JP5355835B2 - 少なくとも１つのバルク材料層により流体を処理するための方法、装置および設備 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１および１８の前提要件部に記載された流体処理方法、特に清浄方法、ならびに当該方法を実施するために用いられる、請求項８および１０の前提要件部に記載された充填装置およびガス処理設備に関する。

例えば、燃焼プロセスにおける排ガスとして生じる大量のガスを処理するための、特に、バルク材料上の、ダイオキシン、フラン、硫黄化合物、塩素化合物、窒素化合物、炭化水素、重金属および／または他の成分のような環境汚染化合物を除去する設備において、１つの重大な過大は、場合によっては「フィルター」とも言われるバルク材料層の表面積を大きくすることである。事実、同時に、全フィルター断面を通じて一定の高い処理量を保証しつつ、バルク材料層を通っての流動に対する抵抗を小さく維持するのは望ましい。これを達成するため、バルク材料は、処理すべき流体に対して向流で用いのが特に効果的であるが、その場合、新鮮なバルク材料をバルク材料層の表面に均一に供給しつつ、流体供給部となるバルク材料層底部において反復的且つ均一に取り出して、バルク材料の部分交換を行わなければならない。この課題は、国際特許公開ＷＯ８８／０８７４６及びＷＯ９１／１２０６９、並びに欧州特許公開０ ４７２ ５６５に記載されているように、いわゆる移動床リアクターによって産業的規模で解決されている。

これらの公知の方法、装置および設備において、バルク材料は、各バルク材料ベッドの直ぐ上方に配置された、バルク材料貯蔵ビンおよびバルク材料供給フロアを介して供給される。バルク材料供給フロアのバルク材料取出開口は常時開放パイプマウスよりなり、バルク材料からなる円錐体が各マウス下方に形成される。これらのマウス開口はベッド断面にわたって均一に分布するので、バルク材料ベッド表面は多数のそのようなバルク材料円錐体よりなる。必然的にバルク材料ベッド表面および各ベッドのバルク材料供給フロア間に形成されるスペースはガス収集スペースとして働き、このスペースは、バルク材料ベッドを受容する容器（リアクター）の側壁に形成した閉鎖可能な開口を介してガス収集または排出通路に連結しており、その通路に全てのベッドからの排ガス流が流れ込むようになっている。バルク材料供給フロアの常時開放マウスまたは投入開口を設けた結果、処理すべき流体はバルク材料貯蔵ビンにも入り込むことになる。従って、バルク材料貯蔵ビンの再充填開口が常に充分なシールで閉じられ、かつ貯蔵ビンに浸透するいずれの処理済みガスも、例えば、酸素含有クリープ流、いわゆるホットスポットの結果として貯蔵ビン中で望ましくない反応を引き起こさないように、特殊な手段を講じなければならない。

別の課題としては、利用可能な処理バルク材料の適当性がかなり変動し、処理すべき流体成分の濃度が特に高い場合や、処理すべき流体成分間に大きな差がある場合には、望まれる処理結果を単一処理工程で達成するのが困難となることが挙げられる。

上述の流体処理設備におけるさらなる課題は、リアクターベッドに対するバルク材料の供給方式や適用するバルク材料によって、流体処理の手順に融通性なくなり易いにある。

以上に鑑み、本発明の課題は、バルク材料を充填した移動床リアクターによる流体処理のより高い融通性が達成される方法、バルク材料供給装置およびガス処理設備を提供することにある。さらに、バルク材料ベッド上方における処理済みガスの漏れの危険性を低下するのが望ましい。

公知の移動床リアクター設備はベッド高さと比較して高い設備高さを呈するので、本発明の特定の課題は、設備のサイズおよび設備の構築コストを顕著に低下させることにある。

公知の移動床リアクター設備において、貯蔵ビンからの自動または半自動再充填は、例えば、チェーンバケツコンベアーおよび開閉可能な貯蔵ビンポートホールを介して隣接するバルク材料ベッド上方で起こるので、本発明のさらなる課題は、各バルク材料ベッド上のバルク材料の供給に必要な労力を低下させることにある。また、公知のバルク材料供給設備においてバルク材料が受ける摩滅を低下させるのが望ましい。すなわち、一般に、新鮮なバルク材料のためにより穏和な条件を用いるのが望ましい。

最後に、本発明のもう１つの課題は、、例えば、一方では吸着を行い、他方では化学反応を行うなど、同一バルク材料層が単一処理工程で異なる処理特性を持たせる可能性を広げ、バルク材料による流体処理を単純化することにある。このような単純化処理は、活性炭または活性化コークスと水酸化カルシウムとの混合バルク材料を微粉砕して、混合流（処理すべき流体と一緒の）を形成する場合などにみられる。

上述した課題を解決するために、請求項１または１８の特徴を有する方法、請求項８の特徴を有するバルク材料供給装置、および／または請求項１０の特徴を有するガス処理設備が提供される。

従って、本発明は、充填位置においてバルク材料が負荷され、およびバルク材料一部の供給のために異なるバルク材料ベッド上に移動される、リアクターの内部または外部のバルク材料供給容器を用いる基本的な概念に基づく。特に、この配置は、バルク材料供給容器に、少なくとも１つの負荷開口および少なくとも１つの閉鎖可能な取出開口を設け、バルク材料を負荷した後に、それを第１のベッド上に充填位置から移動するようにできる。そこでは、少なくとも１つの取出開口が洗浄され、下方ベッド端部におけるバルク材料部分の取出後またはそれと同時にその下方に位置するバルク材料ベッドがバルク材料の所望のその高さに再び到達するまで取出は継続される。次いで、その内少なくとも１つがある取出開口は閉じられ、バルク材料供給容器はもう１つのベッドまで、または同ベッドのもう１つの負荷位置まで移動される。次いで、次のバルク材料ベッドまで移動した後に、ベッド再充填のプロセスを反復することができる。後に、バルク材料を再び負荷するために、バルク材料供給容器をその充填位置に戻す。

