JPH04227867A - 並流サイクロン分離器およびその適用方法 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、並流サイクロン分離器
に関する。この化学工学装置は、濃密相（Ｄ１）と軽質
相（Ｌ１）とを含む混合物（Ｍ１）中に含まれる、前記
濃密相（Ｄ１）の分離を可能にする装置である。 【０００２】本発明はまた、濃密相（Ｄ１）と希釈相（
Ｌ１）との、これらの混合物（Ｍ１）からの急速な分離
のための、この改良サイクロン分離器の使用方法にも関
する。 【０００３】 【従来技術および解決すべき課題】先行技術によれば、
いくつかの型のサイクロンが知られている。これらの成
績は、サイクロン分離器（以下では装置と呼ぶ）におけ
る、濃密相（Ｄ１）の収集効率と、軽質相（Ｌ１）の圧
力減少から通常評価される。最も大部分の場合、この型
の装置は、軽質相（Ｌ１）の圧力減少をできるだけ制限
して、濃密相（Ｄ１）の収集について、できるだけ大き
な効率を得るようにするために考えられている。 【０００４】第一の型のサイクロンは、逆向きサイクロ
ン（ｃｙｃｌｏｎｅ　ａ　ｒｅｂｏｕｒｓ）　である。 このサイクロンでは、相（Ｄ１）および（Ｌ１）を含む
混合物（Ｍ１）は、サイクロンの閉鎖容器に、その頂部
のすぐ近くで接線方向に入る。これは、少なくとも軽質
相（Ｌ１）に対して渦を引起こし、そこから生じる遠心
力によって、濃密相（Ｄ１）を閉鎖容器の壁に移動させ
ることができる。ここで、これは、螺旋状に（螺旋運動
で）分離器の底部の方へ進行し、この分離器でこれは通
常回収されるか、あるいは回収円錐から排出される。こ
のレベルにおいて、軽質相の渦は向きを変える。方向を
変えた軽質相（Ｌ１）は、濃密相（Ｄ１）と向流で、分
離器の端部の方へ出て行く。ここには混合物（Ｍ１）の
入口が配置されている。 【０００５】第二の型のサイクロンは、並流サイクロン
である。このサイクロンには、相（Ｄ１）および（Ｌ１
）を含む混合物（Ｍ１）が、軸方向にあるいは接線方向
に入る。軸方向の入口の場合、渦は、通常、スクリュウ
形状の羽根によって開始される。この型のサイクロンの
場合、軽質相（Ｌ１）の出口および濃密相（Ｄ１）の出
口は、混合物（Ｍ１）が装置内に導入される端部の反対
側の端部である、同じサイクロン端部の近くに位置する
。従って、軽質相（Ｌ１）が排出される内側または内部
出口と呼ばれる出口、および濃密相（Ｄ１）が排出され
る外側または外部出口と呼ばれる出口がある。 【０００６】いくつかの適用のためには、例えばＧｒａ
ｈａｍらのＷｏｒｌｄ　Ｆｌｕｉｄｉｓａｔｉｏｎ　Ｃ
ｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　、１９８６年５月、Ｅｌｓｉｎｏ
ｒｅ　Ｄａｎｅｍａｒｋ　によって記載された、例えば
超熱分解（ｕｌｔｒａｐｙｒｏｌｙｓｅ）　と呼ばれる
方法であって、高温、流動状態で、１秒以下の反応器中
のガスの滞留時間でのクラッキング方法の場合のように
、非常に急速な分離器を用いる必要がある。この方法に
おいては、熱クラッキングの化学反応は、熱移送固体に
よって開始され、ピストン流反応器において生じる。反
応時間は非常に短く、通常約１００　〜約９００　ミリ
秒（ｍｓ）　であり、この方法における良好な熱効率を
得るためには、気体生成物の急冷を実施する前に、固体
と気体とを非常に急速に分離することが重要である。分
離器における滞留時間は、できるだけ短くなければなら
ず、さらには滞留時間の分布は、利用可能な生成物の劣
化を生じる二次クラッキング反応を最大限に制限するた
めに、できるだけ狭小なものでなければならない。 【０００７】気相の方向転換に基づく原理によってでさ
え、装置内の軽質相（Ｌ１）の滞留時間を制限するため
に、逆向きサイクロンの形状を変えることはほとんどで
きない。実際、装置の長さ（Ｌｃ）は、例えばＲ．　Ｍ
．　Ａｌｅｘａｎｄｅｒ　によって、Ｆｕｎｄａｍｅｎ
ｔａｌｓ　ｏｆ　ｃｙｃｌｏｎｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎ
ｄ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，　Ｐｒｏｃ．　Ａｕｓ．　Ｉ
．Ｍ．Ｍ．　１９４９年、２０３　〜２２８　頁に、あ
るいはＳ．　Ｂｒｙａｎｔ　らによって、Ｈｙｄｒｏｃ
ａｂｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　、１９８３年、８７
〜９０頁に記載されているように、渦の自然な長さ（Ｌ
ｖ）によって決定される。この長さ（Ｌｖ）は、通常、
この装置の直径（Ｄｃ）の３〜４倍程度である。装置の
長さを減らすと、その場合渦は、濃密相（Ｄ１）の出口
円錐に支えられ、これは螺旋状に流れている濃密相によ
って、軽質相のその出口の方への再エントレインメント
を引起こす。混合物（Ｍ１）の入口速度を増すと、同時
に接線方向の入口のレベルでの浸蝕をも増す。このこと
