JPH07506859A - 廃液の気化反応装置 - 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】 廃液の気化反応装置 技術的背景 本発明は形成された気体流が形成し液槽と接触し、溶解粒子が気体から分離され る紙料、特にパルプ製造から得られた廃液の熱分解装置に関するものである。本 装置は反応炉と液槽のハウジングとを有しており、ハウジング内には反応炉チャ ンバーの、放出口へつながっているチッピングシュートが開放している。

従来の技術及び問題点 パルプの製造において無機成分体と有機成分体の両方を含んだ廃液が生成される 。無機成分を回収することや有機成分から燃料エネルギーを抽出することは、新 しい蒸解液を作る目的で無機成分を回収することや有機成分から燃料エネルギー を抽出することは、望ましい。この目的を達するための特別な方法は、Ｎｏ−Ａ −ＳＥ９１１００３８３に記載されている。従来の回収ボイラーに代って、準化 学量論的量の酸素供給の状態下で廃液の熱分解を行なう、従来の回収ボイラーに 代って、気化反応炉が使用され、それによって反応炉内に大量の可燃気体（ＣＯ ｌＨ，、ＣＩ、　、　Ｈ。

Ｓｌ等）が発生される。前記の気体の燃料焼エネルギーは、順応性よく例えば蒸 気発生や、ガスタービンの運転などに用ろことができる。

しかし熱分解の間は、前記の気体や、微浮遊無機成分の混合物が形成される。無 機成分は気体が多目的燃料として使用される前に、気体流から分離されなければ ならない。前記の公知方法により、反応炉の出口に直接つながっている液槽内で 主分離が行なわれる。下端が液槽につながり、上端が反応炉チャンバーの出口に 配置されているチッピングシュートを用いることにより、気体は液槽へ誘導され 、そこで主分解が行なわれる。

液槽内での液体の連続処理により、無機成分は再生使用のため回収され得る。気 体も燃料として利用される前に連続処理に従属され得る。後者の連続処理には可 燃気体の熱交換が含まれ、可燃気体が有する物理的な熱（熱エネルギー）を抽出 し、また洗浄処理もおこなわれる。

反応炉チャンバーの出口で、凝固した溶解物の堆積によって生じる問題を避け、 かつ化学的攻撃と高温の両方からチッピングシュートの内側表面を保護するため にも液体が加えられる。反応炉チャンバーの出口には冷却ループが追加配置され 、この冷却ループは円錐底面の外側表面に配置される。

当業者に明らかなように、これらの装置は必要な分割ボンピング、パイプ及び制 御システムの結果として、相対的に包括的かつ高価であり、そのためこれらの問 題を完全に避けるのが望ましい。更に別の問題は知られているように冷却方法の 一種において、小アルカリ粒子（粉霧の形状において）は分離されないことにあ る。

手段及び効果 本発明の目的（よ、前記の不都合な点を除いた反応炉を提供することである。本 発明はチッピングシュートの内壁においてより多くの気体の流れが得られる利点 を持っており、その利点から急冷という気体のより強力な瞬間冷却と、溶解滴が 得る。というのは既にチッピングシュートを通って移動してきた溶解粒子の分解 が改善され得るからである。また本発明の目的は、チッピングシュートの外側に 液体を供給または、反応炉チャンバーの円錐底面を冷却するためパイピング、ポ ンプ及び制御装置からなる特別な装置を持たない反応炉を提供することにある。

前記の目的は紙料特にパルプ製造から得られる廃液の熱分解装置を使用すること で達成され、形成される気体流が形成され液槽と接触し、この装置は熱分解チャ ンバーを備えた反応炉と熱分解チャンバーを離れる気体流に含まれた成分を分離 する液槽を設けている分割区域とを有し、分割区域は液槽のハウジングを備え、 チッピングシュートはチャンバーの出口に配置され、前記の気体流の流れの方向 に、チンピングシュートが少なくとも部分的に広がる断面区域を有することを特 徴としている。

