JP2001170476A - 液体中の不純物除去装置 - Google Patents
液体中の不純物除去装置Info
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Abstract
化、省スペース化、メンテナンスフリー、低圧力損失化
及び運転管理の容易化を図り、整流板を不要とすること
ができる液体中の不純物除去装置を提供する。 【解決手段】 液体中の不純物除去装置は、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1と、静止
型混合器1の上端側から不純物を含む液体を静止型混合
器1内に供給する第1の供給手段と、静止型混合器1の
下端側から気体を静止型混合器1内に供給する第2の供
給手段とが設けられている。静止型混合器1は流体が通
流する通路管と通路管内に配設された螺旋状の1又は複
数の羽根体とからなる1又は複数のミキシングエレメン
ト2をその長手方向に連続して組み立てられており、液
体は静止型混合器1内を下降し、気体は静止型混合器1
内を上昇して両者は静止型混合器1の内部で気液接触す
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。
Description
は揮発性物質等を気相との気液接触により、気相側に物
質移動させて、液相を分離又は精製する液体中の不純物
除去装置に関し、特に、液相中の例えば、トリクロロエ
チレン、塩化メチレン又はトリハロメタン等の有機ハロ
ゲン系化合物の揮発性物質と気相とを気液接触させ、液
相中の揮発性物質を気相側に放散させることによる液相
の精製若しくは揮発性物質の回収、O2又はNH3等の液
相中の溶存気体をN2、空気、水蒸気、He又はAr等
の気相で曝気させることによる液相の精製、液相中の不
溶性物質を水蒸気蒸留により留出させることによる分離
若しくは精製又は燃料油等に含有している硫黄を水素ガ
スとの気液接触によって脱硫する水素化精製に好適で加
圧下、減圧下、加熱下又は冷却下において使用可能な液
体中の不純物除去装置に関する。
は、多孔板を内蔵した棚段塔(トレイ塔)及び充填物を
規則的又は不規則に充填した充填塔方式の装置が知られ
ている。
を規則的に充填した充填塔方式の装置は、濡れ壁式の気
液接触形態なので液が少ないため、表面の液膜が薄くな
り気液接触効率はよい。しかし、液負荷が大きくなると
液膜が厚くなり、気液の接触効率が悪くなるため、処理
する液体の容量(キャパシティー)を大きくできないと
いう問題点がある。
表面の液を導く液降下部(ダウンカマー)によって、ト
レイ上の有効面積が少なくなり、デッドスペースが発生
して、液の滞留、固体若しくは固形物等の付着又は成長
等によるトラブルが発生する。このため、メンテナンス
を要する。また、トレイ上の有効面積が少なくなるので
圧力損失も大きい。このために、塔内の圧力が高くな
り、動力消費及び水蒸気消費が大きくなり、製品の回収
率も悪くなるという問題点がある。更に、フラッデイン
グ(いつ汪)の発生を防止するために、塔内ガス流速は
1m/秒以下にする必要がある。このために、塔径が大
きくなる。更にまた、気体及び液体の流れを整流するた
めに、塔内に整流板(ディストリビュータ)を必要とす
る。
のであって、回収率の向上による高性能化、省エネルギ
化、省スペース化、メンテナンスフリー、低圧力損失化
及び運転管理の容易化を図り、整流板を不要とすること
ができる液体中の不純物除去装置を提供することを目的
とする。
純物除去装置は、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上端側から不
純物を含む液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下端側から気体を前記
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又は複数の羽根体とからなる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、前記液
体は前記静止型混合器内を下降し、前記気体は前記静止
型混合器内を上昇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。
は静止型混合器内を下降し、気体は静止型混合器内を上
昇して両者は静止型混合器の内部で気液接触し、液体に
含有される不純物を気体側に物質移動させて、液体から
不純物の分離又は液体を精製することができる。このた
め、浄化された液体と不純物を含有する気体とを夫々回
収又は排気することができる。
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、動力費及び水
蒸気消費を削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、
不純物の回収率が向上し、装置の高性能化を図ることが
できる。これにより、省エネルギ化を図ることができ
る。
することができる。更にまた、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、液体
から不純物の分離又は液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、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。
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。
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、多孔板の孔により、通路管内の上下方向
の流れが整流されるので、整流板が不必要になる。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。更にまた、流体の熱分布を均一
にすることができる。
欠落しているものであることが好ましい。
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。
で、装置全体をより一層小型化することができる。
0%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。
