粒子含有ガス流から粒子を分離する方法
粒子含有ガス流に遠心分離工程を行うことにより前記粒子含有ガス流から粒子を分離する方法であって、前記粒子含有ガス流をガスに富んだ流れと粒子に富んだ流れとに分離し、前記粒子に富んだ流れに第２の分離工程を行う前に前記粒子に富んだ流れを６００〜８００℃の範囲の温度から２００〜４５０℃の範囲の温度に冷却し、前記粒子に富んだ流れから粒子を分離する、前記方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は粒子含有ガス流から粒子を分離する方法に関する。また、本発明はガス-粒子混合物から粒子を効率的に分離できるサイクロン分離器を備えたシステムにも関するものである。多くのプロセスにおいて存在する粒子含有ガス流から粒子を分離する必要がある。このようなプロセスの一つは、例えば流動接触分解（ＦＣＣ）プロセスである。
【背景技術】
【０００２】
炭化水素供給原料が触媒により分解される流動接触分解（ＦＣＣ）プロセスとその関連プラントは当該技術において周知である。ＦＣＣプロセスでは、高い沸点範囲の予熱された炭化水素供給原料を、ライザー内で高温のクラッキング触媒と接触させる。供給原料はガス、ＬＰＧ、ガソリン、及び循環油などのより低い沸点生成物に分解される。さらに、コークスと不揮発性の生成物が触媒上に沈積して廃触媒となる。ライザーから分離器に入り、反応生成物から廃触媒が分離される。次の工程で、廃触媒に蒸気でストリッピングを行って不揮発性の炭化水素生成物を触媒から取り除く。ストリッピングされた触媒は再生器に送ってコークスと残りの炭化水素物質を燃焼させると共に、分解反応に必要な温度まで触媒を加熱する。その後、再生された高温の触媒をライザー反応器ゾーンに戻す。
【０００３】
一般にＦＣＣ再生器は第１段サイクロンと第２段サイクロンを備える。通常、これらは再生器容器の中に取り付けられる。これらのシステムでは、第１段サイクロンの出口ダクトは第２段サイクロンの入口ダクトに直接連結される。一例が、「Ｆｌｕｉｄ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｃｒａｃｋｉｎｇ： Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ」，Ｊｏｓｅｐｈ Ｗ． Ｗｉｌｓｏｎ，ＰｅｎｎＷｅｌｌ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ ｃｏｍｐａｎｙ，１９９７，ＩＳＢＮ ０−８７８１４−７１０−１，１８３−１８５頁に与えられている。サイクロン分離工程により、ガスに富んだ上層流と固体に富んだ下層流とを生じる。下層流の固体は再生器容器に戻される。
【０００４】
通常、これらの分離器の上層流はガス収集室に集められ、これを再生器煙道ガスという。再生器煙道ガスは細かい触媒粒子をまだ含んでいる。環境の観点から、このガスを処理せず排出することは望ましくない。したがって、触媒微粒子を再生器煙道ガスから分離するために第３段分離器（ＴＳＳ）が長年利用されてきた。これにはいくつかの構成を採用し得る。最も広く用いられている構成はシェル分離器であり、これは煙道ガス中の触媒粒子からターボエキスパンダを保護するためにＳｈｅｌｌ社により開発されたものである。この分離器は、多数の渦巻き管分離器を含んだ容器から成る。これらの渦巻き管分離器は小型軸流サイクロンである。この分離器管に入る煙道ガスが旋回羽根を通ることで、ガス流に旋回運動が与えられる。その結果得られる力により触媒粒子が管壁に押しやられてガス流から分離される。これらの渦巻き管分離器は、例えば「Ｆｌｕｉｄ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｃｒａｃｋｉｎｇ： Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ」，Ｊｏｓｅｐｈ Ｗ． Ｗｉｌｓｏｎ，ＰｅｎｎＷｅｌｌ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ ｃｏｍｐａｎｙ，１９９７，ＩＳＢＮ ０−８７８１４−７１０−１，１６８−１７０頁に記載されている。分離された粒子は管の底部を通って落ちていき、分離器容器の円錐状底部に集められる。分離された粒子は少量の煙道ガスと共に容器から排出される。この粒子に富んだ流れはＴＳＳ下層流ともいう。次に、このＴＳＳ下層流は下層流分離器又はいわゆる第４段分離器（ＦＳＳ）に送られる。ＴＳＳ上層流は煙突に送られる。
【０００５】
ＴＳＳは触媒微粒子を再生器煙道ガスから取り除くための効率的な装置として使用されてきたが、煙突への放出はＦＳＳでの触媒減少によっても大きく影響される。ＦＳＳでは、例えばいわゆる第４段サイクロンにより粒子が分離される。分離の結果、ガス上層流が煙突に送られ、粒子は一般に廃棄物として取り出される。
【０００６】
ガスサイクロンにおける粒子分離の基本的なメカニズムは、円運動による遠心力で粒子が壁に引っ張られ、壁のところでの境界層が分離された粒子をダスト出口に運ぶというものである。小さい粒子の場合、遠心力が粒子の抵抗力よりも小さくなり得るので、これらの粒子の分離が難しくなる場合がある。しかしながら、サイクロンがこのように小さい粒子の分離に適していない場合でさえ、これらの小さい粒子が粗フラクション中にしばしば見いだされる。研究により、いくつかの小粒子がより大きな集合体又は団塊を形成し得、この集合体又は団塊においては粒子が相互に連結した安定した形になっていることが分かった。集合体における小粒子は、粒子間の力、例えばファン・デル・ワールス力、静電気力及び毛管力により接着する（例えば「Ｇａｓ Ｃｙｃｌｏｎｅｓ ａｎｄ Ｓｗｉｒｌ Ｔｕｂｅｓ： ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ， ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ」，Ａ．Ｃ． Ｈｏｆｆｍａｎｎ ａｎｄ Ｌ．Ｅ． Ｓｔｅｉｎ，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ，２００２，ＩＳＢＮ ３−５４０−４３３２６−０及びＳ．Ｏｂｅｒｍａｉｒ他，Ｐｏｗｄｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ １５６（２００５）３４−４２を参照）。このような小さい粒子の分離を最適化するため、それらが別の分離器に送られる際に元の分離器からの団塊を保持することが望ましい。このことは、ＴＳＳ下層流をＦＳＳに輸送する際に当てはまる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、分離効率が改善されることで固体含有量が少ない煙道ガスが得られる方法及び装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
