JPH05500632A - ガス―液体接触を効果的に行う方法および装置 - 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−液体接触を効果的に行う方法および装置技術分野 本発明は、液相またはスラリーと接触させ、ガス成分を不溶性相に化学的変換を 行うことにより、ガス流から揮発性成分を除去するための方法および装置に関す るものである。

関連技術 本出願は、出願中の米国特許、出願番号４４６，７７６、出願日１９８６年１２ 月６日の追加出願である米国特許、出願番号５８２，４２３、出願日１９９０年 ９月１４日の追加出願である。

背景技術 多くのガス流には、望ましくなく、大気中に排出または次の工程に移行する前に ガス流から除去する必要のある成分が含まれている。当該成分の一つは硫化水素 であり、別の成分は二酸化硫黄である。

硫化水素は、その量は異なるものの、多くのガス流、例えば硫黄化合物を含む天 然ガスおよび各種工場からの排出ガス中に含まれている。硫化水素は悪臭を発し 、強い毒性を有し、多くの触媒反応を阻害するため、当該ガス流から除去するこ とは望ましく、また除去する必要が多い。

硫化水素の除去に有効な、いくつかのプロセスが市販されている。これらは、溶 媒による吸収等のプロセスでまず硫化水素をそのまま除去し、ついでクラウスの プラント等の第二段階で硫黄元素に変換するものである。当該市販プロセスには 、ストレフトフォード、Ｌ〇−ＣＡＴ、ユニサルフ、サルフエロックス、ハイパ ーイオン等液相酸化プロセスを用い、通常、反応および再生過程で硫化水素の除 去および硫黄元素への変換を行うものがある。

カナダ特許１，２１２，８１９号およびその対応する米国特許４，９１９，９１ ４号で開示された技術内容をここに合わせて参照すると、これらの特許では、回 転中の浮遊セルの浸漬部位で鉄のキレート液と密接に接触させて硫化水素を酸化 し、酸化で生成した硫黄粒子を硫化水素減損ガスの気泡により浮遊させることに よって、ガス流から硫化水素を除去するプロセスが記載されている。

燃料油、燃料ガス、石油コークスおよび石炭、ならびにその他の製造物等の合壁 炭素燃料を燃焼すると、二酸化硫黄を含む排気ガスが生成する。このような二酸 化硫黄を含むガスを大気中に排出すると、多くの植物およびその他の生物に有害 な「酸性雨」の現象が起こる漂因となる。このような排出物を減少させるため、 多くの提案が行われている。

ガス−液体接触方法に関して、米国特許庁で検索した結果、本発明に最も関連が ある特許として以下の米国特許が明らかになった。

米国特許２．２７４．６５８号、２．２９４，８２７号、３．２７３．８６５号 、４．６８３，０６２号、４．７８９．４６９号 米国特許２．２７４．６５８号及び２，２９４．８２７号（Ｂｏｏｔｈ）では、 羽根車によりガス気泡を分布させて生じる攪拌および通気によって、液体媒体、 特にレーヨン紡績により排出された廃棄液から、溶解した揮発性物質および懸濁 した不純物を除去する目的で、ガスを液体媒体中に引き込み、液体媒体中でガス を気泡として分散させる羽根車の使用について記載している。

溶解したガスを液相から除去する過程で、懸濁した固体成分を浮遊かすとして液 相から除去する。本先行発明で記載されたプロセスは、液相からの揮発性成分の 除去を目的として、容器内で液体媒体と接触させるものである。

これらの参照特許では、液相に導入することによるガス流からの成分の除去に関 して考察もしくは提案は行われていない。さらに、これらの特許では、ここで要 求されるような、この種の除去を有効に行うための羽根車−側板の要素の決定的 な組合せについて記載されていない。

米国特許３．２７３，８６５号には、下水処理用の通風装置が記載されている。

多数の平板から成る高速の羽根車により液体中に渦を形成し、それによって水相 中に空気を引き込み、水相を循環する。Ｂｏｏｔｈによる２件の参照特許の場合 と同様に、本先行発明も、液相成分を処理するための液相の通気に関わるもので 、それ以外何もない。さらに、この参照特許でも、ここで要求されるような、こ の種の除去を有効に行うための羽根車−側板の要素の組合せについて記載、或い は提案はない。

米国特許４，６８３．０６２号には、生体触媒反応を有効に行うため、液体／固 体接触を起こさせることのできる多孔性回動体が記載されている。この参照特許 では、ガス−液体接触が有効に行われるような装置について記載されていない。

米国特許４．７８９，４６９号には、ガスを液体中に取り込み、もしくは液体か ら除去する一連の回転板から成る装置が記載されている。この特許でも、ここで 要求されるような羽根車−側板の要素について記載、或いは提案は行われていな い。

その他にも多数のガス−液体接触および浮遊装置が文献に記載されている。以下 に例を、挙げる。

（ａ）　１Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｓｅｌｆ−Ｉｎｄｕｃｉｎｇ　Ｄｉ ｓｃ＋ｅｎｓｅｒ　ｆｏｒ　Ｇａｓ／Ｌｉｑｕｉｄ　ａｎｄ　Ｌｉｑｕｉｄ／Ｌ ｉｑｕｉｄ　Ｓｙｓｔｅｍｓｏ、Ｋｏｅｎら、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ　ｏｆ　ｔ ｈｅ　５ｅｃｏｎｄ　Ｅｕｒ。

ｐｅａｎ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　Ｍｉｘｉｎｇ、１９７７年３月３０日 〜４月１日。

（ｂ）　“Ｏｕｃｏｋｕｍｐｕ　ＦｌｏｔａｔｒｏｎＭａｃｈｉｎｅｓ′　、Ｋ 、　Ｆａｌｌｅｎｉｕｓ、“Ｆ１ｏｔａｔｉｏｎ′第２９章、Ｍ、Ｃ，Ｆｕｅｒ ｓｔｅｎａｕＪｉｉ、ＡＩＭＭ、ＰＥ　ＩｎｃＳ　ＮｅｗＹｏｒｋ　１９７６年 ：および （ｃ）　”Ｆｌｏｔａｔｉｏｎ　Ｍａｃｈｉｎｅｓ　ａｎｄ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎ ｔ”　、　”ＦｌｏｔａｔｉｏｎＡｇｅｎｔｓ　ａｎｄ　Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ、 Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｒｅｖｉｅｗ＃１７２”　、Ｍ、Ｍ 、　Ｒａｎｎｅｙ！ｉ！、１９８０年。

しかし、これらの文献のいずれにも、ここで用いる羽根車−側板の構造は記載さ れていない。

発明の概略 本発明は、先願の力尤ダ特許１，２１２，８１９号に記載された攪拌浮遊セルの 物理的構造およびその操作条件を改良することにより、全体的な効率を向上させ 、それによって運転経費および資本投資を節減し、同時にガス流からの硫化水素 の高い除去効率を保つために、プロセスの改善を目的としたものである。

しかし、本発明は酸化によるガス流からの硫化水素の除去に限るものではなく、 一般にガス流からの気体、液体または固体成分の化学反応による除去に適用する ことができ、広くガス流からのあらゆる物理的形態を有する成分および顕熱のガ ス−液体接触による除去に関するものである。

本発明の１実施例で、液相との接触の過程でガス成分を除去し、その成分を不溶 性相に変換する反応を行わせる目的で、ガス体と液体を効果的に接触させること ができる。さらに広く、ガス流から成分を除去する目的でガス流と液相が効果的 に接触するように、ガス流を液相と接触させるものである。例えば、化学的反応 よりもむしろ物理的分離法によって、成分を除去することもできる。鉱物の利用 価値によって、スラリーまたは懸濁物を濃縮物、脈石または利用価値のない流水 に分離するのか、浮遊セルの通常の設計目的によりこれらの操作は大きく異なる 。後者の操業過程では、ガス流から特定の成分の除去を行うものではない。

本発明にかかわる原理は、多くのプロセスに適用することができる。このような プロセスとしては、ガス流中の揮発性成分と、通常は水相であり、場合によって は水溶性の触媒系である液体中に含まれる別のガスとの反応が考えられる。

当該プロセスの１例は、前記のカナダ特Ｗ！Ｆｉ、２１２．８１９号で一般的に 記載されているように、水溶性の転移金属キレート系と接触させ、硫黄粒子を生 成させることによる、ガス流中に含まれる硫化水素の酸化的除去である。

