JP4560194B2 - 液体中の不純物除去装置、液体中の不純物除去方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液相中の不純物又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。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液体中の不純物除去装置としては、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。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、充填物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。
【０００４】
また、トレイ塔方式の装置では、多孔板の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。
【０００５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、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及び液体中の不純物除去方法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】
本発明に係る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。そして、前記気体として、水蒸気、水素ガス、Ｎ ２ のいずれかが、前記静止型混合器内に供給される構成とする。
本発明に係る液体中の不純物除去方法は、液体中の不純物を除去する方法であって、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いる除去装置を使用して、前記静止型混合器の内部で気液接触させることにより、前記液体から不純物を除去する。そして、前記液体として有機塩素系化合物を含む液体を供給し、前記気体として水蒸気を供給し、前記液体から前記有機塩素系化合物を除去する。或いは、前記液体として硫黄を含有する燃料油を供給し、前記気体として水素ガスを供給し、前記液体から前記硫黄を除去する。或いは、前記液体として窒素化合物を含む原水を供給し、前記気体として水蒸気を供給し、前記原水から前記窒素化合物を除去する。或いは、前記液体としてＯ ２ を含有する原水を供給し、前記気体としてＮ ２ を供給し、前記原水から前記Ｏ ２ を除去する。
本発明に係る他の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、前記羽根体は右捩り又は左捩りに配設され、多孔板から成り、前記ミキシングエレメントは、さらに中央部が開口された内筒管を有し、かつ、前記羽根体が前記内筒管の外周と前記通路管とに接続されて成り、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。
本発明に係るさらに他の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、前記静止型混合器の上端側の貯留部に接続して設けられた冷却装置とを有し、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。
【０００７】
本発明においては、不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。
【０００８】
また、従来のトレイ塔方式とは異なり、本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。
【０００９】
更に、圧力損失が低いので、装置を小型化することができる。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。
【００１０】
また、本発明においては、前記羽根体は右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。
【００１１】
これにより、ミキシングエレメント全体に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。
【００１２】
また、前記羽根体は前記通路管の中心部で欠落しているものであることが好ましい。
【００１３】
更に、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／秒にすることが好ましい。
【００１４】
通路管の径を小さくすることができるので、装置全体をより一層小型化することができる。
【００１５】
更にまた、前記多孔板の開口率は５乃至８０％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。
【００１６】
更に、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ものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例に係る液体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。
【００１８】
本実施例に使用される静止型混合器１のミ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２０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。
【００１９】
即ち、内筒管２３は羽根２１の接続部に必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。
【００２０】
このような静止型混合器１の流体通路を互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。
【００２１】
また、羽根２１に使用される多孔板の開口率が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。
【００２２】
更に、羽根２１に使用される多孔板の孔２２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。
【００２３】
本発明のミキシングエレメント２の構成としては、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３０、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３６、４６が形成されている。
従って、流体通路３４、３５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。
【００２４】
このようなミキシングエレメント３０、４０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４２、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。
【００２５】
図５に示すように、静止型混合器１ａの流体通路を液体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てもよい。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３０、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。
【００２６】
更にまた、羽根体の回転角度は、上述のも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。
【００２７】
本実施例の不純物除去装置６０においては、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。
【００２８】
次に、図１に示す液体中の不純物除去装置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。
【００２９】
本実施例においては、原水３中に含有す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。
【００３０】
また、本発明は、プロピレンオキサイド（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。
【００３１】
次に、本発明の第２の実施例について説明する。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。
【００３２】
上述のプロピレンオキサイドの製造工程から排出される原水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。
【００３３】
【化１】
【００３４】
図６に示す不純物除去装置６０の静止型混合器１の大きさは、例えば直径が１．５ｍで長さが１０ｍである。原水３の有機塩素系化合物濃度は、例えば３００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。
【００３５】
従来、Ｃａ系化合物の装置内での付着成長（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。
【００３６】
また、従来技術としては、棚段塔等が使用されている。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。
【００３７】
次に、本発明の第３の実施例について説明する。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。
【００３８】
本実施例の不純物除去装置６０は、第１の実施例と比較して、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。
【００３９】
本実施例においては、例えば、ＮＨ3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、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。
【００４０】
なお、本実施例においては、Ｏ2を含有する原水であっても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。
【００４１】
また、本発明は、原水３中のＮＨ3等の窒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。
【００４２】
次に、本発明の第４の実施例について説明する。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。
【００４３】
原水３は、例えばｐＨが１０乃至１２であり、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３００ｋｇ／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。
【００４４】
