JPH11506148A - 無秩序状態の減少したサイクロン分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 流動床式接触分解装置の第３段階分離装置において使用するのに適しており、又は他のガス／固体物質の分離を向上させるサイクロン装置である。サイクロンは、サイクロン主体部の一端の清浄ガス出口チューブ、並びにガス及び同伴する固体物質用の入口を有する。固体物質及びガスの一部は固体物質出口を通って取り出され、キャッチ・チャンバー内に排出される。固体物質と共にキャッチ・チャンバー内に排出されたガスの一部は、サイクロンのガス還流開口部を通ってサイクロン主体部の内部に戻される。ガスが、固体物質出口を通ってサイクロン内へ無秩序状態で還流して戻されることを防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 無秩序状態の減少したサイクロン分離装置 本発明は、サイクロン分離装置及びこれを重質炭化水素フィード原料の流動接 触分解（ＦＣＣ）に用いることに関する。 サイクロンは、多くの工業的用途において、気体から固体粒状物質を分離する ために広範に用いられている。１つの利用分野に、軽質生成物を製造する炭化水 素の流動床式接触分解（ＦＣＣ）がある。ＦＣＣ装置において、サイクロンの配 置には、反応装置内（所望する分解反応は反応装置のライザー上昇流内で起こる ので、代わりに、分離装置（disengager）という用語も用いられる）と、分解触 媒の微細粒子を再生装置ガスから分離する必要がある再生装置内の主として２つ が見出されている。反応装置サイクロン ＦＣＣ反応容器において、ライザーは、分解生成物蒸気及び使用済み触媒を「 反応装置」又は分離容器へ排出する。１次サイクロンは分解生成物の大部分を使 用済み触媒から分離するが、大量の生成物蒸気は回収された使用済み触媒と共に 残る。使用済み触媒が１次サイクロンのジップレッグを降下する際に、生成物蒸 気は、回収された触媒が流動状態を保つように存在する必要がある。生成物蒸気 は、最終的に、一般にサイクロンを含む同じ容器内のストリッピング領域におい て触媒から分離される。ストリッピングされた蒸気は、サイクロンへの入口若し くはサイクロンからのガス出口の開口部、又は場合によってはサイクロン自体に 連絡する入口を通って、サイクロン内に戻されたり、還流したりする。 触媒に同伴又は吸着される生成物は大量であり、触媒：油重量比は通常３：１ 〜６：１である。使用済み触媒から生成物ガスを回収又は置換するために、大量 のストリッピング水蒸気が用いられる。ストリッパー蒸気は大きなストリームで あって、そのことは、生成物が大量であること、及びガス流が大量であることを 示している。ストリッパー蒸気は、使用済み触媒固体物質に富むストリームを形 成するのに用いられる１次サイクロンの中を通過させることができる。 ＦＣＣ反応装置環境において運転されているサイクロンシステムには２つの種 類がある。今日広範に用いられている２つの種類は、開放式サイクロンシステム と閉鎖式サイクロンシステムであって、先に述べた底部の閉鎖されたサイクロン と、底部の開放されたサイクロンと対照的であり、まったく異なっている。 開放式サイクロンシステムでは、ライザー反応装置から排出される物質を受容 する容器は比較的開放されている。この容器内で、ガスは１０〜３０秒又はそれ 以上の滞留時間を有する。ライザー反応容器は、容器の下側部分にストリッパー を、上側部分にサイクロンを有する大容量容器内に開口する。ガスリサイクルは 、比較的直線状に行われる。ストリッピング水蒸気及びストリップされた分解生 成物ガスはすべて１次サイクロンの入口ホーン部に入る。閉鎖式サイクロンシス テムでは、生成物ガスは一般に反応容器から分離され、数秒の滞留時間内で容器 から出る。滞留時間が短縮されたことによって、そうでない場合に反応容器内で 生じ得る望ましくない熱分解が大きく低減される。 閉鎖式又は底部がほぼ閉鎖されたサイクロンシステムにおけるガスリサイクル は、開放式システムにおけるガスリサイクルよりも複雑である。これは、閉鎖さ れているシステム内において、生成物ガスは反応装置の上部空間部(freeboard) の方へ取り出されるためである。