6041805 水素化処理のための複相接触及び分配装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6041805

(24)【登録日】2016年11月18日

(45)【発行日】2016年12月14日

(54)【発明の名称】水素化処理のための複相接触及び分配装置

(51)【国際特許分類】

   B01J 8/00 20060101AFI20161206BHJP

   B01J 8/04 20060101ALI20161206BHJP

【ＦＩ】

   B01J8/00 A

   B01J8/04

【請求項の数】16

【全頁数】26

(21)【出願番号】特願2013-520704(P2013-520704)

(86)(22)【出願日】2011年4月20日

(65)【公表番号】特表2013-538116(P2013-538116A)

(43)【公表日】2013年10月10日

(86)【国際出願番号】US2011033285

(87)【国際公開番号】WO2012011990

(87)【国際公開日】20120126

【審査請求日】2014年4月8日

(31)【優先権主張番号】12/839,222

(32)【優先日】2010年7月19日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】503148834

【氏名又は名称】シェブロン ユー．エス．エー． インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000855

【氏名又は名称】特許業務法人浅村特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】キレン、ラルフ イー．

(72)【発明者】

【氏名】ボイヤック、クレイグ

(72)【発明者】

【氏名】ソング、スティーブン エクス．

(72)【発明者】

【氏名】ケモーン、アブデノール

(72)【発明者】

【氏名】サウアーズ、スティーブ

(72)【発明者】

【氏名】パリミ、クリシュナー

(72)【発明者】

【氏名】エイキン、ザッコリー

【審査官】 松井 一泰

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０８−３０９２３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０３１８６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０３−０２２５５２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特表平０９−５０２３８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／１４０７５６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／００７８４８３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 韓国特許第２０１０−０４２１１３０（ＫＲ，Ｂ１）

【文献】 特開平０１−１２３０１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３３２７９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１７５３４４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０１Ｊ ４／００− ４／０４

Ｂ０１Ｊ ８／００−１０／０２

Ｂ０１Ｊ １９／００−１９／３２

Ｃ１０Ｇ ４５／００−４７／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体炭化水素及び気体の複相流体混合物を一様に分配するためのノズルであって、
（ａ）近位本体部分、中間本体部分及び遠位本体部分を含むノズル本体を含み、
（ｂ）近位本体部分が実質的に円筒状の近位空隙を画定し、
（ｃ）近位本体部分が、気体が通って近位本体部分に入るように構成された少なくとも１つの気体入口を有し、
（ｄ）中間本体部分が、近位空隙と流体連通する実質的に円筒状の中間空隙を画定し、
（ｅ）遠位本体部分が、本体壁、及び液体が通って遠位本体部分に入るように構成された少なくとも１つの液体入口を有し、
（ｆ）遠位本体部分が実質的に円筒状の遠位空隙を画定し、少なくとも１つの液体入口が遠位本体部分の内面に対して接線方向に配置されており、
前記少なくとも１つの液体入口が、直線状又は弯曲した液体入口流路を含み、
前記少なくとも１つの直線状液体入口流路が、２：１から５：１の範囲にある液体入口長Ｉ_Ｌと液体入口幅Ｉ_Ｗとの比（Ｉ_Ｌ：Ｉ_Ｗ）を有し、
前記液体入口のそれぞれが、遠位本体部分の内面上の液体のらせん流を得るように構成されており、液体の流れが液体入口より遠位側に向かっており、
少なくとも１つの気体入口から流入した気体及び少なくとも１つの液体入口から流入した液体を含む前記の複相流体混合物が、ノズル本体の遠位端から出てくる、
上記ノズル。

【請求項2】

中間本体部分が気体ノズルを含み、この気体ノズルが、近位本体部分と遠位本体部分との間でノズル本体の壁に対して実質的に垂直に配置されることによって中間本体部分を確定している、請求項１に記載のノズル。

【請求項3】

前記気体ノズルがノズル本体と一体である、請求項２に記載のノズル。

【請求項4】

気体ノズルが、ノズル本体内に配置されており、かつノズル本体に取り付けられた金属リングを含む、請求項２に記載のノズル。

【請求項5】

（ａ）前記少なくとも１つの気体入口が、近位本体部分の側面に沿って配置された複数の気体入口を含み、
（ｂ）前記少なくとも１つの液体入口が、遠位本体部分の側面に沿って配置された複数の液体入口を含む、
請求項１に記載のノズル。

【請求項6】

前記少なくとも１つの気体入口がノズル本体における近位軸方向開口部を含む、請求項１に記載のノズル。

【請求項7】

前記少なくとも１つの液体入口が、本体壁内に配置された弯曲流路を含む、請求項６に記載のノズル。

【請求項8】

前記弯曲流路が、遠位本体部分の内面に対して接線方向に配置された内部末端を有する、請求項７に記載のノズル。

【請求項9】

前記弯曲流路が、６０°から１８０°の範囲にある角度αに相対する、請求項７に記載のノズル。

【請求項10】

（ａ）近位空隙が第１の直径を有し、
（ｂ）中間空隙が第２の直径を有し、
（ｃ）遠位空隙が第３の直径を有し、
（ｄ）第１の直径が第３の直径より実質的に大きく、
（ｅ）第３の直径が第２の直径より実質的に大きい、
請求項１に記載のノズル。

【請求項11】

（ａ）遠位本体部分の遠位側にあり、遠位本体部分と流体連通する、収束する第１の切頭錐体部分と、
（ｂ）第１の切頭錐体部分の遠位側にあり、第１の切頭錐体部分と流体連通する、発散する第２の切頭錐体部分と
をさらに含む、請求項１に記載のノズル。

【請求項12】

（ａ）液体入口のそれぞれが、遠位本体部分の内面上に液体の膜を形成するように構成されており、
（ｂ）液体入口のそれぞれが、遠位本体部分の内面上の液体のらせん流を得るように構成されており、液体の流れが液体入口より遠位側に向かっている、
請求項１に記載のノズル。

【請求項13】

ノズル本体の遠位端に複数の陥凹をさらに含む、請求項１に記載のノズル。

【請求項14】

反応器用の流体分配装置であって、
（ａ）ノズルトレーと、
（ｂ）ノズルトレーの上面に取り付けられており、そこから実質的に垂直に延在している複数のチムニーであって、それぞれが、開放近位端、開放遠位端、及び実質的に円筒状のチムニー空隙を画定すると共に少なくとも１つの側面開口部を有するチムニー壁を有する、複数のチムニーと、
（ｃ）各チムニー内に配置された流体分配ノズルと
を含み、
（ｄ）ノズルが、近位本体部分、中間本体部分及び遠位本体壁を有する遠位本体部分を含むノズル本体を含み、
（ｅ）近位本体部分が実質的に円筒状の近位空隙を画定し、かつ開放近位端と流体連通しており、
（ｆ）開放近位端が、気体が通過するように気体入口として構成されており、
（ｇ）中間本体部分が、近位空隙と流体連通する実質的に円筒状の中間空隙を画定し、
（ｈ）遠位本体部分が、液体が通って遠位本体部分に入るように構成された液体入口を有し、
（ｉ）遠位本体部分が実質的に円筒状の遠位空隙を画定し、
（ｊ）液体入口が遠位本体壁内の弯曲流路を含み、弯曲流路が、遠位本体部分の内面に対して接線方向に配置された内部末端を有し、
気体入口から流入した気体及び液体入口から流入した液体を含む複相流体混合物が、ノズル本体の遠位端から出てくる、
上記流体分配装置。

【請求項15】

（ａ）液体入口が少なくとも１つの側面開口部と流体連通しており、
（ｂ）液体入口が、遠位本体部分の内面上の液体のらせん流を得るように構成されており、液体の流れが液体入口より遠位側に向かっている、
請求項１４に記載の流体分配装置。

【請求項16】

（ａ）近位空隙が第１の直径を有し、
（ｂ）中間空隙が第２の直径を有し、
（ｃ）遠位空隙が第３の直径を有し、
（ｄ）第１の直径が第３の直径より実質的に大きく、
（ｅ）第３の直径が第２の直径より実質的に大きい、
請求項１４に記載の流体分配装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複相流体接触（ｍｕｌｔｉｐｈａｓｅ ｆｌｕｉｄ ｃｏｎｔａｃｔ）及び分配のためのシステム及び装置に関する。

