(57)【要約】流体（１０１）を噴霧するための方法および装置が、本明細書に開示される。流体（１０１）は、（１１０）および（１２０）で表される複数個所で、（１１１）および（１２１）で表される噴霧用流体と混合されて、ノズル（２００）を介して送られる。【選択図】図１
2004532317.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の混合域および一つの原料ノズルを含む流動接触分解（ＦＣＣ）原料インジェクタにおける、ＦＣＣ原料の噴霧方法であって、
（ａ）第１の混合域において、ＦＣＣ原料を第１の噴霧用流体と接触させる工程；
（ｂ）前記第１の混合域からの混合物を、第２の混合域に送る工程；
（ｃ）前記第２の混合域において、前記第１の混合域からの混合物を、スチーム、軽質炭化水素ガス、不活性ガスおよびこれらの組み合わせよりなる群から選択される第２の噴霧用流体と接触させる工程；および
（ｄ）前記第２の混合域から得られた混合物を、原料ノズルを介して送る工程
を含むことを特徴とするＦＣＣ原料の噴霧方法。
【請求項２】
上記ＦＣＣ原料は、重質原油、抜頭原油、石油常圧蒸留残油、石油減圧蒸留残油、ピッチ、アスファルト、ビチューメン、タールサンド油、シェール油、石炭液化プロセス由来の液体生成物およびこれらの混合物よりなる群から選択されることを特徴とする請求項１に記載のＦＣＣ原料の噴霧方法。
【請求項３】
前記第１の噴霧用流体は、サブクール水、スチーム、軽質炭化水素ガス、不活性ガスおよびこれらの組み合わせよりなる群から選択されることを特徴とする請求項１に記載のＦＣＣ原料の噴霧方法。
【請求項４】
前記第１の噴霧用流体は、前記第１の混合域に外部スパージされることを特徴とする請求項１に記載のＦＣＣ原料の噴霧方法。
【請求項５】
前記第１の噴霧用流体は、前記第１の混合域に内部スパージされることを特徴とする請求項１に記載のＦＣＣ原料の噴霧方法。
【請求項６】
前記第２の噴霧用流体は、前記第２の混合域に外部スパージされることを特徴とする請求項１に記載のＦＣＣ原料の噴霧方法。
【請求項７】
前記第２の噴霧用流体は、前記第２の混合域に内部スパージされることを特徴とする請求項１に記載のＦＣＣ原料の噴霧方法。
【請求項８】
前記第１および第２の噴霧用流体は、ＦＣＣ原料に同時に接触することを特徴とする請求項１に記載のＦＣＣ原料の噴霧方法。
【請求項９】
前記原料ノズルは、前記第２の混合域から管内径の１５倍未満の距離をおいて下流に配置されることを特徴とする請求項１に記載のＦＣＣ原料の噴霧方法。
【請求項１０】
前記第２の混合域は、前記第１の混合域から管内径の５０倍未満の距離をおいて下流に配置されることを特徴とする請求項１に記載のＦＣＣ原料の噴霧方法。
【請求項１１】
（ａ）第１の噴霧用流体を原料に注入する工程であって、前記第１の噴霧用流体は、スチーム、軽質炭化水素ガス、不活性ガスおよびこれらの組み合わせよりなる群から選択される工程；
（ｂ）続いて、第２の噴霧用流体を、前記工程（ａ）からの原料／噴霧用流体混合物に注入する工程であって、前記第２の噴霧用流体は、スチーム、軽質炭化水素ガス、不活性ガスおよびこれらの組み合わせよりなる群から選択される工程；および
（ｃ）前記工程（ｂ）からの混合物を、ノズルを介して送る工程
を含むことを特徴とする噴霧方法。
【請求項１２】
上記原料は、重質石油原油、抜頭石油原油、石油常圧蒸留残油、石油減圧蒸留残油、ピッチ、アスファルト、ビチューメン、タールサンド油、シェール油、石炭液化プロセス由来の液体生成物およびこれらの混合物よりなる群から選択されることを特徴とする請求項１１に記載の噴霧方法。
【請求項１３】
（ａ）第１の噴霧用流体を原料にスパージする工程であって、前記第１の噴霧用流体は、スチーム、軽質炭化水素ガス、不活性ガスおよびこれらの組み合わせよりなる群から選択される工程；
