JP2023544693A - 流動床システムにおける化学原料分配器のための分配器支持システム - Google Patents
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Abstract
流動床処理システムは、容器壁を有する容器と、容器壁に結合され、容器の内部容積内に延在する複数の化学原料分配器とを備える。化学原料分配器の各々は、化学原料流路を形成する分配器本体と、複数の化学原料排出口とを含む。流動床処理システムは、ビーム長さに沿って離間した複数のスロットを有する少なくとも1つの中間ビームを更に含む。その中間ビームは、両端で容器壁に結合され、各化学原料分配器は、中間ビームの1つのスロットを通過し、中間ビームは、複数の化学原料分配器の各々に対して垂直支持を提供する。流動床処理システムは、横方向ガイドを備えてもよい。中間ビーム及び横方向ガイドは、化学原料分配器を垂直方向及び横方向に支持する。
Description
(関連出願の相互参照)
本出願は、2020年9月30日出願の、「Distributor Support System for Chemical Feed Distributors in Fluidized Bed Systems」と題する米国特許仮出願第63/085,261号の優先権の利益を主張するものであり、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本出願は、2020年9月30日出願の、「Distributor Support System for Chemical Feed Distributors in Fluidized Bed Systems」と題する米国特許仮出願第63/085,261号の優先権の利益を主張するものであり、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。
(発明の分野)
本明細書は、概して、化学処理に関し、より具体的には、化学原料供給流を導入するためのシステム及びプロセスに関する。
本明細書は、概して、化学処理に関し、より具体的には、化学原料供給流を導入するためのシステム及びプロセスに関する。
ガス状化学物質は、供給分配器を通して反応器又は他の容器に供給され得る。供給分配器を利用して、このような反応器又は容器への供給化学物質流のバランスのとれた分配を促進することができる。供給化学物質のそのような分配は、好ましい反応を促進し得る。例えば、燃焼器において、容器内への燃料ガス流のバランスのとれた分配は、より完全な燃焼のための燃料ガスと空気との混合を促進することができる。反応容器において、供給化学物質流のバランスのとれた分配は、化学原料供給流中の様々な反応物間、又は供給化学物質流と触媒との間のより一貫した接触を促進することができる。また、化学原料供給流のこのバランスのとれた分配は、燃焼又は発熱反応から発生した熱が容器内で均一に分配されるため、より良好な温度分布を促進することもできる。
パイプ分配器は、流動床反応器、流動床燃焼器、又は他の流動床装置などの流動床処理システムにおける化学原料分配器として広く使用されている。これらの流動床処理システムは、600℃を超える高温で動作することができる。機械的には、高温(例えば、600℃以上)で動作するカンチレバー型パイプ分配器は、パイプ分配器の一端が容器壁に固定された状態で、最大7~8フィートの長さに構築することができる。両端が容器壁で支持された状態で、高温で動作するパイプ分配器は、容器壁から容器壁までの容器を横切る長さが最大15フィートまで構築することができる。しかしながら、より大規模な流動床システムでは、容器は15フィート~70フィートの内径を有する場合がある。より大きな容器サイズは、15フィート~70フィートの内径全体にわたって化学原料を分配するために、より長い化学原料分配器を必要とする。約15フィートを超える内径を有する容器では、容器壁に取り付けられたパイプ端部のみでの支持は、パイプ分配器の重量を適切に支持するのに、又は容器を通って上下に流れる材料によって与えられる垂直力に耐えるのに十分ではなくなる。
より長いパイプ分配器の付加的な長さ分の重量は、パイプ分配器が容器壁に取り付けられ、容器壁を通過する箇所でのパイプ分配器上の応力を増加させる。更に、パイプ分配器の損傷及び故障を引き起こすのに十分な応力の量は、温度の上昇とともに増加する。したがって、高い動作温度(例えば、600℃以上)では、パイプ分配器の損傷又は機械的故障をもたらす閾値応力は、大幅に低減され、15フィートを超える内径を有する容器のパイプ分配器のみに対する機械的故障のリスクを増加させる。
加えて、流動床処理システムの温度が上昇するにつれて、パイプ分配器の材料(多くの場合金属)は熱膨張を受ける。パイプ分配器の長さが増加するにつれて、パイプ分配器の熱膨張の影響は、長さ方向においてより顕著になる。パイプ分配器の熱膨張に対するあらゆる制限は、パイプ分配器にかかる応力を更に増加させる場合があり、パイプ分配器の損傷又は機械的故障の可能性を増加させることにつながる。
横方向力もまた、流動床システム内のパイプ分配器に作用し得、パイプ分配器への横方向力は、限定されないが、固体移動、流動床全体に移動する蒸気泡、液滴蒸発及び関連する急速な体積膨張、又は他の影響などのいくつかの影響によって引き起こされ得る。これらの横方向力は、パイプ分配器の横方向の動きにつながる可能性があり、その結果、特にパイプ分配器が容器壁に結合されている箇所で機械的故障が生じる。したがって、化学原料分配器と、化学原料分配器を容器内で垂直方向及び横方向に支持するための分配器支持システムとを含み、化学原料分配器及び分配器支持システムの構成要素の熱膨張も可能にする、化学原料分配システムに対する継続的な必要性が存在する。
本開示の化学原料分配システムは、複数の化学原料分配器と、化学原料分配器に直交し、化学原料分配器が配置される複数のスロットを有する1つ以上の中間ビームを含む分配器支持システムとを提供することによって、これらの必要性を満たす。中間ビームは、容器壁に結合された化学原料分配器の端部における垂直支持を補うために、化学原料分配器に垂直支持を提供することができる。分配器支持システムは、2つ以上の化学原料分配器を相互接続して化学原料分配器に横方向支持を提供することができる1つ以上の横方向ガイドを更に含むことができる。中間ビーム及び横方向ガイドによって提供される垂直及び横方向支持は、中間ビーム、横方向ガイド、化学原料分配器、又はこれらの組み合わせの熱膨張を可能にしながら、流動床システムの動作中の化学原料分配器の垂直及び/又は横方向移動を低減又は防止し得る。化学原料分配器の垂直方向及び/又は横方向の動きを低減することは、化学原料分配器に対する応力を低減又は防止し、化学原料分配器の耐用年数を改善させ得る。改善された耐用年数及び機械的故障の可能性の低減は、他の特徴の中でもとりわけ、プロセス安全性を改善し得る。
1つ以上の態様によれば、流動床処理システムは、容器壁と、容器壁に結合され、容器壁から容器の内部容積内に延在する複数の化学原料分配器とを備える、容器を含むことができる。化学原料分配器の各々は、化学原料流路を形成する分配器本体と、分配器本体の長さに沿って分配された複数の化学原料排出口とを備えることができる。流動床処理システムは、ビーム長さに沿って離間された複数のスロットを含み得る少なくとも1つの中間ビームを更に備えることができる。少なくとも1つの中間ビームは、両端で容器壁に結合されてもよい。各化学原料分配器は、少なくとも1つの中間ビームの1つのスロットを通過してもよい。少なくとも1つの中間ビームは、複数の化学原料分配器の各々に対して垂直支持を提供することができる。
追加の特徴及び有益性は、以下の「発明を実施するための形態」に記載され、一部は、その説明から当業者に容易に明らかになるか、又は以下の「発明を実施するための形態」、及び特許請求の範囲を含む本明細書に開示された実施形態を実践することによって認識されるであろう。
上記の全般的な説明及び下記の詳細な説明の両方は、様々な実施形態を説明し、特許請求される主題の性質及び特徴を理解するための概要又は枠組みの提供を意図していることを理解されたい。
本開示は、容器と、容器内に配置された複数の化学原料分配器と、複数の化学原料分配器に垂直及び水平支持を提供する分配器支持システムとを含む、流動床処理システムに関する。図2を参照すると、複数の化学原料分配器120及び分配器支持システム200を含む、流動床処理システム100の一実施形態が概略的に示されている。流動床処理システム100は、容器壁104を備える容器102を含むことができる。流動床処理システム100は、容器壁104に結合され、容器壁104から容器102の内部容積内に延在する複数の化学原料分配器120を更に含むことができる。化学原料分配器120の各々は、分配器本体125と、化学原料分配器120の長さに沿って分配された複数の化学原料排出口124とを含むことができる。流動床処理システム100は、中間ビーム210のビーム長さに沿って離間された複数のスロット216(図3)を有する少なくとも1つの中間ビーム210を含むことができる、分配器支持システム200を含むことができる。少なくとも1つの中間ビーム210は、両端で容器壁104に結合されてもよい。各化学原料分配器120は、少なくとも1つの中間ビーム210が複数の化学原料分配器120の各々に対して垂直支持を提供するように、少なくとも1つの中間ビーム210の1つのスロット216を通過してもよい。分配器支持システム200は、複数の横方向ガイド240、複数の端部ガイド270(図11)、又はその両方を更に含んでもよく、これらは、化学原料分配器120に横方向支持を提供するように動作可能であってもよい。分配器支持システム200は、化学原料分配器120に垂直及び横方向支持を提供することができ、これにより、化学原料分配器120への応力を低減し、化学原料分配器120の耐用年数を改善することができる。
本開示で使用されるとき、「結合される」という用語は、第1の構成要素が第2の構成要素に直接又は間接的に、例えば、第1の構成要素を第2の構成要素に結合する1つ以上の第3の構成要素を介して、接続されていることを指し得る。「結合される」という用語は、堅固に又は固定的に結合されることを含み得、このとき、第1の構成要素及び第2の構成要素は、2つの構成要素が互いに対して移動できないように接続される。「結合される」という用語はまた、非固定的な結合も含み得、このとき、第1の構成要素及び第2の構成要素は、構成要素のうちの一方が他方の構成要素に対して移動可能にする様式で結合される。「摺動可能に結合される」は、第1の構成要素が第2の構成要素に対して少なくとも1つの方向に摺動できるように、第1の構成要素が第2の構成要素に直接又は間接的に接続されることを指し得る。
本開示で使用されるとき、「上流側」及び「下流側」という用語は、プロセス流の流れの方向に対する要素の相対的な位置を指すことができる。システムの第1の要素は、システムを通って流れるプロセス流が、第2の要素に遭遇する前に第1の要素に遭遇する場合、第2の要素の「上流側」と見なされ得る。同様に、第2の要素は、システムを通って流れるプロセス流が、第2の要素に遭遇する前に第1の要素に遭遇する場合、第1の要素の「下流側」であると見なされ得る。
図面において、座標軸の+/-Z方向は、重力ベクトルの方向に平行である垂直方向に概ね対応する。座標軸の+/-X方向は、+/-Z軸に垂直であり、化学原料分配器に概ね平行であり、座標軸の+/-Y方向は、+/-Z軸に垂直であり、化学原料分配器に直交する。
本開示で使用されるとき、「化学原料」は、メタン、天然ガス、エタン、プロパン、水素、又は燃焼時にエネルギー値を含む任意のガスなどであるがこれらに限定されない、任意のプロセス原料供給流又は燃料ガスを指すことができる。加えて、本開示で使用されるとき、「容器」は、任意選択的に1つ以上の触媒の存在下で1つ以上の化学反応が1つ以上の反応物間で起こり得る反応器又は燃焼器(反応器の種類として)などの、液体、ガス又は固体を保持するための中空容器を指し得る。
本開示で使用されるとき、「燃焼器」という用語は、燃焼反応を行うための反応器を指し得る。
加えて、本開示で使用されるとき、「コーキング」は、炭素質沈着物又はコークスの形成を指し得る。「閉塞」は、通路又はポートが部分的に制限されるか、又は完全に塞がれ得るようなコークスの蓄積を指し得る。
