(57)【要約】【構成】流動接触分解装置は、触媒と炭化水素原料を接触させるためのライザーを含む。ライザーは、中央通路を定める内側表面を有する。中央通路は、触媒および炭化水素原料の流路として機能する。ライザーの内側表面上に、複数のリブが配置される。リブは、中央通路内の触媒と炭化水素原料の間で生じる混合の程度を増大する。特に、各リブは、曲面状の内壁を有する。内壁の曲面により、触媒流の一部が内側、即ち炭化水素リッチな中央通路の中心に向かって押しやられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外側表面および内側表面を有するライザーを有し、該内側表面は、実質的に該ライザーの縦軸に沿って伸びる、炭化水素原料および触媒物質を移動させるための中央通路を定め、また該内側表面は、その上に配置されてなる、該炭化水素原料および該触媒物質を混合するための延長されたリブを有し、該リブは、該中央通路に面する内壁を有し、該リブの厚さは、該内壁と該ライザーの外側表面との間の距離によって定められ、該厚さは、該リブの長さの少なくとも一部に沿って異なることを特徴とする流動接触分解装置。
【請求項２】
前記ライザーに連結された複数の噴霧ノズルをさらに有し、該噴霧ノズルは、前記中央通路内の触媒物質の流れに前記炭化水素原料を注入し、該中央通路内に該炭化水素原料の噴霧パターンを形成することに適合していることを特徴とする請求項１に記載の流動接触分解装置。
【請求項３】
前記リブ内壁は、前記ライザーの内側表面の一部を形成することを特徴とする請求項１に記載の流動接触分解装置。
【請求項４】
前記リブの少なくとも一部は、前記噴霧パターンの空隙内に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の流動接触分解装置。
【請求項５】
前記リブの第一の部分の厚さは、前記中央通路内の流れ方向に沿って増大することを特徴とする請求項１に記載の流動接触分解装置。
【請求項６】
前記リブの第二の部分の厚さは、前記中央通路内の流れ方向に沿って減少することを特徴とする請求項５に記載の流動接触分解装置。
【請求項７】
前記リブの第一の部分は、前記第二の部分の上流に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の流動接触分解装置。
【請求項８】
前記リブの第一の部分は、前記第二の部分に隣接することを特徴とする請求項７に記載の流動接触分解装置。
【請求項９】
前記噴霧ノズルは、ラジアル供給ノズルであることを特徴とする請求項２に記載の流動接触分解装置。
【請求項１０】
前記噴霧ノズルは、アキシャル供給ノズルであることを特徴とする請求項２に記載の流動接触分解装置。
【請求項１１】
前記リブ内壁の横断面は、実質的に弓型であることを特徴とする請求項１に記載の流動接触分解装置。
【請求項１２】
前記リブの縦軸は、前記ライザーの縦軸に対し実質的に平行であることを特徴とする請求項１に記載の流動接触分解装置。
【請求項１３】
前記リブの少なくとも一部の縦軸は、前記ライザーの縦軸に対して斜めであることを特徴とする請求項１に記載の流動接触分解装置。
【請求項１４】
前記リブ内壁は、第一の傾斜部、該第一の傾斜部に隣接する第一の凹部および該第一の凹部に隣接する凸部を含むことを特徴とする請求項１に記載の流動接触分解装置。
【請求項１５】
前記リブ内壁は、前記凸部に隣接する第二の凹部および該第二の凹部に隣接する第二の傾斜部をさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の流動接触分解装置。
【請求項１６】
前記第一の凹部の曲率半径は、前記第二の凹部の曲率半径より小さいことを特徴とする請求項１５に記載の流動接触分解装置。
【請求項１７】
前記噴霧ノズルは、前記ライザーの内側表面の円周に沿って間隔をおいて配置され、前記リブの少なくとも一部は、第一の該噴霧ノズルと、それに隣接する第二の該噴霧ノズルの間に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の流動接触分解装置。
【請求項１８】
前記ライザーは、外壁および該外壁に固定されたライナーを含み、該ライナーは、該ライザーの内側表面を形成することを特徴とする請求項１に記載の流動接触分解装置。
【請求項１９】
前記ライナーは、耐火性物質から形成されていることを特徴とする請求項１８に記載の流動接触分解装置。
【請求項２０】
外側表面および内側表面を有するライザーであって、該内側表面が、実質的に該ライザーの縦軸に沿って伸びる中央通路を定めるライザー；
該ライザーに連結された複数の噴霧ノズルであって、該中央通路内の触媒物質の流れに炭化水素原料を注入し、該中央通路内に該炭化水素原料の噴霧パターンを形成することに適合している噴霧ノズル；および
該ライザーの内側表面に沿って配置された複数の延長されたリブ
を有することを特徴とする流動接触分解装置。
【請求項２１】
前記噴霧ノズルは、前記ライザーの内側表面の円周に沿って間隔をおいて配置され、各リブの少なくとも一部は、隣接する噴霧ノズルの間に配置されていることを特徴とする請求項２０に記載の流動接触分解装置。
