JP6590703B2 - Gas-solid separator - Google Patents
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Description
本発明は、気固分離器に関する。 The present invention relates to a gas-solid separator.
従来の気固分離器として、特許文献1に記載されるものが知られている。この気固分離器は、下端が閉塞部材によって閉塞されると共に上端が開放された、鉛直方向に延びる内筒と、内筒を外方から同軸状に覆うと共に、外部に連通する気体抜出口が上部に形成された外筒と、を備えている。内筒における下端側の側面には、内筒の軸方向に延びる複数の開口部が周方向に設けられている。閉塞部材は水平方向に延びる平板によって構成されている。
As a conventional gas-solid separator, the one described in
ここで、特許文献1に開示された気固分離器においては、気体と固体粒子との分離効率を更に向上させることが要請されていた。そこで、本発明は、気体と固体粒子の分離効率を向上できる気固分離器を提供することを目的とする。
Here, in the gas-solid separator disclosed in
本発明に係る気固分離器は、気体と固体粒子を分離する気固分離器であって、下端が閉塞部材によって閉塞されると共に上端が開放された、鉛直方向に延びる内筒と、内筒を外方から同軸状に覆うと共に、外部に連通する気体抜出口が上部に形成された外筒と、を備え、内筒における下端側の側面には、内筒の軸方向に延びる複数の開口部が周方向に設けられており、閉塞部材の下面は、内周側から外周側へ向かうに従って、上方に位置する。 A gas-solid separator according to the present invention is a gas-solid separator that separates gas and solid particles, and includes a vertically extending inner cylinder having a lower end closed by a closing member and an upper end opened, and an inner cylinder And an outer cylinder formed on the upper side with a gas vent that communicates with the outside, and a plurality of openings extending in the axial direction of the inner cylinder are provided on the side surface on the lower end side of the inner cylinder The part is provided in the circumferential direction, and the lower surface of the closing member is positioned upward as it goes from the inner peripheral side to the outer peripheral side.
本発明に係る気固分離器によれば、内筒の下端側の側面に設けられた複数の開口部から気体と固体粒子が流れ出る。そして、気体の一部は固体粒子と共に下方へ沈み込み、その後に下方から上方へ上昇する。ここで、内筒の下端は閉塞部材によって閉塞されており、当該閉塞部材の下面は、内周側から外周側へ向かうに従って、上方に位置する。従って、上昇してきた気体は、閉塞部材の下面へ接触したときに、水平方向へ拡散して外筒壁面に沿って流れることが抑制され、閉塞部材の下面の形状に沿って上方へ向かって流れる。このように、上昇してきた気体が内筒に沿って上方へ流れるため、上昇する気体が外筒壁面に沿って落下する固体粒子を巻き上げることを抑制できる。これによって、気体と固体粒子との分離効率を向上できる。 According to the gas-solid separator according to the present invention, gas and solid particles flow out from the plurality of openings provided on the side surface on the lower end side of the inner cylinder. A part of the gas sinks downward together with the solid particles, and then rises upward from below. Here, the lower end of the inner cylinder is closed by a closing member, and the lower surface of the closing member is positioned upward as it goes from the inner peripheral side to the outer peripheral side. Therefore, the rising gas is prevented from diffusing in the horizontal direction and flowing along the outer cylinder wall surface when coming into contact with the lower surface of the closing member, and flowing upward along the shape of the lower surface of the closing member. . Thus, since the rising gas flows upward along the inner cylinder, it is possible to suppress the rising gas from rolling up the solid particles falling along the outer cylinder wall surface. Thereby, the separation efficiency between gas and solid particles can be improved.
本発明に係る気固分離器では、閉塞部材の上面は、外周側から内周側へ向かうに従って、下方に位置してよい。この場合、内筒内を落下する固体粒子が閉塞部材の上面に接触した時に、固体粒子は閉塞部材の上面の形状に沿って下方へ移動する。これによって、固体粒子が閉塞部材の上面と接触することに伴って生じる衝撃を軽減することができるため、閉塞部材の摩耗を軽減できる。 In the gas-solid separator according to the present invention, the upper surface of the closing member may be positioned downward as it goes from the outer peripheral side to the inner peripheral side. In this case, when the solid particles falling in the inner cylinder come into contact with the upper surface of the closing member, the solid particles move downward along the shape of the upper surface of the closing member. Thereby, since the impact which arises when solid particles contact the upper surface of a closure member can be reduced, wear of a closure member can be reduced.
本発明に係る気固分離器において、閉塞部材には、連通孔が形成されてよい。この場合、内筒内を落下する固体粒子は、連通孔を介して内筒の外へ落下する。これにより、固体粒子が内筒内に滞留する滞留時間を減らすことができ、コーキングなどによる閉塞を抑制することができる。 In the gas-solid separator according to the present invention, the closing member may be formed with a communication hole. In this case, the solid particles falling in the inner cylinder fall out of the inner cylinder through the communication hole. Thereby, the residence time in which solid particles stay in the inner cylinder can be reduced, and blockage due to coking or the like can be suppressed.
