JPH0435214B2 - - Google Patents

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JPH0435214B2
JPH0435214B2 JP58239966A JP23996683A JPH0435214B2 JP H0435214 B2 JPH0435214 B2 JP H0435214B2 JP 58239966 A JP58239966 A JP 58239966A JP 23996683 A JP23996683 A JP 23996683A JP H0435214 B2 JPH0435214 B2 JP H0435214B2
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vortex
zone
catalyst
cyclone
stripping
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JP58239966A
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JPS59120237A (ja
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Aronzo Paakaa Uezurii
Shiin Deuitsutsu Toomasu
Putonamu Hainzu Junia Jooji
Edowaado Jiin Jon
Haratsuku Birujitsuku Aametsuto
Aanesuto Haadesutei Donarudo
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Shell Internationale Research Maatschappij BV
Original Assignee
Shell Internationale Research Maatschappij BV
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Publication of JPH0435214B2 publication Critical patent/JPH0435214B2/ja
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04CAPPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C9/00Combinations with other devices, e.g. fans, expansion chambers, diffusors, water locks
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/005Separating solid material from the gas/liquid stream
    • B01J8/0055Separating solid material from the gas/liquid stream using cyclones
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04CAPPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C5/00Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
    • B04C5/08Vortex chamber constructions
    • B04C5/103Bodies or members, e.g. bulkheads, guides, in the vortex chamber
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04CAPPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C9/00Combinations with other devices, e.g. fans, expansion chambers, diffusors, water locks
    • B04C2009/004Combinations with other devices, e.g. fans, expansion chambers, diffusors, water locks with internal filters, in the cyclone chamber or in the vortex finder

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Cyclones (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、流動性分解触媒粒子から気体炭化水