ライザーはサイクロンへ排出し、サイクロンの ガス出口は２次サイクロンに直接接続されているか又はその近くに取り付けられ ている。サイクロンガス出口を通って出るガスは、そのようなシステム内で効率 的に処理されるが、回収される固体物質相と共に排出されるガスを取り出すこと も必要である。大部分のシステムは、このガス及び同伴するストリップ水蒸気を 、ストリッパー蒸気を収容する１次サイクロンガス出口移送ライン又は１次サイ クロン入口の回りの環状開口部を通して取り出す。 米国特許第５,３６２,３７９号は、１次サイクロン出口のガス出口回りに環状 開口部を用いて、ストリッピング蒸気を反応容器から１次サイクロンの中へ流入 させることを開示している。このデバイスは、同様の開放式底部サイクロン（米 国特許第４,４７８,７０８号）と比べて改良点を有しており、それは開放されて いる底部の中にストリッピングガスが流入すると同時に、分離された触媒がチャ ンバーの底部を出るというものである。流入するガスは分離された触媒を多少同 伴して、それをチャンバーに運んで戻し、サイクロンの効率を低下させる。 底部閉鎖式及び底部開放式サイクロンシステムのいずれにおいても、伴うガス ストリームは大量である。サイクロンへのガスフィードは大量であり、ストリッ パーからのガスに付随するガスストリームは大量である。サイクロンから排出さ れる触媒に同伴するガスの量は常に少量である。このガスは排出する固体物質を 流動状態に維持するのに必須のものであるが、伴うガスの量はフィードガス及び ストリッピング蒸気ストリームよりもはるかに少なく、従って、大部分の分離装 置では同伴する固体物質に付随するガスを無視している。再生装置サイクロン ＦＣＣ再生装置サイクロンは、通常、１次及び２次サイクロンを有する。ガス 及び同伴する触媒は、１次サイクロンの入口ホーン部から入る。回収された触媒 は１次サイクロンジップレッグを降下して、再生装置容器内の流動床に排出され る。回収された触媒と共にジップレッグから排出される流動ガスは、触媒床から 単に再び現れ、１次サイクロンの入口ホーン部へ再度入る。各１次サイクロンか ら排出されるガスは、通常、組み合せられている２次サイクロンの入口へ装入さ れ、流動化ガスの一部は、再び、２次サイクロンのジップレッグを降下し、再生 装置容器内の触媒床の中へ排出される。この２次サイクロンジップレッグガスス トリームも、触媒床から再び現れ、１次サイクロンの入口ホーン部へ再度入る。 １次サイクロン及び２次サイクロンの両者からのサイクロンジップレッグガス は、再生された触媒の流動床から上昇するガスと単に混合され、１次サイクロン 入口ホーン部へ再び入る。回収される固体物質ストリームと共に排出されるガス ストリームは、このように、再生装置容器内の大きな体積の上部空間部を通過し て容易に回収される。ガスリサイクル−第３段階分離装置 再生装置流出ガスから残留微細粒子を取り出すために用いられる第３段階分離 装置(Third Stage Separator(ＴＳＳ))サイクロンは、１次及び２次サイクロン とは異なっている。相違点は、ガス／固体物質メークアップにあるのではなく、 これは２次サイクロンへのガス／固体物質フィードに類似している。固体物質は 、一般に、１次サイクロン内で行われる方法と異なる方法にて排出され、固体物 質と共に排出されるガスの取扱いは異なる。 ＴＳＳサイクロンは、一般に、固体物質と共に排出されるガスの処理方法の問 題点を解決するに十分なものではない。或る種のＴＳＳサイクロンには、固体物 質の脱気用の部分及びジップレッグを備えていないものがある。固体物質は比較 的高速度にて排出され、大量のガスを吸い込み得る。固体物質は、固体物質を流 動化するガスよりも過剰な量のガスを運搬する。ＴＳＳサイクロンの固体物質出 口において、固体物質における運動エネルギーのかなりの部分はサイクロン主体 部からガスを運び出すのに用いられる。大量のガスがサイクロンから出て、何ら かの手段でサイクロンに再び入る。触媒及びガス排出のパルスによって、サイク ロンにはバレル内へ戻るガスの逆流(reverse flow)が交互に生じる。