JP2796546B2

JP2796546B2 - 多管式気液接触装置

Info

Publication number: JP2796546B2
Application number: JP5346515A
Authority: JP
Inventors: 健二小林; 育朗桑原
Original assignee: CHODA KAKO KENSETSU KK
Current assignee: CHODA KAKO KENSETSU KK
Priority date: 1993-12-22
Filing date: 1993-12-22
Publication date: 1998-09-10
Anticipated expiration: 2013-09-10
Also published as: JPH07178310A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、気体と液体（スラリー
液を含む）とを接触させる多管式気液接触装置、特に排
煙脱硫装置として好適な多管式気液接触装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】大型液槽内に液体を収容させ、その液体
内に下部周壁面にガス噴出孔を有するガス導入管の多数
を垂設し、そのガス導入管内に導入させたガスをガス噴
出孔から液体中に噴出させて気液接触を行わせる装置は
広く知られている（特公昭５５−３７２９５号、特公昭
５７−６３７５号、特公昭５９−１１３２２号等）。

【０００３】図３に、排煙脱硫装置として用いられてい
る気液接触装置の模式図を示す。図３において、ＳＯ₂
を含む排煙は、導管１０１からガス導入管１０３を通
り、そのガス導入管１０３の下部周壁面に設けたガス噴
出口から炭酸カルシウムや水酸化カルシウム等のカルシ
ウム化合物のスラリー液中に噴出される。この場合のガ
ス導入管１０３は、図４に示すように、その下部周壁面
に配設されたガス噴出孔１０４を有する。液槽内のカル
シウム化合物スラリー液中に噴出された排煙は、そのス
ラリー液と接触し、排煙中に含まれるＳＯ₂がカルシウ
ム化合物と反応してＣａＳＯ₃になる。そして、このＣ
ａＳＯ₃は、液槽下部の空気導入管１０６から液中に導
入された空気中酸素と反応してＣａＳＯ₄（石こう）に
なる。なお、１１２はガス中の液体を捕捉する気液分離
器を示し、１０５は攪拌羽根を示し、１０８は石こうス
ラリー抜出管を示す。図３に示した排煙脱硫装置は、実
際には極めて大型の装置であり、その液槽１０２の内径
は１０ｍ以上、通常２５ｍ以上もあり、また、そのガス
導入管１０３の数も１，０００本以上という極めて多い
数である。

【０００４】このような気液接触装置においては、ガス
導入管のガス噴出孔からガスを液中に噴出させることか
ら、このことが原因となって、液槽内のフロス層（泡沫
層）に全体として定常的で周期的な大きな動揺が生じる
場合がある。そして、そのフロス層の動揺により、液槽
内のフロス層上面が大きく変動するようになる。このフ
ロス層の定常的動揺は、液槽が大型のものになるに従っ
て大きなものとなり、気液接触効率悪化の原因となった
り、場合によっては、液槽壁や液槽内に設置したガス導
入管等の設備に大きな外力を与え、それらの設備の故障
の原因となることが考えられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、下部周壁面
にガス噴出孔を有するガス導入管を多数液体中に垂設し
た構造の多管式気液接触装置において、そのガス噴出孔
から液体中へのガス噴出に起因する液槽内フロス層の大
きな動揺の発生を未然に防止し、液槽壁やガス導入管等
の設備に大きな外力を与えることの少ない装置を提供す
ることをその課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成する
に至った。即ち、本発明によれば、大型液槽内に下部周
壁面にガス噴出孔を有するガス導入管の多数をそのガス
噴出孔が液槽内静止液面より下方に位置するように垂設
した構造を有する気液接触装置において、その液槽内に
１本又は複数本のガス導入管を包囲するように仕切部材
を配設し、気泡通過区画を複数形成させたことを特徴と
する多管式気液接触装置が提供される。また、本発明に
よれば、大型液槽内に下部周壁面にガス噴出孔を有する
ガス導入管の多数をそのガス噴出孔が液槽内静止液面よ
り下方に位置するように垂設した構造を有する気液接触
装置において、仕切部材をその下端がガス導入管のガス
噴出孔より下方に位置するように液槽内に垂設して、そ
の液槽内に１本又は複数本のガス導入管を包囲する気泡
通過区画を複数形成させたことを特徴とする多管式気液
接触装置が提供される。