素を分離させて除去するための装置および方法に
関する。詳しくは、本発明は、接触分解でのライ
ザー反応器(riser reactor)からの気体炭化水
素変換生成物から触媒粒子を分離させるための改
良および分離させた触媒から炭化水素を除去する
ための改良に関する。 短く、定まつた反応時間を必要とするゼオライ
ト分離触媒の使用は、ここ数年間接触分解法の設
計に大きな影響を与えてきた。現在の接触分解法
では、ライザー反応器は、ライザー出口で急速に
固体−蒸気を解き放つ(disengage)ようにして
用いられる。このような方法では、従来の反応容
器は、固体解放の役目(すなわち重力沈降タン
ク)へと追いやられている。急速流動化(fast−
fluidized)ライザー反応器と関連する独特な反
応工学の問題を扱うのにいくつかの設計が商業的
に得られる。蒸気/触媒解放に関する多くの問題
が解決されないままでいる。 サイクロン分離装置を用いることが、本分野で
周知である。 分率効率を向上させるため渦安定化手段を含む
サイクロン分離装置が、米国特許第3802570号お
よび同第4212653号に記載されている。炭化水素
蒸気から分離された触媒をライザー分解装置から
除去する別個のサイクロン分離を含む変形サイク
ロン分離装置が、米国特許第4043899号および英
国特許第2013530号に記載されている。曲面の回
りに粒子流を偏向させ、蒸気のごとき流体を導入
して炭化水素を触媒粒子から急速に解放すること
によりライザー反応器からの粒子流からキヤリヤ
ーガスを分離させるための装置が、米国特許明細
書第4313910号から公知である。 触媒から分離されるべき炭化水素は、バルク生
成物蒸気、インタステイシヤル蒸気
(interstitial)および吸着された生成物を含んで
いる。バルク生成物蒸気は、機械的手段(サイク
ロン)により迅速に、かつ容易に分離されるもの
である。インタステイシヤル蒸気は、“ストリツ
ピング”ガスにより好ましくは蒸気により比較的
迅速に置き換えられ得る。吸着された生成物は、
脱着するのに長時間を要し、追加の蒸気ストリツ
ピングを必要とする。 増加したガソリン生産高、増加したガス生産高
およびより多量のオレフイン系生成物の利益を生
じさせるためライザ出口で分解反応を効果的に終
らせることは、蒸気/固体解放装置内のインタス
テイシヤル炭化水素および吸着炭化水素を除去す
る必要がある。大きなガソリン収率は、炭化水素
が所望の短い反応時間を越えて触媒と接触したま
までいると起こる過度な二次反応を減少させるこ
とによりもたらされる。 分解触媒からバルク蒸気とインタステイシヤル
蒸気を可能な限り迅速に、かつ効果的に分離させ
るため機械的解放/迅速除去をすることが有利で
ある:なぜなら、このことは、過剰分解(over
−cracking)を最少限とし、かつ触媒上に析出
する炭素の量を下げるからである。また吸着生成
物を可能な限り迅速かつ効果的に除去するように
さらに除去を行うことが有利である。 ストリツピングガスをサイクロン分離装置に導
入することは、分離効率の減少をしたらし実用的
でないとみなされる。 サイクロン分離装置の渦安定化手段の存在が、
サイクロン分離装置と下流ストリツパーとの組合
せを可能として効率の大きな損失を伴わずにスト
リツピングガスがサイクロン分離帯域に加えられ
るようになることがみいだされた。組合せたサイ
クロン帯域/渦安定化手段/除去帯域は、バルク
生成物蒸気およびインタステイシヤル蒸気を除く
ための迅速除去の付随的利益を達成し、触媒から
吸着炭化水素生成物を脱着させるのに必要な、よ
り長い除去時間を与える。 本発明は、気体炭化水素と触媒粒子の懸濁液を
分離させ、該触媒粒子から炭化水素を除去するた
めの装置と方法とに関する。 本発明は、気体炭化水素と触媒粒子の懸濁液を
分離させ、該触媒粒子から炭化水素を除去させる
装置において: (a) 気体炭化水素と触媒粒子の懸濁液をライザー
導管から受入れる入口手段を有するサイクロン
分離装置を含み; (b) 該入口手段に取付けられていて、該懸濁液が
流動渦とさせられる渦巻き帯域を共同して形成
する直立中空ハウジングを含み、該ハウジング
が、該ハウジングの上部に設けられている渦出
口手段を含んで洗浄された気体炭化水素を除去
するようになつており、さらに該ハウジング
が、該ハウジングの下部に設けられている出口
手段を含んで炭化水素の除かれた触媒を除去す
るようになつていて、 (c) 該ハウジングの中間部に同軸心をなすように
渦安定換装置手段が設けられていて、該安定化
装置手段と該上部渦出口との間にサイクロン帯
域を画定していて、触媒粒子が気体炭化水素か
ら分離されて洗浄された流体を形成させ、該渦
安定化装置手段が該渦を安定化させて中心を形
成させて該粒子の該洗浄された流体中への再連
行を最少限度としており; (d) 該ハウジングの底近くの該渦安定化装置の下
に位置する触媒床を支持する支持手段を含むこ
とにより気体炭化水素が該触媒粒子から除去さ
