JPH05503659A - 粉粒体として存在する固体により向流法で流体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】 本発明は９反応室の断面にわたって流体を分配しかつ下へ粉粒体を通過させる流 入底を特に使用してＩ／ｐなくとも１つの粉粒体を上から下へ少なくとも１つの 反応室を通って移動させ！少なくとも１つの流体を下から上へ反応室内の粉粒体 層を通して流す＋粉粒体として存在する固体によりなるべく向流法で流体特に煙 道ガス等を処理特に浄化する方法及び装置に関する。

煙道ガスを浄化する公知の方法では！煙道ガスが一般に２つなるべく３つの浄化 段を通され、その際一般に最後の浄化段において吸着及び／又は触媒作用する粉 粒体が使用される。

例えば煙道ガスを浄化するため中一般にいわゆる湿式浄化により、第１の粉粒体 特に平炉コークスによってＨＣ７！及び／又はＳＯｘ及び／又は重金属特にＨｇ のような汚染物成分を煙道ガスからできるだけ完全に除去することが公知である 。次の浄化段において、前もって浄化された煙道ガスは瞥なるべく居住コークス 又は石炭から成る活性炭により、ｓｇ的に窒素酸化物（ＮｏＸｌ樋去される。こ れは９反応体としてアンモニア（ＮＨ３）を供給して行われる。この反応ではＨ ２Ｏ及びＮ２が生ずる。１つの粉粒体によるこの２段浄化は非常に費用がかかる が、関与する成分の複雑な反応のため一般に必要とみなされている。

汚染した平炉コークスはｌ規則正しく取出し、再生し、燃焼するか又は最終貯蔵 せねばならないがＩ最後の浄化段（脱窒）は一般に固定床のように運転すること ができる。この浄化段では触媒反応が行われるけれども、場合によっては粉粒体 交換が必要なことがわかった。

関与する成分の多様な反応可能性のほかに、微細な汚染物特に塵埃等の存在が瞥 公知の粉粒体反応装置の運転の際重大な間刷を生ずる。

艷に公知の煙道ガス浄化方法では１反応室に粉粒体交換の少ない区域が存在する という問題が生ずる。この間龜は！よろい戸状の流体流入壁層び流体流出壁が設 けられて横に流体が流入する移ｌｌｌ１床反応装置において特に生ずる。粉粒体 交換の少ない区域はよろい戸の範囲にある。反応室の粉粒体交換の少ない区域で は、特に粉粒体の粘着↑焼付き等の凝集がおこって１粉粒体層中の圧力損失を時 間の経過につれて次第に高める。しかし反応室における粉粒体交換の少ない区域 の問題は９基本的に処理可能である。このため特別な流入底を持ちかつ向流で運 転可能な移動床反応装置が提案されている（国際出願公開第８８０８７４６号） 。

槓に流体が流入する反応室であれ９反応室における粉粒体交換の少ない区域の問 題が解決されても！別の問題が粉粒体反応装置の運転の際重大な困難を生ずる。

即ち特定の条件下では粉粒体粒子の膨化がおこる。例えば窒素酸化物、アンモニ ア及び５０２、２５０３．　ＨＣＪ！！、　）ＩＦ等のようなきれいな無機化合 物が同時に存在すると！特定の反応条件下で１石炭又はコークスから成る゛　粉 粒体粒子の膨化（ポツプコーン形成）がおこる。粉粒体粒子はその外径が２＠に なりｌ即ち容積が８倍になる。この反応ｌよ特に粉粒体層への流体流入区域に認 められる。このポツプコーンは反応装置をつまらせるだけでなく！このポツプコ ーンが機械的に極めて不安定で、取出しの際破壊し易いので、膨化した粉粒体粒 子の取出しの際問題が生ずる。

これから出発して本発明の根底にある課題は・前述した欠点をできるだけ広範に 同辺しなからＩ最初にあげた種類の方法及びＶｉｆ！ｉｌｌをできるだけ広範に 改善することである。特に方法をできるだけ少ない費用で実施し、塵埃で汚染さ れた処理すべきガス及び／又は粉粒体粒子の膨化（ポツプコーン形成）により生 ずる問題を処理することが望まれる。

