１】
米国特許第８３８３０５１号明細書には、気固分離装置が記載されている。該装置は、外部ライザー、すなわち、ストリッパーの場合に少なくとも部分的に含まれるライザーに適合される。気体−固体サスペンションの主要な流れは、２つに分けられる。該装置は、嵌入プレート（引用文献において「仕切りバッフル」と称されている）を備える。嵌入プレートは、固体の速度が急激に低減させられることにより固体を回収することを可能とする。記載された装置は、ストリッピングチャンバーに接続されている。本発明は、この引用文献の改良であると考えることができる。
【００１２】
欧州特許第１０１７７６２号明細書には、気固分離システムが記載されている。気固分離システムは、ライザーの周りに交互に配置された、一式の、分離チャンバーおよびストリッピングチャンバーを備える。このシステムにより、以下の操作を同時に行うことが可能となる：
−  分離チャンバーにおける気体および粒子の分離、
−  分離チャンバーにおいて分離された触媒の大部分を、炭化水素のエントレインメント（entrainment）を最小にするパイプを通じて、ストリッパーへと導入すること、
−  気体を、分離チャンバーからストリッピングチャンバーへと通過させること（これにより、気体と触媒粒子の分離を完了すること、および気体をストリッパーから来る流出物と混合することが可能となる）、
−  ライザーおよびストリッピングチャンバーに由来するガス状流出物の全てを、反応器のサイクロンへと迅速に排出すること（反応器を出る前の最終分離のため）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】欧州特許第０８５２９６３号明細書
【特許文献２】仏国特許発明第２７６７７１５号明細書
【特許文献３】米国特許第８３８３０５１号明細書
【特許文献４】欧州特許第１０１７７６２号明細書
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、外部ライザー（２）、すなわち、ライザーが全体的にストリッピングチャンバー（１）とは別個である場合の、接触分解装置の上部を示す。本発明の分離装置（５）は、ストリッピングチャンバーの内部に位置する。分離装置（５）は、水平パイプ（１９）によって、ライザー（２）に接続されている。水平パイプ（１９）は、ストリッピングチャンバー（１）の内部に貫通している。もっとも一般的な構成において、分離器（５）の後に、１基以上のサイクロン（９）が続く。
【図２】図２ａ、２ｂ、および２ｃは、気固分離器、および気固分離器と外部ライザーとの接続を、より詳細に示す。ストリッピングガスが、パイプ（１８）を通じて運ばれて、チャンバー（１６）内で、ライザーから来るガス状流出物と統合することが分かる。図２には、本明細書の以降において詳述されることとなる角度および寸法が示されている。
【図３】図３は、本発明の主題である分離器の等角斜視図である。図３には、パイプ（１８）、およびパイプ（１８）がチャンバー（１６）に接続されている様子が、より明確に示されている。  分離後の固体のための戻しレッグ（６）もまた、この図に示されている。
【図４】図４は、ライザー（２）に由来する気体−固体サスペンションを、分離装置（５）へと運ぶ主要パイプ（１９）の、考えられ得る再分割を示す概略図である。これらの細分割により、並行して作動する分離器（５）のツリー型構造が得られるに至る。この構成は、本発明の一部をなす。
【図５】図５は、３Ｄシミュレーションの結果を示す。３Ｄシミュレーションでは、従来技術の分離器（５ａ）と本発明の分離器（５ｂ）とを比較した。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１５】
（発明の簡単な説明）
本発明は、接触分解（ＦＣＣ）装置の外部ライザーに由来する気体−固体サスペンション中に含まれる粒子のための気固分離装置として定義され得る。外部ライザーとは、ライザーが全体的にストリッピングチャンバーとは別個であるという事実を意味することと理解される。
