JPH04506767A - 混合装置の配列法、触媒装置の配列法、ならびにこの触媒装置配列法の使用 - 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】 混合装置の配列法、触媒装置の配列法、ならびにこの触媒装置配列法の使用 本発明は、塔内における混合装置の配列法、触媒装置の配列法、ならびにそのよ うな触媒装置配列法の使用に関するものである。

これまでに知られている構造様式をもった、いわゆる静置式混合装置においては 、流通する物質あるいは混合されるべき物質ができるだけ均一に混合されるよう に、混合用エレメントが混合塔内に配置されている。混合されるべき物質は気体 状、液体状、固体状の成分、あるいはそれらの成分の混合物からなっており、か つその際、個々の成分ないしは混合されるべきそれぞれの成分の相／凝集の状態 は種々様々に変化し得るのである。混合用エレメントとしては多種多様のものが 知られており、かつまたそれらは冷却用ないしは加熱用エレメントとしても使用 できるのである。

静置式混合装置はまた、相互に反応させられるべき成分を混合させるためにも、 例えば反応関与成分をできるだけ均一に、および／あるいはできるだけ完全に反 応させるためにも使用されるのである。混合用エレメントのそれぞれの配列法の 狙いは常に、塔ないしは混合装置の主方向あるいは流れの方向における流通抵抗 を比較的小さく抑えなから、しかも比較的高い成分混合能力を達成することに置 かれているのである。

在来の静置式混合装置の混合能力は、もっばら個々の混合用エレメントの外形な いしは輪郭、およびそれらの相互の配列に掛かっている。しかしこのような配列 方法は往々にして流通抵抗の値が大きくなり過ぎ、それらを小さくするためには 、成分の完全な混合をある程度犠牲にせざるを得ないのである。

本発明の目的は、高い混合能力を持ちながら、しかも混合されるべき物質を流す ための抵抗が小さいような、一つの混合塔を提供することにある。更に本発明の 目的は、反応関与成分に良好な混合状態を与えるような一つの触媒装置の配列法 、ならびにこのような良好な混合能力をもった触媒装置の配列法を応用ないし適 用することにある。本発明はまた一つの触媒装置の配列法のための混合用エレメ ントを含んだ一つの層に関するものでもある。

本発明によればそのような一つの混合装置の配列法は請求の範囲第１項記載の種 々の特色によって特徴付けられているのである。また触媒装置の配列法は付随す る請求項ｉｔ記載の特色によって特徴付けられている。触媒装置配列法の使用は 請求項１６記載の特色によって特徴付けられている。前述の層は触媒によってコ ーティングされた混合用エレメントを含んでいる。請求の範囲のその他の従属項 は、更に種々の特色を備えた本発明の対象物件の色々な実施形感に関するもので ある。

前述の流通抵抗は、混合用エレメントに塔内で予め多数の管路を形成させておく ことによって、混合能力をさほど損なうことなしに、かなり大幅に引き下げられ る。

すなわち、主たる流れの方向に対して管路エレメントを交互にあちこち傾斜させ ることによって、幾本もの部分的な流れが流れの横断面内をあちらこちらと移動 し、それによってあらかたの混合が行われる。管路エレメントから塔内空間へと 移行する領域では、更に幾つもの分流の間に渦流や合流か付加されることによっ て、混合作用が促進される。柱状の触媒からなる管路エレメントか塔内に幾段か 積み重ねられて配置されている場合には、流通する物質が管路に繰り返し出入り するとともに、塔内空間で多数の流れが合流する結果、反応関与成分の混合が特 に一層改善されるのである。更にその上、流れの行程が長くなることにより、ま た管路エレメントが傾斜していることにより、かつまた乱流が強められることに よって、触媒の有効利用率、ないしは単位当たりの物質処理量が向上するのであ る。結局のところ、これらのこと全てか触媒反応の過程の改善、および反応関与 成分のスリップ（例えば脱硝装置用触媒におけるＮＨ３−・スリップ）の低減に 寄与するのである。

