JPH10244122A - 気液接触方法および装置 - Google Patents

気液接触方法および装置

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JPH10244122A
JPH10244122A JP10022062A JP2206298A JPH10244122A JP H10244122 A JPH10244122 A JP H10244122A JP 10022062 A JP10022062 A JP 10022062A JP 2206298 A JP2206298 A JP 2206298A JP H10244122 A JPH10244122 A JP H10244122A
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gas
impeller
liquid
side plate
sulfur
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JP10022062A
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James W Smith
ダブリュ． スミス ジェームズ
David T R Ellenor
トッド アール． エレノア デイヴィッド
John N Harbinson
エヌ ハービンソン ジョン
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Innovations Foundation of University of Toronto
Apollo Environmental Systems Corp
Original Assignee
Innovations Foundation of University of Toronto
Apollo Environmental Systems Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 化学反応、吸収、吸着または脱着に基づく気
相または液相からの成分除去あるいは一つの相から他の
相への成分の移動を高効率で行なう。 【解決手段】 ガスと液体との間の気液接触を行うため
の新規な方法が提供され、そこでは回転インペラーおよ
び側板の組合わせを特定の条件下に作動させ、回転イン
ペラーのポンプ作用によりガスおよび液相間の急速な物
質移動と液相の良好な攪拌を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、気液接触を行うた
めの方法および装置に関し、例えばガス流からの成分除
去、特に液相あるいはスラリーと接触させながらガス相
の成分の化学的変換またはガス相からの成分の除去、あ
るいは液相からの成分除去、特にガス相と接触させなが
ら液相の成分の化学的変換または液相からの成分の除去
を行うための方法および装置に関する。 〈関連出願との関係〉本出願は、１９９２年４月３日に
出願された米国特許出願８６３，７２０号の一部継続出
願であり、該出願は１９９０年１２月５日に出願された
米国特許出願６２２，４８５号（現在の米国特許５，１
７４，９７３号）の一部継続出願であり、該出願は１９
９０年９月１４日に出願された米国特許出願５８２，４
２３号（現在は放棄されている）の一部継続出願であ
り、更に該出願は１９８９年１２月６日に出願された米
国特許出願４４６，７７６号（現在は放棄されている）
の一部継続出願である。
【０００２】
【従来の技術】気相と液相との間の接触を行うための操
作は、種々の目的、例えば気相あるいは液相からある成
分を除去するといった目的のために考案されている。望
ましくない成分や大気中に放出される前またはその後の
処理をする前にガス流中から除去する必要がある成分を
含んでいる多くのガス流がある。そのようなガス成分の
一つに硫化水素があリ、他のそのような成分に二酸化硫
黄がある。
【０００３】硫化水素は、多くのガス流中、例えば硫黄
化合物でよごれた天然ガスや各種の工業的操作からの最
終ガス流中に、量を変えて存在する。硫化水素は、臭く
て毒性が強くまた多くの反応に対し触媒毒となるため、
このようなガス流中から硫化水素を除去することが望ま
しく、またしばしば除去することが必要になる。
【０００４】硫化水素の除去を行なう幾つかの商業的プ
ロセスが知られている。その例として、溶剤中に吸収さ
せる方法で、先ず硫化水素をそのままの形で除去し、次
いでクラウスプラントのような第２の別の工程で硫黄元
素へ変換するプロセスがある。この種の商業的プロセス
には、更にストレットフォード、ＬＯ−ＣＡＴ、ユニサ
ルフ、スルフェロックス、ヒペリオン等の液相酸化法も
あり、そこでは硫化水素の除去と硫黄元素への変換は、
通常、反応および再生工程で行なわれる。
【０００５】カナダ特許１，２１２，８１９号およびそ
の対応米国特許４，９１９，９１４号の開示にっいては
本願において参照事項として編入するが、そこには液面
下に位置する攪拌された浮揚分離セル中で鉄のキレート
溶液と十分接触させることによる硫化水素の酸化と、硫
化水素の除かれた気泡による鉄キレート溶液から酸化で
得られた硫黄粒子の浮揚（ｆｌｏｔａｔｉｏｎ）とによ
るガス流から硫化水素を除去する方法が述べられてい
る。
【０００６】燃料油、燃料ガス、石油コークス、石炭の
ような硫黄を含む炭素質燃料の燃焼から、他のプロセス
と同様に二酸化硫黄を含むガス流の放出が生ずる。この
ような二酸化硫黄ガス流の大気への放出は、酸性雨現象
の発生を招来し、種々の植物や生体に害を及ぼす。この
ような放出を低減する各種の提案がなされている。
【０００７】米国特許庁での調査において、気液接触操
作に関する米国特許で本願発明に最も関連あるものは、
米国特許２，２７４，６５８号、２，２９４，８２７
号、３，２７３，８６５号、４，６８３，０６２号およ
び４，７８９，４６９号であることが判明している。
【０００８】ブースの米国特許２，２７４，６５８号お
よび２，２９４，８２７号は、液媒体から溶解している
ガス性物質および懸濁不純物を除去する目的で、液媒体
中へガスを引き入れ、ガスを気泡として液媒体中へ分散
させるインペラー（羽根車）の使用について記載してお
り、より詳しくはレイヨンの紡糸の廃液に対するインペ
ラーを用いた気泡の分散による攪拌および曝気について
記載している。
【０００９】溶解しているガスが液相から取り除かれな
がら、懸濁固体は液相から泡の浮揚によって除去され
る。この先行技術に記載された方法は、ストリッピング
および泡の浮揚の物理的作用によって液相から成分を除
去する目的で容器中の液媒体を接触させる技術に関する
ものである。
【００１０】これら先行技術には、液相への導入による
ガス流からの成分除去あるいはガス相成分との化学的相
互作用による液相中に溶解または懸濁している成分の処
理についての議論や示唆は何もない。また、これらに
は、このような除去を実施するための本発明で要求され
るようなインペラー−側板（ｓｈｒｏｕｄ）パラメータ
ーの臨界的組合せについては何も述べられていない。
【００１１】米国特許３，２７３，８６５号は、汚水処
理の曝気機について記載する。平らな円盤が積み重ねら
れた形の高速インペラーが液中で渦を作り空気を水相中
に引き入れ、水相を循環させている。二つのブーツの特
許の場合と同様に、この先行技術も、液相または気相か
らの成分除去を行なうための本発明で要求されるような
インペラー−側板の組合せについては何ら記載も示唆も
していない。
【００１２】米国特許４，６８３，０６２号は、生物触
媒的反応を行うための固−液接触を可能にする多孔性の
回転体構造について記載する。この先行技術は、気−液
接触が行われる装置については記載していない。
【００１３】米国特許４，７８９，４５９号は、液中に
ガスを導入しあるいは液からガスを除去するための一続
きの回転板の使用について記載する。しかし、本発明で
