JPH0678542B2 - 熱い生成物ガスの冷却方法および装置 - Google Patents

熱い生成物ガスの冷却方法および装置

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は冷却すると粘着性を失う粘着性粒子を含有する
熱い生成物ガスの冷却方法に関する。
熱い生成物ガス中の粘着性粒子は、生成物ガスを更に処
理するプラント中で障害を惹起す。何故ならば例えば
壁、弁または出口上への粒子の不所望な沈着はプロセス
に悪影響を及ぼすからである。更に、これら沈着物は非
常に除去し難い。
熱い生成物ガスは炭質材料の部分燃焼から得ることがで
き、その場合生成物ガスは1000℃ないし1800℃の範囲の
温度を有する。粘着性粒子は部分的に又は完全に溶融状
態にあり得、それらは金属、塩または灰分からなり得、
そして一般にこれら粒子は約800℃以下の温度で粘着性
を失う。
本発明の目的は、冷却すると粘着性を失う粘着性粒子を
含有する熱い生成物ガスの簡単な冷却方法を提供するこ
とである。
この目的に本発明による方法は、熱い生成物ガスを冷却
区域に通し、そして生成物ガス流中に生成物ガス流の方
向に先細る冷却流体の少なくとも１つの円錐台形環状ジ
ェットを注入することを含む。
冷却流体の環状ジェットは生成物ガスを混合域を通って
流れさせ、該混合域中で生成物ガスは冷却ガスと激しく
混合されるので生成物ガスは冷却される。収れんする最
初の部分と発散する第二の部分を含む混合域は、粘着性
粒子を冷却区域の壁から隔てる環状再循環域により囲ま
れる。
本発明は更に本発明による熱い生成物ガスの冷却方法を
実施するための装置であって、冷却区域、熱い生成物出
口に連結しうる入口導管手段、および正常な操作中に生
成物ガスが装置に通される方向に先細る少なくとも１つ
の円錐台形冷却流体導管を含み、円錐台形冷却流体導管
の円周出口開口が装置中に開口し、そして円錐台形冷却
流体導管の入口が冷却流体の供給に連結しうる前記装置
に関する。
本発明による方法および装置を図面を参照する例により
詳細に記載する。
まず第１図を参照する。本発明による装置は管状冷却区
域11、管状入口導管12の形の入口導管手段、および上向
方向に先細る円錐台形冷却ガス導管13を含む。
冷却区域11のおよび入口導管12の壁は耐火材または鋼の
ような適当な金属で作られ得、そして円錐台形冷却ガス
導管13は鋼のような適当な金属で作られ得る。
円錐台形冷却ガス導管13は入口導管15を備えた環状導管
14に連結される。
装置の操作中装置の入口導管12は熱い生成物ガスの出口
（図示せず）に連結されそして熱い生成物ガスは冷却区
域11を、冷却区域11の中央縦軸18に平行に上向方向（矢
印19で示す）に通る。更に、入口導管15に冷却ガスが供
給され、このガスは円錐台形冷却ガス導管13の円周出口
開口21を、矢印19で示した熱い生成物ガスの流れの方向
に先細る冷却ガスの円錐台形環状ジェット22として去
る。
冷却ガスの環状ジェット22は粘着性粒子を含む熱い生成
物ガスを、再循環域24で囲まれた混合域23を通って流れ
させる。混合域23は熱い生成物ガスが冷却ガスと急速に
混合される収れんする最初の部分25と、混合および冷却
が乱流ジュットで完了する発散する第二の部分27を含
む。
混合域23の第二の部分27の末端に衝突域30がある；この
衝突域30の下流では温度は生成物ガス中の粒子が粘着性
を失っていて従ってそれらが冷却区域11の壁に付着しな
いほど低くなっている。更に、再循環域24中の生成物ガ
スと冷却ガスの混合物中の粒子の温度は、粒子が粘着性
を失っていて従ってそれらが冷却区域11の壁に粘着しな
いような温度である。
再循環域24中の生成物ガスと冷却ガスの混合物は、冷却
区域11の壁を混合域23中の粘着性粒子から隔てる中間層
として作用する。
衝突域30の下流で生成物ガスと冷却ガスの混合物は、生
