JP2001146593A - 炭化水素転換方法において使用されるガス・液体分離システム - Google Patents

炭化水素転換方法において使用されるガス・液体分離システム

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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 炭化水素転換方法において使用されるガス／
液体分離システムを提供する。 【解決手段】 炭化水素転換帯域に由来する液体（Ｌ）
とガス（Ｇ）との分離方法であって、前記方法が、連続
する３区域を含む分離帯域において行われ、一番目の区
域である第一区域１は、Ｇ／Ｌ比約０．１〜１０の流れ
について作用し、二番目の区域である第二区域２は、Ｇ
／Ｌ比約１０〜５０の流れについて作用し、第三区域３
は、液体渦の形成を制限するのに役立ち、この区域にお
いて、Ｇ／Ｌは、液体に対するガスの質量流量の比であ
る、液体とガスとの分離方法である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、石油精製または石
油化学方法に適用され、一般に液相、すなわち少なくと
も１つの炭化水素と、ガス相、すなわち液相との熱力学
的平衡での水素と炭化水素の蒸気フラクションとの混合
物とを同時に作用させるあらゆる転換に適用される。本
発明の応用分野は、例えば液体の質量流量に対するガス
の質量流量比（Ｇ／Ｌ）通常０．１〜１０、ほとんどの
場合０．５〜２を用いて作用する方法に関する。この応
用分野は、特に水素化処理方法において適用される。
【０００２】
【従来技術および解決すべき課題】関連方法は、炭化水
素仕込原料、例えば原油の直留蒸留により得られる常圧
残渣の少なくとも一部を、ガソリンおよびガスオイルで
ある軽質留分と、より重質な生成物とに特に転換するこ
とを目的とする。該重質生成物は、例えば脱アスファル
テンの中間工程（Ｃ３〜Ｃ７溶媒によるアスファルテン
の抽出）後に、例えば流動床接触クラッキングのような
より選択的な転換方法において仕込原料として使用され
てよい。さらに該方法は、原油の常圧残渣の減圧蒸留に
より得られる蒸留物を、ガソリンおよびガスオイルであ
る軽質留分と、より重質な生成物とに転換することを目
的とするものである。該重質生成物は、例えば流動床接
触クラッキングのようなより選択的な転換方法において
仕込原料として使用されてよい。本発明は、重質または
軽質炭化水素仕込原料の水素化処理方法、例えば水素化
脱硫方法、水素化脱窒方法または水素化脱芳香族方法に
も適用されてよい。
【０００３】
【課題を解決するための手段】本発明による、炭化水素
転換方法において使用されるガス・液体分離システム
は、炭化水素転換帯域に由来する液体（Ｌ）とガス
（Ｇ）との分離方法であって、前記方法が、連続する３
区域を含む分離帯域において行われ、一番目の区域であ
る第一区域は、Ｇ／Ｌ比約０．１〜１０の流れについて
作用し、二番目の区域である第二区域は、Ｇ／Ｌ比約１
０〜５０の流れについて作用し、第三区域は、液体渦の
形成を制限するのに作用し、この区域において、Ｇ／Ｌ
比は、液体に対するガスの質量流量の比である、液体と
ガスとの分離方法である。
【０００４】分離器の提案される配置（図１）には、２
つの型がある。反応器（１００）の液体・ガス排出口
（３００）の下流に位置する分離器（２００）は、反応
器の液体再循環流路に位置するか、あるいは反応器の最
終出口に位置してよい。従って、分離により生じた液体
は、再循環流路（５００）を経て反応器に戻ってよいし
（この場合、生成物は、分離器（２００）の下流で導管
（７００）において抜き出される）、あるいは本プロセ
スからの抜き出し物を構成してもよい。分離されたガス
は、導管（４００）を経て排出される。
【０００５】液体の分離システム（２００）における滞
留時間は、３０秒〜１０分、ほとんどの場合１〜３分、
例えば約２分である。液体に対するガス（Ｇ／Ｌ）質量
流量の比の範囲は、０．１〜１０、好ましくは０．５〜
２である。分離器（２００）の入口における導入導管
（３００）内の液体の質量流量は、一般に１００〜４０
００ｋｇ／秒／ｍ２ である。ガスのこれらの質量流量
は、分離器の導入導管（３００）においてほとんどの場
合１００〜８００ｋｇ／秒／ｍ２ である。
【０００６】流体温度は、一般に２０〜６００℃、好ま
