JPS5834172B2 - コタイジヨキヨホウホウ オヨビ ソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 固体粒子材料の集団を通してガスを通過させてガスから
随伴されている固体を分離する概念は新しいものではな
い。

これは（マツフグロー社発行、第４版、ぺＩＪ ）’
＝ケミカルエンヂニアーズハンドブック“第２０−７４
頁に記載されている。

この概念の特定の明細は多くの特許に述べられている。

アメリカ特許Ｔ 、 Ａ、エヂソンの第８９０，６２５
号、マーサー他の第２，４９３，３５６号、ホーライ−
の第３，２２０，１６５号及びベルンの第３．５９４，
９９１号の各々はこの概念を適用する装置の方法及び配
置を示している。

この概念を実用に導くための今までに述べられている方
法及び装置は、設計の複雑さ即ち装置内の供給ガス内に
含有する随伴固体の堆積によって起る目づまり即ち圧力
降下の問題の解決の不可能に大体原因する操作因数の低
いことによって特徴づけられている。

本発明は供給ガス中に含まれている随伴粒子をミクロン
以下でさえ高度に効果的に分離すると共に、長期間にわ
たって連続作業の出来る非常に簡単な工程及び装置の配
列を得るものである。

本発明の方法及び装置は図面を参照して以下に述べられ
る。

第１図を参照すると、通常平ら即ち切頭円錐形頂部及び
傾斜した切頭円錐形底部とを持つ円筒形容器１はその頂
部におかれたガス人口２と底部の固体出口４とそして容
器の頂部側方に置かれた少くとも１個の固体人口５とを
持っている。

ルーバ（１ｏｕｖｅｒ ）付き面を持ち且容器１より直
径の小さい第１円筒形壁部材６は容器１内に同心的に置
かれ、容器１と壁部材６との側壁間に環状空所７を残し
ている。

円筒形壁部材６は容器１の頂部にその上端８でシールさ
れ環状空所をその頂部で閉ぢている。

環状空所７はその底部で開いており容器１の切頭円錐底
部と連絡している。

第１円筒形壁部材６より直径が小さく且孔明き即ちルー
バ付面を持つ第２円筒形壁部材９は第１円筒形壁部材６
内に同心的に置かれ、容器１の頂部から底部に延びる２
個の円筒形壁部材間に環状空所を残している。

第２円筒形壁部材９は容器１の頂部でガス出口３と連絡
し、そして通常処理済のガスが容器から出る煙突のよう
に容器１の頂部以上に延びている。

円筒形壁部材９の下端は下方に傾斜する円錐形蓋１５と
係合している。

円錐形蓋１５はその底部で溝１６で溝付けされ、この溝
は遮蔽リング１７によって側方が遮蔽されている。

溝１６は円筒形壁部材９と容器の切頭円錐形底部との間
に連絡している。

粒子状固体接触材料の集団は、円筒形壁部材６及び９の
間の環状空所と、上端で第２円筒形壁部材９をとり巻い
ている容器１の頂部と、そして容器１の切頭円錐形底部
とを充たし、それで粒子状固体材料は固体出口４と開放
連絡している。

第１固体輸送装置１１は容器１の固体出口４を外部のエ
レベータ−１０の下端に結合している。

固体輸送装置１１は機械式振動コンベアー、スクリュー
コンベアー又はベルトコンベアーなどの通常の固体輸送
装置のどれでも良い。

輸送装置１１が操作される割合は変えることが出来、そ
れでこの操作は固体接触材料が下方に壁部材６及び９の
間の環状空所を動く割合を制御する。

エレベータ−１０は固体を垂直に輸送するのに適するど
んんな普通の固体用コンベアーでも良い。

通常のパケットエレベータ−は簡単なそして信頼出来る
垂直輸送装置を提供する。

第２固体輸送装置１２は粒子状固体材料をエレベータ−
１０の頂部から容器１の頂部の固体入口開口５に運ぶよ
うに設けられている。

粒子状の固体接触材料から細かく分割された固体を分離
することの出来る固体分離器１３は固体輸送装置１１又
は１２の一方又は他方によって横切られる流路内に挿入
されている。

