JP5711758B2

JP5711758B2 - 液体積込量が１０液体ｌ／供給ガスｍ３を超える、液滴を含む供給ガス流から液滴を分離するための装置

Info

Publication number: JP5711758B2
Application number: JP2012543653A
Authority: JP
Inventors: ハルパップ，イェルク; ボーデ，アンドレアス; ヘルマン，エーバーハルト; リンゼンビューラー，マルクス; ザッハベー，ベルント; ピルツ，ミヒャエル; メルトラー，ミヒャエル; ヴィルヘルムマイァ，マティアス
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 2009-12-15
Filing date: 2010-12-13
Publication date: 2015-05-07
Anticipated expiration: 2030-12-13
Also published as: JP2013513475A; CN102725070A; CN102725070B; EP2512684B1; US20120285322A1; EP2512684A1; WO2011082972A1; US8764886B2; ES2538822T3; KR20120101714A; KR101770356B1

Description

本発明は、液滴を含む供給ガス流から液滴を分離するための装置に関する。

サイクロンと称される液滴遠心分離器は製造技術では公知であり、そして例えば、液滴を含むガス流から液滴を分離するために使用される。液滴遠心分離器（サイクロン）は、通常、垂直な回転軸を有する回転対称的な装置で、しばしば主として円筒型の装置である。（正接的に分離されるべき）２相液体／気体混合物を供給することによって、装置の内壁に沿って渦巻状の動きがこれに加わり、混合物の成分が、遠心力の作用下に、その密度の関数として分離される。より重い液滴は、液滴遠心分離器の内壁で、ガスから分離され、装置の下部領域に集まり、そして出口スタッブを通して排出される。

ＧＢ７００５１１Ａ

粘性の及び／又は粘着性の液体及び／又は堆積する傾向を有する液体及び／又は固体を含む液体では、液滴又は固体被覆物が装置の内壁に堆積し、出口スタッブを介してもはや流出することができず、付着物が生じて分離が悪化し、そして最終的には装置のフラッディング（はんらん）が生じるという問題を有する。

液体積載量が低いガス流から液滴を分離するために、更なる装置、特に層状分離器、サイクロン型液滴分離器、又はワイヤーメッシュが公知である。これらの装置では、しかしながら、堆積が被覆物形成をもたらし、長期間にわたる、一定した高い程度の分離を得ることができない。この理由は、堆積によって、分離についての要素が極めて短い期間に不活性化し又は閉塞されるからである。

通常、これらの装置の非連続的、又は他に連続的な洗浄が、スプレーノズルを使用して行われる。洗浄液はガス流中に分散状態でスプレーされ、そして再度分離される必要がある。

対照的に、液滴遠心分離器は、固体化の傾向が相当に小さく、そして更に、液体積込量が高い場合でも使用可能である。

全ての液滴分離器は、液体の積込量に上限を有している。通常では、液滴遠心分離の限界が最大である。＞９９％の分離という極めて高い程度のために、液滴遠心分離器についてのこの限界は、最大の液体積込（液体積込限界）で、１ｍ³のガス当たり、しばしば約１０ｌである。より高い積込量では、液体が洗浄ガス内に混入する。

液滴遠心分離器についての積込限界よりも多い積込量を有するガス流は、従って液滴遠心分離器に供給される前に、先ず予備的な分離器、又は粗い分離器内で、液滴遠心分離器に挿入可能な積込限界未満の液体含有量に低減する必要がある。この目的のために、例えば、遅延容器（滞留時間容器）を使用することができ、この中で、液滴が重力の作用下に分離され、その寸法は、必要とされる事前の分離（粗分離）を確保するために十分なものである必要がある。

分離の全方法、すなわち予備分離（粗分離）及び微細分離について、今日公知になっている装置は、しかしながら、非常に大きなスペースを必要とする。更に、この分離は、異なる容器内で行われる。

特許文献１（ＧＢ７００５１１Ａ）には、ガス又は蒸気から、混入している固体粒子を分離するための装置と方法が記載されており、該装置は、非−流動固体床のための分離チャンバー、分離チャンバーの上側、又は内部に配置されたサイクロン、及び流動床の表面の上側にその端部が位置する出口スタッブ、及びサイクロン内に配置され、そして（出口スタッブの外側のガス又は蒸気とサイクロン内の渦の中心の間の圧力差を補償するための）二次ガス又は蒸気で駆動するエジェクター（排出装置）を有している。

