JPH0125513B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は広くは粒子を含むプロセス流の冷却に
関し更に詳しくは熱い、粒子を含むプロセス流を
冷却し且つそれから布過によつて粒子負荷を分
離するための方法及び装置に関する。

多くの工業プロセスに於いて、製品又は副産物
が浮遊微粒子の形で、即ち熱ガス流成分中に連行
される固体粒子物成分の形で生産される。例え
ば、フアーネスカーボンブラツクは炭化水素を含
む原料の熱分解及び／又は不完全燃焼によつて作
られ、且つ通常最初は熱い副産物煙道ガス中に浮
遊した粒状カーボンブラツク製品又はエーロゾル
の形で作られる。このカーボンブラツクプロセス
流はカーボンブラツク形成反応器の中で急冷され
てそのカーボンブラツク形成反応を止め、更に冷
却されて次にこのカーボンブラツク製品を収集す
るため布過で処理される。熱い、粒子を含むプ
ロセス流が冷却され、次に布過を受ける工業プ
ロセスで、本発明を使つて良い結果が得られる他
のいくつかの典型的プロセスは、石炭だき原動装
置煙道ガスのそれからの粒子負荷過前の処理、
乾式セメント焼成流の冷却、焼成鉱石又は岩石塵
含有流の冷却、等である。

典型的には商用の布過法は粒子を含むガス状
流れを、このプロセス流のガス状成分を通すに十
分であると同時に一方では粒子成分を通すには不
十分である選択された多孔率又は透過率を有する
１つ又はそれ以上の布又は織物過要素を通して
流すことを含む。従つて、粒子成分はガス状成分
から分離され且つ布過要素の上流又は収集側に
堆積する。周期的再加圧又はガス流の反転、機械
的揺動又は振動等によるなど、粒子負荷を過要
素から取除く援助をする手段が通常設けられる。
このようにして分離された粒子負荷は一般に収集
ホツパーの中に導かれ、そして包装及び／又は完
成粒子製品を作るのに望ましい又は必要なそれ以
上の処理をするためそれから周期的に取出され
る。商用のフアーネスカーボンブラツクプロセス
では、布過装置から集められた所謂“ふわふわ
した”カーボンブラツクは、例えば湿式ペレツト
化；乾式ペレツト化；圧縮；焼成；空気、オゾン
又は鉱酸での表面酸化；ピンミル、ハンマーミ
ル、又は流体エネルギーミル等による粉砕；界面
活性剤、オイル又はオイルエマルジヨン等による
処理などのような追加の処理を受けることもあ
る。

過要素を作るために使われる布材料は通常、
ガラス、木綿、羊毛、ポリアミド、ポリエステ
ル、ポリテトラフルオロエチレン又はそれらの配
合のような紡織繊維の織布又は不織布からなる。
該材料は使用する粒子布過装置に要する幾何形
状に成形又は縫製される。普通使われる過装置
の１つは所謂“バツグフイルター”で、その布
過要素は長い管状である。他の知られている布
過装置は封筒、シート、ボルト、又は円板の形の
布過要素を使う。ある他の知られている布過
装置は、布過要素が単に、粒子を含むプロセス
流が通されるカートリツジ要素に対する詰め物又
は充填材の形で使われる本質的に無形である布
過要素を使う。

しかし、使われる粒子布過装置が何であれ、
その中に導かれる粒子を含むプロセス流がその布
過要素に有害である程高くない温度であること
が不可欠である。しかも、同様に、この過装置
に導入されるプロセス流の温度が、この装置内の
雰囲気をプロセス流のガス状成分の露点以上に維
持し、それによつてそれからの凝縮物の凝縮をゆ
るめるに十分高いことも重要である。勿論、前者
の温度基準の維持の失敗は布過要素の寿命を極
端に縮める。後者の温度基準の維持の失敗は品質
の落ちた及び／又は湿つた粒子製品を集収し且つ
布過要素が目詰まりする結果につながる。フア
ーネスカーボンブラツク操業の場合、ぬれたカー
ボンブラツクを布過装置の中へ集めることは収
集段階の効率に悪影響するだけでなく、集められ
たカーボンブラツクのペレツト化、圧縮又は化学
後処理のような下流仕上作業の効率及び品質、並
びに出来た完成カーボンブラツク製品の品質及び
均一性に悪影響することがある。

