(57)【要約】  本発明は、圧力降下を増大させることなく、触媒反応器の高さが制約された床間空間で気体及び流体のより効果的な混合をもたらす、新規な手段を提供する。詳細には、この装置は、２相系の気相及び液相の混合の際、既存の混合体積の有効性を改善する。本発明によれば、混合装置は、入ってくる流出液を、高度に弓なりになった流れにし、触媒反応器の制約ある床間空間内で高度な混合を生成するのに役立つ。
2012528004.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多床下降流触媒反応器内の２つの触媒床の間に取り付ける混合装置であって、
ａ．第１の触媒床の底と本質的に平行な、略円形である上壁と；
ｂ．略環状で中心に配置された出口開口を含む、前記上壁と本質的に平行であり、略円形である底壁と；
ｃ．前記上壁と前記底壁との間にあり、前記上壁及び前記底壁に本質的に流体密封状態で接触している円筒状の仕切り壁であって、前記仕切り壁の底から前記仕切り壁の全高未満の高さまで延びる少なくとも１つの開口を有する上記仕切り壁と；
ｄ．流体用の少なくとも１つの入口通路であって、前記仕切り壁の外面と、前記仕切り壁の開口と、前記仕切り壁の外面に隣接し且つ前記仕切り壁の開口を囲む湾曲した側壁であって、前記仕切り壁に対して本質的に流体密封状態で接触するように接続されており且つ前記仕切り壁の全高未満の高さまで延びる上記側壁と、前記側壁の上端及び前記仕切り壁の外面に流体密封状態で接触しているキャップ上部であって、少なくとも１つの入口通路が形成されるように前記仕切り壁の開口の上端と同じ高さにある上記キャップ上部とにより形成されており、前記出口開口の中心から前記側壁まで測定した場合、絞りのある通路が形成されるように入口通路の開口における半径が前記側壁仕切り壁における半径よりも大きくなっており、それにより弓形の流れが流体にもたらされる、上記入口通路と
を含む、上記混合装置。
【請求項２】
少なくとも１つの円筒状のライザ壁をさらに含み、前記ライザ壁が前記出口開口を取り囲み、前記ライザ壁の半径が、前記出口開口の中心から前記ライザ壁の内面まで測定した場合、前記出口開口の中心から前記仕切り壁の内面まで測定したときの前記仕切り壁の半径未満であり、前記ライザ壁が、前記底壁と流体密封状態で接続されているが前記仕切り壁の全高まで延びていない、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記混合装置が、少なくとも２つの仕切り壁開口と、少なくとも２つの入口通路とを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記仕切り壁開口が、互いに対して１８０度に配置されている、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
触媒床支持はりの間に配置されている、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記ライザ壁と前記底壁との接合部で前記ライザ壁の外側に取り付けられ、且つ前記ライザ壁と前記仕切り壁との間の空間内に、部分的に突き出ている、穿孔プレートをさらに含む、請求項２に記載の装置。
【請求項７】
前記ライザ壁の少なくとも一部上がった位置に取り付けられ、前記ライザ壁の外側に取り付けられ、且つ前記ライザ壁と前記仕切り壁との間の空間内へと、部分的に突き出ている、流れ安定器をさらに含む、請求項２に記載の装置。
【請求項８】
前記流れ安定器が、前記流れ安定器の長さの少なくとも一部に関して４５度の角度で突き出ており、次いで前記流れ安定器の長さの少なくとも一部に関して前記仕切り壁に平行に突出する、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記流れ安定器が、前記上壁及び底壁に平行に延びる穿孔プレートをさらに含む、請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
