JPH09511950A - 汚染廃ガス用の改良された回転式接触清浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本装置は主としてケージ（２）中で垂直軸駆動により回転するクラウン（１）からなり、このケージはそれがクラウンの周囲を汚染廃ガスの流入と清浄化した廃ガスの流出とを目的としてそれぞれ変化し得るセクション（Ｚａ、Ｚｂ）の２つのゾーンに境界を定めるように設けられている。清浄化は、クラウン内側の壁を覆っている環状の触媒床（９）と、この触媒床の外側の好ましくは大きな熱交換表面積を有する物質の環状の充填物（Ｍ）とからなるクラウンを通って一方のゾーンから他方のゾーンへのガスの通過により行われる。クラウンをバイパスする漏れを防止する高圧力降下をつくり出す手段が用いられる。必要がある場合は反応ゾーンにバーナーを加えることができる。このレイアウトは装置の大きさと重量、ならびにその製作費と維持費を相当程度減少させることができる。本装置は、例えば揮発性有機化合物を含有するガスを清浄化するのに使用できる。

Description

【発明の詳細な説明】 汚染廃ガス用の改良された回転式接触清浄化装置 発明の技術分野 本発明は、熱交換器として及び熱的及び／又は触媒的効果を果たす清浄器とし て働くのに適した、ガス状流出物のための改良された回転移動装置に関する。 本発明はとりわけ、熱交換システムあるいは熱的又は接触式焼却によって酸化 除去できる揮発性有機化合物（ＶＯＣ）などの物質を含んだ空気の清浄化に適し たシステムに使用する。 発明の背景 本出願人の特許出願９４／０６，２８２は、熱交換及びＶＯＣなどの汚染ガス のための熱的及び／又は触媒効果を果す清浄化装置について記載している。それ はハウジング又はケージ、大きな熱交換表面（シリカ、グラナイト又は金属製の 蜂の巣構造などの軽い物質、あるいは低温用のクライオジェニックノヂュール（ ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ ｎｏｄｕｌｅ）など）を有するが故に選ばれ、ケージの底 に置かれた固体微粒物質の充填物（ｌｏａｄ）を含むクラウンからなる。このク ラウンは内部の分離によって幾つかの部分に分割されており、ある場合にはそれ は一定数のバスケットの支持体としての役目をなす。クラウン及びケージを駆動 して、垂直軸の周りに互いに関して回転運動させるため に動力手段が用いられる（クラウンが回転してケージが静止しているか又はクラ ウンが静止してケージがクラウンの周りを回転するかどちらでもよい）。 従来装置は、廃ガスをケージ中に送入するためのパイプと廃ガスをケージから 排出するためのパイプを含む。クラウンは送入パイプをケージの中央部と絶えず 連通させるための第１のセクターを構成し、ここで廃ガスとクラウン中の充填物 との間に最初の熱交換が起る。廃ガスとクラウン中の充填物との間に第２の熱交 換が行われるクラウンの第２のセクターにより、ケージの中央部は排出パイプと 絶えず連通している。 この従来装置は、簡単な熱交換器としてのみに使用できるか、又は熱交換器と して及び汚染廃ガス用の焼却器としての組合わせ使用に用いることができる。こ の場合、送入パイプが汚染物質を含む廃ガスを受入れる。第１のセクターと第２ のセクターはケージの中央部によって直接互いに連通する。汚染物質の存在下に 発熱反応を起させるように選ばれた触媒床を可能な限り備えた熱反応器が、第１ の角セクターによって導かれた廃ガス中の汚染物質を燃やすためにこの中央部に 置かれる。 このレイアウトによってクラウンは２つの固定部間すなわち中央の反応器とハ ウジングの間で回転する。中央ゾーンの反応器をバイパスすることによる漏れを 防止するために二重の環状シールを設けることが必要である。これは製作ならび に取り付けの段階で、ぴったりした形状と許容誤差内の同心性をもたせることに より得られる。 