JP2017523025A - 精製装置へ炭化水素原料を注入するための噴射装置 - Google Patents

Abstract

ガス供給導管に接続されたるガスの入口オリフィス（１４）と、噴霧化された液体を排出するための出口オリフィス（１８）と、本体の軸線方向に沿って出口オリフィス（１８’）を入口オリフィス（１４）に連結するための内側導管（２０）とを有する本体（１２）を有する、ガスを用いて液体を液滴に噴霧化（アトマイズ）するように設計された噴射装置（１０）に関する。少なくとも１つの液体供給導管に接続される少なくとも２つの液体入口導管（２２，２４）を有し、この液体入口導管（２２，２４）は本体（１２）を貫通して半径方向または実質的に半径方向に延び、内側導管（２０）の内部で開口し、各液体入口導管（２２、２４）はそれぞれの軸線（Χ１、Ｘ２）を有し、これらの軸線は内側導管（２０）の内部に延びた軸線ライン（Χ）上で一つの同じ点（Ｉ）で互いに交差するように配置されている。

Description

本発明は、特に精製装置（unite de raffinage）への液体炭化水素原料の噴射装置、特に流動接触分解装置ＦＣＣ（Fluid Catalytic Cracking）の噴射装置に関するものである。

一般に、精製装置で処理される液体炭化水素原料（charge d’hydrocarbures）はその化学反応に有利な固体触媒と接触される。接触を改善し、反応収率を最大にするために液体炭化水素原料は噴射装置によって微細な液滴に噴霧化（アトマイズ）される。この噴霧化によって熱伝達が促進され、反応帯域での炭化水素の分布が均一になり、液体（炭化水素原料）と固体（触媒）との接触が最大化する。

液滴の最適径は実際にはほとんど分かっていないが、一般には触媒粒子の直径すなわち２００μｍ以下の直径と同じ程度の寸法、例えば５０〜８０ミクロン程度の液滴を形成するようにしている。

一般には中空シリンダー本体と、２つの入口開口とを有するいわゆる「二相（diphasiques）」噴射装置が使用される。液体の炭化水素供給原料と噴霧用ガス（通常はスチーム）とが２つの入口開口の各々から注入さる。シリンダー本体の内部には接触チャンバがあり、この接触チャンバ内で炭化水素原料と噴霧用ガスとが接触し、炭化水素原料がアトマイズ（噴霧化）され、アトマイズされた炭化水素供給原料が反応器中に開口した出口開口から排出される。各噴射装置は反応器の壁に挿入され、出口開口を有する噴射装置の一端が反応器の内側に配置される。

特に、衝撃噴射装置（dispositifs d’injection a impaction）とよばれる噴射装置では炭化水素供給原料が放射状に導入され、シリンダー本体の中央に位置したターゲットに衝突して液滴が形成される。これらの液滴は軸線方向に流れる噴霧ガスに随伴してシリンダー本体の出口の所でさらに分割される。

このような噴射装置は構造が複雑で、高価である。さらに、注入される炭化水素供給原料が粒子を含む場合にはターゲットのエロージョンの問題があり、ターゲットを補強する手段が必要になり、コストがさらに増加する。さらに、ターゲットとその支持フランジとの溶接不良の問題を避けるためにターゲットと支持フランジとを単一部材で作る必要があるため、製造コストがさらに高くなる。

現在の精製装置、特にＦＣＣ装置で処理される炭化水素供給原料は益々重質（ヘビー）になっている。こうした重質な炭化水素供給原料の噴霧では各噴射装置の所で大きな圧力降下が生じるため、噴射装置の供給圧力が増加する。従って、噴射装置の出口での圧力を所望の高さにするためには強力で高価なポンプを使用する必要がある。また、二相噴射装置の構成によっては、かなり重い炭化水素供給原料を霧化する場合、噴霧用ガスの流量を増加させる必要がある場合もある。しかし、多量の噴霧用ガスを注入すると全体の処理コストが増加し、特に噴霧用ガスがスチームの場合、望ましくない副反応が生じ、反応収率に悪影響を与える。これは多量のスチームをＦＣＣ反応器に注入する場合に相当する。従って、噴霧用ガスの流量は増加させないのが好ましい。さらに、多量のスチームを注入した場合には水蒸気を凝縮させるためにＦＣＣユニットの下流にサイズの大きな流出物の分離部が必要となり、製造コストをさらに増大させる。

