JPH0816227B2 - 炭化水素装入物から触媒粒子を分離する方法および濾過循環装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、分離技術に係り、特に、触媒クラッキング
ユニットから出た炭化水素装入物から触媒微粒子を分離
する方法および濾過循環装置に関する。

下記において、炭化水素装入物とは、炭素原子および
水素原子のほか、酸素、硫黄などの異種原子を含有する
主として炭化水素から成る装入物を意味する。このよう
な装入物は、特に、しかし非限定に、原油、または原油
の生成によって得られた生成物、例えば触媒クラッキン
グにより得られたスラリのような残留物である。

〔従来技術と問題点〕

触媒クラッキングは、炭化水素装入物に含まれた分子
を流動層中で触媒の存在において熱の作用で分解する公
知の方法である。上記触媒は、約70ミクロンの平均粒度
の微粒子からなり、触媒の一部は反応生成物によって同
伴されて、分留塔の底部から抽出される残留物の中に濃
縮する。

この残留物は、工業用重油の製造において、フラック
ス生成物（低粘度ベース）として使用される。

従来の濾過装置によって除去することのできない０〜
50ミクロンの粒度の触媒微粒子の存在は、生成物を若干
の用途について不適当にし（例えば船舶用重油）、真空
残留物型の粘性ベースなどの他の重油成分中に含有され
るバナジウムなどの重金属と化合して工業用ボイラーや
炉を詰まらせる原因となる。

触媒クラッキングの生成量が増大し、スラリの生産が
増大することにより、前記の現象が深刻化するととも
に、粘性ベースの生産量が減少し、粘性ベースの重金属
濃度が増大する。

したがって、クラッキング残留物からの触媒微粒子の
分離が必要になり、種々の分離法がテストされ精製プラ
ントが提案されている。

従来技術の種々の方法のうち、ハイドロサイクロンと
電気泳動による分離法、言わゆるガルフトロニック法を
挙げることができる。

しかしながら、これらの方法は、原理的にスラリ中に
含まれる触媒微粒子の一部しか抽出することができず、
効率を高めようとすれば、その原価が非常に高くなる。
さらに、このように分離された触媒微粒子の除去には、
外部流体、一般にクラッキング装置の装入物そのものを
必要とする。このことは、反応器への触媒微粒子の循環
を生じ、この流出物を廃棄して原油の利用度を大幅に低
下させるのでなければ前記の現象を生じる。

〔発明の目的および効果〕

本出願人は、カット・オフと呼ばれる最小直径以上の
直径の触媒微粒子を完全に除去し、これをスラリそのも
のの中に濃縮して、触媒微粒子をシステム外に最小限の
費用で排出することができる効率的な炭化水素装入物か
ら触媒微粒子を分離する方法を開発した。

〔発明の概要〕

本発明の炭化水素装入物から触媒微粒子を分離する方
法は、流出物を触媒クラッキングユニットで分留して触
媒クラッキングユニットの底部に触媒微粒子を含む残留
物を生成する工程と、触媒微粒子を含む残留物を触媒ク
ラッキングユニットから取り出して濃縮装置に送る工程
と、触媒微粒子を含む残留物を濃縮装置において連続循
環させる工程と、触媒微粒子を含む残留物を濾過装置を
通すことで微小濾過して触媒微粒子のない濾水を得る工
程と、濾過装置を連続循環する触媒微粒子を多く濃縮し
た濃縮物の一部を排出する工程と、排出した濃縮物を触
媒クラッキングユニットに再循環する工程とから構成さ
れる。

本発明の分離方法では、保留されるべき触媒微粒子の
最小直径に適合した一般に0.1ミクロン〜100ミクロンの
孔径の無機バリヤを通して炭化水素装入物を濾過する。

本発明の濾過循環装置は、内面を少なくとも１層の酸
化層で被覆した適当粒度の無機物質の円筒管からなる複
数の無機バリヤを濃縮物循環路を形成する管路に並列配
置した濾過装置と、炭化水素装入物の導管とポンプを有
する炭化水素装入物装入装置と、濾過装置で分離された
濾液と濃縮物を外部に排出するための排出装置とから構
成される。

現在市販されているこの種の無機バリヤは、アルミナ
またはカーボンなどの無機物質から成る一般に１〜15mm
の内径を有する円筒形管の内面を１層または２層以上の
金属酸化層で被覆したものである。この無機バリヤは、
コミサリア・ア・レネルジーアトミックとコンパニーフ
ランセーズ・ド・ラフィナージュが特に使用済み油の再
生に応用するためフランスでフランス特願第8011442号
に詳細に記載されている。

この種の無機バリヤは、内側層または支持層の組成中
の活性物質に関連して、また、多孔度、機械的耐久性な
どの詳細な物性に関して、種々の商業名でソシェテ・フ
ランセーズ・デレマン・カタリティック（SFEC）からフ
ランスで市販されている。

原油装入物のように不均質な媒質の濾過は非常に困難
であり通常の手段では不可能な場合が多いことを考慮し
て、前記無機バリヤの種々の未知の用途から、前記特許
出願を含めて種々の特許出願がなされている。

