KR20230121101A - 지지형 라이저 장치 - Google Patents
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Abstract
지지형 라이저 장치는 용기 내에 적어도 부분적으로 수용될 수 있다. 지지형 라이저 장치는, 비수직 라이저 세그먼트, 비선형 라이저 세그먼트 및 수직 라이저 세그먼트를 포함하는 라이저를 포함할 수 있다. 지지형 라이저 장치는 근위 단부 및 원위 단부를 포함하는 지지 부재를 더 포함할 수 있다. 지지 부재의 근위 단부는 비수직 라이저 세그먼트에 연결될 수 있고, 지지 부재와 비수직 라이저 세그먼트 사이의 각도는 15° 내지 75°일 수 있다. 지지형 라이저 장치는 라이저와 지지 부재에 연결된 지지 구조체 및 용기의 내부 표면에 연결된 팽창 가이드를 포함할 수 있다. 팽창 가이드는, 지지 부재가 열팽창 또는 열수축을 겪을 때 지지 부재가 팽창 가이드에 걸쳐서 미끄러지도록 형상화되고 위치될 수 있다.
Description
관련 출원의 교차 참조
본원은 2020년 12월 16일자로 출원된 발명의 명칭이 "Supported Riser Apparatuses"인 미국 출원 제63/126,080호의 이익 및 우선권을 주장하며, 이의 전체 내용은 본 개시내용에 원용되어 포함된다.
기술분야
본원에서 설명되는 실시형태는 일반적으로 화학적 처리에 관한 것이며, 보다 구체적으로는, 화학적 처리를 위한 장치에 관한 것이다.
많은 화학 물질은 기본 물질들을 형성하기 위한 공급원료를 제공한다. 예를 들어, 경질 올레핀은 많은 유형의 제품 및 재료를 생산하기 위한 베이스 물질로서 활용될 수 있는데, 에틸렌은 폴리에틸렌, 에틸렌 클로라이드, 또는 에틸렌 옥사이드를 제조하는 데 활용될 수 있다. 이러한 생산물은 제품 포장, 건축, 직물 등에 활용될 수 있다. 따라서, 에틸렌, 프로필렌 및 부텐과 같은 경질 올레핀에 대한 산업적 수요가 있다. 경질 올레핀과 같은 일부 화학 물질은 라이저(riser) 반응기를 활용하는 반응 프로세스에 의해 생산될 수 있다. 라이저는 프로세스에서 활용되는 촉매의 재생뿐만 아니라 반응에도 사용될 수 있다.
본원에 설명된 것과 같은 일부 실시형태에서, 비수직(non-vertical)인 라이저가 활용될 수 있다. 예를 들어, 이러한 비수직 라이저의 부분은 배향이 대각선일 수 있다. 그러나 이러한 라이저를 활용하는 화학 물질 처리 시스템의 설계에서 복잡한 문제가 발생될 수 있다. 예를 들어, 많은 실시형태에서의 설계는, 경질 올레핀을 생산하는 중에 다양한 시스템 유닛의 열팽창 및 열수축을 처리할 수 있어야 한다. 또한, 반응기가 커지고 무거워짐에 따라, 반응기 시스템을 위한 기계적 지지 시스템을 설계하는 것이 까다로워지고 있다. 본 개시내용에 의해서 확인되는 바와 같이, 고온 조건 하에서 팽창하는 비수직 라이저는 라이저의 상당한 수평 팽창을 유발하는 한편, 많은 종래의 라이저는 배향이 엄격하게 수직이고 단지 수직으로만 팽창된다.
본원에 개시된 지지 시스템, 예컨대 본원에 개시된 지지형 라이저는 이러한 문제들을 일부 또는 모든 측면에서 해결한다. 하나 이상의 실시형태에서, 라이저는 지지 부재, 지지 구조체, 및 팽창 가이드에 의해서 용기 내에서 지지될 수 있다. 본원에 개시된 하나 이상의 실시형태에 따른 지지형 라이저 장치는 적절한 기계적 지지를 제공함으로써 크기가 커진 라이저가 용기 내에 안전하게 위치되도록 할 수 있다. 추가적으로, 지지형 라이저 장치의 구조체는 라이저가 탈수소화에 의한 경질 올레핀의 생산 동안과 같이 고온에 노출되는 동안 열팽창을 겪는 경우에도 라이저가 지지되는 것을 허용할 수 있다. 본원에 개시된 실시형태는 가열 및 후속 냉각에 의해 확장될 때 수평으로 "미끄러질" 수 있는 지지 부재를 활용한다. 이러한 지지된 라이저는 특히 반응기 및 촉매 재생기를 포함하는 반응기 시스템에서 활용될 수 있다.
본원에 개시되는 하나 이상의 실시형태에 따르면, 지지형 라이저 장치는 용기 내에 적어도 부분적으로 수용될 수 있다. 지지형 라이저 장치는, 비수직 라이저 세그먼트, 비선형 라이저 세그먼트 및 수직 라이저 세그먼트를 포함하는 라이저를 포함할 수 있다. 비선형 라이저 세그먼트는 비수직 라이저 세그먼트와 수직 라이저 세그먼트를 연결할 수 있다. 비수직 라이저 세그먼트는 라이저 포트를 통해 용기에 들어갈 수 있다. 지지형 라이저 장치는 근위 단부 및 원위 단부를 포함하는 지지 부재를 더 포함할 수 있다. 지지 부재의 근위 단부는 비수직 라이저 세그먼트에 라이저 부착 지점에서 연결될 수 있다. 라이저 부착 지점은 라이저 포트에 근접할 수 있다. 지지 부재는 용기의 폭에 걸쳐서 라이저 부착 지점으로부터 실질적으로 수평으로 연장될 수 있다. 지지 부재와 비수직 라이저 세그먼트 사이의 각도는 15° 내지 75°일 수 있다. 지지형 라이저 장치는 라이저 및 지지 부재에 연결된 지지 구조체를 더 포함할 수 있다. 지지 구조체는 라이저 부착 지점과 수직 라이저 세그먼트 사이의 라이저에 연결될 수 있다. 지지 구조체는 지지 부재에 근위 단부와 원위 단부 사이에서 연결될 수 있다. 지지형 라이저 장치는 용기의 내부 표면에 연결된 팽창 가이드를 더 포함할 수 있다. 팽창 가이드는, 지지 부재가 열팽창 또는 열수축을 겪을 때 지지 부재가 팽창 가이드에 걸쳐서 미끄러지도록 형상화되고 위치될 수 있다.
전술한 간단한 요약 및 하기 상세한 설명 모두는 본 기술의 실시형태를 제시하며, 청구되는 본 기술의 특성 및 특징을 이해하기 위한 개요 또는 체계를 제공하기 위한 것임을 이해해야 한다. 첨부된 도면은 본 기술에 대한 추가적인 이해를 제공하기 위해 포함되며, 본원에 포함되어 이의 일부를 구성한다. 도면은 다양한 실시형태를 예시하며, 설명과 함께 본 기술의 원리 및 작동을 설명하는 역할을 한다. 또한, 도면 및 설명은 단지 예시를 위한 것이고, 어떠한 방식으로든 청구범위의 범위를 제한하려는 것이 아니다.
본원에서 개시된 기술의 추가적인 특성 및 장점은 하기 상세한 설명에서 제시될 것이며, 일부는 이러한 설명으로부터 당업자에게 용이하게 명백할 것이나 하기 상세한 설명, 청구범위 및 첨부된 도면을 포함하여 본원에 설명된 바와 같은 기술을 실시함으로써 인식될 것이다.
본 개시내용의 특정 실시형태에 대한 다음의 상세한 설명은 다음의 도면과 함께 읽힐 때 가장 잘 이해될 수 있으며, 도면에서 유사한 구조체는 유사한 참조 번호로 표시된다.
도 1은 본원에서 개시된 하나 이상의 실시형태에 따른 반응기 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 2는 본원에 개시된 하나 이상의 실시형태에 따른 지지형 라이저 장치를 개략적으로 도시한다.
도 3은 본원에 개시된 하나 이상의 실시형태에 따른 지지형 라이저 장치를 개략적으로 도시한다.
도 4는 본원에 개시된 하나 이상의 실시형태에 따른 지지 구조체의 평면도를 개략적으로 도시한다.
도 5는 본원에 개시된 하나 이상의 실시형태에 따른 지지형 라이저 장치를 개략적으로 도시한다.
도면이 본질적으로 개략적이고, 본 기술분야에서 일반적으로 채용되는 유체 촉매 반응기 시스템의 일부 구성요소, 예컨대, 한정됨 없이, 온도 트랜스미터, 압력 트랜스미터, 유량계, 펌프, 밸브 등을 포함하지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 이러한 구성요소가 개시된 본 실시형태의 사상 및 범위 내에 있다는 것이 인식될 것이다. 그러나, 본 개시내용에서 설명되는 것과 같은 작동적 구성요소가 본 개시내용에서 설명되는 실시형태에 추가될 수 있다.
