JP4951386B2 - 酸化塔 - Google Patents

Description

本発明は、有底筒状のタンクと、そのタンクの下部からタンク内へ被酸化成分を含む被処理液と空気を一緒に噴出する複数の二相流噴出ノズルを備え、前記被処理液中の被酸化成分を空気の気泡により酸化して除去する酸化塔に関する。

このような酸化塔としては、従来、図４の（ａ）に示すように、多数の二相流噴出ノズル２Ａをタンク１内の下部全面にわたってほぼ均等に配置して、被処理液と空気を上方へ向けて噴出するように構成したものが知られている。
また、図４の（ｂ）に示すように、タンク１の下部に鏡板１０を配置して二重底構造とし、その鏡板１０の下方の外側に多数の二相流噴出ノズル２Ｂを上方へ向けて配置したものも知られている。

しかし、図４の（ａ）に示す従来技術では、二相流噴出ノズル２Ａがタンク１の内部に位置するため、二相流噴出ノズル２Ａの保守点検に際し、タンク１内の液を抜き出さねばならず、二相流噴出ノズル２Ａの保守点検に不便さを伴うという問題があった。
その点、図４の（ｂ）に示す従来技術では、二相流噴出ノズル２Ｂがタンク１の外側に位置するため、二相流噴出ノズル２Ｂの保守点検に際しての不便さは解消される。しかしながら、液圧に耐え得る頑丈な鏡板１０をタンク１の下部に配置して二重底構造にする必要があり、さらに、その鏡板１０の下部に二相流噴出ノズル２Ｂのための配管群を配置する必要もあって、構造が複雑化するという問題があった。

本発明は、このような従来の問題点に着目したもので、その目的は、タンク自体を複雑化することなく、二相流噴出ノズルの保守点検を容易に行うことができ、しかも、被処理液中の被酸化成分を酸素の気泡により所望どおりに酸化して除去することの可能な酸化塔を提供することにある。

本発明の第１の特徴構成は、有底筒状のタンクと、そのタンクの下部からタンク内へ被酸化成分を含む被処理液と空気を一緒に噴出する複数の二相流噴出ノズルを備え、前記被処理液中の被酸化成分を空気の気泡により酸化して除去する酸化塔であって、
前記タンクの中心部に、逆円錐状または逆多角錐状の壁体が配置され、
前記複数の二相流噴出ノズルが、その噴出方向をほぼ水平に、前記タンクの中心方向で前記逆円錐状または逆多角錐状の壁体へ向けて前記タンクの下部側面の外側に配置されているところにある。

本発明の第１の特徴構成によれば、複数の二相流噴出ノズルが、タンクの下部側面の外側に配置されているので、タンク自体を複雑な構造にすることなく、二相流噴出ノズルの保守点検に際しては、タンク内の液を抜き出す必要もなく、二相流噴出ノズルの保守点検を容易に行うことができる。
そして、複数の二相流噴出ノズルが、その噴出方向をほぼ水平にタンクの中心方向へ向けて配置され、逆円錐状または逆多角錐状の壁体が、タンクの中心部に配置されているので、後に図面を参照して説明するように、二相流噴出ノズルから噴出される被処理液と空気は、逆円錐状または逆多角錐状の壁体に沿って上方へ上昇しながらタンク周壁側に押し戻された後、二相流噴出ノズルからの噴流に誘引されて下方へ引き戻され、再びタンクの中心方向へ押し流されて、側面視においてドーナツ状に対流することになる。このドーナツ状の特異な対流に起因して、タンク内における空気の気泡の平均滞留時間が長くなって被処理液と空気との接触が促進され、被処理液中の被酸化成分は、空気によって確実に酸化されて除去される。

本発明の第２の特徴構成は、前記逆円錐状または逆多角錐状の壁体が、前記タンク内に配置された気泡分離器の壁体であるところにある。

本発明の第２の特徴構成によれば、逆円錐状または逆多角錐状の壁体が、タンク内に配置された気泡分離器の壁体であるから、空気により酸化された酸化物と空気の気泡とを分離するための気泡分離器の壁体が、二相流噴出ノズルからの被処理液と空気をドーナツ状に対流させるための壁体を兼用することになり、構成部材の兼用化による構造の簡素化を図ることができる。

