JPS6274450A - 異なる位相にある流体を接触させる装置 - Google Patents

異なる位相にある流体を接触させる装置

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JPS6274450A
JPS6274450A JP61227927A JP22792786A JPS6274450A JP S6274450 A JPS6274450 A JP S6274450A JP 61227927 A JP61227927 A JP 61227927A JP 22792786 A JP22792786 A JP 22792786A JP S6274450 A JPS6274450 A JP S6274450A
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fluids
outer enclosure
rotating outer
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ベルナール・バロワイエ
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OMIYA SA
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    • B01J19/24Stationary reactors without moving elements inside
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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】 本発明は少なくとも1種類が気相形態にある流体を接触
させるための装置に関する。
特に本発明は懸濁状態にある固形物質を含有する濠か或
いは含有しない液体生成物を高温ガスにて処理すること
に関する。
少なくとも1種類が加熱、気相、及び液相、懸濁固体を
含有するか或いは含有しない半液体又は粘性位相にある
各種流体の相互接触は長年に渡り当業者に多(の問題を
起している。該問題は、例えば廃物酸、廃水の処理又は
液相に懸濁する固形物質の乾燥などにおいて発生してい
る。いずれの場合も処理作業は、液体又は懸濁液に燃焼
煙又は熱気の如き高温ガスの作用を受げさせるものであ
り、従って、熱移動と物質移動との合同作用によって単
数又は複数種の気相と、蒸発するに到るか又は液体分解
及び表面変化後に回収可能な固形粒子の分離に到る液相
との間に反応が生じるものである。このよ5に処理する
ためには、加熱気相から液相への熱移動を最も効率よ〈
実施するように存在する各種位相相互間の接触を出来る
限り完全に行なわせなげればならない。
このように実施するために各種装置が提案されてきた。
特に仏閣特許82,257,326号に記載されている
方法は、1つは気相で他の1つは液体、溶液又は懸濁液
である各種位相に存在する物質を接触させる方法である
。この方法は次の如き段階より成る。
−気相が分散すべき液相と混合する以前に渦を巻く螺旋
運動を気相に与える段階と、 −該液相を該気相の対称軸線と同軸の直線流にする段階
と、 −衝突個所にて、液相を分散し、同時に気相に分散液相
を引入れるのに充分であるように分散すべき液相の運動
をはるかに上回る量の運動を該気相に与える段階とであ
る。
かくて2種類の位相相互間の反応を容易ならしめるため
に出来るだけ密接なる接触が得られる。
該処理は閃絡塁式のものであり、2種類の位相相互間の
著しい温度差を伴5゜ 該特許には物質を接触させるために使用する装置が説明
され、特許請求されている。
提案されている装置は、先ず限定断面を有する円形開口
部を小基部によって構成する円錐台形エレメントによっ
て下部にて終結する回転外側囲繞部を包含し、該囲繞部
の上部には、該囲繞部と同軸でそれと連結する導管を通
過させる密閉壁を設ける。肢管の下流端は円形開口部の
牛後とOとの間の距離だけ該開口部の中間面に通じ、内
管の外側断面は、限定断面を有する開口部の断面の最大
限で4分の1である。
提案されている装置は更に同軸管の周凹の囲繞部にζ、
1導入管と囲繞部との共通軸線に対する対称形螺旋運動