【背景技術】

【0002】

多くの触媒工程は、一連の別個の触媒床（ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｂｅｄ：触媒層）を含む反応器中で実施される。液体又は混合相液体／気体混合物を粒子状固体の充填床上に通すために化学、石油精製及び他の産業で用いられる反応器は、様々な異なる工程に使用されている。そのような工程の例としては、接触脱ろう、水素化処理、水素化脱硫、水素化仕上げ処理及び水素化分解などがある。これらの工程において、液相は一般的に気体相又は蒸気相と混合され、混合物は下降流反応器内の充填床中の粒子状触媒上を通る。

【0003】

下降流反応器において、気体及び液体は、適切に混合され、各触媒床と接触する前に反応器の水平断面にわたって均一に分配されることが必要である。気体及び液体のそのような均一な分配は、触媒の効率的な利用、触媒上層の摩耗の減少、収率の改善、製品品質の改善及び連続運転時間の延長を含む重要な利点をもたらす。一般的に下降流触媒反応器において、複数の触媒床が反応器内に配置されており、気体及び液体の効率のよい混合のための分配システムが各触媒床の上方に配置されている。触媒床の間の領域は、通常、追加の気体を供給して前の触媒床で消費された気体を補うために気体注入管路を備える。注入される気体は、供給物が次の触媒床に入る前に触媒床を出る供給物（ｆｅｅｄ）を冷却するためのクエンチガスとしても作用し得る。一般的に、注入される気体は、水素であるか、又は水素を含む。上方にある触媒床から落下する液体供給物は、収集トレー上にたまることができる。クエンチガス及び液体は、次いで混合チャンバーに入り、そこで液体の旋回運動がもたらされる。これが液体の良好な混合を可能にし、それにより、液体の一様な温度状態をもたらす。気液混合も混合チャンバーの内部で起こる。

【0004】

混合チャンバーからの流体は、デフレクタ又は衝突プレート上で下向きに流れ、それにより、流れは、液体の通過のための多数の下降流開口部を有する分配トレー上に方向を変える。断面における液体の流れの分配のために、従来の装置の下降流開口部は、１つ又は複数の導管又はチムニーを含むことができる。チムニーは、開放上端部と気相が通って入ることができるその高さを有する上方部分の１つ又は複数の開口部とを有する円筒状の構造体である。気相は、チムニーの長さを通って下向きに移動する。チムニーの下方部分は、液相が通ってチムニーに入り気相と接触することができる、液体の流れのための１つ又は複数の側面開口部を有し得る。液体は、分配トレー上にたまり続けるので、チムニーにおける側面開口部（単数又は複数）を覆うレベルに上昇し、そのため気体の通過は妨げられ、液体は側面開口部（単数又は複数）を通ってチムニーに入ることができる。気体及び液体は、チムニーの底部における開口部を経由し、分配トレーを通って、下にある触媒床上に出てゆく。従来の導管又はチムニーの欠点は、液流の周りの乱れが低いため、２相間の限定的な混合のみが起こることである。

【0005】

触媒反応器用の良好な流れ分配デバイスは、４つの基本的な要件、すなわち、一連の気体及び液体供給速度にわたる触媒床への供給物の一様な分配をもたらすこと、分配トレーの一定の水平性の逸脱に耐えること、良好な気液混合及び熱交換を可能にすること、並びに下にある触媒床を十分に濡らすために最小限の触媒床高を必要とすることを満たすべきである。従来のチムニーは、チムニーへの液体の流入のための推進力としてのトレー上の静的液高に依拠しているため、下にある触媒床上への流体の最適に満たない噴霧及び他の欠陥を示すことに加えて、分配トレーの水平性の逸脱に対する耐性の不良によりこれらの基準への適合性が不十分である。

【0006】

流れ分配器の設計における重要な考慮すべき事項の１つは、デバイスからの液体及び気体の排出パターンである。従来のチムニー分配器は、液体供給物と触媒床との限られた数の接触点を与える。結果として、触媒表面を濡らすにはチムニーから触媒床までのより大きい距離が必要である。

【0007】

Ｋｅｍｏｕｎらへの米国特許第７，４７３，４０５号は、流体分配導管と連結するためのノズルデバイスを開示している。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

混合トレーにおける水素／油混合の改善、触媒床におけるより均一な一貫性のある液体の分配、混合トレー高の減少及び製造材料の量の低減並びにより容易な保守、組立て及び分解を可能にする水素化処理反応装置の継続的な必要性がある。分配トレーの水平性の逸脱の状態に対する耐性の改善をもたらすシステム及び装置の必要性もある。液体のみの状態のもとでの触媒床における液体のより均一な分布をもたらすことができる流体分配装置がさらに求められている。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の１つの態様によれば、反応器シェル、反応器シェル内に配置された一次供給物分配ユニット及び反応器シェル内の一次供給物分配ユニットの下に配置された少なくとも１つの二次供給物分配ユニットを含む反応器システムが提供される。一次供給物分配ユニットは、一次デフレクタプレート及びデフレクタプレートの下に配置された第１のノズルトレーを含む。少なくとも１つの二次供給物分配ユニットは、収集トレー及び収集トレーの下に配置された第２のノズルトレーを含む。第１のノズルトレー及び第２のノズルトレーのそれぞれは、複数のノズルを含み、ノズルはそれぞれ、液体が通過するように構成された少なくとも１つの液体入口を有する遠位本体部分（ｄｉｓｔａｌ ｂｏｄｙ ｐｏｒｔｉｏｎ）を含むノズル本体を含む。遠位本体部分は、実質的に円筒状の遠位空隙（ｄｉｓｔａｌ ｖｏｉｄ）を画定する。各液体入口は、遠位本体部分の内面に対して接線方向に配置されている。

【0010】

一実施形態において、本発明はまた、内壁を有する反応器シェル、反応器シェル内に配置された一次供給物分配ユニット及び反応器シェル内の一次供給物分配ユニットの下に配置された少なくとも１つの二次供給物分配ユニットを含む反応器システムを提供する。各二次供給物分配ユニットは、収集トレー、収集トレーの下に配置されたノズルトレー、反応器シェル内壁に取り付けられた少なくとも１つの支持リング及び複数のトラス（ｔｒｕｓｓ）を含む。各トラスは、少なくとも１つの支持リングに及ぶ。各トラスは、上部フランジ及び下部フランジを有し、上部フランジは、収集トレーを支持し、下部フランジは、ノズルトレーを支持する。

【0011】

本発明の他の実施形態において、触媒反応器用の供給物分配ユニットが提供され、供給物分配ユニットは、デフレクタプレート及びデフレクタプレートの下に配置されたノズルトレーを含む。ノズルトレーは、複数のノズルを含む。各ノズルは、液体が通過するように構成された少なくとも１つの液体入口を有する遠位本体部分を含むノズル本体を含む。遠位本体部分は、実質的に円筒状の遠位空隙を画定する。各液体入口は、遠位本体部分の内面に対して接線方向に配置されている。

【0012】

一実施形態において、本発明はさらに、複相流体混合物を一様に分配するためのノズルを提供し、ノズルは、近位本体部分（ｐｒｏｘｉｍａｌ ｂｏｄｙ ｐｏｒｔｉｏｎ）、中間本体部分及び遠位本体部分を有するノズル本体を含む。近位本体部分は、実質的に円筒状の近位空隙を画定し、近位本体部分は、気体が通って近位本体部分に入るように構成された少なくとも１つの気体入口を有する。中間本体部分は、近位空隙と流体連通する実質的に円筒状の中間空隙を画定する。遠位本体部分は、本体壁、及び液体が通って遠位本体部分に入るよう構成された少なくとも１つの液体入口を有する。遠位本体部分は、実質的に円筒状の遠位空隙を画定し、少なくとも１つの液体入口は遠位本体部分の内面に対して接線方向に配置されている。

【0013】

本発明の他の実施形態において、反応器用の流体分配装置が提供され、装置は、ノズルトレーと、ノズルトレーに取り付けられ、ノズルトレーを通って延在する複数のチムニーと、各チムニー内に配置された流体分配ノズルとを含む。各チムニーは、ノズルトレーの下面からノズルトレーの上面の上の位置まで実質的に垂直に延在する実質的に円筒状の空隙を画定するチムニー壁を有する。チムニーは、開放近位端及び開放遠位端を有し、チムニー壁は、少なくとも１つの側面開口部を有する。ノズルは、近位本体部分、中間本体部分及び遠位本体壁を有する遠位本体部分を含むノズル本体を含む。近位本体部分は、実質的に円筒状の近位空隙を画定し、開放近位端は、気体が通過するように構成されている。中間本体部分は、近位空隙と流体連通する実質的に円筒状の中間空隙を画定する。遠位本体部分は、液体が通って遠位本体部分に入るように構成された液体入口を有する。遠位本体部分は、実質的に円筒状の遠位空隙を画定する。液体入口は、遠位本体壁内の弯曲流路を含み、弯曲流路は、遠位本体部分の内面に対して接線方向に配置された内部末端を有する。

