(57)【要約】    【課題】処理量を増加させつつ原料油と触媒との迅速且つ均一な混合を効果的に行うことが可能な混合装置を提供すること。    【解決手段】混合装置１においては、移動層の単位面積当たりの質量流量をＱ［ｋｇ／ｍ２ｓ］、移動層の外径と内径との差をＷ［ｍ］、反応管の内径をＤ［ｍ］、内部原料油供給部から供給される原料油の内部原料油噴射ノズルの噴射口における水平成分の線速度をｕ１［ｍ／ｓ］、外部原料油供給部から供給される原料油の外部原料油噴射ノズルの噴射口における水平成分の線速度をｕ２［ｍ／ｓ］としたときに、８．０≧Ｑ×（Ｗ／Ｄ）／（ｕ１＋ｕ２）、Ｑ＝３００〜２０００［ｋｇ／ｍ２ｓ］、Ｗ／Ｄ＝０．２〜０．５、ｕ１＝５〜３００［ｍ／ｓ］、及び、ｕ２＝５〜３００［ｍ／ｓ］の関係を満たしている。    【選択図】図２
2008018335.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料油と粒状の触媒とを混合する混合装置であって、
前記触媒を環状に分布させつつ上方から下方へ連続的に落下させて、円筒状の移動層を形成する移動層形成器と、
前記移動層形成器によって形成された前記移動層を取り囲む反応管と、
前記移動層形成器によって形成された前記移動層の内側面の周方向全域に亘って前記原料油を供給する内部原料油噴射ノズルを有する内部原料油供給部と、
前記移動層形成器によって形成された前記移動層の外側面の周方向全域に亘って前記原料油を供給する外部原料油噴射ノズルを有する外部原料油供給部と、を備え、
前記移動層の単位面積当たりの質量流量をＱ[kg/m2s]、前記移動層の外径と内径との差をＷ[m]、前記反応管の内径をD[m]、前記内部原料油供給部から供給される原料油の前記内部原料油噴射ノズルの噴射口における水平成分の線速度をｕ１[m/s]、前記外部原料油供給部から供給される原料油の前記外部原料油噴射ノズルの噴射口における水平成分の線速度をｕ２としたときに、
8.0≧Q×（W/D）/(u1+u2)、
Ｑ＝300〜2000[kg/m2s]、
W/D＝0.2〜0.5、
ｕ１＝5〜300[m/s]、及び、
ｕ１＝5〜300[m/s]を満たす混合装置。
【請求項２】
前記内部原料油噴射ノズル及び前記外部原料油噴射ノズルは、それぞれ水平面に対して１５°〜７５°下方に向けて原料油を噴射する請求項１に記載された混合装置。
【請求項３】
前記触媒の温度は３００℃以上であり、
前記内部原料油供給部及び前記外部原料油供給部には、前記触媒からの熱を断熱する断熱手段がそれぞれ設けられている請求項１又は２に記載された混合装置。
【請求項４】
上方から下方に連続的に落下する触媒の向きを変えつつ触媒を水平方向に均一に分散させる複数の邪魔板が前記移動層形成器の内部に設けられている請求項１〜３のいずれか一項に記載された混合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原料油と粒状の触媒とを混合させる混合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、粒状の触媒を円環状に分布させつつ上方から下方へ連続的に落下させて、円筒状の移動層を形成する移動層形成器と、移動層形成器によって形成された移動層の内周面にその周方向全域に亘って原料油を供給する内部原料油供給部と、移動層形成器によって形成された移動層の外周面にその周方向全域に亘って原料油を供給する外部原料油供給部とを備える混合装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この混合装置では、移動層形成器によって触媒が円筒状の移動層となるように形成されるようになるので、原料油と触媒との接触面積が大きくなり、原料油と触媒とを迅速且つ均一に混合することが可能となる。
【特許文献１】特開平１０−２４９１７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、混合装置における処理量を増加させるために混合装置の規模を大きくした場合、移動層形成器によって形成される円筒状の移動層の内径と外形との差（肉厚）が大きくなる。従って、混合装置における処理量を増加させつつ原料油と触媒との混合を迅速且つ均一に行うためには、移動層の肉厚に応じて原料油と触媒とを混合する必要がある。
【０００４】
そこで、本発明は、処理量を増加させつつ原料油と触媒との迅速且つ均一な混合を効果的に行うことが可能な混合装置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】
