KR20010072426A - 기체상으로부터 고체를 분리시키기 위한 방법 및 어셈블리 - Google Patents

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KR20010072426A
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KR1020017001823A
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이르키 힐투넨
이스토 에일로스
베사 니에미
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티파니 알로 ; 카리 케스키바리 ; 크리스티나 코르피
포툼 오일 앤드 가스 오와이
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Abstract

본 발명은 2개의 상이한 상을 상호 분리시키는 방법 및 상기 방법을 실시하기 위한 어셈블리에 관한 것이다. 본 발명의 한 구현예에 따르면, 부유 또는 분산된 형태로 물질을 함유한 제 2상이 분리 수단(2 내지 5, 6 내지 9)내로 통과하여, 부유/분산된 상이 원심력의 작용 하에서 제 1상으로부터 분리된다. 본원에서, 1개 이상의 분리 수단(2 내지 5, 6 내지 9)은 처리되는 물질 흐름이 환형 단면을 가진 내공급 노즐(2, 6)을 통해 통과하는 다중포트 사이클론을 포함한다. 예컨대, FCC 공정에서 다중포트 사이클론의 사용은 종래 및 표준 단일포트 사이클론에 비하여 흐름 역학 및 공정 제어의 면에서 상당한 잇점을 제공한다.

Description

기체상으로부터 고체를 분리시키기 위한 방법 및 어셈블리 {METHOD AND ASSEMBLY FOR SEPARATING SOLIDS FROM GASEOUS PHASE}
2개의 상을 상호 분리시키는데 사용되는 최고의 상업적 가치를 지닌 구현예는 유동층 반응기이다. 일반적으로, 유동층 반응기는 탄화수소 전환 공정 및 에너지 발생에 사용된다. 이러한 장치에서, 촉매 또는 유사한 고체를 함유한 열 전달또는 물질 유동화를 개선시킬 수 있는 물질은 기체상 탄화수소 또는 연도 기체 흐름에 의해 유동화된 상태로 유지된다. 후속하여, 고체가 사이클론에 의해 기체 흐름으로부터 분리된다.
가장 일반적으로 사용되는 유동층 반응기는 유체 매질의 선형 유속이 전형적으로 반응기의 유동층에 대부분의 고체를 유지할 수 있는 최소 유동화 속도의 5 내지 10배인 발포층(bubbling-bed) 반응기이며, 이에 의해서는 고체의 상당량이 탄화수소 및 연도 기체 흐름와 함께 반응기를 빠져나올 수 없다. 용어 최소 발포 속도는 기체 흐름의 일부가 기포 형태로 층을 통해 통과하기 시작하는 선형 기체 유속으로서 정의된다. 최소 발포 속도는 유동하는 기체 및 포함된 고체의 성질에 의존한다.
기체 유속이 최소 발포 속도를 초과하여 증가된 경우, 유동층의 상단은 경계가 덜 뚜렷해지며, 사실 고체 함량이 상류쪽으로 감소하는 경사 구역으로 변화된다. 충분히 높은 유속에서는, 실질적으로 모든 미립자성 고체가, 유동화된 상태를 유지하는 기체 흐름에 연행되는 유동화된 흐름이 얻어진다. 그 후, 사이클론에 의해 기체 흐름으로부터 분리된 고체는 질량 균형이 변화되지 않도록 하기 위하여 반응 공간의 바닥 부분으로 되돌아가야 한다.
언급한 바와 같이, 본 발명에 따른 방법 및 어셈블리는, 예컨대 탄화수소를 처리하기 위해 사용되는 공정에서 사용될 수 있다. 이러한 공정의 예로서, 촉매 분해 및 열분해, 탈수소화, 피셔-트롭쉬(Fiscer-Tropsch) 합성, 무수 말레산의 제조 및 메탄의 산화적 이합체화가 포함된다.
에너지 발생에 일반적으로 사용되는 유동층 반응기의 응용은 모래 및/또는 고체 연료 입자와 같이 유동화된 물질이 연소 공기 흐름과 공정중 방출된 연도 기체로 유동화되는 보일러이다. 액체상 또는 기체상 연료도 사용될 수 있다. 발포 유동층 및 연행 유동화 기술 양자 모두의 순환 유동층(Circulating fluidized-bed: CFB) 반응기가 당해 분야에서 통상적으로 사용된다. 이들 반응기에서, 고체 및 비연소된 입자가 사이클론에 의해 연도 기체 흐름으로부터 제거된다. 본원에서, 용어 연행 유동화는 난류 급속 유동화 범위 뿐만 아니라 공기 수송 범위 모두에서 일어나는 유동화를 지칭한다.
탄화수소 전환 공정은 고정층 반응기 및 유동층 반응기(유동화된 촉매 반응기)를 사용하여 수행된다. 본원에서, 용어 "유동화된 촉매 공정 장치"는 미립자로 분쇄된 촉매를, 예컨대 서서히 위로 상승하는 기체 흐름중에 부유시키고, 촉매가 목적하는 반응의 발생을 촉진시키는 공정에서 사용되는 장치를 지칭하는데 사용된다.
당해 분야에서 가장 널리 사용되는 유동화된 촉매 반응기 시스템중의 하나가 FCC 장치, 즉 급속 유동화 흐름 상태에서 작동되는 반응기로서 작용하는 상승관 파이프 및 농후상(dense-phase)의 발포층 상태에서 작동되는 재생기를 주로 포함하는 유동화된 촉매 분해 장치이다.
유동층 반응기에서, 부유된 고체 미립자 물질 및 생성물 기체는 원심력의 작용을 이용하는 사이클론에서 상호 분리된다. 전형적으로, 전체적인 수집 효율성을 개선시키기 위하여는 다수의 사이클론이 기체 흐름을 따라 직렬로 연결되어야 하며, 이는 정상적인 구조의 단일 사이클론은 15㎛ 미만의 입자에 대해 열등한 분리 성능을 나타내기 때문이다. 이점에서, 사이클론이 이러한 작은 직경의 입자를 기체 흐름으로부터 분리할 수 있는 경우, 효과적인 것으로 평가된다.
유동층 반응기에 관련된 응용에 부가하여, 사이클론은, 예컨대 스팀 시스템에서 액체 소적의 분리, 건조 공정의 연도 기체로부터 고체의 분리, 2상 흐름에서 상분리(데미스터 장치), 기체로부터 고체의 분리(분진 분리기)에도 사용되며 폐수로부터 고체를 조분리하는 기능을 하는 하이드로사이클론으로서 사용된다.
사이클론 분리기는 미립자 물질 부유물이 탄젠트형 흐름으로 사이클론의 실린더형 부분으로 지향되는 코일형 또는 나선형 구조를 가져서, 흐름이 전형적으로 사이클론의 실린더형 부분 및 이에 연속된 원뿔형 부분내에서 약 7 내지 9회전 순환할 때 촉매 입자가 기체와 분리되어 가까운 거리의 사이클론 내벽으로 운반된다. 파이프를 통해 흐르는 기체가 날개(vane)에 의해 순환 운동을 하게 되어, 원심력 하에서 고체가 파이프 벽을 향해 운반되고 그 위에서 기체 흐름으로부터 분리되는 축 사이클론도 공지되어 있다.
