JPH0321591B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は流量触媒を用いる炭化水素の接触転化
に関する。より特には、液相で接触分解帯中に注
入された炭化水素流の接触分解に関する。本発明
は特に炭化水素原料とスチームの均一な分布を与
えるやり方で、接触分解帯中への分散スチームを
伴つた液体炭化水素原料の注入に関する。

＜従来の技術＞ 石油留分の流動接触分解は確固不動の製油工程
である。接触分解装置は通常、使用済み触媒上に
沈着したコークを燃やす再生塔部と組合された。
接触分解が行なわれる反応塔部から成る。プロセ
スは本来次の様に操作される。予熱されているこ
との多い新原料は、触媒と混合されて、反応塔部
内で分解を受ける。生成物は反応塔から気相で取
出されて、生成物を所望の留分に分離する目的で
少くとも１本の主精留塔又は蒸留塔を有する生成
物回収部へと導かれる。分解反応に依つてコーク
を生じさせられた使用済み触媒は使用済み触媒移
送ラインによつて連続的に反応塔から再生塔へと
送られる。再生塔では、酸素含有ガスとの接触に
依つてコークが燃やされる。煙道ガスを再生塔か
ら外に導き、そして再生された触媒は新原料炭化
水素送入流に依つて触媒が持ち上げられるスタン
ドパイプを経て反応塔に再循環される。触媒自身
は微細であつて、プロセスの名前の様に触媒部の
各部分中で流動している。典型的な操作では、再
生塔で発生した熱が熱い再生された触媒に依つて
反応塔へと運ばれて、吸熱的な分解反応のための
熱を供給する。典型的な流動接触分解装置は米国
特許第3206393号及び第3261777号に開示されてい
る。

流動接触分解プロセスは多年にわたり効率が改
善されて来た。特に、大きな活性と少いコーク生
成のゼオライト触媒の発見と稀薄相分解に重点を
置いた反応塔部の構造の改善が該当する事例であ
る。

当業界ではライザー分解又はトランスフアー・
ライン分解としても知られている稀薄相分解用の
装置は典型的には米国特許第3261776号、第
3448037号及び第3894935号に開示されている。

石油炭化水素の接触分解では、分解触媒と接触
させるために反応帯に注入する前に、新原料流を
通常は予熱している。ある場合には、炭化水素を
蒸発させる充分な熱が供給されるので、蒸気とし
て注入された。然し、すべてを蒸発させるのに必
要な熱はしばしば不経済な（程大きい）ことがわ
かる。別の方法として反応帯中への炭化水素の液
相注入が使用された。この方法は、貧弱な触媒−
油の混合しか得られず、そして過剰なコーキング
及びそれに付随する製品のロスが経験されたた
め、満足すべきものでは無いことが明かとなつ
た。結局は、微細にした形態の液体としての、即
ち噴霧化した液滴としての、炭化水素原料の注入
が、液体原料を接触分解帯中に連続した単一流と
して注入した時に経験されたコーキング及び製品
のコスの好ましからざる現象、を防止することが
見出された。適切な原料注入法はトランスフア
ー・ライン反応塔に比して濃厚床装置では臨界性
がより少いことが見出されていたが、噴霧化液体
原料の利用はライザー分解及び厚床分解のいずれ
の装置でも有効に使用されている。

転化反応帯中で使用するために噴霧化した形態
の炭化水素原料を提供する様々の装置が当業界で
は使用されており、代表的な方法は米国特許第
2952619号、第3071540号、第3152065号及び第
3654140号に開示されている。油に渦巻き状の運
動を与えるためのヘリツクスあるいはらせんの機
構を用いているノズルは、特に重質の張込み原料
については、詰りの問題を生じ易く、他の形式の
注入装置よりも高い入口圧力が必要であることが
知られている。反応帯の横断面全体にわたつての
張込み原料の均一な分布を与え、それによつて油
と触媒との効率的な接触を達成するために、多数
のノズルが使用されているが、スチームと油をそ
れぞれ共通の源から供給した場合には、すべての
ノズルが等しい量のスチームと油を受けるように
することがこれ迄不可能であるため、所望の均一
な分布がしばしば得られない。

