JPH046415B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ ａ 閉鎖可能な少なくとも１つの天井側ばら
積み材料１０導入用入口１２と、閉鎖可能な少
なくとも１つの床側ばら積み材料１０導出用出
口１３と、流体導入管１４と、流体導出管１５
とを持ち、ばら積み材料を満たされるほぼ直線
状の容器１１、 ｂ 容器断面にわたつて網目状に分布しかつ流体
を通す開口を持つ屋根を形成してばら積み材料
１０の取出し用床側取出し開口１８を持つホツ
パ又は溝１７を有して流体導入管１４より上に
ある流入床１６、及び ｃ 容器断面にわたつて網目状に分布するばら積
み材料１０配分用計量開口２９を持ちかつ流体
導出管１５のすぐ上にあるばら積み材料分布床
２８から成り、 ｄ 計量開口２９にばら積み材料計量管又は筒３
０が取付けられて、流入床１６の上方に等しい
距離の所で終り、その下にある出口開口が移動
層３４のばら積み材料円錐の尖端又は棟３２を
区画し、ばら積み材料分布床２８の下面がばら
積み材料計量管又は筒３０と共に流体用流出空
間３３を区画し、 ばら積み材料を上から下へ移動させ、流体を連
続的に下から上へ流す向流法で、ばら積み材料に
より流体を処理するものにおいて、 ｅ ばら積み材料計量管又は筒３０が、ばら積み
材料１０の移動方向において流入床１６の屋根
の尖端又は棟２２の上方で終つて、有効移動層
３４の層高さａを容器１１の全断面にわたつて
ほぼ同じ高さに維持する ことを特徴とする移動層反応器。

２ 流入床１６のホツパ又は溝１７にばら積み材
料導出管又は筒２３又は２３′，２３″が取付けら
れ、流体導入管１４より下で容器１１内に流体漏
れのないように設けられる床２４に通され、流入
床１６の下面が床２４及び隣接する側壁範囲と共
に流入箱２５を区画していることを特徴とする請
求の範囲第１項に記載の移動層反応器。

３ ばら積み材料導出管又は筒２３が、ほぼ垂直
に重ねて設けられて間に流体流入開口２６を残す
２つの部分範囲２３′及び２３″を持ち、そのうち
下の部分範囲２３′が上方へホツパ状に広がつて
いることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の
移動層反応器。

４ ばら積み材料分布床２８より上にばら積み材
料通過室３６が設けられていることを特徴とする
請求の範囲第１項に記載の移動層反応器。

５ ばら積み材料導出管又は筒２３，２３′，２
３″が、流入箱２５の床２４より下に設けられる
ばら積み材料通過室３８に通じていることを特徴
とする請求の範囲第２項又は第３項に記載の移動
層反応器。

６ ばら積み材料導出管又は筒２３，２３′，２
３″が水平コンベヤ３９のすぐ上に終つているこ
とを特徴とする請求の範囲第２項又は第３項又は
第５項に記載の移動層反応器。

７ 移動層反応器内に流体の流れを維持する流体
ポンプ４２が流体導出管１５に設けられているこ
とを特徴とする請求の範囲第１項に記載の移動層
反応器。

明細書 本発明は、閉鎖可能な少なくとも１つの天井側
ばら積み材料導入用入口と、閉鎖可能な少なくと
も１つの床側ばら積み材料導出用出口と、流体導
入管と、流体導出管とを持ち、ばら積み材料を満
たされるほぼ直線状の容器、容器断面にわたつて
網目状に分布しかつ流体を通す開口を持つ屋根を
形成してばら積み材料の取出し用床側取出し開口
を持つホツパ又は溝を有して流体導入管より上に
ある流入床、及び容器断面にわたつて網目状に分
布するばら積み材料配分用計量開口を持ちかつ流
体導出管のすぐ上にあるばら積み材料分布床から
成り、計量開口にばら積み材料計量管又は筒が取
付けられて、流入床の上方に等しい距離の所で終
り、その下にある出口開口が移動層のばら積み材
料円錐の尖端又は棟を区画し、ばら積み材料分布
床の下面がばら積み材料計量管又は筒と共に流体
用流出空間を区画し、ばら積み材料を上から下へ
移動させ、流体を連続的に下から上へ流す向流法
で、ばら積み材料により流体を処理する、移動層
反応器に関する。

