JPH105576A - 流動床反応器に粒状物質を注入する方法 - Google Patents
流動床反応器に粒状物質を注入する方法Info
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- JPH105576A JPH105576A JP9074959A JP7495997A JPH105576A JP H105576 A JPH105576 A JP H105576A JP 9074959 A JP9074959 A JP 9074959A JP 7495997 A JP7495997 A JP 7495997A JP H105576 A JPH105576 A JP H105576A
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- B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
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- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 流動床反応器への粒状物質の供給方法の提
供。 【解決手段】 粒状物質を、それが充填床モードにある
条件でスタンドパイプを経て下方へ流動床反応器に供給
する。この方法はコークスとチタン鉱石とを流動床反応
器に供給し、そこで鉱石をＴｉＣｌ4に塩素化するのに
特に適している。
供。 【解決手段】 粒状物質を、それが充填床モードにある
条件でスタンドパイプを経て下方へ流動床反応器に供給
する。この方法はコークスとチタン鉱石とを流動床反応
器に供給し、そこで鉱石をＴｉＣｌ4に塩素化するのに
特に適している。
Description
【０００１】
【発明の背景】本発明は粒状物質を流動床反応器に注入
するための改良された方法に関する。流動床プロセス
は、チタン含有物質の塩素化、鉱石の焙焼または精製、
石油の処理および精製、石炭などのような固体の炭素質
物質の燃焼のために工業的に用いられる。このようなプ
ロセスでは粒状物質、空気、酸素また他の酸化剤のよう
な好適な流動化用ガスは反応室に供給され、また所望の
温度および圧力が維持される。必要に応じて、粒状物質
が流動化されるようになるために、つまり粒状物質が懸
濁状態に維持されまた沸き立つように見えるように流量
が調整される。
するための改良された方法に関する。流動床プロセス
は、チタン含有物質の塩素化、鉱石の焙焼または精製、
石油の処理および精製、石炭などのような固体の炭素質
物質の燃焼のために工業的に用いられる。このようなプ
ロセスでは粒状物質、空気、酸素また他の酸化剤のよう
な好適な流動化用ガスは反応室に供給され、また所望の
温度および圧力が維持される。必要に応じて、粒状物質
が流動化されるようになるために、つまり粒状物質が懸
濁状態に維持されまた沸き立つように見えるように流量
が調整される。
【０００２】工業化された流動床プロセスの好例は、チ
タン含有物質を塩素化するための実施例である。このよ
うなプロセスでは、粒状コークス、粒状のチタン含有物
質、塩素そして望むなら酸素または空気が反応室に供給
され、そして流動床を保持するのに好適な反応温度、圧
力および流量が維持される。ガス状四塩化チタンおよび
他の金属塩化物は反応室から排出される。このようにし
て生成されるガス状の四塩化チタンは次いで他の金属塩
化物から分離されそして二酸化チタン顔料または金属チ
タンを製造するのに使用することができる。
タン含有物質を塩素化するための実施例である。このよ
うなプロセスでは、粒状コークス、粒状のチタン含有物
質、塩素そして望むなら酸素または空気が反応室に供給
され、そして流動床を保持するのに好適な反応温度、圧
力および流量が維持される。ガス状四塩化チタンおよび
他の金属塩化物は反応室から排出される。このようにし
て生成されるガス状の四塩化チタンは次いで他の金属塩
化物から分離されそして二酸化チタン顔料または金属チ
タンを製造するのに使用することができる。
【０００３】流動化には多くの利点があるが、いくつか
の問題もやはりある。例えば粒子寸法の分布が広いなら
ば、大きな粒子を流動化するのに十分なガス流は流動床
から未反応の小さい粒子を吹き飛ばすであろう。逆に、
微細な粒子を流動化するのに丁度十分なガス流は大きい
粒子を流動化するのに十分でないかもしれない。粒状物
質を流動床反応器に移送するためにかなりの量の空気ま
たは他のガスが使用される気流輸送による供給は広く用
いられているが、やはり問題となる可能性がある。例え
ば、噴入される空気またはガスは微粉が反応器から吹き
飛ばされるという問題を悪化するおそれがある。
の問題もやはりある。例えば粒子寸法の分布が広いなら
ば、大きな粒子を流動化するのに十分なガス流は流動床
から未反応の小さい粒子を吹き飛ばすであろう。逆に、
微細な粒子を流動化するのに丁度十分なガス流は大きい
粒子を流動化するのに十分でないかもしれない。粒状物
質を流動床反応器に移送するためにかなりの量の空気ま
たは他のガスが使用される気流輸送による供給は広く用
いられているが、やはり問題となる可能性がある。例え
ば、噴入される空気またはガスは微粉が反応器から吹き
飛ばされるという問題を悪化するおそれがある。
【０００４】別な一つの問題は、工業的な流動床の多く
は大気圧を越える圧力で操作されることである。このよ
うな流動床中に粒状物質を注入するために、気流供給お
よび（または）スクリューフィーダーのような機械式注
入装置がしばしば使用される。気流供給はすでに述べた
理由のため好ましくない。加えて機械式供給装置は、そ
の摩耗および保守費用が顕著でありうるので好ましくな
い。本発明にとって興味深いであろう以下の情報が開示
されている。すなわち米国特許第５,３２０,８１５号は
微細な粒状物質を流動床に供給するための方法を開示し
ている。米国特許第５,３２５,６０３号および５,１７
５,９４３号は粒状物質を流動床反応器に供給するため
の方法および装置を開示している。American Institute
of Chemica Engineers Symposium Seriesの８０巻２３
４号（１９８３年）のR.A. Sauer, I.H. ChanおよびT.
