(57)【要約】  アセチレン発生機への給水制御をより高精度に行うことが可能なアセチレン発生設備、アセチレン発生設備の制御方法及びアセチレンガスの製造方法を提供する。カルシウムカーバイドと水とを反応させてアセチレンガスを発生させるアセチレン発生機１と、アセチレン発生機１にカルシウムカーバイドを供給する供給タンク２と、アセチレン発生機１に水を供給する水供給部３と、アセチレン発生機１から排出されるアセチレンガスの発生量を検出するガス流量検出器４と、アセチレン発生機１から排出されるアセチレンガスの温度を検出するガス温度検出器５と、アセチレンガスの発生量とアセチレンガスの温度とに基づいて、アセチレン発生機１に供給する水の流量を制御する制御装置６とを備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カルシウムカーバイドと水とを反応させてアセチレンガスを発生させるアセチレン発生機と、
前記アセチレン発生機にカルシウムカーバイドを供給する供給タンクと、
前記アセチレン発生機に水を供給する水供給部と、
前記アセチレン発生機から排出されるアセチレンガスの発生量を検出するガス流量検出器と、
前記アセチレン発生機から排出される前記アセチレンガスの温度を検出するガス温度検出器と、
前記アセチレンガスの発生量と前記アセチレンガスの温度とに基づいて、前記アセチレン発生機に供給する水の流量を制御する制御装置と
を備えるアセチレン発生設備。
【請求項２】
前記水供給部から供給される水の温度を検出する水温度検出器を更に備え、
前記制御装置が、前記アセチレンガスの発生量、前記アセチレンガスの温度及び前記水の温度に基づいて、前記アセチレン発生機に供給する水の流量を制御する請求項１に記載のアセチレン発生設備。
【請求項３】
前記制御装置が、
前記ガス温度検出器が検出した前記アセチレンガスの温度を用いて前記ガス流量検出器が検出した前記アセチレンガスの発生量の測定値を補正する補正部と、
補正後の前記アセチレンガスの発生量を用いて前記アセチレン発生機に供給する前記水の必要供給流量を算出する算出部と、
前記必要供給流量と基準値とを比較する比較部と、
前記必要供給流量が前記基準値を満たさない場合に、前記アセチレン発生機に供給する水の流量を増加又は減少させる調整部と
を備える請求項１に記載のアセチレン発生設備。
【請求項４】
カルシウムカーバイドと水とを反応させてアセチレンガスを発生させるアセチレン発生機と、
前記アセチレン発生機にカルシウムカーバイドを供給する供給タンクと、
前記アセチレン発生機に水を供給する水供給部と、
前記水供給部が供給する水の温度を検出する水温度検出器と、
前記アセチレン発生機から排出されるアセチレンガスの発生量を検出するガス流量検出器と、
前記アセチレンガスの発生量と前記水の温度に基づいて、前記アセチレン発生機に供給する水の流量を制御する制御装置と
を備えるアセチレン発生設備。
【請求項５】
前記制御装置が、
前記水温度検出器が検出した前記水の温度に基づいて、前記アセチレン発生機に供給する水の供給倍率を補正する補正部と、
補正後の前記水の供給倍率と前記アセチレンガスの発生量とに基づいて前記アセチレン発生機に供給する前記水の必要供給流量を算出する算出部と、
前記必要供給流量と基準値とを比較する比較部と、
前記必要供給流量が前記基準値を満たさない場合に、前記アセチレン発生機に供給する水の流量を増加又は減少させる調整部と
を備える請求項４に記載のアセチレン発生設備。
【請求項６】
前記アセチレン発生機が、
前記アセチレン発生機の上部に設けられた前記カルシウムカーバイドの投入口と、
前記アセチレン発生機の内部に設けられ、前記投入口に接続された反応段と、
前記反応段に連結され、前記反応段に水を供給する複数のスプレーノズルと、
前記反応段の下段に設けられ、前記カルシウムカーバイドと前記水とを反応させて得られる副生消石灰を混合する混合段と
を備え、
前記制御装置が、前記複数のスプレーノズルから供給する水の流量比を制御する請求項１〜５のいずれか１項に記載のアセチレン発生設備。
【請求項７】
前記供給タンク内が、不活性ガスにより前記アセチレン発生機内よりも高い圧力に加圧されている請求項１〜６のいずれか１項に記載のアセチレン発生設備。
【請求項８】
前記ガス温度検出器及び前記ガス流量検出器が、前記アセチレン発生機の後段に接続された水封器の出口を流れるアセチレンガスの温度及び流量を検出する請求項１〜３のいずれか１項に記載のアセチレン発生設備。
【請求項９】
アセチレン発生機内にカルシウムカーバイドと水とを供給し、前記カルシウムカーバイドと前記水とを反応させてアセチレンガスを発生させる工程と、
前記アセチレン発生機から排出されるアセチレンガスの発生量を検出する工程と、
前記アセチレン発生機から排出されるアセチレンガスの温度を検出する工程と、
前記アセチレンガスの発生量と前記アセチレンガスの温度とに基づいて、前記アセチレン発生機に供給する水の流量を制御する工程と
を含むアセチレン発生設備の制御方法。
【請求項１０】
前記アセチレンガスの発生量と前記アセチレンガスの温度とに基づいて、前記アセチレン発生機に供給する水の流量を制御する工程が、
検出されたアセチレンガスの温度により、検出されたアセチレンガスの発生量の測定値を乾きガスの体積に補正し、補正後の前記アセチレンガスの発生量に基づいて、前記アセチレン発生機に供給する水の流量を増加又は減少させる工程を含む請求項９に記載のアセチレン発生設備の制御方法。
【請求項１１】
前記アセチレン発生機に供給する水の流量を制御する工程が、
検出した前記アセチレンガスの温度を用いて、検出した前記アセチレンガスの発生量の測定値を補正し、補正後の前記アセチレンガスの発生量を用いて前記アセチレン発生機に供給する水の必要供給流量を算出する工程と、
前記必要供給流量と基準値とを比較する工程と、
前記必要供給流量が前記基準値を満たさない場合に、前記アセチレン発生機に供給する水の流量を増加又は減少させる工程と