粒子含有ガス流がまず遠心分離工程に通され、その結果得られた粒子に富む流れが冷却されるとき、形成された団塊は分解せず、分離がより効率的になることが分かった。したがって、本発明は、粒子含有ガス流に遠心分離工程を行うことにより前記粒子含有ガス流から粒子を分離する方法であって、前記粒子含有ガス流をガスに富んだ流れと粒子に富んだ流れとに分離し、前記粒子に富んだ流れに第２の分離工程を行う前に前記粒子に富んだ流れを６００〜８００℃の範囲の温度から２００〜４５０℃の範囲の温度に冷却し、前記粒子に富んだ流れから粒子を分離する、前記方法を提供する。
【０００９】
出願人は、遠心分離工程において形成された粒子からなる団塊はそれらが冷却される際にもそのまま残るので、全体として分離が改善され、よって固体含有量の少ない煙道ガスが得られることを見いだした。遠心分離工程とは、円運動による遠心力で粒子を分離器の壁に引っ張り、壁のところでの境界層が分離された粒子をダスト出口に運ぶことによる分離工程を意味する。通常、このような分離工程はサイクロン分離器において行われる。これらのサイクロン分離器は螺旋状の入口、軸方向の入口又はスパイラル状の入口を有し得る。軸方向の入口を有するサイクロン分離器の場合、これらの分離器は渦巻き管分離器とも称される。団塊がそのまま残るだけでなく、遠心分離工程から第２の分離工程に進む際に冷却が集積を促進させ得る。温度が６００〜８００℃の範囲の温度から２００〜４５０℃の範囲の温度に下がることにより、ガス密度が約２倍増加して密度のより高い流れを生じ得る。出願人は、流れにおいて密度がより高くなると、互いにより近くを粒子が移動し、触媒微粒子が互いの接着性を増す傾向を有するので、より多くの団塊を生じることを見いだした。
【００１０】
冷却は当業者により知られている任意の方法にて、例えばパイプに沿って送られる空気による冷却、水による冷却、又は熱交換器を利用することにより行うことができる。好ましくは、延長パイプに沿って送られた空気による冷却が冷却に用いられる。より好ましくは、空気による冷却用のパイプとしてフィン付き配管が用いられる。フィン付き配管は熱損失のための表面積がかなり増えるので好ましい。このようにして、冷却の確実性が高められ、必要な導管の長さをさらに短縮し得る。
【００１１】
第２の分離工程は好ましくは遠心分離工程である。この遠心分離工程で必要とされるサイクロンは、一般に遠心分離工程で用いられるものよりも十分に小さい。
【００１２】
本方法がＦＣＣプロセスにおいて適用される場合、形成される団塊の直径は好ましくは３μｍ以上で５０μｍ以下である。他の状況では、最大で１００μｍまでの団塊を形成し得る。団塊を形成する粒子自体はそれらより十分に小さい。一般に粒子自体は０．１〜１５μｍ、より好ましくは０．１〜５μｍ、いっそう好ましくは０．１〜２μｍである。第２の分離工程に入る粒子に富んだ流れは、好ましくは３０００〜１００００ｍｇ／Ｎｍ３の範囲の粒子、より好ましくは５０００〜８０００ｍｇ／Ｎｍ３の範囲の粒子を含む。
【００１３】
出願人は、途切れない流れにおいて団塊をサイクロン分離工程から第２の分離工程に輸送することにより、形成された団塊がそのまま残るならば、分離がさらに改善されることを見いだした。よって、好ましくは、粒子に富んだ下層流は滑らかな導管を通して第２の分離工程に送られる。滑らかな導管とは、実質的に障害物がなく、団塊及び粒子が実質的に衝撃力を受けることなく流れるような導管を意味する。衝撃力は形成されていた団塊を壊し、塊になっていた固体が再び混ざっていく。導管における盲板付きＴ字ベンド（急な９０°ベンドであり、垂直かつ閉じた緩衝用のパイプ延長部を有する）、バルブ及びノズルが、衝撃力を有する構成要素の例である。
【００１４】
本発明の方法では、粒子含有ガス流から粒子を分離し、固体含有量が少ない煙道ガスを得る。好ましくは、第２の分離工程から出てくるガス流は多くて５００ｍｇ／Ｎｍ３の粒子を含む。煙突への流れには、ガスに富んだ流れと、第２の分離工程から来るガス流とが混合される。好ましくは、煙突への混合流は多くて５０ｍｇ／Ｎｍ３の粒子を含む。
【００１５】
上述した分離プロセスは、小さい粒子をガス−固体の流れから分離する必要のあるどんな分野でも適用できる。本分離プロセスは例えば石炭ガス化や発電のための石炭燃焼において適用できる。好ましくは、上述した分離プロセスは、流動接触分解（ＦＣＣ）プロセスにおいて用いられる。好ましくは、粒子含有ガス流は、再生器から送られるガス流であり、このガス流が流動接触分解の触媒微粒子を含有する。よって、この場合の粒子は、流動接触分解プロセスにおいて形成された触媒微粒子である。微粒子は好ましくは０．１〜１５μｍの範囲、より好ましくは０．１〜５μｍの範囲、いっそう好ましくは０．１〜２μｍの範囲にある。
【００１６】
さらに本発明は、粒子含有ガス流を受け入れるための入口と、ガスに富んだ流れ用のガス出口と、粒子に富んだ流れ用の固体出口とを有するサイクロン分離器、及び前記サイクロン分離器から前記粒子に富んだ流れを受け入れるための入口を有する第２の分離器を備えるシステムであって、前記第２の分離器の前記入口と前記サイクロン分離器の前記固体出口との間に冷却装置を有する導管が存在する前記システムを提供する。
【００１７】
冷却装置は、ガスを冷却でき当業者に公知の任意の装置とすることができる。このような冷却装置の例は、様々な種類の熱交換器、延長された導管又はフィン付き配管を有する導管である。好ましくは、冷却装置は延長導管であり、この延長導管が周囲温度にさらされる。周囲温度とは外気の温度を意味する。この温度はシステムの場所に依存し、６０℃〜−５０℃の範囲で変わり得る。延長導管とは、サイクロン分離器と第２の分離器との間の通常よりも長い導管を意味する。この長さは、本システムが使用されるプラントの実際のレイアウトにおけるサイクロン分離器と第２の分離器の距離に依存する。導管の最小長さは、周囲温度と風の条件を考慮して伝熱計算を行うことにより決められる。延長導管の長さは、好ましくは少なくとも３０ｍ、より好ましくは少なくとも４０ｍ、いっそう好ましくは少なくとも５０ｍである。
【００１８】
冷却表面を増す別の方法は、フィン付きパイプを導管として使用することである。フィンが周囲温度との熱交換のために余分の表面を与える。当業者なら分かるであろうが、多くの選択肢、例えば熱交換器のようなシステムが利用できる。
【００１９】
サイクロン分離器と第２の分離器との間の導管はベンドを有してもよい。これらのベンドが存在する場合、ベンドの中心縦軸の湾曲半径は好ましくは導管の直径の少なくとも３倍、さらに好ましくは導管の直径の少なくとも５倍である。好ましくは、導管は螺旋状の形状を有する。
【００２０】
温度の低下の別の利点は、より小さいガス体積流量が得られることである。ガス体積流量がより小さいので、より小さい設備を使用できる。加えて、一定の固体流量にてガス体積流量がより小さくなるので、ダスト濃度がより高くなる。ダスト濃度が高くなればなるほど、サイクロン分離器の効率も高くなる。第２の分離器へのダスト濃度がより大きくなると、第２の分離器においてごく小さな粒子が大きな粒子間に捕捉される可能性がより高くなる。それゆえ、通常はサイクロンにより捕らえられない非常に小さい粒子が、ダスト濃度が十分に高い場合には分離される。
