JP3796404B2 - 微粒子物質から液体を除去するための方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微粒子物質中に存在する液体の過熱気体又は蒸気により主として転送される熱の供給を通して蒸発により微粒子物質から液体を除去する方法に関し、本方法は実質的な閉システムにおいて使用される。
【０００２】
本発明はまた、前記方法を実施するための装置に関し、この装置は実質的に、液体を除去すべき微粒子物質を導入するための手段、乾燥微粒子物質を排出するための手段、これら蒸気に熱エネルギを供給するための手段及び蒸気からダスト物質を除去するための手段を有する閉コンテナから構成される。
【０００３】
【従来の技術】
微粒子物質は、大きさが均一な微粒子であることも、大きさが互いに相当異なる微粒子であることもある。物質は除去したい幾つかの異なる揮発性及び液化性成分を含むことがあり、除去は同一揮発性液体の過熱気体雰囲気内で行われる。除去すべき液体が水分である場合、関係する工程は、乾燥が過熱水蒸気中で起こる乾燥工程である。しかしながら、以下において乾燥工程に言及する場合、これらは水分以外の液体を微粒子物質から除去する同様の工程が同じように含まれることは、理解されるであろう。
【０００４】
本発明において開示する種類の方法及び装置は、例えば、欧州特許出願第８２８５００１８．１号（公報番号、ＥＰ ０．０５８．６５１ Ａ１）において知られている。この公知技術を用いると、乾燥工程は、過熱水蒸気内に縣濁されながら直列接続垂直パイプ又は熱交換器を通って流れる乾燥すべき微粒子により行われる。この方法は、実施に当たって、十分高くて十分な数の垂直パイプと熱交換器を構築することが不可能なので、比較的短い一様な相対滞留時間を示す。例えば、流速が２０ｍ／秒であるとき、それぞれが高さ４０ｍの垂直処理ゾーン３０個を用いて、僅か数秒間の滞留時間を達成することが出来る。これは、微粒子が極めて均一な大きさであり、極めて短い乾燥時間を有しなければなないことを意味し、これは本方法が小さい均一な微粒子にのみに適している理由である。
【０００５】
欧州特許第０．１５３．７０４号からもまた一つの方法と装置が知られており、これは垂直で比較的長い直列の処理ゾーンから構成されており、その中を通して過熱蒸気が上向きに供給される。処理ゾーンの上方には、水分含有量の減った微粒子が移送される共通ゾーンがあり、微粒子はここからさらに取出ゾーン又は排出ゾーンに転送される。処理ゾーンの下端では、接続チャンネルを通じて、少なくとも幾らかの微粒子を、一つの処理ゾーンから次のゾーン導くことが出来る。この公知技術では、長い、垂直な処理ゾーンの構成が、中間サイズ微粒子の大部分に長過ぎる滞留時間を与えることを意味する。その結果、これらは不都合に高い乾燥物質含有量まで乾燥され、これが生成物品質を低下させる。多くの生成物が関係する場合に、水分の再吸収がこれにより減少するからである。さらに、構成体が高いことから、建物と設置費用が比較的高くなる。最後に、処理ゾーンの分割により、一部は生成物の吸着のため、また一部は生成物上方に凝縮する水蒸気のため、湿潤微粒子物質が装置の第一ゾーンに詰まって、非常に重くなり、水蒸気の流れによる運動を続けることが出来なくなる危険性が大きい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、数個の処理ゾーン使用に関係する前記の欠点を除き、微粒子物質中のすべての大きさの微粒子について最適処理時間が得られる方法と装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的は、前文に開示された種類の方法を用いて達成され、請求項１で明示したような方法、及び請求項４に明示したような方法で構成された前文に開示する種類の装置を用いて実施される。
ここでは水平チャンバのみを使用しているので、方法の実施のため適切に低いコンテナ構造が得られ、装置もまた適切な高さの低い構造体となる。環状チャンバ内の開示したような蒸気流及び底の構造により、微粒子物質に関しほぼ垂直な面内で循環又は回転運動が得られ、生成物のすべての部分が運動状態に保たれ、生成物と過熱蒸気との間に緊密な接触が得られることが確実になる。
