JPS602906B2 - スチ−ムを過熱することによる発熱反応の温度を制御する方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、スチームを畜熱器と反応室との間で強制的に
種々のサイクルで案内することにより成るスチームを過
熱することによって発熱仮応の温度を制御する方法に関
する。

いわゆる廃熱ボイラを使用してプロセスの化学熱を除去
する慣用の方法に対しては制限が課せられており、特定
温度の正確な観察が必要であり且つ発生熱量に相当なば
らつきが同時にある場合又は蒸発温度が腐食媒体の霧点
以下である場合には、その蒸発器は反応室又は接続する
生成物通路に位置する。

本発明に従う方法はかかる方法に対して一般に好適であ
り、そして非常に正確な温度制御を可能とする。

従って、たとえば、流動床におけるメタノールの炭化水
素への激しい発熱性の転化は、本発明に従う方法を使用
して有効に温度制御されることができる。かかる複雑な
条件が同時に起こる他の例は、硫化鉱のサルフェーショ
ンばし、暁（ｓｕｌｐｈａｔｉｚｉｎ蟹ｏａｓｔｉｎｇ
）であり、そこでは混合濃縮物中の銅又は亜鉛の硫化物
が可溶性の硫酸塩に転化されることになるが、共に存在
しているパィライトは不溶性Ｆｅ２０３に転化されねば
ならず、その目的のためには濃縮物のタイプによって６
２０〜６７０ｑｏの範囲内で正確な温度制御が必要であ
る。

そこで除去されるべき熱は変化する濃縮物組成にもとづ
いてばらつく。３０ぴ０までの硫酸鱗点が生じるが、そ
れはばい鱗空気と共に導入れた水分の鉱石の付着水分及
びサルフェーションに必要なＳ０３分圧により決まる。

同様な腐食状態はＳ０２を含有するガスの緑式触媒接触
（ｗｅｔ−ｃａｔ，ａｌ叫ｃｃｏｎｔａｃｔｉｎｇ）に
もいましば生じる。

しかしながら、たとえば流動床におけるＳ０２を含有す
る乾燥ガスの触媒中における如き非腐食性条件下ですら
、蒸発器は制御加熱表面として不適当であり、特に処理
設備の如く濃度や量がバラックときそうである。

本発明に従う方法は、接触反応、特に流動床におけるＳ
ＱのＳ０３計の接触転化を制御するのに好適である。用
語“流動床”とは、流動物質の放出又は循環制御を伴な
つた流動床又は伴なわない流動床を称するものと理解す
る。本発明に従えば、その要求は前記条件下則ち対応す
る温度のスチームを冷却媒体として用いることによりか
なえられる。

この提案の目的は蒸発器を、考慮下のプロセスの唯一の
熱源である反応室又は生成物通路に配置することなしに
、それ自身のプロセス熱から冷却スチームを製造するこ
とにある。故に、本発明は、スチームを過熱することに
よって発熱反応の温度を制御する方法であって、沸騰水
で満され、反応室から離して配置された一定の圧力の畜
熱器から冷却媒体としてのスチームを移動させ、そして
いくつかのサイクルにおいて反応室へと強制的に案内し
、そこで過熱し、次いでそれぞれ間接蒸発冷却により畜
熱器において再冷却し、それによりスチームを畜熱器に
おいて一定圧力に保持し、過熱及び再冷却サイクルの数
を、再冷却ステージのェンタルピー差の総計の反応室へ
供給される飽和スチームと供給水間のェンタルピー差に
対する比が少なくとも１．１であるように選ばれること
を特徴とする、スチームを過熱して発熱反応の温度を制
御する方法を提供する。

本発明を添付図面を参照して更に説明する。第１図は本
新規方法の一つの態様を実施するため装置のフローシー
トであり、第ｌｂ図は第ｌａ図の装置の種々の点に行き
わたるスチーム状態のグラフ図であり、第２図は腐食性
媒体を冷却するときの新規プロセスの他の態様を実施す
るための装置のフローシートである。