이하, 다양한 실시형태들이 보다 상세히 언급될 것이며, 이들 중 일부 실시형태가 수반하는 도면에 예시된다. 가능하면, 도면 전반에 걸쳐 동일하거나 유사한 부분을 가리키는 데 동일한 도면 부호가 사용될 것이다.
도 1은 본원에서 개시된 하나 이상의 실시형태에 따른 반응기 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 2는 본원에 개시된 하나 이상의 실시형태에 따른 지지형 라이저 장치를 개략적으로 도시한다.
도 3은 본원에 개시된 하나 이상의 실시형태에 따른 지지형 라이저 장치를 개략적으로 도시한다.
도 4는 본원에 개시된 하나 이상의 실시형태에 따른 지지 구조체의 평면도를 개략적으로 도시한다.
도 5는 본원에 개시된 하나 이상의 실시형태에 따른 지지형 라이저 장치를 개략적으로 도시한다.
도면이 본질적으로 개략적이고, 본 기술분야에서 일반적으로 채용되는 유체 촉매 반응기 시스템의 일부 구성요소, 예컨대, 한정됨 없이, 온도 트랜스미터, 압력 트랜스미터, 유량계, 펌프, 밸브 등을 포함하지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 이러한 구성요소가 개시된 본 실시형태의 사상 및 범위 내에 있다는 것이 인식될 것이다. 그러나, 본 개시내용에서 설명되는 것과 같은 작동적 구성요소가 본 개시내용에서 설명되는 실시형태에 추가될 수 있다.
이하, 다양한 실시형태들이 보다 상세히 언급될 것이며, 이들 중 일부 실시형태가 수반하는 도면에 예시된다. 가능하면, 도면 전반에 걸쳐 동일하거나 유사한 부분을 가리키는 데 동일한 도면 부호가 사용될 것이다.
지지형 라이저 장치들의 하나 이상의 실시형태가 본원에서 설명된다. 본원에 개시된 일부 실시형태에서, 라이저는 반응기 시스템의 반응기 섹션 또는 촉매 재생 섹션에서의 사용을 위해 개시된다. 이러한 실시형태는 유동층에서 재활용된 고체 촉매를 활용할 수 있다. 특정한 실시예의 실시형태는 경질 올레핀을 형성하도록 설계된 탈수소화 반응 시스템에서 사용되는 라이저를 개시한다. 그러나 본원의 라이저가 매우 다양한 화학적 프로세스 및 시스템에서 활용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 당업자에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 본원에 개시된 기술은 라이저를 활용하는, 특히 일부 비수직 구성요소를 갖는 라이저를 활용하는 화학적 처리 시스템의 기계적 설계에 대한 폭넓은 적용 가능성을 찾을 수 있다.
본원에 설명되는 바와 같이, 지지형 라이저 장치는 탄화수소 공급물 스트림으로부터 경질 올레핀을 생산하기 위한 반응기 시스템 내에서 활용될 수 있다. 경질 올레핀을 생산하기 위한 반응기 시스템 및 방법이 이제 상세히 논의될 것이다. 이제 도 1을 참조하면, 예시적인 반응기 시스템(100)이 개략적으로 도시된다. 반응기 시스템(100)은 일반적으로 다수의 시스템 유닛, 예컨대, 반응기 섹션(200) 및 재생기 섹션(300)을 포함한다. 도 1과 관련하여 본원에서 사용되는 바와 같이, 반응기 섹션(200)은 일반적으로, 주요 프로세스 반응이 발생되고 미립자 고체들이 반응의 올레핀-함유 생성물 스트림으로부터 분리되는 반응기 시스템(100)의 일부분을 지칭한다. 하나 이상의 실시형태에서, 미립자 고체들은 소모될 수 있으며, 이는 이들이 적어도 부분적으로 비활성화되는 것을 의미한다. 또한, 본원에서 사용되는 바와 같이, 재생기 섹션(300)은 일반적으로, 미립자 고체들이, 예컨대 연소를 통해 재생되고 그 재생된 미립자 고체들이, 예컨대 소모된 미립자 고체 상에서 이전에 연소된 물질로부터 또는 보충 연료로부터의 관여된 가스들과 같은, 기타 프로세스 물질로부터 분리되는 유체 촉매 반응기 시스템의 일부분을 지칭한다. 반응기 섹션(200)은 일반적으로 반응 용기(250), 외부 라이저 세그먼트(232)와 내부 라이저 세그먼트(234)를 포함하는 라이저(230), 및 미립자 고체 분리 섹션(210)을 포함한다. 재생기 섹션(300)은 일반적으로 미립자 고체 처리 용기(350), 외부 라이저 세그먼트(332)와 내부 라이저 세그먼트(334)를 포함하는 라이저(330), 및 미립자 고체 분리 섹션(310)을 포함한다. 일반적으로, 미립자 고체 분리 섹션(210)은, 예를 들어, 스탠드파이프(126)에 의해서 미립자 고체 처리 용기(350)와 유체 연통될 수 있고, 미립자 고체 분리 섹션(310)은, 예를 들어, 스탠드파이프(124) 및 이송 라이저(130)에 의해서 반응 용기(250)와 유체 연통될 수 있다.
일반적으로, 반응기 시스템(100)은, 탄화수소 공급물 및 유동화된 미립자 고체들을 반응기 섹션(200)의 반응 용기(250) 안으로 공급하고 탄화수소 공급물을 유동화된 미립자 고체들과 접촉에 의해서 반응시킴으로써, 반응 용기(250)에서 올레핀 함유 생성물을 생성하도록 작동될 수 있다. 올레핀-함유 생성물 및 미립자 고체들은 반응 용기(250) 밖으로 그리고 라이저(230)를 통해 미립자 고체 분리 섹션(210) 내의 가스/고체 분리 장치(220)로 보내질 수 있고, 여기서 미립자 고체들은 올레핀-함유 생성물로부터 분리될 수 있다. 미립자 고체들은 다음으로 미립자 고체 분리 섹션(210)으로부터 미립자 고체 처리 용기(350)로 이송될 수 있다. 미립자 고체 처리 용기(350)에서, 미립자 고체는 화학 프로세스에 의해서 재생될 수 있다. 예를 들어, 소모된 미립자 고체들은, 산소 함유 가스와 접촉에 의해서 미립자 고체를 산화시키는 것, 미립자 고체들 상에 존재하는 코크스를 연소시키는 것, 및 미립자 고체를 가열하기 위한 추가적 연료를 연소시키는 것 중 하나 이상에 의해 재생될 수 있다. 미립자 고체들은 다음으로, 미립자 고체 처리 용기(350) 밖으로 그리고 라이저(330)를 통해 라이저 종단 디바이스(378)로 보내질 수 있으며, 여기서 라이저(330)로부터의 가스 및 미립자 고체는 부분적으로 분리된다. 라이저(330)로부터의 가스 및 나머지 미립자 고체들은 미립자 고체 분리 섹션(310) 내의 가스/고체 분리 장치(320)로 이송되며, 여기서 나머지 미립자 고체들은 재생 반응으로부터의 가스들로부터 분리된다. 가스들로부터 분리된 미립자 고체들은 고체 미립자 수집 영역(380)으로 보내질 수 있다. 분리된 미립자 고체들은 다음으로, 고체 미립자 수집 영역(380)으로부터 반응 용기(250)로 보내지며, 여기서 이들은 추가로 활용된다. 이와 같이, 미립자 고체들은 반응기 섹션(200)과 재생기 섹션(300) 사이에서 순환될 수 있다.
본원에서 설명되는 바와 같이, 시스템 유닛의 부분들, 예컨대 반응 용기 벽, 분리 섹션 벽, 또는 라이저 벽은 금속 재료, 예컨대 탄소강 또는 스테인리스강, 또는 인콜로이(incoloy)와 같은 더 높은 온도 합금을 포함할 수 있다. 또한, 다양한 시스템 유닛의 벽은 동일한 시스템 유닛의 다른 부분과 또는 다른 시스템 유닛에 부착되는 부분을 가질 수 있다. 때때로, 부착 또는 연결 지점은 본원에서 "부착 지점"으로 지칭되고, 임의의 공지된 접합(bonding) 매체, 예컨대, 용접, 접착제, 땜납 등(이에 한정되지 않음)을 포함할 수 있다. 시스템의 구성 요소들이 부착 지점에 "직접적으로 연결", 예컨대 용접될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 서로 "근접한" 두 개의 구성 요소가, 커넥터 또는 접착 재료와 같은 비교적 작은 중간 부분들을 연결하도록 서로 직접 접촉되거나 바로 이웃한다는 것이 또한 이해되어야 한다.