有利には、バルク材料供給容器は、バルク材料供給容器の移動の方向に対して垂直なバルク材料ベッドの幅に対応する幅を有する。バルク材料供給容器の移動の方向の長さは、再充填すべき１以上のバルク材料ベッドの長さと同程度の長さ、またはより短くすることができ、例えば、それは半分の長さまたはより短くさえすることができる。同様に、バルク材料供給容器に、その底部にわたって分布する複数の閉鎖可能な取出開口を設けることができる。しかしながら、単一の列にて相互に隣の取出開口を設けるか、または取出開口として長手方向スリットを用いることもでき、特に、移動方向に沿ってより遠くまでバルク材料供給容器を移動させるか、または、バルク材料再充填が徐々に１つのバルク材料ベッドエッジから反対のバルク材料ベッドエッジまで起こるように、取出プロセスの間に、異なる位置において短時間のみ停止させることができる。各々の場合において、その下方に位置するバルク材料層がバルク材料供給容器の取出開口に到達し、かくして、バルク材料の継続した流れを停止させるまで、バルク材料は開いた取出開口を通ってバルク材料供給から流れ出ることができる。もしあるバルク材料ベッドへのバルク材料部分の付加の間に、バルク材料供給容器が継続的にまたは徐々に移動するならば、バルク材料ベッド表面の特に望ましいトポグラフィーを達成することができる。特に、バルク材料ベッドの表面輪郭としての比較的小さな振幅を有する波形を生じさせるために比較的少数の取出開口を用いることが可能であり、バルク材料供給容器のデザインはそれに対応して簡単にすることができる。

バルク材料ベッド表面に沿って、底部で開くバルク材料供給容器を移動することによって、ちょうど、バルク材料ベッドにバルク材料一部を充填することができるので、相互に対して、充填容器および／またはバルク材料供給容器を移動させることにより、直線形成充填開口を備えた少なくとも１つの充填容器によってバルク材料供給容器を充填することができる。

また、異なるバルク材料が充填される、直線状充填開口を備えた複数の充填容器、例えば、吸着剤を備えたもの、および化学反応体を備えたもう１つのものを用いることもできる。もし、充填容器がバルク材料供給容器に対して継続的に移動され、もう１つのバルク材料層が、各々、バルク材料供給容器中に沈積されれば、かくして、バルク材料供給容器には、ほぼ平行の、特に平面平行層の異なる流体処理剤が充填される。もしバルク材料供給容器が、それが充填されつつ、隣接する流出開口を備えた分割貯蔵器下に移動されれば、同一の効果を達成することができる。次いで、相互の頂部の異なる顆粒の平面平行層を達成することができる。該層の厚みは、ここに、貯蔵ビン流出開口の間の鉛直分離によって決定される。もし、バルク材料一部の交換の間に、バルク材料の添加量が適切に制御されれば、バルク材料の各一の少なくとも１つの薄い層は対応するバルク材料ベッドに移される。その結果、層構造を持つバルク材料ベッドが達成できるようになり、そこで、異なるガス処理プロセス、例えば、吸着プロセスおよび化学変換プロセスがベッドで同時に起こる。また、異なる流体処理剤を充填した複数のバルク材料供給容器をバルク材料ベッド上で順次に移動させて、同一の層形成効果を達成することもできる。もう１つの可能性は、同一のバルク材料供給容器を順次種々の流体処理剤を充填し、同一バルク材料ベッド上でそれらを空にすることである。また、バルク材料層を異なる顆粒の混合物として構築することもできる。

前記したことより、本発明の意味において「流体処理」は、他の可能性の内でも、化学処理、吸収清浄処理、および加熱処理であり得る。加熱処理は、例えば、熱エネルギーキャリアーによって、または化学反応による熱の発生によって行うことができる。

前記した方法を行うための本発明によるガス処理設備は水平方向充填チャネルを有し、これは、バルク材料供給容器が、充填チャネルを通って、ベッド上方の充填一およびバルク材料供給一の間に移動できるように、バルク材料ベッド上方に配置され、それらを連結する。そのような充填チャネルは各バルク材料ベッド上方に配置される。充填チャネルはリアクターの外部に配置でき、それにとって、リアクター内部に収容されるのが好ましい。それは貯蔵ビンを置き換えることができる。かくして、各バルク材料ベッドにつき技術水準によって供された貯蔵ビンは、バルク材料分配フロア上方で共通水平充填チャネルに組み合わせることができる。その結果、前記引用の技術水準から知られているような、貯蔵ビンのための充填開口ならびにリアクターカバー上方のバルク材料の材料摩耗輸送の双方は省略される。同様に、バルク材料分配フロアを完全に省略し、隣接するバルク材料ベッドのガス収集スペースを水平充填チャネルに組み合わせることもできる。その結果、ガス処理設備の構築高さはさらに減少される。そのような配置において、バルク材料供給容器は、バルク材料供給容器が関心のあるバルク材料ベッド上方に位置し、かつバルク材料一部再充填が行われる場合、バルク材料ベッドからの処理ガスの流出を防止するスロットルまたは閉鎖フラップの機能を採ることができる。このスロットルは、特許ＷＯ ９１／１２０６９で望まれているように、関心のあるバルク材料ベッドを通ってのガス流の流動を防止する。有利には、本発明において、スロットルまたは閉鎖装置は省略することができ、それらの機能はバルク材料供給容器によって採って代えることができる。

