JP4857350B2 - ファイバーベッド組立体及びそのためのファイバーベッド - Google Patents

Description

本発明は、概して（溶解又は懸濁固形物を含有する又は含有しない）液体粒子をガス流から分離するための、改良されたファイバーベッド（繊維床）組立体に関する。より具体的には、本発明は、捕集液体の再飛散を防止するための、向上した能力を有するファイバーベッド組立体に関する。

とりわけ３μ未満のエアロゾルをガス又は蒸気（以下及び請求項において、「ガス」と集合的に呼ぶ）流から分離する必要がある用途には、ミストエリミネータ（ミスト分離器
）が広く用いられる。これらのミストエリミネータは、分離を達成するためにガス流を通過させるファイバーベッドを有する。多くのミストエリミネータの用途は、酸の製造工程における硫酸ミストなどの酸性ミスト、例えば塩化ビニルの床張り又は壁装材の製造工程における可塑剤ミスト、及び、例えば硝酸アンモニウムの凝固塔から排出される水溶性固形エアロゾルの除去を含む。湿潤可溶性固形エアロゾルを除去するとき、捕捉固形粒子は、灌流式ファイバーベッド又はファイバーベッド上流のガス流に噴射された水などの液体の噴霧装置を用いることによって、ファイバーベッド内の液体に溶解される又は洗い流される。

ファイバーベッドの下流側の面からの捕集液体の飛散はしばしば問題を起こす。これらの問題は、次のような問題を個別に又は組み合わせて起こす。即ち、下流側処理装置の汚損、製品純度の低下、及び配管の腐食と、場合によっては排出要件達成の困難化である。ファイバーベッド型セパレータにおける再飛散は、２つのメカニズムにより発生する。液体がファイバーベッド及び／又はその下流側の面を流下するとき、移動するガス流は、排液の一部を流下液体流から分離して又は泡立たせて、ガス流に飛沫として再飛散させる。この問題は、ファイバーベッドで捕集された液体の全量が底に必ず集中し、また、実用上の見地から言うと、ガス相が、ファイバーベッド底部の下流側の面から液体を吸引するために、縦配置のファイバーベッド底部においてとりわけ重大である。最大量の累積排出が起こるこの分離点において、ガス相による吸引は、泡立ち、「吐き出し」、ジェッティング又は排液のフラグメンテーションを引き起こす。これらの気泡が破裂するとき、大きいものからサブミクロンサイズまでの断片又は飛沫が形成され、それらは、「気泡再飛散」と呼ばれているように、移動するガス流によって運び去られる。

「ベッド再飛散」と呼ばれる第２の再飛散は、ベッドにおけるガス流速が非常に大きいために、ファイバーベッド全域の排液に対する、ファイバーベッド下流側の排出面におけるガス相の吸引作用が、泡立ち、吐き出し、ジェッティング及びフラグメンテーションを再飛散に変える。従って、所定のファイバーベッドで液体充填率が一定のとき、ベッドにおける流速を増加させると、気泡再飛散の開始点に達する。これは、まず、捕集メディアのガス排出面のファイバーベッド底部で発生する。ベッドにおける流速をさらに大きくすると、再飛散が、ファイバーベッドのより高い位置で発生するようになり、遂には、流速を僅かに大きくするだけで、再飛散がファイバーベッドのガス排出面のほぼ全域から発生するようになる。このことは、典型的には完全灌注状態と呼ばれる。

捕集液体と可溶性固形物とをファイバーベッドから除去することにより、再飛散を防止して、ファイバーベッドをよりドライな状態で動作させる試みが以前からなされている。一例としては、管状のファイバーベッドが、ファイバーベッド構成用の２つ以上の短い部分を互いに積み重ねて作製される。金属板が、スタックの隣接する部分の間に配置されて、液体が１つの部分から次の下側の部分に移動することを阻止するバリアを形成するとともに、その部分から半径方向に（さらにはファイバーベッドの外へと）液体が流れるようにする。しかし、この構成においては、液体が、ファイバーベッドを出るよう、ファイバーベッドの排出側（即ち下流側）の面に移動することが可能である。この位置においては、液体が再飛散する可能性が高くなる。さらに、該部分と隣接する板との間をガスがバイパスすることを回避するために必要な、ファイバーベッド部と金属板との間の気密性を維持することが困難である。

本発明の一態様において、移動するガス流からエアロゾル及び／又は湿潤可溶性固形物を除去するために用いられるファイバーベッド型ミストエリミネータ用のファイバーベッド組立体は、概して、上流側空間と下流側空間とを画定する壁を有するファイバーベッド支持体を有する。この壁は、ガス流が壁を通過して上流側空間から下流側空間にほぼ自由に移動可能な開口を有する。ファイバーベッドは、ファイバーベッド支持体によって支持されているとともに、ガス流がファイバーベッドを通過して上流側空間から下流側空間に移動できるように壁の開口を概ね覆っている。ファイバーベッドは、捕集ファイバメディアとファイバメディア（ファイバー媒体）の下流側に配置された排出メディアとを有する。排出メディアは、重複部を形成するようファイバーベッドの高さに沿って配置された流路ストリップ（ｃｈａｎｎｅｌ ｓｔｒｉｐ）を有し、重複領域において、各々の流路ストリップは隣接する別の流路ストリップと重なり合う。

