JP2011020026A

JP2011020026A - 乾燥塔

Info

Publication number: JP2011020026A
Application number: JP2009165697A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Goto; 博樹後藤; Keita Morimoto; 啓太森本
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2009-07-14
Filing date: 2009-07-14
Publication date: 2011-02-03

Abstract

【課題】硫酸がガスに同伴されて後段へ向かうことを確実に防止すると共に、圧力損失の増加を抑制する。
【解決手段】ガスＡと硫酸とを接触させる硫酸供給ノズル１、硫酸供給ノズル１よりガス流下流に配置されガスＡとガスＡに同伴される硫酸とを分離する気液分離部３を備え、気液分離部３が、充填物が充填されたデミスタ３ｂ，３ｃをガスＡの流路にこの順で有することで、これら複数のデミスタ３ｂ，３ｃにより、ガスＡに同伴される硫酸を十分に捕集し硫酸がガスＡに同伴されて後段へ向かうことを確実に防止すると共に、デミスタ３ｂの方を、デミスタ３ｃより充填密度を低くすることで、充填密度が低く通気性が損なわれにくいガス流上流側のデミスタ３ｂにより単体硫黄等の析出物を粗取りし、これよりガス流下流側のデミスタ３ｃも通気性を損なわれにくくし、圧力損失の増加を抑制する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガス中の水分を除去するための乾燥塔に関する。

従来、塔頂から塔底へ向かって濃硫酸を流し、これに対向して塔底から塔頂へ向けて湿潤ガスを流して、濃硫酸と湿潤ガスとを向流接触させることにより、湿潤ガス中の水分を除去する乾燥塔が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような乾燥塔にあっては、濃硫酸がガスに同伴されて後段に向かわないように濃硫酸を回収すべく、ガスとガスに同伴される濃硫酸とを分離する気液分離手段を設けることが広く行われている。

特開２００５−２８８４３１号公報

ここで、上記のような乾燥塔においては、硫酸がガスに同伴されて後段へ向かうことを確実に防止することが望まれている。

本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、硫酸がガスに同伴されて後段へ向かうことを確実に防止可能な乾燥塔を提供することを目的とする。

ここで、本発明者らは鋭意研究の結果、上記のような乾燥塔における気液分離手段を、ガスに同伴される硫酸を捕集すべく所定の充填物が充填された充填部材をガスの流路に複数有する構成とすることで、これらの充填部材により硫酸を十分に捕集でき、上記課題を解決することができることを見出した。

その一方で、当該乾燥塔に導入されるガスが、例えば硫化水素等の硫黄化合物等を含む場合には、乾燥塔内において単体硫黄等の析出物が析出され、そのような場合には、上記のような気液分離手段によれば、多段の充填部材が単体硫黄等の析出物を捕集してしまい、その通気性が損なわれ、結果的に圧力損失が増加してしまう、という問題を見出した。そこで、本発明者らは、この問題を解決するため、更なる研究を行った結果、上記のような気液分離手段において、ガス流上流側の充填部材における充填物の充填密度を、これよりガス流下流側の充填部材における充填物の充填密度よりも低くすれば、圧力損失の増加を抑制できることを見出した。

そこで、本発明による乾燥塔は、ガス中の水分を除去するための乾燥塔であって、ガスと硫酸とを接触させる気液接触手段と、気液接触手段よりガス流下流に配置されガスとガスに同伴される硫酸とを分離する気液分離手段とを備える乾燥塔において、気液分離手段は、ガスに同伴される硫酸を捕集すべく充填物が充填された充填部材をガスの流路に複数有し、該複数の充填部材は、ガス流上流側の充填部材の方が、これよりガス流下流側の充填部材より充填物の充填密度が低くされていることを特徴とする。