本発明にしたがう方法についての好適実施例を関連請求項２及び３に開示し、本発明にしたがう装置の好適実施例を請求項５−１０に開示する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
ここで添付図面を参照して本発明を詳細に記述する。
【０００９】
本発明にしたがう装置は、実質的に、互いにその上方に重ねて置かれた三部分を含む。つまり、図１及び２に示したような底部９、図３及び４に示したような円錐形移行部品並びに図５及び６に示した上部２０である。
【００１０】
図１及び２から分かるように、底部９は外壁として外側円筒面３を有するほぼ円筒形のコンテナを含む。底部の内部には、環状又は一部環状の低いチャンバ１があり、これは頭部が開いていて、側面では、一部は外側円筒面３が、一部は内側円筒面２が、境界を限る。底では、二重曲線底１０が環状チャンバ１の境界を限る。この二重曲線底は長円形断面又は図１に示すような半円形断面を有することもあるが、長円形又は半円形から外れた断面もまた有することが出来る。底１０の最深部は半部の真ん中にあり、側面はチャンバの内縁及び外縁に、つまり内側円筒面２及び外側円筒面３に向かって上方に曲がる。製造上の理由のため、底は単一の曲線又は円形を近似するように組み立てた平板片から作ることが出来る。さらに、二重曲線底１０は穴あきとして一連の孔１１を設けることも出来る。これらの孔についは後で詳細に説明する。
【００１１】
装置の底部９はまた乾燥すべき微粒子物質のための供給パイプ５、及び乾燥物質のための排出パイプ６をも有する。内側円筒面２は管状中間チャンバ４を形成し、これは点線で示すように、装置の残りの部分を通って上方に伸び、環状チャンバ１の下で下向きに開く。
【００１２】
最後に、環状チャンバの中に、図１及び２に図示するように懸垂されて、板１３が設けられている。その機能は後に開示するが、これらの板は（示したように）内側円筒面２から及び外側円筒面３から（図１及び２には示さない）の双方から伸ばすことが出来、これら配置形態の一つを使用することも出来るし、両形態の組合せを使用することも出来る。懸垂板１３は前方に曲げるか又は示したように線分１４に沿って曲げることもある。
【００１３】
装置の底部９の機能をここで詳細に説明する。乾燥すべき微粒子物質は、普通に知られているがここには示さない方法により供給パイプ５を通じて環状チャンバ１に連続的に供給される。同時に、過熱蒸気が矢印８で示すように上から管状中間チャンバ４を下方に通過して環状チャンバ１下の空間に導入され、そこから過熱蒸気は二重曲線底１０の中の孔を通って上向きに環状チャンバ１の中に流入する。
【００１４】
底１０にある孔１１は、一部は蒸気が底板に直交して流れる単純な孔及び、一部は板に対し０度と９０度の間の角度を作る流入方向を蒸気に与える孔の組合せから成る。この角度は０度と８０度の間であるのが望ましく、実用においてこの角度は原則として０度と３０度の間の間隔に制限される。さらに、比率の関係では、板の中で外側周縁に最も近い部分における孔あき面積は、内側周縁に最も近い部分より大きい。蒸気の流入方向と相俟って、これは図１で矢印１２で示したような、微粒子生成物のほぼ垂直面内の回転運動を生じ、それにより、物質流内のすべての大きさの微粒子が運動するのを確実する。さらに、微粒子の回転運動はまた、例えば、微粒子とともに蒸発させたい液体の被覆過程又は導入をもまた支援する。
【００１５】
底１０の中の傾斜孔１１に関する傾斜角量は、一部は適切な回転運動が確実になるよう径方向に、一部は供給パイプ５から排出パイプ６まで環状チャンバ１の中をめぐる微粒子の運動を確実にするため周辺方向に、関係の孔１１のある場所により角度が変わるよう定めることが出来る。過熱蒸気の吹き込み方向はこうして環状チャンバ内の前進移動を増加又は減少させるため利用することが出来る。加えて、懸垂板１３を移送の制御に利用することが出来る。これらの板は通常放射状ではなく、環状チャンバ１の中での前進移動が適切に早い方法で起こる方向に伸びるよう配置される。さらに、前に述べたように、これらの板は、微粒子生成物に必要な移送速度を確実にする目的で、前方に曲げるか又は線分１４に沿って曲げることが出来る。最後に、板１３は前述のように内側円筒面２及び／又は外側円筒面３から伸ばすことが出来、これら懸垂方法の混用により板の間に迷路効果の類が生じる。
【００１６】
