JP2003504180A - 流体床反応器への酸素導入用スパージャー - Google Patents

流体床反応器への酸素導入用スパージャー

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JP2003504180A JP2001509288A JP2001509288A JP2003504180A JP 2003504180 A JP2003504180 A JP 2003504180A JP 2001509288 A JP2001509288 A JP 2001509288A JP 2001509288 A JP2001509288 A JP 2001509288A JP 2003504180 A JP2003504180 A JP 2003504180A
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トロット，ルイス・ロッコ
グスタフェッロ，ロバート・アンジェロ
ヘプファー，ロバート・ポール
ミラー，クレイグ・ティモシー
カールッソン，スティグ−アクセル
クロウズ，ベンジャミン・ウェイン
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ザ・スタンダード・オイル・カンパニー
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Abstract

(57)【要約】 スパージャー(10)は、酸素供給物を運ぶための導管と、該導管からスパージャーの外部まで酸素供給物の通路を形成するように連結されていて、オリフィス(52)とシュラウドとを含むノズル(18)と、導管(14)を取り巻き且つシュラウドの実質的全長にわたってシュラウド(54)を取り巻く絶縁物と、を含む。プロパン及びアンモニア供給物を流動床反応器(12)に導入して、プロパン及びアンモニア供給物の少なくとも一方と流動床触媒の存在下で反応する酸素供給物を少なくとも１の絶縁物及びジャケットで囲まれたスパージャーノズルを通して流動床に導入するプロパンアンモ酸化を介してアクリロニトリルを製造する方法が提供される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、概して、スパージャーに関し、特に、流動床反応器に直接、純粋酸
素又は比較的高純度の酸素を添加するスパージャー及び方法に関する。
【０００２】
【発明の背景】
プロパンアンモ酸化によりアクリロニトリルを形成するために、空気の代わり
に、純粋酸素を用いることにより、顕著な経済的利点が認められる。アンモ酸化
プロセスは、典型的には、アクリロニトリルを製造するための適切なアンモ酸化
触媒を含有する流動床アンモ酸化反応器内で、プロパン、アンモニア及び空気を
反応させることからなる。さらに、高純度の未反応開始物質、例えば未反応炭化
水素類及び他の残りの可燃性反応物質も製造される。これらの未反応物質は、典
型的には循環され、つまり流動床反応器に戻される再循環流内で混合される。
【０００３】 純粋酸素又は酸素リッチ流の作用感度ゆえに、酸素又は高純度の酸素を含有す
る酸素供給物の流動床反応器への搬送が課題となっている。空気供給物の代わり
に、酸素供給物を用いることによって、可燃性エンベロープは広がり、酸化反応
は促進される。
【０００４】 典型的には、１以上のスパージャーは、アンモ酸化プロセスの反応物質を流動
床反応容器内部に搬送し且つ該反応容器内で攪拌するため、流動床反応器内に組
み込まれる。プロパンアンモ酸化プロセス中、反応容器内で温度は約400〜500℃
に変動するであろう。よって、反応容器内に配設されたスパージャーも同様に温
度が変動し、スパージャーにより運ばれる反応物質も同様に温度が変動する。慣
用のスパージャーの温度が反応器温度の増加とともに増加するので、搬送された
酸素供給物の存在下で可燃性物質の可燃性は増加する。したがって、スパージャ
ーは、拡大された酸素可燃性限界内で増加した着火可能性ゆえの望ましくない燃
焼が生じさせる。例えば、カーボンスチール又は同等のステンレススチールなど
の一般的な金属製のスパージャーは、純粋酸素又は比較的高純度の酸素を注入し
て用いる場合には、プロパンアンモ酸化用の流動床反応容器内部で着火して局部
的に燃焼するかもしれない。
【０００５】