本発明の別の態様において、ファイバーベッド組立体は、概して、前項に記載したものとほぼ同様のファイバーベッド支持体を有する。ファイバーベッドは、ファイバーベッド支持体によって支持されているとともに、ガス流がファイバーベッドを通過して上流側空間から下流側空間に移動できるように壁の開口を概ね覆っている。ファイバーベッドは、捕集ファイバメディア及び捕集ファイバメディア上流側のフィルタ前メディアを有する。フィルタ前メディアは、捕集ファイバメディア層、及び概して捕集ファイバメディアと捕集ファイバ層との間に設けられた排出メディアを有する。

本発明のさらに別の態様において、ファイバーベッド組立体は、概して、前項に記載したものとほぼ同様のファイバーベッド支持体を有する。ファイバーベッドは、ファイバーベッド支持体によって支持されているとともに、ガス流がファイバーベッドを通過して上流側空間から下流側空間に移動できるように壁の開口を概ね覆っている。ファイバーベッドは、捕集ファイバメディア及び捕集ファイバメディアの下流側に配置された排出メディアを有する。ファイバーベッドは、ほぼ管の形状であり、上端と下端とを有する。下流側空間は、少なくとも部分的に管状ファイバーベッドの内部に位置する。再飛散液体の捕集メディアが、少なくとも部分的に管状ファイバーベッド内部の下流側空間に配置されている。

他の目的及び特徴は一部が明白になるであろうし、また、一部については以下に説明する。

図面全体を通して、対応する参照符号は、対応する構成要素を示す。

ここで、図面、とりわけ図１を参照して説明すると、ミストエリミネータ（概して符号１で示す）は、エアロゾル及び／又は湿潤可溶性固形物をガス流から除去するために、ガス流の流線に配置される。ミストエリミネータは、ガス流からの除去対象物として、（限定されないが、とりわけサブミクロンサイズの液体エアロゾル粒子が存在する）液体エアロゾルを含有するガス流に対してとりわけ好適に使用できる種類のものである。ミストエリミネータ１は、タンク（概して符号３で示す）を有し、着脱式蓋５が、タンクの上部開口を閉鎖して密封するように取り付けられている。タンク３内部の環状装着板７が、タンクを上部チャンバ９と下部チャンバ１１とに分割する。ガス流は、下部チャンバ１１から上部チャンバ９へは、環状装着板７の中央開口１３を介してのみ移動できる。タンク３は、エアロゾル及び／又は湿潤可溶性固形物を含有するガス流をタンクの下部チャンバ１１に受け入れるためのガス流の流入口１５、及び濾過された清浄ガスがミストエリミネータ１を通過して排気系又は別の処理装置（図示せず）へと流れることができる、タンクの上部チャンバ９に流体連通する、濾過された清浄ガス流の排出口１７を有する。

概して符号１９で示すファイバーベッド組立体は、タンク３の下部チャンバ１１に配置されていて、閉鎖底と開放上端を備えるほぼ管の形状を有する。フィルターベッド組立体１９は、フィルターベッド組立体の開放上端を装着板の中央開口１３に位置を合わせて、装着板７に密封状に装着されている。ガスは、ファイバーベッド組立体１９を通過しない限り下部チャンバ１１から上部チャンバ９に流れることはできない。装着板７は、フィルターベッド組立体１９を装着板から懸架した状態でタンク３内に支持される。ファイバーベッド組立体１９は、非常に高い割合のエアロゾル及び／又は湿潤可溶性固形物をガス流から除去し、除去された物質は、タンク３の底部に向けて流下する。タンク３の底部近くに位置する外部配出管２１が、タンクの底部に集まった液体及び／又は湿潤可溶性溶解固形物を排出する。

図１に示したミストエリミネータ１は、前方流又は「懸架式」ミストエリミネータである。ガスがエレメントの内部中央コアから外向きに流れる逆流又は「自立式」ミストエリミネータ、及びフラットベッド式ミストエリミネータなどの他の構成のミストエリミネータ（図示せず）も既知である。さらに、同心円状の前方流・逆流式ファイバーベッドを備える同心ファイバーベッド組立体も用いられる。本発明は、上述した全てのミストエリミネータを含む種々の形状のミストエリミネータに用いることができる。

ここで、図２も参照して説明すると、前方流式ミストエリミネータ１のファイバーベッド組立体１９は、タンク３の底部から上方に離間したドレンレグ２５を有する。ドレンレグ２５は、排出チューブ２５Ａ、円形の底板２５Ｂ、及び排出チューブを通って延在する底板に開口を備える流路２５Ｃを有する。流路２５Ｃは、捕集液体、及びファイバーベッド組立体１９によりガス流から除去した粒子を排出するために、タンク３内への開口を有する。タンク３の底部に集められた液体及び湿潤した又は溶解した可溶性固形物は、排出管２１を介して排出される。タンク３の底部における液体は、ファイバーベッド組立体１９における捕集液体が排出チューブ２５Ａを通ってタンクの底部に流下できるようにするガスシールを与える。

