JPS5813661A - 熱い、粒子を含むプロセス流冷却用方法及び装置 - 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ｉ明は広くは粒子を含むプ・セス流の冷却に関し更に
詳しくは熱い、粒子を含むプロセス流を冷却し且つそれ
から布濾過によって粒子負荷を分離するための方法及び
装置に関する。

多くの工業ゾ党セスに於いて、製品又は副産物が浮遊−
粒子の形で、即ち熱ガス流成分中に連行される固体粒子
物成分の形で生産される。例えば、ファーネスカーボン
ブラックは炭化水素を含む原料の熱分解及び／又は不完
全燃焼によって作られ、且つ通常最初は熱い副産物煙道
ガス中に浮遊し九粒状カーｌンデラック製品又はエーロ
ゾルの形で作られる。このカーボンブラックプロセス流
はカーボンプラック形成反応器の中で急冷されてそのカ
ーボンプラック形成反応を止め、更に冷却されて次にこ
のカーボンブラック製品を収集するため布−過で処理さ
れる。熱い、粒子を含むゾロセス流が冷却され５次に布
濾過を受ける工業プロセスで、本発明を使って良い結果
が得られる他のいくつかの実部的プロセスは、石炭だき
原動装置煙道ガスのそれからの粒子負荷−過前の処理、
乾式セメント焼成流の冷却、焼成鉱石又は岩石塵含有流
の冷却、等である。

典型的には商用の布濾過沫は粒子を含むガス状流れを、
このプロセス流のり１ス状成分を通すに十分であると同
時に一方では□粒子成分を通すには不十分である選択さ
れた多孔率又は透過率を有する１つ又はそれ以上の布又
は織物−過要素を通して流す仁とを含む。従って、粒子
成分はＩス状成分から分離され且つ布−過要素の上流又
は収集側に堆積する。周期的再加圧又はガス流の反転、
機械的揺動又は振動等によるなど、粒子負荷を一過要素
から取除く援助をする手段が通常設けられる。

このようにして分離された粒子負荷は一般に収集ホッパ
ーの中に導かれ、そして包装及び／又は完成粒子製品を
作るのに望まし匹又は必要なそれ以上の処理をするため
それから周期的に取出される。

商用のファーネス′カーＩンブラックゾロセスで位、布
濾過装置から集められた所ａ％ふわふわし九１カーピン
ブラックは、例えば湿式ペレット化；乾式ペレット化：
圧縮；焼成；空気、オゾン又は鉱酸での表面酸化；ぎン
ミル、ハンマーミル、又は流体エネルヤニミル等による
粉砕；界面活性剤。

オイル又はオイルエマルジョン等によるＩ＆理などのよ
うな追加の処理を受けることもある。

胃、１ 濾過要素を作る丸めに使われる有材料は通常、ガラス、
木綿、羊毛、ｌす７ミド、ポリエステル、ポリテトラプ
ルオロエチレン又はそれらの配合のような紡織繊維の織
布又は不織布からなる。該材料は使用する粒子布濾過装
置に要する幾何形状に成形又は縫製される。普通便われ
る一過装置の１つは所謂１バツグフイルター１で、その
布−過要素は長い管状である。他の知られている布−過
装置は封筒、シート、ボルト、又は円板の形の布濾過要
素を使う。ある他の知られている布−過装置は、布濾過
要素が単に、粒子を含むプロセス流が通されるカートリ
ッジ要素に対する詰め物又は充填材の形で使われる本質
的に無形である布−過要素を使う。

しかし、使われる粒子布−過装置が何であれ、その中に
導かれる粒子を含むゾロセス流がその布である種高くな
い温度であること が不可欠である。しかも、同様に１この濾過装置に導入
されるプロセス流の温度が、この装置内の雰囲気をプロ
セス流のがス状成分の露点以上に維持し、それによって
それからの凝縮物の凝縮をゆるめるに十分高いことも重
要である。勿論、前者の温度基準の維持の失敗は布濾過
要素の寿命を極端に縮める。後者の温度基準の維持の失
敗は品質の落ち九及び／又は湿った粒子製品を果状し且
つ布濾過要素が目詰１抄する結果につながる。ファーネ
スカーボンブラック操業の場合、ぬれたカーボンブラッ
クを布−過装置の中へ集めることは収集段階の効率に悪
影響するだけでなく、集められたカーボンブラックのペ
レット化、圧縮又は化学後処理のような下流仕上作業の
効率及び品質、並びに出来た完成カーボンブラック製品
の品質及び均一性に悪影、譬することがある。

