JPH0312209A - 粉塵ガスの濾過方法 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は化学装置における粉塵ガスの濾過方法に関する
。

粉塵を処理する化学装置としては、例えば流動触媒を用
いた反応装置、流動法による微粉炭のガス化装置、重質
油のガス化装置等があり、本発明の方法は、流動触媒、
燃焼後の灰、生成カーボン等を分離し、清浄ガスを得る
ために用いられる。

（従来の技術） 化学装置は、近年ますます高温、高圧で操作されるよう
になっており、高圧で流動触媒を用いた反応装置やガス
化装置の開発が進められている。

粉塵を含むガスから粉塵を分離し、清浄ガスを得る一般
的な方法としては、サイクロン、フィルター、電気集塵
、液体洗浄法等があるが、特に高温下で微粒子を完全に
除去するためにはバグフィルタ−が用いられる。

バッグフィルターは、一般に濾材に濾布が用いられ、形
式としてはスクリーン（平板）のものもあるが、円筒状
のバック（袋）を用いるものが多い。直径１０〜５０ｃ
−程度で、数−の長さのバックを垂直に吊し、その内側
から外側、又は外側から内側に粉塵ガスを通過させて濾
布面に粉塵を堆積させる。堆積した粉塵は払落しを受け
ると重力によって下方に落下し、集塵室に集められる。

フィルターとして実用上の大きな問題は払落し機構で、
濾布の寿命や捕集効率、圧力損失等に大きな影響を与え
る。すなわち払落しが不十分であれば、圧力損失が増大
し、動力費が嵩むことになり、又は処理ガス量が減少し
て使用困難となる。

一般的な払落しの方法としては、バッグを揺動ないし振
動させる、濾過ガスを遮断して逆気流を与える、或いは
高圧ガスを用いて瞬間的に逆気流を与える等の方法が用
いられる。

使用される濾布には、繰り返し使用に対する強度の他に
、その使用条件により耐熱性、耐蝕性が要求される。こ
の繊維には、天然繊維、有機合成繊維が最も多く用いら
れるが、耐熱性、耐蝕性が要求される場合には無機繊維
としてガラス繊維や金属繊維等も用いられる。布の織り
方としては、平織、あや織、朱子織が主であり、濾過性
能には基本的に差が無いが、強度面からあや織、朱子織
が一般に多く利用される。繊維形状は一般に長い繊維を
使用する程、強度が高く、また表面が平滑となり堆積粉
塵の払落しが容易である。しかし濾布にある程度の毛羽
型が存在する方が連続操業時の圧力損失が少なく、捕集
効率が良いという傾向がある。

捕集効率は、実用上払落し後であってもかなりの粉塵層
が存在するので、粉体層による濾過作用が支配的であり
、一般に通過する風速が遅い程高い捕集効率が得られる
０通常の見掛は風速〔風量（ｍ’／５ｅｃ）／濾布面積
（ｍ”））　Ｕ＝　２〜１０ｃｍ／ｓｅｃであり、捕集
効率η・０．９５〜０．９９である。

（発明が解決しようとする課題） 発明者等は、粉塵ガスを処理する化学装置の一つである
流動触媒を用いるメタノール合成装置の開発研究に従事
し、合成反応器よりの反応ガス中の触媒粉を分離するた
めのバッグフィルターの改良の検討を行った。

この場合には粉塵ガスの濾過装置として特に次のような
性能が要求される。

（１）濾布に堆積した粉体の払落し効率の向上（２）払
落し時間の短縮化 （３）払落しのための洗浄ガス圧力の低減化（４）払落
しのための洗浄ガス流量の低減化（５）高温下で払落し
操作が容易にできること（６）高圧下で払落し操作が容
易にできること特に（３）〜（６）は化学装置において
粉塵ガスを濾過する場合に要求される性能であり、化学
装置においては一般に、払落しのための洗浄ガスに系内
のガスを用いる必要があり、払落しのために圧力や温度
を下げることができず、使用できるガスの流量や圧力が
限定されるためである。

化学装置においては、濾過装置を高温、高圧で操作しな
ければならない場合が多く、高温では揺動、振動をつく
り出すための機械的作動部分の耐久性が問題となる。ま
た高圧下では、払落しのための洗浄ガスの圧力及び量を
確保することが問題となる。従って高温と高圧とが重な
る条件下で操作される場合には極めて困難であり、バク
フィルター以外の方式を含めても、これに有効な方法は
殆ど無い状況である。