（ｂ）同時に、第２の噴霧用流体を原料にスパージする工程であって、前記第２の噴霧用流体は、スチーム、軽質炭化水素ガス、不活性ガスおよびこれらの組み合わせよりなる群から選択される工程；および
（ｃ）前記工程（ｂ）からの混合物を、ノズルを介して送る工程
を含むことを特徴とする噴霧方法。
【請求項１４】
前記第１の噴霧用流体を外部スパージする工程を含むことを特徴とする請求項１３に記載の噴霧方法。
【請求項１５】
前記第２の噴霧用流体を外部スパージする工程を含むことを特徴とする請求項１３に記載の噴霧方法。
【請求項１６】
前記第１の噴霧用流体を内部スパージする工程を含むことを特徴とする請求項１３に記載の噴霧方法。
【請求項１７】
前記第２の噴霧用流体を内部スパージする工程を含むことを特徴とする請求項１３に記載の噴霧方法。
【請求項１８】
（ａ）ＦＣＣ原料を、複数の混合域および一つのノズルを含む原料インジェクタに送る工程；
（ｂ）第１の混合域において、第１の噴霧用流体をＦＣＣ原料に注入する工程；
（ｃ）第１の混合域の下流に配置された第２の混合域において、第２の噴霧用流体を、前記第１の混合域からのＦＣＣ原料／噴霧用流体混合物に注入する工程であって、前記第２の噴霧用流体は、スチーム、軽質炭化水素ガス、不活性ガスおよびこれらの組み合わせよりなる群から選択される工程；
（ｄ）前記第２の混合域からのＦＣＣ原料／噴霧用流体混合物を、ノズルを介して送る工程であって、前記ノズルは、ＦＣＣ原料の液滴噴霧を反応域中に形成するように配置された出口を有する工程；および
（ｅ）ＦＣＣ原料の液滴を、反応域においてＦＣＣ触媒と接触させて、生成物ストリームおよびストリッピング可能な炭化水素を含む使用済み触媒を形成する工程
を含むことを特徴とする流動接触分解方法。
【請求項１９】
（ａ）生成物ストリームおよび前記使用済み触媒を分離する工程；
（ｂ）前記使用済み触媒を、ストリッピングガスを用いてストリッピングする工程；
（ｃ）前記生成物ストリームを回収する工程；
（ｄ）ストリッピングされた前記触媒を再生域に送って、前記触媒を酸素含有ガスと接触させる工程；および
（ｅ）再生触媒を前記反応域に送る工程
をさらに含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
流動接触分解（ＦＣＣ）は、石油精製業において確立された広く用いられるプロセスであり、比較的高沸点の生成物を、より有用なより低沸点の生成物（ガソリン、並びに灯油、ジェット燃料油および加熱油などの中間留出油が含まれる）に転化する。予め加熱した原料を高温の分解触媒と接触させる流動接触分解（ＦＣＣ）プロセスは、傑出した接触分解プロセスである。分解反応においては、コークおよび炭化水素が触媒粒子上に析出し、触媒の活性および選択性の低下がもたらされる。コーク化触媒粒子および随伴炭化水素物質は、通常スチームを用いてストリッピングされ、技術的および経済的に可能な程度に多くの炭化水素が除去される。ストリッピングされた粒子（ストリッピングできないコークを含む）はストリッパーから再生器に送られる。再生器においては、コーク化触媒粒子を空気、または空気と酸素の混合物と高温で接触させることによって再生させる。これは、コークの燃焼−発熱反応をもたらす。コークの燃焼により、コークが除去されると共に、触媒が吸熱性の分解反応に適切な温度に加熱される。
【背景技術】
【０００２】
本方法は、分解反応器、ストリッパー、再生器および適切な付属装置を含む統合装置で行なわれる。触媒は連続的に、反応器または反応域からストリッパーに、次いで再生器に、更に反応器に戻して循環される。循環速度は、典型的には油の供給速度と比較して調整され、再生器で生成した熱が、循環する再生触媒（伝熱媒体として用いられる）を用いて分解反応を維持するのに十分なものとなっている、熱収支の取れた運転が維持される。
