(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体接触クラッキングの条件下及び添加水素の不存在下での重質フィードの流体接触クラッキング方法であって、
（ａ）重質炭化水素含有フィードと触媒流とを転換帯又はライザーにおいて接触させる工程であって、触媒流が２種類の再生触媒流の混合物であり、このような触媒流が異なる温度であり、このような混合物が高温再生触媒の主要触媒流と冷却された再生触媒の第２触媒流とを含み、触媒混合物が平衡温度を得ており、前記接触が、このようなフィードの接触クラッキングからの蒸気相炭化水素と、触媒上に付着して、触媒の活性を減ずる固相のコークスとを生じるような接触である工程と；
（ｂ）触媒流の前記混合物から、分解炭化水素流を転換帯又はライザーを越えて配置された適切なデバイスを用いて分離する工程と；
（ｃ）前記分離触媒流をストリッピング帯へ、次に再生帯へ輸送して、前記触媒混合物の温度よりも比較的高い温度である温度において、触媒粒子上に付着したコークスを燃焼させて、使用済み触媒に基づいてより高い活性の再生触媒粒子を得る工程と；
（ｄ）工程（ｃ）からの高温再生触媒流の一部を再生器の外部である触媒冷却器に輸送して、冷却された再生触媒流を得る工程と；
（ｅ）工程（ｄ）からの冷却された再生触媒流の一部を転換帯又はライザーの前に存在する混合帯に輸送する一方で、冷却された再生触媒流の他の部分を再生器に戻す工程と；
（ｆ）工程（ｃ）からの高温再生触媒流の一部を転換帯又はライザーの前に存在する混合帯に輸送して、平衡温度の触媒混合物を形成する工程と；
（ｇ）工程（ｃ）からの高温再生触媒流と、工程（ｄ）からの冷却された再生触媒流とを、反応帯の前に存在する混合帯において混合して、平衡温度の触媒混合物を形成する工程と；
（ｈ）工程（ｃ）からの高温再生触媒流と、工程（ｄ）からの冷却された再生触媒流と、転換帯又はライザー中で分解されるべき重質フィードとを熱平衡計画下で混合する工程と
を含む方法。
【請求項２】
重質炭化水素フィードストックが３８０〜５６０℃の沸点と８〜２８の0ＡＰＩとを有するフィードストックである、請求項１記載の重質フィードの流体接触クラッキング方法。
【請求項３】
触媒／油比が冷却された触媒流の流速度に対する作用によって、独立的に制御される、請求項１記載の重質フィードの流体接触クラッキング方法。
【請求項４】
再生器温度が、再生器への冷却された触媒の再循環によって、独立的に制御される、請求項１記載の重質フィードの流体接触クラッキング方法。
【請求項５】
工程（ｃ）からの高温再生触媒流が６５０〜７６０℃の温度である、請求項１記載の重質フィードの流体接触クラッキング方法。
【請求項６】
工程（ｃ）からの高温再生触媒流が好ましくは６８０〜７３２℃の温度である、請求項５記載の重質フィードの流体接触クラッキング方法。
【請求項７】
工程（ｄ）からの冷却された再生触媒流が４５０〜６７０℃の温度である、請求項１記載の重質フィードの流体接触クラッキング方法。
【請求項８】
工程（ｄ）からの冷却された再生触媒流が好ましくは４８０〜５２０℃の温度である、請求項７記載の重質フィードの流体接触クラッキング方法。
【請求項９】
ライザー又は転換帯における工程（ｃ）と（ｄ）との触媒流の混合が６３０〜６７０℃の範囲内の温度を生じる、請求項１記載の重質フィードの流体接触クラッキング方法。
【請求項１０】
ライザー又は転換帯における工程（ｃ）と（ｄ）との触媒流の混合が好ましくは６４０〜６６０℃の範囲内の温度を生じる、請求項９記載の重質フィードの流体接触クラッキング方法。
【請求項１１】
転換帯又はライザーにおける触媒粒子の滞留時間が０．３〜８秒間の範囲内の時間である、請求項１記載の重質フィードの流体接触クラッキング方法。
【請求項１２】
転換帯又はライザーにおける触媒粒子の滞留時間が１〜５秒間の範囲内の時間である、請求項１１記載の重質フィードの流体接触クラッキング方法。
【請求項１３】
高温再生主要触媒流と冷却された再生第２触媒流との比が１０：１から２：１までの範囲内である、請求項１記載の重質フィードの流体接触クラッキング方法。
【請求項１４】
高温再生主要触媒流と冷却された再生第２触媒流との比が好ましくは６：１から４：１までの範囲内である、請求項１３記載の重質フィードの流体接触クラッキング方法。
【請求項１５】
ライザー又は転換帯への高温再生主要触媒流の流速度が、触媒循環の独立的な制御を保証するように制御される、請求項１記載の重質フィードの流体接触クラッキング方法。
【請求項１６】
ライザー又は転換帯への高温再生主要触媒流の流速度が、ライザー又は転換帯の最高温度ライザーによって制御される、請求項１５記載の重質フィードの流体接触クラッキング方法。
【請求項１７】
ライザー又は転換帯への高温再生主要触媒流の流速度が、炭化水素分離装置の流出流の温度によって制御される、請求項１５記載の重質フィードの流体接触クラッキング方法。
【請求項１８】
ライザー又は転換帯への高温再生主要触媒流の流速度が、ストリッパーの温度によって制御される、請求項１５記載の重質フィードの流体接触クラッキング方法。
【請求項１９】
触媒冷却器からの冷却された再生第２触媒流の流速度が、触媒冷却器から、高温再生触媒流と冷却された再生触媒流との間の混合帯の前に存在する領域へ、触媒流を運搬する管内に存在する弁開口に対する手動操作によって制御される、請求項１記載の重質フィードの流体接触クラッキング方法。
【請求項２０】
触媒冷却器からの冷却された再生第２触媒流の流速度を調節する弁の開放が、代替え的に、転換帯又はライザーへの高温再生触媒流と冷却された再生触媒流との混合物の温度によって自動的に制御される、請求項１９記載の重質フィードの流体接触クラッキング方法。
【請求項２１】
触媒冷却器からの冷却された再生第２触媒流の流速度を調節する弁の開放が、代替え的に、ライザー又は転換帯の底部と末端部との間の圧力差によって自動的に制御される、請求項１９記載の重質フィードの流体接触クラッキング方法。
【請求項２２】
触媒冷却器からの冷却された再生第２触媒流の流速度が、前記触媒流の流速度制御が独立的であるので、任意の方法の流速度制御によって制御されることができる、請求項１記載の重質フィードの流体接触クラッキング方法。
【請求項２３】
高温再生主要触媒流と冷却された再生第２触媒流との混合物である再生触媒流によって、フィードが３６０℃程度の高温において転換帯又はライザーに入り、フィードが迅速にかつ均一な形式で気化されることが可能になる、請求項１記載の重質フィードの流体接触クラッキング方法。
【請求項２４】
高温での操作を可能にするにも拘わらず、７．９程度の高い触媒／油比で均一に操作されることができる、請求項１記載の重質フィードの流体接触クラッキング方法。
【請求項２５】
工程（ａ）における、高温再生触媒流と冷却された再生触媒流との前記混合領域が管を含み、前記領域が前記転換帯の直径よりも小さい直径を有する、請求項１記載の重質フィードの流体接触クラッキング方法。
【請求項２６】
前記混合領域における触媒流の均一化が中程度の密度におけるプラグ流計画でおこなわれる、請求項２５記載の重質フィードの流体接触クラッキング方法。
【請求項２７】
前記プラグ流と、流れの均一化とが、前記混合領域に放射状に配置されるノズルを通しての例えばスチームのようなガス状流体の注入によって得られる、請求項２６記載の重質フィードの流体接触クラッキング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱平衡に介入することによって改良された流体接触クラッキング方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、主として重質フィードストックの接触クラッキングの場合に、クラッキングユニットの熱平衡を考慮した改良が生成物収量の平衡の改良によってプロセスの生産量増加を可能にする、流体接触クラッキング方法に関する。本発明はライザーに２種類の再生触媒流を供給することにあり、触媒流の１つは再生器の温度の再生触媒流であり、他方の触媒流は冷却された再生触媒流である。
