JP2563045B2

JP2563045B2 - 遠心流動層の粒子かたより防止装置

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Publication number: JP2563045B2
Application number: JP4285086A
Authority: JP
Inventors: 康史榊田; 香津雄堤; 友昭高田
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 1992-09-29
Filing date: 1992-09-29
Publication date: 1996-12-11
Anticipated expiration: 2011-12-11
Also published as: JPH06106043A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、排ガスなどを処理する
遠心流動層の粒子かたより防止装置、詳しくは、回転円
筒内の粒子層に円周部外壁から排ガスなどを通気し流動
化させる遠心流動層の粒子のかたよりを防止する装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、ディーゼルエンジンの排ガス中
に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）と煤塵とを除去するた
めの脱硝・脱塵装置は公知である。この脱硝・脱塵装置
とは、触媒粒子充填層に排ガスを通し、触媒反応により
ＮＯｘを除去すると同時に煤塵を捕捉するものである。
この種の脱硝・脱塵装置としては、固定触媒層反応器及
び重力場の流動触媒層反応器が知られている（例えば、
特開昭５２−１３１９７０号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前者の固定触媒層反応
器では、排ガス中に含まれている煤塵により反応器が目
詰まりを起こし処理能力が著しく阻害されるという問題
がある。また、後者の重力場の流動触媒層反応器では、
エンジンの負荷変化による排ガス量の変化に対応できな
いという不都合があり、また、触媒の流動化可能なガス
速度を得るには、分散板の面積を大きくしなければなら
ないので、装置が大型化するという問題がある。

【０００４】上記の諸点に鑑み、本発明者らは、流動層
反応器を遠心流動層とすることにより、大きな流動化ガ
ス線速度を得、排ガス処理量を大きくし、装置全体の小
型化が図れる排ガスなどの処理装置を開発し、特願平３
−１１４１０３号として特許出願している。

【０００５】この排ガスなどの処理装置は、図１６及び
図１７に示すように、排ガスなどの被処理気体の導入管
１０を有する外ケーシング１２と、この外ケーシングの
内部に設けられた略円筒形の横型の流動層反応器１４と
からなり、この反応器１４は、被処理気体を導入するた
めの多孔状円筒からなる分散板１６とこの分散板両端の
端板１８、２０とを有するとともに、この多孔状円筒の
水平中心軸線まわりで回転駆動可能とされており、反応
器１４はその内部に流動化粒子２２を有し、反応器１４
にはその中心軸線と同軸に清浄気体の排気管２４が接続
され、この排気管が前記外ケーシング１２の外部に突出
して構成されている。２６は軸受けである。

【０００６】上記の図１６及び図１７に示す排ガスなど
の処理装置においては、装置の起動前に粒子層は重力に
よって装置下部にたまっているので、起動時の条件によ
っては、層が均一に分散しない場合がある。また、装置
の起動時、停止時に粒子がガス出口（排気管）から系外
へ排出される場合がある。層が不均一な場合は、ガスが
吹き抜け反応率の低下につながる。また、遠心流動層で
は層半径位置により、粒子に働く遠心力及びガス線速度
が異なるので、流動化状態も異なってくる。装置運転中
においても、遠心力が小さいときは、図１６及び図１７
に示すように、重力により粒子がかたよる。すなわち、
上部は粒子が少なくなりガスが抜けやすく層高が大きく
なり、下部ではガスが通りにくく層高は小さくなる。こ
のため、上部の層厚は厚く、下部の層厚は薄くなる。

【０００７】また、排ガスなどの処理装置を図１８及び
図１９に示すように、縦型として用いる場合は、前記と
同様に重力により粒子が下方にかたよるという問題があ
る。本発明の目的は、粒子層内の粒子のかたよりを抑制
して粒子層の厚みを均一とし、反応率の低下を防止する
ようにした遠心流動層の粒子かたより防止装置を提供す
ることにある。また、本発明の他の目的は、円筒状フィ
ルターに隣接してダスト除去機構を設けた遠心流動層の
粒子かたより防止装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の遠心流動層の粒子かたより防止装置は、
図１〜図３に示すように、排ガスなどの被処理気体の導
入管１０を有する外ケーシング１２と、この外ケーシン
グの内部に設けられた略円筒形の横型の流動層反応器１
４とからなり、この反応器１４は、被処理気体を導入す
るための多孔状円筒からなる分散板１６とこの分散板の
両端の端板１８、２０とを有するとともに、この多孔状
円筒の水平中心軸線まわりで回転駆動可能とされてお
り、反応器１４はその内部に流動化粒子２２を有し、反
応器１４には清浄気体の排気管２４が接続され、この排
気管が前記外ケーシング１２の外部に突出しており、前
記反応器１４の内部において、両端板１８、２０間に複
数の仕切板３２が、分散板１６の内側周縁部に放射状に
位置するように配置されている。

