JPH02501451A - プロセスガスを処理する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 プロセスガスを処理する方法及び装置 本発明はプロセスガスを固体粒子の存在下で冷却することによシプロセスガスな 処理する方法及び装置に関する。

鉱石又は金属の精鉱の溶解及び冶金スラグの溶解、還元及び発煙（ｆｕｍｉｎｇ 　）処理、セメントの焼成、化学工業に於ける高温処理等のような種々の高温処 理は熱伝達面に固着する傾向のある成分を含む高温ガスを発生し、従ってこれら のガスからの熱の回収及びこれらのガスの冷却を困難にする。固着する化合物も 又通常のガス化処理に於て発生する。このような熱伝達面を劣化させる化合物は 、例えば −処理中に蒸発し、冷却することによって凝縮又は昇華する化合物、 一冷却することによって自化する溶滴、−現結性粒子、 一通常１ミクロンよシ小さい非常に微細な粒子寸法を特徴とし、又他の煙粒子及 び遭遇した表面に接触する傾向を有することを特徴とする煙又はエアロゾル、− 化学的又はその他の反応によって生ずる溶融又は固体の化合物、 である。

場合々々によって、プロセスガスは上述の成分の１つ又はそれ以上を含む。これ らのガスの共通の特徴は、ガスが熱交換器又はボイラーを通る時に熱交換器又は ボイラーの熱伝達面に固着する傾向を有することである。その結果熱交換器は徐 々に閉塞を生じ、効率を損じ、これによシ通常処理を劣化させる結果となる。

このような劣化の有害な作用は、多くの場合、各種の振動機又は吹付はハンマー のような吹付は掃除機又は機械的掃除機によって低減化されることが出来る。

吹付は掃除機は高圧蒸気を消費する欠点を有し、その吹付はガスが処理されるガ スの組成に悪影響を与える欠点を有する。例えば吹付はガスを減少させる為に空 気は通常使用出来ない。

振動機及び吹付はハンマーは種々の条件下で有効な吹付は方法であることが証明 されている。これの欠点はこれらのものの性状によシボイラー講造に限定され、 使用が制限されることである。更に、振動機はその作動がスーパーヒーターに対 して有効でないのである。

通常劣化の問題は「塵埃」の焼結する傾向が最大となる処理にて通常生ずる成る 温度範囲で最大である。

このような温度範囲で影響を与える理由が、以下に、よシ詳細に説明される。

糧々の因子の内、屍結に影響する以下の因子は粉末冶金及びセラミックス燃現技 術の分野にて公矧である。

即ち 一粉末の粒子寸法：粒子が細かい程焼結の開始温度が低くなる。

一化合物の混合物が多成分系に於げる共融温度に達すると、この系に溶解物が形 成され、このような溶解物が粒子間の孔を充填して実際に非常に狭い温度範囲で 極めて有効な焼結作用を生じさせるのである。

重金属及びアルカリのような処理中に蒸発される成分はこれらのものの成る温度 特性にて凝縮又は昇華する傾向がある。冷却に関連して、熱伝達面又は塵埃粒子 の表面に凝縮してこれを更に固着性にする溶解物が形成されるか、又は蒸発した 成分が直接に熱伝達面に昇華するのである。この糧の現象は例えばセメントキル ンに於けるアルカリバイパス装置に生じ、このことが何故熱の回収がこの場合通 常成功しないかの理由となる。これに相当する現象は、生成ガスがアルカリ及び ／又は残留タールを含んでいる場合にガス化処理にて生ずるのである。

凝固温度近く１で冷却する時に、プロセスガス中の溶解物の滴状体は存在する処 理粒子に容易に固層して熱伝達面に塵埃の固着するのを助けるか、又は直接に熱 伝達面上に凝固してこれに現結するのである。

発煙操作（ｆｕｍｉｎｇ　）に於ては、金属が故意に溶融スラグから蒸発されて 回収される。例えば、Ｚｎ、　Ｐｂ及びＳｎは酸素ポテンシャルを変化さセるこ とによりて、即ち再燃現させることによって蒸発された後でガス相から分離され る。これによって特に微細な粒子又は滴状体が煙道ガス内に形成される。この種 の煙の内の粒子寸法は通常０．１乃至１ミクロン又は更に小さい範囲にある。こ の煙は特に大なる表面活性及び熱伝達面に固着する傾向を有し、これによってボ イラーの作動を阻害することを特徴とする。従って、熱回収を伴わないで大なる 発煙操作がなお行われるのである。

発煙操作によく似た現在よく知られている現象が、鉄混合物の電気的還元処理に て生ずる。例えば７エロシリコン及びシリコンの電気炉還元に於て、シリコンは 成る温度区域にて一酸化シリコンとして昇華し、これが例えば開放又は半分閉じ られた炉のフード内で二酸化シリコンに酸化し七煙道ガス内に８１０２煙を形成 する。ボイラー作動に関しては、５１０２煙は５００°Ｃを超える温度では著し く困難であることが証明されている。

実際上、殆ど総てのシリコン及びフェロシリコンはなお廃熱の回収を伴わずに製 造されているのである。

閉鎖され次電気炉内の鉄混合物及びシリコンの還元に於ては、供給材料内の不純 物に関係して種々の量の一酸化シリコン及び亜鉛及びアルカリ金属の蒸気が形成 される。この処理から引出される時に温度が１０００乃至１３００℃にもなるこ のようなガスの冷却の際に、−酸化シリコンは５ｉ０２煙に酸化し、上述の他の 蒸気は直接に熱伝達面上に、又は先ず煙道ガス内の煙として凝縮する。その後で 、煙は熱伝達面に固着し、これが相当速やかに効率を減少させ、通常熱交換器の 閉塞を生じさせるのである。

冷却によって導かれる化学的反応及びこの反応によって生ずる煙の例は硫化物基 体の鉛濃縮物の溶解であって、この処理はｓｏ２を含み、１２００乃至１３００ ℃の温度のｐｂ　−、ｐｂｏ煙道ガスを発生させる。ボイラー内でがスが冷却さ れる時に、蒸発し１ｔ−ｐｂ及びｐｂｏは凝縮を開始し、他方に於て、化学的平 衡が変化して９００乃至５００℃の温度範囲にて硫酸鉛を形成し、この硫酸鉛が 煙状の粒子とじてがス相から分離するのである。同時に、凝縮によって大量の熱 が解放され、反応熱が硫酸塩化反応から解放される。この硫酸塩化の状態は、有 効な冷却作用を有するようＫして高温ガス流が熱伝達面に接触し、同時に熱伝達 面が形成された硫酸鉛が分離される基体として働くから有利である。

硫酸塩化反応によって改善される粒子材料の焼結は硫化物濃縮物の大概の溶解処 理に生じ、これによって例えば鉛、銅、亜鉛、ニッケル及びその他の金属及び酸 化物の粒子の蒸気、煙、溶融滴状体が形成され、これらの蒸気、煙、溶融滴状体 及び粒子はガスが冷却される時に硫酸塩化されるのである。融解技術が更に一層 濃縮された酸素及び純酸素を使用するようになって来るにつれて、処理中の局部 的な温度のピーク及びガスの酸化硫黄の濃度が上昇し、こｎが硫酸塩化反応の比 較的増大された作用を生じ、これによって劣化の問題を生ずるようになった。他 の同時に生ずる現象は更に一層複雑な不純な沈着物の発生であって、これが例え ば銅の濃縮物内の亜鉛及び鉛の含有量の増加を生じ、プロセスガス粒子内で強力 に蒸発して硫酸塩化するこのような成分の割合を著しく増大させ、又熱伝達面の 劣化の問題を増大させるのである。

硫酸塩化の問題はボイラーの放熱室内に過剰の空気を吹込むことによって若干助 けられることが出来る。

このことは既に放熱室内に生じている甚だ完全な硫酸塩化に寄与するのである。

しかし、技術的にはこのことは処理に対して有利ではない。何故ならばボイラー からの粒子材料は通常処理の最初の部分に戻さｎるからである。この場合、硫酸 塩の戻しは硫黄の循環負荷及び溶解処理のエネルギー消費量を増大させる。