【0014】

他の実施形態において、本発明はさらに、ノズル本体の周囲に配置された複数の外側溝穴を有する実質的に円筒状の中空ノズル本体、ノズル本体の近位部分に取り付けられており、軸方向近位開口部を有するキャップ、ノズル本体の遠位部分に取り付けられており、軸方向遠位開口部を有する基部、及びノズル本体の近位部分内で軸方向に配置された実質的に円筒状の内側導管を含む流体分配デバイスを提供する。内側導管は、キャップの近位開口部内に配置されており、キャップから近位側に延在して内側導管の近位端を画定する。内側導管は、内側導管の近位端の周囲に配置された複数の内側溝穴を有する。内側導管の遠位端は、外側溝穴のそれぞれの遠位端に近接する位置まで遠位側に延在する。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の一実施形態による反応器システムを概略的に示すブロック図である。

【0016】

【図2】本発明の一実施形態による反応器システムのための触媒ユニットを概略的に示すブロック図である。

【0017】

【図3】本発明の他の実施形態による反応器システムを概略的に示すブロック図である。

【0018】

【図4A】本発明の一実施形態による一次供給物分配ユニットを概略的に示すブロック図である。

【0019】

【図4B】本発明の一実施形態による二次供給物分配ユニットを概略的に示すブロック図である。

【0020】

【図5A】本発明の一実施形態による、関連した反応器内部装置を含む反応器シェルの一部分の概略断面図である。

【0021】

【図5B】図５Ａの５Ｂ−５Ｂ線に沿った方向に見たときの、複数の収集トレーセグメントを示す供給物分配ユニットの平面図である。

【0022】

【図5C】収集トレーセグメントを除いた状態であり複数のノズルトレーセグメントを示す図５Ｂの供給物分配ユニットの一部分の平面図である。

【0023】

【図5D】図５Ｂの５Ｄ−５Ｄ線に沿った方向に見たときの図５Ｂの供給物分配ユニットの一部分の断面図である。

【0024】

【図5E】図５Ｃの５Ｅ−５Ｅ線に沿った方向に見たときの複数のノズルトレーセグメントを支えるトラスの側面図である。

【0025】

【図6A】本発明の一実施形態による、ノズルトレーと関連する一次デフレクタプレートを示す一次供給物分配ユニットの斜視図である。

【0026】

【図6B】本発明の一実施形態による、二次供給物分配ユニットの二次デフレクタプレートと関連する混合ボックスの斜視図である。

【0027】

【図6C】本発明の一実施形態による、二次デフレクタプレートを含む二次供給物分配ユニットの概略の側面図である。

【0028】

【図6D】本発明の一実施形態による、収集トレー上のライザーと関連する二次デフレクタプレートの概略の側断面図である。

【0029】

【図7A】本発明の他の実施形態による混合ボックスの概略の平面図である。

【図7B】図７Ａの混合ボックスの分離された半分の概略の平面図である。

【0030】

【図7C】本発明の他の実施形態による、二次供給物分配ユニットの収集トレーセグメント上に配置された混合ボックスの１つの半分の斜視図である。

【0031】

【図8】本発明の一実施形態による、流体分配ノズルのアレイを示すノズルトレーの一部分の概略の平面図である。

【0032】

【図9A】本発明の一実施形態による、側面から見たときの流体分配ノズルを示す図である。

【図9B】図９Ａの９Ｂ−９Ｂ線に沿った方向に見たときのノズルの縦断面図である。

【図9C】図９Ａの９Ｃ−９Ｃ線に沿った方向のノズルにおける、液体入口を示す図である。

【0033】

【図10】本発明の一実施形態による、流体分配チムニーのアレイを示すノズルトレーの一部分の概略の平面図である。

【0034】

【図11A】本発明の一実施形態による、側面から見たときの流体分配ノズルを示す図である。

【図11B】１１Ｂ−１１Ｂ線に沿った方向に見たときの図１１Ａのノズルの縦断面図である。

【図11C】１１Ｃ−１１Ｃ線に沿った方向の図１１Ａのノズルの平面図である。

【図11D】図１１Ａの１１Ｄ−１１Ｄ線に沿った方向のノズル本体における弯曲液体入口を示す図である。

【0035】

【図12A】本発明の他の実施形態による流体分配チムニーの正面図である。

【図12B】図１２Ａのチムニーの側面図である。

【図12C】図１１Ａのノズルが挿入されたところを示す図１２Ａのチムニーの縦断面図である。

【0036】

【図13】本発明の他の実施形態による流体分配ノズルの概略の縦断面図である。

【0037】

【図14A】本発明による、供給物分配ユニットと関連する触媒支持ユニットを示す反応器シェルの一部分の概略の側断面図である。

【図14B】図１４Ａの１４Ｂ−１４Ｂ線に沿った方向に見たときの、複数のスクリーンパネルを示す触媒支持ユニットの平面図である。

【図14C】スクリーンパネルを除いた状態であり複数のグリッドパネルを示す図１４Ｂの触媒支持ユニットの平面図である。

【図14D】スクリーンパネル及びグリッドパネルを除いた状態であり複数の触媒支持ビームを示す図１４Ｂの触媒支持ユニットの一部分の平面図である。

【図14E】図１４Ｂの１４Ｅ−１４Ｅ線に沿った方向に見たときの触媒支持ビーム、グリッドパネル及びスクリーンパネルを示す断面図である。

【図14F】図１４Ｄの１４Ｆ−１４Ｆ線に沿った方向に見たときの反応器シェル及びシェル棚と関連する触媒支持ビームを示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0038】

本発明は、下降流複床触媒反応器用の流体を一様に分配するための反応器内部装置を提供する。そのような反応器は、接触脱ろう、水素化処理、水素化仕上げ処理及び水素化分解などの様々な反応を行うために化学及び石油精製産業で用いることができる。本発明は、液体炭化水素供給物などの液体と水素ガスなどの気体との間の混合相反応を行うのに特に有用である。より詳細には、本発明は、反応器実質（ｒｅａｃｔｏｒ ｉｎｔｅｒｎａｌｓ）の高さを同時に最小限にしながら、固体触媒の床の上方の気相及び液相の混合及び分配を改善するためのシステム及び装置に関する。本発明は、気液混合物が広範囲の工程において固体触媒粒子の複数の床を通過する触媒反応器、特に、油精製作業における水素化処理及び水素化分解に用いられる下降流触媒反応器に特に有用である。

【0039】

特に示さない限り、個別の構成要素若しくは構造又は構成要素若しくは構造の組合せを選択することができる要素、材料又は他の成分の属の列挙は、列挙した構成要素及びそれらの混合物のすべての可能な亜属組合せを含むものとする。また、「含む」及びその変形語は、リストにおける項目の列挙が本発明の材料、要素、構造、組成物及び方法でも有用であり得る他の同様な項目を除外しないように、非限定的であるものとする。

【0040】

図面を参照すると、図１は、本発明の一実施形態による反応器システム１０を概略的に示すブロック図である。反応器システム１０は、少なくとも実質的に垂直であり得る反応器シェル壁を有する反応器シェル３０を含むことができる。反応器シェル３０は、少なくとも１つの触媒ユニット１００を収容し得る（例えば、図２参照）。一実施形態において、反応器システム１０は、第１の触媒ユニット１００ａ及び第ｎの触媒ユニット１００ｎとして図１に示すように複数の触媒ユニットを含むことができる。反応器シェル３０内の触媒ユニット１００の数は、一般的に１個から約８個の範囲とすることができ、例えば、ｎは、約２から８の範囲とすることができる。

【0041】

図２は、本発明による、反応器システム１０のための触媒ユニット１００を概略的に示すブロック図である。一実施形態において、触媒ユニット１００は、供給物分配ユニット２００／２００’、触媒支持ユニット４００及び触媒床４０２を含むことができる。供給物分配ユニットは、一次供給物分配ユニット２００’（例えば、図４Ａ参照）又は二次供給物分配ユニット２００（例えば、図４Ｂ参照）であり得る。一実施形態において、供給物分配ユニット２００／２００’は、関連した触媒床４０２の上方に配置されてもよく、触媒床４０２は、触媒支持ユニット４００上で又はそれにより支持されてもよい。一実施形態において、触媒床４０２は、固体触媒の層を含むことができる。

