JP2014514504A - 流体を減圧するための方法及びその目的に適した装置 - Google Patents

Abstract

本発明の装置によって、断面積の縮小や動作機構を必要とすることなく、特定の流体の圧力を減ずることが可能になる。減圧は、減圧する流体を連続して複数の対のステップを通過させることによって行われる。各対の第１ステップにおいて流体の圧力エネルギーの一部が重力ポテンシャルに変換され、第２ステップにおいてこの重力ポテンシャルが熱エネルギーに変換され、それにより、重力エネルギーが圧力エネルギーに再変換されることが阻止される。

Description

本発明は、流体を減圧するための方法及びその目的に適した装置に関する。

より具体的には、本発明は、流体（液体又は気相を含む液体混合物）を減圧するための方法に関し、この流体は固体粒子又は凝集物を運ぶことができる。本発明はまた、その装置及び関連する利用法に関する。

本発明の対象である方法の装置は、固体要素を含む流体、又は摩擦や過剰な剪断応力を受けた場合、改変する可能性のある物質を含む流体の圧力を下げるため、或いは危険な流体又は信頼性の高い処理工程で動作する流体の圧力を下げるため（この場合、メンテナンスの介入及び故障の可能性を最小限に抑える必要がある）、或いはさらにまた処理工程又は製造上の理由で低速で進む流体の圧力を下げるために有利に使用することができる。

詳細には、本発明の対象である装置は、搬送される流体が固体を含む場合に有効であり、この固体は、場合によっては極めて大きな寸法を有し、例えば輸送パイプラインの直径に匹敵する寸法を有する凝集物を有する可能性がある。

このような凝集物は、例えば熱可塑性ポリマーの切断工程において形成される場合がある。溶融状態にあるポリマーは典型的には、ダイの中に位置する複数の穴を通過する。連続して回転し、ダイの表面に対応する切断ブレードを備える一連の刃によってその粉砕が確実になる。

このようにして得られた粉体は冷却され、温度調節流体を利用して除去される。様々な粉砕手段が知られており、例えば国際公開第０３／１０６５４４号、国際公開第０３／０５３６５０号、国際公開第２００７／０８７００１号、国際公開第２００７／０８９４９７号の特許及び特許出願に記載されている。より具体的には、本発明の装置は、国際公開第０３／０５３６５０号に記載されるように、水中での水リング又は水噴霧切断装備に適用することができる。

このような用途において、搬送される流体は、一般に水であるサーモベクトル流体と、粉砕された熱可塑性ポリマーで構成される。

本発明を適用することができる熱可塑性ポリマーの中には、ビニル及びビニル芳香族ポリマーがあり、任意選択で発泡可能である。より具体的には、本発明は、ポリスチレン、発泡性ポリスチレン及びその合金の粉砕から得られる流体の減圧に適用することができる。

本発明の装置は、特定の圧力範囲に限定されるものではない。装置の入口における圧力は概ね、粉砕機を出た流体のものであるのに対して、その出口における圧力は大気圧である。出口には、典型的に実際はサーモベクトル流体を分離するための装置があり、場合によっては、生成物をふるいにかけ、寸法の分類を行なうための装置、又は乾燥機がある場合もある。このような装置は全て概ね大気圧で作動する。

さらにより具体的には、入口における圧力は概ね１００相対ｋＰａから２相対ＭＰａ（１から２０相対バール）の範囲であるのに対して、出口における圧力は、大気圧又はそれよりわずかに高い。本記載及び以下の特許請求の範囲の記載において、圧力に対する言及は相対圧（ゲージ）である。

作動温度は特定の値に限定されないが、それは概ね搬送される流体の温度である。上記に記載される用途に関して、温度は概ね０から１００℃の範囲である。

減圧装置は典型的には摩擦によって、すなわち流体の機械的エネルギーを熱エネルギーに変換することによって減圧を生じさせる。積層及び制御弁、例えば欧州特許出願公開第４１０．０８１号に記載されるものなどが、このようなカテゴリーの一部を形成している。より一般的には、流体の断面積を縮小することによって、その速度を上げ、これにより摩擦を高める装置がこのカテゴリーに属し（例えば国際公開第２０１０／０８００３７号）、或いは減圧すべき流体によって濡れる表面を拡大することによって（例えば格子を介入させることによって）、摩擦による圧力降下を増大させる（例えば国際公開第２００７／１２６８６３号を参照）。

このような装置は、流体中に固体凝集物又は他の弾性物質、又はさらに粘着性の物質がある場合には適さず、これらは何らかの方法で、ネック付近の流体の断面積を塞ぐ恐れがある。

減圧装置の第２のカテゴリーは、動作中のユニットの利用を想定しており、これにより圧力エネルギーをユニット自体の機械的運動に変換する。タービン又は可逆ポンプがこのカテゴリーの一部を形成しており、この場合流体は、駆動流体として作用し、こうして得られた機械的作業は電気エネルギーに変換され、或いは別の流体を圧縮又は汲み上げるために再利用され、或いは単純に熱エネルギーに消散される（例えば米国特許出願題２００９／１０８４８０号を参照）。流体を減圧させるためのエネルギーを利用する装置もこのカテゴリーに属しており、例えば反転させた遠心ポンプ、すなわち減圧された側で吸引し、減圧すべき側での放出する遠心ポンプである（例えば国際公開第２００７／１３１６１３号を参照）。