上述のことは、熱伝達面の劣化の理由の相当明白な説明を与える。しかし、この 点に関して、更に詳しく説明する必要はない。

ボイラー及び熱又換器の劣化の問題を解決する為に若干の装置が示唆されている 。以下の説明は例として流動化ベッド技術又はこの技術の特徴を利用したこのよ うな公知の装置の更に詳細な説明を与える。

米国特許第２．５８０．６３５号は微細粒子として前記ガスからガス状態に蒸発 され几昇華可能の化合物を凝縮させる方法を記載している。上述の方法に於て、 ガスは垂直な室内でかなシ粗い固体（粒子寸法約０．’７１１）Ｋよって冷却さ れるが、その際ガスが上方に流れ、固体粒子が下方に流れるようになされている 。粒子寸法がガスの流速に比例するように注意深く選択された固体粒子は別個の 装置で冷却され、その後で装置の上側に再循環される。この方法の利用は微細な 煙に凝縮可能の蒸気を凝縮させることに制限される。

米国特許第２，５８３，０１３号はガス内に蒸発している昇華可能の化合物をガ スから凝縮させる方法を記載している。この方法に於ては、固体粒子が熱交換器 の前でガス流に供給され、これによってガスが固体粒子の存在下に熱交換器内で 冷却され、昇華がガス内に懸濁即ち浮遊している固体粒子の表面に対して行われ るのである。固体粒子は昇華可能の材料の核として作用する。これらの粒子は煙 の形成を減少させ、熱伝達面の磨き擦シを行って熱伝達を完全するのである。欠 点のない作動は熱交換器に於ける１６に９．／Ｌ３を超過する浮遊濃度及び０． ９乃至２．１７Ｘ／Ｓのガス流速を必要とする。

米国特許第２，７２１，６２６号は固体粒子を含む高温ガスを冷却し、ガス流内 に固体粒子を混合することによって劣化した熱伝達面を冷却する方法を記載して いるが、この粒子は冷却器の前でガス内にある固体粒子よシも著しく寸法が大き く（例えば１０乃至２０メツシユ）、このガス固体混合物を冷却器を通して高速 （３乃至２３ｒＩＬ／８）にて導くことによって粗い固体の量及びメツシュが制 御されて充分な研磨を生じさせ、熱伝達面を清浄に補充するようになされるので ある。

冷却器の後で、プロセスガス内にある元の微細な粒子及び添加された粗い固体は 互いに分離される。この方法を利用することは例えば粗い固体によって与えられ る腐蝕により制限されるが、この腐蝕は清浄化を改善し、又熱交換器を摩損させ て、寿命を短縮さセる。

米国特許第３．９７７，８４６号は冷却された流動化ベッド内の粒子の表面に炭 化水素（タール）を凝縮させることによって高温ガスから炭化水素を分離する方 法を記載している。上述の方法は流動化媒体として分離されたガスを使用し、処 理されるガスを別個の導管に導入し、この導管内のノズル又は開口を通して流動 化ベッドの中位の部分に導入してガスの冷却及び炭化水素の凝縮が迅速に行われ 、炭化水素がガスの入口開口の下方の蜜な流動化ベッド内に配置される反応壁部 又は冷却面上に凝縮出来ないようになす。この方法は以下のことによって制限さ れる。即ち処理されるガスがノズル又は開口を通して導入されなければならない 場合に、ガスが入口温度にて焼結しないような化合物を含１ない場合にのみ応用 出来るのである。別個の流動化媒体も又厄介なものである。経験によれば、流動 化ベッドの底部に冷却パイプを配置することは著しい費用を要し、流動化ベッド によって生ずる腐蝕によって安全性が損なわれるのである。

米国特許第４，１２０．６６８号は循環する流動化ベッド反応装置内で冷却され 九循環粒子によって冷却された流動化ベッド内又は熱伝達面の前の溶融滴状体及 び蒸発された成分を含むガスを冷却する方法を記載している。プロセスガス自体 は流動化媒体として使用され、これによって外部ガスの必要が回避されるのであ る。

更に、流動化ベッド内の温度レベル又は循環する流動化ベッド反応装置内の粒子 の流れに対するガスの流れの比率は、混合温度が溶融及び凝縮する成分の固化温 度以下であるように選択される。循環する流動化ベッド反応装置内では、粒子は 流動化ベッド反応装置の別個の制御弁を通ってガス流内に導入され、中間タンク として作用して、これから粒子は高速（約１　Ｏｎ−／ｓ）ニテプロセスガス流 内に流れ、これによって冷却されるガスと混合されるのである。

この方法は特に加圧溶融塩ガス化装置からの生成ガスの冷却に関係する。この方 法が、高圧が存在し、ガス入口温度と比較される時粒子の低い共融温度が比較的 低い混合温度を必要とするような状態に応用される時には、一般的に大きい粒子 の流れ及び大なる浮遊密度を生じ、これが例えば熱又換器の部分に腐蝕の問題を 生じさせるのである。

米国特許第４．３９１．８８０号は生成ガスから蒸発可能の触媒を分離し、又更 に低温の冷却され次触媒粒子をガス流に混合して所望の温度レベルが得られるよ うになすことによシ、又この粒子をガス流から分離してこれらの粒子をガス流に 戻す前に別個の流動化ベッド冷却器内で冷却することによってガス流を冷却して 熱の回収を行う方法を記載している。これの装置の欠点は若干の単一の処理工程 よシ得成され、これらの間に固体粒子の大なる流れがあることである。

西独国特許公告第３４３９６００号は生成ガスを流動化ベッドに導くことによっ て硫黄のないガスを製造して冷却する方法を記載している。この方法に於ては、 生成ガスは上方から又は側方から冷却された流動化ベッドに導かれ、これが後冷 却され之純化された生成ガスによって流動化されるのである。蜜な流動化ベッド 内に熱面な配置することは通常摩耗の問題を生じ、従って安全性を阻害する。蜜 な流動化されたベッドにガスを導き、これを流動化の為に使用することは、犬な る圧力損失を生ずる装置を必要とし、これが又公称効果を上昇させる。

ＦＩ特許第６４９９７号は、溶融滴状体を含むガスの温度が熱又換器の前で、こ の熱交換器内で冷却されてガスから分離さｎる固体粒子のガスとの混合によシ溶 融滴状体の共融温度範囲以下に低下される方法を記載している。この方法に於て は、固体粒子は単に粒子分離装置から再循環されて瞬間的にガス入口開口の上方 の窒関内でガスと混合されるのである。

この方法は一方では粒子がガス入口開口を通って装置から外部に流出するのを阻 止し、又他方に於て、流出をガス流によって冷却器を通るように導く為に成る最 少限のプロセスガスの流れを必要とする。このことは実際に於てこの方法の機能 に著しい拘束を与えものである。更に、装置内の循環する粒子をガス入口開口を 通って流下させるプロセスガス流の突然の中断の可能性を考慮しなげればならな いのである。

粒子の低い共融温度、従って低い混合温度によって低い混合温度を必要とする応 用面は流れの大なる密度、即ち５１ｃ９／ＮｍＪ上の密度を容易に生じさせ、こ れが、装置によって生ずる犬なる圧力損失及び腐蝕の問題を生じさせるのである 。

更に、低い共融温度又は若干の他の理由が低い混合温度を必要とし、他方に於て 熱伝達面の高い温度を必要とするような応用面に於てこの構造が不利であること に注意しなげればならない。熱伝達面の長さく＝高さ）は容易に２０．、、．５ ０ｒｎに成長する。高い構造は流れの大なる密度と共に障害としての圧力損失の 重要な意味を生じさせる。何故ならば圧力損失は例えば熱交換器の高さに比例す るからである。

公矧の応用可能のプロセスガスの冷却方法は、冷却されて純化され九ガスを循環 させ、これを熱交換器の前でプロセスガスと混合さゼて粒子の固層性を除去する のに光分な低い温度を得ることである。このガスの循環は３つの弱点を含んでい る。