バブルキャップをさらに含み、前記バブルキャップが前記上壁から下向きに延び、且つ前記ライザ壁と前記仕切り壁との間に配置される、請求項２に記載の装置。
【請求項１１】
バブルキャップをさらに含み、前記バブルキャップが前記上壁から下向きに延び、且つ前記ライザ壁と前記流れ安定器との間に配置される、請求項７に記載の装置。
【請求項１２】
前記バブルキャップが、複数の本質的に対称に配置されたスロットをさらに含む、請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
前記バブルキャップが、複数の本質的に対称に配置されたスロットをさらに含む、請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
前記ライザ壁の上端と前記流れ安定器との間で前記ライザ壁の外側に取り付けられた穿孔プレートをさらに含む、請求項７に記載の装置。
【請求項１５】
前記ライザ壁の上端と前記流れ安定器との間で前記ライザ壁の外側に取り付けられた穿孔プレートをさらに含む、請求項１０に記載の装置。
【請求項１６】
前記ライザの内壁に配置され且つ前記出口開口に隣接する、螺旋状の穿孔されたプレートをさらに含み、前記螺旋状プレートが、流体の流れ方向に前記出口開口に向かって下向きに渦を巻いている、請求項２に記載の装置。
【請求項１７】
前記ライザの内壁に配置され且つ前記出口開口に隣接する、螺旋状の穿孔されたプレートをさらに含み、前記螺旋状プレートが、流体の流れ方向に前記出口開口に向かって下向きに渦を巻いている、請求項６に記載の装置。
【請求項１８】
前記ライザの内壁に配置され且つ前記出口開口に隣接する、螺旋状の穿孔されたプレートをさらに含み、前記螺旋状プレートが、流体の流れ方向に前記出口開口に向かって下向きに渦を巻いている、請求項７に記載の装置。
【請求項１９】
前記ライザの内壁に配置され且つ前記出口開口に隣接する、螺旋状の穿孔されたプレートをさらに含み、前記螺旋状プレートが、流体の流れ方向に前記出口開口に向かって下向きに渦を巻いている、請求項１０に記載の装置。
【請求項２０】
前記ライザの内壁に配置され且つ前記出口開口に隣接する、螺旋状の穿孔されたプレートをさらに含み、前記螺旋状プレートが、流体の流れ方向に前記出口開口に向かって下向きに渦を巻いている、請求項１４に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多床水素化処理反応器用の混合装置に関する。詳細には、この混合装置は、粒状触媒材料の垂直に重ねられた充填床を含む下降流触媒反応器であって、液体、又は液体及び気体の混合物が、充填床内を流下するときに処理される反応器に使用される。このタイプの反応器は、水素化処理、水素化仕上げ、水素化分解、及び脱蝋を含む水素化処理反応などの様々な触媒反応を実施するために、石油及び化学処理工業で使用される。
【背景技術】
【０００２】
固定床燃料及び潤滑油水素化処理ユニットでは、気体及び液体が、固体触媒の多数の床内を下向きに流れる。熱が触媒反応により放出され、床から下方に離れるにつれて温度の上昇を引き起こす。低温の水素に富む気体を床と床との間に導入して、温度上昇を抑制し、反応によって消費される水素の補充を行うことができる。全体的な反応器性能を維持するために、反応器内の流体の温度及び圧力はできる限り均一であるべきであり、いかなる液体及び気体も、性能を最大限にするために十分混合されるべきである。不十分な床間流体の混合は、反応器の動作を様々な面で制限する可能性がある。床間混合によって温度差をなくすことができない場合、この温度差は継続し、プロセス流体が反応器内を下に移動するにつれて大きくなる。いずれかの床におけるホットスポットにより、その領域での触媒の急速な失活が生じ、全反応器サイクル長が短縮される可能性がある。典型的には、生成物の選択性は、高温ではより不十分となる。