(57)【要約】【課題】一つまたはまたは一連の円筒形チャンバ中を回転する回転流動床を有する装置とその使用方法。【解決手段】円筒形チャンバの固定円形壁（2）の周りに配置されたインジェクタ（12）から円形壁に沿って流体（13）を連続層状に噴射して、円筒形チャンバを通過する固体粒子群（17）を急速回転運動させ、遠心力によって固体粒子を円形壁に沿って濃縮し、中心ダクト（3）の周りに回転流動床を形成し、中心ダクトから流体を除去する。本発明装置は触媒重合、乾燥、回転流動床中に懸濁した固体粒子群のその他の処理や、回転流動床を通る流体の触媒変換方法に使用される。
2008523975.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形または円形の少なくとも一つのチャンバから成る反応装置と、上記の円筒形または円形のチャンバの円筒形または円形の壁の周りに配置された気体または液体の流体を供給するための少なくとも一つの装置と、上記流体の除去装置と、上記の円筒形または円形のチャンバーの片側に設けられた固体粒子群の供給装置と、上記の円筒形または円形のチャンバーの上記とは反対側に設けられた固体粒子群を除去するための装置とを有する回転流動床装置において、下記（１）〜（３）を特徴とする装置：
（１）上記の流体を除去するための装置は上記の円筒形または円形のチャンバを縦方向に貫通する中心ダクトを有し、この中心ダクトの壁には円筒形または円形のチャンバを通って上記流体を中心ダクトの中央から除去するための少なくとも一つの排出開口が形成され、
（２）上記の流体を供給するため装置は流体インジェクタを有し、この流体インジェクタは上記円筒形または円形の壁に沿って上記流体を連続した層状に噴射して上記中心ダクトの周りを回転し、固体粒子群を回転運動させ、遠心力によって固体粒子群を上記の層を通って円筒形または円形の壁に向かってスラストさせ、
（３）上記遠心力を平均して重力の少なくとも３倍に等しい力にして、上記中心ダクトの周りに上記中心ダクトから一定距離の所を回転する固体粒子群の回転流動床に形成させ、固体粒子群は中心ダクトの排出開口を介して中心から除去される前に上記の円筒形または円形の壁に沿って摺動し、固体粒子群の少なくとも一部は流動床を通る上記流体の層で支持され、求心力は固体粒子群に生じる上記遠心力によって相殺される。
【請求項２】
上記の円筒形または円形の壁の各環状セクションが90°の間隔で少なくとも一つの上記流体インジェクタを含む請求項１に記載の装置。
【請求項３】
連続した２つの流体インジェクタの間の距離が上記円筒形または円形の壁の平均半径以下である請求項1または2に記載の装置。
【請求項４】
流体インジェクタの出口が薄く、好ましくは円筒形または円形のチャンバの平均半径の20分の1以下の幅を有する請求項1〜3のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
連続した２つの流体インジェクタの間の円筒形または円形の壁の表面が平面で、円筒形または円形の壁が多角形である請求項1〜４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
流体インジェクタによる上記流体の層の噴射方向が上記流体インジェクタの下流側の位置で上記の円筒形または円形の壁と30°以下の角度を成す請求項1〜５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
上記流体インジェクタの出口面が上記流体インジェクタの下流側の位置で上記の円筒形または円形の壁と60°〜120°の角度を成す請求項1〜６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
流体または流体混合物を供給する装置が上記の円筒形または円形の壁を囲んだ供給チャンバを有し、この供給チャンバと中心ダクトおの間の圧力差が上記流体の供給および除去装置によって流動床によって上記の円筒形または円形の壁上に生じる平均遠心圧力以上に維持される請求項1〜７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
上記供給装置が流動床の連続した環状セクションに対応する上記インジェクタへ別々に供給して、互いに異なる組成および／または温度および／または噴射速度を有する流体が上記環状セクションを横切って通る請求項1〜８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
上記の円筒形または円形の壁が縦方向セグメントに分割され、上記供給装置は各縦方向セグメントに対応する上記インジェクタへ異なる圧力で供給する請求項1〜９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
除去された上記流体を上記の流体を供給するための装置へ再循環させる装置を有し、この再循環装置は再循環させられた流体の温度および／または組成を調節するための処理を行う装置を有する請求項1〜１０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
上記中心ダクトが横断壁によって横方向に複数のセクションに分割され、各セクションは中心ダクト内部に配置された放出チューブに接続されていて、中心ダクトの各セクションから来る流体を別々に除去し、上記の円筒形または円形のチャンバの対応セクションまたは他のセクションで処理して、別々に再循環させる請求項1〜１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
上記の円筒形または円形のチャンバが円筒形または円形の壁と中心ダクトとの間に固定された環状壁によって中心ダクトの上記セクションに対応する環状セクションに分割され、上記環状壁は一つの環状セクションから隣りの環状セクションへ固体粒子群を通すための少なくとも一つの通路を上記の円筒形または円形の壁に有し、上記環状壁または中心ダクトの上記横断壁が一つのセクションから隣りのセクションへ流体を通すための通路を中心ダクト向かってまたは中心ダクトに形成されている請求項1〜１２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１４】
回転流動床の回転軸線に対して垂直で、円筒形または円形の壁に固定された中空円板を有し、この中空円板は反応装置を連続した円筒形または円形のチャンバに分割し、各チャンバは上記中空円板を通る通路によって互いに接続され、一つの円筒形または円形のチャンバの回転流動床中の懸濁粒子を隣りの円筒形または円形のチャンバの回転流動床へ送り、上記の流体を除去するための装置が上記中空円板から成り、この中空円板の各々は中心ダクトに接続した上記回転軸線の周りに開口した少なくとも一つの中心開口と、流体を中空円板を介して除去し、円筒形または円形のチャンバの出口圧力を再調整するするための反応装置の外側の少なくとも一つのコレクタに接続した少なくとも一つの側部開口とを備えていることを特徴とする請求項1〜１３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１５】
上記中空円板の少なくとも1つが、中空円板によって分離された上記円筒形チャンバから来て、中空円板に入る流体を分離するための一つまたは複数の分離パーティションを有する請求項1〜１４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１６】
上記通路が、反応装置の一端に向かう一つの環状セクションまたは円筒形また円形チャンバから他の環状セクションまたは円筒形また円形チャンバへの固体粒子群の移送を容易にする輪郭形状形状を有し、回転流動床の表面を安定させるために排出開口または中心開口から所望の位置にあり、上記端部への粒子の移動速度は上記通路が回転流動床中に浸され程度に応じて増減する請求項1３〜１５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１７】
上記通路が反応装置の上記の円筒形または円形の壁に沿って位置し、反応装置の上記環状セクションまたは上記の円筒形または円形のチャンバの全てが固体粒子群で次第に充填されるか、次第に空になるのに適した方向に一つの環状セクションまたは円筒形また円形チャンバから他の環状セクションまたは円筒形また円形チャンバへの固体粒子群の移送を容易にする輪郭形状形状を有する請求項1３〜１６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１８】
最も重い固体粒子群を還流するために上記通路とは反対方向へのもう一つの上記の円筒形または円形のチャンバから他方の上記の円筒形または円形のチャンバへの固体粒子群の移送を容易にする輪郭形状を有する第２の通路を反応装置の上記の円筒形または円形の壁に沿って有する請求項1３〜１７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１９】
上記排出開口が縦方向に配置され、その平均幅が中心ダクトの壁と上記の円筒形または円形の壁との間の平均距離の半分以下である請求項1３〜１８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２０】
上記の排出開口の横断面積の合計が流体インジェクタの出口の横断面積の合計の半分以下である請求項1〜１９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２１】
排出開口の面が中心ダクトの壁に対して60°〜120°の角度を成す請求項1〜２０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２２】
中心ダクトの横断面が一つ以上の排出開口を通ることはない請求項1〜２１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２３】
中心ダクトの近くの排出開口の少なくとも1つの上流で少なくとも一つの円筒形または円形のチャンバをウイング形（wing-shaped）のデフレクタが縦方向に横切り、排出開口を越えて延びている請求項1〜２２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２４】
デフレクタが中空で、流体供給装置から上記の円筒形または円形のチャンバまたは中空円板を通って流体が供給され、中心ダクトの下流で中心ダクトの壁に沿って流体を層状に噴射するための少なくとも一つの流体インジェクタをその後端に沿って有する請求項23に記載の装置。
【請求項２５】
デフレクタの下流位置にある上記端縁と排出開口の下流位置にある中心ダクトの壁の間の距離が上記端縁と上記の円筒形または円形の壁との間の距離の半分以下である請求項23または24に記載の装置。
【請求項２６】
中心ダクトの壁が両末端の少なくとも1方にフレアー壁を有し、このフレアー壁と同心かつそれから一定距離の所に流体を除去するためのチューブを有し、中心ダクト中に随伴され、遠心力によって壁に沿って摺動する固体粒子群を除去するための放出チューブをフレアー壁と対向して有する請求項1〜25のいずれか一項に記載の装置、。
【請求項２７】
上記の円筒形または円形のチャンバが、上記の固体粒子群を除去するための装置の側面の近くに制御リングを有し、その外側のエッジが上記の円筒形または円形の壁に沿って延び且つそれに固定され、その内側エッジが中心ダクトと上記の円筒形または円形の壁との間の平均距離の四分の一より大きい平均距離の所にあり、内側のエッジと中心ダクトとの間に位置する空間を通る回転流動床中の懸濁固体粒子群は一つの制御リングから他方の制御リングへ通る請求項1〜２６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２８】
制御リングが、上記内側エッジと中心ダクトとの間に位置する空間を通らずに中心ダクトの方へ上記分離リングの片側からその反対側へ固体粒子群を移すための少なくとも一つの通路を上記の円筒形または円形の壁に対向して配置されたものを有する請求項27に記載の装置。
【請求項２９】
流体が気体で、上記の円筒形または円形のチャンバまたは中空円板を介して中心ダクトから流動床の表面の少なくとも一部の上へ細かな上記液体の液滴を噴霧するための液体噴射装置を有する請求項1〜２８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３０】
円筒形チャンバが１セットのリングまたはターンまたは螺旋形ターンの断片を有し、その外側エッジは上記の円筒形または円形の壁に沿って延び且つそれに固定され、その内側エッジは中心ダクトから中心ダクトと上記の円筒形または円形の壁との間の平均距離の四分の一以上の平均距離の所にある請求項1〜２９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３１】
一種または複数の流体を供給する装置が、流体を除去するためのライン中に挿入された少なくとも一つのエジェクタを有し、供給された流体が非常に高速度で噴射され、上記除去ラインから除去された流体と混合され、上記の円筒形または円形のチャンバへ再循環される請求項1〜３０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３２】
流動床の回転軸線が垂直線に対して45°以下の角度を成し、中心ダクトが上記の円筒形または円形のチャンバの上側を通り、反対側で一定の距離で終わり、中心ダクトの横断面が最上部から下方へ向かって次第に減少している請求項1〜３１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３３】
上記の円筒形または円形のチャンバの平均半径が最上部から下方へ向かって次第に減少している請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
反応装置が垂直で、各中空円板がその下側壁上にある中心開口のみを有する請求項14〜33のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３５】
反応装置が垂直で、操業停止時に上記の円筒形または円形のチャンバ中を回転していた固体粒子群が排出開口中に落下する確率を減らすために、排出開口が上記の円筒形または円形のチャンバの上方に位置している請求項1〜34のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３６】
反応装置が垂直で、上記の円筒形または円形のチャンバの最上部と低部との間の回転流動床の圧力および厚さの差を減らすために、上記の円筒形または円形のチャンバの円形の壁が回転運動エネルギーの一部を用いて上記の壁に沿って固体粒子群を上昇させる横方向フィンまたは螺旋形ターンを有している請求項1〜３５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３７】
流動床の回転軸線が垂直線に対して45°以下の角度を成し、上記の円筒形または円形のチャンバが回転流動床を複数の環状セクションに分割する分離リングを有し、この分離リングの外側エッジは上記の円筒形または円形の壁に沿って延び且つそれに固定され、分離リングの内側エッジは中心ダクトから中心ダクトと上記の円筒形または円形の壁との間の平均距離の四分の一以上の平均距離の所にあり、内側エッジと中心ダクトとの間にある空間中へ通る回転流動床中の懸濁固体粒子群は分離リングの片側から反対側へ通る請求項1〜36のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３８】
上記分離しているリングが中空で、流体については上記供給装置によって供給されることを特徴づけられる層の連続において上記リングの上側表面に沿って上記回転流動床の回転の方向に噴射されている上記流体請求項３７に記載の装置。
【請求項３９】
分離リングが、内側エッジと中心ダクトとの間に位置した空間を通過らずに分離リングの上側に位置した固体粒子群を下向きに流すための少なくとも一つの通路を上記の円筒形または円形の壁に対向して有する請求項37または38に記載の装置。
【請求項４０】
分離リングが上向きスロープ螺旋形ターンまたはターン断片である請求項37〜39のいずれか一項に記載の装置。
【請求項４１】
流動床の回転軸線が垂直線に対して45°の角度を成し、排出開口が上記の円筒形または円形のチャンバの縦方向下側部分にある請求項1〜31のいずれか一項に記載の装置。
【請求項４２】
反応装置が水平で、流動床の容積を実質的に変えずに除去装置へ向かう上記通路を通る固体粒子群の移送を増減するために傾斜可能である請求項1〜31のいずれか一項に記載の装置。
【請求項４３】
反応装置が水平で、操業停止時に固体粒子群が中心ダクト中に侵入する可能性を減らすために排出開口が上記の円筒形または円形のチャンバの上半分にある請求項1〜31のいずれか一項に記載の装置。
【請求項４４】
固体粒子群を除去する装置を介して除去された固体粒子群を再循環させるために、上記の円筒形または円形のチャンバに固体粒子群を供給する装置を介して再循環させる装置を有する請求項1〜43のいずれか一項に記載の装置。
【請求項４５】
一種または複数の流体を供給する装置が回転流動床に流体を噴射するための装置を有し、この流体噴射装置は少なく一つのデフレクタを有し、このデフレクタは回転流動床内部に回転流動床の回転の方向に送られるインジェクタから出た一種または複数の流体のジェットの周りの空間を区画し、上記デフレクタは流体ジェットと混合するために、インジェクタとデフレクタとの間にインジェクタの上流域から出て上記空間に入る回転流動床中の懸濁固体粒子群の流れのためのアクセス通路または回廊を区画し、上記空間は上記空間の出口に届く前に流体ジェットが固体粒子群にその運動エネルギーの相当部分を渡すことができるだけの十分充分な長さを有する請求項1〜44のいずれか一項に記載の装置。
【請求項４６】
流体ジェットを取り囲む上記デフレクタによって区画される上記空間が最初に収束し、次に拡大する請求項45に記載の装置。
【請求項４７】
流動床を含む反応装置の円筒形または円形の壁に沿ってそれに固定されたリングまたは横方向リングの断片を有し、このリングまたは横方向リングの断片は上記デフレクタおよび上記の円筒形または円形の壁と一緒に上記流体ジェットが通る上記空間を取り囲んでいる請求項45〜48のいずれか一項に記載の装置。
【請求項４８】
環状セクションまたは上記の円筒形または円形のチャンバ中に存在する固体粒子群を完全に除去するために、反応装置が環状セクションまたは上記の円筒形または円形のチャンバの円筒形または円形の壁に沿って設けられた各出口を有する請求項1〜４７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項４９】
環状セクションまたは反応装置の一端で上記の円筒形または円形のチャンバから除去した固体粒子群を反応装置の他端で環状セクションまたは上記の円筒形または円形のチャンバへ再循環させるための移送カラムまたはチューブを反応装置の外側に有する請求項1〜48のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５０】
上記の円筒形または円形のチャンバまたは一連のチャンバが類似の円筒形または円形のチャンバまたは一連のチャンバに接続され、固体粒子群は移送ラインを介して上記円筒形チャンバまたは一連のチャンバから上記の類似したチャンバまたは一連のチャンバへ移動され、上記入口は固体粒子群を供給するための装置の反対側で上記の円筒形または円形のチャンバまたは一連のチャンバの円筒形または円形の壁の近くに位置し、上記出口は上記の類似したチャンバまたは一連のチャンバから固体粒子群を除去するための装置の反対側で上記の類似したチャンバまたは一連のチャンバの中心ダクトの近くに位置している請求項1〜49のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５１】
環状セクションまたは上記の円筒形または円形のチャンバまたは一連のチャンバを少なくとも２つ有し、一つの環状セクションまたは上記の円筒形または円形のチャンバから他の環状セクションまたは上記の円筒形または円形のチャンバへ固体粒子群を移すための通路を少なくとも1つ有し、流体を供給または流体を除去する装置が、環状セクションまたは上記の円筒形または円形のチャンバから除去した流体を同じまたは異なる環状セクションまたは上記の円筒形または円形のチャンバまたは一連のチャンバへ供給する請求項1〜50のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５２】
回転流動床中を懸濁する固体粒子群の触媒重合、乾燥、その他の処理または回転流動床を通る流体の触媒変換のための方法において、
反応装置の円筒形または円形のチャンバ中へ流体または複数の流体を層状または連続層状に噴射し、重力より少なくとも３倍大きな遠心力を発生させる平均回転速度で固体粒子群を随伴する流速および射出圧力で、請求項1〜51のいずれか一項に記載の円筒形または円形のチャンバ中に挿入された中心ダクトを介して中央から除去する階段から成ることを特徴とする方法。
【請求項５３】
回転流動床中を懸濁する固体粒子群の触媒重合、乾燥、その他の処理または回転流動床を通る流体の触媒変換のための方法において、
請求項41〜43のいずれか一項に記載の水平円筒形の反応装置中に上記反応装置の直径と重力加速度gとの積の平方根以上の高い平均回転速度を固体粒子群に与える速度および流速で流体または流体混合物を噴射する階段から成ることを特徴とする方法。
【請求項５４】
回転流動床中を懸濁する固体粒子群の触媒重合、乾燥、その他の処理または回転流動床を通る流体の触媒変換のための方法において、
請求項1〜40のいずれか一項に記載の垂直な円筒形反応装置中に回転流動床中に重力より大きな遠心力を発生させる速度および流速で流体または流体混合物を噴射し、一つの上記円筒形または円形のチャンバから他の円筒形または円形のチャンバへ反応装置の底部へ向かって固体粒子群を移送する階段から成ることを特徴とする方法。
【請求項５５】
回転流動床中を懸濁する固体粒子群の触媒重合、乾燥、その他の処理または回転流動床を通る流体の触媒変換のための方法において、
請求項1〜40のいずれか一項に記載の垂直な円筒形反応装置中に円筒形チャンバの上部から底部へ下降したときに得られる速度より高い平均回転速度を固体粒子群に与える速度および流速で流体または流体混合物を噴射し、円筒形または円形のチャンバを分離し、固体粒子群が上昇するような方向を向いた中空円板に形成した少なくとも一つの通路を介して下側の円筒形または円形のチャンバから上側の円筒形または円形のチャンバへ固体粒子群を通過させる階段から成ることを特徴とする方法。
【請求項５６】
上記の流体または流体を再循環させる請求項52〜55のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５７】
固体粒子群を再循環させる階段を有する請求項52〜56のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５８】
細かな液滴の液体を固体粒子群上へ噴霧して、上記液体で粒子を含浸し、回転流動床中を通る気体または流体混合物と化学反応させる階段を有する請求項52〜57のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５９】
請求項1〜51のいずれか一項に装置の回転流動床中での懸濁固体粒子群の重合での使用。
【請求項６０】
固体粒子群が触媒である回転流動床を通過する流体または流体混合物の触媒変換での請求項1〜51のいずれか一項に記載の装置の使用。
【請求項６１】
請求項1〜51のいずれか一項に記載の装置の固体粒子群の乾燥または揮発分の抽出での使用。
【請求項６２】
請求項1〜51のいずれか一項に記載の装置の固体粒子群の含浸または被覆での使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回転流動床装置と、固定円形反応室の内部を回転する流動床中へ流体を噴射するための装置と、上記回転流動床中の懸濁固体粒子群の触媒重合、乾燥、含浸、被覆、その他処理方法または上記装置を用いたクラッキング、脱水素またはその他の流体の触媒変換方法とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