前記した技術水準に記載されているように、各バルク材料ベッド下方でのバルク材料取り出しは漏斗を通って行うことができ、あるいは、より低い構築高さを達成するには、コンベアベルトによることができる。しかしながら、もし、個々のバルク材料ベルトのバルク材料取り出しフロアのバルク材料供給開口下方で、水平処理チャネルが設けられ、それを通ってバルク材料取出輸送のための長手方向コンベア手段を移動させることができ、その手段が全ての結合したバルク材料ベルトに対して活性であるならば特に有利である。この手段はコンベアベルトであり得る。しかしながら、バルク材料供給容器のように、全ベッド幅にわたって伸び、かつベッドの長手方向に移動できるバルク材料受容容器を設けるのが特に有利である。プロセス技術の観点より、バルク材料供給容器およびバルク材料受容容器が共に同一バルク材料ベッドの上方および下方の位置に到達すれば特に有利である。もし関心のあるバルク材料ベッドのバルク材料供給設備が次いで開かれるかまたは作動されれば、引かれたバルク材料はバルク材料受容容器に直ちに落ち込み、新鮮なバルク材料が、バルク材料供給容器の上方からバルク材料ベッドの表面に流動する。その結果、充分なベッド高さが常に維持されるという保証が提供される。

共有された処理チャネルがバルク材料ベッドに隣接して下方に設けられる全ての場合において、比較的少数の尺度がガスの漏れを防止するのに必要なように、全ガス処理設備または一連の隣接するバルク材料ベッドに、単一のバルク材料供給位置のみが必要である。充填チャネルに関する処理チャネルでは、配置の２つの可能性を再度実行することができる：１つの配置では、バルク材料供給漏斗の代わりに、閉じたガス分配スペースの下方に処理チャネルを設ける。他の場合では、より高い位置に、すなわち、この目的では、横方向間仕切を省略しつつ処理チャネルに一緒に連結される隣接バルク材料容器のガス分配スペース内に処理チャネルを配置する。その結果、設備の高さはさらに低下し、バルク材料交換の時に、少量の処理すべきガスのみがバルク材料部分交換に位置するバルク材料ベッドに流入できるか、または全くガスがそこに流入できないように、バルク材料ベッド下方のガス部分スペースに開いたガス流入口を閉じるか、あるいはその下方にバルク材料受容容器が位置するその断面を少なくとも減少させることによって、バルク材料受容容器はスロットルまたはバリア手段の機能を満足することができる。

処理すべきガスの流れに対してネガティブな衝撃をできる限り小さくするために、プロセスラインの両端部に充填位置を設けることもできる。充填位置において、例えば、２つのレベルにわたったサイクルにおいて、処理用のもう１つのステージに対してやはり鉛直にバリア材料供給容器を移動させることが考えられる。２工程、特に、好ましくは異なる処理剤での、捕獲流における処理および移動床における処理を組合せ、請求項１の特徴とは独立して発明的意義を有する請求項１８による乾燥、流体処理プロセスによって、特に大きな利点が達成される。

本発明に従って使用すべき前記プロセス工程および構築成分、ならびに特許請求するものおよび具体例の実施例に記載されたものは、各適用分野における選択基準が制限なく適用できるように、それらのプロセス条件、それらのサイズ、形状、材料選択および技術設計に関していずれの特殊な例外的条件にも従わない。

本発明のさらなる詳細、特徴および目的の利点は、例として、充填装置およびガス処理設備の好ましい具体例の変形がそこに示される添付図面の以下の記載から得ることができる。

図１ａでは、ダクト１を見ることができ、その右側前方端部には、充填ステーション２およびガス流入口コネクター３が位置し、その左側端部には、ガス流出口コネクター４が位置し、これらを介して、ダクト１の内部に位置する流体処理設備１０に対して処理すべき流体を供給したり、その流体を取り除くことができる。したがって、ダクト１は、流体経路において、予め備え付けられている又は後付けのリアクター、例えば加熱処理設備のような熱リアクターの流入口側と、他端に後付けされた流体処理／清浄工程部または廃棄ガス煙突とを連結することができる。ガス流入口コネクターとガス流出口コネクターとが互いに比較的近接する配置をとり得るように、存在するスペース状況に応じて、ダクト１を少なくとも１つの流体偏向位置に存在させることができる。与えられたスペース状況を考慮すると、複数の流体偏向または供給箇所を有した、水平または垂直の曲折を持つデザインもしくは複数の層を持つデザインとすることもできる。したがって、便宜的に、例外的に高い流体流動速度用の処理設備のための比較的大きなフィルター表面を達成することができる。

ダクト１は、その内部に、ダクト軸の方向に相互に隣接して配置された複数の可動式ベッドリアクターモジュール５を備える。可動式ベッドリアクターモジュール５は、リアクターチャネル軸に対して垂直に伸びる金属シート製の間仕切によってのみ相互に分離されている。そのような可動式ベッドリアクターモジュール５は、例えば、図６ａおよび６ｂに示されており、これらを参照して後に説明される。

