(57)【要約】【課題】固体粒子群の触媒重合、乾燥、その他の処理または流体を触媒変換方法および装置。【解決手段】円筒反応装置(1)中の円筒形チャンバーに流体を円筒壁に対して接線状注入（7）する。円筒反応装置(1)は中空円板（3）によって複数の円筒形チャンバー（Z1、Z2、Z3）に分割される。中空円板は円筒壁に固定され、中心開口（10）を有する。円筒形チャンバー中を回転する循環流体は中心開口を介して吸引される。流体は中空円板の側部開口を介して反応装置の円筒壁を通って排出される。回転流動床中の懸濁粒子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中空円板（3）を通って移送される。
2008523972.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、反応装置から固体粒子群を除去し、回転流動床中に懸濁した固体粒子群を除去するための装置と、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上記装置が上記中空円板に設けられ、各中空円板には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ことを特徴とする回転流動床装置。
【請求項２】
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請求項1に記載の装置。
【請求項３】
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ないように配置されている請求項1または２に記載の装置。
【請求項４】
中空円板の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し、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請求項1〜３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
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1一つは気体である請求項1〜４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
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請求項1〜５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
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請求項1〜６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
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請求項1〜７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
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請求項1〜８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
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請求項1〜９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
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請求項1〜１０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
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請求項1〜１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
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請求項1〜１２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１４】
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請求項1〜１３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１５】
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請求項1〜１４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１６】
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請求項15に記載の装置。
【請求項１７】
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請求項1〜１６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１８】
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請求項1〜１７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１９】
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請求項15〜18のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２０】
反応装置が水平である請求項1〜１９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２１】
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請求項20に記載の装置。
【請求項２２】
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請求項20および21に記載の請求項３に記載の装置。
【請求項２３】
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請求項1〜19のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２４】
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請求項1〜19のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２５】
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請求項22〜24のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２６】
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請求項1〜25のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２７】