成物ガスを更に処理するプラント（図示せず）への導管
（図示せず）を通って冷却区域11から取出される。
上記装置は例えば炭質材料を部分酸化するガス化反応器
を出る生成物ガスの冷却に使用しうる。
本発明による装置は流体および／またはガス状炭化水素
を部分酸化するガス化反応器を出る生成物ガスの冷却に
も使用しうることは理解されるであろう。
ガス化プロセスが昇圧下に実施されるなら、本発明によ
る装置は圧力容器（図示せず）中に入れられる。
正常操作中に円錐台形冷却ガス導管の円周出口開口と衝
突域の間にわたる冷却路の長さを増すために、本発明は
更に、通路の断面積が管状入口導管37の通路の断面積よ
りも大きい管状冷却区域36（第２図参照）、および入口
導管37と冷却区域36を相互に連結する過渡区域38を含む
装置を提供し、該過渡区域は平坦でも、または正常操作
中に生成物ガスが装置を通る方向に広がっていてもよ
い。
該装置は更に、入口導管37中に過渡区域38に近く位置す
る円周出口開口42を有する第一の円錐台形冷却ガス導管
41を含む。円錐台形冷却ガス導管41は入口導管46を有す
る環状導管45に連結される。
冷却路の長さを更に増すために該装置は、円周出口開口
49を有しそして入口導管51を有する環状導管50に連結さ
れる第二の円錐台形冷却ガス導管48をも含む。
円錐台形冷却ガス導管41および48は、正常操作中に生成
物ガスが装置に通される方向である上向方向に先細る。
装置の正常操作中熱い生成物ガスは入口導管37に供給さ
れ、そして冷却区域36を上向方向（矢印55で示す）に通
される。更に、冷却ガスが入口導管46および51に供給さ
れ、該ガスはそれぞれ参照番号56および57で示した第一
のおよび第二の円錐台形環状ジェットの形で円周出口開
口42および49を去る。
第一の円錐台形環状トジェット56は熱い生成物ガスを、
収れんおよび発散部分を有しそして環状再循環域59によ
り囲まれた第一の混合域58を通過させ、そして第二の円
錐台形環状ジェット57は生成物および冷却ガスを、収れ
んおよび発散部分を有しそして環状再循環域61により囲
まれた第二の混合域60を通過させる。
第二の混合域60の下流末端において温度は粒子が粘着性
を失っており従ってそれらが冷却区域36の壁に付着しな
いような温度であり、そしてそこからガス混合物は生成
物ガスを更に処理するプラント（図示せず）に送られ
る。
冷却区域の内径は入口導管の内径の1.5ないし３倍の範
囲であることができる。
冷却区域11の内径が入口導管12の内径に等しい第１図に
関して記載した装置も、冷却路の長さを増すために第二
の円錐台形冷却ガス導管（図示せず）を備えることがで
きる。
操作の融通性を改善するために本発明による装置は、円
周出口開口が操作中に開口しそして入口が冷却ガスの供
給に連結されうる２つより多い円錐台形冷却ガス導管を
備えることができる。
正常操作中に、混合域を通る熱い粒子が２つの引続く環
状出口開口の間の冷却区域の壁に接触するのを防ぐため
に、該２つの開口間の距離は冷却区域の内径の１ないし
４倍の範囲であるべきである。
本発明の他の実施態様においては冷却区域のおよび入口
導管の断面は長方形または正方形であることができる。
粒子の混合域中の滞留時間を増すためそして良好な混合
を得るために、冷却ガスを生成物ガス流中に注入る速度
は5m/sないし100m/sの範囲、特に20m/sないし60m/sの範
囲であるべきである。
比較的密度の高い冷ガスの大量の逆流を防ぐために、熱
い生成物ガスが装置に入る速度は1m/sより大であるべき
である。
円錐台形冷却ガス導管の適当な厚さは0.5mmないし10mm
の範囲である。注入角とも呼ばれる円錐台形冷却ガス導
管13の頂点角63（第１図参照）は０゜ないし90゜の範囲
であることができる。冷却ガスの円錐台形環状ジェット
の逆流の危険性を減少させるため、混合域における混合