を与えることによって接触させるようにする気相を導入
するための装置と、該位相な分離する室を構成する該囲
繞部の下流に隣接して設げる容器とを包含する。
該装置にて、螺旋運動する気相は、外側囲繞部の下部と
導管とによって画定される円錐台形空間を流れるのに応
じて速度が増加する。該速度は円形開口部の通路との隣
接部にて最大である。
次に、該開口部からの出口の向こうに該開口部のものと
同じ軸線を有する双曲線に沿って割当てられる集合軌道
を形成する。該軌道は、下流にて新たに偽似螺旋形回転
運動が与えられる該容器の壁にぶつかるまで末φ広がり
になっている。回転外側囲繞部の先細形出口と該容器の
末広形上部を包含する組立体はノズルの形を有する。
位相相互間の接触効果を高め、加熱流体処理や麿暁過程
に装置の機能を適用するための各種別型が仏画特許第2
.2.57,326号記載の装置に続(ものとして考案
されてきた。
特に該方法を燃焼に適用したものが仏画特許第2.27
6,086号に記載されている。
燃焼物質は気体又は液体の状態で反応室に導入可能で軸
方向直線流を構成する。
螺旋流は軸方向直線流と反応可能なガスによって構成可
能である。燃焼の場合、該ガスは空気であることが望ま
しい。
螺旋形ガス流の流れ及び軌道配分は、円形開口部からの
出口にて該ガス流の軸方向帯域に圧力降下部が形成され
るよ5なものである。この圧力降下部の故に、燃料の軸
方向直線流が吸込まれるので、位相の混合を助長しなが
ら、該燃料の噴射に必要な圧力を限定することが望まし
い。
火花をおこす電極相互間のプラグの如き従来の装置によ
って該燃料の引火が確実に行われる。
同様に仏画特許第2,404,173号に記載されてい
る前記装置の別型は、上流の発炎室と、下流の該燃焼室
とを同軸方向に包含し、この場合接置は、例えば頚部を
形成する円筒部に続く先細帯域により構成される限定帯
域を介して相互に連通ずる。
炎を発生する該第1上流室においては、燃焼がスに対し
て対称形の[立坑型渦J (puits+  −tou
rbillons )  流が生じ、軸対称に燃料流を
導入し、炎を形成する。
該第2下流室においては、第1帯域から出る炎内にて処
理すべき気相を導入するが、この場合該気相は熱作用で
化学的に変化する熱を失う燃料によって構成可能である
最後に仏画特許第2,431,321号に記載の改良型
装置においては、最も少ない断面部が限定通路を構成す
る先細部−未広部を下流端に包含する反応室にて燃焼を
実施し、該限定通路を通って対称形螺旋運動して循環す
る加熱煙流を生じさせ、対称軸に沿って該煙流によって
生じる「立坑式渦」流の圧力降下帯域にある適当な導管
に液相、半液相又は粘液相を通過させる。
液相、半液相又は粘液相の導入管は、外側囲繞部の回転
軸線内の限定空間の高さを通る。
1種類が気体で加熱されている少なくとも2種類の位相
を接触させるようにした前述の如き装置の作業効率は多
くのパラメータによって変化するが、該パラメータのう
ちで比較的重要なものの1つは、運動する気相と、導入
される液相、半液相又は粘液相とを完全に混合すること
である。すなわち、液相との衝突個所において、気相は
液体の細かい小滴を気体の容積に分散させて均一に分散
するように該気体が該小滴な受入れるのに充分な運動瞬
間を有するが、この場合各小滴には相応する量の煙が伴
う。
かかる結果は次の如ぎ条件下においてのみ得られる。
−ガス流が、液相との術突個所附近において、それの回
転軸線を中心に完全に対称形であること。
−限定空間附近の該衝突位置が幾何学的に該空間内九十
分に画定され、温度差によって影響されることがないこ
と。
従って特に、先細部−未広部の正確なる実施並びに該先
細部−未広部によって画定される限定部に対して液相の
導入管の出口を幾何学的に確実に位置決めすることが必
要となる。
さて例えば少なくとも1種類が高温にて導入されろか又
は高温に保持される各種位相が乾燥又は反応する場合、
例えば400℃以上の高温を受ける装置のエレメントの
機械的作用は一般に温度による応力によって影響される
より正確な方法で、前記の温度に少なくとも等しい温度
の加熱気相(燃焼煙又は熱気)を回転外側囲繞部内にて
回転させ、気相の温度をはるかに下回る温度にて液相、
半液相又は粘液相を導管に供給する場合、本出願人が証
明したよ5に、外側囲繞部の膨張によって、該囲繞部、