（問題点を解決するための手段） 発明者等は以上の如き厳しい条件において高性能が要求
さ・れる化学装置でのフィルターについて鋭意検討した
結果、バッグフィルターにおいて粉塵ガスの濾過と払落
し操作の間で濾布にたるみを持たせて濾布の断面形状に
比較的大きな変化を与えることにより堆積粉体の剥離性
を高め、且つ払落し操作時に洗浄用ガスを粉塵ガスと逆
方向に特定の条件で通過させることにより、濾布に堆積
した粉体を瞬時に高効率で払落すことができることを見
出し本発明に至った。

即ち本発明は、粉塵ガスを処理する化学装置において、
（ａ）複数個の突起を有する硬質フレームの突起面に濾
布をたるみを持たせて取付け、粉塵ガスを濾布に通過さ
せて濾過し、（ｂ）次に洗浄ガスを前項操作における粉
塵ガスの圧力よりも５０１１＋１Ｈ２０以上高く、且つ
その粉塵ガスの０．１〜１．０倍の風速で粉塵ガスと逆
方向に通過させ、濾布に堆積した粉塵を払い落すことを
特徴とする粉塵ガスの濾過方法である。

濾布の形状は円筒とすることが好ましく、本発明におい
ては、円筒方向に沿って複数個の突起を有する中空の硬
質フレームを濾布の内側に設置し、粉塵ガスを硬質フレ
ームの内部より外周方向に通過させる方法が用いられる
。

また流動触媒を使用した反応器からの反応ガスを濾過す
る場合には、洗浄ガスに、反応装置の原料ガス、循環ガ
ス、或いは当該反応器に供給するガスを用いることがで
きる。

本発明においては複数の突起を有する硬質の支持フレー
ムに、濾布をたるみを持たせて取り付け、通常このフレ
ームに向けて粉塵ガスを通過させて濾過する。濾布に粉
塵が堆積し濾過抵抗が増大した時点で粉塵ガスより若干
高い圧力の洗浄ガスを逆方向から供給し堆積した粉塵を
払い落す。この操作において粉塵ガスを通過する際に、
濾布はフレームの突起を支点としてフレーム側に圧縮さ
れてこれに粉塵が堆積する。洗浄ガスを逆にフレーム側
から濾布へ供給する際には、濾布はフレームの突起とは
関係無く、濾布の端を支点として展張する。これにより
濾布が変形し粉塵ガス圧力に濾布の抵抗を加えたのみの
比較的低い圧力、且つ少ないガス量で堆積した粉塵が効
率良く濾布より除去される。この払落し作用は濾布の変
形と同時に起り、数秒間で終了する。従って本発明の方
法は、比較的低い圧力の少量の洗浄ガスを用いることに
より粉塵の払落しが効果的に行われる特徴を有する。

本発明の濾過器の形式は、フレームと濾布を平面に設置
した平板式とすることもできるが、次に述べる如くフレ
ームと濾布を円筒形に近い構成とした筒状バッグフィル
ター式とすることが好ましい。次に図面を用いてこれを
説明する。

第１図および第２図は、筒状バッグフィルター式とした
場合の断面図の一例である。第１図は粉塵ガスを通過さ
せた濾過状態を示す。粉塵ガス１が外周方向から供給さ
れることにより、たるみを持たせて設置された濾布２は
フレームの突起３を支持点として弓状に変形しその外側
に粉塵が堆積する。濾過されたガス４は円筒状フレーム
５に設けられたノズル６を通過し、中心部に集められて
次の機器に送られる。突起３はフレーム゛の円筒方向に
沿って通常４〜８個程度設けられる。第２図は粉塵を払
落す際の断面図である。洗浄ガス７は、円筒状フレーム
５よりノズル６を通過し、濾布２の内側より外側に通過
する。これにより濾布２は内側より圧力を受け、外に向
かって膨らみ円形となる。この際、濾布外表面に堆積し
ている粉塵層は濾過時と逆方向の弓形状となろうとする
ため濾材への付着力を失なうと共に、内側からのガス流
により押し出される結果、極めて短時間（数秒）で堆積
した粉塵がその表面より剥離し、高い払落し効果が得ら
れる。第３図および第４図はこれを更に分かり易いイラ
スト図に示したものであり、第３図は粉塵ガスの濾過時
、第４図は洗浄ガスによる払落し時を示す。