適当な固体分離器は、装置内に循環する粒子状固体接触
材料からの処理でガスから分離された非常に細かく分割
された材料を通過させる大きさの開口を持つスクリーン
を有する往復式又は回転式スクリーンのどちらでも良い
振動スクリーンを有している。

供給ガスから除去される細かく分割された固体の性質が
油状又は粘る場合には、これらをスクリーンで機械的に
分離する代りにこれらを燃焼又は溶解させて固体接触材
料から除去することも出来る。

第２図は２−２における容器１の断面図である。

リブ１９は第１円筒形壁部材６をその場所に保持する強
化部材である。

リブ１９はその全長にわたって溝付けされ環状空所７を
通る供給ガスを自由に流れさせている。

ガス分離器１８はガス人口２に挿入されたＶ字型部材で
あり、入って来るガスを入口２から両方向に環状空所７
へ導いている。

入口２から両方向に供給ガスを導く他に、分離器１８は
供給ガスとルーバ付き壁部材６との直接直角接触を防い
でおり、この直角接触はこの接触領域内でルーバ（、１
ｏｕｖｅｒ ）の目づまり又は部分曲目づまりを生じる
からである。

第３図は容器１を弁部的に切断して内部配置をより詳細
に示す側面図であり、特に円筒形壁部材９の下端におけ
る円錐形蓋１５、溝１６及び外側の保護リング１７の詳
細を示している。

第３図は容器１の円錐形底部の特に望ましい且有効な構
造を示している。

底部は２個の切頭円錐部材２７及び２８で形成されてい
る。

上部切頭円錐部２７は比較的急な側壁を持っていて、そ
の要素は水平に関して６５乃至９０°の角度であるのに
対し、切頭円錐部２８はそれより急でない側壁を有しそ
の要素は水平に関して４５乃至７０’の角度である。

この２個の切頭円錐形部材の配列は円筒形壁部材６及び
９の間の環状空所から固体出口開口４への粒子状固体接
触材料１４の流れを滑らかにそして中断しないようにさ
せている。

このような流れはこのような様式で成し遂げられ、同時
にもし１個の急な壁の切頭円錐構造文で固体粒子状接触
材料が確実に流れることが出来るように使われる場合の
容器１の高さよりその全高を短縮させている。

円筒形壁部材６のルーバを通過しそして環状空所７の底
部に落下する粒子状の固体接触材料が、環状空所７内に
堆積しないで出口開口４に確実に流下及び流出するため
に、壁部材９の下端と円錐部材面２７との間の距離すは
、壁部材６の下端と円錐部材面２７との間の距離ａの約
１０倍を越えてはならない。

他の方法で言えば、壁部材９は壁部材６の下端より十分
下方の点まで容器内に下方に延びていて、壁部材６の下
端と壁部材９の下端とを結ぶ線が水平となす角度が粒子
状の固体接触材料の静止角より急であるようでなければ
ならない。

もちろんこの引用された線は壁部材６の下端上の与えら
れた点と壁部材９の下端上の点との最短線でなければな
らない。

第４図は容器１の一体部分としてサイクロン分離器を持
つ特に望ましい装置の実施例を示している。

この実施例では、円筒形容器は比較的直径の小さい上部
２０と比較的直径の大きい下部２１とで形成されている
。

２個の部分は上部２０の下部が下部２１の上部内に延び
るよう重ね合わさり重ね合せ領域内の２個の部分の間に
空所２２が形成されている。

ガス入口開口２は下部２１内に位置し、且上部２０と下
部２１との間の環状空所と連絡している。

この実施例ではガス入口開口２は容器に関してガスが上
部２０の円筒面に大体接線方向の通路に沿って環状空所
２２に入るように整合されている。

この配置は約５ミクロン及びそれ以上の直径の供給ガス
に含まれている粒子の大部分をサイクロン分離させる。

これらの粒子は下部２１の壁に向ってガスから投げ出さ
れ環状空所２２に落下し、下部２１の円錐形底部に流下
し、そして固体出口２３を通って容器から引き出される
。

サイクロン分離段階を通過した供給ガスは、上部２０の
壁と第１円筒形壁部材６のルーバ付き壁との間の環状空
所７内を粒子状材料１４の環状集団を通って上昇し、第
２円筒形壁部材９の孔明き壁を通って流れ出口開口３を
通って容器から出て行く。

