JP2006281084A - ガス処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 格別の動力を要せずとも、処理液を気液接触室内へ供給することができるガス処理装置を提供すること。
【解決手段】 処理槽２において、ガスと処理液とを気液接触させる気液接触室５の上方に、処理液を貯留する貯留室６を設けて、その貯留室６から処理液供給管７を介して、処理液を気液接触室５内へ重力落下させる。これによって、トラブルにより送液ポンプ４の駆動が停止してしまい、処理液が循環ライン１７を循環しなくなったときでも、処理液は、貯留室６内の処理液がなくなるまで、処理液供給管７を介して気液接触室５内へ供給される。そのため、送液ポンプ４のトラブルに起因する処理液の気液接触室５に対する供給が中断しても、気液接触室５での処理液とガスとの気液接触を継続することができ、ガスの処理が継続でき安全性のより一層の向上を図ることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ガスと処理液とを接触させて、ガスを処理するためのガス処理装置に関する。

化学製品を製造するプラントでは、化学工程において生成する有害ガスを無害化する等のガスを処理するためのガス処理装置が設備されている。このようなガス処理装置は、例えば、充填塔、スプレー塔、スクラバーなどから構成され、有害ガスを処理するものは除害塔とも呼ばれている。
このようなガス処理装置として、例えば、図３に示す除害塔が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この除害塔３１は、処理槽３２、貯留タンク３３およびポンプ３４を備えている。処理槽３２内には、気液接触の効率を向上させるための充填物が充填されている気液接触室３５が設けられている。また、処理槽３２内には、気液接触室３５の上方に、シャワー３６が設けられている。処理槽３２の底部、貯留タンク３３、ポンプ３４およびシャワー３６は、循環ライン３７によって接続されている。

貯留タンク３３には、有害ガスを無害化するための処理液が貯留されており、その処理液は、ポンプ３４によって、循環ライン３７を介して、上方に汲み上げられ、処理槽３２内において、シャワー３６から気液接触室３５へ散布され、気液接触室３５内を通過した後、処理槽３２の底部から貯留タンク３３に戻るように循環する。
一方、処理槽３２には、気液接触室３５を下方から上方に向かって流れるように、有害ガスが供給されており、有害ガスは、気液接触室３５内において、シャワー３６から散布される処理液と上下方向において対向するように、効率的に気液接触し、無害化され、その後、処理槽３２から大気に放出される。

特許文献１では、このような除害塔によって、処理液として、水酸化ナトリウム水溶液を用いて、有害ガスとしての塩化カルボニル含有ガスを無害化している。
特開平６−３１９９４６号公報

しかし、上記の除害塔３１において、例えば、ポンプ３４などにトラブルが発生すると、処理液が循環ライン３７を循環しなくなるので、処理槽３２において、有害ガスと処理液との気液接触の効率が低下し、さらには、処理液の汲み上げが中断されると、気液接触室３５に残留する処理液が消費され、有害ガスを無害化できなくなるおそれをも生じる。
本発明の目的は、格別の動力を要せずとも、処理液を気液接触室内へ供給することができるガス処理装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明のガス処理装置は、ガスと処理液とを接触させて、ガスを処理するためのガス処理装置であって、ガスと処理液とを気液接触させる気液接触室と、前記気液接触室より上方に配置され、処理液を貯留する貯留室と、前記貯留室内の処理液を重力落下により前記気液接触室内へ供給するための処理液供給手段とを備えていることを特徴としている。

このガス処理装置によると、気液接触室より上方に配置されている貯留室から、処理液供給手段によって、格別の動力を要せずとも、処理液が重力落下により気液接触室内へ供給される。そのため、たとえ貯留室に処理液を供給するための動力源にトラブルが生じても、処理液は、貯留室内の処理液がなくなるまで、処理液供給手段によって気液接触室内へ供給される。その結果、動力源のトラブルに起因する処理液の気液接触室に対する供給が中断しても、気液接触室での処理液とガスとの接触を継続することができ、ガスの処理を継続することができ安全性のより一層の向上を図ることができる。

