JPS6329582B2 - - Google Patents

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JPS6329582B2
JPS6329582B2 JP1702581A JP1702581A JPS6329582B2 JP S6329582 B2 JPS6329582 B2 JP S6329582B2 JP 1702581 A JP1702581 A JP 1702581A JP 1702581 A JP1702581 A JP 1702581A JP S6329582 B2 JPS6329582 B2 JP S6329582B2
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JP
Japan
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reactor
liquid
surge
container
flow
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Expired
Application number
JP1702581A
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Japanese (ja)
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JPS57135039A (en
Inventor
Suuraada Furanku
Bueneifu Garuezu Buenauenchura
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GARUFU KANADA CORP
Original Assignee
GARUFU KANADA CORP
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Publication date
Application filed by GARUFU KANADA CORP filed Critical GARUFU KANADA CORP
Priority to JP1702581A priority Critical patent/JPS57135039A/en
Publication of JPS57135039A publication Critical patent/JPS57135039A/en
Publication of JPS6329582B2 publication Critical patent/JPS6329582B2/ja
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【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、管状反応器壁への固体物質沈着を防
止する方法および装置に関する。 管状反応器は周知であり化学処理工業で広く用
いられている。また、管状反応器が固体物質の沈
着によつて汚れ、洗浄のためにしばしば操業停止
しなければならないことも知られている。汚染を
生ずる工程の例としては、重合反応、炭化水素ク
ラツキング、および全般に元素状炭素の形成を伴
なう炭化水素高温反応が挙げられる。 反応器壁が沈着物で覆われると、多くの困難が
生ずる:(i)管壁と管中心の材料との間の伝熱率が
下がる;(ii)温度調節が悪くなり、反応制御が悪影
響を受け、所望生成物の形成が減少しおよび/ま
たは望ましくない副生成物の形成が増加する;(iii)
管がしばしば加熱し、反応器寿命が短かくなる;
(iv)操業停止および洗浄サイクルがしばしば必要と
なり、反応器管が長ければ長い程洗浄作業が高価
となり困難となる;(v)反応器管が詰まり安全弁が
吹き出すと反応器または補助装置が損傷する。こ
れらの困難性は全て、全反応器操作の安全性を損
なう。さらにこれらの問題は、クラツキング操作
の場合の如くに長滞留時間および/または高処理
温度が必要な場合にさらに重大となる。 反応器管内側に沈着物が形成した場合には、こ
れらは機械的手段(例えば高圧水または水蒸気噴
流)、溶剤(例えばシランまたは温炭化水素)ま
たは化学反応(例えば酸化および/または還元)
により除去され得る。しかし、これらの方法は、
全て洗浄サイクルのために反応器の一部または全
てを除去する必要がある。 形成後に除去するよりも、管状反応器への固体
沈着を防ぐのが好ましいことは明らかである。こ
のため幾つかの方法が当業界に知られている。即
ち(1)反応条件例えば温度や圧力を制御する方法、
(2)急速反応およびそれに従う過熱を防ぐために触
媒供給速度を調節する方法、(3)抑制薬品例えばア
ミン、ポリイソブチレンまたは水蒸気―水素混合
物を添加する方法、(4)固体材料と反応器壁との接
触を防ぐための液体カーテンまたは油膜を用いる
方法、および(5)反応器から入口へ生成物の一部を
再循環させて、反応器中の線流速を増し乱流状態
を保つ方法。 米国特許第3919074号は、ブラツクオイルを316
℃―427℃に加熱する時に汚染減少のために工業
的な大きさの反応器中で再循環を行なう方法を記
している。斯くの如き再循環法は、再循環によつ
て反応器入口にコーク前駆体の如きある濃度の望
ましくない反応生成物が導入され、斯くして汚染
原因が増すという欠点を有する。この方法による
と、該特許の温度条件下でも汚染は減少するがし
かし完全に防止されない。後記の試験シリーズ
の如くに、より一層高い温度では、再循環によつ
て見掛け汚染速度が増し、即ち反応器管が完全に
詰まる前の操作時間が短かくなる。さらに、小規
模装置に再循環を用いると、小径管内でそのため
に過度の圧力降下が必要であるために、所望乱流
を達成するのが不可能になり得る。 本発明の新規な特徴は、管状反応器内に流れる
反応素材に振動流成分を付加することである。付
加振動速度成分は反応器中に乱流を生ずるように
設計される。乱流によつてもたらされる撹拌によ
り、反応器壁への固体沈着が妨げられ、斯くして
反応器閉塞および反応器操作停止の危険性が防止
される。 かように本発明は、主に層流状態を生ずる速度
にて管状容器内を流れ、そして固体が形成して容
器壁上に沈着し得るような液体の処理方法におい
て、 (a) 液体が容器出口に移動するにつれて液体層流
をもたらす速度にて容器入口への連続的液体供
給を保ち、 (b) 容器の1端の近くの流れ部にて、液体流に正
規変化圧力パルスを適用し、 (c) 液体を受けて吐出するように適合せしめられ
そして変化圧力パルスの適用地点とは反対の容
器の他端の近くの流れに接続せしめられたサー
ジ室へ、および該サージ室からの積極的な液体
変位を、該パルスによつて保ち、 (d) サイクル中にパルス適用地点とサージ室との
間の容器中の液体流れ状態が乱流帯域内のピー
ク瞬間レイノルズ数に達するように、圧力パル
スの振動数および振幅を効果的に制御し、 (e) サージ室の下流側の出口から実質的に連続的
に液体を排出する、 ことを特徴とする方法に関する。 本発明はさらに、管状反応器壁に固体を沈着さ
せる傾向を有する液体を処理するための装置にお
いて、 (a) 処理を実施する管状反応器、 (b) 反応器に通じた室および処理液体中に振動を
誘発する手段からなる、該反応器の1端の近く
の脈動機構、 (c) 振動流によつて生じた液体のサージを含むた
めの、該脈動機構とは反対の該反応器の他端の
近くの手段、 (d) 反応器、脈動機構およびサージを含むための
手段からなる反応器系への実質的に連続的な供
給を確保するための手段、および (e) 反応器系の内側の圧力を保つための、反応器
系の出口の手段、 を有する装置に関する。 任意的には、圧力保持手段は、下流処理手段か
ら反応器系出口への反応生成物の逆流を防止する
ための手段を有し得る。 本発明の1つの具体例を図1に示す。コーク形
成性重油石油留分例えばデカントオイルを熱処理
するための管状反応器は、反応器管1、脈動機構
2、サージを含むための手段3、入口管4、供給
手段5、出口管6および圧力―逆流制御手段7か
らなる。 反応器管は反応器設計容量および許容圧力降下
に適切な内径を有する。通常は、不朽流
(secularflow)のレイノルズ数を上げるために1/
8インチ(3.2mm)より小さい直径を用いる必要は
ない。何故ならば、本発明の方法によると、斯く
の如き小管において零不朽流から出発した場合で
も容易に乱流を生じ得るからである。スケールの
上端では、方法は、脈動化に供されるべきエネル
ギーレベルによつてのみ制限を受ける。実際に
は、不朽流に脈動流を付加する際に反応素材に動
的エネルギーを付与するコストの故に、経済的考
慮のみが最大直径を制限する。反応器管は複数の
並列管、単一長さのコイル管、または1つまたは
それ以上のシリーズのコイル管の形にて設計され
得る。必要ならば、これをガスまたは油バーナ、
電気ヒーターにより、または加熱媒体により間接
的に加熱でき、または適切な手段によつて冷却し
得る。 圧力パルスの周波数および変位せしめられる液
体量は、特定反応状況の必要性を満たすように設
計され得る。構造および操作経済性は通常反応器
の大きさ決定に影響し、そして化学例えば反応速
度および可能化学平衡の必要条件に対してさばか
れる。生ずる不朽流速は、層流帯域にあり、そし
て乱流を達成するには速度を10倍またはそれ以上
増す必要があるであろう。脈動機構の影響下に、
しばしば速度が変化して、層流帯域中でレイノル
ズ数が変動して、変位および周波数について適切
に調節された場合には、乱流帯域となる。 ピーク瞬間レイノルズ数が乱流帯域にある場合
には、平均レイノルズ数は幾分低い値であり得
る。乱流に必要な臨界値は、流動チヤンネルの形
に依存して、明確には定められない。円状管の場
合には臨界値は2000―3000の範囲である。本発明