他の装置は、高圧区域を低圧区域から機械的に隔てるために動作する部品を使用し、固体要素を含む流体を一方の区域から他方の区域に同時に搬送する。このカテゴリーの一例は、星型弁によって表され、より一般的には本体を回転するように駆動させ、これによって周期的に低圧区域及び高圧区域と連通する空間又はチャネルが形成される装置によって表される（例えば特開２００７／２６８４０６号を参照）。

このような装置が動作する部品を有する際、それらは摩耗を受け、信頼性が低くなる。さらに搬送される固体の最大寸法は、パイプラインの寸法より概ね小さく、その剪断速度は（概ね高い）、扱いに注意を要する流体の存在下でのその使用を妨げる。

上記に記載した装置、及び特に調整弁などの流体の摩擦に基づいた装置では、実現する圧力降下は、減圧すべき流体の流量に大きく左右される。これによって用途範囲が制限され、不安定になり、それに続いて入口における流量の有意な変動が生じる可能性がある。

第３のカテゴリーは、垂直のパイプを利用する単一の気圧柱装置であって、これは、減圧すべき流体が（これもまた場合によっては気相を含む）上向きに通過することで、圧力エネルギーを重力ポテンシャルに変換する垂直パイプと、例えばチャネルの移動が確立された下降チャネルを利用してこのポテンシャルをその後消散させるための手段とを利用する。この後者の結果を得るには概ね、十分に幅広の断面を備えたパイプを利用し、大気圧で下降チャネルの開始地点に接続されたサイホンを作動させることで、ほぼ大気圧である下降ダクトにおける気相が連続相を形成するだけで十分である。

たとえこのような装置を、固体粒子を含む流体の利用に適用することができるとしても、有意な減圧が必要な場合、それらは一般にあまり効果的ではない。地球の重力は実際には、９．８ｍ／ｓ^２に制限され、プロセス流体は概ね水である。したがって１０バール（１ＭＰａ）の相対圧力を保証するのに必要なパイプの高さは、１００メートルを超えるものに匹敵する。必要とされる支持構造体は極めて重要になり、他の規制、例えば地形や環境影響があることにより実行不能であることを実証することができる。

さらに、液相と気相の両方を含む流体を減圧することを目的としたこのような装置の利用は概ね、不安定さの問題によって制限され、これは装置自体を通して得られる圧力降下の一時的な変動によって生じるものである。このような不安定さは、装置自体の上流に位置する設備、例えば上記に記載した熱可塑性ポリマーの粉砕機などを稼働するのに好ましくない可能性がある。

最後にこのような装置の利用は、その値が実質的に静水力学的な高さにのみ関連付けられているため、圧力降下を調整することができない。したがって圧力降下の値を動的に変動させ所望の値にそれを調節することは不可能である。

国際公開第０３／１０６５４４号 国際公開第０３／０５３６５０号 国際公開第２００７／０８７００１号 国際公開第２００７／０８９４９７号 欧州特許出願公開第４１０．０８１号 国際公開第２０１０／０８００３７号 国際公開第２００７／１２６８６３号 米国特許出願公開第２００９／１０８４８０号 国際公開第２００７／１３１６１３号 特開２００７／２６８４０６号 米国特許第７，３２０，５８５号

本発明の対象である装置は、本明細書の構成部分である添付の特許請求の範囲においてより適切に記載されており、これにより断面積を縮小せず、動作する機構を必要とせず、且つ先に記載した装置を制限することなく、場合によって気相と固体粒子を含む特定の流体（例えば水）の圧力を下げることが可能である。

減圧は、減圧すべき流体を、互いに対して直列に配置された複数のステップを順番に通過させることによって達成され、これらステップは、例えばＵ字型の第１のコネクタ又は下方接合部を利用して接続されており、各々のステップは、例えばＵ字型の第２のコネクタ又は上方接合部を利用して互いに接続された一対の垂直ダクトで構成されており、第１のダクトは上昇し、第２のダクトは下降している。このステップの下方コネクタは、流体の動きに従って、ある組の下降ダクトと、隣接する次の組の上昇ダクトの間に位置している。

流体の圧力エネルギーの一部は、各々のステップの第１のダクトの重力ポテンシャルに変換され、この重力ポテンシャルは、第２のダクトの熱エネルギーに変換されることで、これが圧力エネルギーに再変換されるのを阻止する。

既知の技術における多くの装置とは異なり、本装置では、装置自体に対する流体の摩擦に起因する減圧は概ね些細なものである。

本装置では、上記で指摘したエネルギー変換は典型的には、垂直方向に位置決めされた第１のダクトを利用して行なわれ、この場合流体は、下方から上向きに通過し、第２のダクトは好ましくは第１のダクトに対してより大きな直径を有しており、この場合流体は上から下向きに通過する。ステップは、所望の圧力に達するまで繰り返すことができる。気体（例えば空気又は窒素）の導入又は除去を各々のステップの第１のダクトと第２のダクトの間で調整することで、所望の圧力を安定して得ることができる。

詳細には、減圧すべき流体が気体を含まない場合、これは導入されるべきである。第１のステップの第２のダクトより前の任意の地点において、この導入を行なうことができる。導入は有利には、第１のステップの第１のダクトと第２のダクトの間で行なわれる。この導入が概ね調整されることで、入口圧力において測定した、液体に対する気体の体積流量の比は、２を下回る。