図面を更に詳しく参照すると、ｌａ図に示されるように
、提唱された一つのシステムは反応室又は生成物通路に
配置された過熱する過熱表面と、間接に負荷されそして
反応室又は生成物騒路の外側に配置されている一定氏力
畜熱器とから成る。

この図においては、参照番号は下記のものを示す。１
反応ガスの入口、 ２ 流動床反応器、 ３ 反応ガスの出口、 ４ 畜熱器、 ５ 冷却用スチームの供給ライン、 ６ 温度感知器、 ７ 温度制御器、 ８ 流動床における過熱ステージ、 ９ 畜熱器における再冷却ステージ、 １０ 畜熱器への供給水の供給、 １１ 供給水に対するレベル制御弁、 １２ 圧力制御弁、 １３ 過剰スチームの除去、 １４ ミキサ、 １５ 温度制御弁、 １６ バイパスライン、 １７ 冷却システムのための通路変更路、１８ ミキサ
、 １９ ミキサ１８と１４間の接続ライン、２０ スチー
ムネットワークへのライン、動作の方法は下記の如くで
ある： 飽和スチームは温度センサ６及び弁７により制御された
ライン５を通して畜熱器４から移動され、そして流動床
２に位置した少なくとも４、好ましくは６〜１２、最も
好ましくは８〜ＩＧ過熱ステージ８の各一つにおいて数
サイクル過熱され、次いで畜熱器４に位置した再冷却ス
テージ９の各それぞれの一つにおいて再冷却される。

流動床を冷却するための飽和スチームの形態で畜熱器４
から除去された熱と、再冷却ステージ９により間接に畜
熱器４に戻された熱の間のバランスは、再冷却ステージ
９において再冷却されたスチームのェンタルピー差の総
計がライン１０を通して供給された供総合水とライン５
を通して移動されたスチームとの間のェンタルピー差と
同じである場合に起こる。

このバランスは、過熱及び再冷却サイクルの数にわたっ
て予め決められ又は選ばれたスチームの状態とは独立に
本発明に従って調節される。

しかしながら、１より大きい任意の他の割合は過熱及び
再冷却サイクルの数にわたって調節することもできる。
冷却目的のため畜熱器４から移動されるよりも多くのス
チームが本発明に従うこの手段の結果として畜熱器４に
おいて常につくられる。再冷却ステージにおいて再冷却
したスチームのヱンタルピー差の総計のスチーム及び供
酪農水間のェンタルピー差に対する割合が大きく選ばれ
る程、システムは除去されるべき熱のぱらつく量に対し
てより弾力的に反応する。

冷却のため必要とされない過剰のスチームは弁１２によ
り圧力制御されたライン１３を介して解放される。

必要な過熱程度にライン２０を通して解放された有用な
スチームを得るために、流動床を冷却するために使用さ
れるスチームの量の一部は、最後の再冷却ステージ９の
後に最後の過熱ステージ８で過熱され弁１５によって温
度制御される。

かくてミキサ１８においてライン１６及び１７を結合し
て過剰飽和スチームと冷却スチームを一緒にし、更にラ
イン１９を通して運ぶことにより必要な状態が生じるよ
うにする。上記の方法で通過させスチーム状態は第ｌｂ
図に示される。

この図において、参照文字は下記のものを表わす：ｔｗ
＝供Ｖ給水の温度 ｔｓ＝飽和スチームの温度 ｔｕ＝過熱温度 ｔｋ＝流動床の温度 ｔ。

＝最後の過熱ステージ後の温度ｔ＾＝解放された有用な
スチームの温度 ｉ＝それぞれの温度におけるェンタルピー図は、過熱及
び再冷却サイクルの数を選ぶことによって冷却に使用さ
れるスチームの任意の温度範囲を選ぶことができること
をはっきり示している。