M. Knowlton著の「Effect of System and Geometrical
Parameters on the Flow of Class B Solido in Overf
low Standpipes」はスタンドパイプを操作するための種
々のパラメータを開示している。
は大気圧を越える圧力で操作されることである。このよ
うな流動床中に粒状物質を注入するために、気流供給お
よび（または）スクリューフィーダーのような機械式注
入装置がしばしば使用される。気流供給はすでに述べた
理由のため好ましくない。加えて機械式供給装置は、そ
の摩耗および保守費用が顕著でありうるので好ましくな
い。本発明にとって興味深いであろう以下の情報が開示
されている。すなわち米国特許第５,３２０,８１５号は
微細な粒状物質を流動床に供給するための方法を開示し
ている。米国特許第５,３２５,６０３号および５,１７
５,９４３号は粒状物質を流動床反応器に供給するため
の方法および装置を開示している。American Institute
of Chemica Engineers Symposium Seriesの８０巻２３
４号（１９８３年）のR.A. Sauer, I.H. ChanおよびT.
M. Knowlton著の「Effect of System and Geometrical
Parameters on the Flow of Class B Solido in Overf
low Standpipes」はスタンドパイプを操作するための種
々のパラメータを開示している。
【０００５】
【発明の概要】本発明に従うと、(ａ) 粒状物質を混合
しかつ通気する装置に粒状物質を供給し、(ｂ) 粒状物
質をスタンドパイプにより下向きに流動床反応器に送
り、前記スタンドパイプには、流動床反応器に粒状物質
が導入される手前に、粒状物質の安息角より大きい角度
をなすベンドがあり、そして(ｃ) 粒状物質の流動化を
防止するためにスタンドパイプ内のガス−固体相対速度
(relative gas-solids velocity)を減少するのに十分な
量のガスを、スタンドパイプにあるベンドより手前の一
つまたはそれより多くの場所で粒状物質中に噴入するこ
とからなる粒状物質を流動床反応器に供給する方法が提
供される。
しかつ通気する装置に粒状物質を供給し、(ｂ) 粒状物
質をスタンドパイプにより下向きに流動床反応器に送
り、前記スタンドパイプには、流動床反応器に粒状物質
が導入される手前に、粒状物質の安息角より大きい角度
をなすベンドがあり、そして(ｃ) 粒状物質の流動化を
防止するためにスタンドパイプ内のガス−固体相対速度
(relative gas-solids velocity)を減少するのに十分な
量のガスを、スタンドパイプにあるベンドより手前の一
つまたはそれより多くの場所で粒状物質中に噴入するこ
とからなる粒状物質を流動床反応器に供給する方法が提
供される。
【０００６】本発明の方法は、機械式供給装置を使用せ
ずに、粒状物質を流動床に注入することができることが
判明している。本発明の方法は、かなりの量のガスまた
は空気を付加せずにまた粒状物質を気流により搬送する
ことなしに前記粒状物質を流動床に注入することもでき
る。さらにまた本発明の方法は、大気圧を越える圧力で
操作される流動床に粒状物質を供給するために特に有用
である。
ずに、粒状物質を流動床に注入することができることが
判明している。本発明の方法は、かなりの量のガスまた
は空気を付加せずにまた粒状物質を気流により搬送する
ことなしに前記粒状物質を流動床に注入することもでき
る。さらにまた本発明の方法は、大気圧を越える圧力で
操作される流動床に粒状物質を供給するために特に有用
である。
【０００７】
流動床反応器および粒状物質 流動床反応器とは、化学反応、物理的処理、混合、接触
または移送が起きる任意の流動床を意味する。本発明の
考え方を利用することができる流動床反応器の例には、
炭素質物質（石炭、木材、泥炭などのような）の燃焼；
鉱石の精製または焙焼（チタン含有物質の塩素化のよう
な）；亜鉛、銅または鉄を含有する鉱石のような金属鉱
石の処理；および石油の処理がある。本発明の方法は粒
状物質を大気圧を越える圧力で操作される流動床反応器
に粒状物質を導入するのに特に有用である。粒状物質
は、本発明の方法で十分に機能する任意の粒子寸法範囲
を有することができる。典型的に粒状物質は約１〜５０
００ミクロンの粒子寸法を有するであろう。粒子の平均
寸法はしばしば約１００〜５００ミクロンであろう。約
１〜５０ミクロンの粒子寸法を有する粒状物質が使用さ
れる場合、この粒状物質は粒状物質全量の５０wt％を越
えないのが好ましい。
または移送が起きる任意の流動床を意味する。本発明の
考え方を利用することができる流動床反応器の例には、
炭素質物質（石炭、木材、泥炭などのような）の燃焼；
鉱石の精製または焙焼（チタン含有物質の塩素化のよう
な）；亜鉛、銅または鉄を含有する鉱石のような金属鉱
石の処理；および石油の処理がある。本発明の方法は粒
状物質を大気圧を越える圧力で操作される流動床反応器
に粒状物質を導入するのに特に有用である。粒状物質
は、本発明の方法で十分に機能する任意の粒子寸法範囲
を有することができる。典型的に粒状物質は約１〜５０
００ミクロンの粒子寸法を有するであろう。粒子の平均
寸法はしばしば約１００〜５００ミクロンであろう。約
１〜５０ミクロンの粒子寸法を有する粒状物質が使用さ
れる場合、この粒状物質は粒状物質全量の５０wt％を越
えないのが好ましい。
【０００８】粒状物質は、参照によって本記載に加入さ
れているD. Geldart著のTypes of Fluidization, Powde
r Technology 第７巻(1973年)、285〜292ページに規定
されているようにＢ型であるのが好ましかろう。典型的
にこのような粒状物質は泡立ちやすくまた海岸の砂のよ
うに振舞う。ガラス、砂、鉱石のような密度の高い粒状
物質および約１５０ミクロンを越える軽い粒子はＢ型に
