JP4065683B2 - Gas blowing device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明が属する技術分野】
この発明は、軽質炭酸カルシウムの製造、石油化学における気液接触反応、脱硫酸装置用吸収装置或いは活性汚泥装置用曝気装置等に用いて好適なガス吹き込み装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、気液接触反応を行うための装置においては、気体と液体との接触を良好にするために、液相を充填した反応槽の下部から気体を導入する構造とする必要があり、図4(a)〜(e)に示すような気体導入管の取り付け構造が使用されている。即ち、(a)、(b)は、装置上部から気体導入管を垂直に設置し、その導入口が底部近傍に達するようにしたもの、(c)〜(e)は、気体導入管の垂直部は装置外に設けるとともに垂直部に連続して水平部又は水平部に続く垂直部を設け、水平部又は垂直部を装置の側面又は底部から装値内に導入したものである。
【0003】
このような気液接触反応用装置では、時間の経過につれ、ガス導入配管内に反応生成物や懸濁物等の沈積(スケール)が生じ、目詰まりや投入ガス量の変動をもたらす。その結果、反応槽内に所定のガス量が投入できず生産効率が低下するという問題があり、これを防ぐためには定期的に清掃を行う等の保守管理が必要である。スケールの除去は、高圧水で配管内を清掃する方法のほかに、図4(e)に示すように、装置の底部に導入される気体導入管の垂直部に、スケーリング除去用清水を供給するための配管を設けたものも提案されている(実開平5-30120号)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このようなスケーリング除去作業のためには、装置を非稼動とする必要があり、装置の稼働率が低下するという問題がある。また従来の気体導入管は特に垂直方向のスケール除去作業が困難であった。
【0005】
そこで本発明は、構造的にスケールの滞留を抑制することができ、保守管理の頻度を大幅に低減することが可能なガス吹き込み装置を提供することを目的とする。また本発明は、ガス導入管の清掃作業、特に垂直部のスケール除去作業が容易なガス吹き込み装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明のガス吹き込み装置は、液体を充填した反応槽と、前記反応槽の下部から反応槽内にガスを導入するためのガス導入管とを備えたガス吹き込み装置において、前記ガス導入管は、前記反応槽の外部に設置される第1の管と、前記第1の管と前記反応槽の底部近傍の側面とを連結し、一端が反応槽内部に挿入された第2の管とを有し、第2の管が垂直方向に対し傾斜していることを特徴とするものである。すなわち、第1の管と第2の管との連結部は、第2の管と反応槽との連結部に対し、垂直方向の上部に設けられているものである。
【0007】
このガス吹き込み装置によれば、第2の管は反応槽に対し角度をもって取り付けられており、管内に液が滞留しない構造になっているので、スケールの発生を抑制することができる。その結果、スケール除去作業の頻度を大幅に低減できる。
【0008】
本発明のガス吹き込み装置の好適な態様では、第2の管の他端は、第1の管との連結部より外側に延設されている。このガス吹き込み装置では、ガス供給時には他端をめくらフランジ等で密閉し、保守時には、このめくらフランジを外すことにより第2の管内を直接洗浄することができる。従って従来のガス導入管に比べ非常に清掃の作業性がよい。
【0009】
本発明のガス吹き込み装置の好適な態様では、第1の管は、少なくとも一部が交換可能である。このガス吹き込み装置では、第1の管を必要に応じてホース配管等の他の配管で取り替えることができるので、例えば第1の管を垂直に設置した場合のスケール除去作業の困難性を解消することができる。
【0010】
さらに本発明のガス吹き込み装置は、第2の管の一端に、上部に多孔板で覆われた開口部を有するガス分散函を連結したものとすることができる。このようなすることにより、スケールの生成をさらに低減できるとともに、ガスの圧力を一定にして、ガスの均一な分散を図るとともに、気泡の微細化による気液接触の効率化を図ることができる。
尚、本発明のガス吹き込み装置において第1の管は反応槽と平行に垂直に設置することが一般的であるが、垂直以外の設置の仕方であってもよい。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のガス吹き込み装置の実施形態を図面を参照して説明する。
【0012】
図1は、本発明のガス吹き込み装置の一実施形態を模式的に示す図である。このガス吹き込み装置は、例えば、回分式或いは半回分式の軽質炭酸カルシウムの製造装置であり、消石灰の懸濁液を充填した反応槽10と、反応槽10に炭酸ガスを供給するためのガス導入管20を備えている。
