JP2004181437A

JP2004181437A - Separating apparatus for dissimilar materials

Info

Publication number: JP2004181437A
Application number: JP2002382755A
Authority: JP
Inventors: Hisao Kojima; 久夫小嶋
Original assignee: ANEMOSU KK
Current assignee: ANEMOSU KK
Priority date: 2002-11-29
Filing date: 2002-11-29
Publication date: 2004-07-02

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a separating apparatus for dissimilar materials in gas capable of achieving high performance by improvement of separation efficiency, energy saving, space saving, maintenance free, low pressure loss, and easy-controlling of operation. <P>SOLUTION: This separating apparatus is provided with a static mixer 1 with its longitudinal direction disposed substantially vertical, a first feeding means feeding liquid into the mixer 1 from an upper end side thereof, and a second feeding means feeding the gas containing the dissimilar materials into the mixer 1 from a lower end part thereof. The static mixer 1 has one or a plurality of mixing elements 2 continuously assembled in the longitudinal direction, and the elements comprise passage tubes for fluid flowing and one or a plurality of blades 8 disposed therein. The liquid flows down in the mixer 1, and the gas rises up in the mixer 1 to cause gas-liquid contact. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気相中の固体粒子又は液体粒子等を液相との気液接触により液相側に捕集又は溶解させて、異種物質を分離する気体中の異種物質分離装置に関し、特に、気相中の例えば、焼却灰、未燃カーボン、二酸化ケイ素、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、窒化ケイ素等の微細な固体粒子から成る異種物質と液相とを気液接触させて気相中の異種物質を液相側に捕集、分離させることによる気相の清浄化や精製若しくは異種物質の回収、又は気相中の水滴や硫酸等の同伴ミストの異種物質を液相側に捕集、溶解させて、気相の清浄化や精製に利用可能な気体中の異種物質分離装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、気体中の異種物質分離装置としては、重力式、慣性力式、遠心力式、洗浄式、濾過式、電気式、音波式等の集塵、分離装置が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、重力式、慣性式、遠心力式の装置は、１μ以下の微細な固体粒子の分離効率は低く、水分を含む気体の場合は、装置内部に固体粒子の付着成長による圧力損失の増加や目詰まり等が発生する。そのために、保守管理費が必要となる。
【０００４】
また、洗浄式の１種である高性能の集塵効率を有するベンチュリスクラバーがあるが、圧力損失が一般に３００〜８００ｍｍＨ２Ｏ（３〜８ｋＰａ）である。このために、動力費が高価となる。更に、濾布を使用した濾過式のバグフィルターがあるが、付着性の強い固体粒子や湿気を含む気体の場合は濾布が短時間で目詰まりを起こして、保守管理費が高価となる。更に又、電気式の電気集塵装置の場合は、高圧電源を使用する為に、電力費が高価となり、集塵極に付着した固体粒子の清掃、回収等の保守管理費が必要となる。
【０００５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、集塵、分離効率の向上による高性能化、省エネルギー化、省スペース化、低圧力損失化、保守管理の低減化及び運転管理の容易化を図ることができる気体中の異種物質分離装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る気体中の異種物質分離装置は、長手方向を実質的に垂直にして配置された静止型混合器と、前記静止型混合器の下端側から異種物質を含む気体を前記静止型混合器内に供給する第１の供給手段と、前記静止型混合器の上端側から液体を前記静止型混合器内に供給する第２の供給手段とを有し、前記静止型混合器は流体が通流する通路管と前記通路管内に配設された螺旋状の１又は複数の羽根体からなる１又は複数のミキシングエレメントをその長手方向に連続的に又はスペーサを介して組み立てられており、前記気体は前記静止型混合器内を上昇し、前記液体は前記静止型混合器内を下降して両者は前記静止型混合器の内部で気液接触することを特徴とする。
【０００７】
本発明においては、異種物質を含有する気体は静止型混合器内を上昇し、液体は静止型混合器内を下降して両者は静止型混合器の内部で気液接触し、気体に含有される異種物質を液体側に捕集又は溶解させて、気体から異種物質の分離をすることができる。このため、清浄化された気体と異種物質を含有する液体とを夫々排出又は回収することができる。
【０００８】