固体粒子群を流体中に懸濁させ、流体を通して流動床を形成する方法は周知である。流体を円筒形反応装置の側壁に接線状に噴射すると、その運動エネルギーの一部は回転する固体粒子群へ移動し、このエネルギー変換が充分な場合には、回転運動によって反応装置の壁に沿って固体粒子群を維持できる遠心力が生じ、回転固体粒子群が形成される。垂直な反応装置の場合、回転固体粒子群の表面はほぼ逆截頭円錐体になる。この種の方法は本発明者が2004年4月14日に出願した下記特許出願に記載されている。
【特許文献１】ベルギー特許出願番号第2004/0186号公報
【０００３】
従来の流動床で固体粒子群の濃度を高くするためには、重力のみに対して、流動床に流体が通過させて重力に起因する固体粒子群の下向き圧力より小さい上向き圧力を固体粒子群に生じさせなければならず、従って、上昇速度を下げて流動床を通過する流体の流速と流体中に懸濁する固体粒子群に対する流体の速度の差を制限する必要がある。
【０００４】
重力より遠心力が実質的に高い回転流動床では、流動床を放射状に通る流体によって生じる求心圧力が実質的に高くなり、固体粒子群に対する流速およびその速度差の両方が実質的に高くなり、それによって流体と固体粒子群との間の接触を改善され、流動床を通過できる流体の容積が実質的に増加し、従って、固体粒子群を冷却、加熱および／または乾燥させる能力が増加する。
【０００５】
回転流動床が固定円筒壁で支持され、その上を摺動する場合には、固体粒子群によって固定円筒壁に生じる圧力によって固体粒子群はスローダウンされ、その程度は流動床の厚さ、密度および回転速度によって決まる。回転機械手段を用いて回転の角運動量を維持しないと、回転速度は直ぐに低下し、反応装置内部にある移動機器の存在および／または流動床の回転方向への流体の高速度噴射に関連した問題が生じる。
【０００６】
しかし、大型反応装置中へ流体ジェットを高速で噴射する場合には、反応装置中へ拡大することによって急速に遅く（噴射条件に依存する）なり、固体粒子群へ大きな運動量を移動させる能力が制限される。そのため、流動床を回転させるための機械的手段を用いない限り、非常に高い流速を有する流体を用いて反応装置の円筒壁に沿って固体粒子群を維持するのに充分な回転速度を維持するのに必要な運動量を固体粒子群に移動させる必要がある。流体の密度が粒子の密度よりはるかに小さい場合には、流体を中央に除去するための装置は非常に大型になり、反応装置の高または長さが制限される。必要な角運動量を固体粒子群へ移動させるために噴射しなければならない流体の量は非常に多量なため、厚くて密な流動床を形成し且つ流体と固体粒子群とを正しく分離することができなくなる。
【０００７】
事実、流体を除去するための排出開口を有する中心ダクトを横切る円筒形チャンバの対称軸に直角に流体を円筒壁に対して接線状に高速噴射することで、排出開口の幅が狭ければ、流体は中心ダクトに入る前に中心ダクトの周りを数回、回転できる。しかし、固体粒子群が円筒形チャンバに導入された瞬間、固体粒子群の比重に対する流体の比重の比に比例して流体はスローダウンする。従って、流体の除去がより直接的になり、排出開口の下流で中心ダクトに沿って流体が逆流する原因にもなり、乱流が生じ、出口の方へ固体粒子群が随随伴することもある。そのため円筒形チャンバ内部に厚くて密な流動床を形成できる可能性が制限される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上の通り、反応装置中に回転流動床を作るには多くの課題があるということは明らかである。
従って、本発明の目的は、上記の問題の少なくとも一部を解決することが可能な改良型の回転流動床装置を提供することにある。
特に、本発明の目的は一種または複数の流体を正しく噴射でき、流動床の形成を改良できる回転流動床装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、円筒形または円形の少なくとも一つのチャンバから成る反応装置と、上記の円筒形または円形のチャンバの円筒形または円形の壁の周りに配置された気体または液体の流体を供給するための少なくとも一つの装置と、上記流体の除去装置と、上記の円筒形または円形のチャンバーの片側に設けられた固体粒子群の供給装置と、上記の円筒形または円形のチャンバーの上記とは反対側に設けられた固体粒子群を除去するための装置とを有する回転流動床装置において、下記（１）〜（３）を特徴とする装置を提供する：
（１）上記の流体を除去するための装置は上記の円筒形または円形のチャンバを縦方向に貫通する中心ダクトを有し、この中心ダクトの壁には円筒形または円形のチャンバを通って上記流体を中心ダクトの中央から除去するための少なくとも一つの排出開口が形成され、
（２）上記の流体を供給するため装置は流体インジェクタを有し、この流体インジェクタは上記円筒形または円形の壁に沿って上記流体を連続した層状に噴射して上記中心ダクトの周りを回転し、固体粒子群を回転運動させ、遠心力によって固体粒子群を上記の層を通って円筒形または円形の壁に向かってスラストさせ、
（３）上記遠心力を平均して重力の少なくとも３倍に等しい力にして、上記中心ダクトの周りに上記中心ダクトから一定距離の所を回転する固体粒子群の回転流動床に形成させ、固体粒子群は中心ダクトの排出開口を介して中心から除去される前に上記の円筒形または円形の壁に沿って摺動し、固体粒子群の少なくとも一部は流動床を通る上記流体の層で支持され、求心力は固体粒子群に生じる上記遠心力によって相殺される。
【００１０】
本発明では「円形の反応室」ともよばれる円筒形チャンバの円形壁の周りに配置したインジェクタ（噴射装置）を使用する。このインジェクタは円形壁に沿って一種または複数の流体を連続層状に噴射して、互いに重複した流体層を形成する。流体は反応室内部で反応室中に挿入された中心ダクトの周りを高速回転し、反応室の中心軸に沿って移動し、流体は中心ダクト設けた中央の排出開口から除去される。固体粒子群は円形反応室の片側から供給され、反対側から除去される。流体の回転運動に急速に随伴された固体粒子群の流れが円形反応室を横切り、円形反応室を出る前に、密度の高い回転流動床中で遠心力によって濃縮される。固体粒子群は円形の壁に沿って延びた連続した流体層の求心力の圧力によって少なくとも部分的に支持され、連続した流体層は流体クッションとして作用し、壁に対する固体粒子群の摩擦を減らす。流体を供給する流体の供給装置は円形反応室を取り囲んだ流体供給チャンバを有し、供給装置と中心ダクトとの間の圧力差は円形壁に対する回転流動床の遠心力に起因する平均圧力より高いのが好ましく、この圧力差と流体の流速とによって回転流動床は実質的に平均遠心力を生じる速度で回転状態に維持される。平均遠心力は重力の３倍以上であるのが好ましい。
【００１１】
好ましい実施例で提供される本発明の改良された回転流動床装置は反応装置の内部寸法を調節することによって容積を減らさずに流動床を作ることができる。本発明では特に、反応装置が互いに接続された一連の連続した円筒形チャンバに分割される。
【００１２】
本発明は特に、反応装置の対称軸に対して垂直で、反応装置の円筒壁に固定された中空円板を有する回転流動床装置を提供する。中空円板は反応装置を一連の円筒形チャンバに分割し、各円筒形チャンバは中空円板に設けられた通路を介して互いに接続され、回転流動床中を懸濁する固体粒子群は一つの円筒形チャンバから他の円筒形チャンバへ送られる。流体を除去するための装置は中空円板から成り、この中空円板は対称軸線の周りに少なくとも一つの中心開口と、少なくとも一つの側部開口とを有し、この側部開口は反応装置の外側で少なくとも一つのコレクタに連結され、このコレクタは中空円板から流体を除去し、円筒形チャンバの出口圧力を再調整する。
【００１３】
本発明の一つの実施例では、円筒形反応装置は反応装の側壁に固定されか一連の平らな円筒または中空円板によって連続した一連の円筒形チャンバに分割される。この中空円板は各チャンバを通過した高速回転する流体を除去するための中央開口と、反応装置から流体を吸引する側壁開口とを有している。
この中空円板を通る通路は高速回転する流体中に懸濁した固体粒子群が1つの円筒形チャンバから他方の円筒形チャンバまで通すことができるような輪郭形状を有している。
【００１４】
本発明の特に好ましい実施例で提供される回転流動床装置では、一種または複数の流体から回転流動床中の懸濁固体粒子群へ移動されるエネルギーおよび運動量が交換効率を改善するように設計された改良型の流体の噴射装置が用いられる。本発明は、回転流動床内部で、回転流動床の回転方向に送られる流体の一つまたは複数のジェットの周りに空間を区画する少なくとも一つのデフレクタを提供する。
【００１５】
特に、本発明の回転流動床装置は回転流動床中に一種または複数の流体を供給する流体の噴射装置を有し、この流体噴射装置は少なく一つのデフレクタを有し、このデフレクタは流体の一つまたは複数のインジェクタからそれを出た回転流動床内部に回転流動床の回転方向に送られた一種または複数の流体のジェットの周りに一つの空間を区画する。上記デフレクタは、流体ジェットと混合させるために、インジェクタとデフレクタとの間にインジェクタの上流域から出て上記空間中に入る回転流動床中に懸濁する固体粒子群の流れのためのアクセス通路または回廊を区画する。上記空間は上記空間の出口に届く前に流体ジェットがその運動エネルギーの相当部分を固体粒子群へ与えることができるのに充分な長さを有している。
【００１６】
流体ジェットと回転流動床中の懸濁固体粒子群との間の運動量および運動エネルギーの移送および交換効率を改善するために、本発明は回転流動床中に流体インジェクタの近くに配置されたデフレクタを有する。このデフレクタは噴射された流体が所定量の固体粒子群と混合され、固体粒子群にその運動エネルギーの相当量を移す前に反応装置中に拡大するのを減らすのに適した輪郭形状を有している。この装置は固体粒子群よりはるかに軽い流体を使用するのに適しており、運動エネルギーの大部分が反応装置中に拡散して失なわれずに、反応装置中に高速度で噴射するのに適している。
【００１７】
本発明装置は種々の方法で使用することができる。従って、本発明は回転流動床中を懸濁する固体粒子群の触媒重合、乾燥、含浸、コーテング、その他の処理または回転流動床を通る流体のクラッキング、脱水素または触媒変換のための方法にも関するものである。
【００１８】
本発明は特に、回転流動床中を懸濁する固体粒子群の触媒重合、乾燥、その他の処理または回転流動床を通る流体の触媒変換のための方法において、反応装置の円筒形または円形のチャンバ中へ流体または複数の流体を層状または連続層状に噴射し、重力より少なくとも３倍大きな遠心力を発生させる平均回転速度で固体粒子群を随伴する流速および射出圧力で、本発明の円筒形または円形のチャンバ中に挿入された中心ダクトを介して中央から除去する階段から成ることを特徴とする方法に関するものである。
【００１９】
本発明はさらに、回転流動床中を懸濁する固体粒子群の触媒重合、乾燥、その他の処理または回転流動床を通る流体の触媒変換のための方法において、本発明の水平円筒形の反応装置中に上記反応装置の直径と重力加速度gとの積の平方根以上の高い平均回転速度を固体粒子群に与える速度および流速で流体または流体混合物を噴射する階段から成ることを特徴とする方法に関するものである。
【００２０】
本発明はさらに、回転流動床中を懸濁する固体粒子群の触媒重合、乾燥、その他の処理または回転流動床を通る流体の触媒変換のための方法において、本発明の垂直な円筒形反応装置中に回転流動床中に重力より大きな遠心力を発生させる速度および流速で流体または流体混合物を噴射し、一つの上記円筒形または円形のチャンバから他の円筒形または円形のチャンバへ反応装置の底部へ向かって固体粒子群を移送する階段から成ることを特徴とする方法に関するものである。
【００２１】
本発明はさらに、回転流動床中を懸濁する固体粒子群の触媒重合、乾燥、その他の処理または回転流動床を通る流体の触媒変換のための方法において、本発明の垂直な円筒形反応装置中に円筒形チャンバの上部から底部へ下降したときに得られる速度より高い平均回転速度を固体粒子群に与える速度および流速で流体または流体混合物を噴射し、円筒形または円形のチャンバを分離し、固体粒子群が上昇するような方向を向いた中空円板に形成した少なくとも一つの通路を介して下側の円筒形または円形のチャンバから上側の円筒形または円形のチャンバへ固体粒子群を通過させる階段から成ることを特徴とする方法に関するものである。
【００２２】
本発明はさらに、重合プロセスでの本発明装置の使用に関するものである。本発明はさらに、固体粒子群が触媒である、流体混合物を回転流動床を通過させて流体を触媒変換する方法での使用に関するものである。本発明はさらに、本発明装置の固体粒子群の乾燥または揮発成分の抽出方法での使用に関するものである。本発明はさらに、固体粒子群の願真または被覆での使用に関するものである。
【００２３】
従って、本発明は一種または複数の流体の噴射方法が改良され、種々の技術的変更によって流動床の形成方法が改良され、それと同時に、一種または複数の流体を連続した層状にして反応装置中に噴射するのに適したインジェクタを使用し、反応装置を複数の一連の反応チャンバに分割し、および／または、一つまたは複数のデフレクタを備えた噴射装置を使用することで改良した回転流動床装置を提供する。
【００２４】
本発明は、固体粒子群と流体との間をよく分離でき、反応装置内部の流体密度が低い場合でも、機械的回転手段を使わずに回転させて遠心力を作り、濃密な回転流動床中に高速に多量の流体を通過させるのに適している。流体および／または固体粒子群は適当な処理をした後に再循環でき、滞流時間は必要に応じて簡単に調節できる。本発明は流体と固体粒子群との間の接触をよくする必要のあるプロセス、特にコンパクトな反応装置中での固体粒子群の急速乾燥、および／または、高い熱伝達能力のような温度制御を必要とする発熱触媒反応、例えばエチレンの触媒重合や吸熱反応、例えばエチルベンゼンの接触脱水素反応または軽質ガソリンの接触分解等で特に有利である。さらに、触媒粒子を所望速度で再生するのに適している。固体粒子群を高速度で回転することによって、会合の形成を阻止でき、反応装置表面への付着を減らすことができる。固体粒子群と反応装置表面との間の流体クッションの存在で固体粒子群による反応装置壁の摩擦を減らすこともできる。
【００２５】
本発明は、反応装置を一連の円筒形チャンバに分割し、各円筒形チャンバを小さな通路で接続し、少量の流体が随伴した固体粒子群を移動させるので、異なる流体をループ状に再循環させるのに適している。この方法は一つの円筒形チャンバと別の円筒形チャンバで組成の異なる流体を使用する場合に特に有利である。
【００２６】
本発明方法では円筒形チャンバ間の通路の寸法に従って反応装置中の粒子滞流時間を長くしたり、短くすることができ、反応装置の側壁に沿った薄膜へ流体を噴射することで壁上の固体粒子群の摩擦が減るので回転流動床の耐久性が良くなる。
【００２７】
本発明方法は中空円板を介して流体を高流速で最小の抵抗力で中央から除去するので、流体の流れ容積が高いときに特に有利である。さらに、流体パーティションとコレクタは反応装置の外側にあるので、反応装置内部の直径を大きくでき、流動床が利用できる空間を減らすことがない。
【００２８】
本発明方法はさらに、中空円板が反応装置の円筒壁を支持でき、縦方向に横切る薄い壁にして、流体を噴射するためのスリットが形成できるので、反応装置中の圧力が大気圧より低いときに特に有利であり、分解も容易である。さらに、分配装置、コレクタおよび反応装置でコンパクトな簡単に移動可能なアセンブリを簡単に形成できる。
【００２９】
本発明方法を用いることで例えば穀類粒子を乾燥させるための軽量でコンパクトな移動可能な効率的ユニットが建設できる。本発明方法はさらに、軽質オレフィンのクラッキング、中間加熱および触媒再生を必要とする吸熱性のエチルベンゼンの脱水素、低圧での流体の触媒変換にも適している。本発明方法はさらに、異なる組成の一連の活性流体中に懸濁した粒子の触媒ビモダルまたはマルチモダルな共重合にも使用できる。
本発明装置の上記以外の特徴および実施例を以下に示すが、本発明が下記実施例に限定されるものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明は改良型流動床装置に関するものである。本発明装置は一般に一つまたは複数の円形反応室を含む円筒形反応装置から成る。用語「円形反応室」および「円筒形チャンバ」は本発明のいくつかの実施例で使われる同義語で、円筒形の反応装置内部のチャンバ（室）を意味する。用語「円形壁」および「円筒壁」は本発明のいくつかの実施例で使われる同義語で、円形反応室または円筒形のチャンバの壁を表す。
【００３１】
本発明の最初の観点から、本発明は固定された円形反応室内部へ連続層状に一種または複数の流体を流体噴射装置を介して噴射する装置を有する回転流動床装置と、この回転流動床中に懸濁する固体粒子群の触媒重合法、乾燥、含浸、被覆、その他の処理や、本発明置を使用した流体のクラッキング、脱水素、その他の触媒変換方法とに関するものである。
【００３２】
本発明は特に、回転流動床中へ流体を一連の層状に噴射する装置と、円形反応室の固定された円形壁の周りに配置した一連のインジェクタから円形壁沿って1種または複数の流体を層状に噴射し、固体粒子群を随伴して上記チャンバを通して急速回転運動させ、遠心力で円形壁に沿って粒子を濃縮させ、中心ダクトの周りに回転流動床を形成し、中心ダクトを通って流体を除去する、固体粒子群の触媒重合、乾燥または流体の触媒変換、その他の処理方法に関するものである。
【００３３】
本発明では、円形反応室の円形壁の周りに円形壁に沿って配置されたインジェクタから一種または複数の流体を連続した層状に噴射し、円形反応室中に挿入した中心ダクトの周りにその中心軸線に沿って反応室内部を高速回転する互いに積層した一連の流体層を形成し、中心ダクトに設けた一つまたは複数の排出開口から流体を除去することができる。円形反応室を横切る固体粒子群の流れは円形反応室の片側で供給されて、反対側で除去される。固体粒子群は急速回転運動する流体に随伴され、遠心力は固体粒子群を濃縮するのに充分で、円形反応装置チャンバを離れる前に、濃密な回転流動床中で円形壁に沿って連続した流体層の求心力の圧力によって少なくとも部分的に支持され、連続した流体層は流体クッションの役目をして円形壁に対する固体粒子群の摩擦を減らす。流体を供給するその供給装置は円形反応室を取り囲んだ流体供給チャンバで構成でき、この供給装置と中心ダクトとの間の圧力差と流体の流速は平均遠心力で生じる速度で流動床を回転させ、この圧力差は円形壁に加わる平均遠心力に起因する圧力より高いのが好ましく、上記平均遠心力は重力の３倍以上であるのが好ましい。従って、最初の実施例の本発明回転流動床は円形反応室と、円形壁の周りに配置された一種または複数の流体を供給する装置と、流体の除去装置と、円形反応室片側で固体粒子群を供給する装置と、円形反応室の反対側で固体粒子群を除去する装置とを有し、その特徴は上記の流体の除去装置が反応室中に挿入され、縦方向に延びた中心ダクトで構成され、この中心ダクトの壁に少なくとも一つの排出開口を有し、流体はこの排出開口を介して円形反応室の中央から除去され、上記の流体を供給するため装置は流体インジェクタを有し、この流体インジェクタは上記円筒形または円形の壁に沿って上記流体を連続した層状に噴射して上記中心ダクトの周りを回転し、固体粒子群を回転運動させ、遠心力によって固体粒子群を上記の層を通って円筒形または円形の壁に向かってスラストさせ、平均遠心力を重力の少なくとも３倍に等しい力にして、上記中心ダクトの周りに上記中心ダクトから一定距離の所を回転する固体粒子群の回転流動床に形成させ、固体粒子群は中心ダクトの排出開口を介して中心から除去される前に上記の円筒形または円形の壁に沿って摺動し、固体粒子群の少なくとも一部は流動床を通る上記流体の層で支持され、求心力は固体粒子群に生じる上記遠心力によって相殺される点にある。
【００３４】
中心ダクトを通る固体粒子群のエントレインメントを避けるために、速度および／または流体噴射と除去との間の差を大きくし、反応室の半径および固体粒子群と流体との密度比の増加に合わせて、固体粒子群の回転角運動量のロスを減らさなければならない。
【００３５】
そのために、反応室の円形壁に対する固体粒子群の圧力および濃度を制限し、そのスローダウンを制限するために、反応室の各環状セクションに少なくとも一つの流体インジェクタを90°の間隔で配置するのが好ましく、より好ましくは４つ、さらにた好ましくは７つ、最も好ましくは11個の流体インジェクタを存在させる。すなわち、一連の流体層の数を多くするか、インジェクタ間の距離を短くし、好ましくは円形のチャンバの平均半径より短くして、上流域にあるインジェクタによって噴射された流体層を通過した後、且つ下流にあるインジェクタによって噴射された流体の層に達する前に円形壁と接触する固体粒子群の量と濃度とを制限する。
【００３６】
また、充分な速度、好ましくは流動床中の固体粒子群の所望の回転速度の少なく2倍の速度で、薄い層状に、反応室の平均半径の好ましくは20分の1以下の厚さで、流体インジェクタの出口開口の面が円形壁に対して鋭角を成す方向、好ましくは30°以下の角度で、下流側の円形壁に対して好ましくは60°〜120°の角度を成すように流体を噴射して、インジェクタを出た時の流体のスラスト方向が放射方向または求心力よりは接線方向となるようにインジェクタを設計する。円形壁は円筒形にできるが、種々の径を有する曲率にすることもでき、流体インジェクタの間を平面にすることもできる。後者の場合は、円形壁は多角形になり、インジェクタの両側の側面はインジェクタの数が増加するにつれて180°に近い角度となる。
【００３７】
従って、本発明装置の一つの実施例は流体インジェクタによる流体層の噴射方向が流体インジェクタの下流側の位置にある円形壁に対して30°以下の角度を成す点に特徴がある。他の好ましい実施例では、本発明装置の流体インジェクタの出口面が流体インジェクタの下流に位置した円形壁に対して60〜120°の角度を成す点に特徴がある。さらに他の実施例では、本発明装置の円形壁の各環状セクションが90°間隔で少なくとも1つの流体インジェクタを含む点に特徴がある。
さらに、本発明装置では互いに隣り合う２つの流体インジェクタの間の距離が円形壁の平均半径以下である点に特徴がある。他の好ましい実施例では、本発明装置は流体インジェクタの出口が薄く、好ましくは反応室の平均半径の20分の1以下の幅を有する点に特徴がある。本発明はさらに、互いに隣り合う２つの流体インジェクタの間の円形壁の表面が平らで、円形壁が多角形である点に特徴がある。
【００３８】
さらに、中心ダクト周りの流体の回転を容易にし、排出開口の下流で中心ダクトの壁に沿って逆方向の流動が生じる危険性を減らすために、中心ダクトが横断面で単一の流体排出開口しか有さないようにすることができる。これは好ましくは縦方向に配置され、、開口の幅を狭くし、縦方向に並べ、中心ダクトと円形壁との間の平均距離の半分以下の平均幅にし、排出開口の横断面の合計を流体インジェクタの出口開口の横断面の合計の2倍以下にし、流体インジェクタの出口開口自体を円形反応室の縦方向平均横断面の半分以下にし、中心ダクトの壁に対してこれら排出開口の面は60°〜120°の角度を成し、この壁は排出開口側の位置からその反対側に向かって排出開口の反応室の円形の壁から次第に離れ、螺旋状の外観を有するのが好ましい。従って、一つの実施例では、本発明装置は排出開口が縦方向に配置され、その平均幅が中心ダクトの上記壁と円形壁との間の平均距離の半分以下である点に特徴がある。好ましい実施例では、本発明装置は排出開口の横断面の合計が流体インジェクタの出口横断面の合計の2倍以下である点に特徴がある。他の好ましい実施例では、本発明装置は排出開口の面が中心ダクトの壁と60°〜120°の角度を成す点に特徴がある。更なる好ましい実施例では、本発明装置は中心ダクトが横断面で単一の排出開口のみを有する点に特徴がある。
【００３９】