発明の概要 本発明による汚染廃ガス用の回転接触式清浄化装置は、ハウジング又はケージ 、該ケージ中に置かれたクラウン、及び該クラウンを垂直軸の周りに対して連続 的な回転運動をさせる駆動用動力手段、廃ガスをケージ中に送入するための少く とも１つのパイプ及び廃ガスをケージから排出するための少くとも１つのパイプ からなり、該クラウンは、少くとも該送入パイプをケージ中央部と絶えず連通さ せるための第１のセクター及び少くともケージの中央部を該排出回路と絶えず連 通させるための第２のセクター、及び第該１のセクターにより導かれた廃ガス中 に混合した汚染物質を燃やすための接触式清浄化反応器からなる。 本装置は、少くとも全周にわたってその内側部に設けられた環状の触媒床と、 クラウン中にこの触媒床の外側に設けられた大きな熱交換表面積を有する物質の 充填物との組合わせでなることを特徴とする。 このレイアウトによって、汚染廃ガス（可能な限り外部熱交換器で予熱された ）は、クラウンの第１の角セクターの外側部分に置かれた熱集団（充填物）と接 触して温度上昇後、クラウンの内側の壁を覆う環状の触媒床を横切ることによっ て清浄化される。この廃ガスは中央部の反対側の触媒床を再度横切った後、排出 に先立って、接触式焼却により獲得した熱の一部をクラウンの第２の角セクター 中の充填物に与える。 装置の回転する部分に置かれた大きな熱交換表面積を有する充填物と触媒のこ のレイアウトによりクラウンの重量と容積を減少させることができ、これはその 設計を簡単にする。またこれにより組立てが容易になり、製作及びメンテナンス のコストを低下させる。 クラウンはケージ内にあるのでその軸を支えるのと応力に耐えるのに２箇のベ アリングで充分である。クラウンを駆動して回転させるには最も熱いゾーンから 充分に離れた外部の動力手段を使用することができ、装置の上部に設置できる。 これによりその頭部のスペースを減らすことができる。 触媒床の厚さは、汚染ガスが中央部の両側の触媒床を連続して２回連通した後 に清浄となるのに充分な厚さに選ばれる。 熱反応器は好ましくはクラウンの中央ゾーンと通じている加熱手段、例えばク ラウンの中央ゾーンに入る処理しようとする廃ガスの送入パイプの開口部に配置 されたバーナー、又は中央ゾーンの上部、クラウンの外部に置かれ、この場合好 ましくは流入及び流出ゾー ンの間の中間ゾーンに温度制御用フレッシュガスの流れを注入するための手段と 一緒になったバーナー、からなる。 この廃ガス冷却手段と加熱手段の組合わせにより、廃ガス中の汚染物質の割合 が変化するために焼却温度が変動する場合にこの温度を容易に制御することがで きる。 このバーナーの追加は、送入された汚染ガスが充分に熱くなっていない場合、 又は廃ガス中のＶＯＣの割合が反応器中で発熱反応を自己継続するのに充分でな い場合に大抵必要である。 一実施態様によれば、クラウンはケージ中で偏心しており、このケージがクラ ウンの周囲を変化し得るセクションの２つの周辺ゾーンの境界を定め、さらに寄 生的流れが熱反応器をバイパスするのを防止するような圧力降下の大きな２つの 中間ゾーンの境界を定めている。ケージとクラウンとの間には絶縁ジョイントを 設けることができる。 一実施態様によれば、クラウンは内部分離板（８）によって幾つかの角ゾーン に分割されており、触媒床の外側のこれらの各ゾーンは大きな熱交換表面積を有 する物質のバルクの充填物で充填される。クラウンはまた、大きな熱交換表面積 を有する充填物を入れる複数の平行六面体のチャンバーを構成することもできる 。 この大きな熱交換表面積を有する充填物は、例えばニット、編織又は針で縫っ た金属マット、石のブロック、蜂の巣構造からなり、あるいは旋盤屑又は機械削 り屑からつくられる。 クラウンとケージは各々上端部と下端部、及び好ましくはその対応する壁の間 に設けられるブレードジョイント又はフラップジョイントなどのシール手段を含 む。この上方及び下方のシールは、その場所の温度が低いため容易に設けること ができる。 この装置はまた、流入ゾーンと流出ゾーンの間の中間ゾーン中に清掃ガスの流 れを噴出させる手段を含むこともできる。 本発明による連続清浄化方法は以下の点に特徴がある。すなわちこの方法は、 内部分離板を備え、少くともその内側の壁に対して配置された環状の触媒床とこ の触媒床の外側のクラウン中に配置された大きな熱交換表面積を有する物質の充 填物を含む回転しているクラウンを通って一方の送入パイプと他方の排出パイプ の間に清浄化すべき廃ガスの永続的な循環を確立することからなり、その結果廃 ガスは回転している充填物を貫流して第１の熱交換ゾーンでそれと接触して温度 を上昇すること、及び回転する触媒床を２回通過し、焼却された後、この廃ガス が第２の熱交換ゾーンで充填物を加熱することを特徴とする。 