また、従来の方式とは異なり、本発明においては螺旋状の１又は複数の羽根体が配設された１又は複数のミキシングエレメント内を流体が通流するので、圧力損失を低くすることができ、動力費及び保守管理費を低減することができると共に、液体は下降し、気体は上昇するので、気液の接触効率が高くなり、異種物質の分離効率が向上し、装置の高性能化を図ることができる。これにより、省エネルギー化を図ることができる。
【０００９】
更に圧力損失が低いので、装置内の気体の流速（空塔速度）を早くすることが可能となり装置を小型化することができる。更に又、気液接触効率が高いので液体と気体の比が大幅に変わった場合でも、気体から異種物質の分離又は回収ができるので、装置の運転管理が容易になる。。また、気液の接触効率が高いので、デッドスペースがなくなり、固体粒子の付着成長を防止して、保守点検を不要（メンテナンスフリー）とすることができる。
【００１０】
また、本発明においては、前記羽根体は右捩り又は左捩りに配置され、多孔板からなることが好ましい。
【００１１】
これにより、ミキシングエレメント全体に液体及び気体が均一に分散される。このため、静止型混合器内で更に効率良く、液体及び気体が接触することができる。また、流体は均一に分散されるので、更にデッドスペースをなくすことができる。更に又、流体の流速分布を均一にすることができる。
【００１２】
また、前記羽根体は前記通路管の中心部で欠落しているものであることが好ましい。この欠落部分は、軸方向でのせん断力を向上させて気液接触効率をより一層向上させる機能を有している。
【００１３】
更に、前記静止型混合器内における前記気体の流速（空塔速度）は１．０乃至１０ｍ／秒にすることが好ましい。
【００１４】
通路管の径を小さくすることができるので、装置全体をより一層小型化することができる。
【００１５】
更にまた、前記多孔板の開口率は５乃至８０％であることが好ましい。また、前記多孔板の孔径は５乃至３０ｍｍであることが好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例に係る気体中の異種物質分離装置について添付の図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施例に係る気体中の異種物質分離装置を示す模式図、図２（ａ）は本実施例に使用される静止型混合器のミキシングエレメントを示す横断面であり、（ｂ）はその斜視図である。
【００１７】
本実施例に使用される静止型混合器１のミキシングエレメント２は、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、筒状の外筒管７（通路管）と、外筒管７内に設けられた羽根８（羽根体）と、この羽根８を外筒管７内に配設するために間欠的に設けられた内筒管１０とを有しており、羽根８は、例えば、多孔板からなる。なお、内筒管１０は羽根８の捩り応力に対して機械的強度を強くするために設置されている。
【００１８】
即ち、内筒管１０は羽根８の接続部に必要な長さ分だけ設けられ、それ以外のところには配置されていない。羽根８は内筒管１０の外周面に一端部が接続され、外筒管７の内周面に向かうにつれて、時計方向（右側）に捩られて他端部が外筒管７の内周面に接続されている。内筒管１０は中心部が開口されているので、羽根８は外筒管７の軸心部に存在せず、この部分が欠落している。これにより、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、内筒管１０の軸心部に羽根が存在しない開口部１１が形成されている。同様に、内筒管１０の外周面上に複数の羽根８が右捩りで接続され、流体通路が形成されている。１段又は複数段に亘って、ミキシングエレメント２をその長手方向に連続して配置することにより静止型混合器１が組み立てられる。なお、ミキシングエレメント２間にスペーサ（図示せず）を介在させてもよい。
【００１９】
このような静止型混合器１の流体通路を互いに逆向きに流れる２種の流体（液体及び気体）が通流する間に、流体の一部が羽根８に沿って螺旋状に回転し、右向きの旋回流になり、一部は羽根８の孔９を通過し、一部は羽根８にせん断され、この孔９を通過した流体と合流し、更に分割される。このように、回転、通過、せん断、合流又は分割が繰り返され、互いに逆向きの流れる２種類の流体が接触される。また、羽根８は多孔板により形成されているので、孔９を流体が通過し、外筒管７内の上下方向の流れが整流されると共に、旋回流によって移動する流体と接触して、ミキシングエレメント２全体に均一に流体が分散される。このため、気液接触効率が増加し、デッドスペースがなくなり、固体粒子の付着、成長が防止されて、保守点検が不要になる。なお、本発明の静止型混合器１の羽根８は右捩りに限定されるものではなく、左捩りであってもよい。
【００２０】
また、羽根８に使用される多孔板の開口率が５乃至８０％であると、製作加工上の容易性が図れ、生産コストの低減化が図れると共に、羽根の機械的強度、気液接触効率の優位性及び固体粒子の付着成長の防止が図れる。このため、多孔板の開口率は５乃至８０％であることが好ましい。なお、更に好ましい、多孔板の開口率は１０乃至４０％である。
【００２１】
更に、羽根８に使用される多孔板の孔９径が５乃至３０ｍｍであると、製作加工上の容易性が図れ、生産コストの低減が図れると共に、気液接触効率の優位性及び固体粒子の付着成長の防止が図れる。このため、多孔板の孔９径は５乃至３０ｍｍであることが好ましい。
【００２２】
本発明のミキシングエレメント２の構成としては、特にこれに限定されるものではなく、以下に示すミキシングエレメントの構造とすることができる。図３及び図４は右捩り及び左捩りの９０°回転型のミキシングエレメントの斜視図、図５はこのミキシングエレメントを使用した静止型混合器１ａの側断面図である。ミキシングエレメント１３、２０は図３乃至図５に示すように、夫々、円筒状の通路管１４、２１と、この通路管１４、２１内に夫々設けられた螺旋状の羽根１５、１６及び２２、２３とを有する。この羽根１５、１６及び２２、２３により夫々流体通路１７、１８及び流体通路２４、２５が形成されている。羽根１５、１６及び２２、２３は、通路管１４、２１の軸心部に依存せず、この部分が欠落している。これにより、平面視で通路管１４、２１の軸心部に羽根１５、１６及び２２、２３が存在しない開口部１９、２６が形成されている。従って、流体通路１７、１８及び流体通路２４、２５は、開口部１９、２６を介して、通路管１４、２１の全長に亘って相互に連通している。
【００２３】
このようなミキシングエレメント１３、２０を円筒状のケーシング２７内に交互に嵌入し、ミキシングエレメント１３、２０の夫々羽根１５、１６及び２２、２３の端縁どうしを直交させて配置すると静止型混合器１ａが組み立てられる。