間接熱交換器によって熱い、粒子を含むプロセス流を前
述の温度基準内に冷却することは可能であるが、そのよ
うな熱交換器の効率的且つ経済的運転の問題が生ずる。

普通、粒子を含むプロセス流を布濾過で処理するための
目標ｍ度は約１４９℃から約６７１℃の範囲で多ろう。

間接熱交換は通常連絡されるべき温度低下が比較的大き
い、例えば、６００℃のオー〆のとき、及び冷却される
べき熱いプロセス流が実質的に約５６８℃以上の温度の
ときにのみ熱抽出の経済的に正画と認め得る方法である
。それ故、例えば、間接熱交換法によって５６８℃の粒
子を含むプロセス流を約２６０°Ｃに冷却することは一
般に相当に高価表装置を要し、そのプロセスの経済性は
通常抽出した熱エネルギーを完全に差引いたとしても正
当とは認められない。その上、間接熱交換装置は通常比
較的静的なプロセス条件の下での運転に適合しており、
従って通常変化するプロセス条件に応じての合理的に正
確な制御には適していない。従って、これら前述の欠点
から見て、第一に、間接熱交換によって熱いプロセス流
から経済的に可能な限り多くの熱を抽出し且つ差し引き
、そして、その後、このプロセス流をそれに液体水を噴
霧することによって適当な布−過温度に更に急冷するこ
とが化学プラント操業に於ける従来の方法である。

このプロセス流の適当な布−過温度への急冷は、１゛。

液体水を、冷却された流れが布一過装置に入る入・・・
：：１ ０の比較的遠い上流のある点でこのプロセス流の中への
圧力又は二流体噴霧によって行われる。噴霧は、吹付に
比べて、通常の吹付手法によって作り得る比較的大きな
小滴よシ勿論、速く蒸発する微細な小滴を作るために行
われる。冷却水をプロセス流の中へ噴霧する点と一過装
置の間に置かれた長い導管は、液体水の微粒子が、冷却
されたプロセス流が布濾過装置に入る前に、完全に蒸発
する九めに十分な時間を保証する目的で設けられている
。勿論、プロセス流中の液体水を完全に蒸発させること
に失敗することは前に布濾過装置内のプロセス流のがス
状成分の凝集に関して議論し九のと類似した難点につな
がる。

液体冷却水をプロセス流の中へ噴霧した後に比較的長い
滞在時間を設ける基礎的理由は、出願人が知る限りでは
、工業の運営に現在利用できる二流体噴霧も圧力噴霧も
微小サイズの水滴を十分に広いプロセス条件の範囲にわ
九ってプロセス流内でその均一に急速且つ完全な蒸発を
保証することに関する性能にどちらも役に立たないとい
う事実にある。圧力噴霧に於いて、水は制限オリフィス
を持つノズルから押し出され、噴射された水が小滴に破
砕される効率及びそのようにされた小滴の平均サイズは
噴霧ノズルのオリフィスの大きさ及びそのオリフィスを
横切って生じる圧力降下に大きく依存する。次に、与え
られ九寸法のオリフィスを通る水の流量は、勿論、この
圧力降下の関数で、圧力降下が大きければ大きい機、流
量も大きい。前述のパラメータのいずれかに於仕る小さ
な変化も作られる水滴の均−性及び大きさに非常に強い
影響を与える。大ていの１栗化学プラント設置に対し、
与えられた圧力噴霧ノズルのオリフィスサイズは不変パ
ラメータと考えてもよい。しかし、流量と圧力降下に関
してはそうではない。工業プラント操業に於いて、水管
路の圧力及び流量並びに急冷されるべきプロセス流の温
度及び流量は通常かなりの変動を受ける。例えば製品の
性質を変えるために反応器の状態を変えるためによるな
ど、熱いプロセス流の温度及び／又は流量が変えられる
とき、普通その布濾過処理の準備のための所望の目標温
度を達成するためにプロセス流の中に噴霧する冷却水の
量を変えることも必要でおる。それ故、噴−ノズルに加
えられる水圧のかなシの変化が付随的に又は設計によっ
て起こるかも知れず且つ圧力噴霧ノズルがその設計圧力
降下値及び流量値まで作動せず又できないプロセス動作
の周期につなげることができる。そのような条件の下ア
は、圧力噴霧法によって作られ九小滴ははるかに大きく
なり且つ小滴の均一性が減するので、プロセス流中の水
の完全蒸発を保証するためにこの急冷されたプロセス流
中にかな夛長い時間滞在することを要する。二流体噴霧
ノズルは動力ガスを使ってそのノズル内で水流を微細小
滴に破壊し、且つ、この動力ガス中に含まれた、該小滴
をプロセスが電流中に噴射する。効率的に運転するため
、そのような二流体ノズルは一般に比較的大流量の原動
ガスを使用し、そのガスは通常工場現場で固有に入手は
できず、且つそのガスは、どの場合にも、結局は下流の
布濾過装置によって取扱わねばならないプロセス流に追
加のガス負荷を表す。