このような乾燥塔によれば、気液分離手段がガスの流路に充填部材を複数有するので、これら複数の充填部材によってガスに同伴される硫酸が十分に捕集され、硫酸がガスに同伴されて後段へ向かうことが確実に防止される。また、このような乾燥塔によれば、ガス流上流側の充填部材は、これよりガス流下流側の充填部材に比べて充填物の充填密度が低いので、充填部材中におけるガスの流路が比較的広く確保されており、このため、単体硫黄等の析出物を捕集しても通気性が損なわれにくい。そして、このガス流上流側の充填部材を通ったガスは、当該ガス流上流側の充填部材によって単体硫黄等の析出物が大まかに捕集されて除去される（粗取りされる）ため、ガス流下流側の充填部材に到達する単体硫黄等の析出物が低減され、ガス流下流側の充填部材についても通気性が損なわれにくい。よって、圧力損失の増加が抑制される。

ここで、充填部材に対して硫酸を噴霧し当該充填部材を洗浄する洗浄手段を備えることが好ましい。この構成によれば、単体硫黄等の析出物が充填部材に析出捕集されることにより充填部材の通気性が損なわれた場合においても、洗浄手段により充填部材に対して硫酸が噴霧されてこれが洗浄されるので、充填部材に捕集された単体硫黄等の析出物が除去され、充填部材の通気性が回復される。その結果、圧力損失の増加が一層抑制される。

また、充填物はプラスチックからなることが好ましい。従来、気液分離手段における充填部材としては、ステンレスからなるワイヤメッシュが充填物として充填されたものが広く利用されており、このような従来の充填部材によれば、ステンレスに含まれるＮｉ（ニッケル）が、単体硫黄生成のための触媒として働き、乾燥塔内における単体硫黄の析出を促進させていた。これに対して、上記のように、充填物をプラスチックから構成することにより、充填物がＮｉを含む場合に比べて、単体硫黄の析出が大幅に抑制される。

このように本発明によれば、硫酸がガスに同伴されて後段へ向かうことを確実に防止可能であると共に、圧力損失の増加を抑制することができる。

本実施形態に係る乾燥塔を示す構成図である。

以下、本発明に係る乾燥塔の好適な実施形態について図１を参照して説明する。図１は本実施形態に係る乾燥塔を示す構成図である。

図１に示される乾燥塔１０は、ＳＯ_２を含むガスから硫酸を製造する硫酸製造設備に適用されるものであり、ガス中の水分を除去し、この水分を除去したガスを後段の装置へ供給するものである。なお、本実施形態におけるガスは、例えば活性炭等の炭素質吸着材を利用した排ガス処理設備において、排ガス中のＳＯ_２を吸着した炭素質吸着材を再生する際に発生する高濃度ＳＯ_２含有ガスであり、ＳＯ_２、Ｈ_２Ｓ及びＣＯＳ等の硫黄化合物等を含む。

乾燥塔１０は、塔下部から内部へガスＡが導入され塔頂へ向かうように構成されており、この内部に導入され上向するガスＡに下向きに硫酸を噴霧供給しガスＡと硫酸とを接触させる硫酸供給ノズル（気液接触手段）１と、硫酸供給ノズル１よりガス流上流（図示下方）に配設され硫酸供給ノズル１から供給される硫酸とガスＡとの接触面積を高めるための充填層２と、硫酸供給ノズル１からガスＡに対して供給され充填層２を通過して落下し乾燥塔１０の底部に貯留されて回収された硫酸を再度硫酸供給ノズル１へ供するための循環ラインＬ１と、乾燥塔１０の底部から硫酸供給ノズル１へ向かう硫酸の流れを形成すべく循環ラインＬ１に配設されたポンプ１ａと、同じく循環ラインＬ１に配設され硫酸供給ノズル１からの硫酸の供給を制御するためのバルブ１ｂと、を備え、さらに、硫酸供給ノズル１よりガス流下流（図示上方）に配置されガスＡとガスＡに同伴される硫酸とを分離するための気液分離部（気液分離手段）３を備えている。