本発明に係る気固分離器において、連通孔の面積は、閉塞部材全体の面積に対して、0.6%〜20%であってよい。連通孔の面積を0.6%以上とすることで、固体粒子が閉塞部材の上面で固まることを抑制できる。連通孔の面積を20%以下とすることで、連通孔の面積が大きすぎる事に起因して分離効率が低下することを抑制できる。 In the gas-solid separator according to the present invention, the area of the communication hole may be 0.6% to 20% with respect to the area of the entire closing member. By setting the area of the communication hole to be 0.6% or more, it is possible to suppress solid particles from solidifying on the upper surface of the closing member. By setting the area of the communication hole to 20% or less, it is possible to suppress a decrease in separation efficiency due to the area of the communication hole being too large.
本発明によれば、気体と固体粒子の分離効率を向上できる。 According to the present invention, the separation efficiency of gas and solid particles can be improved.
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted.
まず、図1〜図4を参照して、本実施形態に係る気固分離器100の構造について説明する。気固分離器100は、同軸状に固着された内筒10及び外囲器を兼ねた外筒2を主体に略筒状の二重構造に構成されており鉛直方向に延びた姿勢で使用される。
First, with reference to FIGS. 1-4, the structure of the gas-
(内筒の構造)
内筒10は、鉛直方向に延びる有底円筒状であり、その下端が円形状の底板(閉塞部材)11によって閉塞されており、その上端が開放されて導入口1とされている。
(Inner cylinder structure)
The
内筒10には、この導入口1から固体粒子(粒子状固体触媒)と気体との混合物が導入される。内筒10の寸法についてはその外直径D3は好ましくは上流側に直結される図示しない混合物移送管と同一であることが好ましいが、内筒10を通過する混合物の適度な線速度を得るためにサイズダウンしてもサイズアップしても良い。具体的には、内筒10の混合物線速度が1m/s〜100m/s、好ましくは3m/s〜30m/s、より好ましくは5m/s〜20m/sとなるように、内筒10の直径を設定するようにすると好ましい。
A mixture of solid particles (particulate solid catalyst) and gas is introduced into the
内筒10の底板11側の側面には、その円周等分部位に、軸方向に延びる略矩形状の開口部4が周方向に複数個形成されている。本実施形態において、開口部4は、内筒10の側面に12個形成されているが、2個以上であればよく、好ましくは8個〜16個であり、より好ましくは10〜14個である。開口部4が単一(2個より少ない)である場合、内外筒間隙にて分離に必要な気流の反転を良好に形成できず不都合である。16個を越える開口部4が形成されている場合、内筒10の直径等のサイズにもよるが、一般には分離器の複雑化・高コスト化に対する分離効率の向上が得られない。
A plurality of substantially
開口部4の開口面積は、混合物の供給量に応じて開口部4を通過する混合物の線速度が1m/s〜40m/s、好ましくは3m/s〜25m/s、より好ましくは10m/s〜25m/sとなるよう決定される。開口部4を通過する混合物の線速度が1m/sより小さい場合は、混合物の速度が遅く分離が不十分になるため好ましくない。また、開口部4を通過する混合物の線速度が40m/sより大きい場合は、開口部4、案内羽根5、外筒2の側壁の磨耗が激しくなるため好ましくない。開口部4の開口面積が決定されると、それに応じて、開口部4の長さL及び幅Wを決定することができる。
The opening area of the
これらの開口部4に対応する内筒10の側面には、外方に突出する長尺湾曲板状の案内羽根5が設けられている。すなわち、案内羽根5は、開口部4と同数だけ、それぞれ開口部4の一方の長辺縁部に沿って設けられている。これらの案内羽根5は、内筒径方向と一定角度を成している。すなわち、各案内羽根5は、各開口部4を覆うように一定円周方向に傾斜して設けられている。傾斜形状は、図1、図3及び図4に示されるように湾曲していても良いし、図5の(a)において縦断面図で示されるように平板状であっても良く、さらに、図5の(b)において縦断面図で示されるように途中で折れた板状でもよい。
On the side surface of the
各案内羽根5が湾曲する場合には、特に図3において詳しく示されるように、開口部4に面する側が凹面となるような曲面、特に、断面円弧となることが好ましい。断面円弧となる場合には、頂角が70°〜120°に設定されていることが好ましい。
When each
なお、分離器総体として円滑な動作が得られるように、全ての案内羽根5を同一形状とすると共に、全ての案内羽根5が円周等分点に位置するように取り付けることが好ましい。また、一つの開口部4に対応して複数部に分割された構成の案内羽根5をそれぞれ設けることもできる。
In addition, it is preferable that all the