＜本発明の特徴＞ 本発明によれば、FCC反応塔中への原料の注
入方法に於て、 原料を液相で、それぞれその下流端で原料流量
を制限する形状にした少くとも２本の導管中を通
過させ；気体稀釈剤を、それぞれ該導管の一つを
取巻いており、それを越えて下流に伸びて該稀釈
剤を放出して反応塔中の流動化触媒と接触させる
様になつており且つそれが取巻いている導管の下
流端より上流で稀釈剤流量を制限する形状にした
通路中を通過させ；而して原料の制限された流速
は実質上各導管中で同一であり、稀釈剤のそれも
各通路中で実質上同一であり、該両流速は各導管
端の直下で原料を噴霧化するのに有効なものであ
る；且つ噴霧化した原料と稀釈剤から形成した混
合物を吐出して該触媒と接触させる諸工程より成
ることを特徴とする注入方法が提供される。

本発明の好ましい態様では、導管及び通路は管
状で且つ同心円状であり、稀釈剤はスチームであ
る。好ましくは、各通路はその内径の２倍だけ、
それが取巻いている導管を越えて伸びている。導
管の原料流量制限の方式はその端末を吐出用オリ
フイス（即ちノズル）又は３乃至６個の円形せん
孔を有するプレートを用いて終らせることより成
り、一方、通路の稀釈剤流量制限の方式は環状オ
リフイスをそれぞれの中に包含させることより成
る。

各吐出口への油とスチームがそれぞれ流量制限
部材を通過した場合には、実質上等しい量のスチ
ーム及び油が多重吐出口−油のスチーム・ノズル
の各吐出口に供給出来ることが見出された。本発
明の第二の態様から、本発明は接触転化帯中への
液体炭化水素張込み原料の注入方法に於て； (a) 液体の炭化水素張込み原料を、該接触転化帯
の圧力に於て該張込み原料を実際上、液体状態
に保つ温度で平行的に少くとも２本の限定され
た通路（ここに限定された通路とはパイプのよ
うに周囲を限られた通路をいう）中を通過さ
せ；而して該通路の各々は、その下流端に、該
限られた通路の各々中を通る該張込み原料の同
一の流速を実質上与えるのに有効な第一の流量
制限部材を有しており； (b) 気体物質を平行的に少くとも２本の環状通路
中を通過させ；而して該環状通路の各々は、そ
の一部の中には同心円状に距離をおいた関係で
縦方向に伸びて１本の限定された通路を有して
おり且つ該環状通路の各々は、その上流端に、
該環状通路の各々中を通る該気体物質の同一流
速を実質上与えるのに有効な第二の流量制限部
材を有しており； (c) 該第一の流量制限部材から放出した該張込み
原料を該気体物質と混合し；而して該張込み原
料及び該気体物質の相対線速度は該張込み原料
を噴霧化し微細な小液滴とするのに有効なもの
であり；且つ (d) 工程(c)の混合物を接触転化帯中に吐出する諸
工程から成ることを特徴とする注入方法に関す
る。

本発明は又、 (a) 平行な流体の流れを生ずる様に排列された少
くとも２本の限定された通路； (b) 限定された各通路と同心状であり且つ限定さ
れた各通路の下流端に取付けられた第一の流量
制限部材； (c) 少くとも２本の環状の通路、而して該環状通
路の各々はその一部の中には同心状に距離をお
いた関係で縦方向に伸びている１本の限定され
た通路を有している；及び (d) 各環状の通路と同心状であり且つ各環状通路
の上流端に取付けられている第二の流量制限部
材、 からなる接触転化（反応）帯中への流体の炭化水
素張込み原料の注入用ノズル装置に関する。

＜好ましい態様の説明＞ 本発明は液体の炭化水素原料の噴霧化及び反応
帯中への注入のための方法及び装置に関する。そ
の最も伝統的な態様においては、本発明は、液体
原料を複数個の吐出口を通過させ且つ同心円状に
配置した通路中を流れるスチームを使用して原料
を均一なサイズの小液滴に細分化させることに依
る、ライザー反応塔及び濃厚流動床反応塔のいず
れかの流動接触分解反応塔への炭化水素原料の噴
霧化に関する。

