JPH05295370A

JPH05295370A - 反応容器内に低量希釈相分離ゾーンを有する流動接触分解プロセスおよび装置

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Publication number: JPH05295370A
Application number: JP9281392A
Authority: JP
Inventors: A Rohmers David; エイ．ロウマースデエイビット; C Haun Edward; シイ．ハウンエドワード; A Sekrist Paul; エイ．セクリストポール
Original assignee: UOP LLC
Current assignee: Honeywell UOP LLC
Priority date: 1992-04-13
Filing date: 1992-04-13
Publication date: 1993-11-09
Anticipated expiration: 2009-08-17
Also published as: JPH0662956B2

Abstract

(57)【要約】【目的】ＦＣＣプロセスにおいて、生成物蒸気の過剰
分解および生成物蒸気と共に触媒粒子が移動することを
最小限に抑え、ＦＣＣ上昇管から出る触媒と生成物蒸気
の分離を速やかに行い、かつ触媒と炭化水素の滞留時間
を減らすことを目的とするプロセス及びその装置を提供
する。【構成】ＦＣＣプロセスおよび装置の操作は、反応容
器内に、その反応容器の上部に触媒およびガス性生成物
の放出口を有する通気上昇管を有する低量希釈分離ゾー
ンを設けることによって、改善される。改良されたシス
テムにおいては、反応容器の内部は、反応器上昇管の放
出口が反応容器の最上部の近くに位置し、その方向を向
いており、反応容器は反応器上昇管のすぐ下にある上部
床レベルを有する濃厚触媒床を有して作動し、遠心分離
器が反応器上昇管の外側に位置していて、触媒を反応器
部の濃厚床の方に還流させるように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一般的には減圧軽油およ
び常圧蒸留残油などの重い炭化水素流の流動接触分解
（ＦＣＣ）を目的とするプロセスに関するものである。
さらに具体的には、本発明はＦＣＣ反応器において炭化
水素を反応させ、その反応生成物を内部で用いられてい
る触媒から分離させるための方法並びに装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】炭化水素の流動接触分解は減圧軽油や残
留原料油など重炭化水素原料油からガソリンや軽炭化水
素生成物を生産する上で現在主流となっているプロセス
である。重炭化水素原料に見られる大きな炭化水素分子
が軽量鎖状量軽炭化水素鎖に分解され、より軽量の炭化
水素がつくりだされる。これらのより軽量の炭化水素が
生成物から取り出されて、直接使われたり、あるいは、
重炭化水素原料油に比べてオクタン価を上げるために、
さらに処理されたりする。炭化水素の流動接触分解（Ｆ
ＣＣ）のための基本的な機器あるいは装置は、1940年代
の初期から存在している。ＦＣＣプロセスの基本的な構
成要素は、反応器、再生器、および触媒ストリッパーな
どを含んでいる。この反応器は炭化水素原料が粒子状触
媒に接触させられる接触ゾーンと、分解反応からの生成
物蒸気が触媒から分離される分離ゾーンを含んでいる。
生成物をさらに分離する操作はその分離ゾーンから触媒
を受け取り、ストリームあるいはその他のストリッピン
グ剤との向流接触により、触媒からそこに含まれている
炭化水素を除去する触媒ストリッパー内で行われる。こ
のＦＣＣプロセスは、スタート物質が減圧軽油であれ、
あるいは常圧蒸留残油、または沸点が比較的高い炭化水
素の別の供給源であれ、それを細かく分割された、ある
いは微粒子状固体で構成された触媒と接触させることに
よって行われる。触媒は好ましい流体輸送体制をつくり
だすのに十分な速度でその内部にガスや蒸気を通過させ
ることで、流体として輸送される。オイルと流動化した
物質との接触がその分解反応に触媒作用を及ぼす。この
分解反応中、触媒上にコークスが堆積される。コークス
は水素と炭素で構成されており、微量なレベルでは、ス
タート物質と共にそのプロセスに入り込む硫黄や金属な
どのその他の物質も含んでいる場合がある。このコーク
スは分解反応が起きる触媒表面の活性箇所を塞ぐことに
より、その触媒の触媒作用を妨害する。触媒は通常、酸
素含有ガスによる酸化によってコークスを除去する目的
で、ストリッパーから再生器に送られる。ストリッパー
内の触媒と比較してコークス含有量が低くなった触媒
（以後、再生触媒と称す）は回収されて、反応ゾーンに
戻される。触媒表面でコークスを酸化すると大量の熱が
発生し、その一部は、通常燃料ガスと呼ばれるコークス
酸化からのガス状生成物と共に反応器から出ていく。熱
の残りは再生触媒と共に反応器から出ていく。流動化し
た触媒は反応ゾーンから再生ゾーン、そして再び反応ゾ
ーンへと継続的に循環される。この流動化した触媒は、
触媒機能を果たすと同時に、ゾンーからゾーンへの熱の
伝達のための媒体としての役割も果す。反応ゾーンに存
在している触媒は使用済みと言われるが、それはその触
媒の上にコークスが堆積して部分的に非活性化されてい
るからである。種々の接触ゾーン、再生ゾーン、および
ストリッピング・ゾーンと、種々のゾーン間を触媒を移
動する方式などの具体的な詳細は、当業者に良く知られ
ている。