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請求項1〜26のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２８】
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請求項1〜27のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２９】
回転流動床中に懸濁した固体粒子群を触媒重合、乾燥、その他の処理するか、回転流動床中を通る流体を触媒変換する方法であって、
請求項20〜22のいずれか一項に記載の水平な円筒形反応装置中に、反応装置の直径と重力加速度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注入することを特徴とする方法。
【請求項３０】
回転流動床中に懸濁した固体粒子群を触媒重合、乾燥、その他の処理するか、回転流動床中を通る流体を触媒変換する方法であって、
請求項23〜26のいずれか一項に記載の垂直な円筒形反応装置中に重力以上の遠心力を回転流動床中に発生させる速度または流速で流体または流体混合物を注入し、固体粒子群を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反応装置の底へ向かって移送することを特徴とする方法。
【請求項３１】
回転流動床中に懸濁した固体粒子群を触媒重合、乾燥、その他の処理するか、回転流動床中を通る流体を触媒変換する方法であって、
請求項23〜26のいずれか一項に記載の垂直な円筒形反応装置中に、円筒形チャンバーの上部から底部へ落下する時に獲得できる平均回転速度より高い速度を固体粒子群に与え且つ円筒形チャンバーを分離している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チャンバーから上側の円筒形チャンバーへ固体粒子群を通過させることを可能にする速度または流速で流体または流体混合物を注入することを特徴とする方法。
【請求項３２】
回転流動床中に懸濁した固体粒子群を触媒重合するか、回転流動床中を通る流体を触媒変換する方法であって、
反応装置へ再循環される固体粒子群中に存在する触媒を再生させる流体を請求項26に記載の移送チューブまたはカラム中に注入することを特徴とする方法。
【請求項３３】
回転流動床中に懸濁した固体粒子群を触媒重合するか、回転流動床中を通る流体を触媒変換する方法であって、
固体粒子群に随伴した望ましくない流体を反応装置へ再循環される固体粒子群をパージする流体を請求項26または32に記載の移送チューブまたはカラム中に注入することを特徴とする方法。
【請求項３４】
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、
請求項28に記載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。
【請求項３５】
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、
請求項５に記載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。
【請求項３６】
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、
請求項５に記載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。
【請求項３７】
請求項１〜２８のいずれか一項に記載の装置の、回転流動床中に懸濁した固体粒子群の重合方法での使用。
【請求項３８】
流体の少なくとも一種がアルファオレフィンを含む請求項37に記載の使用。
【請求項３９】
固体粒子群が触媒である、請求項１〜２８のいずれか一項に記載の装置の、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使用。
【請求項４０】
流体または流体混合物が軽質オレフィンを含み、触媒変換で軽質オレフィンの分子量分布の変える、請求項39に記載の使用。
【請求項４１】
流体または流体混合物がエチルベンゼンを含み、触媒変換がそれを脱水素してスチレンに変換する請求項39に記載の使用。
【請求項４２】
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請求項41に記載の使用。
【請求項４３】
請求項１〜２８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固体粒子群から揮発分を抽出する方法での使用。
【請求項４４】
固体粒子群を上記第２の流体で含浸するための請求項5に記載の装置の使用。
【請求項４５】
固体粒子群が農業起源の顆粒、粉末、その他断片である請求項43または44に記載の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに連続した一連の円筒形チャンバー中を回転する流動床を備えた装置に関するものである。
この装置は、回転流動床中に懸濁した固体粒子群を流体または流体混合物の形で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通過させて触媒重合、乾燥、含浸、その他の処理をするのに使用され、また、固体粒子群を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回転流動床を通過させて、流体または流体混合物から成る触媒粒子を触媒変換するのに使用される。
【背景技術】
【０００２】
固体粒子群を流体に懸濁させる流動床の形成方法は周知である。流体はこの流動床を横切って流れる。円筒形の反応装置の側壁に対して流体を接線状に注入すると、流体の運動エネルギーの一部を固体粒子群に移動させ、固体粒子群を回転運動させることができる。移動したエネルギーが充分な時には、回転運動によって遠心力を生じ、固体粒子群は反応装置壁に沿って回転流動床が形成され、反応装置が垂直な場合には固体粒子群の表面は略逆截頭截頭円錐になる。この種の方法は本発明者による下記出願に記載されている。
【特許文献１】ベルギー特許出願第2004/0186号（2004年4月14日出願）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、大型反応装置中に流体ジェットを高速度で注入すると膨張して急速に遅くなる。その程度は注入条件に依存する。そのため、流体濃度が粒子濃度より大幅に低い場合には非常に高い流速を与えて固体粒子群に運動量を移動して充分な遠心力を生じさせる必要があり、さらに、流動床通過後に流体を除去するための装置が大型になるため反応装置の高さまたは長さが制限される。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明では、円筒形反応装置を反応装置の側壁に固定した一連のフラットなシリンダまたは一連の中空円板によって円筒形チャンバーを分割する。各中空円板は各チャンバーを通過した高速回転する流体を吸い込むために開口をその中央に有し、反応装置から流体を除去するための開口を側壁に有する。中空円板は流体中に懸濁した高速回転する固体粒子を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通過させるのに適した孔が形成された輪郭形状を有している。