本発明の方法とは対照的に、サイクロンからの出口スタッブは、遅延容器内の固定床の上側で、強制的に終わっている。これにもかかわらずガスのバイパスを回避するために、エジェクターがサイクロン内部に配置されており、該エジェクターは、出口スタッブの外側のガス又は蒸気とサイクロン内の渦の中心の間の圧力差を補償している。

これとは対照的に、本願の場合には、液滴を含む供給ガス流から液滴を分離するために、遅延容器とサイクロンの組合せが設けられているが、しかしながら、液滴遠心分離器内で分離された液体用の出口スタッブは、遅延容器の内部のカップ内に浸漬されている。この配置構成は、液滴の混入を防止し、従って高い程度の分離を確実にする。

従って、本発明の目的は、（液滴遠心分離器のために許容される積込限界を超えた高い液体積込量のガス流から液滴を分離するために適切な）液滴を含むガス流から液滴を分離するための、小型（コンパクト）の装置を提供することにある。

この目的は、供給ガス流の液体積込量が１０液体ｌ／供給ガスｍ³を超える、液滴を含む供給ガス流から液滴を分離するための装置であって、重力の作用下に、供給ガス流から液滴の一部を予備的に分離するための遅延容器を有し、該遅延容器は、供給ガス流を遅延容器内に導入するための入口ライン、及び液滴が低減し、そして遅延容器から流出するガス流のための出口ライン、その内部で分離が行われる液滴遠心分離器への、その少なくとも１つの正接供給部、を有し、ここで、出口ラインは、遅延容器の上部領域に配置され、そして入口ラインから最大の程度に間隔をあけて設けられ、及び該遅延容器は、その底部に、遅延容器内の分離された液体用の出口ラインを有し、及び使用した液滴遠心分離器は、垂直方向の長手方向軸を有し、及び断面が円形状の、軸対象装置であり、及び前記液滴遠心分離器は、ジャケット及び、該ジャケットの上端部及び下端部に設けられたフードを有し、及び液滴遠心分離器内で分離された液体のための出口ラインが、液滴遠心分離器の下部フードの領域に設けられ、及び出口スタッブは、遅延容器の底部に存在する液体に浸入するか、又は遅延容器の内部のカップ内に存在する液体に浸入するように設計され、及び液滴遠心分離器は、上部端に、該液滴遠心分離器内で更に精製されたガス流のためのガス出口ラインを有し、及び出口ラインを介して遅延容器から液滴遠心分離器へと出る、液滴が低減したガス流の供給、及び液滴遠心分離器内で分離されて、出口ラインを介して遅延容器へと通じる液体の除去が、ポンプ及び遮断装置を使用することなく行われることを特徴とする装置によって達成される。

液滴をガス流から分離するための、本発明の装置の実施の形態の、長手方向の断面を示した図である。

たとえ内部表面上に堆積物が発生する場合であっても、（分離機構が僅かにしか劣化しないので）分離性能の低下が極めて遅い、大きな自由断面(free cross section)を有する、液体積込量が多いガス流から液滴を分離するためのコンパクト（小型）なユニットを提供できることがわかった。ガス流速が速い領域、例えばガス入口領域では、部分的な自己洗浄が期待される。

遅延容器、及び供給ガス流を遅延容器に入れるための入口ライン、及び液滴が低減し、及び遅延容器から流出するガス流のための、遅延容器の上側領域に設けられた出口ラインは、好ましくは、遅延容器内でのガス流の滞留時間が少なくとも２分になるように設計される。

遅延容器は、好ましくは、水平方向に長手方向軸を有する、主として円筒形の装置として構成される、そして供給ガス流の入口ライン、及び液滴が低減したガス流のための出口ラインは、それぞれ、その上側領域に設けられ、そして好ましくは互いに可能な限り離れて設けられる。

液滴遠心分離器内で分離され遅延容器内に通じる液体のための出口スタッブは、遅延容器内の液体中に漬けられなければならない。これは、供給ガス流が、（供給ガス流から、液滴の一部を、遅延容器内で重力の作用下に予備的に分離することなく）遅延容器から出口スタッブを介して液滴遠心分離器へと流れるバイパス流を防止するためである。この目的のために、出口スタッブは、その末端部が、遅延容器の底部において、分離された液体の液体レベル未満に位置するように設計されても良く、しかし、出口スタッブの末端部が、カップの内部で、その中に存在する液体の液体レベルよりも下側に位置することも可能である。このカップは、遅延容器の内部に配置される必要があるが、遅延容器内におけるその寸法及び位置は限定されるものではない。カップ内に存在する液体は、遅延容器内に分離された液体と同じであることが好ましい。液体が満たされたカップ内に出口スタッブを浸漬する実施の形態は、遅延容器の底部に存在する液体に浸漬する実施の形態と比較して、カップ内の液体ホールドアップが少なくて良いという有利性を有する。