【００２１】
分離器間で粒子を輸送するよう構成された導管は、粒子に衝撃力を与える要素を実質的に有さないのが好ましい。衝撃力により形成されていた団塊が壊され、塊をなしていた固体が再び混ざってしまう。導管における盲板付きＴ字ベンドは、衝撃力を有する構成要素の一例である。バルブやノズルも、分離器間の導管において衝撃力を生じさせる障害物を形成し得る。好ましくは、導管はバルブやノズルを実質的に有さない。粒子に富んだ流れ中に存在するガスの量を制御するのに用いられるノズルは、一般に臨界流ノズル（ＣＦＮ）と称される。適切には、粒子含有ガス流中に存在するガスの総量の２重量％〜１０重量％の範囲、より適切には２重量％〜５重量％の範囲が、粒子に富んだ流れ中に存在し、残りがガスに富んだ流れ中に存在するように、ノズルが調節される。好ましくは、流れを乱さないようにして形成された団塊がそのまま残るようにするため、臨界流ノズル（ＣＦＮ）は第２の分離器の下流に配置される。加えて、第２の分離器がサイクロンの場合、ＣＦＮをサイクロンの下流に配置することにより、導管に比べてダスト容量がより小さくなるので、サイクロンをより小さくでき、ＣＦＮ上での侵食を小さくできる。
【００２２】
上述したシステムは、小さな粒子をガス−固体の流れから分離する必要のあるどんな分野においても適用できる。このシステムは、例えば石炭ガス化や発電のための石炭燃焼において適用できる。好ましくは、上述したシステムは、流動接触分解（ＦＣＣ）プラントにおいて再生器のすぐ後で使用されて、再生器煙道ガスを受け入れる。
【００２３】
上述したシステムが流動接触分解（ＦＣＣ）プラントにおいて再生器のすぐ後で使用される場合、サイクロン分離器は好ましくは第３段分離器であり、第２の分離器は好ましくは第４段分離器である。好ましくは、第３段分離器は、多数の渦巻き管分離器を含んだ容器である。これらの渦巻き管分離器は小型の軸流サイクロンである。分離器管に入る煙道ガスが旋回羽根を通過することで、ガス流に旋回運動が与えられる。出願人は、渦巻き管分離器の旋回羽根のところで集積が既に始まっていること、及びＴＳＳ容器の底部出口への自由な流れを有し、そこからＦＳＳへの途切れない流れを有することにより、集積が乱されないまま存続することを見いだした。このような第３段渦巻き管分離器の例がＥＰ−Ａ−３６０３６０に記載されている。サイクロン分離器は好ましくは渦スタビライザーを備える。渦スタビライザーは渦スタビライザー板と渦ファインダー棒を備え得る。このような渦スタビライザーの例がＥＰ−Ａ−３６０３６０に与えられている。渦スタビライザーを設けることにより、分離効率とサイクロンでの圧力低下とが改善される。渦スタビライザーにより、渦が常にサイクロンの中心に集められるので、分離効率が改善する。また、渦スタビライザーにより、渦がサイクロンの底部まで延びてディップレグ（dipleg）に入らないことが保証される。このことが生じると、分離された微粒子がサイクロンの底部にて再飛散し、分離効率を低下させ得る。渦巻き管分離器はまた、渦拡張ピンを備えてもよいし、渦スタビライザーと渦拡張ピンとの組み合わせを備えてもよい。渦拡張ピンはＷＯ−Ａ−２００４００９２４４にさらに詳細に記載されている。渦拡張ピンの技術を有するＴＳＳの重要な特徴は、ガス下層流を現在の＞３重量％から＜２重量％に制限できることであり、これは実際には少なくとも１．５倍の削減を意味する。ダスト含有量は、量は同じであり、濃度に対する同じ倍率で増加する。出願人は、互いにより近くを粒子が移動し、より大きい粒子の伴流ゾーンにおいてより小さい粒子がより良好に分離されるので、増加した濃度がサイクロン分離に有利に働くことを見いだした。さらに、出願人は、より近くを粒子が移動するとき、渦拡張ピンの使用により更に多くの団塊が形成されることを見いだした。
【００２４】
第４段分離器（ＦＳＳ）は好ましくはサイクロン分離器である。一般にこのサイクロンはＴＳＳよりも十分に小さい。サイクロン分離器は好ましくは渦スタビライザーを備え、より好ましくは渦ピン付きの渦スタビライザーを備え、この渦ピンはより好ましくは拡張され得る。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】流動接触分解の煙道ガスの浄化システムの概略図を示し、本発明によるシステムの好ましい実施態様が統合されている。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
再生器（１）において流動接触分解の触媒が再生される。この再生工程で生成した煙道ガスは複数段サイクロン（２）を介し導管（３）によってＴＳＳ（４）に送られる。煙道ガスは、環境規制によりガスから分離する必要がある触媒微粒子を含む。ＴＳＳ（４）は渦巻き管分離器（５）を備える。ガスに富んだ流れは、導管（６）を通って煙突（１３）に送られる。粒子に富んだ流れは、冷却装置（７）を介してＦＳＳ（８）に送られる。ＦＳＳ（８）において、まだ存在しているガスから粒子が更に分離される。粒子は微粒子ホッパー（９）内に集められ、廃棄導管（１０）を介して取り除かれる。ＦＳＳを出て行くガスは、導管を通してＣＦＮ（１１）に送られる。ガスに富んだ流れとＦＳＳ（８）からのガス流とは混合され導管（１２）を通って煙突（１３）に送られる。
【００２７】
以下の実施例により本発明をさらに説明する。
【実施例】
【００２８】
第２の分離工程後の分離効率に対する集積の効果を計算するために、ＦＣＣプラントでの実際の測定からデータを収集した。ＦＣＣプラントの再生器から送られる煙道ガス中に存在する粒子（接触分解の触媒微粒子）の粒子分布を測定し、分離を計算するモデルへの入力として使用した。
【００２９】
計算は図１に示される構成に基づいて行った。この構成には、ＴＳＳ（ｄ５０が１．８μｍのＳｈｅｌｌ社製ＴＳＳである）とＦＳＳと該ＦＳＳの上層流中のＣＦＮとが含まれる。（「ｄ５０」なる表現は、サイクロンにより捕らえられる可能性が５０％の塵粒の直径（単位μｍ）を意味する。）ＴＳＳに入る粒子含有ガス流中の粒子の測定総量は２２０ｍｇ／Ｎｍ３である。ＴＳＳに入るガスのうち３％が粒子に富んだ流れになり、該ガスのうち９７％がガスに富んだ流れになるように、ＣＦＮを調節した。ＴＳＳ出口にてガスに富んだ流れにおける粒子の量を測定すると３５ｍｇ／Ｎｍ３であった。ＴＳＳから送られる粒子に富んだ流れは、６６００ｍｇ／Ｎｍ３の粒子濃度を有する。ＦＳＳサイクロンの典型的な切点（ｄ５０）は４μｍである。
【００３０】
比較例（冷却なし）
ＴＳＳの出口は７００℃に設定される。粒子に富んだ流れがＦＳＳサイクロンに入るとき冷却が行われない場合、ＦＳＳ出口での煙突への放出を計算すると６４６ｍｇ／Ｎｍ３である。ＴＳＳ及びＦＳＳについて煙突への総放出は、３５ｍｇ／Ｎｍ３の９７％（ＴＳＳから）と６４６ｍｇ／Ｎｍ３の３％との合計であり、５３．３ｍｇ／Ｎｍ３である。
