(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
循環式サイクロンシステムの中で炭化水素原料を流動接触分解する装置において、
ａ．垂直方向に細長い反応器ベッセル(50)にして、その内部において上部端にガスを回収するためのプレナム(40)を有し、下部端に触媒ストリッパー(51)および触媒を回収する手段を有している反応器ベッセルと、
ｂ．垂直方向に細長いライザー反応器(10)にして、循環式サイクロンに直結したライザー反応器とを備えており、
その循環式サイクロン(20)が、
(i)前記反応器ベッセル(50)の外部にある垂直方向に細長い円筒バレル(22)、
(ii)前記円筒バレル(22)から下方へと延び、前記反応器ベッセルの側壁を貫き、前記触媒ストリッパー(51)へと連通している細長いディップレッグ(24)にして、触媒を前記触媒ストリッパー(51)へ移送するためのディップレッグ(24)、
(iii)前記円筒バレル(22)から上方へと延び、前記反応器ベッセルの側壁を貫き、前記プレナム(40)へと連通している蒸気出口導管(26)、
(iv)前記反応器ベッセル(50)から前記円筒バレル(22)へと、前記蒸気出口導管(26)の外側を同軸状に延びているストリッパーガス導管(28)にして、前記反応器ベッセル(50)と前記円筒バレル(22)との間を、前記触媒ストリッパー(51)から前記反応器ベッセル(50)中を通ったストリッパーガスが前記円筒バレル(22)へと流れ得るように、連通させるストリッパーガス導管(28)
を有している
ことを特徴とする流動接触分解装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は流動接触分解（ＦＣＣ）ライザー反応器に直結されたサイクロン分
離器装置に関する。
【０００２】
米国特許第５４２８４１１号は、流動接触分解（ＦＣＣ）装置で分解された炭化水素ガスから触媒を迅速に分離する装置を記載している。その特許は、ストリッパーガスをＦＣＣ反応器ベッセルから回収するプロセスをも記載している。反応器およびストリッパーガスを回収するための排気孔は、ライザーサイクロン出口管およびライザーサイクロンの天井部の周りに形成された円環部に設置されている。排気孔は直結型サイクロンシステムの圧力を安定化させる。
【０００３】
流動接触分解（ＦＣＣ）プロセスは、移送ラインのライザー反応器の中で接触分解反応条件下で、加熱された再生触媒と炭化水素原料とを混合させることから成る。この原料は分解されて、ガソリンの沸騰範囲の炭化水素のみならず、触媒上に付着して触媒活性を減少させるコークスのような劣化生成物をも製出する。炭化水素蒸気およびコークス付着触媒はライザー反応器の頂部から、触媒が炭化水素から分離されるサイクロン分離器を付設している格納容器ベッセルへと移送される。業界では、分離器ベッセルは反応器ベッセルまたはディセンゲージャーベッセルと呼ばれている。分離された触媒は、格納容器ベッセルの中にもあるストリッパーへ移送されて、ストリッピングガスと接触して揮発性の炭化水素を放出する。次いでストリッピングされた触媒は別の再生ベッセルに移送されて、そのベッセル内でコークスが或る管理された速度での酸化によって触媒から除去される。実質的にコークスを含まない触媒は、垂直方向に配置された再生触媒スタンドパイプに集められる。再生触媒はプロセスでの循環再使用のためにスタンドパイプからライザー反応器へ移送される。
【０００４】
通常の流動接触分解（ＦＣＣ）原料は、液体燃料沸騰範囲留分を製出することが知られている炭化水素留分のいずれかを含んでいる。これらの原料には、軽質および重質ガスオイル類、ディゼル油、常圧蒸留残油、減圧蒸留残油、低グレードのようなナフサ、コーカー法ガソリン、ビスブレーキング法ガソリン、スチームクラッキング法による同類の留分が挙げられる。