は工業的には望ましくない。 【０００８】並流サイクロンにおいて、濃密相と軽質相
は同じ方向に流れる。濃密相は、外側管を通って排出さ
れ、軽質相は、内側管を通って排出される。この内側管
の内側入口と呼ばれる入口は、逆向きサイクロンの長さ
（Ｌｃ）よりも非常に小さくてもよい距離（Ｌｓ）に位
置する。 この内側入口は、混合物（Ｍ１）の入口に非常に近くて
もよいが、近くなればなるほど、軽質相は、混合物を構
成する相の螺旋運動の影響下に再び出る前に、外側出口
において、内側管の周りを流れる傾向がある。さらに、
内側入口が混合物（Ｍ１）の入口の近くになればなるほ
ど、濃密相（Ｄ１）の収集は、この混合物の入口のレベ
ルに存在する乱流の影響を受ける。例えば平たい屋根を
有する従来の接線方向の入口の場合、入口での相の流れ
は、装置の中央部における濃密相の一部を噴出する作用
および乱流によって変えられる。これによって、軽質相
（Ｌ１）の内側入口が、混合物（Ｍ１）の接線入口の近
くなればそれだけ一層、濃密相（Ｄ１）の収集効率の顕
著な減少が引起こされる。 【０００９】この型の並流サイクロンにおいて、逆向き
サイクロンの場合とは反対に、軽質相の内側入口を、混
合物（Ｍ１）の入口のかなり近く（逆向きサイクロンの
長さ（Ｌｃ）より小さい距離）に配置し、かつ内側入口
内での軽質相の流通、および混合物（Ｍ１）の入口内で
の流れを調節して、相の急速な分離を得ることができる
と同時に、濃密相（Ｄ１）の収集の良好な効率を保持し
、かつ許容しうる軽質相の滞留時間分布を得ることがで
きる。 【００１０】 【課題を解決するための手段】本発明は、濃密相（Ｄ１
）の非常に良好な収集効率、および先行技術のサイクロ
ン装置よりも軽質相（Ｌ１）の滞留時間の狭小な分布を
伴なう、濃密相（Ｄ１）および軽質相（Ｌ１）の、これ
らの混合物（Ｍ１）からの分離を非常に急速に実施する
ことができる、並流サイクロン分離器に関する。本発明
の装置において、分離に有効な容積は、先行技術のサイ
クロンより小さく、その結果軽質相の一定流量での分離
は、これより急速になる。 【００１１】より正確には、本発明は、−直径（Ｄｃ）
の実質的に円形の断面を有する、軸に沿って細長い形状
の少なくとも１つの外部閉鎖容器であって、第一端部に
、外側入口と呼ばれる入口を経て、少なくとも１つの濃
密相（Ｄ１）と軽質相（Ｌ１）とを含む混合物（Ｍ１）
を導入することができる導入手段であって、少なくとも
軽質相（Ｌ１）に、前記外部閉鎖容器内での前記混合物
（Ｍ１）の流れの方向へ、螺旋運動を与えるのに適する
手段を備え、同様に、相（Ｄ１）と相（Ｌ１）との分離
手段を備え、かつ前記第一端部の反対側の端部に、外側
出口と呼ばれる、側面管または軸管を備える出口を経て
、濃密相（Ｄ１）の少なくとも一部を回収することがで
きる回収手段を備え、かつ前記対立する端部相互間にお
ける長さ（Ｌ）　を有する外部閉鎖容器、 −前記外部閉鎖容器に対して共軸に配置された、実質的
に円形の断面を有する、軸に沿って細長い形状の少なく
とも１つの内部閉鎖容器であって、外側入口の末端レベ
ルから、（Ｌ）　より小さい距離（Ｌｓ）に、（Ｄｃ）
より小さい直径（Ｄｉ）を有する内側入口と呼ばれる入
口であって、そこには軽質相（Ｌ１）の少なくとも一部
が入る入口を備え、その反対側の端部に、各々、外側出
口の管が側面管であれば軸管、あるいは外側出口の管が
軸管であれば側面管の、内側管と呼ばれる管を経て、軽
質相（Ｌ１）の前記部分を回収しうる回収手段を備える
内部閉鎖容器、を組合わせて備える並流サイクロン分離
器において、濃密相（Ｄ１）の流通方向に、内部閉鎖容
器の内側入口のレベルの下流に、前記内部閉鎖容器の外
側での軽質相（Ｌ１）の進行を制限する手段であって、
実質的に垂直な軸を通過する平面を有する、実質的に平
面の羽根である手段を備えることを特徴とする分離器に
関する。 【００１２】本発明は、いくつかの実施態様の記載によ
ってよりよく理解される。これらは、純粋に例証的なも
のとして挙げられているが、まったく限定的なものでは
なく、以下に添付図面図１Ａ、１Ｂ、図２、図３、図４
および図５によって記載される。図面では、同様な装置
は同じ番号および参照文字で示されている。 【００１３】図１Ａは、本発明による装置の透視図であ
る。 【００１４】図１Ｂは、濃密相（Ｄ１）および軽質相（
Ｌ１）の回収手段のみが、図１Ａに示されている装置と
異なっている、本発明による装置の透視図である。これ
らの手段によって、図１Ｂに図示されている装置の場合
には、濃密相（Ｄ１）の側面管による回収、および軽質
相（Ｌ１）の軸管による回収が可能になる。図１Ａに図
示された装置の場合には、濃密相（Ｄ１）の軸管による
回収、および軽質相（Ｌ１）の側面管による回収が可能
になる。 【００１５】図２は、図１Ｂに図示されている装置とほ
ぼ同一であるが、内部閉鎖容器の外部において、軽質相
（Ｌ１）の進行を制限する手段（６）　を備える、本発
明による装置の断面図である。外部閉鎖容器の軸に垂直
な方向におけるこれの寸法は、外側出口（５）　の寸法
