JPH0216954B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は反応器に粒状固体を送り、その反応器
中で粒状固体と液体、主として供給原料との緊密
な混合する手段に関する。この発明は米国特許第
4061562号および同第4097363号に記載されるよう
な蓄熱式熱分解（TRC）装置および方法に好適
に適用される。

種々な理由でガス相または液体相反応中に粒子
状固体が使用されている。典型的には反応速度を
接触的に促進（稀には遅退）させるために粒子状
固体が用いられる。あるいはまた、或る反応系で
は固体が流体反応体と混合されて反応に関与す
る。反応に熱を供給するために粒子状固体を添加
する使用法もある。反応域に加熱した固体をガス
状反応体と同時に添加して流体媒体と直接熱交換
によつて熱を移行させる。時として、逆に反応熱
の除去に使用することもできる。

固体と反応体との接触には通常、固定床または
流動床が使用される。しかし、反応滞留時間が短
かい場合には、管型反応器が使用されて栓流速度
形態を創り出す。このような形態では反応体の逆
流を防ぎ、管状反応器の全長に亘つて均一な反応
を確実にする。管内を通る物質流が標準から外れ
ると、温度および濃度の変化により反応の形態を
みだし、収率に影響を与える。

熱供給媒体として固体を使用する例は前記
TRC法の如きオレフイン、特にエチレンを製造
する石油残油の分解系である。この機構では反応
は立上り反応器の長さ軸に沿つて進行し、温度は
吸熱反応によつて次第に下降する。粒子状固体の
連続添加を必要とする上記の分解系その他の系で
は何れも、反応域に対する固体の供給手段は２つ
の要件を満足しなければならない。

第１は、固体の流れが規則でなければならな
い。一般に固体の流れは流出流の温度、圧力、密
度、粒状生成物の濃度などの制御因子の設定点を
再現するように調節される。例えば、慣用の熱分
解方法では炉のコイル出口温度を＋１−10〓に制
御するのが普通である。これは熱入力における＋
１−２％の変化に相当する。上記の米国特許の方
法では固体の供給速度をほぼ＋１−２％に制御す
ることを要求している。固体の流速制御の要件は
反応時間によつて影響される。１秒以下の反応時
間では流れは、反応時間が普通の制御手段（例え
ば、バルブなど）の代表的応答時間より短かいた
め、１マイクロ秒水準で安定でなければならな
い。

第２に、固体の供給装置は固体と流体相の急速
かつ完全な混合を可能とするものでなければなら
ない。これは反応の滞留時間が熱分解におけるよ
うに、短かい場合に特に必要である。滞留時間の
大部分が混合にあるとすると、初期段階の反応帯
域を通過する物質流に対する濃度と温度のずれは
反応速度の変化を生じさせる。本発明は流体の流
れ中に導入する際に粒子状固体の流れの制御およ
び均一混合を達成させる方法と装置である。

これまで、固体の流れ速度は空気あるいは機械
的手段を用いて調整されていた。反応器に対する
固体の送りを容易にする１つの方法は反応器に固
体を供給する室中で固体床の全体を流動化させる
ことである。この方法はバルブの使用で達成され
る。他の方法は床の上のガス圧を規正する方法で
ある。

しかし、流動床は元来、床の高さ方向の制御が
十分ではなく、オリフイスを通る流れも同じよう
に悪い。この床は流動特性を有し、床の高さ、密
度において変動し、かつ頂部圧は本質的に瞬間的
に流動床全体に均一に普及する。したがつて、オ
リフイス上の圧力は絶えず変動し、結果的に生じ
るオリフイス圧変差を補償することはできず屡々
回復に多大の時間を必要とする。

管状反応器に固体を送る第２の方法は貯槽と反
応器の間に置いた上昇管中に空気搬送ガスを噴入
させる方法である。上昇管に入る搬送ガスの流速
を変えることによつて、上昇管と貯槽との間を連
通するオリフイスを介した反圧を制御する。この
系では上昇管中でガス泡を生成させる不利があ
り、これも固体の流速を変動させる。