また、本発明のガス処理装置では、前記気液接触室が複数設けられており、複数の前記気液接触室に対して、ガスを各前記気液接触室に直列的に通過させるガス通過パスをさらに備え、前記処理液供給手段は、前記ガス通過パスを流れるガスの流れ方向において、少なくとも最下流側の前記気液接触室に対して処理液を供給することが好適である。
気液接触室を複数設けて、ガス通過パスによって、ガスを各気液接触室に直列的に通過させれば、ガスの処理を多段連続的に実施することができる。そのため、ガスの効率的な処理を達成することができる。また、このように、気液接触室を複数設けても、処理液供給手段が、ガス通過パスを流れるガスの流れ方向において、少なくとも最下流側の気液接触室に対して処理液を供給するので、動力源のトラブルに起因する処理液の気液接触室に対する供給が中断しても、少なくとも最下流側の気液接触室において、処理液とガスとの接触を継続することができ、ガスの処理が継続でき安全性のより一層の向上を図ることができる。

また、本発明のガス処理装置では、前記気液接触室から排出される処理液を、前記貯留室へ還流するための処理液還流手段を、さらに備えていることが好適である。
処理液還流手段によって、処理液を還流すれば、処理液の無駄をなくし、ランニングコストの低減を図ることができる。
そして、本発明のガス処理装置は、前記ガスが、塩化カルボニル含有ガスであり、前記処理液が、アルカリ性水溶液である、塩化カルボニル含有ガスを無害化するためのガス処理装置として好適に用いられる。また、本発明のガス処理装置は、前記ガスが塩化水素含有ガスであり、前記処理液が水またはアルカリ性水溶液である、塩化水素ガスの処理装置としても好適に用いられる。さらに、本発明のガス処理装置は、前記ガスと前記処理液との組合わせとして、アンモニアまたはアルキルアミン含有ガスと水または酸性水溶液との組合わせ、ＳＯｘまたはＮＯｘ含有ガスと水またはアルカリ性水溶液との組合わせ、揮発性有機化合物含有ガスと有機溶媒との組合わせなどの、ガスの除害（無害化）・吸収・回収などを目的としたガス処理装置としても好適に用いられる。

本発明のガス処理装置によると、動力源のトラブルに起因する処理液の気液接触室に対する供給が中断しても、気液接触室での処理液とガスとの接触を継続することができ、ガスの処理が継続でき安全性のより一層の向上を図ることができる。

図１は、本発明のガス処理装置の第１実施形態としての排ガスを除害する除害塔１Ａを示す概略構成図である。
図１において、この除害塔１Ａは、化学製品を製造するプラントにおいて、化学処理工程において生成する排ガスとしての有害ガスを無害化して、大気に放出するために、設備されている。有害ガスとしては、例えば、ポリイソシアネート製造プラントにおいて、ポリイソシアネートの製造工程において生成する塩化カルボニル含有ガスや塩化水素含有ガスなどが挙げられる。

この除害塔１Ａは、処理槽２、貯留タンク３および動力源としての送液ポンプ４を備えている。
処理槽２は、上端部および下端部が閉鎖され上下方向に延びる密閉の円筒形状をなし、気液接触室５、貯留室６および処理液供給手段としての処理液供給管７を備えている。
処理槽２には、その下側において、処理槽２内を上下方向に仕切る充填物支持板８が設けられるとともに、その上側において、充填物支持板８から上方に間隔を隔てて、気液接触室５と貯留室６とを区画するために、処理槽２内を上下方向に仕切る貯留室底板９が設けられている。なお、充填物支持板８には、多数の通気（通液）孔が穿孔されている。

気液接触室５は、充填物支持板８と貯留室底板９との間の処理槽２の内部空間として画成されている。この気液接触室５において、充填物支持板８の上には、ラシヒリングやベルルサドルなどの充填物が、貯留室底板９との間に隙間が形成される程度に充填されている。
貯留室６は、貯留室底板９から上方の処理槽２の内部空間として画成されている。

処理液供給管７は、その一端部が貯留室６の下部に接続されるとともに、その他端部が気液接触室５に挿入され、充填物の上方に配置されている。この処理液供給管７の途中には、処理液供給管７内を流れる処理液の流量を制限するための制限オリフィス１０が介装されている。なお、処理液供給管７の下端部には、図示しないが、処理液を充填物に対して均一に散布できるように、シャワーまたは液分散器が設けられている。

また、この処理槽２には、充填物支持板８の下方、つまり、気液接触室５の下側に、有害ガスを処理槽２内に流入させるための有害ガス流入管１１が接続されている。また、この処理槽２には、貯留室底板９の下方、つまり、気液接触室５内の充填物の上方に、無害化された有害ガス（以下、処理ガスという。）を処理槽２から流出させるための処理ガス流出管１２が接続されている。

