(57)【要約】  炭化水素供給原料及び触媒粒子のための入口と分解生成物及び廃触媒粒子を放出するための出口との間に延在する接触分解ライザー反応器であって、前記ライザー反応器が少なくとも１つの接触装置を備え、前記接触装置が耐火性材料と金属構造体との複合体からなり、前記金属構造体が前記ライザー反応器の外壁に連結される、前記接触分解ライザー反応器。複数の接触装置が設けられるならば、それらを軸方向に間隔を置いてライザー反応器の内面に沿って配置するのが好ましい。【選択図】図1
2010500435.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化水素供給原料及び触媒粒子のための入口と分解生成物及び廃触媒粒子を放出するための出口との間に延在する接触分解ライザー反応器であって、前記ライザー反応器が少なくとも１つの接触装置を備え、前記接触装置が耐火性材料と金属構造体との複合体からなり、前記金属構造体が前記ライザー反応器の外壁に連結される、前記接触分解ライザー反応器。
【請求項２】
前記ライザー反応器が内部耐火性ライニングを備える請求項１に記載の接触分解ライザー反応器。
【請求項３】
前記接触装置が複数存在し、軸方向に間隔を置きかつ前記ライザー反応器の内面に沿って配置される請求項１又は２に記載の接触分解ライザー反応器。
【請求項４】
前記接触装置が円弧形及び環形から選ばれる請求項１〜３のいずれか一項に記載の反応器。
【請求項５】
前記金属構造体が複数歯付きフォークの形状を有する請求項１〜４のいずれか一項に記載の反応器。
【請求項６】
前記耐火性材料がシリカ、アルミナ、酸化カルシウム、酸化チタン、酸化鉄、酸化マグネシウム及びそれらの混合物からなる群から選ばれる請求項１〜５のいずれか一項に記載の反応器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は接触分解ライザー反応器に関する。具体的には、接触装置を備えたライザー反応器に関する。
【背景技術】
【０００２】
接触分解は多くの精製所において使用されている周知のプロセスである。接触分解では、炭化水素供給原料がライザー反応器に送り込まれ、このライザー反応器にはクラッキング触媒も送り込まれる。ライザー反応器内での滞留時間の間、炭化水素供給原料はより軽質の生成物に分解される。クラッキング反応は高温で生じるので、ライザー反応器は通常は断熱材を備える。このような断熱材は、ライザー反応器のスチール外壁の外側に設けてもよい。反応混合物の侵食効果からスチール外壁を保護する耐火性ライニングを反応器の内側に設けることもできる。同時に、外壁を低温に保つために断熱材の層を設ける。クラッキングでは、いくらかのコークスも形成されてクラッキング触媒上に沈着し、廃触媒を生じる。ライザー反応器の上部では、生成物流が廃触媒から分離され、その後、再生ガスを用いてコークスを燃やして取り除くことによって廃触媒が再生される。続いて、再生された触媒をライザー反応器に循環させる。接触分解反応のための熱は、再生された触媒により供給される。接触分解プロセスの生成物流は、分留塔においてＣ４−アルカン及びＣ４−オレフィン、ナフサ、留出油及び循環油などの種々の留分に分離される。
【０００３】
ライザー反応器では、ガス平均線速度を１０〜３０ｍ／ｓの範囲にでき、触媒粒子の平均速度を２５ｍ／ｓ以下にできる。触媒粒子はガス状の反応混合物と実質的に並流にて移動する。クラッキング反応は触媒粒子上で生じるので、触媒粒子とガス状の反応混合物との間での良好な接触が起こることが強く望まれる。したがって、ＵＳ−Ａ３，３５３，９２５ではベンチュリ形状の接触装置を有したライザー反応器を提供することが提案されている。これらの接触装置は環形状を有する。これらの接触装置は、いずれにしてもライザー反応器中に存在する耐火性ライニングから成る基本的に狭窄した部分である。
【０００４】