【請求項２２】
前記延長されたリブの各々は、前記中央通路に面する内壁を含み、該内壁の第一の部分は、前記触媒物質の流れの一部が該縦軸の方向に方向付けられるように、前記ライザーの縦軸に向かって内向きに湾曲していることを特徴とする請求項２０に記載の流動接触分解装置。
【請求項２３】
前記リブの内壁は、前記ライザーの内側表面の一部を形成することを特徴とする請求項２２に記載の流動接触分解装置。
【請求項２４】
前記リブ内壁の第二の部分は、前記ライザーの縦軸から離れる方向に、外向きに湾曲していることを特徴とする請求項２２に記載の流動接触分解装置。
【請求項２５】
前記リブ内壁の第一の部分は、前記第二の部分の上流に配置されていることを特徴とする請求項２４に記載の流動接触分解装置。
【請求項２６】
各リブの少なくとも一部は、前記噴霧パターンの空隙内に配置されていることを特徴とする請求項２０に記載の流動接触分解装置。
【請求項２７】
各リブの縦軸は、前記ライザーの縦軸に対し実質的に平行であることを特徴とする請求項２０に記載の流動接触分解装置。
【請求項２８】
各リブの少なくとも一部の縦軸は、前記ライザーの縦軸に対して斜めであることを特徴とする請求項２０に記載の流動接触分解装置。
【請求項２９】
前記噴霧ノズルは、ラジアル供給ノズルであることを特徴とする請求項２０に記載の流動接触分解装置。
【請求項３０】
前記噴霧ノズルは、アキシャル供給ノズルであることを特徴とする請求項２０に記載の流動接触分解装置。
【請求項３１】
各リブ内壁の横断面は、実質的に弓型であることを特徴とする請求項２２に記載の流動接触分解装置。
【請求項３２】
各リブ内壁は、第一の傾斜部、該第一の傾斜部に隣接する第一の凹部および該第一の凹部に隣接する凸部を含むことを特徴とする請求項２２に記載の流動接触分解装置。
【請求項３３】
各リブ内壁は、前記凸部に隣接する第二の凹部および該第二の凹部に隣接する第二の傾斜部をさらに含むことを特徴とする請求項３２に記載の流動接触分解装置。
【請求項３４】
前記第一の凹部の曲率半径は、前記第二の凹部の曲率半径より小さいことを特徴とする請求項３３に記載の流動接触分解装置。
【請求項３５】
前記噴霧ノズルは、前記ライザーの内側表面の円周に沿って間隔をおいて配置され、各リブ内壁の第一の凹部は、隣接する噴霧ノズルの間に配置されていることを特徴とする請求項３２に記載の流動接触分解装置。
【請求項３６】
前記ライザーは、外壁および該外壁に固定されたライナーを含み、該ライナーは、該ライザーの内側表面を形成することを特徴とする請求項２０に記載の流動接触分解装置。
【請求項３７】
外側表面および内側表面を有するライザーであって、該内側表面が、実質的に該ライザーの縦軸に沿って伸びる、炭化水素原料および触媒物質を移動させるための中央通路を定めるライザー；および
該ライザーの内側表面に沿って配置されてなる、該炭化水素原料および該触媒物質を混合するための延長されたリブであって、該リブと該ライザーの縦軸との間の半径方向の距離が、該リブの長さの少なくとも一部に沿って異なる曲面状のリブ
を有することを特徴とする流動接触分解装置。
【請求項３８】
該炭化水素原料を該中央通路中に注入し、前記中央通路内に前記炭化水素原料の噴霧パターンを形成するための、前記ライザーに結合された複数の噴霧ノズルをさらに有することを特徴とする請求項３７に記載の流動接触分解装置。
【請求項３９】
前記噴霧ノズルは、前記ライザーの内側表面の円周に沿って間隔をおいて配置され、前記リブの少なくとも一部は、第一の該噴霧ノズルと、それに隣接する第二の該噴霧ノズルの間に配置されていることを特徴とする請求項３８に記載の流動接触分解装置。
【請求項４０】
前記リブは、内壁を含み、該リブ内壁の第一の部分は、前記ライザーの縦軸に関して湾曲し、該内壁の第一の部分と前記ライザーの縦軸との間の半径方向の距離が前記中央通路内の流れ方向に沿って減少することを特徴とする請求項３７に記載の流動接触分解装置。
【請求項４１】
前記リブ内壁の第二の部分は、前記ライザーの縦軸に関して湾曲し、該内壁の第二の部分と前記ライザーの縦軸との間の半径方向の距離が前記中央通路内の流れ方向に沿って増大することを特徴とする請求項４０に記載の流動接触分解装置。
【請求項４２】
前記リブ内壁の第一の部分は、前記第二の部分の上流に配置されていることを特徴とする請求項４１に記載の流動接触分解装置。
【請求項４３】
前記リブ内壁の第一の部分の曲率半径は、該リブ内壁の第二の部分の曲率半径より小さいことを特徴とする請求項４１に記載の流動接触分解装置。
【請求項４４】
前記リブの少なくとも一部は、前記噴霧パターンと前記ライザーの内側表面との間の空隙内に配置されていることを特徴とする請求項３８に記載の流動接触分解装置。
【請求項４５】
前記リブ内壁の横断面は、実質的に弓型であることを特徴とする請求項４０に記載の流動接触分解装置。
【請求項４６】
前記リブの縦軸は、前記ライザーの縦軸に対し実質的に平行であることを特徴とする請求項３７に記載の流動接触分解装置。
【請求項４７】
前記リブの少なくとも一部の縦軸は、前記ライザーの縦軸に対して斜めであることを特徴とする請求項３７に記載の流動接触分解装置。
