JP2003517918A - サイクロンの脚部のためのシール・システム - Google Patents
サイクロンの脚部のためのシール・システムInfo
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Abstract
Description
ル即ち密封するシステム即ち装置に関する。特に、本発明は流動接触分解法(F
CC)に使用される連続したサイクロンの2段階脚部をシールするシステムに関
する。
ガス(LPG)のような軽炭化水素成分に変質することである。流動接触分解ユ
ニットに使用される触媒は制御された寸法の粉末で構成されており、それらの粉
末はFCCユニットへ給送される供給物と密に混合された後、ガスである熱分解
生成物と密に混合されて、ガスと固体の懸濁物を形成する。このガスと固体の懸
濁物は触媒損失を最少限に抑えるためにFCCユニットから効率的に分離されて
、精製装置および環境対する明確な利点を与える。
分離する機構としてサイクロンを使用することが一般的である。この形式のサイ
クロンは、一般に、固体物質の排出端部、またはさらに良く知られているように
サイクロン脚部の端部にシール部材として機能する装置を備えており、この装置
が、分離効率をかなり低下させる、気体の流れに対向したサイクロン内部へ向か
う流れを防止する。
から粒子−プロセス触媒−の分離を最大限にするために、一対のサイクロン分離
器が直列に使用される。1組以上の分離器を使用することも一般的な構成であり
、これはFCCユニットの分離容器のサイズ即ち寸法およびモデルによって決ま
る。大部分の粒子は第1分離段(プライマリ・サイクロン)で分離され、その後
は、第2分離段での触媒粒子の平均サイズは小さく、濃度は著しく低下される。
この周知の作動方法では、サイクロンの内部圧力は分離容器の圧力よりも常に低
く、したがってシール装置を使用して、サイクロン脚部の下端部をシールするこ
とが必要となる。
集した堆積部を形成し、それが特定の高さレベルに達すると、サイクロン脚部の
下部と分離容器の内部との間に圧力平衡を確立する。圧力平衡が達成されると、
シール装置が開かれてサイクロン排出処理が開始される。サイクロン脚部に集め
られた固体物質の排出処理の間、このシステムからかなりの固体物質の損失が生
じることは確かなことである。まず、固体物質の堆積部が形成されていることに
より、固体物質の下方へ向かう流れがシステム内のシール状態を保持する。排出
がほぼ完了すると、この固体物質の堆積部は既に十分に小さくなっており、密集
した状態のシールが圧力差により破られ、脚部の下部から始まる上昇ガス流が形
成されて、既に集められていた幾分かの粒子物質を元へ戻し、サイクロン作動を
害することになる。シール装置での触媒排出移動の影響が無くなると、シール装
置は平衡状態の正常位置へ復帰し、粒子の収集および堆積の新たなサイクルが始
まる。実際に、粒子物質の戻りは第2分離段において一層強烈である。これは、
平衡が保たれる圧力差が一層大きいこと、およびこの第2分離段では平均サイズ
の小さな粒子が粒子材料を構成していることによる。
する分離処理における重大な点は、サイクロン脚部のシール装置によって形成さ
れるシールであると結論されていた。シール装置は、例えば釣合い錘を備えたバ
ルブ(フラッパ・バルブ)、滴下を生じるバルブ(トリックル・バルブ)および
平プレートまたは円錐プレート(飛散プレート)の形態をした他のバルブ、およ
びそれらの組合せのような様々な形態とされる。
条件の下で作動するこれらの装置は、通常は効率的なシールを行えず、したがっ
て分離容器からサイクロン脚部の内部へ向かう上昇ガス流の通過を許容してしま
う。例えば、サイクロンの入口開口へ送り込まれる全体積の0.10%よりも多
量の流れが微細な固体粒子の戻りを引き起こしてサイクロン作動を損ない、サイ
クロンの分離効率を低下させることになる。
、バルブの下部とサイクロン脚部の受け座との間に取り付けられる円錐部分を通
る流れの実際的なシールを可能にするフラッパ・バルブを構成する方法を教示し
ている。しかしながら、サイクロン開口へ送り込まれる少量のガスは有益である
ことを思い出すことが重要である。何故なら、このガスはサイクロン脚部内に堆
積した固体物質を流動化させて、その排出を容易化させるからである。したがっ
て、GB−A−2212248とは反対に、バルブを通るガスの流れを最小限に
する試みは、サイクロン脚部に堆積した固体物質を流動化させる損失を生み、特
に固体物質の充填量が非常に希釈で、ガスの1立方メートル当たり0.2〜1.
