JPS598172B2 - 粉粒体の移送方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は粉粒体の移送方法および装置、特に、加圧状態
の容器からその圧力を保持しながら、容器内の粉粒体を
他の低圧状態の容器に連続的に移送する方法および装置
に関するものである。

粉粒体を取扱う各種工業プロセスにおいては、粉粒体を
一定の場所から他の一定の場所に所定の移送速度で移送
する手段が必ず用いられている。

これらの移送において、移送側と被移送側との圧力が等
しい場合には、粉粒体の移送量のみを考慮すればよいが
、両者の圧力が異なる場合には、圧力の高い側のガス圧
力をシールして両者間にガス体の流れをなくし、目的の
粉粒体のみを移動することが必要となる。

たとえば、石油工業においては、流動層反応塔を用いて
減圧残油等の重質油を高温触媒粒子と接触させて分解し
、軽質化および脱金属するプロセスの開発が試みられて
いるが、このプロセスにおいては、副生ずるコークスは
触媒粒子上に析出して触媒活性を低下せしめるので、触
媒粒子を析出コークスとともに流動層再生塔に移送して
空気によってコークスを燃焼、除去して触媒を再生し、
再び流動層反応塔に移送して重質油と接触させている。

このプロセスにおいて、流動層反応塔は、これに続く蒸
留塔などのプロセスに要する圧力を考慮して加圧状態で
運転される。

一方、流動層再生塔は空気圧縮機の所要動力低減のため
流動層反応塔よりも低圧で運転する方法が試みられてい
る。

また、高圧部の流動層反応塔のガス体中には、重質油の
分解によって生成した油蒸気等の炭化水素が高濃度で含
まれ、一方の低圧部の再生塔には空気が供給されている
ので、爆発等の保安上および炭化水素の損失防止上、反
応塔内ガスの再生塔への流れをシールし、さらに、安定
操作の確保のため、反応塔ガス圧力を一定に保持して触
媒粒子を連続的に反応塔から再生塔へ移送しなければな
らない、 一般に、ガス圧力をシールして高圧部から低圧部に粉粒
体を移送する方法には、高圧部と低圧部との間に一定容
量の中間タンクを設け、このタンク内の圧力を高圧部と
低圧部の圧力に交互に切換え、平衡させて移送するロッ
クホッパあるいはブロータンクによる方法がある。

しかし、これらの方法は粉粒体の移送が不連続であり、
さらに中間タンクに充満した容量分だけのガス体は低圧
部へ移動するので厳密にはガス体はシールされていない
。

また、移送機の摺動部の間隙を可能な限り小さくし、あ
るいは小さい間隙を直列に並べてラビリンス効果を利用
して高圧部のガス洩れを最小限に抑えるロータリフイー
ダスクリューフイーダがある。

しかし、一般に、１０００〜１００００ｍｍ水銀柱程度
のシールしか得られず、これ以上のシールのためにはこ
れらの装置を数台使用する必要があり、さらに凝集性、
粘着性の強い粉粒体や、粉砕を避けたい粉粒体の場合に
は、直接摺動面をもつ移送方法は使用不可能の場合が多
い。

さらに、上述の重質油の分解プロセスの如く高温の粉粒
体を移送する場合には、軸受けを必要とする回転部を有
するこの神装置は、保全上好まし《ない。

本発明は、加圧状態の容器の圧力を保持しながら、この
容器内の粉粒体を連続的に低圧容器に移送する方法およ
び装置を提供することを目的とするもので、加圧状態の
第１の容器から、この容器内の圧力より低圧状態の第２
の容器に粉粒体を移送する管路に、第１と第２の容器の
圧力差に応じた長さの移送粉粒体により構成される移動
層を形成し、粉粒体の平均移動速度より高い空管基準の
速度を有するシールガスを粉粒体の移動方向に流すこと
によって、第１容器内の圧力を保持しなから粉粒体を第
２容器内に移送することを第１の特徴とし、一端が高圧
状態の第１の容器に実質的に接続し、他端が低圧状態の
第２の容器に接続し、第１の容器から第２の容器に粉粒
体を移送する装置において、粉粒体の平均移動速度より
高い空管基準の速度を有するシールガスを粉粒体の移動
方向に流すシールガス供給手段と、シールガスにより粉
粒体が充填される充填部と、充填部の低圧側において充
填された粉粒体を流動化せしめる流動化部と、流動化部
により流動化された粉粒体を低圧側に送給する送給部と
を有することを第２０特徴とし、これらの充填部、流動
化部および送給部が高圧状態の第１の容器に実質的に接
続し、シールガス供給手段の設けられた第１の配管と、
この配管中の粉粒体移動方向が反転する如く設けられた
第２の配管と、この第２の配管側部に開口するガス流入
口と、この第２の配管の端部に設けられこの第２の配管
中の粉粒体移動方向と同一方向に開口するガス流入口と
よりなるものである。