においては、ピークレイノルズ数2700が、乱流の
発生および反応器壁への固体沈着の防止に充分で
あると思われる。しかし、レイノルズ数3000が安
全余裕を含んだ値であり、従つて変動流特性は好
適には、サブ可聴周波数および3000またはそれ以
上のピークレイノルズ数を生ずる変位容量の組合
せである。 脈動機構は例えば、任意的には積極的機械的駆
動手段によつて駆動されてもよい、復動ピストン
またはダイヤフラムを含む堅固な室からなり得
る。室の設計容量は、反応器管内の液体流に付加
されるピーク振動速度が乱流帯域にあるようにす
るために、振動ピストンまたはダイヤフラムおよ
び変位液体容量を考慮に入れ得る。もう1つの配
列においては、該堅固な室内の液体表面に脈動を
付与するために加圧された実質的に不活性なガス
を用い得る。室の不活性ガス空間内の圧力パルス
は、パルスサイクルの逆部分にてガス圧力を解除
するための適切な手段を用いて、室を高圧ガス源
に接続するライン上に設置された電気、空圧また
は機械的駆動の弁によつて制御され得る。ある場
合には、処理材料と不混和性の液体を前記のガス
の代りに用い得る。 サージを含むための手段は、少なくとも脈動機
構の各振動によつて変位せしめられる液体の容量
と等しい容量を収容できるものでなければならな
い。サージを含むための手段は、任意的にはダイ
ヤフラムによつて反応素材から単離されてもよ
い、ガスを含み得る。 別の配置においては、サージを含むための手段
は、脈動機構と同様の第2室内のピストンまたは
ダイヤフラムからなることができ、ピストンまた
はダイヤフラムは反応液体上の圧力を保つための
手段、例えば反応液体と反対の側のスプリングま
たは加圧ガスを備え得る。任意的には2つの室を
機械的に接続することができ、そして各復動機構
を積極的機械的駆動手段によつて駆動する場合に
は、振動機構およびサージを含むための手段を同
じ積極的機械的駆動手段によつて駆動できる。但
しこの場合には位相は180゜ずれ、即ち1つのピス
トンまたはダイヤフラムが前進する時に他のもの
は後退する。 該反応器への供給ラインは、所望の供給速度を
保つための手段例えばポンプ、または上流圧力が
充分な場合には逆流防止弁を備えた管またはパイ
プを有し得る。 生成物出口ラインは、慣用的な管またはパイプ
および、圧力保持のためのおよび/または下流処
理段階から反応器系への流体逆流を防ぐための手
段を有し得る。斯くの如き手段の使用は、下流圧
力と比較した反応器系内圧力に依存する。例えば
斯くの如き手段は、脈動サイクルの一部または全
てを通じて反応圧力が下流圧力よりも低い場合に
は、逆流防止弁またはポンプであり得る。これは
例えば反応器圧力が下流圧力を越える場合には、
圧力調節弁であり得る。 付加される振動速度が反応器管を通じて他端の
サージ容器に伝えられることを条件に、反応器の
入口または出口の近くに配置され得る。 本発明を下記の一連の試験によつて説明する
が、これらは本発明の範囲を制限するものではな
い。 試験シリーズ―慣用法および系 全範囲デカントオイルからなる重油留分を、長
さ10フイート(3.05m)および内径3/8インチ
(9.5mm)の管状反応器に供給した。単一コイルの
形の反応器管を、電気加熱された流動砂床内に浸
した。反応器温度は493゜―504℃であつた。約9
―11分の前記反応温度での滞留時間を得るように
供給速度を調節した。反応器がコークで詰まる前
の3試験の時間は表に示す如くであつた。全て
の試験シリーズにおけるレイノルズ数の計算は必
然的に大略のものであり、これは示された条件で
の反応素材の密度および粘度は測定値でなくて推
定値であるからであり、各試験は新しい反応器管
で始めた。最長の試験は48時間続けられ、各試験
後に反応器を停止して洗浄しなければならず、コ
ークで詰まつた管は取換えなければならなかつ
た。
The present invention relates to a method and apparatus for preventing solid material deposition on tubular reactor walls. Tubular reactors are well known and widely used in the chemical processing industry. It is also known that tubular reactors become fouled by deposits of solid substances and often have to be shut down for cleaning. Examples of processes that produce contamination include polymerization reactions, hydrocarbon cracking, and high temperature hydrocarbon reactions that generally involve the formation of elemental carbon. When the reactor walls are covered with deposits, many difficulties arise: (i) the heat transfer rate between the tube walls and the material in the tube center is reduced; (ii) the temperature regulation becomes poor and the reaction control is adversely affected. (iii) resulting in decreased formation of desired products and/or increased formation of undesired by-products;
Tubes often heat up, reducing reactor life;
(iv) Shutdown and cleaning cycles are often required, and the longer the reactor tube, the more expensive and difficult the cleaning operation; (v) damage to the reactor or auxiliary equipment occurs if the reactor tube becomes clogged and the safety valve blows out; . All of these difficulties compromise the safety of the entire reactor operation. Moreover, these problems become even more acute when long residence times and/or high processing temperatures are required, such as in cracking operations. If deposits form inside the reactor tubes, these can be treated by mechanical means (e.g. high-pressure water or steam jets), solvents (e.g. silane or hot hydrocarbons) or chemical reactions (e.g. oxidation and/or reduction).
can be removed by However, these methods
All require removal of part or all of the reactor for the cleaning cycle. It is clear that it is preferable to prevent solid deposition in the tubular reactor rather than removing it after formation. Several methods are known in the art for this purpose. Namely, (1) a method of controlling reaction conditions such as temperature and pressure;
(2) how to adjust the catalyst feed rate to prevent rapid reaction and consequent overheating; (3) how to add inhibitory chemicals such as amines, polyisobutylene or steam-hydrogen mixtures; (4) how to control solid materials and reactor walls; (5) recirculating a portion of the product from the reactor to the inlet to increase the linear flow rate in the reactor and maintain turbulence. U.S. Patent No. 3919074 describes black oil as 316
