JPH08229341A

JPH08229341A - 気液接触方法及び装置

Info

Publication number: JPH08229341A
Application number: JP7074371A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Nagamatsu; 克彦永松; Shigeto Abe; 茂人阿部; Norihiko Yoshizawa; 紀彦吉澤
Original assignee: Mitsui Mining Co Ltd
Current assignee: Mitsui Mining Co Ltd
Priority date: 1995-02-23
Filing date: 1995-02-23
Publication date: 1996-09-10

Abstract

(57)【要約】【構成】本体１０内の上方にスプレーライン１７を設
け、スプレーライン１７の下方部分においては本体１０
の内部断面積が下方へ向かって次第に小さくなるように
している。入口１４から入った気体は上昇して行くに連
れ、次第に速度を落とす。スプレーライン１７で噴霧さ
れた液滴は自然落下する。落下するに従って上昇気流が
速くなるため、落下速度は次第に遅くなる。このため、
液滴のうち小さいものは上方で、大きなものは下方で浮
遊するようになる。浮遊するうちに気液は激しく接触
し、液滴は衝突し合いながら次第に結合して大きくな
り、最後は全部落下する。【効果】従来のものにおいては本体が縦型円筒状をして
いるため、噴霧された液滴はほぼ等速で落下していく。
気液接触時間を長くするには本体を高くするしかない。
本発明に係るものにおいては、本体を低くしても気液接
触を良好に行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、上昇する気体流と下降
する液滴とを接触させる気液接触方法及び装置に関する
ものである。この気液接触方法・装置は、ボイラー等の
排ガスの浄化等に幅広く利用できる。

【０００２】

【従来の技術】例えば、ボイラー等の排ガス中に含まれ
る硫黄酸化物を除去するいわゆる排煙脱硫方法として
は、いろいろなものが知られている。その中で、炭酸カ
ルシウム等の吸収剤を水に混合して吸収液とし、排ガス
と吸収液とを気液接触させることで排ガス中の硫黄酸化
物を吸収除去する湿式排煙脱硫方法が一般的である。そ
して、この方法を実施する装置としてはスプレー塔式ガ
ス吸収装置がよく用いられている。排ガスを下方から上
方へと流す中で、吸収液の細かい液滴を上方から噴霧し
て気液接触をさせるものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記の排煙脱硫方法に
おいては、処理すべき排ガスの量が多く、硫黄酸化物の
除去効率（脱硫率）も９０％以上を要求されることが多
い。このため、装置としては非常に大きなものになるの
が普通である。図２は、従来用いられているスプレー塔
式ガス吸収装置の１例を示す概念図である。この装置
は、例えば以下に示すような条件の処理を前提としてい
る。

【０００４】排ガス量７４００００ｍ^３Ｎ／ｈ入口ＳＯ_２濃度９５０ｐｐｍ入口ばいじん濃度５０ｍｇ／ｍ^３Ｎ脱硫率９０％脱じん率９０％

【０００５】図２に示す装置の構造は、次のとおりであ
る。本体１は縦型円筒状のものとし、底は吸収液の液溜
としている。本体１の下方寄り側壁に排ガスを導入する
入口２を設け、頂部には排ガスを流出させる出口３を設
けている。また、本体１の内部上方寄りには複数段（図
示したものは６段）のスプレーライン４を配置し、各ス
プレーライン４には多数のスプレーノズルをそれぞれ設
けている。吸収液は、図示を省いた循環ポンプで液溜か
ら各段のスプレーライン４に送り、多数のスプレーノズ
ルによって噴霧する。そして、最上段のスプレーライン
４と出口３との間にミストエリミネータ５を設け、ミス
トエリミネータ５の上部及び下部にミストエリミネータ
洗浄ライン６をそれぞれ設けている。

【０００６】排ガスは、入口２から本体１内へ導入す
る。本体１内に入った排ガスは、出口３の方へと次第に
上昇していく。この間に、各スプレーライン４の多数の
スプレーノズルから噴霧され落下してくる吸収液の無数
の液滴と接触し洗われる。洗浄水はそのまま落下して本
体１の底に溜まり、再循環される。

【０００７】噴霧された液滴には非常に細かいミスト状
のものが含まれている。それらはガスに同伴して上昇し
て行くが、上方のミストエリミネータ５がこれらを捕集
する。そして、吸収剤及び吸収剤と硫黄酸化物との反応
生成物等がミストエリミネータ５に付着して成長するこ
とがあるが、ミストエリミネータ５の上下にあるミスト
エリミネータ洗浄ライン６が付着物を洗浄除去する。

