JPH0420652B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0420652B2 JPH0420652B2 JP57062917A JP6291782A JPH0420652B2 JP H0420652 B2 JPH0420652 B2 JP H0420652B2 JP 57062917 A JP57062917 A JP 57062917A JP 6291782 A JP6291782 A JP 6291782A JP H0420652 B2 JPH0420652 B2 JP H0420652B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- liquid
- container
- plate
- rotary plate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 69
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 8
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 47
- 238000000034 method Methods 0.000 description 11
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 9
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 9
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 3
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 3
- GEHJYWRUCIMESM-UHFFFAOYSA-L sodium sulfite Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])=O GEHJYWRUCIMESM-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 235000010265 sodium sulphite Nutrition 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 1
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/18—Stationary reactors having moving elements inside
- B01J19/1868—Stationary reactors having moving elements inside resulting in a loop-type movement
- B01J19/1875—Stationary reactors having moving elements inside resulting in a loop-type movement internally, i.e. the mixture circulating inside the vessel such that the upwards stream is separated physically from the downwards stream(s)
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D19/00—Degasification of liquids
- B01D19/02—Foam dispersion or prevention
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
- B01F23/20—Mixing gases with liquids
- B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
- B01F23/233—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids using driven stirrers with completely immersed stirring elements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
- B01F23/20—Mixing gases with liquids
- B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
- B01F23/233—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids using driven stirrers with completely immersed stirring elements
- B01F23/2336—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids using driven stirrers with completely immersed stirring elements characterised by the location of the place of introduction of the gas relative to the stirrer
- B01F23/23362—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids using driven stirrers with completely immersed stirring elements characterised by the location of the place of introduction of the gas relative to the stirrer the gas being introduced under the stirrer