【０００３】
最適の接触分解条件を提供するためには、炭化水素ストリームを、１つ以上のノズルにより、好ましくは集合的に、実質的に断面領域全体を覆って広がるパターンで噴霧し、そこを通して分解触媒を流す。噴霧範囲を改良することにより、より良好な触媒−炭化水素原料の混合がもたらされる。これにより、接触分解反応が促進され、熱分解反応が最少化される。熱分解反応は、メタン、エタンなどの望ましくない生成物を生成し、より有用なＦＣＣ生成物の収率を低減する。
【０００４】
好ましくは、ノズルにより微細な炭化水素原料の液滴を生成する。液滴サイズが減少するにつれて、炭化水素原料の液滴表面積／容積の比率が増大する。これにより、触媒から炭化水素原料への伝熱が加速されて、炭化水素原料の蒸発時間が短縮される。蒸発した炭化水素原料は触媒の細孔中に拡散するので、より早い蒸発は、接触分解反応の生成物の収率を向上する。逆に、炭化水素原料の蒸発や、それと触媒との混合におけるあらゆる遅延は、熱分解生成物およびコークの収率を増大する。従って、経済的に原料の液滴サイズを低減しうる方法および装置は、ＦＣＣプロセスの収率を向上しうる。
【０００５】
ＦＣＣ原料の注入に関して、注入または分散により高温の油にスチームを一段階で添加することは技術的に周知である。スチームは油との二相混合物を生じ、これは、この油とスチームの混合物が注入ノズルの喉部（オリフィス）を介して噴射される際に、液体リガメント（ｌｉｇａｍｅｎｔ）の形成を促進する。これらのリガメントは急速に砕け、より小径の液滴になる。油とスチームの混合物の運動エネルギーを増大し、運動エネルギーを表面張力エネルギーに効果的に転化すると、平均液滴径が小さくなることにより、噴霧の質が向上すると考えられる。スチームを添加する方法論は広範に異なる。ある場合には、スチームは単に、ノズル、またはノズル上流の油原料ラインに接続された混合用Ｔ字管（ｍｉｘｉｎｇ  ｔｅｅ）を経て添加される。先行する方法では、噴霧用ノズルチップの上流で、スチームおよび油のほぼ均一な混合物を得ることが求められる。しかし、先行する方法論では、本明細書に開示されるように、スチーム（または他の噴霧用流体）添加装置を複数組み合わせることによって、更により良好な噴霧を達成できることが認識されていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の一実施形態は、複数の混合域および一つの原料ノズルを含むＦＣＣ原料インジェクタにおける、ＦＣＣ原料の噴霧方法を含む。本方法は、（ａ）第１の混合域において、ＦＣＣ原料を第１の噴霧用流体と接触させる工程；（ｂ）前記第１の混合域からの混合物を、第２の混合域に送る工程；（ｃ）前記第２の混合域において、前記第１の混合域からの混合物を、スチーム、軽質炭化水素ガス、不活性ガスおよびこれらの組み合わせよりなる群から選択される第２の噴霧用流体と接触させる工程；および（ｄ）前記第２の混合域から得られた混合物を、原料ノズルを介して送る工程を含む。
【０００７】
本発明の他の実施形態は、（ａ）第１の噴霧用流体を原料に注入する工程；（ｂ）続いて、第２の噴霧用流体を、前記工程（ａ）からの原料／噴霧用流体混合物に注入する工程であって、前記第２の噴霧用流体は、スチーム、軽質炭化水素ガス、不活性ガスおよびこれらの組み合わせよりなる群から選択される工程；および（ｃ）前記工程（ｂ）からの混合物を、ノズルを介して送る工程を含むことを特徴とする噴霧方法を含む。
【０００８】
本発明の他の実施形態は、（ａ）第１の噴霧用流体を原料にスパージする工程；（ｂ）同時に、第２の噴霧用流体を原料にスパージする工程であって、前記第２の噴霧用流体は、スチーム、軽質炭化水素ガス、不活性ガスおよびこれらの組み合わせよりなる群から選択される工程；および（ｃ）前記工程（ｂ）からの混合物を、ノズルを介して送る工程を含むことを特徴とする噴霧方法を含む。
