JPH10503545A - Ｆｃｃ触媒ストリッパー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 流動接触分解（ＦＣＣ）方法および装置は、”降下管”（１４５）を有する傾斜型トレー（１４０）または上屋型トレーを有する触媒ストリッパーを用いる。垂直触媒／ガス接触部材である降下管（１４５）は、触媒／ストリッピング蒸気接触のための垂直向流領域を提供する。降下管はストリッピング効率を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】 ＦＣＣ触媒ストリッパー 本発明は、一般的には流動接触分解（ＦＣＣ）、特に触媒ストリッピングに関 する。 接触分解は多くの製油所の主力をなしている。これは、大きな分子をより小さ な分子へ触媒分解することによって、重質供給材料をより軽質な生成物へ変える ものである。接触分解は、高い水素分圧で実施する水添分解とは対照的に、水素 を添加することなく低温で実施する。接触分解は、分解工程の際、実際に非常に 少ない油で操作するので本来安全なものである。 接触分解には次の２つの主な方法がある：移動床法、およびこれよりはるかに 一般的かつ効率的な流動床法。 流動接触分解（ＦＣＣ）では、食卓塩および胡椒より粒子サイズが小さく、色 が似ている触媒が、分解反応器と触媒再生器との間を循環する。反応器中で、炭 化水素供給材料は熱再生触媒と接触する。熱触媒は供給材料を４２５〜６００℃ 、通常は４６０〜５６０℃で気化、分解する。分解反応では炭質炭化水素または コークスが触媒に付着し、これによって触媒は失活する。分解生成物はコークス 化触媒から分離される。コークス化触媒は、触媒ストリッパー中で、通常は蒸気 で、揮発性物質をストリップされる。次に、ストリップされた触媒は再生される 。触媒再生器は酸素含有ガス、通常は空気で、コークスを触媒から燃焼させる。 脱コークス化は触媒活性を回復させ、同時に触媒を例えば５００〜９００℃、通 常は６００〜７５０℃に加熱する。この加熱触媒は分解反応器へ再循環されて、 新しい供給材料をさらに分解する。再生器でのコークスの燃焼によって形成され た煙道ガスは、粒状物質の除去のためにおよび一酸化炭素の変換のために処理さ れ、その後、通常は大気中に廃棄される。 接触分解は吸熱性であり、熱を消費する。分解のための熱は第１に再生器から の熱再生触媒によって供給される。結局、供給材料の分解に必要な熱を供給する のは供給材料である。供給材料のいくらかはコークスとして触媒に付着し、この コークスの燃焼が再生器中で熱を発生し、熱触媒の形で反応器へ再循環される。 接触分解は４０年代以来大きく発展してきた。ＦＣＣ法の発展傾向はいずれも 上昇管分解およびゼオライト触媒に対するものであった。 上昇管分解は、密集床分解よりも、有価生成物の収量が高い。たいていのＦＣ Ｃ装置は現在、いずれも上昇管分解を用い、上昇管内の炭化水素滞留時間は１０ 秒未満、さらに５秒未満である。 活性および選択性の高いゼオライト系触媒がたいていのＦＣＣ装置に現在用い られている。これらの触媒は、非晶質触媒での操作と較べて、精製装置の処理量 および変換率を高める。ゼオライト触媒は、特に上昇管反応器を用いたとき、反 応器部分に生じる障害を効果的に防ぐ。 ＦＣＣ再生器に生じる障害を防ぐ別の開発が行われた − ＣＯ燃焼促進剤。 ＦＣＣ触媒を低い残留炭素レベルに再生するために、精製装置へ加える空気の量 は制限された。コークスを燃焼してＣＯおよびＣＯ₂にするが、空気の添加は、 再生器におけるあと燃えおよび温度のずれを防ぐために制限された。米国特許第 ４，０７２，６００号および第４，０９３，５３５号は、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒ ｈ、Ｏｓ、ＲｕおよびＲｅを０．０１〜５０ｐｐｍの濃度で加えると、ＣＯ燃焼 が再生器中の触媒の密集床内で生じると教示している。ＣＯの放出はなくなり、 再生器は他の何よりも空気ブロアー容量によって制限されることになった。 手短に述べると、ゼオライト触媒は分解反応器の容量を増加させた。ＣＯ燃焼 促進剤は、コークスを燃焼する再生器の容量を増加させた。ＦＣＣ装置の容量は より大きくなり、質のより悪い供給材料を処理したり、または変換率をより高く するのに用いることができるようになった。操作上の制約、特にすでに稼働中の 装置に対する制約は、湿式ガス圧縮機、主要塔等のような装置の別の場所に移っ た。 精製装置に新規な反応器および再生器容量を利用した１つの方法は、より重質 でありそして金属および硫黄含有量がより高い供給材料を処理することであった 。これらのより重質でより汚染された供給材料は再生器に負担をかけ、再生器に お ける既存の問題（蒸気および温度に関する）を悪化させた。これらの問題は再生 器において生じ、以下にさらに詳しく述べる。 蒸気はＦＣＣ触媒を失活させる。蒸気は再生器へ意図的に加えないが、通常は 触媒の蒸気ストリッピングから吸収されたまたは取り込まれた蒸気として、ある いは再生器内に形成された燃焼水として、常に存在する。 ストリッピングが不十分であると、第１に吸収されたまたは取り込まれた蒸気 から、そして第２に不十分な触媒ストリッピングにより触媒上に残った”固着コ ークス”または炭化水素から、再生器に蒸気が二重に加えられることになる。こ れらの水素を含有するストリップされなかった炭化水素は再生器中で燃焼すると 、水を形成し、触媒を蒸気処理して、失活させる。 ディーン他の米国特許第４，３３６，１６０号では、再生を多段式にすること によって触媒の蒸気処理を減じている。これは大きな資本的支出が必要である。 再生器が熱くなるにつれて、より高い温度が蒸気による失活を促進するので、 蒸気処理はさらに問題となる。 再生器は今やより高温の状態で操作される。