本発明方法によって汚染物質をたった４００〜５００℃の温度で焼却すること ができ、設計を簡単にし、技術的束縛ならびに製造コストを減少させる。 図面の簡単な説明 本発明による改良された装置の他の特徴及び利点は、添付の図面を参照し、非 限定的な実施例により与えられる以下の説明を読むことにより明瞭となるであろ う。ここで 図１は廃ガス中の汚染物質用の焼却器として、及び熱交換器としての組合わせ使 用における本装置の一実施態様の断面を示す概略図であり、 図２は接触式反応器の温度制御手段の一変形実施態様を示す。 望ましい実施態様の説明 本装置（図１）は、例えば円筒形の金属製の外側ハウジング又はケージ２中に 設けられた垂直軸のクラウン（１）からなるドラムを含む。ケージ又はハウジン グ２の直径はクラウン１のそれよりも大きい。クラウンはケージ２に対して片寄 っている。ケージ２は、クラウンの垂直軸３を含む直径面の両側に、そして狭い 角セクターに沿って、クラウンの側壁５に実質的に正接関係にある側壁４の部分 を構成する。側壁部４の両側のクラウン１を囲むケージの内部空間はしたがって 変化可能なセクションＺａ及びＺｂの２つのわん曲し たゾーンを構成する。それらは、清浄化すべき廃ガスを送入するためのパイプ６ と清浄化後この廃ガスを排出するためのパィプ７とそれぞれ通じている。 クラウン１は、均等に分配された真直な放射状のプレート８からなる内部分離 を備えている。これら放射状のプレート８の１つ又は幾つかによって境界を定め られた第１の角セクターＺ１は、清浄化するために収斂ゾーンＺａに供給された 廃ガスをクラウンの中央ゾーン１１の方向に導く（流れＦｅ）。第２の角セクタ ーＺ２は、クラウンの中央ゾーン１１を発散ゾーンＺｂ及び排出パイプ７と連通 させる（流れＦｓ）。 クラウンの内側壁は環状の触媒床９で全体的に覆われているので廃ガスは反応 のある中央ゾーン１１に到達するにはこの触媒床を横切らなければならない。こ の触媒床９は粒子床あるいは好ましくは蜂の巣状の触媒のいずれかからなり、こ れにより、他のすべては同じとしても、触媒床の厚さと容積を減らすことができ 、特にそれにより生ずる圧力降下を減少できる。 大きな熱交換表面積を有する物質からなる活性な集団（充填物）Ｍは、この触 媒床の外側のクラウンの残りの部分に分離板８の間に配置される。それは、セラ ミック又は金属ボール、旋盤又は機械による削り屑、バルクの又は構成されたパ ッキング、蜂の巣のような規則的又は不規則なセルを有する蜂の巣構造、ニット 、 編織又は針で縫った金属マットなどにすることができる。出願人のフランス特許 ＦＲ−２，５６４，０３７に記載されているような蜂の巣構造が有利に使用され る。大きな熱交換表面積を有するこの充填物はまた石でなることもできる。 製作と充填を容易にするため、図１に示すように、クラウンを、互いに分離し た一定数の平行六面体状バスケットの支持体としての役目をなすように改作する こともできる。 クラウン１の軸３を含む直径面でこのクラウンとケージ２の間に残る空間がク ラウンの偏心性と壁突出し部４によって狭いため一定の圧力降下を発生する。こ の圧力降下は、上流と下流の２つの空間ＺａとＺｂの間の周辺による直接的な連 通を防止するのに充分であり、連通は中央ゾーン１１を通してのみ行われる。シ ールを完全にするために温度が比較的低いクラウンの周辺にジョイントすなわち フラップジョイント１２を可能な限り配置することができる。 クラウン及びケージは、それらの下部及び上部で同じプレート１３により密閉 されている。クラウンとケージの対応するプレートの間に同時に置かれた幾つか のブレードジョイント（不図示）が、Ｚａゾーン及びＺｂゾーン間の寄生的バイ パスの流れを防止する。 例えばケージの上に設けられた動力手段（不図示） は、クラウンの軸３に係合してクラウンをケージ２に対して回転するよう駆動す る。 ケージの壁部４によって境界を定められた中間の角セクターには、ガスの流れ 方向の各反転に先立ってその前を連通するクラウンの少数の角セクター中の充填 物及び触媒を通して汚染廃ガスを吹き飛ばすためのフレッシュエアを噴出させる パイプ１４を構成することが好ましい。