よりも小さい。 【００１６】実質的に規則的な細長い形状の、図１Ｂお
よび図２に図示された本発明による装置は、外部閉鎖容
器を備え、これは実質的に垂直な対称軸である軸（ＡＡ
’）　を有し、直径（Ｄｃ）であり、外側入口と呼ばれ
る接線入口（１）　の末端レベルと、濃密相（Ｄ１）の
排出手段（７）　との間に長さ（Ｌ）　を有する。少な
くとも１つの濃密相（Ｄ１）と少なくとも１つの軽質相
（Ｌ１）とを含む混合物（Ｍ１）を、接線入口（１）　
を経て、外部閉鎖容器の軸に実質的に垂直な方向に沿っ
て導入する。この接線入口は、好ましくは長方形または
正方形断面を有する。この断面の、外部閉鎖容器の軸に
平行な辺は、通常、寸法（Ｌｋ）が直径（Ｄｃ）の約０
．２５〜約１倍であり、外部閉鎖容器の軸に垂直な辺は
、通常、寸法（ｈｋ）が直径（Ｄｃ）の約０．０５〜約
０．５　倍である。 【００１７】これらの装置は、軸に沿って細長い形状の
内部閉鎖容器を備え、この閉鎖容器は、実質的に垂直か
つ円形の断面を有し、前記外部閉鎖容器に対して共軸に
配置されており、外側入口（１）　の末端レベルから、
（Ｌ）　より小さい距離（Ｌｓ）に、（Ｄｃ）より小さ
い直径（Ｄｉ）の内側入口と呼ばれる入口（３）　を備
える。この内側入口（３）　の直径は、通常、直径（Ｄ
ｃ）の約０．２　〜約０．９　倍であり、最も多くの場
合、直径（Ｄｃ）の約０．４　〜約０．８　倍であり、
好ましくは直径（Ｄｃ）の約０．４　〜約０．６　倍で
ある。この距離（Ｌｓ）は、通常、直径（Ｄｃ）の約０
．２　〜約９．５倍であり、最も多くの場合、直径（Ｄ
ｃ）の約０．５　〜約２倍である。直径（Ｄｃ）の０．
５　〜２倍の、比較的短い距離によって、通常、良好な
分離効率を保持しつつ、非常に急速な分離が可能になる
。 【００１８】同様に装置は、濃密相（Ｄ１）の流通方向
において、内側入口（３）　のレベルの下流に、外部閉
鎖容器の内側壁と、内部閉鎖容器の外側壁との間に位置
する空間すなわち外側出口（５）　内において、軽質相
（Ｌ１）の進行を制限する手段（６）　をも備える。こ
れらの手段（６）は、通常、外部閉鎖容器の内部で、か
つ内部閉鎖容器の外部で（内部閉鎖容器の外側壁と、外
部閉鎖容器の内側壁との間に）、内側入口（３）　のレ
ベルと、濃密相（Ｄ１）の回収手段（７）　との間に配
置されている。これらの手段（６）　は、好ましくは実
質的に平面状の羽根であり、これらの平面は、実質的に
垂直な軸を通過し、これらの手段は通常、内部または外
部閉鎖容器の１つの少なくとも１つの壁に固定されてい
る。これらの手段は、内側入口と前記羽根のこの内側入
口から最も近い箇所との間の距離（Ｌｐ）が、直径（Ｄ
ｃ）の約０〜約５倍、好ましくはこの直径（Ｄｃ）の約
０．１　〜約１倍になるように、好ましくは内部閉鎖容
器の壁に固定されている。 【００１９】羽根の数は、相（Ｌ１）に許容される滞留
時間の分布により、また同様に外部閉鎖容器の直径（Ｄ
ｃ）によって様々である。羽根の数は、通常、少なくと
も２枚であり、例えば２〜５０枚であり、最も多くの場
合３〜５０枚である。これらの羽根によって、外側出口
（５）　において、内部閉鎖容器を形成しかつ内側入口
（３）　と軽質相の内側出口（４）　とを連結する管の
周りで、サイクロンの断面全体上での渦の継続の制限、
従って装置内のこの相の滞留時間の分布の減少および制
御が可能になる。 【００２０】従って、超高速反応の実施における本発明
による装置の使用の場合、例えば超熱分解の場合、軽質
相（Ｌ１）の滞留時間およびこれらの滞留時間の分布が
制限される。従ってその結果、内側入口の周りを流れる
軽質相に含まれる物質の劣化が制限される。 【００２１】これらの羽根の各々は、通常、内部閉鎖容
器の軸に垂直な方向に（すなわち外部閉鎖容器の軸に最
も近いその稜から水平に）測定され、かつこの外部閉鎖
容器の内径（Ｄｃ）に対して、および内部閉鎖容器の外
径（Ｄｉ）に対して決定された寸法すなわち幅（ｅｐ）
が、これらの直径（Ｄｃ）および（Ｄｉ）の差の半分の
値［（（Ｄｃ）−（Ｄｉ））／２］の約０．０１〜１倍
、好ましくはこの値の約０．５　〜約１倍、最も多くの
場合この値の約０．９　〜約１倍である。 【００２２】本発明による垂直装置、例えば図１Ａに図
示されたもので、側面内側出口（４）　を有する装置の
場合、羽根がこの内側出口の後ろに位置する時、この寸
法（ｅｐ）は、外部閉鎖容器の直径の半分の値（Ｄｃ）
／２の約０．０１〜約１倍であってもよい。 【００２３】これらの羽根は、各々、羽根の平面が通過
する実質的に垂直な軸に平行な方向に、内部閉鎖容器の
軸から最も近い稜に、内側の寸法すなわち高さ（ｈｐｉ
）　を有し、外部閉鎖容器の内側壁に最も近い前記羽根
の稜に、羽根の平面が通過する実質的に垂直な軸に平行
な方向に測定された外側の寸法すなわち高さ（ｈｐｅ）
　を有する。これらの寸法（ｈｐｉ）　および（ｈｐｅ
）　は、通常、直径（Ｄｃ）の０．１　倍以上、例えば
直径（Ｄｃ）の約０．１　倍〜約１０倍、最も多くの場
合、この直径（Ｄｃ）の約１倍〜約４倍である。好まし
くはこれらの羽根は、各々、これらの寸法（ｈｐｅ）　
