JPH07100324A - ガス吸収における気液接触装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】構造が簡単、安価で、圧力損失も少ないという
噴霧塔の利点を有すると共に、噴霧する液体が低濃度の
スラリー状態であっても均一に分散でき、回収効率や除
去効率を著しく向上させる、ガス吸収における気液接触
装置を提供することにある。 【構成】本発明は、噴射ノズル２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ
から噴出されるガス吸収用の液体と混合ガスとが接触す
る気液接触領域に、この領域の横断面を覆うに足る大き
さの網状体６ａ〜６ｄを上記混合ガスの進行方向に間隔
をおいて複数、配設固定してある。複数の網状体６ａ〜
６ｄは、網目開口が拡開するように対向する端部を引張
して固定される。噴射ノズルは、気液接触領域における
混合ガス流の上流側と下流側に網状体６ａ〜６ｄを挟む
ようにして互いに対向して配設するものであっても良
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、混合ガス中の特定成分
を液相に移行させるガス吸収を行う際の気液接触装置に
関するものである。

【０００２】

【従来技術】混合ガス中の有害成分や不要成分の除去、
有用成分の回収、化学反応による生成ガスの精製などの
ためガス吸収を行う場合、一般に、噴霧塔（気液スプレ
ー塔）、あるいは充填塔が用いられる。

【０００３】噴霧塔は、塔内にガス流と対向するように
ノズルを単段もしくは複数段に配設し、これらのノズル
から液体を霧状にしてガス流中に分散、噴霧させること
により、ガスと液体とを接触させるようにしたものであ
る。充填塔は、塔内に表面積が比較的に大きなリング状
あるいはサドル状の固形物をランダムに充填し、この充
填物の表面に沿って液体を流下させることにより、充填
物の間隙を通って上昇するガスと上記液体とを向流接触
させるようにしたものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、噴霧塔の場
合、構造が簡単、安価で、圧力損失も小であるなどの利
点を有するものの、気液の接触状態を均一にすることが
極めて難しく、特定成分の除去あるいは回収の効率がや
や不良になるという問題がある。

【０００５】一方、充填塔の場合、特定成分の除去ある
いはその回収の効率は噴霧塔に比べて改善されるもの
の、圧力損失が大きく、設備費も高価で、被処理ガス量
の変動により効率が低下する。特に、気液接触反応によ
り固形物や析出物を生じる場合や接触液中に固形物を含
有するスラリーにあっては、しばしば、固形物や析出物
によるスケーリング現象を起こし、安全操業に支障をき
たすことが多い。更に、充填塔は、溢流や偏流現象の回
避に対して、装備及び操業条件の制御の面で十分な対策
と配慮が必要となる。

【０００６】本発明の目的は、従来技術の上記した種々
の問題点に鑑み、構造が簡単、安価で、圧力損失も少な
いという噴霧塔の利点を有すると共に、噴霧する液体が
低濃度のスラリー状態であっても均一に分散でき、回収
効率や除去効率を著しく向上させる、ガス吸収における
気液接触装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を達成するための手段】本発明は、上記した目的
を達成するために、噴射ノズルから噴出されるガス吸収
用の液体と混合ガスとが接触する気液接触領域に、この
領域の横断面を覆うに足る大きさの網状体を上記混合ガ
スの進行方向に間隔をおいて複数、配設固定するように
したものである。

【０００８】複数の網状体は、隣設されるもの同士の網
目が同一方向あるいは異なる方向になるように配設され
る。また、網状体は、エキスパンドメタルや、ストレッ
チメタル、あるいは金属製薄板の板面に菱形開口を規則
的に連続形成して成るものであっても良い。そして、こ
れら各網状体は、枠体などに網目開口が拡開するように
対向する端部を引張して固定すると良い。

【０００９】更に、本発明では、前記した噴射ノズル
は、気液接触領域における混合ガス流の上流側と下流側
に上記網状体を挟むようにして互いに対向して配設する
ものであっても良い。

【００１０】

【作用】ノズルから噴射された液体は、網状体の網目を
通過した混合ガスとそのまま接触してガス吸収を行う
が、その一部は網状体の網目を形成する線状部表面に衝
突して飛散され、微細な霧状になる。また、噴射液の残
部は、上記線状部の側面を薄膜状に覆い、この側面を伝
って流下する間に混合ガスと接触してエアロゾルを生成
し、微細化される。このようにして発生した微細な液滴
は、気液接触領域全体に分散し、混合ガスと効率良く接
触する。

