JPS61146309A - 移動床式固液接触方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、粒状固体を充填した充填槽の下部よシ供給液
を上向流で通液して槽上部の液体排出口から槽外へ液体
を排出する工程と、液体と接触を完了した粒状固体を槽
下部の取出口から取出すとともに槽上部の粒状固体補給
口より補給用粒状固体の一定量を補給する工程とを順次
繰シ返す移動床式固液接触方法およびそれに用いる装置
、たとえば、イオン交換装置、吸着装置などに関する。

（従来の技術） イオン交換樹脂、活性炭、その偏成着剤などの粒状固体
を用いて液体を連続的に処理する方法は、回分式固定床
方式にくらべ、粒状固体使用量の減少、処理効率の向上
など多くの利点がある。

従来、一般に実施されている方法として、第１図に示す
如く、粒状固体Ａを充填した処理槽の底部に設けた導管
４からスラリー状の粒状固体を直接抜出す単純な方法が
あるが、この方法では粒状固体が下方に移動する際、槽
Ｉ！に近い周辺部は中心部よシも槽壁の摩擦による抵抗
が大きいため、粒状固体の下方移動速度は中心部にくら
べて遅くなシ、逆に中心部では粒状固体の短絡移動が起
こシ、特に処理槽の直径が大きくなるに従って一様な処
理が確保できなくなる欠点を有している。

それ故に、前述し九欠点を改良する方法として、第２図
に示す如く、処理槽内の粒状固体人を上向きの液流で上
方に押し上げて粒状固体床を槽上部に形成させ、一定時
間通液処理後、槽下部の粒状固体の一部を液流とともに
槽外に抜出し、しかる後に通液を停止するとともに１上
部の粒状固体床を下方に移動させるいわゆるカウンター
ベッド方式がある。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、このカウンターベッド方式においても粒状固体
床が下方に移動する際の槽中心部と槽壁近傍との移動速
度の差が少なからず生じ、一様な処理が確保されない欠
点が完全には解決されていない。さらに本方式では、上
向きの液流で粒状固体床を槽上部に形成させる必要があ
るために、処理槽断面積車シの通液速度（空塔速度）を
粒状固体の終末沈降速度以上となるように選ぶ必要があ
り、粒状固体の比重や粒径が大きく終末沈降速度が大き
い場合や通液する処理液が少ない場合には、処理槽断面
積を小さくする必要があるため、処理槽が非常に細長い
形状となってしまい、装置の高さの制約から複数個の処
理槽に分割しこれを直列に継ぐ必要が生じ、装置コスト
が高くつくなどの装置設計上の制約条件も多いなどの欠
点を有している。

（問題点を解決するための手段および作用）本発明者ら
は、上述の欠点を除くため、鋭意研究をかさねた結果、
本発明をなすにいたったものである。

すなわち本発明の第１発明は、 粒状固体を充填した槽内で、粒状固体を順次移動させな
から固液接触を行ない液体を処理するいわゆる移動床式
固液接触方法において、粒状固体は槽内に水平に設置し
た多孔板２上に充填し、通液操作時には多孔板孔部から
粒状固体が落下しない速度で液体を供給し、多孔板を通
過した液体と多孔板上の粒状固体とを接触せしめ、一定
時間経過後、該多孔板下部に設置された液体抜出し用導
管番から一定量の液体を槽外へ抜出すことにより多孔板
穴部から一定量の粒状固体の落下をなさしめることによ
り粒状固体の移動を行なわしめることを特徴とする移動
床式固液接触方法であシ、第２発明は１ 槽上部に粒状固体補給用導管３および液体排出用導管７
を備え、また下部には液体供給用導管５および粒状固体
取出し用導管４を備え、さらに槽内部に粒状固体人を充
填してなる移動床式固液接触装置において、粒状固体Ａ
の充填床の支持具として床を構成する粒状固体を落下さ
せることのできる孔を有する多孔板２を前記液体供給用
導管５および粒状固体取出し用導管４よシも上部に水平
に設置し、さらに該多孔板下部の槽空間Ｂに、液体は通
過するが粒状固体Ａは通過できないストレーナ１０を取
付けた集液管９およびそれに連なる液体抜出し用導管６
を設置してなる移動床式固液接触装置である。