가장 일반적인 사이클론 형태는 젠즈(Zenz) 사이클론이라 불리는 단일 포트 나선형 사이클론이며, 사이클론의 상이한 부품의 크기가 표준화되어 있어, 그래프 및 컴퓨터 공식에 기초하여 사이클론의 치수화가 가능하다. 이러한 사이클론의 수집 효율성은 사이클론 챔버에서 다수의 흐름 회전, 입구 노즐에서 높은 유속, 보다 높은 고체 밀도, 보다 좁은 입구 노즐 포트 및 보다 낮은 기체 점도에 의해 증가될 수 있다.
유동화된 촉매 분해 장치의 예비분리 사이클론에서는, 시험 결과 기체 체류 시간이 상승관 상단에서 사이클론 출구까지 약 1.0 내지 2.0초인 것으로 나타났으며, 이후에 촉매가 승온에서 5 내지 40초 동안 분리 용기내에 더 체류할 것이다. 이 시간 동안, 유용한 화합물이 열반응의 결과 소실될 것이다. 결과적으로, 가솔린 생성물은 열분해에 의해 연소성 기체, 특히 C2형태의 탄화수소로 전환될 것이다. 열반응의 기타 부산물은 부타디엔과 같은 디엔류이며, 이것은 알킬화 장치에서 산의 소비를 현저하게 증가시킨다. 펜타디엔은 특히 반응성이어서, 그의 유해한 효과는 FCC 가솔린의 감소된 산화 내성으로 입증된다. 종래의 FCC 장치의 사용을 제한하는 또다른 문제점은 반응 시간의 제어가 불충분하고, 촉매 입자/순환 고체 및 반응기 구조물의 부식과 관련되어 있다.
상기 문제점들은 대부분 고체/촉매로부터 기체의 분리 장치, 즉 대부분의 경우에 단일 포트 장치로서 실시되는 사이클론과 같이 장치의 필수 부품에 관한 것이다. 본원에서, 용어 단일 포트 사이클론은 사이클론내로 기체 흐름을 공급하기 위해 단지 하나의 입구 노즐만을 가진 사이클론 구조를 지칭한다. 목적하는 통과 흐름 용량을 달성하기 위하여, 다수의 이러한 장치들이 일반적으로 병렬로 연결되고, 후에 2 또는 3개가 직렬로 연결된다.
종래의 사이클론 구조는, 복잡하고 고가일 뿐만 아니라, 큰 밑넓이를 필요로 한다. 또한, 부식을 방지하도록 사이클론의 내부 공간이 세라믹 화합물로 라이닝되어야 한다.
본 발명은 2개의 상을 상호 분리시키는 방법 뿐만 아니라 상기 방법을 실시하기에 적당한 어셈블리에 관한 것이다. 상세하게는, 본 발명은 기체 흐름으로부터 고체 및/또는 액체를 분리시키거나, 액체 흐름으로부터 고체를 분리시키기 위한, 청구항 1의 전제부에 따른 방법에 관한 것이다. 본 방법에 따르면, 예컨대 촉매 또는 기타 고체 또는 액체상을 운반하는 기체상 흐름이 분리 수단을 통과한 다음, 다른 상이 원심력의 작용 하에서 상기 기체상으로부터 분리된다. 액체상 흐름으로부터 고체를 분리시키기 위하여, 액체 흐름이 유사한 방식으로 분리 장치를 통과하고, 고체가 원심력의 작용 하에서 액체로부터 분리된다.
또한, 본 발명은 유동층(fluidized-bed) 장치에서 고체 및/또는 액체를 기체/액체 흐름으로부터 분리시키기에 적당한, 청구항 1의 전제부에 따른 장치에 관한 것이다.
다음으로, 첨부 도면을 참조하여 예시 구현예의 도움으로 본 발명을 검토한다.
도 1은 본 발명에 따른 사이클론의 제 1 구현예 뿐만 아니라 유사한 용도로 사용되는 동등한 종래 기술 사이클론을 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 사이클론의 제 2 구현예 뿐만 아니라 유사한 용도로 사용되는 동등한 종래 기술 사이클론을 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 사이클론의 제 3 구현예 뿐만 아니라 유사한 용도로 사용되는 동등한 종래 기술 사이클론을 도시한다.
도 4는 도 3의 구현예에서 발생되는 것 보다 높은 정수압 차이가 내부 및 외부 사이클론의 사이에서 발생될 수 있도록 조립된 본 발명에 따른 사이클론의 구현예를 도시한다. 또한, 본원에서 가이드 날개 시스템은 입구 채널의 내부에 부분적으로만 연장되도록 적합화되어, 제 1 사이클론에 의해 흐름상에 부과된 탄젠트형 속도 성분이 사용될 수 있다.
본 발명의 한 목적은 상기한 단점을 극복하고 기체 흐름으로부터 고체를 분리시키기 위한 완전히 새로운 형태의 방법 및 어셈블리를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 유동화된 촉매 공정의 종래의 사이클론 1개 이상을 다수의 입구 구멍을 가진 사이클론(다중입구 사이클론 또는 다중포트 사이클론으로도 공지되어 있음), 또는 대안적으로 1개 이상으로 직렬로 연결된 다수개의 이러한 다중포트 사이클론으로 대체함으로써 달성된다. 본원에서, 용어 다중포트 사이클론은 기체 흐름을 본질적으로 탄젠트형 흐름으로서 사이클론의 내벽과 충돌하도록 지향시키기 위해 2개 이상, 바람직하게는 4 내지 8개의 입구 포트를 가진 사이클론 구조를 언급하기 위해 사용된다. 다중포트 사이클론의 수집 효율성은 저유속에서 보다 높을 수 있고, 그의 구조는 종래의 사이클론 보다 단순하고 저렴하다. 또한, 다중포트 사이클론에 의해 요구되는 밑넓이는 보다 작다.
다중입구 사이클론은 1974년 이. 아이. 듀퐁 드 네무르 앤드 컴패니(E. I. Du Pont de Nemour and Company)가 출원한 특허 공보(미국 특허 제 3,969,096호)에 서 최초로 언급되었다. 인용된 특허 공보에는 다중 날개의 기체 입구 구멍을 가진 사이클론 분리기가 기재되어 있으며, 상기 사이클론은 내부 연소 엔진(자동차내의) 배기 가스로부터 부유된 고체 입자를 분리시키는 기능을 한다.
그러나, 이. 아이. 듀퐁 드 네무르 앤드 컴패니는 상기 특허 공보에서 다중포트 사이클론이 낮은 압력 강하에서 양호한 수집 효율성을 가지는 이유를 설명할 수 있는 이론을 제시하지 못하였다. 이들의 가설에 의하면, 입구 가이드 날개는유입 기체 흐름을 시트형 흐름으로 사이클론 쉘의 내벽에 가깝게 지향시켜, 연행된 입자가 분리 전에 보다 단거리를 이동할 필요가 있다. 또한, 발명자들은 상기 시트형의 흐름이 하향 및 상향으로 나선 운동하는 입구 흐름간에 명확한 물질 경계를 형성하여, 흐름이 와류를 형성하는 경향이 감소되는 것으로 가정한다. 상기 출원에서 언급한 바와 같이, 와류 형성의 감소는 내행 스트림상에서 속도 지연 항력을 감소시켜, 분리 효율성을 증가시킨다.