図４ａおよび４ｂを参照し、可動式ベッドリアクターモジュールは以下の構成要素よりなることを述べる。構成要素とは、例えば活性炭、触媒、水酸化カルシウムおよび／またはその他の粒子状バルク材料の、バルク材料ベッド１８である。バルク材料ベッドは、例えば四角形であって側壁によって囲まれたベースを有し、処理プロセスに適合した例えば１．２ｍのベッド高さを有する。バルク材料ベッドは、いわゆる流動衝突フロア６上にある。流動衝突フロア６は、好ましくは欧州特許番号 ０ ２５７ ６５３ Ｂ１から知り得るデザインを有し、少なくとも、相互に隣接して配置された第１のバルク材料取出漏斗６Ａないし漏斗状のバルク材料取出チャネルを有する。それらの側壁には通過開口６Ｂが設けられている。この開口の上方には、屋根状の供給エレメントが位置している。このエレメントは、漏斗６Ａの壁から漏斗内部に突出し、底部からのバルク材料の通過および頂部に向かうバルク材料ベッドへの流体の侵入を可能とする。第２のバルク材料取出漏斗６Ｄの口部周辺には、さらなる流体流入スリットが形成されている。これは、周辺スリットを持つ第１のバルク材料取出漏斗６Ａの流出開口の直後において、下方に延びている。第２のバルク材料取出漏斗６Ｄの後で下方に延び、かつ熱的および機械的理由で伸縮することができるように設計することができるバルク材料流出パイプ６Ｅは、断面充填フロアの形態のダクトカバー６Ｆを貫入する。このフロア６Ｆ、バルク材料取出漏斗６Ａ／６Ｄ、ならびに外部保持壁は、バルク材料ベッド１８の下方の流体供給スペース６Ｇを構成する。その長手方向軸に平行に、好ましくはダクト１の内部で、流体供給スペース６Ｇの横方向壁に隣接して伸びる横方向供給チャネル２１Ｂは、処理すべき流体をダクト１の全体に沿って導く。全ての流体供給スペース６Ｇには、供給チャネル２１Ｂに直ぐに隣接する間仕切に供給流入ウインドウ６Ｈが設けられているので、ダクトの各可動式ベッドリアクターモジュールには処理すべき流体が均一に供給でき、充分に大きな流動断面積は、全てのバルク材料ベッドにおける圧力損失が実際的に同一であることを保証する。

ダクトカバー６Ｆ下方で、各バルク材料流出パイプ６Ｅの下には、回って水平に移動可能なバルク材料供給装置６１が配置されている。原理的には、その構造は、例えば、欧州特許番号 ０ ３５７ ６５３ Ｂ１に非常に詳細に記載されているように望むようにすることができる。

各バルク材料層１８の上方には、ガス収集スペース７が位置し、これは処理された流体用の流出チャネル２９Ｂとの流体結合のための横方向流出ウインドウ７Ａを有する。後者は、全体の長さを越えてダクト１に沿って伸びる。

図３から良好に理解できるように、バルク材料供給容器１２が設けられ、これは、ダクト軸に平行なダクト内部の単純なカートリッジ３０によってガイド２２Ａに沿って移動することができる。示された具体例において、バルク材料供給容器１２は各可動式ベッドリアクターモジュール５と同一の断面を表す。各バルク材料供給容器１２の、充填ステーション２およびそれによって供給されるべき全てのバルク材料ベッド１８の間における移動を可能とするために、ダクト軸に平行な充填チャネル１５によって全ての可動式ベッドリアクターモジュールを相互に結合することができる。特に図６ａおよび６ｂを参照されたし。

図３から図６ａを参照してバルク材料供給容器１２をさらに説明する。それは、バルク材料出口パイプ１２Ａを備えた、表面領域にわたって分布した、バルク材料漏斗のマウス開口の形態の複数の閉鎖可能な取出開口１４を備えた平坦なトラフよりなる。バルク材料供給容器１２のものである平坦トラフの底部は、バルク材料貯蔵ビンおよびその下に位置するバルク材料ベッドの間に静止バルク材料供給装置として配置され、かつ欧州特許番号 ０ ３５７ ６５３ Ｂ１から既に知られているバルク材料供給フロアのタイプおよび配置に対応する。公知の技術水準と比較した差は、このバルク材料供給フロアがカートリッジを備えた密閉フレームを表し、かくして、移動可能なコンベアとして設計されることにある。バルク材料出口パイプＡの流出マウスの下方には、全断面にわたって伸びる邪魔板１２Ｂが、バルク材料出口パイプ１２Ａの配置に対応するバルク材料通過開口１２Ｃの分布およびサイズにて位置する。図６ａの斜視図において、移動可能バルク材料供給容器１２の前面壁および邪魔板の一部は明瞭性のため省略した。

バルク材料供給容器１２の特別な特徴は、流出ウインドウ７Ａを閉じるためのスロットル手段２７（図４ａ／４ｂ）として働く１つの任意のさらなる横方向壁よりなる。バルク材料供給容器１２によって移動するように設定されるこのプレートは、バルク材料供給容器１２がその時点で位置する領域において、ガス収集スペース７から連続的流出チャネル２９Ｂへの処理流体の移動を妨げる。その結果、各個々の流出ウインドウ７Ａのための別々の閉鎖またはスロットルバルブを省略することができる。

バルク材料供給容器１２の操作のメカニズムは、図１ａで表された充填位置２３においてバルク材料が付加され、次いで、バルク材料交換を必要とするバルク材料ベッド１８にわたって各場合に移動されるようにされる。バルク材料一部の交換の間を除いて、邪魔板１２Ｂのような供給装置は閉じたままである。