が気化又は反応して前記液体から分離され前記気体と共
に排出されるものである。
中の不純物除去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の実施例に係る液体中
の不純物除去装置を示す模式図、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。
キシングエレメント2は、図2(a)及び(b)に示す
ように、外筒管20(通路管)と、外筒管20内に設け
られた羽根21(羽根体)と、この羽根21を外筒管2
0内に配設するために間欠的に設けられた内筒管23と
を有しており、羽根21は、例えば、多孔板からなる。
なお、内筒管23は羽根21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。
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21は内筒管23の外周面に一端部が
接続され、外筒管20の内周面に向かうにつれて、半時
計方向(左側)に捩られて他端部が外筒管20の内周面
に接続されている。内筒管23は中心部が開口されてい
るので、羽根21は外筒管20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23の軸心部に羽根が存在しない
開口部24が形成されている。同様に、内筒管23の外
周面上に複数の羽根21が左捩りで接続され、流体通路
が形成されている。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。
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21に沿って螺旋状に回転
し、左向きの旋回流になり、一部は羽根21の孔22を
通過し、一部は羽根21にせん断され、この孔22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種類の流体が混合される。また、羽根
21は多孔板により形成されているので、孔22を流体
が通過し、外筒管20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混合して、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、保守点検が不要になる。また、静止型混合器1に
おいて、流体は均一に分散されるので整流板が不要にな
る。なお、本発明の静止型混合器1の羽根21は左捩り
に限定されるものではなく、右捩りであってもよい。
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
強度及び気液接触効率の優位性が図れる。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。
2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
の優位性が図れる。このため、多孔板の孔22径は5乃
至30mmであることが好ましい。
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
型混合器の側断面図である。ミキシングエレメント3
0、40は、図3乃至図5に示すように、夫々、円筒状
の通路管31、41と、この通路管31、41内に夫々
設けられた螺旋状の羽根32、33及び42、43とを
有する。この羽根32、33及び42、43は夫々時計
方向(右回転)及び反時計方向(左回転)へ90°だけ
捩られており、この羽根32、33及び42、43によ
り夫々流体通路34、35及び流体通路44、45が形
成されている。羽根32、33及び42、43は、通路
管31、41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、平面視で通路管31、41の軸心部
に羽根32、33及び42、43が存在しない開口部3
6、46が形成されている。従って、流体通路34、3
5及び流体通路44、45は、開口部36、46を介し
て、通路管31、41の全長に亘って相互に連通してい
る。
0を円筒状のケーシング50内に交互に嵌入し、ミキシ
ングエレメント30、40の夫々羽根32、33及び4
2、43の端縁どお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。
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混合され、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
体を使用していもよい。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30、40との間に、このミキシングエレメント3
0、40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。
のに限定されることはなく、30°、45°又は135
°回転型等の羽根体で静止型混合器1aを構成してもよ
い。
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25内にその長手方向を鉛直にして配置す
る。この場合、容器25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25の上部に
は、気体を溜めるための空間である第1の貯留部26が
設けられており、不純物を含む液体を静止型混合器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25の下部には、液体を溜めるための空
間である第2の貯留部27が設けられており、不純物の
除去等に使用される気体を静止型混合器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。
更に、第1の貯留部26に貯留された気体は排気又は回
収できるようになっており、第2の貯留部27に貯留さ
れた液体も回収できるようになっている。
60の動作について説明する。先ず、除去したい不純物
を含有する液体と、この不純物の除去に使用する気体と
