JP5559546B2 - 噴射ノズル及び噴射方法 - Google Patents

Description

（関連出願の相互参照）
本願は、２００７年２月１３日出願の米国特許仮出願番号６０／９０１，１５１号の優先権を主張し、２００５年１１月２９日出願の米国特許仮出願番号６０／７４１，０２２号の優先権を主張する２００６年１１月２９日出願の米国特許出願番号１１／６０６，５９１号に関連する。当該仮出願及び出願の開示内容の全てを本願の一部として援用する。

本発明は、噴射ノズルに関し、特に、少なくとも１流体を霧状の噴射で吐出する噴射ノズルであって、特に、腐食を抑制し、腐食が発生した場合、一貫した噴霧パターンを維持する噴射ノズルに関する。

流動接触分解（ＦＣＣ、Ｆｌｕｉｄｉｚｅｄ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｃｒａｃｋｉｎｇ）は、石油精製業界において用いられる主要な精製方法の１つである。ＦＣＣプロセスは、主に石油系炭化水素から成る物質を分解して内熱機関用の燃料や灯油などの生成物を生産するために用いられる。分解プロセスは、通常、ＦＣＣシステムの一部を形成する、垂直配向導管、または、反応器を含む垂直パイプにおいて行われる。プロセスの間、一般的に、通気（流動）状態の高温の触媒粒子が、垂直パイプの底部に導入され、上方に流れるように促される。触媒が垂直パイプを移動するに従って、炭化水素原料は蒸気と混合して部分的に流動化し、触媒の流れに注入され、炭化水素原料をより単純な（軽い）分子形態に分解する分解反応を起こす。

米国特許第７１０８１９５号明細書 米国特許第６７６３９０２号明細書 米国特許第６１４２２４８号明細書 米国特許第６０４２７１７号明細書 米国特許第５７０４５５４号明細書 米国特許第５０３３６８１号明細書 米国特許第５０１７５３６号明細書 米国特許第４９９４２３９号明細書 米国特許第４８４３０５０号明細書 米国特許第４４５２３２４号明細書 米国特許第４４４３５５１号明細書 米国特許第４３６９８４９号明細書 米国特許第４３２２３８４号明細書 米国特許第４０３２３００号明細書 米国特許第３９７４０９１号明細書 米国特許第２７００５７６号明細書 米国特許第５４７４２３５号明細書 米国特許出願公開第２００６／０１４４７５８号明細書 米国特許出願公開第２００６／００１６７２６号明細書 米国特許出願公開第２００４／０１９５３９５号明細書 米国特許第４８７５９９６号明細書 米国特許出願公開第２００５／０２１４４７４号明細書 米国特許出願公開第２００５／０２７９８６３号明細書 米国特許出願公開第２００６／００４９２８２号明細書 米国特許出願公開第２００６／０２７３２０５号明細書

ＦＣＣプロセスの最適な分解条件では、触媒と炭化水素原料とを実質的に即時に均質に混合する必要がある。しかし、このような混合を実現するのは困難であり、一般的に、触媒及び炭化水素の流れに、高温の触媒と低温の炭化水素原料との階層化した領域が現れる。一般的に、炭化水素分子の過分解及び熱分解が、流れにおいて触媒の濃度が高い領域で起こる。逆に、炭化水素分子の不完全な分解が、通常、炭化水素の濃度が高い領域で起こる。これらの要因により、実質的に、ＦＣＣプロセス全体の歩留まりが低下する可能性がある。さらに、過分解、熱分解及び不完全な分解は、コークス降下（coke laydown）による垂直パイプ内の触媒の不活性化、空気及び残留コークスの燃焼による再生器内の触媒の再生、及び、プロパンやブタンガスなどの低沸点範囲のガス状反応生成物の過剰生成などの、望ましくない副作用を有する。

従って、反応器内で触媒と炭化水素原料とを混合させる効果的な方法が分解プロセスにおいて極めて重要である。適切な混合は、炭化水素原料の一定の噴霧パターンが維持されることに基づいている。この噴霧パターンは、慎重に形成された流路を通る流れを抑制することによって実現される。流路の形状が変化すれば、流路の長さと直径の比（Ｌ／Ｄ）が変化し、次に噴霧パターンが変化する。形状及びＬ／Ｄ比の変化は、ノズルが取り付けられた垂直パイプの流動層の移動触媒によってノズル材料が腐食した結果として、最も頻繁に発生する。

適切な混合を確実にするため、炭化水素蒸気の混合物を、上方を流れる触媒に導入する噴射ノズルが考案されてきた。しかし、ＦＣＣ装置で現在用いられるノズルには、大幅な制限がある。第１に、ノズルは、炭化水素蒸気の混合物と触媒との液体接触を減少させる不均一な噴霧パターンを生成する可能性があり、それにより、均質な混合を妨げ、炭化水素分子の過分解、熱分解及び／または不完全な分解を引き起こす。第２に、ノズルは腐食しやすいので、ノズルの内部流路を著しく変え、結果として噴霧パターンを変え、それにより、ＦＣＣプロセスの歩留まりの一貫性及び出力全体を減少させる可能性がある。常圧蒸留残油変換（ＲＣＣ、Ｒｅｄｕｃｅｄ Ｃｒｕｄｅ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ）プロセスなど、ノズルを用いて流体を混合容器に導入する他の精製プロセスにも同様の制限がある。