【０００５】
本発明では流体または流体混合物は円筒形の壁に沿って一般に薄膜状に接線状に注入され、回転しながら反応装置の側壁からその中央へ向かって反応装置を放射状に横切り、反応装置の中央で中空円板の中心開口を通って除去される。流体の噴射速度および流速は、中空円板の中心開口を通って分離するための遠心力を生じさせる回転速度で回転流動床中に懸濁した固体粒子群が回転するのに十分で且つ流体が中空円板を通って除去され、各円筒形チャンバーにわずかな圧力差があった場合でも一つの円筒形チャンバーから別の円筒形チャンバーへ送ることができるような速度である。
【０００６】
本発明では流体は各円筒形チャンバーに設けられたインジェクタから供給され、これらのインジェクタには反応装置の外側に配置された一つまたは複数の分配器から供給される。次いで、流体は各円筒形チャンバー中の圧力を調節するための一つまたは複数のファンまたは圧縮機を用いて中空円板を通って除去され、反応装置の外側の一つまたは複数の互いに接続したコレクターを介して吸引される。その後、流体は適切な処理、例えば冷却、加熱され、同じ分配器または他の分配器を介して同じまたは次の円筒形チャンバーへ再循環される。同じ円筒形チャンバーや一連の連続した円筒形チャンバーへ複数回再循環することができる。
【０００７】
一般に、固体粒子群は反応装置の一端から導入され、その回転速度および中空円板の通路形状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り、一般に、反応装置の反対端部から除去される。反応装置の外側には固体粒子群の再循環装置が設けられる。
【０００８】
本発明では流体と固体粒子群との間のエネルギー移動効率を改善するために、流体インジェクタの近くに最適輪郭を有するデフレクタが設けられていて、所定量の固体粒子群と流体とが混合でき、流体の運動エネルギーの実質的な量が固体粒子群に移る前に反応装置中で膨張するのを防止できるようになっている。この装置を用いることで固体粒子群よりはるかに軽い流体を使用することができ、反応装置中で膨張してその運動エネルギーの大部分を失なわずに高速で大型反応装置中に注入することができる。この種の装置は本出願と同日出願の本発明者の別のベルギー特許出願に記載されている。
【０００９】
本発明では円筒形チャンバーの円筒壁に沿って傾けてまたは螺旋状に巻き付け固定した螺旋ターンまたは横方向フィンのセットを有することができる。それによって固体粒子群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固体粒子群を上昇させ、流動床の上部と底部との間の厚さの差を減らすことができる。この装置を用いることで低部での流動床の厚さを増加させずに円筒形チャンバーの高さを増加させることができる。この装置は本発明者の2004年4月14日出願の特許文献１（ベルギー特許出願第2004/0186号）に記載されている。
【００１０】
反応装置は水平でもよい。その場合には反応装置中に注入される流体の速度および流速は、反応装置の上部の厚さが反応装置の下部の厚さに近くなるような充分な遠心力が生じるのに十分な回転速度で流動床が回転し、通常は中空円板の中央にある開口が
流動床の略円筒形表面に関して中心からわずかに下方へオフセットするものでなければならない。
【００１１】
この方法は上記遠心力によって流動床の濃度を下げずに固体粒子群と流体間の速度差を増加できるので、両者間の接触と熱伝達を改善することができる。さらに、流動床を通る流体の容積を大幅に増加でき、従って、流動床中での流体の滞留時間が大幅に短くなる。
【００１２】
反応装置を少量の流体に付随する固体粒子群を移すための小さな通路のみで互いに連結された一連の円筒形チャンバーに分離することによって、種々の流体が横切る、ループ状に再循環させることができる。この方法は組成が一つの円筒形チャンバーと別の円筒形チャンバーでは変化する流体を使用する必要のある場合に特に有利である。
【００１３】
この方法を用いると各円筒形チャンバー間の通路の寸法に応じて反応装置中の粒子の滞流時間を長短でき、反応装置の側壁に沿って薄膜状に流体を噴射することで壁に対する固体粒子群の摩擦が減るので、流動床の回転に対する耐久性を低くすることができる。
【００１４】
本発明方法は流動する流体の容積が非常に大きいときに特に有利である。すなわち、中空円板を介して流体を中心から除去する装置を用いることで極小の耐久性で非常に高い流体流速にすることができる。しかも、流体分配器とコレクターは反応装置の外側にあるので、それらは反応装置内部の流動床が利用できる空間を減らさずに、大きい直径にすることができる。
【００１５】
本発明方法は反応装置の圧力が大気圧以下の場合に特に有利である。すなわち、中空円板を反応装置の円筒壁で支持でき、従って、縦方向にカットした薄い壁でスリットを形成し、このスリットを介して流体を注入することができる。また、取り外しが容易になる。さらに、分配器、コレクターおよび反応装置を簡単に移動可能なコンパクトなアセンブリにすることができる。
【００１６】
すなわち、本発明方法を用いることによって例えば穀類の顆粒を乾燥す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を建設することができる。本発明方法は軽質オレフィンのクラッキングやエチルベンゼンの脱水素のような非常に吸熱性で中間加熱と触媒再製を必要とする流体の低圧での触媒変性にも適している。本発明方法はさらに、互いに異なる組成を有する一連の活性流体中に懸濁した粒子のビモダルまたはマルチモダルな触媒共重合で使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
［図１］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（2）の両側に円筒形側壁(1)が見える。中空断面として見える一連の中空円板（3）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（4）は分配器（5）を介して反応装置の周りに分配された一群のチューブ（6）に供給される。このチューブ（6）は反応装置の内部に分布した一群のインジェクタ（7）に接続され、このインジェクタ（7）は一般に流体を反応装置の壁に対して接線状かつ水平（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。
【００１８】
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（8）で象徴式に示す）で反応装置の中央へ向かう。流体（10）は流動床の略円錐表面（横断面（9）で示す）を横切った後に、中空円板（3）の中心開口に入るが、中空円板（3）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（11）によって取り囲まれている。このチューブ（11）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（12）されている。次に、流体（13）は中空円板の横方向端縁の開口（14）を通して除去される。この開口（14）は流体の排出を容易にするために拡大（15）されている。開口（14）は反応装置のまわりに配置されたチューブ（16）群を通してコレクター（17）に連通し、このコレクター（17）は流体を吸い込むファンまたは圧縮機（18）に接続されている。流体は適当な処理（19）後に分配器の下部（5.1）