본 발명에서 사용되는 분리 장치 또는 사이클론은 적어도 본질적으로 수직으로 정렬된 중심축 및 유리하게는 본질적으로 단면이 원형인 내부 공간을 가져, 그 중심축에 관하여 회전 대칭인 사이클론 챔버를 포함한다. 분리 챔버에 공정 기체의 내공급 노즐이 연결되고, 상기 노즐은 챔버의 중심축 주위에 중심을 둔 본질적으로 원형 단면을 가진다. 또한, 분리 챔버는 기체를 제거하기 위해 그 안에 배열된 중심 파이프 및 기체상으로부터 분리된 고체를 회수하기 위한 하향 리턴 레그를 포함한다. 분리 챔버는 기체를 사이클론 챔버의 내벽 가까이에서 회전하는 스트림내로 처리시키는 루버(louver)를 형성하는 한 세트의 가이드 날개를 구비하여, 원심력의 작용 하에서 기체상으로부터 고체의 분리를 실행한다.
유리하게는, 어셈블리는 상호 내부에 동축 방향으로 위치한 실린더형 쉘을 포함하여, 환형 단면을 가진 쉘간의 채널이 유동화 공간 및 반응기의 하향 리턴 레그로서 작용한다. 촉매 또는 고체는 반응기에서 유출되는 기체상 부유액으로부터 축방향의 환형의 쉘간 흐름 채널 바로 위에 적합화된 적당한 다중포트 사이클론에 의해 분리된다.
본원에서, 용어 "고체"는 반응 공간에서 부유액을 형성하는 물질을 지칭한다. 전형적으로, 고체는 반응기가 촉매 반응에서 사용되는 경우 촉매 입자로 구성된다. 반응기가 물리적 또는 열적 공정에서 사용되는 경우, 고체는 열 또는 물질을 반응 공간내로 또는 그 밖으로 전달시키는 기능을 하는 불활성 미립자 물질, 또는 대안적으로 고체 연료의 입자일 수 있다. 촉매는 수행되는 공정에 따라 선택된다.
다중포트 사이클론은 반응 공간의 상부와 연결되는 것이 유리하다. 사이클론 내에서 처리되는 물질은 다중 입구 구멍을 통해 사이클론 챔버 내로 통과한다. 내공급 구멍은 사이클론의 중심축 주위에 대칭 또는 비대칭적으로 위치할 수 있다. 구멍이 대칭적으로 배치되고, 상승관 공간이 환형 단면으로 제공되어, 흐름이 흐름 채널의 전체 단면에 걸쳐 균일한 것이 유리하다. 이러한 경우, 사이클론은 흐름을 원심 분리에 필요한 나선 운동시키는 기능을 하는 흐름 가이드 날개를 구비한다. 전형적으로, 가이드 날개는 유입 기체 흐름용 다수의 평행 입구 채널을 포함하는 루버를 형성하도록 사이클론 챔버 내벽의 주변에 원형으로 루버가 제공된 형태로 적합화된다. 따라서, 다중포트 사이클론의 내공급 노즐은 방사형으로 사이클론에 유입하는 내공급 흐름을 편향시키는 수단을 포함한다. 이러한 수단은, 예컨대 사이클론의 상부에 적합화된 가이드 날개에 의해 형성될 수 있어, 충돌 흐름을 편향시키는 날개 영역의 일부분 이상이 흐름을 사이클론 중심축을 향해 지향된 본질적으로 높은 속도 성분을 취하도록 하여, 기체 흐름을 사이클론의 주변으로부터 사이클론의 중심을 향해 지향시키는 기능을 할 수 있다.
크베너 펄핑 오와이(Kvaerner Pulping Oy)(전 탐펠라 파우어 오와이 (Tampella Power Oy))에 의해 개발된 CYMIC 순환층 보일러에서는, 이러한 다중포트 사이클론이 유동층 물질의 연행 입자를 연도 기체로부터 제거하고, 미립자성 물질을 보일러로 되돌려보내는데 사용된다. 사이클론은 보일러의 내부 공간에 배치되며 물로 냉각된다.
사이클론내의 기체 흐름이 대칭이어서 제 2 사이클론의 가이드 날개 시스템에 대칭적인 방식으로 흐름의 분포가 허용되므로, 제 1 다중포트 사이클론 또는 대안적으로 종래의 사이클론의 내부 공간에 제 2 다중포트 사이클론을 적합화하는 것이 가능하다. 이러한 종류의 장치는 제 2 사이클론내의 보다 저농도의 촉매가 후사이클론을 선행하는 상류 사이클론 보다 더 높은 유속으로 작동시키기 때문에, 유리한 흐름성 및 구조성을 제공한다. 공장의 이용가능 공간 및 수집 효율성에 따라, 목적하는 수의 사이클론이 직렬로 연결될 수 있다.
본 발명의 한 바람직한 구현예에서, 처리되는 기체를 분포시키기 위해 본 발명에 따라 사용되는 본질적으로 환형의 단면을 가진 내공급 노즐은, 방사형으로 유입되는 기체 흐름을 편향시키는 수단이 사이클론의 외부 주변의 밖에서 방사 방향으로 연장되도록 실시된다. 또한 본 발명의 특히 유리한 구현예에서, 내공급 노즐과 같이, 가이드 날개 시스템을 포함하는 상기 수단은 사이클론의 외부 공간에서 사이클론의 상단 높이로부터 사이클론 쉘의 외부 주변을 따라 아래로 연장된다. 그 다음, 사이클론의 외부 표면상에 위치되고 동일한 표면상에서 아래로 향해 있는 가이드 날개 시스템의 부분은, 사이클론으로 유입되는 흐름을 상기 사이클론을 둘러싸는 선행 사이클론으로부터 상방으로 지향시키도록 적합화될 수 있다. 본원에서 흐름 방향은, 예컨대 흐름 안내, 안정화 및/또는 편향을 언급하는데 사용된다. 가이드 날개 시스템은 입구 채널 내부에 부분적으로만 위치되거나, 대안적으로 사이클론 내부에 전부 또는 부분적으로만 위치할 수도 있다.
본 발명의 한 바람직한 구현예에서, 동심형으로 적합화된 사이클론의 하향 리턴 레그는 동축 방향으로 유사한 방식으로 배치된다. 동심형으로 적합화된 2개 이상의 다중포트 사이클론을 가진 본 발명의 보다 바람직한 구현예에서, 사이클론은 유리하게는 임의의 내부 사이클론의 가이드 날개 시스템이 항상 각각의 상류의 선행하는 외부 사이클론의 가이드 날개 시스템의 위에 위치하도록 설계된다.
따라서, 본 발명의 목적은 1개 이상의 다중포트 제 2 사이클론을 제 1 사이클론 또는 다른 선행하는 제 2 사이클론 내에 적합화함으로써 달성된다.
