JP5035971B2

JP5035971B2 - Gas-solid separator

Info

Publication number: JP5035971B2
Application number: JP2007149625A
Authority: JP
Inventors: 優一郎藤山; 俊彰奥原; 彰内浦; 透容吉原
Original assignee: JAPANESE COOPERATION CENTER PETROLEUM (JCCP); JX Nippon Oil and Energy Corp
Current assignee: JAPANESE COOPERATION CENTER PETROLEUM (JCCP); Eneos Corp
Priority date: 2007-06-05
Filing date: 2007-06-05
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2027-06-05
Also published as: JP2008302268A

Description

本発明は、固体粒子と気体の混合物をそれぞれに分離するための気固分離器に関する。 The present invention relates to a gas-solid separator for separating a mixture of solid particles and a gas from each other.

粒子状の固体（固体粒子）を触媒又は熱媒体とし、反応物と接触させる反応系は古くから知られている。このような反応系である流動床式反応器の中には濃厚流動層（気泡流動層）を用いるものや、高速移動層（高速流動層）を用いるもの等がある。固体粒子と気体との接触時間を短くする必要のある反応（短接触時間反応）には高速移動層が用いられている。現在、重質油等を原料油としてガソリンを製造している流動接触分解装置においては、ライザーと呼ばれる上昇流型高速移動層反応器が主流となっている。その理由は、触媒性能の向上に伴い接触時間を短くすることが可能となり、これによってガソリン等の好ましい生成物の選択性が上がり、好ましくない過分解反応が抑制できるようになったことによる。 A reaction system in which particulate solid (solid particles) is used as a catalyst or a heat medium and brought into contact with a reactant has been known for a long time. Among such fluidized bed reactors which are reaction systems, there are those using a dense fluidized bed (bubble fluidized bed) and those using a high-speed moving bed (high-speed fluidized bed). High-speed moving beds are used for reactions that require a shorter contact time between solid particles and gas (short contact time reactions). At present, in a fluid catalytic cracking apparatus that manufactures gasoline using heavy oil or the like as a raw material oil, an upflow type high-speed moving bed reactor called a riser is the mainstream. The reason for this is that the contact time can be shortened along with the improvement of the catalyst performance, thereby increasing the selectivity of a preferable product such as gasoline and suppressing an undesirable overdecomposition reaction.

高速移動層反応器においては、生成物気体と固体粒子（粒子状固体触媒）との混合物が反応器出口から流出するが、短接触時間反応が要求されるこの種の装置では、混合物から固体粒子（粒子状固体触媒）をいかに迅速に分離できるかが重要な課題であり、分離器の性能が重要となる。 In high-speed moving bed reactors, the mixture of product gas and solid particles (particulate solid catalyst) flows out of the reactor outlet, but in this type of apparatus where a short contact time reaction is required, the mixture is separated from the solid particles. How quickly (particulate solid catalyst) can be separated is an important issue, and the performance of the separator is important.

このような気固分離器として、例えば、下記特許文献１〜３に示すものが知られている。
特開平１０−２４９１２２号公報米国特許６１４６５９７号明細書特開平１０−２４９１２１号公報 As such a gas-solid separator, for example, those shown in Patent Documents 1 to 3 below are known.
JP-A-10-249122 US Pat. No. 6,146,597 Japanese Patent Laid-Open No. 10-249121

しかしながら、従来の気固分離器では分離効率が十分でないことが判明した。 However, it has been found that conventional gas-solid separators do not have sufficient separation efficiency.

そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、従前のものと比較して固体粒子と気体との分離効率をより向上させることが可能な気固分離器を提供することを目的とする。 Then, this invention was made in view of the said subject, and it aims at providing the gas-solid separator which can improve the separation efficiency of a solid particle and gas more compared with the former thing. To do.

本発明に係る気固分離器は、下端が閉塞部材によって閉塞されると共に上端が開放された、鉛直方向に延びる内筒と、内筒を外方から同軸状に覆うと共に、外部に連通する気体抜出口が上部に形成された外筒とを備え、内筒における下端側の側面には、外方に突出すると共に内筒の軸方向に延びる複数の案内羽根と、当該複数の案内羽根に対応してそれぞれ位置すると共に内筒の軸方向に延びる複数の開口部とが設けられており、複数の案内羽根は、それぞれが複数の開口部のうち対応する開口部を覆うように内筒の周方向に傾斜されており、閉塞部材には、内筒と外筒とを連通する連通孔が設けられている。 The gas-solid separator according to the present invention includes a vertically extending inner cylinder whose lower end is closed by a closing member and whose upper end is opened, and an inner cylinder that covers the inner cylinder coaxially from the outside and communicates with the outside. An outer cylinder with an outlet formed in the upper part, and a plurality of guide vanes protruding outward and extending in the axial direction of the inner cylinder on the side surface on the lower end side of the inner cylinder, corresponding to the plurality of guide vanes And a plurality of openings extending in the axial direction of the inner cylinder, and the plurality of guide vanes are arranged around the circumference of the inner cylinder so as to cover the corresponding openings of the plurality of openings. The closing member is provided with a communication hole that connects the inner cylinder and the outer cylinder.