例えば、米国特許第５，５５３，７８３号には、流動接触分解装置用の供給分配装置のノズルが記載されている。腐食が起こりやすい環境においては、外表面が摩耗し、外側が摩耗するにつれて摩耗が穴の内部に広がることがある（図１Ａ及び図１Ｂ）。穴が実質的に短くなることで形状が変わると、所望の噴霧パターンを導き、一般的には、フラットファン形の噴射を維持することができない。腐食の深さが深くなるにつれて、フラットファン形の噴射の輪郭が曖昧になり、最終的に、噴霧パターンは、狭い円錐パターンなどの望ましくない噴霧パターンに変形し、それにより、ＦＣＣ及びＲＣＣプロセスの全体的な効率が著しく低下する。

噴霧パターンを導く目的で、外部隆起を有するノズルカバーが考案されてきた（図２Ａから図２Ｃ、図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ及び図４Ｂ参照）。しかし、これらの構成のどれも、ＦＣＣやＲＣＣの用途などの、ノズルを腐食する用途に用いられる場合、一貫した噴霧パターンに必要な最小Ｌ／Ｄ比の許容範囲を維持するように設計されていない。例えば、図２Ａから図２Ｃに示されるノズルにおいて、隆起は、軸が傾いた穴パターンで噴霧パターンを導くように設計された様々なＬ／Ｄ比を有する。しかし、様々なＬ／Ｄ比では、ノズルが腐食すると、一貫した噴霧パターンを維持することが不可能になる。さらに、図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ及び図４Ｂに示されるノズルにおいて、隆起は、様々なＬ／Ｄ比を有する流路を含むキャッツアイ（cats-eye）構造を有し、様々な直径の個々の小さなフラットファン形の噴霧パターンを生成するように設計されるが、前述したノズルと同様に、ノズルが腐食すると、一貫した噴霧パターンを維持することができない。

従って、ＦＣＣ及び他の精製プロセスの歩留まりを向上させ、頻繁なノズル交換に伴うメンテナンス費用を削減するため、混合を改善し均質にする一貫したフラットな噴霧パターンを生成し、下流低圧区間及び渦流を低減して触媒の腐食を最小限にし、触媒の流れ領域を最大限にする噴射ノズルであって、ノズルが腐食しても、長期間にわたって所望の噴霧パターンを維持するのに必要な最小Ｌ／Ｄ比を維持することができる噴射ノズルが必要である。

第１の態様によれば、本発明は、少なくとも１流体を任意の噴霧パターンで容器内の流体流れに吐出するための噴射ノズルであって、ノズルは、ノズルの近くで流体流れの流れパターンを変えてノズルの腐食を抑制し、噴霧パターンを維持する噴射ノズルに関する。ノズルは、少なくとも１つの注入導管を規定する注入口と、注入口と流体的に連通している排出口とを含み、排出口は、外面を規定する。さらに、排出口は、排出口の軸の周囲に互いに相対的に角度間隔を空けて配置された複数の隆起を規定し、各隆起は、少なくとも１つの注入導管と流体的に連通している排出開口と、軸方向に延びる壁とを規定し、軸方向に延びる壁は、外面に対して約３．１７５ミリメートル長い長さ（Ｘ）、外方向に延びている。注入導管は長さ（Ｌ）、直径（Ｄ）を有し、Ｌ／Ｄは少なくとも約１／２である。

別の態様によれば、本発明は、流動接触分解容器と常圧蒸留残油変換容器のうち少なくとも一方において、液体と気体の霧状の混合物を吐出するためのノズルに関する。ノズルは、少なくとも１つの注入導管を規定する注入口と、注入口と流体的に連通している排出口とを含み、排出口は、外面を規定する。さらに、排出口は、排出口の軸の周囲に互いに相対的に角度間隔を空けて配置された複数の隆起を含み、各隆起は、少なくとも１つの注入導管と流体的に連通している排出開口と、軸方向に延びる壁とを規定し、軸方向に延びる壁は、外面に対して約３．１７５ミリメートル長い長さ（Ｘ）、外方向に延びている。注入導管は、長さ（Ｌ）、直径（Ｄ）を有し、Ｌ／Ｄは少なくとも約１／２である。

別の態様によれば、本発明は、排出開口の流れ軸のほぼ全てが、容器内のターゲットに向けられ、ターゲットを横切る方向に流れるような噴霧パターンで第１及び第２流体の混合物を霧状にして導く。さらに、対象は、実質的に、噴霧パターンの流れ方向に延びる平面内に位置する。