【００３１】
実施例１（冷却）
本発明による方法を適用することにより、ＴＳＳからＦＳＳへの導管が７００℃から４００℃に冷却される。これにより、ＦＳＳ出口における煙突への放出を計算すると４８６ｍｇ／Ｎｍ３となる。これは２４．８％の削減である。ＴＳＳ及びＦＳＳについて煙突への総放出は、３５ｍｇ／Ｎｍ３の９７％（ＴＳＳから）と４８６ｍｇ／Ｎｍ３の３％との合計であり、４８．５ｍｇ／Ｎｍ３である。
【００３２】
よって、団塊の形成と安定化の結果、及び低温での改善されたＦＳＳサイクロン効率の結果としてＦＳＳサイクロンの分離効率が大幅に改善された。この改善の重要性は、煙突への放出がかなり削減されることである。冷却により、煙突への放出は臨界値である５０ｍｇ／Ｎｍ３未満となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３３】
【特許文献１】ＥＰ−Ａ−３６０３６０
【特許文献２】ＷＯ−Ａ−２００４００９２４４
【非特許文献】
【００３４】
【非特許文献１】「Ｆｌｕｉｄ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｃｒａｃｋｉｎｇ： Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ」，Ｊｏｓｅｐｈ Ｗ． Ｗｉｌｓｏｎ，ＰｅｎｎＷｅｌｌ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ ｃｏｍｐａｎｙ，１９９７，ＩＳＢＮ ０−８７８１４−７１０−１，１８３−１８５頁
【非特許文献２】「Ｆｌｕｉｄ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｃｒａｃｋｉｎｇ： Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ」，Ｊｏｓｅｐｈ Ｗ． Ｗｉｌｓｏｎ，ＰｅｎｎＷｅｌｌ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ ｃｏｍｐａｎｙ，１９９７，ＩＳＢＮ ０−８７８１４−７１０−１，１６８−１７０頁
【非特許文献３】「Ｇａｓ Ｃｙｃｌｏｎｅｓ ａｎｄ Ｓｗｉｒｌ Ｔｕｂｅｓ： ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ， ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ」，Ａ．Ｃ． Ｈｏｆｆｍａｎｎ ａｎｄ Ｌ．Ｅ． Ｓｔｅｉｎ，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ，２００２，ＩＳＢＮ ３−５４０−４３３２６−０
【非特許文献４】Ｓ．Ｏｂｅｒｍａｉｒ他，Ｐｏｗｄｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ １５６（２００５）３４−４２
【符号の説明】
【００３５】
１ 再生器
２ サイクロン
３ 導管
４ 第３段分離器（ＴＳＳ）
５ 渦巻き管分離器
６ 導管
７ 冷却装置
８ 第４段分離器（ＦＳＳ）
９ 微粒子ホッパー
１０ 廃棄導管
１１ 臨界流ノズル（ＣＦＮ）
１２ 導管
１３ 煙突
【技術分野】
【０００１】
本発明は粒子含有ガス流から粒子を分離する方法に関する。また、本発明はガス-粒子混合物から粒子を効率的に分離できるサイクロン分離器を備えたシステムにも関するものである。多くのプロセスにおいて存在する粒子含有ガス流から粒子を分離する必要がある。このようなプロセスの一つは、例えば流動接触分解（ＦＣＣ）プロセスである。
【背景技術】
【０００２】
炭化水素供給原料が触媒により分解される流動接触分解（ＦＣＣ）プロセスとその関連プラントは当該技術において周知である。ＦＣＣプロセスでは、高い沸点範囲の予熱された炭化水素供給原料を、ライザー内で高温のクラッキング触媒と接触させる。供給原料はガス、ＬＰＧ、ガソリン、及び循環油などのより低い沸点生成物に分解される。さらに、コークスと不揮発性の生成物が触媒上に沈積して廃触媒となる。ライザーから分離器に入り、反応生成物から廃触媒が分離される。次の工程で、廃触媒に蒸気でストリッピングを行って不揮発性の炭化水素生成物を触媒から取り除く。ストリッピングされた触媒は再生器に送ってコークスと残りの炭化水素物質を燃焼させると共に、分解反応に必要な温度まで触媒を加熱する。その後、再生された高温の触媒をライザー反応器ゾーンに戻す。
【０００３】
一般にＦＣＣ再生器は第１段サイクロンと第２段サイクロンを備える。通常、これらは再生器容器の中に取り付けられる。これらのシステムでは、第１段サイクロンの出口ダクトは第２段サイクロンの入口ダクトに直接連結される。一例が、「Ｆｌｕｉｄ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｃｒａｃｋｉｎｇ： Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ」，Ｊｏｓｅｐｈ Ｗ． Ｗｉｌｓｏｎ，ＰｅｎｎＷｅｌｌ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ ｃｏｍｐａｎｙ，１９９７，ＩＳＢＮ ０−８７８１４−７１０−１，１８３−１８５頁に与えられている。サイクロン分離工程により、ガスに富んだ上層流と固体に富んだ下層流とを生じる。下層流の固体は再生器容器に戻される。
【０００４】
通常、これらの分離器の上層流はガス収集室に集められ、これを再生器煙道ガスという。再生器煙道ガスは細かい触媒粒子をまだ含んでいる。環境の観点から、このガスを処理せず排出することは望ましくない。したがって、触媒微粒子を再生器煙道ガスから分離するために第３段分離器（ＴＳＳ）が長年利用されてきた。これにはいくつかの構成を採用し得る。最も広く用いられている構成はシェル分離器であり、これは煙道ガス中の触媒粒子からターボエキスパンダを保護するためにＳｈｅｌｌ社により開発されたものである。この分離器は、多数の渦巻き管分離器を含んだ容器から成る。これらの渦巻き管分離器は小型軸流サイクロンである。この分離器管に入る煙道ガスが旋回羽根を通ることで、ガス流に旋回運動が与えられる。その結果得られる力により触媒粒子が管壁に押しやられてガス流から分離される。これらの渦巻き管分離器は、例えば「Ｆｌｕｉｄ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｃｒａｃｋｉｎｇ： Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ」，Ｊｏｓｅｐｈ Ｗ． Ｗｉｌｓｏｎ，ＰｅｎｎＷｅｌｌ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ ｃｏｍｐａｎｙ，１９９７，ＩＳＢＮ ０−８７８１４−７１０−１，１６８−１７０頁に記載されている。分離された粒子は管の底部を通って落ちていき、分離器容器の円錐状底部に集められる。分離された粒子は少量の煙道ガスと共に容器から排出される。この粒子に富んだ流れはＴＳＳ下層流ともいう。次に、このＴＳＳ下層流は下層流分離器又はいわゆる第４段分離器（ＦＳＳ）に送られる。ＴＳＳ上層流は煙突に送られる。