이제 도 2를 참조하면, 지지형 라이저 장치(500)는 용기(510) 내에 적어도 부분적으로 수용될 수 있고, 지지형 라이저 장치(500)는 라이저(530), 지지 부재(540), 지지 구조체(550), 및 팽창 가이드(560)를 포함할 수 있다. 본원에 설명되는 바와 같이, 용기(510)는 도 1의 미립자 고체 분리 섹션(210 또는 310)을 나타낼 수 있다. 그러나, 도 2의 실시형태가 도 1에 도시된 것과 다른 시스템에서 활용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
하나 이상의 실시형태에서, 용기(510)는 미립자 고체 분리 섹션일 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 실시형태에서, 각각의 미립자 고체 분리 섹션(210), 미립자 고체 분리 섹션(310), 또는 둘 모두는 도 2에 도시된 용기(510)와 같은 용기일 수 있다. 이와 같이, 용기(510)는 외측 쉘(512)을 포함할 수 있으며, 여기서 외측 쉘(512)은 용기(510)의 내부 영역(514)을 획정할 수 있다. 외측 쉘(512)은 라이저 포트(518), 가스 배출구 포트(516), 및 미립자 고체 배출구 포트(522)를 포함할 수 있다. 용기(510)는 지지형 라이저 장치(500) 및 가스/고체 분리 장치(520)의 적어도 일부분을 용기(510)의 내부 영역(514)에 수용할 수 있다.
일반적으로, 본원에 설명된 임의의 시스템 유닛의 "유입구 포트" 및 "배출구 포트"는 시스템 유닛에서 개구, 홀, 채널, 구멍(aperture), 갭, 또는 기타 유사한 기계적 특징부를 지칭한다. 예를 들어, 유입구 포트는 특정 시스템 유닛으로의 재료의 도입을 허용하고, 배출구 포트는 특정 시스템 유닛으로부터의 재료의 빠져나감을 허용한다. 일반적으로, 배출구 포트 또는 유입구 포트는, 파이프, 도관, 튜브, 호스, 이송 라인, 또는 유사한 기계적 특징부가 부착되는 시스템 유닛의 영역, 또는 다른 시스템 유닛이 직접적으로 부착되는 시스템 유닛의 일부분을 획정할 것이다. 유입구 포트 및 배출구 포트는 본원에서 때때로 작동 시 기능적으로 설명될 수 있지만, 이들은 유사하거나 동일한 물리적 특징을 가질 수 있고, 작동적인 시스템에서 이들의 각각의 기능이 이들의 물리적 구조에 대해 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 라이저 포트(518)와 같은 다른 포트는, 라이저(530)가 라이저 포트(518)에서 용기(510) 안으로 연장되는 경우와 같이, 다른 시스템 유닛이 직접적으로 부착되는 주어진 시스템 유닛에서의 개구를 포함할 수 있다.
하나 이상의 실시형태에서, 용기(510)의 외측 쉘(512)은 용기(510)의 상측 세그먼트(576), 중간 세그먼트(574), 및 하측 세그먼트(572)를 정의할 수 있다. 일반적으로, 상측 세그먼트(576)는 실질적으로 일정한 단면적을 가질 수 있어, 이 단면적이 상측 세그먼트(576)에서 20% 초과되는 만큼 변하지 않는다. 하나 이상의 실시형태에서, 상측 세그먼트(576)의 단면적은 라이저(530)의 최대 단면적의 적어도 3배일 수 있다. 예를 들어, 상측 세그먼트(576)의 단면적은 라이저(530)의 최대 단면적의 적어도 3배, 적어도 4배, 적어도 5배, 적어도 6배, 적어도 7배, 적어도 8배, 적어도 9배, 적어도 10배, 적어도 12배, 적어도 15배, 또는 심지어 적어도 20배일 수 있다. 추가 실시형태에서, 상측 세그먼트(576)의 최대 단면적은 라이저(530)의 최대 단면적의 5 내지 40배일 수 있다. 예를 들어, 상측 세그먼트(576)의 최대 단면적은 라이저(530)의 최대 단면적의 5 내지 40, 10 내지 40, 15 내지 40, 20 내지 40, 25 내지 40, 30 내지 40, 35 내지 40, 5 내지 35, 5 내지 30, 5 내지 25, 5 내지 20, 5 내지 15, 또는 심지어 5 내지 10배일 수 있다. 본원에 설명된 바와 같이, 달리 명시하지 않는 한, "단면적"은 반응물 및/또는 생성물의 일반적인 흐름의 방향에 실질적으로 직교하는 평면에서 시스템 유닛의 일부분의 단면의 면적을 지칭한다.
추가로, 하나 이상의 실시형태에서, 용기(510)의 하측 세그먼트(572)는 단면적이 하측 세그먼트(572)에서 20% 초과되는 만큼 변하지 않도록 실질적으로 일정한 단면적을 가질 수 있다. 하측 세그먼트(572)의 단면적은 라이저(530)의 최대 단면적보다 더 클 수 있고, 상측 세그먼트(576)의 최대 단면적보다 더 작을 수 있다. 중간 세그먼트(574)는 중간 세그먼트(574)의 단면적이 일정하지 않은 절두체 형상으로 형성될 수 있고, 중간 세그먼트(574)의 단면적은 중간 세그먼트(574) 전체에 걸쳐 상측 세그먼트(576)의 단면적으로부터 하측 세그먼트(572)의 단면적으로 전이된다.
하나 이상의 실시형태에서, 지지형 라이저 장치(500)는 라이저(530)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 지지형 라이저 장치(500)는 도 1의 라이저(230) 또는 라이저(330)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 라이저(530)는 반응물들, 생성물들 및/또는 미립자 고체들을 도 1의 반응 용기(250) 또는 미립자 고체 처리 용기(350)로부터 도 2의 용기(510) 내에 수용된 가스/고체 분리 장치(520)로 이송하도록 작용될 수 있다. 하나 이상의 실시형태에서, 라이저(530)는 일반적으로 원통형 형상(즉, 실질적으로 원형인 단면 형상을 가짐)일 수 있거나, 대안적으로 비-원통형 형상, 예컨대, 삼각형, 직사각형, 오각형, 육각형, 팔각형, 타원형, 또는 기타 다각형 또는 폐쇄곡선형 또는 이들의 조합의 단면적 형상으로 형성된 각기둥일 수 있다. 라이저는 일반적으로 금속 프레임을 포함할 수 있고, 추가로 금속 프레임을 보호하고/하거나 프로세스 조건을 제어하는 데 활용되는 내화 라이닝 또는 기타 재료를 포함할 수 있다.
라이저(530)는 수직 라이저 세그먼트(534), 비수직 라이저 세그먼트(536), 및 비선형 라이저 세그먼트(535)를 포함할 수 있다. 본원에 설명된 바와 같이, "비선형 라이저 세그먼트"는 곡선 또는 연귀(mitered) 접합부를 포함하는 라이저 세그먼트를 지칭할 수 있다. 비선형 라이저 세그먼트(535)는 수직 라이저 세그먼트(534)와 비수직 라이저 세그먼트(536) 사이에 위치될 수 있고, 수직 라이저 세그먼트(534)와 비수직 라이저 세그먼트(536)를 연결할 수 있다. 하나 이상의 실시형태에서, 비수직 라이저 세그먼트는 라이저 포트(518)를 통해 연장될 수 있다. 이와 같이, 비수직 라이저 세그먼트(536)는 라이저 포트(518)에 인접하거나, 또는 심지어 라이저 포트(518)에 직접적으로 연결될 수 있다. 라이저 포트(518)는 용기(510)의 상측 세그먼트(576) 또는 중간 세그먼트(574)에서 용기(510)의 외측 쉘(512)에 위치될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 라이저(530)는 용기(510)의 중간 세그먼트(574)에서 라이저 포트(518)를 통해 연장된다.