より大きいかまたはこれに等しい寸法（ｈｐｉ）　を有
する。 【００２４】図１Ｂおよび図２に図示された実施態様に
よれば、装置は、種々の相の流れの方向において、内側
入口（３）　の下流に、内部閉鎖容器の内側入口（３）
　と、濃密相（Ｄ１）の回収管（９）　の端部との間に
位置する少なくとも一箇所における、軽質相（Ｌ２）の
場合による導入を可能にする少なくとも１つの手段（８
）　を備える。すなわち、１つまたは複数のこの箇所は
、好ましくは内部閉鎖容器の入口（３）　からの距離（
Ｌｚ）にある。前記距離（Ｌｚ）は、好ましくは（Ｌｐ
）と（ｈｐｉ）　の値の合計に少なくとも等しく、大き
くとも、内部閉鎖容器の入口（３）　と、濃密相（Ｄ１
）の排出手段（７）　との間の距離に等しい。この軽質
相（Ｌ２）は、例えば濃密相（Ｄ１）のストリッピング
を実施することが望ましい場合に導入されてもよい。 【００２５】この軽質相（Ｌ２）は、好ましくはいくつ
かの箇所に導入される。これらの箇所は、通常、導入が
実施されるレベルの面において、外部閉鎖容器の周りに
対称的に分配されている。 【００２６】この軽質相（Ｌ２）の導入点は、通常、濃
密相（Ｄ１）の排出手段（７）　に最も近い前記手段（
６）　の点から、直径（Ｄｃ）の少なくとも０．１　倍
の距離に位置している。この軽質相（Ｌ２）の導入点は
、好ましくは濃密相（Ｄ１）の回収管（９）　の近くに
位置しており、最も多くの場合、濃密相（Ｄ１）の排出
手段（７）　の近くに位置している。 【００２７】内側入口（３）　のレベルと、濃密相（Ｄ
１）の排出手段（７）　との間の寸法（ｐ’）は、装置
を構成する種々の手段のその他の寸法、および接線入口
（１）　の末端レベルと、濃密相（Ｄ１）の排出手段（
７）　との間で測定された外部閉鎖容器の長さ（Ｌ）　
から決定される。この寸法（Ｌ）　は、通常、外部閉鎖
容器の直径（Ｄｃ）の約１〜約３５倍であり、最も多く
の場合は、この直径（Ｄｃ）の約１〜２５倍である。 同様に、装置を構成する種々の手段のその他の寸法およ
び長さ（Ｌ）　から、濃密相（Ｄ１）の排出手段（７）
　に最も近い手段（６）　の点と、前記手段（７）　と
の間の寸法（Ｐ）　を計算することができる。 【００２８】手段（６）　は、外側出口（５）　内での
軽質相（Ｌ１）の渦の進行を制限する。従ってこれらの
手段（６）　の位置およびそれらの数は、混合物（Ｍ１
）内に含まれる相（Ｄ１）および（Ｌ１）の分離成績（
圧力減少および相の収集効率）に影響を与え、同様に出
口（５）　内への軽質相（Ｌ１）の渦の浸透にも影響を
与える。従ってこれらのパラメータは、特に所望の結果
および容認される圧力損失によって、当業者によって入
念に選ばれる。特に（Ｄ１）が固体である時、羽根の数
、これらの形状およびこれらの位置は、外側出口（５）
　における渦の進行の所望の制限に関連した固体の流れ
に対するこれらの影響を考慮して、入念に選ばれるもの
とする。 【００２９】図３は、軸外側入口と呼ばれる入口（１）
　を有する直径（Ｄｃ）の外部閉鎖容器を備える、本発
明による装置の透視図である。この入口に、外部閉鎖容
器の軸（ＡＡ’）　に実質的に平行な方向に沿って、濃
密相（Ｄ１）と軽質相（Ｌ１）とを含む混合物（Ｍ１）
を導入する。さらにこの装置は、前記混合物（Ｍ１）の
流通方向の下流において、前記混合物（Ｍ１）の少なく
とも相（Ｌ１）に、螺旋運動または旋回運動を与えるこ
とができる、入口（１）　の内部に配置された手段（２
）　を備える。これらの手段は、通常、傾斜羽根である
。この装置の長さ（Ｌ）　は、少なくとも相（Ｌ１）上
に渦を作ることができるこれらの手段と、濃密相（Ｄ１
）の排出手段（７）　との間で見積もられる。その他の
特徴はすべて、図１Ｂおよび図２に示された装置と関連
して記載されたものと同一である。特に種々の寸法は、
これらの装置の説明において記載された寸法である。同
様に、図１Ｂおよび図２に示された装置と関連して記載
された変形例も、図３に図示された、本発明による装置
の場合にも可能である。特に、図１Ａに図示された実施
態様の場合のように、側面内側出口（４）　および濃密
相（Ｄ１）の回収軸管（９）　を考えることができる。 【００３０】図４は、下記のような外部閉鎖容器を備え
る、実質的に規則的な細長い形状の本発明による装置の
断面図である。この閉鎖容器は、対称軸である軸（ＡＡ
’）　を有し、外側入口と呼ばれる接線入口（１）　の
末端レベルと、濃密相（Ｄ１）の排出手段（７）　との
間に長さ（Ｌ）　、および直径（Ｄｃ）を有する実質的
に水平なものである。少なくとも１つの濃密相（Ｄ１）
と、少なくとも１つの軽質相（Ｌ１）とを含む混合物（
Ｍ１）を、外部閉鎖容器の軸に実質的に垂直な方向に沿
って、接線入口（１）　を経て導入する。 【００３１】この装置はまた、濃密相（Ｄ１）の流通方
向において、内側入口（３）　のレベルの下流に、内部
閉鎖容器の外部で、外部閉鎖容器の内側壁と、内部閉鎖
容器の外側壁との間に位置する空間、すなわち外側出口
（５）において、軽質相（Ｌ１）の進行を制限する手段