たいていのＦＣＣ装置では熱の釣 り合いをとっており、分解の吸熱は、触媒上に付着したコークスの燃焼によって 供給される。質の悪い供給材料では、分解反応に必要とされる以上により多くの コークスが触媒に付着する。再生器はより熱く働くので、余分の熱は高温煙道ガ スとして捨てよい。現在、再生器温度は、装置が許容しうる滞留量および高ＣＣ Ｒ供給材料の点で多くの精製装置を制限している。高い温度は多くの装置の冶金 学的問題であるが、さらに重要なことは、触媒に対する問題である。再生器中で 、コークスおよびストリップされなかった炭化水素の燃焼により、測定された密 集床または希薄相温度よりも、触媒表面温度は高くなる。これについては、Ｄｕ ａｌ−Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｃｒａｃｋｉｎｇ Ｃａｔａｌｙｓｔ Ｍｉｘｔｕｒ ｅ ，１２章，Ｆｌｕｉｄ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｃｒａｃｋｉｎｇ， ＡＣＳ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ Ｓｅｒｉｅｓ ３７５， Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃｈｅｍｉ ｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ， ワシントンＤ．Ｃ．，１９８８でオセリー他が述べ ている。 温度が高いとバナジウムはより動きやすくなり、ゼオライト構造を攻撃する酸 性成分の形成を促し、活性を失うことになる。再生器の温度を制御しようとする 努力が今や見直されるであろう。 再生器内のＣＯ／ＣＯ₂比を調整することにより、再生器の温度はある程度制 御可能である。コークスを部分的にＣＯに燃焼すると、ＣＯ₂へ完全燃焼するよ りも、熱の発生は少ない。しかしながら、場合によっては、この制御は不十分と なり、またＣＯ放出が増加することになり、ＣＯボイラーを存在させないと問題 となる。 従来法では、再生器から離れたかつ外側にある密集または希薄相再生器熱除去 帯域または熱交換機を用いて、熱再生触媒を冷却して再生器へ戻していた。その ような解決法は役立つが、経費かかかり、装置によっては触媒冷却機を加えるス ペースがない。 これらの問題は再生器に生じるが、これらは再生不十分が原因ではなく、むし ろ新しい欠点がＦＣＣ法において明らかになったことを示している。 反応器および再生器の容量は、触媒の変化により劇的に増加する。古い設備で もさらに容量を増すことができる。 ゼオライト分解触媒のおかげで、反応器側の分解はより効率的に行われるよう になった。いくつかの精製装置は、上昇管分解にすることで反応器容量がさらに 減少した。Ｐｔのおかげで、再生器はあと燃えを恐れることなく、より熱い状態 で操作することができるようになった。大型の多くの既存の再生器は、活性ゼオ ライト触媒のために無駄なチャンバーとなった。 ストリッピング技術の改良は、反応器および再生器に行われる改良と釣り合わ なかった。増加した触媒および油の流れは、反応器および再生器によって容易に かつ有利に処理されたが、ストリッパーではそうではなかった。不十分な触媒ス トリッピングは今や、ＦＣＣ再生器に見られる多くの問題の原因となった。 我々は病気ではなく症状を治療することを回避したい。もっぱら最後の頼りと して、精製業者は、再生器から冷却機で過剰の熱を取り出したり、あるいはある 程度の触媒再生がより乾燥した雰囲気で行われるように多段階再生に向かうはず である。 重要なことは、廃棄物を減少させなければならないことである。再生器におけ る望まれない熱放出にかかわるのではなく、再生器内で燃焼されたストリップさ れない炭化水素量を減じるのがよい。次のことが特に必要である： 使用済み触媒からより多くの水素を除去して、再生器中での熱水分解を最少限 にすること； 再生前に、使用済み触媒からより多くの硫黄含有化合物を除去して、煙道ガス 中のＳＯ_xを最少限にすること；および 再生器温度をある程度低くすること。 ストリッピング設計について多くの研究がなされてきたが、効率よりも確実性 が重要視されてきた。たいていのストリッパーにはストリッピングを促す比較的 大きな傾斜プレートがある。すなわち、多くのＦＣＣストリッパーでは、触媒／ ストリッピング蒸気の接触を改善するために、３０〜６０°の角度の山形プレー ト、上屋型トレーまたは傾斜トレーが用いられている。ＦＣＣ触媒の水平流れ特 性が不十分であるので、そして大きなコンクリート状および／またはドーム状コ ークス片がストリッパーに落下するので、急な角度および大きな開口を必要とす る。 精製業者はバブルキャップトレーに用いられるような水平面を避けようとする 。平らな面は、触媒がコンクリートのように”硬化”しうる停滞部分を生じる。 平らな面では、熱い分解蒸気の泡が熱反応を引き起こす。 精製業者はストリッパー内では急な角度を採用している。触媒は円滑にストリ ッパーを通り抜けるが、ガスの接触がしばしば不足する。一般的な設計では、環 状ストリッパーに上昇管反応器が配置されており、中心上昇管反応器のまわりに 円周状に分配された状態で、上方に流れるガスを下方に流れる触媒と接触させる ようにしている。 現在の多くのストリッピング設計は不十分であり、ストリッピング蒸気の増加 はストリッピングを改善しない。ある装置では、加えたストリッピング蒸気によ って使用済み触媒を再生器へ希薄相輸送させている。ストリッパーのすぐ上で使 用 済み触媒をよりうまく沈降または脱気するならば、ストリッピングはさらに改善 される。 過負荷ＦＣＣ触媒ストリッパーを有する精製装置は従って重大な問題を有する 。予想される解決法はどれも魅力がない。 