混合用エレメントあるいは触媒エレメント、ないしは管路エレメント−以下単に “エレメント”と称するーは、幾つかの層あるいは段の形に配置しておくことが できる。

一つの段あるいは層の中で互いに隣合っているエレメント、ならびに互いに隣合 っている層内で前後に並んでいるエレメントは、それらを互いに反対の向きに傾 斜させておくと都合かよいのである。前後に並んでいる段あるいは贋の混合用お よび７／あろいｌす紗媒エレメントは塔の内部に、例えば互いに反対向きに捻じ れた形に固定されているのである。

塔内空間におけるエレメント同士の間のスペースは、その全部もしくは一部を充 填材で満たしておいてもよいし、あるいは、例えば触媒装置の場合に都合のよい 方法であるが、流通する物質を全部もしくはある一定の割合で、混合用エレメン トによって構成される管路内に流通させるために、複数個のそらせ板、あるいは 仕切り板を設けておいてもよいのである。更にまた、前後に並んでいる段のエレ メントの端同士が、塔の縦軸方向に見て、互いに重なり合うように配置しておく こともできるのである。

エレメント内の管路は互いに平行に通っていてもよい。

しかし、個々の管路の断面が変化、例えば周期的に変化していても差し支えない 。また、一つのエレメント内の幾つかの管路を互いにらせん状に捻じれた形にし ておくこともてきるし、同時に／あるいは、これらの管路か塔内空間の中で、− 塔の縦軸方向に見て、−同じレベルから始まる、もしくは互いに異なったレベル から始まるようにしておくこともできるのである。すなわち、エレメント内の管 路は、−塔の縦軸方向に見て、−同じレベルもしくは異なったレベルで塔内空間 に開口するようにする、ないしは塔内空間の中で同じレベルもしくは異なったレ ベルから始まるようにする、ことができるのである。

しかし蓄水的には流通物質は常に、それが次に続くエレメントに到達する前に、 必ず塔内空間に達しているようになされているのである。

管路を形成しているエレメントは金属、セラミック、ガラス、またはプラスティ ック、ないしはこれらの物質幾つかの混合物で作ることができる。混合用エレメ ント、ないし触媒用混合エレメントはらせん状のメンバーとして作っておいても よいし、これに相当した形に組合わせて作ることもできる。

燃焼ガスから窒素化合物を除去する際には、ＮＯ工を低減させるために、例えば ＮＨｓが計量注入された上、触媒装置の中へできるだけ均一に、かつできるだけ 完全に反応するように送り込まれ、その結果、脱硝反応は正しく理論計算普通り に、かつ完全に行われるのである。

塵芥焼却プラントあるいは火力発電プラントの燃焼ガスから窒素化合物を除去す るための、すなわち、例えばＮＨ，でＮＯｘを還元するための反応塔には、例え ばアルカリ土類金属あるいは遷移性金属の酸化物でコーティングを施された管路 用および／あるいは触媒用エレメントが納められている。

更にまた、触媒的な効果をもったつすツシュ・コート被覆を施した管路エレメン トを使用することによって、特に好都合でかつ用途の広い実施形態か得られるの である。

以下、概念的な図面を参照しながら、管路用および触媒用エレメントの実用可能 な幾つかの例、ならびにこれらの管路用および／あるいは触媒用エレメントの塔 内における実用可能な幾つかの配列の例によって、本発明を更に詳しく説明しよ う。

第１ａ図は、ハニーカム状の構造、および長方形断面の管路をもったエレメント を、 第１ｂ図ないし第１ｄｆｉＪは、更に他の三つの管路構造を、 第２図は、第１ａ図に示されているエレメントが一つの塔の中に二つの層を形成 して納められている配列法を、第３ａ図および第３ｂ図は、塔内におけるエレメ ントの、更にその他の配列法を側面から見た概念的な立面図を、 第４図は、多数のエレメントがその中に納められている一つの塔の横断面の平面 図を示している。

第１ａ図に示されている工ｌ／メント１は、一つの傾斜した角柱の形をしている 。エレメント１の中の管路１０はそれぞれ正方形の断面をもっていて、真直ぐに かつ平行に通っている。