本発明により、円錐底面の望ましい冷却は、チッピングシュートを通過する液体 の望ましい流れと共に行なわれ得る。更に本発明では高価な装置を必要としてい ない。

本発明の他の利点は、循環改善をする事によりより早くて効果的な気体冷却が行 なわれ、また外殻の形成が防止される事である。更に、粉霧（ごく小さな粒子０ ．１〜１μｍ）の発生は妨げられそして（または）、はとんどは除去される。と いうのは反応炉の出口のすぐ後に液体を供給することによって化合物を有する気 体が冷却され、湿潤され、ナトリウム含有を瞬時に凝縮し、吸収するからである 。

図面の簡単な説明 以下、本発明は添附図面にから明確に理解される。

第１図は公知の科学技術による反応炉を断面図で示す。

第２図は本発明の装置を成す反応炉の下部を概略的に示す。

第３図は本発明による装置の第１の実施例における反応炉の下部を示す。

第４図は本発明による装置の好ましい実施例を示す。

第５図は本発明による装置の別の実施例を示す。

第６図は廃液気化装置の変更例を示す。

第７図は本発明による更に別の実施例を示す。

第８図は本発明による反応装置に連結するようにされた気体、液体スクライバ− を示す。

第９図は別の気体、液体スクライバ−を示す。

第１図は廃液または使用済溶液を気化する公知の反応炉１め垂直方向の断面図で ある。反応炉ｌはチャンバー３を備えた上部ＩＡを有し、チャンバー３内では入 口部２を介して導入した廃液または使用済溶液の熱分解が行なわれる。この熱分 解の間、微細に分離した無機溶解粒子をに含んだ気体Ｇが生成される。この気体 Ｇはチャンバー３の下部の出口オリフィス５を通り抜は出る。反応炉１の下部ｌ Ｂは冷却、粒子分解及び出口オリフィス５から流れ出る無機粒子含有物を有する 高温の気体の分離を行なう部分を成している。

下部ＩＢはハウジング８Ｂを有し、ハウジング８Ｂの内部には液槽７が保持され ている。チャンバー３の出口オリフィスに上端部５を配置したチッピングシュー ト６を通り、液槽７内へ流れ落ちる。気体８はチッピングシュート６の開口６Ａ により液槽７へ導かれ、開口６Ａは液槽７の表面７Ａの下側へ通じている。液槽 ７内において、チッピングシュート６の外側に配置された上昇管１５により、気 体８は所与通路に沿って移動させられる。

液槽７内において、気体８は冷却され、無機成分は液体内で分解され、気体８か ら分離させられる。この様にして清浄された気体８は図示していない導管を介し て反応炉１の外部へ出される。上記の導管につながっている入口は反応炉１の下 部ＩＢに配置されており、液槽の表面７Ａの上部の辺りに位置している。

第２図は本発明による装置の概略線図を示している。

外側の破線は反応炉の底面部分ＩＢを示しており、内側に液槽７が示されている 。加えて、第２図はセラミックライニングを備えた反応炉チャンバー３の下部、 チャンバー底面部４、特にチャンバー出ロオリフィス部分５を示している。この 出口オリフィス５は円錐状の上部１１から成りそこに円筒形口部１２が設けられ ている。前記の出口オリフィス部分５には、チッピングシュート６が同軸上に配 置されである。チッピングシュート６の上部は円筒形であり、出口部５の円筒形 口部１２に部分的に重なるように配置されている。チッピングチャート６と口部 １２の間には環形をした間隙９が形成される。チッピングシュート６が垂直方向 の移動できること、それによって間隙９の大きさは調整され得る。この調整が行 なわれるとき、チッピングシュート６の上端部は、最も高い位置で、チャンバー の出口部分５の円錐部１１の外側と接触する。それでこれら二つの部分の間に間 隙がないようにされる。またチッピングシュート６が最も高い位置から下方へ移 動することにより、間隙９の大きさは徐々に増大する。

