JPS6213052B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、固体、特に炭素吸着剤を連続的に加
熱処理するための方法、並びにその方法を実施す
るための反応炉に関するものである。

本発明による反応炉は、少くとも２個の流動
層、その下方に位置して、燃料又は石油と空気の
混合物が供給される燃焼室、前記流動層同士の間
に位置する中間再生室、並びに上部流動層の上方
に位置する上部再生室とにより構成されているも
のである。

上部再生室には、処理されるべき材料を送り込
むための供給筒と、排気筒とが設けられている。
処理を終えた材料の排出口は、中間再生室に設け
られている。

２個の再生室は、連結管により連結されてお
り、そこを介して、処理された材料の余剰分が、
上部再生室より中間再生室へ移動させられる。こ
の連結管は、反応炉の壁面を抜けて、上部再生室
より外方突出し、ついで、中間再生室に挿入され
ている。更に連結管には、流量を調節するため
に、調整弁が設けられている。

下部流動層の底板に設けられた細孔を介して、
燃焼室で生成された推進ガスが流入する。この推
進ガスは、空気に対して、燃料ガスの量が10〜30
％余剰となるように混合されている。

中間再生室には、処理された材料に付着した不
純物を燃焼させるために、追加空気を供給するた
めの送気孔、並びに補助点火装置が設けておくこ
とがある。

２個の多孔性の底板を有する円筒形の反応室、
すなわち反応容器よりなる２段階流動化反応炉に
よつて、炭素吸着剤を加燃処理して再生すること
は、従来公知である。

底板の下には、燃焼室が設けられており、その
中で、ガス若しくは石油を燃焼させて生成した推
進ガスを、流動層の多孔性底板を介して上昇させ
る。このガスが、底板上に載置した物質を流動化
して、吸着した物質を除去する。次に推進ガス
は、上部流動層の上の上部再生室より排出され
る。

経験によれば、汚染した湿性の炭素を反応炉に
充填する場合、２個の流動層の温度が非常に相違
することがわかつている。

上部流動層においては、材料は乾燥され、温度
が約150℃以上となると、含有する不純物は容易
に除去された。これに対し、下部流動層において
は、600℃以上が反応にとつて好適であり、汚染
度が大きい場合には、800℃以上の温度が必要で
あつた。このようにして、炭素は完全に再生され
た。

材料の流量を均一にし、かつ上部流動層から下
部流動層へ活性炭素粒の流れる時間を一定にする
ために、材料の流れに直交して、下部流動層の底
板より、遮蔽壁が設けられている。そのため、再
生した活性炭素の排出量は、導入した汚染炭素の
水に対する割合と、排出口付近の温度により制御
される。

しかし、長期の使用の結果、材料の濃度が変化
したり、上部流動層の多孔性底板が詰まつたりす
るので、上部流動層から下部流動層への炭素の流
れが、上部流動層内のガスの量に非常に影響を受
け易くなり、その結果、時として、操作が中断さ
せられてしまうことがわかつた。

上部流動層、及び多孔性底板における流体の抵
抗が大きくなればなる程、より多くの余分の推進
ガスが、上部流動層にたまつてしまう。これは、
自動的触媒効果に似ており、上部流動層への材料
の流入が過剰になると、下部流動層は完全に空に
なり、反応は完全に中断してしまうという現象が
生じるのである。

反応中には、反応炉の内部は全く見ることが出
来ないので、この現象を確認することは非常に困
難であつた。

本発明の目的は、操作を全く中断させることな
く、上述の反応を継続させる方法、及びその実施
のための反応炉を提供することである。

本発明による反応炉においては、上部流動層が
１個以上の下部流動層と、反応炉の外壁に取り付
けられた連結管を介して接続され、この連結管を
介して、両流動層間を材料の流れが移動し、かつ
前記連結管に、材料の流れを調整するための弁が
設けられていることを特徴とし、それにより、操
作の中断を防止し、かつ反応炉全体における材料
の流れの均一を計つている。

最初、この方法では、一定の熱損失が生じるの
で、関係の技術者には歓迎されなかつた。しか
し、この方法によれば、反応炉の内部に材料の移
動路を設けることなしに、数カ月間、完全に自動
的に反応が継続されることが発見され、かつ、熱
量節約の面からも、甚だ有利であることが確認さ
れた。