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
- B01F23/20—Mixing gases with liquids
- B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
- B01F23/2366—Parts; Accessories
- B01F23/2368—Mixing receptacles, e.g. tanks, vessels or reactors, being completely closed, e.g. hermetically closed
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
- B01F23/20—Mixing gases with liquids
- B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
- B01F23/237—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids characterised by the physical or chemical properties of gases or vapours introduced in the liquid media
- B01F23/2376—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids characterised by the physical or chemical properties of gases or vapours introduced in the liquid media characterised by the gas being introduced
- B01F23/23761—Aerating, i.e. introducing oxygen containing gas in liquids
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
- B01F27/80—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis
- B01F27/93—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis with rotary discs
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F33/00—Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
- B01F33/40—Mixers using gas or liquid agitation, e.g. with air supply tubes
- B01F33/402—Mixers using gas or liquid agitation, e.g. with air supply tubes comprising supplementary stirring elements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M27/00—Means for mixing, agitating or circulating fluids in the vessel
- C12M27/02—Stirrer or mobile mixing elements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M27/00—Means for mixing, agitating or circulating fluids in the vessel
- C12M27/18—Flow directing inserts
- C12M27/20—Baffles; Ribs; Ribbons; Auger vanes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
- B01F27/05—Stirrers
- B01F27/11—Stirrers characterised by the configuration of the stirrers
- B01F27/113—Propeller-shaped stirrers for producing an axial flow, e.g. shaped like a ship or aircraft propeller
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
- B01F27/05—Stirrers
- B01F27/11—Stirrers characterised by the configuration of the stirrers
- B01F27/115—Stirrers characterised by the configuration of the stirrers comprising discs or disc-like elements essentially perpendicular to the stirrer shaft axis
- B01F27/1151—Stirrers characterised by the configuration of the stirrers comprising discs or disc-like elements essentially perpendicular to the stirrer shaft axis with holes on the surface
