JPH0564737A - 化学反応装置 - Google Patents
化学反応装置Info
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- JPH0564737A JPH0564737A JP30574591A JP30574591A JPH0564737A JP H0564737 A JPH0564737 A JP H0564737A JP 30574591 A JP30574591 A JP 30574591A JP 30574591 A JP30574591 A JP 30574591A JP H0564737 A JPH0564737 A JP H0564737A
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- 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
- B01J4/00—Feed or outlet devices; Feed or outlet control devices
- B01J4/04—Feed or outlet devices; Feed or outlet control devices using osmotic pressure using membranes, porous plates
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/26—Nozzle-type reactors, i.e. the distribution of the initial reactants within the reactor is effected by their introduction or injection through nozzles
-
- 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
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00051—Controlling the temperature
- B01J2219/00074—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
- B01J2219/00087—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements outside the reactor
- B01J2219/00094—Jackets
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 化学反応液とこれと化学反応するガス成分
（化学反応気体成分）とを、高効率の気・液接触により
化学反応を進行せしめる化学反応ガス供給器を備えた化
学反応装置の提供。 【構成】 多孔質の化学反応液移送管（例えば、多孔質
セラミック管）を化学反応ガス雰囲気内に露出して設け
てなる吸込式化学反応ガス供給器を備えた化学反応装
置。吸込式化学反応ガス供給器の構成を、化学反応ガス
供給管の中側に多孔質の化学反応液移送管を配設したも
のとし、また化学反応液移送管の中側に多孔質の化学反
応ガス供給管を配設したものとし、あるいは多孔質の化
学反応液供給管に管体状又は筐体状の化学反応ガス供給
室を周設してなるものとしてもよい。
（化学反応気体成分）とを、高効率の気・液接触により
化学反応を進行せしめる化学反応ガス供給器を備えた化
学反応装置の提供。 【構成】 多孔質の化学反応液移送管（例えば、多孔質
セラミック管）を化学反応ガス雰囲気内に露出して設け
てなる吸込式化学反応ガス供給器を備えた化学反応装
置。吸込式化学反応ガス供給器の構成を、化学反応ガス
供給管の中側に多孔質の化学反応液移送管を配設したも
のとし、また化学反応液移送管の中側に多孔質の化学反
応ガス供給管を配設したものとし、あるいは多孔質の化
学反応液供給管に管体状又は筐体状の化学反応ガス供給
室を周設してなるものとしてもよい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、化学反応液とこれと化
学反応するガス成分（化学反応気体成分）とを、気−液
接触して化学反応を進行せしめるための化学反応装置に
関し、特に化学反応液に微細な酸化ガス、還元ガス等の
化学反応ガス気泡を混合・供給し得る化学反応ガス供給
器を備えた化学反応装置に関するものである。
学反応するガス成分（化学反応気体成分）とを、気−液
接触して化学反応を進行せしめるための化学反応装置に
関し、特に化学反応液に微細な酸化ガス、還元ガス等の
化学反応ガス気泡を混合・供給し得る化学反応ガス供給
器を備えた化学反応装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
化学反応装置における酸化ガス、還元ガス等の化学反応
ガスの供給には、気−液接触槽内容液中に埋没配置され
た管状や板状の化学反応ガス供給器の多数の細孔から化
学反応ガスを反応液中に加圧して噴き出すことによって
化学反応ガス気泡を細分化して供給する方式や化学反応
液の入った筒状容器の下層部から化学反応ガス気泡を噴
出供給してその浮力により化学反応液中を上昇させる途
中で、気・液接触反応させる方式あるいは反応塔内に化
学反応ガスを導入するとともに化学反応液をミスト状で
供給して気−液接触反応させる方式等がある。
化学反応装置における酸化ガス、還元ガス等の化学反応
ガスの供給には、気−液接触槽内容液中に埋没配置され
た管状や板状の化学反応ガス供給器の多数の細孔から化
学反応ガスを反応液中に加圧して噴き出すことによって
化学反応ガス気泡を細分化して供給する方式や化学反応
液の入った筒状容器の下層部から化学反応ガス気泡を噴
出供給してその浮力により化学反応液中を上昇させる途
中で、気・液接触反応させる方式あるいは反応塔内に化
学反応ガスを導入するとともに化学反応液をミスト状で
供給して気−液接触反応させる方式等がある。
