JP3056702B2 - 分離回収装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、混合成分中から特
定の成分を分離回収する為の分離回収装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の分離回収装置としては、特開平７
−１６３８３９号公報に開示されている様な移動床式の
装置が知られている。これは向流接触方式の装置の一例
であるが、向流接触方式とは、図２の如く吸収剤の流通
方向に逆らってその反対側から混合成分を流通せしめる
ものである。この様な混合成分の流通により、反応器内
部に存在する吸収剤の被回収成分の吸収密度が、ほぼ水
平な境界を以て垂直方向へアナログ的に異なる分布状況
となり、吸収密度の高い吸収剤から順次排出するという
移動床式の吸収塔としては、ほぼ理想的な貯留状態を実
現できることとなる。反面、混合成分の流通方向におけ
る吸収剤の厚みが嵩むと混合成分の流通が阻害されるの
で、向流接触方式の反応器は、横方向に広く且つ縦方向
に短い構造が余儀なくされるという特徴もある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】吸収塔にあっては、吸
収密度の高い吸収剤から順に吸収塔外へ引き出し、再生
塔にあっては、吸収密度の低い吸収剤から再生塔外へ引
き出して吸収剤を循環させる必要があるが、縦方向に短
い構造では、吸収塔或いは再生塔（以下、反応器と記
す）における内空部の横断面全域に亘る吸収剤の排出量
を均一化する作用が小さいので、排出口の真上に位置す
るものが早く排出される傾向が顕著に現れ、排出口の真
上から外れた位置に存在するものとの間に排出効率の偏
差が大きく現れる。そのため、当該分離回収装置の稼働
により前記理想的な貯留状態となった吸収剤であって
も、排出時において被回収成分を吸収した吸収剤（以
下、既吸収剤１Ｆと記す）と被回収成分の吸収が成され
ていない吸収剤（以下、未吸収剤１Ｅと記す）とが混合
され吸収剤の稼働効率が高い理想的な循環を実現するこ
とは極めて困難である。

【０００４】又、向流接触方式の従来の熱交換手段は、
混合成分の流通方向と垂直な方向、即ち、水平方向に配
設された複数層のパイプ群として設けられるのが一般的
である。各層のパイプ群を構成する各パイプは、吸収剤
が通過し得る一定の間隔を保って相互に平行に配設され
ており、同様に構成された各層のパイプ群は、相互に重
なりあった状態となる。その結果、各層を構成するパイ
プ間は、熱交換手段の上下に亘って直線的に連通し、そ
の間を通過する吸収剤もほぼ直線的に流れる為に、パイ
プに近接して通過する吸収剤と、パイプから離隔して通
過する吸収剤とで反応状態に差異が生じるという問題も
ある。

【０００５】本発明は、上記実情に鑑みて成されたもの
であって、吸収剤の稼働効率が高い分離回収装置の提供
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
になされた本発明による分離回収装置は、被回収成分を
含んだ混合成分を流通させて貯留室内に蓄えた吸収剤に
該被回収成分を吸収させる向流接触熱交換型の吸収塔
と、該吸収塔からの吸収剤の排出を制御する排出機と、
前記吸収塔から排出された吸収剤を貯留し被回収成分を
分離する熱交換型の再生塔と、該再生塔からの吸収剤の
排出を制御する排出機と、前記再生塔から排出された吸
収剤を吸収塔へ搬送する再送手段を具備し、前記吸収塔
又は再生塔のうちの少なくとも吸収塔は、その貯留室内
に、熱交換媒体を流通させるパイプを該貯留室の横断面
に対して満遍なく配設して成る複数層の平行パイプ群が
架設されている他、その下部に、供給口側から排出口側
へかけて直線的に先窄まりとなり、且つその内空部に、
高さ方向の全ての位置において各位を水平方向に合同な
形状を以て仕切る上下に連続した均一な高さのセパレー
タを付設したホッパーが設けられ、吸収塔からの排出を
制御する排出機に、吸収剤が流出する均一幅のスリット
が前記ホッパーの排出口を水平方向に移動するように構
成された通気性を有するシャッターが設けられたことを
特徴とする。

【０００７】吸収塔、時には再生塔に配設する平行パイ
プ群にあっては、各層の平行パイプ群を交互に交差して
設けても良いし、各層の平行パイプ群を構成するパイプ
が相互に平行し、且つ上下に隣接するパイプ群が相互に
互い違いと成るように配設しても良い。

