JP2004337854A - 改良クエンチ注入を用いる多相混合装置 - Google Patents

Abstract

【課題】改良クエンチ注入を用いる多相混合装置を提供する。
【解決手段】新規のクエンチ注入手段を用いることにより、多相混合を向上する混合システムが開示される。本混合システムは、水平のコレクショントレー、コレクショントレーの下に配置された混合室、およびコレクショントレーを通って混合室中に伸びる少なくとも一つの通路を含む。混合室およびコレクショントレーは、二相混合容積を定める。通路は、流体を、コレクショントレーの上から混合室に導く。好ましくは、混合室には少なくとも一つの出口開口が含まれて、流体が下方向に送られる。特に、クエンチがコレクショントレーの上の領域に導入された際に、クエンチ流体の混合が有意に向上される。その際、（ｉ）プロセス流体の横方向速度は低く、（ｉｉ）クエンチ流体がプロセス流体と混合するのに十分な容積が利用可能であり、さらに（ｉｉｉ）クエンチ注入は、プロセス流体流の一般的な方向に対向する、等である。
【選択図】なし

Description

本発明は、一般に、プロセスガスおよび液体を混合するためのシステム、より詳しくは、床間クエンチおよび混合システムを含む等流ダウンフロー反応器に関する。これは固定ハードウェア装置を用いる。

下向流反応器は、化学および精製工業によって種々のプロセスで用いられる。例えば、水素化、水素仕上げおよび水素化分解である。典型的な下向流反応器は、円筒形の外壁を有し、触媒床が反応器内に配置される。触媒床は、一般に、反応器内に水平に配置された触媒支持グリッド上にあり、また反応器の全直径に広がる。触媒支持グリッドは外壁と連携して、触媒または他の微粒子物質を正しい位置に保持する。分配トレーは、触媒床の上の場所で、反応器内に水平に配置されて、プロセス流体が触媒上に均等に分配される。触媒支持グリッド、外側反応器壁および分配トレーは、触媒床の容積を定める。

多床反応器は、一般に用いられる。それらは、二つ以上のそのような触媒床を、反応器の縦軸に沿って間隔を置いて配置することによって形成される。連続する触媒床の間の領域は、床間混合域を定める。二つ以上の触媒床を有する反応器が用いられる場合には、反応体流体は、最上位の触媒床の上で反応器に導入される。反応体流体（典型的には液体および蒸気の両相からなる）は、最上位の触媒床を通って流れる。

未反応の反応体流体、および触媒との相互作用で誘導された関連流体生成物は、最上位の触媒床から床間混合域に入る。床間混合域には、典型的には、混合室が含まれる。混合室を含むこの床間混合域は、数種の目的を果す。第一に、床間混合域は、さらなる反応体および／または温度クエンチ物質が流体生成物に導入されうる好都合な場所として機能する。上記された反応器装置においては、熱が、ガスと液体成分の間の反応（触媒上で生じる）の結果として放出される。これは、温度を、床の下方への距離と共に増大させる。多くの場合、低温水素リッチガスが床間に導入されて、温度上昇が抑制され、また反応によって消費された水素が補給される。第二に、床間混合域は、流体生成物を混合するための領域を提供する。より低い触媒床における反応の前に、流体生成物を混合することにより、より均等かつ効率的な反応が確実になる。加えて、接触反応が発熱性であり、また温度制御が処理および安全性における臨界的な要件である場合、流体生成物の混合室内での混合を、流体生成物内の局部的高温度領域を解消するのに用いうる。

プロセスガスおよび液体へのクエンチの導入および混合は、床間空間（槽の全直径に広がるが、しばしば槽の一半径より短い）で行なわれなければならない。支持梁、配管および他の障害物もまた床間領域を占めており、その結果、効率的な二相混合を、制約された容積内で行なうために、特別のハードウェア装置が求められる。

クエンチ域の不十分な性能は、それ自体を二つの点で明示する。第一には、先行する床の出口での横方向温度差を、クエンチ域が解消しないか、最悪の場合にはそれを増幅する。効果的なクエンチ域は、５０〜７５゜Ｆまたはそれより高い横方向温度差を有するプロセス流体を受取り、それを、差が次の床の入口で５゜Ｆを越えないように十分に均質化することが可能なものであるべきである。不十分な性能の第二の兆候は、クエンチ域に続く入口での温度差が、クエンチガスの速度の上昇と共に増大することである。これは、冷却ガスと、高温プロセス流体の不適切な混合を示す。

不十分なクエンチ域の性能により、反応器の操作が種々の点で制約される。床間混合が温度差を解消できない場合には、プロセス流体が反応器の下方向に移動する際に、これらがそのまま持続するか、または増大する。いかなる床における高温個所も、その領域における触媒の急速な失活をもたらす。これは、反応器の全サイクル期間を短縮する。生成物の選択性は、典型的には、より高い温度でより劣る。高温領域は、色相、粘度その他の品質が規格外れである原因となりうる。また、どこかの点において温度が或る値（典型的には８００〜８５０゜Ｆ）を越える場合、発熱反応が自己加速的になり、触媒、槽または下流の装置を損傷しかねない暴走を導く恐れがある。これらの障害を認識すれば、不十分な内部ハードウェア装置を用いる製油所操作は、これらの温度制約を回避するために、収率または処理量を犠牲にしなければならない。水素処理装置が設計をはるかに超える原料速度で稼動することを求める今日の製油所の経済性においては、最適クエンチ域の設計は、価値のある低コストのボトルネック解消法である。

クエンチ域の全混合効率について、一つの重要な態様は、クエンチ流体をプロセス流体と混合するためのシステムの能力である。クエンチ混合効率の最も臨界的な構成要素は、クエンチ流体がシステムに導入される方法論である。クエンチをシステムに導入するための物理的手段、および操作上の配慮の両者に関しては、種々の改良があった。

例えば、特許文献１には、環状の混合ボックスを組込んだシステムが開示される。そこでは、スロット付き入口によってプロセス流体の回転流が引起こされる。クエンチ流体は、実質的に槽の中心に配置された環状の環を通って導入される。この環にはノズルが取付けられ、クエンチ流体が、放射状の通路に沿って外方向に方向付けられる。特許文献２に開示される他の装置は、液体が実質的に混合容積内に滞留することなく、混合ボックス内に回転流を引起こす。この設計のクエンチ流体は、槽の中心にある単一の垂直の入口を通して導入される。これは、流入するクエンチが水平のデフレクターに衝突して、クエンチ流体を放射状に外方向に押しやるように配置される。