【請求項４８】
前記噴霧ノズルは、ラジアル供給ノズルであることを特徴とする請求項３７に記載の流動接触分解装置。
【請求項４９】
前記噴霧ノズルは、アキシャル供給ノズルであることを特徴とする請求項３８に記載の流動接触分解装置。
【請求項５０】
前記噴霧ノズルは、前記ライザーの内側表面の円周に沿って間隔をおいて配置され、前記リブの第一の部分は、第一の該噴霧ノズルと、それに隣接する第二の該噴霧ノズルの間に配置されていることを特徴とする請求項４０に記載の流動接触分解装置。
【請求項５１】
前記ライザーは、外壁および該外壁に固定されたライナーを含み、該ライナーは、該ライザーの内側表面を形成することを特徴とする請求項３７に記載の流動接触分解装置。
【請求項５２】
前記リブ内壁の第一の部分の曲率半径は、該リブ内壁の第二の部分の曲率半径より大きいことを特徴とする請求項４２に記載の流動接触分解装置。
【請求項５３】
前記リブ内壁は、前記ライザーの内側表面の一部を形成することを特徴とする請求項４０に記載の流動接触分解装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の分野
本発明は一般に、炭化水素分子の分解装置に関する。より詳しくは、本発明は、曲面状のリブを装備したライザーを有する流動接触分解装置に関する。曲面状のリブにより、ライザーを通って流れる触媒および炭化水素原料の撹拌が高められる。
【０００２】
発明の背景
石油精製産業で現在用いられる最も普通の接触分解方法は、流動接触分解（ＦＣＣ）である。ＦＣＣ法は、油などの炭化水素物質を分解するのに用いられる。分解とは、高沸点の石油留分を、より低沸点の生成物に転化することを言う。分解処理は通常、垂直配向された導管またはライザー（ＦＣＣ装置の一部を形成する）において行われる。典型的には、空気を混入させた（流動化させた）状態の高温の触媒粒子をライザーの底部に導入し、上方に流す。触媒がライザーを通って移動する際に、炭化水素原料を触媒流中に注入する。炭化水素原料は、一般に触媒よりかなり低温であり、触媒と接触した際に速やかに気化する。
【０００３】
ＦＣＣ法における最適分解条件においては、実質的に、触媒および炭化水素原料を迅速かつ均質に混合することが求められる。しかしながら、このような混合は達成困難であり、高温の触媒および低温の炭化水素原料の層状領域が、典型的には触媒−炭化水素流内に生じる。典型的にはこの流れの中の触媒リッチ領域において、炭化水素分子の過剰分解および熱分解が生じる。逆に、通常流れの中の炭化水素リッチ領域において、炭化水素分子の不完全分解が生じる。これらの要因により、ＦＣＣ法の全体収率が実質的に低減されることがある。加えて、過分解、熱分解および不完全分解は、望ましくない副作用を有する。例えば、コークの堆積によるライザー内の触媒の失活、空気および残留コークの燃焼による再生器内の触媒の再生、並びに沸点範囲のより低いガス状反応生成物（例えばプロパンおよびブタンガス）の過剰量の生成である。従って、ライザー内において触媒および炭化水素原料を混合するための効果的な方法は、分解法において臨界的である。
【０００４】
炭化水素原料のラジアル供給型注入は、ＦＣＣ装置において触媒および炭化水素原料の混合を向上するために、通常に用いられる技術である。この技術は、ライザーの円周上に配置されたラジアル供給用噴霧ノズルを用いることを含む。典型的には、スチームをノズルに向けて送り、炭化水素原料の噴霧を促進する。ラジアル供給用ノズルは一般に、他の注入技法に比べて、炭化水素原料のより均一な噴霧パターンを形成する。通常のラジアル供給用ノズルは、噴霧ノズルを出た後、約４０〜６５゜の範囲の角度（この角度は、ノズルの「噴霧角」として知られる）で発散する平らな扇型の噴流を形成する。噴霧角が約６５゜を超えると、侵食性の噴流がライザーの内側表面に当たる可能性が増大する。
【０００５】
ラジアル供給型注入の欠点の一つは、炭化水素の噴霧パターンに空隙が存在することである。特に、個々の噴流の輪郭に噴霧角があることにより、ライザーの内側表面近傍の噴霧パターンに空隙が形成される。この現象を図８に示す。図８は、内側表面２００ａを有する通常のライザー２００の断面図である。複数のラジアル供給用噴霧ノズル２０２が、内側表面２０２ａの円周上に配置されている。それぞれのノズルは、個々の炭化水素原料噴流２０４ａを形成する。噴流２０４ａは全体として、ライザー２００内に噴霧パターン２０４を形成する。
【０００６】
図８に示されるように、噴霧パターン２０４には、複数の空隙２０４ｂが見られる。空隙２０４ｂは、噴流２０４ａが扇型であることと、触媒がライザー２００の噴霧領域を通って上方に移動する際の、触媒の栓流性の結果である。空隙２０４ｂの合計面積は、ライザー２００の断面積の５０％以上にもなることがある。さらに、典型的なＦＣＣ装置のライザーにおいては、空隙２０４ｂの下流における触媒の未混合領域が２５フィート以上も続くことがある。
【０００７】