【０００５】
触媒の開発により流動接触分解（ＦＣＣ）プロセスは進歩した。高い活性、選択性および原料感度が新規の結晶質ゼオライト分解用触媒によって説明される。より望ましい生成物の収率が高めるためにこれらの高活性触媒が使用された。
【０００６】
流動接触分解（ＦＣＣ）プロセスで採用される炭化水素転化触媒は、流動化可能な粒径の高活性結晶質ゼオライト触媒が好ましい。触媒は、炭化水素原料に懸濁または分散の状態で、各転化ゾーンでの炭化水素の滞留時間が０．５ないし１０秒、一般的には８秒未満の範囲である少なくとも１つのライザー転化ゾーンを通過して上方へ移送される。ライザーの中で、温度が最低９００°Ｆ（４８２℃）、最高１４５０°Ｆ（７８８℃）で、圧力が０．１３ＭＰａ（５ｐｓｉｇ）ないし０．４１ＭＰａ（４５ｐｓｉｇ）で、触媒との炭化水素の滞留時間が０．５ないし４秒でおこる高温ライザー炭化水素転化が望ましい。種々の炭化水素転化生成物は迅速に触媒から分離される。
【０００７】
最近の流動接触分解（ＦＣＣ）装置では、分解温度を上げることにより原料の沸騰範囲物質から軽質な生成物への転化率を上げてきた。最近のＦＣＣ装置の一般的な分解温度は９８０°Ｆ（５２６℃）ないし１０５０°Ｆ（５６５℃）の範囲、またはそれを超える。このような高温では、分解液体生成物の熱劣化が激しくなることがあり、それによって余分のガス生成物が多量に生成したり価値の高い液体生成物が減少することになる。大抵の場合、ＦＣＣ装置の能力および操作の厳密性は、軽質ガス生成物の生成を抑えたり、回収する能力によって制約を受ける。
【０００８】
炭化水素の転化時間がライザー転化ゾーン内の滞留時間だけに限られるので、触媒を炭化水素生成物から迅速に分離することが特に望ましい。炭化水素が転化している間にコークスが触媒粒子上に蓄積したり炭化水素蒸気を同伴する。同伴された炭化水素と触媒との接触は炭化水素転化ゾーンから離れた後、炭化水素が触媒から分離されるまで続く。接触反応を最適の接触時間よりも長くさせると、液体生成物が劣化してより望ましくないガス状生成物やコークスを生成する。
【０００９】
触媒はサイクロン分離器によって炭化水素から分離された後、ストリッピングガスでストリッピングされ、揮発性の炭化水素を除く。炭化水素転化生成物とストリッピングされた炭化水素とは合体されて、精留および蒸気回収システムへと移送される。このシステムは精留塔、蒸気冷却器および０．１３ＭＰａ（０．５ｐｓｉｇ）ないし０．１７ＭＰａ（１０ｐｓｉｇ）の吸引圧力で操作される湿ガス圧縮機とから成る。失活量のコークスを含むストリッピングされた触媒は、触媒再生ゾーンへと移送される。
【００１０】
少なくとも１個のサイクロン分離器を使用して、ライザー反応器の出口で、分解された炭化水素を触媒粒子から迅速に、効率よく分離させる。通常、大ざっぱなライザーサイクロンと呼ばれているこれらのサイクロン分離器によってライザー反応器でおこる接触反応が停止する。ライザーサイクロンは、反応器または分離器ベッセルの外部でも、或いはよく一般的には、内部であってもよい。ライザーサイクロンからの分離蒸気は、一般的に反応器ベッセルの上部へ排送されて、蒸気が精留および蒸気回収装置へ入る前に触媒粒子を除去するための少なくとも１個の組からなる二次サイクロンへ移送される。約９８０°Ｆ（５２６℃）を超える分解温度で操作されるＦＣＣ装置では、蒸気が反応器または分離器ベッセルへ送入される時に分解生成物が著しく熱劣化をおこすことがある。分解生成物の熱劣化を減少させるために、米国特許第５２４８４１１号で開示されているような直結型または循環式サイクロンシステムが使用されてきた。直結型サイクロンでは、ライザーサイクロンからの分離された蒸気は二次サイクロン入口へ直接移送される。直結型サイクロンでは蒸気の滞留時間を短くすることにより分解生成物の熱劣化が減少する。