【０００２】
【従来の技術】
流体接触クラッキング又はＦＣＣは転換帯において炭化水素を微粒状物質から構成される触媒と接触させることによっておこなわれる。ハイドロクラッキングとは対照的に、接触クラッキングは水素の添加又は水素の消費の完全な不存在中でおこなわれる。一般に、ＦＣＣプロセスを受ける最も一般的なフィード(feed)は、重質真空軽油(heavy vacuum gasoil) と呼ばれる、真空塔の側留油から生じる製油所流(refinery stream) 、又は常圧塔(atmospheric tower) の底部から生じる、常圧残渣(atmospheric residue) と呼ばれる、より重質流れ、又はこれらの流れの混合物である。典型的に８〜２８0 ＡＰＩの範囲内の密度を有するこれらの流れは、経済的価値の高いより軽質の炭化水素流に転換されるために、例えば接触クラッキングのような化学的プロセスを受けて、それらの組成を大きく変化させなければならない。
【０００３】
クラッキング反応中に、反応の副生成物であるコークスのかなりの量が触媒上に付着する。コークスは高分子量物質であり、典型的にそれらの組成中に４〜８重量％の水素を含有する炭化水素から構成される。専門家によって通常使用済み触媒と呼ばれるコークス回収触媒は転換帯から絶えず除去され、再生帯からの本質的にコークスを含まない触媒によって置換される。触媒の表面及び触媒の孔に付着したコークスの燃焼は、高温に維持された再生器中の再生帯でおこなわれる。燃焼によるコークスの除去は触媒活性の回復を可能にし、接触クラッキング反応の必要な熱を与えるために充分な量の熱を放出する。ガス流による触媒の流動化は転換帯と再生帯と（又はこの逆）の間の触媒の輸送を可能にする。触媒は、化学反応の触媒作用を促進することであるその本質的な機能の他に、再生器から転換帯へ熱を運搬する手段でもある。
【０００４】
先行技術には、転換帯と再生帯の間の触媒の輸送及び再生器におけるコークスの燃焼を伴う、触媒の流動化流中での炭化水素のクラッキング方法の記載が豊富である。ＦＣＣプロセスの長い間の存在にも拘わらず、例えばガソリン及びＬＰＧのような高価値生成物の生産量を高めるために、この方法をさらに改良する方法が絶えず求められている。一般に、ＦＣＣプロセスの主要な目的はこれらの高価値生成物の生産量を最大にすることであるということができる。
【０００５】
基本的には、高価値生成物の生産量の最大化は２つの方法によって得られる。１つの方法はいわゆる転換率の上昇を含み、これは例えば清澄油及びライトサイクル油(light cycle oil) のような重質生成物の生産量の低下に対応する。もう１つの方法はコークスと燃料ガスの収量の低下を含み、即ち、これらの生成物に対するプロセスの選択性が減少する。コークスと燃料ガスの低い生産量の結果はガソリンとＬＰＧの生産量の増大であり、このことはこれらの有価生成物に対するプロセスの選択性の上昇を意味する。他の利点は小型の送風機と湿式ガス圧縮機の使用であり、これらの装置は通常大きなサイズであり、高エネルギー消耗装置であり、ＦＣＣユニットの容量の限界を一般に定めるものである。
【０００６】
ＦＣＣプロセスの重要な特徴が触媒とフィードとの初期接触であることは周知であり、このことが貴重な生成物への転換率と選択性に最も重要な影響を及ぼす。ＦＣＣプロセスでは、予熱された炭化水素フィードが、長い垂直管である転換帯又はライザーの底部近くに注入される。一般に、この管の高さは２０〜４０ｍであり、その直径は０．５〜１．５ｍである。このライザー中で、フィードは再生触媒流と接触して、触媒流から、フィードをアトマイズし、プロセスを支配する吸熱反応の熱デューティ(heat duty) を与えるために充分な量の熱を吸収する。
【０００７】
化学反応が生じるライザー後に、その表面と孔に付着したコークスを有する使用済み触媒を反応生成物から分離して、再生器に送って、コークスを燃焼させて、触媒の活性を回復させ、触媒からライザーに移されたときにプロセスに用いられる熱を発生させる。
【０００８】
フィードをライザーに導入する箇所に見られる条件が反応中に形成される生成物を決定する。この箇所には、再生触媒とフィードとの初期混合物が存在し、沸点までの加熱と、フィードのこれらの成分の大部分の気化とが生ずる。ライザー中の炭化水素の総滞留時間は僅か２秒間である。接触クラッキング反応が進行するためには、触媒との混合領域におけるフィードの気化が数ミリ秒間に生じて、気化した炭化水素の分子が触媒粒子と接触することができることが必要である。触媒粒子のサイズは約６０μであり、炭化水素分子は粒子の孔を通って浸透し、触媒の酸部位によって影響されて、最後には接触クラッキングを生じる。迅速な気化が得られない場合には、フィードの液体画分を熱クラッキグする。
【０００９】
熱クラッキングが、主として残留フィードを分解されるときに、例えばコークス及び燃料ガスのような副生成物を生じることは周知である。コークスはその低い本質的な価値の他に、触媒の孔を閉塞する。したがって、ライザーの底部における熱クラッキングは、プロセスの実際の目的である接触クラッキングと不利に競合する。
【００１０】
他方では、フィードが適当にアトマイズされて、触媒相上に微細なスプレイを形成するならば、フィードの迅速な気化がさらに容易に達成される。フィードをライザー中に注入するように設計された種々なモデルのインジェクターが、このスプレイを得るために、開発されている。アトマイザー中のフィードの温度が高ければ高いほど、スプレイの小滴の表面積が大きくなるので、フィードと触媒との間の接触面積が大きくなり気化の容易さに有意な影響が及ぼされる。ＦＣＣプロセスに用いられる残留フィードと、用いられる温度範囲とに関して、高いフィード温度の使用による接触面積の増加は３０％に達することができる。
【００１１】
フィードの転換率を最大にするために、通常は、再生器において触媒からのコークスの最大の除去が求められる。不完全又は完全燃焼下でコークスの燃焼が得られる。
不完全燃焼下では、コークスの燃焼によって生成されるガスは主としてＣＯ2 、ＣＯ及びＨ2 Ｏから構成され、再生触媒中のコークス含量は０．１〜０．２重量％のオーダーである。
【００１２】
大きく過剰な酸素の存在下でおこなわれる、完全燃焼下では、反応中に生成されるＣＯの実際に全てがＣＯ2 に転換される。ＣＯからＣＯ2 への酸化反応は強い発熱反応であるので、完全な燃焼が多量の熱を発生して生じて、非常に高い再生温度を発生する。しかし、完全燃焼は、０．０７重量％未満、好ましくは０．０５重量％未満のコークスを含有する触媒を生成するので、このことは、ＣＯ燃焼のための高価なボイラーを不要にすることができるという事実の他に、完全燃焼を不完全燃焼に比べてより有利にする。
【００１３】
使用済み触媒中のコークスの増加は循環触媒の質量単位によって再生器中での燃焼下でコークスを増加させる。慣用的なＦＣＣユニットの再生器から熱が燃焼ガス及び主として再生高温触媒流に除去される。使用済み触媒中のコークス含量の増加は再生触媒の温度並びに再生器と反応器（リアクター）との間の温度差を高める。それ故、反応器の熱デューティを与え、このようなものとして、反応温度を維持するために、触媒循環と呼ばれる、反応器への再生触媒の流速度の低下が必要である。しかし、再生器と反応器との間の大きな温度差によって必要な、低い触媒循環速度は触媒／油比の低下と転換率の減少とを招来する。
【００１４】
