JPS596174B2 - 流動層の高温整流器 - Google Patents

流動層の高温整流器

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JPS596174B2
JPS596174B2 JP55045619A JP4561980A JPS596174B2 JP S596174 B2 JPS596174 B2 JP S596174B2 JP 55045619 A JP55045619 A JP 55045619A JP 4561980 A JP4561980 A JP 4561980A JP S596174 B2 JPS596174 B2 JP S596174B2
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/24Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
    • B01J8/44Fluidisation grids

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
  • Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は流動層の高温整流器に関し、さらに詳しくは固
体粒子をガスにより流動化させる反応器の底面あるいは
側面に1000°C以上、特に1700〜2400℃の
高温ガスを吹き込むときに設置されるガスの整流器に関
するものである。
固体粒子をガスにより流動化させる反応器においては、
該粒子をなるべく均一に混合し流体と該粒子との接触を
良くするために、ガスの吹き込み部に整流器を挿入する
ことが望ましい。
たとえば米国特許第3,661,543号明細書にはガ
ス化槽の下部に平板のグリッドを設置してガスを均一に
分散させることが開示されている。
この場合、系の温度が約1000℃まであれば、汎用の
金属材料により製作することが可能であるが、それ以上
の温度の場合には金属材料を使用することができない。
そこで、1000℃を越える高温の系に適用する場合、
一般的には酸化物系耐火物を利用している。
たとえば酸化物系耐火物の球体を反応器の底面に充填し
、この充填層によりガスの整流を行なう試みがなされて
いるが、球体がガスによって持ち上げられたり片側に寄
せられてしまうことがあり、十分な効果が奏されていな
い。
本発明の目的は、このような欠点を解消して1000℃
以上、特に1700〜2400℃という高温のガスを吹
き込む場合に用いることができる整流器を提供すること
である。
本発明者らは、かかる整流器の素材として耐火レンガ、
電鋳レンガおよび該レンガから切り出した板を使用し、
これらを加工し、適宜組合せて製作した平板グリッド型
の整流器がこの目的に適合することを見出して本発明を
完成したのである。
本発明の整流器は第1図および第2図あるいは第11図
および第2図に示した構造が基本的なものであり、これ
は一定の間隔で溝を穿設した1対の耐火レンガの保持板
を、該溝が対向するように間隔をおいて配置し、電鋳レ
ンガの平板を両端が前記溝に挿装されるように並ベモル
タルにて固定するとともに、前記保持板と前記平板の端
部とを耐火レンガにて挾持せしめたことあるいは前記平
板の形状を台形とし、その斜辺を前記保持板との当接面
とすることにより該平板のガス流れ下流側を保持板によ
って支持し、両者のガス流れ上流側を耐火レンガで支持
せしめたことを特徴とする流動層の高温整流器である。
第3図および第7図に示したものは、さらに改良を加え
たものであり、それぞれ以下のような構造の整流器であ
る。
一定の間隔で溝を穿設した1対の耐火レンガの保持板と
、該保持板の溝間の凸部に対応するように一定の間隔で
溝を穿設した1対の耐火レンガの保持板とを溝が対向す
るように間隔をおいて重ねて配置し、前記2種類の保持
板は重ねた方向と溝の方向を同一とし、電鋳レンガの凸
状平板および逆凸状平板を交互に各平板の凸状側端部が
前記2種の保持板の溝に挿装されるように並ベモルタル
にて固定するとともに、前記2種の保持板と前記2種の
平板の端部とを耐火レンガにて挾持せしめたことあるい
は前記平板の前記保持板との当接面をガス流れの方向に
閉斜面とすることにより該平板のガス流れ下流側を保持
板によって支持し、両者のガス流れ上流側を耐火レンガ
で支持せしめたことを特徴とする流動層の高温整流器。
一定の間隔で溝を穿設した1対の耐火レンガの保持板を