本発明に係る気固分離器では、固体粒子及び気体の混合物を内筒の開口から下向きに供給すると、この混合物は、各開口部から下向きに外筒内へ排出される。各開口部から排出された気体は、案内羽根の内面に沿ってやや旋回されつつさらに下向きに進むが、筒の上部に気体抜出口が設けられているために、向きが上向きに反転され、隣の案内羽根の外面に沿って上向きに流れた後、気体抜出口から排出される。一方、各開口部から排出された固体粒子のうちの一部は、案内羽根の内面に衝突して、そのまま案内羽根の内面に沿って下向きに落下する。また、残りの固体粒子は、気体抜出口に向かう気体に随伴する。気体に随伴する固体粒子のうちのごく少数は、そのまま気体抜出口から排出されるが、気体に随伴する固体粒子のうちの大部分は、気体の流れが下向きから上向きに反転する際にその慣性や自重のために気体から離脱して、下方に向かって旋回しながら主として内壁上に沿って下降する。従って、気固分離器によって、固体粒子及び気体の混合物を固体粒子と気体とに効果的に分離することが可能となる。 In the gas-solid separator according to the present invention, when a mixture of solid particles and gas is supplied downward from the opening of the inner cylinder, the mixture is discharged downward from each opening into the outer cylinder. The gas discharged from each opening advances further downward while being swirled slightly along the inner surface of the guide vane, but since the gas outlet is provided at the top of the cylinder, the direction is reversed upward, After flowing upward along the outer surface of the guide vane, it is discharged from the gas vent. On the other hand, some of the solid particles discharged from each opening collide with the inner surface of the guide vane, and fall downward along the inner surface of the guide vane. Further, the remaining solid particles are accompanied by the gas going to the gas outlet. A small number of solid particles accompanying the gas are discharged from the gas outlet as they are, but most of the solid particles accompanying the gas have their inertia when the gas flow reverses from downward to upward. It is separated from the gas due to its own weight and descends mainly along the inner wall while turning downward. Therefore, the gas-solid separator can effectively separate the mixture of solid particles and gas into solid particles and gas.

また、本発明に係る気固分離器では、閉塞部材に、内筒と外筒とを連通する連通孔が設けられている。固体粒子と混合された気体の大部分は、遠心力によって各開口部から排出されるため、閉塞部材に設けられた連通孔からほとんど排出されない。そのため、連通孔からは、主として気体を伴わない固体粒子が排出されることとなる。そうすると、連通孔において実質的に混合物の分離が行われ、各開口部から排出される固体粒子の総量が減少する。従って、分離すべき混合物の量を減らすことができることとなる。その結果、従前のものと比較して固体粒子と気体との分離効率をより向上させることが可能となる。 Further, in the gas-solid separator according to the present invention, the closing member is provided with a communication hole for communicating the inner cylinder and the outer cylinder. Since most of the gas mixed with the solid particles is discharged from each opening by centrifugal force, it is hardly discharged from the communication hole provided in the closing member. For this reason, solid particles not mainly accompanied with gas are discharged from the communication hole. Then, the mixture is substantially separated in the communication hole, and the total amount of solid particles discharged from each opening is reduced. Therefore, the amount of the mixture to be separated can be reduced. As a result, it is possible to further improve the separation efficiency between the solid particles and the gas as compared with the conventional one.

好ましくは、連通孔は、内筒の中央部分に相当する位置に設けられている。 Preferably, the communication hole is provided at a position corresponding to the central portion of the inner cylinder.

本発明によれば、従前のものと比較して固体粒子と気体との分離効率をより向上させることが可能な気固分離器を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the gas-solid separator which can improve the isolation | separation efficiency of a solid particle and gas more compared with the former thing can be provided.

本発明の好適な実施形態について、図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。 Preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the description, the same reference numerals are used for the same elements or elements having the same function, and a duplicate description is omitted.

まず、図１〜図４を参照して、本実施形態に係る気固分離器１００の構造について説明する。気固分離器１００は、同軸状に固着された内筒１０及び外囲器を兼ねた外筒２を主体に略筒状の二重構造に構成されており鉛直方向に延びた姿勢で使用される。 First, with reference to FIGS. 1-4, the structure of the gas-solid separator 100 which concerns on this embodiment is demonstrated. The gas-solid separator 100 is configured in a substantially cylindrical double structure mainly composed of an inner cylinder 10 fixed coaxially and an outer cylinder 2 also serving as an envelope, and is used in a vertically extending posture. The

（内筒の構造）
内筒１０は、鉛直方向に延びる有底円筒状であり、その下端が円形状の底板（閉塞部材）１１によって閉塞されており、その上端が開放されて導入口１とされている。底板１１には、特に図２〜図４において詳しく示されるように、内筒１０の中央部分に相当する位置（本実施形態では、底板１１の中央部分と一致している。）に、内筒１０と外筒２とを連通する円形状の連通孔１１ａが設けられている。連通孔１１ａの開口面積は、気固分離器１００の大きさや気固分離器１００の運転条件等によって適切な大きさに設定することができるが、連通孔１１ａを通過する固体粒子の質量流束が４００ｋｇ／（ｍ^２・ｓｅｃ）〜２５００ｋｇ／（ｍ^２・ｓｅｃ）となるように設定すると好ましく、特に１６００ｋｇ／（ｍ^２・ｓｅｃ）となるように設定するとより好ましい。 (Inner cylinder structure)
The inner cylinder 10 has a bottomed cylindrical shape extending in the vertical direction, a lower end thereof is closed by a circular bottom plate (blocking member) 11, and an upper end thereof is opened to serve as the introduction port 1. As shown in detail in FIGS. 2 to 4, the inner plate of the inner plate 10 is located at a position corresponding to the central portion of the inner tube 10 (in the present embodiment, coincides with the central portion of the bottom plate 11). A circular communication hole 11 a that communicates between the outer cylinder 10 and the outer cylinder 2 is provided. The opening area of the communication hole 11a can be set to an appropriate size depending on the size of the gas-solid separator 100, the operating conditions of the gas-solid separator 100, and the like, but the mass flux of solid particles passing through the communication hole 11a There preferably the set to be ^{400kg / (m 2 · sec)} ~2500kg / (m 2 · sec), more preferable to set such particularly from ^{1600kg / (m 2 · sec)} .

内筒１０には、この導入口１から固体粒子（粒子状固体触媒）と気体との混合物が導入される。内筒１０の寸法についてはその外直径Ｄ３は好ましくは上流側に直結される図示しない混合物移送管と同一であることが好ましいが、内筒１０を通過する混合物の適度な線速度を得るためにサイズダウンしてもサイズアップしても良い。具体的には、内筒１０の混合物線速度が１ｍ／ｓ〜１００ｍ／ｓ、好ましくは３ｍ／ｓ〜３０ｍ／ｓ、より好ましくは１０ｍ／ｓ〜２０ｍ／ｓとなるように、内筒１０の直径を設定するようにすると好ましい。 A mixture of solid particles (particulate solid catalyst) and gas is introduced into the inner cylinder 10 from the inlet 1. Regarding the dimension of the inner cylinder 10, its outer diameter D3 is preferably the same as that of a mixture transfer pipe (not shown) that is directly connected to the upstream side, but in order to obtain an appropriate linear velocity of the mixture passing through the inner cylinder 10. It may be down or up. Specifically, the inner cylinder 10 has a linear velocity of 1 m / s to 100 m / s, preferably 3 m / s to 30 m / s, more preferably 10 m / s to 20 m / s. It is preferable to set the diameter.