この気液分離部３は、ガスＡに同伴される硫酸を捕集すべく充填物が充填されたデミスタ（充填部材）を、ガスＡの流路に３つ有しており、各デミスタは、ガス流上流からガス流下流に向かって、デミスタ３ａ、デミスタ３ｂ及びデミスタ３ｃとされている。これらのデミスタ３ａ〜３ｃの充填物は、ここでは、ポリプロピレン等のプラスチックからなる細線を、例えば格子状に織り込んだものである。

デミスタ３ａは、硫酸供給ノズル１のガス流下流において３つのデミスタ３ａ〜３ｃのうち最もガス流上流側に配置されており、デミスタ３ｂは、デミスタ３ａのガス流下流側においてデミスタ３ａと所定の距離をもって離間して配置されており、デミスタ３ｃは、デミスタ３ｂのガス流下流側においてデミスタ３ｂに重ねて配置されている。

ここで、デミスタ３ａにおける充填物の充填密度と、デミスタ３ｂにおける充填物の充填密度とは、略同一とされており、特に、本実施形態では、デミスタ３ａ，３ｂにおける充填物の充填密度は、デミスタ３ｃにおける充填物の充填密度よりも低くされている。なお、デミスタ３ａ〜３ｃにおける充填物の充填密度とは、例えば、充填物である細線より構成される格子の目の粗さであり、この場合、目が粗いほど充填密度が低い。

このようなデミスタ３ａ〜３ｃに対しては、これらデミスタ３ａ〜３ｃを硫酸により洗浄するためのスプレーノズルが設けられている。具体的には、デミスタ３ａと硫酸供給ノズル１との間でデミスタ３ａのガス流上流近傍に、２つのスプレーノズル（洗浄手段）４ａａ及び２つのスプレーノズル（洗浄手段）４ａｂが、デミスタ３ａを洗浄するためのものとして設けられており、これらのスプレーノズル４ａａ，４ａｂは、ガス流上流からデミスタ３ａに向けて上向きに硫酸を噴霧する。また、デミスタ３ａとデミスタ３ｂとの間でデミスタ３ａのガス流下流近傍には、２つのスプレーノズル（洗浄手段）４ｂａ及び２つのスプレーノズル（洗浄手段）４ｂｂが、デミスタ３ａを洗浄するためのものとして設けられており、これらのスプレーノズル４ｂａ，４ｂｂは、ガス流下流からデミスタ３ａに向けて下向きに硫酸を噴霧する。さらに、デミスタ３ｃのガス流下流近傍には、２つのスプレーノズル（洗浄手段）４ｃａ及び２つのスプレーノズル（洗浄手段）４ｃｂが、デミスタ３ｃを洗浄すると共にこのデミスタ３ｃを介してデミスタ３ｂを洗浄するためのものとして設けられており、これらのスプレーノズル４ｃａ，４ｃｂは、ガス流下流からデミスタ３ｃに向けて下向きに硫酸を噴霧する。

これらの各スプレーノズルには、硫酸供給ノズル１からガスＡに供給されガスＡと接触し底部に貯留されて回収された硫酸を、当該各スプレーノズルに供給すべく、循環ラインＬ１から分岐する分岐ラインＬ２がそれぞれ接続されており、これにより、当該各スプレーノズルでは、硫酸供給ノズル１からガスＡに供給されガスＡと接触し回収された硫酸がそれぞれ使用される。

ここで、スプレーノズル４ａａ，４ａｂの各々と分岐ラインＬ２とを接続するラインには、それぞれバルブ５ａａ，５ａｂが設けられており、これらのバルブ５ａａ，５ａｂの開閉をそれぞれ独立して制御することにより、スプレーノズル４ａａ，４ａｂの両方を同時に使用したり、何れか一方を選択して使用することができる。同様に、スプレーノズル４ｂａ，４ｂｂ（４ｃａ，４ｃｂ）の各々と分岐ラインＬ２とを接続するラインには、それぞれバルブ５ｂａ，５ｂｂ（５ｃａ，５ｃｂ）が設けられており、これらのバルブ５ｂａ，５ｂｂ（５ｃａ，５ｃｂ）の開閉をそれぞれ独立して制御することにより、スプレーノズル４ｂａ，４ｂｂ（４ｃａ，４ｃｂ）の両方を同時に使用したり、何れか一方を選択して使用することができる。