内側スクリーン及び外側スクリーン（概して各々を符号２７及び２９で示す）が、底板２５Ｂから装着板７に上向きに延在するとともに、半径方向に離間して同心円状に配置されている。内側及び外側スクリーン２７、２９は、図示した実施形態において、内側スクリーン２７内のコア内部（下流側）空間３１を、タンク３内部の、但し内側スクリーン２７の外側である外部（上流側）空間３３から分離する壁を共同して構成する。壁は、本発明の範囲から逸脱することなく、別の方法により（例えば単一のスクリーンを用いて又はスクリーンを用いることなく）形成可能であると了解されるであろう。内側及び外側スクリーン２７、２９は、概してメッシュ構成であるために、コア内部空間３１と外部空間３３との間で、ガス流がほぼ自由に内側及び外側スクリーンを通過できる比較的大きい開口を各々が画定している。スクリーン２７、２９は、環状装着板７の上側に設けられた環状フランジ３４に連結されている。環状フランジ３４は装着板７に取り付けられていて、スクリーン２７、２９とドレンレグ２５とを支持する。図示した実施形態において、内側スクリーン２７、外側スクリーン２９及び環状フランジ３４は、ファイバーベッド支持体を有する。本発明の範囲から逸脱することなく、ファイバーベッドを支持するために別の構成を用いることができると了解されるものとする。

ファイバーベッド組立体１９のファイバーベッド（概して符号３５で示す）は、内側及び外側スクリーン２７、２９間の半径方向空間に配置され、その空間をほぼ充満させてスクリーンの開口を覆っているために、ガス流は、ファイバーベッド組立体を囲繞する外部空間３３からファイバーベッド組立体のコア内部空間３１に移動するためには、ファイバーベッドを通過する必要がある（図１を参照されたい）。ファイバーベッド３５は、ほぼ管の形状で、対向する端部は、ガスがタンク３の外部空間３３からコア内部空間３１へと流れるときバイパスしないよう、当業者には既知の方法で装着板７とドレンレグ２５の底板２５Ｂとによって動作可能に封止されている。

ここで、図３及び図４を参照して説明すると、ファイバーベッド３５は、捕集ファイバメディア３９と排出ファイバメディア４１とを有することが示されている（両参照番号は、概してそれらの対象物を示す）。捕集ファイバメディア３９は、平均径が約０．５〜１５ミクロンのファイバを、ベッドの空隙率が約８５〜９８％のほぼ均一の値になるように、不規則に分散配置した、不編ベッドなどの好適な材料を用いて形成される。不規則なファイバは、別のワイヤスクリーン（図示せず）によって支持される。別の例として、捕集ファイバメディア３９は、平均径が約０．５〜１５ミクロンのファイバを、約８５〜９８％のほぼ均一の空隙率になるようにニードルパンチにより形成したマットであってよく、この場合は、別のスクリーン支持体は不要である。図は、ファイバーベッド組立体１９のほぼ高さ一杯に延在する、そのようなニードルパンチマット製の捕集ファイバメディア３９を示す。捕集ファイバメディア３９は、複数のそのようなマットを用いて形成されていてよい（図示せず）。捕集ファイバメディアを形成するために、バルクのファイバを、対向する支持体２７、２９の間に充填してよい。さらに、捕集ファイバメディアは、その全記載内容が本明細書の記載として組み込まれる、共同譲渡した２００５年１月７日出願の米国特許出願第１１／０３１８２０号に示した種類の包装体であってもよい。図を簡単にするために、捕集ファイバメディア３９は、単一のマットとして示している。

図３及び図４の矢印は、ファイバーベッド組立体１９を通過するガス流の流れの方向を示す。図３及び図４は、ファイバーベッド３５の構成を示すために、断面を模式的に示す。ファイバーベッド３５と内側スクリーン２７との間に示した間隙、及びファイバーベッドの他の構成要素間の間隙は、実際に製作されたファイバーベッドには存在しない。それらは、個別の構成要素と捕集液体の流路とを、容易且つ明瞭に図示するためである。この説明において、「下流側」及び「上流側」の用語は、ファイバーベッド組立体１９を通過するガス流の通常の方向を基準とした、構成要素の大まかな相対位置を示す。それらは、構成要素が互いに接触していること又は互いに隣接していることを必要とはしない（即ち他の構造体が介在することもある）。

排出メディア４１は、ファイバーベッド３５の高さに沿って配置された流路ストリップ４５を有する。流路ストリップ４５は、ファイバーベッド３５の上端及び底部に、環状で、ファイバーベッドの周りに延在するヘッダー流路ストリップを有する。流路ストリップ４５は、ヘッダーの間で１つの長尺材を内側スクリーン２７の周囲に螺旋状に巻き付けて形成される。別の構成も、本発明の範囲内において可能である。例として、また、限定されないが、複数の長尺材を用いて螺旋状巻着体を形成してもよく、又は別体である各々の材料の境界部を重ね合わせて排出ストリップを形成してもよい。本発明の説明において、螺旋状巻着体の１回の巻き付けを各々「流路ストリップ」と見なす。さらに、「ストリップ」の各々は、材料を積層して形成してもよい（図示せず）。図示した実施形態において、全ての流路ストリップ４５は、（概して符号４７で示した）重複部を画定するように配置される、即ち１つの流路ストリップは、隣接する１つの流路ストリップに重なり合う。流路ストリップに好適な１つの種類の材料は、例えば平均径が約３〜２０ミクロンのファイバを、約８５〜９８％のほぼ均一のベッド空隙率になるようにニードルパンチにより形成した薄いマットである。ファイバの平均径及びベッドの空隙率は、設計ガス流速及びエアロゾル含有率のときに、捕集液相がメディアから溢れ出すことなく、また、液相に及ぼすガス相の吸引に対するメディアの残留飽和状態Ｒ_ｖが、液相の重力による排出に対する残留飽和状態（Ｒ_ｇ）より小さくなるように選択されることが好ましい。ガス相の吸引に対する残留飽和状態（Ｒ_ｖ）は、ガスがメディアを設計条件下で流れるとき、それは液体をガス流の方向にメディアから押し出す傾向にあるのだが、液体（及び／又は可溶性固形物）をメディア内部に保持しようとするメディアの特性を示す指標である。重力による流れに対する残留飽和状態（Ｒ_ｇ）は、重力に抗して液体（及び／又は可溶性固形物）を保持しようとするメディアの傾向を示す指標である。これらの残留飽和特性及びそれらを判定する方法は、その全記載内容が本明細書の記載として組み込まれる米国特許第４０８６０７０号に開示されている。

