JP2018510060A - 小型複合化混合分配装置 - Google Patents

Abstract

少なくとも１つの回収手段を含む少なくとも１つの回収領域と、前記回収手段によって回収された反応流体を受け入れるようになされた少なくとも１つの実質的に鉛直な回収導管及び前記回収導管へと開口しクエンチ流体を注入する少なくとも１つの注入手段と、流体の流動方向において回収手段の下流に配置された少なくとも１つの混合領域であって、前記混合領域は前記回収導管と流体を排出するための出口端部とに接続された少なくとも１つの混合チャンバを含む、混合領域と、流体の流動方向において前記混合領域の下流に配置され、複数の通気筒を支持する分配プレートを含む、少なくとも１つの分配領域と、を含み、前記混合領域が分配領域と同じ高さに配置されており、前記混合領域及び前記分配領域が前記混合領域から前記分配領域へと流体が通過できるようになされた少なくとも１つの側方流路部を含む少なくとも１つの環状壁によって仕切られている、下降流触媒反応器のための流体を混合及び分配するための装置。【選択図】図２

Description

本発明は、発熱反応の分野に、より詳細には、固定床反応器中で行われる、水素化処理、水素化脱硫、水素化脱窒素、水素化分解、水素添加、水素化脱酸素、又はさらには水素化脱芳香族反応に適用される。本発明はより詳細には、下降流反応器中の流体を混合及び分配するための装置、及び発熱反応を実施するための該装置の使用に関する。

例えば精製及び／又は石油化学において起こる発熱反応は、それらが起こる触媒反応器の熱暴走を避けるために、クエンチ流体と称される追加の流体によって冷却される必要がある。これらの反応に使用される触媒反応器は通常少なくとも１つの固体触媒床を含む。こうした反応の発熱特性のため、反応器中の触媒床におけるホットスポットの存在を回避するために反応器内で均質な温度勾配を維持することが必要となる。過度に高温の領域は触媒の活性を時期尚早に低減し、及び／又は非選択的な反応につながり、及び／又は熱暴走現象を引き起こす場合がある。したがって、反応器中に２つの触媒床の間に配置された少なくとも１つの混合チャンバを有することが重要であり、これによって反応器断面に渡る流体の温度についての均質な分布、及び反応流体の所望の温度への冷却が可能となる。

均質化操作を行うために、当業者は多くの場合、設備内部のアイテムの特定の配置を使用するように促されるが、これらは反応器の断面において、最も有力な均質化様式ではクエンチ流体の導入を伴い、複雑となることが多い。例えば仏国特許出願公開第２，８２４，４９５号明細書（特許文献１）には、クエンチ流体とプロセスの流体の間の効果的な交換を確実に行うことを可能にするクエンチング装置が記載されている。この装置はチャンバに一体化され且つ、クエンチ流体のための注入ランスと、流体の回収のためのバッフルと、クエンチ流体と下降流との間等の混合を実行する厳密な意味でのクエンチングボックスと、有孔ボウルと分配プレートとからなる分配システムと、を含む。クエンチングボックスは、前記チャンバの軸に対して実質的に放射状でも平行でもない方向の流体の乱流移動を実行するためのデフレクタと、反応流体の流動方向におけるデフレクタの下流に、クエンチングボックス中に形成される流体の混合物を排出するための少なくとも１つの流路部とを含む。この装置によって、先行技術における様々なシステムの幾つかの欠点を改善することができるが、この装置は未だ嵩高い。

嵩高さの問題を改善するために、下降流反応器中の流体を混合するための装置が開発され、仏国特許出願公開第２，９５２，８３５号明細書（特許文献２）に記載されている。この装置は、流体を受けるための鉛直回収導管が設けられた水平回収手段と、この回収導管中に配置された注入手段と、流体の流動方向において回収手段の下流に配置された円形断面の環状混合チャンバとを含む。この混合チャンバは、回収導管に接続された入口端部と流体がその中を通って流れるのを可能にする出口端部とを含み、且つ少なくとも１つの通気筒を含む水平の前分配プレートを含む。この装置の利点は、前述したものよりもコンパクトであることと、流体の良好な混合と、温度の良好な均質化とを確実に行うことができることである。

仏国特許出願公開第２，８２４，４９５号明細書 仏国特許出願公開第２，９５２，８３５号明細書

本発明の課題は、触媒反応器に設置した場合に場所を取らない流体用の混合装置及び分配装置を提案することである。本発明の他の課題は、流体を混合し良好な温度の均質化及び良好な分配を達成するという点で良好な効率を達成する混合分配装置を提案することである。