【０００３】そして、これらの機能を有する化学反応ガ
ス供給器による化学反応では、基本的には化学反応ガス
の送給量やそれぞれの化学反応ガス供給器の設置個数等
によって必要な調節が行われている。しかし、省エネル
ギー型の高度化学反応を目的とする高性能化学反応装置
の開発のためには、特に微細な化学反応ガス気泡を多量
に発生させ、さらにはその気泡の発生量・供給量を制御
する必要がある。
ス供給器による化学反応では、基本的には化学反応ガス
の送給量やそれぞれの化学反応ガス供給器の設置個数等
によって必要な調節が行われている。しかし、省エネル
ギー型の高度化学反応を目的とする高性能化学反応装置
の開発のためには、特に微細な化学反応ガス気泡を多量
に発生させ、さらにはその気泡の発生量・供給量を制御
する必要がある。
【０００４】すなわち、上記の方式では下記のさまざま
な欠点があった。例えば、噴き出し方式では、そこにい
かに微細な細孔を設けても、気泡が細孔から噴出する際
の気泡の表面張力によって、結果的には数ｍｍ程度の径
を有する大きな気泡が発生してしまい、それよりも小さ
な気泡を発生させることが不可能であるという欠点を有
していた。またこのような方式の欠点として、その長時
間運転に伴って発生する目づまり問題と動力費の増大の
問題が存在した。
な欠点があった。例えば、噴き出し方式では、そこにい
かに微細な細孔を設けても、気泡が細孔から噴出する際
の気泡の表面張力によって、結果的には数ｍｍ程度の径
を有する大きな気泡が発生してしまい、それよりも小さ
な気泡を発生させることが不可能であるという欠点を有
していた。またこのような方式の欠点として、その長時
間運転に伴って発生する目づまり問題と動力費の増大の
問題が存在した。
【０００６】以上のような欠点や問題点を有した従来の
化学反応装置における化学反応ガス供給器においては、
微細気泡の生成量が少ないため気泡の化学反応液中での
滞留時間が短くなり、化学反応液中への化学反応ガス取
り込み量の増大が期待できなかった。さらには、微細気
泡の径と発生量及び供給量を容易に制御することができ
ないことから、気・液接触反応が効率的に実施できない
問題があった。
化学反応装置における化学反応ガス供給器においては、
微細気泡の生成量が少ないため気泡の化学反応液中での
滞留時間が短くなり、化学反応液中への化学反応ガス取
り込み量の増大が期待できなかった。さらには、微細気
泡の径と発生量及び供給量を容易に制御することができ
ないことから、気・液接触反応が効率的に実施できない
問題があった。
【０００７】すなわち、上述したような化学反応ガス供
給器の場合、次のような問題を有する。 ．気泡の径が１ｍｍ以下で数１０μｍ程度までの微細
気泡を大量にしかも均一に発生させることができず、気
液更新に伴う化学反応の飛躍的促進が達成できない。 ．上記の気泡の径、分布、発生量及び供給量を必要
に応じて機械的に容易に制御することができない。 ．撹拌装置なしでは、化学反応装置内に必要な循環流
の形成や撹拌作用をもたらすことができない。 ．連続化学反応ガス供給により目づまりが発生し、気
・液接触効率が低下することによって、圧力損失が増大
する。このため長期連続運転や運転経費の大幅な節減が
できない。 ．化学反応ガス気泡を供給する化学反応ガス供給器と
コンプレッサーを含む装置形状が大型となり、設置上の
制約が存在し、小型化が図れない。 ．化学反応ガス気泡の径、分布、発生量等の制御によ
って、化学反応槽内での撹拌や化学反応ガス取り込み量
の調整等による化学反応の最適制御を行うことが困難で
ある。
給器の場合、次のような問題を有する。 ．気泡の径が１ｍｍ以下で数１０μｍ程度までの微細
気泡を大量にしかも均一に発生させることができず、気
液更新に伴う化学反応の飛躍的促進が達成できない。 ．上記の気泡の径、分布、発生量及び供給量を必要
に応じて機械的に容易に制御することができない。 ．撹拌装置なしでは、化学反応装置内に必要な循環流
の形成や撹拌作用をもたらすことができない。 ．連続化学反応ガス供給により目づまりが発生し、気
・液接触効率が低下することによって、圧力損失が増大
する。このため長期連続運転や運転経費の大幅な節減が
できない。 ．化学反応ガス気泡を供給する化学反応ガス供給器と
コンプレッサーを含む装置形状が大型となり、設置上の
制約が存在し、小型化が図れない。 ．化学反応ガス気泡の径、分布、発生量等の制御によ
って、化学反応槽内での撹拌や化学反応ガス取り込み量
の調整等による化学反応の最適制御を行うことが困難で
ある。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明者らは上
記従来技術の問題点を解決すべく鋭意研究を重ねた結
果、化学反応液に微細な化学反応ガス気泡を容易に供給
できる省エネ型化学反応ガス供給器を備えた化学反応装
置を開発した。すなわち本発明は下記のとおりの化学反
応装置である。第１の発明は、多孔質の化学反応液移送
管を化学反応ガス雰囲気内に露出して設けてなる吸込式
化学反応ガス供給器を備えたことを特徴とする化学反応
装置であり、第２の発明は、化学反応ガス供給管の中側
に多孔質の化学反応液移送管を配設してなる吸込式化学
反応ガス供給器を備えたことを特徴とする化学反応装置
であり、第３の発明は、化学反応液移送管の中側に多孔
質の化学反応ガス供給管を配設してなる吸込式化学反応
ガス供給器を備えたことを特徴とする化学反応装置であ
る。第４の発明は、多孔質管の連通孔が不規則連通孔で
あることを特徴とする第１ないし３の発明のいずれかに
記載の化学反応装置であり、第５の発明は、多孔質の化
学反応液移送管又は／及び多孔質の化学反応ガス供給管
が、多孔質セラミック管であることを特徴とする第１な
いし４の発明のいずれかに記載の化学反応装置である。
記従来技術の問題点を解決すべく鋭意研究を重ねた結
果、化学反応液に微細な化学反応ガス気泡を容易に供給
できる省エネ型化学反応ガス供給器を備えた化学反応装
置を開発した。すなわち本発明は下記のとおりの化学反
応装置である。第１の発明は、多孔質の化学反応液移送
管を化学反応ガス雰囲気内に露出して設けてなる吸込式