しくは３００〜４５０℃であり、作動圧力は、１〜２０
０バールであってよい。ガスの動的粘度は、１０−２〜
２×１０−２ｃＰであり、液体の動的粘度は、０．３〜
５ｃＰである。表面張力は、２０〜７０ｍＮ／ｍであ
る。液体の密度は、一般に５００〜１０００ｋｇ／
ｍ３ 、ほとんどの場合５００〜７００ｋｇ／ｍ３ であ
る。ガスの密度は、通常１〜５０ｋｇ／ｍ３ 、ほとん
どの場合３０〜５０ｋｇ／ｍ３ である。
【０００７】この分離システムの独創性のうちの１つ
は、△ρ＝ρＬ −ρＧ の低値（約５００ｋｇ／ｍ
３ ）に対して正確に作用しうることであり、また広範
囲にわたるＧ／Ｌ質量流量比（０．１〜１０）に対して
正確に作用しうることである。
【０００８】液相が、有機または無機質の固体粒子を含
む場合、該システムにより、作動を続行することが可能
になる。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明に関する方法は、例えば原
油の減圧蒸留帯域により生じた減圧蒸留物の処理を目的
とする。水素化処理方法（図２）は、一般に水素の存在
下に作用しかつ一般に液体およびガスの上昇流での流れ
において作動する、沸騰床（２０）において転換可能な
水素化処理触媒を含む少なくとも１つの三相反応器（１
００）を含む。該反応器は、好ましくは反応器の下部近
辺に位置する前記反応器から触媒を抜き出すための少な
くとも１つの触媒抜き出し手段（５０）と、前記反応器
の頂部近辺に少なくとも１つの新品触媒供給手段（４
０）とを備える。
【００１０】前記反応器は、反応器の内部または外部に
位置する少なくとも１つの液相再循環流路（６０）を含
む。該流路は、床が沸騰三相状態で作動するのに必要と
される充分な膨張レベルを維持することを目的とするも
のである。膨張床の下流において、反応器の頂部で、反
応器の内部にある軸方向のガス・液体分離システム（７
０）により、再循環すべき液相の分離が可能になる。こ
の内部分離器内の液体レベルは、ガス相の排気と液相の
生成物の抜き出しとを目的とする導管（３００）により
維持される。この場合、これら２つの相の流れは、本発
明による分離器（２００）に入る。
【００１１】反応器の下流において液体・ガスの優れた
分離を得ることが必要である。従って、液体がガス出口
に飛沫同伴される場合、これにより、熱交換器のレベル
でプロセス変動が生じることがある。同様にガスのフラ
クションが、袋状（ポケット状）形態で液体出口の側か
ら抜き出される場合、これが、分離器の下流における導
管内で圧力ピークを引き起こす。この圧力ピークは、生
成物の定常流を不安定にするものである。従って、これ
ら機能不全は、ガス・液体分離器の下流に位置する装置
の運転に対して妨げになる。水素化処理または水素化転
換装置の場合、これにより、さらに水素の高くつく損失
が生じる。従って、容器内における液体レベルの充分な
制御を伴う、液体・ガスの２つの相の急速かつ効果的な
分離を可能にするシステムを用いることが必須である。
【００１２】熱分解を制限するための反応器の外部にお
ける高温への液体の暴露を制限するために、液体の滞留
時間を制限することが肝要である。
【００１３】従って、本発明の目的は、液体の急速な排
出を可能にする効果的なガス・液体分離方法を提供する
ことである。この方法は、液体・ガスの密度の隔たりが
小さい（４００〜１０００ｋｇ／ｍ３ ）場合に、この
システム（設備）は性能がよい状態を保つことにより特
徴付けられる。
【００１４】炭化水素の転換帯域に由来するこの液体
（Ｌ）・ガス（Ｇ）分離方法は、一般に連続する３区域
を含む帯域において行われる。一番目の区域である第一
区域は、Ｇ／Ｌ比約０．１〜１０の流れについて作用
し、二番目の区域である第二区域は、Ｇ／Ｌ比約１０〜
５０の流れについて作用し、第三区域は、液体渦の形成
を制限するのに役立ち、この区域では、Ｇ／Ｌ比は、液
体に対するガスの質量流量の比である。
【００１５】さらに本発明は、異なる３区域からなる分
離装置または分離システム（設備）にも関する（図３参
照）：すなわち ・Ｇ／Ｌ比約０．１〜１０を有する流れにおける一番目
の分離器（１）と、 ・Ｇ／Ｌ比約１０〜５０を有する流れにおける二番目の
分離器（２）と、 ・液体渦の形成を制限するシステム（３）とである。
【００１６】容器（２００）のサイズと、容器（２０
０）内の液体の通常レベルに課せられた位置とは、滞留
