JPS63116763A - サイクロン分離器の支持容器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は高温容器内に格納される構造物の支持方法改良
に関しており、実際上はとくに触媒再生用容器のような
、流動性固体粒子を処理する容器内のサイクロン分離器
の支持構造の改良に関している。

〔従来の技術〕

処理温度が高温でかつ流出ガス流からの粒子の除去が必
要な流動性固体粒立子の処理は多数のものが商業的に知
られている。このようなプロセスの代表例は備蓄石油原
料の流動性触媒分留である。

流動性触媒分留装置は反応容器と触媒再生容器の両方を
使用していて、それらの各々はこれらの容器から流出す
るガス中の触媒粒子を回収するためのサイクロン分離器
を備えている。

固体粒子を含んだガス流が最初に粒子除去用のサイクロ
ン分離器へ流入し、つぎに該容器を出るための分岐管へ
と流出してゆく粒子回収装置は単段階形サイクロン分離
装置と呼ばれている。単段階形サイクロン装置は現在の
粒子回収への要求を満足するには効果が不十分のため、
第１段階または主サイクロンの出口を第２段階または副
サイクロンの入り口に結合し、それによって高効率の２
段階粒子回収装置を準備することが知られている。

流動化された触媒分留装置での触媒再生装置は２段階粒
子回収装置のこのような一例である。

２段階の粒子回収装置を持つ容器内部のサイクロン分離
器には寸法的な制約が課せられるため、作動中の容器内
部に存在する高温条件から生じるサイクロンと反応装置
内部との間の熱応力は過大化する傾向がある。したがっ
て、維持管理と故障修理のために時間を無駄にしないた
めにはサイクロン分離装置を懸架設置して前述した熱応
力を補償する技術が必要である。応力補償を行なう多数
のサイクロン懸架技術は、たとえばＯｉｌ　ａｎｄ　Ｇ
ａ５Ｊｏｕｒｎａ１誌１９８５年４月２９日号７１から
７９ページ、米国特許４２８７１５８　、３９５１６２
９　、３３３３４０２に開示されている。

容器内にサイクロン分離装置を懸架する技術が非常に多
数使用されてはいるが、容器内で簡単に設置高さを下げ
て、現場製作での野外溶接などを要しないように通常の
工場生産部品の使用を最大限に高めるこのようなサイク
ロン懸架のための技術改良への必要は依然として残され
ている。

〔発明の概要〕

本発明によれば、多数のサイクロン分離器が容器の屋根
から棒状の支持ハンガーによって非常に簡単に懸架され
る。サイクロン分離器の位置は容器内であるため、少な
くとも何台かのサイクロン分離器は他のサイクロン分離
器の支持ハンガーと異なる長さの支持ハンガーを持つ。

しかしながら、すべての支柱は、異なる熱膨張が最小限
になるような熱膨張または温度上昇特性を持たせること
が重要である。

つぎに本発明の概要を述べれば、サイクロン分離器のよ
うな容器内の要素を容器の屋根から、予め決められた長
さと熱膨張係数を持つ支持ハンガーによって懸架するこ
とから成る。したがって異なる長さの支持ハンガーの熱
膨張は変化する熱条件下で相互に相対的に、懸架された
要素の高さが実質的に一定であるような大きさである。

したがって本発明の一実施例においては、非水平型の屋
根を持つ反応容器が準備される。複数の主サイクロン分
離器が屋根の下の容器内で好ましくは外部環状リングに
配置される。複数の副サイクロン分離器も屋根の下の容
器内で好ましくは内部環状リングに配置される。各主サ
イクロン分離器のガス出口は操作自在に副サイクロン分
に器のガス入口に連結され、その除土及び副の各サイク
ロン分離器の数は等しい。各副サイクロン分離器の出口
は操作自在にガス充満室に連結される。容土及び副サイ
クロン分離器は反応容器の非水平屋根から１対の棒状ハ
ンガーによって懸架される。

副サイクロン分離器のハンガーの長さは主サイクロン分
離器に使用されるハンガーの長さよりも大きい、しかし
、主サイクロン分離器に使用されるハンガーの熱で誘起
される膨張や収縮は互いに対して相対的な操作自在に相
互結合されるサイクロン分離器の高さが実質的に一定で
あるような大きさである、ということが重要である。