化学反応ガス供給器を備えたことを特徴とする化学反応
装置であり、第２の発明は、化学反応ガス供給管の中側
に多孔質の化学反応液移送管を配設してなる吸込式化学
反応ガス供給器を備えたことを特徴とする化学反応装置
であり、第３の発明は、化学反応液移送管の中側に多孔
質の化学反応ガス供給管を配設してなる吸込式化学反応
ガス供給器を備えたことを特徴とする化学反応装置であ
る。第４の発明は、多孔質管の連通孔が不規則連通孔で
あることを特徴とする第１ないし３の発明のいずれかに
記載の化学反応装置であり、第５の発明は、多孔質の化
学反応液移送管又は／及び多孔質の化学反応ガス供給管
が、多孔質セラミック管であることを特徴とする第１な
いし４の発明のいずれかに記載の化学反応装置である。
【０００９】第６の発明は、多孔質の化学反応液移送管
又は／及び多孔質の化学反応ガス供給管が多孔質金属管
であることを特徴とする第１ないし４の発明のいずれか
に記載の化学反応装置であり、第７の発明は、多孔質の
化学反応液移送管又は／及び多孔質の化学反応ガス供給
管の連通孔の孔径が５００μｍ以下であることを特徴と
する第１ないし６の発明のいずれかに記載の化学反応装
置であり、第８の発明は、多孔質の化学反応液供給管に
管体状又は筐体状の化学反応ガス供給室を周設してなる
ことを特徴とする第２、又は４ないし７の発明のいずれ
かに記載する化学反応装置である。そして、上記の発明
において、多孔質の化学反応ガス供給管又は／及び多孔
質の化学反応液移送管は、縦置き型又は横置き型あるい
は斜方置き型であってよく、また、多孔質の化学反応液
移送管又は／及び多孔質の化学反応ガス供給管をサイフ
ォン配置としてもよい。
又は／及び多孔質の化学反応ガス供給管が多孔質金属管
であることを特徴とする第１ないし４の発明のいずれか
に記載の化学反応装置であり、第７の発明は、多孔質の
化学反応液移送管又は／及び多孔質の化学反応ガス供給
管の連通孔の孔径が５００μｍ以下であることを特徴と
する第１ないし６の発明のいずれかに記載の化学反応装
置であり、第８の発明は、多孔質の化学反応液供給管に
管体状又は筐体状の化学反応ガス供給室を周設してなる
ことを特徴とする第２、又は４ないし７の発明のいずれ
かに記載する化学反応装置である。そして、上記の発明
において、多孔質の化学反応ガス供給管又は／及び多孔
質の化学反応液移送管は、縦置き型又は横置き型あるい
は斜方置き型であってよく、また、多孔質の化学反応液
移送管又は／及び多孔質の化学反応ガス供給管をサイフ
ォン配置としてもよい。
【００１０】さらに、多孔質の化学反応ガス供給管又は
／及び多孔質の化学反応液移送管は、横置き型又は斜方
置き型の漸縮管であってもよく、その場合は、横置き型
又は斜方置き型の漸縮管の最大負圧又は最小正圧発生部
位に多孔質管を配設することが好ましい。そしてまた、
縦型の多孔質の化学反応液移送管が、漸拡管であること
も好ましく、その場合は、縦型の漸拡管よりなる化学反
応液移送管の上部の最大負圧発生部位に多孔質管を配設
してなるものが好ましい。
／及び多孔質の化学反応液移送管は、横置き型又は斜方
置き型の漸縮管であってもよく、その場合は、横置き型
又は斜方置き型の漸縮管の最大負圧又は最小正圧発生部
位に多孔質管を配設することが好ましい。そしてまた、
縦型の多孔質の化学反応液移送管が、漸拡管であること
も好ましく、その場合は、縦型の漸拡管よりなる化学反
応液移送管の上部の最大負圧発生部位に多孔質管を配設
してなるものが好ましい。
【００１１】以上の発明においては、第１に、セラミッ
クスをはじめとする不規則多孔質管を用いる外部化学反
応ガスの吸込・供給では、吸込方式の方が噴き出し方式
よりもかなり小さい圧力損失となる。これは管の外周壁
面の表面積は、管厚の存在により、内周壁面の表面積よ
りも常に大であることに起因するものであり、したがっ
て、多孔質管を用いる本発明の吸込方式によれば、化学
反応液の中への反応ガス気泡発生効率が飛躍的に向上す
ることとなる。第２に、従来の噴出し方式ではセラミッ
クス製等の不規則多孔質管の細孔の径をμｍ程度に小さ
くしてもそこから発生する気泡の径は平均的に数ｍｍほ
どに大きくなってしまったが、本発明に係る吸込式の化
学反応ガス供給器によれば発生する気泡の平均径を数１
００μｍ〜数１０μｍに微細化することができる。よっ
て、化学反応液と化学反応ガス気泡との接触面積を従来
方式の１０〜１００倍程度に高めることができ、さらに
気泡の滞留時間を１０〜１００倍に増長することができ
る結果、化学反応液中への化学反応ガス取り込み量を飛
躍的に増量することができる。
クスをはじめとする不規則多孔質管を用いる外部化学反
応ガスの吸込・供給では、吸込方式の方が噴き出し方式
よりもかなり小さい圧力損失となる。これは管の外周壁
面の表面積は、管厚の存在により、内周壁面の表面積よ
りも常に大であることに起因するものであり、したがっ
て、多孔質管を用いる本発明の吸込方式によれば、化学
反応液の中への反応ガス気泡発生効率が飛躍的に向上す
ることとなる。第２に、従来の噴出し方式ではセラミッ
クス製等の不規則多孔質管の細孔の径をμｍ程度に小さ
くしてもそこから発生する気泡の径は平均的に数ｍｍほ
どに大きくなってしまったが、本発明に係る吸込式の化
学反応ガス供給器によれば発生する気泡の平均径を数１
００μｍ〜数１０μｍに微細化することができる。よっ
て、化学反応液と化学反応ガス気泡との接触面積を従来
方式の１０〜１００倍程度に高めることができ、さらに
気泡の滞留時間を１０〜１００倍に増長することができ
る結果、化学反応液中への化学反応ガス取り込み量を飛
躍的に増量することができる。
【００１２】第３に、多孔質管の化学反応液移送管に送
り込む化学反応ガスの圧力を制御することによって、化
学反応液の流量を変化させない状態で、その気泡吸込量
を調整させることもできる。この気泡発生量（吸込量）
を制御することによって、化学反応の高効率化が達成で
きる。第４に、多孔質管からの化学反応ガスの吸込に必
要な圧力エネルギーは、多孔質管の圧力損失水頭を上回
ればよく、きわめて小さい圧力エネルギーで足りる。通