ＦＣＣ装置における触媒および炭化水素原料の混合を向上するために、種々の技法が開発された。例えば、ベンチュリ管、ドラフト管およびボルテックス混合を用いて、炭化水素原料の注入点近くの触媒流をかく乱することが、米国特許第４，５２３，９８７号、同第５，６２２，６７７号、同第４，５７８，１８３号および同第５，３１８，６９１号に開示されている。他の混合技法には、乱流チップの使用（米国特許第４，７５３，７８０号）や、ライザーの内側表面に固定されたキックオフリングの使用（米国特許第５，８５１，３８０号）により、触媒−炭化水素流内に通常生じる乱流を増大することが含まれる。円錐形の原料注入用集成部品（米国特許第５，５５４，３４１号）や、弧形の素子（欧州特許第８３２，９５６号）を含む、種々の他の形態もまた提案されている。さらに、標準的なものとは異なる注入配置が、米国特許第５，１３９，７４８号、同第４，８８３，５８３号および同第５，３４８，６４４号、並びに欧州特許第９１１，３７９号に提案されている。
【０００８】
上記の混合技法は、空隙２０４ｂなどの噴霧パターンの空隙を排除するのに完全に効果的とはいえないことが判明した。従って現在、これらの空隙を排除し、ライザー内の触媒および炭化水素原料の効果的な混合を達成する幾何学的な特徴を有するライザーを含むＦＣＣ装置に対する要望が存在する。
【０００９】
発明の概要
本発明の目的は、触媒の流れと炭化水素原料を効果的に混合する流動接触分解（ＦＣＣ）装置を提供することである。この目的に従って、本発明の現時点の好ましい実施形態は、ライザーを含むＦＣＣ装置を提供する。ライザーは、外側表面および内側表面を有する。内側表面は、実質的にライザーの縦軸に沿って伸びる中央通路を定める。中央通路は、炭化水素原料および触媒物質を移動するのに用いられる。
【００１０】
ライザーの内側表面は、その上に配置されてなる、炭化水素原料および触媒物質を混合するための延長されたリブを有する。リブは、中央通路に面する内壁を有する。該リブの厚さは、該内壁と該ライザーの外側表面との間の距離によって定められる。リブの厚さは、リブの長さの少なくとも一部に沿って異なる。
【００１１】
本発明の他の態様によれば、ＦＣＣ装置の好ましい実施形態は、外側表面および内側表面を有するライザーを含む。内側表面は、実質的にライザーの縦軸に沿って伸びる中央通路を定める。ＦＣＣ装置にはまた、ライザーに連結された複数の噴霧ノズルが含まれる。噴霧ノズルは、中央通路内の触媒物質の流れに炭化水素原料を注入することに適合している。そのことにより噴霧ノズルは、中央通路内に炭化水素原料の噴霧パターンを形成する。ＦＣＣ装置にはさらに、ライザーの内側表面に沿って配置された複数の延長されたリブが含まれる。
【００１２】
本発明のさらに他の態様によれば、ＦＣＣ装置の好ましい実施形態は、外側表面および内側表面を有するライザーを含む。内側表面は、実質的にライザーの縦軸に沿って伸びる中央通路を定める。中央通路は、炭化水素原料および触媒物質を移送するのに用いられる。
【００１３】
ＦＣＣ装置はさらに、ライザーの内側表面に沿って配置されてなる延長されたリブを含む。リブは炭化水素原料および触媒物質を混合するのに用いられる。リブは曲面状であり、そのためリブとライザーの縦軸の間の半径方向の距離は、リブの長さの少なくとも一部に沿って異なる。
【００１４】
前記の本発明の概要および現時点で好ましい実施形態の詳細な説明は、添付の図面と結びつけて解釈すると、より深く理解される。本発明を説明するために、現時点で好ましい実施形態を図面に示す。しかし本発明は、図面に示される特定の手段に限定されるものではない。図面には後述の「図面の簡単な説明」に示すものが含まれる。
【００１５】
好ましい実施形態の説明
本発明の現時点で好ましい実施形態を、図１〜４Ｂに示す。図はいずれも共通の座標系８（各図に示される）を参照する。本発明は、流動接触分解（ＦＣＣ）装置１０を提供する。ＦＣＣ装置１０には、反応器１２、再生器１４およびライザー１６が含まれる（図１を参照されたい）。
【００１６】
ライザー１６は、金属製の外壁１１およびライナー１３からなる、延長された導管である。外壁１１は、外側円周表面１１ａおよび内側円周表面１１ｂを有する。ライナー１３は、外側円周表面１３ａおよび内側円周表面１３ｂを有する。ライナー１３は、外壁１１の内側に配置される。より詳しくは、ライナー１３の外側円周表面１３ａが、外壁１１の内側円周表面１１ｂに固定される。ライナー１３は、好ましくは、耐火性物質から形成される。耐火性物質は、ライザー１６内の流れによる侵食性作用や熱的作用から、外壁１１を適切に保護するいかなる物質であってもよい（以下に述べられる）。これらの耐火性物質は一般に、炭化水素の流動接触分解の分野における当業者に知られている。ライナー１３に関するさらなる詳細は、以下に示される。
【００１７】
ライナー１３の内側円周表面１３ｂは、中央通路１７を定める。中央通路１７は、実質的にライザー１６の縦中心線Ｃ１に沿って伸びている（図１および２を参照されたい）。中央通路１７には、ライザー１６の底部近傍に配置されたリフト域１７ａが含まれる。中央通路１７にはまた、リフト域１７ａに隣接する原料注入域１７ｂおよび原料注入域１７ｂに隣接する反応域１７ｃが含まれる。リフト域１７ａには、高温の再生触媒が導入される。触媒は、スタンドパイプ１８を経てリフト域１７ａに送られる。触媒の流量は、バルブ２０により調節される。（明細書および請求項を通じて見られる「頂部」、「底部」、「上部」、「下部」、「上の」、「下の」などの用語は、図１および２に示される構成要素の配向に関して用いられる。これらの用語は、例証目的でのみ用いられ、他の点で限定することを意図するものではない）