本発明の設計は通常工場生産の管の使用を最小限にする
。加えて本発明の設計は容器内にサイクロン分離器を設
置する間に必要な野外溶接の量を最小限にする。さらに
本発明の設計は懸架構造物に対して効果的な荷重伝達機
構を提供することによって、このような容器内で通常観
察される高荷重誘起性の曲げ応力の問題を回避する効果
を有する。

本発明のこれらのまたはその他の特徴は添付図面を参照
する詳細な説明によりさらに理解されよう。

〔実施例〕

以下の実施例の説明では同一の数字が同一の部材要素を
示すように使用される。以下の詳細な説明においても、
２段階形サイクロン分離装置について行なう。しかしこ
こで述べる原理が３段階形サイクロン分離装置に対して
も適用出来ることは明らかである。

さて図面を参照すると、容器５０は一般には円筒形状で
、垂直側壁５２と傾斜屋根５１を持つ。

容器５０の内面は耐熱性の断熱材で作られている。

複数の主サイクロン分離器１は屋根５１の下の容器内に
置かれ、かつ第５図に示されるように、−最に輪環状に
配置されている９反応容器５０内には同数の主及び副サ
イクロン分離器がある。主サイクロン分離器１の出口は
操作自在にガスダクト３を経て隣の副サイクロン分離器
２のガス入口に連結される。各副サイクロン分離器２の
出口は操作自在に封管１０を経てガス補集リング７に連
結される。管８は補集リング７をライザ１１と連結する
ために用いられる。したがって装置を通る流れは以下の
ようになる０粒子を含んだガスが主サイクロン分離器１
に流入する。主サイクロン分離器１を出たガスは連結ダ
クト３を経て副サイクロン分離器２内に流入する。副サ
イクロン分離器２を流出するガスは封管１０を経て補集
リング７の中を通り、次いで管８を経てライザ１１に導
びがれる。

容器の機械設計構造について述べると、主及び副サイク
ロン分離器は棒状ハンガー１５と４によってそれぞれ屋
根５１から懸架される。実際には１対のハンガーが各サ
イクロン分離器に対して使用される。棒状ハンガー４と
１５は反応容器５゜の屋根５１から補強板１８とウェブ
部分１９及び棒状バンパー４または１５の対応する穴を
通って延びている円筒状ピン２０を持つ取付は部材によ
って懸架される。もちろん、棒状ハンガー４と１５を反
応容器５０の屋根５１に固定するのに別の技術が使用さ
れてもよい。しかしながらとくに好ましいのは、屋根か
らの棒状ハンガー４または１５を上述したような枢軸取
付は部材によって枢軸的に取り付けることである。

図示されているように、主及び副サイクロン分離器はま
た棒状ハンガー４と１５の反対端の対応す、る穴を通っ
て延びる支持ピン２２を備え、そこにサイクロン分離器
を枢軸的に取り付けている。

サイクロン分離器をハンガーに固定するため、ボルトの
ような他の技術が使用されてもよい。しかしながらハン
ガーは枢軸的な付加手段によってサイクロン分離器に固
定されるのがとくに好適である。

本発明の実際においては、副サイクロン分離器２用のハ
ンガー棒４が熱で誘起される膨張または収縮作用は実質
的に主サイクロン分離器１に使用されたハンガー１５の
熱で誘起される膨張または収縮量に等しい。したがって
互い連結されたサイクロンの相対的高さは実質的に一定
である、ということが重要である。換言すれば、ハンガ
ー４と１５は異なってはいるが予め決められた長さと連
結ダクト３の中心線から測定されるときに操作自在に連
結されるサイクロンの異なる熱的運動を最小にするため
に十分な熱膨張係数を持つ。本発明の第１図の実施例に
おいて、これは、ハンガー１５のものよりも低い熱膨張
係数を持つハンガー４の製造材料の使用によって、かつ
予め決められた長さの棒の使用によって、サイクロン分
離器を操作自在に連結しているダクト中心線での異なる
熱運動が最小限にされる結果、すべての棒状ハンガーの
温度上昇が実質的に等しい、ことによって達成される。