排出メディア４１は、概して流路ストリップ４５の下流側に配置された別の構成要素を有する。図示した実施形態において、排出メディアは、互いにほぼ積層して配置されるとともに、ファイバーベッド３５の高さ一杯に延在するフルレングスの複数の排出層４９又はマットを有する。排出層４９の、排出層を有しない構成、そのような層が（１層だけを含み）多数ある構成、又は排出層の各々がファイバーベッド３５の高さより小さい高さだけ延在する構成を含む別の構成が可能であると了解されるであろう。環状の覆い５０が、フランジ３４より下向きに突出することによって、上端においてガスがフィルターベッドをバイパスすることを阻止するためにファイバーベッド３５を密封することを容易にする。内側スクリーン２７は、覆い５０に溶接により取り付けられる。排出メディア４１は、排出ストリップ５１をさらに有する。排出ストリップ５１は、流路ストリップ４５によって画定された重複領域４７に部分的に配置されるとともに、重複領域において、隣接する、重なり合った流路ストリップの間に挿置されている。排出ストリップ５１の材料は、例えば平均径が約２０〜３５ミクロンのファイバを用いて、約８５〜９９％のほぼ均一のベッド空隙率になるように形成した化学結合ファイバマットである。平均ファイバ径及びベッドの空隙率は、液相に及ぼすガス相の吸引に対するメディアの残留飽和状態が、液相の重力による排出に対する残留飽和状態より大きくなるように選択されることが好ましい（即ちＲ_ｇ＜Ｒ_ｖ）。排出層４９は、排出ストリップ５１と同一の又は異なる排出材料で形成することができる。

排出ストリップ５１は、流路ストリップ４５を巻くときに、内側スクリーン２７上に螺旋状に巻き付けることにより同時に形成されていてよい。この場合、螺旋形の１つの巻きが排出ストリップ５１の１つを画定する。排出ストリップ５１を形成するために、本発明の範囲から逸脱することなく、別の方法を用いることもできる。排出ストリップ５１は流路ストリップ４５より僅かに大きい又は小さい高さを有するように図示したが、１以上の排出ストリップは、各々の重複領域４７を出る位置からファイバーベッド３５の底部まで延出していてもよい。

この構成の結果、各々の流路ストリップ４５の下端５３は、流路ストリップから排出される液体が排出ストリップ上に直接移動するよう、１つの排出ストリップ５１の一部分の上に配置される。同様に、各々の排出ストリップ５１の下端５５は、その下側の排出ストリップの一部分のほぼ上方に位置する。液体は、各々の排出ストリップ５１から、排出ストリップの下流側の隣接する排出層４９へ又はその下端５５で排出ストリップを出て次の排出ストリップへと滴下することができる。この構成は、液体の流路ストリップ４５への滞留を防止するために役立つ。このために、捕集ファイバメディア３９は、捕集ファイバメディアの空隙における液体量を小さくした状態で使用される。本発明のこの実施形態の利点は、ファイバーベッド３５により捕集された液体及び／又は可溶性固形物の再飛散が減少することを含む。これは、ミスト用ファイバーベッド組立体１９における圧力低下を比較的小さくすることにより達成される。さらに、捕集ファイバメディア３９がよりドライな状態で操作されるために、サブミクロンサイズの粒子を捕捉する効率が向上する。

図４を参照して説明すると、ファイバーベッド組立体１９は、概して符号５９で示す別の排出挿入体をさらに有する。排出挿入体は、ファイバーベッド３５の底部に近接して配置され、ファイバーベッドの高さの約１／３に相当する高さまで延在する。この実施形態において、排出挿入体５９の上端は、ファイバーベッド３５の高さの約１／３から１／２に相当する高さに位置する。排出挿入体の高さ及び位置付けは説明と異なっていてよく、それは、本発明の範囲内である。排出挿入体５９は、支持スクリーン６１と排出材製の２つのマット６３とを有する。本発明の範囲内において、１つのマット６３又は２つを超えるマットを用いてもよいと了解されるものとする。マット６３の排出材は、例えば平均径が約２０〜３５ミクロンのファイバを用いて、約８５〜９９％のほぼ均一のベッド空隙率になるように形成した化学結合ファイバマットである。平均ファイバ径及びベッドの空隙率は、液相に及ぼすガス相の吸引に対するメディアの残留飽和状態が、液相の重力による排出に対する残留飽和状態より大きくなるように選択されることが好ましい（即ちＲ_ｇ＜Ｒ_ｖ）。支持スクリーン６１は、高さが低いという点を除き、内側及び外側スクリーン２７、２９とほぼ同じ構成である。マットの使用数は、本発明の範囲において、２以外であってもよい。排出挿入体５９は、ファイバーベッドの上部から排出されて、ファイバーベッドの下部に集まる大量の液体を処分する必要があるファイバーベッド３５の底部近くの排出能力を大幅に引き上げる。排出挿入体５９の別の利点は、ファイバーベッド３５の捕集ファイバメディア３９の下部に、低い充填率の領域が含まれる場合に実現される。その場合、排出挿入体５９は、捕集ファイバメディア３９の低い充填率の領域を優先的に流れるガスの大きい流速によって生じる局所的再飛散を低減することに役立つ。