常、増水頭差で５０ｃｍ程度で足りる。第５に、多孔質
管の内壁近くには外部化学反応ガスが均一に吸込まれる
ことに伴い、その壁に垂直に管の中央に向かおうとする
流れが形成される。この流れは、内壁に付着しようとす
る物質を剥がす方向に作用することから、結果的に本多
孔質管の目づまりの形成を起こりにくくする。また、た
とえ目づまりが発生しても、その回復には多孔質管内外
の圧力差を逆転させる方式を加えることによって、いわ
ゆる「逆洗」が可能となる。
り込む化学反応ガスの圧力を制御することによって、化
学反応液の流量を変化させない状態で、その気泡吸込量
を調整させることもできる。この気泡発生量（吸込量）
を制御することによって、化学反応の高効率化が達成で
きる。第４に、多孔質管からの化学反応ガスの吸込に必
要な圧力エネルギーは、多孔質管の圧力損失水頭を上回
ればよく、きわめて小さい圧力エネルギーで足りる。通
常、増水頭差で５０ｃｍ程度で足りる。第５に、多孔質
管の内壁近くには外部化学反応ガスが均一に吸込まれる
ことに伴い、その壁に垂直に管の中央に向かおうとする
流れが形成される。この流れは、内壁に付着しようとす
る物質を剥がす方向に作用することから、結果的に本多
孔質管の目づまりの形成を起こりにくくする。また、た
とえ目づまりが発生しても、その回復には多孔質管内外
の圧力差を逆転させる方式を加えることによって、いわ
ゆる「逆洗」が可能となる。
【００１３】第６に、従来コンプレッサーやブロアー等
の圧縮空気供給装置を必要としたが、本発明によれば吸
込式であるため、そうした装置を不要とすることができ
る。また、多孔質の化学反応液供給管部はユニット化が
容易であり、例えば．移送管の両端部にジョイントを
取り付けることによって、あるいは．透明プラスチッ
ク製の化学反応ガス供給用筐体に多孔質の化学反応液供
給管を貫通して取り付け、かつ筐体の貫通孔部と移送管
との接触部を接着・封止することによって、ユニット体
を製作することができる。そして前記．のユニット体
においては、内部の多孔質管が特にセラミック製である
場合には、外部の筐体をプラスチック、金属等の機械的
強度の高い材料で構成すれば補強部材としても機能させ
得るため、多孔質セラミック管の破損を阻止することが
できる。多孔質管の素材としては、多孔質セラミックの
ほか、多孔質金属、多孔質プラスチック等適宜多孔質材
料を用いることができるが、いずれにしても多孔質部の
細孔は、連通孔となっていることが必要である。
の圧縮空気供給装置を必要としたが、本発明によれば吸
込式であるため、そうした装置を不要とすることができ
る。また、多孔質の化学反応液供給管部はユニット化が
容易であり、例えば．移送管の両端部にジョイントを
取り付けることによって、あるいは．透明プラスチッ
ク製の化学反応ガス供給用筐体に多孔質の化学反応液供
給管を貫通して取り付け、かつ筐体の貫通孔部と移送管
との接触部を接着・封止することによって、ユニット体
を製作することができる。そして前記．のユニット体
においては、内部の多孔質管が特にセラミック製である
場合には、外部の筐体をプラスチック、金属等の機械的
強度の高い材料で構成すれば補強部材としても機能させ
得るため、多孔質セラミック管の破損を阻止することが
できる。多孔質管の素材としては、多孔質セラミックの
ほか、多孔質金属、多孔質プラスチック等適宜多孔質材
料を用いることができるが、いずれにしても多孔質部の
細孔は、連通孔となっていることが必要である。
【００１４】
【実施例】以下に、本発明の実施例のいくつかを図面に
基づいて説明する。図１は、本発明に係る吸込式化学反
応ガス供給器を備えた排煙脱硫装置の概説全体構成図を
示す。火力発電所等から排出される排煙には亜硫酸ガス
が含まれており、これがそのまま外気中へ放出されると
酸性雨の降雨原因等となるため、その除去が義務づけら
れている。その除去装置は通常図１に示す概説構成図と
なっており、すなわち、まず火力発電所等からの排煙が
吸収塔装置２０へ導入され、そこで石灰スラリーと接触
させる。その接触により、亜硫酸ガスは石灰と反応して
亜硫酸カルシウムを生成して吸収されるので、これをさ
らに酸化装置２１において酸化して安定・有用な石膏に
変化させる。以上の化学反応工程式は以下のごときもの
である。 ＳＯ２＋ＣａＣＯ３＝ＣａＳＯ３＋ＣＯ２（吸収工程） ＣａＳＯ３＋１／２Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＝ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ（酸化工程） 上記酸化工程に本実施例装置を適用する。すなわち、吸
収塔２０から導出される亜硫酸カルシウム（ＣａＳ
Ｏ３）含有流動液（化学反応液）を図２に示す吸収液貯
留層１１へ導入し、そこから化学反応液移送管４を経
て、下方の吸込式化学反応ガス供給器３０へ導入して、
酸化する。 図２に示す吸込式化学反応ガス供給器３０
においては、多孔質管１内を移送されてくる上記化学反
応液（ＣａＳＯ３含有液）に、多孔質管１細孔から微細
空気（酸素）を吸込・供給して酸化することにより、多
孔質管１内で亜硫酸カルシウムが石膏となり、微細気泡
混入化学反応液移送管４’を経て、石膏（ＣａＳＯ４・
２Ｈ２Ｏ）が系外へ取り出される。図２において、１は
セラミックス製の多孔質管、２はアクリル樹脂製の化学
反応ガス（空気）供給管、２’はフランジ、３は化学反
応ガス導入口、４は化学反応液（亜硫酸カルシウム含有
液）移送管、４’は微細気泡混入化学反応液移送管、
４″はフランジ、５は締着具（ボルト、ナット）、６は
パッキンである。上記化学反応装置においては、化学反
応ガス供給器として多孔質管からなる吸込式化学反応ガ
ス供給器を使用しているため、まず、通気管を用いる従
来法のような多大な圧力損失エネルギーを要しなく、そ
して、多孔質管を通して化学反応ガスを水中へ吸込む方
式のために、通気管の場合のような大直径の気泡が生じ
るのではなく、極めて微小直径の気泡が発生する。した
がって、気泡と化学反応液との接触表面積が増大し、化
