(57)【要約】爪三日月形の横断面を備えた半径流リアクタのための筒状濾過管である。この管は、管の腹部（ＶＥ）をなす膨らんだ正面壁と、管の背部（ＤＯ）をなす膨らんだ背面壁と、管の側面（ＦＬ）をなす２個の膨らんだ側面壁とを含む。これらの壁は、直線状のワイヤ（ＦＲ）と、曲げ加工によりそれ自体が湾曲した支持ロッド（ＦＣ）とからなる網状組織から形成されるので、壁が管の全周で透かしとなり、また、半径方向に弾性変形可能である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管の軸方向に沿って延びて、前記横断面の周囲の第一の曲率半径（Ｒ１）を画定する第一の膨らんだ正面壁（ＶＥ）と、前記正面壁に対向し、前記横断面の周囲で第一の曲率半径より大きい第二の曲率半径（Ｒ３）を画定する第二の膨らんだ背面壁（ＤＯ）と、前記正面壁および前記背面壁を結合し、前記横断面の周囲で第一の曲率半径より小さい第三の曲率半径（Ｒ２）をそれぞれ画定する２個の第三の膨らんだ側面壁（ＦＬ）とを含み、爪三日月形の横断面を備えた、半径流リアクタのための筒状濾過管であって、前記第一、第二、および第三の壁（ＶＥ、ＤＯ、ＦＬ）が、前記軸方向に沿って延びて前記横断面の全周に分配される直線状の並列ワイヤ（ＦＲ）と、前記横断面の周囲に沿って前記ワイヤに対して垂直に延びて、ワイヤと共に前記管の前記壁（ＶＥ、ＤＯ、ＦＬ）に実質的に一定の寸法の長手方向開口部を画定する支持ロッド（ＦＣ）とから構成される網状組織により形成され、各支持ロッド（ＦＣ）が、曲げ加工によりそれ自体閉じられて前記曲率半径を形成することを特徴とする、濾過管。
【請求項２】
前記横断面の第三の曲率半径（Ｒ２）が、第一の曲率半径（Ｒ１）の６分の１より大きいことを特徴とする、請求項１に記載の濾過管。
【請求項３】
前記支持ロッド（ＦＣ）が、管の内部に配置され、ワイヤ（ＦＲ）に溶接されることを特徴とする、請求項１または２に記載の濾過管。
【請求項４】
前記ワイヤ（ＦＲ）が、前記横断面の周囲に実質的に一定の間隔で規則正しく配置されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の濾過管。
【請求項５】
シリンダの軸に沿って互いに平行に延び、シリンダの横断面の周りに配置される支持ロッド（ＦＣ）と、シリンダの横断面の周囲に沿って互いに平行に延びるワイヤ（ＦＲ）とからなるシリンダを形成し、次いで、シリンダの横断面の周囲の連続する２本のロッド（ＦＣ）の間で前記シリンダを長手方向に割って、支持ロッドとワイヤとの網状組織からなる透かし面を備えたプレートを得、その後、ワイヤ（ＦＲ）に対して垂直方向にプレートを曲げ、前記支持ロッド（ＦＣ）をそれ自体閉じるようにして、爪三日月形の横断面を有する筒状の管を形成し、各支持ロッドの二端を接続ストリップに溶接することからなることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の濾過管の製造方法。
【請求項６】
シリンダを構成する際に、前記ワイヤ（ＦＲ）が、プレートの曲げ加工時に前記ワイヤＦＲ間の間隔が管の横断面の全周で実質的に一定になるように、互いの間の間隔を変えながら支持ロッド（ＦＣ）に溶接されることを特徴とする、請求項５に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、爪三日月（ｌｕｎｕｌｅ）形の横断面を備えた、半径流リアクタのための筒状濾過管に関し、この濾過管は、前記管の軸方向に沿って延びて前記横断面の周囲の第一の曲率半径を画定する第一の膨らんだ正面壁と、前記正面壁に対向し、前記横断面の周囲で第一の曲率半径より大きい第二の曲率半径を画定する第二の膨らんだ背面壁と、前記正面壁および前記背面壁を結合し、前記横断面の周囲で第一の曲率半径より小さい第三の曲率半径をそれぞれ画定する２個の第三の膨らんだ側面壁とを含む。
【背景技術】
【０００２】
このような管は、半径流リアクタを記載する米国特許第５３６６７０４号明細書および米国特許第５０１５３８３号明細書から既に公知である。これらのリアクタは、輪環形の固体粒子層を含み、リアクタに入る流体または気体が、リアクタから出る前に半径方向にこの粒子層を通るように構成されている。こうしたリアクタは、触媒の役割を果たす粒子層を通るときに流体の流れが様々な化学反応を受ける石油化学方法で一般に使用されている。輪環層は、ほぼ円筒形の外装により外側が画定され、外装の主軸に沿って延びる円筒形の中央管により内側が画定される。濾過される流体または気体は、筒状の濾過管アセンブリを介して外装に導入される。濾過管は、外装の主軸に平行に延び、外装の横方向の周囲に、外装の円筒面に背面壁をそれぞれ押し当てて配分される。文献では、こうした爪三日月形の横断面を有する筒状の濾過管を「ｓｃａｌｌｏｐｓ」と呼んでいる。
