JPS5941771B2 - 溶融物反応炉 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、例えば硫酸ソーダ、亜硫酸ソーダ等の還元を
行わせる場合などに使用する溶融物反応炉に関するもの
である。

従来、例えば硫酸ソーダを還元する方法として、それが
水溶液である場合には、噴霧型反応装置を使用し、この
硫酸ソーダ水溶液を還元ガス中に噴霧して還元し、硫化
ソーダとすることが行われており、また硫酸ソーダが固
形物の場合には、回分式のキルン中に還元剤として炭素
を入れ、適当な触媒の存在下において高温で硫酸ソーダ
を還元する方法がよく知られている。

しかるに、前者の硫酸ソーダ水溶液を用いる方法は、水
の蒸発量が多く、エネルギーの消費量が大きいため経済
性に問題がある。

一方、後者の固形物を用いる方法は回分式の操作であり
、また硫酸ソーダと還元剤との接触が不充分な場合があ
るため生産性が低く、能率的に還元反応を行わせること
ができない等の問題を有しており、いずれにしても硫酸
ソーダの還元等の反応を確実にかつ能率的に行わせるよ
うに考慮した装置の開発が要望されていた。

本発明者らは上記要望に応えるべく種々実験を重ねた結
果、例えば硫酸ソーダや亜硫酸ソーダを還元させる場合
、これらを溶融させると共に、その溶融物を適当な条件
で還元ガス中に細かく分散させ、かつこれを炉内表面で
激しく上記還元ガスと接触させることにより、硫酸ソー
ダや亜硫酸ソーダが短時間で還元されることを見い出し
、この知見に基づき反応装置を具体化することによって
本発明を完成するに至ったもので、本発明は硫酸ソーダ
や亜硫酸ソーダの還元等、その他溶融物とガス体等との
反応に有効に使用され、これらの反応を確実にかつ能率
的に行わせることができ、生産性が高いと共に反応コス
トを低減させることができ、かつ構造も比較的簡単で安
価に製作できる溶融物反応炉を提供することを目的とす
る。

以下、本発明の一実施例につき図面を参照して説明する
。

図中１は水平円筒型の反応炉本体で、その一端面は閉塞
されていると共に、他端面は開口して反応物出口２が形
成されている。

３は上記反応炉本体１の上方に配設され、下側が漏斗状
に形成された上部円筒部４の下端に小径円筒状のスロー
ト部５が一体に連設され、かつこれの下端に中空円錐状
のディフューザ一部６が一体に連設されてなるベンチュ
ーリー型の反応装置本体で、上記ディフューザ一部６の
下端が、上記反応装置本体３の軸線を上記反応炉本体１
の軸線にほぼ垂直な面内にかつ上記反応炉本体１の外側
面（外周面）のほぼ接線方向に沿って配置して、上記反
応炉本体１に連結されている。

上記反応装置本体３の上端面には蓋板７が配設され、こ
の蓋板７により反応装置本体３の上端開口部が閉塞され
ている。

また、上記上部円筒部４の漏斗状傾斜壁４ａ内面に軸方
向に突出するリング状櫃８が突設され、この櫃８と上部
円筒部４内周面との間に溶融換部り９が形成されている
。

上記蓋板７は、この溶融換部り９に対向する固定箇所が
開口され、ここに固形物人口１０が形成されている。

１１は燃焼炉で、その一端部にバーナー１２が取り付け
られていると共に、他端部に主ダクト１３の一端部が連
結され、この主ダクト１３の他端部が、主ダクト１３の
軸線を上記反応装置本体３の軸線にほぼ垂直外面内にか
つ上記反応装置本体３の外側面（外周面）のほぼ接線方
向に沿って配置して、上記反応装置本体３の上部円筒部
４の上部（上記櫃８上端より上側）に連結されている。

上記主ダクト１３の所定箇所には副ダクト１４の一端部
が連結され、副ダクト１４の他端部がマニホルド１５に
連通している。

そして、このマニホルド１５に一端が連通ずる複数個（
第１図では２個）の吹込みノズル１６．１６の他端が、
それぞれこの吹込みノズル１６．１６の軸線を上記反応
炉本体１の軸線にほぼ垂直な面内にかつ上記反応炉本体
１の外側面（外周面）のほぼ接線方向に沿って配置して
、反応炉本体１のほぼ中間部に連結されている。

