(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製錬炉の排ガスが塔内を上昇する間に塔内を流下する循環液と接触して冷却される充填塔であって、塔内の充填層が上段と下段に分かれ、下段充填層と上段充填層の間に空間が設けられており、該空間の塔壁と下段充填層の塔壁に、充填材入替え用の開閉自在な開口部がおのおの設けられており、下段充填層の排ガス圧力の変動に応じて該開口部を通じて使用済み充填材を未使用充填材に入れ替えることによって下段充填層を通過する排ガス圧力損失の上昇を抑制する圧力制御部が形成されていることを特徴とする金属製錬炉排ガスの冷却用充填塔。
【請求項２】
下段充填層の排ガス圧力、または下段充填層と上段充填層の排ガス圧力、を測定する圧力計が設けられている請求項１に記載する金属製錬炉排ガスの冷却用充填塔。
【請求項３】
上段充填層と下段充填層の充填材の量比が上段７割〜９割、下段１割〜３割である請求項１〜請求項２の何れかに記載する充填塔。
【請求項４】
下段充填層に洗浄水を噴射する洗浄手段が、下段充填層と上段充填層の間の空間に、該空間の塔壁に設けられている上記開口部を通じて、挿入自在に形成されており、または該洗浄手段が該空間に設置されている請求項１〜請求項３の何れかに記載する金属製錬炉排ガスの冷却用充填塔。
【請求項５】
塔内を横に広がる棚材によって充填層が支持されており、該棚材は波型の床材と該床材を支える梁材によって形成されており、該床材には塔内を連通する開口が設けられており、その開口率が床材面積の７５％以上である請求項１〜請求項４の何れかに記載する金属製錬炉排ガスの冷却用充填塔。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属製錬炉の排ガスを冷却する充填塔に関する。詳しくは、金属製錬炉の排ガスに含まれるダストによって引き起こされる閉塞やガス圧力損失の上昇を効果的に防止し、安定な操業を継続できる金属製錬炉排ガスの冷却用充填塔に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に金属製錬炉の排ガスに含まれる二酸化硫黄(ＳＯ２)は硫酸にして回収されているが、この排ガスは高温でダストが多く含まれているので、該排ガスを洗浄してダストを除去し、冷却した後に硫酸製造工場に導入している。例えば、金属錬炉の排ガスを洗浄塔に導入して循環液（洗浄液）をスプレーしてダストを洗浄し、洗浄した排ガスを冷却塔に導入して循環液（冷却液）をスプレーして冷却する排ガス処理方法が知られている（特許文献１）。
【０００３】
また、金属製錬炉の排ガス処理として、例えばスクラバー等のスプレー水によって断熱冷却した後の水蒸気が飽和した約６０〜８０℃の排ガスを、熱交換器等を用いて冷却して約３５〜４５℃まで冷却することによって排ガス中の過剰な水分を凝縮除去することも知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２０２９３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のガス冷却設備は多管式熱交換器を用いた構造や充填塔を使ったものが一般的である。しかし、従来の充填塔は排ガスに含まれるダストによって充填材の隙間が詰まって閉塞を生じ、塔内を流れる排ガスの圧力損失が大きくなり、安定な操業を長期間継続することができない問題がある。しかも、閉塞を生じた部分を特定することが難しいため、閉塞を解消するには塔内の充填材の大部分を交換する必要があり、充填材の入れ替え量が多く、作業の負担が大きいと共に操業の停止期間が長くなる問題があった。
【０００６】
本発明は、従来の上記問題を解決したものであり、排ガスに含まれるダストによって引き起こされる閉塞やガス圧力損失の上昇を効果的に防止し、安定な操業を継続できる製錬炉排ガス冷却用充填塔を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、以下の金属製錬炉排ガスの冷却用充填塔が提供される。