【００１１】網状体を引張して固定した場合には、上記
線状部の表裏面及び側面が勾配を持つので、噴射液が線
状部表面を伝い易くなり、上記した薄膜が比較的に楽に
形成される。また、各線状部表面の勾配は網状体の平面
方向位置によって若干異なるために、噴射液が線状部表
面に衝突したときに跳ね返る角度がそれぞれ微妙に変化
し、ランダムな跳ね返りを生じさせる。こうした網状体
線状部全表面の有する勾配によって噴射液はその微細化
が助長されると共に、不溶解物や析出物も付着あるいは
堆積されにくくなる。

【００１２】混合ガス流の上流側と下流側の両者に液体
噴射ノズルを対向配設した場合、下流側から噴射された
液体が網状体裏面、即ち線状部裏面にまわりこむことに
よって液体薄膜を形成するだけでなく、上流側からの噴
射液体が網状体裏面に勢いよく衝突して網状体裏面側で
も液体の微細化が行われる。この結果、混合ガスと液体
微粒子との接触の機会が更に増加する。

【００１３】

【実施例】以下、本発明を図示した実施例に基づいて詳
説する。図１は本発明装置の概念構成図、図２から図５
はこの装置に用いられる網状体エレメントを示す。図中
符号１は塔内下部に設けたガス流入口で、ガスは塔内を
下から上に向けて流れる。

【００１４】２と３はこのガス流に向けて所定の液体を
噴射する第１及び第２の液体噴射機構で、所要の間隔を
置いて塔内空間の上部と下部に２段に配設されている。
これらの第１及び第２の液体噴射機構２，３は、共に同
一構造を有し、ガス流と同一方向に向けて開口した上流
側の多数のノズル２ａ，３ａと、ガス流と対向する方向
に向けて開口した下流側の多数のノズル２ｂ，３ｂとを
備える。各ノズル２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂは液体を圧送
するポンプ４と管路５を介して連結されている。

【００１５】ノズル２ａ〜３ｂは、液体の種類、例えば
固形物を含むか、あるいは若干の固形物を含む低濃度の
スラリーであるかなどによって適宜のものが選択される
が、内部に羽根などを内蔵しない、シンプルな構造で目
詰まりを起こしにくいものが望ましい。ノズル２ａ〜３
ｂから噴出される液滴の径は、必ずしも微細である必要
はない。ただ、これらのノズル２ａ〜３ｂは、ガスが流
れる塔内空間の横断面全面にほぼ均一に液体を放散させ
るに必要な数と配列とをもって取付けられる。

【００１６】６は各液体噴射機構２，３の上流側ノズル
２ａ，３ａと下流側ノズル２ｂ，３ｂの間の空間部に挿
脱自在に装填される気液接触用ユニットである。この気
液接触用ユニット６は、上記空間部の横断面を覆うに十
分な大きさの網状体エレメント６ａ〜６ｄを４枚、適宜
の間隔、例えば３０〜１５０ｍｍ程度の間隔を置いて上
下に重ね、その外周を図示しない枠体によって取り囲ん
である。網状体エレメント６ａ〜６ｄは、腐食しにく
く、不溶解物や析出物の付着しにくい軽量な材質及び表
面特性を有する素材、例えば、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３
１６、ＳＵＳ３１６Ｌなどのステンレス鋼によって形成
された開孔率の比較的に大きな網状体（図５参照）、例
えばエキスパンドメタル、ストレッチメタル、あるいは
金網などの類似の構造を有する代替品によって構成され
る。上記素材の薄板材の板面に菱形開口を規則的に打ち
抜き形成することにより網状体としたものであっても良
い。網目の形状は、菱形に限定されるものではなく、長
方形、正方形、六角形など様々な形状が選択できる。

【００１７】なお、パンチングメタルや目皿などは、開
孔率が小さく、圧力損失や重量が大で、気液接触効果が
劣っている上に析出物によるトラブルを発生しやすいの
で、避けることが望ましい。

【００１８】１つの気液接触ユニット６を構成する４枚
の網状体エレメント６ａ〜６ｄは、網目の形状がその縦
横の長さを異にするものの場合、図中最上位のもの６ａ
と上から第３位のもの６ｃはその網目の方向を同一に
し、上から第２位のもの６ｂと最下位のもの６ｄは最上
位６ａあるいは第３位のもの６ｃを９０度回転した網目
方向にして枠体に取付けられる。

【００１９】また、網目の寸法は、４枚の網状体エレメ
ント６ａ〜６ｄについて全て同一であっても良いが、ノ
ズルの径と液体の特性などを考慮して図２中最上位のも
の６ａを他の網状体エレメント６ｂ〜６ｄよりも粗目と
することにより、最上位６ａと第２位６ｂのエレメント
の網目を形成する線状部が上下方向に重なりにくくな
り、第２位以下の網状体エレメントを効果的に利用でき
ることとなる。もちろん、１つの気液接触ユニットを構
成する網状体エレメントの数は複数であればその枚数は
限定されるものではなく、液体特性等の関係で増減され
る。

