JPS614518A - ガス状流出物から固体粒状物を分離する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野。

本発明はかこまれた離脱帯域中でガス状流出物から固体
粒状物を分離する装置に関するものである。さらに特定
的にいえば、本発明はきわめて小さい流動状触媒粒子あ
るいは非触媒粒子をそれらの粒子と処理された炭素・金
属質炭化水素とから成るガス状流出物から効率的に分離
することに関するものである。

従来技術： 炭化水素を接触させる場合、循環する流動化系が広く利
用されている。炭化水素油の流動接触分解のような系に
用いられる装置は、接触帯域、離脱帯域・再１帯域１−
１′び系内７固体・蒸気ｉび　　　　　　５ガスを循環
させる手段から成る。本発明の装置は　　　　　　。

離脱帯域に焦点があり、その中で流動接触物質がガス状
流出物から急速に分１、離される。

炭化水素転化のだめの最も効果的な接触帯域はライザー
クラッキング帯域である。この装置は物質質が管の内部
を上方へ移動するときの、流動触媒と熱油蒸気との迅速
均密接触を特徴とする。分解流出物は管の頂部において
触媒粒子から急速に分離される。一つの効果的な分離装
置はサイクロン分離系と組合せた開放端ライザー管を特
長とする。

米国特許４，０６６，５３３、米国特許４，０７０，１
５９、および米国特許４，３９０，５０３を見よ。アッ
シュランド番オイル・コンパニーへ譲渡されたこれらの
特許は本明縄書において文献として組入れられている。

これらの特許は、なかでも、開放端ライザー導管の上部
周縁をとりかこむ環状室から成る装置を開示している。

この室から横方向にのびる１個または１個より多くの導
管は固体とガス状流出物をサイクロン分離手段へ送る。

発明が解決しようとする問題点。

開放端ライザー管は多くの利点をもっことが示されてき
たが、離脱帯域中の分離固体の一部がライザー管の端近
くの領域の中へ向きを変えて戻される傾向によって、効
率が落ちる。本発明者らによって開発された円錐装置は
改善されかつより効率の良い装置を提供する。

問題点を解決するための手段： 本発明の装置は、流動化粒子を被処理流出物からできる
だけ迅速に分離せねばならない状況において、最も有効
である。一つの好ましい具体化においては、流動分解触
媒を流出蒸気から分離する。

もう一つの具体化においては、別の本質上不活性の固体
の流動化接触物質が蒸気化された炭素・金属質油から、
その物質が油蒸気から金属と炭素を吸収した後に、分離
される。適当な不活性物質は粘土、コーク粒子、使用ず
み分解触媒、などを含む０ 本発明の商業的ライザークラッキング装置は、離脱帯域
の中で終る管状ライザー、この帯域の中で触媒と流出物
とを分離する手段、触媒再生器、および熱流動触媒粒子
の多量の保有量をこの装置内で移動させる手段、から成
る。このクラッキング装置中で使用される流動分解触媒
は活性粘土、シリカアルミナ、シリカジルコニア、など
のような慣用タイプのものであってよいが、マトリック
ス中に分子篩を含み約４０から約１００ミクロンの範囲
の平均粒径なもつ天然および合成のゼオライト型触媒が
好ましい。装置中で転化される供給原料は分解後におい
て輸送用燃料を生ずる炭化水素であってよい。好ましい
供給原料は脱塩された・全成分原油、蒸圧蒸溜原油、水
添脱硫、溶剤脱アスファルト、ビスブレーキング、真空
蒸溜および脱金属化処理のような石油精製工程からの重
質油であることができる。重質油供給原料は約２８８℃
（５５０’Ｆ　）をこえる初留点をもち、約１から１０
０　ｐｐｔｎの有機金属化合物を含む。さらに、この種
の重質油は０１から２０容積係のアスフアルテンを含み
、３から１０重量−の範囲のコンラドノン炭素含量と１
５から２５度のＡ、Ｐ、１．比重をもつ。予熱された供
給原料はクランキング装置の４　　　　　　　反応帯（
ライザークラッキング帯）に入り、そこで、蒸発され熱
い分子篩型触媒と均密に混合される。反応混合物は急速
にライザー中を上昇し、油供給原料は二、三秒またはそ
れ以内で自動車燃料の沸点範囲のより軽質の炭化水素へ
分解する。本明細書および米国特許４，０７０，１５９
において開示されるライザーを用いるときには、事実上
すべての触媒は弾道的分離によって反応生成物から迅速
に離脱せしめられる。触媒の大部分、例えば８．０−９
０容積％は垂直通路中を上向きに離脱帯域の中へ通シ、
一方、触媒の少部分は分解された流出物と一緒にサイク
ロン系の中へ、一般的に水平の平面内で横方向に通る０
使用ずみ触媒は離脱帯域の下部において回収され、そこ
から再生帯域へ輸送される。分解された流出物は製品回
収帯へ送られる。