하나 이상의 실시형태에서, 비수직 라이저 세그먼트(536)는 대각선 방향으로 라이저 포트(518)를 통해 연장할 수 있으며, 여기서 대각선 방향은 수직으로부터 15도 내지 75도이다. 예를 들어, 대각선 방향은 수직으로부터 15도 내지 75도, 수직으로부터 20도 내지 75도, 수직으로부터 25도 내지 75도, 수직으로부터 30도 내지 75도, 수직으로부터 35도 내지 75도, 수직으로부터 40도 내지 75도, 수직으로부터 45도 내지 75도, 수직으로부터 50도 내지 75도, 수직으로부터 55도 내지 75도, 수직으로부터 60도 내지 75도, 수직으로부터 65도 내지 75도, 수직으로부터 70도 내지 75도, 수직으로부터 15 내지 70도, 수직으로부터 15 내지 65도, 수직으로부터 15 내지 60도, 수직으로부터 15 내지 55도, 수직으로부터 15 내지 50도, 수직으로부터 15 내지 45도, 수직으로부터 15 내지 40도, 수직으로부터 15 내지 35도, 수직으로부터 15 내지 30도, 수직으로부터 15 내지 25도, 수직으로부터 15 내지 20도, 또는 이러한 범위들의 임의의 조합 또는 하위 조합일 수 있다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 용기(510)의 상측 세그먼트(576)에서, 라이저(530)는 가스/고체 분리 장치(520)와 유체 연통될 수 있다. 예를 들어, 라이저(530)의 수직 라이저 세그먼트(534)는 가스/고체 분리 장치(520)에 직접 연결될 수 있다. 이러한 실시형태에서, 수직 라이저 세그먼트(534)의 열팽창 및 수축을 수용하도록 수직 라이저 세그먼트(534)에 브레이크(break)가 있을 수 있거나, 수직 라이저 세그먼트(534)가 슬리브(sleeve)를 포함할 수 있다. 가스/고체 분리 장치(520)는, 사이클론 또는 복수의 사이클론과 같이 가스 또는 액체 상으로부터 미립자 고체들을 분리하도록 작동 가능할 수 있는 임의의 기계적 또는 화학적 분리 장치일 수 있다. 도 2를 참조하면, 수직 라이저 세그먼트(534)는 라이저 종단 디바이스(578)에 직접 연결될 수 있다. 이러한 실시형태에서, 수직 라이저 세그먼트(534)와 가스/고체 분리 장치(520) 사이에 기계적인 연결부가 없을 수 있다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 가스/고체 분리 장치(520)는 2 이상의 사이클론 분리 단계를 포함할 수 있는 사이클론 분리 시스템일 수 있다. 가스/고체 분리 장치(520)가 하나보다 더 많은 사이클론 분리 단계를 포함하는 실시형태에서, 유동화된 스트림이 유입되는 제1 분리 장치는 일차 사이클론 분리 장치로 지칭된다. 일차 사이클론 분리 장치로부터의 유동화된 유출물은 추가의 분리를 위해 이차 사이클론 분리 장치 안으로 유입될 수 있다. 일차 사이클론 분리 장치는, 예를 들어, VSS(UOP로부터 상업적으로 입수 가능), LD2(Stone and Webster로부터 상업적으로 입수 가능) 및 RS2(Stone and Webster로부터 상업적으로 입수 가능)라는 이름 하에서 상업적으로 입수 가능한 시스템 및 일차 사이클론을 포함할 수 있다. 일차 사이클론은, 예를 들어, 미국 특허 제4,579,716호; 제5,190,650호; 및 제5,275,641호에서 설명되며, 이들 각각의 전체 내용은 본원에 원용되어 포함된다. 일차 사이클론들을 일차 사이클론 분리 장치로 활용하는 일부 분리 시스템들에서, 하나 이상의 세트의 추가 사이클론들, 예컨대, 이차 사이클론들 및 3 차 사이클론들이 생성물 가스로부터 미립자 고체들의 추가 분리를 위해 채용된다. 임의의 일차 사이클론 분리 장치가 본원에 개시된 실시형태에서 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
하나 이상의 대안적인 실시형태에서, 외측 쉘(512)은 도 2에 도시되지 않은 라이저 종단 디바이스를 추가로 수용할 수 있다. 라이저 종단 디바이스는 수직 라이저 세그먼트(534)에 근접하게 위치될 수 있다. 하나 이상의 실시형태에서, 라이저 종단 디바이스는 라이저(530)의 수직 라이저 세그먼트(534)에 직접적으로 연결될 수 있다. 라이저(530)를 통과하는 가스 및 미립자 고체들은 라이저 종단 디바이스에 의해 적어도 부분적으로 분리될 수 있다. 가스 및 나머지 미립자 고체들은 용기(510) 내에 있는 이차 분리 장치인 가스/고체 분리 장치(520)로 이송될 수 있다.
일반적으로, 가스/고체 분리 장치(520)는 분리된 미립자 고체들을 용기(510)의 상측 세그먼트(576)의 바닥 안으로 또는 중간 세그먼트(574) 또는 하측 세그먼트(572) 안으로 퇴적시키도록 작동 가능할 수 있다. 분리된 증기는 용기(510)로부터 용기(510)의 가스 배출구 포트(516)에 연결된 파이프를 통해 제거될 수 있다. 추가로, 미립자 고체들은 용기(510)로부터 미립자 고체 배출구 포트(522)에 연결된 파이프를 통해 제거될 수 있다.
하나 이상의 실시형태에서, 지지형 라이저 장치(500)는 지지 부재(540)를 포함할 수 있다. 지지 부재(540)는 근위 단부(542) 및 원위 단부(544)를 포함할 수 있다. 지지 부재(540)의 근위 단부(542)는 라이저(530)에 부착 지점(532)에서 연결될 수 있다. 하나 이상의 실시형태에서, 지지 부재(540)의 근위 단부(542)는 라이저(530)에 부착 지점(532)에서 직접적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 지지 부재의 근위 단부(542)는 라이저(530)에 부착 지점(532)에서 용접될 수 있다. 하나 이상의 실시형태에서, 지지 부재(540)의 근위 단부(542)는 비수직 라이저 세그먼트(536)에 연결될 수 있다. 부착 지점(532)은 라이저 포트(518)에 근접할 수 있다. 이와 같이, 부착 지점(532)은 비수직 라이저 세그먼트(536) 상에 있을 수 있고, 부착 지점(532)은 비선형 라이저 세그먼트(535)보다 라이저 포트(518)에 더 가까울 수 있다. 하나 이상의 실시형태에서, 부착 지점(532)은 라이저 포트(518)의 하측 부분에 근접할 수 있다. 이와 같이, 부착 지점(532)은 용기(510)의 하측 세그먼트(572)를 향하여 배향되는 비수직 라이저 세그먼트(536)의 일부분 상에 있을 수 있다.
일반적으로, 지지 부재(540)는, 용기(510)의 폭에 걸쳐서 연장되기에, 그리고 라이저(530)를 지지하기에 적합한 임의의 형상일 수 있다. 하나 이상의 실시형태에서, 지지 부재(540)는 일반적으로 원통형 형상(즉, 실질적으로 원형인 단면을 가짐)일 수 있거나, 대안적으로 비-원통형 형상, 예컨대, 삼각형, 직사각형, 오각형, 육각형, 팔각형, 타원형 또는 다른 다각형 또는 폐쇄곡선형 또는 이들의 조합의 단면적 형상으로 형성된 각기둥일 수 있다. 하나 이상의 실시형태에서, 지지 부재(540)의 단면 형상은 지지 부재(540)의 근위 단부(542)로부터 지지 부재의 원위 단부(544)까지 실질적으로 동일할 수 있다. 하나 이상의 실시형태에서, 지지 부재(540)는 실질적으로 고체일 수 있다. 대안적인 실시형태에서, 지지 부재(540)는 적어도 하나의 중공 영역을 포함할 수 있다. 예를 들어, 지지 부재(540)는 하나 이상의 실시형태에서 파이프일 수 있다.
하나 이상의 실시형태에서, 라이저(530) 및 지지 부재(540)는 모두 실질적으로 원통형일 수 있다. 이러한 실시형태에서, 라이저(530)의 직경은 지지 부재(540)의 직경보다 더 크거나 이와 같을 수 있다. 하나 이상의 실시형태에서, 지지 부재(540)의 직경에 대한 라이저(530)의 직경의 비율은 1 내지 10일 수 있다. 예를 들어, 지지 부재(540)의 직경에 대한 라이저(530)의 직경의 비율은 1 내지 10, 2 내지 10, 3 내지 10, 4 내지 10, 5 내지 10, 6 내지 10, 7 내지 10, 8 내지 10, 9 내지 10, 1 내지 9, 1 내지 8, 1 내지 7, 1 내지 6, 1 내지 5, 1 내지 4, 1 내지 3, 1 내지 2, 또는 이러한 범위들의 임의의 조합 또는 하위 조합일 수 있다.
지지 부재(540)는 용기(510)의 폭에 걸쳐서 연장될 수 있다. 하나 이상의 실시형태에서, 용기(510)는 실질적으로 원형인 단면을 가질 수 있다. 이러한 실시형태에서, 지지 부재(540)는 용기(510)의 직경 또는 현(chord) 전체에 걸쳐 연장될 수 있다. 일반적으로, 지지 부재(540)는 실질적으로 수평 방식으로 용기(510)의 폭에 걸쳐서 연장될 수 있다. 본원에 설명되는 바와 같이, "실질적으로 수평"은 수평의 10° 이내, 5° 이내, 또는 심지어 2° 이내의 배향을 지칭한다.