この課題は方法に関して請求項１による特徴の組合わせにより解決され、その際 なるべく向流法が使用され、即ち粉粒体は上から下へ粉粒体層として少なくとも １つの反応室を通って移動し、少なくとも１つの流体が下から上へ反応室内の粉 粒体層を通って流れる。この場合なるべく流入底が使用されて７反応室の断面に わたって流体を分配し！多かれ少なかれ使用された粉粒体は下へ通されるので１ 流入底の下で取出すことができる。

本発明により、処理すべき流体中における高い粒子汚染でも！また反応Ｍ部分へ の粉粒体の焼付きν粉粒体粒子の凝集及び／又は粉粒体粒子の膨化が生ずるか又 は生ずる可能性のある方法条件でも、粉粒体層の処理を行う部分は↑処理能力を 限定されることがなく！粉粒体層目における流体の圧力損失の不均一性及び／又 は増大がおこることはなく！従って非常に不利な？７１期条件でも流体処理の能 力は常に完全に維持される。更に本発明は、粉粒体層における流体の比較的高い 流速の実現を可能にする。本発明による手段はＩ流体が横に流入する移動床反応 装置による方法でも育利に作用するがテ前述した利点は本発明による好ましい向 流法においてのみ上述した範囲で実現される。ポツプコーンは場合によってはガ ス入口に形成されるが、そこで直ちに取出すことができるので、粉粒体層中に長 く滞留することはない。

本発明により複数の反応室が互いに並列に運転され、粉粒体層からの粉粒体の取 出しと粉粒体層への粉粒体の補給が反応室から反応室へ時間的に互いにずれて行 われ１流体流が他の反応室へ分配されるとう完全に連続的な流体処理が保証され る。

特に請求項３による流入底を使用すると中粉粒体取出し及び粉粒体補給の段階を 非常に短く１例えば１日又は１週当り１回１分以下にでき、取出すべき粉粒体の 量を非常に少なくでき。

従ってこれらの場合複数の反応室の代りにただ１つの反応室のみを使用し１粉粒 体の全部又は一部の取出し中に処理すべき流体の流れを他の反応室へ迂回させる ことなく中断することが基本的に可能なので、処理の場合粉粒体流の短い中断は 特に有害ではないが、並列に運転される反応室における流体分配は、運転の信頼 性が高いという利点を生じ？処理すべき流体における連続的な動作条件を与える 。

本発明の別の実１Ｍ態様（請求項２）により、ただ１つの粉粒体を使用してただ １つの浄化段階で乾式向流法により、煙道ガスから複数の汚染物成分を除去しｔ 粉粒体の取出し及び補給をほぼ平行な粉粒体層において断続的に行うと、特に次 の利点が得られる。即ちＩ！１に、２段の乾式ガス浄化装置の設置及び運転の費 用が１段の費用に減少する。もちろんこのただ１つの段の前に９公知の２段乾式 浄化方法におけるように１湿式浄化段又は類似の前浄化段を設けることができる 。第２にｔ処理すべきガスのすべての汚染物は、濃縮された形で汚染又は使用さ れた粉粒体と共に浄化過程から分離される。第３に９分離すべき成分の浄化過程 にとって特に育利な濃度断面が粉粒体層中に形成され、粉粒体層から取出すべき 粉粒体の極めて高い最終汚染が得られる。