さらに、触媒粒子は中心−環状フローパターンにて流れる傾向にあることが分かった。このことは、ライザー反応器の周辺には濃い触媒濃度の領域が存在する一方、その中心には低濃度の触媒領域が残っていることを意味する。このことはＵＳ−Ａ５，８５１，３８０において確認されている。このようなフローパターンにより、触媒粒子の分布が不均一になり、炭化水素供給原料の変換が最適状態ではなくなる。この欠点を解消するために、環状の接触装置を備えたライザー反応器を提供することが提案されており、この環状の接触装置により乱流が作られることで触媒粒子の分布がさらに均一になる。これらの接触装置は任意の適当な手段により構成できるが、ＵＳ−Ａ５，８５１，３８０の明細書ではライザー反応器の耐火性ライニング内に挿入された所望の形状の１個の耐火物を具体的に開示している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来技術の明細書から、炭化水素供給原料と触媒粒子との混合物が侵食性の高い環境を与えることは明らかである。したがって、公知の接触装置は耐火性材料中に実現される。しかしながら、クラッキング環境もまた非常な高温である。４８０〜６４０℃の温度が一般的である。これらの高温の侵食環境においては、侵食及び／又は温度効果によって接触装置の形状が変化する危険性が存在する。したがって、これらの効果が最小になるように接触装置を固定するのが望ましい。ＵＳ−Ａ５，８５１，３８０には開示された接触装置を任意の公知の方法にてライザー反応器に取り付けてもよいことが記載されているが、どのような方法を採るべきかについて具体的な教示は与えられていない。開示された解決策が言及しているのは、いずれにしてもライザー反応器内に存在する耐火性ライニングを有する１個の耐火性材料を介在させることである。現在、ライザー反応器の外壁に連結された金属構造体を用いることにより、接触装置を連結する更に確実な方法が得られることが分かっている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
したがって、本発明は炭化水素供給原料及び触媒粒子のための入口と分解生成物及び廃触媒粒子を放出するための出口との間に延在する接触分解ライザー反応器であって、前記ライザー反応器が少なくとも１つの接触装置を備え、前記接触装置が耐火性材料と金属構造体との複合体からなり、前記金属構造体が前記ライザー反応器の外壁に連結される、前記接触分解ライザー反応器を提供する。
【０００７】
本解決策により、接触装置はライザー反応器の外壁に確実に固定される。このことにより、接触装置の位置が温度の衝撃にも関わらず動作中に変化しないことが保証される。さらに、より強くし侵食し難くするために、金属構造体によって金属構造体と耐火性材料との組み合わせが強化される。このことは、ライザー反応器に内部耐火性ライニングが設けられている場合には特に有利である。このような場合には、ライザー反応器のスチール外壁は相対的に冷たく、温度の衝撃効果が最も顕著になる。
【０００８】
加えて、ライザー反応器内に配置しなければならない他のツールを保護するために接触装置を使用できる。このようなツールとして熱電対や他の測定ツールが挙げられる。有利には、このようなツールは接触装置の下流に配置されることで、触媒粒子とガス状の反応物質との混合物の侵食効果に対して保護される。
【０００９】
複数の接触装置が考慮されるなら、これらの接触装置は、軸方向に間隔を置き且つライザー反応器の内面に沿って適切に配置される。２以上の接触装置が使用される場合、当業者は、ライザー反応器の壁に沿って設けようとするこれらの接触装置について、いくつ設けるか及び間隔をいくらにするかを決めることができる。この個数と間隔は、例えばライザー反応器における速度とローディング及びその長さに依存する。したがって、このような個数と間隔を決めることは、当業者の能力の範囲にある。好ましくは、接触装置の軸方向の間隔は、ライザー反応器の内径の少なくとも１倍である。一般に、この間隔は内径の１０倍を越えず、好ましくは内径の４倍以下である。さらに好ましくは、２つの接触装置の間隔はライザー反応器の内径の１．１〜２倍である。
【００１０】