内筒１０の底板１１側の側面には、その円周等分部位に、軸方向に延びる略矩形状の開口部４が複数個形成されている。本実施形態において、開口部４は、内筒１０の側面に１２個形成されているが、２個以上であればよく、好ましくは８個〜１６個であり、より好ましくは１０〜１４個である。開口部４が単一（２個より少ない）である場合、内外筒間隙にて分離に必要な気流の反転を良好に形成できず不都合である。１６個を越える開口部４が形成されている場合、内筒１０の直径等のサイズにも依るが、一般には分離器が徒に複雑・高価となるだけであって、さしたる分離効率の向上は認められなくなる。 A plurality of substantially rectangular openings 4 extending in the axial direction are formed on the side surface of the inner cylinder 10 on the side of the bottom plate 11 at the circumferentially equal parts. In the present embodiment, twelve openings 4 are formed on the side surface of the inner cylinder 10, but may be two or more, preferably eight to sixteen, more preferably ten to fourteen. is there. When the opening 4 is single (less than two), it is inconvenient because it is not possible to satisfactorily form the reversal of the air flow necessary for separation in the inner and outer cylinder gaps. In the case where more than 16 openings 4 are formed, although generally depending on the size of the inner cylinder 10 and the like, the separator is generally complicated and expensive. It will not be recognized.

開口部４の開口面積は、混合物の供給量に応じて開口部４を通過する混合物の線速度が１ｍ／ｓ〜４０ｍ／ｓ、好ましくは３ｍ／ｓ〜２５ｍ／ｓ、より好ましくは３ｍ／ｓ〜１５ｍ／ｓとなるよう決定される。開口部４を通過する混合物の線速度が１ｍ／ｓより小さい場合は、混合物の速度が遅く分離が不十分になるため好ましくない。また、開口部４を通過する混合物の線速度が４０ｍ／ｓより大きい場合は、開口部４、案内羽根５、外筒２の側壁の磨耗が激しくなるため好ましくない。開口部４の開口面積が決定されると、それに応じて、開口部４の長さＬ及び幅Ｗを決定することができる。 The opening area of the opening 4 is such that the linear velocity of the mixture passing through the opening 4 according to the supply amount of the mixture is 1 m / s to 40 m / s, preferably 3 m / s to 25 m / s, more preferably 3 m / s. It is determined to be ˜15 m / s. When the linear velocity of the mixture passing through the opening 4 is smaller than 1 m / s, it is not preferable because the velocity of the mixture is slow and separation becomes insufficient. Moreover, when the linear velocity of the mixture which passes the opening part 4 is larger than 40 m / s, since the abrasion of the opening part 4, the guide blade 5, and the side wall of the outer cylinder 2 becomes intense, it is not preferable. When the opening area of the opening 4 is determined, the length L and the width W of the opening 4 can be determined accordingly.

これらの開口部４に対応する内筒１０の側面には、外方に突出する長尺湾曲板状の案内羽根５が設けられている。すなわち、案内羽根５は、開口部４と同数だけ、それぞれ開口部４の一方の長辺縁部に沿って設けられている。これらの案内羽根５は、内筒径方向と一定角度を成している。すなわち、各案内羽根５は、各開口部４を覆うように一定円周方向に傾斜して設けられている。傾斜形状は、図１、図３及び図４示されるように湾曲していても良いし、図５の（ａ）において縦断面図で示されるように平板状であっても良く、さらに、図５の（ｂ）において縦断面図で示されるように途中で折れた板状でもよい。 On the side surface of the inner cylinder 10 corresponding to these openings 4, a long curved plate-like guide blade 5 that protrudes outward is provided. That is, the same number of guide vanes 5 as the openings 4 are provided along one long side edge of the openings 4. These guide blades 5 form a certain angle with the inner cylinder radial direction. That is, each guide blade 5 is provided so as to be inclined in a certain circumferential direction so as to cover each opening 4. The inclined shape may be curved as shown in FIGS. 1, 3 and 4, or may be flat as shown in a longitudinal sectional view in FIG. 5 (a). 5 (b), it may be a plate that is broken in the middle as shown in the longitudinal sectional view.

各案内羽根５が湾曲する場合には、特に図３において詳しく示されるように、開口部４に面する側が凹面となるような曲面、特に、断面円弧となることが好ましい。断面円弧となる場合には、その半径をｒ、内筒１０の外直径をＤ３、中央外筒２ａの内直径をＤ１としたときに、半径ｒが０．４×（Ｄ１−Ｄ３）≦ｒ≦０．５×（Ｄ１−Ｄ３）を満たすように設定されていると共に頂角が７０°〜１２０°に設定されていることが好ましい。 When each guide blade 5 is curved, it is preferable that the side facing the opening 4 is a curved surface, particularly a circular arc, as shown in detail in FIG. In the case of a circular arc in section, when the radius is r, the outer diameter of the inner cylinder 10 is D3, and the inner diameter of the central outer cylinder 2a is D1, the radius r is 0.4 × (D1-D3) ≦ r. It is preferable that the angle is set to satisfy ≦ 0.5 × (D1-D3) and the apex angle is set to 70 ° to 120 °.

なお、分離器総体として円滑な動作が得られるように、全ての案内羽根５を同一形状とすると共に、全ての案内羽根５が円周等分点に位置するように取り付けることが好ましい。また、一つの開口部４に対応して複数部に分割された構成の案内羽根５をそれぞれ設けることもできる。 In addition, it is preferable that all the guide blades 5 have the same shape and are attached so that all the guide blades 5 are located at the circumferential equal dividing points so that a smooth operation can be obtained as the separator as a whole. Further, the guide blades 5 having a configuration divided into a plurality of parts corresponding to one opening 4 can be provided.