【００２４】
図５に示すように、静止型混合器１ａの流体通路を液体ＦＡ及び気体ＦＢが夫々逆向きに通流する間に、液体の一部が螺旋状に９０°回転し、一部は開口部でせん断され、他方の流体通路を通流してきた液体と合流し更に分割された後、反対方向に螺旋状に９０°回転する。このように回転、せん断、合流及び分断が繰り返される。また、気体においても同様に、回転、せん断、合流及び分断が繰り返される。これにより、互いに逆向きに流れる液体及び気体が攪拌され、気液接触が行われる。なお、静止型混合器１ａとしては、９０°回転型の羽根体を使用する代わりに、１８０°回転型の羽根体を使用してもよい。また、いずれの羽根体も多孔板により形成することができる。更に、ミキシングエレメント１４、２１との間に、このミキシングエレメント１４、２１と同一内径を有するスペーサ（図示せず）を配置して、静止型混合器１ａを組み立ててもよい。
【００２５】
更にまた、羽根体の回転角度は、上述のものに限定されることなく、１５°、３０°、４５°、６０°、１３５°、２７０°又は３６０°回転型の羽根体で静止型混合器１ａを構成してもよい。なお、静止型混合器は上述のものに限定されることなく、種々の静止型混合器を適宜利用可能である。
【００２６】
本実施例の異種物質分離装置２８においては、上述の静止型混合器１を、図１に示すように、密閉された容器１２内にその長手方向を鉛直にして配置する。この場合、容器１２は上端及び下端は、例えば、縦断面形状が半円状に形成されている。容器１２の下部には、異種物質を含む気体を静止型混合器１内に供給する第１の供給手段（図示せず）が配置されている。また、容器１２の上部には、異種物質の分離回収等に使用される液体を静止型混合器１内に液体を供給する第２の供給手段（図示せず）が配置されている。
【００２７】
次に図１に示す気体中の異種物質分離装置２８の動作に付いて説明する。先ず、分離したい異種物質を含有する気体と、この異種物質の分離に使用する液体とを第１及び第２の供給手段により所定の割合で静止型混合器１内に供給する。気体は静止型混合器１内を上昇し、液体は静止型混合器１内を下降して、気体と液体とが攪拌接触され、気液が十分に接触する。そして、静止型混合器１内において、気液接触により、気体中の異種物質を分離させたり、微細な水滴を液体に溶解させたり、又は、化学反応を進行させたりして、液体側に異種物質を分離して気体を清浄又は精製する。この後、分離された気体として、容器１２上端からの排気ライン６から排気又は回収され、容器１２下端の排水ライン５からは液体が排出又は回収される。
【００２８】
本実施例においては、気体４中に微細な二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化亜鉛等の固体粒子である異種物質を含有する気体４（原ガス）を連続分離処理を行うことができる。例えば、微細な固体粒子を含有する気体４（原ガス）を静止型混合器１内に下端側から供給し、液体３（洗浄水）をスプレーノズル２９等を介して静止型混合器１内に上端側から供給して、静止型混合器１内で洗浄水３を下降させ、原ガス４を上昇させ２乃至８ｍ／秒の流速となるようにして、原ガス４中の固体粒子と洗浄水３とを、連続的に接触させて、原ガス４から固体粒子を分離して原ガス４を清浄化し、処理ガスとして排気ライン６から排気又は回収される。又、固体粒子を含有する洗浄水３は、排水ライン５から外部に排出又は回収される。なお、洗浄水３と原ガス４の液ガス比は０．０１〜３０Ｌ／ｍ^３の範囲が好ましい。
【００２９】
従来、固体粒子の装置内での付着、成長（スケーリング）により、保守管理費が必要となるという問題点があったが、本実施例においては、常時、装置内は洗浄水３により洗浄されているので、固体粒子によるスケーリングの発生がないため、保守管理費が不要となると共に、メンテナンスが不要である。なお、スプレーノズル２９の噴射方向は、上向き、下向きどちらでも適宜選択使用できる。
【００３０】
次に、本発明の第２実施例に付いて説明する。図６は硫酸ミスト、水滴、塩酸ヒューム等の異種物質を含有する気体４の分離処理に適用した本発明の第２の実施例に係る気体中の異種物質分離装置２８を示す模式図である。図６において、図１に示す第１の実施例と同一構成物には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。第１実施例と同様に構成されており、原ガス４の上昇速度は１乃至１０ｍ／秒の流速とし、液ガス比は０．１〜１０Ｌ／ｍ^３の範囲が好ましい。
【００３１】
図６に示す異種物質分離装置２８の静止型混合器１の大きさは、例えば直径が５００ｃｍで長さが２ｍである。気体４中の水滴濃度は、例えば３質量％である。この場合、原ガス４の処理量が８０ｍ^３／分で、洗浄水３の供給量が１５Ｌ／分であれば、原ガス４中の水滴濃度を０．２質量％以下にすることができる。
【００３２】
従来、微生物や藻等の発生により装置内の目詰まりや圧力損失の上昇等の問題が生じていた。また、従来技術としては、ベンチュリスクラバー等が使用されている。このため、圧力損失が２００〜８００Ｐａと大きくなり、送風機等の電力消費量も大きくなる。これに対して、本装置２８は圧力損失は５０〜２００Ｐａと小さいので、省エネルギーとなる。
【００３３】
なお、洗浄水３を酸性又はアルカリ性水溶液を使用することで、原ガス４中のアンモニア、硫化水素、アミン等の化学物質を、これら水溶液と化学反応吸収させて、同時に分離、精製することも応用可能である。
【００３４】
次に、本発明の第３実施例について説明する。図７は本発明の第３の実施例に係る気体中の異種物質分離装置を示す模式図である。なお、図１に示す第１実施例と同一構成物には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００３５】
本実施例の異種物質分離装置２８は第１実施例と比較して、分離効率を向上させている点で異なっている。その分離装置２８の構成は、容器１２内の静止型混合器１の上部側に洗浄水３ａの第１の供給手段と静止型混合器１の下部側に洗浄水３ｂの第２の供給手段とを配設している。この２段の洗浄水３の供給による気液接触の向上により、分離効率はより一層向上する。
【００３６】
次に、本発明の第４実施例に付いて説明する。図８は本発明の第４実施例に係る気体中の異種物質分離装置を示す模式図である。なお、図１に示す第１実施例と同一構成物には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００３７】