このようなプロセスの別の例は、適当な化学反応系と接触させることによるガス 流中のメルカプタンの酸化的除去である。

また、当該プロセスの別の例は、苛性ソーダ水溶液中で塩素を用い、硫酸ナトリ ウムを生成させ、飽和溶液からこれを沈澱させることによるガス流からの硫化水 素の酸化的除去である。

当該プロセスの別の例として、ガス流中の硫化水素を水相と接触させ、まず二酸 化硫黄を吸収させたのち、いわゆるワラケンローダ−反応により硫黄粒子を生成 させることによるガス流中の二酸化硫黄の除去である。

このプロセスは米国特許３，９１１，０９３号および４．４４２．０８３号に記 載されている。本発明にかかわる手順は、別のガス−液体接触容器中で吸収媒体 に吸収させることにより、ガス流中の二酸化硫黄を除去する場合にも適用するこ とができる。

さらに当該プロセスの別の例として、水溶性のアルカリ性物質と反応させること により、ガス流中の二酸化硫黄を除去する方法が考えられる。

ここで用いた「不溶性の相」とは不溶性の固相、不溶性の液相および液体媒体中 でその溶解限度に達したとき不溶性となる成分をいう。

ガス流から除去される成分は、通常揮発性成分であるが、本発明においては粒子 状物質または分散した液体小滴等その他の成分もガス流から除去することができ る。

例えば、本発明は、固体粒子または液体小滴、すなわちエアロゾール小滴等を適 当な液体媒体で洗浄することによりガス流から除去する場合にも適用できる。

同様に、グリセロール等の適当な親水性の有機液体を用いた洗浄等によりガス流 から水分も除去することができる。

よく知られている拡散、遮断、衝撃および泡層による捕捉等の機構により、はぼ 分子の大きさからアイキン（Ａｉｋｉｎ）核の大きさのみならず、眼でみえる大 きさの粒子まで、広い範囲の粒子をガス流から除去することができる。

あらゆるタイプの成分１種以上または１種以上のタイプの複数の成分を同時に、 または順次ガス流から除去することもできる。さらに、単一成分を２段階以上の 操作で除去刷ることもできる。

また、本発明は、ガス流を温度の低い適当な液相と接触させ、熱交換によりガス 流からの顕然（熱エネルギー）の除去に適用することがきる。同様に、顕熱は液 相を蒸発させることによっても除去することができる。

したがって、本発明は、その一つの側面において、多段階からなる液相中でガス 流中の成分を除去する方法を提供するものである。成分を含むガス流は液体媒体 を入れた閉塞ガス−液体接触ゾーンに供給する。

液体媒体中の浸漬部位で、多くのブレードからなる羽根車を一般に垂直軸を中心 として回転させることにより、ガス流を外部から一般に垂直な流入経路を通して 浸漬部位のガスー液体接触ゾーンに送り込む。

羽根車は側板で取り巻かれており、側板には多くの開口部が設けられている。羽 根車と側板の直径の比は、一般に浮遊セルで認められる好ましい範囲にある。羽 根車は、ブレードの先端速度として少なくとも約３５０　ｉｎ／ｓｅｃ、、望ま しくは約５００ｔｎ／５ｅＣ０から約７００　ｉｎ／ｓｅｃ、に相当する速度で 回転し、それによりガス流を直径約１７４インチ以下の微細な気泡として液体媒 体中に分散させるに十分なせん断力を羽根車と側板に設けた多くの開口部の間に 起こすため、成分と浸漬部位における液体媒体の密接な接触が得られ、ガス流中 の成分を液体媒体中に除去することができる。

物質はこの開口部を通って側板の内部から側板の外部の液体媒体に、おおよその 大気圧下で少なくとも開口部あたり約１８７ｓｅｃ、、望ましくは約２４７ｓｅ ｃ、のガス流速指数で流出させることにより、側板の内部で影響を受けなかった 成分も側板の外部に近い場所で完全に除去される。さらに望ましいガス流速指数 は、開口部あたり約３０／ｓｅｃ、であるが、場合によっては最高的４００／ｓ ｅｃ、までの変動があり、はとんどの場合的１００７ｓｅｃ、である。

開口部あたりのガス流速指数（ＧＶＩ）は、次の関係式からめることができる。

開口部における直線速度（ｉｎ／５ｅｃ）■ ここで、相当直径（ＥＤ）は次の関係式によりめることができる。

４　Ｘ　開口部の面積（ｉｎ２） Ａ 成分減損ガスは、ガスー液体接触ゾーンの液面上のガス大気から、閉塞ガス−液 体接触ゾーンの外部に排気される。

一般にガス−液体接触手順は、大気圧またはそれに近い圧力下の閉塞反応ゾーン で行われるが、大気圧以上または大気圧以下の条件下で行うこともできる。

本発明は、その方法の側面において、特に反応によって硫黄を生成させ、生成し た硫黄を浮遊させることにより、硫化水素および二酸化硫黄を含むガス流からこ れらを除去することについて記載するが、前記のように、また後に説明するよう に、本発明の別の側面にしたがって提供される装置および本発明にかがわる方法 は、ガス流の成分を液体媒体中で除去する場合に用いられるそのたの手順にも有 用であることはいうまでもない。

本発明の望ましい側面として、反応媒体として水溶性の遷移金属キレート溶液中 で酸素による硫化水素の固体硫黄粒子への変換が挙げられる。酸素は酸素を含む ガス流中に存在し、このガス流は硫化水素を含むガス流と混合し、また独立した ガス流として、硫化水素を含むガス流と同じ水溶性触媒溶液中の浸漬部位に導入 される。酸素を含むガス流も、同様に回転羽根車により微細な気泡として分散し 、酸化を行うための酸素と硫化水素の密接な接触が得られる。したがって、硫化 水素を不溶性の硫黄粒子に化学的に変換することにより除去することができる。

固体の硫黄粒子は、硫化水素減損ガスの気泡により反応媒体の表面に浮遊するこ とができる大きさになるまで成長させるか、球状集合または凝集させる。

硫黄は結晶状であり、硫黄の粒子は直径約１０から５０μの粒子に成長すると、 硫化水素減損ガスの気泡により反応媒体中から運ばれ、水溶性媒体の表面に浮遊 する硫黄かすを形成し、浮遊かす上の硫化水素減損ガスは硫化水素減損ガス流と して排気する。硫黄を含む浮遊かすは水溶性媒体の表面から閉塞反応ゾーンの外 に除去する。

本発明の別の望ましい側面として、二酸化硫黄をアルカリ性媒体と反応させ、二 酸化硫黄を含むガス流から除去することができる。二酸化硫黄はガス流からアル カリ性水溶液の媒体に吸収さセ゛、活性アルカリと反応させて塩を生成させ、硫 化水素減損ガス流を反応媒体から排気する。

本発明の別の側面によると、閉塞タンクからなるガス−液体接触装置が提供され ている。タンクの上部の蓋に設けた供給管を通して少なくとも１種類のガス流が 供給できるように供給ガスマニフォルドが設けである。供給管には垂直パイプが 接続してあり、この垂直パイプは前記のに１部蓋からタンク内まで下方に伸びて いる。

羽根車は多くのブレードがらなり、前記の垂直パイプの下端に向けて設置され、 一般に垂直軸を中心として回転するようにシャフトに固定されている。シャフト を回転させるために、モーターが取り付けである。

羽根車の回りには多くの開口部がある側板が取り付けてあり、開口部は直径が等 しく、一定のパターンで配置され、側板の壁から突出している。各開口部の直径 は、上記のように、一般に約１インチ以下で、いずれも等しい。しかし、能力の 大きい装置では開口部の直径は大きくてもよい。一般に、開口部の直径は羽根車 の直径に比例し、羽根車の直径に対する開口部の直径の比は約０．１５以下であ る。このように側板を改良することにより、開口部あたり少なくとも１８／ｓｅ ｃ　のガス流速指数で装置を運転することができる。

また、タンクには排気管が設けである。

シャフトを回転させる装置は、一般に外部駆動モーターからなる。しかし、駆動 装置は、処理すべきガス流の圧力によって駆動する内蔵羽根車であってもよい。

図面の簡単な説明 図１は、本発明の実施例の一つにしたがって提供される新規なガス−液体接触装 置の縦断図である。

図２は、図１に示した装置の羽根車および側板の詳細な斜傾図であり、 図３は、図２に示した側板の部分を拡大した斜傾図である。

発明についての説明 本発明の実施例の一つとして、ガス流からの硫化水素の除去について説明する。

あらゆる濃度の硫化水素を含むガス流から、一般に９９．９９％以上の高い硫化 水素除去効率が得られる。容量で０．ｌｐｐｍ以下の硫化水素残留濃度が得られ る。

本発明にかかわるプロセスは、硫化水素を酸化するに］−分な酸素を供給するこ とにより、硫化水素を含む各種発生源のガス流から硫化水素を効率的に除去する ことができる。酸素は、処理すべき硫化水素を含むガス流に含まれていてもよく 、天然ガスまたはその他の混合ガスを処理する場合には必要に応じて別に供給し てもよい。