要求されるインペラー−側板の組合せについては何ら記
載も示唆もしていない。
【００１４】また、本願の親米国出願の審査過程で数多
くの他の引例が引かれ、それらはこれらの出願において
特定されており、それら引例の関連性についてはその審
査過程で論議されている。
【００１５】他にも多くの気液接触装置および浮揚装置
が各種文献に記載されており、例えば（ａ）「気／液お
よび液／液系用自己誘導型分離機の開発」コーエン等、
混合についての第２回ヨーロッパ会議（１９７７年３月
３０日〜４月１日）；（ｂ）Ｋファレニウス著の「オー
トクンプ浮揚装置」の章、２９章「浮揚」ＭＣフュース
テナム編、ＡＩＭＭ，ＰＥ社、ニューヨーク、１９７６
年刊；（ｃ）「浮揚薬剤および方法」ケミカルテクノロ
ジーレビュー＃１７２ランネリー編１９８０年刊中の
「浮揚機および設備」の章が挙げられる。しかし、これ
らのいずれもここで使用されているようなインペラー−
側板構造について記載していない。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】本発明においては、ガ
スと液体との間の気液接触を行うための新規な方法が提
供され、そこでは回転インペラーおよび側板の組合せを
特定の条件下に作動させ、回転インペラーのポンプ作用
によりガスおよび液相間の急速な物質移動と液相の良好
な攪拌を行ない、それによって化学反応、吸収、吸着ま
たは脱着に基づく気相または液相からの成分除去あるい
は一つの相から他の相への成分の移動を高効率で行な
う。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明の一つの観点によ
れば、液相中に浸漬した部位（液深部）に複数のブレー
ドを有し、複数の孔があけられた側板に取り囲まれた回
転インペラーを用いた気相の液相への分配方法が提供さ
れる。
【００１８】インペラーは、ほぼ水平面に直角な軸のま
わりを回転し、液相中に浸漬した在置のブレード先端速
度が少なくとも約３５０インチ／秒（少なくとも約９ｍ
／秒）、好ましくは少なくとも約５００インチ／秒（少
なくとも約１２．５ｍ／秒）、例えば約７００インチ／
秒前後（約１８ｍ／秒前後）で回転し、側板内部へ液相
を引き寄せ、インペラーと側板との組み合わせを介して
激しく液相の循環を行なう。
【００１９】ガス相が液面下へ供給されインペラーのブ
レードと側板の多数の孔の間の剪断力によって、ガス相
は液相中に気泡として側板内部に分配される。その結
果、側板内の液相中に気液混相のガス相バブルが形成さ
れ、側板内の気液混相に剪断力を加え、急速な物質移動
を開始し継続しながらガス相と液相を液面下で十分に接
触させる。気液混相は側板の中から孔を通してかつ孔と
接触して側板の外へガス速度指数（ＧＶＩ）が少なくと
も約１８／秒／孔、好ましくは少なくとも約２４／秒／
孔であるように流れ出す。これによって気液混相に更に
剪断力が加わり、更に十分なガス相と液相の接触が行な
われる。
【００２０】ガス速度指数（ＧＶＩ）は以下の式で示さ
れる。
【００２１】
【数３】ＧＶＩ＝ＱＰ／４ｎＡ2 （但し、Ｑはガスの体積流量（ｍ3／秒）、ｎは側板中
の孔の数、Ａは孔の面積（ｍ2）、Ｐは孔の周長（ｍ）
を表わす。） この方法の重要な操作パラメーターは、与えられたＧＶ
Ｉとインペラー先端速度におけるインペラーの直径と側
板の直径の関係であり、このパラメータを有効剪断指数
（ＥＳＩ）と称する。ＥＳＩは下式で表される。
【００２２】
【数４】 （但し、ＧＶＩはガス速度指数（／秒）、Ｖiはインペ
ラーのブレード先端速度（ｍ／秒）、ＤsおよびＤiはそ
れぞれ側板の内径およびインペラーの外径（ｍ）を表わ
す。）一般に、本発明はＥＳＩ値が約１〜約２５００の
間、好ましくは約１０〜約２５０の間、最適には約５０
において実施される。
【００２３】本発明の方法の他の重要な操作パラメータ
ーは、与えられた体積ガス流量およびインペラー先端速
度におけるインペラーの径と高さの関係であり、このパ
ラメーターを剪断効果指数（ＳＥＩ）と称する。ＳＥＩ
は下式で表わされる。
【００２４】
【数５】 （但し、Ｑはインペラー中ヘの体積ガス流量（ｍ3／
秒）、ｈはインペラーのブレードの高さ（ｍ）、Ｄiは
インペラーの外径（ｍ）、Ｖiはインペラーのブレード
先端速度（ｍ／秒）を表わす。）本発明では通常ＳＥＩ
値が約１〜約１０の範囲、好ましくは約２〜約５の範囲
を使用する。これらのパラメーターは、米国特許３，９
９３，５６３（デクナー）に記載されているような内部
バッフルのない自動誘起システムおよび／または外部に
まき散らされた（ｓｐａｒｇｅｄ）ガスを伴なうシステ
ムに対して適用される。ここで用いられるＥＳＩおよび
ＳＥＩ値はインペラー先端速度が少なくとも約５００イ
ンチ／秒（少なくとも約１２．５ｍ／秒）において決定
されるのが好ましい。
【００２５】本発明の他の観点によれば、ガス相の液相
中への分配の方法を提供する。該方法は、側板によって
囲まれた液相中の液深部に複数のブレードを有する回転
インペラーを備え、該側板は複数の孔を有し、ガス相を
前記液深部に供給し、インペラーを実質的に垂直な軸の
周りを少なくとも約５００インチ／秒（少なくとも約１
２．５ｍ／ｓ）の先端速度（Ｖi）に相当する速度で回
転して剪断効果指数（ＳＥＩ）値が約１〜約１０となる
ようにすることからなる。ここで、ＳＥＩ値が次の関係
により決定される：
【００２６】
【数６】 式中、Ｑはインペラー中へのガス流量（ｍ3／秒）、ｈ
はインペラーのブレードの高さ（ｍ）、Ｄiはインペラ
ーの外径（ｍ）、Ｖiはブレードの先端速度（ｍ／秒）
を表わし、このようにして、液相を側板の内部に引張り
込んでインペラーと側板中の複数の孔の間に充分な剪断
力を生じさせ、液中においてガス相を泡として側板の内
部に分配して液深部においてガス相と液相を緊密に接触
させる。このようにして、側板内に合まれる液相中にガ
ス相の泡のガス−液混合物を形成させて、その間側板内
のガス−液混合物に剪断を与え、かつこのガス−液混合
物を側板の内側から側板を通して側板の孔と接触させて
側板の外側へと有効剪断指数（ＥＳＩ）の値約１ないし
約２５００の条件で流す。ここで、ＥＳＩ値は次式によ
って決定される：
【００２７】
【数７】 ガス速度指数（ＧＶＩ）は次式により表わされる。
【００２８】
【数８】ＧＶＩ＝ＱＰ／４ｎＡ2 ここで、Ｑはガスの体積流量（ｍ3／ｓ）、ｎは側板中
の孔数、Ａは孔の面積（ｍ2）、Ｐは孔の周囲の長さ
（ｍ）、Ｖiはブレード先端速度（ｍ／ｓ）、Ｄsは側板
の内径（ｍ）、Ｄiはインペラの外径（ｍ）であり、ガ
ス−液混合物のより一層の剪断と、ガス相と液相のより
一層の緊密な接触を行わせる。
【００２９】ＳＥＩとＥＳＩ指数は又、スケールアップ
のための有用なパラメータを含み、可能性のあるパラメ
ータのある範囲を提供する。これに関して、ある与えら
れた体積ガス流量に対して、ＳＥＩ値はインペラーの大
きさを計算するのに用いられ。一方、ＥＳＩ値は側板の
直径を計算するのに用いられる。従って、本発明の更に
他の観点において、インペラーにＱと云う体積ガス流量
でガス流が供給される液相中に浸漬された、インペラー
と孔を有する側板との組合せを使用して、ガス流のある
成分を除去するためのガス−液接触装置のパラメータを
決定する方法が提供され、この方法は、剪断効果指数
（ＳＥＩ）値が約１〜約１０となるように［ここで、Ｓ
ＥＩ値は次式によって決定される：
【００３０】
【数９】 式中、Ｑはインペラーへの体積ガス流量（ｍ3／ｓ）、
ｈはインペラーのブレードの高さ（ｍ）、Ｄiはインペ
ラーの内径（ｍ）、Ｖiはインペラーのブレード先端速
度（ｍ）である］、そして有効剪断指数（ＥＳＩ）値は
約１〜約２５００となるように［ここでＥＳＩ値は次式
によって決定される：
【００３１】
【数１０】 式中、ＧＶＩは側板中の各孔を通るガス速度指数（／
秒）であり、Ｖiはインペラー先端速度（ｍ／ｓ）、Ｄs
は側板の内径（ｍ）、Ｄiはインペラーの外径（ｍ）を
表わし、ガス速度指数（ＧＶＩ）は次式で決定される：