（６）　を備える。 これらの手段（６）　は、通常、濃密相（Ｄ１）の流通
方向において、直径（Ｄｓ）の濃密相（Ｄ１）の回収管
（９）　内で、濃密相（Ｄ１）の回収手段（７）　の下
流に配置されている。 【００３２】これらの手段（６）　は、通常、実質的に
垂直な軸を通過する平面を有する実質的に平面状の羽根
である。これらの羽根の各々の寸法（ｅｐ）は、通常、
管（９）　の直径（Ｄｓ）の約０．０１〜約１倍である
。羽根は、通常、内部稜、すなわちこれらの各々の、管
（９）　の軸に最も近い羽根の稜が、前記管（９）　の
軸と合流するように配置されている。これらの羽根は、
手段（７）　に対して約０〜約５×（Ｄｃ）の距離（Ｌ
ｐ）に配置されている。 【００３３】場合によっては、軽質相（Ｌ２）を導入す
ることができる手段（８）　は、通常、濃密相（Ｄ１）
の流通方向において、内側入口（３）　のレベルの下流
に、好ましくは濃密相（Ｄ１）の回収手段（７）　と、
濃密相（Ｄ１）の回収管（９）　の端部との間に配置さ
れている。図４に図示された装置の場合、軽質相（Ｌ２
）の導入口は、２つの異なるレベルで、第一手段（８）
　によって、手段（７）　のレベルに、第二手段（８）
　によって手段（６）　の下に準備される。手段（８）
は、濃密相（Ｄ１）の回収手段からは、前記手段（７）
　から測定された距離（Ｌｚ）に配置されている。 【００３４】図４に図示されたこの装置は、直径（Ｄｓ
）が通常、直径（Ｄｃ）の約０．１　〜約１倍、最も多
くの場合この直径の約０．２　〜約０．７　倍である濃
密相（Ｄ１）の回収管（９）　を備える。 【００３５】この水平サイクロン分離器のその他のあら
ゆる特徴は、図１Ｂおよび図２に示された装置と関連し
て記載されたものと同じである。特に種々の寸法は、こ
れらの装置の説明において記載された寸法である。 【００３６】これは図１Ａ、図１Ｂ、図２、図３および
図４に示されていないが、装置の入口のレベルにおける
種々の相の大きな流量の場合、渦の形成を促進しうる手
段を用いることが可能であり、通常望ましい。このよう
な手段（１０）は、例えば図５に示されており、この図
面は、本発明の好ましい実施態様に従って、混合物（Ｍ
１）の接線入口（１）　の近くの部分を表わす。この実
施態様によれば、装置は、接線入口（１）　の末端レベ
ルから下降する、例えば螺旋状の屋根（１０）を備える
。これらの手段（１０）は、同様に、内側または外側渦
巻からなっていてもよい。これらの手段はさらに、混合
物（Ｍ１）の流れと、分離器に既に存在する相の流れと
の干渉を制限することができ、かつまた接線入口（１）
　のレベルにおける乱流をも制限することができる。通
常、特に下降螺旋状屋根の場合、螺旋のピッチは、（Ｌ
ｋ）の値の約０．０１〜約３倍であり、最も多くの場合
、この値の約０．５　〜約１．５　倍である。 【００３７】本発明のこの好ましい実施形態において、
装置はまた、外側入口と内側入口との間に、少なくとも
軽質相（Ｌ１）の螺旋状の流れの安定化手段、および分
離に有効な容積の制限手段を備える。これらの手段は、
好ましくは内部閉鎖容器の軸に向けられている。 【００３８】これらの手段は、先端が内側入口の方へ向
けられており、かつ底部が接線入口（１）　の末端レベ
ルに位置する円錐であってもよい。これらはまた、図５
に図示されているように、円錐（１２）によって伸ばさ
れた円筒（１１）から成っていてもよい。円錐の底部の
直径は、円筒と同じであり、厳密には直径（Ｄｃ）より
小さい。この直径は、通常、内側入口（３）　の直径（
Ｄｉ）の約０．０１〜約１．５　倍であり、好ましくは
直径（Ｄｉ）の約０．７５〜約１．２５倍である。軸方
向の外形寸法すなわち接線入口から最も近いこれらの手
段の末端レベルと、前記手段の反対側の端部との間の寸
法は、通常、接線入口（１）　の末端レベルと、内側入
口（３）　のレベルとの距離の値（Ｌｓ）の約０．０１
〜約３倍であり、好ましくはこの値（Ｌｓ）の約０．７
５〜約１．２５倍である。 【００３９】濃密相（Ｄ１）の排出手段（７）　によっ
て、通常、この濃密相（Ｄ１）を収集し、かつこの相を
外側出口（９）　まで一定方向に向かわせることができ
る。これらの手段は、最も多くの場合、傾斜底部である
か、あるいは内側出口（４）　に中心を定めた、あるい
は定めていない円錐である。 【００４０】従って本発明による装置によって、濃密相
と軽質相とを含む混合物（Ｍ１）から、前記濃密相と前
記軽質相との急速な分離が可能になる。これらの装置は
、分離される混合物がこの反応に寄与する少なくとも１
つの相を含む、化学反応を終えて得られた混合物である
場合に、有利に使用できる。 【００４１】この明細書において、相とは、軽質相の場
合は、液相、気相、または同時に液体と気体とを含む相
であり、濃密相の場合は、固体相（粒子形態）、液相、
または同時に固体と液体とを含む相である。次の２つの
ケースが頻繁に起こる。すなわち濃密相が１つの固体相
であり軽質相が気相である第一のケースと、濃密相また
は軽質相であってもよい液相がある第二のケースである