【0013】
反応槽10は、図示しないが、その上部に所定濃度の消石灰を供給するための配管が接続されるとともに、その内部には攪拌装置11、例えばプロペラ付き攪拌棒や邪魔板付き攪拌棒が設置されている。反応槽10の底部には、反応後の生成物(ここでは軽質炭酸カルシウム)を取り出すための排出バルブ(図示せず)が備えられている。
【0014】
ガス導入管20は、反応槽10の外部に垂直方向に設置された第1の管21と、第1の管22に連結された第2の管22とからなり、第1の管21は、例えば、排ガスキルン等の炭酸ガス供給源に、配管、フィルター、ガス量制御バルブ等を介して接続されている。第2の管22は、一端側22aが反応槽10の側面を貫通してその内部(反応槽の下部)に位置するように反応槽10に連結され、他端側22bが第1の管21の下端に連結されている。これにより第1の管21を通して供給されるガスを反応槽10の下部に導入することができる。
【0015】
ここで第2の管22は、第1の管21との連結部よりも反応槽10との連結部の方が低い位置となるように、即ち水平方向に対し角度を持つように設置されている。これによって反応槽10内の液体が管22に滞留するのを防止することができ、スケールの発生を最小限にすることができる。第2の管22の角度は特に限定されないが、清掃時の作業性、液の滞留性等を考慮し、水平方向に対し好ましくは10〜80度、より好ましくは20〜70度の範囲とする。
また第2の管22の他端側22bの端面は、第1の管21との接続部よりも外側に存在し、通常はめくらフランジ23によって気密が保たれている。
【0016】
このような構成とすることにより、清掃時にめくらフランジ23を外すことにより、この他端側22bから容易に管内の清掃を行うことができる。従って、第2の管22の一端側22aは常時液に浸っているが、この部分にスケールが発生しても容易に取り除くことができる。
【0017】
第2の管22の一端近傍には、そこから噴出されるガスの液相内拡散を高めるために、公知の多孔板やガス分散装置などを配置することが可能であり、図示する実施形態では、円筒状のガス分散函30が配置されている。
【0018】
ガス分散函30は、図2に示すように、上下が開放された円筒状の形状を有し、上部は多孔板31で覆われている。ガス多孔板31は、多数の孔が形成された板で、第2の管22から導入されたガスを微細気泡として反応槽に分散させるものであり、金属や可撓性のある材料で構成することができる。炭酸カルシウムの製造においては、ゴム、エラストマー等の可撓性材料が好適である。
【0019】
ガス分散函30の円筒の長さは、ガス分散函30に導入されたガスが下端から飛び出さない長さ、即ちガス分散函30内の液面の高さが下端より上にあることを確保するに十分な長さを有し、これによってガス分散函30内のガスの圧力を一定に保ち、多孔板31から円滑に供給されるようにする。
【0020】
尚、図2では、ガス分散函30として比較的深い円筒状のものを示したが、ガス分散函30の円筒自体は浅くして、その底面を閉じた形状とし、底面に圧力を調整するための液封管を別途設けたガス分散函30を用いてもよい。このようなガス分散函30の構成は、特開平3-38232号に開示されており、同様のものを採用できる。
【0021】
このような構成のガス吹き込み装置では、第2の管22を角度を持たせて接続したことにより、第2の管22の反応槽内部に設置される距離を短くし第2の管22内への液体の滞留とそれによるスケールの発生を抑制し、保守の頻度を低減し装置の稼働率を高めることができる。また第2の管22の他端側22bの端面をフランジ23で覆った構成とすることにより、管22内の清掃が容易となり、先端にスケールが発生しても容易に除去できる。
【0022】
次に、本発明のガス吹き込み装置の他の実施形態を説明する。図3は、他の実施形態を模式的に示す図である。
【0023】
図3(a)、(d)に示すガス吹き込み装置は、第2の管22が反応槽10に対し角度を持って接続されていることは図1の実施形態と同様であるが、第1の間21と、第2の管22の端部を連結したものである。図3(b)、(c)は、図1の実施形態と同様に、第2の管の他端側22b端面が第1の管21との接続部よりも外側に存在し、めくらフランジ23によって気密を保っているものである。
このように、管21、22の接続部の構造は、反応の種類やスケールの発生しやすさ等を考慮し適宜選択できる。
【0024】
また図3(c)、(d)に示すガス吹き込み装置では、第1の管21に交換可能な管やホースを設けたものである。このため、第1の管21の、第2の管22との接続部とは反対側の端部にはフランジ24が設けられ、他のフランジ付き配管25にフランジ接続されている。尚、フランジ接続の代わりに、カップラーを介して耐圧ゴムホース等を着脱するようにしてもよい。この実施形態のガス吹き込み装置では、垂直に設置される第1の管21の一部を他の配管で取り替えることができるので、清掃すべき垂直方向の距離を削減し、スケール除去作業を容易に行うことができる。