離脱帯の上部は通常は圧力容器に代表的なドーム様形態
をもつ。この部分の内部に、複数個のサイクロン分離器
が相互に間隔を置いてとりつけられる。これらのサイク
ロンはそれらをとりつけが−ｐ−Ｈｔ、６１然″勺０置
′保持“６嘱使用すＢ　　　　　　　　。

構造部品と一緒になって、触媒粒子の多くに向きを変え
させかつその排出ライザー頂部へ戻る通路を移動させる
多くの表面を提供する。

本発明者らは、開放端ライザーのカップ部分の上方の切
頭逆円錐（ノズル）が粒子がそのカップの中へ行くのを
妨げる楯として作用することを発見した。さらに、この
円錐はノズル効果を提供して粒子が分離帯を離れるよシ
良い軌道をもたらす。

本発明は図面を参照してさらに解説する。第１図を参照
すると、一つの具体化がライザー２の中心線１とサイク
ロン（図示せず）への取出管４の中心線３とに沿った部
分切断面として示されている。分解流出生成物が分離お
よび回収の局面を通って進行するときの通路は点線で描
かれている。

固体粒状物質が分離および回収の局面を通って進行する
ときの通路は点線６によって描かれている。

図示されている特定の具体化においては、ライザー２は
フランジ８と９で以てライザーと一体となった延長部７
で終る。このライザー延長部は囲い板１０によってとり
かこまれ、この板は底が閉じられ頂部が開放されており
、それによって環状の捕集帯１１を形成し、これはライ
ザーの端をと９かこんでいる。交叉導管１２は捕集帯を
サイクロン（図示せず）への取出管４と連結するρ囲い
板１０には切頭円錐１３のキャップを備えている０この
円錐の底面は囲い板の頂面と一致しており、これらは同
じ直径をもつ。参照番号１５で表現される円錐の頂面は
第２図に関して論議するとおり、より小さい直径のもの
である。この具体化洗おいては、変向円板１６は円錐１
３の頂部の上方に位置する。希望する場合には、この変
向円板を省き固体粒子の変向用に離脱帯のドーム形状に
頼ってもよい。

第１図のライザー２を出る触媒と蒸気の懸濁体は少くと
も約２５から３５フイ一ト／秒の速度で流れており、ラ
イザー中の触媒の負荷量は０．３がら２．０ポンド／立
方フイートの範囲にある。ライザー頂部において、固体
は、より大きい運動量をもっていて、確立された方向ま
たは経路の中を流れ、一方、蒸気は、より低い運動量を
もっていて、突然の方向変換をさせられる。生成物蒸気
もまたライザー２および／または延長部７の内部からサ
イクロン（図示せず）への取出管の内部へ負の圧力差の
影響のもとにある。従って、この運動量差と負の圧力差
のだめに、突然の分離が達成される。

固体と生成物蒸気の分離はきわめて効果的であるが、そ
れは完全ではない。約９０から約９９５重量％の固体お
よび約１０から約０．０００１重量襲の生成物蒸気が離
脱室の中へ通る。この室中の生成物蒸気はライザに再び
入るにちがいなく、そしてサイクロンを経て捕集され、
固体はその室から再生と循環のだめに捕集される。離脱
室中の固体がライザー出口端と囲い板のある場所へ戻る
のを防ぐ手段をとることが重要でちる。なぜならば、分
離効率は所望方向と反対に流れる固体によって影響を受
けるからである。開放カップ囲い板の上方の円錐は固体
粒子がカップ中へ変向されることを妨げる循として作用
する。ライザーおよび開放Ｊ　　　　　　　　カップか
らの流れをすぼめそして妨害するよシも、分離効率が改
善されかつ炭化水素蒸気の過度の転化が回避されること
が発見された。

