JP7184425B2 - 湿式スクラバー - Google Patents

Description

本発明は、タンクの外殻が繊維強化プラスチックで形成された湿式スクラバーに関する。

従来、排ガスから有害成分等を除去する装置として、各種の湿式スクラバーが用いられている。この湿式スクラバーは、排ガス中の有害成分やダストを、吸収液の液滴や液膜中に捕集して無害化するものである。この種の装置では、液滴等による有害成分やダストの分離を有効にするため、液滴、液膜等の形成と洗浄方法に種々の工夫がされており、例えば、処理対象となる排ガスが流通する管状タンク内に充填したプラスチックや磁器に噴霧した吸収液の液膜に排ガスを接触させて、有害成分等を捕集または中和する方法がある。

このような湿式スクラバーのタンクは従来金属製のものが主流であったが、近年においては、製造コスト削減等の観点から、のタンクの外殻を繊維強化プラスチック（ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ））で形成したものも増えている（特許文献１参照）。

また、湿式スクラバーにおいては、何らかのトラブルにより、吸収液が供給されず、タンク内部の湿度が低下した状態での運転が継続した場合、乾燥したタンクの内面に、排ガスとの摩擦で静電気が帯電し、これによる発火・爆発が生じる危険性が潜在的に存在する。

ここで、湿式スクラバーのタンクが導電性を有する金属により形成されている場合であれば、仮にタンクの内面が帯電し易い状態となったとしても、アンカーボルト等を経由して直ちに除電されるため、上記の発火・爆発の危険性は極めて小さい。

しかしながら、湿式スクラバーのタンクが、繊維強化プラスチック等、帯電し易い樹脂材料からなるものである場合には、金属製タンクのような態様での除電は行われ得ず、上述の発火・爆発の危険性が顕在化し易い。

一方で、タンクの内面が帯電し易い状態となった場合には、通常、直ちに湿式スクラバーの運転を停止する制御が行なわれ、また湿式プロセスにおいて、スクラバー本体が乾燥し帯電し易い状況は考えにくいことから、たとえ、湿式スクラバーのタンクが、帯電し易い樹脂材料からなるものであっても、十分な安全性を維持することはできると一般的には考えられており、実際には、樹脂製の湿式スクラバーにおいて、特段の帯電防止策は未だ講じられていないというのが実情であった。

そこで、本発明者らは、樹脂製の湿式スクラバーの安全性について、さらに万全を期すことを企図して、本発明の湿式スクラバーの開発に取り組んだ。

特開２０１５－８５６１５号公報

本発明は、湿式スクラバーのタンクが、帯電し易い樹脂材料からなるものである場合に、金属製の湿式スクラバーと同様にタンクの内表面等における帯電を防ぐことができて、これにより、操業中の安全性を極めて高い水準で維持することができる湿式スクラバーを提供することを目的とする。

本発明者らは、樹脂製のタンクの内面側に配置される耐食層を構成する層のうち、少なくとも一の層を、導電性を有する樹脂で構成し、この層（導電層）にアース線を接合することによって、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成した。具体的には、本発明は以下のものを提供する。

（１） 強化層と、該強化層の内面側に直接または他の接合層を介して積層されている耐食層と、が積層されてなる繊維強化プラスチックによって、タンクの外殻が構成されている湿式スクラバーであって、前記耐食層は、少なくとも一層以上の導電層を含んで構成されていて、アース線の非接地側の端部が、前記導電層に接合されている、湿式スクラバー。

（１）の湿式スクラバーによれば、従来の金属製の湿式スクラバーと同様に、タンクの内表面等における帯電を防ぐことができる。これにより、樹脂製の湿式スクラバーの操業中の安全性を極めて高い水準で維持することができる。

（２） 前記導電層が、炭素繊維を織ったカーボンクロスに樹脂を含侵させたカーボンクロス層、または、炭素繊維を不織布状に成形してなるカーボンサーフェスマットに樹脂を含浸させたカーボンサーフェス層のうちのいずれかを含んで構成される（１）に記載の湿式スクラバー。

（２）の湿式スクラバーは、アース線を接合する耐食層中の導電層をカーボンクロス層、または、カーボンサーフェス層で構成されるものとした。タンク内の充填物との摩擦接触等に対しても強靱な強度を有するカーボンクロス層によってこの導電層を形成するものとするか、あるいは、カーボンクロス層及びカーボンサーフェス層によってこの導電層を形成することによって、タンク内面の強度及び耐久性も著しく向上させながら、（１）の発明の奏する上記効果を極めて好ましい態様で享受することができる。また、カーボンサーフェス層によってこの導電層を形成することによっても、（１）の発明の奏する上記効果を十分に好ましい態様で享受することができる。