炭化水素供給原料の噴霧化でのスチーム量を減らせば、水蒸気流の分布をより良く管理でき、ＦＣＣ装置の敏感な部分、例えば触媒が循環するフローバルブに余剰をもたせることができ、ライザー底部（「ガスリフト」）でのガス流動量を増加させて触媒の循環を容易に行うことができる。しかも、より低い圧力で運転することか可能になり、炭化水素供給原料の予熱ラインで使う金属の厚さを薄くでき、製造コストを低下させることができる。

米国特許第ＵＳ４４３４０４９号明細書

従って、噴霧ガスの流量または使用するポンプの動力を増加させずに重質の炭化水素供給原料で使用でき、噴射圧力の低下が小さい噴射装置に対するニーズがある。
本発明の目的は上記欠点の少なくとも一部を克服することにある。

本発明は、この本体が、
１）ガス供給導管に接続されたるガスの入口オリフィスと、
２）噴霧化された液体を排出するための出口オリフィスと、
３）本体の軸線方向にそって出口オリフィスを入口オリフィスに連結するための内側導管と、
を有する、ガスを用いて液体を液滴にアトマイズ（噴霧化）するように構成された本体を有する噴射装置であって、
少なくとも１つの液体供給導管に接続される少なくとも２つの液体入口導管を有し、この液体入口導管は本体を貫通して半径方向または実質的に半径方向に延び、内側導管の内部で開口し、各液体入口導管はそれぞれの軸線を有し、これらの軸線は内側導管の内部に延びた軸線ライン上で一つの同じ点で互いに交差するように配置されていることを特徴とする噴射装置を提供する。

本発明の一つの実施形態による噴射装置の軸方向断面図。 本発明の他の実施形態による噴射装置の軸方向断面図。 従来の衝撃噴射装置を用いた時に得られる噴霧写真。 ［図１］の実施形態による噴射装置を用いた時に得られる噴霧写真。 従来の衝撃噴射装置（参照）および［図１］の一実施形態による噴射装置（本発明）の、出口オリフィスからの相対距離での噴霧角度を関数とした液滴の平均寸法の分布を放出軸線（［図１］のＸ軸）までの距離を関数として表したグラフ。

「軸線」とは噴射装置の本体の軸方向に平行に延びる直線を意味する。

本発明では、入口導管の軸線は、各点が入口導管の内部で入口導管の側面から等距離に延びている等距離曲線を参照して定義できる。入口導管が等距離曲線の場合、入口導管の軸線は等距離曲線と一致する。入口導管が直線状の場合、入口導管の軸線はその直線と一致する。入口導管が軸対称の場合、入口導管の軸線はその対称軸と一致する。入口導管が湾曲している場合、等距離曲線も曲線である。入口導管の軸線は内側導管中への開口の所で等距離曲線の接線に対応する。一般に、入口導管の軸線は液体が入口導管を出る時の液体の流れ方向に対応する。好ましい入口導管は円筒状および／または円錐台形状で、対称軸を有している。

本発明の噴射装置の入力導管は特殊な構成から、入口導管を通って導入された液体のジェットは互いに衝突する。驚くべきことに、この衝突は固体のターゲットに対する衝突ではないが、液滴を形成するのには十分な衝突であり、この液滴は内側導管の軸方向に沿って流れるガスによってスイープ（掃引）され、液滴の分割が増加する。しかも、噴射装置の入口と出口の間の圧力低下が小さいことが観察される。従って、強力で高価なポンプを使用したり、ガス流量を増加させずに重質の原料を処理することが可能になる。