ベルヌーイの方程式から導かれ得るベンチュリ効果に従い、出口部５を通り抜け る気体の放出効果により、間隙の内部とその周囲の液体の循環を発生させる。更 にチッピングシュート６の外部に上昇管１５を配置することにより、液槽内で非 常に有利な循環を作り出すマンモスポンプ効果が得られ、その結果、移動中の気 体は急速に冷却され、同時に無機粒子は分離される。環状の間隙９の調整により 、液槽内７の液体の流れは調整され得、ある好ましい部分はチッピングシュート ６に流れ込み、また他の部分は反応炉チャンバー３の円錐形の底面４の外側に沿 って流れ、図面にその流れの方向を矢印で示している。

第３図は本発明による反応炉の底面部ＩＢの好ましい実施例を示している。図面 は反応炉チャンバー３の下部と円錐底面部４に関して同心上に配置されている出 口オリフィス部５を示している。出口オリフィス部５の端部を取囲み、断面がＵ 形の環状のエレメント５Ａが配置されており、シャンクが反応炉１の中心１ｊｊ ｌＯに沿って本質的に延長するようにされている。このＵ形環状のエレメント５ Ａの底面部の曲線のにより、範囲を制限した表面１１が形成され、またこの表面 １１はチンピングシュート６の上端に対して間隙９の大きさを決定する。Ｕ形エ レメント５Ａの外部シャンク１３は環状部分を形成し、その環状部分はチッピン グチャート６と上昇管１５の間を上部へ向う液体の流れを、チッピングチャート ６を通る流れと気化チャンバー３の外底面部４へ向う流れとに分割する。一方向 または他の方向へ向う流量は主として、間隙の大きさ、射出気体の速度、周囲の 圧力の状態により決定される。前記のように、中央線１０に沿って可動に配置さ れたチッピングチャート６によって、間隙９の大きさは決定される。

この例では、上昇管１５の頂点に配置されたカラーエレメント１６により、底面 の円錐４を冷却する非常に有利な流れが得られる。このカラーエレメント１６は 円錐底面部４に沿って実質距離のび、そして底部４とほぼ同−形の円錐を備えて いる。このようにして、液体は底面の円錐４に沿って流される。気体除去１７の ため、導管路１７が配置され、その導管路１７に入口は上昇管１５に配置されて いるカラー１６と、カラー１６の上端部の下方へ向いているフランジ１６Ａとの 間のポケット１８に開口している。新しい液体は入口２６を通って適当に。

加えられ、入口２６は上昇管１５とチッピングシュート６との間で下部の環型間 隙の付近に開放して配置されている。液槽７からの液体の除去は適当には、底面 部の下部に配置されている出口２７を介して行なわれる。

矢印によって示されているように、チャンバー３に流れている気体はオリフィス 部４から出て、その移動中に、チッピングシュート６と環状エレメント５間の環 形間隙に影響を及ぼし、その結果として間隙の周囲に低圧力が生じ（ベンチュリ 効果）、その圧力は液体を液槽からチッピングシュート６の内側へ流入させる。

間隙の大きさはチッピングシュート６の上昇または下降によって調整され、この 間隙の大きさの調整によっては流量と分配が調整される。チャンバー３を出る無 機物を含有している気体は既にチッピングシュート６において液体と混合され始 め、急速に冷却されて、同時に気体の分離が始まり、その間はチッピングシュー ト６内の堆積は防止される。

前記した通り、液体の添加は最適な場合には粉霧の発生を妨げる。気体がチッピ ングシュート６の下端部に達すると、チッピングシュート６と上昇管１５の間に 形成される環形間隙に沿って上昇する。この間、気体もまた上昇管１５の外部空 間から液体を吸収しくマンモス効果）、すなわち液体は外部から吸収され、液体 が引下げられることにより上昇管１５へ流入し、そして上昇管１５の下端部の底 面に流入する。下端部はチッピングシュート６の対応した端部より端部より低い レベルに位置される。