〔１〕金属製錬炉の排ガスが塔内を上昇する間に塔内を流下する循環液と接触して冷却される充填塔であって、塔内の充填層が上段と下段に分かれ、下段充填層と上段充填層の間に空間が設けられており、該空間の塔壁と下段充填層の塔壁に、充填材入替え用の開閉自在な開口部がおのおの設けられており、下段充填層の排ガス圧力の変動に応じて該開口部を通じて使用済み充填材を未使用充填材に入れ替えることによって下段充填層を通過する排ガス圧力損失の上昇を抑制する圧力制御部が形成されていることを特徴とする金属製錬炉排ガスの冷却用充填塔。
〔２〕下段充填層の排ガス圧力、または下段充填層と上段充填層の排ガス圧力、を測定する圧力計が設けられている上記[１]に記載する金属製錬炉排ガスの冷却用充填塔。
〔３〕上段充填層と下段充填層の充填材の量比が上段７割〜９割、下段１割〜３割である上記[１]〜上記[２]の何れかに記載する充填塔。
〔４〕下段充填層に洗浄水を噴射する洗浄手段が、下段充填層と上段充填層の間の空間に、該空間の塔壁に設けられている上記開口部を通じて、挿入自在に形成されており、または該洗浄手段が該空間に設置されている上記[１]〜上記[３]の何れかに記載する金属製錬炉排ガスの冷却用充填塔。
〔５〕塔内を横に広がる棚材によって充填層が支持されており、該棚材は波型の床材と該床材を支える梁材によって形成されており、該床材には塔内を連通する開口が設けられており、その開口率が床材面積の７５％以上である上記[１]〜上記[４]の何れかに記載する金属製錬炉排ガスの冷却用充填塔。
【０００８】
〔具体的な説明〕
本発明の充填塔は、金属製錬炉の排ガスが塔内を上昇する間に塔内を流下する循環液と接触して冷却される充填塔であって、塔内の充填層が上段と下段に分かれ、下段充填層と上段充填層の間に空間が設けられており、該空間の塔壁と下段充填層の塔壁に、充填材入替え用の開閉自在な開口部がおのおの設けられており、下段充填層の排ガス圧力の変動に応じて該開口部を通じて使用済み充填材を未使用充填材に入れ替えることによって下段充填層を通過する排ガス圧力損失の上昇を抑制する圧力制御部が形成されていることを特徴とする金属製錬炉排ガスの冷却用充填塔である。
【０００９】
本発明に係る充填塔の一例を図１に示す。図１は該充填塔の概略断面図である。図示するように、本発明の充填塔は、銅製錬などの金属製錬炉の排ガスを冷却する充填塔であり、筒状の塔本体１０を有しており、該塔本体１０の底部周壁には上記排ガスを塔内に導入する入口１１が設けられており、塔本体１０の頂部には排ガスが流出する出口１２が設けられている。
【００１０】
また、塔本体１０の頂部には循環液の入口４０が設けられており、塔底には循環液の出口４１が設けられている。該出口４１にはポンプ５０および熱交換器５１を経由する循環路５２が設けられている。冷却された循環液が塔頂の入口４０から塔内に導入され、塔内を流下して塔底の出口４１から抜き出された後にポンプ５０を通じて熱交換器５１に導入され、該熱交換器５１を流れる冷却水（図示する例では海水）によって循環液が冷却された後に循環路５２を通じて再び塔内に導入される。排ガスが塔内を上昇する間に塔内を流下する循環液と接触して冷却される。
【００１１】
図示する例では、該塔本体１０の内部には充填材１３が詰め込まれた充填層１４、１５が形成されている。上記充填材１３は塔内を横に広がる通気性の棚材１６、１７の上側に詰め込まれた状態で支えられている。該棚材１６、１７は上下二段に設けられており、下段充填層１４と上段充填層１５が形成されている。下段充填層１４と上段充填層１５の間に空間１８が形成されている。該下段充填層１４の塔壁および該空間部分１８の塔壁には、下段充填層の排ガス圧力の変動に応じて充填材を入れ替える開閉自在な開口部１９がおのおの設けられており、該開口部１９には蓋２０が設けられている。
【００１２】