すなわち、本発明は、充填状態の粉粒体にガスを通じた
時の粉粒体充填層の入口と出口に生じる圧力差を移送状
態の充填層、すなわち、粉粒体の移動層に適用して、移
動層に移送粒子の平均移動速度より高い空管基準の流速
でシールガスを通ずることによって、高圧側の圧力をシ
ールし、連続的に粉粒体の移送を行なうものである。

粉粒体の移動層に、平均粒子移動速度より高い空管基準
の速度で、粒子と同一方向にガスを通じた時の移動層出
入口の圧力損失は、粉粒体の物理性状、シールガスの性
状および移動層長等との間に次のような関係がある。

ここで、 ΔＰ：圧力損失 Ｕｇ ：空管基準のシールガス速度（ｍ／ｓ）Ｕ，：粉
粒体の移動速度（ｍ／ｓ） ７ｇ ：シールガスの粘度（Ｉｙ−ｓ／ｍ）Ｄ，：粉粒
体の平均粒径（７１ｔ） φ８ ：粉粒体の形成係数（−） ε ：粉粒体移動層の空隙率（一） Ｌ ：移動層の長さ（７７１） この式の圧力損失ΔＰが移動層によってシール可能な圧
力差（ ｋｇ／ ｍ ）となる。

従って、この式より明らかな如く、粉粒体の物理的性状
が同一の場合、粉粒体の移動速度とシールガスの空管基
準速度との差Ｕｇ−Ｕ，と移動層の長さＬを変化させる
ことによって、任意の圧力差をシールすることができる
。

また、この式における粒子速度とシールガス速度の相対
速度Ｕｇ−Ｕ，の実現、すなわち、シールガス速度より
低い粉粒体移動速度を保持するには、シールガスの流れ
にさからって粉粒体移動速度を所望の値に制御する手段
が必要であるが、前述の如く、ロータリフイーダあるい
はスクリューフイダー等は、凝集性、粘着性の強い粉粒
体や粉砕を避けたい粉粒体には用いることができない。

この問題点を解決するためになされたのが本発明であっ
て、移動層終端部に粉粒体流線の反転領域を設け、これ
によって粉粒体の移動速度を抑えて可変としたものであ
る。

以下、実施例を図面によって説明する。

第１図は、流動層反応塔により減圧残渣油等の重質油を
高温触媒粒子と接触させて分解し、軽質化および脱金属
する重質油の分解プロセスに応用したものである。

この装置は、反応塔１、再生塔２、ストリッパー３およ
び触媒粒子の移動層移送管４、反転容器５、揚送管６お
よび再生触媒の循環導管７より構成されており、反応塔
１でコークスの析出した触媒粒子はストリッパー３、移
動層移送管４、反転容器５、揚送管６を通して再生塔２
に移送され、移送されたコークスの析出した触媒粒子は
再生塔２中で空気によってコークスを燃焼、除去され再
生触媒として再生触媒の循環導管７により反応塔１に送
られる。

反応塔１は、触媒粒子によって形成された流動層１１を
有し、流動層１１の中間部には重質油原料１２の供給ノ
ズル１３が開口し、流動層１１の上面は導管１４および
１５によってストリッパー３と接続しており、反応塔１
の下部には再生触媒の循環導管７と触媒粒子の流動化ス
チーム１６の導入管１７が接続され、反応塔１の頂部に
はサイクロン１８を介して排出ガス導管１９が設置され
ている。

ストリッパー３は、その内部に複数個のバックル３１が
設けてあり、その底部は触媒粒子の移動層移送管４およ
びこれにつづく触媒粒子の反転容器５に接続している。

さらに、ストリッパー３には、その底部にストリツピン
グスチーム３２の導入管３３が移動層移送管４の接続部
より上部の位置に開口している。

反転容器５は再生塔２と揚送管６を介して連結され、底
部に触媒粒子の揚送ガス５１の導管５２が接続されてい
る。

触媒粒子の揚送管６は、反転容器５内底部まで挿入され
て反転容器５内に触媒粒子の移動層部５３と反転部５４
を形成し、かつ揚送ガス導管５２を揚送管下端で内含す
る形態で環状粒子流路５５を形成している。

この環状粒子流路５５にはこの流路に開口するエアレー
ションガス５６の導管５７が接続されている。

揚送管６を介して反転容器５と連結されている再生塔２
には、触媒粒子が分散板２１によって流動層２２が形成
され、その底部には再生空気２３の導入管２４、頂部に
はサイクロン２５を介して排出ガス導管２６が設置され
ている。