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Zoology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Mixers Of The Rotary Stirring Type (AREA)
Description
本発明は、気液接触装置に関し、更に詳しく
は、液体中で気体を微細化し、液体との接触面積
を増加して気体と液体との接触効率を高めるため
の気液接触装置に関するものである。 従来から、液体中で気体を微細化することによ
り、気体と液体との接触を容易ならしめるために
種々の提案がなされている。例えば、 素焼板や焼結金属などの微細孔を通して、液
体中に気体を噴出させるもの。 エジエクターに加圧液を送入、エジエクター
作用により生じる負圧部分に気体を導入して、
微細化するもの。 プロペラの如き攪拌機を高速回転して、気体
の気泡を微細化するもの。 プロペラ攪拌機の回転軸、翼などを中空とな
し、これに穿つた孔より中空部を通して気体を
液中に噴出するもの。 側壁に孔を穿つた円管を液中で高速回転し、
円管の内部より気体を液中に噴出するもの。 等がある。然るに、これ等の方法では次のような
欠点がある。 の方法では、微細孔を気体が通過する際の圧
力損失が大きくなること。 の方法では、加圧液を送る為に大型のポンプ
が必要となり、又、導入可能な気体量が液体量に
比較して少ない為、動力消費が大きくなること。 及びの方法では、気体気泡の微細化の効率
が悪く、消費動力の大部分が液の攪拌に消費さ
れ、かつ又、気泡の平均径も比較的大きくなるこ
と。 の方法は、動力消費は比較的小さいが、微細
気泡の発生量が少なく、又、回転体内部へ気体を
導入するための機構が複雑となる欠点がある。 これらの事から、さらに他のの方法として、
特公昭55−50697号公報には消費動力をできるだ
け少なくし、かつ微細気泡を多量に効率よく発生
させる方法として、回転羽根を設けた回転体を高
速回転させ、回転体と平行に近接して設置された
散気管から吐出された気泡を剪断力で微細化する
方法が提案されている。しかしながら、この方法
は、消費動力は比較的小さくなり、微細気泡の発
生量もの方法に較べれば勝れているが、回転羽
根の液攪拌による消費動力を無視することが出来
ず、又、回転羽根を水平に設置した場合は液中に
回転羽根を保持するための軸受シール部を設けざ
る得ず、これは、たとえば、気液接触装置を醗酵
層として利用する場合等には、雑菌汚染の原因と
なる可能性があり好ましくない。更に、この方法
では、吐出された気体の全てが微細化されること
はなく、一部は、吐出された状態のまま剪断力を
受けず上昇する欠点があり、これは、回転羽根の
周囲に気体がまつわりついた場合に見られる現象
であり、特に気体の吹込量が、増加した場合著し
い。 本発明は、前記した従来技術における欠点を除
き、回転板攪拌の消費動力が小さく、しかも散気
管から吐出した気体の略全てをを効率よく微細化
して良好な気液混合体が得られ、かつ回転板の軸
受シール部を充填液と接することなく簡単に設け
ることもできる気液接触装置を新規に提供するも
のである。 なお、液中に軸受シール部を有してもかまわな
い場合は装置下部に回転駆動部を設置してもよ
い。 本発明者らは、気体を液中で微細化させる装置
について鋭意検討の結果、本発明を完成するに至
つた。 即ち、本発明は、液体を充填した容器内の下部
に気体を放出する散気管を備えた気液接触装置に
おいて、上記散気管に上方に近接して平板からな
る回転板を支軸を介して回転自在に設け、該回転
板の周縁部を容器の内周壁との間に液体流通用の
僅かな空隙をあけて容器内部を略遮断するように
配置すると共に、該回転板の周縁部近傍に上記散
気管から放出される気体を強制的に通過させて微
細化する多数の貫通口を設け、かつ上記回転板を
回転駆動する手段を設けたことを特徴とした気液
接触装置に関するものである。 さたに、本発明の装置は、上記特徴に加えて上
記回転板の上方に液体の旋回を邪魔する整流手段
を設けるようにしてもよい。本発明の装置に於い
て、用いる容器はその形状が竪型の円筒又は角筒
等の液体を充填する構造を持つものである。ま
た、本発明に於いて、気液接触装置内に設けられ
る散気手段は、通常、気体送入管と、その先端部
に取り付けられる散気管からなる。気体送入管
は、容器上部から挿入されてもよく、又側部ない
しは、底部から挿入されてもよい。散気管は、一
般には、液面下、容器底部に配置されるが、容器
中間に配置してもよい。しかし、いずれの場合も
回転板の下部に配置する。散気管の形状は、管
状、リング状、等いずれでもよいが、気体は均一
に、好ましくは回転板の下部中心部に吐出される
ことができるようにする。 上記、、散気管上部に設けられる回転板は、た
とえば、平板状の円板や多角形板でもよいが、さ
らに中央の軸受部分にボス部や補強部を設けた回
転体として形成することもできる。この回転板は
その周縁部において、板下部に吐出された気体が
押し上げる気液混相流を通過せしめる事の出来
る、あるいは、上昇流のエアリフト効果により回
転板下方を流れる気液混相流を通過せしめる事の
出来る、貫通および／又は欠損部分としての貫通
口、例えば、貫通孔、スリツト、クシ型溝、等を
有している。この貫通口は、散気管から放出され
る全ての気体を通過させるに十分な開口面積を有
し、かつその端縁で気体を微細に剪断するように
大略均等に配置されることが好ましく、更に回転
板外縁部により接近して配置されると、回転板の
下面全体に気体層が出来て、回転板の回転時の摩
擦抵抗を減少して、消費電力を小さくできるため
に望ましい。又、貫通口の形状は、円形、三角
形、正方形、長方形等どの様なものでもその端縁
で剪断効果を保つものであればよい。 さらに、貫通口の数、及び大きさは吐出される
気体の量、液体あるいは溶液の物性（密度、粘度
等）等の要因を考慮のうえ決定されるが、貫通口
の面積が多すぎると、気液の剪断以外に貫通口で
液体の攪拌作用が発生し、その結果回転板の攪拌
動力が大きくなり好ましくない。 又、回転板の表面は、より平滑である事が好ま
しく、液を攪拌するような、突起物や、付属物の
ない平面性の良好なものが好適であり、更に、回