介して反応装置のまわりに配置されたチューブ（6）のセットおよびインジェクタ（7）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（17.1）を介して（20）の所で排出される前に、ファンまたは圧縮機（18.1）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（18）と（18.1）のキャパシティ比にほぼ等しい。
【００１９】
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（7）は台形断面で象徴して示すような適切に輪郭を有し、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（23）の速度と配分とを調節するために制御弁（22）を用いることができる。流体（20）の出口流速は制御弁（24）で調節できる。
【００２０】
固体粒子群（25）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（26）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（25）は中空円板に形成された通路（27）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（29）からチューブ（30）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（30.1）を設けることもできる。
【００２１】
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十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（22）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。
【００２２】
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。
【００２３】
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なうことができ、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、最上部で行なうこともできる。
【００２４】
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。
【００２５】
［図２］は流体の噴射パターンを示すための反応装置の横断面である。この図には横方向デフレクタ（32）の横断面（紙面に垂直）が示されている。横方向デフレクタ（32）は横断面で反応装置の半径（33）の側壁（1）の沿って延び、側壁（1）と一緒になって一般に収束性した後に拡大する空間または回廊を区画する。幅（34）のチューブまたはノズル（6）を介して注入された流体（矢印（4）で示す）は上記の空間または回廊を通る。図には半径（35）の流動床（9）の表面の円形横断面も示してある。固体粒子群はその方向を示す小さい矢印（37）で示されている。
【００２６】
この図で、中空円板（図示せず）へのアクセスチューブには横断面が（38）、曲率が（39）の中心デフレクタ（図の面に垂直）が接続されている。この中心デフレクタはスリットを区画し、粒子からの流体の分離を良くするために、流体（10）はこのスリットを介して中空円板の中心開口中に吸引される。
【００２７】
濃縮された固体粒子群（矢印（41）で象徴し敵に示す）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（6）の壁と横方向デフレクタ（32）との間に位置した幅（42）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（1）と横方向デフレクタ（32）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
【００２８】
［図２］で上記空間または回廊は最初に収束して最小広さ（43）に達し、その後、拡大して出口広さ（44）に達する。この空間または回廊を一定の幅にすることもできる。その場合には固体粒子群とそれに随伴した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の移動対象に応じて定義しなければならない。
【００２９】
さらに、反応装置の円筒形チャンバーの高さを関数とする反応装置の円筒面に沿った流動床の静水圧の減少度を考慮する必要がある。インジェクタを離れた流体は上記お壁に沿った静水圧差のために固体粒子群と混合する前に反応装置の壁に沿って上昇する傾向がある。これを避けるために反応装置の側壁とフィンとで区画される空間を［図３］に示すように例えばリング（反応装置の円筒壁に垂直）のような横方向デフレクタで分割して、流体が粒子と混合するまで流体および粒子を所望の方向（一般には水平または上方斜め）に案内することができる。
【００３０】
［図３］は流体インジェクタ（7）と、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（32）とリング（46）の実施例をより良く視覚化するための反応装置の側壁（1）の投影図である。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（6）の入口（点線で示す）と、インジェクタの出口（7）（横断面をハッチで示す）とが示してある。矢印（4）と（41）のそれぞれは反応装置の横方向デフレクタ（32）と側壁（1）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。
【００３１】
広いリング（46）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。
【００３２】
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く、さらには、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ぎ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。
【００３３】
［図４］は円筒形チャンバーの半分の射影横断面図で、四分の一（クオータ）螺旋ターン（46）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（3）、流体（4）の供給チューブ（6）、中空円板の入口チューブ（11）の横断を示し、面は、中空円板は（12）の所で拡大され、中心デフレクタ（38）（横断面（49）で見える）に接続されている。矢印（8）（10）（13）はそれぞれインジェクタ（7）から出た流体の流れ（8）、中心デフレクタ（38）で区画されるスリットを放射状に通って中心チューブ（11）に入る流体の流れ（10）、中空円板（3）を通って反応装置の出口チューブ（16）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（27）と、横方向デフレクタ（32）と、流体インジェクタ（7）とが四分の一螺旋ターン（46）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。