(外筒の構成)
外筒2は、内筒10を外方から覆うと共に、内筒10に対して同軸状に位置する筒状体である。外筒2は、上から順に、気体案内筒2c、円筒状の中央外筒2a、円錐筒2d及び粒子抜出管2eを有している。中央外筒2aは、内筒10における複数の開口部4が形成された部分10aを取り囲むように配置されている。中央外筒2bは、内筒10の底板11よりもさらに下方に延びていることが好ましい。
(Configuration of outer cylinder)
The
中央外筒2aの上には、中央外筒2aよりも径が小さい、円筒状の気体案内筒2cが配置され、気体案内筒2cの側面の対向位置2箇所には、気体抜出口6が形成されている。気体抜出口6には、外部に連通すると共に半径方向に延びた気体抜出管7がそれぞれ接続されている。気体抜出管7は、上方又は下方に傾斜していても良い。
A cylindrical
一方、中央外筒2aの下端には、下方に向かうにつれて縮径された円錐筒2d及び小径の粒子抜出管2eが、この順に接続されている。粒子抜出管2eの下端の粒子抜出口3から固体粒子が排出される。粒子抜出管2eの粒子抜出口3からは定常的な気体の排出はなされず、気体抜出管7を通してのみ気体が定常的に排出されるようになっている。また、外筒2と内筒10とは、開口部4のみを介して連通している。粒子抜出管2eの粒子抜出口3の開口径は、内筒10の外直径D3の0.6倍〜2倍であることが好ましい。
On the other hand, the lower end of the central
上述した各部は、化学反応に耐える適宜素材を用いて形成される。例えば、加工性に優れ耐薬品性も良いステンレスは適材といえる。その他、異なる素材を適宜組み合わせて、上述した各部を構成してもよい。すなわち、上述した各部は、必要な剛性及び耐性を得ることができるものであればよい。 Each of the above-described parts is formed using an appropriate material that can withstand a chemical reaction. For example, stainless steel with good workability and good chemical resistance is a suitable material. In addition, the above-described units may be configured by appropriately combining different materials. That is, each part mentioned above should just be what can obtain required rigidity and tolerance.
(底板の形状)
図4に示すように、底板11の下面11bは、内周側から外周側へ向かうに従って、上方に位置する。本実施形態では、下面11bは、鏡板の形状を有している。鏡板の形状とは、下側へ凸となるドーム状の曲面を形成する形状である。下面11bでは、中心軸線の部分が最も低い位置に配置され、最も外周側の部分が最も高い位置に配置される。図4に示すように、鏡板の形状を有する下面11bは、断面視において、湾曲した形状をなしている。下面11bは、中心軸線周りに一定な断面形状を有している。下面11bの形状としては、断面形状が正半楕円形状のものや、一定の曲率半径にて湾曲する皿形のものが挙げられる。なお、下面11bの曲率半径や当該曲率半径の変化の態様等は特に限定されない。
(Shape of bottom plate)
As shown in FIG. 4, the
底板11の上面11cは、外周側から内周側へ向かうに従って、下方に位置している。本実施形態では、上面11cは、下面11bと同様に鏡板の形状を有している。上面11cは、下面11bと同パターンにて湾曲してよい。上面11cでは、中心軸線の部分が最も低い位置に配置され、最も外周側の部分が最も高い位置に配置される。図4に示すように、鏡板の形状を有する上面11cは、断面視において、湾曲した形状をなしている。上面11cは、中心軸線周りに一定な断面形状を有している。上面11cの形状としては、断面形状が正半楕円形状のものや、一定の曲率半径にて湾曲する皿形のものが挙げられる。なお、上面11cの曲率半径や当該曲率半径の変化の態様等は特に限定されない。また、底板11の厚さ、すなわち下面11bと上面11cとの間の寸法は一定であってもよく、位置によって異なっていてもよい。
The
底板11には、図4(図2,3も参照)に示すように、内筒10の中央部分に相当する位置(本実施形態では、底板11の中央部分と一致している。)に、内筒10と外筒2とを連通する円形状の連通孔11aが設けられている。なお、連通孔11aが形成される位置や個数は特に限定されない。連通孔11aは、底板11の全体にわたって複数個形成されていてもよい。また、連通孔11aの形状も円形に限定されず、例えば多角形状やスリット状の連通孔を形成してもよい。連通孔11aの面積(複数個の場合は総面積)は、底板11全体の面積に対して、0.6%〜20%である。ただし、下限値は、0.05%であってもよく、上限値は30%であってもよい。
As shown in FIG. 4 (see also FIGS. 2 and 3), the
(運転方法及び作用)
続いて、気固分離器100の運転方法及び作用を説明する。気体(粘度μ[Pa・s])と固体粒子(平均粒径dp[m]、粒子密度ρp[kg/m3])との混合物を、内筒10の導入口1から内筒10内へと所定速度(断面平均線速度U[m/s])で下向きに導入する。固体粒子としては、特に限定されないが、例えば、平均粒径dpが1μm〜500μm程度、粒子密度ρpが1.5g/cm3〜2.5g/cm3程度の流動接触触媒(FCC)等が挙げられる。また、気体の粘度μは、通常、0.001Pa・s〜0.000005Pa・s程度である。
(Operation method and action)