【０００３】反応器と再生器間の触媒の流れをつくりだ
すためには、それら２つの容器間に一定の圧力バランス
が必要である。再生器に送られた触媒は、反応容器上部
の圧力と、反応容器から再生器に入り込む触媒の量をコ
ントロールする制御弁へのフロー経路内の触媒の頭部に
駆動される。反応器から上昇管への触媒輸送は、同様
に、再生器内部の圧力と、再生器容器と上昇管のそこの
間のフロー経路内の触媒の頭部によって駆動される。上
昇管の底と反応器の最上部の間には通常、４〜10psi(2
7.5〜68.9 kPa)の圧力差がある。再生器内の圧力の上昇
はそれに対応した反応器内の圧力の上昇をもたらす。反
応器に対応した再生器内のどのような圧力上昇も反応器
から再生器への触媒のフロー経路内の触媒頭部により制
限される。こうした圧力の相互依存性は、往々にして反
応器および再生器両方に最も好ましい圧力条件をもたら
さないことがある。上昇管では通常低圧が好ましい。上
昇管内の低圧は炭化水素の希薄化および生成物収量を改
善する。一方、コークス燃焼能力の増大とコーク燃低圧
は炭化水素の希薄化および生成物収量を改善する。一
方、コークス燃焼能力の増大とコーク燃焼に関するエネ
ルギー・バランス改善のために、再生器内では高圧が好
まれる。しかしながら、反応器容器およびストリッパー
内で使える静的触媒ヘッドの隆起により、再生器／反応
器間圧力差を一定限度以上に上げることは不可能であ
る。反応ゾーン内部の供給原料の転換速度は、触媒の温
度、触媒の活性、触媒の量（触媒対オイル比）、そして
触媒と供給原料間の接触時間の調整によってコントロー
ルされる。反応温度を調整するための最も普通の方法
は、反応温度の変化に応じた触媒対オイル比の変動を引
き起こす再生ゾーンから反応ゾーンへの触媒の循環量を
調整することにより行われる。つまり、転換量を増大す
るのが望まれるのであれば、再生器から反応器への流動
性触媒の流動量の増大が行われる。ＦＣＣ反応の炭化水
素生成物は蒸気形態で回収され、生成物回収施設に送ら
れる。これらの施設は反応器からの炭化水素蒸気を冷却
し、通常、塔底物質、サイクル・オイル、および重いガ
ソリンを含む一連の重い分解生成物を回収するための主
要塔で構成されている。主要塔からのより軽い物質は濃
縮部に入れられて、さらに生成物ストリームに分離され
る。生成物ロスの減少および再生温度のコントロールに
おける改良は複数の触媒ストリッピング段階を設け、触
媒粒子から生成物およびその他の可燃性組成物を分離す
る温度を上昇することによって行われてきた。これらの
方法の両方とも、触媒から分離される低分子量生成物の
量を増大させ、再生器内部の可燃性物質の量を減少させ
る。ストリッピング・ゾーンの温度を上昇させるために
使用済み触媒をストリップしたり過熱するための複数の
段階を設ける方法としては、いろいろな方式が知られて
いる。最近では、使用済み触媒を再生ゾーンからの熱い
再生触媒と混ぜ合わせることにより、ストリッピング・
ゾーンの温度を上昇させる方法が提案されることが益々
多くなってきている。

【０００４】ＦＣＣ装置の開発の進歩につれて、反応ゾ
ーン内部の温度が徐々に高くなった。現在では525℃（9
75 °Ｆ）の温度の使用は普通になっている。それ以上
高い温度では、触媒的なメカニズムと厳密に熱的なメカ
ニズムの両方の原因で、これらの物質がより軽い成分に
分解されてしまうので、通常は、ガソリン成分のロスが
発生する。1025 °Ｆ（525℃）の温度では、ガソリン成
分がより軽い炭化水素ガスに分解することから、通常、
潜在的に可能なガソリン収量の１％程度のロスが発生す
る。例えば、1025 °Ｆ（550℃）程度まで温度が上昇す
ると、ほとんどの供給原料は、ガソリン成分の熱的な分
解により、ガソリン収量の６％あるいはそれ以上のロス
を発生する。熱的分解による生成物ロスの減少をもたら
したＦＣＣ装置に対するひとつの改良例は上昇管クラッ
キングの利用である。上昇管クラッキングにおいては、
再生触媒およびスタート物質はパイプ型反応器に入れら
れ、炭化水素、および場合によっては、その他の流動化
剤の熱い触媒との接触による蒸気化がもたらすガスの膨
張により、上方に送られる。上昇管クラッキングは最初
の段階での良好な触媒作用とオイル接触をもたらすと同
時に、触媒とオイル間の接触時間を、触媒の滞留時間を
変動させてしまう可能性のある乱流およびバックミキシ
ングをなくすことによってより厳密なコントロールを可
能にする。今日用いられている平均的な上昇管クラッキ
ング・ゾーンにおいては、触媒／オイル接触時間は１〜
15秒である。多くの上昇管の設計においては、さらに、
均一の触媒フローをもたらすためにリフト・ガスが用い
られている。リフト・ガスは原料を導入する前に上昇管
の第一の部分で触媒を加速するために用いられ、そのこ
とによって、触媒と炭化水素の間の接触時間を変動させ
る可能性のある乱流を減少する。上昇管タイプの転換ゾ
ーンで再生触媒を予め加速し、調整する上でのリフト・
ガスの利点はよく知られている。リフト・ガスは通常、
低い濃度の重炭化水素を有しており、従って、Ｃ³以上
の分子量を有する炭化水素の使用は避けられる。特に、
Ｃ³＋オレフィンなどのような高度に反応性が高いタイ
プはリフト・ガスには適していない。従って、一般的に
は蒸気と軽量の炭化水素で構成されているリフト・ガス
流が使用される。リフト・ガスが使用されるか否かには
関係なく、上昇管クラッキングはＦＣＣ装置の運転にか
なりの利益をもたらしてきた。その利点とは、上昇管内
部で起きるクラッキングの程度をコントロールするため
の反応器上昇管内の接触時間の短さ、そして、触媒と原
料のより均一な混合物をつくりだす混合上の改善の二点
に要約することができるであろう。分散がより完全にな
ると、上昇管の交差部分での触媒と原料との間の接触時
間の相違を防いでくれ、その結果、原料の一部が原料の
他の部分より触媒とより長い時間接触するようなことが
ことがなくなる。短い接触時間と、すべての原料が触媒
とより均一で平均化された時間だけ接触するということ
は、反応器上昇管内での過剰クラッキングを制御し、あ
るいはなくすことを可能にしてくれる。残念なことに、
原料の接触の均一性およびコントロールされた接触時間
という面で反応器上昇管で達成されることの多くは、触
媒が炭化水素蒸気から分離されてしまうと失われてしま
う。触媒および炭化水素が上昇管から放出されると、そ
れらは分離されねばならない。従来の上昇管クラッキン
グ操作においては、上昇管からの放出物は大きな容器に
放出された。この容器は分離室として役立ち、反応の大
部分は反応器上昇管の中で起きるにも係らず、現在でも
反応容器と称されている。この反応容器は大きな体積を
有している。この反応容器に入る蒸気は大きな容積内で
よく混合され、従って、滞留時間分布の幅が広いので、
生成物留分のかなりの部分で比較的長い滞留時間が可能
になる。生成物留分の滞留時間が長すぎるとさらに触媒
作用による分解および熱的分解の両方を受けて、より分
子量の低い生成物に変えられてしなう可能性がある。