【００１６】
この外部ライザーは、単独あるいは混合物として、考えられ得る異なる供給原料を、転化する装置の主要ライザーであるか、あるいは、中央の主要ライザーと関連付けられる二次的なライザーであるか、のいずれかである。
【００１７】
後者である場合、考えられ得る構成の１つとして、主要ライザーと、二次的なライザーからなる構成が挙げられる。主要ライザーは、従来の供給原料を処理する。二次的なライザーは、主要ライザーと並列しているが、主要ライザーに対して外部位置にあり、より軽質な供給原料、例えば、ナフサタイプの供給原料を処理する。
【００１８】
また、重質供給原料（単数または複数）および軽質供給原料（単数または複数）がそれぞれ、外部ライザーおよび中央位置にある主要ライザーにおいて処理される構成も可能である。
【００１９】
２つのライザーからの流出物は、共通のストリッパー内で回収される。
【００２０】
ライザー（２）の上端は、パイプ（１９）によって、本発明の分離装置（５）に接続されている。パイプ（１９）は、ライザー（２）に対して実質的に９０°の角度をなす。パイプ（１９）は、２つの管状セクション（４）へと分かれる。２つの管状セクション（４）間をなす角度２＊γ，γは、５°〜８５°、好ましくは２５°〜６５°、好ましい方法では４０°〜５０°である。
【００２１】
更に、各パイプ（４）は、垂直平面に位置するエルボ（１２）に接続されており、エルボ（１２）内で、粒子が気体から分離されて遠心力によって壁に押し付けられる。分離された粒子は、戻しレッグ（１３）内を下方に流れる。戻しレッグ（１３）は、実質的垂直部分（１４）に接続されている。実質的垂直部分（１４）は、２つの戻しレッグ（１３）から来る粒子の、２つの流れを再統合する役割を果たす。
【００２２】
戻しレッグとは、当業者の語彙によると、濃密かつ流動的な流れの中を触媒が流れる垂直パイプを意味すると理解される。流れの密度は、一般的に４００〜８００ｋｇ／ｍ３である。
【００２３】
回収された固体の流れは、戻しレッグ（６）内で終止する。戻しレッグ（６）は、ストリッピングチャンバーの流動床の内部またはその付近に出現している。ライザーから来る気体は、エルボ（１２）内で固体から分離されて、戻しレッグ（１３）内で略１８０°転回させられて、続いてチャンバー（１５）に進む。チャンバー（１５）は、パイプ（１８）に接続されている。下流の流動床から来る流動／ストリッピングガスが、パイプ（１８）を通じて運ばれる。したがって、ストリッピングガスは、触媒から分離された後、ライザー（２）に由来するガス状流出物と再統合する。ライザー（２）から生じる気体と、流動ストリッピング床から生じる気体は、続いて、排出パイプ（１６）を経由して、サイクロン階層（tier）（９）へと送られる。パイプ（１８）は、本発明の分離装置において重要な役割を果たす。このことは、専用のパイプ（１８）内のストリッピングガスを回収すること、および、これらのストリッピングガスを、触媒からの分離後、チャンバー（１５）内で、ライザーに由来するガス状流出物と接触させることが可能となるという意味合いにおいていえる。したがって、これにより、分離器がシールされて、その結果、ライザーに由来する流出物が、ストリッパーに入り、かつ、収率に不利益となるであろう過分解に付されることを回避することが可能となる。過分解は、全体的に起こる一連の反応であり、ガソリンに不利益をもたらすものである。
【００２４】
一般的に、分離されるべき触媒粒子は、１μｍ〜１ｍｍの範囲の直径分布を有しかつ５００ｋｇ／ｍ３〜５０００ｋｇ／ｍ３の範囲の粒子密度を有し、４０ミクロン未満の微粒子は、百分率で一般に１０重量％〜３０重量％である。
【００２５】
本発明による気固分離装置において、エルボ（１２）の直径ｄは、気体速度が０．５Ｖ〜１０Ｖ、好ましくはＶ〜５Ｖ、好ましい方法ではＶ〜２Ｖであるように計算され、Ｖは外部ライザー内の気体の平均速度を示す。