【０００５】
ＴＳＳは触媒微粒子を再生器煙道ガスから取り除くための効率的な装置として使用されてきたが、煙突への放出はＦＳＳでの触媒減少によっても大きく影響される。ＦＳＳでは、例えばいわゆる第４段サイクロンにより粒子が分離される。分離の結果、ガス上層流が煙突に送られ、粒子は一般に廃棄物として取り出される。
【０００６】
ガスサイクロンにおける粒子分離の基本的なメカニズムは、円運動による遠心力で粒子が壁に引っ張られ、壁のところでの境界層が分離された粒子をダスト出口に運ぶというものである。小さい粒子の場合、遠心力が粒子の抵抗力よりも小さくなり得るので、これらの粒子の分離が難しくなる場合がある。しかしながら、サイクロンがこのように小さい粒子の分離に適していない場合でさえ、これらの小さい粒子が粗フラクション中にしばしば見いだされる。研究により、いくつかの小粒子がより大きな集合体又は団塊を形成し得、この集合体又は団塊においては粒子が相互に連結した安定した形になっていることが分かった。集合体における小粒子は、粒子間の力、例えばファン・デル・ワールス力、静電気力及び毛管力により接着する（例えば「Ｇａｓ Ｃｙｃｌｏｎｅｓ ａｎｄ Ｓｗｉｒｌ Ｔｕｂｅｓ： ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ， ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ」，Ａ．Ｃ． Ｈｏｆｆｍａｎｎ ａｎｄ Ｌ．Ｅ． Ｓｔｅｉｎ，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ，２００２，ＩＳＢＮ ３−５４０−４３３２６−０及びＳ．Ｏｂｅｒｍａｉｒ他，Ｐｏｗｄｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ １５６（２００５）３４−４２を参照）。このような小さい粒子の分離を最適化するため、それらが別の分離器に送られる際に元の分離器からの団塊を保持することが望ましい。このことは、ＴＳＳ下層流をＦＳＳに輸送する際に当てはまる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、分離効率が改善されることで固体含有量が少ない煙道ガスが得られる方法及び装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
粒子含有ガス流がまず遠心分離工程に通され、その結果得られた粒子に富む流れが冷却されるとき、形成された団塊は分解せず、分離がより効率的になることが分かった。したがって、本発明は、粒子含有ガス流に遠心分離工程を行うことにより前記粒子含有ガス流から粒子を分離する方法であって、前記粒子含有ガス流をガスに富んだ流れと粒子に富んだ流れとに分離し、前記粒子に富んだ流れに第２の分離工程を行う前に前記粒子に富んだ流れを６００〜８００℃の範囲の温度から２００〜４５０℃の範囲の温度に冷却し、前記粒子に富んだ流れから粒子を分離する、前記方法を提供する。
【０００９】
出願人は、遠心分離工程において形成された粒子からなる団塊はそれらが冷却される際にもそのまま残るので、全体として分離が改善され、よって固体含有量の少ない煙道ガスが得られることを見いだした。遠心分離工程とは、円運動による遠心力で粒子を分離器の壁に引っ張り、壁のところでの境界層が分離された粒子をダスト出口に運ぶことによる分離工程を意味する。通常、このような分離工程はサイクロン分離器において行われる。これらのサイクロン分離器は螺旋状の入口、軸方向の入口又はスパイラル状の入口を有し得る。軸方向の入口を有するサイクロン分離器の場合、これらの分離器は渦巻き管分離器とも称される。団塊がそのまま残るだけでなく、遠心分離工程から第２の分離工程に進む際に冷却が集積を促進させ得る。温度が６００〜８００℃の範囲の温度から２００〜４５０℃の範囲の温度に下がることにより、ガス密度が約２倍増加して密度のより高い流れを生じ得る。出願人は、流れにおいて密度がより高くなると、互いにより近くを粒子が移動し、触媒微粒子が互いの接着性を増す傾向を有するので、より多くの団塊を生じることを見いだした。
【００１０】
冷却は当業者により知られている任意の方法にて、例えばパイプに沿って送られる空気による冷却、水による冷却、又は熱交換器を利用することにより行うことができる。好ましくは、延長パイプに沿って送られた空気による冷却が冷却に用いられる。より好ましくは、空気による冷却用のパイプとしてフィン付き配管が用いられる。フィン付き配管は熱損失のための表面積がかなり増えるので好ましい。このようにして、冷却の確実性が高められ、必要な導管の長さをさらに短縮し得る。
【００１１】
第２の分離工程は好ましくは遠心分離工程である。この遠心分離工程で必要とされるサイクロンは、一般に遠心分離工程で用いられるものよりも十分に小さい。
【００１２】
本方法がＦＣＣプロセスにおいて適用される場合、形成される団塊の直径は好ましくは３μｍ以上で５０μｍ以下である。他の状況では、最大で１００μｍまでの団塊を形成し得る。団塊を形成する粒子自体はそれらより十分に小さい。一般に粒子自体は０．１〜１５μｍ、より好ましくは０．１〜５μｍ、いっそう好ましくは０．１〜２μｍである。第２の分離工程に入る粒子に富んだ流れは、好ましくは３０００〜１００００ｍｇ／Ｎｍ３の範囲の粒子、より好ましくは５０００〜８０００ｍｇ／Ｎｍ３の範囲の粒子を含む。
【００１３】
出願人は、途切れない流れにおいて団塊をサイクロン分離工程から第２の分離工程に輸送することにより、形成された団塊がそのまま残るならば、分離がさらに改善されることを見いだした。よって、好ましくは、粒子に富んだ下層流は滑らかな導管を通して第２の分離工程に送られる。滑らかな導管とは、実質的に障害物がなく、団塊及び粒子が実質的に衝撃力を受けることなく流れるような導管を意味する。衝撃力は形成されていた団塊を壊し、塊になっていた固体が再び混ざっていく。導管における盲板付きＴ字ベンド（急な９０°ベンドであり、垂直かつ閉じた緩衝用のパイプ延長部を有する）、バルブ及びノズルが、衝撃力を有する構成要素の例である。
【００１４】
本発明の方法では、粒子含有ガス流から粒子を分離し、固体含有量が少ない煙道ガスを得る。好ましくは、第２の分離工程から出てくるガス流は多くて５００ｍｇ／Ｎｍ３の粒子を含む。煙突への流れには、ガスに富んだ流れと、第２の分離工程から来るガス流とが混合される。好ましくは、煙突への混合流は多くて５０ｍｇ／Ｎｍ３の粒子を含む。
【００１５】
