JPH01503766A - ガス浄化方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ガスゞイ　゛および装置 この発明は請求の範囲第１項の前文部分に明瞭に示されているような、ガスから 固体、液体および／またはガス状不純物を除去浄化する方法に関する。また、こ の発明は、装置発明に係る主請求の範囲の前文部分に従って前記方法を実施する 装置に関する。

この発明は、たとえば原子力発電所、化学工業または他の工業設備において、健 康に対して危険な空気中に保有された汚染物が放出される状況をもたらす事故、 または運転の中断時に作動され得るようにした、受動的緊急システムとして利用 することを、特に目的にしている。

しかしこの発明は、たとえばプラントまたは製造工程において、正常な運転状態 においても適用することができる。

この発明は、液体槽の液面の直下に汚染されたガスを通し、該槽をガスが通過中 にそのガスを浄化するという概念に基づいている。このような装置は、特別な活 性化処理をとる必要なく自動的且つ迅速な作用に備えて永久的に保持され得るの で、受動的緊急システムとして特に適している。

ガスを液体槽の液面の下側を通し、多数の開口若しくはノズルを通してろ過する ガス浄化装置は周知である。

しかしながら、このような周知の浄化装置若しくは構造は、浄化効果が低い。例 えば、液体槽を通過する気泡が非常に大きいため、液体と気体との間の接触が害 される場合がある。逆に、小さな気泡が液体中に噴出された場合、その気泡は非 常に長い時開液中に残る場合があり、これは、−ｉのガス流で取り扱うことがで きるように、浄化装置には極めて広い面を提供しなくてはならないことを意味す る。そのような浄化装置は、特に大量のガス流の場合に、非常に高価となり、不 当に大きな寸法となる。

西独特許第２２８　、７３３号明細書において、流入ガス流が複数の部分流に分 割され、この分割流が微細ジェットにおいて衝突または衝撃面へ指向されるよう にした浄化システムが提起されている。しかし、このシステムは小流量率におい ては効率が低いという、前述の欠点を有しており、その理由は後者の場合に、液 体を通過するガスの気泡が比較的大きい気泡であり、比較的作用を受けないから である。

米国特許第３，２１６．１８１号（第４区参照）、同第３．５２０，１１３号（ 第７図参照）および同第４，１８２，６１７号（第２図参照）明細書において、 漸進的に深さが深くなるように配置された複数の開口を介して、ガスが液体槽の 液面の下に導入されるようにした湿式浄化システムが教示されている。

使用時、ガス流量率および流入圧力の増大に伴って、流入ガスは流入導管の液体 水準を下方へ押しやり、最終的に第１流出開口が露出されると共に、ガスが液体 を通して上方へ流動できる。ガス流量率および流入圧力がイ大すると、液面は′ さらに徐々に下方へ押圧され、さらに多くの流出開口が露出されて、ガスがそこ から部分ガス流の形態で流動することができる。こうして、少なくとも実質的に すべての流量が、流入圧力およびガス浄化システムを通る総流量に関係なく、利 用される流出開口を通過する。

この種の既知のガス浄化システムの一つの欠点は、流入導管内の液体面が流入開 口の下方へ押し下げられた時、ガスが低エネルギー水準において、かつ圧力降下 することなく、浄化槽内へ押し出される点にある。したがってガスは比較的大き い気泡の形態で流出すると共に、液体中を上昇し、微細粒子とガス汚染物との分 離度合は比較的低い。したがって、この種の既知の浄化システムは、たとえば原 子力発電所の事故の場合に、汚染ガス流から極めて有毒な粒子を分離しようとす る受動的緊急システムとして、十分に満足できるものとは言えない。

この発明の目的は、ガスと浄化液体との闇の親密な接触、および部分負荷と全容 量との両方で高い浄化効率を与え、また、小さな装置容積で大きな容量が得られ る前述した種類の改良ガス浄化方法を提供することにある。

