JP3310334B2

JP3310334B2 - 移動層型反応槽

Info

Publication number: JP3310334B2
Application number: JP19404592A
Authority: JP
Inventors: 邦則古山; 和比古辻
Original assignee: 三井鉱山株式会社
Priority date: 1991-11-08
Filing date: 1992-07-21
Publication date: 2002-08-05
Anticipated expiration: 2017-08-05
Also published as: JPH05200272A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、炭素質吸着剤や触媒な
どの粒子状物質が上から下に移動する移動層に対し、Ｓ
Ｏｘ、ＮＯｘ含有排ガスや反応成分含有ガスを直交流で
通過、接触させ、除塵や脱硫、脱硝のような吸着あるい
は各種反応等を行わせるための移動層型反応槽に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図２は従来の移動層反応槽の１例の概略
を示す断面図である。従来この種の装置では、図に示す
ように垂直方向に一列に配置された入口側メインルーバ
ー１及び出口側ルーバー１′により充填保持され、断面
が三角形のサブルーバー２により仕切られた粒子状物質
７が、上から下に移動して移動層を形成し、ガス６は移
動層の側方からメインルーバー１を通って反応槽５に導
入され、移動層を貫通し、この間に除塵、反応等を行
い、出口側のルーバー１′から排出される。このような
断面が三角形のサブルーバーを設置した移動層反応槽
は、ルーバー上での粒子状物質の非移動部分の発生がな
く、しかもメインルーバーとサブルーバーとの間に形成
される移動層をダストや被吸着性物質などの圧損を上昇
させる原因となる物質や触媒被毒物質などの主反応層に
おける反応に支障を来すような物質を除去するためのダ
スト除去層とし、サブルーバーの後流側を主反応層とし
て両移動層の粒子状物質の流量を適当に制御することに
より、広範囲な条件に適応できる移動層反応槽である。
この場合、移動層内を流下する粒子状物質の流速は、ダ
スト除去層においてはガス中のダスト類を十分除去でき
る程度に速くし、主反応層においては粒子状物質の利用
効率が高くなるようできるだけ遅くするのが望ましい。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構造の反応槽を用いても、供給されるガス中のダス
トの濃度が高くなるとダスト除去層内においてダストを
完全に除去することができず、漏れ込んだダストが移動
速度の遅い主反応層のサブルーバー側に蓄積し、圧損の
上昇を招き、装置の運転に支障を来す場合がある。ま
た、装置の大型化、ガス量の増加に応じてメインルーバ
ーの間隔を大きくしようとすると図３に示すようにルー
バーＡＢのＢ点と次のルーバーとの間隔が大きくなり過
ぎて図のＸ点付近における粒子状物質の流れが悪くなり
ダストや反応生成物の蓄積が生じ易い。そのため、装置
が大型化しても、その割りにはメインルーバー及びサブ
ルーバーを大きくすることはできないので、メインルー
バーとサブルーバーとの間の粒子状物質の層厚が不足
し、充分なダストの除去が行えない、また、ガス流量の
割にはサブルーバー間の間隔が狭いので、ガスの線速度
が大きくなり、一旦捕集したダストを後段に吹き飛ばし
てしまうなどの理由により、粒子状物質の移動速度が小
さい後段においてダストが蓄積し圧損が増大するなどの
問題があった。