例えばこみ焼即装置の煙道ガス浄化ではｌ第１の乾式煙道ガス浄化段において平 炉コークスにより１ＨＣｊ！、　５０２．重金属特に１１ｇ、ダイオキシン等を 分離しＩ第２の乾式ガス浄化段においてアンモニアを添加して１粉粒体としての 石炭活性コークスによりＮＯｘを触媒的に度換することがこれまで必要であった が、今や本発明特に請求項２によりプただ１つの乾式浄化段において向流法でた だ１つの粉粒体を使用するだけでなく、この粉粒体の種類及び性質についである 程度の選択自由度を得ることも可能になる。本発明による方法では！平炉コーク スのみ警石炭活性コークスのみマゼオライトのみ！又は特に無機成分から成り特 に比較的低い温度で作用する触媒を、粉粒体の材料として使用することが可能で ある。こみ焼却装置の煙道ガスを浄化する前述の例では、２段の乾式ガス浄化の 場合より少し多くのアンモニアを使用することが必要なだけである。もちろん原 理的にはｔ本発明の方法により１２段の乾式ガス浄化方法を特Ｇこ［ａ］流で行 うことも可能である。このような場合ドイツ連邦共和国特許出願第Ｐ３９１６３ ２５．３号に詳細に記載されているような特別の多段反応装置を使用するのが有 利である。

本発明の別の実施態様（請求項３）により事国際出願公開第８８０８７４６号に 記載されているような特殊の流入底を使用すると。

非常に僅かな量の粉粒体を粉粒体層から取出しかつ補給しさえすればよい。即ち この流入底ではＩ最も汚染された粉粒体層が既に流入底の搬出範囲にあるので９ 粉粒体の汚染の問題に特許こよく対処することができる。この流入底でｉ、ｔ、 １つの動作サイクルで粉粒体取出しにより粉粒体層を便か例え昏ばｌな＆ＩＬＩ ００■だけ下降させることができるが、Ｍ埃付着、粘着及び／又は膨化及び／又 は汚染物で高度に汚染した粉粒体通過口よ、ｉＪ＋！平行な形で問題なく粉粒体 −から取出され、し力）も流入底の面積が非常に大きい時にも取出される。

本発明の別の実施態様（請求項４）によりツ反応室の粉粒体層からの粉粒体の取 出しが前後に続く少なくとも２つの動作段階で行われ、これらの個々の動作段階 において取出される粉粒体の量が互いに異なっていると！粉粒体層において流体 処理を１段で行っても、汚染の異なる粉粒体粒子に対して別々の粉粒体汚染除去 処理を行うことができる。これにより例えば反応空間又は流入底の流体流入区域 でｍ縮されて沈殿する塵埃ｌ濃縮されて沈殿する重金属待に水ｍｌ及び／又はこ の区域に形成される粉粒体の凝集物又は膨化した粉粒体は中側々に搬出して汚染 除去処理することができるが！後に続く動作段階において取出される粉粒体は９ 例えば次の再生段階等のために反応室から搬出される。場合によっては流体処理 中に形成される異なる有害物質汚染の層も別々に取出し！例えば特に５０２で汚 染された層を取出しＩｖＣに待にＨＣｌで汚染された層を取出すことができるの はもちろんである。この方法では！処理すべき流体の流入の中断を個々の動作段 階の一部において行うことが可能である。

原理的に請求項４による方法は、請求項ｌによる方法なしでも。

特に他の請求項又は明側書の記載の方法と組合わせて一有利に使用するのに適し ている。

本発明による方法を実施するため１粉粒体の供給部及び排比部を持つ少なくとも １つの反応室と少なくとも１つの流体流入口と少なくとも１つの流体流出口とを 含む装ｆｆ１ｌｉこ関して１本発閉鎖板（流体用遮断機構）及びその操作装置ｉ １請求項１ないし４による方法段階を実施するために構成されてＱ）る。

本発明により使用すべき部材又は方法段階は、その大きさ。

形状、材′ＢＭ択及び技術的設計又は方法条件について、特別な例外条件を受け ないので審それぞれの適用分野において周知の選択基準を無制限に使用すること ができる。

本発明のそれ以上の詳細、特徴及び利点は１本発明による処理装置の好ましい実 施例をこみ焼却装置の煙道ガス処理に関して示している添付図面の簡単な説明か ら明らかになる。

図面において。

図１はこみ焼却装置からの煙道ガスを浄化する移動床反応装置の垂直断面（図２ の１−１線に沿う断面）を概略的に示し市　。

図２は粉粒体搬出管を省略して図１のＩ−１線の高さにおける同じ移動床反応装 置の水平断面を示し１図３は図１の矢印１−１線に沿う同じ移動床反応装置の垂 直断面を示し１ 図４は移動床反応装置の流入底への流体流入装置の別の実施例を示している。