余剰の材料のための、直通式連結管に関して
は、アメリカ合衆国特許第4010002号明細書に開
示されている。

本発明において、材料の流れの調整弁として
は、気密を可能としうる装置であれば、どのよう
なものでもよく、例えばバケツトホイール弁、ピ
ストン弁、若しくは振動式シヤツター弁などを使
用するとよい。

流動層同士を連結するための連結管が、反応炉
の外壁面に設けられているので、反応炉の内部の
流動層の中央部に、遮蔽壁を設けることができ
る。この遮蔽壁により、活性炭の滞在時間を制御
することができる。従つて、前記米国特許に示さ
れているように、遮蔽壁を側面に移動させる必要
はなくなつている。

例えば、水浄化設備に用いる再生活性炭を生成
する場合に、材料の流れは、本発明における弁に
より十分に制御されるので、１個若しくは数個の
遮蔽壁を有する下部流動層、及び遮蔽壁のない上
部流動層によつて、十分な再生効果を挙げること
ができる。３個以上の流動層を有する反応炉にお
いては、遮蔽壁は全く不要である。

また、下部流動層に、処理を終えた材料を排出
するための排出口を設けて、排出量を調整するこ
とによつても、物質の流れを制御しうる。

普通、汚染した活性炭の濃度は、部分的に若し
くは完全に再生された活性炭の濃度よりも大きい
ことが知られている。そこで、上部流動層に導入
された、高濃度の汚染活性炭を十分に、流動化す
るために、上部流動層下の中間再生室より、推進
ガスを追加して供給することが提案された。

また、上部流動層における汚染した活性炭の高
濃度、つまり速い流速度は、上部流動層の直径
を、下部流動層の直径よりも10〜30％小さくする
ことによつても解決することができる。

上部流動層から下方の空室へ推進ガスを追加し
て導入することによつて、材料は、上部流動層よ
り下部流動層へ、流量調整弁を備えた連結管を介
して、より効果的に移動しうる。その理由は、推
進ガスが連結管内を移動することは、実際上不可
能であるためである。

従つて、再生反応は、流動層に供給される推進
ガスの量によつては、ほとんど影響を受けなくな
る。

驚くべきことに、推進ガスが上部流動層の下の
中間再生室に導入された時に、反応炉内で一定の
条件の下に、下部流動層へ送入された汚染物質を
燃焼させることが可能であることが発見された。

従つて、反応炉を駆動するエネルギーの実質的
な量を節約し、かつ排出された推進ガスのうちの
汚染物質の量を、ほとんど消滅させることができ
る。このようにするためには、上部流動層の下の
中間再生室の温度を、汚染物質の点火温度に達す
る程、十分に高温にすることが必要である。

上部流動層の下の中間再生室へ、推進ガスを追
加して導入することにより、通常、反応炉の運転
経費は節約される。その理由は、燃焼室内で、ガ
ス・空気混合物、又は石油・空気混合物は、余剰
のガス又は石油が存在する時に燃焼させられ、こ
の時燃焼されなかつた余剰のガスは、次に、中間
再生室に追加の推進ガス、即ち空気を導入した後
に、完全燃焼させられるからである。

このようにして、汚染物質は反応炉内で完全燃
焼させられるので、エネルギーの実質的な量を節
約しうるのである。

一般的には、下部流動層の下の空室に、約10〜
30％余剰の燃料ガスを導入し、かつ上部流動層の
下の中間再生室に、燃焼されなかつた部分を残し
ておくのが好ましい。分離した汚染物質を燃焼さ
せることによるエネルギーの節約は、約10〜15％
である。

このような作用を行なう場合、上部流動層の下
の中間再生室内に、十分な高温によつて、分離し
た汚染物質のみに対して点火し、これを完全に燃
焼せしめるための補助点火装置を設けておくのが
好ましい。