第５図および第６図は本発明におけるフレームの形状の
他の例を示すものである。第５図は、外周側に多数の細
孔を設けた管を束にしたものであり、管数は３〜６本用
いられる。濾布の形状はこの場合、粉塵ガスを濾過する
際に外周方向よりガスを通過させることにより波形とな
り、払落しの際は中心部より外周方向に洗浄ガスを通過
させることにより真円形となる。各管の中心側にも円筒
方向にノズルを設けることにより、中央部の空間もガス
の流路として使用することができる。このフレームでは
束の外辺が丸やかな突起を形成し、突起角による濾布の
損傷を防ぎ、濾布が長期間使用できるようになる。第６
図は星形の支持フレームとする場合であり、通常５〜６
個の突起を有し、第１図と同様の作用効果を示すと共に
、突起角による濾布の損傷に対しては第５図と同様の効
果が得られる。

本発明の特徴は上記の如きフレームに濾布をたわみを持
たせて支持させることにより、比較的低い圧力の洗浄ガ
スを用い、少流量で高い払落し効果が得られる点である
。洗浄ガスの圧力は、濾過される粉塵ガスの圧力より５
０ｍ５＋８２０高ければ良く、できれば１００〜３００
０＋ｗｎＨｔＯ程度の差圧があることが好ましい、この
圧力は従来のバッグフィルターにおいて２〜５　ｋｇ／
ｃｍ”程度の高い圧力の洗浄ガスが通常用いられている
のと比較して著しく低い圧力である。５０謡蒙Ｈ２０よ
り低い差圧の場合には、濾布を通過する洗浄ガスの速度
が低下するので、堆積した粉塵の払落し効果が十分得ら
れない。洗浄ガスの圧力が高い程、高い払落し効果が得
られるが、この差圧が大き過ぎると濾布が破損するおそ
れがある。

使用する洗浄ガスの風速は濾過時の粉塵ガスの風速の０
．１〜１．０倍であり、好ましくは０．２〜０゜８倍で
ある０本発明においては０．５〜数秒程度の極めて短時
間、粉塵ガスと逆方向にこの洗浄ガスを通過させること
により濾布に堆積した粉塵がほぼ完全に払落される。風
速が濾過時の粉塵ガスの風速の０．１倍より低い場合に
は、十分な払落し効果が得られず、次の粉塵ガスの濾過
操作における差圧が増大し、通過ガス量が減少する。風
速が濾過時の粉塵ガスの風速の１．０倍を越える場合に
は、払落し効果が高くなるが、濾布に高い圧力が加わる
ので粉塵ガスの濾過と払落し操作が繰り返し行われるこ
とにより濾布が破損する危険が大きくなる。

本発明の方法は前記の如き種々の粉塵を取り扱う化学装
置において用いられるが、特にこのように低い圧力の洗
浄ガスを少量用いて払落し操作を行うことができ、高温
、高圧の条件でも粉塵ガスの濾過を行うことができるの
で、流動触媒を用いる化学反応装置において好適に用い
られる。この場合、洗浄ガスは１００ｓｓＨｚＯ程度の
差圧があれば良いので、反応装置の原料ガス、循環ガス
、反応器に供給されるガ・ス等が用いられる。従って外
部より特に洗浄ガスを供給する必要が無く、密閉系で粉
塵ガスの濾過・粉塵の分離回収操作が行われるので、化
学装置に極めて適した方法である。

本発明に使用される濾布には、天然繊維、有機合成繊維
および無機繊維（ガラスや金属等）の何れも使用できる
。濾布の選定にあたっては、堆積粉塵の払落しをスムー
ズに行うために、濾布の通気度と表面平滑性が重要であ
る。濾布における見掛風速は通常０．０２〜０．１２ｍ
／ｓｅｃである。濾布には長繊維の布で表面を滑らかに
したものが好適であるが、布の織方については特に制約
が無い。

濾布の支持フレームは、強度、温度、腐蝕性等を考慮し
てその材質が決定され、炭素鋼、ステンレス鋼、アルミ
ニウムや各種合成樹脂等が用いられる。フレームは粉塵
ガスができるだけ均等に通過し、堆積した粉塵の払落し
やその回収がスムーズ行われるように設計が行われる。

（実施例） 次に実、施例により本発明を更に具体的に説明する。実
施例１および実施例２は、本発明の方法により粉塵ガス
の濾過を行った実験結果を示し、実施例３は流動触媒を
用いた化学装置に本発明の方法を適用した例を示す９本
発明の方法は勿論これらの実施例により制限されるもの
では無い。