０．０１を上回る気体と液体の体積比の場合、主要な流れから一定量の気体を抽出する、或いは任意のケースでは、主要な流れに存在する気体の量に対して気体に富む相を抽出することが有効な場合がある。抽出された該流れの流量は有利には、調整弁の助けを借りて制御することができる。

詳細には、一定量の気相が主要な流れの中に存在しており、液相に対する体積比が０．０１を上回る場合、装置によって生成される圧力降下において強力な一時的な変動を観察することができる。

このような状況下において、主要な流れから気体に富む流れの抽出を用いることで、驚く程にこのような変動がなくなり、これにより装置によって生成される圧力降下を安定させる。

下降ダクトの断面の上昇ダクトに対する面積比は概ね３０未満であり、より好ましくは１０未満、さらにより好ましくは５未満である。

各々のダクトの断面は、任意の形態を有することができ、例えばダクトは円形、楕円形又は多角形の部分、例えば正方形や矩形の断面を有することができる。

ダクトの組の数は、概ね２から５００の範囲であり、好ましくは２から５０、さらにより好ましくは２から１０の範囲である。

このようにして得られた減圧装置は、固体要素を含む液体又は液体と気体が混合された流体を減圧するのに有利に使用することができる。このような固体要素は、時としてかなりの寸法に達する場合があり（例えば凝集したり、集合したりして）、すなわち例えばこれらは流体の減圧に一般に使用される装置（例えば弁、又はより一般的には、断面積が縮小されたダクト）の断面積を塞ぐことになる。或いは本発明の装置は、典型的には積層装置において過剰な摩擦や剪断応力を受けた場合、或いは危険な流体又は信頼性の高い方法の場合（この場合メンテナンス介入及び故障の可能性を最小限に抑える必要がある）に改変する可能性のある物質を含む流体に使用することもできる。

より具体的には、本発明の装置は、熱可塑性ポリマーの粉砕機の下流に適用することができ、この場合粉砕チャンバの圧力は、大気圧より高い一定の圧力に維持する必要がある。このような粉砕機を出て行く流体は通常、プロセス流体で構成されており、一般には液相（水）と、ポリマー粉体から成る固相と、任意選択で気相とで構成されている。流体は、場合により、特に開始時にポリマーの固体凝集物を含むこともある。

熱可塑性ポリマーの粉砕機の中でも、浸透式の切断粉砕機（例えば水中粉砕機）が特に重要であり、ここではポリマーの切断は、プロセス液体、典型的には水で満たされた環境で行なわれる。本出願に特に適した別のタイプの粉砕機は、水噴霧粉砕機であり、例えば米国特許第７，３２０，５８５号に記載される装置である。

熱可塑性ポリマーの中でも、芳香族アルケニルポリマー、例えばポリスチレンやその合金、例えばスチレン−アクリロニトリル（ＳＡＮ）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）、ポリスチレン−ポリエチレン合金が特に重要である。これらのポリマーは、時として発泡剤を含む場合があり、例えばイソペンタンと通常のペンタンの混合物などを含むことで、好適な熱源の存在下で発泡することが可能である。発泡ポリスチレン（ＥＰＳ）は、発泡ポリマーの中でも特に重要である。

先に記載した類似の装置、例えば単一の気圧柱装置と、本発明の装置を比較した場合、一時的な変動を生じさせずに、圧力の損失を維持することが実質的に可能であることは驚くべきことである。

さらに重ねて、上記に記載した単一の気圧柱装置と比較した場合、本発明の装置、すなわち対象は、減圧を動的に変化させることが可能である。したがって装置自体を改良したり中断させたりせずに、減圧を所望の値に、場合によっては時間によって変動するように設定することが可能である。

制御は、流体自体の圧力に対して、或いは好ましくは下降パイプの上方端部と下方端部の圧力差に対するフィードバックにおいて気体に富む相の抽出弁の開放を調整することによって行なわれる。

この方法において一般に、第１のステップの後に続くステップに関して圧力損失の値を各々のステップで利用可能な静水力学的な高さの２０％から８０％の範囲に設定することが可能である。

さらに本発明の装置は驚く程に、入口における流体の流量の変動に実質的に影響を受けない。これは、圧力損失の値を動的に変えることができることと併せて、本発明の装置を特に順応性のあるものにし、これにより上記に挙げた用途に適したものにする。

本発明の方法の装置、すなわち対象によって、特定の流体の圧力を低下させ、圧力の差をほぼ安定させて、流体の流量からほぼ独立して維持することが可能である。

減圧は、減圧すべき流体を連続して複数の組のステップを通過させることによって行なわれる。各々の組の第１のステップにおいて、流体の圧力エネルギーの一部が重力ポテンシャルに変換され、第２のステップではこの重力ポテンシャルが熱エネルギーに変換されることで、それが圧力エネルギーに再変換されるのを阻止する。

添付の図面を参照すると、本発明の一部の実施例が以下に記載されており、それらはどのような一般的な状況にも適用することができるため、これは本方法／装置の範囲を限定するものとみなすべきではなく、参照図の技術的解法に限定されるものとみなすべきではない。