【０００９】本発明の他の装置は、図４及び図５に示す
ように、排ガスなどの被処理気体の導入管１０を有する
外ケーシング１２と、この外ケーシングの内部に設けら
れた略円筒形の縦型の流動層反応器１４とからなり、こ
の反応器１４は、被処理気体を導入するための多孔状円
筒からなる分散板１６とこの分散板の両端の端板１８、
２０とを有するとともに、この多孔状円筒の鉛直中心軸
線まわりで回転駆動可能とされており、反応器１４はそ
の内部に流動化粒子２２を有し、反応器１４には清浄気
体の排気管２４が接続され、この排気管が前記外ケーシ
ング１２の外部に突出しており、前記反応器１４の内部
において、分散板１６の内側に複数の仕切板３２が、分
散板１６の内側周縁部に端板１８、２２と平行に位置す
るように配置されている。

【００１０】本発明の他の装置は、図６に示すように、
排ガスなどの被処理気体の導入管１０を有する外ケーシ
ング１２と、この外ケーシングの内部に設けられた略円
筒形の流動層反応器１４とからなり、この反応器１４
は、被処理気体を導入するための多孔状円筒からなる分
散板１６とこの分散板の両端の端板１８、２０とを有す
るとともに、この多孔状円筒の中心軸線まわりで回転駆
動可能とされており、反応器１４はその内部に流動化粒
子２２を有し、反応器１４には清浄気体の排気管２４が
接続され、この排気管が前記外ケーシング１２の外部に
突出しており、反応器１４のフリーボード部３０が、中
心軸線部分は広く、分散板部分は狭くなっている。

【００１１】本発明のさらに他の装置は、図１３〜図１
５に示すように、縦型の遠心流動層において、層厚を均
一にするために、円筒状分散板１６の下部の径が上部の
径より小さくなるように、分散板１６をテーパ状とした
ものである。

【００１２】これらの装置において、図１〜図１５に示
すように、反応器１４の内部に、その中心軸線まわりに
円筒状のフィルター２８が設けられ、このフィルターの
内部が排気管２４に連通している。また、図１１及び図
１３に示すように、円筒状フィルター２８の目詰まりを
防止するために、円筒状フィルターに隣接してダストス
クレーパー３４を設けたり、図１２及び図１４に示すよ
うに、円筒状フィルター２８に突起物３６を取り付け、
衝突部材３８の突起物３６への衝突により円筒状フィル
ター２８に振動を与えるようにしたり、図１５に示すよ
うに、円筒状フィルター２８の目詰まりを防止するため
に、円筒状フィルターに隣接して散気管４２を設けたり
するのが望ましい。

【００１３】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の好適な実施例
を詳細に説明する。ただし、この実施例に記載されてい
る構成機器の形状、その相対配置などは、とくに特定的
な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定
する趣旨のものではなく、単なる説明例にすぎない。図
１及び図２は、横型の遠心流動層において、仕切板とフ
ィルターとを設けることにより、粒子層内の粒子のかた
よりを抑制する実施例を示している。１４は流動層反応
器で、円筒面を分散板１６とし、この分散板の両端に端
板１８、２０を取り付けて形成した円筒構造のものであ
る。

【００１４】一方の端板２０の中心部外面には、排気管
２４（駆動軸）が取り付けられている。なお、一方の端
板２０に排気管を取り付け、他方の端板１８に駆動軸を
取り付けて排気管と駆動軸とを別々にすることも可能で
ある。１０は導入管、１２は外ケーシング、２２は粒
子、２６は軸受けである。２８は、フリーボード部３０
に設けられた円筒状のフィルターで、導入管１０及び排
気管２４と同一軸線上に設けられ、流動層からの粒子の
飛び出しを防止し、被処理ガス中に含まれる煤塵などを
捕集するためのものである。

【００１５】反応器１４の内部において、両端板１８、
２０に複数の仕切板３２が、分散板１６の内側周縁部に
放射状に位置するように、分散板１６とフィルター２８
との間に配置されている。なお、図３に示すように、仕
切板３２の数を増やす程、粒子のかたよりをより効果的
に防止する効果がある。

