JPS5851196B2 - ガスの冷却方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は冷却したとぎに粘着性を失う粘着性粒子を含む
熱ガスを冷却する方法およびその装置に関する。

上記の粘着性粒子は完全にあるいは部分的に溶融状態の
ものであり、それらはたとえば金属、塩、スラッグまた
は類似の物質である。

十分に低い温度に冷却したとき、それらは固化するかま
たは少なくともそれらの粘着性がなくなるほど硬くなる
。

しばしば溶融範囲には一つ以上の融点が含まれる。

そのような融点範囲はある場合には何百度もの温度をカ
バーすることもある。

粘着性粒子を含むガスは、良好な操作を妨げたりあるい
は完全にふさいでしまうことにもなる堆積物を壁、バル
ブ、出口等に形成するので、操作が難しい。

しばしばガス中の溶融汚染物は非常に希薄な液体なので
これらのほとんどの部分を除去することに例の問題もな
い。

しかし一般に、溶融粒子のミストはガス中に残り、これ
は冷却すると一時的に粘着性となり、次いで上記の問題
を生せしめる。

粘着性粒子を形成する重要な方法は、炭素含有供給物の
不完全燃焼による一酸化炭素を含むガスの製造である。

かつ炭は鉱物を高い割合で含んでおり（３０％というこ
ともある）、これらの鉱物はかつ炭を燃焼するときスラ
ッグを生じるのでかつ炭の燃焼には特に大きな問題点が
ある。

反応器から出るとぎガスは一般に１４００℃以上の、灰
分が高度の流動性を有する温度である。

発生するガスは溶融スラッグ粒子のミストを含んでいる
。

その後の工程のために粗生成ガスはたとえば３００′Ｃ
に冷却しなければならない。

石炭からのスラッグは通常１５００〜９００℃の温度範
囲で粘着性であり、この温度範囲では上記（７Ｅ題が生
じる。

従来プロセスでは粘着性粒子を含む熱生成ガスは比較的
ゆっくり冷却されるので、上記問題が生じる機会も多く
なる。

粒子がもはや粘着性でなくなれば、サイクロン、ペンド
セパレーター、フィルターおよび類似の装置のような周
知の方法で除去することができる。

本発明は粒子の粘着性の有害な効果をなくした、上記の
ようなガスを冷却する方法を提供するものである。

本発明によれば上記問題の発生は、熱生成ガスを管状帯
域に通すことにより、そして、冷却ガスとの緊密な混合
によって生成ガスおよび粘着性粒子を急速に冷却するこ
とにより、一方同時に管状帯域の壁に対する保護ガスシ
ールドの形成によって該壁の汚染を防ぐことにより、防
止される。

従って本発明は、冷却したときに粘着性を失う粘着性の
粒子を含有する熱生成ガスを冷却する方法において、該
熱生成ガスを管状帯域に通し、該帯域の入口付近で粒子
を含まないシールディングガスを導入し、該粒子を含ま
ないシールディングガスを導入する方法は該帯域の壁に
対して保護ガスシールドが形成されるような方法であり
該シールドは熱生成ガスが帯域の壁と接触して入るのを
妨げ、一方同時に該帯域内で冷却ガスを熱生成ガスへ加
え、該冷却ガスを加える方法は熱生成ガスと冷却ガスの
緊密な混合によって該粒子が急速に冷却されるような方
法に関するものである０この方法は炭素質物質の不完全
燃焼によって得られた生成ガスを冷却するのに特に適し
ている。

別の適当な例は油のガス化である。

該′シールディングガスを導入する方法は、シールディ
ングガスを充分な量即ちシールディングガスと熱生成ガ
スの供給容積比少なくとも０．１で、そして接線方向の
速度成分を有するよう導入することを含み、これにより
非常に良好に保護ガスシールドが形成される。

一方冷却ガスの添加は、はぼ同じ断面にありかつ管状帯
域の周囲に等間隔にある放射状に配した入口を通して冷
却ガスを熱生成ガスへ加えることにより行われ、これに
より非常に良好に生成ガスおよび粒子の急速冷却が遠戚
される。