さらに図４を参照して説明すると、環状覆い６７が、内側スクリーン２７に隣接する排出層４９の下流側の底板２５Ｂから上向きに突出している。内側スクリーンは、覆い６７に溶接により取り付けられている。覆い６７は、硬質であるために、ガスが覆いを通過して半径方向に流れることを阻止する。覆い６７の下流側に配置されたほぼ円盤形の排出パッド６９が、底板２５Ｂから覆いの上端を越える位置まで上向きに延在している。排出パッド６９の高さは、例えば覆い６７の高さのほぼ２倍である。図示した実施形態において、排出挿入体５９は、排出パッド６９の上端に当接している。排出パッドは、ワイヤ径が０．０１１インチ（０．０２８ｃｍ）、密度が５〜１２ポンド／ｆｔ^３ （０．０８０〜０．１９２ｇ／ｃｍ ^３ ）のステンレススチール製ワイヤメッシュなどの好適な材料で形成されている。液体は、ファイバーベッド３５の内部、及びファイバーベッドの底部近くの排出メディア４１に滞留する傾向にある。横溢状態にあるとき、ガス流は、場合によってはガス流に再飛散を発生させながら、液体を下流側のコア内部空間３１内に押し込むことができる。しかし、排出挿入体５９及び排出パッド６９は、覆い６７の上端を越えて溢れ出るこの液体の半径方向の流れを阻止する。液体が排出挿入体５９及び排出パッド６９中を覆い６７に沿って下向きに移動するとき、液体は、ガス流から遮蔽されるために、ガス流に再飛散することなく排出挿入体及び排出パッドの底部に排出される。覆い（又は「バッフル板」）を備える類似の構成は、米国特許第４０５３２９０号に示されており、その全開示内容は本明細書の記載として組み込まれる。

再飛散に対する別の防止手段として、一般的な一群の閉塞装置から選ばれる再飛散挿入体（広くは、「再飛散液捕集部材」）が、ファイバーベッド組立体１９のコア内部空間３１に少なくとも部分的に配置される。図１〜図４に示した実施形態において、再飛散挿入体は、メッシュパッド７３である。メッシュパッド７３は、ファイバーベッド３５の上端から約１／３ほど下がった位置に配置されていて、コア内部空間３１を上部及び下部に分割する。メッシュパッド７３の下方で又はその位置でファイバーベッド３５を内部空間へと通過するガスは、上部チャンバ９に入るために中央開口１３を通過する前に、メッシュパッドを通過する必要がある。一実施形態において、メッシュパッドは、１１ｍｉｌワイヤを用いて形成され、密度が約５〜１２^ｌｂｓ／ｆｔ^３ （０．０８０〜０．１９２ｇ／ｃｍ ^３ ）である。メッシュパッド７３は、図示した実施形態において、厚さが約７６〜１５２ｍｍ（３〜６ｉｎ）でる。メッシュパッドは、（図示した）プレインなメッシュパッド又は編み合せのメッシュパッド（図示せず）である。編み合せのメッシュパッドは、ワイヤメッシュの主フィラメントと編まれた細いファイバを有する。ここでの請求項に用いたとき、「メッシュパッド」は、プレインパッド、編み合せのメッシュパッド又はその他の多孔パッドであってよい。

メッシュパッド７３は、ファイバーベッド組立体１９内部の、コアガス流速が約４００〜７００フィート／分（１２２〜２１３ｍ／分）である位置に配置されることが好ましい。編み合せのメッシュパッド（図示せず）は、一般に小さいコアガス流速のもとで使用される。他の位置も可能ではあるが、ガス流速が最大値より小さい（例えば約７００フィート／分（２１３ｍ／分）より小さい）位置は、それ以外の位置に配置した場合にはファイバーベッド３５通過後に再飛散していたと想定される全ての液体をメッシュパッド７３が捕集できるようになる。液体が再飛散する可能性が最も高いファイバーベッド３５の領域は、ファイバーベッドの下部である。これは、液体が、重力の影響を受けてファイバーベッド３５内を下向きに流れて、底に滞留する傾向にあるからである。メッシュパッド７３により捕集された液体は、挿入体から排出パッド６９内に移動し、次いで流路２５Ｃを介してファイバーベッド組立体１９を出る。メッシュパッド７３がもたらす新たな圧力低下は、水柱で１インチ（２．５４ｃｍ）未満であることが好ましい。ファイバーベッド３５の底部の背圧を僅かに増加させることによって、さらに多くのガス流がファイバーベッドの、使用中にドライな状態を維持する上部を通過するようになっていることが望ましい。これにより、使用中にウェットであるファイバーベッドの底部を含む下部のガス流が小さくなるとともに、使用中にドライであるベッド上部のガス流が大きくなるために、再飛散の全体量が減少する。