【００２６】
本発明の気固分離装置において、エルボ（１２）の曲率半径ｒは、ｄ〜１０ｄであり、好ましくは２ｄ〜５ｄであり、好ましい方法では２ｄに等しい。
【００２７】
チャンバー（１５）の寸法は、水平方向の気体速度が、一般的に０．５Ｖ〜１０Ｖ、好ましくはＶ〜５Ｖ、好ましい方法ではＶ〜２Ｖであるようになされ、Ｖは外部ライザーの気体の平均速度を示す。
【００２８】
本発明の気固分離装置において、レッグ（１３）の上部と、２つのレッグ（１３）が垂直平面（ｘｚ）において再統合するエレメント（１４）の間をなす角度αは、一般的に９０°〜１４０°、好ましくは９０°〜１２０°、好ましい方法では９０°〜１０５°である。垂直平面の概念は、ｘ、ｙ、ｚ座標の通常の系から推論されるものであり、ｚは垂直座標であり、（ｘ、ｙ）は水平平面を示す。
【００２９】
本発明の気固分離装置において、垂直平面（ｘｚ）におけるエレメント（１４）の角度βは、２０°〜９０°、好ましくは３０°〜１２０°、好ましい方法では４５°〜９０°である。
【００３０】
本発明の気固分離装置において、垂直平面（ｙｚ）におけるエレメント（１４）の角度δは、一般的に９０°〜１４０°、好ましくは９０°〜１２０°、好ましい方法では９０°〜１０５°である。
【００３１】
ストリッピングガス回収パイプ（１８）の直径の寸法は、該パイプ内の気体速度が、一般的に１ｍ／ｓ〜４０ｍ／ｓ、好ましくは１．５ｍ／ｓ〜２０ｍ／ｓ、好ましい方法では２ｍ／ｓ〜１０ｍ／ｓであるようになされる。
【００３２】
気体の排出のためのパイプ（１６）の直径は、気体速度が、一般的に０．１Ｖ〜１０Ｖ、好ましくは０．２Ｖ〜５Ｖ、好ましい方法では０．５Ｖ〜２Ｖであるように計算され、Ｖは、外部ライザー内の気体の平均速度を示す。
【００３３】
戻しレッグ（６）の直径の寸法は、粒子の流れが、１０ｋｇ／ｍ２／ｓ〜７００ｋｇ／ｍ２／ｓ、好ましくは１０ｋｇ／ｍ２／ｓ〜３００ｋｇ／ｍ２／ｓ、好ましい方法では１０ｋｇ／ｍ２／ｓ〜２００ｋｇ／ｍ２／ｓであるようになされる。
【００３４】
本発明はまた、本発明の分離装置を用いた接触分解法に関し、ライザー（２）内の気体速度Ｖは、１ｍ／ｓ〜４０ｍ／ｓ、好ましくは１０ｍ／ｓ〜３０ｍ／ｓ、好ましい方法では１５ｍ／ｓ〜２５ｍ／ｓである。
【００３５】
本発明はまた、本発明の分離装置を用いた接触分解法に関し、ライザー（２）内の粒子の流れは、１０ｋｇ／ｍ２／ｓ〜１５００ｋｇ／ｍ２／ｓ、好ましくは２００ｋｇ／ｍ２／ｓ〜１０００ｋｇ／ｍ２／ｓ、好ましい方法では４００ｋｇ／ｍ２／ｓ〜８００ｋｇ／ｍ２／ｓである。
【００３６】
本発明はまた、本発明の分離装置を用いた接触分解法に関し、パイプ（１９）およびパイプ（４）内の気体速度は、０．５Ｖ〜１０Ｖ，好ましくはＶ〜５Ｖ、好ましい方法ではＶ〜２Ｖであり、Ｖは、外部ライザー内の気体の速度を示す。
【００３７】
本発明は、上記の米国特許第８３８３０５１号明細書（Ｂ２）に記載された装置を改良したものと捉えることができる。
【００３８】
本明細書の続きにおいて、細長い管形状を有しかつ輸送式床として作動する流動床としての接触分解反応器は、当業者の語彙によると「ライザー」として知られることとなる。この用語は、一般的に、気体および触媒の流れが、上昇並流様式でかつ輸送式床状態で起こる反応器について述べている。本明細書の続きにおいて、この用語は、簡略化のためにライザーと記載されることとなる。また、本発明に関連して、これは外部ライザーに関するものであることが理解される。
【００３９】
供給原料のコンラドソン炭素が１５重量％未満、好ましくは１０重量％未満である場合、現在の技術を用いて、接触分解により重質留分を転化することが可能である。
【００４０】
重質留分の接触分解により、ドライ（dry）ガスから転化残渣までの範囲におよぶ流出物が生じさせられる。流出物は、以下の留分に区別される。各留分は、従来、それぞれの組成および沸点に応じて定義される。