なりそうである。このような粒子は凝集する特性を本質
的に示さず、従って一旦速度が最低流動化速度を越える
と、過剰のガスのほとんどはガス気泡の形をとって現れ
る。１９９０年にElsevierにより刊行のHandboo of Pow
der Technologyの８巻のM. PellによるGas Fluidizatio
nの第１章３〜４ページも参照されたい。この公刊物も
また参照によって本記載に加入されている。
れているD. Geldart著のTypes of Fluidization, Powde
r Technology 第７巻(1973年)、285〜292ページに規定
されているようにＢ型であるのが好ましかろう。典型的
にこのような粒状物質は泡立ちやすくまた海岸の砂のよ
うに振舞う。ガラス、砂、鉱石のような密度の高い粒状
物質および約１５０ミクロンを越える軽い粒子はＢ型に
なりそうである。このような粒子は凝集する特性を本質
的に示さず、従って一旦速度が最低流動化速度を越える
と、過剰のガスのほとんどはガス気泡の形をとって現れ
る。１９９０年にElsevierにより刊行のHandboo of Pow
der Technologyの８巻のM. PellによるGas Fluidizatio
nの第１章３〜４ページも参照されたい。この公刊物も
また参照によって本記載に加入されている。
【０００９】炭素質物質を燃焼するための流動床プロセ
スは既知であり、またJ.R. Howardにより編集されそし
て１９８３年にApplied Science Publishersによる刊行
の教科書である「Fluidized Beds, Combustion and App
lications」中に例えば記載されている。この教科書は
参照によって本記載に加入されている。酸化硫黄および
（または）他の汚染物質の放出を抑制するために、流動
床には粒状の石灰石もまた含められてよい。
スは既知であり、またJ.R. Howardにより編集されそし
て１９８３年にApplied Science Publishersによる刊行
の教科書である「Fluidized Beds, Combustion and App
lications」中に例えば記載されている。この教科書は
参照によって本記載に加入されている。酸化硫黄および
（または）他の汚染物質の放出を抑制するために、流動
床には粒状の石灰石もまた含められてよい。
【００１０】亜鉛鉱石を焙焼するための流動床プロセス
は、Journal of Metalsの１９８４年８月号にN.J. Them
elisおよびG.M. Freemanの「Fluidized Bed Behavior i
n Zinc Roasters」と題する文献に記述されている。こ
れは参照によって本記載に加入されている。金属を含有
する他の鉱石を焙焼するために同様な方法を用いること
ができる。
は、Journal of Metalsの１９８４年８月号にN.J. Them
elisおよびG.M. Freemanの「Fluidized Bed Behavior i
n Zinc Roasters」と題する文献に記述されている。こ
れは参照によって本記載に加入されている。金属を含有
する他の鉱石を焙焼するために同様な方法を用いること
ができる。
【００１１】チタン含有鉱石を塩素化するための流動床
プロセスは、既知でありまた米国特許第２,７０１,１７
９号に、そしてSociety of Mining Engineers of AIME
のJ.GlasserおよびW.L. Robinsonにより１９６２年９月
９日に著された「FluidizedBed Chlorination of Rutil
e」という文献に記載されている。これらの特許および
文献はともに参照によって本記載に加入されている。チ
タンを含有する物質を塩素化するための工業的な流動床
にとって代表的な条件は、約９００℃〜１３００℃の反
応温度、約１.５〜３気圧の圧力、基底部に複数の塩素
ジェットのある反応器の寸法として、約６〜２５フィー
トの直径、約０.５〜１.５フィート／秒の反応器見掛け
速度、および約６〜２５フィートの沈静時床高である。
典型的には、最初に供給されるチタン含有物質は直径約
５０〜８００ミクロンの粒子寸法を有し、また最初に供
給されるコークスは直径約３００〜３０００ミクロンの
粒子寸法を有する。所望ならコークスおよび（または）
鉱石の粒状物質の約５０％までは５０ミクロンより小さ
い粒子寸法を有してよい。反応器に供給されるコークス
と鉱石との配合物の平均粒子寸法はしばしば約１００〜
５００ミクロンである。
プロセスは、既知でありまた米国特許第２,７０１,１７
９号に、そしてSociety of Mining Engineers of AIME
のJ.GlasserおよびW.L. Robinsonにより１９６２年９月
９日に著された「FluidizedBed Chlorination of Rutil
e」という文献に記載されている。これらの特許および
文献はともに参照によって本記載に加入されている。チ
タンを含有する物質を塩素化するための工業的な流動床
にとって代表的な条件は、約９００℃〜１３００℃の反
応温度、約１.５〜３気圧の圧力、基底部に複数の塩素
ジェットのある反応器の寸法として、約６〜２５フィー
トの直径、約０.５〜１.５フィート／秒の反応器見掛け
速度、および約６〜２５フィートの沈静時床高である。
典型的には、最初に供給されるチタン含有物質は直径約
５０〜８００ミクロンの粒子寸法を有し、また最初に供
給されるコークスは直径約３００〜３０００ミクロンの
粒子寸法を有する。所望ならコークスおよび（または）
鉱石の粒状物質の約５０％までは５０ミクロンより小さ
い粒子寸法を有してよい。反応器に供給されるコークス
と鉱石との配合物の平均粒子寸法はしばしば約１００〜
５００ミクロンである。
【００１２】チタン含有物質は、ルチル、イルメナイト
またはアナターゼの鉱石；これらの選鉱されたもの；チ
タンを含有する副生物または鉱滓；およびこれらの混合
物のような適当な任意のチタンを含む源泉物質であって