A method is described in which recirculation is performed in an industrial size reactor to reduce contamination when heated to -427°C. Such recycling methods have the disadvantage that the recycling introduces a certain concentration of undesirable reaction products, such as coke precursors, into the reactor inlet, thus increasing the source of contamination. According to this method, even under the temperature conditions of the patent, contamination is reduced but not completely prevented. At higher temperatures, as in the test series described below, recirculation increases the apparent rate of fouling, ie, reduces the operating time before the reactor tube becomes completely clogged. Additionally, using recirculation in small-scale devices may make it impossible to achieve the desired turbulence because of the excessive pressure drops required for it in small diameter pipes. A novel feature of the present invention is the addition of an oscillatory flow component to the reactant mass flowing within the tubular reactor. The additional oscillating velocity component is designed to create turbulence in the reactor. The agitation provided by the turbulent flow prevents solid deposition on the reactor walls, thus preventing the risk of reactor blockage and reactor shutdown. The present invention thus provides a method for treating a liquid that flows through a tubular container at a velocity that produces predominantly laminar flow conditions, and in which solids may form and deposit on the walls of the container. maintaining a continuous supply of liquid to the container inlet at a rate that results in a laminar flow of liquid as it moves to the outlet; (b) applying a normally varying pressure pulse to the liquid stream at a flow section near one end of the container; (c) a surge chamber adapted to receive and discharge liquid and connected to the flow near the other end of the container opposite the point of application of the varying pressure pulse; (d) the pressure is maintained such that during the cycle the liquid flow conditions in the vessel between the point of pulse application and the surge chamber reach a peak instantaneous Reynolds number within the turbulence zone; A method for effectively controlling the frequency and amplitude of the pulses, characterized in that: (e) ejecting liquid substantially continuously from a downstream outlet of the surge chamber. The invention further provides an apparatus for treating liquids having a tendency to deposit solids on the walls of the tubular reactor, comprising: (a) a tubular reactor in which the treatment is carried out; (b) a chamber communicating with the reactor and in the treated liquid. (c) a pulsating mechanism near one end of the reactor comprising means for inducing vibrations in the reactor; means proximate the other end; (d) means for ensuring a substantially continuous feed to the reactor system comprising the reactor, a pulsation mechanism and means for including a surge; and (e) a reactor system. Means at the outlet of the reactor system for maintaining the pressure inside the reactor system. Optionally, the pressure retention means may have means for preventing backflow of reaction products from the downstream processing means to the reactor system outlet. One specific example of the invention is shown in FIG. A tubular reactor for the heat treatment of coke-forming heavy oil petroleum fractions, such as decant oil, comprises a reactor tube 1, a pulsation mechanism 2, means 3 for containing a surge, an inlet tube 4, a supply means 5, an outlet tube 6 and a pressure - Consists of backflow control means 7. The reactor tube has an internal diameter appropriate to the reactor design capacity and allowable pressure drop. Usually, 1/
There is no need to use a diameter smaller than 8 inches (3.2 mm). This is because, according to the method of the present invention, turbulent flow can easily occur in such a small tube even when starting from a zero-indestructible flow. At the upper end of the scale, the method is limited only by the energy level that must be subjected to pulsation. In practice, only economic considerations limit the maximum diameter, due to the cost of imparting dynamic energy to the reactive material in adding pulsating flow to a stationary flow. The reactor tubes can be designed in the form of multiple parallel tubes, a single length of coiled tube, or one or more series of coiled tubes. If necessary, replace this with a gas or oil burner,