学反応ガスの液中への取り込み効率が非常に向上し、そ
の化学反応を高効率で実施し得るものとなる。
基づいて説明する。図１は、本発明に係る吸込式化学反
応ガス供給器を備えた排煙脱硫装置の概説全体構成図を
示す。火力発電所等から排出される排煙には亜硫酸ガス
が含まれており、これがそのまま外気中へ放出されると
酸性雨の降雨原因等となるため、その除去が義務づけら
れている。その除去装置は通常図１に示す概説構成図と
なっており、すなわち、まず火力発電所等からの排煙が
吸収塔装置２０へ導入され、そこで石灰スラリーと接触
させる。その接触により、亜硫酸ガスは石灰と反応して
亜硫酸カルシウムを生成して吸収されるので、これをさ
らに酸化装置２１において酸化して安定・有用な石膏に
変化させる。以上の化学反応工程式は以下のごときもの
である。 ＳＯ２＋ＣａＣＯ３＝ＣａＳＯ３＋ＣＯ２（吸収工程） ＣａＳＯ３＋１／２Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＝ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ（酸化工程） 上記酸化工程に本実施例装置を適用する。すなわち、吸
収塔２０から導出される亜硫酸カルシウム（ＣａＳ
Ｏ３）含有流動液（化学反応液）を図２に示す吸収液貯
留層１１へ導入し、そこから化学反応液移送管４を経
て、下方の吸込式化学反応ガス供給器３０へ導入して、
酸化する。 図２に示す吸込式化学反応ガス供給器３０
においては、多孔質管１内を移送されてくる上記化学反
応液（ＣａＳＯ３含有液）に、多孔質管１細孔から微細
空気（酸素）を吸込・供給して酸化することにより、多
孔質管１内で亜硫酸カルシウムが石膏となり、微細気泡
混入化学反応液移送管４’を経て、石膏（ＣａＳＯ４・
２Ｈ２Ｏ）が系外へ取り出される。図２において、１は
セラミックス製の多孔質管、２はアクリル樹脂製の化学
反応ガス（空気）供給管、２’はフランジ、３は化学反
応ガス導入口、４は化学反応液（亜硫酸カルシウム含有
液）移送管、４’は微細気泡混入化学反応液移送管、
４″はフランジ、５は締着具（ボルト、ナット）、６は
パッキンである。上記化学反応装置においては、化学反
応ガス供給器として多孔質管からなる吸込式化学反応ガ
ス供給器を使用しているため、まず、通気管を用いる従
来法のような多大な圧力損失エネルギーを要しなく、そ
して、多孔質管を通して化学反応ガスを水中へ吸込む方
式のために、通気管の場合のような大直径の気泡が生じ
るのではなく、極めて微小直径の気泡が発生する。した
がって、気泡と化学反応液との接触表面積が増大し、化
学反応ガスの液中への取り込み効率が非常に向上し、そ
の化学反応を高効率で実施し得るものとなる。
【００１５】多孔質管の細孔の孔径と発生微細気泡の径
との関連性は、実験の結果、図７に示すとおりであり、
すなわち発生微細気泡の直径の分布は、多孔質管の細孔
孔径の分布の約３倍となっている。ただし、図７の測定
条件は、多孔質管の外径が１３．５ｍｍ、内径が７ｍ
ｍ、長さが１２０ｍｍ、平均細孔径が２２μｍであり、
化学反応液移送管内の流水量は１．１０ １／ｓｅｃ．
である。なお、他の測定実験の結果、発生微細気泡径は
多孔質管平均細孔径の約２〜４倍であることが解った。
該縦置き型化学反応ガス供給器は、各部材が分解容易で
したがってその組み立ても容易であり、セラミックス製
の多孔質管１の外径はアクリル樹脂製の化学反応ガス供
給管２の最狭部内径とほぼ同一としておくことにより、
両者は滑動、挿入自在となり、組み立て、分解が容易と
なる。なお、本構成では化学反応ガス供給管２は多孔質
管１を挟持するごとく支持しており、セラミック製のご
とき脆弱な多孔質管を補強する補強部材としての作用も
奏するので有利である。該構成の縦置き型化学反応ガス
供給器は、これを横に倒して横置き型となしてもよい
が、その場合は、上下流の圧力差によって形成される動
水勾配線に対して下流の化学反応ガス供給器が低い状態
となすべきである。
との関連性は、実験の結果、図７に示すとおりであり、
すなわち発生微細気泡の直径の分布は、多孔質管の細孔
孔径の分布の約３倍となっている。ただし、図７の測定
条件は、多孔質管の外径が１３．５ｍｍ、内径が７ｍ
ｍ、長さが１２０ｍｍ、平均細孔径が２２μｍであり、
化学反応液移送管内の流水量は１．１０ １／ｓｅｃ．
である。なお、他の測定実験の結果、発生微細気泡径は
多孔質管平均細孔径の約２〜４倍であることが解った。
該縦置き型化学反応ガス供給器は、各部材が分解容易で
したがってその組み立ても容易であり、セラミックス製
の多孔質管１の外径はアクリル樹脂製の化学反応ガス供
給管２の最狭部内径とほぼ同一としておくことにより、
両者は滑動、挿入自在となり、組み立て、分解が容易と
なる。なお、本構成では化学反応ガス供給管２は多孔質
管１を挟持するごとく支持しており、セラミック製のご
とき脆弱な多孔質管を補強する補強部材としての作用も
奏するので有利である。該構成の縦置き型化学反応ガス
供給器は、これを横に倒して横置き型となしてもよい
が、その場合は、上下流の圧力差によって形成される動
水勾配線に対して下流の化学反応ガス供給器が低い状態
となすべきである。
【００１６】また、漸縮管を用いればそのまま横置き型
となして使用することができる。図３は、横置き型化学
反応ガス供給器の１実施例の概略断面図である。図にお
いて、１はセラミックス製の多孔質管、２はアクリル樹
脂製の化学反応ガス供給管、２’はフランジ、３は化学
反応ガス導入口、４は下流の化学反応液移送管、４’は
微細気泡混入化学反応液移送管、４″はフランジ、５は
締着具（ボルト、ナット）、６はパッキン、７は上流の
化学反応液移送管でもある漸縮管である。同図におい
て、化学反応液が上流の漸縮管７内を矢印方向から流れ
てくると、漸縮管７の後部内壁面において負圧が最大と
なり多孔質管１部において、化学反応ガス導入口からの
化学反応ガスが多孔質管壁を通過して内部の化学反応液
に微細気泡となって供給される。漸縮管７の絞り角度
は、通常１０〜３０度程度が好ましい。