物質流中で微粒子から液体を蒸発させるため必要なエネルギは、一部は過熱蒸気の供給からから得るが、その一部は加熱面にすることが出来る懸垂板１３及び装置の外壁から発することが出来る。これらの板１３は、例えば、環状チャンバ内を支配する圧力より高い圧力で蒸気をその間に導入する空洞を形成する一体溶接板で構成することが出来る。
【００１７】
微粒子生成物が環状チャンバ１の中を回って移送されるとき、最後には隔離壁７に達する。これは、排出パイプ６の直近にあって、生成物流の環状チャンバ内での前進運動を阻止し排出パイプ６を通じて生成物を外側に導く。そこから、示されていない通常知られた手段により生成物をさらに転送することが出来る。
【００１８】
図２に示すように、供給口５は環状チャンバ１の最初の部分ではなく、隔離壁７と供給口５との間に一定の距離があるように設けられている。これにより、供給される湿潤微粒子物質を、環状チャンバ最前部からの一部乾燥物質と直ちに混合させ、新たに導入された湿潤物質による被覆及び吸着の危険性を大幅に低減することが出来る。
【００１９】
流動ベッド型の乾燥チャンバに普通用いられるように、流動ベッド、つまりこの場合は環状チャンバ１、自体の上方に水平断面積の大きい追加チャンバがある。この領域への移行は図３及び４に示したような構成の円錐形移行部品１５である。ここには点線で、移行部品を装置の残りの二部分とつなぐ方法をもまた、示してある。見られるように、外側円筒面３は装置の底部９から上方に円錐形移行部品１５の円錐形外壁１６の中に伸び、内側円筒面２は底部から上方に円錐形移行部品１５まで連続していて、ここでもまた管状中間チャンバ１４が見出されるようになっている。微粒子物質に熱と回転運動の双方を与えた環状チャンバ１を通って上方に流れた過熱蒸気は、蒸気により前に運ばれる微粒子を蒸気の中に含みながら、円錐形移行部品１５を、内側円筒面２と円錐形外壁１６の間で通ってさらに上方に流れる。上方に流れる蒸気の速度は非常に大きいので微粒子の大部分がこの移行部品の中に移送されてここでこれら微粒子が乾燥される。
【００２０】
蒸気により駆動された微粒子の大部分は円錐形移行部品１５の中で分離される。このときこれらは、成層沈降に共通の特性を有する方法により分離される。円錐形移行部品の中には、内側円筒面２と円錐形外壁１６との間に、内側円筒面２から外向きに円錐形外壁１６に向かって放射状に伸びる数多くの板１７が設けてある。図４にはほんの小数しか示していないこれらの板１７は、内側円筒面２から必ずしも放射状に伸びる必要はない。円錐形移行部品１５の中に設ける板１７の数は、板の間の間隔が２００ｍｍと５００ｍｍとの間になるようなものであるのが好適である。これらの限界内に入る距離を得るため、例えば二分板のような板を、装置中心から最も遠い位置に挿入することが出来る。板１７は、移送方向に対し前向きに傾くように配置され、示したように一つ以上の曲げ線を有することが出来る。
【００２１】
板１７は、外側で円錐形外壁１６には達しない。しかし、好適には頭部において、この板が延長部１９を有していて外壁に達し円錐形外壁１６により支えられる個所があってもよい。さらに、板１７には、比較的大きい板を強化するためリブ（示さず）を設けることが出来る。適切な方法で構成したとき、これらのリブもまた蒸気と微粒子物質の流れの制御に役立つことがある。
【００２２】
蒸気及びそれが運ぶ微粒子は板１７まで通過し、ここで板の傾斜のため流れの方向変化が起こって、微粒子が下方にある次の板１７の上方に落ちるよう蒸気の速度が減少する。微粒子はこの板の頭部から下方に板と円錐形外壁１６の間のスロットまで、さらに円錐形外壁から下方に環状チャンバ１の中まで滑り落ち、そこから微粒子は移送方向の前方にある板１７の間に再び吹き上げられる。このとき蒸気は板１７の間を通過し、ほとんどの粒子は円錐形移行部品１５の上の外側に達するのを妨げられ、同時に微粒子は蒸気により装置の中を前に移送される。ダスト粒子のみが蒸気により円錐形移行部品１５を超えて外側に追い出される。懸垂板１３と同様の方法で、板１７は加熱来ることが出来、その結果外壁１６のように加熱面として役立つことも出来る。
【００２３】
円錐形移行部品１５には、図４に示すように、隔離壁７もまた設けられている。この隔離壁７は、環状チャンバ１の端に到達し、したがって乾燥した微粒子物質が、蒸気により再び吹き上げられて、環状チャンバの最前部の中まで超えてしまうのを防止する。
【００２４】