この系では更に別の制御が必要である。それ
は、固体を輸送するのに必要なエアレーシヨンガ
スが高速であるため、反応器の頂部空間にある混
合域中の固体と供給流との急速な均一混合に負影
響を与える。加えて、反応器に入る大量の輸送ガ
スによつて不活性エアレーシヨンガス媒体を収容
するための大型反応室が必要となる。

第３の方法は機械的バルブを用いて固体の流速
を物理的に変える方法である。一般にバルブは単
一または複デイスクバルブが使用され、均一混合
には後者が好ましい。しかし、固体によりバルブ
シートにかなりの磨損が生じる。したがつて、こ
れらのバルブの取替あるいはバルブのシーリン
グ、などの問題を生じさせる。

これらの方法は何れも短かい滞留時間の反応系
における各相の急速、均一混合に必要な操作に適
合するものではない。

本発明の目的は例えば、TRCタイプの固体―
流体反応系に連続的に、反応体、触媒または不活
性熱供給媒体として反応に関与する固体を添加す
る際の添加速度を調節することである。

本発明は調節された流速で、例えばTRC型反
応器あるいは反応域に粒子状固体を連続して供給
し、この反応域に同時的に導入される流体と固体
を混合する方法または装置である。本発明では固
体貯蔵室から反応室に調節された速度で固体を輸
送するための１個または複数個の導管を使用す
る。この導管は貯蔵室と反応室の何れにも連通し
ている。この導管は性質上オリフイスであり、反
応器の断面に亘つて対象的に位置しており、ま
た、このオリフイスまたは導管は２つの相を急速
かつ均一に混合するため流体反応体に関して特別
に配向されている。流体の反応体は好ましくは各
管形導管を囲む環状オリフイスを介して反応体に
添加される。これらの反応体は、反応体流路の投
影線が円錘形をなし、その頂点が導管出口の下に
あるように固体の流れに対し斜めに導入されるの
が好ましい。環状のオリフイスが好ましいが、そ
れに限定されず、導管の周囲に等間隔で多数個の
入口導管を設けてもよい。固体と流体の反応体を
加えることによつて極めて急速な混合が得られ
る。

混合は各導管がガス流のための環状オリフイス
で囲まれている複数個の管状導管を使用すること
によつて向上する。複数個の管状導管を使用する
ことによつて、せん断面／流域比（良好な混合の
重要な要素である）が増大するためである。この
比が無限大となるときに完全な混合が得られる。

混合はまた、反応室内に、混合域に延びている
栓により流れ域を低減することによつて増大す
る。

この系の流れを＋１−５％以下、好ましくは＋
１−２％以下に規正することが望ましい。固体の
流速についてのこの規正は、非流動化床の湿潤化
特性を、上述の流動床制御系に内在する流れ関係
と同時に使用することになる。制御系の本質的特
徴は導管入口の直ぐ上での固体の局部的な流動化
である。何れの場合でも流動化ガスの量は貯槽中
の固体の全床を流動化するのに十分な量ではな
く、添加するガス量は導管入口部分の固体を局部
的に流動化させるだけのガス量で十分である。

本発明が関与する方法と装置を第１図に例解す
る従来の蓄熱式熱分解反応器（TRC）の環境中
で具体的に説明する。

第１図を参照すると、先行技術のTRC方法お
よび系であつて、熱分解原料油または残油は、蒸
留重質ガスを配合しまたは配合せずに、ライン各
１０を通つて入りそして水素はライン１２を経て
水素脱硫帯域１４に通る。水素硫化化流出ガスは
ライン１６を通りフラツシユ室１８に入りここか
ら水素および硫化水素とアンモニアを含む汚染ガ
ス（軽質ガス）はライン２０を通つて頭上で除
去、その間にフラツシユ液体はライン２２を通つ
て除去する。フラツシユ液体は予熱器２４を通過
し、ライン２６を通つて入る稀釈蒸気と混合しそ
して次にライン３０を通つて熱分解反応器２８の
底に流れる。