【０００８】又、吸収塔からの排出を制御する排出機の
構造にあっては、板体、無端ベルト、円筒状のドラム等
より成るシャッターが、排出口に沿って水平方向に移動
する構造を採っても良いし、排出口を部分的に開閉し得
る複数の回動板を連設した構造を採っても良い。前者に
あっては、シャッターに、その移動方向への幅が吸収塔
に蓄えられた吸収剤が通過できる程度に均一に設定さ
れ、且つ長さが前記排出口の全幅に亘る直線的な帯状ス
リットを設けることが望ましく、後者にあっては、各回
動板個々の開放により生じる間隙が、前記吸収塔に蓄え
られた吸収剤が通過できる均一な幅を持つ直線的な帯状
となる様にすることが望ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明による分離回収装置
の実施の形態を、図面に基づき説明する。図１は、分離
回収装置の一例たるガス回収装置の概略を示したもので
ある。この分離回収装置は、被回収成分を含んだ混合ガ
スを流通させて内に蓄えた吸収剤１に該被回収成分を吸
収させる向流接触熱交換型の吸収塔２と、該吸収塔２内
部からの既吸収剤１Ｆの排出を制御する排出機３と、該
排出機３を介して吸収塔２から排出された既吸収剤１Ｆ
を適量ずつ通過させるロックホッパー１６と、該ロック
ホッパー１６から排出された既吸収剤１Ｆを貯留し被回
収成分を分離する熱交換型の再生塔４と、該再生塔４か
らの未吸収剤１Ｅの排出を制御する排出機５と、前記再
生塔４から排出された未吸収剤１Ｅを吸収塔２へ搬送す
る再送手段６を環状に繋げたものである。

【００１０】吸収塔２は、再生された未吸収剤１Ｅを供
給する補給口１７を備えると共に、被回収成分が取り除
かれた混合ガス（オフガス）を排出する為の排気口１８
を上位に備え、且つ内部に熱交換手段が組み込まれた吸
収塔本体１９と、前記排出口１１より被回収成分が混入
する混合ガス（以下、原料ガスと記す）を導入すると共
に、同排出口１１より被回収成分を吸収した既吸収剤１
Ｆを排出する為のホッパー１３とで構成される。

【００１１】吸収塔本体１８の内部は、上記の如く均一
な熱交換を行う為に、図４乃至図６の如く冷媒（熱交換
媒体７）を流通させる複数層の平行パイプ群８が水平に
架設されており、各パイプは、それぞれ吸収塔２の横断
面の全域に亘って等間隔に配設され、該パイプ内に冷媒
を導入する供給ヘッダ２０及び該パイプから冷媒を排出
する排出ヘッダ２１に合流して冷媒の循環路（図示省
略）に繋がれている。

【００１２】より熱交換効率を高めるには、各層の平行
パイプ群８を交互に交差して設けたり、各層の平行パイ
プ群８を構成するパイプが相互に平行し、且つ上下に隣
接するパイプ群８，８が相互に互い違いと成るように配
設したりすることが望ましく、その様に配設することに
よって、各パイプが、吸収塔２内部を下降する吸収剤１
の障害物となり、吸収剤１が蛇行しやすくなる。而し
て、吸収剤１は、熱交換手段の下位に達するまでの間
に、パイプに対して近接や離隔を繰り返す結果、パイプ
に近接して通過する吸収剤１と、パイプから離隔して通
過する吸収剤１との反応格差を緩和することができるこ
ととなる。尚、各層の平行パイプ群８を交差させる場合
には、吸収塔２内におけるパイプの配設状況を均一にす
べく、パイプ間の間隙が呈する平面形状が、２層毎に四
辺形となる配設や、３層毎に正三角形と成る配設が望ま
しい。そして、その際の吸収塔２の横断面形状は、前記
配設状況に応じて、三角形、四角形、六角形等、適宜選
択すれば良いが、耐圧の面では、より円に近い形状が望
ましい。

