JPH07324193A - ライザーサイクロン直結型流動接触分解の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ストリッパーガスをリアクタベッセルから排
出しやすくるためにライザーサイクロンバレルとリアク
タベッセルの間の圧力勾配を安定させかつ維持する制御
方法を提供する。 【構成】 直結型サイクロンシステムにおいて、ライザ
ーサイクロンが格納容器ベッセルの外部に配置されてい
る。ライザーサイクロン分離器は分離された触媒を、格
納容器ベッセルの内部にある触媒ストリッパーへ送る。
ストリッピングガスを触媒ストリッパーから回収しかつ
そのガスを圧力制御のもとでライザーサイクロン分離器
へ移送する手段が備えられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は流動接触分解（ＦＣＣ）
ライザーリアクタに直結されたサイクロン分離器装置用
の制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】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リアクタベッセルから回収す
るプロセスをも記載している。リアクタおよびストリッ
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
ラインのライザーリアクタ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リアクタ
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、分離器ベッセルはリアクタベッセルまた
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
コークスは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リアクタへ移送される。

【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の目立つ点であ
る。これらの高活性触媒の使用によって、より望ましい
生成物の収率が高められてきた。

【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。高温ライザー炭化水素転化
は、ライザーの中で、温度が最低９００°Ｆ（４８２
℃）、最高１４５０°Ｆ（７８８℃）で、圧力が０．１
３ＭＰａ（５ｐｓｉｇ）ないし０．４１ＭＰａ（４５ｐ
ｓｉｇ）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。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１
０５０°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、流動接触分解（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】触媒を炭化水素生成物から迅速に分離する
ことは、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ことから特に望ましい。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
にかけられると揮発性の炭化水素を放出する。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（１０ｐｓｉ
ｇ）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、ライザーリアクタの出口で、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リアクタでおこる接触
反応が停止する。ライザーサイクロンは、リアクタの外
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、一般的にリアク
タ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９
８０°Ｆ（５２６℃）を超える分解温度で操作される流
動接触分解（ＦＣＣ）装置では、蒸気がリアクタへ送入
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を減少する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、スト
リッパーガスをリアクタベッセルから排出しやすくるた
めにライザーサイクロンバレルとリアクタベッセルの間
の圧力勾配を安定させかつ維持する制御方法を提供する
ことである。

【００１２】米国特許第４６２３４４６号および第４７
３７３４６号は、流動接触分解装置のリアクタベッセル
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ライザーサイ
クロン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。米国特許第４５
０２９４７号は循環式サイクロンの、流動接触分解用触
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リアクタベッセルの
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。リアクタ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。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。

【００１３】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）リアクタベッセルの中に米
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。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は炭化水素原料を
流動接触分解（ＦＣＣ）するための制御方法を提供す
る。流動接触分解（ＦＣＣ）はライザー反応ゾーンの中
で接触反応温度および圧力で、流動化した触媒と接触す
ることにより反応混合物を製出する。

【００１５】反応混合物はライザーサイクロン分離ゾー
ンへ排送される。分離ゾーン圧が測定される。反応混合
物は分離ゾーン圧で分離されて分解された炭化水素蒸気
およびコークス付着分解用触媒を製出する。分解された
炭化水素蒸気は回収され二次サイクロン分離器を通って
精留および蒸気回収システムへと移送される。

【００１６】コークス付着分解用触媒は回収された後ス
トリッピングゾーンへ移送され、新鮮なストリッピング
ガスでストリッピングにかけられて分離されると、スト
リッピングされた触媒とストリッピング廃ガスを製出す
る。ストリッピング廃ガスの圧力が測定される。

【００１７】その後ストリッピング廃ガスは、分離圧測
定値とストリッピング廃ガス圧測定値との差に比例した
流速で分離ゾーンへ移送される。結果として、圧力差分
は、分離圧とストリッピング廃ガス圧の間で維持され
る。分離ゾーンからストリッピングゾーンへの逆流が防
がれる。本発明を図面を参照して実施例によって説明す
る。図面は炭化水素原料と、微粉砕された流動化触媒と
の接触用装置の一つの代表である。

【００１８】分解された炭化水素蒸気および微粉砕触媒
の混合物は、導管１５を経てライザーリアクタ１０から
ライザーサイクロン分離器２０へと送られる。ライザー
サイクロン分離器２０は、導管２６およびプレナム４０
によって二次サイクロン６０と直結（密着）している。
直結用導管２６は分離器２０とサイクロン６０の２者を
結合していて、図示するような構造を成し、導管２６を
通って流れる分解された炭化水素蒸気と微粉砕触媒をリ
アクタベッセル５０の雰囲気から完全に隔離する。