特に先細部−未広部の限定部の軸線及び平面に対する囲
繞部の出口と連結する導管が移動する。
かくて次のような大きな欠点が生じる。
−先ず「立坑膨満」流が完全に対称形ではなく、気体−
液体(半液体又は粘液体)相互間の衝突帯域が移動する
故に、位相間の混合効果が減じること。
−次に出口未広部の壁によって液体噴射の1部によって
直接遮断され、囲繞部の壁の温度の故に、液体の分解に
よって、或いは懸濁液内における固体の沈殿によって析
出物が徐々に形成されること。
−最後に該壁に累進的に不規則に供給する故に位相分離
囲繞部が閉鎖され、限定部の右側及び出口における流れ
の不均衡が強調されること。
従って、高温作用によって先細部−未広部の限定部に対
する導管の貫通位置が不規則になるのを回避しなければ
ならないことが証明される。かくて本出願人はかかる分
野における研究を続け、前述の欠点を回避すべく先行技
術の装置の改良に成功した。かかる改良装置は、螺旋運
動する少な(とも1種類の位相が加熱気相である各種位
相の流体を接触させるためのものである。
本発明による改良型装置は、上部に底部を設け、下部に
限定通路を画定する先細部−未広部を設ける回転外側囲
繞部を包含し、該通路には、螺旋運動する加熱気相が循
環し、又該通路には液体又は粘液体或いは懸濁状卯にあ
る別の位相の1つを導入する管の貫通部とも称する下流
端が軸方向に貫通し、該囲繞部及び上方底部のあらゆる
熱応力を解放し、導管の下流端を限定通路の軸線及び平
面に対して最初の制御位置に保持するために該導管の上
流端が該導管と囲繞部との間の温度差による膨張を吸収
するようにした密閉弾性装置によって該回転外側囲繞部
から離れることを特徴とする。
先ず本発明の該弾性装置によれば、該回転外側囲繞部の
熱膨張が原因の該囲繞部のあらゆる変形によって、先行
技術を参照して説明した実施例において該囲繞部と連結
する導管が移動することは回避される。
更に本発明の該弾性装置は、該囲繞部に導入されるガス
又は煙が外部へ流出するのを回避しながら、該導管と囲
繞部との連結部の高さにおける密閉を確実ならしめる。
該密閉及び弾性装置は、囲繞部と導管との連結部付近に
おける外側囲繞部の変形を吸収するある数の螺旋を包含
する望ましくは金IA製のベローズによって実施可能で
ある。
同様に該装置は例えばプレスパツキンの如き伸縮式組立
体で実施してもよく、該組立体は回転軸を密閉装置のも
のに匹敵する該組立体の各種エレメント相互間に設ける
ばね及びパツキンを備える。
最後の場合、密閉を確実ならしめる装置は、軸方向移動
と僅かな半径方向移動を吸収するようにしである。
一般に該密閉パツキンは、例えばグラファイトヅ〃゛や
浸透無機7アイパ 等加熱気体の中にて該機能を果す当
業者には既知のあらゆる材料で実施可能であるが、該パ
ツキンは、高温に耐える石紹パツキンで構成することが
望ましい。
膨張を吸収するための密閉弾性装置の下端と、回転外側
囲繞部との組立ては、該装置の下端と詳囲繞部との間の
ガス又は煙の通過を全て回避するようにしたパツキンを
備える72ンジの如き中市部材によって実施される。
同様に前記装置の上端は、同じく該装置の上部と導管と
の間におけるガス又は煙の通過を全て回避する密閉パツ
キンを備えるフランジの如き中■部側によって導管と連
結する。
本発明の1実施例によれば、先細部−未広部に限定部の
軸線及び平面に対する導管の貫通位置が温度作用による
導管と外側囲繞部との間の変形差によって影響を受ける
ことがないように、最初の調節位置を保持するようにし
た装置によって導管と回転囲繞部との分離を確実ならし
める。
このために1及び第1固定点を構成するために、先細部
−未広部は、本発明装置を支持する堅牢なる構造体と連
結する限定部の高さにある。
回転囲繞部の外部に第2固定点を構成するために、同様
に導管の上流端は該構造体を介して先細部−未広部の限
定部と連結する。
かくて、導管の上流端と先細部−未広部の限定部とは、
温度効果に感応せずに相互間にて確実に協働する本発明
装置の2個の固定点を構成するので、該2個の固定点に
よって、導管の貫通部を該限定部の軸線及び平面に対し
て最初の制御位置に確実に保持することが出来る。
外部の連結構造体は中間支柱又は門形フレームの役割を
果し、例えば望ましくは本発明装置を支持する金属フレ