を含む請求項９に記載のアセチレン発生設備の制御方法。
【請求項１２】
前記水供給部が供給する水の温度を検出する工程を更に備え、
前記アセチレン発生機に供給する水の流量を制御する工程が、検出された水の温度により水の蒸発量補正を行い、水の蒸発量補正結果に基づいて前記アセチレン発生機に供給する水の流量を増加又は減少させる工程を含む請求項９に記載のアセチレン発生設備の制御方法。
【請求項１３】
アセチレン発生機内にカルシウムカーバイドと水とを供給し、前記カルシウムカーバイドと前記水とを反応させてアセチレンガスを発生させる工程と、
前記アセチレン発生機内に供給する水の温度を検出する工程と、
前記アセチレン発生機から排出されるアセチレンガスの発生量を検出する工程と、
前記アセチレンガスの発生量と前記水の温度に基づいて、前記アセチレン発生機に供給する水の流量を制御する工程と
を含むアセチレン発生設備の制御方法。
【請求項１４】
請求項９〜１３に記載のアセチレン発生設備の制御方法を用いたアセチレンガスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アセチレン発生設備、アセチレン発生設備の制御方法及びアセチレンガスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
工業的にアセチレンを発生する方法としては、カルシウムカーバイド（ＣａＣ2、以下「カーバイド」という。）と水を反応させる方法が古くから行われており、湿式法と乾式法が知られている。湿式法はカーバイドに対して１０当量以上の水を反応させる必要があり、副生成する消石灰と水の混合物の処理が煩雑になるため、今日では乾式法が主流となっている。【０００３】
従来の乾式アセチレン発生設備としては、例えば特公昭３１−７８３８号公報に記載のアセチレン設備が知られている。この設備では、アセチレン発生機において、カーバイドと反応理論量の１．９〜３倍量の水とを混合し、混合物を撹拌しながら、アセチレン発生機内部に設けられた棚板上に順次降下させている。発生機内で発生したアセチレンガスは、発生機上部に設けられた取出管から取り出される。特公昭３１−７８３８号公報には、運転時にアセチレン発生機へ供給する水の給水量は、原料カーバイドの品位の測定値に対して制御を行い、カーバイド供給量は発生アセチレンの流量とカーバイド品位の測定値とから制御を行うことが記載されており、これら二要素に比例的関係を持たせて両者を互いに制御する自動制御としてもよいことも記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公昭３１−７８３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された発明のように、原料カーバイドの品位の測定値に基づいて給水量を制御する方法では、制御の安定性が不十分である。つまり、供給する水の急激な温度変化や、品位の異なる原料が供給された場合の反応の急変等には、対応しきれない場合がある。【０００６】
そこで、本発明は、アセチレン発生機への給水制御をより高精度に行うことが可能なアセチレン発生設備、アセチレン発生設備の制御方法及びアセチレンガスの製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は一側面において、カーバイドと水とを反応させてアセチレンガスを発生させるアセチレン発生機と、アセチレン発生機にカーバイドを供給する供給タンクと、アセチレン発生機に水を供給する水供給部と、アセチレン発生機から排出されるアセチレンガスの発生量を検出するガス流量検出器と、アセチレン発生機から排出されるアセチレンガスの温度を検出するガス温度検出器と、アセチレンガスの発生量とアセチレンガスの温度とに基づいて、アセチレン発生機に供給する水の流量を制御する制御装置とを備えるアセチレン発生設備である。【０００８】
本発明に係るアセチレン発生設備の別の一実施形態においては、水供給部から供給される水の温度を検出する水温度検出器を更に備え、制御装置が、アセチレンガスの発生量、アセチレンガスの温度及び水の温度に基づいて、アセチレン発生機に供給する水の流量を制御する。【０００９】
本発明に係るアセチレン発生設備の更に別の一実施形態においては、制御装置が、ガス温度検出器が検出したアセチレンガスの温度を用いてガス流量検出器が検出したアセチレンガスの発生量の測定値を補正する補正部と、補正後のアセチレンガスの発生量を用いてアセチレン発生機に供給する水の必要供給流量を算出する算出部と、必要供給流量と基準値とを比較する比較部と、必要供給流量が基準値を満たさない場合に、アセチレン発生機に供給する水の流量を増加又は減少させる調整部とを備える。【００１０】
本発明は別の一側面において、カルシウムカーバイドと水とを反応させてアセチレンガスを発生させるアセチレン発生機と、アセチレン発生機にカルシウムカーバイドを供給する供給タンクと、アセチレン発生機に水を供給する水供給部と、水供給部が供給する水の温度を検出する水温度検出器と、アセチレン発生機から排出されるアセチレンガスの発生量を検出するガス流量検出器と、アセチレンガスの発生量と水の温度に基づいて、アセチレン発生機に供給する水の流量を制御する制御装置とを備えるアセチレン発生設備である。【００１１】
本発明に係るアセチレン発生設備の一実施形態においては、制御装置が、水温度検出器が検出した水の温度に基づいて、アセチレン発生機に供給する水の供給倍率を補正する補正部と、補正後の水の供給倍率とアセチレンガスの発生量とに基づいてアセチレン発生機に供給する水の必要供給流量を算出する算出部と、必要供給流量と基準値とを比較する比較部と、必要供給流量が基準値を満たさない場合に、アセチレン発生機に供給する水の流量を増加又は減少させる調整部とを備える。【００１２】