図1を参照すると、本開示の実施形態による流動床処理システム100の概略切断図が示されている。流動床処理システム100は、概して円筒形状の下部110と、錐台112を含む上部とを有し得る、容器102を含み得る。錐台112と、錐台112と下側部分110との交点に引かれた内部水平仮想線との間の角度は、10~80度の範囲であり得る。10~80度の全ての個々の値及び部分範囲が、本明細書に含まれ、開示され、例えば、管状構成要素と錐台112構成要素との間の角度は、10、40、又は60度の下限から30、50、70、又は80度の上限までの範囲であり得る。実施形態では、角度は、錐台112の高さに沿って、連続的又は不連続的に変化することができる。実施形態では、容器102は、耐火材料で裏打ちされていても、されていなくてもよい。
流動床処理システム100は、反応器、燃焼器、触媒調整器、又は触媒ストリッパーであってもよい。実施形態では、流動床処理システム100は、接触脱水素プロセスにおける反応器、燃焼器、触媒調整器、又は触媒ストリッパーであってもよい。実施形態では、流動床処理システム100は、接触脱水素プロセスにおいて触媒を加熱するか、又は触媒を少なくとも部分的に再生するための流動燃料ガス燃焼器であってもよい。しかしながら、本明細書で詳述されるように、流動床処理システム100は、化学処理システムにおいて様々な能力で使用され得る。
図1に示すように、触媒は、例えば流動床処理システム100が流動触媒燃焼器であり、触媒が使用済み又は失活した触媒であるとき、下降管114を通って容器102に入ることができる。代替的に又は追加的に、実施形態では、触媒は、側面注入口(図示せず)から又は底部供給口(図示せず)から容器102に入り、空気分配器116を通って上方に通過してもよい。触媒はスプラッシュガードに衝突してもよく、それによって分配されてもよい。容器102は、スプラッシュガードの高さに又はそれよりわずかに下に配置され得る空気分配器116を更に含み得る。空気分配器116及び下降管114の排出口115の上方には、グリッド117があってもよい。グリッド117の上方には、複数の化学原料分配器120があってもよい。1つ以上の追加のグリッド118が、化学原料分配器120の上方の容器102内に配置されてもよい。実施形態では、化学原料分配器120は、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第9,889,418号に記載されているように、容器102に入り、容器102を実質的に横切って移動することができる。
ここで図2を参照すると、化学原料分配器120の各々は、化学原料供給流122を化学原料分配器120内に通すことができる化学原料注入口121を含むことができる。したがって、化学原料供給流120は、化学原料注入口121を通って化学原料分配器120に送られることができる。本明細書に記載されるように、化学原料注入口121は、化学原料分配器120及び化学原料分配器120内の化学原料供給流122が容器102に入ることを可能にする、容器102内への入口の場所を指してもよい。図16~図18を参照すると、各化学原料分配器120は、1つ以上の壁126を含み得る分配器本体125を備え得る。分配器本体125はまた、複数の化学原料排出口124を含んでもよい。複数の化学原料排出口124は、分配器本体125の1つ以上の壁126における開口部であってもよく、化学原料分配器120から容器102内への化学原料供給流122の通路を提供してもよい。
実施形態では、複数の化学原料排出口124は、化学原料分配器120に沿って単一の列に配置されてもよい。他の実施形態では、複数の化学原料排出口124は、2列など、化学原料分配器120に沿って交互の位置に配置することができる。化学原料排出口124は、化学原料分配器120に沿って任意の構成で配置され得ることが企図される。図18を参照すると、複数の化学原料排出口124の各々は、圧力降下を生じさせ、化学原料の均一な分配を生じさせるために、各化学原料排出口124の始点にオリフィス137を備えることができる。化学原料分配器120はまた、化学原料排出口124の各々において分配器壁126に結合されたディフューザ138を含むことができる。ディフューザ138は、オリフィス137から出る表面ガス速度を減速させて、触媒摩耗、容器102の内部構造の損傷、又は化学原料分配器120の損傷を低減又は防止することができる。ディフューザは、ガス速度が50フィート/秒(ft/sec)から300ft/secの範囲内になることを可能にすることができる。
1つ以上の壁126は、細長い化学原料供給流経路127を画定してもよい。複数の化学原料排出口124は、細長い化学原料供給流経路127の長さの少なくとも一部に沿って離間されてもよい。複数の化学原料排出口124の個々のものは、化学原料供給流122の部分を化学原料分配器120から排出して容器102に入れるように動作可能であってもよい。化学原料分配器120に入る化学原料供給流122の総流量は、複数の化学原料排出口124のうちの個々の排出口を通過して容器102内に入る化学原料供給流122の部分の流量に等しくてもよい。
再び図2を参照すると、容器102は、15フィート(4.6メートル、1フィートは0.3048メートルに等しい)以上、例えば15フィート(4.6メートル)~70フィート(21.3メートル)の内径を有することができる。前述したように、容器102の内径が約15フィートを超える場合、15フィート~70フィートの内径全体にわたって化学原料を分配するために、より長い化学原料分配器120が必要とされる。カンチレバー型化学原料分配器120は、化学原料分配器120の一端が容器壁104に固定された状態で、最大7~8フィート(2.1~2.4メートル)の長さに構築することができる。両端が容器壁104で支持された状態で、化学原料分配器120は、容器102を横切って長さ15フィート(4.57メートル)まで構築することができる。しかしながら、化学原料分配器120がこれらの限界(一端が容器壁に結合された状態で7~8フィート、又は両端が容器壁に結合された状態で15フィート)を超えると、より長い化学原料分配器120の付加的な長さ分の重量は、化学原料分配器120が容器壁104に取り付けられる箇所での化学原料分配器120に対する応力を増加させ得る。更に、化学物質分配器120の損傷及び故障を引き起こすのに十分な応力の量は、温度の上昇とともに増加する。したがって、高い動作温度(例えば、600℃以上)では、化学原料分配器120の損傷又は機械的故障をもたらす閾値応力は、大幅に低減され、15フィート(4.57メートル)を超える内径を有する容器102の化学原料分配器120のみに対する機械的故障のリスクを増加させる。
加えて、流動床処理システム100の温度が上昇するにつれて、化学原料分配器120の材料(多くの場合金属)は熱膨張を受ける。化学原料分配器120の長さが増加するにつれて、化学原料分配器120の熱膨張の影響は、長さ方向においてより顕著になる。化学原料分配器120の熱膨張に対するあらゆる制限は、化学原料分配器120にかかる応力を更に増加させる場合があり、化学原料分配器120の損傷又は機械的故障の可能性を増加させることにつながる。
加えて、流動床処理システムにおいて、化学原料分配器120への横方向力が、限定されないが、固体移動、流動床全体に移動する蒸気泡、液滴蒸発及び関連する急速な体積膨張、又は他の影響などのいくつかの影響によって引き起こされ得る。これらの横方向力は、化学原料分配器120の横方向の動きを潜在的にもたらす可能性があり、その結果、特にパイプ分配器が容器壁104に結合されている箇所で化学原料分配器120に応力がかかる。動作中の垂直方向及び/又は横方向の移動によって引き起こされる化学原料分配器120に対する応力は、化学原料分配器120の機械的故障をもたらす可能性がある。
したがって、化学原料分配器120に対する応力を低減し、より大きな内径を有するより大きな容器102の使用を可能にするために、化学原料分配器120への支持を提供する流動床処理システム100に対する継続的な必要性が存在する。ここで図2を参照すると、本開示の流動床処理システム100は、容器102及び化学原料分配システム110を含む。化学原料分配システム110は、複数の化学原料分配器120及び分配器支持システム200を含み得る。先に説明したように、複数の化学原料分配器120の各々は、容器壁102に結合されてもよく、容器壁104から容器102の内部容積内に延在してもよい。化学原料分配器120の各々は、化学原料注入口121と、流路を形成する分配器本体125と、分配器本体125の長さに沿って分配された複数の化学原料排出口124とを含む。
分配器支持システム200は、化学原料分配器120を垂直に支持するように動作可能な1つ又は複数の中間ビーム210を含むことができる。分配器支持システム200はまた、化学原料分配器120の横方向の動きを制限するように動作可能な1つ又は複数の横方向ガイド240を含んでもよい。図10を参照すると、実施形態では、分配器支持システム200は、任意選択的に、化学原料分配器120の終端部130に結合される1つ又は複数の端部ガイド270を含むことができる。化学原料分配器120の終端部130は、容器壁104に結合されていない端部を指す。
ここで図2及び図3を参照すると、前述したように、分配器支持システム200は、複数の化学原料分配器120に対して概ね直交するように方向付けされ得る1つ以上の中間ビーム210を含み得る。中間ビーム210の各々は、中間ビーム210の両端212、214において容器壁104に結合され得る。各中間ビーム210は、中間ビーム210を通って延在し、中間ビーム210の長さに沿って離間された複数のスロット216を含み得る。各スロット216は、化学原料分配器120がスロット216を通過するように、化学原料分配器120のうちの1つを受容してもよい。化学原料分配器120のうちの1つ以上はそれぞれ、中間ビーム210のうちの少なくとも1つのスロット216のうちの1つを通過し得る。中間ビーム210は、スロット216を通して配置された複数の化学原料分配器120の各々に対して垂直支持(すなわち、図3の座標軸の+/-Z方向の支持)を提供することができる。
各中間ビーム210の少なくとも1つの端部は、容器壁104に対して横方向に(すなわち、図2及び図3の座標軸の+/-Y方向などのX-Y平面内で)摺動可能であってもよい。図3を参照すると、各中間ビーム210の第1の端部212、第2の端部214、又は両方は、容器壁104に摺動可能に結合されてもよい。第1の端部212、第2の端部214、又はその両方のうちの少なくとも1つを容器壁104に摺動可能に結合することにより、流動床処理システム100の動作中の中間ビーム210の熱膨張が可能になり得る。実施形態では、第1の側面212又は第2の側面214のいずれかは、容器壁104に、例えば容器壁104の内面106に堅固に結合されてもよい。本明細書で使用される場合、「摺動可能に結合される」という用語は、第1の構造が第2の構造に対して少なくとも1つの方向に摺動できるように、第1の構造が第2の構造に非固定的に結合されていることを指す。
図4A、4B、及び4Cを参照すると、実施形態では、中間ビーム210の各々の一端又は両端は、チェア部230によって容器壁104に結合されてもよく、チェア部は、600℃を超える動作温度に加熱された際の中間ビーム210の熱膨張に対応するために、中間ビーム210がチェア部230に対して横方向に(例えば、図4の座標軸の+/-Y方向に)摺動することを可能にしながら、中間ビーム210を支持することができる。図4Aを参照すると、各チェア部230は、ベース部232と、ベース部232から垂直に(すなわち、図4Bの座標軸の+又は-Z方向に)延在する2つの側壁234と、チェア部230を容器壁104に取り付けるための取付プレート235とを含んでもよい。実施形態では、側壁234は、中間ビーム210がチェア部230の上方に配置されるように、ベースプレート232から垂直上方に(すなわち、図4の座標軸の+Z方向に)延在してもよい。あるいは、他の実施形態では、側壁234は、ベースプレート232から垂直下方(すなわち、-Z方向)に延在してもよい。