装置の底部 から固体物質相と共にサイクロンの物質収支へ取り出されるガスは十分ではない ので、これは、固体物質に富む相と共に排出されるガスにとってキャッチ・チャ ンバーからサイクロンへ戻るための唯一の方法である。ヘリウム(Ｈｅ)トレーサ ー及び２つのサイクロンを用いる試験によって、大量のガスが固体物質と共にサ イクロンの内部から出たり、サイクロンの内部に戻されたりすることが確認され た。この循環は固体物質出口を通って起こる必要がある。多段式サイクロンの第 ３段階の分離装置において、すべてのサイクロンは固体物質及びガスを排出し、 一部又はほぼ全部のものは、意図する訳ではないが、固体物質出口を通してサイ クロン主体部の中にガスをリサイクル又は還流して戻すと発明者らは考察した。 還流するガスは、固体物質をサイクロンの内部の渦巻流(inner vortex)の中へ戻 したり、ガス出口チューブへ出したりする。多段式サイクロンは相互に作用し合 って、連続的に及び無秩序状態で(chaotically)、微粉の排出及び再同伴を行う 。逆流は空間的及び時間的に無秩序に又は不規則に変動し、このガスを固体物質 出口を通して固体物質の排出と向流の流れで還流させる。 そのような無秩序状態での操作は多段式サイクロン装置において最も問題とな るものであるが、単独のサイクロンでも生じ得る。固体物質出口を通る無秩序状 態の還流は、サイクロン主体部内において接線方向に流れるガスストリームライ ンを乱す作用を有する。 本発明は、サイクロンに独立したガス再侵入(reentry)手段を設けて還流ガス を再導入することによって、サイクロンの効率を向上させる簡単で効率的な方法 を提供するものである。この方法で還流されるガスは、外側のサイクロン渦巻流 の接線方向速度に悪影響を及ぼすことがほとんどなく、それを増大させることさ えある。微細粉体の分離を行うのは、この外側渦巻流の領域である。 独立したガス還流を、好ましくはサイクロン主体部の底部に設けることによっ て、サイクロン操作は安定化され、ガス出口チューブから排出される微細粉体の 量は半減し得る。 本発明によれば、サイクロン分離装置は、 (ｉ)底部の閉鎖されたサイクロン主体部、 (ii)サイクロン主体部の入口端部における、ガス及び同伴した固体物質のストリ ーム用のフィードガス入口、 (iii)同伴する固体物質含量が低下したガスを取り出すための、サイクロン主体 部の長軸と整列されている長軸を有する入口端部におけるガス出口チューブ、 (iv)底部の閉鎖されたサイクロンからキャッチ・チャンバー内へ少量のガス及び 固体物質を接線方向に排出するためのサイクロン主体部の側壁における１又はそ れ以上の固体物質出口、並びに (ｖ)キャッチ・チャンバーからサイクロン主体部の中へガスをリサイクルさせて 戻すための、フィードガス入口から流れに関して離れて設けられている(fluidly isolated)少なくとも１つのガス還流開口部 を有してなる。 ガス還流入口は、好適には、（通常、少なくとも部分的に円筒形状をしている ）サイクロン主体部の閉鎖された端部にガス還流チューブを有しており；この還 流チューブはサイクロン主体部の直径よりも小さい直径を有し、一端はサイクロ ン主体部外側の還流入口となっており、他端はサイクロン主体部内側の還流出口 の となっている。サイクロン主体部は、閉鎖された端部と反対側の端部にガス出口 チューブを有しており、このガス出口チューブはサイクロン主体部の直径よりも 小さい直径を有しており、サイクロン主体部と軸方向に整列した長軸を有してい る。還流出口は、サイクロン主体部内において、ガス出口チューブと軸方向に整 列しているガス還流チューブの部分の上にある。更に、ガス／固体物質ストリー ム用の入口は還流入口から離れているサイクロン主体部の端部にあって、入って くるガス／固体物質混合物を渦運動によって接線方向に流入させるように配され ている。固体物質出口は、サイクロン本体から、閉鎖されている端部近くのサイ クロン主体部の側壁に設けられている１又はそれ以上の開口部を通して、少量の ガスと共に濃厚な固体物質ストリームを排出する。固体物質出口及びガス還流入 口は、サイクロン主体部の外側に流体が流通するように接続されている。 