本発明に係るアセチレン発生設備の別の一実施形態においては、アセチレン発生機が、アセチレン発生機の上部に設けられたカルシウムカーバイドの投入口と、アセチレン発生機の内部に設けられ、投入口に接続された反応段と、反応段に連結され、反応段に水を供給する複数のスプレーノズルと、反応段の下段に設けられ、カルシウムカーバイドと水とを反応させて得られる副生消石灰を混合する混合段とを備え、制御装置が、複数のスプレーノズルから供給する水の流量比を制御する。【００１３】
本発明に係るアセチレン発生設備の更に別の一実施形態においては、供給タンク内が、不活性ガスによりアセチレン発生機内よりも高い圧力に加圧されている。【００１４】
本発明に係るアセチレン発生設備の更に別の一実施形態においては、ガス温度検出器及びガス流量検出器が、アセチレン発生機の後段に接続された水封器の出口を流れるアセチレンガスの温度及び流量を検出する。【００１５】
本発明は更に別の一側面において、アセチレン発生機内にカルシウムカーバイドと水とを供給し、カルシウムカーバイドと水とを反応させてアセチレンガスを発生させる工程と、アセチレン発生機から排出されるアセチレンガスの発生量を検出する工程と、アセチレン発生機から排出されるアセチレンガスの温度を検出する工程と、アセチレンガスの発生量とアセチレンガスの温度とに基づいて、アセチレン発生機に供給する水の流量を制御する工程とを含むアセチレン発生設備の制御方法である。【００１６】
本発明に係るアセチレン発生設備の制御方法の一実施形態においては、アセチレンガスの発生量とアセチレンガスの温度とに基づいて、アセチレン発生機に供給する水の流量を制御する工程が、検出されたアセチレンガスの温度により、検出されたアセチレンガスの発生量の測定値を乾きガスの体積に補正し、補正後のアセチレンガスの発生量に基づいて、アセチレン発生機に供給する水の流量を増加又は減少させる工程を含む。【００１７】
本発明に係るアセチレン発生設備の制御方法の別の一実施形態においては、アセチレン発生機に供給する水の流量を制御する工程が、検出したアセチレンガスの温度を用いて、検出したアセチレンガスの発生量の測定値を補正し、補正後のアセチレンガスの発生量を用いてアセチレン発生機に供給する水の必要供給流量を算出する工程と、必要供給流量と基準値とを比較する工程と、必要供給流量が基準値を満たさない場合に、アセチレン発生機に供給する水の流量を増加又は減少させる工程とを含む。【００１８】
本発明に係るアセチレン発生設備の制御方法の更に別の一実施形態においては、水供給部が供給する水の温度を検出する工程を更に備え、上記アセチレン発生機に供給する水の流量を制御する工程が、検出された水の温度により水の蒸発量補正を行い、水の蒸発量補正結果に基づいてアセチレン発生機に供給する水の流量を増加又は減少させる工程を含む。【００１９】
本発明は更に別の一側面において、アセチレン発生機内にカルシウムカーバイドと水とを供給し、カルシウムカーバイドと水とを反応させてアセチレンガスを発生させる工程と、アセチレン発生機内に供給する水の温度を検出する工程と、アセチレン発生機から排出されるアセチレンガスの発生量を検出する工程と、アセチレンガスの発生量と水の温度に基づいて、アセチレン発生機に供給する水の流量を制御する工程とを含むアセチレン発生設備の制御方法である。【００２０】
本発明は更に別の一側面において、上記アセチレン発生設備の制御方法を用いたアセチレンガスの製造方法である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、アセチレン発生機への給水制御をより高精度に行うことが可能なアセチレン発生設備、アセチレン発生設備の制御方法及びアセチレンガスの製造方法が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るアセチレン発生設備の概略図を示す。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るアセチレン発生設備の給水制御方法の一例を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係るアセチレン発生設備の概略図を示す。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るアセチレン発生設備の給水制御方法の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
次に図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。以下の図面は模式的なものであり、厚みと平均寸法の関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものではない。
【００２４】
（第１の実施の形態）
＜アセチレン発生設備＞
本発明の第１の実施の形態に係るアセチレン発生設備は、図１に示すように、カーバイドと水を反応させてアセチレンガスを発生させるアセチレン発生機１と、アセチレン発生機１にカーバイドを供給する供給タンク２と、アセチレン発生機１に水を供給する水供給部３と、アセチレン発生機１から排出されるアセチレンガスの発生量を検出するガス流量検出器４と、アセチレン発生機１から排出されるアセチレンガスの温度を検出するガス温度検出器５と、アセチレンガスの発生量とアセチレンガスの温度とに基づいて、アセチレン発生機１に供給する水の流量を制御する制御装置６とを備える。
【００２５】
アセチレン発生機１は更に、アセチレン発生機１で発生したアセチレンガスを精製するアセチレン精製部７と、アセチレン発生機１で発生した副生消石灰を排出する副生消石灰排出部８とが接続されている。アセチレン精製部７は、除塵冷却塔７ａと脱硫塔７ｂと水封安全器７ｃとを備え、アセチレン発生機１で発生したアセチレンガスを精製する。副生消石灰排出部８は、熟成器８ａと、シールタンク８ｂと、傾斜形スクリューコンベア８ｃとを備え、アセチレン発生機１で生成される副生消石灰に含まれる未反応カーバイドを更に反応させて副生消石灰を系外へ排出させる。