時間１〜１０分、好ましくは約２分を課すように決定さ
れる。分離器により、分離器の出口において液体の最大
０．１〜０．５（重量）％だけがガス相内にとどまり、
分離器の出口においてガスの最大０．５〜１（重量）％
だけが液相内にとどまるように、分離効率が達成されな
ければならない。
【００１７】一番目の分離器（１）は、好ましくは少な
くとも１つの接線（tangential）出口により終了される
管からなる。これは、流れに対して管の出口で９０°の
回転を強要するものである。例として、各接線出口の開
口の面積と管内の通路の断面積との比は、０．２５〜
１、好ましくは０．５である。各開口の高さと幅との比
は、１〜４、好ましくは２である。接線出口の上流にお
いて、管の内部に螺旋が、付け加えられてもよい。この
螺旋（５）は、１回転または２回転であってよい。管の
直径に対しての（流体の通路の断面に対応する）螺旋の
幅の比は、一般に０．５〜１である。螺旋のピッチ数
（すなわち螺旋のピッチに対する全体高さの比）は、一
般に１〜６、好ましくは２〜３である。
【００１８】一番目の分離器（１）には、分離器に導入
されるガス・液体の流れの全体が通過する。この分離器
の効率は、一般にガスの出口側において７０〜９０％で
ある。一番目の分離器（１）においてガス・液体の分離
の終了時に生じたガスの流れは、二番目の分離器（２）
に進む。
【００１９】二番目の分離器（２）は、自由接線入口
（６）を有するサイクロンからなる。例として、接線入
口（６）は、長方形状断面を有する。この断面の高さに
対する幅の比は、０．２〜０．６、好ましくは約０．５
である。サイクロン（２）の断面積に対する入口の断面
積比は、一般に０．０６〜０．２５、多くの場合約０．
１２である。サイクロンの直径に対するガス流の排出導
管（８）の直径の比は、一般に０．３〜０．６、好まし
くは約０．５である。この比は、サイクロンにおける△
Ｐ（サイクロンの入口と出口との間の圧力差）を低減さ
せるように最大でなければならない。サイクロンの直径
に対するガス排出導管（８）の高さの比は、多くの場合
０〜１、非常に多くの場合約０．５である。このサイク
ロンの液体出口（７ａ）は、常に分離器の容器（２０
０）内での液体レベルの下にある。サイクロン（７）の
液体出口は、サイクロンと同じ直径を有し、かつ内壁に
密着するブレードを有する。これらのブレードは、一定
の角度の間隔で分配され、かつ２〜８の個数、例えば４
を有する。サイクロンの直径に対するこれらのブレード
の幅の比は、０．１５〜１、好ましくは約０．３であ
る。ブレードの高さは、サイクロンの頂部とブレードの
頂部との間の距離を、サイクロンの直径の２〜５倍、好
ましくはサイクロンの直径の２〜３倍で置くように、ま
たブレードをサイクロンの底部まで延長させるように、
画定される。容器（２００）内の液体の高さは、最小限
において、容器（２００）の排出用円錐形の底部と、サ
イクロンの底部とに一致しなければならない。液体レベ
ルの最大高さは、サイクロン内における圧力損失を考慮
に入れるために、最大限においてサイクロンの頂部での
サイクロンの直径の３倍未満、好ましくはサイクロンの
頂部での直径の４〜６倍未満でなければならない。二番
目の分離器の入口（６）から一番目の分離器の出口
（４）を分離する垂直距離は、長方形状入口（６）の２
倍の高さよりも大きくなければならない。サイクロン式
分離器の接線入口は、一番目の分離器の接線出口（４）
の上方に位置する。
【００２０】分離器（１）および分離器（２）の２つを
組み合わせることにより、分離器全体について良好なコ
ンパクト性を得ることが可能になり、かつ特に容器（２
００）の直径を限定することが可能になる。サイクロン
の高さは、ガスの滞留時間についてのみ作用するので、
提案されたガス・液体分離器のシステムにより、液体に
ついて短い滞留時間を保持することが可能になる。
【００２１】分離器は、液体出口側においてガスのあら
ゆるエントレインメント（飛沫同伴）を制限するため
に、容器（２００）の底部において液相中でのあらゆる
渦形成を回避しうるシステム（３）を備える。このシス
テムは、角運動量の消散を可能にする一定の角度の間隔
で配置される、内壁に付けられたブレード（９）により
構成される。これらのブレードは、２〜８の個数、好ま
しくは４を有する。これらのブレードの高さは、液体の
最大の高さと、一番目の分離器（１）の底部との間にあ