本発明による方法及び反応炉の特徴と思われる
ところは、特許請求の範囲に記載の通りである。

次に、本発明の反応炉の構造、その作動要領、
並びに上記した以外の目的及び利点につき、添付
の図面に示す実施例に基づいて説明する。

反応炉１は燃焼室２を備えており、燃焼室２
は、燃料及び空気のための供給口３と、生成した
推進ガスの温度を調整するための水のための供給
口４とを備えている。

燃焼室２の上に、多孔性底板６を境界面として
下部流動層５が形成されている。下部流動層５の
中央には遮蔽壁７が、またその側壁には、再生し
た活性炭を排出するための排出筒８、並びに送気
孔９が設けられている。

また、反応炉１の外壁には、上部流動層１２よ
り出て、下部流動層５に達する連結管１０が取り
付けられている。この連結管１０には、上部流動
層１２と下部流動層５との間の材料の流れを制御
するための調整弁１１が設けられている。

また、下部流動層５内上部の中間再生室には、
汚染物質を点火し、燃焼させるための補助点火装
置１７が取り付けられている。

上部流動層１２は、下部流動層５の上方に位置
する多孔性底板１３上に形成され、上部流動層１
２内上部の上部再生室には、汚染した活性炭を含
む材料を導入するための供給筒１４と、反応を終
えた推進ガスを排気するための排気筒１５とが設
けられている。

第２図には、本発明による反応炉の別の実施例
が示されている。

この反応炉１は、多孔性底板１３ａの上側に設
けられた上部流動層１２ａの直径が、下部流動層
５の直径よりもわずかに小さいことを特徴として
いる。また、上部流動層１２ａの上方に内室１６
が設けられ、この内室１６の頂部に、供給筒１４
と排気筒１５とが設けられている。

実施例 １ 第１図に示す円筒形の流動層反応炉１は、２層
よりなり、かつその内径は800mmである。

１〜３mmの大きさの炭素粒子と、水50％とより
なる汚染した活性炭400Kgを導入した。

空気20％と、カロリー値が4000Kcal/m³である
消費ガスとを燃焼させ、かつ水を与えることによ
り、900℃の温度の推進ガスを、燃焼室２内に生
成させた。

上部流動層１２の下方の中間再生室に、空気を
導入して、余剰のガスを燃焼させ、汚染物質を燃
尽させた。

下部流動層５内で650〜700℃であつた推進ガス
の温度は上昇して、750〜800℃に達した。

続いて、炭素を、連結管１０を介して、上部流
動層１２より下部流動層５内へ流した。下部流動
層５より、排出筒８を介して、再生した活性炭
190Kgを除去した。

この炭素の吸着力は、吸着に一度も使用してい
ない、新規な炭素のものと等しかつた。

実施例 ２ 第２図に示す本発明の別の実施例に、１時間当
り、汚染した活性炭500Kgを導入した。

なお、この２段階式円筒形反応炉１は、直径90
cmの下部流動層５と、直径75cmの上部流動層１２
ａとを備えている。

カロリー値8000Kcal/m³の天燃ガスを燃焼さ
せ、かつ水を供給することにより、800℃の推進
ガスが生成され、上下２個の流動層内で、流動化
することができる。