ーム又はコンクリート構造体によって構成可能である。
該構造体に先細部−未広部の限定部及び導管の上流端を
固定する作業は、最初の取付は時における導管と先細部
−未広部の限定部の位置決めに関する正確な調節を可能
ならしめる例えば厚い模又はねじ−ジヤツキ等の部品と
によって実施されるしかしながら、熱間にてもかかる調
節を保持するためには、回転外側囲繞部と離れ、上流端
を介して先細部−未広部の限定部と連結する導管が、温
度作用を受けることによって変化してはならない。この
ために、本発明の同一実施例によれば、4管の全長に渡
って、鎖管のあらゆる膨張、従って該導管の位置調節の
あらゆる変化を回避可能な程度に充分低い温度を作業中
に確実に保持するような外部冷却装置を設ける。
該冷却は、例えば冷却流体の循環を内部にて確実ならし
める導管と同心の管によって実施可能である。
しかしながら、導管の入口を回転外側囲繞部に位置決め
する際に該囲繞部の軸線にではなくて、囲繞部と同軸の
ままとどまっている導管の貫通部の側に位置決めしても
よい。この場合、鎖管の1部又は全体は直線ではなくて
曲線形を有する。従。  って導管の形O全長に渡って
単一の同一エレメントより成る管で冷却ケースを実施す
ることは困難である。かくて、該冷却ケースは、導管に
通したもので、連続四繞体を構成するように溶接によっ
て組立てた短い管状エレメントによって、或いは導管の
曲線に簡単忙合致する金属ベローズによって、又は導管
に連結螺旋に巻きつけ、内部に冷却液体を循環させる小
径管によって構成することが望ましい。
本発明の他の特徴及び利点は本発明の実施例を示す添附
の図面を参照して以下に詳述する。
第1図において、本発明の装置は回転外側室lを包含し
、装置の上部には、フランジ3と空間4とを包含する底
部2を設け、下部の先細部−未広部5には空間4を通る
導入管7を通過させる限定通路6を設ける。装置は加熱
気相を導入する管8を包含する。
導入管7は管10によって導入されて管11を介して出
る冷却流体が内部にて循環する冷却ケース9を包含する
同様に本発明の装置はベローズ12によって構成され、
密閉形で膨張を受けるようにした弾性装置を包含するが
、該ベローズは7ランゾ13を介して上方底部2と連結
し、導入管7と連結する冷却ケース90つば16に固定
したフランジ15を介して導入管7の上流部14と連結
する。
ベローズ12と、フランジ3とつげ16との間の密閉は
継手17及び18によって確実となる。
冷却ケース9に固定したつば16は、導入管70位t、
N節を可能にするねじ−ジャッキ20を介して外部連結
構造体19と連結する。
先細部−未広部5は限定部6の高さにてつば21を介し
て構造体19と連結する。
かくて、導入管70貫通位tfit、22は軸線及び限
定面6に対して容易に調節され、装置の作動状態の如何
にかかわらずしっかりと保持される。
第2図に示す装置は回転外側室1より成り、装置の上部
には、煙又は熱気の発生装置(図示せず)からの螺旋運
動を与える熱気相を矢印35に清って同軸方向へ導入可
能にする開口部23を設け、下部には、導入管7を貫通
させる限定通路6の境界を定める先細部−未広部5を設
げる。
−邪曲線形の導入管7は、肢管の貫通部22まで曲線部
24内を延長する冷却ケース9を包含する。管10を介
して導入され、管11を通って外へ出る冷却流体(Fl
uide frigo−porteur)は冷却ケース
の内部を循環する。
更に本発明装置は、ベローズ12によって構成され、密
閉形で膨張を受けるようにした弾性装置を包含するが、
該ベローズは7ランゾ13を介して室1の側部25と連
結し、導入管7と連結する冷却ケース9のつば16に固
定したフランジを介して導入W7の上流部14と連結す
る。
ベローズ12と7ランゾ3とつば16との間の密閉は継
手17及び18によって確実となる。
冷却ケース9に固定したつげ16は、導入管7の位ht
tp+節を可能にするねじ−ジャッキ20を介して外部
連結構造体19と連結する。
同様に先細部−未広部5は限定部6の高さにてつば21
を介して構造体19と連結する。
かくて、導入管70貫通部22の位置は、軸線及び限定
面6に対して容易に調節され、装置の作動状態の如何に
かかわらず該位置に保持される。
第1図のものと同一の一般的なエレメント、すなわち回