れるストリツピング帯域を該支持手段と該安定
化手段との間に画定しており、 (e) 該触媒粒子上の吸着炭化水素を最少限とする
ように該触媒床にストリツピングガスを注入す
る手段を含んでいる: ことを特徴とする気体炭化水素と触媒粒子の懸濁
液を分離させ、該触媒粒子から炭化水素を除去さ
せる装置を提供する。 添付図面について説明すると、第1図は、本発
明に従つて用いられるようになつているテストル
ープの概略図であり、第2図は、組合せたサイク
ロン帯域/渦安定化手段/ストリツピング帯域の
概略図である。安定化手段有りおよび無しのサイ
クロン効率へのガスの上方向流の影響は、第3図
に示してあり、さまざまなガス除去率(gas
stripping rate)でのストリツパーサイクロンの
性能への触媒床の深さと渦安定化手段の影響を第
4図に示してある。 サイクロンは、高温、高圧で特に有用である:
なぜなら、サイクロンは、構造が簡単であり、運
動する部分を有さず、大容量であり、また気体ま
たは固体の化学的性質に敏感でないからである。
一方、サイクロンは、小さな粒子を効果的に分離
する速い内部速度(internal velocity)を必要と
する。サイクロン内での高速度は、浸蝕、摩耗、
騒音、および構造上の振動をもたらす。特に、浸
蝕の問題は重大であつて、サイクロンの修理のた
めにFCC装置の運転を早期に休止しなければな
らないときもあり、経費の大なる増大をもたら
す。なお、用語「FCC」は流動接触分解を意味
する略語である。 サイクロンセパレーターは、限定された高速渦
での遠心力を利用して異なる密度の相を分離す
る。渦の強度と安定性は、サイクロンの浸蝕抵抗
および分率効率を決定するのに非常に重要であ
る。安定性とは、渦がサイクロンの中央に保た
れ、乱流エネルギーの消失が減ぜらることを意味
する。 多くのサイクロンの流れ、速度、音響および圧
力降下の実験は、ほぼ周囲条件で行われていた。
これらの実験のほとんどは、第2段階FCC商業
サイクロン(a second stage FCC
commercial cyclone)の0.31スケール
PLEXIGLASS(登録商標)モデルである接線方
向入口サイクロン(tangential inlet cyclone)
(直径45.7cm)により行われた。モデルの規模は、
同様な入口速度(25m/s)での実際のFCCサ
イクロンのレイノルズと数とストルーハル数を模
擬するために選んだ。モデルは、各種形状の渦安
定化装置を用いた場合と用いない場合とでテスト
した。壁粗さは、サイクロンの内壁に密着させた
10メツシユで0.11cmの太さの線の篩により模擬し
た。このモデルは、特に高い効率の設計という点
を別にすれば現代の接触分触ユニツトで用いられ
るサイクロンの典型である。このような設計の顕
著な特徴は、大きな入口対出口面積比、狭い入
口、および長いサイクロン本体である。 基本的なサイクロンの多くの変形したものをテ
ストしサイクロンの渦の運動に対するホツパーの
幾何学的影響、安定化装置の幾何学的影響および
壁の粗さの影響を測定した。 サイクロンは、過流で遠心力をバランスさせる
大きな半径方向の圧力勾配により特徴づけられ
る。したがつて、渦の中心に相対的な真空があ
る。この低圧中心部は、おそらく、近くの表面で
吸引を起こし、その表面に渦が安定して生ずるよ
うにさせる。 渦安定化装置手段が、モデルサイクロンに設置
されて渦の不安定な運動の抑制が図られた。渦フ
アインダーロツドまた渦フアインダーピンと称さ
れもしくは単に渦フアインダーと称される垂直ピ
ンが安定化装置に加えられて渦の横方向の運動を
制限して中心にもつてくるようにできる。0.6cm
の直径の該ピンは、テストサイクロンの渦運動を
制限するのに不十分のようであつた。渦安定化作
用は、渦を集中させるのに一層大きなピンを用い
たときに一層効果的であつた。1.9cmの直径のフ
アインダーロツドを使用したときのテストが良好
な結果を示した。 いくつかの形式の渦安定化装置手段をテストし
てさまざまな結果が得られた。一般に、中実の平
坦な板または円板が満足のいくものであることが
判つた。渦安定化装置手段の直径は、少なくとも
約1つの渦出口管の直径であるべきである。商業
的な形式の最大の安定化装置の直径は、重量制限
により主に設定され、ストリツピングガスが上方
向に同時に流れる間に触媒が下向に流れるように
十分大きな容器壁と安定装置の直径との間に環を
設けることによつてのみ制限される。 渦フアインダーは、渦安定化装置手段が、渦出
口から短距離をおいて、たとえば約2〜3渦出口
管直径だけおいて位置させるなら、サイクロンの
性能に対し臨界的でないといえる。しかしながら
渦を、より遠く、たとえば5〜8渦出口管直径を
おいて位置させるなら、渦安定化装置手段が渦フ
アインダーを含むことが好ましい。渦フアインダ
ーは、安定化手段の中心に取付けられていてサイ
クロン渦巻き帯域へと上向に延長している渦フア
インダーロツドであることが適切である。好まし
くは、このような渦フアインダーは、渦長さの約
1/3よりも大きい。 空気力学の研究に基づくと、渦の安定化は、分
