JPS61501498A - 二成分または多成分反応器 - 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】 二成分または多成分反応器 本発明は、化学的処理や物理的処理を行うための二成分または多成分反応器に関 するものである。反応器の主な構成は、気体および／または固体材料用の供給装 置と、反応室と、固体または液体材料用の分離器である。

近年、多成分反応器の中でも、謂る流動層反応器が急速に一般化して来ておシ、 主として固体燃料によるエネルギー生産に応用されている。流動層反応器では、 固体気体懸濁物中で燃焼が起こり、固体および通常は非反応性物質が、燃焼工程 を安定化する働きをする。流動層反応器はその動作方式によって、主に次の２群 に分類できる。

１）−？ヤリャーとしてのガスに運ばれる固体粒子がほとんどない静的流動層反 応器 ２）固体粒子が反応器中を空気圧により運ばれる動的流動層反応器 実際の用途には常に、静的反応器と動的反応器両方の特長が含まれる。

動的流動層反応器が静的反応器を超える利点としては。

断面積放熱特性が高いことなどがあるが、中でも量も重要な利点は２そらく、気 体化合物を良く混合できる点であろう。これに対して動的反応器の欠点は、固体 分ＪｉＩ器が必らず必要になるということである。この欠点があるにもかかわら ず、流動層関係の用途では、動的流動層反応器を用いる方向にあるのが一般的傾 向である。

動的流動層反応器の固体分離器としては、はとんど例外なく、固体帰還ダクトに 通称ガスロックを設けた従来型のサイクロンが用いられている。カスロックの働 きは、反応器から出る気体流が、固体帰還ダクトを通ってサイクロンに入るのを 未然に防止することである。このような気体流が入ると、従来型サイクロンの分 離能力に本質的に有害な影響が出るためである。従来型サイクロンの欠点につＡ ては、公告されたフィンランド特許出願第８１２．５９６号の先行技術に関する 部分に、はとんど余すところなく記載されている。

フィンランド特許出願第８１２．５９６号においては、流通屋サイクロンを使用 した反応器について記載されており、従来型サイクロンを用いた反応器と比較し た場合、こちらの方が優るとしている。ここに示唆された解決法によると、動的 流動層用途に関連して、構造上の利点が得られることは明らかである。先行技術 の反応器に優る最も本質的な利点は、固体物質の自然循環に基く再循環方式と、 それに関連する動作上、構造上の利点である。

ところが問題の特許では、ある種の動作上、構造上の欠点があることも明らかで あり、その最も本質的なものについて後述する。

フィンランド特許出願第８１２，５９６号による反応器の粒子分離器の底部上に は、反応器の処理量に見合った量の固体物質が蓄積する。分離器の動作にガス除 去用／＜イブは不可欠であり、このパイプが％サイクロンの底部へと渡れる固体 物質が清浄な気体の中に混入するのを防止する。温度が高い場合、とのノ（イブ をセラミック製とせねばならず、高価な上重くなり、構造上の問題があった。

その上、分離器底部上に蓄積された固体物質を排出／くイブに入れる際に、前記 のパイプは相当な障害物となるのである。実際上、流通型サイクロンの底部にい て、循環物質の表面は前記物質、反応器、および処理量によって決まる位置と形 状をとる傾向があるが、前記のような位置と形状は、サイクロンの７０−パター ンから見て、概して望ましいものではない。艮好な分離率を得るためには、サイ クロンの容積の中で、ガス除去用）くイブとサイクｐン室の間にあって、蓄積さ れる固体物質の貯蔵にのみ使用される部分が必要である。

水平形サイクロンを用いた本発明の多成分反応器によると、垂直形サイクロン（ 従来製サイクロン、流通型サイクロン）を用いた流動層反応器の問題点や欠点を 無くすことができる。本発明による反応器の特徴は、特許請求の範囲第１項の特 徴の部分に記載の通シである。

本発明の最も重要な利点の中には、動的流動層反応器の各種爽２１！ｉｉ態様に おいて構造が単純化されていることの他、先行技術の反応器に比較して動作特性 が向上していることがある。水平形サイクロンを用いた場合％流通型サイクロン のように固体物質の貯蔵から来る動作上および構造上の欠点を無くすことができ る。また水平形サイクロンを使用することによって、先行技術の反応器に比較し て反応器の構造が単純になシ、シかも小型化されるため、設備費の節減にもつな がる。水平形サイクロンでは、固体物質の除去が分離器室の周囲から行われるの で、流通型サイクロンより動作がさらに安定する。前記の固体除去用パイプを配 置することによって、排出パイプの運搬量も増す。それは、固体物質が排出バイ ブに達すると執高速度になるためである（質量の流れ＝断面積×速匿×密度）。

上述のような特性によシ、水平形サイクロンは直列連結するのに特に適するもの である。

水平形サイクロンを用いた本発明の反応器は、反応器、分離器、ガスバイブおよ び帰還パイプの形状が熱膨張の点から見て有利であるため、第５図に示すような 煙管ボイラーの安全冷却された反応器部分Ｋ特に適するものである。

本発明の実施態様の例を第１．２．３図に挙げ、これを参照しながら次に、本発 明についてより詳細に説明することにする。

第１図は、本発明による動的流動層反応器を完全酸素化または部分的酸素化の下 で燃焼に応用したものか、あるいはある種の化学的または物理的処理を行うため の反応器を示している。

第２図は、煙管ボイラの一部としての、本発明による反応器の態様を示す。

第５１Ａは、本発明による反応器を、気体および／または溶融性、および蒸気状 および／または固体不純物を含む熱ガスの冷却、熱の回収、および精製に応用し たものを示す。

