(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
−閉鎖端部を有するサイクロン主体部、
−サイクロン主体部の入口端部における、ガス及び同伴した固体物質のストリーム用のガス／固体物質入口、
−同伴する固体物質含量の低下したガスを取り出すための、サイクロン主体部の長軸と整列されている長軸を有する入口端部におけるガス出口チューブ、
−サイクロンからキャッチ・チャンバー内へ少量のガス及び固体物質を接線方向に排出するためのサイクロン主体部の側壁における少なくとも１つの固体物質出口、並びに
−キャッチ・チャンバーからサイクロン主体部の中へガスをリサイクルさせて戻すための、ガス／固体物質入口から離れて設けられている少なくとも１つのガス還流部
を有してなるサイクロン分離装置。
【請求項２】
ガス／固体物質入口から離れている閉鎖端部を有する、円筒状サイクロン主体部を有する請求項１記載のサイクロン分離装置。
【請求項３】
ガス還流部は、一端がサイクロン主体部外側の還流入口となり、他端がサイクロン主体部内側の還流出口となっているガス還流チューブを有する請求項１又は２記載のサイクロン分離装置。
【請求項４】
ガス出口チューブは、サイクロン主体部の直径よりも小さい直径を有しており、及びサイクロン主体部と軸方向に整列した長軸を有しており、ガス還流チューブはガス出口チューブと軸方向に整列している請求項３記載のサイクロン分離装置。
【請求項５】
サイクロン主体部の一端に接線方向のガス／固体物質入口を有し、並びにサイクロン主体部内の閉鎖端部近くの少なくとも１つの開口部である固体物質出口であって、その中を通して、サイクロン主体部から少量のガスと共に濃厚化された固体物質ストリームを排出する固体物質出口を有する請求項１〜４のいずれかに記載のサイクロン分離装置。
【請求項６】
固体物質出口が、サイクロン主体部の閉鎖端部と、ガス／固体物質入口との間に配されている請求項５記載のサイクロン分離装置。
【請求項７】
−閉鎖端部を有するサイクロン主体部、−サイクロン主体部の入口端部における、ガス及び同伴した固体物質のストリーム用のガス／固体物質入口、−同伴する固体物質含量の低下したガスを取り出すための、サイクロン主体部の長軸と整列されている長軸を有する入口端部におけるガス出口チューブ、−サイクロンからキャッチ・チャンバー内へ少量のガス及び固体物質を接線方向に排出するためのサイクロン主体部の側壁における少なくとも１つの固体物質出口、並びに−キャッチ・チャンバーからサイクロン主体部の中へガスをリサイクルさせて戻すための、ガス／固体物質入口から離れて設けられている少なくとも１つのガス還流部を有してなるサイクロン分離装置であって、
サイクロン主体部が、閉鎖端部近くに円錐状部分を有すると共に、入口端部近くに円筒状部分を有しており、接線方向の固体物質出口が前記円筒状部分と前記円錐状部分との連結部に設けられているサイクロン分離装置。
【請求項８】
ガス還流部は、少なくとも部分的に円筒状であるサイクロン主体部の閉鎖端部にガス還流チューブを有しており、該ガス還流チューブはサイクロン主体部の直径よりも小さな直径を有している請求項４又は７記載のサイクロン分離装置。
【請求項９】
ガス／固体物質入口は、ガス／固体物質混合物をサイクロン主体部の接線方向に流入させる請求項１〜８のいずれかに記載のサイクロン分離装置。
【発明の詳細な説明】
本発明は、サイクロン分離装置及びこれを重質炭化水素フィード原料の流動接触分解（ＦＣＣ）に用いることに関する。
サイクロンは、多くの工業的用途において、気体から固体粒状物質を分離するために広範に用いられている。１つの利用分野に、軽質生成物を製造する炭化水素の流動床式接触分解（ＦＣＣ）がある。ＦＣＣ装置において、サイクロンの配置には、反応装置内（所望する分解反応は反応装置のライザー上昇流内で起こるので、代わりに、分離装置（disengager）という用語も用いられる）と、分解触媒の微細粒子を再生装置ガスから分離する必要がある再生装置内の主として２つが見出されている。
反応装置サイクロン