このような構成において、反応塔１およびストリッパー
３は、後続プロセスの圧力損失を補なうために加圧状態
で運転され、再生塔２は空気圧縮機動力の低減目的から
低圧状態で運転される。

すなわち、減圧残油等の重質油原料１２は、導入管１７
から供給される流動化スチーム１６によって流動化され
、約５００℃の温度に保持されている反応塔１内の流動
層１１中に供給ノズル１３から供給される。

流動層１１に供給された重質油は、流動層１１内で分解
し、軽質油等のガス状の分解生成物はサイクロン１８で
浮遊触媒粒子を除去した後、導管１９を通って後続プロ
セスに送られる。

一方、流動層１１を形成する触媒粒子表面上には、重質
油から副生コークスが析出し、触媒活性が低下する。

このように触媒性能の低下した触媒粒子は再生塔２に移
送して析出したコークスを燃焼、除去する。

この移送のため、コークスの析出した触媒粒子は反応塔
１から導管１４を通ってストリッパー３に入り、ここで
、導入管３３から供給されるストリツピングスチーム３
２による流動化状態でコークス中の揮発分をストリップ
される。

このストリップされた揮発分は、スチームとともに導管
１５を通って反応塔１に戻される。

ストリップされたコークスの析出した触媒粒子はストリ
ッパー３の底部から触媒粒子の移動層移送管４に入り、
続いて粒子の反転容器５に入る。

移動層移送管４および反転容器５において、触媒粒子は
移動層を形成して降下し、反転容器５０反転部５４にお
いて触媒粒子は反転して環状粒子流路５５を通って揚送
管６に入る。

反転部５４において触媒粒子の流線が反転するので粒子
の移動速度は抑止され、従って移動層移送管４および反
転容器５０粒子層は密な充填状態となり、導入管３３か
ら導入されたストリツピングスチーム３２の一部がシー
ルガスとして移動層移送管４および反転容器５の移動粒
子層の空隙を、粒子の移動速度より高い流速で通過して
圧力降下を生じ、ストリッパー３および反応塔１を加圧
状態に保持する。

一方、反転部５４によって抑止された触媒粒子の流れは
、環状粒子流路５５への導管５７からのエアレーション
ガス５６の供給によって密な充填状態がやぶられ流動化
し、揚送ガス用導管５２から供給される揚送ガス５１に
よって揚送管６を通って再生塔２に送られる。

揚送管６内の粒子の状態には、希薄層または流動層状態
が採用され、プロセスに応じて選択することができる。

再生塔２に送入されたコークス付着の触媒粒子２２は、
導入管２４、分散板２１を通って供給された再生空気２
３によって約８５０℃で析出コークスを燃焼、除去およ
び加熱し、再生触媒の循環導管７を通って反応塔１の下
部に循環され、触媒および熱媒体として再使用される。

再生塔２で発生したガスはサイクロン２５、排出ガス導
管２６を通って熱交換器等の次工程に導かれる。

以下に、この実施例の３種の具体例につき説明する。

（１）移動層移送管４を内径５２．９ｍｍ、外径６０．
５ｍ７ＩＬの管材で構成し、反転容器５を内径６７．９
ｍｍ、外径７６．３ｍｍの管材および内径］．２．７ｍ
ｍ、外径１７．３ｍｍの揚送管６および内径９．２ｍｍ
、外径１３．８ｍｍの揚送ガス用導管５２および内径２
７．６ｍｍ、外径３４ｖａｎの揚送管下端に続く拡大管
で構成し、ストリッパー３内のストリツピングスチーム
の導入管３３の上端より反転容器５０反転部５４間の距
離Ｌを２ｍとする移送装置を第１図の重質油分解装置に
設置した。

そしてこの装置に、平均粒径２１０μの触媒粒子を全系
に所定量充填した後、揚送ガス用導管５２から揚送ガス
として１０Ｎｍ３／ｈの空気を供給し、導管５７からエ
アレーションガス５６として空気を供給して、反応塔１
、再生塔２間に触媒粒子を循環しながら、反応塔１およ
びストリッパー３の圧力を１． ５ ｋｇ／ｉＧまで上
げたところ、再生塔圧力は３０００ｍｍ水柱となり、反
応塔１およびストリッパー３の圧力がシールされた。

なお、この時、揚送管６の差圧によって検出された触媒
粒子の循環量は３４０ｋｇ／ｈであり、推定されたシー
ルガスとしてのストリツピングスチームの揚送管６への
もれ込みは６３０ｇ／ｈであった。

もれ込みスチーム中に含有された炭化水素成分は痕跡程
度で、シールガスはストリツピングスチームの一部がも
れ込んだものであった。

また、この時、反応塔温度は５００゜Ｃ、再生塔温度は
８５０゜Ｃで運転され、再生塔２から反応塔１への触媒
の循環は再生触媒の循環導管７内の触媒粒子による水頭
差でシールが行なわれた。