【０００５】触媒と原料蒸気間の接触時間をさらにコン
トロールするために、反応器上昇管の端末に直接接続さ
れているサイクロン（米国特許No.4,737,346参照）の使
用に関する研究が継続的に行われてきている。上昇管へ
のサイクロンの直接的な結合は、触媒からの生成物蒸気
の大部分のすみやかな分離を可能にする。従って、原料
蒸気の大部分の接触時間は厳密にコントロールすること
ができる。反応器上昇管の排出口にサイクロンを直接結
合することのひとつの問題点は、上昇管からの圧力変動
を制御できるシステム−−例えば、米国特許No.4,624,7
72参照−−が必要なことである。これらの圧力変動とそ
の結果としてのサイクロン内部での触媒負荷における一
時的な増大が、サイクロンへの過剰負荷をもたらし、受
け入れ不可能な触媒微粒子が反応器蒸気と共に下流の分
離施設に送られてしまう場合がある。従って、そのこと
は直接結合サイクロンのための方式や装置をかなり複雑
なものにしてしまうので、かなりの量の反応器蒸気が反
応器／容器内の空いている空間に入り込んでしまうよう
な方式か、あるいは一時的な触媒過負荷の発生の可能性
を放置してサイクロン・システムの最適操作を求めない
ような方式に基づく直接結合サイクロンに対する多数の
装置方式が提案されている。直接結合サイクロン・シス
テムは触媒と原料蒸気の接触時間のコントロールを助け
ることができるが、それらは反応容器内のオープン・ス
ペース内の炭化水素蒸気の存在を完全になくすことはで
きない。触媒から分離されて、ストリッピング・ソーン
上方のオープン・スペースにのぼってくるストリップさ
れた炭化水素蒸気など、オープン・スペースに生成物蒸
気が未だ存在している。また、直接結合サイクロン方式
によって炭化水素蒸気の量が増大され、そのことによっ
て、原料蒸気がサイクロンを包んでいるオープン・スペ
ースに入り込むのを許してしまう。直接結合サイクロン
が用いられた場合、反応容器の希釈相体積は変わらず、
上昇管から希釈相体積に入り込む炭化水素蒸気の量がよ
り少なくなり、従って、その希釈相体積に入る炭化水素
蒸気は、直接結合サイクロン・システムが用いられた場
合、より長い時間そこに存在することになる。（本願で
用いられている『濃厚相』および『希釈相』という用語
は特定のゾーンにおける触媒の濃度を指している。この
『希釈相』という用語は一般的に20 lbs/ft³(480 Kg/
m³)以下の触媒濃度を意味し、『濃厚相』とは30 lbs/ft
³(480 Kg/m³)以上の触媒濃度を指している。20〜30 lbs
/ft³(320〜420 kg/m³)の範囲の触媒濃度は隣接ゾーンあ
るいは区域内の触媒の濃度に応じて濃厚とも希釈とも考
えられる。）言い換えれば、直接結合サイクロンを用い
た場合、生成物蒸気が反応容器のオープン・スペースに
入り込む量がより少量となるが、これらの蒸気の反応容
器内での滞留時間はより長くなる。その結果、反応容器
内に残されるいずれの原料成分も過剰分解でかなり失わ
れてしまう。また、反応容器内でガスの流速があまりに
遅いと、容器内部にコークスが堆積してしまう。反応容
器上部で、比較的高い温度で重い炭化水素が比較的長時
間滞留していることも、コークスの形成を促進する。こ
れらのコークスの堆積は容器内部に厚い堆積を形成し、
それによって金属シェルの部分を隔離してしまったり、
冷却してしまうので、反応容器の機能を妨げる。こうし
た局所的に冷却された部分は腐食性物質の濃縮化を促進
させる。さらに、時々、大きな固まりに壊れて、容器や
伝導管を通じての触媒の流れをふさいでしまう可能性が
あるコークスの大きな堆積によって、別の問題もつくり
だされる。