図１は、本発明の装置の第１の実施例（以後「Ｍ１」と呼ぶ）を示している。この第１の実施例は、減圧すべき流体が気相を含まない場合、又は入口圧力で評価した気相と液体の流量の体積比が２を下回る、好ましくは０．５を下回る、さらにより好ましくは０．２を下回る場合に適用することができる。図１を参照すると、本発明の装置は、高圧流体入口（３１）を備えており、これは垂直方向に位置決めされ連続して接続された複数の組のダクト（１２，１３，１４，１５，１６，．．．１７，１８，１９）に接続されている。各々の組の第１のダクト（１２，１４，１６，．．．１８）において、流体は下方から上向きに通過するのに対して、第２のダクト（１３，１５，１７，．．．１９）では、流体は、上から下向きに通過する。このダクトの組は、所望の圧力に達するまで繰り返すことができる。任意選択でガス状流体（３３）が、第１ステップの第１のダクトと第２のダクトの間に導入され、その流量は、場合によって弁（２３）によって調整される。さらに第１及び／又は第２ステップ及び／又は第２のステップの下流にあるさらなるステップにおいて、各々のステップのダクトの間の中間位置で、場合によって調整弁（２５）を利用してその流量を調整することによって、仮に存在するならば該ガス状流体（３４）の一部を取り去ることができる。

この第１の方式の好ましい変形形態において、上昇ダクト（１２，１４，１６，．．．１８）は、下降ダクト（１３，１５，１７，．．．１９）に対して流体の下方断面積を有することができる。一般に、上昇ダクトに対するダクトの下降断面の面積比は、３０を下回り、より好ましくは１０を下回り、さらにより好ましくは５を下回る。特定のケースにおいて、上昇断面は、下降断面と同じ断面を有することができる。対照的に、接続要素（２２、２４）は典型的には円錐形状であり、各々のダクト（上昇又は下降）の下流に挿入される。

ダクトの母線は、任意の形態を有することができる。パイプは例えばらせん状に巻き付ける、又は垂直面に対して傾けることができる。パイプは好ましくは垂直である。

ダクトに沿って断面が変動する場合があり、例えば狭くなったり、広くなったりする場合がある。典型的に湾曲した部分においてより大きな断面を維持することで、存在し得る固体凝集物が容易に通過することが恐らく有利である。

上昇ダクトと下降ダクトの間のコネクタ（２６）、並びに下降ダクトと上昇ダクトの間のコネクタ（２７）は、アーチ形のパイプであってよく、好ましくは広い半径を有する曲線で構成されることで、存在し得る大きなサイズの凝集物が湾曲部を封鎖するのを避けることができる。

気体（３３）の導入は、例えば圧縮機によって供給されるより高い圧力源を利用して行なうことができる。気体の投与量は、例えばロータメータを利用して、或いは例えば質量メータ又は目盛り付きの開口部を介する圧力降下メータ（"ＤＰ-Ｃｅｌｌ"）などの気体の流量メータに対する反作用が調整された調整弁を利用して行なうことができる。

抽出される気体（３４）はまた、入口（３１）における液相の一部と、場合によっては固相の一部を含む場合がある。抽出される気体（３４）は、場合によって入ってくる流体（３１）と同じ組成を有し、液体と、気体と、場合によって固体集合体との同一比を維持することができる。

ダクトの組の数は、（ステップ１２−１３、ステップ１４ー１５など）は概ね２から５００まで、好ましくは２から５０、さらにより好ましくは２から１０の範囲である。

ダクトの組の数はまた、得られる圧力降下に基づいて規定することもできる。より具体的には、一対のダクトの単体の効果収率は、上昇柱の静水力学的先端部として定義することができる（したがって、上昇ダクトの頂部と底部の間の割り当て量の差を乗じた、重力加速時間、液体の濃度、又は液体に固体を加えた相の間での生成物に匹敵する）。この判断基準に従って、達成される圧力降下と、単体の効果収率の比を効率で割ることによって必要な上昇ダクトの数が得られる。効率は典型的には、０．２から１．１の範囲である。

驚くべきことに、例えば抽出弁（２５）又はガス注入弁（２３）の開放を調整することによって、抽出される流体（３４）の流量を変えることによって効率を変動させることも可能である。その結果、静水力学的柱とは異なり、その圧力差は、本発明の装置において流体の柱の重量によって実質的に与えられ、このように制御することによって、達成される圧力降下を調整することが可能になる。

供給される流体（３１）が、気相を含む場合、気体に富むこの相（３４）を抽出することは、流れが不安定になるのを回避するのに必須であり、この不安定さが装置によって実現される圧力降下の強力な変動を生む。

圧力信号又はレベルに対する反作用において抽出弁（２５）を制御することが有利である。例えば該気体の抽出の直後に下降ダクトの開始点と終了点の間で流体によって記録される圧力差に関連して各々の抽出弁（２５）を制御することが可能である。

抽出弁（２５）の反作用の正確な調整は一般に流れをより安定させ、特に入口（３１）における流れが、流量又は組成の変動を受ける場合に上記に述べた不安定さを回避する。

上昇及び下降ダクトは、異なる長さを有する場合があり、具体的には入ってくる流体（３１）の上流に接続された装置は、出て行く流体（３２）の下流に接続された装置と同一の高さでないことが好都合である。