【００１１】
米国特許第４６２３４４６号および第４７３７３４６号は流動接触分解装置の反応器ベッセルの中に設ける密着型サイクロン分離器システムを教示している。ストリッピングガスが、直結されたサイクロンライザー分離器に流入する時にストリッピングガスを分解炭化水素と混合する手段が整っている。
【００１２】
米国特許第４５０２９４７号は循環式サイクロンの、流動接触分解触媒の分離方法と装置とを開示している。閉鎖式サイクロンでは炭化水素生成物および触媒は反応器ベッセルの環境を通ることなく、ライザーから直接サイクロン分離器へ移送される。反応器ベッセルの環境を通らないことから、過度の接触分解も高温熱分解も両方とも減少する。
【００１３】
米国特許第５２２１３０１号は、マニホールドおよび構造上の支持体を備えたプレナム付きの多段階サイクロン分離器システムを開示している。
【００１４】
自由体積が限られていることから直結型のライザーサイクロンへの付設改装が制約を受けている現存の流動接触分解（ＦＣＣ）反応器ベッセルの中に米国特許第５２４８４１１号のプロセス上の利点を技術上取り込む必要がある。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、触媒−炭化水素懸濁物を迅速に分離する装置を提供することである。もう一つの目的は、ストリッピングガスを反応器ベッセルから排出しやすくするためにサイクロンバレルと反応器ベッセルとの間の圧力勾配の安定を達成することである。本発明の尚もう一つの目的は、ライザーサイクロンを反応器またはディセンゲージャーベッセルの外部に設けて使用する直結型のサイクロンシステムを提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、直結型サイクロンシステムに付設されたライザー反応器の中で炭化水素原料を流動接触分解（ＦＣＣ）する装置を提供する。このシステムの必須の要件は、反応器ベッセルの外部にある閉鎖式サイクロンである。
この装置は、上端部、下端部および側壁を含む垂直方向に細長い反応器ベッセルから成る。上部端にはガスを回収するためのプレナムがある。下端部には触媒をストリッピングガスと向流接触させて触媒を回収するための触媒ストリッパーがある。
【００１７】
垂直方向に細長いライザー反応器は、上流側の入口端部および下流側の出口端部から成る。出口端部は、ライザーサイクロンに直結している。ライザーサイクロンは、（１）反応器ベッセルの外部にある垂直方向に細長いバレル、（２）反応器ベッセル側壁を貫いてかつ触媒ストリッパーと流路がつながっている細長いディップレッグ、（３）反応器ベッセル側壁を貫いてかつプレナムに付設されている蒸気出口導管、および（４）反応器ベッセル側壁を貫いて、触媒ストリッパーと円筒状バレルの間で流体を流れさせるストリッパーガス導管から成る。
【００１８】
【実施例】
本発明を、炭化水素原料を微粉砕流動触媒と接触させる装置を表している図１を参照して実施例によって以下説明する。
ライザー反応器１０は上流側の入口端部１０ａおよび下流側の出口端部１０ｂを有する。分解された炭化水素蒸気と微粉砕触媒との混合物は、直結用導管１５を経てライザー反応器１０からライザーサイクロン分離器２０へと排送される。
【００１９】
ライザーサイクロン分離器２０はライザー反応器１０と密着（直結）している。直結用導管１５はこれらの分離器２０と反応器１０とを結合して、図示するような構造を成し、その導管を流れる分解された炭化水素蒸気と微粉砕触媒とを周囲の環境から取り囲みかつ完全に隔離する。
【００２０】