【０００５】
本発明に係る混合装置は、原料油と粒状の触媒とを混合する混合装置であって、触媒を環状に分布させつつ上方から下方へ連続的に落下させて、円筒状の移動層を形成する移動層形成器と、移動層形成器によって形成された前記移動層を取り囲む反応管と、移動層形成器によって形成された移動層の内側面の周方向全域に亘って原料油を供給する内部原料油噴射ノズルを有する内部原料油供給部と、移動層形成器によって形成された移動層の外側面の周方向全域に亘って原料油を供給する外部原料油噴射ノズルを有する外部原料油供給部とを備え、移動層の単位面積当たりの質量流量をＱ[kg/m2s]、移動層の外径と内径との差をＷ[m]、反応管の内径をD[m]、内部原料油供給部から供給される原料油の前記内部原料油噴射ノズルの噴射口における水平成分の線速度をｕ１[m/s]、前記外部原料油供給部から供給される原料油の前記外部原料油噴射ノズルの噴射口における水平成分の線速度をｕ２としたときに、
8.0≧Q×（W/D）/(u1+u2)、
Ｑ＝300〜2000[kg/m2s]、
W/D＝0.2〜0.5、
ｕ１＝5〜300[m/s]、および、
ｕ２＝5〜300[m/s]を満たす。
【０００６】
本発明に係る混合装置では、移動層の単位面積当たりの移動層の単位面積当たりの質量流量をＱ[kg/m2s]、移動層の外径と内径との差をＷ[m]、反応管の内径をD[m]、内部原料油供給部から供給される原料油の前記内部原料油噴射ノズルの噴射口における水平成分の線速度をｕ１[m/s]、外部原料油供給部から供給される原料油の前記外部原料油噴射ノズルの噴射口における水平成分の線速度をｕ２としたときに、上述の全関係式を満たすように設定された状態で、内部原料油噴射ノズル及び外部原料油噴射ノズルから移動層に対して原料油をそれぞれ噴射される。そのため、混合装置における処理量を増加させつつ原料油と触媒との迅速且つ均一な混合を効果的に行うことが可能となる。
【０００７】
また、内部原料油噴射ノズル及び外部原料油噴射ノズルは、それぞれ水平面に対して１５°〜７５°下方に向けて原料油を噴射することが好ましい。このようにすると、内部原料油噴射ノズル及び外部原料油噴射ノズルからそれぞれ噴射された原料油が移動層に衝突したときに、そのときの衝撃により原料油をより微細化することができる。そのため、原料油と触媒とをより効果的に混合することが可能となる。
【０００８】
また、触媒の温度は３００℃以上であり、内部原料油供給部及び外部原料油供給部には、触媒からの熱を断熱する断熱手段がそれぞれ設けられていることが好ましい。このようにすると、触媒からの熱伝導による原料油のコーキングを防止することが可能となる。
【０００９】
また、上方から下方に連続的に落下する触媒の向きを変えつつ触媒を水平方向に均一に分散させる複数の邪魔板が移動層形成器の内部に設けられていることが好ましい。このようにすると、触媒が邪魔板によってその流れの向きを変えながら水平方向に均一に分散するようになるので、移動層形成器によって形成される移動層の密度が均一化される。そのため、原料油と触媒とを更に効果的に混合することが可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、処理量を増加させつつ原料油と触媒との迅速且つ均一な混合を効果的に行うことが可能な混合装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の好適な実施形態について、図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００１２】
（第１実施形態）
図１〜図３を参照して、第１実施形態に係る混合装置１の構成について説明する。図１は、第１実施形態に係る混合装置の概略を示す縦断面図である。図２は、内部原料油供給部及び外部原料油供給部を示す図１の部分拡大図である。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【００１３】
混合装置１は、重質油等の原料油と粒状の触媒とを混合するためのものである。混合装置１は、図１に示されるように、移動層形成器１０及び反応管１２を備えている。なお、混合装置１で用いられる触媒としては、例えば、固体粒子径が１μｍ〜５００μｍの３００℃以上（好ましくは４５０℃〜７００℃）に加熱されたシリカアルミナ触媒の粒子が挙げられる。
【００１４】