【００１６】排気管２４にはプーリー（図示略）が設け
られており、例えば、ディーゼルエンジンの回転軸（図
示略）から減速機構、駆動ベルト（図示略）などの駆動
伝達機構を介して、エンジンの回転数に対応した回転駆
動が排気管２４に伝達されるように構成されている。ま
た、流動層反応器１４及び導入管１０などは分解可能
で、粒子やフィルター２８などの部品交換、清掃などの
メンテナンスが行われるように構成されている。

【００１７】つぎに、上記実施例について作用を説明す
る。エンジンが始動すると、その回転駆動力は、減速機
構や駆動伝達機構を介して駆動軸である排気管２４に伝
達され、排気管２４が回転する。このため、流動層反応
器１４内の粒子は遠心力によって分散板１６の内面に張
り付くように流動せしめられ、一方、エンジンの始動と
同時に排ガスは導入管１０から導入され、エンジンによ
るガス圧によって排ガスは分散板１６を通って反応器１
４の内部に入り、粒子を流動させる。粒子が触媒の場合
は、排ガスは粒子と接触反応して、例えば、脱硝反応が
行われると同時に、煤塵は粒子間に捕集される。

【００１８】浄化されたガスはフィルター２８を通って
排気管２４から外部に放出される。流動層内で集塵され
たダストは、炭素分であるので、排ガス中のＮＯｘをＮ
₂とＣＯ₂に還元し、ここでも脱硝が行われる。

【００１９】図４は、縦型の遠心流動層において、仕切
板とフィルターとを設けることにより、粒子層内の粒子
のかたよりを抑制する実施例を示している。反応器１４
の内部において、分散板１６の内側に複数の仕切板３２
が、分散板１６の内側周縁部に端板１８、２０と平行に
位置するように、分散板１６とフィルター２８との間に
配置されている。なお、図５に示すように、仕切板３２
の数を増やす程、粒子のかたよりをより効果的に防止す
る効果がある。この実施例における作用は、図１〜図３
で示す実施例と略同様であるので、詳細な説明は省略す
る。

【００２０】図６は、フリーボード部３０を拡大した実
施例を示している。すなわち、反応器１４のフリーボー
ド部３０を、中心軸線部分は広く、分散板部分は狭くな
るようにしている。このため、粒子は分散板１６の内面
方向へ移動し易くなり、粒子のかたよりを抑制して層厚
を均一にすることができる。

【００２１】つぎに、図６のように構成する理由につい
て詳細に説明する。円筒状の分散板１６の半径ｒｏ、幅
Ｌｏの円筒状容器の遠心流動層では、図７及び図８のよ
うに、装置内の半径位置により粒子に働くガス線速度、
遠心力が異なる。したがって、半径位置により、流動化
状態が変わり、粒子の偏析等が起こりやすい。なお、ガ
ス線速度ｕ＝Ｑ／２πｒＬｏである。この式において、
Ｑは体積流量である。

【００２２】この問題点を解決するために、フリーボー
ド部３０を拡大する。図９にガス線速度が半径位置によ
らず一定となるようにした例を示す。フリーボード部３
０をＺ∝１／ｒとなるように拡大すればよい。図１０に
ガス線速度が遠心力に比例するようにした例を示す。フ
リーボード部３０をＺ∝１／ｒ²となるように拡大すれ
ばよい。なお、その他の作用は、図１〜図３に示す実施
例と略同様であるので、詳細な説明を省略する。

【００２３】図１１は、横型の遠心流動層において、フ
ィルター２８の目詰まりを防止するために、ダストスク
レーパーを設ける実施例を示している。すなわち、円筒
状フィルター２８の外側に隣接してダストスクレーパー
３４を設け、回転している円筒状フィルター２８の外面
に付着・堆積するダストを、固定されているダストスク
レーパー３４により掻き落とすようにしたものである。
なお、フィルターを固定し、ダストスクレーパー３４を
回転させるように構成することも可能である。

【００２４】図１２は、横型の遠心流動層において、フ
ィルター２８の目詰まりを防止するために、円筒状フィ
ルターを振動させる実施例を示している。すなわち、フ
ィルター２８の内面（中心軸側）に突起物３６を取り付
け、この突起物３６に当たる衝突部材３８を固定し、フ
ィルター２８及び突起物３６が回転して、衝突部材３８
に衝突させてフィルター２８に振動を与え、フィルター
の目詰まりを防止する。