接触装置は当業者が欲する任意の形状にしてよい。当業者ならば、圧力低下などの欠点を最小限に抑えつつ、利点、特に乱流効果を最適化するであろう。対称性を考慮すると、環状の接触装置が特に適している。しかしながら、ＵＳ−Ｂ６，５９６，２４２に開示されている円弧の形状をした接触装置もまた大いに適している。
【００１１】
接触装置はライザー反応器内の通路を狭める。好ましくは、接触装置の上流のライザー反応器の通路を基準にして、多くて１５％だけ通路が小さくなる。適切には、通路の縮小は少なくとも２％である。この範囲により、プロセスが大きな圧力低下を受けることなく、触媒粒子とガス状の反応混合物との良好な乱流が保証される。
【００１２】
当業者ならば、外壁に固定された金属構造体が外壁への熱漏出を行い得ることを理解するであろう。金属構造体の熱伝導率ゆえに、金属構造体が連結されている外壁もまた局所的な加熱を受ける。この危険が生じるのを最小限に抑えるために、外壁に連結される金属構造体の数を最小に保つのが好ましい。実際には、外壁に連結される金属構造体の数は１〜２５の範囲である。ＵＳ−Ｂ６，５９６，２４２に開示された弓形の形状の接触装置が使用される場合には、１つの構造体で十分かもしれない。ＵＳ−Ａ５，８５１，３８０に開示された環が使用される場合には、適切には金属構造体の数を４〜２５の範囲にできる。
【００１３】
接触装置が環形状を有する場合には、環全体を組み立てて１つの要素にしてもよい。しかしながら、このような１つの環を２以上のモジュールにて組み立てるのが有利である。このことは組み立てがより容易になるだけでなく、局部的な修理の可能性も与える。どんな原因でも環の一部が損傷すると、ライニングの大部分を取り換える必要なく、関連のモジュールだけを修理又は交換することができる。この特徴が、ＵＳ−Ａ３，３５３，９２５により示される従来技術（接触装置がライザー反応器ライニングの一部を形成している）、又はＵＳ−Ａ５，８５１，３８０に示される従来技術（環を既存のライニングから切り取って耐火性材料からなる新たな環を既存のライニングにきちんと嵌める必要がある）に対して主要な利点を表していることは明らかである。モジュールの数は、当業者が外壁との連結を欲する金属構造体の数にある程度は依存する。モジュールの数は適切には４〜２５の範囲にある。
【００１４】
金属構造体は２つの目的を果たす。すなわち、外壁に確実に固定することと、耐火性材料を強化することである。好ましくは、これらの目的は複数歯フォークの形状をした金属構造体により達成される。２〜８個、好ましくは３〜６個の歯を有するフォークが特に適している。このような構造体を使用することにより、外壁への連結部の数が限定される一方、多数の歯を用いて耐火性材料の強化が保証される。外壁への構造体の取り付けは、任意の適当な方法にて適切にはネジ止め又は溶接によって行うことができる。１つの要素から金属構造体を製造することができる。逆に、外壁に連結される別個の支持ストリップから金属構造体を構成し、この支持ストリップを耐火性材料を強化する別の金属構造体（例えば多数の歯など）に連結することもできる。後者の選択肢が選ばれた場合、当業者は、支持ストリップを最も強く反応器外壁に連結するために可能な最適な材料、及び例えば温度変化による膨張反応に関して歯に最適な金属を選択できる。よって、ライザー反応器の外壁は炭素鋼から構成でき、一方、支持ストリップ及び／又は歯及び／又は金属構造体の全体を、他の材料も可能ではあるがステンレススチールから構成できる。
【００１５】
金属構造体の形状はかなりの領域で耐火性材料と接触するように定めるのが好ましい。さらに、歯を金属ループとして実現するのが有利である。例えば金属板、複数股くし状構造体などの他の形状も可能である。さらに好ましくは、歯が多角形の形状を有し、三角形又は切頭三角形が外壁から延びている。その結果、このような接触装置が用いられる場合、高温の供給原料と触媒との侵食性の混合物は接触装置に垂直に衝突せず、より穏やかに接触装置に接触する。それにより、接触装置との接触の侵食効果が抑えられる。元のライニングに対して１５〜６５°の角度にて配置した接触装置により良好な結果が得られる。