る。これらのブレードの幅と容器の直径との比は、０．
０２〜０．１、好ましくは約０．０５である。渦の中央
部の長さと力とを軽減するために、シリンダが、液体排
出流の軸方向において容器（２００）の底部に付け加え
られてよい。このシリンダは、液体排出導管と同じ直径
と、液体排出導管の直径の０．５〜２倍の高さを有す
る。このシリンダは、頑丈な内壁を有してもよいし、あ
るいはグリッド（格子）からなる内壁を有してもよく、
この場合には該シリンダは上部で閉鎖されてよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】分離器の提案される配置を示すフローシートで
ある。
【図２】水素化処理方法を示すフローシートである。
【図３】異なる３区域からなる分離装置の概略を示す図
である。
【符号の説明】
(1)(2)…分離器 (3) …システム (4) …分離器の出口 (5) …螺旋 (6) …分離器の入口 (7) …サイクロン (7a)…サイクロンの液体出口 (8) …ガス排出導管 (9) …ブレード (20)…沸騰床 (40)…新品触媒供給手段 (50)…触媒抜き出し手段 (100) …反応器 (200) …分離器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ１０Ｇ 47/00 Ｃ１０Ｇ 47/00 (72)発明者 アブデルハキム クディル フランス国 リヨン リュ デュ ギャレ ９ (72)発明者 チエリー ゴーチエ フランス国 サン ジュニ ラヴァル ア レ デ ミューズ 10

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 炭化水素転換帯域に由来する液体（Ｌ）
    とガス（Ｇ）との分離方法であって、前記方法が、連続
    する３区域を含む分離帯域において行われ、一番目の区
    域である第一区域は、Ｇ／Ｌ比約０．１〜１０の流れに
    ついて作用し、二番目の区域である第二区域は、Ｇ／Ｌ
    比約１０〜５０の流れについて作用し、第三区域は、液
    体渦の形成を制限するのに作用し、この区域において、
    Ｇ／Ｌ比は、液体に対するガスの質量流量の比である、
    液体とガスとの分離方法。
  2. 【請求項２】 液体の分離帯域（２００）における滞留
    時間は、３０秒〜１０分であり、液体に対するガス（Ｇ
    ／Ｌ）の質量流量の比の範囲が、入口において０．１〜
    １０、より好ましくは０．５〜２であり、分離器の入口
    導管内の液体の質量流量は、一般に１００〜４０００ｋ
    ｇ／秒／ｍ２ である、請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 流体の温度が、一般に２０〜６００℃、
    好ましくは３００〜４５０℃であり、作動圧力が、分離
    帯域において１〜２００バールであり、ガスの動的粘度
    が、１０−２〜２×１０−２ｃＰであり、液体の動的粘
    度が、０．３〜５ｃＰであり、表面張力が、２０〜７０
    ｍＮ／ｍであり、液体の密度が、一般に５００〜１００
    ０ｋｇ／ｍ３ であり、ガスの密度が、通常１〜５０ｋ
    ｇ／ｍ ３ である、請求項２記載の方法。
  4. 【請求項４】 水素の存在下に作用し、かつ一般に液体
    およびガスの上昇流での流れにおいて作用する、沸騰床
    において転換可能な水素化処理触媒を含む少なくとも１
    つの三相反応器を含む水素化処理方法に由来する流出物
    の分離に適用される方法であって、反応帯域が、好まし
    くは、反応器の下部近辺に位置する前記反応器から触媒
    を抜き出すための少なくとも１つの触媒抜き出し手段
    と、前記反応器の頂部近辺における少なくとも１つの新
    品触媒供給手段とを含み、前記反応帯域が、反応帯域の
    内部または外部に位置する少なくとも１つの液相再循環
    流路を含み、該流路は、床が沸騰三相状態で作動するの
    に必要とされる充分な膨張レベルを維持することを目的
    とするものであり、さらに該方法は、床の膨張部の下流
    における反応器の頂部において、反応器の内部にある軸
    方向のガス・液体分離システムが、再循環すべき液相を
    分離することを可能にすることからなり、この内部分離
    器内の液体レベルは、ガス相の排気と、液相の生成物の