【００２５】図１３は、縦型の遠心流動層において、フ
ィルター２８の目詰まりを防止するために、ダストスク
レーパー３４を設ける実施例を示している。他の構成及
び作用は、図７の場合と同様である。

【００２６】図１４は、縦型の遠心流動層において、フ
ィルター２８の目詰まりを防止するために、円筒状フィ
ルター２８を振動させるように構成した実施例を示して
いる。３６は突起物、３８は衝突部材である。他の構成
及び作用は図８の場合と同様である。

【００２７】図１５は、縦型の遠心流動層において、フ
ィルター２８の目詰まりを防止するために、円筒状フィ
ルター２８の内側に隣接して散気管４２を設けたもので
ある。回転している円筒状フィルター２８の内面に付着
・堆積するダストを、散気管４２（固定）から噴出する
気体により除去することができる。この構成は、横型の
遠心流動層にも勿論適用することができる。

【００２８】また、さらに他の実施例として、層厚を均
一にするために、図１３〜図１５に示すように、円筒状
分散板１６の下部の径が分散板の上部の径より小さくな
るように、分散板１６をテーパ状とする。また、装置を
分解しなくても流動化粒子の交換が可能なように、各仕
切ごとに粒子供給口及び粒子排出口が設けられる。そし
て、上記の各実施例の構成を単独又は適宜組み合わせ
る。触媒粒子を選択することにより、脱塵は勿論のこ
と、脱硝、脱硫、脱塩などの化学反応が可で、その利用
分野はきわめて広い。

【００２９】

【発明の効果】本発明は上記のように構成されているの
で、つぎのような効果を奏する。（１）流動層反応器を排ガスなどの被処理気体雰囲気
中で回転可能としたことにより、流動層を遠心流動層と
することができ、このため、従来の重力場の流動層に比
べて大きな流動化ガス線速度が得られ、ガス処理量を大
きくし得ることから、装置全体の小型化が図れ、例え
ば、自動車などへの搭載も可能となり、排ガスによる公
害問題も合理的に解消し得る。（２）遠心流動層における粒子のかたよりを抑制して
粒子層の厚みを均一とし、反応率の低下を防止すること
ができ、（１）の効果を確実に発揮させることができ
る。（３）円筒状フィルターの目詰まりを防止する手段を
設ける場合は、さらに（１）の効果を確実に発揮させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の遠心流動層の粒子かたより防止装置の
一実施例を示す縦断面図である。

【図２】図１における２−２線断面図である。

【図３】図１における２−２線断面の他の例を示す図で
ある。

【図４】本発明の装置の他の実施例を示す縦断面図であ
る。

【図５】本発明の装置の他の実施例を示す縦断面図であ
る。

【図６】本発明の装置の他の実施例を示す縦断面図であ
る。

【図７】遠心流動層において、半径位置により粒子に働
くガス線速度の変化を示すグラフである。

【図８】遠心流動層において、半径位置により粒子に働
く遠心力の変化を示すグラフである。

【図９】遠心流動層において、ガス線速度が半径位置に
よらず一定となるようにした例を示す説明図である。

【図１０】遠心流動層において、ガス線速度が遠心力に
比例するようにした例を示す説明図である。

【図１１】本発明の装置において、ダストスクレーパー
を設けた場合の断面図である。

【図１２】本発明の装置において、ダスト除去手段の他
の例を示す断面図である。

【図１３】本発明の装置において、ダストスクレーパー
を設けた場合の断面図である。

【図１４】本発明の装置において、ダスト除去手段のさ
らに他の例を示す断面図である。

【図１５】本発明の装置において、散気管を設けた場合
の断面図である。

【図１６】本発明者らが既に開発している横型の排ガス
などの処理装置を示す縦断面図である。

【図１７】図１６における１７−１７断面図である。

【図１８】図１６に示す排ガスなどの処理装置を縦型に
した場合の縦断面図である。

【図１９】図１８における１９−１９線断面図である。

【符号の説明】

１０導入管１２外ケーシング１４流動層反応器１６分散板１８端板２０端板２２流動化粒子２４排気管２６軸受け２８円筒状フィルター３０フリーボード部３２仕切板３４ダストスクレーパー３６突起物３８衝突部材４２散気管