熱い再生した固体の流をライン３２を通して装
入しそして上昇管２８に入る前にライン３４を通
つて進入する水蒸気またはその他の流動化ガスと
混合する。油、水蒸気および熱固体は連行されて
上昇管２８を通つて上方に流れそして上昇管の頂
部で彎曲セグメント３６を通つて排出して流出す
る流れから固体の遠心分離を誘発させる。固体の
大部分を含む流れは上昇排出部分３８を通過しそ
して、もしも望むならば、固体分離―ストリツパ
ー４２に進む前か後にライン４０を通つて進入す
る仕上り固体と混合することができる。分解生成
物の大部分を含む別の流れは導管４４を通つて軸
方法に排出しそして固体分離器―ストリツパー４
８の前にライン４６を通つて進入する急冷流の手
段によつて冷却することができる。

ストリツパー水蒸気はライン５０および５２を
通つて固体分離器４２および４８にそれぞれ装入
する。生成物流は固体分離器４２および４８から
ライン５４および５６を通つてそれぞれ除去しそ
してライン５８中で合体して二次急冷および生成
物回収装置（示されていない）に通す。コークス
の付着した固体はライン６０および６２を経て固
体分離器４２および４８からそれぞれ除去しそし
てコークスバーナーに通るライン６４中で合体さ
せる。もしも望むならば、燃焼ガスを加熱固体か
らストリツプさせるためにストリツプ用水蒸気を
ライン７０を経て添加する間にトーチ油をライン
６８を通してバーナー６６に加えることができ
る。空気はライン６９を通つてバーナーに加える
ことができる。燃焼ガスは熱およびエネルギー回
収系（示されていない）に通すためにライン７２
を通つてバーナーから除き、一方では相対的にコ
ークスを含まない再生した熱固体は上昇管２８に
循還させるためにライン３２を経てバーナーから
除去する。エチレンおよび分子水素を含む分解生
成物を生産するために、石油残油を水素の存在に
おいて650〓および900〓の間の温度において接触
的水素脱硫帯域に通し、そして水素循還段階中に
水素を油と化合させる。水素脱硫残油は熱源とし
て作用する連行する不活性熱固体および稀釈ガス
と共に約1300〓と2500〓の間の温度において約
0.05から２秒までの滞留時間に熱分解帯域を通過
して分解生成物およびエチレンおよび水素を生成
する。熱分解によるエチレンの生産のためには水
素原料、少なくともその90容量％が400〓と650〓
の間で沸騰する原油の軽質ガス油を含む炭化水素
原料は稀釈ガスおよび連行される不活性熱ガスと
共に1300〓と2500〓の間の温度で0.05から２秒ま
での滞留時間に分解帯域を通過させる。油ガス対
燃料油の重量比は少なくとも0.3であるが、同時
に分解の苛酷性は前記供給油を基準にして少なく
とも12重量％のメタン収率に対応する。分解帯域
を去るとき直ちに生成物を1300〓よりも低い温度
に急冷すると重量基準でエチレン収率はメタン収
率よりも多いことを確実にする。

先行技術（第１図を参照）の系の代りに第２図
を参照すると、そこでは固体プラス流動化ガスの
流れは反応器２８に入るフラツシユする液体―希
釈水蒸気混合物と接触し、構造的には本発明の装
置３２Ｂは固体溜め３３Ｂおよび下記の内部機素
に対する囲い３４Ｂを含む。囲い３４Ｂは第２図
の実施態様では円錐形でありそして溜め３３Ｂと
反応器３２Ｂの間の転位スプール部分として役立
ちこれに対してフランジ３５Ｂ，３６Ｂ，３７Ｂ
および３８Ｂによつてフレージ（flageably）で
きるように接続する。囲いの特殊な形状は決定的
であるよりもむしろ機能本位である。囲いそれ自
身は外側の金属性穀３９Ｂ、望ましくは鋼製、お
よび注型性窯業材料の内部心材４０Ｂで構成す
る。心材４０Ｂの材料が溜め３３Ｂの基部４０Ｂ
を形成することは好都合である。