上昇気体によって、液体を気体と混合し、円錐底面４は冷却される。最終的に浄 化気体はガスポケット１８へ達し、出口１７を経由して放出される。

第４図は、第３図のものを少し変更した本発明の好ましい実施例を示し、それに より、上昇パイプ１５のカラーエクステンションに代って、分割カラーバッフル １８が反応炉の底面部４に配置される。この図面を使って、オリフィス１７は前 記のカラー１８よりの上の外壁８に直接取付けられ得る。加えて、図４はチッピ ングシュート６が好ましい方法においてどの様に配置され得るか示しており、そ れによりチッピングシュート１８が引揚げられたり、引下げられたりする。作動 部２４を備える車軸ポルト２２は底面にパツキン箱２３の調整装置を備えた中心 線１０に沿って固定されている。車軸ポルト２２はナツト２０によって連動され 、そのナツト２０はチッピングシュート６の下端部の付近にステー２１を備えた チッピングシュート６の内側に固定されている。ガイド棒２５はチッピングシュ ート６の上端部の内側に配置されており、ガイド棒は最初にセンタリング機能を 持つだけでなく、チッピングシュート６が中心線１０の周囲を回転する。作動部 ２４が回転することにより、チッピングシュート６が上下に動くことができる。

第５図において、より好ましい実施例によって、カラー１８は環状ロエレメント ５Ａに直接配置されうり、それにより予定区域に循環流を得て、チッピングシュ ート６において急速冷却を目的とするの向流、昇流へ流れ込む。

加えて、チッピングシュート６は固定部２６（上昇管１５または外壁８のどちら かに固定しである）と可動な上部６Ａに分割される。前記の調節法を用いて、上 昇管１５の下端部と、反応炉出口オリフィス５における最適な間隙幅の下端部を 独立して保つチッピングシュート６は常に最適な距離に保たれ得る。加えて、可 動な傾射水路チッピングシュート６の一部６Ａのセンタリングは比較的簡単な方 法で得られる。

第６図は本発明によるチッピングシュートの実施例を修正したものを示しており 、外部から入り導管２８を経由する液体を送るノズルリング２７により、チッピ ングシュート６は残存部に固定されている。しかしこの例においても、円錐底面 ４の冷却は前記したものと同様である。

前記したように、本発明の目的の一つは、制御可能な方法で可燃気体における無 機分子の分解能力を向上させることである。第７図にこの分解能力の更なる向上 を目的とした実施例を示しである。第７図の中間部分の付近に上昇管１５が形成 され、上昇管１５とチッピングシュ−ト６間の空間域から制限範囲１５Ａに沿う 流動域は実質的には狭い。液体内に無機分子のより急速な分解と冷却を誘発する 乱れはこの形式により発生させられる。更により好ましい実施例において、吸水 導管２９と吸気管３０の複合性により、制限範囲１５Ａにおける設備は加水に役 立たせ得る。分解能力を高めるために前記の実施例に従い、静的ミキサーエレメ ント３１は上昇管１５とチッピングシュート６間に配置されることが提案される 。

これらミキサーエレメント３１は、化学工学１９８９年７月号の１３７ページ　 （Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ、Ｊｕｌｙ　１９８９゜ｐ　１３ ７．ｆｆ、”Ｂｅｔｔｅｒ　Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ？　Ｔｒｙ　ａ　５ｔａｔｉ ｃ　ｍ１ｘｅｒ”　１に掲載されている図面に従い有利に具体化されており、す なわち静的ミキサーは四枚の二重翼の一枚、波状プレート、交差または螺旋状パ ーにより、特別な方法でプレートの構成が配置し、そして（または）バーを相互 に方向付けることによって、気体と液体またはどちらか一方を特殊な方法で移動 させる。