【発明の概要】
本発明は、スパージャー及び流動床反応器内へ酸素供給物を注入する方法を提
供する。本発明のスパージャー及び方法は、特に、プロパン供給物及びアンモニ
ア供給物のアンモ酸化用の流体床触媒反応器内へ酸素供給物を注入する用途を有
する。酸素供給物は、酸素リッチ空気（酸素21％以上）、純粋酸素（酸素100％
）又は高純度酸素（酸素50％以上）であってもよい。本発明の原理を用いること
ができる他の代表的なプロセスは、ガソリン及び他の軽質炭化水素類を製造する
油の触媒クラッキング、残留分のコーキング、ベンゼン又はn-ブタン又は無水マ
レイン酸の酸化、アクリルニトリルへのプロピレンのアンモ酸化、及び塩化水素
の塩素への酸化である。
【０００６】 本発明の一側面によれば、本発明のスパージャー及び方法は、酸素供給物を通
すための供給物導管と、供給物導管に連結されていて供給物導管からスパージャ
ー外部へ酸素供給物を通すノズルと、により特徴づけられる。ノズルは、オリフ
ィスとシュラウドとを含み、絶縁物は導管を取り巻き、さらにシュラウドを実質
的にその全長に亘って取り巻く。好ましい実施形態において、導管ジャケットは
、導管を取り巻き、シュラウドジャケットはシュラウドを取り巻き、絶縁物は、
導管と導管ジャケットとの間及びシュラウドとシュラウドジャケットとの間に介
在する。さらに、好ましい実施形態において、シュラウドジャケットは、シュラ
ウドとシュラウドジャケットとの間の環状スペースの外端部を少なくとも部分的
に閉鎖するチークプレートにて終止する。チークプレートは、シュラウドを閉鎖
的に取り巻くが、差分膨張を可能とするに十分な量だけ、シュラウドから半径方
向に離隔している。
【０００７】 本発明の別の側面によれば、流動床反応器は、流動床を含む流動床反応容器と
、反応容器内に配設された流動床への酸素供給物の搬送用のスパージャーと、を
含む。スパージャーは、流動床へ酸素供給物の流を送る少なくとも１のノズルを
含む。ノズルは、約400℃よりも高温の流動床温度にて、ノズルの構成物質（又
はその中の可燃性不純物）が着火する温度よりも低い温度に、酸素供給物の温度
を維持するために、反応器の内部からノズルの内部への熱転移を阻害するように
、少なくとも部分的に断熱されている。
【０００８】 本発明のさらに別の側面によれば、約400℃以上の温度に維持されている流体
に酸素供給物を導入するための方法が提供される。この方法は、少なくとも１の
スパージャーノズルを通して流動床に酸素供給物を導入するための流動床内に配
設されたスパージャーの使用を含む。
【０００９】 本発明のさらなる側面によれば、プロパンアンモ酸化によるアクリロニトリル
の製造方法が提供される。この方法は、流動床反応器にプロパン及びアンモニア
を導入する工程と、スパージャーを通して流動床反応器に酸素供給物を導入して
、プロパン、アンモニア及び酸素供給物を流動床触媒の存在下で反応させて、対
応するアクリロニトリルを製造する工程と、スパージャー内部にあるときの酸素
供給物の温度をスパージャーの構成物質（又はその中にある任意の可燃性不純物
）が着火する温度よりも低い温度に維持する工程と、を含む。
【００１０】 以下、本発明の上述の特徴及び他の特徴を完全に上述し、請求の範囲によって
特に指摘する。しかし、以下の記載及び添付図面は、本発明の原理を用いること
ができる１又は２，３の異なる態様を示すものであり、本発明の１以上の実施形
態を詳細に説明するためのものである。
【００１１】
【詳細な記述】
さて、図面を詳細に参照する。初めに図１を参照すれば、流動床反応器は、参
照符合８により全体的に指定される。流動床反応器８は、気−固又は液−固接触
プロセスが生じる反応器又は反応容器12を含む。反応器内では、微細に分割され
た固体粒子床（例えば流動床触媒）が、プロセス気体又はプロセス液体の流を用
いて持ち上げられて離隔されている。流動床反応器は、すべての形状及び寸法で
存在する。典型的には、反応器は、反応器の底部近くに、供給物を通過させなが
ら触媒床を担持する格子を具備する。この記載の残りの部分は、気−固接触プロ
セス、特に、典型的にはアクリロニトリル製造用の適切なアンモ酸化触媒を含む
反応器内でのプロパン、アンモニア及び酸素源の反応からなるアンモ酸化プロセ
スにおける本発明の実施に焦点を当てる。しかし、本明細書に記載される装置及