例えば、高温領域は、色、粘度、及びその他の品質を規格外の不良にする可能性がある。また、いずれかの点で温度がある値を超える場合（典型的には８００から８５０°Ｆ）、発熱反応は自己加速して暴走する可能性があり、触媒、容器、又は下流の設備が損傷をうける可能性がある。これらの危険要因により、粗末な内部ハードウェアで操作される精製器では、不十分な床間流体混合の悪影響を回避するために、収量及び／又はスループットを犠牲にしなければならない。反応器の温度の不均等分布及びホットスポットは、触媒床間の反応物の混合及び平衡、任意の温度及び流れの不均等分布の補正、及び圧力降下の最小化を通じて、最小限に抑えることができる。触媒床間の流体の混合は、分流器アセンブリの使用及び混合チャンバを通じて実現することができる。現在の精製器の経済性により、水素化処理ユニットは設計をはるかに超える供給速度で動作しなければならないため、最適な床間流体混合は、価値のある低コストなボトルネック打開策となる。
【０００３】
分流器アセンブリは、多床触媒反応器の床間領域で、流体を収集し、混合し、且つ分布するのに使用することができる。分流器アセンブリは、一般に、上に重なる触媒床から流れてくる液体及び気体を収集し混合するためのトラフと、このトラフからの液体を受容しさらにこれら液体及び気体を混合するための、トラフ内の中心に配置された混合装置又はチャンバとを含む。混合装置は、効率的で完全な流体混合をもたらし且つホットスポット及び不十分な温度分布の回避に役立つので、多くの分流器アセンブリの重要な構成要素である。混合装置は、トラフからの液体を受容するための少なくとも１つの入口と、流れを下層にある触媒床に向けるための少なくとも１つの出口とを有する。混合装置は、一般に、乱流又は渦流作用を通じて液体及び気体の混合を改善する。混合装置を設ける場合、一般に、反応器の触媒床と触媒床との間の床間空間に配置される。多くの反応器において、床間空間は、支持はり（ビーム）、配管、及び床間領域を占有するその他の障害物の存在により、限られてしまう。これらの空間の制約により、限られた体積になる状況で効率的な２相混合を行うために、利用可能な空間に適合するように大きさを調整した混合装置などの独自のハードウェアが必要となる。
【０００４】
良好な触媒寿命、高いスループット、長いサイクル長、及び全体的な反応器性能のためには十分な床間流体混合が重要なので、改善された混合装置が求められている。さらに、限られた床間空間を有する既存の反応器に後付けすることができる混合装置は、特に必要とされるものである。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、多床反応器内の触媒床と触媒床との間の空間で、流体のより効果的な混合をもたらすための、新規な手段を提供する。詳細には本発明は、２相系の気相及び液相の混合において、既存の混合体積の有効性を改善する混合装置を対象とする。この装置は、そのサイズが比較的小さいので後付けの用途に非常に適しており、また、新しい反応器の設計に大きさを合わせて、多床反応器の床間空間で効率的な流体混合を実現することもできる。
【０００６】
本発明によれば、多床下降流反応器で使用される混合装置は、反応器内の床間空間に配置され、略環状の収集プレートに取り付けられる。収集プレートは、液体及び気体、即ち本明細書では、上にある触媒床から流れてくる「流体（単数又は複数）」とまとめて呼ばれる液体及び気体を収集し、この流体を混合装置の開口に向けるのに役立つ。収集プレートは、当技術分野で周知である。本発明の混合装置は、ボックス状のチャンバ（混合ボックス）内に置くことができ、又は単に収集プレートの上に配置することができる。本発明の混合装置は、その形状が略円筒状であり、湾曲した側壁と平らな上壁及び底壁を有する。混合装置の底壁は、流体密封状態になるように収集プレートに取り付けられる。一の実施態様では、円筒状の側壁が、触媒支持はりの間に取り付けられる。
【０００７】