充填ステーション２３で行われる充填プロセスは種々の方法で行うことができる。図１ａで表された具体例の変形例においては、閉じたバルク材料供給フロア２Ｂを備えたバルク材料用の貯蔵ビン２Ａが設けられる。後者によって、移動可能バルク材料供給容器１２には、貯蔵ビン２Ａからの新鮮な材料が充填される。

別法として、充填プロセスは図５に示された通り行うことができる。ここに、貯蔵ビン２Ａは、下方端部における少なくとも１つの、具体例においては３つのバルク材料出口スリットを有し、貯蔵ビンおよび／またはバルク材料供給容器はダクト軸の方向に相互に移動することができる。その結果、バルク材料層はバルク材料供給容器の一端から他端に（移動の方向に）充填することができる。示した具体例において、貯蔵ビンは移動可能充填容器１６として設計され、部分的バンカー２Ａ’、２Ａ”および２Ａ”’に細分される。各々には異なるバルク材料を充填することができる。供給スリット（充填開口１７）は種々の深さに設けられており、従って、バルク材料層１８Ａ’、１８Ａ”、１８Ａ”’が移動可能バルク材料供給容器１２中に形成される。

バルク材料部分の交換は、公知の方法により、すなわち、流動衝突フロア６（図４ａ）のバルク材料供給装置６１を水平にシフトさせて、バルク材料ベッド１８の上方で、バルク材料供給容器１２に開いたバルク材料出口パイプ１２Ａを配置しつつ、バルク材料パイプマウスを解放することによって行う。バルク材料供給設備６１の動作に応じて、バルク材料は自動的に継続して頂部から底部に落下し、従って、新鮮なバルク材料が自動的に上方から入る。

供給されたバルク材料の取出はいずれの方法で行うこともできる。基本的にはバルク材料供給容器１２と同一の構成デザインを有することができる移動可能バルク材料受容容器２０を用いるのが好ましい。そのような例は図面中で用いた。ダクト１中に形成された連続処理チャネル１９はバルク材料受容容器が、隣接する可動式ベッドリアクターモジュールのそれを超えて伸びる位置に移動することを可能とする。これ（容器）は、図１ａに示したバルク材料供給位置２６においては空である。

移動可能バルク材料受容容器２０のさらなる特別な特徴は横方向壁であり、これは、（バルク材料供給容器１２におけるように）移動し、その下にバルク材料受容容器２０が位置する可動式ベッドリアクターモジュールの与えられた流動衝突ウインドウ６Ｈを通る流体の通過を閉鎖するかまたは絞る絞り剤２８としてデザインされている。その結果、特別な調整バルブは回避される。

ダクト１に沿った可動式ベッドリアクターモジュールヘの、及び、それからの流入および流出チャネルの配置のために加熱を用いる特に有利な別の方法は図２ａに示される。ここに、頂部流出チャネル２９Ａおよび底部供給チャネル２１Ａを、その断面を今より小さくできる横方向流入および流出チャネル２１Ｂ、２９Ｂに加えた。これら（頂部および底部チャネル）は、全長さにわたって流体結合し、従って、流入する流体の大部分、すなわち、処理すべき流体は流動衝突フロア下から流出することができ、流出する流出の大部分、すなわち、処理すべき流体はバルク材料ベッドの上方から流出することができる。かくして、リアクターフロアおよびリアクターカバー、例えば、ダクトフロアおよびダクト屋根を加熱し、従来慣用的に使用された付随する加熱を置き換える。

本発明による流体処理設備は、特に、極端に大量の、例えば１時間あたりに数十万または数百万立方メートルのガスの、経済的な流体処理が可能である。

特に有利な流体処理方法において、流体の処理は、後付けの可動式ベッドと捕獲流において組み合わせた２つの固体バルク材料で行われ、ここに、可動式ベッドは流体流に解放された第１の微粉砕バルク材料のためのフィルターおよび後反応ステージとして、および第２の処理工程として働く。捕獲流中の少なくとも１つのバルク材料で流体、特にガスを清浄するための単一工程処理のための公知の方法において、第１のバルク材料を流体によって生じた捕獲流中に供給し、それを、流体がクロスフィルターを通って流動する間にそれが保持されるクロスフィルターに後者において捕獲されることを可能とするのが慣用的である。対照的に、本発明による流体処理設備は２つの工程で働き、ここに、捕獲流工程のためのフィルターとして、フィルター表面としてのバルク材料ベッドを表す可動式ベッドリアクターを用いる。後者は（第１の）捕獲流工程のための後反応工程として使用できるのみならず、それは第２の処理工程も表す。後者の工程において、流体はバルク材料ベッドを通って底部から頂部に流れ、バルク材料ベッドを形成する第２のバルク材料は、流体に対して向流にて、可動式ベッドリアクターを通って頂部から底部に移動する。バルク材料ベッドの底部端部において、バルク材料の一部が取り出され、バルク材料ベッドの頂部端部においてそれは供給される。第２のバルク材料、すなわち、バルク材料ベッドのバルク材料上、およびそのバルク材料粒子の間の粒間容量において、第１のバルク材料またはそのフラクションは流体の流れから沈降する。供給すべきバルク材料の一部と共に、消費された第１および第２のバルク材料はバルク材料ベッドの底部端部において取り出される。もし可動式ベッドリアクターの充填が本発明による移動可能バルク材料供給容器を介するのではなく静止貯蔵バンカーを介して起こるならば、この方法は当然に有利に用いることもできる。