第１ｂ図、第１ｃ図および第１ｄ図は、その他の実用可能な管路断面の例１０ｂ 、ｌＯｃおよび１０ｄを示している。このような構造をもったエレメントはそれ ぞれの形に作られた板ｆｂ、ｌｃあるいは１ｄをつなぎ合わせることによって製 造することができる筈である。しかしまた、このような構造をもったエレメント は押出し法によって製作することもできるのである。

第２図の、側面から見た概念的な立面図には、塔２の内部にエレメント２１が段 あるいは層２２．２３．２４をなして配列されている様子が示されている。段あ るいは層２２．２３．２４を出た流通物質ないしは混合されるべき物質は（矢印 で示されているように）エレメント２１の管路２１０から開放された塔内空Ｍ２ ０へと流れる。段２２．２３．２４内のエレメント２１は互いに傾斜して納めら れていると同時に、段２２．２３、２４自身も、ここに示されている例では約９ ０’ずつ、互いに環状に捻じれて配列されている。個々の段２２．２３．２４の 内部でも隣合ったエレメント２１は同じく互いに反対向きに傾斜している。

各段の中間にある塔内空間、すなわちエレメント内にではなく、管路の外に位置 する空間には、流通物質の全量、もしくはその一部を流すこともできるし、ある いは全く流さないようにすることもできる。流通物質がこの空間を流れる場合に は、エレメント２１の外郭部にも混合の、および／あるいは触媒の作用をもたせ ておいてもよい。しかしながらこれらの空間には、流通物質のための充填材ある いはそらせ板を設置してお（こともできるのである。

更に別のニレメン１−配列を存する塔３を側面から見た第３ａ図および第３ｂ図 の立面図では、エレメント３ａおよび３ｂがそれぞれ単に直線だけで示されてい る。

第３　ａ図の段３１内に納められているエレメント３ａの管路の出口は、例えば 、塔内空間において段３２内に納められているエレメント３ａの管路の入口に向 かって開口してはいない。これに対して、段３２および３３のニレメンｌ−３ａ の管路の出口および入口は、塔内空間３０°において互いに向き合っているので ある。

第３１）図では、エレメント３ｂか塔の縦軸方−向において互いにオーバーラツ プするように配列されている。その結果、例えば各段の底面３１ｂ、３２ｂ、３ ３ｂが流通物質を全く通さないか、あるいはほんの僅かしか通さないようになっ ている場合、流通物質は塔内空間３０ｂおよび３０ｂ′内を屈曲した矢印で示さ れているルートに沿って流れざるを得ないのである。

最後に第４図は、エレメント４１．４２が互いに直角に捻じれて配列されている ような、塔４の横断面を示している。この場合、エレメ：／ト４１，４２は全て 塔内で一つの段あるいは異なった段の中に組込むことかできることとなる。この 場合にも全く同様に、流通物質の流路に影響を与えるために、塔内内空間に充填 材、そらせ板、あるいは仕切り板の類を配置しておくことができるのである。

エレメントはまた、一枚の特殊な構造に作られた板を捻じることによって、ある いは巻くことによって作られていて、かつその際、例えばこの巻かれた板の構造 に従って、その中に多数の平行な管路か形成されているような、一つのらせん型 のエレメントとしておくこともできるのである。

国ＦＱ！１ｍ−１１ＦｒｌＡ失 要　約　書 この混合装置の配列法は、塔（２）の内部に段ないしは層（２２，２３，２４） の形をなして配置されている管路ニレメン１−（２１）を含んでいる。一つの段 （２２，２３，２４）および／あるいは、流通物質の流れの方向に前後に並んで いる複数の段（２２，２３，２４）の管路エレメント（２１）は、互いにある角 度をもって傾斜していると同時に、塔内空間（２０）に開口している平行な管路 （２０）を有している。これらのエレメント（２１）の表面、およびこれらのエ レメント（２１）の管路（２１０）の表面は、触媒によってコーティングしてお くことができる。燃焼ガスから窒素化合物を除去するための、ここに記されたプ ラントは、触媒的な効果を有する表面コーティングを施された、このようなエレ メント（２１）を含んでいる。