보다 상세하게는, 본 발명에 따른 방법은 청구항 1의 특징부에 기술된 내용을 특징으로 한다. 또한, 본 발명에 따른 어셈블리는 청구항 15의 특징부에 기술된 내용을 특징으로 한다.
본 발명은 현저한 잇점을 제공한다. 따라서, 다중포트 사이클론의 사용에 기초하는 본 발명에 따른 장치 구조는 흐름 역학 및 공정 엔지니어링에서 종래의 장치 및 일반적으로 사용되는 단일포트 사이클론에 비하여 현저한 잇점을 제공한다. 이것은 종래의 단일포트 사이클론에서는, 고체 흐름이 전형적으로 제 1 사이클론에서는 20 내지 25m/s, 제 2 사이클론에서는 약 35m/s, 및 제 3 사이클론에서는 약 40m/s인 고유속의 균일한 기체에 부유된 제트로서 사이클론의 내벽과 충돌한다는 사실 때문이다. 충돌 제트의 유속은, 사이클론 입구 노즐 폭(제트 폭)이 일반적으로, 예컨대 표준 젠즈 사이클론에서 사이클론 직경의 약 4분의 1이기 때문에 높아야 하며, 미립자성 물질은 기체 흐름으로부터 고체의 분리를 달성하기 위하여 사이클론 내벽 가까이에서 충돌 제트의 전체 폭 위에 이르게 하여야 한다. 이러한 형태의 사이클론에서, 가장 부식되기 쉬운 지점은 부유된 촉매 입자의 제트 충격을 받는 사이클론 내벽의 영역이다.
대조적으로, 본 발명에 따른 구조에서는, 부식 문제는 개선된 흐름 역학에 의해 제거된다: 종래의 단일한 큰 부피의 입구 고체 흐름은 다중포트 사이클론의 내벽과 충돌하는 다수의 소부피 물질 흐름으로 분할되어, 부식 작용이 보다 큰 영역에 걸쳐 분산된다. 다중포트 구조에 의해, 사이클론 입구 포트는 좁게 제조될 수 있어, 촉매층이 얕아지고, 임의의 입구 포트에서의 유속이, 입구 포트 폭의 감소가 증가된 채널 높이를 필요로 하는 결과 사이클론이 더 높아지고 길고 다루기 힘든 형태의 내공급 채널을 필요로 하는 종래의 단일포트 사이클론의 경우 보다 본질적으로 더 작을 수 있다. 감소된 사이클론 입구 유속을 사용할 가능성은 보다 감소된 부식율에 기여하며, 공개된 문헌들에 의하면 부식율은 유속에 4 내지 5제곱 만큼 의존한다.
실온에서 수행된 시험에서, 직경 465㎜이고 전영역 입구 포트 및 수직 날개를 가진 본 발명에 따른 사이클론은, 차동 압력 측정에 따른 촉매의 단면 물질 유속이 200㎏/㎡s를 초과하는 경우 5.6m/s의 입구 유속에서 99.99%의 수집 효율성을 나타내었다. 대등한 크기 및 유속을 가진 종래의 젠즈 사이클론에서는, 수집 효율성이 입자 크기 분율로 계산할 때 99.10%였다. 이러한 수집 효율성의 비교에 의하면 부식을 초래하는 고유속을 피하려는 것이 설계 목적인 경우, 본 발명에 따른 다수의 좁은 입구 포트를 가진 신규의 사이클론이 우수한 효율성을 제공하는 것이 명백해진다.
사이클론 입구 파이프에 직접 연결된 반응기 상승관 파이프(이후, 간단히 상승관)를 가진 본 발명에 따른 바람직한 구조에서는, 촉매가 내공급 파이프의 각 지점으로부터 동시에 사이클론으로 유입하게 되어 있으므로, 정확하게 제어가능한 체류 시간이 달성된다. 따라서, 본 발명에 따른 사이클론은 표준 사이클론의 약 반의 부피로 설계될 수 있다. 사이클론을 상호 내부에 동심형으로 배치함으로써, 사이클론 압력 용기의 유용한 내부 부피가, 사이클론을 압력 용기의 내부 공간에서 병렬 또는 중첩식으로 배치한 장치에 비하여 감소될 수 있다. 본 발명에 따른 사이클론은 개선된 흐름 역학 때문에 보다 짧은 구조를 가질 수 있기 때문에, 그 높이 및 체류 시간은 각각, 예컨대 표준 사이클론의 상응하는 수치의 절반으로 될 수 있다. 결과적으로, 비바람직한 열반응이 감소된다. 또한, 필요한 경우 생성물이 사이클론의 배출 파이프에서 직접 냉각될 수 있다.
본 발명의 바람직한 제 1 구현예에 따르면, 다중포트 사이클론은 유동화된 촉매 분해(FCC) 공정의 생성물 기체로부터 촉매를 분리시키기 위해 사용된다. 다중포트 사이클론은 코우크 연소 기체로부터 재생된 촉매를 분리시키기 위한 FCC 장치의 재생기에서 사용될 수도 있다.
기타 적당한 유동화된 촉매 공정은, 특히 촉매 재형성, 무수 프탈산, 무수말레산 또는 메탄의 산화적 이합체화, 피셔-트롭쉬 합성, 메탄, 에탄 및 기타 탄화수소의 염소화 및 브롬화, 및 메탄의 올레핀 또는 가솔린으로의 전환이다.
고체의 분리는 직렬로 연결된 다수의(예컨대 2 내지 10개, 가장 바람직하게는 2 내지 5개) 사이클론을 사용하여 수행된다. 이들의 구조에 의하여, 본 발명에서 사용되는 사이클론은, 하나 이상이 다중포트 사이클론이며, 상호 내부에 동심형으로 적합화되어, 하류에 연속된 사이클론중 임의의 한 사이클론의 하향 리턴 레그가 선행 사이클론의 하향 리턴 레그의 내부에 적합화될 수 있다. 압력 쉘내에서 세로로 적층된 동축 방향의 사이클론 배치에 의하여, 사이클론이 나란히 배치될 필요가 있는 종래의 사이클론에 비하여 현저한 부피 감소가 달성된다. 다중포트 사이클론은 종래의 사이클론보다 더 큰 직경을 갖도록 제조될 수 있다. 즉, 다중포트 사이클론의 직경은 1m, 심지어 7m에 이를 수 있는 반면, 종래의 사이클론은 일반적으로 최대 1m로 제한된다. 그러나, 반응 용기의 직경은 본 발명에 따른 구현예에서 증가될 필요는 없으나, 대신 보다 더 작게 될 수 있다.
사이클론 내공급 노즐은 2개의 동심형으로 적합화된 실린더형 또는 부분적으로 원뿔형의 엔벨롭 표면 사이에 남아있는 쉘간 공간으로부터 형성될 수 있어, 상기 환형 공간이 축방향으로 연장된 배플에 의해 평행한 흐름 구획으로 분할될 수 있다. 평행한 흐름 구획은 세로로 정열된 배플을 2개의 동축 방향의, 실린더형 엔벨롭 표면 사이에 방사형으로 설치함으로써 실시될 수 있다. 환형 단면을 가진 내공급 노즐을 등거리로 이격되어 원형으로 설치된 한 세트의 평행한 내공급 채널 튜브로부터 구성함으로써 거의 동등한 결과가 달성된다.