本実施例の異種物質分離装置２８は第１の実施例と比較して、第３実施例同様に分離効率をより向上させている点で異なっている。その分離装置２８の構成は容器１２内に２段の静止型混合器１ｂ，１ｃと３段の洗浄水３ａ，３ｂ，３ｃの供給手段を配設している。この構成により、気体中の異種物質は高効率で分離され、気体は精製される。
【００３８】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、異種物質を含有する気体は静止型混合器内を上昇し、液体は静止型混合器内を下降して両者は静止型混合器の内部で気液接触し、気体に含有される異種物質を液体側に捕集又は溶解させて、気体から異種物質の分離又は気体を精製することができる。このため、清浄化された気体と異種物質を含有する液体とを夫々排出又は回収することができる。
【００３９】
また、従来の洗浄方式とは異なり、螺旋状の１又は複数の羽根体が配設された１又は複数のミキシングエレメント内を流体が通流するので、圧力損失を低くすることができ、動力費及び保守管理費を低減することができると共に、液体は下降し、気体は上昇するので、気液の接触効率が高くなり、異種物質の分離効率が向上し、装置の高性能化を図ることができる。
【００４０】
更に、圧力損失が低いので、装置内の気体の空塔速度を早くすることが可能となり、装置を小型化することができる。更に又、気液接触効率が高いので、液体と気体との比が大幅に変わった場合でも、気体から異種物質の分離又は気体の精製ができるので、装置の運転管理が容易になる。また、気液の接触効率が高いので、デッドスペースがなくなり、固体粒子の付着成長を防止して、保守点検を不要とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る気体中の異種物質分離装置を示す模式図である。
【図２】（ａ）は本実施例に使用される静止型混合器のミキシングエレメントを示す横断面であり、（ｂ）はその斜視図である。
【図３】９０°右回転型のミキシングエレメントの斜視図である。
【図４】９０°左回転型のミキシングエレメントの斜視図である。
【図５】このミキシングエレメントを使用した静止型混合器の側断面図である。
【図６】本発明の第２の実施例に係る気体中の異種物質分離装置を示す模式図である。
【図７】本発明の第３実施例に係る気体中の異種物質分離装置を示す模式図である。
【図８】本発明の第４実施例に係る気体中の異種物質分離装置を示す模式図である。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ：静止型混合器
２，１３，２０：ミキシングエレメント
３，３ａ，３ｂ，３ｃ：洗浄水
４：原ガス
５：排水ライン
６：排気ライン
７：外筒管
８，１５，１６，２３，２４：羽根
９：孔
１０：内筒管
１１，１９，２６：開口部
１２：容器
１４，２１：通路管
１７，１８，２４，２５：流体通路
２７：ケーシング
２８：異種物質分離装置
２９：スプレーノズル[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a device for separating foreign substances in a gas that separates or collects foreign substances by collecting or dissolving solid particles or liquid particles or the like in a gas phase in a liquid phase by gas-liquid contact with a liquid phase, Foreign substances in the gas phase, such as incineration ash, unburned carbon, silicon dioxide, zinc oxide, aluminum oxide, silicon nitride, etc. Purification or purification of the gas phase by collecting and separating in the liquid phase, or collection of foreign substances, or collecting and dissolving foreign substances of accompanying mist such as water droplets and sulfuric acid in the gas phase in the liquid phase Also, the present invention relates to an apparatus for separating foreign substances in a gas that can be used for gas phase cleaning and purification.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as a device for separating foreign substances in a gas, a dust collecting and separating device such as a gravity type, an inertial force type, a centrifugal force type, a washing type, a filtration type, an electric type, and an acoustic type has been known.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, gravity-type, inertial-type, and centrifugal-type devices have low separation efficiency of fine solid particles of 1 μ or less, and in the case of a gas containing moisture, increase in pressure loss due to adhesion and growth of solid particles inside the device and Clogging occurs. Therefore, maintenance management costs are required.