第２図 国際調査報告

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. １．塔（２）の主軸の方向に対して傾斜した混合エレメント（２１）からなって おり、かつ塔内空間（２０）にｉ開口している多数の管路（２１０）を有する、 少なくとも二つの、前後に並んだ段（２２、２３、２４）を有する、一つの塔（ ２）内における混合装置の配列法。
2. ２．流れの方向において前後に並んでいて、かつその主流の方向に対して傾斜し ている、少なくとも二つの混合エレメント（２１）を有するとともに、塔（２） の主軸の方向において前後に並んでいる複数の混合エレメント（２１）の間に、 塔内空間の中でこれらの混合エレメント（２１）の外側に位置している一つの移 行領域（２０）を有するような、請求項１に記載された混合装置の配列法。
3. ３．該混合エレメント（２１）が塔の主軸の方向に対して２０°から７０°の範 囲内の角度で傾斜しているような、請求項１あるいは２に記載された混合装置の 配列法。
4. ４．段（２２、２３、２４）の中で前後に並んでいる混合エレメント（２１）が 互いにある角度をもって捻じれているような、請求項１から３までのいずれか一 つの項に記載された混合装置の配列法。
5. ５．段（２２、２３、２４）の中にある混合エレメント（２１）の、前後に並ん でいる管路（２１０）の出口と入口とが互いに向き合って配置されているような 、請求項１から４までのいずれか一つの項に記載された混合装置の配列法。
6. ６．段（２２、２３、２４）の中にある混合エレメント（２１）の、前後に並ん でいる管路（２１０）の出口と入口とが互いにずれて配置されているような、請 求項１から６までのいずれか一つの項に記載された混合装置の配列法。
7. ７．主流方向に見て、前後に並んでいる混合エレメント（３ｂ）が互いにオーバ ーラップする形に配置されているような、請求項１から６までのいずれか一つの 項に記載された混合装置の配列法。
8. ８．混合エレメント（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）が、板状および／あるいはハニ ーカム状に作られているような、請求項１から７までのいずれか一つの項に記載 された混合装置の配列法。
9. ９．段（２２、２３、２４）の中にあって互いに隣合っている混合エレメント（ ２１）が互いにある角度をなして配置されているような、請求項１から８までの いずれか一つの項に記載された混合装置の配列法。
10. １０．混合エレメント（２１）の、塔内空間（２０）に開口している管路（２１ ０）が互いに平行に通っているような、請求項１から９までのいずれか一つの項 に記載された混合装置の配列法。
11. １１．混合エレメント（２１）および／あるいは管路（２１０）が、少なくとも 部分的に触媒として構成されているような、請求項１から１０までのいずれか一 つの項に記載された混合装置の配列法。
12. １２．一つの段（２２、２３、２４）の中の触媒エレメント（３ｂ）の間の塔内 空間（３０ｂ、３０ｂ′）に充填材および／あるいは邪魔板（３３ａ、３３ｂ、 ３３ｃ）が配置されているような、請求項１１に記載された触媒装置の配列法。
13. １３．請求項１１あるいは請求項１２に記載されているような一つの触媒装置を 有する、燃焼ガスから窒素化合物を除去するためのプラント。
14. １４．混合エレメント（３ｂ）および／あるいはその管路の表面が、少なくとも 部分的に触媒活性を有するウォッシュ・コートからなっているような、請求項１ １から１３までのいずれか一つの項に記載された触媒装置の配列法。
15. １５．請求項１１から１４までのいずれか一つの項に記載された触媒装置の配列 法のための、開放された管路（２１０）を有し、かつ触媒でコーティングされて いる混合エレメント（２１）を有する一つの段（２２、２３、２４）。
16. １６．請求項１３から１５までのいずれか一つの項に記載された触媒装置の配列 法を備えた、燃焼ガスから窒素化合物を除去するためのプラント。