メッシュパッド７３に加えて又は代えて、再飛散挿入体は、シェブロン（又はバッフル板装置）を有していてよい。図６は、シェブロン７５’がメッシュパッド７３’に加えて用いられていることを除き、ミストエリミネータ１とほぼ同じ構成のミストエリミネータ１’を示す。ミストエリミネータ１の部に対応するミストエリミネータ１’の部には、プライム符号を追加した同一の参照番号を付す。シェブロン７５’は、一連のほぼシェブロン形で、互いに連結構造体で連結され、また、メッシュパッドのようにほぼ円盤形のバッフル板を有する。別の形状のシェブロンも、本発明の範囲内において可能である。バッフル板は、例えば０．７５〜４インチ（１．９１〜１０．１６ｃｍ）の間隔を有する。シェブロン７５’は、ファイバーベッドのコア空間３１’内のコアガス流速が約９００〜１５００フィート／分（２７５〜４５７ｍ／分）である位置に配置されることが好ましい。典型的な例の場合、シェブロンによる圧力低下は、水柱で０．１〜２インチ（０．２５〜５．０８ｃｍ）である。シェブロン７５’は、コア内部空間３１’でメッシュパッド７３´上方に離間して配置される。メッシュパッド７３’とシェブロン７５’との組合せは、使用コアガス流速を大きくすることを可能にし、また、ガス流からの微細粒子の除去を促進する。メッシュパッド７３’は、メッシュパッドを最適なコアガス流速の範囲から外れた位置に配置することになるが、シェブロン７５’に当接させて配置することも可能であると了解されるであろう。その場合、メッシュパッド７３’は、シェブロン７５’の前段フィルタ又は前段付着層として作用する。

ここで、図５を参照して説明すると、本発明の第２の実施形態のファイバーベッド組立体１１９は、内側スクリーン１２７及び外側スクリーン１２９により形成されたファイバーベッド支持体とファイバーベッド１３５とを有する（全ての参照番号は、概してそれら対象物を示す）。第１の実施形態のファイバーベッド組立体の部に対応する、第２の実施形態のファイバーベッド組立体１１９の部は、「１００」が加えられた同一の参照番号が付されている。ファイバーベッド１３５は、第１の実施形態の捕集ファイバメディアについての説明とほぼ同様の方法で形成され、繊維状物質から成る単一のマットとして示されている捕集ファイバメディア１３９を有する。ファイバーベッド１３５は、さらに捕集ファイバメディア１３９上流側の（概して符号１４０で示した）フィルタ前メディアと、捕集フィルタメディア下流側の（概して符号１４１で示した）フィルタ後メディアとを有する。

フィルタ前メディア１４０は、図示した実施形態において、ガス流から大きい粒子（例えば１ミクロン以上の大きさ）を除去するよう構成されていることが好ましい。従って、大きい粒子は、主捕集ファイバメディア１３９に決して到達することはなく、それをドライに維持する。フィルタ前メディア１４０は、集合的に捕集ファイバ層を形成する捕集ファイバストリップ１４２を有する。フィルタ前メディア１４０は、集合的に排出層を形成する排出ストリップ１４４をさらに有する。捕集ファイバストリップ１４２は、平均径が約３〜２０ミクロンのファイバを用いて、約８５〜９８％のほぼ均一のベッド空隙率になるようにニードルパンチにより形成したファイバマットなどの好適な材料で形成される。平均ファイバ径及びベッドの空隙率は、設計ガス流速及びエアロゾル含有率のときに、捕集液相がメディアから横溢することなく、また、液相に及ぼすガス相の吸引に対する捕集ファイバストリップ１４２の残留飽和状態が、液相の重力による排出に対する残留飽和状態より小さくなるように選択されることが好ましい（即ちＲ_ｖ＜Ｒ_ｇ）。ストリップ１４２の捕集ファイバ材は、ガス流から液体の飛沫を除去する。図５は、ガスの流れの方向を矢印で示す。排出ストリップ１４４は、平均径が約２０〜３５ミクロンのファイバを、約８５〜９９％のほぼ均一のベッド空隙率になるように化学結合させたファイバマットなどの好適な材料で形成される。平均ファイバ径及びベッドの空隙率は、液相に及ぼすガス相の吸引に対するメディアの残留飽和状態が、液相の重力による排出に対する残留飽和状態より小さくなるように選択されることが好ましい（即ちＲ_ｇ＜Ｒ_ｖ）。図５に示したファイバーベッド組立体１１９は、図１〜図４に示したファイバーベッド組立体１９同様、管状である。しかし、図５の構成は、フラットベッド型などの他の用途にも用いられる。

集合的なファイバストリップ１４２は、流路ストリップの１つが、捕集ファイバ材ストリップの隣接する１つと重なり合う（概して符号１４６で示した）重複領域を形成するように配置される。各々の「ストリップ」は、１層以上の材料で形成できると了解されるであろう。図５に模式的に示したように、各々のストリップ１４２は１層である。各々の排出ストリップ１４４の下部は、各々の重複領域１４６に配置されているとともに、ファイバーベッド１３５の上流側に露出されている。排出層は、排出ストリップ１４４の他に、別の層（図示せず）を有していてよい。これらの別の層は、ファイバーベッドの高さ一杯に延在していてよい。使用時に、捕集ファイバストリップ１４２は、ガス流から液体及び湿潤可溶性固形物を捕集する。捕集ファイバストリップ１４２は、捕集ファイバメディア１３９と比較すると薄い。捕集液体は、捕集ファイバストリップ１４２内のガス流の影響を受けてほぼ水平に移動する傾向にある。液体は隣接する下流側の排出ストリップ１４４に移動するが、このとき、液体は重力のため下向きに動く。捕集ファイバストリップ１４２及び排出ストリップ１４４の下端は、各々の重複領域１４６の下端位置でファイバーベッド１３５の上流側に露出されている。捕集ファイバストリップ１４２及び排出ストリップ１４４に付着した液体は、ファイバーベッド１３５の上流側から滴り出る。メディアから滴り出る大きい液滴は、ガスの力によってメディア内に引き戻されるのではなく、重力によって優先的に除去される傾向にあるために、主捕集ファイバメディア１３９は、流入するガス流中の液体量が小さくなり、使用中ドライに保持される。一般に、ガス流中の液体及び可溶性固形物は、（フィルタの湿潤度が小さい）ドライに近い状態で使用されているファイバーベッドフィルタを通過するとき、再飛散する可能性が小さくなる。