クエンチの導入技術の説明を含む他の特許には、特許文献３が含まれる。この特許においては、ガスを混合するのに渦流装置が用いられ、液体を混合するのに数種の案内通路が用いられ、その後それらを、コレクショントレーと最終分配器トレーの間に配置された予備分配トレー上に送出する。クエンチは、槽の外壁の近くに配置された環状の環を通して導入され、多数のノズルが、流れを放射状に内方向に方向付けする。さらに、特許文献４には、床間混合システムが開示される。そこでは、環状の混合トラフが、コレクショントレー上で、液体を収集・混合するのに用いられる。ガス混合、およびさらなる液体混合は、中心に配置された混合ボックス内で達成され、そこで流体は、コレクショントレーの中心開口に向かってらせん形通路を流れる。クエンチは、環状の混合トラフ内に配置された、放射状に外方向に配向された二つのノズルを通って液体相に導入される。

上記されたシステムは、プロセス流体の混合効率に関して、有意な向上をもたらしうるものの、理想的なクエンチ混合効率には及ばないという欠点がある。例えば、上記特許文献１および２はいずれも、コレクショントレーを通過する少なくとも一つの開口（そのような開口は、実質的に槽の中心にある）を通るプロセス流を制約し、クエンチをトレー中心上の空間に導入する。結果として、これらの設計において、クエンチは、非常に高い横方向速度が予想される槽の領域に注入される。本発明に関して以下に議論されるように、この形態は、比較的より低い効率のクエンチガス混合をもたらす。

特許文献３もまた、コレクショントレーの中心開口を通して流れを押しやる。しかしこれは、クエンチ注入手段を実質的に槽の壁近くに配置し、複数のノズルがクエンチを放射状に内方向に方向付ける。この設計において、クエンチは、本発明でもそうであるように、低速度領域に適切に配置されうるが、クエンチ流体が、プロセス流体の横方向速度に対して反対方向に流れて槽に入り、それ自体で、プロセス流体とクエンチ流体の間の混合を促進するということはない。この設計においては、クエンチの配置場所が槽の壁に近すぎ、不適切な混合容積を注入点および壁の間に残す恐れがあるとも考えられる。

特許文献４もやはり、コレクショントレーの中心開口を通して流れを押しやる。しかし、トレー上に置かれたバッフルの結果として、流れは概略らせん形の通路にしたがって開口に押しやられる。クエンチは、１８０度離れたトレー上の二つの場所に注入される。この設計で、混合効率に好都合な低速度領域にあるクエンチインジェクターは、多くても一つと考えられる。さらに、このシステムのクエンチインジェクターは、流体を放射状に外方向に方向付ける。これは、プロセス流体の横方向速度に対向するというより、むしろプロセス流体の横方向速度に垂直である。

特許文献５に開示された他のシステムもまた、クエンチガスおよびプロセス流体の混合を床間空間内で高める。このシステムは、二つの反応体のそれぞれに対して別個の混合域を用い、圧力損失と、空間および容積の要求が最小にしつつ、混合条件の融通性を与える。しかし、この装置の効率は、床間の入口で達成される相分離の程度に敏感であり、したがって全ての条件下で、また特定の反応体特性に関して、望まれるようには機能しない恐れがある。

上記および他の知られた混合システムは、一般に、混合室内の空間が、強度の二相混合を促進するのに不十分であるという事実を欠点として有する。これは、これらのシステムについて、クエンチ流体をプロセス流体と均質化し、反応器の異なる部位からの流体間の温度差を解消する能力を制約する。したがって、依然として、強度の二相混合を促進する混合システムを提供する必要性がある。また好ましいシステムは、蒸気相が液相とは別個に混合されるのに充分な容積を提供すべきである。示された混合システムは、上記の基準を満足しても、反応器内の圧力損失を最小にし、同様に既存の反応器の空間的な制約を比較的容易に改装可能であることが好ましい。

一般に、上記の議論から推測されるであろうように、先行技術には、クエンチ流体をプロセス流体と効率的に混合する点に関して欠点が存在する。

米国特許第５，１５２，９６７号明細書 米国特許第５，４６２，７１９号明細書 米国特許第５，６３５，１４５号明細書 米国特許第５，６９０，８９６号明細書 米国特許第６，１８０，０６８号明細書 米国特許出願第１０／３４１，１２３号明細書 米国特許第５，４０３，５６０号明細書 米国特許第５，５５４，３４６号明細書 米国特許第５，５６７，３９６号明細書

本発明は、クエンチ流体とプロセス流体を、反応器槽内でより効果的に混合するための新規な手段を提供する。本発明の教示によれば、一つ以上のクエンチ注入手段は、三つの基準を、独立にまたは組合せで満足するように選択される。第一に、クエンチは、プロセス流体が、コレクショントレーを通って開口に向けて加速し始める場所より、むしろ比較的低速度にある場所で注入される。第二に、クエンチは、適切な混合容積が、注入点の間、および境界表面（反応器の壁など）近くに存在する場所で注入される。第三に、クエンチは、プロセス流体の一般的な流れに対向し、反対の方向で注入される。

本発明の教示によれば、混合システムは、水平のコレクショントレー、コレクショントレーの下に配置された混合室およびコレクショントレーを通って混合室中に伸びる少なくとも一つの通路を含むような混合システムを用いて示される。混合室およびコレクショントレーは、二相混合容積を定める。通路は、流体を、コレクショントレーの上から混合室に導く。好ましくは、混合室には少なくとも一つの出口開口が含まれ、流体が下方向に送られる。「バッフルを有する改良多相混合装置（Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｍｕｌｔｉｐｈａｓｅ Ｍｉｘｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ ｗｉｔｈ Ｂａｆｆｌｅｓ）」と題する本出願人の同時係属出願（特許文献６、２００３年１月１３日出願）に開示されるようにして、任意に、一つ以上のバッフルを混合室に導入することは、その特許出願に開示された利点が得られるよう、本明細書に開示された混合システムにしたがって実行しうる。

クエンチを、本発明の教示によって示された特定の場所で、特定の方向に注入する結果として、混合効率の有意な向上が得られる。特に、クエンチ流体の混合は、クエンチがコレクショントレーの上の領域に導入された際に、有意に向上される。その際、（ｉ）プロセス流体の横方向速度は低く、（ｉｉ）クエンチ流体がプロセス流体と混合するのに十分な容積が利用可能であり、さらに（ｉｉｉ）クエンチ注入は、プロセス流体流の一般的な方向に対向して生じる。

