特許ウォッチ

公開番号2025157509
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-15
出願番号2025123875,2023571746
出願日2025-07-24,2022-05-25
発明の名称ライザ分離システム
出願人ティー.イーエヌプロセステクノロジー, インク.
代理人弁理士法人山崎国際特許事務所,個人,個人,個人,個人
主分類B01J 8/18 20060101AFI20251007BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】粒子流を用いて炭化水素供給原料を分解するために使用されるライザ反応器から入る粒子流からガス状混合物を分離するための装置を提供する。
【解決手段】ライザ反応器501は、長手方向軸Aを画定しており、一方の端部にライザ反応器入口502を、反対側の端部に少なくとも1つのライザ反応器出口504を含み、長手方向軸の周りに交互に分配された分離チャンバ508と収集チャンバ510とを含む分離容器506を含む。各分離チャンバは、隣接する収集チャンバの壁部でもある2つの垂直側方壁部512を備えるとともに、分離チャンバから隣接する収集チャンバへの流体及び粒子連通を提供するように、垂直側方壁部のうちの少なくとも一方に側方分離チャンバ出口が画定されている。分離容器は、収集チャンバ内に位置決めされた収集チャンバデフレクタ520を含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
粒子流を用いて炭化水素供給原料を分解するために使用されるライザ反応器から入る前記粒子流からガス状混合物を分離するための装置であって、前記装置は、
下部ストリッピング床領域と上部二次分離器領域とを備える反応容器と、
前記反応容器内のライザ反応器であって、前記ライザ反応器は、長手方向軸を画定しており、かつ一方の端部に前記炭化水素供給原料及び前記粒子流を受け入れるためのライザ反応器入口と、反対側の端部に分解されたガスと固体粒子との混合物を排出するための少なくとも１つのライザ反応器出口とを含む、ライザ反応器と、
前記少なくとも１つのライザ反応器出口に近接して画定された分離容器と、を備え、前記分離容器は、
交互に、前記長手方向軸の周りに分配された少なくとも１つの分離チャンバ及び少なくとも１つの収集チャンバであって、各分離チャンバは、前記少なくとも１つの収集チャンバのうちの隣接する収集チャンバの壁部も備える２つの垂直側方壁部を備え、前記少なくとも１つの分離チャンバは、前記分離チャンバの上部領域に、前記ライザ反応器と連通する分離チャンバ入口を含み、前記側方分離チャンバから前記少なくとも１つの収集チャンバのうちの前記隣接する収集チャンバへの流体及び粒子の連通を提供するように、前記垂直側方壁部のうちの少なくとも一方に側方分離チャンバ出口が画定されている、少なくとも１つの分離チャンバ及び少なくとも１つの収集チャンバと、
前記少なくとも１つの収集チャンバ内に位置決めされた少なくとも１つの収集チャンバデフレクタと、を備える、装置。
続きを表示（約 920 文字）【請求項２】
前記少なくとも１つの分離チャンバは、前記少なくとも１つの収集チャンバのうちの１つが間にある状態で２つの分離チャンバを含み、前記少なくとも１つの収集チャンバデフレクタは、前記２つの分離チャンバのうちの第１の分離チャンバの前記２つの垂直側方壁部のうちの一方と、前記２つの分離チャンバのうちの第２の分離チャンバの前記２つの垂直側方壁部のうちの一方との間に延在する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
各収集チャンバは、前記下部ストリッピング床領域に近接する少なくとも１つのストリッピングガス注入器からのストリッピングガスが前記収集チャンバに入ることを可能にするストリッピングガス入口窓を含む収集チャンバ外側壁部を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
各収集チャンバは、前記収集チャンバ外側壁部、前記垂直側方壁部及び中央ライザ反応器とともに前記収集チャンバを画定する収集チャンバフロアを備える、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記少なくとも１つの収集チャンバデフレクタは、前記収集チャンバフロアに面する凹表面を含む、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記少なくとも１つの収集チャンバデフレクタは、下向きに尖った尖頭部分を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記尖頭部分は、前記垂直側方壁部のうちの２つの間の中心に位置する、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記収集チャンバデフレクタは、前記収集チャンバデフレクタの凹表面から延在する分割バッフルを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記分割バッフルは、前記長手方向軸に平行な方向に前記デフレクタの下部縁部を越え