Subsequently, an operation method and operation of the gas-
定常的に図の上から下に向かう混合物(固体粒子及び気体)の流れは、底板11に遮られて横方向(水平方向)への速度を与えられ、内筒10の側面に形成された複数の開口部4から側方下向きに飛び出す(図2参照)。ここで、図2及び図4では、気体の流れを実線矢印にて表し、固体粒子の流れを点線矢印にて表している。
The flow of the mixture (solid particles and gas) steadily moving from the top to the bottom of the figure is blocked by the
その後、気体は、開口部4から下向きに流れ出た後、案内羽根5の内面5aに案内されて、鉛直軸を上から見て図示時計回りに少し旋回された後、時計回りに隣接する案内羽根5の外面5bに沿って上昇して、気体抜出口6から排出される。
After that, the gas flows downward from the
一方、固体粒子の一部は、案内羽根5の内面5aに衝突してそのまま内面に沿って下向きに移動する。また、残りの固体粒子は、気体抜出口6に向かう気体に随伴する。気体に随伴する固体粒子のうちのごく少数は、そのまま気体抜出口6から排出されるが、気体に随伴する固体粒子のうちの大部分は、気体の流れが下向きから上向きに反転する際にその慣性や自重のために気体から離脱してそのまま下方に進み、図2に示されるように、円錐筒2dの内面に沿って旋回し、粒子抜出口3から排出されることとなる。従って、本実施形態における気固分離器100によって、固体粒子及び気体の混合物を固体粒子と気体とに効果的に分離することが可能となる。
On the other hand, a part of the solid particles collides with the inner surface 5a of the
ここで、本実施形態に係る気固分離器100の底板11の作用・効果について、図4を参照し、比較例と比較しながら説明する。図4(a),(c),(e),(f)は本実施形態に係る気固分離器100の部分拡大図であり、図4(b),(d)は比較例に係る気固分離器の部分拡大図である。図4(b),(d)の比較例に係る気固分離器は、水平方向に広がる平板状の底板111を備える。底板111の下面111b及び上面111cは共に水平方向に広がる平面である。
Here, the operation and effect of the
内筒10の下端側の側面に設けられた複数の開口部4から気体Gと固体粒子Cが流れ出る。そして、気体Gの一部は固体粒子Cと共に下方へ向かい、その後に下方から上方へ反転する。ここで、図4(b)に示すように、比較例に係る気固分離器の底板111の下面111bは水平方向に広がる平面である。従って、上昇してきた気体Gは、底板11の水平方向に広がる下面111bへ衝突することで、水平方向へ拡散する。これにより、気体Gは外筒壁面まで及び、当該外筒壁面に沿って上方へ流れる。一方、開口部4から流れ出て外筒壁面と衝突して落下する固体粒子Cが、外筒壁面に沿って落下している。これにより、上昇してきた気体Gが外筒壁面に沿って上方へ流れるため、上昇する気体Gが外筒壁面に沿って落下する固体粒子Cを巻き上げる可能性がある。
Gas G and solid particles C flow out from a plurality of
一方、図4(a)に示すように、本実施形態に係る気固分離器100の内筒10の下端は底板11によって閉塞されており、当該底板11の下面11bは、内周側から外周側へ向かうに従って、上方に位置する。従って、上昇してきた気体Gは、底板11の下面11bへ接触したときに、水平方向へ拡散して外筒壁面に沿って流れることが抑制され、底板11の下面11bの形状に沿って上方へ向かって流れる。このように、上昇してきた気体Gが内筒10に沿って上方へ流れるため、上昇する気体Gが外筒壁面に沿って落下する固体粒子Cを巻き上げることを抑制できる。これによって、気体Gと固体粒子Cとの分離効率を向上できる。
On the other hand, as shown in FIG. 4A, the lower end of the
図4(d)に示すように、比較例に係る気固分離器の底板111の上面111cは水平方向に広がる平面である。従って、内筒10内を落下する固体粒子Cが底板111の上面111cに接触した時に、固体粒子Cは底板111の水平方向に広がる上面11cと垂直に衝突する。これによって、固体粒子Cが底板111の上面111cと接触することに伴って生じる衝撃によって、底板111の摩耗が促進される可能性がある。
As shown in FIG. 4D, the
一方、図4(c)に示すように、本実施形態に係る気固分離器100では、底板11の上面11cは、外周側から内周側へ向かうに従って、下方に位置している。この場合、内筒10内を落下する固体粒子Cが底板11の上面11cに接触した時に、固体粒子Cは底板11の上面11cの形状に沿って下方へ移動する。これによって、固体粒子Cが底板11の上面11cと接触することに伴って生じる衝撃を軽減することができるため、底板11の摩耗を軽減できる。
On the other hand, as shown in FIG.4 (c), in the gas-
図4(f)に示す気固分離器は、底板11に連通孔が形成されていない。従って、内筒10内を落下してきた固体粒子Cは、底板11の上面11cに滞留する。また、セパレータ上部からの壁面の剥離物等が落ちてきた場合も上面11cに滞留する。また、初期に導入されるスチームの溜まりが生じる。これにより、固体粒子等が上面11cで固まる可能性がある。
In the gas-solid separator shown in FIG. 4 (f), no communication hole is formed in the