本発明の実施態様によれば、濾過装置は、装置内部の
濃縮物循環速度を測定および制御するための流量測定お
よび制御手段と、装置内部の濃縮物の温度を測定するた
めの濃縮物温度測定手段を有する。。

本発明の他の実施態様によれば、濾液の流量は弁装置
によって制御されるが、濃縮物の流量は比例弁によって
特定の基準値に調整される。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例について詳細に説明
する。

第１図において符号１はマイクロ濾過装置モジュール
を示し、このマイクロ濾過装置モジュール１は、複数の
無機バリヤ2a,2b,2cを備えている。これら無機バリヤ2
a,2b,2cは、容器３の内部に平行連結されている。上記
容器３にねじ結合部を介して円錐接続部４が一体的に連
結され、この円錐接続部４にボルト固定手段を介して循
環パイプ５が連結されている。濾過装置を含む濾過循環
装置を循環する濃縮物は、循環パイプ５からマイクロ濾
過装置モジュール１に導入し、無機バリヤ2a,2b,2cバリ
ヤ２の内部を循環し、図示しない管路を通って排出され
る。10バールまたこれを超える高圧である無機バリヤ２
の内部と外部の差圧により、無機バリヤ２を通って内部
から外部に出る装入物部分は濾液である。循環パイプ５
と無機バリヤ２の内部により形成される高圧区域と無機
バリヤ２の外部により形成される低圧区域との間の密封
を保証するため、Ｏリングまたは円筒形の合成ゴム製密
閉手段が配備される。

第２図は、本発明による濾過装置を含む触媒クラッキ
ングプラントのダイヤグラムを示す。第２図において、
符号11は触媒クラッキングプラントの分留塔である。分
留塔および触媒クラッキングプラントの操作条件および
調整条件は、本来の意味で本発明に属しないのでこれ以
上説明しないが、必要なら、WUITHIER,第１巻，第２章
などの基礎資料を参照されたい。

上記分留塔11において生成されたクラッキング残留物
は、分留塔11から蒸気ストリッパー塔12に送られ、この
蒸気ストリッパー塔12において蒸気ストリッピングされ
る。蒸気ストリッピングされたクラッキング残留物は、
ポンプ装置13と導管14を通して、本発明の特徴部分であ
る濾過装置を含む濾過循環装置15に送られる。すなわ
ち、分留塔11から出る触媒微粒子を含む残留物またはス
ラリは、導管14によって濾過循環装置15に送られる。

上記濾過循環装置15は、循環ポンプ16、並列配置され
た無機バリヤ組立体を有する濾過装置17（例えば、第１
図に示すそれぞれ250バリヤの４個のモジュール）と、
循環導管18とを有し、濾液排出導管19と濃縮物排出導管
20が付設されている。濾液排出導管19は、残留物から分
離した触媒微粒子を含まない濾液を図示しない貯蔵タン
クに送り、濃縮物排出導管20は、触媒微粒子を濃縮した
炭化水素装入物を排出する。

さらに、上記濾過循環路５は、流量制御装置FC（flow
−control）、温度制御装置TC（temperature−contro
l）、および場合によっては循環速度制御装置（speed−
control）などの制御測定手段を備える。また、制御手
段が濾過循環装置15と触媒クラッキングユニットとの間
に配置される。したがって、濾液の流量は、ストリッパ
ー塔12のレベルを測定するレベル制御装置LCにより制御
される。同様に、濾液の分留塔11への濾液循環は、濾過
回路と濾液出口のそれぞれの高圧区域と低圧区域との間
の差圧を測定することで制御される。最後に、濃縮物の
流量は、濃縮物の流量と濾液の流量との比を流量比例弁
（FRPC）によって所望値に維持することにより、濾液の
流量で制御される。

濾過装置17に配設される無機バリヤは、孔径によって
特徴付けられる。これらの無機バリヤは、２〜100ミク
ロン（超濾過）の第１クラスと、0.1ミクロン〜100ミク
ロン（ミクロ濾過）の、特定の用途において使用される
第２クラスの孔径のものが使用される。

上記濾過循環装置15に導入された炭化水素装入物中の
不純物は、無機バリヤによって保留されるが、前記不純
物を（場合によって、懸濁状態または溶液状態で）含む
装入物そのものは、無機バリヤの内壁を構成する高感度
層を通して濾過される。その結果、濾過循環装置15中の
不純物濃度は、濾液と濃縮物の抽出量によって、さらに
正確には、これらの２流量間の比率によって定まる平衡
レベルに達するまで増大する。前記不純物濃度は、濃縮
物の出口に配備された比例弁によって調整される。した
がって、濃縮物はこの濾過循環装置を循環し、流入量
（炭化水素装入物、例えばスラリ）が流出量（濾液と濃
縮物）に等しくなるようなに濃縮物を連続的に抽出す
る。最後に、このようなシステムは、自己浄化機能を有
する。すなわち、濾過循環装置を循環する濃縮物は、
（循環ポンプによって生じる）大きい接線速度によって
加速されるので、無機バリヤ内部の高感度層の表面を常
に浄化し、その層を通過できなかった不純物全部を同伴
する。この永久浄化作用は、高感度層を変質させず、ま
たは、非常に僅かしか変質させない。出願人の実施した
種々のテストによれば、無機バリヤは比較的長い１年以
上の寿命を有することが分かった。事故または誤動作に
よる一個の無機バリヤ、または、モジュールのバリヤ全
部の閉塞の場合、閉塞除去作業を実施する必要があり、
これは、無機バリヤの外側から内側に向かって背圧を加
えることにより、または、乱流発生手段を使用しまたは
使用しないで濾過循環装置に濃縮物を抽出なしで循環さ
せ、または、濾過循環装置に流体を循環させて濾過循環
措置をパージすることにより、きわめて容易に実施する
ことができる。このような閉塞除去流体は各種あって、
一般に無機バリヤ中を循環する装入物に依存している。
これは、代表的には溶媒であって、例えばスラリから成
る装入物の場合には触媒軽質希釈剤を挙げることができ
る。