次に、上記のごとく構成された溶融物反応炉の操作につ
き硫酸ソーダを還元させる場合を例にとって説明する。

まず、固形物人口１０より固体硫酸ソーダを供給すると
、この固体硫酸ソーダは固形物人口１゜の真下に存する
溶融換部り９内に落ちる。

これと同時に、バーナー１２より例えば灯油と理論空気
量よりも少量の空気を燃焼炉１１内に供給し、燃焼炉１
１内で高温の還元ガスを発生させ、この還元ガスを反応
装置本体３の上部円筒部４に連結された主ダクト１３よ
り反応装置本体３内に上記溶融換部り９の上側より吹き
込む。

そうすると この反応装置本体３内に導入された還元ガ
スは上記円筒部４の内周面に沿って流れ、この高温還元
ガスによって櫃８内に存する上記固体硫酸ソーダが融解
されると共に、還元ガスの激しい旋回流で溶融塩の液面
がほぼ均一化され、溶融塩は櫃８をオーバーフローして
櫃８上縁より均一に流化する。

このオーバーフローした溶融塩は上部円筒部４内を還元
ガスと接触しながら流れ、小径円筒状のスロート部５に
達する。

ここで還元ガスの流速が早められて溶融塩を分散せしめ
、溶融塩と還元ガスとが混合されるから、溶融塩は活性
状態にされる。

そして、反応炉本体１内での反応を円滑に行なうために
活性状態にされた溶融塩は、還元ガスと共にディフュー
ザ一部６を経て、反応炉本体１内に導入される。

ディフューザ一部６から反応炉本体１内に導入された溶
融塩と還元ガスとは反応炉本体１の内周面に沿って旋回
しながら移動すると共に、上記主ダクト１３より副ダク
ト１４、マニホルド１５を通って反応炉本体１内に吹込
みノズル１６．１６から供給された還元ガスが、反応炉
本体１の内周面に沿って旋回する。

従って、上記溶融塩は上記還元ガスと激しく接触、混合
されて、反応が急速に進行し、確実かつほぼ完全に還元
反応が行なわれ、溶融硫酸ソーダより高収率で硫化ソー
ダ及び炭酸ソーダ（還元ガスとして一酸化炭素を用いた
場合）が得られる。

そして、還元により生成された溶融硫化ソーダ等及びガ
スは反応炉本体１の反応物出口より排出され、反応の終
了したガスは除塵工程をへた後大気に放散され、あるい
は反応終了ガスより熱回収を行うために、蒸発缶又は廃
熱ボイラーに供給、利用される。

以下、上記のごとき装置を使用して硫酸ソーダの還元を
実施した際の使用例を具体的に説明する。

〔使用例〕

装置仕様 水平円筒型反応炉本体：内径 ３００ｗ長さ１２００
ｍ ペンチエリ−型反応装置本体 上部円筒部 ：内径 ５００ Ｍ（大径部）高さ
５００ｖｒｍ スロート部 ：内径 ７０ｒｍｎ高さ ５０
調 ディフューザ一部 ：吐出口寸法７０ｍｍＸ ２００ｍ
＋＋＋燃焼炉（ガス発生炉）：灯油燃焼能力１０ｔ／ｈ
ｒ上記仕様の装置を用い、水分約０．５％の無水芒硝（
硫酸ソーダ）を固形物入口よりロータリーパルプを使用
して空気の混入を防止しながら８．５ＫＩｉ／ ｈｒ
の割合で反応装置本体内に供給し、その溶融物溜りに落
した。