一方、気固分離器100において、底板111には、鉛直方向に延びる連通孔11aが形成されている。この場合、内筒10内を落下する固体粒子Cは、連通孔11aを介して内筒10の外へ落下する。これにより、固体粒子Cが内筒内に滞留する滞留時間を減らすことができ、コーキングなどによる閉塞を抑制することができる。また、セパレータ上部からの壁面の剥離物等が落ちてきたものが上面11cに滞留することも抑制できる。また、初期に導入されるスチームの溜まりも無くすことができる。これにより、固体粒子等が上面11cで固まることを低減できる。
On the other hand, in the gas-
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。 The present invention is not limited to the embodiment described above.
底板の下面及び上面の形状は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を満たす範囲で適宜変更可能である。例えば、図5(a)に示すような円錐形状に構成される底板51を採用してもよい。底板51の下面51bは、断面視において、内周側から外周側へ向かって斜め上方へ真っ直ぐに延びている。底板51の上面51cは、断面視において、外周側から内周側へ向かって斜め下方へ真っ直ぐに延びている。底板51の板厚は場所によらず一定であり、底板51の下面51bが中心軸線との間でなす角度と、上面51cが中心軸線との間でなす角度とは同一である。なお、当該角度を円錐角度θとする。なお、下面51bの円錐角度θと、上面51cの円錐角度θとは、互いに異なっていてもよい。
The shape of the lower surface and the upper surface of the bottom plate is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed within a range that satisfies the gist of the present invention. For example, you may employ | adopt the
また、上述の実施形態においては、底板の下面は、内周側から外周側へ向かうに従って、上方に位置し、且つ、底板の上面は、外周側から内周側へ向かうに従って、下方に位置していた。これに代えて、下面のみ前述の構成を有し、上面は水平方向に真っ直ぐ延びる平面であってもよい。例えば、図5(b)に示す底板61では、下面61bは、断面視において、内周側から外周側へ向かって斜め上方へ真っ直ぐに延びており、上面61cは水平方向に延びている。この場合、上面61c側においては、図4(c)で説明した摩耗低減の効果は得られないが、下面61b側においては、図4(a)で説明した固体粒子Cの巻き上げ抑制効果を得ることができる。また、図5(c)に示す底板71を採用してもよく、下面71bは、鏡板状に形成され、断面視において、内周側から外周側へ向かって斜め上方へ湾曲しながら延びている。一方、上面71cは水平方向に延びている。なお、底板61,71は中空であってもよい。
In the above-described embodiment, the lower surface of the bottom plate is positioned upward as it goes from the inner peripheral side to the outer peripheral side, and the upper surface of the bottom plate is positioned downward as it goes from the outer peripheral side to the inner peripheral side. It was. Alternatively, only the lower surface may have the above-described configuration, and the upper surface may be a flat surface that extends straight in the horizontal direction. For example, in the
なお、図5(a),(b),(c)の各形態に係る底板51,61,71は、それぞれ連通孔51a,61a,71aを有しているが、当該連通孔51a,61a,71aを省略してもよい。
In addition, although the
また、底板の形状は、上述のような鏡板状又は円錐状のものに限定されず、例えば、円錐角度θが複数段階変化するような構成であってもよい。また、底板の下面及び上面の一部が平面状であってもよい。 Further, the shape of the bottom plate is not limited to the end plate shape or the conical shape as described above, and may be configured such that, for example, the cone angle θ changes in a plurality of steps. Moreover, a part of the lower surface and the upper surface of the bottom plate may be planar.
以下、実施例に基づいて本発明の一形態に係る気固分離器を具体的に説明するが、気固体分離器の構成は下記の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, although the gas-solid separator which concerns on one form of this invention is demonstrated concretely based on an Example, the structure of a gas-solid separator is not limited to the following Example.