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。液体は静止型混合器1内を下降
し、気体は静止型混合器1内を上昇して、液体と気体と
が撹拌混合され、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、液体中の不純
物を気化させたり、気体を液体に溶解させたり、曝気さ
せたり、又は反応を進行させたりして、気体側に不純物
を物質移動させて、液体から不純物を分離したり、又は
液体を精製する。この後、不純物が分離された液体が処
理水5として、容器25の第2の貯留部27に溜まり、
不純物を含んだ気体が容器25の第1の貯留部26に溜
まる。これにより、容器25上端から不純物を含んだ気
体が排気又は回収され、容器25下端からは不純物を除
去された処理液体が回収される。なお、本発明において
は、不純物の他に揮発性物質等を含有する液体から揮発
性物質等を除去することができる。
有機塩素系化合物の連続放散処理を行うことができる。
例えば、有機塩素系化合物を含有する原水3を静止型混
合器1内に上端側から供給し、水蒸気4を静止型混合器
1内に下端側から供給して、静止型混合器1内で原水3
を下降させ、水蒸気4を上昇させ2乃至5m/秒の流速
となるようにして、原水3中の有機塩素系化合物を水蒸
気4で連続的に放散(stripping)させて、原水3から
有機塩素系化合物を分離して原水3を浄化し、処理水5
として回収する。これにより、有機塩素系化合物6aを
気体として静止型混合器1の第1の貯留部26から排気
又は回収し、処理水5を静止型混合器1の第2の貯留部
27から回収することができる。
(Propylene oxide)の製造工程から排出される排水処
理に適用することもできる。
する。図6は有機塩素系化合物を含有する原水の放散・
回収処理に適用した本発明の第2の実施例に係る液体中
の不純物除去装置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。本実施例においては、
不純物除去装置60の第1の貯留部26に冷却装置11
が接続されており、この冷却装置11により、有機塩素
系化合物6aを含む気体が液体にされて回収液13とし
て回収される点が図1に示す第1の実施例と異なる。ま
た、冷却装置11には減圧装置12が設けられており、
減圧装置12から水蒸気4等が排気される点も図1に示
す第1の実施例と異なる。
ら排出される原水3中には下記化学式1に示す化学反応
式からCa(OH)2及びCaCl2等のCa系化合物が
含有されている。
合器1の大きさは、例えば直径が1.5mで長さが10
mである。原水3の有機塩素系化合物濃度は、例えば3
00質量ppmであり、Ca系化合物濃度は4乃至7質
量%である。この場合、原水3の処理量が600m3/
時で、水蒸気4の量が4トン/時であれば、処理水5の
有機塩素系化合物濃度を30質量ppm以下にすること
ができ、回収液13として、有機塩素系化合物6aを含
有する液体を回収することができる。なお、不純物除去
装置60は通水速度が概300乃至340m3/(m2・
時)であり、ガス空塔速度は概3m/秒である。
(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、Ca系化合
物によるスケーリング発生がないため、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。
されている。このため、塔頂と塔底とでの圧力差が大き
くなる。従って、水蒸気の消費量も大きくなる。これに
対して、本装置60は圧力損失が小さいので、水蒸気4
の消費量も小さくなり、省エネルギとなる。また、本装
置60における通水速度は、300乃至340m3/
(m2・時)であり、この速度で原水3を処理すること
ができるので、従来技術と比較して、5乃至10倍程度
優れている。このため、塔径が小さくなり、省スペース
となる。
する。図7は本発明の第3の実施例に係る液体中の不純
物除去装置を示す模式図である。なお、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。
実施例と比較して、連続曝気処理に適している点で異な
り、それ以外の構成は同一である。
有する原水3を静止型混合器1内に上端側から供給し、
圧縮空気7を静止型混合器1内に下端側から供給して、
静止型混合器1内で原水3を下降させ、圧縮空気7を上
昇させ2乃至8m/秒の流速となるようにして、原水3
中のNH3を圧縮空気7で曝気させて、原水3からNH3
を分離して原水3を浄化し、処理水5として回収する。
これにより、NH3ガス6bを静止型混合器1の第1の
貯留部26から排気又は回収し、処理水5を静止型混合
器1の第2の貯留部27から回収することができる。
る原水であってもO2を除去することができ、また、曝
気させる気体としては、N2、He又はAr等の不活性
ガスとすることもできる。
素化合物を水蒸気による放散(曝気)処理による原水の
浄化及びNH3の回収に適用することもできる。
する。図8は窒素化合物を含有する原水の放散・回収処
理に適用した本発明の第4の実施例に係る液体中の不純
物除去装置を示す模式図である。なお、図8において、
図6に示す第2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。本実施例においては、
図6に示す第2の実施例の原水の放散・回収処理に適用
した不純物除去装置60と比較して、減圧装置12が設
けられていない点が異なり、それ以外の構成は第2の実
施例と同様である。本実施例の不純物除去装置60にお
いては、冷却装置11により、NH3ガス6bが液化さ
れて回収液14として、NH4OH水溶液が回収される
と共に、冷却装置11から水蒸気4が排気される。
り、NH3濃度が1乃至5質量%である。このとき、原
水3の処理量が1.2m3/時で、水蒸気4の量が30
0kg/時であれば、処理水5のNH3濃度を500質
量ppm以下にすることができ、回収液14として20
%NH4OH水溶液を回収することができる。この場
合、不純物除去装置60の通水速度は40m3/(m2・
時)であり、ガス空塔速度は3m/秒である。
3中のCa系化合物によるスケーリングの発生により、