【０００７】本発明者らは、多管式気液接触装置におけ
る前述のように定常的フロス層の動揺がガス噴出に起因
することを突きとめ、かかるガス噴出エネルギーを分散
又は吸収せしめることによって液槽内フロス層面の大き
な動揺の発生を未然に防止できることを発見したもので
ある。すなわち、１本又は複数のガス導入管を包囲する
ように仕切部材を液槽内に設置するときには、該仕切部
材によってガス噴出による造波エネルギーの集積重畳が
きわめて効果的に抑制されることを見出し本発明を完成
したものである。

【０００８】本発明で用いる仕切部材は、液体中に垂設
した多数のガス導入管を、１本毎又は複数本毎に設置し
実質的に槽内液を仕切ることができる形状であればよ
い。また、その仕切形態は、三角形、正方形、矩形、多
角形、円形、多重円形、楕円形、車軸形、放射形あるい
はこれらの組合せ等が用いられる。仕切部材の形状はガ
ス導入管から吹込まれたガス噴出エネルギーを吸収分散
し、あるいは、および液槽液面付近の造波エネルギーを
吸収分散できるものであれば任意のものを用いることが
できる。したがって仕切部材の形状としては通常の平板
又は円筒の他に、波板、格子板、多孔板およびこれらの
円筒状のもの、並びにこれらの表面に凹凸等の消波構造
を取付けたもの、あるいはそれらの組合せからなる形状
のもの等を用いることができる。仕切部材の材質は、金
属の他、プラスチックやセラミック並びにこれらの複合
材、組合せ材等および金属あるいは合成高分子等からな
る編物又は布並びにこれらの組合せ等であることができ
る。仕切部材は通常、液槽内液通に垂直に設置される
が、仕切部材の形状等によって液面に水平に固定または
浮遊させて設置することもできる。この場合、ガス導入
管の支持のために通常配設される格子状支持体を兼ねさ
せることもできる。また液槽内において仕切部材をフロ
ス層面上に露出させることによって、フロス層面動揺が
他の仕切区画に拡散することを防止することもできる
が、フロス層面下に設置してもよい。即ち、仕切部材の
上端がフロス層中に設置してあっても、その下端部にガ
ズ導入管から噴出されるガス仕切部に衝突すればガス噴
出エネルギーが分散されるために、造波エネルギーの集
積重畳が抑制される。したがって仕切部材の前記下端部
付近をガス吹込管のガス噴出孔より下方に位置するのが
好ましいが、仕切部材の仕切形態、仕切られるガス吹込
管数、仕切部材の形状あるいは気液接触装置の運転条件
等により該ガス噴出孔よりも上部に位置してもよい。

【０００９】図１に、仕切部材を用いて多数のガス導入
管を１本毎仕切って形成した本発明の１つの実施例の気
泡通過区画の説明図を示す。図１において、１はガス導
入管、２はその下部周壁面に形成されたガス噴出孔、３
は仕切部材、４は液槽内の静止液面、５は液槽内に形成
されたフロス層の上面（膨張液面）、６は気泡と液体と
の混合物からなるフロス層を示す。ａは仕切部材３によ
って形成された気泡通過区画で、その内部にガス導入管
１を含む。

【００１０】図１には仕切部材を用いて多数のガス導入
管を１本毎に仕切って形成した気泡通過区画の説明図を
示したが、ガス導入管を１本毎に仕切る必要はなく、複
数本毎に仕切ることができる。この種の気液接触装置は
大型のもので、液槽内に配設されるガス導入管は数千本
と極めて多数である。仕切部材によって区画されるガズ
導入管数は、仕切部材の前記仕切形態、形状、設置方式
あるいは気液接触装置の運転条件等によって決められ
る。また仕切部材によって区画されるガス導入管数が少
ないほど、一般的にガス噴出による造波エネルギーが集
積重畳しにくくなるが、設置コストが多くなる他にも反
応原料（石灰石など）や生成物（石こうなど）が液槽内
に均一に拡散しにくくなる傾向がある。このため本発明
では、これらのガス導入管は、複数本、例えば、２〜２
０本、好ましくは４〜４０本毎に仕切るのがよい。しか
し前述のような理由から数１０本ないし数１００本ごと
に仕切ることによって、より好ましい気液接触反応を行
なうことができる場合もある。また、仕切部材によって
仕切られるガス導入管数は液槽内全体において必ずしも
一定とする必要はない。