図１には、簡略化された形態で、本発明による水素処理反応器カラムが示される。反応器の一般的な形態は、通常のものであり、グリッドおよび分配器板の支持体などの詳細は簡単のために示されない。反応器カラム１５は、外壁１６を有する一般的に円筒形の室として形成される。反応器入口１７および反応器出口１８は、流体を反応器カラム１５に導入し、またそれから排出するために提供される。反応器カラム１５はさらに、反応器カラム１５の縦軸に沿って配置された一つ以上の触媒床２０を含む。触媒床２０のそれぞれは、触媒物質２１を含む。これは、好ましくは、触媒支持グリッド２２によって下で支持される。触媒支持グリッド２２は、外壁１６と共に、触媒物質２１を直接支持する。或いは、触媒支持グリッド２２は、より大きな一つ以上の支持固体の層（これはまた、触媒２１を支持する）を保持することによって、触媒２１を間接的に支持してもよい。分配トレ−２３は、流体を触媒２１上に均等に分配することを促進し、好ましくは触媒物質２１の上に提供される。触媒支持グリッド２２および分配トレー２３は、網目状または穴あき部分を含む。これは、流体がそこを通過可能であるように充分に大きな開口を有する。加えて、触媒支持グリッド２２の開口は十分に小さいので、触媒２１の通過を防止する。さらに、分配トレー２３の開口、および分配トレー２３の開口に付属されうる何らかの流れ装置は、分配トレー２３上に送出された流体が、一般に、分配トレー２３を通過する前に実質的に分配トレー２３全体に分散させられるように寸法取りされ、また間隔が置かれるべきであることが理解されるであろう。

連続する触媒床の間の空間は、床間混合域を定める。床間混合域は、部分的に、反応体の均等な混合物を触媒床２０に提供するように機能する。加えて、床間混合域は、クエンチ流体および／または補足の反応体を、反応器カラム１５に導入するために好都合な位置を提供する。図１に示された実施形態は、三つの触媒床２０および二つの床間混合域を含むが、本発明の反応器は、三つ超または三つ未満の触媒床、および二つ超または二つ未満の床間混合域を含みうることが、当業者には理解されるであろう。

混合システムは、床間混合域の少なくとも一つの内部に配置される。混合システムは、反応器カラム１５の縦軸に対して、一般に垂直に伸びたコレクショントレー２６を含む。コレクショントレー２６は、実質的に、反応器カラム１５の全直径全域に広がり、その結果床間混合域は、上部および下部領域に分割される。したがって、コレクショントレー２６は、コレクショントレー２６の上に配置された触媒床２０を通過する流体を集める。

一つ以上の通路２９が、コレクショントレー２６に提供されて、床間混合域の上部および下部領域の間に流体連通が提供される。したがって、通路２９は、コレクショントレー２６の上に集められた蒸気および／または液体相が、床間混合域の下部領域中に流下することを可能にする。示された実施形態においては、各コレクショントレー２６は、余水通路として形成された二つの通路２９を含む。各余水通路は、コレクショントレー２６内の開口として形成される。開口３０の上に第一の導管３１が形成されて、開口３０を通る流体が方向付けられ、開口３０の下に第二の導管３２が形成されて、開口３０を通過した流体が開口３０から離れて方向付けられる。しかし、他の設計を用いうることが、当業者には理解されるであろう。例えば、通路はコレクショントレー２６を通過する開口端を有するチューブを含みうる。

混合室３５は、コレクショントレー２６の下に配置されて、通路２９を通過した流体が受取られる。図１に示された実施形態においては、混合室は、コレクショントレー２６の下部表面に取付けられた円筒壁３６を含む。これは、コレクショントレー２６の下部表面から離れて一般に垂直に伸びる。混合室３５は、さらに床３７を含む。これは、円筒壁３６から一般に水平に伸び、その上に流体が集まりうる。混合室３５の床３７から垂直に上方向に伸びる保持壁として、床３７の端部に、堰４０が一般に周縁に配置される。したがって流体は、混合室３５を出る前に、堰４０を越えて流れなければならない。したがって、堰４０は、床３７上の流体のレベルが、堰４０の高さとほぼ同じか、またはそれより高くなるまで、流体が、混合室３５の床３７上に保持されるように機能する。

フラッシュパン４４は、任意に、混合室３５の下の床間混合域内に配置される。フラッシュパン４４は、保持壁（床の外辺部を一回りして、実質的に垂直に上方向に伸びる）を有する床を含む。フラッシュパン４４はまた、任意に、流体をフラッシュパン４４の床を通して運ぶための開口、または直立したパイプを含む。フラッシュパン４４は、流体が混合室３５から排出された際にそれを受取り、その結果流体が分配トレー２３の表面全体に均等に分配されるように提供されうる。

加えて、一つ以上のクエンチ供給ライン４６が、反応器カラム１５の壁１６を通って、床間混合域内の一つ以上のクエンチインジェクター５５中に伸びる。インジェクター５５は、流体またはガスが、一つ以上の床間混合域に注入されることを可能にする。クエンチ供給ライン４６はまた、反応器カラム１５の頂部またはボトムの末端を通って入り、触媒床２０および分配トレー２３を通過して、床間混合域内のインジェクター５５に達しうる。例えば、水素処理反応器において、水素はクエンチ流体および反応体の両方として注入されうる。一般にクエンチ流体は、ガス、液体、またはガスと液体の混合物でありうる。インジェクター５５は、本明細書にさらに説明されるように、クエンチ流体を均等に初期分配すべきものである。

本発明に関して必要とされないものの、図１には、さらに、混合室３５内にバッフル４２が示される。特許文献６（これは、本明細書に引用して含まれる）に開示されるように、バッフル４２は、混合室３５内の流体の混合を促進する。図１においては、バッフル４２は、コレクショントレー２６の底部から垂直に下方向に伸びる。