。 【００４２】内側入口（３）　に最も近いその端部の辺
の接線入口（１）のレベルで測定された装置の直径（Ｄ
ｃ）は、通常、約０．０１〜約１０ｍ（メートル）であ
り、最も多くの場合、約０．０５〜約２ｍである。内側
入口（３）　に最も近い接線入口の端部と、前記内側入
口（３）　との間、あるいは混合物（Ｍ１）の注入レベ
ルから、濃密相（Ｄ１）の排出手段（７）　のレベルま
でもの装置の全長にわたって、一定の直径を保持するこ
とが好ましい。しかしながら、前記レベル間の断面積の
拡大または狭小部を備える装置の場合にも、本発明の枠
から逸脱しない。 【００４３】同様に少なくとも１つの濃密相（Ｄ１）を
有する混合物（Ｍ１）中に含まれる相（Ｌ１）の良好な
分離を得るために、この相（Ｌ１）の高い流入表面速度
（ｖｉｔｅｓｓｅ　ｓｕｐｅｒｆｉｃｉｅｌｌｅ　ｄ’
ｅｎｔｒｅｅ）、例えば約５〜約１５０　ｍ×ｓ−１（
１秒あたりのメートル）、好ましくは約１０〜約７５ｍ
×ｓ−１を用いるのが好ましい。濃密相（Ｄ１）の流量
の、相（Ｌ１）の流量に対する重量比は、通常、約０．
０００１：１〜約５０：１であり、最も多くの場合約０
．１　：１〜約１５：１である。 【００４４】入口（３）　と手段（７）　との圧力差を
増加すること（このことは、例えば濃密相（Ｄ１）の流
通方向において、内側入口（３）　の下流の圧力を増す
か、または濃密相（Ｄ１）の流通方向において、この相
の排出手段（７）　の下流の圧力を減少してなされる）
によって、相（Ｌ１）の多少なりとも大きな部分を濃密
相（Ｄ１）と共に抜出すこと、および同時に出口（４）
　のレベルで、ほぼ完全に濃密相（Ｄ１）を含まない混
合物を得ることが可能である。従って濃密相（Ｄ１）と
共に相（Ｌ１）の９０％までを抜出すことができるが、
最も多くの場合、相（Ｄ１）と共にこの相（Ｌ１）の約
１〜約１０％までを抜出す。相（Ｄ１）と共に抜出され
る相（Ｌ１）の量を当てにしうる圧力の変化は、当業者
に良く知られた手段によって、例えば相（Ｌ３）の流量
を変えて、あるいは出口（９）　の下流の操作条件を変
えて確実に行なわれる。従って本発明の有利な実施態様
において、装置は、外側出口（５）　を経て、濃密相（
Ｄ１）と混合した軽質相（Ｌ１）の少なくとも一部の抜
出しを可能にする少なくとも１つの手段を備えるものと
する。 【００４５】本発明による種々の装置において、および
混合物（Ｍ１）の種々の注入方法において、このような
抜出しによって、濃密相（Ｄ１）の回収効率を改善する
ことができる。 【００４６】混合物（Ｍ１）用の接線入口を備える装置
と、この混合物（Ｍ１）用の軸入口を備える装置との選
び方は、通常、相（Ｌ１）および相（Ｄ１）の流量の重
量比による。この比が２：１以下である場合、軸入口の
付いた装置を選ぶのが有利であろう。 【００４７】先行技術において、ＵＳ−Ａ−４，７４６
，３４０が注目されるが、これは、空気の浄化装置に関
するものであり、特に化学反応後に得られた固体／気体
混合物の２つの相（軽質および重質）の分離に関するも
のではない。 同様にＵＳ−Ａ−３，９５５，９４８も注目されるが、
これは平面状の羽根の代わりに螺旋バルブを使用するこ
とから、本発明とは異なる。 【００４８】 【実施例】下記実施例は、例として挙げられており、（
固体）濃密相（Ｄ１）をも含む混合物（Ｍ１）中に含ま
れる（気体）軽質相（Ｌ１）の分離効率、および同様に
外側出口中への気相（Ｌ１）の渦の浸透に対する羽根の
効率をも示す。 【００４９】［実施例］（Ｌｋ）の値に等しい高さにお
いて、連続的に３／４　周（ｔｏｕｒ）を下降する屋根
付き接線入口を備える、図１Ｂおよび図２に図式的に示
された装置に合致する、垂直な軸の２つの装置を製作す
る。これらの装置は、下記表１に挙げられた形状特徴を
有する。これらは、先端が内側入口（３）　の方へ向い
た円錐の延びた円筒からなる、図５に図示されたのと同
じ形状を有する死容積を有する。円筒の直径は、外部閉
鎖容器の直径（Ｄｃ）の０．５　倍であり、高さは０．
５　×（Ｄｃ）であり、円錐は、直径０．５　×（Ｄｃ
）、高さが１×（Ｄｃ）の円形底部を有する。 【００５０】 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表
１　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　寸法　　　　
　　　　　　　　　　装置Ａ　　　　　　　　　　　　
装置Ｂ　　　　　　（ｃｍ）　　　　　　　　　　　　
　　羽根付き　　　　　　　　　　羽根なし　　　　　
　　　　　　　Ｄｃ　　　　　　　　　　　　　　５．
１　　　　　　　　　　　　５．１　　　　　　　　　
　　　　　　　Ｄｅ　　　　　　　　　　　　　　２．
５　　　　　　　　　　　　２．５　　　　　　Ｌｓ　
　　　　　　　　　　　　　７．６　　　　　　　　　
　　　７．６　　　　　　Ｌｋ　　　　　　　　　　　
　　　２．５　　　　　　　　　　　　２．５　　　　
　　Ｌｐ　　　　　　　　　　　　　　２．５　　　　