【００１１】図２に、多数のガス導入管を複数本毎に仕
切って形成した多数の気泡通過区画を含む液槽内部の説
明平面図を示す。この図において、１０は液槽壁を示
す。図２の液槽は、板体を液槽内に縦横に配設して、液
槽内に断面４角形の筒体状の仕切部材３を仕切壁とす
る、多数の気泡通過区画ａを形成した構造のものであ
る。これらの各区画ａには、複数のガス導入管（図示さ
れず）が配設されている。また、各区画ａにおける縦の
寸法：ｎ及び横の寸法：ｍは、その区画ａの水平断面積
が１０ｍ²以下、好ましくは１〜４ｍ²になるように規定
するのがよい。しかし、これらの水平断面積は必ずしも
一定とすることは必要なく、また前述のごとく仕切形
態、仕切部材の形状、設置方式あるいは気液接触装置の
運転条件等によって数１０ｍ²〜１００ｍ²になるように
規定する場合もある。本発明により液槽内に配設する仕
切部材３は、任意の方法で液槽内に支持させることがで
きる。例えば、その液槽内液面上方又は液面下に支持体
を配設し、これに支持させることができる他、ガス導入
管を支持させるために格子状に配設された支持体に支持
させることができる。

【００１２】本発明の気液接触装置において、仕切部材
の上端をフロス層上面（膨張液面）５より下方に位置さ
せた場合には（図１参照）、その液槽内に収容させたフ
ロス層の上部を水平方向に連絡させることができる。フ
ロス層上部をこのようにして水平方向に連絡させること
により、フロス層の流動をその１つの区画内のみなら
ず、他の区画との間において流動させることができるの
で、液槽内に収容させた液体中に含まれる溶解成分の濃
度を全体的に均一化させることができる。この場合、仕
切部材の上端は、ガス噴出孔２のレベルからの高さが、
ガス噴出孔２と静止液面４との間の距離に対して、７０
〜１３０％になるように位置させるのがよい。一般的に
は、その上端は、静止液面４のレベルからの高さで、−
５〜＋１０ｃｍである。また、このようにして、上部フ
ロス層を水平方向に連絡させても、ガス噴出孔付近には
仕切部材による仕切壁が存在し、ガス噴出孔からガスが
噴出する際に液体の与える流動エネルギーの他の部分へ
の伝達が防止されることから、液槽内におけるフロス層
の波及び動揺の沈静化が図られる。

【００１３】

【発明の効果】本発明によれば、液槽内を複数の気泡通
過区画に構成したことから、ガス導入管のガス噴出孔か
ら液体中にガスを噴出させる際に起る液体の造波エネル
ギーの伝幡は、一次的にその区画内に封止され、その液
体の造波エネルギーが他の区画に伝達されることが非常
に少なくなり、その結果、液槽内でのフロス層の波及び
フロス層の動揺の発生が防止される。従来の気液接触装
置においては、各ガス導入管のガス噴出孔から液体中に
ガスを噴出させる際に起る液体の各流動は、仕切部材が
存在しないことから、相互に干渉しフロス層の動揺を生
じやすい。このため、時として液体の流動が重畳し合っ
て全体として定常的で周期的な大きなフロス層の波動揺
となり、液面を変動させて気液接触効率の悪化を生じさ
せることもある。場合によっては液槽内設備の故障の原
因となることも考えられるが、本発明の場合には、前記
したように、液槽内を複数の気泡通過区画に構成したこ
とから、ガス噴出により起る気液の接線方向の流動は、
この区画内に封止され、他の区画への伝達が防止されて
いるため、従来の気液接触装置に見られた如き前記問題
は一挙に解決される。その上、気泡通過区画において
は、噴出ガスによるリフト効果が得られるため、気泡通
過区画内にはガス導入管の下方に存在する新鮮な液体が
上方にすい込まれ、区画内において気泡と混合されると
いう利点がある。