好ましい実施の形態では、液滴遠心分離器は、出口スタッブの上側で、その下端部に、アペックス錐体（頂部錐体）、及び（下部フードの底部において放射状に及び垂直に配置された金属シートの状態の）バッフルを有している。

製造上の理由で、底部で開口しているアペックス錐体が好ましい。

更なる好ましい実施の形態では、液滴遠心分離器は、上部フードの領域において、ガス出口ラインの周囲に、ドリップスカートを有し、該ドリップスカートは、底部が開放され、この底部で、液滴が、ガス出口ラインを通るガス流から分離される。

ドリップスカートは、好ましくは、液滴遠心分離器の内部に突き出ているガス出口ラインの部分よりも少なくとも２０％長く、そして浸漬チューブとも称される。

遅延容器から出口ラインを介して出て、液滴遠心分離器内に流れるガス流の正接供給が、所定の取込部を介して行われ、該取込部は、幾何学的な意味において種々に（異なって）備えられても良い：取込部は、例えば円形形状（この形状は特に、加圧された装置の場合に有利である）、正方形又は他に長方形であっても良い。好ましい実施の形態では、（遅延容器から出口ラインを介して出る）ガス流の液滴遠心分離器への正接供給は、その高さがその幅よりも長い長方形の取込部を介して行われる。（液滴遠心分離器への）長方形取込部の高さの長さに対する割合は、好ましくは２．５：１〜５：１、好ましくは３：１である。

更なる好ましい実施の形態では、液滴遠心分離器の上部フードの領域には、（上部フードの周囲上に対称的に配置された）２個、３個、又はそれを超える入口オリフィスが、（遅延容器を出て、出口ラインを介して液滴遠心分離器に入る、低減したガス流の供給と同じ方向に）洗浄液体を正接的に供給するために設けられている。

洗浄液体は、特定の物質系と適合されている；より特定的には、洗浄液体は、工程条件下で蒸発するべきではなく、又はその蒸気圧が低いものであるべきであり、及び好ましくは供給ガス流から分離された液体と混和性であるべきである。

以下に図面を使用して、本発明を詳細に説明する。

図１は、液滴をガス流から分離するための、本発明の装置の実施の形態の、長手方向の断面を示した図である。

図１に示したコンパクト分離器は、供給ガス流のための入口ライン２、及び（液滴が低減し、そして遅延容器１から流出するガス流のための）出口ライン３を有する遅延容器１、及び図示した好ましい実施の形態では正方形のである、取込部を介した、（液滴遠心分離器４への）正接供給部を含む。出口ライン３は、上部領域に配置されている（及び取込部２）。遅延容器１は、入口ライン２の反対側の下端部に、遅延容器内に分離された液体のための出口ライン５を有している。液滴遠心分離器４は、図示した好ましい実施の形態では、背の高い円筒形の装置で、（遅延容器１から、出口ライン３を介して、部分的に低減したガス流を供給する）供給部、及び（中央ガス出口スタッブ７を介して洗浄されたガス流を除去する）除去部を有している。図示した好ましい実施の形態では、円錐台形状であることが好ましい下部フードの領域には、すでに分離された液体の防護と中央の渦の安定化のための（底部が開放された）アペックス錐体８、及び下部フードの底部に半径方向に、及び垂直に配置された金属シートの状態のバッフル９が配置されている。液滴遠心分離器の下端部で、出口ライン６は、遅延容器１内の液体レベルよりも下側にまで達している。