各案内羽根５の半径方向突出長さＰ（図３参照）、すなわち、（内筒１０の中心Ｃと案内羽根５の先端Ｆとの距離Ｒ−０．５×内筒１０の外直径Ｄ３）は、中央外筒２ａの内直径をＤ１として次式のように設定することが好ましい。
Ｐ＝（Ｒ−０．５×Ｄ３）＝０．５×（Ｄ１−Ｄ３）×ｂ
（ここで、ｂは０．２〜０．９９、好ましくは０．７〜０．９５である。） Radial protrusion length P of each guide vane 5 (see FIG. 3), that is, (distance R-0.5 × center C of inner cylinder 10 and tip F of guide vane 5 × outer diameter D3 of inner cylinder 10) Is preferably set as the following equation with the inner diameter of the central outer cylinder 2a as D1.
P = (R−0.5 × D3) = 0.5 × (D1−D3) × b
(Here, b is 0.2 to 0.99, preferably 0.7 to 0.95.)

ｂが０．２より小さい、すなわち案内羽根５の半径方向突出長さＰが小さすぎる場合は、開口部４から噴出した気流の反転が明確に行われず好ましくない。ｂが０．９９より大きい、すなわち案内羽根の半径方向突出長さＰが大きすぎる場合は、外筒と案内羽根の隙間が小さくなりすぎ、案内羽根等と外筒が接触するため好ましくない。 If b is smaller than 0.2, that is, if the radial protrusion length P of the guide blade 5 is too small, the airflow ejected from the opening 4 is not clearly reversed, which is not preferable. If b is larger than 0.99, that is, if the protruding length P in the radial direction of the guide vanes is too large, the gap between the outer cylinder and the guide vanes becomes too small and the guide vanes and the outer cylinder come into contact with each other.

また、案内羽根５の鉛直方向長さは、好ましくは
開口部４の長さＬ／２≦案内羽根５の鉛直方向長さ≦外筒２の鉛直方向長さ
を満たすように設定されており、より好ましくは
開口部４の長さＬ≦案内羽根５の鉛直方向長さ≦０．８×外筒２の鉛直方向長さ
を満たすように設定されており、さらに好ましくは開口部４の長さＬと同程度に設定されている。 Further, the vertical length of the guide blade 5 is preferably set so as to satisfy the length L / 2 of the opening 4 ≦ the vertical length of the guide blade 5 ≦ the vertical length of the outer cylinder 2, More preferably, the length L of the opening 4 is set so as to satisfy the vertical length of the guide blade 5 ≦ 0.8 × the vertical length of the outer cylinder 2, and more preferably the length of the opening 4. It is set to the same level as L.

（外筒の構成）
外筒２は、内筒１０を外方から覆うと共に、内筒１０に対して同軸状に位置する筒状体である。外筒２は、上から順に、気体案内筒２ｃ、円筒状の中央外筒２ａ、円錐筒２ｄ及び粒子抜出管２ｅを有している。中央外筒２ａは、内筒１０における複数の開口部４が形成された部分１０ａを取り囲むように配置されている。中央外筒２ｂは、内筒１０の底板１１よりもさらに下方に延びていることが好ましい。 (Configuration of outer cylinder)
The outer cylinder 2 is a cylindrical body that covers the inner cylinder 10 from the outside and is positioned coaxially with the inner cylinder 10. The outer cylinder 2 includes, in order from the top, a gas guide cylinder 2c, a cylindrical central outer cylinder 2a, a conical cylinder 2d, and a particle extraction pipe 2e. The central outer cylinder 2a is arranged so as to surround a portion 10a in which a plurality of openings 4 in the inner cylinder 10 are formed. The central outer cylinder 2b preferably extends further downward than the bottom plate 11 of the inner cylinder 10.

本実施形態において、中央外筒２ａの内直径Ｄ１は、内筒１０内を混合物が１．５ｍ／ｓの断面平均線速度で下降する場合に、中央外筒２ａと内筒１０との間を上昇する気体の断面平均線速度Ｕ_ｄが６ｍ／ｓ以下となるように設定されると好ましく、断面平均線速度Ｕ_ｄが５ｍ／ｓ以下となるように設定されるとより好ましい。Ｕ_ｄが６ｍ／ｓを超えると、上昇気流に固体粒子が同伴されやすくなり、固体を分離しにくくなる。なお、Ｕ_ｄの下限は特には存在しないが、分離器内の気体の滞留時間削減の観点から、２ｍ／ｓ以上であることが好ましい。 In the present embodiment, the inner diameter D1 of the central outer cylinder 2a is set between the central outer cylinder 2a and the inner cylinder 10 when the mixture descends in the inner cylinder 10 at a cross-sectional average linear velocity of 1.5 m / s. preferably the cross-sectional average linear velocity U _d of the rising gas is set to be equal to or less than 6 m / s, and more preferably cross sectional average linear velocity U _d is set to be equal to or less than 5 m / s. When U _d exceeds 6 m / s, it tends solid particles are entrained in the rising air, is difficult to separate the solid. Although there is no particular lower limit for U _d , it is preferably 2 m / s or more from the viewpoint of reducing the residence time of the gas in the separator.

ここで、断面平均線速度Ｕ_ｄは、内筒１０の外直径をＤ３、内筒１０の内直径をＤ３’（≒Ｄ３）、内筒１０を降下する混合物の線速度をＵ_１０、混合物中のガスの体積分率をεとすると、
（π／４）（Ｄ３’）^２・Ｕ_１０・ε＝（π／４）（（Ｄ１）^２−（Ｄ３）^２）・Ｕ_ｄ
によって求めることができる。なお、通常、εはほぼ１と近似できる。 Here, cross-sectional average linear velocity _{U d} is the outer diameter of the inner cylinder 10 D3, the inner diameter of the inner cylinder 10 D3 '(≒ D3), the linear velocity of the mixture down the inner tube 10 _{U 10,} mixture If the volume fraction of gas is ε,
(Π / 4) (D3 ′) ² · U ₁₀ · ε = (π / 4) ((D1) ² − (D3) ² ) · U _d
Can be obtained. In general, ε can be approximated as 1.