本発明装置では、反応室を縦方向に通り抜けるウイング形（wing-shaped）の少なく一つのデフレクタを中心ダクトの壁の近くに有することができる。このデフレクタはデフレクタと中心ダクトの壁との間の空間に入った一般に最も細かい固体粒子群を反応室に再導入するために、流体除去用開口の先端を上流側に、また、流体除去用開口の後縁を下流側に有する。上記空間の入口の横断面は排出開口の横断面の合計より大きく、中心ダクトの後縁と壁との間の距離はこの後縁と円形壁との間の距離の半分以下であるのが好ましい。このデフレクタは中空で、流体の薄層を排出開口の下流で中心ダクトの壁に対して約30°に好ましくは平行に高速で噴射するためと、排出開口の下流で粒子が中心ダクトの壁に沿って上昇するのを防ぐために、その後縁に沿って流体インジェクタを配置できる。従って、一つの実施例では、本発明の装置は排出開口の少なくとも1つの上流で、羽根形の少なく一つのデフレクタが中心ダクトの近くで上記反応室を縦方向に横切り、放出開口を越えて延びる点に特徴がある。好ましい実施例では、本発明の装置は上記デフレクタが中空で、それに流体供給装置から流体が供給され、排出開口の下流で中心ダクトの壁に沿って層状に流体を噴射するための少なくとも一つの流体インジェクタを後縁に沿って備えている点に特徴がある。特に好ましい実施例では、本発明装置は、中空デフレクタの下流に位置したエッジと排出開口の下流に位置した中心ダクトの壁との間の距離が上記エッジと上記円形壁との間の距離の半分以下である点に特徴がある。
【００４０】
本発明装置は少なくとも一つの横方向制御リングを有することができる。この横方向制御リングは固体粒子群の出口の近くに置かれ、その外側エッジは円形壁に沿って延び、それに固定され、その内側エッジは中心ダクトを取り囲み、中心ダクトからの平均距離は中心ダクトと円形壁との間の平均距離の四分の一であって、中心ダクトの排出開口に接近せずに流動床の片側からもう一方の側まで固体粒子群を送ることができようになっている。この制御リングは流動床が所望の厚さ上流域に届かない限り、このリングの上流域からその下流に固体粒子群が移送されるのを阻止し、スローダウンさせる。この制御リングは固体粒子群の供給が止まった時に円形反応室を少しづつ排出させるのに充分な最小量の固体粒子群を通す円形壁に沿った通路を有する。従って、一つの実施例では、本発明装置は、円形反応室が固体粒子群を除去する装置の側面の近くに制御リングを有し、その外側エッジは円形壁に沿って延び、それに固定され、その内側エッジは中心ダクトと円形壁との間の平均距離の四分の一以上の中心ダクトからの平均距離の所にあり、回転流動床中の懸濁固体粒子群は内側エッジと中心ダクトとの間の上記空間を通過しなければならず、制御リングの片側からその反対側へ送られる点に特徴がある。特に好ましい実施例では、本発明装置は制御リングが円形壁に対向して位置した少なくとも一つの通路を有し、内側のエッジと中心ダクトとの間の空間を通過せずに分離リングの片側からその反対側へ固体粒子群が移送できる点に特徴がある。
【００４１】
本発明装置は一組の螺旋ターンを有することができる。この螺旋ターンの外側エッジは円形壁に沿って延び、それに固定し、その内側エッジは中心ダクトの周りに好ましくは中心ダクトと円形壁との間の平均距離の１／４以上となる中心ダクトからの平均距離の所にある。この螺旋ターンはそれに沿って延びたときに中心ダクトの排出開口に接近し過ぎずに、固体粒子群が縦方向に螺旋形ターンと中心ダクトとの間の空間の他の方向へ一つの方向へ進行できるようになっている。螺旋形のターンは連続していても、不連続な螺旋形でもよく、また、一組の螺旋形フィンでもよく、固体粒子群を円形反応室の一方から他方まで数回通過するか、および／または、流動床の回転軸線が傾いている、垂直の場合には、縦方向に固体粒子群を上昇させるようになっている。類似の装置は本出願人の特許文献１（ベルギー特許出願番号第2004/0186号および2004年12月12日出願の下記文献）に記載されている。
【特許文献２】ベルギー特許出願番号第第2004/0612号公報
【００４２】
従って、好ましい一つの実施例では、本発明装置は円形反応チャンバが一組の螺旋ターンまたはその断片を含み、この螺旋ターンの外側エッジは円形壁に沿って延び、それに固定され、その内側エッジは中心ダクトと円形壁との間の平均距離の１／４以上の平均距離の所で中心ダクトの周りに延びている点を特徴としている。
【００４３】
本発明では流動床の回転軸線は水平、傾斜または垂直にすることができる。水平か、45°以下、好ましくは30°以下で傾斜している場合には、薄い流体層を作るための固体粒子群の平均速度、濃度および圧力は反応室の底部で一番高い。従って、外側分配室を縦方向の複数の縦方向セグメントに分割し、その反応室内の位置に応じて各流体インジェクタの流体射出圧力を変えるのが好ましい。
【００４４】
流動床の回転軸線がほぼ垂直か、45°以上、好ましくは少なくとも60°傾斜している場合には、中心ダクトから一定距離の所、好ましくは円形壁と中心ダクトとの間の平均距離の3分の1以下の所で円形壁に分離リングを固定して、固体粒子群が中心ダクトの排出開口の直ぐ近くに接近せずに、固体粒子群が過度に急速に落下しないで上記空間へ移動できるようにする。固体粒子群によって分離リングの上側表面に加わる圧力はその下降だけでなくその回転運動でもスローダウンする。必要な場合にはこの分離リングを中空にし、その上側表面に沿って固体粒子群の回転方向に薄層の流体を噴射する流体インジェクタを設けることでスローダウンを補償することができる。
【００４５】
本発明では上記分離リングを螺旋ターンに代えることができる。その螺旋ターン（螺旋部材）は中空にでき、円形壁に沿っ延び、それに固定された連続螺旋ターンでも、不連続螺旋ターンでも、断片にした螺旋フィンにすることができる。螺旋ターンの向きは固体粒子群が上方へ送られ、固体粒子群が円形壁に沿って高速回転される方向である。螺旋ターンの内側エッジとは中心ダクトとの間の平均距離は円形壁と中心ダクトとの間の平均距離の１／４以上にして、螺旋ターンの上側表面に沿って持ち上げられた固体粒子群が中心ダクトの排出開口に接近せずに上記空間中に落下できるようにするのが好ましい。これによって円形反応室の底部へ固体粒子群を供給し、その最上部でそれを除去することができる。類似の装置は特許文献１（ベルギー特許出願番号第第2004/0186号）および特許文献２（ベルギー特許出願番号第第2004/0612号）に記載されている。
【００４６】
好ましい実施例では、本発明装置は流動床の回転軸線が垂直か45°以下の角度で傾斜し、中心ダクトが円形反応室の上側から入り、その反対側の一定距離で終わり、中心ダクトの横断面は最上部から低部の方へ次第に減少している点に特徴がある。特に好ましい実施例では、本発明装置は円形反応室の平均半径が最上部から低部まで次第に減少する点に特徴がある。
【００４７】
本発明の他の好ましい実施例では、本発明装置が流動床の回転軸線が垂直か45°以下の角度を成し、円形反応室が回転流動床を複数の環状セクションに分割する分離リングを有し、この分離リングは円形壁に沿って延び、分離リングの外側エッジは円形壁に沿って延び、それに固定され、その内側エッジは中心ダクトから中心ダクと円形壁との間の平均距離の１／４以上の平均距離の所にあり、回転流動床中の懸濁固体粒子群は分離リングの片側から反対側へ通るのに分離リングの内側エッジと中心ダクトとの間に位置した空間を通過する点に特徴がある。好ましい実施例では、本発明装置は分離リングが中空で、供給装置から流体が供給され、この流体は連続層状に分離リングの上側表面に沿って回転流動床の回転方向に噴射される点に特徴がある。
【００４８】
本発明の他の好ましい実施例では、本発明装置は分離リングが円形壁に対向して位置した少なくとも一つの通路を有し、この通路は分離リングの上側にある固体粒子群が内側エッジと中心ダクトとの間に位置する空間を通過せずに低部へ通過できる点に特徴がある。特に好ましい実施例では、本発明装置は分離リングが螺旋ターンまたはターン断片で、ロープが上方を向いている点に特徴がある。
【００４９】
本発明の他の好ましい実施例では、本発明装置は流動床の回転軸線が垂直に対して45°以上の角度を成し、排出開口が円形反応室の下部の縦方向部分の側に位置している点に特徴がある。他の好ましい実施例では、本発明装置は流動床の回転軸線が垂直に向いて45以上の角度を成し、デフレクタの最先端が円形反応室の下部の縦方向の一部の側に位置する点に特徴がある。
【００５０】
本発明では、中心ダクトは円形反応室の片側のみを横切り、流動床の回転軸線が垂直か、傾斜している場合には、反対側に達する前に高側部分で終わるのが好ましい。中心ダクトの横断面は次第に減少させ、円形反応室にの末端は開いていても閉じていてもよい。他の実施例では、本発明装置は中心ダクトの壁がその両端の少なくとも1方でフレアー（拡大）部を有しており、このフレアー部と同心状に流体排出チューブを有し、この流体排出チューブはフレアー部の壁から一定距離にあり、フレアー部に対向した流体排出チューブは中心ダクトに入り、遠心力によってフレアー部の壁に沿って摺動される固体粒子群を別々に排出する点に特徴がある。
【００５１】
本発明では、分配室を横方向環状分離壁によって連続した一連の環状セクションに分割できる。各セクションに供給され、回転流動床の対応するセクションを通る流体の品質および量を変え、中心ダクトも一連のセクションに分割され、中心ダクト内部を通るチューブに接続していて、これらの流体を別々に除去する場合には、その流体を同じセクションまたは他のセクションへ再循環させることができる。従って、本発明の他の実施例では、本発明装置は流体を供給する装置が円形壁を取り囲んだ流体供給チャンバをし、この流体供給チャンバと中心ダクトとの間の圧力差は、流動床によって円形壁上に生じる平均遠心の圧力以上で流体を供給、除去する装置によって維持する点に特徴がある。好ましい実施例では、本発明装置は供給チャンバが縦方向壁によって縦方向セグメントに分割され、各縦方向セグメントに対応するインジェクタに異なる圧力で供給される点に特徴がある。特に好ましい実施例では、本発明装置は供給チャンバが横方向環状壁によって連続した環状セクションに分割され、一連の環状セクションに対応するインジェクタに別々に供給して、回転流動床の対応する環状セクションを異なる組成および／または温度を有する流体および／または噴射速度で通す点に特徴がある。
【００５２】
他の好ましい実施例では、本発明装置は一種または複数の流体の供給装置が流体を供給し、除去するラインに挿入された少なくとも一つのエジェクタを有し、流体が非常に高速度で噴射され、放出ラインから除去されて円形反応室に再循環される流体と混合される点に特徴がある。
【００５３】
本発明では、複数の円形反応室を直列に配置し、1つのチャンバからの固体粒子群の出口を次のチャンバの固体粒子群の入口に接続し、触媒の場合には固体粒子群を再生した後に再循環でき、円形反応室中での滞在時間を必要に応じて長短することができる。他の実施例の本発明装置は、円形の反応室が類似した別のチャンバに接続し、移送ラインを介して固体粒子群を円形反応室から類似したチャンバへ移し、入口を固体粒子群を供給する装置の反対側で円形反応室の円形壁の近くに位置させ、出口を類似したチャンバから固体粒子群を除去するための装置の反対側で上記の類似したチャンバの中心ダクトの近くに配置する点に特徴がある。類似した装置は本出願人の特許文献２（ベルギー特許出願番号第第2004/0612号）に記載されている。また、類似装置は以下で詳細に説明する。
【００５４】
他の好ましい実施例では、本発明装置は中心ダクトが横断壁によって横断方向のセクションに分割され、このセクションは中心ダクト内の放出チューブに接続されて、中心ダクトのセクションから出た流体を除去するか、それを再循環するか、別の対応するセクションまたは円形反応室の他のセクションで処理する点に特徴がある。特に好ましい実施例では、本発明装置は円形壁と中心ダクトとの間に固定された環状壁によって円形反応室が中心ダクトの上記セクションに対応する環状セクションに分割され、環状壁は円形壁に対向した少なくとも一つの通路を有し、固体粒子群を一つの環状セクションから隣りの環状セクション送り、環状壁または中心ダクトの横断壁は流体を一つの状セクションから隣の状セクションへ送る中心ダクトに位置した少なくとも一つの通路を有する点に特徴がある。
【００５５】
他の好ましい実施例では、本発明装置は流体を除去するための装置によって除去された流体を流体を供給する装置へ再循環させるための装置を有し、この再循環装置が再循環させる流体の温度を調節し、および／または、再循環される流体の組成を処理する装置を有する点に特徴がある。他の好ましい実施例では、本発明装置は固体粒子群を除去する装置によって除去された固体粒子群を固体粒子群を供給する装置を介して円形反応室に再循環させるための再循環装置を有する点に特徴がある。特に好ましい実施例では、本発明装置は固体粒子群が触媒で、触媒粒子を再生させる装置と、触媒粒子を再循環させる装置とを有する点に特徴がある。
【００５６】
他の好ましい実施例の本発明装置では流体が気体で、流動床の表面の少なくとも一部の上へ細かな液滴の液体を噴霧するための噴射装置が中心ダクトを通っている点に特徴がある。
【００５７】
［図1］〜［図10］は固定された円形反応室の内部に連続層状に流体を噴射する装置を有する回転流動床装置の実施例を示す。［図1］は（x）−（z）軸面での概念的縦断面である。（x）軸は流動床の回転軸線（00'）と一致し、（z）軸は上下方向である。円筒形の反応装置は外壁（1）と、垂直中央壁とよばれる円形壁（2）と、中心壁とよばれる中心ダクト（3）とから成る3つの同心壁を有し、外壁と中心壁との間に形成される空間は2つの環状側壁（4.1）（4.2）によって閉じられている。外壁および円形壁との間の空間（5）は流体の供給チャンバで、円形壁と中心壁との間の空間（6）は円形反応室で、中心壁内部の空間は中心ダクト（7）である。
【００５８】
チューブ（8）は矢印（9）で象徴的に示した流体を外壁（1）または環状側壁（4.1）（4.2）を介して供給チャンバ（5）へ導入するのに使われ、チューブ（10）に中心ダクト（7）から矢印（11）で象徴的に示した流体を除去するのに使用される。図には円形反応室の一端から多端まで連続的に延びた縦方向スリット（12）が示してあるが、この縦方向スリット（12）の長さは長短で、互い分離することもできる。この縦方向スリット（12）は円形壁（2）を貫通し、矢印（13）で象徴的に示した流体を薄層状に高速度で円形反応室（6）中に噴射する流体インジェクタを示す。中心ダクト（3）の壁の開口（14）は矢印（15）によって象徴的に示した流体を円形反応室（6）から中心ダクト（7）中へ除去する役目をする。流体は高速で円形反応室中を回転するので、その速度の接線成分は放射成分より実質的に高いが、図の面に対して垂直であるので見えない。
【００５９】
ライン（16）は小さい円（17）によって象徴的に示した固体粒子群を側壁（4.1）を介して導入するのに使用される。固体粒子群は流体によって回転運動され、遠心力によって円形壁（2）に沿ってほぼ円筒周面（18）を有する流動床を形成する。ライン（19）は反対側の環状側壁（4.2）から固体粒子群（17）を除去するのに使用される。
【００６０】
環状壁（20）は異なる特性および／または異なる圧力の流体を供給するために分配室（5）を環状セクション（A）（B）C）に分割する。
【００６１】
流体を除去するためのチューブ（10）は中心ダクト（3）に挿入され、その両端は拡大されて、一種のサイクロンを形成している。中心ダクトに入った高速回転する固体粒子群は円錐の壁（24）に沿って集中され、チューブ（25）を介して除去されて、必要に応じて再循環される。
【００６２】
流動床は制御リング（26）によって分割され、制御リング（26）には必要に応じて固体粒子群を一方から他方へ通過させる一つまたは複数の通路（27）を円形壁に有しいる。ライン（16）を介した固体粒子群（17）の供給速度が通路（27）を介した固体粒子群の移動速度より高い場合には、制御リング（26）の上流域の流動床の厚さ（28）は増加し、固体粒子は制御リングの中央を通ってオーバーフローする。そして、ライン（19）を介した固体粒子群の出口流速が供給速度より高い場合には、制御リング（26）の下流の流動床の厚さ（29）が減少し、自動的に固体粒子群が希薄化され、粒子の入口流速で出口流速が調節される。固体粒子群の供給速度が十分に高い場合、上記装置は制御リング（26）、好ましくは出口（19）の近くにある制御リングの上流域の流動床の容積をほぼ一定に維持する。通路（27）は固体粒子群の供給が止まった時に円形反応室から全ての固体粒子群を除去するのにも使用される。
【００６３】
反応装置が水平な場合、重力効果によって円形反応室の最上部（28）と低部（30）との間で流動床の厚さおよび／または固体粒子群の濃度に差ができる。流動床の粒子の速度と濃度は出口（14）で最高になり、従って厚さは最低になるるので、出口（14）は反応装置の低部に設けて、中心ダクト（7）から出る確率を減らすのが好ましい。
【００６４】
排出開口（14）の面は中心ダクトの壁に対して垂直であるので、反応室の厚さまたは幅（31）は排出開口（14）の下流で最小になり、上流域で最大（32）になる。図示した場合には円形壁（2）は円筒形で、その半径（33）は一定で、中心ダクト（3）の壁の曲率半径は変数で、出口（14）の下流で最大（35）、上流で最小（34）である。
【００６５】
流体（11）の除去を容易にするために、排出開口（14）の幅（36）は反応室の中央で最大、環状側壁（4.1）（4.2）の近くで最小にして、中心ダクトの横断面をその両端で大きくすることができる。固体粒子群が上記の壁によってスローダウンし、中心ダクトから随伴されるのを防止するために、上記の幅（36）は上記の壁に対向させないのが好ましい。
【００６６】
反応装置を出口の方へわずかに傾けて、反応室中での滞流時間を減らし、粒子の流れを増加させることができる。この場合、重力と遠心力の比に応じた程度で流動床の表面はわずかに円錐形になる。
【００６７】
［図2］は［図1］の反応装置の（y）−（z）軸面に沿った概念的横断面図で、環状分配室（5）が各が流体インジェクタ（12）の流体インジェクタまたはセットに接続した４つの管状分配室（5.1）〜（5.4）に代わっている。この配置はインジェクタの数が少ないときに好ましい。
【００６８】
中心ダクトの壁（3）の曲率半径（35）は排出開口（14）の上流域で小さく（34）、螺旋状外観になり、円形チャンバの幅（31）は上流域（32）より下流で小さく、排出開口（14）に接近するにつれてダクトの周りの回転流体の流速が増加する。
【００６９】
表面（37）は中心ダクトの出口（14）の下流で、矢印（38）で図示した流れの逆流によって生じた乱流帯域の横断面を示している。この乱流によって一般に最も細かい固体粒子群が排出開口（14）を介して除去される。
【００７０】
反応装置の低部で遠心力に重力が加わり、固体粒子群の速度が増し、従って、遠心力が生じ、円形壁に対して高い圧力が発生するので、管状分配室（5.3）の射出圧力を高くする。放出出口（14）の上流域では管状のチャンバ（5.2）の射出圧力を減少させて、固体粒子群に対する流体の求心力の圧力を減らして中心ダクトを介した随伴の危険を減らすのが好ましい。
【００７１】
数量シュミレーションから、直径が40cm 4つの流体インジェクタを互いに90°間隔で円筒形チャンバの各環状セクションの周りに配置し、円筒壁に対して30°の角度で大気圧の空気を噴射することで、密な回転流動床を形成することができるということが分っている。しかし、多量の固体粒子群が薄い流体層を通過し、濃度上の理論的な最高に接近する噴射スリットの上流域の円形表面に沿ってスローダウンし、流動床の回転に対する抵抗が増加することが分かっている。さらに、固体粒子群間の相互作用で局所的に強い求心力のスラストを生じ、インジェクタの高圧上流域でスローダウンし、射出圧力をインジェクタ出口開口の固体粒子群の高圧力に打ち勝つだけの強さにしなければならず、そこでは流体に強いスラストが生じ、このスラストが排出開口の上流の場合には固体粒子群が放出開口へ噴射され、固体粒子群が失われる。
【００７２】
このブレーキ効果を減らして、固体粒子群のロスが生じる共鳴現象を避けるために、インジェクタ数を増やし、好ましくは主として数および／または出力が同一でないインジェクタの間の間隔を置き区するのが好ましい。さらに、インジェクタおよび円形壁の形状を流体の求心力のスラストが最小になって、接線スラストに適したものにするのが好ましい。
【００７３】
従って、［図2］のインジェクタの出口開口の面は円筒形の円形表面に平行な面に実質的に合流し、流体噴射角度が小さい場合でも固体粒子群上の圧力に起因する求心力のスラストに適したものにする。
【００７４】
［図3］は流体インジェクタ周りに帯域の概念的横断面図で、流体インジェクタ（12）の下流の円形壁（2.2）の変更方法を示している。円形壁（2.2）は平面になっており、円形壁（2.3）の延長部の（B）の所で接線となり、出口面の向きは平らな壁（2.2）に対して約90°の角度（40）を成す。出口の上流域側で(A)の所で流体（13.1）の高圧力によって生じるスラストは円形壁に対してより接線の方向を向く。
【００７５】
小さい円（17）で象徴的に示した非常に濃縮された固体粒子群はコンパクトなセットを形成し、インジェクタ（12.1）の上流で方向（41.1）に円形壁（2.1）に沿って摺動する。インジェクタ出口で流体（13）の流れライン（42.1）と合流して次第に拡散し、流れライン（41.2）に沿って加速され、濃度は次第に低下し、流体の大きい部分が流動ライン（42.2）に従って固体粒子群を次第にコンパクトでなくし、壁（2.3）から拡散した流動床中に次第に深く入り込む（42.3）。
【００７６】
壁（2.2）と固体粒子群の流れライン（41.2）との間の空間（43）中の流体の圧力は固体粒子群が流体出口を閉塞するのを阻止すのに十分な圧力でなければならず、従って、ライン（41.2）に沿って偏流させる。流体が固体粒子群を加速し、そのエネルギー、従って、その圧力は低下するので、流れライン（41.3）に従って固体粒子群はスローダウンし、円形壁（2.3）に接近し、次のインジェクタの前を通るまでに濃度が増加する。これを繰り返す。
【００７７】
［図2］のように、インジェクタの出口（12）の面と円形壁との間の角度（40）が0°に近い場合、固体粒子群の方向（41.2）の変化はより急になり、高い圧力が生じ、インジェクタの上流域に位置した固体粒子群にこの面に対して垂直な、従って求心力の方向の高い流体スラストが生じ、流れライン（41.2）はより壁（2.2）から離れ、上流域の固体粒子群のスローダウンが増し、中心ダクトのより近くに送られる。
【００７８】
これは固体粒子群が反応室の湾曲壁によってスローダウンする状態を図示したもので、流体ジェットの噴射によって与えられる障害物の衝突でコンパクトなセットが形成でき、固体粒子群の通常の滑走で実質的にスローダウンし、インジェクタの出口開口、流体噴射方向の向きで上記ブレーキ効果および出口の上流域で流体によって固体粒子群上に生じる求心力の圧力をを最小にすることができるということを示している。
【００７９】
［図4］は反応装置の（y）−（z）軸面に沿った概念的横断面図で、固体粒子群への流体の接線と求心力との間の角運動量の移送配合を改善し、中心ダクトの排出開口（14）を通して失われる固体粒子群の量を減らすために、反応室への流体の供給および除去装置を改良したものである。この例では流体インジェクタの数は11に増加しており、供給チャンバは円筒壁(1)によって囲まれた円形壁（2）で区画するのが好ましい。この区画は異なる圧力の複数の流体インジェクタ（12）によって縦方向セグメント（5.1）〜（5.4）に分割されている。
【００８０】
2つのインジェクタ（12）の間で円形壁は平面であり、従って多角形である。流体は［図5］に示した配置ではこの表面に平行に噴射され、この平面に沿った固体粒子群の滑走が容易にされ、噴射スリットの上流域での濃度を減らし、従って、移送抵抗を低下させる。
【００８１】
縦方向に延びた中空の翼形デフレクタは図の面に対して垂直な横断面（50）を有し、2つの環状側壁（4.1）（4.2）（図示せず）で円形反応室（6）に固定され、排出開口（14）の上流域で中心ダクト（3）の壁から一定距離（51）の所に置かれている。この中空の翼形デフレクタを介して加圧流体が導入される。この中空の翼形デフレクタは流体の流れ（52）を翼形デフレクタと中心ダクトの壁との間の空間（53）を分ける。