【0042】

図３は、本発明の他の実施形態による反応器システム１０を概略的に示すブロック図である。反応器システム１０は、一次供給物分配ユニット２００’及び少なくとも１つの二次供給物分配ユニット２００を含むことができる。図３の実施形態において、反応器システム１０は、第１の二次供給物分配ユニット２００ａ及び第ｎの供給物分配ユニット２００ｎを含むことができる。反応器シェル３０内の二次供給物分配ユニット２００の数は、一般的に１個から約８個の範囲とすることができる。反応器シェル３０内の一次及び二次供給物分配ユニット２００’／２００の総数は、反応器シェル３０内の触媒ユニット１００の数に対応し得る。

【0043】

図４Ａは、本発明の一実施形態による一次供給物分配ユニット２００’を概略的に示すブロック図である。一次供給物分配ユニット２００’は、一次デフレクタプレート２１０及びノズルトレー２６０を含むことができる。一次デフレクタプレート２１０は、ノズルトレー２６０上方に配置されてもよい。一次デフレクタプレート２１０は、複数の打ち抜き穴を有し得る（例えば、図６Ａ参照）。一次デフレクタプレート２１０は、流体が一次デフレクタプレート２１０を通ってノズルトレー２６０に移ることを可能にするように構成されてもよい。ノズルトレー２６０は、複数の流体分配ノズル６００を含むことができる（例えば、図８参照）。一実施形態において、一次デフレクタプレート２１０は、流体分配ノズル６００上で支持されてもよい。

【0044】

図４Ｂは、本発明の一実施形態による二次供給物分配ユニット２００を概略的に示すブロック図である。二次供給物分配ユニット２００は、混合ボックス２２０、収集トレー２４０、二次デフレクタプレート２５０及びノズルトレー２６０を含むことができる。混合ボックス２２０は、収集トレー２４０の上に配置されてもよい。二次デフレクタプレート２５０は、収集トレー２４０の下方、ノズルトレー２６０の上方に配置されてもよい。二次デフレクタプレート２５０は、それぞれが複数の打ち抜き穴を有する第１の周辺部分及び第２の周辺部分を含むことができる（例えば、図６Ｂ参照）。二次デフレクタプレート２５０は、打ち抜き穴がない完全な中央部分をさらに含むことができる（例えば、図６Ｂ及び６Ｄ参照）。ノズルトレー２６０は、複数の流体分配ノズルを含むことができる（例えば、図８参照）。一実施形態において、二次デフレクタプレート２５０は、流体分配ノズル６００上で支持されてもよい。

【0045】

図５Ａは、本発明の一実施形態による、シェル壁３２を有する反応器シェル３０を含む反応器２０の一部分の概略の断面図を示す。反応器シェル３０は、一次供給物分配ユニット２００’及び少なくとも１つの二次供給物分配ユニット２００を収容し得る。触媒床４０２は、一次供給物分配ユニット２００’及び二次供給物分配ユニット（単数又は複数）２００のそれぞれの下方に配置されてもよい。各触媒床４０２は、触媒支持ユニット４００の上に配置されてもよい（例えば、図１４Ａ〜Ｆ参照）。一次供給物分配ユニット２００’、二次供給物分配ユニット（単数又は複数）２００及び触媒支持ユニット４００のそれぞれは、反応器シェル３０の壁３２により支持されてもよい。一次供給物分配ユニット２００’、二次供給物分配ユニット（単数又は複数）２００及び触媒支持ユニット（単数又は複数）４００の位置におけるシェル壁３２は、少なくとも実質的に垂直であり得る。一次供給物分配ユニット２００’、二次供給物分配ユニット（単数又は複数）２００及び触媒支持ユニット４００のそれぞれは、シェル壁３２に対して少なくとも実質的に垂直に配置されてもよい。

【0046】

図５Ｂは、図５Ａの５Ｂ−５Ｂ線に沿った方向に見たときの二次供給物分配ユニット２００の平面図である。二次供給物分配ユニット２００は、複数の収集トレーセグメント２４２を含むことができる。収集トレーセグメント２４２は、一緒になって収集トレー２４０を画定する（例えば、図６Ｃ参照）。収集トレーセグメント２４２は、収集トレー２４０の都合の良い組立て及び分解ができるように可逆的に互いに添着されてもよい。一実施形態において、収集トレーセグメント２４２は、くさび型ピンなどの複数のピン（図示せず）により互いに添着されてもよい。１つの収集トレーセグメント２４２は、ノズルトレーセグメント２６２（例えば、図５Ｃ参照）を示すために除かれたものとして図５Ｂに示されている。二次供給物分配ユニット２００が図５Ｂに示すような収集トレーセグメント２４２の構成に限定されず、むしろ収集トレーセグメント２４２の他の数及び構成も本発明の範囲内にあることを理解すべきである。

【0047】

図５Ｃは、収集トレーセグメント２４２を除いた状態である図５Ｂの二次供給物分配ユニット２００の一部分の平面図である。二次供給物分配ユニット２００は、複数のノズルトレーセグメント２６２をさらに含む。ノズルトレーセグメント２６２は、一緒になってノズルトレー２６０を画定する（例えば、図８及び１０参照）。図５Ｃにおいて、ノズルトレーセグメント２４２の１つは移動させられたものとして示されている。収集トレーセグメント２４２及びノズルトレーセグメント２６２のそれぞれは、複数のトラス３０２により支持されてもよい（例えば、図５Ｄ参照）。トラス３０２は、次に支持リング３４により支持されてもよい。支持リング３４は、シェル壁３２の内面３２ａに取り付けられてもよい。一実施形態において、支持リング３４は、トラス３０２を取り付けるように構成された複数のブラケット（図示せず）を含むことができる。各トラスは、反応器シェル３０に及び得る。２つのトラス３０２が図５Ｃに示されているが、他の数のトラス３０２も本発明の範囲内にある。一般的に、反応器シェル３２に及ぶトラス３０２の数は、１個から約６個の範囲とすることができる。

【0048】

さらに図５Ｃを参照すると、支持リング３４は、反応器シェル壁３２の内面３２ａに取り付けられてもよく、例えば、それに溶接されてもよく、支持リング３４は、その円周に配置されてもよい。一実施形態において、支持リング３４は、収集トレー２４０及びノズルトレー２６０をそれぞれ支持するように構成された上部及び下部棚を有する金属スカート（図示せず）を含むことができる。他の実施形態において、支持リング３４は、上部リング、及び上部リングと同軸でありかつそれらから垂直方向に離隔された下部リング（上部リングも下部リングも図示せず）を含むことができ、ここで上部リング及び下部リングのそれぞれは、反応器シェル壁３２の内面３２ａに取り付け（例えば、溶接）されていてもよい。

【0049】

さらに図５Ｃを参照すると、ノズルトレーセグメント２６２は、ノズルトレー２６０の都合の良い組立て及び分解ができるように可逆的に互いに添着されてもよい。一実施形態において、ノズルトレーセグメント２６２は、くさび型ピンなどの複数のピン（図示せず）により互いに添着されてもよい。二次供給物分配ユニット２００が図５Ｃに示すようなノズルトレーセグメント２６２の構成に限定されず、むしろノズルトレーセグメント２６２の他の数及び構成も本発明の範囲内にあることを理解すべきである。

【0050】

図５Ｄは、図５Ｂの５Ｄ−５Ｄ線に沿った方向に見たときの、一対の離隔されたトラス３０２を示す、図５Ｂの二次供給物分配ユニット２００の一部分の断面図である。各トラス３０２は、上部フランジ３０４及び下部フランジ３０６を含むことができる。複数の収集トレーセグメント２４２は、上部フランジ３０４上に配置されてもよく、それにより支持されてもよい。複数のノズルトレーセグメント２６２は、下部フランジ３０６上に配置されてもよく、それにより支持されてもよい。

【0051】

図５Ｅは、図５Ｃの５Ｅ−５Ｅ線に沿った方向に見たときの、トラス下部フランジ３０６上の複数のノズルトレーセグメント２６２を支えるトラス３０２の側面図である。一実施形態において、トラス３０２は、支持リング３４に取り付けられたブラケット（図示せず）により各端において支持されてもよい。図５Ｅにおいて、収集トレーセグメント２４２は、トラス３０２から除かれているものとして示されている。

【0052】

図６Ａは、本発明の一実施形態による、一次供給物分配ユニット２００’のノズルトレー２６０と関連する一次デフレクタプレート２１０の斜視図である。一実施形態において、一次デフレクタプレート２１０は、少なくとも実質的に円形であり得る。一次デフレクタプレート２１０は、一般的に反応器シェル３０の断面積の約７０％から１００％、しばしば反応器シェル３０の断面積の約９０％から１００％の範囲にある面積を有し得る。一般的に、ノズルトレー２６０は、反応器シェル３０の断面積の約９５％から１００％の範囲にある面積を有し得る。ノズル６００（例えば、図９Ａ〜Ｃ参照）は、図解を明瞭にするために図６Ａから削除されている。ノズルトレー２６０及び一次デフレクタプレート２１０の両方は、反応器シェル壁３２に対して少なくとも実質的に垂直に配置されてよい。