[実施例]
実施例1に係る気固分離器として、図5(c)に示す構成から連通孔71aを省略したものを採用した。すなわち、図6に示すように、実施例1に係る気固分離器は、底板の上面(底部上部形状)が平板状であって、底板の下面(底部下部形状)が鏡板状の正半楕円体形であって、連通孔の面積比が0%であった。なお、底板の下面の「長半径R:短半径r」は「2:1」であった。なお、固体粒子として流動接触分解触媒を使用した。気体として、水素、スチーム、炭化水素で構成されるガスを使用した。
[Example]
As the gas-solid separator according to Example 1, the gas-solid separator having the
実施例2に係る気固分離器として、図5(b)に示す構成を採用した。すなわち、図6に示すように、実施例2に係る気固分離器は、底板の上面(底部上部形状)が平板状であって、底板の下面(底部下部形状)が円錐角度θ=75°の円錐状であって、連通孔の面積比が5%であった。その他の条件は、実施例1と同様とした。 As the gas-solid separator according to Example 2, the configuration shown in FIG. That is, as shown in FIG. 6, in the gas-solid separator according to Example 2, the upper surface (bottom upper shape) of the bottom plate is flat, and the lower surface of the bottom plate (bottom lower shape) is a cone angle θ = 75 °. The area ratio of the communication holes was 5%. Other conditions were the same as in Example 1.
実施例3に係る気固分離器として、図4(f)に示す構成を採用した。すなわち、図6に示すように、実施例3に係る気固分離器は、底板の上面(底部上部形状)が鏡板状の正半楕円体形であって、底板の下面(底部下部形状)が鏡板状の正半楕円体形であって、連通孔の面積比が0%であった。なお、底板の下面及び上面の「長半径R:短半径r」は「2:1」であった。 As the gas-solid separator according to Example 3, the configuration shown in FIG. That is, as shown in FIG. 6, the gas-solid separator according to Example 3 has a semi-ellipsoidal shape in which the upper surface (bottom portion upper shape) of the bottom plate is a mirror plate shape, and the lower surface (bottom portion lower shape) of the bottom plate is a mirror plate. The area ratio of the communicating holes was 0%. The “major radius R: minor radius r” of the lower surface and the upper surface of the bottom plate was “2: 1”.
実施例4に係る気固分離器として、図5(b)に示す構成から連通孔51aを省略したものを採用した。すなわち、図6に示すように、実施例4に係る気固分離器は、底板の上面(底部上部形状)が平板状であって、底板の下面(底部下部形状)が円錐角度θ=75°の円錐状であって、連通孔の面積比が0%であった。その他の条件は、実施例1と同様とした。
As the gas-solid separator according to Example 4, a configuration in which the
実施例5に係る気固分離器として、図4(a)に示す構成を採用した。すなわち、図6に示すように、実施例5に係る気固分離器は、底板の上面(底部上部形状)が鏡板状の正半楕円体形であって、底板の下面(底部下部形状)が鏡板状の正半楕円体形であって、連通孔の面積比が3%であった。なお、底板の下面及び上面の「長半径R:短半径r」は「2:1」であった。 As the gas-solid separator according to Example 5, the configuration shown in FIG. That is, as shown in FIG. 6, in the gas-solid separator according to Example 5, the upper surface (bottom part upper shape) of the bottom plate is a half-ellipsoidal shape having a mirror plate shape, and the lower surface (bottom part lower shape) of the bottom plate is a mirror plate. The area ratio of the communication holes was 3%. The “major radius R: minor radius r” of the lower surface and the upper surface of the bottom plate was “2: 1”.
実施例6に係る気固分離器として、図4(a)に示す構成を採用した。すなわち、図6に示すように、実施例6に係る気固分離器は、底板の上面(底部上部形状)が鏡板状の皿形であって、底板の下面(底部下部形状)が鏡板状の皿形であって、連通孔の面積比が10%であった。なお、底板の下面及び上面の曲率半径rは、0.1D(Dは底板全体の直径)であった。 As the gas-solid separator according to Example 6, the configuration shown in FIG. That is, as shown in FIG. 6, in the gas-solid separator according to Example 6, the upper surface (bottom portion upper shape) of the bottom plate is an end plate-like dish shape, and the lower surface of the bottom plate (bottom portion lower shape) is the end plate shape. It was a dish shape, and the area ratio of the communication holes was 10%. The curvature radius r of the lower surface and the upper surface of the bottom plate was 0.1D (D is the diameter of the entire bottom plate).