【００２０】これらの４枚の網状体エレメント６ａ〜６
ｄは全て、網目開口部が拡開するように、対向する端部
を引張して枠体に固定されている。図３の菱形の網目形
状の場合、短い対角線の方向に引張される。これによ
り、各エレメントは、同図及び図４に見られるように網
状体６ａ〜６ｄの各網目を形成する線状部７の表裏面７
ａ，７ｂと側面７ｃとが共に勾配を持つようになる。そ
して、この勾配は、各網目を形成する線条部７それぞれ
についてその全てが同一になるのではなく、網状体の平
面方向位置によって微妙に異なっている。

【００２１】このため、下流側のノズル２ｂ，３ｂから
噴射された液体が線状部７に衝突すると、その線状部７
の位置によって跳ね返る角度がそれぞれ若干異なり、網
状体全体としてはランダムな跳ね返り現象を生じさせ
る。従って、この跳ね返った液滴は、衝突時に微細化さ
れるというだけでなく、全方向にくまなく分散され、ガ
ス流との接触の機会がより一層高められる。また、本実
施例では、網目の方向と網目の大きさとを上記のように
設定してあるので、各位の網状体エレメントの線状部７
に噴射液体が衝突する機会も多くなる。線状部７の上記
勾配は、噴射液体を網状体の全表面に沿って流れ易く
し、薄膜の形成を可能とすると共に不溶解物や析出物の
付着防止にも寄与するものである。

【００２２】一方、上流側のノズル２ａ，３ａから噴射
された液体は、各位の網状体エレメント６ａ〜６ｄの裏
面周辺においても液体の霧状化を生じさせる。特に、下
流側のノズル２ｂ，３ｂから噴射された液体が線状部下
面７ｂにまわりこんで厚い被膜が形成されるのを防止
し、上昇するガスによって液体薄膜がエアロゾルになる
のを助ける。上記のようにして粒径が少なくとも１０μ
ｍ以下の霧状になった液滴は、上昇するガスと効率よく
接触されることになる。

【００２３】なお、本実施例では、前記した液体噴射機
構として、ノズルをガス流の上流側と下流側の両者に対
向するように配設したが、本発明はこれに限定されるも
のではなく、下流側にのみノズルを配設するものであっ
ても同様な効果を奏することができるものである。ま
た、気液接触ユニットは、２から３個が通常であるが、
必要に応じて増減が可能である。

【００２４】試験例１ Ｃ重油（硫黄含有率２．５％）の燃焼排ガスを脱硫する
に当たり、脱硫剤として水酸化マグネシウムを用い、多
段ノズルによる噴霧方式を採用した。その際吸収塔の内
部に気液接触用ユニットを２段設置し、下記の条件にて
処理を行った。 気液接触用ユニット：４枚／段×２段＝計８枚 エレメント ：エキスパンドメタル（１２×３
０．５） 材質ＳＵＳ３１６、間隔１００ｍｍ すなわち３００ｍｍ高／段 処理ガス量 ：２２０，０００Ｎｍ3／Ｈ 入口 ＳＯ2濃度 ：１４５０ｐｐｍ 循環液のｐＨ ：５．８〜６．０ 流速（空塔基準） ：２．５ｍ／ｓ 液ガス比（Ｌ／Ｇ）：６．５ 出口 ＳＯ2濃度 ：２０ｐｐｍ 圧力損失 ：２０ｍｍＡｑ（２段） 上記の結果、脱硫効率が９８．６％に、達し顕著な脱硫
効果が認められた。

【００２５】試験例２ 硫化水素含有排気の脱臭を行うに当たり、脱臭剤として
苛性ソーダ水溶液を用い、ノズル噴霧方式で脱臭を行っ
た。噴霧塔の内部に気液接触用ユニットを３段設置し、
下記の条件にて採業を行った。 気液接触用ユニット ：４枚／段×３段＝計１２枚 エレメント ：エキスパンドメタル 上部１枚（２２×５０．８） ３部３枚（１２×３０．５） 材質ＳＵＳ３０４、間隔６０ｍｍ すなわち１８０ｍｍ／段 入口 Ｈ2Ｓ濃度 ：７５０ｐｐｍ 循環液のｐＨ ：１０．０〜１０．５ 流速（空塔基準） ：２．０ｍ／ｓ 液ガス比（Ｌ／Ｇ）：５．０ 出口 Ｈ2Ｓ濃度 ：７ｐｐｍ 圧力損失 ：１５ｍｍａｑ．（３段） 上記の結果、 Ｈ2Ｓの除去効率は９９．１％に達し、顕
著な除去効果が認められた。