転板全体として湾曲したり、波打つたりせずに回
転バランスがとれている事が望ましい。 尚、本発明における散気装置及び回転板は、１
槽の気液接触装置に、各１個のみならず、複数個
を設置してもよく、又、縦方向、横方向に設置し
てもよい。 以下、本発明を図面に示す実施例について、更
に詳細に説明する。 第１図に示す気液接触装置は、液体を充填した
竪型円筒状の容器内の底面近傍の下部中央に、
圧力気体源（図示せず）に接触した気体送入管
から気体を放出する多数の散気孔を穿けたリン
グ状の散気管を大略水平に備え、かつ該散気管
の上方に近接して、周縁部においてのみ上下方
向の気液の通過を許す多数の貫通口を周縁に設
けた平板からなる円板状の回転板を上記散気管
と大略同芯軸に水平に配置してその支軸を下
方向に縦走させて設けると共に、該回転板の端
縁と上記容器の内周壁との間に図示のように液
体流通用の僅な空隙をあけて容器の内部を略
遮断するように回転板を配置し、さらに上記回
転板の支軸を容器の底面の軸受に支承
させて、その支軸を回転駆動する手段として電
動機（図示せず）を設ける一方、上記回転板の
上方で容器の内周壁に沿い上下方向に縦走して
容器の直径方向に突出した容器内液体の旋回
を阻止する整流手段として複数の邪魔板を設け
たのものである。上記の如き構成よりなる気液接
触装置において、容器内に液体を充填し、かつ
回転板を高速に回転して、散気管から気体を
液中に放出させると、回転板の回転により回転
板の上下両側では遠心流が生じ、散気管から放
出される気体は回転板の下面の中央部に溜ま
り、この溜まつた気体が徐々に回転板の下面に
広がつて行き、貫通口に達する。よつて、散気
管から回転板の中央下方へ放出される全ての気体
と上記空隙から回転板の外周下方へ流入する一部
の液体が一体的に回転板の貫通口を下方から上方
へ通過するようになるためにその際貫通口の端縁
で気液が剪断されて微細化しその微細気泡が液体
中に混合され、かつ該微細気泡と共に回転板の上
方へ流れる気液混合体が上記整流手段の案内で旋
回されずに整流として順次容器内を上昇する。か
つ、回転板の下面に気体層が生じるため、回転
板の回転時の摩擦抵抗が少なく、回転に要する
消費動力を少なくすることが出来る。 上記した気液接触装置の容器は、一実験例と
して、内径が145mm（空塔断面積が165cm2）で、高
さが1000mmの円筒を用い、該円筒の大略全体に液
を充填する。容器内の底面近くに管径５mmで50
mmの環状に形成した散気管を大略底面と平行に設
けて、散気管の上面に穿けた散気孔から、一実験
例として、通気量1VVMの空気を容器の液体中
に放出して、空塔ガス速度1.05cm／sec、平均ガ
ス滞留時間約6secを得る。散気管の26mm上方に回
転板として、例えば、直径100mm、厚さ３mmの円
板を容器の中央で容器内周壁との間に22.5mmの空
隙（総クリアランス面積86.5cm2）をおいて、容器
底面と大略平行に設ける。回転板の周縁に設ける
貫通口は、第３図のスリツト溝型、第４図のスり
ツト穴型、第５図のスリツト溝とスりツト穴型、
第６図の穴型、第７図のスリツト溝と穴型、第８
図の横スリツト穴型等がある。第３図のスリツト
溝型は回転板の外径R0を100〜140mmとしてスリ
ツト溝の長さを10〜14mm、巾を２〜３mm、ピツチ
を４〜７mm（円板面積78.5〜154cm2としてスリツ
ト面積14.4〜14.8cm2）として、回転板の周速度を
内側5.65〜5.86m／sec、外側7.33m／secにした場
合にスリツト溝を通るガス速度（空塔基準）が
11.7〜12.0cm／secとなる。第４図のスリツト穴は
回転板の外径R0を100〜140mmとしてスリツト溝
の長さ10〜14mm、巾２〜３mm、ピツチ４〜７mmと
し、第５図のスリツト溝とスリツト穴は回転板の
外径R0を100〜140mmとして、スリツト溝の長さ
14mm、巾２〜３mm、ピツチ６〜８mmとし、かつス
リツト穴の長さ12mm、巾12mm、ピツチ６〜８mmと
する。第６図の穴は回転板の外径R0を100〜140
mmとして直径2.0〜3.0mm、穴ピツチ3.5〜4.5、ピ
ツチ角度θ4〜5°とし、第７図のスリツト溝と穴
は、回転板の外径R0を100〜140mmとして、スリ
ツト溝の長さ10〜14mm、巾２〜３mm、ピツチ６〜
８mmとし、穴の径20mmとする。第８図の横スリツ
ト穴は、回転板の外径R0を100〜140mmとしてス
リツトの長さ10〜14mm、巾２〜３mmとし周方向ピ
ツチ13〜19mm、径方向ピツチ3.5〜6.0mmとする。
容器の内周壁に設ける邪魔板は回転板の上方
34mmの所に長さ700mm、巾27.5mm、厚み３mmの平
板を４枚夫々容器の軸線と大略平行にして取付け
る。なお、上記の回転板はその中央に設けた回転
用支軸を容器の軸線上に配置して、その先端を散
気管の中心を通して容器の底面に設けた軸受に密
封しかつ回転自在に支承させ、支軸の突出端を電
動機に連結する。回転板の支軸は第１０図に示す
如く容器の上方へ取り出してその突出端に電動機
を設ければ支軸の軸受を密封する必要はなくな
る。また第１１図に示す如く容器の底部を狭乍形
状に形成してもよい。さらに第１２図に示す如く
散気管を一対の棒状管で形成してもよい。また、
邪魔板は、容器の内周面より中央に向けて取り付
けた少なくとも１枚以上の平板状のものまたはコ
イル管状のものでもよく、いづれにしても回転板
の上方位置に配置して容器の下部から上部へ上昇
する気液の旋回を邪魔して一種の上下方向への整
流作用を行はせしめるものであればよい。 いづれにしても、本発明は容器内に気体吐出用
散気管を備えた気液接触装置に於いて、該散気装
置の上部に、気液が上下方向に通過し得る貫通口
を有する平板からなる水平方向の回転板を設置し
たことを特徴とするもので、容器に液体を充填
し、通気された気体が、散気管により液中に吐出
されて、気液混相流となり上昇し、回転板の貫通
口を通り上昇する際に、この回転板は回転してい
るため、気泡は貫通口の端縁で切断され微細化さ
れて容器内へ分散されていくことになる。 実験例 第１図に示した形式の気液接触装置を用いて、