【００１９】リアクタベッセルまたはリアクタは、スト
リッピング廃ガス用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。リアクタベッセルは流動接触分解（ＦＣＣ）ライザ
ーリアクタまたはライザーサイクロンから送られる反応
混合物に対しては必要に応じて格納容器ベッセルにもな
る。ライザーサイクロン分離器２０はリアクタベッセル
５０の外部にあるのが好ましい。既設のリアクタベッセ
ルが自由体積の点で限られているライザーリアクタに、
直結型ライザーサイクロンを付設して改装する場合、こ
のような配置が使用されるだろうと考えられる。

【００２０】リアクタベッセル５０は上部端５０ａ、側
壁５０ｂおよび下部端５０ｃから成る。上部端５０ａの
内部には、一次プレナム４０と二次プレナム４１から成
るストリッピング廃ガス格納容器ゾーン５０ａ’が収め
られている。下部端５０ｃの内部には、触媒ストリッピ
ングゾーン５０ｃ’が、触媒との向流接触をしやすくさ
せる邪魔板（図示していない）のような接触手段を含ん
で、下部端５０ｃの内容積の大部分を占める。ストリッ
ピングガスは制御弁４５および導管４６を経由して供給
される。ストリッピングガスの量はストリッピングゾー
ン通って流れる触媒の量に比例して通常は調節され、一
般的に触媒１０００ｋｇ当たり１ないし５ｋｇの流量の
範囲である。

【００２１】ライザーサイクロン分離器２０は、バレル
２２、ディップレッグ２４、上部カバー２７および蒸気
出口導管２６から成る。バレル２２は、分解された炭化
水素蒸気を、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分離ゾーン２２’を含
む。分離ゾーン２２’中の分離圧は点ｐ１で測定され
る。ディップレッグ２４は側壁５０ｂを貫いて、触媒を
バレル２２から触媒ストリッピングゾーン５０ｃ’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は一般的に図に示すようなフ
ラッパーバルブまたはＪ型バルブまたは細流型バルブ
（ｔｒｉｃｋｌｅ−ｖａｌｖｅ）である。閉鎖手段２５
は、ストリッピングガスがディップレッグ２４の中を上
昇するを止める一方で、触媒を触媒ストリッパー５０’
へと流れさせる。分離ゾーン２２’とリアクタベッセル
５０の間の圧力差並びに閉鎖手段２５により流れを止め
ることによって、触媒は閉鎖手段２５から触媒レベル２
５’へと伸びている触媒柱ヘッド（ｃａｔａｌｙｓ ｈ
ｅａｄ）を形成してディップレッグの中に留まる。触媒
柱ヘッドが存在することは、点ｐ３と点ｐ４の間の圧力
差、一般的に０．１０ないし０．１３ ＭＰａ（１ ｐｓ
ｉｇないし５ ｐｓｉｇ）を測定することにより感知さ
れる。

【００２２】分解された蒸気は、リアクタベッセルの側
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、プレナム４０を経由して二次サ
イクロン６０へと送られる。二次サイクロン６０が微粉
砕触媒を分解された炭化水素蒸気から更に除去するため
に設けられている。分解された蒸気は分離ゾーン６２’
につながる導管５９経由でプレナム４０から二次サイク
ロン６０へ移送される。分離された触媒は重力によって
バレル６２からディップレッグ６１へと落下する。閉鎖
手段２５と同類の閉鎖手段６３はディップレッグ６１の
下端部に取り付けられている。

【００２３】ストリッピング廃ガス導管２８はストリッ
ピング廃ガスを、ストリッピングガス格納容器ゾーン５
０ａ’からライザーサイクロン２０の上部カバーに直接
移送するために設けられている。ストリッピングガスは
蒸気出口導管２６経由で、分解された蒸気と一緒に分離
ゾーン２２’から回収される。ストリッピング廃ガスの
圧力はストリッピングガス格納容器ゾーン５０’中の点
ｐ２で測定される。このような配置が特定プロセスの利
点であることは米国特許第５２４８４１１号に記載され
ている。

【００２４】分解された蒸気は蒸気出口導管６４を経由
してバレル６２から回収されてプレナム４１を経由して
出口導管７０へと排送される。蒸気回収システム７１は
出口導管７０と流路がつながっている。

【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’
ｓＣｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ’ ＨａｎｄＢ
ｏｏｋ、 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−Ｏｔ
ｈｍｅｒ Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ ｏｆＣｈｅｍｉｃ
ａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、 ３ｒｄ ｅｄ．， ｖｏ
ｌ．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設計パラメーターを記載している。