て延在する、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記分解されたガスと前記固体粒子の少量部分とを前記収集チャンバからガス出口収集器に排出するために、前記収集チャンバの上部領域に少なくとも１つの収集チャンバ導管を更に備える、請求項１に記載の装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２０２１年５月２５日に出願された米国特許出願第１７／３３０，３５４号に対する優先権の利益を主張し、当該特許の内容は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
続きを表示（約 3,700 文字）【０００２】
（発明の分野）
本開示は、流動接触分解（Fluid Catalytic Cracking、ＦＣＣ）プロセスなどの高速希薄相リフトライン（又はライザ反応器）を使用する任意の蒸気粒子動作に関する。
【背景技術】
【０００３】
ＦＣＣプロセスは、低価値高沸点範囲の石油留分を高価値低沸点生成物、特にガソリン、プロピレン及び他の軽質オレフィンに転化するために、石油精製工業において十分に確立されている。
【０００４】
ＦＣＣプロセスにおいて、微細に分割された固体触媒粒子は、反応のための熱及び触媒活性の両方を提供することによって分解反応を促進する。微細に分割された形態の触媒は、流体のように挙動するように作製することができ（したがって、流動接触分解と呼ばれる）、分解ゾーン（ライザ反応器）と、一般にスタンドパイプ又はリフトラインと称される移送ラインに接続された別個の再生ゾーンとの間の閉サイクルで流れる。
【０００５】
ＦＣＣユニットの反応ゾーンは、概して２つの部分、すなわち、ライザ反応器と、触媒と反応生成物とを迅速に分離するための反応デバイス、すなわち、ライザ終端デバイス（ Riser Termination Device、ＲＴＤ）として当業者に知られている装置とからなる。ＲＴＤシステムは、概して、ライザ反応器の出口に位置し、機械的な考慮のために反応器容器内に収容され、この容器はまた、プロセスの動作に重要な他のデバイスを含む。触媒から分離されると、反応生成物は容器から離れて経路指定され、急冷され、所望の留分に分割される。
【０００６】
ライザ反応器では、高温の触媒が液体油供給原料と接触してそれを蒸発させ、所望の気相分解反応を進行させ、そこで様々な炭化水素生成物並びに触媒上の固体コークス堆積物が形成される。ライザ反応器の端部では、炭化水素生成物からの触媒の迅速な分離が、炭化水素蒸気の過分解を回避するように反応時間を制御するために望ましい。ライザ反応器への炭化水素転化時間を制限することは、このゾーンが蒸気及び固体触媒の緊密な混合を確実にするように設計されているので望ましい。混合物がライザ反応器を出ると、格納／分離容器内であまり密接でない接触が生じることがあり、かつ望ましくない熱分解反応が生じることがあり、この熱分解反応は、価値のある生成物の損失及び低価値副生成物の生成につながる。炭化水素蒸気をＲＴＤ内に収容し、それらを可能な限り直接システムの外に経路指定することにより、熱劣化をもたらす高温での滞留時間が最小限に抑えられる。また、接触分解反応を終了させるために、炭化水素蒸気を触媒から迅速かつ完全に分離することが望ましい。非常に高い触媒回収率を達成するためには、２段階の蒸気触媒分離が必要とされる、すなわち、ＲＴＤは、分離の一次段階と考えられ、二次分離工程は、複数の高効率サイクロンからなる。一次分離中、炭化水素蒸気は触媒の大部分から分離され、二次分離工程に直接接続されたガス出口管を通ってＲＴＤを出る。分離された触媒は、一次分離器の下部端部にあるディップレッグ（dipleg）として知られる別のチャンバを流下してストリッピング床に入る。触媒がディップレッグを流下するとき、触媒はいくらかの炭化水素蒸気を同伴する。触媒及び同伴された炭化水素は、ＲＴＤを出てストリッピング
ゾーンに流入し、そこで更に分離される。触媒がストリッピングゾーンを通過するとき、粒子間及び粒子内部の炭化水素蒸気は、ストリッピング蒸気の向流によって除去される。ガス状炭化水素を含まないが固体炭化水素コークスで汚染された触媒は、ストリッピングゾーンを出て、再生ゾーンに入る。
【０００７】