【０００４】本発明の目的は、このような問題点を解決
し、大型装置に適し、ダスト濃度の高いガスにも適用可
能な移動層型反応槽を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために、以下のような手段を採用している。す
なわち、請求項１に係る発明は、粒子状物質を上から下
に移動させて移動層を形成し、この移動層に対して横方
向からルーバーを介してガスを通過、接触させる移動層
型反応槽において、ガス入口側のルーバーがメインルー
バー及びサブルーバーで構成されるとともに、前記メイ
ンルーバーは、垂直方向に所定の間隔ごとに一列に配置
され、各々は垂直上部と傾斜部と垂直下部とからなる断
面折れ線状に形成され、かつ垂直下部が垂直上部よりも
内側に位置するように配置され、前記サブルーバーは、
前記メインルーバーよりも内側に配置されるとともに、
一つのメインルーバーに対して一つのサブルーバーが配
置され、かつ各々は一つの辺を内側方向に向けた断面三
角形状に形成されることを特徴とする移動層型反応槽で
ある。また、請求項２に係る発明は、請求項１におい
て、前記垂直上部、傾斜部及び垂直下部の各高さの比が
３〜５：４〜６：１であることを特徴とする移動層型反
応槽である。さらに、請求項３に係る発明は、請求項１
又は２において、前記サブルーバーの内側に、通気孔を
有する区画板を、前記メインルーバー及び前記サブルー
バーとに平行にかつ垂直方向に設け、粒子状物質の流れ
をメインルーバーとサブルーバーとの間の第１層、サブ
ルーバーと区画板との間の第２層及び区画板とガス出口
側のルーバーとの間の第３層とに分け、それぞれの層内
を流れる粒子状物質の流量を独立に制御するように構成
したことを特徴とする移動層型反応槽である。

【０００６】こゝで本発明の重要な特徴は、粒子状物質
の流れをメインルーバーとサブルーバーとの間の第１層
（図５及び６のＵ₁）、サブルーバーと区画板との間の
第２層（同じくＵ₂）、区画板とガス出口側ルーバーと
の間の第３層（同じくＵ₃）の三つに分けそれぞれの流
れを別々に制御することにより、移動層型反応槽の効率
的運転を可能とした点にある。これらの流れの制御をさ
らに容易にするため、それぞれの流路を流れる粒子状物
質の量及び流速を調整できるようにするのが好ましい。
すなわち、図１及び４に示すように、最下段のサブルー
バー又はその下側の流路調整板の下端及び区画板の下端
から、それぞれ移動層型反応槽のケーシング８の内壁に
沿って仕切板９、１１を設け、その仕切板を移動層型反
応槽の粒子状物質排出ノズル内まで連続させる。仕切板
９、１１の末端に、末端の辺と平行な軸を有する回転仕
切板１０、１２を設け、この回転仕切板１０、１２の角
度は外部から変更できるような構造とする。この回転仕
切板の角度を変更することにより、全体の抜出量を増加
させることなしに、槽内の粒子状物質の移動速度分布を
効果的なものにすることができる。

【０００７】メインルーバー１、サブルーバー２、区画
板３、流路調整板４の形状、大きさあるいは設置位置及
び粒子状物質の流れＵ₁、Ｕ₂及びＵ₃における粒子状
物質の流量、流速等は処理ガスの量及び含まれているダ
ストや沈着性物質など圧損増大の原因となる物質の量に
より前記範囲内において任意に設定すればよい。この場
合、メインルーバーとサブルーバーとの間隔はあまり大
きくすることはできないので、Ｕ₁の間を流れる粒子状
物質により充分除去できなかったダスト等をサブルーバ
ーの後流側に設けたＵ₂の部分でさらに除去するように
する。サブルーバーと区画板との間隔は、ダスト等の量
に合わせて比較的広い範囲で設定することができる。こ
のように反応槽のガス入口側に設けられたＵ₁及びＵ₂
の粒子状物質の流れによりダストや触媒被毒物質等をほ
ぼ完全に取り除いたガスは、粒子状物質の主流部である
Ｕ₃の中で、ダストや触媒被毒物質等により影響される
ことなく脱硝反応等の主反応を行わせることができる。
本発明の移動層型反応槽は、多量のダストを含む排ガス
を処理し、脱塵とともに脱硫脱硝あるいは脱硝を行う場
合のように一つの反応装置内で複数の処理、反応を行わ
せるための反応槽として特に好適である。