以下、本発明を図面によシ詳しく説明する。

第３図は、本発明の装置の一実施態様を示す断面図であ
る。

第３図において、槽１の胴部に多孔板２が水平に設置さ
れており、この多孔板上に適当量の粒状固体人“（砂・
カーぎン等の濾過材、活性炭・活性アルミナ等の吸着剤
、ゼオライト・イオン交換樹脂等の健オン交換体、ある
いは宿々の触媒粒子等）が充填されている。この多孔板
２は、充填された粒状固体Ａの最大粒径よシも大きい穴
が多数開口したもの、例えば第５囚、（綽図、第６囚、
０）図に示したようなものである。また檜１の上部に粒
状固体補給用導管３および液体排出用導管７が設けてあ
り、多孔板２下部と槽１底部との槽空間Ｂには、液体供
給用導管５に連なる液体分配管８および液体抜出し用導
管６に連なる集液管９が設けである。集液管９１”Ｃは
、第７　ｃＡ）　、　（Ｂ）図に示したように、液体は
通過するが、粒状固体人は通過しないように、ストレー
ナ１０が被覆され、管には***１９が多数開口した構造
となっている。槽１の底部には、粒状固体取出し用導管
４が設置されている。

処理液は液体供給用導管５と弁１３と液体分配管８とを
経て槽ｌ内に導かれ、多孔板２の孔部を通過し上向きに
流れ、弁１５および液体排出用導管７ｔ−経て槽外へ出
る。処理液の流速は多孔板の穴を通過する時は速められ
粒状固体の落下がないように、また多孔板通過後は充填
された粒状固体が流動化しないような液流速（流動化開
始速度以下）で流される。

一定時間の通液の後、サイクルタイマーなどの発信によ
り、弁１３および弁１５を閉じ通液を停止し、弁１４お
よび弁１１を開き、液体抜出し用導管６よシ一定量の液
体を槽外に抜き去ると、多孔板２上部の粒状固体の一定
量を多孔板２の孔部から槽下部に落下させることができ
る。この粒状固体の落下量および落下速度は、液体抜出
し用導管６からの抜出し液鴬および抜出し速度を調節す
ることによシ制御することができる。このようＫ。

多孔板穴部からの粒状固体の落下に伴って、多孔板上に
充填された粒状固体床の下方への移動がなされ、同時に
槽上部に設置された粒状固体補給用容器１６から粒状固
体補給用導管３を通して、落下量に相当する量だけ粒状
固体を充填床上部に補給する。槽下部に落下した粒状固
体は、弁１２を開けることくより粒状固体取出し用導管
４を通して槽外へ抜出す。かくして再び処理液の供給を
再開し、上述の操作を繰返すことＫよシ処理液と粒状固
体との接触操作および粒状固体床の下方への移動が確実
になされる。

槽内に水平に設置する多孔板２は、通液操作時には粒状
固体の落下がなく、通液を停止し液体抜出し用導管６よ
シ液体を抜出す時に、確実に、しかも偏流なしに粒状固
体の均一落下がなされるように設計される。いま、通液
流体の単位時間に対する容積流量を多孔板２の開孔面積
で除して得られる流速、すなわち多孔板２の進路を下か
ら上に流れる液体の流速が粒状固体の終末沈降速度（静
止流体中での粒状固体の落下速度）以上になるように、
多孔板２の開孔面積を設計計算によシ決定しておくと、
処理液の通液時には多孔板穴部からの粒状固体の落下は
殆どなくなる。多孔板の開孔面積は孔径、孔ピッチによ
プ決まるが、通液操作に引続く粒状固体の落下が多孔板
２の全ての領域で確実に行われるように配慮する必要が
ある。