したがって例えばハンガー４は鉄を基本にして酸化物が
分散した鉄とニッケルの合金鋼から形成され、それに対
してハンガー１５は１８−８ステンレス鋼から作られる
。ハンガー４の長さは第１図の実施例で、ハンガー４の
支持ピン２２が置かれているハンガー１５の支持頭頂部
から測定した高さｅのような寸法である。この寸法ｅは
以下の仮定に基づいて以下のように計算される。

（１）反応容器５０の外殻は炭素鋼で、基準周囲温度Ｔ
ａ以上の一様温度Ｔｃｓで運転される。

（２）棒状ハンガーのような内部金属要素は基準周囲温
度Ｔａ以上のより高い一様温度Ｔｉｎで運転される。

（３）内部金属要素は棒状ハンガー４を除いて１８−８
ステンレス鋼である。

（４）棒状ハンガー４はニッケル鋼である。

（５）反応容器５０のフランジ１３の先端が垂直方向熱
膨張の基準として使用される。

副サイクロン分離器の棒状ハンガー４の熱で誘起される
垂直方向の膨張−ΔＳは点Ｓから連結ダクト３の中心線
まで測定される時、式（１）によって与えられる。

一Δｓ　＝　ａｃｓ（Ｔｃｓ−Ｔａ）ｃ＋　αｎ５（Ｔ
ｉｎ−Ｔａ）（ｄ十ｅ）＋α５ｓ（Ｔｉｎ　−Ｔａ）　
ｆ　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・（１）主サイクロン分離器の熱で誘起される
垂直方向の膨張−Δｐは点ｔから連結ダクト３の中心線
まで測定される特大（２）によって与えられる。

−Δｐ　＝　ａｃｓ（Ｔｃｓ−Ｔａ）（ｃ＋ｄ）十αｎ
５（Ｔｓｓ−Ｔａ）（ｅ＋ｆ）・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・（２）−Δｐと−ΔＳを等し
く置きｅに対して解けば下式（３）が与えられる。

ｅ＝ｄ［αｎ５（Ｔｉｎ−Ｔａ）−ａｃｓ（Ｔｃｓ　　
　Ｔａ）コ／［（ａ　ｓｓ　−ａ　ｎｓ）　（Ｔ　ｉｎ
　−Ｔａ）］　］凹−＝−＝　（３）ｅが式（３）によ
って決定されるならば（ここでｄは、先端でのサイクロ
ン分離器支持点の高さの差）主及び副サイクロン分離器
間に実質的な熱膨張の差はない。

ｅ＝ハンガー１５の支柱の頭頂部から測定した時、ハン
ガー４の支持ピン２２の高さ αｎｓ＝ニッケル鋼の線膨張係数 α５ｓ＝１８−８ステンレス鋼の線膨張係数Ｔｃ５＝無
応力時基準温度以上の断熱された頭頂部の温度 Ｔｉｎ＝無応力時基準温度以上の内部設計温度Ｔａ＝基
準周囲温度 寸法ｅの大きさがハンガー４の支持ピン２２が他の理由
のために望まれる寸法よりも高いようなものであるとき
ハンガー４は第２図に示すように２つの部分上部４ａと
下部４ｂとで作ることが出来る。各部分４ａと４ｂは棒
状ハンガー４と１５の温度上昇を平衡させる必要から、
異なる合金から作られる。この場合において、寸法ｅは
棒状ハンガー１５の材料とは異なる熱膨張係数を持つハ
ンガー４の部分すなわち部分４ａだけに関係する。

従って例えば部分４ａはニッケル鋼、これに対して部分
４ｂとハンガー１５はステンレス鋼とすることが出来る
。

以上の記述から、これまでに開示された設計概念は主及
び副サイクロン分離器との間の異なる熱応力を除きはす
るが、特別な手法を収らなければ、ライザ１１と連結管
８の間の運動は相違することに注意すべきである。その
膨張差を補償する１つの手法は第１及び２図に示すよう
に膨張継手２つの使用である。

もちろん第１図及び第２図の継手２９のような膨張継手
の使用は不必要である。もしも連結管８への中心ライザ
１１の中心線断面において垂直方向の膨張差が最小に抑
制されるならば膨張継手の使用は省略してよい。第３図
に関して、これは棒状ハンガー４に使用されるものと同
じ合金で部分つと１１を作り、式（４）に従って寸法ｇ
を調節することによって達成される。