【００２６】
図１に示すように、アセチレン発生機１は多段攪拌方式になっており、一般には円筒状である。アセチレン発生機１は、上段で大部分の反応を完了し、下段で攪拌混合し、未反応カーバイドを反応させることで変換効率を上げている。例えば図１に示すアセチレン発生機１は１０段で構成されており、第１段及び第２段が反応段１２ａ、１２ｂ、第３〜第１０段が、混合段１３となっている。
【００２７】
反応段１２ａ、１２ｂには、カーバイドの投入口１１ａ、１１ｂが連結されている。投入口１１ａ、１１ｂには、スクリュー手段２１ａ、２１ｂが接続されており、カーバイドが、供給タンク２からスクリュー手段２１ａ、２１ｂを介して反応段１２ａ、１２ｂ内に供給される。反応段１２ａ、１２ｂには、水を供給するための複数の給水スプレー１５ａ、１５ｂが連結されている。給水スプレー１５ａ、１５ｂには、スプレーノズルが６本ずつ、計１２本使用されている。図１に示す円筒状のアセチレン発生機１では、投入口１１ａ、１１ｂからスプレーノズルが２本ずつ円周方向に沿って並んで配置されている。各スプレーノズルから水が霧状に散布され、水とカーバイドとが接触する構成になっている。スプレーノズルから噴霧される水の流量は、給水スプレー毎に独立制御することが可能である。これにより、例えば、原料の投入口１１ａ、１１ｂに近いノズルの流量を上げ、遠ざかるに従い流量を下げる制御や、アセチレン発生機１の立ち上げ時における原料投入時に、給水スプレー１５ａ、１５ｂ下部への原料到達を待ってから散水開始する制御が可能である。
【００２８】
水供給部３としては、例えばポンプ等が利用可能である。水供給部３は、例えば川水、井戸水、工業用水又はアセチレン設備内で回収された回収水等を必要に応じて発生機１へ供給するための切替手段（図示せず）が接続されていてもよい。水供給部３は制御装置６に電気的に接続されており、制御装置６により、水供給部３の流量（給水スプレー１５ａ、１５ｂから供給する水の流量）が制御される。
【００２９】
ガス流量検出器４及びガス温度検出器５は、アセチレン発生機１の出口側に接続されている。図１では、ガス流量検出器４及びガス温度検出器５が、アセチレン精製部７の水封器７ｃの出口に接続され、水封器７ｃの出口の配管を流れるアセチレンガスの流量を検出している。ガス流量検出器４及びガス温度検出器５の位置は、除塵冷却塔７ａ以降であれば特に限定されない。アセチレン発生機１とアセチレン精製部７とを接続する通路１８では、粉塵や水蒸気が多い環境のため、測定には適さない場合がある。ガス流量検出器４及びガス温度検出器５は制御装置６に電気的に接続されており、制御装置６により、ガス流量検出器４及びガス温度検出器５が検出した流量及び温度が常時或いは一定の期間毎に記録される。
【００３０】
供給タンク２には、破砕設備にて予め粉砕したカーバイドが貯蔵されている。カーバイドは、粒度が小さすぎると温度が上昇しすぎて副反応が生じやすくなる場合がある一方で、粒度が大きすぎると反応が十分に進行しない場合がある。このため、カーバイドは、平均粒径４ｍｍ以下、好ましくは平均粒径０．８〜１．３ｍｍ程度の粒度に粉砕されていることが好ましい。供給タンク２は原料で満杯になっており、窒素ガス等の不活性ガスでシールされている。供給タンク２内の圧力は、窒素ガス等の不活性ガスを充填することによってアセチレン発生機１よりも０．３〜０．５ｋＰａ程度高い圧力に加圧されるのが好ましい。これにより、アセチレン発生機１で発生するアセチレンガスの供給タンク２へ逆流が抑制され、アセチレン発生設備の安全性が向上する。
【００３１】
制御装置６は、アセチレン発生機１、供給タンク２、水供給部３、ガス流量検出器４及びガス温度検出器５を制御する。制御装置６は、条件記憶部６１、補正部６２、算出部６３、比較部６４及び調整部６５を備える。条件記憶部６１は、アセチレン発生設備の制御に必要な条件、例えば、各設備の運転条件、基準値、アセチレン発生機１に必要な水の供給流量（以下「必要供給流量」という）を計算するための計算式及び各種測定パラメータ間の関係データ、必要供給流量の計算に必要な給水倍率等の情報を記憶する。
【００３２】
補正部６２は、ガス温度検出器５が検出したアセチレンガスの温度の測定値を用いて、ガス流量検出器４が検出したアセチレンガスの発生量（流量）の測定値を補正する。具体的には、補正部６２は、例えば（１）〜（３）式に基づいて、検出されたアセチレンガスの温度により、ガス温度検出器５の測定値をアセチレンガスの乾きガスの体積値である補正ガス量（１５℃、１０１．３２５ｋＰａ、乾きガス換算）に補正する。
補正ガス量［ｍ3／ｈ］＝測定値［ｍ3／ｈ］×（Ｐ0＋ＰDG）÷Ｐ0×（Ｔ0＋１５）÷（Ｔ0＋ｔ）×ＶC2H2（ｔ）  ・・・（１）
ＶC2H2（ｔ）[−]＝｛Ｐ0＋ＰDG−Ｅ（ｔ）｝／ （Ｐ0＋ＰDG ）  ・・・（２）
Ｅ（ｔ）［ｋＰａ（ａｂｓ）］＝０．６１１×１０＾｛７．５ｔ／（ｔ＋２３７．３）｝    ・・・（３）
ここで、Ｐ0［ｋＰａ（ａｂｓ）］は標準圧力（＝１０１．３２５ｋＰａ）、Ｔ0 [Ｋ]は標準温度（＝２７３．１５℃）、ｔ［℃］はガス温度検出器５が検出したアセチレンガスの温度、ＶC2H2（ｔ）はｔ［℃］におけるアセチレン体積分率［−］、ＰDG［ｋＰａ（Ｇ）］は水封安全器７ｃ内の圧力、Ｅ（ｔ）［ｋＰａ（ａｂｓ）］はｔ［℃］における飽和水蒸気圧を示す近似式（Ｔｅｔｅｎｓ（１９３０）の式）である。
【００３３】
アセチレンガス温度ｔと、飽和水蒸気圧Ｅ（ｔ）及びアセチレン体積分率ＶC2H2（ｔ）の関係データの一例を表１に示す。なお、表１は、水封器７ｃの圧力ＰDGを２．０ｋＰａ（Ｇ）とした場合の例を示している。補正部６２は、アセチレンガスの温度の測定値（ｔ［℃］）と表１の関係データから、アセチレン体積分率ＶC2H2を決定し、決定したアセチレン体積分率ＶC2H2に基づいて（１）により補正ガス量を算出しても良い。