、該溝が対向するように間隔をおいて配置し、該保持板
上に耐火レンガを重ねるとともに、前記保持板の溝間の
凸部に対応するように一定の間隔で溝を穿設した1対の
耐火レンガの保持板を該溝が対向するように前記耐火レ
ンガ上に重ねて配合し、前記2種類の保持板は重ねた方
向と溝の方向を同一とし、電鋳レンガの平板を前記2種
の保持板の溝に交互に挿装されるように並べ、それぞれ
をモルタルにて固定するとともに、前記2種の保持板と
前記平板の端部とを耐火レンガにて挾持せしめたことあ
るいは前記平板の形状を台形とし、その斜辺を前記保持
板との当接面とすることにより該平板のガス流れ下流側
を保持板によって支持し、両者のガス流れ上流側を耐火
レンガで支持せしめたことを特徴とする流動層の高温整
流器。
第1図および第2図に示したように、整流器は平板1が
一定の間隔でガス流れに平行に配置されて整流板が構成
され、それぞれの平板の両端は保持板2の溝3に挿し込
まれ、モルタルによって固定されている。
モルタルとしては、たとえばジルコニアモルタルがあり
、このモルタルは平板1を固定するのみならず、高温ガ
スによる平板1の熱膨張を吸収する働きをもするもので
ある。
さらに、ガス流れの上流側と下流側の双方にレンガ4を
配置して整流板を挾持、固定している。
他の実施態様を示した第11図では、平板1と保持板2
は互にセリによって支持、固定される。
すなわち両者の当接面を前述した如く斜面とすることに
よって互に支持せしめ、ガス流れの上流側にのみレンガ
4を配置している。
第3図に示した整流器は、整流板を構成する平板1の構
造が第2図のものと異なっている。
すなわち、平板は第4図に12として示したように四角
形の平板の両端下半部を切り欠いて逆凸状としたものお
よび第5図に1bとして示したように四角形の平板の両
端上半部を切り欠いて凸状としたものの2種類を用いて
いる。
また、平板1a。1bに対応して保持板2も2種類あり
、これらを重ねて用いるが、どちらを上にしてもよい。
第1の保持板2aは、その溝に挿入された平板1aの両
端上半部を固定し、さらにモルタルが埋め込まれる。
また、平板1aの両端下半部は保持板2bにより固定さ
れる。
−力、第2の保持板2bの溝には平板1bの両端下半部
が挿入され、かつモルタルが埋め込まれる。
平板1bの両端上半部は保持板2aにより固定される。
さらに、第1図に示した如く、ガス流れの上流側と下流
側の双方にレンガ4を配置して整流板を挟持、固定して
いる。
あるいは別の実施態様として第11図に示した如く、ガ
ス流れの上流側にのみレンガ4を配置し、下流側にはレ
ンガを配置しないで前記の如く互にセリによって支持、
固定する。
保持板2a 、2bの溝の穿設位置は、第6図■。
■に示したように、一方の保持板の溝3と溝3との間の
凸部5に対応する位置に他方の保持板の溝3が存在する
ように定められている。
そのため、平板1a、1bは交互に配設したとき等間隔
に並んで整流板が形成される。
しかも、この場合は平板1aと平板1bとの間隔を非常
に狭くすることが可能であり、0.2關まで狭くできる
第7図に示した整流器は、整流板の構成が前記2種類の
ものと相違している。
すなわち、第8図に示したように、2種類の平板1a、
1bを2段に配列して整流板を構成している。
この場合、ガスの流れは前記整流器と異なり、下段の整
流板の間隙を上昇したガスは上段の整流板の底面に当た
り横方向に流れたのち上段の整流板の間隙を上昇する。
整流板の構成について第9図および第10図により説明
すると、溝が対向するように間隙を置いて配置した1対
の保持板2aは、その溝に挿入された平板1aの両端を
固定し、さらにモルタルが埋め込まれる。
また、第2の保持板2bの溝には平板1bの両端が挿入
、固定され、かつモルタルが埋め込まれる。
保持板2a 、2bは中間にレンガ6を介して重ねられ
る。
ここで保持板2a。2bの溝の穿設位置は、前記の場合
と同様に第6図I、II、に示したような関係にある。
そのため、平板1a、1bを固定した保持板2a 、2
bを重ねると、第8図に示した構造の整流板が形成され
る。
本発明の整流器は、流動層に導入する1000℃以上の
ガス、特に1700〜2400℃という高温ガスを整流
するために該流動層の下部あるいは側部に設置して使用
することを目的としているので、材質は耐熱性に富み、
かつ10〜Loom/Secというガス流速の下で流動
粒子との接触による摩耗にも耐えるものであることが要
求される。
このような立場から各種の材料につき検討を加え、耐火