このような移動層反応器は、種々の化学技術過
程、例えば発電所へ廃ガスのようなガスを活性炭
又は炭素分子ふるいのような炭素含有吸着剤に吸
着させて浄化する際に使用される。別の使用範囲
は、例えば発電所、仮焼設備等において生じ電気
フイルタによつては分離不可能又は困難な微細塵
埃や、ぬれ難いため湿式分離器又は湿式洗浄器で
はよく分離できない粒子を、ばら積み材料へ付着
させることにより、分離困難な塵埃を濾過するこ
とである。更に別の使用範囲は、移動層反応器を
通つて不連続に移動することができるばら積み可
能な触媒による触媒処理である。更に別の使用範
囲として、特にハロゲンを含む腐食性流体の処理
が問題となる。しかし移動層反応器は、特に高い
有害物質濃度が生じかつ加熱せねばならない流体
が循環されるばら積み材料再生過程において、例
えば熱交換器としても使用することができる。こ
のような過程のために例えばいわゆるパプル加熱
器が使用され、伝熱媒体として特にＡ₂O₃から
成る例えばセラミツク球が、高い温度でかつ／又
は腐食性雰囲気中を連続的に循環せしめられる。
この列挙は完全なものでなく例としてのみ解すべ
きである。

最初にあげた種類の移動層反応器はドイツ連邦
共和国特許第3228984号明細書から公知であり、
ガス及び／又は蒸気状媒質の浄化のために、特に
ばら積み材料のなるべく連続的な流れを持つ吸着
濾過器として発電所廃ガスの濾過のために用いら
れる。この公知の移動層反応器では、容器の上部
範囲に平行に延びて開口を持つ管を経て流体が導
出され、これらの管は、周りを移動するばら積み
材料にできるだけ少ない流れ抵抗が与えられるよ
うにする対称な流れ案内体の構成部分である。こ
の流れ案内体の下部尖端は、流入床を持つ屋根の
尖端又は棟のちようど上方にある。こうして流体
を通されるばら積み材料層厚は移動層反応器の断
面にわたつて均一な高さとはならない。更に少数
のよろい戸状スリツトへの流入床のガス分布は限
定されているので、ばら積み材料層における流体
流の均一化は徐々にのみ行なわれる。いずれも有
効な流体処理及びばら積み材料の能力利用の効率
にとつて不利である。従つて再現可能な処理結果
を得るのは困難で、ばら積み材料層の高さにある
安全装置を使用せねばならない。しかし高いばら
積み材料層は流れ抵抗を高め、それにより方法を
高価にする。別の欠点はこの公知の移動層反応器
のガス導出装置である。即ちこのために役立つ平
行な管の寸法は、流れ案内体に対する流れの要求
によつて精確に規定されているからである。これ
らの管内には必然的に圧力勾配が生じて、ばら積
み材料層の上面において処理すべき流体に対する
異なる高さの背圧として使用する。従つてばら積
み材料層には容器断面にわたつて均一には流体が
通らず、従つて処理結果の調節は全く不可能であ
る。最後にばら積み材料の取出しのため流入床に
ある床側開口のすぐ下に、ばら積み材料の不連続
取出し用遮断機構が設けられている。従つてこの
遮断機構の可動部分は、処理すべき流体の腐食及
び／又は固体による汚れにより、特に高い温度で
極めて急速に消耗するので、この遮断機構を操作
するために、流体流を中断せねばならない。更に
連続する流体流の場合遮断機構を開くと、この過
程においてばら積み材料粒子から離れる固体粒子
が上方へ流れる流体により連行され、移動層へ再
び入れられることになる。これは移動層を次第に
つまらせる。