【0025】
尚、図3では図示を省略しているが、これら各実施形態の装置においても、第2の管22の一端には、図2に示すような分散函30を接続することができ、これにより反応槽中のガス分布の均一性を高め、また気液接触の効率化を図ることができる。
【0026】
以上、本発明のガス吹き込み装置の実施形態を説明したが、本発明のガス吹き込み装置は上記実施形態に限定されることなく、種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では第1の管21は、垂直に設置されるものとしたが、水平方向に設置される場合にも本発明を適用することが可能である。また図1及び図3の実施形態では、反応槽10に対し1本のガス導入管20を設けたものを示したが、ガス導入管の数は装置の規模や反応の種類等に応じて任意に変更することができる。ガス導入管が1本の場合には、ガス分散函とは別に分岐用の導管を設けることも可能である。
【0027】
更に、上記実施形態は、本発明のガス吹き込み装置の基本的な構成要素を示したものであり、その他、本発明のガス吹き込み装置が適用される用途に応じて公知の機構、例えばオーバーフローする液体の排出管、反応系の温度、圧力、導電率を計測する計測機器やレベル計等を設けることができることは言うまでもない。
【0028】
【実施例】
以下、本発明のガス吹き込み装置を軽質炭酸カルシウムの製造に用いた実施例を説明する。
【0029】
実施例1
ガス吹き込み装置として、高さ4000mm、直径3000mmの反応槽と直径125mmのガス導入管を備え、図3(b)に示す構造のガス吹き込み装置を用いた。まず、反応槽に水酸化カルシウム懸濁液(温度70℃、濃度74g/L)20m3を15分で供給した後、炭酸ガス含有ガス(炭酸ガス濃度30%、温度50℃)を1時間に1500Nm3の吹込み速度でガス導入管から150分間吹込み、反応させた。その後、反応生成物の排出を15分行った。このようなサイクル(180分〜200分)を繰り返し連続反応を行った。
【0030】
連続反応開始から1ヶ月後に、ガス量制御バルブの開度を一定にしてガス量の確認を行うとともに、ガス導入管から所定量のガスを出すときのバルブの開度を調べた。またガス導入管のうち横向きの管(第2の管)を外して、内部のスケールを掻き落し、スケール量を測定した。
垂直部の管(第1の管)は高圧水で洗浄しスケールを除去し、再度組み立てて、上述した連続反応を1週間行った。1週間後にガス量制御バルブの開度を確認した。バルブ開度及びスケール量の調査の結果を表1に示す。
【0031】
実施例2、比較例1、2
実施例1と同様の反応槽を備え、ガス導入管の構造の異なるガス吹き込み装置を用いて、実施例1と同様に1ヶ月の連続反応を行った。実施例2では、図3(c)の構造の装置、比較例1、2では図4(c)、(d)の装置をそれぞれ用いた。
1ヶ月連続反応後、実施例1と同様にバルブ開度及びスケール量を調査するとともに、洗浄後にさらに1週間稼動した後のバルブ開度を調査した。結果を併せて表1に示す。
【0032】
【表1】
【0033】
表1の結果からもわかるように、実施例1、2の装置ではスケール発生量が比較例1、2の装置に比べ少なく、ガス量制御バルブ開度を55%とすることにより、反応時と同じ量のガス量(1500Nm3/hr)を供給することができた。これに対し、バルブ開度55%では反応時と同じガス量を供給することができず(供給ガス量が低下し)、バルブ開度を、それぞれ60%、64%に開くことによって1500Nm3/hrを供給することができた。
【0034】
また実施例2の装置では、垂直方向の管へのスケール附着が少ないため、高圧水洗浄によって、初期と同程度のガス供給量が得られた。洗浄後、1週間稼動した結果では、比較例1、2の装置ではすぐにスケールが生じ、ガス供給量が低下した(即ち、開度を大きくしないと一定量のガス量を供給できなかった)のに対し、実施例1、2の装置ではガス供給量の低下が少なく、特に垂直方向にホース配管した実施例2の装置では、非常に優れた結果が得られた。
【0035】
【発明の効果】
本発明によれば、ガス吹き込み装置のガス導入管の取り付け構造を改良することにより、構造的にスケールの発生を抑制することができ、それによりガス供給量の低下による生産性の低下や稼働率の低下のないガス吹き込み装置を提供できる。また本発明によれば、ガス導入管の清掃が容易で、確実な清掃を行うことができるガス吹き込み装置を提供できる。さらに本発明によれば、清掃しにくい部分について他の配管への取替えを容易にできるガス吹き込み装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のガス吹き込み装置の一実施形態を示す図。