この方法は捕獲流技術において完全に新しい次元を開き、捕獲流中の微粉砕バルク材料でのガスのより複雑な処理およびそれらの分離を可能とする。事実、両方の場合において、問題は、連続的に増加するいわゆるフィルターケーキがフィルター上に形成されることである。これは徐々に圧力降下を増大させる。加えてフィルターケーキ中での濾過すべきガスの滞留時間は徐々に増加する。ある時点の後に、フィルターケーキ中の圧力降下は余りにも大きくなるので、フィルターケーキは除去し、次いで、復元されなければならない。これはコストがかかる手法であり、流体処理の中断に至る。両方の問題は、可動式ベッドリアクターとして設計される本発明によるバルク材料フィルターによって解決される。何故ならば、送り込まれた流体からの処理粒子はバルク材料ベッドの流入ゾーンに、すなわち、バルク材料が可動式ベッドリアクターから継続的にまたはほとんど継続的に取り出される場所に沈積するからである。その結果、濾過効率は比較的一定しており、従って、前記した中断は大いに回避される。かくして、連続的に自己清浄フィルターがここに達成され、そのフィルターケーキの厚みはほとんど一定のままであり、これは現実的には決して清浄する必要はない。

この方法の特別の利点は、可動式ベッドリアクターの（第２の）バルク材料粒子がさらなる流体処理工程で用いられることにある。かくして、例えば、流体流の形成と共に、活性炭で処理すべき流体流に第１のバルク材料として添加することが可能であり、それにより、吸着ガス清浄を行うことができ、ここに、後者は部分的には捕獲流相において、および部分的にはこの活性炭が可動式ベッドリアクター中に収集される場合に行われる。このプロセスにおいて、バルク材料ベッド中の第１のバルク材料の粒子の貫入深さは、バルク材料部分交換の制御によって影響され得る。

第２のバルク材料粒子は、例えば、水酸化カルシウム、ＮａＯＨまたはＨＣｌ、ＳＯ2等のような無機毒性成分の化学的処理のための流体の処理に適したもう１つの固体粒子状物質のような吸着剤よりなることができる。可動式ベッドリアクターのためのバルク材料として、とりわけ、褐炭、無煙炭、石灰岩および／またはソルバライトよりなる顆粒を用いることができ、これは、再度、バルク材料ベッド中に層にて存在させることもでき、これはバルク材料輸送コンベア（バルク材料供給容器）によって可能である。

加えて、可動式ベッドリアクターモジュールから供給されるバルク材料もまた、もしそれらの流体処理能力が完全に消費されていなければ、バルク材料のタイプによって別々に供給することができ、再使用することができるのが理解されよう。

ガスは、重い炭化水素のような排ガスに存在する他の毒性成分と比較して、その分離が改良されるべき、吸着結合に少なくとも部分的には特にはよく役に立たないガス状毒性成分、例えば、ＨＣｌを除去すべきである。この目的で、粒子状形態の化合物、例えば、アルカリ化合物（第１のバルク材料）を排ガスに添加して、捕獲流曇を形成させる。例えば、アルカリ化合物としての水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）2）の結果として、ＨＣｌとの化学反応によって塩化カルシウム（ＣａＣｌ2）が生じる。例えば、その粒子サイズが例えばμｍ範囲にあるＣａ（ＯＨ）2は、図面に示したタイプの向流可動式ベッドリアクターのバルク材料中の顆粒粒子（第２のバルク材料）の表面に沈積する。この沈積は向流可動式ベッドリアクターの流動衝突フロアの領域に濃縮されるので、第１のバルク材料の所望により化学的に修飾された粒子を、向流床リアクターから、層状のバルク材料ベッドの加硫粒子と共に供給される。

処理すべき排ガスによって生じた捕獲流曇の形成を伴う第１のバルク材料の計量添加は、通常は、固定されたサイクルの操作で行われるが、それは連続的に行うこともできる。固定されたサイクルの計量添加によって、例えば、Ｃａ（ＯＨ）2の特に高い化学的変換速度が達成される。その結果、操作コストは低下する。

清浄すべきであって、捕獲流を生じる排ガスは、例えば、ダストの形態の固体異物物質が全くまたはほとんど含まれないか生じない、残存物質を含有するバイオガスまたは液体または気体状塩素の燃焼に由来し得る。これらの場合、第１のバルク材料の計量付加は、捕獲流曇の形成下で特に集中的に行うことができる。

向流可動式ベッドリアクターにおける圧力損失の増加が顆粒／粒子混合物の供給のための制御パラメーターとして使用されれば、排ガスから除去すべき重い炭化水素または他の毒性成分のための顆粒の充分な負荷性能は完全には消費されない可能性がある（これは当然に捕獲流曇の粒子にも当てはまる）。そのような場合、向流可動式ベッドリアクターの取り出し後に、粒子（第１のバルク材料）を顆粒（第２のバルク材料）から分離することができ、使用性に応じて、それは２−工程清浄プロセスにおいて循環してリサイクルすることができる。