　　　　　　　　　　−　　　　　　ｈｐｅ　　　　　
　　　　　　　５．１　　　　　　　　　　　　　　−
　　　　　　ｈｐｉ　　　　　　　　　　　　５．１　
　　　　　　　　　　　　　−　　　　　　ｈｋ　　　
　　　　　　　　　　　１．３　　　　　　　　　　　
　１．３　　　　　　ｅｐ　　　　　　　　　　　　　
　１．２　　　　　　　　　　　　　　−　　　　　　
Ｎｐ＊　（数）　　　　　　８　　　　　　　　　　　
　　　　　０　　　　　　ｐ’　　　　　　　　　　　
　　２５　　　　　　　　　　　　　　２５　　　　　
　　　　　　　　　　　　　＊Ｎｐは、羽根の数を表わ
す。その他の記号は明細書中で規定されている。 【００５１】導入された相の流れは、下記記号によって
特徴が表わされる。 【００５２】入口温度：Ｔ 重量流量：Ｆ 容積流量：Ｑ 密度：Ｒ 表面速度：Ｖ 粒子の飛散直径（ｄｉａｍｅｔｒｅ　ｄｅ　ｓａｕｔｅ
ｒ　ｄｅｓ　ｐａｒｔｉｃｕｌｅｓ）：ｄｓ 相（Ｌ１）は、下記特徴を有する空気である：　　ＴＬ
１＝２５℃、ＦＬ１＝７．４　×１０−３　Ｋｇ／ｓ　
、ＱＬ１＝６．２　×１０−３ｍ３／ｓ、ＶＬ１＝Ｖ＝
１８ｍ／ｓ。 【００５３】相（Ｌ２）の注入はない。 【００５４】相（Ｄ１）は、下記特徴を有するガラス球
からなる： 　　ＴＤ１＝２５℃、ＦＤ１＝１４×１０−３　Ｋｇ／
ｓ　、ＲＤ１＝２５００　Ｋｇ／ｍ３、ｄｓＤ１＝２９
×１０−６ｍ。 【００５５】表２に挙げられた装置の成績は下記のよう
に示される：ＥＤ１＝接線入口（１）　に導入される（
Ｌ１）の重量に対する、２重量％の濃密相（Ｄ１）の回
収管（９）　における相（Ｌ１）の抜出しを伴なう、装
置内での（Ｄ１）の分離効率（濃密相（Ｄ１）の回収管
（９）　において測定される（Ｄ１）の重量流量の、接
線入口（１）　に導入される（Ｄ１）の重量流量に対す
る比）。 【００５６】Ｐｖｏｒｔｅｘ（渦）＝外側出口（５）　
内の（Ｌ１）の渦巻の終わりと、内側入口（３）　の頂
部との間の距離。この距離は、接線速度成分、従って外
側出口（５）　内での相（Ｌ１）流中の渦巻の消滅を明
らかにすることができる、熱センサによって測定される
。 【００５７】 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　表２　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　成績　　　　　　　　
　　　　　　装置Ａ　　　　　　　　　　　　装置Ｂ　
　　　　　　　　　　　ＥＤ１　　　　　　　　　　　
　９９．９％　　　　　　　　９９．９％　　　　　　
Ｐｖｏｒｔｅｘ（渦）　　　　４ｃｍ　　　　　　　　
　　　　１８ｃｍ　　　　　　　　 【００５８】 【発明の効果】本発明の装置によると、濃密相と軽質相
とを含む混合物（Ｍ１）から、前記濃密相と前記軽質相
との急速な分離が可能になる。これらの装置は、分離さ
れる混合物がこの反応に寄与する少なくとも１つの相を
含む、化学反応を終えて得られた混合物である場合に、
有利に使用できる。 【００５９】超高速反応の実施における本発明の装置の
使用の場合、例えば超熱分解の場合、軽質相の滞留時間
およびこれらの滞留時間の分布が制限される。その結果
、内側入口の周りを流れる軽質相に含まれる物質の劣化
が制限される。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１ＡおよびＢは、本発明による装置の透視図
である。

【図２】本発明による装置の断面図である。

【図３】本発明による装置の透視図である。

【図４】本発明による装置の断面図である。

【図５】本発明による装置の好ましい実施態様に従って
、混合物（Ｍ１）の接線入口（１）　の近くの部分を表
わす断面図である。

【符号の説明】

（１）　…混合物（Ｍ１）の導入口 （３）　…内部閉鎖容器の内側入口

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　−直径（Ｄｃ）の実質的に円形の断面
   を有する、軸に沿って細長い形状の少なくとも１つの外
   部閉鎖容器であって、第一端部に、外側入口と呼ばれる
   入口を経て、少なくとも１つの濃密相（Ｄ１）と軽質相
   （Ｌ１）とを含む混合物（Ｍ１）を導入することができ
   る導入手段であって、少なくとも軽質相（Ｌ１）に、前
   記外部閉鎖容器内での前記混合物（Ｍ１）の流れの方向
   へ、螺旋運動を与えるのに適する手段を備え、同様に、
   相（Ｄ１）と相（Ｌ１）の分離手段をも備え、かつ前記
   第一端部の反対側の端部に、外側出口と呼ばれる、側面
   管または軸管を備える出口を経て、濃密相（Ｄ１）の少
   なくとも一部を回収することができる回収手段を備え、
   かつ前記対立する端部相互間における長さ（Ｌ）　を有
   する外部閉鎖容器； −前記外部閉鎖容器に対して共軸に配置された、実質的
   に円形の断面を有する、軸に沿って細長い形状の少なく
   とも１つの内部閉鎖容器であって、外側入口の末端レベ