び方法は、液−固接触プロセスを含む他のプロセスにも同等に適用可能である。
【００１２】 さらに図２を参照すれば、反応容器12は、反応容器内に配設されている本発明
により構成された例示的な酸素供給物の搬送用スパージャー10を有する。スパー
ジャー10は、一般に、ヘッダーパイプ14と、１以上の側方パイプ16と、１以上の
ノズル18と、を含み、これらのすべては断熱されていて、好ましくは酸素中での
燃焼に高度に抵抗する金属から形成されている。側方パイプ16は、ヘッダーパイ
プ14から横断方向外方向に延在する。すなわち、側方パイプ16は、ヘッダーパイ
プ14に対して、直交するように又はＴ字形に延在する。ノズルは、好ましくは、
容器の断面を横断して酸素供給物を均一に分散させるために、ヘッダーパイプ及
び側方パイプの長さに沿って、三角形パターン（又はピッチ）状に位置づけられ
る。しかし、他のノズル及び／又はパイプ形状が用いられてもよい。
【００１３】 アクリロニトリルの製造プロセス中に、酸素供給物はヘッダーパイプ14を通し
て側方パイプ16中に供給され、ノズル18を通して、反応容器12内に含まれる流動
床触媒20に分散される。本明細書において、酸素供給物は、酸素を多量に含む空
気（酸素リッチ空気）（酸素21％以上）、純粋酸素（100％酸素）又は高濃度酸
素（酸素50％以上）など、通常の空気中の酸素濃度よりも高濃度の酸素を有する
。酸素供給物は、適切な手段（図示せず）により搬送されたプロパン及びアンモ
ニア供給物と混合される。例えば、アンモニア供給物は、同様のスパージャーに
よって、酸素スパージャーよりも上流又は下流で、あるいは同じレベルで搬送さ
れてもよく、プロパン供給物は、容器12の上流端部にて入口を介して導入されて
もよい。プロパン、アンモニア及び酸素供給物は一緒に反応して、アクリロニト
リルを製造する。
【００１４】 後述するスパージャー10の構成は、スパージャー10を通過する酸素供給物の温
度を、パイプ14及び16及び特にノズル18の金属が着火する温度よりも低い温度に
維持する。以下、本発明のこれらの利点、他の利点、並びに構成、機能、及び他
の特徴をより詳細に説明する。
【００１５】 図３に示すように、ヘッダーパイプ14は、スペーサ26によってヘッダーパイプ
14から離隔されている導管ジャケット24により取り巻かれている。スペーサ26は
、面取りされた端部を有する３つの均等に円周方向に離隔されているピン又はリ
ブであってもよく、スペーサーはヘッダーパイプ14を中心に維持し、よって導管
ジャケット24と同心に維持する。スペーサ26は、ヘッダーパイプ14の長さに沿っ
て、例えば、ヘッダーパイプ14の側方パイプ16との連結部の間の真ん中に配され
ている。図４に示すように、ヘッダーパイプ14は、好ましくはヘッダーパイプ14
に挿入され溶接されている端部プラグ30により、端部28にて閉じられている。導
管ジャケット24もまた、好ましくは導管ジャケット24に溶接されているプレート
ディスク34により、端部32にて閉じられている。ヘッダーパイプ14と導管ジャケ
ット24との間の環状スペースは、断熱材により充填されていて、ヘッダーパイプ
14の外部表面36をカバーする。好ましい断熱材は、セラミックペーパー断熱材で
ある。
【００１６】 ヘッダーパイプ14の構成と同様に、側方パイプ16は、図５に示すように、スペ
ーサ42によって側方パイプ16から離隔されている各導管ジャケット40により取り
巻かれている。スペーサ42は、面取りされた端部を有する３つの均等に円周方向
に離隔されているピン又はリブであってもよく、側方パイプ16を中心に維持し、
よって各導管ジャケット40と同心に維持する。スペーサ42は、各側方パイプの長
さに沿って、例えば、側方パイプとノズル18との連結部の間の真ん中に配される
。
【００１７】 図６〜９に示すように、側方パイプ16及び側方導管ジャケット40は、密封的に
、好ましくは溶接により、ヘッダーパイプ14及びヘッダー導管ジャケット24にそ
れぞれ連結されている。ヘッダーパイプ14及び導管ジャケット24と同様に、側方
パイプ16及び導管ジャケット40は、端部プラグ46及びプレートディスク48によっ
て、それぞれの末端部44及び45で閉じられている。側方パイプ16と導管ジャケッ
ト40との間の環状スペースは、断熱材で充填されていて、側方パイプ16の外部表