貯留タンク３には、有害ガスを無害化するための処理液が貯留されている。この処理液は、例えば、有害ガスが、上記したような塩化カルボニル含有ガスや塩化水素含有ガスである場合には、水酸化ナトリウム水溶液や水酸化カリウム水溶液などのアルカリ性水溶液が用いられる。また、貯留タンク３には、処理液の循環量に応じて、適宜、処理液が補給される。

貯留タンク３には、その一端部が処理槽２の下端部に接続されている還流管１３の他端部が接続されており、貯留タンク３は、この還流管１３を介して、処理槽２に接続されている。また、貯留タンク３には、その一端部が処理槽２の上方の貯留室６に接続されている輸送管１４の他端部が接続されており、貯留タンク３は、この輸送管１４を介して、貯留室６に接続されている。

送液ポンプ４は、液体輸送できるポンプであれば、特に制限されず、往復ポンプ、遠心ポンプ、回転ポンプなどから構成されている。送液ポンプ４は、輸送管１４の途中に介装されている。
次に、この除害塔１Ａの定常連続運転について述べる。
この除害塔１Ａにおいて、送液ポンプ４を駆動させると、処理液が、貯留タンク３から汲み上げられ、輸送管１４を介して、貯留室６に輸送される。

貯留室６内に輸送された処理液は、処理液供給管７に流入され、制限オリフィス１０によって流量が制限された後、重力落下により、処理液供給管７から流出し、気液接触室５内において、充填物の上方から充填物に対して散布される。このとき、貯留室６にオーバーフローラインを設けて、オーバーフローした処理液を併せて気液接触室５内に散布してもよい。

一方、この処理槽２には、有害ガス流入管１１から有害ガスが流入され、充填物支持板８の通気孔を介して、気液接触室５内へ流入し、充填物の隙間を下方から上方に向かって通過する。そうすると、有害ガスは、上方から散布される処理液と、気液接触室５内において、上下方向において対向するように、効率的に気液接触して、無害化される。例えば、有害ガスが塩化カルボニル含有ガスであり、処理液が水酸化ナトリウム水溶液である場合には、これらが気液接触すると、塩化ナトリウムと炭酸ナトリウムとを生じて、無害化される。その後、無害化された有害ガス、すなわち、処理ガスは、処理ガス流出管１２を介して大気に放出される。

その後、充填物支持板８の通気孔を介して気液接触室５内から落下する処理液は、処理槽２の下端部から還流管１３を介して、貯留タンク３に戻り、このように、この除害塔１Ａでは、輸送管１４と還流管１３とによって、処理液還流手段としての循環ライン１７が形成され、処理液は、送液ポンプ４の駆動によって、循環ライン１７を循環する。
このように、処理液を循環させれば、処理液の無駄をなくし、ランニングコストの低減を図ることができる。

この除害塔１Ａでは、通常は、上記した定常連続運転が継続される。そして、この除害塔１Ａでは、停電や故障などのトラブルにより送液ポンプ４の駆動が停止してしまい、処理液が循環ライン１７を循環しなくなったときでも、気液接触室５の上方には貯留室６が配置されており、その貯留室６に貯留されている処理液が、格別の動力を要せずとも、処理液供給管７を介して、気液接触室５内へ重力落下する。そして、処理液は、貯留室６内の処理液がなくなるまで、処理液供給管７を介して気液接触室５内へ供給される。そのため、送液ポンプ４のトラブルに起因する処理液の気液接触室５に対する供給が中断しても、気液接触室５での処理液と有害ガスとの気液接触を継続することができ、有害ガスの処理を継続することができ安全性のより一層の向上を図ることができる。

なお、貯留室６内の処理液がなくなった場合でも、気液接触室５には、処理液が残留しているので、その残留する処理液が消費されるまでの間は、有害ガスを無害化することができる。
そして、貯留室６に貯留されている処理液によって、有害ガスが無害化されている間に、停電の場合には、補助電源に切り替えたり、故障の場合には、別の送液ポンプを駆動させたりすることによって、再び、処理液を循環させることができる。