【００８２】
デフレクタ（50）の先端（54）部に沿って発達する乱流帯域（37）はこの空間（53）に固体粒子群を随伴させる。上記の距離（51）は排出開口（14）の厚さ（36）より大きくし、固体粒子群を加速する流体（52）の速度は次第に増加させ、遠心力で中空デフレクタ（50）の湾曲内側の壁（55）に沿って押し込むのが好ましい。
【００８３】
中心ダクト（3）の壁から距離（57）の所に位置したデフレクタの後縁（56）は流体（58）の薄層を高速度でほぼ平行に、好ましは中心ダクト（3）の壁に対して約30°以下で噴射するための一つまたは複数の流体インジェクタを設けて、排出開口（14）を越えた所で固体粒子群の流れを吸引作用でデフレクタの内側の壁（55）に沿って反応室（6）へ戻すのが好ましい。しかし、薄い流体層（58）と中心ダクト（3）の壁との間に生じる乱流帯域（59.1）で逆流が生じ、粒子の一部が出口（14）へ戻される。この影響を最小にするために上記空間（53）の圧力降下をを小さくし、流体の流れ（52）が加速する固体粒子群の量を少なくし、上記距離（57）は先端と円形壁との間の距離（60）の半分以下にするのが好ましい。
【００８４】
流体ジェット（58）と円形壁との間には別の乱流帯域（59.2）が生じる。これも逆流を生じ、この帯域の流動床の上流域の流動床の回転抵抗を増加させる。この影響を最小にするために、薄い流体層（58）の噴射を中心ダクト（3）の壁の方向と平行するのが好ましい。
【００８５】
［図5］は2つのインジェクタ（12.1）（12.2）の周りの帯域の拡大図で、インジェクタ（12.1）の上流域の固体粒子群は平らな壁（2.1）に沿って流れライン（41.1）に沿って摺動し、その出口でインジェクタ（12.1）から流体の流れ（13.1）に圧力を加える。その出口表面は壁（2.2）の表面に対して約90°の角度（40）を成し、反応室に入る流体の通常の拡大を防ぎ、流れライン（42.1）に従って流れることを強制し、固体粒子群の圧力を圧力が補償し、流れライン（41.2）に沿って拡大し、次第に流体の層中に入り込む。この固体粒子群は一種のバリヤーを形成する。このバリヤーはその濃度に応じた透過性を有するデフレクタの役目をし、流体を流れライン（42.2）と多角形壁（2.2）との間に閉じ込め、流体は幅が狭い空間内に閉じ込められるため流体は高い平均速度を保持し、エネルギー、従って圧力を失って、流れライン（41.3）に沿って流れた固形物粒子にエネルギーを与え、加速し、濃度を低下させ、透過性が増加する。従って、流れライン（42.3）は壁（2.2）から拡散し、エネルギーの一部を失った流体をスローダウンさせる。固体粒子群の流れライン（41.4）は最終的に壁（2.2）に沿って流れ、それに沿って摺動してスローダウンし、次のインジェクタ（12.2）に届く前に濃度は増加する。
【００８６】
流体インジェクタの上流域の固体粒子群の流れの濃度は、流体インジェクタ（12.1）と（12.2）との間の距離が増加する、従ってその数が減少すると増加する。平らな面の壁（2.1）（2.3）の表面が［図3］のように湾曲していると、それらが固体粒子群の流れ（41.1）（41.4）に追加の圧力を加え、スローダウンをさせて、濃度が増加し、流動床の回転に対する抵抗が増加する。
【００８７】
インジェクタの数が多い場合には2つのインジェクタの間の角度の差（66）が小さく、固体粒子群の流れ（41.2）（41.3）の偏流が減り、流体の流れ（13.1）（13.2）に加わる圧力が減り、また、これらの流体を通過した後に多角形の円形壁に沿って流れて濃縮する固体粒子群の量が減り、流動床の回転に対する抵抗が経る。インジェクタ出口（12.1）の面と多角形の円形壁（2.2）とが成す角度（40）は約90°で、この壁（2.2）と実質的に平行な方向へ流体（13.1）を噴射でき、従って、固体粒子群へ移動可能な接線角運動量の量を増やすことができる。
【００８８】
この図は流体インジェクタの数が多い場合、流体クッションによって固体粒子群が運ばれ、圧力が遠心力と相殺し、回転に対する抵抗を極めて小さくして粒子を多角形の円形壁に沿って摺動させることができるということを示している。
【００８９】
円形反応室は類似した他のチャンバと直列に接続されることができる。上流域チャンバからの固体粒子群の出口（19）を次のチャンバの入口（16）に接続する。各円形反応室は互い並んで配置したり、上下に配置でき、傾けても、垂直でもよい。
【００９０】
［図6］は円形チャンバの2つのセクションを上下に配置した流動床の（x）−（z）軸面の概念的縦断面図で、垂直（z）軸は回転軸線（OO'）と一致している。各流動床の表面（18）は円錐で、反応室（6）中の流動床は分離リング（80）によって環状セクションに分割され、分離リング（80）は直ぐ上に位置する流動床の一部を支持している。各環状セクションは中空で開口（81）を介して流体分配チャンバ（5）に結合されて、矢印（83）によって象徴的に示した回転軸線（OO'）に直角な（x）−（z）軸面とほぼ平行に流体を薄層状に噴射するインジェクタ（82）を有している。流体は分離リング（80）の上部に対して固体粒子群を支持し、回転させる。
【００９１】
反応室の低部に位置した分離リング（85）は中心ダクト（3）の壁まで延び、その他の分離リング（80）は広い中心開口、好ましくは円形壁と中心ダクトとの間の平均距離１／４以上の大きさの中心開口を有し、固体粒子群はそれを通って移動でき且つ中心ダクト（3）の壁から一定距離の所に止まって排出開口（14）を介して中心ダクトから出ないようになっている。
【００９２】
固体粒子群（80）の流れは移送ライン（91）を介して円形反応室の低部から出る。移送ライン（91）は分離リング（85）を通り、下側の円形チャンバの上部の中に挿入（92）されている。流体の流れ（11）は中心ダクト（7）から一つまたは複数のライン（93）を介して除去される。
【００９３】
流動床上の圧力が各円形反応室でほぼ同じ場合、流動床中の円形壁の近くに位置した移送ライン（91）の入口の圧力は流動床の外側に位置した中心ダクトの壁の近くのその出口の圧力より高いので、反応装置が水平でも、同じ高さに位置している場合でも、1つの反応装置からもう一方の反応装置へ固体粒子群を容易に移送できる。
【００９４】
排出開口（14）を通って中心ダクト（7）に入った固体粒子群（95）は回転しながら中心ダクトの低部へ閣下し、そこからチューブ（96）を介して除去される。これは上記の移送ライン（90）と同じ面ではなく、交差している。この場所での圧力は反応室中の圧力以下であるので固体粒子群は別々に集め、適当な手段によって必要に応じて再循環しなければならない。
【００９５】
分離リング（85）の代わりに螺旋形のターンを用いることができる。この螺旋ターンの傾斜を上向きにした場合、固体粒子群は円形壁に沿い、螺旋形ターンに沿って回転しながら上昇する。この場合、移送ライン（91）の下部が円形壁に沿って位置している場合、固体粒子群を圧力が最も高い下側から上側に移すことができ、この移送ライン（91）の上部を圧力が最も低い中心ダクトに対向して位置させる。円形反応室の上部へ移送またはそこから除去されない粒子は螺旋ターンと中心ダクトの内側エッジとの間の中心空間中に落下する。螺旋形ターンを中空にし、その上側表面に沿って円形反応室中に流体を噴射することもできる。螺旋形ターンは連続でも、不連続でもよく、螺旋の断片でもよく、上方向の固定フィでもよい。
【００９６】
流体の流れは目的に適した配列で再循環できる。例えば、［図7］は直列に配置した２つの円形反応室の一方の端部からチューブ（16）を介して粒子を供給し、チューブ（19）を介して第2のチャンバの反対側端部で出す配置の固形物の乾燥に適した構造である。1つの反応装置から他方の反応装置への粒子の移送は移送ライン（91）を介して行なわれる。
【００９７】
固体粒子群の出口（19）側に位置てた供給チャンバの環状セクション（F）へ供給するチューブ（8.1）を介して冷却された、乾燥気体（100）が導入される。この気体は熱い固体粒子群と接触して加熱され、乾燥完了した気体は出口チューブ（11.1）を介してコンプレッサ（101.1）によって外部に吸引される。固体粒子群は冷却されてからチューブ（19）を通って出る。気体は処理ユニット（102.1）（102.2）、例えば熱交換器および／または凝縮器を介して再循環され、チューブ（8.2）（8.3）を介して環状セクション（D）（E）へ戻される。さらに、コンプレッサ（101.2）（101.3）によってチューブ（8.3）（8.6）を介して処理ユニット（102.2）〜（102.5）を通って環状セクション(A)〜（D）へ再循環され、次第に固体粒子群から水分を除去する。チューブ（8.6）側のチューブ（16）を介して導入された固体粒子群を冷却し、水分を含んだ加熱された流体は（103）から除去される。
【００９８】
固体粒子群は、流動床を通過する流体の化学変換を触媒する触媒にすることができる。この場合、流体が次第に変換される。流体は先ず最初に使用済みの触媒と接触され、その次にフレッシュまたは再生済みの触媒と接触される。使用済み触媒は処理ユニット（102.1）〜（102.5）で望ましくない成分を例えば吸収、凝縮によって除去して再生され、反応装置へ再循環される。
【００９９】
［図８］は［図１］と同様な反応装置の概念的縦断面の配列であるが、流動床の回転軸線は垂直か、急傾斜で傾けてあり、中心ダクト（7）は下側（4.2）から一定距離の所で終っている。中心ダクトの低部は［図8］に示すように閉じているか、開いていてもよい。開いている場合には操業停止時に中心ダクトに入った固体粒子群を低部を通して除去でき、運転中は渦が固体粒子群を円形反応室の低部に溜める。
【０１００】
この配置は除去される流体の量が多量な場合に有利である。
流動床の表面（18）は円錐（図では極めてわずかに円錐）で、非常に高い遠心力が加わり、反応室の下部では流体（13）は流動床の高い厚さを通らなければならないため、その滞流時間はより長くなる。これを避たい場合には例えば円形チャンバ（2）も円錐にして上記の差を減らし、および／または、円形反応室の下部に噴射される流体の量を増加し、流体インジェクタの数および／または横断面を増やし、および／または、分配室の環状セクション（C）中の圧力を上げることができる。
【０１０１】
［図８］はコンプレッサを使用せずに流体の一部を再循環させるためのエジェクタで流体を供給するシステムの配置を示している。この配置は流体を一度または２回だけ再循環すればよい時や、コンプレッサの使用が難しい時、例えば流体が腐食性か、高温度の場合、例えばエチルベンゼンの脱水素や、軽オレフィンのガソリンへの接触分解に有用である。
【０１０２】
流体供給（100）は必要に応じて予熱され、圧力下にエジェクタ（105）で噴射され、非常に高速度で再循環流体（11.1）の出口チューブ（10.1）中に噴射（106）され、処理ユニット（102）、例えば炉に入り、チューブ（8）を介して反応装置へ再循環され、チューブ（10.2）を通って処理ユニットへ除去（11.2）される。
【０１０３】
［図9］は［図1］と同様な反応装置の縦断面図で、各中心ダクトの両端にインペラ（109.1）（109.2）で象徴的に示した遠心圧縮機（108.1）（108.2）がある。この遠心圧縮機は中心ダクトを貫通した共通シャフト（111）を介して共通モーター（110）で駆動される。フレッシュな流体（112）は必要に応じて処理ユニット（113）、例えば水分凝縮器を通って固体粒子群の出口側（19）に配置したチューブ（8.1）から供給され、それからチューブ（8.2）（8.3）および処理ユニット（102）、例えば加熱装置を介してコンプレッサ（108.1）（108.2）で数回再循環され、除去される。この非常にコンパクトな配置は、例えば農業粒子を乾燥させるための簡単に移動可能なユニットとして有利である。
【０１０４】
流体の流れは同じ環状セクションに再循環できる。例えばモノマーを含み、必要に応じて各セクションで異なる組成および／または温度の活性流体をさらに含む混合流体中に懸濁した触媒粒子で重合させて、マルチモダルおよび／または広い分子分布を有するポリマーを得ることができる。
【０１０５】
［図10］はこの種の用途に適した配置を示している。供給チャンバと中心ダクトとは横断壁（20.1）〜（20.3）、（115.1）〜（115.3）によって４つのセクション（A）〜（D）、（A°）〜（D°）に分割されている。各横断壁を環状の横断壁（116.1）〜（116.3）でさらに延長して円形反応室および中心ダクトを4つの供給チャンバに対応する4つの環状セクションに分割して、流体を1つのセクションと他のセクションで分離する。各横断壁（116.1）〜（116.3）には円形壁に沿って1つの環状セクションから他の環状セクションへ固体粒子群を移動させる通路（117.1）〜（117.3）と、中心ダクトに対向させるか、その内部に中心ダクト中の流体の圧力を等しくするために通路（118.1）〜（118.3）とを設ける。
【０１０６】
流体はセクション（A°）〜（D°）から同心チューブ（10.1）〜（10.4）を介して中心ダクトを通って４つのコンプレッサ（108.1）（108.4）で吸い込まれ（11.1）〜（11.4）、処理ユニット（92.1）〜（92.4）、例えば望ましくない成分および／または精製すべき流体を再循環前に処理する、例えば熱交換器を通ってチューブ（8.1）〜（8.4）から供給チャンバへ再循環される。再循環した流体は回転流動床を通過して中心ダクトの排出開口（14.1）〜（14.4）に入り、同じセクションに再循環される。必要に応じて、フレッシュな流体（119）が供給チューブ（8.1）〜（8.4）を介して直接供給できる。
【０１０７】
流体が気体の場合には、中心ダクトを通る少なくとも一つまたは複数のチューブ（121）を介して流動床の表面の一部の上に液体の細かな液滴（120）を噴霧することもできる。
【０１０８】
上記の配置は反応室内部で固体粒子群を加速するのに十分で、平均回転速度（Vp）で流体から固体粒子群に移動される運動量が、遠心力によって求心力の圧力に打ち勝ち、乱流および摩擦による壁に沿った角運動量のロスに打ち勝つのに充分に高い場合だけで運転できる。
【０１０９】
固体粒子群によるスローダウン後の還流を避けるためには、流体は充分な平均接線速度を維持する必要がある。例えば、各セクション当り1つの出口開口（14）のみを有し、円形壁に沿って一様に流体を噴射する上記配置では、反応室を出る前には少なくとも平均半分ターンが必要であることを理解しなければならない。
【０１１０】
一例として、反応室の環状セクションの第１条件を下記に示す。なお、流体密度に対する圧力変動の効果は無視するものとする：
Kexm×（Vi-Vt）×Vi×Ei＝ Cc×M×p×E×（2×R−E)×Kf×Vp  （1）
【０１１１】
（ここで、
Keは、運動エネルギーおよび／またはその圧力の一部を角運動量へ変換するために噴射された流体が固体粒子群の「壁」と円形壁との間に閉じ込められた時に1以上である、流体から粒子への接線角運動量の移動交換効率の可変係数であり、
m、Vi、Vtはそれぞれ密度、噴射速度および流体の平均接線速度であり、
Eiは環状セクションを通るインジェクタの出口開口の厚さ（幅）の合計であり、
ccとMは固体粒子群の平均濃度と密度であり、
EとRは平均厚さ（幅）と、反応室の半径であり、
Kfは平均回転速度Vpに達し、保持するために固体粒子群が単位時間当り受ける角運動量の％で表す可変摩擦係数である。
【０１１２】
流体の質量保存則から、mを一定とした場合、圧力のわずかな変動のためわずかに訂正するとEi×Vi×（1−Cc）×E×Vt／aとなる。ここで、aは反応室を出る前に流体が進んだターンまたはターン断片の平均数である。
【０１１３】
Vp＝ a×Vtの場合で、a<1が流体中の固体粒子群のスリップ係数の場合、式（1）は下記になる：
(1-Cc) / a  Ei/E＋X×（2−E/R)      （2）、
ここで、
X＝ p×R×a×Cc×Kf×M/（Ke×m×Vi）
【０１１４】
第２条件がa > a°で書ける。ここで、a°は一般に１／２に近く、過大な量の粒子がダクトに入るような還流を避けるために流体が進行しなければならない中心ダクト周りの平均最低ターン断片数である。式（2）は下記になる：
X ＝p×R×a×cc×Kf×M/（Ke×m×Vi）< [（1-cc）/a°-（Ei/E）]/（2-E/R）    （3）
これは好ましくは1以下である。
【０１１５】
これは、密度M/mの比が非常に大きい時、一般に流体が大気圧に近い気体の場合、比（R/Vi）×（cc×Kf/Ke）の積は非常に小さいことが必要であり、および／または、Cc×Kf/Keの比は小さく、流体噴射速度Viは高く、半径Rは大きいことが必要であることを示している。従って、大気圧の近くに気体を使用する工業規模の反応装置で許容される平均の固体粒子群濃度を得るには、流体から固体粒子群への角運動量の移送を高効率し、固体粒子群と円形壁との間の摩擦を下げる必要がある。
【０１１６】
さらに、固体粒子群に加わる遠心力は流体の求心力の圧力より大きくし、円形壁の近くの流体の平均視線速度（Vr）の平方にほぼ比例する値にして、過剰な数の粒子がデフレクタ（40）の出口（14）の上流域の中心ダクト（3）の壁に接近するのを防止しなければならない。これは下記の第一近似式で表すことができる：
vr < Vc×Vp/（g×R）    （4）
ここで、gは重力加速度、Vcは臨界上昇速度で、固体粒子群の寸法が小さくなると小さくなり、重力だけでバランスさせる場合には緻密な流動床を得るためにはこれを超えられない。
【０１１７】
流体の質量保存則から、流体の密度変動を無視し、わずかな圧力変動で2×p×R×Vr 〜E×Vt/aとなり、を有する、上記の不等（4）はほぼ下記になる：
E < 2×p×a×Vc×（R/g）1/2< 2×a×Vc×（R）1/2      （5）
（RおよびVcはmおよびm/sで表す）
この不等式は、臨界速度Vc、従って固体粒子群の寸法が極めて低い場合、反応室の最大平均厚さはRの平方根にだけ比例して増加することを示し、非常に低いE/R比が望ましくない場合には、小さい直径の反応室を使用するのが好ましいことを表している。
【０１１８】
流体の最大噴射速度（Vi）が制限される場合で、流動床を最大限に横切る流動を得たい場合には、流体インジェクタの全断面積（Ei）を増加しなければならない。臨界速度（Vc）が低い場合、下記の反応室の平均厚さ（幅）の時に上記条件は最適化される：
E ＝ 2×p×a°×a×Vc×（R/g）1/2            （6）
Ei ＝ E×[（1-Cc）/a°×X×（2−（E/R））]    （7）
【０１１９】
a°が0.5に近く、aが1に近い第一近似では、mおよびm/sで表して、下記であるのが好ましい：
E/R < Vc/（R）1/2                          （8）
Ei/E < 2×（1−Cc）−X×（2−E／R）        （9）
これは、固体粒子群の寸法が小さいので、Vc、従って、E/Rが低い場合、Xが低く、従って、一般に高い噴射速度（Vi）を必要とする。
【０１２０】
しかし、実際の境界条件に近づくのを避けるために、固体粒子群の平均濃度（Cc）および／または理論的な流体噴射速度（Vi）（それぞれ固体粒子群濃度より高く、使用する流体噴射速度より低い）を使用して反応室および気体インジェクタの最適厚さ（幅）を推定するのが好ましい。
【０１２１】
例えば、数量シュミレーションでは、臨界速度Vc ＝0.4m/sの非常に小さい固体粒子群の平均濃度Cc＝30％を得るには、直径0.14mの中心ダクトを有し、単一の排出開口のみを有する直径の0.4mの反応室中に8つのインジェクタから30m/secの速度で大気圧で空気を噴射し、各インジェクタの出口厚さ（幅）を0.004mにし、中心ダクトの周りの流体滞流時間を約1/10秒にし、流体が反応装置中を平均して一回半だけ回転することで流体と固体粒子群とを良く分離できることが示されている。
【０１２２】
固体粒子群の濃度が10〜30％まで次第に増加した時に、固体粒子群および気体の推定平均接線速度それぞれ約4.6〜4m/s、5.5〜5m/sで変化し、係数XおよびCc×Kf/Keの積は0.9〜1と、7％/s〜8％/sで変化し、固体粒子群の濃度、すなわち流体が通る固体粒子群の「壁」が増加すると流体から固体粒子群への角運動量の移送交換効率が良くなることが確認されている。中心ダクトを経る固体粒子群のロスは固体粒子群の平均濃度が28％に近づき、係数Xが1に近くなると急増する。
【０１２３】
流体インジェクタの数を４に減らすと、積Cc×Kf/Keは約2.5倍高くなり、気体噴射速度Viを60m/secへ増加させて係数Xを1に維持する。中心ダクトを通る固体粒子群の減失は25％の濃度に上る。これは比M/mが非常に高い場合、多数の気体インジェクタを用いる必要があることを意味する。中心ダクトの排出開口の数が増加すると、濃度を下げても固体粒子群の減失は重大になる。これは中心ダクトの横断面当り排出開口の数を1つのみにすることの効果を示している。
【０１２４】
流体の密度に対する固体粒子群の密度の比が25倍以下の場合には、例えば圧力を25バールに増やすことによって、流体を約５倍速く回転させて、中心ダクトに入る前にその周りを平均２回以上回転させ、遠心力を約25倍高くすることができる。これによって固体粒子群の濃度を増やし、および／または、流体噴射速度を減少させ、および／または、流体および固体粒子群が極めて良く分離でき、反応室の直径を増加させることが可能になる。摩擦係数（Kf）を低くすることで性能をさらに改善でき、移送角運動量係数（Ke）の効率の場合には流体インジェクタの数およびインジェクタのプロフィルを改善し、円形のチャンバの数を増やすことで性能をさらに改善できる。
【０１２５】
流体が液体で、固体粒子群よりわずかに軽く、密度差がわずかで、臨界速度Vcが大きな場合でも、回転数、回転速度および遠心力を更に増加して、流体と固体粒子群を分離できる。
【０１２６】
以上の実施例は、流体の噴射速度は固体粒子群の所望の回転速度よりはるかに高くし、および／または、反応室が小さい直径を有しなければならないのは、流体の密度に対する固体粒子群の密度の比を数百倍の時だけであるということを示している。
【０１２７】
他の実施例では、本発明は回転流動床中に懸濁した流体または流体混合物を1つのチャンバから他のチャンバへ通過させて、触媒重合、乾燥、含浸、固体粒子群のその他の処理を行うか、回転流動床中の固体触媒粒子を通過する流体または流体混合物を1つのチャンバから他のチャンバへ通過させてクラッキング、脱水素、その他の触媒変換を行う、一連の円筒形チャンバを有する回転流動床装置に関するものである。
【０１２８】
本発明は特に、固体粒子群の触媒重合、乾燥、その他の処理または流体の触媒変換を行う回転流動床の装置および方法に関するものである。本発明は円筒形の反応装置が一連の円筒形チャンバに分割され、流体は円筒壁に接線状に噴射され、円筒壁に中空円板が固定され、中空円板は中心開口を有し、流体は中心開口から吸い込まれ、中空円板は側面開口を有し、反応装置の円筒壁から除去され、回転流動床中を懸濁する固体粒子群は中空円板を介して1つのチャンバから他のチャンバへ移動できる。従って、本発明では円筒形反応装置は側壁に固定された一連のフラットシリンダーまたは中空円板によって円筒形チャンバに分割される。中空円板は各チャンバを通過して高速回転する流体を吸引するための中央開口と、反応装置の外側に除去するための側部開口とを有する。中空円板には高速回転する流体中に懸濁する固体粒子群を1つの円筒形チャンバから他の円筒形チャンバへ通過させるのに適した輪郭形状を有する横断通路が形成されている。従って、本発明の一つの実施例では、本発明は円筒形の反応装置と、この反応装置中へ固体粒子群を供給するための装置と、回転流動床中に懸濁した固体粒子群を除去するための反応装置から固体粒子群を除去する装置と、円筒壁に対して略接線状かつ反応装置の対称軸に対して略垂直に気体または液体の流体または流体混合物を回転流動床に注入して反応装置の円筒壁に沿って一様に分配させ、固体粒子群を円筒壁の方へ押付ける遠心力を生じる速度で回転する回転流動床を作るための流体の供給装置と、上記流体または流体混合物を反応装置の対称軸線に沿って中央から除去するための装置とを有する回転流動床装置において、反応装置の対称軸線に対して直角に配置された反応装置の円筒壁に固定された中空円板を有し、この中空円板は反応装置を互いに連続した一連の円筒形チャンバーに分割し、これら一連の円筒形チャンバーは回転流動床中に懸濁した固体粒子群を1つの円筒形チャンバーから他の円筒形チャンバーへ通過させるための中空円板に形成した通路を介して互いに接続されており、流体または流体混合物を除去するための装置が中空円板から成り、各中空円板には上記対称軸線を中心とする少なくとも一つの中心の開口と、中空円板を介して流体を除去し、且つ円筒形チャンバーの出口圧力を調節するための反応装置の外側と連通した少なくとも一つのコレクターに接続された少なくとも一つの側部開口とを備えている点に特徴がある。