【０００３】
米国特許第５３６６７０４号明細書では、曲げ加工および折り畳み加工により成形される透かし鋼板から筒状の濾過管を製造している。特に、管の側面壁を折り曲げるので、機械抵抗を弱めないようにするために、濾過される流体または気体を通す開口部を設けることは不可能である。その結果、リアクタの円筒外装では、隣接する２個の管の間に、流体または気体の流れが通らないデッドゾーンが発生し、このデッドゾーンに蓄積される固体担体は、それらが管の壁に経時的に及ぼす圧力により、濾過管の老化を早め、したがってリアクタの老化を早める。特に、リアクタのデッドゾーンに蓄積される固体粒子は、リアクタの冷却時に互いにくっついて非常に硬くなる。一般には、リアクタが被る熱サイクルから差異膨張が引き起こされ、これが固体粒子の存在と結びついて、濾過管の壁に大きな応力を発生する。
【０００４】
米国特許第５０１５３８３号明細書では、各濾過管が、網面を持つシリンダから形成され、このシリンダが、ダイス内で圧縮変形されて爪三日月形の横断面を与えられる結果、曲率半径が非常に小さい濾過管の側面壁に応力集中ゾーンが形成されるので、管の機械抵抗が弱まる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、経時的に優れた機械抵抗を有し、構造上、リアクタ内のデッドスペースまたは非作動スペースを低減可能な、半径流リアクタ用の筒状濾過管を提案することにより、上記の欠点を解消することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このため、本発明は、爪三日月形の横断面を備えた、半径流リアクタ用の筒状濾過管を目的とし、前記管の軸方向に沿って延びて、前記横断面の周囲の第一の曲率半径を画定する第一の膨らんだ正面壁と、前記正面壁に対向し、前記横断面の周囲で第一の曲率半径より大きい第二の曲率半径を画定する第二の膨らんだ背面壁と、前記正面壁および前記背面壁を結合し、前記横断面の周囲で第一の曲率半径より小さい第三の曲率半径をそれぞれ画定する第三の２個の膨らんだ側面壁とを含み、前記第一、第二、および第三の壁が、前記軸方向に沿って延びて前記横断面の全周に分配される直線状の並列ワイヤと、前記横断面の周囲に沿って前記ワイヤに対して垂直に延び、ワイヤと共に前記管の前記壁に実質的に一定寸法の長手方向開口部を画定する支持ロッドとから構成される網状組織（ｍａｉｌｌａｇｅ）により形成され、各支持ロッド（ＦＣ）が、曲げ加工によりそれ自体閉じられて前記曲率半径を形成することを特徴とする。
【０００７】
かくして、本発明による筒状濾過管は、ワイヤおよびロッドからなる網状組織により表面全体で濾過されるように透かしが形成される（ｅｓｔ  ａｊｏｕｒｅ）ので、リアクタ内にデッドゾーンが発生せず、一方で、曲げ加工（ｃｉｎｔｒａｇｅ）によりロッドをそれ自体で閉じるので、変形時に管壁に機械的な弾性が付与され、リアクタの温度変動時にリアクタ内の触媒とリアクタの外装変形とが及ぼす圧力に対して経時的にずっとすぐれた耐性がもたらされる。
【０００８】
本発明による濾過管の別の好適な実施形態によれば、前記横断面の第三の曲率半径が、第一の曲率半径の６分の１より大きい。
【０００９】
本発明による濾過管のさらに別の好適な実施形態によれば、支持ロッドが、管の内部に配置され、ワイヤに溶接される。ロッドの機械特性および管内のロッド数は、半径流リアクタ内で管が受ける圧力に適切なものであるべきである。
【００１０】
本発明による濾過管のさらに別の特別な実施形態によれば、前記ワイヤが、前記横断面の周囲にほぼ一定の間隔で規則正しく配置されるので、液体流または気体流の密度が管の全面で均質になる。
【００１１】
本発明は、また、上記のような筒状濾過管の製造方法に関し、この方法は、シリンダの軸に沿って互いに平行に延び、シリンダの横断面の周りに配置される支持ロッドと、シリンダの横断面の周囲に沿って互いに平行に延びるワイヤとからなるシリンダを形成し、次いで、シリンダの横断面の周囲の連続する２本のロッドの間で前記シリンダを長手方向に割って、支持ロッドとワイヤとの網状組織からなる透かし面（ｓｕｒｆａｃｅ  ａｊｏｕｒｅｅ）を備えたプレートを得、その後、ワイヤに対して垂直方向にプレートを曲げ、前記支持ロッドをそれ自体閉じるようにして、爪三日月形の横断面を有する筒状の管を形成し、各支持ロッドの二端を接続ストリップに溶接することからなることを特徴とする。