期待される触媒流量を扱うより大きなストリッパーにおける明らかな解決は、 妥当なコストで行うことはできない。ストリッパーは、通常は反応容器の一部と して、残りのＦＣＣとしっかり一体化されており、変更には経費がかかる。反応 容器は円筒形から少しはずれた形となり、ストリッパーは大きくなり、その結果 、これを反応容器のより大きなＩＤ部分と結合させるので、びったり合わせるの に広範な作業を必要とする。 各トレーをより短くすることによって、既存の傾斜プレートストリッパーの触 媒容量を増加させることも可能である。これは、ディスクおよびドーナツ型スト リッパーを、ストリッパー環の内面および外面上にスピードバンプの層が交互に あるものに変えることで想像することができる。これによって触媒流のための領 域はさらに増えるが、ストリッパーのバイパス（蒸気は上へ、触媒は下へ）を促 進することになる。別の問題は、トレーを短くするのに経費がかかり、完全に置 き換えるか（びったり合わせる問題が生じる）、あるいは適所において広範囲に 変更する必要がある。これらの変更にはトレーの切り込み、切断したものに代わ る新しい蒸気分散穴を加えること、および新しいトレーリップの溶接が含まれる 。 既存のトレー部分の多くまたは全てを維持したまま現在のストリッパーの設計 を変更することによって、コークス化ＦＣＣ触媒をよりうまくストリッピングす る方法をこのたび見いだした。 基本的には、変更は比較的大きな”降下管”を従来のストリッパートレーに加 えることである。降下管は気／液精留塔に用いられるものと似ているが、機能は 同じではない。すなわち、”降下管”という用語は実際にはやや誤った名称であ る。精留塔において、降下管は液体を上のトレーから下のトレーへ移し、降下管 の底は蒸気がトレーを通って上へ行かないようにシールされている。 我々は、向流の触媒および蒸気流のための十分な領域を提供するために降下管 を用いる。我々は、液体を高い所から低い所へ単に移動するのではなく、十分な ストリッピングを行うために降下管を用いる。我々の降下管と精留塔降下管との 唯一の共通点は、我々の降下管が、トレーの下に存在する圧力の静的落差を保つ のに役立つことである。我々のストリッパー”降下管”の機能は異なっているが 、この用語は当分解業者に容易に理解され、本発明の改良点の説明に役立つであ ろう。 １つの装置の態様において、本発明は、炭化水素供給材料の流動接触分解のた めの装置を提供するものであって、これは、炭化水素供給材料のための、および 再生容器から取り出した再生触媒のための、基部における入り口、並びに分解蒸 気生成物および使用済み触媒のための出口を有する反応器；該反応器から排出さ れた該分解蒸気生成物および使用済み触媒を受け入れかつ分離し、そして蒸気の ための出口および使用済み触媒のための低部の出口を有する反応器容器；触媒が ストリッパーを通って下へ進むにつれて、触媒が水平および垂直移動するための 、複数の高さにある傾斜したまたは逆”Ｖ”形の多数のトレー、但し、各トレー は、より上のトレーからのまたは該反応器容器の該使用済み触媒出口からの使用 済み触媒を受け入れる上流部分、使用済み触媒をトレー端またはリップから下方 のトレーへ送り出す下流部分、並びに上面および下面を有する；ストリッピング 蒸気のための該ストリッピング容器の低部にある少なくとも１つの入り口；スト リップした触媒を排出するための該ストリッピング容器の低部にある少なくとも １つの出口；ストリッパー蒸気を排出するための該ストリッピング容器の上部に ある少なくとも１つの出口；並びに、該トレーの上面と流体接続している該トレ ーを通り抜ける一緒になった使用済み触媒入り口および蒸気出口、該トレーの該 下面の少なくとも一部より低く、かつ該トレーリップまたは端より高い位置にあ る一緒になった使用済み触媒出口および蒸気入り口を含む少なくともいくつかの トレー内の垂直導管、但し、一般的な垂直導管は、該一緒になった入り口および 出口内で終わる上部と、該一緒になった出口および入り口内で終わる下部とを有 する；該ストリップされた触媒出口に接続された入り口および該再生器容器に接 続された出口を有するストリップされた触媒の移動手段；並びに、該ストリップ され た触媒の移動手段に接続された使用済み触媒のための入り口、再生ガス入り口、 該反応器に接続された再生触媒のための出口、および少なくとも１つの煙道ガス 出口を有する該触媒再生器容器を含む。 別の態様では、本発明は上記装置を使用するＦＣＣ法を提供する。 図１（従来技術）は、従来のストリッパーを有するＦＣＣ装置の略図である。 図２（本発明）は、降下管傾斜トレーを有するＦＣＣストリッパーの側面図で ある。 図３（本発明）は、単一降下管の細部を示す図である。 図４（本発明）は、降下管を有するストリッパーの実験室試験の組み立ての詳 細を示す図である。 図５（本発明）は、降下管の立面図と共に、図４のストリッパーの断面の詳細 を示す図である。 図６は、従来のストリッパーと”降下管”を有するストリッパー（本発明）の 比較試験についてのグラフである。 まず従来技術のＦＣＣ装置の略図である図１について述べ、次に、好ましいタ イプの商業的に入手しうる充填材料、および本発明のＦＣＣストリッパーについ て述べる。 従来のＦＣＣ（図１）は、Ｏｉｌ ＆ Ｇａｓ Ｊｏｕｒｎａｌの１９９０年 １月８日版のＦｌｕｉｄ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｃｒａｃｋｉｎｇ Ｒｅｐｏｒ ｔの図１７に示されているケロッグ ウルトラ オルソフロー コンバーターモ デルＦに類似のものである。 ガス油のような重質供給材料である真空ガス油を、供給材料噴射ノズル２によ り上昇管反応器６へ加える。分解反応は、頂部のエルボ１０で向きを９０°変え る上昇管反応器内で完了する。