叉血拠土 第１図および第２図に示す構造の濾過器を用いて粉塵ガ
スの濾過実験を行った。フレームは、内管径５０鋤−１
長さ１０１００Ｏ、突起数６個、突起の高さ２５ｍ−の
ものを用い、濾布はガラス繊維のあや織布で、内径１０
抛■φ、長さ１０００ａ＋−の円筒形のものを用いた。

粉塵ガスは、それぞれの実験において、０．０１〜５μ
の触媒粉（嵩比重１　、２ｇ／ｃｃ）が含まれる空気を
用い、大気圧下、約７．０ｃｍ八ｅへの風速で約１．５
時間濾過を行った。

洗浄ガスには触媒粉を含まない空気を用い、その風速を
変えて実験の結果を次に示す。

第１表 第２表 第５図に示すフレームの構造の濾過器を用いて粉塵ガス
の濾過実験を行った。

濾布はファイバー径５μのナイロンのあや織布で、内径
１００１φ、長さ１０００霞−の円筒形のものを用いた
。粉塵ガスは、それぞれの実験において、０．０１〜２
．０μの触媒粉（嵩比重０．７ｇ／ｃｃ）が含まれる空
気を用い、大気圧下、約５．１ｃｍ／ｓｅｃの風速で約
・２時間濾過を行った。

洗浄ガスには触媒粉を含まない空気を用い、その風速を
変えて実験の結果を次に示す。

これらの実施例より堆積した粉塵の払落しは、濾布面の
差圧として５０−ｍ１１０以上が必要であり、洗浄ガス
の風速としては、粉塵ガス濾過時の風速の０．１倍以上
とする必要があり、また１、０倍程度を超えた風速は不
要とみることができる。

ス１１１１ 流動触媒を使用したメタノール合成装置において、反応
器出口ガス中の触媒微粉を除去するために本発明の方法
を用いた例を示す。

第７図は、流動触媒を使用したメタノール合成装置のフ
ロー図である。第７図において、Ｈｚ＋ｃＯ。

ＣＯｔを主成分とする原料ガスが流路１１から導入され
、流路２０からの循環ガスと混合し、流路２１を経て熱
交換器１２で予熱され、流路２２を経て反応器１３に入
る。反応器１３は内部に銅系の流動触媒が充填されてお
り、導入されたガスが該触媒層内を通過する間にメタノ
ール合成反応が行われる。

メタノール合成反応は通常２００〜３００°Ｃ１５０〜
１５０気圧で反応が行われる発熱反応であり、反応熱を
除去するために多数の冷却管が反応器内に装備されてい
る０反応器出口ガスは、メタノール濃度は１０〜１５モ
ルχとなり、粒子径０．０１〜１００μ程度の流動触媒
が多量同伴する。この流動触媒は、２基のサイクロン１
４により捕集分離され、流路１５を経て反応器の下部に
戻される。

サイクロン１４により使用触媒の大部分（９９，９％以
上）が捕集分離されるが、少量の微細触媒粉（粒子径０
．０１〜１μ）が流路２４のサイクロン出口ガス中に存
在しており、２基並列に設けられたフィルター１６によ
って濾過される。濾過後の反応器出口ガスは、流路２５
を経て熱交換器１２で反応器入口を予熱した後、流路２
６を経て凝縮器１７に入りメタノール等が凝縮され、分
離器１８において粗メタノールが流路３０から分離され
る０分離品出ロガスは流路２８を経て循環機１９に導入
されて昇圧され、一部のガスはパージガスとして流路３
１から系外に抜出され、大部分のガスは循環ガスとして
流路２０を経て循環使用される。

以上のプロセスにおいて、フィルター１６は常時１基が
サイクロン出口ガスの濾過に用いられ、他の１基は堆積
触媒の払落しが行われた後、待機状態となる０例えば左
側のフィルターは弁４０．４２が開き、弁４４．４６が
閉じて濾過が行われ、右側のフィルターは弁４１．４３
が閉じ、弁４５．４７が開いて流路２９から循環ガスを
受は入れて払落しが行われた後、弁４５．４７を閉じて
待機状態となる。なお払落しにより分離された触媒は循
環ガス気流と共に反応器１３に戻される。