すなわち、穴径は該粒状固体の最大粒径よルも大きいこ
とは奄ちろんであるが、穴部での粒状固体の目づまシを
防止するためには、粒状固体の最大粒径の３倍以上の穴
径とすることが望ましい。

また、孔ピッチは多孔板上の全ての領域において均一に
粒状固体の落下が行われるためＫは、できるだけ小さい
ことが好ましく、槽径の１１５以下とすることが望まし
い。

多孔板は、第ｓ　（ａ）　ｔ　（Ｂ）図に示すような通
常の円形開口を有する多孔板でもよいし、長円状あるい
はスリット状の開口を有する多孔板、または　適当な網
目を有する金網なども用いることができる。

第６（Ａ）、ω）図は、本発明者らが実施した多孔板の
形状の一実施態様であるが、このような形状の多孔板を
採用すること忙より、粒状固体の落下移動はほぼ理想に
近いものが得られた。すなわち、多孔板の穴の断面形状
はロート状を有しており、多孔板下面に開口する円筒状
通路に連なって逆円錐状の通路が多孔板上面に開口し、
多孔板上面においては、それぞれ隣接する円形開口が互
いに接するようにしであるものである。このような形°
状の多孔板を用いると、通液操作時に、粒状固体充填床
への液体の分配を均一にする効果があるばかルで表＜、
多孔板上面部分における粒状固体の局部的流動化現象を
防ぐことができる。また粒状固体の落下・移動に際して
、多孔板上の全範囲の粒状固体を集合して落下させるこ
とができるので、多孔板上のすべての領域にわたっての
粒状固体の均一移動に一層の効果を発揮する。

第３図の実施態様では、多孔板上に充填される粒状固体
床の上端に床高を制限するための機構が設けられていな
いため、運転中必要に応じて充填床高が可変である利点
を有しているが、通液量が増加して通液流体の槽通過の
空塔速度（通液流体の単位時間に対する容積流量を槽ｔ
の断面積で除して得られる流速）が流動化開始速度を越
えると通液時に粒状固体床の膨満Φ流動化が発生し、粒
状固体床の望ましくない混合が生じてしまう。

このため、通液速度が流動化開始速度以下となるように
槽断面積を設計計算によシ決定しておく必要がある。

第４図は、本発明の装置の他の実施態様を示す断面図で
、槽１の頂部付近に支持格子１７に取付けたスクリーン
１８を設けてあシ、粒状固体Ａは多孔板２とスクリーン
１８との間に充填した膨満・流動化しない床として保持
しである。スクリーン１８は、粒状固体は通さないが処
理液は通過させるような寸法にしである。このような構
成とするととｋよシ、通液量の増加に伴う粒状固体床の
膨満・流動化を防止することができる。また、第４図に
示すように液体分配管８および集液管９はそれぞれ複数
個設置してもよい。

さらに１第４図に示すように槽上部からの液体の排出は
、オーツ々−７０−にて液体排出用導管７に連なったも
のとしてもよい。

（効果） 本発明は、移動床式固液接触方法において、従来解決で
きなかった槽周辺部の粒状固体の下方移動と槽中心部の
粒状固体の下方移動との不均一性を解消し、非常に良好
な固液接触を可能にするものであシ、シかも構造は簡単
であシ、工業上有益である。

（実施例） 装置として第３図のものを用い、粒状固体として、シリ
カアルミナ粒子（粒径が０．２５〜０．６　ｍ　）を用
いた。

槽は内径４０Ｑｆｉの透明塩化ビニール製の円筒状容器
で、内部が観察できるようになっている。

多孔板は図６（４）、０３）図の形状で、板厚は７０ｆ
ｌでちゃ、多孔板下面は、孔径８ｍＥｍｌ、ピッチは４
８關正三角形ピツチの開口を有しておシ、ロート状の断
面形状を有する流路が多孔板上面において、隣接する円
形開口が互いに接するように開口しておシ、多孔板上面
開口部の穴径が４８認のものを用いた。