第５図は第１円筒形壁部材６のルーバ付き面とルーバ付
き壁の断面の詳細を示している。

円筒形壁部材の面は図面に示す如く互違いの通気口２４
の列によって孔明けされている。

ルーバ羽根２５は壁部材６の面から外方に傾斜し垂直方
向から約１５〜８０：好適には３０〜５０″の角度で傾
いている。

ルーバ開口２６は全く十分に大きく、それで実質的に固
体接触材料１４の集団を構成する粒子のすべてはこれを
通ることが出来る。

第２円筒形壁部材の壁は同様にルーバが付されているが
ルーバ羽根は円筒形壁部材から内方に延びている。

２．５〜１２．５７７２Ｆ（０，１〜０．５インチ）ル
ーバ開口は、これらが、多くの適用に対して約２〜１２
７７！７７１の直径の大きさ範囲にある固体接触材料の
集団を作り上げている粒子の望ましい小さな流れ丈を通
すから好適である。

固体を除去するため本発明に従って処理されることの出
来る随伴固体を含むガスの多くは、重量比で約３０％ま
での範囲の高い水蒸気含有量を持っている。

この性質のガスが処理される時は、容器１の内部及び粒
子状接触材料１４の温度を供給ガスの露点より上の温度
に保持する必要がある。

分離装置内で露点以上の温度を保持するために、少くと
も第３図に示す下部切頭円錐部、第１固体輸送装置１１
及びエレベータ−１０の下部を熱絶縁するのが望ましい
。

操作 本発明に従って固体除去のため処理されることの出来る
細かく分割された固体を含むガスは、色色の源点から来
る。

廃物燃料で燃焼されたボイラーからの煙突ガス及びセメ
ント工場又は石灰キルンで形成される随伴固体を含むガ
ス状の流れは、説明用の供給材料である。

浮遊する細かく分割された固体の密度が高くても低くて
も分離は効果的であり、そして約０．５ミクロンの直径
の固体の分離でも効果的に得られる。

供給ガスが約５ミクロン以上の直径の固体粒子を相当に
含んでいる場合は、ガスが粒子状固体材料の集団を通過
する前に、ガスに適当た強さのサイクロン分離段階を受
けさせるのが望ましい。

第４図に示す配置は、ガスを固体粒子の集団に接触させ
る前のサイクロン分離段階を行うのに安価で有効な装置
を提供している。

供給ガスが通過する粒子状固体接触材料の集団を構成す
る材料は、供給ガスの温度に耐えねばならず、流れを容
易にし且橋掛けを防ぐため角度のある面よりむしろ丸め
られているのが好適であり、そして粒子は大きさが適当
に一様であるべきである。

粒子の寸法は約２〜１２．５ｍｍの直径の範囲にあるの
が好適である。

相当量存在している最大粒子の直径が相当量存在してい
る最少粒子の直径の３乃至４倍を越えない粒子の集団は
、適度に一様な集団と考えられ、そして装置内で良好な
流動特性を表わす。

粗い海浜砂又は細かく分割された砂利は、安価で容易に
利用出来、そして優れた接触集団を構成する。

アメリカ規格ふるい＋６のもの８φ、参７のもの６２饅
、及びΦ８のもの３０俤を含むサンシメオン砂は満足な
粗い海浜砂である。

アメリカ規格ふるい＃４の粒子６６％、譬５の粒子２６
％及び残りは＋４より僅かに大きく、参６より僅かに小
さいものから構成される細かい砂利は、本方法に使う細
かい砂利に適している。

非常な高温でガスが処理されその時金属が射出されるよ
うな場合には、砂又は砂利より温度破砕に抵抗力のある
陶器又は石英玉及び同様な材料が、固体接触材料として
使われるべきである。