【０００８】以下、本発明の移動層型反応槽について図
面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の移動層型
反応槽の一の実施態様を示す装置の断面図であり、また
図４は本発明の移動層型反応槽の他の実施態様を示す装
置の断面図である。図１の装置は通常の構造のメインル
ーバーを有するものであるが、図４の反応槽では、大量
のガスを処理するため、ルーバー間のピッチを大きくし
たものである。図４の装置においては、ピッチを大きく
したメインルーバー近傍での粒子の流れをよくするた
め、メインルーバー１の形状を図６に示すように断面が
折れ線ＥＦＧＨとなるようにする。図３のような通常の
ルーバー構造においてＡＢの長さを大きくするとＢ点と
次のルーバーＡＢとの間隔が大きくなり過ぎ、Ｘ点付近
での粒子の流れが悪くなる。このため、ルーバーＥＨの
両端部をＥＦ及びＧＨのようにほぼ垂直状とし、メイン
ルーバー全体の形状を断面が折れ線状となるようにする
ことによってメインルーバーとサブルーバーとの間の粒
子状物質の流路の幅がほぼ均一となるようにするのであ
る。断面折れ線状としたメインルーバー１の大きさ等は
図７において、ａ、ｂ及びｃの比率が３〜５：４〜６：
１の範囲であり、角度θは６５°〜７５の範囲とするの
が好ましい。

【０００９】サブルーバー２は、その断面が、図５及び
６に示すようにＣを頂点とし、Ｃを一端とする一方の辺
ＣＤは頂点Ｃからメインルーバーの方向に下方に向かっ
て延び頂点Ｄを形成し、他方の辺ＣＥは頂点Ｃから垂直
下方あるいは５°以内、好ましくは３°以内の角度で移
動層の内側方向に傾斜した構成とする。辺ＣＥを内側に
傾斜させるのはメインルーバーとサブルーバー間を流下
する粒子状物質が移動層の内側へ漏れ込むのを防ぐため
であるが、後述するようにサブルーバー間に流路調節板
を設ける場合には特に傾ける必要はない。このサブルー
バーは、図１の装置においては、頂点Ｄがメインルーバ
ーの下端のＢと次のメインルーバーの下端のＢとのほぼ
中間にくるように設置されており、図４の装置において
は、頂点Ｄがメインルーバーの下端のＧＨと次のメイン
ルーバーの下端のＧＨとのほぼ中間にくるようように設
置されている。頂点Ｄがこれより左に寄りすぎると、メ
インルーバーとサブルーバーとの間の粒子状物質の流路
の幅が不均一となり、極端に狭い部分が生じ、また右に
寄りすぎるとサブルーバーとしての効果が得られない。
サブルーバーの形状は、サブルーバー近傍を流れる粒子
状物質の流速がメインルーバー近傍の流速よりもやや大
きめとなるようにするのが好ましい。この形状は装置の
大きさ、粒子状物質の大きさ等に基づいて適宜定められ
るが、角ＤＣＥが３０°〜５５°となるようにし、辺Ｄ
Ｅの傾き及び長さは角ＣＥＤが２５°〜３５°となるよ
うな範囲内でメインルーバーと辺ＤＥとで形成される流
路が下にいくに従い広くなるようにするのがよい。サブ
ルーバーとサブルーバーとの間隔が大きくなりすぎると
サブルーバーの両側を流れる粒子状物質が互いに混ざり
合う恐れがあるので上のサブルーバーの下端Ｅと下のサ
ブルーバーの上端Ｃとの間に通気性を有する流路調整板
４を設け、両者の混合を防ぐようにする。この流路調整
板は、板の全面に多数の孔を有する多孔板あるいは細長
い板を一定の間隔を空けて配置したスリット板等で構成
すればよい。

【００１０】本発明においては、前記サブルーバーの後
流側に通気孔を有する区画板３をサブルーバーに平行に
垂直方向に設けサブルーバーとその区画板との間に独立
した粒子状物質の流路を形成させる。この区画板は次の
三つの要件を満たすことが必要である。先ず第１に、十
分な通気性を有すること。第２には、区画板の両側を流
下する粒子状物質が互いに混ざり合う率をできるだけ少
なくすることであり、一方から他方への漏れ込みが１％
以下になるようにするのが好ましい。第３に、両側から
の粒子状物質の粉体圧及び流下する粒子状物質による摩
擦に耐える強度を有することである。これらの要求を満
足させる構造としては、板の全面に多数の孔を有し、適
宜補強材を併用した多孔板（パンチングプレート）ある
いは細長い板を一定の間隔を空けて配置したスリット板
あるいはフラットバー形式の構造で、３０％以上の開口
率を有するものが好適に使用される。本反応槽のガス出
口側ルーバーは十分な通気性を有し、粒子状物質を支持
できるものであれば形状等に制限はなく、通常のルーバ
ー構造のほかに多孔板であってもよい。このように構成
することにより移動層反応槽の内部の粒子状物質の流れ
を図５及び６のＵ₁、Ｕ₂及びＵ₃の三つに分け、それ
ぞれの流れを別々に制御することにより、移動層反応槽
の効率的運転が可能となる。