5W／Ｖ％の亜硫酸ソーダ溶液を空気酸化した場
合の実験結果を第１表及び第９図に示す。 実験装置の仕様は以下の通りである。 気液接触容器：145mmφ×1000mmＨ 散気管：内径５mmφステンレスパイプを直径50
mmに環状とし、1.0mmφを５ケ穿つたもの。 回転板：Ａ 第３図の板：直径100mmφスリツ
ト：巾２mm×深さ10mm 72ケ Ｂ 第３図の板：直径140mmφスリツト；巾
2.5mm×深さ８mm 74ケ Ｃ 第６図の板；直径140mmφ2.4mmφ孔360配
置 実験条件は、以下の如し、 ・ 亜硫酸ソーダー濃度：5W／Ｖ％ ・ 触媒CuSO4・5H2Ｏ添加量：0.001mol ・ 槽内仕込量：10 ・ 空気吹込量：10／min（1VVM） ・ 回転多孔板回転数：800〜1600rpm ・ 反応温度：30℃ ・ 分析方法：ヨードメトリー 酸素移動速度（OTR）は次式に従つて算出
した。 OTR＝C1−C2／２（θ2−θ1） OTR：酸素移動速度（ｇ−mol／ml・min） C1，C2：時間θ1，θ2に於ける Na2SO3濃度（ｇ−mol／ml） θ1，θ2：サンプリング時間（min） （ｇ−mol／ml・min）×６×107→（ｇ−mol／
m3・Hr） 又、攪拌所要動力は、回転トルクメーターを用
いた。攪拌所要動力の計算式は次式に従つて算出
した。 Ｐ＝1.027×10-6×Ｒ×（ｔ−t0）／ｖ Ｐ：攪拌所要動力（KW／m3） Ｒ：回転数 （rpm） ｔ：トオル測定値（ｇ−ｍ） t0：空トルク測定値（ｇ−ｍ） ｖ：液仕込量 （m3） 実験結果
は、液体中で気体を微細化し、液体との接触面積
を増加して気体と液体との接触効率を高めるため
の気液接触装置に関するものである。 従来から、液体中で気体を微細化することによ
り、気体と液体との接触を容易ならしめるために
種々の提案がなされている。例えば、 素焼板や焼結金属などの微細孔を通して、液
体中に気体を噴出させるもの。 エジエクターに加圧液を送入、エジエクター
作用により生じる負圧部分に気体を導入して、
微細化するもの。 プロペラの如き攪拌機を高速回転して、気体
の気泡を微細化するもの。 プロペラ攪拌機の回転軸、翼などを中空とな
し、これに穿つた孔より中空部を通して気体を
液中に噴出するもの。 側壁に孔を穿つた円管を液中で高速回転し、
円管の内部より気体を液中に噴出するもの。 等がある。然るに、これ等の方法では次のような
欠点がある。 の方法では、微細孔を気体が通過する際の圧
力損失が大きくなること。 の方法では、加圧液を送る為に大型のポンプ
が必要となり、又、導入可能な気体量が液体量に
比較して少ない為、動力消費が大きくなること。 及びの方法では、気体気泡の微細化の効率
が悪く、消費動力の大部分が液の攪拌に消費さ
れ、かつ又、気泡の平均径も比較的大きくなるこ
と。 の方法は、動力消費は比較的小さいが、微細
気泡の発生量が少なく、又、回転体内部へ気体を
導入するための機構が複雑となる欠点がある。 これらの事から、さらに他のの方法として、
特公昭55−50697号公報には消費動力をできるだ
け少なくし、かつ微細気泡を多量に効率よく発生
させる方法として、回転羽根を設けた回転体を高
速回転させ、回転体と平行に近接して設置された
散気管から吐出された気泡を剪断力で微細化する
方法が提案されている。しかしながら、この方法
は、消費動力は比較的小さくなり、微細気泡の発
生量もの方法に較べれば勝れているが、回転羽
根の液攪拌による消費動力を無視することが出来
ず、又、回転羽根を水平に設置した場合は液中に
回転羽根を保持するための軸受シール部を設けざ
る得ず、これは、たとえば、気液接触装置を醗酵
層として利用する場合等には、雑菌汚染の原因と
なる可能性があり好ましくない。更に、この方法
では、吐出された気体の全てが微細化されること
はなく、一部は、吐出された状態のまま剪断力を
受けず上昇する欠点があり、これは、回転羽根の
周囲に気体がまつわりついた場合に見られる現象
であり、特に気体の吹込量が、増加した場合著し
い。 本発明は、前記した従来技術における欠点を除
き、回転板攪拌の消費動力が小さく、しかも散気
管から吐出した気体の略全てをを効率よく微細化
して良好な気液混合体が得られ、かつ回転板の軸
受シール部を充填液と接することなく簡単に設け
ることもできる気液接触装置を新規に提供するも
のである。 なお、液中に軸受シール部を有してもかまわな
い場合は装置下部に回転駆動部を設置してもよ
い。 本発明者らは、気体を液中で微細化させる装置
について鋭意検討の結果、本発明を完成するに至
つた。 即ち、本発明は、液体を充填した容器内の下部
に気体を放出する散気管を備えた気液接触装置に
おいて、上記散気管に上方に近接して平板からな
る回転板を支軸を介して回転自在に設け、該回転
板の周縁部を容器の内周壁との間に液体流通用の
僅かな空隙をあけて容器内部を略遮断するように
配置すると共に、該回転板の周縁部近傍に上記散
気管から放出される気体を強制的に通過させて微
細化する多数の貫通口を設け、かつ上記回転板を
回転駆動する手段を設けたことを特徴とした気液
接触装置に関するものである。 さたに、本発明の装置は、上記特徴に加えて上
記回転板の上方に液体の旋回を邪魔する整流手段
を設けるようにしてもよい。本発明の装置に於い
て、用いる容器はその形状が竪型の円筒又は角筒
等の液体を充填する構造を持つものである。ま
た、本発明に於いて、気液接触装置内に設けられ
る散気手段は、通常、気体送入管と、その先端部
に取り付けられる散気管からなる。気体送入管
は、容器上部から挿入されてもよく、又側部ない
しは、底部から挿入されてもよい。散気管は、一
般には、液面下、容器底部に配置されるが、容器
中間に配置してもよい。しかし、いずれの場合も
回転板の下部に配置する。散気管の形状は、管
状、リング状、等いずれでもよいが、気体は均一
に、好ましくは回転板の下部中心部に吐出される
ことができるようにする。 上記、、散気管上部に設けられる回転板は、た
とえば、平板状の円板や多角形板でもよいが、さ
らに中央の軸受部分にボス部や補強部を設けた回
転体として形成することもできる。この回転板は