移動層形成器１０は、円筒状を呈する本体１４を有している。本体１４の上端部は、上方に向かうにつれて縮径されており、本体１４の上端には、触媒を移動層形成器１０内に投入するための投入管１６が設けられている。そのため、投入管１６に投入された触媒は、移動層形成器１０の上方から下方に連続的に落下することとなる。本体１４の下端部は、下方に向かうにつれて縮径されており、本体１４の下端には、触媒を反応管１２へと排出するための排出管１８が設けられている。本体１４の内部には、受皿２０と、内部原料油供給部２２と、邪魔板２４，２６とが設けられている。
【００１５】
受皿２０は、本体１４内部の上方における投入管１６と向かい合う位置に配設されており、投入管１６から投入された触媒を受けるようになっている。
【００１６】
内部原料油供給部２２は、原料油移送管２８と、スチーム移送管３０とを有しており、２重管構造となっている。内部原料油供給部２２は、排出管１８と同軸となるように配設されており、その先端部が排出管１８の下端よりやや下方に位置し、受皿２０の近傍まで鉛直方向に沿って延在すると共にそこからさらに直角に曲がって水平方向に側壁を貫通して延在している。そのため、触媒が内部原料油供給部２２と排出管１８との間を上方から下方へと連続的に落下すると、図２及び図３に示されるように、円筒状の移動層３２が形成されることとなる。
【００１７】
原料油移送管２８は、図１及び図２に示されるように、その先端が下方に向かうにつれて縮径された円錐状を呈している。原料油移送管２８の円錐面には、移動層３２の内側面に臨む内部原料油噴射ノズル３４が設けられている。この内部原料油噴射ノズル３４からは、原料油移送管２８の基端に接続されたポンプ等の原料油供給装置（図示せず）から原料油移送管２８を通って供給された原料油が移動層３２の内側面の周方向全域に亘って噴射される。内部原料油噴射ノズル３４の噴射角度は、第１実施形態において水平面に対して４５°下方に向くように設定されているが、噴射された原料油が移動層３２と衝突したときにその衝撃力により原料油を微細化することができるような角度であればよく、１５°〜７５°であると好ましい。なお、内部原料油噴射ノズル３４の数は、移動層３０の内側面の周方向全域に亘って原料油を噴射することができれば任意の数に設定することができる。
【００１８】
スチーム移送管３０は、原料油移送管２８を覆い原料油移送管２８と同軸となるように配設されている。原料油移送管２８とスチーム移送管３０との間に形成された間隙３６には、触媒からの熱伝導による原料油のコーキングを防止するため、スチーム移送管３０の基端側から導入されたスチームが移送されるようになっている。
【００１９】
邪魔板２４及び邪魔板２６は、それぞれ円環状を呈している。邪魔板２４は、その外周部が本体１４の内壁に設けられ、外周部から内周部に向かうにつれて下降するように傾斜している。邪魔板２４の内周部は内部原料油供給部２２（スチーム移送管３０）と離間され、邪魔板２４の内周部と内部原料油供給部２２（スチーム移送管３０）との間は開口とされている。邪魔板２６は、その内周部が内部原料油供給部２２（スチーム移送管３０）の外壁に固定され、内周部から外周部に向かうにつれて下降するように傾斜している。邪魔板２６の外周部は本体１４と離間され、邪魔板２６の外周部と本体１８との間は開口とされている。従って、邪魔板２４及び邪魔板２６は、触媒を蛇行させつつ落下させる蛇行通路３８を構成している。
【００２０】
反応管１２は、鉛直方向に伸びる円管であり、その上端部に設けられた外部原料油供給部４０を介して移動層形成器１０と接続されている。反応管１２の内部では、触媒と接触した原料油の改質反応が行われる。
【００２１】
外部原料油供給部４０は、排出管１８の下端部に接続されており、この排出管１８を取り囲むように原料油供給室４２、上部スチーム室４４及び下部スチーム室４６が配設されている。外部原料油供給室４２、上部スチーム室４４及び下部スチーム室４６は、それぞれ環状を呈している。
【００２２】