フィルタ後排出メディア１４１も、また、捕集ファイバメディアからのないしは捕集ファイバメディアへの良好な排出を促進することにより、捕集ファイバメディア１３９をドライに維持するために役立つ。フィルタ後排出メディア１４１は、主捕集ファイバメディア１３９より薄いフィルタ後捕集ファイバ流路ストリップ１５０を有する。フィルタ後捕集ファイバ流路ストリップ１５０は、例えば、フィルタ前捕集ファイバストリップ１４２と同じ材料で形成される。フィルタ前捕集ファイバストリップ１４２及びフィルタ後捕集ファイバストリップは、異なる材料により形成してもよいと了解されるであろう。各々の捕集ファイバ流路ストリップ１５０は、単一の層だけを有するように示されているが、各々のストリップは、複数の材料層を有していてよい。各々の捕集ファイバ流路ストリップ１５０の下端縁は、隣接するフィルタ後捕集ファイバストリップと重なり合って、重複部１５２を形成する。フィルタ後メディア１４１は、概してフィルタ後捕集ファイバ流路ストリップ１５０の下流側に設けられたフィルタ後排出ストリップ１５４をさらに有する。フィルタ後排出ストリップ１５４は、フィルタ前排出ストリップ１４４が形成されるのと同じ材料などの好適な材料により形成される。フィルタ前排出ストリップ１４４及びフィルタ後排出ストリップ１５４は、異なる材料により形成してもよいと了解されるであろう。フィルタ後排出ストリップ１５４は、単一の層を有するように示されているが、本発明の範囲において、１層を超える層を用いることもできる。フィルタ後排出ストリップ１５４の上端縁は、隣接するフィルタ後捕集ファイバ流路ストリップ１５０により形成された重複領域１５２内に延在する。捕集ファイバ流路ストリップ１５０及び排出ストリップ１５４の下端は、捕集ファイバメディア１３９の下流側に配置される。各々がフィルターベッド１３５の高さ一杯に延在する別のフィルタ後排出層１５６が、フィルタ後排出ストリップ１５４の下流側に配置されている。しかし、これらの別のフィルタ後排出層１５６を、本発明の範囲から逸脱することなく、省略してもよい。

使用時に、フィルタ後捕集ファイバ材ストリップは、液体を主捕集ファイバメディア１３９の排出面から誘導することに役立つ。これは、フィルタ後捕集ファイバ流路ストリップ１５０のＲ_ｖが、主捕集ファイバ１３９のＲ_ｖと同一のレベルにあり、また、流路ストリップ１５０及び主捕集ファイバ１３９の両方について、Ｒ_ｖ＜Ｒ_ｇであるためである。液体は、隣接する排出ストリップに向けてフィルタ後捕集ファイバ材ストリップを経てほぼ水平に移動する。排出ストリップにおいて、液体は、重力の影響を受けて、排出ストリップの下端に向け垂直に近い方向に動く。その位置から、液体は、捕集ファイバメディアの下流側に滴り出る。液体に排出ストリップから滴り出ることを可能にすることは、ファイバ流路ストリップ１５０、排出ストリップ１５４又は排出層１５６の過飽和を回避するために役立つ。

第１の実施形態のファイバーベッド組立体１９の、排出挿入体５９、排出パッド６９及び再飛散挿入体７３などのその他の構造体は、第２の実施形態のファイバーベッド組立体１１９に用いてよい。これらの構造体の、いずれか１つ又は全てを用いてよい。図５の排出挿入体１５９の一部は、支持スクリーン１６１及び支持スクリーンと内側スクリーン１２７との間に配置された排出材の２つのマット１６３を有するように示されている。図５に示した排出挿入体１５９は、図４に示した排出挿入体５９と同様な構成である。

本発明は、ガス流から液体及び可溶性固形物を濾過するときの利点を提供する。一実施形態において、本発明のファイバーベッド組立体を備えるミストエリミネータは、従来のものより大きいガス流速及び高いエアロゾル含有率のもとで使用することができる。ミストエリミネータは、例えば約５０フィート／分（１５．２ｍ／分）を超える流速、及び約１００ｍｇ／ｆｔ^３ （３５７０ｍｇ／ｍ ^３ ）を超えるガス流の液体エアロゾル含有率のもとで使用可能である。ミスト及び湿潤可溶性固形物の排出が大きく低減されると考えられている。とりわけ主捕集メディアにおいてガス流中のサブミクロン粒子を除去する効率は、良好な排出により捕集メディアがドライに維持されること、及び大きい粒子が事前に濾過されるために向上している。ドライな捕集メディアは、ブラウン運動拡散のメカニズムによるサブミクロン粒子を捕捉する能力が高い。事前濾過及び／又は向上した排出は、ファイバーベッドが横溢状態になることを阻止する又は遅延させるために、泡立ち、吐き出し、ジェッティング又はフラグメンテーションによる再飛散が回避される。さらに、排出挿入体、排出パッド及び再飛散挿入体を使用することによって、排出層の放出面から放出される液体及び可溶性固形物を捕集することによって、横溢状態の影響を小さくすることができる。さらに、これらの改良手段は、ファイバーベッド組立体を通過するときの圧力低下を殆ど引き起こすことなく実施できるために、ミストエリミネータを使用するときに必要なエネルギーが小さくなる（よってコストが小さくなる）。上述した利点は、ガスのバイパスを回避するために注意深く密封する必要がある多くの連結部を形成することなく、実現することが可能である。本発明の別の実施形態は、異なる利点を有してよく、又は上述した利点の幾つかのサブセットのみを含んでいてよい。

