JP2002521175A - 逆混合防止装置を有する蒸気／液体接触サイクロン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、サイクロン蒸気／液体接触装置（そこでサイクロン装置を出る液体は主として片側に向けられる）および蒸留もしくはこれを用いる関連する質量移動または熱移動プロセス、例えば流動接触分解を定めるものである。液体原料は、下降管またはプレナムを経てサイクロンの床盤近傍に導入される。蒸気は、サイクロン装置底部のシーブ孔を通って入る。床盤近傍には、回転を床盤を通って流上する蒸気に付与する角度をつけたタブまたはベーンがある。タブまたはベーンは液体と蒸気とを混合する。次いで、液体はサイクロン壁方向に放出され、そこで壁のスロットを通って出る。好ましくは、タブまたはベーンの第２の組（サイクロンのほぼ中間に配置される）は、追加の回転をサイクロンを通って上昇する蒸気と混入液体とに付与する。これにより、特に過重な液体負荷がサイクロン基部における蒸気の回転効果を低下させる場合に、サイクロンによって液体が良好に集められる。液体流を主として片側に向ける手段には、サイクロン頂部周りシュラウド、液体流を下方に向けるベーンおよびサイクロン室間のバッフルが含まれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、サイクロン蒸気／液体接触装置、およびこれを蒸留もしくは関連す
る質量移動または熱移動への用途、例えば流動接触分解に用いるプロセスを定め
るものである。本発明は、サイクロン室の開口の外側近傍にフラップまたはバッ
フル（シュラウド）を用いることによって、液体が開口を通って外に向うのを促
進し、それによって液体の逆混合を防止することを定める。

【０００２】 サイクロン分離器は、ガスから固体を分離し、または液体からガスを分離する
のによく知られた装置である。いくつかの典型的なサイクロン分離器の設計につ
いては、Ｐｅｒｒｙ’ｓ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ’Ｈａｎｄｂ
ｏｏｋ（ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ Ｂｏｏｋ Ｃｏｍｐａｎｙ出版、Ｎｅｗ Ｙ
ｏｒｋ Ｃｉｔｙ）に説明されている。通常のサイクロンにおいては、下降管ま
たはプレナムを経てサイクロンに入った後、回転が気体および混入液体に付与さ
れる。次いで、気体および混入液体は、上方に移動して、室内のスロットまたは
他のパーフォレーションを経るか、または室頂部の環状ハットを通るかして液体
が除去される域に入る。

【０００３】 サイクロン内でベーンを用いることは良く知られている。これらは、ガス流れ
を誘導するのに用いられ、液体または固体の混入を最少にする。Ｈｅｒｂｅｌｔ
による米国特許第３，９６９，０９６号には、多ベーンガス入口を有するサイク
ロン分離器が開示されている。

【０００４】 ガス入口は、細長いガス開口（ルーバー様のもの）からなり、環状通路の流入
ガスをガス出口管から偏向させる位置にある。

【０００５】 サイクロン装置から逆混合を防止する手段はいくつか知られている。米国特許
第４，７０１，３０７号（Ｗａｌｔｅｒｓら）に、衝撃的分離装置が開示される
が、これは連続的な流通反応器またはライザー反応器（サイクロン分離器と液体
でつながる環状導管を有する）の下流端を取り囲むことによってもたらされる。
装置にはまた、連続的な流通反応器の軸開口にベベルリップまたはプロジェクシ
ョンが含まれる。Ｗａｌｔｅｒｓによれば、本発明におけるように蒸気が液体か
ら分離されることとは対照的に、蒸気が固体から分離される。