この発明の別の目的は、この方法を実行するためのガス浄化装置を提供すること にある。

これらの目的は、請求の範囲の請求項１における特徴部分に示された特徴を主に 有するこの発明に従った方法により実現され、また、装置発明にかかる主請求の 範囲に述べられた特徴を主に有する装置であって、この発明の方法を実施するた めの装置の配列で、実現される。

この発明の特に有効な実施態様によれば、流出ノズルは、周囲の液体槽に吸引開 口を与える壁を有するベンチュリノズルの形態を有する。これは、分離した浄化 液体導入バイブを設ける必要性を除去し、ベンチュリノズルへの液体の一定で積 極的な供給を保証する。

この発明の方法を実施し、かつこの発明の装置を利用する時、総カス流量の大き さに関係なく、高い浄化効率が定常的に達成される。汚染ガスが、液面の下方で 漸進的に増大する深さに配置された第１流入オリフイスを通過され、それから対 応する流入オリフィス上方のがなりの高さに配置された流出オリフィスを通過さ れるがら、汚染ガスは、流入オリフィスと流出オリフィスとの間の高さの差に対 応するかなりの圧力降下状態で、流出ノズルを常に通過させられる。こうして、 利用される最後の流出オリフィスを通過するガスも、がなりの圧力降下を受け、 したがって効率的に浄化される。

以下、この発明を、その非限定例示実施例および図面を参照して、詳細に説明す る。ここで、図面は概略図および部分図である。

第１図はこの発明に従ったガス浄化装置の垂直断面概略図、 第２図は、ベンチュリノズルが設けられた第１図のガス浄化装置の一部分である 分配部分の平面図、第３図は第２図に示される分配部分の側面図、第４図は第２ ．３図に示される分配部分の他の実施例の構成部品を示す図、 第５図は、相互に異なる入口深さとなるようにされた互いに隣接する２つのベン チュリノズルの切欠き詳細図、第６図はこの発明に従ったベンチュリノズルの構 成部品を示す拡大図、 第７図は液体により囲まれたベンチュリノズル内の圧力比を示す図、 第８図はベンチュリノズルの前方、即ち上流に配置された拡散装置を有する他の 実施例を示す図て゛ある。

図面はこの発明によるガス浄化装置を極めて概略的に示している。第１図に示さ れるように、ガス浄化装置は、外壁１ｏ、底部壁１１、及び流入口１２が設けら れたカバー１３を有する容器、好適には圧力容器１を備え、更に、容器に流入す る汚染ガスを分配するための分配器１４と、浄化されたガスのための流出口１６ とを備えている。分配器は複数の部分に分割され、図示実施例では、流入口から 放射方向かつ水平方向に延びる分配メインバイブ１８を備える６つのこのような セクションを有している。バイブ１８は、そこに連結された下方に延びる連結バ イブ２３を有し、各連結バイブ２３は、２つの斜め下方に延びるほぼ横向きの分 配バイブないしはサイドバイブ２６を有している。サイドバイブ２６はその自由 端に、下方かつ垂直に延び自由開口２２を有するバイブセクション２ｏが設けら れている。

形成するいかなる凝縮物も開口２２を通過して流出でき、洗浄若しくは浄化液体 は、ガス流の減少と共に開口を通って分配器１４内に上昇できる。分配バイブ２ ６には、はぼ一定の離隔関係で、該分配バイブ２６に面する流入開口６４を有す る複数の垂直直立型のベンチュリノズル２８が配置されている。各ベンチュリノ ズル２８は、その下部部分に浄化液体吸引開口２９を有し、他の部分に、処理さ れたガスの流出開口３１を有する。ベンチュリノズルの構成は、以下で詳細に説 明する。