−  ドライ酸性ガス（実質的に：Ｈ２，Ｈ２Ｓ，Ｃ１，Ｃ２）、
−  Ｃ３−Ｃ４分子を含有する液化石油ガス、
−  ５個の炭素原子を含む分子から、より重質の炭化水素までの範囲におよぶ、２２０℃未満の沸点（標準カットポイント）を有する、ガソリン、
−  ２２０℃〜３６０℃の標準沸点範囲を有するガスオイル（これは、非常に芳香族性であり、この理由から、ＬＣＯ（軽質サイクルオイル）として知られている）、および、場合によっては、ＬＣＯ留分と同様の性質を有するが典型的に３６０℃〜４４０℃の沸点を有するＨＣＯ（重質サイクルオイル）として知られる重質ガスオイル留分、
−  ＨＣＯ留分が存在する場合、３６０℃超または４４０℃以上の沸点を有する、転化残渣。
【００４１】
接触分解装置のライザー（単数または複数）において、これらの留分のいくつかを再循環させて、それらを再接触分解することが可能である。したがって、ＦＣＣによって直接製造された留分、またはＦＣＣによって製造されたが、その後、転換に付された留分を再循環させることが可能である。例えば、Ｃ５−１５０℃の沸点範囲を有しかつオレフィンを豊富に含む軽質ＦＣＣガソリンを分解して、プロピレンの製造を促進することが可能である。
【００４２】
また、流出物から、Ｃ４−Ｃ５分子が豊富に含まれる留分を分離して、この留分からオレフィンをオリゴマー化し、次いでそのオリゴマー化物を接触分解することも可能である。
【００４３】
また、ＬＣＯを回収して、それを水素化し、次いでその留分を分解して、その留分の特性を変更して、より接触分解に有利となるようにすることを想定することも可能である。
【００４４】
数多くの組合せが可能である。また、ＦＣＣにおいて、他の方法から生じる軽質留分を注入して、それらを接触転化することを想定することも可能である。したがって、一例として、石油化学ナフサ、または原油の常圧蒸留に直接的に由来する直留ナフサを接触分解することを想定することは可能である。
【００４５】
また、植物または動物起源に由来する軽質炭化水素留分を接触分解することも可能である。これらの供給原料は、以下の群から構成される：
−  −３つの主要な族（family）、すなわち、リグニン、セルロース、およびヘミセルロースをさまざまな割合で含む、リグノセルロースバイオマス、
−  −脂肪炭化水素鎖が６〜２５個の炭素原子を有する、実質的に、トリグリセリドおよび脂肪酸またはエステルを含有する、植物油および動物脂肪。これらの油は、パーム油、パーム核油、ココナッツオイル、ヒマシ油、綿実油、および、ピーナッツオイル、アマニ油、ハマナ油、コリアンダー油、ならびに、遺伝子の組み換えまたは交配よる、例えば、ヒマワリまたはナタネに由来する全ての油であり得る。フライ油、種々の動物性油、例えば、魚油、獣脂、または豚脂等も、用いられ得る。
【００４６】
これらの供給原料は、硫黄および窒素化合物を実質または完全に欠いており、芳香族炭化水素を含有していない。有利には、このタイプの供給原料、リグノセルロースバイオマス、植物油、または動物脂肪は、ＦＣＣ法においてそれらを使用する前に、前処理または予備精製段階に付して、適切な処理を施すことによって種々の汚染物質を除去することが可能である。
【００４７】
全ての場合において、触媒反応を停止させて反応器からのガス状流出物を迅速に排出するために、ライザーの出口で、分解された供給原料に由来するガス状流出物は、触媒粒子から分離される。また、流出物がライザーの出口温度に近い温度レベルに長時間さらされて、その結果、流出物が熱的に劣化することを可能な限り防ぐことも望まれている。そうした課題を解決するべく、ライザーの出口でガス状流出物と触媒とを迅速に分離させる手段として、種々の気固分離技術が開発されてきた。この設備機器（items）は、収率および選択性の観点から、該方法の最終性能の質に関連して重要な役割を担っている。
【００４８】