本発明の特定の教示によれば、クエンチ流体の混合は、次のような一つ以上のクエンチ注入点を選択することによって、有意に向上される。すなわち、（ｉ）領域におけるプロセス流体の付随する横方向速度が低く、（ｉｉ）クエンチ流体がプロセス流体と混合するのに十分な容積が利用可能であり、（ｉｉｉ）クエンチが、プロセス流体の横方向速度のそれに主として対向する速度で導入されるクエンチ注入点である。何処でプロセス流体がコレクショントレー２６を通過するかを明らかにし、またプロセス流体が、コレクショントレー２６の開口に近づく際に移動する通路を調べることによって、関連のインジェクター５５に対する最良の場所を、本明細書の教示により決定しうる。殆どの既存のダウンフロー反応器においては、コレクショントレー２６の開口は反応器１５の中心か、またはその近くにある。そのような場合、触媒支持グリッドを通って下方向に出たプロセス流体は、一般に水平に、コレクショントレー２６に沿うか、またはその上を、コレクショントレー２６の開口に向って移動するに違いない。さらに、コレクショントレー２６の上の空間が障害物を含まない殆ど空の容積である場合には、流路は開口に向かって直線的に進むであろう。コレクショントレー２６の上部表面のコレクショントレー２６上にバッフルが存在する場合には、流路は、バッフルによって定められたより間接的な経路で、開口に向かって進むであろう。

プロセス流体流の通路が落ちる点により、本発明の第一および第三の基準にしたがってクエンチが注入される。その際、プロセス流体は、低い相対速度で、およびクエンチがプロセス流体流のそれに対向する方向で注入されるように移動し続ける。一般に、これは、クエンチが、反応器１５の壁１６のより近くで、および外方向の方向で注入されることを示す。しかし、本発明の第二の基準にしたがって、混合効率が最大にされるように、注入点と反応器の壁１６の間に十分な混合空間を確保することもまた好ましい。前述の三つの基準を満たすように、適切な注入点を決定する過程、およびそのような決定から得られるシステムは、本明細書に、次の説明で詳細に議論される。

本発明の一実施形態においては、クエンチインジェクターを配置するための方法論は、コレクショントレー２６を通る開口（実質的に、コレクショントレー２６の中心にある）を有する床間設計を用いることに基く。この場合、横方向プロセス流体の速度が低く、混合容積が最大化されるように注入点を配置することは、その間にクエンチ流体が好ましく注入される最小および最大の半径を示すことである。しかし、この発明は必ずしも、開口が中心に近接する床間設計を用いるように限定されない。また本教示は、開口が、反応器１５の周縁により近接して間隔を置いて配置される用途に適用されうる。

ここで、図２−ａおよび図２−ｂを参照し、クエンチインジェクターをプロセス流体速度の低い点、またはその近くに配置することに関する本発明の教示につき、以下に検討する。コレクショントレー２６上の頭隙における低速度領域は、クエンチ流および横方向プロセス流体流の運動エネルギー平方根比が臨界値より大きい領域と定義しうる。本明細書の教示による好ましい値は、具体的には、プロセス条件および設計の安全率によるが、最適比は３〜１５０の範囲にあることが、実験結果から示される。槽１５内のいかなる半径においても、クエンチ流／横方向プロセス流体流の運動エネルギー平方根比（ＫＥ_Ｑ／ＫＥ_Ｘ）^１／２は、下記式：
（ＫＥ_Ｑ／ＫＥ_Ｘ）^１／２＝ｆ（Ｑ_Ｑ，Ｑ_Ｐ，ρ_Ｑ，ρ_Ｐ，Ａ_Ｑ，Ｈ，Ｒ，ｒ）
（式中、Ｑ_ＱおよびＱ_Ｐは、それぞれクエンチ流体およびプロセス流体の容積流量であり、ρ_Ｑおよびρ_Ｐは、各流体の密度であり、Ａ_Ｑは、排出点におけるクエンチインジェクターの流れの全断面積であり、Ｈは、クエンチ流体と同じ相のコレクショントレー上の流体層の高さであり、Ｒは、槽１５の内側半径であり、ｒは、槽１５の中心から測定されたＲより小さな何らかの任意の半径である。）
によって与えられる。

関数ｆは、補遺１に示されるように導出される。本発明の教示によれば、関数ｆを解き、３〜１５０の間で選択された目標値に等しい運動エネルギー平方根比をもたらすｒ値を求める。正確な温度制御が特に重要な用途においては、より高い値を目標とすべきである。このようにして得られたｒ値が最小半径Ｒ_Ｃ１であり、本発明の教示の利点を得る（つまり、クエンチ流体の混合に最も好ましい条件をもたらす）ためには、その範囲内にクエンチ注入点を配置すべきである。このようにして、最適クエンチ注入、すなわちプロセス流体速度の低い領域に注入点を配置するための第一の基準が、満足されうる。

コレクショントレーを通る開口を含む領域が、半径Ｒ_０（第一の基準に関して上記のように計算されるＲ_Ｃ１で定義される最小値より大）の円に外接されうる場合には、Ｒ_０自体がクエンチ注入点を配置するための最小半径となる。いかなる場合においても、第一および第三の基準は、それぞれ、（ｉ）クエンチ流体は、Ｒ_Ｃ１より大きな半径Ｒ_Ｑで注入されること、および（ｉｉ）クエンチ流体は、横方向プロセス流体流と反対の方向で（すなわち、実質的に放射状に外方向に）流れることを示す。

第二の基準に関して、混合に利用可能な容積が、コレクショントレー２６上の全容積の臨界的な断片を超える場合、クエンチ混合の性能が高められる。第一の基準で用いられた運動エネルギー平方根比についてもそうであるが、クエンチ流体混合のための好ましい容積断片は用途特異的である。しかし実験結果から、最適値は０．０３〜０．４５であることが示される。正確な温度制御が特に重要な用途においては、より大きい値を目標とすべきである。利用可能なクエンチ混合容積／全容積の比は、次式：
Ｖ_Ｍ／Ｖ_Ｔ＝ｇ（Ｒ，ｒ）
（式中、Ｒおよびｒは、第一の基準において定義したとおりであり、ｇは、補遺２に示されるように導出された幾何関数である。）
により与えられる。０．０３〜０．４５の範囲で選択されたＶ_Ｍ／Ｖ_Ｔの目標値をもたらすｒ値に対してこれを解くことによって、最大半径Ｒ_Ｃ２（その範囲内でクエンチ注入が行われうる）が得られる。Ｒ_ＱがＲ_Ｃ２を超えると、クエンチ入口と、反応器１５の壁１６の間に生じる容積が、混合に不十分なものとなる。