従来技術の棚段塔及び充填塔等では、原水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。
【００４５】
また、従来技術と比較して、ガス空塔速度は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。
【００４６】
次に、本発明の第５の実施例について説明する。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。
【００４７】
本実施例の不純物除去装置６０は、第１の実施例と比較して、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。
【００４８】
本実施例においては、例えば、硫黄を含有する燃料油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１０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。
【００４９】
上述のいずれの実施例においても、除去す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。
【００５０】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、不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。
【００５１】
また、従来のトレイ塔方式とは異なり、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。
【００５２】
更に、圧力損失が低いので、装置を小型化することができる。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。
【図面の簡単な説明】
【図１】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である。
【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。
【図３】９０°回転型のミキシングエレメントの斜視図である。
【図４】９０°回転型のミキシングエレメントの斜視図である。
【図５】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。
【図６】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７】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。
【図８】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。
【図９】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。
【符号の説明】
１、１ａ；静止型混合器
２、３０、４０；ミキシングエレメント
３；原水
４；水蒸気
５；処理水
６ａ；有機塩素系化合物
６ｂ；ＮＨ3ガス
６ｃ；Ｈ2Ｓガス
７；圧縮空気
８；燃料油
９；水素ガス
１０；処理燃料油
１１；冷却装置
１２；減圧装置
２０；外筒管
２１、３２、３３、４２、４３；羽根
２２；孔
２３；内筒管
２４、３６、４６；開口部
２５；容器
２６；第１の貯留部
２７；第２の貯留部
３１、４１；通路管
３４、３５、４４、４５；流体通路
５０；ケーシング
６０；不純物除去装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、液相中の不純物又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。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液体中の不純物除去装置としては、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。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、充填物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。
【０００４】
また、トレイ塔方式の装置では、多孔板の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。
【０００５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、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及び液体中の不純物除去方法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】
本発明に係る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。そして、前記気体として、水蒸気、水素ガス、Ｎ ２ のいずれかが、前記静止型混合器内に供給される構成とする。
本発明に係る液体中の不純物除去方法は、液体中の不純物を除去する方法であって、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いる除去装置を使用して、前記静止型混合器の内部で気液接触させることにより、前記液体から不純物を除去する。そして、前記液体として有機塩素系化合物を含む液体を供給し、前記気体として水蒸気を供給し、前記液体から前記有機塩素系化合物を除去する。或いは、前記液体として硫黄を含有する燃料油を供給し、前記気体として水素ガスを供給し、前記液体から前記硫黄を除去する。或いは、前記液体として窒素化合物を含む原水を供給し、前記気体として水蒸気を供給し、前記原水から前記窒素化合物を除去する。或いは、前記液体としてＯ ２ を含有する原水を供給し、前記気体としてＮ ２ を供給し、前記原水から前記Ｏ ２ を除去する。
本発明に係る他の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、前記羽根体は右捩り又は左捩りに配設され、多孔板から成り、前記ミキシングエレメントは、さらに中央部が開口された内筒管を有し、かつ、前記羽根体が前記内筒管の外周と前記通路管とに接続されて成り、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。
本発明に係るさらに他の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、前記静止型混合器の上端側の貯留部に接続して設けられた冷却装置とを有し、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。
【０００７】
本発明においては、不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。
【０００８】
また、従来のトレイ塔方式とは異なり、本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。
【０００９】
更に、圧力損失が低いので、装置を小型化することができる。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。
【００１０】
また、本発明においては、前記羽根体は右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。
【００１１】
これにより、ミキシングエレメント全体に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。
【００１２】
また、前記羽根体は前記通路管の中心部で欠落しているものであることが好ましい。
【００１３】
更に、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／秒にすることが好ましい。
【００１４】
通路管の径を小さくすることができるので、装置全体をより一層小型化することができる。
【００１５】
更にまた、前記多孔板の開口率は５乃至８０％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。
【００１６】
更に、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ものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例に係る液体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。
【００１８】
本実施例に使用される静止型混合器１のミ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２０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。
【００１９】
即ち、内筒管２３は羽根２１の接続部に必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。
【００２０】
このような静止型混合器１の流体通路を互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。
【００２１】
また、羽根２１に使用される多孔板の開口率が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。
【００２２】
更に、羽根２１に使用される多孔板の孔２２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。
【００２３】
本発明のミキシングエレメント２の構成としては、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３０、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３６、４６が形成されている。
従って、流体通路３４、３５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。
【００２４】
このようなミキシングエレメント３０、４０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４２、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。
【００２５】
図５に示すように、静止型混合器１ａの流体通路を液体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てもよい。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３０、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。
【００２６】
更にまた、羽根体の回転角度は、上述のも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。
【００２７】
