JPH06319982A - 流体混合及び分配装置 - Google Patents
流体混合及び分配装置Info
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- JPH06319982A JPH06319982A JP6122090A JP12209094A JPH06319982A JP H06319982 A JPH06319982 A JP H06319982A JP 6122090 A JP6122090 A JP 6122090A JP 12209094 A JP12209094 A JP 12209094A JP H06319982 A JPH06319982 A JP H06319982A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 第一触媒領域からの蒸気−液体混合物への冷
却流体の改善された導入、及び第二触媒領域の水平横断
面の上部にわたって引き渡すべき液体及び蒸気反応体の
さらに完全な混合及び再分配を行なう反応器容器用のベ
ッド間冷却及び領域間混合及び再分配部品を提供する。 【構成】 垂直反応器（１０）は、２つの触媒領域（２
０、１６）の間の冷却領域（１８）において冷却流体と
反応流体を混合する混合器アセンブリー（８０）を有す
る。混合器は、液体流を外方及び穴開きトレイ（１０
６）上へ向けるスカート（９２）を備えた円錐形収集器
（８６）の上に中心開口（７２）を有する収集トレイ
（６６）上に配置された下降部（８２）を有する。冷却
流ノズルは、中央出口スロット（４６）と内部バッフル
（４８）を備えた蓋をされた水平導管（４０）であり、
冷却流体流をスロットから軸対称に出すようになってい
る。
却流体の改善された導入、及び第二触媒領域の水平横断
面の上部にわたって引き渡すべき液体及び蒸気反応体の
さらに完全な混合及び再分配を行なう反応器容器用のベ
ッド間冷却及び領域間混合及び再分配部品を提供する。 【構成】 垂直反応器（１０）は、２つの触媒領域（２
０、１６）の間の冷却領域（１８）において冷却流体と
反応流体を混合する混合器アセンブリー（８０）を有す
る。混合器は、液体流を外方及び穴開きトレイ（１０
６）上へ向けるスカート（９２）を備えた円錐形収集器
（８６）の上に中心開口（７２）を有する収集トレイ
（６６）上に配置された下降部（８２）を有する。冷却
流ノズルは、中央出口スロット（４６）と内部バッフル
（４８）を備えた蓋をされた水平導管（４０）であり、
冷却流体流をスロットから軸対称に出すようになってい
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、垂直下方流反応器用の
流体混合及び分配装置に関する。さらに特定すれば、本
発明は、第一触媒領域からの蒸気−液体反応混合物にお
ける改善された冷却流体分配及びさらに均一な混合及び
第二触媒領域に導入する前の液体反応体と蒸気反応体の
再分配を行なう新しい反応器内部部品に関する。
流体混合及び分配装置に関する。さらに特定すれば、本
発明は、第一触媒領域からの蒸気−液体反応混合物にお
ける改善された冷却流体分配及びさらに均一な混合及び
第二触媒領域に導入する前の液体反応体と蒸気反応体の
再分配を行なう新しい反応器内部部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】本発明が関連する垂直下方流反応器は、
蒸気−液体混合物が固体触媒に接触する種々の連続プロ
セスに特定の用途を有する。多くのプロセスにおいて、
このような反応は、発熱的であり、かつ著しい量の熱を
放出する。通常発熱反応用のこのような反応器は、互い
に垂直に配列されかつそれぞれが固体触媒を含む複数の
触媒領域を有するように構成されている。このような発
熱反応に関して、比較的低い温度の冷却流体を反応器容
器内に噴射し、１つの触媒領域からの蒸気−液体反応混
合物と混合し、反応混合物が後続の触媒領域に侵入する
前に、その反応混合物から過剰の熱を吸収するようにし
た手段が触媒領域の間に設けられていることは周知であ
る。
蒸気−液体混合物が固体触媒に接触する種々の連続プロ
セスに特定の用途を有する。多くのプロセスにおいて、
このような反応は、発熱的であり、かつ著しい量の熱を
放出する。通常発熱反応用のこのような反応器は、互い
に垂直に配列されかつそれぞれが固体触媒を含む複数の
触媒領域を有するように構成されている。このような発
熱反応に関して、比較的低い温度の冷却流体を反応器容
器内に噴射し、１つの触媒領域からの蒸気−液体反応混
合物と混合し、反応混合物が後続の触媒領域に侵入する
前に、その反応混合物から過剰の熱を吸収するようにし
た手段が触媒領域の間に設けられていることは周知であ
る。
【０００３】このような冷却流体は、不活性ガス、この
反応条件では反応しない液体、又は反応混合物の成分で
あってもよい。冷却流体は、反応混合物の蒸気成分でも
よいが、その場合、前の触媒領域において消費された蒸
気反応体の一部の代わりになる。冷却流体によって、蒸
気対液体反応体の選ばれた比は、反応器用に内において
維持され、かつ反応温度を制御することができる。
反応条件では反応しない液体、又は反応混合物の成分で
あってもよい。冷却流体は、反応混合物の蒸気成分でも
よいが、その場合、前の触媒領域において消費された蒸
気反応体の一部の代わりになる。冷却流体によって、蒸
気対液体反応体の選ばれた比は、反応器用に内において
維持され、かつ反応温度を制御することができる。
【０００４】垂直下方流反応器は、石油の硫黄及び窒素
成分を転化するヒドロ処理プロセス、及び比較的高分子
量の炭化水素を低分子量の炭化水素に転化するヒドロク
ラッキングプロセスのような、水素の存在するところで
石油を反応させるプロセスに特定の用途を有する。水素
と石油のこのような反応は、ここにおいてヒドロ処理と
称し、かつこのような用語は、不純物を取り除くための
水素処理及び分子量を減少するためのヒドロクラッキン
グの両方を含むものとする。蒸留物、及び分解された原
油、残留オイル及び真空ガスオイルのような重油のヒド
ロ処理において、一般に複数の触媒領域を有する垂直下
方流反応器が利用される。このようなヒドロ処理反応器
が発熱的である場合、触媒領域の間の冷却領域に水素冷
却流を噴射し、それにより反応温度を所望の範囲内に制
御することが一般的な習慣である。追加的に冷却流は、
水素対炭化水素の比を所望の高い値に維持する。重油
は、上昇した温度で処理されるとき、熱分解して、高分
子量の炭素質材料及び固体のコークスを形成する傾向を
有する。このような熱分解は、ある程度時間に依存す
る。したがって重油を処理するための反応器内におい
て、上昇した温度において延長された期間にわたって液
体が停滞したままになるかもしれない範囲が有効になら
ないことが望ましい。時間とともに追加的な熱分解を受
けることに加えて、熱い停滞した液体の範囲は、炭素質
堆積物の蓄積する範囲を生じる。炭素質堆積物のこのよ
うな蓄積は、反応器を通る反応体の流れを妨害すること
があり、かつひどい状態の場合には、反応器を詰まら
せ、ここを通るすべての流れを妨げることがある。
成分を転化するヒドロ処理プロセス、及び比較的高分子
量の炭化水素を低分子量の炭化水素に転化するヒドロク
ラッキングプロセスのような、水素の存在するところで
石油を反応させるプロセスに特定の用途を有する。水素
と石油のこのような反応は、ここにおいてヒドロ処理と
称し、かつこのような用語は、不純物を取り除くための
水素処理及び分子量を減少するためのヒドロクラッキン
グの両方を含むものとする。蒸留物、及び分解された原
油、残留オイル及び真空ガスオイルのような重油のヒド
ロ処理において、一般に複数の触媒領域を有する垂直下
方流反応器が利用される。このようなヒドロ処理反応器
が発熱的である場合、触媒領域の間の冷却領域に水素冷
却流を噴射し、それにより反応温度を所望の範囲内に制
御することが一般的な習慣である。追加的に冷却流は、
水素対炭化水素の比を所望の高い値に維持する。重油
は、上昇した温度で処理されるとき、熱分解して、高分
子量の炭素質材料及び固体のコークスを形成する傾向を
有する。このような熱分解は、ある程度時間に依存す
る。したがって重油を処理するための反応器内におい
て、上昇した温度において延長された期間にわたって液
体が停滞したままになるかもしれない範囲が有効になら
ないことが望ましい。時間とともに追加的な熱分解を受
けることに加えて、熱い停滞した液体の範囲は、炭素質
堆積物の蓄積する範囲を生じる。炭素質堆積物のこのよ
うな蓄積は、反応器を通る反応体の流れを妨害すること
があり、かつひどい状態の場合には、反応器を詰まら
せ、ここを通るすべての流れを妨げることがある。
【０００５】冷却のため、及び蒸気及び液体反応混合物
成分を完全に混合して、反応器の水平横断面にわたる、
例えばこのような反応混合物が流れる触媒ベッドにわた