【００３２】
【数１１】ＧＶＩ＝ＱＰ／４ｎＡ2 ここで、Ｑはガスの体積流量（ｍ3／ｓ）、ｎは側板中
の孔数、Ａは孔面積（ｍ2）、そしてＰは孔の周長
（ｍ）である］装置の構造と操作のパラメーターを定量
化することよりなっている。これらのパラメーターは、
少なくとも約５００インチ／秒（少なくとも１２．５ｍ
／秒）のインペラーのブレード先端速度で使用される装
置の構造と操作のパラメーターを決定するのに特に有用
である。
【００３３】ここで述べたインペラーのブレード先端速
度と側板の孔を通るガス速度指数とのユニークな組合せ
及び／又は上記したＥＳＩとＳＥＩ値のユニークな組合
せを使用することによって、ガス相と液相との非常に効
率的な分配が行われるので、急速かつ効果的な物質移動
が起る。上記したように、そして以下に詳しく述べるよ
うに、この結果は、急速かつ効果的な物質移動、液相の
攪拌及びガスと液の混合が望ましく、かつ鉱物分離の場
合のような液体媒体内部とは違って、側板の領域中で物
質移動や攪拌や混合を行う行うことができるような種々
の実施面に使用することができる。
【００３４】そのような操作は以下の（ａ）〜（ｄ）を
含む： （ａ）ガス流からガス状成分の除去、特にそのようなガ
ス状成分の化学的転換又は物理的溶解あるいは固相上で
の吸着による除去、（ｂ）液相から溶解成分の除去、特
にガス流のガス状成分による溶解成分の化学的転換又は
溶解成分の物理的脱離による除去、（ｃ）液相中の懸濁
成分の処理、特にガス流のガス状成分による化学的処
理、そして、（ｄ）ガス流から微粒子又はその他の非ガ
ス状成分の除去、熱エネルギーの除去も含む。
【００３５】本発明において達成される高い効果は、側
板領域におけるガス相と液相の両方に影響を与える高剪
断速度から得られるもので、このとき、ガス相と液相の
緊密な混合物が側板に囲まれた内部に生じ、この混合物
が側板を通ってかつ側板と接触して移動し、インペラー
による液と液−ガス混合物の強力なポンプ作用を伴っ
て、相互に作用する成分間の迅速な物質移動が達成され
る。
【００３６】さらに以下に詳細に説明するように、本発
明方法に使用される装置は、液相から懸濁固形成分を分
離するのに一般に使用される浮揚選別装置に表面上は類
似している。しかしながら、本発明は、上記浮揚選別操
作では用いられなかった装置の改良と操作パラメーター
の修正を行っており、それが本発明の独特な本質に寄与
している。
【００３７】
【発明の実施の形態】本発明は、その一実施態様におい
て、先行のカナダ特許第１，２１２，８１９号に用いら
れた攪拌浮揚槽の物理的構造と操作条件の修正によっ
て、該特許のプロセスを改良することに向けられてお
り、硫化水素除去の総合効率を改善し、運転コストなら
びに投資コストを減少させるとともに、同時にガス流か
らの硫化水素除去における高効率を保持するものであ
る。
【００３８】しかしながら、本発明は、酸化によるガス
流からの硫化水素除去を行うことのみに限定されるもの
ではなく、むしろ本発明は化学反応及び／又は物理的プ
ロセスによるガス流からのガスや液体及び／又は固形成
分の除去に一般に適用可能であり、より広くは、ガス−
液接触によるあらゆる物理的形態中のガス状相成分やガ
ス流からの顕熱の除去を含み、さらに、液相からの各種
成分の除去、特に、ガス状相と接触しながら化学的転換
による液相からの各種成分の除去などに本発明は適用で
きる。
【００３９】本発明の実施態様の１つでは、ガス流から
各種成分を除去する目的のため、ガス流と液相が効果的
に接触するようにガス流が液相と接触され、特に、ガス
及び液の効果的な接触は、該ガス中のある成分を除去
し、液相と接触中にその成分を不溶相に転換する反応を
行わせる目的のために実施される。しかしながら、成分
の除去は、化学反応よりはむしろ物理的分離技術により
行われることもあり得る。
【００４０】これらの操作は、選鉱操作においてスラリ
ーや懸濁物を濃縮物と排棄物に分離するためのものであ
る浮揚槽の設計の公知対象とは顕著なコントラストをな
す。後者の運転操作中においては、ガス流からはある成
分は特定的には除去されず、ガス状相と液相成分の相互
作用もない。上記のような浮揚選別プロセス内での液相
中のガス相の分配は、ガス状の泡による浮揚作用に基く
固相の物理的除去を唯一の目的とするのが一般的であ
る。
【００４１】本発明の原理が適用できるプロセスは多数
にのぼる。そのようなプロセスは、液相中、通常は水溶
液中、そして屡々水性触媒系中における他種のガス状物
とガス流のガス状成分との反応を含んでいてもよい。
【００４２】そのようなプロセスの一つの例は、一般的
に上述のカナダ特許第１，２１２，８１９号に記述して
あるように、硫黄粒子を形成する水溶性遷移金属キレー
ト系と接触させてガス流から硫化水素を酸化的に除去す
る方法である。
【００４３】そのようなプロセスのもう一つの例は、混
じり合わない液状ジサルファイド類を形成する適当な化
学反応系と接触させてガス流からメルカプタン類を酸化
的に除去する方法で、この方法は硫化水素も除去できる
可能性がある。
【００４４】上記プロセスの他の例は、塩素を使用して
苛性ソーダ水溶液と接触させて硫酸ソーダを生成させ、
該溶液を飽和状態にした後に水溶液相から沈澱させる、
ガス流からの硫化水素の酸化的除去法である。
【００４５】さらに他の例は、水溶液相と硫化水素とを
接触させることによる、所謂“ワッケンローダー”の反
応によるガス流からのＳＯ2の除去法で、この方法では
ＳＯ2が最初に吸収されて硫黄粒子を生成する。このプ
ロセスは、アメリカ特許第３，９１１，０９３号及び第
４，４４２，０８３号に記載されている。本発明方法も
又、追加のガス−液接触容器中の吸収媒体中に供給され
るガス流からＳＯ2の除去を行うのに用いられる。
【００４６】さらに他の例としては、水溶性アルカリ物
質との反応によるガス流からのＳＯ 2除去法である。
【００４７】本明細書中で使用される“不溶相”と云う
用語は、固体の不溶相、混合不能の液相、及び、操作開
始後液媒体中でその溶解限度に達した時不溶となる成分
を包含する。
【００４８】本発明のこの実施態様においてガス流から
除去される成分は、通常はガス状成分であるが、本発明
は微粒子物質又は分散液滴のような他の成分のガス流か
らの除去も含むものである。
【００４９】例えば、本発明は硫黄ダストのような固体
粒子、またはたとえば硫酸ミストのようなエーロゾル液
滴をたとえば適当な液体の媒体でスクラッビングするこ
とにより、ガス流から除去するために用いることができ
る。このような操作において、ガス流から取り除かれ
た、液相に対して親和性のないいかなる成分もたとえば
浮揚法によってその液体媒体から取り除くことができ
る。一方この操作においてガス流から取り除かれた、液
相に対して親和性をもつ成分はいずれもその液体媒体中
に残る。液相の表面に形成した泡は浮揚した粒子状物質
及び／又は残留するエーロゾル状物質を捕捉することが
できる。同様に水分は、グリコールのような適当な親水
性の液体有機化合物でスクラッビングすることによって
ガス流から除去できる。
【００５０】ここに記載された方法によって、近分子サ
イズからエイトケン核そして可視サイズまでの広範囲な
サイズの粒子が、泡の相の中で拡散・遮断・衝突・捕捉
といったよく理解された機構に従ってガス流から除去さ
れる。
【００５１】どんな種類の１成分ならびに２種またはそ
れ以上の種類の複数成分も、同時にまたは逐次的にガス
流から除去される。さらに１成分は、２つまたはそれよ
り多い逐次的な操作で除去される。
【００５２】本発明はまた、ガス流を低温度の適当な液
相に接触させて熱交換を行うことによって、ガス流から
顕熱（または熱エネルギー）を除去することにも適用で
きる。同様に、顕熱は液相を蒸発させることによって除
去できる。さらに、高温度の液状媒体は低温度ガス状媒
体と接触させることができる。したがって本発明の好ま
しい観点の一つとして、或成分を該成分を含有するガス
