特許 7436503 ナフサ範囲材料を改良するための固体分離装置を組み込んだ段階的流動接触分解プロセス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-13

(45)【発行日】2024-02-21

(54)【発明の名称】ナフサ範囲材料を改良するための固体分離装置を組み込んだ段階的流動接触分解プロセス

(51)【国際特許分類】

   C10G 11/18 20060101AFI20240214BHJP

   B01J 8/24 20060101ALI20240214BHJP

【ＦＩ】

C10G11/18

B01J8/24 301

B01J8/24 311

【請求項の数】 26

(21)【出願番号】P 2021559239

(86)(22)【出願日】2020-04-02

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-04-12

(86)【国際出願番号】 US2020026332

(87)【国際公開番号】W WO2020206081

(87)【国際公開日】2020-10-08

【審査請求日】2021-12-02

(31)【優先権主張番号】62/828,836

(32)【優先日】2019-04-03

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】516148335

【氏名又は名称】ルーマス テクノロジー エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】110000914

【氏名又は名称】弁理士法人ＷｉｓｅＰｌｕｓ

(72)【発明者】

【氏名】トムスラ， ブライアン

(72)【発明者】

【氏名】チェン， リァン

(72)【発明者】

【氏名】ローゾス， ピーター

(72)【発明者】

【氏名】マリ， ラーマ ラオ

【審査官】齊藤 光子

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１５－５２８０３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０３－１９７５９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１４－５１０８１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／０５３１１０（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ１０Ｇ １／００－９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

炭化水素を変換するためのプロセスであって、
移動床反応器からエフルエントを分離する工程であって、前記エフルエントは反応器出口温度であり、且つ反応生成物、第１の粒子状触媒、及び第２の粒子状触媒を含み、前記第１の粒子状触媒は、前記第２の粒子状触媒よりも平均粒子径が小さく且つ／又は密度が低く、前記反応生成物及び前記第１の粒子状触媒を含む第１のストリームと前記第２の粒子状触媒を含む第２のストリームとを回収する工程；
同伴炭化水素を混合触媒からストリッピングする工程、及びストリッピング済み粒子状触媒を触媒再生器へ供給する工程；
前記触媒再生器内で、第１及び第２の粒子状触媒を再生し、再生済み触媒ストリームを生成する工程；
前記第２の粒子状触媒を含む第２のストリームを再生済み触媒ストリームと混和する工程であって、前記再生済み触媒ストリームは、第１の粒子状触媒及び第２の粒子状触媒を昇温後温度で含み、前記混和によって、前記昇温後温度と前記反応器出口温度との中間にある第１の中間温度で混合触媒を生成する工程；
前記移動床反応器内で、前記混合触媒を軽質ナフサフィードストックと接触させて、その中にある炭化水素を吸熱反応させる工程であって、該吸熱反応により、前記混合触媒の温度を第２の中間温度まで低下させる工程；
前記移動床反応器内で、前記第２の中間温度である前記混合触媒を重質ナフサフィードストックと接触させて、その中にある炭化水素を反応させる工程；及び
前記移動床反応器から、前記反応生成物、第１の粒子状触媒、及び第２の粒子状触媒を含むエフルエントを回収する工程、
を有するプロセス。

【請求項2】

前記移動床反応器は垂直反応器であり、前記軽質ナフサフィードストックは、前記重質ナフサフィードストックよりも低い高度で前記反応器へ投入される、請求項１に記載のプロセス。

【請求項3】

前記昇温後温度は約１３００°Ｆ～約１５００°Ｆの範囲の温度であり、
前記第１の中間温度は約９００°Ｆ～約１２００°Ｆの範囲であり、
前記第２の中間温度は約８００°Ｆ～約１１５０°Ｆの範囲であり、
前記反応器エフルエント温度は約７００°Ｆ～約１１５０°Ｆの範囲である、
請求項１に記載のプロセス。

【請求項4】

前記混和は、前記移動床反応器内において、前記軽質ナフサフィードストックを投入する高度よりも低い高度で実施される、請求項１に記載のプロセス。

【請求項5】

前記混和は、前記移動床反応器の外部で実施される、請求項１に記載のプロセス。

【請求項6】

化学反応を実施するためのシステムであって、
反応生成物、第１の粒子状触媒、及び第２の粒子状触媒を含む反応器エフルエントを分離するよう構成され、前記第１の粒子状触媒は、前記第２の粒子状触媒よりも平均粒子径が小さく且つ／又は密度が低く、前記反応生成物及び前記第１の粒子状触媒を含む第１のストリームと前記第２の粒子状触媒を含む第２のストリームとを回収するよう構成されたセパレータ；
前記セパレータで回収された前記第１及び第２の粒子状触媒を再生し、触媒ストリームを生成するよう構成された触媒再生器；
前記第２の粒子状触媒を含む第２のストリームを触媒ストリームと密に接触させるよう構成され、前記触媒ストリームは、第１の粒子状触媒及び第２の粒子状触媒を昇温後温度で含み、前記密な接触によって、前記昇温後温度と前記反応器出口温度との中間にある均一温度で混合触媒を生成する混合装置；
前記混合触媒を、軽質ナフサを含む第１の反応物質と中間温度で接触させることで、前記混合触媒の温度を第２の中間温度まで低下させるよう構成され、且つ前記第２の中間温度である前記混合触媒を、重質炭化水素を含む第２の反応物質と接触させるよう構成された移動床反応器；及び
前記移動床反応器から前記反応器エフルエントを回収するよう構成されたフローストリーム、
を有するシステム。

【請求項7】

前記混合装置は、
前記セパレータからの前記第２のストリームを受け入れる第１の入口；
触媒再生器からの前記触媒ストリームを受け入れる第２の入口；及び
前記混合触媒を前記移動床反応器へ供給する出口、
を備えたスタンドパイプを有する、請求項６に記載のシステム。

【請求項8】

前記混合装置は、
前記移動床反応器の下部に配置された第１の触媒分配器であって、前記セパレータからの前記第２のストリームを収容し、且つ前記第２のストリームに含まれる前記第２の触媒を前記移動床反応器へ分散させるよう構成された触媒分配器；及び
前記第１の触媒分配器と隣接して配置された第２の触媒分配器であって、前記触媒再生器からの前記触媒ストリームを収容し、且つ前記触媒ストリームに含まれる前記第１及び第２の触媒を、前記移動床反応器へ分散させると共に前記第１の触媒分配器からの前記第２の触媒と接触させるよう構成された触媒分配器、
を有する、請求項６に記載のシステム。

【請求項9】

前記第１及び第２の触媒分配器より下に配置され、且つ前記触媒同士を流動化させ且つ密に混合して均一な中間温度としてから、前記第１の反応物質と接触させるよう構成されたガス分配器を更に有する、請求項８に記載のシステム。

【請求項10】

前記移動床反応器の内部且つ前記第１の反応物質を供給する高度より低い位置に配置されており、前記触媒同士の接触を促進して均一な中間温度としてから、前記第１の反応物質と接触させる構造を更に有する、請求項８に記載のシステム。

【請求項11】

炭化水素を変換するためのプロセスであって、
第１の粒子状触媒及び第２の粒子状触媒を含む触媒ストリームを反応器へ供給する工程であって、前記第１の粒子状触媒は、前記第２の粒子状触媒よりも平均粒子径が小さく且つ／又は密度が低い工程；
軽質ナフサフィードストック及び重質ナフサフィードストックを前記反応器へ供給する工程であって、前記軽質ナフサフィードストックは、前記重質ナフサフィードストックよりも低い高度で前記反応器へ投入される工程；
前記軽質及び重質ナフサフィードストックを前記第１及び第２の粒子状触媒と接触させて、その中に含有される炭化水素を反応させる工程；
前記反応器から、変換済み炭化水素エフルエント、前記第２の粒子状触媒、及び前記第１の粒子状触媒を含む塔頂生成物を回収する工程；
前記塔頂生成物から前記第２の粒子状触媒を分離して、前記第１の粒子状触媒及び前記変換済み炭化水素エフルエントを含む第１のストリームと、分離された前記第２の粒子状触媒を含む第２のストリームとを得る工程；
前記第２のストリーム中にある分離された前記第２の粒子状触媒を前記反応器に返送する工程；及び
前記触媒ストリームと前記第２のストリームとを混和させて、約９００°Ｆ～約１２５０°Ｆの範囲の均一な温度を有する混合触媒ストリームを得る工程を有し、
前記触媒ストリームは約１３００°Ｆ～約１５００°Ｆの範囲の温度であり、
前記軽質ナフサフィードストックの接触は約９００°Ｆ～約１２５０°Ｆの範囲の温度であり、
前記重質ナフサフィードストックの接触は約８５０°Ｆ～約１２００°Ｆの範囲の温度であり、
前記塔頂生成物ストリームは約７００°Ｆ～約１１５０°Ｆの範囲の温度である、プロセス。

【請求項12】

前記反応器から、前記第２の粒子状触媒を含む塔底生成物を回収する工程を更に有する、請求項１１に記載のプロセス。

【請求項13】

炭化水素フィードストックと、第１の粒子状触媒及び第２の粒子状触媒の混合物とを第２の反応器へ供給する工程；
前記第１及び第２の粒子状触媒の混合物を前記炭化水素フィードストックと接触させて、前記炭化水素フィードストックを分解し、より軽質な炭化水素と第１及び第２の粒子状触媒の混合物とを含む第２の反応器エフルエントを形成する工程；
前記第１のストリーム及び前記第２の反応器エフルエントの両方をセパレータへ供給する工程；及び
前記第１及び第２の粒子状触媒を、前記より軽質な炭化水素及び前記変換済み炭化水素エフルエントから分離して、炭化水素生成物を回収すると共に、同伴炭化水素を含む混合触媒を形成する工程、
を更に有する、請求項１１に記載のプロセス。

【請求項14】

前記第２の反応器はライザー反応器である、請求項１３に記載のプロセス。

【請求項15】

前記同伴炭化水素を前記混合触媒からストリッピングする工程、及びストリッピング済み粒子状触媒を触媒再生器へ供給する工程を更に有する、請求項１３に記載のプロセス。

【請求項16】

前記触媒再生器内で、前記第１及び第２の粒子状触媒を再生する工程を更に有する、請求項１５に記載のプロセス。

【請求項17】

前記反応器へ供給された前記触媒ストリームは、前記触媒再生器からの第１及び第２の再生済み粒子状触媒を含む、請求項１６に記載のプロセス。

【請求項18】

新しい第２の粒子状触媒を前記反応器へ供給する工程；及び
新しい第１の粒子状触媒を前記触媒再生器へ供給する工程、
を更に有する、請求項１５に記載のプロセス。

【請求項19】

前記第２の反応器へ供給した前記第１及び第２の粒子状触媒の混合物として、前記再生器からの第１の粒子状触媒及び第２の粒子状触媒の混合物を前記第２の反応器へ供給する工程を更に有する、請求項１３に記載のプロセス。

【請求項20】

前記第２の粒子状触媒はＺＳＭ－５又はＺＳＭ－１１を含み、前記第１の粒子状触媒はＹ型分解触媒又はＦＣＣ分解触媒を含む、請求項１１に記載のプロセス。

【請求項21】

前記炭化水素生成物を、軽質ナフサ留分及び重質ナフサ留分を含む２種以上の炭化水素留分に分離する工程；及び
前記軽質ナフサ留分及び前記重質ナフサ留分を前記反応器へ供給する工程、
を更に有する、請求項１３に記載のプロセス。

【請求項22】

炭化水素を分解するためのシステムであって、
第１の昇温後温度で第１の粒子状触媒及び第２の粒子状触媒を含んでいる触媒混合物を収容するよう構成され、
より低い第２の温度で第２の粒子状触媒を含んでいる触媒ストリームを収容するよう構成され、且つ
前記触媒混合物及び前記触媒ストリーム中の触媒を混和して、均一な中間温度を有する混合触媒を得るよう構成された、混合ゾーン；
前記均一な中間温度を有する混合触媒を軽質ナフサフィードと接触させて、第２の中間温度で炭化水素／触媒混合物を得るよう構成され、且つ
第２の中間温度で前記炭化水素／触媒混合物を軽質ナフサフィードと接触させて、第１の粒子状触媒、第２の粒子状触媒、及び炭化水素を含む反応器エフルエントを生成するよう構成された、反応ゾーン；
前記反応器エフルエントから第２の粒子状触媒を分離して、炭化水素及び前記第１の粒子を含む炭化水素エフルエントストリームと、第２の粒子状触媒を含む前記触媒ストリームとを回収する粒子セパレータ；及び
分離済みの第２の粒子を前記粒子セパレータから前記混合ゾーンへ返送する供給ライン、
を有するシステム。

【請求項23】

前記第１及び第２の粒子状触媒の混合物を第２の炭化水素フィードストックと接触させて、前記第２の炭化水素フィードストックの少なくとも一部をより軽質な炭化水素に変換し、且つ前記より軽質な炭化水素と、前記第１及び第２の粒子状触媒の混合物とを含むライザー反応器エフルエントを回収するためのライザー反応器；
前記炭化水素エフルエントストリーム及び前記ライザー反応器エフルエントストリームを受け入れる分離システムであって、その中に含まれる炭化水素を前記第１及び第２の粒子状触媒と分離する分離システム；及び
前記分離システム中で回収された第１及び第２の粒子状触媒を再生するための再生器、
を更に有する、請求項２２に記載のシステム。

【請求項24】

前記分離システムと前記再生器との中間に配置され、前記分離済み粒子状触媒から追加の炭化水素をストリッピングし且つ該ストリッピング済み粒子状触媒を前記再生器へ供給するためのストリッパを更に有する、請求項２３に記載のシステム。

【請求項25】

前記分離システムから回収した炭化水素生成物ストリームを、前記軽質ナフサ留分及び重質ナフサ留分を含む２種以上の炭化水素留分に分離するための第２の分離システムを更に有する、請求項２３に記載のシステム。

【請求項26】

新しい第２の粒子状触媒を前記反応器へ供給するための第１の供給ライン、及び
新しい第１の粒子状触媒を前記再生器へ供給するための第２の供給ライン、
を更に有する、請求項２３に記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書中の実施形態は、概して、混合触媒系を用いて炭化水素を変換するためのシステム及びプロセスに関する。より具体的には、本明細書中の実施形態は、有利な作用条件において軽質ナフサと重質ナフサとを接触させつつ、反応器中でナフサ変換触媒の濃度を向上させることを目的としている。