【表１】
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【００３４】
算出部６３は、補正部６２が算出した補正後のアセチレンガスの発生量を用いて、アセチレン発生機１に供給する水の必要供給流量を算出する。
例えば、カーバイド１モル（６４．１ｇ）を水２モル（３６ｇ）と反応させると、式（４）に示すように、アセチレンガスが２３．４Ｌ（１５℃、１０１．３２５ｋＰａ換算）発生する。
ＣａＣ2＋２Ｈ2Ｏ→Ｃ2Ｈ2＋Ｃａ（ＯＨ）2        ・・・（４）
（４）式より、アセチレンガスを１Ｌ発生させるためには、水は１．５３８ｇ（１．５３８ｍＬ）必要となるため、アセチレンガスの発生量に基づく理論供給流量は（５）式となる。
理論供給流量［ｍ3／ｈ］＝１．５３８×ガス発生量［ｍ3／ｈ］   ・・・（５）
しかしながら、実際には反応熱により反応水が蒸発するとともに、反応の結果生じる副生消石灰中にも水分が含まれる。反応熱により蒸発する水分量と副生消石灰に含まれる水分量とを考慮すると、必要供給流量は（６）式で示される。（６）式の「給水倍率」とは、理論供給流量（反応理論量）に対し、何倍の水を供給するかを示す数値である。
必要供給流量［ｍ3／ｈ］＝１．５３８×ガス発生量［ｍ3／ｈ］×給水倍率
・・・（６）
算出部６３は、補正部６２が補正した補正ガス量の値を（６）式の「ガス発生量」に代入することにより必要供給水量を計算する。なお、給水倍率は、カーバイドの品位等により多少変化するが、本実施形態では３．００±０．２０［−］を基準値とする。
【００３５】
比較部６４は、算出部６３が算出した必要供給流量と条件記憶部６１に記憶された基準値とを比較する。「基準値」は、運転時の実際の供給流量の値、又は供給流量の値から一定の範囲以内（例えば、供給流量値±５％以内）と規定することができる。調整部６５は、必要供給流量が基準値を満たさない場合に、アセチレン発生機１への水の供給流量が必要供給流量となるように、アセチレン発生機１に供給する水の流量を増加又は減少させる。
【００３６】
＜給水制御方法＞
次に、実施の形態に係るアセチレン設備に供給する水の制御方法について、図２のフローチャートを用いて説明する。
【００３７】
ステップＳ１０１において、発生させたいガス量、供給倍率、基準値等、運転に必要な情報が、条件記録部６１に入力される。値の変更がない場合は、前入力値を保持する。引き続き、ステップＳ１０２において、ガス流量検出器４及びガス温度検出器５により、発生したアセチレンガスの温度及び流量が検出され、検出結果が条件記憶部６１に記憶される。ステップＳ１０３において、制御装置６の補正部６２が、ガス温度検出器５が検出したアセチレンガスの温度の測定値を用いて、（１）〜（３）式に基づいて、ガス流量検出器４が検出したアセチレンガスの発生量（流量）の測定値を補正し、条件記憶部６１に記憶する。補正部６２は、アセチレンガスの温度の測定値と表１の関係データからアセチレン体積分率ＶC2H2を決定し、決定したアセチレン体積分率ＶC2H2に基づいて（１）を用いて補正ガス量を算出しても良い。
【００３８】
ステップＳ１０４において、算出部６３が、補正部６２が補正した補正ガス量と給水倍率の値を条件記憶部６１から読み出して、（６）式を用いて、アセチレン発生機１に供給する水の必要供給流量を算出し、条件記憶部６１に記憶する。
【００３９】
ステップＳ１０５において、比較部６４が、条件記憶部６１に記憶された基準値及び算出部６３が算出した水の必要供給流量を読み出して、必要供給流量と基準値とを比較する。必要供給流量が基準値を満たす場合にはステップＳ１０１に戻る。必要供給流量が基準値を満たさない場合には、ステップＳ１０６において、調整部６５が、アセチレン発生機１に供給する水の流量が必要供給流量となるように、水の流量を増加又は減少させる。ステップＳ１０６において、流量調整をした後は、ステップＳ１０１に戻り、ステップＳ１０１〜Ｓ１０６を繰り返すことにより、給水量の制御を連続的に行う。
【００４０】
第１の実施の形態に係るアセチレン設備の制御方法によれば、ガス流量検出器４及びガス温度検出器５により、アセチレンガスの発生量及びその温度がリアルタイムで検出でき、その検出結果に基づいて、制御装置６が水供給部３の水の供給流量を自動的に制御する。これにより、原料カーバイドの品位に基づいて制御を行う従来例に比べてアセチレン発生機１への給水制御をより高精度に行うことができ、品位の異なるカーバイドが供給された場合の反応の急変等が生じた場合においても、速やかに発生機１内を適正な条件に調節することができ、アセチレンガスをより安定的に発生させることができる。
【００４１】
＜アセチレンガスの製造方法＞
次に、図１のアセチレンガス発生設備を用いたアセチレンガスの製造方法の一例を説明する。
【００４２】
１．原料供給工程
破砕設備にて予め粉砕したカーバイドが、原料ホッパー（図示せず）の底部から例えば、スクリューコンベア、バケットコンベア、及びフローコンベア等によって、供給タンク２に搬送される。運転中、供給タンク２は常にカーバイドで満杯となるように供給され、窒素ガス等の不活性ガスによりシールされる。供給タンク２の底部から、スクリュー手段２１ａ、２１ｂによってアセチレン発生機１へカーバイドが供給される。
【００４３】
２．アセチレン発生工程
カーバイドはアセチレン発生機１の第１段及び第２段棚上に投入口１１ａ、１１ｂから投入され、回転軸１７を中心に回転する回転腕（図示せず）に複数取り付けられた撹拌羽根（図示せず）により中心部に向って拡散移送される。カーバイドは、噴霧状に散布された反応水と混和しアセチレンガスを発生しつつ中心部の回転軸１７周辺より第３段棚上に落下する。第３段では第１段とは逆に中心部より外周部に向って反応しながら移送される。以降、未反応のカーバイド及び副生消石灰は同様のジグザグ移動を繰り返しながら順に下段に移動し、最下段でアセチレン発生機１での反応が終了する。発生機１内は、アセチレンの分解爆発を抑えるため、１４０℃以下、より好ましくは９０〜１３０℃程度に制御することが好ましい。その後、アセチレンガスはアセチレン精製部７の除塵冷却塔７ａへと送られる一方で、副生消石灰は副生消石灰排出部８へと送られる。本実施形態では、アセチレン発生工程において、アセチレン発生機１に供給する水の流量は、上述した制御装置６により、適正な流量に自動制御される。