第１区に示されるように、分配器］４は、液体槽３２内へ、槽の液面３４の下方 の所定深さまで下降されるようになっている。ベンチュリノズル２８の流出開口 ３１の大部分はすべて同一水準に、好適には槽液面から少なくとも０．５＋ｎ、 好ましくは２ｍの距離に配置されるのが良い。しかしながら、他の実施例におい ては、液体槽の液面の上方に流出開口を配置するのが都合が良いことがある。場 合によっては、容器１のカバー１３に近接して流出開口を配置し、液面３４に更 に近接して流出口１６を配置することが有利であることもある。ベンチュリノズ ル２８が液面３４の上方で終端している場合、汚染ガスを各ベンチュリノズル２ ８に通すための流入開口６４は、流出開口３１または液面３４の下方はぼ１−ま たはそれより下方に配置される。この高さの相違のために、汚染ガスがノズルの 下方配置流入開口６４に流入すると直ちに、各ベンチュリノズルで満足できる浄 化効果が常に得られる。汚染物若しくは不純物は、吸引開口２９を介して吸引さ れた液体により、ベンチュリパイプを通過中に取り出され、この液体はガスによ り小滴の形態で随伴される。そして、汚染物を伴う液体小滴は、一部、ベンチュ リノズル２８の流出パイプ４９の内面上の液体膜として、また一部、流出開口３ １と槽液面３４との間を通過中に、ガスから抽出される。液体を通過中に小滴を 抽出する際、所定の最小高度差が、満足できる分離を達成するために必要とされ る。更なる抽出若しくは分離は、液面３４の上方および／または後述の下流側セ パレータで行われ得る。

いかなる＠撃負荷もなしに、ガス浄化装置を通しての解放の初期段階において円 滑な始動状態を確保するために、各セクションは、高位置に配置され且つ他のノ ズルの上方で排出を行うベンチュリノズル２８′を有する２つの高所配置の短い サイドパイプ２６′を備えている。しかし、サイドバイア２６′の下方に延びる パイプセクション２０′は、他のパイプセクション２０と同じ高さまで延びてい る０、ｔな、分配器は、ベンチュリ装置２８に対する開口６４が徐々に深くなる 深さに配置され、もって作動セパレータの数がガス流の増加に伴って連続的に増 加するように構成されている。

液体槽の液面３４の上方には、流出口１６と連通ずるガス空間３５が配置されて いる。この空間３５は、ガス通過の際に槽内の気泡の発生に起因する槽容積の増 加、および汚染ガスが高温多湿である場合に生ずる凝縮物に起因する槽容積の増 加を吸収するように寸法法めされている。流出口１６は、ガスに残っている液体 小滴若しくは霧状小滴を分離するためのセパレータ装置を介して、大気中と連通 している。このセパレータ装置は、たとえはサイクロンや、砂利および石で満た された室等、適当な種類のもので良い。また、セパレータ装置は既知のセパレー タ装置の組合せとしても良い。

ガス浄化装置は以下のようにして運転される。無負荷状態において、洗浄液がベ ンチュリノズル２８の開口２９．３１、および下部開口２２を介して流入し、分 配器］４と流入パイプ１２内の内部液面４６が、外側の液面３４と同一高さとな るようになっている。ここで、カス浄化装置はつオータシールｍ能を有する。ガ スが放出されるプラント運転において乱れが生じた場合、圧力が増大し、内部液 面４６は押し下げられて、最終的に、ベンチュリノズル２８の最も高い流入開口 ６４に隣接するしきい部６５の下方に至る。

そして、ガスはこれらのベンチュリノズルを経て流出し、流入開口２９の通過中 に、微細に霧状化された液体小滴が吸引される。固体状、液体状、ガス状の汚染 物は、吸引によりガス流に引き込まれる液体小滴により吸収される。