【0053】

図６Ｂは、本発明の一実施形態による、二次供給物分配ユニット２００の二次デフレクタプレート２５０と関連する混合ボックス２２０の斜視図である。収集トレー２４０は、図解を明瞭にするために図６Ｂから削除されている。二次デフレクタプレート２５０は、混合ボックス２２０の下方に配置されてもよい。二次デフレクタプレート２５０は、第１の周辺部分２５４ａ、第２の周辺部分２５４ｂ及び完全な中央部分２５２を含むことができる。第１の周辺部分２５４ａ及び第２の周辺部分２５４ｂのそれぞれが複数の打ち抜き穴２５６を有し得る。これに対して、完全な中央部分２５２は、打ち抜き穴、穴又は空隙が少なくとも実質的になくてもよい。二次デフレクタプレート２５０は、液体が打ち抜き穴２５６を通過するように構成されてもよい。

【0054】

図６Ｃは、本発明の一実施形態による、二次供給物分配ユニット２００の概略の側面図である。二次供給物分配ユニット２００は、上面２４０ａを有する収集トレー２４０、上面２４０ａ上に配置された混合ボックス２２０、収集トレー２４０の下方に配置された二次デフレクタプレート２５０及び二次デフレクタプレート２５０の下方に配置されたノズルトレー２６０を含むことができる。二次供給物分配ユニット２００は、ライザー２４４をさらに含むことができる。ライザー２４４は、少なくとも実質的に円筒状とすることができ、収集トレー２４０の上面２４０ａに取り付けられていてよい。ライザー２４４は、収集トレー２４０に対して少なくとも実質的に垂直に延在してもよい。

【0055】

図６Ｄは、本発明の一実施形態による、収集トレー２４０上のライザー２４４と関連する二次デフレクタプレート２５０の概略の側断面図である。二次デフレクタプレート２５０は、完全な表面を有しいかなる打ち抜き穴、穴又は空隙もない完全な中央部分２５２を含む。完全な中央部分２５２は、二次デフレクタプレート２５０の第１及び第２の周辺部分２５４ａ、２５４ｂの間に配置されてもよい。一実施形態において、完全な中央部分２５２は、ライザー２４４の断面積より大きい面積を占有し得る。副次的な実施形態において、完全な中央部分２５２の面積は、ライザー２４４の内壁の位置における収集トレー２４０から二次デフレクタプレート２５０まで角度θで延在する直線により定義される切頭錐体（ｆｒｕｓｔｏ−ｃｏｎｉｃａｌ ｖｏｌｕｍｅ）の基部によって輪郭を描くことができる。一般的に、θは、約２０°から７０°、通常約３０°から６０°、しばしば約４０°から５０°の範囲とすることができる。二次デフレクタプレート２５０と収集トレー２４０との間の垂直方向の間隔Ｃ_Ｈは、一般的にライザー２４４の直径の約２５％から５０％の範囲とすることができる。他の副次的な実施形態において、完全な中央部分２５２は、ライザー２４４の断面積の約２倍（２Ｘ）から５倍（５Ｘ）の面積を占有し得る。

【0056】

図７Ａは、本発明の実施形態による混合ボックス２２０の概略の平面図であり、図７Ｂは、図７Ａの混合ボックス２２０の分離された半分の概略の平面図である。混合ボックス２２０は、第１の半分２２０ａ及び第２の半分２２０ｂを含むことができる。第１及び第２の混合ボックスの半分２２０ａ、２２０ｂは、第１及び第２の半分２２０ａ、２２０ｂを一緒に接合又は連結するための連結フランジ２２２をそれぞれ含むことができる。一実施形態において、第１及び第２の半分２２０ａ、２２０ｂは、くさび型ピンなどの複数のピン（図示せず）により、それらの連結フランジ２２２において互いに可逆的に添着されてもよい。

【0057】

図７Ｃは、本発明の他の実施形態による、収集トレーセグメント２４２上に配置された混合ボックス２２０の１つの半分の斜視図である。ライザー２４４は、混合ボックス２２０の下方の収集トレーセグメント２４２上に配置されてもよい。ライザー２４４は、二次デフレクタプレート２５０の上方に配置されてもよい。ライザー２４４は、ライザー２４４の内面上に配置された少なくとも１つのバッフル（図示せず）を含むことができる。１つの収集トレーセグメント２４２だけを図７Ｃに示す。実際には、複数の収集トレーセグメント２４２は一緒になって収集トレー２４０を形成する。

【0058】

図８は、本発明の一実施形態による、流体分配ノズル６００のアレイを含むノズルトレー２６０の一部分の概略の平面図である。各ノズル６００は、流体を混合しノズルトレー２６０の下方に配置された触媒床４０２へ一様に分配するように構成されてもよい。ノズルトレー２６０上のノズル６００のアレイは、一般的に約５から１０インチの範囲、しばしば約６から８インチの範囲にあるノズル間隔を有する三角ピッチを有し得る。図８にノズルトレー２６０の一部分のみを示すが、実際には、ノズルトレー２６０は、はるかにより多くのノズル６００を含むことができる。

【0059】

図９Ａ〜９Ｃを参照すると、図９Ａは、本発明の一実施形態による、側面から見たときの流体分配ノズル６００を示す。図９Ｂは、図９Ａの９Ｂ−９Ｂ線に沿った方向に見たときのノズル６００の縦断面図である。図９Ｃは、図９Ａの９Ｃ−９Ｃ線に沿った方向に見たときのノズル６００における液体入口６１４を示す図である。ノズル６００は、ノズル本体６０２、ノズル近位端６００ａ、ノズル遠位端６００ｂ、複数の気体入口６１２及び少なくとも１つの液体入口６１４を含んでいてよい。ノズル近位端６００ａは、ノズルキャップ６０４で密閉されてもよい。一実施形態において、キャップ６０４は、ノズル本体６０２と一体に、例えば鋳造されてもよい。

【0060】

図９Ｂを参照すると、ノズル本体６０２は、近位本体部分６０２ａ、中間本体部分６０２ｂ及び遠位本体部分６０２ｃを含んでもよい。

【0061】

近位本体部分６０２ａは、実質的に円筒状の近位空隙を画定する。中間本体部分６０２ｂは、近位空隙と流体連通する実質的に円筒状の中間空隙を画定する。遠位本体部分６０２ｃは、中間空隙と流体連通する実質的に円筒状の遠位空隙を画定する。近位空隙は第１の直径を有することができ、中間空隙は第２の直径を有することができ、遠位空隙は第３の直径を有し得る。第１の直径は、第３の直径より実質的に大きくてもよく、第３の直径は、第２の直径より実質的に大きくてもよい。

【0062】

各気体入口６１２は、近位本体部分６０２ａの側面に沿って配置されてもよい。各気体入口６１２は、気体が通って近位本体部分６０２ａに入るように構成されてもよい。ノズル６００は、気体ノズル６０６をさらに含むことができる。気体ノズル６０６は、中間本体部分６０２ｂを画定するために近位本体部分６０２ａと遠位本体部分６０２ｃとの間にノズル本体６０２の壁に対して実質的に垂直に配置されてもよい。一実施形態において、気体ノズル６０６は、ノズル本体６０２と一体であってもよい。他の実施形態において、気体ノズル６０６は、ノズル本体６０２内に配置されておりそれに取り付けられた金属リングを含むことができる。

【0063】

各液体入口６１４は、遠位本体部分６０２ｃの側面に沿って配置されてもよい。

【0064】

各液体入口６１４は、液体が通過するように構成されてもよい。例えば、図９Ｃにおいてわかるように、各液体入口６１４は、遠位本体部分６０２ｃの内面６１６に対して接線方向に配置されてもよい。一実施形態において、各液体入口６１４は直線状であり得る。

【0065】

さらに図９Ｃを参照すると、各液体入口６１４は、液体入口長Ｉ_Ｌ及び液体入口幅Ｉ_Ｗを有し得る。一実施形態において、液体入口長Ｉ_Ｌと液体入口幅Ｉ_Ｗとの比（Ｉ_Ｌ：Ｉ_Ｗ）は、約２：１から５：１の範囲とすることができる。図９Ｃに示す液体入口長Ｉ_Ｌは、例えば、液体入口６１４がノズル本体６０２に対して接線方向であるため、各液体入口６１４の最小の長さを表し得る。