流から液相中で除去する、複数の段階からなる方法を提
供するものである。該成分を含んだガス流は、液状媒体
のある、そして閉鎖されていてもよいガス−液接触領域
へ供給される。
【００５３】複数のブレードを有するインペラーは、通
常、液状媒体中の液深部で垂直軸のまわりを回転させ
る。一方、ガス流は通常垂直方向の流路にしたがって、
ガス−液接触領域の外側から液深部へ流される。
【００５４】上記のインペラーは側板によって囲まれて
おり、その側板には複数の孔が開いている。その際、イ
ンペラーは上述のＥＳＩ指数により決定されたインペラ
ー対側板直径比の好ましい範囲になるようにえらばれ
る。インペラーは、ブレード先端速度が少なくとも約３
５０インチ／秒（９ｍ／秒）、好ましくは少なくとも約
５００インチ／秒（１２．５ｍ／秒）、例えば約７００
インチ／秒（１８ｍ／秒）あるいはこれ以上に相当する
速度で回転される。これは、ガス流を液体媒体中に、ガ
スの泡として側板の内部へ分配するために、インペラー
のブレードと側板中の複数の孔との間に十分な剪断力を
発生させるためであり、これによって、側板内でガス−
液混合物に剪断を与えながら側板内に含まれる液状媒体
中にガスの泡であるガス−液混合物が形成され、そして
ガス流から液状媒体中への成分の除去を行うために前記
液深部において該成分と液状媒体との十分な接触がなさ
れる。上述で定義したＳＥＩ値が約１〜約１０、好まし
くは約４〜約５になるようにインペラーは作製され、そ
して回転させられる。
【００５５】ガス−液混合物は、側板の内部から側板中
の孔を通過し、孔と接触して側板の外側の液状媒体中
へ、少なくとも約１８／秒／孔、好ましくは少なくとも
約２４／秒／孔のガス速度指数（ＧＶＩ）で移動させ
る。これは、ガス−液混合物へのさらに強い剪断および
ガス流と液状媒体とのより十分な接触を行わせるためで
ある。これにより、側板の外部に近接する液状媒体の領
域において、側板の内部で行われなかった成分の除去が
完結する。
【００５６】本発明の他の実施態様の場合も同様である
が、上述の実施態様において、ガス速度指数（ＧＶＩ）
は、よリ好ましくは少なくとも約３０／秒／孔である。
ＧＶＩは例えば約５００／秒／孔といった非常に高い値
をとり得る。そしてしばしば約１００／秒／孔を越える
値をとる。インペラーと側板の配置は、前述で定義した
ＥＳＩ値が約１〜約２５００、好ましくは約１０〜約２
５０となるように設定されうる。
【００５７】上述のように、ガス速度指数（ＧＶＩ）
は、下記の式から決定される。
【００５８】
【数１２】ＧＶＩ＝（ＱＰ）／（４ｎＡ2） ここで、Ｑはガスの体積流量（ｍ3／秒）、ｎは側板中
の孔の数、Ａは孔の面積（ｍ2）、Ｐは孔の周囲の長さ
（ｍ）である。
【００５９】成分を除去されたガス流は、ガス−液接触
領域内の液面上のガス相から排気される。
【００６０】ガス−液接触操作は、通常閉じられた反応
領域で大気圧またはそれに近い圧カ下で行われるが、状
況および必要によってガス流成分の除去を加圧下または
減圧下で行うことも可能である。
【００６１】本発明の具体例は、硫黄の形成反応と、形
成された硫黄を成分除去されたガス流の泡による浮揚に
よって回収することによって硫化水素と二酸化硫黄を含
むガス流から硫化水素および二酸化硫黄を除去する場合
について特に記載されているが、本発明の観点にしたが
って提供された装置および本発明のガス流成分除去方法
の具体例は、他の操作に対しても有効であることは、前
述および後述の議論から明らかである。他の操作とは、
ガス流の成分を液体媒体中に除去したり、あるいは液状
媒体の成分をガス状成分と接触させて除去あるいは処理
するような他の操作である。加うるに、本発明は種々の
目的でガス相を液相と接触させるための方法および装置
に広く関係することも明白であろう。
【００６２】発明の好ましい態様の１つにおいて、ガス
流中に含まれる硫化水素は、反応媒体としての遷移金属
キレート化合物の水溶液中で酸素によって固体の硫黄粒
子に変換される。上記の変換過程の酸素は、酸素を含ん
だガス流中に存在する。この酸素を含んだガス流は、硫
化水素を含んだガス流が導入される液深部と同じ触媒水
溶液中の液深部へ導入する。このとき、それぞれのガス
流は、混合して一つのガス流として導入してもよいしあ
るいは別々に触媒溶液中へ導入してもよい。酸素を含ん
だガス流も、回転するインペラーと側板の組合せによっ
て前述と同様に剪断される。これにより、酸素と硫化水
素が触媒溶液中で互いに十分に接触し、酸化反応が行わ
れる。硫化水素は、化学的に不溶性の硫黄粒子に転換さ
れて除去される。
【００６３】固体の硫黄粒子は、硫化水素が除去された
ガスの泡によって反応溶液中からその表面へ浮揚するこ
とカまできる大きさになるまで、成長または球状に集合
もしくは凝集する。
【００６４】硫黄は一般的に結晶形態をとり、粒子の大
きさが直径約１０〜約５０μｍとなった硫黄の粒子は、
硫化水素が除去されたガスの泡によって反応媒体中から
その表面へ移送され、水性媒体の表面上に浮遊する硫黄
を保持する泡（フロス）と、そのフロスの上部に硫化水
素が除去されたガス雰囲気を形成し、そのガス雰囲気か
ら硫化水素が除去されたガス流が排気される。硫黄を保
持しているフロスは、閉じられた反応領域の外側へ水性
媒体の表面から連続的にあるいは断続的に除去されう
る。
【００６５】そのような硫化水素除去過程において形成
した硫黄は、悪臭のある硫黄及び／又は窒素化合物のよ
うな他の悪臭成分の優れた吸着剤であることがわかって
いる。したがって、これらの成分は硫化水素酸化中に形
成された硫黄上に吸着除去される。この結果から本発明
のプロセスは、食肉の精製（ｍｅａｔ ｒｅｎｄｅｒｉ
ｎｇ）プラント、パルプエ場およびガスプロセスプラン
トから排出される、硫化水素に加えて非常に多種類の悪
臭のある硫黄や窒素化合物を含むガス流の処理に特に有
用である。硫化水素およびこれら悪臭成分は硫黄によっ
て吸着され、ガス流から除去される。そのため、におい
の減少したガス流をプラントから排出できる。ガス流か
ら悪臭のあるガスを除去するための、沈殿したばかりの
表面積の大きい硫黄の上記のような利用は、さらに追加
された本発明の態様である。
【００６６】したがって本発明の追加された態様とし
て、触媒を含んだ液状媒体中で硫黄に酸化される成分お
よび悪臭のある成分をガス流から除去するための連続的
な方法が提供できる。この方法では、液相中で硫黄に酸
化される成分が連続的に硫黄に酸化され、次いでガス流
中の悪臭のある成分がその連続的に形成された硫黄に連
続的に吸着される。そして、液相から硫黄が連続的に除
去される。
【００６７】硫化水素あるいは他の硫黄形成化合物から
連続的に硫黄が形成されて液相から浮揚するため、液体
表面上のフロス中の硫黄粒子は連続的に除去され、その
結果、悪臭のある成分がガス相から連続的に除去され
る。
【００６８】本発明の方法を用いることによって硫化水
素の高い除去効率が達成できる。所望により、いかなる
濃度の硫化水素を含むガス流からでも９９．９％を越え
る除去効率が得られる。所望により、硫化水素の残留濃
度を容積で０．１ｐｐｍ未満にできる。ガス流からの他
のガス状成分の除去についても相応する除去効率が得ら
れる。
【００６９】本発明の方法においては、硫化水素を酸化
するのに十分な量の酸素があり、そしてその酸素が十分
に反応媒体中に分散されていれば、発生源が異なった多
種類のガス流からでも効率的に硫化水素を除去すること
が可能である。酸素は硫化水素を含有する処理されるべ
きガス流中に存在するか、または天然ガスまたは他の可
燃性ガスが処理される場合に望まれるように、別に供給
してもよい。
【００７０】本発明に従って処理される硫化水素含有ガ
ス流は、燃料ガス、嫌気性のダイジェスターガス（ａｎ
ａｅｒｏｂｉｃ ｄｉｇｅｓｔｅｒ ｇａｓ）および天
然ガスならびにその他の硫化水素含有ガス流である。そ
の他の硫化水素含有ガス流としては、オイル加工処理・
製油・ミネラルウールプラント・クラフトパルプ工場・