上述した分離プロセスは、小さい粒子をガス−固体の流れから分離する必要のあるどんな分野でも適用できる。本分離プロセスは例えば石炭ガス化や発電のための石炭燃焼において適用できる。好ましくは、上述した分離プロセスは、流動接触分解（ＦＣＣ）プロセスにおいて用いられる。好ましくは、粒子含有ガス流は、再生器から送られるガス流であり、このガス流が流動接触分解の触媒微粒子を含有する。よって、この場合の粒子は、流動接触分解プロセスにおいて形成された触媒微粒子である。微粒子は好ましくは０．１〜１５μｍの範囲、より好ましくは０．１〜５μｍの範囲、いっそう好ましくは０．１〜２μｍの範囲にある。
【００１６】
さらに本発明は、粒子含有ガス流を受け入れるための入口と、ガスに富んだ流れ用のガス出口と、粒子に富んだ流れ用の固体出口とを有するサイクロン分離器、及び前記サイクロン分離器から前記粒子に富んだ流れを受け入れるための入口を有する第２の分離器を備えるシステムであって、前記第２の分離器の前記入口と前記サイクロン分離器の前記固体出口との間に冷却装置を有する導管が存在する前記システムを提供する。
【００１７】
冷却装置は、ガスを冷却でき当業者に公知の任意の装置とすることができる。このような冷却装置の例は、様々な種類の熱交換器、延長された導管又はフィン付き配管を有する導管である。好ましくは、冷却装置は延長導管であり、この延長導管が周囲温度にさらされる。周囲温度とは外気の温度を意味する。この温度はシステムの場所に依存し、６０℃〜−５０℃の範囲で変わり得る。延長導管とは、サイクロン分離器と第２の分離器との間の通常よりも長い導管を意味する。この長さは、本システムが使用されるプラントの実際のレイアウトにおけるサイクロン分離器と第２の分離器の距離に依存する。導管の最小長さは、周囲温度と風の条件を考慮して伝熱計算を行うことにより決められる。延長導管の長さは、好ましくは少なくとも３０ｍ、より好ましくは少なくとも４０ｍ、いっそう好ましくは少なくとも５０ｍである。
【００１８】
冷却表面を増す別の方法は、フィン付きパイプを導管として使用することである。フィンが周囲温度との熱交換のために余分の表面を与える。当業者なら分かるであろうが、多くの選択肢、例えば熱交換器のようなシステムが利用できる。
【００１９】
サイクロン分離器と第２の分離器との間の導管はベンドを有してもよい。これらのベンドが存在する場合、ベンドの中心縦軸の湾曲半径は好ましくは導管の直径の少なくとも３倍、さらに好ましくは導管の直径の少なくとも５倍である。好ましくは、導管は螺旋状の形状を有する。
【００２０】
温度の低下の別の利点は、より小さいガス体積流量が得られることである。ガス体積流量がより小さいので、より小さい設備を使用できる。加えて、一定の固体流量にてガス体積流量がより小さくなるので、ダスト濃度がより高くなる。ダスト濃度が高くなればなるほど、サイクロン分離器の効率も高くなる。第２の分離器へのダスト濃度がより大きくなると、第２の分離器においてごく小さな粒子が大きな粒子間に捕捉される可能性がより高くなる。それゆえ、通常はサイクロンにより捕らえられない非常に小さい粒子が、ダスト濃度が十分に高い場合には分離される。
【００２１】
分離器間で粒子を輸送するよう構成された導管は、粒子に衝撃力を与える要素を実質的に有さないのが好ましい。衝撃力により形成されていた団塊が壊され、塊をなしていた固体が再び混ざってしまう。導管における盲板付きＴ字ベンドは、衝撃力を有する構成要素の一例である。バルブやノズルも、分離器間の導管において衝撃力を生じさせる障害物を形成し得る。好ましくは、導管はバルブやノズルを実質的に有さない。粒子に富んだ流れ中に存在するガスの量を制御するのに用いられるノズルは、一般に臨界流ノズル（ＣＦＮ）と称される。適切には、粒子含有ガス流中に存在するガスの総量の２重量％〜１０重量％の範囲、より適切には２重量％〜５重量％の範囲が、粒子に富んだ流れ中に存在し、残りがガスに富んだ流れ中に存在するように、ノズルが調節される。好ましくは、流れを乱さないようにして形成された団塊がそのまま残るようにするため、臨界流ノズル（ＣＦＮ）は第２の分離器の下流に配置される。加えて、第２の分離器がサイクロンの場合、ＣＦＮをサイクロンの下流に配置することにより、導管に比べてダスト容量がより小さくなるので、サイクロンをより小さくでき、ＣＦＮ上での侵食を小さくできる。
【００２２】
上述したシステムは、小さな粒子をガス−固体の流れから分離する必要のあるどんな分野においても適用できる。このシステムは、例えば石炭ガス化や発電のための石炭燃焼において適用できる。好ましくは、上述したシステムは、流動接触分解（ＦＣＣ）プラントにおいて再生器のすぐ後で使用されて、再生器煙道ガスを受け入れる。
【００２３】
上述したシステムが流動接触分解（ＦＣＣ）プラントにおいて再生器のすぐ後で使用される場合、サイクロン分離器は好ましくは第３段分離器であり、第２の分離器は好ましくは第４段分離器である。好ましくは、第３段分離器は、多数の渦巻き管分離器を含んだ容器である。これらの渦巻き管分離器は小型の軸流サイクロンである。分離器管に入る煙道ガスが旋回羽根を通過することで、ガス流に旋回運動が与えられる。出願人は、渦巻き管分離器の旋回羽根のところで集積が既に始まっていること、及びＴＳＳ容器の底部出口への自由な流れを有し、そこからＦＳＳへの途切れない流れを有することにより、集積が乱されないまま存続することを見いだした。このような第３段渦巻き管分離器の例がＥＰ−Ａ−３６０３６０に記載されている。サイクロン分離器は好ましくは渦スタビライザーを備える。渦スタビライザーは渦スタビライザー板と渦ファインダー棒を備え得る。このような渦スタビライザーの例がＥＰ−Ａ−３６０３６０に与えられている。渦スタビライザーを設けることにより、分離効率とサイクロンでの圧力低下とが改善される。渦スタビライザーにより、渦が常にサイクロンの中心に集められるので、分離効率が改善する。また、渦スタビライザーにより、渦がサイクロンの底部まで延びてディップレグ（dipleg）に入らないことが保証される。このことが生じると、分離された微粒子がサイクロンの底部にて再飛散し、分離効率を低下させ得る。渦巻き管分離器はまた、渦拡張ピンを備えてもよいし、渦スタビライザーと渦拡張ピンとの組み合わせを備えてもよい。渦拡張ピンはＷＯ−Ａ−２００４００９２４４にさらに詳細に記載されている。渦拡張ピンの技術を有するＴＳＳの重要な特徴は、ガス下層流を現在の＞３重量％から＜２重量％に制限できることであり、これは実際には少なくとも１．５倍の削減を意味する。ダスト含有量は、量は同じであり、濃度に対する同じ倍率で増加する。出願人は、互いにより近くを粒子が移動し、より大きい粒子の伴流ゾーンにおいてより小さい粒子がより良好に分離されるので、増加した濃度がサイクロン分離に有利に働くことを見いだした。さらに、出願人は、より近くを粒子が移動するとき、渦拡張ピンの使用により更に多くの団塊が形成されることを見いだした。
【００２４】
