JPH0339732B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の分野〕 この発明は、炭化水素の接触的処理、特に石油
残留物の接触的脱流および脱金属のための移動触
媒床反応器に関するものである。このタイプの反
応器は１またはそれ以上のトレーと、１またはそ
れ以上の触媒床支持手段を有し、さらにまた、液
体およびガスを透過しうるが、触媒粒子を透過し
ない手段を有し、前記の触媒支持手段の少なくと
も一部は截頭円錐の形の円錐表面を有し、そして
前記の触媒支持手段は反応器の器壁に取付けられ
ている。

〔従来技術〕

垂直の円筒状容器からなり、該容器の上部に、
反応原料（すなわち反応体）と触媒のための別々
の入口を有し、該容器内に１つまたはそれ以上の
下方に収れんする円錐表面の形の触媒床支持手段
を有し、該支持手段の下端は、触媒の通過と反応
流出物（すなわちエフルエント）の分離のための
周壁を有する１つまたはそれ以上の垂直の出口通
路に連結され、前記の周壁は触媒から反応流出物
を取り出すためのスクリーンセクシヨン（すなわ
ち濾別区域）をそなえており、前記のスクリーン
セクシヨンの下方に、触媒と反応流出物のための
別々の出口導管を有する移動触媒床反応器は公知
である。

上記の型の移動床反応器は米国特許第3883312
号明細書、英国特許第1500213号明細書に記載さ
れている。米国特許明細書によると、使用される
固体触媒と反応器流出物の双方は、同じ取り出し
導管を通じて移動床反応器から除去される。反応
器流出物は器壁中のスクリーンすなわち有孔区域
を通じて導管に排出される。触媒は、スクリーン
を透過せずにそのまま下降し、上方に向かつて移
動する洗浄油によつて洗浄され、そして該洗浄油
はスクリーンを通つて除去される。反応流出物と
触媒および任意的に洗浄油との分離のための変法
は、英国特許第1500213号は明細書に記述され、
そのスクリーンセクシヨンは触媒支持手段の円錐
形部分にあり、そしてこれは特別の形状の棒およ
びスリツトの形の篩目開口からなるものである。

上記の２つの公知技術はそれぞれ利点と欠点を
有している。垂直のスクリーン表面は、細かい触
媒が篩目開口に入り込むであろうという小さな危
険を有するが、一般的には、構造上の条件によ
り、円錐形の支持手段に取り付けられたスクリー
ンよりも小さい篩面積で充分である。

しかしながら、近年になつて、反応操作を大規
模に行う傾向があり、このような規模の拡大の場
合には、反応器の設計における大なる問題点が生
じた。１つの問題点は反応器の大形化によつて触
媒床の面積がそれと共に増大し、スクリーンの区
域から遠く離れている触媒床の部分における触媒
からの反応流出物の分離が非常に難しくなること
である。

〔発明の目的および構成〕

この発明の目的は、このような反応器のスケー
ルアープに伴う技術困難性を克服することにあ
る。

本発明は、垂直の円筒状容器からなり、該容器
の上部に、反応原料と触媒のための別々の入口、
を有し、該容器内に１つまたはそれ以上の下方に
収れんする円錐表面の形の触媒床支持手段を有
し、該支持手段の下端は、触媒の通過と反応流出
物の分離のための周壁を有する１つまたはそれ以
上の垂直の出口通路に連結され、前記の周壁は触
媒から反応流出物を取り出すためのスクリーンセ
クシヨンをそなえており、前記のスクリーンセク
シヨンの下方に、触媒と反応流出物のための別々
の出口導管を有する移動触媒床反応器において、
前記の垂直の出口通路は前記の通路内に、更に別
のスクリーンセクシヨンを担持する壁の部分をそ
なえ、後者のスクリーンセクシヨンもまた、触媒
かから反応流出物を取出すためのものであること
を特徴とする移動触媒床反応器に関するものであ
る。

この種の反応器のスケールアツプの場合には、
次のことを考慮に入れて設計しなければならな
い。液体および固体を流動させる場合には、固体
を流動状態に保つべきであり、そして滞留時間の
延長はできる限り小さくしなければならない。さ
らに、触媒床支持手段および内部の通路全体の圧
力損失はできるだけ低くしなければならず、また
反応器内の液体の再分布は反応器の断面積の最適
のパーセンテージの区域にわたつて行われるよう
にしなければならない。スクリーンの負荷は、反
応器全体にわたつて大体同じ程度の値にしなけれ
ばならない。その理由は、スクリーンの汚れを少
なくし、そして、スクリーンにおける触媒粒子の
停滞をできるだけ少なくするためである。そして
最後に、触媒を支持しそしてその流動を案内する
反応器内の部材にかかる力および応力が注意深く
計算され、チエツクされねばならない。