円錐形移行部品１５は、図５及び６に示す装置の最上部２０まで通じており、その中でダストの最終分離が行われる。示したように、上部２０は円筒形で、その中に円錐形外壁１６が円錐形移行部品１５（図５では点線で示す）から上方に伸び、頭部で閉じる外壁を形成する。内部には、円筒面２及びそれと共に中間チャンバ４が最上部の中で相当距離上方に伸びる。最上部２０には、中間チャンバ４の上方に、円筒形部分２２があって、これは頭部においては周辺の扇形を覆って羽根２１の付いた開口部を有し、底部においては環状の樋２３により中間チャンバ４と結合している。
【００２５】
円筒部分２２はサイクロンを構成しており、その中でダスト粒子を運ぶ上向蒸気流が羽根２１の間の部分２２に流れ込んでサイクロン場を形成する。ダスト粒子は円筒部分２２の壁上に集まり、壁に沿って沈降し、環状樋２３の中にある排出口２４（図６に示す）を通過するまで環状樋２３の内部をめぐって回転する。図７に詳細を示すように、排出口２４は、ダスト粒子と蒸気流の一部を出口コーン２６の中に吸引するエジェクタ２５に通じている。エジェクタ２５は外部供給源からの蒸気により駆動される。出口コーン２６は、乾燥生成物が装置から取り出される領域の上、つまり排出パイプ６の上の領域、に置くのが好適である。
【００２６】
図６に示すように、円筒部分２２への入口を作る羽根２１は、環状チャンバ１の最終部分の上、即ち排出パイプ６が置かれる領域に最も近い部分、に置くのが好適である。その結果は、最上部２０において、円筒部分２２の外側で、上方に上る蒸気の中に回転流を生じることである。この回転流は、円筒面の一部として構成された板３０を通り抜ける。これらの板３０を通り抜けることにより、蒸気が運ぶダスト質量の一部が境界層にある板を滑り落ち、羽根２１及び円筒部分２２に向かって運ばれるダストの量が減少する。回転流は図６に示すように置かれた隔離壁７により止められ、その後、流れは羽根２１の間で円筒部分２２に導かれる。
【００２７】
円筒部分２２に達した蒸気流は、主蒸気流の形で矢印２７で示したように中間チャンバ４を下方に通過する。しかし、微粒子物質の乾燥においては、流れに追加蒸気が追加され、これが対応する余剰蒸気量だけを外側に導くことを必要にする。これは装置の最上部２０の頭部にある開口部２８を通じて、矢印２９で示したように起こる。この余剰蒸気は蒸発に用いられたエネルギのすべてを含む。余剰蒸気の凝縮により、このエネルギを回収して工程に戻すことが出来るので、こうして可能な最小のエネルギ消費により、また空気を何ら汚染することなく液体の分離が行われる。さらに、外側に出す蒸気量を制御することにより、閉システム内の圧力を制御することが出来、これにより、例えば３から４バールの圧力の下で働くことを利点とすることが出来る。
【００２８】
中間チャンバ４を下方に通過するとき、主蒸気流はまた熱交換器又は過熱器（示さず）もまた通過し、それにより蒸気の過熱が増加して、新しい乾燥可能性を獲得するようになる。装置の底部９にはまた、ブロワー、例えば遠心ブロワー（示さず）もあって、これが環状チャンバ１を通じて過熱蒸気を上方に再送する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明にしたがう微粒子物質から液体を除去するための装置に関する底部分の、図２の線Ｉ−Ｉに沿って取った、垂直断面図。
【図２】図１に示す底部分の、図１の線ＩＩ−ＩＩに沿って取った、垂直断面図。
【図３】本発明にしたがう装置のための円錐形移行部品の垂直断面図。
【図４】図３に示す移行部品の、図３の線ＩＶ−ＩＶに沿って取った、垂直断面図。
【図５】本発明にしたがう装置上部の、図６の線Ｖ−Ｖに沿って取った、垂直断面図。
【図６】図５に示す部分の、図５の線ＶＩ−ＶＩに沿って取った、水平断面図。
【図７】関連エジェクタの付き排出口の、図６の線ＶＩＩ−ＶＩＩに沿って取った、垂直断面図。
【符号の説明】
１： 環状チャンバ、 ５： 微粒子物質用供給口、
６： 微粒子物質用排出口、
１０： （チャンバの）底、 １１： 孔、 １３： 板、
１５： 円錐形移行部品、
１７： 板、 ２２： 円筒形部分

Claims (10)

1. 微粒子物質中に存在する液体の過熱気体又は蒸気により主として転移された熱の供給を通じる蒸発により微粒子物質から液体を除去するための、実質的に閉システム内で行われる方法であって、