掃除用空気はこの廃除セクターを横断後 中央ゾーン１１に達し、ここで主ガス流と一緒になってクラウン１を通りＺｂゾ ーンの方に運ばれる。 このケージは、パイプ１４に対向する角セクター中に、触媒反応の温度が上り 過ぎる場合に出来るだけこの温度を制御することを目的としたフレッシュエアを 注入するための別のパイプ１５（図１）を含む。 中央ゾーンで起る反応は発熱反応であり、したがってそれは熱量消失が実質的 に補償されるに足るエネルギー分を放出するように調節される。自動発熱反応を 進行させるには廃ガス１ｍ³当り０．４ｇのＶＯＣの割合で充分である。 天然ガス又はＬＰＧを供給するバーナー（Ｂ）が例えば中央ゾーン１１の上に 配置され、その焔は直接中央ゾーンに入っている。このバーナーは、自動発熱反 応作動点に達するように、必要があれば入って来る流れを出発点で加熱するため 、又は汚染化合物ＶＯＣの 含有量が自動発熱運転を得るのに不充分な場合にできるだけ補給熱を供給するた めに使用される。 図１の実施態様によれば、触媒反応器中の温度はクラウンの上のバーナーとフ レッシュな廃ガスを送入する半径方向のパイプ１５により別々に制御される。 図２の実施態様によれば、バーナーＢは中央ゾーンの上に直接置く替りにこの ゾーンに開口するパイプ１６中に置くことができる。パイプ１６は、処理すべき 廃ガスを送入するパイプ６に連結されたバイパスラインとして作用できる。この パイプ１６を通って分岐した流れはバルブＶ₁によって制御される。バーナーＢ は制御バルブＶ₂により燃料を供給される。パイプ１６を通って分岐した廃ガス の流量を変えるとともにその温度をバーナーＢによって変えることにより反応器 中での発熱反応を制御することができる。汚染物質の濃度が自動発熱反応の限界 を越える場合は冷い廃ガスが注入される。一方、この濃度がこの限界以下にとど まる場合及び装置のスタート期間にはバーナーが使用される。 廃ガスが中央ゾーン１１の両側の触媒床を２回通過後、汚染化合物（ＶＯＣ） は反応によって燃焼生成物、主としてＣＯ₂，Ｈ₂Ｏ，Ｎ₂及び微量のＳＯ_x，ＮＯ_x に転化される。 反応ゾーンから来る高温のガスはクラウンの角ゾー ンＺ２に位置する充填物Ｍの部分を通って流れ、ガスの熱量のうちの十分な量を それに与える。ケージ２に対するクラウン１の回転により、この加熱された部材 が次々と角ゾーンＺ１の方に廻り、そこで今度は貯えた熱エネルギーの一部を送 入パイプ６を通って流入するガスに与えることができる。 同心円状に配置された触媒床と加熱充填物を備えた回転するクラウンを有する 、上記実施態様のレイアウトにより、処理するガスの時間当りの流量（３，００ ０〜１３０，０００ｍ³）によるが、従来の具体例に較べて全体の容積で８〜２ ７％、材料の重さで６〜３２％の減少を得ることが可能となる。同様に充填でき る触媒の量は、これも時間当りの流量によるが２０〜６０％増加することができ る。これらの変化はコストに著しい影響を及ぼす。 キシレンで汚染された空気を３，０００ｍ³／時処理可能なパイロット装置に 対して行った試験結果は以下のとおりである。 −熱効率・・・・・・・９５％ −自動発熱接触酸化を可能にする限界量・・０．６ｇ／Ｎｍ³ −清浄化効率・・・・・９９．２％

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 モールレック， ジャン フランス国 エフ−44600 サン−ナゼー ル ルート デュ フオール ド レーヴ 48