ｇ　＝　［（ｃ−ｂ）　ａ　ｃｓ（Ｔｃｓ−’ｉａ）＋
　（ｄ十ｅ）　ａ　ｎ５（Ｔｉｎ　　Ｔａ）］／［αｎ
５（Ｔｉｎ−Ｔａ）］　−＝”　（４）棒状ハンガー４
及び１５の温度上昇と実質的に平衡すべきライザ１１の
温度上昇に対してはライザ１１の中心線の高さがハンガ
ー４の頭頂部から測定してｇでなければならない。寸法
ｇは式（２）によって決定出来る。

ｇ　＝［（ｃｃ−ｂ）　−ａｃｓ−Ｔｃｓ＋（ｄ＋ｅ）
　−ａｎｓ−Ｔｉｎ］／（ａｎｓ　−Ｔｉｎ）・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・（２）ここでｇ、ｃ、ｂ、
ｄ及びｅはすべて第３図に示されている。ａｃｓ　、　
Ｔｃｓ　、　ａｎｓ　、　Ｔｉｎ　、　Ｔａ及びＴｃｓ
は式（３）に関連して上記で定義されたようなものであ
る。

第５図に示されるように、ハンガー４と１５も周囲平面
ｒ１とｒ２内の垂直軸に関してそれぞれ約１５°ないし
３０°の角度で傾けられている。

ハンガー４と１５のこの傾斜はサイクロン分離器出口の
回転安定性を確保する。

〔発明の効果〕

これまでに述べた種々設計のいずれかの構造に関して、
図の寸法ａは円錐９を除くすべての内部部分がノズル１
４を通過出来るように調節される。

これは、もしもそれが少なくとも２つの部分に分割され
ている時は補集リング７を含む６従って、組み立て部分
全体は標準管の部分要素から作ることが出来、野外での
溶接をほとんど必要としない。

これは、製造価格上において有利である。それはまた、
無駄な時間となる保守管理の要請が減小する。

前述の図において、与えられたサイクロン分層　′器を
保持している２対の棒状ハンガーは同じ半径であること
に注意すべきである。換言すれば１対の棒状ハンガー４
の半径はｒｌに、そして１対の棒状ハンガー１５の半径
はｒ２の位置にある。これは熱応力が棒内部の応力レベ
ルに影響せず、そして各棒状ハンガーはそれが支持して
いるサイクロン分離器の重量負荷の１／２を支持するこ
とを保証している。

図に示されているように、副サイクロン分離器２は分割
された補集リング７を経てライザ１１へ作動自在に連結
される。もちろん、適当な環境下では副サイクロン分離
器をライザへ直接に連結出来るということが評価される
べきである。さらに、ディップレグ型標準支柱の使用に
よって安定性を高めることが出来、またサイクロンバレ
ル（図示せず）に対し支柱を追加使用して、設計温度で
の振り子型膨張に起因するダクトへの半径方向推力を減
らすことが出来る。

もちろん本発明は、特許請求の範囲によって定められる
発明の精神とその請求範囲から逸脱することなく、その
他の形態で実施することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるサイクロン分離器を支持するため
の棒状ハンガーを使用している反応容器の要部垂直断面
図、第２及び３図は本発明の他の実施例を示す第１図と
同様な要部垂直断面図、第４図は第１ないし３図の容器
内のサイクロン装置の配置を示す概要平面図、第５図は
第１図の５−５線沿いに切断し傾斜形支持ハンガーを示
す要部垂直断面図である。 １・・・主サイクロン分離器、 ２・・・副サイクロン分離器、 ３・・・連結ダクト、　　４・・・棒状ハンガー、７・
・・補集リング、　　８・・・管、９・・・円錐、　　
　　　　１０・・・封管、１１・・・ライザ、　　　　
１３・・・フランジ、１４・・・ノズル、　　　　１５
・・・棒状ハンガー、１６・・・断熱材、　　　１８・
・・補強板、１９・・・ウェブ部分、　２０・・・支持
ピン、２２・・・支持ピン、　　２９・・・膨張継手、
５０・・・反応容器、　　５１・・・傾斜屋根、５２・
・・垂直側壁。 ワ、°：゛余臼 図面の浄？！Ｆ（内容に変更なし） ＦＩＧ、　１ ＦＩＧ、２ ＦＩＧ、３ ＦＩＧ、　４ 手続補正書く方式） 昭和６２年１１月２り日 特許庁長官　小　川　邦　夫　殿 １、事件の表示 昭和６２年特許願第２０３６１７号 ２、発明の名称 サイクロン分離器の支持容器 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 名称　エクソン　リサーチ　アンド エンジニアリング　カンパニー ４、代理人 住所　〒１０５東京都港区虎ノ門−丁目８番１０号５、
補正命令の日付 昭和６２年１０月２７日（”発送日） −一一一雫−Ｎ５ （１）明　細　書 （２）図　　面 ７、補正の内容 （１）明細書の浄書（内容に変更なし）（２）図面の浄
書（内容に変更なし） ８、添付書類の目録 （１）浄書明細書　　　　　　　１１ド（２）浄書図面
　　　　　１辻