実験テスト 出願人は中央研究所に保有する適当なバリヤ付きのパ
イロット濾過装置において、前記濾過循環装置の実際作
動条件でテストを実施した。

このパイロット装置は、0.066cm²の濾過面積を有する
３本のバリヤからなるモジュールを備えている。このテ
ストは、濃縮率を20に安定させた後に、100時間、下記
の操作条件で実施した。

温度:330℃ バリヤ出口圧:4.5バール 流速:5m/秒 装入物と濾液と濃縮物の触媒微粒子（約20ミクロンの
平均直径）の含有量は、それぞれ1500ppm、50ppm以下、
および３％である。これらの含有量の分析は、PCAS濾過
法によって実施された。濾液の収率は95％のオーダであ
る。

工業テスト これらのテスト結果は、工業界において本発明による
モジュール型の濾過循環装置を正当化するに十分であ
り、寿命の延長と保守の容易さを保証することができ
た。

本発明は前記の説明のみに限定されるものでなく、そ
の主旨の範囲内において任意に変更実施できる。特にこ
の方法は、スラリ中に存在する他の型の固体（コーク
ス、サビなど）に対しても有効であり、使用されるバリ
ヤの多孔度に対するこれらの不純物の粒度にのみ依存す
る。また液体留分から固体留分（またはその大部分）を
分離するために他の任意の型の装入物にも応用される。

【図面の簡単な説明】

第１図は濾過モジュールの断面図、第２図は触媒クラッ
キンク残留物（スラリ）から触媒微粒子を分離するため
に応用された本発明の方法を示すフローシートである。 １……マイクロ濾過装置、２……無機バリヤ、３……容
器、11……分留塔、12……ストリッパー、13……ポン
プ、15……濾過循環装置、16……循環ポンプ、17……濾
過装置、19……濾液排出管、20……濃縮物排出管。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−158290（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−135483（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−102921（ＪＰ，Ａ)

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流出物を触媒クラッキングユニットで分留
   して触媒クラッキングユニットの底部に触媒微粒子を含
   む残留物を生成する工程と、触媒微粒子を含む残留物の
   触媒クラッキングユニットから取り出して濃縮装置に送
   る工程と、触媒微粒子を含む残留物を濃縮装置において
   連続循環させる工程と、触媒微粒子を含む残留物を濾過
   装置を通すことで微小濾過して触媒微粒子のない濾水を
   得る工程と、濾過装置を連続循環する触媒微粒子を多く
   濃縮した濃縮物の一部を排出する工程と、排出した濃縮
   物を触媒クラッキングユニットに再循環する工程とを有
   する、触媒微粒子を濃縮して炭化水素装入物から触媒微
   粒子を分離する方法。
2. 【請求項２】触媒クラッキングユニットからでる流出物
   の触媒微粒子は、直径20〜100ミクロンで平均直径が70
   ミクロン程度であることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載の炭化水素装入物から触媒微粒子を分離する
   方法。
3. 【請求項３】濾過装置は無機バリヤの並列組立体であ
   り、各無機バリヤは、内面をもろい酸化層で被覆した無
   機物質の円筒管であり、孔径が0.1乃至100ミクロンであ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の炭化
   水素装入物から触媒微粒子を分離する方法。
4. 【請求項４】最小孔径が１ミクロンであることを特徴と
   する特許請求の範囲第３項に記載の炭化水素装入物から
   触媒微粒子を分離する方法。
5. 【請求項５】最大孔径が50ミクロンであることを特徴と
   する特許請求の範囲第３項に記載の炭化水素装入物から
   触媒微粒子を分離する方法。
6. 【請求項６】濾液の流量と濃縮物の流量との比を２から
   100までとすることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の炭化水素装入物から触媒微粒子を分離する方
   法。
7. 【請求項７】内面を少なくとも１層の酸化層で被覆した
   適当粒度の無機物質の円筒管からなる複数の無機バリヤ
   を濃縮物循環路を形成する管路に並列配置した濾過装置
   と、炭化水素装入物の導管とポンプを有する炭化水素装
   入物装入装置と、濾過装置で分離された濾液と濃縮物を
   外部に排出するための排出装置とを有する濾過循環装
   置。