上昇管反応器から排出された使用済み触媒および 分解生成物は、ほとんどの使用済み触媒を分解生成物から効率的に分離する上昇 管サイクロン１２を通過する。分解生成物は解放装置１４に排出され、最後は上 部サイクロン１６および導管１８を経て精留塔へ移される。 使用済み触媒は上昇管サイクロン１２のディプレッグから触媒ストリッパーへ 排出され、そこで１段階、好ましくは２段階以上の蒸気ストリッピングが行われ る。ストリッピング蒸気はライン１９および２１によって送られる。ストリップ された炭化水素およびストリッピング蒸気は解放装置１４に送られ、上部サイク ロン１６を通過後、分解生成物と共に取り出される。 ストリップされた触媒は、使用済み触媒立て管２６を経て触媒再生器２４へ送 り出される。触媒の流れは使用済み触媒栓弁３６で制御される。 このストリッパーの設計は、その一般的な大きさに対して部品が大きいため、 現代のＦＣＣ装置の中で最も効率的なものの１つである。たいていのＦＣＣは、 上昇管反応器に環状床として配置されたストリッパーを有し、図１に示す設計の ように触媒流のための断面積は多くない。 触媒は、図示されていない空気ラインおよび空気グリッド分配器により加えら れる空気との接触によって再生器２４で再生される。必要ならば、触媒冷却機２ ８を設け、熱を再生器から除去してもよい。再生触媒は再生触媒栓弁アセンブリ ー３０から取り出され、側部３２を経て上昇管反応器６の底に送り出され、前記 のようにインジェクター２により導入された新しい供給材料と接触し、これを分 解する。煙道ガス、およびいくらか取り込まれた触媒は再生器２４の上部の希薄 相部分に送り出される。取り込まれた触媒はサイクロン４の多段階で煙道ガスか ら分離され、煙道ガスは出口８を経てプレナム２０へ排出され、ライン２２を経 てフレアへ排出される。 従って、図１は、本発明の方法を実施する環境が従来のＦＣＣ法であることを 明らかにしている。ＦＣＣストリッピング、および本発明の”降下管”または垂 直触媒／ガス含有手段については、図２〜５、その後の実験室ストリッパーにお ける比較試験（図６）、および本発明の実際の商業的試験と関連させて、さらに 詳しく述べる。 図２（本発明）は、降下管傾斜トレーを有する環状ストリッパー１０８を通り 抜けるＦＣＣ上昇管反応器１０６の側面図の細部を示す図である。内側の傾斜ト レー１４０および外側の傾斜トレー１４２の多数の層がある。内側のトレー１４ ０は上昇管反応器に固定され、外側の傾斜トレー１４２はストリッピング容器１ ０８の壁に固定されている。蒸気または他のストリッピング媒質は分配手段１１ ９、一般にはストリッパーの底の環を経て導入する。 図３（本発明）は、単一の降下管装置の細部を示す図である。傾斜トレー１４ ０は、底１５０では水平に、頂部１６０ではリップ１６５が設けられるように浅 い角度で切断されたある長さのパイプを含む。傾斜トレーのより低い端１７０は 、降下管１４５の底１５０よりいくらか下の高さで終わっているのが示されてい る。これによって、傾斜トレー１４０の下に存在するより高圧のガスの泡への降 下管のタップが可能となり、いくらかの静的落差が生じて降下管を通るガスの上 方への流れが促進される。リップ１６５は下方へ流れる使用済み触媒を降下管１ ４５へそらすのに役立つたり、あるいはリップ１６５が占めるスペースによって ストリッピング蒸気の早期排出を少なくとも妨げうる。 図４（本発明）は、降下管を有するストリッパーの実験室試験の組み立ての詳 細を示す図である。ストリッパー４０８は連続操作用に設計された。 触媒はストリッパー４０８の頂部に入り、一連の交互になった右バッフル４４ ２および左バッフル４４０を通過する。ガス分配手段４１９を経て入れられたス トリッピングガスは下方に流れる触媒に対して向流状に進む。蒸気はストリッパ ー４０８の上部から取り出され、ストリップされた触媒は出口４０５を経て取り 出される。触媒は図示されていない手段によって再循環される。 全てのバッフルはほぼ対称である。一般的な左バッフル４４０は降下管４４５ を含み、円筒部分は底４５０では水平に、その上部ではこれがトレー４４０を通 り抜けて伸びてリップ４６５が設けられるようにある角度で切断されている。す わなち、降下管がトレー４４０の最も高い部分を貫通するところでは降下管の上 部はトレー４４０と同一平面にあり、降下管がトレー４４０の最も低い部分を貫 通するところでは降下管はトレー表面に較べて高くなっている。 図５（本発明）は、図４のストリッパーの線５−５に沿った断面の詳細を示す 図である。降下管４４２のこの立面図は、降下管４４５の環状の輪郭を示してい る。 図６は、従来のストリッパー（降下管なし）と降下管を有するストリッパー （本発明）の比較試験についてのグラフである。 本発明を、図に示された態様、プロセスの異なる部分のさらに詳しい議論、お よび本発明の装置に関して述べる。本発明の多くの構成要素は一般的なもの（例 えば、分解触媒）でよいので、そのような構成要素についての説明は少なくする 。 ＦＣＣ供給材料はどのような一般的なものでも用いることができる。供給材料 は石油蒸留物または残留物のような一般的なもの（新しいまたはある程度精製さ れたもの）から、石炭油および頁岩油のような一般的でないものまでに及ぶ。供 給材料には、すでに分解された軽質および重質循環油のような再循環炭化水素が 含まれていてもよい。好ましい供給材料はガス油、真空ガス油、大気圧残留物お よび真空残留物である。 市販のどのようなＦＣＣ触媒も使用しうる。触媒は１００％非晶質のものでも よいが、好ましくはシリカーアルミナ、クレー等のような多孔質耐火性マトリッ クス中にいくらかのゼオライトが含まれるものである。ゼオライトは通常、触媒 の５〜４０重量％であり、残りはマトリックスである。一般的なゼオライトには ＸおよびＹゼオライトが含まれ、極めて安定なまたはシリカが比較的高含有率の Ｙゼオライトが好ましい。