(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
石油炭化水素の接触転化製法に使用する再生触媒により運ばれる煙道ガスを除去するためのストリッパーであって、前記ストリッパーが、垂直の円筒であり、
（１）縦軸に位置する脱気パイプ、
（２）脱気パイプの下端と接続された水平パイプ、
（３）数組の内側輪状じゃま板であって、多孔質のセラミックパイプ、幾つかの小穴を有し、金属ワイヤ−メッシュで覆った通常の金属パイプ、または通常の金属ワイヤ−メッシュを巻いたパイプである開口部を、各組の内側輪状じゃま板の下に有する脱気パイプ上に固定されたもの、
（４）円筒の内壁上に固定された、幾つかの小穴を有する、数組の外側輪状じゃま板、ここで、内側輪状じゃま板および外側輪状じゃま板は、ある間隔を置いて交互に配置されており、
（５）各組の外側輪状じゃま板の下の空間に位置する、幾つかの小穴を備えた輪状蒸気導管、
（６）輪状蒸気導管と接続された蒸気導入導管、
（７）円筒最上部にあるガス出口、
（８）円筒上部にある触媒入口、および
（９）円筒底部にある、ストリッピングされた触媒の出口
を含んでなるストリッパーであり、
除去された煙道ガスおよび過剰の蒸気は脱気パイプの開口部を通して脱気パイプに入り、かつストリッパーの最上部から、水平パイプから来る蒸気または空気の作用により脱気パイプから排気される
ことを特徴とするストリッパー。
【請求項２】
前記円筒の高さと直径との比が５〜２０：１である、請求項１に記載のストリッパー。
【請求項３】
前記脱気パイプの直径が水平パイプの直径と等しく、両方共円筒の直径の２〜２０％である、請求項１に記載のストリッパー。
【請求項４】
前記内側輪状じゃま板が上側の円錐形板および下側のスカートからなり、円錐形板の立面図が台形であり、平面図(vertical view)がリングであり、リング外径と円筒直径との比が０．４〜０．７：１であり、スカートの立面図が長方形であり、平面図が円であり、前記円の直径がリングの外径と等しい、請求項１に記載のストリッパー。
【請求項５】
前記外側輪状じゃま板が上側円錐形板および下側スカートからなり、両方共幾つかの小穴を有し、開口率が１〜５％であり、円錐形板の立面図が台形であり、平面図がリングであり、リング内径と円筒直径との比が０．４〜０．７：１であり、スカートの立面図が長方形であり、平面図が円であり、前記円の直径がリングの内径と等しい、請求項１に記載のストリッパー。
【請求項６】
触媒の進入通路が円筒の断面円の直径に対して直角になる様に、触媒入口が接線方向にある、請求項１に記載のストリッパー。
【請求項７】
触媒入口が傾斜パイプであり、傾斜パイプと垂直方向の間の角度が４５°以下であり、傾斜パイプの直径がストリッパーの直径の１／１０〜１／２倍である、請求項１に記載のストリッパー。
【請求項８】
ストリッピングされた触媒の出口が、移行区域を介して触媒搬送パイプに接続されている、請求項１に記載のストリッパー。
【請求項９】
再生触媒により運ばれる煙道ガスを除去するためのストリッピング方法であって、
（１）請求項１〜８のいずれか一項に記載のストリッパーを用意すること、
（２）再生触媒をストリッパーの上部からストリッパーの中に通すこと、ここで、触媒は重力により下方に流れ、各組の内側輪状じゃま板が触媒を外側方向に、同じ組の外側輪状じゃま板の方に向けて流し、次いで、その組の外側輪状じゃま板が触媒を次の組の内側輪状じゃま板の方に向けて流し、これによって、異なった高さにある何組かの内側輪状じゃま板および外側輪状じゃま板が、円筒中における触媒のジグザグ流動を引き起こす、
（３）蒸気導入導管を通して蒸気を輪状蒸気導管に導入すること、