[0004]
In addition, there is a venturi scrubber having a high dust collection efficiency, which is a kind of cleaning type, but the pressure loss is generally 300 to 800 mmH2O (3 to 8 kPa). This results in high power costs. Further, there is a filtration-type bag filter using a filter cloth. However, in the case of highly adherent solid particles or a gas containing moisture, the filter cloth is clogged in a short period of time, resulting in high maintenance and management costs. Furthermore, in the case of an electric type dust collector, the use of a high-voltage power supply results in high power costs, and requires maintenance management costs such as cleaning and collection of solid particles attached to the dust collection electrode.
[0005]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and provides high performance, energy saving, space saving, low pressure loss, reduced maintenance management, and easy operation management by improving dust collection and separation efficiency. It is an object of the present invention to provide an apparatus for separating foreign substances in a gas, which can be converted into a gas.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The apparatus for separating foreign substances in a gas according to the present invention includes a stationary mixer arranged with the longitudinal direction substantially vertical, and the static mixing of a gas containing a foreign substance from a lower end side of the stationary mixer. A first supply unit that supplies the liquid into the vessel, and a second supply unit that supplies a liquid into the stationary mixer from an upper end side of the static mixer, wherein the static mixer is configured to supply a fluid. One or a plurality of mixing elements, each of which includes a passage pipe that flows and one or a plurality of spiral wings disposed in the passage pipe, are assembled continuously in the longitudinal direction or via a spacer, The gas rises in the static mixer, the liquid descends in the static mixer, and both come into gas-liquid contact inside the static mixer.
[0007]
In the present invention, the gas containing the foreign substance rises in the static mixer, the liquid descends in the static mixer, and both come into gas-liquid contact inside the static mixer, and are contained in the gas. The foreign substance can be collected or dissolved in the liquid side to separate the foreign substance from the gas. For this reason, it is possible to discharge or collect the purified gas and the liquid containing the foreign substance, respectively.
[0008]
Also, unlike the conventional method, in the present invention, the fluid flows through one or a plurality of mixing elements provided with one or more spiral blades, so that pressure loss can be reduced. In addition, power and maintenance costs can be reduced, and the liquid descends and the gas rises, increasing the gas-liquid contact efficiency, improving the separation efficiency of foreign substances, and improving the performance of the device. Can be planned. Thereby, energy saving can be achieved.
[0009]
Further, since the pressure loss is low, the flow velocity (superficial velocity) of the gas in the apparatus can be increased, and the apparatus can be downsized. Furthermore, since the gas-liquid contacting efficiency is high, even when the ratio of liquid to gas is largely changed, it is possible to separate or recover different substances from the gas, so that the operation management of the apparatus becomes easy. . Further, since the gas-liquid contact efficiency is high, dead space is eliminated, solid particles are prevented from adhering and growing, and maintenance and inspection can be made unnecessary (maintenance-free).
[0010]
Further, in the present invention, it is preferable that the blade body is arranged in a right-handed or left-handed twist and is made of a perforated plate.
[0011]
Thereby, the liquid and the gas are uniformly dispersed throughout the mixing element. Therefore, the liquid and the gas can be more efficiently contacted in the static mixer. Further, since the fluid is uniformly dispersed, the dead space can be further reduced. Furthermore, the flow velocity distribution of the fluid can be made uniform.
[0012]
Preferably, the blade body is missing at the center of the passage tube. The missing portion has a function of improving the shear force in the axial direction and further improving the gas-liquid contact efficiency.
[0013]
Further, it is preferable that the flow velocity (superficial velocity) of the gas in the static mixer is 1.0 to 10 m / sec.
[0014]
Since the diameter of the passage tube can be reduced, the entire device can be further reduced in size.
[0015]
Further, the aperture ratio of the perforated plate is preferably 5 to 80%. Further, the hole diameter of the perforated plate is preferably 5 to 30 mm.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an apparatus for separating foreign substances in gas according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic view showing an apparatus for separating foreign substances in gas according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2A is a cross-sectional view showing a mixing element of a static mixer used in the present embodiment. FIG. 2 (b) is a perspective view thereof.
[0017]
As shown in FIGS. 2A and 2B, the mixing element 2 of the static mixer 1 used in the present embodiment has a cylindrical outer pipe 7 (passage pipe) and an inner pipe 7. And an inner tube 10 provided intermittently for disposing the blade 8 in the outer tube 7. The blade 8 is, for example, It consists of a perforated plate. The inner tube 10 is provided to increase the mechanical strength against the torsional stress of the blade 8.