る温度変化を減少するため、従来は、反応混合物内に流
体を導入する多くの構造を開示している。
成分を完全に混合して、反応器の水平横断面にわたる、
例えばこのような反応混合物が流れる触媒ベッドにわた
る温度変化を減少するため、従来は、反応混合物内に流
体を導入する多くの構造を開示している。
【０００６】関連する米国特許第３８２４０８０号及び
第３８２４０８１号明細書はとくに興味あるものであ
り、これらは両方とも、本出願の譲渡人に譲渡されたも
のである。米国特許第３８２４０８０号明細書は、第一
の触媒領域からの蒸気と液体反応流出物及び冷却流体を
密に混合して新しい二相蒸気−液体反応混合物を形成す
る２つの触媒領域の中間に配置された反応器内部部品を
有する垂直下方流反応器を開示している。加えて、第二
の触媒領域の上部水平横断面にわたって新しい反応混合
物を均等に分配する反応器内部部品が開示されている。
第３８２４０８１号明細書はとくに興味あるものであ
り、これらは両方とも、本出願の譲渡人に譲渡されたも
のである。米国特許第３８２４０８０号明細書は、第一
の触媒領域からの蒸気と液体反応流出物及び冷却流体を
密に混合して新しい二相蒸気−液体反応混合物を形成す
る２つの触媒領域の中間に配置された反応器内部部品を
有する垂直下方流反応器を開示している。加えて、第二
の触媒領域の上部水平横断面にわたって新しい反応混合
物を均等に分配する反応器内部部品が開示されている。
【０００７】この先行技術に関連して、冷却領域に存在
する反応混合物と混合するために冷却ノズルを通って冷
却領域に侵入する冷却流体が示されている。冷却ノズル
構造に関する特定の詳細は示されていない。単に閉じた
端部の近くに全体的に下方に向いた一連の長手出口ポー
ト又はスロットを有する端部を閉じた導管を含む冷却ノ
ズル構造を提供することは周知である。スロットの中心
線は、反応器容器の中心線に沿っている。周囲を冷却領
域の下の反応器容器の壁に接触させた内方へ傾斜した収
集トレイが設けられており、かつこれは、冷却領域から
液体を受け取るために、反応器容器との垂直アクセスと
同心的な開口を有する。収集トレイの上面の混合手段
は、収集トレイの開口と軸線方向に整列しており、かつ
これを覆っており、かつ収集トレイ上からの液体及び蒸
気成分を混合しかつ接触させ、かつ混合した蒸気と液体
を収集トレイの開口を通して下方へ送るようになってい
る。収集トレイに結合されたはねかけ板を有する水平に
配置された分配手段は、収集トレイ開口を通って流れる
液体を分配するため、収集トレイ開口の下にこれに軸線
方向に整列して配置されている。穴あき分配トレイを有
する液体分配手段は、収集トレイの下に反応器容器の水
平横断面にわたって取り付けられており、かつ液体を通
過させる均等間隔を置いた複数の穴、及び蒸気を通過さ
せる反応器容器の垂直軸線に対して同心的な大きな蒸気
開口を有する。円筒形のせきは、穴あきトレイの蒸気開
口を囲んでおり、穴あき分配トレイの上面から蒸気開口
を通って液体が流れることを防止している。第二の分配
手段は、液体分配手段の下において反応器容器に取り付
けられており、かつ反応器容器第二触媒領域の水平横断
面にわたって蒸気及び液体を均等に分配するため、分配
トレイ開口を覆う分配キャップを有する均等な間隔を有
する複数の開口を有する分配トレイを有する。
する反応混合物と混合するために冷却ノズルを通って冷
却領域に侵入する冷却流体が示されている。冷却ノズル
構造に関する特定の詳細は示されていない。単に閉じた
端部の近くに全体的に下方に向いた一連の長手出口ポー
ト又はスロットを有する端部を閉じた導管を含む冷却ノ
ズル構造を提供することは周知である。スロットの中心
線は、反応器容器の中心線に沿っている。周囲を冷却領
域の下の反応器容器の壁に接触させた内方へ傾斜した収
集トレイが設けられており、かつこれは、冷却領域から
液体を受け取るために、反応器容器との垂直アクセスと
同心的な開口を有する。収集トレイの上面の混合手段
は、収集トレイの開口と軸線方向に整列しており、かつ
これを覆っており、かつ収集トレイ上からの液体及び蒸
気成分を混合しかつ接触させ、かつ混合した蒸気と液体
を収集トレイの開口を通して下方へ送るようになってい
る。収集トレイに結合されたはねかけ板を有する水平に
配置された分配手段は、収集トレイ開口を通って流れる
液体を分配するため、収集トレイ開口の下にこれに軸線
方向に整列して配置されている。穴あき分配トレイを有
する液体分配手段は、収集トレイの下に反応器容器の水
平横断面にわたって取り付けられており、かつ液体を通
過させる均等間隔を置いた複数の穴、及び蒸気を通過さ
せる反応器容器の垂直軸線に対して同心的な大きな蒸気
開口を有する。円筒形のせきは、穴あきトレイの蒸気開
口を囲んでおり、穴あき分配トレイの上面から蒸気開口
を通って液体が流れることを防止している。第二の分配
手段は、液体分配手段の下において反応器容器に取り付
けられており、かつ反応器容器第二触媒領域の水平横断
面にわたって蒸気及び液体を均等に分配するため、分配
トレイ開口を覆う分配キャップを有する均等な間隔を有
する複数の開口を有する分配トレイを有する。
【０００８】米国特許第３８２４０８１号明細書は、さ
らに混合物が触媒領域内に通過する前に反応混合物から
あらゆる固体微粒子汚染物を分離する手段を有する前記
のものと実質的に同様な構造を開示している。
らに混合物が触媒領域内に通過する前に反応混合物から
あらゆる固体微粒子汚染物を分離する手段を有する前記
のものと実質的に同様な構造を開示している。
【０００９】先行技術を介してこれら装置により重要な
改善が提供されたにもかかわらず、反応器にわたって不
所望な温度差がいぜんとして生じることがあることがわ
かった。以下に詳細に議論するように、冷却ノズルにお
けるスロットから出る冷却流体は、水平流成分を有し、
その結果、冷却流体は、所定の角度でスロットから出
て、かつ冷却ノズルが反応器容器内に入る点とは反対の
反応器容器の側に集中する。その結果、ベッド間混合装
置を通してこれら混合物を通した場合でさえ、第一触媒
領域からの蒸気及び液体反応流出物と冷却流体の不均一
な混合、及び反応器にわたる温度変化が生じる。ベッド
間混合装置は、液体反応体を完全に混合して、第二触媒
ベッドに侵入する反応混合物中のあらゆる温度不良分布
を除去するために構成されているが、一方このような温
度変化は、混合装置における混合及び熱伝達が不完全な
ため、とくに低い流速で起こることがあることがわかっ
た。当該技術分野の専門家には明らかなように、触媒ベ
ッドに侵入するときの流体におけるこのような温度変化
は、後続の反応及び触媒の寿命に不利な影響を及ぼすこ
とがある。
改善が提供されたにもかかわらず、反応器にわたって不
所望な温度差がいぜんとして生じることがあることがわ
かった。以下に詳細に議論するように、冷却ノズルにお
けるスロットから出る冷却流体は、水平流成分を有し、
その結果、冷却流体は、所定の角度でスロットから出
て、かつ冷却ノズルが反応器容器内に入る点とは反対の
反応器容器の側に集中する。その結果、ベッド間混合装
置を通してこれら混合物を通した場合でさえ、第一触媒
領域からの蒸気及び液体反応流出物と冷却流体の不均一
な混合、及び反応器にわたる温度変化が生じる。ベッド
間混合装置は、液体反応体を完全に混合して、第二触媒
ベッドに侵入する反応混合物中のあらゆる温度不良分布
を除去するために構成されているが、一方このような温
度変化は、混合装置における混合及び熱伝達が不完全な
ため、とくに低い流速で起こることがあることがわかっ
た。当該技術分野の専門家には明らかなように、触媒ベ
ッドに侵入するときの流体におけるこのような温度変化
は、後続の反応及び触媒の寿命に不利な影響を及ぼすこ
とがある。
【００１０】ベッド間冷却及び領域間混合装置のその他
の例は、米国特許第３４３３１６０、３５４１０００、
３５８９５４１、３７４６５１５、３７８７１８９、３
９６６４２０、４０８７２５２、４１３３６４５、４１
３８３２７、４２３３２６９、４３７８２９２、４４８
１１０５、４６６９８９０、４８０８３５０及び５１５
２９６７号明細書に記載されている。これら装置のいく
つかは、複雑であり、いくつかは、詰まる傾向を有し、
かついくつかは、所望の程度の混合を行なうために比較
的大きな空間を必要とする。
の例は、米国特許第３４３３１６０、３５４１０００、
３５８９５４１、３７４６５１５、３７８７１８９、３
９６６４２０、４０８７２５２、４１３３６４５、４１
３８３２７、４２３３２６９、４３７８２９２、４４８
１１０５、４６６９８９０、４８０８３５０及び５１５
２９６７号明細書に記載されている。これら装置のいく
つかは、複雑であり、いくつかは、詰まる傾向を有し、
かついくつかは、所望の程度の混合を行なうために比較
的大きな空間を必要とする。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】それ故に第一触媒領域