流動床式接触分解プロセスに使用する場合、炭化水素フィードは分解反応装置 内で再生された分解触媒と接触することによって接触的に分解され、より軽質の 生成物及び使用済みの触媒を生じさせ、使用済みの触媒は、煙道ガスから微細粉 体及び触媒を取り出すための１又はそれ以上の分離装置を有する触媒再生装置に おいて再生され、再生された触媒が生成して分解反応装置へリサイクルされる。 触媒微細粉体を含有する再生装置煙道ガスは外部分離装置内の外部分離装置へ循 環され、そこで再生装置煙道ガスストリームから微細粉体の少なくとも一部が取 り出される。この外部分離装置は、上述のようなサイクロンを多数有している。 固体物質出口は、微細粉体及び少量のガスを外部分離装置の下側部分のキャッチ ・チャンバー内へ排出し、そこからガス還流が生じて、キャッチ・チャンバーか ら固体物質と共に排出されるガスの少なくとも一部をサイクロン主体部へリサイ クルさせて戻す。 多段式サイクロンガス／固体物質分離装置は好ましくは多数のサイクロンを有 してなり、各サイクロンは、サイクロン主体部と軸方向に整列している円筒状の ガス出口チューブとサイクロン主体部の側壁とによって規定される環状のスペー スの中に、ガス及び同伴する固体物質を流入させるガス／固体物質入口を有して いる。サイクロン主体部の反対側端部の固体物質出口は、固体物質及び同伴する ガスのための接線方向出口を有している。サイクロン群は、固体物質出口から排 出される固体物質用の共通キャッチ・チャンバー、並びにガス及び同伴される固 体物質用の共通マニホールドを共有している。 本発明のサイクロンは、再生装置煙道ガスから触媒及び微細粉体を除去する第 ３段階分離装置において使用することが好ましい。多くの場合に、従来技術の小 さな直径の水平サイクロンに増設部分を加えることによって、既存の装置を使用 することができる。 ＦＣＣにおける第３段階分離装置として使用する場合、このポイントにおける 固体物質の装入はほとんどなく、従って、耐熱性のライニングは必ずしも要しな い。 ガス還流開放領域は、予測されるガスの戻り流れを処理するのに十分な大きさ を有する必要があるが、常套の固体物質出口よりも大きくする必要はない。多く の場合に、常套の固体物質出口を通る流体の流れに利用できる断面積の１〜１０ ％、好ましくは１.５〜５％、最も好ましくは２〜４％に等しい開口面積によっ て良好な結果が達成されることになる。 ガス還流入口は、サイクロンの底部における簡単な孔であってもよいし、又は 、好ましくは、ガス還流チューブを有していてもよく、ガス還流チューブは、サ イクロン主体部内の内側部分における開放端部、キャッチ・チャンバー内に延び ており端部が閉鎖されている外側部分、及びサイクロン主体部の内側に入るリサ イクルされたガスに渦巻流を付与するための側壁の少なくとも１つの接線方向入 口又はスロットを有している。 図１は、従来技術におけるＦＣＣ装置の模式図を示している。 図２は、垂直サイクロンを有する従来技術の第３段階分離装置の模式図を示し ている。 図３は、水平サイクロンを有する従来技術の第３段階分離装置の模式図を示し ている。 図４は、ガス再侵入口サイクロンを有する本発明の好ましいサイクロンの摸式 的断面図である。 図５は、図４に示すサイクロンの底面図である。 図６は、ガス再侵入用の簡単なオリフィス及び円錐形の底部を有する本発明の サイクロンを示している。 図７は、ガス再侵入用のチューブ及び接線方向固体物質出口を有する底部の閉 鎖された本発明のサイクロンを示している。 本発明は、常套のライザー分解ＦＣＣ装置と関連させて解釈することによって より良好に理解することができる。ＦＣＣプロセスにおいて使用する場合、本発 明のサイクロンを採用すること以外は、典型的な分解条件及び触媒を用いること ができる。 図１は、従来技術の流動床式接触分解システムを示すものであって、Oil & Ga s Journal 、１月８日号（１９９０年版）のFluid Catalytic Cracking Reportの 第１７図として示されているKellogg Ultra Orthoflow converter Model F と同 様のものである。本発明のプロセスはこの型のＦＣＣ装置と共に良好に作動する 。 重質フィード、例えば軽油、減圧軽油は、フィード注入ノズル２を通ってライ ザー反応装置６へ加えられる。