内部心材４０Ｂ中に設けられそしてそれによつ
て支えられているのがガス配給室４２Ｂであり、
その室はヘツダー４３Ｂからガス状原料を供給す
る。室４２Ｂは一体構造であるけれども、室４２
Ｂを反応帯域４４Ｂから分離する基部は可動性プ
レート４５Ｂであることが望ましい。一つまたは
一つ以上の導管４６Ｂは溜め３３Ｂから下方に反
応帯域４４Ｂまで延び、基部４１Ｂおよび室４２
Ｂを通過する。導管４６Ｂは溜め３３Ｂおよび反
応帯域４４Ｂの両方と開放連絡しておりそれによ
つて溜め３３Ｂから反応帯域４４Ｂへの固体の流
路を与える。導管４６Ｂは心材４０Ｂの材料によ
つて支えられ、そしてプレート４５Ｂと同一平面
で終り、そのプレートは導管４６Ｂを受けるため
の開口部４７Ｂを有する。プレート４５Ｂのすぐ
下の区域は以後混合帯域５３Ｂと呼ぶがこれもま
た反応帯域４４の一部である。

導管４６Ｂおよびプレート４５Ｂの交点の拡大
部分図である第５図に示されるように、開口部４
７Ｂは導管４６Ｂの外側寸法よりも大きく、その
間に環状オリフイス４８Ｂを室４２Ｂからのガス
状供給原料の通路用に形成する。開口部４７Ｂの
縁４９Ｂは望ましく導管壁５１Ｂの先端における
縁５０Ｂのように輻合的に面取りをする。このよ
うにして室４２Ｂからのガス状流れは混合帯域５
３Ｂ中に角度をつけて注入しそして導管４６Ｂか
ら流れ出る固体相を捕える。ガス流の投入は点線
５２Ｂによつて示されるように円錐を形成しそれ
の頂点は固体の流路の下になるであろう。ガス相
を角度をつけて導入することにより、二相は急速
にそして均一に混合し、そして均質な反応相を形
成する。固体相とガス状相の混合は固体およびガ
ス相間の剪断表面、および流れ面積の関数であ
る。剪断表面対流れ面積（Ｓ／Ａ）の比率の無限
大は完全混合を定義する；固体を反応帯域の壁に
対して導入する場合に最も貧弱な混合が起る。本
発明の系においては、ガス流は固体に対して角度
をつけて導入するのでこれが高剪断表面を確実に
する。またガス相を、望ましい実施態様における
ように、環状供給手段を通して横断的に加えるこ
とにより相の貫入を達成しそしてより早い混合を
得る。多数の環状ガス供給点および多数の固体供
給導管を使うことにより、一定の固体流動面積に
対して表面対面積比率が増加するのでより大きな
混合がより大きな速度で促進される。混合はまた
混合帯域のＬ／Ｄの既知関数である。プラグ
（plug）は常数Ｌ中に効果的な縮少した直径Ｄを
創り出し、このようにして混合を増加させる。

プラグ５４Ｂは第２および３図に示すようにプ
レート４５Ｂから下方に延び、流れ面積を縮小し
そして別個の混合帯域５３Ｂを形成する。各固体
供給地点の囲りの環状ガス添加と限られた別個の
混合帯域の組合わせは混合に対する条件を著しく
高める。この望ましい実施態様の使用により反応
帯域４４Ｂ中の本質的に均一な反応相を得るのに
必要な時間は全く短かくなる。従つて、ガスおよ
び固体添加のこの望ましい方法は１秒よりも短か
く、そして100ミリ秒より低くさえある滞留時間
を有する反応系に使用することができる。そのよ
うな反応においては混合段階は全滞留時間の何分
の一かで、一般にその20％以下で、実施しなけれ
ばならない。もしもこの基準が達成されなけれ
ば、局部的そして調節されない反応が起りこれは
生成物収率および分布に有害な影響を与える。こ
の事は反応帯域４４Ｂを通す流れに直角な固体の
不良な分布によつて引起こされそのために帯域中
の温度およびまたは濃度傾斜を創り出す。

開口部４７Ｂをできるだけ混合帯域５３Ｂの壁
に近ずけて配置することによつて流れ区域はさら
に縮小される。第４図は円周に沿つて対称的に配
置した完全に円形の開口部４７Ｂを有するプレー
ト４５Ｂの上面図を示す。点線および第７図中に
示されるプラグ５４Ｂはプレートの下にありそし
て上記の別個の混合帯域５３Ｂを確立する。この
実施態様においては開口部４７Ｂは第３図に示さ
れるようにガス分配室４２Ｂの側壁５５Ｂによつ
て完成される。振動による導管４６Ｂの移動を防
ぎそして環状オリフイス４８Ｂの均一な副を保持
するために第６図中に示すように間座５６Ｂを使
用する。しかし、導管４６Ｂは上述したように心
部４０Ｂの材料によつて囲い３４Ｂ内に主として
支えられる。