第２図は本発明の分離装置の好ましい構造を描いている
。第２図を参照すると、ライザー１０１は離脱室内部で
垂直の中心線１０３に沿って中央に位置する。円筒状の
室と相対的なライザーの直径は１対５および１対３０の
範囲にある。この室は好ましくは参照番号１０４によっ
て一般的に示されるドーム型頂部をもつ。ドームに近い
室の内部はサイクロン、充気室、およびそれらをとりつ
けるだめの十分な構造部品によって占められていること
は当業熟練者によって理解される。これらの装置および
部材は固体をライザーの端の中および囲い板の中へ変向
させる問題の一因となる。

変向用円板１０５は固体の経路を垂直からライザー排出
部から離れている下向き経路へ変える有効手段を提供す
る。この円板は任意の適当な手段（図示せず）によって
ドーム中に取付けることができる。

実施例２　（本発明による）　　　　　　　　　　　　
　　　。

一つの好ましい具体化において、ライザー延長部材１０
６、環状囲い板部材１０７、円錐部材１０８および横方
向延長部材１０９から成る囲い板集成装置が一つの単位
として組立てられている。

この単位は溶接および／またはボルト締めして各部材を
一緒に結合させることができる。適当な材料は炭素鋼お
よびステンレス鋼を含み、これらはレフラフトリーおよ
びヘクスメツシュのような耐磨耗材料で以て内張すして
よい。円錐部材は円形の基底、この基底に平行な円形の
頂部の縁、および傾斜側面、をもち固体と協同蒸気流出
物との流れを方向づけるのに用いられる一つのしぼり部
分を提供する。円錐は流体の流れを方向づけるよう勾配
をつけだノズルのように作用し、最も好ましい具体化に
おいては、その流れは円錐の頂部の上方の適当な位置に
置いた凸形変向用円板へ向けられる。

本発明の分離装置の代表的で好ましい寸法関係は表１に
示されている。

表　　　　１ Ａ　　ライザー内径　　　　　　　４−１００　１２−
７２Ｃ囲い板内径　　　　　　５−１６０　１６−１０
８Ｄ　　円錐のひらき　　　　　３−１２０　１Ｏ−７
８Ｆ　　横方向取出管半径　　　２−５０　　６−３６
Ｈ囲い板の高さ　　　　　６−１７０　１８−１３０本
発明の概念を試験装置において評価した。この概念を試
験するのに使った実験装置は透明のプラスチック製モデ
ルのクラッキング装置であシ、ライザー、離脱器／スト
リッパー、二段式再生器、オヨび連結州立て管から成る
。このモデルを室温で真空下で運転する。室内空気がラ
イザの底および再生器の基底において調節弁を通して装
置に入り、離脱器および再生器からそれぞれ排出され、
計量され、真空ポンプを通って出る。空気はまた、必要
ならば、ストリッパーのような他の位置において装置に
入ることができる。この装置のライザー直径はｂインチ
であシ、その他の寸法は適切に与えられている。

試験は、特定量の流動化固体を特定時間の間、特定のラ
イザーガス速度で以て、ライザー中を上昇させることに
よって実施する０離脱器からの固体損失はシールした浸
漬膜（ｄαｐｌｅｃｔ　）　を備えた外部サイクロンに
おいて回収される。分離効率は−として測定され、ここ
で、 損失二外部すイクロン浸漬脚中で捕集される固体。

負荷−ライザ中を上昇する触媒量。

である。

表２は囲い板（カップ）の上方に円錐がある場合と無い
場合とにおいて、ライザー速度を増すときの試験結果で
ある。

表　　　２ ２９．６　９７．８９９２ ３４．２　９５．５　９９．５ ３８．４　　（−）　　９９．８ ４２．８　　（−）　　９９．８ ４７．４　　（−）９９．９ 表２のデーターに基づく第３図は、ライザーガス速度が
増すにつれて円錐が標準の開放カップの効率よりも改善
された分離効率を与えることを示す。

