(57)【要約】【課題】回転流動床中へ流体を注入するための装置。【解決手段】回転流動床の回転方向を向いた流体ジェットを有し、デフレクタは少なくとも一つのデフレクタで囲まれ、このデフレクタは流体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、回転流動床中の懸濁固体粒子群はジェット通路の上流を通り、流体ジェットと混合され、上記空間を出る前に流体の運動エネルギーの大部分を懸濁固体粒子群に移す。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定円筒壁に対して接線状に流体を注入するための少なくとも一つの流体インジェクタを有し、上記流体が円筒壁に沿って回転し且つ中央から除去される前に回転流動床を回転させる、円筒壁に沿って摺動する回転流動床中へ流体を注入するための装置において、
回転流動床の内側に少なくとも一つのデフレクタを有し、このデフレクタは流体インジェクタの周りに空間を区画し、デフレクタは円筒壁とデフレクタとの間にアクセス通路または回廊が区画し、流体インジェクタの上流域から来る回転流動床中の懸濁固体粒子群の流れを上記空間中に入れ、この空間中でインジェクタから出た流体ジェットと混合するように配置され、上記空間は流体が上記空間の出口に届く前に流体ジェットの運動エネルギーの実質的部分を固体粒子群に与えるのに十分な長さを有することを特徴とする装置。
【請求項２】
デフレクタによって区画され且つ流体ジェットを取り囲む上記空間が最初に収束し、次いで拡大する、請求項1に記載の回転流動床中へ流体を注入するための装置。
【請求項３】
回転流動床を収用した反応装置の円筒壁に沿って上記流体を薄膜の形で注入するために流体インジェクタの横断形状が細長く延びており、上記デフレクタが、反応装置の円筒壁と一緒になって、上記流体の薄膜が通る上記空間を区画するフィンの形状を有する、請求項1または２に記載の回転流動床中へ流体を注入するための装置。
【請求項４】
上記空間が上記回転流動床の平均厚さより少なくとも２倍だけ狭い、請求項1〜３のいずれか一項に記載の回転流動床中へ流体を注入するための装置。
【請求項５】
デフレクタおよび円筒壁と一緒になって、流体ジェットが通る上記空間を区画する、円筒壁に沿って固定された横断リングまたはリング断片を有する、請求項1〜４のいずれか一項に記載の回転流動床中へ流体を注入するための装置。
【請求項６】
上記アクセス通路を通る固体粒子群を縦方向へそらすために円筒壁の中心軸に対して傾斜して円筒壁およびデフレクタに沿って固定された横断フィンを有する、請求項1〜５のいずれか一項に記載の回転流動床中へ流体を注入するための装置。
【請求項７】
上記リングまたはリング断片が、円筒壁に沿って回転流動床中で懸濁固体粒子群を上昇させる方向を向いた螺旋ターンである、請求項5に記載の回転流動床中へ流体を注入するための装置。
【請求項８】
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、請求項1〜7のいずれか一項に記載の回転流動床中へ流体を注入するための装置。
【請求項９】
上記空間の出口の横断面がインジェクタの横断面とアクセス通路または回廊の合計に等しいか、それ以上である請求項1〜８のいずれか一項に記載の回転流動床中へ流体を注入するための装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体またはガスの流体または流体混合物を回転流動床中に注入するための装置に関するものである。
本発明装置は上記流体の回転速度を増加させて回転流動床中を回転する固体粒子群へ移すことができる運動量およびエネルギー量を増加させるために使用される。
【背景技術】
【０００２】
流体中に固体粒子群を懸濁させた流体の流動床を形成する方法は周知である。円筒形反応装置の円筒形壁に対して接線状に流体を注入すると、その運動エネルギーの一部が固体粒子群に移り、固体粒子群は回転する。充分なエネルギーが移された場合には回転運動によって反応装置の円筒壁に沿って流動床を維持するめの遠心力が生じ、回転流動床を形成される。円筒形反応装置が垂直な場合には回転流動床の表面は反転した裁頭円錐体になる。この方法は本発明者の2004年4月14日出願の下記ベルギー特許出願に記載されている。
【特許文献１】ベルギー特許出願第2004/0186号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、流体ジェットを大型反応装置中に高速で注入すると流体ジェットは反応装置中へ拡大（拡散）し、速度が急速に低下する。従って、固体粒子群へ大きな運動量を移す能力が制限される。そのため、流動床を回転させるために他の機械的手段を用いない限り、反応装置の円筒壁に沿って充分な回転速度を維持するのに必要な運動量を維持するには固体粒子群に極めて高い流体流速を移す必要がある。流体の密度が粒子の密度よりはるかに小さい場合、流体を中央から除去するための装置は非常に大きくなる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、流体ジェットと回転流動床内部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効率を改善するためのもので、流体インジェクタの近くに配置された適当な輪郭形状を有するデフレクタを有し、このデフレクタは回転流動床の内部に注入された流体と所定量の固体粒子群とを混合し、固体粒子群に流体の運動エネルギーの大部分が移る前の反応装置中への流体の拡大を防止または減少させる。
本発明装置は固体粒子群よりはるかに軽い流体を使用する場合に適しており、反応装置中に流体が拡大することに起因して運動エネルギーの大きな部分が失なわれるということなしに、高速で反応装置中に流体を注入することができる。本出願の用途は本出願と同日に出願した本発明者のベルギー特許出願に記載されている。