したがって、再生器から反応器までの触媒循環はライザーの熱デューティと、再生器中で確立される温度との関数であり、これはコークス生成の関数である。ライザー中で生成されるコークスが触媒循環自体によって影響されるという事実を考慮すると、接触クラッキングプロセスが、前述した理由に基づいて、非常に高い再生温度下での操作を好ましくないものにする熱平衡計画(heat balance regime) 下で作用すると結論することができる。
【００１５】
ＦＣＣ触媒の活性に不利な影響を与えずに、ＦＣＣ触媒によって許容されうる温度範囲にはさらに限定が存在する。一般に、近代的ＦＣＣ触媒に関しては、再生器温度、したがって再生触媒温度は７６０℃未満、好ましくは７３２℃未満に維持される、この理由はこの数値を越えると活性の低下が重度になるからである。望ましい操作範囲は６８５℃〜７１０℃である。下限は主として、適当なコークス燃焼を確保する必要性によって制御される。常圧残渣を処理するユニットに関しては、再生器は、熱除去系のためでないならば、大抵の場合に８７０〜９８０℃の範囲内の温度で操作される。
【００１６】
それ故、再生器の冷却はその温度を、触媒と、関与する装置との見地から及び商業的に許容可能な範囲の触媒循環の確立に関して許容される値にすることを目的とする。
このアプローチは例えば常圧残渣又はこれと重質真空軽油との混合物のような重質フィードストックを分解するＦＣＣユニットに用いられる。入手可能なフィードが高いコークス生産量を伴う残留フィードである場合及び再生が完全燃焼下でおこなわれる場合には、再生器の冷却が不可欠である。
【００１７】
完全燃焼は、他の利点の中でも特に、触媒上の比較的低いコークス含量（０．０５重量％未満）をもたらし、転換を改良するので、この分野でますます用いられつつある。
ますます重質のフィードストックの処理と、このようなフィードがコークス生成を増加させる傾向と、完全燃焼下での操作とが、再生器の温度を許容限界下に維持するために触媒冷却器の設置を必要とすることを理解すべきである。通常は、触媒冷却器は再生器からの触媒流から熱を除去するので、再生器に戻る触媒流はかなり冷却される。
【００１８】
触媒の冷却は非常に多くの特許の目的である。再生器の内部である冷却器が存在し、それらの操作はコイルによっておこなわれ、コイルの内部には冷却液が循環する、例えば米国特許第２，８１９，９５１号を参照のこと。再生器の外部である触媒冷却器の記載も存在する。例えば、米国特許第２，９７０，１１７号は再生器への冷却された触媒の戻り流速度が再生器温度によって制御されうることを教示する。
【００１９】
再生器から熱を除去する他の可能性は、ライザーに送られる触媒を冷却することにある。これはフィードの導入箇所より前に存在するライザー部分に触媒冷却器を配置させ、この結果、触媒循環は増強され、再生器の熱負荷はいっそう完全に除去されるので、再生器は冷却される。
しかし、貴重な生成物への転換率を大きくするために、触媒循環を付加的に増強する必要性がある場合には、系はこの操作を不充分なものにする、過度に低い再生温度を有することになる。残留フィードのクラッキングでは、これらはクラッキングが困難であるフィードであるので、循環の増強が望ましい。
【００２０】
再生器温度が触媒循環の増強によって許容されない値（上述したように熱平衡効果によって生ずる）に低下するのを阻止するために、ライザーへのフィードの温度を適合的に上昇させることもできる。この条件下で、触媒がより低温であり、フィードがより高温である以外は、ライザーの熱デューティは以前の条件と同じに維持される。この条件は最適の触媒循環を生じないが、触媒流とフィード流との温度差はかなり減少する。
【００２１】
高い初期温度及びフィードの良好なアトマイゼーションとによって可能になった、フィードの重質成分のアトマイゼーションの容易さの向上に関連した、温度のこの駆動力の低下はフィードと触媒との混合領域における、コークスと燃料ガスとを生じる熱クラッキング反応の生起を減少する。これらの条件は、ＦＣＣプロセスの基本的目的である接触ルートに有利であり、熱クラッキングを最小にする。
触媒は水を用いて冷却することができるが、この方法は例えばライザー、サイクロン、分留塔頂部コンデンサー及び酸−水系のような装置の過負荷；分留塔中のアンモニウム塩の付着の増加；廃水量の増大；及び水の気化（後に熱の回収なしに再凝縮する）のためのエネルギー損失のような欠点も有する。
【００２２】
水を用いてライザーを冷却することの欠点を解消するために、触媒冷却器を用いることができる。再生器からの触媒を高圧スチーム発生器中で冷却し、そこから、ライザーに送る。このようにして、高圧スチーム発生を用いてエネルギー最適化が生ずる。スチーム発生の過剰(surplus) は、水の注入に比べて、かなりのエネルギー節約を意味する。
【００２３】
米国特許第４，３９６，５３１号は、コークスによって汚染されたＦＣＣ触媒を再生する方法において、ライザーへの再生触媒流を冷却するために外部冷却器を用いることを教示する。この冷却器では、高温再生触媒が熱交換条件下でボイラー水である冷却液と接触させられて、比較的低温の触媒を生じ、この触媒は濃厚な相の流動床として冷却帯に保持され、ここに流動性ガスが循環する、冷却帯への触媒流の流速度が、除去されるべき熱量；例えばニッケル及びバナジウムのような汚染金属の不動態化の目的；ライザーに触媒に同伴される非凝縮性ガス含量を含む変数の組合せの最適化を可能にするように調節されるといわれている。反応帯への比較的低温の再生触媒流によって反応温度が制御されると述べられている。
【００２４】
ライザーに送られる触媒を冷却することによる、米国特許第４，３９６，５３１号の目的は、触媒循環の増強によって再生器を冷却することであることを強調すべきである。この特許の主要な目的は、部分的に達成される事実にも拘わらず、ライザーに送られる触媒の冷却と対応するフィードの加熱とによる熱クラッキングの減少ではない。明らかに、この特許の教示は、触媒を再生器に戻す冷却器に関する多くの特許のカウンターパートであり、熱交換に関与する流体の熱的性質の改良を主張している。
【００２５】
再生器の適切な操作のために必要な温度に再生器を冷却するという特定の目的の達成を意図するときに、米国特許第４，３９６，５３１号の教示は、前述したようなＦＣＣユニットの熱平衡によって要求される、再生器温度と触媒循環との適切な、独立的な制御を生じていない。米国特許第４，３９６，５３１号はＦＣＣユニットの熱平衡に適切に介入することの利点を考慮していない。このことの簡明な証拠は、対応するスタンドパイプ(standpipe) （５）中に配置された弁（２１）の駆動による、反応温度の制御が冷却器から再生器までの触媒流速度の変化によっておこなわれることである。米国特許第４，３９６，５３１号には、ライザーまでの触媒循環とそれによる触媒／油比との独立した制御を可能にすることができるカウンターパートを見いだすことができない。
【００２６】
それ故、ＦＣＣユニットの熱平衡に関して、満たされるべき：即ち、所望の反応温度を得ることを含めて、触媒循環とそれによる触媒／油比とを適切な値に維持することの他に、再生器を冷却して、その温度を適切な値に維持するために、幾つかの同時パラメーターが存在する。米国特許第４，３９６，５３１号は、触媒／油比を独立的な変数にする自由度を考慮していない。この理由は、この特許がユニットの熱平衡面に関与していず、フィードに接触する触媒の温度とフィード自体の温度との独立した制御を有することの利点にも関与していないからである。
【００２７】