粒子状固体集団を通る供給ガスの流動速度は通常的１５
〜６０ｍ／ｍｉｎ、（５０〜２００フイ一ト／分）の範
囲である。

この速度範囲は限界的ではなく、速度は、工場生産高の
目標水準及び分離効率が変化するのに従って相当な範囲
まで変えることが出来る。

固体粒子材料の集団を通る圧力降下は通常水柱で約５〜
３０ｃＩｒＬ（２〜１２インチ）の範囲内にある。

より高い圧力効果は通常高能率の分離の結果であるけれ
ども、これは分離装置を通る供給ガスを駆動するのに必
要なエネルギーの価格を増加せねば得られない。

次の表１は細片燃料で燃焼されたボイラーからの煙突ガ
スの処理中に集められた資料を与えている。

分離効果への塩の存在の影響を測定するためいくつかの
試験で塩が燃料に加えられた。

細片燃料の源である丸太は通常海水又は塩分のある水に
浮かされそして相当量の塩を含んでいる。

次の表■は二つの試験から供給ガス中に随伴する固体の
粒子寸法の分布とその試験条件でのこれら固体の分離効
率を示す資料を表わしている。

設計能力実質１１３０ ｍ’／ｍ１ｎ（４００００立方
フ一ト／分）の標準的分離装置が、細片燃料を燃焼する
発電室からの煙突ガスを処理するようワシントンの材木
工場に据付けられた。

装置は、第１図に示すものと大体設計上該当しているが
、ガス入口は容器の頂部と底部とのはゾ中点に位置し、
そして容器の底部は第３図に示すように二重傾斜の円錐
形底部を持っている。

使われた粒子状固体材料はアメリカ規格ふるい＃４−＃
５のものであった。

粒子状固体材料の環状集団は厚さ４５．５ｃＩｒＬ（１
８インチ）、高さ４．８ｍ（１６フイート）であった。

第１図に示す円筒形壁部材６と９との間の環状部を下向
きに通る粒子状固体材料の集団の流動速度は３０ｃｒｕ
／ ｈｒ （１フ一ト／時）であった。

この速度で粒子状固体材料の小部分の緩やかな一様な流
れが円筒形壁部材６のルーバを通り環状空所７に入り、
そして次に容器の底部に行くように生じ、そして粒子状
固体の同様な緩やかな流れが第２円筒形壁部材９のルー
バを通りこの壁部材で囲まれた空所内に入り、そして円
筒形壁部材９の底部にある円錐形蓋に行くように生じた
。

この粒子状固体の小量がルーバを通る流れは、ルーバ付
き面を清浄にし、そして供給ガス中に随伴する細かく分
割された固体が堆積しないようにしている。

目づまり又は大きな圧力降下の増加は経験されなかった
。

供給ガス中の水蒸気含有量の平均は重量比で１８俤であ
った。

試験に使われた供給ガスは、ガスから随伴する固体の大
きな粒子を取除く多量サイクロン型収集器からの流出物
であった０ ２Ｂ？こわたって行なわれた６個の試験で集められた資
料は次の表口に示されている。

上に述べたような種類の装置内の粒子状固体材料の集団
を供給ガスが通過する速度を変化する他に、粒子状固体
が２個の通気日付きの円筒形壁部材の間の環状空所を下
降する速度も変えることが出来る。

粒子状固体は約０．１５−１２ｍ／ ｈｒ（０，５−４
０フ一ト／時）の範囲の速度で動くことが出来、その上
間欠的にだけでも動くことが出来る。

高い流動速度は、供給ガスが細かく分割された固体で多
く負荷されている時に使われる。

低い流動速度又は粒子が操作時間の１／６より少ない時
間動くような間欠的流動は、供給ガスが細かく分割され
た固体で少く負荷されている時又は細かく分割された固
体を非常に高い割合で除去したい時に使うことが出来る
。

