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技術 圧力閉込め用の柔軟な成形されたカバー板構成

出願人 ユーオーピーエルエルシー
発明者 ヴェッター,マイケル・ジェイ
出願日 2014年12月17日 (6年0ヶ月経過) 出願番号 2014-255108
公開日 2015年5月14日 (5年7ヶ月経過) 公開番号 2015-091583
状態 特許登録済
技術分野 流体と固体粒子存在下でのプロセス及び装置 石油精製,液体炭化水素混合物の製造
主要キーワード 有孔壁 固体粒子材料 差動運動 接合器 有孔材料 内部半径 有孔構造 円筒スクリーン
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2015年5月14日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (2)

課題

オレフィン分解のための固体触媒粒子固定層に接触する流体漏れのない装置の提供。

解決手段

反応器10は、容器20の下端24に配置された入口22、上端28に配置された出口26を有し、第1の端部32と第2の端部34とを有する内側の中心管30は、流体が中心管30を横切って流れる開口を提供する有孔構造を備え、中心管の半径より大きな半径を有する垂直方向円筒スクリーン40が、中心管30と容器20との間に配置され、プラグ分配器50が第2の端部34に添付され、中心管30の有孔面を横切ってほぼ一様に流体を分配し、プラグ分配器50は、中心管30の容積を塞ぐことで滞留時間を短縮し供給原料の非選択的熱分解を低減でき、さらに反応器10は、中心管30の頂部および円筒スクリーン40の頂部に、ドーナツ形の蓋60を有する装置。

概要

背景

[0002]オレフィン分解プロセスは、より大きなオレフィン(larger olefin)を分解し
軽質オレフィンにするために、オレフィンに富む流れを固体触媒と接触させるステップ
を含む。プロセスは、ブテン(butene)、ペンテン(pentene)およびより大きなオレフ
ィンを生成するプロセスから、エチレンおよびプロピレン産出を増加させる。オレフィ
分解プロセスは、オレフィンに富んだガスが、触媒固定層の上を半径方向にすなわち
水平に流れる、半径流反応器設計を利用する。オレフィン分解反応器は、カバー板構成を
必要とする下降流封止設計を使用する。カバー板は、半径流反応器の内側のスクリーン
よび外側のスクリーンを接続する。この構成は、低振幅高周波数熱サイクル動作におけ
蒸気閉込めを可能にする。反応器の層の上のガスの流れは、カバー板を横切る圧力差
生成する。従来のカバー板は、頻繁な軸方向および半径方向の差熱(differential therm
al)の成長被る内側のスクリーンと外側のスクリーンとを結合する。周期的な熱動作と
組み合わされた圧力差は、封止流の漏れが供給のバイパスと等価な効果を有する潜在的な
漏れの機会を生み出す。圧力差の閉込めは、頻繁な熱サイクル動作を成長させ、その動作
と相互に作用する構成部品強化を必要とする。

[0003]このことが、システムが、相対的な差成長を移動させるのに十分に堅いかまたは
剛性であるように、構成部品の強化の進展を導いた。システムは、多数のすべり継ぎ手
よび重なり型接続部(overlappingtype connection)を必要とするすき間に寸法合わせ
された、多数の構成部品の境界面(interface)と組み合わされる。次いで、これらの接
続部は、システムを封止するための材料を詰め込まれる。従来のシステムは、複数の境界
面において多数の構成部品の相互作用が必要であり、機械故障およびそれに続く漏れの
機会を生じ、重大な損失を結果としてもたらす。

概要

オレフィン分解のための固体触媒粒子の固定層に接触する流体の漏れのない装置の提供。反応器10は、容器20の下端24に配置された入口22、上端28に配置された出口26を有し、第1の端部32と第2の端部34とを有する内側の中心管30は、流体が中心管30を横切って流れる開口を提供する有孔構造を備え、中心管の半径より大きな半径を有する垂直方向円筒スクリーン40が、中心管30と容器20との間に配置され、プラグ分配器50が第2の端部34に添付され、中心管30の有孔面を横切ってほぼ一様に流体を分配し、プラグ分配器50は、中心管30の容積を塞ぐことで滞留時間を短縮し供給原料の非選択的熱分解を低減でき、さらに反応器10は、中心管30の頂部および円筒スクリーン40の頂部に、ドーナツ形の蓋60を有する装置。

目的

ドーナツ形の蓋は、半径流反応器に対する
柔軟な閉込めカバー板を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