反応器ベッセルまたは反応器は、流動接触分解（ＦＣＣ）ライザー反応器から排出される反応混合物を受け入れる格納容器ベッセルを一般的に表すのに流動接触分解（ＦＣＣ）業界で使用される術語である。本発明ではライザーサイクロン分離器２０が反応器ベッセル５０の外部にあることが必須である。既設の反応器ベッセルが自由体積の点で限られているライザー反応器に、密着型ライザーサイクロンを付設して改装するのにこのような配置を採用してもよい。
【００２１】
反応器ベッセル５０は上部端５０ａ、側壁５０ｂおよび下部端５０ｃを備えている。上部端５０ａの内部には、導管７０を経由して炭化水素蒸気を回収するプレナム４０がある。下部端５０ｃの内部には、触媒ストリッパー５１が、ストリッピングガスと触媒との向流接触をしやすくさせる一連の邪魔板５２を含んでいる下部端の内容積の大部分を占める。
【００２２】
ライザーサイクロン２０は、バレル２２、ディップレッグ２４、蒸気出口導管２６およびストリッパーガス導管２８を有する。バレル２２は、分解された炭化水素蒸気を、連結導管１５を経て送入される微粉砕触媒から分離するために備えられている。ディップレッグ２４は側壁５０ｂを貫いて、触媒をバレル２２から触媒ストリッパー５１へ移送する。分離された触媒は重力によってバレル２２からディップレッグ２４へと落下する。流れは、ディップレッグ２４の下端部に必要に応じて取り付けられている閉鎖手段２５で止められる。閉鎖手段２５は一般的にＪ型バルブ、細流型バルブ（ｔｒｉｃｋｌｅ−ｖａｌｖｅ）または図に示すようなフラッパーバルブである。閉鎖手段２５は、ディップレッグ２４の中へストリッピングガスが入るのを止める一方で、ディップレッグの中に或る量の触媒を貯えるために表面抵抗を受けて触媒が触媒ストリッパー５１へと落下する。
【００２３】
分解された蒸気は、反応器ベッセルの側壁５０ｂを貫いている蒸気出口導管２６を経由してバレル２２から回収されて、下部プレナム４１へと排送される。ストリッパーガス導管２８および反応器ベッセル５０は、ストリッパーガスをストリッパー５１からバレル２２へ移送するようになっている。このストリッパーガスは蒸気出口導管２６を経由して分解蒸気とともにバレル２２から回収される。
【００２４】
蒸気出口導管２６およびストリッパーガス導管２８の配置を図１ｂに更に詳しく示している。ストリッパーガス導管２８は反応器ベッセル側壁５０ｂを貫いて取り付けられている。蒸気出口導管２６はガス排送導管２８と同軸状である。蒸気出口導管２６は反応器ベッセルの側壁５０ｂを貫いているが、取り付けられてはいない。と言うのは導管２６はストリッパーガス導管２８の内部にあるからである。特に、蒸気出口導管２６とガス排送導管２８の間には流路がある。
【００２５】
サイクロン分離器の各部の寸法比は当業界では公知である。ペリーの化学工学者用ハンドブック、第４版、  ２０−６８ないし２０−７１頁（Ｐｅｒｒｙ’ｓ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ’ ＨａｎｄＢｏｏｋ、 ４ｔｈ ｅｄ．、）は固形粒子を蒸気から分離するのに使用するサイクロン分離器用の設計パラメーターを記載している。カーク−オスマーの化学工業辞典、第３版、第１巻 ６６７ないし６７２頁（Ｋｉｒｋ−Ｏｔｈｍｅｒ Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、 ３ｒｄ ｅｄ．，  ｖｏｌ．１）は固形粒子を気体から分離するのに使用するサイクロン分離器用の一般的設計パラメーターを記載している。
【００２６】