圧力又紘二流体噴霧冷却水のプロセス流中の滞在時間を
最大にするための通例の方法は、前述のように、大容量
の導管又は所謂１立上り管′をゾロセス流中への冷却水
の噴霧点と布濾過装置の間に介在させることであった。

ｇＪｍされた冷却水の小滴の大きさが比較的大きいこれ
らの条件の下では、その蒸発速度は立上り管を流れるプ
ロセス流内で大きく減じられることがｈ’ｂ。ファーネ
スカーボンブラック操業に於いてはそのような蒸発速度
の減少は立上り管内でのプロセス流の粒子成分のぬれ及
び集塊化の機会を増し、かなりの量の硬い粗い集塊をそ
の中にもったカーボンブラック製品を集めることにつな
がる。その上、このプロセス流がしばしば高度に腐食性
であることがあるという事実の観点から、この立上り導
管もしばしば高価な耐食性合金で作られる必要がある。

それにもか＼わらず、これまでは布−過装置内の液体の
存在を避ける必要性の方がそれに先立つ大量耐食合金立
上り管の建造及び運転によって峰されるかなりの経済的
不利並びに立、ｆ　ｊ）管内での粒子成分の集塊という
前述の現象に遭遇する危険よりもまさシ、本発明の出ｖ
Ｌまで、工業界はプロセス流の中に導入された冷却水の
広範題のゾ四セス条件にわ九っての完全な蒸発を保証す
るようにこれらの欠点をいやいやながら受入れていた。

本発明によれば、上述の難点の多くは完全に解決される
か又は少くとも実質的に改善されている。

本発明の主な目的は熱い、粒子を含むガス流を冷却する
丸めの新規な方法を提供することにある。

本発明の他の目的は熱い、粒子を含むガス流を冷却する
ための新規な装置を提供することにある。

本発明の他の目的は熱い、粒子を含むプロセス流から粒
子成分を分離するための改良された統合された方法を提
供することにある。

本発明の他の目的は熱い、粒子を含むプロセス流から粒
子成分を分離するだめの改良された統合されたシステム
を提供することにある。

本発明の更に他の目的は熱い、７アーネスカーざンブラ
ックを含むプロセス流からファーネスカド；（・ −がンブラックを、７分離するための改良された統合さ
れた方法及びシステムを提供することにめる。

本発明のその他の目的や利点は一部は自明であり、一部
は以後に机れるであろう。

本発明によれば、熱い、粒子を含むが電流がこのプロセ
ス流を少くとも０．２５のマツノ・数に加速するように
された形状・寸法をもつベンチエリ形導管を通して導か
れる。このベンチュリ形４管ののど部内で液体水が多数
の拘束されないオリフィスを通して該ガス流中にはｙ横
に噴射する。液体水の導入点でのプロセス流の強力な流
れのために、複数の水流は急速に破砕され、分解され、
そして比較的微細な大きさの均一な小満にせん断され、
それによってこのようにして作られた水の小滴の急速な
蒸発によってこのガス流から熱を抽出する。

このようにして冷却されたガス又はプロセス流は布−過
装置に導かれ、そこで粒子成分がガス成分から分離され
る。

さて、第１図を参照すると、従来のファーネスカーざン
ブラックプロセスラインが主要要素１゜９．１４及び１
５を含んで描かれている。炭化水素を含む原料、燃料及
びメス状酸化体（通常は空気）がカーざンデンツク反応
器１の中に導入される。そこで出来た混合物が点火され
、燃焼する反応混合物が耐火物をライニングされた反応
室５に通され、そこではカーボンブラック形成条件が維
持される。従来、反応室５内の温度は約１６１５℃と約
１７６０℃の間に維持され、その正確な温度は主として
カーボンブラック製品の所望する性質に依る。反応室５
内の温度の制御は通常反応器１に送出される酸化体、燃
料及び原料を適当に配分することによって達成される。

このカーがン生成反応の終結は反応混合物が反応室５の
下流部を進行するときノズル６から水をその中に噴霧す
る所謂鷺−次急冷ｌによって始められる。この急冷水が
反応混合物中に噴霧される速度はプロセス流の温度を約
１２０４℃又はそれ以下に急速に減じるようにはソ比例
している。このプロセスのこの点で反応混合物に含まれ
ている熱エネルギーは比較的高いので、−次急冷水の急
速な蒸発が確実に起ることは固有であシ、従って急冷ノ
ズル６の操作は通常重大ではない。