外部原料油供給室４２は、移動層３２の外側面に臨む傾斜面を有している。外部原料油供給室４２の傾斜面には、同じく移動層３２の外側面に臨む外部原料油噴射ノズル４８が設けられている。この外部原料油噴射ノズル４８からは、外部原料油供給室４２から供給された原料油が移動層３２の外側面の周方向全域に亘って噴射される。外部原料油噴射ノズル４８では、第１実施形態において、外部原料油噴射ノズル４８のノズル線速を大きくすることで得られる噴霧効果を利用したいわゆる油圧噴霧方式により原料油の噴射を行っており、噴霧用媒体であるアイトマイジングスチームを用いていない。外部原料油噴射ノズル４８の噴射角度は、第１実施形態において水平面に対して４５°下方に向くように設定されているが、噴射された原料油が移動層３２と衝突したときにその衝撃力により原料油を微細化することができるような角度であればよく、１５°〜７５°であると好ましい。なお、外部原料油噴射ノズル４８の数は、移動層３２の外側面の周方向全域に亘って原料油を噴射することができれば任意の数に設定することができるが、外部原料油噴射ノズル４８と上述の内部原料油噴射ノズル３４とからそれぞれ噴射される原料油の噴射割合が１：１〜３：１となるように設定すると好ましい。
【００２３】
上部スチーム室４４は、外部原料油供給室４２の上部に配設されている。また、上部スチーム室４４は、外部原料油供給室４２と排出管１８との間に形成された間隙５０を介して反応管１２と連通している。従って、スチームが上部スチーム室４４から間隙５０を通って反応管１２へと流れて、外部原料油供給室４２と排出管１８とが断熱され、触媒からの熱伝導による原料油のコーキングが防止される。一方、下部スチーム室４６は、外部原料油供給室４２の下部に配設されている。また、下部スチーム室４６は、外部原料油供給室４２の下部に設けられた間隙５２を介して反応管１２と連通している。従って、スチームが下部スチーム室４６から間隙５０を通って反応管１２へと流れて、外部原料油供給室４２の下部が断熱される。
【００２４】
以上のような構成を有する混合装置１では、触媒が投入管１６から投入されると徐々に受皿２０に溜まっていき、受皿２０から溢流（オーバーフロー）するようになる。受皿２０から溢流した触媒は、邪魔板２４上に落下して邪魔板２４の外周部から内周部に向かって移動し、邪魔板２４の内周部と内部原料油供給部２２（スチーム移送管３０）との間の開口から邪魔板２６上に落下した後に邪魔板２６の内周部から外周部に向かって移動して、邪魔板２６の外周部と本体１４の内壁との間の開口から排出管１８へと落下する。こうして、邪魔板２４，２６によって構成される蛇行通路３８を通過した触媒は、その流れの向きを変えつつ本体１４の周方向に均一に分散され、周方向の密度が均一化されることとなる。そして、排出管１８へと落下した触媒は、排出管１８と内部原料油供給部２２との間を通過する際に円筒状の移動層３２となり、排出管１８から反応管１２へと排出される。その後、移動層３２の内周面及び外周面には、内部原料油噴射ノズル３４及び外部原料油噴射ノズル４８からそれぞれ原料油が噴射され、触媒と原料油との混合が行われる。
【００２５】
ここで、混合装置１においては、触媒と原料油との混合の際に、移動層の単位面積当たりの質量流量をＱ[kg/m2s]、前記移動層の外径と内径との差をＷ[m]、反応管の内径をD[m]、内部原料油供給部から供給される原料油の前記内部原料油噴射ノズルの噴射口における水平成分の線速度をｕ１[m/s]、外部原料油供給部から供給される原料油の前記外部原料油噴射ノズルの噴射口における水平成分の線速度をｕ２としたときに、
8.0≧Q×（W/D）/(u1+u2)、
Ｑ＝300〜2000[kg/m2s]、
W/D＝0.2〜0.5、
ｕ１＝5〜300[m/s]、かつ、
ｕ２＝5〜300[m/s]の関係を満たすように設定されている。上記の関係、特に上記の不等式を満たさない場合には、原料油の噴霧速度が小さく、移動層に対する貫通力が十分に大きくないため、触媒と原料油との迅速且つ均一な混合が十分に行われない。そのため触媒が有効に使われず、反応の転化率の低下や、熱分解による副反応の増加、さらには高沸点成分の気化が不十分となりコーク収率の増加などの現象を引き起こす。なお、Q×（W/D）/(u1+u2)は8.0以下である必要があるが、好ましくは5.0以下さらに好ましくは3.0以下であることが好ましい。
【００２６】
以上のように、第１実施形態においては、移動層の単位面積当たりの質量流量をＱ[kg/m2s]、前記移動層の外径と内径との差をＷ[m]、反応管の内径をD[m]、内部原料油供給部から供給される原料油の内部原料油噴射ノズルの噴射口における水平成分の線速度をｕ１[m/s]、外部原料油供給部から供給される原料油の外部原料油噴射ノズルの噴射口における水平成分の線速度をｕ２としたときに、上述の関係を全て満たすように設定し、内部原料油噴射ノズル３４及び外部原料油噴射ノズル４８から移動層３２に対して原料油をそれぞれ噴射している。そのため、混合装置１における処理量を増加させつつ原料油と触媒との迅速且つ均一な混合を効果的に行うことが可能となっている。