【００１６】
金属構造体と耐火性材料との連結の強度を高めるために、金属構造体及び特に上述した歯に、金属構造体から延びるフック又はリップを設けておくのが好ましい。これらは指のように耐火性材料を保持する傾向を有するので、さらに強く材料を保持できる。これらのフック又はリップを形成する好ましい方法の一つは、構造体又は歯の打ち抜きによる。
【００１７】
歯は、ライザー反応器においてライザー反応器の軸に平行な流れ方向に対して平行に配置してもよい。耐火性材料と歯との接触表面を増やすため、及び歯への侵食効果を抑えるために、反応器の軸に対して一定の角度にて歯を配置するのが好ましい。適切には、この角度は軸に対して５〜４５°の範囲である。
【００１８】
ライザー反応器混合物の侵食性の特性を考慮すると、耐摩耗性が高い耐火性材料を選択するのが適切である。好ましくは、この材料はまた鋳造可能であり、接触装置の成形を容易にする。適切には、耐火性材料はアルミナ、シリカ、酸化カルシウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化鉄及びこれらの混合物からなる群から選択される。また、この耐火性材料は酸化リンを含有してもよい。満足できる耐火性材料の市販品の例として、Ａｃｔｃｈｅｍ  ４５などのＡｃｔｃｈｅｍシリーズ（Ａｃｔｃｈｅｍから）の製品や、Ｒｅｓｃｏｂｏｎｄ  ＡＡ−２２などのＲｅｓｃｏｃａｓｔ  ａｎｄ  Ｒｅｓｃｏｂｏｎｄシリーズ（Ｒｅｓｃｏ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓから）の製品又はＰｌｉｌｉｎｅシリーズ（Ｉｍｅｒｙｓから）の製品が挙げられる。
【００１９】
金属構造体を製造する材料は、鉄又は好ましくはスチールにすることができる。ライザー反応器の外壁は炭素鋼から構成してもよいが、金属構造体はステンレススチールから作るのが好ましい。
以下、図面を参照して本発明をさらに詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明のライザー反応器の概略図を示す。
【図２】ライニング材料と接触装置とを備えたライザー反応器の断面図を示す。
【図３】本発明の接触装置の詳細図を示す。
【図４】図３に示される接触装置の正面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１には、クラッキング触媒と炭化水素供給原料の入口２を有したライザー反応器１が示されている。当業者ならば、通常は触媒と炭化水素供給原料とが別々の入口からライザー反応器に送り込まれることを理解するであろう。しかしながら、本発明の目的のために、この入口は触媒と供給原料との合同入口として構成される。分解生成物と廃触媒は出口３を通ってライザー反応器１から出て行く。反応器１は接触装置４を備え、これらの接触装置４は軸方向に間隔を置いて配置される。図１における接触装置は、ライザー反応の断面を制限する環である。ライザー反応器１は反応器の外壁５に沿って耐火性ライニング６を更に備える。接触装置４は金属製支持ストリップ７を介して外壁に連結される。接触装置のより詳細な図である図２、３及び４を参照する。
【００２２】
図２は外壁１１を有するライザー反応器の断面図を示す。高温の内部を低温の外環境から断熱するために、外壁１１の周りに耐火性材料からなるライニング１２が配置される。この外壁には金属製支持ストリップ１３が取り付けられる。各支持ストリップ１３は、一方の端部にて外壁１１に連結され、もう一方の端部にてフォーク型の金属構造体に連結される。このフォーク型の金属構造体は、４つの歯１４が取り付けられている金属製棒１８からなる。このフォーク型の構造体１４は第２の耐火性材料１５中に埋め込まれる。耐火性材料１５は複数のモジュールから構成し、１フォーク当たり１モジュールにできる。１つ又は少数のモジュールが損傷した場合、損傷したモジュールを交換するのが容易である。
【００２３】