第４段分離器（ＦＳＳ）は好ましくはサイクロン分離器である。一般にこのサイクロンはＴＳＳよりも十分に小さい。サイクロン分離器は好ましくは渦スタビライザーを備え、より好ましくは渦ピン付きの渦スタビライザーを備え、この渦ピンはより好ましくは拡張され得る。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】流動接触分解の煙道ガスの浄化システムの概略図を示し、本発明によるシステムの好ましい実施態様が統合されている。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
再生器（１）において流動接触分解の触媒が再生される。この再生工程で生成した煙道ガスは複数段サイクロン（２）を介し導管（３）によってＴＳＳ（４）に送られる。煙道ガスは、環境規制によりガスから分離する必要がある触媒微粒子を含む。ＴＳＳ（４）は渦巻き管分離器（５）を備える。ガスに富んだ流れは、導管（６）を通って煙突（１３）に送られる。粒子に富んだ流れは、冷却装置（７）を介してＦＳＳ（８）に送られる。ＦＳＳ（８）において、まだ存在しているガスから粒子が更に分離される。粒子は微粒子ホッパー（９）内に集められ、廃棄導管（１０）を介して取り除かれる。ＦＳＳを出て行くガスは、導管を通してＣＦＮ（１１）に送られる。ガスに富んだ流れとＦＳＳ（８）からのガス流とは混合され導管（１２）を通って煙突（１３）に送られる。
【００２７】
以下の実施例により本発明をさらに説明する。
【実施例】
【００２８】
第２の分離工程後の分離効率に対する集積の効果を計算するために、ＦＣＣプラントでの実際の測定からデータを収集した。ＦＣＣプラントの再生器から送られる煙道ガス中に存在する粒子（接触分解の触媒微粒子）の粒子分布を測定し、分離を計算するモデルへの入力として使用した。
【００２９】
計算は図１に示される構成に基づいて行った。この構成には、ＴＳＳ（ｄ５０が１．８μｍのＳｈｅｌｌ社製ＴＳＳである）とＦＳＳと該ＦＳＳの上層流中のＣＦＮとが含まれる。（「ｄ５０」なる表現は、サイクロンにより捕らえられる可能性が５０％の塵粒の直径（単位μｍ）を意味する。）ＴＳＳに入る粒子含有ガス流中の粒子の測定総量は２２０ｍｇ／Ｎｍ３である。ＴＳＳに入るガスのうち３％が粒子に富んだ流れになり、該ガスのうち９７％がガスに富んだ流れになるように、ＣＦＮを調節した。ＴＳＳ出口にてガスに富んだ流れにおける粒子の量を測定すると３５ｍｇ／Ｎｍ３であった。ＴＳＳから送られる粒子に富んだ流れは、６６００ｍｇ／Ｎｍ３の粒子濃度を有する。ＦＳＳサイクロンの典型的な切点（ｄ５０）は４μｍである。
【００３０】
比較例（冷却なし）
ＴＳＳの出口は７００℃に設定される。粒子に富んだ流れがＦＳＳサイクロンに入るとき冷却が行われない場合、ＦＳＳ出口での煙突への放出を計算すると６４６ｍｇ／Ｎｍ３である。ＴＳＳ及びＦＳＳについて煙突への総放出は、３５ｍｇ／Ｎｍ３の９７％（ＴＳＳから）と６４６ｍｇ／Ｎｍ３の３％との合計であり、５３．３ｍｇ／Ｎｍ３である。
【００３１】
実施例１（冷却）
本発明による方法を適用することにより、ＴＳＳからＦＳＳへの導管が７００℃から４００℃に冷却される。これにより、ＦＳＳ出口における煙突への放出を計算すると４８６ｍｇ／Ｎｍ３となる。これは２４．８％の削減である。ＴＳＳ及びＦＳＳについて煙突への総放出は、３５ｍｇ／Ｎｍ３の９７％（ＴＳＳから）と４８６ｍｇ／Ｎｍ３の３％との合計であり、４８．５ｍｇ／Ｎｍ３である。
【００３２】
よって、団塊の形成と安定化の結果、及び低温での改善されたＦＳＳサイクロン効率の結果としてＦＳＳサイクロンの分離効率が大幅に改善された。この改善の重要性は、煙突への放出がかなり削減されることである。冷却により、煙突への放出は臨界値である５０ｍｇ／Ｎｍ３未満となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３３】
【特許文献１】ＥＰ−Ａ−３６０３６０
【特許文献２】ＷＯ−Ａ−２００４００９２４４
【非特許文献】
【００３４】
【非特許文献１】「Ｆｌｕｉｄ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｃｒａｃｋｉｎｇ： Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ」，Ｊｏｓｅｐｈ Ｗ． Ｗｉｌｓｏｎ，ＰｅｎｎＷｅｌｌ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ ｃｏｍｐａｎｙ，１９９７，ＩＳＢＮ ０−８７８１４−７１０−１，１８３−１８５頁
【非特許文献２】「Ｆｌｕｉｄ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｃｒａｃｋｉｎｇ： Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ」，Ｊｏｓｅｐｈ Ｗ． Ｗｉｌｓｏｎ，ＰｅｎｎＷｅｌｌ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ ｃｏｍｐａｎｙ，１９９７，ＩＳＢＮ ０−８７８１４−７１０−１，１６８−１７０頁
【非特許文献３】「Ｇａｓ Ｃｙｃｌｏｎｅｓ ａｎｄ Ｓｗｉｒｌ Ｔｕｂｅｓ： ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ， ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ」，Ａ．Ｃ． Ｈｏｆｆｍａｎｎ ａｎｄ Ｌ．Ｅ． Ｓｔｅｉｎ，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ，２００２，ＩＳＢＮ ３−５４０−４３３２６−０
【非特許文献４】Ｓ．Ｏｂｅｒｍａｉｒ他，Ｐｏｗｄｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ １５６（２００５）３４−４２
【符号の説明】
【００３５】
１ 再生器
２ サイクロン
３ 導管
４ 第３段分離器（ＴＳＳ）
５ 渦巻き管分離器
６ 導管
７ 冷却装置
８ 第４段分離器（ＦＳＳ）
９ 微粒子ホッパー
１０ 廃棄導管
１１ 臨界流ノズル（ＣＦＮ）
１２ 導管
１３ 煙突
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子含有ガス流に遠心分離工程を行うことにより前記粒子含有ガス流から粒子を分離する方法であって、前記粒子含有ガス流をガスに富んだ流れと粒子に富んだ流れとに分離し、前記粒子に富んだ流れに第２の分離工程を行う前に前記粒子に富んだ流れを６００〜８００℃の範囲の温度から２００〜４５０℃の範囲の温度に冷却し、前記粒子に富んだ流れから粒子を分離する、前記方法。
【請求項２】