低温の冷却ガスと緊密に混合することによってガスを冷
却することは非常に効果的であり、速い。

かくして冷却は比較的小さな空間で速やかに行なうこと
ができる。

粒子が粘着性である温度範囲を速く通るため熱い冷却帯
域を小さくすることができるので、これは犬□な利点で
ある。

その上、ガスシールドはその小さな領域にのみ保持する
必要がある。

必要な冷却ガスの量は当然必要な冷却の程度、冷却ガス
および熱生成ガスの性質および温度による。

シールディングガスと熱生成ガスの供給の容積比が少な
くとも０．１であるとき、すぐれたシールディング効果
が得られる。

生成ガスとシールディングガスの軸流速度がほぼ等しい
ことが好ましいことに留意して、一般にこの比は１．０
以上を越えてはならない。

これはガスシールドの安定性を守る。

シールディングガスおよび冷却ガスは生成ガスと混合し
うるいかなるガスでもよい。

二つのガスは同じものである必要はない。

少なくとも一部が蒸気よりなるシールディングガスおよ
び／または冷却ガスが有利である。

蒸気は縮合により容易に除去することができる。

蒸気の添加はまた生成ガスのある成分の化学変化、たと
えば煤またはメタンの一酸化炭素と水素への転化を行な
うのに好ましい。

吸熱工程である後者の転化の別の好ましい効果はさらに
生成ガスを冷却せしめることである。

これはまた油、煤または石炭を冷却ガスに添加すること
によっても遠戚しうる。

初めの場合には油のクラッキングが生じる。

煤および石炭は蒸気とまたは二酸化炭素と反応しうる。

シールディングガスおよび冷却ガスは粒子を含まない生
成ガスからなるのが都合よい。

管状帯域を通過した生成ガスは粘着性粒子が固化する程
度にまで冷却される。

次いで前記のようにこれらの粒子は容易に除去すること
ができる。

この冷却されたガスの側流はシールディングガスおよび
冷却ガスとして非常に好ましく使用することができる。

少なくとも管状帯域へ通すガスの入口付近において、高
度の流動性が粘着性粒子の堆積を不可能にするような高
い温度をシールディングガスが有していることがしばし
ば好ましい。

スラッグを含有するガスについてはこの温度は１５００
℃以上である。

適当なのは酸素または酸素含有ガスを管状帯域の入口付
近に導入することである。

シールディングガスおよび／または冷却すべき生成ガス
の可燃性成分を燃焼させ、かくして所望の位置の小さな
領域においてガスの温度を上げる。

シールディングガスは生成ガスと徐々に混合するのでシ
ールディングガスそれ自体はより低い温度であるのが好
ましい。

次いでシールディングガスは生成ガスの所望の冷却に大
いに寄与する。

本発明の方法の特別な具体例では、シールディングガス
および／または冷却ガスを炭化水素含有供給物を不完全
燃焼させる別の装置で製造する。

冷却ガスとして使用する部分を次いで冷却するが、シー
ルディングガスとして使用する部分は所望の高い温度を
有している。

シールディングガスは種々の方法で導入することができ
るであろうが、シールディングガスを速度成分が接線方
向となるよう導入するとき安定なガスシールドが得られ
る。

このようにシールディングガスと壁との間の緊密な接触
が得られる。

必要ならば、管状帯域に添って縦に間隔をおいて位置す
る一つ以上の場所でシールディングガスを導入してもよ
い。

冷却ガスはほぼ同じ断面に位置し、管状帯域の円周のま
わりに等間隔にある放射状に向いている入口を通して導
入する。

かくして冷却ガスはシールディングガスを通してガス噴
射の形で熱生成ガス中へ導入する。

これによりシールディングガスに小さな乱れを生ぜしめ
る。

さらに、冷却ガス入口は粘着性粒子を含有する熱生成ガ
ス流中に位置していないので、人口がふさがることは妨
げられる。

高温のシールディングガス、または酸素、または酸素含
有ガスをこれらの入口付近に導入することによって、い
くらかの生成ガスが局部的に壁に侵入したとしても、こ
れらの入口のすぐまわりは高温となり粘着性粒子は全く
堆積することができない。