となして使用することができる。図３は、横置き型化学
反応ガス供給器の１実施例の概略断面図である。図にお
いて、１はセラミックス製の多孔質管、２はアクリル樹
脂製の化学反応ガス供給管、２’はフランジ、３は化学
反応ガス導入口、４は下流の化学反応液移送管、４’は
微細気泡混入化学反応液移送管、４″はフランジ、５は
締着具（ボルト、ナット）、６はパッキン、７は上流の
化学反応液移送管でもある漸縮管である。同図におい
て、化学反応液が上流の漸縮管７内を矢印方向から流れ
てくると、漸縮管７の後部内壁面において負圧が最大と
なり多孔質管１部において、化学反応ガス導入口からの
化学反応ガスが多孔質管壁を通過して内部の化学反応液
に微細気泡となって供給される。漸縮管７の絞り角度
は、通常１０〜３０度程度が好ましい。
【００１７】図４は、本化学反応ガス供給器を横置きし
てサイフォン配置し、多孔質管から化学反応ガスを化学
反応液内に微細気泡として吸引する概念図を示してい
る。図中、３０は本発明に係る化学反応ガス供給器、４
は化学反応液移送管、１１は化学反応液貯留槽、１２は
化学反応槽、ＨＬは動水勾配線、Ｈは水頭差である。同
図において、化学反応液が貯留槽１１から化学反応液移
送管４を経て、化学反応ガス供給器３０に導入される
と、水頭差Ｈ、動水勾配線ＨＬにより外気が微細気泡と
なって化学反応液中に吸引、供給され、微細気泡混入化
学反応液移送管４’を通って下方位置に配置されている
化学反応槽１２へ送給される。
てサイフォン配置し、多孔質管から化学反応ガスを化学
反応液内に微細気泡として吸引する概念図を示してい
る。図中、３０は本発明に係る化学反応ガス供給器、４
は化学反応液移送管、１１は化学反応液貯留槽、１２は
化学反応槽、ＨＬは動水勾配線、Ｈは水頭差である。同
図において、化学反応液が貯留槽１１から化学反応液移
送管４を経て、化学反応ガス供給器３０に導入される
と、水頭差Ｈ、動水勾配線ＨＬにより外気が微細気泡と
なって化学反応液中に吸引、供給され、微細気泡混入化
学反応液移送管４’を通って下方位置に配置されている
化学反応槽１２へ送給される。
【００１８】図５は、縦置き型化学反応ガス供給器の他
の実施例の概略断面図である。該図においては、多孔質
管１は漸拡管となっており、その拡張部に多孔質管１が
取着されている。本例方式によれば、化学反応液移送管
の下方部直径が上方部のそれよりも大となっているた
め、多孔質管の拡張部における吸引力はより増強された
ものとなる。同図において、化学反応液が上方の化学反
応液貯留槽１１から落下して漸拡管８内に入って来る
と、漸拡管８の多孔質管１内壁面において負圧が大とな
り、化学反応ガス導入口からの化学反応ガスが多孔質管
１壁を通過して内部の流動している化学反応液に微細気
泡となって供給される。
の実施例の概略断面図である。該図においては、多孔質
管１は漸拡管となっており、その拡張部に多孔質管１が
取着されている。本例方式によれば、化学反応液移送管
の下方部直径が上方部のそれよりも大となっているた
め、多孔質管の拡張部における吸引力はより増強された
ものとなる。同図において、化学反応液が上方の化学反
応液貯留槽１１から落下して漸拡管８内に入って来る
と、漸拡管８の多孔質管１内壁面において負圧が大とな
り、化学反応ガス導入口からの化学反応ガスが多孔質管
１壁を通過して内部の流動している化学反応液に微細気
泡となって供給される。
【００１９】図６は、縦置き型化学反応ガス供給器の他
の実施例の概略断面図である。該図においては、化学反
応液供給管４の内側に、多孔質管１を備えた筒状の化学
反応ガス供給器９を内設してなるものである。本例方式
によれば、化学反応ガスが、化学反応液移送管４を貫通
して化学反応ガス供給器９内に連結された導気管１０を
経て、多孔質管１の管壁外面から微細気泡となって化学
反応液中に吸引、供給される。本発明は、上記化学反応
例の排煙脱硫装置に限らず、その他の各種気・液接触に
よる化学反応ガス供給方式の装置に適用することができ
る。例えば、クメン（イソプロピルベンゼン）の酸化に
よるフェノール及びアセトンの製造時の酸化工程装置に
適用できる。また、各種酵素反応、例えば炭水化物と酵
母を原料とするアルコール発酵装置に本発明を適用でき
る。
の実施例の概略断面図である。該図においては、化学反
応液供給管４の内側に、多孔質管１を備えた筒状の化学
反応ガス供給器９を内設してなるものである。本例方式
によれば、化学反応ガスが、化学反応液移送管４を貫通
して化学反応ガス供給器９内に連結された導気管１０を
経て、多孔質管１の管壁外面から微細気泡となって化学
反応液中に吸引、供給される。本発明は、上記化学反応
例の排煙脱硫装置に限らず、その他の各種気・液接触に
よる化学反応ガス供給方式の装置に適用することができ
る。例えば、クメン（イソプロピルベンゼン）の酸化に
よるフェノール及びアセトンの製造時の酸化工程装置に
適用できる。また、各種酵素反応、例えば炭水化物と酵
母を原料とするアルコール発酵装置に本発明を適用でき
る。
【００２０】以上のように本発明においては多孔質管に
よる吸込方式を採用したので、セラミックス等多孔質管
より化学反応ガスを吸込むことにより、化学反応液移送
管内に数１００μｍから数１０μｍの径を有する微細で
かつその分布が均一な化学反応ガス気泡を生成させ得る
とともに、その気泡量を制御することが可能となる。生
成気泡の調整において、気泡量を増大するには、化学反
応液移送管内の負圧力を増大することにより、又は化学
反応ガス供給管内の気圧を高めることによって行うこと
もでき、また気泡直径を微小化するには、多孔質管の連
通孔の孔径を縮小して達成することができる。
よる吸込方式を採用したので、セラミックス等多孔質管
より化学反応ガスを吸込むことにより、化学反応液移送
管内に数１００μｍから数１０μｍの径を有する微細で
かつその分布が均一な化学反応ガス気泡を生成させ得る
とともに、その気泡量を制御することが可能となる。生
成気泡の調整において、気泡量を増大するには、化学反
応液移送管内の負圧力を増大することにより、又は化学
反応ガス供給管内の気圧を高めることによって行うこと