【背景技術】

【0002】

近年、流動接触分解（ＦＣＣ）プロセスによる軽質オレフィンの生成が最も魅力的な案の一つとして検討されてきた。加えて、プロピレン、エチレン、及び芳香族化合物（ベンゼン、トルエン、キシレン等）といった石油化学系ビルディングブロックへの需要が高まり続けている。更に、石油精製所を石油化学コンビナートと統合することが、経済的理由及び環境的理由の両方で好ましい選択肢となっている。

【0003】

また、世界的な動向から、ガソリン生成物よりも中間留分（ディーゼル）の需要が高まっていることが分かる。ＦＣＣプロセスからの中間留分を最大化するためには、ＦＣＣをより低い反応器温度及び異なる触媒組成で稼働させる必要がある。このような変化の不利な面としては、ＦＣＣユニットが大幅に低い反応器温度で稼働するために軽質オレフィンの収率が低下してしまうことが挙げられる。この場合、アルキル化ユニット用のフィードストックも減少してしまう。

【0004】

過去２０年間にわたり、変化する市場の需要に合わせて、いくつかの流動床接触プロセスが開発されてきた。例えば、特許文献１には、ライザー反応器を半径が異なる２つのセクションに分割することで、軽質オレフィン生成の選択性が向上している流動接触反応器システムが開示されている。上記ライザー反応器のうち半径が小さい第１の部分は、重質フィード分子をナフサ範囲に分解するのに採用されている。ライザー反応器のうち半径が大きい第２の部分は、ナフサ範囲生成物を、プロピレン、エチレン等の軽質オレフィンへ更に分解するのに使用されている。上記反応器システムの概念はかなり単純であるが、以下の理由、すなわち、（１）ナフサ範囲フィードストリームが、部分的にコークス化又は不活化した触媒と接触すること、（２）両セクションにおける反応が吸熱性であるため、反応セクションの第２部分における温度が第１ゾーンよりもかなり低いこと、及び（３）軽質フィードの分解には重質炭化水素と比較して高い活性化エネルギーが必要だが、それが不足してしまうことから、軽質オレフィンに対する選択性の度合いは限定的なものである。

【0005】

炭化水素を分解するシステムとしては他にも様々なものが開発されており、例えば、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献７、特許文献８、特許文献９、特許文献１０、及び特許文献１１に記載のもの等が挙げられる。

【0006】

特許文献１２には、軽質オレフィン、又は中間留分及び軽質オレフィンを最大化するプロセスが開示されている。このシステムは、２つの反応器を用いたスキームによる炭化水素の分解を含み、従来のライザー反応器を向流バブリング／乱流流動床反応器と組み合わせて、分解触媒混合物を分離している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】米国特許第７４７９２１８号明細書

【文献】米国特許第６１０６６９７号明細書

【文献】米国特許第７１２８８２７号明細書

【文献】米国特許第７６５８８３７号明細書

【文献】米国特許出願公開第２００７／０２０５１３９号明細書

【文献】国際公開第２０１０／０６７３７９号

【文献】米国特許第６８６９５２１号明細書

【文献】米国特許第７６１１６２２号明細書

【文献】米国特許第５９４４９８２号明細書

【文献】米国特許出願公開第２００６０２３１４６１号明細書

【文献】米国特許第７３２３０９９号明細書

【文献】米国特許第９４５２４０４号明細書

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0008】

一態様において、本明細書中に開示した実施形態は、炭化水素を変換するためのプロセスに関する。本プロセスは、移動床反応器からエフルエントを分離する工程を有していてもよく、前記エフルエントは反応器出口温度であり、且つ反応生成物、第１の粒子状触媒、及び第２の粒子状触媒を含む。前記第１の粒子状触媒は、前記第２の粒子状触媒よりも平均粒子径が小さく且つ／又は密度が低くてもよい。前記反応生成物及び前記第１の粒子状触媒を含む第１のストリームと前記第２の粒子状触媒を含む第２のストリームとを回収してもよい。前記第２の粒子状触媒を含む第２のストリームを再生済み触媒ストリームと混和してもよく、前記再生済み触媒ストリームは、第１の粒子状触媒及び第２の粒子状触媒の両方を昇温後温度で含んでいてもよい。前記混和によって、前記昇温後温度と前記反応器出口温度との中間にある温度で混合触媒を生成してもよい。前記移動床反応器内で、前記混合触媒を軽質ナフサフィードストックと接触させて、その中にある炭化水素を反応させてもよく、該吸熱反応により、前記混合触媒の温度を第２の中間温度まで低下させてもよい。次いで、前記移動床反応器内で、前記第２の中間温度である前記混合触媒を重質ナフサフィードストックと接触させて、その中にある炭化水素を反応させてもよい。前記移動床反応器から回収したものは、前記反応生成物、第１の粒子状触媒、及び第２の粒子状触媒を含むエフルエントであってもよい。

【0009】

いくつかの実施形態において、前記移動床反応器は垂直反応器であってもよく、前記軽質ナフサフィードストックは、前記重質ナフサフィードストックよりも低い高度で前記反応器へ投入されてもよい。いくつかの実施形態において、上記再生済み触媒ストリームの昇温後温度は、例えば、約１３００°Ｆ～約１５００°Ｆの範囲であってもよい。前記第１の中間温度は約９００°Ｆ～約１２００°Ｆの範囲であってもよい。前記第２の中間温度は約８００°Ｆ～約１１５０°Ｆの範囲であってもよい。前記反応器エフルエント温度は約７００°Ｆ～約１１５０°Ｆの範囲であってもよい。

【0010】

いくつかの実施形態において、上記触媒ストリームの混和は、前記移動床反応器内において、前記軽質ナフサフィードストックを投入する高度よりも低い高度で実施してもよい。他の実施形態において、前記混和は、前記移動床反応器の外部で実施してもよい。

【0011】

別の態様において、本明細書中に開示した実施形態は、化学反応を実施するためのシステムに関する。本システムは、反応生成物、第１の粒子状触媒、及び第２の粒子状触媒を含む反応器エフルエントを分離するよう構成されたセパレータを有していてもよい。前記第１の粒子状触媒は、前記第２の粒子状触媒よりも平均粒子径が小さく且つ／又は密度が低くてもよい。前記セパレータからは、前記反応生成物及び前記第１の粒子状触媒を含む第１のストリームと前記第２の粒子状触媒を含む第２のストリームとを回収してもよい。混合装置を備えていてもよく、該混合装置は、前記第２の粒子状触媒を含む第２のストリームを触媒ストリームと密に接触させるよう構成されていてもよく、前記触媒ストリームは、第１の粒子状触媒及び第２の粒子状触媒を昇温後温度で含んでいてもよい。前記密な接触によって、前記昇温後温度と前記反応器出口温度との中間にある均一温度で混合触媒を生成してもよい。上記システムは、前記混合触媒を第１の反応物質と中間温度で接触させることで、前記混合触媒の温度を第２の中間温度まで低下させるよう構成され、且つ前記第２の中間温度である前記混合触媒を第２の反応物質と接触させるよう構成された移動床反応器を有していてもよい。前記移動床反応器から前記反応器エフルエントを回収するよう構成されたフローラインを備えていてもよい。

【0012】

いくつかの実施形態において、前記混合装置は、前記セパレータからの前記第２のストリームを受け入れる第１の入口；触媒再生器からの前記触媒ストリームを受け入れる第２の入口；及び前記混合触媒を前記移動床反応器へ供給する出口、を備えたスタンドパイプを有していてもよい。他の実施形態において、前記混合装置は、前記移動床反応器の下部に配置された第１の触媒分配器であって、前記セパレータからの前記第２のストリームを収容し、且つ前記第２のストリームに含まれる前記第２の触媒を前記移動床反応器へ分散させるよう構成された触媒分配器；及び前記第１の触媒分配器と隣接して配置された第２の触媒分配器であって、前記触媒再生器からの前記触媒ストリームを収容し、且つ前記触媒ストリームに含まれる前記第１及び第２の触媒を、前記移動床反応器へ分散させると共に前記第１の触媒分配器からの前記第２の触媒と接触させるよう構成された触媒分配器、を有していてもよい。

【0013】

上記システムは、前記第１及び第２の触媒分配器より下に配置され、且つ前記触媒同士を流動化させ且つ密に混合して均一な中間温度としてから、前記第１の反応物質と接触させるよう構成されたガス分配器を更に有していてもよい。また、いくつかの実施形態において、上記システムは、前記移動床反応器の内部且つ前記第１の反応物質を供給する高度より低い位置に配置されており、前記触媒同士の接触を促進して均一な中間温度としてから、前記第１の反応物質と接触させる構造を更に有していてもよい。

【0014】

別の態様において、本明細書中に開示した実施形態は、炭化水素を変換するためのプロセスに関する。本プロセスは、第１の粒子状触媒及び第２の粒子状触媒を含む触媒ストリームを反応器へ供給する工程を有していてもよい。前記第１の粒子状触媒は、前記第２の粒子状触媒よりも平均粒子径が小さく且つ／又は密度が低くてもよい。また、上記プロセスは、軽質ナフサフィードストック及び重質ナフサフィードストックを前記反応器へ供給する工程であって、前記軽質ナフサフィードストックは、前記重質ナフサフィードストックよりも低い高度で前記反応器へ投入される工程を有していてもよい。次いで、前記軽質及び重質ナフサフィードストックを前記第１及び第２の粒子状触媒と接触させて、その中に含有される炭化水素を反応させ、上記反応器から塔頂生成物を回収してもよい。上記塔頂生成物は、変換済み炭化水素エフルエント、前記第２の粒子状触媒、及び前記第１の粒子状触媒を含んでいてもよい。次いで、前記塔頂生成物から前記第２の粒子状触媒を分離して、前記第１の粒子状触媒及び前記変換済み炭化水素エフルエントを含む第１のストリームと、分離された前記第２の粒子状触媒を含む第２のストリームとを得てもよい。前記第２のストリーム中にある分離された前記第２の粒子状触媒を前記反応器に返送してもよい。いくつかの実施形態において、前記反応器から塔底生成物を回収してもよく、該塔底生成物は、前記第２の粒子状触媒を含んでいてもよい。

【0015】

いくつかの実施形態において、上記プロセスは、炭化水素フィードストックと、第１の粒子状触媒及び第２の粒子状触媒の混合物とを第２の反応器へ供給する工程を更に有していてもよい。前記第１及び第２の粒子状触媒の混合物は、上記第２の反応器内にある前記炭化水素フィードストックと接触させて、前記炭化水素フィードストックを分解し、より軽質な炭化水素と第１及び第２の粒子状触媒の混合物とを含む第２の反応器エフルエントを形成してもよい。次いで、前記第１のストリーム及び前記第２の反応器エフルエントの両方をセパレータへ供給してもよく、該セパレータは、前記第１及び第２の粒子状触媒を、前記より軽質な炭化水素及び前記変換済み炭化水素エフルエントから分離して、炭化水素生成物を回収すると共に、同伴炭化水素を含む混合触媒を形成してもよい。いくつかの実施形態において、例えば、上記第２の反応器はライザー反応器であってもよい。

【0016】

前記同伴炭化水素を前記混合触媒からストリッピングしてもよく、ストリッピング済み粒子状触媒を触媒再生器へ供給してもよく、これを用いて前記第１及び第２の粒子状触媒を再生してもよい。前記反応器へ供給された前記触媒ストリームは、例えば、前記再生器からの第１及び第２の再生済み粒子状触媒を含んでいてもよい。また、上記プロセスは、新しい第２の粒子状触媒を前記反応器へ供給する工程；及び／又は新しい第１の粒子状触媒を前記再生器へ供給する工程の１つ以上を有していてもよい。

【0017】

上記プロセスは、前記第２の反応器へ供給した前記第１及び第２の粒子状触媒の混合物として、前記再生器からの第１の粒子状触媒及び第２の粒子状触媒の混合物を前記第２の反応器へ供給する工程を更に有していてもよい。いくつかの実施形態において、前記第２の粒子状触媒はＺＳＭ－５又はＺＳＭ－１１であってもよく、前記第１の粒子状触媒はＹ型分解触媒又はＦＣＣ分解触媒であってもよい。

【0018】

上記プロセスは、前記炭化水素生成物を、軽質ナフサ留分及び重質ナフサ留分を含む２種以上の炭化水素留分に分離する工程を有していてもよい。前記軽質ナフサ留分及び前記重質ナフサ留分を前記反応器へ供給してもよい。

【0019】

別の態様において、本明細書中に開示した実施形態は、炭化水素を分解するためのシステムに関する。本システムは、第１の昇温後温度で第１の粒子状触媒及び第２の粒子状触媒を含んでいる触媒混合物を収容するよう構成され、より低い第２の温度で第２の粒子状触媒を含んでいる触媒ストリームを収容するよう構成され、且つ前記触媒混合物及び前記触媒ストリーム中の触媒を混和して、均一な中間温度を有する混合触媒を得るよう構成された、混合ゾーンを有していてもよい。反応ゾーンを備えていてもよく、該反応ゾーンは、前記均一な中間温度を有する混合触媒を軽質ナフサフィードと接触させて、第２の中間温度で炭化水素／触媒混合物を得るよう構成され、且つ第２の中間温度で前記炭化水素／触媒混合物を軽質ナフサフィードと接触させて、第１の粒子状触媒、第２の粒子状触媒、及び炭化水素を含む反応器エフルエントを生成するよう構成されていてもよい。また、上記システムは、前記反応器エフルエントから第２の粒子状触媒を分離して、炭化水素及び前記第１の粒子を含む炭化水素エフルエントストリームと、第２の粒子状触媒を含む前記触媒ストリームとを回収する粒子セパレータを有していてもよい。分離済みの第２の粒子を前記粒子セパレータから前記混合ゾーンへ返送する供給ラインを備えていてもよい。

【0020】

いくつかの実施形態において、上記システムは、前記第１及び第２の粒子状触媒の混合物を第２の炭化水素フィードストックと接触させて、前記第２の炭化水素フィードストックの少なくとも一部をより軽質な炭化水素に変換し、且つ前記より軽質な炭化水素と、前記第１及び第２の粒子状触媒の混合物とを含むライザー反応器エフルエントを回収するためのライザー反応器を有していてもよい。分離システムが、前記炭化水素エフルエントストリーム及び前記ライザー反応器エフルエントストリームを収容してもよく、該分離システムは、その中に含まれる炭化水素を前記第１及び第２の粒子状触媒と分離するよう構成されていてもよい。前記分離システム中で回収された第１及び第２の粒子状触媒を再生するための再生器を備えていてもよい。