別の態様によれば、本発明は、流動接触分解容器と常圧蒸留残油変換容器のうち少なくとも一方において、液体と気体の霧状の混合物を吐出するためのノズルに関する。ノズルは、少なくとも１つの注入導管を規定する注入口と、注入口と流体的に連通している排出口とを含み、排出口は、外面を規定する。さらに、ノズルは、複数の隆起部材を含み、各隆起部材は、それぞれの開口に嵌合し、長さ（Ｌ）及び直径（Ｄ）を有する、少なくとも１つの注入導管と流体的に連通している排出開口と、軸方向に延びる壁とを規定し、軸方向に延びる壁は、外面に対して約３．１７５ミリメートル長い長さ（Ｘ）、外方向に延び、Ｌ／Ｄは少なくとも約１／２である。

さらに別の態様によれば、本発明は、少なくとも１流体を任意の噴霧パターンで容器内の流体流れに吐出するための噴射ノズルに関する。ノズルは、少なくとも１流体を収容する第１手段と、少なくとも１流体を任意の噴霧パターンで放出する、第１手段と流体的に連通している第２手段と、ノズルの近くで流体流れの流れパターンを変えてノズルの腐食を抑制し、噴霧パターンを維持する、第１及び第２手段のうち少なくとも一方と流体的に連通している第３手段とを有する。このような実施形態において、第１手段は、少なくとも１流体を収容する、少なくとも１つの注入導管を規定する注入口部材であり、第２手段は、注入口部材と流体的に連通している排出口部材であり、排出口部材は、外面と、排出口の軸の周囲に互いに相対的に角度間隔を空けて配置された複数の開口とを規定し、第３手段は、複数の隆起部材であり、各隆起部材は、各開口に嵌合し、長さ（Ｌ）及び直径（Ｄ）を有する排出開口と、軸方向に延びる壁とを規定し、軸方向に延びる壁は、外面に対して約３．１７５ミリメートル長い長さ（Ｘ）、外方向に延び、Ｌ／Ｄは少なくとも約１／２である。

さらに別の態様によれば、本発明は、少なくとも１流体を任意の噴霧パターンで容器内の流体流れに吐出するための噴射ノズルであって、ノズルの近くで流体流れの流れパターンを変えてノズルの腐食を抑制し、噴霧パターンを維持する噴射ノズルに関する。ノズルは、少なくとも１つの注入導管を規定する注入口と、注入口と流体的に連通している排出口とを有し、排出口は、外面と、排出口の中心軸の周囲に単一の連続隆起を形成する２つの壁部材とを規定する。連続隆起は、長さ（Ｌ）及び直径（Ｄ）を有する、排出口の中心軸の周囲に互いに相対的に角度間隔を空けて配置された、少なくとも１つの注入導管と流体的に連通している複数の排出開口を規定する。さらに、壁部材は、外面に対して約３．１７５ミリメートル長い長さ（Ｘ）、外方向に延びている。注入導管は、長さ（Ｌ）、直径（Ｄ）を有し、Ｌ／Ｄは少なくとも約１／２である。

さらに別の態様によれば、本発明は、ノズルが腐食しても、ノズルによって容器内の流体流れに噴射される少なくとも１流体の噴霧パターンを維持し、ノズルの腐食を抑制する方法に関する。本方法は、少なくとも１流体を任意の噴霧パターンで容器に吐出する噴射ノズルを設けるステップを含み、噴射ノズルは、少なくとも１流体を収容する、少なくとも１つの注入導管を規定する注入口部材と、注入口部材と流体的に連通している排出口部材とを有する。排出口部材は、外面と、排出口部材の軸の周囲に互いに相対的に角度間隔を空けて配置された複数の開口とを規定する。流体流れは、容器に導入される。複数の隆起部材が設けられ、各隆起部材は、各開口に嵌合し、長さ（Ｌ）及び直径（Ｄ）を有する、少なくとも１つの注入導管と流体的に連通している排出開口と、軸方向に延びる壁とを規定し、軸方向に延びる壁は、外面に対して約３．１７５ミリメートル長い長さ（Ｘ）、外方向に延び、Ｌ／Ｄは少なくとも約１／２である。最後に、約１／２のＬ／Ｄ比が、ノズルが腐食しても、長期間維持される。

本ノズルの１つの利点は、角度間隔を空けて配置された隆起を含むことで、ノズルの近くでＦＣＣ容器における触媒の流れパターンを変え、ノズルがＦＣＣプロセスなどで起こる腐食の悪影響を受けにくくする（抑制する）ことで、従来の噴射ノズルと比較してノズルの耐用年数が上がることである。本ノズルの別の利点は、隆起構造が、少なくとも約１／２の最小Ｌ／Ｄ比を維持し、腐食が起こっても、ノズルが、少なくとも１流体を一貫したフラットな噴霧パターンで容器の触媒または流体流れに吐出できることである。本ノズルのさらに別の利点は、フラットな噴霧パターンを維持することで、ノズルから吐出される流体が、より一貫して触媒と相互作用するので、ＦＣＣプロセスがより効率的になることである。