もでき、また気泡直径を微小化するには、多孔質管の連
通孔の孔径を縮小して達成することができる。
【００２１】
【発明の効果】以上実施例等で詳述したように、本発明
によれば下記のごとき優れた多くの作用効果が発揮され
る。 （１）．本発明に係る化学反応ガス供給器によれば、従
来の噴き出し方式の化学反応ガス供給器よりもかなり小
さい圧力損失となり、化学反応液の中への反応ガス気泡
発生効率が飛躍的に向上する。 （２）．従来の噴出し方式ではセラミックス製等の不規
則多孔質管の細孔の径をμｍ程度に小さくしてもそこか
ら発生する気泡の径は平均的に数ｍｍほどであったが、
本発明に係る吸込式の化学反応ガス供給器によれば発生
する気泡の平均径を数１００μｍから数１０μｍに微細
化することができる。よって、化学反応液と酸化ガス等
の気泡との接触面積を極端に増大することができ、かつ
気泡の化学反応液中における滞留時間を著しく増長する
ことがてき、その結果化学反応液中への化学反応液の取
り込み量を飛躍的に増量することができる。 （３）．多孔質管の化学反応液移送管に送り込む化学反
応ガスの圧力を制御することによって、化学反応液の流
量を変化させない状態で、その気泡吸込量を調整させる
ことができ、この気泡発生量を制御することによって、
化学反応の高効率化が達成できる。 （４）．多孔質管からの化学反応ガスの吸込に必要な圧
力エネルギーは、多孔質管の圧力損失水頭を上回ればよ
く、きわめて小さい圧力エネルギーで足り、省エネルギ
ー運転が可能となる。 （５）．多孔質管の内壁近くには外部化学反応ガスが均
一に吸込まれることに伴い、その壁に垂直に管の中央に
向かおうとする気液の流れが形成され、この流れが多孔
質管内壁に付着しようとする沈着物質等を剥がす方向に
作用する。その結果、多孔質管の目づまりが起こりにく
くなる。 （６）．従来方式のごときコンプレッサーやブロアー等
の圧縮ガス供給装置を必要としなく、単に水頭差のみを
確保すればよい。 （７）．多孔質の化学反応液供給管部はユニット化が容
易であり、例えば透明プラスチック製の化学反応ガス供
給用筐体に多孔質の化学反応液供給管を貫通して取り付
け、かつ筐体の貫通孔部と移送管との接触部を接着・封
止することによって、ユニット体を製作することができ
る。そして、内部の多孔質管が特にセラミック製である
場合には、外部の筐体をプラスチック、金属等の機械的
強度の高い材料で構成すれば補強部材としても機能させ
ることができるため、多孔質セラミック管の破損を阻止
することができる。
によれば下記のごとき優れた多くの作用効果が発揮され
る。 （１）．本発明に係る化学反応ガス供給器によれば、従
来の噴き出し方式の化学反応ガス供給器よりもかなり小
さい圧力損失となり、化学反応液の中への反応ガス気泡
発生効率が飛躍的に向上する。 （２）．従来の噴出し方式ではセラミックス製等の不規
則多孔質管の細孔の径をμｍ程度に小さくしてもそこか
ら発生する気泡の径は平均的に数ｍｍほどであったが、
本発明に係る吸込式の化学反応ガス供給器によれば発生
する気泡の平均径を数１００μｍから数１０μｍに微細
化することができる。よって、化学反応液と酸化ガス等
の気泡との接触面積を極端に増大することができ、かつ
気泡の化学反応液中における滞留時間を著しく増長する
ことがてき、その結果化学反応液中への化学反応液の取
り込み量を飛躍的に増量することができる。 （３）．多孔質管の化学反応液移送管に送り込む化学反
応ガスの圧力を制御することによって、化学反応液の流
量を変化させない状態で、その気泡吸込量を調整させる
ことができ、この気泡発生量を制御することによって、
化学反応の高効率化が達成できる。 （４）．多孔質管からの化学反応ガスの吸込に必要な圧
力エネルギーは、多孔質管の圧力損失水頭を上回ればよ
く、きわめて小さい圧力エネルギーで足り、省エネルギ
ー運転が可能となる。 （５）．多孔質管の内壁近くには外部化学反応ガスが均
一に吸込まれることに伴い、その壁に垂直に管の中央に
向かおうとする気液の流れが形成され、この流れが多孔
質管内壁に付着しようとする沈着物質等を剥がす方向に
作用する。その結果、多孔質管の目づまりが起こりにく
くなる。 （６）．従来方式のごときコンプレッサーやブロアー等
の圧縮ガス供給装置を必要としなく、単に水頭差のみを
確保すればよい。 （７）．多孔質の化学反応液供給管部はユニット化が容
易であり、例えば透明プラスチック製の化学反応ガス供
給用筐体に多孔質の化学反応液供給管を貫通して取り付
け、かつ筐体の貫通孔部と移送管との接触部を接着・封
止することによって、ユニット体を製作することができ
る。そして、内部の多孔質管が特にセラミック製である
場合には、外部の筐体をプラスチック、金属等の機械的
強度の高い材料で構成すれば補強部材としても機能させ
ることができるため、多孔質セラミック管の破損を阻止
することができる。
【図１】本発明に係る吸込式化学反応ガス供給器を備え
た化学反応装置の全体構成説明図。
た化学反応装置の全体構成説明図。
【図２】化学反応装置の縦置き型化学反応ガス供給器の
１実施例の概略断面図。
１実施例の概略断面図。
【図３】横置き型化学反応ガス供給器の１実施例の概略
断面図。
断面図。
【図４】化学反応ガス供給器を横置きしてサイフォン配
置し、多孔質管から化学反応ガスを化学反応液内に微細
気泡として吸引する概念図。
置し、多孔質管から化学反応ガスを化学反応液内に微細
気泡として吸引する概念図。
【図５】縦置き型化学反応ガス供給器の他の実施例の概
略断面図。
略断面図。
【図６】縦置き型化学反応ガス供給器の他の実施例の概
略断面図
略断面図
【図７】多孔質管の細孔の孔径と発生微細気泡の径との
関連性を示すグラフ図。
関連性を示すグラフ図。
１：セラミックス製の多孔質管、２：アクリル樹脂製の
化学反応ガス供給管、２’：フランジ、３：化学反応ガ
ス導入口、４：化学反応液移送管、４’：微細気泡混入
化学反応液移送管、４″フランジ、５：締着具（ボル
ト、ナット）、６：パッキン，７：漸縮管、８：漸拡管 ９：筒状の化学反応ガス供給器、１０：導気管、１１：
化学反応液貯留槽、１２：化学反応槽、２０：吸収塔、