【0021】

また、上記システムは、前記分離システムと前記再生器との中間に配置され、前記分離済み粒子状触媒から追加の炭化水素をストリッピングし且つ該ストリッピング済み粒子状触媒を前記再生器へ供給するためのストリッパを更に有していてもよい。また、前記第２のセパレータから回収した炭化水素生成物ストリームを、前記軽質ナフサ留分及び重質ナフサ留分を含む２種以上の炭化水素留分に分離するための第２の分離システムを備えていてもよい。新しい第２の粒子状触媒を前記反応器へ供給するための第１の供給ラインを備えていてもよく、新しい第１の粒子状触媒を前記再生器へ供給するための第２の供給ラインを備えていてもよい。

【0022】

以下の説明及び添付の特許請求の範囲から、他の態様及び利点が明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】図１Ａ～図１Ｃは、本明細書中の実施形態に係る反応器システムを単純化したフロー図である。

【図2】本明細書中の実施形態に係る反応器システムにおいて有用なセパレータを表す。

【図3】本明細書中の実施形態に係る反応器システムにおいて有用なセパレータを表す。

【図4】本明細書中の実施形態に係る反応器システムにおいて有用なセパレータを表す。

【図5】本明細書中の実施形態に係る反応器システムにおいて有用なセパレータを表す。

【図6】本明細書中の実施形態に係るプロセスを単純化したフロー図である。

【図7】本明細書中の実施形態に係るプロセスを単純化したフロー図である。

【図8】本明細書中の実施形態に係るプロセスを単純化したフロー図である。

【図9】本明細書中の実施形態に係る反応器システムで得られる有利な反応条件を表すデータを示す。

【図10】本明細書中の実施形態に係る反応器システムで得られる有利な反応条件を表すデータを示す。

【図11】本明細書中の実施形態に係る反応器システムで得られる有利な反応条件を表すデータを示す。

【図12】本明細書中の実施形態に係る反応器システムで得られる有利な反応条件を表すデータを示す。

【図13】本明細書中の実施形態に係る反応器システムを従来のシステムと比較したデータを示す。

【発明を実施するための形態】

【0024】

本明細書中、「触媒」、「粒子」、「粒子状触媒」等の用語は、それぞれ交換可能に使用できる。上で要約した通り、また以下で更に説明する通り、本明細書中の実施形態を用いて、大きさ及び／又は密度に基づいて粒子状の混合触媒材料を分離させることで、ナフサ変換システムにおいて有利な効果を達成できる。触媒反応又は熱反応を促進するのに使用される粒子又は粒子状材料としては、例えば、触媒、吸収剤、及び／又は触媒活性を持たない伝熱材料が挙げられる。

【0025】

一態様において、本明細書中の実施形態は、ナフサ範囲炭化水素を変換するための流動接触分解装置及びプロセスに関する。本明細書中の実施形態は、より高く、より好ましい分解温度で、より軽質なナフサ留分を変換した後、より低く、より選択的な温度で、より重質なナフサ留分を変換できる点で有利である。従って、より好ましい又は最適な条件で各ナフサ留分を接触させ且つ変換することで、より選択的に分解でき、且つ水素、メタン、及びエタン等の軽質炭化水素（「ガス」）生成物の生成を低減できる。

【0026】

本明細書中のいくつかの実施形態で使用される通り、ナフサ範囲材料は「軽質」及び「重質」のものを指す一方、他の実施形態では、使用した処理及び「分離（ｓｐｌｉｔ）」に応じて、「軽質」、「中質（ｍｅｄｉｕｍ）」、及び「重質」のものを指し得る。このような種類のフィードは、例えば、典型的には約Ｃ_５～２１５℃（４２０°Ｆ）の沸点範囲を有するフルレンジ・ナフサに由来していてもよく、いくつかの実施形態においては、４８０°Ｆ、５００°Ｆ、更には５２０°Ｆまでで沸騰する成分や、この範囲で沸騰する炭化水素を含む他の炭化水素混合物等が挙げられる。

【0027】

本明細書中の実施形態で使用される軽質ナフサ留分は、いくつかの実施形態においては約Ｃ_５又はＣ_６～１６５℃（３３０°Ｆ）、他の実施形態においては約Ｃ_５又はＣ_６～約２８０°Ｆ、更に他の実施形態においては約Ｃ_５又はＣ_６～約２５０°Ｆの沸点範囲を有していてもよい。他の実施形態において、軽質ナフサ留分は、沸点範囲の終点が約４９℃（１２０°Ｆ）～約８８℃（１９０°Ｆ）であってもよい。

【0028】

本明細書中の実施形態で使用される重質ナフサ留分は、いくつかの実施形態において、沸点範囲が約１２５℃～２１０℃（２６０°Ｆ～４１２°Ｆ）であってもよく、本明細書中の実施形態に係る重質ナフサは、いくつかの実施形態において約１１０℃（２３０°Ｆ）を超える温度で、他の実施形態において１２１℃（２５０°Ｆ）を超える温度で、更に他の実施形態において約１３２℃（２７０°Ｆ）を超える温度で沸騰する炭化水素を含んでいてもよい。いくつかの実施形態において、重質ナフサ範囲留分は、４００°Ｆ、４２０°Ｆ、４８０°Ｆ、５００°Ｆ、更には５２０°Ｆまでで沸騰する成分を含んでいてもよい。いくつかの実施形態において、重質ナフサ留分は、初期沸点が約１１０℃（２３０°Ｆ）～約１３２℃（２７０°Ｆ）の範囲であってもよい。

【0029】

使用するナフサ留分の初期沸点及び終沸点は、ソース、ナフサ範囲材料を処理するのに使用される触媒、反応器内に配置されたフィード位置又は分配器の数や、フィード位置又は分配器付近の稼働温度によって異なっていてもよい。３つ以上のフィード位置又は分配器が配置されている場合、ナフサ留分は、中質ナフサ留分を含む３つの留分で得られる。例えば、本明細書で使用される中質ナフサ留分は、始点が約６０℃（１４０°Ｆ）～約６６℃（１５０°Ｆ）であり終点が約１１０℃（２３０°Ｆ）～約１３２℃（２７０°Ｆ）又は１３８℃（２８０°Ｆ）の範囲である沸点範囲、例えば、約８３．３℃（１５０°Ｆ）～約６１．１℃（２３０°Ｆ）の沸点範囲を有していてもよい。更に、本明細書中のいくつかの実施形態の場合、意図した標的「カット」温度として記載されたものは、初期温度又は終点温度を意味しており、下限が５ｗｔ％又は１５ｗｔ％沸点温度であり、且つ／又は上限が９５％又は８５％沸点温度であってもよく、例えば、ＡＳＴＭ Ｄ８６又はＡＳＴＭ Ｄ２８８７で測定できる。

【0030】

様々な種類の反応器を用いて、本明細書中の実施形態に従ってナフサ留分を処理できる。いくつかの実施形態において、反応器は移動床を有していてもよい。他の実施形態において、反応器は流動床部分と移動床部分とを有していてもよい。

【0031】

稼働時、反応器は、例えば第１の粒子状触媒及び第２の粒子状触媒を含む触媒粒子の混合物を収容してもよい。第１の粒子状触媒は、第２の粒子状触媒より平均粒子径が小さく且つ／又は密度が低くてもよい。いくつかの実施形態において、例えば、第２の粒子状触媒はＺＳＭ－５又はＺＳＭ－１１を含んでいてもよく、第１の粒子状触媒はＹ型分解触媒又はＦＣＣ分解触媒を含んでいてもよく、他の触媒を追加で又は代替として使用してもよい。以下で記載する実施形態は、具体的な種類の触媒に関して記載するが、これらの記載は本明細書中の実施形態の例示を意図したものであり、本発明をこれらの触媒の使用のみに限定することを意図したものではない。

【0032】

第２の（より大きく且つ／又は密度がより高い）粒子状触媒はナフサ範囲材料の変換に対してより選択的であり得るため、該触媒を反応器内で濃縮することが望ましい。従って、移動床反応器内の条件は、反応器から少なくとも第１の粒子状触媒を輸送させるよう調整してもよく、他の実施形態では第１の粒子状触媒と第２の粒子状触媒の一部とを輸送させるよう調整してもよく、更に他の実施形態では反応器から第１の粒子状触媒及び第２の粒子状触媒の両方を輸送させるよう調製してもよい。このようにして、いくつかの実施形態においては、反応生成物、第１の粒子状触媒、及び第２の粒子状触媒を含むエフルエントを生成してもよい。従って、輸送又は移動床反応器の場合、反応器内のガス速度は最も大きく且つ／又は最も密度が高い触媒粒子の輸送速度より大きくなるよう制御してもよい。

【0033】

次いで、輸送した触媒粒子を含む反応器エフルエントをセパレータへ供給してもよい。次いで、反応器からの粒子をひとまとめにしたストリームを大きさ及び／又は密度に基づいて分離し、より大きく且つ／又はより高密度な粒子を反応器に返送して反応を継続してもよい。より軽質且つ／又はより低密度な粒子を除去することで、反応器システム内において、より重質且つ／又はより高密度な粒子の濃度をより高く、より有益なものにできる。

【0034】

流動床／移動床を組み合わせた反応器を使用する場合、反応器内のガス速度は、最も大きく且つ／又は最も高密度な第２の触媒粒子の輸送速度より低いが、より小さく且つ／又はより低密度な第１の触媒粒子の輸送速度より高くなるよう制御してもよい。すなわち、より重質な粒子が反応器の流動床部分で乱流床を形成し、より軽質且つ／又は低密度な粒子が移動床を形成して、より軽質且つ／又はより低密度な粒子を反応器から輸送させてもよい。より重質且つ／又はより高密度な粒子の一部が移動床に同伴されるような条件であってもよい。次いで、反応器からの粒子をひとまとめにしたストリームを大きさ及び／又は密度に基づいて分離し、より大きく且つ／又はより高密度な粒子を反応器に返送して反応を継続してもよい。より軽質且つ／又はより低密度な粒子を反応器エフルエントから除去及び分離することで、反応器システム内において、より重質且つ／又はより高密度な粒子の濃度をより高く、より有益なものにできる。

【0035】

第１及び第２の触媒粒子は、それぞれ粒度分布を有するものとして記載でき、それらはＤｘ（例えば、Ｄ１０、Ｄ２５、Ｄ５０、Ｄ７５、及びＤ９０）として列挙でき、ｘは、直径が径Ｄより小さい粒子の割合を示し、平均粒子径はＤ５０と表され、粒度分布は例えばスクリーニング又は光分散で測定できる。いくつかの実施形態において、反応器内のガス空塔速度は、より大きく且つ／又はより高密度な粒子のＤ１０、Ｄ２５、Ｄ５０、Ｄ７５、又はＤ９０より小さい粒子を輸送するよう選択してもよい。他の実施形態において、反応器中のガス空塔速度は、より大きく且つ／又はより高密度な粒子の少なくともＤ７５又はＤ９０の大きさを有する粒子を輸送するよう選択することで、粒子の大半又は全てを反応器から粒子セパレータへ輸送してもよい。

【0036】

次いで、上述の通り、移動床反応器又は移動床反応ゾーンからのエフルエントを粒子分離装置へ供給してもよい。粒子分離装置を用いて、触媒粒子を大きさ及び／又は密度に基づいて分離することで、反応生成物及び第１の粒子状触媒を含む第１のストリームと第２の粒子状触媒を含む第２のストリームとを回収してもよい。

【0037】

第１の粒子状触媒及び第２の粒子状触媒の両方を含む混合触媒系のフィードは、典型的には触媒再生器から収容するものであり、一般的には、好ましい軽質ナフサ変換条件を十分に超える再生温度である。反応器システム内で好ましい触媒を濃縮するのに加えて、本明細書中の実施形態は、混合触媒と炭化水素フィードとの初期接触温度がより低い点でも有利であり得る。このようにより低い初期接触温度は、第２の粒子状触媒を含む第２のストリームを、第１の粒子状触媒及び第２の粒子状触媒を含む再生した混合触媒ストリームと昇温後温度で密に接触及び混合することで得られる。粒子を密に混合及び接触させることで、（ｉ）より重質且つ／又はより高密度な第２の粒子状触媒が、再生器からの触媒フィードよりも高濃度であり、（ｉｉ）昇温後の再生器温度と反応器出口温度との中間の温度である混合触媒が生成される。その結果、移動床反応器内で、混合触媒が軽質ナフサフィードストックと接触してその中にある炭化水素が反応し、該吸熱反応により、混合触媒の温度が第２の中間温度まで低下する。この温度は、移動床反応器内で、第２の中間温度である混合触媒と重質ナフサフィードストックとを接触させてその中にある炭化水素を反応させるのに好適な温度である。次いで、反応生成物、第１の粒子状触媒、及び第２の粒子状触媒を含むエフルエントを反応器から回収し、粒子セパレータへ輸送して上述の通り処理を継続し、より大きく且つ／又はより高密度な粒子を分離して反応器へ返送し、これらのより大きく且つ／又はより高密度な粒子の反応器内での濃度を上昇させ、再生器から供給された触媒の温度を制御する手段としてもよい。

【0038】

移動床反応器システムの例として、移動床反応器は垂直反応器であってもよい。軽質ナフサフィードストックは、重質ナフサフィードストックよりも低い高度で反応器へ投入してもよい。触媒再生器から反応器へ供給した触媒混合物は、例えば、約１３００°Ｆ～約１５００°Ｆの範囲の昇温後温度であってもよい。第１の中間温度、すなわち、分離済みのより大きく且つ／又はより高密度な粒子と密に接触させた混合触媒の温度は、例えば、約９００°Ｆ～約１２００°Ｆの範囲であってもよい。軽質ナフサは、第１の中間温度で触媒と接触させて、軽質ナフサの一部をより軽質な炭化水素に変換し、混合触媒粒子の温度を第２の中間温度まで更に低下させてもよい。第２の中間温度、すなわち、軽質ナフサの吸熱変換後の温度は、約８００°Ｆ～約１１５０°Ｆの範囲であってもよい。重質ナフサは、第２の中間温度で触媒と接触させて、重質ナフサの一部をより軽質な炭化水素に変換し、混合触媒粒子の温度を反応器出口温度、例えば反応器エフルエント温度である約７００°Ｆ～約１１５０°Ｆの範囲まで更に低下させてもよい。３つ以上のフィード位置又はフィード分配器を有する反応器の場合、軽質及び重質ナフサフィードの高度の中間で中質ナフサ留分を投入してもよい。本発明者らは、本明細書中の実施形態に従い、軽質ナフサフィードを重質ナフサフィードより低く移動床反応器へ供給することで、所望の軽質及び重質ナフサ分解反応に好適な反応速度が得られることを見出した。