ＦＣＣ反応容器において、ライザーは、分解生成物蒸気及び使用済み触媒を「反応装置」又は分離容器へ排出する。１次サイクロンは分解生成物の大部分を使用済み触媒から分離するが、大量の生成物蒸気は回収された使用済み触媒と共に残る。使用済み触媒が１次サイクロンのジップレッグを降下する際に、生成物蒸気は、回収された触媒が流動状態を保つように存在する必要がある。生成物蒸気は、最終的に、一般にサイクロンを含む同じ容器内のストリッピング領域において触媒から分離される。ストリッピングされた蒸気は、サイクロンへの入口若しくは、サイクロンからのガス出口の開口部、又は場合によってはサイクロン自体に連絡する入口を通って、サイクロン内に戻されたり、還流したりする。
触媒に同伴又は吸着される生成物は大量であり、触媒：油重量比は通常３：１〜６：１である。使用済み触媒から生成物ガスを回収又は置換するために、大量のストリッピング水蒸気が用いられる。ストリッパー蒸気は大きなストリームであって、そのことは、生成物が大量であること、及びガス流が大量であることを示している。ストリッパー蒸気は、使用済み触媒固体物質に富むストリームを形成するのに用いられる１次サイクロンの中を通過させることができる。
ＦＣＣ反応装置環境において運転されているサイクロンシステムには２つの種類がある。今日広範に用いられている２つの種類は、開放式サイクロンシステムと閉鎖式サイクロンシステムであって、先に述べた底部の閉鎖されたサイクロンと、底部の開放されたサイクロンと対照的であり、まったく異なっている。
開放式サイクロンシステムでは、ライザー反応装置から排出される物質を受容する容器は比較的開放されている。この容器内で、ガスは１０〜３０秒又はそれ以上の滞留時間を有する。ライザー反応容器は、容器の下側部分にストリッパーを、上側部分にサイクロンを有する大容量容器内に開口する。ガスリサイクルは、比較的直線状に行われる。ストリッピング水蒸気及びストリップされた分解生成物ガスはすべて１次サイクロンの入口ホーン部に入る。閉鎖式サイクロンシステムでは、生成物ガスは一般に反応容器から分離され、数秒の滞留時間内で容器から出る。滞留時間が短縮されたことによって、そうでない場合に反応容器内で生じ得る望ましくない熱分解が大きく低減される。
閉鎖式又は底部がほぼ閉鎖されたサイクロンシステムにおけるガスリサイクルは、開放式システムにおけるガスリサイクルよりも複雑である。これは、閉鎖されているシステム内において、生成物ガスは反応装置の上部空間部（freeboard）の方へ取り出されるためである。ライザーはサイクロンへ排出し、サイクロンのガス出口は２次サイクロンに直接接続されているか又はその近くに取り付けられている。サイクロンガス出口を通って出るガスは、そのようなシステム内で効率的に処理されるが、回収される固体物質相と共に排出されるガスを取り出すことも必要である。大部分のシステムは、このガス及び同伴するストリップ水蒸気を、ストリッパー蒸気を収容する１次サイクロンガス出口移送ライン又は１次サイクロン入口の回りの環状開口部を通して取り出す。
米国特許第５，３６２，３７９号は、１次サイクロン出口のガス出口回りに環状開口部を用いて、ストリッピング蒸気を反応容器から１次サイクロンの中へ流入させることを開示している。このデバイスは、同様の開放式底部サイクロン（米国特許第４，４７８，７０８号）と比べて改良点を有しており、それは開放されている底部の中にストリッピングガスが流入すると同時に、分離された触媒がチャンバーの底部を出るというものである。流入するガスは分離された触媒を多少同伴して、それをチャンバーに運んで戻し、サイクロンの効率を低下させる。
底部閉鎖式及び底部開放式サイクロンシステムのいずれにおいても、伴うガスストリームは大量である。サイクロンへのガスフィードは大量であり、ストリッパーからのガスに付随するガスストリームは大量である。サイクロンから排出される触媒に同伴するガスの量は常に少量である。このガスは排出する固体物質を流動状態に維持するのに必須のものであるが、伴うガスの量はフィードガス及びストリッピング蒸気ストリームよりもはるかに少なく、従って、大部分の分離装置では同伴する固体物質に付随するガスを無視している。