脱アルミニウム化Ｙ（ＤＥＡＬ Ｙ）および超疎水性 Ｙ（ＵＨＰ Ｙ）ゼオライトを使用してもよい。ゼオライトは希土類元素、例え ば０．１〜１０重量％の希土類元素で安定化してもよい。 触媒は、分解触媒の各粒子とは別の添加剤粒子または混合した形の１種以上の 添加剤を含有していてもよい。添加剤を加えると、オクタンの増加（形状選択ゼ オライト、すなわち、束縛指数が１〜１２のもの、例えばＺＳＭ−５、および類 似結晶構造を有する他の材料）、ＳＯ_xの吸収（アルミナ）、ＮｉおよびＶの除 去（ＭｇおよびＣａ酸化物）を行うことができる。米国特許第４，０７２，６０ ０号および第４，２３５，７５４号に記載のようなＣＯ燃焼促進剤を用いてもよ い。装置内の触媒に０．１〜１０ｐｐｍ（重量）の白金を存在させると非常に良 好な結果が得られる。 ＦＣＣ触媒組成物自体は本発明の一部をなすものではない。 従来のＦＣＣ反応器条件を用いうる。反応器は上昇管分解装置または密集床装 置またはこれらの両方を用いてもよい。上昇管分解が非常に好ましい。一般的な 上昇管分解反応条件には触媒＼油比率が０．５：１〜１５：１、好ましくは３： １〜８：１、触媒接触時間が０．５〜５０秒、好ましくは１〜２０秒、上昇管頂 部温度が４８２〜６４９℃（９００〜１２００°Ｆ）、好ましくは５１０〜５６ ５℃（９５０〜１０５０°Ｆ）であることが含まれる。 ＦＣＣ反応器条件それ自体は一般的であり、本発明の一部を形成するものでは ない。 触媒ストリッパーは一般に既存のものであり、多くのまたは全ての既存傾斜ト レーまたは傾斜プレートは、降下管または他の同等の垂直ガス／固体接触手段を 組み込むことによって改良される。 ストリッピングは多段階でも単一段階でもよい。ストリッピング蒸気はストリ ッパーの多数のレベルで加えてもまたは底付近のみで加えてもよい。 ストリッパーの寸法は従来の基準で設定することができる。たいていの装置で は、既存のストリッパーは図に示すような降下管を加えることによって改良され る。 １〜４０％の解放部分（降下管への入り口におけるストリッパーの水平断面積 に基づいて）を加えた降下管を用いて操作することができる。ストリッパーの断 面積の２〜３０％、最も好ましくは５〜２０％の内部解放部分を有する降下管を 用いて操作するのが好ましい。多くの商業的ＦＣＣ触媒ストリッパーでは、スト リッパーの水平断面積の１０％の断面積を有する降下管または垂直移動／接触手 段を加えると、非常にすぐれた結果が得られる。 これらの面積は、必要ならば適当に計算しなおして、傾斜トレー面積の％で表 すこともできる。傾斜トレーは、トレーで覆われたストリッパーの水平断面積よ りはるかに大きな面積を有する。 降下管は一般に多段式にして、バイパスを最少限にすべきである。降下管の出 口は降下管の入り口へ直接排出すべきではない。降下管は垂直であるべきである が、これらは、降下管が結合している傾斜トレー表面と一致した傾斜入り口部分 を一般に有する。 降下管の各傾斜トレーにおける位置は、降下管トレーの各側の部分を無造作に 分けるような位置が好ましい。環状ストリッパーの場合、降下管は均一に放射状 に分布しているのが好ましい。各トレーの表面は内側表面と外側表面との２つの 部分に分けるべきであり、分割ラインは各降下管の中心を通って引いた円周であ る。 各降下管の頂部は、これが結合している傾斜トレーの傾斜とほぼ一致させるべ きである。降下管の頂部で、降下管の使用済み触媒入り口の下流すなわち最も低 い部分上にわずかなリップまたは延長部があると好ましい。傾斜トレーが垂線か ら４５°のところにあるなら、降下管を形成するパイプの頂部は、垂線から５０ 〜５５°の角度をなすように切断されていて、降下管の頂部の最も低い部分が傾 斜トレーの上にいくらか延びている。降下管の頂部の最も上の部分は傾斜トレー に対して同一面に取り付けることができ、一方、最も低い部分は、例えば０．６ 〜２．５ｃｍ（１／４〜１″）またはそれ以上延びている。 使用済み触媒入り口の下流側のこのリップは、傾斜トレーを流れ落ちる触媒の 動的落差をいくらか用いて、触媒を降下管へ向けようとするものである。 触媒入り口のリップを用いて触媒の動的落差を増すと、降下管を流れ落ちる触 媒の分配が不均衡になる。下で述べるように、この動的落差の増加と、傾斜トレ ーの下の静的落差によって生じる片寄った蒸気流とを組み合わせるのが好ましい 。降下管の底すなわち触媒の出口は、好ましくは水平であり、かつ好ましくは降 下管が結合している傾斜トレーの最も低い端よりも先に延びていない。いくつか の傾斜トレーはリップを有し、これはトレーの延長部として作用する。好ましく は、降下管触媒出口は、これが各傾斜トレーの下にあるより高圧のストリッピン グ蒸気の溜めをタップするように配置する。このようにするには、降下管の底は 、傾斜トレーの下のより高圧の領域内で終わらせるべきであり、この領域内で形 成する”泡”は、ストリッパーの内壁または外壁および傾斜トレーによって捕ら えられる。これは、ストリッパーを使用済み触媒が下方に流れそしてストリッピ ングガスが上方に流れるにつれ、自然の流体力学的力によって形成されたいくら かより高圧の領域である。降下管の底をこの局所的高圧領域に配置すると、ガス が降 下管を通り抜けて上方への流れるのを促進する駆動力として利用しうるいくらか の圧力差が生じる。降下管出口の底を、傾斜トレーの最も低い端または底リップ より約１．２〜１２．５ｃｍ（１／２〜５″）、好ましくは２．５〜１０ｃｍ（ １〜４″）奥まった所に置くと、理想的な静的落差が生じて降下管は活性的な接 触帯域となると考える。 本発明の降下管には垂直円筒管を用いるのが好ましいが、これは必須のことで はない。必ずしも同じ結果とはならないが、他の形も用いうる。降下管の水平断 面は長方形、三角形、楕円形等である。 