【００４４】
３．除塵工程
発生機１で生じたアセチレンガスは除塵冷却塔７ａに送られる。この際に、大粒径の副生消石灰が除塵冷却塔７ａに入り込まないように、ガス道を確保しながら発生機１へ押し戻すことができるように、除塵冷却塔７ａの前段にリボンスクリューを上下２段設置するのが好ましい。除塵冷却塔７ａに流入するアセチレンガスは８０〜９５℃程度の温度であり、リボンスクリューで除去できない粉塵消石灰を同伴している。除塵冷却塔７ａは、下段のスプレー室と充填物を詰めた上段の充填室とに分かれている。除塵冷却塔７ａの下段から流入するアセチレンガスは、スプレー室内を上方に流動していく間に、霧状に散布されるスプレー水によって粉塵消石灰が洗い流されると共に冷却される。次いで、アセチレンガスは、リング状、ペレット状又はハニカム状などの形状の充填物が詰まった充填室内を蛇行しながら更に上昇していく。充填室の上方からは冷却水が散布されており、アセチレンガスが充填室を通過する間にスプレー室では洗い流されなかった粉塵消石灰が除去される。ガスの冷却も更に進行し、常温まで冷却される。除塵冷却塔７ａをアセチレンガスが通過する間にアセチレンガスが水中に溶解してロスするのを防止するため、排水温度は７０〜８０℃に維持することが望ましい。
【００４５】
４．脱硫工程
除塵冷却塔７ａを通過したアセチレンは、次いで脱硫塔７ｂに流入する。一般に、原料カーバイドには不純物として硫化カルシウムが混入しているため、アセチレン発生機１では水との反応により硫化水素が発生している。そこで、脱硫塔７ｂにて水酸化ナトリウムの水溶液（以下「ＮａＯＨ水溶液」と記載）を用いて硫化水素を除去する。脱硫塔７ｂ内には充填物が詰められており、アセチレンガス中に含まれる少量の硫化水素は脱硫塔７ｂ内を蛇行しながら上昇していく間に、脱硫塔７ｂの上方から散布されるＮａＯＨ水溶液と反応して硫化ナトリウムとなって洗い流される。使用後のＮａＯＨ水溶液は脱硫水槽に受け入れて脱硫効果が持続する限り循環使用することで使用量削減が可能である。
【００４６】
５．水封安全器
脱硫工程を経たアセチレンガスは、逆流防止のための水封安全器７ｃへ導かれる。水封器７ｃの出口側通路には、ガス流量検出器４及びガス温度検出器５が接続されており、発生したアセチレンガスの温度及び流量が測定される。水封安全器７ｃを通過した後は、貯蔵用のガスホルダーに送られる。
【００４７】
６．副生消石灰排出工程
一方、アセチレン発生工程で副生する消石灰は、熟成器８ａと、シールタンク８ｂと、傾斜形スクリューコンベア８ｃとを備える副生消石灰排出部８へ導入され、アセチレン発生機１で生成される副生消石灰に含まれる未反応カーバイドを更に反応させて副生消石灰が系外へ排出される。
【００４８】
（第２の実施の形態）
＜アセチレン発生設備＞
第２の実施の形態に係るアセチレン発生設備は、図３に示すように、水供給部３が供給する水の温度を検出する水温度検出器９を備え、制御装置６が、ガス流量検出器４が検出したアセチレンガスの発生量、ガス温度検出器５が検出したアセチレンガスの温度及び水温度検出器９が検出した水の温度の３つの測定パラメータに基づいて、アセチレン発生機１に供給する水の流量を制御する点が、図１に示すアセチレン発生設備と異なる。
【００４９】
水温度検出器９としては、供給する水の温度を検出できる機器であれば特に限定されない。水温度検出器９は制御装置６に電気的に接続されており、水温度検出器９が検出した温度が制御装置６により、常時或いは一定の期間毎に記録される。
【００５０】
（５）式及び（６）式に示したように、必要供給流量は、理論供給流量に対して給水倍率を乗じることにより求められる。給水倍率は、通常は約３．００を基準とし、カーバイドと水の反応により得られる副生消石灰中の水分と発生機１内の攪拌機の負荷状態等を考慮して設定される。しかしながら、水供給部３が供給する水の温度が大きく変化すると、発生機１の水分蒸発に影響し、同じ給水倍率でも、副生消石灰の水分が大きく変化する。その結果、アセチレン発生機１内において水分過多状態又は水分不足状態が発生し、攪拌機の過負荷、未反応のカルシウムカーバイドの増加、又は消石灰の流れ出し等が生じる場合がある。特に、運転中に給水の種類を変更する（再生水から工業用水への変更等）時には、給水温度の変化が、設備に大きな影響を及ぼす場合がある。
【００５１】
第２の実施の形態に係るアセチレン発生設備においては、補正部６２が、第１の実施の形態で示した機能に加えて、更に、水温度検出器９が検出した水の温度（給水温度）から給水倍率をより適正な値に補正する。例えば、補正部６２は、例えば（７）式に基づいて、検出された水の温度により水の蒸発量補正を行い、水の蒸発量補正結果に基づいて、給水倍率をより適正な値に補正する。具体的には、通常時の給水温度平均と給水温度測定値との差より、補給する水の熱容量（比熱×温度）の差を算出し、これを蒸発潜熱に換算することで補正給水倍率を求める。
補正給水倍率［−］＝給水倍率（補正前）×｛１＋（ｔ−ｔ０）×４．１８６÷２２５４｝  ・・・（７）
式（７）中、ｔ［℃］は給水温度測定値、ｔ０［℃］は通常時の給水温度平均、４．１８６[ｋＪ／ｋｇ・℃]は水の比熱、２２５４[ｋＪ／ｋｇ]は水の蒸発潜熱を表す。
【００５２】
補正部は、条件記憶部６１に記憶された表２に示すような給水温度と給水倍率の関係データに基づいて、水の温度が一定以上変化した場合（例えば５℃以上、１０℃以上、２０℃以上変化した場合）に、給水倍率をより適正な値に補正するようにしてもよい。表２に、給水温度と給水倍率の関係の一例を示す。
