JPH0440054B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は固体を担持したガスを清浄化する方法
およびこのような清浄化方法を遂行するための装
置に関する。

煙道ガスおよびプロダクトガスのようなガスか
ら固体の汚染物を除去するために多くの種類の方
法と装置が知られている。特に工業化されて著し
く人間が密集している地域においては、環境汚染
を低減するために、煙道ガスは大気中に放出する
前に完全に清浄にしなければならない。プロダク
トガスの清浄化の例は、粗製のガスを更に処理す
るかまたは使用する前にそのガスを精製する場合
にみることができる。このような精製はガスを更
に処理するかまたは適用するために使用される装
置の汚染を防止するのに必要である。

今日利用することができる種々の型のガス清浄
化装置は２つのグループ、すなわちいわゆる乾式
清浄化装置およびいわゆる湿式清浄化装置に分け
ることができる。フイルターおよびサイクロンの
ような乾式清浄化装置はガスから比較的粗い固体
を除去するのに適している。約５ミクロンよりも
小さな寸法を有する極めて小さな固体汚染物を除
去しようとする場合にはフイルターは有効かもし
れないが、その寸法が普通やや大きいという欠点
を有する。分離効率を向上させるか、またはコン
パクトな装置を得るためには湿式清浄化タイプの
装置を使用することができ、その装置の中でガス
流の固体汚染物はガス流中に噴霧された洗浄液に
捕えられて運ばれる。

固体を担持したガスの湿式清浄化に適した装置
の例は米国特許第3142548号明細書から知られて
いる。この刊行物においてはいわゆるベンチユリ
ースクラバーが開示されており、その中で固体を
担持したガスは操作中ベンチユリ型の装置を通つ
て流れる。その装置の首を通つたときに、極めて
微細に分散した固体を含むガス流はかなり加速さ
れるのに対し、洗浄液はむしろ低い速度でガス流
に添加される。洗浄液はガス中に霧のような状態
で分散される。その結果、慣性衝撃によつて大き
な固体／小滴相対速度が固体汚染物と洗浄液小滴
との凝集を形成させる。次いで、これらの凝集物
は、上記の公知の清浄化装置中のフイルターマツ
トによつて形成された機械的な分離手段によつて
ガスから除去される。

上記の公知の湿式清浄化装置は微細な固体につ
いては高い分離効率を有するが、１ミクロンより
も小さな寸法の水準にある極めて微細な固体は、
この公知の湿式清浄化装置を使用したとき、ベン
チユリの首で気相のための非常に大きな圧力損失
を許容しなければ、ガス流中に残留する傾向があ
る。

しかしながら、煙道ガスとプロダクトガスの絶
えず増大しつつある生産は、気相に対して受け入
れることができる僅かな圧力降下において極めて
微細な粒子についてさえも極めて高い分離効率を
有する、この種のより進歩した分離装置を必要と
している。本発明の目的は、処理量を低下させず
にしかも気相の圧力降下を殆ど増大させずに、公
知の分離方法よりも高い分離効率を有する、固体
担持ガスの清浄化方法を提供することである。本
発明によると、固体担持ガスを清浄化する方法は
次の一連の段階、すなわち ａ 固体を担持したガスの流れの中に冷却用流体
を導入してそのガスを飽和させ、それによつて
ガスの流れの中の固体の上に該ガス中の該冷却
用流体を凝縮させて、大きくなつた粒子をガス
の流れの中で形成させ、このようにして大きく
なつた粒子は、汚染物である前記固体から構成
された核と、それを包囲する液層とからなるも
のであり、 ｂ 前記のガスの流れから生じた液体の少なくと
も一部を、大きくなつた粒子を有するガスの流
れから分離し、 ｃ 分離された液体を、大きくなつた粒子を有す
るガスの流れの中に分散させて、液体と大きく
なつた粒子との凝集物を形成させ、そして ｄ 液体と大きくなつた粒子とから生成した前記
凝集物をガスから分離し、そして実質的に固体
を含まないガスを回収すること、 を含む。

本発明方法においては、固体粒子が液体で覆わ
れる調整段階が分離段階に先行し、それによつて
大きくなつた比較的粗い粒子が生成し、これは比
較的容易にガスから分離することができる。