【図2】本発明のガス吹き込み装置に付属するガス分散函の一例を示す図。
【図3】本発明のガス吹き込み装置の他の実施形態を示す図。
【図4】従来の各種ガス吹き込み装置を示す図。
【符号の説明】
10…反応槽、20…ガス導入管、21…第1の管、22…第2の管、30…ガス分散函[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to a gas blowing device suitable for use in the production of light calcium carbonate, gas-liquid contact reaction in petrochemistry, an absorption device for a desulfurization device or an aeration device for an activated sludge device.
[0002]
[Prior art]
In general, an apparatus for performing a gas-liquid contact reaction needs to have a structure in which a gas is introduced from the lower part of a reaction tank filled with a liquid phase in order to improve the contact between the gas and the liquid. A gas introduction pipe mounting structure as shown in (a) to (e) is used. That is, (a) and (b) are those in which the gas introduction pipe is installed vertically from the upper part of the apparatus so that the introduction port reaches the vicinity of the bottom, and (c) to (e) are the vertical of the gas introduction pipe. The part is provided outside the apparatus and is provided with a horizontal part or a vertical part following the horizontal part continuously from the vertical part, and the horizontal part or the vertical part is introduced into the instrument from the side surface or bottom of the apparatus.
[0003]
In such gas-liquid contact reaction apparatus, as the elapsed time, deposition (scale) occurs such a reaction product or suspension thereof into the gas introduction the pipe, resulting in variation of the clogging and the input gas volume. As a result, there is a problem that a predetermined amount of gas cannot be put into the reaction tank and production efficiency is lowered. To prevent this, maintenance management such as regular cleaning is required. For removing the scale, in addition to the method of cleaning the inside of the pipe with high-pressure water, as shown in FIG. 4 (e), fresh water for scaling removal is supplied to the vertical part of the gas introduction pipe introduced to the bottom of the apparatus. A pipe with a pipe for the purpose has also been proposed (No. 5-30120).