【表２】
2012066611.tif 000004
【００５３】
算出部６３は、補正部６２の補正結果を（６）式に代入して必要供給流量を計算する。このように、アセチレンガスの発生量、アセチレンガスの温度、水の温度の３つの測定パラメータに基づいて必要供給流量が算出されることにより、アセチレン発生機１へのより高精度な給水制御が可能となる。
【００５４】
＜給水制御方法＞
次に、第２の実施の形態に係るアセチレン設備に供給する水の制御方法について、図４のフローチャートを用いて説明する。
【００５５】
ステップＳ２０１において、発生させたいガス量、供給倍率、基準値等、運転に必要な情報が、条件記録部６１に入力される。値の変更がない場合は、前入力値を保持する。引き続き、ステップＳ２０２において、ガス流量検出器４及びガス温度検出器５により、発生したアセチレンガスの温度及び流量が検出され、水温度検出器９により、水供給部３が供給する水の温度が検出され、検出結果が条件記憶部６１に記憶される。ステップＳ２０３において、補正部６２が、ガス温度検出器５が検出したアセチレンガスの温度の測定値を用いて、（１）式に基づいて、ガス流量検出器４が検出したアセチレンガスの発生量（流量）の測定値を補正し、補正結果（補正ガス量）を条件記憶部６１に記憶する。補正部６２は、アセチレンガスの温度の測定値と表１の関係データからアセチレン体積分率ＶC2H2を決定し、決定したアセチレン体積分率ＶC2H2に基づいて補正ガス量を求めても良い。
【００５６】
ステップＳ２０４において、補正部６２は更に、水温度検出器９が検出した水の温度を条件記憶部６１から読み出して、（７）式に基づいて、検出された水の温度により水の蒸発量補正を行い、補正給水倍率を計算し、補正結果を条件記憶部６１に記憶させる。なお、補正部６２は条件記憶部６１に記憶された表２に示すような給水温度と給水倍率の関係データに基づいて、水の温度が一定以上変化した場合（例えば５℃以上、１０℃以上、２０℃以上変化した場合）に、給水倍率をより適正な値に補正するようにしてもよい。
【００５７】
ステップＳ２０５において、算出部６３が、補正部６２が補正した補正ガス量及び給水倍率を条件記憶部６１から読み出して、（６）式を用いて、アセチレン発生機１に供給する水の必要供給流量を算出し、条件記憶部６１に記憶する。ステップＳ２０６において、比較部６４が、条件記憶部６１に記憶された基準値及び算出部６３が算出した水の必要供給流量を読み出して、必要供給流量と基準値とを比較する。必要供給流量が基準値を満たす場合にはステップＳ２０１に戻る。必要供給流量が基準値を満たさない場合には、ステップＳ２０７において、調整部６５が、アセチレン発生機１に供給する水の流量が必要供給流量となるように、増加又は減少させる。ステップＳ２０７において流量調整をした後は、ステップＳ２０１に戻り、ステップＳ２０１〜Ｓ２０７を繰り返すことにより、給水量の制御を連続的に行う。
【００５８】
第２の実施の形態に係るアセチレン設備の制御方法によれば、ガス温度検出器４及びガス流量検出器５及び水温度検出器９により、供給する水の温度及びアセチレンガスの発生量及び温度がリアルタイムで検出され、その検出結果に基づいて、制御装置６が水供給部３の水の供給流量を制御する。これにより、従来に比べてアセチレン発生機１への給水制御をより高精度に行うことができ、供給する水の急激な温度変化又は原料状態の急変が生じた場合においても速やかに発生機１内を適正な条件に調整でき、アセチレンガスを安定的に発生させることができる。
【００５９】
（その他の実施の形態）
上記のように本発明の実施の形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態及び運用技術が明らかとなろう。例えば、第２の実施の形態のステップＳ２０４は省略しても構わない。即ち、ガス流量検出器４が検出したアセチレンガスの発生量に対する補正を行わずに、算出部６３が、ガス流量検出器４が検出したアセチレンガスの発生量と、水温度検出器９が検出した水の温度の２つのパラメータに基づいて、アセチレン発生機１に供給する水の必要供給流量を算出するような態様であっても構わない。このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論であり、その要旨を逸脱しない範囲において変形が可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１…アセチレン発生機
２…供給タンク
３…水供給部
４…ガス流量検出器
５…ガス温度検出器
６…制御装置
７…アセチレン精製部
８…副生消石灰排出部
９…水温度検出器
１１ａ、１１ｂ…投入口
１２ａ、１２ｂ…反応段
１３…混合段
１５ａ、１５ｂ…給水スプレー
６１…条件記憶部
６２…補正部
６３…算出部
６４…比較部
６５…調整部
【図１】
2012066611.tif 000005
【図２】
2012066611.tif 000006
【図３】
2012066611.tif 000007
【図４】
2012066611.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成24年8月21日(2012.8.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カルシウムカーバイドと水とを反応させてアセチレンガスを発生させるアセチレン発生機と、
前記アセチレン発生機にカルシウムカーバイドを供給する供給タンクと、
前記アセチレン発生機に水を供給する水供給部と、
前記アセチレン発生機から排出されるアセチレンガスの発生量を検出するガス流量検出器と、
前記アセチレン発生機から排出される前記アセチレンガスの温度を検出するガス温度検出器と、