[0018]
That is, the inner tube 10 is provided for a necessary length at the connection portion of the blade 8 and is not disposed at any other portion. One end of the blade 8 is connected to the outer peripheral surface of the inner tube 10, and the blade 8 is twisted clockwise (rightward) toward the inner surface of the outer tube 7, and the other end is the inner surface of the outer tube 7. It is connected to the. Since the center portion of the inner tube 10 is open, the blade 8 does not exist at the axial center of the outer tube 7, and this portion is missing. Thereby, as shown in FIG. 2A and FIG. 2B, an opening 11 in which no blade exists at the axial center of the inner cylindrical tube 10 is formed. Similarly, a plurality of blades 8 are connected to the outer peripheral surface of the inner cylindrical tube 10 by right-handed twist to form a fluid passage. The stationary mixer 1 is assembled by arranging the mixing elements 2 continuously in one or more stages in the longitudinal direction. Note that a spacer (not shown) may be interposed between the mixing elements 2.
[0019]
While two kinds of fluids (liquid and gas) flowing in the fluid passage of the stationary mixer 1 in opposite directions flow, a part of the fluid rotates helically along the blades 8 and faces rightward. A part passes through the hole 9 of the blade 8 and a part is sheared by the blade 8, merges with the fluid passing through the hole 9, and is further divided. In this manner, rotation, passage, shearing, merging, or division are repeated, and two types of fluids flowing in opposite directions come into contact with each other. Further, since the blades 8 are formed by a perforated plate, the fluid passes through the holes 9, the flow in the vertical direction in the outer tube 7 is rectified, and the blades 8 come into contact with the fluid moving by the swirling flow to mix. The fluid is uniformly dispersed throughout the element 2. For this reason, the gas-liquid contact efficiency increases, dead space is eliminated, solid particles are prevented from adhering and growing, and maintenance and inspection become unnecessary. In addition, the blade 8 of the static mixer 1 of the present invention is not limited to right-handed twisting, but may be left-handed twisting.
[0020]
Further, when the aperture ratio of the perforated plate used for the blade 8 is 5 to 80%, easiness in manufacturing and processing can be achieved, production cost can be reduced, mechanical strength of the blade, gas-liquid contact efficiency. And the prevention of adhesion and growth of solid particles. For this reason, the aperture ratio of the perforated plate is preferably 5 to 80%. The aperture ratio of the perforated plate is more preferably 10 to 40%.
[0021]
Further, when the diameter of the hole 9 of the perforated plate used for the blade 8 is 5 to 30 mm, the manufacturing process is easy, the production cost is reduced, the superiority of the gas-liquid contact efficiency and the solid particles Adhesion growth can be prevented. For this reason, it is preferable that the hole 9 diameter of the perforated plate is 5 to 30 mm.
[0022]
The configuration of the mixing element 2 of the present invention is not particularly limited, and the following mixing element structure can be used. 3 and 4 are perspective views of a right-handed and left-handed 90 ° rotation type mixing element, and FIG. 5 is a side sectional view of a stationary mixer 1a using this mixing element. As shown in FIGS. 3 to 5, the mixing elements 13 and 20 include cylindrical passage tubes 14 and 21, and spiral blades 15, 16 and 22 provided in the passage tubes 14 and 21, respectively. 23. Fluid passages 17, 18 and fluid passages 24, 25 are formed by the blades 15, 16, 22 and 23, respectively. The blades 15, 16 and 22, 23 do not depend on the axial center portions of the passage pipes 14, 21, and these portions are missing. As a result, openings 19 and 26 in which the blades 15, 16 and 22 and 23 do not exist are formed in the axial centers of the passage tubes 14 and 21 in plan view. Therefore, the fluid passages 17 and 18 and the fluid passages 24 and 25 communicate with each other over the entire length of the passage tubes 14 and 21 via the openings 19 and 26.
[0023]
When such mixing elements 13 and 20 are alternately fitted into a cylindrical casing 27 and the edges of the blades 15, 16 and 22 and 23 of the mixing elements 13 and 20 are arranged perpendicular to each other, a static mixer is provided. 1a is assembled.
[0024]
As shown in FIG. 5, while the liquid FA and the gas FB flow in the fluid passages of the static mixer 1a in the opposite directions, a part of the liquid is helically rotated by 90 ° and a part is opened. And then merges with the liquid flowing through the other fluid passage, is further divided, and then spirally rotates 90 ° in the opposite direction. Thus, rotation, shearing, merging, and division are repeated. Similarly, rotation, shearing, merging, and division are repeated for a gas. Thereby, the liquid and the gas flowing in opposite directions are stirred, and gas-liquid contact is performed. In addition, instead of using a 90 ° rotating blade, a 180 ° rotating blade may be used as the stationary mixer 1a. In addition, any of the blades can be formed of a perforated plate. Furthermore, a spacer (not shown) having the same inner diameter as the mixing elements 14 and 21 may be arranged between the mixing elements 14 and 21 to assemble the static mixer 1a.
[0025]
Still further, the rotation angle of the blade body is not limited to the one described above, and the stationary mixer may be a 15 °, 30 °, 45 °, 60 °, 135 °, 270 ° or 360 ° rotating type blade body. 1a may be configured. It should be noted that the static mixer is not limited to the one described above, and various static mixers can be appropriately used.
[0026]
In the heterogeneous substance separation device 28 according to the present embodiment, the above-described static mixer 1 is disposed in a sealed container 12 with its longitudinal direction being vertical, as shown in FIG. In this case, the upper and lower ends of the container 12 are formed, for example, in a semicircular vertical cross-sectional shape. A first supply unit (not shown) for supplying a gas containing a different substance into the static mixer 1 is arranged below the container 12. In addition, a second supply unit (not shown) for supplying a liquid used for separation and recovery of a different substance into the static mixer 1 is disposed above the container 12.