【０００９】
本発明の他の実施形態は、（ａ）ＦＣＣ原料を、複数の混合域および一つのノズルを含む原料インジェクタに送る工程；（ｂ）第１の混合域において、第１の噴霧用流体をＦＣＣ原料に注入する工程；（ｃ）第１の混合域の下流に配置された第２の混合域において、第２の噴霧用流体を、前記第１の混合域からのＦＣＣ原料／噴霧用流体混合物に注入する工程であって、前記第２の噴霧用流体は、スチーム、軽質炭化水素ガス、不活性ガスおよびこれらの組み合わせよりなる群から選択される工程；（ｄ）前記第２の混合域からのＦＣＣ原料／噴霧用流体混合物を、ノズルを介して送る工程であって、前記ノズルは、ＦＣＣ原料の液滴噴霧を反応域中に形成するように配置された出口を有する工程；および（ｅ）ＦＣＣ原料の液滴を、反応域においてＦＣＣ触媒と接触させて、生成物ストリームおよびストリッピング可能な炭化水素を含む使用済み触媒を形成する工程を含むことを特徴とする流動接触分解方法を含む。
【００１０】
本発明の他の実施形態は、（ａ）原料入口；（ｂ）第１の噴霧用流体入口；（ｃ）第２の噴霧用流体入口；（ｄ）前記原料入口および第１の噴霧用流体入口と流体連通し、第１の混合域を規定するように配列された外部スパージャー；（ｅ）前記第２の噴霧用流体入口および前記第１の混合域と流体連通し、前記第１の混合域からＦＣＣ原料／噴霧用流体混合物を受け入れ、前記第１の混合域からの混合物と第２の噴霧用流体の混合を促進するように配列された第２の混合域；および（ｆ）前記第２の混合域と流体連通し、前記ＦＣＣ原料／噴霧用流体を所定の噴霧パターンでライザー反応域に送るように配列された原料ノズルを含むことを特徴とするＦＣＣ原料インジェクタを含む。
【００１１】
本発明の他の実施形態は、（ａ）原料入口；（ｂ）第１の噴霧用流体入口；（ｃ）第２の噴霧用流体入口；（ｄ）前記原料入口および第１の噴霧用流体入口と流体連通し、第１の混合域を規定するように配列された混合用Ｔ字管；（ｅ）前記第２の噴霧用流体入口および前記第１の混合域と流体連通し、前記第１の混合域からＦＣＣ原料／噴霧用流体混合物を受け入れ、前記第１の混合域からの混合物と第２の噴霧用流体の混合を促進するように配列された第２の混合域；および（ｆ）前記第２の混合域と流体連通し、前記ＦＣＣ原料／噴霧用流体を所定の噴霧パターンでライザー反応域に送るように配列された原料ノズルを含むことを特徴とするＦＣＣ原料インジェクタを含む。
【００１２】
本発明の他の実施形態は、（ａ）原料入口；（ｂ）第１の噴霧用流体入口；（ｃ）第２の噴霧用流体入口；（ｄ）前記原料入口および第１の噴霧用流体入口と流体連通し、ＦＣＣ原料および第１の噴霧用流体を受け入れ、前記ＦＣＣ原料および第１の噴霧用流体の混合を促進するように配列された第１の混合域；（ｅ）前記第２の噴霧用流体入口および前記第１の混合域と流体連通し、第２の混合域を規定するように配列された外部スパージャーであって、前記第２の混合域は、前記第１の混合域からＦＣＣ原料／噴霧用流体混合物を受け入れ、前記第１の混合域からの混合物と第２の噴霧用流体の混合を促進するように配列されていることを特徴とする外部スパージャー；および（ｆ）前記第２の混合域と流体連通し、前記ＦＣＣ原料／噴霧用流体を所定の噴霧パターンでライザー反応域に送るように配列された原料ノズルを含むことを特徴とするＦＣＣ原料インジェクタを含む。
【００１３】