液体の小（液）滴の均一分配はノズルの各口に
対する油及びスチームの各導管中に流量制限部材
を使用することに依つて与えられる。この方式
で、実質上等しい量の油＋スチームがノズルの数
個の口の各々から吐出され、反応塔の横断面にわ
たる張込み原料の均一分布が提供される。

炭化水素、例えば軽油炭化水素張込み物質、の
接触分解は900〓（482℃）から約1200〓（649℃）
迄の範囲内の温度で実施され、温度はより普通に
は1100〓（593℃）以下に制限されている。常圧
から100psig（5.9バール）迄の範囲内の操作圧力
が使用されるであろう、操業の全体的な経済性に
貢献する良好な触媒循環、生成物及び反応物流量
を与える諸条件を選択するのが好ましい。

ライザー転化操作では、炭化水素反応物を熱い
触媒粒子と、ライザーの下部の底部中で混合して
所望の分解温度の懸濁体を形成し、そして懸濁体
を、１乃至15秒の範囲のそしてより普通には約10
秒以下のライザー中の炭化水素滞留時間を与える
空間速度条件の下で、ライザー転化帯中を通過さ
せる。懸濁体はライザーの出口からサイクロン分
離帯中に放出するか又は、懸濁体をライザーから
拡大帯中に放出して、そこで触媒粒子の気態物質
例えば炭化水素蒸気からの分離が速度の減少によ
つて触媒粒子を沈降させることによつて達成する
様にしても良い。サイクロン分離装置は速度減少
によつて気態物質から除去されなかつた触媒の粒
子の除去にも関係している。炭化水素蒸気は取り
出されて、生成物精留塔中で分離される。触媒粒
子は同伴炭化水素除去のためにストリツピングさ
れて、ストリツピングされた触媒は触媒再生へと
移行されよう。

本発明の概念では、平行な流体流を与える様に
配列された、複数本の通路中を液体炭化水素原料
を通過させ、且つそれより、それぞれ炭化水素通
路の各々と同心円状に配列された等しい本数の通
路中からのスチームの吐出と共に、液体の炭化水
素が噴霧化されて均一なサイズの微細な液体の小
（液）滴となるのに効果的な方法で吐出する。微
細に分散された炭化水素原料は接触転化帯中に注
入して、そこで炭化水素原料を効果的に分解する
諸条件の下で微細な接触分解触媒と接触させられ
る。

好ましい態様では、注入ノズルはライザー転化
帯中に配置されている；然し濃厚床流動反応塔中
で使用しても有効であろう。便宜上、本発明の以
下の記載はライザー分解の実施態様を利用する
が、当業者は、適切な変更を行うことに依つて本
発明は濃厚床流動反応塔中でライザーの場合と同
様な効果的な結果を得て利用出来ることを理解す
るに違いない。

本発明のノズル組立品の一態様は図１に例示さ
れている。この特定の構造はライザーの底部にき
ちんとボルト固定出来る。これは底板６に取付け
られた２枚の同心円形皿形鏡板２及び４を用いる
ことに依り統合された単位として構成出来る。必
要な数の油張込みノズル８が内側の鏡板２から垂
直に伸びている。各油ノズル８は流量制限部材１
０がかぶせられており、これはＡ−Ａの断面で示
される様な放出用オリフイス（図２Ａ）あるいは
２，３個あるいは４個以上の開口を有する多孔板
（図２Ｂ）であろう。油はパイプ１２を経て内側
の皿形鏡板２内に約50から75psig（2.95から4.65バ
ール）で張込まれる。油をすべての油張込みノズ
ルに分配するために入口パイプ１２の上に邪魔板
１４が設けられている。各油張込みノズル８に同
心円的に配置され且つ外側皿形鏡板４から垂直に
伸びているのは、油張込みノズルの末端を越えて
垂直に伸びる一群の主ノズル１６である。約100
から約150psig（5.9から約9.3バール）でスチーム
が少くとも２本のパイプ１８を経て外側の皿形鏡
板４内に導入され、内側及び外側皿形鏡板の間の
空間からすべての主ノズルに供給される。各主ノ
ズルはその上流端に流量制限部材２０が設けられ
ており、図１中ではこの部材は環状オリフイスと
して表現されている。図３は７個のノズル組立品
の断面図Ｂ−Ｂを示しており、一方、図４は底板
での油及びスチーム入口パイプの相対的配置を示
している断面図Ｃ−Ｃが描かれている。