出願人は、特に下降流反応器における、流体の混合及び分配に割り当てられるスペースを大幅に低減することのできる、複合化された流体混合分配装置を開発した。

本発明の第１の対象は、下降流触媒反応器のための流体を混合及び分配するための装置に関し、前記装置は、
少なくとも１つの回収手段を含む少なくとも１つの回収領域（Ａ）と、
前記回収手段によって回収された反応流体を受け入れるようになされた少なくとも１つの実質的に鉛直な回収導管、及び前記回収導管へと開口しクエンチ流体を注入する少なくとも１つの注入手段と、
流体の流動方向において回収手段の下流に配置された少なくとも１つの混合領域（Ｂ）であって、前記混合領域（Ｂ）は前記回収導管と流体を排出するための出口端部とに接続された少なくとも１つの混合チャンバを含む、混合領域（Ｂ）と、
流体の流動方向において前記混合領域（Ｂ）の下流に配置され、複数の通気筒を支持する分配プレートを含む、少なくとも１つの分配領域（Ｃ）と、
を含み、
前記混合領域（Ｂ）は分配領域（Ｃ）と同じ高さに配置され、前記混合領域（Ｂ）と前記分配領域（Ｃ）とは前記混合領域（Ｂ）から前記分配領域（Ｃ）へと流体が通過できるようになされた少なくとも１つの側方流路部を含む少なくとも１つの環状壁によって仕切られていることを特徴とする。

好ましくは、前記混合領域（Ｂ）は、前記環状壁を含む環状筐体に包含される。

有利には、前記環状壁は前記分配領域（Ｃ）を内側に仕切る。

好ましくは、前記環状壁は反応器の筐体からの離間距離ｄ２に位置させられ、離間距離ｄ２は反応器の直径の２％〜２０％の範囲で変化する。

有利には、前記混合チャンバは反応器の筐体からの離間距離ｄ１に位置させられ、離間距離ｄ１は５〜３０ｍｍである。

好ましくは、前記環状筐体の高さは２００〜８００ｍｍである。

有利には、環状壁は少なくとも２つの高さに分配された複数の側方流路部を含む。

好ましくは、前記環状壁は実質的に円筒状である。

本発明の実施形態において、前記混合チャンバの断面は平行四辺形の外形を有し、該断面の高さ「ｈ」と前記断面の幅「ｌ」の比は０．２〜５．０である。

本発明の特定の実施形態では、前記混合領域（Ｂ）は２つの混合チャンバを含み、これらは前記混合領域（Ｂ）内で直径方向に対向する関係にある。

有利には、前記分配領域（Ｃ）の周囲に配置された通気筒は分配プレートの下方で延長されて角度が付けられており、前記分配チャンバの下方での通気筒の延長の長手方向軸と筐体の長手方向軸に垂直な平面との間のこの角度付けの角度αは０〜９０度である。

好ましくは、本発明による装置は、前記分配プレートの下方に配置された分散システムをさらに含み、前記分散システムは少なくとも１つの分散装置を含む。

有利には、前記分散装置は、前記分配領域（Ｃ）から流出する液体の流れの少なくとも一部を回収し輸送するようになされた少なくとも１つの案内システムを含むグリッドである。

好ましくは、前記混合及び分配領域（Ｂ及びＣ）は２つの環状壁によって仕切られ、その各々が前記混合領域（Ｂ）から前記分配領域（Ｃ）へと流体が通過できるようになされた少なくとも１つの側方流路部を含む。

本発明の別の目的は、本発明による流体の混合及び分配のための装置を含む中間領域によって分離された少なくとも２つの固定触媒床を含有する筐体を含む下降流触媒反応器に関する。

図１は、少なくとも２つの固体触媒床を含み且つ先行技術による小型流体混合分配装置を含む下降流触媒反応器の軸方向断面を示す。実線の矢印は反応器中の流体の流動方向を表す。

図２は、少なくとも２つの固体触媒床を含み且つ本発明の変形形態による小型流体混合分配装置を含む下降流触媒反応器の軸方向断面を示す。実線の矢印は反応器中の流体の流動方向を表す。明瞭化のために図２において混合チャンバは示されていない。

図３は、図２において点線Ｘ−Ｘ’で表した断面に沿った小型流体混合分配装置の断面を示す。

図４は、図２に示した混合分配装置の軸方向断面図を示す。

図５は、図２に示した混合分配装置の一部の斜視図である。

図６ａ、６ｂ、及び６ｃは、図２に示した混合分配装置の変形形態を示す。

図７は、本発明による混合分配装置の変形形態の図式的表示である。

本発明による小型混合分配装置は、水素化処理、水素化脱硫、水素化脱窒素、水素化分解、水素添加、水素化脱酸素、又はさらには水素化脱芳香族反応のような発熱反応が行われる反応器において使用される。一般に、反応器は実質的に鉛直な軸に沿って細長い形状を有する。少なくとも１つの反応流体（英語の用語を用いて「ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｌｕｉｄ（プロセス流体）」とも称される）は、反応器内で上部から下方に向かって少なくとも１つの固定触媒床を通って流通される。有利には、反応流体は最終床を除く各床からの出口において回収された後、分配プレートの下流に配置された触媒床へと分配される前に前記装置内で（英語の用語を用いた）ｑｕｅｎｃｈ ｆｌｕｉｄ（クエンチ流体）と混合される。下流及び上流は反応流体の流動方向に対して定義される。反応流体は気体又は液体又は液体と気体とを含有する混合物であってよく、反応器中で行われる反応の種類によって決まる。