【０００６】反応容器内での触媒および蒸気間のすみや
かな分離を促進するものとして知られているひとつの装
置は弾道分離装置（米国特許No.4,792,437参照）として
知られているが、これは通気上昇管としても知られてい
る。通気上昇管の構造は、基本的には、上昇管末端にあ
る伝導管の直線部分と、上方の反応容器内部に向いてい
て、多数のサイクロン取入口がオープン・エンド近くで
上昇管の外周を取り囲んでいる開口部とで構成されてい
る。この装置はガス回収が行われる上昇管オープン・エ
ンドを通じて、触媒粒子を勢いよく打ち出すことで機能
する。ガスの濃度が比較的低く、方向をすみやかに変え
て、上昇管の外周近くの取入口に入ることができ（米国
特許 No.4,295,961 参照）、一方、触媒粒子は上昇管伝
導管の直線部分内の真っ直ぐな弾道に沿って飛び続ける
ので、ガスと蒸気のすみやかな分離が行われる。この通
気上昇管は、コークス形成が起き得る反応容器内のデッ
ド・エリアを除去し、同時に触媒と蒸気間のすみやかな
分離を行わせるという利点を持っている。しかしなが
ら、通気上昇管も反応容器内に大きなオープン・スペー
スを残したままの運転という欠陥を持っている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する問題は、生成物蒸気の過剰分解および生成物蒸気と
共に触媒粒子が移動してしまうのを最小限に抑えるシス
テムにおいて、ＦＣＣ上昇管から出ていく触媒と生成物
蒸気間の分離をすにやかに行わせることである。本発明
の目的は反応容器内での炭化水素の滞留時間を減らすこ
とである。本発明のもうひとつの目的は触媒と炭化水素
蒸気の分離における通気上昇管の作動を改良することで
ある。本発明のさらにもうひとつの目的はＦＣＣ反応ゾ
ーンの反応容器部分での滞留時間をコントロールするこ
とである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は反応容器上昇管
の放出口がオープン分離ゾーンとして機能する反応容器
の上部につながっており、反応器上昇管の放出末端が反
応容器の厚い触媒床の最上部近くにあるように構成され
たＦＣＣプロセスである。この方式は反応容器の外側に
サイクロンあるいはガス固体セパレータを置くことによ
ってより容易に実施することができる。通気上昇管を外
部に配置したサイクロンあるいは分離装置と組み合わせ
て使用するときは、濃厚触媒床の上部レベルは反応容器
の上部近くに保持できることが分かっている。濃厚触媒
床の上昇管排出口に比較して高いレベルは分離容器内の
希釈相の体積を減少させるので、炭化水素の滞留時間が
減少され、濃厚床レベルから上に必要な反応容器の高さ
が少なくなる。反応容器内の希釈相の高さが減少するこ
とで、多数の利点が得られる。希釈相の高さの減少は反
応容器の長さと、その全体的な高さを小さくすることを
可能にする。あるいは、反応容器の全体的な高さは維持
して、それ以上の高さを濃厚触媒相のためのい垂直方向
のより大きな長さの確保のために使用することも可能で
ある。濃厚触媒床の長さが長くなることで一層の触媒ス
トリッピングを実行することができる。さらに、濃厚触
媒の長さの増大は反応容器と再生器制御弁間の圧力降下
を増大させるので、反応器ゾーン内の圧力を上昇させず
に再生器内のより高い圧力を維持することができる。反
応容器内の炭化水素蒸気の全体的な滞留時間も調整でき
るように、濃厚床のレベルもかなりの幅で変更すること
ができる。これにより、反応器上昇管への原料供給量を
変えずに、一部の供給原料に対しては非常に短い滞留時
間を用いたり、あるいはより分解しにくい供給原料に対
しては滞留時間を増大させたりすることが可能になる。
これらの利点は、本発明が過剰分解（オーバークラッキ
ング）の減少に関しては直接結合サイクロンにより提供
された改善とほぼ同様の利点をもたらすと同時に、オー
プン放出口タイプの反応器上昇管の信頼性の向上と結び
ついたずっと大きな対応性（フレキシビリティー）を提
供してくれることを示している。

【０００８】

【０００９】従って、本発明は、その１実施例では、Ｆ
ＣＣ原料の流動接触分解のためのプロセスである。この
プロセスは有効な上昇管放出口径を有する反応器上昇管
にＦＣＣ原料および触媒粒子を送り、上昇管と通じて触
媒および原料を上方に送り、そのことによって原料をガ
ス性生成物ストリームに転換し、そして、コークスの堆
積により使用済み触媒粒子を作り出すステップを含んで
いる。使用済み触媒粒子とガス性生成物の混合物は、反
応容器の上部端の下側の排出上昇管の１〜12直径分離れ
た場所にある上昇管の放出端から上向きの方向で、反応
容器内に放出され、それによって、使用済み触媒のガス
状生成物からの最初の分離が行われる。分離された触媒
は容器内を通じて下方に送られ、ストリッピング・ゾー
ンを形成するために濃厚触媒床として維持され、ストリ
ッピング・ガスは反応容器と通じて上方に送られる。こ
の床の上部表面は上昇管放出端の下側の、最低２フィー
ト(0.6ｍ)、あるいは１上昇管直径分離れており、ま
た、その上昇管の放出端下側の最大８フィート(2.4ｍ)
から４上昇管直径分離れたところに位置している。ガス
状生成物ストリッピング流体および使用済み触媒粒子の
混合物は反応容器から引き出されて、反応容器の外側に
位置する微粒子セパレータに送られ、そこでガス状成分
が使用済み触媒から分離され、一方、その使用済み触媒
は最終的に再生ゾーンに還流される。使用済み触媒粒子
はストリッピング・ゾーンから再生ゾーンに送られ、そ
こで再生ゾーン内の再生ガスと接触させられ、触媒粒子
由来のコークスを燃焼させ、再生触媒粒子をつくりだし
て、反応器上昇管に送られる。