【０００６】 サイクロンの出口というよりむしろ入口のシュラウドは、米国特許第５，２６
６，１８７号に示される。

【０００７】 本発明の概念には、図１〜３に示されるように、非対象の液体入口と出口とを
有するサイクロン蒸気／液体が含まれる。液体は、好ましくは室の片側面から運
び込まれ、また液体流出物は、室頂部近傍から、室頂部の外側を囲むシュラウド
などの手段を用いて、常に主として反対側に放出される。手段はまた、液体の逆
混合を防止するのに用いられ、例えば、段床から好ましくは４〜１０インチ上に
伸びるサイクロン室間のバッフルなどである。正味の効果は、明らかな逆混合を
伴なうことなく、液体をサイクロンの１つの列から次の列に段床を横切らせるこ
とである。クロスフロー様式は、液体の逆混合が段上で起こる場合より、よい接
触効率をもたらすことが知られている。Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ
’Ｈａｎｄｂｏｏｋ（第５版、Ｒ．Ｈ．ＰｅｒｒｙおよびＣ．Ｈ．Ｃｈｉｌｔｏ
ｎ著、ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ出版、１９７３年、第１５〜１８頁）参照。

【０００８】 本発明のサイクロンの基本的な特徴は、サイクロンを出る液体が主として片側
に向けられることである。非対象流出の概念は、殆どのサイクロン設計で用いら
れるが、特に第２の回転域が用いられる状況で有用である。

【０００９】 逆混合を防止するシュラウドまたは他の装置を有するサイクロンは、液体の流
速が比較的低く、またガスの流速が比較的高い状況で最も適している。液体の流
速は、非対象流出を有するサイクロンにおいては、好ましくは塔面積の１平方フ
ィート当りの液体が４０ガロン以下、より好ましくは塔面積の１平方フィート当
りの液体が２０ガロン以下に限定される。

【００１０】 先行技術のいくつかのサイクロン装置においては、液体は、中央の入口原料管
から室に入る。しかし、本発明においては、液体は、中央の入口原料管を経るよ
りむしろ通常の下降管を経て、１つの段レベルから次の段レベルに降下される。
したがって、図１の装置は、特別のサイクロン装置（蒸気／液体接触および分離
が起こる）が段床にあることを除いて、通常の蒸留段に似たものである。

【００１１】 段上にサイクロン接触装置を置く一般的な配置はよく知られている。例えば、
米国特許第４，８３８，９０６号には、特定形態のリブおよびベーンを有する質
量移動装置のための接触および分離要素が開示されている。環状ハットが、液体
をサイクロン頂部に集め、それを段に戻すのに用いられている。この装置の液体
入口および出口は、サイクロンの周周りに対称的に配置され、液体は全側面から
排出され、また全側面に供給されるように描かれる。このことは、接触要素を通
って流れた液体のいくらかが、排出されて戻り、そして再度同じ要素を通って流
れることを可能にする。本概念を米国特許第４，８３８，９０６号のそれと区別
する主な特徴は、本発明においては、サイクロンを出る液体は、片側に向けられ
、室間バッフルを過ぎて、液体を段を横切ってサイクロンの次の列に移行させる
か、または下降管から次の段に移行させる。加えて、特定形態のサイクロンには
別の相違点が多数ある。

【００１２】 最も一般的な形態においては、本発明の概念は、特定のサイクロン形態の詳細
に全くつながらない。したがって、それには、液体原料をサイクロンの外側から
サイクロン基部に導入し、回転をサイクロンの内側の流体に付与し、さらに液体
を蒸気流れから除去するための広範な種類の手段が包含される。それは、第２の
回転域および室出口スロットを有するサイクロンに限定されない。例えば、それ
はまた、ただ１組の回転ベーンを有するサイクロン（サイクロンの床盤と統合さ
れるか、または床盤の上に等距離で載置されるかのいずれか）、および環状ハッ
トを有するが液体を除去するための下部出口スロットを有しないサイクロンに適
用することができる。しかし、好ましいサイクロン室の配置は、（上記のように
）基部における非回転域（第１の回転ベーンに載置される）、室の出口スロット
および第２の回転ベーンである。サイクロ室上の環状ハットは、好都合に囲みシ
ュラウドに統合することができる。