本発明をよりよく理解するために、その適用例を用いて本明細書の以下に記載する記述は、水素化処理反応に適合された反応器において使用される混合分配装置に関する。図１に関する記述は先行技術による混合分配装置に関し、図２〜７に関する記述は本発明による混合分配装置に関する。図２及び７はまた図１からの特定の要素も含み、図２〜７における図１と同一の参照番号は同じ要素を表す。本発明の範囲から逸脱することなく、本発明による装置は、物質及び／又は熱の良好な混合効果及び流体の良好な分配を得ることが望まれる、いずれの反応器又は装置に、またいずれの分野に、用いてもよいということが理解されよう。

図１は、実質的に鉛直な軸に沿った細長い形状の反応器１に配置された先行技術による混合分配装置を例示しており、反応器中で少なくとも１つの反応流体が２つの触媒床２及び１４を通って上部から下方に向かって流通される。反応流体は気体（若しくは気体の混合物）又は液体（若しくは液体の混合物）又は液体と気体を含有する混合物であってよい。混合分配装置は、筐体１内での反応流体の流動に関して触媒床２よりも下方に配置されている。支持グリッド３によって、その下方の回収空間（Ａ）（本明細書においては回収領域（Ａ）ともいう）を開放するような態様で触媒床２を担持することが可能となる。回収空間（Ａ）の高さＨ１は典型的に１０〜３００ｍｍである。この回収空間又は領域（Ａ）によって、触媒床２から流出する流れを回収手段５の高さで回収することが可能となる。回収手段５はまたバッフルとも呼ばれ、１つの箇所６のみで開口されて流体の流れを環状混合チャンバ９に向けて排出させる固体プレート部材である。このように、床２から流出する反応流体は回収領域（Ａ）において強制的に開口６と連通する鉛直回収導管７を通される。注入導管８によって回収導管７にクエンチ流体が注入される。クエンチ流体は液体又は気体又は液体若しくは気体を含有する混合物であってよい。チャンバ９はその入口端部によって回収導管７に接続されている。このようにして、クエンチ流体及び上部床２から流出した反応流体はチャンバ９と関わるように強いられ、その中で回転流動に供されながら混ざり合う。チャンバからの出口において、流体の混合物は、流体の流動方向において混合チャンバ９の下流に配置された前分配プレート１１の上を流れる。典型的には、回収手段５と前分配プレート部材１１との間の高さＨ２（図１参照）は３００〜６００ｍｍである。混合チャンバ９は反応器の周囲に位置させられている。混合物の気体及び液体相は、気体の通過を可能にするように構成された１以上の中央通気筒４が設けられた有孔のプレート部材１１上で分離される。液体はプレート部材の開孔によって通過しシャワーヘッド又は雨型の流れを形成する。有孔プレート部材１１の機能は、混合チャンバ９から出る流れを分配して比較的バランスの取れた態様で分配プレート１２に供給することであり、この分配プレート１２は流体の流動方向において前分配プレート部材の下流に位置させられている。典型的には、前分配プレート部材１１と分配プレート１２との間で測定される高さＨ３（図１参照）は１００〜７００ｍｍである。分配プレート１２は通気筒１３を含み、その機能は、分配プレート１２の下流に配置された触媒床１４への入口において気体及び液体相を再分配することである。

したがって、先行技術による混合分配装置は段階化された関係で上下に位置させられた混合領域と分配領域とを含む。流体の混合は高さＨ２に渡って行われ、流体の分配は高さＨ３に渡って行われる。したがって、先行技術による混合分配装置の筐体１における全体サイズＨはＨ１＋Ｈ２＋Ｈ３に等しい（図１参照）。

出願人は、本明細書に前述したものよりもコンパクトであり、相の良好な混合及びこのような装置の下方に配置される触媒床に渡る良好な分配を可能にする新規な流体混合分配装置を開発した。

図２は実質的に鉛直な軸に沿って細長い形状の反応器１内に配置された本発明による混合分配装置を示しており、反応器内で少なくとも１つの反応流体が少なくとも１つの触媒床２を通って上部から下方に向けて流通される。本発明による装置は筐体１中で反応流体の流れに関して触媒床２の下方に配置されている。支持グリッド3は、触媒床２の下方に配置される回収領域（Ａ）を与えるように触媒床２を支持することを可能にする。回収領域（Ａ）は反応流体の回収導管７（後述）への排出を可能にするために必要である。流出する反応流体は例えば、気体相と液体相とから成る。

