JPH0824832B2 - アルカリ水の中和におけるｃｏ▲下２▼プロセス用のエジエクタ− - Google Patents

アルカリ水の中和におけるｃｏ▲下２▼プロセス用のエジエクタ−

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JPH0824832B2
JPH0824832B2 JP61188351A JP18835186A JPH0824832B2 JP H0824832 B2 JPH0824832 B2 JP H0824832B2 JP 61188351 A JP61188351 A JP 61188351A JP 18835186 A JP18835186 A JP 18835186A JP H0824832 B2 JPH0824832 B2 JP H0824832B2
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、アルカリ水の中和におけるCO2プロセス用
のエジエクターに関する。
二酸化炭素は強酸の代りにアルカリ水の中和剤として
用いられている。
CO2を用いる既知のプロセスは、ガスと水との混合お
よびCO2のアルカリ元素への反応が迅速に行なわれない
ので20ないし50％といつた低い効率を示し、液−ガス混
合物が関与するので物理的にむづかしいプロセスであ
る。
pH値が高くなり、多量のCO2の流れが必要となるにつ
れこのプロセスは一層むづかしくなる。
加えて、反応を起すことなくCO2の気泡が水に流入し
かつ水から流出する傾向がある。
他方、CO2の気泡が大きいほどCO2の水との反応は一層
困難となるであろう。
（従来技術） CO2と水との混合を促進するために用いられる手段で
ある従来的なエジエクターは、密閉された導管中での流
体の流れを測定することをほとんどもつぱらの目的とし
て設計されているハーシエル（Herschel）型のベンチユ
リ管を基本として製造されている。
このベンチユリ管は基本的には四つの主要部分すなわ
ち円筒状の流入部分、縮流部分、直径の低減した（ボト
ルネツク）円筒状の部分および流れの拡大する流出部分
からなつている。
第１図はこの型のベンチユリ管を詳細に示す。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、二つの流体つまり液相の一つの流体
（水）およびガス相の他の流体（CO2）を完全に混合す
ることによつて約90％の水準の効率を達成するのを可能
とするには、従来的なベンチユリ管に変更を加えねばな
らなかつた。液体とガス相との間の反応、溶液の特性お
よび溶液のアルカリ成分に関する研究に基いて、上記し
た変更は本発明の主題をなす新しい型式のエジエクター
を開発することを可能とした。
（問題点を解決するための手段） この新しい型のエジエクターを第２図に詳細に示す。
CO2プロセス用に開発されたエジエクターはアルカリ
流出液を中和するための全系統の最も重要な部分であ
る。
効率を約90％とする目的で従来的なベンチユリ管の変
更を行つた。
以下の基本的な諸点が特に注目すべき点である： −第一の変更：円筒状の流入部分、縮流部分、直径の低
減した（ボトルネツク）円筒状部分および流れの拡大す
る流出部分のカツプリングの間のすべてのコンコーダン
ス（Concordance）半径を取り除いた。これによつてエ
ジエクター内に撹乱効果を与えることが可能となる。
−第二の変更：直径の低減した円筒状の部分（ボトルネ
ツク）を全部包囲する小室を装置に適合させる。この小
室はネジのついたカツプリングを経由するCO2用の流入
口をもつ。この変更の詳細は第２図に示す。
−第三の変更：直径0.5ないし0.6ミリの微細孔をさん孔
するのを可能とするように、エジエクターのボトルネツ
クをせんいガラスと混合されたテフロンのようなさん孔
の容易な材料で製作する。これらの微細孔は直径の低減
した円筒状部分（ボトルネツク）の全体にわたつて分布
しており、エジエクターのこの部分の内側の水流の方向
に対して60゜の角度まで傾いている。
−第四の変更：エジエクターの直径の低減した（ボトル
ネツク）円筒状部分の全体に分布している直径0.5ない
し0.6ミリの微細孔とともに、内径が0.3ミリで長さが交
互に25ミリから30ミリである針を挿入する。
これらの針もまた水流の方向に対して30゜の角度で傾
斜している。これらの針をおくそして微細孔を設ける主
な目的は水流の断面の異なつた個所にCO2を噴入（Injec
tion）するのを助けるためである。
開発されたエジエクターは基本的に三つの部分からな
る： −縮流部分：液体は直径の大きな部分から小さい部分へ