【００１４】本発明の気液接触装置は、各種の気液接触
を伴う反応装置として利用され、例えば、亜硫酸ガスを
含む排ガスと炭酸カルシウムスラリー液等のアルカリ性
液体との接触を行う排煙脱硫装置や、炭酸ガスを含む排
ガスとアルカリ性液体との接触を行う脱炭酸ガス装置等
として好ましく適用される。特に、本発明の装置は、液
槽の直径が１０ｍ以上、特に２０ｍ以上という大型の排
煙脱硫装置として有利に用いることができる。

【００１５】

【実施例】次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明
する。

【００１６】実施例１縦１ｍ、横２ｍ、高さ１ｍの槽型液槽内に、全体で８本
のガス導入管を、横方向２列、縦方向４列で配設した構
造のテスト装置を用いた。この場合、ガス導入管は、長
さ：２０００ｍｍ、内径：１００ｍｍの円筒管の下端か
ら１５０〜３００ｍｍの位置の周壁面に孔径：２０〜３
０ｍｍの孔を横一列に穿設した構造のものを用いた。ま
た、このガス導入管は、そのガス噴出孔が静止水面下１
０〜２５ｃｍの深さになるように配設した。このテスト
装置において、その液槽内を、仕切板により、２本のガ
ス導入管毎に仕切って液槽内に４個の気泡通過区画を形
成した。この場合、仕切板の上端を静止水面上の位置
に、そしてその下端を静止水面下３０〜４０ｃｍの深さ
になるように位置させた。このようなテスト装置の液槽
内に液体として水を高さ１００ｃｍの位置まで入れ、ガ
ス導入管１本当りのガス流量を３０〜２００ｍ³／時の
条件で、空気をそのガス導入管のガス噴出口から噴出さ
せて空気−水系の気液接触を行った。このような気液接
触においては、繰返し、継続して実験を行ったところ、
液槽内のフロス層には有意な波動揺は生じず、また、フ
ロス層面の変動も実質上生じなかった。

【００１７】一方、前記テスト装置において、仕切板を
用いないで同様の実験を行ったところ、この場合には、
フロス層面の変動を生じた。

【図面の簡単な説明】

【図１】仕切部材を用いて多数のガス導入管を１本毎に
仕切って形成した気泡通過区画の説明図を示す。

【図２】仕切部材を用いて多数のガス導入管を複数本毎
に仕切って形成した気泡通過区画を含む液槽内部の説明
平面図を示す。

【図３】排煙脱硫装置として用いられている従来の気液
接触装置の一例についての模式図を示す。

【図４】ガス導入管の一例についての構造説明図であ
る。

【符号の説明】

１、１０３ガス導入管２、１０４ガス噴出孔３仕切部材４静止液面５フロス層上面６フロス層１０１ガス導管１０２液槽１０５攪拌羽根１０６空気導入管ａ気泡通過区画

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B01D 53/14 - 53/18 B01D 53/34 B01J 10/00 - 12/02 B01D 47/00 - 47/18

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】大型液槽内に下部周壁面にガス噴出孔を
有するガス導入管の多数をそのガス噴出孔が液槽内静止
液面より下方に位置するように垂設した構造を有する気
液接触装置において、その液槽内に１本又は複数本のガ
ス導入管を包囲するように仕切部材を配設し、気泡通過
区画を複数形成させたことを特徴とする多管式気液接触
装置。
【請求項２】仕切部材をその下端がガス噴出孔より下
方に位置するように液槽内に垂設した請求項１の気液接
触装置。
【請求項３】酸性ガスを含むガスとアルカリ性液体と
の接触反応を行うための請求項１の気液接触装置。