レーヨン製造・重油−タールサンド処理・コールコーキ
ング・食肉の精製から形成する硫化水素含有ガス流、カ
ーボランダムの製造の際発生する排ガスおよび水相から
硫化水素を空気でストリッピングすることによって形成
したガス流がある。ガス流は固体粒子を含んでいてもよ
いし、含んでいなくてもよい。本発明において、プラギ
ング（閉塞：つまり）無しで粒子を含有する（ｐａｒｔ
ｉｃｕｌａｔｅ−ｌａｄｅｎ）ガス流を処理する能力は
有用である。なぜなら、ガスの上流でのクリーニングの
必要性が回避できるからである。
【００７１】ガス流から硫化水素を除去する操作に適用
する本発明の方法では、通常、硫化水素から硫黄への反
応のための酸化触媒として、遷移金属キレート化合物を
水性媒体中で使用する。遷移金属として通常は鉄が使用
されるが、いくつかの原子価状態を有し、かつ必要な酸
化電位を備えていさえすれば、バナジウム・クロム・マ
ンガン・ニッケル・コバルト等の他の遷移金属も使用で
きる。適当な錯体生成定数を有していれば、いずれのキ
レート剤を用いてもよい。しかし通常、エチレンジアミ
ンテトラ酢酸（ＥＤＴＡ）を使用する。代わりとなるキ
レート剤はＨＥＤＴＡである。遷移金属キレート触媒は
水素型あるいは塩型で使用される。このプロセスのｐＨ
の操作範囲は、通常約７〜１１である。遷移金属キレー
ト化合物はそれ自体として添加するかまたは系内で形成
させてもよい。
【００７２】操作温度を上昇させると、鉄のキレート錯
体触媒は分解し、水性媒体中で水酸化鉄が懸濁する傾向
がある。驚くべきことに、そのように沈殿した水酸化鉄
の存在下でも硫化水素の硫黄への変換は行われる。この
結果は特に驚くべきことである。なぜなら、硫化第一−
鉄の酸化に必要な酸素の物質移動速度の欠如により硫化
第一鉄が形成し、その結果、従来の試みではわずかな成
功率でしか水酸化鉄を使用していなかったからである。
水酸化鉄の粒子は非常に細かく、水溶液相中に十分に分
散し、インペラーで与えられた反応媒体中の液体の循環
により懸濁状態が維持されている。触媒成分としての水
酸化鉄の代りに、他の遷移金属水酸化物も使用できる。
【００７３】硫化水素の硫黄への酸化的転換のために微
粒状の水酸化鉄を使用したときの一つの効果は、生成す
る硫黄が非常に微粒状で自由に流動しやすい形態とな
り、鉄キレート化合物を使用して得られた硫黄の物理的
形態とは全く異なるものになることである。
【００７４】得られる微結晶状硫黄は流動性のよい状態
で得られ、その粒径分布は約１０μｍ未満で、平均粒径
は約１μｍ以下であって、殺虫剤または殺菌剤として有
用な市場商品である。本発明の１実施態様をなす微結晶
状硫黄は、一般に反応媒体中の触媒からの遊離の水酸化
鉄を吸着しており、それがその硫黄のいくつかの用途に
おいて有利な点となる。
【００７５】触媒による硫化水素の硫黄への変換反応に
使用される水酸化鉄は、塩化第二鉄や硫酸第二鉄などの
鉄塩と水酸化ナトリウムとの反応等で、鉄キレート溶液
又はその他の利用できる原料から生成される、結晶化し
たばかりのものを使用するのが好ましい。その理由は、
そのような水酸化鉄は非常に微細であるためである。し
かしながら、市販の水酸化鉄を使用してもよい。生成す
る硫黄が水酸化鉄で汚染される場合は、その硫黄をＥＤ
ＴＡなどの錯体形成剤の溶液あるいは酸で処理して鉄の
汚染物を除去し、次に洗浄・乾燥してもよい。
【００７６】本発明の硫化水素除去工程は、約２０〜３
０℃の常温で容易に行うことができる。ただし、それよ
り高温ないし低温で行っても、効率よく操作を行うこと
は可能である。温度としては通常、約５℃〜約８０℃の
範囲であるが、それより高温であってもよい。
【００７７】所定のガス通過量に対する触媒濃度の硫化
水素濃度に対する比の最小値は、その工程中に起こる各
種反応および物質移動の速度から決定することができ、
その値は反応槽の温度や撹枠または混合の程度によって
変わる。この最小値は、所定の運転条件において、触媒
濃度を下げていき、硫化水素についての除去効率が急激
に低下する時点を観察することによって測定することが
できる。その最小値より高ければ、その系における触媒
負荷限界以下のいかなる触媒濃度も用いることができ
る。
【００７８】本発明の方法による硫化水素の除去は、遷
移金属キレート触媒を含有する水性媒体の入った閉鎖系
の気液接触領域で行われる。硫化水素含有ガス流および
酸素含有ガス流（通常は空気であるが、純粋な酸素ガス
または酸素富化空気としてもよい）を、別個にあるいは
混合物としてのいずれかの形態で、気液触媒領域外から
触媒水性媒体の液深中へ垂直方向の流路に沿って流す等
の方法で、液深中に導入することができ、そこから混合
物は、回転するインペラーによって、側板の孔を通って
水性媒体本体中に送り込まれる。回転するインペラーは
また、前記閉鎖領域の水性媒体本体からの液相を、側板
の内側のガス流導入位置に引き込む。
【００７９】前述のように、ガス流は回転するインペラ
ーとその周囲に設けられた複数の孔を有する側板との組
合せ作用によって、気泡として分散される。ガス−液接
触を良好に行い、それによって硫化水素の硫黄への酸化
を有効に行うために、インペラーは急速回転させて、ブ
レード先端速度が最低約３５０インチ／秒（９ｍ／
秒）、好ましくは最低約５００インチ／秒（１２．５ｍ
／秒）とし、例えば約７００インチ／秒（１８ｍ／秒）
以下およびそれ以上とする。さらに、インペラーと固定
側板の間の剪断力によって、少なくとも１孔当たり約１
８／秒、好ましくは１孔当たり約２４／秒のガス速度指
数（前記で規定したもの）とし、それによって良好なガ
ス−液接触を達成するのを助ける。本発明の上記の態様
および本明細書に記載の他の態様において、ユニット能
力の上限近傍は別として、大気圧で測定した孔を通過す
るガスの流量は、側板の孔当たり０．０２ポンド／分未
満であり、一般には約０．００４までとし、好ましくは
側板の孔当たり約０．００５〜０．００７ポンド／分の
範囲とする。さらに、その方法は、ＥＳＩ値を約１〜約
２５００、好ましくは約１０〜約２５０、最適には約５
０とし、ＳＥＩ値を約１〜約１０、好ましくは約４〜約
５として行うことができる。
【００８０】本発明で使用されるインペラーと側板の組
合せによってガス−液混合物の剪断率が高くなることか
ら、高い物質移動速度を達成することができる。触媒溶
液中では、複雑な一連の化学反応が起り、最終的には次
の式で表される反応を行う。
【００８１】
【化１】Ｈ2Ｓ＋１／２Ｏ2→Ｓ＋Ｈ2Ｏ 従って、全体の反応は硫化水素の硫黄への酸化である。
【００８２】前述の通り、固体の硫黄粒子は浮揚させる
ことができる粒径までその粒径を成長させる。粒径を大
きくする方法はそれ以外に各種用いることができ、それ
には、球状凝集などの方法を含む。浮揚可能な硫黄粒子
は、触媒溶液本体を通って上昇する硫化水素が除去され
た気泡によって浮揚し、水性媒体表面にフロスとなって
集まる。その硫黄粒子の粒径範囲は、直径で約１０〜５
０μｍであって、通常は、結晶の形態を取っている。金
属キレート溶液中で起こり、全体で上記の反応を行うと
考えられる一連の反応は、以下のとおりである。
【００８３】
【化２】Ｈ2Ｓ＝Ｈ+＋ＨＳ- ＯＨ-＋ＦｅＥＤＴＡ-＝［Ｆｅ．ＯＨ．ＥＤＴＡ］= ＨＳ-＋［Ｆｅ．ＯＨ．ＥＤＴＡ］= ＝［Ｆｅ．ＨＳ．ＥＤＴＡ］=＋ＯＨ- ［Ｆｅ．ＨＳ．ＥＤＴＡ］= ＝ＦｅＥＤＴＡ-＋Ｓ＋Ｈ+＋２ｅ ２ｅ＋１／２Ｏ2＋Ｈ2Ｏ＝２ＯＨ- ２Ｈ+＋２ＯＨ-＝２Ｈ2Ｏ 上記以外の方法として、酸素を含有するガス流を、第２
のインペラー／側板の組合せを用いて、硫化水素含有ガ
ス流とは異なった液深部で、金属キレート溶液に導入す
ることもできる。その方法については、本出願人が、１
９９１年６月３日に出願の同時係属の米国特許出願第７
０９１５８号（２重のインペラー）に詳細に記載されて
おり、その開示内容は、参考として本願明細書に組み入
れる。
【００８４】本発明の別の好ましい実施態様において
は、二酸化硫黄をアルカリ媒体と反応させて、二酸化硫