本発明の他の目的及び利点は、好ましい実施形態の以下の詳細な記載及び添付の図面からより簡単に明らかになるだろう。

腐食しやすい領域を示す、隆起のない従来のノズルの部分側面断面図である。 図１Ａのノズルの上面斜視図である。 従来技術の傾いた隆起パターンを有するノズルの上面／側面斜視図である。 図２Ａのノズルの上面図である。 図２Ａのノズルの側面図である。 「キャッツアイ」隆起構造を有する従来技術のノズルの部分上面図である。 線Ａ−Ａに沿った図３Ａのノズルの部分側面断面図である。 別の「キャッツアイ」隆起構造を示す、従来技術のノズルの上面図である。 線Ｂ−Ｂに沿った図３Ａのノズルの部分側面断面図である。 本発明のノズルの上面／側面斜視図である。 図５Ａのノズルの上面図である。 図５Ａのノズルの側面図である。 本発明のノズルの実施形態の部分側面断面図である。 図６Ａのノズルの上面図である。 本発明のノズルの実施形態の部分側面断面図である。 本発明のノズルの実施形態の部分側面断面図である。 図８Ａのノズルの上面図である。 本発明のノズルの実施形態の部分側面断面図である。 図９Ａのノズルの上面図である。 本発明の隆起の実施形態の部分側面断面図である。

図５から図７及び図１０に、本発明のノズルの第１の実施形態を参照番号１０で一般的に示す。ノズル１０は、少なくとも１流体を任意の噴霧パターンで、（図示しない）容器内の流体流れに吐出し、ノズルの近くで流体流れの流れパターンを変えてノズルの腐食を抑制し、噴霧パターンを維持する。本発明の１実施形態において、ノズルは、第１及び第２流体の霧状の混合物を吐出する。実施形態の一例では、第１流体は油であり、第２流体は気体または蒸気であり、容器は、接触分解容器である。しかし、本願に基づいて当業者が理解するように、本発明のノズルは、現在既知の、または、今後既知となる多数の異なる種類の用途のいずれかに関連した多数の異なる種類の流体のいずれにも同様に使用できる。

ノズル１０は、少なくとも１流体、及び、１実施形態では、第１及び第２流体を収容する、少なくとも１つの注入導管を規定する注入部１２を有する。ノズルの排出部１６は、外面１８と複数の開口２２とを規定する。複数の開口２２は、外面１８を通過して延び、注入部１２と流体的に連通し、排出部１６の中心軸２４の周囲に互いに相対的に角度間隔を空けて配置されている。さらに、排出部は、排出口の軸の周囲に互いに相対的に角度間隔を空けて配置された複数の隆起２６または突起を含む。各隆起は、少なくとも１つの注入導管と流体的に連通している排出開口２８と、軸方向に延びる壁３０とを規定する。１実施形態において、軸方向に延びる壁３０は、外面１８に対して約３．１７５ミリメートル長い長さ（Ｘ）、外方向に延び、約５ミリメートルまたは４．７６２５ミリメートル（３／１６インチ）の壁の厚さを有する。一般的に、隆起２６は、ほぼ円筒形状で、排出開口は、ほぼ円形である。しかし、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、現在既知の、または、今後既知となる、多数の隆起２６及び排出開口２８の構成を用いることができることに留意されたい。例えば、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、長方形の排出開口を規定するほぼ円筒形の隆起を用いることができる。噴射の方向が開口２２の軸に確実に沿うように、各隆起２６からの噴射の出口の平面は、当該隆起に関連する開口２２の軸にほぼ垂直である。

図６Ａ、図６Ｂ、図７及び図１０に示すように、各隆起２６の各排出開口２８は、長さ（Ｌ）及び直径（Ｄ）を有する。ＦＣＣの用途などにおいて、ノズルが腐食しても、一貫した正確な噴霧パターンを維持するため、Ｌ／Ｄ比は少なくとも約１／２に維持されるが、これは、隆起のない従来のノズルと比較して、隆起２６の材料を追加することにより可能となる。隆起２６により追加された材料により、排出開口の長さＬが短くなりすぎる前に、より多くの腐食が起こり、それにより、Ｌ／Ｄ比を約１／２未満に減少させ、所望のフラットファン形の噴射の輪郭を曖昧にする。腐食がさらに続くと、望ましくない狭い円錐状の噴霧パターンが現れ、ＦＣＣまたはＲＣＣプロセスなどの効率に悪影響を及ぼす。

排出部１６及び隆起２６は、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、単一部品として一体化されてもよいし、または、別の実施形態（図７）においては、別個の部品でもよい。別個の場合、隆起２６は、排出部１６の開口２２に嵌合し、所定の位置に溶接及び／または機械的に固定されるか、あるいは、隆起が所定の位置に堅く保持される限り、現在既知の、または、今後既知となる他の任意の適切な固定方法で所定の位置に保持される。後者の実施形態は、各隆起２６を、ノズルの排出部１６全体を交換することなく変更でき、隆起２６をノズル排出口１６と異なる材料で形成できるという利点をもたらす。