本発明の別の目的は上記の本発明方法において
使用するための装置を提供することである。

本発明によると、固体を担持したガスを清浄化
する装置は、容器の頂部部分中に実質的に垂直に
伸びていて、流体を導入するための手段を備え
た、固体を担持したガスの供給導管を有する、垂
直に伸びた上記容器、ガスから液体を分離するた
め気／液混合物に回転運動を与える主たる手段、
および分離された液体を供給導管から容器へ横方
向に排出するための手段、上記の容器は供給導管
に関して実質的に一直線に配置されているベンチ
ユリ形のガス通路を内部に備えており、ベンチユ
リ形のガス通路の少なくとも上方部分を実質的に
囲んでいる液体収集空間、液体を供給導管から液
体収集空間へ案内するための手段、およびベンチ
ユリの首またはその首の上において液体を液体収
集空間からベンチユリ形のガス通路に案内するた
めの手段、固体を有する液体をガスから分離する
ためにベンチユリ形の通路から出た気／液混合物
に回転運動を与える二次的手段および容器からガ
スと、固体を有する液体とを別々に排出するため
の手段を含んでいる。

本発明はここに添附図面に示された一実施例に
よつて説明され、その図面は本発明による固体を
担持したガスを清浄化するための装置の縦断面を
概略的に示している。

図示したいわゆる湿式清浄化タイプの脱じん装
置は頂壁２、側壁３および底壁４を有する、垂直
に伸びた実質的に円筒形の容器１からなる。固体
担持ガスの供給導管５は頂壁２の開口を通つて実
質的に垂直に伸びている。上記導管５の内側には
互に垂直方向に間隔を置いて配置された多数の噴
霧ノズル６が備えられている。多数の固着して取
り付けられた傾斜羽根からなる羽根アセンブリ７
が上記ノズル６の下に若干の間隔をあけて配置さ
れ、これらの羽根は図面では別々に図示されてい
ない。このような羽根アセンブリはまた「スオー
ラー（swirler）」ともいわれる。羽根アセンブリ
７の下流には、分離された液体を導管５から容器
の側壁３によつて囲まれた空間内に抜き出すため
に、複数個の液体排出開口８が供給導管５の壁に
備えられている。供給導管５は、以下に述べるよ
うに、その下方部分において例えばバツフル１７
を経て壁３に機械的に結合している。

容器の内側において、ベンチユリ形の装置９が
供給導管５の開いた下端１０に関して実質的に共
軸状に配置されている。ベンチユリ形の装置９は
下方に向つて収斂している切頭円錐状の上方部分
１１と、頂部が上方部分と連結していると共に基
部が容器の側壁３によつて支持されている、下方
に向つて発散している切頭円錐状の下方部分１２
から形成されている。ベンチユリ形の装置９の
首、すなわちその最も狭い部分には、中央の開口
１４を有する実質的に水平な壁１３が備えられ、
この中央開口は該装置を流体が通過するためのく
びれを形成している。ベンチユリ９の外側表面と
容器の側壁３との間に実質的に水平な壁１５が伸
びており、それによつて図面では参照番号１６に
よつて指示されている液体収集空間が形成されて
いる。スオーラー７において分離された液体が供
給導管５からベンチユリ形の装置９へ直接入るの
を防止するために、供給導管５の下部の外側表面
上に、下方へ傾斜した案内バツフル１７が取り付
けられている。

容器１には更に、ベンチユリ形装置９に関して
実質的に共軸状に配置された両端が開口した管状
要素１８が備えられている。この管状要素１８に
は、複数個の固着して取り付けられた傾斜羽根か
らなる羽根アセンブリ１９が備えられ、これは図
面には別々に図示されていない。液体は容器の底
壁４の開口に配置された液体出口２０を経て容器
１から取り出されると同時に、精製されたガス
は、容器の側壁３の開口を通ると共に両端が開口
した管状要素１８と極めて接近してしかも一直線
に配置された上流端を有する清浄ガス出口２１を
経て排出される。容器１の底部部分における圧力
の乱れを防ぐために両端が開いた管状要素１８と
容器の側壁３との間に包囲壁２２が配置され、そ
の中で包囲壁２２の下端は容器の底壁４に比較的
接近して配置され、それによつて運転中容器の底
部に液体シールが形成する。

更に図示された装置には、容器１の底部部分か
ら噴霧ノズル６と液体収集空間１６に液体を循環
するために、概略的に示されかつ参照番号２３に
よつて指示された再循環系が備えられている。新
鮮な液体は管路２４を経て図示された装置に供給
することができる。再循環系のポンピング手段と
新鮮な液体の供給系はそれ自体公知であつて図面
に示さなかつたことに注意すべきである。