反応器１５が、槽の中心またはその近くに、コレクショントレー２６を通る開口を用いる場合や、コレクショントレー２６の上部表面上にバッフルが存在せず、実質的に放射状に内方向以外の流れが引起こされる場合には、第一および第二の基準を組合せることにより、反応器１５の半径の２０〜９０％の領域に注入点が配置される際に、クエンチ注入の好ましい手段が得られるという結論が導かれる。第三の基準は、クエンチ流体が実質的に放射状に外方向に方向付けられることを示す。

プロセス流体がコレクショントレー２６の中心に配置された一つ以上の開口を通過する場合、このクエンチ注入の好ましい場所および方向は、流れ領域の放射対称性に起因する。この対称性により、複数の中央出口の場所を、１パラメーター境界（出口に付随する容積を、コレクショントレー２６の上の残りの容積から分離する、半径Ｒ_０の円である）によって示すことが可能になる。概念のさらなる確認は、半径Ｒ_０の円を横切る横方向流れが、ほぼ放射状に内方向であり、その結果、流体要素が流れる通路の長さが、半径の項で指標化されうるという事実から得られる。これらの特徴を認識することにより、上記の基準は、他の幾何形状を有する反応器その他の槽に拡張することが可能になる。また、本発明の教示は、円断面、もしくは他のいかなる断面または幾何形状を有する槽にも限定されることを必ずしも必要としないことが、当業者には理解されるであろう。

例えば、本発明の実行可能な他の一つの用途は、コレクショントレー２６を通る主たる流れが、反応器１５の壁１６近くに配置された開口を経る床間設計でありうる。この場合、プロセス流体の低速度領域は、反応器１５の中心にある。開口はやはり、円形の境界によって残りの領域から分離されうる。この場合と、先に記載の場合の唯一の相違は、境界の外側の断面積が、異なった形で半径ｒに関係付けられ、したがって上記の関数「ｆ」および「ｇ」をしかるべく変えることである。しかし、本発明の臨界的な制約は変化されない。十分な容積（Ｖ_Ｍ／Ｖ_Ｔが０．０３〜０．４５）を有する低速度領域（（ＫＥ_Ｑ／ＫＥ_Ｐ）^１／２が３超〜１５０）にクエンチ流体を導入し、速度はプロセス流体のそれに実質的に対向するものとすべきである。

本発明の教示によれば、注入点の最適場所を決定する過程はまた、コレクショントレー２６の上部表面上の実質的に垂直なバッフルにより、プロセス流体がコレクショントレー２６の開口への直線的な放射状の通路を進むことを防止される床間システムにも適用されうる。らせん形バッフル（例えば、上記に引用された特許文献４におけるもの）の場合、流体は、中央開口へのより長い通路を進むように押しやられ、そのためにコレクショントレー２６上の平均滞留時間が増大される。結果として、反応器１５の異なる領域からの流体間での接触の拡張が達成される。この場合、１パラメーター境界として角座標θが用いられる。これにより流体の流路が指標化され、またコレクショントレーにおける出口の場所が、これに沿って定められうる。

先の例で決定されたＲ_Ｑ上の範囲と同様に、らせん形バッフルの形態に対しての、最大クエンチ混合効率のためのθ_Ｑの好ましい範囲を決定しうる。これは、図３−ａおよび図３−ｂに示される。図３−ａに示されるように、バッフル３１０は出口に巻きつくので、コレクショントレーを通る横方向流れの断面積は、らせん形バッフル３１０と、反応器１５の壁１６の間（または、バッフル３１０の内側と外側部分の間）にある。境界の外側の断面流領域は、くさび型の領域である。これは、反応器の壁、およびバッフル３１０の角度θを超える部分によって境界付けられた通路の天井を形成する。この場合、これらの領域は先の例におけるｒより、むしろθの関数である。

らせん形バッフルの場合、θ_Ｑの最適限界の決定は、上記と同様の方法で、先ず（ＫＥ_Ｑ／ＫＥ_Ｘ）^１／２が３〜１５０の範囲にあることを確認し、次いで必要に応じてθ_Ｃ１に対して解くことによって行われる。最後に、０．０３〜０．４５の範囲を用い、Ｖ_Ｍ／Ｖ_Ｔ比によってθ_Ｃ２が決定される。それぞれ低い横方向流体速度および適切な混合容積に関する第一および第二条件を組合せることにより、クエンチ注入の好ましい場所は、１〜４ラジアンの角度にあり、クエンチ流体は、プロセス流体流の方向に対向して注入される（図３−ｂの負の角度方向にある）という結論が導かれる。

らせん形バッフル３１０内の横方向流れは、バッフルが存在しない場合より制約された幅を通って生じることから、本発明の教示は、コレクショントレーの上に低速度の基準を満たす領域が存在しないことを示す場合がある。換言すれば、コレクショントレー２６上のプロセス流体は、いかなる位置においても非常に速く進むので、クエンチ流体の好ましい分散および混合が生じないと決定される場合がある。このように、本発明のさらなる利点は、らせん形バッフルその他いかなる幾何形状のバッフルも、実際に、クエンチ混合の効率に利点を加えるか否かを決定する手段を提供することである。

コレクショントレー２６の上にらせん形バッフルを用いる用途に対するさらなる拡張として、本発明の教示は、二重バッフル設計（例えば特許文献７、特許文献８および特許文献９に開示されるものなど）に関して用いうる。その際、コレクショントレー２６の上の容積は、コレクショントレー２６を通る中央開口の半径の外側で二つの領域に分割される。この種の用途は、一般に、図４−ａおよび図４−ｂに示される。この場合、らせん形バッフル４１０および４２０は、利用可能な容積を、二つの同一の半領域に分離する。クエンチ注入場所に関する第一の制約（すなわちθ_Ｃ１）を決定するためには、半領域の一方のみ考慮される必要がある。二重らせんの二本の脚４１０および４２０の間で等しく分割されることを説明するものとして、計算において、クエンチ流体の容積流量は二等分されなければならない。しかし、クエンチ注入場所に関する第二の制約（すなわちθ_Ｃ２）を決定する場合には、利用可能な全混合容積は、らせんの単一の脚による容積の二倍であり、これが考慮されなければならない。他の点では、単一のらせん形バッフルに対して上記されたと同じ手順にしたがって、θ_Ｑに関する制約が決定されうる。典型的には、制約により、好ましい角度範囲が１〜６ラジアンに定められる。前記の実施形態についてもそうであるが、注入は、プロセス流体の流れと反対であり、また好ましい方向（図４−ａおよび図４−ｂの負の角度方向にある）をもたらすべきである。