【０００８】ところで、本体１内のガスの流速が速い
と、ミストエリミネータ５で捕集する液滴の量が多くな
り、トラブルの原因になり易い。このため、ガスの平均
流速は３ｍ／ｓ以下にしている。そして、本体１の断面
積の大きさは、ガスの流速から決定するのが大方であ
る。

【０００９】また、本体１内では多量のガスをできるだ
け均一に流す必要がある。そして、スプレーライン４は
気液接触を良好に継続できる配置にする必要もある。本
体１の規模は主としてその２点を考慮した上で決定し、
高さはこれに液溜部とミストエリミネータ部を加えたも
のとする。図２の例では直径１０ｍ以上、高さは３０ｍ
以上にもなる。

【００１０】さらに、吸収液の循環量はガス流量１ｍ^３
当たり１６リットルと非常に多量に必要とする。このた
め、スプレーライン４の段数を多くすることになる。そ
の分だけ本体１を高くしなければならず、内部構造も複
雑になってくる。吸収液を循環させるポンプ・配管等の
設備も多くなり、ポンプを運転させる動力も非常に大き
なものとなる。

【００１１】以上から明らかなように、湿式排煙脱硫方
法においては気液接触効率の高い、言い換えれば脱硫率
・脱じん率が高いガス吸収装置の開発が最大の課題とな
っている。その課題が解決できれば、本体やポンプ・配
管等の付帯設備の費用を低くして運転コストも低く押さ
えることができる。

【００１２】以上、ガス吸収装置について述べてきた。
しかし、以上の点は気液接触を行ういろいろな場面、す
なわち化学工業等における一般のガス吸収・脱じん・有
効成分回収・脱臭・化学反応等に共通である。本発明
は、気液接触を行う方法・装置におけるそのような課題
を解決しようとするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の発明者は、従来
のスプレー塔式ガス吸収装置につき作勤状況全体を改め
てしっかり観察し検討し直してみた。その結果、本体１
内を落下して液溜に到達した液滴は硫黄酸化物を吸収す
る能力を完全には失っておらず、まだ十分に使用可能で
あることを確認した。したがって、例えば吸収液の循環
量を減らしても、本体１を高くして液滴の落下距離を長
くすることで気液接触時間が同等になるようにすれば、
ほぼ同じ脱硫率を得ることができることが分かる。この
ことはまた、本体１の高さを変えない場合であっても、
液滴の落下速度を遅くすることができれば、吸収液の循
環量を減らしても同等の脱硫率を維持できることを意味
する。

【００１４】以上の知見に基づいて研究を続けた結果と
して完成させたのが本発明である。なお、本発明に係る
気液接触方法及び装置は、ボイラー・ガスタービン・デ
ィーゼル機関・転炉等の排ガスを浄化するための吸収方
法・装置に適用するのが最も適している。しかし、その
ほか気液接触を行うところ、すなわち化学工業等におけ
る一般のガス吸収・脱じん・有効成分回収・脱臭・化学
反応等のための方法・装置として広く利用できる。

【００１５】本発明に係る気液接触方法は次のようなも
のである。すなわち、下方から気体を上昇させながら上
昇気体流に対し上方から液体を噴霧することで、気体と
液滴とを接触させる気液接触方法において、前記上昇気
体流が下方から上方へ行くに従って次第に遅くなるよう
にして、落下する液滴を流動化し気液接触を促進する液
滴流動層領域を、液体を噴霧して液滴とする液滴噴霧領
域の下方に形成することを特徴とする気液接触方法であ
る。

【００１６】また、本発明に係る気液接触装置は次のよ
うなものである。すなわち、本体の下方に気体の入口を
設けて上方に出口を設け、また本体内の上部に液体噴霧
手段を設け、液体噴霧手段の下方に本体の内部断面積が
下方へ向かって次第に小さくなる空間領域を形成した気
液接触装置である。

【００１７】なお、後で実施例として示すように、液体
噴霧手段としては多数のスプレーノズルを設けたスプレ
ーラインを多段に配置したものを使用するのが通常であ
る。スプレーノズルから噴霧する液滴の大きさは、気液
接触効率と経済性とを考慮して選定する。最上段のスプ
レーラインではミストの発生を押えるために２０００μ
ｍ程度の大きいものとし、最下段のスプレーラインでは
１０００μｍ程度とするのが望ましい。そして、そのよ
うにした場合、上昇気体流の流速は７〜１０ｍ／ｓとす
る。そのようにすれば、最終的に２５００〜３０００μ
ｍ以上になった液滴が液溜に落下するようになる。