よい。チタン含有物質を塩素化するための流動床プロセ
スで使用するのに好適なコークスは、コークス化工程に
かけられている任意の粒状の炭素物質である。石油もし
くは石炭から誘導されたコークスまたはか焼コークスあ
るいはこのようなコークスの混合物が好ましい。
またはアナターゼの鉱石；これらの選鉱されたもの；チ
タンを含有する副生物または鉱滓；およびこれらの混合
物のような適当な任意のチタンを含む源泉物質であって
よい。チタン含有物質を塩素化するための流動床プロセ
スで使用するのに好適なコークスは、コークス化工程に
かけられている任意の粒状の炭素物質である。石油もし
くは石炭から誘導されたコークスまたはか焼コークスあ
るいはこのようなコークスの混合物が好ましい。
【００１３】石油の精製および処理のための流動床反応
器は周知でありまた例えば米国特許第３,８５０,５８２
号、第２,８９２,７７３号、第２,８８１,１３３号、第
４,７７４,２９９号および第２,９０５,６３５号に記載
されている。これらの特許の開示は参照によって本記載
に加入されている。
器は周知でありまた例えば米国特許第３,８５０,５８２
号、第２,８９２,７７３号、第２,８８１,１３３号、第
４,７７４,２９９号および第２,９０５,６３５号に記載
されている。これらの特許の開示は参照によって本記載
に加入されている。
【００１４】混合および流動化の装置 本発明の方法の工程(ａ)には、粒状物質を混合しあるい
は通気する装置が使用される。好適な装置には流動床お
よびサイクロンが含まれる。好ましいのは流動床であ
る。このような流動床では、粒状物質の最低流動化速度
の約３００〜５００％の流動化速度が用いられる。
は通気する装置が使用される。好適な装置には流動床お
よびサイクロンが含まれる。好ましいのは流動床であ
る。このような流動床では、粒状物質の最低流動化速度
の約３００〜５００％の流動化速度が用いられる。
【００１５】スタンドパイプスタンドパイプについて
は、これが実質的に垂直であるのが好ましい。しかしな
がら、スタンドパイプは、粒状物質が満足なように流れ
ることをやはり可能にする任意の角度で配置されること
ができる。スタンドパイプはしばしば垂直から約４５°
またはそりより小さい角度を有するであろう。スタンド
パイプには、粒状物質が流動床反応器に供給される個所
より手前に、粒状物質の安息角より大きい角度を有する
ベンドがあるであろう。ベンドはしばしば「Ｌ」、
「Ｊ」または「Ｕ」字の形をしているであろう。「Ｌ」
ベンドは垂直から９０°のまたは実質的に９０°のベン
ドである。「Ｊ」ベンドは垂直から約９０〜１８０℃の
ベンドである。「Ｕ」ベンドは垂直から１８０°のまた
は実質的に１８０°のベンドである。
は、これが実質的に垂直であるのが好ましい。しかしな
がら、スタンドパイプは、粒状物質が満足なように流れ
ることをやはり可能にする任意の角度で配置されること
ができる。スタンドパイプはしばしば垂直から約４５°
またはそりより小さい角度を有するであろう。スタンド
パイプには、粒状物質が流動床反応器に供給される個所
より手前に、粒状物質の安息角より大きい角度を有する
ベンドがあるであろう。ベンドはしばしば「Ｌ」、
「Ｊ」または「Ｕ」字の形をしているであろう。「Ｌ」
ベンドは垂直から９０°のまたは実質的に９０°のベン
ドである。「Ｊ」ベンドは垂直から約９０〜１８０℃の
ベンドである。「Ｕ」ベンドは垂直から１８０°のまた
は実質的に１８０°のベンドである。
【００１６】ガスは、ベンドの手前のスタンドパイプの
一つまたはそれより多くの場所で、そして望ましくはベ
ンドの手前のスタンドパイプの二つまたはそれより多く
の場所で粒状物質中に噴入されるであろう。スタンドパ
イプがかなりの高さである場合、例えば少なくとも２０
〜５０フィートの高さである場合、二つまたはそれより
多くの噴入個所があるのが好ましいことに留意すべきで
ある。このことの理由は、高さがこのようであると、ス
タンドパイプのガス−固体相対速度は、スタンドパイプ
の下方部分でガスが圧縮されるので、スタンドパイプの
下方部分において一層大きくなるからである。従ってス
タンドパイプがより高い場合、スタンドパイプの高さ全
体にわたって流動化が本質的に回避されることを確実に
するために望ましくは３つまたはそれより多くの、そし
て最も望ましくは４つまたはそれより多くの噴入個所が
好ましいであろう。
一つまたはそれより多くの場所で、そして望ましくはベ
ンドの手前のスタンドパイプの二つまたはそれより多く
の場所で粒状物質中に噴入されるであろう。スタンドパ
イプがかなりの高さである場合、例えば少なくとも２０
〜５０フィートの高さである場合、二つまたはそれより
多くの噴入個所があるのが好ましいことに留意すべきで
ある。このことの理由は、高さがこのようであると、ス
タンドパイプのガス−固体相対速度は、スタンドパイプ
の下方部分でガスが圧縮されるので、スタンドパイプの
下方部分において一層大きくなるからである。従ってス
タンドパイプがより高い場合、スタンドパイプの高さ全
体にわたって流動化が本質的に回避されることを確実に
するために望ましくは３つまたはそれより多くの、そし
て最も望ましくは４つまたはそれより多くの噴入個所が
好ましいであろう。
【００１７】噴入されるガスの量は、粒状物質の流動化
を防止するためにスタンドパイプ中のガス−固体相対速
度を減少するのに十分でなければならない。しばしば噴
入ガスの量はこのガスによってスタンドパイプ中のガス
−固体相対速度が最低流動化速度の約９５％より小さく
されそして望ましくは約２０〜８０％にされるような量
であろう。スタンドパイプ中には、上方に向って流れる
ガスの気泡が事実上存在せず、そしてスタンドパイプが
流動床モードで操作されないことが望ましい。さらに、
スタンドパイプ内の粒状物質の下方に向う流れは充填床
モードであるのが好ましい。加えて、ガスを噴入する場
所の少なくとも一つは、スタンドパイプにあるベンドか
らスタンドパイプの内径の大きさを越えない距離だけ上
流にあるのが好ましい。