It can be heated by an electric heater or indirectly by a heating medium, or it can be cooled by suitable means. The frequency of the pressure pulses and the amount of liquid displaced can be designed to meet the needs of a particular reaction situation. Construction and operating economics usually influence reactor sizing and are judged against chemical requirements such as reaction rate and possible chemical equilibrium. The resulting persistent flow velocity is in the laminar band and would require increasing the velocity by a factor of 10 or more to achieve turbulent flow. Under the influence of the pulsating mechanism,
Frequently, the velocity changes and the Reynolds number varies within the laminar flow zone, resulting in a turbulent flow zone if properly adjusted for displacement and frequency. If the peak instantaneous Reynolds number is in the turbulence band, the average Reynolds number may be somewhat lower. The critical value required for turbulence is not clearly defined, depending on the shape of the flow channel. For circular tubes the critical value is in the range 2000-3000. In the present invention, a peak Reynolds number of 2700 appears to be sufficient to generate turbulence and prevent solids deposition on the reactor walls. However, a Reynolds number of 3000 is a value that includes a safety margin, so the fluctuating flow characteristics are preferably a combination of sub-audio frequencies and displacement capacities that result in peak Reynolds numbers of 3000 or more. The pulsating mechanism may, for example, consist of a rigid chamber containing a reciprocating piston or a diaphragm, optionally driven by positive mechanical drive means. The design volume of the chamber may take into account the vibrating piston or diaphragm and the displaced liquid volume to ensure that the peak oscillating velocity added to the liquid flow in the reactor tube is in the turbulent flow zone. In another arrangement, a pressurized substantially inert gas may be used to pulse the liquid surface within the solid chamber. Pressure pulses in the inert gas space of the chamber are controlled by electrical, pneumatic, and electrical equipment installed on the line connecting the chamber to a high-pressure gas source, using suitable means to relieve the gas pressure during the reverse part of the pulse cycle. It can be controlled by pressure or mechanically driven valves. In some cases, liquids that are immiscible with the processing material may be used in place of the gases described above. The means for containing the surge must be capable of accommodating a volume at least equal to the volume of liquid displaced by each vibration of the pulsating mechanism. The means for containing the surge may include a gas, optionally isolated from the reaction mass by a diaphragm. In another arrangement, the means for containing the surge may consist of a piston or diaphragm in the second chamber similar to the pulsating mechanism, the piston or diaphragm being a means for maintaining pressure above the reaction liquid, e.g. and a spring or pressurized gas on the opposite side. Optionally, the two chambers may be mechanically connected, and if each reciprocating mechanism is driven by a positive mechanical drive means, the vibration mechanism and the means for containing the surge are driven by the same positive mechanical drive means. It can be driven by mechanical drive means. However, in this case the phases are 180° out of phase, ie, as one piston or diaphragm moves forward, the other moves backward. The feed line to the reactor may have means for maintaining the desired feed rate, such as a pump or, if the upstream pressure is sufficient, a tube or pipe equipped with a non-return valve. The product outlet line may have conventional tubing or piping and means for maintaining pressure and/or preventing fluid backflow from downstream processing stages to the reactor system. The use of such means depends on the pressure within the reactor system compared to the downstream pressure. For example, such means may be a check valve or a pump if the reaction pressure is lower than the downstream pressure during part or all of the pulsation cycle. This means, for example, that if the reactor pressure exceeds the downstream pressure,