間接熱交換器によつて熱い、粒子を含むプロセ
ス流を前述の温度基準内に冷却することは可能で
あるが、そのような熱交換器の効率的且つ経済的
運転の問題が出ずる。普通、粒子を含むプロセス
流を布過で処理するための目標温度は約149℃
から約371℃の範囲であろう。間接熱交換は通常
達成されるべき温度低下が比較的大きい、例え
ば、300℃のオーダのとき、及び冷却されるべき
熱いプロセス流が実質的に約538℃以上の温度の
ときにのみ熱抽出の経済的に正当と認め得る方法
である。それ故、例えば、間接熱交換法によつて
538℃の粒子を含むプロセス流を約260℃に冷却す
ることは一般に相当に高価な装置を要し、そのプ
ロセスの経済性は通常抽出した熱エネルギーを完
全に差引いたとしても正当とは認められない。そ
の上、間接熱交換装置は通常比較的静的なプロセ
ス条件の下での運転に適合しており、従つて通常
変化するプロセス条件に応じての合理的に正確な
制御には適していない。従つて、これら前述の欠
点から見て、第一に、間接熱交換によつて熱いプ
ロセス流から経済的に可能な限り多くの熱を抽出
し且つ差し引き、そして、その後、このプロセス
流をそれに液体水を噴霧することによつて適当な
布過温度に更に急冷することが化学プラント操
業に於ける従来の方法である。

このプロセス流の適当な布過温度への急冷は
液体水を、冷却された流れが布過装置に入る入
口の比較的遠い上流のある点でこのプロセス流の
中への圧力又は二流体噴霧によつて行われる。噴
霧は、吹付に比べて、通常の吹付手法によつて作
り得る比較的大きな小滴より勿論、速く蒸発する
微細な小滴を作るために行われる。冷却水をプロ
セス流の中へ噴霧する点と過装置の間に置かれ
た長い導管は、液体水の微粒子が、冷却されたプ
ロセス流が布過装置に入る前に、完全に蒸発す
るために十分な時間を保証する目的で設けられて
いる。勿論、プロセス流中の液体水を完全に蒸発
させることに失敗することは前に布過装置内の
プロセス流のガス状成分の凝集に関して議論した
のと類似した難点につながる。

液体冷却水をプロセス流の中へ噴霧した後に比
較的長い滞在時間を設ける基礎的理由は、出願人
が知る限りでは、工業の運営に現在利用できる二
流体噴霧も圧力噴霧も微小サイズの水滴を十分に
広いプロセス条件の範囲にわたつてプロセス流内
でその均一に急速且つ完全な蒸発を保証すること
に関する性能にどちらも役に立たないという事実
にある。圧力噴霧に於いて、水は制限オリフイス
を持つノズルから押し出され、噴射された水が小
滴に破砕される効率及びそのようにされた小滴の
平均サイズは噴霧ノズルのオリフイスの大きさ及
びそのオリフイスを横切つて生じる圧力降下に大
きく依存する。次に、与えられた寸法のオリフイ
スを通る水の流量は、勿論、この圧力降下の関数
で、圧力降下が大きければ大きい程、流量も大き
い。前述のパラメータのいずれかに於ける小さな
変化も作られる水滴の均一性及び大きさに非常に
強い影響を与える。大ていの工業化学プラント設
置に対し、与えられた圧力噴霧ノズルのオリフイ
スサイズは不変パラメータと考えてもよい。しか
し、流量と圧力降下に関してはそうではない。工
業プラント操業に於いて、水管路の圧力及び流量
並びに急冷されるべきプロセス流の温度及び流量
は通常かなりの変動を受ける。例えば製品の性質
を変えるために反応器の状態を変えるためによる
など、熱いプロセス流の温度及び／又は流量が変
えられるとき、普通その布過処理の準備のため
の所望の目標温度を達成するためにプロセス流の
中に噴霧する冷却水の量を変えることも必要であ
る。それ故、噴霧ノズルに加えられる水圧のかな
りの変化が付随的に又は設計によつて起こるかも
知れず且つ圧力噴霧ノズルがその設計圧力降下値
及び流量値まで作動せず又できないプロセス動作
の周期につなげることができる。そのような条件
の下では、圧力噴霧法によつて作られた小滴はは
るかに大きくなり且つ小滴の均一性が減ずるの
で、プロセス流中の水の完全蒸発を保証するため
にこの急冷されたプロセス流中にかなり長い時間
滞在することを要する。二流体噴霧ノズルは動力
ガスを使つてそのノズル内で水流を微細小滴に破
壊し、且つ、この動力ガス中に含まれた、該小滴
をプロセスガス流中に噴射する。効率的に運転す
るため、そのような二流体ノズルは一般に比較的
大流量の原動ガスを使用し、そのガスは通常工場
現場で固有に入手はできず、且つそのガスは、ど
の場合にも、結局は下流の布過装置によつて取
扱わねばならないプロセス流に追加のガス負荷を
表す。