米国特許第2445092号明細書から、最初にあげ
たのと同じような容器内で粒子状固体材料に流体
を通すことができる熱伝達方法が公知である。し
かし最初にあげた容器と異なり、平らな床に対し
て直角に延びて横穴を持ち上に蓋を備えた流体導
入管を持つ床が、流入床として使用される。１つ
の管に複数の穴が上下に設けられているので、粒
子層を通る流体流通路が異なる長さになる。この
公知の装置では、ばら積み材料分布床及び流入床
にばら積み材料計量管又はばら積み材料導出管が
垂直に上下に設けられている。この公知の装置
は、大体おいてドイツ連邦共和国特許第3228984
号明細書に関して述べたのと同じ欠点を持つてい
る。米国特許第2445092号明細書では、ドイツ連
邦共和国特許第2328984号明細書に比較してガス
導出は改善されるが、この利点は著しく不利に形
成される流入床により相殺される。この流入床で
は、ばら積み材料導出管の周りに必然的に移動し
ないばら積み材料円錐が形成されるので、流体分
布が不利なだけでなく、固体の取出しも不利にな
る。即ちこれにより、ばら積み材料導出管より下
に形成されるばら積み材料円錐によつても、流体
に対して規定されない流れ抵抗が生ずる。更に流
体によるすべてのばら積み材料粒子の同じ長さの
処理は、反応器内におけるばら積み材料粒子の異
なる滞在時間のため保証されない。

これから出発して本発明の基礎になつている課
題は、最初にあげた種類の移動層反応器におい
て、容器の全断面にわたつて流体が移動層をでき
るだけ均一に通るのを保証し、従つてできるだけ
大きい容器断面にもかかわらず、移動層内のすべ
ての流体部分流の滞在時間が、小さい流体速度で
もできるだけ同じ長さであり、移動層からのばら
積み材料粒子の取出しが流体流の中断なしに問題
なく可能であり、特にただ１つの移動層反応器へ
単位時間当り多量のガスを通すにもかかわらず、
移動層自体における小さいガス流速を実現するこ
とである。横に流入せしめられる移動層反応器に
おいてのみ可能であるように、有効容器断面と有
効移動層高さとのできるだけ大きい比がなるべく
可能であるようにする。更にばら積み材料粒子の
固体流ができるだけ連続的であり、即ち移動層内
における個々の固体粒子の滞在時間ができるだけ
同じ大きさであるようにするため、連続的な固体
取出しが実現されるようにする。移動層反応器は
特に塵埃で汚れたガスに対してもできるだけ小さ
い有効移動層高さで使用可能であるようにする。
ばら積み材料粒子は移動層反応器内においてでき
るだけ傷つかないように処理され、特に完全な流
体処理が望まれる時にも、ばら積み材料粒子の処
理能力が最大に利用可能であるようにする。最後
に移動層内の流体の圧力損失ができるだけ少な
く、流体分布の均一性ができるだけ高く、特に流
入床を通る流体の自由通過面積ができるだけ大き
いようにする。

この課題を解決するため本発明によれば、ばら
積み材料計量管又は筒が、ばら積み材料の移動方
向において流入床の屋根の尖端又は棟の上方で終
つて、有効移動層の層高さを容器の全断面にわた
つてほぼ同じ高さに維持する。

こうして本発明によれば、ばら積み材料計量管
又は筒を流入床の屋根の尖端又は棟の上方で終ら
せて、有効移動層の層高さを容器の全断面にわた
つてほぼ同じ高さに維持するので、移動層より上
に、容器断面にわたつてほぼ同じ流体圧力を生
じ、それにより移動層を通る流体の流れを均一に
することができ、移動層のばら積み材料と流体と
を均一に反応させることが可能となる。しかもば
ら積み材料取出し開口により流体床に生ずる移動
層上面の自然凹所も維持され、これら凹所の間で
移動層上面に形成されるばら積み材料円錐の尖端
は、ばら積み材料計量管又は筒の下端を閉鎖する
ので、ばら積み材料分布床の下においてこれらの
凹所により閉じた流体流出空間が自然に形成され
るという利点もある。