中間ビーム210の端部の少なくとも一部は、ベース部232及び2つの側壁234によって画定されるクレードル内のチェア部230内に受容されてもよい。図4Bを参照すると、中間ビーム210の底面228の一部は、チェア部230のベース部232に接触し得る。中間ビーム210の底面228とベース部232との接触により、容器壁において中間ビーム210を垂直に支持し得る。実施形態では、中間ビーム210の端部(第1の端部212、第2の端部214、又はその両方)は、垂直面と、チェア部230のベース部232に接触する底面228の一部とによって画定されるノッチ部229を含んでもよい。ノッチ部229は、ノッチ部229の垂直面がベース部232に接触することなく600℃を超える動作温度に加熱されたときに、中間ビーム210の熱膨張を可能にし得る間隙D1を提供し得る。実施形態では、ノッチ部229は、中間ビーム210の端部がチェア部230と係合したときに、ノッチ部229の垂直面とチェア部230のベースプレート232との間の間隙D1が取付スロット236の各々の長さよりも大きくなるような寸法を有することができる。チェア部230の側壁234は、中間ビーム210の横方向の動き(例えば、図4B及び図4Cの座標軸の+/-X方向の動き)を制限することができる。
図4Cを参照すると、実施形態では、チェア部230のベース部232は、1つ又は複数の取付スロット236を含むことができる。ベース部232の取付スロット236は、中間ビーム210の端部がベース部232に摺動可能に結合することを可能にでき、それにより、中間ビーム210の垂直方向(例えば、図4B及び4Cの+/-Z方向)の動きが制限される一方で、中間ビーム210の端部は、チェア部230に対して+/-Y方向に摺動して、システムを動作温度に加熱する間の中間ビーム210の熱膨張を可能にすることができる。実施形態では、中間ビーム210は、チェア部230への中間ビーム210の取り付けを容易にするために、チェア部230の取付スロット236を通って下方(例えば、-Z方向)に延在する1つ以上のピンを含むことができる。本明細書ではチェア部230のベース部232に配置されるものとして示されて説明されているが、他の実施形態では、取付スロット236をチェア部230の2つの側壁234に配置することもできることを理解されたい。
中間ビーム210が、中間ビーム210の第1の端部212及び第2の端部214の両方において容器壁104に摺動可能に結合されるとき、第1の端部212及び第2の端部214の各々は、チェア部230のうちの1つによって配置及び支持され得る。第1の端部212及び第2の端部214の両方がチェア部230によって支持されるとき、チェア部230の各々の取付スロット236の各々は、中間ビーム210の増分膨張長さよりも短く、中間ビーム210の増分膨張長さの0.5倍よりも長い長さを有することができる。取付スロット236の長さは、図4Cの座標軸の+/-Y方向で測定された取付スロット230の寸法であり得る。中間ビーム210の増分膨張長さは、中間ビーム210を周囲温度から流動床処理システム100の動作温度まで加熱する際の、+/-Y方向における中間ビーム210の増分熱成長の総量を表す。増分膨張長さは、流動床処理システム100の動作温度(例えば、≧600℃)における中間ビーム210の長さL(図6)と、周囲温度、例えば25℃における中間ビーム210の長さLとの間の差であり得る。実施形態では、取付スロット236の各々の長さは、中間ビーム210の増分膨張長さの0.5~0.8倍、0.51~0.7倍、又は0.55~0.6倍であってもよい。取付スロット236の長さを制限することにより、中間ビーム210の熱膨張成長を両方向(すなわち、図4Cの座標軸の+及び-Y方向の両方)に生じさせることができる。換言すれば、中間ビーム210が何らかの理由で単一方向に熱膨張すると、中間ビーム210は、一端のピンがチェア部230の取付スロット236の端部にその端部において接触するまで膨張する。この接触により、ビームの他の端部における他のチェア部230の取付スロット236内の残りの空間によって許容されるとき、中間ビーム210の熱膨張を他の方向に進行させる。これにより、取付スロット236の長さ及びチェア部230の全体寸法を減少させることができる。
中間ビーム210が、一方の端部で容器壁104に固定的に結合され、反対の端部で容器壁104に摺動可能に結合されるとき、中間ビーム210の第1の端部212又は第2の端部214のうちの一方のみが、チェア部230のうちの1つによって受容され、支持される。これらの実施形態では、単一のチェア部230の取付スロット236の長さは、中間ビーム210の熱膨張の制限を防止するために、中間ビーム210の増分膨張長さ以上であってもよい。
再び図4Cを参照すると、実施形態では、チェア部230のベース部232は、ベース部232を通る1つ以上の開口部239を含んでもよい。開口部239は、容器102内のデッドスポットを低減又は防止するために、触媒及びガスの流れがチェア部230を通ることを可能にし得る。図4A、4B、及び4Cを参照すると、チェア部230のベース部232及び側壁234は、ベース部232又は側壁234が取付プレート235又は容器102の壁104に溶接される1つ以上の切り欠き部238を更に含むことができる。ベース部232及び側壁234の縁部における切り欠き部238は、ベース部232と側壁234との間の溶接シームを減少させることができ、これにより、チェア部230及びチェア部230に係合された中間ビーム210から容器壁104に伝達される熱量を減少させることができる。これにより、容器壁104を介した容器102の内部容積からの熱損失量を低減して、流動床処理システム100の熱効率を向上させることができる。
ここで図5を参照すると、各中間ビーム210のスロット216は、スロット216の各々が複数の化学原料分配器120のうちの1つを受容することができるように、中間ビーム210の長さに沿って離間配置され得る。スロット216の各々は、中間ビーム210の上部と底部との間に垂直に(すなわち、図5の座標軸の+/-Z方向に)配置され得る。実施形態では、スロット216は、スロット216のスロット中心線220が中間ビーム210の中心線と概ね揃うように配置されてもよい。他の実施形態では、スロット216は、スロット216のスロット中心線220が中間ビーム210の中心線から図5の座標軸の+又は-Z方向にオフセットされるように配置されてもよい。スロット中心線220は、図5の+/-Y軸に平行であり、スロット216の垂直中心(例えば、図5の座標軸の+/-Z方向におけるスロット216の中心)に位置する水平中心線を指す。
化学原料分配器120の各々は、分配器中心線128が、化学原料分配器120が通過するスロット216のスロット中心線220とほぼ垂直に整列するように、スロット216のうちの1つを通して位置付けられてもよい。これにより、各化学原料分配器120が容器壁104に結合される箇所において応力を引き起こし得る、容器102内の化学原料分配器120の垂直方向位置に影響を及ぼすことなく、+Z及び-Z方向における中間ビーム210の熱膨張を可能にし得る。分配器中心線128は、図5の+/-X軸に平行であり、化学原料分配器120の垂直中心(例えば、図5の座標軸の+/-Z方向における化学原料分配器120の中心)に位置する水平中心線を指す。実施形態では、複数の化学原料分配器210の各々の分配器中心線128が、化学原料分配器120の分配器高さHDの10%未満だけスロット216のスロット中心線220からずれ得るように、化学原料分配器は、スロット216に対して垂直に位置付けられ得る。化学原料分配器210の分配器高さHDは、分配器壁126及び分配器壁126の外面に結合された任意の補強バー132を含む、垂直方向における化学原料分配器210の全高であってもよい。実施形態では、複数の化学原料分配器120の各々の分配器中心線128は、スロット216のスロット中心線220と同じ高さ(すなわち、図5の座標軸の同じ+/-Z位置)に整列され得る。
複数のスロット216の各々のスロット高さHSは、化学原料分配器120がスロット216を通過できるのに十分であるが、分配器高さHDに十分に近く、化学原料分配器120を垂直に支持し、それを通して配置される化学原料分配器120の垂直移動(すなわち、図5の座標軸の+/-Z方向の移動)を制限してもよい。実施形態では、スロット216の各々のスロット高さHSは、分配器高さHDの1倍より大きく、分配器高さHDの1.2倍以下であってもよい。複数の化学原料分配器120の各々の分配器高さHDと少なくとも1つの中間ビーム210のスロット216のスロット高さHSとの間の差は、スロット216を通して配置された化学原料分配器120のある程度の熱膨張を可能にするのに十分であり得る。実施形態では、複数の化学原料分配器120の各々の分配器高さHDとスロット216のスロット高さHSとの間の差は、0.25インチ(1.27センチメートル(cm))以下、0.20インチ(0.51cm)以下、0.125インチ(0.32cm)以下、又は更に0.06125インチ(0.16cm)以下であってもよい。実施形態では、各化学原料分配器120の外面は、化学原料分配器120がそれを通して配置される中間ビーム210のスロット216の上面222、下面224、又はその両方に接触してもよい。
再び図5を参照すると、中間ビーム210のスロット216は、化学原料分配器120の各々の分配器幅WDよりも大きいスロット幅WSを有し、化学原料分配器120が容器壁104に結合される箇所で機械的故障につながる応力を引き起こす可能性がある、複数の化学原料分配器120の水平位置(すなわち、図中の座標軸のX-Y平面内の位置)を変更することなく中間ビーム210の熱膨張を可能にする。複数の化学原料分配器120の各々と中間ビーム210のスロット216の一方又は両方の側面226との間のクリアランスは、中間ビーム210と化学原料分配器120との間の接触が複数の化学原料分配器120のいずれかの横方向位置を変化させることなく、中間ビーム210の熱成長を可能にするのに十分であり得る。実施形態では、化学原料分配器120の分配器幅WDとスロット216の各々のスロット幅WSとの間の差は、0.125インチ(0.32cm)以上、0.50インチ(1.27cm)以上、1インチ(2.54cm)以上、又は更に2インチ(5.08cm)以上であってもよい。実施形態では、化学原料分配器120の分配器幅WDとスロット216の各々のスロット幅WSとの間の差は、0.125インチ~15インチ、0.5インチ~13インチ、1.0インチ~10インチ、又は更に2インチ~8インチであってもよい。
実施形態では、スロット幅WSは、中間ビーム210のスロット216の全てについて同じであってもよい。実施形態では、スロット幅WSは、中間ビーム210の長さに沿ったスロット216の位置に基づいて変化してもよい。中間ビーム210の第1の端部212又は第2の端部214のうちの1つが容器壁104に堅固に固定的に結合される実施形態では、中間ビーム210の固定端に最も近いスロット216のスロット幅WSは、初期スロット幅を有してもよく、中間ビーム210の固定端からより遠い各連続スロット216のスロット幅WSは、中間ビーム210の熱膨張に適応するように増加してもよい。図6を参照すると、実施形態では、中間ビーム210の第1の端部212及び第2の端部214の両方が、容器壁104に摺動可能に結合されてもよい。これらの状況では、中間ビーム210の水平中心221に最も近いスロット216は、最小スロット幅WSを有してもよく、水平中心221から外向きの各連続スロットのスロット幅WSは、連続的により大きいスロット幅WSを有してもよい。この場合、第1の端部212及び第2の端部214に最も近いスロットは、最大のスロット幅WSを有し得る。