離効果を増し、圧力損と浸蝕の両方を最少限とす
るのに好ましいと思われる。ピーク渦巻き速度が
かなり増加するが、渦安定化装置は、モデルサイ
クロンで10〜15%だけ圧力降下を減少させた。こ
の性質は、増大する渦巻きが圧力損失をほとんど
常に上げるので、サイクロンでは例外である。圧
力降下は進行するので、渦の安定化は、サイクロ
ンで乱流エネルギーの消失を減ずるようである。 サイクロンの適当な渦安定装置の存在は、サイ
クロンに流動床ストリツピング部を加えることを
可能とすることが明らかとされた。本発明の装置
では、ストリツピングガスは、サイクロンセパレ
ーターの効率に影響を与えずに触媒の下方向流れ
に対し向流となつて流れる。このことは、かなり
驚くべきことである:なぜなら、渦安定化装置手
段なしでは、サイクロンセパレーターの底部への
ほんの少量のストリツピングガスも渦を壊し、そ
の能力を急速に破壊する。 サイクロン/ストリツパー組合せでの本質とし
ての垂直管と安定化装置円板との間に基本的な差
があることに注目されたい。安定化装置円板は、
上方サイクロン部分の渦を集中させ、渦を下方の
ストリツピング部から解き放つ。ストリツピング
部からの蒸気は、円板の回りで払拭し、炭化水素
蒸気をこの区域から移動させる。円板の回りの環
状空間を通る速度があまり高速となると、蒸気
は、触媒を連行し得る。“あまり高速”とは、少
なくとも305.4cm/s、さらにはおそらくもつと
高速である。 垂直管(たとえば米国特許明細書4043899号)
は、上方サイクロンの渦をストリツパー部の渦と
つなげる。垂直管の中央開口は、該米国特許明細
書に記載の設計に必須であるが、該中央開口は、
触媒がストリツピング部分からサイクロンの渦へ
と連行されてしまう固有の欠点を有する。壁から
触媒を連行するのに必要とされるよりも、中央管
へと流動化触媒を連行するのにより遅い蒸気速度
が必要とされる。したがつて、管の設計は、流動
床ストリツパーを容器の底部に組入れるのに不適
といえる。蒸気の上方向の流れは、米国特許明細
書4043899号に記載してあるように接線方向スト
リツパー部(tangential stripper section)と、
受け入れられない触媒のキヤリーオーバーをもた
らすサイクロンプロパーとの両者でのサイクロン
運動を崩す。 以下本発明を例を参照してさらに説明する。 各例に記載した全ての実験で、主な流れとして
空気を用いた(気体炭化水素を模擬するため)。
空気は、それぞれ容量1m3/sを有する3台の
294.2kWの送風機により送つた。実験のほとんど
は、117kPsで約0.6m3/sで行なつた。この流速
は、入口速度17m/sに相当する。この流速で
は、出口管直径に基づくレイノルズ数(Re2=pg
wiri/μ)は、約2.8×105であつた。このような
高いレイノルズ数では、速度分布は、流速に対し
実質的に無関係であり、よつて、実験の流速はい
くらか変化してよいが、全ての測定は、110〜
130kPaで0.5m3/sを越える流速で、かつ温度16
〜29℃で行なつた。比較する目的で、速度分布
は、全て、入口速度17m/sに調節した。 テストループは、第1図に示すように
PLEXIGLASSから構成した。装入触媒は、ライ
ザー10(寸法:7.6×427cm)の底部に入り、同
中心ノズル(直径3.8cm)を通つて入る空気によ
り搬送される。ライザーを横切る差圧(Δp)12
は、正確に測定されないが、H2O約2.54であつ
た。空気流速30〜48/sがライザー10に用い
られた。これらの速度は、6.70〜10.65m/sの
ライザーの表面速度(superficial velocities)に
相当する。空気速度は、ロトメーター
(rotometer)で測定した。ライザー内の触媒の
流速は、35〜150g/sと変動した。固体流速の
制御は、触媒保持タンク15とライザー10との
間のスタンドパイプ(standpipe)14(直径
7.62cm)のピンチクランプ13をセツトすること
により行われる。触媒速度は、ストリツパーサイ
クロン17と触媒保持タンク15との間のピンチ
クランプを閉じ、ストリツパーサイクロン本体の
レベルの増加を測定することにより測つた。この
測定のために、ストリツパーサイクロン17への
空気を止め、触媒密度801Kg/m3とした。 ライザー10の頂部には、直角曲部18と、管
(直径7.62cmと面積46.24cm2を有する)から広い矩
形接線サイクロン入口31(15.24cmの高さ×
3.81cmと面積58.05を有する)への転移部19と
がある。サイクロン入口でのガス速度は、520か
ら840cm/sまで変動する。 ガスは、管(内径7.62cm)20を経てストリツ
パーサイクロン17から出る。第2のサイクロン
21は、ストリツパーサイクロンからの触媒を上
部で集める。ペーパーフイルター22は、浄化さ
れたガスを大気へと流れさせ、第二サイクロンか
ら逃げる触媒を捕捉する。 触媒は、スタンドパイプ23を経てストリツパ
ーサイクロン17から出る。ピンチクランプ16