なお、上記の説明において、有害ガス流入管１１から処理槽２内へ流入する有害ガスの流量と、送液ポンプ４によって循環させる処理液の流量とは、有害ガスや処理液の種類や、無害化するための処理の種類によって、適宜決定される。
また、貯留室６における処理液の貯留量も、有害ガスや処理液の種類や、プラントの処理量により、適宜決定される。

図２は、本発明のガス処理装置の第２実施形態としての除害塔１Ｂを示す概略構成図である。なお、図２において、図１に示す部材と同様の部材には、同一の符号を付し、その説明を省略する。
この除害塔１Ｂは、１段目除害塔１ａおよび２段目除害塔１ｂが、有害ガスの流れ方向において直列的に接続される２段連続式除害塔として構成されている。

１段目除害塔１ａは、第１実施形態の除害塔１と同様に、処理槽２、貯留タンク３および送液ポンプ４を備えている。
但し、１段目除害塔１ａの処理槽２には、処理液供給管７が設けられておらず、その代わりに、輸送管１４の一端部が、気液接触室５に挿入され、充填物の上方に配置されている（但し、必要に応じて、処理液供給管７を１段目除害塔１ａに設置してもよい）。なお、輸送管１４の一端部には、図示しないが、処理液を充填物に対して均一に散布できるように、シャワーまたは液分散器が設けられている。

また、２段目除害塔１ｂも、第１実施形態と同様に、処理槽２、貯留タンク３および送液ポンプ４を備えている。この２段目除害塔１ｂは、第１実施形態の除害塔１と同様の構成を備えている。
また、この除害塔１Ｂでは、１段目除害塔１ａの処理ガス流出管１２が、ガス通過パスとして、２段目除害塔１ｂの有害ガス流入管１１となって、２段目除害塔１ｂの処理槽２における気液接触室５の下側に接続されている。

また、この除害塔１Ｂでは、１段目除害塔１ａの貯留室６と２段目除害塔１ｂの貯留室６とが、貯留室連絡管１５を介して互いに接続されている。貯留室連絡管１５は、その一端部が、１段目除害塔１ａの貯留室６に接続されており、その他端部が、２段目除害塔１ｂの処理液供給管７の途中（制限オリフィス１０の上流側）に接続されている。この貯留室連絡管１５によって、１段目除害塔１ａの貯留室６と２段目除害塔１ｂの貯留室６とが連絡され、２段目除害塔１ｂでの除害に用いられる。

また、この除害塔１Ｂでは、１段目除害塔１ａの貯留タンク３と２段目除害塔１ｂの貯留タンク３とが、貯留タンク連絡管１６を介して互いに接続されている。貯留タンク連絡管１６は、その一端部が、１段目除害塔１ａの貯留タンク３に接続されており、その他端部が、２段目除害塔１ｂの貯留タンク３に接続されている。この貯留タンク連絡管１６によって、１段目除害塔１ａの貯留タンク３と２段目除害塔１ｂの貯留タンク３とが連絡され、各貯留タンク３の処理液の液面レベル（水位）が同一となるように、各貯留タンク３の処理液が等しく増減される。

次に、この除害塔１Ｂの定常連続運転について述べる。
この除害塔１Ｂにおいて、１段目除害塔１ａでは、送液ポンプ４を駆動させると、処理液が、貯留タンク３から汲み上げられ、輸送管１４を介して、気液接触室５内において、充填物の上方から充填物に対して散布される。
そして、散布された処理液は、有害ガス流入管１１から流入され気液接触室５内の充填物の隙間を下方から上方に向かって通過する有害ガスと、上下方向において対向するように、効率的に気液接触して、無害化される。なお、この除害塔１Ｂでは、１段目除害塔１ａでの有害ガスの無害化率を、１００％未満となるように条件設定しており、次の２段目除害塔１ｂでの有害ガスの無害化によって、有害ガスを１００％無害化している。

その後、１段目除害塔１ａで無害化された有害ガス、すなわち、処理ガスは、１段目除害塔１ａの処理ガス流出管１２（２段目除害塔１ｂの有害ガス流入管１１）を介して、２段目除害塔１ｂの処理槽２に流入される。
また、処理液は、処理槽２の下端部から還流管１３を介して、貯留タンク３に戻り、輸送管１４と還流管１３とで形成される循環ライン１７を循環する。