【００３４】
［図５］は通路（27）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（50）との横断面（3）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（51）の方向へ移動し、通路の傾斜壁（52）に沿って中空円板を通過する。傾斜壁（52）はデフレクタ（53）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（53）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（46）を示している。
【００３５】
［図６］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（1）の横断面と、円筒形対称軸線（2）と、流体（4）の供給チューブ（6）と、インジェクタ（7）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（46.1）の下側の位置から始まっている。
【００３６】
図の面に垂直に、円筒形チャンバー中に噴射された流体（4）は断面が（9）の流動床表面を通り、中空円板（3）の入口チューブ（11）に入り（10）、それが出口チューブ（16）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（27e）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（27s）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（27s）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、従って、その量を増減する。
【００３７】
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四分の一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（11）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。
【００３８】
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。
【００３９】
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な増加する。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）。
【００４０】
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。
【００４１】
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で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。
【００４２】
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。
【００４３】
本発明装置は種々の方法で多様なパターンに適用できる。
固体粒子群の触媒重合法：
［図７］は重合用に変更し、単精製した［図１］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の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。
【００４４】
図には反応装置（1）と、その円筒形対称軸線（2）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（3）の中空断面と、供給チューブ（6）と、その制御弁（22）と、インジェクタ（7）の断面と、流動床表面の断面（9）と、中空円板の入口チューブ（11）および出口チューブ（16）とが示してある。
【００４５】
図には２セットの独立した分配器（5）（5.1）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（45）を介して互いに連結した２セットのコレクター（17）（17.1）と、２つの圧縮機（18）（18.1）と、熱交換器（19）（19.1）で象徴的に示した液体処理ユニットと、サイクロン（21）（21.1）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）（60）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。
【００４６】
黒い点で象徴的に示したポリマー粒子はチューブ（30）を介して反応装置の最上部から取出され、精製カラム（61）にすることができる再循環チューブへ送られ、そこで、4.1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（62）を有する流動床を形成する。、分離した流体は粒子分離器（67）を通って（66）から精製カラム（61）を出る。その後、流体は圧縮機（18）を介して再循環される。ポリマー粒子はチューブ（26）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（29）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（30.1）を介して取出される。
【００４７】
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（4.1）に供給し、含まれるコモノマー、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（4.2）の所で供給して、表面平衡レベル（62）および圧力バランスチューブ（45）で決まるカラム（61）の流動床の静水圧が十分であっても、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るのを防止することができる。
【００４８】
コモノマー（63）、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（64）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（65）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。
【００４９】
上記の配置は、精製カラム（41）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（27）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。
【００５０】
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。
【００５１】
流体の触媒変換法：
［図８］は［図７］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。
【００５２】