からの蒸気−液体混合物への冷却流体の改善された導
入、及び第二触媒領域の水平横断面の上部にわたって引
き渡すべき液体及び蒸気反応体のさらに完全な混合及び
再分配を行なう反応器容器用のベッド間冷却及び領域間
混合及び再分配部品を提供することが望まれる。
からの蒸気−液体混合物への冷却流体の改善された導
入、及び第二触媒領域の水平横断面の上部にわたって引
き渡すべき液体及び蒸気反応体のさらに完全な混合及び
再分配を行なう反応器容器用のベッド間冷却及び領域間
混合及び再分配部品を提供することが望まれる。
【００１２】本発明のいくつかの目的のうち、第一触媒
領域からの蒸気−液体反応混合物流出物と冷却流のさら
に効果的な混合を提供する新しい反応器の内部構造、反
応器容器水平横断面にわたる液体及び蒸気反応混合物の
さらに効果的な半径方向の混合及び第二触媒領域の水平
横断面にわたる蒸気及び液体反応混合物の再分配さえも
提供する新しい反応に内部構造、及びコンパクトな、し
たがって反応器容積を節約しかつ停滞した液体の蓄積す
る「デッドゾーン」を持たない前記のことを行なう反応
器内部部品は、注目することができる。本発明のその他
の目的は、一部明らかであり、かつ一部後で指摘する。
領域からの蒸気−液体反応混合物流出物と冷却流のさら
に効果的な混合を提供する新しい反応器の内部構造、反
応器容器水平横断面にわたる液体及び蒸気反応混合物の
さらに効果的な半径方向の混合及び第二触媒領域の水平
横断面にわたる蒸気及び液体反応混合物の再分配さえも
提供する新しい反応に内部構造、及びコンパクトな、し
たがって反応器容積を節約しかつ停滞した液体の蓄積す
る「デッドゾーン」を持たない前記のことを行なう反応
器内部部品は、注目することができる。本発明のその他
の目的は、一部明らかであり、かつ一部後で指摘する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、第一触
媒領域からの蒸気−液体反応混合物流に冷却流体を導入
し、反応混合物の蒸気及び液体成分を混合しかつ／又は
密に接触させ、かつ後続の反応器触媒領域の水平横断面
範囲にわたって引き渡される蒸気及び液体反応混合物を
均等に分配するため、垂直下方流反応器用の新しい内部
部品が開示されている。
媒領域からの蒸気−液体反応混合物流に冷却流体を導入
し、反応混合物の蒸気及び液体成分を混合しかつ／又は
密に接触させ、かつ後続の反応器触媒領域の水平横断面
範囲にわたって引き渡される蒸気及び液体反応混合物を
均等に分配するため、垂直下方流反応器用の新しい内部
部品が開示されている。
【００１４】本発明の一実施例による冷却流体導入手段
は、連続する２つの触媒領域の間の冷却領域内に半径方
向内方へ延びた導管の形の水平に配置された冷却ノズル
を有する。導管は、一端において蓋をされており、かつ
蓋をした端部の近くに配置された全体に下方へ向けられ
た一連の長手出口ポート又はスロットを有する。スロッ
トの中心線は、反応器の垂直中心線に沿っている。導管
内においてその閉じた端部の近くに水平バッフル板が配
置されており、かつ冷却流体が導管内を流れるとき、か
つ流れが出口スロットに達する前に、この冷却流体流を
二分割するように構成されかつ配置されている。一方の
流れは、バッフル板の上面の上を流れ、かつもう一方
は、バッフル板の下面の下を流れる。上側流は、導管の
閉じた端部に当たり、かつバッフルの下へ流れの方向を
変える。２つの冷却流体の流れは、実質的に長手スロッ
トの中心線において出会い、かつ冷却ノズルから出る。
このようにしてスロットから流れる冷却流体の水平成分
は、完全に除去されないとしても、著しく減少し、かつ
冷却流体は、冷却領域内にさらに軸線対称に分配され
る。
は、連続する２つの触媒領域の間の冷却領域内に半径方
向内方へ延びた導管の形の水平に配置された冷却ノズル
を有する。導管は、一端において蓋をされており、かつ
蓋をした端部の近くに配置された全体に下方へ向けられ
た一連の長手出口ポート又はスロットを有する。スロッ
トの中心線は、反応器の垂直中心線に沿っている。導管
内においてその閉じた端部の近くに水平バッフル板が配
置されており、かつ冷却流体が導管内を流れるとき、か
つ流れが出口スロットに達する前に、この冷却流体流を
二分割するように構成されかつ配置されている。一方の
流れは、バッフル板の上面の上を流れ、かつもう一方
は、バッフル板の下面の下を流れる。上側流は、導管の
閉じた端部に当たり、かつバッフルの下へ流れの方向を
変える。２つの冷却流体の流れは、実質的に長手スロッ
トの中心線において出会い、かつ冷却ノズルから出る。
このようにしてスロットから流れる冷却流体の水平成分
は、完全に除去されないとしても、著しく減少し、かつ
冷却流体は、冷却領域内にさらに軸線対称に分配され
る。
【００１５】有利には、水平バッフル板の追従エッジ
は、すなわち導管の閉じた端部に面したエッジは、少な
くとも導管の直径に等しい距離だけスロットの追従エッ
ジを越えて延びていなければならず、かつ加えて導管の
端部から少なくとも１つの導管直径だけ離れるようにす
る。
は、すなわち導管の閉じた端部に面したエッジは、少な
くとも導管の直径に等しい距離だけスロットの追従エッ
ジを越えて延びていなければならず、かつ加えて導管の
端部から少なくとも１つの導管直径だけ離れるようにす
る。
【００１６】その代わりの実施例において、導管は、そ
の閉じた端部の近くに下方へ延びた導管又は脚を有し、
「Ｔ字管」構造を形成する。脚は、有利には、導管と同
じ直径を有し、その長さは、少なくとも１つの導管直径
であり、かつその軸線方向中心線は、実質的に反応器の
垂直中心線に沿っている。この構造に内部バッフルは存
在しない。冷却流体の流れは、「Ｔ字管」の閉じた端部
において阻止され、逆転され、かつ下方に延びた導管か
ら冷却領域に通過する。ここでもガスの水平成分は、実
質的に除去されないとしても、減少し、かつさらに均等
に、すなわち軸対称に冷却領域内に導入される。
の閉じた端部の近くに下方へ延びた導管又は脚を有し、
「Ｔ字管」構造を形成する。脚は、有利には、導管と同
じ直径を有し、その長さは、少なくとも１つの導管直径
であり、かつその軸線方向中心線は、実質的に反応器の
垂直中心線に沿っている。この構造に内部バッフルは存
在しない。冷却流体の流れは、「Ｔ字管」の閉じた端部
において阻止され、逆転され、かつ下方に延びた導管か
ら冷却領域に通過する。ここでもガスの水平成分は、実
質的に除去されないとしても、減少し、かつさらに均等
に、すなわち軸対称に冷却領域内に導入される。
【００１７】本発明は、冷却領域の底部に垂直に連通す
る領域間混合装置にも向けられている。周囲を冷却領域
の下において反応器容器の壁に接触させた内方へ傾斜し
た収集トレイは、冷却領域から液体を受け取るために反
応器容器の垂直軸線に対して同心的な開口を有する。ら
せん形せきは、トレイ上における液体の常駐時間を加え
かつ混合を開始するために収集トレイ上に設けれもよ
い。混合手段は、収集トレイの上方から侵入する液体及
び蒸気成分を混合しかつ接触させ、かつ収集トレイにお
ける開口を通して混合した蒸気と液体を下方へ運ぶた
め、収集トレイにおける開口と軸線方向に整列しかつこ
れを覆うように収集トレイの上面に設けられている。流
れ転向手段は、液体の流れを反応器の軸線方向中心線の
方に向けるために、収集トレイ開口のすぐ下に配置され
ている。収集パンの形の水平に配置された収集手段は、
収集トレイ開口を通って流れる液体を収集するため、収
集トレイ開口の下にかつこれに軸線方向に整列して収集
トレイに結合されている。収集パンは、収集トレイから
穴あきトレイ上に通過するときに液体の流れを反応器壁
の方へ、それから通常のように反応器容器第二触媒領域
の水平横断面に蒸気と液体を引き渡すことができる第二
触媒領域の上に配置された分配トレイ上へ転向するため
に、半径方向外方に張り出し下方に延びたスカートを有
する液体分配手段を有する。
る領域間混合装置にも向けられている。周囲を冷却領域
の下において反応器容器の壁に接触させた内方へ傾斜し
た収集トレイは、冷却領域から液体を受け取るために反
応器容器の垂直軸線に対して同心的な開口を有する。ら
せん形せきは、トレイ上における液体の常駐時間を加え
かつ混合を開始するために収集トレイ上に設けれもよ
い。混合手段は、収集トレイの上方から侵入する液体及
び蒸気成分を混合しかつ接触させ、かつ収集トレイにお
ける開口を通して混合した蒸気と液体を下方へ運ぶた
め、収集トレイにおける開口と軸線方向に整列しかつこ
れを覆うように収集トレイの上面に設けられている。流
れ転向手段は、液体の流れを反応器の軸線方向中心線の
方に向けるために、収集トレイ開口のすぐ下に配置され
ている。収集パンの形の水平に配置された収集手段は、
収集トレイ開口を通って流れる液体を収集するため、収
集トレイ開口の下にかつこれに軸線方向に整列して収集