分解反応はライザー反応装置内でほとんど完了し 、ライザー反応装置は装置の頂部でエルボー１０にて９０°曲がっている。使用 済みの触媒及び分解生成物は、分解生成物から使用済みの触媒の大部分を効率的 に分離するライザーサイクロン１２の中を通過して、ライザー反応装置から排出 される。分解生成物は分離装置１４内に排出され、最終的に、上側サイクロン１ ６及び導管１８を通って分画装置へ送られる。 使用済みの触媒はライザーサイクロン１２のジップレッグから降下して、手段 １９及び２１によって導入されるストリッピング水蒸気と共に、１段階、好まし くは２段階又はそれ以上の段階で水蒸気ストリッピングが行われる触媒ストリッ パー８の中へ排出される。ストリップされた炭化水素及びストリッピング水蒸気 は分離装置１４の中に入り、上側サイクロン１６の中を通過した後、分解生成物 と共に取り出される。 ストリップされた触媒は、使用済み触媒スタンドパイプ２６の中を通って降下 して触媒再生装置２４の中へ排出される。触媒の流れは、使用済みの触媒プラグ ・ ルブ３６により制御される。 触媒は、再生装置２４内で、空気ライン及び空気グリッド・ディストリビュー タ（図示せず）の中を通って加えられる空気に接触することによって再生される 。触媒冷却装置２８が設けられているので、所望する場合には、再生装置から熱 を取り除くことができる。再生された触媒は、再生触媒プラグバルブアッセンブ リ３０を通して再生装置から取り出され、ラテラル３２の中を通ってライザー反 応装置６の底部に排出され、上述したように注入装置２を通して注入される新た なフィードに接触し、分解する。煙道ガス及び同伴される触媒の一部は、再生装 置２４の上側部分の希薄相領域に排出される。同伴された触媒は、サイクロン４ の複数段階において煙道ガスから分離され、出口３８を通ってプレナム２０の中 へ排出され、更にライン２２を通り煙道ガスラインへ排出される。 このような再生装置における沸騰濃厚床（bubbling dense bed）は優れた水平 方向混合を呈し、重質フィードを伴う場合であっても熱交換装置２８により全Ｃ Ｏ燃焼操作が行われる。 図１には、第３段階分離装置を示していない。大部分の製油設備において、ラ イン２２はある種の第３段階分離装置（図示せず）へ連絡しており、通常は、５ ０〜１００（又はそれ以上）の小さな直径の水平型又は垂直型サイクロンを有す るものとなっている。精製された煙道ガスは、場合によって用いられる動力回収 タービン（図示せず）を通過した後、場合によって煙道ガス清浄化装置、例えば ＳＯ_xスクラバー等（図示せず）の中を通って大気へ排出する煙突へ送られる。 図２（従来技術）は、Improved hot-gas expanders for cat cracker flue ga s，Hydrocarbon Processing，1976年３月，141頁の１図に記載のものと同じであ る。 第３段階分離装置２００は、入口２１０を通る、ＦＣＣ煙道ガスを含む微細粉 体を受け入れる。ガスは、プレナム２２０の中を通って、渦巻きベーン（図示せ ず）を有する複数の小径セラミックチューブ２３５の入口へ送られる。微細粉体 はチューブ２３５の壁部に集まり、チューブの底部から固体物質２３０の環状ス トリームとして排出される。清浄なガスストリームは出口チューブ２３９の中を 通って取り出され、出口２９０の中を通って容器から排出される。固体物質は固 体物質出口２６５を通して取り出される。 図３（従来技術）は、米国特許第５,１７８,６４８号の図１に示すような、サ イクロンが水平に取り付けられている別の種類の市販のＴＳＳ装置を示している 。分離装置３１０は、ガス入口３１２、ハウジング３１４、清浄ガス排出出口３ １６、主固体物質出口３１８、及び補助固体物質出口３２０を有してなる。 ハウジング３１４の壁部は断熱化処理されていてもよく、或いは熱交換器（図 示せず）を用いてガスを冷却することもできる。ハウジング３１４の内部は、外 側はハウジング３１４によって、内側はサブハウジング３２４によって仕切られ た清浄ガスチャンバー３２２に分かれており、サブハウジング３２４はチャンバ ー３２６の境界にもなっている。チャンバー３２６の内部は、粒状物質排出チャ ンバー３３０を同心円状に取り囲む排出チャンバーハウジング構造物３２８によ って規定されている。 