かなり大きな降下管を使用するのが好ましい。そうであると頑丈な設計となり 、詰まる可能性はなく、そして傾斜トレーに加えなければならない降下管の数が 減少するので実際の製造コストが少なくなる。直径が２″の小さなパイプも使用 しうるが、詰まる心配がある。降下管の直径は、傾斜トレーの水平足跡の９０％ を越えるべきではない。たいていの商業装置では、直径１０〜３０ｃｍ（４″〜 １２″）のパイプを用いると良好な結果が得られ、好ましいのは直径１５〜２５ ｃｍ（６″〜１０″）のパイプである。多くの精製装置では、多くのそしてその ように大きな孔／降下管を傾斜トレーストリッパーに取り付けることになると思 う。 従来のストリッピング条件を用いてもよい。本発明の方法では、これまでより も少ないストリッピング蒸気で精製装置を操作することが可能となる。蒸気割合 を単に減じるだけでなく、触媒流量を増すと、本発明は最適なものとなると考え る。 触媒の流量が少ないと、我々の設計は、従来の設計よりも有意に良好ではない 。我々の設計で重要なことは、より良好なストリッパー性能が高い触媒通過量で 得られることである。 一般的なＦＣＣストリッパーは、だいたい上昇管出口温度が通常は、４８２〜 ５９９℃（９００〜１１００°Ｆ）、一般に５１０〜５６５℃（９５０〜１０５ ０°Ｆ）の触媒で操作する。触媒は、１０００重量部当たり０．５〜１０重量部 の蒸気、好ましくは１０００重量部当たり１〜５重量部の蒸気でストリップしう る。 ＦＣＣ装置では、単一の密集床再生器から高速流動床設計に至るまでのどのよ うなタイプの再生器も使用しうる。触媒を再生するいくつかの手段は欠くことが できないが、再生器の形は限定されない。 温度、圧力、酸素流量等は、ＦＣＣ再生器に適していることが分かっている広 い範囲内のもの、特に再生器内でＣＯをＣＯ₂に完全燃焼させて操作する温度、 圧力、酸素流量等である。 必要ならば、触媒冷却機を使用してもよい。そのような装置は、重質供給材料 を処理するときに有用であるが、多くの装置はそれらなしで操作する。触媒をよ り効果的にストリッピングすると、再生器中で燃焼させなければならない燃料（ ストリップされなかった炭化水素）の量は減少するので、一般に、本発明を実施 するとき触媒冷却機はあまり必要ではない。より良好なストリッピングではまた 、再生器内の蒸気分圧が下がるため（ストリッパー内の使用済み触媒上の水素に 富む”固着コークス”が一層除去されることによる）、触媒はややより高い再生 器温度に耐えることができる。 Ｈｅトレーサーがかかわる冷流試験で開始し、稼働中の精製装置における商業 的試験で終わる何組かの実験を行った。 使用試験装置は基本的には図４および５（本発明）に示したもの、および従来 の傾斜トレーを用いて操作する同じ装置（降下管なし）であった。装置の断面積 寸法は２．８×５．３ｃｍ（１１″×２１″）、高さは約１２．２ｍ（４０フィ ート）であった。触媒循環は、触媒を上昇管へ移す、ストリッパーの下の単一ス ライド弁によって制御した。これは触媒を３段階のサイクロンへ再循環させ、ダ イプレッグをストリッパーの頂部へ送り出す。様々な配置の試験に２．５トン／ 分（ｔｐｍ）の触媒循環速度を用いた。ヘリウムをトレーサーとして使用して、 ストリッパー性能をチェックした。Ｈｅはストリッパーの頂部で第１のサイクロ ンダイプレッグに注入した。Ｈｅ濃度を装置の底で調べて、ストリッパーの効果 を測定した。 試験は従来のＦＣＣストリッパーにおける固体−ガス流にシミュレートさせた 条件で行った。安全および都合上、空気を”ストリッパーガス”として表面蒸気 速度０．４３ｍ／秒（１．４フィート／秒）で用いた。試験は、商業的ＦＣＣ装 置で通常用いられる高い温度ではなく、ほぼ周囲温度、従って、”冷流”で行っ た。 ストリッパーの断面積の１３．６〜５４．２（触媒１０〜４０ポンド／フィー ト²）の様々な触媒流量を試験した。ＦＣＣ条件に換算すると、これは多くのＦ ＣＣ装置を商業的に操作した場合、すなわち適度に速いストリッピング蒸気速度 および低い〜かなり高い物質流量の場合をシミュレートしたことになる。 効果は、ストリッパー内に注入したＨｅトレーサーのストリップされた百分率 である。１００％は全てのＨｅがストリップされたことを意味し、９７％はスト リップされなかったヘリウムが３％あったことを意味する。これは優れた実験室 法であるが、例えば、ストリップ可能な炭化水素が使用済み触媒から９７％除去 されたことには相当しない。 冷流試験結果は図６にグラフで示す。これらの結果は、低触媒流量では、従来 のストリッパー設計と降下管を有する本発明のストリッパーとの間にほとんど差 はない。両設計とも十分に働く。大きな直径の降下管を有する傾斜トレーを通り 抜けるためペナルティーはない。 ほとんどの精製装置がその間ずっと働く、あるいは任意に働くような場合に相 当する高触媒流量では、本発明の設計は従来のストリッパーよりもはるかに優れ ている。予想されるように、本発明の設計をより高流量で用いるといくらか効率 にロスがあるが、従来のストリッパー設計に生じるようなストリッピング効果の 有意なロスはない。従来のストリッパーは高触媒流量での効果が著しく減少する 。 商業的なＦＣＣにおけるストリッパーは、ストリッパートレーに降下管を組み 込むことによって変更した。ストリッパーは降下管を含めることによって変更し た環状ストリッパーであり、図２に示した環状ストリッパーに似ている。 ストリッパーの内径は２．１３ｍ（７″）であった。上昇管トレーの半径は１ ．７５ｍ（５．７５″）であった。内側トレーの降下管の中心を取り囲む円周半 径は１．５ｍ（４．９２″）であった。従来の蒸気抜きおよび蒸気抜き穴は、降 下管を取り付けた前後にあった。上昇管反応器の半径は１．１７ｍ（３．８４″ ）であった。内側トレーの降下管は、ＯＤが２７．