本発明に従って処理される硫化水素を含むガス流としては、燃料ガス、天然ガス 、および原油の蒸留、石油精製、鉱物綿１：場、クラフトバルプ工場、レーヨン 工場、重油およびタールサンドの蒸留、料理用石炭製造、動物性油脂精製工場等 で生成する水素含有ガス、カーポランダムの製造工程で生成する悪臭ガスおよび 水相から硫化水素を曝気除去する工程で生成するガス流を含む。ガス流としては 、固体粒子を含むものでもよいし、同体粒子を含まないものでもよい。本発明は 粒子を含むガス流を取り扱っても詰まる恐れがないので、上流ガスを精製する必 要がない利点がある。

本発明にかかわるガス流からの硫化水素除去プロセスは、硫化水素を硫黄に酸化 するための触媒として水媒体中の遷移金属キレートを利用するものである。遷移 金属キレートは通常鉄を用いるが、バナジウム、クロム、マグネシウム、ニック ・ルおよびコバルト等の遷移金属も利用することができる。あらゆる望ましいキ レート剤を使用することができるが、通常エチレンジアミンテトラ酢酸（ＥＤＴ Ａ）を使用する。ＨＥＤＴＡを代用してもよい。遷移金属キレートは、水素型で もよいし、塩型でもよい。プロセスのｐＨは、通常的７から約１１の範囲に調整 する。

本発明にかかわる硫化水素除去プロセスは約２０℃から２５℃の常温で行うと便 利であるが、さらに高い温度でも低い温度でも効果的な運転が可能である。その 温度は通常的５℃から約８０℃の範囲である。

特定のガス処理量について、硫化水素濃度に対する最低触媒濃度の比は、プロセ スで起こる各種反応速度からめることができ、反応容器内の温度および攪拌また は撹流の程度によって影響される。この最低値は、特定の操作条件について、硫 化水素の除去効率が急速に低下し始めるまで触媒濃度を減らすことによりめるこ とができる。触媒濃度としては、この最低値以上であれば系に供給できる限界ま でのいずれの濃度でもよい。

本発明にかかわるプロセスによる硫化水素の除去は、遷移金属キレート触媒を含 む水溶性媒体中の閉塞ガス−液体接触ゾーンで行われる。硫化水素を含むガス流 と通常は空気であり、酸素または酸素混入空気でもよいが酸素を含むガス流をそ れぞれ垂直通気経路を通して外部から水溶性触媒媒体中に浸漬したガス−液体接 触媒体に、それぞれ独立にまたは混合して供給し、そこで回転羽根車により側板 の開口部から水媒体中に押し出される。各羽根車は多くの外に突き出たブレード からなり、通常垂直軸を中心として回転する。また、回転する羽根車は、閉塞ゾ ーンの水媒体からガス流の導入部位に液相を引き込む働きをする。

ガス流は回転する羽根車とそれを取り巻き、多くの開口部を有する側板の複合作 用により、微細な気泡と特表千５−５００６３２　（９） して分散する。良好なガス−液体接触およびその結果による硫化水素の硫黄への 効率的な酸化を達成するためには、羽根車はブレード先端の速度として少なくと も約３５０ｉｎ／ｓｅｃ、、望ましくは約５００から約７００ｉｎ／ｓｅｃ　と なるように高速で回転する必要がある。さらに、開口部あたり約１８　／　ｓ　 ｅ　ｃ　、、望ましくは約２４７ｓｅｃ　のガス流速指数を与えることにより、 羽根車と固定側板の間のせん断力により、良好なガス−液体接触が得られる。装 置の能力の上限またはその付近以外では、開口部におけるガス流速は開口部あた り約０．０２　ｌ　ｂ／ｍｉ　ｎ以下であり、一般に約０．００４にまで低下す ることがあるが、側板の４口部あｆ、：’）約０．００５から約０．００７１　 ｂ／ｍｉｎの範囲にあることが望ましい。

羽根車の周囲の反応媒体中に微細な気泡を分散させることにより、高い速度で物 質の移行が起こる。触媒溶液中では一連の複雑な化学反応が起こるが、全体的な 反応は次式で表すことができる。

Ｈ２Ｓ　＋　１／２　０２　−−＞　Ｓ　十　Ｈ２０この全体的反応は、硫化水 素の硫黄への酸化である。

固体硫黄粒子は徐々に大きくなり、やがて浮遊するようになる。粒子を大きくす るための別の方法とじては球体集合または凝集等を利用することができる。浮遊 可能な硫黄の粒子は触媒溶液から発生する硫化水素損耗ガス気泡により浮遊し、 水媒体の表面上に浮きかすとして集められる。硫黄粒子は、直径が約１０μから 約５０μであり、結晶形をしている。

上記の全体的な反応を達成するために、金属キレート液中で起こると考えられる 一連の反応は以下の通りである。

Ｈ２Ｓ　＝　Ｈ＋　＋　Ｈ５− ＯＨ−＋　ＦｅＥＤＴＡ−＝ ［Ｆ　ｅ　−ＯＨ−ＥＤＴＡコ　− Ｈ５−＋　［Ｆｅ−０Ｈ−ＥＤＴＡ−］＝［Ｆ　ｅ　−Ｈ５−ＥＤＴＡコー　＋ ＯＨ−［Ｆｅ−Ｈ５−ＥＤＴＡ］−＝　ＦｅＥＤＴＡ−＋　Ｓ　＋　Ｈ＋　＋２ ｅ ２ｅ　＋　１／２０２　＋　Ｈ２Ｏ＝　２０Ｈ−別の方法として、ここに併合引 用した同一出願人により出願中の米国特許４４６，７７７号、出願日１９８９年 １２月６日（複式羽根車）でさらに詳細に記載したように、第二の羽根車・側板 の組合せを用いて硫化水素を含むガス流とは異なった浸漬部位の金属キレート溶 液に酸素を含むガス流を導入してもよい。

本発明の別の実施例は、ガス流からの二酸化硫黄の除去に関するものである。こ の場合にも、アルカリ物質を含む水媒体を用いたことを除けば、上記の硫化水素 除去手順と多くの類似点が認められる。

二酸化硫黄を含むガス流を導入する水溶性アルカリ媒体は、あらゆるアルカリ性 物質を水に溶解または懸濁することにより提供される。使用できる便利なアルカ リ物質の一つはアルカリ金属の水酸化物、通常苛性ソーダである。別の便利な物 質はアルカリ土金属の水酸化物、通常石灰または石灰石のスラリーである。

二酸化硫黄をアルカリ水溶液媒体に吸収させると、相当する亜硫酸塩が生成する 傾向がある。しかし、硫酸塩の経済的魅力が大きいので、反応生成物としては硫 酸塩であることが望ましい。例えば、石灰または石灰石を使用する場合、副成物 として用途の多い化合物である硫酸カルシウム（ギブサム）を生成する。

したがって、本発明の望ましい側面として、酸素を含むガス流は、通常は空気を 用い、純粋な酸素または酸素を混入した空気でもよいが、硫化水素の場合と同様 に、アルカリ水溶液の反応媒体中に導入することにより、硫酸塩を生成させる。

石灰または石灰石スラリーの存在下で当該酸化反応を行う場合には、石灰または 石灰石粒子上に副成物である硫酸カルシウムのケーキングが形成されるのを防止 し、それらの効果の減少を防ぐために、一般に少量の抗ケーキング剤を添加する ことが望ましい。適当な抗ケーキング剤の一つは、硫酸マグネシウムである。

運転開始後から水溶液中に硫酸塩の蓄積が始まり、溶液内の濃度が飽和に達する と硫酸の沈殿が始まる。

硫酸の結晶は、通常硫酸ナトリウムまたは硫酸カルシウムであり、必要に応じて 浮遊増強剤を添加するなどして、二酸化硫黄減損ガス気泡によって溶液から浮遊 させることができる。