再生装置サイクロン
ＦＣＣ再生装置サイクロンは、通常、１次及び２次サイクロンを有する。ガス及び同伴する触媒は、１次サイクロンの入口ホーン部から入る。回収された触媒は１次サイクロンジップレッグを降下して、再生装置容器内の流動床に排出される。回収された触媒と共にジップレッグから排出される流動ガスは、触媒床から単に再び現れ、１次サイクロンの入口ホーン部へ再度入る。各１次サイクロンから排出されるガスは、通常、組み合せられている２次サイクロンの入口へ装入され、流動化ガスの一部は、再び、２次サイクロンのジップレッグを降下し、再生装置容器内の触媒床の中へ排出される。この２次サイクロンジップレッグガスストリームも、触媒床から再び現れ、１次サイクロンの入口ホーン部へ再度入る。
１次サイクロン及び２次サイクロンの両者からのサイクロンジップレッグガスは、再生された触媒の流動床から上昇するガスと単に混合され、１次サイクロン入口ホーン部へ再び入る。回収される固体物質ストリームと共に排出されるガスストリームは、このように、再生装置容器内の大きな体積の上部空間部を通過して容易に回収される。
ガスリサイクル−第３段階分離装置
再生装置流出ガスから残留微細粒子を取り出すために用いられる第３段階分離装置（Third Stage Separator（ＴＳＳ））サイクロンは、１次及び２次サイクロンとは異なっている。相違点は、ガス／固体物質メークアップにあるのではなく、これは２次サイクロンへのガス／固体物質フィードに類似している。固体物質は、一般に、１次サイクロン内で行われる方法と異なる方法にて排出され、固体物質と共に排出されるガスの取扱いは異なる。
ＴＳＳサイクロンは、一般に、固体物質と共に排出されるガスの処理方法の問題点を解決するに十分なものではない。或る種のＴＳＳサイクロンには、固体物質の脱気用の部分及びジップレッグを備えていないものがある。固体物質は比較的高速度にて排出され、大量のガスを吸い込み得る。固体物質は、固体物質を流動化するガスよりも過剰な量のガスを運搬する。ＴＳＳサイクロンの固体物質出口において、固体物質における運動エネルギーのかなりの部分はサイクロン主体部からガスを運び出すのに用いられる。大量のガスがサイクロンから出て、何らかの手段でサイクロンに再び入る。触媒及びガス排出のパルスによって、サイクロンにはバレル内へ戻るガスの逆流（reverse flow）が交互に生じる。装置の底部から固体物質相と共にサイクロンの物質収支へ取り出されるガスは十分ではないので、これは、固体物質に富む相と共に排出されるガスにとってキャッチ・チャンバーからサイクロンへ戻るための唯一の方法である。ヘリウム（Ｈｅ）トレーサー及び２つのサイクロンを用いる試験によって、大量のガスが固体物質と共にサイクロンの内部から出たり、サイクロンの内部に戻されたりすることが確認された。この循環は固体物質出口を通って起こる必要がある。多段式サイクロンの第３段階の分離装置において、すべてのサイクロンは固体物質及びガスを排出し、一部又はほぼ全部のものは、意図する訳ではないが、固体物質出口を通してサイクロン主体部の中にガスをリサイクル又は還流として戻すと発明者らは考察した。還流するガスは、固体物質を同伴してサイクロンの内部の渦巻流（inner vortex）の中へ戻したり、ガス出口チューブへ出したりする。多段式サイクロンは相互に作用し合って、連続的に及び無秩序状態で（chaotically）、微粉の排出及び再同伴を行う。逆流は空間的及び時間的に無秩序に又は不規則に変動し、このガスを固体物質出口を通して固体物質の排出と向流の流れで還流させる。
そのような無秩序状態での操作は多段式サイクロン装置において最も問題となるものであるが、単独のサイクロンでも生じ得る。固体物質出口を通る無秩序状態の還流は、サイクロン主体部内において接線方向に流れるガスストリームラインを乱す作用を有する。
本発明は、サイクロンに独立したガス再侵入（reentry）手段を設けて還流ガスを再導入することによって、サイクロンの効率を向上させる簡単で効率的な方法を提供するものである。この方法で還流されるガスは、外側のサイクロン渦巻流の接線方向速度に悪影響を及ぼすことがほとんどなく、それを増大させることさえある。微細粉体の分離を行うのは、この外側渦巻流の領域である。