第１図は、水平形サイクロンに基く動的流動層反応器を燃焼用、より一般的に言 うと所望の多成分処理を行うために応用した場合の構造と動作方法を示したもの である。反応器の底部に配置された空気室２の入口１を通りて処理ガスが反応器 に導入される。反応器室５と空気室２０間に配置されたガス分配板３を介して、 ガスが反応器室５の底部に入シ、水平形分離器で分離された固体物質も帰還パイ プ９を通ってその中に導入される。固体処理物質は枝管１２から反応器内に送り 込まれる。反応器室５の外壁４を冷却しても良く、また反応器にも冷却用素子を 設けて良い。ガスを含む固体物質はダクト８を通って１反応器室５上部に配置さ れた水平形サイクロンの水平形分離器室７の円周に対して接線方向に通過する。

水平形サイクロンから壁部上に分離された固体物質は、分離器室の円周上に配置 された分岐管６を介して除去され、またそのダクトから固体物質がさらに帰還パ イプ９を通って反応器の所望の場所に送られる。水平形サイクロン中で精製され たガスは、開口部１０を通ってサイクロンの両側から排出される。排気分岐管１ １を分岐管１０に対して正接的に接続しても良く、そうすると排気ガスの接線速 度をいくらか回復することができる。

第２ＪＡは、第１図に示した種類の反応器に↓り達成される煙Ｕボイラの構成原 理を示したものである。燃焼空気が空気室１から空気分配板２を介して燃焼室４ に４大される一方、ｅ焼室底部には分岐管５から燃料が送り込まれる。本発明Ｋ ｊる反応器は、第１図の記載において示したｕＡＪ８！に従って動作するため、 水冷域１２中にすりぼりと配−さ九てンリ、従って十分に冷却される。水平形分 離器の排気ガスダクト６が％固体物質を椙製除去したガスを下部逆転室８に送る 。煙管９において、ガスはさらに冷却され、上部逆転室１０に入シ、そこからさ らにパイプ１１を通って、燃料ガスダクト系に入る。固体物質はパイグアを通っ て燃焼室４の適当な高さに戻される。分岐管１３．１４はそれぞれ、冷却水の導 入ダクトと排出ダクトである。

第５図は、本発明による反応器を熱ガスの精製と熱の回収に応用したものを示し ておｐ１流通型サイクロンを２つ直列連結したものによって達成されている。精 製すべき熱ガスは開口部１から反応器内に導入される。反応器内空間の底部には 混合室２があり、その中に固体物質が帰還パイプ４，１３を通って戻される。ま た、固体処理物質（例えば硫黄酸化物吸着用のＣａＣ０３）が必要な場合、その 物質も分岐管１７を介して混合室２内に送り込まれる。必要に応じて、処理物質 または廃棄物（例えばＣａ８０ｍ　）を分岐管１６を介して混合室２から除去す ることもできる。固体物質とガスはパイプ５から入って収集域５へと上昇する。

分岐ｆ６を通る固体含有ガスが、第１水平形サイクロン７の円周に対して接線方 向に通過する。−）備樗製さ九たガスが開口部８を介して分離器室の一端部また は両端部を通って第１分離器から除去される。

分離された固体物−、ｉｔｌ′ｉ、パイプ４を介して２昆合部２内に戻される。

予儂梢製されたガスは分岐管９を通って、第２水平形分離器の分離器室１０の周 囲に送られる。純粋ガスが開口部１１を介して第２水平形分離端部から除去され る。分離された固体物質は、排出パイプ１３を介して混合部２内に戻される。圧 力損失を減少させるために、ガスダクト９，１２は排出ｏａ、ｔｔに対して正接 的に取付けられている。第５図の分離器部分の冷却は、煙管構造として達成され ておシ、管３，４は外壁１４により形成される水冷域１５の中に配置されている 。

第１図に示す水平形分離器の場合、ガスは対称的にそこから除去され、分離器室 の端部は円錐形となりて−る。

分離器室端部を平面としても良いし、またガスを一方の側だけから除去するよう にして良いことは明白である。

必要に応じて、水平分離器の排出パイプ１０を分離器室７内部に延ばしても良ｔ ｎ、５ｇ１図中、反応器室と水平形分離器の閾の実際的連結法が示されているが 、分離器を例えば反応器室に関して偏心的に配置しても良く、また固体物質用４ ′遺グクトを反応器室の外に配設して良いことも明白である。

第３図に示した実施態様の冷却部分は、外壁内部に配

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）流動層部と、動的流動層部のガスを精製するための粒子分離器とを含み、水 平形サイクロンが反応器室に取付けられており、分離物質用の帰還パイプが前記 サイクロンの分離器の周囲、望ましくはその周囲の最下位地点に接続されており 、精製ガスが前記ナイクロンの分離器室の一端部または両端部から除去されるこ とを特徴とする二成分または多成分反応器。 ２）前記反応器が煙管ボイラの一部として取付けられており、前記反応器と前記 水平形サイクロンとが水冷外壁内部に完全に入るように取付けられていることを 特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載の反応器。 ３）前記反応器が不純物含有熱ガスの精製器および熱回収装置として機能するぺ く取付けられており、前記反応器部が前記水冷外壁の中に配置された垂直管で構 成されており、前記管の中のいくつかが分離固体物質の帰還パイプとして機能し ていることを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載の反応器。 ４）第１水平形サイクロンが圧力損失の小さな予備分離器として動作し、本来の ガス精製は直列に連結された第２水平形分離器で行われることを特徴とする、特 許請求の範囲第１項および第３項に記載の反応器。