１、　入口温度、混合温度及び出口温度に関係して、循環されるガスの量はプロ セスガスの量の１．５乃至４倍にしなげればならない。従って、ボイラー及びガ ス純化装置内で処理されるガスの量はプロセスガスの量の２．５乃至５倍となシ 、これは又大なる設備費用及び作動費用を生じさせるのである。

２、　ガスを混合することによってガスを冷却する際に、処理の際に蒸発されて 冷却装置内で凝縮又は昇華するアルカリ土類金属等のような成分は甚だ微細な粉 末煙を形成する。微細な粉末煙は既述のように同じ材料の粗い粒子よシも低い焼 結温度を特徴とする。更に、煙はこれも既述したように熱伝達面に固着する傾向 を有することを特徴とする。従って、艮好な作動の装置を得る為に充分に低い混 合温度、即ち充分な量の循環ガスが使用されなければならない。大きいガス流か ら甚だ微細な粉末煙を分離することは技術的に甚だ困難でおる。従って、循環ガ スを使用することは甚だ高価な装置を意味する。

３、　上述の理由によって実際には必要な循環ガスの量の大なる増加は凝縮及び 昇華成分の分圧を著しく低下させる。従って、凝縮及び昇華を行う為には、希釈 されないか又は少ししか希釈されないガスに於て必要であるよシも更に温度を低 くしなければならない。このことは他方に於て循環ガスの必要を増加させる。

ガス流に水又は若干の他の蒸発液体を噴霧することはプロセスガスの冷却に利用 されて来ておシ、これによってガスを熱交換器の前で粒子の固着性によって充分 に低い温度１で冷却するのである。この方法は例えば次の弱点を有する。

一水が使用される場合には、大なる水の消費、ガス流中の水蒸気含有量の著しい 増加、酸素ポテンシャルの大なる変化及び既述のように分離するのが甚だ困難な 粒子材料を作る大なる煙の形成。温度レベルの低下によシ回収され得る熱量の大 なる減少を生じ、このことは熱の回収が通常何故考慮されないかを示すものであ る。水の噴射は単に濾過の前にガスを冷却する方法として大抵の場合使用される のに過ぎない。

化学工業に於ては、ガス中に含１れる若干の液体を噴射によシ処理中のガスから 凝縮させて分離することが屡可能である。換言すれば、これは蒸発熱が利用され 得る方法である。冷却自体又は処理から熱を移すことは凝縮器内で行われる。ガ スから凝縮される成分を噴射することにより、例えば処理によってガスに何等の 異物成分を取入れないで選択的な凝縮又は昇華の際にガスの温度レベルを調整す るのが容易である。水の噴射と同様に、この方法は又実際上成分の昇華によるよ うな大なる煙の形成を生ずる。昇華した煙は通常濾過又は電気的フィルターによ ってしか分離出来ない。

上述の説明は高温のプロセスガスの冷却及びその結果の熱又換器の劣化の問題に 関連する現象のかなり詳細な説明を与え、この問題は又がスの冷却、経済的に重 要な熱の回収及びガスの浄化を妨害するが、後者は処理の経済性及び環境問題に 対して重要なものである。

上述のことは又甚だ多くの公知の方法及びその欠点を説明している。

本発明の目的は、 一蒸発され、溶融され及び／又は固体の成分を含む高温処理のガスを冷却し、 −例えば高圧又は低圧蒸気等として、又は処理に供給される粉末材料を加熱し、 又は処理の供給材料のような粉末材料の熱的又は化学的処理を行うことによシ、 プロセスガスの熱を利用することによって最も適当な方法で熱を回収し、 一微細に粉末化され九煙の形成な景少限にし、又煙、溶融滴状体及び粒子を冷却 されるガスから吸着することによシガスを浄化し、又所望の温度範囲にわたって 充分に大なる速度でガスを冷却することによって望１しくない化学的等の反応の 発生を最少限になし、−成る温度、浮遊密度又は成る時間内に生ずる化学反応の ような若干の他の反応又は現象を行わせる、簡単で能率のよい方法を提供するこ とである。

上述の種々のことは１つの応用にて総て可能にされることはない。

本発明による方法は、処理されるガスの中に同時又は短い時間間隔で混合された 固体粒子及び成る混合温度で蒸発するガス及び／又は液体の両者があることを特 徴とし、又少々くとも１つの成分、ガスに混合される固体粒子又はガスが処理さ れるガスよシも低温であることを特徴とするのである。

プロセスガスを処理する為の本発明による装置は、反応装置に配置された混合室 があシ、この混合室が下端部に、又は中間部に隣接した少なくとも１つの入口開 口を有する下方にテーパーした円錐形底部を有し、この開口がプロセスガスと混 合されるガスの為又は蒸発する液体の為に設けられていることを特徴とし、又前 記混合室の壁部又は円錐形底部に固体粒子の為の少なくとも１つの入口バイブが あることを特徴とする。

本発明の方法に於て、プロセスガスをガス及び固体粒子と混合することは、プロ セスガスを入口温度から通常１０３〜１０５°Ｃ／秒である所望の温度に高速で 又は更に迅速に混合室内で冷却し、Ｃれによって混合温度１での冷却がないよう にして行われるのである。入口温度から混合温度１での冷却は極めて迅速で、望 １しくない化学的反応を生ずる時間がないようになさｎる。固体粒子の存在によ って、凝縮及び昇華は固体の界面に異成分的（ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｏｕｓｌｙ　 ）に行われ、このことは均質な核の形成によって生ずる煙の形成を阻止するので ある。

混合温度は、成分及びガスから分離される溶融滴状体（昇華され／凝縮されｆｃ ）が固化して、焼結する恐れのある固体粒子が焼結の開始される温度以下に冷却 され、又温度変化によって生ずる望１しくない化学反応が低温によシ運動の機会 がない為に阻止され、又望ましい反応が運動に好適な温度範囲で行われるように 選択されるのである。

本発明による方法は、混合温度ｌで冷却され九プロセスがス、混合温度Ｉで加熱 された冷却ガス及び固体物の流れの混合物が、 ａ）例えば熱又換器内で、又は低温ガスを混合することによシ、又は蒸発する液 体を噴射することによって所望の温度に冷却さｎｌ 固体物の適当な量が混合室に戻されて、ここで固定物が入って来るプロセスガス 流と混合され、ガス流が後浄化、後冷却、凝縮等の、処理の次の工程１で続けら れ、 適当な処理工程の後で、ガス流の一部分が前記混合室に戻され（ガス又は液体の 形態で）、ここで入って来るガス流と混合されるようになされる。

ｂ）固体物は適当な方法、例えばサイクロン、フィルター又は電気フィルターに よって混合温度にてガス流から分離され、固体物は直接又は潜在的な中間冷却器 を経て混合室に戻され、ここで入って来るガス流と混合されるようになされ、 ガス流は後浄化、後冷却、凝縮等のような、処理の次の工程１で続けられる。処 理の適当な工程の後で、ガス流の一部分は前記混合室に戻され（ガス又は液体の 形態で）、ここで入って来るプロセスガスの流れと混合される、 のである。

この方法の実質的な利点は、両者とも混合温度を得る為に使用され、少なくとも その一方が入って来るプロセスガスよシも低温であるガス流に対する固体粒子の 流れの比率が最艮の状態を得るように選択され、その際 一方に於て、煙の形成が最少限になされ、即ち固体粒子の流れが、その異面で昇 華及び凝縮成分が「成長」する均質な核形成体として作用するのに充分に蜜で、 煙粒子が吸着して溶融滴状体が固層して固化し、他方に於て、形成された浮遊物 の密度が最少限になされ、これによって蜜な浮遊物の取扱いに関係する大なる圧 力損失、圧力変動、摩耗、調節の緩慢化等のような有害な現象が最少限にされる か、又は総て排除さ本発明の夫々の特徴はその場合々々に関係して強調される。