上記の要求条件をみたすために、この発明によ
る移動触媒床反応器では、反応器内の前記の円錐
表面およびそれらに関連する出口通路が断面にお
いて好ましくは環状であり、その通路の内壁がも
う１つのスクリーンセクシヨンを担持する。さら
にまた特に、非常に大きい寸法の反応器では複数
の円錐表面を同心的に通路と共に配置でき、そし
て各通路の内側壁と外側壁はそれぞれスクリーン
セクシヨンを担持し得る。

変法として、二重壁の中空仕切１またはそれ以
上を垂直出口通路に配置し得る。これらの仕切の
各々の壁はスクリーンセクシヨンを担持し得る。
このような仕切は、環状でありそして外側の通路
の外側の壁と同心的に配置された環状の仕切であ
り得る。あるいは、仕切は真直ぐであり、すなわ
ち、出口通路の外側の壁から反対側の壁に向かつ
て、壁に垂直にのびたものであつてもよい。少な
くとも２個の真直ぐな仕切が存在する場合、これ
らの仕切は好ましくは平行であり、そして互いに
等しい間隔で配置され得る。

この発明の反応器には、冷却液供給用導管が配
置でき、これによつて、孔のあいているスクリー
ンセクシヨンの下に存在する触媒および反応器流
出物の出口通路等が冷却できる。

好ましい具体例においては、円錐表面上の線と
反応器の軸とによつて形成される鋭角（第１図、
第２Ａ図参照）は、好ましくは15゜〜45゜である。
垂直出口通路は１以上の倒立円錐セクシヨンを含
有し得、頂部と底部は円筒状または環状のスクリ
ーンセクシヨンと連結され得る。構造上の理由の
ために、前記の円筒状または環状区域は多角形状
の区域とすることもできる。

反応器のスケールアツプの問題を解決するのに
適当な反応器設計方法として、過去にいろいろな
方法が提案されたことに注目されたい。その一例
は米国特許第3186935号明細書に記述されている
ような並行配置でありうる。しかしながら、この
ような配置では、反応器内の区域の一部が未利用
のままで残されるので不経済である。しかもこれ
は、かなり設備費のかかるものである。

使用される触媒について述べれば、炭化水素の
接触反応に使用できることが既に知られている粉
粒状触媒であれば、どんな触媒でもこの発明の反
応器に使用できると思われる。

この発明の反応器では、或種の触媒は他の触媒
よりも一層使い易いであろうと思われるが、種々
の接触反応の各々において、どのような種類の触
媒が使い易いかということは当業者には全く明ら
かであろう。

〔好ましい具体例の記述〕

この発明の若干の具体例について、添付図面の
参照下に説明する。

図面中に示された具体例中の同じ部分は同じ引
用数字によつて示されるが、この発明を良く理解
するのに更に説明を必要としない部分について
は、引用数字は用いられていない。

本発明の反応器の一例の略図を第４図に示す。
反応原料（すなわち反応体）である炭化水素が触
媒の存在下に反応せしめられる段階より前の段階
に、第４図の反応器１Ａに触媒が導入される。

触媒は、弁３１を備えた触媒入口３０を経て反
応器１Ａに導入される。触媒充填操作の実施中
は、触媒出口３２は一時的に閉鎖される。触媒出
口３２の一時的閉鎖は、弁３３を閉鎖位置に保つ
ことによつて行れる。

反応器１Ａに導入された触媒粒子は、上部の円
錐表面２および３の上で第１触媒床を形成し、か
つ、下部の円錐表面２および３の上で第２触媒床
を形成する。

反応器１Ａに触媒を充填した後に、反応体（た
とえば液状炭化水素）を入口３４から反応器１Ａ
に導入し、分配トレー３５の開口を経て反応器の
断面全体に分布させる。反応体は流動して、上部
の円錐表面２および３上にある第１触媒床を通過
する。

第１触媒床で処理された反応体は、其後に第１
触媒床を離れて上部の環状通路７に入り、内側ス
クリーン５および外側スクリーン６の開口を通過
し、前記スクリーン５および６の各々の背後の反
応体捕集空間３６および３７の各々に入る。反応
体捕集空間３６および３７の中で反応体は急冷液
で冷却される。急冷液は、その供給管８を通じて
急冷液注入管９から反応器１Ａの中に注入され
る。反応体は其後に下部の分配トレー１０に入
り、そこからまた反応体１Ａの断面全体に分布す
る。