有利には、液体入口導管をガス導入口のすぐ近くに配置することによって、液体入口導管の流体から出るジェットの衝突で形成された液滴を即時にスイープ（掃引）することでできる。

液体入口導管は内側導管の外周に沿って間隔に配置するのが有利である。

入口導管の軸線は本体の中心軸線と交差する、特に本体の対称軸上で交差するのが有利であるが、これに限定されない。そうすることで液体ジェットの衝突点が、入口オリフィスとは反対側位置の、一般に本体の対称軸と同心となり、噴射装置の効率を向上させることができる。

液体入口導管は噴射装置の本体を半径方向（放射方向）または実質的に半径方向に貫通する。「半径方向」とは本体が延びている軸線方向に対して垂直な方向を意味する。入口導管の軸線が実質的に半径方向であるとは半径方向に対してわずかに傾く、例えば最大で２０°、好ましくは最大１０°、さらには最大で５°である。

しかし、噴射装置の効率を改善させ、その実施を容易にするためには、各液体導管入口の軸線を軸線方向に対して垂直に延ばすのが有利である。従って、全ての入口導管の軸線を一つの半径方向面内で延在させるのが有利である。２つの入口導管が互いに対向する場合には、２つの入口導管の軸線を一致させるのが有利である。しかし、利用できる環境によっては、複数（少なくとも２つの）入口導管を同じ半径方向平面内に配置できない場合があり、一方の入口導管は一つの半径方向平面内に、他方の入口導管はそれとは異なる別の半径方向平面内に配置する場合もある。

液体入口導管の数は変えることができる。２つの入口導管の場合には、それらを互いに対向して配置し、それらの軸線を同じ半径方向平面内に延在させることで液体を十分に噴霧化して液滴にできる。２つの入口導管のみとすることで本発明の噴射装置の容易に実現できる。

しかし、噴射装置の寸法に応じた多数の入口導管を使うことができる。

液体入口導管の数は偶数にすることができる。この場合には、液体入口導管を対にし、ペアにした２つの液体入口導管の軸線を軸線ラインを含む同一平面内に延ばす。ペアにした２つの液体入口導管は互いに対向配置するのが好ましい。

ペアにした２つの入口導管は同じ面積の断面を有するのが有利である。そうすることで液体ジェットの衝突点が、入口オリフィスを通ってガスによって本体中に随伴される液滴の先験的最適位置である本体の実質的中心に位置するように各入口導管の液体の流量および／または速度を制御する必要がなくなる。しかし、ペアにした２つの入口導管を同じ面積の断面にし、別のペアにした２つの入口導管の断面と異なる面積にすることもできる。

しかし、全ての入口導管の断面積を同じにして、特に、同一断面にすることで単純化することができる。

液体入口導管の数は奇数、例えば少なくとも３つにすることもできる。この場合は、入口導管は本体の外周に規則的に分布させるのが好ましい。

液体ジェットの衝突点を本体の中心に位置させるための液体の流量および／または速度の制御を無くすことができるので、全ての液体入口導管を同一の面積の断面とし、特に同一断面にするのが好ましい。

液体入口導管は内側導管の内側に突出させるのが有利であるが、これに限定されない。液体入口導管は内側導管の内側に突出させると、噴射装置の本体の内壁に沿った液体流が形成されるのを防止することができる。さらに、液体のより良好な噴霧化が観察される。特に、液体入口導管を内側導管の内側に突出させない場合に比べて、ガスおよび液体の流量が同じ場合、液体入口導管を内側導管の内側に突出させた噴射装置の方が、噴射装置の入口と出口の間の圧力降下を有意に変えずに、より良好なアトマイズ（噴霧化）が可能になる。例えば、液体入口導管は所定の距離、特に数ｍｍから数ｃｍ、例えば４〜２０ｍｍだけ突出させることができる。液体入口導管を内側に延ばすことによって各液体入口導管からの液体の流れを案内して、可能な限り最も効率的に衝突させることができる。