を防止するためにスタンドパイプ中のガス−固体相対速
度を減少するのに十分でなければならない。しばしば噴
入ガスの量はこのガスによってスタンドパイプ中のガス
−固体相対速度が最低流動化速度の約９５％より小さく
されそして望ましくは約２０〜８０％にされるような量
であろう。スタンドパイプ中には、上方に向って流れる
ガスの気泡が事実上存在せず、そしてスタンドパイプが
流動床モードで操作されないことが望ましい。さらに、
スタンドパイプ内の粒状物質の下方に向う流れは充填床
モードであるのが好ましい。加えて、ガスを噴入する場
所の少なくとも一つは、スタンドパイプにあるベンドか
らスタンドパイプの内径の大きさを越えない距離だけ上
流にあるのが好ましい。
【００１８】スタンドパイプについての好適な長さを決
定する方法は、知られている。一つの適当な方法は、
「Ｌ」字型の弁のような粒状物質の任意の流動手段によ
ってもたらされる圧力降下を含めた、スタンドパイプの
頂上からスタンドパイプが流動床反応器に入る個所まで
に必要となる全体の圧力降下（「Delta P tot」)、つま
り差圧を決定することである。使用される粒状物質に関
して、最低流動化条件におけるスタンドパイプの単位長
さ当たりの圧力降下（「Delta P／Lmf」）も決定されねば
ならず、これは実験室規模のスタンドパイプで実験する
ことにより決定されることができる。従ってスタンドパ
イプの最小長さ（「Lm」）は式：
定する方法は、知られている。一つの適当な方法は、
「Ｌ」字型の弁のような粒状物質の任意の流動手段によ
ってもたらされる圧力降下を含めた、スタンドパイプの
頂上からスタンドパイプが流動床反応器に入る個所まで
に必要となる全体の圧力降下（「Delta P tot」)、つま
り差圧を決定することである。使用される粒状物質に関
して、最低流動化条件におけるスタンドパイプの単位長
さ当たりの圧力降下（「Delta P／Lmf」）も決定されねば
ならず、これは実験室規模のスタンドパイプで実験する
ことにより決定されることができる。従ってスタンドパ
イプの最小長さ（「Lm」）は式：
【数１】 を用いて算出できる。０.７５という係数は、粒状物質
を非流動化条件に保つ、つまり充填床モードに保つため
に好ましいので、用いられる。また、所望なら、算出さ
れたＬｍは安全係数として約１０〜２０％増大されてよ
い。
を非流動化条件に保つ、つまり充填床モードに保つため
に好ましいので、用いられる。また、所望なら、算出さ
れたＬｍは安全係数として約１０〜２０％増大されてよ
い。
【００１９】他のパラメータ 本発明の方法は、(ａ)スタンドパイプが流動床反応器に
流入する個所の絶対圧力と(ｂ)粒状物質がスタンドパイ
プに流入する個所の絶対圧力との比が少なくとも約１.
５、望ましくは少なくとも２.０そして最も望ましくは
約３である時に特に有用である。好ましい比率は約３：
１〜４.３：１である。本発明の方法は使用する粒状物
質の最小流動化速度が約０.０５〜０.５フィート／秒、
そして好ましくは約０.１〜０.３フィート／秒の場合に
特に有用である。本発明の方法は、二つまたはそれより
多くの異なる粒状物質が使用される時もまた特に有用で
ある。
流入する個所の絶対圧力と(ｂ)粒状物質がスタンドパイ
プに流入する個所の絶対圧力との比が少なくとも約１.
５、望ましくは少なくとも２.０そして最も望ましくは
約３である時に特に有用である。好ましい比率は約３：
１〜４.３：１である。本発明の方法は使用する粒状物
質の最小流動化速度が約０.０５〜０.５フィート／秒、
そして好ましくは約０.１〜０.３フィート／秒の場合に
特に有用である。本発明の方法は、二つまたはそれより
多くの異なる粒状物質が使用される時もまた特に有用で
ある。
【００２０】
【実施例】図１を参照することにするが、この図は実施
例１に述べる処理のために用いられた。図１において、
２０wt％の粒状の石油コークスと８０wt％の粒状のＴｉ
Ｏ2鉱石とからなるコークス／鉱石混合物１が毎時約１
１,０００ポンドの流量で導管３を経てサイクロン２に
供給された。このような混合物の嵩密度は約１２５ポン
ド／立方フィートであった。コークス／鉱石混合物の粒
子寸法は約９０〜３５００ミクロンでありまた平均粒子
寸法は約２５０ミクロンであった。コークス／鉱石混合
物１は空気中に同伴され、また真空送風機（図示せず）
によってサイクロン２に約５８フィート／秒の速度で供
給された。サイクロン２の高さは約９５フィートであ
り、またサイクロン内の圧力は約１０.５ポンド／立方
インチ（絶対）(「psia」）であった。
例１に述べる処理のために用いられた。図１において、
２０wt％の粒状の石油コークスと８０wt％の粒状のＴｉ
Ｏ2鉱石とからなるコークス／鉱石混合物１が毎時約１
１,０００ポンドの流量で導管３を経てサイクロン２に
供給された。このような混合物の嵩密度は約１２５ポン
ド／立方フィートであった。コークス／鉱石混合物の粒
子寸法は約９０〜３５００ミクロンでありまた平均粒子
寸法は約２５０ミクロンであった。コークス／鉱石混合
物１は空気中に同伴され、また真空送風機（図示せず）
によってサイクロン２に約５８フィート／秒の速度で供
給された。サイクロン２の高さは約９５フィートであ
り、またサイクロン内の圧力は約１０.５ポンド／立方
インチ（絶対）(「psia」）であった。
【００２１】コークス／鉱石混合物１は、上方にある混
合／通気流動床５に導管４を経て重力により供給され
た。上方にある混合／通気流動反応器５の直径は１２イ
ンチであり、またその高さは６フィートであった。混合
／通気流動床５およびサイクロン２からの過剰の空気３
３は導管６および７を経て流出した。混合／通気流動床
５から流出する過剰の空気３３の量を調整するために弁
８を開いたりあるいは閉じたりすることができる。
合／通気流動床５に導管４を経て重力により供給され
た。上方にある混合／通気流動反応器５の直径は１２イ
ンチであり、またその高さは６フィートであった。混合
／通気流動床５およびサイクロン２からの過剰の空気３
３は導管６および７を経て流出した。混合／通気流動床