下部の分配トレー１０を通過した反応体は、其
後に下部の円錐表面２および３、すなわち第２触
媒床を経て、下部環状通路７に入る。すなわち反
応体は下部の円錐表面２，３上の第２触媒床を通
過し、そして下部のスクリーン５および６を通過
して、下部の反応体捕集空間３６および３７に入
る。下部の反応体捕集空間３６および３７は、円
錐セグメント１５中の通路３９を介して相互に連
通しており、反応体は通路３９を経て、排出溝３
８から排出される。一方、触媒は、弁３３を開く
ことによつて触媒出口３２を通じて反応器１Ａか
ら排出できる。

次に、第１図の反応器について説明する。第１
図において、反応器の器壁は１によつて表わされ
る。反応器は常法どおりの円筒形状である。反応
器内に、外側の円錐表面２および内側の円錐表面
３によつて担持された第１触媒床を有する。これ
らの円錐表面の下部末端に、触媒および反応流出
物の通過のための環状の通路７が存在する。この
例において、内側の円錐表面３と垂直軸との角度
４ａは約30゜であり、外側の円錐表面２の角度４
ｂは約20゜である。

通路７は、反応器流出物を触媒から分離するた
めの内側スクリーン５および外側スクリーン６を
そなえている。急冷液供給管８は、反応器の頂部
から下方にのびて急冷液注入管９に通ずる。反応
器流出物は、液体分配トレー１０によつて再び反
応器全体に分布し、したがつて、反応器の下側の
区域にも、第４図の場合と同様に種々の手段が配
置しうる。温度計１１は通常の温度計測のために
使用される。内側の円錐表面３および内側スクリ
ーン５およびこれらに関連する部材は、挿入され
た支持体１２および１４によつて支持される。外
側の円錐表面２等は円錐支持体１３によつて支持
される。

第２Ａ図および第２Ｂ図には、第１図に示され
た反応器の末端の下流のセクシヨンである反応器
の底の部分が示される。ここに示された底部は、
断熱層１６によつて取り巻かれる下部円錐セグメ
ント１５をそなえる。底部の反応器ヘツド１７
は、反応流出物出口ノズル１８および触媒抜き出
しノズル２０を含む中央触媒取り出し管１９を有
する。これらの部分は単にそれらの存在を述べる
ためだけに示されており、その詳細な機械的構造
に立ち入らない。なぜならばこれらはこの発明の
一部ではなく、その詳細な記述を必要としないか
らである。

例示のために円錐角度が２１ａおよび２１ｂに
よつてそれぞれ示され、この具体例における上記
の角度はいずれも約30゜である。

第３図は、この発明の別の具体例による反応器
の下部を示す図面である。すなわち第３図には、
反応器の壁部１の下部および底部ヘツド１７が示
されている。底部ヘツド１７は流出物出口ノズル
１８、触媒取り出し管１９およびさらに冷却液体
入口２２をそなえる。

触媒／反応器流出物の分離セクシヨンは、互い
に等距離に配置されたいくつかの二重壁の垂直仕
切２３から構成される。この例において仕切２３
は、反応器の円筒状部分において壁からその向か
い側の壁に真直ぐにのびる。しかしながら、同心
的に配置された円筒状の仕切２３も使用できる。
これらの仕切は、反応操作実施中に触媒から反応
器流出物を分離するためのユニツトとして役立
つ。仕切の間でいくつかの垂直通路セクシヨン２
６が形成される。この通路セクシヨンは、第１図
および第２図の具体例に示されるスクリーンセク
シヨンを包含する垂直通路７と同様な役割を果た
すものである。

仕切２３は第３Ａ図および第３Ｂ図において拡
大した縮尺で示される。第３Ａ図には、第３図に
おける如き同様の垂直通路の仕切が示されてい
る。第３Ａ図の仕切２３は、円錐形の頂部と、い
くつかの垂直に平行な棒からなる側面を有し、そ
して該側面に、垂直のスリツトが存在し、スリツ
トを通る反応流出物を受容するための離隔配置の
小片をそなえ、さらにまた内部空間および底にお
ける流出物取り出し管２５を有する。第３Ｂ図
は、仕切壁を構成するスクリーンセクシヨン２４
を示すための、第３Ａ図のＡ−Ａ線に沿つた断面
図である。前記の棒は英国特許第1500213号明細
書、特にその第３図に示される形状を有するもの
であつてよい。