流体固体接触のための装置であって、容器の壁、流体入口および流体出口を有する垂直方向のほぼ円筒形の容器と、中心管半径を有し、前記容器内に配置され、第1の端部、第2の端部および中心管の壁を有する垂直方向の中心管であって、前記第1の端部が流体入口であって前記容器の流体入口と流体連結され、前記流体出口が前記中心管の壁の開口を含む、垂直方向の中心管と、前記中心管の半径より大きな半径、スクリーン上端およびスクリーンの下端を有し、前記中心管と前記容器の壁との間に配置され、前記中心管の壁と間隔を空けられた垂直方向の円筒スクリーンであって、流体が横切って流れるのを可能にする開口を含む、垂直方向の円筒スクリーンと前記中心管の頂部を前記スクリーンの前記頂部と封止するように接続するドーナツ形の蓋とを含む、装置。

請求項2

請求項1に記載の装置において、前記中心管の前記第2の端部と前記ドーナツ形の蓋との間に配置された中心管の上部閉塞部と、前記スクリーンの上端と前記ドーナツ形の蓋との間に配置されたスクリーンの上部閉塞部とをさらに備える、装置。

請求項3

前記容器が容器の底を有する請求項1に記載の装置において、前記中心管の前記第1の端部と前記容器の底との間に配置された中心管の下部閉塞部と、前記スクリーンの下端と前記容器の底との間に配置されたスクリーンの下部閉塞部とをさらに備える、装置。

請求項4

請求項1に記載の装置において、前記ドーナツ形の蓋が半楕円の断面を有する半輪環体を備える、装置。

請求項5

請求項4に記載の装置において、前記半楕円の断面が0と0.9との間の離心率を有する、装置。

請求項6

請求項1に記載の装置において、前記ドーナツ形の蓋が半円の断面を有する半輪環体を備える、装置。

請求項7

請求項1に記載の装置において、前記ドーナツ形の蓋が薄いゲージの材料で作製される、装置。

請求項8

請求項1に記載の装置において、前記ドーナツ形の蓋が連続した一片の材料で作製される、装置。

請求項9

請求項1に記載の装置において、前記ドーナツ形の蓋が、内側の直径接合器および外側の直径接合器を有し、前記内側の直径接合器および外側の直径接合器において外に広がる外形の接合器を有する、装置。

請求項10

請求項1に記載の装置において、前記中心管内に配置され、前記第2の端部に添付されたプラグ分配器をさらに備える、装置。

技術分野

0001

[0001]本発明は、流体粒子接触の分野に関する。詳細には、本分野は、オレフィン分
のための固体触媒粒子固定層(fixed bed)に接触する炭化水素流に関する。

背景技術

0002

[0002]オレフィン分解プロセスは、より大きなオレフィン(larger olefin)を分解し
軽質オレフィンにするために、オレフィンに富む流れを固体触媒と接触させるステップ
を含む。プロセスは、ブテン(butene)、ペンテン(pentene)およびより大きなオレフ
ィンを生成するプロセスから、エチレンおよびプロピレン産出を増加させる。オレフィ
分解プロセスは、オレフィンに富んだガスが、触媒の固定層の上を半径方向にすなわち
水平に流れる、半径流反応器設計を利用する。オレフィン分解反応器は、カバー板構成を
必要とする下降流封止設計を使用する。カバー板は、半径流反応器の内側のスクリーン
よび外側のスクリーンを接続する。この構成は、低振幅高周波数熱サイクル動作におけ
蒸気閉込めを可能にする。反応器の層の上のガスの流れは、カバー板を横切る圧力差
生成する。従来のカバー板は、頻繁な軸方向および半径方向の差熱(differential therm
al)の成長被る内側のスクリーンと外側のスクリーンとを結合する。周期的な熱動作と
組み合わされた圧力差は、封止流の漏れが供給のバイパスと等価な効果を有する潜在的な
漏れの機会を生み出す。圧力差の閉込めは、頻繁な熱サイクル動作を成長させ、その動作
と相互に作用する構成部品強化を必要とする。

0003

[0003]このことが、システムが、相対的な差成長を移動させるのに十分に堅いかまたは
剛性であるように、構成部品の強化の進展を導いた。システムは、多数のすべり継ぎ手
よび重なり型接続部(overlappingtype connection)を必要とするすき間に寸法合わせ
された、多数の構成部品の境界面(interface)と組み合わされる。次いで、これらの接
続部は、システムを封止するための材料を詰め込まれる。従来のシステムは、複数の境界
面において多数の構成部品の相互作用が必要であり、機械故障およびそれに続く漏れの
機会を生じ、重大な損失を結果としてもたらす。