本発明の目的は、改良された急速分離器の幾何学的構造を提案することである。この構造により、従来技術の特許の設計と比較して、外部ライザー出口における気体／粒子の分離を向上させることが可能となる。
−  固体の分離、すなわち、二次サイクロンに向かう粒子の量を低減させること、ならびに
−  気体の分離、すなわち、ストリッパーの上部帯域内における気体の滞留時間を低減させることを目的として、戻しレッグ（６）内の気体の量を低減させること、および所望の製品の過分解現象を制限すること、
の向上に、常に優位性が認められる。
【００４９】
更に、本発明で提示する装置により、専用のパイプ（１８）内でストリッピングガスを回収すること、および、これらのストリッピングガスを、触媒からの分離後、チャンバー（１５）内で、ライザーに由来するガス状流出物と接触させることが可能となる。
【００５０】
図１は、外部ライザーである場合の、本発明の分離器の一般的な配置を示す。外部ライザー（２）は、ストリッピングチャンバー（１）に接続されている。ストリッピングチャンバー（１）は、流動床を含む。流動床は、ストリッピングチャンバー（１）の下部に位置する。ストリッピングチャンバー（１）において、流動床は、「濃密」相（２０）と希釈相（３）に分けられる。界面（７）により、これら２つの相間の境界が定められる。本発明の分離器、および下流に位置するサイクロン（単数または複数）（９）は、ストリッピングチャンバーの希釈相中に位置する。分離された固体のための戻しレッグ、すなわち、分離器のためのレッグ（６）、および下流のサイクロン（単数または複数）のためのレッグ（１０）は、濃密相へと再び下方に延長させられている。それらは、装置の圧力バランスによって、濃密相に、多少浸されている場合がある。ライザー（２）内の上昇流は、実質的に水平な管状部分（１９）を通って、チャンバー（１）に入る。気体は、後に、本発明の主題である分離器（５）内で分離される。
【００５１】
気体から分離された固体は、戻しレッグ（６）によって、濃密な流動床（２０）へと送られる。このレッグは、濃密帯域（２０）内に浸されているか、あるいは、希釈帯域（３）内で終止しているかのいずれかであり得る。
【００５２】
例えば、米国特許第６２２４８３３号明細書において記載されているように、戻しレッグ（６）内で、固体の良好な半径方向分布を得るため、かつそれ故に、気体／粒子の接触を向上させるために、分離器（５）からの戻しレッグ（６）は、パッキンタイプの内部エレメント（１７）を利用可能に有し得る。
【００５３】
分離器（５）において、粒子から分離された気体は、次いで、接続パイプ（８）を経由して、サイクロン（９）の階層へと向けられる。分離された固体粒子は、戻しレッグ（１０）を経由して、流動床へと戻される。一方で、気体は、排出パイプ（単数または複数）（１１）を通って、ストリッピングチャンバー（１）を出る。もちろん、もしサイクロンが単一階層であることが不十分であるならば、第１の階層と連続して第２の階層を配置することが可能である。本発明は、分離器（５）の下流に配置されたサイクロンの複数階層の構成に結び付けられるものではない。
【００５４】
図２および図３は、本発明の主題である分離器（５）の幾何学的構造を示している。
【００５５】
外部ライザー（２）は、パイプネットワーク（１９）によって、分離器（５）に接続されている。パイプ（４）は、パイプネットワーク（１９）から生じる気体／粒子の流れを均等に２つに分ける。
【００５６】
２つのパイプ（４）を対称的に構成することによって、パイプ（４）間で均等な分布を保証できる。各パイプ（４）は、エルボ（１２）に接続されており、エルボ（１２）内で、粒子は気体から分離されて、遠心力によって壁に押し付けられる。
【００５７】
分離された粒子は、戻しレッグ（１３）内を下方に流れる。戻しレッグ（１３）は、実質的垂直部分（１４）に接続されている。実質的垂直部分（１４）は、２つの戻しレッグ（１３）から生じる２つの粒子流れを集める役割を果たす。