設備の停止、清掃及び保守管理が必要になる。また、原
水3のpH調整にCa系化合物を使用した場合、より保
守管理の回数が増加して、保守管理費が高価となる。し
かし、本実施例の装置60においては、スケーリングが
発生しないので、上述の設備の停止、清掃及び保守管理
が不要である。
は2乃至4倍程度優れているので、塔径を小さくするこ
とができ、省スペースとなる。
する。図9は本発明の第5の実施例に係る液体中の不純
物除去装置を示す模式図である。なお、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。
実施例と比較して、水素化精製処理又は水素化脱硫処理
に適している点で異なり、それ以外の構成は同一であ
る。
する燃料油8を静止型混合器1内に上端側から供給し、
水素ガス(H2ガス)9を静止型混合器1内に下端側か
ら供給して、静止型混合器1内で燃料油8を下降させ、
水素ガス9を上昇させ3乃至6m/秒の流速となるよう
にして、燃料油8中の硫黄と水素ガス9とを接触させ
て、H2S化合物を生成させ脱硫し、燃料油8を精製処
理する。これにより、H2Sガス6cを静止型混合器1
の第1の貯留部26から排気又は回収し、処理燃料油1
0を静止型混合器1の第2の貯留部27から回収するこ
とができる。
る不純物の種類に応じて、加圧、減圧、加熱及び冷却等
をして除去することができる。また、静止型混合器1内
における気体の流速は1乃至10m/秒であることが好
ましい。更に好ましい、静止型混合器1内における気体
の流速は2乃至6m/秒である。これにより、容器25
の外径を小さくすることができるので、装置をより一層
小型化することができ、省スペース化を図ることができ
る。
純物を含有する液体は静止型混合器内を下降し、気体は
静止型混合器内を上昇して両者は静止型混合器の内部で
気液接触し、液体に含有される不純物を気体側に物質移
動させて、液体から不純物の分離又は液体を精製するこ
とができる。このため、浄化された液体と不純物を含有
する気体とを夫々回収又は排気することができる。
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、動力費及び水蒸気消費を削減す
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、不純物の回収率が向
上し、装置の高性能化を図ることができる。これによ
り、省エネルギ化を図ることができる。
することができる。更にまた、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、液体
から不純物の分離又は液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、保守点検を不要とする
ことができる。
去装置を示す模式図である。
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。
である。
である。
合器の側断面図である。
処理に適用した本発明の第2の実施例に係る液体中の不
純物除去装置を示す模式図である。
去装置を示す模式図である。
処理に適用した本発明の第4の実施例に係る液体中の不
純物除去装置を示す模式図である。
去装置を示す模式図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 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上端側から不純
物を含む液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下端側から気体を前記静
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又は複数の羽根体とからなる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、前記液体
は前記静止型混合器内を下降し、前記気体は前記静止型
混合器内を上昇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液体中の不純物除去装置。 - 【請求項2】 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
液体中の不純物除去装置。 - 【請求項3】 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に記載の液体
中の不純物除去装置。 - 【請求項4】 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1乃至3のいずれか1項に記載の液体中の不
純物除去装置。 - 【請求項5】 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
載の液体中の不純物除去装置。 - 【請求項6】 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
載の液体中の不純物除去装置。 - 【請求項7】 気体との接触により液体中の不純物が気
化又は反応して前記液体から分離され前記気体と共に排
出されることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1
項に記載の液体中の不純物除去装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000302599A JP4560194B2 (ja) | 1999-10-07 | 2000-10-02 | 液体中の不純物除去装置、液体中の不純物除去方法 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28710199 | 1999-10-07 | ||
JP11-287101 | 1999-10-07 | ||
JP2000302599A JP4560194B2 (ja) | 1999-10-07 | 2000-10-02 | 液体中の不純物除去装置、液体中の不純物除去方法 |
Publications (2)
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