사이클론의 가이드 날개는, 유입 기체 흐름을 위한 다수의 평행 입구 채널을 포함하는 루버를 형성하도록, 부분적으로 또는 전부 상승관 채널 내에서, 사이클론 챔버 벽의 주변에 원형으로 루버가 제공된 형태로 적합화된다.
본 발명에 따른 사이클론은 본 발명의 바람직한 구현예인 유동화된 촉매 공정 반응기의 상승관 채널(간단히, 상승관)에 직접 연결되거나, 또는 대안적으로 사이클론의 내공급 노즐이 종래의 장치에서와 같이 유동화된 촉매 공정 반응기의 기체 공간과 통하도록 적합화된다.
사이클론으로 유입되는 흐름을 방사 방향으로 편향시키기 위해 제공되고, 사이클론의 외부 공간의 외부로 방사형으로 연장되도록 배열된 수단을 가진 본 발명의 한 바람직한 구현예에서, 흐름은 사이클론내로 유입되기 전에 이미 효과적으로 제어될 수 있다. 또한, 상기 수단이 사이클론의 상단 높이에서 아래로 연장된 본 발명의 특히 바람직한 구현예에서, 종래의 구조에서 보다 흐름 제어 효과가 더욱 증대될 수 있고 흐름 제어가 보다 조기에 시작될 수 있다. 결과적으로, 선행 외부 사이클론의 와류 구역에서 나와 위로 지향되는 흐름을 효율적으로 조기에 제어하는 것이 가능하다. 효율적인 흐름 제어 장치 때문에, 흐름은 외부 사이클론의 흐름 패턴에서 가능한 임의의 불규칙성에 의해 영향을 받지 않고, 목적하는 형태의 흐름으로 내부 사이클론내로 통과할 수 있다. 또한, 가이드 날개 시스템에 의해, 특히 내부 사이클론의 외부에서 수직 부분에서 발휘되는 강력한 흐름 제어 효과는 분리기 어셈블리의 외부 및 내부 사이클론 사이에서 특히 양호하게 예비분리를 촉진시킨다.
내부 사이클론으로의 입구 흐름이 이미 초기에 탄젠트형 속도 성분을 가질 수 있기 때문에, 가이드 날개를 내부 사이클론의 입구 채널의 외부 에지까지 연장하지 않는 것이 유리할 수 있다.
사이클론의 외부 주변상에서 적합화된 수직 편향 또는 안내 수단으로서, 내부 사이클론의 외부 엔벨롭 및 외부 주변 사이의 쉘간 공간에서 기체 흐름 채널을 형성하기 위한 관형 외부 엔벨롭을 포함하는 수단이, 각각의 연속적인 내부 사이클론의 가이드 날개 시스템이 각각의 선행하는 외부 사이클론의 가이드 날개 시스템 위에 위치하도록 상호 내부에 다중포트 사이클론의 유리한 동심형 배치를 촉진시킨다는 추가의 잇점이 본원에서 달성된다. 본원에서, 내부 사이클론의 하향 리턴 레그가 외부 사이클론의 하향 리턴 레그내의 분리된 생성물 고체로부터 유사한 방식으로 형성된 고체 칼럼 보다 높이 연장된 고체 칼럼의 칼럼을 함유한 구조를 실시하는 것이 용이하다. 고체 칼럼은 사이클론의 내부 공간의 압력이 사이클론 하향 리턴 레그의 바닥 말단 주위의 주변 압력보다 더 낮은 경우 유지되어야 한다. 각각, 고체 칼럼의 상단 사이의 높이 차이는, 사이클론 하향 리턴 레그의 바닥 말단이 동일한 공간내에 존재하는 경우 사이클론의 내부 공간의 압력 수준 사이의 차이를 보상하기 위하여 필요하다. 사이클론의 내부 공간 사이의 압력 차이는 주로 가이드 날개 시스템 또는 유사한 편향 수단에서 일어나는 압력 하강 뿐만 아니라 흐름 채널에서 일어나는 압력 감소에 의해 발생하며, 유속의 변화에 기인한다. 압력 차이는 사이클론의 하향 리턴 레그에 축적되는 상이한 높이의 고체 칼럼에 대하여 상이한 정수압을 통하여 보상된다. 이러한 방식으로, 사이클론층으로의 고체의 귀환은 상기 구현예를 사용하여 실시될 수 있다.
실시예 1
도 1b 및 도 2b에서는 유동층 촉매 분해 장치인 FCC와 함께 사용하기에 적합한 본 발명의 바람직한 제 1 및 제 2 구현예가 도시된다. FCC 장치는 2개의 반응기, 즉 순환 유동층형 반응기 및 발포 유동층 재생기를 포함한다. 동일한 목적으로 사용되는 종래의 구조는 도 1a 및 도 2a에 예시된다.
FCC 반응기
도 1b에서는 본 발명에 따른 사이클론 구조를 도시하는 반면 도 1a는 FCC 반응기의 상승관에 직적 직렬로 연결된 2개의 사이클론(제1 및 제 2 사이클론)를 가진 종래의 사이클론 장치를 도시한다. 명백하게, 직렬 연결된 사이클론의 수는 2보다 크거나 작을 수 있다.
종래기술 사이클론 장치의 기능
반응한 탄화수소 및 여전히 반응중인 탄화수소의 기화된 상과 예비유동화된 기체의 혼합물이 기체상으로 상승관(12)를 따라 위로 통과하여, 연행된 촉매가 반응기 용기(15)의 내부 공간에 적합화된 제 1 사이클론(13)으로 운반된다. 고체가 반응기 챔버의 벽상에서 기체상으로부터 분리되고 이로부터 제 1 사이클론(13)의 하향 리턴 레그내로 떨어진다. 리턴 레그로부터, 촉매가 탄화수소 분리 구역 및 재생기내로 전방으로 이동한다. 제 1 사이클론(13)으로 유입되는 기체 흐름이 사이클론(13)을 중심 파이프를 통하여 나와 제 2 사이클론(14)내로 들어간다. 미립자성 물질이 챔버 벽과 충돌하고, 그로부터 제 2 사이클론(14)의 리턴 레그로 떨어뎌 기체로부터 분리된다. 제 2 사이클론(14)로부터, 기체가 가능한 수집 챔버내로 통과하고 반응기 용기(15)로부터 출구 노즐(16)을 통하여 배출된다.