前記第２の分離工程が遠心分離工程である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記粒子含有ガス流が３０００〜１００００ｍｇ／Ｎｍ３の範囲の粒子を含有し、好ましくは５０００〜８０００ｍｇ／Ｎｍ３の範囲の粒子を含有する請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記粒子に富んだ流れを滑らかな導管を通して第２の分離工程に送る請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記粒子含有ガス流が再生器から送られるガス流であり、前記ガス流が流動接触分解の触媒微粒子を含有する請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
粒子含有ガス流を受け入れるための入口と、ガスに富んだ流れ用のガス出口と、粒子に富んだ流れ用の固体出口とを有するサイクロン分離器、及び前記サイクロン分離器から前記粒子に富んだ流れを受け入れるための入口を有する第２の分離器を備えるシステムであって、前記第２の分離器の前記入口と前記サイクロン分離器の前記固体出口との間に冷却装置を有する導管が存在する前記システム。
【請求項７】
前記冷却装置がフィン付き配管からなる導管である請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記導管が、衝撃力を前記粒子に実質的に加えずに前記粒子を輸送するよう構成される請求項６又は７に記載のシステム。
【請求項９】
前記導管にバルブ又はノズルが実質的にない請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記導管が螺旋形状を有する請求項６〜９のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１１】
前記導管が、前記導管の直径の５倍以上の半径をもつベンドを有する請求項６〜１０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１２】
前記第２の分離器がサイクロン分離器である請求項６〜１１のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１】
粒子含有ガス流に遠心分離工程を行うことにより前記粒子含有ガス流から粒子を分離する方法であって、前記粒子含有ガス流をガスに富んだ流れと粒子に富んだ流れとに分離し、前記粒子に富んだ流れに第２の分離工程を行う前に前記粒子に富んだ流れを６００〜８００℃の範囲の温度から２００〜４５０℃の範囲の温度に冷却し、前記粒子に富んだ流れから粒子を分離する、前記方法。
【請求項２】
前記第２の分離工程が遠心分離工程である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記粒子含有ガス流が３０００〜１００００ｍｇ／Ｎｍ３の範囲の粒子を含有し、好ましくは５０００〜８０００ｍｇ／Ｎｍ３の範囲の粒子を含有する請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記粒子に富んだ流れを滑らかな導管を通して第２の分離工程に送る請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記粒子含有ガス流が再生器から送られるガス流であり、前記ガス流が流動接触分解の触媒微粒子を含有する請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
粒子含有ガス流を受け入れるための入口と、ガスに富んだ流れ用のガス出口と、粒子に富んだ流れ用の固体出口とを有するサイクロン分離器、及び前記サイクロン分離器から前記粒子に富んだ流れを受け入れるための入口を有する第２の分離器を備えるシステムであって、前記第２の分離器の前記入口と前記サイクロン分離器の前記固体出口との間に冷却装置を有する導管が存在する前記システム。
【請求項７】
前記冷却装置がフィン付き配管からなる導管である請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記導管が、衝撃力を前記粒子に実質的に加えずに前記粒子を輸送するよう構成される請求項６又は７に記載のシステム。
【請求項９】
前記導管にバルブ又はノズルが実質的にない請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記導管が螺旋形状を有する請求項６〜９のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１１】
前記導管が、前記導管の直径の５倍以上の半径をもつベンドを有する請求項６〜１０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１２】
前記第２の分離器がサイクロン分離器である請求項６〜１１のいずれか一項に記載のシステム。
【図１】
【公表番号】特表２０１０−５０１０３３（Ｐ２０１０−５０１０３３Ａ）
【公表日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５２４１９５（Ｐ２００９−５２４１９５）
【出願日】平成１９年８月１６日（２００７．８．１６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００７／０５８５０５
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０２００５１
【国際公開日】平成２０年２月２１日（２００８．２．２１）
【出願人】（３９００２３６８５）シエル・インターナシヨネイル・リサーチ・マーチヤツピイ・ベー・ウイ (411)
【氏名又は名称原語表記】ＳＨＥＬＬ ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬＥ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＭＡＡＴＳＣＨＡＰＰＩＪ ＢＥＳＬＯＴＥＮ ＶＥＮＮＯＯＴＳＨＡＰ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月１６日（２００７．８．１６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００７／０５８５０５
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０２００５１
【国際公開日】平成２０年２月２１日（２００８．２．２１）
【出願人】（３９００２３６８５）シエル・インターナシヨネイル・リサーチ・マーチヤツピイ・ベー・ウイ (411)
【氏名又は名称原語表記】ＳＨＥＬＬ ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬＥ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＭＡＡＴＳＣＨＡＰＰＩＪ ＢＥＳＬＯＴＥＮ ＶＥＮＮＯＯＴＳＨＡＰ
【Ｆターム（参考）】
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