It can be a pressure regulating valve. It may be located near the inlet or outlet of the reactor, provided that the applied vibration velocity is transmitted through the reactor tube to the surge vessel at the other end. The invention is illustrated by the following test series, which are not intended to limit the scope of the invention. Test Series - Conventional Methods and Systems A heavy oil fraction consisting of full range decanted oil was fed into a tubular reactor 10 feet (3.05 m) long and 3/8 inch (9.5 mm) inside diameter. A reactor tube in the form of a single coil was immersed in an electrically heated bed of fluidized sand. The reactor temperature was 493°-504°C. about 9
The feed rate was adjusted to obtain a residence time at the reaction temperature of -11 minutes. The times for the three tests before the reactor became clogged with coke were as shown in the table. Calculations of Reynolds numbers in all test series are necessarily approximate, since the density and viscosity of the reacting material at the conditions indicated are estimated rather than measured values, and each test Started with a new reactor tube. The longest test lasted 48 hours, and the reactor had to be shut down and cleaned after each test, and tubes clogged with coke had to be replaced.

【表】 試験シリーズ―慣用法および系 長さ20フイート(6.1m)および内径3/8インチ
(9.5mm)の管状反応器を用いて別の試験を行なつ
た。シリーズのデカントオイルを非常に低い速
度にて反応器に供給し、生成物の80%を反応器に
再循環させて、約4―8分の平均滞留時間とし
た。単一コイルの形の反応器管を、シリーズの
如くに電気加熱された流動砂床中に浸した。反応
器温度を487℃―494℃に制御した。表に示した
試験結果によると、反応器へ熱処理生成物の一部
を再循環させることによる悪影響が示された。完
全反応器閉塞以前の最長時間は、シリーズの無
再循環での48時間に比べて、12時間であつた。
TABLE TEST SERIES - CONVENTIONAL METHODS AND SYSTEM Another test was conducted using a tubular reactor 20 feet (6.1 m) long and 3/8 inch (9.5 mm) inside diameter. A series of decant oils were fed to the reactor at a very low rate and 80% of the product was recycled to the reactor resulting in an average residence time of about 4-8 minutes. A reactor tube in the form of a single coil was immersed in series into an electrically heated fluidized sand bed. The reactor temperature was controlled at 487°C-494°C. The test results shown in the table showed the negative effects of recycling a portion of the heat-treated product to the reactor. The longest time before complete reactor blockage was 12 hours compared to 48 hours with no recirculation in the series.

【表】 シリーズ―本発明の例 試験シリーズは本発明の使用を説明する。シ
リーズおよびにおいて用いられた如きデカン
トオイルを約1700g/時間の速度にて、ギヤポン
プにて脈動反応器に供給した。単一コイルの形の
反応器管を、シリーズおよびの如くに電気加
熱された流動砂床内に浸した。試験を表にまと
めた。 試験―Aにおいては、長さ67フイート(20.4
m)、内径1/4インチ(6.4mm)の反応器管を用い
た。反応器滞留時間は約9.9分、平均温度は502℃
であつた。反応器管入口に配置された脈動機構
は、ストローク当り4mlを変位せしめる室および
115ストローク/分にて振動するダイヤフラムか
らなつた。サージ容器には部分的に窒素を満た
し、反応器管出口に配置された。試験を57時間続
け、反応器管内の閉塞も圧力オーバーランも生じ
なかつた。反応器を取りはずすと、管の内面は沈
着物を有しなかつた。 試験―Bは試験―Aの様に、82時間連続的
に円滑に続けられ、次に正常に停止せしめられ
た。試験―Bにおいては、長さ34フイート
(10.4m)、内径3/8インチ(9.5mm)の反応器管を
用いた。反応器平均温度は529゜であつた。脈動機
構は、ストローク当り7mlを変位せしめる室およ
び58ストローク/分にて振動するピストンからな
つた。サージ容器は試験―Aと同じ特性を有し
た。該実験の最後に、反応管内面は実質的に沈着
物を有しなかつた。
Table Series - Examples of the Invention The test series illustrates the use of the invention. Decanted oil as used in the series and above was fed to the pulsating reactor with a gear pump at a rate of about 1700 g/hour. A reactor tube in the form of a single coil was immersed in an electrically heated fluidized sand bed as in series. The tests are summarized in a table. For Test-A, the length is 67 feet (20.4
m), a 1/4 inch (6.4 mm) inner diameter reactor tube was used. Reactor residence time is approximately 9.9 minutes, average temperature is 502℃
It was hot. A pulsating mechanism located at the reactor tube inlet has a chamber displacing 4 ml per stroke and
It consists of a diaphragm that vibrates at 115 strokes/minute. A surge vessel was partially filled with nitrogen and placed at the reactor tube outlet. The test lasted for 57 hours with no blockages or pressure overruns in the reactor tubes. When the reactor was removed, the inner surface of the tube was free of deposits. Test-B, like Test-A, continued smoothly for 82 hours continuously and then was shut down normally. Test-B used a 34 foot (10.4 m) long, 3/8 inch (9.5 mm) inner diameter reactor tube. The average reactor temperature was 529°. The pulsation mechanism consisted of a chamber displacing 7 ml per stroke and a piston vibrating at 58 strokes/min. The surge container had the same characteristics as Test-A. At the end of the experiment, the inner surface of the reaction tube was virtually free of deposits.