【００１３】 液体をサイクロン基部に導入する手段は、図３に示されるように、室底部近傍
の室孔のように簡単であろうし、またはプレナム、管、トラフ、ベーンおよびオ
リフィスのより精巧なシステム（液体および蒸気をより均等に空間的に分布させ
る）を含むであろう。このような原料導入装置のいくつかは、米国特許第３，４
９８，０２８号および同第５，６８３，６２９号に示される。米国特許第３，４
９８，０２８号には、主として空気／液体サイクロン接触装置の詳細が定められ
る。米国特許第５，６８３，６２９号には、多くのＳｈｅｌｌ特許に現れる機器
配置全体が定められ、そこでは液体は段レベルから液体プレナムまたは供給空間
の上に運ばれ、そこから液体はサイクロン接触装置を経て基部に供給される。特
に、米国特許第５，６８３，６２９号には、いくつかの液体供給装置（その全配
置に結合して用いられる）が開示される（この配置は、種々の実質的な点で本発
明のそれとは異なる）。米国特許第５，６８３，６２９号の供給装置は、本概念
において有用であろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、サイクロン配置を示す。蒸留段上に配置され、非対称流出
を伴なう。流体は、シュラウド１、および流体流れを下方に向わせるベーン２、
およびサイクロン室間のバッフル３などの手段を用いて片側から放出される。

【図２】 図２は、図１のサイクロン配置の上面図を示す。バッフル１および
サイクロンを囲むシュラウド２を有する。

【図３】 図３は、非対称流出のためのシュラウドを有するサイクロンの詳細
を示す。室内側に回転ベーン（示されない）があって、これは清澄性を高める。
蒸気は、２でサイクロンの多孔底部に入り、液体と混合し、さらにサイクロン室
３を上方に進む。バッフル４は、逆混合を伴なうことなく、液体がサイクロンの
１つの列から次の列に段床を横切らせる。液体５はシュラウド６により側面に押
出される。蒸気７は頂部から押出される。

【図４】 図４は、図３と同じサイクロンの詳細を示す。サイクロンへの別の
入口ベース１を有する。液体は、サイクロンの中央に運ばれ、次いで蒸気流れ中
に放出される。サイクロン基部への中央原料入口の上方にある円形バッフル（示
されない）は通常、流入する液体をサイクロンの側面に分配するのに用いられよ
う。

【図５】 図５は、別のサイクロン配置の上面図を示す。シュラウドは、液体
をバッフルから離れた側面に押出して放出する。入口下降管１、バッフル２、お
よび出口下降管３が認められる。図１〜４において、サイクロンへの液体原料は
、サイクロン室の片面からもたらされなければならない。図５においては、サイ
クロン基部の全周は液体を供給するのに利用できる。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１２年７月１３日（２０００．７．１３）

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

【図５】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、蒸留塔２０の蒸留段１７に設けられ、非対称に配されるサ
イクロン装置１５のアレンジメントを示している。各サイクロン装置１５はベー
ス（例えば、床盤）１、バレル３、およびシュラウド６を有している。シュラウ
ド６はサイクロン装置１５を出る流体を片側へ向かわせるのに用いられる。サイ
クロン装置１５から出る流体は、流体流れを下方に向わせるベーン９およびサイ
クロン装置どうしの間に配されるバッフル４などの手段を用いて更に片側へ向け
られる。

【図２】 図２は図１の平面図であって、サイクロン装置１５、バッフル４、
およびベーン９のアレンジメントを示している。各サイクロン装置１５は、バレ
ル３を包囲するシュラウド６を有している。各シュラウド６を出る液体は、バッ
フル４によって逆混合を生じることなく、トレイ１７を横切って、サイクロン装
置１５の第１の列Ｒ１からサイクロン装置１５の第２の列Ｒ２へ向かう。