本発明の他の実施形態は、（ａ）原料入口；（ｂ）第１の噴霧用流体入口；（ｃ）第２の噴霧用流体入口；（ｄ）前記原料入口および第１の噴霧用流体入口と流体連通し、ＦＣＣ原料および第１の噴霧用流体を受け入れ、前記ＦＣＣ原料および第１の噴霧用流体の混合を促進するように配列された第１の混合域；（ｅ）前記第２の噴霧用流体入口および前記第１の混合域と流体連通し、第２の混合域を規定するように配列された混合用Ｔ字管であって、前記第２の混合域は、前記第１の混合域からＦＣＣ原料／噴霧用流体混合物を受け入れ、前記第１の混合域からの混合物と第２の噴霧用流体の混合を促進するように配列されていることを特徴とする混合用Ｔ字管；および（ｆ）前記第２の混合域と流体連通し、前記ＦＣＣ原料／噴霧用流体を所定の噴霧パターンでライザー反応域に送るように配列された原料ノズルを含むことを特徴とするＦＣＣ原料インジェクタを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本明細書に開示される本方法の実施形態は、流入する原料物質への噴霧用流体の多段階注入を含む。これにより、原料の液滴サイズが減少する。噴霧用流体を多段注入した後、原料／噴霧用流体混合物は、ノズル（原料液滴が所定の噴霧パターンを形成するように配列することができる）を通して送られる。本明細書に開示される装置の実施形態は、一般に、新規または既存の原料インジェクタノズルでの使用に適合しうる原料インジェクタを含む。この原料インジェクタには、複数の混合域、好ましくは２つの混合域が含まれる。混合域が完全にまたは少なくとも部分的に重なっていてもよく、また１つの混合域が完全に他の域の下流にあり、混合域間の重なりが全くなくてもよい。本明細書に開示された実施形態は、インジェクタノズルに入る流体をより均一にし、その結果液滴サイズ分布がより望ましいものとなる。本明細書に開示された実施形態は、ＦＣＣを含む種々のプロセスに有用であるが、ＦＣＣプロセスでの利用に限定されない。
【００１５】
各混合域は、噴霧用流体および原料物質のストリームを、好ましくは液体状態で混合するように配列される。各混合域は、好ましくは、噴霧用ガスを原料に注入するように配列される。好ましくはないが、原料および噴霧用流体の流路を切り替えてもよい（即ち、原料を噴霧用ガスにスパージするようにプロセス／装置を配列してもよい）。
【００１６】
噴霧用流体は、サブクール水（液体状態に保持される圧力下で、常圧での沸点を超える温度を有する水）、スチーム、軽質炭化水素ガス（Ｃ４−）、不活性ガスおよび／またはこれらの組み合わせを含んでいてよい。軽質炭化水素ガスには、メタン、エタン、エチレン、アセチレン、プロパン、プロピレン、プロピン、ブタン、ブテンおよびこれらの組み合わせが含まれるが、これらに限定されない。本明細書で用いられる不活性ガスには、ヘリウム、水素、窒素、アルゴンおよびその他の適切な不活性ガス、並びにこれらの組み合わせが含まれるが、これらに限定されない。各混合域に注入される噴霧用流体は、同じでも、異なっていてもよい。或いは、噴霧用流体を共通の供給源に由来するものとし、これを所定の量に分割して各混合域に送ってもよい。各混合域は、混合用Ｔ字管３２０、内部スパージャー３００、外部スパージャー３１０および他の公知の通常の手段を含む種々の方式で配列することができるが、この方式に限定されるものではない。
【００１７】
スパージャー（内部および／または外部）を用いる実施形態においては、スパージャーのオリフィスサイズは、典型的な運転条件において、噴霧用流体が高速で、好ましくは約２５０フィート／秒（約７６ｍ／秒）超、より好ましくは約５００フィート／秒（約１５２ｍ／秒）超で液体原料に注入されるように決められる。
【００１８】
本発明の一実施形態を図１に示す。原料インジェクタ１００は、これを箱で示されるノズル２００（インジェクタ１００においては、あらゆる通常のノズルを用いうることを示す）に接続する出口を有する。インジェクタ１００は一般に、流路１０３を規定し、且つ少なくとも２つの混合域を規定するように配列された導管１０２を含む。２つの混合域１１０および１２０は、図１〜７のそれぞれにも示される。