トレイに結合されている。収集パンは、収集トレイから
穴あきトレイ上に通過するときに液体の流れを反応器壁
の方へ、それから通常のように反応器容器第二触媒領域
の水平横断面に蒸気と液体を引き渡すことができる第二
触媒領域の上に配置された分配トレイ上へ転向するため
に、半径方向外方に張り出し下方に延びたスカートを有
する液体分配手段を有する。
【００１８】したがって本発明は、以下に説明する構造
を有し、本発明の権利範囲は、特許請求の範囲に示され
ている。
を有し、本発明の権利範囲は、特許請求の範囲に示され
ている。
【００１９】
【実施例】本発明の前記及びその他の重要な目的及び利
点は、ここに添付の図面に関連して行なわれる以下のそ
の詳細な説明により明らかになると確信する。
点は、ここに添付の図面に関連して行なわれる以下のそ
の詳細な説明により明らかになると確信する。
【００２０】対応する参照符号は、図面の複数の図を通
して対応する部品を示している。
して対応する部品を示している。
【００２１】本発明を、多重ベッド触媒反応器に利用す
ることを引用して説明し、ここでは、冷却ノズルと領域
間混合装置は、２つの触媒ベッドの間に配置されてい
る。本発明による冷却ノズルと領域間混合装置は、もち
ろん所望の場合には、非触媒容器又は反応器に使用して
もよい。
ることを引用して説明し、ここでは、冷却ノズルと領域
間混合装置は、２つの触媒ベッドの間に配置されてい
る。本発明による冷却ノズルと領域間混合装置は、もち
ろん所望の場合には、非触媒容器又は反応器に使用して
もよい。
【００２２】ここに開示した新しい反応器内部構造は、
単独で説明するが、複数の触媒領域及び２つ又はそれ以
上の冷却領域を有する反応器容器に、１つより多くのこ
のような冷却ノズル及び領域間混合装置を使用できるこ
とは、本発明の意図内に含まれる。
単独で説明するが、複数の触媒領域及び２つ又はそれ以
上の冷却領域を有する反応器容器に、１つより多くのこ
のような冷却ノズル及び領域間混合装置を使用できるこ
とは、本発明の意図内に含まれる。
【００２３】図面の図１によれば、参照符号１０は、全
体的に複数の触媒のベッドを囲む垂直円筒側壁１２を有
する流体下方流多重ベッド触媒反応器又は容器を示して
いる。本発明に関して本来的に興味のあるこれら部品だ
けが図示されている。したがって図面は、このような反
応器を適用するプロセスに必要なすべての機械要素、す
なわちポンプ、弁、センサを示しているわけではない。
これらすべての要素は、以下に説明する情報の知識を有
する当該技術分野の通常の専門家には容易に気付くこと
ができるいずれかの周知の通常の形をしていてよい。例
えば、典型的な下方流反応器の詳細な説明については、
引用によりここに説明を組み込む前に引用した米国特許
第３８２４０８０号明細書を参照されたい。簡単にする
ため、このような詳細な説明は、この議論から省略す
る。
体的に複数の触媒のベッドを囲む垂直円筒側壁１２を有
する流体下方流多重ベッド触媒反応器又は容器を示して
いる。本発明に関して本来的に興味のあるこれら部品だ
けが図示されている。したがって図面は、このような反
応器を適用するプロセスに必要なすべての機械要素、す
なわちポンプ、弁、センサを示しているわけではない。
これらすべての要素は、以下に説明する情報の知識を有
する当該技術分野の通常の専門家には容易に気付くこと
ができるいずれかの周知の通常の形をしていてよい。例
えば、典型的な下方流反応器の詳細な説明については、
引用によりここに説明を組み込む前に引用した米国特許
第３８２４０８０号明細書を参照されたい。簡単にする
ため、このような詳細な説明は、この議論から省略す
る。
【００２４】それ故に容器１０は、上側流体入り口（図
示せず）、及び下側流体出口（これも図示せず）を有
し、容器を通る下方流のため流体流を導入し、かつ容器
を通過した後に最終的に流れを取り出す。図１に示すよ
うに、反応器容器は、全体的に１４及び１６として示す
２つの触媒領域、及びその間の冷却領域１８を有する。
触媒領域１４は、全体的に参照符号２０により参照する
固体微粒子触媒の触媒ベッドを有する。同様に触媒領域
１６は、触媒ベッド２２を有する。当該技術分野におい
て周知のように、ガス及び液体がベッドに侵入しかつ出
るときにガス及び液体の分配を援助するため、及び触媒
粒子が容器に触媒を充填したときにこれを配置した位置
から乱されることを防止するために、複数のセラミック
球、ラッシッヒリング等が、触媒ベッドの上部及び底部
に配置されている。例えば、触媒ベッド２０は、その底
部に不活性球の層２８を有し、かつ触媒２２は、その上
部に不活性球３０の相を有する。触媒粒子及び不活性球
は、図示したような支持体３２及び横断ビーム３４によ
って反応容器内に支持されている。支持体３２は、穴あ
き板、スクリーンによって覆われた格子等でよく、これ
は、流体が触媒ベッドの底部から出ることを可能にす
る。したがって容器内のそれぞれの多重触媒ベッドは、
触媒粒子、下側支持層及び上側カバー層を有する。
示せず）、及び下側流体出口（これも図示せず）を有
し、容器を通る下方流のため流体流を導入し、かつ容器
を通過した後に最終的に流れを取り出す。図１に示すよ
うに、反応器容器は、全体的に１４及び１６として示す
２つの触媒領域、及びその間の冷却領域１８を有する。
触媒領域１４は、全体的に参照符号２０により参照する
固体微粒子触媒の触媒ベッドを有する。同様に触媒領域
１６は、触媒ベッド２２を有する。当該技術分野におい
て周知のように、ガス及び液体がベッドに侵入しかつ出
るときにガス及び液体の分配を援助するため、及び触媒
粒子が容器に触媒を充填したときにこれを配置した位置
から乱されることを防止するために、複数のセラミック
球、ラッシッヒリング等が、触媒ベッドの上部及び底部
に配置されている。例えば、触媒ベッド２０は、その底
部に不活性球の層２８を有し、かつ触媒２２は、その上
部に不活性球３０の相を有する。触媒粒子及び不活性球
は、図示したような支持体３２及び横断ビーム３４によ
って反応容器内に支持されている。支持体３２は、穴あ
き板、スクリーンによって覆われた格子等でよく、これ
は、流体が触媒ベッドの底部から出ることを可能にす
る。したがって容器内のそれぞれの多重触媒ベッドは、
触媒粒子、下側支持層及び上側カバー層を有する。
【００２５】ここに開示した反応器を利用するプロセス
の間に、蒸気−液体反応混合物は、第一触媒領域１４を
通って流れ、固体触媒に密に接触し、その場合、反応混
合物は、少なくとも一部反応して、所望の反応生成物を
形成する。本発明の反応器内部部品を構成した目的の反
応は、発熱反応であり、この発熱反応は、熱を放出し、
かつ第一触媒領域１４における反応混合物の温度を上昇
させる。
の間に、蒸気−液体反応混合物は、第一触媒領域１４を
通って流れ、固体触媒に密に接触し、その場合、反応混
合物は、少なくとも一部反応して、所望の反応生成物を
形成する。本発明の反応器内部部品を構成した目的の反
応は、発熱反応であり、この発熱反応は、熱を放出し、
かつ第一触媒領域１４における反応混合物の温度を上昇
させる。
【００２６】蒸気及び液相を含む反応混合物は、図１に
おける第一触媒領域１４から触媒支持手段３２を通って
冷却領域１８へ進む。このような反応混合物は、第一触
媒領域１４において放出された反応の熱を吸収して上昇
した温度になっている。反応混合物は、１つ又は複数の
反応体成分について欠乏することもあり、かつ反応生成
物の実質的な割合を含んでいる。
おける第一触媒領域１４から触媒支持手段３２を通って
冷却領域１８へ進む。このような反応混合物は、第一触
媒領域１４において放出された反応の熱を吸収して上昇
した温度になっている。反応混合物は、１つ又は複数の
反応体成分について欠乏することもあり、かつ反応生成
物の実質的な割合を含んでいる。
【００２７】冷却領域１８は、図１において全体的に参
照符号３６で示す冷却ノズルを有し、この冷却ノズル
は、反応器壁におけるコネクタ３８を通っており、外部
源（図示せず）から二次流体を導入し、かつ触媒領域１
４から出る一部反応したプロセス流体と混合するように
なっている。前に議論したように、かつ当該技術分野に
おいて一般に周知のように、典型的には冷却流体は、プ
ロセス流よりも低い温度を有し、かつ次の触媒ベッドに
侵入するときのプロセス流体の温度を制御するために導
入される。冷却流体は、次の触媒ベッドに侵入する前に
プロセス流の成分を調節するために加えてもよい。
照符号３６で示す冷却ノズルを有し、この冷却ノズル
は、反応器壁におけるコネクタ３８を通っており、外部
源（図示せず）から二次流体を導入し、かつ触媒領域１
４から出る一部反応したプロセス流体と混合するように
なっている。前に議論したように、かつ当該技術分野に
おいて一般に周知のように、典型的には冷却流体は、プ
ロセス流よりも低い温度を有し、かつ次の触媒ベッドに
侵入するときのプロセス流体の温度を制御するために導
入される。冷却流体は、次の触媒ベッドに侵入する前に