排出開口２２は、米国特許第５，５５３，７８３号及び５，６９２，６８２号の開示に従って、ほぼフラットファン形の噴霧パターンを形成するように構成されることが好ましい。両特許とも、「フラットファン形スプレーノズル」という名称で、それぞれ、本発明の出願人に譲渡され、開示内容の全てを本願の一部として援用する。前述の特許の開示によれば、排出開口２２の流れ軸のほぼ全てが、容器内の（図示しない）ターゲット「Ｔ」に向けられ、ターゲットを横切る方向に流れるような噴霧パターンで第１及び第２流体の混合物を霧状にして導き、ターゲットは、実質的に、噴霧パターンの流れ方向に延びる平面内に位置する。さらに、各排出開口２２の流れ軸は、排出開口２２が協力してほぼフラットファン形の噴霧パターンを規定するように、ターゲット「Ｔ」に交差するように向けられ、ターゲット「Ｔ」は、実質的に、容器の垂直軸に対して鋭角に向いた平面内に位置する。本発明の１実施形態において、ターゲット「Ｔ」は線形で、排出部の外面１８の中心軸とほぼ交差する。

ノズル１０は、さらに、注入部１２と排出部１６との間で流体的に連通し、少なくとも１流体を混合する（図示しない）混合チャンバを有する。１実施形態において、混合チャンバは、排出開口２２のすぐ上流の排出部１６内に形成される。

１実施形態において、ノズル１０は、さらに、混合チャンバと注入部１２との間に位置する（図示しない）少なくとも１つの羽根を有することが好ましい。羽根は、第１及び第２流体の一部を受けて旋回環状流を形成するために、注入部の長軸に対して横に延び、第１及び第２流体の一部を受けて実質的に軸流を形成するために、ほぼ中心部の開口の少なくとも一部を規定する。現在検討している羽根及びそのような羽根を本発明のノズルに組み込む方法は、援用される同一出願人の特許に示される。このような実施形態において、各羽根は、ほぼ凸状の丸屋根及びほぼ凹状の丸屋根を規定する。本実施形態において、各丸屋根は、ほぼ半円形であり、凸状の丸屋根は、凹状の丸屋根に対して上流に位置する。ノズルは、２つの羽根を有し、各羽根は、注入部１２のほぼ半円形の部分のそれぞれを通って横向きに延びることが好ましい。ノズルは、羽根の代替として、援用される同一出願人の特許にさらに記載されるように、注入部から排出部への方向に螺旋状に延びる（図示しない）噴射部材を有してもよい。

ノズル１０は、特に、流動接触分解装置（「ＦＣＣＵ」）及び常圧蒸留残油変換装置（「ＲＣＣＵ」）の供給分配装置として用いられるのに適している。ＦＣＣＵ及びＲＣＣＵは、一般的に、主に、常温以上の温度及び常圧で液体である石油系炭化水素から成る材料、または、再利用物質を変換して、主に、モータまたは他の液体燃料、または、原料油よりも低い平均分子量のナフサを、通常、気体炭化水素である副生成物とともに生成する。変換は、一般的に、
（ａ）セ氏約２６０度（華氏約５００度）を超える温度で、
（ｂ）反応を生じさせる、または、促す特定の目的のため、反応帯域に固体の触媒がある状態で行われ、それによって、同じ出発物質で触媒がない以外は同じ条件で生成される結果と明確に判別できる程度に異なる、歩留まり、生成物の特徴または反応のスピードについての結果が生じる。

また、このような装置では、一般的に、（１）変換及び触媒再生は、触媒が帯域間を移動しながら、別々の帯域で進み、（２）触媒は、変換段階の炭化水素蒸気中に分散した、細かく分離した固体の触媒からなる流体の塊の形で、反応帯域に維持され、（３）触媒の反応帯域での平均滞留時間は、炭化水素蒸気の反応帯域での平均滞留時間よりも長い。

図８Ａ及び図８Ｂには、本発明のノズルの別の実施形態が、一般的に、参照番号１１０によって示される。ノズル１１０は、図５から図７及び図１０を参照すると、上記のノズル１０といくつかの点で類似しているので、番号「１」が前に付く同様の参照番号を用いて、同様の構成要素を示す。ノズル１０と同様に、ノズル１１０は、第１及び第２流体を霧状の噴射で、（図示しない）容器内に吐出するために設けられる。ノズル１１０は、注入口１１２及び排出口１１６を含む。排出口１１６は、さらに、外面１１８と、排出口１１６の中心軸１２４を囲む連続隆起１２６を形成する２つの隆起した壁状部材１３６及び１３８とを規定する。連続隆起１２６は、そこから少なくとも１流体が上述したフラットファン形の噴霧パターンなどのフラットな噴霧パターンで吐出される、複数の排出開口１２２を規定する。隆起した壁状部分により、隆起は、排出口１１６の外面１１８に対して少なくとも約３．１７５ミリメートル延びる。各排出開口は、Ｌ／Ｄ比が、少なくとも約１／２に保たれるような長さ（Ｌ）及び直径（Ｄ）を有し、付加された隆起材料により、ノズル１０が腐食しても、従来のノズル構成と比較して、長期間、噴霧パターンの一貫性を保つ。本実施形態は、特に、個々の隆起が互いに干渉し合う可能性がある、より大きな直径を有する開口が必要な用途に有用である。