例えば、熱の回収が主に重要な点である場合には、作動の限界内で最大限に可能 な高い温度を得るように努力するのが当然であシ、この場合熱伝達作用力は可能 な限シ大きくなる。しかし、他方に於て、固化する溶融体、煙及び凝縮する成分 の充分な吸着を生じさせ、ガスの浄化費用を最少限にする為に充分な浮遊密度が 選択されなければならないのである。更に、循環するガスの量及び入口温度は、 既述のように熱面を流過するガスの全量、浮遊物の密度及び流速及びこれによっ て構造及び圧力損失に関して極めて犬なる重要な因子である、熱伝達性能及び全 量及び熱伝達面の断面積／長さの比に影響を与える。

特別の場合に於て、溶解塩等を含む液体の使用は冷却効果を得る為に応用可能で ある。この場合、液体はガス中で蒸発する間にこの液体に溶解した化合物は分離 の困難な微細に粉末化された粒子材料を形成しないで、同時に循環する粒子に吸 着されるのでちる。

従って、最艮の配置は極めて多くの因子によって影響を受け、このような配置を 計算する為の万能的な等式を与えるのは不可能である。最艮の配置は公知の条件 に基づいて場合々々によシ見出されなければならない。本発明にとつｔｉｔＪ！ たことは、全、く広範な条件にて良好に作動する配置を確立する際の融通性であ る。

更に、本発明による方法は、プロセスガスの流れに関する調節の可能性を特徴と する。即ち、循環ガスを使用することは、必要な場合に、冷却されるプロセスガ スの流れが停止し九時でも循環流内に固体物を保持出来るのである。これによっ て１体？！ｌが冷却器から外部に出る危険が排除されるのである。

この方法の作動態様及び利点は添付図面に示された例によって更に説明されるが 、これらの図面の８第１図は本発明による方法の応用を示す概略的説明図でおり 、 第２図は本発明の方法の他の応用の図示であり、第３図は本発明の方法の第６の 応用の図示であシ、第４図は本発明の方法の第４の応用の図示であシ、第５図は 本発明の方法を応用する為の装置の詳細を示す垂直断面図であシ、 第６図は第５図のｉｌＪ　Ａ　−Ａの沿う断面図であシ、第７図は本発明の方法 の第５の応用の図示である。

第１図は本発明による装置を示し、この装置に於ては、プロセスガスが冷却され てこれから熱が回収されるようになっている。

プロセスガス１は反応装置２の底部にある入口開口４を通ってこの反応装置２に 供給される。反応装置の底部には、混合室５が配置され、この室の漏斗型式の底 部６には反応装置の底部から距離をおかれて配置される開ロアがある。反応装置 の底部及び混合室の底部は、これらのものの間にエアーボックス８を形成してい る。反応装置の頂部には、熱交換器１０が配置されている。熱交換器の後で、ガ ス１１は第１のサイクロン分離器１２に流れ、これの中で固体粒子がガスから分 離される。

第１の分離器内で分離された固体物の少なくとも一部分は戻しパイプ１６によっ て混合室に戻される。固体物は戻しパイプの底部の傾斜面に沿って開ロアに向っ て流下し、ここでプロセスガス、冷却ガス及び戻された固体物が出会うようにな っている。第１の分離器内で一部分純化され九ガス１３は他のサイクロン分離器 １４に導かれる。第２の分離器内で純化されたガス１５の一部分は反応装置のエ アーボックス８に導かれる。新しい固体物をパイプ１７を通して混合室に供給す ることも可能である。

例１ 加圧装置に於ては、循環ガスの利点が強調される。

以下の例は既述の溶融塩ガス化装置を示しているが、下記のように仮定すること とする。

圧力　１０バール プロセスガスの入口温度　１０００８Ｃ熱面の前の混合温度　６００℃ 熱面の後の出口温度　３００℃ 飽和蒸気温度　２８０℃ ガスの平均公称熱１０００→６００℃ １．６　ｋＪ　／　Ｎｍ３／’Ｑ 循環粒子の平均公称熱　０．８　ｋ、ｙ　／　ｋｇ　／　℃循環ガスの入口温度 　３００’Ｃ 循環ガスの平均公称熱３００→６００℃１．４　ｋＪ　／　Ｎｍ３／’Ｑ 変数としての相対的循環ガスによシ、下記の値が得られた。

Ｖｐｒｏｃｅｓｓ　ｋｇ／Ｎｒｎ３１ｃ９／Ｎｍ３に９／ｍ”０．００　１．０ ０　２．６６７　２．６６７　８．３３９０．２５　１．２５　２．２２９　１ ．７８３　５．７７７０．５０　１．５０　１．７９２　１．１９４　３．７３ ５０．７５　１．７５　１．３５４　０．７７４　２．４２０１．００　２．０ ０　０．９１７　０．４５８　１．４３３上述の表は７５％のような低い循環ガ ス量でも５０チも循環ガスの必要を減少させることが出来、これによって浮遊物 密度が殆ど１／３に低下するのである。屡全く合理的である１００係循環ガスに よって、粒子の循環を１７３に減少させることが出来、ガスを循環させないで浮 遊物密度を元の値の％に減少させることが出来るのである。

１乃至５に９／−３のような低い浮遊物密度によって、約１０７／ｒＩＬ３の平 均粒子密度及びこれよシも大なる密度も得られ、このことは上述の望ましい現象 を生じさゼ、即ち煙の形成を阻止して、既に形成されている超微小粒子を吸着す るのに通常充分である。循環ガス及び粒子材料の量を調整することによって、こ のような場合々々に於て最良の条件を確立して、一方では煙の形成を最少限にな し、他方ではその結果として有害の作用を有する浮遊物密度及び循環粒子を又最 少限になすのが容易になるのである。

例２ 上述の例に於て、ガスの入口温度１０００°Ｃはなお全く低いのである。これに よシ循環ガスの特徴が先ず加圧によって強調されるのである。例えば、硫化物濃 度の溶解に関係する大抵の応用に於てガス入口温度は１２００乃至１４００℃の 範囲で、応用可能の混合温度は５００乃至７００°Ｃの範囲である。ガスの高い 公称温度を考えると、循環ガスの特徴は以下の例によって示されるように減圧さ れた系に於ても全く明らかに見られるのである。

圧力　１絶対バール プロセスガスの入口温度　１３００°Ｃ熱面の前の混合温度　６００℃ 熱面の後の出口温度　３５０℃ 飽和蒸気の温度　２８０°Ｃ ガスの平均公称熱１３００→７００℃ １−９　ｋＪ　／　Ｎｍ’／”Ｑ 循環粒子の平均公称熱　０．９　ｋｙ　／　ｋｇ　／　’Ｃ循環ガスの入口温度 　３５０℃ 循環ガスの平均公称熱３５０→７００°Ｃ１−６ｋＪ　／　Ｎｍ３／Ｑ Ｖｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ／　Ｖｔｏｔａｌ　粒子の循環量　浮遊物密度Ｖｐｒ ｏｃｅｓｓ　ｋｇ／Ｎｍ３に９／Ｎｍ３に９／ｍ”０．００　１．００　３．６ １９　３．６１９　１．０１５０．２５　１．２５　３．１７５　２．５４０　 ０．７１３０．５０　１．５０　２．７３０　１．８２０　０．５１１０．７５ 　１．７５　２．２８６　１．３０６　０．３６６１．００　２．００　１．８ ４１　０．９２１　０．２５８従って、循環ガスを使用することによって粒子の 循環が容易に半分に減少され、処理からの放出の合計と殆ど同じ浮遊物密度レベ ルを得ることが出来るが、これはこれと似た場合に於て大体０．１乃至０．５　 ＩＣ９／　Ｎｍ３である。１　ｋｇ　／　Ｎｍ３以下の浮遊物はガス流とよく似 た挙動を行い、このことは装置の設置を著しく簡単化するのである。

第２図は循環ガス装置を示し、これに於てはガスの冷却が固体粒子の分離の後、 即ち純化ガスに対して行われるようになっている。従って、本発明による方法は バイパスガスからセメント炉の蒸発するアルカリを分離するように企図されてい て、この作動は低い混合温度を必要とする。

第２図は第１図とは、循環ガス９を反応装置２のエアーボックス８に供給する前 に循環ガス９を中間冷却器１８を通して導くことだけが異なる。この為に同じ符 号が等何物を示すようになっている。