実施例7に係る気固分離器として、図5(a)に示す構成を採用した。すなわち、図6に示すように、実施例7に係る気固分離器は、底板の上面(底部上部形状)が円錐角度θ=75°の円錐状であって、底板の下面(底部下部形状)が円錐角度θ=75°の円錐状であって、連通孔の面積比が5%であった。その他の条件は、実施例1と同様とした。 As the gas-solid separator according to Example 7, the configuration shown in FIG. That is, as shown in FIG. 6, in the gas-solid separator according to Example 7, the top surface of the bottom plate (bottom top shape) is conical with a cone angle θ = 75 °, and the bottom surface of the bottom plate (bottom bottom shape). Is a cone having a cone angle θ = 75 °, and the area ratio of the communication holes is 5%. Other conditions were the same as in Example 1.
実施例8に係る気固分離器として、図5(a)に示す構成を採用した。すなわち、図6に示すように、実施例8に係る気固分離器は、底板の上面(底部上部形状)が円錐角度θ=45°の円錐状であって、底板の下面(底部下部形状)が円錐角度θ=45°の円錐状であって、連通孔の面積比が15%であった。その他の条件は、実施例1と同様とした。 As the gas-solid separator according to Example 8, the configuration shown in FIG. That is, as shown in FIG. 6, in the gas-solid separator according to Example 8, the upper surface (bottom portion upper shape) of the bottom plate is conical with a cone angle θ = 45 °, and the bottom surface (bottom portion lower shape). Was a conical shape with a conical angle θ = 45 °, and the area ratio of the communicating holes was 15%. Other conditions were the same as in Example 1.
[比較例]
比較例1に係る気固分離器として、図4(b)に示す構成から連通孔111aを省略したものを採用した。すなわち、図6に示すように、比較例1に係る気固分離器は、底板の上面(底部上部形状)が平板状であって、底板の下面(底部下部形状)が平板状であって、連通孔の面積比が0%であった。その他の条件は、実施例1と同様とした。
[Comparative example]
As the gas-solid separator according to Comparative Example 1, a gas-solid separator having the
比較例2に係る気固分離器として、図4(b)に示す構成を採用した。すなわち、図6に示すように、比較例2に係る気固分離器は、底板の上面(底部上部形状)が平板状であって、底板の下面(底部下部形状)が平板状であって、連通孔の面積比が3%であった。その他の条件は、実施例1と同様とした。 As the gas-solid separator according to Comparative Example 2, the configuration shown in FIG. That is, as shown in FIG. 6, in the gas-solid separator according to Comparative Example 2, the upper surface (bottom upper shape) of the bottom plate is flat, and the lower surface (bottom lower shape) of the bottom plate is flat. The area ratio of the communication holes was 3%. Other conditions were the same as in Example 1.
比較例3に係る気固分離器として、図4(b)に示す構成を採用した。すなわち、図6に示すように、比較例3に係る気固分離器は、底板の上面(底部上部形状)が平板状であって、底板の下面(底部下部形状)が平板状であって、連通孔の面積比が5%であった。その他の条件は、実施例1と同様とした。 As the gas-solid separator according to Comparative Example 3, the configuration shown in FIG. That is, as shown in FIG. 6, in the gas-solid separator according to Comparative Example 3, the upper surface (bottom portion upper shape) of the bottom plate is flat, and the lower surface of the bottom plate (bottom portion lower shape) is flat. The area ratio of the communication holes was 5%. Other conditions were the same as in Example 1.
[評価]
図6に示すように、底板の下面が平板状である比較例1,2,3の分離効率はいずれも93.5%よりも小さい値に留まっていた。それに比して、底板の下面が鏡板状又は円錐状である実施例1〜8の分離効率は、少なくとも各比較例よりも高く、95%以の値まで向上できた。なお、分離効率は、「(分離効率)=(1−(気体に同伴される固体重量)÷(導入した固体重量))×100(%)」で算出される。当該結果より、底板の下面が内周側から外周側へ向かうに従って、上方に位置する構成とすることで、分離効率が向上することが理解される。
[Evaluation]
As shown in FIG. 6, the separation efficiencies of Comparative Examples 1, 2, and 3 in which the bottom surface of the bottom plate was flat were all less than 93.5%. In comparison, the separation efficiencies of Examples 1 to 8 in which the bottom surface of the bottom plate is a mirror plate shape or a conical shape are at least higher than those of the comparative examples, and can be improved to a value of 95% or more. The separation efficiency is calculated by “(separation efficiency) = (1− (weight of solid entrained in gas) ÷ (weight of introduced solid)) × 100 (%)”. From this result, it is understood that the separation efficiency is improved by adopting a configuration in which the bottom surface of the bottom plate is positioned upward as it goes from the inner peripheral side to the outer peripheral side.