７個のノズル組立品は、ライザー転化帯の横断
面全域にわたつての液体の炭化水素小滴及びスチ
ームの均一な分布を与えることが出来るので好ま
しい態様である。３，４，５あるいは６個のノズ
ルを有する他のノズル組立品は１個又は２個のノ
ズル組立品よりもより均一な分布を与え、そして
場所的な拘束あるいは他の条件がノズルの数の制
限を必要とする時に利用可能である。然し、７個
のノズル組立品は殆んどのライザー転化帯での目
的では好ましい。濃厚流動床の場合には、炭化水
素原料を最適の方法で注入するために、沢山の
かゝるノズル組立品を反応塔槽の下部中に配置で
きる。ノズル組立品が分配板より下に配置されて
いる時には、分配板は確かに流動床全体にわたり
原料を等しく分配するのを更に助けることが可能
になり、従つてノズル組立品の正確な配置、ノズ
ル組立品の数及び組立品当りのノズル数は、ライ
ザー転化帯の場合と同様に、この特定の用途では
臨界的では無い。従つて、当業者は濃厚流動床反
応塔にノズル組立品を使用する場合には彼の判断
力を活用する。

本発明の実施で使用される張込み原料は、ライ
ザー分解あるいは濃厚床分解型の商業生産用流動
接触分解装置で処理される通常の張込み原料の如
何なるものであつても良い。かゝる原料には、直
留軽油、サイクル軽油、常圧残油及び残油が包含
される。従つて原料は400−1000〓（204.5−538
℃）の範囲及びそれ以上で沸騰するであろう。

再び図１−４を説明する。液体炭化水素原料、
例えば重質軽油、は約150−800〓（64.5−426.7
℃）の温度で供給される。ある場合には原料に必
要な温度を与えるために予熱する必要があろう。
原料はパイプ１２を通して内側皿形鏡板内にと、
図１の油−スチーム注入ノズルに導入される。軽
油は数個の油張込みノズル８の各々に分配され
る。同時に、スチームが外側皿形鏡板内にパイプ
１８を通して張込まれて数個の主ノズル１６の
各々に分配される。流量制限部材は１０及び２０
が油張込みノズル８及び主ノズル１６の各々にそ
れぞれ配置されている。これらの流量制限部材は
油（又はスチーム）を均等にノズルの各々に分配
する様な形状となつている。殆んどの場合、オリ
フイスが油ノズルの末端での流量制限部材として
使用される。然し、他の部材、例えば２から６個
のせん孔を有する多孔板、が好ましいサイズの液
体の小滴を与えるために使用出来る。どのような
形式を選ぼうとも、特定の原料に対して必要な液
滴のサイズを与え、一方同時に詰りの問題が実質
上無い操業を保証する様に選定すべきである。環
状の空間を流れるスチームは、各主ノズルの入口
に配置され、流量制限部材の役を果す環状オリフ
イスを用いて効果的に制御される。

大半の用途では、流量制限部材は各軽油ノズル
に対して約２乃至約5psi（13.8−34.5Pa）の圧力
低下を与えるべきであり、一方、各スチーム流量
制限部材での圧力低下は最小スチーム流量で約
5psi（34.5Pa）であるべきである。張込み原料は
油ノズルの末端の流量制限部材から約５から約
100ft／secの間の（1.52−30.5ｍ／sec）の速度で
吐出され、一方スチームは環状空間の流量制限部
材から約10から約200ft／secの間の（3.05−61
ｍ／sec）の速度で吐出される。主ノズルは約10
から約90ft／sec（3.05−27.4ｍ／sec）のスチーム
−油混合物の出口速度を与える寸法である。油ノ
ズルの末端の流量制限部材を通して油が吐出され
た時、油を殆んど均一なサイズの液体小滴に噴霧
化させる条件下のスチームと接触する。液体の小
（液）滴は約350μm以下の径、好ましくは約
100μm以下の径である。