【００１２】
管の製造方法の変形実施形態によれば、シリンダを構成する際に、互いの間の間隔を変えながら前記ワイヤを支持ロッドに溶接し、プレートの曲げ加工時のワイヤ間の間隔が管の横断面の全周で実質的に一定になるようにする。
【００１３】
本発明の実施例について、添付図面を参照しながら以下に詳しく説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１に示したように、半径流リアクタＲＲは、対称軸ＡＸに沿って延びる円筒タンクＲＣを形成する細口大瓶形の外形をとる。このタンクは、上部に第一の孔ＰＯを有し、下部に第二の孔ＳＯを有する。孔ＰＯおよびＳＯは、それぞれ、リアクタを通る流体の入口および出口として構成される。
【００１５】
こうした円筒タンクの内部に、長手方向に延びる複数の内部筒状濾過管ＣＤが並んで配置されている。濾過管は、タンクＲＣにより保持され、対称軸ＡＸに平行にタンクの内面に押し付けられて、図３の横断面図に示されたような、ほぼ円筒形の外装を形成する。濾過管ＣＤは、ここでは、上端を介して第一の孔ＰＯと直接連通し、流体の流れを受容する。この流体は、図２に示された管の透かし壁を介して拡散し、リアクタの中心に向かって半径方向に収束しながら固体粒子層ＬＰを通る。次いで、流体は、同様に透かし壁を備えた、対称軸ＡＸに沿って延びる中央シリンダＣＣにより収集される。中央シリンダＣＣは、ここでは、下端を介してリアクタの第二の孔ＳＯと連通している。かくして、第一の孔ＰＯに導入された流体は、濾過管ＣＤを半径方向に通過後、粒子層を通過し、中央シリンダＣＣに集められて第二の穴ＳＯから出る。このようなリアクタは、また、逆方向にも動作可能であり、すなわち、第二の孔ＳＯで流体を受容して第一の孔ＰＯの高さから流体を出すこともできる。
【００１６】
図５に横断面で示した本発明による筒状濾過管ＣＤは、リアクタの主軸ＡＸに対向するように構成された管の腹部ＶＥを形成する膨らんだ正面壁と、タンクＲＣの内壁に隣接するように構成された濾過管の背部ＤＯをなす膨らんだ背面壁とを含み、腹部と背部とが、管の２個の側面ＦＬをなす２個の膨らんだ側面壁により結合され、断面で見た全体が、図５から分かるような爪三日月形の横断面を有する。特に、管の横断面の周囲が、それぞれ一定の曲率半径を備えた４個の円弧からなり、腹部が、濾過方法の要求に応える第一の曲率半径Ｒ１を画定し、各側面が、第一の曲率半径Ｒ１より小さい第二の曲率半径Ｒ２を画定し、背部が、円筒タンクＲＣの半径であって第一の曲率半径Ｒ１より大きい第三の曲率半径Ｒ３を画定する。一般に、側面ＦＬにより画定される第二の曲率半径Ｒ２は、たとえば米国特許第５０１５３８３号明細書に記載されたような圧縮折り畳み作業の結果、非常に小さい値を有し、機械応力の集中ゾーンを発生させ、管の機械抵抗を弱化する。本発明による管では、側面の曲率半径Ｒ２を十分に大きくなるように選択し、しかもこの曲率半径が曲げ加工により得られるので、管を弱化せず、反対に、スプリングの役割を果たす弾性ゾーンを構成する。そのため、曲率半径Ｒ２を十分に大きく選択することにより、リアクタが被る連続熱サイクル中、管の腹部に固体粒子層ＬＰが与える機械応力をいっそう適切に吸収可能である。このような構成において、曲率半径Ｒ２が曲率半径Ｒ１の６分の１より大きいとき、管の寿命が著しく長くなることが確認された。
【００１７】
本発明による濾過管は、支持ロッドに溶接される並列ワイヤから構成され、管の全周に透かし壁を設けてリアクタ内のデッドスペースを減らしている。特に、濾過管は、図２から分かるように濾過管の長手方向の軸に沿って互いに平行に配置される直線ワイヤＦＲから構成される。これらのワイヤＦＲは、濾過管の爪三日月形の横断面の全周に配分され、支持ロッドＦＣに溶接される。支持ロッドＦＣは、濾過管の横断面の周囲に沿ってワイヤＦＲに対して垂直に延び、ワイヤと共に、濾過管の腹部、背部、および側面で実質的に一定寸法の長手方向濾過開口部を形成する。これらの支持ロッドＦＣは、前述のように曲げ加工によってそれ自体閉じられ、濾過管の横断面の曲率半径Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を形成する。従って、支持ロッドは、ワイヤＦＲの垂直面でそれ自体曲げられている。各支持ロッドＦＣの二端は、濾過管の全長に沿って延びるストリップＦＥへの溶接により互いに固定され、管の閉鎖輪郭を構成可能である。有利には、ワイヤＦＲの断面が台形であり、台形の頂部が、リアクタ内でフローの流れる方向に面して配向される。