【表】 * 反応器閉塞無しにて正常停止
シリーズの試験は、振動流れ反応器を用いる
ことによつて、規定処理条件下でのデカントオイ
ルの熱処理中に、反応器中に閉塞が生じないこと
を示した。 本発明は、生成物の一部を再循環させずに、パ
イロツトプラントにおいて(パイロツトプラント
の大きさの制限に無関係に、工業的管状反応器内
の全般に乱流状態の流れを再現するために)、お
よび工業用熱反応器において(その設計能力以下
にて操作して)有利に用いられ得る。熱処理デカ
ントオイルの場合には、熱処理生成物の一部を再
循環させると悪影響が生じる:即ち反応器内での
コーク形成および沈着の発生傾向が増し、従つて
反応器操業が短かくなる。 本発明の別の重要な用途は、層状境界層中の重
合および固体形成に起因して反応器閉塞を生じや
すい工業用反応器への適用である。本発明はま
た、流れが乱流帯域以下のレイノルズ数を示す時
に、熱分解生成物が反応器管内にて重合または固
化する傾向を有するような工業用クラツカーおよ
びコーカーに非常に有利に用いられ得る。本発明
のもう1つの有利な用途は、小規模―中規模工業
用ヒーターへの適用であり、何故ならば、全般に
洗浄が困難な内径2インチより小さなサイズにす
る必要なしに乱流を生じ得るからである。 振動流反応器は、反応体が幾つかの種類の処理
を受ける反応器系に適用可能であることは、当業
者により理解されるであろう。前記の試験は、熱
が反応器に伝えられる系について記している。原
理はまた、冷却系にても、即ち管内の反応体から
熱が除去される場合にも有効である。乱流の使用
は冷却系においては一層重要であり、何故ならば
反応体の粘度は温度降下につれて増してレイノル
ズ数を減少させ従つて望ましくない層流への傾向
が生ずるからである。この状況下では、乱流帯域
内のレイノルズ数を保つためにより一層高い容量
および/または振動周波数が必要であろう。前記
の方法および装置はまた、実質的に断熱的な化学
反応、例えば高粘度および管壁への沈着傾向を有
するポリマーを生ずる反応にも適用可能である。 前記の実験は本発明の好適な具体例を示すが、
当業者によつて理解される如く本発明の精神およ
び範囲から離れずに種々の変形および応用をなし
得る。
[Table] *Normal shutdown without reactor blockage The series of tests uses a vibrating flow reactor to ensure that no blockage occurs in the reactor during heat treatment of decant oil under specified processing conditions. showed that. The present invention is designed to reproduce the generally turbulent flow in an industrial tubular reactor, without recirculating any part of the product, in a pilot plant (regardless of the size limitations of the pilot plant). ), and can be advantageously used in industrial thermal reactors (operating below their design capacity). In the case of heat-treated decant oils, recycling a portion of the heat-treated product has an adverse effect: it increases the tendency for coke formation and deposits to occur in the reactor and thus shortens the reactor run. Another important application of the present invention is in industrial reactor applications that are prone to reactor blockage due to polymerization and solids formation in the layered boundary layer. The invention can also be used very advantageously in industrial crackers and cokers where the pyrolysis products have a tendency to polymerize or solidify in the reactor tubes when the flow exhibits a Reynolds number below the turbulence zone. . Another advantageous application of the present invention is in small- to medium-sized industrial heater applications, since they generally create turbulent flow without the need to size smaller than 2 inches inside diameter, which is difficult to clean. Because you will get it. It will be understood by those skilled in the art that oscillating flow reactors are applicable to reactor systems in which reactants undergo several types of processing. The above tests describe systems in which heat is transferred to the reactor. The principle is also valid in cooling systems, ie where heat is removed from the reactants in the tubes. The use of turbulent flow is even more important in cooling systems because the viscosity of the reactants increases with decreasing temperature, reducing the Reynolds number and thus creating an undesirable tendency toward laminar flow. Under this situation, higher volumes and/or oscillation frequencies may be required to maintain the Reynolds number within the turbulence zone. The methods and apparatus described above are also applicable to substantially adiabatic chemical reactions, such as reactions that yield polymers with high viscosities and a tendency to deposit on tube walls. Although the foregoing experiments demonstrate preferred embodiments of the invention,
Various modifications and applications may be made without departing from the spirit and scope of the invention, as will be understood by those skilled in the art.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

図1は本発明の1つの具体例を示す。 1……反応器管、2……脈動機構、3……サー
ジを含むための手段、4……入口管、5……供給
手段、6……出口管、7……圧力―逆流制御手
段。