圧力又は二流体噴霧冷却水のプロセス流中の滞
在時間を最大にするための通例の方法は、前述の
ように、大容量の導管又は所謂“立上り管”をプ
ロセス流中への冷却水の噴霧点と布過装置の間
に介在させることであつた。噴霧された冷却水の
小滴の大きさが比較的大きいこれらの条件の下で
は、その蒸発速度は立上り管を流れるプロセス流
内で大きく減じられることがある。フアーネスカ
ーボンブラツク操業に於いてはそのような蒸発速
度の減少は立上り管内でのプロセス流の粒子成分
のぬれ及び集塊化の機会を増し、かなりの量の硬
い粗い集塊をその中にもつたカーボンブラツク製
品を集めることにつながる。その上、このプロセ
ス流がしばしば高度に腐食性であることがあると
いう事実の観点から、この立上り導管もしばしば
高価な耐食性合金で作られる必要がある。それに
もかゝわらず、これまでは布過装置内の液体の
存在を避ける必要性の方がそれに先立つ大量耐食
合金立上り管の建造及び運転によつて課されるか
なりの経済的不利並びに立上り管内での粒子成分
の集塊という前述の現象に遭遇する危険よりもま
さり、本発明の出現まで、工業界はプロセス流の
中に導入された冷却水の広範囲のプロセス条件に
わたつての完全な蒸発を保証するようにこれらの
欠点をいやいやながら受入れていた。

本発明によれば、上述の難点の多くは完全に解
決されるか又は少くとも実質的に改善されてい
る。

本発明の主な目的は熱い、粒子を含むガス流を
冷却するための新規な方法を提供することにあ
る。

本発明の他の目的は熱い、粒子を含むガス流を
冷却するための新規な装置を提供することにあ
る。

本発明の他の目的は熱い、粒子を含むプロセス
流から粒子成分を分離するための改良された統合
された方法を提供することにある。

本発明の他の目的は熱い、粒子を含むプロセス
流から粒子成分を分離するための改良された統合
されたシステムを提供することにある。

本発明の更に他の目的は熱い、フアーネスカー
ボンブラツクを含むプロセス流からフアーネスカ
ーボンブラツク分離するための改良された統合さ
れた方法及びシステムを提供することにある。

本発明のその他の目的や利点は一部は自明であ
り、一部は以後に現れるであろう。

本発明によれば、熱い、粒子を含むガス流がこ
のプロセス流を少くとも0.25のマツハ数に加速す
るようにされた形状・寸法をもつベンチユリ形導
管を通して導かれる。このベンチユリ形導管のの
ど部内で液体水が多数の拘速されないオリフイス
を通して該ガス流中にほゞ横に噴射する。液体水
の導入点でのプロセス流の強力な流れのために、
複数の水流は急速に破砕され、分解され、そして
比較的微細な大きさの均一な小滴にせん断され、
それによつてこのようにして作られた水の小滴の
急速な蒸発によつてこのガス流から熱を抽出す
る。このようにして冷却されたガス又はプロセス
流は布過装置に導かれ、そこで粒子成分がガス
成分から分離される。

さて、第１図を参照すると、従来のフアーネス
カーボンブラツクプロセスラインが主要要素１，
９，１４及び１５を含んで描かれている。炭化水
素を含む原料、燃料及びガス状酸化体（通常は空
気）がカーボンブラツク反応器１の中に導入され
る。そこで出来た混合物が点火され、燃焼する反
応混合物が耐火物をライニングされた反応室５に
通され、そこではカーボンブラツク形成条件が維
持される。従来、反応室５内の温度は約1315℃と
約1760℃の間に維持され、その正確な温度は主と
してカーボンブラツク製品の所望する性質に依
る。反応室５内の温度の制御は通常反応器１に送
出される酸化体、燃料及び原料を適当に配分する
ことによつて達成される。このカーボン生成反応
の終結は反応混合物が反応室５の下流部を進行す
るときノズル６から水をその中に噴霧する所謂
“一次急冷”によつて始められる。この急冷水が
反応混合物中に噴霧される速度はプロセス流の温
度を約1204℃又はそれ以下に急速に減じるように
ほゞ比例している。このプロセスのこの点で反応
混合物に含まれている熱エネルギーは比較的高い
ので、一次急冷水の急速な蒸発が確実に起ること
は固有であり、従つて急冷ノズル６の操作は通常
重大ではない。