各液体入口導管は液体供給管に直接接続できる。この場合、特に噴射装置の周囲の利用可能なスペースが小さい場合には、液体入口導管の数を制限し、例えば２つにするのが好ましい。

噴射装置の位置決めを制約された環境で可能にするためには、液体入口導管と流体連通した外側チャンバを本体と同軸に設けるのが有利である。この外側チャンバは、利用可能なスペースに応じて、１つ以上の液体供給管に接続できる。スペースが非常に制限されている場合には、外側チャンバを単一の液体供給ラインに接続できる。一般に処理ユニットには外側チャンバが備えられているので、本発明の噴射装置を装着しなければならない処理ユニットを設計変更せずに接続できるという追加の利点もある。

外側チャンバは液体を各液体入口導管間で均等に分配するような形状を有しているのが好ましい。

少なくとも１つの供給ラインは軸線ラインに対して垂直または実質的に垂直に配置することができる。

少なくとも一つの液体供給ラインを外側チャンバに対して接線方向に、換言すれば壁に対して接線方向に位置させることができる。そうすることで、外側チャンバの内部容積全体で液体の速度を実質的に一定に維持することができる。

外側チャンバは回転対称な形状、例えば円筒形にでき、噴射装置の本体も円筒形の断面にすることができる。

本発明はさらに、出口が反応器の内部で開口するように配置された本発明による少なくとも１つの噴射装置を備えた炭化水素原料の処理反応器、特に、接触分解反応にも関するものである。

本発明はさらに、少なくとも１つの反応器中で炭化水素原料を触媒接触分解する方法、特に、本発明の少なくとも１つの噴射装置の液体入口導管を介し少なくとも一つの反応器中に炭化水素原料を注入し、好ましくは連続的に注入し、それと同時に噴射装置中にガス入口を介してガスを供給する方法に関するものである。

炭化水素原料は通常は少なくとも一部が液体の状態で室温から５００℃、例えば８０℃〜３００℃、より一般的には２００℃〜３００℃の温度で注入される。炭化水素原料は噴射装置の上流での４〜８バール程度の圧力で注入できる。本発明では噴射装置の入口と出口の間の圧力差（圧力降下）は一般に１〜１０バール、好ましくは２〜５バールである。これに対して従来技術による衝撃噴射装置で同じ噴霧品質を得るためには入口と出口の間の圧力差を上記の２倍に増加させる必要がある。

使用するガスは水蒸気にすることができるが、その他の適切なガス、例えば炭化水素の転化装置からのガス流、軽質オレフィンまたはこれらの混合ガス等の任意のガスにすることもできる。

各噴射装置での炭化水素供給原料に対するガスの割合は１．５〜５重量％で％、例えば２〜４重量にするのが有利である。

各噴射供給装置への炭化水素原料およびガスの流量は、各噴射装置を出る炭化水素供給の流量が１５〜８０トン／時、好ましくは４０〜６０トン／時の範囲となるように制御するのが有利である。この制御は従来のポンプ、流量計、その他の手段で行うことができる。

噴射装置の液体入口導管の出口での炭化水素供給の速度は１０〜４０ｍ／秒、好しくは１５ｍ／秒以下にすることができる。

噴射装置の入口オリフィスから入るガスの圧力降下は臨界流領域に対応する圧力降下の６０％〜１１０％、例えば８０％〜１００％、例えば９０％にすることができる。

以下、図面を参照して本発明の非限定的な実施例を説明する。
「実質的に平行または垂直」という表現は、平行または垂直な方向から最大で±２０°または最大で±１０°または最大で±５°外れた方向を意味する。