１１ｆｆｌ＋ないし３には、全部で８つの並列接続される処理反応装置ｌＯから 成る移動床反応装置１２が概略的に示されている。この場合互いに平行な２つの 列で９それぞれ４つの処理反応装置１０が壁を隔てて項に並んで設置されている 。これら２つの列は、下のガス流入通路１３とそのすぐ上にあるガス流出通路１ ４とによりｔ互いに分離されている。両方の通路昏よ集合通路として役立ち・流 体流入口１５及び流体流出口１６を介して、８つの処理反応装置１０すべてに流 体接続されてし）る。壁を隔てて項に並べて設置する代りに！処理反応装置１０ を互し１心こ分離して設置して、固有の流体用供給導管及び排出導管を設置ブツ これらの導管を例えば１つの集合導管に接続することができる。

各処理反応装置１０はｔ粉粒体貯蔵Ｂンカ１７．一体イヒされて流体流出口１６ に接続される流体集合空間３１を持つ粉粒体分配底１８９反応装置の断面にわた ってほぼ一定の高さの粉粒体層＋９　、流体流入口１５に接続される流体分配空 間３２．使用された粉粒体用の一体の搬出装置］！［２１により閉鎖可能な粉粒 体取出し管２２．及び取出される粉粒体用の集合バンカ２３を持ってしする。こ の移動床反応装置のこれ以上の詳細は、見易くするため図示してないが１国際出 願公開ｊｉｇ８８０８７４６号及びドイツ連邦共和国特許出Ｉ！第Ｐ３９１６３ ２５．３号から公知である。このことｌよ特に図３に少し詳細に示した流入底２ ０について当てｌはまり、この流入底２０は粉粒体取出しホッパ２４又は溝と粉 粒体通過口２５とを持ち中これらの粉粒体通過口は屋根状分配素子２６１こより 覆われて、粉粒体通過口２５の少なくとも中央なるべく全面範囲が屋根状に覆わ れるようになっている。分配素子２６ζよ粉粒体取出しホッパ２４の屋根状側壁 と共に粉粒体流通口２７を形成している。分配素子２６はホッパ又は溝側で側壁 力）らホ・ノＩ＜内部又は溝内部へ突出し、ホッパ周囲にわたって又ルは溝４こ 沿って分配して設けられ！ホッパ又は溝の側壁ヲ二流体流通口２８が設けられて ！流体が屋根状分配素子２６の下縁の所でその上にある粉粒体層１９へ流入し！ 従って粉粒体流通口２７＆こより形成される断面を通って流入するようになって しする。この流通面より下で、粉粒体にとって利用可能なホ′ハ＜２４の断面１ ．を再び広がるので、屋根状分配素子２６の下に（よ粉粒体の比較的大きＱ１自 由表面が生じも流入する流体の自由流入通路及び粉粒体と流入する流体との比較 的大きい接触面を形成する（Ｉ際出願公開第８８０８７４６号）。

各処理反応装置ｌ！１１０にある流体流入口＋ｓ＋ｌａ当な大きさで適当に設け られる開口を持つ摺動板２９又昏は揺動板３０により。

必要な場合にはガス流入通路１３に接続可能であるか又はこれから遮断可能であ る。各処理反応装置１０は独立して動くことができる閉鎖板（摺動板２９又は揺 動板３０）を持っている。

図２による実施例では、８つの摺動板２９のうち７つが開展位置にあり（図２に おいて左上にある）ｔ８番目の摺動板２９が閉鎖位置にあるので、流体流入口】 ５を閉じられている（後者の）処理反応装置１０において！反応至内の粉粒体を 下降させ！即ち使用されたｓｆ粗粒体平行な層を取出し、同じ量の粉粒体を上か ら補給することができる。こうして粉粒体層１９から。