プロセス煙道ガスに浮遊するカーボンブラツク
を含む生成したプロセス流は次に反応器１から間
接熱交換器９に導かれ、そこで該プロセス流は、
通常約426℃と648℃の間の温度に、更に冷却され
る。間接熱交換器９はカーボンブラツク形成プロ
セスで使われた燃焼酸化体によつて従来通りに冷
却され、それによつて酸化体を反応器１への導入
前に予熱し且つそれによつてさもなければ棄てら
れる熱のかなりの量を回収しプロセス全体の熱効
率を改善する。

このプロセス流からのカーボンブラツクの分離
は従来プロセス流が、プロセスガスは通すがカー
ボンブラツク負荷は上流側に保持するようにされ
た、多孔質布過要素を通して導かれるバツグフ
イルターのような布過装置１５の中で行われ
る。分離され且つ布過装置１５の中に集められ
たカーボンブラツク製品は次に前述のように梱包
され又は他の方法で処理される。

この布過装置１５の布過要素を保護するた
め、間接熱交換器９から出るまだ比較的熱いプロ
セス流を通常約149℃と約371℃の間で、正確な目
標温度は大部分プロセス流のガス状成分の露点と
布過装置１５に使われた特定の布過要素の熱
安定性の両方の考慮によつて指示される温度に更
に冷却することが第一に必要である。

従来は、フアーネスカーボンブラツクプロセス
流のその布過に先立つこの追加冷却又は“二次
急冷”は間接熱交換器９からの部分冷却されたプ
ロセス流を、その上流端部に水を噴霧しながら、
垂直の、長い、大容積の導管又は立上り管１４に
導くことによつて達成される。比較のために記す
と、該立上り管１４は、例えば、典型的には長さ
約30.48ｍ、直径約1.524ｍで、通常高価な耐食合
金で作られる。立上り管１４の上流端部に置かれ
ているのは急冷水がプロセス流を選択された目標
温度に冷却するに十分な速度でプロセス流の中に
噴霧される１つ又はそれ以上の圧力又は二流体噴
霧ノズル１６である。立上り管１４のノズル１６
から下流に延びる広範囲の部分は、大部分プロセ
ス流が布過装置１５の中に入る前に急冷水噴霧
の蒸発を完了するように急冷されたプロセス流の
十分な滞在時間を保証する目的で設けられてい
る。いかなる理由にしろ、噴霧された水滴が比較
的大きなサイズ、例えば約300×10^-6ｍ又はそれ
以上のオーダであるならば、プロセス流中でのそ
の蒸発速度は比較的低く、それによつてプロセス
流が立上り管１４を通る間に浮遊粒状成分である
カーボンブラツクと液体水の相当の接触の重要な
機会を作る。前述のように、そのようなカーボン
ブラツク粒子のぬれが起るならば、ぬれた粒子は
そこで互に衝突して粗い団塊を形成する。又、こ
のぬれたカーボンブラツク粒子は立上り管１４の
壁に接触して、増大を生じ且つその上にカーボン
ブラツクのケーキングを生ずる。

本発明によれば、今度は第１図の実線部と、一
般に、第２及び３図を参照すると、全ての図面で
同じ参照番号は同じ構造を指し、間接熱交換器９
を出る比較的熱い、粒子を含むプロセス流は該流
を導管ののど部２４内で少くとも約0.25のマツハ
数に加速するようにされた形状寸法をもつベンチ
ユリ形導管２０を通して導かれる。“マツハ数”
はプロセス流の実速度を該流内の音の局部速度で
割つた無次元係数を意味する。それ故、プロセス
流のマツハ数は温度と組成の両方に依存し、且つ
関与する特定のプロセス流の温度及び組成を充分
に考慮に入れることによつてどのような与えられ
た環境の組に対しても容易に決めることができ
る。望ましくは、ベンチユリ形導管２０の形状寸
法はプロセス流をのど部２４内で少くとも0.4の
マツハ数に加速するように選ばれるだろう。