５から流出する過剰の空気３３の量を調整するために弁
８を開いたりあるいは閉じたりすることができる。
【００２２】コークス／鉱石混合物１は直径４インチの
スタンドパイプ９を経て、上方にある混合／通気流動床
反応器５から流出する。スタンドパイプ９は、(ａ)垂直
から約２２.５°の角度をなす勾配のある部分と(ｂ)短
い水平部分とを除いて垂直である。約４５ポンド／平方
インチ（ゲージ）(「psig」）の圧力と約２.５フィート
／秒の速度を有する約２.５標準立方フィート/分（「SC
FM」）の流量の空気１０Ｃを導管１１を経てスタンドパ
イプ９に噴入した。これによってガスがＬ型弁のところ
で制御されながら流動させられた。スタンドパイプ９内
のコークス／鉱石混合物１は充填床流れとなって下方に
流れた。モーター駆動弁１２はスタンドパイプ９に供給
される空気の量を制御するために使用することができ
る。「Ｌ」型弁１３（つまり直角のベンド）はスタンド
パイプ９の下端に位置する。
スタンドパイプ９を経て、上方にある混合／通気流動床
反応器５から流出する。スタンドパイプ９は、(ａ)垂直
から約２２.５°の角度をなす勾配のある部分と(ｂ)短
い水平部分とを除いて垂直である。約４５ポンド／平方
インチ（ゲージ）(「psig」）の圧力と約２.５フィート
／秒の速度を有する約２.５標準立方フィート/分（「SC
FM」）の流量の空気１０Ｃを導管１１を経てスタンドパ
イプ９に噴入した。これによってガスがＬ型弁のところ
で制御されながら流動させられた。スタンドパイプ９内
のコークス／鉱石混合物１は充填床流れとなって下方に
流れた。モーター駆動弁１２はスタンドパイプ９に供給
される空気の量を制御するために使用することができ
る。「Ｌ」型弁１３（つまり直角のベンド）はスタンド
パイプ９の下端に位置する。
【００２３】導管２６および２７を経て空気１０Ａおよ
び１０Ｂもまたスタンドパイプ９に噴入される。噴入は
以下のように自動化することができる。導管２６および
２７はモーター駆動弁２８および２９を有することがで
きる。導管２６および２７を通って噴入される空気１０
Ａおよび１０Ｂの量は、スタンドパイプ内のガス−固体
相対速度をコークス／鉱石混合物の最低流動化速度の約
２０〜８０％にさせるのに十分な量でなければならな
い。このような最低流動化速度は、上方にある混合／通
気流動床５内のコークス／鉱石混合物１の最低流動化速
度に大体等しい。上方にある混合／通気流動床５内での
流動化状態に際して検出器１９によって測定した差圧を
この差圧を測定した長さで除した商（「DP／Lmf」）
は、このような最低流動化速度のための制御信号であ
る。従ってスタンドパイプの内において最低流動化速度
の２０〜８０％を維持するために、ＤＰ／Ｌｍｆの２０
〜８０％（「MF制御仕様」）である制御信号を用いるこ
とができる。従って、場合に応じて検出器２１または２
２によって読みとられた差圧を、測定される長さで除し
た商（「DP／L21または「DP／L22」）がＭＦ制御仕様以
内にないことを、操作に際して制御器３０が感知する
時、制御器３０によって、場合に応じてモーター駆動弁
２８または２９に信号が送られ、また場合に応じてＤＰ
／Ｌ21またはＤＰ／Ｌ 22をＭＦ制御仕様以内にするよう
に必要に応じてこれらの弁が開放または閉鎖される。
び１０Ｂもまたスタンドパイプ９に噴入される。噴入は
以下のように自動化することができる。導管２６および
２７はモーター駆動弁２８および２９を有することがで
きる。導管２６および２７を通って噴入される空気１０
Ａおよび１０Ｂの量は、スタンドパイプ内のガス−固体
相対速度をコークス／鉱石混合物の最低流動化速度の約
２０〜８０％にさせるのに十分な量でなければならな
い。このような最低流動化速度は、上方にある混合／通
気流動床５内のコークス／鉱石混合物１の最低流動化速
度に大体等しい。上方にある混合／通気流動床５内での
流動化状態に際して検出器１９によって測定した差圧を
この差圧を測定した長さで除した商（「DP／Lmf」）
は、このような最低流動化速度のための制御信号であ
る。従ってスタンドパイプの内において最低流動化速度
の２０〜８０％を維持するために、ＤＰ／Ｌｍｆの２０
〜８０％（「MF制御仕様」）である制御信号を用いるこ
とができる。従って、場合に応じて検出器２１または２
２によって読みとられた差圧を、測定される長さで除し
た商（「DP／L21または「DP／L22」）がＭＦ制御仕様以
内にないことを、操作に際して制御器３０が感知する
時、制御器３０によって、場合に応じてモーター駆動弁
２８または２９に信号が送られ、また場合に応じてＤＰ
／Ｌ21またはＤＰ／Ｌ 22をＭＦ制御仕様以内にするよう
に必要に応じてこれらの弁が開放または閉鎖される。
【００２４】上方にある混合／通気流動床５内でコーク
ス／鉱石混合物１の水準を所望なものに維持することの
できる制御系を実施例１に利用される装置のために使用
した。この点に関し、上方にある混合／通気流動床反応
器５内のコークス／鉱石混合物１が所望の高さにある
時、検出器１８によって読みとられる差圧を、この差圧
が測定される長さで除した商が観察されそして床高制御
仕様になる。従って、検出器１８によって読みとられる
差圧を、この差圧が測定される長さで除した商（「DP／
L18」）が床高制御仕様より小さくあるいはそれより大
きいことを、操作に際して制御器３１が感知する時、制
御器３１によってモーター駆動弁１２に信号が送られ、
そうするとこの弁が必要に応じて開放または閉鎖によっ
て調節され、これによって、検出器１８によって感知さ
れるＤＰ／Ｌ18が床高制御仕様以内となるまで、導管１
１を経てスタンドパイプ９に流入する空気１０Ｃの流量
が増加または減少される。
ス／鉱石混合物１の水準を所望なものに維持することの
できる制御系を実施例１に利用される装置のために使用
した。この点に関し、上方にある混合／通気流動床反応
器５内のコークス／鉱石混合物１が所望の高さにある
時、検出器１８によって読みとられる差圧を、この差圧
が測定される長さで除した商が観察されそして床高制御
