JP7013408B2 - 気液分離装置 - Google Patents

Description

本発明は、気液分離装置に関する。

酸性排ガス又はアルカリ性排ガスを洗浄（中和）する洗浄塔から排ガスを排出する場合、排ガスに液体が含まれる場合がある。この液体は中和に用いた酸性又はアルカリ性の液であるため、外部に放出されると周囲の建材等が腐食するなどの影響がある。したがって、排ガスから液体を分離したうえで、排ガスだけを外部に放出する必要がある。

例えば、特許文献１には、気水分離器が開示されている。この特許文献１の気水分離器は、ブロータンク排気管より導かれた水分を含んだ蒸気を横方向に噴出し、外管の壁面に当てることで、気水分離を行うものである。

実公昭５７－５３６１０号公報

特許文献１の気水分離器では、蒸気から分離された水は、外管と下部板とにより形成される下部空間内に溜まり、排水口へと導かれる。しかしながら、酸性排ガス又はアルカリ性排ガスを中和する洗浄塔では、排出される排ガスに含まれる液体は、酸性液やアルカリ性液であるため、粘度が高い。したがって、特許文献１の気水分離器を利用した場合には、下部空間内に液体が溜まり続けるおそれがある。

本明細書に記載の気液分離装置は、排ガスから分離した液体を回収しやすくすることを目的とする。

本明細書に記載の気液分離装置は、内部を通過する排ガスを酸性液又はアルカリ性液により中和する洗浄塔に設けられ、中和された前記排ガスを前記洗浄塔の上方に導き、上端部近傍に形成された排出孔から略水平方向に向けて前記排ガスを排出する排出管と、前記排出管の上端部を囲む空間を形成する器状の空間形成部材と、を備え、前記排出管の上端部には、前記排出管の上端部を閉じ、前記排出管の上端部よりも略水平方向に広がる面を有し、前記排出孔から排出された前記排ガスを略水平方向にガイドし、前記排ガスを前記空間形成部材の周壁の前記排出孔に対向する箇所に当てて気液分離するガイド部材が設けられ、前記空間形成部材の内部底面は、水平面に対して傾斜しており、前記空間形成部材の一部には、前記傾斜に沿って前記内部底面を流れる液体を回収する回収孔が形成されている気液分離装置である。

本明細書に記載の気液分離装置は、排ガスから分離した液体を回収しやすくすることができるという効果を奏する。

一実施形態に係る洗浄塔システムの構成を概略的に示す図である。 気液分離装置の空間形成部材を断面した状態を示す図である。 気液分離装置の作用を説明するための図である。 変形例を示す図である。

以下、一実施形態に係る洗浄塔システム１００について、図１～図３に基づいて詳細に説明する。図１には、洗浄塔システム１００の構成が概略的に示されている。

図１に示すように、本実施形態に係る洗浄塔システム１００は、洗浄塔１６と、洗浄塔１６の上部に設けられた気液分離装置５０と、を備えている。

洗浄塔１６は、空塔１８と、空塔１８内に流入する酸性排ガスに向けて循環液（例えば苛性ソーダなどのアルカリ性液）を噴きかけ、酸性排ガスを洗浄するスプレー４１とを備える。また、洗浄塔１６の内部には、充填部（充填物）４２が設けられている。充填物としては、線構造のプラスチック製充填物であるテラレットなどを用いることができる。スプレー４１から充填部４２上部に向けて噴射された循環液は、充填部４２で拡散される。そして、充填部４２下部から流入する酸性排ガスは、充填部４２で拡散され、充填部４２において酸性排ガスが循環液により中和される。

洗浄塔１６内の循環液は、洗浄塔１６の下部に溜まる。洗浄塔１６の下部に溜まった循環液は、循環ポンプ４５により、スプレー４１へ供給される。

ここで、洗浄塔１６においては、酸性排ガスをアルカリ性液で中和するが、中和により生成される中和塩によって充填部４２の一部が閉塞される「内部閉塞」が生じることがある。この内部閉塞が生じると、洗浄塔１６内にアルカリ性液などの液体が通りやすくなる道ができ、排ガスとともに液体が外部に噴出する可能性が高くなる。したがって、本実施形態においては、排ガスから液体を分離するために、気液分離装置５０を設けている。

気液分離装置５０は、洗浄塔１６から排出される排ガスに含まれる液体や固体を分離する装置である。気液分離装置５０は、排出管としての排突５２と、排突５２の上端部を囲む状態で設けられた空間形成部材５４と、を有する。