このベンチユリ形導管２０は比較的急な細まり
上流部２２、のど部２４及び比較的ゆるい広がり
下流部２６を含む。図面に示す本発明の特定の実
施例に於いては、のど部２４の縦中心線に沿つ
て、端キヤツプ２７に終わる供給管２５が中央に
置かれている。供給管２５はこのベンチユリ形導
管２０の細まり部２２の壁から延びる支柱２８に
よつてその中央位置に支持される。端キヤツプ２
７はベンチユリ形導管２０の縦中心線に関して半
径方向に向いた複数の非拘束オリフイス２９を含
み、且つそのオリフイス２９を通して液体急冷水
がのど部２４を流れるプロセス流の中にほゞ横に
導入される。オリフイス２９を通る急冷水の流量
の制御は給水弁５０と制御装置５１の組合せによ
つて行われてもよい。制御装置５１は出口熱電対
T₀からプロセス流の温度データを受け、該デー
タを所定の目標又は設定点温度に関してまとめ、
そして急冷されたプロセス流の設定点温度を得る
ために必要に応じて給水弁５０を調節することに
よつて応答する。本発明は主として加速されたプ
ロセス流の運動エネルギーに依存して急冷水を微
細な小滴に破砕し且つ該小滴を該流の中に分散す
るので、非拘束オリフイス２９の直径及びそれを
通して急冷水が供給される圧力（又は流量）はか
なりの変動を受け且つプロセス流内の微細な、均
一な、そして急速な蒸発可能な小滴の性能に関し
て通常きわどくない。本発明のこの有益な特徴は
従来技術の圧力又は二流体噴霧ノズルの作用に通
常付随するきわどさとの著しい相違である。望ま
しくは、オリフイス２９の数及び直径は、考慮し
ている特定のプロセスに関与する急冷水速度の意
図した範囲で、十分な圧力が該オリフイス２９の
各々で、それからプロセス流の中へその結果とし
て生ずる急冷水流を該急冷水流の実質的分解及び
破壊の前に端キヤツプ２７の面から少くとも小距
離噴射するように、生ずるように選ばれるだろ
う。

ベンチユリ形導管２０の広がり部２６の広がり
の夾角は一般に重大ではない。しかし、該広がり
角は約6゜と約14゜の間の範囲にあることが好まし
く、更には約7゜と約10゜の間の範囲にあるのがよ
り好ましい。これらの好ましい限界への執着によ
つて、該広がり部２６は一般にデイフユーザとし
て作用し、それによつてプロセス流の与えられた
加速に対し導管２０を横切つて生ずる圧力低下を
最少にし且つ該プロセス流が高速を維持する範囲
の長さを延ばすように作用する。本発明の他の好
ましい実施例に於いては、少くともベンチユリ形
導管２０の広がり部２６が例えばラギング３０に
よつて熱的に絶縁されている。該断熱３０は熱い
プロセス流の熱堆積推進力を減ずる役目をし、そ
の推進力はもしそうでなければのど部２４のすぐ
下流面上にその粒子成分の少くともいくらかの堆
積を生じようとするかもしれない。

本発明の他の好ましい実施例に於いてベンチユ
リ形導管２０の細まり部２２の上流端は整流装置
１９を含む短い導管１８によつて供給される。ベ
ンチユリ形導管２０のすぐ前にそのような整流装
置を備えることはプロセス流が該導管２０に近づ
くときその中の乱流とうず電流を最少にし、それ
によつてその中の効率的加速を保証する。

本発明によるプロセス流に導入された急冷水の
極端に速い分解と蒸発の点から見て、ベンチユリ
形導管２０と、該導管２０の下流端と布過装置
１５の入口をつなぐ導管３１の両方は、同じプロ
セス尺度を基準として、従来技術の立上り管型二
次急冷システムより実質的によりコンパクトであ
ることができる。これは、前に示したように従来
技術の二次急冷立上り管システムは通常比較的非
常に大きな長さ及び容積の装置を使うので、本発
明の方法に生じる実質的利益を表す。本発明のプ
ロセス及び装置を使えば、例えば、前に述べた立
上り管１４の寸法で意図したのと同じ型式のフア
ーネスカーボンブラツクプロセス流は入口及び出
口直径約0.8128ｍ、のど直径約0.4064ｍ及び全長
約3.6576ｍと約4.572ｍの間の本発明のベンチユ
リ導管２０で目標温度に効果的に冷却することが
できる。その上、導管３１の長さ又は容積は、実
質的に、冷却されたプロセス流の布過装置１５
への流体密封連絡に対する必要性によつてだけ指
図される。その上、本発明の装置は従来技術の立
上り管のように垂直に置く必要はなく、むしろ利
用可能スペース及び効率的プラントレイアウトの
考慮を基にどんな方向でも適当とすることができ
る。