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．中央部を有するハウジング又はケージ（２）、該ケージ内に配置されるクラ ウン（１）及び該クラウンを駆動して垂直軸（３）の周りに連続的な回転運動を させるための動力手段、ケージ（２）中に廃ガスを供給するための少くとも１つ の送入パイプ（６）及びケージから廃ガスを排出させるための少くとも１つのパ イプ（７）からなり、該クラウン（１）は、少くとも該送入パイプ（６）をケー ジ（２）の中央部（１１）と絶えず連通させるための第１の流入セクター（Ｚ１ ）、及び少くともケージの該中央部（１１）を排出回路と絶えず連通させるため の第２の流出セクター（Ｚ２）、及び該第１の流入セクターによって導かれる廃 ガスと混合した汚染物質を燃焼させるための接触式清浄化反応器（Ｒ）からなる 、汚染物質を含むガス状流出物のための回転する接触式清浄化装置であって、該 装置が少くとも該クラウン（１）の内側部にその全周にわたって配置される環状 の回転する触媒床（９）と、クラウン中に該触媒床（９）の外側に配置される大 きな熱交換表面積を有する物質の回転する充填物（Ｍ）との組合わせからなるこ とを特徴とする前記装置。 ２．前記クラウン（１）がケージ（２）中で偏心しており、該ケージがクラウン の周囲を変化し得るセクションの２つの周辺ゾーン（Ｚａ，Ｚｂ）と、寄生流が 熱反応器（Ｒ）をバイパスするのを防止するような圧力降下の大きな２つの中間 ゾーンとに境界を定めることを特徴とする、請求項１に記載の装置。 ３．ケージ（２）とクラウン（１）の間に配置された絶縁ジョイントを含むこと を特徴とする、請求項１又は２に記載の装置。 ４．清浄化反応器（Ｒ）が、クラウンの中央部と連通している加熱手段を含むこ とを特徴とする、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の装置。 ５．クラウン（１）の中央ゾーン（１１）中に開口するガス送入パイプ（１６） を含み、前記加熱手段が該送入パイプ（１６）中に設置されたバーナー（Ｂ）か らなることを特徴とする、請求項４に記載の装置。 ６．前記加熱手段がクラウン（１）の中央ゾーン（１１）の上部に設置された外 部バーナー（Ｂ）からなることを特徴とする、請求項５に記載の装置。 ７．前記流入ゾーン（Ｚ１）及び流出ゾーン（Ｚ２）の間の中間ゾーンに温度制 御用フラッシュガスの流れを注入するための手段を含むことを特徴とする、請求 項６に記載の装置。 ８．前記クラウンがクラウンを幾つかの角ゾーンに分割するための内部分離板（ ８）を含み、触媒床の外側のこれら角ゾーンのそれぞれがバルク状の前記充填物 （Ｍ）で充填されていることを特徴とする、請求項１ ないし７のいずれか１項に記載の装置。 ９．前記クラウンが、大きな熱交換表面積を有する前記充填物（Ｍ）を入れるた めの複数の六面体状チャンバー（１０）を構成することを特徴とする、請求項１ ないし７のいずれか１項に記載の装置。 １０．大きな熱交換表面積を有する前記充填物（Ｍ）が、ニット、編織又は針で 縫った金属マットからなることを特徴とする、請求項８又は９に記載の装置。 １１．大きな熱交換表面積を有する前記充填物（Ｍ）が石のブロックからなるこ とを特徴とする、請求項８又は９に記載の装置。 １２．大きな熱交換表面積を有する前記充填物（Ｍ）が蜂の巣構造からなること を特徴とする、請求項８又は９に記載の装置。 １３．大きな熱交換表面積を有する前記充填物（Ｍ）が、旋盤切り屑又は機械削 り屑からつくられることを特徴とする、請求項８又は９に記載の装置。 １４．クラウン（１）とケージ（２）がそれぞれ上端部と下端部、及びその対応 する上側壁と下側壁の間に配置されるシール要素を構成することを特徴とする、 請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の装置。 １５．流入ゾーン（Ｚａ）及び流出ゾーン（Ｚｂ）の間の中間ゾーンに清掃ガス の流れを注入するための手段を含むことを特徴とする、請求項１ないし１４のい ずれか１項に記載の装置。 １６．内部分離（８）を備え、少くともクラウン１の内側の壁に対して配置した 環状の触媒床とこの触媒床（９）の外側クラウン中に配置した大きな熱交換表面 積を有する物質の充填物（Ｍ）とを含む回転しているクラウン（１）を通って、 一方の送入パイプ（６）と他方の排出パイプ（７）の間に処理さるべき廃ガスの 永続的な循環を確立し、その結果廃ガスが回転している充填物（Ｍ）を貫流して 第１の熱交換ゾーン（Ｚａ）でそれと接触して温度を上昇し、さらに回転してい る触媒床（９）を２回通過して焼却された後、該廃ガスが第２の熱交換ゾーン（ Ｚｂ）で該充填物を加熱することからなることを特徴とする、接触式焼却による 汚染物質含有廃ガスを清浄化するための連続式清浄化方法。