と移動するので、この部分によつて水の流速が増大す
る； −中間部分：ここでガス−液反応が起る。
望ましくはテフロン製である管の表面にある微細孔お
よびこの管の表面に対して30゜の角度をなす針を通過し
てCO2の噴入がなされ、ガス−液の混合、その結果中和
反応が促進され、そして顕著に増進される。
表面にある微細孔はエジエクター内を通過する水流の
直径がより大きい部分に向けてガスを噴射し、一方、針
は流れの中心から半径方向にガスを噴射する。
−拡流部分：液体とガス相との乱流混合が起り、この混
合によつて中和反応が完結するのはこの部分である。
エジエクターはこの系の水の流量に従つて寸法決定さ
れる。
エジエクターの作動原理 本発明の主題をなすエジエクターは静的な装置であ
り、すなわちこのエジエクターは動的部をもたないが、
ガス−液の混合を果たすために遠心ポンプによつて供給
される水流の運動エネルギーを用いる。
流出液は円筒状の流入部分に流入し、その後、流れは
エジエクターの縮流部分において狭窄される。これによ
つて、静圧の低下が起りかつ排出液の流速が増大する。
この流速はエジエクターの直径の低減した部分（ボト
ルネツク）で最大値に達する。この値は次式によつて決
定される： ただし上式において、 Ｖ＝エジエクターの直径の低減した（ボトルネツク）円
筒状部分における流出液の流速、（m/秒） Ｑ＝エジエクターを通る流出液の流量、（m3/時） Ａ＝エジエクターの直径の低減した（ボトルネツク）円
筒状部分の内径、（mm） 実用上、17±3m/秒の流速が最高の混合効率を示すこ
とが証明された。ガスの気泡がより小であること、従つ
てより著しいガス／液の相互作用によつて、噴入される
ガスと水中に存在するアルカリ物質との反応の効率が90
±５％（理論値に対して）に促進される。
これらの結果はソーダ−アルカリ系について得られ
た。
ガスと流出液との一層均一な混合が起るように、直径
の低減した円筒状の（ボトルネツク）部分において約2.
7〜5.5バールの圧力におけるCO2の噴入を行う。
流出液の流速が高いため、ミクロン単位で測定可能な
直径までガス気泡の直径が低減されかつこの直径以下に
おいてガス気泡は微細孔および放射状に位置する針を通
過して、流れの断面にわたつて分配される。
直径の低減した円筒状の（ボトルネツク）部分におい
てCO2が噴入された後、水流は拡流部分に流入する。こ
の部分において水流は流速を低下しかつ静圧が回復し、
乱流の激しい領域が生まれかつこれらの二つの相（液体
とガス）の効率的な混合が促進される。効率的混合は流
れの全部分にわたつて分配されている微細な気泡の形の
CO2が存在することにより容易となる。
エジエクターを通過する流量の決定 FLUIDS METER、THEIR THEORY AND APPLICATIONS−ASM
E 第６版（1971年）に規定されるベンチユリ管を通過す
る流量を決定するために下記に示す式を用いる。
ただし上式において、 Ｑ＝エジエクターを通過する水の流量（ポンド／時） Ｃ＝針の効果を含めての流出係数＝0.85 Ｙ＝膨張係数；液体に関する値は１に等しい Fa＝熱膨張係数＝１（使用する材料に依存する） ρH2O＝水の比重＝62.427ポンド／立方フイート ｄ＝エジエクターのボトルネツクの直径（インチ） β＝d/Dの比 Ｄ＝エジエクター入口の内径（インチ） hw＝エジエクター入口の圧力とボトルネツク内の圧力と
の差圧（インチ） △Ｐ＝psig単位の差圧 Liquid Carbonic社によつて開発された種々の型のエ
ジエクターに関してメートル単位の流量を知るために式
を変更すると下記の式を得る： ただし上式において ｄ＝ボトルネツクの内径（ミリ） Ｄ＝エジエクター入口の内径（ミリ） △Ｐ＝流入口圧力とボトルネツク圧力との差圧（psig） Ｑ＝エジエクターを通過する流出液の流量、m3/時 Ｃ＝流出係数（エジエクターによつて変化するので実際
には調整した値とする）。
エジエクターのボトルネツクを通過する水の流速を決
定する式 CO2ガスを噴入するエジエクター部分（ボトルネツ
ク）において水の流速ができるだけ高いことが非常に重
要である。勿論この流速はエジエクターの寸法および水
をエジエクターに送入するポンプの必要とする動力によ
つて制約される。
従つて、水の流速、ガスの均一な分配、微細孔の直径
および位置ならびにガスを噴入するための針の使用がす
べて組合わされることにより、ガスが何千もの微細気泡
となり、ガス／液の完全な均一化が可能になる。
（実施例） 例 １ エジエクターの製作 エジエクターのおかれる操作条件が苛酷であるので、
保守および清掃が容易であるようにエジエクターを四つ
の部分に分けて製作する。