【００１９】
図１に示される実施形態は、混合用Ｔ字管３２０を有し、これにより、原料入口１０１からの流入原料が、第１の混合域１１０において、入口１１１を通して送られる噴霧用流体と混合される。原料／噴霧用流体混合物は、第１の混合域１１０から第２の混合域１２０に送られる。内部スパージャー３００により、原料／噴霧用流体混合物は、更なる噴霧用流体と混合される。この更なる噴霧用流体は、入口１２１から出口１２２（オリフィス）を通して通路１０３に送られる。そこでそれは、そこを通過する原料／噴霧用流体混合物と混合される。得られた混合物はインジェクタ１００からノズル２００に送られ、そこを通して液体原料の液滴が噴霧される。
【００２０】
図２に示される実施形態は、第２の混合域１２０において外部スパージャー３１０を用い、第１の混合域１１０から送られる原料／噴霧用流体混合物に更なる噴霧用流体を注入することを除いて、図１に示されるものと類似である。
【００２１】
図３に示される実施形態は、第２の混合域１２０において混合用Ｔ字管３２０を用い、第１の混合域１１０から送られる原料／噴霧用流体混合物に更なる噴霧用流体を注入することを除いて、図１に示されるものと類似である。
【００２２】
図４に示される実施形態は、内部スパージャー３００が噴霧用ガスを第１の混合域１１０に注入し、外部スパージャー３１０が噴霧用ガスを第２の混合域１２０に注入する実施形態を示す。図示されていないが、外部スパージャー３１０を、第２の混合域１２０内の内部スパージャー３１０と接続して用い、噴霧用ガスを第１域１１０に注入してもよい。
【００２３】
図５に示される実施形態は、内部スパージャー３００と外部スパージャー３１０が、第１および第２の混合域１１０および１２０の間で重なることを除いて、図４に示されるものと類似である。第１および第２の混合域１１０および１２０は、部分的に重なっていてもよく、完全に重なっていてもよく、全く重なっていなくてもよい。請求項に用いられるように、同時スパージングとは、混合域のスパージャーが、少なくとも部分的に重なることを意味する。
【００２４】
図６に示される実施形態は、内部スパージャー３００が、噴霧用ガスを第１および第２の混合域１１０および１２０に注入する実施形態を示す。図７に示される実施形態は、外部スパージャー３１０が、噴霧用ガスを第１および第２の混合域１１０および１２０に注入する実施形態を示す。
【００２５】
図４を見ると、下流側の混合域（即ち図１〜７の混合域１２０、または所望により、それに続くいずれかの混合域）は、好ましくは、先行する混合域の下流に距離Ｌ１をおいて配置される。Ｌ１は管内径の約５０倍以下、より好ましくは管内径の約１５倍未満、更により好ましくは管内径の約３〜５倍である。距離要素Ｌ１は、好ましくは通路１０３の軸方向の中心線に沿って測定され、任意の２つの混合域それぞれにつきほぼ中央の点を定め、その間を測定する。最終の混合域（即ち、二域型インジェクタにおいては混合域１２０）とノズル２００の出口オリフィス（図示されない）の間の距離（図４でＬ２と示される）は、好ましくは管内径の１５倍未満、より好ましくは管内径の約３〜１０倍である。長さ要素Ｌ２は、通路１０３の軸方向の中心線に沿って、最終の混合域およびノズル２００の出口オリフィスそれぞれにつきほぼ中央の点を定め、その間を測定する。
【００２６】
スパージャーの代わりに混合用Ｔ字管３２０を用いてもよく、その逆も可能である。導管１０２は、Ｌ型（図１〜２、図６〜７）または実質的に線型（図３〜５）などの適切ないかなる形状または断面であってもよい。図示されていないが、各混合域に送られる噴霧用流体は、同じ供給源に由来するものであってもよい。
【００２７】