．反応プロセスの最も広範な温度調節は特に、ス
テージの数の対応した増加を伴うステージの４・さなェ
ンタルピー差により可能である。

第２図の参照番号は下記のものを表わす：２１ 流動‘
まし・鱗炉 ２２ チヤージ口 ２３ 排出 ２４ ぱし、競空気入口 ２５ アキユムレータ ２６ライン ２７ 温度センサ ２８弁 ２９ 熱交換器 ３０ 過熱ステージ ３１ 再冷却ステージ ３２ライン ３３弁 ３４弁 ３５ ライン ３６ライン ３７ ミキサ ３８弁 ３９ライン ４０ ミキサ ４１ライン ４２ 出口 冷却用スチームを利用して腐食性媒体を冷却する場合、
第２図では、スチームは、第一過熱ステ−ジに入る前に
間接熱交換器２９で腐食性範囲外の温度に予熱される。

畜熱器は、たとえば、もし可能ならネットワークスチー
ム（ｎｅｔｗｏでｋｓｔｅａｍ）を吹き込むことによっ
て簡単な操作方法に向くよう製造されることができる。
もしそれが可能でなければ、加熱開始工程期間中流勤床
を作業温度に斉らすと同じ加熱ガスを使用し、最初の仕
込みが図示されていない循環蒸発器により有効に行なわ
れる。本発明に従う温度制御のシステムの操作方法はＳ
Ｑ−流動式触媒及びサルフヱーションばし、鯛プロセス
の下記実施例においてより詳細に説明される。

実施例 １ 第ｌａ図の装置を使用してＳＱ約１４容量％及び０２１
畔容量％を伴う時間当り３０，０００〆（０℃及び１．
０１３バールの正常な状態に基き）を接触集団（ｃｏｎ
ｔａｃｔｍａｓｓ）を有する流動床２にライン１を通し
て３８０℃の温度で入れる。

ライン３を通って出る反応ガスの温度は４８０℃である
。

Ｓ０３への接触転化率は９３％であり、ロスを差し引い
た後の冷却により除去されるべき熱は１３．１２×１び
ＫＪ／ｈｒである。この熱を除去するために、２８０水
Ｊ／ｋ９のェンタルピーに相当する３ふゞ−ルで２４１
．４℃の飽和スチーム４５１１ｋ９が温度センサ６及び
弁７により制御されたライン５を通して畜熱器４から移
動され、そして３３１総Ｊ／ｋｇのェンタルピ−に対応
する４４０℃に過熱ステージ８の第一において加熱する
。

次いでスチームを畜熱器４に位直した再冷却ステージ９
の第一において２７５ｑ０に再冷却するが、これは２９
３１ＫＪ／ｋ９のエンタルピーに相当する。畜熱器４で
発生した４５１１ｋｇ／ｈｒのスチームの量における聡
歌Ｊ／ｋ９のェンタルピ‐差は７１６ｋ９／ｈｒの供給
水の予備加熱と蒸発に必要な熱に相応し、そのの供給水
は９０℃で弁１ １によりレベル制御されているライン
１０を通して畜熱器４に供ｖ給される。次いで４５１１
ｋ９／ｈｒの同量のスチームは、６つの継続サイクルに
おいて過熱ステージ８及び夫々対応する再冷却ステージ
９の各々に強制的に通され、それによって、スチームは
２９３１ＫＪ／ｋ９のエンタルピーに相当する２７５℃
から３３１磯Ｊ／Ｘ９のェンタルピーに相当する４４０
午０に加熱され、次いで２７８０の水準に再冷却される
。

更に７１６ｋ９／ｈｒの供給水を９０午○から沸騰温度
に予備加熱し、そしてこれらの再冷却ステージ９の各々
により蒸発される。

要約すると、これは３＆ゞ−ル及び２４１℃の飽和スチ
ーム５０１３ｋ９／ｈｒが総計７ステージにおいて再冷
却される過熱スチーム４５１１ｋｏ／ｈｒを使用して畜
熱器４において９０ｑｏの供給水から製造される。