米国特許第４，２３４，４１１号は、ＦＣＣプロセスにおいて、ライザーへの２つ以上の再生触媒流の流速度を制御する方法を教示する。提案された方法によると、ライザー中で分解されるべきフィードを再生触媒の第１部分に接触させる、この場合に触媒流速度はこの触媒流とフィードとの混合物の温度の関数である；次に、フィードと触媒とのこの混合物を再生触媒の第２部分と接触させる、この触媒の流速度は最終反応温度によって制御される。この特許では、再生触媒がライザーに２箇所から導入されるにも拘わらず、両箇所において触媒は同じ温度である。反応温度の関数として変化するのは触媒の流速度である。この特許はいずれにしろユニットの熱平衡を変えることを考慮しておらず；フィードとの接触領域における冷却された触媒と、加熱された触媒との存在を利用していない。さらに、ユニットの熱平衡の原理を認識しないことによって、この特許は再生器温度と、フィード温度と、触媒／油比との独立した制御を生じていない。
【００２８】
米国特許第４，２５７，８７５号は、ライザーの２箇所以上からの再生触媒の導入を教示する点で、米国特許第４，２３４，４１１号に類似する。記載されたプロセスでは、フィードの蒸留可能な部分の大部分をアトマイズさせるために、再生された再循環触媒の第１流がフィードとの混合物の温度を４５４℃の範囲まで、好ましくは５１０℃を越える温度にするために充分な流速度で導入される。この特許は、フィード温度と触媒／油比とが先行技術とこの特許とでは同じである表を示しており、ユニットの熱平衡に改良が導入されていないことを実証していない。
【００２９】
米国特許第５，４５１，３１３号は、使用済み触媒を再生触媒と共に循環させることによって、プロセスの困難さが緩和され、触媒との接触が改良されたＦＣＣプロセスを教示する。触媒混合物とフィードとの接触前に両触媒流の間の熱平衡に近づく又は達するために、使用済み触媒と再生触媒とを一緒にする。使用済み触媒と再生触媒との混合から生じる温度は再生触媒の温度よりも低い。触媒量の増加と共に触媒粒子温度の低下はフィードのより均一な加熱と、触媒中のフィードのより良好な分散とを促進することが、主張されている。
しかし、米国特許第５，４５１，３１３号の使用と利益とを厳しく制限する３つの重大な欠点が存在する。
【００３０】
これらの欠点の第１に関しては、使用済み触媒をライザーに再循環されるときに、フィードと接触する触媒の総量が増大することが認められる。これによって、フィードと再生触媒粒子との接触が減少する、再生触媒は接触クラッキングの反応を促進する有効な触媒である。他方では、その粒子上に付着したコークスを有する使用済み触媒は低活性触媒である。これはユニットの転換率を低下させる。さらに、コークス生成反応は周知のようにコークスの存在によって触媒されるので、使用済み触媒はいっそうコークス選択性であり、したがって、好ましくないコークスの生成量が増大する。それ故、接触クラッキングの代わりに熱クラッキングを誘導する使用済み触媒の一部の使用はプロセスの転換率を低下させ、その選択性を悪化させ、このことはプロセスの経済性を低下させる。米国特許第５，４５１，３１３号に教示された方法は軽質又は水添処理済み(hydrotreated)フィードのクラッキングに対してのみ適切であり、極めて低いコークス生成を示す。したがって、この種類の方法はＦＣＣプロセスにますます用いられている重質フィードストックのクラッキングには適応されない、これらのフィードは困難なクラッキング性であり、高いコークス生成を示し、金属の存在によって非常に汚染される触媒を生じる。
【００３１】
米国特許第５，４５１，３１３号の使用を限定する第２の欠点は、ライザー底部での触媒の混合のために必要である使用済み触媒の大きな再循環流速度の使用に関する。再循環が存在するという事実は、ライザー、サイクロン、ストリッパー及びスタンドパイプのサイズ拡大(overdimensioning)を招来する。このような装置は、ＦＣＣユニットに膨大な追加費用を加える大型装置である。さらに、ストリッパーのサイズ拡大の結果として、この装置における充分な速度を得るためにストリッピングスチーム(stripping steam) の流速度を高めることが必要である。それ故、操作費用が同様に増加する。
【００３２】
米国特許第５，４５１，３１３号に述べられた方法の第３の、決して重要でないことはない欠点は、上述した他の特許に関しても考察されたように、この特許がユニットの熱平衡に関する態様を述べていないという事実に関する。実際には、ライザーへの使用済み触媒の再循環を用いることによっても、ライザーの末端部における触媒とフィードとの混合物の温度と実際に同じである温度でライザーの最初の部分(beginning) に触媒が再循環されるので、熱平衡は変化しない。それ故、実際には、使用済み触媒流はライザーからの熱の増減に寄与しない。この触媒流が熱平衡を変化させないという事実を考慮すると、フィード温度の変化があるならば常に、その結果として、ライザーへの再生触媒の流速度及び／又は再生器温度の変化が生ずることになる。例えば、フィード温度が上昇するならば、ライザーの熱デューティ減少の結果としてライザーへの再生触媒の循環は減少する。再生器温度が触媒冷却器によって一定値に維持されるとしても、これは生起する。それ故、米国特許第５，４５１，３１３号は、再生触媒の循環を減少させることなしには、フィード温度の上昇の恩恵をうけることができない。再生触媒の循環を維持するカウンターパートは、触媒冷却器を用いた熱平衡への介入によるものである。これは再生器温度の低下を必然的に伴い、再生に不利な影響を与えると考えられる。それ故、米国特許第５，４５１，３１３号の教示は、フィード温度、再生器温度及び触媒循環が独立したパラメータであることを可能にしない。
【００３３】
それ故、この特許文献は本発明の概念、即ち、再生器温度の高温再生触媒流と冷却された再生触媒流との混合、触媒流のこのような混合物を分解されるべきフィードに接触させること、触媒冷却器を用いて再生器床を冷却すること、並びにライザー中で炭化水素フィードを分解させるように設計された再生触媒を教示も示唆もしていない。
【００３４】
両方とも制御された、異なる温度の触媒流の本発明による組合せは、ユニットの操作者によって任意に設定された温度を有する再生触媒混合物を生成する。この特徴は以下で詳述するようにフィード温度、再生器温度及び反応温度とは分離された、再生触媒循環の独立的な制御を可能にする。ユニットの熱平衡に対する革新的な作用は、流体接触クラッキングプロセスの熱平衡に影響を与える主要変数の間の独立性という革命的な概念をこの技術に導入する。
【００３５】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、低コストで操作され、多量の貴重な生成物と少量の燃料ガス及びコークスを生成する、重質フィードストックのＦＣＣプロセスの、当該技術分野に存在する必要性は、本出願に述べ、特許請求する方法によって満たされる。
【００３６】
【課題を解決するための手段】
本発明は重質フィードストック、即ち、炭化水素フィードのかなりの量の沸点が５７０℃を越えるフィードストックのクラッキングのために主として設計されたＦＣＣプロセスを含む。本発明は例えばコークス及びガスのような好ましくない生成物の収率を低下させることを可能にする一方で、例えばガソリン及びより軽質の画分のような有価生成物の収率を高めて、プロセスの経済性を改良する。
【００３７】
流体接触クラッキングの条件下及び添加水素の不存在下での重質フィードの、本発明の流体接触クラッキング方法は下記工程：
（ａ）転換帯において、重質炭化水素フィードと、異なる温度の２つの再生触媒流によって形成される混合物である触媒流とを接触させる工程であって、混合物が高温再生触媒の主要流と冷却された再生触媒の第２流とを含み、触媒混合物が平衡温度を得ており、前記フィードの接触クラッキングの結果としての蒸気相炭化水素と、触媒上に付着して、触媒の活性を減ずる固相のコークスとを生じる工程と；
（ｂ）触媒流の混合物から分解炭化水素流を転換帯又はライザー後に配置された適切なデバイスを用いて分離する工程と；
（ｃ）前記分離触媒流をストリッピング帯へ、次に再生帯へ輸送して、前記触媒流混合物の温度よりも比較的高い温度である温度において、触媒粒子上に付着したコークスを燃焼させて、使用済み触媒の活性よりも高い活性の再生触媒粒子を得る工程と；