【0066】

液体入口６１４のそれぞれは、遠位本体部分６０２ｃの内面６１６上に液体の膜を形成するように構成されてもよく、液体入口６１４のそれぞれは、遠位本体部分６０２ｃの内面６１６上の液体のらせん流を促進するように構成されてもよく、液体の流れは、液体入口６１４の遠位側の方向である。

【0067】

ノズル６００は、遠位本体部分６０２ｃと流体連通する、収束する（ｃｏｎｖｅｒｇｉｎｇ）第１の切頭錐体部分６０８をさらに含むことができる。ノズル６００は、第１の切頭錐体部分６０８の遠位側にありそれと流体連通する発散性（ｄｉｖｅｒｇｉｎｇ）の第２の切頭錐体部分６１０をさらに含むことができる。ノズル６００は、ノズル６００の遠位端６００ｂに位置する複数の陥凹（ｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎ）６２０をさらに含むことができる。陥凹６２０は、例えば、円錐形の噴霧パターンを有する一様に分散した噴霧としてノズル遠位端６００ｂから出てくる流体の分散をさらに促進するように構成されてもよい。

【0068】

図１０は、本発明の一実施形態による、流体分配チムニー７００のアレイを含むノズルトレー２６０の概略の平面図である。各チムニー７００には、流体の効率的な混合及びノズルトレー２６０の下方に配置された触媒床４０２への流体を一様に分配するために流体分配ノズル６００’を備える、例えばレトロフィット（ｒｅｔｒｏｆｉｔ）することができる（例えば、図１１Ａ〜Ｄ及び１２Ａ〜Ｃ参照）。ノズルトレー２６０上に配置されたチムニー７００及びそれらの関連したノズル６００’のアレイは、一般的に約５から１０インチの範囲、しばしば約６から８インチの範囲にあるチムニー７００／ノズル６００’間隔を有する三角ピッチを有し得る。図１０にノズルトレー２６０の一部分のみを示すが、実際には、ノズルトレー２６０は、はるかにより多くのチムニー７００を含むことができる。

【0069】

図１１Ａは、本発明の一実施形態による、側面から見たときの流体分配ノズル６００’を示す。図１１Ｂは、１１Ｂ−１１Ｂ線に沿った方向に見たときの図１１Ａのノズル６００’の縦断面図であり、図１１Ｃは、１１Ｂ−１１Ｂ線に沿った方向の図１１Ａのノズル６００’の平面図である。図１１Ｄは、図１１Ａの１１Ｄ−１１Ｄ線に沿った方向のノズル本体における液体入口６１４’を示す。ノズル６００’は、ノズル本体６０２、ノズル近位端６００’ａ、ノズル遠位体６００’ｂ、気体入口６１２’及び少なくとも１つの液体入口６１４’を含むことができる。本発明の一実施形態による水素化処理反応器用の高度に効率的なノズルトレーを提供するために既存の従来型流体分配トレーのレトロフィット中に、ノズル６００’は、流体分配チムニー、例えば、チムニー７００へ挿入するようにサイズ調整及び構成されてもよい（例えば、図１２Ａ〜Ｃ参照）。

【0070】

図１１Ｂを参照すると、ノズル本体６０２は、近位本体部分６０２ａ、中間本体部分６０２ｂ及び遠位本体部分６０２ｃを含むことができる。

【0071】

近位本体部分６０２ａは、実質的に円筒状の近位空隙を画定する。中間本体部分６０２ｂは、近位空隙と流体連通する実質的に円筒状の中間空隙を画定する。遠位本体部分６０２ｃは、中間空隙と流体連通する実質的に円筒状の遠位空隙を画定する。近位空隙は第１の直径を有することができ、中間空隙は第２の直径を有することができ、遠位空隙は第３の直径を有し得る。第１の直径は、第３の直径より実質的に大きくてもよく、第３の直径は、第２の直径より実質的に大きくてもよい。

【0072】

一実施形態において、気体入口６１２’は、ノズル本体６０２における近位軸方向開口部を含むことができる。気体入口６１２’は、気体が通って近位本体部分６０２ａに入るように構成されてもよい。ノズル６００’は、気体ノズル６０６をさらに含むことができる。気体ノズル６０６は、中間本体部分６０２ｂを画定するために近位本体部分６０２ａと遠位本体部分６０２ｃとの間にノズル本体６０２の壁に対して実質的に垂直に配置されてもよい。ノズル６００’は、遠位本体部分６０２ｃと流体連通する、収束する第１の切頭錐体部分６０８をさらに含むことができる。ノズル６００は、第１の切頭錐体部分６０８の遠位側にありそれと流体連通する、発散する第２の切頭錐体部分６１０をさらに含むことができる。

【0073】

図１１Ｃは、１１Ｃ−１１Ｃ線に沿った方向に見たときの、ノズル本体６０２内の気体ノズル６０６を示す図１１Ａのノズル６００’の平面図である。一実施形態において、気体ノズル６０６は、ノズル本体と一体であってもよい。他の実施形態において、気体ノズル６０６は、ノズル本体６０２内に配置されておりそれに取り付けられた金属リングを含むことができる。気体ノズル６０６は、ノズル本体６０２と同心円状に配置されてよい。

【0074】

図１１Ｄにノズル本体６０２における液体入口６１４’を示す。液体入口６１４’は、遠位本体部分６０２ｃの側面に沿って配置されてもよい。液体入口６１４’は、液体が通って遠位本体部分６０２ｃに入るように構成されてもよい。一実施形態において、液体入口６１４’は、ノズル本体６０２の壁内に配置された弯曲流路６１５を含んでよい。例えば、図１１Ｄにおいてわかるように、弯曲流路６１５の内部末端は、遠位本体部分６０２ｃの内面６１６に対して接線方向に配置されてもよい。一実施形態において、弯曲流路６１５は、約６０°から１８０°、一般的に約７０°から１７０°、しばしば約８０°から１６０°の範囲にある角度αに相対し得る。一実施形態において、弯曲流路６１５は、実質的に矩形の断面形状を有し得る。

【0075】

液体入口６１４’は、遠位本体部分６０２ｃの内面６１６上に液体の膜を形成するように構成されてもよく、液体入口６１４’は、遠位本体部分６０２ｃの内面６１６上の液体のらせん流を促進するように構成されてもよく、液体の流れは、液体入口６１４’の遠位側の方向である。

【0076】

ノズル６００’は、ノズル６００’の遠位端６００ｂに位置する複数の陥凹６２０をさらに含むことができる。陥凹６２０は、例えば、円錐形の噴霧パターンを有する一様に分散した噴霧としてノズル遠位端６００ｂから出てくる流体の分散をさらに促進するように構成されてもよい。

【0077】

図１２Ａは、本発明の他の実施形態による流体分配チムニー７００の正面図であり、図１２Ｂは、図１２Ａのチムニーの側面図であり、図１２Ｃは、図１１Ａのノズルが挿入されている図１２Ａのチムニーの縦断面図である。チムニー７００は、チムニー壁７０２、チムニー近位端７００ａ及びチムニー遠位端７００ｂを含むことができる。チムニー壁７０２は、その中の実質的に円筒状の空隙を画定することができる。チムニー７００は、チムニー遠位端７００ｂにおいてノズルトレー２６０に取り付けられてもよい。チムニー壁７０２は、複数の側面の穴７０４／７０４’を含むことができる。一実施形態において、ノズル６００’は、ノズル遠位端６００’ｂがノズルトレー２６０の下面２６０ｂを越えて遠位側に突出するようにチムニー７００内に挿入されてもよい。ノズル６００’は、液体入口６１４’が少なくとも１つの側面の穴７０４と合致するように構成されてもよい。チムニー７００に挿入されたとき、ノズル６００’は、側面の穴７０４’をふさぎ、少なくも部分的に密閉することができる。

【0078】

図１２Ｃは、ノズル６００’（図１１Ａ）が挿入されているチムニー７００の縦断面図である。チムニー壁７０２は、ノズルトレー２６０に取り付けられてもよく、例えば、それに溶接されてもよく、ノズル６００’は、チムニー壁７０２に取り付けられてもよく、例えば、それに溶接されてもよい。ノズル６００’の特徴及び要素は、例えば、図１１Ａ〜Ｄを参照して上文で記述されている。ノズル６００’は、チムニー壁７０２内に挿入された場合に、流体、例えば、液体供給物及び水素ガスの混合物を一様に混合し、石油精製所の水素化処理反応用の反応器中の触媒床へ分配する役割を果たし得る。