（３） 前記耐食層は、前記強化層に近い側から順に、前記導電層と、耐食性を有する繊維を不織布状に形成してなるサーフェスマットに樹脂を含侵させたサーフェス層と、樹脂単体で形成され前記タンクの内表面に露出する樹脂層と、がこの順で積層されている多層構成である、（１）または（２）に記載の湿式スクラバー。

（３）の湿式スクラバーによれば、耐食層を上述の特定の多層構成からなるものとした。例えば、強化層の内表面側については、他の樹脂（例えばポリプロピレン等）でライニングする手法も考えられる。また、これらの樹脂に炭素粉等を混ぜ込んだ導電性の樹脂材料も用いることは可能である。しかしながら、これらの樹脂材料は、はく離性が高く、製作に特別な材料（裏面にアンカー効果の為、繊維を溶け込ませた素材を使用する等）の使用が必要であり、且つ、定期的な補修が必要となる。また、ポリプロピレン単体では強度が無いので、大型設備となった場合、外面を金属等で補強する必要があるが、湿式スクラバーを含む工業設備は、多くの場合、その設置場所周辺雰囲気も酸性雰囲気であり、耐食性のある高価な金属を使用する必要が生じ、コストの大幅増となってしまう。これに対して、耐食層の構成を上述の特定の多層構成とすることにより、同層の耐食性を著しく向上させながら、（１）または（２）の発明の奏する上記効果を、大幅なコスト増を回避しつつ、十分に享受することができる。

（４） 前記導電層が、炭素繊維を織ったカーボンクロスに樹脂を含侵させたカーボンクロス層であって、前記サーフェス層が、炭素繊維を不織布状に成形してなるカーボンサーフェスマットに樹脂を含浸させたカーボンサーフェス層である（３）に記載の湿式スクラバー

（４）の湿式スクラバーによれば、導電層を、タンク内の充填物との摩擦接触等に対しても強靱な強度を有するカーボンクロス層によって構成することにより、主たる導電層について高度の耐久性を担保しつつ、併せて、サーフェス層にも導電性を有するカーボンサーフェス層を配置することにより、スクラバー内表面における帯電をより確実に防止することができる。

（５） 前記強化層が、ガラス繊維を織ったガラスクロスに樹脂を含浸させてなる層である、（１）から（４）のいずれかに記載の湿式スクラバー。

（５）の湿式スクラバーによれば、タンクの外殻の主たる部分を構成する強化層をガラス繊維系の繊維強化プラスチックで構成した。このような繊維強化プラスチックは、炭素繊維系の繊維強化プラスチック（Ｃ－ＦＲＰ）等よりも安価であり、タンクの必要強度を担保する上で、強度及び耐久性と価格との間におけるコストパフォーマンスに優れる。よって、コストの大幅増を回避しつつ、（１）から（４）のいずれかの発明の奏する上記効果を享受することができる。

（６） 前記強化層と前記耐食層とが、ガラスチョップマットに樹脂を含侵させたガラスチョップ層を介して接合されている、（１）から（５）のいずれかに記載の湿式スクラバー。

（６）の湿式スクラバーによれば、主にはガラス繊維で強化された強化層と、通常、炭素繊維系の樹脂を含んで構成される耐食層との間の接合強度を高めて、タンクの外殻の強度及び耐久性をさらに向上させつつ、（１）から（５）のいずれかの発明の奏する上記効果を享受することができる。

本発明によれば、湿式スクラバーのタンクが、帯電し易い樹脂材料からなるものである場合に、金属製の湿式スクラバーと同様にタンクの内表面等における帯電を防ぐことができて、これにより、操業中の安全性を極めて高い水準で維持することができる湿式スクラバーを提供することができる。

本発明の湿式スクラバーの側面図である。 図１の湿式スクラバーのタンクの外殻を構成する繊維強化プラスチックの積層構造を示す図である。 図２の繊維強化プラスチックの耐食層に含まれるカーボンクロスの外観構成の概略を示す正面図である。