【００２７】
また、第１実施形態においては、内部原料油噴射ノズル３４及び外部原料油噴射ノズル４８の噴射角度をそれぞれ水平面に対して１５°〜７５°下方に向くように設定している。そのため、内部原料油噴射ノズル３４及び外部原料油噴射ノズル４８からそれぞれ噴射された原料油が移動層３２に衝突したときに、そのときの衝撃により原料油をより微細化することができる。その結果、原料油と触媒とをより効果的に混合することが可能となっている。
【００２８】
また、第１実施形態においては、触媒の温度を３００℃以上に設定しており、内部原料油供給部２２及び外部原料油供給部４０に、スチームにより触媒からの熱を断熱する間隙３６，５０，５２がそれぞれ設けられているので、触媒からの熱伝導による原料油のコーキングを防止することが可能となっている。
【００２９】
また、第１実施形態においては、邪魔板２４，２６が移動層形成器１０の内部に設けられているので、触媒が邪魔板２４，２６によってその流れの向きを変えながら水平方向に均一に分散するようになり、移動層形成器１０によって形成される移動層３２の密度が均一化される。そのため、原料油と触媒とを更に効果的に混合することが可能となっている。
【００３０】
（第２実施形態）
続いて、図４及び図５を参照して、第２実施形態に係る混合装置２の構成について説明する。図４は、第２実施形態に係る混合装置の概略を示す縦断面図である。図５は、内部原料油供給部及び外部原料油供給部を示す図２の部分拡大図である。第２実施形態に係る混合装置２は、内部原料油供給部２２２及び外部原料油供給部２４０の点で、第１実施形態に係る混合装置１と相違する。
【００３１】
内部原料油供給部２２２は、原料油の噴射を噴霧媒体（例えば、気体、アトマイジングスチーム）で行うものであり、図５に示されるように、その中心に原料油が流れ、原料油の流れの外側にアトマイジングスチームが流れる、いわゆる内部混合方式となっている。そのため、内部原料油供給部２２２は、図４及び図５に示されるように、その先端部に混合室２６０を有している。混合室２６０は、その先端が下方に向かうにつれて縮径された円錐状を呈しており、その円錐面には、移動層３２の内側面に臨む内部原料油噴射ノズル２３４が設けられている。また、混合室２６０には、噴霧効果の向上のためにアトマイザー２６２が設けられている。なお、内部原料油供給部２２２では、触媒からの熱伝導による原料油のコーキングを防止するために、アトマイジングスチームの一部を混合室２６０の外周に設けられた間隙２６４を通じて先端まで流している。
【００３２】
外部原料油供給部２４０は、原料油を独立して供給する外部原料油噴射ノズル２４８を複数有している。外部原料油噴射ノズル２４８は、反応管１２上部の周方向に所定の間隔をおいて複数配設されている。外部原料油噴射ノズル２４８は、原料油の噴射を噴霧媒体（例えば、気体、アトマイジングスチーム）で行うものであり、図５に示されるように、その中心に原料油が流れ、原料油の流れの外側にアトマイジングスチームが流れる、いわゆる内部混合方式となっている。
【００３３】
以上のような第２実施形態に係る混合装置２においても、第１実施形態に係る混合装置１と同様の作用効果を奏する。
【００３４】
（第３実施形態）
続いて、図６を参照して、第３実施形態に係る混合装置３の構成について説明する。図６は、第３実施形態に係る混合装置の概略を示す縦断面図である。第３実施形態に係る混合装置３は、外部原料油供給部３４０の点で、第１実施形態に係る混合装置１と相違する。
【００３５】
外部原料油供給部３４０は、移動層形成器１０の本体１４とほぼ同じ径の円筒状を呈している。外部原料油供給部３４０の外周には、図示しない外部原料油噴射ノズルが設けられており、その外部原料油噴射ノズルの噴射角度は、水平方向と平行となるように設定されている。
【００３６】
以上のような第３実施形態に係る混合装置３においても、第１実施形態に係る混合装置１と同様の作用効果を奏する。
【００３７】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではない。例えば、邪魔板２４，２６でなく、流動層炉を用いて触媒の流動層を形成し、触媒の密度を均一化するようにしてもよい。
【００３８】
また、移動層形成器１０の本体１４の形状としては、円筒状の他に四角筒状や六角筒状等の多角筒状としてもよい。
【００３９】