なお、Ｄ１は、上の条件を満たす範囲で、
１．１×Ｄ３≦Ｄ１≦５×Ｄ３
を満たすように設定すると好ましく、
１．１×Ｄ３≦Ｄ１≦３×Ｄ３
を満たすように設定するとより好ましい。 D1 is within a range that satisfies the above condition.
1.1 × D3 ≦ D1 ≦ 5 × D3
Preferably set to satisfy
1.1 × D3 ≦ D1 ≦ 3 × D3
It is more preferable to set so as to satisfy.

また、中央外筒２ａの高さをＬａとしたときに、Ｌａを内筒１０の内直径Ｄ３の０．８〜１０倍とすると好適である。滞留時間を短くする点を重視すれば、（上側部分４ａの長さＬ１＋下側部分４ｂの長さＬ２）に合わせてＬａを短くすると好ましい。具体的には、Ｌａは、Ｄ３の１〜５倍が好ましい。また、中央外筒２ａの好適な高さＬａは、
Ｌ＝Ｌａ×ａ
（ここで、ａは０．１〜０．９９であり、好ましくは０．７〜０．９５である。） In addition, when the height of the central outer cylinder 2a is La, it is preferable that La is 0.8 to 10 times the inner diameter D3 of the inner cylinder 10. If importance is attached to shortening the residence time, it is preferable to shorten La according to (length L1 of upper portion 4a + length L2 of lower portion 4b). Specifically, La is preferably 1 to 5 times D3. Moreover, suitable height La of the center outer cylinder 2a is:
L = La × a
(Here, a is 0.1 to 0.99, preferably 0.7 to 0.95.)

中央外筒２ａの上には、中央外筒２ａよりも径が小さい、円筒状の気体案内筒２ｃが配置され、気体案内筒２ｃの側面の対向位置２箇所には、気体抜出口６が形成されている。気体抜出口６には、外部に連通すると共に半径方向に延びた気体抜出管７がそれぞれ接続されている。気体抜出管７は、上方又は下方に傾斜していても良い。 A cylindrical gas guide tube 2c having a diameter smaller than that of the center outer tube 2a is disposed on the center outer tube 2a, and gas outlets 6 are formed at two opposing positions on the side surface of the gas guide tube 2c. Has been. A gas extraction pipe 7 that communicates with the outside and extends in the radial direction is connected to the gas extraction outlet 6. The gas extraction pipe 7 may be inclined upward or downward.

一方、中央外筒２ａの下端には、下方に向かうにつれて縮径された円錐部２ｄ及び小径の粒子抜出管２ｅが、この順に接続されている。粒子抜出管２ｅの下端の粒子抜出口３から固体粒子が排出される。粒子抜出管２ｅの粒子抜出口３からは定常的な気体の排出はなされず、気体抜出管７を通してのみ気体が定常的に排出されるようになっている。また、外筒２と内筒１０とは、開口部４のみを介して連通している。粒子抜出管２ｅの粒子抜出口３の開口径は、内筒１０の外直径Ｄ３の０．６倍〜２倍であることが好ましい。 On the other hand, the lower end of the central outer cylinder 2a is connected with a conical portion 2d having a reduced diameter and a particle extraction tube 2e with a small diameter in this order. Solid particles are discharged from the particle outlet 3 at the lower end of the particle extraction pipe 2e. A steady gas is not discharged from the particle extraction port 3 of the particle extraction tube 2e, but the gas is steadily discharged only through the gas extraction tube 7. Further, the outer cylinder 2 and the inner cylinder 10 communicate with each other only through the opening 4. The opening diameter of the particle outlet 3 of the particle extraction pipe 2e is preferably 0.6 to 2 times the outer diameter D3 of the inner cylinder 10.

上述した各部は、化学反応に耐える適宜素材を用いて形成される。例えば、加工性に優れ耐薬品性も良いステンレスは適材といえる。その他、異なる素材を適宜組み合わせて、上述した各部を構成してもよい。すなわち、上述した各部は、必要な剛性及び耐性を得ることができるものであればよい。 Each of the above-described parts is formed using an appropriate material that can withstand a chemical reaction. For example, stainless steel with good workability and good chemical resistance is a suitable material. In addition, the above-described units may be configured by appropriately combining different materials. That is, each part mentioned above should just be what can obtain required rigidity and tolerance.

（運転方法及び作用）
続いて、気固分離器１００の運転方法及び作用を説明する。気体（粘度μ［Ｐａ・ｓ］）と固体粒子（平均粒径ｄ_ｐ［ｍ］、粒子密度ρ_ｐ［ｋｇ／ｍ^３］）との混合物を、内筒１０の導入口１から内筒１０内へと所定速度（断面平均線速度Ｕ［ｍ／ｓ］）で下向きに導入する。固体粒子としては、特に限定されないが、例えば、平均粒径ｄ_ｐが１μｍ〜５００μｍ程度、粒子密度ρ_ｐが１．５ｇ／ｃｍ^３〜２．５ｇ／ｃｍ^３程度の流動接触触媒（ＦＣＣ）等が挙げられる。また、気体の粘度μは、通常、０．００１Ｐａ・ｓ〜０．０００００５Ｐａ・ｓ程度である。 (Operation method and action)
Subsequently, an operation method and operation of the gas-solid separator 100 will be described. A mixture of gas (viscosity μ [Pa · s]) and solid particles (average particle diameter d _p [m], particle density ρ _p [kg / m ³ ]) is transferred from the inlet 1 of the inner cylinder 10 to the inner cylinder 10. It is introduced downward at a predetermined speed (cross-sectional average linear velocity U [m / s]). The solid particles are not particularly limited, for example, an average particle size of about _{d p} is 1Myuemu～500myuemu, particle density [rho _p is 1.5g ^/ cm ³ ~2.5g ^/ cm 3 order of fluid catalytic catalyst (FCC) or the like Is mentioned. Further, the viscosity μ of the gas is usually about 0.001 Pa · s to 0.000005 Pa · s.