このように構成された乾燥塔１０によれば、乾燥塔１０内に導入されたガスＡは、硫酸供給ノズル１により硫酸が供給されて硫酸と接触し、ガスＡ中の水分が硫酸に吸収されて除去される。その後、この水分が除去されたガスＡは、気液分離部３の各デミスタ３ａ〜３ｃを順次通ることにより、ガスＡに同伴された硫酸がデミスタ３ａ〜３ｃに捕集され、ガスＡとガスＡに同伴された硫酸とが分離される。そして、気液分離部３により硫酸が分離除去されたガスＡは、後段の装置に供給されるべく当該乾燥塔１０の外部に排出される。

そして、本実施形態の乾燥塔１０によれば、気液分離部３が複数のデミスタ３ａ〜３ｃを有するので、これらのデミスタ３ａ〜３ｃによってガスＡに同伴される硫酸が十分に捕集され、特に、比較的充填物の充填密度が高いデミスタ３ｃによってガスＡに同伴される硫酸が十分に捕集されるため、硫酸がガスＡに同伴されて後段へ向かうことを確実に防止できる。

また、本実施形態の乾燥塔１０によれば、デミスタ３ｂは、これよりガス流下流側のデミスタ３ｃに比べて充填物の充填密度が低いので、デミスタ３ｂ中におけるガスＡの流路が比較的広く確保されており、このため、Ｈ_２Ｓ等の硫黄化合物等から生成される単体硫黄等の析出物を捕集しても目詰まりが生じにくく、通気性が損なわれにくい。このようなデミスタ３ｂを通ったガスＡは、当該デミスタ３ｂによって単体硫黄等の析出物が粗取りされるため、これよりガス流下流側のデミスタ３ｃに到達する単体硫黄等の析出物が低減され、デミスタ３ｂよりも充填物の充填密度が高いデミスタ３ｃについても目詰まりが生じにくく、通気性が損なわれにくい。したがって、本実施形態の乾燥塔１０によれば、圧力損失の増加を抑制できる。

さらに、本実施形態の乾燥塔１０においては、デミスタ３ｂのガス流上流には、デミスタ３ｂと略同一の充填密度で充填物が充填されたデミスタ３ａが配置されているため、乾燥塔内において生成された単体硫黄等の析出物は、先ずデミスタ３ａによって粗取りされる。このため、デミスタ３ｂ，３ｃでは、一層目詰まりが生じにくい。

また、デミスタ３ａ〜３ｃが単体硫黄等の析出物を捕集することで、これら又は一部のデミスタが目詰まりして通気性が損なわれた場合においても、各スプレーノズルによってデミスタに向かって硫酸が噴霧されて、デミスタ３ａ〜３ｃが洗浄されるため、デミスタ３ａ〜３ｃに捕集された単体硫黄等の析出物が除去されてデミスタ３ａ〜３ｃの目詰まりが解消され、デミスタ３ａ〜３ｃの通気性が回復される。特に、デミスタ３ａは、デミスタ３ａ〜３ｃのうち最もガス流上流に配置されることにより、最も多くの単体硫黄等の析出物を捕集するが、その両側にスプレーノズル４ａａ，４ａｂ，４ｂａ，４ｂｂが設けられ、これらのスプレーノズル４ａａ，４ａｂ，４ｂａ，４ｂｂによって両側から硫酸が噴霧され洗浄されるため、捕集された単体硫黄等の析出物が好適に除去されて目詰まりが解消され通気性が回復される。よって、圧力損失の増加を一層抑制することができる。その結果、デミスタ３ａ〜３ｃを乾燥塔１０から取り出して洗浄したり、これらを交換したりすることなく、長期的に安定して乾燥塔１０の運転を行うことができる。