面50をカバーする。好ましい断熱材は、セラミックペーパー断熱材である。
【００１８】 図７、８及び１０に示すように、各ノズル18は、オリフィス52を含む。ノズル
のオリフィスは、好ましくは流動床反応器12を横断方向に横断する酸素供給物の
均一な分散を提供するように構成される。上述のように、ノズル及びオリフィス
は、三角形パターン（図２）に配置されている。すなわち、オリフィスは、互い
に等距離に離隔していて、スパージャー10を横断する繰り返しパターンを形成す
る。例えば、３つの隣接するオリフィス52は、別の３つの隣接するオリフィス52
によって形成された隣接する等辺三角形と同じ寸法の等辺三角形を形成する。オ
リフィス52は、所望の圧力降下及び流速を与えるような大きさであり、ヘッダー
パイプ14又は側方パイプ16への反応物質ガスの逆流の可能性を防止又は実質的に
減少させる。
【００１９】 各ノズル18は、反応容器12（図１）内に含まれる流動床触媒20へ酸素供給物を
送るための保護シュラウド54を含む。図示した実施形態において、各保護シュラ
ウド54は、ヘッダーパイプ14（図７及び８）又は側方パイプ16（図１０）から下
方向に延在し、且つ好ましくは溶接によってヘッダーパイプ14又は側方パイプ16
に密封的に連結されている。
【００２０】 本発明によれば、シュラウドジャケット56は、シュラウドを取り巻く。シュラ
ウドジャケットは、各シュラウド54から離隔しており、ヘッダーパイプ14又は側
方パイプ16の対応する導管ジャケット24、40に、好ましくは溶接によって連結さ
れている。シュラウド54とシュラウドジャケット56との間の環状スペースは、断
熱材、好ましくはセラミックペーパー断熱材によって充填されていて、シュラウ
ド54の外部表面58をカバーする。
【００２１】 シュラウドジャケット56の端部は、チークプレート60によって実質的に閉じら
れている。チークプレート60は、シュラウドジャケット56の各底端部66に連結さ
れていて、保護シュラウド54が延在する中央開口62又は孔を有する。開口62は、
シュラウド54の直径よりも大きな寸法であり、チークプレート60及びシュラウド
54を互いに膨張及び／又は収縮させる。チークプレート60は、シュラウド54とシ
ュラウドジャケット56との間の環状スペース内の断熱を保持し且つ保護する。好
ましいものとして、図示するように、シュラウドは、各チークプレートをわずか
に超えて延在する。
【００２２】 さて、図１を参照すれば、酸素供給ラインは、概して参照符合70で示されてい
る。供給ライン70は、ヘッダーパイプ14にてスパージャー10に連結され且つ流体
連通状態にある。図示した実施形態において、供給ライン70は、一般に、エルボ
ーパイプ76の両端部90及び92を酸素供給源導管94及び移行導管（transition con
duit）104にそれぞれ連結する管継手72及び74を含む。しかし、エルボーパイプ
を導管94及び104に連結させるために、他の手段、例えば溶接などを用いてもよ
い。ヘッダーパイプ14、側方パイプ16及びノズル18と同様に、エルボーパイプ76
は、エルボーパイプ76によって離隔されているジャケット78で取り巻かれている
。スペーサ80（図１２）は、エルボーパイプ76と導管ジャケット78との間の環状
スペースを維持する。環状スペースは、断熱材、好ましくはセラミックペーパー
断熱材によって充填されていて、エルボーパイプ76の外部表面82をカバーする。
チークプレート84は、導管ジャケット78の各端部86に連結されている。
【００２３】 酸素供給源導管94は、反応容器12の側壁98内の開口96を貫通して延在する。反
応容器壁98に連結されている貫通継手100は、酸素供給源導管94を取り巻いて保
護する。移行導管104は、好ましくは溶接により、ヘッダーパイプ14に密封的に
連結されている。移行導管104は、ヘッダーパイプ14を取り巻く導管ジャケット2
4に好ましくは溶接によって連結されている導管ジャケット106内に配設されてい
て且つ導管ジャケット106から離隔されている。移行導管104及び導管ジャケット
106は、両者の間に環状スペースを形成し、この環状スペースは、好ましくはセ
ラミックペーパー断熱材である断熱材で充填されていて、移行導管104の外部表
面108をカバーする。プレートディスク110は、導管ジャケット106の端部112に連