図２は、本発明の装置の一実施例（以後「Ｍ２」と呼ぶ）を示している。この方式は、減圧すべき流体が、気相を含む場合に適用することができる。さらにこの方式は、入口圧力で評価された気体の流量と液体の流量の体積比が、０．０５を上回る、好ましくは０．１５を上回る、さらにより好ましくは０．３を上回る場合に適用することができる。

方式「Ｍ２」は、上昇ダクトと下降ダクトのコネクタの第１の断面における気体（３４）の抽出において方式「Ｍ１」と異なっている。該抽出は、実施例「Ｍ１」に関して既に特定したものと同じように行なうことができる。

方式「Ｍ１」及び「Ｍ２」は、気体の抽出及び導入の両方が同一の装置で行なわれる際、組み合わせることができる。この方法において、気相を含む又は含まない流体流れの減圧は同一の装置で行なうことが可能である。

抽出された気体中に含まれる固体物質が、特に存在し得る調整装置（２５）と関係がある抽出パイプラインを封鎖しないようにするために、抽出ダクトの入口に濾過要素を挿入することができ、これにより特定のサイズより大きな粒子が通過するのを阻止する。

濾過要素自体が目詰まりするのを防ぐために、濾過要素をダクト（２６）の内側に設置することで、プロセス流体自体がフィルタの清掃を行なう、或いは好ましくはフィルタを清潔に保つ同一のプロセス液体によってフラッシングを行なうことができることが好都合である。このフラッシング作業は、連続しても断続的でもよく、処理のいずれの側にも適用することができるため、濾過方向に対して並流又は向流である。

濾過要素は、既知の技術に従って製造することができる。適正な濾過要素は、例えば金属網で構成されており、そのピッチはフィルタの下流にある設備において妨害物が形成されるのを防ぐように十分に小さく、例えば最小断面積の半分を超えることはない。逆の場合も同様に、過度に小さい網によって高い圧力降下が生じることになり、プロセス流体中に存在する粒子の一部に対してフィルタ自体が障害物になる場合もある。

抽出によって収集された気体は、プロセス流体から分離され、例えば再利用する、又は大気中に発散する、又はプロセス流体中に再び挿入することができる。

気体の除去は、直接又は下降ダクトの開始点より前に相分離器を介在させることによって行なうことができる。

相分離器は、少なくとも部分的に液相を気相から分離するのに適した任意の装置である。当分野で知られる相分離器の非制限的な実例は、攪拌及び非攪拌タンク、水平ダクト（すなわち重力に対して直交する）、又は垂直方向に対して傾斜したダクト、サイクロン、遠心分離機である。

より一般には、重力方向の流体の流れの速度が、重力と反対方向の気相の上昇速度を下回る（静水力学的推力によって測定される）いずれの装置も、この目的に適した相分離器である。

別のタイプの相分離器は、重力の代替として又はそれと組み合わせて遠心力を利用することで、液相を気相から分離する。遠心力は、例えばらせん状の運動を加えることによって流体自体から生成することができ、このような装置の一例はサイクロンである。或いは、遠心力は、外部の供給源によって生成される場合もあり、この装置の一つの実例は、遠心分離機によって表される。

図３は、該分離装置を使用する本発明の実施例「Ｍ３」を示している。図３を参照すると、本発明の装置は、高圧流体（３１）の入口を備えており、これは既に記載した実施例に関して、垂直方向に位置決めされ連続して接続された複数の組のダクトに接続されている。各々の組の第１のダクトにおいて、流体は下から上向きに通過するが、第２のダクトでは、流体は上から下向きに通過する。ステップの組は、所望の圧力に達するまで繰り返すことができる。任意選択で第１ステップの第１のダクトと第２のダクトの間にガス状流体（３３）が導入され、その流量は、場合によって弁（２３）によって調整される。該相分離装置（４０）は、各々の組の第１のダクトと、第２のダクトの間に挿入することができる。気相の一部は場合によって弁（２５）によって調整され、その後抽出されて（３４）既に上記に記載したように引き続き処理される。

本発明の装置の効率は、供給される気相（３１）の流量を変化させることによって調整することもできる。

全ての組のダクトに分離装置を挿入する必要はない。

本発明の一部の非制限的実例は、先に記載した実施例を例示するための提供されている。

（実例Ａ１）
図４及び図５は、上記に記載した実施例「Ｍ３」と共に使用すべき相分離器の１つの実例を示している。

コネクタ（図３の２６）から入ってくる流れは、流体を分離器（６５）に導入するフランジ（６１）を利用してテレスコープ（６６）に供給される。

相分離器（６５）は、入口パイプ（６６）の直径（Ｄ１）よりずっと大きな直径（Ｄ２）を有するパイプ部分で構成されている。Ｄ２とＤ１の比は一般に、少なくとも１．２である。Ｄ２とＤ１の比は好ましくは、１．５から１０の範囲であり、さらにより好ましくはＤ２とＤ１の比は２から５の範囲である。

流出物の高さ（Ｈ２）は典型的には、分離器の円筒形の部分の高さ（Ｈ１）より低いため、気相の分離を最大限にする。このようにガス抜きされた流体は、フランジ（６２）を通って下降ダクト（図３の１３）に進む。デガッサーをテレスコープ（６６）及び下降ダクト（６２）に対して接続する角度（Ａ１）及び（Ａ２）は、０から９０°の間のいずれの値も有することができる。より好ましくは（Ａ１）及び（Ａ２）は、１０°を上回り、８０°を下回る必要がある。