図２には、気液分離装置５０の空間形成部材５４を断面した状態が示されている。

図２に示すように、排突５２は、円筒形状を有しており、その上端部は、円板状の蓋５５により閉じられている。蓋５５の径は、排突５２の径よりも大きく設定されている。排突５２の材料としては、樹脂等を用いることができる。排突５２の上端部には、排出孔としての矩形の排気口５７が複数形成されている。なお、図２では、排気口５７が４つ形成されているものとする（紙面奥側の排気口５７は不図示）。排気口５７からは、排突５２内を上昇してきた排ガスが略水平方向に噴き出すようになっている。この排気口５７の開口面積は、排ガス抵抗が局所的に大きくならないように、排突５２の断面積に対して１．２倍以上となっている。

空間形成部材５４は、空間７０を形成し、排突５２の上端部の周囲を覆う周壁５６ａと、底壁５６ｂとを有する。空間形成部材５４の材料としては、樹脂等を用いることができる。周壁５６ａの上端部側はテーパー状に狭まっているが、空間形成部材５４により形成される空間７０の上方は解放された状態となっている。

底壁５６ｂには、中央に円形の開口５３が形成されており、開口５３には排突５２が挿入された状態となっている。開口５３の内径は、排突５２の外径と略一致しているため、底壁５６ｂと排突５２との間には隙間が存在しないようになっている。

底壁５６ｂの上面（空間形成部材５４の内部底面）は、水平面に対して５～２０°、好ましくは１０°傾斜している。このため、粘度が水よりも高いアルカリ性の液体であっても、底壁５６ｂの上面に沿って下方へ流れるようになっている。

底壁５６ｂの一部には、回収孔としての貫通孔５８が形成されている。貫通孔５８と、排突５２に形成された貫通孔（不図示）との間には、回収管としてのＬ字管５９が設けられている。したがって、底壁５６ｂに液体が溜まったとしても、Ｌ字管５９により、液体を排突５２内へ戻すことができる。

なお、排突５２の上端に設けられた蓋５５の上側には、上方から見て十字状の形状を有する補強材６０が設けられている。この補強材６０により、空間形成部材５４の強度を高くすることができるとともに、排突５２と空間形成部材５４との位置関係を強固に維持することができる。

次に、気液分離装置５０の作用について、図３に基づいて説明する。

気液分離装置５０では、洗浄塔１６から上昇してきた液体を含む排ガスが排突５２に導かれて上昇してくると、液体を含む排ガスは排気口５７から水平方向に向かって噴出する（図３の矢印Ａ参照）。このとき、蓋５５が、排ガスの上方への移動を妨げるため、排ガスは蓋５５により水平方向にガイドされるようになっている。すなわち、蓋５５は、排気口５７から排出された排ガスを略水平方向にガイドするガイド部材として機能している。そして、排気口５７から噴出された液体を含む排ガスは、空間形成部材５４の周壁５６ａに当たることで、排ガスと液体とが気液分離する。

気液分離後、排ガスは、空間形成部材５４の上方の開口部分から外部に排出される（図３の矢印Ｂ参照）。一方、排ガスから分離された液体は、周壁５６ａを伝って、底壁５６ｂまで到達する（図３の破線矢印Ｃ参照）。

底壁５６ｂに到達した液体は、水よりも粘度が高いものの、底壁５６ｂに上述した傾斜が設けられているため、傾斜に沿って流れ（図３の破線矢印Ｄ参照）、貫通孔５８付近に集まる。そして、液体は、貫通孔５８、Ｌ字管５９を介して、排突５２内に戻る（図３の破線矢印Ｅ参照）。排突５２に戻った液体は、排突５２の内面を伝って、洗浄塔１６に戻るようになっている。

このように、本実施形態では、液体を含む排ガスが気液分離装置５０で気液分離される。そして、排ガスは外部に排出され、液体は気液分離装置５０から排突５２を通って洗浄塔１６に戻されるようになっている。また、本実施形態では、空間７０内に長時間溜まることが無いため、液体が気液分離装置５０内で凝固するのを抑制することができる。

ここで、排ガスには、液体とともに中和物が含まれる場合がある。気液分離装置５０においては、この中和物も液体とともに排ガスから分離することができるが、分離された中和物が底壁５６ｂ上に溜まる可能性がある。しかるに、本実施形態では、上述したように底壁５６ｂの上面に傾斜を設けていることから、底壁５６ｂ上の中和物は液体の流れによって流され、Ｌ字管５９及び排突５２を介して洗浄塔１６に戻りやすくなっている。