【００２６】比較試験例１ 試験例１に記した噴霧方式の吸収塔の内部に気液接触用
ユニットを設置しないで下方の多段ノズルを設置し下記
の条件にて処理を行った。 入口 ＳＯ2濃度 ：１４５０ｐｐｍ 循環液のｐＨ ：５．８〜６．０ 流速（空塔基準） ：０．８ｍ／ｓ 液ガス比（Ｌ／Ｇ）：５．０ 出口 ＳＯ2濃度 ：８０ｐｐｍ 上記の結果、気液接触用ユニットを設置しない場合に
は、流速を約１／３に低下させたにも拘らず脱硫効率は
９３．３％に止まった。 比較試験例２ 試験例２に記した噴霧塔の内部に気液接触用ユニットを
設置しないで、下方向の多段ノズルを設置し、下記の条
件にて処理を行った。 入口 Ｈ2Ｓ濃度 ：７５０ｐｐｍ 循環液のｐＨ ：１０．０〜１０．５ 流速（空塔基準） ：１．０ｍ／ｓ 液ガス比（Ｌ／Ｇ）：６．０ 出口 Ｈ2Ｓ濃度 ：３０ｐｐｍ 上記の結果、気液接触ユニットを設置しない場合には、
流速を１／２に低下させたにも拘らず、 Ｈ2Ｓの除去効
率は低下し、除去率は９６．０％に止まった。

【００２７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、気
液接触領域に網状体を複数段配設してあるので、ノズル
からの噴射液体が、網状体の線状部表面に衝突して微細
な霧状になると共に、上記線状部側面を伝って流下する
間に混合ガスと接触することによりエアロゾルを生成し
て微細化され、低濃度のスラリー状態の液体であっても
気液接触領域全体に均一に分散して混合ガスに効率良く
接触し、特定成分の回収効率や除去効率を向上させるこ
とができる。

【００２８】また、ガスは網状体の網目を通過する間に
ノズルから噴出された液体と気液接触されるので、構造
が簡単で安価に製造でき、しかも被処理ガスの圧力損失
が少なく、処理能力も相対的に大となる気液接触装置を
提供できるものである。

【００２９】更に、網状体を引張して固定し、線状部の
全体表面に勾配を持たせるようにすれば、線状部表面で
の液体の衝突による跳ね返りをランダムにさせることが
でき、しかも液体の上記流下が容易に行われるので、液
体の微細化をより一層効果的に行うことができる。しか
も、この場合には、不溶解物や析出物が網状体に付着し
にくくなる利点をも有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る装置の概念構成図。

【図２】図１の装置に使用される網状体の断面図。

【図３】図２の網状体の一部拡大斜視図。

【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線断面図。

【図５】図１の装置に使用される網状体の一部の平面
図。

【図中符号の説明】 ２・・・・・・・・第１の液体噴射機構 ３・・・・・・・・第２の液体噴射機構 ２ａ，３ａ・・・・上流側ノズル ２ｂ，３ｂ・・・・下流側ノズル ６・・・・・・・・気液接触用ユニット ６ａ〜６ｄ・・・・網状体エレメント ７・・・・・・・・線状部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】噴射ノズルから噴出されるガス吸収用の液
   体と混合ガスとが接触する気液接触領域に、この領域の
   横断面を覆うに足る大きさの網状体を上記混合ガスの進
   行方向に間隔をおいて複数、配設固定した、 ことを特徴とするガス吸収における気液接触装置。
2. 【請求項２】前記複数の網状体の隣設されるもの同士が
   その網目の方向を異にして配設されていることを特徴と
   する、請求項１に記載のガス吸収における気液接触装
   置。
3. 【請求項３】前記網状体がエキスパンドメタルによって
   構成されていることを特徴とする、請求項１もしくは請
   求項２のいずれかに記載のガス吸収における気液接触装
   置。
4. 【請求項４】前記網状体が、金属板の板面に菱形開口を
   規則的に連続形成して成るものであることを特徴とす
   る、請求項１から請求項３のいずれかに記載のガス吸収
   における気液接触装置。
5. 【請求項５】前記網状体は、網目開口が拡開するように
   対向する端部を引張して固定されていることを特徴とす
   る請求項１から請求項４のいずれかに記載のガス吸収に
   おける気液接触装置。
6. 【請求項６】前記噴射ノズルが前記気液接触領域におけ
   る混合ガス流の上流側と下流側に互いに対向して配設さ
   れていることを特徴とする、請求項１から請求項５のい
   ずれかに記載のガス吸収における気液接触装置。