（２）前述の（１）と同一装置および同一触媒粒径で、
再生塔２の圧力を３０００ｍｍ水柱に保持しながら反応
塔１の圧力を２． ５ ｋｇ／ｉＧまで上昇したところ
、この反応塔圧力のシールが可能で、触媒循環量３６０
ｋｇ／ｈにおいて、ス｝ ＩＪツパー３からの推算もれ
込みスチーム量は１３００ｇ／ｈであった。

なお、この時の反応塔、再生塔の温度条件は（１）の場
合と同一である。

（３）前述の（１）と同一形状の装置で第１図の移動層
の長さＬを４０００ｒ／ｌｍとし、平均粒径４９０μの
触媒粒子を充填して反応塔１と再生塔２０間で粒子を循
環しながら、反応塔圧力を１． ５ｋｇ／ｃｒｌｔＧま
で上昇させた。

この時の再生塔圧力は３５００ｍｍ水柱となり、触媒循
環量は２ ９ ０ｋｇ７／ｈ、推定もれ込みスチーム量
は１１００ｇ／ｈであった。

第２図は、本発明の他の実施例を示すもので、第１図と
同一部分は同一符号で示してあり、第１図の装置と異な
るのは、反転容器５を粉粒体の移動層管路と分離して、
粉粒体の反転だけの機能を持たせたものであり、装置上
の複雑さを少なくすることができる。

このように実施例記載の粉粒体の移送装置は、加圧状態
にある容器中の圧力を保持しながら、容器内の粉粒体を
連続的に低圧状態の容器に移送することができ、かつ移
送時の粉粒休の凝集あるいは粉砕を防ぐことができる。

以上の如く、本発明の粉粒体の移送方法および装置は、
加圧状態にある容器中の圧力を保持しながら、容器内の
粉粒体を連続的に低圧状態の容器に移送することを可能
としたものであって、工業上の効果大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の粉粒体の移送装置の一実施例の断面図
、第２図は同じく他の実施例の要部断面図である。 符号の説明、１・・・・・・反応塔、２・・・・・・再
生塔、３・・・・・・ストリッパー、４・・・・・・移
動層移送管、５・・・・・・反転容器、６・・・・・・
揚送管、７・・・・・・再生触媒の循環導管、５２・・
・・・・揚送ガスの導管、５３・・・・・・移動層部、
５４・・・・・・反転部、５５・・・・・・環状粒子流
路、５７・・・・・・エアレーションガスの導管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 加圧状態の第１の容器から、該容器内の圧力より低
   圧状態の第２の容器に粉粒体を移送する管路に、前記第
   １と第２の容器の圧力差に応じた長さの前記移送粉粒体
   により構成される移動層を形成し、前記粉粒体の平均移
   動速度より高い空管基準の速度を有するシールガスを前
   記粉粒体の移動方向に流すことによって、前記第１容器
   内の圧力を保持しなから粉粒体を前記第２容器に移送す
   ることを特徴とする粉粒体の移送方法。 ２ 前記移動層の形成が前記曽路の低圧側において粉粒
   体を反転移動せしめることにより行なわれる特許請求の
   範囲第１項記載の粉粒体の移送方法。 ３ 一端が高圧状態の第１の容器に実質的に接続し、他
   端が低圧状態の第２の容器に接続し、第１の容器から第
   ２の容器に粉粒体を移送する装置において、該粉粒体の
   平均移動速度より高い空管基準の速度を有するシールガ
   スを前記粉粒体の移動方向に流すシールガス供給手段と
   、前記シールガスにより粉粒体が充填される充填部と、
   該充填部の低圧側において、前記の充填された粉粒体を
   流動化せしめる流動化部と、該流動化部にて流動化され
   た粉粒体を低圧側に送給する送給部とを有することを特
   徴とする粉粒体の移送装置。 ４ 前記充填部、流動化部および送給部が前記の高圧状
   態の第１の容器に実質的に接続し、前記シールガス供給
   手段の設けられた第１の配管と、該配管中の粉粒体移動
   方向が反転する如く設けられた第２の配管と、該第２の
   配管側部に開口するガス流入口と、配管の端部に設けら
   れ、該第２の配管中の粉粒体移動方向と同一方向に開口
   するガス流入口とよりなる特許請求の範囲第３項記載の
   粉粒体の移送装置。 ５ 前記第１の配管が前記第２の配管の外周部に設けら
   れている特許請求の範囲第４項記載の粉粒体の移送装置
   。 ６ 前記第１の配管が前記第２の配管底部に開口してい
   る特許請求の範囲第４項記載の粉粒体の移送装置。