充填層の二段形成、および二段の充填層の間に設けた空間、該空間の塔壁および下段充填層の塔壁に設けた開閉自在な開口部によって、使用済み充填材を未使用充填材に入れ替えて下段充填層を通過する排ガス圧力損失の上昇を抑制する圧力制御部が形成されている。金属製錬炉排ガスには付着性のダストが含まれており、このダストが充填材１３に付着して充填材相互の隙間が狭くなり、塔内を通過する排ガスの流通が妨げられて排ガスの圧力損失が上昇する現象が生じるが、上記圧力制御部によって使用済み充填材と未使用充填材とが入れ替えられるので塔内を上昇する排ガスの圧力損失の上昇が抑制される。
【００１３】
本発明の充填塔は、下段充填層の排ガス圧力を測定する圧力計、または下段充填層と上段充填層の排ガス圧力を測定する圧力計（図示省略）が設けられていることが好ましい。充填層を通過する排ガス圧力の経時的な測定によって排ガスの圧力変動を把握し、充填材の適切な入れ替え時期を判断することができる。
【００１４】
下段充填層１４の塔壁および該空間部分１８の塔壁におのおの開口部１９を設けることによって、充填材の入れ替えを容易にすることができる。先ず、下段充填層１４の開口部１９を開けて下段充填層１４の使用済み充填材１３を外部に取り出した後に、上記開口部１９を閉じ、次いで空間部分１８の開口部１９を開いて未使用の充填材１３を下段充填層１４に投入することによって、充填材の取り出し作業と入れ込み作業が互いに干渉されずに行われ、充填材の入替えを短時間に円滑に進めることができる。
【００１５】
下段充填層１４はガス入口１１に近く、充填材１３に排ガスに含まれるダストが付着しやすいためにダストの付着量が多いので、主に下段充填層１４の充填材１３の入れ替えを行うようにし、入替えの負担軽減のために充填材の量比を上段７割〜９割、下段１割〜３割にすると良い。
【００１６】
上段充填層と下段充填層の充填材の量比を上段７割〜９割、下段１割〜３割にし、下段充填層１４の充填材量を上段充填層の約１/９〜約１/３にすることによって、主に下段充填層１４の充填材１３のみを未使用の充填材１３に入れ替えることによって、排ガスの圧力損失の上昇を十分に抑制しながら、充填材の入替え時間を短くして操業停止時間を短縮することができる。
【００１７】
図２に示すように、該棚材１６、１７は塔内を横に広がる波型の床材２１と該床材２１を支える梁材２２によって形成されており、該床材２１には塔内を上下に連通する開口２３が設けられている。床材２１の面積に対する開口２３の割合（床材開口率）は床材面積の７５％以上が好ましい。
【００１８】
充填材１３は、内部が空洞の球体によって形成された比表面積１００ｍ２/ｍ３以上および空隙率９０％以上の充填材１３が好ましい。床材２１の開口率が７５％以上であって、比表面積１００ｍ２/ｍ３以上および空隙率９０％以上の充填材１３を用いることによって塔内を通過する排ガスの圧力損失を大幅に抑制することができる。
【００１９】
本発明の充填塔は、必要に応じて、図３に示すように、下段充填層１４に洗浄水を噴射するノズルを備えた洗浄手段３０が上記開口部１９を通じて下段充填層と上段充填層の間の空間１８に挿入自在に形成されている。あるいは、該洗浄手段３０が該空間１８の上段充填層１５の下側に設置されている。
【００２０】
本発明の充填塔は、塔内の充填層を二段より多い複数段に形成し、各充填層の塔壁、または各充填層の塔壁および各充填層間の空間の塔壁に、充填材入替え用の開閉自在な開口部をおのおの設けた構造でも良い。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の充填塔は、下段充填層１４と上段充填層１５の間の空間１８と該空間部分の塔壁に設けた開口部１９によって圧力制御部が形成されており、該圧力制御部によって使用済み充填材を未使用充填材に入れ替えて塔内を上昇する排ガスの圧損を抑制することができるので、安定な操業を長期間継続することができる。
【００２２】