仕様になる。従って、検出器１８によって読みとられる
差圧を、この差圧が測定される長さで除した商（「DP／
L18」）が床高制御仕様より小さくあるいはそれより大
きいことを、操作に際して制御器３１が感知する時、制
御器３１によってモーター駆動弁１２に信号が送られ、
そうするとこの弁が必要に応じて開放または閉鎖によっ
て調節され、これによって、検出器１８によって感知さ
れるＤＰ／Ｌ18が床高制御仕様以内となるまで、導管１
１を経てスタンドパイプ９に流入する空気１０Ｃの流量
が増加または減少される。
【００２５】コークス／鉱石混合物１をスタンドパイプ
９の水平部分を経て、直径３６インチの模擬流動床反応
器１４に供給した。毎秒約０.６フィートの速度および
約６４５ ＳＣＦＭの量で、流動化用空気１５を導管１
６を経て模擬流動床反応器１４に噴入した。模擬流動床
反応器内にある流動化されたコークス／鉱石混合物１の
表面の上方の圧力は約２２.５psigであった。過剰の空
気３４は導管１７を経て模擬流動床反応器１４から流出
した。コークス／空気混合物１のサージングを防止する
ことを助けるために、約１.１ ＳＣＦＭの流量の空気１
０Ｄを導管３３を経てスタンドパイプ９の水平部分に供
給した。模擬的な生成物３５は６インチの導管３６を経
て模擬流動床反応器１４から流出した。
９の水平部分を経て、直径３６インチの模擬流動床反応
器１４に供給した。毎秒約０.６フィートの速度および
約６４５ ＳＣＦＭの量で、流動化用空気１５を導管１
６を経て模擬流動床反応器１４に噴入した。模擬流動床
反応器内にある流動化されたコークス／鉱石混合物１の
表面の上方の圧力は約２２.５psigであった。過剰の空
気３４は導管１７を経て模擬流動床反応器１４から流出
した。コークス／空気混合物１のサージングを防止する
ことを助けるために、約１.１ ＳＣＦＭの流量の空気１
０Ｄを導管３３を経てスタンドパイプ９の水平部分に供
給した。模擬的な生成物３５は６インチの導管３６を経
て模擬流動床反応器１４から流出した。
【００２６】コークス／鉱石混合物１の下方への流れを
防止することが好ましいならば、適当な圧力をもつ空気
１０Ｃを導管１１を経てスタンドパイプ９に供給し、圧
力シールを行いそして流動床１４内のコークス／鉱石混
合物がスタンドパイプ９内に逆流するのを防止すること
ができる。実施例１で使用した装置のいろいろな区間で
の差圧は、検出器１８、１９、２０、２１、２２、２
３、２４および２５によって測定した。差圧、この差圧
を測定した長さ、およびこの差圧とこの長さとの比を下
記の表１に示す。
防止することが好ましいならば、適当な圧力をもつ空気
１０Ｃを導管１１を経てスタンドパイプ９に供給し、圧
力シールを行いそして流動床１４内のコークス／鉱石混
合物がスタンドパイプ９内に逆流するのを防止すること
ができる。実施例１で使用した装置のいろいろな区間で
の差圧は、検出器１８、１９、２０、２１、２２、２
３、２４および２５によって測定した。差圧、この差圧
を測定した長さ、およびこの差圧とこの長さとの比を下
記の表１に示す。
【００２７】
【表１】 上記した方法では、毎分ただの約２.７標準立方フィー
トの空気を模擬流動床反応器１４に噴入しつつ、実質的
に充填床モードにある。毎時１１,０００ポンドのコー
クス／鉱石混合物１を供給することが可能なことが判明
した。噴入された空気は、粒状物質の流動化を防止する
ためにスタンドパイプ内のガス−固体相対速度を減少す
るのに十分な量であった。さらに、コークス／鉱石混合
物１を模擬流動床１４に注入するのに、気流輸送による
供給も機械式供給装置（加圧スクリューフィーダーのよ
うな）も必要でなかった。
トの空気を模擬流動床反応器１４に噴入しつつ、実質的
に充填床モードにある。毎時１１,０００ポンドのコー
クス／鉱石混合物１を供給することが可能なことが判明
した。噴入された空気は、粒状物質の流動化を防止する
ためにスタンドパイプ内のガス−固体相対速度を減少す
るのに十分な量であった。さらに、コークス／鉱石混合
物１を模擬流動床１４に注入するのに、気流輸送による
供給も機械式供給装置（加圧スクリューフィーダーのよ
うな）も必要でなかった。
【図１】実施例に記載する模擬的な流動床反応器に粒状
物質を供給するのに採用され手段を示す模式図である。
物質を供給するのに採用され手段を示す模式図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 テツド・エム・ノウルトン アメリカ合衆国イリノイ州60521．ウイロ ウブルツク．リツジムーアドライブ553 (72)発明者 メルヴイン・ビー・ペル アメリカ合衆国デラウエア州19810．ウイ ルミントン．ジヤステインレイン2542 (72)発明者 ジエイムズ・ダブリユー・リーブズ アメリカ合衆国デラウエア州19810．ウイ ルミントン．ウラストンロード８
Claims (10)
- 【請求項１】 (ａ) 粒状物質を混合しかつ通気する装
置に粒状物質を供給し、(ｂ) 粒状物質をスタンドパイ
プにより下向きに流動床反応器に送り、前記スタンドパ
イプには、流動床反応器に粒状物質が導入される手前
に、粒状物質の安息角より大きい角度をなすベンドがあ
り、そして(ｃ) 粒状物質の流動化を防止するためにス
タンドパイプ内のガス−固体相対速度を減少するのに十
分な量のガスを、スタンドパイプにあるベンドより手前
の一つまたはそれより多くの場所で粒状物質中に噴入す
ることからなる粒状物質を流動床反応器に供給する方
法。 - 【請求項２】 工程(ａ)における装置が流動床であり、
スタンドパイプにあるベンドが約９０°の角度をなし、
ガスはスタンドパイプにあるベンドの手前の二つまたは
それより多くのの場所にガスが噴入され、ガスを噴入す
るための少なくとも一つの場所が、スタンドパイプの内
径にほぼ近い長さを超えない距離だけスタンドパイプの
ベンドの上流にあり、また(ａ)スタンドパイプが流動床
反応器に入る個所の絶対圧と(ｂ)粒状物質がスタンドパ
イプに流入する個所の絶対圧との比が少なくとも約１.