[0027]
Next, the operation of the apparatus 28 for separating foreign substances in gas shown in FIG. 1 will be described. First, a gas containing a different substance to be separated and a liquid used for separating the different substance are supplied into the static mixer 1 at a predetermined ratio by first and second supply means. The gas rises in the static mixer 1, and the liquid descends in the static mixer 1, whereby the gas and the liquid are brought into agitated contact, and the gas and the liquid come into sufficient contact. Then, in the static mixer 1, the foreign substance in the gas is separated by gas-liquid contact, fine water droplets are dissolved in the liquid, or the chemical reaction proceeds, and the foreign substance is added to the liquid side. The substance is separated and the gas is cleaned or purified. Thereafter, the separated gas is exhausted or collected from the exhaust line 6 from the upper end of the container 12, and the liquid is discharged or collected from the drain line 5 at the lower end of the container 12.
[0028]
In the present embodiment, the gas 4 (raw gas) containing different kinds of solid particles such as fine silicon dioxide, aluminum oxide, and zinc oxide in the gas 4 can be continuously separated. For example, a gas 4 (raw gas) containing fine solid particles is supplied into the static mixer 1 from the lower end side, and a liquid 3 (wash water) is supplied into the static mixer 1 via the spray nozzle 29 or the like. The solid particles in the raw gas 4 and the cleaning water are supplied from the upper end side, and the cleaning water 3 is lowered in the static mixer 1 and the raw gas 4 is raised to a flow rate of 2 to 8 m / sec. 3 is continuously contacted to separate solid particles from the raw gas 4 to purify the raw gas 4 and exhausted or recovered from the exhaust line 6 as a processing gas. Further, the washing water 3 containing the solid particles is discharged or collected from the drain line 5 to the outside. In addition, the liquid gas ratio between the cleaning water 3 and the raw gas 4 is preferably in the range of 0.01 to ³⁰ L / m ³ .
[0029]
Conventionally, there has been a problem that maintenance and management costs are required due to the attachment and growth (scaling) of solid particles in the apparatus, but in this embodiment, the apparatus is always washed with the washing water 3. Since there is no occurrence of scaling due to solid particles, maintenance management costs are unnecessary and maintenance is unnecessary. In addition, the spray direction of the spray nozzle 29 can be appropriately selected and used either upward or downward.
[0030]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a schematic view showing an apparatus 28 for separating foreign substances in gas according to a second embodiment of the present invention, which is applied to the separation processing of a gas 4 containing foreign substances such as sulfuric acid mist, water droplets, and fumes of hydrochloric acid. 6, the same components as those of the first embodiment shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. It is configured in the same manner as in the first embodiment, the rising speed of the raw gas 4 is set to a flow rate of 1 to 10 m / sec, and the liquid-gas ratio is preferably in the range of 0.1 to 10 L / m ³ .
[0031]
The size of the static mixer 1 of the foreign substance separation device 28 shown in FIG. 6 is, for example, 500 cm in diameter and 2 m in length. The water droplet concentration in the gas 4 is, for example, 3% by mass. In this case, if the processing amount of the raw gas 4 is 80 m ³ / min and the supply amount of the cleaning water 3 is 15 L / min, the water droplet concentration in the raw gas 4 can be set to 0.2% by mass or less.
[0032]
Conventionally, problems such as clogging in the apparatus and an increase in pressure loss have occurred due to generation of microorganisms and algae. As a conventional technique, a venturi rubber or the like is used. For this reason, the pressure loss increases to 200 to 800 Pa, and the power consumption of the blower and the like also increases. On the other hand, since the pressure loss of the present device 28 is as small as 50 to 200 Pa, energy is saved.
[0033]
By using an acidic or alkaline aqueous solution for the washing water 3, chemical substances such as ammonia, hydrogen sulfide, and amine in the raw gas 4 can be chemically reacted and absorbed with these aqueous solutions and simultaneously separated and purified. It is possible.
[0034]
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 is a schematic view showing an apparatus for separating foreign substances in gas according to a third embodiment of the present invention. The same components as those in the first embodiment shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
[0035]
The different substance separation device 28 of the present embodiment is different from the first embodiment in that the separation efficiency is improved. The structure of the separation device 28 is as follows. First supply means of the washing water 3a is provided on the upper side of the static mixer 1 in the container 12, and second supply means of the washing water 3b is provided on the lower side of the static mixer 1. Is arranged. The separation efficiency is further improved by improving the gas-liquid contact by supplying the two-stage washing water 3.
[0036]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 is a schematic view showing an apparatus for separating foreign substances in gas according to a fourth embodiment of the present invention. The same components as those in the first embodiment shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
[0037]
The different substance separation device 28 of the present embodiment is different from the first embodiment in that the separation efficiency is further improved as in the third embodiment. The structure of the separation device 28 is such that two-stage static mixers 1b and 1c and three-stage washing water 3a, 3b and 3c supply means are provided in the container 12. With this configuration, foreign substances in the gas are separated with high efficiency, and the gas is purified.