結されている。プレートディスク110は、開口114を有し、この開口114を通して
移行導管104が延在する。
【００２４】 管継手72及び74は、各外部ケーシング120及び122に配設されている。ケーシン
グ120及び122内のスペーサ並びに管継手72及び74の周囲のスペーサは、好ましく
はセラミックペーパー断熱材である断熱材で充填されていて、管継手72及び74の
外部表面124及び126、並びに移行導管104、エルボーパイプ76及び酸素供給源導
管94の部分130をカバーする。ケーシング122は、エルボーパイプ76が貫通して延
在する開口134を有するチークプレート132を含む。ケーシングはさらに、移行導
管104及び導管ジャケット106が貫通して延在する開口138を有するチークプレー
ト136を含む。チークプレート132及び136は、好ましくは、外部ケーシング122の
各端部140及び142に溶接されていて、環状スペーサ内の断熱材を維持するように
作用する。ケーシング120はさらに、好ましくは溶接によりその端部150及び152
にて連結されているチークプレート146及び148を有する。チークプレート146は
、エルボーパイプ76が貫通して延在する開口154を有する。同様に、チークプレ
ート136は、酸素供給源導管94が貫通して延在する開口156を有する。
【００２５】 上述の観点から、スパージャー10並びにスパージャー10に連結されている酸素
供給ライン70は、断熱材によって実質的に全体的に取り巻かれていることが理解
されるであろう。断熱材は、離隔されている導管ジャケット及びシュラウドジャ
ケットにより実質的に全体的にカバーされていて、安定化され且つ保護されてい
る。スペーシングの寸法及び対応する断熱材のタイプ及び量は、反応容器の寸法
及び形状、アンモニア供給物、プロパン供給物及び酸素供給物の内部温度及び流
速、及びスパージャー10及び反応器12を構成する金属などのファクターに依存す
る。
【００２６】 断熱材は、反応容器12の内部からの熱転移を阻止し、又は熱転移速度を実質的
に減少させる。結果として、酸素供給物の温度は、ヘッダーパイプ14、側方パイ
プ16及びスパージャー10のシュラウド54又はその中を連通している酸素供給物流
内の汚染物質の着火を防止する温度よりも低く維持される。特に、シュラウド54
を取り巻く断熱材は、シュラウド54の実質的に全長にわたり延在するので、時期
尚早の望ましくない酸化がシュラウド54の端部近くで進行するチャンスを少なく
する。
【００２７】 スパージャー10の着火のチャンスをさらに減少させるために、ヘッダーパイプ
14、側方パイプ16及びシュラウド54は、酸素供給物との燃焼に対して高度に抵抗
する金属から構成されている。好ましい金属は、ニッケル銅合金、例えばnickel
2000又はMonel 400を含むが、ステンレススチール等の他の金属も用いることが
できる。
【００２８】 アクリロニトリル製造プロセス中に、反応物質、すなわちアンモニア供給物及
びプロパン供給物は、流動床触媒を含有する流動床反応器12内に、スパージャー
又は他の搬送装置（図示せず）を介して、酸素供給スパージャー10よりも上流、
下流又は同じ高さで、供給される。純粋酸素又は高濃度酸素を含有する混合物の
形態での酸素供給物は、酸素供給スパージャー10を通して供給され、流動床触媒
20内に直接分散される。ノズル出口流経路中の触媒20は、好ましくは、微細に分
割された触媒固体、例えば平均粒径50ミクロンを有する触媒固体からなり、炎の
形成又は伝播に抵抗し又はこれらを遅延させる補助となる。シュラウド54は、流
動床反応器12内に含有されている触媒の実質的な劣化なしに、流動床反応器12へ
のガス噴射速度を、例えば6.09〜9.14m/s（20〜30feet/sec）の間に維持するよ
うな寸法である。流動床圧力は、例えば約490〜500℃の温度で1.03×10-1〜1.17
×10-1MPa（15〜17psig）であってもよい。
【００２９】 スパージャー10のモデルを本発明に従って構成し、図示するように、ヘッダー
パイプ14を含み、酸素供給物を10本の外方向に延在する離隔されている側方パイ
プ16に連通させる。ヘッダーパイプ14又は側方パイプ16は、酸素供給物を19個の
ノズルに連通させる。ノズルは、オリフィス52及びシュラウド54を含む。シュラ