この配置では必要に応じて予熱された被変換流体（4）が分配器（5）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（4）はこれらのチャンバーからコレクター（17）によって除去され、加熱装置（19）で加熱され、分配器（5.1）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（17.1）を介して単一の圧縮機（18）に吸い込まれ、（20）から適当な処理ユニットへ送られる。
【００５３】
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（26）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（30）を介して回収され、再生カラム（61）へ送られる。再生流体（4.1）、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（67）を介して（66）から除去される。カラム（61）の流動床の表面（62）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（4.2）、例えば蒸気を注入することでより容易になる。
【００５４】
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（27）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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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（19）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。
【００５８】
固形粒子の乾燥、その他の処理方法
本発明方法を用いることで、［図９］〜［図12］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。
【００５９】
［図９］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(1)と、対称円筒軸線(2)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(3)とが示してある。分配器（5）にはチューブ（6）の代わりに長方形（70）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（69）で示す）が形成される。この縦方向スリットは長方形（7）で象徴的に示した反応装置の全長にわたって、流体（4）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。
【００６０】
流体が回転すると、流体は放射速度（8）で流動床を通り、その流体の表面（9）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（2.1）は反応装置の対称軸線（2）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）。
【００６１】
次いで、流体（10）は中空円板（3）の中心の開口に入る。開口のまわりは拡大（12）されている。流体（13）は開口（14）（細線）を通って反応装置を出る。この開口（14）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（15）されている。流体（13）はノズル（16）を通って横断面（17）を有するコレクターへ入り、送風機（18）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（71）も中央から流体を除去できる。流体の一部は制御弁（24）を通って（20）から取出される。その流速は供給されられる流体（4）の流速にほぼ等しい。残りの流体は（19）で処理、例えば凝縮器を用いし乾燥されて、および／または、加熱されて分配器（5）の反対端部を介して再循環（23）される。上記の配置では、再循環される流体の流速（23）、従って、取出し時の流速（20）が流体（4）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（18）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。これは避けられには［図１］のダイアグラムに示した第２のファン（18.1）を使用する。
【００６２】
固体粒子群（25）はチューブ（26）を介して適当な手段で反応装置に導入され、通路（27）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（9）のレベルが最初の通路（27）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（29）の出口開口レベルに達すると、チューブ（30）を介して反応装置を出る。
【００６３】
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（27.1）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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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（18）および出口（20）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。
【００６７】
中空円板の中心開口に［図２］の（38）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。
【００６８】
［図１０］は［図９］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（1）と、２つの分配器の断面（5）と、その縦方向スリット（69）（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（7）を介して流体（4）を注入するためのプレート（70）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（70）はプレート（73）を溶接するか、反応装置の側壁（1）を延ばして、締付け具（74）によって分配器（5）のプレート（70）に着脱自在に接続することができる。プレート（70）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（75）によって維持される。インサート（75）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。
【００６９】
中心開口のまわりの中空円板の拡大部（12）は２つの細い線の円（76）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（15）は細い線の曲線（77）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（78）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（79）に設けた開口へ中空円板に入った高速回転する流体（80）を案内する役目をしている。
【００７０】