が用いられてストリツパーサイクロン17の底部
の触媒レベルを調節する。ストリツパーサイクロ
ン17下方の触媒保持タンク15が、スタンドパ
イプ14(直径7.62cm)を経てライザーに供給す
る貯槽を提供する。アンモニアまたは水をストリ
ツパーサイクロン17またはライザー10に加え
て装置の静電気を最小限とするようにしてもよ
い。 ストリツパーサイクロン17の詳細な図式図が
第2図に示してある。サイクロン帯域24は、直
径15.24cmのパイプからなり、清浄ガス出口管2
0の底部から適当な距離(15.24〜45.7cm)おい
た渦安定化装置26と渦フアインダーロツド25
を有していた。この距離が渦長さ()を定め
る。渦安定化装置26とストリツピング帯域27
の下方に、触媒床レベル28が保持されていた。
ストリツピング帯域27は、内径15.24cmの管か
らできている。清浄ガス出口20は、内径7.62cm
で肉厚0.32gの管であり、この管は、渦巻き誘発
帯域30を貫通しサイクロン24の頂部へと
17.78cm延長するものとした。触媒出口23は、
直径7.62cmの管であつた。 渦安定化装置26は、直径10.16cm(ほとんど
のテストに対し)で、縁部での厚さ1.27cmおよび
中央での厚さ2.5cmを有したものとした。渦フア
インダーロツド25は、長さ6.35cm、基部での直
径1.27、および頂部での直径0.64cmであつた。空
気とアンモニアまたは水を環状高圧部33および
焼結ステンレス鋼リング34を経て触媒床35の
底部へと注入(矢印で示すように)された。 床高さ()、解放高さ()および渦長さ
()は、テスト中、全て変動した。 ストリツパーサイクロン17の全効率は、第2
サイクロン21(第1図)からの下部流
(underflow)を秤量することにより測定した。
このことは、厳密には正確でない:なぜなら、第
2サイクロンの頂部でペーパーフイルター上に集
められた微細物が測定されていないからである。
しかしながら誤差は小さい。効率のいくつかの測
定の後、フイルター上の微細物の量は、効率の単
一測定中、第2サイクロン下部流から集められた
触媒の量に比較してとるにたらないとみなされ
た。 例 1 第1および2図に示し前記して説明したテスト
ループおよびストリツパーサイクロンを用いて一
連のテストを行なつた。市販の流動性接触分解触
媒を固体として用い、空気を搬送気体(気体炭化
水素を模擬するものとして)とストリツピングガ
ス(蒸気を模擬するものとして)との両者として
用いた。この一連のテストでの泡安定化装置は、
直径10.16cm、縁部での厚さ1.27cmおよび中央で
の厚さ2.54cmを有する円板であつた。渦フアイン
ダーロツド(長さ6.35cm×基部での直径1.27×頂
部での直径0.64cm)を安定化装置板の中央に装着
した。 ストリツパーサイクロンの効率のテストは、渦
安定化装置を有したものと有さないものとで行な
つた。安定化装置なしでストリツパーに空気を導
入すると、ストリツパーサイクロンオーバーフロ
ーの固形分損のかなりの増大をもたらした。安定
化装置を所定の位置にして、かなりの空気がスト
リツパーに導入でき、ストリツパーサイクロンオ
ーバーフローの触媒損の割合には僅かの影響があ
るだけである。これらのテストからのデータは、
第3図にプロツトしてあり、テスト結果を表1に
示した。表1では、線Aが、安定化装置なしの結
果を示し、線Bが安定化装置ありの結果を示す。
横軸に沿いストリツパーへの空気速度がプロツト
してあり縦軸に沿い触媒オーバーヘツド(g/
m)がプロツトしてある。ストリツパーへの空気
速度は、触媒循環と、サイクロン(床)横断面積
に依存する。しかしながら、速度を大局的にとら
えるなら、ストリツパーへの2.82/sの空気
が、床表面速度(bed superficial velocity)
15.24cm/sとなる。たとえば1分間当り40トン
の触媒循環および4.57mのサイクロン直径を有す
る商業的ユニツトに対しては、15.24cm/sが、
510℃および239.1kPaの条件下でストリツピング
蒸気2.88Kg/触媒100Kgに相当する。このように、
このテストで用いた空気速度は、合理的ストリツ
ピングに必要な蒸気速度に近い。 渦安定化装置を用いると、上方向に流れるガス
表面速度(upflowing gas surperficial
velocity)15.24〜18.90cm/sが、分離効率に認
められる低下をもたらさないことをこれらのテス
トは示している。約27.43cm/s未満の表面速度
は、分離効率に多くの減少をもたらさずに許容さ
れ得る。
【表】
【表】 例 2 渦長さ27.94cm、空気2495.7/min、ライザー
を通る固形分流速6.98Kg/minとして例1に記載
したストリツパーサイクロンおよびテストループ
で一連のテストを行なつた。 このテストは、ライザーガスにヘリウムを注入
し、触媒とともに出るガス中のヘリウムの濃度を
測定した。サンプリング点は、ストリツパースタ
ンドパイプの空気吹込みのない触媒からとした。