以上、本発明について詳細に説明したが、添付特許請求の範囲に規定した本発明の範囲及び精神から逸脱することなく、変更及び変形が可能であることは明白であろう。

本発明又はその好ましい実施形態のエレメントを紹介するとき、冠詞「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」及び「ｓａｉｄ」は、１以上のエレメントが存在することを意味するものと意図する。「有する」、「含む」及び「備える」の用語は、包括的であって、記載したエレメントとは別のエレメントが含まれることを意味するものと意図する。さらに、「上」、「下」、「内側」、「外側」及び他の方向を示す用語は、利便性のために用いたものであって、構成要素が特定の方向を向いていることを必要とはしていない。

上記に鑑み、本発明の複数の目的が達成されているとともに、その他の有利な結果も得られていることが判るであろう。

本発明の範囲から逸脱することなく、種々の変更を上述の構成に行うことができるために、先の説明に含まれ、また、添付図面に示した全ての事項は、例示であって、制限する意図はないと了解されるものとする。

本発明の原理に基づき構成されたミストエリミネータのファイバーベッド組立体を示すために、タンクの一部分を切開したミストエリミネータの斜視図である。 内部構成を示すために部分的に切開した、ファイバーベッド組立体の拡大斜視図である。 ファイバーベッド組立体を上部で切断した図１のミストエリミネータの一部分を模式的に示した拡大断面図である。 図３に類似した、一部分を模式的に示した拡大断面図であるが、ファイバーベッド組立体の底部で切断されている。 ファイバーベッド組立体をほぼ中央部で切断した、別の実施形態のファイバーベッド組立体の一部分を模式的に示した拡大断面図である。 別の構成のファイバーベッド組立体を示すために、タンクの一部分を切開したミストエリミネータの斜視図である。

符号の説明

１ ミストエリミネータ、３ タンク、５ 着脱式蓋、７ 環状装着板、９ 上部チャンバ、１１ 下部チャンバ、１３ 中央開口、１５ 流入口、１７ 排出口、１９ ファイバーベッド組立体。

Claims (7)

1. 移動するガス流からエアロゾル及び／又は湿った可溶性固形物を除去するために用いられる繊維床型ミスト分離器用の繊維床組立体であって、
   ミスト分離器内の空間を、上流側空間及び下流側空間に分離する壁を備える繊維床支持体であって、上記壁は、ガス流が上流側空間から下流側空間に該壁を通過できるようにする開口を備える繊維床支持体、
   繊維床支持体によって支持されるとともに、ガス流が上流側空間から下流側空間に移動して通過するように、上記壁の開口を覆う繊維床であって、捕集繊維媒体及び該捕集繊維媒体の下流側に配置された排出媒体を備え、該繊維床は、上端及び下端を備える管の形状であるとともに、下流側空間は、管状繊維床の内部に少なくとも部分的に配置されている繊維床、並びに
   管状繊維床内部の下流側空間に少なくとも部分的に配置されるとともに、繊維床支持体の壁と交差する方向に延びる再飛散液体捕集要素であって、ガス流を、該ガス流が繊維床を通過する方向と平行でない方向に、内部空間から該再飛散液体捕集要素を通過させるようになっている再飛散液体捕集要素
   を有する繊維床組立体。
2. 再飛散液体捕集要素は、管状繊維床の上端と下端との間に配置されていて、繊維床を下流側空間へと通過するガス流の一部は、次いで再飛散液体捕集要素を通過するが、繊維床を下流側空間へと通過するガス流の一部は、再飛散液体捕集要素を決して通過しないようになっている、請求項１に記載の繊維床組立体。
3. 再飛散液体捕集要素は、管状繊維床内の、使用時のガス流速が２１３メートル／分未満である位置に配置される、請求項１に記載の繊維床組立体。
4. 再飛散液体捕集要素は、メッシュパッド及びバッフル板装置の少なくとも１つを有する、請求項１に記載の繊維床組立体。
5. 再飛散液体捕集要素は、使用時のガス流速が４５７メートル／分未満である位置に配置される、請求項１に記載の繊維床組立体。
6. 繊維床は、捕集繊維媒体の上流側のフィルタ前媒体を備え、該フィルタ前媒体は、捕集繊維層、及び捕集繊維媒体と捕集繊維層との間に配置されている排出媒体を有していて、
   捕集繊維層は、捕集繊維材ストリップにより形成されており、排出媒体は、捕集繊維材ストリップにより捕集された液体を排出するために、隣接する捕集繊維材ストリップ間において繊維床の上流側に露出されている、請求項１に記載の繊維床組立体。
7. 捕集繊維材ストリップは、該捕集繊維材ストリップの１つが該捕集繊維材ストリップの隣接する１つと重なり合う重複領域を画定するように配置される、請求項６に記載の繊維床組立体。

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