また、各スプレーノズルでは、硫酸供給ノズル１からガスＡに供給されガスＡと接触し回収された硫酸が使用されるので、デミスタ３ａ〜３ｃの洗浄に際し、外部から新たな硫酸を導入する必要がなく、コストを削減することができる。

また、スプレーノズル４ａａ，４ａｂ（４ｂａ，４ｂｂ、４ｃａ，４ｃｂ）は、何れか一方側を順次選択制御して使用することで、デミスタ３ａ（３ｂ，３ｃ）の一方側の領域（図示右半分の領域）とデミスタ３ａ（３ｂ，３ｃ）の他方側の領域（図示左半分の領域）とに対して交互に硫酸を噴霧してこれを洗浄することができる。その結果、デミスタ３ａ（３ｂ，３ｃ）の全面に対して同時に硫酸が噴霧される場合に比べて、ガスＡの流路が塞がれにくく、圧力損失が生じにくい。

さらに、各デミスタ３ａ，３ｂ，３ｃに充填される充填物がプラスチックから構成されているので、充填物がＮｉを含む場合に比べて、単体硫黄の析出が大幅に抑制される。

なお、スプレーノズル４ａａ，４ａｂ、スプレーノズル４ｂａ，４ｂｂ、スプレーノズル４ｃａ，４ｃｂにおける硫酸の噴霧のタイミングは、互いに同時であってもよいし、同時でなくてもよい。また、これらの噴霧の時間は、互いにラップしていてもよいし、ラップしていなくてもよい。

また、各スプレーノズルは、図示しない制御装置の制御により、あらかじめ決められた時間間隔で、またはデミスタ３ａ〜３ｃの圧力損失の上昇傾向により、硫酸を噴霧するものとすることができるが、その一部を手動での制御により硫酸を噴霧するものとしてもよい。

また、各スプレーノズルの各設置個数は、上記実施形態における設置個数に限らず、乾燥塔１０及びデミスタ３ａ〜３ｃのサイズや、所望する洗浄範囲等に応じて、任意の設置個数とすることができる。

また、デミスタ３ａ〜３ｃを洗浄するための手段は、硫酸を噴霧するスプレーノズルに限らず、デミスタ３ａ〜３ｃに硫酸を供給してデミスタ３ａ〜３ｃに捕集された単体硫黄を除去可能な他の周知の洗浄手段とすることができる。

また、上記実施形態においては、各デミスタ３ａ〜３ｃは、細線を格子状に織り込んだ充填物が充填されるものとしたが、これに限らず、例えば、不規則充填物が充填されたものとしてもよい。

また、デミスタは３個に限らず、２個でも４個以上でも本発明を適用することができる。

１…硫酸供給ノズル（気液接触手段）、１ａ…ポンプ、１ｂ，５ａａ，５ａｂ，５ｂａ，５ｂｂ，５ｃａ，５ｃｂ…バルブ、２…充填層、３…気液分離部（気液分離手段）、３ａ，３ｂ，３ｃ…デミスタ（充填部材）、４ａａ，４ａｂ，４ｂａ，４ｂｂ，４ｃａ，４ｃｂ…スプレーノズル（洗浄手段）、１０…乾燥塔。

Claims

ガス中の水分を除去するための乾燥塔であって、前記ガスと硫酸とを接触させる気液接触手段と、前記気液接触手段よりガス流下流に配置されガスとガスに同伴される硫酸とを分離する気液分離手段とを備える乾燥塔において、
前記気液分離手段は、ガスに同伴される硫酸を捕集すべく充填物が充填された充填部材をガスの流路に複数有し、
該複数の充填部材は、ガス流上流側の充填部材の方が、これよりガス流下流側の充填部材より前記充填物の充填密度が低くされていることを特徴とする乾燥塔。
前記充填部材に対して硫酸を噴霧し当該充填部材を洗浄する洗浄手段を備えることを特徴とする請求項１記載の乾燥塔。
前記充填物はプラスチックからなることを特徴とする請求項１又は２記載の乾燥塔。