ウド54は、ヘッダーパイプ14又は側方パイプ16から下方向（図２において）に延
在する。供給ライン70は、オリフィス52を中心として配設されていて、酸素供給
物を流動床反応器12を均一に横断して分散させるように構成されている。
【００３０】 このようなモデルを用いて行ったテストにより、約400〜約500℃の範囲の流動
床反応器温度で、酸素供給物の温度が約90〜約120℃（標準熱転移算定により見
積もった）を維持し得ることがわかった。約1.03×10-1〜1.17×10-1MPa（約15
〜17psig）の流動床圧力で、オリフィスは、オリフィスにて約1.21×102〜1.82
×102m/s（約400〜約600ft/sec）の範囲に速度を維持するような寸法とし、シュ
ラウドは、約6.0〜9.14m/s（約20〜約30ft/sec）の範囲のガス噴射速度を達成す
るような寸法とした。
【００３１】 本発明を特定の好ましい実施形態に関して示し記載してきたが、本明細書及び
添付図面を読み理解することにより、当業者には均等な変更及び改変がなされて
もよいことは明らかであろう。特に、上述の完全体（部品、組立体、装置、組成
物など）によりなされる種々の機能に関して、かような完全体を記載するために
用いられる用語（「手段」を含む）は、特に断らない限り、たとえ、本明細書に
記載された本発明の例示的な実施形態における機能をなすが開示された構造と構
造的に均等でないとしても、記載された完全体の特定の機能をなす任意の完全体
（すなわち、機能的に均等である完全体）に対応する。加えて、幾つかの説明し
た実施形態の一つにのみ関して本発明の特定の特徴を記載しているが、かような
特徴は、所望により及び任意のあるいは特定の用途に対して有利である場合には
、他の実施形態の他の特徴の１以上と組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明により構成されたスパージャーを含む流動床反応器の簡単な概
略断面図である。
【図２】 図２は、図１の面2-2から見た流動床反応器の断面図である。
【図３】 図３は、図２の面3-3から見たスパージャーのヘッダーパイプの断面図である
。
【図４】 図４は、図２の面4-4から見たヘッダーパイプの端部の部分断面図である。
【図５】 図５は、図２の面5-5から見たスパージャーの側方パイプの断面図である。
【図６】 図６は、図２の面6-6から見たヘッダーパイプと側方パイプとが交差するスパ
ージャーの一部の部分断面図である。
【図７】 図７は、図２の面7-7から見たヘッダーパイプ、側方パイプ及びノズルが交差
するスパージャーの一部の部分断面図である
【図８】 図８は、図２の面8-8から見たヘッダーパイプ、側方パイプ、ノズル及び供給
ラインが交差するスパージャーの一部の断面図である。
【図９】 図９は、図２の面9-9から見たスパージャーの側方パイプの端部の部分断面図
である。
【図１０】 図１０は、図２の面10-10から見たスパージャーの側方パイプから延在するノ
ズルの断面図である。
【図１１】 図１１は、スパージャー用の供給ラインの断面図である。
【図１２】 図１２は、図１１の面12-12から見た供給ラインの断面図である。
【手続補正書】
【提出日】平成１４年３月１８日（２００２．３．１８）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】 管継手72及び74は、各外部ケーシング120及び122に配設されている。ケーシン
グ120及び122内のスペーサ並びに管継手72及び74の周囲のスペーサは、好ましく
はセラミックペーパー断熱材である断熱材で充填されていて、管継手72及び74の
外部表面124及び126、並びに移行導管104、エルボーパイプ76及び酸素供給源導
管94の部分130をカバーする。ケーシング122は、エルボーパイプ76が貫通して延
在する開口134を有するチークプレート132を含む。ケーシングはさらに、移行導
管104及び導管ジャケット106が貫通して延在する開口138を有するチークプレー
ト136を含む。チークプレート132及び136は、好ましくは、外部ケーシング122の
各端部140及び142に溶接されていて、環状スペーサ内の断熱材を維持するように
作用する。ケーシング120はさらに、好ましくは溶接によりその端部150及び152
にて連結されているチークプレート146及び148を有する。チークプレート136は