【０１２９】
本発明では流体または流体混合物は反応装置の円筒壁に沿って一般に薄膜状に接線状に噴射され、反応装置中をその側壁からその中央へ放射状に回転しながら通過し、中空円板の中心開口を介して除去される。流体噴射速度およびその流速は回転流動床中に懸濁した固体粒子群を回転させ、遠心力を生じさせて流体が除去される中空円板の中心開口から十分に離し、円筒形チャンバ間に圧力差をほとんど生じさせずに1つの円筒形チャンバから他方の円筒形チャンバへの移送を可能にする回転速度を与えるようにするものである。
【０１３０】
本発明では流体は反応装置の外側の一つまたは複数の分配装置によって供給される。この分配装置は各円筒形チャンバに設けたインジェクタへ流体を送る。次いで、流体は一つまたは複数のファンまたはコンプレッサによって中空円板を介して除去され、反応装置の外側で一つまたは複数のコレクタに吸い込まれる。コレクタは各円筒形チャンバの圧力を再調整するするために互いに連結されている。流体は適当な処理、例えば冷却、加熱された後に、同じ分配装置または他の液分配装置を介して同じ円筒形チャンバまたは次の円筒形チャンバへ再循環できる。同じ円筒形チャンバまたは連続した円筒形チャンバに複数回再循環できる。
【０１３１】
固体粒子群は一般に反応装置の一端から導入され、回転速度と中空円板の通路プロフィルとによって1つの円筒形チャンバから他の円筒形チャンバへ送られ、一般に反応装置の反対端部で除去される。固体粒子群の再循環装置は反応装置の外側に設けることができる。
【０１３２】
本発明は、流体と固体粒子群との間のエネルギー移送効率を改善するために、固体粒子群にその運動エネルギーの相当数量を移す前に反応装置中で拡散してその運動エネルギーを失うのを防ぐための適当な輪郭形状を有するデフレクタを流体インジェクタの近くに配置して、一定量の固体粒子群と流体とを混合する。この装置を用いることで反応装置中に拡散して運動エネルギーの大部分を失なわずに、高速度で大型反応装置を介して、固体粒子群よりはるかに軽い流体を用いて噴射することができる。この種の装置は本出願人の同日出願のベルギー特許出願に記載されている。
【０１３３】
本発明は、流動床の上部と底部との間の厚さの違いを減らすために、固体粒子群がその回転運動エネルギーの一部を使用して円筒壁に沿って上昇できるようにするための横方向フィン、傾斜螺旋または螺旋形ターンが円筒形チャンバーの円筒壁に固定されている。この装置を用いることで低部での流動床の厚さを増やさずに円筒形チャンバの高さを増加させることができる。この種の装置は本出願人の特許文献１（ベルギー特許出願番号第2004/0186号公報）に記載されている。
【０１３４】
反応装置は水平でもよい。この場合には、反応装置への流体の噴射速度およびその流速は充分な遠心力によって生じる回転速度で、反応装置の回転流動床の上部の厚さが反応装置の下部の厚さに近くなる速度および流速にし、通常中心にある中空円板の開口を流動床の略円筒面に対して少し下方へオフセットする。
【０１３５】
この方法は、遠心力を利用して流動床の密度を減らさずに、固体粒子群と流体との間の速度差を増加させる。従って、それらの間の接触と熱伝達を改善するのに有用である。さらに、流動床を通る流体の容積をかなり増加でき、従って、流動床中での流体の滞流時間を実質的に短くできる。
【０１３６】
好ましい実施例では、本発明装置は流体または流体混合物を供給するための上記装置が流体または流体混合物を円筒形チャンバー中を回転する固体粒子群の一部と混合し、上記デフレクタによって区画された空間中で流体または流体混合物を加速するための流体のインジェクタ（噴射器）の近くに配置されたサイドデフレクタを備え、このサイドデフレクタは上記空間から離れる前に流体または流体混合物のエネルギーの大部分を固体粒子群へ移動させ、上記空間から離れた後に獲得した運動量を円筒形チャンバー中を回転する他の固体粒子群へ移動させることができるような輪郭形状を有する点に特徴がある。
【０１３７】
他の好ましい実施例では、本発明装置は中空円板の中心開口が一つまたは複数の中心デフレクタを有し、この中心デフレクは円筒形チャンバーを縦方向に延び、中心開口に向かって吸い込まれる流体または流体混合物が通る一つまたは複数の中心アクセススリットを区画する湾曲部を有し、中心アクセススリットの上記湾曲部は中空円板の開口中に固体粒子群が入る確率を減らすように配置されている点に特徴がある。
【０１３８】
本発明装置は中空円板の分離パーティションは中空円板で分離されて円筒形チャンバーから来て、中空円板中に入る流体または流体混合物を分離する少なくとも一つが一つまたは複数の分離パーティションを有する点に特徴がある。
【０１３９】
他の実施例では、本発明装置は円筒形チャンバーの少なくとも一つの回転流動床の表面上に第２の流体の細かい液滴を噴射するインジェクタが、中空円板の少なくとも一つを通ることができるようになっており、上記流体の少なくとも一つは気体である点に特徴がある。
【０１４０】
他の好ましい実施例では、本発明装置は各円筒形チャンバーの側壁にその円筒形チャンバー中に存在する固体粒子群を完全に除去するための出口が設けられていることに特徴がある。
【０１４１】
他の好ましい実施例では、本発明装置は流体または流体混合物の除去装置によって除去された流体または流体混合物を適切な処理をした後に上記の供給装置を介して円筒形チャンバーへ再循環させる装置を有する点に特徴がある。
【０１４２】
他の好ましい実施例では、本発明装置は固体粒子群を供給するための上記装置が反応装置の一端に位置する円筒形チャンバーへ供給し、固体粒子群を除去するための上記装置が反応装置の他の末端に位置する円筒形チャンバーから固体粒子群を除去する点に特徴がある。
【０１４３】
他の好ましい実施例では、本発明装置は固体粒子群を円筒形チャンバーに入れる上記装置が、その円筒形チャンバーの回転流動床の表面を検出する装置によってサーボ制御され、このサーボ制御では円筒形チャンバーの円筒壁から一定距離の所に表面を維持する点に特徴がある。
【０１４４】
他の好ましい実施例では、本発明装置は円筒形チャンバーから固体粒子群を除去するための上記装置がその円筒形チャンバーの回転流動床の表面を検出する装置によってサーボ制御され、このサーボ制御では上記表面を円筒形チャンバーの円筒壁から一定距離に維持する点に特徴がある。
【０１４５】
他の好ましい実施例では、本発明装置は上記通路が反応装置の一端に向かって円筒形チャンバーの一端から他端へ送られる固体粒子群の移送を容易にし、且つ中空円板の上記中心開口から所望の距離に位置していて回転流動床の上記表面を安定させるような輪郭を有し、反応装置の一端へ移送される固体粒子の流速は上記通路が回転流動床中に入る程度に従って増加または減少する点に特徴がある。
【０１４６】
他の好ましい実施例では、本発明装置は上記通路が反応装置の円筒壁に沿って位置し、反応装置の円筒形チャンバーの全てに固体粒子群が次第に充填されるか、次第に無くなるような方向に円筒形チャンバーの一端から他端へ送られるような輪郭を有している点に特徴がある。
【０１４７】
他の好ましい実施例では、本発明装置は反応装置の円筒壁に沿って位置した第２の通路を有し、この第２の通路は固体粒子群、好ましくは最も重い固体粒子群を還流させるために、上記の他の円筒形チャンバーとは逆方向に円筒形チャンバーの一端から他端への固体粒子群の移送を容易にするような輪郭を有している点に特徴がある。
【０１４８】
他の好ましい実施例では、本発明装置は円筒形チャンバーの少なくとも一つへ流体または流体混合物を供給するための上記装置が、円筒形チャンバーの回転流動床の表面を検出する装置によってサーボコントロールされ、このサーボコントロールによって上記表面を円筒形チャンバーの壁から一定距離に維持する点に特徴がある。
【０１４９】
他の好ましい実施例によれば、本発明の装置は流体または流体混合物を供給する上記装置がその側壁に反応装置の対称軸線と平行な細長い縦方向のスリットを有し、このスリットは、上記スリットを介して反応装置中に注入された流体または流体混合物の入口速度を調節するのに適した状態で、反応装置の外側で少なくとも一つの流体分配器に接続されている点に特徴がある。
【０１５０】
他の特に好ましい実施例によれば、現在の装置は上記の細長い縦方向のスリットが反応装置の一端から他端までその側壁を貫通し、反応装置の円筒壁を少なくとも２つの円筒区画に分けている点に特徴がある。
【０１５１】
他の好ましい実施例によれば、本発明の装置は流体または流体混合物を除去するための上記装置が中空円板の上記側部開口に沿って円筒壁を貫通した反応装置の対称軸線に対して垂直な横方向スリットを有し、この横方向スリットは上記の移送スリットを介して反応装置から除去された流体または流体混合物の出口圧力を調節するのに適した状態で、反応装置の外側で少なくとも一つの流体コレクターに接続されている点に特徴がある。
【０１５２】
他の好ましい実施例によれば、本発明の装置は反応装置の円筒壁に沿って延びたチューブからなる２つの分配器と２つのコレクターとを有し、これらの４つのチューブは平行六面体の矩形コレクター中に収容可能な反応装置と一緒にコンパクトなアセンブリを形成する点に特徴がある。
【０１５３】
他の好ましい実施例では、本発明装置は着脱自在で移動可能なコンパクトなアセンブリを形成する点に特徴がある。
【０１５４】
本装置は反応装置が水平であるという点に特徴がある。
【０１５５】
好ましい実施例によれば、現在の装置は流動床の容積を実質的に変えずに通路を介して上記除去装置へ移送される固体粒子群を増加または減少させるために、反応装置が傾斜可能である点に特徴がある。
【０１５６】
他の特に好ましい実施例によれば、現在の装置は操業停止時に固体粒子群が中空円板中に入る確率を減すために中心アクセススリットが反応装置の上半分にある点に特徴がある。
【０１５７】
好ましい実施例では、本発明装置は反応装置が垂直で、中空円板がその下側壁に位置した単一の中心開口を有する点に特徴がある。
【０１５８】
他の好ましい実施例では、本発明装置は反応装置が垂直で、操業停止時に円筒形チャンバー中を回転する固体粒子群が中空円板中に落下する確率を減すために中空円板の上側壁の中心開口が垂直円管を介して延びている点に特徴がある。
【０１５９】
特に好ましい実施例では、本発明装置は円筒形チャンバーの上部と底部との間の回転流動床の圧力および厚さの違いを減らすために、固体粒子群がその回転運動エネルギーの一部を使用して円筒壁に沿って上昇できるようにするための横方向フィンまたは螺旋形ターンを円筒形チャンバーの円筒壁が有する点に特徴がある。
【０１６０】
他の好ましい実施例では、本発明装置は反応装置の一端にある一つの円筒形チャンバーから除去した固体粒子群を反応装置の他端にある円筒形チャンバーへ再循環するためのカラムまたはチューブを反応装置の外側に有する特徴がある。
【０１６１】
他の好ましい実施例では、本発明装置は互いに連続した一連の円筒形チャンバーを少なくとも２セット有し、その１方のセットから他方のセットへ固体粒子群を移すための少なくとも１つの通路を有し、流体または流体混合物を供給、除去する上記装置が１方のセットから除去した流体または離れた流体混合物を他方のセットへ送るようになっている点に特徴がある。
【０１６２】
他の好ましい実施例によれば、本発明装置は互いに連続した一連の円筒形チャンバーを少なくとも２セット有し、その１方のセットから他方のセットへ固体粒子群を移すための少なくとも１つの通路を有し、流体または流体混合物を供給、除去する上記装置が各セットから流体または流体混合物を別々に除去してそれを同じセットへを再循環する点に特徴がある。
【０１６３】
本発明はさらに、流体ジェットと回転流動床中を懸濁された固体粒子群との間の運動量および運動エネルギー移送の交換効率を改善するために、回転流動床の内部にデフレクタを有している。このデフレクタは流体インジェクタの近くに配置され、固体粒子群を所定量の噴射された流体を混合し、運動エネルギーの大部分を固体粒子群に移す前に反応装置中に拡散するのを減らすのに適した輪郭形状を有している。本発明の装置は特に、一種または複数の流体のための装置を備え、この装置はこの流体噴射装置は少なくとも一つのデフレクタを有し、このデフレクタは回転流動床内部に回転流動床の回転の方向に送られるインジェクタから出た一種または複数の流体のジェットの周りの空間を区画し、上記デフレクタは流体ジェットと混合するために、インジェクタとデフレクタとの間にインジェクタの上流域から出て上記空間に入る回転流動床中の懸濁固体粒子群の流れのためのアクセス通路または回廊を区画し、上記空間は上記空間の出口に届く前に流体ジェットが固体粒子群にその運動エネルギーの相当部分を渡すことができるだけの充分な長さを有する。
【０１６４】
従って、本発明は液体または気体の流体または流体混合物を回転流動床中にを噴射し、運動量およびエネルギーを増加させ、それを回転流動床中の回転固体粒子群へ移して、流体の回転速度を増加させることができる装置に関する。この装置は固体粒子群よりはるかに軽い流体を使用でき、反応装置中に拡大して運動エネルギーの大部分を失なわずに高速度で反応装置中に噴射するのに適している。
【０１６５】
本発明は特に、流体を流動床の回転方向に向けて回転流動床中に噴射する装置に関する。流体ジェットは少なくとも一つのデフレクタで囲まれ、このデフレクタはジェットの周りに一般に収束した後に拡大する空間を区画し、この空間を離れる前に運動エネルギー移動させるためにジェットの上流域に回転流動床中の懸濁粒子が通ることができ、流体ジェットと混合する通路を有する。
【０１６６】
本発明は特に、一種または複数の流体を供給する装置が回転流動床に流体を噴射するための装置を有し、この流体噴射装置は少なく一つのデフレクタを有し、このデフレクタは回転流動床内部に回転流動床の回転の方向に送られるインジェクタから出た一種または複数の流体のジェットの周りの空間を区画し、上記デフレクタは流体ジェットと混合するために、インジェクタとデフレクタとの間にインジェクタの上流域から出て上記空間に入る回転流動床中の懸濁固体粒子群の流れのためのアクセス通路または回廊を区画し、上記空間は上記空間の出口に届く前に流体ジェットが固体粒子群にその運動エネルギーの相当部分を渡すことができるだけの充分な長さを有する点に特徴がある。
【０１６７】
上記流体のために充分に長い上記空間は、上記固体粒子群にこれの出口に届く前にそれらの運動エネルギーの相当な一部に上記空間を与えるために噴出する。
好ましい実施例の回転流動床に流体を噴射する装置では、流体ジェットを取り囲む上記デフレクタによって区画される上記空間が最初に収束し、次に拡大する点に特徴がある。
【０１６８】
他の好ましい実施例において、回転流動床に流体を噴射するための現在の装置は、上記空間がそばに上記デフレクタの境界となったことを、そして、上記流体ジェットを囲むことは一定の横断面を有するという点に特徴がある。
【０１６９】
他の実施例の本発明の流体噴射装置は、上記流体インジェクタの横断面が延長されて、回転流動床を含む反応装置の円筒壁に沿って、上記流体を一つまたは複数の薄膜の形で噴射し、上記デフレクタがフィンの形状を有し、このフィンは反応装置の円筒壁と一緒に流体の薄膜が通過する上記空間を区画する点に特徴がある。特に好ましい実施例の流体噴射装置では、上記空間が少なくとも回転流動床の平均厚さの２倍の狭い幅を有する。
【０１７０】
他の実施例の本発明の流体噴射装置は流動床を含む反応装置の円筒形または円形の壁に沿ってそれに固定されたリングまたは横方向リングの断片を有し、このリングまたは横方向リングの断片は上記デフレクタおよび上記の円筒形または円形の壁と一緒に上記流体ジェットが通る上記空間を取り囲んでいる点に特徴がある。
【０１７１】
好ましい実施例の流体噴射装置では、回転流動床中の懸濁固体粒子群が反応装置の円筒壁に沿って上昇するように、リング断片が反応装置の中心軸に対して傾いた横方向フィンである点に特徴がある。特に好ましい実施例は流体噴射装置が回転流動床中の懸濁固体粒子群を反応装置の円筒壁に沿って上昇させる方向を向いた反応装置の円筒壁に沿った螺旋ターン、リングまたはリング断片である点に特徴がある。
【０１７２】
他の実施例の本発明の流体噴射装置はアクセス通路または回廊の横断面がインジェクタの横断面より大きい点に特徴がある。
【０１７３】
他の実施例の本発明の流体噴射装置は、収縮し、拡大する上記空間の出口の横断面がインジェクタとアクセス通路または回廊の横断面の合計以上である点に特徴がある。
【０１７４】
他の実施例の本発明の流体噴射装置は、流体が固体粒子群の密度よりはるかに高い密度を有する気体で、回転流動床中の懸濁固体粒子群の平均回転速度の少なくとも３倍の速度で噴射される点に特徴がある。
【０１７５】
他の実施例の本発明の流体噴射装置は、上記空間の長さが、上記空間を離れたときの固体粒子群の速度より実質的に高い速度を流体が有するには短い点に特徴がある。
【０１７６】
本発明は水平反応装置にも適用できる。この場合、反応装置への流体噴射速度、その運動エネルギーの移送流速および交換効率は、反応装置の上部の円筒壁上に流動床を形成するのに充分な遠心力を生じさせる回転速度を与えるものでなければならない。
【０１７７】
［図１１］と［図２２］は円形反応室を一連の円筒形チャンバに分割した本発明の回転流動床装置の実施例を示す。
【０１７８】
［図１１］は垂直な円筒反応装置の横断面の概略図で、この横断面図には円筒対称軸線（202）の両側に円筒形側壁(201)が見える。中空断面として見える一連の中空円板（203）は反応装置を一連の円筒形チャンバー（Z1〜Z3）またはゾーンに分割している。流体（204）は分配器（205）を介して反応装置の周りに分配された一群のチューブ（206）に供給される。このチューブ（206）は反応装置の内部に分布した一群のインジェクタ（207）に接続され、このインジェクタ（207）は一般に流体を反応装置の壁に対して接線状且つ水平（図の面に直角）に薄い膜状に注入するように設計されている。流体は回転しながら懸濁した固体粒子群（黒点で象徴的に示す）を収用した流動床中を通過する。流体は回転速度以下のオーダーの放射方向速度（矢印（208）で象徴式に示す）で反応装置の中央へ向かう。流体（210）は流動床の略円錐表面（横断面（209）で示す）を横切った後に、中空円板（203）の中心開口に入るが、中空円板（203）には操業停止中に固体粒子群が中心開口中に入るのを防止するためのチューブ（211）によって取り囲まれている。このチューブ（211）の中心開口のまわりは流体の流入を容易にするために拡大（212）されている。次に、流体（213）は中空円板の横方向端縁の開口（214）を通して除去される。この開口（214）は流体の排出を容易にするために拡大（215）されている。開口（214）は反応装置のまわりに配置されたチューブ（216）群を通してコレクター（217）に連通し、このコレクター（217）は流体を吸い込むファンまたは圧縮機（218）に接続されている。流体は適当な処理（219）後に分配器の下部（25.1）を介して反応装置のまわりに配置されたチューブ（206）のセットおよびインジェクタ（207）を介して反応装置の低いゾーンに供給され、再循環する。流体はコレクターの下部（217.1）を介して（220）の所で排出される前に、ファンまたは圧縮機（218.1）によって何回か再循環される。流体再循環数の平均数はファン（218）と（218.1）のキャパシティ比にほぼ等しい。
【０１７９】
流体の噴射速度は各ゾーンの流動床の重量によって生じる静水圧に影響される。各ゾーンの低部と最上部との間の流体の噴射速度および流速が過度に大きく相違するのを避けるために、流体が注入されるスリット（207）は台形断面で象徴して示すように適切な輪郭を有し、適当に分布した障害物によって上部の噴射速度を遅くすることができる。各レベルの円筒形チャンバーに注入する流体（223）の速度と配分とを調節するために制御弁（222）を用いることができる。流体（220）の出口流速は制御弁（224）で調節できる。
【０１８０】
固体粒子群（225）は適当な手段、例えば重力、スクリューコンベアまたは流体ジェットでチューブ（226）を介して反応装置の底部へ供給ができる。反応装置は中空円板によって複数の円筒形チャンバー（Z1〜Z3）に分割されているので、固体粒子群（225）は中空円板に形成された通路（227）を通って一つの円筒形チャンバーから次の円筒形チャンバーへ上昇し、反応装置の最上部にある最後の円筒形チャンバー（Z3）の（229）からチューブ（230）を通って排出される。反応装置を速く空にするために、例えば各チャンバーの底部に別の出口（230.1）を設けることもできる。
【０１８１】
移動する粒子の量は固体粒子の回転速度に依存する。この回転速度は上記通路より上に位置した流動床の静水圧に打ち勝つのに充分なものでなければならない。従って、円筒形チャンバーの最上部に注入される流体の配分と速度を制御弁（222）を用いて増加させてチャンバーの最上部に注入されるエネルギーを増加させ、それによって回転速度、従って、上側のゾーンへの固体粒子群の移動を増やすことができる。各円筒形チャンバー中の流動床の表面レベルを検出することによって上記弁をサーボコントロールして上記表面を中空円板の通路と中心開口との間に安定化させることができる。従って、上記通路は粒子濃度が最も高い反応装置の側壁の所に局所化することができ、そうすることによって固体粒子群に随伴される流体の量を減らすことができる。
【０１８２】
一つのゾーンから他のゾーンへ移動する固体粒子群の量を上記通路が下側の円筒形チャンバーの流動床中に有るか否か、また、その埋設度合いによって変えることもできる。これによってこれらの通路に沿った各円筒形チャンバーの最上部での流動床表面を安定化させることができる。従って、平衡状態では、流動床の厚さは反応装置の横側端縁からの上記通路の距離に応じた厚さになる。
【０１８３】
反応装置の排出は各ゾーンの底部の側部出口からできる。この場合には、空のチャンバーを大部分の流体が通るのを防止するために、先ず最初に底部から充填し、下側の円筒形チャンバーが充填されている間に上側の充填されていない円筒形チャンバーへのチューブ（6）を介した流体のフィードを止める。固体粒子群の寸法と種類によっては、これを再循環流体の供給チューブで行うことができ、一つの中空円板当り少なくとも一つの通路へ向けることができるならば、最上部で行うこともできる。
【０１８４】
インジェクタを出た薄膜は、固体粒子群へ充分な回転運動エネルギーを移す前に極めて迅速に拡大し、遅くなる傾向がある。これを避けるために、インジェクタの出口近くに適切な輪郭を有する横方向デフレクタを反応装置の側壁とほぼ平行に固定して、横方向デフレクタと反応装置壁との間の空間またはこれらの位置する回廊に注入された流体を所定容量の固体粒子群と混合する。この横方向デフレクタは上記空間または回廊で固体粒子群に充分な運動エネルギーが移動される前に流体が膨張してスローダウンするのを防止できるような輪郭形状と長さを有していなければならない。
【０１８５】
［図１２］は流体の噴射パターンを示すための反応装置の横断面(301)である。この図には半径（233）の反応装置の側壁の横断面（301）と、反応装置の側壁に接線状に入る流体インジェクタ（304）の幅（303）の横断面（302）と、流体インジェクタの反対側で円筒形反応装置の円筒壁の近くに縦方向（図の面に垂直）に配置された横方向デフレクタの横断面（305）（紙面に垂直）が示されている。流体ジェットは反応装置の横方向デフレクタと円筒壁との間に区画される一般に収束性した後に拡大する空間または回廊（306）中に流される。図には半径（235）の流動床の表面の円形横断面を示す。固体粒子群の進行方向は小さい矢印（312）で図示してある。