［図１］はガスを用いて液体を液滴にアトマイズ（噴霧化）するための形状を有する噴射装置１０を示す。この噴射装置１０は本体１２を有し、この本体１２は下記（１）〜（３）を有する：
（１）ガス供給導管１６に接続されたガス入口オリフィス１４、
（２）噴霧化された液体を排出するための出口オリフィス１８、
（３）入口オリフィス１４を本体１２の軸線方向Ｘに沿って出口オリフィス１８に結合する直線状の内側導管２０。

内側導管２０はガスと噴霧化された液体とを混合する混合ゾーンを形成する。この内側導管２０は一般に図示した本体１２のようなシリンダー（円筒）形状を有している。
噴射装置１０は一般に鋼、特にステンレスで作られた一つまたは複数の部品として作られる。

本発明では、この噴射装置１０は少なくとも１つの液体供給ダトクに連結される少なくとも２つの液体の入口導管を有する。液体入口導管は半径方向またはほほ半径方向に内側導管２０を貫通し、内側導管２０の中へ開口している。各液体入口導管は軸線を有し、各軸線は内側導管の内側に延びた軸線上の一つの同じ点で互いに交差するように配置されている。

［図１］に示す実施例では、噴射装置１０は２つの液体入口導管２２、２４を有し、各液体入口導管は各液体供給導管２６、２８にそれぞれ接続されている。２つの液体入口導管２２、２４はそれぞれ軸線Ｘ₁、Ｘ₂を有し、これらの軸線Ｘ₁、Ｘ₂はこの実施例では同一である。軸線ラインは本体１２および内側導管２０の対称軸を形成する軸線方向Ｘと一致している。従って、軸線Ｘ₁、Ｘ₂は点Ｉの所で軸線ラインと交差している。

［図１］に示す噴射装置の内部寸法は、ターゲットを有する衝撃噴射装置（ターゲットの表面は軸線ラインＸを含む平面に延びている）で通常使用されている寸法に類似している。例えば、ガス入口オリフィス１４の開口部２２ａ、２４ａは一般に図示したように円形で、その内部寸法は１インチ程度すなわち、約２．５ｃｍ程度である。内側導管２０の内径は３〜６インチ程度すなわち７〜１６ｃｍ程度であるが、場合によっては８インチ程度すなわち約２０ｃｍにすることもできる。［図１］から分かるように、ガス供給導管１６はガス流方向に収束する形状、ここでは円錐形になっていて、本体１２の内側導管２０に入るガスを入口で加速する。同様に、液体入口導管２２、２４は各々開口部２２ａ、２４ａを介して内側導管２０内に開口し、各開口部２２ａ、２４ａは液体入口導管２２、２４の断面積より縮小した断面積を有していて、炭化水素原料が内側導管２０に入る時にそれを加速度する。ここでは液体入口導管２２、２４は円錐形で、その開口部２２ａ、２４ａは円形である。

さらに、液体入口導管２２、２４は本体１２のガス入口オリフィス１４の近接に配置されている点に注意されたい。これは固体ターゲットを有する衝撃噴射装置の場合の内側導管２０の通常の位置に対応し、それによってガスによって形成された液滴を良好に随伴することができる。

噴霧化された液体のスプレーが出てくる噴射装置１０の端部は一般に丸く、例えば球状をしている。この端部の出口オリフィス１８は従来の衝撃噴射装置の形状と同様な形状を有することができ、その形状は所望するスプレー形状に応じて適宜選択でき、円筒形または台形の円錐オリフィス、スロット等にすることができる。

［図１］に示す噴射装置１０は以下のように動作する：炭化水素原料が本体１２の内側導管２０の液体入口導管２２、２４を介して各矢印Ｆ１、Ｆ２方向に注入される。噴霧化ガスは導ガス供給導管１６、次いでガス入口オリフィス１４を介して矢印Ｆ３の方向に内側導管２０中に導入される。各液体入口導管２２、２４からの２つの炭化水素供給原料のジェットは内側導管２０の中心かつ実質的に軸線ラインＸ上で互いに接触し、液滴が形成される。この液滴はＦ３方向に流れるガスに随伴して噴射装置１０の出口オリフィス１８まで運ばれる。ジェットの衝撃点Ｉの下流に位置する内側導管２０内の領域では炭化水素原料の液滴がガスと均一に混合された後に出口オリフィスを通って出て行く。