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, for such a scaling removal operation, it is necessary to deactivate the apparatus, which causes a problem that the operation rate of the apparatus is lowered. In addition, the conventional gas introduction pipe is particularly difficult to remove the scale in the vertical direction.
[0005]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a gas blowing device that can structurally suppress the retention of scale and can greatly reduce the frequency of maintenance management. It is another object of the present invention to provide a gas blowing device that facilitates the cleaning operation of the gas introduction pipe, particularly the scale removal operation of the vertical portion.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The gas blowing device of the present invention that achieves the above object is the gas blowing device comprising a reaction tank filled with a liquid and a gas introduction pipe for introducing gas into the reaction tank from the lower part of the reaction tank, The gas introduction pipe connects a first pipe installed outside the reaction tank, the first pipe and a side surface near the bottom of the reaction tank, and one end thereof is inserted into the reaction tank. And the second tube is inclined with respect to the vertical direction. That is, the connecting portion between the first tube and the second tube is provided at the upper portion in the vertical direction with respect to the connecting portion between the second tube and the reaction vessel.
[0007]
According to this gas blowing apparatus, the second tube is attached to the reaction tank at an angle, and the liquid does not stay in the tube. Therefore, the generation of scale can be suppressed. As a result, the frequency of scale removal work can be greatly reduced.
[0008]
In the suitable aspect of the gas blowing apparatus of this invention, the other end of the 2nd pipe | tube is extended outside the connection part with a 1st pipe | tube. In this gas blowing device, the other end is sealed with a blind flange or the like when supplying gas, and the inside of the second pipe can be cleaned directly by removing this blind flange during maintenance. Therefore, the cleaning workability is very good as compared with the conventional gas introduction pipe.
[0009]
In a preferred aspect of the gas blowing apparatus of the present invention, at least a part of the first pipe is replaceable. In this gas blowing device, since the first pipe can be replaced with other pipes such as a hose pipe as necessary, for example, the difficulty of scale removal work when the first pipe is installed vertically is eliminated. be able to.
[0010]
Furthermore, the gas blowing device of the present invention may be configured such that a gas dispersion box having an opening covered with a perforated plate is connected to one end of the second pipe. By doing so, the generation of scale can be further reduced, the gas pressure can be kept constant, the gas can be uniformly dispersed, and the efficiency of gas-liquid contact by miniaturizing the bubbles can be improved.
In the gas blowing apparatus of the present invention, the first tube is generally installed vertically in parallel with the reaction tank, but may be installed in a manner other than vertical.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the gas blowing apparatus of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0012]
FIG. 1 is a diagram schematically showing an embodiment of the gas blowing apparatus of the present invention. This gas blowing device is, for example, a batch-type or semi-batch type light calcium carbonate production device, a
[0013]
Although not shown, the
[0014]
The
[0015]
Here, the
Further, the end surface of the
[0016]
By adopting such a configuration, the inside of the tube can be easily cleaned from the
[0017]
In the vicinity of one end of the
[0018]
As shown in FIG. 2, the
[0019]
The length of the cylinder of the
[0020]
In FIG. 2, a relatively deep cylindrical shape is shown as the
[0021]
In the gas blowing device having such a configuration, the
[0022]
Next, another embodiment of the gas blowing apparatus of the present invention will be described. FIG. 3 is a diagram schematically showing another embodiment.
[0023]
In the gas blowing apparatus shown in FIGS. 3A and 3D, the
As described above, the structure of the connection portion of the
[0024]
In the gas blowing device shown in FIGS. 3C and 3D, the
[0025]
Although not shown in FIG. 3, a
[0026]
As mentioned above, although embodiment of the gas blowing apparatus of this invention was described, the gas blowing apparatus of this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible. For example, in the above embodiment, the
[0027]
Further, the above embodiment shows basic components of the gas blowing device of the present invention, and other known mechanisms, for example, overflowing liquid, depending on the application to which the gas blowing device of the present invention is applied. Needless to say, it is possible to provide an exhaust pipe, a measuring device for measuring the temperature, pressure, and conductivity of the reaction system, a level meter, and the like.