３１ｃｍおよびＩＤが２５． ４５ｃｍの長さ２５ｃｍ（１０″）のパイプ１８個であった。これらは半径１． ４２ｍ（４．６７″）の円周のまわりに均一の間隔を保っていた。外側トレーの 降下管は、半径１．９４ｃｍ（６．３８″）の円周のまわりに均一の間隔を保っ ている長さ２５ｃｍのパイプ１８個であった。外側トレーのＯＤは２．１３ｃｍ （７．０″）ＯＤ、ＩＤは１．７１ｃｍ（５．６２５″）であった。 降下管は内側および外側の各トレーに補われており、そのため下のトレー上の 降下管の中心線は、上のトレー上の２つの隣接降下管の中心線間の弧の中途にあ る。従って、補われた実際の距離は、降下管が均一の間隔を保って配置されてい る円周半径による。これは、触媒が降下管を通って流れるので、触媒の混合をあ る程度促す。 変更前および後の操作結果は次表に示す。通常のおよびかなり厳しい２種類の ストリッピング操作を検討した。かなり厳しいということは、より多くのストリ ッピング蒸気を加えたことを意味する。 これらのデータは商業装置から得たものであり、従って、変化にはプラント操 作における通常の変化によるものがあるかもしれない。これを考慮しても、デー タは、再生器へ送られるストリッピング蒸気およびストリップされない炭化水素 （ＵＳＨＣ）の非常に著しい減少を示していて有意である。 通常の厳しさでは、従来の設計は１，１９８ｇ／ｓ（９，５００＃／時間）の 有価生成物を再生器で燃焼させた。本発明の変更した設計では、この廃棄物を５ ４２ｇ／ｓ（，３００＃／時間）に減少させることができ、６５６ｇ／ｓ（５， ２００＃／時間）の生成物の節約となる。 かなり厳しい場合、従来の設計では１００ｇ／ｓ（８，０００＃／時間）の潜 在的に回収可能な炭化水素を燃焼させた。本発明の変更ストリッパー設計では、 同様な条件で、４０４ｇ／ｓ（３，２００＃／時間）を燃焼させただけであり、 これは６０５ｇ／ｓ（４，８００＃／時間）の節約となる。 従来のストリッパーはストリッピング蒸気の２０％をストリッパーへ送るだけ であり、残りは再生器へ行く。ストリッパーを降下管を取り付けるように変更を 加えた後は、ストリッピング蒸気の６０〜７０％がストリッパーを通過するよう になった。 精製装置の厳しさをますと、コークスの選択性が改善されるという利点が得ら れ、変換率が著しく上昇し、またより重質の供給材料を処理することができるよ うになった。 さらに、触媒再生器は、ストリッパーから加えられる蒸気がより少なくなり、 再生器中で形成される燃焼水がより少なくなるので、より乾燥した状態で操作さ れる。これから得られる利点は触媒の補給率の減少および／または活性度の増加 である。 本発明の方法は、ＦＣＣ触媒ストリッピングをいくつかの方法で改良するもの である。改良点は主に、ストリッパー容積のより活性化、より良好な混合、およ び容量の増加である。精製業者は、ＦＣＣ装置へのより速い油材料供給速度、よ り重質かつより安価な油供給材料の処理、またはより厳しい状態での装置の操作 を含めた多くの改良利点を得ることができる。厳しさが増すと、ガソリンのよう な希少生成物の収量が増加する。各改良点を簡単に見直すると、本発明のストリ ッパーに新しいタイプの向流接触が生じているのではないかという議論に至る。 ストリッパー容積をより活性にすることにより、ストリッパーにおいてまあま あではあるが即座の改良が得られる。ストリッピングの従来の対策では、比較的 よどんだ部分（主に触媒の分配および再分配に用いられるプレートの下に）が生 じていた。 本発明のストリッピングの対策は、トレーの下のよどんだ部分を、降下管内で より活性な接触が行われるようにするものである。これによって、ストリッピン グ効率が適度に改良される。 このストリッパー設計では、ストリッパーに小さなまたは大きな流れの崩壊は ない。これは商業装置においてまれなことであり、本発明の降下管によって生じ る余分な混合段階および増加解放部分が、円筒形ストリッパーからのすこしのず れまたは完全に水平ではないトレーによって生じる迂回を減少させるのかもしれ ない。分配されない所がいくらかなお生じるかもしれないが、触媒がストリッパ ーを通り抜けるとき、より多くの混合段階または個所があり、そのような流れの 非分配は改善される。 たいていの商業装置の触媒ストリッパーは非常に過負荷されている。本発明の 設計は、触媒ストリッパーの容量を大幅に増加させるものである。従って、極め て多量の触媒流量をストリッパーに通過させることができ、同時に、ほとんどの ストリッピング蒸気を再生器へではなく、ストリッパーへ送り続けることができ る。 トレーの解放部分が増加するため、容量は増す。降下管内での接触が良好であ るため、効率を著しく低下させることなく通過量を大きく改善することができる 。 本発明の新しいストリッピング設計にかかわるメカニズムについての次の議論 に縛られたくはないが、本発明の設計がそのようにうまく働く理由を議論するこ とは有益であると考える。 ガスと触媒との間の相互作用は次のようにまとめることができる。その最も単 純な態様において、有効な接触器である降下管内の触媒流量をかなりの量にする ことによって、ストリッピングが著しく改良されると考える。これはさらに、降 下管の頂部にリップがなく、そして降下管の底が傾斜トレーの底とほぼ同一平面 にあることで生じるのであろうと考える。この平面において、本発明は、効果的 な固体／蒸気接触領域に、さらに触媒が流れる部分を提供する。 その好ましい態様では（リップは触媒を頂部で降下管に向け、そして降下管出 口は、傾斜トレーの下の比較的より高圧のガスの泡へタップを行うように、奥ま った所にある）、降下管に使用済み触媒を入れ、より多量のストリッピング蒸気 を向流で通過させる。使用済み触媒入り口上のリップは、余分の触媒を降下管に 向け、そして各々の少しの動的落差を用いて触媒が降下管へ取り込まれるのが確 実となるように助ける。