本発明の第３の特徴構成は、前記被処理液と空気を一緒に噴出する補助二相流噴出ノズルが、前記タンク内の下部に配置されているところにある。

本発明の第３の特徴構成によれば、被処理液と空気を一緒に噴出する補助二相流噴出ノズルが、タンク内の下部に配置されているので、単位時間当たりの被処理液の処理量を多くするために、たとえ断面積の大きなタンクを使用して、タンク側面の二相流噴出ノズルからの噴流が十分にタンクの中心にまで届かなくても、補助二相流噴出ノズルの付加によって、上述したドーナツ状の対流を確実に起こさせることができる。

本発明の第４の特徴構成は、空気のみを噴出する空気噴出ノズルが、前記タンク内の下部に配置されているところにある。

本発明の第４の特徴構成によれば、空気のみを噴出する空気噴出ノズルが、タンク内の下部に配置されているので、空気噴出ノズルから噴出される空気の量を調整することにより、タンク内に滞留する空気量の微調整が可能となり、被処理液中の被酸化成分をより一層確実に酸化して除去することができる。

本発明の第５の特徴構成は、前記被処理液が、燃料ガスに含まれる硫化水素を前記被酸化成分として溶存する脱硫液であり、その硫化水素を空気の気泡により固形硫黄に酸化して除去するところにある。

本発明の第５の特徴構成によれば、被処理液が、燃料ガスに含まれる硫化水素を被酸化成分として溶存する脱硫液であり、その溶存する硫化水素を空気の気泡により固形硫黄に酸化して除去するので、本発明による酸化塔を使用することによって、脱硫液の無害化処理が可能となる。

本発明による酸化塔の実施の形態を図面に基づいて説明する。
本発明に係る酸化塔は、例えば、硫化水素（Ｈ₂Ｓ）を含む燃料ガスをアルカリ性の脱硫液と接触させて、脱硫液中に硫化水素を溶け込ませた後、その脱硫液に溶存する硫化水素を空気の気泡により固形硫黄に酸化して除去する際に使用されるものである。
そのため、この酸化塔は、図１に示すように、有底で上部が閉鎖された円筒状のタンク１と、そのタンク１の下方からタンク１内へ硫化水素を溶存する脱硫液と空気を一緒に噴出する複数の二相流噴出ノズル２を備え、被処理液としての脱硫液から被酸化成分としての硫化水素を空気の気泡により酸化して除去するように構成され、タンク１の上部には、空気を排出するための排気管４が接続されている。

二相流噴出ノズル２は、タンク１の下部側面の外側に配置されてタンク１に取り付けられ、その二相流噴出ノズル２の噴出方向３（図２参照）が、ほぼ水平にタンク１の中心Ｌ方向へ向かうように設定されている。なお、この二相流噴出ノズル２の配置個数は、タンク１の大きさなどに応じて適宜設定されるもので、多数配置する場合には、タンク１の外周部にほぼ等間隔に配置するのが好ましい。
そして、タンク１の中心Ｌ部には、逆円錐状の下部壁体５とその下部壁体５の上部に連設された円環状の上部壁体６を備え、かつ、上部が液面下において開口された気泡分離器７がタンク１と同心状に配置され、その気泡分離器７の下部に液排出管８が接続されてタンク１の外部へ延出されている。

このような構成の酸化塔では、硫化水素を溶存する脱硫液と空気が、各二相流噴出ノズル２からほぼ水平にタンク１の中心Ｌ方向へ向けて噴出される。
ところが、その噴出方向３の前方には、逆円錐状の下部壁体５が位置するため、各二相流噴出ノズル２から噴出された脱硫液と空気は、シミュレーションの結果、図２において矢印で示すように、下部壁体５に沿って上方へ上昇しながらタンク１の周壁側へ押し戻され、その後、二相流噴出ノズル２からの噴流に誘引されて下方へ引き戻され、再びタンク１の中心Ｌ方向へ押し流されて、その結果、側面視においてドーナツ状に対流することが判明した。