例えば図１を見ると、運転中、液体原料は、原料入口１０１を介してインジェクタ、次いで流路１０３に送られる。スチームまたは他の適切な噴霧用流体は、入口１１１を経て通路１０３に注入される（送られる）。その際、第１の混合域１１０において、スチームが流動する原料に注入されるか、またはそれと混合されて、二相流体が形成される。スチーム／原料混合物は、流路１０３を下流に流れて第２の混合域１２０に達し、そこで、通路１０３に注入された第２の噴霧用流体（例えばスチーム）と混合する。第２の混合域１２０からの組み合わされた混合物は、インジェクタ１００の出口端部を通り、ノズル２００に送られる。次いでノズルは、原料（液滴状である）を望ましい噴霧パターンで噴霧する。
【００２８】
液体原料への噴霧用流体の添加により、二相混合物が生じる。これは、原料と噴霧用流体が流路１０３を通して送られる際に、液体リガメントの形成を促進する。出願人らは、次にある混合域において、より多くの噴霧用流体が、高速で混合物に注入されると、混合物の運動エネルギーが増大し、その均一性が増大して、液体原料／噴霧用流体が注入ノズル２００の喉部（オリフィス）を通して噴射される際に、液体リガメントを形成させるものと考える。これらのリガメントは、より小径の液滴に急速に砕ける。出願人らは、原料／噴霧用流体混合物の運動エネルギーを増大し、運動エネルギーを表面張力エネルギーに効果的に転化することにより、平均液滴径がより小さくなり、噴霧の品質が向上されるものと考える。
【００２９】
インジェクタ１００は、噴霧用ガスの少なくとも一部が、混合域１１０および１２０のそれぞれに注入されるように運転される。好ましい実施形態においては、第１の混合域１１０への噴霧用ガスの流量は、原料に注入される噴霧用ガスの全重量を基準として、少なくとも１０重量％であり、より好ましくは約１０〜５０重量％である。噴霧用ガスの残りは、第２の混合域１２０およびこれに続く混合域（含まれる場合）に送られる。
【００３０】
ＦＣＣプロセス
好ましい実施形態においては、本明細書に開示された方法および装置は、ＦＣＣの運転で用いられる。ＦＣＣの運転は、反応、ストリッピング、再生域などの特定の配置に関して限定されることなく、あらゆるタイプの流動接触分解装置／プロセスにおいて行うことができる。ＦＣＣ原料はＦＣＣ装置に送られ、そこで１つ以上の原料インジェクタ／ノズルを通して反応域（通常はライザー反応器を含む）に注入され、再生域から送られた高温の再生接触分解触媒に接触する。高温の触媒によりＦＣＣ原料が蒸発および分解し、分解生成物およびコークが形成される。分解反応によりコークが触媒上に析出し、その結果触媒は少なくとも部分的に失活する（この触媒を「使用済み触媒」と称する）。分解生成物は、好ましくは迅速に、サイクロン分離装置を用いて使用済み触媒から分離される。
【００３１】
使用済み触媒はストリッピング域に送られ、そこでスチームなどのストリッピング剤により、揮発性物質（ストリッピング可能な炭化水素）が使用済み触媒からストリッピングされる。ストリッピングは、吸着された炭化水素が熱収支のために使用済み触媒上に保持されるように、低い過酷度の条件下で行うことができる。
【００３２】
ストリッピングされた触媒は再生域に送られ、そこで、酸素含有ガス（好ましくは空気）の存在下に触媒上のコークを燃焼して除くことによって、再生される。再生により、触媒の活性が回復され、同時に触媒が６５０〜８００℃に加熱される。次いで、高温の触媒はＦＣＣ反応域にリサイクルされ、そこで注入されたＦＣＣ原料と接触する。
【００３３】