［図１］に示した実施例では、液体入口導管２２，２４は炭化水素原料の２つの別々の供給導管に接続されている。しかし、噴射装置の設置環境に制限があって、上記構成が場所（空間）を取り過ぎる場合には［図２］に示す噴射装置を用いるのが有利である。

［図２］に示した実施形態が［図１］に示したものと基本的に異なる点は炭化水素原料の供給入口導管である。［図２］では［図１］と類似の要素は同じ参照番号に「’」を付けて示してある。

［図２］でも噴射装置の１０’はガス入口オリフィス１４’と、出口オリフィス１８’と、２つの液体入口導管２２’、２４’とを有する本体１２’を含んでいる。上記実施例と同様に、ガス供給導管１６’はガス入口オリフィス１４’に接続されているが、液体入口導管２２’および２４’はそれぞれの供給導管に接続されているのではなく、噴射装置の１０’の本体１２’を同心状に取り囲んでいる外側チャンバ３０’と流体連通している。この外側チャンバ３０’は断面が環状で、本体１２’は円筒形をしている。液体入口導管２２’、２４’は互いに逆対称に配置され、その軸線Ｘ’₁とＸ’₂は一致し、衝撃点Ｉで軸線ラインＸ’と交差している。

外側チャンバ３０’自体は単一の供給導管２５’と流体連通している。この外側チャンバ３０’は２つの液体入口導管２２’と２４’との間で液体が均等に分配されるような形をしている。例えば、本発明の第１実施形態では２つの液体入口導管２２’と２４’との間で液体を均等に分配するために液体供給導管２５’から等距離に配置している。第２実施形態では液体供給導管２５’を横方向に移動させて、端部６０’または７０’の一方の所で外側チャンバ３０’中に開口する。この外側チャンバ３０’はプレナムチャンバー（plenum chamber、分配室）５０’の形をして、液体供給導管２５’からの流れが壁４０’に沿って流れた後に他端部７０’または６０’に配置された液体入口導管２２’、２４’へ通るように配置されている。

この供給導管２５’は上記実施例の入口導管２２、２４と類似の形状すなわち円錐形状を有しているが、その断面は流体が流れる方向に向かって減少している。液体入口導管２２’、２４’はそれぞれの開口部２２’ａ、２４’ａの所で内側導管２０中に開口している。各開口部２２’ａ、２４’ａの断面積は各液体入口導管２２’、２４’の断面積より狭い。ここでは液体入口導管２２’、２４’は円筒形で、開口部２２’ａ、２４’ａは円形である。

［図１］および［図２］を参照して説明した実施形態では開口部２２ａ、２４ａまたは開口部２２’ａ、２４’ａの断面は同じ面積であるが、ここでは同一である。

［図２］に示す噴射装置の運転方法は［図１］の噴射装置の場合と同様で、流体の循環方向は矢印で示してある。

本発明は上記の実施形態またはこれらの実施形態で開示した特定の形態に限定されるものではない。特に、２つ以上の入口導管、例えば均等に分配した３つまたはそれ以上、例えば噴射装置の寸法および入口導管の断面の所望寸法に応じた４つ以上の入口導管も考えられる。

実施例
［図１］を参照して説明したものと同様な噴射装置で水を噴霧化(アトマイズ)してテストした。ガスは空気である。試験装置は内側導管の直径が触媒接触分解反応装置で一般的に使用されている噴射装置の直径の１０分の1となるような寸法で作った。