본 발명에 따른 사이클론 어셈블리 및 그의 기능
도 1 b에 도시된 어셈블리에서, 반응기(11)은 제 1 사이클론 및 제 2 사이클론에 더하여 반응 혼합물 흐름을 제 1 사이클론내로 통과시키는 상승관(1) 및 기체흐름을 제 2 사이클론으로부터 통과시키고 이를 전체 반응기 어셈블리(11)로부터 배출시키는 배출 파이프(10)을 포함한다. 제 1 사이클론은 반응기(11)의 내부 공간에서 상승관(1)의 상부 말단에 형성되는 환형 공간(2), 환형 공간(2)의 적어도 상부에 적합화된 가이드 날개 시스템(3)과 함께 반응 혼합물 흐름을 가이드 날개 시스템(3)을 통해 챔버(4)의 내벽을 따라 휩쓸고 지나가는 회전 와류내로 통과시키기 위한 가이드 날개 시스템 아래에 위치한 챔버(4) 및 챔버(4)의 하부에 연결된 하향 리턴 레그(5)를 포함한다.
제 2 사이클론은 제 1 사이클론의 내부 공간에 적합화되며 축방향의 환형 흐름 채널을 형성하고 제 1 사이클론내로 도입된 기체 흐름을 제 1 사이클론으로부터 제 2 사이클론으로 통과시키는 중심 파이프(6), 중심 파이프(6)에 의해 형성된 축방향의 환형 흐름 채널에 연결된 가이드 날개 시스템(7) 및 가이드 날개 시스템(7)에 연결된 챔버(8)을 포함하며, 이들 구성요소 모두는 제 2 사이클론으로 유입되는 기체 흐름을 챔버(8)의 내벽을 따라 휩쓸고 지나가도록 회전 와동시키는 기능을 한다. 제 2 사이클론은 챔버(8)로부터 아래로 연장되고 제 1 사이클론의 리턴 레그 (5)의 내부 공간에서 동축 방향으로 유리하게 배치된 리턴 레그(9)도 포함한다.
상기 어셈블리의 작동에서, 반응된 탄화수소 및 반응중인 탄화수소의 기화된 상과 예비유동화된 기체의 혼합물은 기체상으로 상승관(1)을 따라 위로 통과하여, 연행된 촉매가 반응기(11)의 내부 공간에 적합화된 환형 공간(2)로 기체와 함께 운반되며, 이로부터 제 1 사이클론의 가이드 날개 시스템(3)으로 더욱 위로 상승한다. 가이드 날개 시스템(3)은 와류를 유도하는 기능을 하여, 외류에 연행된 입자가 원심력 하에서 챔버(4)의 내벽과 충돌하고 이로부터 제 1 사이클론의 하향 리턴 레그(5)로 떨어져 기체상으로부터 분리된다. 리턴 레그(5)로부터, 촉매는 탄화수소 분리 부분 및 재생기내로 더 멀리 이동한다. 제 1 사이클론으로 유입되는 기체 흐름은 중심 파이프(6)를 통해 사이클론에서 나오고, 이로부터 흐름은 환형 단면의 채널을 따라 제 2 사이클론의 가이드 날개 시스템(7)로 더욱 상승한다. 입자는 사이클론 챔버(8)의 내벽과 충돌하고 이로부터 제 2 사이클론의 하향 리턴 레그(9)로 떨어져 기체상으로부터 분리된다. 제 2 사이클론의 리턴 레그(9)는 제 1 사이클론 리턴 레그(5)의 내부 공간내로 유리하게 적합화된다. 제 2 사이클론내로 통과하는 기체 흐름은 출구 노즐(10)을 통해 사이클론 및 반응기(11)을 나온다.
FCC 재생기
도 2a에서는 종래의 사이클론 구조를 도시하고 도 2b는 본 발명에 따른 사이클론 어셈블리를 도시하며, 두 장치 모두 FCC 재생기 용기의 내부 공간에서 직렬로 연결된 2개의 사이클론(제 1 사이클론 및 제 2 사이클론)을 가진다. 직렬 연결된 사이클론의 수는 2 보다 크게 변화되거나, 대안적으로 단지 1개의 사이클론 또는 병렬 연결된 다수의 사이클론을 포함할 수 있다. 종래의 사이클론은 최대 약 1m의 직경을 가질 수 있으며, 일반적으로 이러한 종래의 사이클론 1개 이상이 병렬로 연결되어야 한다.
종래의 사이클론 장치
바닥 격자(27)을 통해 통과하는 입구 공기는 재생기(28)내에 함유된 촉매를 발포층 상태로 유동화시키는 동시에 산소를 코우크 연소 반응에 유입시킨다. 부유된 촉매 입자를 함유한 기체가 다음으로 재생기(28)의 내부 공간에 적합화된 제 1 사이클론(29)내로 통과한다. 상기 흐름의 미립자는 분리 챔버의 내벽과 충돌하고 이로부터 제 1 사이클론(29)의 하향 리턴 레그로 떨어져 기체상으로부터 분리된다. 리턴 레그로부터, 촉매는 유동층내로 더욱 뒤로 이동한다. 입자는 사이클론 챔버의 내벽과 충돌하고 이로부터 제 2 사이클론(30)의 하향 리턴 레그로 떨어져 기체상으로부터 분리된다. 제 2 사이클론(30)으로부터, 기체 흐름은 수집 챔버내로 더 멀리 통과하고 최종적으로 출구 노즐(31)을 통해 반응기를 나온다.
본 발명에 따른 사이클론 어셈블리 및 그의 기능
도 2b에 도시된 어셈블리에서, 재생기(18)은 제 1 사이클론 및 제 2 사이클론 뿐만 아니라 공기를 재생기(18)내로 통과시키는 격자(17) 및 기체 흐름을 제 2 사이클론으로부터 통과시키는 동시에 전체 재생기(18)로부터 통과시키는 배출 노즐(26)을 포함한다. 제 1 사이클론은 재생기(18)의 내부 공간에서 사이클론 챔버 상부에 적합화된 가이드 날개 시스템(19) 및 가이드 날개 시스템 아래에 위치한 챔버(20)을 포함하며, 상기 가이드 날개 시스템(19)는 챔버에 유입되는 기체 흐름을 챔버의 내벽을 따라 휩쓸고 지나가는 회전 와류로 하는 기능을 한다. 또한, 제 1 사이클론은 챔버(20)의 하부에 연결된 하향 리턴 레그(21)을 포함한다.
제 2 사이클론은 제 1 사이클론의 내부 공간에 적합화되며 축방향의 환형 흐름 채널을 형성하고 제 1 사이클론으로 도입된 기체 흐름을 제 1 사이클론으로부터 제 2 사이클론으로 통과시키는 중심 파이프(22), 중심 파이프(22)에 의해 형성된 축방향의 환형 흐름 채널에 연결된 가이드 날개 시스템(23) 및 가이드 날개 시스템(23)에 연결된 챔버(24)를 포함하며, 이들 구성요소 모두는 제 2 사이클론으로 유입되는 기체 흐름을, 챔버(24)의 내벽을 따라 휩쓸고 지나가도록 회전 와동시키는 기능을 한다. 또한, 제 2 사이클론은 챔버(24)로부터 아래로 연장되고 제 1 사이클론의 리턴 레그(21)의 내부 공간에서 동축 방향으로 유리하게 배치된 리턴 레그(25)도 포함한다.