【0079】

図１３は本発明の他の実施形態による流体分配ノズル８００の概略の縦断面図である。ノズル８００は、近位部分８０２ａ及び遠位部分８０２ｂを有する実質的に円筒状の中空ノズル本体８０２、近位部分８０２ａに取り付けられたキャップ８０４、遠位部分８０２ｂに取り付けられた基部８０８、並びに近位部分８０２ａ内で軸方向に配置された実質的に円筒状の内側導管８０６を含むことができる。

【0080】

キャップ８０４は、軸方向近位開口部８０５を有することができ、内側導管８０６は、近位開口部８０５内に配置されてもよい。内側導管８０６は、キャップ８０４を越えて近位側に延在して、内側導管８０６の近位端８０６ａを画定し得る。ノズル本体８０２は、ノズル本体８０２の周囲に配置された複数の外側溝穴８１４を有し得る。内側導管８０６の遠位端８０６ｂは、外側溝穴８１４のそれぞれの遠位端８１４ｂに近接する位置において遠位側に終結してもよい。

【0081】

キャップ８０４及び基部８０８のそれぞれは、少なくとも実質的にドーム形であってよく、ここでキャップ８０４は、遠位側にゆくにつれて狭い形状から広がるテーパ付きであり、基部８０８は、遠位側にいくにつれて広い形状から狭い形状へのテーパ付きである。キャップ８０４及び基部８０８のそれぞれはネジ付きであってよい。キャップ８０４は、近位部分８０２ａにおけるネジによりノズル本体８０２と封止可能に係合することができる。基部８０８は、遠位部分８０２ｂにおけるネジによりノズル本体８０２と封止可能に係合することができる。基部８０８は、流体が通過し分配されるように構成された軸方向遠位開口部８１０を有し得る。

【0082】

内側導管８０６は、キャップ８０４と封止可能に係合することができ、ノズル本体８０２と同心円状に配置されてもよい。ノズル本体８０２及び内側導管８０６は、一緒になってノズル８００内の空隙を画定することができ、ここで空隙は、環状近位空隙８０３ａ及び実質的に円筒状の遠位空隙８０３ｂを含むことができる。内側導管８０６は、近位端８０６ａの周囲に配置された複数の内側溝穴８１２を有してよい。内側溝穴８１２及び外側溝穴８１４の配置は、当業者にとって少なくともある程度まで設計上の選択事項でありうる。

【0083】

内側溝穴８１２のそれぞれは、内側導管８０６を介して空隙と流体連通し得る。内側導管８０６は、気体が内側溝穴８１２から遠位空隙８０３ｂまで通過するように構成されてもよい。ノズル８００は、液体が外側溝穴８１４を通ってノズル本体８０２内の遠位空隙８０３ｂに移るように構成されてもよい。軸方向遠位開口部８１０は、切頭錐体形であり、遠位側にゆくにつれて狭い形状から広がるテーパ付きであり得る。ノズル８００は、例えば、遠位部分８０２ｂにおいてノズルトレー２６０に取り付けられてもよい。

【0084】

一実施形態において、流体分配ノズル８００は、反応器のノズルトレーに効率のよい流体混合及び分配ノズルをもたらすことができ、ノズル８００は、既製品の管部品を用いて容易且つ安価に組み立てることができる。一実施形態において、ノズル８００の構成部品、例えば、ノズル本体８０２、キャップ８０４及び基部８０８は、例えば、ＡＮＳＩ／ＡＳＭＥ規格Ｂ１．２０．１に準拠したナショナル・パイプ・スレッド（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｐｉｐｅ Ｔｈｒｅａｄ）（ＮＰＴ）のネジを有するネジ付き標準ステンレススチール管により組立てることができる。

【0085】

図１４Ａは、本発明の他の実施形態による反応器２０の一部分を示す概略の側断面図である。反応器２０は、一次供給物分配ユニット２００’、二次供給物分配ユニット２００及び触媒支持ユニット４００を収容し得る。一次供給物分配ユニット２００’及び二次供給物分配ユニット２００は、それぞれ例えば、図４Ａ〜１３を参照して上文で述べたような要素、特徴及び特性を含むことができる。

【0086】

反応器２０は、反応器シェル３０を含むことができる。反応器シェル３０の少なくとも一部分は、実質的に垂直なシェル壁３２を有し得る。触媒支持ユニット４００、一次供給物分配ユニット２００’及び二次供給物分配ユニット２００のそれぞれは、少なくとも実質的に水平で、反応器シェル３０の壁に対して垂直に配置されてもよい。２つの触媒支持ユニット４００、１つの一次供給物分配ユニット２００’及び１つの二次供給物分配ユニット２００のみを図１４Ａに示す。一実施形態において、反応器２０は、複数の二次供給物分配ユニット２００を収容し得る。各二次供給物分配ユニット２００は、各二次供給物分配ユニット２００の下方に配置された触媒床４０２を支持するための対応する触媒支持ユニット４００を有し得る（例えば、図５Ａ参照）。各触媒支持ユニット４００は、複数の触媒支持ビーム４０６、複数のスクリーンパネル４０８及び複数のグリッドパネル４１０を含むことができる。触媒床４０２は、図解を明瞭にするために図１４Ａ〜Ｆから削除されている。

【0087】

図１４Ｂは、図１４Ａの１４Ｂ−１４Ｂ線に沿った方向に見たときの反応器シェル３０の平面図であり、複数の触媒支持ビーム４０６及び複数のスクリーンパネル４０８を含む触媒支持ユニット４００の構成部品を示す。触媒支持ビーム４０６のそれぞれは、反応器シェル３０に及び得る。スクリーンパネル４０８は一緒になって、反応器シェル３０の断面積の少なくとも実質的に１００％を占有し得る触媒スクリーンを画定し得る。さらに図１４Ｂを参照すると、１つのスクリーンパネル４０８は、グリッドパネル４１０を示すために外されたものとして示されている。

【0088】

図１４Ｃは、すべてのスクリーンパネル４０８を除いた状態であり複数のグリッドパネル４１０を示す図１４Ｂの触媒支持ユニット４００の平面図である。グリッドパネル４１０は、触媒支持ビーム４０６により支持されてもよい。スクリーンパネル４０８は、次にグリッドパネル４１０により支持されてもよい。弓形の外縁を有する辺縁に位置するグリッドパネル４１０は一緒になって、触媒支持ビーム４０６と円周のシェル棚４０４とにより支持されてもよい。各触媒支持ビーム４０６は、一対の横方向支持バー４１４（例えば、図１４Ｅ参照）を含むことができる。３つのグリッドパネルは、シェル棚４０４及び支持バー４１４の部分を示すために除かれたものとして図１４Ｃに示されている。

【0089】

さらに図１４Ｂ及び１４Ｃに参照すると、触媒支持ユニット４００が図１４Ｂ及び１４Ｃに示すようなグリッドパネル４１０及びスクリーンパネル４０８の構成に限定されず、むしろグリッドパネル４１０及びスクリーンパネル４０８の両方の他の数及び構成も本発明の範囲内にあることを理解すべきである。一実施形態において、触媒支持ユニット４００の構成部品は、容易に組み立て、分解することができる。副次的な実施形態において、触媒支持ユニット４００の構成部品は、くさび型ピンなどの複数のピン（図示せず）により互いに添着されてもよい。

【0090】

図１４Ｄは、触媒支持ビーム４０６及びシェル棚４０４をより十分に示すためにスクリーンパネル４０８及びグリッドパネル４１０の両方を除いた状態である触媒支持ユニット４００の一部分の平面図である。一実施形態において、シェル棚４０４は、シェル壁３２の内面３２ａ上の溶接強化材料（ｗｅｌｄ ｂｕｉｌｄ−ｕｐ ｍａｔｅｒｉａｌ）を含むことができる。図１４Ｄは２つの触媒支持ビーム４０６を示すが、本発明は、１つの触媒支持ユニット４００当たり２つのそのようなビームに決して限定されるものではない。一実施形態において、各触媒支持ユニット４００は、一般的に約２から６つの触媒支持ビーム４０６を有しうる。