黄を含有するガス流から二酸化硫黄を除去する。二酸化
硫黄は、ガス流からアルカリ水性媒体中に吸収され、そ
の中の活性なアルカリと反応して塩を形成し、反応媒体
からは二酸化硫黄が除去されたガス流が出てくる。その
方法は、前記したばかりの硫化水素除去渉と多くの点で
類似しており、この水性媒体が非触媒性のアルカリ物質
を含有する点で異なっているのみである。
【００８５】二酸化硫黄含有ガスが導入されるアルカリ
水性媒体は、都合のよいアルカリ材料を水溶液とした
り、あるいは水に懸濁させることによって得られる。使
用可能な便利なアルカリ材料の一つは、アルカリ金属水
酸化物、通常は水酸化ナトリウムである。他の都合のよ
い材料としては、アルカリ土類金属の水酸化物または炭
酸塩があり、通常は、生石灰スラリーまたは石灰石スラ
リーを用いる。
【００８６】水性アルカリ媒体中での二酸化硫黄の吸収
により、相当する亜硫酸塩が生成する傾向がある。しか
しながら、硫酸塩の方がより大きな経済的魅力を有する
ことを考慮すると、反応生成物は相当する硫酸塩である
ことが好ましい。例えば、生石灰スラリーまたは石灰石
スラリーを用いた場合、副生成物は硫酸カルシウム（石
膏）であり、これは多用途に使える化学物質である。
【００８７】従って、本発明の好ましい実施態様では、
硫化水素の場合と同様に、酸素含有ガス流（通常は空気
であるが場合によっては純粋な酸素、酸素富化空気また
はオゾンであってもよい）を、水性アルカリ反応媒体中
に導入して、硫酸塩を生成させる。そのような酸化反応
が生石灰または石灰石スラリー存在下に行われる場合
は、少量の固化防止剤を添加して、生石灰または石灰石
粒子上での副生成物の硫酸カルシウムの固化を防止し、
固化によるその利用性低下を防止することが好ましい。
適切な固化防止剤の１例としては、硫酸マグネシウムが
挙げられる。
【００８８】運転開始以降、硫酸塩濃度は水溶液中で飽
和するまで増加し、その時点で硫酸塩が溶液から析出し
始める。
【００８９】酸素含有ガス流を使用する場合は、そのガ
ス流は二酸化硫黄含有ガス流と同じ液深位置の水性媒体
中に、二酸化硫黄含有ガス流との混合物としてか、ある
いは別個のガス流としてかのいずれかの形で導入でき
る。
【００９０】それとは別の方法として、前記の同時係属
の米国特許出願第７０９１５８号に詳細に記載されてい
るような、第２のインペラ／側板の組み合わせを用い
て、酸素含有ガス流を、二酸化硫黄含有ガス流とは異な
る液深位置で水性アルカリ媒体中に導人してもよい。
【００９１】本発明の方法は、二酸化硫黄を含有するガ
ス流からの二酸化硫黄の除去を急速かつ効率的に行うこ
とができる。そのようなガス流に含有される二酸化硫黄
の濃度はいかなる値であってもよく、本発明の方法によ
って、９９．９９％以上の効率でその二酸化硫黄を除去
することができる。残留二酸化硫黄濃度は体積基準で
０．１ｐｐｍ未満とすることができる。
【００９２】本発明のこのような二酸化硫黄除去の実施
態様は、各種の操作条件下で実施することができるが、
条件選択はある程度、反応媒体に化学的に与えられるア
ルカリ度によって決る。アルカリ金属水酸化物の場合、
アルカリ水溶液の濃度は、通常、約５０〜約５００ｇ／
Ｌとする。アルカリ土類金属の水酸化物または炭酸塩の
場合、アルカリ水溶液の濃度は通常、約１〜約２０重量
％である。活性なアルカリ化剤を連続的・間欠的に補充
して、相当する亜硫酸塩または硫酸塩への変換を進行さ
せる。反応温度は、かなりの幅で変化でき、約５℃〜約
１００℃、あるいは、液相に大気圧以上の圧力をかける
場合にはそれ以上の温度としてもよい。
【００９３】本発明の具体的な用途の１例は、液相中で
のクラウス反応によって二酸化硫黄含有ガス流と硫化水
素含有ガス流とを一緒に反応させて、そのガス流からの
脱硫を行うことにある。前記方法のそのような応用の１
例としては、天然ガス精製工業において使用されるクラ
ウス反応器からの排ガス処理がある。
【００９４】クラウス反応器内では、硫化水素と二酸化
硫黄が、通常ボーキサイトから成る固定触媒床上で約６
００℃以上の高温で、一緒に反応する。そのような反応
のための二酸化硫黄は、通常、供給ガス流中に含有され
る硫化水素を一部酸化することによって生成する。その
プロセスは、９５％以上の効率で硫化水素の除去と、液
体の硫黄を生産する。しかしながら、その操作から生じ
る排ガスは低濃度ではあるがＨ2ＳおよびＳＯ2を含有
し、その濃度はなお、環境廃棄できないほど高いもので
あり、排ガス洗浄ユニットが必要な場合が多い。
【００９５】その排ガス流を本発明の１実施態様で処理
して、そのガス流からほぼ全量の硫化水素および二酸化
硫黄を除去し、精製されたガス流を環境に放出できるよ
うにすることができる。その方法には、２段階の操作が
関与し、その操作では、液媒体中において排ガス流中の
硫化水素との反応によってほぼ全量の二酸化硫黄が先ず
除去される。その液媒体は水性媒体であり、第一反応器
内でその中に設けられたインペラーと側板との組合せを
用いて、ガスを液相に中分散させる。インペラーと側板
との組合せによって、ガス同士およびガスと液相とを非
常に効率よく接触させて、二酸化硫黄と硫化水素を反応
させて硫黄を生成させる。液相には、米国特許第４４４
２０８３号に記載のような、その反応に適した触媒材料
を含有させることができる。
【００９６】二酸化硫黄の濃度は化学量論量未満である
ことが好ましく、その濃度は、その二酸化硫黄と反応す
る硫化水素の割合とともに、この方法により排ガス中で
急速かつ効果的に低下する。この反応から得られる副生
成物である硫黄は、本明細書の他の箇所に詳述するよう
に、液相から浮揚等の方法で除去することができる。
【００９７】液相中における二酸化硫黄と硫化水素の硫
黄への変換の速度は、硫化水素と二酸化硫黄の吸収速度
に依存すると考えられ、そして通常そうである。ガスの
剪断および液相・ガス相の攪拌が高度に行われる本発明
で用いるインペラーと側板の組合せによって、ガスの物
質移動が非常に効率よく進行する。一旦液相中に分配さ
れると、混合ガスが個々のガスを形成して、それによっ
て相互作用と反応を起こして硫責を生成することができ
る。
【００９８】水性系中において起る種々の反応は、次の
ように表わされる： （ａ）吸収：
【００９９】
【化３】２Ｈ2Ｓ（気相）→２Ｈ2Ｓ（水相） ＳＯ2（気相）→ＳＯ2（水相） （ｂ）イオン化：
【０１００】
【化４】２Ｈ2Ｓ（水相）→２ＨＳー＋２Ｈ+ ＳＯ2（水相）＋Ｈ2Ｏ→ＨＳＯ3 ー＋Ｈ+ （ｃ）酸化および還元：
【０１０１】
【化５】ＨＳＯ3 ー＋４ｅ＋５Ｈ+→Ｓ＋３Ｈ2Ｏ ２ＨＳー→２Ｓ＋２Ｈ+＋４ｅ （ｄ）全体で：
【０１０２】
【化６】２Ｈ2Ｓ＋ＳＯ2→３Ｓ＋２Ｈ2Ｏ イオン化工程は水溶液相の採用により促進される。ＨＳ
ーの溶解度はｐＨの上昇と共に急速に増大してｐＨ８に
おいて最大レベルとなり、一方ＨＳＯ3 ーの溶解度はｐＨ
２において最大レベルと急速に増大するが、ｐＨは約７
を超えると急速に下降する。ＨＳーおよびＨＳＯ3 ーの最
大濃度はｐＨ約６．５において起る。しかしながら、従
来の研究では、硫黄の製造のために最も有効なｐＨ領域
は約３から約５．５の間にあると示唆していた。約１．
５ないし約８．５のｐＨ範囲が採用されうる。米国特許
第３，９１１，０９３中に示唆されているように、反応
中のｐＨを一定に保つために、そしてイオン化反応を促
進するために、リン酸とリン酸二水素カリとの混合物の
ようなリン酸塩バッファーを添加してもよい。リン酸ト
リクレジルおよび液体硫黄のような、他の液体媒体もこ
のようなプロセスを実施するために使用しうる。
【０１０３】この液相反応のためには室温と大気圧の条
件が効果的に採用しうるが、水溶液系に対しては、たと
えば、約５℃から約８０℃もしくは更に高温のような、
広い反応温度範囲を使用できる。
【０１０４】硫化水素の残余量を含む脱二酸化硫黄排ガ
ス流は、ついで本明細書中に記したようなインペラーと
側板の組合せを同様に内蔵する第２の反応器へ、水性の