加えて、本発明は急冷水の圧力噴霧を使う従来
技術の立上り管法よりプロセス流入口温度の変化
に実質的に低い感度を示す。後者の従来技術の方
法に使うと、例えば、立上り管１４へ供給される
プロセス流の入口温度の約38℃の低下は目標温度
を達成するためこのプロセス流の中に圧力噴霧さ
れるのに要する水の速度は約20％減少する。しか
し、もし水の流速を20％下方に調整するように水
圧を減ずると、圧力霧化噴霧の平均小滴サイズは
著しく増加し、そのような大きな水滴を蒸発させ
るのに必要な滞在時間も同様に増加し、そしてそ
のような長い滞在時間を与えるのに必要な下流の
包囲導管の容積も著しく増加する。しかし、本発
明のプロセス及び装置を使うと、プロセス流の入
口温度の同様な低下及び急冷水速度の同様な低下
は水滴サイズの比較的わずかな増加だけ、及びこ
の水滴の完全な蒸発をなすのに必要な滞在時間の
比較的わずかな増加だけを生ずる結果となる。そ
れ故、従来技術の立上り管システムと違つて、プ
ロセス及び急冷水流に於ける温度及び流速変化に
応じて急冷水蒸発を完了するために適当な滞在時
間緩衝を単に与えるために本発明の装置に長さ又
は容積の付加した下流導管を作る必要は通常殆ん
どないか全くない。又、本発明の方法の結果プロ
セス流の中に導入された急冷水の奪取及び分解は
二流体噴霧の一種と呼ぶことができるかもしれな
いが、急冷水の霧化のための原動ガスは外部稀釈
剤ではなく、プロセス流と原動ガスは全く同一存
在である。それ故、本プロセス及びシステムはプ
ロセス流のそれ以上の稀釈及び布過装置１５の
ガス取扱容量の増加の必要性を無くする。

例示のため本発明をフアーネスカーボンブラツ
クプロセスラインに関してだけ及び布過による
粒子成分の最終分離の点からだけ上に詳細に説明
したが、本発明は浮遊微粒固体を含む熱いガス状
プロセス流を冷却する必要のある多くの他の化学
プロセスラインにも有益に適用できることは明ら
かである。

又、本発明を上述のようにそのある好ましい実
施例に関して説明したが、上記の説明は事実上例
示を意図し本発明を限定することは意図していな
いこと注意すべきである。例えば、図示し且つ説
明した特定の装置はベンチユリ形導管２０ののど
部２４内に中央に位置する端キヤツプ２７を含
み、その端キヤツプ２７は急冷水をプロセス流の
中に導入するための最終要素として使用するが、
この配列の他の機械的均等物が達成できることは
明らかである。例えば、急冷水を導入するための
装置は包囲壁を貫通し且つベンチユリ形導管２０
ののど部２４の周囲に配置された複数の半径方向
急冷水オリフイスの形をとることもできる。該オ
リフイスはそこでそれへの給水管を備えた共通マ
ニホルドで囲まれてもよい。