【００１８】
スチーム、またはメタン−リッチの軽質炭化水素ガスなどのガス状流体が、ライン２２を経てリフト域１７ａに送られる。ガス状流体は、リフト域１７ａの底部近傍に配置された分配器２４により、リフト域１７ａ中に導入される。ガス状流体は中央通路１７内において、触媒粒子を上方に推し進める（引き入れる）。即ちガス状流体は、触媒を、主として図１および２の矢印４５で示される方向に流す。
【００１９】
ＦＣＣ装置１０には、８個の噴霧ノズル２５が含まれる。噴霧ノズル２５は、流動接触分解の分野の当業者に一般に知られるタイプのラジアル供給用ノズルである。噴霧ノズル２５は、ライザー１６に取付けられる。より詳しくは、噴霧ノズル２５は、共通の水平面内の円周上に間隔をおいて配置され、また各ノズル２５の先端が、ライナー１３の内側円周表面１３ｂと実質的に面一であるようにライザー１６に取付けられている（図２および３を参照されたい）。（例示した実施形態における噴霧ノズル２５の数およびタイプは、例証目的でのみ示される。即ち、本発明は、異なるタイプおよび数量の噴霧ノズル２５を用いる実施形態と結びつけて用いることができる。加えて、噴霧ノズル２５は、２つ以上の垂直配置された面に配置してもよい。）
【００２０】
噴霧ノズル２５は、炭化水素原料を原料注入域１７ｂ中に注入する。噴霧ノズル２５は、炭化水素原料を、図２の矢印５４で示される方向に放出する。図３に示されるように、ノズル２５は各々扇型の噴流２６ａを形成する。噴流２６ａは、各々図３の記号「α」で示される噴射角を形成する。例示の実施形態では、噴射角αは、好ましくは約４０〜６５°の範囲内にある。さらに、ノズル２５は、好ましくは、炭化水素原料を水平面に関して（即ちｘ−ｙ面に関して）約３０〜６０°の範囲内の角度で注入する。この角度は、図２の記号「γ」で示される。（角度αおよびγの特定値は、例示目的でのみ示される。即ち本発明は、実質的に異なるαおよびγ値を形成する噴霧ノズル２５と結びつけて用いてもよい。例えば、−６０°という低いγ値を有する噴霧パターンを形成するノズル２５を用いることもできる。即ち、ノズル２５は、水平面に関して６０°の大きさの角度で下に向けてもよい。）
【００２１】
各噴流２６ａは全体として、中央通路１７内に炭化水素原料の噴霧パターン２６を形成する（図３を参照されたい）。噴霧パターン２６は、通路１７の中心近傍に実質的に継続的に（時間平均基準で）存在する。噴霧パターン２６は、ライナー１３の内側円周表面１３ｂの近傍で中断されている。即ち非連続である。具体的には、図３に示されるように、噴流２６ａが扇型であることにより、噴霧パターン２６と内側円周表面１３ｂの間に、一連の空隙２６ｂが形成される。空隙２６ｂは、内側円周表面１３ｂから半径方向内側に向かって、即ち通路１７の中心に向かって広がる。噴流２６ａが扇型の幾何学的外形を有するため、空隙２６ｂは、内側に広がるにつれて、次第に幅が狭くなる。各空隙２６ｂは、隣接するノズル２５の噴流２６ａが収束する点に達するまで内側に広がる。
【００２２】
本発明によれば、複数の混合リブ２９は、噴霧ノズル２５の近傍に、ライナー１３の内側円周表面１３ｂに沿って形成される（図１〜３を参照されたい）。混合リブ２９の数は、好ましくは、噴霧ノズル２５の数に等しい。従って、例示の実施形態には、好ましくは、合計８個の混合リブ２９が含まれる。リブ２９は、原料注入域１７ｂにおける、再生触媒と炭化水素原料の混合を促進する。混合リブ２９の構造および機能の詳細な説明を以下に示す。（図２の断面図では、明瞭化のためいくつかのリブ２９が示されていない。このようにしていなければ、図２の断面図にはそれらのリブ２９が見られるはずである。図３には、ライザー１６に用いられる全てのリブ２９を示す。）
【００２３】
原料注入域１７ｂにおいて再生触媒と炭化水素原料を混合することにより、触媒粒子および炭化水素分子の流動床が形成される。流動床は、原料注入域１７ｂを出ると反応域１７ｃ中に流入する。触媒粒子は、主として反応域１７ｃにおいて炭化水素分子に接触される。この接触により、炭化水素分子を分解する化学反応が起こる。ライザー１６における炭化水素分子の総滞留時間は、好ましくは約１．０〜３．０秒の範囲内にある。より好ましくは、滞留時間は約１．５〜２．２秒の範囲内にある。最も好ましくは、滞留時間は約１．７５〜２．０秒の範囲内にある。この滞留時間では、炭化水素の面速度（面速度は、炭化水素分子の容量流量を通路１７の断面積で割った商を表す）は約４０〜７０フィート／秒の範囲となる。
【００２４】