ベンチュリノズルの開口３】と槽液面３４との間をガスが通過の際にもたらされ る第２の分離段階において、ガスは洗浄ボトル効果により更に浄化され、そこで 、汚染物２ダスト粒子およびガス状不純物を保有する液体小滴が洗浄液により捕 らえられるのである。小滴は既に、パイプ４９内で、パイプの内面上の膜の形で 成る程度取り出されている。第３の浄化段階は、図示しないが、前述の下流セパ レータ装置で行われる。

ガス汚染物の取出しは、液中に溶解されたイオンを化学反応により急速に消耗さ せるのを確保するための物質、即ちイオンと確実に反応させるための成分を有す る洗浄液を用いることによって、著しく促進させることができる　（いわゆる化 学的増幅）、たとえば、酸性ガス成分の抽出は、アルカリ成分が溶解された洗浄 液で促進され得る。ヨー素ガスの吸収は、洗浄液中に千オ硫酸ナトリウムを混合 することにより容易になる。

種々のセクションは、その間に配置された放射方向仕切り壁を有しても良い、こ れらは、サイドパイプ２６の端部が取着された放射方向仕切り壁６１の形をとる 。これは′ＰＡ造に安定性を更に付加するものである。随意に、このような仕切 り壁６】は中空で、下方および分配バイブ２６に向かって開いたものとしても良 い。その場合、これは洗浄液のための下部流入間口２２として機能する。

第４図は、分配パイプ、即ちサイドパイ１２６が、中間垂直連結パイプ２３なし でメインパイプ１８から直接延設されている本発明の他の実施例を示している。

第８図は更に別の実施例を示し、この実施例において、メインバイブ１８は、斜 め下方に延び、かつほぼ水平の分配バイブ２６が延設されている複数の上向き立 上りパイプ２４を持っている。ベンチュリノズル２８は分配パイプ２６上に配置 されている。ベンチュリノズル２８の流出開口３１の上方には、拡散装置ないし はスプレッダ装置３０が配置されている。流出カスが拡散装置に衝突すると、ガ スは小さな気泡に粉砕され、液体槽通過中におけるガスからの汚染物の分離を向 上させる。この実施例において、汚染ガスがベンチュリノズル２８を通って流出 できるように、メインバイブ１８の内部液面４６は立上りパイプ２４の下部開口 ６４のしきい縁６５よりも下側にあることが必要である。

このような態様において、同一立上りパイプのすべてのノズルは、実質的に同時 に作動を開始する。異なるメインバイブ１８の立上りパイプ２４は、１つの同一 パイブリングにおける立上りパイブリングがすべて同時に作動し始めるとは限ら ないように、異なるメインバイブ１８の立上リパイプリング２４は相互に異なる 高さに配置されるのが良い。

この発明に従ったガス浄化装置のためのベンチュリノズルの好適な実施例を第６ 図に示す、ベンチュリノズルは、流入部４】と、テーパ圧縮部４３と、円筒形ス ロート４５と、円錐形拡径部４７と、カバー５１とを備え、カバーの下方には横 向きの流出開口３１が配設されている。ベンチュリノズルはその下端部にスクリ ューねじ連結部５３を有し、ノズルを各サイドバイブ２６上の直立連結バイブ５ ５に取り付けるようになっている。圧縮部４３とスロート４５との間には、スロ ート４５に対面する鋭縁部５９を有する環状溝５７が配置されている。吸引開口 ２９は前記渭５７内に放出するようになっており、渭に流入する液体はその周囲 に円周方向に分配され得る。

講５７は２〜４Ｉの軸心方向長さを有することが適切であり、また圧縮部４３に 対面する溝縁部６３は、溝縁部５９の半径より０．５〜１１１１１大きい半径を 有する。溝縁部６３に隣接する圧縮部の壁に対する接線は、溝縁部５９の外側を 通過する。ガスがベンチュリノズルを通過する時、液体が渭５７内に吸引され、 鋭峰部５９の上流＠またはそれに隣接して、微細液滴の形態で分裂される。ガス 中の汚染物はこれらの液体小滴により、スロート４５、円錐形拡径部４７および 上部部分４９を通過する間に捕らえられる。したがってこの装置は、自己吸引型 ベンチュリセパレータである。