放射状に向いた冷却ガス入口の直径は、導入する冷却ガ
スに対してこれらが管状帯域の中心に達することができ
るように強いガス噴射となるよう選択するのが好ましい
。

適当なガス噴射は５〜３０ｍ／ｓのガス線速度で得られ
る。

各々独自の直径を有する二種類の入口を使用すると有利
である。

ここでもまた各々が円周のまわりに等間隔に位置してい
るのが好ましい。

かくしてガス噴射は二つの異なる速度で得られ、これら
はより大きな貫通力を有する大きな入口から出てくる。

かくして冷却ガスは管状帯域の断面に存在する生成ガス
とよりよく接触するであろう。

直径の比は１．２〜１．５であるのが好ましい。

冷却ガスはシールディングガスの入口近くかつ下流に導
入するのが好ましい。

本来、ガスシールドはガスシールドが形成されるところ
で最も効果的でりある。

生成ガスはシールディングガスと接触し、混合し、その
結果ガスシールドは徐々に弱くなり、最終的に消える。

それ故、ガスシールドが生じている領域内で粒子がもは
や粘着性でない段階にまで生成ガスの冷却を進行させる
ことが重要である。

本発明に従う装置は、冷却すべき熱生成ガス源に接続す
ることができる管よりなり、該管は該接続部付近に位置
する環状のシールディングガス入口を備えており、該入
口は環状入口でシールディングガスに回転運動を与える
手段を備えており、管はさらに冷却ガスを放射状方向に
導入するための二つまたはそれ以上の入口を備えており
、該入口は該環状入口の下流かつその付近に管の周囲に
等間隔にあるものである。

本発明を図面でさらに明瞭に説明する。

図は本発明の具体例の装置の断面図である。

カラー１は下にある反応器（図示していない）と管状帯
域２との間の接続部である。

この例ではこの反応器は石炭、特にかつ炭のガス化に使
用することができる。

得られた生成ガスは１６００℃の温度であり、主にＣＯ
およびＮ２からなり、そしてさらにＣＯ２，Ｈ２Ｏ１あ
るいはＮ２、そして最終的には分散した溶融スラッグ粒
子を含んでいる。

これらの粒子は１６００℃で希薄な液体である。

これらがカラー１の壁に堆積するとしたら、液体フィル
ムが下方に流れる。

環状チャネル３はカラー１の上端近くの管状帯域２の壁
４にある。

入口５から粘着性粒子を含まないシールディングガスを
環状チャネル３に供給する。

該ガスは接線方向に導入する。従って、このシールディ
ングガスは接線方向の速度成分を有して帯域２に入る。

そして、壁４に対するガスシールドを形成する。

チャネル３の底６は好ましくは少なくとも１０’の傾斜
を有しガス入口へ流れるのを妨げる。

カラー１のリム７はスラッグが希薄液であるように保つ
べく十分に熱いままであることが重要である。

この端に酸素または酸素含有ガスを導入する補助人口８
がある。

次に入口５からのシールディングガスの生成ガスの可燃
性成分は酸化し、局部的に温度が上がる。

環状供給ライン１１に接続する入口である壁４の入口９
および１０を通して冷却ガスを供給する。

この冷却ガスはガス噴射の形で生成ガス中へ侵入させる
。

入口９および１０は各々異なる直径を有し、壁４の周囲
に等間隔にある。

生成ガスはこの冷却ガスで９００℃以下の温度に冷却さ
れ、この温度でスラッグ粒子はそれらの粘着性を失う。

次いでこれらをそれ以上特定されていない周知の方法で
除去することができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の装置の具体例の断面図である。 ２・・・・・・管状帯域、３・・・・・・環状チャネル
、５・・・・・・シールディングガス入口、８・・・・
・・補助入口、９゜１０・・・・・・冷却ガス入口。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 炭素質物質の不完全燃焼によって得られ、そして冷
   却したときに粘着性を失う粘着性の粒子を含む熱生成ガ
   スを冷却する方法において、該熱生成ガスを管状帯域に
   通し、該帯域の入口付近で粒子を含まないシールディン
   グガスを、シールディングガスと熱生成ガスの供給容積
   比少なくとも０．１で、接線力向の速度成分を有するよ
   う導入し、それによって該帯域の壁に対して保護シール
   ドが形成され、該シールドは熱生成ガスが該帯域の壁と
   接触して入るのを妨げ、一方同時に該帯域内で冷却ガス
   をほぼ同じ断面にありかつ該管状帯域の周囲に等間隔に
   ある放射状に配した入口を通して該熱生成ガスへ加える
   ことを特徴とする上記方法。