その周縁部において、板下部に吐出された気体が
押し上げる気液混相流を通過せしめる事の出来
る、あるいは、上昇流のエアリフト効果により回
転板下方を流れる気液混相流を通過せしめる事の
出来る、貫通および／又は欠損部分としての貫通
口、例えば、貫通孔、スリツト、クシ型溝、等を
有している。この貫通口は、散気管から放出され
る全ての気体を通過させるに十分な開口面積を有
し、かつその端縁で気体を微細に剪断するように
大略均等に配置されることが好ましく、更に回転
板外縁部により接近して配置されると、回転板の
下面全体に気体層が出来て、回転板の回転時の摩
擦抵抗を減少して、消費電力を小さくできるため
に望ましい。又、貫通口の形状は、円形、三角
形、正方形、長方形等どの様なものでもその端縁
で剪断効果を保つものであればよい。 さらに、貫通口の数、及び大きさは吐出される
気体の量、液体あるいは溶液の物性（密度、粘度
等）等の要因を考慮のうえ決定されるが、貫通口
の面積が多すぎると、気液の剪断以外に貫通口で
液体の攪拌作用が発生し、その結果回転板の攪拌
動力が大きくなり好ましくない。 又、回転板の表面は、より平滑である事が好ま
しく、液を攪拌するような、突起物や、付属物の
ない平面性の良好なものが好適であり、更に、回
転板全体として湾曲したり、波打つたりせずに回
転バランスがとれている事が望ましい。 尚、本発明における散気装置及び回転板は、１
槽の気液接触装置に、各１個のみならず、複数個
を設置してもよく、又、縦方向、横方向に設置し
てもよい。 以下、本発明を図面に示す実施例について、更
に詳細に説明する。 第１図に示す気液接触装置は、液体を充填した
竪型円筒状の容器内の底面近傍の下部中央に、
圧力気体源（図示せず）に接触した気体送入管
から気体を放出する多数の散気孔を穿けたリン
グ状の散気管を大略水平に備え、かつ該散気管
の上方に近接して、周縁部においてのみ上下方
向の気液の通過を許す多数の貫通口を周縁に設
けた平板からなる円板状の回転板を上記散気管
と大略同芯軸に水平に配置してその支軸を下
方向に縦走させて設けると共に、該回転板の端
縁と上記容器の内周壁との間に図示のように液
体流通用の僅な空隙をあけて容器の内部を略
遮断するように回転板を配置し、さらに上記回
転板の支軸を容器の底面の軸受に支承
させて、その支軸を回転駆動する手段として電
動機（図示せず）を設ける一方、上記回転板の
上方で容器の内周壁に沿い上下方向に縦走して
容器の直径方向に突出した容器内液体の旋回
を阻止する整流手段として複数の邪魔板を設け
たのものである。上記の如き構成よりなる気液接
触装置において、容器内に液体を充填し、かつ
回転板を高速に回転して、散気管から気体を
液中に放出させると、回転板の回転により回転
板の上下両側では遠心流が生じ、散気管から放
出される気体は回転板の下面の中央部に溜ま
り、この溜まつた気体が徐々に回転板の下面に
広がつて行き、貫通口に達する。よつて、散気
管から回転板の中央下方へ放出される全ての気体
と上記空隙から回転板の外周下方へ流入する一部
の液体が一体的に回転板の貫通口を下方から上方
へ通過するようになるためにその際貫通口の端縁
で気液が剪断されて微細化しその微細気泡が液体
中に混合され、かつ該微細気泡と共に回転板の上
方へ流れる気液混合体が上記整流手段の案内で旋
回されずに整流として順次容器内を上昇する。か
つ、回転板の下面に気体層が生じるため、回転
板の回転時の摩擦抵抗が少なく、回転に要する
消費動力を少なくすることが出来る。 上記した気液接触装置の容器は、一実験例と
して、内径が145mm（空塔断面積が165cm2）で、高
さが1000mmの円筒を用い、該円筒の大略全体に液
を充填する。容器内の底面近くに管径５mmで50
mmの環状に形成した散気管を大略底面と平行に設
けて、散気管の上面に穿けた散気孔から、一実験
例として、通気量1VVMの空気を容器の液体中
に放出して、空塔ガス速度1.05cm／sec、平均ガ
ス滞留時間約6secを得る。散気管の26mm上方に回
転板として、例えば、直径100mm、厚さ３mmの円
板を容器の中央で容器内周壁との間に22.5mmの空
隙（総クリアランス面積86.5cm2）をおいて、容器
底面と大略平行に設ける。回転板の周縁に設ける
貫通口は、第３図のスリツト溝型、第４図のスり
ツト穴型、第５図のスリツト溝とスりツト穴型、
第６図の穴型、第７図のスリツト溝と穴型、第８
図の横スリツト穴型等がある。第３図のスリツト
溝型は回転板の外径R0を100〜140mmとしてスリ
ツト溝の長さを10〜14mm、巾を２〜３mm、ピツチ
を４〜７mm（円板面積78.5〜154cm2としてスリツ
ト面積14.4〜14.8cm2）として、回転板の周速度を
内側5.65〜5.86m／sec、外側7.33m／secにした場
合にスリツト溝を通るガス速度（空塔基準）が
11.7〜12.0cm／secとなる。第４図のスリツト穴は
回転板の外径R0を100〜140mmとしてスリツト溝
の長さ10〜14mm、巾２〜３mm、ピツチ４〜７mmと
し、第５図のスリツト溝とスリツト穴は回転板の
外径R0を100〜140mmとして、スリツト溝の長さ
14mm、巾２〜３mm、ピツチ６〜８mmとし、かつス
リツト穴の長さ12mm、巾12mm、ピツチ６〜８mmと
する。第６図の穴は回転板の外径R0を100〜140
mmとして直径2.0〜3.0mm、穴ピツチ3.5〜4.5、ピ
ツチ角度θ4〜5°とし、第７図のスリツト溝と穴
は、回転板の外径R0を100〜140mmとして、スリ
ツト溝の長さ10〜14mm、巾２〜３mm、ピツチ６〜
８mmとし、穴の径20mmとする。第８図の横スリツ
ト穴は、回転板の外径R0を100〜140mmとしてス
リツトの長さ10〜14mm、巾２〜３mmとし周方向ピ
ツチ13〜19mm、径方向ピツチ3.5〜6.0mmとする。
容器の内周壁に設ける邪魔板は回転板の上方
34mmの所に長さ700mm、巾27.5mm、厚み３mmの平
板を４枚夫々容器の軸線と大略平行にして取付け
る。なお、上記の回転板はその中央に設けた回転
用支軸を容器の軸線上に配置して、その先端を散