【００２６】流動接触分解リアクタベッセルの圧力は
０．１３ＭＰａ（０．５ｐｓｉｇ）と０．４ ＭＰａ
（４５ ｐｓｉｇ）の間の範囲で変わるが、０．２５Ｍ
Ｐａ（２５ｐｓｉｇ）が一般的である。運転中のライザ
ーサイクロンは、分離蒸気をリアクタベッセルへ直接送
る。運転中のライザーサイクロンの圧力はリアクタベッ
セルの圧力よりも高い。対称的に、直結型サイクロンの
圧力をリアクタ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。直結型サイクロン内部の最
適圧力は、リアクタベッセルの圧力よりも６．９×１０
^-4ＭＰａないし０．０１ ＭＰａ（０．１ないし０．２
ｐｓｉ）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７１のよ
り低い圧力によって維持される。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リアクタベッセ
ルから排出する時は、２段階のサイクロンによる分離を
経て排出する。

【００２７】本発明によると、ストリッピング廃ガス圧
は点ｐ２で測定される。分離圧は点ｐ１で測定される。
分離圧の測定値は差圧制御装置ＤＰＣ−１のストリッピ
ング廃ガス圧測定値から引き算される。差圧制御装置Ｄ
ＰＣ−１によって制御信号ｃｓ−１が弁３０を制御す
る。制御信号ｃｓ−１は分離圧とストリッピング廃ガス
圧の２つの測定値の差に比例する。従って、一定の差圧
が維持される。

【００２８】差圧制御装置ＤＰＣ−２が、点ｐ３と点ｐ
４の間で６８９５ｋＰａないし０．０３ＭＰａ（１ ｐ
ｓｉないし５ ｐｓｉ）の差圧を生じさせるのに充分な
触媒柱ヘッドをディップレッグ２４の中で維持すること
が望ましい。この制御の目標は設定信号ｓｐ−１を差圧
制御装置ＤＰＣ−１に与えることによって達成される。

【００２９】設定信号ｓｐ−１は次のように触媒柱ヘッ
ド差圧（ｐ３引くｐ４）を増加させる。触媒柱ヘッド差
圧の増加に応じて、設定信号ｓｐ−１の値は増加する。
制御信号ｃｓ−１が制御弁を閉じ、それによってライザ
ーサイクロン分離ゾーン２２’（点ｐ１）とリアクタベ
ッセル５０（点ｐ２）の間の差圧が増加する。差圧が増
加すると、触媒レベル２５’が下がり、それによってデ
ィップレッグ２４の中のヘッド差圧（ｐ３引くｐ４）が
増加する。

【００３０】設定信号ｓｐ−１は次のように触媒柱ヘッ
ド差圧（ｐ３引くｐ４）を減少させる。触媒柱ヘッド差
圧の増加に応じて、設定信号ＤＰＣ−１は減少する。制
御信号ｃｓ−１は制御弁３０を開け、それによってライ
ザーサイクロン分離ゾーン２２（点ｐ１）とリアクタベ
ッセル５０（点ｐ２）の間の差圧が減少する。点ｐ１と
ｐ２の間の差圧が減少すると、触媒レベル２５’が下が
り、それによってディップレッグ２４の中のヘッド差圧
（ｐ３引くｐ４）が減少する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の制御方法を組み入れている直結型サ
イクロンシステムの一部の垂直断面図である。

【符号の説明】

ｐ１ 測定点１、 ｐ２ 測定点２、 ｓｐ
設定信号、ＤＰＣ 差圧制御装置、 Ｃｓ 制御
信号、 １０ ライザーリアクタ ２０ ライザーサイクロン分離器、 ２２’ 分離
ゾーン、 ２５’ 触媒レベル、 ２６ 蒸気出
口導管、 ３０ 制御弁、 ４０ 一次プレナ
ム、 ５０ リアクタベッセル、 ５０’ 触媒
ストリッパー、６０ 二次サイクロン分離器、 ６
２’ 分離ゾーン、 ７０ 出口導管、 ７１
蒸気回収システム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炭化水素原料を流動接触分解する制御方
   法において、 ライザー反応ゾーンの中で前記原料と、流動化された分
   解用触媒とを接触させて反応混合物を製出し、 その反応混合物を直結型ライザーサイクロン分離ゾーン
   に送り、かつその反応混合物を分離させて分解された炭
   化水素蒸気およびコークス付着分解用触媒を製出し、 分解された炭化水素蒸気を前記分離ゾーンから回収し、 分離圧を測定して分離圧の測定値を出し、 前記コークス付着分解用触媒とストリッピングガスとを
   接触かつ分離させてストリッピングされた触媒およびス
   トリッピング廃ガスを製出し、 ストリッピング廃ガス圧を測定してストリッピング廃ガ
   ス圧の測定値を出し、 前記ストリッピング廃ガスを前記分離圧の測定値と前記
   ストリッピング廃ガス圧の測定値の間の測定値差に比例
   した流速で分離ゾーンに移送し、それによって前記分離
   圧と前記ストリッピング廃ガス圧との間の圧力差分を維
   持することを特徴とする炭化水素原料を流動接触分解す
   る制御方法。