（ｄ）高温再生触媒流の一部を外部の触媒冷却器に通して再生器に輸送して、冷却された再生触媒流を得る工程と；
（ｅ）冷却された再生触媒流の一部を転換帯の前に存在する混合帯に輸送する一方で、冷却された再生触媒流の他の部分を再生器に戻す工程と；
（ｆ）工程（ｃ）からの高温再生触媒流の一部を転換帯の前に存在する混合帯に輸送する工程と；
（ｇ）工程（ｃ）からの高温再生触媒流と、工程（ｄ）からの冷却された再生触媒流とを、反応帯の前に存在する混合帯において混合して、平衡温度の触媒混合物を形成する工程と；
（ｈ）工程（ｃ）からの高温再生触媒流と、工程（ｄ）からの冷却された再生触媒流と、転換帯中で分解されるべき重質炭化水素フィードとを熱平衡計画下で混合する工程と
を含む。
【００３８】
それ故、本発明の方法は、重質フィード又は残渣を２種類の触媒流の混合物と接触させることを含み、この混合物は再生器からの再生触媒主要流と、触媒冷却器からの比較的低温の第２再生触媒流とから構成される。
主要流の流速度はライザー頂部温度によって、又は分留塔への生成物ラインの温度によって、又は上記箇所の間の任意の箇所の温度によっても、又はさらにストリッパー温度によっても制御される。
【００３９】
触媒冷却器からの第２流の温度は、触媒流をライザーに運ぶライン中に配置された弁の開放に関する操作者の直接の操作によって、又はライザーへの再生済み高温触媒と冷却された触媒との２流の混合物の温度によって自動的に、又はさらに前記制御弁に触媒循環に比例するシグナルを送る任意のデバイスによって制御される。
【００４０】
再生触媒主要流と再生触媒第２流との混合は、フィード導入領域の前に位置するライザー領域において再生触媒の混合物を生じ、触媒流の混合物の温度は再生器を直接出る再生触媒流の温度よりも有意に低い。混合触媒流のこの低い温度の結果として、接触クラッキング反応が促進され、熱分解反応は最小になる。
それ故、本発明は、先行技術方法に比べて、ガソリン収率が増加し、コークス及びガス収率が低下した、残留物のＦＣＣクラッキング方法を提供する。
【００４１】
また、本発明は、単独触媒冷却器が再生器の触媒床並びにライザーに接続した触媒流を独立的に冷却するＦＣＣ方法を提供する。
さらに、本発明の基本的な態様は、ＦＣＣユニットの熱平衡を革命的に改良するＦＣＣ方法を提供することである。この革命とは、再生温度が一定に、理想的な値に維持され、同時に再生触媒の循環も一定に、理想的な値に維持されながら、フィードの温度を変化させることができることを本発明が可能にしたことを意味する。この最後の特徴は先行技術方法には見いだされないものである。
【００４２】
したがって、本発明によると、フィード温度をより高温の、より望ましいレベルに高めたとしても、冷却器から再生器まで再循環する触媒流に作用することによって、再生器温度は最適値に維持される。そこで、反応温度の制御下では、再生器を出る高温触媒流は、触媒流とフィードとの間の低い温度差の結果として、低下される。
さらに、ＦＣＣ方法の先行技術の実施とは対照的に、本発明は、弁に作用して、再生触媒循環を高めるようにライザーへの冷却された触媒の循環を制御することによって、ライザーへの再生触媒の循環の減少を回避することを考慮する。
【００４３】
このやり方では、２つの利点がスーパーインポーズされる：（ｉ）再生触媒の流速度が回復する；（ii）同時に、先行技術方法で得られたよりもかなり低い温度において、ライザーの底部に再生触媒の混合物が得られる。
このように得られた低い温度はそれまでに再生された触媒循環と適合して、ライザーの必要な熱(thermal need)を提供する。
したがって、触媒／油比は冷却された触媒流に作用することによって独立的に制御される。同様にして、再生器温度は再生器への触媒の再循環によって独立的に制御され、最適値に維持されることができる。
【００４４】
それ故、本発明は、ＦＣＣユニットのフィードと接触する再生触媒流の温度を低下させ、ライザーへの炭化水素フィードの温度を最適レベルにまで上昇させることを可能にする。さらに、これは熱平衡に適切に介入することによって、以下でさらに詳細に検討するように、ユニットの熱平衡に影響する他の変数の変更を考慮せず（without prejudice)に達成される。
【００４５】
このように、他のいずれの先行技術方法とは明らかに異なる、特許可能な方法で、本発明によって提供される熱平衡に対する作用は熱クラッキングの減少を犠牲にして接触クラッキングを増加させることに起因する顕著な経済的利益をもたらし、この利益は特に重質フィードストックに適用可能である。
ライザーヘの高温再生触媒の流速度の制御は反応温度の制御下でおこなわれるが、ライザーへの冷却された触媒の流速度の制御は冷却された触媒のスタンドパイプの弁の開放に対する操作者の作用によって又は触媒循環の変化に敏感であるデバイス、前記弁に対するデバイスの作用によって自動的におこなうことができる。
【００４６】
したがって、例えば、ライザーの底部とその出口との間の圧力差が触媒循環との関係を維持することは周知である。それ故、圧力差のセンサーであるデバイスをライザーに設置することによって触媒循環を自動的に制御することができる。このセンサーから発生されるシグナルは慣用的な方法で、例えば電気的又は空気圧によって伝達されることができる。このデバイスのシグナルが、冷却された再生触媒の流速度を制御する弁に作用するときに、この流速度の自動的制御が達成されて、総触媒循環が定常に維持され、触媒循環はユニットの熱平衡の変化に影響されないことになる。
【００４７】
本発明によって提供される循環の独立性の原理からの他の利点は、ライザーへの高温触媒流と冷却された触媒流との混合物の温度を用いた、ライザーへの冷却された触媒弁の開放の制御である。触媒循環はフィードと出会う触媒流混合物の温度とフィード自体の温度との温度差によって調節されるので、触媒循環の制御プロセスが有効になる。
したがって、本発明は、触媒冷却器から発してライザーに結合し、その温度が再生触媒主要流の温度よりもかなり低い、再生触媒流の一部の流速度が、ユニットの他の変数から自動的かつ独立的に制御されることができ、このことが触媒／油比の独立的な制御を保証するＦＣＣプロセスをさらに提供する。このような制御は先行技術のＦＣＣユニットでは利用されない、この理由は、慣用的なＦＣＣプロセスではこの変数がユニットの熱平衡（ライザーの熱デューティ）の関数であり、このような自由度を可能にしないからである。
【００４８】
簡単には、本発明は、主として但し排他的ではなく重質又は残留フィードに関するＦＣＣプロセスであって、ライザー底部の再生触媒流の温度が最低になり、ライザー底部の炭化水素フィード流の温度が最高になり、その結果、両方の温度の差が最小になるＦＣＣプロセスを提供する。それ故、下記変数：再生温度、反応温度及び触媒循環を定常にかつそれらの最適値に維持することが可能である、これらの変数は、主として残留フィードを分解する場合に、ＦＣＣプロセスの最高の経済性を保証する基本的な変数である。
【００４９】
最後に、本発明は、プロセスの熱平衡の主要変数の相互依存性の概念が、これらの変数の独立的な制御を可能にし、それ故、それらの最適化並びにプロセスの総合的最適化を可能にすることによって大きく変えられ、明白な経済的利益を生じるＦＣＣプロセスを提供する。
【００５０】
本発明は重質フィードストックの流体接触クラッキング方法である。本発明の方法は特に例えば、５７０℃を越える、高沸点画分を含有するフィードに関する。
一般に、本明細書に述べ、特許請求する方法は炭化水素フィード流を再生触媒流（本発明の場合は、比較的高温の主要再生触媒流と比較的低温の第２再生触媒流との混合物である）と、ライザーと呼ばれる伸長した垂直管から構成される転換帯の底部において接触させることを含む。フィードと再生触媒流混合物との接触は炭化水素を分解させ、コークスが副生成物として触媒上に付着する。コークスがその上部に付着した触媒は使用済み触媒として専門家に知られている。