内筒１０の下端部は底板１１によって閉塞されているので、導入開始直後だけは固体粒子の一部が底板１１に直接衝突することになるが、次第に固体粒子層（触媒床）が形成されるので、その後は、固体粒子の衝突・衝撃から底板１１が保護される。 Since the lower end portion of the inner cylinder 10 is closed by the bottom plate 11, a part of the solid particles directly collides with the bottom plate 11 just after the start of introduction, but a solid particle layer (catalyst bed) is gradually formed. Therefore, after that, the bottom plate 11 is protected from the collision and impact of the solid particles.

定常的に図の上から下に向かう混合物（固体粒子及び気体）の流れは、底板１１及び固体粒子層に遮られて横方向（水平方向）への速度を与えられ、内筒１０の側面に形成された複数の開口部４から側方下向きに飛び出す（図２及び図４参照）。ここで、図２及び図４において、気体の流れを実線矢印にて表し、固体粒子の流れを点線矢印にて表している。 The flow of the mixture (solid particles and gas) steadily moving from the top to the bottom of the figure is blocked by the bottom plate 11 and the solid particle layer and given a speed in the horizontal direction (horizontal direction). It protrudes from the plurality of formed openings 4 to the side and downward (see FIGS. 2 and 4). Here, in FIG.2 and FIG.4, the flow of gas is represented by the solid line arrow, and the flow of the solid particle is represented by the dotted line arrow.

その後、気体は、図４に示されるように、開口部４から下向きに流れ出た後、案内羽根５の内面５ａに案内されて、鉛直軸を上から見て図示時計回りに少し旋回された後、時計回りに隣接する案内羽根５の外面５ｂに沿って上昇して、気体抜出口６から排出される。 Thereafter, as shown in FIG. 4, after the gas flows downward from the opening 4, the gas is guided to the inner surface 5 a of the guide vane 5, and then slightly swiveled clockwise as viewed from above the vertical axis. Then, it rises along the outer surface 5b of the guide blade 5 adjacent in the clockwise direction and is discharged from the gas vent 6.

一方、固体粒子の一部は、案内羽根５の内面５ａに衝突してそのまま内面に沿って下向きに移動する。また、残りの固体粒子は、気体抜出口６に向かう気体に随伴する。気体に随伴する固体粒子のうちのごく少数は、そのまま気体抜出口６から排出されるが、気体に随伴する固体粒子のうちの大部分は、気体の流れが下向きから上向きに反転する際にその慣性や自重のために気体から離脱してそのまま下方に進み、図２に示されるように、円錐部２ｄの内面に沿って旋回し、粒子抜出口３から排出されることとなる。従って、本実施形態における気固分離器１００によって、固体粒子及び気体の混合物を固体粒子と気体とに効果的に分離することが可能となる。 On the other hand, a part of the solid particles collides with the inner surface 5a of the guide blade 5 and moves downward along the inner surface. Further, the remaining solid particles accompany the gas toward the gas outlet 6. A very small number of solid particles accompanying the gas are discharged from the gas outlet 6 as they are, but most of the solid particles accompanying the gas are changed when the gas flow is reversed from downward to upward. Due to inertia and dead weight, the gas leaves the gas and proceeds downward, and as shown in FIG. 2, it turns along the inner surface of the conical portion 2 d and is discharged from the particle outlet 3. Therefore, the gas-solid separator 100 according to this embodiment can effectively separate the mixture of solid particles and gas into solid particles and gas.

また、本実施形態に係る気固分離器１００では、底板１１に、内筒と外筒とを連通する連通孔１１ａが設けられている。固体粒子と混合された気体の大部分は、遠心力によって開口部４から排出されるため、底板１１に設けられた連通孔１１ａからほとんど排出されない。そのため、連通孔１１ａからは、主として気体を伴わない固体粒子が排出されることとなる。そうすると、連通孔１１ａにおいて実質的に混合物の分離が行われ、開口部４から排出される固体粒子の総量が減少する。従って、分離すべき混合物の量を減らすことができることとなる。その結果、従前のものと比較して固体粒子と気体との分離効率をより向上させることが可能となる。 In the gas-solid separator 100 according to the present embodiment, the bottom plate 11 is provided with a communication hole 11a that allows the inner cylinder and the outer cylinder to communicate with each other. Since most of the gas mixed with the solid particles is discharged from the opening 4 by centrifugal force, it is hardly discharged from the communication hole 11 a provided in the bottom plate 11. For this reason, the solid particles not mainly accompanied with gas are discharged from the communication hole 11a. If it does so, isolation | separation of a mixture will be performed substantially in the communicating hole 11a, and the total amount of the solid particle discharged | emitted from the opening part 4 will reduce. Therefore, the amount of the mixture to be separated can be reduced. As a result, it is possible to further improve the separation efficiency between the solid particles and the gas as compared with the conventional one.

ここで、本実施形態に係る気固分離器１００において、分離効率がより向上することを確認するための試験を行った。試験としては、以下に示す実施例１〜４及び比較例１の各構成を有する気固分離器を用いて、平均粒径ｄ_ｐ＝６８μｍ且つ粒子密度ρ_ｐ＝１．２ｇ／ｃｍ^３の固体粒子（粒子状固体触媒）を含む粘度μ＝０．００００２３Ｐａ・ｓの空気から、固体粒子を分離した。なお、固体粒子の供給量は１２００ｋｇ／ｍｉｎに設定し、空気の供給量（標準状態での体積流量）は１９００Ｎｍ^３／ｈに設定し、気固分離器内の圧力（ゲージ圧）は６０ｋＰａに設定した。 Here, in the gas-solid separator 100 according to the present embodiment, a test for confirming that the separation efficiency is further improved was performed. As a test, a solid having an average particle diameter d _p = 68 μm and a particle density ρ _p = 1.2 g / cm ³ using gas-solid separators having configurations of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 shown below. Solid particles were separated from air having a viscosity μ = 0.000023 Pa · s containing particles (particulate solid catalyst). The supply amount of solid particles is set to 1200 kg / min, the supply amount of air (volume flow rate in the standard state) is set to 1900 Nm ³ / h, and the pressure (gauge pressure) in the gas-solid separator is set to 60 kPa. Set.