請求の範囲第２項による流体漏れのない容器
（中間）床によつて、ばら積み材料粒子の導出に
必要なすべての可動部分がまだ未処理の流体から
遠ざけられるので、これらの部分は流体により連
行される固体又は腐食性媒質によつても高い温度
によつても作用されず、流体処理にとつて重要な
移動層反応器の部分は、簡単で抵抗力のある部分
特にセラミツク部分から形成することができる。
更に流入床に生ずる流体圧力は、容器の（中間）
床により特によく規定可能である。

流入床における特に少ない圧力損失は、（請求
の範囲第３項によれば）、ばら積み材料導出管又
は筒がほぼ垂直に重なつて流体流入開口の間に残
る２つの部分範囲を持ち、これらのうち下の部分
範囲が上方へホツパ状に広がり、これにより、最
初にあげた種類の流入床における最大30ないし35
％に対して容器断面積に関して50％以上の流入床
を通る自由ガス通過面積を得ることができる。こ
れによりばら積み材料導出管又は筒の上の部分範
囲における流体向流がばら積み材料層をある程度
ほぐす。流体流入開口が流入箱の範囲にあること
はいうまでもない。

（請求の範囲第４項により）ばら積み材料分布
床より上及び／又は（請求の範囲第５項により）
流入箱の床より下に設けられるばら積み材料通過
室は、流体流を停止する必要なしに、ばら積み材
料の連続的又は準連続的な計量及び導出を可能に
する。

ばら積み材料導出管又は筒は、設けようとする
場合（請求の範囲第６項により）下のばら積み材
料通過室内に設けられている水平コンベヤのすぐ
上に通じていると、ばら積み材料の調節可能な連
続的取出しを行なうことができる。なぜならば、
水平コンベヤ例えばベルトコンベヤ上には、ばら
積み材料導出管又は筒の閉鎖部を形成する移動層
上面におけると同じように小さいばら積み材料円
錐が形成されるからである。コンベヤの水平運動
の際このばら積み材料円錐が搬出され、ばら積み
材料を搬送速度に応じて補充することができる。
水平コンベヤが複数のばら積み材料導出管又は筒
に付属している場合、搬送方向と前後に設けられ
ているばら積み材料導出管又は筒の方向とが互い
に小さな角度をなすように配置するのがよく、各
ばら積み材料導出管又は筒には、そうしないと覆
われない水平コンベヤの範囲が付属することにな
る。断面が正方形又は円形の移動層反応器では、
水平に設けられて付属のばら積み材料かき取り片
を持つ回転円板も使用することができる。

移動層反応器内に流体流を維持する流体ポンプ
が（請求の範囲第７項により）流体導出管に設け
られていると、この流体ポンプは既に処理された
流体のみを供給され、望ましくない固体粒子又は
腐食性媒質から遠ざけられる。例えば送風機のよ
うな流体ポンプは、移動層の圧力損失を相殺する
ために、一般に必要である。

本発明により使用すべき前記の構造部分は、そ
の大きさ、形状、材料選択及び技術的構想に特別
な例外条件を受けないので、それぞれの使用分野
で既知の選択基準を無制限に使用することができ
る。

本発明の対象のそれ以上の詳細、利点及び特徴
は、２つの好ましい移動層反応器が示されている
添付図面の以下の説明から明らかになる。

第１図は移動層反応器を垂直断面で示し、 第２図は同じ移動層反応器において第１図の下
即ち矢印Ａの方向に見た流入箱を示し、 第３図は第２図と同様に下から見た丸い移動層
反応器の流入箱を示している。