ここで蒸気は輪状蒸気導管上の小穴から流出し、外側輪状じゃま板中の小穴を通過し、再生触媒と向流および十字流接触し、
蒸気は再生触媒により運ばれる煙道ガスを迅速に置き換え、除去されたガスおよび過剰の蒸気は各組の内側輪状じゃま板の下に集められ、脱気パイプの開口部を通して脱気パイプに入る、
（４）ストリッピングされた再生触媒をストリッパーの底部から排出すること、および
（５）脱気パイプ中の除去された煙道ガスおよび過剰の蒸気をストリッパーの最上部から、水平パイプから来る蒸気または空気の作用により排気することを含んでなることを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記接触転化製法が接触熱分解製法または深接触クラッキングである、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
ストリッパーに接線方向で進入する再生触媒の速度が１０〜１８ｍ／ｓである、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
内側輪状じゃま板および外側輪状じゃま板からなる各接触区域における蒸気の滞留時間が３秒間未満である、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
ストリッパー中の再生触媒の速度が０．０５〜０．３ｍ／ｓである、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
本発明は固体から気体を分離するための装置および方法に関するものである。より詳しくは、本発明は、石油炭化水素の接触転化製法に使用する再生触媒から煙道ガスを分離するための装置および方法に関するものである。
【０００２】
接触熱分解は、重質石油炭化水素原料から所望の主要製品として軽質オレフィン、例えばエチレンやプロピレン、を製造する方法である。この製法の主要手順では、ライザーまたはダウナー反応器中、反応温度６５０〜７５０℃、反応圧力０．１５〜０．４ＭＰａ、反応時間０．２〜５秒間、触媒と原料オイルとの重量比（以下、略して触媒／オイル比）１５〜４０：１、蒸気と原料オイルとの重量比が０．３〜１：１であり、高温蒸気が存在する条件下で、重質石油炭化水素原料を固体の酸触媒と接触させ、接触熱分解を行う。反応生成物、蒸気およびカーボン付着させた触媒(coked catalyst)は高速ガス−固体分離工程により分離され、得られる所望の主要製品はエチレンおよびプロピレンであり、カーボン付着させた触媒は蒸気ストリッピングの後に再生装置に入り、酸素含有ガスと接触してコークスを燃焼させ、再生され、高温の再生触媒は反応器に戻り、循環使用される。
【０００３】
触媒中には無数の細孔があるので、煙道ガスが触媒の細孔中および表面上に残る。各細孔中に残る煙道ガスの量は少ないが、触媒／オイル比が大きく、循環使用する触媒の量が大きいために、再生触媒により極めて大量の煙道ガスが反応器中に持ち込まれる。百万トン／年の能力を有する接触熱分解装置では、循環比が０．４で触媒／オイル比が２０である場合、循環使用される触媒の量は３５００ｔ／ｈであり、反応器中に持ち込まれる煙道ガスの量は約３５００ｍ３／ｈであり、乾燥ガスの１０％を超える。煙道ガスはＮ２、Ｏ２、ＣＯ２、ＣＯ、ＮＯｘ、ＳＯｘ等を含む。再生触媒が直接流動化され、反応器に中に供給されると、煙道ガスが再生触媒により反応器中に持ち込まれて不純物ガスになり、コンプレッサーの負荷を増加するのみならず、その後に続く低温分離の正常な操作をも妨げる。従って、再生触媒から煙道ガスを除去することは、接触熱分解製法にとって非常に重要な問題である。他の接触転化製法でも、触媒／オイル比がかなり大きい場合には、反応器中に大量の煙道ガスが入り込むことはやはり問題である。