第７図を参照すると、プラグ５４Ｂは流れ区域
を縮小しそして別個の混合帯域５３Ｂを限定する
のに投立つ。プラグ５４Ｂはまた輻合的に先細に
作られそれによつて混合帯域５３Ｂの流れ面積が
漸次増加し最終的に混合帯域は反応帯域４４Ｂの
残余部分と合体する。別法として、希望する幾何
学的形状の混合帯域５３Ｂを得るために多数のプ
ラグ５４Ｂを使用することができる。

再び第２図を参照すれば、囲い３４Ｂは望まし
くはくびれ部分５７Ｂを注型しうる窯業材料の対
応する裏打ち５８Ｂと共に含みそしてフランジ３
７Ｂは反応室３１Ｂ上のフランジ３８Ｂと協力し
てくびれ部分５７Ｂ上に装着する。このくびれ部
分５７Ｂは混合帯域５３Ｂを限定し、そして反応
器３１Ｂまたは固体溜め３３Ｂを分解することな
く囲い３４Ｂの完全な除去を許容する。従つて据
付け、取外しおよび保守は容易になし遂げること
ができる。溜め３３Ｂ上の窯業材料製内貼り６０
Ｂと６２Ｂおよび反応器壁６１Ｂはそれぞれ腐食
を防ぐために備える。

固体溜め３３Ｂ中の固体は導管４６Ｂに近接す
る固体６３Ｂを除いて流動化されない。固体６３
Ｂを局所的に流動化するエアレーシヨンガスは導
管４６Ｂの囲りに対称的に取付けるノズル６４Ｂ
によつて供給する。ノズル６４Ｂへのガスはヘツ
ダー６５Ｂによつて供給する。望ましくは、ヘツ
ダー６５Ｂは心部４０Ｂの注型性材料内に用意さ
れるが、これは囲い３４Ｂ中の十分余地があるか
否かによつてきまる。大きい網目の篩６６Ｂを導
管４６Ｂの入口を覆つて置き反応帯域４４Ｂへ進
入しまたは導管４６Ｂを通る粒状固体の通路をふ
さぐ破片および大きい粒子を防ぐ。

固体６３Ｂを局所的に流動化することによつ
て、固体６３Ｂは流体の特徴を装い、そして導管
４６Ｂを通つて流れるであろう。導管４６Ｂは固
定した断面積を持ち、そしてオリフイスの圧力減
少の変化に特殊な反応を有するオリフイスとして
役立つ。一般に、オリフイス中を通る流動化固体
の流れはオリフイスを通る圧力低下の関数であ
る。そのオリフイスの圧力低下は、順に、床の高
さ、床の密度、そして系の圧力の関数である。

しかし、本発明の方法および装置においては溜
め３３Ｂ中の固体の大部分は流動化しない。従つ
て床の高さにおける変化によつて引起こされる静
的圧力の変化は導管４６Ｂの入口に徐々に伝達さ
れるだけである。また床の密度は初期の流動化
点、即ち第５図の点「ａ」に達するまでおよそ一
定のままである。本発明においては、しかし、エ
アレーシヨン ガスの量がその量よりも少ないと
いうことが本質的なことである。第５図上の
「ａ」点以上の如何なるエアレーシヨンガス流も
流動床を効果的に与えそしてそれによつて本発明
の利益を失うであろう。エアレーシヨンガス流速
の加減によつて非流動化床を横切る圧力減少を変
えることができる。従つて、オリフイスを横切る
圧力減少が調節されそして固体の流れはそれによ
つて第５図中に示されるように調節される。ガス
流が初期流動化よりも下に決まると、固体の大部
分の流動化なしでオリフイスより上の著しい圧力
増加を得ることができる。床の高さおよび床密度
の変化が多量の流れに対して有する如何なる影響
も非流動化溜めの固体の存在によつて著しく鈍ら
されそして著しい因子としては本質的に省かれ
る。さらに本発明によつて提供される調節は原因
に関わりなく固体の多量の流れにおける変化に急
速な応答を与える。