하나 이상의 실시형태에서, 지지 부재(540) 및 비수직 라이저 세그먼트(536)는, 지지 부재(540)와 비수직 라이저 세그먼트(536) 사이의 각도(546)가 15° 내지 75°일 수 있도록 위치될 수 있다. 예를 들어, 지지 부재(540)와 비수직 라이저 세그먼트(536) 사이의 각도(546)는 15 내지 75도, 20 내지 75도, 25 내지 75도, 30 내지 75도, 35 내지 75도, 40 내지 75도, 45 내지 75도, 50 내지 75도, 55 내지 75도, 60 내지 75도, 65 내지 75도, 70 내지 75도, 15 내지 70도, 15 내지 65도, 15 내지 60도, 15 내지 55도, 15 내지 50도, 15 내지 45도, 15 내지 40도, 15 내지 35도, 15 내지 30도, 15 내지 25도, 15 내지 20도, 또는 이러한 범위들의 조합 또는 하위 조합일 수 있다. 하나 이상의 실시형태에서, 각도(546)는 도 2에 표시된 바와 같이 측정될 수 있다.
지지형 라이저 장치(500)는 지지 구조체(550)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 실시형태에서, 지지 구조체(550)는 부착 지점(532)과 수직 라이저 세그먼트(534) 사이의 라이저(530)에 연결될 수 있다. 지지 구조체(550)는 단일 지점에서, 다수의 지점에서, 또는 심지어 부착 지점(532)으로부터 수직 라이저 세그먼트(534)까지 연속적으로 라이저(530)에 직접적으로 연결될 수 있다. 이와 같이, 지지 구조체(550)는 비수직 라이저 세그먼트(536), 비선형 라이저 세그먼트(535), 또는 둘 모두에 연결될 수 있다. 지지 구조체(550)는 또한, 지지 부재(540)의 근위 단부(542)와 원위 단부(544) 사이에서 지지 부재(540)에 부착될 수 있다. 지지 구조체(550)는 단일 지점에서, 다수의 지점에서, 또는 지지 부재(540)의 근위 단부(542)로부터 지지 부재(540)의 원위 단부(544)까지 심지어 연속적으로 지지 부재(540)에 직접적으로 연결될 수 있다. 지지 구조체(550)는 라이저(530)의 중량을 지지 부재(540) 전체에 걸쳐 분배하기 위한 임의의 적합한 구조체일 수 있다.
하나 이상의 실시형태에서, 지지 구조체(550)는 플레이트(580)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 실시형태에서, 플레이트(580)는 플레이트의 주요 표면이 수직의 10°, 5°, 또는 심지어 2° 내에 있도록 실질적으로 수직으로 정렬될 수 있다. 이제 도 3을 참조하면, 플레이트(580)는 제1 측부(581) 및 제2 측부(582)를 포함할 수 있다. 제1 측부(581)와 제2 측부(582)은 실질적으로 평평할 수 있다. 또한, 제1 측부(581)와 제2 측부(582)는 실질적으로 평행할 수 있다. 본원에 설명되는 바와 같이, "실질적으로 평행"은 평행의 10° 이내, 5° 이내, 또는 심지어 2° 이내의 배향을 지칭한다. 플레이트(580)는 제1 에지(583)를 더 포함할 수 있다. 제1 에지(583)는 지지 부재(540)에 인접할 수 있다. 하나 이상의 실시형태에서, 제1 에지(583)는 지지 부재(540)에 직접적으로 연결될 수 있다. 제1 에지는 지지 부재(540)를 따라 하나 이상의 지점에서, 또는 심지어 지지 부재(540)의 적어도 일부분을 따라 연속적으로 지지 부재(540)에 연결될 수 있다. 플레이트(580)는 제2 에지(584)를 더 포함할 수 있다. 제2 에지(584)는 라이저(530)에 인접할 수 있다. 하나 이상의 실시형태에서, 플레이트(580)의 제2 에지(584)는 라이저(530)에 직접적으로 연결될 수 있다.
하나 이상의 실시형태에서, 플레이트(580)의 제2 에지(584)는 비수직 라이저 세그먼트(536), 비선형 라이저 세그먼트(535), 또는 둘 다에 인접하거나 이에 직접적으로 연결될 수 있다. 플레이트의 제2 에지(584)가 비수직 라이저 세그먼트(536) 및 비선형 라이저 세그먼트(535) 모두에 인접한 실시형태에서, 플레이트(580)의 제2 에지(584)는 만곡된 부분(585) 및 선형 부분(586)을 포함할 수 있다. 제2 에지(584)의 만곡된 부분(585)은 제2 에지(584)의 만곡된 부분(585)의 곡률이 비선형 라이저 세그먼트(535)의 곡률과 실질적으로 동일할 수 있도록 만곡될 수 있다. 이와 같이, 플레이트(580)의 제2 에지(584)의 만곡된 부분(585)은 비선형 라이저 세그먼트(535)에 인접하거나 이에 직접적으로 연결될 수 있다. 플레이트(580)의 제2 에지(584)의 만곡된 부분(585)은 비선형 라이저 세그먼트(535)를 따라 하나 이상의 지점에서 또는 비선형 라이저 세그먼트(535)의 적어도 일부분을 따라 심지어 연속적으로 비선형 라이저 세그먼트(535)에 연결될 수 있다. 또한, 플레이트(580)의 선형 부분(586)은 비수직 라이저 세그먼트(536)에 인접하거나 이에 직접적으로 연결될 수 있다. 플레이트(580)의 선형 부분(586)은 비수직 라이저 세그먼트(536)를 따라 하나 이상의 지점에서, 또는 심지어 비수직 라이저 세그먼트(536)의 적어도 일부분을 따라 연속적으로 비수직 라이저 세그먼트(536)에 연결될 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 플레이트(580)를 포함하는 지지 구조체(550)는 하나 이상의 평평한 브레이스(brace)를 더 포함할 수 있다. 각각의 브레이스(590)는 제1 측부(591) 및 제2 측부(592)를 포함할 수 있다. 각각의 브레이스(590)의 제1 측부(591) 및 제2 측부(592)는 실질적으로 평평할 수 있다. 추가적으로, 각각의 브레이스(590)의 제1 측부(591) 및 제2 측부(592)는 실질적으로 평행할 수 있다. 브레이스(590)는 제1 에지(593)를 더 포함할 수 있다. 각각의 브레이스(590)의 제1 에지(593)는 플레이트(580)의 제1 측부(581) 또는 플레이트(580)의 제2 측부(582)에 직접적으로 연결될 수 있다. 하나 이상의 실시형태에서, 브레이스들(590)은, 브레이스들(590)이 플레이트(580)의 제1 측부(581) 또는 플레이트(580)의 제2 측부(582)로부터 실질적으로 직교되게 연장되도록, 플레이트(580)의 제1 측부(581) 또는 플레이트(580)의 제2 측부(582)에 연결될 수 있다. 본원에 설명되는 바와 같이, "실질적으로 직교"는 직교의 10° 이내, 5° 이내, 또는 심지어 2° 이내의 배향을 지칭한다.
본원에 기술된 바와 같이, 각각의 브레이스(590)는 두께를 가질 수 있고, 여기서 각각의 브레이스의 두께는 브레이스(590)의 제1 측부(591)와 브레이스(590)의 제2 측부(592)(브레이스(590)의 주 표면들) 사이의 거리에 걸쳐 있다. 마찬가지로, 플레이트(580)는 두께를 가질 수 있고, 여기서 플레이트(580)의 두께는 플레이트(580)의 제1 측부(581)와 플레이트(580)의 제2 측부(582)(플레이트(580)의 주 표면들) 사이의 거리에 걸쳐 있다. 하나 이상의 실시형태에 따르면, 각각의 브레이스(590)의 두께에 대한 플레이트(580)의 두께의 비율은 5:1 내지 1:5일 수 있다. 예를 들어, 각각의 브레이스(590)의 두께에 대한 플레이트(580)의 두께의 비율은 5:1 내지 1:5, 4:1 내지 1:5, 3:1 내지 1:5, 2:1 내지 1:5, 1:1 내지 1:5, 1:2 내지 1:5, 1:3 내지 1:5, 1:4 내지 1:5, 5:1 내지 1:4, 5:1 내지 1:3, 5:1 내지 1:2, 5:1 내지 1:1, 5:1 내지 2:1, 5:1 내지 3:1, 5:1 내지 4:1, 또는 이러한 범위들의 임의의 조합 또는 하위 조합일 수 있다. 하나 이상의 바람직한 실시형태에서, 플레이트(580) 및 브레이스(590)는, 각각의 브레이스(590)의 두께에 대한 플레이트(580)의 두께의 비율이 1:1이 되도록, 동일한 두께를 가질 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 브레이스들(590) 중 적어도 하나는 실질적으로 수직으로 배향될 수 있다. 본원에 설명되는 바와 같이, "실질적으로 수직"은 수직의 10° 이내, 5° 이내, 또는 심지어 2° 이내의 배향을 지칭한다. 하나 이상의 실시형태에서, 적어도 하나의 브레이스(590)는 제2 에지(594)를 더 포함할 수 있고, 여기서 제2 에지(594)는 지지 부재(540)에 인접한다. 제2 에지(594)는 지지 부재(540)를 수용하도록 치수화될 수 있다. 예를 들어, 지지 부재(540)가 원통형인 실시형태에서, 브레이스(590)의 제2 에지(594)는 브레이스(590)의 제2 에지(594)의 곡률이 지지 부재(540)의 곡률과 실질적으로 동일하도록 만곡될 수 있다. 이와 같이, 적어도 하나의 브레이스(590)의 제2 에지(594)는 지지 부재(540)에 직접적으로 연결될 수 있다.