触媒媒体と共に送られ、そこでその硫化水素は、上記し
たように、酸化されて硫黄になる。前述したように、存
在するかもしれないメルカプタン類および他の有機サル
ファイド類は硫黄の上に吸着される。清浄化されたガス
流は、第２の反応器から排出される。このようなやりか
たで二酸化硫黄および有機サルファイド類を除去するこ
とで、高価な装置であるハイドロトリーター（ｈｙｄｒ
ｏｔｒｅａｔｅｒ）を使用する必要性が回避される。
【０１０５】後者の手段は硫化水素を含むガス流に使用
しうる。その場合、硫化水素の一部分をはじめに酸化し
て二酸化硫黄となし、残余の流れをついで液体クラウス
（Ｃｌａｕｓ）反応を行わせて実質的に二酸化硫黄を除
去し、次いで残余の流れを硫化水素除去プロセスに処す
る。
【０１０６】このような２段階処理プロセスは、プロセ
スの各ステップにおいて採用される特定の気液接触手段
に関係なく、ガス流からの硫化水素の除去に適用可能で
あり、化学製品にかかる全体としての正味のコストを節
約するための新しい手段である。したがって、本発明の
他の実施態様として、ガス流中の硫化水素の一部を酸化
してそれから二酸化硫黄を生成させる生共に、硫化水素
の化学量論量を越える量を含む酸化されたガス流を生成
させ；その酸化されたガス流中の実質的にすべての二酸
化硫黄をその酸化されたガス流中に残っている硫化水素
と液相中で反応させて、その液相中にそれらから硫黄性
物質を生成させる共に、硫化水素量の減少した後続のガ
ス流をつくり；液相中においてこの後続ガス流中に残っ
ている実質的にすべての硫化水素を酸化してそれから硫
黄性物質を生成させ；そして実質的にガス状の硫黄化合
物を含まないガス流を排気させることを特徴とする、硫
化水素を含有するガス流から硫化水素を除去する方法が
提供される。このような手段の採用により、はじめのガ
ス流が直接水性触媒系によって処理される方法にくらべ
て、硫化水素の酸化を行なうのに必要となるキレート剤
の量が著しく低減される。
【０１０７】本発明の別の応用は、反応器中の石灰の懸
濁物中に二酸化炭素を導入するためのインペラー・側板
組合せ利用による、石灰懸濁物の炭酸化による沈降性炭
酸カルシウムの製造である。インペラーと側板の組合せ
によって生じる攪拌と循環により石灰は懸濁状態に保た
れている。この方法によって、微粉末炭酸カルシウム
（白亜；ｗｈｉｔｉｎｇ）が得られ、これはなかんずく
紙塗装およびプラスチック工業の分野で有用な、高付加
価値製品である。
【０１０８】本発明の更に別の使用例は、二酸化硫黄を
含有するガス流、たとえば上記のような石灰の炭酸化で
の使用が意図されており、かつ二酸化硫黄で汚染されて
いる二酸化炭素含有ガス流からの二酸化硫黄の選択的除
去を行なわせるために用いることである。多くの用途に
おいて、微粉末炭酸カルシウムは、その不溶性成分含量
が０．２重量％以下であることが要求される。本明細書
の別のところに記載されているように、二酸化硫黄の最
初の除去のために、粉砕された炭酸カルシウムを採用し
てもよい。
【０１０９】たとえば硫化水素、二酸化硫黄またはそれ
らの混合物のような酸性ガスをスクラッビングする系に
おいて、ｐＨを維持する目的で、そのような粉砕された
炭酸カルシウムまたは石灰石も本発明方法で使用でき
る。たとえば、硫化水素と二酸化硫黄の混合物にっいて
は、本明細書の別のところに記載されているように、た
とえば鉄キレート触媒溶液中で、硫化水素は酸化により
硫黄になって除去され、一方二酸化硫黄は炭酸カルシウ
ムによりガス流からスクラッビングされる。
【０１１０】このような手段によって製造された元素状
硫黄は、浮遊選別法によって、生成した炭酸カルシウム
懸濁物から選択的に分離されうる。しかしながら、石灰
石スラリー、それは結果的には硫酸カルシウムまたは石
膏プラス硫黄として除かれるようになるのであるが、焼
却灰に加えるか、たとえば土質改良剤のようなカルシウ
ムと硫黄の補給用に農業で使用することもできるし、あ
るいは埋立て地用として廃棄してもよい。
【０１１１】特に上記したようなガス流からのガス状成
分の除去以外にも、インペラーと側板の組合せの採用、
及びインペラーの先端速度と側板を通過するガス速度指
数、および／またはＥＳＩおよびＳＥＩ値といった運転
のパラメータを採用する本発明の手段は、ガス相の液相
中への分配が所望され、かつガス相と液相との密接な接
触が要求される他の例においても用いられる。
【０１１２】たとえば、ＢＯＤおよびＣＯＤの両者を含
め、液相中の好ましからざる溶解成分を、ガス流中に含
まれる酸素、オゾンまたは二酸化塩素による酸化によっ
て除去し、かつ上記したようなやりかたで高剪断に従わ
せるような廃水処理において使用できる。別の方法とし
て、硫化水素は液体媒体から除去することができる。た
とえば、以下に詳記するように、硫化水素を汚水（ｓｏ
ｕｒ ｗａｔｅｒ）または液状硫黄からストリッピング
することができる。
【０１１３】本発明のパルプおよび紙工業分野での応用
は、白液、緑液または黒液の成分の酸化および／または
ストリッピングである。白液は、木材チップから木質パ
ルプを形成する際に使用する硫化ソーダと苛性ソーダの
溶液である。このような物質の酸化は、本明細書中に記
載の手段を用いて、パルプ液中に酸化ガス流を分散する
ことにより達成しうる。
【０１１４】本発明における液相中へのガス相の分散
と、ガス相及び液相の成分間の所望の反応や相互作用を
行わせるために他の成分と組合せることができる。上記
したように、そのような追加成分は、ガス成分間の反応
を促進する液相中に溶解した触媒からなる。
【０１１５】他の例は、インペラーと側板の組合せによ
る高剪断下におかれたガスと、本明細書中に記載のプロ
セス条件を用いる水性流れからの揮発性有機化合物（以
下ＶＯＣ類と記す）および半揮発性有機化合物の除去で
ある。
【０１１６】この方法においては、酸素もしくは空気の
ような酸素含有ガスを、できれば加圧下に一緒に供給す
る３ないし４の独立したインペラーシステムよりなる多
段ユニットが使用できる。ＶＯＣ類を除去するための被
処理水が一連の接触器の一端から導入され、処理されて
のち、他端から排出される。各接触段階において、ＶＯ
Ｃ類は水溶液相からストリップされる。濃縮されたＶＯ
Ｃ類は、ＶＯＣ類の酸化、たとえば酸素またはオゾンに
よる二酸化炭素への酸化のための触媒と接触して通過さ
せられ、外部の同様な酸化生成物とともにストリッピン
グ操作にかけられる。他の方法としては、ＶＯＣ類は回
収されてもよい。
【０１１７】もし望ましければ、接触器内の液の循環
は、各接触セル内の液の滞留時間を合理的なものとし、
かつ良好なガス−液の接触が達成できるように、一連の
オーバーフローおよびアンダーフロー用のせきを設けて
制御できる。液の流速は、汚染のレベルおよびアクテイ
ビテイに応じて広い範囲にわたって変更できる。
【０１１８】本明細書中に記載する方法の使用例のいく
つかにおいては、ガス−液接触器の内部を、たとえば水
溶液系において１００℃以上の温度が用いられるとき
は、加圧下に運転することが望ましい。
【０１１９】しかしながら、ガス−液接触器の上部密閉
部を通って装置モータへと通じるインペラーのための回
転ドライブシャフト間の適切なシールを確保するには問
題が生じる。この困難性は、ガス−液接触器の内部に位
置する水圧式または空気圧式駆動モータと、ガス−液接
触器の外部からモータへとスタティックシールを通して
流体を運ぶチューブを使用することにより克服しうる。
そのようなスタティックシールの方がドライブシャフト
に要求されるダイナミックシールよりも、ずっと容易に
維持できる。
【０１２０】加うるに、電気的に駆動されるモータの代
りに水圧式または空気圧式駆動モータを使用すること
は、密閉部内に置かれた駆動モータにとって、特に電気
的スパークによって発火するおそれのある可燃性ガスが
存在する場合、安全性を確保することになる。
【０１２１】本発明が提供するインペラーと側板の組合
せの他の応用は、液状硫黄およびアスファルトのような