塵埃！粘着及び／又は破壊した粉粒体粒子のような望ましくない成分を大幅に除 去することができる。大抵の使用事例において？例えば待に粉粒体の全取出し時 間中に持続する流体流入口及び／又は流出口の完全な閉鎖により管処理すべき流 体の流入がなるべく完全に中断されｔかつ反応室からの粉粒体の全取出中に中断 される力鮨本発明がめざす目標に沿って１反応室を通る処理すべき流体を一部だ け中断し！従って絞り、かつ／又は粉粒体の全取出し時間より短い時間中断する か又は絞ることが原理的に可能であるか、又はこうすれば充分である。この絞り は！並列に運転される比較的少数の反応室を持つ移動床反応装置において特に有 利に作用する。従って本発明による中断はこの広い意味に解すべきである。

８つの処理反応装置１０の１つ又は少数における流体流の間欠的な遮断は宇流体 の処理結果に葡害な影響を与えないことがわかった。なぜならば、適当な高さの 流速でも粉粒体粒子が処理反応装置１０から搬出されないように１流体速度を選 ぶことができるからである。更に図３に関して説明した流入底を使用するとＩ流 体速度の上昇が流体処理の強さ及び完全性に不利な影響を与えないこともわかっ た。

前述した装置によりｔ特に平炉コークス又は石炭活性コークスを使用して、こみ 焼却装置からの既に湿式浄化された煙道ガスからまただ１つの方法段階で１残っ ているＨＣＩ！、、　ＳＯｘ、　ＮＯｘ。

重金属待にＨｇ＋ダイオキシン等を１法律の規定の範囲で、かつ更に徹底的に１ 除去することが可能である。

最後に１　（わかり易くするため）図１及び２により設けられる４つの（左側の ）処理反応装＠１０のうち２つのみを示している図３かられかるようにｔ各処理 反応装置ｌＯに対して別々に構成されて両方自失ａｌＡの方向に（別々に）移動 可能な摺動板２９は、流体流入口１５と同じ穴３３を持っている。これらの穴３ ３及び流体流入口１５は同じ相互間隔を持ち、閉じている面積は開いている面積 より仄い。これによりｔ穴の間限寸法の半分だけ摺動板２９を移動すれば＋　（ 図３の６側に示すように）完全な閉鎖又は（図３の左側に示すように）完全な開 展が行われる。

更に図３から！粉粒体貯蔵バンカ】７に存在する貯蔵粉粒体３４の円錐表面がわ かる。

更に図３かられかるように、各処理反応装ｊｉｌｌｏの国際出願公開第８８０８ ７４６号から公知の搬出装置２１はｔ結合素子３５によ、り互いに結合できるの で、この搬出装置の一緒の操作が矢印Ｂの方向に（図１．２及び４参照）可能で ある。

最後に図には、流入底２０より下に設６プられる中間床３６が認められＩ粉粒体 取出し管２２がこの中間床を貫通している。これにより流体分配空間３２が集合 バンカ２３から流体的に遮断される。

図に詳細には示してないが！処理反応装置１０のガス流入側及び／又は流出側で 、摺動板Ｉ揺動板等により流体流を遮断するか又は絞ることができる。

符　号　リ　ス　ト １０　処理反応装置 １１　反応室 １２　移動床反応装置 １３　ガス流入通路 １４　ガス流出通路 １５　流体流入口 １６　流体流出口 １７　粉粒体貯蔵バンカ １８　粉粒体分配底 ！９　粉粒体層 ２０　流入底 ２１　搬出装置 ２２　粉粒体取出し管 ２３　集合バンカ ２４　粉粒体取出しホッパ ２５　粉粒体通過口 ２６　分配素子 ２７　粉粒体流通口 ２８　ｍ体流通口 ２９　？ｌＪ動板 ３０　摺動板 ３１　流体集合空間 ３２　流体分配空間 ３３穴 ３４　粉粒体 ３５　結合素子 ３６　中間床 リ 要　約　書 流体特にガス及び煙道ガスをＩ粉粒体として存在する固体により向流法で処Ｎ待 に浄化する。このため粉粒体層を充填されて並列に運転される複数の反応室を通 して流体が下から上へ流れ１粉粒体は周期的に上から下へ移動する。このような 方法の費用及び利用を改善するため！多かれ少なかれ使用された粉粒体を粉粒体 層（４９）から取出しう多かれ少なかれ新しい粉粒体を粉粒体層へ供給する段階 中に１反応ｉ（Ｉ＋）の粉粒体層（１９）への処理すべき流体の流入が中断され る。遮断された流体流は他の反応至へ分配される。浄化すべきガス中における粉 粒体粒子及び／又は塵埃成分の凝集又は膨化が浄化過程に不利な影響を及ぼさず ！粉粒体の浄化能力を低下しないようにすることができる。（互いにも反応する ）複数の成分を１前後に続く複数の又は浄化段の代りにｔただ１つの浄化段で処 理するのがよい。