混合装置は、その形状が略円筒状であり、ａ）第１の触媒床の底部に本質的に平行な略円形の上壁；ｂ）上壁に本質的に平行であり、且つ略円形の中心に配置された出口開口を含む、略円形の底壁；ｃ）前記上壁及び前記底壁に本質的に流体密封状態になるように接触している、前記上壁と前記底壁との間の円筒状の仕切り壁であって、この仕切り壁の底部からこの仕切り壁の全高未満の高さまで延びる少なくとも１つの開口を有する上記仕切り壁；及びｄ）流体用の少なくとも１つの入口通路を有する。一の実施態様では、混合装置は、少なくとも１つの円筒状ライザ壁をさらに含み、このライザ壁は出口開口を取り囲み、このライザ壁の半径は、出口開口の中心からライザ壁の表面まで測定した場合、出口開口の中心から仕切り壁の表面まで測定した仕切り壁の半径未満であり、このライザ壁は、流体密封状態になるように底壁に接触しているが仕切り壁の全高にまでは延びていないものである。本明細書で使用される「本質的に平行」は、２つの物体及び／又は構成要素が同一平面から５度以内にあることを意味する。入口通路は、仕切り壁の外面、仕切り壁の開口、仕切り壁の外面に隣接しており且つ仕切り壁の開口を囲む湾曲した側壁、及び上部キャップ部分により形成される。側壁は、本質的に流体密封状態になるように仕切り壁に接続される。側壁は、仕切り壁の全高未満の高さまで延び、仕切り壁の開口の上端と同じ高さにある。キャップ上部は、側壁の上端と仕切り壁の外面とに本質的に流体密封状態で接触しており、仕切り壁の開口の上端と同じ高さにある。仕切り壁、仕切り壁の開口、側壁、及び上部キャップ部分は、少なくとも１つの入口通路を形成する。入口通路は、出口開口の中心から側壁まで測定した場合の入口通路開口でのその半径が、側壁仕切り壁開口におけるよりも大きなものであり、これにより絞りのある通路が形成され、それによって、進入する流体に弓形の流れがもたらされる。
【０００８】
一の実施態様では、流体が入口を通って混合装置に進入するにつれて、入口通路の容積は、混合装置内の流体の乱流が増大するように且つ流体を第１混合ゾーンへと渦流運動で向かわせるように、テーパ状態になる。第１混合ゾーンは、混合装置の底部、流体安定器の外面、仕切り壁の内面、及びライザ壁の外面によって、画定することができる。他に指示しない限り、本明細書で使用される「内」面という用語は、上壁から出口開口の中心を通って延びる中心軸に面した表面を指す。他に指示しない限り、本明細書で使用される「外」面という用語は、反応器の側壁に面した表面を指す。ライザは、混合装置の底壁に流体密封状態で接触して上向きに延びているが、混合装置の上壁には流体密封状態で接触していない、円筒状の壁である。ライザ壁の外部は、仕切り壁の内部に面している。ライザの外壁には、混合装置内に内部チャネルを形成し且つ第１混合ゾーンの画定に役立つ、流れ安定器が取着されている。
【０００９】
一の実施態様では、流体は流れ安定器からあふれ出て、第２混合ゾーンにおける、流れ安定器とライザとの隙間空間に収集される。ライザ及び流れ安定器は、流体の渦流及び乱流が増大させて、より効果的な混合及び温度平衡を生じるように設計される。一の実施態様では、１つ又は複数の穿孔プレートを、ライザ及び／又は流れ安定器に取り付けることができる。穿孔プレートが存在する場合、流体は穿孔プレートを超えて且つ／又は通って流動し、液滴の形成が増加し且つ混合が改善される。流体は、バブルキャップ８５の複数のスロットに進入し、ライザの上端からあふれ出て、その後、環状出口領域に進入する。バブルキャップ８５は、混合装置４０の上壁４９に取り付けられ、仕切り４５及びライザ７５に平行に下降する。バブルキャップ８５は、ライザ７５の外壁と流れ安定器６０の内壁とのほぼ中間に位置する。バブルキャップ８５は、このキャップの上端がライザ上端の上方に位置し、流体が第３混合ゾーンに進入するための通路を与えるように、ライザ７５を覆うように且つライザ７５を中心として配置される。バブルキャップ８５は略円筒状であり、ライザ７５よりも大きな直径を有するが、流れ安定器の上端から混合装置の中心軸まで測定した場合の流れ安定器６０の直径よりも小さい。第３混合ゾーンは、ライザの外面とバブルキャップの内面との間の環状通路によって画定される。バブルキャップ８５のスロット８６は、バブルキャップの開放端の外周に沿って実質的に対称に配置されており、バブルキャップの一部で下端から始まって実質的に垂直に上方に向かっている。この構成により、流体は、第２混合ゾーンから第３の混合ゾーンへと移動し、その後、環状出口から出ていくことが可能になる。