本方法及び装置は広い範囲の圧力で操作することが出来
る。

大気圧に近い煙突ガス中の、又は７ｋｇ／ｃｒｉｔ （
１００ポンド／平方インチ）又はそれ以上である石灰ガ
ス化装置又は廃物燃焼処理装置からのガス状流出物中に
含まれる細かく分割された固体も効果的に除去すること
が出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は一部切断して内部を示している分離装置の側面
図、第２図は第１図の２−２における分離容器の断面図
、第３図は第１図の分離容器を一部切断して内部の詳細
を示す側面図、第４図は第１図と似た分離装置の側面図
であるが、分離容器にはサイクロン分離器が一体に組入
れられており、第５図は粒子材料の集団を収容している
ルーバ付き円筒形面壁の詳細図であり、第６図は第５図
の６−６におけるルーバ付き円筒形面壁の断面図である
。 １・・・・・・容器、２・・・・・・入口、３，４・・
・・・・出口、５・・・・・・入口、６・・・・・・壁
部材、７・・・・・・空所、８・・・・・・上端、９・
・・・・・壁部材、１０・・・・・・エレベータ−１１
゜１２・・・・・・輸送装置、１３・・・・・・分離器
、１４・・・・・・接触材料、１５・・・・・・蓋、１
６・・・・・・溝、１７・・・・・・リング、１８・・
・・・・分離器、１９・・・・・・リブ、２０・・・・
・・上部、２１・・・・・・下部、２２・・・・・・空
所、２３・・・・・・出口、２４・・・・・・ルーバ、
２５・・・・・・ルーバ羽根、２６・・・・・・ルーバ
開口、２７，２８・・・・・・部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 細かく分割された固体をガスから除去する方法にし
   て、 （イ） ２個の概ね同心状をなした内方及び外方円筒壁
   の間に限定された乾燥粒子状接触材料の細長い環状集団
   を準備する段階であって、前記外方円筒壁に孔をあけて
   垂直線に対し約１５°乃至８０’の角度で傾斜せられた
   外方に突出する羽根とルーバ開口とを有するルーバ付き
   面を形成し、該ルーバ開口は、前記接触材料の集団を構
   成している粒子のほとんどのものが該ルーバ開口を通過
   するのを許すよう充分な大きさにされ、前記内方円筒壁
   には孔があけられていてガスが該内方円筒壁を通過する
   のを許すよう構成されている２個の概ね同心状をなした
   内方及び外方円筒壁の間に限定された乾燥粒子状接触材
   料の細長い環状集団を準備する段階と、 （ロ）細かく分割された固体を含有する供給ガスを、前
   記外方円筒壁を通して及び前記接触材料の環状集団を通
   して前記内方円筒壁により包囲された空間内へ通さしめ
   る段階と、 （／→ 前記内方円筒壁により包囲された空間から、細
   かく分割された固体の含有量が相当に減少せられたガス
   を引出す段階と、 に）前記粒子状接触材料の集団を、１時間当り約０．１
   ５３ｍ及び１２．２ ｍ （０，５乃至４０フイート）
   の間の速度で、前記内方及び外方円筒壁間の前記環状空
   間を通して重力流により下方へ移動させて前記粒子状接
   触材料の小量を前記外方円筒壁に設けられた前記ルーバ
   開口に通過せしめて前記供給ガスに含まれた細かく分割
   された固体が前記ルーバ付き面上に堆積せられるのを阻
   止せしめる段階と、 （ホ）前記粒子状接触材料の集団が１時間当り約０．１
   ５３ｍ乃至１２．２ｍ（０，５乃至４０フイート）の範
   囲の速度で下方に移動するのを維持するような速度で、
   該粒子状接触材料を、前記内方及び外方円筒壁間の前記
   環状空間の下端から取出す段階と、 （へ）その取出された前記粒子状接触材料から、それに
   随伴せられた細かく分割された固体を分離し、次いで該
   粒子状接触材料を前記内方及び外方円筒壁間の前記環状
   空間の上端へ戻す段階と、を有していることを特徴とす