【００５１】
ライザー後に、分解した炭化水素流は触媒から分離される。分解した炭化水素は反応生成物を構成し、分留系に送られる。
使用済み触媒は、反応生成物を回収するためのストリッパー容器へ送られるが、該反応生成物はさもなくば使用済み触媒と共に再生器へ同伴されるだろう。
使用済み触媒は再生器に供給される。再生帯では、触媒活性の回復を目的とした触媒粒子上に付着したコークスの燃焼が生じ、高温の再生触媒粒子が得られる。触媒粒子の熱の大部分はライザー中で用いられ、フィードの加熱及び気化と、主として吸熱反応である接触クラッキング反応との熱デューティを与える。
本発明が主として重質フィードのクラッキングに関するという事実を考慮して、総合燃焼計画は再生器で好ましくは用いられる。これは、残留フィードのクラッキングの結果として多量のコークスが付着した使用済み触媒の良好な再生を可能にする。良好な再生は触媒に増大した活性を保証し、このことは残留する分解が困難なフィードのクラッキングのために非常に重要である。結果として、プロセスの転換率が上昇する。
【００５２】
再生器の外部に配置された冷却器は再生触媒の一部を冷却する。冷却された再生触媒の一部は再生器に戻り、そこで触媒床に混合されて、平衡状態で、適切な値の再生温度を保証する。
冷却された再生触媒の他の部分はライザーに送られ、そこで再生器から直接のかなり高い温度の再生触媒流と出会う。これらの２つの触媒流が、分解されるべきフィードストックと接触する再生触媒の混合物を構成する。冷却器を回避する再生触媒の温度は、ライザー中でフィードと効果的に接触する再生触媒流の混合物の温度よりも高い。本発明では、熱交換器は再生器床を冷却するという慣用的役割のみでなく、ライザーに結合した触媒の一部を冷却するという付加的役割をも果たす。この理由は、総合的燃焼計画下では、床におけるＣＯ2 へのＣＯの燃焼を保証するために充分である温度で、即ち、好ましくは６９０℃を越える温度において再生器を操作する必要性があるからである。６９０℃〜７０５℃の温度においては、フィードと接触するために結合した再生器からの触媒を、触媒温度とフィード温度とに近似するように冷却することが望ましい。したがって、このような温度差を約５００℃から３００℃程度の低い差に低下させることができ、このことは熱クラッキングの好ましくない効果を減ずるために極めて有利である。
【００５３】
再生器に再循環される流れと、ライザーに結合した触媒流とを単一装置が冷却することが非常に有利であることが認められ、この後者の流れはライザー中で再生器床の温度である再生触媒と混合される。しかし、本発明の方法は、２つの流れを別々に冷却するように設計された別々の装置を一般的に用いてランすることができる。
重質炭化水素のクラッキングに用いられる触媒はＦＣＣの実施に通常用いられる任意の既知触媒を包含することができる。好ましい触媒は、ゼオライトの高い固有の活性と、高温の蒸気及び金属への暴露の不活化効果に対するゼオライトの耐性とを考慮すると、ゼオライトである。通常、ゼオライトは例えばシリカ、アルミナ又はジルコニアのような多孔質無機キャリヤー中に分散される。触媒中のゼオライト含量は３０重量％以上に達することができる。
【００５４】
本発明の方法が重質真空軽油の蒸留範囲、即ち、３８０〜５６０℃に属するフィードストックに対して用いることができるという事実にも拘わらず、本発明の方法は、成分の５０重量％以上の成分が５１０℃を越える沸点範囲で蒸留される残留フィード又は重質フィードに特に適する。このような残留フィードは、クラッキング時に、触媒上に高度なコークス付着を生じる。フィード中に存在する金属並びにコークスが触媒の活性部位をブロック又は閉塞することによって触媒を不活化する。
触媒を再生することによって、コークスを触媒から所望の程度にまで除去して、その不活化効果を無くすことができる。
【００５５】
しかし、金属は触媒上に集積して、触媒の活性を減じ、触媒内で溶融すると、反応性部位は永久的にブロックされる。さらに、金属は好ましくないクラッキングを促進するので、反応プロセスが妨害される。このように、金属の存在は通常再生器の操作と、触媒選択性と、触媒活性と、一定の活性の維持を要求される新鮮な触媒量とに影響を及ぼす。汚染性金属はニッケル、鉄及びバナジウムを包含する。一般に、このような金属は選択性に不利に影響して、ガソリンの減少及びコークスの増加をもたらす。
【００５６】
添付した図１の配置に説明した形式によると、本発明のＦＣＣプロセスは反応器１、再生器５、触媒冷却器１９及び、転換帯を有する長い反応帯又はライザー１２を含む。触媒循環並びに触媒とフィードとの接触は下記説明に従って進行する。
したがって、再生器５から、ライザー１２の底部８までの高温再生触媒の通過を可能にする管６と、冷却器１９までの高温再生触媒の通過を可能にする管１８とが伸びる。冷却器１９からは、ライザー１２の底部８への冷却された再生触媒の一部を運ぶ、制御弁２５を備えた管２４に結合する管２０が伸びる。管２０は管２１にも結合し、管２１は管２３に結合した制御弁２２によって冷却された再生触媒の一部を再生器に運んで再生器床を冷却する。
【００５７】
管１０によって導入された流動性リフトガス(fluidizing lift gas) はライザー１２の底部８において触媒と接触させられて、触媒を流動状態に維持する。ライザー１２の底部８の全体を通してのリフトガスの分布は好ましくは、専門家から周知の分配手段である多孔質(perforated)環又は多孔質プレートを通しておこなわれる。ライザー１２の半分の高さ９の所で高温の触媒流と低温の触媒流との混合が生ずる。好ましくは、ライザー１２の部分９における再生触媒混合物と、ライザー１２の第１部分において触媒と接触するフィードストック（流れ１１）との比が４〜１５、より好ましくは６〜９である。
【００５８】
流れ６と２４の混合物に由来する再生触媒流が先行技術の冷却されない再生触媒流よりも低温であるという事実を考慮すると、先行技術方法において通常おこなわれる温度よりも高い温度においてフィードストックをライザー１２に導入することができるので、フィードストックは迅速に、通常おこなわれるよりも均質に気化される。
【００５９】
本明細書に付随する実施例では、先行技術では２４０℃であるフィードストック温度が本発明においては３６０℃に上昇する。数学的なシュミレーションによると、常圧残留物(atmospheric residue) から成るフィードストックのこの温度上昇は触媒と、フィードストックアトマイザーによって与えられるフィードスプレイとの間の接触領域の３０％を越える増加を意味する。触媒とフィードとの間の温度差は先行技術方法におけるよりもかなり低いので、これはフィードストックの過剰な局部的加熱を避けることによって付加的な実際的な効果である。一緒にした２つの効果は好ましくない熱クラッキングを最小にするために寄与する。
【００６０】
高温再生触媒は、冷却器を出る比較的低温の再生触媒よりもかなり高い温度を示す。管６を出る高温再生触媒は通常６５０〜７６０℃の範囲内、好ましくは６８０〜７３２℃の範囲内の温度である。
冷却器１９を出る低温再生触媒は通常４５０〜６７０℃の範囲内、好ましくは４８０〜５２０℃の範囲内の温度である。
ライザー中で炭化水素フィードストックと接触する、高温再生触媒の冷却された再生触媒に対する比は１０：１から２：１までの範囲内、好ましくは６：１から４：１までの範囲内である。
ライザー中の高温触媒流と低温触媒流との混合物の生ずる温度は６３０〜６７０℃の範囲内、好ましくは６４０〜６６０℃の範囲内である。
【００６１】
ライザー中の触媒粒子の滞留時間は０．３〜８秒間、好ましくは１〜５秒間の範囲内である。