図面に示した湿式の脱じん装置の操作は次のと
おりである。例えばガスから比較的粗い固体汚染
物を除去するためのサイクロンにおいて予備処理
したガスを、そのガス中に残存する極めて微細な
固体汚染物を除去するため、図示した装置に通
す。そこでガスは供給導管５を通つて流れると同
時に、噴霧ノズル６において冷却液体がガス流中
に導入される。ガスよりも低い温度に維持されて
いる液体はガスの接触によつて蒸発し、ガスの冷
却を引起こす。比較的冷たい液体を更に導入する
と、蒸発した液体はガス流中の微細な固体の上に
凝縮し、この方法において液体の層によつて囲ま
れた固体汚染物の核からなる比較的粗い粒子が形
成される。羽根アセンブリ７を通るとき、導管５
の内側表面上で大きな液体の小滴と湿つた固体の
一部との衝突と合体を引起こす渦巻運動がガス／
液体／固体混合物に与えられる。このように形成
された液体フイルムは下方に向つて流れ、そして
液体排出開口８を経て導管５を去り、その後液体
は容器壁２と３および案内バツフル１７に沿つて
案内され、液体収集空間１６に入る。湿つた小さ
な粒子を有するガスは下方に向つてその通路を流
れつづけ、導管５の開いた下端を経てその導管を
出る。

次いで主要なガスの流れはベンチユリ形の装置
９の下方に向つて収斂している上方部分１１に入
ると同時に、収集空間１６から出た液体は上方部
分１１によつて形成されたせきを越えて重力によ
りベンチユリ９に流れる。液体はベンチユリの首
にある水平壁１３に向つてベンチユリ９の収斂部
分の内側表面に沿つて流れる。水平壁１３に達し
たとき液体の垂直速度成分は実質的に零である。
ベンチユリの首を通るとき湿つた固体を含むガス
流はかなり加速されるのに対して、液体はむしろ
低い速度でガス流中に入り、液体は霧のような状
態でガス中に分散される。この大きい気／液相対
速度は慣性衝撃によつて液体の小滴を有するガス
流から湿つた固体の凝集物を形成させる。固体粒
子を液体の層で囲むことによつて固体の接触面積
は本方法の第一の段階において増大したので、ベ
ンチユリの首を通るやや穏かなガス速度において
極めて小さな固体汚染物さえも液体によつて捕え
ることができる。

次いでベンチユリの首にある開口１４を経て発
散部分１２に入る気／液および固体混合物は容器
１の下方部分で分離される。捕獲された固体を含
む液体の若干は容器壁３と拡大された壁２２との
間の空間に集められる。捕獲された固体を含む液
体の残部は連続した気相と共に端部が開いた管状
要素１７を通過する。

管状要素１８の中のスオーラー１９は気／液／
混合物に渦巻運動を与えて管状要素１８の表面上
で液体と捕獲された固体との衝突と合体を引起こ
す。このように形成された液体／固体フイルムは
その表面に沿つて下方に流れ、次いで容器の底部
部分中に集められる。捕獲された固体を含む液体
は液体出口２０を経て容器１から抜き出される。
容器壁３と拡大壁２２との間の環状空間を経てガ
スがバイパスするのを防ぐために、拡大壁２２の
下端が液体中に沈められていることに注意を払わ
なければならない。拡大壁２２は更に羽根アセン
ブリ１９を通る圧力降下に起因する圧力差によつ
て引起こされる容器の下方部分中の乱流を防止す
る。液体と固体を実質的に含まないガスは、容器
の側壁３の開口を通り、かつ両端が開いた管状要
素１８に関して実質的に共軸状に配置された上流
の端部を有するガス出口２１を経て容器１から抜
き出される。

液体出口２０を経て容器１から抜き出された、
捕獲された固体を含む液体は、好ましくは、汚染
されたガスを更に処理するために一部噴霧ノズル
６に再循環される。再循環された液体の一部は、
液体が液体収集空間１６からベンチユリ形の装置
９に連続的に流出するのを保証するため、上記空
間内で妥当な液面レベルを維持するのに使用する
ことができる。管路２４を経て新鮮な液体を図示
された系に供給することができる。本発明の上記
の具体例において、処理すべきガスは最初にガス
中で噴霧されている冷却用液体と接触して蒸発を
引起し、その結果ガス中の固体の上に凝縮させて
大きくなつた粒子を形成させ、この粒子は本方法
の次の段階においてガスから容易に除去すること
ができる。