【００１３】ホッパーは、図７の如く開口面積の広い供
給口１０から、該供給口１０と相似形状の排出口１１へ
かけて直線的に先窄まりとなった漏斗状を呈し、その内
空部２２に、高さ方向の全ての位置において各位の水平
断面をほぼ合同な正方形状を以て区画する為の上下に連
続した均一な高さのセパレータ１２を、ホッパー１３の
内空部一杯に付設したものである。該セパレータ１２に
よって、内空部に開口面積がごく小さく容積が相互に等
しい小ホッパーたる区画２２が升目状に形成され、供給
口１０の全域について均一な量の吸収剤１を吸収塔２の
内部から排出できる結果、吸収塔２内の一定の高さに存
在する吸収剤１に対して均一な熱交換が行われてさえい
れば、前記理想的な貯留状態を保ちつつほぼ限界にまで
吸収が行われた上で下位に存在する既吸収剤１Ｆのみ
を、上位に存在する未吸収剤１Ｅと混合させることなく
順次排出口１１から排出できることとなる。当該用途に
用いるホッパー１３は下位から流入する原料ガスの流れ
をも均一に制御する必要があるので、各区画間でガスの
漏れ混み移動が無いように完全に接合されていることが
要求される。尚、セパレータ１２は、漏斗部２３の高さ
一杯に設けても良いし、機能を損なわない程度で部分的
に設けてあっても良く、区画２２の形状は、正方形以外
の形（長方形、多角形等）であっても良い。

【００１４】排出機は、吸収塔内部の既吸収剤１Ｆの排
出を、再生塔４における反応速度とのバランスを採りつ
つ行うべく排出口１１へ付設される。排出機３の構造と
しては、前記ホッパー１３の排出口１１を一括して開閉
すべく板状のシャッターを進退或いは回転するものが一
般的であるが、前記吸収塔２の様に排出口１１が広い装
置では、シャッター開閉の過渡期において、排出口１１
の開閉時間に部分的な格差が生じ、それが部分的な排出
量の差となって好ましくない。そこで、この例において
は、吸収剤１が流出する均一幅のスリット１４が前記ホ
ッパー１３の排出口１１を水平方向へ移動するように構
成され且つ通気性を有するシャッターが設けられた排出
機を前記吸収塔２の排出口１１に付設した。

【００１５】該排出機３は、図８乃至図９の如く吸収塔
の排出口と連結した表装板に、吸収塔から排出された既
吸収剤１Ｆを、ロックホッパー１６に続くパイプ２４へ
確実に送出する為のホッパー部２５が一体的に形成さ
れ、その内部に、幅方向の両縁部が各々対を成す駆動ホ
イール２６及び従動ホイール２７に掛けられた前記シャ
ッターたる無端ベルト２８を配設し、該無端ベルト２８
のうちの比較的密に且つ平面的に配置された対を成す耐
荷重ホイール２９で下方より支持された閉鎖面３０を、
前記排出口１１に、隙間から吸収剤１が漏れ落ちない程
度近接させたものである。前記無端ベルト２８の耐荷重
ホイール２９の下方に位置する部分（以下、リターン部
と記す）は、Ｖ字状となるようにリターンホイール３１
が掛けられ、その結果、吸収塔２の内部から前記リター
ン部上に落ちた吸収剤１は、傾斜に沿ってリターン部の
最下位に集まり、効率良く前記ホッパー部２５へ落下す
ることとなる。

【００１６】無端ベルト２８としては、例えば、排出口
１１に掛かる程度に横長の金属板のように、排出口１１
に集中する吸収剤１の荷重に耐え得る硬直板３２を揺動
自在に連結したものが挙げられ、該無端ベルト２８を構
成する硬直板３２の中に、既吸収剤１Ｆの粒子が十分通
過し得る幅の直線的な帯状スリット１４が設けられた硬
直板３３を、該無端ベルト２８の全長に対して、前記帯
状スリット１４が排出口１１の長さ間隔で存在するよう
に介在させる。そして、排出口１１から被回収成分が混
入した原料ガスを引き入れるべく、図１１の如く各硬直
板３２，３３の強度を損ねない程度に通気孔３４を設け
たり、各硬直板３３，３４の連結部に吸収剤１の粒径よ
り十分小さい間隙を設けることによって、無端ベルト２
８の表裏に亘る通気性を確保する。

【００１７】無端ベルト２８を駆動する原動機３５とし
ては、種々の電動モーターが用いられるが、該原動機３
５を制御して無端ベルト２８の走行スピードを一定にす
れば、前記帯状スリット１４が、排出口１１の全幅に亘
って一定スピードでトレースする状態となるので、排出
口１１の平面的位置の相違による開放時間の部分的格差
が無くなり、単位時間あたりの排出量が均一と成る。