FIG. 1 shows one embodiment of the invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Reactor tube, 2... Pulsation mechanism, 3... Means for containing surge, 4... Inlet pipe, 5... Supply means, 6... Outlet pipe, 7... Pressure-backflow control means.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 主に層流状態を生ずる速度にて管状容器内を
流れ、そして固体が形成して容器壁上に沈着し得
るような液体の処理方法において、 (a) 液体が容器出口に移動するにつれて液体層流
をもたらす速度にて容器入口への連続的液体供
給を保ち、 (b) 容器の1端の近くの流れ部にて、液体流に正
規変化圧力パルスを適用し、 (c) 液体を受けて吐出すように適合せしめられそ
して変化圧力パルスの適用地点とは反対の容器
の他端の近くの流れに接続せしめられたサージ
室へ、および該サージ室からの積極的な液体変
位を、該パルスによつて保ち、 (d) サイクル中にパルス適用地点とサージ室との
間の容器中の液体流れ状態が乱流帯域内のピー
ク瞬間レイノルズ数に達するように、圧力パル
スの振動数および振幅を効果的に制御し、 (e) サージ室の下流側の出口から実質的に連続的
に液体を排出する、 ことを特徴とする方法。 2 流れが、3000より高いピーク瞬間レイノルズ
数に達する、特許請求の範囲第1項記載の方法。 3 管状反応器壁に固体を沈着させる傾向を有す
る液体を処理するための装置において、 (a) 処理を実施する管状反応器、 (b) 反応器に通じた室、および各振動中に乱流帯
域のピーク瞬間レイノルズ数を達成するのに充
分な周波数および振幅の連続的サブ可聴振動を
処理液体中に誘発せしめるための手段からな
る、該反応器の1端の近くの脈動機構、 (c) 振動流によつて生じた液体のサージを含むた
めの、該脈動機構とは反対の該反応器の他端の
近くの手段、 (d) 反応器、脈動機構およびサージを含むための
手段からなる反応器系への実質的に連続的な供
給を確保するための手段、および (e) 反応器系の内側の圧力を保つための、反応器
の出口にある手段、 を有する装置。 4 反応器管が、内径1/1インチ(3.2mm)から上
の範囲である、特許請求の範囲第3項記載の装
置。 5 脈動機構が、往復運動を誘発するための手段
を備えた、室およびピストンまたは室およびダイ
ヤフラムを有する、特許請求の範囲第3項記載の
装置。 6 サージ収容手段が、処理液体への圧力を保つ
ための手段を備えた、室およびピストンまたは室
およびダイヤフラムを有する、特許請求の範囲第
5項記載の装置。 7 サージ収容手段が、脈動機構に機械的に取り
つけられる、特許請求の範囲第6項記載の装置。 8 サージ収容手段が脈動機構に機械的に取りつ
けられ、両ピストンまたはダイヤフラムが同一の
往復運動誘発手段に接続される、特許請求の範囲
第7項記載の装置。 9 サージ収容手段が、部分的に不活性ガスで満
たされた容器である、特許請求の範囲第3項記載
の装置。 10 系の出口にて液体流れを制御するための手
段が、逆流防止弁、ポンプ、および圧力調節弁か
らなるグループのものである、特許請求の範囲第
3項記載の装置。 11 主に層流状態を生ずる速度にて管状容器内
を流れ、そして固体が形成して容器壁上に沈着し
得るような液体の処理方法であり、 (a) 液体が容器出口に移動するにつれて液体層流
をもたらす速度にて容器入口への連続的液体供
給を保ち、そして (b) 入口から遠い側の容器の端の出口から液体を
実質的に連続的に排出する、 前記方法において、 (イ) 容器の1端の近くの流れ部にて、液体流に
正規変化圧力パルスを適用し、 (ロ) 液体を受けて吐出するように適合せしめら
れそして変化圧力パルスの適用地点とは反対
の容器の他端の近くの流れに接続せしめられ
たサージ室へ、および該サージ室からの積極
的な液体変位を、該パルスによつて保ち、 (ハ) サイクル中にパルス適用地点とサージ室と
の間の容器中の液体流れ状態が乱流帯域内の
ピーク瞬間レイノルズ数に達するように、圧
力パルスの振動数および振幅を効果的に制御
する、 ことを特徴とする方法。 12 管状反応器壁に固体を沈着させる傾向を有
する液体を処理するための装置であり、 (a) 処理を実施する管状反応器、 (b) 反応器の1端にある反応器入口への実質的に
連続的な供給を確保するための手段、および (c) 反応器の内側に圧力を保つための、入口から
遠い反応器出口にある手段、 を有する前記装置において、 (イ) 反応器に通じた室、および各振動中に乱流
帯域のピーク瞬間レイノルズ数を達成するの
に充分な周波数および振幅の連続的サブ可聴
振動を、反応器中の液体流中に誘発せしめる
ための手段を含む、該反応器の1端近くの脈
動機構、および (ロ) 振動流により生ぜしめられた液体のサージ
を含むための、該脈動機構とは反対側の該反
応器の他端の近くの手段、 を有することを特徴とする装置。
Claims: 1. A method for treating a liquid that flows through a tubular container at a velocity that produces predominantly laminar flow conditions and in which solids may form and deposit on the walls of the container, comprising: maintaining a continuous supply of liquid to the container inlet at a rate that results in a laminar flow of liquid as it moves to the outlet; (b) applying a normally varying pressure pulse to the liquid stream at a flow section near one end of the container; (c) a surge chamber adapted to receive and discharge liquid and connected to the flow near the other end of the container opposite the point of application of the varying pressure pulse; (d) the pressure is maintained such that during the cycle the liquid flow conditions in the vessel between the point of pulse application and the surge chamber reach a peak instantaneous Reynolds number within the turbulence zone; Effectively controlling the frequency and amplitude of the pulses, the method comprising: (e) substantially continuously discharging liquid from a downstream outlet of the surge chamber. 2. The method of claim 1, wherein the flow reaches a peak instantaneous Reynolds number greater than 3000. 3. In an apparatus for treating liquids having a tendency to deposit solids on the walls of the tubular reactor, comprising: (a) a tubular reactor in which the treatment is carried out; (b) a chamber communicating with the reactor and a turbulent flow during each vibration. (c) a pulsation mechanism near one end of the reactor comprising means for inducing continuous sub-audible vibrations in the process liquid of sufficient frequency and amplitude to achieve a band peak instantaneous Reynolds number; means near the other end of the reactor opposite the pulsating mechanism for containing a surge of liquid produced by an oscillating flow; (d) comprising a reactor, a pulsating mechanism and a means for containing the surge; and (e) means at the outlet of the reactor for maintaining pressure inside the reactor system. 