本フロー図において、濾過が行われたサイクロン出口ガ
ス、および払落し操作時の洗浄ガスとして用いた循環ガ
スの使用条件と組成を次に示す。

第３表 フィルター１６は第１図〜第４図に示す構造のものを５
基設置し、フレームには、内管径４３ｍｍ、長さ１００
０ｍｍ、突起数５個、突起の高さ２Ｌ＋ｕ＋のちのを用
い、濾布は、ファイバー径１０μの５ｔｌＳ３０４の長
い繊維で、内径８５■義φ、長さ１０００ｍ観の円筒と
した。

従って濾過時における濾過面の平均見掛ガス速度は約３
．２ｃｓｉ／ｓｅｃであり、一方のフィルターで３時間
濾過を行い、濾布の差圧が０．６０ｋｇ／ｃｍ”に達し
たところでフィルターを切替え、流路２９より洗浄ガス
として循環ガスの一部を受入れ、払落し操作を行った。

この払落し操作を約７秒間行った後、洗浄ガス（Ｎ環ガ
ス）を停止した。

払落し済のフィルターは、３時間後、再び濾過操作に切
替えたが、この初期差圧は０．１４ｋｇ／ｃｍ”であり
、更に３時間濾過様作を継続できた。なおこの払落し操
作において、反応器１３の下部で２〜３°Ｃの温度変動
があったが、約３分後に平常の温度に回復し、反応への
影響は殆ど無かった。

（発明の効果） 本発明の濾過方法は次のような特性を有し、粉体を取扱
う化学装置において広く利用できる。

（１）濾布面に堆積した粉体の払落しに用いられる洗浄
ガス量が非常に少なくて済む。

（２）上記洗浄ガスに必要な圧力は、粉塵ガスに比較し
て若干高い圧力であり、その差圧が小さいことから昇圧
動力が少なくて済む。

（３）払落しに要する時間が極めて短く、多数のフィル
ターを設置して順番に払落しを行うシステムにおいて装
置を小型化できる。

（４）機械的に作動する部分が無いので、高温、高圧の
条件下で操作される工業装置に適用できる。

（５）払落し効率が高く、濾過面積が小さくできる。

（６）弁の切替え操作により容易に払落しが行えるので
、特に労力を必要とせず、装置の自動運転、省力化に極
めて有利である。

（７）濾過時の粉塵ガスと払落し時の洗浄ガスとの差圧
が小さいので、洗浄ガスとして反応器に供給されるガス
、循環ガス、原料ガス等をそのまま利用できる。また上
記の如く弁の切替え操作により容易に払落しが行われ、
高温、高圧下で行えるので、密閉系で粉塵ガスの濾過お
よび払落しを行うことができ、特に流動触媒を使用する
化学反応装置において好適に使用できる。

【図面の簡単な説明】

第１〜４図は、本発明の方法における濾過装置の作動状
態を示す図であり、第１図および第３図は濾過状態、第
２図および第４図は払落し状態を示す、（２：濾布、３
：フレームの突起、５：中心管）第５図および第６図は
、本発明の方法における濾過器フレーム形状の一例を示
す。 第７図は、実施例３における流動触媒を用いたメタノー
ル合成装置において本発明の方法により濾過を行った場
合のフロー図を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）粉塵ガスを処理する化学装置において（ａ）複数
   個の突起を有する硬質フレームの突起面に濾布をたるみ
   を持たせて取付け、粉塵ガスを濾布に通過させて濾過し
   、（ｂ）次に洗浄ガスを前項操作における粉塵ガスの圧
   力よりも５０ｍｍＨ＿２Ｏ以上高く、且つその粉塵ガス
   の０．１〜１．０倍の風速で粉塵ガスと逆方向に通過さ
   せ、濾布に堆積した粉塵を払落すことを特徴とする粉塵
   ガスの濾過方法
2. （２）濾布の形状が円筒であり、円筒方向に沿って複数
   個の突起を有する中空の硬質フレームを濾布の内側に設
   置し、粉塵ガスを外周方向より硬質フレームの内部に通
   過させる請求項１の粉塵ガスの濾過方法
3. （３）粉塵ガスに、流動触媒を使用した反応器からの反
   応ガス、或いはサイクロンにより触媒粒子を分離した当
   該反応ガスを用い、洗浄ガスに、当該反応装置の原料ガ
   ス、循環ガス、或いは当該反応器に供給するガスを用い
   る請求項１の粉塵ガスの濾過方法