レンガ、電鋳レンガとしてはジルコニア電鋳レンガが好
ましいものとして選定されたのである。
ジルコニアレンガは耐熱性にすぐれているが、耐摩耗力
が小さいため、従来は上記のような高温領域において使
用できる整流器は未だ製作されていない。
本発明者らは、ジルコニア電鋳レンガは加工性に劣るけ
れども、上記の性質を兼備していることに着目し、該レ
ンガおよび該レンガから切り出した平板を用い、これら
を適当に組立てることにより目的とする整流器の開発に
成功したのである。
ジルコニア電鋳レンガの具体例として、組成がZrO2
93,8%、5iO23,1%のもの(東芝モノフラッ
クス(株)製、TMZ)などを挙げることができる。
なお、流動層へ導入するガスの温度によっては他の耐火
レンガ、電鋳レンガを適宜使用することが可能である。
ジルコニア電鋳レンガは高温での機械的強度および耐摩
耗性にすぐれた材料であるが、加工性および耐熱衝撃性
に劣るものである。
そこで、本発明では整流板の形状を単純な薄い平板とし
ている。
該平板は厚み5〜50r/Lrn1長さ100〜100
0mm、巾50〜300mm程度のものが望ましい。
また、該平板を平行に並べる際の平板間隔は0.2〜1
0關とすることが望ましい。
また、保持板やレンガ等については要求される整流器の
大きさ、強度等を考慮して適宜の寸法のものを選定すれ
ばよい。
本発明の整流器のうち第2図に示した型式のものは、整
流板の間隔を適切に選定しないと、操業中にガス流量を
下げた場合に粒子が落下、逆流することがある。
しかし、第3図および第7図(第8図)に示した型式の
整流器では、このようなトラブルを回避することができ
る。
なお、第7図(第8図)の整流器においては、平板1a
の底面と平板1bの上面との間に形成されるガス流路の
巾を粒子の安息角よりも大きくとる必要がある。
いずれの整流器においても、急激な熱衝撃に耐えられる
ように整流板の厚みを薄くして整流板内の温度分布を小
さくすることが必要である。
なお、平板間の温度差によるストレスは該平板を固定し
ているモルタルにより吸収することができる。
第3図に示す構造の整流器(平板の寸法:長さ200m
m、巾30〜80mm、厚み5mm、平板と平板の間隔
:0.9mm)を用い、酸素83Nm/hr。
水素84Nm’/hrおよび水蒸気(800℃)300
kg/hrをバーナーで混合して燃焼させた1700°
Cのガスを整流し、反応流動層の下部から導入して直径
約0.9mrnのアルミナ粒子を流動化させた。
この条件で15日間連続して使用した結果、ガス流体と
粒子の良好な接触が得られた。
使用後、整流器を点検したところ、異常が認められず、
ガス流れを停止しても粒子の落下あるいは逆流は認めら
れなかった。
本発明の整流器は吸熱反応を伴う流動層に使用され、特
に重質油の熱分解、石炭のガス化、タールサンドのガス
化などを行なう流動層に用いる場合に適している。
【図面の簡単な説明】
第1図および第11図は本発明の整流器の実施例の正面
図、第2図、第3図および第7図は一部省略平面図、第
4図は第3図のA−A’断面図、第5図は第3図のB−
B’断面図、第6図I、IIは保持板の説明図、第8図
は第7図のA−A’断面図、第9図は第7図のB−B’
断面図、第10図は第7図のC−C’断面図である。 1、1 a 、 1 b−”平板、2、2 a 、 2
b−保持板、3・・・・・・溝、4・・・・・・レン
ガ、5・・・・・・凸部、6・・・・・・レンガ、T・
・・・・・モルタル。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一定の間隔で溝を穿設した1対の耐火レンガの保持
    板を、該溝が対向するように間隔をおいて配置し、電鋳
    レンガの平板を両端が前記溝に挿装されるように並ベモ
    ルタルにて固定するとともに、前記保持板と前記平板の
    端部とを耐火レンガにて挾持せしめたことを特徴とする
    流動層の高温整流器。 2 耐火レンガおよび電鋳レンガがそれぞれジルコニア
    電鋳レンガである特許請求の範囲第1項に記載の整流器
    。 3 一定の間隔で溝を穿設した1対の耐火レンガの保持
    板と、該保持板の溝間の凸部に対応するように一定の間
    隔で溝を穿設した1対の耐火レンガの保持板とを溝が対
    向するように間隔をおいて重ねて配置し、前記2種類の
    保持板は重ねた方向と溝の方向を同一とし、電鋳レンガ
    の凸状平板および逆凸状平板を交互に各平板の凸状側端
    部が前記2種の保持板の溝に挿装されるように並ベモル