気管の中心を通して容器の底面に設けた軸受に密
封しかつ回転自在に支承させ、支軸の突出端を電
動機に連結する。回転板の支軸は第１０図に示す
如く容器の上方へ取り出してその突出端に電動機
を設ければ支軸の軸受を密封する必要はなくな
る。また第１１図に示す如く容器の底部を狭乍形
状に形成してもよい。さらに第１２図に示す如く
散気管を一対の棒状管で形成してもよい。また、
邪魔板は、容器の内周面より中央に向けて取り付
けた少なくとも１枚以上の平板状のものまたはコ
イル管状のものでもよく、いづれにしても回転板
の上方位置に配置して容器の下部から上部へ上昇
する気液の旋回を邪魔して一種の上下方向への整
流作用を行はせしめるものであればよい。 いづれにしても、本発明は容器内に気体吐出用
散気管を備えた気液接触装置に於いて、該散気装
置の上部に、気液が上下方向に通過し得る貫通口
を有する平板からなる水平方向の回転板を設置し
たことを特徴とするもので、容器に液体を充填
し、通気された気体が、散気管により液中に吐出
されて、気液混相流となり上昇し、回転板の貫通
口を通り上昇する際に、この回転板は回転してい
るため、気泡は貫通口の端縁で切断され微細化さ
れて容器内へ分散されていくことになる。 実験例 第１図に示した形式の気液接触装置を用いて、
5W／Ｖ％の亜硫酸ソーダ溶液を空気酸化した場
合の実験結果を第１表及び第９図に示す。 実験装置の仕様は以下の通りである。 気液接触容器：145mmφ×1000mmＨ 散気管：内径５mmφステンレスパイプを直径50
mmに環状とし、1.0mmφを５ケ穿つたもの。 回転板：Ａ 第３図の板：直径100mmφスリツ
ト：巾２mm×深さ10mm 72ケ Ｂ 第３図の板：直径140mmφスリツト；巾
2.5mm×深さ８mm 74ケ Ｃ 第６図の板；直径140mmφ2.4mmφ孔360配
置 実験条件は、以下の如し、 ・ 亜硫酸ソーダー濃度：5W／Ｖ％ ・ 触媒CuSO4・5H2Ｏ添加量：0.001mol ・ 槽内仕込量：10 ・ 空気吹込量：10／min（1VVM） ・ 回転多孔板回転数：800〜1600rpm ・ 反応温度：30℃ ・ 分析方法：ヨードメトリー 酸素移動速度（OTR）は次式に従つて算出
した。 OTR＝C1−C2／２（θ2−θ1） OTR：酸素移動速度（ｇ−mol／ml・min） C1，C2：時間θ1，θ2に於ける Na2SO3濃度（ｇ−mol／ml） θ1，θ2：サンプリング時間（min） （ｇ−mol／ml・min）×６×107→（ｇ−mol／
m3・Hr） 又、攪拌所要動力は、回転トルクメーターを用
いた。攪拌所要動力の計算式は次式に従つて算出
した。 Ｐ＝1.027×10-6×Ｒ×（ｔ−t0）／ｖ Ｐ：攪拌所要動力（KW／m3） Ｒ：回転数 （rpm） ｔ：トオル測定値（ｇ−ｍ） t0：空トルク測定値（ｇ−ｍ） ｖ：液仕込量 （m3） 実験結果
【表】
【表】
上記第１表の数値を従来形式の気液接触装置の
結果と比較してOTRと攪拌動力の関係線図（通
気量1VVM、いずれも常圧下）として示したも
のが第９図である。第９図から本発明の気液接触
装置が従来形式のものに比べて数段と少ない攪拌
動力で気体の良好な微細化が出来ることが分る。
結果と比較してOTRと攪拌動力の関係線図（通
気量1VVM、いずれも常圧下）として示したも
のが第９図である。第９図から本発明の気液接触
装置が従来形式のものに比べて数段と少ない攪拌
動力で気体の良好な微細化が出来ることが分る。
第１図は本発明にかかる気液接触装置の一実施
例を示す断面図、第２図は第１図の上面図、第３
図ａ，ｂ，ｃ、第４図ａ，ｂ、第５図ａ，ｂ、第
６図ａ，ｂ、第７図ａ，ｂ、第８図ａ，ｂは夫々
第１図の装置の回転板の種々の変形例を示す説明
図、第９図はOTR−攪拌動力線図、第１０図乃
至第１２図は第１図の変形例を示す断面図であ
る。 １……容器、４……散気管、５……貫通口、６
……回転板、８……空隙、１１……邪魔板。
例を示す断面図、第２図は第１図の上面図、第３
図ａ，ｂ，ｃ、第４図ａ，ｂ、第５図ａ，ｂ、第
６図ａ，ｂ、第７図ａ，ｂ、第８図ａ，ｂは夫々
第１図の装置の回転板の種々の変形例を示す説明
図、第９図はOTR−攪拌動力線図、第１０図乃
至第１２図は第１図の変形例を示す断面図であ
る。 １……容器、４……散気管、５……貫通口、６
……回転板、８……空隙、１１……邪魔板。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 液体を充填した容器内の下部に気体を放出す
る散気管を備えた気液接触装置において、 上記散気管の上方に近接して平板からなる回転
板を支軸を介して回転自在に設け、該回転板の周
縁部を容器の内周壁との間に液体流通用の僅かな
空隙をあけて容器内部を略遮断するように配置す
ると共に、該回転板の周縁部近傍に上記散気管か
ら放出される気体を強制的に通過させて微細化す
る多数の貫通口を設け、かつ、上記回転板を回転
駆動する手段を設けたことを特徴とする気液接触
装置。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載した装置におい
て、さらに上記回転板の上方に液体の旋回を邪魔
する整流手段を設けたことを特徴とするもの。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57062917A JPS58186425A (ja) | 1982-04-14 | 1982-04-14 | 気液接触装置 |
| US06/484,552 US4519959A (en) | 1982-04-14 | 1983-04-13 | Gas-liquid contacting apparatus |
| DE3313382A DE3313382A1 (de) | 1982-04-14 | 1983-04-13 | Gas-fluessigkeit-kontaktiervorrichtung |
| GB08310104A GB2121701B (en) | 1982-04-14 | 1983-04-14 | Gas-liquid contacting apparatus |