スタンドパイプ23の触媒に対し嵩密度640.8
Kg/m3として、ストリツパースタンドパイプを下
るガス流は、約14.1/minであつた。第4図
〔横軸に沿いストリツパーへの空気速度を/
minでプロツトし、ストリツパースタンドパイプ
内のヘリウムの量(ppmw)と、サイクロンへの
ガス中のヘリウムの量(ppmw)との間の比を縦
軸に沿つてプロツトしてある〕に示すようにテス
トは、ストリツパーライザーへ空気を導入するこ
とにより、ストリツパースタンドパイプから効果
的に除去されたことを示している。ストリツパー
への空気169.2/minで、ストリツパーの床高
さは、ストリツパースタンドパイプからのライザ
ーガスの除去にほとんど影響しなかつた。事実
上、渦安定化装置なしでは、ストリツパースタン
ドパイプへの途中でライザーガスはほとんどみい
だせなかつた。第4図でCで示した点は“安定化
装置なし、床なし”、点Dは、“安定化装置あり、
床なし”を示す。線Eは、“床あり、安定化装置
あり”を示す。 これらのヘリウムトレーサーの調べで次のこと
が判つた:安定化装置手段、触媒床および適当な
解放高さ()を有する本発明のストリツパーサ
イクロンに適当量のストリツピングガスが加えら
れると、ライザーに含まれる非常に小割合のガス
が、ストリツパーサイクロンスタンドパイプに達
する。このテストでは、解放高さ()は、25.4
〜45.72cmの範囲であり、効率にはみられるべき
差はなかつた。 例 3 渦安定化装置の寸法を様々に変え、例1に記述
したテストループとストリツパーサイクロンを用
いて一連のテストを行なつた。このテストでは条
件を以下のようにした: サイクロンの直径15.2cm;渦の長さ17.78cm;
解放高さ()31.75cm;床高さ()19.05cm;
直径ガス出口管7.62cm;直径触媒下部流れ管2.54
cm;サイクロン入口への触媒9Kg/minおよび空
気2563.4/min;渦安定化装置のピンすなわち
渦フアインダーロツド6.35cm。 表2は、いくつかの異なる渦安定化装置に対す
るサイクロン収集効率のデータを示している。オ
ーバーフローとしてサイクロンを逃げる触媒の1
分当りのグラス数を各安定化装置板直径について
測定した。安定化装置なし(零板直径)で、少量
の上方向流の空気を導入すると効率の大きな損失
をもたらした。7.62cmの直径の板は、いくらかの
向上を与えるが、10.6cmの直径の板は、大きな向
上を与える。11.43cmおよび12.7cmの板は、向上
を与えるがそれほど大きくはない。テストループ
から商業寸法へと設計を拡大するには、適切な因
子は、渦出口管直径(清浄ガス出口)と安定化装
置板直径との間の比である。テストサイクロンで
は、渦出口管直径は、7.62cmであつた。効率と安
定化装置重量との間の受け入れられる妥協点とし
ての11.43cm直径板をとると、板直径と、渦管直
径との間の比は、約1.5であるべきである。 渦安定化装置のピンすなわち渦フアインダーロ
ツドの長さの影響を決定するために同様なテスト
を行なつた。影響はほとんどみられず、約1/3×
渦長さのピン長が適当であるようである。 例 4 例1に示したテストループとストリツパーサイ
クロンを用いてもう1つの形式の渦安定化装置を
テストした。次の点を別として条件は例3に記載
した場合と同じにした:異なる条件−2.57cmの直
径の渦フアインダーピンすなわち渦フアインダー
ロツドを有する10.16cmの直径の渦安定化装置板
を用い;ピンが軸方向の貫通孔を有しているもの
とした。2つの孔の寸法をテストし(09.5cmと
1.59cmの直径)、結果を表3に示した。 軸方向の孔を有する渦安定化装置では、サイク
ロンの渦流により生じた差圧によりガスの上方向
流れが孔を通つて存在する。固体の微粒子を有す
るプロセスガスは接線入口を経て渦巻き帯域に入
る。固体とガスの主な分離は、渦安定化装置上方
の装置の上部サイクロン部分での遠心作用により
起こる。このように微粒子から分離された入場ガ
スのほとんどは、ガス出口を経て除去される。サ
イクロンの本体と渦安定化装置との間の環状部で
自然で、制限されない螺旋状で下方へ進む固体と
並流するように少量のプロセスガスが流れるよう
にされる。連行されたガスのほとんどは、軸方向
の孔を横断して存在する差圧により渦安定化装置
下方のストリツピング帯域での固体から分離さ
れ、サイクロンの中心を通りガス出口へと戻され
る。 固体微粒子は、ストリツピング帯域を通り泡立
ち緻密床へと下方向に進み、泡立ち緻密床では、
固体を不活性ガスでストリツピングすることによ
りプロセスガスの除去が完了する。ストリツピン
グガスは、軸方向の孔を通り、渦の下方圧力中心
へと上方向に進み、さらに、プロセス蒸気のスト
リツプされ、連行させられた部分と共にガス出口
へと上方へと進む。 前記の少ないが確実なプロセスガスの並流下方
向流に、安定化装置とサイクロン容器壁との間の
環状部で固体を与えることにより、高度な固体除
去効率が得られる。環状部を通るガス下方向流の
量は、適当な設計により実際的な程度に少なく