プロセス煙道ガスに浮遊するカーボンブラックを含む生
成したプロセス流は次に反応器１から間液熱交換器９に
導かれ、そこで該プロセス流は、通常的４２６℃と６４
８　’Ｏの間の温度に、更に冷却される。間接熱交換ｆ
６Ｓはカーボンブラック形成プロセスで使われた燃焼酸
化体によって従来通りに冷却され、それによって酸化体
を反応器１への尋人前に予熱し且つそれによってさもな
ければ粟てられる熱のかなりの量を回収しプロセス全体
の熱効率を改善する。

このプロセス流からのカーボンブラックの分離は従来プ
ロセス流が、プロセスがスは通すがカーボンブラック負
荷は上流側に保持するようにされた、多孔質布−過要素
を通して導かれるバッグフィルターのような布濾過装置
１５の中で行われる。

分離され且つ布−過装置１５の中に集送られたカーボン
ブラック製品は次に前述のように梱包され又は他の方法
で処理される。

゛この布−過装置１５の布Ｆ４’ｉ素を保−するため、
間接熱交換器９から出るまだ比較的熱いゾロセス流を通
常的１４９℃と約６７１℃の閣で、正確な目標温度は大
部分プロセス流のガス状成分の露点と布−過装置１５に
使われた特定の布−過要素の熱安定性の両方の考慮によ
って指示される温度に更に冷却することが第一に必要で
ある。

従来は、ファーネスカーざンブラックプロセス流のその
布濾過に先立つこの追加冷稠又はに次急冷ｌは間接熱交
換器９からの部分冷却されたプロセス流を、その上流端
部に水を噴霧しながら、垂直の、長い、大容積の導管又
は立上９管１４に導くことによつそ達成される。比較の
ために記すと、該立上り管１４は、例えば、典盤的には
長さ約３０．４８ｍ１直径約１．５２４　ｍで、通常高
価な耐食合金で作られる。立上導管１４の上流端部に置
かれているのは急冷水がプロセス流を選択された目標温
度に冷却するに十分な速度でゾロセス流の中に噴霧され
る１つ又はそれ以上の圧力又は二流体噴霧ノズル１６．
である。立上り管１４のノズル１６から下流に延びる広
範囲の部分は、大部分プロセス流が、−布濾過装置１５
の中に入る前に急冷水噴腸の蒸発を完了するように急冷
されたプロセス流の十分な滞在時間を保証する目的で設
けられている。いかなる理由にしろ、噴霧された水滴が
比較的大きなサイズ、例えば約５００　Ｘ　１０−６ｍ
又はそれ以上のオーダであるならば、プロセス流中での
その蒸発速度は比較的低く、それによってプロセス流が
立上り管１４を通る間に浮遊粒状成分であるカーボンブ
ランクと液体水の和尚の接触の重要な機会を作る。前述
のように、そのようなカーざンデラツク粒子のぬれが起
るならは、ぬれた粒子はそこで互に衝突して粗い団塊を
形成する。

父、このぬれたカーボンブラック粒子は立上り管１４の
壁に接触して、増大を生じ且つその上にカーボンブラッ
クのケーキングを生ずる。

本発明によれば、今度は第１図の実線部と、一般に、第
２及び６図を参照すると、全ての図面で同じ参照番号は
同じ構造を指し、間接熱交換器９を出る比較的熱い、粒
子を含むプロセス流は電流を導管ののどｓ２４内で少く
とも約０．２５のマツハ数に加速するようにされた形状
寸法をもつベンチュリ形導管２０を通して導かれる。１
マツハ数ｌはプロセス流の実速度を該流内の音の局部速
度で割った無次元係数を意味する。それ故、プロセス流
のマツハ数は温度と組成の両方に依存し、且つ関与する
特定のプロセス流の温度及び組成を充分に考慮に入れる
ことによってどのような与えられた環境の組に対しても
容易に決めることができる。