プロセス流の成分を調節するために加えてもよい。
【００２８】冷却流体は、蒸気又は液体材料のいずれか
から選択でき、かつ反応器容器１０内の反応条件におい
て実質的に不活性な流体からなり、又は反応混合物の反
応体成分の１つ又は複数からなることができる。冷却流
体は、反応負担混合物の蒸気成分から選択すると有利で
ある。例えばヒドロ処理反応において、水素ガスは、有
利な冷却流体である。なぜなら第一触媒領域１４から流
出する反応混合物の温度を低下することに加えて、この
ような水素ガスは、ヒドロ処理反応において消費された
水素反応体の代わりになるからである。
から選択でき、かつ反応器容器１０内の反応条件におい
て実質的に不活性な流体からなり、又は反応混合物の反
応体成分の１つ又は複数からなることができる。冷却流
体は、反応負担混合物の蒸気成分から選択すると有利で
ある。例えばヒドロ処理反応において、水素ガスは、有
利な冷却流体である。なぜなら第一触媒領域１４から流
出する反応混合物の温度を低下することに加えて、この
ような水素ガスは、ヒドロ処理反応において消費された
水素反応体の代わりになるからである。
【００２９】冷却流体が熱い反応混合物の温度を効果的
に低下するようにするため、冷却流体は、反応混合物の
蒸気相及び液相成分両方に密に接触することが必要であ
る。有利には冷却流体は、冷却領域内に対称的に導入さ
れて、液体及び蒸気反応混合物の不均一な冷却を排除す
るようにする。
に低下するようにするため、冷却流体は、反応混合物の
蒸気相及び液相成分両方に密に接触することが必要であ
る。有利には冷却流体は、冷却領域内に対称的に導入さ
れて、液体及び蒸気反応混合物の不均一な冷却を排除す
るようにする。
【００３０】本発明の一実施例を具体化した冷却ノズル
は、図２及び３に示されており、かつ反応器の垂直中心
線４１を越えて半径方向内方へ延びた冷却チューブ又は
導管４０を有する。導管４０は、図示したように一方の
端部４２において蓋４４によって閉じられている。導管
４０は、容器の中心線４１に沿った中心線を有する長手
スロット４６の形の一連の冷却流体出口ポートを有し、
これら長手スロットは、スロットから出る冷却流体を冷
却領域内へ全体として下方へ向けるように配置されてい
る。スロットの数は、３つでよく、図３にもっとも良好
に見えるように、１つは導管の垂直中心線上にあり、か
つそれぞれ別のものは、垂直から４５°オフセットして
いる。今説明した冷却ノズルは、通常の構成のものであ
る。しかしながらこのような冷却ノズルを通して冷却領
域内に導入される冷却流体は、冷却ノズルが冷却領域に
侵入した点の反対側の冷却領域の範囲の方へこの冷却流
体を運ぶ水平速度又は力成分を有することがわかった。
その結果、冷却領域にわたって不均一な冷却及び温度変
化が生じていた。とくに冷却ノズルの侵入点の反対側の
範囲における蒸気及び液体混合物は、侵入点の近くのも
のより冷たい。この問題を軽減するため、導管４０内に
内部水平バッフル板４８が配置され、流体流が導管の閉
じた端部の方へ流れるときに、スロットに達する前に、
この冷却流体流を二分割するようにする。バッフルの先
行エッジは、すなわち冷却流体の流れに面したエッジ
は、長手スロットの先行エッジからスロットの長さの３
倍に等しい距離だけ離されていると有利である。バッフ
ル板４８の上を流れる流れは、蓋４４に当たり、かつバ
ッフル板４８の下へ転向させられ、かつ長手スロットの
方へ戻り、バッフル板の下を通る下側流と混合し、かつ
長手スロットを通って導管から出る。このようにして冷
却流体の水平成分は、著しく減少され、かつ冷却流体
は、冷却領域内でさらに均等にかつ軸対称に分配され
る。
は、図２及び３に示されており、かつ反応器の垂直中心
線４１を越えて半径方向内方へ延びた冷却チューブ又は
導管４０を有する。導管４０は、図示したように一方の
端部４２において蓋４４によって閉じられている。導管
４０は、容器の中心線４１に沿った中心線を有する長手
スロット４６の形の一連の冷却流体出口ポートを有し、
これら長手スロットは、スロットから出る冷却流体を冷
却領域内へ全体として下方へ向けるように配置されてい
る。スロットの数は、３つでよく、図３にもっとも良好
に見えるように、１つは導管の垂直中心線上にあり、か
つそれぞれ別のものは、垂直から４５°オフセットして
いる。今説明した冷却ノズルは、通常の構成のものであ
る。しかしながらこのような冷却ノズルを通して冷却領
域内に導入される冷却流体は、冷却ノズルが冷却領域に
侵入した点の反対側の冷却領域の範囲の方へこの冷却流
体を運ぶ水平速度又は力成分を有することがわかった。
その結果、冷却領域にわたって不均一な冷却及び温度変
化が生じていた。とくに冷却ノズルの侵入点の反対側の
範囲における蒸気及び液体混合物は、侵入点の近くのも
のより冷たい。この問題を軽減するため、導管４０内に
内部水平バッフル板４８が配置され、流体流が導管の閉
じた端部の方へ流れるときに、スロットに達する前に、
この冷却流体流を二分割するようにする。バッフルの先
行エッジは、すなわち冷却流体の流れに面したエッジ
は、長手スロットの先行エッジからスロットの長さの３
倍に等しい距離だけ離されていると有利である。バッフ
ル板４８の上を流れる流れは、蓋４４に当たり、かつバ
ッフル板４８の下へ転向させられ、かつ長手スロットの
方へ戻り、バッフル板の下を通る下側流と混合し、かつ
長手スロットを通って導管から出る。このようにして冷
却流体の水平成分は、著しく減少され、かつ冷却流体
は、冷却領域内でさらに均等にかつ軸対称に分配され
る。
【００３１】ここで導管から出る冷却流の水平流れ成分
を実質的に無効にするため、出口スロットに対するバッ
フル板の位置は微妙であることがわかった。とくにバッ
フル板の追従又は下流エッジ５０は、少なくとも導管４
０の内径に等しい距離だけそれぞれのスロット４６の下
流エッジ５２を越えて延びていなければならない。さら
に追従エッジ５０は、導管の端部から少なくとも１つの
導管直径に等しい距離だけ離され、圧力低下を最小にす
るようにする。
を実質的に無効にするため、出口スロットに対するバッ
フル板の位置は微妙であることがわかった。とくにバッ
フル板の追従又は下流エッジ５０は、少なくとも導管４
０の内径に等しい距離だけそれぞれのスロット４６の下
流エッジ５２を越えて延びていなければならない。さら
に追従エッジ５０は、導管の端部から少なくとも１つの
導管直径に等しい距離だけ離され、圧力低下を最小にす
るようにする。
【００３２】今説明した冷却ノズルのその他の利点は、
冷却ノズルが単に今説明したスロット構成を有する蓋を
された導管である既存の容器に容易に設置するように構
成されている点にある。既存の冷却ノズルは、単に取り
除かれ、かつ冷却ノズル構造３６に置き換えられるだけ
である。
冷却ノズルが単に今説明したスロット構成を有する蓋を
された導管である既存の容器に容易に設置するように構
成されている点にある。既存の冷却ノズルは、単に取り
除かれ、かつ冷却ノズル構造３６に置き換えられるだけ
である。
【００３３】その代わりの冷却ノズル構造は、図４に示
され、かつ参照符号５４によって示されている。冷却チ
ューブ５４は、１つ又は複数のフランジ結合された部分
５４ａからなることができ、かつ「Ｔ字管」５６で終っ
ている。冷却ノズルは、触媒装填のために反応器内部か
ら取り除きかつ再配置することができるように、複数の
片から組み立てることができる。「Ｔ字管」の水平な脚
は、図示したように５８のところで蓋をされている。
「Ｔ字管」の下方に向いた脚６０は、冷却ノズル出口と
して作用し、かつ冷却チューブ５４と同じ直径を有し、
その中心線は、反応器の垂直中心線に沿っている。脚６
０は、冷却流体を、冷却流体ノズル出口の下に中心配置
された収集トレイ蓋上に配置されて磨耗板６２上へ向
け、かつ冷却領域内に対称的に分配する。この実施例に
は水平バッフルはないが、脚６０から出る冷却流体の水
平成分は、実質的に除去される。この「Ｔ字管」構造
は、脚６０が少なくとも１つの導管直径の長さになって
おり、かつその中心線が端部５８から少なくとも導管５
４の内径に等しい距離だけ離れているとき、もっとも有
効であることもわかった。
され、かつ参照符号５４によって示されている。冷却チ
ューブ５４は、１つ又は複数のフランジ結合された部分
５４ａからなることができ、かつ「Ｔ字管」５６で終っ
ている。冷却ノズルは、触媒装填のために反応器内部か
ら取り除きかつ再配置することができるように、複数の
片から組み立てることができる。「Ｔ字管」の水平な脚
は、図示したように５８のところで蓋をされている。
「Ｔ字管」の下方に向いた脚６０は、冷却ノズル出口と
して作用し、かつ冷却チューブ５４と同じ直径を有し、
その中心線は、反応器の垂直中心線に沿っている。脚６
０は、冷却流体を、冷却流体ノズル出口の下に中心配置
された収集トレイ蓋上に配置されて磨耗板６２上へ向