【００１１】図１又は４で示される本発明の移動層型反
応槽を乾式脱硫脱硝装置に適用した例では、ガス入口側
をメインルーバー１で保持し、その内側に設けたサブル
ーバーとの間に第１の脱塵・脱硫ゾーンを、さらにサブ
ルーバーの後流側に設けた区画板３とサブルーバーとの
間に第２の脱塵・脱硫ゾーンを形成し、区画板の後流側
を脱硝ゾーンとする。ダスト及びＳＯｘ、ＮＯｘを含む
排ガスを先ず第１の脱塵・脱硫ゾーンを通して脱塵、脱
硫を行わしめ、次いで第２の脱塵・脱硫ゾーンにおいて
第１のゾーンで除去できなかったダスト及びＳＯｘを充
分に除去するようにする。第１及び第２の脱塵・脱硫ゾ
ーンを通過したガス中には圧損や触媒被毒の原因となる
ダストやＳＯｘがほとんど含まれていないので、脱硝ゾ
ーンにおいては活性コークスの流速を遅くし、活性コー
クスの使用効率を充分高めることができる。すなわち、
移動層内の活性コークスの流れを三つに分け、各部分に
おける活性コークスの流量及び流速を、処理ガスの量や
含まれるダスト、ＳＯｘ、ＮＯｘなどの濃度に応じて任
意に調整することができ、極めて効率的な運転が可能と
なる。

【００１２】

【実施例】（実施例１）図１の装置において、平均粒径８ｍｍ程度の活性コーク
ス７が矢印の方向に従い、反応槽の上方に設けたホッパ
ー１６から反応槽内に供給され、反応槽内を上方から下
方に移動し反応槽下部から抜き出される。一方処理され
るガス６は矢印に従い反応槽の側面からガス入口側メイ
ンルーバー１を通って移動層内に供給され、活性コーク
ス層を通って脱硫、脱硝、除塵が行われ反対側の側面の
ガス出口側ルーバー１′から排出される。反応槽内の活
性コークスは入口側のメインルーバー１及び出口側ルー
バー１′により保持されている。入口側はメインルーバ
ー１の次に、その間に流路調整板４を配置したサブルー
バー２、その後流側に区画板３が配置され、さらに最下
段の流路調整板及び区画板の下方に延びる仕切板９、１
１、さらにその下方に続く回転仕切板１０、１２よりな
っている。全体の活性コークスの流量は定量フィーダー
１５によって制御される。さらに活性コークスの主流層
の底部には整流体１３が設けられており、活性コークス
の移動速度のコントロールは１４のサイトグラスから活
性コークスの降下速度を測定しながら行う。図５は入口
側ルーバー部の詳細図である。本実施例に用いた装置で
は、メインルーバーの開口の大きさ、すなわちＢ−Ｂ間
の間隔を４５０ｍｍ、メインルーバーとサブルーバーと
の間隔（図５のａ）及びサブルーバーと区画板との間隔
（図５のｂ）をそれぞれ１００ｍｍ及び３００ｍｍと
し、区画板の後流側の第３層の厚みは１４００ｍｍとし
た。サブルーバーの辺ＣＥは垂直とし、ＣＥの長さは３
５０ｍｍ、サブルーバーの間隔すなわち図５のＥ点とそ
の下のＣ点との間隔は７０ｍｍとし、その間は多数の開
口を有する多孔板で繋いだ構造とした。また、区画板は
巾１００ｍｍの板を１００ｍｍの間隔で水平に並べたフ
ラットバー構造とし、出口側ルーバー１′は多孔板で代
用した。この装置を使用し、第１、２及び３層の脱硫脱
硝用成形活性コークスの流下速度及び滞留時間をそれぞ
れ、３３４ｍｍ／ｈｒと３２ｈｒ、１３４ｍｍ／ｈｒと
８０ｈｒ及び５７ｍｍ／ｈｒと１８８ｈｒとして、２０
０ｍｇ／Ｎｍ³Ｄ．Ｂ．のダスト、ＳＯｘ５０ｐｐｍ及
びＮＯｘ２５０ｐｐｍを含有するガスの処理試験を行っ
た。その結果、全体の圧損は運転開始時には約１００ｍ
ｍＡｑで時間の経過とともに緩やかに上昇したが、７２
時間経過以降は約１５０ｍｍＡｑでほぼ一定であり、安
定した運転が可能であった。