ノズル１０及び１１０の１つの利点は、角度間隔を空けて配置された隆起２６を含むことで、ノズルの近くでＦＣＣ容器における触媒の流れパターンを変え、ノズルがＦＣＣプロセスなどにおいて起こる腐食の悪影響を受けにくくする（抑制する）ことで、従来の噴射ノズルと比較してノズルの耐用年数を上げることである。ノズル１０及び１１０の別の利点は、隆起構造が、少なくとも約１／２の最小Ｌ／Ｄ比を維持し、腐食が起こっても、ノズル１０が、長期間、少なくとも１流体を一貫したフラットな噴霧パターンで容器の触媒または流体流れに吐出できることである。ノズル１０のさらに別の利点は、フラットな噴霧パターンを維持することで、ノズルから吐出される流体が、より一貫して触媒と相互作用するので、ＦＣＣプロセスがより効率的になることである。ノズル１０及び１１０のさらに別の利点は、隆起を用いて、フラットファン形の厚さの制御、または、その形状の変更ができることである。隆起２６及び１２６を追加することにより与えられる、少なくとも約１／２のＬ／Ｄ比により、このように生成された噴射器は、より狭く、より良好に規定される。この特徴により、例えば、フラットファン形をより薄くすることができ、油／触媒の接触を、確実に、よりほぼ瞬間的にするので、ＦＣＣまたはＲＣＣプロセスにおいて利点となる。

本願に基づいて当業者が理解するように、添付の請求の範囲に定義される発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、本発明のノズルの上述、及び、他の実施形態に多くの変更及び修正を行ってもよい。例えば、ノズルの隆起及び排出開口は、現在既知の、または、今後既知となる多くの形状及び構造を採用してもよい。さらに、隆起及び排出開口の、排出口の中心軸に対する方向を変えることができる。さらに、現在既知の、または、今後既知となる、多くの異なる材料、排出開口の構造、噴霧パターンの構造、混合チャンバ、混合構造及び／または噴霧器のいずれも、本発明の様々なノズルに用いてもよい。従って、好ましい実施形態の詳細な説明は、限定的なものではなく、例示と解釈されるべきである。

Claims (30)