図5は、中間ビーム210の第1の端部212が容器壁104に固定され、第2の端部214が容器壁104に摺動可能に結合される中間ビーム210の実施形態を示す。図5に示されるように、第1の端部212に最も近いスロット216は、最小スロット幅WSを有してもよく、図5の-Y方向の各連続スロット216は、隣接する前のスロット216よりも大きいスロット幅WSを有してもよい。したがって、スロット幅WSは、中間ビーム210に沿って-Y方向の位置が増加するにつれて増加し得る。図5の中間ビーム210は周囲温度で示されており、寸法は説明目的で誇張されている場合がある。周囲温度では、スロット216は、中間ビーム210の長さに沿って(例えば、図5の座標軸の+/-Y方向に)配置されてもよく、それにより、各スロット216について、中間ビーム210の第1の端部212から最も遠い側面226は、化学原料分配器120の最外面に一致し、中間ビーム210の第1の端部212に最も近い側面226は、化学原料分配器120から離間して、スロット216の側面226と化学原料分配器120との間に間隙GSを形成する。この間隙GSは、図5の座標軸の-Y方向に連続するスロット216ごとに増加してもよい。中間ビーム210の温度が流動床処理システム100の動作温度まで上昇すると、中間ビーム210は、図5の-Y方向に熱膨張し得る。連続的に増加する間隙GSは、中間ビーム210が、化学原料分配器に接触することなく、かつ化学原料分配器を-Y方向に移動させることなく、-Y方向に熱膨張することを可能にし得る。図5は、第1の端部212が固定され、第2の端部214(図3)が容器壁104に対して摺動可能である例を示す。しかしながら、中間ビーム210の第2の端部214は、容器壁104に固定されてもよく、第1の端部212は、容器壁104に対して摺動可能であってもよく、スロット216は、第2の端部214から第1の端部212に向かう(例えば、+Y方向に)中間ビーム210の熱膨張に適応するように位置付けられ、構成されてもよいことが理解される。
ここで図6を参照すると、中間ビーム210の第1の端部212及び第2の端部214の両方が容器壁104に摺動可能に結合されている実施形態が概略的に示されている。図6に示されるように、中間ビーム210の水平中心221に最も近いスロット216は、最小スロット幅WSを有してもよく、第1の端部212及び第2の端部214に向かって外向きの各連続スロット216は、各隣接する前のスロット216と比較して、より大きいスロット幅WSを有してもよい。したがって、スロット幅WSは、中間ビーム210の水平中心221から+/-Y方向に距離が増加するにつれて増加し得る。図6の中間ビーム210は周囲温度で示されており、寸法は説明目的で誇張されている場合がある。周囲温度では、スロット216は、中間ビーム210の長さLに沿って(例えば、図65の座標軸の+/-Y方向に)配置されてもよく、それにより、各スロット216について、中間ビーム210の水平中心221から最も遠い側面226は、化学原料分配器120の最外面に一致してもよく、中間ビーム210の水平中心221に最も近い側面226は、化学原料分配器120から離間して、スロット216の側面226と化学原料分配器120との間に間隙GSを形成する。この間隙GSは、水平中心221から更に離れた各連続スロット216に対して増加し得る。中間ビーム210の温度が流動床処理システム100の動作温度まで上昇すると、中間ビーム210は、中間ビーム210の水平中心221から図6の+Y及び-Y方向の両方に外向きに熱膨張し得る。連続的に増加する間隙GSは、中間ビーム210が、化学原料分配器120に接触することなく、かつ化学原料分配器120を+/-Y方向に移動させることなく、水平中心221から外向きに熱膨張することを可能にし得る。
様々な力が化学原料分配器120に作用して、それらを垂直方向に移動させることができる。これらの力は、流動床処理システム100を通って垂直に移動する空気又は固体触媒粒子との接触、化学原料分配器120の各々の複数の排出口から出る化学原料の流れによって引き起こされる力、又は他の力を含み得る。図3~図6を参照すると、中間ビーム210は、これらの力に対抗するために、スロット216の上面222及び下面224と化学原料分配器120との接触によって、スロット216を通して配置される化学原料分配器120の垂直方向(すなわち、図3~図6の座標軸の+/-Z方向)の移動を制限することができる。化学原料分配器120の垂直移動を低減することにより、容器壁104に接続される箇所で化学原料分配器120にかかる応力を低減することができ、それにより、化学原料分配器120の機械的故障を低減又は防止し、耐用年数を延ばすことができる。スロット216の側面226と化学原料分配器120との間の横方向クリアランス(例えば、図3~図6の座標軸の+/-Y方向のクリアランス)は、化学原料分配器を+/-Y方向に移動させることなく、中間ビーム210の熱膨張を可能にし得る。
再び図4~図6を参照すると、化学原料分配器120は、化学原料分配器120が中間ビーム210に接触する可能性が最も高い場所において、分配器壁126の外面に堅固に結合された補強バー132を含むことができる。補強バー132は、化学原料分配器120がスロット216内に配置されたときに、中間ビーム210のスロット216の内面(すなわち、上面222、下面224、及び/又は側面226)に接触するように配置されてもよい。補強バー132は、化学原料分配器120の全長に沿って、又は中間ビーム210と接触し得る化学原料分配器120の長さの部分のみに沿って、分配器壁126の外面に結合されてもよい。補強バー132は、中間ビーム210との接触による化学原料分配器120への損傷を低減又は防止することができる。各化学原料分配器120は、化学原料分配器120が中間ビーム210に接触し得る箇所で、分配器壁126の垂直上部及び底部に補強バー132を含むことができる。各化学原料分配器120の上部及び底部は、化学原料分配器120の垂直移動を制限するための低減されたクリアランスに起因して、中間ビーム210のスロット216の上面222及び/又は下面224に接触する可能性が最も高い。実施形態では、化学原料分配器120はまた、化学原料分配器120の側面上に補強バー132を有して、中間ビーム210のスロット216の側面226との側面部の接触によって引き起こされる化学原料分配器120の側面部への損傷を低減又は防止し得る。
分配器支持システム200は、複数の化学原料分配器120を垂直に支持するための1つ又は複数の中間ビーム210を含むことができる。実施形態では、分配器支持システム200は、1つ、2つ、3つ、4つ、又は4つより多くの中間ビーム210を含んでもよい。図2を参照すると、実施形態では、流動床処理システム100は、化学原料分配器120の2つ以上のサブセットを含むことができ、化学原料分配器120の各サブセットは、1つ又は複数の中間ビーム210のスロット216と係合することができる。再び図2を参照すると、流動床処理システム100は、第1の複数の化学原料分配器120と、少なくとも1つの第1の中間ビーム210とを含んでもよく、第1の複数の化学原料分配器120は、容器壁104の第1の側面に結合されてもよく、少なくとも1つの第1の中間ビーム210のスロット216を通って延在してもよい。流動床処理システム100は、第2の複数の化学原料分配器120と、少なくとも1つの第2の中間ビーム210とを更に含んでもよく、第2の複数の化学原料分配器120は、第1の側面の反対側の容器壁104の第2の側面に結合されてもよく、第2の複数の化学原料分配器120は、少なくとも1つの第2の中間ビーム210のスロット216を通って延在してもよい。図2の化学原料分配器120及び中間ビーム210は、それぞれ化学原料分配器120及び中間ビーム210について本開示で前述した特徴のいずれかを有することができる。
ここで図7を参照すると、分配器支持システム200は、化学原料分配器120の横方向移動(例えば、図7の座標軸の+/-Y方向の移動)を制限及び/又は低減し得る1つ以上の横方向ガイド240を含んでもよく、これは、化学原料分配器120と容器壁104との接続部における応力を低減又は防止し得る。各横方向ガイド240は、2つ以上の化学原料分配器120を相互接続して、2つ以上の化学原料分配器120に横方向支持を提供することができる。各横方向ガイド240は、フラットバー242の長い端部に配置された複数の切り欠き部244を有するフラットバー242を備えることができる。フラットバー242は、上端部246及び下端部248を有する長方形のバーであってもよい。上端部246又は下端部248は、複数の切り欠き部244を含むことができる。各横方向ガイド240は、2つ、3つ、4つ、又は4つより多くの切り欠き部244を含んでもよい。複数の切り欠き部244の各々は、側面が開いたスロットであってもよく、化学原料分配器120の少なくとも一部を受容するように成形されてもよい。図7~図9に示すように、実施形態では、切り欠き部244は、横方向ガイド240が化学原料分配器120の上部に配置されるように、横方向ガイド240の下端部248に配置されてもよい。しかしながら、実施形態では、複数の切り欠き部244は、横方向ガイドが化学原料分配器120の下に配置されるように、横方向ガイド240の上端部246に配置されてもよいことが理解される。
図8を参照すると、前述のように、横方向ガイド240内の複数の切り欠き部244の各々は、化学原料分配器120のうちの1つを受容するように成形されてもよい。図8を参照すると、実施形態では、複数の切り欠き部244の各々は、化学原料分配器120の外面の一部の輪郭を収容する形状を有することができ、化学原料分配器120は、横方向ガイド240に接触すると予想される位置で化学原料分配器120の外面に結合された1つ以上の補強バー132を含むことができる。図9を参照すると、切り欠き部244は、分配器壁126の側面上の補強バー132を伴わない状態の、化学原料分配器120の外面の少なくとも一部の輪郭を反映するように成形されてもよい。実施形態では、切り欠き部244の各々は、化学原料分配器120の半分を切り欠き部244内に受容するように成形されてもよい。周囲条件において、複数の切り欠き部244のうちの1つ以上は、流動床処理システム100がより高い動作温度に加熱されたときに、図中の座標軸の+/-Y方向における横方向ガイド240の熱膨張及び+/-X方向における化学原料分配器の熱膨張を可能にするために、分配器幅WDよりも大きい切り欠き幅WCを有してもよい。切り欠き幅WCは、横方向ガイド240が、図中の座標軸の+/-Y方向の動きなどの化学原料分配器120の横方向の動きを制限するのに有効であるように、十分に小さくてもよい。
図7~図9を参照すると、各横方向ガイド240は、各切り欠き部244が化学原料分配器120のうちの1つの少なくとも一部を受容するように、複数の化学原料分配器120のサブセットと係合され得る。横方向ガイド240は、複数の切り欠き部244のうちの1つにおいて化学原料分配器120のうちの1つに堅固に結合されてもよい。横方向ガイド240は、横方向ガイド240を1つの化学原料分配器120に、例えば化学原料分配器120の分配器壁の外面に結合された補強バー132に、溶接、ろう付け、接着、又は締結することによって、1つの化学原料分配器120に堅固に結合されてもよい。実施形態では、横方向ガイド240は、1つ以上のボルト、ねじ、クリップ、ピン、ストラップ、他の締結具、又はこれらの組み合わせなどの1つ又は複数の締結具250によって、1つの化学原料分配器120に堅固に結合されてもよい。実施形態では、横方向ガイド240は、横方向ガイド240に堅固に結合された締結バー252を含むことができる。締結バー252は、複数の締結具250を提供して、横方向ガイド240を1つの化学原料分配器120に堅固に結合することができる。横方向ガイド240は、切り欠き部244のうちのいずれか1つにおいて1つの化学原料分配器120に結合されてもよい。横方向ガイド240が3つ以上の切り欠き部244を含む実施形態では、横方向ガイド240は、横方向ガイド240の中間部分の切り欠き部244、例えば、横方向ガイド240の水平中心254に近接する切り欠き部244において、1つの化学原料分配器120に堅固に結合されてもよい。
サブセット内の他の化学原料分配器120は、横方向ガイド240の切り欠き部244内に受容され得るが、横方向ガイド240に堅固に結合されず、横方向ガイド240が動作中の温度変化に応答して+/-Y方向に熱的に膨張及び収縮することを可能にする。周囲温度において、横方向ガイド240が1つの化学原料分配器120に堅固に結合される1つの切り欠き部244は、1つの化学原料分配器120の外側寸法に一致し得る。横方向ガイド240が1つの化学原料分配器120に堅固に結合される切り欠き部244の切り欠き幅WCと、1つの化学原料分配器の分配器幅WDとの間の差は、周囲温度において、0.25インチ(1.27センチメートル(cm))以下、0.20インチ(0.51cm)以下、0.125インチ(0.32cm)以下、又は更に0.06125インチ(0.16cm)以下であってもよい。