補正書の写しく翻訳文）提呂齋 （特許法第１８４条の８〕 平成４年８月１２日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　反応室の断面にわたって流体を分配しかつ下へ粉粒体を通過させる流入底を 特に使用して，少なくとも１つの粉粒体を上から下へ少なくとも１つの反応室を 通つて移動させ，少なくとも１つの流体を下から上へ反応室内の粉粒体層を通し て流す，粉粒体による流体の処理方法において，複数の反応室を並列に運転し， 粉粒体層からの粉粒体の全部又は一部の取出し又は粉粒体層への粉粒体の全部又 は一部の補給を，反応室から反応室へ時間的に互いにすらして特に完全に前後し て行い，多かれ少なかれ使用された粉粒体を粉粒体層から取出しかつ多かれ少な かれ新しい粉粒体を粉粒体層へ供給する段階中に，反応室の粉粒体層を通る処理 すべき流体の流れを中断し，この流体の流れを他の反応室へ分配することを特徴 とする，粉粒体として存在する固体によりなるべく向流法で流体を処理する方法 。 ２　流体としての煙道ガスから，例えばＮＯｘ，ＳＯｘ，ＨＣｌ，ダイオキシン 及び／又は重金属から成ることができる複数の成分を，吸着及び／又は触媒作用 する粉粒体により乾式向流法で，できるだけ完全に又は少なくとも一部除去する 方法において，乾式向流法で行うべき浄化段階を，ただ１つの（１段）方法段階 でただ１つの粉粒体により行い，反応室からのただ１つの粉粒体の取出し及び反 応室へのただ１つの粉粒体の補給を，断続的にほぼ平行な層で行うことを特徴と する，請求項１に記載の方法。 ３　１つ又は複数の互いに間隔をおいて設けられる粉粒体通過口を持つホツパ状 文は溝状の素子を使用し，ａ）各ホツパ又は各溝内に屋根状分配素子を設けて， 粉粒体通過口の少なくとも中央なるべく全面範囲を覆い，ｂ）各ホツパ又は各溝 の側壁と共に分配素子により粉粒体流通口を形成し， ｃ）分配素子をホツパ又は溝の内側で側壁からホッパ又は溝の内部へ突出させ， かつホツパの周囲にわたって又は溝に沿つて設け，なるべくホツパ又は溝の側壁 に粉粒体流通口を設ける ことを特徴とする，請求項１又は２に記載の方法。 ４　反応室の粉粒体層からの粉粒体の取出しを前後に続く２つの動作段階で行い ，これらの個々の動作段階で取出される粉粒体を互いに分離することを特徴とす る，請求項１ないし３の１つに記載の方法。 ５　流入部及び流出部，分配底（１８），粉粒体用搬出装置（２１），流体流入 口（１５）及び流体流出口（１６）を持つ並列運転可能な複数の反応室（１１） と，周期的にかつ互いに別々にかつ互いに時間的にずれて開閉可能な流体流入口 又は流出口（１５，１６）用閉鎖板（摺動版２９又は揺動板３０）とを含んでい ることを特徴とする，請求項１ないし４の１つに記載の方法を実施する装置。 ６　閉鎖板及びその操作装置及び粉粒体分配機構及び粉粒体取出し機構が，請求 項２ないし４の１つに記載の方法段階を実施するために構成されていることを特 徴とする，請求項５に記載の装置。