静的ミキサーが備えられ得る冷却装置が以前にも示されたことは当業者に明らか であろう。

第８図は前記した反応炉に従って、いくつかの状態で使用される気体または液体 スクラバーを示している。スクラバーでは気体の洗浄は極めて低水準であり、ガ スタービン制御に接続することを必要としている。図７の様な冷却分解では、ス クラバーは静的ミキサーエレメント３１の補助により構成されている。スクラバ ーは可燃気体の吸気口３３の配置と加水の給水口から成る。吸気口３３．３４は ロング管３４．３５の上端部に配置する。

前記のミキサーエレメントはロング管の内側に配置される。スクラバーの下部は 外部ハウジング３６を成しており、ハウジング内には配管３４．３５、出口３７ と液槽３９が気体と液体が別々の出口４０．４２と共に配置される。気体出口４ ０は配管部分３８を介し、ハウジング３６の液体レベル４１より上に開口を備え ている。液体の流れは継続的に循環と同方向に導くエレメントが下部３５に配置 される場合、静的ミキサーエレメント３１は上部に配置され、液体の流れはいく つかの場合で逆転される。それに外方向に遠心力が作用させるため流体の他に重 粒子が発生する。スクラバーは従って、熱気が出口オリフィス（３３）とミキサ ー管の上部３４へ入り、出口オリフィス、ミキサー管の上部で気体は液体と接触 させられ、好ましくはＨ，Ｓを吸収するアルカリ性の液体が、短時間にしかし集 中的に発生する。気体は特に、Ｈ，Ｓ。

Ｃ０８、粉霧、液滴を含んでいる。無機部分は与えられている液体内で分解され る間に、従って混合と洗浄は上部において発生する。ロング管３５下部において 、液体と重粒子は遠心力に帰する気体から分離される。オリフィスは液体レベル ４１より上にあり、その対応配置された出口オリフィスを通って溶解、乾性ガス が流れる間、液体と重粒子は液槽３９へ入る。その後、気体が底部の配管４１を 通り、また液体が別に第２配管４２を通って放出される。

第９図には静的セパレーター、ミキサー３１が使用された別の実施例を示す。こ こでセパレーターエレメント３１Ａを備えた第１分割区域４３に、反応炉から出 る気体の第１分離が発生する。強力な給水４４は反応炉の排気口に関連して発生 し、液体が気体を冷却し無機成分を液化させ、液体と共にセパレーターエレメン ト３１によって循環させられる。よって液化された気体と液体は遠心力に帰する 気体流から分離される。液体４７は管路４９を経由して、容器４５に集められる 。それゆえ液体の量は一定に保たれる。配管４８は給水器４６とミキサーエレメ ント３１Ｍを備えた浄水器を持ち、気体はその配管に流入し続ける。その配管内 で気体と液体はミキサーエレメント３１によって作られる方向の継続的な変化に より、気体と液体が密な混合になる。その後、もう一度セバレートエレメント３ １Ａによって、二次容器５０において第２の分離が起る。分離された液体が排気 管路５３を備えたハウジング５２に集められる間、溶解気体は配管５３を経由し て放出される。コンテナ５２からの液体は（−次容器４５からと同様に）供給４ ４．４６の一つの追加として有利に使用され得る。前記の方法により得られた液 体内において選定された方法で化学的に異なった特別な濃縮ができ、それにより 最適な化学再生の促進が達せられる。

本発明は前記の実施例により制限されず、請求の範囲内では変更され得ることは 当業者に明らかである。従って、間隙も他の方法によって形成され得る。例えば 、チッピングシュート６を有することにより、反応炉オリフィスの一端部に間隙 が柔軟に配置される。更に良好な方法は、チッピングシュートの上部の外側に可 動なケーシングを備えることであり、それにより、前記のケーシングが上下に移 動し、チッピングシュート６とオリフィス部分５の間の間隙９は調節され得る。