５である請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 スタンドパイプに噴入されるガスの量
が、スタンドパイプ内のガス−固体相対速度を粒状物質
の最低流動化速度の約２０〜８０％にする請求項１記載
の方法。 - 【請求項４】 流動床反応器が大気圧を超えて操作さ
れ、粒状物質の流れが実質的に充填床のモードにあり、
また流動床反応器からのガスがスタンドパイプに何ら流
入しないようにするのに十分な圧力および流量でガスが
噴入される請求項１記載の方法。 - 【請求項５】 (ａ) 粒状物質の粒子方法が約１〜５０
００ミクロンであるが、ただし約１〜５０ミクロンの寸
法を有する粒状物質が使用されるならば、それは粒状物
質の全重量の約５０％を越えないものとし、そして(ｂ)
粒状物質がGeldart Ｂ型に分類されることを条件とする
請求項１記載の方法。 - 【請求項６】 粒状物質がコークスと、ＴｉＯ2の源泉
となる物質との配合物である請求項１記載の方法。 - 【請求項７】 粒状物質の最低流動化速度の約５００％
を越えないガスが工程(ａ)の流動床装置に噴入され；そ
して工程(ａ)の流動床装置内の粒状物質の所望の高さ
が、(i)工程(ａ)のこのような流動床装置の頂部と底部
との差圧を、(ii)この差圧を測定した長さで除した商に
大体等しい制御信号によって維持される、請求項２記載
の方法。 - 【請求項８】 流動床反応器が大気圧を越える圧力で操
作され；粒状物質の流れが実質的に充填床モードにあ
り；スタンドパイプに噴入されるガスの量が、スタンド
パイプ内のガス−固体相対速度を粒状物質の最低流動化
速度の約２０〜８０％にさせるのに十分であり；そして
粒状物質がコークスと、ＴｉＯ2の源泉となる物質との
配合物である、請求項１記載の方法。 - 【請求項９】 工程(ａ)の装置が流動床であり；粒状物
質の平均寸法が約１００〜５００ミクロンであり；工程
(ａ)の流動床装置内に噴入するガスの速度が粒状物質の
最低流動化速度の約５００％を越えず；そして(ａ)スタ
ンドパイプが流動床反応器に流入する個所の絶対圧力と
(ｂ)粒状物質がスタンドパイプに流入する個所の絶対圧
力との比が少なくとも約１.５である、請求項８記載の
方法。 - 【請求項１０】 噴入されるガスの量が、(１)工程(ａ)
の流動床装置内の流動化された粒状物質の頂部と底部と
の差圧を、(２)工程(ａ)の流動床装置内のこのような流
動化された粒状物質の高さで除した商の約２０〜８０％
を反映する制御信号によって調節される請求項２から９
のいずれか１項に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US623071 | 1996-03-28 | ||
| US08/623,071 US5968460A (en) | 1996-03-28 | 1996-03-28 | Process for injecting particulate material into a fluidized bed reactor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH105576A true JPH105576A (ja) | 1998-01-13 |
Family
ID=24496653
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9074959A Pending JPH105576A (ja) | 1996-03-28 | 1997-03-27 | 流動床反応器に粒状物質を注入する方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5968460A (ja) |
| EP (1) | EP0798037B1 (ja) |
| JP (1) | JPH105576A (ja) |
| AU (1) | AU715610B2 (ja) |
| DE (1) | DE69706732T2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7429407B2 (en) * | 1998-12-30 | 2008-09-30 | Aeromatic Fielder Ag | Process for coating small bodies, including tablets |
| US6358401B1 (en) * | 1999-07-14 | 2002-03-19 | Intercat Equipment, Inc. | Apparatus and procedures for replenishing particulate materials used in industrial processes |
| US8728302B2 (en) | 2010-06-25 | 2014-05-20 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Spent catalyst riser distributor |
| JP2016508524A (ja) | 2013-01-22 | 2016-03-22 | アネロテック・インコーポレイテッドＡｎｅｌｌｏｔｅｃｈ，Ｉｎｃ． | 触媒急速熱分解用のガスジェットインジェクタ反応器 |
| CN103395829B (zh) * | 2013-07-30 | 2015-04-29 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 | 一种循环氯化生产四氯化钛的方法和设备 |
| MX2021000082A (es) * | 2018-07-16 | 2021-03-25 | Anellotech Inc | Inyeccion de biomasa en reactor de pirolisis catalitico de lecho fluidizado. |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2892773A (en) * | 1953-12-29 | 1959-06-30 | Gulf Research Development Co | Fluidized process and apparatus for the transfer of solids in a fluidized system |
| JPS5898135A (ja) * | 1981-12-08 | 1983-06-10 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 連結した流動床の運転方法 |
| US4591334A (en) * | 1984-06-15 | 1986-05-27 | Trw Inc. | Fluidization aid |
| US4738828A (en) * | 1984-12-20 | 1988-04-19 | Trw Inc. | Fluidization aid including low bulk density fluidization aid |
| JPS6230545A (ja) * | 1985-07-31 | 1987-02-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 触媒の充填方法 |
| JPS62132539A (ja) * | 1985-12-05 | 1987-06-15 | Kobe Steel Ltd | 流動層反応装置 |
| US5320815A (en) * | 1987-07-13 | 1994-06-14 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Fluidized bed process |
| US4860694A (en) * | 1988-09-12 | 1989-08-29 | The Babcock & Wilcox Company | Controlled discharge from a standpipe containing particulate materials |
| US5175943A (en) * | 1990-05-23 | 1993-01-05 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Solids feed system and method for feeding fluidized beds |
-
1996
- 1996-03-28 US US08/623,071 patent/US5968460A/en not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-03-03 DE DE69706732T patent/DE69706732T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1997-03-03 EP EP97103438A patent/EP0798037B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-03-05 AU AU15131/97A patent/AU715610B2/en not_active Expired
- 1997-03-27 JP JP9074959A patent/JPH105576A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69706732D1 (de) | 2001-10-25 |
| AU1513197A (en) | 1997-10-02 |
| EP0798037A3 (en) | 1997-11-19 |
| DE69706732T2 (de) | 2002-07-04 |
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| US5968460A (en) | 1999-10-19 |
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