あらゆる通常のＦＣＣ原料を用いることができる。これらの原料には、典型的には約４３０〜１０５０°Ｆ（２２０〜５６５℃）の範囲で沸騰する炭化水素質油（軽油など）、１０５０°Ｆ（５６５℃）超で沸騰する物質を含む重質炭化水素油、重質石油原油、抜頭石油原油、石油常圧蒸留残油、石油減圧蒸留残油、ピッチ、アスファルト、ビチューメン、その他の重質炭化水素残油、タールサンド油、シェール油、石炭液化プロセス由来の液体生成物、並びにこれらの混合物が含まれる。ＦＣＣ原料はまた、軽質または重質サイクル油などのリサイクルされた炭化水素を含んでいてもよい。このプロセスに用いられる好ましい原料は、約６５０°Ｆ（３４３℃）超の範囲で沸騰する減圧軽油である。
【００３４】
本プロセスは、好ましくは、通常のＦＣＣライザー反応器（反応域）において行われる。ＦＣＣ反応域におけるプロセス条件には、（ｉ）約５００〜６５０℃、好ましくは約５２５〜６００℃の温度；（ｉｉ）約１０〜４０ｐｓｉａ（７０〜２８０ｋＰａ）、好ましくは約２０〜３５ｐｓｉａ（１４０〜２４５ｋＰａ）の炭化水素分圧；および（ｉｉｉ）約１：１〜１２：１、好ましくは約４：１〜１０：１の触媒／原料（重量／重量）比が含まれる。触媒の重量は、触媒組成物の全重量である。必須ではないが、スチームは原料と共に、並流式で反応域に導入することができ、またスチームは、原料の約１０重量％未満、好ましくは約１〜約３重量％を構成することができる。好ましくは、反応域におけるＦＣＣ原料の滞留時間は約１０秒未満、より好ましくは約１〜１０秒である。
【実施例】
【００３５】
実施例１および２
多段階スチーム注入によりＦＣＣ収率を向上しうることを、実験的試験により示す。
【００３６】
実施例１
表１における実施例１の項は、インジェクタへの流入スチームを、流入する油原料の全重量に対して１．０８重量％とした５０ｋＢ／日のＦＣＣ装置における、ベースケースの収率を示している。本実施例は、同実施例で用いられた実施形態を示す図２を参照するとよりよく理解できる。油原料へのスチーム注入は、全流入スチームの１０重量％を混合用Ｔ字管３２０を介して第１の混合域１１０に注入し、全流入スチームの９０重量％を外部スパージャー３１０を介して第２の混合域１２０に注入する多段階式で行った。外部スパージャー３１０は、ノズル２００の噴霧（出口）オリフィスの上流に、管内径の約１３倍の距離をおいて配置した。第２の混合域１２０は、第１の混合域１１０の下流に、管内径の約２０倍の距離をおいて配置した。結果を表１の第２列に示す。
【００３７】
実施例２
実施例１で行なわれた試験を再度行なった。ただし、混合用Ｔ字管３２０を通じての第１の混合域１１０へのスチーム注入を、全流入スチームの２０重量％に増加し、外部スパージャー３１０を経て第２の混合域１２０に注入する流入スチームを８０重量％とした。結果を表１の第３列に示す。
【００３８】
並んでいる結果を比較すると、一定のコーク収率における４３０゜Ｆ転化率が増大し、ＬＰＧ収率が増大し、またボトム転化率が増大していることがわかる。収率の増分は小さいものの、第１の混合域へのスチームの増加量もまた小さかった。出願人らは、第１の混合域へのスチームを更に増加することにより、より多くの収率の向上がもたらされると考える。
【００３９】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】混合用Ｔ字管および内部スパージャーを含む実施形態を示す。
【図２】混合用Ｔ字管および外部スパージャーを含む実施形態を示す。
【図３】一対の混合用Ｔ字管を含む実施形態を示す。
【図４】外部スパージャーの上流に内部スパージャーを含む実施形態を示す。
【図５】混合域が少なくとも部分的に重なるように配列される実施形態を示す。
【図６】一対の内部スパージャーを含む実施形態を示す。
【図７】一対の外部スパージャーを含む実施形態を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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