5グラム程度しかない第2分離段ではそうなる。この作動条件によれば、圧力平
衡を確立する固体物質の堆積時間は、したがって脚部から固体物質が排出される
周期は8時間以上となる。またバルブを通して最少限のガス流も無ければ、固体
物質の濃密な溜りは「固形化」してしまい、サイクロン脚部の完全な詰まりおよ
び効率低下の生じる危険がある。
3898(本明細書に全記載内容が援用される)は、サイクロン分離システムに
おける根本的な問題の、また漏れの原因となる2つのシール装置の一方を削除し
て、一次サイクロン脚部と二次サイクロン脚部とを結合させて複雑に構成された
脚部を形成することにより、流動接触分解・ユニットにて粒子物質が気体と固体
の懸濁物を分離するサイクロン内部へ戻ることを防止できることを教示している
。しかしながら、この構造は様々な例において非常な満足を得ているが、或る種
の流動接触分解・ユニット、特に一次および二次のサイクロンの物理的配置がブ
ラジル国特許出願PI9603898に教示されているようなサイクロン結合を
不可能にするユニットでは、望ましい利点が得られない。
クロン脚部のシール装置の開動サイクル時に粒子物質が戻ってしまうことに関連
するサイクロン効率低下の問題点を解決するためのその明細書の試みにも拘わら
ず、簡単で経済的且つ安全な方法でサイクロン作動の高効率を維持できる決定的
な解決方法はこれまで得られなかった。しかしながら、そのような解決方法は本
明細書に記載するシステムによって与えられる。
ールするシステムを提供するものであり、該システムは第1サイクロンの脚部と
第2サイクロンの脚部の下端とを接合し、両サイクロンにより収集された固体を
結合させる一つの第1および第2サイクロン脚部複合体を構成するものであり、該
結合固体粒子は、大半径曲線形式の単一脚末端部により同時に排出される。
接触分解(FCC)法に使用される直列2段のサイクロンの端末システムとして
使用される。この端末構成は、シールを改良しかつ効率的とし、粒子の再進入を
防止し、サイクロンにより収集された粒子の濃密流動床が固まる危険性を低減あ
るいなくす。またフラッパやドリップ弁を使用していないので可動シールシステ
ムに生ずるような機械的破損が回避できる。このシステムの使用により、効率が
かなり向上され、結果として粒子の放出が低減できる。 本発明の主旨たるサイクロン脚部のシールシステムは、図面を参照しつつ以下
で説明する実施例からより良く理解し得るものである。
構成部品の識別に従って行う。
以下「上昇管1」と称する上昇流管反応装置の全長を触媒粒子がおおった状態で
、懸濁物中の気相の炭化水素充填物における分解反応を促進することを含む。そ
の反応の結果、炭素質堆積物が触媒表面に形成される。
昇管1の頂上端で促進される。かくして、反応の排出流が第1のサイクロン分離
装置3へ入り、この装置にて懸濁物中の触媒の大部分の分離が起こる。重力作用
により、触媒は自由落下してサイクロン3の脚部5へ流れ、シール弁6によって
保持される。この弁は、例示のために、トリクル(細流)弁として示している。
子を伴っていて、次いで第2のサイクロン4へ入り、このサイクロンにて完全に
分離される。気相は分解した産物の細分化用の外部システムまで移動し続け、触
媒粒子は、サイクロン3で以前に起こったように、サイクロン4の脚部7まで降
下し、このサイクロンにて、シール弁8によって保持される。この弁は、例示の
ために、フラッパ弁として示している。
、工程の特定瞬間において圧力衡平がサイクロン3,4の脚即ち脚部5,7の内
側低部と分離機容器2との間で得られ、その圧力は普通はサイクロンの内側の圧
力を越えている。バルブキャップが開かれるとすぐに、圧力衡平力を介してサイ
クロンの脚に堆積された固形柱状部が分離機容器2の低部にたまった流動床9に
流れる。この時、圧力衡平状態が中断し、バルブキャップを閉位置へ戻す。 これは、シーリングバルブを完全に閉鎖するのに時間が必要であるため、分離
段階で最も危険な瞬間であり、サイクロン脚部の内側を通るガス流のほとんど避
けられない逆流の力でサイクロンの内側後方で触媒の再飛散を防ぐことは事実上
不可能である。従って、従来のサイクロン分離システムは効率および有益性の理
想条件からたいていは程遠い状態で作動していた。
イクロンの結合された脚部分の端即ち末端で単一バルブによって排出するような
両サイクロンの脚の結合は、また既知の技術である。かかる技術において、触媒
損失を減少させることがより効率を向上させる。
型分離システムからなる本発明の実施例を示している。該二つのサイクロンの脚
部23,24は相互に連結されて接合部25を形成し、該接合部では、集められ
ている該固体物が結合されている。単一の脚部26は流動床内に浸漬され且つ該