ライザーは部分８、９及び１２から構成される。部分１２は炭化水素フィードストックをクラッキングするための転換帯を形成する。この転換帯は再生器からの高温再生触媒流と触媒冷却器からの冷却された再生触媒流との混合物を空気圧輸送するための垂直管を含む。フィードストックをライザー管に典型的に１２の第１部分において、流れ１１中に配置された注入ノズル（これは簡略さのために本明細書では説明しない）によって導入する。触媒と接触する前のフィードストックは１００〜４５０℃、好ましくは２４０〜３６０℃の温度である。
【００６２】
反応温度はライザー１２の末端部においてモニターされるが、一般に５１０〜５７０℃の範囲内、好ましくは５２０〜５６０℃の範囲内である。この制御はモニター７１と、制御弁７に作用するシグナル伝達デバイス７２とに結合した、温度を測定するための周知のデバイス７０によっておこなわれる。したがって、モニター７１に対して設計される各望ましい温度に関して、このような望ましい値を測定値に比較する。結果として、モニターは弁７の開放に作用して、ライザーに向かう高温再生触媒の流速度を適当に変化させる。触媒／油比を変化させることができる、弁７の各々の修正された開放に関して、本発明の方法は、先行技術の方法に反して、弁２５の開放の変化を可能にして、ライザー中への冷却された再生触媒の修正流速度を可能にして、それまでの触媒／油比を変えることができる。
【００６３】
クラッキング反応によって生じた、使用済み触媒と炭化水素蒸気とから構成される反応混合物は次にライザーの末端部から放出され、部分１３、１４及び１５から構成される触媒分離デバイスを通って運ばれる。このような分離デバイスの概略図はサイクロンセパレータに該当するが、生成物の炭化水素流から使用済み触媒を除去するために任意の配置のセパレータを用いることができる。炭化水素は管１６と１８へ流れ、次に接触クラッキングユニットの通常の生成物を回収するために分留セクションに向かう。
【００６４】
コークスが付着した触媒粒子（使用済み触媒）はデバイス１３と１５の底部を通って包含容器(containment device)１に流れ、そこからストリッパー２である包含容器１の伸長部に達し、そこで向流スチームが触媒表面上に付着した炭化水素を除去する。炭化水素蒸気を実質的に含まない触媒が管３を通ってストリッピングセクションを出る。触媒流は弁４によって制御され、弁４の開放はストリッパーレベルによって制御される。
【００６５】
使用済みのストリップされた触媒は管３から再生器５に運ばれ、流動床を形成し、そこで触媒粒子の表面上に付着したコークスの予定された燃焼が生起する。再生器の底部を通って再生器に入る酸素ガス（通常は空気）流１７との接触によって、燃焼がおこなわれる。セパレータの内部に一般に配置されるサイクロンセパレータ（簡略さのために本明細書では説明しない）は燃焼ガスによって同伴される触媒粒子を除去して、ガスの出口前の触媒床にそれらを供給する。触媒粒子からのコークスの燃焼は触媒並びに燃焼ガスを加熱する。
【００６６】
触媒冷却器は、通常はプロセスの外部である流体との熱交換によって再生触媒から熱を除去するための再生器の外部である装置である。本発明では、触媒冷却器１９は管１８によって再生器５に連結し、管１８は再生器５からの高温触媒流を冷却器１９に運ぶ。触媒冷却器は流動固体と他の流体とに関する熱交換のための任意の先行技術装置であることができる。一般に、低温流体はボイラー給水になり、図１では流れ２６によって示され、そこでスチーム（流体２７）の発生を生じる。
【００６７】
図１で説明する本発明の好ましい態様によると、触媒冷却器１９は二重の役割を果たす、即ち、再生器５に戻る再生触媒流２１を冷却するのみでなく、ライザーに送られて、重質炭化水素のフィードストックを分解する再生触媒流をも冷却する。これらの２つの流れの制御は独立的におこなわれる。
このように、本発明による残留フィードストックのクラッキングに適した方法概念は、再生器５からライザーに送られる高温再生触媒流６と再生器５に戻される低温再生触媒流２１との他に、ライザーに結合した低温再生触媒流２４をも含むので、流れ２４と流れ６とがライザーの部分９を貫流する触媒流である混合物を形成する、これはフィードストックが効果的に接触する混合物である。
【００６８】
ライザーの部分９は、２つの触媒流２４と６の間の熱平衡が確実に達せられるほどの充分な長さである。部分９は５ｍ〜１５ｍ長さ、好ましくは７ｍ〜１０ｍ長さである。これらの２つの再生触媒流の間の完全でかつ迅速な混合を保証するために、流れ２９を部分９に注入する、この流体は水、スチーム又は例えば燃料ガスのような、他のガス状流体である。この流体は、部分９の円筒形壁と３０〜６０゜、好ましくは４０〜５５゜の角度をなして放射状に配置されたノズルから注入される。これらのノズルは、ユニットの大きさに応じて、総数で２〜１２個、好ましくは４〜８個になり、部分９の最初に、即ち、流れ６が導入される部位から短い距離の所に配置される。前記ノズルからの混合流体の放出速度(exit rate) は適当な混合エネルギーを確保するために充分である値に調節される。流れ２９の流速度は部分９を通しての、中程度の密度での触媒のプラグ流を確保するために充分である値に調節される。この後者の流速度の、ライザーの部分８に注入されるリフトガスの流速度に対する比は８０：２０から６０：４０までである。フィードストック流１１が導入される部位である、部分９と１２の交差部分では、管径が拡大される、この拡大は簡略さのために図面に示さない。
【００６９】
本発明によると、再生器５からの主要触媒流６の流速度は、このような触媒流６は比較的高温であるので、ライザーの頂部の温度によって制御されることができるが、触媒冷却器１９からの比較的低温の第２触媒流２４の流速度は流れ９の温度によって制御されることができる。流れ９は高温再生触媒と冷却された再生触媒との混合から生じる流れである。この場合に、制御デバイス５１に結合した温度測定のための先行技術デバイス５０は、シグナルキー５３から制御弁２５まで、デバイス２５を用いてシグナルを伝達する。
【００７０】
他の態様では、流れ２４の流速度は例えば、ライザー中に存在する圧力差に敏感であるデバイスによって制御される。この場合に、ライザーの初めの部分と末端部とにそれぞれ配置された圧力測定のための先行技術デバイス６０と６１とが、先行技術の制御デバイス６２に結合して、圧力差シグナルをデバイス６３から、シグナルキー５３を介してデバイス５２に伝達し、そこから弁２５に伝達する。
【００７１】
シグナルキー５３は、操作の望ましい制御形式の選択を可能にする機器方法に用いられる先行技術デバイスである。
第３態様によると、総合的な望ましい触媒循環に依存して、弁開放に対する操作者の直接の作用によって、流れ２４の流速度を制御することができる。しかし、本発明の主要特徴の１つはこのような流れの流速度を独立的に制御することができることであり、その結果、触媒循環の独立的制御を保証することであるので、流れ２４の流速度は任意の他の流速度制御方法によって制御することができる。
【００７２】
したがって、２つの触媒流２４と６の混合によって得られる温度は再生器５から出る流れ６の温度よりも低いので、ライザーに向かうフィードストックの温度は上昇する可能性がある。したがって、２つの効果の合計、即ち、触媒流の温度の低下と、フィードストック温度の上昇との合計とが好都合に、熱クラッキングを最小にし、次には燃料ガスとコークスの収量を減少させ、その結果ガソリンを増加させる。
【００７３】