より詳細には、上流位置で触媒床２を通過する反応流体は回収手段５（本明細書では回収バッフルともいう）によって回収され、この回収手段５は実質的に水平であって、混合領域（Ｂ）（図２に図示）といわれる領域の高さで、すなわち回収領域（Ａ）の高さ（図示せず）で、回収領域（Ａ）の下方に配置された実質的に鉛直な回収導管７に繋がる。用語、実質的に鉛直な、及び実質的に水平な、は本発明によると、±５度の間の角度θを通る、それぞれ鉛直及び水平に対する平面の変化を示すために用いられる。回収手段５は、触媒床２のための支持グリッド３の下の筐体の長手方向軸に対して垂直な平面内に配置された固体プレート部材により形成される。回収手段５のプレート部材は反応器１の表面積全体に渡って放射状に延在する。その端部に開口６を含み、開口６に回収導管７が接続される。回収手段５は、上流の触媒床２からの反応流体の流れを回収して回収導管７に向かわせることを可能にする。回収手段５は触媒床２の支持グリッド３から高さＨ’１だけ離間されている（図４）。高さＨ’１は触媒床２から流出する流体の回収時の圧力降下を制限し、及び蓄積高さ、すなわち回収手段５において蓄積される液体により形成される高さを制限するように選択される。この蓄積高さによって回収導管７に向かう反応流体の流出を変更したり、導管中のその流動や上部触媒床２を通るその流動を変更したりすることはない。回収導管７及び注入手段８が混合領域（Ｂ）の高さに配置される場合、高さＨ’１は１０〜２００ｍｍ、好ましくは３０〜１５０ｍｍ、なおより好ましくは４０〜１００ｍｍである。こうして、鉛直回収導管７によって床２からの反応流体が回収領域（Ａ）中を通過させられる。回収導管７及び注入手段８が回収領域（Ａ）の高さに配置される場合、高さＨ’１は１０〜４００ｍｍ、好ましくは３０〜３００ｍｍ、なおより好ましくは５０〜２５０ｍｍである。

回収領域（Ａ）の下方に混合領域（Ｂ）及び分配領域（Ｃ）が配置されている。混合領域（Ｂ）は流体の流動方向において回収手段５の下流に配置された混合チャンバ９（図３及び５参照）を含む。混合チャンバ９は回収導管７に直接接続された入口端部及び流体の排出のための出口端部１０を含む（図３及び５参照）。回収導管７及び注入手段８に関する技術的な配慮は先行技術による混合分配装置と同じである。分配領域（Ｃ）は、複数の通気筒１３を支持する分配プレート１２を含む。

本発明の特徴は、混合領域（Ｂ）が分配領域（Ｃ）と同じ高さに設置されていることと、混合及び分配領域（Ｂ及びＣ）が、前記混合領域（Ｂ）から前記分配領域（Ｃ）へと流体が通過できるようになされた少なくとも１つの側方流路部を含む少なくとも１つの環状壁１６によって仕切られていることとを含む。

本発明の第１変形形態において、混合領域（Ｂ）は、反応器の筐体の周囲に反応器の筐体と同心円の関係に配置され環状壁１６を含む環状筐体１５であって、好ましくは実質的に円筒状の環状壁１６によって分配領域（Ｃ）を内側に仕切る環状筐体１５中に、
位置させられ、この環状壁は混合領域（Ｂ）から分配領域（Ｃ）へと流体が通過できるようになされた少なくとも１つの側方流路部１７ａ又は１７ｂを含む。好ましくは、環状壁１６は少なくとも２つの側方流路部１７ａ及び１７ｂを含む。

混合チャンバ９の出口端部１０は環状筐体１５へと開口している（図３又は５参照）。混合領域（Ｂ）内の混合チャンバ９の構成により、流体の混合物の混合チャンバそのもの及び環状筐体１５中の両方における接線方向の流れが可能となり、この接線方向の流れによって混合作用の有効性を最適化することが可能となる。反応流体とクエンチ流体との間などの混合が環状筐体１５の高さで継続して行われる。環状筐体１５の寸法は、分配領域（Ｃ）に流入する前に環状筐体１５中で流体の混合物の回転がなされるように選択される。本発明によれば、環状筐体１５の高さＨ’２は２００〜８００ｍｍ、好ましくは３００〜７００ｍｍ、なおより好ましくは３００〜６００ｍｍである。

特定の実施形態では（図示せず）、環状筐体１５は切断されていてもよく、すなわち、筐体が２つの端部を含む。この実施形態では、筐体の２つの端部を通る平面によって形成される角度によって定義される環状筐体１５の長さは２７０〜３６０度、好ましくは３１５〜３６０度であってよい。

環状筐体１５は分配プレート１２（本明細書では分配器プレート又は分配プレート部材ともいう）及び複数の通気筒１３を含む高さＨ’３に渡って分配領域（Ｃ）を内側に囲う。より正確には、通気筒は上部開口によってその上端部において開口されており、通気筒内部における徹底した混合を提供するように、それらの側壁に沿って、通気筒の内部における液体相（オリフィスを介する）と気体相（上部開口を介する）との個別の流動のために意図された一連の側部オリフィス（図示せず）を有する。側部オリフィスの形状は多種多様であってよく、一般的には円形又は矩形であり、これらのオリフィスは好ましくは、気体相と液体相との間にできるだけ一定の界面を設けることができるように、複数の実質的に各通気筒に同一の高さ、一般的には少なくとも１つの高さ、及び好ましくは２〜１０種類の高さにおいて、各通気筒に渡って分布されている。