け、かつ冷却領域内に対称的に分配する。この実施例に
は水平バッフルはないが、脚６０から出る冷却流体の水
平成分は、実質的に除去される。この「Ｔ字管」構造
は、脚６０が少なくとも１つの導管直径の長さになって
おり、かつその中心線が端部５８から少なくとも導管５
４の内径に等しい距離だけ離れているとき、もっとも有
効であることもわかった。
【００３４】液体及び蒸気反応成分が冷却領域１８から
進むときに、これらの成分の完全に均一な混合及び再分
配を行なうため、領域間混合装置が設けられている。図
１、５及び６によれば、本発明の領域間混合装置は、全
体的に参照符号６４によって示されており、かつ収集ト
レイ６６を有し、この収集トレイは、冷却領域１８から
出た反応混合物の液相成分を受け取る。図６にもっとも
良好に見ることができるように、収集トレイ６６は、内
方に傾斜したトレイパネル６８を有し、このトレイパネ
ルは、その外周に沿ってトレイ支持リング７０によって
支持されており、これらトレイ支持リングになんらかの
適当な取り付け手段によって取り付けられている。トレ
イパネル６８は、その周囲から反応器容器の中心に向か
って内方及び下方へ傾斜しており、かつ反応器容器の垂
直軸線に対して同心的な円形開口７２を有する。トレイ
パネル６８の内方傾斜は、その上面において中心に配置
された開口７２の方へ容易に液体が流れるために十分で
ある。ほぼ１：４から１：１６までの降下対行程比を有
する傾斜は、トレイパネルの上面において液体が容易に
流れることができるようにするために効果的である。傾
斜は１：１２とすると有利である。垂直ならせん形せき
７４は、トレイにおける液体に滞在時間を加え、かつ液
体の混合を開始するために収集トレイ表面を利用するた
め、トレイパネルの表面上に設けてもよい。わかりやす
くしておくために図１にせき７４は示されていないこと
に注意する。せきの高さは、トレイパネル上の液体レベ
ルより高いように考慮し、かつ典型的にはほぼ１５ｃｍ
とすると有利である。トレイパネルは、当該技術分野に
おいて周知のように、適当な熱電対ガイド７６及び触媒
ドレイン７８も有する。
進むときに、これらの成分の完全に均一な混合及び再分
配を行なうため、領域間混合装置が設けられている。図
１、５及び６によれば、本発明の領域間混合装置は、全
体的に参照符号６４によって示されており、かつ収集ト
レイ６６を有し、この収集トレイは、冷却領域１８から
出た反応混合物の液相成分を受け取る。図６にもっとも
良好に見ることができるように、収集トレイ６６は、内
方に傾斜したトレイパネル６８を有し、このトレイパネ
ルは、その外周に沿ってトレイ支持リング７０によって
支持されており、これらトレイ支持リングになんらかの
適当な取り付け手段によって取り付けられている。トレ
イパネル６８は、その周囲から反応器容器の中心に向か
って内方及び下方へ傾斜しており、かつ反応器容器の垂
直軸線に対して同心的な円形開口７２を有する。トレイ
パネル６８の内方傾斜は、その上面において中心に配置
された開口７２の方へ容易に液体が流れるために十分で
ある。ほぼ１：４から１：１６までの降下対行程比を有
する傾斜は、トレイパネルの上面において液体が容易に
流れることができるようにするために効果的である。傾
斜は１：１２とすると有利である。垂直ならせん形せき
７４は、トレイにおける液体に滞在時間を加え、かつ液
体の混合を開始するために収集トレイ表面を利用するた
め、トレイパネルの表面上に設けてもよい。わかりやす
くしておくために図１にせき７４は示されていないこと
に注意する。せきの高さは、トレイパネル上の液体レベ
ルより高いように考慮し、かつ典型的にはほぼ１５ｃｍ
とすると有利である。トレイパネルは、当該技術分野に
おいて周知のように、適当な熱電対ガイド７６及び触媒
ドレイン７８も有する。
【００３５】トレイ６８の下に流れる液体及び冷却領域
１８からの蒸気は、混合領域８０に侵入し、ここにおい
て蒸気相と液相は、相間における良好な熱伝達を確実に
するために密に接触させられる。混合手段８０は、収集
トレイパネル６８の上面の上側に配置されており、かつ
反応器容器の垂直中心線に対して同心的になっており、
トレイパネルにおける開口７２を覆っている。
１８からの蒸気は、混合領域８０に侵入し、ここにおい
て蒸気相と液相は、相間における良好な熱伝達を確実に
するために密に接触させられる。混合手段８０は、収集
トレイパネル６８の上面の上側に配置されており、かつ
反応器容器の垂直中心線に対して同心的になっており、
トレイパネルにおける開口７２を覆っている。
【００３６】図６及び７によれば、蒸気相及び液相は、
収集トレイパネル６８における開口７２を通って混合器
下降部８２に達する。混合器下降部８２からの液相は、
内方に向いたデフレクタ手段８４を介して下方へ進み、
液相は、反応器の垂直中心の方に向けられ、かつ収集パ
ン８６内に達するようになっている。デフレクタ手段
は、図示したように４つのパイの形状を有し、４５°の
角度で下方へ傾斜している。
収集トレイパネル６８における開口７２を通って混合器
下降部８２に達する。混合器下降部８２からの液相は、
内方に向いたデフレクタ手段８４を介して下方へ進み、
液相は、反応器の垂直中心の方に向けられ、かつ収集パ
ン８６内に達するようになっている。デフレクタ手段
は、図示したように４つのパイの形状を有し、４５°の
角度で下方へ傾斜している。
【００３７】収集パン８６は、混合器下降部８２の下に
かつこれに対して同心的に間隔を置いた距離のところに
配置されており、かつとくに低い流速において混合を改
善するために、デフレクタ手段８４から下方へ流れる液
体を収集するために効果的な形を有する。収集パン８６
は、下方に向いた頂点を有する円錐部８８を有し、この
円錐部は、混合器下降部８２と実質的に同一の半径を有
し、かつこの収集パンは、周辺せき９０を有し、この周
辺せきは、混合と熱伝達を増強するためにパンに捕えら
れた液体に滞在時間を提供する側壁として作用する。収
集パン８６は、さらにスカート９２を含んでいる。収集
パン８６は、複数の結合部材９４により、混合器下降部
８２に対して間隔を置いて同心的な関係に維持されてい
る。蒸気相材料は、混合器下降部８２と収集パン８６の
間の空間を通って混合器下降部８２から出る。液相材料
は、液レベルがせき９０上へ上昇するまで収集パン８６
内に集まり、この時、液体は、せきを越えてかつスカー
ト９２を介して下方へ流れ、このスカートは、液体を反
応器の壁の方へ転向し、穴あき板へ、かつ最終的にはそ
の下の触媒ベッドへ液体を良好に分配するようにする。
かつこれに対して同心的に間隔を置いた距離のところに
配置されており、かつとくに低い流速において混合を改
善するために、デフレクタ手段８４から下方へ流れる液
体を収集するために効果的な形を有する。収集パン８６
は、下方に向いた頂点を有する円錐部８８を有し、この
円錐部は、混合器下降部８２と実質的に同一の半径を有
し、かつこの収集パンは、周辺せき９０を有し、この周
辺せきは、混合と熱伝達を増強するためにパンに捕えら
れた液体に滞在時間を提供する側壁として作用する。収
集パン８６は、さらにスカート９２を含んでいる。収集
パン８６は、複数の結合部材９４により、混合器下降部
８２に対して間隔を置いて同心的な関係に維持されてい
る。蒸気相材料は、混合器下降部８２と収集パン８６の
間の空間を通って混合器下降部８２から出る。液相材料
は、液レベルがせき９０上へ上昇するまで収集パン８６
内に集まり、この時、液体は、せきを越えてかつスカー
ト９２を介して下方へ流れ、このスカートは、液体を反
応器の壁の方へ転向し、穴あき板へ、かつ最終的にはそ
の下の触媒ベッドへ液体を良好に分配するようにする。
【００３８】混合手段８０は、米国特許第３８２４０８
０号明細書に開示されたようなものであり、かつその構
造の詳細は、図７にもっとも良好に示されている。混合
器下降部８２は、トレイパネル６８における同心開口７
２を通って延びており、下降部の一部は、トレイパネル
６８の上面の上に延び、かつ下降部の一部は、トレイパ
ネル６８の下面の下に延びるようになっている。収集器
蓋９６は、トレイパネル６８の上面の上に配置されてお
り、かつトレイパネルの上面の上に延びた混合器下降部
８２の部分を囲んでいる。混合器蓋９６及び混合器下降
部８２の上側部分は、関連して混合手段８０を構成して
いる。混合器下降部８２は、その上部にテーパを有する
複数の先端９８を形成したのこぎり歯状の上側エッジを
有する中空円筒状の構造を有する。テーパを有する先端
９８は、下降部８２の円筒壁の中間の点から上端部へ延
びた複数のテーパ状のスロットを定義している。テーパ
状のスロットの底部は、トレイパネル６８の上面と実質
的に平らになっている。平らな円形板１００取り付け物
は、混合器下降部８２の上端部を形成しており、かつ溶
接のようななんらかの便利な取り付け手段によってここ
に取り付けられている。混合器蓋９６は、底部において