図２に説明する本発明の他の好ましい態様では、１つの触媒冷却器はライザーに送られる触媒流を排他的に冷却し、別の触媒冷却器は再生器に再循環される触媒流を冷却する。したがって、前記図２によると、再生触媒流１８’は冷却手段として典型的にボイラー給水である低温流体を用いる触媒冷却器１９’に供給される。冷却された触媒流２０’は弁２２’を横切って、管２３’を通って再生器５’に戻って、再生器を温度制御下に維持する。再生器５’からの流れ３０は熱を冷却液体３２（例えば、ボイラー給水）に移して、高圧スチーム３３を発生させる別の触媒冷却器３５に供給される。このようにして得られた、冷却された再生触媒流３１はライザーに送られて、そこで触媒流３１はライザーの部分８’を通って上昇する高温再生触媒流６’に混合される。部分９’を通って上昇する触媒混合物は混合流体２９’に出会い、次に炭化水素フィードストック１１’と出会って、それと部分１２’において反応する。本発明の第１態様に比べて、この第２態様は再生器への冷却された触媒の戻りの温度とは異なる温度において反応ライザーに冷却された触媒流を送る可能性を、その結果として向上した操作のフレキシビリティと共に有利に提供する。
【００７４】
図３に説明する本発明の他の好ましい態様では、ライザーに送られる触媒流を排他的に冷却する冷却器は、触媒とクラッキングユニットの炭化水素フィードストックとの熱交換によってこの冷却をすることができる。このようにして、既存のユニットにおける、ユニットのフィードストック炉(furnace) を拡大する必要性は避けられる。したがって、図３によると、再生触媒流１８”が例えばボイラー給水のような低温流体２６”を用いる触媒冷却器１９”に供給される。冷却された触媒流は管２３”を通って再生器５”に戻り、この再生器を図２に説明したと同様なやり方で温度制御下に維持する。ライザー１２”への冷却された触媒流３８が、再生触媒流３７を触媒冷却器４２に通すことによって得られる。この第３態様では、冷却媒質はフィードストック自体、流れ３５であり、これは触媒流から熱を吸収した後に流れ３６になり、ライザーに注入されたときに、ライザーの部分９”を通って上昇する触媒混合物と接触する。
本発明を次に下記実施例によって説明する、この実施例を本発明を限定するものと解釈すべきではない。
【００７５】
【発明の実施の形態】
実施例
半−工業的ユニットにおいて並びにシュミレーションによって、以下の表１に示すように試験をおこなった。これらの試験は先行技術プロセスと、本発明によるプロセスとを受けた、分解が困難な残留フィードストックの接触クラッキングのデータを比較する。フィードストックの主な特徴は表ＩＩＩに示す。
【００７６】
表Ｉでは、先行技術プロセスを説明するケースＡに相当する欄において触媒床の温度は６９０℃である。反応温度は５６０℃である。フィードストック温度は２４０℃である。記載した３つの温度の関数である触媒／油比は７．９である。この結果、再生触媒の温度とフィードストック温度との差は４５０℃である。フィードストック温度の２４０℃は残渣含有フィードストックのクラッキングを考慮するとかなり低い。このことはライザーにおけるフィードストックの迅速な気化をさらに困難にする、この場合に迅速な気化は触媒とフィードストックとの完全な接触（実際には、生起しない）に依存する。この結果、フィードストックが受ける反応は主として熱クラッキングの形式になり、コークスと燃料ガスが増大する。他方では、再生触媒の温度は、再生が充分であるにも拘わらず、再生触媒がフィードストックと接触する位置では過度に高いので、熱クラッキングが再度生ずる。
【００７７】
収率を表ＩＩに記載するケースＡの条件は充分ではなかったので、操作者はケースＢによってフィードストックの温度を２９０℃に高めた、ケースＢも同様に先行技術方法を説明する。触媒冷却器から出て、再生器に戻る触媒流の流速度を高めることによって、再生器の温度は６９０℃の適切な値に維持されている。再生触媒とフィードストックとの間の温度差は４５０℃から４００℃に低下したので、熱クラッキングは減少した。しかし、ライザーの低い熱要求量によって示される新しい熱平衡を考慮すると、触媒循環は３６．８トン／分から３０．２トン／分まで減少した。したがって、触媒／油比は７．９から６．５まで減少した。総収率に対する触媒／油比の影響は熱クラッキングの減少よりも重大であったので、プロセスの主要な目的であるガソリン収率は、表ＩＩに記載するように、３８％から３６．５％に低下し、これは不良な経済的成果を意味する。
【００７８】
次に表ＩのケースＣの条件を記載する欄を参照すると、この欄では本発明の特徴を説明する。フィードストック温度は３６０℃に上昇していることが分かる。前記と同様に、再生触媒の流速度を高めることによって、６９０℃の再生器温度がこのような温度として維持されている。冷却された再生触媒の流速度を制御する弁に前述したように手動で又は自動的に作用することによって、７．７トン／分の速度での触媒循環が５００℃の温度において可能にされる。ライザー中で、この触媒流は６９０℃の再生器から直接の再生触媒に混合される。低温触媒流と高温触媒流との得られた混合物は６４７℃の平衡温度に達する。このような平衡温度は正確にケースＡにおけるような、それ故、同じ触媒／油比７．９を有する、３６．８トン／分の総循環を確定する。しかし、フィードストックと触媒との温度差は４５０℃から２８７℃までに低下し、熱クラッキングは有意に低下し、これは触媒／油比を７．９の最適比に維持する。この性能は先行技術プロセスでは知られていない。また、２４０℃から３６０℃へのフィードの温度上昇は、フィードストックアトマイザーの良好な操作のために、気化したフィードと触媒との接触面積を３０％より大きく増大させるので、熱クラッキングの低下をさらに促進させる。この結果、表ＩＩに記載した収率はガソリン収率の３８．０重量％から３９．７重量％まで（４．５重量％）の増加を、燃料ガス収率の７．０重量％から５．６重量％まで（２０重量％）の低下の結果として示す。
【００７９】
７，０００立方メートル／日（ｍ3 ／日）を処理する平均サイズのＦＣＣユニットに関して、本発明の方法はケースＡに基づくと約ＵＳ＄３４０万／年、ケースＢに基づくと約ＵＳ＄５３０万／年の特別な利益を生じる。
先行技術に比べて、本発明を説明するケースＣでは、触媒循環の如何なる組合せも２つのスタンドパイプの間で任意に画定して、ユニットの熱平衡によって強制される比ではなく望ましい触媒／油比を確保することができるので、以下の表Ｉの実施例は決して限定的ではないことを理解すべきである。同じ理由によって、ケースＣでは、触媒／油比に不利な影響を及ぼすことなく、他の任意のフィード温度を選択することも可能であった。実施例では、実施例のフィードストックに対してフィード炉でその温度から熱クラッキングが生じる最大温度に近い温度であることから、３６０℃の温度を選択した。
【００８０】
【表１】
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【００８１】
【表２】
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【００８２】
【表３】
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【図面の簡単な説明】
【図１】再生器、反応セクション、熱交換セクションを包含する２つのセクション間のそれぞれの結合を含む、本発明によるＦＣＣ転換ユニットの正面概略図。
【図２】熱交換セクションを改変した、図１と同様な、本発明によるＦＣＣ転換ユニットの正面概略図。
【図３】熱交換セクションの形態の第３態様を示す、図１及び２と同様な、本発明によるＦＣＣ転換ユニットの正面概略図。
【符号の説明】
１  反応器
５  再生器
６  触媒流
１２  ライザー
１９  触媒冷却器
２４  触媒流
５３  シグナルキー
６２  制御デバイス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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