発生したスチームの総量対流勤床２を冷却するために使
用されるスチームの量の比は１．１１に達し、即ち１１
％の制御予備（ｃｏｎＵｏｌｒｅｓｅｒｖｅ）がある。
流動床を冷却するために必要とされない５０２【９／ｈ
ｒのスチームの鼻は弁１２により圧力制御された飽和ス
チームとしてライン１３を通してミキサ１４に導入され
る。

２９９７ＫＪ／ｋ９のェンタルピーに相当する３０び○
で５０１３ｋ９／ｈｒの量において発生したスチームを
得るために、接触冷却のために使用されたスチームの量
の一部は、この場合最後の冷却ステージ９の第７番目の
ステージの後、更に過熱ステージ８の８番目のステージ
で加熱され弁１５により温度制御され、３０２雌Ｊ／ｋ
９のェンタルピ‐に相当する３０９℃の温度がミキサ１
８の下流でライン１６及び１７を一緒にした後得られる
ようにされる。

このスチームは、ライン１９を通りミキサー１４で、接
触冷却に必要でない飽和スチーム５０２ｋ９／ｈｒと一
緒にされ、２９９７ＫＪ／ｋｇのェンタルピーに相当す
る３０バール及び３００℃のスチーム５０１３ｋ９／ｈ
ｒ力ミラィン２０を通って出る。

実施例 ２ 第２図の装置を使用して、硫化物Ｃｕ一Ｚｎ一及びＦｅ
鉱石の濃縮物約１０．５ｔ／ｈｒをチャージ口２２を通
して流動‘まし、競炉中に任込みそして‘まし、擁され
た物質を２３から除去される。

‘まし、競プロセスの結果として、Ｆｅ部分は不落性Ｆ
ｅ２０３に転化されるべきであるがＣｕ一及びＺｎ一部
分は可溶性硫酸塩に転化されるべきである。

この選択的プロセスはこの場合に６５ぴ０における正確
な温度制御を必要とする。２４から入る時間当り２４，
０００で（１．０１シゞ−ル及び０℃の正常な状態下に
）のばい鱗空気の水分及び２２から入る濃縮物の付着性
水分と共に導入される水の量はｌｔ／ｈに達し、それに
より約２５０℃の硫酸霧点がサルフェーションに必要な
Ｓ０３一分圧において生じる。

このプロセスに放出される３２．７×１ぴＫＪ／ｈｒの
熱は下記の如くして除去される：２８０鮒Ｊ／ｋ９のェ
ンタルピ‐に相当する３５バール及び２４１℃の飽和ス
チーム８０００ｋ９／ｈｒが温度センサ２７及び弁２８
により制御されたライン２６を通してアキュムレータ２
５から移動される。

このスチームの温度は硫酸霧点より低いので、それはそ
れが３４５巡Ｊ／ｋｇのェンタルピ‐に相当する５００
００に加熱される前に腐食を回避するために過熱ステー
ジ３０の第一に入る前に熱交換器２９において２８ぴ０
に予備加熱される。熱交換器２９において向流で流れる
飽和スチームにおいて１４１ＫＪ／ｋ９のェンタルピ−
差を発生した後、スチーム流はアキュムレータ２５に位
置した再冷却ステージ３１の第一に入り、そこで２８０
℃に冷却されるが「それは弁３３によってレベル制御さ
れたライン３２を通して９ぴ○で入る機給水１２１５ｋ
ｇ／ｈｒの予備加温及び蒸発による２甥必Ｊ／ｋｇのェ
ンタルピーに相当する。

更に強制された通過期間中、同じ量のスチーム８０００
ｋ９／ｈｒが更なる６サイクルにおいてそれぞれ過熱ス
テージ３０の一つ及び再冷却ステージ３１の一つを引き
続いて通過し、それによってスチームは２９４４ＫＪ／
ｋｇのェソタルピーに相当する２８０℃から３４５巡Ｊ
／ｋ９のェンタルピ−に相当する５００ｑｏに加熱され
、次いで２８０ｑｏのレベルに再冷却される。