流動接触分解装置中で使用されている多くの油
−スチーム・ノズルでは、系は油がパイプ又はノ
ズルの壁上を流れそして、スチームが通路の中央
を流れる環状流状況である。本発明の実施に際し
てはこの条件を避けるために、環状流が生じなく
するために各油ノズルを越えて伸びる主ノズル１
６の長さを充分に短かくすべきである。主ノズル
が約２倍径を越えない油ノズル末端の下流で終つ
ている時には、（この場合の径は環状通路の内径、
即ち油ノズルの外径である）殆んどの場合、環状
流条件が避けられている。

上の記載から当業者は上述の性状を有する殆ん
ど均一なサイズの液滴に油が噴霧化された油−ス
チーム混合物を与えるために上記パラメーターを
用いて個々のノズル及び流量制限部材を設計せね
ばならないことを理解出来る。特定の接触分解装
置で大巾に変る性能の張込み原料を処理する時に
は、装置の最適の実用性能を達成するためには各
原料に対して異なつたノズル組立品を設計し、設
備する必要があるであろう事も理解されよう。

上述の様に、本発明の方法及び装置の好ましい
利用はライザー分解を使用する流動接触分解装置
に於てである。図５を説明する、かゝる分解装置
の反応塔部分が示されている。再生塔部分は、そ
の構造及び使用方法が当業者に良く知られている
ので示されていない。本発明によつて構成された
ノズル組立品５２がライザー転化帯５４の底部に
配置されている。導管部材５６が熱い再生された
触媒をライザー５４の下部に供給する。ライザー
５４の上端は分離帯５８中で終り、そこには触媒
ストリツピング帯６０及び使用済み触媒抜出し導
管６２がその下部に設けられている。操業時に
は、炭化水素原料及びスチームがノズル組立品中
に導入され、そこで液体原料が噴霧化されてライ
ザー５４の下端中に分散され、そこで導管５６を
経て約900〓（482℃）で供給された熱い再生され
た流動接触分解と懸濁体を形成する。懸濁体は分
散されそして蒸発させられた油及び触媒で形成さ
れ、選定された速度条件下でライザー中を上方へ
と次に動かされる。図５の構成では、ライザーを
上方へと通過した懸濁体はライザーの上端周辺の
狭い開口６４を通して、触媒の濃厚流動床６６の
上の拡大された分離帯５８中に放出される。気体
状の転化生成物及びストリツピング流は触媒デイ
プレツグ７０を持つサイクロン分離器６８を通
る。分離器６８中で、同伴された触媒粒子は、気
体状の物質から分離されてデイプレツグ７０に依
つて床６６にもどされる。分離された気体状の物
質は導管７６によつて抜出すために導管７２を経
てプレナム・チヤンバー７４に導く、ストリツピ
ングガス例えばスチームは導管７８によつてスト
リツピング帯中の床６６の底部に導入され、そし
てストリツピングされた触媒は（図示されていな
い）触媒再生帯へと移送するために導管６２によ
つてそこから抜出される。