先行技術の混合分配装置と比較すると、本発明による混合分配装置は通気筒が設けられた前分配プレート部材１１を含まない。実際に本発明による装置の必須の態様によると、混合チャンバ９は、反応器１の周囲において、分配領域（Ｃ）と同じ高さに配置された環状筐体１５に含まれる混合領域（Ｂ）中に位置させられている。流体の混合及び分配はもはや２つの異なる高さで行われるのではない。したがって本発明による混合分配装置は、先行技術において既知のものと比較してかなりコンパクトである。図１に示したような先行技術による装置と比較すると、混合分配装置の全体の嵩はＨ＝Ｈ’１＋Ｈ’２＝Ｈ’１＋Ｈ’３であり（図４参照）、Ｈ’２（又はＨ’３）は環状筐体１５の高さに相当する。

ここで本発明の第１変形形態による混合分配装置を例示する図３〜５を参照すると、環状筐体１５は、混合チャンバ９から流出して環状筐体１５中を混合領域（Ｂ）から分配領域（Ｃ）へと流れる液体及び気体の通過を可能にする複数の側方流路部１７ａ及び１７ｂを含む、反応器の筐体と同心であり好ましくは実質的に円筒状である環状壁１６によって分配領域（Ｃ）から分離されている。側方流路部１７ａ／１７ｂはオリフィスの形態であってもスロットの形態であってもあまり重要ではない。

有利には、混合領域（Ｂ）を分配領域（Ｃ）から分離する環状壁１６は反応器１の筐体からの離間距離ｄ２に配置され、離間距離ｄ２は反応器の直径の２％〜２０％、好ましくは反応器の直径の３％〜１５％、なおより好ましくは反応器の直径の６％〜１２％である。

したがって、環状筐体１５は外側においては反応器１の筐体によって仕切られ且つ内側においては環状壁１６によって仕切られ、環状壁１６は反応器１の筐体と、より外側に配置される通気筒１３、すなわち実質的により大きな直径の円上に分布されている通気筒１３との間の空間中に配置されている。

好ましくは環状壁１６は、少なくとも１つの高さ、好ましくは少なくとも２つの高さに渡って分布された複数の側方流路部１７ａ及び１７ｂを含む。図５を参照すると、側方流路部１７ａは特に混合領域（Ｂ）から分配領域（Ｃ）への液体の流れを可能にし、側方流路部１７ｂは特に混合領域（Ｂ）から分配領域（Ｃ）への気体の流れを可能にする。本発明による装置の分配領域（Ｃ）において、混合物の気体及び／又は液体相は環状壁１６上に配置された側方流路部１７ａ及び１７ｂによって分配領域（Ｃ）へと流れる。分配プレート１２は装置の分配領域（Ｃ）全体に渡って放射状に延在し且つ反応器の筐体１の長手方向軸に垂直な平面に配置されている。分配プレート１２は、分配プレート下流に配置された触媒床１４上での冷却された反応流体の最適な分配を可能にする。

ここで図３及び５を参照すると、混合チャンバ９は実質的に環状形状を有し、平行四辺形又は円形の断面を有してよい。用語、平行四辺形の断面とは、その断面の対向する辺が２本ずつ平行である４つの辺を有する任意の断面を示すために使用され、例えば平行四辺形の断面は長方形の断面（図３参照）であっても、正方形の断面又はひし形の断面であってもよい。用語、円形の断面は円又は楕円の形態の断面を示すために使用される。混合チャンバ９の断面の形状にかかわらず、チャンバの高さ又は直径は、圧力降下を最大限に制限し且つ反応器の空間的な嵩を制限する様に選択される。

混合チャンバ９の長さはチャンバの２つの端部を通る平面によって形成される角度によって定義される（図３において角度βで表される）。混合チャンバの長さは０〜２７０度である。好ましくは、チャンバの長さは３０〜２００度、より好ましくは９０〜１８０度である。有利には、混合チャンバ９は反応器１の筐体から離間距離ｄ１に配置され、この離間距離ｄ１は５〜３００ｍｍ、好ましくは５〜１５０ｍｍである（図３参照）。

混合チャンバの断面が平行四辺形の断面である場合、高さ断面「ｈ」及び幅断面「ｌ」の寸法は高さ「ｈ」と幅「ｌ」との比が０．２〜５．０、好ましくは０．５〜２．０となるようになされる（図５参照）。

混合チャンバの高さ「ｈ」は圧力降下を最大限制限し反応器の空間的な嵩を制限するように選択される。実際、本発明による混合装置の圧力降下は混合チャンバの断面に依存する。

混合チャンバの断面が円形断面（円）である場合、混合チャンバの直径「ｄ」は０．０５〜０．８ｍ、より好ましくは０．１〜０．５ｍ、なおより好ましくは０．１５〜０．５ｍ、なおさらに好ましくは０．１５〜０．４ｍである。本発明による装置の圧力降下は混合チャンバの直径に依存する。