（実施例１）
実施例１では、円形状の底板１１の中央部分に円形状の連通孔１１ａを設け、底板１１の直径を２６０ｍｍに設定し、連通孔１１ａの直径を１２ｍｍに設定した気固分離器１００を用いた（図６参照）。 Example 1
In the first embodiment, a gas-solid separator 100 in which a circular communication hole 11a is provided in the center portion of the circular bottom plate 11, the diameter of the bottom plate 11 is set to 260 mm, and the diameter of the communication hole 11a is set to 12 mm is used. (See FIG. 6).

（実施例２〜４）
実施例２〜４では、連通孔１１ａの直径をそれぞれ２４ｍｍ、３６ｍｍ、４８ｍｍに設定した以外は実施例１と同様とした気固分離器１００を用いた（図６参照）。 (Examples 2 to 4)
In Examples 2 to 4, a gas-solid separator 100 similar to Example 1 was used except that the diameter of the communication hole 11a was set to 24 mm, 36 mm, and 48 mm, respectively (see FIG. 6).

（比較例１）
比較例１では、連通孔１１ａの直径を０ｍｍ（すなわち、連通孔１１ａを設けていない。）に設定した以外は実施例１と同様とした気固分離器１００を用いた（図６参照）。 (Comparative Example 1)
In Comparative Example 1, a gas-solid separator 100 similar to that in Example 1 was used except that the diameter of the communication hole 11a was set to 0 mm (that is, the communication hole 11a was not provided) (see FIG. 6).

（試験結果）
実施例１〜４及び比較例１について、下記のように定義される分離効率を測定したところ、それぞれ９７．８％、９８．３％、９８．９％、９７．９％、９７．６％であり、実施例１〜４における分離効率は、いずれも比較例１における分離効率よりも高いものであった。
分離効率［％］＝粒子抜出管２ｅにおける固体粒子の流量［ｋｇ／ｍｉｎ］／（粒子抜出管における固体粒子の流量［ｋｇ／ｍｉｎ］＋気体抜出管７における固体粒子の流量［ｋｇ／ｍｉｎ］）
この分離効率の定義から、分離効率が高い場合には、固体粒子が気体抜出管７から排出されにくくなっていると共に、固体粒子が粒子抜出管２ｅから排出されやすくなっていることが把握できる。従って、本実施形態に係る気固分離器１００では、分離効率がより向上することが確認された。 (Test results)
For Examples 1 to 4 and Comparative Example 1, the separation efficiencies defined as follows were measured, and 97.8%, 98.3%, 98.9%, 97.9%, and 97.6%, respectively. The separation efficiencies in Examples 1 to 4 were all higher than the separation efficiency in Comparative Example 1.
Separation efficiency [%] = flow rate of solid particles [kg / min] in the particle extraction tube 2e / (flow rate of solid particles in the particle extraction tube [kg / min] + flow rate of solid particles in the gas extraction tube 7 [kg] / Min])
From this definition of separation efficiency, it is understood that when the separation efficiency is high, solid particles are not easily discharged from the gas extraction pipe 7 and solid particles are easily discharged from the particle extraction pipe 2e. it can. Therefore, it was confirmed that the separation efficiency is further improved in the gas-solid separator 100 according to the present embodiment.

なお、ここで、空気の供給量に対する依存性を確認するため、固体粒子の供給量を１２００ｋｇ／ｍｉｎで一定とし、空気の供給量（標準状態での体積流量）を９００Ｎｍ^３／ｈ、１２００Ｎｍ^３／ｈ、１５００Ｎｍ^３／ｈ、１７００Ｎｍ^３／ｈ、１９００Ｎｍ^３／ｈにそれぞれ変化させたときの、気体抜出管７における固体粒子の流量及び分離効率を、実施例３及び比較例１の各実施条件においてそれぞれ測定した。その結果を図７及び図８に示す。図７及び図８に示されるように、実施例３では、比較例１と比較して、常に、気体抜出管７における固体粒子の流量が少なくなっていると共に分離効率が高くなっていることから、本実施形態に係る気固分離器１００では、空気の供給量の変化によらず分離効率が向上することが確認された。 Here, in order to confirm the dependency on the supply amount of air, the supply amount of solid particles is constant at 1200 kg / min, and the supply amount of air (volume flow rate in a standard state) is 900 Nm ³ / h, 1200 Nm ^3. / H, 1500 Nm ³ / h, 1700 Nm ³ / h, and 1900 Nm ³ / h, respectively, the flow rate and separation efficiency of the solid particles in the gas extraction pipe 7 are shown in each example 3 and comparative example 1. Each was measured under the conditions. The results are shown in FIGS. As shown in FIGS. 7 and 8, in Example 3, as compared with Comparative Example 1, the flow rate of solid particles in the gas extraction pipe 7 is always reduced and the separation efficiency is increased. Thus, it was confirmed that the gas-solid separator 100 according to the present embodiment improves the separation efficiency regardless of the change in the air supply amount.

また、固体粒子の供給量に対する依存性を確認するため、空気の供給量（標準状態での体積流量）を１９００Ｎｍ^３／ｈで一定とし、固体粒子の供給量を３００ｋｇ／ｍｉｎ、６００ｋｇ／ｍｉｎ、９００ｋｇ／ｍｉｎ、１２００ｋｇ／ｍｉｎにそれぞれ変化させたときの、気体抜出管７における固体粒子の流量及び分離効率を、実施例３及び比較例１の各実施条件においてそれぞれ測定した。その結果を図９及び図１０に示す。図９及び図１０に示されるように、実施例３では、比較例１と比較して、常に、気体抜出管７における固体粒子の流量が少なくなっていると共に分離効率が高くなっていることから、本実施形態に係る気固分離器１００では、固体粒子の供給量の変化によらず分離効率が向上することが確認された。 In order to confirm the dependency on the supply amount of solid particles, the supply amount of air (volume flow rate in a standard state) is constant at 1900 Nm ³ / h, and the supply amount of solid particles is 300 kg / min, 600 kg / min, The flow rate and separation efficiency of the solid particles in the gas extraction pipe 7 when changed to 900 kg / min and 1200 kg / min, respectively, were measured under the respective execution conditions of Example 3 and Comparative Example 1. The results are shown in FIGS. As shown in FIGS. 9 and 10, in Example 3, as compared with Comparative Example 1, the flow rate of solid particles in the gas extraction pipe 7 is always reduced and the separation efficiency is increased. Thus, it was confirmed that the gas-solid separator 100 according to the present embodiment improves the separation efficiency regardless of the change in the supply amount of the solid particles.