望ましく杜、ベンチュリ形導管２０の形状寸法はプロセ
ス流をのと８２４内で少くとも０．４のマツハ数に加速
するように選ばれるだろう。

このベンチュリ形導管２０は比較的急な細まシ上流部２
２、のど部２４及び比較的ゆるい広がり下流部２６を含
む。図面に示す本発明の特定の実施例に於いては、のど
部２４の縦中心線に沿って、端キャップ２７に終わる供
給管２５が中央に置かれている。供給管２５はこのベン
チュリ形導管２０の細まり部２２の壁から延びる支柱２
８によってその中央位置に支持される。端キャップ２７
はベンチュリ形導管２０の縦中心線に関して半径方向に
向いた複数の非拘束オリフィス２９を含み、且つそのオ
リフィス２９を通して液体急冷水がのど部２４を流れる
プロセス流の中にはソ横に導入される。オリフィス２９
を通る急冷水の流量の制御は給水弁５０と制御装置５１
０組合せによって行われて吃よい。制御装置５１は出口
熱電対（’ｒｏ’）　　からプロセス流の温度データを
受け、該データを所定の目標又は設定点温度に関してま
とめ、そして急冷されたプロセス流の設定点温度を得る
ために必要に応じて給水弁５０を調節することによって
応答する。本発明は主として加速されたプロセス流の運
動エネルギーに依存して急冷水を微細な小滴に破砕し且
つ該小滴を電流の中に分散するので、非拘束オリフィス
２９の直径及びそれを通して急冷水が供給される圧力（
又は流量）はかな９の変動を受は且つｆａミセス内の微
細な、均一な、そして急速に蒸発可能な小滴の性能に関
して通常きわどくない。本発明のこの有益な特徴は従来
技術の圧力又は二流体噴霧ノズルの作用に通常付随する
きわどさとの讐”’　ｅ□い相違である。望まし・くは
、オリフィス２９の数及び直径は、考慮している特定の
プロセスに関与する急冷水速度の意図した範囲で、十分
な圧力が該オリフィス２９の各々で、それからゾロセス
流の中へその”結果として生ずる急冷水流を該急冷水流
の実質的分解及び破壊の前に端キヤツプ２７０面から少
くとも小距離噴射するように、生ずるように選ばれるだ
ろう。

ベンチュリ形導管２０の広がり部２６の広が９の夾角は
一般に重大ではない。しかし、該広がり角は約６°と約
１４°の間の範囲にあることが好ましく、更には約７°
と約１０°の間の範囲にあるのがよシ好ましい。これら
の好ましい限界への執着によって、該広がり部２６は一
般にディフューザとして作用し、それによってプロセス
流の与えられ九　□加速に対し導管２０を横切って生ず
る圧力低下を最少にし且つ該プロセス流が高速を維持す
る範囲の長さを延ばすように作用する。本発明の他の好
ましい実施例に於いては、少くともベンチュリ形導管２
０の広−ｂｓ　ｇ’＄　２　ｓが例えばライング３ｏに
よって熱的に絶縁されている。該断熱３０は熱いプロセ
ス流の熱堆積推進力を減する役目をし、その推進力はも
しそうでなければのど部２４のすぐ下流面上にその粒子
成分の少くともいくらかの堆積を生じようとするかもし
れない。

本発明の他の好ましい実施例に於いてべ／チュリ形導管
２０の細まり部２２の上流瑠は！１１流装置１９を含む
短い導管１８によって供給される。ベンチュリ形導管２
０のすぐ前にそのような整流装置を備えることはプロセ
ス流が該導管２０に近づくときその中の乱流とうず電流
を最少にし、それによってその中の効率的加速を保証す
る。

本発明によるプロセス流に導入された急冷水の極端に速
い分解と蒸発の点から見て、ベンチュリ形導管２０と、
該導管２０の下流端と布濾過装置１５０入口をつなぐ導
管３１０両方は、同じプロセス尺度を基準として、従来
技術の立上や管型二次急冷システムより実質的によりコ
ンパクトであることができる。これは、前に示したよう
に従来技術の二次急冷立上導管システムは通常比較的非
常に大きな長さ及び容積の装置を使うので、本発明の方
法に生じる実質的利益を表す。本発明のプロセス及び装
置を使えば、例えば、前に述べた立上導管１４の寸法で
意図したのと同じ温式のファーネネカーざンブラックプ
ロセス流は入口及び出口直径約０．８１２８ｍ、のど直
径約０．４０６４　ｍ及び全長駒３．６５７６　ｍと約
４．５７２　ｍの間の本発明のベンチュリ導管２０で目
標温度に効果的に冷却することができる。その上、導管
３１の長さ又は容積は、実質的に、冷却されたプロセス
流の布濾過装置１５への流体密封連絡に対する必要性に
よってだけ指図される。その上、本発明の装置は従来技
術の立上り管のように垂直に置く必要はなく、むしろ利
用可能スペース及び効率的プラントレイプラトの考慮を
基にどんな方向でも適当とすることができる。

加えて、本発明は急冷水の圧力噴霧を使う従来技術の立
上り管法よりプロセス流入口温度の変化に実質的に低い
感度を示す。稜者の従来技術の方法を使うと、例えば、
立上導管１４へ供給されるプロセス流の入口温度の約６
８℃の低下は目標温度を達成するためこのプロセス流の
中に圧力噴霧されるＯＫ要する水の速度は約２０％減少
する。

しかし、もし水の流速を２０％下方に調整するように水
圧を減すると、圧力霧化噴霧の平均小滴サイズは著しく
増加し、そのような大きな水滴を蒸発させるのに必要な
滞在時間も同様に増加し、そしてそのような長い滞在時
間を与えるのに必要な下流の包囲導管の容積も著しく増
加する。しかし、本発明のプロセス及び装置を使うと、
プロセス流の入口温度の同様な低下及び急冷水速度の同
様な低下は水滴サイズの比較的わずかな増加だけ、及び
この水滴の完全な蒸発をなすのに必要な滞在時間の比較
的わずかな増加だけを生ずる結果となる。