   る固体除去方法。 ２ 細かく分割された固体をガスから分離するための装
   置にして、 （イ）上方円筒状部及び該上方円筒状部の径に対し大き
   な径の下方円筒状部で構成された概ね円筒状の容器であ
   って、前記上方及び下方円筒状部は、該上方円筒状部の
   下方が該下方円筒状部の上部内へ延出して互いに重なり
   合う領域においてそれら上方及び下方円筒状部間に環状
   空間を形成せしめるよう配置せられ、且つ前記容器は前
   記下方円筒状部の上部に配備されたガス入口開口を有し
   ていて該ガス入口開口は、該上方円筒状部の円筒状表面
   に対し接線をなしている経路に沿ってガスが前記容器内
   に流入するよう整合せしめられている概ね円筒状の容器
   と、（ロ）前記上方円筒上部の径よりも小さい径を有し
   ている概ね円筒状の第１の壁部材であって、該第１の壁
   部材は前記上方円筒状部内に配備されていて該第１の壁
   部材と該上方円筒状部の壁との間に細長い環状空間を提
   供し、且つ前記第１の壁部材は前記容器の頂部と密封係
   合せしめられ、前記第１の壁部材と前記上方円筒状部の
   壁との間の前記環状空間は前記容器の底部に位置する固
   体出口開口に開放連通せしめられている概ね円筒状の第
   １の壁部材と、 （ハ）前記第１の壁部材よりも小さい径を有している概
   ね円筒状の第２の壁部材であって、該第２の壁部材は前
   記第１の壁部材内に配備されていて該第１及び第２の壁
   部材間に細長い環状空間を提供し、前記第２の壁部材に
   よって包囲された空間は前記容器の頂部に備えられたガ
   ス出口開口に開放連通せしめられているとともに該容器
   の底部に位置する前記固体出口開口に開放連通せしめら
   れている概ね円筒状の第２の壁部材と、 に）前記容器の外に備えられた垂直固体上昇装置と、 （ホ）前記容器の底部に備えられた前記固体出口開口を
   前記固体上昇装置の底部に接触せしめる径路をたどる第
   １の固体輸送装置と、 （へ）前記固体上昇装置の頂部を前記容器の頂部に備え
   られた固体入口開口に接続せしめる径路をたどる第２の
   固体輸送装置と、 （ト）前記第１及び第２の固体輸送装置のうちの一方に
   より横切られる径路に備えられた固体分離装置であって
   、該固体分離装置は、分離せられた細かく分割された固
   体を取出すための実費的に気密な排出出口を有している
   固体分離装置と、（７）前記第１及び第２の壁部材間の
   前記環状空間内に、該第２の壁部材の上端から前記容器
   の下部まで充填せられた乾燥粒子状固体接触材料の集団
   であって、該粒子状接触材料の集団は前記固体出口開口
   に開放連通せしめられている乾燥粒子状固体接触材料の
   集団と、を有し、 （ＩＪ） 前記第１の壁部材の表面は、該第１の壁部
   材に孔をあけて約１５°乃至８０°の角度で垂直線に対
   し傾けられている外方に延出する羽根を形成せしめると
   ともにルーバ開口を有するよう形成されたルーバ付き面
   であり、前記ルーバ開口は、前記粒子状固体接触材料の
   集団を構成する粒子のほとんどのものが該ルーバ開口を
   通過できるよう充分な大きさのものにされ、前記第１の
   壁部材はそれのルーバ付き面全体を通して前記ガス入口
   開口に開放連通せしめられ、（ヌ）前記第２の壁部脳の
   表面には孔があけられていてガスが該第２の壁部材を通
   過するのを許すよう構成され、 Ｑリ 前記固体上昇装置は、前記粒子状固体接触材料の
   集団を、前記第１及び第２の壁部材間の前記環状空間を
   通して重力流により下方へ移動せしめて前記粒子状固体
   接触材料の小量を前記第１の壁部材に設けられた前記ル
   ーバ開口を通過させてガスに含まれた細かく分割された
   固体が前記ルーバ付き面上に堆積せられるのを阻止せし
   めるよう構成されていることを特徴とする固体分離装置
   。