酸素を含むガス流を用いる場合、二酸化硫黄を含むガス流と混合するか、または 独立したガス流として、二酸化硫黄を含むガス流同じ浸漬部位の水溶性媒体に導 入してもよい。

別の方法として、前記の米国特許出願４４６，７７７で詳細に述べたように、第 二の羽根車・側板の組合せを用い、二酸化硫黄を含むガス流とは異なった浸漬部 位のアルカリ水溶液媒体に酸素を含むガス流を導入してもよい。

本発明にかかわるプロセスは、二酸化硫黄を含むガス流から迅速に、かつ効果的 に二酸化硫黄を除去できるものである。当該ガス流はあらゆる濃度の二酸化硫黄 を含むが、このプロセスにより当該二酸化硫黄を９９９９％以上の高い効率で除 去することができる。

容量でＯ，］ｐｐｍ以下の残留二酸化硫黄濃度が得られる。

本発明のこの二酸化硫黄除去例は多用なプロセス条件下で行うことができ、その 条件の選択は、ある程度、化合物が反応媒体に与えるアルカリ度によって異なる 。

アルカリ金属の水酸化物の場合、アルカリ水溶液の濃度は一般に約５０から５０ ０　ｇ／Ｌである。アルカリ土金属の水酸化物の場合、アルカリ水溶液の濃度は 、一般に約１から約２０％（Ｗ／Ｗ）である。相当する亜硫酸塩または硫酸塩に 変換するためには、活性アルカリ剤を継続的または断続的に補充する必要がある 。

反応温度は約５℃から約８０℃まで広く変動する可能性がある。

実施例 図面に示したのは本発明の実施例の一つにしたがって提供される新規なガス−液 体接触装置１０で、攪拌浮遊セルを改良したものである。ガス−液体接触装置１ ０は、反応により浮遊性の不溶相を生成させるなどして、ガス成分を効果的に除 去するためガスを効率よく接触させることを目的に設計したものである。この設 計は、スラリーや懸濁物を濃縮物や脈石または利用価値のない流水に分離するこ とを目的とした攪拌浮遊セルの設計とは異なっている。

従来の攪拌浮遊セルと本発明にかかわる改良浮遊セル１ｏでは、設計における要 求事項が異なることによる著しい差がある。本発明では、処理の対象となる物質 がガス流中に含まれているのに対して、攪拌浮遊セルで処理の対象となる物質は スラリー中に含まれ、ガスは粒子をスラリーから浮遊させるために用いられる。

攪拌浮遊セルはスラリーまたは懸濁物を処理する目的で設計されている。セルの 処理能力は所定時間内に処理できるスラリーの容量で表示され、処理効率は投入 スラリーまたは懸濁物の質量に対する分離対象金属の質量の比で表示される。通 常、非反応的分離を行うための粗選段階等、多くの段階を必要とする。一方、装 置１０の場合のように、化学反応または物理的分離によりガス成分をガスから除 去する装置は、ガス流を制御し、処理できるように設計されている。この場合の 処理能力はガスの排気量によって表示され、処理効率は設計上の除去量に対する 実際の除去量によって表示される。通常、１段階で十分である。

さらに、攪拌浮遊セルは多くの小気泡を発生させ、ガス気泡と目的とする鉱物粒 子の接触が良好となるように、側板を用いて気泡を均一に分散させるように設計 されている。通常、セルでは化学反応が起こらなＩ／）が、濃縮物の浮遊性を変 えるために界面活性剤を添加する場合もある。一方、装置１０のような化学反応 容器では、接触性および化学反応がきわめて重要であり、装置の効率に直接影響 する。本発明では、ガス相と液相の効果的な接触が得られ、攪拌浮遊セルで使用 されるものに比較して、はるかに高い速度で羽根車を回転させることにより、化 学的および物理的分離を効果的に行うことができる。反応容器１０をＨ２Ｓリア クターとして使用した場合化学反応を利用し、触媒の存在下で酸素による硫化水 素の酸化を行う。硫黄を浮遊させることができるのはきわめて大きな利点の一つ であるが、本来の設計基準の目標ではない。

従来の攪拌浮遊セルでは、羽根車は無数の小気泡を発生させるためのものであり 、ガス−液体接触を効果的に行うためのものではないので、その大きさは浮遊セ ルの大きさに比較して小さい。側板は、小気泡をセル中に均一に分散させ、気泡 と目的とする接触相の良好な接触を保つため、比較的少なく、しかも大きい開口 部を設けるように設計されている。気泡の大きさは、ガス−液体接触ではなく、 ガス−固体接触の表面積を大きくし、気泡をセル全体に分布させるため、比較的 狭い範囲に保たれている。セルの容積が増加するにつれ、側板から吸入される液 体の割合が増加し、液体の惰性によりセルの外側に浮遊させるために必要な気泡 が運搬される。

一方、本発明によるガス−液体接触装置では、羽根車の大きさは反応容器の大き さに比較して大きく、ガス−液体接触効率を増加させるために設計を変更するこ とができる。はとんどの化学的または物理的プロセスは側板のきわめて近くで起 こるため、バルクで分離しなければならない浮遊の場合に比較して、セルの面積 に対する有効ゾーンの面積がはるかに小さい。側板は、二次的接触を促進し、そ の結果ガスせん断力によって反応効率がさらに増加するように、通常角（すなわ ち、鋭角における表面の交点）が尖った多くの、しかも小さい開口部を有するよ うに設計されている。

本発明の装置１０では、ガスが流れ易くするため、ガス供給管および排気管は従 来の浮遊セルに比較してはるかに大きい。同様に、液体供給管および排出管の大 きさは供給および排出に十分であるが、攪拌浮遊セルの場合のようにスラリーを 連続して流すには不十分である。

反応容器１０は本発明の実施例の一つにしたがって構成され、硫化水素の酸化的 除去等、ガス流からある種の成分を除去するために有用であり、外部から容器１ ２の上部の壁１６を通り、容器１２内を下方に伸びる垂直管１４を有する閉鎖容 器１２からなっている。

供給管１８．２０は、硫化水素を含むガス流および空気を反応容器１０に供給す るために、その上端で供給多岐管により垂直管１４に接続されている。

供給管１８．２０は供給口２２．２４を有し、そこからガスが流入する。その開 口部は圧力の低下を少なくするように設計されている。

一般に、ガス流の流速は、最低約５０ｃｕ、ｆｔ７ｍ　ｉ　ｎ　、以上、例えば 約５００ｃｕ、ｆｔ／ｍｉｎ。

の範囲であるが、プロセスの適用目的によって流速を高くしてもよいし、低くし てもよい。装置内の圧力の低下はきわめて低く、Ｈ２Ｏ内で約−５から約＋１０ の範囲で変動するが、約０から約５の範囲が望ましい。

羽根車によるガス流を補うためにファンまたはブロアーを使用する大型の装置の 場合には、圧力の低下がさらに大きい。

シャフト２６は垂直管１４を通って伸び、その末端には垂直管１４の下端のすぐ 下の所に羽根車２８が取り付けである。シャフト２６を回転させるため、駆動モ ーター３０が取り付けである。この図面では装置１０に１個の羽根車しか表示さ れていないが、同じ閉塞タンク内に１個以上の羽根車を設け、１箇所以上の酸化 反応（またはその他の化学的または物理的プロセス）場所を設けることができる 。上記の反応容器に供給するガスの流速は羽根車あたりの流速を示している。

羽根車２８は外側に伸びる多くのブレード３２からなる。当該ブレードの数は場 合によって異なるが、一般に各ブレードを等角度的間隔で少なくとも４個使用す る。図面に示した羽根車には垂直に伸びる３２個のブレードが使用されている。

しかし、３２個のブレードを別の方向に取り付けてもよい。

一般に、垂直管１４の直径は羽根車２８の直径と関連があり、垂直管１４の直径 の羽根車２８の直径に対する比は、一般に約に１から約２．１である。しかし、 羽根車を垂直管よりも下に取り付けた場合には、この比は低くてもよい。羽根車 ２８の高さ、一般にその直径に対して約１＝１の比に相当するが、一般に約０． ３：１から約３：ｌの範囲である。ガスが回転する羽根車２８の作用によって垂 直管１４を通って吸入され、液相は羽根車中に引き込まれるにつれ、ガスおよび 液流の作用および回転作用により羽根車２８の上部に液相の渦ができる。