この発明が上記の具体例のみに限定されないこ
とは理解できるであろう。実施に当たつて、用い
られるべき部材およびその配置態様の選択は、工
程上の必要性、特に所望反応容量およびその構築
上の必然性の考慮下に、当業者によつて的確にな
されるであろう。また、第１図および第２図の具
体例の設計の特徴と、第３図のそれとの組合せ
は、特に篩分けセクシヨンにおいて、当業者によ
つて適宜なされるであろう。たとえば、第１図お
よび／または第２図に示される具体例における通
路７の篩分けセクシヨンに、第３図の中間仕切２
３を設ける等の種々の態様変化が自由に行い得る
ことに注目されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明による反応器の一部を示す
略式断面図である。第２Ａ図は、この発明による
反応器の一具体例の底部の略式断面図である。第
２Ｂ図は、上部からみた第２Ａ図の反応器の底部
の内部の図面である。第３図は、この発明による
反応器の別の具体例の底部の略式断面図であり、
また第３Ａ図および第３Ｂ図は、第３図に示され
た仕切壁の拡大断面図である。第４図は本発明の
反応器の一例の構成を示す略式断面図である。 １Ａ……反応器；１……反応器の壁部；２およ
び３……円錐表面；５……内側スクリーン；６…
…外側スクリーン；７……環状通路；８……急冷
液供給管；９……急冷液注入管；１０……液体分
配トレー；１１……温度計；１２および１４……
挿入された支持体；１３……円錐支持体；１５…
…下部円錐セグメント；１６……断熱層；１８…
…反応流出物出口ノズル；１９……触媒取り出し
管；２０……触媒抜き出しノズル；２２……冷却
液入口；２３……中空仕切；２４……スクリーン
セクシヨン；２５……流出物取り出し管；２６…
…垂直通路セクシヨン；３０……触媒入口；３１
および３３……弁；３２……接触出口；３４……
反応体の入口；３５……分配トレー；３６および
３７……反応体捕集空間；３８……反応体排出
溝；３９……通路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 垂直の円筒状容器からなり、該容器の上部
   に、反応原料と触媒のための別々の入口を有し、
   該容器内に１つまたはそれ以上の下方に収れんす
   る円錐表面の形の触媒床支持手段を有し、該支持
   手段の下端は、触媒の通過と反応流出物の分離の
   ための周壁を有する１つまたはそれ以上の垂直の
   出口通路に連結され、前記の周壁は触媒から反応
   流出物を取り出すためのスクリーンセクシヨンを
   そなえており、前記のスクリーンセクシヨンの下
   方に、触媒と反応流出物のための別々の出口導管
   を有する移動触媒床反応器において、前記の垂直
   の出口通路はその通路内に、更に別のスクリーン
   セクシヨンを担持する壁の部分をそなえ、後者の
   スクリーンセクシヨンもまた、触媒から反応流出
   物を取出すためのものであることを特徴とする移
   動触媒床反応器。 ２ 円錐表面とこれらに関連する出口通路が断面
   において環状の形をしており、該通路の内部壁が
   もう１つのスクリーンセクシヨンをささえること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の移動
   反応器。 ３ 同心状に配置された複数の環状の円錐表面
   と、それに関連した通路とを有し、各々の通路の
   内外壁がスクリーンセクシヨンを担持する特許請
   求の範囲第２項に記載の移動床反応器。 ４ 垂直の出口通路の中に、二重壁を有する中空
   仕切を有し、その壁の各々がスクリーンセクシヨ
   ンを担持する特許請求の範囲第１項に記載の移動
   床反応器。 ５ 各々の仕切が円形であり、これらの仕切は出
   口通路の外壁と同心状に配置されている特許請求
   の範囲第４項の移動床反応器。 ６ 各々の仕切が真直ぐであり、これらの仕切は
   出口の通路の外側の壁からその直角の方向に、反
   対側の壁の方に向かつてのびている特許請求の範
   囲第４項に記載の移動床反応器。 ７ 少なくとも２つの真直ぐな仕切が存在し、こ
   れらの仕切は平行であり、そして互いに同じ間隔
   で存在する特許請求の範囲第５項に記載の移動床
   反応器。 ８ 触媒および反応流出物の出口通路の各々に連
   通する冷却液供給管を、孔をあけたスクリーンセ
   クシヨンの下側の場所に配置する特許請求の範囲
   の第１〜第７項のいずれか一項に記載の移動床反
   応器。 ９ 円錐表面上に載る線と反応器の軸との間の鋭
   角の角度が15゜〜45゜である特許請求の範囲第１項
   〜第８項のいずれか一項に記載の移動床反応器。 １０ 垂直の出口通路が１以上の倒立円錐形の区
   域を有し、該区域の上端および下端が環状スクリ
   ーンセクシヨンに接続され、該スクリーンセクシ
   ヨンが円筒形、多角形または環状形態のものであ
   る特許請求の範囲第１項〜第９項のいずれか一項
   に記載の移動触媒床反応器。