図9を参照すると、周囲温度において、1つの化学原料分配器120に堅固に結合されていない切り欠き部244は、横方向ガイド240のより大きな熱膨張を可能にする切り欠き幅WCを有することができる。1つの化学原料分配器120に堅固に結合されていない切り欠き部244の各々は、近位側258及び遠位側259を有する内側切り欠き面256を有し得る。近位側258は、1つの化学原料分配器120に結合された切り欠き部244に最も近い切り欠き部244の側であってもよく、遠位側259は、1つの化学原料分配器120に結合された切り欠き部244から最も遠い切り欠き部244の側であってもよい。周囲温度において1つの化学原料分配器120に堅固に結合されていない切り欠き部244については、切り欠き部244の遠位側259は、切り欠き部244内に配置された化学原料分配器120の側部に一致してもよく、近位側258は、化学原料分配器120の他方の側部から離間されて、近位側258と化学原料分配器120との間に切り欠き間隙GCを形成してもよい。切り欠き部244の近位側258における切り欠き間隙GCは、1つの化学原料分配器120に堅固に結合された切り欠き部244から外向きの(例えば、図7~図9の座標軸の+/-Y方向の)横方向ガイド240の熱膨張を可能にし得る。周囲温度において、近位側258と化学原料分配器120との間の切り欠き間隙GCは、0.125インチ~0.325インチであってもよい。切り欠き間隙GCが周囲温度において0.125インチ未満である場合、流動床処理システム100の動作条件での横方向ガイド240の熱膨張は、それと係合される化学原料分配器120のうちの1つ以上の横方向移動を引き起こす可能性があり、これは、化学原料分配器120の容器壁104への接続において応力をもたらし得る。切り欠き間隙GCが周囲温度において0.325インチ超の場合、横方向ガイド240は、流動床処理システム100の動作温度で他の外力によって引き起こされる化学原料分配器120の横方向移動を低減するのに有効ではない可能性がある。
再び図7~図9を参照すると、横方向ガイド240は、化学原料分配器120のサブセットを相互接続して、化学原料分配器120の各々の、サブセット内の他のものに対する横方向移動(すなわち、図7~図9の座標軸のX-Y平面内の移動)を制限するように動作することができる。様々な力が化学原料分配器120に作用して、それらを横方向、例えば図中の座標軸の+/-Y方向に移動させることができる。これらの力は、化学原料分配器120の1つ以上の排出口から出る液体水の膨張によって引き起こされる力、化学原料分配器120の1つ以上の排出口から出る気泡、又は他の力を含み得るが、これらに限定されない。図7~図9を参照すると、横方向ガイド240は、これらの力に対抗するために、横方向ガイド240の切り欠き部244の内側切り欠き面256が化学原料分配器120と接触することによって、化学原料分配器120の横方向(すなわち、図7~図9の座標軸の+/-Y方向)の移動を制限することができる。化学原料分配器120の横方向の移動を低減することにより、容器壁104に接続される注入口において化学原料分配器120にかかる応力を低減することができ、それにより、化学原料分配器210の耐用年数を延ばすことができる。
分配器支持システム200は、複数の横方向ガイド240を含んでもよい。実施形態では、複数の横方向ガイド240の各々は、他の横方向ガイド240と係合された化学原料分配器120のサブセットから分離している化学原料分配器120の別個のサブセットと係合され得る。実施形態では、横方向ガイド240のうちの1つ以上は、1つ以上の化学原料分配器120が2つ以上の横方向ガイド240と係合され得るように、互いに重なり合ってもよい。
複数の横方向ガイド240は、化学原料分配器の長さに沿った複数の位置(例えば、図の座標軸における+/-X位置)で化学原料分配器120に横方向支持を提供するように設置されてもよい。図2及び図7を参照すると、実施形態では、1つ以上の横方向ガイド240は、中間ビーム210と、中間ビーム210に最も近い容器壁104の側部との間に配置されてもよい。図2及び図10を参照すると、実施形態では、1つ以上の横方向ガイド240は、複数の化学原料分配器120の終端部130に近接して配置され得る。この構成では、中間ビーム210は、横方向ガイド240と容器壁104の最も近い側との間に配置される。化学原料分配器120の終端部130に1つ以上の横方向ガイド240を配置することにより、化学原料分配器120の終端部130を安定させ、終端部130の横方向の移動を低減することができる。
図10Aを参照すると、横方向ガイド240は、化学原料分配器120の終端部130に近接して配置されて、化学原料分配器120の終端部130を安定させるための端部ガイドとして作用してもよい。図10Bを参照すると、横方向ガイド240のうちの1つ以上が化学原料分配器120の終端部130に近接して配置されるとき、横方向ガイド240は、化学原料分配器120の終端部130に追加の熱を伝導し得る。この追加の熱と化学原料分配器120の終端部130における化学原料の減少した流れとの組み合わせは、化学原料分配器120の終端部130における温度を上昇させる可能性があり、化学原料分配器120の終端部130における排出口の追加のコーキング及び閉塞をもたらし得る。化学原料分配器120の終端部130の加熱に対する横方向ガイド240の影響を低減するために、実施形態では、化学原料分配器120の各々は、化学原料分配器120の終端部130の内側に配置された断熱材160を含んでもよい。断熱材160は、少なくとも横方向ガイド240が化学原料分配器120と係合する位置に配置されてもよい。断熱材160は、隔壁162によって化学原料分配器120内の化学原料から隔離されてもよい。断熱材160は、横方向ガイド240から化学原料分配器120内の化学原料への熱伝導を低減又は防止することができる。
ここで図11を参照すると、実施形態では、分配器支持システム200は、化学原料分配器120の終端部130と係合する1つ以上の端部ガイド270を含んでもよい。端部ガイド270は、化学原料分配器120の終端部130に近接して配置される横方向ガイド240に加えて、又はその代替として使用されてもよい。端部ガイド270は、図11~図13の座標軸の+/-Y方向への化学原料分配器120の横方向の動きを制限することができる一方で、化学原料分配器120の各々が+/-X方向に異なる程度に熱膨張することを継続して可能にする。
ここで図12を参照すると、端部ガイド270はそれぞれ、1つの取付穴274と、取付穴274から離間された1つ又は複数のスロット276とを有するフラットバー272を備えることができる。各端部ガイド270は、1つ、2つ、3つ、又は3つより多くのスロット276を有してもよい。各端部ガイド270は、n-1個のスロット276を有することができ、このとき、nは、端部ガイド270が係合される化学原料分配器120のサブセット内の化学原料分配器120の数に等しい。図13を参照すると、化学原料分配器120の各々の終端部130は、図13の座標軸の+/-X方向に終端部130から外向きに突出するロッド278を含むことができる。図11~図13を参照すると、化学原料分配器120のうちの1つのロッド278は、端部ガイド270の穴274を通して配置されてもよく、端部ガイド270は、ボルト、ねじ、クリップ、ピン、ストラップ、他の締結具、又はこれらの組み合わせなどであるが、これらに限定されない締結具280を用いて、穴274と係合された1つの化学原料分配器120に結合されてもよい。サブセット内の他の化学原料分配器120の各々のロッド278は、端部ガイド270のスロット276内に受容されてもよい。スロット276は、流動床処理システム100がその動作温度まで上昇したときに、化学原料分配器120を+/-Y方向に横方向に移動させることなく、端部ガイド270の熱膨張を可能にすることができる。実施形態では、スロット278を通って配置されたロッド278は、任意選択的に、ボルト、クリップ、ピン、ストラップ、他の締結具、又はこれらの組み合わせなどであるがこれらに限定されない締結具280を含むことができ、これは、流動床処理システム100の動作中にロッド278がスロット276から係合解除されるのを防止することができる。
図11を参照すると、端部ガイド270は、化学原料分配器120の各々の終端部130から離間されてもよく、ロッド278の各々は、それが通って配置される穴274又はスロット276内で摺動可能であってもよく、これは、動作中の化学原料分配器120の熱膨張の差を許容し得る。例えば、化学原料分配器120がコークス形成又は他の理由により梗塞された場合、化学原料の流れが停止する可能性があり、これにより化学原料分配器120上の化学原料の流れの冷却効果が低減する。化学原料による冷却の低減は、梗塞された化学原料分配器120の温度を上昇させ、それによって、梗塞されていない他の化学原料分配器120に対して梗塞された化学原料分配器120の+/-X方向の熱膨張を増加させ得る。端部ガイド270を化学原料分配器120の終端部130から離間させることにより、ロッド278が端部ガイド270に対して+/-X方向に摺動して、化学原料分配器120の熱膨張のこれらの差を補うことが可能になり得る。化学原料分配器120のロッド278と端部ガイド270の穴274及びスロット276との係合は、端部ガイド270及び化学原料分配器120の両方の熱膨張を継続して許容しながら、化学原料分配器120の+/-Y方向への横方向移動を制限し得る。
ここで図2及び図14を参照すると、中間ビーム210を容器壁104に取り付けることにより、化学原料分配器120がアクセスできない領域を容器102内に形成することができる。この領域は、化学原料が容器102に導入されないデッドゾーンを生成する可能性があり、流動床処理システム100の利用率及び容量を低減し得る。実施形態では、流動床処理システム100は、容器壁104への中間ビーム210の取り付けによって遮断される容器102の領域に配置された1つ又は複数のT型分配器300を含むことができる。各T型分配器300は、化学原料注入口301を備え得る。化学原料注入口301は、化学原料供給流122をT型分配器300に導入することができる。化学原料供給流122は、化学原料注入口301を通過してT型分配器300に入ることができる。化学原料注入口301は、T型分配器300及びT型分配器300内の化学原料供給流122が容器壁104を通過して容器102の内部容積に入ることを可能にする容器102内の入口の場所を指してもよい。T型分配器300は、化学原料注入口301に近接して容器壁104に結合され得る。
T型分配器300は、化学原料注入口301と流体連通する注入導管302と、注入導管302と流体連通する分配導管304とを含むことができる。分配導管304は、T字形を形成するように注入導管302に直交して向けられてもよい。注入導管302は、化学原料122をT型分配器300の化学原料注入口301から分配導管304に通すように動作することができる。注入導管302は、化学原料注入口301と分配導管304との間のその長さに沿って化学原料排出口を有していなくてもよい。分配導管304は、1つ以上の壁306を備えるT型分配器本体305を含んでもよい。1つ以上の壁306は、それを通る細長い化学原料供給流経路を画定してもよい。
分配導管304のT型分配器本体305は、本体305の1つ以上の壁306内の開口部であり得る複数の化学原料排出口308を含んでもよい。複数の化学原料排出口308は、分配導管304の長さの少なくとも一部に沿って離間されてもよい。実施形態では、複数の化学原料排出口308は、T型分配器300の分配導管304に沿って単一の列に配置されてもよい。他の実施形態では、複数の化学原料排出口308は、2列など、T型分配器300の分配導管304に沿って交互の位置に配置されてもよい。化学原料排出口308は、T型分配器300の分配導管304に沿って任意の構成で配置され得ることが企図される。
化学原料排出口308は、T型分配器300から容器102の内部容積への化学原料供給流122のための通路を提供することができる。複数の化学原料排出口308は、化学原料供給流122の一部をT型分配器300から排出して容器102の内部容積内に通すように動作可能であってもよい。複数の化学原料排出口308の各々は、図18に示される化学原料分配器120に関連して先に説明されたように、オリフィス及び任意選択的にディフューザを含むことができる。化学原料排出口308は、図18に記載され示された化学原料分配器120の化学原料排出口124について先に記載された特徴のいずれかを有し得る。