【０１８６】
横方向デフレクタは流体インジェクタと一緒になって幅（307）を有するアクセス通路または回廊を区画し、回転流動床中を懸濁する固体粒子群の流れ（308）がこれらの空間（306）に入り、流体ジェット（304）と混合される。濃縮された固体粒子群（矢印（308）で象徴的に示す）の流れは反応装置中の固体粒子群の平均回転速度でインジェクタ（302）の壁と横方向デフレクタ（305）との間に位置した幅（307）のアクセス通路、または回廊を介して一般に収束／拡大する上記空間または回廊に入る。上記の濃縮された固体粒子群の流れは注入された流体と混合されて希釈され、その運動エネルギーの相当部分を失い、反応装置壁（301）と横方向デフレクタ（305）との間の上記空間または回廊中でその運動量を増加する。次いで、固体粒子群は流動床の他の固体粒子群と混合して、得られた運動量を失う。
【０１８７】
上記空間（306）の最初の一部のデフレクタによって制限される収束・拡大によって流体ジェットの拡大が防止または制限され、圧力が低下して、固体粒子群の流れ（308）が加速され、速度のかなりの部分が保存できる。次いで、流体の流れ（309）は空間または回廊（306）の別の部分でスローダウンし、圧力は反応装置圧力まで上昇する。慣性によって固体粒子群のスローダウンは小さい。その接線出口速度は運動エネルギーの大部分を失った流体に比べて高くなる。
【０１８８】
上記空間（306）の長さおよびその最小横断面（310）が、流体が固体粒子群に与えるエネルギーが上記空間の出口での速度が過度に減少するような大きさとなるような場合には、噴射圧力、従って、そのエネルギーは固体粒子群によって鋭くスローダウンしても、流体が出口（311）を通して逃げることができるために増加しなければならない。この圧力増加はアクセス通路または回廊（307）に伝わり、固体粒子群の入口速度を減少させ、従って、濃度が増加し、流速が減少し、吸収できるエネルギー量が減少し、空間（306）の寸法、固体粒子群、流体の速度および密度に応じてエネルギー移動の平衡点が見つけられる。アクセス通路または回廊（307）中の固体粒子群のスローダウンを避けるために、これらの空間（306）の長さはインジェクタおよび幅（307）または横断面間の割合またはアクセス通路減少の横断面の幅（303）より短くして、出口（311）で流体がまだ実質的に粒子の速度より高い速度を有するようにしなければならない。これとは対照的に、固体粒子群へ移されるエネルギーの量は、上記横断面の比が小さくなり、上記空間（306）の長さが長くなるとともに大きくする。最適運転条件は目的に応じて決める。
【０１８９】
単純な計算でこれらの寸法は運転条件に応じて広い範囲で変えることができることがわかる。流体はその運動エネルギーの少なくとも4分の3を与えることができ、従って、高速度で流体を噴射することによって、その流速を過度に増加せずに、非常に軽い流体から固体粒子群に充分な運動量を移動させることができる。
【０１９０】
この図には回転流動床の表面の横断面（311）と、小さい矢印（312）によって象徴的に示した固体粒子群の進行方向と、流体（314）を中央から反応装置の外部へ除去するるための縦方向の吸引スリットを区画する中心のデフレクタ（313）の横断面とが示され、中心のデフレクタの曲率（315）によって吸込みの前に固体粒子群と流体との間の分離が確実に行なわれる。
【０１９１】
この図の1つの実施例では、中空円板（［図示せず）への各アクセス・チューブは横断面（313）、曲率（315））を有する中心デフレクタ（図の面に垂直）によって接続され、スリットを区画し、このスリットを介して流体（314）は中空円板の中心開口に吸い込まれ、粒子から流体がより良く分離される。
【０１９２】
［図１２］では空間または回廊は最初に収束性して最小の広さ（310）に達し、次に拡大して出口の広さ（311）に達するが、一定幅であってもよい。この場合には、固体粒子群とそれに随伴する流体が加速された時に流体がスローダウンする。一般に、上記空間または回廊の寸法は運転条件と運動エネルギーを移送する対象に従って決定されなければならない。
【０１９３】
また、反応装置の円筒形チャンバの高さの関数での反応装置の円筒周面に沿った流動床の静水圧の減少を考慮することも重要である。インジェクタを離れた流体は反応装置壁に沿って固体粒子群と混合する前に静水圧差のために上記の壁に沿って上昇する傾向がある。これを避けるために［図13］に示すように、流体が粒子と混合されるまでに、一般に水平または上方へ傾いた所望方向へ流体および粒子を案内するために、例えばリングのような反応装置の円筒壁に垂直な横方向デフレクタで反応装置のフィンと側壁とで区画された上記空間を分割する。
【０１９４】
［図１３］は流体インジェクタをより良く視覚化するための反応装置の側壁（301）の投影図である。図にはインジェクタ（316）と、その縦方向断面(317)および反応装置の壁に沿った流体の上昇を防止する横方向デフレクタの役目をする横方向デフレクタ（319）とリング（320）も示してある。さらに、インジェクタの側壁の背後に位置した流体供給チューブ（312）の入口（318）（点線で示す）と、インジェクタの出口（317）（横断面をハッチで示す）とが示してある。矢印（304）と（321）のそれぞれは反応装置の横方向デフレクタ（319）と側壁（301）との間の収束／拡大空間に入る、または、出る流体および固体粒子群の流れの方向を示している。
【０１９５】
インジェクタは反応装置の側壁（301）に沿って設けた横方向リング（320）またはリング断片によって分離され、これらリングの間には横方向デフレクタ（319）は挿入され、黒い矢印（321）で象徴的に示した固体粒子群の流れのためのアクセス回廊を作っている。
【０１９６】
広いリング（320）で示した横方向デフレクタは一種の円形ノズルを形成する中空にして、一つまたは複数の供給チューブを介して反応装置の外部に接続することもできる。そうすることで、反応装置の壁を貫通するインジェクタへのチューブの数を減らして、反応装置に沿って配置した一連のインジェクタに流体を分配することができる。これは反応装置の圧力が高い場合に望ましい。
【０１９７】
横方向デフレクタを一連の螺旋ターンにして各円筒形チャンバー内部に連続または不連続な上昇螺旋を形成してもよい。これらも中空にしてインジェクタにたいする流体分配装置にするもことができる。さらには、連続または不連続な同一または複数の円筒形チャンバーの同じレベルの一連の螺旋ターンまたは横方向フィンの断片をグループ化し、一つのターンまたはフィンの上側エッジを次のターンまたはフィンの下側エッジの上方へオーバーハングさせて、固体粒子群を反応装置の壁に沿って上昇させ、壁に沿った流動床の厚さの差と反応装置の各円筒形チャンバーの最上部と底部との間の圧力差を減らすことができる。
【０１９８】
［図１４]は円筒形チャンバーの半分の射影横断面図で、1/4（四分の一、クオータ）螺旋ターン（246）が連続してチャンバー内部に一つの連続の螺旋を形成するか、４つの螺旋ターンの３つのセットを同じレベルに互いに90度の間隔で位置させ、一つのターンの一つのクオータの上側エッジを次のターンの下側エッジ上にオーバハングさせることができる。図には中空円板（203）、流体（204）の供給チューブ（206）、中空円板の入口チューブ（211）の横断を示し、面は、中空円板は（212）の所で拡大され、中心デフレクタ（238）（横断面（249）で見える）に接続されている。矢印（208）（210）（213）はそれぞれインジェクタ（207）から出た流体の流れ（208）、中心デフレクタ（238）で区画されるスリットを放射状に通って中心チューブ（211）に入る流体の流れ（210）、中空円板（203）を通って反応装置の出口チューブ（216）へ向かう流れ（13）を象徴的に示している。一つのゾーンから他方のゾーン粒子を移送するための通路（227）と、横方向デフレクタ（232）と、流体インジェクタ（207）とが四分の一螺旋ターン（246）によって分離された底部から上部へ連続したセットを形成する。
【０１９９】
［図１５]は通路（227）の横断面を示す。図は中空円板を形成する二枚の平行プレートとその内部空間（250）との横断面（203）で、流体は放射状（すなわち図の面に垂直に）流れて反応装置から出る。固体粒子群は黒い点で示され、矢印（251）の方向へ移動し、通路の傾斜壁（252）に沿って中空円板を通過する。傾斜壁（252）はデフレクタ（253）となって中空円板の両側面から延びていて、回転速度の方向に粒子が底部から上方へ容易に移送できるようになっている。このデフレクタ（253）は固体粒子群の上昇の運動を容易にするために螺旋状に延びており、図はその横断面（246）を示している。
［図１６]は横方向デフレクタおよび中心デフレクタがない［図４］と同様な、円筒形チャンバーの半分の縦方向断面に沿った固体粒子群の横方向流れを示すフローダイヤグラムである。反応装置の壁（201）の横断面と、円筒形対称軸線（202）と、流体（204）の供給チューブ（206）と、インジェクタ（207）の横断面と、円筒形チャンバーの側壁に沿った四分の一螺旋ターンの断面（46）とが見える。この四分の一螺旋ターンは図の前景の円筒形チャンバーの四分の一に位置する四分の一螺旋ターンの端部の断面（246.1）の下側の位置から始まっている。
【０２００】
図の面に垂直に、円筒形チャンバー中に噴射された流体（204）は断面が（209）の流動床表面を通り、中空円板（203）の入口チューブ（211）に入り（210）、それが出口チューブ（216）によって吸引される。固体粒子群の図の面に垂直な回転速度は上記の横方向速度より一桁高く、下側通路（227e）を通って流速Fsで円筒形チャンバーに入り、そこから流速Feで上側通路（227s）を通って出る。後者の速度が入口流速（Fe）より高い場合には、円筒形チャンバー中の固体粒子群は次第に空になり、流動床の表面は円筒形チャンバーの側壁に接近する。従って、出口流速Fsは自動的に低下する。流動床のレベルを調節する他の方法は円筒形チャンバーの上側部分の流体の噴射流速をサーボコントロールする方法である。中空円板の下側壁に沿って粒子検出器を配置し、流動床表面の位置に応じて通路（227s）を通って移動する固体粒子群の流速を増減し、従って、固体粒子群の回転速度が増減する。
【０２０１】
円筒形チャンバー内部の流動床内を回転する固体粒子群は1/4螺旋ターンのセットによって上向き矢印で象徴的に示した流速Fpで上方へスラストされ、この流速が出口の流速（Fs）より速い場合、流速F'p＝Fp−Fsで螺旋ターンとチューブ（211）との間の空間中へ戻され、遠心力によって流動床が維持され、表面は螺旋ターンの周りで波形に変化する。これらのターンはそれより上方に位置した流動床の重量を支持し、その下側表面と上側表面との間に圧力差が生じ、その結果、円筒形チャンバーの最上部と底部との圧力差が減少する。従って、円筒形チャンバーの最上部と底部との間の流動床の厚さの差が減り、流動床の高さを増加させることができる。
【０２０２】
円筒形チャンバーの最上部と底部との間の圧力差により、噴射の高さに応じた流体の噴射速度の違いが生じる。この違いによって固体粒子群の回転速度に差が生じる。さらに、中空円板の二つの側面の間の圧力差、特に、中空円板を通る通路の入口と出口との間の圧力差と摩擦によって一つの円筒形チャンバーから次の円筒形チャンバーへ送られる固体粒子群は遅くなり、次の円筒形チャンバーの底部の固体粒子群の回転速度が遅くなる。
【０２０３】
固体粒子群の回転速度が低下し、従って、円筒形チャンバーの底部の遠心力が低下すると、側壁に沿った圧力がわずかに減少し、流動床の厚さがわずかに増加する。それによって、重力に対する遠心力の比率に依存する流動床表面の傾斜が減少する。これら圧力と傾斜の差によって内部流動性を生じ、これらの差が減少し、側壁に沿って下方へ向き（下向き矢印（Fi）で象徴的に示す）、流動床の表面に近い上方を向く（上向き矢印（Fi）で象徴的に示す）。
【０２０４】
同様に、摩擦によって固体粒子群がスローダウンし、螺旋ターンの上側表面に沿って上昇し、それらのポテンシャルエネルギーが増加して、上記と同様な螺旋ターンのセット間の内部流動性が起きる。これらの固体粒子群の回転速度の一連の減少とそれらの内部流動によって流体が粒子に移動しなければならないエネルギーの量が増加し、運動量が効率的に移動し、本発明方法に適した非常に高い流体流速になる。
【０２０５】
上記の内部流動性は流動床を平均回転速度を仮定したリングに分割し、流動性の範囲を決定するために各リング間の圧力と厚さの差を求め、運動量保存則を適用して逐次近似法で各リングの平均平衡回転速度を求めることでおおよそ評価できる。
【０２０６】
これらの速度は流体から固体粒子群へ移動する運動量に依存する。開放空間ではこの運動量は流体の回転速度に依存し、それは噴射速度よりも円筒形チャンバーおよび流体流速の比率に密接に関連する。これとは対照的に、収束空間の圧力の変化は運動量を固体粒子群へ移す役目をする。その運動エネルギーは噴射速度に関連する。これは固体粒子群と流体濃度との間の比が極めて高いために所望の粒子の回転速度に対する流体の噴射速度の比を高くしなければならないこの種類のフィードには好都合なことである。
【０２０７】
流体と固体粒子群との速度比および密度比に依存する上記の閉じ込め空間の寸法が適切であれば、流体はその利用できる運動エネルギーのほとんど全てを固体粒子群に与えることができる。一般に、速度比vf/vpが高くなるか、および／または、固体粒子群と流体との密度比が低くなった場合に、流体から固体粒子群へ最適条件下で運動エネルギーを移すために横断面比Sp/Siを高くする。
【０２０８】
スケールの観念を示すために、入口横断面比（Sp/Si）が２で、固体粒子群の密度が流体密度の密度より700倍大きく流動床の濃度が約35％で、入口横断面に対する出口横断比（Ss/(Sp+Si)）が約2.2で、流体と固体粒子群との速度比および密度比に依存する上記の閉じ込め空間の寸法が充分に長い場合に、固体粒子群、流体および粒子の閉じ込め空間からの出口速度が等しいと仮定して、流体のエネルギーを固体粒子群に与えるためには、流体の容積の変動のみを考える簡単な計算で、流体噴射速度（vf）が固体粒子群の回転速度vpの8〜12倍で、流体および粒子の出口速度は流体の噴射速度の約1/6の時に固体粒子群にその運動エネルギーの約90％が与えられるということを示す。
【０２０９】
粒子出口速度よりも高い流体出口速度を得るために閉じ込め空間の長さを短くするか、横断面比Ss/(Sp+Si)を1.3に下げても、より低い速度比vf/vpで流体は粒子にその運動エネルギーの80％以上を与えることができる。
【０２１０】
密度比が1/10に低下し、従って、流体と固体粒子群との間で充分なエネルギー移動を行うのに必要な流体量が減った場合、横断面比Ss/(Sp+Si)＝1.2で速度比vf/vpは最適値に近い３に減少する。
【０２１１】
目的に応じたより正確な最適寸法は実験プラントを用いた全てのパラメータを考慮した数値シュミレーションによって決定できる。
【０２１２】
水平反応装置
水平反応装置では流体が射出圧力を標準化する液分配装置から同じ高さの噴射スリットに沿って噴射されるので、その噴射速度はほぼ均一である。これに反して、反応装置の同じ高さに配置されていないスリットの場合には、1つのスリットと他のスリットで圧力は変化し、反応装置の低部に位置したスリットが小さくなる。圧力差が極端に大きく、反応装置の低部に噴射スリットを配置する必要がある場合には、液分配装置を分離し、噴射する流体の圧力に差を付ける必要がある。
【０２１３】
粒子の平均回転の速度は反応装置の最上位が最初、低部が最大で、両者の間にポテンシャルエネルギーの差がある。そのため反応装置の上部の流動床の厚さを大きくしなければならない。
【０２１４】
水平反応装置の幅L、半径Rの帯域を考え、以下を定義する：
Df＝平均流体密度
Dp＝粒子のバルク密度、その濃度（Cct）に等しい、
X＝Dp/Df（密度比）；
Rl＝流動床の表面半径；
E＝R-Rl（流動床の平均厚さ）；
Sl＝2p.L.Rl（流動床の表面積）；
Vl＝π.L.E.(2R-E)（流動床の容積）；
Es＝E+dEとEi＝E-dE（それぞれ流動床の上部と下部の平均厚さ）
dE＝反応装置の対称軸線と流動床の表面との間の距離；
v、vs、vi＝それぞれ流動床の上部、中央、下部の粒子の平均回転速度；
Fp＝中空円板中の粒子流れ；
Nf＝上記帯域中の流体噴射スリット数；
Ef＝噴射スリットの厚さまたは幅；
Sf＝Nf.Ef.L（上記帯域の噴射スリットの全断面積）；
vf＝流体噴射速度；
Ff＝Sf.vf、流体の流速；
vrf＝Ff/(Sl.(1-Cct))（流動床の出口近くの流体の視線速度）；
vsl＝k.v（流動床出口での流体の平均速度）；
k＝一般に1に近い、実験的に決まる変数；
Rd＝中空円板の入口開口の半径；
ved＝Ff/(2p.Rd2)（上記帯域当たり２つの中心入口を有する場合の中空円板への流体の入口速度
【０２１５】
質量およびエネルギーの保存側から下記の式が得られる：
Es.vs＝(E+dE).vs＝E.v＝(E-dE).vi
vi2-vs2 2g.(2R-E)；
これから、x＝dE/Eの場合、下記が得られる：
2E3.dE.v2 ＝g.(2R-E).(E2-dE2)2または
x/(1-x2)2＝g.(R-E/2)/v2
第一次近似としてx<<1またはg.(R-E/2)<<v2の場合には下記になる：
（dE g.(R-E/2)/v2          （10））
（ここで、gは重力である）
【０２１６】
反応装置壁に沿った圧力と遠心力とのバランスから反応装置の上部と下部の圧力差は下記で与える：
dP＝Pi-Ps＝2.Dp(E.g+dE.v2／R.(1-x2)
（ここで、PiおよびPsはそれぞれの圧力である）
反応装置の最上部と底部で流体を同じ速度で噴射するためには、この圧力をオフセットし（相殺）なければならない。
平衡状態で流動床を通して流体から粒子へ与えられるエネルギーは、摩擦および乱流によって流動床によって消失するエネルギーと中空円板中を粒子が通路する時の粒子の摩擦と粒子の速度変化によって移送中に消失するエネルギー、さらには、最初の帯域の場合には帯域中に噴射された粒子が獲得した噴射速度に雄牛他のエネルギーとに等しい。
【０２１７】
摩擦に起因する流動床の回転抵抗を1/Cxとし、摩擦に起因するファクタKpと通路の傾斜によって決まる角度によるスローダウンする中空円板を通って離れる粒子の回転速度をKp.v.cosαとすると、下記近似平衡式が得られる：
Ff (vf2-k2 v2)/2 ＝X.Vl.g/Cx+Fp.X.(v2-Kp2.cosα2 v2)/2    （11）
これから下記が得られる：
v＝(-b+√(b2+a×c)/a、または
a＝Ff.k2+Fp.X.(1-Kp2.cosα2 v2)/2
b＝X.Vl.g/Cx
c＝Ff.vf2＝Ff3/Sf2
【０２１８】
乱流が低い場合、中空円板中の粒子移送に起因する摩擦によって生じるスローダウンのために、中空円板の近くの粒子の回転速度は低下することを指摘しておく必要がある。この場合、流動床の厚さおよび流体の流速は若干高くなり、弱い遠心力によって生じるより低圧力を補償し、この圧力差で中空円板内部で反応装置の側壁に沿って流動床の表面沿って反対方向に粒子の流れが生じる。この内部循環流（Fi）で上記速度差が減る。また、中空円板の近くに高速度で流体を噴射することによって固体粒子群の回転の速度、従って遠心力を増加させて中空円板近くの流動床の厚さを小さくし、中心開口を通る固体粒子群のエントレインメント（随伴）の危険を減らすこともできる。
【０２１９】
垂直反応装置
［図１１］は垂直反応装置の半分の断面図で、内部循環と流動床の表面へのその影響とを示している。この図には反応装置の円筒形の対称軸（202）と、中空円板の横断面（203）と、チューブ（204）を介して噴射スリット（207）に入る流体（206）と、流動床（209）の表面の横断面と、中空円板（203）を通る通路（227）の側壁の横断面（201）とが示されている。
上記帯域は互いに積層された一連の複数の円筒形セクションに分割されている。低部をn＝l、最上部をn＝Nとすると、高hとした場合、上記帯域の高さH＝N×hになる。連続した３つのセクションの場合、Rl'、Rl、Rl''、v'、v、v''をそれぞれ流動床の表面の半径および［図の面に垂直なセクションn-1、n、n+1の粒子の平均回転速度と定義し、以下を定義する：
R＝反応装置の半径；
E＝R-Rl（セクションnの流動床の厚さ）；
dE'＝E'-E＝Rl-Rl'およびdE''＝E-E''＝Rl''-Rl（連続したセクション間の流動床の厚さの増加）；
Vl＝p.h.(R2-Rl2)（セクションnの流動床の容積）；
Ff＝h.Ef.Nf.vf（セクションn中に噴射される流体の流動）（EfとNfはセクションnの噴射スリットの数と厚さ）
vf＝図の面に垂直な噴射速度
【０２２０】
固体粒子群の平均回転速度が1つのセクションから他のセクションで等しいv''＝v＝v'の場合、セクションのエッジに沿った圧力Pbは流動床の静水圧に従って変化し、従って、セクションnとn-1との間の圧力差はdPb'＝Pb'-Pb＝Dp.hになり、静水圧の増加を相殺するための遠心力に必要な圧力の増加はdE'＝h.R.g/v2になる（ここで、gは重力）。この場合の流動床の表面の横断面は薄いライン（209'）で示してある。
【０２２１】
v''>v>v'の場合には遠心力の差によって連続したセクション間に追加の圧力差が生じ、この圧力差は反応装置の壁側の横方向エッジと流動床の表面側の内側エッジとの間に分布する。動的圧力差とよばれている反応装置のエッジに沿った追加の圧力差は、セクションn+1とnとの間およびセクションnとn-1との間でそれぞれ約dPb''＝Pb-Pb''＝-Dp.E.(v''2-v2)/2.R.gおよびdPb'＝Pb'-Pb＝-Dp.E.(v2-v'2)/2.R.gであり、さらに、上記の流動床表面に沿った追加の圧力の変動によって動的厚さの差とよばれる追加の厚さ差e''＝E.(v''2-v2)/2.v2およびe' ＝E.(v2-v'2)/2.v'2ができる。この厚さ差で流動床の表面のスロープが減少し、従って、横断面が（209）になり、動的圧力差と組み合わされて、セクションn+1とセクションnとの間で内部流れ（Fi）が生じ、セクションnとセクションn-1との間で反応装置壁に沿い流動床の表面に沿って下降する流れ（Fi'）が生じる。
【０２２２】
Fi''>Fiの場合、セクションnの質量保存側から横方向エッジから内側エッジまで内部放射循環流（dFi）はFi'＝Fi''+dFiになる。この求心力の流れはdPxdExの量でセクションnの圧力と厚さを増加させ、従って、セクションn-1とnとの間の傾斜を増加させ、セクションnとn+1との間では減少させる。動的厚さ差および動的圧力差はそれぞれe''＝dEx+E.(v''2-v2)/2.v2、e'＝-dEx+E.(v2-v'2)/2.v'2、dPb''＝dPx-Dp.E.(v''2-v2)/2.R.g、dPb'＝-dPx-Dp.E.(v2-v'2)/2.R.gになる。
【０２２３】
圧力および傾斜の動的な差は内部循環を維持したり、強くしたり、加速したり、スローダウンさせ、これは生じる乱流に依存する。［図１１］に示した実施例では各セクション当たりの流体の量および噴射速度は低部帯域の粒子が速い回転速度を加速される、すなわち、v'<v<v''となるようにする。内部流れ（Fi）は急速に増加し、反応装置の側壁に沿って下向き、流動床の表面に沿って上向きに流れ、流動床表面の流体力学スロープ（209）は理論的なスロープ（209'）より小さい。
【０２２４】
帯域の中央部分では流体は減速して噴射される。そこでは固体粒子群の回転速度は次第に低下し、スローダウンv'>v>v''する。この一部が十分に高い場合、内部流れ（Fi）はスローダウンし、逆に流れることもある。、v＝v'の場合、ここでの流動床表面の流体力学スロープ（209）は理論的なスロープ（209'）より高い。従って、中間セクションでは粒子の平均回転速度を増加させずに流動床の表面により高いスロープを付けることができる。上記帯域の最上部では、流体から移動されるエネルギーを再び増加して、通路（227）を横切る圧力差に逆らって上部帯域で充分なエネルギーを与えられるようにそこの粒子の平均回転速度を加速し、下部と同様に同じ方向の内部流れを増加させる。