図３は外壁１１と耐火性ライニング１２の一部を示す。外壁に取り付けられた支持ストリップ１３も示される。金属構造体の歯１４はループ形状を有する。この金属ループは耐火性材料１５中に埋め込まれる。接触装置の断面は図３に示されるような切頭三角形に成形される。このことにより、触媒と供給原料とからなる侵食性の混合物の流れの衝撃が、約３０°の角度にてライザー反応器の中心に向けて強制されることで、侵食効果を抑えることができる。図３はまた、耐火性材料１５との連結を改良するためにループ１４から延びているリップ１６を示す。数ヶ所でループ１４が打ち抜きされているので、一方では穴が形成され他方では図４に示される更なるリップ１７が形成される。
【００２４】
図４は図３に示されるモジュールの正面図である。支持ストリップ１３と金属ループ１４とが示され、これらは耐火性材料１５に埋め込まれ且つ金属製棒１８により互いに連結されている。もう一方の耐火性ライニング１２も示される。図４には、打ち抜かれたループ１４が複数のリップ１７を備えることが明確に示されている。ライザー反応器１の垂直軸に対して一定の角度にてループ１４を配置できることも示されている。図４においてこの角度は約２０°である。
【００２５】
図示されたモジュールは４つの歯を含んでいるが、それより多くの歯又はそれより少ない歯を有するモジュールも同様に可能であることは明らかである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２６】
【特許文献１】ＵＳ−Ａ３，３５３，９２５
【特許文献２】ＵＳ−Ａ５，８５１，３８０
【特許文献３】ＵＳ−Ｂ６，５９６，２４２
【符号の説明】
【００２７】
１  ライザー反応器
２  入口
３  出口
４  接触装置
５  外壁
６  耐火性ライニング
７  支持ストリップ
１１  外壁
１２  耐火性ライニング
１３  支持ストリップ
１４  歯
１５  第２の耐火性材料
１８  金属製の棒
【図１】
2010500435.tif 000003
【図２】
2010500435.tif 000004
【図３】
2010500435.tif 000005
【図４】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年6月4日(2008.6.4)
【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】
炭化水素供給原料及び触媒粒子のための入口と分解生成物及び廃触媒粒子を放出するための出口との間に延在する接触分解ライザー反応器であって、前記ライザー反応器が内部耐火性ライニングと少なくとも１つの接触装置を備え、前記接触装置が耐火性材料と金属構造体との複合体からなり、前記金属構造体が前記ライザー反応器の外壁に連結される、前記接触分解ライザー反応器。
【請求項２】
前記接触装置が複数存在し、軸方向に間隔を置きかつ前記ライザー反応器の内面に沿って配置される請求項１に記載の接触分解ライザー反応器。
【請求項３】
前記接触装置が円弧形及び環形から選ばれる請求項１又は２に記載の反応器。
【請求項４】
前記金属構造体が複数歯付きフォークの形状を有する請求項１〜３のいずれか一項に記載の反応器。
【請求項５】
前記耐火性材料がシリカ、アルミナ、酸化カルシウム、酸化チタン、酸化鉄、酸化マグネシウム及びそれらの混合物からなる群から選ばれる請求項１〜４のいずれか一項に記載の反応器。
【手続補正２】
【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】
したがって、本発明は炭化水素供給原料及び触媒粒子のための入口と分解生成物及び廃触媒粒子を放出するための出口との間に延在する接触分解ライザー反応器であって、前記ライザー反応器が内部耐火性ライニングと少なくとも１つの接触装置を備え、前記接触装置が耐火性材料と金属構造体との複合体からなり、前記金属構造体が前記ライザー反応器の外壁に連結される、前記接触分解ライザー反応器を提供する。
【国際調査報告】
2010500435.tif 000007
2010500435.tif 000008
2010500435.tif 000009