一方、燃焼炉には、灯油を５、０４／ｈｒの割合で空気
を理論空気量に対して約２０％程度不足させた状態で供
給した。

発生した還元ガスの燃焼炉の出口での温度は１１００℃
であった。

そして、上記したようにして還元反応を行わせた。

その際の還元率は炭酸ソーダへ１０．１％、硫化ソーダ
へ８２．５％、残りは未反応物であり、還元率は高く溶
融芒硝が反応装置本体内において十分に分散して還元ガ
スと混合され活性状態にされると共に、反応炉本体内に
おいて、十分な量の還元ガスと激しく接触して還元反応
が急速に進行したことが知見された。

なお、上記実施例では反応炉本体を水平円筒型に形成し
だが、下端に反応物出口を形成した竪型円筒状に形成し
てもよく、この場合反応装置本体は、その軸線を竪型円
筒状反応炉本体の軸線にほぼ垂直な面内にかつ該竪型円
筒状反応炉本体の外側面のほぼ接線方向に沿って配置し
て、上記竪型円筒状反応炉本体の上端側部に連結される
。

また、反応炉本体の形状を流動性の悪い塩類の場合に中
空円錐形状としてもよく、その他の構成についても本発
明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更しても差支えない
。

以上説明したように、本発明は反応装置本体内上部に溶
融物溜りが形成され、また上記反応装置本体に、上記溶
融物溜りに固形状の被反応物を導入する固形物入口が形
成されると共に、上記溶融物溜りの上側より熱ガスを吹
込む燃焼炉が、その軸線を上記反応装置本体の軸線にほ
ぼ垂直な面内にかつ上記反応装置本体の外側面のほぼ接
線方向に沿って配置して上記反応装置本体に連結される
一方、上記反応装置本体の下部には、上記熱ガスによっ
て溶融された溶融物溜り内の被反応物と、熱ガスとを内
部に導入して反応を生じさせる反応炉本体が連結され、
かつ上記反応装置本体の軸線は上記反応炉本体の軸線に
ほぼ垂直な面内にかつ上記反応炉本体の外側面のほぼ接
線方向に沿って配置されて成るものであるから、供給さ
れた固形状の被反応物が溶融物溜りにおいて、反応装置
本体内壁に沿って吹き込まれている熱ガスにより確実に
溶融されると共に、熱ガスの反応装置本体内壁に沿う激
しい旋回流によって溶融された被反応物液面がほぼ均一
化され、溶融された被反応物は熱ガスと十分に接触混合
されて活性状態にされながら反応炉本体内壁に沿って導
入され、これにより反応炉本体内で被反応物が十分に分
散されると共に激しい旋回流が起こって気液接触が激し
くかつ確実に行なわれ、従って反応や燃焼が急速にかつ
著しく促進され、これらの反応や燃焼を確実にかつ能率
的に行なわせることができ、生産性が高いと共に反応コ
ストを低減させることができ、しかも構造も比較的簡単
で安価に製作できる等の利点を有し、硫酸ソーダや亜硫
酸ソーダの還元、その他溶融物とガス体等との反応に有
効に使用される。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の好適な実施例を示し、第１図は第２図Ｉ
−Ｉ線に沿う断面図、第２図は第１図■−Ｘ線に沿う断
面図である。 １・・・・・・反応炉本体、３・・・・・・反応装置本
体、９・・・００．溶融物溜り、１０．、、固形物入口
、１１８．・、・・燃焼炉。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 反応装置本体内上部に溶融物溜りが形成され、また
   上記反応装置本体に、上記溶融物溜りに固形状の被反応
   物を導入する固形物入口が形成されると共に、上記溶融
   物溜りの上側より熱ガスを吹込む燃焼炉が、その軸線を
   上記反応装置本体の軸線にほぼ垂直な面内にかつ上記反
   応装置本体の外側面のほぼ接線方向に沿って配置して上
   記反応装置本体に連結される一方、上記反応装置本体の
   下部には、上記熱ガスによって溶融された溶融物溜り内
   の被反応物と熱ガスとを内部に導入して反応を生じさせ
   る反応炉本体が連結され、かつ上記反応装置本体の軸線
   は上記反応炉本体の軸線にほぼ垂直な面内にかつ上記反
   応炉本体の外側面のほぼ接線方向に沿って配置されて成
   ることを特徴とする溶融物反応炉。