より気相に富む流体が、デガッサーの上部に位置する開口部（６３）から収集される。任意選択で別の開口部（６４）を挿入することで、分離器（６５）の洗浄流体を導入する、又は所定の気体の流量を導入する場合もある。後者は、例えば開始段階又は工程の異常時にデガッサーが溢れるのを阻止するのに有効な場合がある。

洗浄ノズルが任意選択で、デガッサーの内部に配置されることで、その内側の壁を洗浄することができる。（６１）から供給される液相を形成する同一の液体を洗浄液体として有利に使用することができる。

テレスコープ（６６）は任意選択で、流体力学的に気体の分離を改善させる装置によって終端する場合もあり、これは例えば図５に示されるように、外に出て行く流体が、分離器（６５）の壁に対して接線方向に誘導されるように配置された湾曲部（６７）であってよい。

（実例Ａ２）
上記に記載される実施例を参照すると、より気相に富む流れ（３４）を、上昇ダクト（１２；１４；１６；．．．）及び下降ダクト（１３；１５；１７；．．．）の上方領域から、或いはコネクタ分（２６）から引き抜くことができる。或いは該流れは、上記に記載される実施例「Ｍ３」において示されるように、２本のダクトの間に接続された分離装置（４０）から引き抜くこともできる。

濾過作業は、より気相に富む該流れの非気体成分が該流れの下流の設備、例えば外に出て行く流れの調整及び制御を行なうために設置することができる弁（２５）などの封鎖や動作不良を生じさせないようにするのに有効である。

濾過要素は、分離装置又は上記に挙げた要素の壁の内側又はその上に有利に位置することができる。或いは、それは気相に富む流れの送出ダクトに沿って適用させることもできる。後者の場合、該濾過要素は好ましくは、ダクトの開始部分付近に位置するため、該流体が抽出される装置付近に位置している。

図６は、該濾過作業をどのようにして行なうことができるかの１つの実例を示している。

気相に富む流れ（６３）が、ダクト（７８）に沿って位置するフィルタ（７４）を通過し、装置又はダクト（６５）から取り除かれた該流体流れ（６３）がこのダクトを通過する。

フィルタは、装置又はダクト（６５）の開口部（７２）と、抽出ダクト（７８）の間に「挟まれる」ように適用させることができる。この方式において、フィルタは、対立するフランジ（７２）に対してフランジ（７１）を閉鎖することによって封鎖されたままである。既知の技術の慣習に従って、実現可能なワッシャを利用して密閉を保証することができる。

凝集物又は他の固相がフィルタ（７４）を塞ぐのを阻止するために、フラッシング作用（６９）を利用するのが恐らく便利である。フラッシング流体（６９）は、注入装置（７３）を介して供給することができ、この装置は、好適なコネクタ（７５）によってフラッシング配管に接続され、その後好適な要素（７６）によって濾過要素（７４）に対して位置合わせされており、例えば気体に富む流れ（６３）の運動方向に対向する方向で供給することができる。

ノズル（７７）を有利に使用することができ、これはフラッシング作用の圧力エネルギーを運動学的エネルギーに変換する。この方法において、フィルタ（７４）の洗浄作業が容易になる。

要素（７３）はまた、フランジ（７１）と（７２）の間に挟まれるように挿入することもでき、濾過要素（７４）の前後に介在させることができる。

図７は、濾過要素の実施例の実例を示している。これは環状の鋼プレート（７４）で構成されており、それに対して４本のアームが溶接され、このアームは環状プレートに固定するのに適した鋼ロッド（７５）で構成されている（例えば溶接によって）。

フィルタは、２つのフランジの間に挟まれるように適合されている。該環状プレートの両側に適用されるべきワッシャが、ボルトがフランジに締められる際にシールを形成する。

先に記載した実施例の一部の実際の例示の実例を以下で提供する。

（実例１）
上記に記載した実施例「Ｍ２」によって流体を減圧するための装置が構築される。

減圧器の入口における流体（３１）は、１時間当たり７トンの流量で供給される水と、１時間当たり１５００標準リットルの流量で供給される空気の混合物で構成される。

第１の組のダクトは以下のように記載される。上昇ダクト（１２）は、鋼のパイプで構成されており、これは、７．６２ｃｍ（３インチ）の公称直径（内径は予定通り、７７．８３ｍｍ）と、垂直方向に位置決めされた３０００ｍｍの長さを有する。区画転換部（２２）は、７．６２ｃｍ（３インチ）から１０．１６ｃｍ（４インチ）（公称値）の商業的軽減で構成されている。湾曲部（２６）は、９０°の２つの商業的な曲線で構成されており、２００ｍｍの直線の水平部分によって間の空間が満たされ、これらの曲線は共に１０．１６ｃｍ（４インチ）であり、ボール弁（２５）に接続された開口部がそこに挿入される。ボール弁の他端は、大気に対して開放している。下降区域（１３）は、１０．１６ｃｍ（４インチ）の公称直径（内径は予定通り、１０２．３ｍｍ）を有し、また３，０００ｍｍの長さを有する。区画転換部（２４）もまた、７．６２ｃｍ（３インチ）から１０．１６ｃｍ（４インチ）の商業的軽減で構成されている。湾曲部（２７）は９０°の２つの曲線で構成されており、２００ｍｍの直線の水平部分によって間の空間が満たされており、これらの曲線は共に７．６２ｃｍ（３インチ）の公称直径を有する。