羽根車２８の外側の投影横断面積とセルの横断面積の比は場合によって大きく異 なるが、反応は少量の反応媒体に限られ、装置１０が置かれている部分の媒体量 によって決まるので、多くの場合それよりも小さいが、従来の攪拌浮遊セルに比 較して大きい。この比は約１゛２である。しかし、硫黄の浮遊等、さらに生成物 の処理を効果的に行う必要がある場合には、この比は一般に高くなる。

羽根車２８は、その他にも吸入したガスを小気泡として分散させる機能をもって いる。この様な機能は、羽根車２８の回転によって達成され、その結果液体とガ スをせん断して直径約１７４インチ以下の微細な気泡を生成する。せん断が十分 か否かを決定する重要なパラメーターはブレード３２の先端の回転速度である。

硫化水素の効果的（すなわち、９９．９９％以上）な除去を行うためには、ブレ ード先端の回転速度は少なくとも約３５０ｉｎ／ｓｅｃ、である必要があり、望 ましくは約ＳＯＯから約７００　ｉｎ／ｓ　ｅｃ、である。

従来の攪拌浮遊セルで典型的に使用されている速度は約２７５ｉｎ／ｓｅｃ、で あり、したがってこのブレード先端速度は従来のものに比較してはるかに高い。

羽根車２８は、円筒形の固定された側板３４で囲まれ、側板には丸い開口部３６ が均一に配置されている。

側板３４の直径は一般に垂直管１４の直径よりもやや大きい。図面に示した側板 ３４は直方体で、固定されているが、側板３４は別の形でもよい。例えば、羽根 車２８にタッパ−を付けた場合には、側板３４にもタッパ−を付けることができ る。さらに、側板３４は、必要ならば、通常羽根車２８とは逆の方向に回転させ てもよい。

さらに、側板の開口部３６は便宜上円形で表示されている。しかし、開口部は、 正方形、三角形または六角形等、異なった幾何学的形をしていてもよい。さらに 、すべての開口部３６が同じ形または大きさである必要はない。

側板３４は装置内で多様な機能を果たしている。例えば、側板３４はガスが羽根 車２８を避けて通るのを妨げ、ガスの吸入に必要な液体の渦の形成を助け、せん 断の達成を助け、羽根車２８による攪拌を保つ。羽根車−側板の組合せの効果は 、側板３４の内壁に設けられ、望ましくは側板の開口部の下端から上端に垂直に 伸びる、一連の長い邪魔板を用いることにより助長される。

側板３４は、上記の機能を果たせるように、羽根車のブレード３０の末端との間 にわずかな空間があるように取り付けである。一般に、側板３４と羽根車２８の 直径の比は約２．１から約１．２：１であるが、約１．５：１が望ましい。

従来の攪拌浮遊セルにおける側板と比較して、開口部３６はせん断面積を多くす るために数が多く、直径が小さいが、スリット等縦横比の大きい開口部を用いて も、相当する効果が獲られる。円形の開口部を用いる場合、開口部３６は一般に 側板３４の壁に均一に分布させ、通常その大きさは同じである。多くの場合、開 口部３６の直径は約１インチ以下であるが、詰まらない限りできるだけ小さい方 がよいが、必要なガス流を得るためには約３７８から５／ｓインチが望ましい。

開口部３６が非円形の幾何学的形状を有し、その縦横特表千５−５００６３２　 （１１） 比がほぼ等しい場合には、当該開口部３６の面積は一般に直径約１インチの円形 開口部の面積よりも小さいが、約３７８から約５／８インチが望ましい。開口部 には鋭角な角があり、せん断を助長している。

開口部３６は、そこを通るガスの流速が開口部あたり約０．０２１　ｂ／ｍｉｎ で、最低でも一般に約０゜００４１ｂ／ｍｉｎに相当する大きさとする。前記の ように、ガスの流速は装置の能力の上限またはその近くでもよい。側板の開口部 を通るガスの流速は、開口部あたり約０００５から約０．００７１　ｂ／ｍｉｎ が望ましい。前記のように、一般にガスの流速指数は側板の開口部あたり少なく とも約１８／ｓｅａ、であり、望ましくは少なくとも２４７ｓｅｃ、、さらに望 ましくは少なくとも約３０７ｓｅｃ　である。

典型的な例として、従来の攪拌浮遊セルでは直径１２５インチで、円周１８８イ ンチの円形の開口部が４８個用いられているが、本発明に従って構成された同じ 大きさの反応容器では直径３７′８インチの開口部が６７０個使用され、その円 周の合計は７８９インチである。さらに、本発明では開口部を通る典型的なガス 流は開口部あたり０．００７１ｂ／ｍｉｎ　（開口部あたりのガスの流速指数は ６５７ｓｅｃ、）であるが、従来の同じ大きさの攪拌浮遊セルではこのパラメー ターが０．０３１ｂ／ｍｉｎ　（開口部当りのガスの流速指数は１０／ｓ　ｅ　 ｃ、以下）である。この典型的な数値の比較から明かなように、本発明にかかわ るガス−液体接触装置における開口部の物理的大きさおよびガスの流速は、攪拌 浮遊セルと比較して著しく異なる。

開口部間の間隔は、多くの場合、構造的強度および液体ならびにガスの必要導入 速度を考慮して決定されるべきものである。一般に、各円形開口部の間隔は、開 口部の直径の約０．２５から０．７５で、典型的には約０．５であるが、その配 列を変えることもできる。

一般に、平方インチあたり約２個以下の割合で多くの開口部が正方形の格子状に 配列されている。図面では、側板３４は羽根車の長さだけ、下方に伸びているよ うに表示されている。側板３４は、必要に応じて、羽根車２８の長さよりも長く てもよいし、短くてもよい。

さらに、実施例として示した図面では、羽根車２８は反応容器１０の底から、羽 根車２８の直径の約１／２に相当する距離に置かれているが、この距離は羽根車 の直径に対する割合として約０．２５：１から約１１またはそれ以上であっても よい。反応容器の底から羽根車２８までの間隔は、液相が反応容器から羽根車２ ８と側板３４の間の空間に引き込まれるのを可能にする。

ガスを小さな気泡として分散させ、気泡をせん断して鉄キレート液と接触させる ことにより、急速な質量の転移が起こり、硫化水素が硫黄に急速に酸化される。

反応はほとんど羽根車２８と側板３４の部位で起こり、硫黄および硫化水素減損 ガスの気泡を生成する。

硫黄の粒子は当初攪拌されている反応媒体中に懸濁して存在しているが、硫化水 素減損ガスの気泡により浮遊できるまで反応媒体中で成長する。硫黄の粒子は直 径が約１０から５０μの範囲の大きさに達すると、ガス気泡の境界層に浸達でき るだけの慣性を有し、上昇する硫化水素減損ガスの気泡により浮遊する。

硫化水素を含むガス流中のメルカプタン、二硫化物および悪臭窒素化合物等、腐 敗臭および死臭等その他の悪臭成分も硫黄粒子に吸着させて除去することができ る。

浮遊した硫黄は水溶性反応媒体の表面に浮遊かす３８として集積し、硫化水素減 損ガスの気泡は反応媒体４２の上部の当該ガス大気４０に入る。浮遊かす３８が 存在することにより、反応媒体のエアロゾルが大気４０に入るのを阻害される傾 向がある。

硫化水素減損ガス流の排気間４４が上部の蓋１６に設けてあり、反応容器１２か ら処理後のガス流を排出することができる。反応容器の液面の上には硫黄を含む 浮遊かす３８の厚さ以上の空間が設けてあり、それによりエアロゾルの侵入がさ らに阻害される。

容器１２の端には硫黄を含む浮遊かす３８に届くように外車翼４６が設けてあり 、硫黄を含む浮遊かすを反応媒体４２の表面から容器１２の各端に設けである回 収樋４８にかき出すことができる。かき出した硫黄は定期的または継続的に樋４ ８から除去し、さらに処理をする。

硫黄は、反応媒体中で約１５から約５０％（Ｗ　／　Ｗ　）の硫黄を含む浮遊か すとして得られる。硫黄は比較的狭い径の粒子であるので、−緒にかき出した反 応媒体と容易に分離することができ、分離した反応媒体は反応容器１０に戻すこ とができる。

ガス−液体接触装置１０は非常にコンパクトなユニットでガス流から硫化水素を 迅速に、かつ効率よく除去することができる。当該ガス流は広い範囲の濃度の硫 化水素を含んである。装置がコンパクトであるため、従来の硫化水素除去システ ムと比較して、資本投資および運転経費の面でかなり経済的である。