1つ以上の壁126は、細長い化学原料供給流経路127を画定してもよい。複数の化学原料排出口124は、細長い化学原料供給流経路127の長さの少なくとも一部に沿って離間されてもよい。複数の化学原料排出口124の個々のものは、化学原料供給流122の部分を化学原料分配器120から排出して容器102に入れるように動作可能であってもよい。化学原料分配器120に入る化学原料供給流122の総流量は、複数の化学原料排出口124のうちの個々の排出口を通過して容器102内に入る化学原料供給流122の部分の流量に等しくてもよい。
図14及び図15を参照すると、分配器支持システム200は、各T型分配器300の分配導管304の各側に支持を提供するように動作可能な1つ又は複数の支持体320を更に含むことができる。支持体320の各々は、支持体320の取付端部322において容器壁104に結合されてもよい。支持体320の支持端部324は、分配導管304に垂直支持を提供するために、分配導管304の上面及び底面と係合するように成形されてもよい。実施形態では、支持体320の支持端部324は、図15に示されるように、分岐されてもよい。図15を参照すると、実施形態では、T型分配器300の分配導管304は、分配導管304が支持体320に接触する位置で分配導管304の外面に結合された1つ以上の補強バー132を含むことができる。
再び図2を参照すると、容器102が15フィート(4.6メートル)以上の内径を有する場合、化学原料分配器120の各々の長さの増加は、化学原料分配器120の終端部130に近接する化学原料の温度上昇及び圧力低下に起因して、化学原料の分配不良をもたらし得る。例えば、流動床処理システム100の動作中、化学原料供給流122は、容器102内部の温度と比較して相対的に低い温度で供給され得る。実施形態によれば、化学原料供給流122の温度と容器102内の温度との間の差は、300℃超、例えば、350℃超、400℃超、450℃超、500℃超、550℃超、600℃超、又は650℃超であり得る。
実施形態では、容器102内部の温度は500℃超であってよく、化学原料供給流122の温度は容器102内部の温度より低くてもよい。動作中、容器102内部の温度は、化学原料分配器120を加熱する可能性があり、したがって、化学原料分配器120の外周の最高表面温度を上昇させる可能性がある。外周の最高表面温度は、化学原料分配器120全体の最も高い表面温度を指すことができる。容器102からの熱はまた、化学原料分配器120内の化学原料供給流122の温度を上昇させ得る。化学原料分配器120の外周の最高表面温度又は化学原料分配器120内部の化学原料供給流122の温度が過度に上昇する場合、化学原料供給流122は、化学原料分配器120上にコークスを沈着させ始める可能性がある。化学原料分配器120上にコークスが沈着すると、複数の化学原料排出口124において閉塞が生じる可能性があり、これにより、動作上の問題につながる流量不均等分布をもたらし得る。本開示で使用されるとき、「流量不均等分布」は、複数の化学原料排出口124の個々の排出口間の均一な流量分布の差を指し得る。
ここで図16を参照すると、実施形態では、本開示の化学原料分配器120は、化学原料分配器120の終端部130に近接して化学原料122の十分な線形ガス速度を維持するために、化学原料分配器120の長さに沿って変化する断面積を有し得る。換言すれば、各化学原料分配器120は、化学原料注入口121に近接する化学原料分配器120の断面積と比較して、終端部130に近接する断面積が小さくてもよい。化学原料分配器120に関して本明細書で使用される場合、化学原料分配器の「断面積」という用語は、任意の所与の点において化学原料分配器120を通る横断面によって形成される分配器壁126の内面によって画定される二次元形状の面積を指す。化学原料分配器120の「平均断面積」は、化学原料分配器120の特定の長さにわたって取られた断面積の平均である。化学原料供給流122が化学原料分配器120から複数の化学原料排出口124を通って容器102に入るとき、化学原料分配器120中の化学原料供給流122の流量は、化学原料分配器120の長さに沿って減少する断面積に起因して、維持され得るか、又は少なくとも影響を受けにくくなり得る。
図17を参照すると、化学原料分配器120の長さに沿った位置(例えば、図17の座標軸の+/-X方向の位置)に基づいて変化する断面積を有する化学原料分配器120の一実施形態が概略的に示されている。前述したように、各化学原料分配器120は、分配器壁126を含んでもよい。各化学原料分配器120はまた、化学原料分配器120の終端部130に配置された端部壁134を含むことができる。実施形態では、分配器壁126は、第1のパイプ140、錐台形状の移行セクション141、及び第2のパイプ142を画定することができる。本明細書で使用される場合、パイプは、任意の断面形状を有する円筒形導管を指すことができる。例えば、パイプは、円形、楕円形、長方形、多角形、不規則形状、又は任意の他の形状である断面形状を有してもよい。第1のパイプ140は、化学原料注入口121と接触し、その下流側にあってもよい。錐台形状の移行セクション141は、第1のパイプ140と接触し、その下流側にあってもよい。第2のパイプ142は、錐台形状の移行セクション141と接触し、その下流側にあってもよい。第1のパイプ140、錐台形状の移行セクション141、及び第2のパイプ142は共に、細長い化学原料供給流経路127を画定することができる。複数の化学原料排出口124は、上で詳述したように、細長い化学原料供給流経路127の長さの一部に沿って、又は代替的に、第1のパイプ140、錐台形状の移行セクション141、及び第2のパイプ142の一部に沿って離間されてもよい。したがって、化学原料供給流122は、化学原料注入口121を介して化学原料分配器120に入った後、細長い化学原料供給流経路127に沿って通過することができ、複数の化学原料排出口124を介して化学原料分配器120から出ることができる。
図17は、第1のパイプ140、錐台形状の移行セクション141、及び第2のパイプ142を備える化学原料分配器120を示すが、化学原料分配器120は、任意の数のパイプ(すなわち、パイプセグメント)及び錐台形状の移行セクション141を含み得ることが企図される。例えば、化学原料分配器120は、複数のパイプセグメント、例えば、3つ、4つ、5つ、6つ、又は6つを超えるパイプセグメントを備えてもよく、各パイプセグメントの間に錐台形状の移行セクション141を有する。更に、各パイプセグメントは正確に同じ長さを有する必要はないことに留意されたい。すなわち、個々の成形パイプセグメントは、他の個々の成形パイプセグメントよりも短くても長くてもよい。図17の第1のパイプ140及び第2のパイプ142は、ほぼ同じ長さであり得るが、第1のパイプ140及び第2のパイプ142は、異なる長さであってもよいことが企図される。実施形態では、第1のパイプ140は、第2のパイプ142より短くてもよい。他の実施形態では、第1のパイプ140は、第2のパイプ142より長くてもよい。更に、いくつかの実施形態では、化学原料分配器120は、2つ(すなわち、第1のパイプ140及び第2のパイプ142)を超えるパイプセグメントを備えてもよい。例えば、図19に示すように、化学原料分配器は、3つのパイプセグメント139を含むことができ、パイプセグメント139は、錐台形状の移行セクション141によって互いに分離される。
再び図17を参照すると、第1のパイプ140の中心軸及び第2のパイプ142の中心軸は、同一直線上にあってもよく、両方とも分配器中心線128に沿って位置してもよい。すなわち、第1のパイプ140における分配器壁126の断面及び第2のパイプ142における分配器壁126の断面は、同心円を形成してもよい。このような実施形態では、錐台形状の移行セクション141は、分配器中心線128を中心として半径方向に対称であってもよい。図20を参照すると、第1のパイプ120の中心軸144及び第2のパイプ122の中心軸146は、同一直線上になくてもよい。すなわち、第1のパイプ140における分配器壁126の断面及び第2のパイプ142における分配器壁126の断面は、同心円を形成しなくてもよい。このような実施形態では、錐台形状の移行セクション141は、錐台形状の移行セクション141の軸を中心として半径方向に対称でなくてもよい。
再び図17を参照すると、化学原料分配器120の動作中に、化学原料供給流122は、化学原料注入口121を介して化学原料分配器120に入ることができる。化学原料供給流122は、第1のパイプ140、錐台形状の移行セクション141、及び第2のパイプ142を通過し得る。細長い化学原料供給流経路127は、上流側流体経路部分148と下流側流体経路部分149とを含むことができる。化学原料供給流122が細長い化学原料供給流経路127に沿って通過するとき、化学原料供給流122の部分は、複数の化学原料排出口124を通って化学原料分配器120を出ることができる。化学原料供給流122の部分が複数の化学原料排出口124を通って化学原料分配器120を出るとき、細長い化学原料供給流経路127に沿った化学原料供給流122の線形ガス速度は、図17の座標軸の+X寸法における位置が増加するにつれて減少し得る。図17の座標軸の+X方向に細長い化学原料供給流経路127に沿って化学原料分配器120の平均断面積を減少させることにより、体積の損失を補償して、化学原料供給流122の線形ガス速度を維持するか、あるいは化学原料供給流122の線形ガス速度の減少を最小限に抑えることができる。ガス線速度を維持するか、又はガス線速度の減少を最小限に抑えることによって、化学原料分配器120内の化学原料供給流122の停滞を減少させることができる。化学原料供給流122の停滞を減少させることによって、コーキング、及びコーキングに関連する副次的影響も減少させることができる。
ここで図21を参照すると、1つ以上の実施形態によれば、分配器壁126は、第1の壁126A及び第2の壁126Bを備えてもよい。第2の壁126Bは、第1の壁126Aの最大外径よりも大きい内径を有することができる。第2の壁126Bは、第1の壁126Aを取り囲むことができる。第1の壁126Aの内面は、上流側流体経路部分148を画定することができる。第1の壁126Aの外面及び第2の壁126Bの内面は、下流側流体経路部分149を画定することができる。第2の壁126Bは、第1の壁126Aの最大外径より大きい内径を備えてもよいが、下流側流体経路部分149は、依然として、上流側流体経路部分148より小さい平均断面積を備えてもよい。すなわち、第2の壁126Bの平均断面積は、第1の壁126Aよりも大きくてもよいが、下流側流体経路部分148は、上流側流体経路部分149によって占められていない領域によってのみ画定されてもよい。
引き続き図21を参照すると、細長い化学原料供給流経路127の下流側流体経路部分149は、第1の壁126Aと第2の壁126Bとの間に画定され、細長い化学原料供給流経路127の上流側流体経路部分148を取り囲む環状領域であってもよい。第1の壁126Aは、第1のパイプ140を画定し得る。第2の壁126Bは、第2のパイプ142を画定し得る。第1のパイプ140及び第2のパイプ142は、同じ形状のパイプを含んでもよく、又は異なる形状のパイプを含んでもよい。第1の壁126A及び第2の壁126Bは、同軸幾何学的形状を形成してもよい。また、第1の壁126A及び第2の壁126Bは、偏心幾何学的形状を形成してもよいことも企図される。細長い化学原料供給流経路127の上流側流体経路部分148を画定する第1の壁126Aは、第1の壁126Aが終端し、細長い化学原料供給流経路127の上流側流体経路部分148が細長い化学原料供給流経路127の下流側流体経路部分149と流体連通する場所を除いて、化学原料供給流122が第1の壁126Aを通過できないように、気密であってもよい。図21に示されるように、第1の壁126Aは、第2の壁126Bよりも短い長さであってもよく、その結果、細長い化学原料供給流経路127は、化学原料分配器120を通って連続していてもよい。