課題を解決するための手段

0004

[0004]本発明は、故障の機会を低減された、より簡素で安価な設計を提供し、それによ
り、製品の漏れおよび損失を低減する。本発明は、直交流流体を有する固定層の反応器
に関する。流体は、典型的には気体である。本発明は、流体入口および流体出口を有する
垂直方向の(vertically oriented)容器を含む装置である。流体は、中心管(centerpip
e)の半径を有し、容器内に配置され、容器の流体入口が中心管の第1の端部と流体連結
する中心管に流入する。中心管は、流体が中心管の壁を横切って流れることを可能にする
ために有孔材料で作製され、かつ、流体の流れを限定するために制限されるか、または中
心管有孔壁の通過を流体に強制するように完全に閉じられる、第2の端部を含む。中心
管の壁を横切る流体の一様な流れを促進するために、中心管の第2の端部にプラグ分配器
(plug distributor)が添付される。装置は、中心管の半径より大きな半径を有して中心
管を取り囲む、円筒スクリーンをさらに含む。円筒スクリーンと中心管との間の空間は、
固体粒子の触媒で満たされて触媒層を形成する。触媒層は、中心管と容器の底との接点
よびスクリーンと容器の底との接点を封止することによって、容器の底で封止される。ド
ーナツ形の蓋(toroidal cap)が、中心管の頂部およびスクリーンの頂部に封止するよう
に添付され、中心管をスクリーンと接続して触媒層を密閉する。

0005

[0005]本発明の他の目的、利点および用途は、以下の詳細な説明および図面によって、
業者に明らかとなろう。

図面の簡単な説明

0006

[0006]反応器の内側のスクリーンおよび外側のスクリーンの差動運動(differential movement)を可能にするように設計された成形されたカバー板を含む、オレフィン分解プロセスで使用される半径流反応器の概略図である。

実施例

0007

[0007]総合性能を改良して、漏れの発展許容する現在の設計の欠陥を克服するために
、新しいカバー板の設計が必要である。内側のスクリーンおよび外側のスクリーンの差成
長に対する頻繁な温度サイクルに対応するのに十分に柔軟であり、差圧閉じ込めるのに
十分な強度を有する、新しいカバー板構成が設計されてきた。蒸気の閉込めは、長期にわ
たって問題であり続けており、そのアプローチは、漏れを克服するために、より多くの封
止材および補強材をカバー板に絶えず追加することであった。

0008

[0008]本発明は、容器の壁ならびに流体入口および流体出口を有する、垂直方向のほぼ
円筒形の容器を備える流体−固体接触のための装置を備える。また、容器は、円筒形の容
器端部に添付された楕円形の端部を備える容器の底および容器の頂部を含む。装置は、中
心管の半径を有して容器内に配置された、垂直方向の中心管をさらに含む。中心管は、流
体入口と流体連結する第1の端部と第2の端部とを有し、また、中心管の壁の表面を覆っ
分配された複数の開口を有する。中心管は内側のスクリーンとも呼ばれ、中心管の上端
および中心管の下端を有する。装置は、中心管の半径より大きな半径を有し、スクリーン
が中心管と容器の壁との間に配置される垂直方向の円筒スクリーンをさらに含む。円筒
クリーンは外側のスクリーンとも呼ばれ、スクリーンの上端およびスクリーンの下端を有
する。円筒スクリーンは中心管を取り囲み固体粒子材料の層を保持するための容積が、
スクリーンと中心管との間で画定される。スクリーンは、スクリーンを覆って分配され、
流体がスクリーンを横切って流れることを許容しながら固体粒子を包含するように寸法合
わせされた、複数の開口を有する。装置は、中心管内に配置されて中心管の上端に添付さ
れた、プラグ分配器をさらに含む。プラグ分配器は、円錐形または区分的な円錐形を有し
閉端に向かって先細になる。装置は、中心管に接続する内端およびスクリーンに接続す
外端を有するドーナツ形の蓋をさらに含む。ドーナツ形の蓋は、半径流反応器に対する
柔軟な閉込めカバー板を提供する。

0009

[0009]直交流反応器のための1つのタイプのスクリーンは、異形断面ワイヤ(profile
wire)スクリーンであり、異形断面ワイヤが支持体周り巻き付けられ、ワイヤが支持
体の周りに巻き付けられるので、ワイヤに対して所定の間隔に設定される。異形断面ワイ
ヤは、固体粒子材料の層の中に面するように設置される。異形断面ワイヤは、先端の1つ
が支持体に付着され、付着された先端の反対側のワイヤの平坦部が、固体粒子が寄りかか
るかまたはさらに滑動する平坦な形状を提供する、全体的に三角形の断面形状を有する。
次いで、スクリーンは、複数の穴すなわち開口を含み、一方向に異形断面ワイヤが整列
れ、横断方向に支持体が整列される。通常は、次いで、スクリーンは、切断されて平ら
され、次いで、異形断面ワイヤを軸方向に整列させるように再び巻かれ、または再形成
れる。異形断面ワイヤを使用するスクリーンは、米国特許第2,046,458号および
米国特許第4,276,265号に示される。異形断面ワイヤスクリーン設計はまた、中
心管に使用されうる。中心管はまた、触媒層の内側の境界を形成するための、より小さい
内部半径を有するスクリーンである。