サブハウジング３２４は、頂部覆い３３６によって支持される耐熱性断熱部材 ３３２によって同心円状に支持されている。排出チャンバー３２８は、円筒状ス カート３４０によってサブハウジング３２４の円錐状部分３３８から支持されて いる。スカート３４０の付近において、構造物３２８の下側部分は、下側端部に 主固体物質出口３１８を有する導管３４４に頂部が結合されている円錐構造３４ ２として形成されていてもよい。ハウジング３１４は、クリート３６０によって 支持されている。 粒状物質を含むガスは装置に入ると、水平に取り付けられた複数の小径サイク ロン３８０の入口３８２の中を通過する。清浄ガスは出口チューブ３８４の中を 通過して排出され、一方、固体物質はオリフィス３８６の中を通って粒状物質排 出チャンバー３３０の中へ排出され、降下して固体物質出口３１８を通して排出 される。サイクロン３８０は、サブハウジング３２４の壁部と構造物３２８の壁 部との間を横方向に連絡している。 図示する装置において、固体物質の集まり方は、水平サイクロンの固体物質出 口を通って排出される固体物質と、サイクロンの周囲を自然に降下して固体物質 出口３２０を通って除去される類の固体物質とに分けられる。大部分の市販の装 置は固体物質取り出し口が１つであり、すべての固体物質は出口３８６を通して 排出される。清浄化ガスは、ガス出口３１６を通って装置から排出される。 図４は、本発明の好ましいサイクロン装置の略断面図を、図５は同じサイクロ ンの底面図を示している。ガス及び同伴する固体物質は、入口５１５の中を通り 、接線方向入口ダクト５１０の中を通って流入する。ガスは、出口チューブ５２ ０の周囲を流れて通過し領域５２４に入り、ここで粒状物質は遠心力によってサ イクロン５００の壁部５１４に押しやられる。固体物質の集まりは循環する粒状 物質の比較的薄い層を形成し、１又はそれ以上の接線方向の粉塵出口５４５を通 って排出される。サイクロンは閉鎖された底部５４０を有している。ガスの再侵 入は、接線方向の入口４１０及び入口開口部４１５を有する再侵入サイクロン４ ００を通して行われる。 装置の中におけるガスの全体としての流れは、常套のダブル・ヘリックス形式 である。ガスは、サイクロンの内部空間において、ヘリックス５７５として概略 的に示すように外側を降下し、ヘリックス５８０として内側を上昇する。ガスが 時計回りの方向に流れながら降下する場合には、時計回りの回転方向を保持しつ つ、戻りトリップとして軸方向について逆方向（上昇方向）に流れる。小型サイ クロン又はガス再侵入サイクロン４００は、再侵入するガスに、渦５７５（外側 ヘリックス）及び渦巻５８０（内側ヘリックス）と同じ方向の渦巻流を与えるよ うに構成されている。 図６は、加工がより容易であり、それ自身でドレーン機能を有するもう１つの 態様を示している。フィードガスは、接線方向入口６１０内の開口部６１５の中 を通り、サイクロン６００の領域６２４の中に装入される。流入するガスは、清 浄ガス出口チューブ６２０の周囲で流れ、粉塵は壁部６１４上に集まる。粉塵は 出口６４５の中を通って接線方向に排出させることもでき、また、サイクロン主 体部の下側部分は、接線方向出口６４６又は開口部を有する頂部の除かれた円錐 （円錐台）部分６３０を有するようにしてあってもよい。ガス還流開口部６３５ は、粉塵捕捉部(dust catcher)からサイクロンの中へガスを還流して戻す機能を 有しており、運転停止中はドレーンとしての機能を果たす。 図７は、平坦な底部及び接線方向出口を有する、底部の閉鎖されたサイクロン ７００を示している。ガス及び粉塵は、接線方向入口７１０内の開口部７１５を 通って装入され、清浄ガス出口チューブ７２０の周囲で渦巻流を形成する。粉塵 は壁部７１４上に集まり、出口７４５を通って粉塵捕捉部（図示せず）の中に排 出される。固体物質と共に排出された過剰のガスは、チューブ７３５内のオリフ ィス７８５を通って、サイクロンの内部に戻される。図示する態様において、チ ューブは、チューブ状延長部７３７を経て、サイクロン主体部の内部に延びてい る。サイクロンの底部は封止プレート７４０によって閉鎖されている。 本発明の新しいサイクロンは、常套の技術及び材料を用いて容易に作成するこ とができる。