この発明において、処理されるガス１１当たり少なくとも０．５　ｋｇ、好まし くは２〜３ｋｇの液体、たとえば水が吸引開口２９を介して吸引されて、ベンチ ュリノズル３０内へ送られる。したがって、吸引開口２９および渭５７は、所定 の圧力降下において所望量の液体が吸引されるように寸法が決められている。各 ベンチュリノズルにおける最小圧力降下は、対応の下部開口６４と、流出開口３ １または液面３４のいずれか低い方との開の高度差により決定される。

ガスの満足できる浄化を達成するためには、はとんどの場合、１ｍまたはそれを 越える水柱の圧力降下が必要になる。約１．５ｍの圧力降下が好ましい。

図示の実施例において、スロートは１０ｍ＋ｎの径を有し、かつ上部部分４９は ２６日の径を有する。高度の浄化を達成するためには、スロート径は約３０箱粕 を越えてはならないことが分かっている。

第７図は、ベンチュリノズルと、液体の深度に対する圧力の依存状態を示す概略 図である。この関係において、直線Ａは液体の静水圧を表し、非直線Ｂはガス通 路の異なる部分での圧力を表している。ベンチュリノズルの収束部４３における 圧力降下は、ベンチュリを通るガス流の大きさを本貫的に決定する。吸引される 液体の量は、特に、吸引開口２９の下流のベンチュリ内の圧力降下により左右さ れる０図から分かるように、液体が吸引されるべき場合、分配開口６４と吸引開 口２９との間のガス通路における圧力降下は、液体の静水圧降下（高さり、）を 侃かに越えていなくてはならず、また、ガス通路における吸引開口２９の下流の 圧力降下は、液体槽の対応の静水圧降下（高さｈ２）よりも小さくなくてはなら ない３以上から、ベンチュリが交換されない場合に、増加された長さのバイブ４ ９はガス容積に対してより多くの液体を提供し、より短いバイブはより少ない液 体を提供することが分かるであろう、経験から、バイブ４９は、吸引開口２９が 分配開口６４の上方に配置されるその高さ以上の長さを有するのが好ましいこと が分かっている。

この発明は図示の実施例に限定されるわけではなく、図面を参照して述べられお よび／または図示された特徴は、以下の請求の範囲で限定されるこの発明の範囲 内で適当な態様で結合できる。尚、ベンチュリ構造、ベンチュリ装置若しくはベ ンチュリノズル〈符号２８）という語は、最も広い意味、即ち、実際のベンチュ リ部の上流および下流を提供する手段を有し、流入開口６４と流出開口３１との 間の流通路若しくはガス通路を形成するという意味で解釈されるべきである。