また、底板の上面が平板状である比較例1,2,3の相対摩耗速度は1.0であり、底板の上面が平板状である実施例1,2の相対摩耗速度は0.9であった。なお、相対摩耗速度とは、比較例1の摩耗量(減肉)を1とした場合の相対値である。それに比して、閉鎖部材の上面が鏡板状又は円錐状である実施例3,4,5,6,7,8の相対摩耗速度は、少なくとも0.9より小さく、0.5以下に低減することができた。当該結果より、底板の上面が外周側から内周側へ向かうに従って、下方に位置する構成とすることで、相対摩耗速度を低減できることが理解される。 The relative wear rate of Comparative Examples 1, 2, and 3 in which the upper surface of the bottom plate is flat is 1.0, and the relative wear rate of Examples 1 and 2 in which the upper surface of the bottom plate is flat is 0.9. there were. The relative wear rate is a relative value when the wear amount (thinning) in Comparative Example 1 is 1. In comparison, the relative wear rates of Examples 3, 4, 5, 6, 7, and 8 in which the upper surface of the closing member is a mirror plate shape or a conical shape are at least smaller than 0.9 and reduced to 0.5 or less. I was able to. From this result, it is understood that the relative wear rate can be reduced by adopting a configuration in which the upper surface of the bottom plate is positioned downward as it goes from the outer peripheral side to the inner peripheral side.
[連通孔の面積の評価]
連通孔の面積の評価を行うために、以下の実施例9〜14を準備した。実施例9に係る気固分離器として、実施例4に対して連通孔の面積比が0.5%であること以外の条件が同様なものを採用した。実施例10に係る気固分離器として、実施例4に対して連通孔の面積比が0.6%であること以外の条件が同様なものを採用した。実施例11に係る気固分離器として、実施例4に対して連通孔の面積比が3%であること以外の条件が同様なものを採用した。実施例12に係る気固分離器として、実施例4に対して連通孔の面積比が15%であること以外の条件が同様なものを採用した。実施例13に係る気固分離器として、実施例4に対して連通孔の面積比が20%であること以外の条件が同様なものを採用した。実施例14に係る気固分離器として、実施例4に対して連通孔の面積比が21%であること以外の条件が同様なものを採用した。実施例4,7,9〜14について、分離効率と固着率を測定した。測定結果を図7の表に示す。
[Evaluation of communication hole area]
In order to evaluate the area of the communication hole, the following Examples 9 to 14 were prepared. As the gas-solid separator according to Example 9, the same conditions as in Example 4 except that the area ratio of the communication holes was 0.5% were adopted. As the gas-solid separator according to Example 10, the same conditions as in Example 4 except that the area ratio of the communication holes was 0.6% were adopted. As the gas-solid separator according to Example 11, the same conditions as in Example 4 except that the area ratio of the communication holes was 3% were adopted. As the gas-solid separator according to Example 12, the same conditions as in Example 4 except that the area ratio of the communication holes was 15% were adopted. As the gas-solid separator according to Example 13, the same conditions as in Example 4 except that the area ratio of the communication holes was 20% were adopted. As the gas-solid separator according to Example 14, the same conditions as in Example 4 except that the area ratio of the communication holes was 21% were adopted. For Examples 4, 7, and 9 to 14, separation efficiency and adhesion rate were measured. The measurement results are shown in the table of FIG.
図7に示すように、実施例10,11,7と、実施例4,9とを比較すると、連通孔面積比を0.6%以上とすることで、固着率が顕著に低くできることが理解される。また、実施例12,13と実施例14とを比較すると、連通孔面積比を20%以下とすることで、分離効率が必要以上に低下することを抑制できることが理解される。 As shown in FIG. 7, when Examples 10, 11, and 7 are compared with Examples 4 and 9, it is understood that the adhering rate can be remarkably reduced by setting the communication hole area ratio to 0.6% or more. Is done. Further, when Examples 12 and 13 are compared with Example 14, it is understood that the separation efficiency can be suppressed from being lowered more than necessary by setting the communication hole area ratio to 20% or less.
4…開口部、7…気体抜出管、10…内筒、11…閉塞部材(底板)、11a…連通孔、11b…下面、11c…上面、100…気固分離器。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
下端が閉塞部材によって閉塞されると共に上端が開放された、鉛直方向に延びる内筒と、
前記内筒を外方から同軸状に覆うと共に、外部に連通する気体抜出口が上部に形成された外筒と、を備え、
前記内筒における前記下端側の側面には、前記内筒の軸方向に延びる複数の開口部が周方向に設けられており、
前記閉塞部材の下面は、内周側から外周側へ向かうに従って、上方に位置する、気固分離器。 A gas-solid separator for separating gas and solid particles,
An inner cylinder extending in the vertical direction with the lower end closed by a closing member and the upper end opened;
The outer cylinder is coaxially covered from the outside and has an outer cylinder formed at the top with a gas vent that communicates with the outside.
A plurality of openings extending in the axial direction of the inner cylinder are provided in a circumferential direction on a side surface on the lower end side of the inner cylinder,
A gas-solid separator, wherein the lower surface of the closing member is positioned upward as it goes from the inner peripheral side to the outer peripheral side.
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