【0039】

上述の通り、反応器エフルエントから分離され、反応器内で濃縮された触媒粒子を用いて、分離済み触媒粒子を再生済み触媒粒子と密に混合することで、炭化水素の接触前に再生済み触媒の温度を変化させてもよい。いくつかの実施形態において、混和は、移動床反応器内において、軽質ナフサフィードストックを投入する高度より低い高度で実施してもよい。他の実施形態において、混和は、移動床反応器の外で実施してもよい。

【0040】

本明細書中の実施形態は、第２の粒子状触媒を含む第２のストリームを触媒ストリームと密に接触させるよう構成された混合装置を有する。上記触媒ストリームは、第１の粒子状触媒及び第２の粒子状触媒を昇温後温度で含み、例えば触媒再生器から収容してもよい。２つの触媒ストリームを密に接触させることで、昇温後温度と反応器出口温度との中間にある均一な温度で混合触媒が生成される。本明細書中、「均一な温度」とは、平均床温度の数度以内の温度を有する粒子の触媒床を指す。本明細書中の均一な温度は、いくつかの実施形態において平均床温度の±２０℃、他の実施形態において平均床温度の±１５℃、他の実施形態において平均床温度の±１０℃、他の実施形態において平均床温度の±５℃、更に他の実施形態において平均床温度の±２℃である温度を有する粒子を含んでいてもよい。触媒粒子は固体であるが、混合装置は、ナフサフィード位置への輸送中に、軽質ナフサとの反応に望ましい均一な温度を達成できる接触時間及び衝突を得られるよう構成されていてもよい。

【0041】

上述の通り、再生器温度は１３００°Ｆより高くてもよいが、１２５０°Ｆ未満の温度で軽質ナフサを触媒と接触させるのが有益である。ひとまとめにした触媒ストリームを所望の均一な温度とするために、再生済み触媒（混合触媒ストリーム）及び返送済み触媒（第２のストリーム）は、いくつかの実施形態において０．２～１～５：１、他の実施形態において０．３：１～３：１、更に他の実施形態において０．５：１～１．５：１の供給比でひとまとめにしてもよい。返送済み触媒に対する再生済み触媒の比として使用するものは、所望の均一な温度、触媒対油比、及び他の反応器の変数に応じて異なっていてもよい。

【0042】

いくつかの実施形態において、均一な温度は、混合装置内、例えば反応器システムの下部に配置された接触エリアで達成してもよい。従って、混合装置は、移動床反応器の下部に配置された第１の触媒分配器及び第２の触媒分配器を有していてもよい。第１の触媒分配器は、セパレータから第２のストリームを収容し、第２のストリームに含まれる第２の触媒を移動床反応器へ分散させるよう構成されていてもよい。第２の触媒分配器は、第１の触媒分配器付近に配置されていてもよく、触媒再生器から混合触媒ストリームを収容し、触媒ストリームに含まれる第１及び第２の触媒を移動床反応器へ分散させると共に、第１の触媒分配器からの第２の触媒と接触させるよう構成されていてもよい。このような反応器の下部における輸送速度は、触媒供給ゾーンにおいて２つの触媒ストリームの滞留時間と密な接触及び混合とを得られる程度に低く保持してもよい。これにより、所望の均一な温度を達成してから軽質ナフサフィードと接触させられる。

【0043】

いくつかの実施形態において、第１及び第２の触媒分配器の下にガス分配器を配置してもよい。ガス分配器は、触媒を流動化及び密に混合して、軽質ナフサとの接触前に均一な中間温度を得られるように構成されていてもよい。ガス分配器で投入されるガスは、輸送媒体の中でも、窒素又は水蒸気等の不活なものであってもよい。

【0044】

様々な実施形態において、上記システムは、移動床反応器内において、軽質ナフサ等の第１の反応物質を供給する高度より低い位置に内部構造を有していてもよい。本構造により、触媒粒子を輸送するための湾曲路を形成して触媒同士の接触を向上させ、ナフサとの接触前に均一な中間温度が得られる。

【0045】

密に接触することなく、再生済み触媒の温度が低下している場合、軽質ナフサと接触させたら過剰な分解等の反応が起こり、例えば水素又はメタン等の望ましくない軽質ガスが生成される。更に、重質ナフサフィードストックとの接触に望まれるよりも触媒温度が高いままとなって、この場合も反応器の性能が低下する恐れがある。しかしながら、本明細書中の実施形態で達成可能な均一な中間温度であれば、軽質ナフサ及び重質ナフサの両方を有利な条件で混合触媒系と接触させて、反応器の性能を向上させると共により望ましい混合生成物が得られる。

【0046】

図１Ａ及び図１Ｂを参照して、本明細書中の実施形態に係る反応器システムを説明する。反応器３２は、例えばフローライン３０を介して、第１の粒子状触媒及び第２の粒子状触媒を含む触媒粒子混合物を収容でき、また、触媒分配器を介してこれらを反応器３２へ投入できる。第１の粒子状触媒は、第２の粒子状触媒より平均粒子径が小さく且つ／又は密度が低くてもよい。いくつかの実施形態において、例えば、第２の粒子状触媒はＺＳＭ－５又はＺＳＭ－１１を含んでいてもよく、第１の粒子状触媒はＹ型分解触媒又はＦＣＣ分解触媒を含んでいてもよいが、他の触媒を追加で又は代替として使用してもよい。これらの触媒を使用することで、例えば、それぞれフローライン３４ａ及び３４ｂを介して反応器３２へ投入された軽質ナフサフィードストック及び重質ナフサフィードストックを分解できる。

【0047】

上述の通り、反応器３２を輸送反応器として稼働させることで、混合触媒系を反応エフルエントと共に反応器３２からセパレータ４７へ輸送させられるようなガス空塔速度を保持できる。反応器３２からのエフルエントはフローライン４５を介して回収できるため、分解済み炭化水素生成物、未反応の炭化水素フィードストック、窒素又は水蒸気（ストリッピング媒体又は添加流動ガス（例えばフローライン３５を介して添加））、及び混合触媒を含むことができ、反応器へ投入したもののうち、実質的に全てのより軽質且つ／又はより小さい触媒と、一部又は全てのより大きく且つ／又はより高密度な触媒とを含むこととなる。

【0048】

次いで、フローライン４５を介してエフルエントを固体セパレータ４７へ輸送できる。セパレータ４７は、２種類の触媒をその物性、すなわち、粒子径及び／又は密度に基づいて分離するよう構成されたセパレータであってもよい。例えば、セパレータ４７は、慣性力又は遠心力の差を用いてＦＣＣ触媒とＺＳＭ－５とを分離してもよい。固体分離容器４７は、第２の反応器３２の外側にある容器であり、２種類の触媒をその物理的性質に基づいて分離するのを促進するような流体力学的性質で稼働する。

【0049】

セパレータ４７で分離した後、セパレータ出口ライン３６ａを介して、より小さく且つ／又はより軽質な触媒（Ｙ型ゼオライト又はＦＣＣ触媒等）を反応器エフルエント蒸気と共に回収できる。より大きく且つ／又はより高密度な触媒（ＺＳＭ－５又はＺＳＭ－１１等）は、フローライン４９及び関連の触媒分配器を介して反応器３２へと返送し、分配器３４ａ及び３４ｂを通じて投入された炭化水素フィードとの反応を継続させてもよい。

【0050】

図１Ｂは、容器３２内で複数の触媒分配器を使用する別の形態を表す。逆に、混合触媒フィード３０及びストリーム４９内の触媒を、第２の触媒の濃度が上昇した混合物を容器３２へ投入するのに使用した単一の触媒分配器の上流で混和してもよい。

【0051】

より軽量な／より小さい触媒の実質的に全てと、より大きく且つ／又はより高密度な触媒の一部とを同伴し、それに続いて分離し、より大きく且つ／又はより高密度な触媒を反応器３２へ再利用することで、より大きく且つ／又はより高密度な触媒を反応器３２内で多量に蓄積させることができる。この触媒はＣ_４炭化水素及びナフサ範囲炭化水素の分解に対してより選択的であるため、より大きく且つ／又はより高密度な触媒が蓄積することで、選択性及び収率を有利にできる。更に、反応器を流動フローレジームで稼働させて両方の種類の触媒を同伴させることで、上述の通り、反応器の操作性や稼働時の柔軟性を向上させられる。

【0052】

いくつかの実施形態において、より大きく且つ／又はより高密度な第２の触媒等の新しい触媒を、フローライン４３を介して反応器容器３２へそのまま加えてもよい。昇温後温度である再生済み触媒混合物は、パイプ３０を通じて再生器（図示せず）から反応器容器３２へ輸送される。触媒ストリーム３０及び４９を混合及び密に接触させることで、上述の通り、均一な触媒温度としてから軽質ナフサフィード３４ａと接触させられる。フローライン４３を介して新しい触媒を追加する速度は低くてもよく、全体の触媒温度に対する影響は最低限であると考えられる。それでもなお、新しい触媒４３を投入する地点は入口３０及び４９の付近であって、所望の均一な温度を達成するのに寄与するようなものであってもよいし、軽質ナフサフィード３４ａ及び重質ナフサフィード３４ｂの中間であって、混合触媒の温度を、重質ナフサフィード３４ｂの投入地点の付近における、より好ましい重質ナフサ反応温度へ低下させるものであってもよい。

【0053】

反応器容器３２内の触媒床は、乱流床、気泡床、又は高速流動化レジームで稼働することが考えられる。図示した通り、軽質ナフサフィード３４ａは、混合触媒の存在下、反応器３２へ供給して軽質オレフィンへ変換してもよい。上昇ガス３５は、容器３２内の生成ガスと共に、両方の触媒を含む固体を、パイプ４５を通じて固体分離容器４７へ上昇させる。２種の触媒粒子は大きさ及び／又は密度が異なることから、固体分離容器４７内で、より重質な触媒粒子（例えば、ＺＳＭ－５又はＺＳＭ－１１）の大半がより軽質なもの（例えば、Ｙ型又はＦＣＣ触媒）から分離され、返送ライン４９を介して反応器３２へと返送されることになる。次いで、より軽質な触媒粒子は、フローライン３６ａを介して反応器エフルエントと共に下流へ輸送されて、例えばセパレータ、ストリッパ、及び／又は再生器等において処理が継続されることになる。

【0054】

図示していないが、容器３２は、容器から触媒を放出（ｄｅ－ｉｎｖｅｎｔｏｒｉｅｄ）するための底部フランジ又は出口を有していてもよい。必要に応じ、この出口を用いて、容器３２内に蓄積するより大きく且つ／又はより重質な触媒粒子を定期的に除去してもよい。

【0055】

図１Ａ及び図１Ｂでは、移動床又は輸送反応器を単一の連続した反応器容器３２として図示しているが、本明細書中の実施形態では、図１Ｃに示す通り、第１の反応段階（軽質ナフサ等）及び第２の反応段階（重質ナフサ等）に対して別々の容器を利用することも考えられる。図中、同様の番号は同様の部材を表す。図１Ｃに示す通り、最上部の反応器段階から回収された反応器エフルエント４５をセパレータ４７へ供給して、より重質且つ／又はより高密度な触媒を反応生成物及びより軽質且つ／又はより低密度な触媒と分離してもよい。

【0056】

フローライン３６ａを介して、より軽質且つ／又はより低密度な触媒及び反応生成物を回収してもよい。フローライン３６ａ内の反応生成物及び触媒は、必要に応じて、クエンチストリームを介してクエンチしてもよい。クエンチストリームは、重質減圧軽油若しくは重質残留フィード等の炭化水素フィード、ライト・サイクル・オイル（ＬＣＯ）、又は水蒸気であってもよく、分配器３６ｂを通じてセパレータ出口ライン３６ａへ投入してもよい。次いで、（必要に応じてクエンチした）反応エフルエントを、フローライン３７を介して下流へ供給し、更に処理してもよい。

【0057】

フローライン４９を介して、より重質且つ／又はより高密度な触媒粒子をセパレータ４７から回収できる。フローライン４９を用いて、反応段階３２Ａ及び３２Ｂ内でより重質且つ／又はより高密度な触媒を濃縮できる。いくつかの実施形態において、ライン４９内の触媒フローは、最下部の反応段階３２Ａへ全て送ってもよい。必要に応じて、フローライン４９Ｂを介してライン４９内にある触媒の一部を中間又は上部反応段階３２Ｂへ送ってもよい。使用する触媒スプリットにかかわらず、十分な触媒を最下部の反応段階３２Ａへ送って再生済み触媒ストリーム３０と接触及び混和させ、所望の均一な触媒混合物温度としてから、触媒混合物を軽質ナフサフィード３４ａと接触させるべきである。

【0058】

下部反応段階３２Ａ内のガス空塔速度を十分に高く保持することで、輸送ライン３８を介して上部反応段階３２Ｂへより軽質且つ／又はより低密度な触媒を全て輸送できる。次いで、重質ナフサフィード３４ｂを触媒混合物と接触させ、反応段階３２Ｂ内の条件を、フローライン４５を介して反応生成物と共により軽質且つ／又はより低密度な触媒を全てセパレータ４７へ輸送できるように保持してもよい。

【0059】

上述の通り、本明細書中の実施形態に係るシステムは、２種類の触媒をその物性、例えば粒子径及び／又は密度に基づいて分離するよう構成されたセパレータ４７を有していてもよい。セパレータ４７は、サイクロンセパレータ、スクリーンセパレータ、メカニカルシフター、重力チャンバー、遠心セパレータ、バッフルチャンバー、ルーバーセパレータ、インライン又は空気分級機、他の種類のセパレータ等、大きさ及び／又は流体力学的性質に基づいて粒子を効率的に分離するのに有用なものであってもよい。