상기 어셈블리의 작동에서, 바닥 격자(17)를 통해 통과하는 입구 공기는 재생기(18)내에 함유된 촉매를 발포층 상태로 유동화시키는 동시에 산소를 코우크 연소 반응에 유입시킨다. 부유된 촉매 입자를 함유한 기체 흐름은 제 1 사이클론의 내부 공간에 형성된 가이드 날개 시스템(19)내로 상승한다. 가이드 날개 시스템(19)는 와류를 유도하는 기능을 하여, 와류에 연행된 입자가 원심력 하에서 챔버(20)의 내벽과 충돌하고 이로부터 제 1 사이클론의 하향 리턴 레그(21)로 떨어져 기체상으로부터 분리된다. 리턴 레그(21)로부터, 촉매는 유동층내로 뒤로 통과한다. 입자는 사이클론 챔버의 내벽과 충돌하고 이로부터 제 2 사이클론(30)의 하향 리턴 레그로 떨어져 기체상으로부터 분리된다. 제 1 사이클론으로 유입되는 기체 흐름은 중심 파이프(22)를 통해 사이클론에서 나오고, 이로부터 흐름이 환형 단면의 채널을 따라 제 2 사이클론의 가이드 날개 시스템(23)으로 더욱 상승한다. 입자는 사이클론 챔버(24)의 내벽과 충돌하고 이로부터 제 2 사이클론의 하향 리턴 레그(25)로 떨어져 기체상으로부터 분리된다. 제 2 사이클론의 리턴 레그(25)는 제 1 사이클론 리턴 레그(21)의 내부 공간내로 유리하게 적합화된다. 제 2 사이클론으로부터, 기체 흐름은 출구 노즐(26)을 통해 사이클론 및 재생기를 나온다.
실시예 2
본 실시예는 종래의 단일포트 사이클론과 함께 다중포트 사이클론의 용도를 설명한다. 도 3a는 제 1 및 제 2 사이클론간의 통상적인 연결을 도시한다. 각각, 도 3b는 다중포트 사이클론이 단일포트 사이클론의 내부 공간에 전체적으로 적합화된 본 발명에 따른 연결을 도시한다. 단일포트 사이클론 내부에서 다중포트 사이클론의 적합화는 사이클론의 내부 공간에서 기체 흐름의 대칭적인 분포에 의해 가능해져, 흐름이 제 2 사이클론의 가이드 날개 시스템으로 대칭적으로 분할되도록 한다.
도 3b에 도시한 어셈블리는 단일포트 제 1 사이클론 챔버(46), 반응 혼합물흐름을 사이클론 챔버(46)내로 통과시키는 노즐(40), 사이클론 챔버(46)으로부터 아래로 연장된 리턴 레그(44) 및 사이클론 챔버(46)의 내부 공간에 적합화된 다중포트 제 2 사이클론을 포함한다. 제 2 사이클론은 중심 파이프(41), 중심 파이프(41)에 연결된 가이드 날개 시스템(42), 기체 흐름의 하류 방향으로 가이드 날개 시스템(42) 다음의 사이클론 챔버(43), 사이클론 챔버(43)으로부터 아래로 연장된 리턴 레그(47) 및 사이클론 챔버(43)으로부터 위로 연장된 배출 노즐(45)를 포함한다.
도 4에 도시한 어셈블리가 도 3b의 어셈블리와 유사하지만, 본원에서는 제 2 사이클론이 제 1 사이클론 위에 부분적으로 적합화되어 더 높은 정수압 차이가 리턴 레그(44) 및 리턴 레그(47)에 함유된 고체 칼럼 사이에 제공될 수 있다. 또한, 제 2 사이클론 가이드 날개 시스템(42)는 중심 파이프(41)의 내부에 부분적으로만연장된다.

Claims (35)

  1. 제 1상의 물질 및 제 2의 부유 또는 분산된 상의 물질을 함유한 공정의 물질 흐름을 1개 이상의 제 1 분리 수단 및 후속하여 1개 이상의 제 2 분리 수단내로 통과시키는 단계를 포함하여 2개의 상을 상호 분리시키는 방법으로서, 부유 또는 분산된 상의 물질이 원심력의 작용 하에서 제 1상의 물질로부터 분리되는 방법에 있어서, 1개 이상의 제 2 분리 수단의 장치가 제 1 분리 수단 내부에 적합화된 다중포트 사이클론이고 처리되는 물질 흐름이 환형 단면을 가진 내공급 노즐을 통해 사이클론내로 공급되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 다중포트 사이클론이 제 1 분리 수단으로서 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 단일포트 사이클론이 제 1 분리 수단으로서 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서, 처리되는 물질 흐름이 기체, 액체 및/또는 고체를 함유하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서, 처리되는 물질 흐름이 고체를부유된 형태로 함유하는 기체 흐름인 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 4항에 있어서, 처리되는 물질 흐름이 제거되는 고체를 함유하는 액체 흐름인 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 5항에 있어서, 처리되는 기체 흐름이 재생되는 촉매의 코우크 연소 공정으로부터 방출된 연도 기체를 함유하며, 연도 기체가 촉매를 부유된 미립자 형태로 운반하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 5항에 있어서, 처리되는 기체 흐름이 처리되는 기체, 액체 성분 및/또는 고체를 함유하는 유동화된 촉매 공정의 생성물 기체인 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 8항에 있어서, 유동화된 촉매 공정이 유동층 촉매 분해 장치에서 수행되는 탄화수소의 촉매 분해 공정인 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 5항에 있어서, 처리되는 기체 흐름이 에너지 발생시 사용되는 보일러로부터, 미립자 물질이 제거되어야 하는 연도 기체로서 배출되는 것임을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 5항에 있어서, 처리되는 기체 흐름이 미립자가 제거되어야 하는 건조 공정의 배기 가스인 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 5항에 있어서, 처리되는 기체 흐름이 액체 소적이 제거되어야 하는 스팀 시스템의 배기 스팀인 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 1항 내지 제 12항중 어느 한 항에 있어서, 직렬 연결된 다수의 사이클론이 제 1상의 물질로부터 제 2상의 물질을 분리시키기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 13항에 있어서, 선행하는 사이클론의 하향 리턴 레그의 내부에 적합화된 하류에 연속된 사이클론중 임의의 한 사이클론의 하향 리턴 레그를 가진 직렬 연결된 2 내지 5개의 사이클론이 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 1항 내지 제 14항중 어느 한 항에 있어서, 2개 이상의 연속적인 직렬 연결된 사이클론의 하향 리턴 레그가 분리되는 고체를 공통 공간으로 배출하도록 적합화된 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 15항에 있어서, 연속적으로 직렬 연결되고 고체 분획을 사이클론의 내부 공간으로 되돌려보내도록 적합화된 사이클론의 내부 공간 사이의 압력 차이의 보상이 사이클론의 하향 리턴 레그에서 상이한 높이의 고체 칼럼을 유지시키는 방식으로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 1항 내지 제 16항중 어느 한 항에 있어서, 물질 흐름이 내공급 노즐을 통해 다중포트 사이클론내로 통과하여, 사이클론의 외부에서 다중 사이클론의 내부 공간으로 유입되는 흐름이, 사이클론의 외부에 전부 또는 부분적으로 위치하도록 내공급 노즐에 적합화된 편향 수단에 의해 안내되고 편향되는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 1항 내지 제 17항중 어느 한 항에 있어서, 물질 흐름이 다중포트 제 2 사이클론내로 통과하여, 흐름이, 수직 이동 흐름을 안내 및 편향시키기 위한 가이드 날개 부재를 함유할 수 있는 관형 안내 요소와 같이 제 2 사이클론의 외부 표면에 적합화된 편향 및/또는 안내 수단에 의해 제 1 사이클론으로부터 제 2 사이클론의 상단 에지를 향해 위로 이동하도록 지행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 18항에 있어서, 물질 흐름이 다중포트 제 1 사이클론으로부터 다중포트 제 2 사이클론으로 통과하여, 제 2 사이클론의 외부 표면에 적합화된 편향 및/또는 안내 수단에 의해, 흐름이 제 1 사이클론의 가이드 날개 시스템 아래로부터 제 1 사이클론의 가이드 날개 수단 위에 위치한 제 2 사이클론의 가이드 날개 시스템으로 이동하도록 지행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 유동화된 촉매 공정 장치에서 물질 흐름으로부터 기체, 액체 및/또는 고체를 분리시키는 어셈블리로서,