試験装置の寸法は以下のとおり：
１）内側導管へ液体を注入するための開口の直径：１．５６ｍｍ、
２）内側導管へガスの注入ための開口の直径：１．５８ｍｍ
３）内側導管の直径：８ｍｍ、
４）内側導管の長さ：１３２．５ｍｍ、
５）出口オリフィス：厚さが２．５２ｍｍで開口角が１０５°のスリット（このスリットは外径が５．６ｍｍの球状端部に作られている）

同じ寸法の従来の衝撃噴射装置も試験した。この従来の衝撃噴射装置は単一の液体供給導管と固体ターゲットを有している。固体ターゲットの衝突面は液体供給導管とは反対側に配置され、軸線Ｘを含む。この従来衝撃噴射装置は［特許文献１］（米国特許第ＵＳ４４３４０４９号明細書）に記載のものと同じであるが、出口形状が異なる。

試験条件は以下のとおり：
１）水の流速：２２６．２ｋｇ／時、
２）空気の流速：６．１ｋｇ／時、
３）入口オリフィスでのガス速度：３００ｍ／秒、
４）開口部２２ａ、２４ａでの水の速度：１５ｍ／秒
５）ガス／液体比：２.７重量％

得られたスプレーの形状
［図３ａ］［図３ｂ］は各噴射装置から出る噴霧化された液体スプレーの画像を示す。これらの画像はストロボを使用して直接照明により黒い背景上に記録したものである。得られたスプレーは同じような形状を有することが観察されるが、本発明の装置を用いて得られたスプレーはより高密度で観察される。

圧力損失の測定
テストした噴射装置を大気中に拡散させた。従って、入口での液体の相対圧力が圧力降下に等しい。測定は入口の圧力を測定する圧力計を用いて行った。従来の衝撃噴射装置入口では、測定された液体の相対圧力は１０バールである。この値は計算での推定値（８．２バール）よりもわずかに高い。本発明による噴射装置の場合には、測定された入口での液体の相対圧力は２．６バールで、フアクター３〜４だけ減少した。

液滴の寸法と分布の測定
噴射装置の出口における液滴の平均寸法と分布を測定するために、レーザー回折技術を用いた粒子サイズ分析器で下記を測定した：
１）球状または非球状粒子のセットの直径
２）粒子の空間濃度

使用した装置は、ＭＡＬＶＥＲＮ社から市販の粒子サイズ分析器で、直径１０ｍｍ、波長６３２ｎｍの赤色光を発生させるパワーが４ｍＷのヘリウム−ネオンガスレーザーである。粒子によって前方散乱された光はフーリエレンズを介して同心リング内に配置されたシリコン検出器で形成されたフォトダイオードを備えたレーザーとコリニアな受信部を通して集めた。受信部では粒子ジェット流を通ったレーザビームによる回折パターンを記録した。使用した粒径の測定範囲は０．１μｍ〜１０００μｍをカバーしている。

［図４］は従来技術による衝撃噴射装置の性能と本発明による噴射装置とを相対比較したものである。ｙ軸は放出軸線（［図１］の軸線ラインＸに対応）に平行な出口オリフィスから３００ｍｍの距離の所で測定した液滴の平均直径（相対値、任意単位）を表し、ｘ軸はスプレー幅（またはスプレー角度（相対値、任意単位）の相対比を表す。これはスプレーの全幅に対する上記放出軸と直交する方向での放出軸に対する距離測定の相対比に対応する。換言すれば、ｘ軸の値０．０は放出軸で測定した値に相当し、値１．０は最大スプレー幅で測定した値に相当する。

本発明による噴射装置を用いて得られたスプレーと従来の衝撃噴射装置を用いて得られたスプレーは類似しており、均質であることが分かる。液滴の平均サイズは１５０μｍ以下である。

結論として、本発明の噴射装置では強力なポンプや過剰量の蒸気を使用せずに、圧力降下を大幅に小さくして、従来の衝撃噴射装置と同様な液滴のスプレーを得ることができる。

Claims (13)