4. The apparatus of claim 3, wherein the reactor tube has an internal diameter ranging from 1/1 inch (3.2 mm) upwards. 5. Device according to claim 3, wherein the pulsation mechanism has a chamber and a piston or a chamber and a diaphragm, provided with means for inducing a reciprocating movement. 6. Apparatus according to claim 5, wherein the surge containment means comprises a chamber and a piston or a chamber and a diaphragm with means for maintaining pressure on the processing liquid. 7. The device of claim 6, wherein the surge containment means is mechanically attached to the pulsation mechanism. 8. The device of claim 7, wherein the surge containment means are mechanically attached to the pulsation mechanism and both pistons or diaphragms are connected to the same reciprocation inducing means. 9. The device of claim 3, wherein the surge containment means is a container partially filled with inert gas. 10. The device of claim 3, wherein the means for controlling the liquid flow at the outlet of the system are of the group consisting of non-return valves, pumps and pressure regulating valves. 11 A method of treating a liquid that flows through a tubular container at a velocity that produces predominantly laminar flow conditions and in which solids may form and be deposited on the walls of the container, (a) as the liquid moves to the outlet of the container; maintaining a continuous supply of liquid to the container inlet at a rate that results in a laminar flow of liquid; and (b) substantially continuously discharging the liquid from an outlet at the end of the container remote from the inlet. (a) applying a regular varying pressure pulse to the liquid stream at a flow section near one end of the container; (c) maintaining by the pulse a positive liquid displacement to and from a surge chamber connected to the flow near the other end of the vessel; (c) between the point of pulse application and the surge chamber during the cycle; effectively controlling the frequency and amplitude of the pressure pulses such that the liquid flow conditions in the vessel during the period reach a peak instantaneous Reynolds number within the turbulence zone. 12 Apparatus for treating liquids which have a tendency to deposit solids on the walls of a tubular reactor, comprising: (a) a tubular reactor in which the treatment is carried out; (b) a substance to the reactor inlet at one end of the reactor; and (c) means at the reactor outlet remote from the inlet for maintaining pressure inside the reactor. a chamber through which the fluid flows, and means for inducing continuous sub-audible oscillations in the liquid flow in the reactor of sufficient frequency and amplitude to achieve a peak instantaneous Reynolds number of the turbulence band during each oscillation. , a pulsating mechanism near one end of the reactor, and (b) means near the other end of the reactor opposite the pulsating mechanism for containing a surge of liquid caused by the oscillating flow; A device characterized by having:
JP1702581A 1981-02-09 1981-02-09 Method and device for preventing deposition of solid in tubular reactor Granted JPS57135039A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0444583A (en) * 1990-06-11 1992-02-14 Sammy Ind Co Ltd Hinge mechanism for front surface side door for game machine
WO1994014530A1 (en) * 1992-12-28 1994-07-07 Kao Corporation Method of manufacturing fine ceramic particles and apparatus therefor

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0444583A (en) * 1990-06-11 1992-02-14 Sammy Ind Co Ltd Hinge mechanism for front surface side door for game machine
WO1994014530A1 (en) * 1992-12-28 1994-07-07 Kao Corporation Method of manufacturing fine ceramic particles and apparatus therefor

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