【0060】

本明細書中の実施形態で有用なセパレータ又は分級機としては、図２～図５に記載のものが挙げられる。いくつかの実施形態において、セパレータ４７は、図２に記載したような、粒子径及び／又は粒子密度が異なる２種類の固体粒子又は触媒を分離できるＵ字慣性セパレータであってもよい。このセパレータは、Ｕ字状であって、上部に入口７０を、Ｕ字の他端にガス出口８４を、Ｕ字セパレータの基部にメインの固体出口８０を有するように構成されていてもよい。

【0061】

大きさが異なる固体粒子又は触媒の混合物７２が、入口７０を通じてキャリアガスストリームと共に投入され、１回の折り返しだけで固体に慣性分離力がかかって、大きさの異なる固体粒子が分離される。より大きく且つ／又はより高密度な固体粒子７８は、セクション７４／７６で優先的に下降し、Ｕ字の基部に接続されたスタンドパイプ又はディプレグ８０へ向かう一方、より軽質且つ／又はより小さい固体粒子は、ガスストリームと共に出口８２へ優先的に運ばれ、そこで小粒子及びガスの混合物８４を回収できる。Ｕ字セパレータの基部にある固体出口８０（より大きく且つ／又はより高密度な触媒粒子を第２の反応器３２へ返送するのに使用されるスタンドパイプ又はディプレグの入口）は、通常の固体／触媒フローを蓄積できるような大きさとすべきである。

【0062】

下向きのスタンドパイプへ流入し、メインのガスストリーム出口から流出するガス流速を制御することで、Ｕ字慣性セパレータ全体の分離効率、及びより大きく且つ／又はより高密度な粒子をより小さく且つ／又はより低密度な粒子と分離する選択性を操作できる。これは十分に密閉されたディプレグにまで及び、ディプレグから流出するガスストリームは、流出する固体／触媒フローに同伴されたものだけになる。Ｕ字慣性セパレータにより分離効率を操作できるため、上述の通りシステム内で蓄積し得る中間径の粒子は、セパレータ４７から回収された炭化水素生成物と定期的に又は連続的に同伴して、容器８内で分離され且つ再生器２４内で再生される。

【0063】

いくつかの実施形態において、ガススパージャ７５又は追加の水蒸気／不活性ガスを出口セクション８０の上部付近、例えばスタンドパイプ入口の上部近くに配置してもよい。セパレータ内へ追加する上昇ガスは、より大きく且つ／又はより高密度な固体粒子とより低密度且つ／又はより小さい固体粒子との分離を更に促進できる。追加ガスは、より軽質な固体粒子をガス出口８４へ優先的に上昇させて、より良好に固体を分級できるからである。

【0064】

Ｕ字セパレータの入口７０及び出口８２、並びにＵ字セパレータ全体（エリア７４及び７６を含む）の断面積を調整して装置内のガス空塔速度を操作し、分離効率及び選択性を制御してもよい。いくつかの実施形態において、１つ以上のセパレータ壁の位置を調整可能としてもよいし、セパレータの１つ以上のセクションに移動バッフルを配置し、それを用いて分離効率及び選択性を制御してもよい。いくつかの実施形態において、上記システムは、出口８２の下流に粒度分布計を有していてもよい。これにより、Ｕ字セパレータを通過するフロー構成をリアルタイムで調整でき、所望の分離を達成できる。

【0065】

直列接続したＵ字慣性セパレータ又はＵ字慣性セパレータとサイクロンとの組み合わせを利用することで柔軟性が得られ、目的とする全体の分離効率と、目的とする、より小さく且つ／又はより低密度な粒子に対するより大きく且つ／又はより高密度な粒子の選択性との両方を同時に達成できる。

【0066】

また、二次反応器３２は、バッフル又は米国特許第７，１７９，４２７号明細書に記載されているようなモジュール式グリッド等の内部構造を備えていてもよい。接触効率及び生産選択性／収率を向上させるような他の種類の内部構造を使用してもよい。内部構造は、反応器全体にわたる触媒分配を向上させ、フィード蒸気と触媒との接触を向上させることで、平均反応速度を上昇させ、全体の触媒活性を向上させ、稼働条件を最適化して軽質オレフィンの生産を増加させることができる。

【0067】

本明細書中に開示した実施形態では、Ｙ型ゼオライト又は従来のＦＣＣ触媒を使用して、重質炭化水素フィードの返還を最大化している。Ｙ型ゼオライト又はＦＣＣ触媒は、移動床又は輸送反応器内において軽質オレフィンの生成を向上させるのに使用したＺＳＭ－５又は類似の触媒よりも粒子径が小さく且つ／又は軽質である。ＺＳＭ－５又は類似の触媒は、移動床又は輸送反応器及び固体セパレータのそれぞれにおいて触媒種の分離を向上させるのに使用したＹ型ゼオライト又はＦＣＣ触媒よりも大きな粒子径及び／又は高い密度を有する。移動床又は輸送反応器における蒸気のガス空塔速度を保持することで、Ｙ型ゼオライト又はＦＣＣ触媒とＺＳＭ－５又はＺＳＭ－１１触媒の一部とを移動床又は輸送反応器から同伴させることができ、固体セパレータは、単一粒子終端速度の差又は最小流動速度／最小気泡速度の差を利用することで、ＺＳＭ－５／ＺＳＭ－１１を分離して移動床又は輸送反応器へ返送できる。このような概念により、２段階ＦＣＣシステムを除外でき、ひいては単純且つ効率的なプロセスを達成できる。本プロセスで採用した触媒は、Ｙ型ゼオライト／ＦＣＣ触媒とＺＳＭ－５との組み合わせであってもよいし、他の類似の触媒であってもよく、例えば、米国特許第５０４３５２２号明細書及び米国特許第５８４６４０２号明細書に記載のものが挙げられる。他の様々な触媒混合物もこのような反応器システムで使用できる。

【0068】

移動床又は輸送反応器から両触媒を同伴し、それに続いて分離し、移動床又は輸送反応器でＺＳＭ－５／ＺＳＭ－１１触媒を再利用及び蓄積させることで、反応器においてガス空塔速度に何らかの制限がかかる可能性を排除できる。従って、固体分離容器を使用することで、反応器内におけるプロセス柔軟性が得られ、移動床又は輸送反応器の稼働を気泡床系に限定することなく、気泡床、乱流床、又は高速流動化レジームで稼働させられる。固体分離容器は、サイクロン等の容器であってもよく、固体及びガスが共通の入口で投入され、脱気、慣性力及び遠心力により、大きさ及び／又は密度に基づいて粒子が分離され、より小さいＦＣＣ型粒子の大半は蒸気出口に同伴され、より大きく且つ／又はより高密度なＺＳＭ－５又はＺＳＭ－１１型粒子は緻密相スタンドパイプ又はディプレグを介して移動床又は輸送反応器容器３２へ返送される。

【0069】

図２に関連して記載したＵ字粒子セパレータに加えて、図３～図５は、本明細書中の実施形態で使用される別の各種粒子分離装置を表す。図３によれば、触媒又は他の粒子を大きさ及び／又は密度に基づいて分離するバッフルチャンバーセパレータ９００は、水平流路等の入口９１０を有していてもよい。次いで、水平流路に含まれる蒸気及び粒子がチャンバー９１２へ流入すると、バッフル９１４によって一方へ寄せられる。チャンバー９１２は、第１の垂直出口９１６及び第１の水平出口９１８と接続されている。バッフル９１４は、チャンバー９１２の中間、チャンバーの入口９１０付近、又は水平出口９１８付近に配置できる。バッフルは、角度が付いていたり移動可能であったりすることで、バッフルを用いていくらかの触媒粒子を一方へ寄せられるものであり、且つ具体的な粒子混合用に構成されたものであってもよい。

【0070】

本明細書中のプロセスでは、バッフルチャンバーセパレータ９００を利用して、炭化水素反応エフルエント等のキャリアガスに含まれるより大きく且つ／又はより高密度な粒子をより小さく且つ／又はより低密度な粒子と分離させてもよい。バッフルチャンバーセパレータ９００は、第２の粒子タイプの少なくとも一部をキャリアガス及び第１の粒子タイプと分離し、第１の垂直出口９１６を介して第２の粒子タイプを回収し、且つ第１の水平出口９１８を介してキャリアガス及び第１の粒子タイプを含む混合物を回収するよう構成されていてもよい。また、セパレータは、流動化ガスを投入するための分配器（図示せず）が第１の垂直出口内又はその付近に配置されていることで、第１の粒子タイプと第２の粒子タイプとの分離を更に促進するものであってもよい。

【0071】

図４を参照すると、本明細書中の実施形態に従って使用するためのルーバーセパレータが記載されている。図示及び記載した他のセパレータと同様に、ルーバーセパレータ１０００は、触媒等の粒子を大きさ及び／又は密度に基づいて分離するのに使用できる。ルーバーセパレータ１０００は、チャンバー１０１２と接続された垂直入口１０１０を有していてもよく、チャンバーの１つ以上の垂直側面１０１４が狭いスロット状出口１０１６を備えており、これらをルーバーと記載することもできる。ルーバーの数は用途（例えば、分離対象である所望の粒子混合物）によって異なっていてもよく、ルーバーの角度を調整可能とすることで、ルーバー出口を通過し、そこから流出する蒸気量を制御してもよい。また、チャンバー１０１２は、チャンバーの底部で第１の垂直出口１０１４と接続されている。

【0072】

本明細書中のプロセスでは、ルーバーセパレータ１０００を利用して、炭化水素反応エフルエント等のキャリアガスに含まれるより大きく且つ／又はより高密度な粒子をより小さく且つ／又はより低密度な粒子と分離させてもよい。ルーバーセパレータ１０００は、第２の粒子タイプの少なくとも一部をキャリアガス及び第１の粒子タイプと分離し、第１の垂直出口１０１４を介して第２の粒子タイプを回収し、且つルーバー出口１０１６を介してキャリアガス及び第１の粒子タイプを回収するよう構成されていてもよい。また、セパレータは、流動化ガスを投入するための分配器（図示せず）が第１の垂直出口内又はその付近に配置されていることで、第１の粒子タイプと第２の粒子タイプとの分離を更に促進するものであってもよい。

【0073】

図５を参照すると、本明細書中の実施形態に従って使用するための慣性セパレータ１１００が記載されている。図示及び記載した他のセパレータと同様に、慣性セパレータ１１００は、触媒等の粒子を大きさ及び／又は密度に基づいて分離するのに使用できる。上記セパレータは、チャンバー１１１２の上部に、その内部へ延在する入口１１１０を有していてもよい。いくつかの実施形態において、チャンバー１１１２内における入口１１１０の高度又は配置は調整可能であってもよい。また、上記セパレータは、１つ以上の側面出口１１１４及び１１１６、例えば１～８個の側面出口と、垂直出口１１１８とを有していてもよい。また、上記セパレータは、流動化ガスを投入するための分配器（図示せず）が垂直出口１１１８内又はその付近に配置されていてもよい。

【0074】

大きさが異なる固体粒子又は触媒の混合物１１７２を、入口１１１０を通じてキャリアガスストリームと共に投入する。混合物１１７２内のガスは、差圧に基づいて出口１１１４及び１１１６へと優先的に向かい、チャンバー１１１２内へ延在した入口１１１０から粒子及びキャリアガスを折り返して出口１１１４及び１１１６へと流すことで、固体に慣性分離力がかかり、この慣性力によって、異なる大きさ／密度の粒子を分離する。より大きく且つ／又はより重質な固体粒子１１７４は、セクション１１１８内で優先的に下降し、セパレータの基部に接続されたスタンドパイプ又はディプレグ（図示せず）へ向かう一方、より軽質又はより小さい固体粒子１１７６は、ガスストリームと共に出口１１１４及び１１１６へ優先的に運ばれ、そこで小粒子及びガスの混合物を回収できる。

【0075】

本明細書に記載の各セパレータでは、下向きのスタンドパイプ／分離チャンバーへ流入し、メインのガスストリーム出口から流出するガス流速を制御することで、セパレータ全体の分離効率、及びより重質且つ／又はより大きい粒子をより軽質且つ／又はより小さい粒子と分離する選択性を操作できる。これは十分に密閉されたディプレグにまで及び、ディプレグから流出するガスストリームは、流出する固体／触媒フローに同伴されたものだけになる。

【0076】

いくつかの実施形態において、ガススパージャ又は追加の水蒸気／不活性ガスを重質／高密度粒子出口セクションの上部付近、例えばスタンドパイプ入口の上部近くに配置してもよい。セパレータ内へ追加する上昇ガスは、より重質且つ／又はより大きい固体粒子とより軽質又はより小さい固体粒子との分離を更に促進できる。追加ガスは、より軽質な固体粒子をガス出口へ優先的に上昇させて、より良好に固体を分級できるからである。

【0077】

本明細書に記載の粒子セパレータは、容器の内部に配置しても外部に配置してもよい。更に、いくつかの実施形態において、粒子セパレータの大きい／高密度な粒子出口を外部容器へ流動的に接続し、分離した粒子を所望の反応器で選択的に再利用したり、そこへ供給したりすることで、例えば、所望の触媒バランスを保持できる。

【0078】

別の態様において、本明細書中の実施形態は、より重質な塔底生成物及びメタン等の軽質ガスの収率を最小化するのと同時に、減圧軽油及び／又は重質油残留分等の重質炭化水素フィードを、超高収率で、プロピレン及びエチレン等の軽質オレフィン、芳香族化合物、並びに高オクタン価のガソリン又は中間留分へ最大限に変換するための流動接触分解装置及びプロセスに関する。この目的を達成するため、図１Ａ～図１Ｃに関して上述した触媒濃縮反応器等の二次反応器（移動床又は輸送反応器であってもよい）を、ライザー反応器等の従来の流動接触分解反応器と統合できる。