先行の米国特許３，９９３，５６３号には、一般的タイプのガス注入および混合 装置が記載されている。それによると、この装置では、ガス−液体混合作用を大 きくするためにローターの回転速度を上げると、十分なガス注入を得るために、 垂直管に邪魔板を取り付ける必要があるとされている。ここに記載したことから 明かなように、本発明ではこのような邪魔板は必要がない。

特表千５−５００６３２　（１２） しかし、大量のガスを処理できるように設計された大型の装置では、容器内の液 体媒体の表面を静めるために、羽根車−側板の組合せの上部に円錐形の多孔性フ ードを備えることが望ましい。

実施例 実施例Ｉ 図１に模式的に示したようなパイロットプラント装置を作製し、ガス流からの硫 化水素の除去効率を試験した。

タンクの総液体容量は１３５Ｌであった。垂直管の内径は７１／２インチで、羽 根車は６個のブレードからなり、その直径は５１／２インチ、高さは６１７４イ ンチで、タンクの底から２１／４インチのところに設置した。

このパイロットプラント装置に標準的な浮遊かす浮遊側板−羽根車の組合せを取 り付け、０．０１６モル／Ｌのエチレンジアミンテトラ酢酸、鉄アンモニウム錯 塩、および００５モル／Ｌの炭酸水素ナトリウムを含む水溶液１１０Ｌを添加し た。水溶液媒体のｐＨは８．５であった。側板は外径１２インチ、高さ５３７４ インチ、厚さ３７４インチの固定式円筒とし、直径１゜２５インチ、総円周１８ ８インチの円形開口部４８個を設けた。

水溶液媒体中の羽根車をブレード先端速度的２１１１　ｎ　／　Ｓ　ｅ　Ｃ、に 相当すＸ７３３ｒｐｍで回転させながら、室温で、容量あたり４０００ｐｐｍの 硫化水素を含む空気を垂直管を介して８３５Ｌ／ｍｉｎ、の速度で装置に通した 。側板の開口部を通るガスの流速指数は開口部あたり１１．７７ｓｅｃ、であっ た０　（ガスの流速は０．０５１　ｂ／ｍｉｎ、／開口部であった。

）試験時間１５時間で、９９５％の硫化水素がガス流から除去され、ガス流中の 残留Ｈ２Ｓは２０ｐｐｍであった。硫黄が生成し、水溶液の表面に浮遊かすを形 成し、外車罵で表面からかき出すことができた。ガス流からの硫化水素の除去と それにより生成した硫黄の回収を同時に行うことができた。

試験期間中、水溶液中のｐＨは８．３に低下したが、その間アルカリの追加は行 わなかった。さらに、この試験期間中に触媒の追加も行わなかった。

実施例２ 羽根車の回転速度を上げ、ガスの流速を上げて、実施例１と同様に試験した。

水溶液媒体中の羽根車をブレード先端速度的５１０４ｎ／ｓｅｅ、に相当する１ 　７７２　ｒ　ｐｍで回転させながら、室温で、容量あたり４０００ｐｐｍの硫 化水素を含む空気を垂直管を介して９９５Ｌ／ｍｉｎ　の速度で装置に通した。

側板の開口部を通るガスの流速指数は開口部あたり１３．７７ｓｅｃ、であった 。（ガスの流速は０．０６　ｌ　ｂ／ｍｉｎ、／開口部であった。）試験時間２ 時間で、９９．７％の硫化水素がガス流から除去され、ガス流中の残留Ｈ２Ｓは ｌｌｐｐｍであった。硫黄が生成し、水溶液の表面に浮遊かすを形成し、外車翼 で表面からかき出すことができた。ガス流からの硫化水素の除去とそれにより生 成した硫黄の回収を同時に行うことができた。

試験期間中、水溶液中のｐＨは８．３に低下したが、その間アルカリの追加は行 わなかった。さらに、この試験期間中に触媒の追加も行わなかった。

実施例３ 図２に示したように、パイロットプラント装置を改良し、側板−羽根車の組合せ を取り付け、０．０１６モル／Ｌのエチレンジアミンテトラ酢酸、鉄アンモニウ ム錯塩、および０．０５モル／Ｌの炭酸水素ナトリウムを含む水溶液１１０Ｌを 添加した。水溶液媒体のｐＨは８５であった。側板は外径１２３／４インチ、高 さ８１／２インチ、厚さ１７２インチの固定式円筒とし、直径３７８インチ、総 円周７８９インチの円形開口部６７０個を設けた。側板の上端から下端に垂直に 伸びる垂直邪魔板を内側の壁に、１７４インチ　１１７４インチ四方に１０（１ １ずつ等間隔で弧状に設けた。羽根車は直径６７１／２インチのものと交換した 。そのほかの寸法は、先と同じにした。

水溶液媒体中の羽根車をブレード先端速度約５９７ｉ　ｎ　／　ｓ　ｅ　ｃ　に 相当する１７５４ｒｐｍで回転させながら、室温で、容量あたり４０００ｐｐｍ の硫化水素を含む空気を垂直管を介して９９５　Ｌ　／　ｍ　ｉ　ｎ　、の速度 で装置に通した。側板の開口部を通るガスの流速指数は開口部あたり３６．３／ ｓｅｃ　であった。（ガスの流速は０．００４　１ｂ／ｍｉｎ、／開口部であっ た。）試験時間２時間で、９９９９％の硫化水素がガス流から除去され、ガス流 中の残留Ｈ２ＳはＯｌｐｐｍであった。硫黄が生成し、水溶液の表面に浮遊かす を形成し、外車翼で表面からかき出すことができた。ガス流からの硫化水素の除 去とそれにより生成した硫黄の回収を同時に行うことができた。

試験期間中、水溶液中のｐＨは比較的安定で、８゜５であった。その間アルカリ または触媒の追加は行わなかった。

実施例１．２および３に示した結果を比較すると明らかなように、従来の側板お よび羽根車構造で提供される攪拌浮遊セルを用いても、カナダ特許１，２１２゜ ８１９号に記載されているように、９９％以上の硫化水素を除去することができ る（実施例１および２）。

しかし、実施例２で得られたように、さらに高いブレード先端速度を用いること により、わずかではあるが除去効率の増加が得られた。

しかし、実施例３で明らかなように、本発明で記載したように、臨界ガス流速が 得られるように側板を改良し、臨界ブレード先端速度を用いることにより、９９ ．９９％の除去効率が得られ、ガス流中に硫化水素はほとんど残留していなかっ た。

実施例４ 図１に模式的に示したパイロットプラント装置を用いて、ガス流からの二酸化硫 黄の除去効率を試験した。

パイロットプラントのディメンションは実施例３と同じとした。

１３．２ｋｇのＣａＯおよび３４５０ｇのＭｇ５０・７Ｈ２０を含むスラリー１ １０Ｌをパイロットプラントに添加した。スラリー中の羽根車をブレード先端速 度５９９から６０２ｉｎ／ｓｅｃ、に相当する１７６０から）７７０ｒｐｍで回 転させながら、室温で、垂直管を介して、異なった量の二酸化硫黄を含む空気を 流速を変えて装置に通した。側板の開口部を通るガスの流速指数は開口部あたり ３１１から１２４．５／ＳｅＣ，であった。（ガスの流速は００ｏ３から００１ 　１　ｂ／ｍｉ　ｎ、、／開口部であツタ。）一連の試験は１時間ごとに行い、 ４５分後に残留Ｓ０２濃度を測定した。得られた結果を表工に示す。

ガスの流速　Ｓ０２の濃度　ＰＰＭ （ｃｆｍ）　供給車（１）（ｐｐｍ）　排気本（２）３０　１０００　＜０．４ 　１７６０ ３０　５０００　＜０．４　１７６０ ３０　７０００　＜０．４　１７６０ ３０　１００００　０．６　１７６０ ６０　９００　＜０．４　１７７０ ７５　１０００　＜０．４　１７６０ １００　１０００　０．８　１７６３ １．２０　１０００　５．６　１７７０注：１．濃度は約±１０％で変動 ２、濃度は約±０．２ｃ＋ｃ＋ｍで変動これらのデータから明かなように、二酸 化硫黄の濃度が高い場合でも石灰のスラリーを用いることにより、ガス流から二 酸化硫黄の効率の高い除去（９９，９９％以上）が得られ、ガスの流速が高い場 合のみ除去効率が低かった。