また、上段充填層と下段充填層の充填材の量比を、例えば上段７割〜９割、下段１割〜３割にし、主に下段充填層の充填材を入れ替えることによって充填材の入替えを迅速に行うことができ、操業停止時間を短縮することができるので経済性が向上する。
さらに、例えば、製錬炉を一時的に短時間停止するときに、この停止時間内に下段充填層の入れ替えを行うことができるので、製錬炉と充填塔の操業を容易に一致させることができ、製錬炉と充填塔との操業適合性が良い。
【００２３】
また、充填層ごとに圧力損失を測定することによって充填材の入替えのタイミングや入替え量を的確に判断することができる。
さらに、下段充填層のダストが付着した充填材を適宜に入れ替えることによって、排ガスに含まれるダストを捕集し除去する効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る充填塔の一例を示す概略断面図。
【図２】棚材の部分概略外観図。
【図３】洗浄装置の使用態様を示す充填塔の部分概略断面図。
【図４】実施例２の結果を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００２５】
〔実施例１〕
本発明に係る充填塔の一例を図１に示す。図示するように、本発明の充填塔は筒状の塔本体１０を有する。該塔本体１０の底部周壁には排ガスを塔内に導入する入口１１が設けられており、塔本体１０の頂部には排ガスが流出する出口１２が設けられている。塔本体１０の頂部には循環液の入口４０が設けられており、塔底には循環液の出口４１が設けられている。該出口４１にはポンプ５０および熱交換器５１を経由する循環路５２が設けられている。
該塔本体１０の内部には充填材１３が詰め込まれた充填層１４、１５が形成されている。充填材１３は塔内を横に広がる棚材１６、１７の上側に詰め込まれた状態で支えられている。該棚材１６、１７は上下二段に設けられており、下段充填層１４と上段充填層１５が形成されている。下段充填層１４と上段充填層１５の間に空間１８が形成されている。該空間部分の塔壁には開口部１９と該開口部１９の蓋２０が設けられており、充填層の二段形成および開閉自在な開口部によって、使用済み充填材を未使用充填材に入れ替えて下段充填層を通過する排ガス圧力損失の上昇を抑制する圧力制御部が形成されている。
図示する例では、上段充填層と下段充填層の充填材の量比は上段７割〜９割、下段１割〜３割に形成されている。
図２に示すように、該棚材１６、１７は塔内を横に広がる波型の床材２１と該床材２１を支える梁材２２によって形成されており、該床材２１には塔内を上下に連通する開口２３が設けられている。床材２１の面積に対する開口２３の割合（床材開口率）は床材面積の７５％以上である。  充填材１３は内部が空洞の球体によって形成されており、比表面積１００ｍ２/ｍ３以上および空隙率９０％以上である
【００２６】
〔実施例２〕
実施例１の充填塔（下段充填層１８ｍ３、上段充填層９０ｍ３）を用い、銅製錬炉排ガスを１４５０Ｎｍ３/分の流量で塔内に導入し、各充填層を通過する排ガスの圧力損失を測定した。この結果を図４に示す。図示するように、操業３ケ月のときに下段充填層の圧力損失が上昇し、圧力損失が高い状態が続くが、上段充填層には圧力損失の急激な上昇は生じない。従って、圧力損失が上昇した下段充填層の充填材を入れ替えることによって安定な操業が継続できることが確認された。
【符号の説明】
【００２７】
１０−塔本体、１１−ガス入口、１２−ガス出口、１３−充填材、１４−下段充填層、１５−上段充填層、１６−棚材、１７−棚材、１８−空間、１９−開口部、２０−蓋、２１−床材、２２−梁材、２３−開口、３０−洗浄手段、４０−循環液入口、４１−循環液出口、５０−ポンプ、５１−熱交換器、５２−循環路。
【図１】
0006521285.tif 000002
【図２】
0006521285.tif 000003
【図３】
0006521285.tif 000004
【図４】
0006521285.tif 000005