それ故、従来技術の立上り管システムと違って、プロセ
ス及び急冷水流に於ける温度及び流速変化に応じて急冷
水蒸発を完了するために適当な滞在時間緩衝を単に与え
るために本発明の装置に長さ又は容積の付加した下流導
管を作る必要は通常殆んどないか全くない。又、本発１
閑の方法の結果プロセス流の中に導入された急冷水の奪
取及び分解は二流体噴鐸の一種と呼ぶことができるかも
しれないが、急冷水の霧化のための原動ガスは外部稀釈
剤ではなく、プロセス流と原動ガスは全く同一存在であ
る。それ故、本プロセス及びシステムはプロセス流のそ
れ以上の稀釈及び布濾過装置ｔ１５のガス取扱容量の増
加の必要性を無くする。

例示のため本発明をファーネスカーボンブラックプロセ
スラインに関してだけ及び布′濾過による粒子成分の最
終分離の点からだけ上に詳細に説明し九が、本発明は浮
遊微粒固体を含−む熱いがス状ゾロセ電流を冷却する必
要のめる多くの他の化学プロセスラインにも有益に適用
できることは明らかである。

又、本発明を上述のようにそのある好ましい実施例に関
して説明したが、上記の説明は事実上例示を意図し本発
明を限定することは意図していないこと注意すべきであ
る。例えば、図示し且つ説明し九特足の装置は・ベンチ
ュリ形導管２０ののど部２４内に中央に位ｉする端キャ
ップ２７を含み、その肩キャップ２７は急冷水をプロセ
ス流の中に導入するための最終要素として使用するが、
この配列の他の機能的均等物が達成できることは明らか
である。例えば、急冷水を導入するための装置は包囲壁
を賞通し且つベンチュリ形導管２０ののど部２４の周囲
に配置された複数の半径方向急冷水オリフィスの形をと
ることもできる。該オリフィスはそこでそれへの給水管
を備えた共通マニホルドで囲まれてもよい。