２１：酸化装置、３０：化学反応ガス供給器、ＨＬ：動
水勾配線、Ｈ：水頭差
化学反応ガス供給管、２’：フランジ、３：化学反応ガ
ス導入口、４：化学反応液移送管、４’：微細気泡混入
化学反応液移送管、４″フランジ、５：締着具（ボル
ト、ナット）、６：パッキン，７：漸縮管、８：漸拡管 ９：筒状の化学反応ガス供給器、１０：導気管、１１：
化学反応液貯留槽、１２：化学反応槽、２０：吸収塔、
２１：酸化装置、３０：化学反応ガス供給器、ＨＬ：動
水勾配線、Ｈ：水頭差
Claims (8)
- 【請求項１】 多孔質の化学反応液移送管を化学反応ガ
ス雰囲気内に露出して設けてなる吸込式化学反応ガス供
給器を備えてなることを特徴とする化学反応装置。 - 【請求項２】 化学反応ガス供給管の中側に多孔質の化
学反応液移送管を配設してなる吸込式化学反応ガス供給
器を備えたことを特徴とする化学反応装置。 - 【請求項３】 化学反応液移送管の中側に多孔質の化学
反応ガス供給管を配設してなる吸込式化学反応ガス供給
器を備えたことを特徴とする化学反応装置。 - 【請求項４】 多孔質管の細孔が不規則連通孔であるこ
とを特徴とする請求項１又は２に記載の化学反応装置。 - 【請求項５】 多孔質の化学反応液移送管又は／及び多
孔質の化学反応ガス供給管が、多孔質セラミック管であ
ることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載
の化学反応装置。 - 【請求項６】 多孔質の化学反応液移送管又は／及び多
孔質の化学反応ガス供給管が多孔質金属管であることを
特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の化学反
応装置。 - 【請求項７】 多孔質の化学反応液移送管又は／及び多
孔質の化学反応ガス供給管の連通孔の孔径が５００μｍ
以下であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれ
かに記載の化学反応装置。 - 【請求項８】 多孔質の化学反応液供給管に管体状又は
筐体状の化学反応ガス供給室を周設してなることを特徴
とする請求項１又は２あるいは４ないし７のいずれかに
記載の化学反応装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30574591A JP3282196B2 (ja) | 1991-09-07 | 1991-09-07 | 化学反応装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30574591A JP3282196B2 (ja) | 1991-09-07 | 1991-09-07 | 化学反応装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0564737A true JPH0564737A (ja) | 1993-03-19 |
| JP3282196B2 JP3282196B2 (ja) | 2002-05-13 |
Family
ID=17948834
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30574591A Expired - Fee Related JP3282196B2 (ja) | 1991-09-07 | 1991-09-07 | 化学反応装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3282196B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2709983A1 (fr) * | 1993-09-14 | 1995-03-24 | Laplace Sarl Pierre | Procédé de dosage et d'injection de gaz pour cuverie de vinification et installation à cet effet. |
| JP2007296420A (ja) * | 2006-04-27 | 2007-11-15 | Sharp Corp | 気液混合装置 |
| KR20230028317A (ko) | 2020-06-30 | 2023-02-28 | 가부시키가이샤 프로테리아루 | 액위 센서 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107961741A (zh) * | 2014-05-26 | 2018-04-27 | 英尼奥斯欧洲股份公司 | 用于酸添加的进口喷嘴 |
-
1991
- 1991-09-07 JP JP30574591A patent/JP3282196B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2709983A1 (fr) * | 1993-09-14 | 1995-03-24 | Laplace Sarl Pierre | Procédé de dosage et d'injection de gaz pour cuverie de vinification et installation à cet effet. |
| JP2007296420A (ja) * | 2006-04-27 | 2007-11-15 | Sharp Corp | 気液混合装置 |
| JP4619316B2 (ja) * | 2006-04-27 | 2011-01-26 | シャープ株式会社 | 気液混合装置 |
| KR20230028317A (ko) | 2020-06-30 | 2023-02-28 | 가부시키가이샤 프로테리아루 | 액위 센서 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3282196B2 (ja) | 2002-05-13 |
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