1. 少なくとも１流体を任意の噴霧パターンで容器内の流体流れに吐出する噴射ノズルであって、前記ノズルは、前記ノズルの近くで前記流体流れの流れパターンを変えて前記ノズルの腐食を抑制し、前記噴霧パターンを維持する噴射ノズルであって、
   少なくとも１つの注入導管を規定する注入口と、
   前記注入口と流体的に連通している排出口であって、前記排出口は、外面と、前記排出口の軸の周囲に互いに相対的に角度間隔を空けて配置された複数の隆起とを規定し、各隆起は長さ（Ｌ）及び直径（Ｄ）を有する、前記少なくとも１つの注入導管と流体的に連通している排出開口と、軸方向に延びる壁とを規定し、前記軸方向に延びる壁は、前記外面に対して３．１７５ミリメートルより長い長さ（Ｘ）、外方向に延び、Ｌ／Ｄは少なくとも１／２である、排出口とを含み、前記Ｌ／Ｄが１／２未満となったときに各前記隆起が交換される、噴射ノズル。
2. 請求項１に記載の噴射ノズルにおいて、前記注入口は、第１流体及び第２流体を収容し、各排出開口は、流れ軸を規定し、前記第１及び第２流体の混合物を、前記排出開口を通して霧状の噴射で前記各流れ軸の方向に導く、噴射ノズル。
3. 請求項２に記載の噴射ノズルにおいて、前記排出開口の前記流れ軸のほぼ全てが、容器内のターゲットに向けられ、前記第１及び第２流体の混合物を、前記ターゲットを横切る方向に流れるような噴霧パターンで霧状にして導き、前記ターゲットは、実質的に、前記噴霧パターンの流れ方向に延びる平面内に位置する、噴射ノズル。
4. 請求項１に記載の噴射ノズルにおいて、前記軸方向に延びる壁は、５ミリメートルの壁の厚さを有する、噴射ノズル。
5. 請求項３に記載の噴射ノズルにおいて、前記容器は、接触分解容器と常圧蒸留残油変換容器のうち少なくとも１つであり、前記第１流体は液体であり、前記第２流体は気体である、噴射ノズル。
6. 請求項５記載の噴射ノズルにおいて、前記第１流体は油であり、前記第２流体は蒸気である、噴射ノズル。
7. 請求項１に記載の噴射ノズルであって、さらに、前記注入部と前記排出部との間を流体的に連通し、第１及び第２流体を混合する混合チャンバを含む、噴射ノズル。
8. 請求項７に記載の噴射ノズルであって、さらに、前記混合チャンバと注入口との間に位置し、前記第１及び第２流体の一部を受けて旋回環状流を形成するために、前記注入口の長軸に対して横に延び、前記第１及び第２流体の一部を受けて実質的に軸流を形成するために、ほぼ中心部の開口の少なくとも一部を規定する、少なくとも１つの羽根を含む、噴射ノズル。
9. 少なくとも１流体を任意の噴霧パターンで容器内の流体流れに吐出する噴射ノズルであって、前記ノズルは、前記ノズルの近くで前記流体流れの流れパターンを変えて前記ノズルの腐食を抑制し、前記噴霧パターンを維持する噴射ノズルであって、
   少なくとも１つの注入導管を規定する注入口と、
   前記注入口と流体的に連通している排出口であって、外面と、前記排出口の軸の周囲に互いに相対的に角度間隔を空けて配置された複数の開口とを規定する排出口と、
   複数の隆起部材であって、各隆起部材は、各開口に嵌合し、長さ（Ｌ）及び直径（Ｄ）を有する、前記少なくとも１つの注入導管と流体的に連通している排出開口と、軸方向に延びる壁とを規定し、前記軸方向に延びる壁は、前記外面に対して３．１７５ミリメートルより長い長さ（Ｘ）、外方向に延び、Ｌ／Ｄが少なくとも１／２である、複数の隆起部材とを含み、前記Ｌ／Ｄが１／２未満となったときに各前記隆起部材が交換される、噴射ノズル。
10. 請求項９に記載の噴射ノズルにおいて、前記注入口は、第１流体及び第２流体を受け、各排出開口は、流れ軸を規定し、前記第１及び第２流体の混合物を、前記排出開口を通して霧状の噴射で前記各流れ軸の方向に導く、噴射ノズル。
11. 請求項１０に記載の噴射ノズルにおいて、前記排出開口の前記流れ軸のほぼ全てが、容器内のターゲットに向けられ、前記第１及び第２流体の混合物を、前記ターゲットを横切る方向に流れるような噴霧パターンで霧状にして導き、前記対象は、実質的に、前記噴霧パターンの流れ方向に延びる平面内に位置する、噴射ノズル。
12. 請求項９に記載の噴射ノズルにおいて、前記軸方向に延びる壁は、５ミリメートルの壁の厚さを有する、噴射ノズル。
13. 請求項１１に記載の噴射ノズルにおいて、前記容器は、接触分解容器と常圧蒸留残油変換容器のうち少なくとも１つであり、前記第１流体は液体であり、前記第２流体は気体である、噴射ノズル。
14. 請求項１３記載の噴射ノズルにおいて、前記第１流体は油であり、前記第２流体は蒸気である、噴射ノズル。
15. 請求項９に記載の噴射ノズルであって、さらに、前記注入部と前記排出部との間を流体的に連通し、第１及び第２流体を混合する混合チャンバを含む、噴射ノズル。
16. 請求項１５に記載の噴射ノズルであって、さらに、前記混合チャンバと注入口との間に位置し、前記第１及び第２流体の一部を受けて旋回環状流を形成するために、前記注入口の長軸に対して横に延び、前記第１及び第２流体の一部を受けて実質的に軸流を形成するために、ほぼ中心部の開口の少なくとも一部を規定する、少なくとも１つの羽根を含む、噴射ノズル。
17. 請求項９に記載の噴射ノズルにおいて、各隆起部材は、溶接、機械的な固定、または、それらの組み合わせによって各開口内の所定の位置に保持される、噴射ノズル。
18. 請求項９に記載の噴射ノズルにおいて、前記隆起部材の少なくとも１つが、前記排出口材料と異なる材料でできている、噴射ノズル。