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態においては連通孔１１ａが底板１１の中央部分に設けられていたが、気固分離器１００の使用状況等に応じて底板１１の中央部分の近傍に設けることもできる。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments. For example, in the present embodiment, the communication hole 11 a is provided in the central portion of the bottom plate 11, but it may be provided in the vicinity of the central portion of the bottom plate 11 according to the usage status of the gas-solid separator 100.

また、本実施形態においては連通孔１１ａを円形状としたが、これに限られず、楕円形状や多角形状その他の各種の形状とすることができる。 In the present embodiment, the communication hole 11a has a circular shape. However, the communication hole 11a is not limited thereto, and may have an elliptical shape, a polygonal shape, or other various shapes.

図１は、本実施形態に係る気固分離器を一部破断して示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a gas-solid separator according to the present embodiment in a partially broken view. 図２は、本実施形態に係る気固分離器の横断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the gas-solid separator according to this embodiment. 図３の（ａ）は図２のＩＩＩＡ−ＩＩＩＡ線断面図であり、図３の（ｂ）は図２のＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線断面図である。3A is a cross-sectional view taken along line IIIA-IIIA in FIG. 2, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line IIIB-IIIB in FIG. 図４は、案内羽根の近傍を拡大して示す斜視図である。FIG. 4 is an enlarged perspective view showing the vicinity of the guide vanes. 図５は、案内羽根の変形例を示す図である。FIG. 5 is a view showing a modified example of the guide vanes. 図６は、実施例１〜３及び比較例１〜２の各実施条件及び各実施条件における結果を示す表である。FIG. 6 is a table showing each execution condition of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 and the results under each execution condition. 図７は、固体粒子の供給量を一定とし、空気の供給量を変化させたときの、気体抜出管における固体粒子の流量及び分離効率を、実施例３及び比較例１の各実施条件においてそれぞれ測定した結果を示す表である。FIG. 7 shows the flow rate and separation efficiency of the solid particles in the gas extraction pipe when the supply amount of the solid particles is constant and the supply amount of air is changed in each of the execution conditions of Example 3 and Comparative Example 1. It is a table | surface which shows the result of having measured, respectively. 図８は、空気の供給量に対する、気体抜出管における固体粒子の流量及び分離効率の変化を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing changes in the flow rate of solid particles and separation efficiency in the gas extraction pipe with respect to the supply amount of air. 図９は、空気の供給量を一定とし、固体粒子の供給量を変化させたときの、気体抜出管における固体粒子の流量及び分離効率を、実施例３及び比較例１の各実施条件においてそれぞれ測定した結果を示す表である。FIG. 9 shows the flow rate and separation efficiency of solid particles in the gas extraction pipe when the supply amount of air is constant and the supply amount of solid particles is changed under the respective execution conditions of Example 3 and Comparative Example 1. It is a table | surface which shows the result of having measured, respectively. 図１０は、固体粒子の供給量に対する、気体抜出管における固体粒子の流量及び分離効率の変化を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing changes in the flow rate and separation efficiency of solid particles in the gas extraction pipe with respect to the supply amount of solid particles.

符号の説明Explanation of symbols

２…外筒、２ａ…中央外筒、３…気体抜出口、４…開口部、４ａ…上側部分、４ｂ…下側部分、５…案内羽根、６…開口、１０…内筒、１１…底板（閉塞部材）、１１ａ…連通孔、１００…気固分離器。 2 ... outer cylinder, 2a ... central outer cylinder, 3 ... gas vent, 4 ... opening, 4a ... upper part, 4b ... lower part, 5 ... guide vane, 6 ... opening, 10 ... inner cylinder, 11 ... bottom plate (Occlusion member), 11a ... communication hole, 100 ... gas-solid separator.

Claims

下端に底板を有すると共に上端が開放された、鉛直方向に延びる内筒と、
前記内筒を外方から同軸状に覆うと共に、外部に連通する気体抜出口が上部に形成された外筒とを備え、
前記内筒における前記下端側の側面には、外方に突出すると共に前記内筒の軸方向に延びる複数の案内羽根と、当該複数の案内羽根に対応してそれぞれ位置すると共に前記内筒の軸方向に延びる複数の開口部とが設けられており、
前記複数の案内羽根は、それぞれが前記複数の開口部のうち対応する開口部を覆うように前記内筒の周方向に傾斜されており、
前記底板には、前記内筒と前記外筒とを連通する連通孔が設けられている気固分離器。 A vertically extending inner cylinder having a bottom plate at the lower end and an open upper end;
The outer cylinder is coaxially covered from the outside, and includes an outer cylinder having a gas vent port communicating with the outside formed at the top,
A plurality of guide vanes projecting outward and extending in the axial direction of the inner cylinder on the side surface of the lower end side of the inner cylinder, and respectively positioned corresponding to the plurality of guide vanes and the shaft of the inner cylinder A plurality of openings extending in the direction,
Each of the plurality of guide blades is inclined in the circumferential direction of the inner cylinder so as to cover a corresponding opening among the plurality of openings.
The gas-solid separator, wherein the bottom plate is provided with a communication hole for communicating the inner cylinder and the outer cylinder.

前記連通孔は、前記内筒の中央部分に相当する位置に設けられている請求項１に記載された気固分離器。 The gas-solid separator according to claim 1, wherein the communication hole is provided at a position corresponding to a central portion of the inner cylinder.