   過熱蒸気を導入する管状中間チャンバ（４）を囲んで連通するほぼ水平に横たわる環状又は一部環状の１つのチャンバ（１）の形の処理チャンバに微粒子物質が連続的に供給されるステップと、微粒子物質が過熱蒸気により動かされ、環状チャンバ（１）を通る微粒子物質の移送が起こるよう、環状チャンバ（１）の底にある孔（１１）を通って過熱蒸気が下から吹き上げられるステップとを含むことを特徴とする方法。
2. 環状チャンバ（１）の底（１０）が樋型か、二重曲げか又はほぼ二重曲げ形状かとなっており、その中を通って制御された方向に過熱蒸気が導入されるステップと、チャンバの内側より大きい流量の過熱蒸気がチャンバの外側近傍で環状チャンバ内に供給されるステップとを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 微粒子物質用排出口（６）近傍の環状チャンバ（１）の部分より大きい流量の過熱蒸気が微粒子物質用供給口（５）近傍の環状チャンバに供給されるステップとを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 液体を除去しようとする微粒子物質の導入手段を有するほぼ閉鎖されたコンテナと、乾燥微粒子物質の排出手段と、過熱気体のコンテナ内循環手段と、これら気体への熱エネルギ供給手段と、これら気体からダストを分離するための手段とを含み、ほぼ水平に横たわり、環状又は一部環状のチャンバ（１）として構成された処理チャンバをコンテナが含み、蒸気が貫通出来る底（１０）を前記チャンバが有するステップと、底（１０）が孔（１１）を備えているステップと、底が、環状チャンバの内側近くに比べて大きい孔面積を環状チャンバの外側近くに有し、微粒子物質用排出口（６）近傍に比べて大きい孔面積を微粒子物質用供給口（５）近傍に有するステップと、底（１０）の孔が、一部は底に直角に一部は底（１０）に対して０度と９０度との間、好適には０度と８０度との間で特に０度と３０度との間の角度で、各種の方向に蒸気の流入が起こるような形状になっており、微粒子生成物内で回転運動と、出来れば環状チャンバの周辺方向への運動と、が促進されるようになっているステップとを含むことを特徴とする請求項１の方法を実施するための装置。
5. 環状チャンバ（１）の底（１０）が、環状チャンバの内縁と外縁との間のチャンバ幅の中央半部内にある最低点を有する形状を垂直断面において有し、チャンバの底（１０）が半円形状か、長円形状か又は多分角形でこのような形状の相似形か、になり得るような方法で構成されていること、を特徴とする請求項４に記載の装置。
6. 環状チャンバ（１）の中に板（１３）が懸垂されており、前記板（１３）は環状チャンバ（１）の内側（２）及び／又は外側（３）から伸びていて、環状チャンバ内に微粒子物質の適切な充填が確実になるような方向にそのような傾斜及び／又は曲げをつけて懸垂されていること、を特徴とする請求項４又は５に記載の装置。
7. 環状チャンバ内に懸垂された板（１３）が、板（１３）を蒸気が供給出来る空洞をつけた構成にすることが出来て、蒸気流と微粒子物質とのための加熱面として役立つこと、を特徴とする請求項６に記載の装置。
8. 装置が、環状チャンバ（１）の上でコンテナに配置されその中を過熱蒸気が流れることの出来る円錐形移行部品（１５）の形のコンテナ部分を含み、その円錐形移行部品（１５）の中に内壁（２）から放射状に出て微粒子物質が移送される方向に前向きに傾き又は曲がった板（１７）があることと、円錐形移行部品（１５）の円錐形外壁（１６）に向かう外縁の少なくとも一部にわたって、前記板（１７）がこの円錐形外壁（１６）から距離を置いて横たわることと、を特徴とする請求項４−７のいずれか１項に記載の装置。
9. 円錐形移行部品（１５）の内壁（２）から放射状に出る板（１７）が、板（１７）を蒸気が供給出来る空洞をつけた構成にすることが出来て、蒸気流と微粒子物質とのための加熱面として役立つこと、を特徴とする請求項８に記載の装置。
10. 装置がコンテナの最上部に円筒形部分（２２）を含み、前記円筒形部分（２２）がサイクロンを構成していて、その中で、過熱気体からのダスト分離が、これらを下の熱エネルギ供給手段に導く前に、起こるること、を特徴とする請求項４−９のいずれか１項に記載の装置。

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