明らかに、本発明の装置及び方法の他の多くの
適当な代替及び均等な構成が当業者には自明であ
る。それで全てのそのような変更、改変、修整等
は添付の特許請求の範囲に記載した本発明の本質
的精神及び範囲内に入ることを意図していること
は理解されるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実線で典型的なフアーネスカーボン
ブラツクプロセスラインに組込まれた本発明によ
る冷却装置を、又点線で相対的に比較した尺度で
従来技術の冷却装置を描いた模式線図的流れ図で
ある。第２図は第１図に示した本発明の冷却装置
の実施例の模式線図的縦断面図である。第３図は
第２図に示した冷却装置の拡大模式線図的縦断面
図である。 １……カーボンブラツク反応器、９……間接熱
交換器、１５……布過装置、１８……整流装
置、２０……ベンチユリ形導管、２２……細まり
上流部、２４……のど部、２５……供給管、２６
……広がり下流部、２７……端キヤツプ、２９…
…オリフイス、５０……給水弁、５１……制御装
置、T₀……熱電対。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 熱い、粒子を含むガス流からその粒子成分を
   収集する準備に該熱い、粒子を含むガス流を冷却
   するための方法であつて、該流の中に噴霧された
   液体水の蒸発によつて該流から熱をとり且つ該流
   をその露点以上の温度に冷却するような量だけ液
   体水を該流の中に噴霧することを含む方法に於い
   て、該熱い、粒子を含むガス流が、上流細まり部
   ２２、下流広がり部２６及びその間ののど部２４
   を含み、該ガス流を該のど部２４で少くとも約
   0.25のマツハ数に加速し、そして、該のど部２４
   で、複数の流として噴霧されるべき該冷却水を該
   ガス流の中にほゞ横に導入する比較的コンパクト
   なベンチユリ形導管２０を通して導かれることを
   特徴とする方法。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の方法に於いて、
   該のど部２４で、該熱い、粒子を含むガス流が少
   くとも約0.4のマツハ数に加速されることを特徴
   とする方法。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の方法に於いて、
   該液体水が該のど部内に中央に位置する要素２７
   からほゞ横に且つ外方に該ガス流の中に導入さ
   れ、該要素２７が複数の半径方向に向いた非拘束
   オリフイス２９を有することを特徴とする方法。 ４ 特許請求の範囲第３項記載の方法に於いて、
   該要素２７から導入される水の速度が該ガス流の
   中に液体水の生じる流の各々をその実質的分解及
   び破壊の前に該要素２７の面から少くとも小距離
   噴射するに十分であることを特徴とする方法。 ５ 特許請求の範囲第１項記載の方法に於いて、
   該下流広がり部２６が約6゜と約14゜の間の範囲内
   の夾角を有することを特徴とする方法。 ６ 特許請求の範囲第１項記載の方法に於いて、
   該ベンチユリ形導管２０の少くとも下流広がり部
   ２６が断熱されていることを特徴とする方法。 ７ 特許請求の範囲第１項記載の方法に於いて、
   熱い、粒子を含むガス流の、ベンチユリ形導管２
   ０の細まり上流部２２内への導入の実質的に直前
   に該ガス流の流れがその中のうず電流及び乱流を
   減ずるため整流されることを特徴とする方法。 ８ 特許請求の範囲第１項から第７項のいずれか
   １つに記載の方法に於いて、該熱い、粒子を含む
   ガス流がフアーネスカーボンブラツクプロセス流
   であることを特徴とする方法。 ９ 熱い、粒子を含むガス流から粒子成分を分離
   するための統合された方法であつて、該流の中に
   液体水を噴霧し、それによつてその中にそのよう
   に噴霧された液体水の蒸発によつて該流から熱を
   取ることによつて該熱い、粒子を含むガスを冷却
   すること、及び次にこのように冷却された粒子を
   含む流を布過装置１５を通して導くことを含
   み、そのように噴霧される水の量は該流を、該装
   置１５の布過要素への損傷を防ぐのに十分低い
   が、該装置１５内の雰囲気を該粒子を含むガス流
   のガス状成分の露点以上に維持するのに十分高い
   温度に冷却するのに十分である方法に於いて、該
   熱い、粒子を含むガス流がそれを、上流細まり部
   ２２、下流広がり部２６及びその間ののど部２４
   を含み、該流を該のど部２４で少くとも約0.25の
   マツハ数に加速し、そして、該のど部２４で、噴
   霧されるべき該水の複数の流れを該ガス流の中に
   ほゞ横に導入する比較的コンパクトなベンチユリ
   形導管２０を通して導くことによつて冷却され、
   そのように導入される液体水の速度は該流を前述
   の限界内に冷却するのに比例していることを特徴
   とする方法。 １０ 特許請求の範囲第９項記載の統合された方
   法に於いて、該のど部２４で、該熱い、粒子を含
   むガス流が少くとも約0.4のマツハ数に加速され
   ることを特徴とする方法。 １１ 特許請求の範囲第９項記載の統合された方
   法に於いて、該布過装置１５がバツグフイルタ
   であることを特徴とする方法。 １２ 特許請求の範囲第９項記載の統合された方
   法に於いて、該液体水が該のど部２４内に中央に
   位置する要素２７を通してほゞ横に且つ外方に該