圧力降下は古典的な圧力降下の法則に従い、以下の等式により規定され得る。

式１

式中、ΔＰは圧力降下、ρ_ｍは混合チャンバ中の気体＋液体混合物の平均密度、Ｖ_ｍは気体＋液体混合物の平均速度、χは混合装置に関連する圧力降下係数である。工業的な装置の寸法設計の点から好ましい圧力降下範囲は０．０５バール＜ΔＰ_ｍａｘ＜０．５バール（１バール＝１０^５Ｐａ）、好ましくは０．１バール＜ΔＰ_ｍａｘ＜０．２５バールである。

本発明の特定の実施形態では、混合チャンバの断面が平行四辺形断面である場合、混合物の均質性をさらに改善するために、混合チャンバ９の出口１０の高さ「ｈ’」及び／又は幅「ｌ’」は、混合チャンバ９（出口を除く）の断面の高さ「ｈ」及び／又は幅「ｌ」よりも小さい。比ｈ’／ｈ及び／又はｌ’／ｌは０．５〜１、好ましくは０．７〜１である。本発明の別の特定の実施形態では、混合チャンバの断面が円形断面である場合、混合物の均質性をさらに改善するため混合チャンバの出口１０の直径「ｄ’」は、混合チャンバ９（出口を除く）の断面の直径「ｄ」よりも小さい。比「ｄ’／ｄ」は０．５〜１、好ましくは０．７〜１である。

有利には、混合チャンバ９は混合チャンバの内壁の少なくとも１つの上に少なくとも１つの偏向手段（図示せず）を含んでいてよい。チャンバを通過する流体の混合物のための少なくとも１つの偏向手段が存在することで、２つの相の間の交換面積、したがってチャンバを通過する液体相と気体相との間の熱及び物質の移動の点での有効性を増加させることが可能となる。偏向手段は混合チャンバの有効性を増加させることが可能な複数の幾何学的形状を有してよく、前記形状によりチャンバを通過する流体の混合物の軌道における少なくとも部分的な偏向が可能となることが理解される。例えば、偏向手段は三角形、正方形、長方形、又は楕円形断面、又はいずれかの他の断面形状のバッフル配置の形態であってもよい。偏向手段はまた、固定されている１以上のブレード又は他の１以上のベーンの形態であってもよい。

本発明の特定の実施形態では、良好な流体混合及び良好な温度均質性を確保しつつ混合チャンバの高さ「ｈ」又は直径「ｄ」を減少させるために、混合領域（Ｂ）に２つの混合チャンバ９を位置決めすることができる。好ましくは２つの混合チャンバは反応器の筐体において直径方向に対向している。各混合チャンバ９ごとに、回収導管７及び注入手段８が関連付けられる。

分配プレート１２の下方に、分散システムが、そのシステムの下流に配置された触媒床１４に渡って均一に流体を分配するような態様で位置させられていてよい。分散システムは各通気筒１３と関連付けられるか、複数の通気筒１３に共通であるか、又はさらに分配プレート１２の通気筒１３のアセンブリに共通であってよい、１又は複数の分散装置１９（図６ｂ参照）を含む。各分散装置１９は実質的に平面状及び水平な表面形状であるが、どんな形状の外周を有していてもよい。さらに各分散装置１９は異なる高さに配置されてもよい。有利には、分散装置はグリッドの形態であり、且つ偏向板を含んでもよい。

分散システムの直下に配置される顆粒状固体の床から分散システムを分離する距離は、通気筒１３から出る際の気体及び液体相の混合状態ができるだけそのまま保持されるように選択される。

好ましくは、分配プレート１２と分配プレートの下方に配置される触媒床１４との間隔は５０〜４００ｍｍ、好ましくは１００〜３００ｍｍである。

分配プレート１２と分散装置１９との間隔は０〜４００ｍｍ、好ましくは０〜３００ｍｍである。

特定の実施形態では、分配プレート１２は分散装置１９上に設置される。

本発明によると、混合チャンバ９を含む混合領域（Ｂ）が分配領域（Ｃ）を内側に囲んでいるため、分配プレート１２及び通気筒１３を含む分配領域（Ｃ）は反応器の筐体の断面全体に渡って放射状に延在しているのではない。したがって、分配プレート１２及び通気筒１３が反応器の周囲、すなわち環状筐体１５の下方に配置される領域にない代わりに、流体の流動方向において混合分配装置の下流に配置された触媒床１４の上方に、より詳細には混合領域（Ｂ）の下方に配置された領域に、流体を均質に分配するための、流体用の複数の偏向手段が想定され得る。