以上、説明したように、本実施形態によると、排突５２は、排ガスを洗浄塔１６の上方に導き、上端部近傍に形成された排気口５７から略水平方向に向けて排ガスを排出し、空間形成部材５４は、排突５２の上端部を囲む空間７０を形成している。そして、空間形成部材５４の内部底面は、水平面に対して傾斜しており、底壁５６ｂの一部には、傾斜に沿って内部底面を流れる液体を回収する貫通孔５８が形成されている。このため、本実施形態では、排突５２の排気口５７から排出された液体を含む排ガスが空間形成部材５４の周壁５６ａに当たることで気液分離されるため、気液分離装置５０からは液体を含まない排ガスを排出することができる。これにより液体（アルカリ性液）が周囲に飛び散るなどして建材の腐食等が生じるのを抑制することができる。また、排ガスから分離した液体は、底壁５６ｂの傾斜により、底壁５６ｂ上には溜まらず、貫通孔５８から回収されるため、気液分離装置５０内で液体が凝固するのを抑制することができる。

また、本実施形態では、空間形成部材５４の内部底面の水平面に対する傾斜角を５～２０°、好ましくは１０°としている。このように、水勾配（０．５～１％≒０．２８°～０．５７°）よりも傾斜角を大きくすることで、粘度の高い液体であっても、傾斜に沿って流れ落ちるようにすることができる。

また、本実施形態では、排突５２の上端部には、排突５２から排出された排ガスを略水平方向にガイドする蓋５５が設けられている。これにより、排突５２から排出された排ガスが周壁５６ａに当らずに上方に向かうのを防止し、気液分離の効率化を図ることが可能となる。

また、本実施形態では、洗浄塔１６に充填部４２が設けられている。このように、洗浄塔１６に充填部４２が設けられ、中和物が充填部４２の一部を閉塞し、液体が通る道が形成されるような場合（排ガスに液体が含まれやすい状況下）であっても、気液分離装置５０を設けることで、液体が外部に飛び散らないようにすることができる。

なお、上記実施形態では、図４に示すように、空間形成部材５４の周壁５６ａの一部（蓋５５よりも上側）に、邪魔板６５を設けることとしてもよい。なお、図４では、図面の簡素化のため、補強材６０の図示を省略している。図４の例では、液体を含む排ガスが蓋５５を回り込んで上方に上がってきたとしても、邪魔板６５に当たることで、排ガスから液体を分離することができる。したがって、排ガスからの液体分離をより効果的に行うことができる。

なお、上記実施形態では、空間形成部材５４において分離した液体を排突５２に戻す場合について説明したが、これに限られるものではない。例えば、液体は、洗浄塔１６に直接戻すこととしてもよい。また、液体回収タンクを別途設け、液体回収タンクに液体を送るようにしてもよい。

なお、上記実施形態では、洗浄塔１６において、酸性排ガスをアルカリ性液によって中和する場合について説明したが、これに限らず、アルカリ性の排ガスを酸性液によって中和することとしてもよい。

上述した実施形態は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。

１６ 洗浄塔
５７ 排気口（排出孔）
５２ 排突（排出管）
７０ 空間
５４ 空間形成部材
５８ 貫通孔（回収孔）
５５ 蓋（ガイド部材）
５０ 気液分離装置
５９ Ｌ字管（回収管）

Claims (5)

1. 内部を通過する排ガスを酸性液又はアルカリ性液により中和する洗浄塔に設けられ、中和された前記排ガスを前記洗浄塔の上方に導き、上端部近傍に形成された排出孔から略水平方向に向けて前記排ガスを排出する排出管と、
   前記排出管の上端部を囲む空間を形成する器状の空間形成部材と、を備え、
   前記排出管の上端部には、前記排出管の上端部を閉じ、前記排出管の上端部よりも略水平方向に広がる面を有し、前記排出孔から排出された前記排ガスを略水平方向にガイドし、前記排ガスを前記空間形成部材の周壁の前記排出孔に対向する箇所に当てて気液分離するガイド部材が設けられ、
   前記空間形成部材の内部底面は、水平面に対して傾斜しており、前記空間形成部材の一部には、前記傾斜に沿って前記内部底面を流れる液体を回収する回収孔が形成されている、ことを特徴とする気液分離装置。
2. 前記内部底面の前記水平面に対する傾斜角は、５～２０°であることを特徴とする請求項１に記載の気液分離装置。
3. 前記ガイド部材には、前記空間形成部材の強度を高める補強材が設けられている請求項１又は２に記載の気液分離装置。
4. 前記回収孔と前記排出管内又は前記洗浄塔内とを繋ぐ回収管を更に備える、請求項１～３のいずれか一項に記載の気液分離装置。
5. 前記洗浄塔内の前記排ガスが通過する箇所には、充填物が設けられ、前記充填物に対して前記酸性液又は前記アルカリ性液が噴射されることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の気液分離装置。

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