上記の二重らせんの例は、出口への複数の通路が如何に扱われうるかを示す。同様に、コレクショントレー２６を通る複数の開口も、それらを簡単な境界内に分類する（半径によって指標化した場合について示したように）ことができない場合でさえ、分析されうる。領域は、出口の間の横方向流れを分割する曲線により仕切られるべきである。各出口へのクエンチの部分は、注入手段の場所により決定される。複数の出口の幾何形状により、境界および流路の両方を定める単一のパラメーターとして、らせん座標を用いることが可能となることは考えられない。しかし、領域内に最も長い通路を識別し、その通路に沿った弧の長さを用いてこれを指標化することは常に可能である。実際、中央開口があり、かつバッフルがない場合、最も長い通路は、外壁１６（Ｒ）から内部境界（Ｒ_０）の半径である。すなわち、半径と弧の長さの指数化は同じである。

本発明の教示による実際のクエンチ流体導入手段は、次の実施形態に示されるように、数種の形態をとりうる。これらの例において、プロセス流体の横方向流れは放射状に内方向である。これは、クエンチが、実質的に放射状に外方向に流れて入るべきであることを意味する。本発明の一実施形態においては、図５−ａおよび図５−ｂに示されるように、クエンチ流体は、反応器１５の中心にあるＴ字管（コレクショントレー２６を通る全ての開口を取り囲む最小半径Ｒ_Ｃより大きな距離Ｒ_Ｑまで伸びるアームを有する）を通って入る。

図６−ａおよび図６−ｂに示されるさらに他の実施形態においては、クエンチ流体は、これは、二つのアーム（さらなるアームも用いうるが）を有する分枝パイプ分配器６５５および６５６を通って入る。その際、アームが伸びる半径Ｒ_Ｑは、コレクショントレー２６を通る全ての開口を取囲む半径Ｒ_Ｃを上回る。或いは、図７（ａ）および図７（ｂ）に示されるように、クエンチ流体は、マニホールド、導管または環（コレクショントレー２６の全ての開口を取囲む最小半径Ｒ_Ｃより大きな半径Ｒ_Ｑを有する）から数個の入口を通って導入されうる。好ましくは、この実施形態においては、入口は、クエンチ流体を、実質的に放射状に内方向であるプロセス流体の横方向速度に対向して、水平に外方向に方向付ける。

上記の本発明についての議論は、クエンチ入口の最適配置を説明する。しかし、本発明の教示は、それに限定されるものでなく、本発明は、一つまたは数個の入口導管を、このように配置された複数の入口に接続するのに、何らかの接続手段が用いられる用途に応用されうることが、当業者には理解されるであろう。本発明の教示は、各入口からの実質的に等しいクエンチ流が好ましい（当業者には明らかであろうが）点を配慮することを除いて、接続手段が、開示された分析にしたがって決定された臨界的な半径または角度に関して、対称であるか、何らかの特定の方式で配置されることを必要としない。

次の表は、本発明のクエンチ混合の性能を、種々の直径まで伸びるクエンチインジェクターを用いて、一定の操作条件で表すデータを示す。比較のために、注入装置の平均半径、ならびに注入点において、注入されたクエンチ流体速度と、横方向プロセス流体速度の間に形成された角度が含まれる。報告された混合指数は、「１００−（トレーサー濃度の標準偏差）」として定められる。トレーサー濃度は、混合室３５の下の反応器１５の周縁周りに等間隔に配置された八個の試料採取場所で得た濃度（％）の平均として表される。表のデータを得るのに用いた操作条件および反応器の形態については、本発明に教示された分析により、クエンチ注入点の最適場所に対する臨界的な半径が、Ｒ_Ｃ１＝２３．０〜２３．９インチ、およびＲ_Ｃ２＝４９．０インチと定められる。表を検討することによって容易にわかるように、Ｒ_Ｃ１＜Ｒ_Ｑ＜Ｒ_Ｃ２であり、かつクエンチがプロセス流体に対向する方向で流れる場合のみ、クエンチガス混合の明確な利点がは観察される。

補遺１：好ましいクエンチ注入場所のための第一の基準の導出
次の導出により、クエンチ注入点を反応器内に配置するための第一の基準が導かれる。ここで、コレクショントレーを通る開口は、実質的に、コレクショントレーの中心にある。この基準には、反応器の中心からの半径方向の位置、およびクエンチ流体／横方向流体流の運動エネルギー平方根比（ＫＥ_Ｑ／ＫＥ_Ｘ）^１／２の間の関係が必要である。命名は図２−ａおよび図２−ｂを参照したものである。

流体ストリームの運動エネルギーは、流体密度ρと、流体速度ｖの二乗の積である。流体速度ｖは、流体の容積流量Ｑと、流れＡに対する断面積の商である。したがって、一般に、流体ストリームの運動エネルギーＫＥは、次式によって与えられる。

クエンチ流体について、注入点における運動エネルギーＫＥ_Ｑは、容積流量Ｑ_Ｑ、注入されたクエンチ流体の密度ρ_Ｑ、およびクエンチインジェクターの断面積Ａ_Ｑに基く。すなわち、

横方向プロセス流体流については、容積流量Ｑ_Ｘ、流体密度ρ_Ｘ、および流れに対する断面積Ａ_Ｘがすべて半径と共に変化することから、運動エネルギーＫＥ_Ｘは、半径方向の位置による。すなわち、

横方向プロセス流体流の一般的な方向は、水平であり、また放射状に内方向であることから、反応器の中心からの半径ｒにおける流れに対する断面積は、半径ｒおよび高さＨの円形帯である。ここで、Ｈは、クエンチ流体と同じ相の流体層の高さである。（クエンチ流体が液体である場合、Ｈは、コレクショントレー上の液体層の高さである。クエンチ流体がガスである場合、Ｈは、コレクショントレー上の液体表面から触媒支持グリッドの下側までの高さである。）したがって、
Ａ_ｘ（ｒ）＝２πｒＨ

横方向流体の容積流量Ｑ_Ｘ（ｒ）は、全クエンチ流量Ｑ_Ｑ（ｒより大きな半径で注入されると仮定される）、およびプロセス流体のその部分Ｑ_Ｐ（ｒより大きな半径でコレクショントレー上の空間に入り、半径ｒを横切って内方向に流れて、コレクショントレーの中心に配置された開口に達する）からなる。プロセス流体は、触媒支持グリッドからコレクショントレーの上の空間に、全ての点で均等に入ると仮定されることから、半径ｒの外側に入るプロセス流体の部分は、全流れＱ_Ｐに、半径ｒの外側の断面積Ａ（ｒ）／反応器の全断面積Ａ_Ｔの比を乗じたものである。横方向容積流量Ｑ_Ｘ（ｒ）は、したがって、次式のものである。