触媒および炭化水素分子の流動床は、ライザー１６から反応器１２中に放出される。反応器１２には、バリスチックセパレーター３０が含まれる（図１を参照されたい）。バリスチックセパレーター３０により、流動床内のガス状流出物が、失活したコーク含浸触媒粒子から分離される。反応器１２にはまた、反応器１２の頂部近傍に配置されたサイクロン分離器３２が含まれる。サイクロン分離器３２は、炭化水素生成物からさらに触媒粒子を分離する。分離処理により形成されたガス状流出物（分解された炭化水素分子を含む）は、サイクロン分離器３２の頂部に配置されたライン３４を経て反応器１２から流出する。（または、ライザー１６の頂部において、ガス状流出物と触媒粒子をサイクロン慣性分離により分離してもよい。）
【００２５】
上記の手法で分離された触媒粒子は、反応器１２の下部１２ａに落下する（１２ａの部分は通常「触媒ストリッパー」と呼ばれる）。ライン３６およびストリッピングガス分配器３５を経て、ストリッピングガス（例えばスチーム）が下部１２ａ中に導入される。ストリッピングガスは、触媒粒子から残留する炭化水素物質をさらに分離する。触媒粒子はその後、図１中の矢印３９で示されるように、ライン３８を経て再生器１４に流れる。触媒粒子の流量は、ライン３８内のバルブ４０により調節される。
【００２６】
再生器１４には、再生室４１が含まれる。酸化性ガス（例えば空気）がライン４６により再生室４１に送られる。酸化性ガスは、空気分配器４４を経て再生室４１に導入される。同時に、失活したコーク含浸触媒粒子がライン３８を経て再生室４１中に導入される。触媒粒子および酸化性ガスは、流動床４２を形成する。流動床内でコークを燃焼することにより、触媒粒子が再生される。コークと、触媒粒子上またはその内部に依然として存在する同伴炭化水素物質があればそれをも燃焼することにより、触媒活性は回復される。得られた燃焼生成物ガスに同伴する触媒粒子はその後、サイクロン分離器４８により分離され、流動床に戻される。燃焼ガスは、ライン５０を経て再生室４１を出る。燃焼処理により加熱された再生触媒は、再生室４１を出て、スタンドパイプ１８を経てライザー１６に送られる（図１の矢印５２を参照されたい）。
【００２７】
混合リブ２９の好ましい実施形態における構造上の詳細は次の通りである。混合リブ２９は、図４Ａおよび４Ｂに最も明確に示される。各リブ２９は、通路１７に面する内壁２９ａを有する。この配置は図２に最も明確に示される。例示の実施形態のリブ２９は、各リブ２９の縦軸Ｃ２がライザー１６の軸Ｃ１に対し実質的に平行であるように配向されている（図２を参照されたい）。
【００２８】
各リブ２９の内壁２９ａは、図２および４Ａに最も明確に示される、好ましい輪郭を有する。中央通路１７内の触媒流の一部が内側、即ち中心線Ｃ１に向かって流れるように、内壁２９ａは曲面状になっている。内壁２９ａにより、中央通路１７の断面は図２に示されるような輪郭となる。以下に詳細に説明されるように、この特徴により中央通路１７内の炭化水素原料および触媒の混合が高められる。（図に示される正対するリブ２９は、例証のみを目的としたものである。即ち、リブ２９がこのように配置されない実施形態もまた、本発明の予期される範囲内にある。）
【００２９】
内壁２９ａの輪郭に関するさらなる詳細は、次の通りである。図４Ａを参照すると、内壁２９ａは、第一の傾斜部２９ｃおよびそれに隣接する第一の凹部２９ｄを有する（図４Ａでは、明瞭化のため、内壁２９ａの種々の勾配および曲面は誇張されている）。内壁２９ａにはまた、第一の凹部２９ｄに隣接する凸部２９ｅおよび凸部２９ｅに隣接する第二の凹部２９ｆが含まれる。内壁２９ａにはさらに、第二の凹部２９ｆに隣接する第二の傾斜部２９ｇが含まれる。（本明細書および請求項を通じ、用語「凹」および「凸」は、このような文脈で見られる場合、ライナー１３の外側円周表面１３ａを基準としたものとして用いられる。）
【００３０】
図４Ａに最も明確に示されるように、第一の傾斜部２９ｃは実質的に直線状の縦断面を有する。傾斜部２９ｃの縦断面は、ライナー１３の外側円周表面１３ａに対して斜角を形成する。この角度は、図４Ａ中の記号「β」で示される。傾斜部２９ｃは角度を付けて配向されているため、内壁２９ａは、中央通路１７内の接近してくる触媒流に関して、内側に、即ち軸Ｃ１に向かって広がる。
【００３１】
凹部２９ｄにより、内壁２９ａは、接近する触媒流に関してさらに内側に広がる。より具体的には、凹部２９ｄの曲線的な輪郭により、凹部２９ｄが流れ方向に沿って内側に広がる割合が徐々に増大する。
【００３２】
凸部２９ｅは凸型の輪郭を有するので、内壁２９ａが内側に広がる割合が、触媒流の方向に沿って徐々に減少する。加えて、凸部２９ｅは凸型の輪郭を有するので、凸部２９ｅが流れ方向に伸びるにつれて、凸部２９ｅは軸Ｃ１から離れる方向に広がり始める（図４Ａを参照されたい）。
【００３３】
第二の傾斜部２９ｇは、実質的に直線状の縦断面を有する（図４Ａを参照されたい）。傾斜部２９ｇの縦断面は、ライナー１３の外側円周表面１３ａに関して斜角を形成する。この角度は、図４Ａ中の記号「σ」で示される。第二の傾斜部２９ｇおよび第二の凹部２９ｆの輪郭により、内壁２９ａは、接近する流れに関して軸Ｃ１から離れる方向に広がり続ける。第二の凹部２９ｆは、好ましくは、図４Ａに最も明確に示されるように、第一の凹部２９ｄの曲率半径より大きな曲率半径を有する。この特徴は、第二の凹部２９ｆと、ライナー１３の外側円周表面１３ａの間の距離を、第一の凹部２９ｄと、外側円周表面１３ａの間の距離に比べ緩やかな割合で変化させる。この特徴の重要性を、以下に説明する。