【図面の簡単な説明】

図１は本発明による油−スチーム・ノズルの立
面図の線図的見取り図である。図２Ａ及びＢ、図
３及び図４は図１のＡ−Ａ（図２Ａ及び２Ｂ）、Ｂ
−Ｂ及びＣ−Ｃの断面図である。図５はライザー
転化帯の下部中に本発明の油−スチーム・ノズル
を包含し、触媒分離及びストリツピング帯中で終
つているライザー転化帯の立面図の線図的見取り
図である。 ２，４…同心円状皿形鏡板、６…（ライザー
の）底板、８…油ノズル、１０…（油の）流量制
限部材、１２…油導入用パイプ、１４…邪魔板、
１６…主ノズル、１８…スチーム供給パイプ、２
０…（スチームの）流量制限部材、５２…ノズル
組立品、５４…ライザー転化帯、５６…再生した
触媒供給用導管、５８…分離帯、６０…ストリツ
ピング帯、６２…使用済み触媒抜出し用導管、６
４…狭い開口、６６…触媒の濃厚流動床、６８…
サイクロン分離器、７０…デイプレツグ、７２…
導管、７４…プレナム・チヤンバー、７６…導
管、７８…スチーム用導管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ FCC反応塔中への原料注入方法に於て、原
   料を液相で、それぞれその下流端で原料流量を制
   限する形状にした少くとも２本の導管中を通過さ
   せ；気体稀釈剤を、それぞれ該導管の一つを取巻
   き該導管を越えて下流に伸びて稀釈剤を放出して
   反応塔中の流動化触媒と接触させる様になつてお
   り且つそれが取巻いている導管の下流端より上流
   で稀釈剤流量を制限する形状にした通路中を通過
   させ；而して原料の制限された流速は実質上各導
   管中で同一であり、稀釈剤のそれも各通路中で実
   質上同一であり、該両流速は原料を各導管末端を
   出てすぐ噴霧化するのに有効なものである；且つ
   噴霧化した原料と稀釈剤から形成した混合物を吐
   出して該触媒と接触させることを特徴とする注入
   方法。 ２ 導管及び通路が管状で且つ同心円状である特
   許請求の範囲第１項に記載の方法。 ３ 稀釈剤がスチームである特許請求の範囲第１
   項又は第２項に記載の方法。 ４ 原料の温度が150〓（65.5℃）乃至800〓
   （426.7℃）である特許請求の範囲第１項乃至第３
   項のいずれかに記載の方法。 ５ 原料の制限された流速が1.52から30.48ｍ／
   secの速度を示し、稀釈剤のそれが30.48から60.96
   ｍ／sec速度を表わす特許請求の範囲第１項乃至
   第４項のいずれかに記載の方法。 ６ 各通路がその内径の２倍だけそれが取巻いて
   いる導管を越えて伸びている特許請求の範囲第１
   項乃至第５項のいずれかに記載の方法。 ７ 反応塔がライザー反応塔である特許請求の範
   囲第１項乃至第６項のいずれかに記載の方法。 ８ 反応塔が濃厚床反応塔である特許請求の範囲
   第１項乃至第６項のいずれかに記載の方法。 ９ 原料を２本乃至７本の導管中を通過させる特
   許請求の範囲第１項乃至第８項のいずれかに記載
   の方法。 １０ 導管の原料流量制限の方式がその端末を吐
   出用オリフイス（即ちノズル）又は３乃至６個の
   円形せん孔を有するプレートを用いて終らせるこ
   とより成る特許請求のの範囲第１項乃至第９項の
   いずれかに記載の方法。 １１ 通路の稀釈剤流量制限の方式が環状オリフ
   イスをそれぞれの中に包含させることより成る特
   許請求の範囲第１項乃至第１０項のいずれかに記
   載の方法。 １２ 噴霧化した原料と稀釈剤の混合物を3.05か
   ら27.43ｍ／secの出口速度で通路から吐出する特
   許請求の範囲第１項乃至第１１項のいずれかに記
   載の方法。 １３ 噴霧された原料の粒子が、350μm以下の、
   好ましくは100μm以下の、直径である特許請求の
   範囲第１項乃至第１２項のいずれかに記載の方
   法。 １４ (a) 平行な流体の流れを生ずる様に配列さ
   れた少くとも２本の限定された通路； (b) 上記各通路と同心状であり且つそれら通路の
   各下流端に取付けられた第一の流量制限部材； (c) 少くとも２本の環状の通路；而して該環状通
   路の各々はその一部の中に同心状に距離をおい
   た関係で長さ方向に伸びている１本の限定され
   た通路を有している；及び (d) 各環状の通路と同心状であり且つそれら通路
   の各上流端に取付けられている第二の流量制限
   部材、 から成る接触転化反応帯への液体炭化水素張込み
   原料注入用ノズル装置。 １５ 限定された通路及び環状の通路が管状の形
   状である特許請求の範囲第１４項記載のノズル装
   置。 １６ 第一の流量制限部材が吐出用オリフイスで
   ある特許請求の範囲第１４項又は第１５項に記載
   のノズル装置。 １７ 第一の流量制限部材が３乃至６個の円形せ
   ん孔を有する多孔板である特許請求の範囲第１４
   項又は第１５項に記載のノズル装置。 １８ 各環状通路の下流端が該第一の流量制限部
   材の下流の約２倍の直径を越えない点で終つてお
   り、而して該直径とは該環状通路の内径に等しい
   距離である、特許請求の範囲第１４項乃至第１７
   項のいずれかに記載のノズル装置。 １９ 第二の流量制限部材が環状オリフイスであ
   る特許請求の範囲第１４項乃至第１８項のいずれ
   かに記載のノズル装置。