独立したガス還流を、好ましくはサイクロン主体部の底部に設けることによって、サイクロン操作は安定化され、ガス出口チューブから排出される微細粉体の量は半減し得る。
本発明によれば、サイクロン分離装置は、
（ｉ）底部の閉鎖されたサイクロン主体部、
（ii）サイクロン主体部の入口端部における、ガス及び同伴した固体物質のストリーム用のフィードガス入口、
（iii）同伴する固体物質含量が低下したガスを取り出すための、サイクロン主体部の長軸と整列されている長軸を有する入口端部におけるガス出口チューブ、
（iv）底部の閉鎖されたサイクロンからキャッチ・チャンバー内へ少量のガス及び固体物質を接線方向に排出するためのサイクロン主体部の側壁における１又はそれ以上の固体物質出口、並びに
（ｖ）キャッチ・チャンバーからサイクロン主体部の中へガスをリサイクルさせて戻すための、フィードガス入口から流れに関して離れて設けられている（fluidly isolated）少なくとも１つのガス還流開口部
を有してなる。
ガス還流入口は、好適には、（通常、少なくとも部分的に円筒形状をしている）サイクロン主体部の閉鎖された端部にガス還流チューブを有しており；この還流チューブはサイクロン主体部の直径よりも小さい直径を有し、一端はサイクロン主体部外側の還流入口となっており、他端はサイクロン主体部内側の還流出口となっている。サイクロン主体部は、閉鎖された端部と反対側の端部にガス出口チューブを有しており、このガス出口チューブはサイクロン主体部の直径よりも小さい直径を有しており、サイクロン主体部と軸方向に整列した長軸を有している。還流出口は、サイクロン主体部内において、ガス出口チューブと軸方向に整列しているガス還流チューブの部分の上にある。更に、ガス／固体物質ストリーム用の入口は還流入口から離れているサイクロン主体部の端部にあって、入ってくるガス／固体物質混合物を渦運動によって接線方向に流入させるように配されている。固体物質出口は、サイクロン本体から、閉鎖されている端部近くのサイクロン主体部の側壁に設けられている１又はそれ以上の開口部を通して、少量のガスと共に濃厚な固体物質ストリームを排出する。固体物質出口及びガス還流入口は、サイクロン主体部の外側に流体が流通するように接続されている。
流動床式接触分解プロセスに使用する場合、炭化水素フィードは分解反応装置内で再生された分解触媒と接触することによって接触的に分解され、より軽質の生成物及び使用済みの触媒を生じさせ、使用済みの触媒は、煙道ガスから微細粉体及び触媒を取り出すための１又はそれ以上の分離装置を有する触媒再生装置において再生され、再生された触媒が生成して分解反応装置へリサイクルされる。触媒微細粉体を含有する再生装置煙道ガスは外部分離装置内の外部分離装置へ循環され、そこで再生装置煙道ガスストリームから微細粉体の少なくとも一部が取り出される。この外部分離装置は、上述のようなサイクロンを多数有している。固体物質出口は、微細粉体及び少量のガスを外部分離装置の下側部分のキャッチ・チャンバー内へ排出し、そこからガス還流が生じて、キャッチ・チャンバーから固体物質と共に排出されるガスの少なくとも一部をサイクロン主体部へリサイクルさせて戻す。
多段式サイクロンガス／固体物質分離装置は好ましくは多数のサイクロンを有してなり、各サイクロンは、サイクロン主体部と軸方向に整列している円筒状のガス出口チューブとサイクロン主体部の側壁とによって規定される環状のスペースの中に、ガス及び同伴する固体物質を流入させるガス／固体物質入口を有している。サイクロン主体部の反対側端部の固体物質出口は、固体物質及び同伴するガスのための接線方向出口を有している。サイクロン群は、固体物質出口から排出される固体物質用の共通キャッチ・チャンバー、並びにガス及び同伴される固体物質用の共通マニホールドを共有している。
本発明のサイクロンは、再生装置煙道ガスから触媒及び微細粉体を除去する第３段階分離装置において使用することが好ましい。多くの場合に、従来技術の小さな直径の水平サイクロンに増設部分を加えることによって、既存の装置を使用することができる。