我々は降下管の底の使用済み触媒出口を高くして、より 多くのガスが降下管を通って上に流れるようにしている。 これはストリッピングに対する特異な対策であり、静的落差（泡の中のストリ ッピング蒸気）を用いて、動的落差（降下管へ向けられた使用済み触媒の流れ） を相殺する。 我々のプレキシグラスモデルで見た観察によると、ガスおよび触媒流のパルス および変動は著しい量である。見たところリップはそれほど大きな活躍をしてい ないが、その存在は、触媒の流れを”降下管”に少なくとも時々向けるのに、そ してガスおよび触媒のパルスが垂直導管から噴き出たときの早期排出を防止する のにやはり有用であると考えられる。 本発明の方法および装置は、傾斜型または上屋型トレーを使用するＦＣＣスト リッパーのどのような種類のものにも用いることができ、触媒は分配トレー（傾 斜型トレーまたは上屋型トレー）から流れ落ち、分配トレーから、下にあるが位 置が横にずれた受け入れトレー（別の傾斜または上屋型トレー）の上部に向かう 。分配トレーは簡単な傾斜型トレーでも、または２つの受け入れトレーへ分配す る逆”Ｖ”形のトレーでもよい。 トレーはその長さに沿ってストリッパー容器の壁に固定することによって支持 しても（環状ストリッパーの場合のように）、あるいはトレーの端を容器の壁に 溶接または固定してもよい（上屋型トレー設計）。下方のトレーが上方のトレー を支持しても、あるいは上記のいずれの組み合わせでもよい。 本発明の方法および装置は、ＦＣＣ処理、ＦＣＣストリッパーにおける非効率 的な最後に残った部分の１つを改良するものである。精製業者の悩みは、潜在的 に回収可能な生成物が大量に使用済み触媒上に残るストリッパー、あるいはより 多くのストリッピング蒸気がストリッパーの上方へよりも再生器に送られるスト リッパーに悩んできた。本発明が、この問題を解決し、傾斜型トレーおよび上屋 型トレーＦＣＣ触媒ストリッパーの容量を著しく増加するものであることは、商 業および実験室試験から明らかである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 下記のものを含む、炭化水素供給材料の流動接触分解のための装置： 炭化水素供給材料のためのかつ再生器容器から取り出された再生触媒のための 底部にある入り口、および分解された蒸気生成物および使用済み触媒のための出 口を有する反応器； 該反応器から排出された該分解された蒸気生成物および使用済み触媒を受け入 れかつ分離する、蒸気のための出口および使用済み触媒のための低部にある出口 を有する反応器容器； 下記のものを含むストリッピング容器中の触媒ストリッパー： 触媒が該ストリッパーを通って下へ進むにつれて、触媒が水平および垂 直移動するための、複数の高さにある傾斜したまたは逆”Ｖ”形の複数のトレー 、但し、各トレーは次のものを有する： 使用済み触媒を上方のトレーからまたは該反応器容器の該使用済み 触媒出口から受け入れる上流部分、 トレー端またはリップから下方のトレーに使用済み触媒を送り出す 下流部分、そして 上面および下面； ストリッピング蒸気のための、該ストリッピング容器の低部にある少なくとも １つの入り口； ストリップされた触媒を排出するための、該ストリッピング容器の低部にある 少なくとも１つの出口； ストリッパー蒸気を排出するための、該ストリッピング容器の上部にある少な くとも１つの出口；並びに 次のものを含む少なくともいくつかのトレー内の垂直導管； 該トレーの該上面と流体接続している、該トレーを通り抜ける一緒 になった使用済み触媒入り口および蒸気出口、 該トレーの該下面の少なくとも一部より低く、かつ該トレーリッ プまたは端より高い位置にある、一緒になった使用済み触媒出口および蒸気入り 口、 但し、一般に垂直な導管は、該一緒になった該入り口および出口で 終わる上部と、該一緒になった出口および入り口で終わる下部とを有する； 該ストリップされた触媒出口に接続された入り口および該再生器容器に接続さ れた出口を有するストリップされた触媒の移動手段；並びに 該ストリップされた触媒の移動手段に接続された使用済み触媒のための入り口 、再生ガス入り口、該反応器に接続された再生触媒のための出口、および少なく とも１つの煙道ガス出口を有する該触媒再生器容器。 ２． 該降下管触媒出口が、これが取り付けられている傾斜トレーの低端部分ま で下方に伸びている、請求項１に記載の装置。 ３． 該傾斜トレーの垂直高さが１５〜１５０ｃｍであり、該降下管の垂直部分 の高さが、該傾斜トレーの該垂直高さの５０〜１１０％である、請求項１に記載 の装置。 ４． 該傾斜トレーが垂線から１５〜７５°傾斜している、請求項１に記載の装 置。 ５． 該傾斜トレーが垂線から３０〜６０°傾斜している、請求項１に記載の装 置。 ６． 該降下管入り口が該傾斜トレーと同一平面にある、請求項１に記載の装置 。 ７． 該傾斜トレーの垂直軸から測定した角度Ｘが４０〜６５°であり、該降下 管の該入り口の垂直軸から測定した角度Ｙが４２．５〜１５０°であり、かつ該 角度Ｘより少なくとも２．５°大きく、該降下管入り口がより高い部分およびよ り低い部分を有し、該より高い部分は該傾斜トレーの上方の面と同一平面にあり 、該より低い部は該傾斜トレーより上に延びている、請求項１に記載の装置。 ８． 該降下管出口が、該傾斜トレーの該低端またはリップより１５〜１５０ｃ ｍ上の高さにある、請求項１に記載の装置。 ９． 該降下管出口が、該傾斜トレーの該低端またはリップより２．５〜１０ｃ ｍ上の高さにある、請求項１に記載の装置。 １０． 請求項１に記載の装置中で、２０〜１００ミクロンの大きさの粒子から なる循環流動可能な接触分解触媒と接触させることによって、炭化水素を含む重 質炭化水素供給材料をより軽質の生成物へ接触分解する流動接触分解方法。