冷却用液体の代りに例えば湿つた水蒸気のよう
な他の凝縮性流体を適用することができる。水蒸
気に似た物質を使用するときには噴霧系の適用が
余分であることは明らかである。図示された具体
例において容器の上へ実質的に伸びているガス供
給導管５が容器１自体の中に実質的に配置できる
ことに注目すべきである。図面に示された出口の
配置の代りに、底壁４を通るガス出口と容器の側
壁３を通る液体出口を配置することができる。

【図面の簡単な説明】

添附図面に示された図は、本発明による固体を
担持したガスの清浄化装置の一実施例を概略的な
縦断面図で表わしたものである。 １……容器、２……頂壁、３……側壁、４……
底壁、５……ガス供給導管、６……噴霧ノズル、
７……羽根アセンブリ、８……液体排出開口、９
……ベンチユリ形装置、１０……下端、１１……
上方部分、１２……下方部分、１３……水平な
壁、１４……開口、１５……水平な壁、１６……
液体収集空間、１７……案内バツフル、１８……
管状要素、１９……羽根アセンブリ、２０……液
体出口、２１……清浄ガス出口、２２……包囲
壁、２３……再循環系、２４……管路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 下記の一連の段階、すなわち ａ 固体を担持したガスの流れの中に冷却用流体
   を導入してそのガスを飽和させ、それによつて
   ガスの流れの中の固体の上に該ガス中の該冷却
   用流体を凝縮させて、大きくなつた粒子をガス
   の流れの中で形成させ、このようにして大きく
   なつた粒子は、汚染物である前記固体から構成
   された核と、それを包囲する液層とからなるも
   のであり、 ｂ 前記のガスの流れから生じた液体の少なくと
   も一部を、大きくなつた粒子を有するガスの流
   れから分離し、 ｃ 分離された液体を、大きくなつた粒子を有す
   るガスの流れの中に分散させて、液体と大きく
   なつた粒子との凝集物を形成させ、そして ｄ 液体と大きくなつた粒子とから生成した前記
   凝集物をガスから分離し、そして実質的に固体
   を含まないガスを回収すること、 を含む固体を担持したガスの清浄化方法。 ２ 段階ｄにおいて分離された液体の一部を段階
   ａにおいて使用するために再循環する、特許請求
   の範囲第１項記載の方法。 ３ 段階ｄにおいて分離された液体の一部を段階
   ｃにおいて使用するために再循環する、特許請求
   の範囲第１項または第２項記載の方法。 ４ ガスの流れと液体にガスと液体の分離を引起
   こす渦巻運動を受けさせることによつて段階ｂお
   よびｄを各々遂行する、特許請求の範囲第１項な
   いし第３項のいずれか一つに記載の方法。 ５ 大きくなつた粒子を有するガスの流れをベン
   チユリ形の要素に通し、そして該要素の狭い部分
   において液体をガスの流れの中に導入することに
   よつて段階ｃを遂行する、特許請求の範囲第１項
   ないし第４項のいずれか一つに記載の方法。 ６ 容器の頂部部分中に実質的に垂直に伸びてい
   て、流体を導入するための手段を備えた、固体を
   担持したガスの供給導管を有する、垂直に伸びた
   上記容器、液体と気体とを分離するため気／液混
   合物に回転運動を与える主たる手段、および分離
   された液体を供給導管から容器へ横方向に排出す
   るための手段、上記の容器は供給導管に関して実
   質的に一直線に配置されているベンチユリ形のガ
   ス通路を内部に備えており、液体を供給導管から
   液体収集空間に案内するためのベンチユリ形ガス
   通路手段の少なくとも上方部分を実質的に囲む液
   体収集空間、およびベンチユリ形の首またはその
   首の上において液体を液体収集空間からベンチユ
   リ形のガス通路に案内するための手段、固体を有
   する液体をガスから分離するためにベンチユリ形
   の通路から出た気／液混合物に回転運動を与える
   二次的手段および容器からガスと、固体およびガ
   スを有する液体とを別々に排出するための手段、
   を含む固体を担持したガスの清浄化装置。 ７ 液体を供給導管中に導入するための噴霧手段
   を含む、特許請求の範囲第６項記載の装置。 ８ 容器から排出された液体を流体供給手段に再
   循環するための手段を更に含む、特許請求の範囲
   第６項または第７項記載の装置。 ９ 容器から排出された液体を液体収集空間に再
   循環するための手段を更に含む、特許請求の範囲
   第６項ないし第８項のいずれか一つに記載の装
   置。 １０ ベンチユリ形のガス通路が、液体収集空間
   からベンチユリ形のガス通路へ液体が溢流するた
   めのせきを形成する上端を有する、特許請求の範
   囲第６項ないし第９項のいずれか一つに記載の装
   置。