ＦＣＣにおける第３段階分離装置として使用する場合、このポイントにおける固体物質の装入はほとんどなく、従って、耐熱性のライニングは必ずしも要しない。
ガス還流開口領域は、予測されるガスの戻り流れを処理するのに十分な大きさを有する必要があるが、常套の固体物質出口よりも大きくする必要はない。多くの場合に、常套の固体物質出口を通る流体の流れに利用できる断面積の１〜１０％、好ましくは１．５〜５％、最も好ましくは２〜４％に等しい開口面積によって良好な結果が達成されることになる。
ガス還流入口は、サイクロンの底部における簡単な孔であってもよいし、又は、好ましくは、ガス還流チューブを有していてもよく、ガス還流チューブは、サイクロン主体部内に開口する端部を有する内側部分、及びキャッチ・チャンバー内に延びる外側部分を有しており、該外側部分は閉鎖された端部と、サイクロン主体部の内側に入るリサイクルされたガスに渦巻流を付与するための少なくとも１つの接線方向入口又はスロットを有する側壁とを有することがある。
図１は、従来技術におけるＦＣＣ装置の模式図を示している。
図２は、垂直サイクロンを有する従来技術の第３段階分離装置の模式図を示している。
図３は、水平サイクロンを有する従来技術の第３段階分離装置の模式図を示している。
図４は、ガス再侵入口サイクロンを有する本発明の好ましいサイクロンの摸式的断面図である。
図５は、図４に示すサイクロンの底面図である。
図６は、ガス再侵入用の簡単なオリフィス及び円錐形の底部を有する本発明のサイクロンを示している。
図７は、ガス再侵入用のチューブ及び接線方向固体物質出口を有する底部の閉鎖された本発明のサイクロンを示している。
本発明は、常套のライザー分解ＦＣＣ装置と関連させて解釈することによってより良好に理解することができる。ＦＣＣプロセスにおいて使用する場合、本発明のサイクロンを採用すること以外は、典型的な分解条件及び触媒を用いることができる。
図１は、従来技術の流動床式接触分解システムを示すものであって、Oil & Gas Journal、１月８日号（１９９０年版）のFluid Catalytic Crackig Reportの第１７図として示されているKellogg Ultra Orthoflow converter Model Fと同様のものである。本発明のプロセスはこの型のＦＣＣ装置と共に良好に作動する。
重質フィード、例えば軽油、減圧軽油は、フィード注入ノズル２を通ってライザー反応装置６へ加えられる。分解反応はライザー反応装置内でほとんど完了し、ライザー反応装置は装置の頂部でエルボー１０にて９０°曲がっている。使用済みの触媒及び分解生成物は、分解生成物から使用済みの触媒の大部分を効率的に分離するライザーサイクロン１２の中を通過して、ライザー反応装置から排出される。分解生成物は分離装置１４内に排出され、最終的に、上側サイクロン１６及び導管１８を通って分画装置へ送られる。
使用済みの触媒はライザーサイクロン１２のジップレッグから降下して、手段１９及び２１によって導入されるストリッピング水蒸気と共に、１段階、好ましくは２段階又はそれ以上の段階で水蒸気ストリッピングが行われる触媒ストリッパー８の中へ排出される。ストリップされた炭化水素及びストリッピング水蒸気は分離装置１４の中に入り、上側サイクロン１６の中を通過した後、分解生成物と共に取り出される。
ストリップされた触媒は、使用済み触媒スタンドパイプ２６の中を通って降下して触媒再生装置２４の中へ排出される。触媒の流れは、使用済みの触媒プラグ・バルブ３６により制御される。
触媒は、再生装置２４内で、空気ライン及び空気グリッド・ディストリビュータ（図示せず）の中を通って加えられる空気に接触することによって再生される。熱交換装置２８が設けられているので、所望する場合には、再生装置から熱を取り除くことができる。再生された触媒は、再生触媒プラグバルブアッセンブリ３０を通して再生装置から取り出され、ラテラル３２の中を通ってライザー反応装置６の底部に排出され、上述したように注入装置２を通して注入される新たなフィードに接触し、分解する。煙道ガス及び同伴される触媒の一部は、再生装置２４の上側部分の希薄相領域に排出される。同伴された触媒は、サイクロン４の複数段階において煙道ガスから分離され、出口３８を通ってプレナム２０の中へ排出され、更にライン２２を通り煙道ガスラインへ排出される。