【０２２５】
１つのセクションから他のセクションへの内部流エネルギーの増加分または減少分はスロープと圧力の動的差で得られるエネルギーから乱流および摩擦に起因するエネルギー減失を引いたものに等しい。
【０２２６】
エネルギー保存則からFi''の運動エネルギーはFi'の運動エネルギーから乱流および摩擦に起因するエネルギー減失をい引いたものにスロープと圧力の動的差で得られるエネルギーを加えたものに等しい。平衡状態では、上記のエネルギー減失は固体粒子群の回転エネルギーへの移送によって相殺しなければならない。この回転エネルギー自体は流動床を通る流体の回転エネルギーの移動で生じる。
【０２２７】
Eci'およびEci''をエッジに沿った表面流れの運動エネルギー、Kiをセクションnで失われるエネルギー部分を表すファクタとした場合、下記エネルギー保存式が得られる：
Eci''＝(1-Ki).Eci'+Dp.(Fi'+dFi).E.(v''2-v2)/R.g.；
Eci'＝Dp.Fi'3/S2
（ここで、S p.E.(R-E)/4＝Vl/4.hは反応装置の壁および流動床表面に沿ったFiの交差平均横断面で、平均内部流速はvi＝Fi/S.になる）
【０２２８】
流動床の厚さが比較的低い場合、内部流れ（Fi）は壁の近くで急増し、安定する。dFi＝0の場合のエネルギー保存式は下記になる：
Fi2/S2＝vi2＝（v''2-v2）.E/R.Ki
【０２２９】
合計がゼロの内部流れ（Fi）が1つの帯域から中空円板（203）を通る通路（227）を介して他方の帯域へ通る粒子の流れ（Fp）に加えられる。これによって、異なるセクションEt'とEt''との間で粒子から回転エネルギーが移動し、従って、回転速度差が減る。
【０２３０】
平衡状態では粒子が交差したセクションの流体によって粒子を回転させるために使われたエネルギー（Ef）と、隣りのセクションから粒子から移動されたエネルギーEt'とEt''とは摩擦および乱流によって消失した回転エネルギーExと流れエネルギーの減失2.Ki.Eci'とに等しい。従って、Ef+Et'+Et''＝Ex+Ki.Eci'。第一次近似で下記のように記載できる：
Ff.(vf2-k2.v2)/X＝2.V1.g..v/Cx+Ki.Fi'.vi2+(Fp+F'i).(v2-v'2);Fi''.(v2-v''2)    （10'）
（たたし、k.vは流動床の出口での粒子の平均回転速度近くの流体の回転速度；X＝Dp/Dfは流体の密度に対する流動床粒子のバルク密度の必要、1/Cxは上記セクションでの乱流および摩擦に起因する回転エネルギーの減失を表す摩擦係数、Fi'とFi''は絶対値である）
【０２３１】
セクションn+1、n、n-1の各流体噴射速度vf''、vf、vf'はそれぞれ分配装置と反応装置の内側エッジとの圧力差に依存し、1つのセクションと他のセクションでは変化する。第一次近似として、この圧力変化が小さい場合、セクションnとn-1とでの供給圧力が同じ時のセクションnの流体噴射速度の平方はvf2 vf'2+2g.X.dh-2X.E.(v2-v'2)/Rである。これは制御弁を使用して上側供給チューブ（6）中の圧力を下げないか、および／または、流体の速度を下げるために噴射スリットの上部に適当な障害物を挿入しないかぎり、セクションが高くなると急増する。
【０２３２】
下側セクションで下側円板の通路を通る粒子の移動では円板を通る通路の出口での粒子の回転速度vps ＝Kp.vpeの計算が必要になる。ここで、Kpは通路の摩擦に起因するvpeのスローダウン係数、vpeは通路の入口速度でで、上記帯域の最上部のセクションの粒子の平均回転速度V'にほぼ等しい。
【０２３３】
Lpを反応装置の通路と側壁との間の距離とし、Ed中空円板の厚さまたは高さとすると、この通路全体の圧力差dPpはほぼ下記になる：
dPp＝ Dp.[(H+Ed）+Lp.(v2-v'2)/R.g ]
（ここで、vは上記帯域の低部の粒子の平均回転速度である）
通路全体のエネルギー平衡式は下記になる：
Dp.(Kp2.vpe2-vps2)/2 ＝dPp.g
それより下の帯域も上記帯域と同じと考えた場合、これを用いてvpsを推定できる。
【０２３４】
粒子の流れが各セクションで相対的に均一な場合、上記の各種の式を用いることで各セクション毎に反復して、各種変数Fi、vpおよびElを所定配位および所定係数に対してFfの関数で予測できる。より正確な結果を得るのには実験ユニットでより複雑な数値シュミレーシが必要である。
【０２３５】
本発明装置は、回転流動床中を懸濁する固体粒子群の触媒重合、乾燥、含浸、コーテング、焙焼、その他の処理または回転流動床を通る流体または流体混合物のクラッキング、脱水素、触媒変換のための方法に工業的に使用できる。従って、本発明の一つの実施例では、本発明は、回転流動床中を懸濁する固体粒子群の触媒重合、乾燥、その他の処理または回転流動床を通る流体の触媒変換のための方法において、反応装置の円筒形または円形のチャンバ中へ流体または複数の流体を層状または連続層状に噴射し、重力より少なくとも３倍大きな遠心力を発生させる平均回転速度で固体粒子群を随伴する流速および射出圧力で、請求項1〜51のいずれか一項に記載の円筒形または円形のチャンバ中に挿入された中心ダクトを介して中央から除去する階段から成ることを特徴とする方法にある。好ましい実施例では、本発明は回転流動床中を懸濁する固体粒子群の触媒重合、乾燥またその他の処理または回転流動床を通過する流体の触媒変換、その他の処理の階段を有する方法において、上記流体を再循環させることを特徴とする方法にある。他の好ましい実施例では、本発明は懸濁の固体粒子群の触媒重合、乾燥または回転流動床を通る流体の触媒変換、その他の処理方法において、固体粒子群を回転流動床へ再循環させることを特徴とする方法にある。さらに他の好ましい実施例では、本発明は、回転流動床中の懸濁固体粒子群の触媒重合、含浸、コーテング、その他の処理の方法において、固体粒子群上に細かい液体の液滴を噴霧して回転流動床を通る気体の流体と液体とを化学反応させることを特徴とする方法にある。
【０２３６】
特に、本発明は、回転流動床中の懸濁固体粒子群の触媒重合、乾燥、その他の処理または回転流動床を通過する流体の触媒変換方法において、好ましくは本発明に従って接続された一連の円筒形チャンバから成る水平な円筒形反応装置に流体または流体混合物を反応装置直径と重力加速度gの積の平方根より高い平均回転速度で噴射して上記速度で固体粒子群に流速を与えることを特徴とする方法にある。
【０２３７】
他の実施例では、本発明は回転流動床中を懸濁する固体粒子群の触媒重合、乾燥、その他の処理または回転流動床を通る流体の触媒変換のための方法において、本発明の垂直な円筒形反応装置中に回転流動床中に重力より大きな遠心力を発生させる速度および流速で流体または流体混合物を噴射し、一つの上記円筒形または円形のチャンバから他の円筒形または円形のチャンバへ反応装置の底部へ向かって固体粒子群を移送する階段から成ることを特徴とする方法にある。
【０２３８】
さらに他の実施例では、本発明方法は、回転流動床中を懸濁する固体粒子群の触媒重合、乾燥、その他の処理または回転流動床を通る流体の触媒変換のための方法において、本発明の垂直な円筒形反応装置中に円筒形チャンバの上部から底部へ下降したときに得られる速度より高い平均回転速度を固体粒子群に与える速度および流速で流体または流体混合物を噴射し、円筒形または円形のチャンバを分離し、固体粒子群が上昇するような方向を向いた中空円板に形成した少なくとも一つの通路を介して下側の円筒形または円形のチャンバから上側の円筒形または円形のチャンバへ固体粒子群を通過させる階段から成ることを特徴とする方法にある。
【０２３９】
本発明はさらに、回転流動床中の懸濁固体粒子群の触媒重合または回転流動床を通る流体の触媒変換方法において、本発明のチューブまたは移送カラムに流体を噴射し、固体粒子群に存在する触媒を再生させて反応装置に再循環することを特徴とする方法にある。好ましくは、回転流動床中の懸濁固体粒子群の触媒重合または回転流動床を通る流体の触媒変換方法において、本発明のチューブまたは移送カラムに固体粒子群に随伴した望ましくない流体を反応装置に再循環する前に固体粒子群をパージした流体を噴射することを特徴とする方法にある。
【０２４０】
他の実施例では、本発明は回転流動床に懸濁する固体粒子を触媒重合方法において、本発明の一連の円筒形チャンバーの少なくとも２つのセットに、各セットから別々に除去した互いに異なる組成の活性流体を含む流体または流体混合物を再循環して、ビモダルまたはマルチモダルなポリマーを生産することを特徴とする方法にある。
【０２４１】
他の実施例では、本発明は回転流動床に懸濁する固体粒子を触媒重合方法において、本発明のインジェクタを用いて少なくとも1一つの円筒形チャンバー回転流動床の表面上にコモノマーの細かな液滴をスプレーすることを特徴とする方法にある。
【０２４２】
他の好ましい実施例では、本発明は回転流動床に懸濁する固体粒子を触媒重合方法において、本発明のインジェクタを用いて少なくとも1一つの円筒形チャンバー回転流動床の表面上に固体粒子群を冷却するための液体をスプレーすることを特徴とする方法にある。
【０２４３】
本発明装置は種々のプロセスで有利に使用できる。従って、本発明は重合プロセスでの本発明装置の使用にもある。例えば、本発明は回転流動床中の懸濁固体粒子群の重合方法での本発明装置の使用にある。好ましい実施例では、本発明は流体の少なくとも一つがアルファオレフィンを含むことを特徴とする重合プロセスでの本発明装置の使用にある。
【０２４４】
本発明はさらに、固体粒子群が触媒である回転流動床を通る流体または流体混合物の触媒変換方法での本発明装置の使用にある。好ましい実施例では、本発明は流体または流体混合物がオレフィンを含む、例えば軽質オレフィンの触媒変換方法での本発明装置の使用にある。触媒変換とは軽質オレフィンの変化、例えばオレフィンの分子量分布の変化を意味する。特に好ましい実施例では、本発明は流体または流体混合物がエチルベンゼンを含み、触媒変換がその脱水素によってスチレンへ転換することを意味する、触媒変換方法での本発明装置の使用にある。他の特に好ましい実施例では、本発明は流体または流体混合物中の水素の濃縮を減らすために固体粒子群が上記脱水素で生じる水素と化学反応可能な成分を含み、上記成分が反応装置の外側で再生されることを特徴とする方法にある。本発明はさらに、固体粒子群の乾燥または揮発成分の抽出方法での本発明装置の使用にある。好ましい実施例では、本発明は上記中空円板を通るインジェクタから少なくとも一つの円筒形チャンバ中の少なくとも一つの流動床上へ第二の流体を吹付け、他の流体が気体である固体粒子群を第２の流体で含浸するための発明装置の使用にある。本発明はさらに、固体粒子群の含浸またはコーティング方法での本発明装置の使用にある。特に好ましい実施例では、本発明は固体粒子群が農業起源の粒子、粉末、その他の断片であることを特徴とする乾燥、抽出、含浸またはコーテング方法での本発明装置の使用にある。
【０２４５】
従って、本発明の装置は種々のプロセス、システムに適している。本発明の装置の使用例としては以下いくつかの実施例を示す。以下、図面を参照していくつかの方法を示す。これらからスケールの観念をえることができよう。以下の実施例で使用する数学式は上記で説明した式であるが、粒子の回転速度は乱流のようなファクタおよび流動床の粘性に依存し、これは固体粒子群のタイプと円筒形チャンバの空体力学に依存するので、以下の実施例は単なる参考情報である。
【実施例】
【０２４６】
実施例１
本発明装置を使用した軽質オレフィンのガソリンへのクラッキング変換
［図８］に示した円筒形反応室は例えば直径1m、長さ4.5m、平均厚さ（幅）0.23mで容積は約2.5m2になる。流体（100）は高温に加熱された密度が5kg/m3のクラッキング・ガソリンで、高温度に予熱されたエジェクタ（105）中に噴射温度と圧力で高速度（例えば100〜200000 Paの圧力を与える200〜300m/s）で噴射される。再循環流体は炉（102）で所望温度（600℃以上）に過熱され、例えば約23m3/sまたは毎時400トンの流速で17の厚さ0.005mの噴射スリットから60m/sの速度で噴射されて反応室に入る（この高い流速には両側から流体を除去できる反応室を通る中心ダクトが必要である。反応装置は水平でも垂直でもよい）。流体の再循環量が約50％の場合、クラッキング・ガソリンの供給速度は毎時約200トンで、その反応室中の平均滞流時間は約１秒の10分の1、二回である。
【０２４７】
Cc×Kf×M/m×Ke ~ 30ではX ~ 0.7になり、チューブ（16）を介して供給される触媒粉末は約13m/sの平均回転速度（Vp）の流体に随伴し、重力の35倍の遠心力を生じさせ、円筒壁上に約30000の圧力Paを発生させる。流体は2m/s以上の速度で流動床を通過できる。触媒粉末はチューブ（19）を介して除去され、簡単に再生された後、２、３分〜数時間のサイクル時間で再循環できる。
【０２４８】
実施例２
本発明装置を使用した農業粒子の乾燥
［図９］のダイアグラムに従って農業ｋｆンの粒子を乾燥させることができる。反応室または乾燥室は上記実施例と同じ寸法を有することができる。本実施例の場合、新鮮な空気（112）を必要に応じて水分凝縮器（113）を介してチューブ（8.1）から、粒子出口（19）側の反応室の末端を通して、導入することで、空気を予熱し、粒子を冷却し、乾燥を完了することができる。空気（11.1）はライン（10.1）を通って遠心圧縮機またはファン（108.1）に吸い込まれ、ライン（8.2）を通り、加熱装置（102）で加熱された後に反応装置に再循環される。何度か再循環した後、空気（11.2）はライン（10.2）を通って遠心圧縮機またはファン（108.2）に吸い込まれ、ライン（8.3）を経て、加熱装置（102）で加熱れた後に反応装置に再循環される。さらに再び何度か再循環させられた後に、水分を含んだ空気はライン（16）を通して供給され、加熱された粒子によって冷却され、（114）の所で除去される。
【０２４９】
コンプレッサまたはファンによって空気が外へ吸引されるので、反応装置中の圧力は大気圧以下になる。これは乾燥に有利である。乾燥させられた粒子は機械的手段によって大気圧で簡単に貯蔵室へ移送できる。空気は上記実施例と同じ23m3／sの速度または毎時約100トンで乾燥室に噴射できる。5〜10回再循環した場合の新鮮な空気の量は１時間当たり10〜20トンで、約5〜10回の粒子との接触時間は0.1秒である。
【０２５０】
乾燥室中の粒子の量が500kgの場合、毎時約20トンを乾燥させるための平均滞流時間は90秒で、この滞流時間が短いことは空気に高速度と低圧力を与え、高温度で作業するのに充分で、粒子は反応装置を出る前に充分に冷却される。このアセンブリはコンパクトで簡単に移動できるように設計でき、遠心力によって多量の流体が緻密な流動床を高速度で横切るという利点がある。
【０２５１】
実施例３
本発明の装置を使用したエチレンとオクテンのの気相共重合
オクテンの分圧は70℃で約0.2バールであるので、エチレンとオクテンとの気相共重合が可能なのは反応装置の圧力が大気圧の最大で2〜3倍を超えない低い場合だけである。この圧力下で発熱反応で生じた多量の熱量を取り除くには相対的に不活発な触媒を使用するか、活性気体の混合物を不活性気体で希釈して反応速度をスローダウンする必要がある。そうすると設備のコストが上昇するか、例えば［図10］に示すような回転流動床に多量の気体を送って流動床を回転させる必要がある。
【０２５２】
オクテンは反応室へ中心ダクトを通るチューブ（121）を介して細かな液滴（120）で噴霧するか、および／または、新鮮なエチレン（119）およびチューブ（8.1）〜（8.4）の少なくとも1つを通る再循環流体と同時に気体の形で供給できる。
【０２５３】
例えば、円筒形反応室は直径が1.6m、長さが10m、厚さが0.32で、約50m3の活性流体が29個の0.005mの噴射スリット/sから噴射速度35m/sで噴射される。圧力を大気圧の約3倍にすることで、オクテン濃度は約20重量％にでき、再循環活性流体の流れを約700トン／時間にすることで、ポリマーの重合熱を約10〜20トン／時間の速度で除去できる。容積が約12m3の反応室で約3トンのポリマーの場合、ポリマー粒子の反応室中の滞流時間は10〜15分にすることで、非常に活性な触媒を使用することが可能になる。ポリマー粒子の回転速度は約11m/sにでき、遠心力は重力の約16倍になり、流動床を約0.2秒で1.5m/s以上の放射方向速度で交差する。
【０２５４】
この反応装置は直列、例えば、、コモノマー無しか、軽質のコモノマーを用いて極めて高圧力で運転できる別の反応装置の後に直列に接続することでマルチモダルなポリマーを得ることがでる。さらに、回転流動床を通る流体の組成および／または温度を次第に変化させることもできる。
【０２５５】
実施例４
本発明装置を使用した固体粒子群の含浸または被覆
［図１０］のダイアグラムを用いて固体粒子群を含浸または被覆できる。含浸またはコーテング用の流体は細かな液滴（120）の形で固体粒子群の供給側に配置したチューブ（16）を介して反応室の一部に噴霧できる。この粒子は円形反応室の一連の環状セクションで乾燥される。再循環させられる流体の温度が充分に高い場合には固体粒子群の含浸成分または被覆成分を焼成することもでき、複数のコーテング層を作る必要がある場合には固体粒子群を適当な装置を介して再循環することができる。
【０２５６】
実施例５
本発明装置を使用した固体粒子群の触媒重合方法
［図１７］は重合用に変更し、単精製した［図１１］と同様なダイアグラムで、モノマーおよびコモノマーを含む活性な流体または流体混合物中に懸濁した触媒の役目をする固体粒子群でビモダルまたはマルチモダルに触媒重合する、例えばエチレンとヘキセンとのビモダルな触媒共重合に用いることができる。
【０２５７】
図には反応装置（201）と、その円筒形対称軸線（202）と、反応装置を２セットの連続した２つの円筒形チャンバー（Z1からZ2、Z3からZ4）へ分割する中空円板（203）の中空断面と、供給チューブ（206）と、その制御弁（222）と、インジェクタ（207）の断面と、流動床表面の断面（209）と、中空円板の入口チューブ（211）および出口チューブ（216）とが示してある。
【０２５８】
図には２セットの独立した分配器（205）（205.1）と、２セットの円筒形チャンバー中の圧力をバランスさせるためのチューブ（245）を介して互いに連結した２セットのコレクター（217）（217.1）と、２つの圧縮機（218）（218.1）と、熱交換器（219）（219.1）で象徴的に示した液体処理ユニットと、サイクロン（221）（221.1）とが示され、チャンバーZ2をチャンバーZ3から分離している中空円板は、Z1からZ2と、Z3からZ4の各セットの円筒形チャンバーを流れる流体を別々に再循環するためにこれらの２つの円筒形チャンバーからの流体の混合を防止するパーティョン（隔壁）（260）によって分割されている。円筒形チャンバーのセットの数と各セット当りの円筒形チャンバーの数は変えることができ、これらは反応装置の寸法と、重合対照とに依存する。
【０２５９】
黒い点で象徴的に示したポリマー粒子はチューブ（230）を介して反応装置の最上部から取出され、精製カラム（261）にすることができる再循環チューブへ送られ、そこで、(204.1)から供給される流体中を横切り、ポリマー粒子は流動化し、表面（262）を有する流動床を形成する。分離した流体は粒子分離器（267）を通って（266）から精製カラム（261）を出る。その後、流体は圧縮機（218）を介して再循環される。ポリマー粒子はチューブ（226）を通って反応装置の底部へ再循環される。一定サイクル数が終わった後に、ポリマー粒子（229）は各円筒形チャンバーの側壁に沿って配置されたチューブ（230.1）を介して取出される。
【０２６０】
フレッシュなモノマー、例えばエチレンの一部は精製カラムの低部（204.1）に供給し、含まれるコモノマー（263）、例えばヘキセンが過剰なポリマー粒子をパージした後に反応装置の頂部へ再循環でき、他の一部は（204.2）の所で供給して、表面平衡レベル（262）および圧力バランスチューブ（245）で決まるカラム（261）の流動床の静水圧が充分であっても、ポリマー粒子の再循環を容易にするために、円筒形チャンバーの上部セットと下部セットとの間の圧力バランスからこれら２つのセット間で望ましくない流体輸送が起こるのを防止することができる。
【０２６１】
コモノマー（263）、例えばヘキセンは中空円板を通る一つまたは複数のインジェクタ（264）を用いて円筒形チャンバーの流動床の表面上に細かな液滴状にスプレーできる。触媒は円筒形チャンバーの一つへ適当な装置（265）を用いて導入できる。他の活性成分、例えば水素、その他のモノマーは再循環回路の一つに導入でき、その過剰量は他の再循環回路で、例えば再生可能な吸収機で吸収して除去できる。必要な場合には、追加の不活発な冷却液体、例えばプロパンまたはイソブタンはコモノマーと同様に流動床上へ細かな液滴にしてスプレーできる。
【０２６２】
上記の配置は、精製カラム（241）で除去しない流体および円筒形チャンバーZ2をZ3に接続している通路（227）中のポリマー粒子に随伴する流体の一つのセットから他方のセットへの望ましくない流体輸送を制限することができる。各セットの寸法は重合対象に従って制限される。
【０２６３】
各チャンバーに配置された中空円板、精製カラム、その他の表面を冷却する可能性を含めた制御、追加の精製、その他は記載していない。これらは流動床重合プロセスの当業者が重合対象に応じて定義できる。
【０２６４】
実施例６
本発明装置を使用した流体の触媒変換方法
［図１８］は［図１７］をわずかに変えた単純化したダイアグラムで、固体触媒粒子を収用した回転流動床中で流体または流体混合物を触媒変換、例えば軽質オレフィンの接触分解するためのものである。
【０２６５】
この配置では必要に応じて予熱された被変換流体（204）が分配器（205）に注入され、そこから下側円筒形チャンバーのセット（Z1、Z2）へ供給される。被変換流体（204）はこれらのチャンバーからコレクター（217）によって除去され、加熱装置（219）で加熱され、分配器（205.1）を介して上側の円筒形チャンバーのセット（Z3、Z4）へ再循環され、そこからコレクター（217.1）を介して単一の圧縮機（218）に吸い込まれ、（220）から適当な処理ユニットへ送られる。
【０２６６】
新鮮または再循環された触媒粉末は反応装置の底部のチューブ（226）から円筒形チャンバー（Z1）に供給され、ゆっくりと一つのチャンバーから他方のチャンバー中へ上昇し、反応装置の最上部でチューブ（230）を介して回収され、再生カラム（261）へ送られる。再生流体（204.1）、例えば空気と蒸気の混合物が再生器中の触媒粉末を流動化させ且つそれを再生させる。触媒粉末は粒子分離器（267）を介して（266）から除去される。カラム（261）の流動床の表面（262）の平衡レベルは所望流速で再生された触媒粉末を再循環するのに充分な静水圧を与えるものである。この再循環はドライブ流体（204.2）、例えば蒸気を注入することでより容易になる。
【０２６７】
２セットの円筒形チャンバーへ直列にフィードすることで、チャンバーZ2とチャンバーZ3との間に大きな圧力差が生じ、それに接続した通路（227）中での触媒粒子とそれに随伴する流体の速度が大きくなる。その結果、上記通路の寸法が小さくなり、上記通路を流動床の所望厚さに対応する側壁からの距離に位置決めできるか、円筒形チャンバーZ2の流動床のレベル検出器によってサーボ制御される流量制御弁で制御できる。
【０２６８】
流体に対する流動床の濃度の比が非常に大きい場合には、非常に高い流体流速が必要なだけでなく、高い噴射速度が必要になるので、流体が円筒形チャンバーの空間中に膨張してその速度の相当部分を失う前に流体から触媒粒子へエネルギーと運動量を移すための適当な装置を使う必要がある。
【０２６９】
円筒形チャンバーの数およびセット数は変えることができる。制御法、追加の精製、その他は記載していない。これらは流動床触媒変換プロセスの当業者が対象に応じて定義できる。
【０２７０】