また、排出管１８の径は、触媒の供給量に応じて任意に設計することができる。例えば、反応管１２の径よりも小さくしてもよく、触媒の供給量が非常に多い場合にも対応できるように反応管１２の径よりも大きくしてもよい。
【００４０】
また、投入管１６から触媒と共に気体を供給するようにしてもよい。これは、気体を供給せずに重力の作用だけで触媒を排出管２２に落下させようとすると、触媒の投入量が少ない場合には触媒が排出管１８をスムーズに通過するが、触媒の投入量が多い場合には排出管１８に圧力損失が生じ、本体１４内が触媒で充満することがあり、本体１４における圧力損失に打ち勝つだけの圧力を気体の供給により補うようにするためである。このように、気体を本体１４へと供給することで、触媒の密度の均一化がより促進される。
【００４１】
また、邪魔板２４，２６の数は、触媒を均一に分散させることができれば、任意の数に設定することができる。
【００４２】
また、邪魔板２４，２６は、触媒の流れの向きを変えて、本体１４の周方向に均一に分散させるものであれば、その形状を問わない。
【００４３】
また、第１〜第３実施形態では触媒からの熱伝導による原料油のコーキングを防止するためにスチームを用いたが、空気等の流体や断熱材を用いてもよい。
【実施例１】
【００４４】
以下、実施例１及び比較例１に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００４５】
（実施例１）
図１に示される混合装置１を用いて、触媒と原料油との混合を行った。条件を表１に示す。
【表１】
2008018335.tif 000003
【００４６】
触媒としては、重質油からガソリンを製造する流動接触分解装置に使用されている触媒を用いた。この触媒の平均粒径は６３μｍ、カサ比重は０．８５ｇ／ｃｍ３であった。また、触媒の供給量を71.0ｋｇ／ｍｉｎ、排出管１８における移動層３２の単位面積当たりの質量流量Ｑを228ｋｇ／ｍ２・sec、移動層３２の外径と内径との差Ｗを0.047mとなるように設定した。さらに、内部原料油供給部２２における原料油の供給量を60kg/h、外部原料油供給部４０における原料油の供給量を4本の合計で120kg/h、内部原料油噴射ノズル３４の噴射口における原料油の水平成分の速度ｕ１を5.87ｍ／ｓｅｃ、外部原料油噴射ノズル４８の噴射口における原料油の水平成分の速度ｕ２を5.87ｍ／ｓｅｃとなるように設定した。Q×（W/D）/(u1+u2)＝7.9となる。このときの反応成績を表２に示した。
【００４７】
（比較例１）
内部原料油噴射ノズル３４及び外部原料油噴射ノズル４８の噴射角度を30°とした以外は、実施例１と同様にして触媒と原料油との混合を行った。これにより内部原料油噴射ノズル３４の噴射口における原料油の水平成分の速度ｕ１は4.15ｍ／ｓｅｃ、外部原料油噴射ノズル４８の噴射口における原料油の水平成分の速度ｕ２を4.15ｍ／ｓｅｃへと変化し、Q×（W/D）/(u1+u2)＝11.2となる。このときの反応成績を表２に示した。
【００４８】
（評価結果）
実施例１では、触媒と原料油との迅速且つ均一な混合が行われた結果、複製ガス（H2-C2）やコーク収率の著しい増加を抑制しながら、高分解率を達成している。
【００４９】
一方、比較例１においては、迅速且つ均一な混合が行われにくいため、触媒が有効に使用されず、分解率が低下し、反対に熱分解が促進され複製ガスが増加している。また原料油中の高沸点化合物の気化が促進されなかったためコーク収率も増加している。
【表２】
2008018335.tif 000004
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】第１実施形態に係る混合装置の概略を示す縦断面図である。
【図２】内部原料油供給部及び外部原料油供給部を示す図１の部分拡大図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】第２実施形態に係る混合装置の概略を示す縦断面図である。
【図５】内部原料油供給部及び外部原料油供給部を示す図２の部分拡大図である。
【図６】第３実施形態に係る混合装置の概略を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１，２，３…混合装置、１０…移動層形成器、１２…反応器、１４…本体、２２，２２２…内部原料油供給部、２４，２６…邪魔板、２８…原料油移送管、３０…スチーム移送管、３２…移動層、３４，２３４…内部原料油噴射ノズル、３６，５０，５２，２６４…間隙（断熱手段）、３８…蛇行通路、４０，２４０，３４０…外部原料油供給部、４２…原料油供給室、４４…上部スチーム室、４６…下部スチーム室、４８，２４８…外部原料油噴射ノズル。