| CH2007/83A CH662750A5 (de) | 1982-04-14 | 1983-04-14 | Gas-fluessigkeits-kontaktiervorrichtung. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57062917A JPS58186425A (ja) | 1982-04-14 | 1982-04-14 | 気液接触装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58186425A JPS58186425A (ja) | 1983-10-31 |
| JPH0420652B2 true JPH0420652B2 (ja) | 1992-04-06 |
Family
ID=13214078
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57062917A Granted JPS58186425A (ja) | 1982-04-14 | 1982-04-14 | 気液接触装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58186425A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006188726A (ja) * | 2005-01-04 | 2006-07-20 | Fujikura Ltd | 金属粉の製造装置及び金属粉の製造方法 |
| JP5720665B2 (ja) * | 2012-12-11 | 2015-05-20 | 住友金属鉱山株式会社 | 重金属除去方法及び重金属除去装置 |
| JP5942830B2 (ja) * | 2012-12-11 | 2016-06-29 | 住友金属鉱山株式会社 | 撹拌反応装置 |
| JP5700029B2 (ja) * | 2012-12-11 | 2015-04-15 | 住友金属鉱山株式会社 | 硫化水素を含む貧液の処理方法及び処理装置 |
| JP2017113687A (ja) * | 2015-12-22 | 2017-06-29 | アイシン精機株式会社 | 気液混合装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4829677A (ja) * | 1971-08-21 | 1973-04-19 | ||
| JPS5520736A (en) * | 1978-08-01 | 1980-02-14 | Shiseido Co Ltd | Cosmetic |
-
1982
- 1982-04-14 JP JP57062917A patent/JPS58186425A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4829677A (ja) * | 1971-08-21 | 1973-04-19 | ||
| JPS5520736A (en) * | 1978-08-01 | 1980-02-14 | Shiseido Co Ltd | Cosmetic |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58186425A (ja) | 1983-10-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4519959A (en) | Gas-liquid contacting apparatus | |
| WO2020082607A1 (zh) | 粉体液体混合机 | |
| EP0099078B1 (en) | Process and apparatus for mixing a gas and a liquid | |
| US4290885A (en) | Aeration device | |
| US3814396A (en) | Aeration apparatus | |
| GB1584468A (en) | Apparatus for sparging gas into liquid | |
| JPH062219B2 (ja) | 改良気液ミキサー | |
| USRE32562E (en) | Process and apparatus for mixing a gas and a liquid | |
| WO2023151308A1 (zh) | 一种具有自吸和气液分散功能的搅拌器 | |
| EP1309394B1 (en) | Mixing apparatus and method for mixing gas in a closed reactor | |
| JPH0420652B2 (ja) | ||
| AU2001279845A1 (en) | Mixing apparatus and method for mixing gas in a closed reactor | |
| JPH0321211B2 (ja) | ||
| JP2776723B2 (ja) | 攪拌型発酵槽 | |
| JP2016137454A (ja) | 気液混合装置および微細気泡混合液の製造方法 | |
| JP2008274394A (ja) | 酸洗装置及び方法 | |
| JP3637294B2 (ja) | 曝気機 | |
| JPH1028853A (ja) | 気液用撹拌翼 | |
| JP2000189774A (ja) | 気体溶解装置 | |
| JP2519058Y2 (ja) | 培養装置 | |
| JPS5938815B2 (ja) | 液中における気泡の微細化放出装置 | |
| JP2810560B2 (ja) | 高粘性発酵液の通気撹拌方法 | |
| JP3455467B2 (ja) | 曝気装置 | |
| CN220034258U (zh) | 一种旋转曝气盘 | |
| SU1344742A1 (ru) | Аппарат дл аэрации жидкости |