【０００５】
本発明は水平反応装置にも適用できる。この場合には反応装置中への流体の噴射速度、流体流速、運動エネルギーの移送効率は反応装置の円筒壁の上部に向かって流体を維持する充分な遠心力を生じさせる回転速度を流動床に与えるのに十分なものでなければならない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
［図1］は本発明の流体噴射装置を視覚化するための反応装置の横断面である。［図１］には円筒形反応装置の円筒壁の横断(1)と、反応装置に接線状に入る流体インジェクタ(4)の幅(3)の横断(2)と、インジェクタに対向して反応装置の円筒壁から近い所に縦方向（図の面に対して垂直）配置された側面デフレクタの横断(5)とを示し、側面デフレクタは一般に収束した後に拡大する空間（6）中へ流体ジェットを流し、空間（6）はデフレクタと反応装置の円筒壁との間に位置する。
【０００７】
流体インジェクタは側面デフレクタと一緒になって幅（7）のアクセス通路または回廊を区画し、回転流動床中の懸濁固体粒子群の流れ（8）はこのアクセス通路または回廊を通って上記空間（6）に入り、そこで流体ジェット（4）と混合される。この空間（6）がデフレクタの最初の部分によって制限される収束部または拡大部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、速度の大部分が保存され、固体粒子群の流れ（8）を加速できる。次いで、上記空間または回廊（6）の拡大部で流体流（9）の速度が低下し、その圧力は上昇して反応装置の圧力に達することができる。慣性のため、固体粒子群の速度低下は少なく、接線出口速度はその運動エネルギーの大部分を与えることになる流体の速度に近いか、それより高くなることもある。
【０００８】
注入された流体が固体粒子群へのエネルギーの大部分を与えることができる程度まで上記空間の出口での速度が過度に減少するような上記空間（6）の長さおよびその最小横断面（10）にした場合には、射出圧力、従って、そのエネルギーを増加させて、固体粒子群によってかなりの速度がスローダウンしても、流体が出口（11）を通って逃げることができるようにしなければならない。この増加圧力はアクセス通路または回廊（7）中に移り、その内部の固体粒子群の入口速度が減少し、濃度が増加し、流速が減少し、従って、吸収できるエネルギー量が減少し、上記空間（6）の寸法、固体粒子群および流体の速度および密度に応じてエネルギー転移がバランスする。
【０００９】
アクセス通路または回廊（7）中での固体粒子群のこうしたスローダウンを避けるために、アクセス通路の横断面に対するインジェクタの幅（7）の幅（3）または横断面の比が低い限り、これらの空間（6）の長さを短くして、出口（11）で流体が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、上記横断面の比が小さく、上記空間（6）が長い場合には、固体粒子群へ移されるエネルギーを大きくする。運転条件および目的に従って最適化する。
【００１０】
単純化された計算で、流体を高速で注入することによって流速を過度に増加せずに、極めて軽い流体で固体粒子群へ運動量を充分に移すことができるようにするために、これらの寸法は運転条件を広範囲に変えることができ、流体の運動エネルギーの少なくとも4分の3を流体が出せることを示してる。
【００１１】
［図１］にはさらに、回転流動床の表面の横断面（11）と、移動方向を表す小さい矢印（12）で象徴に示された固体粒子群と、中心デフレクタ（13）の横断面と、流体（14）を中央から吸い込んで反応装置から除去するための縦方向スリットと、固体粒子群と除去前の流体との分離するための中心デフレクタの曲率（15）とが示されている。
【００１２】
［図2］は流体噴射装置をより視覚化して示した反応装置の側壁（1）の一部の軸測投影（axonometric）図である。この図にはインジェクタ（16）またはその縦方向横断面（17）と、反応装置の壁を通る点線で示したパイプの横断面（18）とが示され、インジェクタから出た流体は流れを矢印（4）で象徴的に示され、反応装置の側壁（1）と横部デフレクタ（19）との間を通る。
【００１３】
インジェクタはリング（20）または横断リング断片によって分離され、反応装置の側壁（1）に沿って延び、各リングの間には横側デフレクタ（19）が挿入され、黒い矢印（21）で象徴的に示した固体粒子群流のためのアクセス回廊が形成されている。上記リングまたはリング断片は横断フィンにするか、反応装置の側壁に沿って固体粒子群を上昇させるために螺旋形ターンにすることができる。上記リングまたはリング断片を中空にするか、インジェクタに結合した流体分配器の役目をさせることもできる。
【実施例】
【００１４】
流体と固体粒子群との間の運動量とエネルギーの移送は粒子のタイプと大きさに大きく依存するが、典型的な実施例で、流体の密度より密度が700倍大きい固体粒子群の場合、インジェクタに対するアクセス回廊（7）の比が３〜４で、出口（11）の横断面がアクセス回廊とインジェクタとの合計の横断面に等しく、流体を固体粒子群の平均回転速度より5〜15倍高い速度で注入し、空間（5）が粒子の大きさに比べて十分に長い限り、流体の運動エネルギーの少なくとも75％を粒子に移すことができるということが単純化された計算から示されている。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この流体噴射装置を視覚化するために反応装置の横断面を示す。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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