【００１３】これに対し、区画板３を設けない以外は全
く同一の装置を使用し、第１及び２層の脱硫脱硝用成形
活性コークスの流下速度及び滞留時間をそれぞれ、４４
０ｍｍ／ｈｒと２５ｈｒ及び６３ｍｍ／ｈｒと１７１ｈ
ｒとして同様の試験を行ったところ、運転開始時には約
１００ｍｍＡｑであった圧損が徐々に増加し、約７２時
間で２５０ｍｍＡｑを越え、運転続行が困難となった。

【００１４】（実施例２）図４において、平均粒径８ｍｍ程度の活性コークス７が
矢印に従い、反応槽の上方に設けたホッパー（図示せ
ず）から反応槽内に供給され、反応槽内を上方から下方
に移動し反応槽下部から抜き出される。一方処理される
ガス６は矢印に従い反応槽の側面から入り、ルーバー及
び活性コークス層を通って脱硫、脱硝、除塵が行われ反
対側の側面から排出される。反応槽内の活性コークスは
入口側のメインルーバー１及び出口側ルーバー１′によ
り保持されている。入口側はメインルーバー１の次に、
その間に流路調整板４を配置したサブルーバー２、その
後流側に区画板３が配置され、さらに最下段の流路調整
板及び区画板の下方に延びる仕切板９、１１、さらにそ
の下方に続く回転仕切板１０、１２よりなっている。さ
らに活性コークスの主流層の底部には整流体１３が設け
られており、活性コークスの移動速度のコントロールは
１４のサイトグラスから活性コークスの降下速度を測定
しながら行う。

【００１５】図７は入口側ルーバー部の詳細図である。
ここで、θは７０°、αは４０°、βは３０°、ａは４
３０ｍｍ、ｂは４７０ｍｍ、ｃは１００ｍｍ、ｄは１７
６ｍｍ、ｅは６８４ｍｍ、ｆは１４０ｍｍ、ｇは２００
ｍｍ、ｈは３００ｍｍ、サブルーバーの長辺は垂直と
し、図示していないが、区画板３の後流側の活性コーク
スの主流層の厚みは１３００ｍｍとした試験装置を使用
し、ダスト濃度が２００ｍｇ／Ｎｍ³Ｄ．Ｂ．、ＳＯｘ
５０ｐｐｍ、ＮＯｘ２５０ｐｐｍのガスの処理試験を行
った。その結果、第１の脱塵・脱硫ゾーンにおける活性
コークスの流れはスムースで滞留部分を生じたり、ダス
トやＳＯｘ成分が付着した活性コークスが脱硝ゾーンへ
漏れてくることもなく、各ゾーンにおける活性コークス
の流量を適宜調整することにより、脱硫率１００％、脱
硝率８０％、脱塵率９５％以上で円滑な運転が可能であ
った。