【００５８】
粒子は、後に、戻しレッグ（６）において、流動ストリッピング床へと戻る。
【００５９】
ライザーから来る気体は、エルボ（１２）において、固体から分離される。気体は、戻しレッグ（１３）において、略１８０°転回し、続いてチャンバー（１５）へと進む。
【００６０】
これらのチャンバー（１５）は、ストリッピングガスを回収するためのパイプ（１８）へと接続されている。流動／ストリッピングガスは、流動床から、これらのパイプ（１８）内へと運ばれる。ライザー（２）から生じる気体と、流動床（２０）から生じる気体は、続いてチャンバー（１６）を経由して、サイクロン階層（９）へと送られる。
【００６１】
図４は、逐次的に２つに分岐させられている複数のパイプからなるパイプネットワーク（１９）による、ストリッピングチャンバー（１）内の利用可能なスペースに応じた、並列するいくつかの分離器（５）の可能な配置を示している。いくつかの分離器（５）を並列配置することの利点は、分離のために用いられるエルボの半径がより小さくなること、および、気体／粒子の分離は、遠心力により実質的に調整されているが、並列配置により向上していることである。
【００６２】
並列に配置される分離器（５）の数は、１〜１０、好ましくは１〜６、好ましい方法では１〜４の間で可変である。  
【００６３】
エルボの数を偶数にしかつパイプネットワーク（１９）の配置を対称的にすることによって、分離器の全てのエルボ間で均等な流速分布を保証できる。
【００６４】
本発明の装置では、回収パイプと称される専用のパイプ（１８）内でストリッピングガスを回収すること、および、回収されたストリッピングガスを、触媒からの分離後、チャンバー（１５）内で、ライザーに由来するガス状流出物と接触させることが可能となる。したがって、これにより、分離器がシールされて、その結果、ライザーに由来する流出物がストリッパーに入ること、および、収率構成に不利益となる過分解に付されることを回避することが可能となる。
【００６５】
装置内を循環しかつ流動ストリッピング床（２０）内で使用される触媒粒子は、１μｍ〜１ｍｍの範囲の直径分布および５００ｋｇ／ｍ３〜５０００ｋｇ／ｍ３の範囲の粒子密度を有し得る。
【００６６】
外部ライザー（２）内の気体速度Ｖは、１ｍ／ｓ〜４０ｍ／ｓ、好ましくは１０ｍ／ｓ〜３０ｍ／ｓ、好ましい方法では１５ｍ／ｓ〜２５ｍ／ｓである。ライザー（２）内の粒子の流れは、１０ｋｇ／ｍ２／ｓ〜１５００ｋｇ／ｍ２／ｓ、好ましくは２００ｋｇ／ｍ２／ｓ〜１０００ｋｇ／ｍ２／ｓ、好ましい方法では４００ｋｇ／ｍ２／ｓ〜８００ｋｇ／ｍ２／ｓである。
【００６７】
パイプネットワーク（１９）およびパイプ（４）内の気体速度は、０．５Ｖ〜１０Ｖ、好ましくはＶ〜５Ｖ、好ましい方法ではＶ〜２Ｖであり、Ｖは、外部ライザー内の気体の平均速度を示す。軸に対するパイプ（４）の向きを定める角度γは、５°〜８５°、好ましくは２５°〜６５°、好ましい方法では４０°〜５０°である。
【００６８】
エルボ（１２）の直径ｄは、気体速度が０．５Ｖ〜１０Ｖ、好ましくはＶ〜５Ｖ、好ましい方法ではＶ〜２Ｖであるようになされ、Ｖは外部ライザー内の気体の平均速度を示す。
【００６９】
エルボ（１２）は、９０°の角度を有する。エルボ（１２）曲率半径ｒは、ｄ〜１０ｄであり、好ましくは２ｄ〜５ｄであり、好ましい方法では２ｄに等しい。
【００７０】
チャンバー（１５）の寸法は、水平方向の気体速度が０．５Ｖ〜１０Ｖ、好ましくはＶ〜５Ｖ、好ましい方法ではＶ〜２Ｖであるようになされ、Ｖは外部ライザー内の気体の平均速度を示す。
【００７１】
平面（ｘｚ）におけるエレメント（１４）とレッグ（１３）の上部との間の角度αは、９０°〜１４０°、好ましくは９０°〜１２０°、好ましい方法では９０°〜１０５°である。
【００７２】
平面（ｘｚ）におけるエレメント（１４）の角度βは、２０°〜９０°、好ましくは３０°〜１２０°、好ましい方法では４５°〜９０°である。