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、非水平状屋根を有しかつ前記の屋根下の容器内に配
   置されたガス入口とガス出口をそれぞれが持つ複数個の
   主サイクロン分離器並びに前記の主サイクロン分離器と
   同数の副サイクロン分離器を具備し該副サイクロン分離
   器もまた前記屋根下の容器内に配置されかつガス入口と
   ガス出口を具備し、主サイクロン分離器のガス出口は副
   サイクロン分離器に操作自在に連結する手段を具え、前
   記容器の屋根から各主及び副サイクロン分離器を懸架す
   るための１対の棒状ハンガーとを含み、その際前記副サ
   イクロン分離器のハンガーの長さは主サイクロン分離器
   のハンガーの長さと異なりかつ熱的に誘起される膨張ま
   たは収縮作用下で操作自在に連結され相対的な相互のサ
   イクロン分離器の高さが実質的に一定であるように少な
   くとも前記副サイクロン分離器のハンガーの一部分が主
   サイクロン分離器のハンガーと異なる熱膨張係数を持つ
   ことを特徴とするサイクロン分離器の支持容器。 ２、前記副サイクロン分離器の棒状ハンガーは前記容器
   の垂直軸線から等距離の位置において前記容器の屋根か
   ら垂下支持されることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の容器。 ３、前記主サイクロン分離器の棒状ハンガーは容器の垂
   直軸線から等距離の位置で容器の屋根から垂下支持され
   かつ前記副サイクロン分離器の配置位置より半径距離の
   大なる位置に配列されていることを特徴とする特許請求
   の範囲第２項記載の容器。 ４、前記副サイクロン分離器の出口をガス補集リングへ
   操作自在に連結する手段を含むことを特徴とする特許請
   求の範囲第３項記載の容器。 ５、前記ガス補集手段を垂直ライザへ操作自在に連結す
   る手段を含むことを特徴とする特許請求の範囲第４項記
   載の容器。 ６、前記ライザの上昇温度は前記ハンガーの上昇温度に
   実質的に等しいような長さと熱膨張係数を持つことを特
   徴とする特許請求の範囲第５項記載の容器。 ７、前記棒状ハンガーは前記の主副サイクロン分離器を
   それぞれ枢軸的に取り付けられていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の容器。 ８、前記の各棒状ハンガーは前記屋根から枢軸的に懸架
   する支持部材を含み、その際前記棒状のハンガー材は補
   強板と、容器内下方に延びるウェブ部分及び前記棒状ハ
   ンガーの末端に設けた穴に係合する支持ピンとを持つこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の容器。 ９、前記棒状ハンガーは約１５°から３０°の傾斜角度
   で傾けられていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の容器。 １０、屋根の下の容器内に置かれた複数個の構成要素を
   持ち、該構成要素の幾つかが互いに操作自在に連結され
   、かつ使用状況下で温度条件の変化を受けることによっ
   てそれらの間に熱応力を生じる前記容器において、互い
   に対して相対的な操作自在に連結される各構成要素の高
   さが熱で誘起される膨張または収縮作用下で実質的に一
   定であるように予め決められた長さと熱膨張係数を持つ
   棒状ハンガーによって前記構成要素が屋根から懸架され
   て、これによって構成要素の熱応力が最小となるように
   設けられている複数個の構成要素を内包する容器。