明らかに、本発明の装置及び方法の他の多くの適当な代
替及び均等な構成が当業者には自明である。それで全て
のそのような変更、改変、修整等は添付の特許請求の範
囲に記載した本発明の本質的精神及び範囲内に入ること
を意図していることは塩解されるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実線で典型的なファーネスカーがンブラック
プロセスラインに組込まれた本発明による冷却装置を、
又点線で相対的に比較した尺度で従来技術の冷却装置を
描いた模式線図的流れ図である。 第２図は第１図に示した本発明の冷却装置の実施例の模
式線図的縦断面図である。 第６図は第２図に示した冷却装置の拡大模式線図的縦断
面図である。 １・・・カーボンブラック反応器 ９・・・間接熱交換器 １５・・・布−過装置 １Ｂ・・・整流装置 ２０・・・ベンチュリ形導管 ２２・・・細まシ上流部 ２４・・・のど部 ２５・・・供給管 ２６・・・広がシ下流部 ２７・・・端キャップ ２９・・・オリフィス ５０・・・給水弁 ５１・・・制ｎ装置 Ｔｏ・・・熱電対 代理人　浅　村　　　皓 外４名 ｆ　　　　　、／７ｇ、ノ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　熱い、粒子を含むス、′ス流からその粒子成
   分を収集する準備に蚊熱い、粒子を含むガス流を冷却す
   るための方法でるって、該流の中に噴霧された液体水の
   蒸発によって該流から熱をとり且つ該流をその嶌点以上
   の温度に冷却するような量だけ液体水を該流の中に噴霧
   することを含む方法に於いて、該熱い、粒子を含むガス
   流が、上流細まシ部（２２）、下流広がり部（２６）及
   びその間ののど部（２４）を含み、該ガス流を該のど部
   （２４）で少くとも約０．２５のマツハ数に加速し、そ
   して、該のど部（２４）で、複数の流として噴霧される
   べき該冷却水を該がス流の午にはソ横に導入する比較的
   コンパクトなベンチエリ形導管（２０）を通して導かれ
   ることを特徴とする方法。 （２、特許請求の範囲第１項記載の方法に於いて、咳の
   ど部（２４）で、該熱い、粒子を含むガス流が少くとも
   約０．４のマツハ数に加速されることを特徴とする方法
   。 （３）特許請求の範囲第１項記載の方法に於いて、該液
   体水が皺のど部内に中央に位置する要素（２７）からは
   ｙ横に且つ外方に該がス流の中に導入され、該要素（２
   Ｔ）が複数の中径方向に向いた非拘束オリフィス（２９
   ）を有することを特徴とする方法。 （４）特許請求の範囲第６項記載の方法に於いて、該要
   素（２７）から導入される水の速度が該ガス流の中に液
   体水の生じる流の各々をその実質的分解及び破壊の前に
   該要素（２７）の面から少くとも小距離噴射するに十分
   であゐことを特徴とする方法。　　　□ （５）　　４Ｉ許請求の範囲第１項記載の方法に於いて
   、該下流広がり部（２６）が約６°と約１４°の間の範
   囲内の夾角を有することを特徴とする方法。 （６）　　Ｉ？ｌＦ許請求の範囲第１項記載の方法に於
   いて、該ベンチュリ形導管（２０）の少くとも下流広が
   り部（２６）が断熱されていることを特徴とする方法。 （７）特許請求の範囲第１項記載の方法に於いて、熱い
   、粒子を含むガス流の、ベンチュリ形導管（２Ｇ）の＄
   １り上６１Ｅ＠（２２）内へ（ｉＤ導入）実質的に直前
   に該ガス流の流れがその中のうず電流及び乱流を減する
   丸め整流されること１−＊＊とする方法。 （８）特許請求の範囲ｔ４１項から第７項のいずれか１
   つに記載の方法に於いて、該熱い、粒子を含むガス流が
   フアーネスカーボンブラツクプロセス流であることを特
   徴とする方法。 （９）熱い、粒子を含むが電流から粒子成分を分離する
   ための統合された方法であって、電流の中に液体水を噴
   霧し、それによってその中にそのように噴霧された液体
   水の蒸発によって電流から熱を取ることによって該熱い
   、□粒子を含むガスを冷却・・ｊ すること、及び次にこのように冷却された粒子を含む流
   を布−過装置（１５）を通して導くことを含み、そのよ
   うに噴霧される水の量は電流を、ｗｉ鋏装（１５）の布
   濾過要素への損傷を防ぐのに十分低いが、該装置（１５
   ）内の雰囲気を諌粒子を含むガス流のガス状成分の露点
   以上に維持するのに十分高い温度に冷却するのに十分で
   ある方法に於いて、該熱い、粒子を含むガス流がそれを
   、上流細まり部（２２）、下流広がシ部（２６）及びそ
   の間ののど部（２４）を含み、電流を該のど部（２４）
   で少くとも約０．２５のマツハ数に加速し、そして、該
   のど部（２４）で、噴霧されるべき鋏水の複数の流れを
   該が電流の中Ｋ　ｔｔソ横に導入する比較的コンパクト
   なベンチュリ形導管（２０）を通して導くことによって
   冷却され、そのように導入される液体水の速度は電流を
   前述の限界内に冷却するのに比例していることを“特徴
   とする方法。　　□ （１１１特許請求の範囲第９項記載の統合され丸刃法に
   於いて、該めど部（２４）で、該熱い、粒子を含むガス
   流が少之とも約０．４のマツハ数に加速されることを特
   徴とする方法。 αυ　特許請求の範囲第９項記載の統合された方法に於
   いて、該布濾過装置（１５）がバッグフィルタであるこ
   とを特徴とする方法。 α々　特許請求の範囲第９項記載の統合された方法に於
   いて、該液体水が該のど部（２４）内に中央に位置する
   要素（２Ｔ）を通してはｙ横に且つ外方に蚊ガス流の中
   に導入され、該要素（２７）が複数の中径方向に向いた