＜湿式スクラバーの基本構造＞
図１は、本発明に係る湿式スクラバーの側面図である。この図に示す湿式スクラバー１は、上方から順に、噴霧部１１、タンク１２、及び、ガス取り込み部１３を備えている。そして、湿式スクラバー１は、繊維強化プラスチックにより構成されているタンク１２に、タンク内での帯電を防止可能なアース線１４が接合されていることを特徴とする。このアース線１４のタンク１２への接合態様の詳細については後述する。

湿式スクラバー１のタンク１２の天面側近傍に設置されている噴霧部１１は、反応液を、下方のタンク１２の内部に向けて噴霧する部材である。タンク１２は、その内部にプラスチックや磁器等の充填物が充填されており、下方から供給される排ガスを上方に流通させる管状の構造からなる。ガス取り込み部１３は、排ガスを取り込み、上方のタンク１２に流通させることができるものであればよい。

＜タンクの外殻の積層構造＞
タンク１２は、その外殻が、繊維強化プラスチックによって構成されている。図２に示す通り、タンク１２の外殻を構成する繊維強化プラスチックは、強化層２２と、強化層の内面側に、直接または他の接合層を介して耐食層２４が積層されてなる多層構成の部材である。そして、この繊維強化プラスチックは、図２に示す通り、タンク１２の外表面側（図２における左方）から、タンク１２の内表面側（図２における右方）に向けて、トップコート２１、強化層２２、接合層としての役割を果たすガラスチョップ層２３、及び、耐食層２４が、この順に積層されてなる層構成であることが好ましい。

湿式スクラバー１は、上記各層のうち、耐食層２４を構成する各層のうちの少なくとも一の層が導電性を有する材料で構成される導電層とする。そして、上記のアース線１４を、この導電層に接合する。図２に示すように、アース線１４は、電線１４２の非接地側の端部１４１を、例えば、カーボンクロス層２４１等の導電層と接合し、この電線１４２の他方の端部を接地することにより形成することができる。

トップコート２１は、タンク１２の外表面を保護するための樹脂層である。また、強化層２２は、タンク１２の外殻の強度や耐久性を担保することができるものであれば、各種の機能性樹脂材料を用いることもできるが、ガラス繊維を織ったガラスクロスに樹脂を含侵させることにより、強度を増加させた層であることが好ましい。また、ガラスチョップ層２３は、強化層２２と、耐食層２４を強固に接合するために設けられる層である。

耐食層２４は、耐酸性及び耐アルカリ性の層であり、タンク１２の内部を流通する排ガスや反応液による強化層２２への浸食を防止する層である。ここで、硫化水素等の酸性の排ガスの中和用に湿式スクラバーが利用される場合、アルカリ性の反応液が使用される。このため、繊維強化プラスチックのうち、排ガスや反応液と接触する部分は、耐酸性及び耐アルカリ性の樹脂を採用する必要がある。特に、繊維強化プラスチックに含まれるガラス繊維はアルカリにより浸食されるため、このようなアルカリによる侵食を防ぐ層であって、排ガスや反応液と接触する層として、ガラス繊維を含まず、耐酸性及び耐アルカリ性の樹脂を含む、耐食層２４が強化層２２の内側に配置されている。

そして、この耐食層は、図２に示す通り、タンク１２の外表面に近い側の面（左方）からタンクの内表面側（右方）に向けて、カーボンクロス層２４１、サーフェス層２４２、及び、樹脂層２４３が、この順で積層されて、構成される多層構成であることがより好ましい。

多層構成の耐食層２４を構成するカーボンクロス層２４１は、図３に示す通り、縦横に複数のカーボン（炭素）繊維が編み込んで形成されるシートに対して、樹脂を含侵することで形成される層である。カーボン繊維は、上述の如く、耐酸性及び耐アルカリ性を有している。また、このようなカーボン繊維が縦横に編む込まれることによって、タンク１２内部に存在する充填物による物理的な摩擦接触によっても破損しない強度が、カーボンクロス層２４１に付与される。

サーフェス層２４２は、耐酸性及び耐アルカリ性の樹脂並びにサーフェスマットから形成される層である。サーフェスマットは、ガラス繊維、アラミド繊維、あるいは、炭素繊維等の耐食性を有する繊維を不織布状に成形したものである。但し、材質は、これらに特に限定されず、排ガスや反応液の性状により適宜選択される。サーフェス層を、炭素繊維を圧縮成形してなるカーボンサーフェスマットで構成する場合には、この層に導電層としての機能も果たさせることができる。また、樹脂層２４３は、耐酸性及び耐アルカリ性の樹脂から形成される層である。