中空円板を出た流体（13）は２つのコレクター（断面（17）ではそのノズルの一方（16）が見える）に入る。その一端（81）（細い線で示す）はコレクター（17）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（79）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（16）の円形末端（82）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（83）を示す）の端部（84）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（85）で接続されている。適当な輪郭を有するノズルの末端（86）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（16）の末端（82）、（84）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。
【００７１】
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（27.2）に中空円板のエッジに沿って（27.1）配置される。この通路は図の面に垂直な壁（87）と円板一方の側のゾーンから反対側のゾーンへ方向（89）に固体粒子群を案内する傾斜した壁（52）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。
【００７２】
［図１１］は［図９］［図１０］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（1）の一部と、分配器（5）と、反応装置の壁中で縦方向スリット（7）（図の面に垂直）を流体（4）の分配器（5）の縦方向のスリット（69）に接続するプレート（70）（73）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（74）（細い線）と、プレート（73）の間に間隔を作るためのインサート（75）（その一つは反応装置の上部の壁（1）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（79）と、側壁（87）と傾斜壁（88）とで区画される中空円板の横方向エッジに沿った通路（27.1）も見える。この通路（27.1）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（89）の流れを案内する。
【００７３】
［図２］に記載のものと同様な側面デフレクタ（32）の断面は図示されていない。これは通路の側壁の断面（87）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。
【００７４】
［図１２］は中空円板をコレクターに接続しているノズルの［図１０］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（17）の外部表面と、中空円板の側部（79）の内部表面と、壁（3）の間で中空円板の側壁（79）に設けられた湾曲され、開口（14）中に挿入されたノズルの２つの円形端部（82）とノズルの三角形横部エッジの端部（84）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（85）とその適当な輪郭形状を有する端部（86）と、溶接線（81）に沿ってコレクター（17）を横切るノズルの上下の壁（16）とが示されている。
【００７５】
以下、上記各種方法の実際の大きさを定量化して示すが、粒子の回転速度は一組のファクタ、例えば乱れや流動床の粘度に依存し、これらは固体粒子群の種類と円筒形チャンバーの空気力学とに依存するので、以下の情報は単なる例示に過ぎない。
【００７６】
第１実施例
エチレンとヘキセンのビモダルな触媒共重合
［図７］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。
【００７７】
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十分でる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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
第２実施例
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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十分であるほぼ大気圧の近くにある再循環カラム（61）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。
【００８８】
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。
【００８９】
第３実施例
水平顆粒ドライヤ
［図9］〜［図12］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（25）はチューブ（26）を介してゾーンZ1に導入され、熱交換器（19）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（30）を介して出る（29）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（20）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。
【００９０】
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、湿った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（27.1）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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】垂直円筒反応装置の横断面の概略図。
【図２】流体の噴射パターンを示すための反応装置の横断面。
【図３】反応装置の側壁の投影図。
【図４】円筒形チャンバーの半分の射影横断面図。
【図５】通路（27）の横断面図。
【図６】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。
【図７】重合用に変更し、単純化した［図１］と同様なダイアグラム。
【図８】流体または流体混合物を触媒変換するための単純化した［図７］と同様なダイアグラム。
【図９】水平反応装置の縦方向の横断面図
【図１０】［図９］のＡ−Ａ'面に沿った中空円板の横断面図。
【図１１】［図９］［図１０］に示す流体のインジェクション装置の拡大図。
【図１２】中空円板をコレクターに接続しているノズルの［図１０］に対して垂直な面Ｂ−Ｂ'に沿った横断面図。
【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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【国際調査報告】
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