【０００４】
米国特許第４，０５１，０１３号明細書には、ストリッピング媒体（これは一般的に蒸気である）を再生触媒と向流で接触させることにより、触媒上および粒子間に吸着された煙道ガスがストリッピングされる再生触媒ストリッパーの使用が開示されている。ストリッピングガスは底部からストリッパー中に導入され、ストリッパーはじゃま板を含むが、この特許明細書には、じゃま板の特別な形状および構造は開示されていない。この特許明細書は、蒸気の水熱作用により触媒が高温で失活する問題を無視しているので、実用的ではない。
【０００５】
ＣＮ１１５４４００Ａ号明細書には、温度調節する脱気ドラムを使用して再生触媒を処理すること、および流動化およびストリッピング媒体が乾燥ガスであることが提案されている。反応器に入る触媒の温度を変化させることが主目的なので、温度調節する脱気ドラム中の主要構成部品は垂直の熱除去パイプである。この構造により気泡の成長を抑制することは不可能なので、ガス−固体接触が悪くなり、ストリッピング効率が低くなる。その上、乾燥ガスを競合して吸着する能力が弱く、置換効率が低い。従って、ストリッピング後に再生触媒中に含まれる煙道ガスの量を等しくするには、より多くの乾燥ガスを消費しなければならない。その上、操作中に乾燥ガスが煙道ガスと混合されるので、乾燥ガスはさらに使用することはできず、利益は乏しい。
【０００６】
接触熱分解製法の際、再生触媒の温度は７００〜７５０℃であり、再生触媒が蒸気と長時間接触すると、触媒は失活する。従って、米国特許第４，０５１，０１３号明細書で提案されている再生触媒用のストリッピング方法は、接触熱分解製法における再生触媒の、煙道ガスを除去するための処理には不適当である。ＣＮ１１５４４００Ａ号明細書で提案されている方法および装置の構造にも幾つかの欠点がある。
【０００７】
本発明の目的の一つは、再生触媒ストリッパーを提供することである。
【０００８】
本発明のもう一つの目的は、再生触媒から煙道ガスをストリッピングする方法を提供することである。
【０００９】
発明の概要
本発明のストリッパーは、垂直の円筒であり、
（１）縦軸に位置する脱気パイプ、
（２）脱気パイプの下端と接続された水平パイプ、
（３）脱気パイプ上に固定された数組の内側輪状じゃま板（脱気パイプは、各組の内側輪状じゃま板の下に穴を有する）、
（４）円筒の内壁上に固定された数組の外側輪状じゃま板（外側輪状じゃま板は幾つかの小穴を有し、内側輪状じゃま板および外側輪状じゃま板は、ある間隔を置いて交互に配置されている）、
（５）各組の外側輪状じゃま板の下の空間に位置する、幾つかの小穴を備えた輪状蒸気導管、
（６）輪状蒸気導管と接続された蒸気導入導管、
（７）円筒最上部にあるガス出口、
（８）円筒上部にある触媒入口、および
（９）円筒底部にある、ストリッピングされた触媒の出口
を含んでなることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の、再生触媒により運ばれる煙道ガスを除去するためのストリッピング方法は、
（１）上記のストリッパーを用意すること、
（２）再生触媒をストリッパーの上部からストリッパーの中に通すこと（触媒は重力により下方に流れ、各組の内側輪状じゃま板が触媒を外側方向に、同じ組の外側輪状じゃま板の方に向けて流し、次いで、その組の外側輪状じゃま板が触媒を次の組の内側輪状じゃま板の方に向けて流し、これによって、異なった高さにある何組かの内側輪状じゃま板および外側輪状じゃま板が、円筒中における触媒のジグザグ流動を引き起こす）、
