JP5066632B2 - 副生消石灰排出装置 - Google Patents
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Description
アセチレン発生機の副生消石灰排出口に直接又は間接的に連結され、上部に入口、下部に出口を有しており、アセチレン発生機からの副生消石灰を保持するシールタンクと、
該タンクの出口から副生消石灰を抜き出すための排出機と、
該タンク及び該排出機を加熱するための加熱装置と、
該タンクの重量を計測する秤量器と、
該秤量器で計測された該タンクの重量に応じて副生消石灰を抜き出す速度を制御する制御機構と、
を備えた副生消石灰排出装置である。
アセチレン発生機の副生消石灰排出口から排出される副生消石灰を、シールタンクの上部に設置した入口から直接又は間接的に導入して、100〜120℃の温度で保持する工程と、
シールタンク内の副生消石灰を下部に設置された出口から排出機により抜き出す工程と、ここで、副生消石灰を抜き出す速度は該タンクの重量に応じて制御する、
を含むアセチレン発生機からの副生消石灰排出方法である。
原料ホッパー(図示せず)には、破砕設備にて予め粉砕したカーバイドが貯蔵されている。カーバイドは粒度が小さすぎると温度が上昇し、アセチレン重合等の副反応が生じやすくなる一方で、粒度が大きすぎると反応が十分に進行しないことから、4mm以下、平均粒径約0.8〜1.3mm程度の粒度に粉砕されていることが好ましい。原料ホッパーの底部から抜き出されたカーバイドは、例えば、スクリューコンベア、バケットコンベア、及びフローコンベア等によって、原料シールタンク101に搬送される。操業中、原料シールタンク101はアセチレン発生機102からのアセチレンの逆流を防止するのに十分な量のカーバイドで常に満たしておくことが望ましい。原料シールタンク101はカーバイドで常に満杯にし、過剰なカーバイドはフローコンベアで原料ホッパーに戻すようにすることができる。また、安全のため、原料ホッパー、搬送機械、及び原料シールタンク101内は窒素雰囲気としている。希ガス(He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn)などの不活性ガスを用いてもよい。しかし、カルシウム系の物質を扱うため、二酸化炭素は不適である。原料シールタンク101の底部から、スクリューコンベアによってアセチレン発生機102へカーバイドを供給する。
アセチレン発生機102は多段攪拌方式になっており、一般には円筒状である。上段で大部分の反応を完了し、下段で攪拌混合し、未反応カーバイドを反応させることで変換効率を上げている。図1に示すアセチレン発生機102は10段で構成されており、第1段及び第2段が反応段であり、第3〜第10段が混合段となっている。反応段にはカーバイドに加えて、スプレーノズルから反応用の水が供給される。スプレーノズルから噴霧される反応水の流量は、スプレーノズル毎に独立制御することが可能である。これにより、例えば、原料投入口に近いスプレーノズルの流量を上げ、遠ざかるに従い流量を下げる制御や、発生機立ち上げ時における原料投入時に、スプレーノズルの下部に原料が到達することを待ってから散水開始するなどの制御が可能である。供給する反応水は例えばカーバイドに対し2.8〜3.2当量とすることができる。反応水は反応熱を吸収して蒸発し、発生機102内の温度上昇を防ぐ冷却効果もある。カーバイドは第1段及び第2段棚上に外周部より投入され、回転軸106を中心にして回転する回転腕(図示せず)に複数取り付けられた撹拌羽根(図示せず)により中心部に向って拡散移送され、上面より噴霧状に散布された反応水と混和しアセチレンガスを発生しつつ中心部の回転軸106周辺より第3段棚上に落下する。第3段では第1段とは逆に中心部より外周部に向って反応しながら移送される。以降、未反応のカーバイド及び副生消石灰は同様のジグザグ移動を繰り返しながら順に下段に移動し、最下段でアセチレン発生機102での反応が終了する。発生機102内は、アセチレンの分解爆発を抑えるため、140℃以下に制御することが好ましく、90〜130℃程度に制御することがより好ましい。その後、アセチレンガスは除塵工程へと送られる一方で、副生消石灰は副生消石灰排出工程へと送られる。
発生機102で生じたアセチレンガスは除塵冷却塔103に送られる。この際に、大粒径の副生消石灰が除塵冷却塔103に入り込まないように、ガス道を確保しながら発生機102へ押し戻すことができるように、除塵冷却塔103の前段にリボンスクリュー107を上下2段設置している。
除塵冷却塔103を通過したアセチレンは、次いで脱硫塔104に流入する。一般に、原料カーバイドには不純物として硫化カルシウムが混入しているため、アセチレン発生機102では水との反応により硫化水素が発生している。そこで、脱硫塔104にて水酸化ナトリウム(以下、「NaOH」)の水溶液を用いて硫化水素を除去する。脱硫塔104内には充填物114が詰められており、アセチレンガス中に含まれる少量の硫化水素は脱硫塔104内を蛇行しながら上昇していく間に、脱硫塔104の上方から散布されるNaOH水溶液と反応して硫化ナトリウムとなって洗い流される。使用後のNaOH水溶液は脱硫水槽115に受け入れて、脱硫循環ポンプ117によって再び脱硫塔104に戻されるか、脱硫水槽廃液ポンプ118によって廃水処理へ回す。脱硫効果が持続する限り循環使用することで使用量削減が可能である。NaOH水溶液以外のアルカリ液も使用可能であるが、カルシウム系のアルカリ液は析出のおそれがあることから、NaOH水溶液が好ましい。