하나 이상의 실시형태에서, 적어도 하나의 브레이스(590)는 제3 에지(595)를 더 포함할 수 있고, 여기서 제3 에지(595)는 라이저(530)에 인접한다. 적어도 하나의 브레이스(590)의 제3 에지(595)는 비수직 라이저 세그먼트(536) 또는 비선형 라이저 세그먼트(535)에 인접할 수 있다. 라이저(530)가 실질적으로 원통형인 실시예에서, 적어도 하나의 브레이스(590)의 제3 에지(595)는, 적어도 하나의 브레이스(590)의 제3 에지(595)의 곡률이 비수직 라이저 세그먼트(536) 또는 비선형 라이저 세그먼트(535)의 곡률과 실질적으로 동일하도록, 만곡될 수 있다. 이와 같이, 적어도 하나의 브레이스(590)의 제3 에지(595)는 비수직 라이저 세그먼트(536) 또는 비선형 라이저 세그먼트(535)에 직접 연결될 수 있다.
여전히 도 3 및 도 4를 참조하면, 지지 구조체(550)는 실질적으로 수평으로 배향된 하나 이상의 브레이스(597)를 포함할 수 있다. 본원에 설명되는 바와 같이, "실질적으로 수평"은 수평의 10° 이내, 5° 이내, 또는 심지어 2° 이내의 배향을 지칭한다. 이러한 수평으로 배향된 브레이스들(597)은 실질적으로 수직으로 배향된 하나 이상의 브레이스(590)에 인접할 수 있다. 하나 이상의 실시형태에서, 수평으로 배향된 브레이스들(597)은 제2 에지(598) 및 제3 에지(599)를 포함할 수 있으며, 여기서 제2 에지(598) 또는 제3 에지(599)는 수직으로 배향된 브레이스(590)의 제1 측부(591) 또는 제2 측부(592)에 인접할 수 있다. 하나 이상의 실시형태에서, 수평으로 배향된 브레이스(597)의 제2 에지(598) 또는 제3 에지(599)는 수직으로 배향된 브레이스(590)의 제1 측부(591) 또는 제2 측부(592)에 직접적으로 연결될 수 있다. 하나 이상의 실시형태에서, 수평으로 배향된 브레이스(597)의 제2 에지(598)는 수직 방향 브레이스(590)의 제1 측부(591)에 인접하거나 이에 직접적으로 연결될 수 있고, 수평으로 배향된 브레이스(597)의 제3 에지(599)는 제2 수직으로 배향된 브레이스(590)의 제2 측부(592)에 인접하거나 이에 직접적으로 연결될 수 있다.
하나 이상의 실시형태에서, 브레이스들(590)은 플레이트(580)의 제1 측부(581) 및 플레이트(580)의 제2 측부(582) 모두로부터 연장될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 브레이스들(590)은 플레이트(580)의 제1 측부(581) 및 플레이트(580)의 제2 측부(582)로부터 대칭되게 연장될 수 있다. 대안적으로, 브레이스들(590)은 플레이트(580)의 제1 측부(581) 및 플레이트(580)의 제2 측부(582)로부터 비대칭되게 연장될 수 있다.
본원에 기술된 바와 같이, 브레이스들(590)은 제4 에지(596)를 포함할 수 있다. 브레이스들(590)의 제4 에지(596)는 공기측 에지일 수 있으며, 여기서 브레이스(590)의 제4 에지(596)는 다른 시스템 유닛에 부착되지 않는다. 일반적으로, 브레이스(590)의 제4 에지는 브레이스(590)의 제1 에지(593)에 실질적으로 평행할 수 있다. 본원에 기술되는 바와 같이, 각각의 브레이스(590)는 폭을 가질 수 있고, 여기서 폭은 브레이스의 제1 에지(593)로부터 브레이스(590)의 제4 에지(596)까지의 거리이다. 하나 이상의 실시형태에서, 브레이스(590)의 두께에 대한 브레이스(590)의 폭의 비율은 50 내지 5일 수 있다. 예를 들어, 브레이스(590)의 두께에 대한 브레이스(590)의 폭의 비율은 50 내지 5, 45 내지 5, 40 내지 5, 35 내지 5, 30 내지 5, 25 내지 5, 20 내지 5, 15 내지 5, 10 내지 5, 50 내지 10, 50 내지 15, 50 내지 20, 50 내지 25, 50 내지 30, 50 내지 35, 50 내지 40, 50 내지 45, 또는 이러한 범위들의 조합 또는 하위 조합일 수 있다.
하나 이상의 실시형태에서, 지지형 라이저 장치(500)는 팽창 가이드(560)를 포함할 수 있다. 팽창 가이드(560)는 근위 단부(561) 및 원위 단부(562)를 포함할 수 있다. 팽창 가이드(560)의 근위 단부(561)는 용기(510)의 외측 쉘(512)의 내부 표면에 연결될 수 있다. 하나 이상의 실시형태에서, 팽창 가이드(560)는 용기(510)의 외측 쉘(512)의 내부 표면에 직접적으로 연결될 수 있다. 팽창 가이드(560)는, 지지 부재(540)가 열팽창 및 열수축을 겪음에 따라 지지 부재(540)가 팽창 가이드(560)에 걸쳐서 미끄러지도록, 외측 쉘(512)의 내부 표면 상에 위치될 수 있다. 하나 이상의 실시형태에서, 팽창 가이드(560)의 근위 단부(561)는 라이저 포트(518) 반대쪽에 있는 용기(510)의 외측 쉘(512)의 내부 표면에 연결될 수 있다. 하나 이상의 실시형태에서, 팽창 가이드(560)의 근위 단부(561)는 용기(510)의 폭 상에서 라이저 포트(518) 반대쪽에 있는 용기(510)의 외측 쉘(512)의 내부 표면에 연결될 수 있다. 용기(510)가 실질적으로 원통형인 실시형태에서, 팽창 가이드(560)의 근위 단부(561)는 용기(510)의 현(chord) 또는 직경 상에서 용기(510)의 외측 쉘(512)의 내부 표면에 연결될 수 있다.
팽창 가이드(560)의 원위 단부(562)는 지지 부재(540)의 원위 단부(544)를 수용하도록 치수화될 수 있다. 하나 이상의 실시형태에서, 팽창 가이드(560)는 홈통 형상일 수 있어, 지지 부재(540)의 원위 단부(544)가 홈통 형상 팽창 가이드(560)를 따라 미끄러질 수 있고, 홈통 형상 팽창 가이드(560)가 지지 부재(540)의 측방향 모션을 방지한다. 하나 이상의 대안적인 실시형태에서, 팽창 가이드(560)는 슬리브 형상일 수 있어, 지지 부재(540)의 측방향 및 수직 움직임이 제한된다. 이러한 실시형태에서, 팽창 가이드(560)의 근위 단부(561)는 폐쇄될 수 있고, 팽창 가이드(560)의 원위 단부(562)는 개방될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 슬리브 형상의 팽창 가이드(560)의 원위 단부(562)의 단면은 지지 부재(540)의 원위 단부(544)의 단면과 실질적으로 동일한 형상일 수 있고, 팽창 가이드(560)의 단면은 팽창 가이드(560)의 원위 단부(562)로부터 팽창 가이드(560)의 근위 단부(561)까지 실질적으로 일정할 수 있다. 예를 들어, 팽창 가이드(560)는 팽창 가이드(560)의 원위 단부(562)로부터 팽창 가이드(560)의 근위 단부(561)까지 실질적으로 원형인 단면을 가질 수 있다. 대안적으로, 팽창 가이드(560)의 단면은 비원형 형상일 수 있으며, 삼각형, 직사각형, 오각형, 육각형, 팔각형, 타원형, 또는 기타 다각형, 또는 폐곡선 형상, 또는 이들의 조합의 형상을 가질 수 있다.
작동 중에, 지지형 라이저 장치(500)의 다양한 구성요소는 상대적으로 저온 상태일 때 수축되고, 상대적으로 고온 상태일 때 팽창된다. 이와 같이, 지지 부재(540)는 더 낮은 온도와 비교하여 더 높은 온도에서 실질적으로 수평으로 신장될 수 있다. 가열 시, 지지 부재(540)는 열팽창 시 팽창 가이드(560)의 리세스 안으로 미끄러져 들어갈 수 있다. 냉각 시, 지지 부재(540)는 팽창 가이드(560)의 리세스 밖으로 미끄러져 나올 수 있다. 다만, 팽창 가이드(560)는, 지지 부재(540)가 수축된 상태인 저온에서도 지지 부재(540)를 지지할 수 있도록 크기가 결정된다. 따라서, 지지 부재(540)는 모든 열적 조건에서 팽창 가이드(560) 내에 유지되지만, 팽창 및 수축 동안 미끄러지는 것이 허용된다. 냉각 시 팽창 가이드 내부의 빈 공간은 세라믹 울(wool)로 채워져 촉매 유입을 최소화할 수 있다.