【0079】

空気圧並流式（ｐｎｅｕｍａｔｉｃ ｆｌｏｗ ｃｏ－ｃｕｒｒｅｎｔ）反応器であるライザー反応器内で、重質炭化水素フィードをナフサ、中間留分、及び軽質オレフィンへ接触分解してもよい。軽質オレフィン（エチレン及びプロピレン）への収率及び選択性を向上させるため、ライザー反応器からの分解済み炭化水素生成物、例えばナフサ範囲炭化水素（オレフィン及びパラフィン）を、移動床又は輸送反応器（触媒濃縮反応器）内で再利用及び処理してもよい。その代わり、又はそれに加えて、スチームクラッカー、メタセシス反応器、又はディレード・コーキング装置等の他のプロセスに由来するＣ_４、ナフサ、又は他の炭化水素留分等の外部フィードストリーム、並びに他の炭化水素フィードストックのうち、直留ナフサ、ディレード・コーキングやビスブレーキング由来のもの、又は天然ガス濃縮物等のナフサ範囲ストリームを、移動床又は輸送反応器内で処理して、エチレン及びプロピレン等の軽質オレフィンを生成してもよい。本明細書中に開示した実施形態に従って、移動床又は輸送反応器を従来のＦＣＣライザー反応器と統合することで、既存のプロセスにおける欠点を克服でき、全体的な変換率及び軽質オレフィン収率を実質的に増加させることができ、水素及びメタン等の軽質ガスの生成を低減でき、且つ／又はより重質なフィードストックの処理能力を向上させられる。

【0080】

本明細書中に開示した実施形態に従った移動床又は輸送反応器と従来のＦＣＣライザー反応器とは、（ａ）一般の触媒再生容器を使用すること、（ｂ）より重質な炭化水素の分解に選択的なものと、Ｃ_４及びナフサ範囲炭化水素の分解に選択的なものの２種類の触媒を使用して軽質オレフィンを生成すること、及び（ｃ）２種類の触媒を部分的に分離させるフローレジームにおいて、図１Ａ～図１Ｃに関して記載した移動床又は輸送反応器又は触媒濃縮反応器を使用し、Ｃ_４又はナフサフィードと、それらの分解及び軽質オレフィンの生成に対して選択性を有する触媒との接触を促進させることで、容易に統合できる。

【0081】

二次反応器の稼働範囲を拡張し、プロセス柔軟性を向上させるため、移動床又は輸送反応器をフローレジームで稼働させて、より重質な炭化水素の分解に選択性を有する触媒を同伴させ、且つＣ_４及びナフサ範囲炭化水素の分解に選択性を有する触媒の一部を同伴させてもよい。次いで、分解済み炭化水素生成物及び同伴した触媒をセパレータへ供給して、Ｃ_４及びナフサ範囲炭化水素の分解に選択性を有する触媒を、分解済み炭化水素生成物及びより重質な炭化水素の分解に選択性を有する触媒と分離してもよい。このような固体分離容器は、反応器外部の容器であり、２種類の触媒をその物理的性質、例えば粒子径及び／又は密度に基づいて分離するのを促進するような流体力学的性質で稼働する。次いで、Ｃ_４及びナフサ範囲炭化水素の分解に選択性を有する分離済み触媒を移動床又は輸送反応器へ返送して反応を継続させ、移動床又は輸送反応器内でＣ_４及びナフサ範囲炭化水素の分解に選択性を有する触媒の濃度を向上させ、プロセス全体の選択性を向上させると共に、稼働範囲の拡張によってプロセス全体の柔軟性を向上させてもよい。

【0082】

上述の通り、分解システムでは、それぞれ異なる種類の炭化水素フィードに有利な２種類の触媒を利用できる。第１の分解触媒は、より重質な炭化水素フィードストックの分解に有用なＹ型ゼオライト触媒、ＦＣＣ触媒、又は他の類似した触媒であってもよい。第２の分解触媒は、Ｃ_４又はナフサ範囲炭化水素の分解に有用であり、軽質オレフィンの生成に選択性を有するＺＳＭ－５若しくはＺＳＭ－１１系の触媒、又は類似の触媒であってもよい。本明細書中に開示した２段反応器スキームを促進するため、第１の分解触媒は、第１の平均粒子径及び密度を有し且つ第２の分解触媒よりも小さく且つ／又は軽質であることで、これらの触媒を密度及び／又は大きさに基づいて（例えば、終端速度等の触媒粒子の特性に基づいて）分離してもよい。

【0083】

触媒再生容器では、ライザー反応器及び移動床又は輸送反応器の両方から回収した消費済み触媒を再生する。再生したら、混合触媒の第１部分を再生容器からライザー反応器（並流反応器）へ供給してもよい。混合触媒の第２部分を再生容器から移動床又は輸送反応器へ供給してもよい。

【0084】

並流（ライザー）反応器では、第１の炭化水素フィードを再生触媒の第１部分と接触させることで、炭化水素の少なくとも一部を分解してより軽質な炭化水素を生成してもよい。次いで、エフルエントを並流反応器から回収してもよい。エフルエントは、第１の分解済み炭化水素生成物及び消費済み混合触媒留分を含む。

【0085】

図１Ａ～１Ｃに関して記載及び図示したもの等の第２の触媒濃縮反応器では、軽質ナフサを触媒混合物と接触させ、次いで重質ナフサを触媒混合物と接触させてもよい。軽質ナフサ及び重質ナフサの反応ゾーンは、例えば、触媒対油比（重量）が約２０ｋｇ／ｋｇ～約５０ｋｇ／ｋｇの範囲で稼働するものであってもよい。

【0086】

いくつかの実施形態において、移動床又は輸送反応器は、第１の分解触媒及び第２の分解触媒を、二次反応器塔頂出口からのエフルエントとして回収した炭化水素生成物と同伴させるような流動化レジームで稼働する。次いで、エフルエントをセパレータへ供給して、分解済み炭化水素生成物及び第１の分解触媒を第２の分解触媒から分離する。

【0087】

次いで、セパレータから回収した蒸気／第１の分解触媒ストリームを分離工程へ進める。セパレータから回収した第２の分解触媒は、上述の通り、移動床又は輸送反応器へ返送して再利用することで、反応を継続してもよい。

【0088】

第１のエフルエント（ライザー反応器からの分解済み炭化水素及び消費済み混合触媒）及び第２のエフルエント（移動床又は輸送反応器からの分解済み炭化水素及び第１の分離済み分解触媒）は、いずれも脱着容器へ供給して、消費済み混合触媒留分及び第１の分離済み分解触媒を第１及び第２の分解済み炭化水素生成物と分離してもよい。次いで、軽質オレフィン、Ｃ_４炭化水素、ナフサ範囲炭化水素、及びより重質な炭化水素を含む分解済み炭化水素生成物を分離して、所望の生成物や生成物留分を回収してもよい。

【0089】

従って、本明細書中に開示したプロセスでは、触媒濃縮反応器、外部の固体セパレータ、及びライザー反応器を、一般的な生成物分離及び触媒再生と統合しており、移動床又は輸送反応器（触媒濃縮反応器）で使用される触媒は、Ｃ_４及びナフサ範囲炭化水素の分解による軽質オレフィンの生成に対して選択性が高い。一般的な触媒再生により熱バランスが得られ、一般的な生成物分離（脱着容器等）により単純な稼働及び部品点数の抑制といった利点が得られる。

【0090】

従って、図１Ａ～図１Ｃに記載のシステムは、例えば図６に記載のライザー反応器及び再生器システムと関連させる点で有利なものにできる。

【0091】

図６を参照すると、本明細書中に開示した実施形態に係る、炭化水素を分解して軽質オレフィンを生成するシステムの単純化したプロセスフロー図が記載されている。このシステムは、石油残留フィードストック等の炭化水素ストリームからのプロピレン及びエチレンの収率を最大化するための２段反応器構造を有している。第１の反応器３は、例えば、より重質な炭化水素フィードを分解するためのライザー反応器であってもよい。第２の反応器３２は、移動床又は輸送反応器であって、バッフル又は内部構造を備えていてもよい。第１の反応器３からの軽質ナフサ及び重質ナフサ生成物や、外部ソースからの類似したフィードストリームを第２の反応器３２で処理して、プロピレン及びエチレンを含む軽質オレフィンや、芳香族化合物／高オクタン価ガソリンの収率を向上させてもよい。

【0092】

重質石油残留フィードが、第１の反応器３の底部付近に配置された１つ以上のフィードインジェクタ２を通じて投入される。重質石油フィードは、Ｊ字ベンド１を通じて投入された高温の再生済み触媒と接触する。第１の反応器３へ供給された触媒は触媒混合物であり、より重質な炭化水素の分解に選択性を有する第１の触媒（Ｙ型ゼオライト系触媒等）と、Ｃ_４及びナフサ範囲炭化水素の分解及び軽質オレフィン生成に選択性を有する第２の触媒（ＺＳＭ－５又はＺＳＭ－１１等）とを含み、他の触媒と組み合わせて使用してもよい。第１及び第２の触媒は、粒子径及び密度の一方又は両方が異なっていてもよい。Ｙ型系ゼオライト等の第１の触媒は、粒子径が２０～２００ミクロンの範囲、見かけの仮比重が０．６０～１．０ｇ／ｍｌの範囲であってもよい。ＺＳＭ－５又はＺＳＭ－１１等の第２の触媒は、粒子径が２０～３５０ミクロンの範囲、見かけの仮比重が０．７～１．２ｇ／ｍｌの範囲であってもよい。

【0093】

フィードを蒸発させ、且つ／又はフィードの温度を所望の反応器温度、例えば５００℃～約７００℃の範囲まで上昇させるのに必要な熱、及び吸熱（反応熱）に必要な熱は、再生器１７から送られてくる高温の再生済み触媒によって得られるものであってもよい。第１の反応器３内の圧力は、典型的には約１ｂａｒｇ～約５ｂａｒｇである。

【0094】

分解反応の大部分が完了したら、生成物、未変換フィード蒸気、及び消費済み触媒の混合物が、サイクロン格納容器８内に収納された２段階サイクロンシステムへと流入する。２段階サイクロンシステムは、消費済み触媒を蒸気と分離するための一次サイクロン４を有していてもよい。消費済み触媒は、一次サイクロンディプレグ５を通じてストリッパ９へと放出される。一次サイクロン４からの分離済み蒸気に同伴する触媒微粒子と、フローライン３６ａ及び単段階サイクロン３６ｃを介して投入された第２の反応器３２からの生成蒸気とは、二次サイクロン６で分離される。回収された触媒混合物は、ディプレグ７を介してストリッパ９へ放出される。二次サイクロン６からの蒸気は、プレナム１１と接続されていてもよい二次サイクロン出口１２ｂを通じて排気され、次いでメインの分留装置／ガスプラント（図示せず）へ送られて、所望のオレフィンを含む生成物が回収される。必要に応じて、分配器ライン１２ａを介してライト・サイクル・オイル（ＬＣＯ）又は水蒸気をクエンチ媒体として投入することで、生成蒸気を更に冷却する。

【0095】

ディプレグ５及び７を介して回収した消費済み触媒は、ストリッパ床９でストリッピングし、水蒸気分配器１０を通じてストリッパ９の底部へ投入した水蒸気と向流接触させて、隙間の蒸気（触媒粒子間に捕捉された炭化水素の蒸気）を除去する。次いで、消費済み触媒スタンドパイプ１３及び上昇ライン１５を介して、消費済み触媒を再生器１７へ移送する。消費済み触媒スタンドパイプ１３ａ上に配置された消費済み触媒スライドバルブ１３ｂを用いて、ストリッパ９から再生器１７への触媒フローを制御する。分配器１４を通じて少量の燃焼空気又は窒素を投入して、消費済み触媒の移送を円滑化してもよい。

【0096】

コークス化又は消費済み触媒は、高密度な再生器床２４の中心にある消費済み触媒分配器１６を通じて放出する。再生器床２４の底部に配置した空気分配器１８で燃焼空気を投入する。次いで、燃焼空気との反応を介して、触媒上に蓄積したコークスを再生器１７内で焼き落とす。再生器１７は、例えば、約６４０℃～約７５０℃の範囲の温度及び約１ｂａｒｇ～約５ｂａｒｇの範囲の圧力で稼働できる。煙道ガスと同伴する微小触媒は、一次サイクロン１９及び二次サイクロン２１で回収され、各ディプレグ２０及び２２を通じて再生器触媒床へ放出される。二次サイクロン２１の出口から回収した煙道ガスは、再生器プレナム２３を介して煙道ガスライン５０へ向かい、下流での排熱回収及び／又は動力回収に使用される。

【0097】

再生済み触媒混合物の第１部分は、Ｊ字ベンド１と流動連通している再生触媒スタンドパイプ２７を介して引き込まれる。再生器１７から反応器３への触媒フローは、再生済み触媒スタンドパイプ２７上に配置されたスライドバルブ２８によって制御できる。スライドバルブ２８の開きを調整することで触媒フローを制御し、反応器３内で所望の塔頂温度を保持できる。

【0098】

上昇水蒸気に加え、上昇媒体として、Ｃ_４オレフィン及びナフサ等のフィードストリームや類似の外部ストリームを、Ｙ字セクションに配置されたガス分配器１ａを通じてＪ字ベンド１に注入することで、Ｊ字ベンド１から反応器３への再生触媒の移送を円滑化することもできる。また、Ｊ字ベンド１は、Ｃ_４オレフィン及びナフサストリームを軽質オレフィンに分解する反応に好ましい条件、例えばＷＨＳＶが０．５～５０ｈ^－１、温度が６４０℃～７５０℃、滞留時間が３～１０秒という条件で、そのような反応のための高密床反応器としても作用できる。

【0099】

再生済み触媒混合物の第２部分は、スタンドパイプ３０を通じて第２の反応器３２に引き込まれる。スライドバルブ３１を用いて、蒸気出口温度の設定値に基づき、再生器１７から第２の反応器３２への触媒フローを制御してもよい。軽質及び重質ナフサストリームは、液相又は蒸気相の状態で、１つ以上のフィード分配器３４（３４ａ及び３４ｂ）を通じて触媒床の底部セクションへ注入される。上述の通り、第２の反応器３２は移動床又は輸送床反応器として稼働し、そこで再生済み触媒混合物及びフィード炭化水素ストリームの一部が上方へ（反応器床の底部から上部へ）流れ、フローライン４５を介してエフルエントとして回収される。

【0100】

第２の反応器３２は、触媒及びフィード分子の密な接触及び混合を容易にするバッフル又は内部構造（図示せず）を備えていてもよい。また、これらの内部構造によれば、チャネリング、気泡成長、及び／又はコアレッシング（Ｃｏａｌｅｓｃｅｎｃｅ）を容易に最小限に抑えられる。また、第２の反応器３２は、長さ方向に沿って異なるセクションにおいて拡大することで、セクション内で一定の又は所望のガス空塔速度を保持できる。炭化水素フィード／生成物に加え、流動媒体として、水蒸気、窒素、又は他のガス（メタン等）を、分配器３５を通じて投入してもよい。