   ルから、（Ｌ）　より小さい距離（Ｌｓ）に、（Ｄｃ）
   より小さい直径（Ｄｉ）を有する、内側入口と呼ばれる
   入口であって、そこに軽質相（Ｌ１）の少なくとも一部
   が入る入口を備え、その反対側の端部に、各々、外側出
   口の管が側面管であれば軸管、あるいは外側出口の管が
   軸管であれば側面管である、内側管と呼ばれる管を経て
   、軽質相（Ｌ１）の前記部分を回収しうる回収手段を備
   える内部閉鎖容器、を組合わせて備える、並流サイクロ
   ン分離器において、濃密相（Ｄ１）の流通方向において
   、内部閉鎖容器の内側入口のレベルの下流に、前記内部
   閉鎖容器の外側での軽質相（Ｌ１）の進行を制限する手
   段であって、実質的に垂直な軸を通過する平面を有する
   、実質的に平面の羽根である手段を備えることを特徴と
   する分離器。
2. 【請求項２】　　外部閉鎖容器が実質的に垂直であり、
   内部閉鎖容器の外側で、軽質相（Ｌ１）の進行を制限す
   る手段は、外部閉鎖容器の内部で、かつ内部閉鎖容器の
   外部において、内側入口のレベルと、濃密相（Ｄ１）の
   回収手段との間に配置されている、請求項１によるサイ
   クロン分離器。
3. 【請求項３】　　外部閉鎖容器が実質的に水平であり、
   内部閉鎖容器の外側において、軽質相（Ｌ１）の進行を
   制限する手段は、濃密相（Ｄ１）の流通方向において、
   外側出口の管内の濃密相（Ｄ１）の回収手段の下流に配
   置されている、請求項１によるサイクロン分離器。
4. 【請求項４】　　外側出口を経て、濃密相（Ｄ１）と混
   合された軽質相（Ｌ１）の少なくとも一部の抜出しを可
   能にする少なくとも１つの手段を備える、請求項１〜３
   のうちの１つによるサイクロン分離器。
5. 【請求項５】　　２〜５０枚の羽根を備え、これらの羽
   根は、外部閉鎖容器の軸に最も近い稜から水平に測定さ
   れた大きさ（ｅｐ）を有し、これは各々、羽根が垂直サ
   イクロン分離器の場合に、外径（Ｄｉ）　の内部閉鎖容
   器の外側壁と、内径（（Ｄｃ）の外部閉鎖容器の内側壁
   との間に位置する時に、値［（（Ｄｃ）−（Ｄｉ）　）
   ／２］の約０．０１〜約１倍であり、側面内側出口に垂
   直なサイクロン分離器の場合に、これらの羽根が、この
   内側出口の後に配置されている時に、値（Ｄｃ）／２の
   約０．０１〜約１倍であり、水平サイクロン分離器の場
   合に、外側出口の管の直径（Ｄｓ）の約０．０１〜１倍
   であり、かつ羽根の平面が通る実質的に垂直な軸に平行
   な方向において、外部閉鎖容器の内側壁、または外側出
   口の内部壁に最も近い羽根の稜において測定された寸法
   （ｈｐｅ）　を有し、羽根の平面が通る実質的に垂直な
   軸に平行な方向に、内部閉鎖容器の軸、または外側出口
   の軸に最も近い羽根の稜に対して測定された寸法（ｈｐ
   ｉ）　を有し、前記寸法（ｈｐｅ）　および（ｈｐｉ）
   　は、約０．１　×（Ｄｃ）〜約１０×（Ｄｃ）であり
   、前記羽根は各々、垂直サイクロン分離器の場合、内側
   入口に対して、または水平サイクロン分離器の場合、分
   離手段に対して、約０〜約５×（Ｄｃ）の距離に位置し
   ている、請求項１〜４のうちの１つによるサイクロン分
   離器。
6. 【請求項６】　　羽根の寸法（ｈｐｉ）　が、各々（ｈ
   ｐｅ）　に等しいか、あるいはこれより大きい、請求項
   ５によるサイクロン分離器。
7. 【請求項７】　　内側入口と、外側出口の管の端部との
   間に、軽質相（Ｌ２）の少なくとも１つの導入手段を備
   える、請求項１〜６のうちの１つによるサイクロン分離
   器。
8. 【請求項８】　　外側入口と内側入口との間に、少なく
   とも軽質相（Ｌ１）の螺旋状の流れの安定化手段、およ
   び分離に有効な容積の制限手段を備える、請求項１〜７
   のうちの１つによるサイクロン分離器。
9. 【請求項９】　　混合物（Ｍ１）が、外部閉鎖容器の軸
   に実質的に平行な方向に沿って導入される、請求項１〜
   ８のうちの１つによるサイクロン分離器。
10. 【請求項１０】　　混合物（Ｍ１）が、外部閉鎖容器の
    軸に実質的に垂直な方向に沿って導入される、請求項１
    〜８のうちの１つによるサイクロン分離器。
11. 【請求項１１】　　下降屋根、外側渦巻および内側渦巻
    の中から選ばれる、導入された混合物（Ｍ１）の流れと
    、分離器中に既に存在する相の流れとの作用の制限手段
    を備える、請求項１０によるサイクロン分離器。
12. 【請求項１２】　　濃密相と軽質相とを含む混合物（Ｍ
    １）からの、前記濃密相と前記軽質相との急速な分離の
    ための、請求項１〜１１のうちの１つによるサイクロン
    分離器の使用方法。
13. 【請求項１３】　　分離される混合物が、化学反応に寄
    与する少なくとも１つの相を含む、この化学反応を終え
    て得られる混合物である、請求項１２による使用方法。