転外側室1と、先細部−未広部5及び導入管7を包含す
る第3図の装置によれば、密閉型で膨張を受けるように
した弾性装置は、フランジ27を介して上方底部2のフ
ランジ3と連結する第1円筒形エレメント26とフラン
ジ29を介して冷却ケース9のつば16と連結する該第
1エレメントの外側にあって同軸の第2エレメント28
より成るパツキン組立体によって構成される。
パツキン組立体を構成する該2個の円筒形エレメント2
6及び28相互間の密閉tばね30とパツキン31との
組立体によって確実となり、該ばね及びパツキンは止め
具32及び33に支持される。パツキン組立体とフラン
ジ3及びつば16相互間の密閉は継手17及び18によ
って確実となる。
実夕1 乾燥以前と同じ粒度な乾燥後にも得るように水性媒質中
に懸濁する無機物質を乾燥させるために先の技術により
実施した装置を工業的に使用した。
第4図に示した先の技術による装置は回転外側室1より
成り、上部にはフランジ3と空間4とを包含する底部2
を設け、下部には限定通路6の境界を定める先細部−未
広部を設けるが、該通路内では螺旋運動する加熱気相が
循環し、空間4を通る処理すべき懸濁体の導入管7を貫
通させる。
管8を介して該加熱気相を導入した。導管7は冷却ケー
ス8を包含し、管10から入って管11から出る冷却流
体は該ケース内を循環する。
導管7は、相互間にパツキン34を配置するフランジ3
及び16を介して上方底部2にしつかり固定されている
先細部−未広部5の限定通路6の直径は310朋で導管
70貫通部22の直径は233龍で、始動以前の調節時
に室lに対して限定通路6の平面に【同軸に位置決めさ
れている。従って環状間隙は38.5ミリメートルであ
った。
装置の作動条件は以下の如くであった。
−無機物質の平均直径をミクロンで表わすと:   2 − 無機物質の濃度を重量の%で表わしたもの  :6
4− 乾燥固体の質量流量をトン/時間で表わしたもの
:5− 人口における煙の温度をCで表わしたもの ニ
ア00− 外へ出る乾燥製品の温度をCで表わしたもの
:120装置を5ケ月間連続作動させてその間に塊(重
量にして6%)が形成され一先細部一未広部の出口のほ
ぼ全体が閉塞され、該先細部−未広部の先方には3.2
トンの無機物質が集って壁土に極めて厚い部分が構成さ
れることが判明した。
従って上方底部の垂直変形は62門で、懸濁液導入管の
上方へ移動したことが判明し、又第1直径に沿った環状
遊隙の減少は20mで、第1直径に対して垂直な第2直
径に沿った環状遊隙の増加が57朋であることかられか
るように懸濁液導入管の貫通部22は該限定部の軸線に
対して偏動しいることが判明した。
第1図の本発明装置のように先行技術による装置を改変
した後で、すなわち膨張を吸収するようにした密閉弾性
装置(ベローズ12)を配置すべく改変した後の装置を
、先行技術のものと幾何学的要素は全く同じにして、特
に限定通路6に関すること(直径が310闘)及び導管
の位置調節C(J2A状遊隙が38.5mm)を全く同
じにして再度作動させた。
改良した装置の機能条件は、先行技術において実施した
ものと同一にした。即ち温度及び流量に関して同じで、
処理すべき無機物質の懸濁液も全く同じものを使用した
数年間工業的に連続運転した後で、先細部−未広部の出
口に無機物質が全く堆債しなかったばかりでな(、限定
部6の軸線並びに平面に対して懸濁液の導入管の貫通部
22の位置を調節する必要はなく、環状遊隙は常時38
.5 mmであった。
更に、このように長い間連続して運転している間に、本
発明による装置は前述の水性懸濁液を乾燥させることに
よって、乾燥前も後も同じ大きさの粒子の粉末状無機物
質が得られた。このように得られた無機物質は、先行技
術の装置によって生じる無機物質(重量にして6%の集
塊物)と比較して集塊物がほとんどない(重−・にして
5pImの集塊物)ことがわかった。
かくて、本発明による装置は、先行技術の装置と比較し
て、回転外側囲繞部l及び底部2の熱応力が解放され、
導管7の下流端を限定通路6の軸線及び平面に対して最
初の調節位置に保持可能で、該導管7と回転外側囲繞部
lの上方底部2との間の連結を完全に密閉方法にて確実
ならしめることが出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図は導管を回転外側囲繞部と同軸にし1.・膨張を