【００１０】
円筒状の壁を有するライザの内壁は、環状出口９０を形成する。ライザの内壁には、液滴の形成を増加させ且つ流体混合を改善するためのバッフルとして働く、螺旋状の穿孔されたプレート７５が任意により取り付けられている。螺旋状の穿孔されたプレート７５は、環状出口９０の全外径を超えない。螺旋状プレートは、混合装置の外側領域でライザの内壁に任意により固定される、半渦巻き形バッフルを形成する。流体は、出口を通して混合装置から出ていき、図１の床間再分流器トレイ３１上に放出され、その後、後続の触媒床に接触する。クエンチガス又は流体は、望みに応じて、多数の点において収集プレート内に又は混合装置内に注入されてもよい。
【００１１】
混合装置は、多床下降流反応器の壁の内面間に、配置及び固定可能に取り付けられるように構成され、また、反応器内で垂直に積層された触媒床の間に、配置可能になるように構成される。混合装置は、後付けの用途において、既存の反応器の触媒支持はりの間に適合するように構成することができる。
【００１２】
本発明のこれら及びその他の特徴は、添付図面と併せて下記の詳細な説明を読むことによって、より容易に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】多床触媒反応器内に据え付けられた、本発明の混合装置の実施態様の概略図である。
【図２】本発明の実施態様の、透視概略斜視図である。
【図３】本発明の実施態様の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
一の実施態様では、本発明の混合装置は、収集プレート上の中心に且つ触媒支持はりの間に配置される。本発明の混合装置は、トラフから流体を受容するための少なくとも１つの入口を有する。一の実施態様では、混合装置は、収集プレートから流体を受容するための２つの入口を有する。流入流体の円形の渦流運動が強化されるように、開口が互いに１８０度に向いている２つの入口を使用することにより、混合装置の設計による乱流作用が高められる。
【００１５】
図１に示されるように、多床下降流反応器１０は、円筒状の側壁１１を有する。図１に示される断面は、多床触媒反応器の断面である。各触媒床５及び６は、充填された粒状触媒物質を含有する。各触媒床は、その全てが当技術分野で周知である支持グリッド、空間クロス、及びワイヤスクリーンを含む、グリッドスクリーンアセンブリ１２上に支持されている。グリッドスクリーンアセンブリは、反応器の壁１１に水平に取り付けられた平行な支持はり１４及び１５上に取り付けられている。本発明の混合装置４０は、触媒支持はりの間であって触媒床５の下に、収集プレート３０に流体密封状態で接触するように取り付けられており、上にある触媒床５の底面から流下する液体及び気体を受容し且つ液体及び気体を混合する。
【００１６】
図２は、混合装置４０の実施態様の、透視概略斜視図である。混合装置の底壁４１は、収集トレイに流体密封状態で接続されるように取り付けられている。環状収集トレイは、上にある触媒床から流下する流体を収集し、その後、流体は、混合装置４０の入口通路５０及び５５に到達する。
【００１７】
混合装置４０は、底壁４１と流体密封状態になるように取り付けられた円筒状の側壁４２及び４８を有する。上部キャップ部分４６及び４７は、それぞれ側壁４２及び４８の上部に流体密封状態で接続されるように取り付けられている。仕切り４５は、混合装置の全高に及び、上壁４９に流体密封状態で接触している。仕切り壁は、外面４３及び内面４４を有する。