１せ 前記の記述とデーターは、囲い板上力の円錐装　　　　
　　　・１置が固体の流れを分離装置から正しい方向に
向けさせかつ同時に粒子がカップ中へそらされることを
妨げる楯として作用するということを示している。

ここで述べた本発明の修正と変更はその範囲を外れるこ
とな〈実施するととができ、本発明は特許請求の範囲に
よってのみ制約を受ける。例えば、円錐は、彎曲側面が
効率的ノズルとして機能するかぎシは、第１図に示すと
おりの直線的側面でなく彎゛曲側面をもつことができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置の一つの具体化の部分断面の立面
図であり、第２図はいくつかの寸法関係を含めた、本発
明の装置の一つの具体化の部分断面立面図であり、第３
図は比較データーのグラフ的表示である。 ２：ライザ−４：サイクロン取出管 ７：ライザー延長部　１０：環状囲い板１１：環状捕集
帯　　１３：切頭円錐キャップ（外５名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ガス状炭素・金属質炭化水素流出物中に懸濁する固
   体粒状物の分離装置であつて； （ａ）離脱室、 （ｂ）上端が開いているライザー導管であつて、上記離
   脱室の内部で中央に位置し、使用ずみ固体を上記室の中
   へ送るよう適合させた導管、 （ｃ）上記ライザー導管の上端をとりかこむ環状囲い板
   であつて、その囲い板の上部が中空の切頭円錐部材から
   成り、該部材が該離脱室中への固体の流れを強めかつ固
   体が囲い板領域の中へ再び入るのを妨げるよう機能する
   、環状囲い板、および （ｄ）上記囲い板と横方向で開放状で連通しているサイ
   クロン分離器手段、から成る分離装置。 ２、上記炭化水素流出物が約２８８℃をこえる初留点を
   もちかつ１から１００ｐｐｍの有機金属化合物と０．１
   から２０容積％のアスフアルテンを含む重質油供給原料
   の処理から生ずるものである、特許請求の範囲第１項に
   記載の装置。 ３、転化された炭化水素生成物蒸気を流動分解触媒から
   分離する装置であつて； （ａ）ドーム型頂部をもつ離脱室、 （ｂ）触媒の主要部分を上記離脱室の頂部の中へ軸方向
   で送るよう適合させた開放端をもつ細長い丸型のライザ
   ーパイプ、 （ｃ）上記パイプの上端をとりかこみ一つの環状分離室
   を規定する環状囲い板であつて、その上部が短かい中空
   円錐から成る、環状囲い板、 （ｄ）上記囲い板と横方向に開放状で連通していて転化
   された炭化水素蒸気を受け入れ流動分解触媒から分離す
   るよう適合させた、複数個のサイクロン分離器、の組合
   せから成る分離装置。 ４、上記流動接触分解触媒が４０から１００ミクロンの
   範囲の平均粒径をもつ、特許請求の範囲第３項に記載の
   装置。 ５、ライザーの頂部縁から円錐の底への距離が０からＡ
   ／６である、特許請求の範囲第３項に記載の装置。 ６、自動車燃料範囲の沸点をもつ蒸気化したライザーク
   ラツカー流出物中に懸濁する熱流動分解触媒を分離する
   装置であつて； （ａ）ドーム型頂部をもつ離脱室、 （ｂ）上端が開放されていて上記室の中央軸上に位置す
   る垂直の管状クラツキングライザー、 （ｃ）上記ライザーの上端をとりかこみ、底が閉じられ
   ていて環状の捕集室を形成する環状囲い板、 （ｄ）上記囲い板の頂上に取りつけられ、頂部平面表面
   の直径が上記ライザーの内径と本質上同じである、切頭
   円錐、および （ｅ）上記円錐の頂部の上方にあり、上記ライザーの直
   径の約２倍までの距離を隔ており、かつ上記円錐から見
   て凹面の邪魔板、の組合せから成る分離装置。