引き続き図21を参照すると、動作中、化学原料供給流122は、化学原料注入口121を介して化学原料分配器120に入ることができる。化学原料供給流122は、細長い化学原料供給流経路127の上流側流体経路部分148を通過することができる。図21に示されるように、細長い化学原料供給流経路127の上流側流体経路部分148を画定する第1の壁126Aは、化学原料注入口121の反対側の化学原料分配器120の終端部130の前で終端してもよい。これにより、図21の矢印によって示されるように、化学原料供給流122を、細長い化学原料供給流経路127の上流側流体経路部分148から細長い化学原料供給流経路127の下流側流体経路部分149へと続かせることができる。化学原料供給流122が細長い化学原料供給流経路127の下流側流体経路部分149に沿って移動すると、化学原料供給流122は、化学原料注入口121に向かって戻るが、第1の壁126Aの外側で、第1の壁126Aと第2の壁126Bとの間に画定された環状空間内に移動することができる。化学原料供給流122が細長い化学原料供給流経路127の下流側流体経路部分149に沿って移動するとき、化学原料供給流122の部分は、複数の化学原料排出口124を通って化学原料分配器120から出ることができる。化学原料供給流122の部分が複数の化学原料排出口124を通って化学原料分配器120を出るとき、化学原料供給流122の線形ガス速度は減少し得る。しかしながら、細長い化学原料供給流経路127の下流側流体流路部分149に沿った平均断面積が減少するとき、化学原料供給流122の線形ガス速度を維持することができ、あるいは、化学原料供給流122の線形ガス速度の減少を最小限に抑えることができる。ガス線速度を維持するか、又はガス線速度の減少を最小限に抑えることによって、化学原料分配器120内の化学原料供給流122の停滞を減少させることができる。化学原料供給流122の停滞を減少させることによって、コーキング、及びコーキングに関連する副次的影響も減少させることができる。
ここで図22を参照すると、1つ以上の実施形態によれば、化学原料分配器120は、化学原料分配器120の分配器壁126の内側に配置された化学原料供給流ガイド152を備えてもよい。化学原料供給流ガイド152は、化学原料分配器120の端部壁134と接触していてもよい。細長い化学原料供給流経路127の少なくとも一部は、化学原料供給流ガイド152の外面と分配器壁126の内面との間に画定され得る。化学原料供給流ガイド152は、化学原料分配器120の長さの少なくとも一部に沿った細長い化学原料供給流経路127の少なくとも一部の断面積を減少させることができる。化学原料供給流ガイド152を有する実施形態では、化学原料分配器120の分配器壁126は、化学原料分配器120の長さに沿って、一定のサイズ、例えば円形断面形状の場合は一定の直径を有することができる。化学原料供給流ガイド152は、化学原料分配器120の分配器壁126の直径を変えることなく、化学原料分配器120の長さに沿って細長い化学原料供給流経路127の断面積を減少させることができる。しかしながら、1つ以上の実施形態によれば、化学原料分配器120の分配器壁126は、化学原料分配器120の内側に配置された化学原料供給流ガイド152と組み合わせて、(図17のように)分配器壁126の内面によって画定される減少する断面積の両方を特徴としてもよいことが企図される。
引き続き図22を参照すると、化学原料供給流ガイド152の平均断面積は、上流側流体経路部分148の平均断面積と比較して、下流側流体経路部分149においてより大きくてもよい。また、実施形態では、化学原料供給流ガイド152は、化学原料分配器120の下流側流体経路部分149にのみ位置してもよいことが企図される。すなわち、実施形態では、化学原料供給流ガイド152は、下流側流体経路部分149から上流側流体経路部分148まで延在しなくてもよい。化学原料供給流ガイド152は、任意の形状を含むことができる。例えば、化学原料供給流ガイド152は、円錐形状、円錐台形状、ピラミッド形状、曲線形状、又は他の形状を有してもよい。
引き続き図22を参照すると、動作中、化学原料供給流122は、化学原料注入口121を介して化学原料分配器120に入ることができる。化学原料供給流122は、細長い化学原料供給流経路127に沿って通過することができる。化学原料供給流122が細長い化学原料供給流経路127に沿って通過するとき、化学原料供給流122の部分は、複数の化学原料排出口124を通って化学原料分配器120を出ることができる。ここでも、化学原料供給流122のガス線速度は、化学原料供給流122の部分が複数の化学原料排出口124を通って出る際に、化学原料分配器120の長さに沿って減少し得る。しかしながら、化学原料供給流ガイド152は、化学原料分配器120の長さに沿って細長い化学原料供給流経路127の断面積を減少させてもよい。細長い化学原料供給流経路127に沿った平均断面積が減少するとき、化学原料供給流122の線形ガス速度を維持することができ、あるいは、化学原料供給流122の線形ガス速度の減少を最小限に抑えることができる。ガス線速度を維持するか、又はガス線速度の減少を最小限に抑えることによって、コーキング、及びコーキングに関連する副次的影響も減少させることができる。
図18を参照すると、化学原料分配器120は、化学原料分配器120の分配器壁126の外側を裏打ちする耐火材料136を含むことができる。本明細書で使用されるとき、耐火材料136は、熱、圧力、又は化学的侵食による分解に耐性があり得、高温で強度及び形状を保持し得る材料である。アルミニウム、ケイ素、マグネシウム、及びカルシウムの酸化物は、耐火材料の製造に使用される一般的な材料であり得る。耐火材料136は、約14W/m-K未満の熱伝導率を有する断熱材であってもよい。1つ以上の実施形態によれば、上流側流体経路部分148を画定する分配器壁126の外側を裏打ちする耐火材料136の厚さは、細長い化学原料供給流経路127の下流側流体経路部分149を画定する分配器壁126の外側を裏打ちする耐火材料の厚さと異なっていてもよい。例えば、細長い化学原料供給流経路127の下流側流体経路部分149を裏打ちする耐火材料136の厚さは、細長い化学原料供給流経路127の上流側流体経路部分148を画定する壁126を裏打ちする耐火材料136より厚くてもよい。
実施形態では、複数の化学原料分配器120のうちの1つ以上は、化学原料分配器120の長手方向の長さに沿って、第1のセクションと、少なくとも1つの第2のセクションとを含むことができ、第1のセクションは第1の直径を有し、少なくとも1つの第2のセクションは第1の直径とは異なる第2の直径を有する。実施形態では、第1のセクションの第1の直径は、少なくとも1つの第2のセクションの第2の直径より大きくてもよく、第1のセクションは、少なくとも1つの第2のセクションに対して化学原料注入口に近接している。
本開示の第1の態様は、容器壁と、容器壁に結合され、容器壁から容器の内部容積内に延在する複数の化学原料分配器と、を備える、容器を含み得る流動床処理システムを対象とし得る。化学原料分配器の各々は、化学原料流路を形成する分配器本体と、分配器本体の長さに沿って分配された複数の化学原料排出口とを備えることができる。流動床処理システムは、ビーム長さに沿って離間された複数のスロットを含む少なくとも1つの中間ビームを更に備えることができる。少なくとも1つの中間ビームは、両端で容器壁に結合されてもよい。各化学原料分配器は、少なくとも1つの中間ビームの1つのスロットを通過してもよい。少なくとも1つの中間ビームは、複数の化学原料分配器の各々に対して垂直支持を提供することができる。
本開示の第2の態様は、複数の化学原料分配器の各々の最外垂直寸法と少なくとも1つの中間ビーム内のスロットの高さとの間の差が、0.25インチ以下であり得る、第1の態様を含んでもよい。
本開示の第3の態様は、各化学原料分配器の分配器中心線が、化学原料分配器が通過するスロットのスロット中心線から化学原料分配器の最外垂直寸法の10%未満だけずれ得る、第1又は第2の態様のいずれか1つを含んでもよい。
本開示の第4の態様は、少なくとも1つの中間ビームのスロットが、スロットのスロット中心線が複数の化学原料分配器の各々の分配器中心線と垂直に位置合わせできるように位置合わせされ得る。第1から第3の態様のいずれか1つを含んでもよい。
本開示の第5の態様は、各化学原料分配器の外面が、化学原料分配器が通過する中間ビームのスロットの上面又は下面に接触し得る、第1から第4の態様のいずれか1つを含んでもよい。
本開示の第6の態様は、各化学原料分配器が、化学原料分配器の外面に結合された1つ以上の補強バーを備えてもよく、1つ以上の補強バーは、化学原料分配器がスロット内に配置されるとき、スロットの内面に接触するように位置付けられ得る、第1から第5の態様のいずれか1つを含んでもよい。
本開示の第7の態様は、1つ以上の補強バーが、化学原料分配器が通過する中間ビーム内のスロットの上面又は下面に接触し得る、第6の態様を含んでもよい。
本開示の第8の態様は、複数の化学原料分配器の各々と少なくとも1つの中間ビームのスロットの一方又は両方の側面との間のクリアランスが、複数の化学原料分配器のいずれかの横方向位置に影響を及ぼすことなく、又はそれを偏向させることなく、少なくとも1つの中間ビームの熱成長を可能にするのに十分であり得る、第1から第7の態様のいずれか1つを含んでもよい。
本開示の第9の態様は、化学原料分配器の最大水平寸法とスロットのスロット幅との間の差が、0.125インチ以上、又は0.125インチ~15インチであり得る、第1から第8の態様のいずれか1つを含んでもよい。
本開示の第10の態様は、少なくとも1つの中間ビームの少なくとも1つの端部が、容器壁に対して横方向に摺動可能であり得る、第1から第9の態様のうちのいずれか1つを含んでもよい。
本開示の第11の態様は、スロットのスロット幅が、少なくとも1つの中間ビームの長さに沿った各スロットの位置に応じて変化し得る、第1から第10の態様のいずれか1つを含んでもよい。
本開示の第12の態様は、少なくとも1つの中間ビームの第1の端部が、容器壁に堅固に結合され得、少なくとも1つの中間ビームの第2の端部が、容器壁に摺動可能に結合され得る、第1から第11の態様のうちのいずれか1つを含んでもよい。
本開示の第13の態様は、スロットのスロット幅が、少なくとも1つの中間ビームの第1の端部から第2の端部に向かって増加し得る、第12の態様を含んでもよい。
本開示の第14の態様は、少なくとも1つの中間ビームの両端が、容器壁に摺動可能に結合され得る、第1から第11の態様のいずれか1つを含んでもよい。
本開示の第15の態様は、少なくとも1つの中間ビーム内のスロットのスロット幅が、少なくとも1つの中間ビームの水平中心から少なくとも1つの中間ビームの各端部に向かって横方向外向きに増加し得る、第14の態様を含んでもよい。
本開示の第16の態様は、第1の複数の化学原料分配器と、少なくとも1つの第1の中間ビームと、第2の複数の化学原料分配器と、少なくとも1つの第2の中間ビームと、を備える、第1から第15の態様のいずれか1つを含んでもよい。第1の複数の化学原料分配器は、容器壁の第1の側面に結合され、少なくとも1つの第1の中間ビーム内のスロットを通って延在してもよい。第2の複数の化学原料分配器は、第1の側面とは反対側の容器壁の第2の側面に結合され、第2の複数の化学原料分配器は、少なくとも1つの第2の中間ビーム内のスロットを通って延在してもよい。
本開示の第17の態様は、フラットバーを含む少なくとも1つの横方向ガイドを更に備え、フラットバーは、フラットバーの一方の側に沿って配置された複数の切り欠き部を有する、第1から第16の態様のいずれか1つを含んでもよい。少なくとも1つの横方向ガイドの各々は、複数の化学原料分配器のサブセットと係合されてもよく、少なくとも1つの横方向ガイド内の複数の切り欠き部の各々は、複数の化学原料分配器のうちの1つの少なくとも一部を受容してもよい。横方向ガイドは、複数の切り欠き部のうちの1つに少なくとも部分的に配置された化学原料分配器のうちの1つに堅固に結合されてもよい。
本開示の第18の態様は、横方向ガイドと切り欠き部内に受容される化学原料分配器の一部との間の接触が、化学原料分配器の横方向移動を制限し得る、第17の態様を含んでもよい。
本開示の第19の態様は、横方向ガイドが1つの化学原料分配器に結合される切り欠き部が、1つの化学原料分配器の分配器幅にぴったりと一致し得る、第17又は第18の態様のいずれか1つを含んでもよい。
本開示の第20の態様は、横方向ガイドが1つの化学原料分配器に堅固に結合される切り欠き部の切り欠き幅と、1つの化学原料分配器の分配器幅との間の差が、0.25インチ以下であり得る、第17から第19の態様のいずれか1つを含んでもよい。