吸収するようにした密閉弾性装置を金属ベローズにした
本発明による装置の垂直方向及び軸方向断面図、 第2図は回転外側囲繞部の側方向に専管を位置決めし、
導管の貫通部が囲繞部と同軸で、膨張を吸収するように
した密閉弾性装置を金属べp−ズにした本発明による装
置の垂直方向及び軸方向断面図、 第3図は導管な囲繞部と同軸にして、膨張を吸収するよ
うにした密閉弾性装置が伸縮式組立体である本発明装置
の垂直方向及び軸方向断面図、第4図は導管が回転外側
囲繞部と同軸で、該囲である。 1・・・・・・回転外側囲繞部、  2・・・・・・上
方底部、5・・・・・・先細部−未広部、  6・・・
・・・限定通路、7・・・・・・導管。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)少なくとも1種類が気体で加熱状態にある異なる
    位相の流体を接触させる装置にして、上部に底部を設け
    、下部には限定通路を画定する先細部−未広部を設ける
    回転外側囲繞部を包含し、該通路には螺旋運動する加熱
    気相が循環し、又該通路には液体又は粘液体或いは懸濁
    状態にある別の位相の1つを導入する管の下流端が軸方
    向に貫通し、該囲繞部及び上方底部のあらゆる熱応力を
    解放し、導管の下流端を限定通路の軸線及び平面に対し
    て最初の制御位置に保持するために、該導管の上流端が
    、該導管と囲繞部との間の温度差による膨張を吸収する
    ようにした密閉弾性装置によつて該回転外側囲繞部から
    離れることを特徴とする該装置。
  2. (2)膨張を吸収するための該密閉弾性装置が膨張ベロ
    ーズであることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記
    載の異なる位相の流体を接触させるための装置。
  3. (3)膨張を吸収するようにした該密閉弾性装置がばね
    とパッキンを備える伸縮式管状組立体であることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項に記載の異なる位相の流体
    を接触させるための装置。
  4. (4)膨張を吸収するようにした該密閉弾性装置の下端
    が該回転外側囲繞部と連結し、上端が、該装置と該回転
    外側囲繞部との連結及び該導管との連結を確実ならしめ
    る中間部品によつて該導管と連結することを特徴とする
    特許請求の範囲第1項から第3項のいずれかに記載の異
    なる位相にある流体を接触させるための装置。
  5. (5)該中間部品がフランジであることを特徴とする特
    許請求の範囲第4項に記載の異なる位相にある流体を接
    触させるための装置。
  6. (6)該導管が、該回転囲繞部の外側の堅牢な構造体を
    介して該先細部−未広部と連結することを特徴とする特
    許請求の範囲第1項から第5項のいずれかに記載の異な
    る位相にある流体を接触させるための装置。
  7. (7)該導管が外部冷却装置を備えることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項から第6項のいずれかに記載の異
    なる位相にある流体を接触させるための装置。
  8. (8)該導管が直線で、それの上流端が該回転外側囲繞
    部と同軸であることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    から第7項のいずれかに記載の異なる位相にある流体を
    接触させるための装置。
  9. (9)該導管が部分的に曲線を成し、それの上流端が該
    回転外側囲繞部上の横方向に位置し、下流端が該囲繞部
    と同軸であることを特徴とする特許請求の範囲第1項か
    ら第7項のいずれかに記載の異なる位相にある流体を接
    触させるための装置。
JP61227927A 1985-09-27 1986-09-26 異なる位相にある流体を接触させる装置 Pending JPS6274450A (ja)

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