【００１８】前記無端ベルト２８の代わりに、前記と同
様な条件を満たすべくスリットを設け且つ通気孔を散設
した板体を用い、該板体を往復運動させるといった手段
もある他、図１２の如く硬直性を持った円筒状のドラム
３６をシャッターとして用い、ドラム３６の側面に前記
スリット１４と通気孔（図示省略）を設け、該側面を排
出口１１にあてがって回転させるという手段もある。こ
の手段の場合には、排出口１１とドラムの側面（閉鎖面
３７）との隙間から吸収剤１が漏れないように、吸収塔
２はドラム３６の閉鎖面３７の湾曲に倣った排出口１１
を有する必要があり、スリット１４と排出口１１との位
置関係によるスリット１４の上方から見た投影面積に大
きな差が生じないように、ドラム３６の径はできる限り
大きくする。又、ドラム３６の内部から吸収剤１を効率
良く排出する為に、ドラム３６の内面に、その回転に伴
って内容物（吸収剤１）を送り出す送り翼３８を適宜も
うけることもできる。

【００１９】シャッターの駆動の態様は、無端ベルト２
８或いはドラム３６とする場合にあっては、同一方向へ
循環する駆動力を与える方が、制御の簡素化の面、或い
は物理的な負荷が抑えられる点で望ましいが、排出口１
１に沿ってスリット１４が往復する様に正逆反復駆動を
行っても良い。しかしながら、該正逆反復駆動について
は、吸収塔２の横断面の全域に亘って、各部における吸
収剤の嵩の減少スピードを均一化する為には、前記シャ
ッターを、当該シャッターの移動方向への排出口１１の
幅以上の移動距離を以て往復運動せしめる必要がある。

【００２０】同様の目的を達成する排出機としては、こ
れら様な単一シャッターに一定幅のスリット１４を設け
た手段の他、吸収塔２の排出口１１を部分的に開閉し得
る複数の回動板２９をシャッターとして連設すると共
に、各回動板２９の開閉を個別に制御し得る駆動手段を
設け、前記各回動板２９個々の開放により生じる間隙を
スリット１４として位置付け、各回動板２９を、個々の
開放により生じる間隙が吸収塔２に蓄えられた吸収剤１
が通過できる均一な幅を持つ直線的な帯状となる様に、
各々平行に配設して成るものも挙げられる。

【００２１】この排出機を用いれば、前記単一シャッタ
ーのスリット１４からの排出を行う排出機に比べて吸収
塔２に蓄えられた吸収剤１を破損する例が著しく減少す
るので、何度となくリサイクルされる吸収剤１の耐用期
間を長くすることができる。尚、前記回動板２９の開閉
は、片開き（図１３参照）、観音開き（図１４参照）又
は回転ドア式に開く形態のいずれを採っても良い。この
例にあっても、吸収塔２の排出口１１からガスを流入す
べく通気孔を適宜設ける。

【００２２】ロックホッパー１６は、後段へ既吸収剤１
Ｆを送出しつつ、後段の再生塔４から被回収成分が逆流
しないように付設するものである。具体例としては、図
１５の如く内空部を左右２室４０，４１に仕切り、更に
各室４０，４１に３連のバルブ４２，４２，４２を付設
して、該バルブ４２，４２，４２を上位から下位へと順
次開閉し、吸収塔２の内部と再生塔４の内部が直接連通
することの無いようにされているものが挙げられる。

【００２３】再生塔４は、被回収成分を吸収した既吸収
剤１Ｆを取り入れる取入口４３を上位に備えると共に、
既吸収剤１Ｆより分離回収された被回収成分を排出する
為の回収口４４を設け、且つ内部に前記吸収塔２と同様
の熱交換手段が組み込まれた再生塔本体４５と、被回収
成分を分離して得た未吸収剤１Ｅを排出するホッパー４
６とで構成される。再生塔４の構造は、前記吸収塔２に
おける混合ガスの流通管路が無い点と、冷却管たるパイ
プ２４の機能が、熱湯や蒸気等が流通する加熱管として
の機能に換ったのみで、構造上の要部はほぼ共通してい
る。

【００２４】再生塔４の排出機５は、再生塔４の内部に
貯留された吸収剤１を分割して排出する場合には、吸収
塔２の排出機と同様の構成を採ることが好ましいが、再
生塔４に貯留した既吸収剤１Ｆに対し一括して分離回収
工程を行う場合には、再生塔４内の全ての未吸収剤１Ｅ
を一度に排出するので、従来から用いられているところ
の前記排出口４７を一括して開閉すべく板状のシャッタ
ーを進退或いは回転するものを用いれば十分であり、
又、その際にはホッパー４６内部のセパレータ４８も不
要となる。再送手段６としては、エアダクト内を圧縮空
気によって搬送する手段や、エレベーター式に搬送する
手段が挙げられる。