このような再生装置における沸騰濃厚床（bubbling dense bed）は優れた水平方向混合を呈し、重質フィードを伴う場合であっても熱交換装置２８により全ＣＯ燃焼操作が行われる。
図１には、第３段階分離装置を示していない。大部分の製油設備において、ライン２２はある種の第３段階分離装置（図示せず）へ連絡しており、通常は、５０〜１００（又はそれ以上）の小さな直径の水平型又は垂直型サイクロンを有するものとなっている。精製された煙道ガスは、場合によって用いられる動力回収タービン（図示せず）を通過した後、場合によって煙道ガス清浄化装置、例えばＳＯxスクラバー等（図示せず）の中を通って大気へ排出する煙突へ送られる。
図２（従来技術）は、Improved hot-gas expanders for cat cracker flue gas, Hydrocarbon Processing，1976年３月，141頁の１図に記載のものと同じである。
第３段階分離装置２００は、入口２１０を通る、ＦＣＣ煙道ガスを含む微細粉体を受け入れる。ガスは、プレナム２２０の中を通って、渦巻きベーン（図示せず）を有する複数の小径セラミックチューブ２３５の入口へ送られる。微細粉体はチューブ２３５の壁部に集まり、チューブの底部から固体物質２３０の環状ストリームとして排出される。清浄なガスストリームは出口チューブ２３９の中を通って取り出され、出口２９０の中を通って容器から排出される。固体物質は固体物質出口２６５を通して取り出される。
図３（従来技術）は、米国特許第５，１７８，６４８号の図１に示すような、サイクロンが水平に取り付けられている別の種類の市販のＴＳＳ装置を示している。分離装置３１０は、ガス入口３１２、ハウジング３１４、清浄ガス排出出口３１６、主固体物質出口３１８、及び補助固体物質出口３２０を有してなる。
ハウジング３１４の壁部は断熱化処理されていてもよく、或いは熱交換器（図示せず）を用いてガスを冷却することもできる。ハウジング３１４の内部は、外側はハウジング３１４によって、内側はサブハウジング３２４によって仕切られた清浄ガスチャンバー３２２に分かれており、サブハウジング３２４はチャンバー３２６の境界にもなっている。チャンバー３２６の内部は、粒状物質排出チャンバー３３０を同心円状に取り囲む排出チャンバーハウジング構造物３２８によって規定されている。
サブハウジング３２４は、頂部覆い３３６によって支持される耐熱性断熱部材３３２によって同心円状に支持されている。排出チャンバー３２８は、円筒状スカート３４０によってサブハウジング３２４の円錐状部分３３８から支持されている。スカート３４０の付近において、構造物３２８の下側部分は、下側端部に主固体物質出口３１８を有する導管３４４に頂部が結合されている円錐構造３４２として形成されていてもよい。ハウジング３１４は、クリート３６０によって支持されている。
粒状物質を含むガスは装置に入ると、水平に取り付けられた複数の小径サイク・ロン３８０の入口３８２の中を通過する。清浄ガスは出口チューブ３８４の中を通過して排出され、一方、固体物質はオリフィス３８６の中を通って粒状物質排出チャンバー３３０の中へ排出され、降下して固体物質出口３１８を通して排出される。サイクロン３８０は、サブハウジング３２４の壁部と構造物３２８の壁部との間を横方向に連絡している。
図示する装置において、固体物質の集まり方は、水平サイクロンの固体物質出口を通って排出される固体物質と、サイクロンの周囲を自然に降下して固体物質出口３２０を通って除去される類の固体物質とに分けられる。大部分の市販の装置は固体物質取り出し口が１つであり、すべての固体物質は出口３８６を通して排出される。清浄化ガスは、ガス出口３１６を通って装置から排出される。