【００１８】
このように、図４に示したリアクタ内の２個の連続管の間に配置されるスペースＥＣは、もはやデッドスペースではない。何故なら、側面ＦＬが透かしになっているので、このスペースに向かって流体を拡散し、固体担体の蓄積からなる詰まりを防ぎ、リアクタの寿命を延ばすことができるからである。
【００１９】
直線状のワイヤＦＲは、流体を通過させ、粒子が管壁を通らないようにする。そのため、直線状のワイヤがフィルタの役割を果たす一方で、それ自体曲げられるロッドが直線状のワイヤを支持する役割を果たし、管の内部に配置される。本発明による直線状のワイヤＦＲは、管の横断面の曲率半径が様々であるにもかかわらず、実質的に一定の間隔Ｅ０で管の横断面の周囲に規則正しく配分されるので、管を通る流れの密度を管壁全体で均質化し、管の周りに配置される全てのゾーンにおける凝固担体の形成をさらに低減できる。
【００２０】
このような管を形成するには、シリンダの軸に沿って互いに平行に延びてシリンダの横断面の周りに配置される直線状の支持ロッドＦＣと、シリンダの横断面の周辺に沿って支持ロッドＦＣの周囲に互いに平行に巻かれるワイヤＦＲとからなるシリンダを最初に形成する。次に、シリンダの横断面の周囲の２個の連続支持ロッドＦＣの間でシリンダをカットして長手方向に割り、支持ロッドとワイヤとの網状組織からなる透かし面を備えたプレートまたはグリッドＧＲを得る。その後、ワイヤＦＲに対して垂直方向にプレートＧＲを曲げ、前記支持ロッドＦＣをそれ自体閉じるようにして、爪三日月形の横断面を備えた筒状管を形成する。最後に、接続ストリップＦＥに各支持ロッドＦＣの二端を溶接する。
【００２１】
図６は、プレートまたはグリッドＧＲをなすワイヤＦＲとロッドＦＣとの構成を概略的に示している。シリンダを構成する際、ワイヤＦＲの間の間隔を変えながらワイヤＦＲとロッドＦＣとを溶接することにより曲率半径の変化を考慮し、プレートＧＲの曲げ加工時にワイヤＦＲ間の間隔が管の横断面の全周で実質的に一定になるようにする。図６に示したように、管の腹部に対応するグリッドＧＲのゾーンでは、ワイヤＦＲが互いに第一の間隔Ｅ１をあけられている。管の側面に対応するグリッドＧＲのゾーンでは、ワイヤＦＲが第二の間隔Ｅ２をあけられている。管の背部ＤＯに対応するグリッドのゾーンでは、ワイヤＦＲが、第三の間隔Ｅ３をあけられている。図６から分かるように、ワイヤどうしの間隔Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３は、これらのワイヤが、小さい曲率半径を画定する管壁の一部をなせばなすほど狭い。かくして、ワイヤＦＲに対して垂直にグリッドを曲げると、結果として生じる２個の直線状の連続ワイヤどうしの間隔Ｅ０が管の全周で同じになる。実際には、間隔Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３の値は、たとえば、所定のターゲット値Ｅ０に応じて計算により決定可能である。
【００２２】
筒状の各濾過管は、濾過底、管の二端への固定手段、および、リアクタ内で隣接する別の濾過管との結合手段を備えることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】半径流リアクタの部分断面全体図である。
【図２】本発明による筒状濾過管の全体図である。
【図３】半径流リアクタの横断面図である。
【図４】半径流リアクタ内の連続する２個の筒状濾過管の間隔を示す断面図である。
【図５】本発明による筒状濾過管の横断面図である。
【図６】ワイヤとロッドとからなる網状組織の概略図であり、この網状組織が一種のグリッドを構成し、このグリッドから本発明による濾過管を製造する。
【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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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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