シリカアルミナ粒子は、多孔板上に１２０ｏｍの高さに
充填した。

集液管には目開き１００メツシユのストレーナを被覆し
たものを用いた。

液体供給用導管から工業用水を４００４　／　Ｈで通液
したところ、多孔板穴部からのシリカアルミナ粒子の落
下は殆んどなく、また多孔板上のシリカアルミナ粒子の
充填床の流動化は全くなかった。

このまま１０分間の通液を継続した後、通液を停止し、
液体抜出し用導管から７１の工業用水を１分間抜出すこ
とによシ、多孔板穴部から槽下部へ５１！のシリカアル
ミナ粒子が落下した。落下したシリカアルミナ粒子を粒
状固体抜出し用導管から抜出すとともに、粒状固体補給
用導管から５１のシリカアルミナ粒子を補給し、引続き
工業用水の通液を再開し、以後この操作を繰返した。

１回の落下量に相当するシリカアルミナ粒子５ノを染料
で着色し、トレーサーとして１回分だけ切替えて補給し
、シリカアルミナ粒子の移動を追跡し観察したところ、
着色したシリカアルミナ粒子は、槽周辺部と槽中心部と
で殆んど差を生ぜず均一な移動をし、多孔板からも均一
に落下することが確認された。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来法による移動床式固液接触装
置の断面図であ〕、第３図は本発明の装置の一実施態様
の断面図、第４図は本発明の他の実施態様の断面図、第
５（４）図は本発明に用いる多孔板の一態様の部分平面
図、第５（Ｂ）図は、Ａ−Ａ’線で切断した断面図、第
６に）図は本発明に用いる多孔板の他の態様の部分平面
図、第６（Ｂ）図はＢ　−Ｂ’線で切断した断面図、第
７（Ａ）図は本発明に用いる集液管の一態様の部分図、
第７俤）図はＣ−Ｃ′線で切断した断面図である。 図中：１は檜、２は多孔板、３は粒状固体補給用導管、
４は粒状固体取出し用導管、５は液体供給用導管、６は
液体抜出し用導管、７は液体排出用導管、８は液体分配
管、９は集液管、１Ｇはストレーナ、１１，１２，１３
．１４及び１５は弁、１６は粒状固体補給用容器、１７
は支持格子、１８はスクリーン、１９は***、人は粒状
固体、Ｂは槽空間を示す。 特許出願人　旭化成工業株式会社 第１図　　　　　　第２図 第３図　　　　　　　第４図 第７図 （Ａ） ＣＢ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）粒状固体を充填した槽内で、粒状固体を順次移動
   させながら固液接触を行ない液体を処理するいわゆる移
   動床式固液接触方法において、粒状固体は槽内に水平に
   設置した多孔板上に充填し、通液操作時には多孔板部か
   ら粒状固体が落下しない速度で液体を供給し、多孔板を
   通過した液体と多孔板上の粒状固体とを接触せしめ、一
   定時間経過後、該多孔板下部に設置された液体抜出し用
   導管から一定量の液体を槽外へ抜出すことにより多孔板
   穴部から一定量の粒状固体の落下をなさしめることによ
   り粒状固体の移動を行なわしめることを特徴とする移動
   床式固液接触方法
2. （２）槽上部に粒状固体補給用導管３および液体排出用
   導管７を備え、また下部には液体供給用導管５および粒
   状固体取出し用導管４を備え、さらに槽内部に粒状固体
   Ａを充填してなる移動床式固液接触装置において、粒状
   固体Ａの充填床の支持具として床を構成する粒状固体を
   落下させることのできる孔を有する多孔板２を前記液体
   供給用導管５および粒状固体取出し用導管４よりも上部
   に水平に設置し、さらに該多孔板下部の槽空間Ｂに、液
   体は通過するが粒状固体Ａは通過できないストレーナ１
   ０を取付けた集液管９およびそれに連なる液体抜出し用
   導管６を設置してなる移動床式固液接触装置