このスキームがさらに３回繰り返され、その結果４組の上昇／下降パイプが得られる。最後のパイプを出る流れは、大気圧で維持されるタンクに上から注がれる。

この実例において、気体に富む相の抽出弁（２５）は、閉鎖したまま維持される。

減圧装置の入口（３１）における流体に配置される圧力計によって測定される圧力は、１．０５相対バール（１．０５ｂａｒｇは、１０５相対ｋＰａに匹敵する）の圧力を示す。この圧力は安定していることが証明される。最後のパイプの出口に位置する圧力計は大気圧を示す。

（比較実例１）
実例１と同一の装置が９０°回転されることで、ダクト（１２，１３，．．．）はもはや垂直ではなくなり（すなわち地球の重力の軸と位置合わせされる）、水平方向になる（よって重力の軸に対して直交する）。

減圧器の入口における流体（３１）は、実例１と同一の割合の水と空気の混合物で構成されており、それと同じ流量である。

平均して減圧装置（３１）の入口において流体に配置される圧力計によって測定される圧力は、最小閾値を下回る特定の圧力を示しており、よって０．１５相対バール（１．０５ｂａｒｇは、１５相対ｋＰａに匹敵する）を下回る。最後のパイプの出口に位置する圧力計は、大気圧を示す。

（実例２）
実例１と同一の装置が使用され、１時間当たり１９、５トンの水と、１時間当たり１０，５００の標準リットルの空気が入口流体（３１）として採用される。装置の入口に位置する圧力計によって測定される圧力は、一定の圧力を示すのではなく、これは１分未満の期間で０．５から０．９ｂａｒｇまで変動する。

気体に富む相の抽出弁（２５）は開放される。圧力計によって測定される圧力は、このとき一定であり、０．８ｂａｒｇに等しい。

（実例３）
上記に記載した実施例「Ｍ３」に従って流体を減圧するための装置が構築される。

３組のダクトが使用される。第１の上昇ダクト（１２）は、１５０ｍｍの直径と、２５メートルの長さを有し、垂直方向に配置される。湾曲部（２６）は、４５°の４つの商業的な曲線で構成されており、３００ｍｍの直線部分が間の空間を満たしている。気体の注入（３３）は、ノズルを相分離器内に適用することによって行なわれる。

実例Ａ１に記載される方式に従って相分離器が製造される。外に出て行く気体流は、フラッシング流体として加圧された水を使用して実例Ａ２による装置を利用して濾過される。

第２の上昇ダクトは、３０メートルの高さであり、第３の上昇ダクトは、３５メートルの高さである。下降ダクトは、４００ｍｍの直径を有する配管で構成される。外に出て行く流体（３２）は、大気圧である。

減圧装置に、水、加圧窒素及び発泡ポリスチレンビーズの流れが供給され、この発泡ポリスチレンビーズは、特許米国特許第７，３２０，５８５号に記載されるように、溶融した発泡ポリマーの粉砕に由来するものである。

１０，０００から１５０，０００ｋｇ／ｈの範囲の流量の水と、０Ｎｍ３／ｈから２００Ｎｍ３／ｈの範囲の流量の窒素と、１，０００から１０．０００ｋｇ／ｈの範囲であり、０．７から２．０ｍｍの範囲の平均直径を有する発泡ポリスチレンビーズと、１００ｍｍを下回る平均寸法を有する凝集物とが供給される。

（実例４）
実例３による減圧装置には、６０，０００ｋｇ／ｈの水と、１２Ｎｍ３／ｈの窒素の流れが供給される。

気体注入の調整弁（２３）及び抽出弁（２５）は、閉鎖したまま維持される。

装置の入口で測定される圧力は、７．３バール（７３０ｋＰａ）に安定している。

（実例５）
実例３による減圧装置には６０，０００ｋｇ／ｈの水と、５０Ｎｍ３／ｈの窒素の流れが供給される。

気体注入の調整弁（２３）は、閉鎖したまま維持される。第１及び第２ステップにおいて、気体に富む抽出後の流れの各々の調整弁（２５）は、同一ステップの分離器（４０）と、その後に続くステップの分離器との間で記録された圧力差に対する反作用において制御される。したがって第１ステップの分離器（４０）の抽出弁（２５）は、第１ステップの分離器で記録されたものと、第２ステップの分離器において記録されたものの圧力差に対する反作用において制御されるのに対して、第２ステップの分離器の抽出弁は、第２ステップの分離器で記録されたものと、第３ステップの分離器において記録されたものの圧力差に対する反作用において制御される。第３ステップの分離器に位置する弁（２５）はその一方で完全に開放している。

上記に指摘される３つの弁（２５）は全て、第３ステップの下降ダクトの下方端部に接続される。

第１ステップの調整弁に設定される圧力差は、２．２バール（２２０ｋＰａ）に等しく、これに対して第２ステップの調整弁で確立する圧力差は２．６バール（２６０ｋＰａ）に匹敵する。装置の入口で測定される圧力は、６．８バール（６８０ｋＰａ）に安定している。