更に供給水１６７９ｋ９／ｈｒは８０００ｋ９／ｈ【の
スチーム流によって９０ｑｏから２４１℃の沸騰温度に
加熱され、そして蒸発させられる。

その結果再冷却ステージ３１の各々において５０眺Ｊ／
ｋ９のェンタルピー差が生じる。総計８つの過熱ステー
ジ３０の最後を通過して５００℃に加熱されて後、弁３
４により温度制御されたスチームの量の一部を総計８つ
の再冷却ステージの最後で再冷却され、３１１狐Ｊ／ｋ
９のェンタルピーに相当する３５０ｏｏの温度にライン
３５及び３６の結合の後のミキサ３７の下流で調節され
る。

９０ｏｏでライン３２を通して畜熱器２５に入る総計１
２，４７６ｋ９／ｈｒの供給水の残り１，１概．８ｋ９
ノトｒは２４１．４つ０の沸騰温度に予備加熱されそし
て蒸発させられて、総計８つの再冷却ステージ３１の最
後後に８０００ｋ９／ｈｒで３４１ＫＪ／ｋ９のェンタ
ルピ−差を生じる。

流動ばし・嫌炉２１の冷却に必要でない４，４７６【９
／ｈｒの飽和スチームは、弁３８によって圧力制御し、
ライン３９を通りミキサ４０で、ミキサ３７からくる３
５０℃のスチーム流と一緒にされ、２９凶にＪ／ｋ９の
ェンタルピーに相当する３０ぴ○のスチーム１２，４７
６ｋ９／ｈてをライン４１を通して除去する。

発生したスチームの合計量の、流動ばし、暁炉３１を冷
却するために必要なスチームの量に対する比は１．５６
に達し、かくして突然の負荷過剰に対して十分な制御予
備を与える。

約１０．５ｔ／ｈｒの水の直接噴霧による従来慣用の温
度制御法により同量の濃縮物を処理する場合、４２から
出るぱし、暁ガスの容量は２１，０００でＮ／ｈｒから
約３３ ０００〆Ｎ／トｒに増加し、その結果エネルギ
ー損失に加え、本発明の方法と較べて流動ぱし、競炉２
１の断面における約５０％の増加というもう一つの欠点
を招し、しまうことになる。

本発明書及び実施例は説明のためのものであって何ら制
限するものではないこと及び本発明の精神及び範囲から
逸脱することなく種々の修正及び変更がなされ得ること
は理解されよう。

【図面の簡単な説明】

第ｌａ図は本発明の方法の一つの態様を実施するための
装置のフローシート、第ｌｂ図は第ｌａ図の装置の種々
の点に行きわたるスチーム状態のグラフ図、第２図は腐
食性媒体を冷却する場合に本発明方法の他の態様を実施
するための装置のフローシートである。 ＦＩＧ．ｌｑ ＦＩＧ．ｌｂ ＦＩＧ．２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 沸騰水で満たされており、反応室から離して配置さ
   れている一定圧力の畜熱ゾーンからスチームを移動する
   ことを含み、該スチームは反応室及び畜熱ゾーンに幾つ
   かのサイクルで強制的に案内され、該スチームは該反応
   室で過熱され、次いで間接蒸発冷却により畜熱ゾーンに
   おいて冷却され、該スチームは該畜熱ゾーンにおいて一
   定圧力に保持され、過熱及び再冷却サイクルの数は、反
   応室へ供給される飽和スチームと供給水間のエンタルピ
   ー差に対する再冷却ステージのエンタルピー差の総計の
   比が少なくとも１．１であることを特徴とするスチーム
   の過熱を使用して冷却を達成する発熱反応の温度を制御
   する方法。 ２ 畜熱器から移動される飽和スチームを、過熱段階の
   一つから出る高度に過熱されたスチームとの間接熱交換
   によって最初の過熱ステージに入る前に予備加熱される
   特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 該反応室は流動床反応器である特許請求の範囲第１
   項記載の方法。 ４ 該発熱反応がＳＯ＿２−触媒反応である特許請求の
   範囲第１項記載の方法。 ５ 該発熱反応がサルフエーシヨンばい焼である特許請
   求の範囲第１項記載の方法。