    각각 본질적으로 수직으로 정열된 분리 챔버(4, 8: 20, 24; 43, 46)를 가진 1개 이상의 제 1 분리 수단 및 1개 이상의 제 2 분리 수단,
    분리 수단에 연결된, 처리되는 물질 흐름의 내공급 노즐(1; 17; 40), 및
    처리된 물질의 흐름을 분리 수단으로부터 배출시키기 위한, 1개 이상의 제 2 분리 수단에 연결된 출구 노즐(10; 26; 45)을 포함하는 어셈블리에 있어서,
    1개 이상의 제 2 분리 수단이 제 1 분리 수단 내부에 적합화되고,
    제 1 분리 수단 내부에 적합화된 분리 수단이, 원심력의 작용 하에서 물질 흐름으로부터 기체, 액체 및/또는 고체를 분리시키기 위하여, 처리되는 물질 흐름을 분리 챔버(4, 8; 20, 24; 43)의 내벽을 따라 휩쓸고 지나가는 회전 와동으로 처리하는 기능을 하는 가이드 날개 시스템(3, 7; 19, 23; 42)를 구비한 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  21. 제 20항에 있어서, 각 분리 챔버(4, 8; 20, 24; 43, 46)의 단면이 챔버의 내벽의 수직 중심축에 대해 직각에서 볼 때 본질적으로 원형인 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  22. 제 20항 또는 제 21항에 있어서, 가이드 날개 시스템(3, 7; 19, 23; 42)이, 분리 챔버(4, 8; 20, 24; 43)의 수직 중심축 주위에 적합화되어 있는 방사형으로외부로 배향된 배플을 포함하여, 분리 챔버(4, 8; 20, 24; 43)로 처리되는 물질 흐름의 경로를 평행한 구획 흐름 채널로 분할하는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  23. 제 22항에 있어서, 평행한 구획 흐름 채널이 2개의 동심형으로 설치된 실린더형 쉘 사이에서 방사형 배플 플레이트를 연결시켜 형성되고, 배플 플레이트가 반응기 공간의 세로축에 대해 평행으로 배열된 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  24. 제 20항 내지 제 23항중 어느 한 항에 있어서, 제 1 분리 수단의 내부 공간에 적합화된 분리 수단이 물질 흐름을 가이드 날개 시스템(3, 7; 23; 42) 및 이로부터 더 멀리 분리 챔버(4, 8; 20, 24; 43)내로 공급하기 위한 본질적으로 환형 단면의 내공급 노즐(2, 6; 22; 41)을 포함하는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  25. 제 24항에 있어서, 본질적으로 환형 단면의 내공급 노즐(2, 6; 22; 41)이 원형으로 등거리로 이격된 평행한 내공급 채널에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  26. 제 20항 내지 제 25항중 어느 한 항에 있어서, 제 1 분리 수단이, 원심력의 작용 하에서 물질 흐름으로부터 기체, 액체 및/또는 고체를 분리시키기 위하여, 처리되는 물질 흐름을 분리 챔버(4, 8; 20, 24; 43)의 내벽을 따라 휩쓸고 지나가는 회전 와동으로 처리하는 기능을 하는 가이드 날개 시스템(3, 7; 19, 23; 42)을 포함하는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  27. 제 20항 내지 제 26항중 어느 한 항에 있어서, 제 1 분리 수단이 다중포트 사이클론인 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  28. 제 20항 내지 제 26항중 어느 한 항에 있어서, 제 1 분리 수단이 단일포트 사이클론인 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  29. 제 20항 내지 제 28항중 어느 한 항에 있어서, 제 2 분리 수단의 내부 공간에 1개 이상의 유사한 분리 수단이 설치된 것을 특징으로 어셈블리.
  30. 제 20항 내지 제 29항중 어느 한 항에 있어서, 제 1 분리 수단 및 제 1 분리 수단의 내부 공간에 설치된 각각의 제 2 분리 수단이, 상호 내부에 동축 방향으로 적합화되어 각 분리 수단으로부터 분리된 고체를 공통의 수집 공간으로 돌려보내는 기능을 하는 하향 리턴 레그를 가지는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  31. 제 30항에 있어서, 수직 방향의 임의의 내부 분리 수단의 리턴 레그가 각각 동심상에서 가장 가까운 선행하는 외부의 분리 수단의 상단 에지 보다 높게 연장되도록 적합화된 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  32. 제 20항 내지 제 31항중 어느 한 항에 있어서, 분리 수단의 가이드 날개 시스템이, 분리 수단의 외부 측면으로부터 방사 방향으로 분리 수단의 내부 공간에 도달할 정도로 멀리 안으로 연장되도록 분리 수단의 외부 측면 및 위에 부분적으로 또는 전부 적합화된 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  33. 제 20항 내지 제 32항중 어느 한 항에 있어서, 어셈블리가 제 1 분리 수단의 내부 공간에 설치된 분리 수단의 가이드 날개 시스템(3, 7; 19, 23; 42)에 적어도 연결되고 아래로 배향된 방식으로 분리 수단의 외부 표면을 에워싸서 포위하도록 적합화된 관형 안내 요소와 같이 편향 및/또는 안내 수단을 포함하며, 편향 및/또는 안내 수단이 처리되는 물질 흐름을 수직 방향으로 외부 분리 수단의 바닥 부분으로부터 각각 그 다음의 내부 분리 수단의 가이드 날개 시스템으로 보내는 기능을 하는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  34. 제 33항에 있어서, 편향 및/또는 안내 수단이 수직 이동 흐름을 안내 및 편향시키기 위한 안내 수단에 적합화된 가이드 날개 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  35. 제 20항 내지 제 34항중 어느 한 항에 있어서, 2개 이상의 동심형으로 설치된 다중포트 사이클론을 분리 수단으로서 가진 어셈블리에 있어서, 각각 연속적인 내부 다중포트 사이클론의 가이드 날개 시스템이 각각 선행하는 외부 다중포트 사이클론의 가이드 날개 시스템의 위에 적합화되는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
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