【００１０】本発明はひとつの装置として説明すること
もできる。この装置は、『上昇管放出口直径』と呼ばれ
るひとつの直径に対応する放出開口部を有する上方に向
いた放出端を有する上向きの上昇伝導管と、放出端を取
り囲んでおり、上昇管の放出端上方の、上昇管排出口の
５〜12直径分離れた場所に位置している上部端を有して
いる反応容器を含んでいる。ガス固体分離装置はその外
部の外側に位置しており、これらの装置は取入口、ガス
放出口、および固体放出口を有している。反応容器の上
部半分からガスと触媒の混合物を回収して、その触媒と
ガスの混合物を分離装置の取入口に送る手段が設けられ
ている。また、触媒粒子を回収装置から反応容器に還流
させる手段、さらには、反応容器の底部から触媒を引き
出し、その触媒を再生容器に送る手段も設けられてい
る。本発明は一般的にはＦＣＣプロセスの反応器側に関
するものである。本発明は軽量あるいは重いＦＣＣ原料
を分解するための用いられるほとんどのＦＣＣプロセス
にとって有益である。本発明のプロセスおよび装置側面
は既存のＦＣＣ装置の操作や方式を修正したり、新たに
建造されるＦＣＣ装置の設計に用いることができる。

【００１１】本発明は多くのＦＣＣ装置と同じ一般的要
素を用いている。反応器上昇管が主要反応ゾーンを構成
する。反応容器およびサイクロン・セパレータがガス状
生成物から触媒粒子を除去する。ストリッピング・ゾー
ンは触媒の表面からソルベッド触媒粒子のかなりの割合
を除去する。ストリッピング・ゾーンからの使用済み触
媒はひとつ、あるいは複数の再生段階を有する再生ゾー
ンで再生される。再生ゾーンからの再生触媒は反応器上
昇管で使用される。反応器および再生器部分の要素に関
しては、多数の異なった方式を用いることができる。本
願での特定の反応器および再生器構成要素に関する説明
は、本発明が、権利請求範囲で具体的に述べられている
ものを除いて、これらの具体的詳細事項に限定されるこ
とを意味するものではない。

【００１２】

【実施例】プロセスの基本的な動作の概要は図-１を参
照して説明する。再生容器10の下側の部分12から送られ
る再生触媒は、伝導管14によって、制御弁16により調整
される速度で、Ｙ字部分18に送られる。伝導管20によっ
てＹ字部分底部に噴射されるリフト・ガスが下側上昇管
部分22を通じて、触媒を上方に移送する。原料は原料噴
射ノズル24によって、下側上昇管部22の上方にある上昇
管に噴射される。原料、触媒、およびリフト・ガスの混
合物は上昇管26の中間部を通じて、反応容器34の希釈相
領域32にある上向きの放出端30で終わる上側内部上昇管
部28に移動する。ガスと触媒は希釈相部32で分離され
る。伝導管36は希釈相からガスを回収し、それを回収室
38に送る。回収室38からＴ字形パイプ機構40が未だ少量
の触媒粒子を含んでいるガスを一対のサイクロン・セパ
レータ42に送る。比較的清浄な生成物蒸気はマニフォル
ド44により、サイクロン42の排出口から回収され、排出
口46を通じて、プロセスから引き出される。サイクロン
・セパレータ42から分離された触媒はディップ・パイプ
伝導管48により、反応容器に還流される。希釈相部32お
よびディップ・パイプ伝導管から送られる使用済み触媒
は反応容器34の下方部分で濃厚触媒床50を形成する。分
離された触媒は20 lpb/ft²/sec(98 Kg/ｍ²/sec)以下の
平均速度でその容器を通じて下方に送られる。濃厚触媒
床は、ストリッピング・ゾーンとして機能するストリッ
ピング容器52に下向きに突き出ている。ストリッピング
流体は分配器54を通じてストリッピング容器52の下側部
分に入り、ストリッピング容器と反応容器の中を下向き
に動いている触媒に対して向流で上方に移動する。触媒
が下方に移動する時、それは反応器ストリッピング・バ
ッフル56および58とストリッパー・バッフル60および62
を通過し、伝導管64により、制御弁66により調整された
速度で再生容器10の上部部分に送られる。触媒粒子は再
生ゾーンの上部部分68の酸素含有ガスと接触させられ
る。分配器70は伝導管71からその酸素含有ガスを受け取
り、そのガスを再生容器の交差部分に送る。再生された
触媒は伝導管72により上部部分68から引き出されて、制
御弁74により調整された速度で再生容器の下側部分12に
送られる。下側部分12の触媒は伝導管76を通じてその容
器に入る追加再生ガスと接触させられ、ドーム型の分配
器78によりその容器の交差部分に送られる。下側部分12
の触媒は十分に再生され、前に述べたような方法で、伝
導管14により引き出される。下側再生部12でのコークス
燃焼の生成物は上昇し、一連の内部の通気孔80を通じて
上部再生部68に流れ込む。下側の部分12からの燃料ガス
は上部部分68で発生される燃料ガスと混合され、サイク
ロン84の取入口82を通じて引き出される。サイクロン84
に入る燃料ガスは、少量の細かな触媒粒子を含んでお
り、これらの粒子はサイクロンを通じて除去され、ディ
ップ・レッグ86により再生器に還流される。サイクロン
から出ていく燃料ガスは室88で回収され、伝導管90を通
じて再生器を出ていく。