Claims

供給ガス流の液体積込量が１０液体ｌ／供給ガスｍ³を超える、液滴を含む供給ガス流から液滴を所定の装置を使用して分離するための方法であって、
前記装置は、重力の作用下に、供給ガス流から液滴の一部を予備的に分離するための遅延容器（１）を有し、該遅延容器（１）は、
供給ガス流を遅延容器（１）内に導入するための入口ライン（２）、及び
液滴が低減し、そして遅延容器（１）から流出するガス流のための出口ライン（３）、及び
液滴遠心分離器（４）への、その正接供給部、
を有し、
ここで、出口ライン（３）は、分離された液体の液体レベルの上側で、遅延容器（１）の上部領域に配置され、そして遅延容器（１）内でのガス流の滞留時間が最大になる範囲に、入口ライン（２）から間隔をあけて設けられ、及び
該遅延容器（１）は、その底部に、遅延容器（１）内の分離された液体用の出口ライン（５）を有し、及び
使用した液滴遠心分離器（４）は、垂直方向の長手方向軸を有し、及び断面が円形状の、軸対象な装置であり、及び
前記液滴遠心分離器（４）は、ジャケット及び、該ジャケットの上端部及び下端部に設けられたフードを有し、及び液滴遠心分離器（４）内で分離された液体のためのライン（６）が、液滴遠心分離器（４）の下部フードの領域に設けられ、及び
ライン（６）は、遅延容器（１）の内部のカップ内に存在する液体に浸入し、
及び液滴遠心分離器（４）は、その上部端に、該液滴遠心分離器（４）内で更に精製されたガス流のための中央ガス出口スタッブ（７）を有し、及び
出口ライン（３）を介して遅延容器（１）から出る、液滴が低減したガス流の供給、及び液滴遠心分離器（４）内で分離されて、ライン（６）を介して遅延容器（１）へと通じる液体の除去が、ポンプ及び遮断装置を使用することなく行われ、及び
入口ライン（２）は、遅延容器（１）の頂部領域に設けられ、
前記出口ライン（３）は遅延容器（１）の頂部領域に設けられている、
ことを特徴とする方法。
遅延容器（１）内でのガス流の滞留時間が、少なくとも２分であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
供給ガス流の液体積込量が１０液体ｌ／供給ガスｍ³を超える、液滴を含む供給ガス流から液滴を分離するための装置であって、
重力の作用下に、供給ガス流から液滴の一部を予備的に分離するための遅延容器（１）を有し、該遅延容器（１）は、
供給ガス流を遅延容器（１）内に導入するための入口ライン（２）、及び
液滴が低減し、そして遅延容器（１）から流出するガス流のための出口ライン（３）、及び
液滴遠心分離器（４）への、その正接供給部、
を有し、
ここで、出口ライン（３）は、分離された液体の液体レベルの上側で、遅延容器（１）の上部領域に配置され、そして遅延容器（１）内でのガス流の滞留時間が最大になる範囲に、入口ライン（２）から間隔をあけて設けられ、及び
該遅延容器（１）は、その底部に、遅延容器（１）内の分離された液体用の出口ライン（５）を有し、及び
使用した液滴遠心分離器（４）は、垂直方向の長手方向軸を有し、及び断面が円形状の、軸対象な装置であり、及び
前記液滴遠心分離器（４）は、ジャケット及び、該ジャケットの上端部及び下端部に設けられたフードを有し、及び液滴遠心分離器（４）内で分離された液体のためのライン（６）が、液滴遠心分離器（４）の下部フードの領域に設けられ、及び
ライン（６）は、遅延容器（１）の内部のカップ内に存在する液体に浸入する寸法を有し、
及び液滴遠心分離器（４）は、その上部端に、該液滴遠心分離器（４）内で更に精製されたガス流のための中央ガス出口スタッブ（７）を有し、及び
出口ライン（３）を介して遅延容器（１）から出る、液滴が低減したガス流の供給、及び液滴遠心分離器（４）内で分離されて、ライン（６）を介して遅延容器（１）へと通じる液体の除去が、ポンプ及び遮断装置を使用することなく行われ、及び
遅延容器（１）は、主に、水平な長手方向軸を有する円筒型の装置として形成され、及び供給ガス流のための入口ライン（２）及び液滴が低減したガス流のための出口ライン（３）がそれぞれ、その上部領域に配置され、
入口ライン（２）は、遅延容器（１）の頂部領域に設けられ、
前記出口ライン（３）は遅延容器（１）の頂部領域に設けられている、
ことを特徴とする装置。
液滴遠心分離器（４）が、ライン（６）の上側で、その下端部に、アペックス錐体（８）、及び下部フードの上に半径方向に及び垂直に配置された金属シートの状態のバッフル（９）を有することを特徴とする請求項３に記載の装置。
液滴遠心分離器（４）が、上部フードの領域に、ガス出口ラインの回りに、ドリップスカート（１０）を有し、該ドリップスカート（１０）は、底部が開放され、この底部で、液滴が、ガス出口スタッブ（７）を通るガス流から分離されることを特徴とする請求項３又は４の何れかに記載の装置。
遅延容器（１）を出たガス流が、出口ライン（３）を通って液滴遠心分離器（４）へと供給される正接供給部は、幅よりも高さの方が長い長方形導入部によってなされることを特徴とする請求項３〜５の何れか１項に記載の装置。
液滴遠心分離器（４）への長方形導入部の高さの幅に対する割合は、２．５：１〜５：１の範囲であることを特徴とする請求項６に記載の装置。