【００１８】
混合装置４０は、上にある触媒床を支持する横はり（ビーム）１４及び１５の対の間で収集トレイ３０から上向きに延びるように適合された、略円筒状の形を有する。一の実施態様では、混合装置４０は、横はり間の空間を占有するように適合された幅を有する。混合装置の外面は、入口５０及び５５の側壁４２及び４８、入口の上壁４６及び４７、上壁４９、及び仕切り４５の外面４３によって形成される。一の実施態様では、混合装置４０の底壁４１は、収集トレイ３０と一体的に形成され、収集トレイ３０の中心部分を含む。即ち、混合装置４０の底壁は、収集トレイそのものによって形成することができる。別の実施態様では、混合装置の底壁は、個別の壁であり、本質的に流体密封状態で接触するように収集プレートに直接取り付けられている。収集トレイ３０は、本発明の混合装置４０が横はりの中心対の間に配置されるように、横はりの下に近接して取り付けられており、それによって、混合装置４０が占める垂直空間が最小限に抑えられる。混合装置が必要とする空間を最小限に抑えることによって、反応器の全容積及びより高い触媒充填容積の効率的な使用を実現することができる。
【００１９】
一の実施態様では、混合装置４０は、外壁４２及び４８からそれぞれ延びる２つの入口５０及び５５と、底壁４１の底部中心にある単一の出口８０とを有する（図２及び図３に示されるように）。出口開口は、収集トレイ３０を横切る。外壁４２、上部キャップ部分４６、底壁４１、及び仕切り壁４５の外面４３によって形成された入口５０は、流体を収集トレイ３０から進入させるための長方形の開口を形成する上流端を有する。外壁４８、上部キャップ部分４７、底壁４１、及び仕切り壁４５の外面４３によって形成された入口５５は、流体を収集トレイ３０から進入させるための長方形の開口を形成する上流端を有する。仕切り壁４５の底縁は、収集トレイ３０に対して実質的な流体密封封止を形成し、仕切り壁４５の外面４３は、入口５０及び５５のそれぞれの上部キャップ部分４６及び４７に対して、略流体密封封止を形成する。２つの入口５０及び５５は、流体が同じ流動方向で進入可能になるように設計され、即ち、流入流体により、混合装置内での流体の渦流方向が強化される。仕切り壁の開口５１及び５６（図３）によって、混合装置４０の第１の混合ゾーン内への流体の進入が可能になる。
【００２０】
図２及び３から最も良くわかるように、１つの入口通路は、仕切り壁４５の外面４３、仕切り壁の開口５１、仕切り壁４５の外面４３に接し且つ仕切り壁の開口を囲む湾曲した側面４２、及び上部キャップ部分４６によって形成される。側壁４２は、本質的に流体密封状態で、仕切り壁４５に接続される。側壁４２は、仕切り壁４５の全高未満の高さまで延び、仕切り壁の開口５１の上端と同じ高さである。上部キャップ部分４６は、側壁の上端及び仕切り壁の外面と本質的に流体密封状態で接触しており、仕切り壁の開口の上端と同じ高さである。入口通路は、出口開口の中心から側壁まで測定した場合、入口通路開口５０での半径が仕切り壁の開口５１での半径よりも大きなものであり、したがって絞りのある通路が形成され、それによって、進入する流体に弓形の流れがもたらされる。図２及び３に示されるように、一の実施態様では、混合装置は第２の入口開口５５を有する。第２の入口通路は、上述の入口通路と同様の手法で形成される。第２の入口通路は、仕切り壁４５の外面４３、仕切り壁の開口５６、仕切り壁４５の外面４３に接し且つ仕切り壁の開口を囲む湾曲した側面４８、及び上部キャップ部分４７によって形成される。側壁４８は、本質的に流体密封状態で、仕切り壁４５に接続される。側壁４８は、仕切り壁４５の全高未満の高さまで延び、仕切り壁の開口５６の上端と同じ高さである。キャップ上部４７は、側壁の上端及び仕切り壁の外面と本質的に流体密封状態で接触しており、仕切り壁の開口の上端と同じ高さである。入口通路は、出口開口の中心から側壁まで測定した場合、入口通路開口５５での半径が仕切り壁の開口５６での半径よりも大きなものであり、したがって絞りのある通路が形成され、それによって、進入する流体に弓形の流れがもたらされる。