【００１３】本発明の反応器上昇管は上昇管内での触媒
とガス状成分との間の最初の分離を行うように設けられ
ている。『ガス状成分』という用語はリフト・ガス、生
成物ガスおよび蒸気、そして未変換原料成分を含む意味
で使われている。図-１は、本発明がリフト・ガス・ゾ
ーン22を有する上昇管方式で使われている場合を示して
いる。本発明の利点を活用するために、わざわざ上昇管
内部にリフト・ガス・ゾーンを設ける必要はない。しか
しながら、上昇管の末端は触媒とガス状混合物を上向き
に、反応容器の希釈相部分に放出するための、ひとつあ
るいは複数の上向きの開口部で終わるようにする必要が
ある。上昇管の開放端はこうした応用に関する従来技術
の特許に述べられているような通常の通気上昇管設計に
基づくもの、あるいは、反応容器の希釈相部分のガス状
物質から触媒をかなり分離するようなその他の構成に基
づくものであってよい。上昇管の放出端と反応容器内の
濃厚相触媒床の最上部との距離をできるだけ近くするた
めには、触媒を上向きに放出することが重要だと考えら
れている。上昇管内部のフロー状況は上昇管の末端での
分離に影響を及ぼす。通常、上昇管内での触媒循環速
度、およびその上昇管に入る原料およびいずれかのリフ
ト・ガスの投入は、触媒およびガス状混合物の場合、３
lbs/ft³〜20 lbs/ft³(48〜320 Kg/m³)の流れ密度と約1
0 ft/sec〜100ft/sec(３〜30 ｍ/sec)の平均速度をつく
り出す。上昇管の長さは通常、こうした平均流速条件で
0.5〜５秒の滞留時間をつくりだすように設定される。
上昇管の端末30から触媒およびガス状混合物が排出され
る速度も反応容器の最上部に対する上昇管の末端の位置
関係に影響を及ぼす。図で“Ａ”で示されているこの距
離は上昇管への流量を基礎に設定される。反応容器内の
触媒の希釈相体積を出来るだけ少なくするためには、距
離“Ａ”はできるだけ短くするべきである。それにも拘
らず、直接の接触と、その結果としての反応容器の最上
部の腐食を防ぎ、反応容器の上部から回収されるガス流
と共に、上昇管からの最初の排出によって分離される触
媒粒子の捕捉を妨げないで分離を行なわせるようにする
ための上昇管の末端からの触媒の放出を可能にするため
に、上昇管末端との間に一定のスペースが必要である。
反応器上昇管は通常、離脱速度が20〜100 ft/sec(6.1〜
30.5 ｍ/sec)という狭い範囲に設定されているので、距
離“Ａ”は上昇管放出口の直径を基にして設定すること
ができる。反応容器の上部表面の腐食を避け、ガス状成
分からの最初の分離を促進するために、距離“Ａ”は少
なくとも１放出口直径分、あるいはそれ以上でなければ
ならない。上昇管の放出後の触媒再捕捉の回避ができる
かどうかは上管の速度および触媒が反応容器内を下方に
通過する際の流れ密度により決められる。上昇管内での
ほとんどの実際的な触媒密度範囲で、距離“Ａ”に対し
ては、往々にして『触媒フラックス』と呼ばれることが
ある流れ触媒密度が50〜200 lbs/ft²/sec(244〜976 Kg/
cm²/sec)程度の場合に、1.5〜12上昇管放出口直径分、
あるいはより好ましくは1.5〜６上昇管径分で十分であ
る。反応容器内の希釈相の総体積は反応容器の直径、上
昇管の末端から反応容器最上部までの距離（距離
“Ａ”）、そして、図の中で距離“Ｂ”として示されて
いる上昇管の放出端から反応容器内の濃厚床レベルの最
上部までの距離によって決められる。反応容器から引き
出されるガスの触媒粒子による再捕捉を防ぐためには、
反応器上昇管の最上部から触媒床レベルまでの距離を最
小限にする必要がある。この寸法は主に濃厚床50を通じ
て上方に流れるガスの見掛け速度の影響を受ける。床50
を通過するガス状成分の再捕捉の可能性をできるだけ減
らすためには、その見掛け速度は通常0.5 ft/sec(0.15
ｍ/sec) 以下である。床50を通じて上方へ移動するガス
状成分はストリッピング流体と触媒の表面から放出され
る炭化水素で構成されている。ストリッピング容器に入
るストリッピング流体の量は通常、触媒中の空隙の量に
比例している。上昇管内でのほとんどの合理的な触媒対
オイル比の場合、触媒の空隙体積を埋めるために追加さ
れねばならないストリッピング・ガスの量は重量ベース
で供給量の６％を越えない。従って、反応容器内を下方
に流れる触媒とストリピング流体、および反応容器を通
じて上方に流れるその他の置換炭化水素の相対比は比較
的一定に保たれる。従って、濃厚触媒床を通じて上方に
流れるガスの見掛け速度のコントロールにおける最も基
本的な変数は反応容器の直径である。床50を通じて上昇
するガスの見掛け速度が0.5 ft/sec(0.15 m/sec) 以下
の範囲、そして好ましくは0.1 ft/sec(0.03 m/sec)程度
以下の範囲に保たれている限り、２〜８フィート（0.6
〜2.4ｍ)の距離“Ｂ”があれば、反応容器を離れるガス
の再捕捉が防がれる。ほとんどの反応器上昇管の場合、
２〜８フィートの長さは１から４上昇管放出口直径に相
当する。ガス性蒸気が反応容器の希釈相体積から引き出
される方法も最初の分離および反応容器内で行なわれる
再捕捉の程度に影響を及ぼす。この分離を改善し再捕捉
を避けるために、図は上昇管の末端30を取り囲む環状コ
レクター92の使用を示している。コレクター92は引き出
し伝導管36によって反応容器34の最上部からサポートさ
れている。引き出し伝導管36は環状コレクターの周囲に
左右対称型に配置されており、反応器上昇管の周囲全体
でガス状成分のバランスの取れた引き出しが行なえるよ
うに左右対称に配置された多数の開口部を通じて環状コ
レクターと通じている。反応器上昇管からのストリッピ
ング・ガスおよびガス状成分のすべては図に示されてい
るようなプロセス方式のために環状コレクター92によっ
て引き出される。伝導管36からの生成物ガスのすべては
サイクロン42に送られる。