例３ 以下の例はセメント炉のアルカリバイパスガスの純化に対する循環ゴスの効果及 び熱の回収を研究するものである。

圧力　１絶対バール プロセスガスの入口温度　１０５０’Ｃ熱面の前の混合温度　３５０°Ｃ 熱面の後の出口温度　２５０℃ 飽和蒸気の温度　１８０℃ ガスの平均公称熱１０５０→３５０℃ １−８　ｋＪ　／　Ｎｍ３／℃ 循環粒子の平均公称熱　０．９　ｋＪ　／ｋｌ／’０中間冷却の後の循環ガスの 入口温度 １５０℃ 循環ガスの平均公称熱２５０→３５０℃１　、５　ｋＪ　／　Ｎｍ’／”Ｑ Ｖｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ／　Ｖｔｏｔａｌ　粒子の循環量　浮遊物密度Ｖｐｒ ｏｃｅｓｓ　ｋｇ　／　Ｎｍ３ｋｇ／Ｎｍ”　ｋｇ／ｍ３０．００　１．［］０ 　１４．０００　１４．０００　６．１３５０．２５　１．２５　１３．１６７ 　１０．５３３　４．６１６０．５０　１．５０　１２．３３３　８．２２２３ ．６０３０．７５　１．７５　１１．５００　６．５７１　２．８８０１．００ 　２．００　１０．６６７　５．３３３　２．３３７この場合単に中間冷却を受 けている循環ガスによって、浮遊密度は、圧力損失及びその他の、蜜な浮遊物を 取扱うことに関する問題を、同時に装置の実質的な利点を失わないで排除出来る ようなレベル１で減少さゼるのが容易になる。この場合、中間冷却は極めて簡単 な作動である。何故ならばセメント炉の燃料ガスに関して何等の問題がなく、又 このことに対する酸の露点又は水の露点に関する問題もないからでおる。他方に 於て、中間冷却はかなシ純粋なガスによって行われ、このことは中間冷却器が劣 化する問題がない理由である。

例４ 化学工業は、化学的化合？！ｌが選択的凝縮及び／又は昇華によって互いに分離 されるような処理の循環の例を与える。下記は本発明の方法をチタンの塩素処理 （ｃｈｌｏｒｉｎａｔｉｏｎ　）にて生ずるガスの精製に応用する例を与える。

チタンの塩素処理は若干の金属塩化物を含むガスを発生させるが、このガスから の選択的な凝縮又は昇華がＭｎ　Ｃｔ２、Ｆｅ　Ｃｌ３及びＡｔＣｌ３のような 他の塩化物を、主生成物即ちＴｉＣ４４の凝縮の前に分離するのを助けるのであ る。少量のＭｎ　Ｃｌ２は犬なる蒸気圧力の為に蒸発して塩素化ガス（ｃｈｌｏ ｒｉｎａｔｉｏｎ　ｇａｓ　）になシ、これから不純物としてＦｅＣｌ３に凝縮 し、これによって製造される塩化フエライ）　（ｆｅｒｒｌｔｅｃｈｌｏｒｉｄ ｅ　）の品質な劣化させる。

下記は塩化７エライトの昇華の前のＭｎＣ４２の選択的な分離の処理を行うもの である。

塩化物の溶解及び沸騰温度（’Ｃ） 溶　解　沸　騰 ＭｎＣｔ２６５０　１２３１ ＦｅＣ６３５０７３１５ ＴｉＣｔ６　−２５　１３７ 原理的に、塩化マンガンの選択的昇華は容易である。

何故ならばこれの溶解点が塩化フェライトの沸騰点よシも６００°Ｃ以上高いか らである。通常、塩化マンガンの昇華は充分な量のＴｉＣｔ４Ｑ体をＦＪ１００ ０℃の塩素化ガス内に噴射することによって行われる。この場合ＴｉＣｔ４液体 はガスの間で蒸発し、従ってガスを約４５０℃に冷却する。これによって塩化マ ンガンは甚だ微細な煙として昇華するが、これの分離は実際上サイクロンのよう な簡単な装置によっては不可能である。

第６図は塩素化ガスから塩化マンガン及び塩化物鉄の選択的分離を行う為に本発 明による方法を利用することを示している。温度がｉ　ｏｏｏ℃であるガス１０ １は混合室１０５の入口開口１０６に供給され、この開口に流体ＴｉＣｔ、　１ ０９が噴射され、この流体ＴｌＣ６４は蒸発する間にガスを冷却する。同時に、 ガスはＭｎ０４２粒子を含む固体粒子の流れに出会い、この流れは分離器１１２ から戻し導管１１６を通して戻され、これによって昇華が直接に固体粒子の表面 で行われ、分離の困難な煙の発生が排除されるのである。反応装置１０２を出る 、４５０℃に冷却されたガス１１１に含１れている固体物は分離装置１１２及び １１４内で２つの段階で分離される。第１の分離装置１１２にて分離され次回体 物の一部分はパイプ１１９を通って反射され、第２の分離装置１１４からの総て の固体物はパイプ１２０を通って反射される。上述のことは塩化フェライトの昇 華の前に選択的にＭｎＣＬ　２分離する簡単な装置を提供するものである。

第２の分離装置を出て来るガス１１５は対応する方法で処理されて装置１２２内 で塩化フェライト１２１を分離するが、ここでガスは流体ＴｉＣｔ４１２３によ って約３００℃に冷却される。このＴｉＣ４４は装置１２５内に於ける凝縮によ って装置１２２を出て来るガス１２４から分離されるのである。分離された塩化 Ｔ１の一部分は装置１２２に導かれ、他の部分は反応装置１０２に導かれる。

若干の高温処理に於ては、処理作用は塵埃状又は微粉状の給送材料によって給送 されるようになされる。

例として、ガラスの溶解、自溶精練処理（ｆｌａｓｈｓｍｅｌｔｉｎｇ　ｐｒｏ ｃｅｓｓ　）及びセメントの燃焼を述べる。

上述の処理のエネルギー経済性に関して、給送材料の予熱を行うのに燃料がスの 熱量を利用するのが最も合理的である。セメントメ燃焼はこのような装置のよい 例であるが、この装置は、予備焼成（ｐｒｅｃａｌｃｉｎａｔｉｏｎ）も行われ る所謂サイクロン予熱装置に於て給送材料を予熱するのに燃料ガスの熱量を利用 するものである。

しかし、大概は、燃料ガスの熱量が、処理技術に関連し又は作動に関して、燃料 ガスに混合される給送物に対して高過ぎる不均衡を生ずる。何故ならば給送材料 は高温になシ過ぎて、従って焼結され、例えば反応を開始し、従って要求される 特性を失うのである。実際上、燃料ガスの熱の極く一部分しか給送材料の予熱に 利用されない。残余の熱を吹付は空気の予熱又は通常のように例えば蒸気の発生 に利用することが可能である。若干の場合には、燃料ガスの熱の一部分は又吹付 げ空気の予熱に使用されることが出来る。しかし、酸素吹付は処理に於ては、こ のような可能性はない。

第４図は微粉状の給送材料の予熱の為の本発明の方法の利用を示す。高温のプロ セスガス４０１が反応装置４０２の混合室４０５の入口開口４０４を通って供給 され、その後でこのプロセスガスが冷却された循環ガス４０９及び分離器４１２ から戻された固体流４１６に出会うようになっている。サイロ４２６から微粉状 の給送材料が混合室に計量されて導入される。分離器４１２及び４１４内で純化 されたガス４１５は冷却器４２７内で冷却され、冷却されたガス４２８の一部分 ４０９は反応装置内に導かれる。給送材料の温度は、循環ガスの助けによって作 動に関して最良のレベル１で容易に調整されることが出来、この処理からの放出 物は分離されて給送材料と共に処理に戻され、廃熱の残余の部分は例えば蒸気の 発生又は吹付は生気の加熱又はこれらの両方に利用されることが出来る。凝縮及 び煙形成成分及び溶融成分は冷却の早い段階にてガスから吸着されるから、熱伝 達面によって行われる熱交換が実質的に容易になり、従って、装置が更に価格の 点で有利になる。