【００７３】
平面（ｙｚ）におけるエレメント（１４）の角度δは、９０°〜１４０°、好ましくは９０°〜１２０°、好ましい方法では９０°〜１０５°である。
【００７４】
戻しレッグ（６）の直径の寸法は、粒子の流れが、１０ｋｇ／ｍ２／ｓ〜７００ｋｇ／ｍ２／ｓ、好ましくは１０ｋｇ／ｍ２／ｓ〜３００ｋｇ／ｍ２／ｓ、好ましい方法では１０ｋｇ／ｍ２／ｓ〜２００ｋｇ／ｍ２／ｓであるようになされる。
【００７５】
ストリッピングガス（１８）を回収するためのパイプの直径の寸法は、気体速度が、１ｍ／ｓ〜４０ｍ／ｓ、好ましくは１．５ｍ／ｓ〜２０ｍ／ｓ、好ましい方法では２ｍ／ｓ〜１０ｍ／ｓであるようになされる。
【００７６】
気体の出口パイプ（１６）の直径は、気体速度が、０．１Ｖ〜１０Ｖ、好ましくは０．２Ｖ〜５Ｖ、好ましい方法では０．５Ｖ〜２Ｖであり、Ｖは、ライザー内の気体の平均速度を示す。
【実施例】
【００７７】
（比較例）
米国特許第８３８３０５１号明細書に記載の分離器と、本発明の分離器における、気体／粒子の流れのＣＦＤシミュレーションを、Ｂａｒｒａｃｕｄａ（登録商標）ソフトウェアを用いて行った。このソフトウェアは、流体相にはオイラー的（Eulerian）アプローチを、粒子相には擬似ラグランジュ的（pseudo-Lagrangian）アプローチを、ＭＰ−ＰＩＣ（Multiple Particle in Cell）法とともに用いた。
【００７８】
この方法では、粒子相は、同様の特性（直径、速度、密度等）を有する、特定数の実際の粒子を表す粒子群へと分けられる。この方法の利点は、より安価な計算コストのために、粒子サイズ分布が考慮に入れられ得ることである。
【００７９】
シミュレートした条件、および２基の分離器の寸法を、表１に表す。
【００８０】
【表１】
2021502237.tif 000003
【００８１】
図５は、２つのシミュレートされた構成、すなわち、左側の従来技術の設計（図５ａ）と、右側の本発明の設計（図５ｂ）における、粒子の体積によるフラクションを示す。
【００８２】
本発明においては、気体／粒子は、より厳密に分離される。このことは、先行技術の装置では、全体にわたり大量の粒子が、分離器の内部で観察される一方で、図５ｂではそのような状態の粒子は見受けられず、固体が装置の下部においてのみ観察されることからいえる。本発明においては、分離器内部で、固体粒子中に高度に希釈された帯域が存在する。
【００８３】
分離器の固体の効率は、以下の方法で定義される：
【００８４】
【数１】
2021502237.tif 000004
【００８５】
分離器の気体の効率は、以下の方法で定義される：
【００８６】
【数２】
2021502237.tif 000005
【００８７】
従来技術の分離器と、本発明の分離器の、気体および固体の効率を、以下の表に示す。
【００８８】
【表２】
2021502237.tif 000006
【００８９】
本特許において提案された設計により、シミュレートした条件下で、固体の効率が１３ポイント上昇し、気体の効率が２ポイント向上した。
【図１】
2021502237.tif 000007
【図２】
2021502237.tif 000008
【図３】
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【図４】
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【図５】
2021502237.tif 000011
【国際調査報告】
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2021502237.tif 000013
2021502237.tif 000014
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