【図１】
2008018335.tif 000005
【図２】
2008018335.tif 000006
【図３】
2008018335.tif 000007
【図４】
2008018335.tif 000008
【図５】
2008018335.tif 000009
【図６】
2008018335.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成19年7月10日(2007.7.10)
【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】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
原料油と粒状の触媒とを混合する混合装置であって、
前記触媒を環状に分布させつつ上方から下方へ連続的に落下させて、円筒状の移動層を形成する移動層形成器と、
前記移動層形成器によって形成された前記移動層を取り囲む反応管と、
前記移動層形成器によって形成された前記移動層の内側面の周方向全域に亘って前記原料油を供給する内部原料油噴射ノズルを有する内部原料油供給部と、
前記移動層形成器によって形成された前記移動層の外側面の周方向全域に亘って前記原料油を供給する外部原料油噴射ノズルを有する外部原料油供給部と、を備え、
前記移動層の単位面積当たりの質量流量をＱ［ｋｇ／ｍ２ｓ］、前記移動層の外径と内径との差をＷ［ｍ］、前記反応管の内径をＤ［ｍ］、前記内部原料油供給部から供給される原料油の前記内部原料油噴射ノズルの噴射口における水平成分の線速度をｕ１［ｍ／ｓ］、前記外部原料油供給部から供給される原料油の前記外部原料油噴射ノズルの噴射口における水平成分の線速度をｕ２［ｍ／ｓ］としたときに、
８．０≧Ｑ×（Ｗ／Ｄ）／（ｕ１＋ｕ２）、
Ｑ＝３００〜２０００［ｋｇ／ｍ２ｓ］、
Ｗ／Ｄ＝０．２〜０．５、
ｕ１＝５〜３００［ｍ／ｓ］、及び、
ｕ２＝５〜３００［ｍ／ｓ］を満たす混合装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本発明に係る混合装置は、原料油と粒状の触媒とを混合する混合装置であって、触媒を環状に分布させつつ上方から下方へ連続的に落下させて、円筒状の移動層を形成する移動層形成器と、移動層形成器によって形成された移動層を取り囲む反応管と、移動層形成器によって形成された移動層の内側面の周方向全域に亘って原料油を供給する内部原料油噴射ノズルを有する内部原料油供給部と、移動層形成器によって形成された移動層の外側面の周方向全域に亘って原料油を供給する外部原料油噴射ノズルを有する外部原料油供給部とを備え、移動層の単位面積当たりの質量流量をＱ［ｋｇ／ｍ２ｓ］、移動層の外径と内径との差をＷ［ｍ］、反応管の内径をＤ［ｍ］、内部原料油供給部から供給される原料油の内部原料油噴射ノズルの噴射口における水平成分の線速度をｕ１［ｍ／ｓ］、外部原料油供給部から供給される原料油の外部原料油噴射ノズルの噴射口における水平成分の線速度をｕ２［ｍ／ｓ］としたときに、
８．０≧Ｑ×（Ｗ／Ｄ）／（ｕ１＋ｕ２）、
Ｑ＝３００〜２０００［ｋｇ／ｍ２ｓ］、
Ｗ／Ｄ＝０．２〜０．５、
ｕ１＝５〜３００［ｍ／ｓ］、及び、
ｕ２＝５〜３００［ｍ／ｓ］を満たす。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明に係る混合装置では、移動層の単位面積当たりの質量流量をＱ［ｋｇ／ｍ２ｓ］、移動層の外径と内径との差をＷ［ｍ］、反応管の内径をＤ［ｍ］、内部原料油供給部から供給される原料油の内部原料油噴射ノズルの噴射口における水平成分の線速度をｕ１［ｍ／ｓ］、外部原料油供給部から供給される原料油の外部原料油噴射ノズルの噴射口における水平成分の線速度をｕ２［ｍ／ｓ］としたときに、上述の全関係式を満たすように設定された状態で、内部原料油噴射ノズル及び外部原料油噴射ノズルから移動層に対して原料油がそれぞれ噴射される。そのため、混合装置における処理量を増加させつつ原料油と触媒との迅速且つ均一な混合を効果的に行うことが可能となる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