また、２段目除害塔１ｂでは、送液ポンプ４を駆動させると、処理液が、貯留タンク３から汲み上げられ、輸送管１４を介して、貯留室６に輸送される。
貯留室６内に輸送された処理液は、処理液供給管７に流入され、制限オリフィス１０によって流量が制限された後、重力落下により、処理液供給管７から流出し、気液接触室５内において、充填物の上方から充填物に対して散布される。このとき、貯留室６にオーバーフローラインを設けて、オーバーフローした処理液を併せて気液接触室５内に散布してもよい。

そして、散布された処理液は、１段目除害塔１ａの処理ガス流出管１２（２段目除害塔１ｂの有害ガス流入管１１）から流入され気液接触室５内の充填物の隙間を下方から上方に向かって通過する有害ガスと、上下方向において対向するように、効率的に気液接触して、１００％無害化される。
その後、２段目除害塔１ｂで無害化された有害ガス、すなわち、処理ガスは、処理ガス流出管１２を介して大気に開放される。

また、処理液は、処理槽２の下端部から還流管１３を介して、貯留タンク３に戻り、輸送管１４と還流管１３とで形成される循環ライン１７を循環する。
そして、この除害塔１Ｂにおいても、停電や故障などのトラブルにより各送液ポンプ４の駆動が停止してしまい、処理液が各循環ライン１７を循環しなくなったときでも、処理ガスが大気に開放される直前の２段目除害塔１ｂ（すなわち、多段連続式除害塔において、有害ガスの流れ方向における最下流側の除害塔）において、貯留室６に貯留されている処理液が、格別の動力を要せずとも、処理液供給管７を介して、気液接触室５内へ重力落下して、処理液と有害ガスとの気液接触を継続するので、第１実施形態の除害塔１Ａと同様に、送液ポンプ４のトラブルに起因する処理液の気液接触室５に対する供給が中断しても、気液接触室５での処理液と有害ガスとの気液接触を継続することができ、有害ガスの処理を継続することができ安全性のより一層の向上を図ることができる。

また、この除害塔１Ｂでは、１段目除害塔１ａでの有害ガスの無害化率を、１００％未満となるように条件設定し、次の２段目除害塔１ｂでの有害ガスの無害化によって、有害ガスを１００％無害化するので、有害ガスの無害化を多段連続的に実施することができる。そのため、有害ガスの効率的な処理を達成することができる。
なお、第２実施形態の除害塔１Ｂでは、２段目除害塔１ｂのみに、処理液供給管７を設けて処理液を重力落下させたが、１段目除害塔１ａにも、処理液供給管７を設けて処理液を重力落下させることもできる。しかし、処理ガスが大気に開放される直前の２段目除害塔１ｂ（すなわち、多段連続式除害塔において、有害ガスの流れ方向における最下流側の除害塔）のみに処理液供給管７を設けて処理液を重力落下させるようにすれば、有害ガスの処理の安全性のより一層の向上を図りつつ、装置構成の簡略化を図ることができる。

本発明のガス処理装置の第１実施形態としての除害塔を示す概略構成図である。 本発明のガス処理装置の第２実施形態としての除害塔を示す概略構成図である。 公知文献に記載される除害塔を示す概略構成図である。

符号の説明

１ 除害塔
５ 気液接触室
６ 貯留室
７ 処理液供給管
１１ 有害ガス流入管
１２ 処理ガス流出管
１３ 還流管
１４ 輸送管

Claims (4)

1. ガスと処理液とを接触させて、ガスを処理するためのガス処理装置であって、
   ガスと処理液とを気液接触させる気液接触室と、
   前記気液接触室より上方に配置され、処理液を貯留する貯留室と、
   前記貯留室内の処理液を重力落下により前記気液接触室内へ供給するための処理液供給手段と
   を備えていることを特徴とする、ガス処理装置。
2. 前記気液接触室が複数設けられており、
   複数の前記気液接触室に対して、ガスを各前記気液接触室に直列的に通過させるガス通過パスをさらに備え、
   前記処理液供給手段は、前記ガス通過パスを流れるガスの流れ方向において、少なくとも最下流側の前記気液接触室に対して処理液を供給することを特徴とする、請求項１に記載のガス処理装置。
3. 前記気液接触室から排出される処理液を、前記貯留室へ還流するための処理液還流手段を、さらに備えていることを特徴とする、請求項１または２に記載のガス処理装置。
4. 前記ガスが、塩化カルボニル含有ガスであり、前記処理液が、アルカリ性水溶液であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のガス処理装置。

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