開きかつ上部において円形板１０２によって閉じた中空
円筒状本体を有する。混合器蓋９６は、トレイパネル６
８の上面に載っており、トレイパネル６８の面の上に延
びた混合器下降部８２の部分を囲んでいる。円形板１０
２の底面は、円形板１００の上面上に載っている。円形
板１０２と円形板１００は、ボルト１０１のような複数
の結合手段によってこの関係に維持されている。混合器
蓋９６の内径は、混合器下降部８２の外径より大きく、
その間にリング状の空間を形成している。混合器蓋９６
の中間の点から底部エッジの高さまで延びた複数の長方
形の先端１０４は、混合器蓋９６中間の点から底部エッ
ジの高さまで延びた複数の長方形スロットを形成してい
る。長方形スロットの上部は、混合器下降部８２のテー
パを有する先端９８の上部エッジと実質的に平らになっ
ているが、長方形スロットの上部は、いくらか下に配置
されていてもよい。混合器下降部８２及び混合器蓋９６
は、テーパを有する先端が長方形スロットと半径方向に
整列するように空間的に整列されており、この整列は、
長方形スロットを通ってテーパを有する先端に流れる液
体と蒸気の衝突を強制し、それにより液相と蒸気相の密
な混合を引き起こす。
０号明細書に開示されたようなものであり、かつその構
造の詳細は、図７にもっとも良好に示されている。混合
器下降部８２は、トレイパネル６８における同心開口７
２を通って延びており、下降部の一部は、トレイパネル
６８の上面の上に延び、かつ下降部の一部は、トレイパ
ネル６８の下面の下に延びるようになっている。収集器
蓋９６は、トレイパネル６８の上面の上に配置されてお
り、かつトレイパネルの上面の上に延びた混合器下降部
８２の部分を囲んでいる。混合器蓋９６及び混合器下降
部８２の上側部分は、関連して混合手段８０を構成して
いる。混合器下降部８２は、その上部にテーパを有する
複数の先端９８を形成したのこぎり歯状の上側エッジを
有する中空円筒状の構造を有する。テーパを有する先端
９８は、下降部８２の円筒壁の中間の点から上端部へ延
びた複数のテーパ状のスロットを定義している。テーパ
状のスロットの底部は、トレイパネル６８の上面と実質
的に平らになっている。平らな円形板１００取り付け物
は、混合器下降部８２の上端部を形成しており、かつ溶
接のようななんらかの便利な取り付け手段によってここ
に取り付けられている。混合器蓋９６は、底部において
開きかつ上部において円形板１０２によって閉じた中空
円筒状本体を有する。混合器蓋９６は、トレイパネル６
８の上面に載っており、トレイパネル６８の面の上に延
びた混合器下降部８２の部分を囲んでいる。円形板１０
２の底面は、円形板１００の上面上に載っている。円形
板１０２と円形板１００は、ボルト１０１のような複数
の結合手段によってこの関係に維持されている。混合器
蓋９６の内径は、混合器下降部８２の外径より大きく、
その間にリング状の空間を形成している。混合器蓋９６
の中間の点から底部エッジの高さまで延びた複数の長方
形の先端１０４は、混合器蓋９６中間の点から底部エッ
ジの高さまで延びた複数の長方形スロットを形成してい
る。長方形スロットの上部は、混合器下降部８２のテー
パを有する先端９８の上部エッジと実質的に平らになっ
ているが、長方形スロットの上部は、いくらか下に配置
されていてもよい。混合器下降部８２及び混合器蓋９６
は、テーパを有する先端が長方形スロットと半径方向に
整列するように空間的に整列されており、この整列は、
長方形スロットを通ってテーパを有する先端に流れる液
体と蒸気の衝突を強制し、それにより液相と蒸気相の密
な混合を引き起こす。
【００３９】収集パン８６の下に間隔を置いて穴あきト
レイ１０６が配置されており、その下に分配トレイ１０
８が配置されており、これらトレイは、反応器容器１の
水平横断面範囲を挟んでいる。穴あきトレイと分配トレ
イの構造の詳細は、本発明における厳密な部分を演じな
いので、この議論から省略されている。これら部品の構
造は、当該技術分野の専門家にはよく知られており、か
つ例えば詳細な説明に関しては、前記米国特許第３８２
４０８０号明細書を参照してもよい。
レイ１０６が配置されており、その下に分配トレイ１０
８が配置されており、これらトレイは、反応器容器１の
水平横断面範囲を挟んでいる。穴あきトレイと分配トレ
イの構造の詳細は、本発明における厳密な部分を演じな
いので、この議論から省略されている。これら部品の構
造は、当該技術分野の専門家にはよく知られており、か
つ例えば詳細な説明に関しては、前記米国特許第３８２
４０８０号明細書を参照してもよい。
【００４０】一般に、収集パン８６から流れる液相は、
スカート９２によって援助されてトレイ１０６の上面に
均等に分配され、かつトレイに１０６に均等に分配され
た穴（図示せず）を通って流れ、液体流は、反応器容器
１０の水平横断面範囲にわたって実質的に均等に分配さ
れるようになっている。混合器下降部８２からの蒸気相
は、穴あきトレイ１０６に設けられた中心開口１１０を
通る。円筒形のせき１１２は、穴あきトレイ１０６の表
面上における液体がここにおける中心開口を通って流れ
ることを防止する。
スカート９２によって援助されてトレイ１０６の上面に
均等に分配され、かつトレイに１０６に均等に分配され
た穴（図示せず）を通って流れ、液体流は、反応器容器
１０の水平横断面範囲にわたって実質的に均等に分配さ
れるようになっている。混合器下降部８２からの蒸気相
は、穴あきトレイ１０６に設けられた中心開口１１０を
通る。円筒形のせき１１２は、穴あきトレイ１０６の表
面上における液体がここにおける中心開口を通って流れ
ることを防止する。
【００４１】穴あきトレイ１０６からの液体は、分配ト
レイ１０８の上面に集まり、かつそれから一連の分配器
蓋１１４における開口１１６を通って流れる。上側穴あ
きトレイ１０６からの蒸気は、トレイ１０６における前
記開口１１０を通り、かつ液体とともに分配器蓋１１４
における開口１１６を通って流れる。
レイ１０８の上面に集まり、かつそれから一連の分配器
蓋１１４における開口１１６を通って流れる。上側穴あ
きトレイ１０６からの蒸気は、トレイ１０６における前
記開口１１０を通り、かつ液体とともに分配器蓋１１４
における開口１１６を通って流れる。
【００４２】分配トレイ１０８における開口を通って流
れる蒸気相及び液相は、反応器容器１０の第二触媒領域
１６の水平横断面にわたって実質的に均等に分配され
る。反応混合物の蒸気相及び液相成分は、下方に向かっ
て第二触媒領域を通り、ここにおいて反応体は、固体微
粒子触媒の存在するところで追加的な反応を受け、追加
的な量の所望の反応生成物を形成する。
れる蒸気相及び液相は、反応器容器１０の第二触媒領域
１６の水平横断面にわたって実質的に均等に分配され
る。反応混合物の蒸気相及び液相成分は、下方に向かっ
て第二触媒領域を通り、ここにおいて反応体は、固体微
粒子触媒の存在するところで追加的な反応を受け、追加
的な量の所望の反応生成物を形成する。
【００４３】冷たい流れのモデル化した研究は、本発明
の冷却流体導入手段が、従来技術の構造により指摘した
ように、冷却領域における水平温度変化を減少するかど
うか、及び本発明の領域間混合アセンブリーの結果、従
来技術と比較して反応器にわたる蒸気及び液体混合物の
さらに均等な分配が生じたかどうかを判定するために行
なわれた。
の冷却流体導入手段が、従来技術の構造により指摘した
ように、冷却領域における水平温度変化を減少するかど
うか、及び本発明の領域間混合アセンブリーの結果、従
来技術と比較して反応器にわたる蒸気及び液体混合物の
さらに均等な分配が生じたかどうかを判定するために行
なわれた。
【００４４】モデルヒドロ処理反応器は、半分の縮尺で
製造した。これは、事実上完全に透明なアクリルのもの
であり（４２”Ｉ．Ｄ．回り全体）、かつ蒸気分配器、
液体分配器、穴あきトレイ、収集トレイ、追加的な穴開
きトレイ及び分配トレイ、シミュレートされた熱源、冷
却ノズル、循環ポンプ、及び流れ測定装置の特徴を有す
る。構造は、前記米国特許第３８２４０８０号明細書に
開示されたように、反応器を通る分配をシミュレートす
るようになっている。液体及びガスの流速は、ほとんど
の動作ユニットの動作範囲をシミュレートするように選
定された。とくに水の流速は２０ないし１００ｇｐｍ、
上部分配器への空気流速は１２０と２４０ｃｆｓの間、
及び冷却ノズル流体の流れは、１と１１０ｃｆｓの間で
変化させた（ｇｇｍ＝米国ガロン毎分、ｃｆｓ＝立方フ
ィート毎秒）。
製造した。これは、事実上完全に透明なアクリルのもの
であり（４２”Ｉ．Ｄ．回り全体）、かつ蒸気分配器、
液体分配器、穴あきトレイ、収集トレイ、追加的な穴開
きトレイ及び分配トレイ、シミュレートされた熱源、冷
却ノズル、循環ポンプ、及び流れ測定装置の特徴を有す
る。構造は、前記米国特許第３８２４０８０号明細書に
開示されたように、反応器を通る分配をシミュレートす
るようになっている。液体及びガスの流速は、ほとんど