【0091】

図１４Ｅは、図１４Ｂの１４Ｅ−１４Ｅ線に沿った方向に見たときの触媒支持ビーム４０６、グリッドパネル４１０及びスクリーンパネル４０８を示す断面図であり、図１４Ｆは、図１４Ｄの１４Ｆ−１４Ｆ線に沿った方向に見たときの反応器シェル壁３２及びシェル棚４０４と関連する触媒支持ビーム４０６を示す断面図である。上文で示したように、触媒支持ビーム４０６は、それぞれ一対の横方向支持バー４１４を含むことができる。支持バー４１４は、各グリッドパネル４１０の少なくとも一部分を支持するように構成されてもよい。複数のグリッドパネル４１０は、次に一緒になって複数のスクリーンパネル４０８を支持し得る。複数のスクリーンパネル４０８は一緒になって、反応器シェル３０の全断面積に実質的に及ぶように構成されたスクリーンを形成してよく、複数のスクリーンパネル４０８は一緒になって、触媒床４０２を支持するように構成されてもよい（例えば、図５Ａ参照）。各触媒床４０２は、当業者に周知であるように、粒子状固体触媒の層を含むことができる。

【0092】

本明細書における教示及び例に照らして、本発明の多くの変形形態が可能である。したがって、以下の特許請求の範囲の範囲内で、本明細書で具体的に述べ又は例示した以外の別の方法で本発明を実施することができることが理解される。
本発明に包含されうる諸態様は、以下のとおり要約される。
［１］．
複相流体混合物を一様に分配するためのノズルであって、
（ａ）近位本体部分、中間本体部分及び遠位本体部分を含むノズル本体を含み、
（ｂ）近位本体部分が実質的に円筒状の近位空隙を画定し、
（ｃ）近位本体部分が、気体が通って近位本体部分に入るように構成された少なくとも１つの気体入口を有し、
（ｄ）中間本体部分が、近位空隙と流体連通する実質的に円筒状の中間空隙を画定し、
（ｅ）遠位本体部分が、本体壁、及び液体が通って遠位本体部分に入るように構成された少なくとも１つの液体入口を有し、
（ｆ）遠位本体部分が実質的に円筒状の遠位空隙を画定し、少なくとも１つの液体入口が遠位本体部分の内面に対して接線方向に配置されている、上記ノズル。
［２］．
中間本体部分が気体ノズルを含む、上記１項に記載のノズル。
［３］．
前記気体ノズルがノズル本体と一体である、上記２項に記載のノズル。
［４］．
ノズル本体の近位端と封止可能に係合するノズルキャップをさらに含む、上記１項に記載のノズル。
［５］．
（ａ）前記少なくとも１つの気体入口が、近位本体部分の側面に沿って配置された複数の気体入口を含み、
（ｂ）前記少なくとも１つの液体入口が、遠位本体部分の側面に沿って配置された複数の液体入口を含む、
上記１項に記載のノズル。
［６］．
前記少なくとも１つの液体入口が直線状である、上記１項に記載のノズル。
［７］．
前記少なくとも１つの液体入口が、約２：１から５：１の範囲にある液体入口長Ｉ_Ｌと液体入口幅Ｉ_Ｗとの比（Ｉ_Ｌ：Ｉ_Ｗ）を有する、上記６項に記載のノズル。
［８］．
前記少なくとも１つの気体入口がノズル本体における近位軸方向開口部を含む、上記１項に記載のノズル。
［９］．
前記少なくとも１つの液体入口が、本体壁内に配置された弯曲流路を含む、上記８項に記載のノズル。
［１０］．
前記弯曲流路が、遠位本体部分の内面に対して接線方向に配置された内部末端を有する、上記９項に記載のノズル。
［１１］．
前記弯曲流路が、約６０°から１８０°の範囲にある角度αに相対する、上記９項に記載のノズル。
［１２］．
（ａ）近位空隙が第１の直径を有し、
（ｂ）中間空隙が第２の直径を有し、
（ｃ）遠位空隙が第３の直径を有し、
（ｄ）第１の直径が第３の直径より実質的に大きく、
（ｅ）第３の直径が第２の直径より実質的に大きい、
上記１項に記載のノズル。
［１３］．
（ａ）遠位本体部分の遠位側にあり、遠位本体部分と流体連通する、収束する第１の切頭錐体部分と、
（ｂ）第１の切頭錐体部分の遠位側にあり、第１の切頭錐体部分と流体連通する、発散する第２の切頭錐体部分と
をさらに含む、上記１項に記載のノズル。
［１４］．
（ａ）液体入口のそれぞれが、遠位本体部分の内面上に液体の膜を形成するように構成されており、
（ｂ）液体入口のそれぞれが、遠位本体部分の内面上の液体のらせん流を得るように構成されており、液体の流れが液体入口の遠位側の方向である、
上記１項に記載のノズル。
［１５］．
ノズル本体の遠位端に複数の陥凹をさらに含む、上記１項に記載のノズル。
［１６］．
反応器用の流体分配装置であって、
（ａ）ノズルトレーと、
（ｂ）ノズルトレーの上面に取り付けられており、そこから実質的に垂直に延在している複数のチムニーであって、それぞれが、開放近位端、開放遠位端、及び実質的に円筒状のチムニー空隙を画定すると共に少なくとも１つの側面開口部を有するチムニー壁を有する、複数のチムニーと、
（ｃ）各チムニー内に配置された流体分配ノズルと
を含み、
（ｄ）ノズルが、近位本体部分、中間本体部分及び遠位本体壁を有する遠位本体部分を含むノズル本体を含み、
（ｅ）近位本体部分が実質的に円筒状の近位空隙を画定し、
（ｆ）開放近位端が、気体が通過するように構成されており、
（ｇ）中間本体部分が、近位空隙と流体連通する実質的に円筒状の中間空隙を画定し、
（ｈ）遠位本体部分が、液体が通って遠位本体部分に入るように構成された液体入口を有し、
（ｉ）遠位本体部分が実質的に円筒状の遠位空隙を画定し、
（ｊ）液体入口が遠位本体壁内の弯曲流路を含み、弯曲流路が、遠位本体部分の内面に対して接線方向に配置された内部末端を有する、
上記流体分配装置。
［１７］．
（ａ）液体入口が少なくとも１つの側面開口部と流体連通しており、
（ｂ）液体入口が、遠位本体部分の内面上の液体のらせん流を得るように構成されており、液体の流れが液体入口の遠位側の方向である、
上記１６項に記載の流体分配装置。
［１８］．
（ａ）近位空隙が第１の直径を有し、
（ｂ）中間空隙が第２の直径を有し、
（ｃ）遠位空隙が第３の直径を有し、
（ｄ）第１の直径が第３の直径より実質的に大きく、
（ｅ）第３の直径が第２の直径より実質的に大きい、
上記１６項に記載の流体分配装置。
［１９］．
（ａ）ノズル本体の周囲に配置された複数の外側溝穴を有する実質的に円筒状のノズル本体と、
（ｂ）ノズル本体の近位部分に取り付けられており、軸方向近位開口部を有するキャップと、
（ｃ）ノズル本体の遠位部分に取り付けられており、軸方向遠位開口部を有する基部と、
（ｄ）ノズル本体の近位部分内で軸方向に配置され、キャップの近位開口部内に配置され、キャップから近位側に延在して内側導管の近位端を画定する実質的に円筒状の内側導管であって、内側導管の近位端の周囲に配置された複数の内側溝穴を有し、内側導管の遠位端が、外側溝穴のそれぞれの遠位端に近接する位置において遠位側に終結している、上記内側導管と
を含む流体分配ノズル。
［２０］．
（ａ）軸方向遠位開口部が切頭錐体形であり、遠位側にゆくにつれて狭い形状から広がるテーパ付きであり、
（ｂ）キャップ及び基部のそれぞれがネジ付きであり、
（ｃ）キャップがノズル本体の近位部分におけるネジによりノズル本体と封止可能に係合し、
（ｄ）基部がノズル本体の遠位部分におけるネジによりノズル本体と封止可能に係合する、
上記１９項に記載の流体分配ノズル。
［２１］．
（ａ）内側導管がノズル本体と実質的に同心円状に配置されており、
（ｂ）内側導管がキャップと封止可能に係合し、
（ｃ）ノズル本体及び内側導管が一緒になってデバイス内の空隙を画定し、
（ｄ）内側溝穴のそれぞれが内側導管を介して空隙と流体連通しており、
（ｅ）空隙が環状近位空隙及び実質的に円筒状の遠位空隙を含み、
（ｆ）内側導管が、気体が内側溝穴から遠位空隙まで通過するように構成されており、
（ｇ）デバイスが、液体が外側溝穴を通ってノズル本体に入るように構成されている、
上記１９項に記載の流体分配ノズル。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図5E】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図6D】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図9C】

【図10】

【図11A】

【図11B】

【図11C】

【図11D】

【図12A】

【図12B】

【図12C】

【図13】

【図14A】

【図14B】

【図14C】

【図14D】

【図14E】

【図14F】