汚染物質は、上部流動層１２ａにおいて主に乾
燥され、下部流動層５内で燃焼させられた。

再生された活性炭は、排出筒８を介して、１時
間に240Kgの割合で除去された。

再生した炭素の吸着力は、新鮮な炭素のものと
等しかつた。

以上の説明により、本発明の技術分野における
通常の知識を有する者は、本発明の一般的及び特
殊な点を十分に理解することができ、かつこれを
容易に実施しうることは明らかであると思う。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による反応炉の１実施例の縦
断面図である。第２図は、本発明による反応炉の
別の実施例の縦断面図で、上部流動層が下部流動
層よりも小さなものを示す。 １…反応炉、２…燃焼室、３…供給口、４…供
給口、５…下部流動層、６…多孔性底板、７…遮
蔽壁、８…排出筒、９…送気孔、１０…連結管、
１１…調整弁、１２，１２ａ…上部流動層、１
３，１３ａ…多孔性底板、１４…供給筒、１５…
排気筒、１６…内室、１７…補助点火装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 実質的に固形の物質を連続的に加熱処理し
   て、特に炭素吸着剤を再生するための方法であつ
   て、 燃焼室の中で、燃料又は石油と空気とを混合し
   て、推進ガスを生成する段階、 この推進ガスを下部流動層へ送り、次に、実質
   的に空の中間再生室を介して、上部流動層へ送
   り、最後に上部再生室へ送つて、その上部より、
   推進ガスを排出する段階、 処理するべき材料を、前記上部再生室を介し
   て、前記上部流動層へ導入する段階、 前記上部再生室から、余剰の材料を、反応炉の
   外壁に取り付けられた連結管を介して、前記中間
   再生室に送り込む段階、 反応の状態に応じて、前記連結管を通る材料の
   流れを調整する段階、並びに 前記中間再生室から、処理を終えた材料を排出
   する段階 とからなることを特徴とする方法。 ２ 余剰の燃料又は石油を燃焼室に送り、かつ余
   剰の空気を中間再生室に導入することにより、追
   加の推進ガスを生成し、前記余剰の燃料ガス又は
   石油を燃焼させて、処理された材料に含まれる汚
   染物質を燃焼させてしまうことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載の方法。 ３ 燃焼ガス又は石油が、燃焼空気に対して、10
   〜30％余剰であることを特徴とする特許請求の範
   囲第２項に記載の方法。 ４ 中間再生室のガスが、補助の点火装置によ
   り、点火若しくは再点火されて、処理されるべき
   材料に含有されている汚染物質を燃焼させてしま
   うことを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載
   の方法。 ５ 中間再生室における温度が、前記汚染物質に
   点火するために十分に高温に保持されていること
   を特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の方
   法。 ６ 水を燃焼室に導入することによつて、温度並
   びに燃焼状態を制御することを特徴とする特許請
   求の範囲第２項に記載の方法。 ７ 実質的に固形をなす物質の連続的な加熱処
   理、特に炭素吸着剤を再生するための反応炉であ
   つて、 概ね直立する反応室、 反応室の底部に設けた燃焼室、 推進ガスを生成するために、前記燃焼室に、燃
   料又は石油と空気とを導入するための供給筒、 推進ガスの上方への通路となる多孔性底板をそ
   れぞれ備え、前記燃焼室の上に設けられた、少く
   とも２個の上下の流動層、 前記流動層同士の間に設けられた実質的に空の
   中間再生室、 上部流動層の上に設けられた実質的に空の上部
   再生室、 前記上部再生室に、処理されるべき材料を導入
   するための供給筒、 上部再生室の概ね頂点に設けられている、反応
   を終えた推進ガスを排出するための排気筒、 処理を終えた材料を排出するために、前記中間
   再生室に設けられている排出口、 前記上部再生室より、反応炉の外方へ出た後、
   前記中間再生室に挿入されている連結管、並びに 前記連結管を通る材料の流れを制御する弁装置 よりなることを特徴とする反応炉。 ８ 弁装置が、反応炉の外壁に取り付けられた連
   結管に設けられていることを特徴とする特許請求
   の範囲第７項に記載の反応炉。 ９ 燃料ガス又は石油と空気の混合物のための供
   給口が、燃焼室に設けられていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第７項に記載の反応炉。 １０ 追加の空気供給口が、中間再生室に設けら
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第７項
   に記載の反応炉。 １１ 余剰の燃料又は石油を燃焼させるための補
   助点火装置が、中間再生室に設けられていること
   を特徴とする特許請求の範囲第７項に記載の反応
   炉。 １２ 少くとも１個の遮蔽壁が、下部流動層に設
   けられていることを特徴とする特許請求の範囲第
   ７項に記載の反応炉。 １３ 水のための供給口が、温度及び燃焼状態を
   調整するために燃焼室に設けられていることを特
   徴とする特許請求の範囲第７項に記載の反応炉。 １４ 上部流動層の断面積が、下部流動層及び中
   間再生室の断面積よりも小さいことを特徴とする
   特許請求の範囲第７項に記載の反応炉。 １５ 上部流動層の断面積が、下部流動層の断面
   積よりも、約10〜30％小さいことを特徴とする特
   許請求の範囲第１４項に記載の反応炉。