【００１４】図は触媒およびガス混合物の違ったサイク
ロンへの誤移送を防ぐための伝導管36からサイクロンへ
のガス移送方式を示している。ガス伝導管をサイクロン
に接続する最も簡単な方法はひとつの伝導管をひとつの
対応するサイクロンに直接結合することである。こうし
た方式はまた、上昇管の環状コレクターと触媒とガスの
最終的な分離が行なわれるサイクロンとの間のフロー経
路を最小限にするという利点を有している。しかしなが
ら、未だ知られていない理由から、一連の伝導管を通じ
て反応器から取り出された触媒とガスの混合物はひとつ
の伝導管に集中的に流れることが分かっている。その結
果として発生する触媒とガスのより集中的な負荷が、そ
れが向けられたサイクロンへの過剰負荷を引き起こす場
合がある。こうした理由から、図はすべてのサイクロン
伝導管36からガスを回収し、そのガスを個々のサイクロ
ンに分配する室38の使用を示している。室38およびＴ字
形部分40の導入は触媒およびガス混合物が反応容器から
サイクロン取入口の方向に流れる時の滞留時間を増大さ
せるが、この滞留時間の多少の増大はサイクロンから回
収される生成物の品質にそれ程の影響は及ぼさない。誤
移送の防止は、サイクロンではなく触媒およびガス分離
装置の使用によっても達成される。サイクロンから回収
される触媒は都合の良い場所でプロセスに戻すことがで
きる。どのようなタイプのガスおよび触媒分離装置が用
いられていたとしても、そこから分離された触媒はその
プロセスに戻される。触媒は循環している触媒の流れに
還流してくれるプロセス内のどの場所に戻しても良い。
図-１は濃厚床レベル50の上部床レベル51の近くに戻っ
ているディップ・レッグ48を持った通常のタイプのサイ
クロンの使用を示している。好ましくは、触媒は反応容
器かストリッピング容器内の濃厚床に戻される。

【００１５】反応容器からサイクロンをなくした場合、
反応容器の直径はその内部の分離装置のために十分なス
ペースを確保する必要性からは解放される。従って、反
応容器の直径は濃厚床を通じて上方に流れるガスの見掛
け速度と反応容器に入る触媒フラックスを基準として決
めることができる。これらのパラメータの基準は、前に
も述べたように、従来の技術におけるよりも小さな直径
の反応容器の使用を可能にしてくれる。反応容器の直径
が小さいとその反応容器内での希釈相の体積をさらに減
少することができる。本発明を新しい反応容器と共に使
用すると、直径を小さく押えることができるので、反応
容器内の希釈相の平均的な滞留時間は３秒以下となるで
あろう。また、見掛け速度と触媒フラックスは上昇管内
での触媒密度および速度条件のよく知られている範囲に
よって影響を受けるから、最初から本発明に従って設計
された場合の反応容器の直径は、好ましくは、上昇管の
放出口の直径の３〜５倍になるであろう。また、触媒床
の上の反応容器の希釈相体積は、原料が通過する反応器
上昇管の体積の５倍以下に抑えることもできる。反応容
器に入った時に先ずガス状成分から分離される触媒は前
にも述べたように容器内部を下方に移動する。容器内を
触媒が移動すると、その触媒は好ましくは、その触媒と
その容器内を上方に移動するストリッピング・ガスとの
接触を改善する一連のバッフルと接触する。図に示され
ている本発明の実施例においては、触媒は容器の上側部
分内のストリッピング部と、その下にある別のストリッ
ピング容器の中を通過する。図は容器外壁上にあるバッ
フル56および62と、反応容器の下側部分内の上昇管の長
さ分だけ下側にあるバッフル58および60、およびストリ
ッピング容器を示している。これらのストリッピング・
バッフルは、触媒が容器内を通過する際に、その触媒を
一方の側から別の側に順々に段差をつけ、さらにストリ
ッピング流が触媒と向流で上方に流れる時、触媒粒子が
ストリッピング流とより多く接触できるように、通常の
方法で機能する。濃厚床50は反応容器34内で比較的長い
長さを持っている。反応容器では濃厚床の大きな長さは
必要ではなく、図に示されている濃厚床の長さは図示さ
れているようなタイプの方式に基づいている。この図
は、反応容器の床に接した長さが、サイクロン・セパレ
ータをその反応容器の内部に配置する従来の方式で決め
られた既存の再生／反応器部に本発明を手直しして適用
した場合を示している。本発明による方法を反応容器の
最初の設計の段階で適用すれば、その接平面長を大幅に
減少することができるので、上部床レベル51はストリッ
パー容器の上部に近くなる。それにも拘らず、反応器34
内の濃厚触媒床の高さは制御弁66の上の濃厚相触媒の全
高を増大させる。濃厚床触媒の長さの増加は、ＦＣＣプ
ロセスで有利に利用することができる。先ず、濃厚床触
媒の増大した長さはストリッピング流体と触媒間の接触
を増大させるために、接触領域を拡大してくれる。従っ
て、濃厚触媒床の長さが長くなることで、より大きな程
度のストリッピングを行なうことができる。さらに、上
部表面51から制御弁66までの触媒の水圧差は制御弁66と
床レベル51間に比較的大きな圧力降下を生み出す。この
圧力降下は７psi(48 kPa)以上に達する場合がある。こ
の追加圧力により、再生器は反応器部分より高い圧力で
作動することができる。前にも述べたように、再生ゾー
ンをより高い圧力で、そして反応ゾーンをより低い圧力
で作動させることには相当の利点がある。濃厚床の高さ
の増大はホット・スプリング部を内蔵するために使用す
ることもできる。ホット・スプリング部は、そのホット
・スプリング部に熱を供給し、触媒表面からの炭化水素
および揮発性成分の放出を増大させるために、再生ゾー
ンからの触媒を活用する。再生ゾーンからストリッピン
グ・ゾーンへ、触媒を必要な高さで上方に移動させるた
めに、適切なリフト・システムを使用することができ
る。触媒はストリッピング・ゾーンから引き出され、再
生ゾーンに送られる。コークスの酸化燃焼によって触媒
粒子からコークスを取り除き、触媒粒子を反応器上昇管
に戻すためのよく知られた方式を使用することができ
る。