【0101】

上述の通り、第２の反応器３２では、粒子径及び密度の一方又は両方が異なっていてもよい２つの異なる触媒、例えば、より軽質且つより小さいＹ型ゼオライト又はＦＣＣ触媒と、より大きく且つ／又はより高密度なＺＳＭ－５／ＺＳＭ－１１形状選択的ペンタシル型小孔ゼオライトとを利用する。第２の反応器３２内のガス空塔速度を保持して、より軽質な、より小さい触媒（例えば、Ｙ型ゼオライト／ＦＣＣ触媒）の実質的に全て又は大部分と、より重質な、より大きい触媒（例えば、ＺＳＭ－５／ＺＳＭ－１１）の一部とが、フローライン４５を介して回収された分解済み炭化水素及び水蒸気と共に、反応器から運ばれるようにする。より大きく且つ／又はより高密度な触媒の一部を反応器３２内に保持することで、上述の通り、反応器の下部へ向かって高密度床を形成してもよい。

【0102】

従って、フローライン４５を介して反応器３２から回収したエフルエントは、分解済み炭化水素生成物と、未反応の炭化水素フィードストックと、水蒸気（ストリッピング媒体）と、より軽質且つ／又はより小さい触媒の実質的に全て及びより大きく且つ／又はより高密度な触媒の一部を含む、反応器へ投入された触媒混合物とを含んでいてもよい。次いで、フローライン４５を介してエフルエントを固体セパレータ４７へ輸送してもよい。セパレータ４７は、２種類の触媒をその物理的性質、すなわち、粒子径及び／又は密度に基づいて分離するよう構成されたセパレータであってもよい。例えば、セパレータ４７は、慣性力又は遠心力の差を用いてＦＣＣ触媒とＺＳＭ－５を分離してもよい。固体分離容器４７は、第２の反応器３２の外部容器であり、２種類の触媒をその物理的性質に基づいて分離するのを促進するような流体力学的性質で稼働する。

【0103】

セパレータ４７で分離した後、出口ライン３６ａを介して、より小さく且つ／又はより軽質な触媒（Ｙ型ゼオライト／ＦＣＣ触媒）を、セパレータ４７から、ライザー反応器サイクロン及び／又は反応完了システムを収納している一般的な分離器（ｄｉｓｅｎｇａｇｅｒ）又は格納容器８へ輸送する。より大きく且つ／又はより高密度な触媒（ＺＳＭ－５／ＺＳＭ－１１）は、フローライン４９を介して混合フロー反応器３２へと返送し、分配器３４を通じて投入された炭化水素フィードとの反応を継続させてもよい。

【0104】

より軽質な／より小さい触媒の実質的に全てと、より大きく且つ／又はより高密度な触媒の一部又は全部とを同伴し、それに続いて分離し、より大きく且つ／又はより高密度な触媒を反応器３２へ返送することで、より大きく且つ／又はより高密度な触媒を反応器３２内で多量に蓄積させることができる。この触媒はＣ_４炭化水素及びナフサ範囲炭化水素の分解に対してより選択的であるため、より大きく且つ／又はより高密度な触媒が蓄積することで選択性及び収率を有利にできる。更に、反応器を移動床又は輸送フローレジームで稼働させて両方の種類の触媒を同伴させることで、上述の通り、反応器の操作性や稼働時の柔軟性を向上させられる。

【0105】

重質減圧軽油若しくは重質残留フィード等の炭化水素フィード、ライト・サイクル・オイル（ＬＣＯ）、又は水蒸気を、クエンチ媒体として、分配器３６ｂを通じて出口ライン３６ａへ注入してもよい。このようなクエンチ媒体の流速は、格納容器８に流入するストリームの温度を設定することで制御してもよい。分配器３６ｂを通じて供給され且つ／又はセパレータ４７へ投入されるものを含む、第２の反応器３２からの蒸気は全て、単段階サイクロン３６ｃを通じて格納容器８の希釈相へ流出する。炭化水素フィードをクエンチ媒体として採用するのが好ましい。第２の反応器３２からの生成物を冷却すること及び中間留分の生成を向上させることという２つの目的を満たすからである。

【0106】

ライザー反応器等の第１段階の反応器３は、塔頂セクションにおいて、高速流動化レジーム（例えば、底部セクションにおけるガス空塔速度が約３～約１０ｍ／ｓの範囲）及び空気圧輸送レジーム（例えば、ガス空塔速度が約１０～約２０ｍ／ｓ）で稼働してもよい。

【0107】

第２の反応器３２内のＷＨＳＶは、典型的には約０．５ｈ^－１～約５０ｈ^－１の範囲である。蒸気及び触媒の滞留時間は、約２～約２０秒の範囲で変動させてもよい。異なるフィードが投入された場合、Ｃ_４フィードは軽質ナフサフィードの注入よりも低い高度で注入され、軽質ナフサフィードは重質ナフサフィードの注入よりも低い高度で注入されることが好ましい。中質ナフサフィードが使用される場合、軽質ナフサの高度と重質ナフサの高度との中間にあたる高度で注入される。

【0108】

必要に応じて、１つ以上のフローライン４２及び４３を介して補給触媒を投入してもよい。例えば、フローライン４２を介して新しい又は補給用のＦＣＣ若しくはＹ型ゼオライト触媒又はこれら２つの混合物を再生器１７へ投入し、フローライン４３を介して新しい又は補給用のＺＳＭ－５／ＺＳＭ－１１触媒を第２の反応器３２へ投入してもよい。システム全体の触媒在庫は、例えば、再生器２４から混合触媒を引き込むことで保持できる。反応器３２における触媒在庫及び好ましい触媒の蓄積は、以下で記載する通り、反応器及びセパレータ４７の稼働を制御することで制御してもよい。

【0109】

いくつかの実施形態において、再生済み触媒の第１部分は、再生器１７及び再生済み触媒スタンドパイプ２７と流体連通している引込みライン２５を介して、再生器１７から再生済み触媒（ＲＣＳＰ）ホッパー２６へと引き込まれる。ＲＣＳＰホッパー２６内の触媒床は、再生器１７の床の高さで浮遊している。次いで、Ｊ字ベンド１と流体連通している再生済み触媒スタンドパイプ２７を介して、再生済み触媒をＲＣＳＰホッパー２６から反応器３へ輸送する。再生器１７から反応器３への触媒フローは、再生済み触媒スタンドパイプ２７上に配置されたＲＣＳＰスライドバルブ２８で制御してもよい。均圧化ライン２９を設けてもよい。類似のフィードシステムを用いて、第２の反応器３２へ触媒を供給してもよい。

【0110】

例えば図１に記載のように、セパレータバイパスライン６０を用いて、反応器３２の塔頂から容器８への粒子の輸送を促進してもよい。図１に関して上述した通り、第２の反応器３２では、粒子径及び密度の一方又は両方が異なっていてもよい２つの異なる触媒、例えば、より軽質且つ／又はより小さいＹ型ゼオライト又はＦＣＣ触媒と、より大きく且つ／又はより高密度なＺＳＭ－５／ＺＳＭ－１１形状選択的ペンタシル型小孔ゼオライトとを利用する。第２の反応器３２内のガス空塔速度を保持して、より軽質な、より小さい触媒（例えば、Ｙ型ゼオライト／ＦＣＣ触媒）の実質的に全てと、より大きく且つ／又はより高密度な触媒（例えば、ＺＳＭ－５／ＺＳＭ－１１）の一部とが、フローライン４５を介して回収された分解済み炭化水素及び水蒸気と共に、反応器から運ばれるようにする。

【0111】

従って、フローライン４５を介して反応器３２から回収したエフルエントは、分解済み炭化水素生成物と、未反応の炭化水素フィードストックと、水蒸気（ストリッピング媒体）と、より軽質な、より小さい触媒の実質的に全て及びより大きく且つ／又はより高密度な触媒の一部を含む、反応器へ投入された触媒混合物とを含んでいてもよい。次いで、フローライン４５を介してエフルエントを固体セパレータ４７へ輸送してもよい。セパレータ４７は、２種類の触媒をその物理的性質、すなわち、粒子径及び／又は密度に基づいて分離するよう構成されたセパレータであってもよい。セパレータ４７は、２種類の触媒をその物理的性質に基づいて分離するのを促進するような流体力学的性質で稼働する。

【0112】

セパレータ４７で分離した後、出口ライン３６ａを介して、より小さい／より軽質な触媒（Ｙ型ゼオライト／ＦＣＣ触媒）を、セパレータ４７から、ライザー反応器サイクロン及び／又は反応完了システムを収納している一般的な分離器（ｄｉｓｅｎｇａｇｅｒ）又は格納容器８へ輸送する。より大きく且つ／又はより高密度な触媒（ＺＳＭ－５／ＺＳＭ－１１）は、混合フロー反応器３２へと返送し、分配器３４を通じて投入された炭化水素フィードとの反応を継続させてもよい。

【0113】

連続的に又は断続的に、両方の種類の触媒を含みフローライン４５を介して輸送されているエフルエントの一部を、バイパスセパレータ４７へ分流させてもよい。エフルエントの分流部分は、分流器又はフロー制御バルブ６２を有していてもよいフローライン６０を介してセパレータ４７の周りを流れる。次いで、フローライン６４を介してエフルエントを脱着器８へ継続的に返送し、炭化水素生成物を触媒と分離してもよい。フローライン６４は、フローライン３６ａを介してセパレータ４７から回収されたエフルエント及びより小さい触媒とひとまとめにしてもよく、クエンチ３６ｂの上流又は下流へ投入してもよい。あるいは、ライン６０内の分流エフルエントを脱着器／格納容器８へ直接供給してもよい。

【0114】

分流器バルブ６２と共に図６で記載されているが、本明細書中の実施形態では、Ｙ字流路等の装置を用いて、両方の種類の触媒粒子を含むエフルエントの一部を脱着器８へ継続的に送る一方、セパレータ４７へもエフルエントの一部を連続的に送ることで、反応器３２内でより大きく且つ／又はより高密度な触媒粒子を所望の通り蓄積させることが考えられる。図１に表す通り、第２の反応器からの触媒はまた、ライン３７、スライドバルブ３８、及び輸送ライン４０を介して、再生器１７へ移送できる。ブロワーの空気をキャリアガス３９として使用して、触媒を再生器１７へ移送してもよい。このような触媒移送設備では、反応器３２内における触媒床の高さを制御しやすくなるだけでなく、より頻繁に触媒を再生しやすくなる。上述の通り、フローを増大させてキャリア流体を使用し且つ／又はフロー分流器を使用すると、第２の反応器３２内におけるナフサ範囲炭化水素の分解に選択性を有する触媒を蓄積する点で有益となる。

【0115】

上述の方法による、本明細書中に開示した実施形態によれば、二次反応器（移動床又は輸送反応器容器３２）内で所望の触媒の濃度が大きく上昇し、その結果、軽質オレフィンの収率が上昇する。加えて、本プロセスは、ＺＳＭ－５及びＺＳＭ５－１１の引込み及び追加と、ＦＣＣ触媒の引込み及び追加とを切り離す方法としても作用する。要するに、本開示に示すＦＣＣプロセスによれば、所望のＺＳＭ－５又はＺＳＭ－１１触媒添加剤が豊富な環境を二次反応器３２内に形成し、一次反応器由来のもの等の軽質及び重質ナフサ生成物を優先的に変換でき、軽質オレフィンの収率を向上させられるのと同時に、一次反応器又はライザー内で最適な作動条件を与えることで、中間留分の収率を最大化できる。

【0116】

本明細書中に開示した実施形態の別の利点としては、統合型の２段階反応器スキームによって、スタンドアローン型のＣ_４／ナフサ接触分解プロセスにおける熱バランスの制限を克服できる点がある。二次（混合フロー）反応器は、触媒再生器と統合されてヒートシンクとして作用し、残留フィードストックを処理すると共に触媒クーラーの必要性を最小化できる。

【0117】

二次反応器からの生成蒸気は、第１段階反応器／脱着容器又は反応完了装置へ輸送される。これらの蒸気は、第１段階からの生成物及び／又はＬＣＯ若しくは水蒸気等の外部クエンチ媒体と混合及びクエンチされて、望ましくない熱分解反応が最小限に抑えられる。あるいは、移動床又は輸送反応器／固体セパレータの生成物出口ラインを用いて、重質フィードの追加分又は第１段階反応器（ライザー反応器）由来のフィードの別ルート部分を投入してもよい。この場合、（１）固体セパレータ蒸気出口ライン内にある触媒の大部分が、これらの重質フィード分子を中間留分へ分解するのに好ましいＹ型ゼオライト／従来のＦＣＣ触媒であり、（２）このような分解反応は吸熱性であって、放出される生成蒸気の温度及び滞留時間の低減を容易にするという２つの目的が満たされる。

【0118】

図６に関して上述した反応器システムは、まず軽質オレフィンの生成に関し、更に、システムの反応性及び選択性を向上させるのに有利な混合触媒系内の触媒の濃縮に関する。また、このような反応器システムは、触媒のうち１種の濃縮が有利であってもよい他の混合触媒系に用いてもよい。例えば、いくつかの実施形態において、反応システムをガソリンの脱硫に用いてもよい。この場合、触媒混合物は、ゼオライトＹ等のより小さく且つ／又はより低密度のＦＣＣ触媒と、ガソリン脱硫添加剤等のより大きく且つ／又はより高密度な触媒とを含んでいてもよい。

【0119】

一般に、図１及び図６のプロセスフロー図では、触媒／粒子分離技術を用いて、二次容器内で追加又は再利用炭化水素フィードストックを処理している。システム中を循環する触媒混合物は、例えば、分解、脱硫、脱金属、脱窒素等の具体的な反応に選択的な触媒を含んでいてもよく、混合物の触媒は、上述の通り、異なる物理的性質を有するように選択されることで、所望の触媒が二次反応器内で濃縮される。再生済み触媒は、高速流動化床、気泡床、又は乱流床（用途による）で稼働できる二次移動床又は輸送反応器／容器へ供給される。二次反応器／容器のエフルエントはセパレータ４７へ向かい、そこで一次及び二次触媒が大きさ及び／又は密度に基づいて分離され、セパレータ底部は、二次触媒が豊富であり、二次反応器／容器へ返送されて再利用される。二次反応器／容器は、用途によっては有利となり得る触媒引込み部を必要に応じて有していてもよく、用途に応じて異なる炭化水素フィードを有していてもよい。二次触媒を濃縮することで、反応システム全体の操作性、柔軟性、及び選択性を向上させてもよい。