   非拘束オリフィス（２９）を有することを特徴とする。 方法。 Ｑ：１　　％許請求の範囲第１２項記載の統合された方
   法に於いて、鋏要素（２７）から導入される水の速度が
   咳ガス流の中に液体水の生じる流の各々をその実質的分
   解及び破壊の前に該要素（２１）の面から少くとも小距
   離噴射するに十分であることを特徴とする方法。 Ｑ４）　　４１許請求の範囲第９項記載の統合された方
   法に於いて、冷却されたガス流の温度が連続的に監視さ
   れ且つこの熱い、粒子を含むガス流に導入される水の速
   度がそれに応じて調整されることを特徴とする方法。 ａｓ　　４１許請求の範囲第９項記載の統合された方法
   に於ｉて、該下流広がり部（２６）が約６＠と約１４＠
   の関の範囲内の夾角を有することを特徴とする方法。 （Ｌ・　特許請求の範囲第９項記載の統合された方法に
   於いて、該ベンチュリ形導管（２０）の少くとも下流広
   がり部（２６）が断熱されていることを特徴とする方法
   。 （Ｉη　特許請求の範囲第９項記載の統合され丸刃法に
   於いて、熱い、粒子を含むガス流の、ベンチュリ形導管
   （２０）の上流ａｔり部（２２）内への導入の実質的に
   直前に該ガス流の流れがその中のうず電流及び乱流を減
   するため整流されることを特徴とする方法。 顛　特許請求の範囲第９項から第１７項のいずれか１つ
   に記載の統合され丸刃法に於いて、該熱い、粒子を含む
   ガス流がファーネスカーボンブラックプロセス流である
   ことを特徴とする方法。 四　熱い、粒子を含むガス流から粒子成分を分離するた
   めの統合され九装置であって、熱い、粒子を含むガス流
   を通すようにされた導管と、該導管を流れる該ガス流の
   中に液体水を噴霧し、それによってその中に噴霧された
   液体水の蒸発によって電流を冷却するための装置と、該
   −導管からのこのように冷却された粒子を含むガス流を
   受は且つそのガス状成分から粒子成分を分離するための
   布濾過装置（１５）を含む方法に於いて、骸導管が上流
   ＃１１まり部（２２）、下流広がり部（２６）及びその
   間ののど部（２４）を有する比較的コンパクトなベンチ
   ュリ形導管（２０）及び液体水の複数の流れを該のど部
   （２４）で該ガス流の中にはソ横に、該布−過装置（１
   ５）の布濾過要素への損傷を防ぐのに十分であるが咳布
   濾過装置（１５）内の雰囲気の温度を冷却されたが電流
   のガス状成分の露点以上に維持するように該が電流を冷
   却するのに比例させた速度で、導入するための装置を含
   み、該ベンチエリ形導管（２０）が熱い、粒子を含むが
   電流をそののど部（２４）内で少くとも約０．２５のマ
   ツハ数に加速するようにされた形状寸法であることを％
   黴とする装置。 ＣＯＷ許請求の範囲第１９項記載の統合された装置に於
   いて、該布濾過装置（１５）がバッグフィルタであるこ
   とを特徴とする装置。 （２１）　　％許請求の範囲第１９項記載の統合され九
   装置に於いて、該ベンチュリ形導管（２０）の該上流細
   ｔ、ｂ部（２２）から実質的にすぐ上流に位置する整流
   装置（１８）を更に含み、該整流装置（１８）が熱い、
   粒子を含むが電流の中のうず電流及び乱流を減するよう
   にされていることを特徴とする装置。 （２）特許請求の範囲第１９項記載の統合された装置に
   於いて、咳ベンチュリ形導管（２０）の該下流広がシ部
   （２６）が約６°と約１４°の間の範囲内の夾角を有疹
   ることを特徴とする装置。 （２）特許請求の範囲第１９項記載の統合された装置に
   於いて、液体水の複数の流れを導入するための該装置が
   該ベンチＬり形導管（２０）の咳のど部（２４）内に中
   央に位置する要素（２Ｔ）及び諌要素（２Ｔ）に蓮する
   給水管（２５）を含み、該要素（２゛Ｔ）が複数の半径
   方向に向いた非拘束オリフィス（２９）を含み、該給水
   管（２５）が該ベンチュリ形導管（２０）の側壁を貫通
   して延びることを特徴とする装置。 （財）特許請求の範囲第１９９Ｌ記載の統合された装置
   に於いて、該ベンチュリ形導管（２０）の下流端と腋布
   ｐ過９ｆＩＬ（１５）への入口の間に位置する温度検出
   装置（Ｔｏ）ｓ献のど部（２４）のガス流の中に導入さ
   れる液体水の速度を制御するための弁装置（５０）、及
   び該温度検出装置（〒０）と通じ且つ該温度検出装置（
   ’ｒｏ）　　の検出した温度に応じて皺伸装置（５０）
   を制御するように動作する制御装置（５１）を含むこと
   を特徴とする装置。 （ハ）特許請求の範囲第１９項記載の統合された装　装
   置に於いて、核ベンチュリ形導管（２０）の形□状寸法
   が熱い、粒子を含むガス流をそのつど部（２４）内で少
   くとも約０．４のマツハ数に加速するようにされている
   ことを′特徴とする装置。 （至）特許請求の範囲第１９項記載の統合された装置に
   於いて、該ペンチエリ形導管（２０）の少くとも下流広
   がシ部（２６）が断熱されてｉること（２、特許請求の
   範囲第１９項記載の統合された装置に於いて、蚊ベンチ
   ュリ形導管（２０）の鋏下流広がり部（２６）が約６°
   と約１４″の間の範囲内の夾角を有することを特徴とす
   る装置。 （至）特許請求の範囲第１９項から第２０項のいずれか
   １つに記載の統合された装置に於いて、更に該ベンチュ
   リ形導管（２０）に通じ且つその上流に位置□する間接
   熱交換器（９）及び鋏間接熱交換器（９）に通じ且つそ
   の上流に位置するファーネスカーポ、ンデラック反応器
   （１）を含むことを特