業界において、サイクロン分離器各部の寸法比は、蒸気量を除去するのに必要な蒸気出口導管寸法を基準にして決める。図１ｂに、蒸気出口導管２６を直径Ｄで示している。工業的に実施されるのは、この直径は一般的に１２インチ（３０．５ｃｍ）ないし６０インチ（１５２．４ｃｍ）の範囲内である。０．０８Ｄ2 の流量面積が蒸気出口導管２６の外径とストリッパーガス入口導管２８の内径との間で確保されている。
【００２７】
流動接触分解反応器ベッセルの圧力は０．１３ＭＰａ（０．５ｐｓｉｇ）と０．４ＭＰａ（４５ｐｓｉｇ）の間の範囲で変わるが、０．２５ＭＰａ（２５ｐｓｉｇ）が現在の作業では一般的である。運転中のライザーサイクロンでの圧力、即ち分離蒸気を反応器ベッセルへ直接排送する圧力は、反応器ベッセルの圧力よりも高い。対称的に、直結型サイクロンシステムのライザーサイクロン中の圧力を反応器ベッセルの圧力よりも低く維持することが有利であると判ってきた。直結型サイクロンシステムのライザーサイクロン内部の最適圧力は、反応器ベッセルの圧力よりも６．９×１０-4ＭＰａないし０．０１ＭＰａ（０．１ないし０．２ｐｓｉ）低いのが一般的である。圧力勾配は、出口導管７０と通じている流れの中で蒸気回収システム（図示していない）のより低い圧力によって生じる。この圧力差分が、ストリッパーガスをライザーサイクロン（第一）へ吸引する推進力である。一般的に、ストリッピングガスが反応器ベッセルから排出する時は、図１に示している２段階のサイクロンによる分離を経て排出する。
【００２８】
圧力差分はガス排送導管２６とストリッパーガス出口導管２８との間の流量面積を正確に測定することにより維持される。
【００２９】
本出願者らは、ガス排送導管２６とストリッパーガス入口導管２８との間で０．０２Ｄ2ないし０．０９Ｄ2の流量面積があれば必要なストリッパーガス流量が確保されることを発見した。このことは導管寸法を選択することにより達成してもよい。その代わりの方法では、絞りオリフィス板３０を反応器ベッセルの側壁５０ｂに付設して円環状の隙間３０’によって０．０２Ｄ2ないし０．０９Ｄ2の流量面積を確保する。
【００３０】
前記のように本発明は直結型ライザーサイクロンを既設の反応器ベッセルへ付設改装するために採用するのに特に適している。第二のサイクロン分離器６０は図１では単一のサイクロン分離器として図示している。第二のサイクロン分離器６０は一連のサイクロン分離器の代表であり、一般的に数で言えば２、４、６または８個で反応器ベッセル５０の内部を占める。そのような一連の配列は米国特許第５２２１３０１号に実施例によって示されている。一連のサイクロン分離器は並列かまたは直列で配置されることが考えられる。即ち、各サイクロンはライザーサイクロン分離器２０に対しては二次である。別の方法では或るサイクロンはライザーサイクロン分離器２０に対しては二次であり、又或るサイクロンは三次である。例えば、反応器ベッセル５０に入れられた８個から成る一連の分離器では、４個の分離器はライザーサイクロン分離器に対しては二次であり、他の４個のサイクロン分離器は三次である。
【００３１】
二次サイクロン分離器６０は、導管５９を経由して一次プレナム４１から炭化水素蒸気と触媒微粉物を吸引する。触媒微粉物はディップレッグ６２、および触媒ストリッパー５１に対する閉鎖手段６３を経由して排出される。閉鎖手段６３は閉鎖手段２５と同類である。分離蒸気は導管６４を経由して二次プレナム４２へ移送される。二次プレナム４２から蒸気は導管７０を経由して蒸気回収システム（図示していない）へ移送される。
【図面の簡単な説明】
【図１】      本発明を具体化している直結型サイクロンシステムの一部の垂直断面図とその一部の詳細図である。
【符号の説明】
１０  ライザーサイクロン反応器
１５  直結用導管
２０  ライザーサイクロン分離器
４０  プレナム
５０  反応器ベッセル
６０  二次サイクロン分離器
７０  出口導管
【図１】
0003738045.tif 000002