【0120】

脱着容器８／ストリッパ９から回収された炭化水素生成物は、上述の通り、分留装置／ガスプラントへ進めて、１種以上の炭化水素留分を分離及び回収してもよい。本明細書中の実施形態において、分留装置／ガスプラントから回収した１種以上の炭化水素留分は、例えば図７及び図８に記載の通り、ライザー反応器３又は二次移動床又は輸送反応器３２へ再循環させて更に処理してもよい。

【0121】

本明細書中に開示した実施形態に係る、炭化水素を処理するシステムの単純化したプロセスフロー図が記載されている。同様の番号は同様の部材を表す。分解反応の大部分が完了したら、生成物、未変換フィード蒸気、及び消費済み触媒の混合物が、サイクロン格納容器８内に収納された２段階サイクロンシステムへと流入する。回収した触媒混合物は、ストリッパ９へ放出される。セパレータ８からの蒸気は、二次サイクロン出口１２ｂを通じて排気され、次いで分留装置／ガスプラント１１０へ送られて、所望のオレフィンを含む生成物が回収される。

【0122】

分留装置１１０は、例えば、ＦＣＣプラントのメインの分留装置であってもよく、軽質オレフィン含有留分１１２、軽質ナフサ留分１１４、重質ナフサ留分１１６、及び重質留分１１８等の様々な炭化水素カットを含む様々な炭化水素留分を生成してもよい。分留装置／ガスプラント１１０へ送られた生成物は、脱硫時に生成され得る水蒸気及び硫化水素等の他の軽質ガスを含んでいてもよい。メインの分留装置／ガスプラントの上流又は下流でこれらの不純物を分離するのが望ましい場合、セパレータ又は吸収器等の装置を稼働させる工程を含んでいてもよい。

【0123】

図７に記載の通り、軽質ナフサ留分１１４は、触媒濃縮反応器３２（３２Ａ）の第１段階又は最下部反応段階へ送ってもよい。重質ナフサ留分は、触媒濃縮反応器３２（３２Ｂ）の第２段階又は最上部反応段階へ送ってもよい。望ましい場合、追加のソースから追加の軽質ナフサ３４ａ及び重質ナフサ３４ｂを適切な反応段階へ供給してもよい。あるいは、留分１１４及び１１６をそれぞれフィード３４ａ及び３４ｂとして用いてもよい。

【0124】

図８に記載の通り、分留装置１１０は、軽質オレフィン含有留分１１２、ナフサ留分１１５、及び重質留分１１８等の様々な炭化水素カットを含む様々な炭化水素留分を生成してもよい。次いで、ナフサ留分１１５は、分留装置１２０で軽質ナフサ留分３４ａ及び重質ナフサ留分３４ｂへ更に分解してもよく、上述の通り、これらを触媒濃縮反応器３２で更に処理してもよい。

【0125】

本明細書中の実施形態は、様々な種類の触媒又は粒子を利用して所望の反応を実施してもよく、一般の再生器を用いて触媒の混合物を再生してもよく、セパレータは、１つ以上の反応器において、触媒の混合物に含まれる特定の触媒を増やせるよう配置することが有利である。本明細書中の実施形態を用いて、単位操作を向上させ、例えば、軽質オレフィン生成、ガソリン脱硫、及び重質油処理を含む用途向けに、反応システムの選択性及び柔軟性を向上させてもよい。

【0126】

軽質オレフィンの生成では、上述の通り、様々な軽質、中間、及び重質炭化水素フィードをライザーに供給してもよい。第２の反応器３２へのフィードは、直留ナフサ又は再利用接触ナフサといったナフサ等のフィードを含んでいてもよく、ナフサは、有益な反応条件で軽質ナフサと重質ナフサとを接触させて、オレフィンの生成を向上させ且つ軽質ガスの生成を低減するように分離されていることが有利である。軽質オレフィン生成用の触媒混合物は、ＦＣＣ触媒（例えば、ゼオライトＹ）等のより小さく且つ／又はより低密度な触媒と、ＺＳＭ－５又はＺＳＭ－１１等のより重質／より高密度な触媒との組み合わせ等を含んでいてもよい。他の分解触媒を用いてもよい。炭化水素を分解するための様々な触媒が、米国特許第７，３７５，２５７号明細書、米国特許第７，３１４，９６３号明細書、米国特許第７，２６８，２６５号明細書、米国特許第７，０８７，１５５号明細書、米国特許第６，３５８，４８６号明細書、米国特許第６，９３０，２１９号明細書、米国特許第６，８０９，０５５号明細書、米国特許第５，９７２，２０５号明細書、米国特許第５，７０２，５８９号明細書、米国特許第５，６３７，２０７号明細書、米国特許第５，５３４，１３５号明細書、及び米国特許第５，３１４，６１０号明細書等に記載されている。

【0127】

本明細書中の実施形態では、セパレータで分離される触媒混合物、反応器内の混合物内において優先的な触媒の効果的な濃度、再生済み触媒と反応物との初期接触における温度制御が記載されている。本明細書中の実施形態によれば、反応物が接触する上流で均一な触媒温度を更に達成できる触媒濃縮の概念を利用して、ナフサ範囲材料を改良するための新規な流動接触分解プロセスが提供される。上述の通り、一般の再生器を共有する異なる機能に対して、粒子径及び／又は密度が異なる２種類の異なる触媒及び／又は添加剤が存在する。ＦＣＣ触媒システムは恐らく３種以上の触媒／添加剤を採用するものと理解されるが、効果的な触媒／添加剤は、上述の物理的性質を有するものである。更に、上述の固体分離容器を用いて、ＦＣＣ触媒及び／又は添加剤の一部を、その大きさ及び／又は密度に基づいて選択的に返送して、二次反応容器内で所望の触媒及び／又は添加剤を相対的に高い濃度とし、その具体的な触媒又は添加剤に対する好ましい反応を向上させられる。

【0128】

二次反応器の異なる地点で具体的なナフサ範囲材料を投入すると、触媒濃縮効果及び固有の熱及び材料バランスの効果で、最適な選択性及び生産性が得られる。ＦＣＣシステム内の反応器で段階的に供給するような他のプロセスも存在する（例えば、米国特許第５１５４８１８号明細書、米国特許第７０２９５７１号明細書）。しかしながら、これらのプロセスではナフサを更に別々のストリームへ特異的に分割することも、二元触媒システムを利用することもできない。このように２種類の触媒システムと共にナフサフィードを更に分割することで、システムの熱及び材料バランスに基づいて生成物の選択性を最適化できる。

【0129】

本開示の利点を以下で例示する。本明細書に示した第１のケーススタディには、２つの異なるナフサ材料のブレンドが包含される。第１の材料はライト（ＬＳＲ）系材料又はナフサ範囲材料であり、第２の材料は接触分解によるナフサである。北米では精油所でのタイトオイル処理が増加しており、低オクタン価の直留系ナフサが余っている。接触分解により、この直留ナフサをプロピレン、エチレン、及びブチレンを含む軽質オレフィンに改良することが望ましい。しかしながら、直留ナフサを処理するには、流動接触分解ユニットで処理される従来のフィードストックよりも高い反応温度及び長い触媒接触時間が必要である。直留ナフサを共処理し、従来の温度範囲及び触媒接触時間の範囲で稼働すると、一般的には、従来のＦＣＣＵで処理される直留ナフサの収率が限界値に制限される。より厳格な条件及びより長い接触時間で直留ナフサを共処理すると、一般的には、ドライガス及びコークス等の望ましくない生成物の量が多くなり、ＦＣＣプロセス全体の利益が低下する。また、より厳格な条件は、一般的に、従来のＦＣＣの設計範囲外となり、多くの改善が必要となる。本プロセスによれば、以下の手順でこれらの制限を克服できる。
（ａ）ナフサ材料を処理する第２の反応器を導入する。固体分離装置からの触媒を再利用することで、添加剤の濃度がより高くなるという利益がある。
（ｂ）部分コークス化Ｙゼオライト／ＦＣＣ触媒の再利用によって、望ましくない副反応を限定し、反応器選択性を上昇させる。また、混合触媒系において、ＺＳＭ－５はより重質な／より大きい触媒であってもよく、Ｙゼオライト／ＦＣＣ触媒はより軽質な／より小さい触媒であり、本明細書中の実施形態に係る固体分離装置及びシステムでは１００％の分類は不可能である。しかしながら、部分コークス化Ｙゼオライト／ＦＣＣ触媒を含む再利用固体によって、選択性に関して予想外の効果が得られることが分かった。
（ｃ）二次反応器の底部でより反応性の低いライトナフサを投入する。そこでの温度はより最適なものであり、触媒接触時間は最も長い。ライトナフサは、一般的に、システムへのナフサフロー全体の１０ｗｔ％～７５ｗｔ％であると、熱バランスの効果を得られる。
（ｄ）他のプロセスと比較した場合、固体分離装置からの触媒再利用を介して、同じ反応器出口温度での過剰な温度及びドライガス形成を防止する。このような触媒の再利用により、反応器をより等温なものとすることができ、プロセスの選択性に有益である。

【0130】

図９は、各触媒対油比に対する、段階化したナフサ処理スキームの効果を表す。本明細書中、触媒対油比は、第２段階の反応器出口温度を達成するための再生器からの触媒フローとして定義される。第１段階出口温度は、新しい再生済み触媒、再利用された部分消費済み触媒、及び第１段階ナフサフィードの組み合わせである。上記図は、重量比５０：５０であるライトナフサと接触ナフサとのブレンドであり、第１段階では第２段階に対して約５０°Ｆ高い温度を達成できたことが分かる。触媒粒子セパレータからの再利用触媒の影響で、このようなより高い温度はより等温なものである。これら両方の効果により、軽質オレフィンへの反応率及び選択性が上昇することになる。

【0131】

図１０は、第１段階へのフィードの重量％を変動させることで、３つの異なる反応器出口温度においてより高い第１段階出口温度を達成する段階化ナフサスキームの利点を表す。このように第１段階出口温度を上昇させることで、従来のプロセスに対して、大幅に高い割合のライトナフサを処理できる。

【0132】

本明細書に示した第２のケースでは、接触分解由来のナフサを、低沸点範囲の材料とより高い沸点範囲の材料とに分解している。より低い沸点範囲の材料は、主にＣ５炭化水素と、いくらかのＣ４及びＣ６炭化水素（およそ３０°Ｆ～１６０°Ｆの沸点）で構成され、より高い沸点範囲の材料は、１５０°Ｆ～４３０°Ｆの範囲の材料で構成される。より低い沸点範囲の材料は、より高い沸点範囲材料と比較して、ＺＳＭ－５系触媒の分解に対する固有活性が低く、反応器の収率を上げるためにはより厳格な操作が必要である。しかしながら、このように厳格さを高めると、沸騰留分には有害となってしまう。そのため、ここでは、反応器条件が最も厳格な（すなわち、温度がより高く触媒接触時間がより長い）反応器底部でより低い沸点範囲の材料を投入し、Ｃ６以上の材料は反応器のより後半の段階で投入する。本プロセスは以下の理由で有利である。
・一般に、Ｃ_５範囲材料はフルレンジライト接触ナフサ材料の約２０ｗｔ％を占める。第１段階で投入されたＣ_５材料がこのような量であると、第１及び第２の（全体の）反応器出口温度間で温度が大きく異なる。
・図１１は、一定の第２段階反応器出口温度における全体と比較した場合の、各重量％でナフサフィードを反応器の第１段階に供給した場合の効果を表す。第１段階反応器は、全体の反応器出口温度と比較して５０°Ｆ以上高い温度を達成できる。
・第１段階の後に、より反応性の高いＣ_６以上のナフサを投入することで、軽質オレフィンに対する選択性が向上し、ドライガスの形成が最小となる。ナフサが供される最も高い温度が第１段階での温度になるからである。本明細書中で記載した通り、触媒粒子セパレータを使用し且つ再生済み触媒と密に混合することで、この温度は従来のライザー反応器構造より低くなる。
・Ｃ５材料は、反応器の生産性を上昇させるため、より高い温度に加えてより長い触媒接触時間を必要とする。本明細書中の実施形態によれば、図１２に示す通り、触媒対油比で算出される触媒接触時間が長くなっている。

【0133】

図１３を参照すると、従来のライザー反応器の稼働を本明細書中で記載した触媒濃縮反応器の稼働と比較しており、各シミュレーションにおいて再生器温度は１３５０°Ｆに設定されている。触媒対油比が低く、第１段階において温度が相対的に高いと、ライザー反応器の第１及び第２段階の稼働範囲はかなり狭くなり、より多くのドライガスを生成し得る。一方、触媒濃縮反応器を使用し、そこで達成可能である均一な混合触媒温度の場合、本明細書中の実施形態の稼働範囲は広くなり、第１の反応段階において、より低くより好適な条件で更にプロセス柔軟性が得られる。これにより、従来のライザー反応器システムよりもドライガスの生成が少なくなる。

【0134】

本明細書中の実施形態に係るシステムに固体分離装置を導入することで、内部の触媒対油比が大きく向上する。例えば、図１３において、本明細書中の実施形態の触媒／油比は従来のケースのおよそ４倍である。同じ再生器温度において同じ流量で触媒が再生器から流入する場合、本明細書中の実施形態における第１段階と第２段階との平均温度の差は、従来の２段階システムのものと比較してかなり小さい。この結果は、単純に本明細書中の実施形態で得られる熱バランス及びより高い内部の触媒対油比によるものである。本明細書中の実施形態で得られるより均一な温度プロファイル（２つの段階間で温度差が小さい）によれば、過分解及びドライガス生成を抑制できる。

【0135】

上述の通り、本明細書中の実施形態によれば、ナフサ範囲炭化水素を有利に処理できる。本明細書中で記載した触媒濃縮反応器によれば、均一な触媒温度で軽質ナフサと初期接触させ、次いで、より好ましい温度で触媒混合物と重質ナフサとを接触させられる点で有益となり得る。従って、本明細書中の実施形態によれば、より適切な条件で反応物を接触させることができ、ドライガス等の副生成物の生成を抑制できる点で有利である。

【0136】

本開示には限られた数の実施形態しか含まれていないが、本開示の範囲を逸脱しない他の実施形態も考えられることが、本開示の利益を享受する当業者には理解できるであろう。従って、本範囲は添付の特許請求の範囲のみにより限定されるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】