し、ガスが下方部分で固体から分れるときガスの
内方向半径方向速度を下げ、固体が軸方向の孔を
通じて再連行されないようにする。十分大きな解
放高さが、緻密床に与えられて、緻密床からの連
行を防ぎ、半径方向の速度をさらに最少とするよ
うにする。過剰量のガス下方向流もサイクロンの
有効滞留時間をも増すので、このことが望ましく
ない場合は避けるようにする。サイクロンの性能
は、サイクロンの選択、特に孔の直径の適当な選
択により好ましい目的を得るようにできる。 並流ガス流による高速の主分離チヤンバからの
固体の周辺除去は、従来のサイクロンのデイスプ
レグ(dip−leg)を経る粘着性固体の排出で遭遇
する流れの問題を避け、短いガス滞留時間を有す
る比較的小さな寸法のサイクロンにより詰りの問
題を伴わずに高い固体排出率を可能とする。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に従つて用いられるのに適し
たテストループの概略図である。第2図は、組合
せたサイクロン帯域/渦安定化手段/ストリツピ
ング帯域の概略図である。第3図は、安定化手段
ありおよび安定化手段なしのサイクロン効率に及
ぼすガス上方向流の影響を示している。第4図は
さまざまなガス除去率でのストリツパーサイクロ
ンの性能への触媒床の深さと渦安定化手段の影響
を示す。 10……ライザー、11……同中心ノズル、1
3……ピンチクランプ、14……スタンドパイ
プ、15……触媒保持タンク、17……ストリツ
パーサイクロン、21……第2のサイクロン、2
2……ペーパーフイルター、23……スタンドパ
イプ、24……サイクロン帯域、26……渦安定
化装置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 気体炭化水素と触媒粒子の懸濁液を分離さ
    せ、該触媒粒子から炭化水素を除去させる装置に
    おいて: (a) 気体炭化水素と触媒粒子の懸濁液をライザー
    導管から受入れる入口手段を有するサイクロン
    分離装置を含み; (b) 該入口手段に取付けられていて、該懸濁液が
    流動渦とさせられる渦巻き帯域を共同して形成
    する直立中空ハウジングを含み、該ハウジング
    が、該ハウジングの上部に設けられている渦出
    口手段を含んで洗浄された気体炭化水素を除去
    するようになつており、さらに該ハウジング
    が、該ハウジングの下部に設けられている出口
    手段を含んで炭化水素の除かれた触媒を除去す
    るようになつていて、 (c) 該ハウジングの中間部に同軸心をなすように
    渦安定化装置手段が設けられていて、該安定化
    装置手段と該上部渦出口との間にサイクロン帯
    域を画定していて、触媒粒子が気体炭化水素か
    ら分離されて洗浄された流体を形成させ、該渦
    安定化装置手段が該渦を安定化させて中心を形
    成させて該粒子の該洗浄された流体中への再連
    行を最少限度としており; (d) 該ハウジングの底近くの該渦安定化装置の下
    に位置する触媒床を支持する支持手段を含むこ
    とにより気体炭化水素が該触媒粒子から除去さ
    れるストリツピング帯域を該支持手段と該安定
    化装置手段との間に画定しており、 (e) 該触媒粒子上の吸着炭化水素を最少限とする
    ように該触媒床にストリツピングガスを注入す
    る手段を含んでいる; ことを特徴とする前記気体炭化水素と触媒粒子の
    懸濁液を分離させ、該触媒粒子から炭化水素を除
    去させる装置。 2 渦安定化手段が中実の円板または板を含んで
    なることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    の装置。 3 特許請求の範囲第2項記載の装置において、
    安定化装置手段が中央に取付けられていて、サイ
    クロン渦巻き帯域へと上方向に延長するように渦
    フアインダーロツドを有していることを特徴とす
    る特許請求の範囲第2項記載の装置。 4 特許請求の範囲第3項記載の装置において、
    該渦フアインダーロツドの長さが、渦の長さの少
    なくとも1/3であることを特徴とする特許請求の
    範囲第3項記載の装置。 5 特許請求の範囲第1項ないし第4項のいずれ
    かに記載の装置において、渦安定化装置手段が、
    サイクロン帯域中の該渦のしんへとストリツピン
    グ帯域からガスが流れる開いた軸方向通路を含ん
    でいることを特徴とする特許請求の範囲第1項な
    いし第4項のいずれかに記載の装置。 6 安定化手段が中実の円板または板を含んでな
    ることを特徴とする特許請求の範囲第5項記載の
    装置。 7 安定化装置手段が軸方向で上方に延長する渦
    フアインダーロツドを有していることを特徴とす
    る特許請求の範囲第6項記載の装置。 8 渦フアインダーロツドの長さが、渦の長さの