    抜き出しとを目的とする導管により維持され、ついで、
    これら２つの相の流れは、本発明による分離帯域に入
    る、請求項１〜３のうちのいずれか１項記載の方法。
  5. 【請求項５】 次の異なる３つの区域： ・Ｇ／Ｌ比約０．１〜１０を有する流れにおける一番目
    の分離器（１）と、 ・Ｇ／Ｌ比約１０〜５０を有する流れにおける二番目の
    分離器（２）と、 ・液体渦の形成を制限するシステム（３）であって、Ｇ
    ／Ｌ比が、ガス／液体質量流量の比であるシステムとか
    らなる分離システムすなわち「分離容器」を含む装置。
  6. 【請求項６】 容器（２００）のサイズと、容器（２０
    ０）内での液体の通常レベルに課せられる位置とが、滞
    留時間１〜１０分、好ましくは約２分を課すように決定
    され、分離器は、分離器の出口において液体の最大０．
    １〜０．５（重量）％だけがガス相内にとどまり、分離
    器の出口においてガスの最大０．５〜１（重量）％だけ
    が液相内にとどまるような分離効率に達することを可能
    にするものである、請求項５記載の装置。
  7. 【請求項７】 一番目の分離器は、管の出口において流
    れに対して９０°の回転を強いる、少なくとも１つの接
    線出口により終了される管からなり、各接線出口の開口
    面積と、管内の通路の断面積との比が０．２５〜１であ
    り、各開口の高さと幅との比が１〜４である、請求項５
    または６記載の装置。
  8. 【請求項８】 一番目の分離器において、接線出口の上
    流で管の内部に螺旋を付け加え、この螺旋は１回転また
    は２回転であり、管の直径に対しての（流体の通路の断
    面に対応する）螺旋の幅の比が一般に０．５〜１であ
    り、螺旋のピッチ数（すなわち螺旋のピッチに対する全
    体高さの比）が、一般に１〜６、好ましくは２〜３であ
    る、請求項５〜７のうちのいずれか１項記載の装置。
  9. 【請求項９】 二番目の分離器(2) は、自由接線入口を
    有するサイクロンからなり、該接線入口（６）は、長方
    形状断面を有し、この断面の高さに対する幅の比が０．
    ２〜０．６である、請求項５〜７のうちのいずれか１項
    記載の装置。
  10. 【請求項１０】 二番目の分離器において、サイクロン
    （２）の断面積に対する入口の断面積の比が一般に０．
    ０６〜０．２５であり、サイクロンの直径に対するガス
    流の排出導管（８）の直径の比が、一般に０．３〜０．
    ６であり、サイクロンの直径に対するガス排出導管
    （８）の高さの比が０〜１である、請求項５〜９のうち
    のいずれか１項記載の装置。
  11. 【請求項１１】 二番目の分離器において、このサイク
    ロンの液体出口（７ａ）が、分離器の容器内で常に液体
    レベルの下にあり、サイクロンの液体出口が、サイクロ
    ンと同じ直径を有しかつ内壁に密着するブレードを有
    し、これらブレードは一定の角度の間隔で分配されかつ
    ２〜８の個数であり、サイクロンの直径に対するこれら
    ブレードの幅の比が、０．１５〜１である、請求項５〜
    １０のうちのいずれか１項記載の装置。
  12. 【請求項１２】 液体渦の形成を制限する前記システム
    が、角運動量の消散を可能にする一定の角度の間隔で配
    置される、内壁に付けられたブレードから構成され、こ
    れらのブレードは、２〜８の個数であり、これらのブレ
    ードの高さは、液体の最大高さと一番目の分離器（１）
    の底部との間である、請求項５〜１１のうちのいずれか
    １項記載の装置。
  13. 【請求項１３】 シリンダが、液体排出流の軸方向にお
    いて容器の底部に付け加えられ、このシリンダが、液体
    排出導管と同じ直径を有し、高さが、液体排出導管の直
    径の０．５〜２倍であり、このシリンダが、頑丈な内壁
    を有してもよく、あるいはグリッドで構成される内壁を
    有してもよく、この場合には該シリンダは、上部で閉鎖
    されるものである、請求項５〜１２のうちのいずれか１
    項記載の装置。
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