鉄の製造の例 鉄の脱酸の分野に於ては例えば鉄の製造に於ける溶鉱炉の代シに使用する為に若 干の種々の方法が開発されて来た。実際の溶解及び最終的な脱酸の前に処理の給 送材料の予熱及び予備酸化を行うのに石炭及び酸素による底部吹伺けを行う転炉 の排出ガスの熱量及び脱酸ポテンシャルを利用する興味のある機会があるのであ る。

溶解処理によって製造されるガス流又は水の噴射、蒸気又は水の噴射によって冷 却されたガスの循環によるこのような流れの冷却は若干の関連技術から公知であ る。これらの装置の欠点は、例えばガス分析及び酸素の平衡の変化であシ、又は ガスの熱量が既述のように回収不可能であることである。更に他の欠点は、ガス の循環及び水の噴射に於て、分離が困難な煙の発生が既述のように阻止出来ない ことである。

給送材料の予熱は本発明の方法により第４図に示されるような装置にて容易にさ れる９本発明の方法は、石炭及び酸素によって吹付けられる溶解及び脱酸処理に 関連して例えば下記を与える。即ち 一所望のレベル１で石炭及び酸素によって吹付けられる溶鉱炉の排出ガスの温度 を調整し、−ガスを適当に純化し、 一更にガスを処理の給送材料として使用される鉄の濃縮物の、溶解及び最終的脱 酸の前の予備還元に利用このようにして、プロセスガスの熱量及び化学的ポテン シャルの両者が最良の格納な状態で利用され、最良の可能な全体的エネルギー経 済性を得られるのである。

これらの文献は処理の給送材料の予備還元に於ける石炭−酸素吹付は溶解処理の ガスを利用する努力を行うものである。これらの配置に於て、予備還元処理の前 にガスを冷却し、純化し、加熱することが推奨される。

これらの方法は複雑で、就中充分な経済性を得るのには高価過ぎるのである。

本発明による方法によって、脱酸処理の為に適当な温度レベル１で溶鉱炉のガス を単に冷却し、又ガス自体の分析値に影響を与えないでこれらのガスを処理に導 く前に脱酸処理に対して不具合な煙から純化することが可能である。利用される 脱酸処理に関係して、ガスは７００乃至１０００°Ｃの温度レベル１で冷却され なげればならない。この方法は例えば第２図に示されるような設備によって実施 されることが出来るが、この設備は反応装置２の頂部に熱伝達面を有する必要は ない。適当な循環粒子材料が場合々々によって選択され、通常これをプロセスガ スから分離された粒子と共に処理に戻すことが出来る。更に、循環粒子が高温に 於ても焼結せず、又はこのような材料を、粒子の焼結を阻止する循環粒子内のこ のような材料に給送し得るように循環粒子を選択することが出来る。この方法の 利点は、ガスの温度が必要に応じて調節可能で、ガスが煙から純化されることが 出来、冷却によって解放され友熱がガス自体の分析値に影響を与えないようにし て処理蒸気又は高圧蒸気を発生させるのに利用出来ることでちる。

上述は本発明による方法をガスを脱酸処理に使用する前に酸素−石炭吹付は鉄溶 解反応装置のガスの温度調節及び純化に応用することを示している。この点に関 して、又循環給送材料の予熱と同様な他の可能性もある。この場合、溶解処理の ガスは本発明による装置（第２図）に導かれ、ここで温度が循環ガスにより、恐 らく循環流体ベッド反応装置に配置された熱伝達面によって予備還元に適当に調 節され、予備還元される鉄濃縮物が循環粒子とＣて使用されるのである。この濃 縮物の給送及び循環ガス及び循環される粒子の量は予備還元に充分な保持時間を 受けるように調整されるのである。その後で、高温の予備還元された材料は調整 に溶鉱炉に給送さｎるか、又は冷却され、ブリケットになされて鋳造された後で 溶解の為に使用されるのである。溶解処理に直接に高温材料を給送することは勿 論エネルギーの経済性から最良の方法である。実際上、冷却及び鋳造に有利な他 の因子もある。

脱酸濃縮物と同じ温度で予備還元工程を出たガスはなおＣｏ−Ｈ２に富んだガス でおる。このガスは更に予備加熱、空気予備加熱又は高圧蒸気の製造に利用され る。

上述の例は、処理の給送材料の予熱及び脱酸に於てプロセスガスの熱量及び化学 的ポテンシャルを利用する本発明の方法によシ与えられる便宜を与えるものであ る。更に、この説明は大なる冷却速度にて所望の湛夏範囲を通るガスの冷却によ る成る反応を阻止する可能性を与えるのである。

本発明の方法は又温度、固体保持時間及びガスの化学的ポテンシャルを調節する 機会があるから、所望の反応を行うことが可能である。

下記はこのような機会の例を与える。例えば、不純なＣｕ濃縮物の自溶精練は就 中ＣｕＳＺｎ、Ｐｂ等のような貴金属及びこれに関連してそれほど貴重でない鉄 を含有する粒子を含むプロセスガス流を発生させる。処理を出て行くガスの混合 温度及び循環粒子反応装置の温度を約６５０乃至７００℃に調整することによシ 、又酸素、例えば空気を循環ガス流内に給送することによって反応装置の酸素ポ テンシャルを適当なレベルに調節することによってこのような条件が流動化ベッ ド反応装置内に形成されて、プロセスガスの粒子材料内に含１れていた貴金属（ Ｃｕ、　Ｚｎ、　Ｐｂ等）が水溶性の硫酸塩を形成し、これに反して鉄が不溶解 性酸化物の形態で水中に残留されるのである。例えば、第４図に示された構造な 配置は僅かに修正することによってこの目的に使用されることが出来る。溶鉱炉 を出るＳＯ□及び粒子を含むプロセスガス４０１は循環ガス４０９及びこのプロ セスガスに添加さｎる空気、（図面には示されていない）によって混合室４０５ 内で６５０乃至７０Ｄ’Ｃの反応温度に冷却されるが、この温度は又移送部とし て役立つ反応区域４０２及び循環粒子４１２及び４１６内に生ずる。この装置か らはガスと共に装置に入るような、又溶解工程に更に供給される為の組立サイロ ４２６からの多くの粒子が不要になされる。循環される粒子の量を調整し、又空 気を添加することによって酸素レベルを調節し、又温度レベルを選択することに よって処理条件が夫々の場合に最良の状態になされることが出来る。この点に関 して、溶解処理の硫酸塩化反応によシ発生される熱が例えばボイラー４２７の高 圧蒸気の形態で回収されることが出来る。

例えば中性又は穏やかな脱酸性の雰囲気に於てＡｓ。

ｓｂ及びＢ１を除去する為の不純Ｃｕ濃縮物の予備処理に於ては、約７００℃の 温度に於ける部分的焼成が一般的に利用される。この処理に於ては、上述の成分 はガス相の硫化物として蒸発してガスの処理の後の工程で分離されるのでおる。

この処理は本発明の方法によシ溶解炉内でガスの冷却と同時に行われることが出 来る。濃縮物即ち溶解炉の給送材料の予備処理は例えば第４図に示されたような 装置によって行われることが出来るが、この装置に対しては熱交換器４２７の後 で分離器、熱交換器及び第４図には示されていないガスを更に処理する為の他の １つの分離器が配置されている。溶解炉からの排出ガス４０１及び処理の給送材 料はサイロ４２６を通って混合室４０５に給送されるが、この混合室には循環ガ ス４０９も給送されて温度を正しいレベルに設定するようになっている。粒子保 持時間は循環される粒子の量を調整することによって制御される。必要な場合に は、装置の脱酸ポテンシャルは例えば必要に応じてナフサ又は空気を循環ガス導 管を経て装置に、又は直接に反応装置に給送することによって微調節されること が出来る。反応温度は不純物を蒸発させるのに艮好な結果を得る為に７００℃を 超過するのが望ましいが、反応温度は又給送材料の焼結及びその他の特性によっ て決定されるのである。溶解炉から来る処理される濃縮物及び分離され次粒子は 高温状態で溶解処理の給送材料に排出されるか、又は冷却及び場合により貯蔵の 後で低温状態で処理に給送されるのである。この段階で製造され、硫化’ｉ！Ｉ Ｊ　（Ａｓ　ｓ　５ｂｓＢｉ　、、、　）の形態の蒸発される不純物及び恐らく 少量の元素硫黄を含むプロセスガス４１５は更に先の処理に導かれる。