【００３４】
内壁２９ａは、好ましくは、図３に示されるように、実質的に弓形の横断面を有する。この特徴の機能上の重要性は後述する。好ましくは、リブ２９は、各リブ２９の一部が隣接する噴霧ノズル２５の間に配置されるような位置に設けられる（図２および３を参照されたい）。より好ましくは、各リブ２９は、リブ２９の第一の凹部２９ｄが、隣接する噴霧ノズル２５が中央通路１７中に放出する点の近傍に配置されるような位置に設けられる。この特徴の機能上の重要性は後述する。
【００３５】
混合リブ２９の機能上の特徴は、次の通りである。混合リブ２９は、触媒流の方向を、中央通路１７の内側に向かわせる。前記したように、この機能により、触媒および炭化水素原料の間の混合が向上される。より詳しくは、リブ２９は、触媒流を、噴霧パターンの空隙２６ｂから離れ、噴霧パターン２６内に至る方向に向かわせる。従ってリブ２９は、実質的に全ての触媒流を、中央通路１７の原料注入域１７ｂ内で炭化水素原料と接触するに至らせる。（ライナー１３の外側円周表面１３ａ）
【００３６】
リブ内壁２９ａの幾何学的外形、並びにリブ２９および噴霧ノズル２５の相対的な位置の結果として、リブ２９は上記の混合機能を果たす。具体的には、リブ２９は、前述のように、隣接する噴霧ノズル２５の間に配置される。従ってリブ２９は、炭化水素の噴霧パターン２６における空隙２６ｂと、半径方向について一直線上になるよう配列される（図３を参照されたい）。従って、リブ２９の曲面状の外形のため、触媒が原料注入域１７ｂを通って流れる際に、空隙２６ｂ内の触媒が内側、即ち噴霧パターン２６の方に押しやられる。換言すれば、リブ内壁２９ａにより、噴霧パターンの空隙２６ｂ内に配置された触媒流に、半径方向の速度が付与される。半径方向の速度成分は、触媒を炭化水素の噴霧パターン２６中に追いやる。この機能により、原料注入域１７ａ内において触媒と炭化水素原料が強制的に混合される。さらに、リブ２９は垂直に配置されているため、空隙２６ｂからの触媒流の方向は、概ね噴流２６ａが完全に発達した点で、炭化水素原料の方に向けられる。この特徴により、触媒と炭化水素ストリームの混合がさらに高められる。
【００３７】
加えて、内壁２９ａの部分２９ｃ、２９ｄおよび２９ｅが内側へ広がっているので、中央通路１７の断面積が減少する。この減少により、それに対応した原料注入域１７ｂ内における流速の増大がもたらされる。流速の増大により、触媒と炭化水素原料の混合がさらに高められる。具体的には、速度の増加により触媒−炭化水素流の乱流レベルが増大され、それにより流れ内での混合が高められる。さらに、通路１７の断面積が減少するにつれて、触媒と半径方向に混合されるために炭化水素原料が移動しなければならない水平方向（ｘおよびｙ軸上）の距離が減少する。
【００３８】
リブの内壁２９ａの幾何学的輪郭はさらに、内壁２９ａからの境界層はがれを抑制する。特に、傾斜部２９ｃおよび２９ｇの存在、並びに凹部２９ｆの比較的浅い逓減率により、流れが内壁２９ａから分離する傾向が低減される。（境界層はがれは、通路１７内の流れの圧力降下を増加するという望ましくない効果を有する。境界層はがれはまた、リブ２９の内壁２９ａの侵食を増大する）
【００３９】
リブ２９の横断面の輪郭がさらに、リブ２９の内壁２９ａの侵食を抑制する。特に、リブ内壁２９ａは、噴流２６ａが直接リブ２９に当たるのを防止するように形作られている。この特徴は、図３に最も明確に示されている。図から明白なように、内壁２９ａの断面は実質的に弓形であるため、内壁２９ａは噴霧パターンの空隙２６ｂ内に留まる。従って、噴流２６ａのリブの内壁２９ａへの直接の衝突により生じる侵食効果は回避される。
【００４０】
本発明は、通常のＦＣＣ装置に関して多くの利点を提供する。例えば、リブ２９によって混合が促進されることにより、ＦＣＣ装置の総収率が実質的に向上する。特に、触媒と炭化水素原料の接触が向上することにより、典型的には触媒−炭化水素流の触媒リッチ領域に生じる過剰分解および熱分解が緩和される。さらに、向上された接触により、炭化水素リッチ流の領域に特徴的な炭化水素原料の不完全な気化が緩和される。加えて、不完全な混合による望ましくない副作用（例えば、コークの堆積によるライザー１６内の触媒の不活性化、空気および残留コークの燃焼による再生器１４内の触媒の再生、並びに沸点範囲のより低いガス状反応生成物の過剰量の生成）が、混合リブ２９を用いることにより実質的に低減される。
【００４１】
本発明により、ＦＣＣ装置１０の全体コストや複雑さが実質的に追加されることなく、上記の利点が達成される。例えば、混合リブ２９は、動作部分を全く含まず、また比較的低廉な費用で既存のＦＣＣ装置に追加することができる。さらに、混合リブ２９は、いかなる支持装置（例えば圧縮空気または油圧装置）も用いることなく機能する。また、リブ２９がライザー１６に設置された後は、リブ２９を用いることによる労力や資金の実質的な支出が全く必要とされない。加えて、リブ２９により触媒−炭化水素流の圧力ロスが最少となり、また内壁２９ａの上記特徴に起因して、侵食が最少量となる。
【００４２】