実施例５ １３．２ｋｇのＣａＯおよび３４５０ｇのＭｇ５０・７Ｈ２０を含むスラリー１ １ＯＬを用い、実施例４と同様な手順で試験した。この試験では、羽根車をブレ ード先端速度６０２から６０４　ｉ　ｎ　／　ｓ　ｅ　ｃ　に相当する１７７０ から１７７５ｒｐｍで回転させた。側板の開口部を通るガスの流速指数は開口部 あたり３１゜１から１０３．８７ｓｅｃ、であった。（ガスの流速は０００３か ら０．０１　１ｂ／ｍｉｎ、／開口部であった。） 得られた結果は表ＩＩに示す。

表１■ ガスの流速　ＳＯ２の濃度　ＰＰＭ （ｃｆｍ）　供給車（１）（ｐｐｍ）　排気書（２）３０　９００　＜０．４　 １７７０ ３０　２０００　＜０．４　１７７０ ３０　３０００　＜０．４　１７７０ ３０　５０００　＜０．４　１７７０ ３０　９０００　＜０．４　１７７０ ３０　１００００　＜０．４　１７７０４５　１０００　＜０．４　１７７３ ６０　１０００　＜０．４　１７７５ ７５　１０５０　＜０．４　１７７５ １００　１０００　５．２５　１７７５注＝１．濃度は約±ｌＯ％で変動 ２、濃度は約±Ｑ、　２ｐｐｍで変動、ただしＪｌ俊の試験で■ま約±ｌｐｐｍ 。

これらのデータから明かなように、二酸化硫黄の濃度が高い場合でも石灰石のス ラリーを用いることにより、ガス流から二酸化硫黄の効率の高い除去（９９９９ ％以上）が得られ、ガスの流速が高い場合のみ除去効率が低かった。

開示内容の要約 本開示内容を要約すると、本発明は、化学反応または物理的分離、必要ならば当 該反応の浮遊性副成物を分離するために、効果的なガス−液体反応容器として決 定的なある種の側面を改良した攪拌浮遊セルを用いる等により、ガス流の成分を 除去するためにガス−液体接触を効果的に行うための＃Ｔ親なカ汰吃よす衣１で 提供するものである。本発明の範囲内で、改良を行うことは可能である。

発明の要約 通常はガス成分であり、かならずしもそれに限らない成分をガス流から液体媒体 中に除去し、化学的に不溶性相に変換し、物理的に除去する。特に、改良した撹 拌浮遊セル中の遷移金属キレート水溶液中で酸化することによりガス流から硫化 水素を除去することができる。一般に化学反応容器と（支）体生成物分離装置を 組み合わせたものであり、前記の改良撹拌浮遊セルからなるガス−液体接触装置 についても記載する。効果的な質量の移行および迅速な反応を行わせるため、必 要なせん断力を得るために羽根車を少なくとも約３５０ｉ　ｎ　／　ｓ　ｅ　ｃ のブレード先端速度で回転させることにより、硫化水素および酸素を含むガス気 泡を形成させる。反応を助長するために、一般に縦横比的１で、直径の等しい多 くの開口部を外側の側板に均一に配置し、側板の開口部あたり約０．０２　ｌｂ ／ｍｉｎ以下の流速でガスがながれるようにする。一般に、開口部あたりのガス 流速指数は少なくとも約１８／ｓｅｅ。

であるが、少なくとも約２４／５ｅｃ−が望ましい。

各開口部は直径約１インチ以下に相当する面積を有する。

手続補正書 平成４年７月７日

Claims (53)