0010

[0010]図は、本発明を含むオレフィン分解反応器の概略図である。反応器10は、容器
20の下端24に配置された入口22および容器20の上端28に配置された出口26を
有する垂直方向の容器20を備える。反応器20は、中心管の半径を有し、容器入口22
と流体連結する第1の端部32と、第2の端部34とを有する内側の中心管30を含み、
内側の中心管30は、流体が中心管30を横切って流れる開口を提供する有孔構造を備え
る。中心管の半径より大きな半径を有する垂直方向の円筒スクリーン40が、中心管30
と容器20との間に配置される。プラグ分配器50が、中心管30内に配置されて中心管
30の第2の端部34に添付され、中心管30の有孔面を横切ってほぼ一様に流体を分配
することをもたらす。プラグ分配器50は、中心管30の容積を塞ぎ、それによって熱い
滞留時間を低減し、それによって供給原料(feed)の非選択的熱分解を低減する。反応器
10は、中心管30の頂部および円筒スクリーン40の頂部に、封止するように添付され
たドーナツ形の蓋60をさらに含む。

0011

[0011]ドーナツ形の蓋60は、半楕円の断面を有する半輪環体(a half of a torus)
を備える。輪環体の半楕円の断面は0超且つ0.9以下、好ましくは0超且つ0.5以下
離心率であってよく、最も好ましい断面は半円の断面すなわち0の離心率である。半円
の断面は、薄いゲージ(gauge)の金属に対して最大の強度をもたらす。断面の選択は、
ドーナツ形の蓋60に使用される材料および使用される金属の厚さによって決められてよ
い。金属の厚さは、圧力差を閉じ込めることによって封止を維持する。ドーナツ形の蓋は
、1mmと5mmとの間の厚さを有してよく、またはステンレススチール金属薄板の使
用では、好ましい選択として10ゲージ、すなわち3.57mmの厚さを含む、6.43
mm(18ゲージ)〜2.14mm(6ゲージ)のゲージ厚さを有してよい。ドーナツ形
の蓋60は、潜在的な漏れに対して最良完全性をもたらすために、連続した一片の金属
薄板で作製される。半円の断面の選択が、構造部材補強して蓋を堅くする必要なしに最
大の強度をもたらす。とはいえ、総合的な動作条件が、0より大きな離心率を有する半楕
円断面を可能にする。半円の断面を有する半ドーナツ形は、圧力閉込めに最適であり、薄
板の使用が、内側の中心管および外側のスクリーンの差熱の成長と結合されるときの蓋の
柔軟性を可能にし、また、半径方向の変化を可能にする。

0012

[0012]一実施形態では、装置は、触媒層の部分を横切る流体流を密閉して制限するため
閉塞部(blankoff)をさらに含む。装置は、中心管30の上端34すなわち第2の端部
とドーナツ形の蓋60の内端66との間に配置された閉塞部36および円筒スクリーン4
0の上端44とドーナツ形の蓋60の外端68との間に配置された閉塞部42を含む。装
置は、中心管30の第1の端部32と容器20の入口22との間に配置された中心管の下
部閉塞部38およびスクリーンの下端48と容器の底24との間に配置された円筒スクリ
ーンの下部閉塞部46をさらに含むことができる。

0013

[0013]ドーナツ形の蓋60は、蓋60に添付された内側の直径接合器(diameter conne
ctor)62および蓋に添付された外側の直径接合器64、あるいは金属薄板をプレスによ
って、または金属加工の当業者に知られている他の手段によって形成されうるような、単
一の金属片から成形された直径接合器をさらに含むことができる。接合器62、64は、
中心管30および外側の円筒スクリーン40への接続部との良好な適合をもたらすために
、外に広がる外形の接合器(flared contour connector)である。外に広がる接合器62
、64は、便利で信頼性のある封止のために、中心管および外側のスクリーン、または閉
塞部36、42それぞれの上のフランジに容易にボルト留めされうるフランジである。

0014

[0014]通常、外に広がる外形の接合器62、64は、中心管30およびスクリーン40
の上のフランジ、または中心管30の上部閉塞部36およびスクリーン40の上部閉塞部
42に添付されたフランジに、ボルト留めすることまたはそれ以外に取り外し可能に添付
することに備えるフランジである。

0015

[0015]好ましい実施形態であると現在考えられるものについて、本発明を説明してきた
が、本発明は、開示した実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲に含
まれる種々の改変および等価な配置を包含することが意図されることを理解されたい。

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