【００１６】

【発明の効果】ＦＣＣ反応ゾーンの反応容器内での炭化
水素の滞留時間をコントロールできるとともに触媒と生
成物蒸気の分離を速やかに行うことができる工業的に極
めて有用な効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＦＣＣプロセスの反応装置／再生器シ
ステムを示す図面である。

【符号の説明】

10 再生容器 12 再生触媒 14，20，36，64，71，72，76，90 伝導管 16，66，74 制御弁 18 Ｙ字部 22，26，28 上昇管部 24 原料噴射ノズル 30 放出端 32 希釈相部 34 反応容器 38 回収室 40 Ｔ字部 42 サイクロン・セパレータ 44 マニフィルド 46 排出口 48，86 ディップ・レッグ 50 濃厚触媒床 51 上部床レベル 52 ストリッピング容器 54，78 分配器 56，58，60，62 ストッピング・バッフル 68 再生ゾーン上部 70 分配器 80 通気孔 82 取入口 84 サイクロン 88 燃料ガス室 92 環状コレクター

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者エドワードシイ．ハウンアメリカ合衆国，60139 イリノイ，グレンデイルハイツ，ボウルダドライブ 340番地 (72)発明者ポールエイ．セクリストアメリカ合衆国，60016 イリノイ，デプレインズ，コーネルストリート 281 番地

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＦＣＣ原料の流動接触分解（ＦＣＣ）の
ためのプロセスにおいて、以下のステップで構成されて
いるプロセス。ａ）ＦＣＣ原料及び触媒粒子を上昇管放出径を有する反
応上昇管を通じ、この触媒及び原料を上方に送り、その
ことにより該原料をガス状生成物に変換し、該触媒粒子
上のコークスの堆積により使用済み触媒粒子をつくりだ
す。ｂ）該反応容器の上部端の下側、上昇管放出口の５〜12
直径分離れたところにある該上昇管の放出端から反応容
器内へ、上の方向に向けて使用済み触媒とガス状生成物
の第一の混合物を放出し、そのことにより、使用済み触
媒のガス状生成物からの最初の分離を行う。ｃ）分離された触媒を該反応容器を通じて下方に送る。ｄ）ストリッピング・ゾーンを形成するために該分離触
媒を該反応容器内で濃厚触媒床として保持し、ストリッ
ピング・ガスをそのストリッピング・ゾーンを通じて上
方に通過させる。ｅ）該濃厚触媒床の上部表面を、該上昇管放出口の下、
上昇管放出口の１〜４直径分離れたところに維持する。ｆ）該ストリッピング・ゾーンからのストリップされた
触媒を再生ゾーンに送り込み、該使用済み触媒を該再生
ゾーン内で再生ガスと接触させて、該触媒粒子由来のコ
ークスを燃焼させ、該反応器上昇管に送るための再生触
媒粒子をつくりだし、そして、ｇ）該反応容器からガス状生成物、ストリッピング流
体、そして使用済み触媒粒子の第二の混合物を引き出
し、該混合物を反応容器の外側にある粒子セパレータに
送り、該セパレータ・ゾーン内で該使用済み触媒粒子か
らガス状成分を分離する。
【請求項２】該第一の混合物が、20〜100 ft/sec(6.1
〜30.5ｍ/sec)の範囲の速度で、該上昇管から放出され
る、請求項１のプロセス。
【請求項３】該第二のガス混合物が該上昇管の該放出
端を取り囲んでおり、該粒子セパレータは少なくともひ
とつのサイクロンで構成されている、請求項１のプロセ
ス。
【請求項４】ステップ（ｂ）で放出されたガス状生成
物の該反応容器内での平均滞留時間が３秒以下である、
請求項１のプロセス。
【請求項５】該反応容器が該上昇管の放出口直径の３
〜５倍の範囲の直径を有している、請求項１のプロセ
ス。
【請求項６】該反応容器内での該濃厚床の底部から最
上部までの圧力降下が少なくとも７psi(48.3 kPa)であ
る、請求項１のプロセス。
【請求項７】分離された触媒が20 lb/ft²-sec(98 Kg/
ｍ²/sec)以下の平均速度で該反応容器を通じて下方に移
動し、ストリッピング・ガスが0.5 ft/sec (0.15ｍ/se
c) 以下の平均見掛け速度で反応容器を通じて上方に移
動する、請求項１のプロセス。
【請求項８】該触媒床の上部の上の該分離ゾーンの希
釈相体積が該反応器上昇管の、原料が上昇管に入る箇所
と該放出端との間の体積の５倍以下である、請求項１の
プロセス。
【請求項９】ＦＣＣ原料の流動接触分解（ＦＣＣ）の
ための装置で、該装置は以下のもので構成されている。ａ）同じ放出口直径を有する上向きの放出端を有する上
向きの上昇管伝導管、ｂ）該放出端を取り囲み、該放出端の上方、上昇管放出
口直径の１〜12の場所に設けられた上部端を有する反応
容器、ｃ）該反応容器の外側にあり、取入口、ガス放出口、お
よび固体放出口をそれぞれひとつずつ有するガス／固体
分離装置、ｄ）該反応容器の上部部分からガスおよび触媒の混合物
を回収し、その触媒とガスの混合物を該分離装置の取入
口に送る手段、ｅ）放出端の下の反応容器にガス状ストリッピング剤を
導入する手段、ｆ）該コレクター、および分離容器の底から該反応容器
へ触媒粒子を還流させる手段。
【請求項１０】該ガス／固体分離装置が、該反応容器
の外側にある少なくともひとつのサイクロン・セパレー
タで構成されており、ガスと触媒の混合物を回収する該
手段は該上昇管の放出端を取り囲む環状コレクターを含
んでいる、請求項８の装置。
【請求項１１】ディップ・レッグが各触媒放出口から
該反応容器に送り、各ディップ・レッグの放出口が該上
昇管放出口の下にある、請求項８の装置。