   ガス流の中に導入され、該要素２７が複数の半径
   方向に向いた非拘束オリフイス２９を有すること
   を特徴とする方法。 １３ 特許請求の範囲第１２項記載の統合された
   方法に於いて、該要素２７から導入される水の速
   度が該ガス流の中に液体水の生じる流の各々をそ
   の実質的分解及び破壊の前に該要素２７の面から
   少くとも小距離噴射するに十分であることを特徴
   とする方法。 １４ 特許請求の範囲第９項記載の統合された方
   法に於いて、冷却されたガス流の温度が連続的に
   監視され且つこの熱い、粒子を含むガス流に導入
   される水の速度がそれに応じて調整されることを
   特徴とする方法。 １５ 特許請求の範囲第９項記載の統合された方
   法に於いて、該下流広がり部２６が約6゜と約14゜
   の間の範囲内の夾角を有することを特徴とする方
   法。 １６ 特許請求の範囲第９項記載の統合された方
   法に於いて、該ベンチユリ形導管２０の少くとも
   下流広がり部２６が断熱されていることを特徴と
   する方法。 １７ 特許請求の範囲第９項記載の統合された方
   法に於いて、熱い、粒子を含むガス流の、ベンチ
   ユリ形導管２０の上流細まり部２２内への導入の
   実質的に直前に該ガス流の流れがその中のうず電
   流及び乱流を減ずるため整流されることを特徴と
   する方法。 １８ 特許請求の範囲第９項から第１７項のいず
   れか１つに記載の統合された方法に於いて、該熱
   い、粒子を含むガス流がフアーネスカーボンブラ
   ツクプロセス流であることを特徴とする方法。 １９ 熱い、粒子を含むガス流から粒子成分を分
   離するための統合された装置であつて、熱い、粒
   子を含むガス流を通すようにされた導管と、該導
   管を流れる該ガス流の中に液体水を噴霧し、それ
   によつてその中に噴霧された液体水の蒸発によつ
   て該流を冷却するための装置と、該導管からのこ
   のように冷却された粒子を含むガス流を受け且つ
   そのガス状成分から粒子成分を分離するための布
   過装置１５を含む方法に於いて、該導管が上流
   細まり部２２、下流広がり部２６及びその間のの
   ど部２４を有する比較的コンパクトなベンチユリ
   形導管２０及び液体水の複数の流れを該のど部２
   ４で該ガス流の中にほゞ横に、該布過装置１５
   の布過要素への損傷を防ぐのに十分であるが該
   布過装置１５内の雰囲気の温度を冷却されたガ
   ス流のガス状成分の露点以上に維持するように該
   ガス流を冷却するのに比例させた速度で、導入す
   るための装置を含み、該ベンチユリ形導管２０が
   熱い、粒子を含むガス流をそののど部２４内で少
   くとも約0.25のマツハ数に加速するようにされた
   形状寸法であることを特徴とする装置。 ２０ 特許請求の範囲第１９項記載の統合された
   装置に於いて、該布過装置１５がバツグフイル
   タであることを特徴とする装置。 ２１ 特許請求の範囲第１９項記載の統合された
   装置に於いて、該ベンチユリ形導管２０の該上流
   細まり部２２から実質的にすぐ上流に位置する整
   流装置１８を更に含み、該整流装置１８が熱い、
   粒子を含むガス流の中のうず電流及び乱流を減ず
   るようにされていることを特徴とする装置。 ２２ 特許請求の範囲第１９項記載の統合された
   装置に於いて、該ベンチユリ形導管２０の該下流
   広がり部２６が約6゜と約14゜の間の範囲内の夾角
   を有することを特徴とする装置。 ２３ 特許請求の範囲第１９項記載の統合された
   装置に於いて、液体水の複数の流れを導入するた
   めの該装置が該ベンチユリ形導管２０の該のど部
   ２４内に中央に位置する要素２７及び該要素２７
   に通じる給水管２５を含み、該要素２７が複数の
   半径方向に向いた非拘束オリフイス２９を含み、
   該給水管２５が該ベンチユリ形導管２０の側壁を
   貫通して延びることを特徴とする装置。 ２４ 特許請求の範囲第１９項記載の統合された
   装置に於いて、該ベンチユリ形導管２０の下流端
   と該布過装置１５への入口の間に位置する温度
   検出装置T₀、該のど部２４のガス流の中に導入
   される液体水の速度を制御するための弁装置５
   ０、及び該温度検出装置T₀と通じ且つ該温度検
   出装置T₀の検出した温度に応じて該弁装置５０
   を制御するように動作する制御装置５１を含むこ
   とを特徴とする装置。 ２５ 特許請求の範囲第１９項記載の統合された
   装置に於いて、該ベンチユリ形導管２０の形状寸
   法が熱い、粒子を含むガス流をそののど部２４内
   で少くとも約0.4のマツハ数に加速するようにさ
   れていることを特徴とする装置。 ２６ 特許請求の範囲第１９項記載の統合された
   装置に於いて、該ベンチユリ形導管２０の少くと
   も下流広がり部２６が断熱されていることを特徴
   とする装置。 ２７ 特許請求の範囲第１９項記載の統合された
   装置に於いて、該ベンチユリ形導管２０の該下流
   広がり部２６が約6゜と約14゜の間の範囲内の夾角
   を有することを特徴とする装置。 ２８ 特許請求の範囲第１９項から第２０項のい
   ずれか１つに記載の統合された装置に於いて、更
   に該ベンチユリ形導管２０に通じ且つその上流に
   位置する間接熱交換器９及び該間接熱交換器９に
   通じ且つその上流に位置するフアーネスカーボン
   ブラツク反応器１を含むことを特徴とする装置。