サイクロンの底部は、サイクロンの外側又は内側へ向かって円錐形 状をなしていてもよい。還流部は、丸みを帯びた穴であってもよいが、主サイク ロンの主体部に流入する還流ガスに渦巻流を生じさせるように設けられる倒立型 サイクロンが好ましい。別法として、同じ目的で、還流部に渦巻流ベーンを設け ることもできる。 サイクロンの主体部は全体的に又は部分的に、コンクリート又は他の耐熱性ラ イニング材によってライニングが施されていてもよい。出口の縁部は、表面を硬 化させたものであってもよい。 本発明の新しいサイクロンは、特に、複数の水平型又は垂直型サイクロンを備 えている既存のＴＳＳ装置の改良に用いることができる。サイクロンは、微細粉 体、即ち、０〜５ミクロンの粒状物質の除去を著しく向上させる。本発明の新し いサイクロンの構造は、動力回収タービンブレードの浸蝕を防止し、粒状物質の 放出を実質的に低下させるものである。 多くのＦＣＣ装置では、第３段階分離装置に本発明のサイクロン装置を使用す ることによって、不透過度を低下させるための電気集塵装置を用いる必要性を省 き、５０ｍｇ／Ｎｍ³以下の粒状物質の放出を達成することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シャッツ，クラウス・ウィルヘルム アメリカ合衆国08648ニュージャージー州 ローレンスビル、ジャミソン・プレイス ９番

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．−底部の閉鎖されたサイクロン主体部、 −サイクロン主体部の入口端部における、ガス及び同伴した固体物質のストリー ム用のガス／固体物質入口、 −同伴する固体物質含量の低下したガスを取り出すための、サイクロン主体部の 長軸と整列されている長軸を有する入口端部におけるガス出口チューブ、 −サイクロンからキャッチ・チャンバー内へ少量のガス及び固体物質を接線方向 に排出するためのサイクロン主体部の側壁における少なくとも１つの固体物質出 口、並びに −キャッチ・チャンバーからサイクロン主体部の中へガスをリサイクルさせて戻 すための、ガス／固体物質入口から離れて設けられている少なくとも１つのガス 還流開口部 を有してなるサイクロン分離装置。 ２．ガス／固体物質入口から離れている封止端部を有する、円筒状サイクロン 主体部を有する請求の範囲１記載のサイクロン分離装置。 ３．ガス還流部が、サイクロン主体部の長さの０〜１倍の範囲でサイクロン主 体部内に延びており、サイクロン主体部の長さの０〜１倍の範囲でサイクロン主 体部の外のキャッチ・チャンバー内に延びているガス還流チューブを有する請求 の範囲１又は２記載のサイクロン分離装置。 ４．ガス出口チューブは、サイクロン主体部の直径よりも小さい直径を有して おり、及びサイクロン主体部と軸方向に整列した長軸を有しており、ガス還流チ ューブはガス出口チューブと軸方向に整列している請求の範囲３記載のサイクロ ン分離装置。 ５．サイクロン主体部の一端の接線方向ガス／固体物質入口、並びにサイクロ ン主体部内の封止端部近くの少なくとも１つの開口部の中を通して、サイクロン 主体部から少量のガスと共に濃厚化された固体物質ストリームを排出するための 固体物質出口を有する請求の範囲１〜４のいずれかに記載のサイクロン分離装置 。 ６．固体物質出口が、サイクロン主体部の閉鎖端部と、ガス／固体物質入口と の間に配されている請求の範囲５記載のサイクロン分離装置。 ７．サイクロン主体部が、閉鎖端部近くに円錐状部分を有すると共に、入口端 部近くに円筒状部分を有しており、接線方向固体物質出口が円筒状部分と円錐状 部分の連結部に設けられている請求の範囲６記載のサイクロン分離装置。 ８．ガス還流入口は、少なくとも部分的に円筒状であるサイクロン主体部の閉 鎖された端部においてガス還流チューブを有しており、還流チューブはサイクロ ン主体部の直径よりも小さな直径を有している請求の範囲４記載のサイクロン分 離装置。 ９．ガス／固体物質入口が接線方向排出口を有する請求の範囲１〜８のいずれ かに記載のサイクロン分離装置。 １０．ガス／固体物質入口が軸方向排出口を有する請求の範囲１〜８のいずれ かに記載のサイクロン分離装置。