    少なくとも1/3であることを特徴とする特許請求
    の範囲第7項記載の装置。 9 特許請求の範囲第1項ないし第8項のいずれ
    かに記載の装置において、該触媒床の頂部が、該
    安定化装置手段から十分な距離を有していて解放
    高さを与えているので除去された触媒が該ストリ
    ツピングガスにより該安定化装置手段へと運ばれ
    ないようにしてなる特許請求の範囲第1項ないし
    第8項のいずれかに記載の装置。 10 流動性接触分解触媒粒子を炭化水素変換生
    成物から分離させ、ガスを除去するための方法に
    おいて、気体炭化水素と触媒の懸濁液を高められ
    た温度で流動性接触分解法でライザー変換帯域を
    通じて上方向に進めてサイクロン渦巻き帯域を含
    むセパレータ容器の上部に送り、この際、サイク
    ロン渦巻き帯域では、触媒粒子と気体炭化水素変
    換生成物との間でサイクロン分離が行われる流体
    渦が形成され;該分離帯域の底部に同軸的に位置
    させた渦安定化手段と接触させることにより該流
    体渦の先端を集中させ;分離された気体炭化水素
    変換生成物をサイクロン帯域の上部から除去し;
    分離された触媒をセパレーター壁と安定化手段の
    周囲により形成された環部を経由して、サイクロ
    ン帯域と気体連通している下方のストリツピング
    帯域へと送り;該触媒のストリツピングガスとの
    接触を、該触媒が該環部とストリツピング帯域を
    下方向に触媒床へと進行する際に行うことを特徴
    とする前記流動性接触分解触媒粒子を炭化水素変
    換生成物から分離させ、ガスを除去するための方
    法。 11 特許請求の範囲第10項記載の方法におい
    て、安定化手段を該渦出口の底部の下方で少なく
    とも約2つ分の渦出口の直径だけ離隔させて長さ
    が定められる分離帯域で分離が行われ、該分離帯
    域が、セパレーター容器の上部から該渦巻き帯域
    を経て該サイクロン帯域の頂部へと下方向に延長
    する開端付き垂直同軸通路を含んでなることを特
    徴とする特許請求の範囲第10項記載の方法。 12 特許請求の範囲第10項又は第11項記載
    の方法において、ストリツピングがストリツピン
    グガス/触媒床接触帯域から該安定化手段までの
    距離として定められる長さを有するストリツピン
    グ帯域で行なわれ、該距離が該触媒床の頂部と該
    安定化手段の底部との間の解放高さを与えるのに
    充分であることを特徴とする特許請求の範囲第1
    0項又は第11項記載の方法。 13 特許請求の範囲第10項ないし第12項の
    いずれかに記載の方法において、該方法が、中央
    部に取付けられていてサイクロン渦巻き帯域へ上
    方向へと延長する渦フアインダーロツドを含んで
    いてもよい中実の円板または板の存在下に行われ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第10項ない
    し第12項のいずれかに記載の方法。 14 特許請求の範囲第13項記載の方法におい
    て、ガスがストリツピング帯域からサイクロン渦
    巻帯域の該渦の中心へと流れる開放同軸通路を含
    んでいる渦安定化手段の存在下で該方法が行われ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第13項記載
    の方法。 15 特許請求の範囲第13項または第14項記
    載の方法において、該方法が、渦の流さの少なく
    とも1/3である渦フアインダーロツドの存在下で
    行われることを特徴とする特許請求の範囲第13
    項または第14項記載の方法。 16 特許請求の範囲第10項ないし第15項の
    いずれかに記載の方法において、ストリツピング
    ガス1〜4Kgが触媒粒子1000Kg当りに用いられる
    ことを特徴とする特許請求の範囲第10項ないし
    第15項のいずれかに記載の方法。 17 特許請求の範囲第10項ないし第16項の
    いずれかに記載の方法において、表面速度範囲
    (superficial velocity range)6.2〜27.5cm/sを
    有するストリツピングガスが用いられることを特
    徴とする特許請求の範囲第10ないし第16項の
    いずれかに記載の方法。 18 蒸気がストリツピングガスとして用いられ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第10項ない
    し第17項のいずれかに記載の方法。
JP58239966A 1982-12-23 1983-12-21 気体炭化水素から流動性分解触媒粒子を分離する装置および方法 Granted JPS59120237A (ja)

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