（実例６）
実例５が繰り返されるが、第１及び第２ステップの調整弁に設定される圧力差が、同一であり、０．７バール（７０ｋＰａ）に等しい点で異なっている。装置の入口で測定される圧力は、３．４バール（３４０ｋＰａ）に安定している。

（実例７）
上記に記載される実施例「Ｍ２」に従って流体を減圧するための装置が構築されるが、流体（３４）を中間で抽出するためのシステムは存在しない。

減圧器の入口における流体（３１）は、１時間当たり０．８ｋｇの流量で供給される液体ペンタンと、１時間当たり０．０４標準リットルの流量で供給される窒素の混合物で構成される。

６ｍｍの内径と、垂直方向に配置された５００ｍｍの長さを有するパイプで構成される下降ダクトは、２０ｍｍの内径と、５００ｍｍの長さを有するパイプで構成される。

上昇及び下降ダクトの組の全体の数は、１００に等しい。得られる圧力降下が、１．８バール（１８０ｋＰａ）に匹敵する。

Claims (20)

1. 少なくとも１つの液相を含む流体の圧力を減ずるための方法であって、減圧すする流体を、第１の下方コネクタによって直列に接続された複数のステップを順に通過させることを含む方法において、
   各ステップが、第２の上方コネクタによって上部で接続された一対の垂直ダクトからなり、前記流体は、各ステップの前記第１のダクト内へ下から上向きに、また各ステップの前記第２のダクト内へ上から下向きに進み、各ステップの前記第１のダクトでは前記流体の圧力エネルギーの一部が重力ポテンシャルに変換され、一方、前記第２のダクトでは前記重力ポテンシャルの一部が熱エネルギーに変換される方法。
2. 気相を含む流体の導入又は除去が、各ステップの前記第１のダクトと第２のダクトの間で調整される請求項１に記載の方法。
3. 減圧される前記流体が固相も含む請求項１又は２に記載の方法。
4. 供給され減圧される前記流体が気相も含み、前記入口圧力で測定した前記気体流量と前記液体流量との体積比が０．０１を上回る請求項１から３までのいずれか一項に記載の方法。
5. 前記気体流量と前記液体流量との前記体積比が、前記入口圧力で０から２の範囲であり、また前記第１ステップの前記第１のダクトと前記第２のダクトとの間で気体流体が導入される請求項１から３までのいずれか一項に記載の方法。
6. 少なくとも１つのステップの前記第１のダクトと第２のダクトとの間で流れが抽出され、抽出した流れの気体成分が、前記抽出流量に対して少なくとも５０％の体積流量を有している請求項１から５までのいずれか一項に記載の方法。
7. 前記流体の抽出が、前記ステップの前記第１のダクトと前記第２のダクトとの間に位置する相分離器内で行なわれる請求項６に記載の方法。
8. 前記流れの抽出が、前記抽出を行なう同じステップの前記第２のダクトの下方端部と上方端部との間で測定される圧力差に対して、フィードバックで調整される請求項６又は７に記載の方法。
9. 前記流れの抽出が、前記抽出を行なう同じステップの前記相分離器と、後続のステップの前記分離器との間で測定される圧力差に対して、フィードバックで調整される請求項７に記載の方法。
10. 供給される前記流体が熱可塑性ポリマーの粉砕機から送られる請求項１から９までのいずれか一項に記載の方法。
11. 前記第２のダクトが、前記第１のダクトに対して大きい直径を有している請求項１から１０までのいずれか一項に記載の方法。
12. 前記ステップの数が２から５００の範囲である請求項１から１１までのいずれか一項に記載の方法。
13. 前記ステップの数が２から５０の範囲である請求項１２に記載の方法。
14. 前記ステップの数が２から１０の範囲である請求項１３に記載の方法。
15. 請求項１から１４までのいずれか一項に記載の方法に従って流体を減圧するための装置であって、第１の下方コネクタによって直列に接続された複数のステップを有する装置において、
    各ステップが、第２のコネクタによって上部で接続された一対の垂直ダクトからなり、前記流体が、各ステップの前記第１のダクト内へ下から上向きに、また各ステップの前記第２のダクト内へ上から下向きに進む装置。
16. 少なくとも１つのステップの前記２つダクトの間に位置する、１又は複数の気体挿入手段及び／又は１又は複数の流体抽出手段をさらに有する請求項１５に記載の装置。
17. 前記流体の抽出が、前記ステップの前記第１のダクトと前記第２のダクトとの間に位置する相分離器において行なわれる請求項１６に記載の装置。
18. 前記分離器が少なくとも２つの隣接する本体を有し、第１の本体では、前記流体の断面積が前記ステップの前記第１のダクトの断面積に対して少なくとも５０％だけ拡大され、第２の本体では、前記流体の断面積が前記ステップの前記第２のダクトの断面積に戻され、また前記分離器は、場合により、前記第１及び第２の本体を接続する中間本体を有し、前記流体の抽出が、前記分離器の外壁に配置されたノズルを介して得られる請求項１７に記載の装置。
19. 前記流体が、前記中間本体内に前記流体を直接運ぶテレスコープによって前記分離器に供給される請求項１８に記載の装置。
20. 前記テレスコープを出た前記流体が、前記分離器の側壁に対して接線方向で前記分離器に供給される請求項１９に記載の装置。

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