【００２１】
流体が環状収集トレイ３０の様々な部位に落下するとき、入口５０及び５５が存在するために流体の弓形又は円形混合パターンが形成される。トラフの水平面内の円形流動パターンは、流体が触媒床から落下すると同時に比較的低いエネルギーの流体混合をプール内で誘発させ、したがって入口５０及び５５に進入する流体は、比較的均一な温度及び組成を有する。入口５０及び５５のサイズ、特にその上流端及び下流端の幅及び高さは、反応器１０内の液体の流量の動作範囲を考慮して選択される。したがって、絞りのある入口通路によって、かなりの深さの液体プールが収集トレイ内に蓄積されることがわかる。これは、混合装置が収集プレートに隣接していること、及び混合装置が収集プレート３０から唯一の出口８０しか含まないことに起因する。入口通路は、収集プレート３０からの流体の流れを制限して、流体をプレート上に蓄積させ、また、流れの絞り及びその下流の拡がりにより、そこから出ていく液体及び気体流に乱流をもたらす。
【００２２】
図２及び３からわかるように、混合装置４０への入口通路は混合装置の周辺に沿って延び、反応器の壁１１の軸から半径方向に派生し、混合装置の底壁４１に形成された円形出口８０に対して接線方向にも向いている。出口８０に対するこの向きは、混合装置内の流れ通路の環状の形と共に、付加的に液体及び気体に対して回転又は渦巻き状の流動パターンをもたらす。また、入口通路のテーパは、収集トレイ３０から混合装置４０への液体及び気体の流れ方向で収束し、それによって、液体及び気体が、入口通路の絞りのある下流端を通過して混合装置４０の第１混合ゾーン内に流れ込むときに、流れに乱流が生じる。出口８０の中心点及び円筒状の側壁４２から形成される半径は、入口開口（５５及び５５）での最大値から、側壁（それぞれ４２及び４８）及び仕切り壁４５の接合部での最小値まで、様々に変化する。側壁４２から出口８０の中心点、及び側壁４８から出口８０の中心点の変化する半径は、入口通路にテーパを生成し、混合装置４０に進入する流体の弓形運動を増大させる。
【００２３】
流体が入口５０及び５５を通って混合装置４０に進入するとき、この流体は第１混合ゾーンに進入する。第１混合ゾーンは、仕切り壁４５及びライザの壁７５によって境界が定められている。ライザの壁７５は、外面７３及び内面７４を含む。ライザ７５の外面７３、仕切り壁４５の内面４４、及び上壁４９は、第１混合ゾーンの範囲を定める。ライザ７５の外面７３から混合ゾーンには、１つ又は複数の穿孔プレートと１つ又は複数の流れ安定器が投出している。図２に示されるように、穿孔プレート６２は、ライザ７５の外面７３から第１混合ゾーンへ外向きに延びている。一の実施態様では、穿孔プレートは、ライザに対して約４５度の角度を形成する。穿孔プレート６２は、仕切り壁４５に向かって混合ゾーン内に延びるが、仕切り壁と交差していない。
【００２４】
半円筒状の流れ安定器６０は、ライザ７５の外面７３に取り付けられる。流れ安定器６０は、ライザの全高の約半分の高さでライザと接合し、約４５度の角度で仕切り壁とライザとの間の空間内に外向きに突き出る。流れ安定器は、下向きに突き出るバブルキャップ８５と本質的に同じ高さになるまで且つバブルキャップ８５と仕切り壁４５との間の空間内に至るまで、この４５度の外向きへの突き出しが続く。次いで流れ安定器は、この流れ安定器の上端が、下向きに突き出るバブルキャップの底部よりも高くなるが混合装置４０の上壁４９よりも下になるまで、バブルキャップ８５及び仕切り壁４５と平行に上向きに突き出る。流れ安定器は、仕切り壁４５の内面４４と流れ安定器の外面とによって範囲が定められた混合装置の領域まで、流体の流れを抑制する。流れ安定器の角度は、混合装置内での流体の渦流運動を増大させるように、且つ乱流を増大させるように設計される。任意選択で、流れ安定器は、その上端に取り付けられ且つ流れ安定器の上端と仕切り壁４５との間の空間内に突き出る、穿孔プレート６１を有することができる。穿孔プレート６１は、混合装置の上壁４９及び底壁４１と平行にすることができる。穿孔プレート６１は、流れ安定器６０の上端と仕切り壁４５との間の空間の全長を超えるものではない。