    タルにて固定するとともに、前記2種の保持板と前記2
    種の平板の端部とを耐火レンガにて挾持せしめたことを
    特徴とする流動層の高温整流器。 4 耐火レンガおよび電鋳レンガがそれぞれジルコニア
    電鋳レンガである特許請求の範囲第3項に記載の整流器
    。 5 平板の間隔が0.2〜10朋である特許請求の範囲
    第3項に記載の整流器。 6 一定の間隔で溝を穿設した1対の耐火レンガの保持
    板を、該溝が対向するように間隔をおいて配置し、該保
    持板上に耐火レンガを重ねるとともに、前記保持板の溝
    間の凸部に対応するように一定の間隔で溝を穿設した1
    対の耐火レンガの保持板を該溝が対向するように前記耐
    火レンガ上に重ねて配置し、前記2種類の保持板は重ね
    た方向と溝の方向を同一とし、電鋳レンガの平板を前記
    2種の保持板の溝に交互に挿装されるように並べ、それ
    ぞれをモルタルにて固定するとともに、前記2種の保持
    板と前記平板の端部とを耐火レンガにて挾持せしめたこ
    とを特徴とする流動層の高温整流器。 7 耐火レンガおよび電鋳レンガがそれぞれジルコニア
    電鋳レンガである特許請求の範囲第6項に記載の整流器
    。 8 一定の間隔で溝を穿設した1対の耐火レンガの保持
    板を、該溝が対向するように間隔をおいて配置し、電鋳
    レンガの平板を両端が前記溝に挿装されるように並ベモ
    ルタルにて固定するとともに、前記平板の形状を台形と
    し、その斜辺を前記保持板との当接面とすることにより
    該平板のガス流れ下流側を保持板によって支持し、両者
    のガス流れ上流側を耐火レンガで支持せしめhことを特
    徴とする流動層の高温整流器。 9 耐火レンガおよび電鋳レンガがそれぞれジルコニア
    電鋳レンガである特許請求の範囲第8項に記載の整流器
    。 1〇一定の間隔で溝を穿設した1対の耐火レンガの保持
    板と、該保持板の溝間の凸部に対応するように一定の間
    隔で溝を穿設した1対の耐火レンガの保持板とを溝が対
    向するように間隔をおいて重ねて配置し、前記2種類の
    保持板は重ねた方向と溝の方向を同一とし、電鋳レンガ
    の凸状平板および逆凸状平板を交互に各平板の凸状側端
    部が前記2種の保持板の溝に挿装されるように並ベモル
    タルにて固定するとともに、前記平板の前記保持板との
    当接面をガス流れの方向に閉斜面とすることにより該平
    板のガス流れ下流側を保持板によって支持し、両者のガ
    ス流れ上流側を耐火レンガで支持せしめたことを特徴と
    する流動層の高温整流器。 11 耐火レンガおよび電鋳レンガがそれぞれジルコニ
    ア電鋳レンガである特許請求の範囲第10項に記載の整
    流器。 12平板の間隔が0.2〜10mrnである特許請求の
    範囲第10項に記載の整流器。 13一定の間隔で溝を穿設した1対の耐火レンガの保持
    板を、該溝が対向するように間隔をおいて配置し、該保
    持板上に耐火レンガを重ねるとともに、前記保持板の溝
    間の凸部に対応するように一定の間隔で溝を穿設した1
    対の耐火レンガの保持板を該溝が対向するように前記耐
    火レンガ上に重ねて配置し、前記2種類の保持板は重ね
    た方向と溝の方向を同一とし、電鋳レンガの平板を前記
    2種の保持板の溝に交互に挿装されるように並べ、それ
    ぞれをモルタルにて固定するとともに、前記平板の形状
    を台形とし、その斜辺を前記保持板との当接面とするこ
    とにより該平板のガス流れ下流側を保持板によって支持
    し、両者のガス流れ上流側を耐火レンガで支持せしめた
    ことを特徴とする流動層の高温整流器。 14耐火レンガおよび電鋳レンガがそれぞれジルコニア
    電鋳レンガである特許請求の範囲第13項に記載の整流
    器。
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DE3107114A DE3107114C2 (de) 1980-04-09 1981-02-26 Gasverteilvorrichtung für Gase hoher Temperatur zum Erzeugen eines Wirbelbettes

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