焼結プロセスにおいて、とりわけ、燃料としてコスト的に有利なコークスを用いる。コークスは、向流可動式ベッドリアクターにおいて吸着剤として焼結ベルト上での燃焼前に用いて、焼結プロセスからの排ガスからの毒性成分、例えば、ダイオキシン、フラン、未燃焼重炭化水素、水銀および他の化合物の吸着的除去を達成することができる。焼結プロセスにおいて後記に燃焼による熱源として機能するこの目的で用いられるコークスは、向流可動式ベッドリアクターにおける排ガス清浄のために特に良好な吸着特性を示さないので、精製された排ガスの必要な純粋ガス濃度は、もしこれらの毒性成分が清浄すべき排ガス中で特に高濃度で生じるならば、例えば、ダイオキシンおよびフランに関しては到達できないであろう。そのような場合、捕獲流清浄工程を向流可動式ベッド吸着剤の直前に置く。この捕獲流工程において、比較的高い品質の吸収剤を清浄すべき排ガスに吹き込む。この目的では、前記したコークスの一部の量を用いるので充分であり得るが、粉砕した形態の、すなわち、コークス顆粒よりも比較的小さな粒子サイズを持つ高品質の活性なコークスを用いるのが良い。この捕獲流曇において、次いで、毒性成分の一部が捕獲流相において、および向流可動式ベッドリアクター（後反応）のバルク材料ベッドの侵入領域での沈積後に、直ちに微粉砕吸着剤に吸着される。残りの排ガス清浄は、向流可動式ベッドリアクターにおいて粒子状コークスに対して通常の方法で行われる。

比較的多量のコークスがそのような焼結プロセスで燃焼されるので、比較的多大量の第２のバルク材料が、向流可動式ベッドリアクターのバルク材料ベッドに利用でき、従って、毒性成分の分離および圧力損失、ならびに捕獲流における微粉砕吸着剤の計量添加を相互に調整して、最適化することができる。コークス顆粒の好ましい粒子サイズは２ないし６ｍｍの範囲にあるが、捕獲流についての粒子の粒子サイズは明らかにより小さい。従って、まず、生のコークスを分級し、向流可動式ベッドリアクターでは２ｍｍを超える分級断面積および捕獲流における清浄のためには微細な粒子部分または微細な粒子部分の一部を用いるのも通常である。

図１ａは長手方向断面における流体処理設備（図２ｂによるＩａ−Ｉａ線に沿った断面）を示す。 図１ｂは図１ａの右側部分の拡大図である。 図２ａは断面における同一流体処理設備（図１ａによるＩＩａ−ＩＩａ線に沿った断面）を示す。 図２ｂは断面における同一流体処理設備（図１ａによるＩＩｂ−ＩＩｂ線に沿った断面）を示す。 図３は斜視図における、同一ガス処理設備からの移動可能バルク材料供給容器を示す。 図４ａは同一流体処理設備からのさらなる断面（図１ａによるＩＶａ−ＩＶａ線に沿った断面）を示す。 図４ｂは図４ａの図からの拡大詳細図である。 図５は、斜視図における、別の流体処理設備についての、充填容器を備えたバルク材料供給容器を示す。 図６ａは同一流体処理設備からの、図４ａに示した（バルク材料なしの）設備部分の斜視図である。 図６ｂは、バルク材料供給およびバルク材料受容容器がないが、バルク材料層を備える以外は、図６ａにおけるのと同一の流体処理設備を示す。

１ ダクト
２ 充填ステーション
２Ａ 貯蔵ビン
２Ａ’ 貯蔵ビン
２Ａ” 貯蔵ビン
２Ａ”’ 貯蔵ビン
２Ｂ 供給フロア
３ ガス流入口コネクター
４ ガス流出口コネクター
５ 可動式ベッドリアクターモジュール
５Ａ 間仕切
６ 供給流入フロア
６Ａ 第１のバルク材料取出漏斗
６Ｂ 通過開口
６Ｃ 供給エレメント
６Ｄ 第２のバルク材料取出漏斗
６Ｅ バルク材料流出パイプ
６Ｆ ダストカバー
６Ｇ 供給流入ウインドウ
６Ｉ バルク材料供給装置
７ ガス収集室
７Ａ 流出ウインドウ
１０ 流体処理設備
１１Ａ 流出チャネル
１１Ｂ 流出チャネル
１２ バルク材料供給容器
１２Ａ バルク材料出口パイプ
１２Ｂ 邪魔板
１２Ｃ バルク材料通過開口
１３ 負荷開口
１４ 取出開口
１５ 充填チャネル
１６ 充填容器
１７ 充填開口
１８ バルク材料ベッド
１８Ａ’ バルク材料層
１８Ａ” バルク材料層
１８Ａ”’ バルク材料層
１９ 処理チャネル
２０ バルク材料受容容器
２１Ａ 供給チャネル
２１Ｂ 供給チャネル
２２Ａ ガイド
２２Ｂ ガイド
２３ 充填位置
２４ バルク材料部分供給位置
２５ バルク材料部分収集位置
２６ バルク材料取出位置
２７ 絞り手段
２８ 絞り手段
２９Ａ 流出チャネル
２９Ｂ 流出チャネル
３０ カートリッジ

Claims (14)