尚、一般的に、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）の耐食性は、環境流体（腐食性流体）中における、物質、温度、圧力等によって異なり、また、含浸される樹脂の種類や結合状態等によって大幅に異なる。繊維強化プラスチックに使用される樹脂としては、オルソフタル酸系、ビニルエステル系等があるが、耐食性の観点からは、ビニルエステル系が、オルソフタル酸系に比較して耐食性に優れているため好適である。ただし、耐食性の優れたビニルエステル系樹脂等は、オルソフタル酸系と比べ値段が高い。このため、環境流体（腐食性流体）と接触する部分、即ち耐食性が必要な部分である耐食層２４のみに、これらの耐食性の優れた樹脂が適用され、タンク１２の本体を構成する部分である強化層２２に、安価な（その分耐食性に劣る）オルソフタル酸系樹脂等が適用されるのが一般的である。

＜アース線の接合＞
ここで、上記のカーボンクロス層２４１を構成する炭素繊維（カーボンクロス）は、導電性を有する。よって、耐食層２４を構成する一の層であるカーボンクロス層２４１にアース線１４を接合することにより、樹脂製のタンク１２の内面が帯電した場合に、発生した静電気を直ちに除電することができる。

尚、アース線１４を接合する導電層は、タンク１２の耐食層２４を構成するものとして、湿式スクラバー１に他の悪影響や不都合等を生じさせない導電性材料でからなる層であればよく、必ずしも上記のカーボンクロス層２４１には限定されない。耐食層２４を構成するその他の層、例えば、樹脂層２４３を、炭素繊維を含む導電性樹脂で構成し、この層にアース線１４を接合してもよい。つまり、強化層２２をアルカリ腐食等から保護するために必須の層として配置される耐食層２４のいずれかの任意の一層、あるいは、全層を必要に応じて、導電層とし、これにアース線１４を接合することにより、本発明に係る湿式スクラバーを構成することができる。

また、湿式スクラバー１においては、タンク１２に接続される各ダクトについても同様の層構成とすることができ、これにより、システム全体の安全性をさらに高めることもできる。

１ 湿式スクラバー
１１ 噴霧部
１２ タンク
１３ ガス取り込み部
１４ アース線
１４１ 非接地側の端部
１４２ 電線
２１ トップコート
２２ 強化層
２３ ガラスチョップ層
２４ 耐食層
２４１ カーボンクロス層
２４２ サーフェス層
２４３ 樹脂層

Claims (4)

1. 酸性の排ガスの中和用にアルカリ性の反応液を用いる湿式スクラバーであって、
   タンクの外殻及び前記タンクに接続されるダクトが、同一の層構成からなる繊維強化プラスチックによって構成されていて、
   前記繊維強化プラスチックは、強化層と該強化層の内面側に、直接または他の接合層を介して積層されている耐食層と、が積層されてなる多層構成の繊維強化プラスチックであって、
   前記強化層は、導電層を含まずに構成されていて、
   前記耐食層は、前記強化層に近い側から順に、前記導電層と、耐食性を有する繊維を不織布状に形成してなるサーフェスマットに樹脂を含侵させたサーフェス層と、樹脂単体で形成され前記タンクの内表面に露出する樹脂層と、がこの順で積層されている多層構成であり、
   前記導電層は、炭素繊維を織ったカーボンクロスに樹脂を含侵させたカーボンクロス層または、炭素繊維を不織布状に成形してなるカーボンサーフェスマットに樹脂を含浸させたカーボンサーフェス層のうちのいずれかを含んで構成されていて、
   アース線の非接地側の端部が、前記導電層に接合されている、湿式スクラバー。
2. 前記導電層が、炭素繊維を織ったカーボンクロスに樹脂を含侵させたカーボンクロス層であって、前記サーフェス層が、炭素繊維を不織布状に成形してなるカーボンサーフェスマットに樹脂を含浸させたカーボンサーフェス層である請求項１に記載の湿式スクラバー。
3. 前記強化層が、ガラス繊維を織ったガラスクロスに樹脂を含浸させてなる層である、請求項１または２に記載の湿式スクラバー。
4. 前記強化層と前記耐食層とが、ガラスチョップマットに樹脂を含侵させたガラスチョップ層を介して接合されている、
   請求項１または２に記載の湿式スクラバー。

Images