例えば活性炭で発電所廃ガスを浄化する移動層
反応器は、ばら積み材料１０（活性炭）を満たさ
れるほぼ直線筒状（ここでは長方形断面）でばら
積み材料１０を導入する少なくとも１つの閉鎖可
能な天井側入口１２とばら積み材料１０を導出す
る少なくとも１つの閉鎖可能な床側出口１３とを
持つ容器１１と、容器の下に設けられる少なくと
も１つの流体導入管１４と、容器の上に設けられ
る少なくとも１つの流体導出管１５とから成る。
流体導入管１４より上には、流入床１６が容器に
組込まれて、その全断面を覆つている。流入床１
６は、容器断面にわたつて網目状に均一に分布し
てばら積み材料の取出し用床側開口１８を持つホ
ツパ又は（第１図のような）溝１７から成る。ホ
ツパ又は溝１７は互いに平行に容器の全長にわた
つて延び、両側によろい戸状に形成されたホツパ
壁１９を持つか、容器側壁のすぐ下にある場合こ
のようなよろい戸状ホツパ壁と容器側壁とにより
形成される。通常のように、よろい戸状形成のた
めホツパ壁は、ホツパ壁に沿つて延びる金属又は
セラミツク材料製平棒から形成することができ
る。その縦縁は、流体入口スリツト２１を残して
側方に間隔をとり、上から見てなるべく少し重な
つて設けられて、ばら積み材料粒子が流体入口ス
リツトへ入るのを確実に阻止している。ホツパ壁
１９に隣接するホツパ又は溝１７は互いにそれぞ
れ小さい屋根を形成し、この屋根の尖端又は棟２
２は２つの隣接する平棒により形成することがで
きる。なおホツパはよろい戸状とは異なるように
も形成されて、異なるように形成されて流体を通
す開口を持つことができる。その傾斜は使用され
るばら積み材料のいわゆる摩擦角を考慮するのが
よい。流体を通す開口特に流体入口スリツトの数
及び間隔は、ホツパ壁１９が充分安定であり、他
方容器断面にわたつてできるだけすぐれた流体分
布が行なわれるように、選ばれる。

ばら積み材料粒子のできるだけ良好な保護は、
図面には示してないが、ばら積み材料に面する平
棒の稜を面取りすることにより行なわれ、それに
より形成されるホツパ壁のすべての平棒の面取り
面は、ホツパ又は溝１７にあるばら積み材料の円
錐とほぼ一致する共通な面内にあるようにする。
この面に対し、個々の平棒２０は例えば15°の角
だけゆるく傾斜して、流体入口スリツトを残して
平棒の重なりを可能にする。

ホツパ又は溝１７にはばら積み材料導出管又は
筒２３が取付けられ、流体導入管１４より下で第
１図に鎖線で示すように容器１１内に設けられる
床断面に流体漏れのないように通されて、ホツパ
又は溝１７及び容器１１の隣接する側壁範囲と共
に、容器の全断面にわたつて延びる流入箱２５を
区画している。この流入箱において流体が流体導
入管１４を経て導入され、流体入口スリツトの一
部に流れ矢印で示すように、流体入口スリツトを
経て再び流入箱から出る。しかし見易くするた
め、各流体入口スリツトには流れ矢印を記入して
ない。本発明の一般的な実施態様によれば、床２
４は省略することができるので、流入箱はそれに
応じて大きくなる。

ばら積み材料導出筒２３の垂直高さは自由に選
ぶことができるので、流入箱２５の高さは自由に
選択可能である。この選択は、容器１１の断面の
大きさ、流入箱２５における流体導入管の数及び
分布や断面当りの最大流体流量を考慮して、流入
箱２５内に認められるほどの圧力勾配が生じず、
少なくともすべての流体入口スリツトの範囲にお
ける流体圧力が大体において同じ大きさであるよ
うに、行なわれる。