上に記した急速混合の特色と共に、本発明は反
応器または容器へ、特に極めて短かい反応滞留時
間に出合うTRC管状反応器へ粒状固体を供給す
るための完全な系を提供する。

第８図および第９図は本発明の調節特性の別の
望ましい実施態様を描く。この実施態様では溜め
３３Ｂは下方に心材物質４０Ｂ中まで延びて第二
のまたは調節溜め７１Ｂを形成する。篩６６Ｂは
調節溜め７１Ｂの全体の上に位置する。エアレー
シヨンノズル６４Ｂは下方に突き出して篩６６Ｂ
の下のこれらの固体６３Ｂを本質的に流動化す
る。溜め３３Ｂの底４１Ｂは望ましくは再び心部
４０Ｂと同一材料で形成する。

多数の掃き出しノズル７２Ｂは望ましくは間欠
的エアレーシヨンガスを出すことを可能にするた
めに備えこれは篩６６Ｂ上に蓄積されている破片
および大きい粒子を除去する。多孔質石の濾過材
７３Ｂはノズル７２Ｂに固体が進入するのを防
ぐ。ヘツダー６５Ｂおよび７４Ｂはそれぞれノズ
ル６４Ｂおよび７２Ｂへのガス供給に備える。

導管４６Ｂは溜め７１Ｂと導通区画４６′Ｂを
通つて連絡する。導通区画４６′Ｂはカーボンラ
ンダムAlfrax201のような注型性耐腐食性窯業材
料で造つたブロツク７５Ｂ中に形成する。ブロツ
ク７５Ｂは動かし得るもので、もしも腐食すれば
取換えることができる。各区画４６′Ｂへの入口
７５Ｂは傾斜をつけて固体がより入り易くするこ
とができる。耐腐食性に加えて、ブロツク７５Ｂ
はより大きな寿命を与える、なぜなれば腐食は現
在の応答機能の損失なしに起るであろうから。従
つて、導管の導通区画４６′Ｂが点線７７Ｂによ
つて描かれるように腐食されたとしても、残余の
導通区画４６′Ｂはなお既知オリフイス寸法と圧
力低下応答を提供するであろう。導管４６Ｂは前
のように耐腐食性金属管５１Ｂを用いて完成し、
その管は心部材料４０Ｂ中に置きそしてブロツク
７５Ｂに取り付ける。

第９図は断面１１―１１に沿つた第８図の平面
図であつてノズル６４Ｂおよび７２Ｂ、およびヘ
ツダー６５Ｂおよび７４Ｂに対する配置を示す。
ガスは供給ライン７９Ｂおよび８０Ｂをそれぞれ
通つてヘツダー６５Ｂおよび７４Ｂに供給し、こ
れは殻３４Ｂの向うに延びる。ヘツダーが心部４
０Ｂの材料の中に置かれることは加工の観点から
は便利であるが必ずしも必要ではない。各ノズル
への均一な流れの配分はノズル自身の水圧力によ
つて確保され、そしてオリフイスやベンチユリ管
のような他の装置は必要としない。供給ライン７
９Ｂおよび８０Ｂへのガス供給は弁の手段（示さ
れない）によつて調節する。

第１０図および１１図は本発明の別の実施態様
の適切な部分を示しそこでは供給ガスに対する第
二のガス配給集成装置が企図される。他の実施態
様におけるように、環状オリフイス４８Ｂ中に終
わるガス配給室４２Ｂは各固体配給導管４６Ｂを
取巻く。しかし、室４７Ｂと導管４６Ｂ間の通常
の壁よりもむしろ室４２Ｂと導管４６Ｂの間に第
二の環８３Ｂを形成する。８１Ｂおよび５１Ｂの
壁は室８３Ｂを限定する。原料は室４２Ｂの環状
開口部４８Ｂおよび環８３Ｂ中の環状開口部８４
Ｂの両方を通つて導管４６Ｂからの固体の流れに
対する角度で導入する。混合帯域５３Ｂへの原料
ガスの角ばつた入口は開口部４８Ｂを限定する面
取りをした壁４９Ｂおよび８５Ｂにより、および
開口部８４Ｂを限定する面取りをした壁５０Ｂお
よび８９Ｂによつて与えられる。ガスはヘツダー
８６Ｂを通つて環８３Ｂに導入し、そのヘツダー
はもしも都合がよければ心部４０Ｂ中に取付け
る。