他に考え得る具体例にオーバーラツプ穴あきリングがあり、このオーバーラツプ 穴あきリングは適当に異なった位置で、また大きさが可変な露出の連続開口も考 えられ、この連続開口は液槽とチッピングシュートの内側の間を通過させる。更 に、チッピングシュートを移動させるのに他の方法、例えば水力学的、流体学的 ラック、ビニオン等が、用いることができることは明らかである。

Ｆｉｇ、２ Ｆｉｇ４ Ｆｉｇ、７ フロントページの続き （８１）指定国　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、ＥＳ、ＦＲ，ＧＢ、ＧＲ，ＩＥ、ＩＴ、ＬＵ、ＭＣ，ＮＬ、ＰＴ、ＳＥ） 、０Ａ（ＢＦ、ＢＪ、ＣＦ、ＣＧ、　ＣＩ、　ＣＭ、　ＧＡ、　ＧＮ、　ＭＬ、 　ＭＲ，ＮＥ、　ＳＮ。

ＴＤ、　ＴＧ）、　ＡＴ、　ＡＵ、　ＢＢ、　ＢＧ、　ＢＲ，ＣＡ。

ＣＨ，ＣＺ、　ＤＥ、　ＤＫ、　ＥＳ、　ＦＩ、　ＧＢ、　ＨＵ、ＪＰ、　ＫＰ 、　ＫＲ，ＬＫ、　ＬＵ、　ＭＧ、　ＭＮ、　ＭＷ、　ＮＬ、　Ｎｏ、　ＮＺ、 　ＰＬ、　ＰＴ、　ＲＯ，ＲＵ、　ＳＤ、　ＳＥ。

ＳＫ、　ＵＡ、　ＵＳ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、形成された気体流が液槽と接触する紙料、好ましくはパルプ製造から得られ る廃液体の熱分解装置であって、熱分解チャンバー（３）を備えた反応炉（１） を有し、分離区域（１Ｂ）に熱分解チャンバー（３）を通り過ぎる気体流内の成 分を分離する液槽（７）を設け、分割区域（１Ｂ）が液槽（７、４７）のハウジ ング（８Ａ、４５）と、チャンバーの出口（５）に組合せて配置したチッピング シュート（６）を備え、前記のチッピングシュート（６）が少なくとも部分的に 、前記の気体流の流れの方向に広がる断面域を持っていることを特徴とする使用 済液体の熱分解装置。 ２、前記チッピングシュートと放出口の最挟部分の範囲内または隣接した位置で 、冷却水が気体流に注入されることを特徴とする請求の範囲１に記載の装置。 ３、液体がチッピングシュートの内側表面に沿った下向機に流れるフィルムの形 状でおよび（または）スプレーの形状で加えられることを特徴とする請求の範囲 ２に記載の装置。 ４、気体流の流路が最大に圧縮されるレベルにおいて、前記冷却水がチッピング シュートへ注入されることを特徴とする請求の範囲３に記載の装置。 ５、最大に圧縮された部分が、反応炉の出口（１１）により形成されることを特 徴とする請求の範囲３に記載の装置。 ６、前記のチッピングシュートが、液槽へ放出する出口を備えていることを特徴 とする請求の範囲３に記載の装置。 ７、好ましくは調整可能な大きさの少なくとも一つの開口弁（９）が、前記のチ ッピングシュートに配置されており、操作中にチッピングシュートの内側と液槽 からの液体との間を連絡させることを特徴とする請求の範囲１に記載の装置。 ８、上昇管（１５）が前記のチッピングシュート（６）の外側に配置されること を特徴とする請求の範囲１に記載の装置。 ９、広がっている断面域を有するチッピングシュート部分が円筒形をしているこ とを特徴とする請求の範囲１に記載の装置。 １０、前記の液体の注入点が、チッピングシュートの広がる部分の始点より上に 位置することを特徴とする請求の範囲２に記載の装置。