ばら積み材料取出し開口１８の流体流通は、ば
ら積み材料導出筒２３をほぼ垂直に重ねて設けら
れる２つの部分範囲２３′及び２３″に区分するこ
となよつて行なわれ、これらの部分範囲は流体入
口スリツト２１に相当する流体流入開口２６の間
に残される。ばら積み材料導出筒２３の下の部分
範囲２３′は、例えばホツパ壁１９の平棒２０に
相当する斜めの平棒２０′によつて、その上の口
範囲でホツパ状に広がつている。これらの平棒２
０′に対して、流体流入開口２６の範囲に形成さ
れるばら積み材料円錐が支えられる。

流体導出管１５のすぐ上にばら積み材料分布床
２８が設けられて、容器の全断面にわたつて網目
状に分布したばら積み材料用計量開口２９を持つ
ている。ばら積み材料分布床２８は、実線で示す
ように平らであつてもよいが、鎖線で示すように
ホツパ又は溝状に形成することができるので、ば
ら積み材料１０は計量開口へ適切に導入される。
しかし一般に全く平らなばら積み材料分布床２８
で充分である。なぜならば、平らな面上に静止す
るばら積み材料円錐はひとりでに形成され、その
円錐に沿つてばら積み材料粒子が下方へ計量開口
２９へ自動的に流入されるからである。このばら
積み材料円錐は図面の鎖線に相当する。しかし見
易くするため、ばら積み材料粒子はこの円錐内に
記入してない。同様に容器１１の他の部分範囲に
も、見易くするため、ばら積み材料粒子は当然そ
こに存在しても記入してない。第１図では、計量
開口２９は容器に沿つて延びる平行なスリツトで
あり、第２図に鎖線で示されている。これらの計
量開口２９の縁には下方へ向くばら積み材料計量
管又は筒３０が続いて、すべての流入床１６から
上方に同じ距離の所で終つている。ばら積み材料
計量管又は筒３０を通して落下するばら積み材料
粒子はばら積み材料円錐を形成し、これらの円錐
の尖端又は棟３２は移動層反応器の運転中ばら積
み材料計量管又は筒３０の下の口により形成され
る。従つてばら積み材料分布床２８と容器１１の
対応する側壁とばら積み材料円錐３１の自由面は
単一の流出空間３３を区画し、この流出空間の高
さはばら積み材料計量管又は筒３０の長さによ
り、流入箱２５の高さとほぼ同じ基準に従つて定
められる。

第２図に関連して第１図からわかるように、ば
ら積み材料計量管又は筒３０は、垂直下方へ向く
ばら積み材料１０の移動方向において、流入床１
６の屋根棟２２のちようど上方で終つている。屋
根棟２２の真上にばら積み材料円錐の尖端又は棟
２２があり、取出し開口１８の真上にばら積み材
料凹所３５があるので、有効移動層３４の層高さ
ａは容器の全断面にわたつてほぼ同じ高さであ
る。

ばら積み材料分布床２８より上で移動層反応器
に設けられるばら積み材料通過室３６は、前に羽
根車ゲートを設けられる入口１２を持つばら積み
材料供給部として役立つ。

ばら積み材料処理筒２３′は、流入箱２５の床
２４より下に設けられるばら積み材料通過室３８
に、ばら積み材料通過室３８内に完全に収容され
ている可変搬送速度の水平コンベヤ３９特にベル
トコンベヤのすぐ上で終つており、このベルトコ
ンベヤが搬出されるばら積み材料を出口１３より
上のホツパ４０へ放出し、この出口に下方へ羽根
車ゲート４１が続いている。

流体導出管１５の後に設けられて移動層中に流
体の流れを維持する公知の流体ポンプ４２は、第
１図に破線で示されている。

流体がガスである場合には、流入箱２５を風箱
とみなし、流出空間３３をガス集合空間とみなす
ことができる。

第３図には丸い移動層反応器の床２４′が示さ
れ、その取出し開口１８′は破線で示す計量開口
２９′に対し互い違いに設けられている。

本発明による移動層反応器は、非常に小さい流
体速度でも（流動点の僅か下までの）比較的高い
流体速度でも効果的に使用することができる。こ
れはとりわけ大きい負荷変動を持つ発電所におい
て重要である。