の動作ユニットの動作範囲をシミュレートするように選
定された。とくに水の流速は２０ないし１００ｇｐｍ、
上部分配器への空気流速は１２０と２４０ｃｆｓの間、
及び冷却ノズル流体の流れは、１と１１０ｃｆｓの間で
変化させた（ｇｇｍ＝米国ガロン毎分、ｃｆｓ＝立方フ
ィート毎秒）。
【００４５】我々の実験は、従来技術の冷却ノズル、す
なわち長手スロットを有する単独導管から出る冷却流体
が、十分な水平速度成分を有し、ほぼ４５°の角度で流
出し、かつ反応器壁を通る冷却ノズルの侵入点とは反対
側の冷却領域の方へ流れる傾向を有することを示した。
水平バッフル板を有する冷却ノズルから出る冷却流体
は、ほとんど水平速度を持たず、かつ実質的に対称に冷
却領域内に分配されることがわかった。
なわち長手スロットを有する単独導管から出る冷却流体
が、十分な水平速度成分を有し、ほぼ４５°の角度で流
出し、かつ反応器壁を通る冷却ノズルの侵入点とは反対
側の冷却領域の方へ流れる傾向を有することを示した。
水平バッフル板を有する冷却ノズルから出る冷却流体
は、ほとんど水平速度を持たず、かつ実質的に対称に冷
却領域内に分配されることがわかった。
【００４６】さらに実験は、従来技術の、すなわち米国
特許第３８２４０８０号明細書に開示されたものに基づ
いた領域間混合装置が、とくに低い流速で液体を完全に
は混合及び再分配しないことを示した。本発明の領域間
混合アセンブリーは、液体のさらに完全な混合及び分配
を達成した。
特許第３８２４０８０号明細書に開示されたものに基づ
いた領域間混合装置が、とくに低い流速で液体を完全に
は混合及び再分配しないことを示した。本発明の領域間
混合アセンブリーは、液体のさらに完全な混合及び分配
を達成した。
【００４７】明らかに本発明の領域間混合装置における
種々の領域、開口、導管等の精密な寸法は、穴あきトレ
イ及び分配トレイにおける開口の数と寸法とともに、前
提とすることができる圧力降下、反応器内部部品のため
に利用できるベッド間の空間等のような種々の要因に依
存する。
種々の領域、開口、導管等の精密な寸法は、穴あきトレ
イ及び分配トレイにおける開口の数と寸法とともに、前
提とすることができる圧力降下、反応器内部部品のため
に利用できるベッド間の空間等のような種々の要因に依
存する。
【００４８】前記の説明から明らかな本発明のいくつか
の利点は、第一触媒ベッドから流れる液体及び蒸気反応
混合物における冷却流体の改善された分配を提供する冷
却流体導入手段、及び後続の処理領域への液体反応体及
び蒸気反応体のさらに均等な混合及び再分配を提供する
領域間混合装置を含んでいる。
の利点は、第一触媒ベッドから流れる液体及び蒸気反応
混合物における冷却流体の改善された分配を提供する冷
却流体導入手段、及び後続の処理領域への液体反応体及
び蒸気反応体のさらに均等な混合及び再分配を提供する
領域間混合装置を含んでいる。
【００４９】前記のことから、本発明の複数の目的が達
成され、その結果その他の利点が得られることは明らか
であろう。
成され、その結果その他の利点が得られることは明らか
であろう。
【００５０】前記の構造において本発明の権利範囲から
外れることなく、種々の変更を行なうことができるの
で、前記説明に含まれたすべてのこと及び添付図面に示
されたすべてことは、例示であって、限定の意図はない
こととする。
外れることなく、種々の変更を行なうことができるの
で、前記説明に含まれたすべてのこと及び添付図面に示
されたすべてことは、例示であって、限定の意図はない
こととする。
【図１】 少なくとも２つの触媒ベッドを含みかつ本発
明による冷却ノズル及び領域間混合装置を有する下方流
垂直反応器を示す垂直断面図である。
明による冷却ノズル及び領域間混合装置を有する下方流
垂直反応器を示す垂直断面図である。
【図２】 本発明の一実施例による冷却ノズルを示す部
分断面図である。
分断面図である。
【図３】 図２の線３−３に沿って示す断面図である。
【図４】 本発明の代用実施例による冷却ノズルを示す
側面図である。
側面図である。
【図５】 図１の線５−５に沿って示す部分断面図であ
る。
る。
【図６】 図５の線６−６に沿って示す部分断面図であ
る。
る。
【図７】 図５の線７−７に沿って示す部分断面図であ
る。
る。
１０…反応容器、６６…収集トレイ、７２…開口、８２
…混合手段、８６…液体収集手段
…混合手段、８６…液体収集手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン・カーティス・ストリックランド アメリカ合衆国 77036 テキサス州・ヒ ューストン・サンドストーン ロード・ 8807 (72)発明者 ジョージ・ケネス・ペリー アメリカ合衆国 77030 テキサス州・ヒ ューストン・グリーンブライア ドライブ ナンバー2052・7777 (72)発明者 ロバート・マイケル・ステインバーグ アメリカ合衆国 77077 テキサス州・ヒ ューストン・サウス レイク ドライブ ナンバー20・11710 (72)発明者 ティン・イー・チャン アメリカ合衆国 77036 テキサス州・ヒ ューストン・トリオラ レイン・9618 (72)発明者 ラリット・ソムチャンド・シャー アメリカ合衆国 77099 テキサス州・ヒ ューストン・サウス デイリー アッシュ フォード・8915
Claims (5)
- 【請求項１】 反応器容器（１０）の壁（１２）に周辺
部を取り付けられかつ反応器容器の垂直軸線に対して同
心的な開口（７２）を有する内方へ傾斜した収集トレイ
（６６）、 収集トレイからの液体と蒸気を混合しかつ密に接触させ
かつ収集トレイ（６６）の開口（７２）を通して混合し
た蒸気と液体を送る収集トレイ（６６）の上面における
混合手段（８０）、及び蒸気と液体を受け取りかつここ
を通って通過するように収集トレイ（６６）の下に水平
に配置された穴あきトレイ（１０６）を有する、 下方流反応器における蒸気と液体を混合しかつ密に接触
させる領域間混合アセンブリーにおいて、 混合手段（８０）の下に配置されておりかつ収集トレイ
開口（７２）を通って流れる液体を収集する液体収集手
段（８６）、及び液体が液体収集手段から水平穴あきト
レイ（１０６）へ通過する際に液体収集手段（８６）か
ら半径方向外方へ反応器容器壁（１２）に向かって流れ
る液体を方向付ける液体分配手段（９２）が設けられて
いることを特徴とする、 下方流反応器における蒸気と液体を混合しかつ密に接触
させる領域間混合アセンブリー。 - 【請求項２】 入り口手段、入り口手段の下の第一の触
媒領域（２０）、第一の触媒領域の下の冷却領域（１
８）、冷却領域の下の第二の触媒領域（１６）、第二の
触媒領域の下の出口手段、及び冷却領域（１８）と第二
の触媒領域（１６）の間に配置された請求項１−５のい
ずれか１つに記載の領域間混合アセンブリーを有する反
応器容器（１０）が設けられていることを特徴とする、
垂直下方流反応器。 - 【請求項３】 冷却流体源に流体連結されかつ反応器容
器（１０）の垂直軸線を越えて半径方向内方へ延びた水
平に配置された導管（４０）が設けられており、この導
管（４０）が、内側端部において蓋（４４）をされてお
り、 蓋をされた端部の近くに配置された導管における下方に
向けられた長手スロット（４６）の形の冷却流体出口手
段（４６）が設けられており、これらスロットの中心線
が、反応器容器の軸線に沿っており、かつ導管内におい
て流れる冷却流体を２つの流体流に二分割し、かつ冷却
流体出口手段（４６）に近付いた際に２つの流れを反対
方向に流し、かつ組み合わせ、かつ軸対称のパターンで
スロット（４６）から出すため、導管内にバッフル手段
（４８）が設けられていることを特徴とする、 反応器容器（１０）の冷却領域（１８）に冷却流体を収
容可能にする冷却ノズル（３６）。 - 【請求項４】 冷却流体源に流体連結されかつ反応器容
器（１０）の垂直軸線を越えて半径方向内方へ延びた水
平に配置された導管（５４）が設けられており、この導
管が、内側端部において蓋（５８）をされており、かつ
蓋をされた端部の近くに配置された導管（５４）と実質
的に同じ直径の下方に向けられた導管部分の形の冷却流
体出口手段（６０）が設けられており、この導管部分の
中心線が、反応器容器の軸線に沿っていることを特徴と
する、 反応器容器（１０）の冷却領域（１８）に冷却流体を収
容可能にする冷却ノズル（５４）。 - 【請求項５】 入り口手段、入り口手段の下の第一の触
媒領域（２０）、第一の触媒領域の下の冷却領域（１
８）、冷却領域の下の第二の触媒領域（１６）、第二の
触媒領域の下の出口手段、及び冷却領域（１８）内に冷
却流体を収容可能にするように反応器容器（１０）の壁
（１２）を貫通する請求項７−９のいずれか１つに記載
の冷却ノズルを有する反応器容器（１０）が設けられて
いることを特徴とする垂直下方流反応器。
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