1. ガス供給導管に接続されたるガスの入口オリフィス（１４、１４’）と、噴霧化された液体を排出するための出口オリフィス（１８、１８’）と、本体の軸線方向にそって出口オリフィス（１８、１８’）を入口オリフィス（１４、１４’）に連結するための内側導管（２０、２０’）とを有する本体（１２、１２’）を有する、ガスを用いて液体を液滴に噴霧化（アトマイズ）するように設計された噴射装置（１０、１０’）であって、
   少なくとも１つの液体供給導管に接続される少なくとも２つの液体入口導管（２２，２４；２２’、２４’）を有し、この液体入口導管（２２，２４；２２’、２４’）は本体（１２，１２’）を貫通して半径方向または実質的に半径方向に延び、内側導管（２０、２０’）の内部で開口し、
   各液体入口導管（２２、２４；２２’、２４’）はそれぞれの軸線（Χ１、Ｘ２；Ｘ１’、Ｘ２’）を有し、これらの軸線は内側導管（２０、２０’）の内部に延びた軸線ライン（Χ、Ｘ’）上で一つの同じ点（Ｉ、Ｉ’）で互いに交差するように配置されている、
   ことを特徴とする噴射装置（１０、１０’）。
2. 軸線ライン（Ｘ、Ｘ’）が「本体（１２，１２’）の対称軸を形成することを特徴とする請求項１に記載の噴射装置（１０、１０’）。
3. 各液体入口導管（２２、２４；２２’、２４’）が本体の軸線方向に対して垂直に延び、特に同じ平面内で本体の軸線方向に対して垂直に延びていることを特徴とする請求項１または２に記載の噴射装置（１０、１０’）。
4. 偶数の液体入口導管（２２、２４；２２’、２４’）を有し、これらの液体入口導管はペアになり、対を成す同じペアの２つの液体入口導管の軸線は軸線ラインを含む同一平面内で延びていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の噴射装置（１０、１０’）。
5. 奇数の液体入口導管（２２、２４；２２’、２４’）を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の噴射装置（１０、１０’）。
6. 液体入口導管（２２、２４；２２’、２４’）が全て同じ表面の断面を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の噴射装置（１０、１０’）。
7. 液体入口導管（２２、２４；２２’、２４’）が内側導管（２０）中に突き出ていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の噴射装置（１０、１０’）。
8. 液体入口導管（２２’、２４’）が外側チャンバ（３０’） と流体連通するように配置された、本体（１２’）中に延び、それと同軸な外側チャンバ（３０’）を有し、この外側チャンバ（３０’）が少なくとも１つの液体の供給管（２５’）に接続されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の噴射装置（１０、１０’）。
9. 少なくとも一つの液体の供給管（２５’）が軸線ライン（Ｘ’）に対して垂直に延びていることを特徴とする請求項８に記載の噴射装置（１０’）。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の少なくとも１つの噴射装置（１０、１０’）を有し、上記出口（１８、１８’）が反応器中で開口している、炭化水素原料を処理するための反応装置、特に接触分解反応装置。
11. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の少なくとも１つの噴射装置（１０、１０’）の液体入口導管を通って炭化水素供給原料を注入し、それと同時にはガス入口オリフィス（１４、１４’） を通って各噴射装置（１０、１０’）にガスを供給する、少なくとも１つの反応器に炭化水素供給原料を注入、好ましくは連続的に注入して少なくとも一つの反応器で炭化水素原料を接触分解する方法。
12. 各噴射装置（１０、１０’）での炭化水素原料に対するガスの重量比率が１．５重量％〜５重量％、例えば２〜４重量％である請求項１１に記載の接触分解方法。
13. 各噴射装置の出力での炭化水素原料の流量が１５〜８０トン／時、好ましくは４０〜６０トン／時となるように、各噴射装置（１０、１０’）に供給される炭化水素原料およびガスの流量を制御する請求項１２に記載の接触分解方法。

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