[0038]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the present invention, the gas containing the foreign substance rises in the static mixer, the liquid descends in the static mixer, and both gas and liquid are mixed in the static mixer. Upon contact, the foreign substance contained in the gas is collected or dissolved on the liquid side, so that the foreign substance can be separated from the gas or the gas can be purified. For this reason, it is possible to discharge or collect the purified gas and the liquid containing the foreign substance, respectively.
[0039]
Further, unlike the conventional cleaning method, the fluid flows through one or a plurality of mixing elements provided with one or more spiral blades, so that pressure loss can be reduced, and power cost can be reduced. In addition to reducing the maintenance cost, the liquid descends and the gas rises, so that the gas-liquid contact efficiency increases, the separation efficiency of foreign substances improves, and the performance of the apparatus can be improved. it can.
[0040]
Furthermore, since the pressure loss is low, the superficial velocity of the gas in the apparatus can be increased, and the apparatus can be downsized. Furthermore, since the gas-liquid contacting efficiency is high, even when the ratio between the liquid and the gas is largely changed, it is possible to separate foreign substances from the gas or to purify the gas, so that the operation management of the apparatus becomes easy. In addition, since the gas-liquid contact efficiency is high, dead space is eliminated, solid particles can be prevented from growing, and maintenance and inspection can be made unnecessary.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an apparatus for separating foreign substances in gas according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2A is a cross-sectional view showing a mixing element of a static mixer used in the present embodiment, and FIG. 2B is a perspective view thereof.
FIG. 3 is a perspective view of a 90 ° right-rotating mixing element.
FIG. 4 is a perspective view of a 90 ° counterclockwise rotation type mixing element.
FIG. 5 is a side sectional view of a static mixer using the mixing element.
FIG. 6 is a schematic view showing an apparatus for separating foreign substances in gas according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic view showing an apparatus for separating foreign substances in gas according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a schematic view showing an apparatus for separating foreign substances in gas according to a fourth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1, 1a, 1b, 1c: Static mixer 2, 13, 20: Mixing element 3, 3a, 3b, 3c: Wash water 4: Raw gas 5: Drain line 6: Exhaust line 7: Outer tube 8, 15 , 16, 23, 24: Blade 9: Hole 10: Inner tube 11, 19, 26: Opening 12: Container 14, 21: Passage tube 17, 18, 24, 25: Fluid passage 27: Casing 28: Heterogeneous substance Separation device 29: Spray nozzle

Claims

長手方向を実質的に垂直にして配置された静止型混合器と、前記静止型混合器の下端側から異種物質を含む気体を前記静止型混合器内に供給する第１の供給手段と、前記静止型混合器の上端側から液体を前記静止型混合器内に供給する第２の供給手段とを有し、前記静止型混合器は流体が通流する通路管と前記通路管内に配設された螺旋状の１又は複数の羽根体からなる１又は複数のミキシングエレメントをその長手方向に連続的に又はスペーサを介して組み立てられており、前記気体は前記静止型混合器内を上昇し、前記液体は前記静止型混合器内を下降して両者は前記静止型混合器の内部で気液接触することを特徴とする気体中の異種物質分離装置。A stationary mixer arranged with the longitudinal direction substantially vertical, first supply means for supplying a gas containing a different substance into the stationary mixer from a lower end side of the stationary mixer, and Second supply means for supplying a liquid into the static mixer from an upper end side of the static mixer, wherein the static mixer is disposed in the passage pipe through which the fluid flows and in the passage pipe. One or more mixing elements consisting of one or more spiral blades are assembled continuously or via spacers in the longitudinal direction, the gas rises in the static mixer, An apparatus for separating foreign substances in a gas, wherein a liquid descends in the static mixer and both liquids come into gas-liquid contact inside the static mixer.

前記羽根体は右捩り又は左捩りに配設され、多孔板からなることを特徴とする請求項１に記載の気体中の異種物質分離装置。The apparatus for separating foreign substances in gas according to claim 1, wherein the blade body is arranged in a right-handed or left-handed twist and is formed of a perforated plate.

前記羽根体は前記通路管の中心部で欠落していることを特徴とする請求項１又は２に記載の気体中の異種物質分離装置。The apparatus for separating foreign substances in a gas according to claim 1 or 2, wherein the blade body is missing at the center of the passage pipe.

前記静止型混合器内における前記気体の流速（空塔速度）は１．０乃至１０ｍ／秒であることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の気体中の異種物質分離装置。The separation of foreign substances in a gas according to any one of claims 2 to 4, wherein a flow velocity (superficial velocity) of the gas in the static mixer is 1.0 to 10 m / sec. apparatus.

前記多孔板の開口率は５乃至８０％であることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の気体中の異種物質分離装置。The apparatus for separating foreign substances in gas according to any one of claims 2 to 4, wherein the aperture ratio of the perforated plate is 5 to 80%.

前記多孔板の孔径は５乃至３０ｍｍであることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の気体中の異種物質分離装置。The apparatus for separating foreign substances in gas according to any one of claims 2 to 5, wherein the perforated plate has a hole diameter of 5 to 30 mm.