第１１図は断面１３―１３を通した第１０図の
装置の平面図であつて導管開口部および環状原料
開口部４８Ｂおよび８４Ｂを示す。ガスは供給ラ
イン８７Ｂおよび８８Ｂを通つてヘツダー４３Ｂ
および８６Ｂにそして最終的に環状開口部を通つ
て混合帯域に供給する。室４２Ｂおよび８３Ｂか
らの均一な流れは環状オリフイス４８Ｂおよび８
４Ｂによつて確保する。従つて、ベンチユリまた
はオリフイスのような流れ分配装置をヘツダー４
３Ｂ中に含むことは重要ではない。プラグ５４Ｂ
は個別の混合帯域５３Ｂを限定するために対称的
に造形する。

混合能率もまたガスおよび固体相の速度によつ
て決まる。稠密な相中の導管４６Ｂを通る固体の
流れは望ましくは200ないし500ポンド／平方フイ
ート／秒の質量速度で流れるが、しかし使用する
固体の特性に応じて50および1000ポンド／平方フ
イート／秒の間の質量速度が用いられるであろ
う。ガスが存在しないときの固体の流れの型は末
広がりの円錐である。ガス相を環状オリフイス４
８Ｂを通して30および800フイート／秒の間の速
度で装入すると、固体は双曲線の流型に展開しこ
れは高度の剪断表面を持つ。望ましくはオリフイ
ス４８Ｂを通るガス速度は125および250フイー
ト／秒の間である。より高い速度は侵食を促進す
るので望ましくなく；より低い速度は双曲線剪断
表面の展開が少ないので望ましくない。

混合帯域５３Ｂ中の二相の当初の表面速度は望
ましくは約20から80フイート／秒までであるが、
この速度は熱分解のような多くの反応系において
は、ガス状反応生成物が形成されるので、急速に
変化する。混合帯域５３Ｂおよび反応帯域４４Ｂ
を通る実際の平均速度は工程で考慮すべき事項
で、速度はそれを通る許容された滞留時間の関数
である。

固体原料供給装置および本発明の方法の使用に
よつて二相を緊密に混合するのに要する混合の長
さ対直径の比率は著しく縮小される。この比率は
良好な混合を規定する略式の基準として使用され
る。一般にＬ／Ｄ（長さ／直径）の比率10から40
までが必要である。ここに開示する装置を使用す
ると、この比率は５よりも少なく、1.0よりも少
ない比率が可能である。適切に設計した本発明の
装置は0.5よりも少ないＬ／Ｄ比率において本質
的に完全な混合さえ達成するであろう。

本発明の固体供給装置（第２図〜第１１図参
照）に関連して、エチレン反応器に固体を供給す
るために、流れは±２％以内に調節されねばなら
ず、又は分解苛酷度の振幅は現在コイル分解で経
験されるものより大きいであろう。本願の供給装
置（局部流動化）は可変因子として床高さを最小
にしそしてオーバー床圧力変動の効果を鈍らせ、
この両方が流れ変動に寄与する。従つて短縮滞留
時間反応に対しこれは独特に適している。更に短
い滞留時間反応のために、良好な選択性を得る際
に迅速かつ完全な混合が重要である。（全反応時
間の百分率として混合時間を最小にする）。この
特徴の両方がTRCがより短い滞留時間へ動くこ
とを許し、これが選択性を増大する。従来の流動
床供給装置はより長い時間及びより低い温度の反
応（FCC）、特に固体がガスと接触しない場合
（劣つた混合）に最小の反応が起こる触媒反応に
適している。