19. 少なくとも１流体を任意の噴霧パターンで容器内の流体流れに吐出する噴射ノズルであって、
    前記少なくとも１流体を収容する第１手段と、
    前記第１手段と流体的に連通し、前記少なくとも１流体を任意の噴霧パターンで放出する第２手段と、
    前記第１及び前記第２手段のうち少なくとも１つと流体的に連通し、前記ノズルの近くで前記流体流れの流れパターンを変えて前記ノズルの腐食を抑制し、前記噴霧パターンを維持する第３手段とを含み、
    前記第１手段は、前記少なくとも１流体を収容する、少なくとも１つの注入導管を規定する注入口部材であり、前記第２手段は、前記注入口部材と流体的に連通している排出口部材であって、前記排出口部材は、外面と、前記排出口の軸の周囲に互いに相対的に角度間隔を空けて配置された複数の開口とを規定し、
    前記第３手段は、複数の隆起部材であって、各隆起部材は、各開口に嵌合し、長さ（Ｌ）及び直径（Ｄ）を有する排出開口と、軸方向に延びる壁とを規定し、前記軸方向に延びる壁は、前記外面に対して３．１７５ミリメートルより長い長さ（Ｘ）、外方向に延び、Ｌ／Ｄは少なくとも１／２であって、前記Ｌ／Ｄが１／２未満となったときに各前記隆起部材が交換される、噴射ノズル。
20. ノズルによって容器内の流体流れに噴射される少なくとも１流体の噴霧パターンを維持し、前記ノズルの腐食を抑制する方法であって、
    少なくとも１流体を任意の噴霧パターンで容器に吐出する噴射ノズルを設けるステップであって、前記噴射ノズルは、少なくとも１流体を収容する、少なくとも１つの注入導管を規定する注入口部材と、前記注入口部材と流体的に連通している排出口部材であって、外面と、前記排出口部材の軸の周囲に互いに相対的に角度間隔を空けて配置された複数の開口とを規定する排出口部材とを含むステップと、
    流体流れを前記容器に導入するステップと、
    複数の隆起部材を設けるステップであって、各隆起部材は、各開口に嵌合し、長さ（Ｌ）及び直径（Ｄ）を有する、前記少なくとも１つの注入導管と流体的に連通している排出開口と、軸方向に延びる壁とを規定し、前記軸方向に延びる壁は、前記外面に対して３．１７５ミリメートルより長い長さ（Ｘ）、外方向に延び、Ｌ／Ｄは少なくとも１／２であるステップと、前記Ｌ／Ｄが１／２未満となったときに各前記隆起部材を交換するステップとを含む、方法。
21. 請求項２０に記載の方法において、前記容器は、接触分解容器と常圧蒸留残油変換容器のうち少なくとも１つである、方法。
22. 請求項２０に記載の方法において、前記流体流れは触媒流であり、少なくとも１流体は、油と蒸気との霧状の混合物である、方法。
23. 少なくとも１流体を任意の噴霧パターンで容器内の流体流れに吐出する噴射ノズルであって、前記噴射ノズルは、前記ノズルの近くで前記流体流れの流れパターンを変えて前記ノズルの腐食を抑制し、前記噴霧パターンを維持する噴射ノズルであって、
    少なくとも１つの注入導管を規定する注入口と、
    前記注入口と流体的に連通している排出口であって、前記排出口は、外面と、前記排出口の中心軸の周囲に単一の連続隆起を形成する２つの壁部材とを規定し、前記連続隆起は、長さ（Ｌ）及び直径（Ｄ）を有する、前記排出口の前記中心軸の周囲に互いに相対的に角度間隔を空けて配置された、前記少なくとも１つの注入導管と流体的に連通している複数の排出開口を規定し、前記壁部材は、前記外面に対して３．１７５ミリメートルより長い長さ（Ｘ）、外方向に延び、Ｌ／Ｄは少なくとも１／２である、排出口とを含み、前記Ｌ／Ｄが１／２未満となったときに各前記連続隆起が交換される、噴射ノズル。
24. 請求項１に記載の噴射ノズルにおいて、各前記隆起は、前記ノズルの腐食発生量が所定量になるまで前記Ｌ／Ｄが少なくとも１／２を維持するのに十分な材料から構成されている、噴射ノズル。
25. 請求項９に記載の噴射ノズルにおいて、前記隆起部材の長さ（Ｌ）の少なくとも一部が前記排出口の開口を経て前記注入口に至るように、前記隆起部材が前記開口に嵌合されている、噴射ノズル。
26. 請求項９または１９に記載の噴射ノズルにおいて、各前記隆起部材は、前記ノズルの腐食発生量が所定量になるまで前記Ｌ／Ｄが少なくとも１／２を維持するのに十分な材料から構成されている、噴射ノズル。
27. 請求項１９に記載の噴射ノズルであって、前記隆起部材の長さ（Ｌ）の少なくとも一部が前記排出口の開口を経て前記注入口に至るように、前記隆起部材が前記開口に嵌合されている、噴射ノズル。
28. 請求項２０に記載の方法であって、前記複数の隆起部材を設けるステップは、各前記隆起部材を、前記ノズルの腐食発生量が所定量になるまで前記Ｌ／Ｄが少なくとも１／２を維持するのに十分な材料で構成することを含む、方法。
29. 請求項２０に記載の方法であって、前記複数の隆起部材を設けるステップは、前記隆起部材の長さ（Ｌ）の少なくとも一部が前記排出口の開口を経て前記注入口に至るように、前記隆起部材を前記開口に嵌合させることを含む、方法。
30. 請求項２３に記載の噴射ノズルであって、前記連続隆起は前記ノズルの腐食発生量が所定量になるまで前記Ｌ／Ｄが少なくとも１／２を維持するのに十分な材料から構成されている、噴射ノズル。
    
    

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