【００２５】
流体が第１混合ゾーンに進入する際、流体は弓形の運動をしながら流れ、穿孔プレート６２に接触する。流体の高さは、流体が流れ安定器６０の上端の高さになるまで増加する。流れ安定器の上端に配置された穿孔プレート６１は、流体が流れ安定器からあふれ出し、第２混合ゾーンに進入する際に、液滴の形成をさらに増加させ、混合を改善する。第２混合ゾーンは、流れ安定器６０の内壁とライザ７５の外壁７３とによって範囲が定められる。バブルキャップ８５は、上壁４９から流れ安定器とライザとの間の空間へ、下向きに突き出る。バブルキャップは、バブルキャップを中心として本質的に対称的に配置され且つバブルキャップの底部からバブルキャップの高さのある程度まで上向きに延びる、複数のスロット８６を有する。スロットの上端はライザ７５の上端よりも低い。さらなる液体混合及び液体−気体エントレインメントは、穿孔プレートとバブルキャップとの組合せによってもたらされる。第２混合ゾーンの狭い底部及びより広い上部により、流体の渦流が増大する。任意の穿孔プレート６３が第２混合ゾーン内に突き出ることにより、液滴の形成が増加する。穿孔プレート６３は、約４５度の角度でライザ７５の外壁に取り付けられる。穿孔プレート６３は、流れ安定器又は下向きに突き出るバブルキャップ８５に接触することなく、第２混合ゾーン内の一部へ延びる。流体は、バブルキャップ８５のスロット８６に達するまで渦流を維持しながら、第２混合ゾーンを満たす。次いで流体はライザ７５からあふれ出し、第３混合ゾーンに進入する。
【００２６】
第３混合ゾーンは、ライザ７５の円筒状の内壁７４によって範囲が定められる。ライザ７５の内壁には、螺旋状の穿孔プレート９０が任意で取り付けられる。螺旋状の穿孔プレート９０は、流体の流れと同じ方向でライザの壁の内側に沿って湾曲し、混合装置内を通る流体の渦流運動をさらに増大させる。螺旋状の穿孔プレート９０は、ライザ７５の上端の下から始まって、コルクスクリュのように下向きにカールし又は渦巻いており、ライザ７５の上端に最も近い端部の螺旋状プレートの高さが、出口開口８０に最も近い反対側の端部の螺旋状プレートの高さよりも大きくされており、この場合の螺旋状プレートの高さは、出口開口から且つ底壁に垂直に測定されたものである。螺旋上プレート９０は、ライザの上端の下から延び、出口開口８０の上方で終わっている。出口開口８０は、底壁４１の環状開口及び収集トレイ３０の環状開口により形成される。一の実施態様では、出口８０は、収集機トレイ３０の中心に且つ反応器側壁１１の軸と同軸上に形成された、略円形のアパーチャである。次いで流体は、出口８０を通って混合装置から出ていく。１つ又は複数の触媒床が、出口８０の下に配置される。
【００２７】
クエンチガス（例えば、水素）を、流体が混合装置内に進入する前に収集トレイ３０内に収集された流体のプール内に、１つ又は複数のチューブを通して注入することができる。１つ又は複数の位置でのクエンチガスの注入は、各位置で液体プールの撹拌を引き起こすことができ、それによって、流体が混合装置内に進入する前に、トラフ内に落下し且つトラフ内を流動する液体の混合を増大しうる。
【００２８】
本発明の好ましい実施態様に関する先の記述は、主に例示を目的とし、本発明の本質に依然組み込まれる可能性があるいくつかの変形例を使用してもよいことが理解される。したがって、本発明の範囲の決定に際しては、下記の特許請求の範囲を参照すべきである。
【図１】
2012528004.tif 000003
【図２】
2012528004.tif 000004
【図３】
2012528004.tif 000005
【国際調査報告】
2012528004.tif 000006
2012528004.tif 000007