第４図はエジエクターの下記の基本的要素を示す分解
組立図である： 1. 円筒状の流入部分および縮流部分 2. 円筒状の直径の低減した部分（ボトルネツク） 3. CO2分配室スリーブ 4. 拡流部分（混合部分） 例 ２ 例１で製作したものの実施例を表１に示した。この結
果噴入ガスの使用が著しく改善され、水中に溶解したア
ルカリ物質に対する反応が可能となる。
ボトルネツクを通過する流速を算出する式は下記のご
とくである： Ｑ＝エジエクターを通過する水の流量（m3/時） ｄ＝ボトルネツクの内径（ミリ） （発明の効果） アルカリ流出液をCO2で中和する化学反応の効率は液
相とガス相との混合物の完全な相互作用に密接に関係す
る。この効率は、アルカリ物質の濃度が非常に低水準で
あり、従つてより少量のCO2が必要となるときに、特に
重要である。
このような条件下で中和が起るためには、ガスが水の
流れる全領域にわたつて微細な気泡の形でガスが分散さ
れていることが必要である。
記録された実際に得られた結果によつて推奨されるこ
の型のエジエクターの使用により、ガスの理論的消費量
の約90％という高い反応効率がCO2でのアルカリ流出液
の中和に関して達成されている。
【図面の簡単な説明】
第１図は、従来型のベンチユリ管の詳細を示す。 第２図は、本発明の主題をなす新しい型のエジエクター
を示す。 第３図は、ネジのついたカツプリングを経由するCO2用
の流入口をもち、直径の低減した円筒状の部分の全部包
囲する小室と、表面上に微細孔がある管および管の表面
に対して30゜の角度をなす針を装着した中間部分を示
す。 第４図はエジエクターの下記の基本的要素を示す分解組
立図である。 １……円筒状の流入部分および縮流部分 ２……円筒状の直径の低減した部分（ボトルネツク） ３……CO2分配室スリーブ ４……拡流部分（混合部分） 第５図は、図４の分解図を組立てた図である。 ５……円筒状の流入部分 ６……縮流部分 ７……CO2分配室 ８……円筒状の直径の低減した部分（ボトルネツク） ９……拡流部分（混合部分）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０２Ｆ 1/66 ５３０ Ｄ (56)参考文献 特開 昭49−130564（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−46197（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭52−34841（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】（ａ）液流用導管であって、 導管が、分離した縮流部、ボトルネック、及び拡流部を
    順番に持ち、縮流部が流動体の受入れ用入口を持ってい
    て、更に、導管内を通って流れる液体が乱流効果を生み
    出すように縮流部、ボトルネック及び拡流部について各
    部の間にコンコーダンス半径（concordance radii）を
    持たずに各部の端と端が装着しており、更に、縮流部が
    縮流の上流地点から液速度を増大させ、ボトルネック部
    が縮流部と比較してその直径が小さくなっている、導
    管； （ｂ）その上流部と下流部の端がそれぞれ前記縮流部と
    前記拡流部に装着されている通常の円筒状外壁であっ
    て、 下流方向に延長された環状チャンバーが前記ボトルネッ
    ク部とともに形成されるように、外壁がボトルネック部
    と配置されており、かつ、ガスをチャンバーに導入する
    ための圧縮ガス供給源からの接続部をもつ、円筒状外
    壁； （ｃ）ボトルネック部が更に、前記環状チャンバーの一
    部となっている壁を持ち、その壁が針の刺さった多数の
    孔を含み、その孔は壁を貫通して延びていて下流方向に
    対して傾斜している、前記ボトルネック部分；及び （ｄ）チャンバーの長さ方向全体にわたり前記壁に刺さ
    った、多数のかたい中空針であって、 その針が下流方向に対して傾斜していてかつ、液流中の
    種々の位置でチャンバーからガスを噴射できるように、
    ボトルネック部の内部の中に種々の長さで延びている、
    中空針； とからなることを特徴とする、ガスを液流体中に噴射す
    る装置。
JP61188351A 1985-08-16 1986-08-11 アルカリ水の中和におけるｃｏ▲下２▼プロセス用のエジエクタ− Expired - Lifetime JPH0824832B2 (ja)

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