横方向流体流れの密度ρ_Ｘ（ｒ）は、クエンチ流体およびプロセス流体の密度ρ_Ｑおよびρ_Ｐの平均である。これらは、半径ｒを横切るそれらの容積流量にしたがって重み付けされる。

（クエンチ注入点を配置するための第一の基準を強化するものとして、混合による容積変化、または他の熱力学的考察を考慮することによって、ρ_Ｘを決定するのにより厳密な方法を用いうる。）

三つの前記等式を、ＫＥ_Ｘ（ｒ）の式に代入して、次式が得られる。

これにより、ＫＥ_Ｘの半径従属が、断面積Ａ（ｒ）およびＡ_Ｘ（ｒ）の変量に分離される。流速Ｑ_ＱおよびＱ_Ｐ、密度ρ_Ｑおよびρ_Ｐ、ならびに反応器の全断面積Ａ_Ｔは、一定である。

第一の基準に対する望ましい比は、したがって次式のものである。

この式は、平方根を各項に分け、分母の共通項の冪を整理し、さらに分子および分母をＱ_Ｐ（ρ_Ｐ）^１／２で除することによって、単純化されうる。

半径Ｒの反応器の全断面積Ａ_Ｔは、次式：
Ａ_Ｔ＝πＲ^２
によって与えられる。

中心から半径ｒの外側の断面積Ａ（ｒ）は、次式：
Ａ（ｒ）＝π（Ｒ^２−ｒ^２）
によって与えられる環状面積である。

したがって、運動エネルギー式の分母の面積比は、次式：

である。

したがって、第一の基準に必要な比は、次式：

または次式：

で表されうる。

本基準を、反応器の半径Ｒ、クエンチインジェクターの断面積Ａ_Ｑ、クエンチと同じ相の流体層の高さＨ、クエンチの容積流量Ｑ_Ｑおよび密度ρ_Ｑ、ならびにプロセス流体の容積流量Ｑ_Ｐおよび密度ρ_Ｐの値を挿入することによって実行すると、運動エネルギー平方根比の式が、反応器の中心からの半径ｒのみの関数として得られる。次いで、比の所望の値が設定され、目的の比に見合ったｒの値が見出される。

補遺２：好ましいクエンチ注入場所のための第二の基準の導出
次の導出により、クエンチ注入点を反応器内に配置するための第二の基準が導かれる。ここで、コレクショントレーを通る開口は、実質的にコレクショントレーの中心にある。この基準には、反応器の中心からの半径方向の位置と、クエンチ混合に利用可能な容積／全容積の比Ｖ_Ｍ／Ｖ_Ｔの間の関係が必要である。

コレクショントレーの上の全容積は、全断面積Ａ_Ｔと、高さＨの積である。
Ｖ_Ｔ＝Ａ_ＴＨ
（式中、高さＨは、補遺１と同様、クエンチ流体と同じ相の流体に対して解釈される。）

断面が円形（半径：Ｒ）の反応器において、全断面積Ａ_Ｔは、次式：
Ａ_Ｔ＝πＲ^２
によって与えられる。

反応器の壁と、中心から距離ｒに配置されたクエンチ注入点の間の、混合に利用可能な容積は、半径ｒの外側の断面積Ａ（ｒ）と、高さＨの積である。
Ｖ_Ｍ＝Ａ（ｒ）Ｈ

中心から半径ｒの外側の断面積Ａ（ｒ）は、次式：
Ａ（ｒ）＝π（Ｒ^２−ｒ^２）
によって与えられる環状面積である。

よって、混合に利用可能な容積／全容積の比は、次式：

または次式：

によって与えられる。

所望の比Ｖ_Ｍ／Ｖ_Ｔに対応する半径方向の場所は、上記等式をｒ／Ｒに対して解くことによって得られる。

したがって、例えば、混合に利用可能な容積が、利用可能な全容積の少なくとも２０％であることが望まれる場合には、Ｖ_Ｍ／Ｖ_Ｔは０．２０であり、上記等式は、ｒ／Ｒ＝０．８９４であることを示す。したがって、クエンチ注入場所は、反応器の半径の８９．４％に等しい半径を有する円の内側に配置すべきである。

本発明の好ましい実施形態について、前述の開示は、例証および説明の目的のために示された。それは、網羅的なもの、または本発明を開示された正確な形態に限定するものとは解されない。本明細書に開示された実施形態について、多くの変更および修正は、上記の開示に照らして当業者には自明であろう。
本発明の範囲は、特許請求の範囲およびその等価物によってのみ定められるものである。

反応器カラムの概略側部立面図である。これは、断面図で示される。 反応器カラムの壁に向かって外方向に伸びるコレクショントレーの上の容積を示す斜軸図である。この図は、本発明の教示により、クエンチ注入点の最適配置を決定するのに用いられる寸法を示す。 反応器カラムの内部の領域を示す平面図である。この図は、本発明の教示により、クエンチ注入点の最適配置を決定するのに用いられる寸法を示す。 反応器カラムの壁に向かって外方向に伸びるコレクショントレーの上の容積を示す斜軸図である。この図は、らせん形バッフルがコレクショントレーの上に存在する場合に、本発明の教示により、クエンチ注入点の最適配置を決定するのに用いられる寸法を示す。 反応器カラムの内部の領域を示す平面図である。この図は、らせん形バッフルが存在する場合に、本発明の教示により、クエンチ注入点の最適配置を決定するのに用いられる寸法を示す。 反応器カラムの壁に向かって外方向に伸びるコレクショントレーの上の容積を示す斜軸図である。この図は、二重らせん形バッフルがコレクショントレーの上に存在する場合に、本発明の教示により、クエンチ注入点の最適配置を決定するのに用いられる寸法を示す。 反応器カラムの内部の領域を示す平面図である。この図は、本発明の教示により、二重らせん形バッフルがコレクショントレーの上に存在する場合に、クエンチ注入点の最適配置を決定するのに用いられる寸法を示す。 本発明の混合システムを示す平面図である。これは、本発明の第一の実施形態におけるクエンチインジェクターの場所を示す。 本発明の混合システムを示す立面図である。これは、本発明の第一の実施形態におけるクエンチインジェクターの場所を示す。 本発明の混合システムを示す平面図である。これは、本発明の第二の実施形態におけるクエンチインジェクターの場所を示す。 本発明の混合システムを示す立面図である。これは、本発明の第二の実施形態におけるクエンチインジェクターの場所を示す。 本発明の混合システムを示す平面図である。これは、本発明の第三の実施形態におけるクエンチインジェクターの場所を示す。 本発明の混合システムを示す立面図である。これは、本発明の第三の実施形態におけるクエンチインジェクターの場所を示す。