を改善するため、および冷却路の最適な長さをうるため
に、円錐台形冷却ガス導管13の頂点角63は20゜ないし70
゜の範囲であるべきである。
混合の量を表わすために、運動量流量のディメンション
のない比が導入され、この運動量流量の比は、冷却ガス
の質量流量（kg/s）に冷却ガスの注入速度（m/s）を乗
じたものである冷却ガスの運動量流量を、生成物ガスの
質量流量（kg/s）に生成物ガスが装置に入る速度を乗じ
たものである生成物ガスの運動量流量で割ったものと定
義される。良好な混合を得るために、該運動量流量は好
ましくは１より大、より好ましくは５より大である。
【図面の簡単な説明】
第１図は１個の円錐台形冷却ガス導管を有する装置の縦
断面概略図、 第２図は２個の円錐台形冷却ガス導管を有する装置の縦
断面概略図である。 11,36……冷却区域、12,37……生成物ガス入口導管、1
3,41,48……円錐台形冷却ガス導管、 14,45,50……環状導管。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】冷却すると粘着性を失う粘着性粒子を含有
    する熱い生成物ガスの冷却方法において、熱い生成物ガ
    スを冷却区域に通し、そして生成物ガス流中に、生成物
    ガス流の方向に先細る冷却流体の少なくとも１つの円錐
    台形環状ジェットを注入することを含む前記冷却方法。
  2. 【請求項２】熱い生成物ガスが炭質材料の部分燃焼によ
    り得られたものである特許請求の範囲第１項記載の方
    法。
  3. 【請求項３】冷却流体を、生成物ガス流の方向に先細る
    円錐台形冷却ガス導管に通す特許請求の範囲第１または
    ２項記載の方法。
  4. 【請求項４】冷却流体を生成物ガス流中に注入する速度
    が5m/sないし100m/sである特許請求の範囲第１ないし３
    項のいずれか記載の方法。
  5. 【請求項５】熱い生成物ガスが装置に入る速度が1m/sよ
    り大きい特許請求の範囲第１ないし４項のいずれか記載
    の方法。
  6. 【請求項６】以後に定義する運動量流量の比が１より大
    きい特許請求の範囲第１ないし５項のいずれか記載の方
    法。
  7. 【請求項７】特許請求の範囲第１ないし６項のいずれか
    記載の熱い生成物ガスの冷却方法を実施するための装置
    であって、冷却区域、熱い生成物出口に連結しうる入口
    導管手段、および正常な操作中に生成物ガスが装置に通
    される方向に先細る少なくとも１つの円錐台形冷却流体
    導管を含み、円錐台形冷却流体導管の円周出口開口が装
    置中に開口し、そして円錐台形冷却流体導管の入口が冷
    却流体の供給に連結しうる前記装置。
  8. 【請求項８】円錐台形冷却流体導管の頂点角が20゜ない
    し70゜の範囲である特許請求の範囲第７項記載の装置。
  9. 【請求項９】冷却区域の通路の断面積が入口導管手段の
    通路の断面積よりも大きく、そして装置が更に入口導管
    手段と冷却区域を相互に連結する過渡区域を含む特許請
    求の範囲第７または８項記載の装置。
  10. 【請求項１０】過渡区域が、正常な操作中に生成物ガス
    が装置を通る方向に広がる壁を含む特許請求の範囲第９
    項記載の装置。
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JPS6136394A JPS6136394A (ja) 1986-02-21
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GB (1) GB2161593A (ja)
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