（３）蒸気導入導管を通して蒸気を輪状蒸気導管に導入すること（蒸気は輪状蒸気導管上の小穴から流出し、外側輪状じゃま板中の小穴を通過し、再生触媒と向流および十字流接触し、蒸気は再生触媒により運ばれる煙道ガスを迅速に置き換え、除去されたガスおよび過剰の蒸気は各組の内側輪状じゃま板の下に集められ、脱気パイプの開口部を通して脱気パイプに入る）、
（４）再生触媒をストリッパーの底部から排出すること、および
（５）脱気パイプ中の除去された煙道ガスおよび過剰の蒸気をストリッパーの最上部から、水平パイプから来る蒸気または空気の作用により排気すること
を含んでなるものである。
【００１１】
本発明の、再生触媒により運ばれる煙道ガスを除去するためのストリッパーおよびストリッピング方法は、触媒／オイル比がかなり高い、深接触クラッキングまたは接触熱分解製法に使用されるが、従来の接触クラッキングまたは他の改良された接触転化製法にも使用される。
【００１２】
発明の詳細な説明
本発明のストリッパーでは、該円筒の高さと直径との比は５〜２０：１である。脱気パイプの直径は水平パイプの直径と等しく、両方共円筒断面の直径の２〜２０％である。脱気パイプの上端は、支柱を介してストリッパーの内壁に接続されている。
【００１３】
各内側輪状じゃま板は上側の円錐形板および下側のスカートからなる。円錐形板およびスカートには穴が開いていない。円錐形板の立面図は台形であり、平面図(vertical view)はリングである。リング外径と円筒直径との比は０．４〜０．７：１であり、スカートの立面図は長方形であり、平面図は円であり、その円の直径はリングの外径と等しい。該脱気パイプの、内側輪状じゃま板の下にある開口部は、多孔質のセラミックパイプ、幾つかの小穴を有し、金属ワイヤ−メッシュで覆った通常の金属パイプ、または通常の金属ワイヤ−メッシュを巻いたパイプである。内側輪状じゃま板は、支柱を介してストリッパーの内壁に接続されている。
【００１４】
各外側輪状じゃま板は、上側円錐形板および下側スカートからなり、両方共幾つかの小穴を有し、開口率は１〜５％である。円錐形板の立面図は台形であり、平面図はリングである。リング内径と円筒直径との比は０．４〜０．７：１であり、スカートの立面図は長方形であり、平面図は円であり、その円の直径はリングの内径と等しい。
【００１５】
上側触媒入口パイプは接線方向にある、すなわち触媒の進入通路は、円筒の断面円の直径に対して直角である。触媒入口は、予備的サイクロンの入口と類似の役目を果たす。
【００１６】
上側触媒入口は触媒の傾斜パイプとも接続しており、傾斜パイプと垂直方向の間の角度は４５°以下である。傾斜パイプの直径はストリッパーの直径の１／１０〜１／２倍である。パイプの直径は大きい程、流れが層状になり、触媒を脱気し易くなる。
【００１７】
触媒出口はストリッパーの底部にあり、移行区域を介して触媒搬送パイプに接続されている。
【００１８】
ストリッパー中の触媒は緻密な相の状態で流動し、その質量流量は２０〜２００ｋｇ・ｍ−２・ｓ−１である。ストリッパー中の触媒の速度は０．０５〜０．３ｍ／ｓである。内側輪状じゃま板および外側輪状じゃま板からなる各接触区域では、蒸気の滞留時間は３秒間未満である。
【００１９】
ストリッパーに接線方向で進入する再生触媒の速度は１０〜１８ｍ／ｓである。
【００２０】