１？　７２ ７Ｂ ３１　２Ｒ’　１８　；）？　２Ｂ’ 補正書の翻訳文提出書く特許法第１８４条の８）昭和６３年　３月１７日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．洗浄液または浄化液を有する槽（３２）の液面（３４）の下方にガスを通し 、ガスを１つまたは複数、好適には複数の部分流として槽を上方に通過させるこ とによって、固体状、液体状および／またはガス状の汚染物からガス若しくはガ ス混合物を浄化する方法において、液体槽（３２）内に配置されたベンチュリ装 置（２８）に汚染ガスを通し、ベンチュリ装置を通過するガスの速度が増加する につれて生ずる圧力減少の結果として、液体槽から流通ガス内に液体を吸引する ことを特徴とするガス浄化方法。 ２．ベンチュリ装置内に吸引される液体がガス部分流を完全に囲み、好ましくは 包囲するようにし、および／または、部分流への分割に続く汚染ガスを、垂直上 方若しくは略垂直上方に流すことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のガス浄 化方法。 ３．１ｍ３の汚染ガスに対して少なくとも１ｋｇ、好適には２〜３ｋｇの液体が ベンチュリ装置に引き入れられ、ガスと混合されることを特徴とする請求の範囲 第１または２項に記載のガス浄化方法。 ４．液面（３４）と、液体がガスに混合される位置（吸引開口２９）との間の距 離の最後の部分、好ましくはその距離の半分以下を、ガスが気泡の形で液体を通 って上昇されるようにし、および／または、ガスが流入オリフィス（６４）を介 して通されるようにしたことを特徴とし、前記流入オリフィスが、液体槽（３２ ）により孤立されることができ、流入圧力が増加した場合により多数のベンチュ リ装置（２８）が作動するように、液面（３４）の下方に異なる深さに、そして 、対応のベンチュリ装置（２８）の流出オリフィス（３１）または液体槽の液面 （３４）の下方の好適には１ｍ以上の所定の深さに配置されている請求の範囲第 １、２または３項に記載のガス浄化方法。 ５．請求の範囲第１〜４項のいずれか１項に記載の方法を実施するためのガス浄 化装置であって、洗浄液または浄化液の槽（３２）が部分的に充填された容器（ １）と、流出ノズル（２８）と共働する複数のオリフィス（６４）を有している 分配装置（１４）に連結された汚染ガス用の流入口（１２）と、浄化ガス用の流 出口（１６）とを備えている前記ガス浄化装置において、液体槽（３２）の液面 （３４）の下方に配置され、かつ前記液体槽（３２）に向かって開いている吸引 開口（２９）が設けられているベンチュリ装置（２Ｓ）を特徴とするガス浄化装 置。 ６．吸引開口（２９）が、ベンチュリ装置（２８）のスロート（４５）および／ または前記装置の収束部（４３）内に、好ましくは前記装置（２８）のスロート （４５）の直ぐ上流に配置され、および／または、各ベンチュリ装置（２８）が 、好ましくは該ベンチュリ装置の対称軸心に垂直に延びる平面に対称的に配置さ れた複数の吸引開口（２９）を有していることを特徴とし、前記吸引開口は、ベ ンチュリ装置（２８）の内壁に設けられた環状溝（５７）内に放出するようにな っており、該環状溝（５７）は好適には鋭縁部（５９）により下流側と境界が定 められ、前記鋭縁部の直径は上流側縁部（６３）よりも小さい請求の範囲第５項 に記載のガス浄化装置。 ７．ベンチュリ装置（２８）が、下流側端部に配置され流出開口３１を有するパ イプ（４９）を備え、前記流出開口（３１）から吸引開口（２９）までの垂直距 離が、吸引開口（２９）かち分配装置（１４）の対応の流入オリフィス（６４） までの垂直距離よりも大きく、および／または、ベンチュリ装置（２８）が液体 槽により孤立されることができ且つ対応の流出オリフィス（３１）または液体槽 （３２）の液面の下方の少なくとも１ｍ、好適には１．５ｍの位置に配置された 流入オリフィス（６４）に連結されていることを特徴とする請求の範囲第５また は６項に記載のガス浄化装置。 ８．前記下流側端部に配置されたパイプ（４９）が軸心方向にカバー（５１）で 終端され、流出オリフィス（３１）がパイプ（４９）の円筒面に配置され、パイ プ（４９）が垂直または略垂直に配置されていることを特徴とする請求の範囲第 ７項に記載のガス浄化装置。 ９．各ベンチュリ装置（２８）のスロート（４５）が３０ｍｍ、好ましくは１５ ｍｍよりも小さな直径を有し、スロートの長さはその直径の１〜７倍であること を特徴とする請求の範囲第５〜８項のいずれか１項に記載のガス浄化装置。 １０．流出オリフィス（３１）が槽（３２）の液面（３４）の下方および／また は上方に配置されていることを特徴とする請求の範囲第１〜９項のいずれか１項 に記載のガス浄化装置。