脚部26のシーリング・システム内で終結している。
は、単一脚部26の底部での可動部分の無い大半径の曲部即ち大半径の曲線終端
部31の使用を含んでいる。該曲部31は、1.0〜3.0の範囲で変動する、
半径(R)/単一脚部26の直径(φ)の比を有し、且つ特定の傾斜角(α、β
)だけずれて置かれた複数の真っ直ぐな管部分から構成され、この管部分は以下
で「パッド」と呼ばれている。
脚部23および24の間での接合25後は、単一脚部26の足部で、垂直である
。大半径の曲部(31)からの排出の方向は平行即ち単一脚部26の中心線で示
される入口方向に対し直角である。従って、角βは、大半径曲部31の第1およ
び他の(この場合は第2の)真っ直ぐな部分32によって画定される角を示すの
に対し、角α1は、曲部の中心を通る水平線と第1の真っ直ぐな部分32の出だ
し部分との間の角を示し、角α2は最後の(この場合は第2の)真っ直ぐな部分3
2の終端部分と、曲部の中心を通る垂直線との間の角を示す。好ましくは、α1
とα2は等しい。同様に、nを真っ直ぐな部分32の数とするとき(α1+α2+
nβ)の合計値が75°から100°の範囲にあるのが好ましく、より好ましく
は90°である。
の流れ方向を上昇ガスフローに直交する平面内へと変化させる。これは、気体相
が脚部24内に進入することを防止し、効果的なシールを促進し、そして同時に
脚部24内に回収された濃密粒子床が「固まる」ことを防止する。
して、第1のサイクロン21の脚部と第2のサイクロン21の脚部との間の結合部
25が、曲部即ち曲線状の端末部31の排出端に向かい合った反対側にあり、第
1のサイクロン21の脚部23の直径の3.5から5.5倍の範囲の距離だけ高
い位置にあるときに得られる。
反応装置および熱交換器に適用される。なぜなら、それは触媒床の流動高さに依
存しないからであり、その用途は、低いガスフロー表面速度における動作を特徴
とする沸騰床(典型的にはストリッパ床)だけでなく、FCC熱交換器に見られ
るような高い流動速度の乱流流動床も含む。
能性ある実施例の1つとしてのみ認識されるべきであり、そこに導入されたいか
なる特定の特徴も、理解を容易にするためにのみ説明されたものと理解されるべ
きである。それ故、それらは決して本発明を制限するものとみなされるべきでは
なく、本発明は特許請求の範囲の記載のみによって限定される。
クロン(21)の脚部(23)と二次サイクロン(22)の脚部(24)の結合
部(25)が、前記大半径湾曲部(31)の排出端の反対側にあり、かつ、一次
サイクロン(21)の脚部(23)の直径の3.5〜5.5倍の距離だけ前記排
出端よりも高位にあることを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか1
項に記載されたシールシステム。
Claims (6)
- 【請求項1】 二次サイクロンの脚部の下端と一次サイクロンの脚部とを結
合し、両サイクロンで集められた固形物が合体される、単一の、一次および二次
サイクロンの脚部複合体を作って、浮遊微粒子から固形物を分離するためのサイ
クロンの脚部をシールするシステムにおいて、 前記合体された固形物が、大半径湾曲部(31)形式の単一端末脚部によって
同時に排出されるようになっていることを特徴とするシールシステム。 - 【請求項2】 前記大半径湾曲部(31)が触媒流動床(9)内に浸漬され
ていることを特徴とする請求項1に記載されたシールシステム。 - 【請求項3】 前記単一端末脚部の前記大半径湾曲部(31)が、1.0〜
3.0の範囲の比率「半径(R)/直径(φ)」を有することを特徴とする請求
項1に記載されたシールシステム。 - 【請求項4】 前記大半径湾曲部(31)が、湾曲中心における角度(β)
に対応する、連続する直管部分(32)で構成されていることを特徴とする請求
項1に記載されたシールシステム。 - 【請求項5】 前記連続する直管部分(32)に対応する総角度が、濃密触
媒相の下降流の方向を、上昇気体流に対して直交する平面内に指向させることを
特徴とする請求項1に記載されたシールシステム。 - 【請求項6】 前記大半径湾曲部(31)への入口の中心線に関し、一次サ
イクロン(21)の脚部(23)と二次サイクロン(22)の脚部(24)の結
合部(25)が、前記大半径湾曲部(31)の排出端の反対側にあり、かつ、一
次サイクロン(21)の脚部(23)の直径の3.5〜5.5倍の距離だけ前記
排出端よりも高位にあることを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか
1項に記載されたシールシステム。
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