ここで、混合装置１においては、触媒と原料油との混合の際に、移動層の単位面積当たりの質量流量をＱ［ｋｇ／ｍ２ｓ］、移動層の外径と内径との差をＷ［ｍ］、反応管の内径をＤ［ｍ］、内部原料油供給部から供給される原料油の内部原料油噴射ノズルの噴射口における水平成分の線速度をｕ１［ｍ／ｓ］、外部原料油供給部から供給される原料油の外部原料油噴射ノズルの噴射口における水平成分の線速度をｕ２［ｍ／ｓ］としたときに、
８．０≧Ｑ×（Ｗ／Ｄ）／（ｕ１＋ｕ２）、
Ｑ＝３００〜２０００［ｋｇ／ｍ２ｓ］、
Ｗ／Ｄ＝０．２〜０．５、
ｕ１＝５〜３００［ｍ／ｓ］、且つ、
ｕ２＝５〜３００［ｍ／ｓ］の関係を満たすように設定されている。上記の関係、特に上記の不等式を満たさない場合には、原料油の噴霧速度が小さく、移動層に対する貫通力が十分に大きくないため、触媒と原料油との迅速且つ均一な混合が十分に行われない。そのため触媒が有効に使われず、反応の転化率の低下や、熱分解による副反応の増加、さらには高沸点成分の気化が不十分となりコーク収率の増加などの現象を引き起こす。なお、Ｑ×（Ｗ／Ｄ）／（ｕ１＋ｕ２）は８．０以下である必要があるが、好ましくは５．０以下、さらに好ましくは３．０以下であることが好ましい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
以上のように、第１実施形態においては、移動層の単位面積当たりの質量流量をＱ［ｋｇ／ｍ２ｓ］、移動層の外径と内径との差をＷ［ｍ］反応管の内径をＤ［ｍ］、内部原料油供給部から供給される原料油の内部原料油噴射ノズルの噴射口における水平成分の線速度をｕ１［ｍ／ｓ］、外部原料油供給部から供給される原料油の外部原料油噴射ノズルの噴射口における水平成分の線速度をｕ２［ｍ／ｓ］としたときに、上述の関係を全て満たすように設定し、内部原料油噴射ノズル３４及び外部原料油噴射ノズル４８から移動層３２に対して原料油をそれぞれ噴射している。そのため、混合装置１における処理量を増加させつつ原料油と触媒との迅速且つ均一な混合を効果的に行うことが可能となっている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
（第２実施形態）
続いて、図４及び図５を参照して、第２実施形態に係る混合装置２の構成について説明する。図４は、第２実施形態に係る混合装置の概略を示す縦断面図である。図５は、内部原料油供給部及び外部原料油供給部を示す図４の部分拡大図である。第２実施形態に係る混合装置２は、内部原料油供給部２２２及び外部原料油供給部２４０の点で、第１実施形態に係る混合装置１と相違する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
（比較例１）
内部原料油噴射ノズル３４及び外部原料油噴射ノズル４８の噴射角度を３０°とした以外は、実施例１と同様にして触媒と原料油との混合を行った。これにより内部原料油噴射ノズル３４の噴射口における原料油の水平成分の速度ｕ１は４．１５ｍ／ｓｅｃ、外部原料油噴射ノズル４８の噴射口における原料油の水平成分の速度ｕ２は４．１５ｍ／ｓｅｃへと変化し、Ｑ×（Ｗ／Ｄ）／（ｕ１＋ｕ２）＝１１．２となる。このときの反応成績を表２に示した。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
（評価結果）
実施例１では、触媒と原料油との迅速且つ均一な混合が行われた結果、副生ガス（Ｈ２−Ｃ２）やコーク収率の著しい増加を抑制しながら、高分解率を達成している。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
一方、比較例１においては、迅速且つ均一な混合が行われにくいため、触媒が有効に使用されず、分解率が低下し、反対に熱分解が促進され副生ガスが増加している。また原料油中の高沸点化合物の気化が促進されなかったためコーク収率も増加している。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
【図１】図１は、第１実施形態に係る混合装置の概略を示す縦断面図である。
【図２】図２は、内部原料油供給部及び外部原料油供給部を示す図１の部分拡大図である。
【図３】図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】図４は、第２実施形態に係る混合装置の概略を示す縦断面図である。
【図５】図５は、内部原料油供給部及び外部原料油供給部を示す図４の部分拡大図である。
【図６】図６は、第３実施形態に係る混合装置の概略を示す縦断面図である。