本開示の第21の態様は、ガス分配システムが周囲温度であるとき、化学原料分配器のうちの1つに堅固に結合されていない切り欠き部の各々について、化学原料分配器に固定された切り欠き部から遠位の切り欠き部の表面が、その中に部分的に配置された化学原料分配器の表面にぴったりと一致し得、化学原料分配器に固定された切り欠き部に近接する表面が、化学原料分配器の表面から少なくとも3/8インチ(0.95cm)だけ離間し得る、第17から第20の態様のいずれか1つを含んでもよい。
本開示の第22の態様は、少なくとも1つの横方向ガイドが、中間ビームと容器壁との間に位置付けられ得る、第17から第21の側面のいずれか1つを含んでもよい。
本開示の第23の態様は、少なくとも1つの横方向ガイドが、複数の化学原料分配器のうちの1つ以上の終端部に近接して位置付けられ得る、第17から第22の態様のいずれか1つを含んでもよい。
本開示の第24の態様は、少なくとも1つの横方向ガイドと係合される複数の化学原料分配器の各々が、化学原料分配器が横方向ガイドと係合する位置において、化学原料分配器の終端部内に配置される断熱材を備え得る、第23の態様を含んでもよい。
本開示の第25の態様は、少なくとも1つの端部ガイドを更に備え、少なくとも1つの端部ガイドが、複数の化学原料分配器のサブセットの終端部と係合され得る、第1から第24の態様のいずれか1つを含んでもよい。
本開示の第26の態様は、少なくとも1つの端部ガイドが、フラットバーを含む横方向ガイドを備えてもよく、フラットバーは、フラットバーの片側に沿って位置付けられた複数の切り欠き部を有する、第25の態様を含んでもよい。少なくとも1つの横方向ガイドの各々は、化学原料分配器の終端部において複数の化学原料分配器のサブセットと係合されてもよく、少なくとも1つの横方向ガイドの複数の切り欠き部の各々は、複数の化学原料分配器のうちの1つの少なくとも一部を受容してもよく、横方向ガイドは、複数の切り欠き部のうちの1つに少なくとも部分的に配置された化学原料分配器のうちの1つに堅固に結合されてもよい。
本開示の第27の態様は、少なくとも1つの端部ガイドと係合される複数の化学原料分配器の各々が、化学原料分配器が端部ガイドと係合する位置において、化学原料分配器の終端部内に配置される断熱材を備え得る、第26の態様を含んでもよい。
本開示の第28の態様は、複数の化学原料分配器の各々の終端部が、終端部から横方向外向きに突出するロッドを備え得、少なくとも1つの端部ガイドが、1つ以上の開口部を含むフラットバーを備え得る、第25の態様を含んでもよい。複数の化学原料分配器のサブセットの各々の終端部のロッドは、少なくとも1つの端部ガイドの開口部のうちの1つの中に配置されてもよく、少なくとも1つの端部ガイドは、少なくとも1つの端部ガイドがロッドの各々の上で摺動可能であり得るように、サブセット内の複数の化学原料分配器の各々のロッドに結合されてもよい。
本開示の第29の態様は、容器壁に結合され、容器壁から容器の内部容積内に延在するT型分配器を更に備え、T型分配器の各々は、容器壁への少なくとも1つの中間ビームの取り付けによって遮断される容器の部分に配置され得る、第1から第28の態様のいずれか1つを含んでもよい。
本開示の第30の態様は、複数の化学原料分配器のうちの1つ以上が、少なくとも、化学原料分配器の化学原料注入口に近接する第1のセクションと、化学原料分配器の終端部に近接する第2のセクションとを備えてもよく、第2のセクションは、第1のセクションの断面積よりも小さい断面積を有し得る、第1から第29の態様のいずれか1つを含んでもよい。
本開示の第31の態様は、複数の化学原料分配器のうちの1つ以上が、化学原料分配器の長さの少なくとも一部に沿って導管に結合された1つ以上の補強バーを備え得る、第1から第30の態様のいずれか1つを含んでもよい。
本開示の第32の態様は、流動床処理システムが、反応器、触媒燃焼器、触媒ストリッパー、又は触媒調整器、例えば、炭化水素脱水素システムのための反応器、触媒燃焼器、触媒ストリッパー、又は触媒調整器であり得る、第1から第31の態様のいずれか1つを含んでもよい。
本開示の第33の態様は、容器が15フィート以上の内径を有する、第1から第32の態様のいずれか1つを含んでもよい。
本開示の第34の態様は、容器壁と、容器壁に結合され、容器壁から容器の内部容積内に延在する複数の化学原料分配器と、を備える、容器を含む流動床処理システムを対象とし得る。化学原料分配器の各々は、化学原料流路を形成する分配器本体と、分配器本体の長さに沿って分配された複数の化学原料排出口とを備えることができる。流動床処理システムは、ビーム長さに沿って離間した複数のスロットを備える少なくとも1つの中間ビームを含むことができ、各化学原料分配器は、少なくとも1つの中間ビームの1つのスロットを通過する。流動床処理システムは、容器壁に結合された少なくとも1つのチェア部を更に含むことができる。中間ビームの少なくとも1つの端部は、少なくとも1つのチェア部と係合され、少なくとも1つのチェア部は、ビームの熱膨張を可能にする。
本開示の第35の態様は、少なくとも1つの中間ビームが、複数の化学原料分配器の各々に垂直支持を提供する、第34の態様を含んでもよい。
本開示の第36の態様は、チェア部が、少なくとも、ベース部と、ベース部から垂直方向に延在する2つの側壁とを含んでもよく、中間ビームの端部の少なくとも一部は、チェア部のベース部及び2つの側壁によって画定されるクレードル内に受容され得る、第34又は第35の態様のいずれか1つを含んでもよい。
本開示の第37の態様は、ベース部は、少なくとも1つの中間ビームの端部がベース部に対して摺動し、中間ビームの熱膨張を可能にすることができる1つ又は複数の取付スロットを含み得る、第36の態様を含んでもよい。
本開示の第38の態様は、チェア部が、触媒粒子及び流体がベース部を通過することを可能にする1つ以上の開口部をベース部に更に備える、第36から第37の態様のいずれか1つを含んでもよい。
本開示の第39の態様は、ベース部、2つの側壁、又は両方が、容器壁に、又は容器壁に結合された取付プレートに溶接された縁部に1つ以上の切り欠き部を含み、切り欠き部は、チェア部及び少なくとも1つの中間ビームから容器壁に伝達される熱量を低減し得る、第36から第38の態様のいずれか1つを含んでもよい。
最後に、特許請求された主題の趣旨及び範囲から逸脱することなく、本明細書で記載される実施形態に様々な修正及び変更を加え得ることが当業者には明らかであろう。したがって、そのような修正及び変更が添付の特許請求の範囲及びそれらの同等物の範囲内に入る限り、本明細書に記載される様々な実施形態のそのような修正及び変更を包含することを意図する。
Claims (15)
- 流動床処理システムであって、
容器壁を含む容器と、
前記容器壁に結合され、前記容器壁から前記容器の内部容積内に延在する複数の化学原料分配器であって、前記化学原料分配器の各々は、化学原料流路を形成する分配器本体と、前記分配器本体の長さに沿って分配された複数の化学原料排出口と、を備える、複数の化学原料分配器と、
ビーム長さに沿って離間された複数のスロットを備える少なくとも1つの中間ビームと、を備え、
前記少なくとも1つの中間ビームは、両端で前記容器壁に結合され、
前記複数の化学原料分配器の各々は、前記少なくとも1つの中間ビームの1つのスロットを通過し、
前記少なくとも1つの中間ビームは、前記複数の化学原料分配器の各々に対して垂直支持を提供する、流動床処理システム。 - 前記複数の化学原料分配器の各々と前記少なくとも1つの中間ビームの前記スロットの一方又は両方の側面との間のクリアランスが、前記複数の化学原料分配器のいずれかの横方向位置に影響を及ぼすことなく、前記少なくとも1つの中間ビームの熱膨張を可能にするのに十分である、請求項1に記載の流動床処理システム。
- 前記化学原料分配器の最大水平寸法と前記スロットのスロット幅との間の差が、0.125インチ以上である、請求項1又は2のいずれか一項に記載の流動床処理システム。
- 前記少なくとも1つの中間ビームの少なくとも1つの端部が、前記容器壁に対して横方向に摺動可能である、請求項1~3のいずれか一項に記載の流動床処理システム。
- 前記少なくとも1つの中間ビームの両端が、前記容器壁に摺動可能に結合され、前記少なくとも1つの中間ビーム内の前記複数のスロットのスロット幅が、前記少なくとも1つの中間ビームの水平中心から前記少なくとも1つの中間ビームの各端部に向かって横方向外向きに増加する、請求項1~4のいずれか一項に記載の流動床処理システム。
- 第1の複数の化学原料分配器及び少なくとも1つの第1の中間ビームと、
第2の複数の化学原料分配器及び少なくとも1つの第2の中間ビームと、を備え、
前記第1の複数の化学原料分配器は、前記容器壁の第1の側面に結合され、前記少なくとも1つの第1の中間ビーム内のスロットを通って延在し、
前記2の複数の化学原料分配器は、前記第1の側面とは反対側の前記容器壁の第2の側面に結合され、前記第2の複数の化学原料分配器は、前記少なくとも1つの第2の中間ビーム内のスロットを通って延在する、請求項1~5のいずれか一項に記載の流動床処理システム。 - フラットバーを含む少なくとも1つの横方向ガイドを更に備え、前記フラットバーは、前記フラットバーの一方の側に沿って配置された複数の切り欠き部を有し、
前記少なくとも1つの横方向ガイドの各々は、前記複数の化学原料分配器のサブセットに係合され、
前記少なくとも1つの横方向ガイド内の前記複数の切り欠き部の各々は、前記複数の化学原料分配器のうちの1つの少なくとも一部を受容し、
前記横方向ガイドは、前記複数の切り欠き部のうちの1つに少なくとも部分的に配置された前記化学原料分配器のうちの1つに堅固に結合され、
前記横方向ガイドと前記切り欠き部内に受容される前記化学原料分配器の前記一部との間の接触は、前記化学原料分配器の横方向移動を制限する、請求項1~6のいずれか一項に記載の流動床処理システム。 - 前記横方向ガイドが前記1つの化学原料分配器に堅固に結合される前記切り欠き部の切り欠き幅と、前記1つの化学原料分配器の分配器幅との間の差が、0.25インチ以下である、請求項7に記載の流動床処理システム。
- ガス分配システムが周囲温度であるとき、前記化学原料分配器のうちの1つに堅固に結合されていない切り欠き部の各々について、前記化学原料分配器に固定された前記切り欠き部から遠位の前記切り欠き部の表面が、その中に部分的に配置された前記化学原料分配器の表面にぴったりと一致し、前記化学原料分配器に固定された前記切り欠き部に近接する表面が、前記化学原料分配器の前記表面から少なくとも3/8インチだけ離間している、請求項7又は8のいずれか一項に記載の流動床処理システム。
- 前記少なくとも1つの横方向ガイドが、前記複数の化学原料分配器のうちの1つ以上の終端部に近接して位置付けられている、請求項7~9のいずれか一項に記載の流動床処理システム。
- 前記少なくとも1つの横方向ガイドと係合されている前記複数の化学原料分配器の各々が、前記化学原料分配器が前記横方向ガイドと係合する位置において、前記化学原料分配器の前記終端部内に配置される断熱材を備える、請求項10に記載の流動床処理システム。
- 前記容器壁に結合され、前記容器壁から前記容器の内部容積内に延在するT型分配器を更に備え、前記T型分配器は、前記容器壁への前記少なくとも1つの中間ビームの取り付けによって遮断される前記容器の部分に配置される、請求項1~11のいずれか一項に記載の流動床処理システム。
- 前記複数の化学原料分配器のうちの1つ以上が、少なくとも、前記化学原料分配器の化学原料注入口に近接する第1のセクションと、前記化学原料分配器の終端部に近接する第2のセクションとを備え、前記第2のセクションは、前記第1のセクションの断面積よりも小さい断面積を有する、請求項1~12のいずれか一項に記載の流動床処理システム。
- 前記複数の化学原料分配器のうちの1つ以上が、前記化学原料分配器の長さの少なくとも一部に沿って導管に結合された1つ以上の補強バーを備える、請求項1~13のいずれか一項に記載の流動床処理システム。
- 前記流動床処理システムが、反応器、触媒燃焼器、触媒ストリッパー、又は触媒調整器である、請求項1~14のいずれか一項に記載の流動床処理システム。
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