このドーナツ状の特異な対流により、タンク１内における空気の気泡の平均滞留時間が長くなって脱硫液と空気との接触が促進され、脱硫液中の硫化水素が空気により効率良く酸化されて固形硫黄となり、空気の気泡と共に上方へ浮上する。
その後、上方へ浮上した固形硫黄と空気の気泡は、気泡分離器７により互いに分離され、固形硫黄は、脱硫液（処理液）と一緒に気泡分離器７の内部を通って液排出管８からタンク１外部へ排出され、空気は排気管４を通ってタンク１外部へ排気されるのである。

なお、上述した空気の気泡の平均滞留時間に関し、図１に示した本発明の酸化塔と図４の（ａ）に示した従来の酸化塔であって、いずれも直径が１０ｍ、水深が１７．５ｍのものについて、それぞれの塔のノズルから一瞬に噴出した合計１８００個の気泡が水面に到達するまでの時間をシミュレーションにより求めたところ、従来の酸化塔では、平均滞留時間が２１４（秒）であったのに対し、本発明の酸化塔では、平均滞留時間が２６０（秒）であり、従来の酸化塔に比べて、空気の気泡の平均滞留時間が長くなったことが確認された。
その結果、本発明の酸化塔によれば、容積当たりの被処理液中に含まれる被酸化成分に対する酸化能力が、従来の酸化塔よりも高い。

〔別実施形態〕
（１）先の実施形態では、二相流噴出ノズル２の全てをタンク１の下部側面の外側に配置した構成を示したが、タンク１が大きい場合には、図３に示すように、タンク１の外側に配置する二相流噴出ノズル２とは別に、補助二相流噴出ノズル９をタンク１内の下部に配置し、補助二相流噴出ノズル９からも、硫化水素を溶存する脱硫液と空気を上方へ向けて噴出するように構成することもできる。
なお、補助二相流噴出ノズル９の配置個数と配置箇所は、タンク１や気泡分離器７の大きさなどに応じて適宜設定するのが好ましい。
さらに、図示はしないが、この補助二相流噴出ノズル９に代えて、空気のみを噴出する空気噴出ノズルをタンク１内の下部に配置することも、また、補助二相流噴出ノズル９と共に空気噴出ノズルを併置して実施することもできる。

（２）これまでの実施形態では、気泡分離器７の下部壁体５を逆円錐状に構成した例を示したが、気泡分離器７の下部壁体５を逆多角錐状に構成することもできる。
さらに、逆円錐状または逆多角錐状の壁体５は、必ずしも気泡分離器７の壁体である必要はなく、例えば、固形硫黄を脱硫液と一緒にタンク１の上方からオーバーフローにより排出する形式の酸化塔において、逆円錐状または逆多角錐状の壁体５をタンク１の中心Ｌ部に配置して実施することもできる。

本発明による酸化塔の概略構成図 本発明による酸化塔の要部の作用を示す説明図 本発明による別の実施形態の酸化塔の概略構成図 従来の酸化塔の概略構成図

符号の説明

１ タンク
２ 二相流噴出ノズル
３ 二相流噴出ノズルの噴出方向
５ 壁体
７ 気泡分離器
９ 補助二相流噴出ノズル
Ｌ タンクの中心

Claims (5)

1. 有底筒状のタンクと、そのタンクの下部からタンク内へ被酸化成分を含む被処理液と空気を一緒に噴出する複数の二相流噴出ノズルを備え、前記被処理液中の被酸化成分を空気の気泡により酸化して除去する酸化塔であって、
   前記タンクの中心部に、逆円錐状または逆多角錐状の壁体が配置され、
   前記複数の二相流噴出ノズルが、その噴出方向をほぼ水平に、前記タンクの中心方向で前記逆円錐状または逆多角錐状の壁体へ向けて前記タンクの下部側面の外側に配置されている酸化塔。
2. 前記逆円錐状または逆多角錐状の壁体が、前記タンク内に配置された気泡分離器の壁体である請求項１に記載の酸化塔。
3. 前記被処理液と空気を一緒に噴出する補助二相流噴出ノズルが、前記タンク内の下部に配置されている請求項１または２に記載の酸化塔。
4. 空気のみを噴出する空気噴出ノズルが、前記タンク内の下部に配置されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の酸化塔。
5. 前記被処理液が、燃料ガスに含まれる硫化水素を前記被酸化成分として溶存する脱硫液であり、その硫化水素を空気の気泡により固形硫黄に酸化して除去する請求項１〜４のいずれか１項に記載の酸化塔。

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