【００１６】

【発明の効果】本発明による請求項１に記載の移動層型
反応槽は、ガス入口側のルーバーがメインルーバー及び
サブルーバーで構成されるとともに、前記メインルーバ
ーは、垂直方向に所定の間隔ごとに一列に配置され、各
々は垂直上部と傾斜部と垂直下部とからなる断面折れ線
状に形成され、かつ垂直下部が垂直上部よりも内側に位
置するように配置され、前記サブルーバーは、前記メイ
ンルーバーよりも内側に配置されるとともに、一つのメ
インルーバーに対して一つのサブルーバーが配置され、
かつ各々は一つの辺を内側方向に向けた断面三角形状に
形成されるという構成を有しているので、装置の大型
化、ガス量の増加に伴ってメインルーバー及びサブルー
バーを大型化し、メインルーバーの間隔を大きくして
も、メインルーバーとサブルーバーとの間の流路の幅を
全体に渡ってほぼ均一にすることができるので、部分的
に粒子状物質の流れが悪くなってダストや反応生成物が
蓄積するようなことはなく、装置大型化、ガス流量の増
加に充分に対応することができることになる。また、本
発明による請求項２に記載の移動層型反応槽は、請求項
１に記載の移動層型反応槽において、前記垂直上部、傾
斜部及び垂直下部の各高さの比が３〜５：４〜６：１で
あるという構成を有しているので、各メインルーバーの
垂直上部、傾斜部及び垂直下部の寸法をその範囲内の値
に自由に設定できるので、設計の幅を広げることがで
き、用途に応じたものを提供することができることにな
る。さらに、本発明による請求項３に記載の移動層型反
応槽は、請求項１又は２に記載の移動層型反応槽におい
て、前記サブルーバーの内側に、通気孔を有する区画板
を、前記メインルーバー及び前記サブルーバーとに平行
にかつ垂直方向に設け、粒子状物質の流れをメインルー
バーとサブルーバーとの間の第１層、サブルーバーと区
画板との間の第２層及び区画板とガス出口側のルーバー
との間の第３層とに分け、それぞれの層内を流れる粒子
状物質の流量を独立に制御するように構成したという構
成を有しているので、ダスト、沈着性物質等の圧損増大
の原因となる物質の量に応じて、各流路を流れる粒子状
物質の流速及び流量を独立に制御できるので、各種のガ
スに対して装置を安定して運転することができることに
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の移動層型反応槽の一実施態様を示す装
置の断面図。

【図２】従来の移動層型反応槽の１例の概略を示す断面
図。

【図３】図２の移動層型反応槽のルーバー近傍図。

【図４】本発明の移動層型反応槽の他の実施態様を示す
装置の断面図。

【図５】本発明のメインルーバー、サブルーバー、流路
調整板及び区画板の詳細説明図。

【図６】本発明のメインルーバー、サブルーバー、流路
調整板及び区画板の位置、構造を説明する図。

【図７】本発明のメインルーバー、サブルーバー、流路
調整板及び区画板の角度、位置、を詳しく説明する図。

【符号の説明】

１．メインルーバー１′．出口側ルーバー２．サブルーバー３．区画板４．流路調整板５．反応槽６．ガス７．粒子状物質８．ケーシング９、１１．仕切板１０、１２．回転仕切板１３．整流体１４．サイトグラス１５．定量フィーダー１６．ホッパー

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B01J 8/00 B01D 53/08 B01D 53/14 B01D 53/34 B01D 53/86

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】粒子状物質を上から下に移動させて移動
層を形成し、この移動層に対して横方向からルーバーを
介してガスを通過、接触させる移動層型反応槽におい
て、ガス入口側のルーバーがメインルーバー及びサブル
ーバーで構成されるとともに、前記メインルーバーは、
垂直方向に所定の間隔ごとに一列に配置され、各々は垂
直上部と傾斜部と垂直下部とからなる断面折れ線状に形
成され、かつ垂直下部が垂直上部よりも内側に位置する
ように配置され、前記サブルーバーは、前記メインルー
バーよりも内側に配置されるとともに、一つのメインル
ーバーに対して一つのサブルーバーが配置され、かつ各
々は一つの辺を内側方向に向けた断面三角形状に形成さ
れることを特徴とする移動層型反応槽。
【請求項２】前記垂直上部、傾斜部及び垂直下部の各
高さの比が３〜５：４〜６：１であることを特徴とする
請求項１に記載の移動層型反応槽。
【請求項３】前記サブルーバーの内側に、通気孔を有
する区画板を、前記メインルーバー及び前記サブルーバ
ーとに平行にかつ垂直方向に設け、粒子状物質の流れを
メインルーバーとサブルーバーとの間の第１層、サブル
ーバーと区画板との間の第２層及び区画板とガス出口側
のルーバーとの間の第３層とに分け、それぞれの層内を
流れる粒子状物質の流量を独立に制御するように構成し
たことを特徴とする請求項１又は２に記載の移動層型反
応槽。