이제 도 5를 참조하면, 지지형 라이저 장치(500)는 라이저 포트(518) 내에 위치된 라이저 지지 콘(cone)(517)을 더 포함할 수 있다. 라이저 지지 콘(517)은 라이저 포트(518)에 부착될 수 있다. 라이저 지지 콘(517)은 비수직 라이저 세그먼트(536)에 부착될 수 있다. 하나 이상의 실시형태에서, 라이저 지지 콘(517)은 비수직 라이저 세그먼트(536)에 비수직 라이저 세그먼트(536)의 원주 주위에서 부착될 수 있다. 라이저 지지 콘(517)은 라이저 포트(518)에서 라이저(530)를 적어도 부분적으로 지지하도록 작동 가능할 수 있다. 라이저 지지 콘(517)은 상부 단부(519)를 가질 수 있다. 하나 이상의 실시형태에서, 지지 부재(540)의 라이저 부착 지점(532)에 근접한 라이저 지지 콘(517)의 상부 단부(519)는 높이 H에 있을 수 있고, 지지 부재(540)의 하부 단부(541)는 높이 H에 있을 수 있다. 즉, 라이저 포트(518)의 최하부 부분에 있는 지지 콘(517)의 상부 단부(519)는 지지 부재(540)의 하부 단부(541)와 동일한 높이를 가질 수 있다. 하나 이상의 실시형태에서, 지지 부재(540)의 하부 단부(541)는 높이(H)에서 팽창 가이드(560)와 접촉될 수 있다. 이러한 실시형태에서, 비수직 라이저 세그먼트(536)가 라이저 지지 콘(517) 및 지지 부재(540)에 의해 지지되는 높이는 동일할 수 있다. 하나 이상의 실시형태에서, 라이저(530)는 용기(510)의 중간 세그먼트(574)의 현 또는 직경에 걸쳐서 동일한 높이, 즉 높이 H에서 지지될 수 있다.
하나 이상의 실시형태에서, 지지형 라이저 장치(500)는 라이저 종단 디바이스를 포함하는 시스템에서 사용될 수 있다. 라이저 종단 디바이스는 무거울 수 있고, 일반적으로 지지를 위해 라이저 상에 의존될 수 있다. 지지형 라이저 장치(500)가 비수직 라이저 세그먼트를 포함하고 라이저(530)가 비수직 방향으로 열 팽창을 겪을 수 있고 라이저 종단 디바이스가 독립적으로 지지되지 않는 경우에도, 본원에 설명된 지지형 라이저 장치(500)가 라이저 종단 디바이스를 위한 충분한 지지를 제공할 수 있다고, 이론에 얽매이지 않으면서, 믿어진다. 이와 같이, 지지형 라이저 장치(500)는 라이저 종단 디바이스가 사용되는 다양한 시스템에 적합할 수 있다고 믿어진다. 예를 들어, 이러한 시스템들은 재생기 섹션(300)과 같은 촉매 재생 시스템들을 포함할 수 있다. 그러나, 현재 설명된 지지형 라이저 장치(500)가 촉매 재생 시스템에서의 사용에 한정되지 않거나, 라이저 종단 디바이스를 포함하는 시스템에서의 사용에 한정되지 않는다는 것을 주지해야 한다.
본 개시내용의 제1 양태에서, 지지형 라이저 장치는 용기 내에 적어도 부분적으로 수용될 수 있다. 지지형 라이저 장치는, 비수직 라이저 세그먼트, 비선형 라이저 세그먼트 및 수직 라이저 세그먼트를 포함하는 라이저를 포함할 수 있다. 비선형 라이저 세그먼트는 비수직 라이저 세그먼트와 수직 라이저 세그먼트를 연결할 수 있다. 비수직 라이저 세그먼트는 라이저 포트를 통해 용기에 들어갈 수 있다. 지지형 라이저 장치는 근위 단부 및 원위 단부를 포함하는 지지 부재를 더 포함할 수 있다. 지지 부재의 근위 단부는 비수직 라이저 세그먼트에 라이저 부착 지점에서 연결될 수 있다. 라이저 부착 지점은 라이저 포트에 근접할 수 있다. 지지 부재는 용기의 폭에 걸쳐서 라이저 부착 지점으로부터 실질적으로 수평으로 연장될 수 있다. 지지 부재와 비수직 라이저 세그먼트 사이의 각도는 15° 내지 75°일 수 있다. 지지형 라이저 장치는 라이저 및 지지 부재에 연결된 지지 구조체를 더 포함할 수 있다. 지지 구조체는 라이저 부착 지점과 수직 라이저 세그먼트 사이의 라이저에 연결될 수 있다. 지지 구조체는 지지 부재에 근위 단부와 원위 단부 사이에서 연결될 수 있다. 지지형 라이저 장치는 용기의 내부 표면에 연결된 팽창 가이드를 더 포함할 수 있다. 팽창 가이드는, 지지 부재가 열팽창 또는 열수축을 겪을 때 지지 부재가 팽창 가이드에 걸쳐서 미끄러지도록 형상화되고 위치될 수 있다.
본 개시내용의 제2 양태는 제1 양태를 포함할 수 있으며, 여기서 지지 구조체는 지지 부재에 연결된 제1 에지 및 라이저에 연결된 제2 에지를 포함하는 실질적으로 수직으로 정렬된 플레이트를 포함한다.
본 개시내용의 제3 양태는 제2 양태를 포함할 수 있으며, 여기서 플레이트의 제2 에지는 만곡된 부분 및 선형 부분을 포함하고, 플레이트의 제2 에지의 만곡된 부분은 비선형 라이저 세그먼트에 연결되고, 플레이트의 제2 에지의 선형 부분은 비수직 라이저 세그먼트에 연결된다.
본 개시내용의 제4 양태는 제2 양태 또는 제3 양태를 포함할 수 있으며, 여기서 지지 구조체는 하나 이상의 평평한 브레이스(brace)를 더 포함하고, 브레이스는 플레이트의 제1 측부 및 플레이트의 제2 측부로부터 직교되게 연장되고, 각각의 브레이스는 플레이트의 제1 측부 또는 플레이트의 제2 측부에 연결된다.
본 개시내용의 제5 양태는 제4 양태를 포함할 수 있으며, 여기서 적어도 하나의 브레이스는 수직으로 배향된다.
본 개시내용의 제6 양태는 제4 양태 또는 제5 양태를 포함할 수 있으며, 여기서 적어도 하나의 브레이스는 지지 부재에 연결된다.
본 개시내용의 제7 양태는 제4 양태 내지 제6 양태 중 어느 하나를 포함할 수 있으며, 여기서 적어도 하나의 브레이스는 라이저에 연결된다.
본 개시내용의 제8 양태는 제4 양태 내지 제7 양태 중 어느 하나를 포함할 수 있으며, 여기서 적어도 하나의 브레이스가 수평으로 배향되고, 적어도 하나의 수평으로 배향된 브레이스가 적어도 하나의 수직으로 배향된 브레이스에 연결된다.
본 개시내용의 제9 양태는 제4 양태 내지 제8 양태 중 어느 하나를 포함할 수 있으며, 여기서 브레이스들은 플레이트의 제1 측부 및 플레이트의 제2 측부로부터 대칭되게 연장된다.
본 개시내용의 제10 양태는 제4 양태 내지 제9 양태 중 어느 하나를 포함할 수 있으며, 여기서 각각의 브레이스는 브레이스의 주 표면들 사이의 거리에 걸쳐 있는 두께를 포함하고, 플레이트는 플레이트의 주 표면들 사이에 걸쳐 있는 두께를 포함하고, 플레이트의 두께 대 각각의 브레이스의 두께의 비는 5:1 내지 1:5이다.
본 개시내용의 제11 양태는 제4 양태 내지 제10 양태 중 어느 하나를 포함할 수 있으며, 여기서 각각의 브레이스는 브레이스의 주 표면들 사이의 거리에 걸친 두께를 포함하고, 각각의 브레이스는 브레이스가 플레이트로부터 연장되는 거리에 걸친 폭을 포함하고, 각각의 브레이스의 두께에 대한 각각의 브레이스의 폭의 비율은 50 내지 5이다.
본 개시내용의 제12 양태는 제1 양태 내지 제11 양태 중 어느 하나를 포함할 수 있으며, 여기서 용기의 상측 세그먼트의 단면적은 라이저의 최대 단면적의 적어도 3배이다.
본 개시내용의 제13 양태는 제1 양태 내지 제12 양태 중 어느 하나를 포함할 수 있으며, 여기서 라이저는 라이저 포트를 통해 용기로 들어가고, 라이저 포트는 용기의 상측 세그먼트 또는 중간 세그먼트에 위치된다.