本発明の方法および操作原理を以下に記載する。再生装置から来る大量の煙道ガスを含む再生触媒は、上部から接線方向でストリッパー中に入る。触媒は、遠心力によりストリッパーの内壁に向かって流れる傾向があるのに対し、ガスは中央部に向かって流れる傾向があり、それによって煙道ガスが触媒から予備的に分離される。再生触媒が傾斜パイプと接続されている場合、触媒は上部から直接ストリッパーに入る。ストリッパーに入った後、触媒は重力により下方に流れる。内側輪状じゃま板が強制的に触媒を外方向に、外側輪状じゃま板に向けて流すのに対し、外側輪状じゃま板は強制的に触媒を戻し、内側輪状じゃま板に向けて流す。様々な高さにある一連の外側輪状じゃま板および内側輪状じゃま板が触媒のジグザグ流動を引き起こし、通過断面積が大きい自由垂直移動が起こるのを阻止する。蒸気は、導入導管を通って輪状蒸気導管に入り、次いで輪状蒸気導管の小穴から外にスプレーされる。スプレーされた蒸気は、外側輪状じゃま板の円錐形板およびスカートの穴を通り、下方に流れている触媒と向流および十字流接触し、それによって触媒粒子間および触媒の細孔中にある煙道ガスを置き換える。蒸気の大部分は、外側輪状じゃま板から内側輪状じゃま板の下にある空間に向かって直接流れるが、内側輪状じゃま板の円錐形板およびスカートには穴が無いので、内側輪状じゃま板の下に集まる。ストリッパー中のガスは、上に向かって流れる間にストリッパーの中央部に向かって移動する傾向があるが、これは、ストリッパー中にある触媒の緻密相床と脱気パイプの内側の間には圧力差があり、脱気パイプ内側の圧力は、ストリッパー中にある触媒の緻密相床のどの地点の圧力よりも低いためである。ガスの大部分は内側輪状じゃま板の下に蓄積し、そこから脱気パイプの穴を通って脱気パイプに入り、上方向に流れ、脱気パイプの出口からストリッパー中の希釈相の空間中に排気され、煙道ガスの出口パイプから、緻密相床中を上昇するガスと一緒にストリッパーを離れる。脱気パイプの下端に配置された水平パイプからは蒸気または空気が導入されるが、その速度は、上記のセラミックパイプ、金属ワイヤ−メッシュで覆った通常の金属パイプ、または金属ワイヤ−メッシュを巻いたパイプに入った細かい触媒粉末が脱気パイプの出口に確実に吹き飛ばされ、ストリッパー中の希釈相の空間中に排出され、細かい粉末が蓄積して脱気パイプを詰まらせることがない様にすべきである。
【００２１】
以下に、図面を参照しながら、再生触媒ストリッパーの構造を説明する。
【００２２】
図１は、触媒入口が接線方向にあるストリッパーの構造を図式的に示す図である。
【００２３】
再生触媒ストリッパーの構造は下記の通りである。再生触媒ストリッパーは垂直な円筒である。垂直な脱気パイプ１が縦軸に配置されている。パイプ１は、その下端で水平パイプ２と接続されている。ストリッパーの外壁に、垂直方向に沿って幾つかの蒸気導入導管３が配置されている。何組かの内側輪状じゃま板４および外側輪状じゃま板５が垂直方向に沿って、ある間隔を置いて交互に配置されており、円錐形板４ａおよびスカート４ｂからなる内側輪状じゃま板４は脱気パイプ１に固定されている。該脱気パイプ１の、内側輪状じゃま板４の下側にある部分は穴を有し、脱気パイプの開口部は、多孔質のセラミックパイプ、幾つかの小穴を有し、金属ワイヤ−メッシュで覆った通常の金属パイプ、または金属ワイヤ−メッシュを巻いたパイプである。外側輪状じゃま板５は円筒の内壁に固定されている。幾つかの輪状蒸気導管６が、外側輪状じゃま板の円錐形板５ａおよびスカート５ｂの下にある空間５ｃの中に配置されている。輪状蒸気導管にはその周囲に幾つかの小穴があり、蒸気導入導管３に接続されている。ストリッパーの上端は煙道ガスパイプ７と接続されている。触媒の接線方向入口パイプ８はストリッパーの上部と接続されている。ストリッピングされた触媒はストリッパーの下端から排出される。
【００２４】
図２は、触媒入口が傾斜したパイプであるストリッパーの構造を図式的に示す図である。
【００２５】