【図面の簡単な説明】

第１図は先行技術に従つたTRC系および工程
の略図である。第２図は管状反応器に適用しそし
てガス状原料に使用するための固体原料供給装置
および系の断面立面図である。第３図は反応室の
混合帯域内の固体およびガス相の交点の拡大図で
ある。第４図はガス分配室の底部になる好ましい
プレートの形状寸法の上面図である。第５図は流
動床の床密度、圧力低下、床高および曝気ガス速
度間の関連グラフである。第６図は第３図の８―
８の線を通した平面図である。第７図は流動面積
を減じるために混合帯域中に延びるプラグの等大
図である。第８図は本発明の制御特徴の別の望ま
しい態様である。第９図は第８図の１１―１１の
線に沿つた図で曝気ガスを一掃および流動化ノズ
ルに供給するための管寄せおよび配管配置を示
す。第１０図は第二次供給ガスを考慮した本発明
の望ましい別の実施態様である。第１１図は第１
０図の１３―１３の線を通る第１０図の装置の図
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 流体化されない状態における固体のベツドを
   設け、 固体のベツドから反応領域に伸びる導管のすぐ
   上で、固体のベツドにおけるの初期の流体化のた
   めに必要な速度よりも低い前記導管に近い固体の
   みが流体化するような流速を有しているエアレー
   シヨンガスを固体のベツドの局所的部分に圧力下
   で放出し、 流体化された固体を導管を通つて重力によつて
   下方に反応室に送り、供給流体と混合させること
   を特徴とする粒状固体を反応室に連続的に供給す
   る方法。 ２ 固体は供給流体と反応室において迅速に緊密
   に混合され、反応室に面する導管の開口の周囲に
   位置するオリフイスから反応室中の前記導管の出
   口端において下方に流れる固体中に前記流体を導
   入する工程を有する特許請求の範囲第１項記載の
   方法。 ３ 反応室の周囲に位置するオリフイスから下方
   に流れる固体中に前記供給流体を導入する工程を
   有する特許請求の範囲第２項記載の方法。 ４ 第１の供給流体の周囲の位置から下方に流れ
   る固体に対して角度を有して第２の供給流体を導
   入する工程を有する特許請求の範囲第３項記載の
   方法。 ５ 反応室の温度を1300〓乃至2500〓として供給
   流体および固体を0.05乃至２秒の通過時間で反応
   室を通過させる特許請求の範囲第１項記載の方
   法。 ６ 粒状固体の調整された流れをに連続的に供給
   される反応室を備え、この反応室に供給される供
   給流体と粒状固体とを迅速かつ緊密に混合させる
   装置において、 流体化されない状態の粒状固体を含む上部溜め
   と、 この上部溜めから反応室まで下方に延在し、上
   部溜めおよび反応室とそれぞれ連通する開口を有
   している導管と、 前記導管の上方に近接している上部溜めの部分
   にのみエアレーシヨンガスを導入するために前記
   導管の入口周囲に間隔を隔てて配置された複数の
   エアレーシヨンノズルと、 下方に流れる固体の通路中で反応室に前記供給
   流体を導入するために反応室に面する導管の開口
   部に位置するオリフイス手段とを具備し、 上部溜めに導入される前記エアレーシヨンガス
   の量は、局所化された流体化された固体とエアレ
   ーシヨンガスが重力で導管を通つて反応室に下方
   に流れるように導管の上方の固体を局所的に流体
   化するために必要な程度に選択されていることを
   特徴とする粒状固体の調整された流れを反応室に
   連続的に供給する装置。 ７ 反応室の前記導管と連通している部分は導入
   されたガスと固体に対する混合領域を構成してい
   る特許請求の範囲第６項記載の装置。 ８ 分離された別々の混合領域を構成するように
   混合領域中に下方に延在するプラグを具備してい
   る特許請求の範囲第７項記載の装置。 ９ 供給流体はガスであり、分配室を備え、この
   分配室のベースは前記導管の外形よりも大きい寸
   法を持ち前記導管をその中に受ける穴を有する取
   り外し可能な板であり、前記導管は出口端に収斂
   方向に傾斜した外壁を有し、この出口端は前記板
   と同じ平面で終端しており、前記穴はそれによつ
   て環状のオリフイスを形成しており、前記穴はさ
   らにガスの流れる方向が導管の出口の方向に曲げ
   られるように収斂方向に傾斜した縁部を備え、そ
   の投影は錐体を形成し、その頂点は前記導管の出
   口の下方に位置している特許請求の範囲第８項記
   載の装置。