脱硫工程を経たアセチレンガスは、逆流防止のための水封安全器116を通過し、貯蔵用のガスホルダーに送られる。
一方、アセチレン発生工程で副生する消石灰は、本発明に係る副生消石灰排出装置105を経て回収される。副生消石灰排出装置はシールタンクと、排出機と、加熱装置と、秤量器とを備えており、随意的に熟成機を備えることもできる。以下、各構成機器について詳述する。
副生消石灰はアセチレン発生機102の最下段から副生消石灰排出口119を通って熟成機120に落下する。熟成機120では副生消石灰に含まれる未反応カーバイドを反応させる。未反応カーバイドは副生消石灰によって表面が被覆されて反応が進行しにくくなっている状態にあることから、熟成機120内で未反応カーバイドを副生消石灰と共に強固に攪拌する。これにより、表面の副生消石灰層が破壊されて未反応カーバイドの反応が促進され、アセチレンの収率を高めることが可能となる。この反応には、副生消石灰に付着する水分を用いるため、熟成機に改めて反応水を供給する必要はない。
熟成機120の出口から出た副生消石灰は、シールタンク121に落下する。シールタンク121は上部に入口、下部に出口を有しており、所定量の副生消石灰を一定期間保持した後、排出する。シールタンク121に保持されるべき副生消石灰の基準量は、後段の排出機出口からリークするアセチレンガスが許容値以下になるような量で、且つ、シールタンクの容量よりも少ない量に設定すればよい。ガスリーク量とシールタンク内の副生消石灰の量の関係は、経験則で見出すことができる。Kozeny-Carmanの式などを用いて、アセチレンの粘度を考慮しながら工学的に算出しても良い。そこで、本実施形態に係る副生消石灰排出装置には、シールタンク121内に収容されている副生消石灰の量を把握するために、該タンクの重量を連続的又は断続的に自動計測する秤量器が設置されている。本発明において、「タンクの重量を計測する」とは、シールタンク121内に保持される副生消石灰の重量を評価することができる限り、シールタンク121の重量そのものの他、それに連結される各種機器(例えば排出機や付属品)を含めた重量を測定する場合を含む概念である。
シールタンク121の出口123には、副生消石灰の抜出量を調整出来る排出機122が取り付けられている。排出機122の種類は特に制限はなく、スクリューコンベア、ロータリーバルブ等、通常用いられているものを用いることが出来るが、スクリューコンベアを用いると、機器設置の自由度を上げることが出来る。さらに、副生消石灰の取出口124をシールタンクの出口123よりも高い位置に設置することで、シールタンク121からの内容物の噴出を防止することができるため好ましい。
101 原料シールタンク
102 アセチレン発生機
103 除塵冷却塔
104 脱硫塔
105 副生消石灰排出装置
106 回転軸
107 リボンスクリュー
108 スプレー室
109 充填室
110 冷却水
111 分散板
112 除塵水槽
113 除塵水槽循環ポンプ
114 充填物
115 脱硫水槽
116 水封安全器
117 脱硫循環ポンプ
118 脱硫水槽廃液ポンプ
119 副生消石灰排出口
120 熟成機
121 シールタンク
122 排出機
122A スクリューコンベア
123 シールタンクの出口
124 副生消石灰の取出口
125 ロードセル
126 加熱ジャケット
127 シールタンク入口
128 スクリューコンベア吊り用ステー
129 架台
130 ステー
Claims (7)
- アセチレン発生機の副生消石灰排出口に直接又は間接的に連結され、上部に入口、下部に出口を有しており、アセチレン発生機からの副生消石灰を保持するシールタンクと、
該タンクの出口から副生消石灰を抜き出すための排出機と、
該タンク及び該排出機を加熱するための加熱装置と、
該タンクの重量を計測する秤量器と、
該秤量器で計測された該タンクの重量に応じて副生消石灰を抜き出す速度を制御する制御機構と、
を備えた副生消石灰排出装置。 - 前記排出機は前記タンクの出口よりも高い位置で副生消石灰を排出する登り勾配の傾斜型スクリューコンベアである請求項1に記載の副生消石灰排出装置。
- アセチレン発生機からの副生消石灰に含まれる未反応カーバイドを攪拌し、反応させるための熟成機と、該熟成機を加熱するための加熱装置を更に備えており、該熟成機の入口はアセチレン発生機の副生消石灰排出口に連結されており、該熟成機の出口が前記シールタンクの入口に連結されている請求項1又は2に記載の副生消石灰排出装置。
- 請求項1〜3の何れか一項に記載の副生消石灰排出装置を備えたアセチレン発生設備。
- アセチレン発生機の副生消石灰排出口から排出される副生消石灰を、シールタンクに上部に設置した入口から直接又は間接的に導入して、100〜120℃の温度で保持する工程と、
シールタンク内の副生消石灰を下部に設置された出口から排出機により抜き出す工程と、ここで、副生消石灰を抜き出す速度は該タンクの重量に応じて制御する、
を含むアセチレン発生機からの副生消石灰排出方法。 - 前記排出機は傾斜型スクリューコンベアであり、該傾斜型スクリューコンベアによって搬送される副生消石灰は該タンクの出口よりも高い位置に設置された取出口まで100〜120℃の温度に維持される請求項5に記載の副生消石灰排出方法。
- アセチレン発生機の副生消石灰排出口から排出される副生消石灰は、該副生消石灰に含まれる未反応カーバイドを攪拌し、100〜120℃の温度で反応させた後に、シールタンクに導入される請求項5又は6に記載の副生消石灰排出方法。
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