【特許請求の範囲】
1. １．液体媒体が設けられている閉塞ガスー液体接触ゾーンにガス流を供給し、 一般に垂直の供給管を通し外部から前記の浸漬部位のガスー液体接触ゾーンに前 記のガス流の流入を誘導するため、前記の液体媒体中の浸漬部位で、一般に垂直 軸を中心として多くのブレードからなる羽根車を回転させ、 ガス流から成分を液体媒体中に除去するため、前記の浸漬部位で前記のガス流を 直径約１／４インチ以下の微細なガス気泡として分散させ、前記の成分と液体媒 体が密接に接触するように、前記の羽根車を多くの開口部を設けた側板で囲い、 前記の羽根車のブレードと前記の側板に設けた前記の多くの開口部の間に十分な せん断力が発生するように、前記の羽根車を少なくとも約３５０インチ／秒のブ レード先端速度で回転させ、前記の開口部を通して、おおよその大気圧下で前記 の側板の開口部あたり少なくとも約１８／秒のガス流速指数で側板の内部から側 板の外部の液体媒体中に物質の流れを作り、前記のガス流速指数を各開口部を通 るガスの直線速度と開口部の相当直径の比とし、それによって側板の内部の影響 を受けていないガス流からの成分の除去が側板の外部に隣接した部分で完全に行 われるようにし、 前記のガスー液体接触ゾーンにおける液面上のガス大気から成分減損ガス流を前 記の閉塞ガスー液体接触ゾーンの外部に排気するこからなる液体媒体におけるガ ス流成分の除去方法。
2. ２．前記のブレード先端速度が約５００から７００インチ／秒であることを特徴 とする請求範囲１に記載した方法。
3. ３．前記のガス流速指数が開口部あたり少なくとも２４／秒であることを特徴と する請求範囲１に記載した方法。
4. ４．前記のガス流速指数が開口部あたり約３０から約４００／秒であることを特 徴とする請求範囲１に記載した方法。
5. ５．前記の各開口部の縦横比が約１で、前記のガス流速が開口部あたり約０．０ ２ポンド／分以下であることを特徴とする請求範囲１に記載した方法。
6. ６．前記のガス流速が前記の側板の開口部あたり約０．００５から約０．００７ ポンド／分であることを特徴とする請求範囲５に記載した方法。
7. ７．前記の各開口部が円形であることを特徴とする請求範囲６に記載した方法。
8. ８．前記の成分が揮発性成分であり、前記のガスー液体接触ゾーンに存在する化 学的変換剤により不溶性の相に化学的変換によりガス流から除去されることを特 徴とする請求範囲１に記載した方法。
9. ９．ガス中の揮発性成分が減損したとき、前記の不溶性相が前記のガス気泡によ り浮遊性であり、前記の減損ガス気泡が液体媒体中を上昇し、ガスー液体接触ゾ ーン中の液体媒体の表面に前記の不溶性相を浮遊させることを特徴とする請求範 囲８に記載した方法。
10. １０．前記の化学的変換剤が、ガス成分を含むガス流と同じ浸漬部位の液体媒体 に導入され、直径約１／４インチ以下の微細な気泡として分散する酸化成分を含 むガス流であり、前記の液体媒体が前記のガス成分を不溶性相に酸化変換する水 溶液であることを特徴とする請求範囲８に記載した方法。
11. １１．前記のガス流が除去の対象となる硫化水素を含むガス流であり、前記の化 学的変換剤が混合ガス流または独立したガス流として硫化水素を含むガス流と同 じ浸漬部位に導入され、直径約１／４インチ以下の微細な気泡としてそこに分散 する酸素を含むガス流であり、前記の液体媒体が遷移金属キレート溶液であり、 また前記の不溶性相が硫黄を含む固体粒子であることを特徴とする請求範囲８に 記載した方法。
12. １２．前記の固体硫黄粒子が硫化水素減損ガスの気泡により、遷移金属キレート 溶液中に浮遊できる大きさまで成長し、約１０から約５０μの粒子径の硫黄粒子 結晶が硫化水素減損ガスの気泡により遷移金属キレート溶液により運搬されてそ の表面に浮遊する硫黄を含む浮遊かすとその上部に硫化水素減損ガスの大気を形 成することを特徴とする請求範囲１１に記載した方法。
13. １３．硫黄を含む浮遊かすが遷移金属キレート溶液の表面から閉塞反応ゾーンの 外部に除去されることを特徴とする請求範囲１２に記載した方法。
14. １４．前記の遷移金属キレートが鉄キレートであることを特徴とする請求範囲１ １に記載した方法。
15. １５．キレート剤がＥＤＴＡまたはＨＥＤＴＡであることを特徴とする請求範囲 １４に記載した方法。
16. １６．前記のプロセスがｐＨ約７から約１１の鉄キレート溶液中で、約５℃から 約８０℃の温度で有効に働くことを特徴とする請求範囲１５に記載した方法。
17. １７．前記のガス流が含硫天然ガスであり、前記の酸素を含むガス流が前記の硫 化水素を含むガス流から独立して前記の浸漬部位に供給されることを特徴とする 請求範囲１１に記載した方法。
18. １８．前記のガス流が、除去の対象となるガス成分として硫化水素を含むガス流 であり、前記の化学的変換剤が硫化水素を含むガス流と同じ浸漬部位に導入され 、そこで直径約１／４インチ以下の微細な気泡として分散する塩素を含むガス流 であり、前記の液体媒体が苛性ソーダ水溶液であり、前記の不溶性相が操作後水 溶液が飽和したのちに生成する硫酸ナトリウムの結晶であることを特徴とする請 求範囲８に記載した方法。
19. １９．前記のガス流が、除去の対象となるガス成分としてメルカプタンを含むガ ス流であり、化学的変換剤がメルカプタンを含むガス流と同じ液体媒体に導入さ れ、そこで直径約１／４インチ以下の微細な気泡として分散する酸素を含むガス 流であり、また不溶性相が不溶性液体の二硫化物であることを特徴とする請求範 囲８に記載した方法。
20. ２０．前記のガス成分を含むガス流がメルカプタンおよび硫化水素を含み、前記 のメルカプタンおよび硫化水素を独立した化学変換により独立したガスー液体接 触容器中でガス流から除去することを特徴とする請求範囲１に記載した方法。
21. ２１．前記のガス流が硫化水素を含むガス流であり、化学的変換剤が二酸化硫黄 を含むガス流から前記の液体媒体に吸収させた二酸化硫黄であり、また不溶性相 が固体の硫黄粒子であることを特徴とする請求範囲８に記載した方法。
22. ２２．請求範囲１に記載した手順にしたがって前記の独立したガスー液体接触容 器中で二酸化硫黄を含むガス流を液体の吸収媒体と接触させることにより、独立 したガスー液体接触容器中で前記の二酸化硫黄をガス流から除去することを特徴 とする請求範囲２１に記載した方法。
23. ２３．前記のガス流が除去の対象となる二酸化硫黄を含むガス流であり、前記の 化学的変換剤が二酸化硫黄を含むガス流と同じ浸漬部位に導入され、そこで直径 １／４インチ以下の微細な気泡として分散する硫化水素を含むガス流であり、前 記の液体媒体が水溶液の二酸化硫黄吸収媒体であり、前記の不溶性相が固体の硫 黄を含む粒子であることを特徴とする請求範囲８に記載した方法。
24. ２４．前記のガス流が除去の対象となる二酸化硫黄を含むガス流であり、前記の 化学的変換剤が二酸化硫黄と反応性のあるアルカリ性物質であり、前記の液体媒 体が当該アルカリ性物質を含む水溶液であり、また前記の不溶性相が前記の二酸 化硫黄と前記のアルカリ性物質の反応生成物からなることを特徴とする請求範囲 ８に記載した方法。
25. ２５．前記の水溶性媒体が石灰または石灰石スラリーから成ることを特徴とする 請求範囲２４に記載した方法。
26. ２６．前記のスラリーが約１から約２０重量％のアルカリ性物質を含むことを特 徴とする請求範囲２５に記載した方法。
27. ２７．酸素を含むガス流が、前記のスラリー中で硫酸カルシウムおよび亜硫酸カ ルシウムの生成を促進するために、前記の水溶性媒体に導入され、そこで直径約 １／４インチ以下の微細な気泡として分散することを特徴とする請求範囲２５に 記載した方法。
28. ２８．前記の酸素を含むガス流を前記の二酸化硫黄を含むガス流と同じ浸漬部位 の前記の水溶液媒体に導入することを特徴とする請求範囲２７に記載した方法。
29. ２９．前記の水溶液媒体が少なくとも１種類の抗ケーキング剤を有効濃度で含む ことを特徴とする請求範囲２７に記載した方法。
30. ３０．前記の抗ケーキング剤が硫酸マグネシウムであることを特徴とする請求範 囲２９に記載した方法。
31. ３１．前記の水溶液媒体がアルカリ金属の水酸化物の水溶液からなることを特徴 とする請求範囲２４に記載した方法。
32. ３２．前記のアルカリ金属の水酸化物が前記の水溶液媒体中に約５０から約５０ ０ｇ／Ｌの濃度でふくまれることを特徴とする請求範囲３１に記載した方法。
33. ３３．前記の成分を物理的分離により前記のガス流から液相に除去することを特 徴とする請求範囲１に記載した方法。
34. ３４．前記の成分が固体の粒子状物質であり、ガス流から粒子状物質を液体媒体 中に洗い落し、溶解または懸濁させることにより前記の物理的分離を効果的に行 うことを特徴とする請求範囲３３に記載した方法。
35. ３５．前記の成分が液体の小滴であり、ガス流から液体小滴を液体媒体中に洗い 落し、溶解または懸濁させることにより前記の物理的分離を効果的に行うことを 特徴とする請求範囲３３に記載した方法。
36. ３６．前記の成分が前記のガス流に存在する水分であり、前記のガス流から前記 の水分を親水性の有機液体媒体中に洗い落とすことにより、前記の物理的分離を 効果的に行うことを特徴とする請求範囲３３に記載した方法。
37. ３７．前記の成分が熱エネルギーであり、液体媒体を用いた熱交換により前記の 物理的分離を効果的に行うことを特徴とする請求範囲３３に記載した方法。
38. ３８．前記のガス流を少なくとも約５０ｃｕ．ｆｔ／ｍｉｎ．の流速で前記の浸 漬部位に供給することを特徴とする請求範囲１に記載した方法。
39. ３９．閉塞タンク、 前記のタンクの上部の蓋に取り付けた供給管を通して、少なくとも１種類のガス 流を供給するための供給ガス多岐管、 前記の供給管に接続し、前記の上部蓋から前記のタンク内に下方に伸びる垂直管 、 前記の垂直管の下端に向けて設置された多くのブレードからなり、一般に垂直軸 を中心として回転するようにシャフトに固定された羽根車、 前記のシャフトを回転させる駆動手段、前記の羽根車を取り巻き、壁に多くの開 口部を有する側板、 前記の側板上の各開口部の相当直径が約１インチ以下で、羽根車の直径に対する 開口部の相当直径の比が約０．１５以下で、おおよその大気圧下でガス流速指数 が少なくとも開口部あたり約１８／ｓｅｃ．で、前記のガス流速指数が各開口部 を通るガスの線速度と開口部の相当直径の比であり、そして、 前記のタンクからの排気手段からなるガスー液体接触装置。
40. ４０．前記の側板の直径と羽根車の直径の比が約２：１から１．２：１であるこ とを特徴とする請求範囲３９に記載した装置。
41. ４１．前記の羽根車の高さと羽根車の直径の比が約０．３：１から約３：１であ ることを特徴とする請求範囲４０に記載した装置。
42. ４２．前記の羽根車が等角間隔で配置された少なくとも４個のブレードを有し、 前記の側板の直径が羽根車の直径の約１．５倍であることを特徴とする請求範囲 ４１に記載した装置。
43. ４３．前記の垂直管の直径と羽根車の直径の比が約１：１から約２：１で、前記 の側板の直径が前記の垂直管の直径以下であることを特徴とする請求範囲４０に 記載した装置。
44. ４４．前記の羽根車が容器の底から羽根車の直径の少なくとも０．２５倍離れた 所に設置されていることを特徴とする請求範囲４３に記載した装置。
45. ４５．前記の多くの開口部が、開口部あたり約０．００５から約０．００７ポン ド／分のガス流速を与えるように側板に配置されていることを特徴とする請求範 囲３９に記載した装置。
46. ４６．前記の各開口部が円形であることを特徴とする請求範囲４５に記載した装 置。
47. ４７．開口部が開口部の直径の約０．２５から約０．７５倍の間隔で配置されて いることを特徴とする請求範囲４６に記載した装置。
48. ４８．開口部が開口部の直径の約０．５倍の間隔で配置されていることを特徴と する請求範囲４７に記載した装置。
49. ４９．多くの開口部が平方インチあたり約２個以下の密度で正方形に配置されて いることを特徴とする請求範囲４６に記載した装置。
50. ５０．前記の各開口部の相当直径が約３／８から５／８インチであることを特徴 とする請求範囲３９に記載した装置。
51. ５１．前記の開口部が円形で、直径が等しいことを特徴とする請求範囲５０に記 載した装置。
52. ５２．前記の側板が直方形であることを特徴とした請求範囲３９に記載した装置 。
53. ５３．前記の側板が固定されていることを特徴とした請求範囲３９に記載した装 置。