【図３】 図３は１つのサイクロン装置を更に詳細に示しており、サイクロン
装置１５のバレル３の内部にスピン・ベーンが設けられているが、簡単のために
図示していない。液体は、バレル３における孔１０を通って、ベース１の部分で
サイクロン装置１５の中に入る。蒸気７は、ベース１の孔があけられた（パーフ
ォレーションされた）底部２を通ってサイクロン装置１５の中に入る。蒸気７は
液体と混合され、バレル３内を上昇する。液体５はバレル３のスロット８から出
て、シュラウド６によってサイクロン装置１５の片側へ向かわされる。蒸気７は
サイクロン装置１５の頂部１８から排出される。バッフル４は、逆混合を生じさ
せることなく、液体にトレイ１７を横切らせて、サイクロン装置１５の１つの列
から次の列へ向かわせる。

【図４】 図４は図３と同様にサイクロン装置１５の詳細を示しているが、図
４におけるサイクロン装置１５はもう１つの液体入口手段を有している。液体５
は、サイクロン装置１５のベース１および段１７に連通するプレナム１６を通っ
て、中央のフィード入口部１１にてサイクロン装置１５の中へ運ばれる。サイク
ロン装置１５内で、液体５は蒸気の流れの中へ放出される。中央のフィード入口
部１１の上方にベース１へ円形のバッフル（図示せず）があり、通常は、入って
くる液体５をバレル３の側方へ分配する。

【図５】 図５は、別の態様におけるサイクロン配置の平面図を示す。シュラ
ウド６は、バッフル４の遠端へ延びて、液体を排出する。下降管入口１２、バッ
フル４および下降管出口１３が示されている。図１〜４の場合には、バッフル４
の配置のために、サイクロン装置１５への液体の供給をベース１の一方の側から
行う必要があるが、図５の場合には、サイクロンのベース１の外周全体を液体を
供給するために利用することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D053 AA01 AB02 BA07 BB07 BC03 BD01 CA21 CB14 CC16 CD12 CD28 4D076 AA01 AA11 BB03 BB23 CA14 CA16 CB03 CB04 4G035 AB05 AC06