【００１８】

【作用】従来のスプレー塔は縦型円筒状の構造をしてい
るため、上昇する気体の流速は一定であった。これに対
し、本発明に係る気液接触方法においては、上昇気体流
の速度が下方から上方へ行くに従って次第に遅くなるよ
うにした液滴流動層領域を液滴噴霧領域の下方に形成し
ている。また、本発明に係る気液接触装置においては、
下方へ向かって断面積が次第に小さくなる空間領域を液
滴噴霧領域の下方に形成している。この液滴流動層領域
・空間領域を気体流が上昇するとき、上昇気体流の流速
は上方へ行くに従って次第に遅くなる。一方、液滴噴霧
領域で噴霧された液滴は重力によって自然落下するが、
落下するに従って上昇気体流が速くなるため液滴の落下
速度は次第に遅くなる。そして、ある点では停止して浮
遊状態になる。液滴の大きさにはバラツキがあり、小さ
なものほど上方で、大きなものは下方で浮遊する。更に
大きな液滴は落下し、本体内下方の液溜に戻る。そし
て、浮遊している液滴は互いに衝突し合いながら次第に
結合して大きな液滴になっていく。最終的にはすべて落
下して液溜に戻る。

【００１９】以上から明らかなように、前記の液滴流動
層領域では無数の液滴が浮遊している。落下するにして
も、極めてゆっくりである。したがって、気液は激しく
接触し気液接触効率は極めて高いものとなる。この状態
があたかも固体粒子をガスで浮遊させる流動層に似てい
ることから、この明細書では「液滴流動層領域」と称し
ているのである。そして、本発明に係る気液接触装置に
おける「空間領域」は、作動時には「液滴流動層領域」
になるのである。

【００２０】

【実施例】図１は本発明の１実施例を示す概念図であ
る。この実施例のものは、次に示す条件の処理をする。排ガス量２０００ｍ^３Ｎ／ｈ入口ＳＯ_２濃度１０００ｐｐｍ入口ばいじん濃度２０ｍｇ／ｍ^３Ｎ脱硫率９０％脱じん率９０％

【００２１】本体１０は上方部分を円筒部１１とし、下
方部分を円錐部１２としている。円錐部１２の内部は下
方へ行くほど断面積が小さくなるようにしている。そし
て、円錐部１２の下方に液溜１３を設け、吸収液を溜め
ている。円錐部１２の下方部側壁にガスの入口１４を設
け、円筒部１１の頂部にガスの出口１５を設けている。
入口１４のやや上方の位置において、円錐部１２に格子
状のガス整流板１６を取り付けている。円筒部１１の下
方部分から円錐部１２の上方部分にかけた位置におい
て、本体１０の内部に３段のスプレーライン１７を配置
している。各スプレーライン１７には多数のスプレーノ
ズルを設けている。ガスの出口１５と最上段のスプレー
ライン１７との間に、ミストエリミネータ１８を２段設
けている。ミストエリミネータ１８を２段にしたのは、
従来のスプレー塔式ガス吸収装置よりもミストの発生量
がやや多いためである。そして、各ミストエリミネータ
１８の上部及び下部にミストエリミネータ洗浄ライン１
９をそれぞれ設けている。

【００２２】ガス流速は、本体１０の上部で２．５ｍ／
ｓ、ガス整流板１６の部分で８．０ｍ／ｓになるように
した。また、スプレーノズルから噴霧する液滴の大きさ
は、最上段のスプレーライン１７で２０００μｍ程度、
最下段のもので１０００μｍ程度とした。そして、吸収
液の循環量を、従来のスプレー塔式ガス吸収装置の場合
の約半分に相当するガス流量１ｍ^３当たり８リットルと
して性能テストをしてみた。前記条件を十分に満たす結
果であった。

【００２３】

【発明の効果】本発明に係るものによると、液体の循環
量を大幅に削減できる。このため、本体の内部構造を簡
単にでき、このことに伴ない液体を循環するためのポン
プ・配管等の付帯設備を簡単なものにすることもでき
る。同時にポンプ運転に必要な動力も減少できる。した
がって、それらの費用を大幅に縮小できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例を示す概念図である。

【図２】従来例を示す概念図である。

【符号の説明】

１０本体１１円筒部１２円錐部１４入口１５出口１７スプレーライン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下方から気体を上昇させながら上昇気体
流に対し上方から液体を噴霧することで、気体と液滴と
を接触させる気液接触方法において、前記上昇気体流の
速度が下方から上方へ行くに従って次第に遅くなるよう
にして、落下する液滴を流動化し気液接触を促進する液
滴流動層領域を、液体を噴霧して液滴とする液滴噴霧領
域の下方に形成することを特徴とする気液接触方法。
【請求項２】本体の下方に気体の入口を設けて上方に
出口を設け、また本体内の上部に液体噴霧手段を設け、
液体噴霧手段の下方に本体の内部断面積が下方へ向かっ
て次第に小さくなる空間領域を形成した気液接触装置。