例えば更に先の処理に於て、ガスは熱交換器４２７の前で附加的空気（図示せず ）によって酸化を制御され、これによシ上述の不純物が酸化して、例えば５ｂ２ ０３及びＢｉ２Ｏ３が昇華してガスから分離可能になるようなＷ［に冷却される 。その後で、Ａｓ２Ｏ３を含むガスが更に何等かの適当な方法、又は例えば本発 明による方法によって別の装置で約１２０℃の温度に冷却され、これによｐ　Ａ Ｓ２０３が昇華してガスから分離されるのである。

その後で、ガスは更に先の処理に導かれ、例えば硫酸を製造する。

上述の結合に於て処理に必要な熱は溶解炉のガスから受入れられるが、これに反 して別個の部分的焼成に於ては、熱は濃縮物の硫化物の部分を酸化することによ って発生されなければならない。従って、濃縮物の加熱値（ｈｅａｔｉｎｇ　ｖ ａｌｕｅ　）が溶解処理自体の必要の為に節約されるのである。同時に、処理さ れる、Ｓ０２を含む多くのガス流が２つ又は１つに減少され、ガス流のＳ０２含 有量が通常の装置に比較して増大するのである。

第７図は反応装置５０２内のプロセスガス５０１を処理する装置を示し、この装 置に対してプロセスガスが反応装置の上方部分に配置される入口開口５０４を通 って導入されるようになっている。冷却され、粒子を循環させている循環ガスが 又反応装置の上方部分に導入される。プロセスガス、循環ガス及び循環粒子は反 応装置の上方部分の混合空間５０５にて速やかに混合される。混合温度に違し７ ’Ｃガス／粒子浮遊物は反応装置内を下方に下流に向って流れる。第７図に示さ れる冥施例は反応装置の底部に配置さｎる熱交換器５１０を含み、この熱又換器 の中で熱がプロセスガスから回収される。反応装置の下方には粒子分離器５１２ が配置され、ここで固体粒子がガス／粒子浮遊物から分離される。種々の公知の 技術が粒子の分離に応用出来、この分離は１′）又は若干数の段階で行われるこ とが出来る。第７図に示されに応用例では、一部分純化されたガスは二次ガス冷 却器５２７を経て他の粒子分離器５１４に導かれる。

純化ガス５１５の一部分はポンプ５２９によって循環ガス５０９の形態で反応装 置の上方部分に再循環される。反応装置に導く前に、循環ガスは１つ又は両方の 粒子分離器５１２及び５１４から分離された固体粒子５１６及び５２０と混合さ れる。粒子は又空気圧作動装置、ホイスト又はエレベータ−、スクリュー等のよ うな種々の公矧の移送装置を使用してガスから分離されて反応装置の上方部分に 戻されることが出来る。

第７図に示されるように、熱は反応装置５０２内の熱交換器５１０にてプロセス ガスから回収されることが出来る。しかし、若干の応用例では、最初に例えば純 化装置５１２内でガスを予備純化し、その後でこれを熱交換器５２７を流過さセ るのが有利である。特に粒子量が甚だ大量に場合には、熱交換器の前でガスから 摩耗性材料を除去するのが有利である。他方に於て、所望の場合には、反応装置 内でのみ熱の回収を行い、他の熱又換器５２７を除去することが出来る。

第７図に示された装置によって、不発明の方法の上述の総ての利点を得ることが 出来る。即ち−迅速な冷却、 一早期の浮遊物の形成、 一選択的凝縮等、 である。

構造的には、この装置は、昔の装置では固体粒子をガス流に強制することが殆ど 必要であったのに対して、本発明による構造は入口開口にて瞬間的な混合を行う 点で昔の応用例とは異なるのである。

第７図に示された装置の更に他の利点は下記の通シである。即ち 一粒子がプロセスゴス流とは無関係に装置を流れるから粒子の循環が容易である 。装置の機能はゑ少限のプロセスガス流も必要とセす、 一実際の混合室を必要とゼす、 一人口開口に於ける絞りを非常に必要とすることがないから圧力損失が最少限に なされる、ことである。

上述の説明は本発明の方法の若干の利点を与える。

上述の例は、最良の循環粒子及び循環ガスの組合せが夫々の場合に対して最良に なさｎることが出来ることを示している。しかし、このことは煙の形成及び吸着 に関して混合部分に生ずる平均粒子密度が低過ぎるようになす恐れがある。この ＊ｉは装置に於て考慮を要することである。上述の例は反応装置を通って循環さ れる浮遊物の密度を取扱っているが、この密度は循環ガスによって０．５　ｋｇ 　／　ｍ３のレベル及び更にこれよシも低く調節されることが出来る。この場合 粒子寸法に関係する粒子の平均量は１０’／ｍ３又はそれ以下で、こｔによって 粒子間の平均距離が高々１０龍になされる。煙の形成及び超微粒子の吸着を阻止 するのに予め必要なことは通常混合の場合の大なる粒子密度、例えば１０’　− １０８／ｍ３であって、これによって粒子間距離は５　、、、１朋になる。この 種の装置を構成するのに若干の方法がある。設備を行う簡単で望ましい方法は、 大きいか又は小さい粒子の部分が混合部内で内部循環状態になされ、粒子の一部 分のみがコンベヤーとして働く反応装置の上方部分を通って循環流に導かれるよ うに反応装置の混合部を構成することである。このことは例えば混合部の有効断 面積が移送部の断面積よシも大きくなるようにして簡単に行われる。この場合、 混合部の平均流速は移送部の流速よシも対応して小さくなされ、これによって混 合部内に生ずる浮遊物密度が大きくなされるのである。

更に、混合部の幾何学的形状は、混合点ｌで戻されるように強制される内部循環 が形成されるように配置される。このようにして、混合部、特に混合点の浮遊物 密度は大きい範囲で調節されることが出来るのである。一般的に１０７乃至１０ ８粒子／ｒＩＬ３の浮遊物密度が混合部にて充分であって、こｎによシ浮遊物が 粒子寸法及び公称重量等に関係して、固体粒子１０乃至１００ｋＲ／ｍ３を含む ようになされる。従って、浮遊物密度が数百に９　／　ｍ３で、圧力損失が対応 して著しく高いレベルにあるような実際の通常の流動化ベッドの疑問は存在しな いのである。

第５図及び第６図は本発明による装置の望ましい実施例を示す。これらの図面は 第１図に示された反応装置２の下方部分を示し、この下方部分は混合室５を含み 、この混合室５は又下方に向ってテーパーする円錐形底部６を含み、これの最低 部にはガス人ロアがある。

反応装置の底部３及び混合室の底部の間に形成されたエアーボックス８に対して 接線をなして冷却ガス９の入口バイブ２９が連結されている。反応装置の底部の 中央にプロセスガス１の入口４が設けられている。混合室に連結され九分離され た粒子の戻しパイプ１６は戻シ粒子を下方に循環する運動にてガス入口開ロアに 向って導く。混合部の断面積はこれの上方にある反応装置の断面積よりも犬きく 、この反応装置がフ／ベヤ−として働くようになっている。

第５図及び第６図に示された混合部は又別の方法で配置されることが出来る。従 って、混合室の円錐形の底部は冷却されるガスの少なくとも一部分が流過さｎる 開口を設けられることが出来る。固体粒子の一部分はガス入口バイブ２９を通っ て混合室に給送されることが出来る。

第５図及び第６図に示された混合部の作動原理は本発明の方法の次のような特徴 を与える。即ちａ）混合部、特に混合点の浮遊物密度及び温度は大きい範囲で夫 々の場合に適当なレベルに調節可能であって、 ｂ）コンベヤー及び粒子分離器に入る浮遊物の密度及び固体物流は場合々々によ って最良のレベルに最少限になされることが出来、これＫよって摩耗、固体粒子 を処理する装置、圧力損失等のような犬なる浮遊物密度に関係する問題が最少限 になされる、のである。