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蒸留または分留プロセスにおいて蒸気と液体とを接触させる
   用途に適切な一連のサイクロン装置であって、その際該サイクロン装置を出る液
   体は主として片側に向けられ、各装置が、 （ａ）床盤、 （ｂ）上端部および下端部を有する連続する側壁であって、該下端部は床盤で終
   わり、また該上端部は他のサイクロン装置の床盤に隣接する上部サイクロン域を
   規定し、さらに側壁は床盤の上かつ上部サイクロン域の下の接触容を規定する連
   続する側壁、 （ｃ）床盤にあって、蒸気が接触容中に流れることができる少なくとも１つの蒸
   気開口、 （ｄ）サイクロン装置の床盤近傍に配置されて、液体がサイクロンに入る少なく
   とも１つのプレナム、 （ｅ）片側の側壁に配置され、液体が流れることができる側壁の開口を規定する
   少なくとも１つの液体出口、 （ｆ）回転を蒸気と混入液体とに付与する少なくとも１組の装置、 を備える一連のサイクロン装置。
2. 【請求項２】 蒸留または分留プロセスにおいて蒸気と液体とを接触させる
   用途に適切な一連のサイクロン装置であって、その際該サイクロン装置を出る液
   体は主として片側に向けられ、各装置が、 （ａ）床盤、 （ｂ）上端部および下端部を有する連続する側壁であって、該下端部は床盤で終
   わり、また該上端部は他のサイクロン装置の床盤に隣接する上部サイクロン域を
   規定し、さらに側壁は床盤の上かつ上部サイクロン域の下の接触容を規定する連
   続する側壁、 （ｃ）床盤にあって、蒸気が接触容中に流れることができる少なくとも１つの蒸
   気開口、 （ｄ）連続する側壁の外側に配置され、液体が床盤または床盤近傍のサイクロン
   装置に入る少なくとも１つの段、 （ｅ）片側の側壁に配置され、液体が流れることができる側壁の開口を規定する
   少なくとも１つの液体出口、 （ｆ）回転を蒸気と混入液体とに付与する少なくとも１組の装置、 を備える一連のサイクロン装置。
3. 【請求項３】 工程（ｆ）において、回転を蒸気と混入液体とに付与する少
   なくとも２組の装置があり、また工程（ｅ）の少なくとも１つの液体出口は、回
   転装置の第１の組と回転装置の第２の組との間の側壁に配置される請求項１また
   は２記載の一連のサイクロン装置。
4. 【請求項４】 液体流を主として片側に向ける手段は、サイクロン頂部周り
   のシュラウド、液体流を下方に向けるベーンおよびサイクロン室間のバッフルか
   らなる群から選択される請求項１または２記載の一連のサイクロン装置。
5. 【請求項５】 サイクロン室頂部の環状ハットは、サイクロン室頂部周りの
   シュラウドに統合される請求項４記載の一連のサイクロン装置。
6. 【請求項６】 液体流量は、好ましくは塔面積の１平方フィート当りの液体
   が４０ガロン以下に限定される請求項１または２記載の一連のサイクロン装置。
7. 【請求項７】 液体流量は、好ましくは塔面積の１平方フィート当りの液体
   が２０ガロン以下に限定される請求項１または２記載の一連のサイクロン装置。
8. 【請求項８】 液体をサイクロン基部に導入する手段は、室底部近傍の室の
   孔からなる群から選択される請求項２記載の一連のサイクロン装置。
9. 【請求項９】 液体をサイクロン基部に導入する手段は、プレナム、管、ト
   ラフ、ベーンおよびオリフィスからなる群から選択される請求項２記載の一連の
   サイクロン装置。
10. 【請求項１０】 分留、蒸留、またはこれらの類似物のプロセスにおいて、
    （ａ）囲包する側壁を有する垂直カラムを提供すること、 （ｂ）第１および第２の流体をカラムに供給し、その際カラム内で第１の流体は
    蒸気状態であり、また第２の流体は液体状態であること、 （ｃ）第１および第２の流体を、カラム内に配置された一連のサイクロン装置を
    通して流れさせ、その際各装置は、 （１）床盤、 （２）上端部および下端部を有する連続する側壁であって、該下端部は床盤で
    終わり、また該上端部はシュラウドに囲包される上部サイクロン域を規定し、そ
    の際上部サイクロン域は他のサイクロン装置の床盤に隣接し、さらに該側壁は床
    盤の上かつ上部サイクロン域の下の接触容を規定する連続する側壁、 （３）床盤にあって、蒸気が接触容中に流れることができる少なくとも１つの
    蒸気開口、 （４）片側の側壁に配置され、液体が流れることができる側壁の開口を規定す
    る少なくとも１つの液体出口、 （５）回転を蒸気と混入液体とに付与し、その際（４）の少なくとも１つの液
    体出口は、回転装置の第１の組と回転装置の第２の組との間の側壁に配置される
    少なくとも１組の装置、を含み、 （ｄ）さらに流体を、複数の液体下降管を通して流れさせ、該液体下降管は、 を含むこと、 （１）上部および下部を有し、該上部は上部サイクロン域に配置され、また該
    下部はサイクロンの床盤上の点に伸びかつ下端部を有する下降管側壁、 （２）下降管の下端部に隣接して配置され、また液体が流れることができる下
    降管側壁の開口を規定する少なくとも１つの下降管開口、 を含み、これによりカラム内にある蒸気は１つのサイクロン装置から次のサイ
    クロン装置に蒸気開口を通って流上し、またカラム内にある液体は１つのサイク
    ロン装置から次のサイクロン装置に液体出口および下降管を通って流下し、さら
    に液体と蒸気とはサイクロン装置の接触容内で相互に等流様式で接触する改善点
    。