本実施例の不純物除去装置６０においては、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。
【００２８】
次に、図１に示す液体中の不純物除去装置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。
【００２９】
本実施例においては、原水３中に含有す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。
【００３０】
また、本発明は、プロピレンオキサイド（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。
【００３１】
次に、本発明の第２の実施例について説明する。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。
【００３２】
上述のプロピレンオキサイドの製造工程から排出される原水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。
【００３３】
【化１】
図６に示す不純物除去装置６０の静止型混合器１の大きさは、例えば直径が１．５ｍで長さが１０ｍである。原水３の有機塩素系化合物濃度は、例えば３００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。
【００３５】
従来、Ｃａ系化合物の装置内での付着成長（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。
【００３６】
また、従来技術としては、棚段塔等が使用されている。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。
【００３７】
次に、本発明の第３の実施例について説明する。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。
【００３８】
本実施例の不純物除去装置６０は、第１の実施例と比較して、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。
【００３９】
本実施例においては、例えば、ＮＨ3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、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。
【００４０】
なお、本実施例においては、Ｏ2を含有する原水であっても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。
【００４１】
また、本発明は、原水３中のＮＨ3等の窒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。
【００４２】
次に、本発明の第４の実施例について説明する。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。
【００４３】
原水３は、例えばｐＨが１０乃至１２であり、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３００ｋｇ／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。
【００４４】
従来技術の棚段塔及び充填塔等では、原水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。
【００４５】
また、従来技術と比較して、ガス空塔速度は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。
【００４６】
次に、本発明の第５の実施例について説明する。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。
【００４７】
本実施例の不純物除去装置６０は、第１の実施例と比較して、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。
【００４８】
本実施例においては、例えば、硫黄を含有する燃料油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１０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。
【００４９】
上述のいずれの実施例においても、除去す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。
【００５０】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、不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。
【００５１】
また、従来のトレイ塔方式とは異なり、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。
【００５２】
更に、圧力損失が低いので、装置を小型化することができる。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。
【図面の簡単な説明】
【図１】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である。
【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。
【図３】９０°回転型のミキシングエレメントの斜視図である。
【図４】９０°回転型のミキシングエレメントの斜視図である。
【図５】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。
【図６】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７】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。
【図８】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。
【図９】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。
【符号の説明】
１、１ａ；静止型混合器
２、３０、４０；ミキシングエレメント
３；原水
４；水蒸気
５；処理水
６ａ；有機塩素系化合物
６ｂ；ＮＨ3ガス
６ｃ；Ｈ2Ｓガス
７；圧縮空気
８；燃料油
９；水素ガス
１０；処理燃料油
１１；冷却装置
１２；減圧装置
２０；外筒管
２１、３２、３３、４２、４３；羽根
２２；孔
２３；内筒管
２４、３６、４６；開口部
２５；容器
２６；第１の貯留部
２７；第２の貯留部
３１、４１；通路管
３４、３５、４４、４５；流体通路
５０；ケーシング
６０；不純物除去装置
Claims (10)
- 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、
前記気体として、水蒸気が前記静止型混合器内に供給され、
前記液体は前記静止型混合器内を下降し、
前記水蒸気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。 - 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、
前記気体として、水素ガスが前記静止型混合器内に供給され、
前記液体は前記静止型混合器内を下降し、
前記水素ガス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。 - 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、
前記気体として、Ｎ ２ が前記静止型混合器内に供給され、
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。 - 液体中の不純物を除去する方法であって、
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いる除去装置を使用して、
前記第１の供給手段により、前記液体として、有機塩素系化合物を含む液体を供給し、
前記第２の供給手段により、前記気体として、水蒸気を供給し、
前記静止型混合器の内部で気液接触させることにより、前記液体から前記有機塩素系化合物を除去する
ことを特徴とする液体中の不純物の除去方法。 - 液体中の不純物を除去する方法であって、
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いる除去装置を使用して、
前記第１の供給手段により、前記液体として、硫黄を含有する燃料油を供給し、
前記第２の供給手段により、前記気体として、水素ガスを供給し、
前記静止型混合器の内部で気液接触させることにより、前記液体から前記硫黄を除去する
ことを特徴とする液体中の不純物の除去方法。 - 液体中の不純物を除去する方法であって、
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いる除去装置を使用して、
前記第１の供給手段により、前記液体として、窒素化合物を含有する原水を供給し、
前記第２の供給手段により、前記気体として、水蒸気を供給し、
前記静止型混合器の内部で気液接触させることにより、前記原水から前記窒素化合物を除去する
ことを特徴とする液体中の不純物の除去方法。 - 液体中の不純物を除去する方法であって、
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いる除去装置を使用して、
前記第１の供給手段により、前記液体として、Ｏ ２ を含有する原水を供給し、
前記第２の供給手段により、前記気体として、Ｎ ２ を供給し、
前記静止型混合器の内部で気液接触させることにより、前記原水から前記Ｏ ２ を除去する
ことを特徴とする液体中の不純物の除去方法。 - 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、
前記羽根体は右捩り又は左捩りに配設され、多孔板から成り、
前記ミキシングエレメントは、さらに中央部が開口された内筒管を有し、かつ、前記羽根体が前記内筒管の外周と前記通路管とに接続されて成り、
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。 - 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、
前記静止型混合器の上端側の貯留部に接続して設けられた冷却装置とを有し、
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し、
前記静止型混合器の上端側の貯留部に貯留した、不純物を含む気体が、前記冷却装置によって冷却されて液体とされる
ことを特徴とする液体中の不純物除去装置。 - 前記冷却装置の後段に、減圧装置が設けられていることを特徴とする請求項９に記載の液体中の不純物除去装置。
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