ストリッパーの構造は下記の通りである。ストリッパーは垂直な円筒である。垂直な脱気パイプ１が縦軸に配置されている。パイプ１は、その下端で水平パイプ２と接続されている。ストリッパーの外壁に、垂直方向に沿って幾つかの蒸気導入導管３が配置されている。何組かの内側輪状じゃま板４および外側輪状じゃま板５が垂直方向に沿って、ある間隔を置いて交互に配置されており、円錐形板４ａおよびスカート４ｂからなる内側輪状じゃま板４は脱気パイプ１に固定されている。該脱気パイプ１の、内側輪状じゃま板４の下側にある部分は穴を有し、脱気パイプの開口部は、多孔質のセラミックパイプ、幾つかの小穴を有し、金属ワイヤ−メッシュで覆った通常の金属パイプ、または金属ワイヤ−メッシュを巻いたパイプである。外側輪状じゃま板５は円筒の内壁に固定されている。幾つかの輪状蒸気導管６が、外側輪状じゃま板の円錐形板５ａおよびスカート５ｂの下にある空間５ｃの中に配置されている。輪状蒸気導管にはその周囲に幾つかの小穴があり、蒸気導入導管３に接続されている。ストリッパーの上端はガス出口パイプ７と接続されている。ストリッパーの下端は、移行パイプ８を経由して触媒出口パイプ９と接続されている。ストリッパーの上部は触媒入口パイプ１０と接続されている。
【００２６】
本発明の利点は下記の通りである。
１．本発明のストリッパーおよびストリッピング方法により、再生触媒により運ばれる煙道ガスを効果的に除去することができる。
２．蒸気の大部分が外側輪状じゃま板から内側輪状じゃま板に向かって直接流れ、内側輪状じゃま板の下で脱気パイプに入るので、ストリッパー中で蒸気と高温の再生触媒の接触時間が非常に短く、それによって触媒の水熱失活が防止される。
３．触媒により運ばれるガスが除去され、触媒床の密度が増加するので、触媒循環使用の推進力が増加する。
【００２７】
下記の諸例は本発明の方法をさらに説明するためのものであるが、この例に限定されるものではない。
【００２８】
例
実験で使用するパイロットストリッパーは内径が１５０ｍｍ、全高が３．０ｍである。ストリッパーの傾斜した入口パイプの内径は７５ｍｍである。ストリッパー中の脱気パイプの内径は３０ｍｍである。ストリッパー中には３組の内側輪状じゃま板および外側輪状じゃま板が設置されており、隣接する各２組のじゃま板間の間隔は３００ｍｍである。外側輪状じゃま板には穴が開いており、開口率は５％である。再生装置中の触媒床を流動化する媒体は空気であり、ガスの空塔速度は０．６ｍ／ｓである。ストリッパー中のストリッピング媒体は窒素であり、空塔速度はその総量により０．２ｍ／ｓである。ストリッパー中の触媒の質量流量は約９０ｋｇ・ｍ−２・ｓ−１である。ストリッパーの入口で触媒により運ばれるガスは空気であり、空気中の酸素濃度は２１％である。窒素の掃気および置換作用により、酸素の濃度はストリッパー中で徐々に低下する。ストリッパーの相対的なストリッピング効率は、ストリッパー下部の出口で触媒により運ばれるガスの中の酸素濃度により測定される。結果は、上記の試験範囲で、出口ガス中の酸素濃度は８０％減少する、すなわち相対的なストリッピング効率は８０％である。
【００２９】
水素トレーシングにより、ストリッピング媒体の８０％強が脱気パイプに入り、上方向に流れ、内側輪状じゃま板および外側輪状じゃま板からなる各接触区域で、平均滞留時間１．５秒間で床を急速に離れることが確認される。ストリッピング媒体の残りの２０％未満は下方に流れ、触媒と共にストリッパーから排出される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の、再生触媒により運ばれる煙道ガスを除去するための、触媒入口が接線方向にあるストリッパーの構造を図式的に示す図である。
【図２】  本発明の、再生触媒により運ばれる煙道ガスを除去するための、触媒入口が傾斜したパイプである、ストリッパーの別の構造を図式的に示す図である。
【図１】
0004326742.tif 000002
【図２】
0004326742.tif 000003