1. 少なくとも１つのバルク材料により流体に対して、処理を施す方法であって、
   流体はバルク材料ベッドを通って底部から頂部に実質的に流動し、バルク材料は該流体とは向流にてバルク材料ベッドを通って実質的に頂部から底部に移動し、バルク材料ベッドの底部において、バルク材料の一部が取り出され、バルク材料ベッドの頂部において、バルク材料の一部がバルク材料ベッドに供給され、
   複数のバルク材料ベッドは並列的に操作され、バルク材料ベッドにおけるバルク材料の部分交換は実質的に順次行われ、
   ここで、バルク材料の部分供給は、
   ａ）バルク材料ベッドへバルク材料を部分的に供給するためのバルク材料の部分交換は、バルク材料供給手段を備えた移動可能なバルク材料供給容器を用いて、少なくとも１つの装填開口および少なくとも１つの閉鎖可能な取出開口を備えたバルク材料ベッドに対してバルク材料の層を均一に供給するように行い、
   ｂ）移動可能なバルク材料供給容器には、少なくとも１つの充填位置においてバルク材料が装填され、
   ｃ）バルク材料供給容器は、充填位置（２３）とバルク材料ベッド（１８）上方における複数のバルク材料部分供給位置（２４）を相互連結する共有の水平方向充填チャネル（１５）を通って第１のバルク材料ベッドに移動され、次いでその取出開口が解放されて、バルク材料は、その下に位置するバルク材料ベッドが再度バルク材料のその所望の高さに到達するか、あるいはバルク材料一部の取出が完了するまで、バルク材料の部分交換に必要な限りにおいて供給され、
   ｄ）バルク材料供給容器は別のバルク材料ベッドに移動し、
   ｅ）バルク材料の部分的供給および続く移動工程がさらなるベッドについて反復され、および
   ｆ）バルク材料の部分交換の完了後に、バルク材料供給容器が再度その充填位置に移動される、
   ことを特徴とする方法。
   
2. 移動可能なバルク材料受容容器が使用され、この容器は、異なるバルク材料ベッドの下方を移動してバルク材料の一部を受容した後、最終的にバルク材料供給位置に移動されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
   
3. バルク材料供給容器およびバルク材料受容容器が、各々、同一バルク材料ベッドの上および下で移動し、バルク材料の部分交換の量が、ベッドから取り除かれたバルク材料部分によって決定されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
   
4. 処理すべき流体蒸気が、バルク材料供給容器、またはバルク材料受容容器、またはこれら双方によって、バルク材料の部分交換に位置したバルク材料ベッドによって中断、または絞られることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法。
   
5. バルク材料供給容器の充填が異なる貯蔵容器からの層状に行われることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法。
   
6. 層が少なくとも１つの吸着剤、および処理されるべき流体から成分の化学反応のための少なくとも１つの物質よりなることを特徴とする請求項５に記載の方法。
   
7. バルク材料供給容器への充填が少なくとも１つのスリット開口または直線状開口を介して行われ、その開口および／またはバルク材料供給容器がこの過程において相対移動することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の方法。
   
8. 相互に隣接して配置されて、並列的に操作することができる複数のバルク材料ベッドを含む、流体処理設備であって、処理すべき流体はバルク材料ベッドを通って実質的に底部から頂部に流動するようになっており、バルク材料ベッドの底部においてバルク材料を部分的に取り出し、バルク材料ベッドの頂部においてバルク材料を部分的に供給することによって、バルク材料は流体に対して向流にてバルク材料ベッドを通って実質的に頂部から底部に移動するようになった構成において、バルク材料ベッドは共有の水平方向充填チャネル（１５）を介して相互連結されており、少なくとも１つのバルク材料供給容器（１２）が、前記充填チャネル（１５）を通って、充填位置（２３）とバルク材料ベッド（１８）上方における複数のバルク材料部分供給位置（２４）との間を移動することができることを特徴とする、流体処理設備。
   
9. 充填チャネル（１５）、当該充填チャネル上方を通る排出チャネルおよび／または充填チャネルに対して横方向に延びる排出チャネルがバルク材料ベッド（１８）の共有のガス収集スペースを形成することを特徴とする請求項８に記載の流体処理設備。
   
10. 複数のバルク材料ベッド（１８）が共有の水平方向排出チャネル（１９）によって相互連結され、バルク材料受容容器（２０）が、排出チャネル（１９）を通って、バルク材料部分交換位置（バルク材料部分受容位置２５）およびバルク材料ベッド（１８）下方の少なくとも１つのバルク材料供給位置（２６）の間を移動可能であることを特徴とする請求項８または９に記載の流体処理設備。
    
11. 排出チャネル（１９）、または当該排出チャネルの下方および／または横方向に通る供給チャネルがバルク材料ベッド（１８）のガス供給スペースを形成することを特徴とする請求項１０に記載の流体処理設備。
    
12. バルク材料供給容器（１２）またはバルク材料受容容器（２０）、またはそれら双方に、バルク材料供給／受容容器（１２、２０）の下方または上方において、バルク材料ベッド（１８）の底部へのガスの侵入またはバルク材料ベッド（１８）の外部へのガスの流出を閉鎖するかまたは絞るために、絞り手段（２７、２８）が設けられていることを特徴とする請求項９ないし１１のいずれか１項に記載の流出処理設備。
    
13. バルク材料供給容器（１２）および／またはバルク材料受容容器（２０）が少なくとも一連の漏斗エレメントよりなることを特徴とする請求項９ないし１２いずれか１に記載の流体処理設備。
    
14. バルク材料ベッド（１８）からのバルク材料の部分的取出およびバルク材料ベッド（１８）への流体供給のために、流動経路フロア（６）が用いられ、 −相互に隣接して配置された少なくとも第１のバルク材料取出漏斗（６Ａ）または少なくとも１つの第１の漏斗状バルク材料除去チャネルが設けられ、 −各漏斗（６Ａ）または各チャネルの側壁において、流入流体のための通過開口（６Ｂ）が、漏斗周囲にまたはチャネルに沿って配置または分布されており、各通過開口（６Ｂ）上方に、流動衝突流体用の底部に向けて開いた屋根状の分配エレメント（６Ｃ）が、漏斗の内部側またはチャネルの内部側にて側壁から漏斗内部またはチャネル内部に突出することを特徴とする請求項９ないし１３いずれか１に記載の流体処理設備。

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