第１の実施形態において及び図６ａに図示されているように、分配領域（Ｃ）の周辺部、すなわち環状壁１６の近くに配置された通気筒１３の少なくとも１つは、分配プレート部材１２の下で下方へ延長して、反応器１の周囲における流体の混合物の流れを部分的に分配するようになされるよう角度が付けられている。より詳細には、この分配プレート部材１２の下方での通気筒１３の延長の長手方向軸と筐体の長手方向軸に垂直な平面との間でとられる角度付けの角度αは０〜９０度、好ましくは１０〜５０度、なおより好ましくは３０〜４５度である。このように、流体は反応器の筐体の表面積全体に渡って放射状に分配される。

第２の実施形態において及び図６ｂに例示されているように、分散システム１９は混合領域（Ｂ）及び分配領域（Ｃ）の下方に位置させられたグリッドの形態である。これらのグリッドはさらに、第２の触媒床１４の上部で反応器の筐体の表面積全体に渡って流体を放射状に分配するために、分配領域（Ｃ）から出る液体の流れの少なくとも一部を回収して反応器１の筐体の周囲に流すことを可能とする、少なくとも１つの案内傾斜路２１の形態の案内システム２１を含む。案内傾斜路は、受け入れた液体の流れを反応器の周囲に向けるためにＵ字型又はＶ字型の輪郭を含んでいてよく、且つ液体の流れがグリッドの下方を流れることを可能にするように１以上の開孔を含むことも可能である。

第３の実施形態において及び図６ｃに例示されているように、混合領域（Ｂ）の環状筐体１５は少なくとも１つの開口（開孔）２０を含み、好ましくは複数の開口２０を含み、環状筐体１５へと開口する混合チャンバ９からの流体を少なくとも部分的に回収ことを可能とし、これによって反応器の筐体の周囲において流体を部分的に分配することが可能となる。これらの開口の大きさ及び形状は、それらが環状筐体１５中の流体のごく一部のみを回収ことを可能にするように選択される。流体の大部分は側方流路部１７ａ及び／又は１７ｂを通過する。

本明細書で上記された発明の変形形態は発明の例示にすぎず、何ら限定するものではないことが理解されよう。混合分配装置の他の変形形態が想定されてもよい。

例えば、本発明の変形形態において、分配領域（Ｃ）は反応器の筐体の周囲に位置させられ、好ましくは実質的に円筒形の環状壁１６によって混合領域（Ｂ）を内側に仕切り、環状壁１６は混合領域（Ｂ）から分配領域（Ｃ）へと流体が通過できるようになされた少なくとも１つの側方流路部１７ａ又は１７ｂを含む。

本発明の別の変形形態では（図７参照）、混合領域（Ｂ）は、分配領域（Ｃ）中に位置させられた環状筐体１５中に含まれ、環状筐体１５の位置はそれが２つの分配領域（Ｃ）を形成するようになされ、混合領域は混合領域（Ｂ）から分配領域（Ｃ）へと流体が通過できるようになされた少なくとも１つの側方流路部をそれぞれが含む２つの環状壁１６によって仕切られる。この変形形態においては、離間間隔「ｄ２」は反応器の筐体と反応器の筐体に最も近い壁１６、すなわち最も大きな直径の環状壁との間であると解釈してよい（図７参照）。

先行技術に記載された装置との比較、及びなおより詳細には仏国特許出願公開第２，９５２，８３５号との比較において、本発明による混合分配装置は以下の利点を有する。

流体混合領域と分配領域とを同じ高さで一体化したことによるコンパクト性の向上、及び
混合チャンバ中、環状筐体中、及び分配プレート上又は分配プレートの高さにおける、回転流動による良好な熱効率及び良好な混合効率。

以下の実施例において、本発明によらない装置（装置Ａ）を本発明による装置（装置Ｂ）と比較する。２つの装置について、回収空間（Ａ）の高さＨ１及びＨ’１は同一であり且つ１２０ｍｍに等しいものとする。同様に、分配プレート１２と第２の触媒床１４の高さとの間の高さは４００ｍｍである。これらの２つの装置の比較は触媒反応器におけるそれらのコンパクト性に基づく。これらの実施例は本明細において例示のために記載され、なんら本発明の範囲を制限するものではない。
装置Ａ（本発明によらない）
５ｍの反応器直径について、仏国特許出願公開第２，９５２，８３５号明細書に開示されるような従来の混合装置によって占有される回収導管７の上方端部と前分配プレート１１との間の空間は、約６５０ｍｍである。前分配プレート部材１１の下方に配置される分配プレート１２のサイズ（高さＨ３＝３００ｍｍに相当）を加えると、占有空間は約９５０ｍｍとなる。

したがって、第１の触媒床２の底部と第２の触媒床１４の上部との間で測定される従来の混合分配装置の全体サイズは１２０＋９５０＋４００＝１４７０ｍｍとなる。
装置Ｂ（本発明による）
５ｍの反応器直径について、本発明による装置の環状筐体１５の高さＨ’２は６００ｍｍであり、分配領域（Ｃ）に流入する前の混合領域（Ｂ）中での流体の回転を可能にする環状筐体１５の壁１６と反応器の筐体との離間間隔「ｄ２」は３５０ｍｍである。したがって、第１の触媒床２の底部と第２の触媒床１４の上部との間で測定される本発明による混合分配装置によって占有される全体空間は１２０＋６００＋４００＝１１２０ｍｍとなる。