、エルボーパイプ76が貫通して延在する開口154を有する。同様に、チークプレ
ート136は、酸素供給源導管94が貫通して延在する開口156を有する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ， ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，Ｋ Ｇ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ， ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，Ｓ Ｅ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ヘプファー，ロバート・ポール アメリカ合衆国イリノイ州60174，セン ト・チャールズ，ハント・クラブ・ドライ ブ 406 (72)発明者 ミラー，クレイグ・ティモシー アメリカ合衆国イリノイ州60510，バタヴ ィア，ハラデイ・ドライブ 1243 (72)発明者 カールッソン，スティグ−アクセル アメリカ合衆国イリノイ州60175，セン ト・チャールズ，リッジ・ライン・ロード 166 39ウエスト (72)発明者 クロウズ，ベンジャミン・ウェイン アメリカ合衆国イリノイ州60504，オーロ ラ，チェシャー・ドライブ 2315 Ｆターム(参考） 4G070 AA01 AB06 BB32 CA06 CA30 CC02 CC03 DA05

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 流体床反応器に酸素供給物を注入するためのスパージャーであ
    って、 酸素供給物を通す導管と、 上記導管からスパージャー外部へ酸素を通すため、導管に連結されていて、オ
    リフィスとシュラウドとを含むノズルと、 上記導管を取り巻き、さらに上記シュラウドの実質的に全長にわたってシュラ
    ウドを取り巻く絶縁物と、 を含むスパージャー。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載のスパージャーであって、前記導管を取り巻く
    導管ジャケットと、前記シュラウドを取り巻くシュラウドジャケットと、を含み
    、前記絶縁物が前記導管と上記導管ジャケットとの間及び前記シュラウドと上記
    シュラウドジャケットとの間に介在することを特徴とするスパージャー。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載のスパージャーであって、前記シュラウドジャ
    ケットは、前記シュラウドと前記シュラウドジャケットとの間の環状スペースの
    外端部を少なくとも部分的に閉鎖するチークプレートにて終止することを特徴と
    するスパージャー。
  4. 【請求項４】 請求項３に記載のスパージャーであって、前記チークプレート
    は、前記シュラウドの半径方向外方向に離隔している中央環状縁を有し、こうし
    て前記シュラウド及び前記チークプレートが差分的に膨張することができ、一方
    前記チークプレートは前記絶縁物をその内部に保持するように機能することを特
    徴とするスパージャー。
  5. 【請求項５】 流動床を含む反応容器と、該反応容器内に延在する請求項１に
    記載のスパージャーと、を含む流動床反応器。
  6. 【請求項６】 約400℃以上の温度に維持されている反応器の流動床内に酸素
    供給物を導入する方法であって、少なくとも１の絶縁されたスパージャーノズル
    を通して酸素供給物を流動床に導入するために上記流動床内に配設されているス
    パージャーを用いることを含む方法。
  7. 【請求項７】 請求項６に記載の方法であって、前記スパージャーノズルは、
    ジャケットに取り巻かれていて、該ジャケットと前記ノズルとの間に絶縁物が介
    在されていることを特徴とする方法。
  8. 【請求項８】 流動床反応器への酸素供給物注入用スパージャーであって、 酸素供給物を反応器温度で作動する流動床反応器の内部領域に連通させるヘッ
    ダーパイプと、 上記ヘッダーパイプから延在し、上記ヘッダーパイプと流体連通状態にある少