符号の説明

１５ 反応器カラム、反応器
１６ 外壁
１７ 反応器入口
１８ 反応器出口
２０ 触媒床
２１ 触媒物質、触媒
２２ 触媒支持グリッド
２３ 分配トレー
２６ コレクショントレー
２９ 通路
３０ 開口
３１ 第一の導管
３２ 第二の導管
３５ 混合室
３６ 円筒壁
３７ 床
４０ 堰
４２ バッフル
４４ フラッシュパン
４６ クエンチ供給ライン
５５ クエンチインジェクター、インジェクター
３１０、４１０、４２０ らせん形バッフル
６５５、６５６ 分枝パイプ分配器

Claims (20)

1. 蒸気および液体を反応器全域に分配するための混合システムであって、
   （ａ）反応器壁によって定められた反応器槽、
   （ｂ）蒸気および液体を受取るためのコレクショントレー、
   （ｃ）クエンチ流体を、該コレクショントレーの上の場所で、該混合システムに導入するための少なくとも一つのクエンチインジェクター、および
   （ｄ）該コレクショントレーを通って混合室中に伸びる、流体が該コレクショントレーの上から該混合室中に流れることを可能にするための少なくとも一つの導管
   を含み、
   クエンチ流体は、少なくとも一つの注入場所で、該少なくとも一つのクエンチインジェクターによって該混合システムに導入され、
   該少なくとも一つの注入場所におけるクエンチ流体の運動エネルギーは、該少なくとも一つの注入場所における横方向プロセス流体流の運動エネルギーより大きい
   ことを特徴とする混合システム。
2. 前記少なくとも一つの注入場所は、クエンチ流および横方向プロセス流体流の運動エネルギー平方根比（ＫＥ_Ｑ／ＫＥ_Ｘ）^１／２が、３〜１５０の範囲内にあるように選択されることを特徴とする請求項１に記載の混合システム。
3. 前記少なくとも一つの注入場所は、前記反応器槽の中心から最小半径ｒ_Ｃ１より外側に配置された点にあることを特徴とする請求項１に記載の混合システム。
4. 前記少なくとも一つの注入場所は、前記コレクショントレーを通って伸びる前記導管の全てを包含する円を定める半径の外側にある点にあることを特徴とする請求項３に記載の混合システム。
5. 前記クエンチ流体は、前記横方向プロセス流体流のそれと対向する方向で注入されることを特徴とする請求項１に記載の混合システム。
6. 前記クエンチ流体は、前記横方向プロセス流体流のそれと対向する方向で注入され、前記少なくとも一つの注入点は、前記反応器槽の中心から最小半径ｒ_Ｃ１より外側に配置された点にあることを特徴とする請求項２に記載の混合システム。
7. 前記少なくとも一つのクエンチ注入場所は、クエンチ混合容積／全容積の比Ｖ_Ｍ／Ｖ_Ｔが、０．０３〜０．４５の範囲内にある点にあることを特徴とする請求項１に記載の混合システム。
8. 前記少なくとも一つのクエンチ注入場所は、前記反応器槽の中心から最大半径ｒ_Ｃ２より内側に配置されることを特徴とする請求項７に記載の混合システム。
9. 前記少なくとも一つのクエンチ注入場所は、前記反応器槽の半径の２０〜９０％の域内にあることを特徴とする請求項１に記載の混合システム。
10. 前記少なくとも一つのクエンチ注入場所は、複数のクエンチ注入場所を含むことを特徴とする請求項１に記載の混合システム。
11. 前記クエンチ流体は、前記横方向プロセス流体流のそれと対向する方向で注入されることを特徴とする請求項９に記載の混合システム。
12. 前記混合システムは、さらに、前記コレクショントレーの上に配置された少なくとも一つの垂直バッフルを含むことを特徴とする請求項１に記載の混合システム。
13. 前記垂直バッフルは、らせん形バッフルであり、前記少なくとも一つのクエンチ注入場所は、角座標境界θによって決定された点にあることを特徴とする請求項１２に記載の混合システム。
14. 前記クエンチ流体は、前記横方向プロセス流体流のそれと対向する方向で注入されることを特徴とする請求項１３に記載の混合システム。
15. 前記少なくとも一つのクエンチインジェクターは、Ｔ字管を含むことを特徴とする請求項１に記載の混合システム。
16. 前記少なくとも一つのクエンチインジェクターは、分枝管分配器を含むことを特徴とする請求項１に記載の混合システム。
17. 蒸気および液体を反応器全域に分配するための混合システムであって、
    （ａ）反応器壁によって定められた反応器槽、
    （ｂ）蒸気および液体を受取るためのコレクショントレー、および
    （ｃ）クエンチ流体を、該コレクショントレーの上の場所で、混合システムに導入するための少なくとも一つのクエンチインジェクター
    を含み、
    クエンチ流体は、少なくとも一つの注入場所で、該少なくとも一つのクエンチインジェクターによって該混合システムに導入され、
    該少なくとも一つの注入場所は、該反応器槽の中心から最小半径ｒ_Ｃ１より外側、かつ該反応器槽の中心から最大半径ｒ_Ｃ２より内側に配置される点にある
    ことを特徴とする混合システム。
18. 前記クエンチ流体は、前記横方向プロセス流体流のそれと対向する方向で注入されることを特徴とする請求項１７に記載の混合システム。
19. 前記最小半径ｒ_Ｃ１は、クエンチ流および横方向プロセス流体流の運動エネルギー平方根比（ＫＥ_Ｑ／ＫＥ_Ｘ）^１／２が、３〜１５０の範囲内にあるように導出されることを特徴とする請求項１８に記載の混合システム。
20. 前記最大半径ｒ_Ｃ２は、利用可能なクエンチ混合容積／全容積の比Ｖ_Ｍ／Ｖ_Ｔが、０．０３〜０．４５の範囲内にあるように導出されることを特徴とする請求項１８に記載の混合システム。

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