上記配列では、円筒形チャンバーの上側セットから出る流体は低圧である。これは一般に流体の変換には有利であるが、再生が必要な触媒と接触しなけれならない場合には好ましくなく、２回の再生の間のサイクル時間を短くする必要がある。これは加熱装置（219）の前に２つのセットの円筒形チャンバーの圧力を等しくし、第２の圧縮機を加えることで避けることができる。この場合には流れを逆にして、被変換流体を上側セットに供給し、変換済み流体を下側セットから除去する。
【０２７１】
実施例７
本発明装置を使用した固体粒子群の乾燥、その他の処理方法
本発明方法を用いることで、［図１９］〜［図２２］で説明するように、固体粒子群、例えば穀類顆粒を大気圧に近い圧力の空気で乾燥することができる、軽量でコンパクトな簡単に移動可能なユニットを作ることができる。
【０２７２】
［図１９］は大気圧よりわずかに低い圧力で運転するのに適した水平反応装置の縦方向の横断面図である。この図には水平反応装置の壁の横断面(201)と、対称円筒軸線(202)と、反応装置を５つの連続した円筒形チャンバー（Z1〜Z5）に分割している中空円板の中空断面(203)とが示してある。分配器（205）にはチューブ（206）の代わりに長方形（207）で象徴的に示した２枚のプレート接続され、この２枚のプレートの間に縦方向スリット（ライン（269）で示す）が形成される。この縦方向スリットは長方形（207）で象徴的に示した反応装置の全長にわたって、流体（204）を、図の面に垂直、すなわち、反応装置に対して接線状に注入するように設計され、反応装置の円筒形の壁を２つの半分-シリンダに分けている。
【０２７３】
流体が回転すると、流体は放射速度（208）で流動床を通り、その流体の表面（209）は略円筒形になる。しかし、重力のため、黒い点で象徴的に示した粒子の回転速度は反応装置の下部がより速くなり、流動床の厚さは下部が厚なる。従って、流動床表面の対称軸線（202.1）は反応装置の対称軸線（202）よりわずかに下にくる。これらの２つの軸線の間の距離δは流動床の最上部と底部との間の厚さの差の約半分で、ほぼδ＝Ｅ（２Ｒ−Ｅ）ｇ／２ｖ2に等しい（ここで、Ｒ−Ｅ／２＜＜ｖ２／ｇの場合、Ｅ、Ｒ、ｇ、ｖはそれぞれ流動床平均値厚さ、円筒形チャンバーの半径、重力加速度および固体粒子群の平均回転速度である）。
【０２７４】
次いで、流体（213）は中空円板（203）の中心の開口に入る。開口のまわりは拡大（212）されている。流体（213）は開口（214）（細線）を通って反応装置を出る。この開口（214）は中空円板の側壁に切れた細長い横方向スリットである。中空円板はスリットのまわりが拡大（215）されている。流体（213）はノズル（216）を通って横断面（217）を有するコレクターへ入り、送風機（218）によって外部へ吸入される。反応装置の端部または蓋を貫通したチューブ（271）も中央から流体を除去できる。流体の一部は制御弁（224）を通って（220）から取出される。その流速は供給される流体（204）の流速にほぼ等しい。残りの流体は（219）で処理、例えば凝縮器を用いて乾燥されて、および／または、加熱されて分配器（205）の反対端部を介して再循環（223）される。上記の配置では、再循環される流体の流速（223）、従って、取出し時の流速（220）が流体（204）の供給流速より数倍速い場合、流体が除去される前に、平均数回再循環できるが、ファン（218）中で混合されるため流体の小部分は反応装置を最初に通った後に除去されるという点に注目する必要がある。これを避けるには［図11］のダイアグラムに示した第２のファン（218.1）を使用する。
【０２７５】
固体粒子群（225）はチューブ（226）を介して適当な手段で反応装置に導入され、通路（227）を介して一つの円筒形チャンバーから次の円筒形チャンバーへ移される。粒子は先ず最初に最初の円筒形チャンバー（Z1）を満たす。流動床の表面（209）のレベルが最初の通路（227）のレベルに届くと、粒子は第２の円筒形チャンバーを充填し始める。これを順次繰返し、最後の円筒形チャンバー（Z5）のレベルが粒子（229）の出口開口レベルに達すると、チューブ（230）を介して反応装置を出る。
【０２７６】
しかし、流体は固体粒子群を含まないか、ほとんど含んでいないゾーンを通るので、反応装置の側壁に第２の通路（227.1）を設けて、全ての円筒形チャンバーが少しづつ且つ均一に充填されるようにして、噴射スリット中の流体の流速差が過大に大きくなって充填されたゾーンの固体粒子群を回転させるのに必要なエネルギーの移動を防止する。
【０２７７】
移送速度は固体粒子群の回転速度、通路の寸法およびその輪郭形状、各チャンバーの流動床表面のレベルに依存する。後者は反応装置を傾けることによって強調または低下できる。
【０２７８】
粒子は運動量が流体から粒子へ移動することよって回転し、乱流、摩擦および反応装置中および一つのチャンバーから他のチャンバーへの移送に起因するエネルギーロスを補償する。この運動量は適当な輪郭を描かれる側面デフレクタ（図示せず）をインジェクタと対向して配置することで増加できる。このエネルギーロスは円筒形チャンバー内部の空体力学を適切に設計することによって最小にすることができる。
【０２７９】
故障時には各ゾーンの底に形成した開口を通して反応装置を排出でき、また、粒子濾過器または分離器をファン（218）および出口（220）の上流に設けて、固体粒子群がその下流へ送られるのを避けることができる。
【０２８０】
中空円板の中心開口に［図12］の（313）のような中心デフレクタを接続し、その入口を反応装置の上部に配置して、特に運転停止時の粒子が吸込まれる危険を最小にすることができる。
【０２８１】
［図２０］は［図１９］のＡ−Ａ'面に沿った中空円板の横断面である。この反応装置は２つの分配器と２つのコレクターを有し、簡単に分解できるように設計されたコンパクトで、簡単に移動可能なアセンブリである。図には反応装置の側壁の断面（201）と、２つの分配器の断面（205）と、その縦方向スリット（269）（図の面に垂直）と、反応装置の縦方向壁（図の面に垂直）を通り、反応装置を２つの半円筒形に分割する、上記スリット（207）を介して流体（204）を注入するためのプレート（270）とが示してある。これらは反応装置の両側で同じ高さに配置して、流体の流速が流動床の静水圧差の影響を受けないようにするのが好ましい。プレート（270）はプレート（273）を溶接するか、反応装置の側壁（201）を延ばして、締付け具（274）によって分配器（205）のプレート（270）に着脱自在に接続することができる。プレート（270）の間の間隙は一般に縦方向スリットに沿って配置したインサート（275）によって維持される。インサート（275）の輪郭形状は反応装置に注入された流体の流れに対する抵抗が最小になるような形にする。この装置を用いると、その上の一部を持ち上げることで反応装置を開くことができる。
【０２８２】
中心開口のまわりの中空円板の拡大部（212）は２つの細い線の円（276）で取り囲まれており、中空円板外周の側部開口の周りの２つの拡大部（215）は細い線の曲線（277）で囲まれている。中空円板の内部には２枚の平行壁に接続されたビームの断面（278）が見える。このビームは２枚の面の間の間隔を維持し、全体の剛性を増加させ、側壁（279）に設けた開口へ中空円板に入った高速回転する流体（280）を案内する役目をしている。
【０２８３】
中空円板を出た流体（213）は２つのコレクター（断面（217）ではそのノズルの一方（216）が見える）に入る。その一端（281）（細い線で示す）はコレクター（217）に溶接され、他端は反応装置の横方向スリット中に深く挿入され、反応装置の側壁に溶接され、その側壁（279）中でスリットを通って中空円板中に深く入り込んでいる。ノズル（216）の円形末端（282）は中空円板の下部壁に当接し、反応装置の組立時の中空円板の側壁開口中への挿入を容易にするためにノズルの側面（断面（283）を示す）の端部（284）は湾曲している。剛性を増加するためにノズルの対向壁は三角形ビーム（285）で接続されている。適当な輪郭を有するノズルの末端（286）は中空円板に入り、反応装置の２つの部分をアセンブルする間に円板内部でノズルを案内する。ノズル（216）の末端（282）、（284）は中空円板の側部開口中に簡単かつピッタリと合うような適切な寸法を有している。
【０２８４】
反応装置の一つのゾーンから他のゾーンへ粒子を移すための通路は例えば中空円板の中央に近く（227.2）に中空円板のエッジに沿って（227.1）配置される。この通路は図の面に垂直な壁（287）と円板一方の側のゾーンから反対側のゾーンへ方向（289）に固体粒子群を案内する傾斜した壁（252）とで区画される。固体粒子群、例えば最も重い粒子を両方向へ送るのが望ましい場合、一定数の通路、例えば反応装置の壁に近い通路を逆方向へ傾斜させることができる。
【０２８５】
［図２１］は［図１９］［図２０］に示す流体の噴射装置の拡大図である。図にはクロスハッチで反応装置の側壁の断面（201）の一部と、分配器（205）と、反応装置の壁中で縦方向スリット（207）（図の面に垂直）を流体（204）の分配器（205）の縦方向のスリット（269）に接続するプレート（270）（273）と、反応装置の上部と一緒に図の左に下部を集めるのに用いる締め具（274）（細い線）と、プレート（273）の間に間隔を作るためのインサート（275）（その一つは反応装置の上部の壁（201）を右へ延し、他方は左で反応装置の下部に溶着される。図にはさらに、中空円板の側壁（279）と、側壁（287）と傾斜壁（288）とで区画される中空円板の横方向エッジに沿った通路（227.1）も見える。この通路（227.1）は中空円板の下側のゾーンから中空円板の上側ゾーンへの粒子（289）の流れを案内する。
［図１２］に記載のものと同様な側面デフレクタ（305）の断面は図示されていない。これは通路の側壁の断面（287）と同じレベルにするか、オフセットにでき、必要な場合には通路を越えて延ばすこともできる。
【０２８６】
［図２２］は中空円板をコレクターに接続しているノズルの［図２０］に対して垂直な面Ｂ−Ｂ'に沿った横断面を示している。この図にはコレクター（217）の外部表面と、中空円板の側部（279）の内部表面と、壁（203）の間で中空円板の側壁（279）に設けられた湾曲され、開口（214）中に挿入されたノズルの２つの円形端部（282）とノズルの三角形横部エッジの端部（284）と、中空円板の開口中へのノズルの取付けを容易にするための三角形ビーム（285）とその適当な輪郭形状を有する端部（286）と、溶接線（281）に沿ってコレクター（217）を横切るノズルの上下の壁（216）とが示されている。
【０２８７】
実施例８
本発明の装置を使用したエチレンとヘキセンのビモダルな触媒共重合
［図１７］のダイアグラムに示すような工業スケールのユニットは例えば高さが1.8mで直径が3mの円筒形チャンバーを有している。エチレンの圧力が約25バールで、流動床の粒子の濃度が約35％の場合、流体の濃度に対する流動床の濃度の比は約11である。
【０２８８】
中空円板の中心の開口は直径が0.8mで、これは各円筒形チャンバー当り再循環されるエチレン流を５m3/秒すなわち毎時約500トンで簡単に除去するのに適している。ポリマー粒子が一つのチャンバーから他方のチャンバーまで毎秒125リットルまたは毎時約150トンの粒速で移され、通路が粒子の濃度を増加させ、一つのチャンバーから他方のチャンバーへの望ましくない流体の移送を減らすようなプロフィルを有している場合には、平均流体噴射速度は約20m/秒であり、6m/秒以上の平均速度でポリマー粒子を回転させ、垂直回転流動床を得るのに充分な運動量が流体からポリマー粒子への効率的に移動できる。
【０２８９】
円筒形チャンバー当たりの流動床容積が約７m3またはポリエチレンが約2.3トンで、円筒形チャンバーの最上部の流動床の厚さが約30cmの場合、その低部の厚さは約0.9mでである。螺旋ターン、その他の手段を用いることで、円筒形チャンバーの最上部の厚さを増加させ、その低部の容積を減らすことができ、従って、7.5m3の流動床容積または2.5トンのポリエチレンを得ることができ、しかも、流動床の最上部と底部との間の圧力、速度および流体の滞流時間の差を小さくすることができる。
【０２９０】
各円筒形チャンバー中のポリマー粒子の平均滞流時間は約1分で、流動床中の流体の平均滞流時間は1.5秒である。反応装置が２つまたはそれ以上のグループに集めることが可能な10個の円筒形チャンバーから成る場合、ビモダルまたはマルチモダルなポリマー粒子組成物を得るためには、再循環される流体の全容積を50m3/秒または１時間当たり約5400トンにすることで、冷却剤を使用せずに、粒子の平均滞流時間を30分にして、生産されるポリマーを１時間当たり少なくとも50トン冷却でき、反応装置の各部の間の望ましくない流体の移送を制限し、約３回の完全サイクルでポリマー粒子を均一化することができる。ポリマー粒子の均一性が優先される場合には、通路の寸法を大きくして一つの円筒形チャンバーセットから他の円筒形チャンバーセットへ移動するポリマー粒子の量を増加させる。それによって一つの円筒形チャンバーから他の円筒形チャンバーへ移動する望ましくない流体の量が増し、差異は低下するであろう。
【０２９１】
反応装置に供給されるエチレン容積が約0.5m3/秒または粒子と一緒に一つの円筒形チャンバーから他の円筒形チャンバーへ移動する流体、従って、精製カラム（61）へ移動する流体の容積の約６倍の場合、ヘキセンを円筒形チャンバーの下側セットにだけスプレーする場合には、ヘキセンは円筒形チャンバーの上側セットに濃縮されるので、このカラム中のエチレンの一部を用いてヘキセンを含んでいるこの流体から粒子を容易にパージできる。
【０２９２】
高密度ポリエチレンの分子量を下げるために円筒形チャンバーの下側セットの水素濃度を高くする場合には、この水素の少量がポリマー粒子と同時に反応装置の上側セットへ移動する。そこでの水素濃度が過剰に高くなるのを防止するためには、上側セットの流体再循環回路に水素吸収機を挿入してその濃度を制御することができる。
【０２９３】
円筒形チャンバー当たりの流動床の表面積は約12m2または流動床の平均厚さが約0.6mの場合の全体で120m2であり、遠心力は流体の高い流速かつ短い滞流時間で流動床を形成できる大きさである。各円筒形チャンバーに平行に供給されるので、反応装置の入口および出口の圧力差は比較的小さく、流体を再循環するのに必要なエネルギーコストを下げることができる。遠心力および流体の移動方向は基本的に流動床の表面に対して接線状であり流動床の濃度を過度に減少させずに、流体と粒子との間の速度差によって熱伝達が良くなる。
【０２９４】
実施例９
本発明装置を使用した軽質オレフィンの接触分解
ガソリン・オレフィンの接触分解を高温かつ大気圧近くの低圧で接触分解器で行う。これは極めて吸熱反応であるので、多量の容積の流体の流れを必要とする中間加熱を介した連続した２回のパスが必要である。触媒は炭素で次第に覆われ、その速度はクラックされる流体が重くなるほど早くなる。従って、再生しながら触媒を循環する必要がある。２回の再生の間の平均循環時間は運転条件に依存するが、一般に1時間以下から数時間の間である。
【０２９５】
例として、高さが1.5mで、直径が1.6mである円筒形チャンバーでの工業的反応装置の寸法および情報を示す。流体の濃度に対する流動床の濃度の比が150の場合、50m/秒の平均注入速度で供給した流体の再循環流速を2.4m3/秒にして、垂直な回転流動床を得るのに十分な4m／秒の回転速度で触媒粒子を回転させることができる。
【０２９６】
粒子の回転速度の差、円筒形チャンバーの最上部と底部との間の流動床の圧力および厚さ差がかなり大きいので、これらを低下させるための上方螺旋ターン、その他の装置を設けるのが望ましい。そうすることによって、各円筒形チャンバー当たりの表面積が５m2、容積が約1.7m3の場合、流動床中の流体の平均滞流時間を0.7秒にして、厚さが20〜40cm間の流動床を得ることができる。
【０２９７】
各々が４つの円筒形チャンバーを有する直列２セットの円筒形チャンバーを有する反応装置の場合、流体を除去するのに必要な中空円板の厚さを考慮すると、その高さは12メートル以上になり、加熱流体の濃度が6g/リットルで１時間当たり約200トンをクラッキングできる。
【０２９８】
流動床の流体力学的圧力をオフセットし、所望速度で流体を注入するのに必要な各セットの円筒形チャンバーの入口と出口の圧力差は大気圧の四分の一以下であろう。加熱オーブン中での圧力降下が十分に低い場合、反応装置の２つ部分に直列に供給することで、高さが11mの場合、再生済の触媒粒子を再循環するのに充分であるほぼ大気圧の近くにある再循環カラムの流動床の静水圧と比較して上記２つ部分の圧力差は大気圧の50％以下になる。
【０２９９】
上記一連の配置の効果の一つは、出発反応装置の圧力が変換に好ましい低圧になることである。上記配置は反応装置を直列に２つ以上使用する場合にも有用で、炉と反応装置との間の距離をできるだけ接近させることで、追加の圧縮機を用いずに、余分なコストをかけずに変換効率を向上させることができる。
【０３００】
実施例１０
本発明装置を使用した水平粒子乾燥設備
［図19］〜［図22］に示す水平反応装置を用いて装置の寸法例を示す。この水平反応装置は簡単に移動可能な直径が1.8mのコンテナサイズのアセンブリから成り、幅が0.5mの６つの円筒形チャンバーに分割できる。湿った顆粒（225）はチューブ（226）を介してゾーンZ1に導入され、熱交換器（219）で加熱され、必要な場合には図示していない凝縮器で乾燥された再循環空気で加熱される。顆粒は一つの円筒形チャンバーから他の円筒形チャンバーへ移され、最終的には円筒形チャンバー（Z6）で冷たい空気（6）で冷却される。この空気はチューブ（230）を介して出る（229）前に予熱され、乾燥を完了している。空気は加熱され、乾燥され、他のゾーンへ再循環される。その回数は（220）で除去される空気の流速に対するファンの全流速の比に等しい。
【０３０１】
流体は基本的に流動床の表面と平行に流動床中を通り、遠心力によって表面に垂直に比較的大きな放射速度が生じるので、空気と顆粒との間の速度差および空気の流速がかなり大きく、従って、乾燥に必要な時間が短くなる。さらに、顆粒は反応装置を出る前に冷たい空気で冷却され、反応装置中での滞流時間が比較的短いので、従来のドライヤー中よりもわずかに高い温度まで加熱される。さらに、湿り空気は反応装置を出る前に予熱された顆粒によって冷却されるので、熱の使用効率が非常に効果的である。この効率は最初の円筒形チャンバーを出た空気を直接除去して顆粒を予熱するための第２の小型ファンを使用することで改善できる。この第２の小型ファンは最初の中空円板から絶縁でき、他の円筒形チャンバーからくる空気との混合を無くすことができる。さらに、反応装置の側壁に沿った小さな第２の通路（227.1）は乾燥が最も困難な最も重い顆粒を確実に優先的に逆方向に移送するので、反応装置の滞流時間が増加する。
【０３０２】
例えば、懸濁した顆粒を含む流動床が300グラム／リットルの密度を有する場合、周囲空気に対するこの濃度の比は約230で、非常に高い流速と噴射速度の空気を必要とする。例えば、円筒形チャンバー当たり9 ２m3/秒または毎時４トン以上の空気を約40m/秒で噴射し、空気から顆粒へ運動量を効率的に移動することで顆粒に6m/秒以上の回転速度を与えることができ、平均値厚さを30cmにして流動床の最上部と底部との間の厚さの差を12cm以下にすることができる。
【０３０３】
全流量が12m3/秒の空気は直径が0.65mの２つの分配器にはファンを用いて供給され、直径が0.7mの２つのコレクターを介して除去される。中空円板の中心開口の直径は0.6m以下にすることができる。これは反応装置、分配器およびコレクターから成るアセンブリを含む片側寸法が2.5m平方の標準的なコンテナ寸法に対応する。
【０３０４】
表面積が11 m2以上の場合、流動床の容積は各円筒形チャンバー当たり約700リットルまたは全体で4.2m3である。顆粒が一つの円筒形チャンバーから他方の円筒形チャンバーへ毎秒20リットルまたは毎時約20トンで移動する場合、このドライヤ中の平均滞流時間は約3.5分である。乾燥度は含水率と空気の温度に依存し、特にファン・モーターで冷却され、凝縮器を通る空気の温度に依存するが、接線方向に供給され、遠心力が働くので空気と顆粒との間の速度差が大きく、一般に普通のドライヤーより早い。
【０３０５】
予定外にシャットダウンしなければならなくなる時のために、顆粒の一部が送風機から随伴されるのを防ぐためにサイクロンおよび／または濾過器を設け、反応装置を再スタートする前に各ゾーンの底部の開口から顆粒を抜き出す必要がある。
【０３０６】
反応装置の長さを２倍にし、顆粒出口側に追加のファンを使用することで分配器およびコレクターの直径を増加せずに、キャパシティを２倍にすることができる。
【０３０７】
実施例１１
本発明の流体噴射装置の使用
流体と固体粒子群との間のエネルギーおよび運動量の移動は粒子のタイプと大きさに強く依存する。しかし、［図12］および［図13］を参照して簡単な計算を示すことができる。固体粒子群の密度が流体密度の密度より700倍大きい場合、アクセス回廊（307）とインジェクタの間の横断面比が3〜4で、出口横断面（311）がアクセス回廊とインジェクタの断面の合計以上にして、上記空間が粒子の大きさよりも充分に長ければ、固体粒子群の平均回転速度より5〜15倍速い速度で流体を噴射して、その運動エネルギーの少なくとも75％を移動できる。
【図面の簡単な説明】
【０３０８】
【図１】３つの同心壁を有する本発明の円筒形反応装置の概念的縦断面図。
【図２】本発明の円筒形反応装置の（y）軸および（z）軸面に沿った概念的横断面図。
【図３】流体インジェクタの周りの帯域の概念的横断面で、流体インジェクタの下流の円形壁をわずかな変化させただけで出口面の向きがいかに変化するかを示す図。
【図４】反応装置の（y）軸および（z）軸面に沿った概念的横断面図で、反応室へ流体を供給・除去する装置の変形例を示す図。
【図５】２つの流体インジェクタの所に位置した帯域の拡大図。
【図６】互いに上下に配置された円形チャンバの２つのセクションの接続部の（x）軸および（z）軸面の概念的縦断面図で、（z）軸は垂直で流動床の回転軸（OO'）と一致している。
【図７】直列に配置された２つの円形反応室の片側に固体粒子群を導入する乾燥に適した装置のダイアグラム。
【図８】［図1］と同様な反応装置の概念的縦断面のダイアグラムで、流動床の回転軸は垂直または急傾斜しており、中心ダクトは下側から一定距離の所で終わっている。
【図９】中心ダクトの各末端に遠心圧縮機を有する［図1］と同様な反応装置の縦断面ダイアグラム。
【図１０】本発明の円筒形反応装置の供給チャンバおよび中心ダクトを４つのセクションに分割した本発明実施例の図。
【図１１】垂直な円筒形反応装置の概念的断面図で、円筒形側壁の横断面が円筒形対称軸の両側に示されている。
【図１２】本発明の流体噴射装置の好ましい実施例を示す円筒形反応装置の横断面図。
【図１３】本発明の流体噴射装置をより良く図示するための反応装置の側壁の一部の斜視図。
【図１４】円筒形チャンバの片側半分の横断面斜視図。
【図１５】反応装置の1つの帯域から他の帯域へ粒子を移送する通路の断面図。
【図１６】横方向および中心のデフレクタを無くした［図14］と同様な円筒形チャンバの片側半分の縦断面に沿った固体粒子群の横方向の流れのダイアグラム。
【図１７】ビモダルまたはマルチモダルな共重合を行うためにわずかに変形し、単純化した［図11］と同様なダイアグラム。
【図１８】固体触媒粒子を収容した回転流動床で流体または流体混合物を触媒変換するためにわずかに変形し、単純化した［図17］と同様なダイアグラム。
【図１９】大気圧よりわずかに低い圧力下で運転される水平反応装置の縦断面図。
【図２０】簡単に分解でき、簡単に移動できるように設計されたコンパクトなアセンブリを形成する２つの分配器と２つのコレクタとを有する反応装置の［図19］の面A−A線に沿った中空円板の断面図。
【図２１】［図19］、［図20］に示した流体噴射装置の拡大図。
【図２２】［図20］のB−B面に沿った中空円板をコレクタに接続するノズルの断面図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【国際調査報告】
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