本発明は上述の応用面及び配置に制限されるものではなく、種々の修正、応用及 び構造が請求の範囲内にて可能である。

応用例に於ける冷却ガスは循環ガスであったが、空気のような何等かの他の適当 なガスが冷却ガスとして使用出来る。混合点に於て混合温度にて蒸発する液体は 例えば水になし得る。この方法は又液体の蒸発及びこれに関連して上述のように 固体の回収の為に使用出来るのである。

Ｆｉｇ、　１ Ｆｉｇ、　２ Ｌ”）Ｐ ＦＩＧ、７ 補正書の翻訳文提出書　（特許法第１８鴨の７４組

Claims (25)

【特許請求の範囲】
1. １．プロセスガスを反応装置内で冷却し、処理されて大部分反応装置に再循環さ れて戻された後でプロセスガスから分離された流動化された固体粒子にプロセス ガスを接触させるようになすプロセスガスの処理方法に於て、処理されるプロセ スガスが同時に又は短い時間間隔で再循環される固体粒子及び少なくとも一部分 処理されて、処理の後で固体粒子を分離されるプロセスガスであるガスと混合さ れ、又少なくとも１つの成分、即ち処理されたガスと混合される固体粒子又はガ スが、処理されるプロセスガスよりも低温であることを特徴とするプロセスガス の処理方法。
2. ２．プロセスガスと混合されるガスが反応装置内で処理された後でプロセスガス から流体に凝縮され、この流体が混合温度で再蒸発されることを特徴とする請求 の範囲第１項記載のプロセスガスの処理方法。
3. ３．プロセスガスと混合される成分の内固体粒子及びガスの両者が処理されるガ スよりも低温であることを特徴とする請求の範囲第１項記載のプロセスガスの処 理方法。
4. ４．前記プロセスガスから排出された蒸発成分の相変化の温度以下にプロセスガ スを冷却する請求の範囲第１項記載のプロセスガスの処理方法に於て、蒸気が主 に固体両者の表面に昇華するようになされることを特徴とする方法。
5. ５．プロセスガスから煙を分離する請求の範囲第１項記載の方法に於て、ガスを 冷却することによつて煙が主に固体粒子の表面に吸着されるようになされたこと を特徴とする方法。
6. ６．前記プロセスガスから排出された溶融成分の相変化温度以下にプロセスガス を冷却する請求の範囲第１項記載の方法に於て、溶融滴状体が主として固体粒子 の表面に固着及び固化するようにされるか、又は固体粒子に固化することを特徴 とする方法。
7. ７．混合室内に処理されるガスと混合される固体粒子及び／又はガスの量を調整 することによつて、望まれる反応に有利な混合温度及び／又は固体浮遊密度が保 持されることを特徴とする請求の範囲第１項記載の方法。
8. ８．プロセスガスが望ましくない反応に運動学的に有利な温度以下に迅速に冷却 され、この反応の生ずる時間が大部分なくなることを特徴とする請求の範囲第７ 項記載の処理方法。
9. ９．プロセスガスを処理する請求の範囲第１項記載の方法に於て、前記ガスが前 記ガスに含まれて焼結する傾向のある粒子の焼結温度以下に冷却されることを特 徴とする請求の範囲第１項記載の方法。
10. １０．プロセスガスが所望の化学的反応に対して運動学的に有利な温度範囲に迅 速に冷却されることを特徴とする請求の範囲第７項記載の処理方法。
11. １１．混合段階の後で、ガス／固体混合物、即ち浮遊物が熱交換器によつて冷却 されることを特徴とする請求の範囲第１項記載の方法。
12. １２．若干の分離段階の後で、ガスが熱交換器によつて冷却されることを特徴と する請求の範囲第１項記載の方法。
13. １３．若干の分離段階、恐らく処理の他の段階の後で、完全に、又は一部分純化 されたガス流が冷却されて前記ガスに含まれる１つ又はそれ以上の成分を流体に 凝縮させ、又このようにして作られた流体が処理されるプロセスガスに戻されて 、流体が混合点に入つた直後にこの流体をプロセスガス内に蒸発させ、このよう にして処理されるガスを冷却し、又冷却するプロセスガスが同時に又は短い時間 間隔で分離器から戻されて混合部内を循環される固体流に出会い、これによつて 処理されるガスが充分に蜜な固体浮遊物の存在下に高速で所望の温度レベルに冷 却され、又ガスに含まれて混合温度で昇華する蒸気が低温の固体粒子の表面に昇 華することを特徴とする請求の範囲第２項記載の方法。
14. １４．処理されるガスに混合される流体が水であることを特徴とする請求の範囲 第２項記載の方法。
15. １５．処理されるガスと混合される流体が溶解された塩を含み、これが流体の蒸 発する間に循環する粒子の表面に吸着されることを特徴とする請求の範囲第２項 記載の方法。
16. １６．プロセスガス及びこれに混合されるガスが固体粒子に接触する直前に互い に接触するようになされることを特徴とする前掲請求の範囲の何れかに記載の方 法。
17. １７．プロセスガスと混合されるガスがプロセスガス流と接触する直前に固体粒 子の流れと混合されることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第１５項の何れか に記載の方法。
18. １８．前記戻される固体粒子の一部分がプロセスガスと混合されるガスと混合さ れ、他の部分が、これらのガスが互いに接触される直前にプロセスガスと混合さ れることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第１５項の何れかに記載の方法。
19. １９．プロセスガスと混合されるガスが、プロセスガスが固体粒子と接触する直 前に固体粒子流と混合され、又プロセスガスと混合されることを特徴とする請求 の範囲第１項乃至第１５項の何れかに記載の方法。
20. ２０．垂直反応装置（２）を含み、これの底部にプロセスガスの入口開口（４） が配置されている固体粒子の存在下にプロセスガスを冷却することによりプロセ スガスを処理する装置に於て、混合室（５）が前記反応装置に取付けられ、前記 混合室が下方にテーバーする円錐形底部（６）を有し、少なくとも１つの入口開 口（７）が下方に円錐形底部又はこれの直接近傍に配置され、この開口がプロセ スガスと混合されるガス（９）又は蒸発する液体（１０９）の為に設けられてい て、固体粒子の為の少なくとも１つの入口パイプ（１６）が混合室（５）の壁部 又は円錐形底部に取付けられていることを特徴とする装置。
21. ２１．前記反応装置（２）の底部（３）及び前記混合室の円錐形底部（６）がエ アーボツクス（８）を形成し、又プロセスガスと混合されるガスの少なくとも１ つのパイプ（２９）が望ましくは前記エアーボツクスに接線をなして取付けられ ていることを特徴とする請求の範囲第２０項記載の装置。
22. ２２．前記混合室（５）の円錐形底部（６）の入口開口（７）が前記入口開口（ ４）と同心的に前記反応装置の底部（３）に於て前記円錐形底部の最下方の点に 取付けられ、又前記混合室の円錐形底部（６）の最下方の点が前記反応装置から 距離をおかれて配置され、このことが前記エアーボツクス（８）から前記混合室 までの均一なガスの流れを可能になしていることを特徴とする請求の範囲第２１ 項記載の装置。
23. ２３．前記混合室の円錐形底部（６）の最下方の点に開口（７）があり、この開 口が前記反応装置の底部（３）に於てプロセスガスの前記入口開口（４）と連結 されていて、又プロセスガスと混合されるガスの少なくとも１つの入口開口が前 記混合室の円錐形底部のテーバーする部分に配置されていることを特徴とする請 求の範囲第２１項記載の装置。
24. ２４．前記反応装置に取付けられた入口パイプ（１６）が前記壁部に対して斜め の角度をなし、固体粒子が前記反応装置に入る際に固体粒子の下方に傾斜した進 路を形成するようになされていることを特徴とする請求の範囲第２０項乃至第２ ５項の何れかに記載の装置。
25. ２５．前記混合室の上方部分が頂部に向つてテーバーしていることを特徴とする 請求の範囲第２０項乃至第２４項の何れかに記載の装置。