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】排ガスなどの被処理気体の導入管（１
０）を有する外ケーシング（１２）と、この外ケーシン
グの内部に設けられた略円筒形の横型の流動層反応器
（１４）とからなり、この反応器（１４）は、被処理気体を導入するための多
孔状円筒からなる分散板（１６）とこの分散板の両端の
端板（１８）、（２０）とを有するとともに、この多孔
状円筒の水平中心軸線まわりで回転駆動可能とされてお
り、反応器（１４）はその内部に流動化粒子（２２）を有
し、反応器（１４）には清浄気体の排気管（２４）が接
続され、この排気管が前記外ケーシング（１２）の外部
に突出しており、前記反応器（１４）の内部において、両端板（１８）、
（２０）間に複数の仕切板（３２）が、分散板（１６）
の内側周縁部に放射状に位置するように配置されたこと
を特徴とする遠心流動層の粒子かたより防止装置。
【請求項２】排ガスなどの被処理気体の導入管（１
０）を有する外ケーシング（１２）と、この外ケーシン
グの内部に設けられた略円筒形の縦型の流動層反応器
（１４）とからなり、この反応器（１４）は、被処理気体を導入するための多
孔状円筒からなる分散板（１６）とこの分散板の両端の
端板（１８）、（２０）とを有するとともに、この多孔
状円筒の鉛直中心軸線まわりで回転駆動可能とされてお
り、反応器（１４）はその内部に流動化粒子（２２）を有
し、反応器（１４）には清浄気体の排気管（２４）が接
続され、この排気管が前記外ケーシング（１２）の外部
に突出しており、前記反応器（１４）の内部において、分散板（１６）の
内側に複数の仕切板（３２）が、分散板（１６）の内側
周縁部に端板（１８）、（２２）と平行に位置するよう
に配置されたことを特徴とする遠心流動層の粒子かたよ
り防止装置。
【請求項３】排ガスなどの被処理気体の導入管（１
０）を有する外ケーシング（１２）と、この外ケーシン
グの内部に設けられた略円筒形の流動層反応器（１４）
とからなり、この反応器（１４）は、被処理気体を導入するための多
孔状円筒からなる分散板（１６）とこの分散板の両端の
端板（１８）、（２０）とを有するとともに、この多孔
状円筒の中心軸線まわりで回転駆動可能とされており、反応器（１４）はその内部に流動化粒子（２２）を有
し、反応器（１４）には清浄気体の排気管（２４）が接
続され、この排気管が前記外ケーシング（１２）の外部
に突出しており、反応器（１４）のフリーボード部（３０）が、中心軸線
部分は広く、分散板部分は狭くなっていることを特徴と
する遠心流動層の粒子かたより防止装置。
【請求項４】排ガスなどの被処理気体の導入管（１
０）を有する外ケーシング（１２）と、この外ケーシン
グの内部に設けられた略円筒形の縦型の流動層反応器
（１４）とからなり、この反応器（１４）は、被処理気体を導入するための多
孔状円筒からなる分散板（１６）とこの分散板の両端の
端板（１８）、（２０）とを有するとともに、この多孔
状円筒の鉛直中心軸線まわりで回転駆動可能とされてお
り、反応器（１４）はその内部に流動化粒子（２２）を有
し、反応器（１４）には清浄気体の排気管（２４）が接
続され、この排気管が前記外ケーシング（１２）の外部
に突出しており、層厚を均一にするために、円筒状分散板（１６）の下部
の径が上部の径より小さくなるように、分散板（１６）
をテーパ状としたことを特徴とする遠心流動層の粒子か
たより防止装置。
【請求項５】反応器（１４）の内部に、その中心軸線
まわりに円筒状のフィルター（２８）が設けられ、この
フィルターの内部が排気管（２４）に連通していること
を特徴とする請求項１、２、３又は４記載の遠心流動層
の粒子かたより防止装置。
【請求項６】円筒状フィルター（２８）の目詰まりを
防止するために、円筒状フィルターに隣接してダストス
クレーパー（３４）を設けたことを特徴とする請求項５
記載の遠心流動層の粒子かたより防止装置。
【請求項７】円筒状フィルター（２８）に突起物（３
６）を取り付け、衝突部材（３８）の突起物（３６）へ
の衝突により円筒状フィルター（２８）に振動を与える
ようにしたことを特徴とする請求項５記載の遠心流動層
の粒子かたより防止装置。
【請求項８】円筒状フィルター（２８）の目詰まりを
防止するために、円筒状フィルターに隣接して散気管
（４２）を設けたことを特徴とする請求項５記載の遠心
流動層の粒子かたより防止装置。