    なくとも１の側方パイプと、 上記ヘッダーパイプ又は上記側方パイプのいずれか一方から延在し、上記ヘッ
    ダーパイプ又は上記側方パイプのいずれか一方と流体連通状態にあり、且つ上記
    流動床反応器と流体連通状態にある少なくとも１のノズルと、 を含み、 上記ヘッダーパイプ、上記側方パイプ及び上記ノズルは、酸素供給物を上記反
    応器内に注入するように作動し、且つそれらの外部表面にて少なくとも部分的に
    断熱されていて、約400℃以上の流体床温度にて、酸素供給物の温度を上記ヘッ
    ダーパイプ、上記側方パイプ及び上記ノズルの構成物質が着火する温度よりも低
    く維持するために、反応器内部から上記ヘッダーパイプ、上記側方パイプ及び上
    記ノズルそれぞれの内部への熱転移を阻害することを特徴とするスパージャー。
  9. 【請求項９】 請求項８に記載のスパージャーであって、前記ヘッダーパイプ
    、前記側方パイプ及び前記ノズルは、それらの外部表面にて、少なくとも部分的
    に断熱されていて、酸素供給物の温度を約150℃未満の温度に維持することを特
    徴とするスパージャー。
  10. 【請求項１０】 請求項８に記載のスパージャーであって、断熱材は、セラミ
    ックペーパー物質を含むことを特徴とするスパージャー。
  11. 【請求項１１】 請求項８に記載のスパージャーであって、断熱材の外側表面
    にジャケットが設けられていて、断熱材の保護表面を提供することを特徴とする
    スパージャー。
  12. 【請求項１２】 請求項８に記載のスパージャーであって、前記ヘッダーパイ
    プ、前記側方パイプ及び前記ノズルの少なくとも１が、酸素による燃焼に抵抗す
    る物質から構成されていることを特徴とするスパージャー。
  13. 【請求項１３】 請求項１２に記載のスパージャーであって、前記ヘッダーパ
    イプ、前記側方パイプ及び前記ノズルの少なくとも１が、モネル（Monel）400又
    はニッケル（Nickel）200から構成されていることを特徴とするスパージャー。
  14. 【請求項１４】 流動床を含む反応容器と、該反応容器内に延在する請求項８
    に記載のスパージャーと、を含む流動床反応器。
  15. 【請求項１５】 請求項１４に記載の流動床反応器であって、前記反応容器内
    に流動床触媒を含むことを特徴とする流動床反応器。
  16. 【請求項１６】 請求項１５に記載の流動床反応器であって、シュラウドは、
    約6.09〜約9.14m/s（約20〜約30ft/sec）のガス噴射速度を達成するような寸法
    であることを特徴とする流動床反応器。
  17. 【請求項１７】 請求項１５に記載の流動床反応器であって、さらに、該反応
    器の外部から前記ヘッダーパイプへ酸素供給物を連通させるため、反応器の壁を
    貫通する供給ラインを含むことを特徴とする流動床反応器。
  18. 【請求項１８】 請求項１５に記載の流動床反応器であって、さらに、該反応
    器の外部から前記ヘッダーパイプへ酸素供給物を連通させるため、反応器の壁を
    貫通する供給ラインを含み、少なくとも１のノズルが、それぞれオリフィスを含
    有する複数のノズルを含み、上記供給ラインは上記ノズルに対して中央に配設さ
    れていて、上記オリフィスは酸素供給物を反応器全体に均一に分散させるように
    構成されていることを特徴とする流動床反応器。
  19. 【請求項１９】 流動床反応器に酸素を導入する方法であって、 スパージャーを通して流動床反応器に酸素供給物を導入する工程と、 スパージャー内部にある酸素供給物の温度をスパージャーの構成物質が着火す
    る温度よりも低く維持する工程と、 を含む方法。
  20. 【請求項２０】 請求項１９に記載の方法であって、さらに、スパージャー内
    部にある酸素供給物の温度を約90〜120℃の温度に維持する工程を含むことを特
    徴とする方法。
  21. 【請求項２１】 請求項１９に記載の方法であって、さらに、スパージャーの
    内部表面の温度を、反応物質と接触するスパージャーの構成物質が着火する温度
    よりも低い温度に維持する工程を含む方法。
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