一次ガス触媒分離に続いて、触媒はＲＴＤの下のストリッパー床に流入し、そこでストリッピングガスと向流的に接触して、触媒と同伴された任意の残留揮発性炭化水素を除去する。固体コークス堆積物を含有する、典型的には使用済み触媒と称される、炭化水素ストリッピングされた触媒は、触媒再生ゾーンに送られ、そこでコークスが燃焼除去され、触媒活性が回復される。再生工程はエネルギーを放出し、触媒温度を上昇させ、コークス堆積物が燃焼除去された後、高温の再生触媒は反応ゾーンに流れ戻る。触媒から分離された炭化水素蒸気は、いくつかの生成物への分留のために下流の蒸留システムに流れる。ライザ反応器再生器組立体を含むＦＣＣユニットは、再生器内でのコークスの燃焼によって発生する熱が、供給原料の気化に必要な熱及び分解反応のための熱と一致するという点で自己熱平衡である。
【０００８】
先行技術のライザ分離システムは、典型的には、付随するディップレッグを有する２つの分離チャンバと、ガス及び触媒材料をそれぞれ分離するための連続した数のガス収集チャンバとを有する。Ｇａｕｔｈｉｅｒらの米国特許第６，２９６，８１２号分配は、ライザ分離システムに関連してされた分離チャンバ及び循環（例えば、ガス収集）チャンバを含むエンベロープを有する、ガス及び粒子の混合物を分離するための装置を提供する。各分離チャンバの上部は、ライザ反応器と連通する入口開口部と、混合物を垂直面内で回転させるための中間ゾーンと、分離された触媒粒子を収集するためのディップレッグとして知られる下部ゾーンとを有する。各分離チャンバは、循環チャンバのための壁部でもある２つの側方壁部を備え、各チャンバの壁部のうちの少なくとも一方は、隣接する循環チャンバ内にガス及び粒子を混合するための側方出口開口部を備える。ガス収集チャンバは、２つの追加の開口部を有し、１つはガス出口管に接続された上部にあり、ガス出口管は更に二次分離器に接続されており、下部開口部は、下のストリッパー床の上の反応容器のいわゆる希薄相と連通する。この装置の用途は、ライザ内での炭化水素の流動接触分解であるが、他の類似のプロセスにも同様に適用することができる。
【０００９】
Ｇａｕｔｈｉｅｒらのデバイスは、複数の分離チャンバ及び循環チャンバを有し、各分離チャンバは、分離チャンバの下でストリッパー床と連通する粒子出口開口部を含むそれ自体のディップレッグを有する。Ｇａｕｔｈｉｅｒらのデバイスでは、ライザ蒸気と触媒との混合物は、ライザ頂部の窓を通って分離チャンバに入る前に方向を強制的に変えられ、互いに分離する前に四分の一（１／４）方向転換する。次いで、蒸気は、分離チャンバのデフレクタの下で更に１８０°方向転換した後、収集チャンバに入る。触媒は、ガス分離を最大化するために低質量流束用に設計されたディップレッグへと分離チャンバを流下する。このデバイスは主に、反応器／ストリッパー容器内に収容された内部ライザシステムのための触媒及び蒸気のための一次分離デバイスとして使用される。ストリッピングガス及び炭化水素蒸気は、分離チャンバのディップレッグから反応器内に同伴され、下部導管を通って収集チャンバに入り、ガス出口管／収集器に入る前に分離チャンバからのライザ蒸気と混合し、次いで最終的なガス／触媒分離のためにサイクロン二次分離器に流入する。Ｇａｕｔｈｉｅｒのデバイスは、分離及び輸送の目的に対処しているが、固体収集率は予想よりも低い。分離チャンバへの入口は、ライザ頂部から厳しい９０°曲がりを有し、ガス及び触媒が分離するために１／４の曲がりしか提供せず、これは、ガス及び触媒を互いにきれいに分離するのに十分ではない。方向の厳しい９０°変化は、入口で触媒の乱流状態を作り出し、その後の１／４方向転換で固体触媒粒子からの分解されたガスの良好な分離を達成するのに必要な流れ構造を発達させるには十分な時間がない。分離チャンバ間には接続がなく、不均一な圧力分布の可能性を作り出し、その結果、各チャンバへの負
荷が不均一になり、したがって低い分離効率をもたらす。
【００１０】
別のタイプのライザ分離システム、例えば、Ｍａｒｃｈａｎｔらの米国特許第１０，７３１，０８６号は、ガス固体分離及びガス格納の改善を提供する分離チャンバ内の追加の特徴を有するＲＴＤ設計を含む。これらの特徴は、ライザ頂部での流れの乱れを最小限にし、ガス触媒分離を促進するために、ガス触媒流に滑らかな１８０°の方向転換を提供するように凹凸のライザ頂部と分離チャンバのための単一の（共通の）ディップレッグとを含む。Ｍａｒｃｈａｎｔらはまた、全体積及びライザ後滞留時間を減少させるよりコンパクトな設計を提供し、各分離窓へのバランスのとれた流れ分布は、動作の安定度を改善する。Ｍａｒｃｈａｎｔらはまた、分離された触媒粒子の運動量を偏向させ、分離された触媒の再同伴を低減するために、分離チャンバディップレッグ内の触媒床上のディスク状又はドーナツ状のバッフルを記載している。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許