【００２５】尚、吸収塔を流通する混合成分或いは被回
収成分としては、気体の他、液体も挙げられ、利用する
吸収剤としても種々挙げられるが、例えば、炭酸ガスを
回収する為の分離回収装置であれば、ゼオライト、ベン
トナイト、オーヤダイト等が挙げられる。

【００２６】

【発明の効果】以上のごとく本発明による分離回収装置
を使用すれば、請求項１に記載のホッパーや排出機の作
用で反応器における排出口の全域に亘って、各部におけ
る吸収剤の嵩の減少スピードを均一にすることができ、
請求項１乃至請求項３に記載の熱交換手段の作用によ
り、反応器内の同じ高さに存在する吸収剤に対しほぼ均
一な状態で熱交換を行うことができる。その結果、吸収
塔から排出される既吸収剤や再生塔から排出される未吸
収剤の吸収密度が均一となるに伴って、吸収剤の稼働効
率が高められ回収効率の高い分離回収装置を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による分離回収装置の一例を示す上から
見た斜視図である。

【図２】吸収塔の作用を示す概念図である。

【図３】吸収塔におけるシャッターの作用の一例を示す
概念図である。

【図４】熱交換手段の一例を示す概略図である。

【図５】熱交換手段の一例を示す概略図である。

【図６】熱交換手段の一例を示す概略図である。

【図７】ホッパーの一例を示す斜視図である。

【図８】排出機の一例を示す概略図である。

【図９】排出機の一例を示す図８とは別の方向から見た
概略図である。

【図１０】図８乃至図９の排出機における無端ベルトの
平面図である。

【図１１】図１０の要部拡大図である。

【図１２】排出機の一例を示す概略図である。

【図１３】排出機の一例を示す概略図である。

【図１４】排出機の一例を示す概略図である。

【図１５】ロックホッパーの一例を示す概略図である。

【符号の説明】

１ 吸収剤 ２ 吸収塔 ３ 排出機 ４ 再生塔 ５ 排出機 ６ 再送手段 ７ 熱交換媒体 ８ パイプ群 １０ 供給口 １１ 排出口 １２ セパレータ １３ ホッパー １４ スリット １５ シャッター

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B01D 53/14 B01D 53/08 B01D 53/83 B01J 8/12 311

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被回収成分を含んだ混合成分を流通させ
   て内に蓄えた吸収剤（１）に該被回収成分を吸収させる
   向流接触熱交換型の吸収塔（２）と、該吸収塔（２）か
   らの吸収剤（１）の排出を制御する排出機（３）と、前
   記吸収塔（２）から排出された吸収剤（１）を貯留し被
   回収成分を分離する熱交換型の再生塔（４）と、該再生
   塔（４）からの吸収剤（１）の排出を制御する排出機
   （５）と、前記再生塔（４）から排出された吸収剤
   （１）を吸収塔（２）へ搬送する再送手段（６）を具備
   し、前記吸収塔（２）又は再生塔（４）のうちの少なく
   とも吸収塔（２）は、その内部に、熱交換媒体（７）を
   流通させるパイプを該吸収塔（２）の横断面に対して満
   遍なく配設して成る複数層の平行パイプ群（８）が架設
   されている他、その下部に、供給口（１０）側から排出
   口（１１）側へかけて直線的に先窄まりとなり、且つそ
   の内空部に、高さ方向の全ての位置において各位を水平
   方向に合同な形状を以て仕切る上下に連続した均一な高
   さのセパレータ（１２）を付設したホッパー（１３）が
   設けられ、吸収塔（２）からの排出を制御する排出機
   （５）に、吸収剤（１）が流出する均一幅のスリット
   （１４）が前記ホッパー（１３）の排出口（１１）を水
   平方向へ移動するように構成された通気性を有するシャ
   ッター（１５）が設けられた分離回収装置。
2. 【請求項２】 各層の平行パイプ群（８）を交互に交差
   して設けた請求項１記載の分離回収装置。
3. 【請求項３】 各層の平行パイプ群（８）を構成するパ
   イプが相互に平行し、且つ上下に隣接するパイプ群
   （８）が相互に互い違いと成るように配設した請求項１
   記載の分離回収装置。