こうした比較によって本発明による装置は装置Ａに対して２４％の空間の獲得を可能にする。本発明による装置を小型化したことにより先行技術の装置に対して獲得される空間はしたがって触媒床のために使用され得る。したがって本発明による装置はまた、触媒床中の触媒量を増加させることによって反応器の性能レベルを向上させることも可能である。

１ 反応器、反応器の筐体
２、１４ 固定触媒床
５ 回収手段
７ 回収導管
８ 注入手段
９ 混合チャンバ
１０ 出口端部
１２ 分配プレート
１３ 通気筒
１５ 環状筐体
１６ 環状壁
１７ａ、１７ｂ 側方流路部
１９ 分散装置
２１ 案内システム
Ａ 回収領域
Ｂ 混合領域
Ｃ 分配領域

Claims (15)

1. 下降流触媒反応器のための流体を混合及び分配するための装置であって、前記装置は、
   少なくとも１つの回収手段（５）を含む少なくとも１つの回収領域（Ａ）と、
   前記回収手段（５）によって回収された反応流体を受け入れるようになされた少なくとも１つの実質的に鉛直な回収導管（７）及び前記回収導管（７）へと開口しクエンチ流体を注入する少なくとも１つの注入手段（８）と、
   流体の流動方向において回収手段（５）の下流に配置された少なくとも１つの混合領域（Ｂ）であって、前記混合領域（Ｂ）は前記回収導管（７）と流体を排出するための出口端部（１０）とに接続された少なくとも１つの混合チャンバ（９）を含む、混合領域（Ｂ）と、
   流体の流動方向において前記混合領域（Ｂ）の下流に配置され、複数の通気筒を支持する分配プレート（１２）を含む、少なくとも１つの分配領域（Ｃ）と、
   を含み、
   前記混合領域（Ｂ）が分配領域（Ｃ）と同じ高さに配置されており、前記混合領域（Ｂ）及び前記分配領域（Ｃ）が前記混合領域（Ｂ）から前記分配領域（Ｃ）へと流体が通過できるようになされた少なくとも１つの側方流路部（１７ａ、１７ｂ）を含む少なくとも１つの環状壁（１６）によって仕切られていることを特徴とする、装置。
2. 前記混合領域（Ｂ）が前記環状壁（１６）を含む環状筐体（１５）中に包含されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 前記環状壁（１６）が前記分配領域（Ｃ）を内側に仕切ることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
4. 前記環状壁（１６）が反応器の筐体からの離間間隔ｄ２に位置させられ、離間間隔ｄ２が反応器の直径の２％〜２０％で変動することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。
5. 前記混合チャンバ（９）が反応器の筐体からの離間間隔ｄ１に位置させられ、離間間隔ｄ１は５〜３０ｍｍであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
6. 前記環状筐体（１５）の高さが２００〜８００ｍｍであることを特徴とする、請求項２〜５のいずれか１項に記載の装置。
7. 環状壁（１６）が少なくとも２つの高さに分布された複数の側方流路部（１７ａ、１７ｂ）を含むことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置。
8. 前記環状壁（１６）が実質的に円筒状であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置。
9. 前記混合チャンバ（９）の断面が平行四辺形形状であり且つ断面の高さ「ｈ」と前記断面の幅「ｌ」との比が０．２〜５．０であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の装置。
10. 前記混合領域（Ｂ）が前記混合領域（Ｂ）中で直径方向に対向する関係にある２つの混合チャンバ（９）を含むことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の装置。
11. 前記分配領域（Ｃ）の周辺部に配置された通気筒（１３）が分配プレート（１２）の下方へ延長して角度が付けられ、前記分配チャンバ（１２）の下方での通気筒（１３）の延長の長手方向軸と筐体の長手方向軸に垂直な平面との間の角度付けの角度αが０〜９０度であることを特徴とする、請求項１〜１０の何れか１項に記載の装置。
12. 前記分配プレート（１２）の下方に配置された分散システムをさらに含み、前記分散システムが少なくとも１つの分散装置（１９）を含むことを特徴とする、請求項１〜１１の何れか１項に記載の装置。
13. 前記分散装置（１９）が前記分配領域（Ｃ）から流出する液体の流れの少なくとも一部を回収及び輸送するようになされた少なくとも１つの案内システム（２１）を含むグリッドであることを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
14. 前記混合及び分配領域（Ｂ及びＣ）が、２つの環状壁（１６）によって仕切られ、その各々が前記混合領域（Ｂ）から前記分配領域（Ｃ）へと流体が通過できるようになされた少なくとも１つの側方流路部（１７ａ、１７ｂ）を含んでいることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
15. 請求項１〜１４の何れか１項に記載の流体混合分配装置を含む中間領域によって分離された少なくとも２つの固定触媒床（２、１４）を包囲する筐体（１）を含む、下降流触媒反応器。
    

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