図４は、本発明の好ましいサイクロン装置の略断面図を、図５は同じサイクロンの底面図を示している。ガス及び同伴する固体物質は、入口５１５の中を通り、接線方向入口ダクト５１０の中を通って流入する。ガスは、出口チューブ５２０の周囲を流れて通過し領域５２４に入り、ここで粒状物質は遠心力によってサイクロン５００の壁部５１４に押しやられる。固体物質の集まりは循環する粒状物質の比較的薄い層を形成し、１又はそれ以上の接線方向の粉塵出口５４５を通って排出される。サイクロンは閉鎖された底部５４０を有している。ガスの再侵入は、接線方向の入口４１０及び入口開口部４１５を有する再侵入サイクロン４００を通して行われる。
装置の中におけるガスの全体としての流れは、常套のダブル・ヘリックス形式である。ガスは、サイクロンの内部空間において、ヘリックス５７５として概略的に示すように外側を降下し、ヘリックス５８０として内側を上昇する。ガスが時計回りの方向に流れながら降下する場合には、時計回りの回転方向を保持しつつ、戻りトリップとして軸方向について逆方向（上昇方向）に流れる。小型サイクロン又はガス再侵入サイクロン４００は、再侵入するガスに、渦５７５（外側ヘリックス）及び渦巻５８０（内側ヘリックス）と同じ方向の渦巻流を与えるように構成されている。
図６は、加工がより容易であり、それ自身でドレーン機能を有するもう１つの態様を示している。フィードガスは、接線方向入口６１０内の開口部６１５の中を通り、サイクロン６００の領域６２４の中に装入される。流入するガスは、清浄ガス出口チューブ６２０の周囲で流れ、粉塵は壁部６１４上に集まる。粉塵は出口６４５の中を通って接線方向に排出させることもでき、また、サイクロン主体部の下側部分は、接線方向出口６４６又は開口部を有する頂部の除かれた円錐（円錐台）部分６３０を有するようにしてあってもよい。ガス還流開口部６３５は、粉塵捕捉部（dust catcher）からサイクロンの中へガスを還流して戻す機能を有しており、運転停止中はドレーンとしての機能を果たす。
図７は、平坦な底部及び接線方向出口を有する、底部の閉鎖されたサイクロン７００を示している。ガス及び粉塵は、接線方向入口７１０内の開口部７１５を通って装入され、清浄ガス出口チューブ７２０の周囲で渦巻流を形成する。粉塵は壁部７１４上に集まり、出口７４５を通って粉塵捕捉部（図示せず）の中に排出される。固体物質と共に排出された過剰のガスは、チューブ７３５内のオリフィス７８５を通って、サイクロンの内部に戻される。図示する態様において、チューブは、チューブ状延長部７３７を経て、サイクロン主体部の内部に延びている。サイクロンの底部は封止プレート７４０によって閉鎖されている。
本発明の新しいサイクロンは、常套の技術及び材料を用いて容易に作成することができる。サイクロンの底部は、サイクロンの外側又は内側へ向かって円錐形状をなしていてもよい。還流部は、丸みを帯びた穴であってもよいが、主サイクロンの主体部に流入する還流ガスに渦巻流を生じさせるように設けられた小型の倒立型サイクロンが好ましい。別法として、同じ目的で、還流部に渦巻流ベーンを設けることもできる。
サイクロンの主体部は全体的に又は部分的に、コンクリート又は他の耐熱性ライニング材によってライニングが施されていてもよい。出口の縁部は、表面を硬化させたものであってもよい。
本発明の新しいサイクロンは、特に、複数の水平型又は垂直型サイクロンを備えている既存のＴＳＳ装置の改良に用いることができる。サイクロンは、微細粉体、即ち、０〜５ミクロンの粒状物質の除去を著しく向上させる。本発明の新しいサイクロンの構造は、動力回収タービンブレードの浸蝕を防止し、粒状物質の放出を実質的に低下させるものである。
多くのＦＣＣ装置では、第３段階分離装置に本発明のサイクロン装置を使用することによって、不透過度を低下させるための電気集塵装置を用いる必要性を省き、５０ｍｇ／Ｎｍ3以下の粒状物質の放出を達成することができる。
【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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【図７】
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