前記の説明において、本発明の多くの特徴および利点が、本発明の構成および機能の詳細と共に述べられているが、開示は単に例証的なものに過ぎず、その詳細、特に、形状、大きさおよび部品の配置に関する点については、本発明の原理の範囲内で、添付の請求項を表現している用語の広く一般的な意味によって示される最大の程度まで変更が為されうることを理解すべきである。
【００４３】
例えば、リブ２９の好ましい実施形態が、例証を目的として詳細に示されている。リブ２９の幾何学的形態、特に内壁２９ａの形状についての多数の変更は、本発明の予期される範囲内にある。さらに、例示のＦＣＣ装置１０のライザー１６は、実質的に直線状である。即ち、ライザー１６は、実質的に全体が垂直配向されている。本発明の予期される範囲内にあるＦＣＣ装置は、垂直配向されない部分を有するライザーを含んでいてもよい（リブ２９は、好ましくは、そのようなライザーの下部の垂直配向された部分に配置される）。またリブ２９は、ライナー１３とは別に形成されていてもよい。即ちリブ２９は、例示の実施形態におけるように、ライナー１３の一体部分として形成される必要はない。
【００４４】
図５Ａは、本発明の予期される範囲内の他の可能な変更を示す。図５Ａはライザー１００を示す。ライザー１００は中央通路１０１を定める。複数の混合リブ１０２ａは、ライザー１００の内側表面１００ａ上に配置される。混合リブ１０２ａは、各リブ１０２ａの縦軸Ｃ３が、ライザー１００の縦軸Ｃ４に対して斜角τで配向するように位置付けられる（その他の点については、ライザー１００、中央通路１０１および混合リブ１０２ａは、それぞれライザー１６、中央通路１７および混合リブ２９と実質的に等しい）。
【００４５】
リブ１０２が角度を付けて配向されていることにより、中央通路１０１内の流れに渦流動が引起される。この渦流動は、内側、即ち通路１０１の中心方向に追いやられる触媒流の量を増大する可能性がある。特に、渦流動は未混合の触媒を、内側表面１００ａから炭化水素リッチな通路１０１の中心に向かって誘導する傾向がある。または、図５Ｂに示されるように、リブ１０２ａの代わりにリブ１０２ｂを用いてもよい。リブ１０２ｂは、その上端のみライザー１００の縦軸Ｃ４に対して角度が付いている。換言すれば、リブ１０２ｂの下部は縦軸Ｃ４に実質的に平行に伸び、一方リブ１０２ｂの上部は軸Ｃ４に関して斜角τで伸びる。
【００４６】
図６および７は、本発明の予測される範囲内のさらなる変更を示す。図６および７は、ライザー１１０を示す。ライザー１１０は、中央通路１１１を定める。矢印１１６で示されるように、再生触媒はライン１１４を通って中央通路１１１に入る。ライザー１１０には、中央通路１１１内に配置された複数のアキシャル供給用噴霧ノズル１１２が含まれる。ライザー１１０の内側表面１１０ａ上に、複数の混合リブ１１３が配置されている（その他の点については、ライザー１１０および中央通路１１１は、それぞれ、例示の実施形態のライザー１６および中央通路１７と実質的に等しい）。ノズル１１２などのアキシャル供給用ノズルは通常、Ｙ字形のライザー基部（示されていない）に取付けられる。ノズル１１２および対応する基部は、中央通路１１１内にその全体が配置される。
【００４７】
記載されているノズル１１２の取付け配置は、中央通路１１１における触媒と炭化水素原料の完全混合を抑制する。特に、ノズル１１２および対応するノズル基部における触媒流は、ノズル１１２のちょうど下流にあたる位置での触媒−炭化水素との混合を抑制する。この欠点は、混合リブ１１３を用いることにより低減しうる。具体的には、触媒流の一部をノズル１１２のちょうど下流にあたる領域に押しやるのに、混合リブ１１３を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明によるＦＣＣ装置の概略図である。
【図２】
図１において「Ｆ２」と示されている領域に示されるライザーの縦断面図を示す。
【図３】
図１および２に示されるライザーを、図２中の線Ａ−Ａに沿って切断して得られる横断面図を示す。
【図４】
図４Ａは、図１〜３に示されるライザーにおいて用いられるリブの縦断面図を示す。
図４Ｂは、図４Ａに示されるリブの正面図である。
【図５】
図５Ａは、図１〜３に示されるライザーの、第一の別の実施形態についての縦断面図を示す。
図５Ｂは、図１〜３に示されるライザーの、第二の別の実施形態についての縦断面図を示す。
【図６】
図１〜３に示されるライザーの、第三の別の実施形態についての縦断面図を示す。
【図７】
図６に示されるライザーを、図６中の線Ｂ−Ｂに沿って切断して得られる横断面図を示す。
【図８】
従来技術のライザーの横断面図を示す。
【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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【図８】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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