본 개시내용의 제14 양태는 제1 양태 내지 제13 양태 중 어느 하나를 포함할 수 있으며, 여기서 지지 부재의 단면 형상은 근위 단부로부터 원위 단부까지 실질적으로 일정하다.
본 개시내용의 제15 양태는 제1 양태 내지 제14 양태 중 어느 하나를 포함할 수 있으며, 여기서 라이저는 대각선 방향으로 라이저 포트를 통해 용기에 들어가고, 대각선 방향은 수직으로부터 15도 내지 75도이다.
본 개시내용의 제16 양태는 제1 양태 내지 제15 양태 중 어느 하나를 포함할 수 있으며, 여기서 라이저 지지 콘(cone)이 라이저 포트 및 비수직 라이저 세그먼트에 부착되고, 라이저 지지 콘은 상부 단부를 갖고, 지지 부재의 라이저 부착 지점에 근접한 라이저 지지 콘의 상부 단부는 높이 H에 있고, 지지 부재의 하부 단부는 높이 H에 있다.
본 개시내용의 주제는 특정 실시형태를 참조하여 상세하게 설명되었다. 일 실시형태의 구성요소 또는 특징의 임의의 상세한 설명이 이 구성요소 또는 특징이 특정한 실시형태 또는 임의의 다른 실시형태에 필수적이라는 것을 반드시 의미하는 것이 아니라는 것이 이해되어야 한다. 추가로, 설명된 실시형태들에 대해 다양한 변형 및 수정이 청구된 주제의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 이루어질 수 있다는 것이 당업자에게 명백해야 한다.
본 개시내용을 설명하고 정의하기 위해, 용어 "약" 또는 "대략"이 임의의 정량적 비교, 값, 측정값 또는 다른 표현에 있다고 생각되는 고유한 불확실성의 정도를 나타내기 위해 본 개시내용에서 활용된다는 것을 주지해야 한다. 용어 "약" 및/또는 "대략"은 또한, 정량적 표현이, 논의되는 주제의 기본 기능의 변화를 초래하지 않으면서 언급된 참조와 다를 수 있는 정도를 나타내기 위해 본 개시내용에서 활용된다.
하기 청구항들 중 하나 이상이 "여기서(wherein)"라는 용어를 전이부 어구로 사용한다는 것을 주지해야 한다. 본 기술을 정의할 목적으로, 이 용어가 구조체의 일련의 특성에 대한 설명을 도입하는 데 사용되는 개방형 전이부 어구로서 청구범위에 도입되었으며, 더 일반적으로 사용되는 개방형 전제부 용어 "포함하는"과 같은 방식으로 해석되어야 한다는 것을 주지해야 한다. 또한, 제1 구성요소가 제2 구성요소를 "포함하는" 것으로 설명되는 경우, 일부 실시형태에서는, 제1 구성요소가 제2 구성요소로 "구성된다" 또는 "본질적으로 구성된다"는 것이 고려된다는 것이 이해되어야 한다.
속성에 할당된 임의의 두 개의 정량적 값이 해당 속성의 범위를 구성할 수 있고, 주어진 속성의 언급된 모든 정량적 값으로부터 형성된 범위의 모든 조합이 본 개시내용에서 고려된다는 것이 이해되어야 한다.
Claims (15)
- 용기 내에 적어도 부분적으로 수용된 지지형 라이저 장치로서,
비수직 라이저 세그먼트, 비선형 라이저 세그먼트, 및 수직 라이저 세그먼트를 포함하는 라이저 - 상기 비선형 라이저 세그먼트는 상기 비수직 라이저 세그먼트와 상기 수직 라이저 세그먼트를 연결하고, 상기 비수직 라이저 세그먼트는 라이저 포트를 통해 상기 용기에 들어감 -;
근위 단부 및 원위 단부를 포함하는 지지 부재 - 상기 지지 부재의 상기 근위 단부는 상기 비수직 라이저 세그먼트에 라이저 부착 지점에서 연결되고, 상기 라이저 부착 지점은 상기 라이저 포트에 근접하고, 상기 지지 부재는 상기 용기의 폭에 걸쳐서 상기 라이저 부착 지점으로부터 실질적으로 수평으로 연장되고, 상기 지지 부재와 상기 비수직 라이저 세그먼트 사이의 각도는 15° 내지 75°임 -;
상기 라이저 및 상기 지지 부재에 연결된 지지 구조체 - 상기 지지 구조체는 상기 라이저에 상기 라이저 부착 지점과 수직 라이저 세그먼트 사이에서 연결되고, 상기 지지 구조체는 상기 지지 부재에 상기 근위 단부와 상기 원위 단부 사이에서 연결됨 -; 및
상기 용기의 내부 표면에 연결된 팽창 가이드 - 상기 팽창 가이드는 상기 지지 부재가 열팽창 또는 열수축을 겪을 때 상기 지지 부재가 상기 팽창 가이드에 걸쳐서 미끄러지도록 형상화되고 위치됨 - 를 포함하는, 지지형 라이저 장치. - 제1항에 있어서, 상기 지지 구조체는 상기 지지 부재에 연결된 제1 에지 및 상기 라이저에 연결된 제2 에지를 포함하는 실질적으로 수직으로 정렬된 플레이트를 포함하는, 지지형 라이저 장치.
- 제2항에 있어서, 상기 플레이트의 상기 제2 에지는 만곡된 부분 및 선형 부분을 포함하고, 상기 플레이트의 상기 제2 에지의 상기 만곡된 부분은 상기 비선형 라이저 세그먼트에 연결되고, 상기 플레이트의 상기 제2 에지의 상기 선형 부분은 상기 비수직 라이저 세그먼트에 연결된, 지지형 라이저 장치.
- 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 지지 구조체는 하나 이상의 평평한 브레이스를 더 포함하고, 상기 브레이스는 상기 플레이트의 제1 측부 및 상기 플레이트의 제2 측부로부터 직교되게 연장되고, 각각의 브레이스는 상기 플레이트의 상기 제1 측부 또는 상기 플레이트의 상기 제2 측부에 연결된, 지지형 라이저 장치.
- 제4항에 있어서, 적어도 하나의 브레이스는 수직으로 배향된, 지지형 라이저 장치.
- 제4항 또는 제5항에 있어서, 적어도 하나의 브레이스는 상기 지지 부재에 연결되거나, 적어도 하나의 브레이스는 상기 라이저에 연결된, 지지형 라이저 장치.
- 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 브레이스가 수평으로 배향되고, 상기 적어도 하나의 수평으로 배향된 브레이스가 적어도 하나의 수직으로 배향된 브레이스에 연결된, 지지형 라이저 장치.
- 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 브레이스들은 상기 플레이트의 상기 제1 측부 및 상기 플레이트의 상기 제2 측부로부터 대칭되게 연장된, 지지형 라이저 장치.
- 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 브레이스는 상기 브레이스의 주 표면들 사이의 거리에 걸쳐 있는 두께를 포함하고, 상기 플레이트는 상기 플레이트의 상기 주 표면들 사이에 걸쳐 있는 두께를 포함하고, 상기 플레이트의 두께 대 각각의 브레이스의 두께의 비는 5:1 내지 1:5인, 지지형 라이저 장치.
- 제4항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 브레이스는 상기 브레이스의 주 표면들 사이의 거리에 걸친 두께를 포함하고, 각각의 브레이스는 상기 브레이스가 상기 플레이트로부터 연장되는 거리에 걸친 폭을 포함하고, 각각의 브레이스의 두께에 대한 각각의 브레이스의 폭의 비율은 50 내지 5인, 지지형 라이저 장치.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용기의 상측 세그먼트의 단면적은 상기 라이저의 최대 단면적의 적어도 3배인, 지지형 라이저 장치.
- 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 라이저는 상기 라이저 포트를 통해 상기 용기로 들어가고, 상기 라이저 포트는 상기 용기의 상측 세그먼트 또는 중간 세그먼트에 위치되는, 지지형 라이저 장치.
- 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지 부재의 단면 형상은 상기 근위 단부로부터 상기 원위 단부까지 실질적으로 일정한, 지지형 라이저 장치.
- 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 라이저는 대각선 방향으로 상기 라이저 포트를 통해 상기 용기에 들어가고, 상기 대각선 방향은 수직으로부터 15도 내지 75도인, 지지형 라이저 장치.
- 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 라이저 지지 콘(cone)이 상기 라이저 포트 및 상기 비수직 라이저 세그먼트에 부착되고, 상기 라이저 지지 콘은 상부 단부를 갖고, 상기 지지 부재의 상기 라이저 부착 지점에 근접한 상기 라이저 지지 콘의 상기 상부 단부는 높이 H에 있고, 상기 지지 부재의 하부 단부는 상기 높이 H에 있는, 지지형 라이저 장치.
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