前記アセチレンガスの発生量と前記アセチレンガスの温度とに基づいて、前記アセチレン発生機に供給する水の流量を制御する制御装置と
を備えるアセチレン発生設備。
【請求項２】
前記水供給部から供給される水の温度を検出する水温度検出器を更に備え、
前記制御装置が、前記アセチレンガスの発生量、前記アセチレンガスの温度及び前記水の温度に基づいて、前記アセチレン発生機に供給する水の流量を制御する請求項１に記載のアセチレン発生設備。
【請求項３】
前記制御装置が、
前記ガス温度検出器が検出した前記アセチレンガスの温度を用いて前記ガス流量検出器が検出した前記アセチレンガスの発生量の測定値を補正する補正部と、
補正後の前記アセチレンガスの発生量を用いて前記アセチレン発生機に供給する前記水の必要供給流量を算出する算出部と、
前記必要供給流量と基準値とを比較する比較部と、
前記必要供給流量が前記基準値を満たさない場合に、前記アセチレン発生機に供給する水の流量を増加又は減少させる調整部と
を備える請求項１に記載のアセチレン発生設備。
【請求項４】
カルシウムカーバイドと水とを反応させてアセチレンガスを発生させるアセチレン発生機と、
前記アセチレン発生機にカルシウムカーバイドを供給する供給タンクと、
前記アセチレン発生機に水を供給する水供給部と、
前記水供給部が供給する水の温度を検出する水温度検出器と、
前記アセチレン発生機から排出されるアセチレンガスの発生量を検出するガス流量検出器と、
前記アセチレンガスの発生量と前記水の温度に基づいて、前記アセチレン発生機に供給する水の流量を制御する制御装置と
を備えるアセチレン発生設備。
【請求項５】
前記制御装置が、
前記水温度検出器が検出した前記水の温度に基づいて、前記アセチレン発生機に供給する水の供給倍率を補正する補正部と、
補正後の前記水の供給倍率と前記アセチレンガスの発生量とに基づいて前記アセチレン発生機に供給する前記水の必要供給流量を算出する算出部と、
前記必要供給流量と基準値とを比較する比較部と、
前記必要供給流量が前記基準値を満たさない場合に、前記アセチレン発生機に供給する水の流量を増加又は減少させる調整部と
を備える請求項４に記載のアセチレン発生設備。
【請求項６】
前記アセチレン発生機が、
前記アセチレン発生機の上部に設けられた前記カルシウムカーバイドの投入口と、
前記アセチレン発生機の内部に設けられ、前記投入口に接続された反応段と、
前記反応段に連結され、前記反応段に水を供給する複数のスプレーノズルと、
前記反応段の下段に設けられ、前記カルシウムカーバイドと前記水とを反応させて得られる副生消石灰を混合する混合段と
を備え、
前記制御装置が、前記複数のスプレーノズルから供給する水の流量比を制御する請求項１〜５のいずれか１項に記載のアセチレン発生設備。
【請求項７】
前記供給タンク内が、不活性ガスにより前記アセチレン発生機内よりも高い圧力に加圧されている請求項１〜６のいずれか１項に記載のアセチレン発生設備。
【請求項８】
前記ガス温度検出器及び前記ガス流量検出器が、前記アセチレン発生機の後段に接続された水封器の出口を流れるアセチレンガスの温度及び流量を検出する請求項１〜３のいずれか１項に記載のアセチレン発生設備。
【請求項９】
アセチレン発生機内にカルシウムカーバイドと水とを供給し、前記カルシウムカーバイドと前記水とを反応させてアセチレンガスを発生させる工程と、
前記アセチレン発生機から排出されるアセチレンガスの発生量を検出する工程と、
前記アセチレン発生機から排出されるアセチレンガスの温度を検出する工程と、
前記アセチレンガスの発生量と前記アセチレンガスの温度とに基づいて、前記アセチレン発生機に供給する水の流量を制御する工程と
を含むアセチレン発生設備の制御方法。
【請求項１０】
前記アセチレンガスの発生量と前記アセチレンガスの温度とに基づいて、前記アセチレン発生機に供給する水の流量を制御する工程が、
検出されたアセチレンガスの温度により、検出されたアセチレンガスの発生量の測定値を乾きガスの体積に補正し、補正後の前記アセチレンガスの発生量に基づいて、前記アセチレン発生機に供給する水の流量を増加又は減少させる工程を含む請求項９に記載のアセチレン発生設備の制御方法。
【請求項１１】
前記アセチレン発生機に供給する水の流量を制御する工程が、
検出した前記アセチレンガスの温度を用いて、検出した前記アセチレンガスの発生量の測定値を補正し、補正後の前記アセチレンガスの発生量を用いて前記アセチレン発生機に供給する水の必要供給流量を算出する工程と、
前記必要供給流量と基準値とを比較する工程と、
前記必要供給流量が前記基準値を満たさない場合に、前記アセチレン発生機に供給する水の流量を増加又は減少させる工程と
を含む請求項９に記載のアセチレン発生設備の制御方法。
【請求項１２】
前記アセチレン発生機内に供給する水の温度を検出する工程を更に備え、
前記アセチレン発生機に供給する水の流量を制御する工程が、検出された水の温度により水の蒸発量補正を行い、水の蒸発量補正結果に基づいて前記アセチレン発生機に供給する水の流量を増加又は減少させる工程を含む請求項９に記載のアセチレン発生設備の制御方法。
【請求項１３】
アセチレン発生機内にカルシウムカーバイドと水とを供給し、前記カルシウムカーバイドと前記水とを反応させてアセチレンガスを発生させる工程と、
前記アセチレン発生機内に供給する水の温度を検出する工程と、
前記アセチレン発生機から排出されるアセチレンガスの発生量を検出する工程と、
前記アセチレンガスの発生量と前記水の温度に基づいて、前記アセチレン発生機に供給する水の流量を制御する工程と
を含むアセチレン発生設備の制御方法。
【請求項１４】
請求項９〜１３に記載のアセチレン発生設備の制御方法を用いたアセチレンガスの製造方法。
【国際調査報告】
2012066611.tif 000009
2012066611.tif 000010
2012066611.tif 000011
2012066611.tif 000012