[0028]
【Example】
Hereinafter, the Example which used the gas blowing apparatus of this invention for manufacture of light calcium carbonate is described.
[0029]
Example 1
As the gas blowing device, a gas blowing device having a structure as shown in FIG. 3B was provided, which had a reaction tank having a height of 4000 mm and a diameter of 3000 mm and a gas introduction pipe having a diameter of 125 mm. First, after supplying 20m 3 of calcium hydroxide suspension (temperature 70 ° C, concentration 74g / L) to the reaction tank in 15 minutes, carbon dioxide-containing gas (
[0030]
One month after the start of the continuous reaction, the gas amount was confirmed with the opening amount of the gas amount control valve kept constant, and the opening amount of the valve when a predetermined amount of gas was discharged from the gas introduction pipe was examined. Moreover, the horizontal pipe | tube (2nd pipe | tube) was removed from the gas introduction pipe | tube, the internal scale was scraped off, and the amount of scales was measured.
The vertical tube (first tube) was washed with high-pressure water to remove the scale, reassembled, and subjected to the continuous reaction described above for one week. One week later, the opening of the gas amount control valve was confirmed. Table 1 shows the results of the investigation of the valve opening and the scale amount.
[0031]
Example 2, Comparative Examples 1 and 2
A continuous reaction for one month was carried out in the same manner as in Example 1 by using a gas blowing apparatus equipped with the same reaction tank as in Example 1 and having a different gas introduction pipe structure. In Example 2, the device having the structure of FIG. 3C was used, and in Comparative Examples 1 and 2, the devices of FIGS. 4C and 4D were used.
After 1 month of continuous reaction, the valve opening and scale amount were investigated in the same manner as in Example 1, and the valve opening after operating for another week after washing was investigated. The results are also shown in Table 1.
[0032]
[Table 1]
[0033]
As can be seen from the results in Table 1, the amount of scale generated in the devices of Examples 1 and 2 is smaller than that of the devices of Comparative Examples 1 and 2, and the gas amount control valve opening is set to 55%. The same amount of gas (1500 Nm 3 / hr) could be supplied. In contrast, when the valve opening is 55%, the same amount of gas as during the reaction cannot be supplied (the amount of gas supplied decreases), and by opening the valve opening to 60% and 64%, respectively, 1500 Nm 3 / could supply hr.
[0034]
Moreover, in the apparatus of Example 2, since there was little scale attachment to the pipe | tube of the orthogonal | vertical direction, the gas supply amount comparable as the initial stage was obtained by the high pressure water washing | cleaning. As a result of operating for one week after cleaning, the apparatus of Comparative Examples 1 and 2 was immediately scaled, and the gas supply amount decreased (that is, a certain amount of gas could not be supplied unless the opening was increased). On the other hand, in the apparatuses of Examples 1 and 2, there was little decrease in the gas supply amount, and in particular, the apparatus of Example 2 in which the hose was plumbed in the vertical direction gave very excellent results.
[0035]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to structurally suppress the generation of scale by improving the gas introduction pipe mounting structure of the gas blowing device, thereby reducing the productivity and operating rate due to a decrease in the gas supply amount. It is possible to provide a gas blowing device that does not cause a drop in the temperature. Further, according to the present invention, it is possible to provide a gas blowing device that is easy to clean the gas introduction pipe and can perform reliable cleaning. Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide a gas blowing device that can easily replace a portion that is difficult to clean with another pipe.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a gas blowing apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a view showing an example of a gas dispersion box attached to the gas blowing apparatus of the present invention.
FIG. 3 is a view showing another embodiment of the gas blowing apparatus of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing various conventional gas blowing devices.
[Explanation of symbols]
10 ... reaction tank, 20 ... gas introduction pipe, 21 ... first pipe, 22 ... second pipe, 30 ... gas dispersion box
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