粘稠な液体の処理を含んでいる。そのような処理は、単
に容器の中の粘稠な液体を循環し、その粘稠液から吸収
されている気体をストリッピングし、および／またはそ
の粘稠液中にガス状成分を移行させることを含むことが
できる。これらの後者のやりかたにおいて使用される運
転のパラメータやインペラーと側板の組合せの物理的構
造は、本明細書中に記述したような、水溶性および他の
低粘度媒体の場合に使用されているものと異なるもので
あってよいし、あるいは同じであってもよい。
【０１２２】したがって、本発明の他の態様は、それを
通して多数の孔が形成されている側板で囲まれた、多数
のブレードからなる回転インペラーを粘稠液の全体中に
浸し、その粘稠液全体から液相を抜き出し、その液相を
側板の孔を通して流して粘稠液全体の循環を起させるの
に充分な速度でインペラーを実質的に垂直軸のまわりを
回転させると共に、粘稠液から吸収されている成分を追
い出し、および／またはガス状成分をその粘稠液に移行
させることからなる粘稠液の処理法を提供する。
【０１２３】液状硫黄は、クラウス法による石油精製ま
たはサワーガス流から硫化水素を除去する際の副生物で
あリ、この方法において硫化水素は二酸化硫黄と反応さ
せられる。硫化水素はある程度液状硫黄中に可溶であ
り、通常約５０ないし３００ｐｐｍの少量の未転化硫化
水素はクラウス法の過程で液状硫黄中に溶解状態にな
る。このような溶解硫化水素はその硫黄と反応性を有
し、ポリ硫化水素を生成して平衡状態になる。
【０１２４】液状硫黄中に含まれているポリ硫化水素の
分解によって生成する硫化水素の遅い拡散の結果、その
液状硫黄を輸送するのに使用されるタンク車の上部空間
において硫化水素の濃度が増加し、しばしば致死ないし
は爆発性のレベルに達するようになる。その液状硫黄の
処理の際、その硫化水素の大部分が放散されて取り扱い
の問題が生じる。いくらかの硫化水素はポリ硫化水素と
共にその固体硫黄製品中にトラップされたまま残る。ポ
リ硫化水素は時間の経過と共にしだいに分解して硫黄と
硫化水素になる。その結果、その固体硫黄からその硫化
水素がゆっくりと拡散して出てくるので、硫化水素の悪
臭が貯蔵サイト、輸送中、そして製品を消費者が受けと
ったのち数週間たっても検出することができる。
【０１２５】溶解している硫化水素を除去するため、液
状硫責を脱ガスする種々の提案がされている。しかしこ
れらのプロセスはコストが高いか及び／又は効率がよく
ない。
【０１２６】本発明によれば、側板に囲まれたインペラ
ーを液状硫黄の循環を起させるのに使用することがで
き、そのインペラーと側板による液状硫黄の攪拌の結果
起きる対流によって液状硫黄の脱ガスを助けることにな
る。その際硫化水素を含有する製品ガス流は、上述のよ
うに水性触媒系内で酸化的転換によってさらに処理され
て硫黄に変えられる。
【０１２７】さらに、この側板−インペラーは、例えば
空気又は酸素のような酸化性のガスを液状硫黄に導入す
るために用いることができる。これによって、酸素又は
二酸化硫黄などの酸化性ガスの高水準の物質移動及び、
側板−インペラーの組合せを用いることにより達成され
る攪拌の結果として、硫化水素のストリッピング、試薬
を用いあるいは用いずして行う硫化水素の硫黄への酸
化、及びポリ硫化水素の硫黄への酸化による硫化水素及
びポリ硫化水素の除去のための組合せ操作を生ぜしめ
る。好ましくは液状硫黄は、これから硫化水素及びポリ
硫化水素を完全に除去することができるようにするガス
の分配によって、酸素あるいは他の酸化性ガスで飽和さ
れる。この方法で液状硫黄から硫化水素及びポリ硫化水
素を除去することによって、これらから製造される液状
および固体硫黄に関する従来技術の取扱い上の問題は克
服される。
【０１２８】上述のように、インペラーと側板との組合
せを用いて処理できる他の粘稠な液体は液状アスファル
トである。アスファルトから放出される揮発性化合物の
ある種のものが、とくに広い面積が大気に曝される舗装
作業中に、人間の健康に有害ではないかということに関
心が表明されてきた。さらに、自動車のタイヤから得ら
れる物質を含むプラストマーやエラストマーのような重
合性物質を加えることによってアスファルトの性質を変
えることはあたりまえのことになっている。このような
処理プロセスにおいて、ある場合には架橋を促進するた
めにアスファルトに硫黄が加えられ、そして、硫化水素
が大気に放出される可能性がある。
【０１２９】アスファルトに酸素を加えると、より固
い、粘度を増した製品ができやすいが、また耐老化性を
失わせる傾向もある、したがってこのやり方は、一般
に、屋根ふき材料の製造に使用するアスファルトに限ら
れてきた。
【０１３０】液状アスファルトの酸化は、臭気のある及
び／又は揮発性の成分をアスファルトから揮散させるた
めに窒素又は炭酸ガスのような不活性ガスを用いること
によって避けられ、これによって舗装時のこのような成
分の放出を減少させ、及び／又はその特性を改善する。
不活性ガスの他のソースとしては、アスファルトから望
ましくない成分を揮散させるために使用できる可能性の
ある燃焼エンジンからの排気がある。
【０１３１】加えて、アスファルトの性質を変えるた
め、例えば固くするために、酸素、酸素富化空気、又は
空気のような酸化性ガスでアスファルトを処理すること
もできる。 〈好ましい具体例の記述〉図面を参照して説明する。本
発明の一実施形態に従って提供される新規なガスー液接
触装置１０は、攪拌浮揚セルの一変形である。このガス
−液接触装置１０の設計は、ガスと液の接触を効果的に
するという目的に合うように、例えば浮揚可能な不溶相
を生成するような反応によってガス中のある成分を除去
することを意図しているが、また液相中に分散されたガ
ス相成分による水溶相成分の化学的変換にも適用でき
る。この設計は、スラリー又は懸濁液を濃厚液および脉
石又は不要液流として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る。液相物の処理に使用するよう
意図したこのような装置には適切な入口および出口ポス
トが備えられている。
【０１３２】本発明の一態様に従って構成され、ガス流
からある成分を除去するための化学的および物理的プロ
セス、例えば硫化水素の酸化的除去や上記したような他
のガス−液接触プロセスに有用である反応器１０は、外
部からハウジング１２の上部壁１６へ、さらにハウジン
グ１２の中に下方に延びた立上り管１４をもった、まわ
りを囲むハウジング１２から成る。ハウジング１２の形
は適当にきめればよいが、通常円筒形である。ハウジン
グ１２はハウジング内に含まれる液相にデッドゾーンが
できないように設計される。
【０１３３】入口管１８，２０は立上り管１４の上端に
位置するガス流を供給するための入口枝分れ管によって
立上り管と連結される。ガス流は、この例示実施態様で
は、反応器１０に供給される硫化水素を含んだガス流と
酸素を含んだガス流（空気）である。入口管１８，２０
は入口開口２２，２４を有しこれを通ってガスが流れ
る。開口は圧力降下が小さいように設計される。
【０１３４】一般にガス流の流量は、最小５０立方フィ
ート／分（約２５ｄｍ3／ｓ）より大の範囲とされ、例
えば約５０００立方フィート／分（約２５００ｄｍ3／
ｓ）を超えるが、適用するプロセスに依っては、この流
量よりはるかに高流量または低流量であってもよい。こ
のユニットを通るときの圧力降下は非常に小さく、約−
５から約＋２０インチ水柱（約−２５０ないし約５００
ｍｍ水柱）である。インペラーへのガス流量を増加する
ためにファンやブロワーを用いる大型ユニットにおいて
は、圧力降下はより大になる。
【０１３５】シャフト２６は容器１０の中に延びてい
て、立上り管１４の下端の下部に備えっけられたインペ
ラー２８を有している。シャフト２６を回転させるため
のモーター３０が設けられている。図においては、１個
のインペラーを有する装置１０を示してあるが、２個以
上のインペラーを備えてもよく、したがって同一の閉鎖
タンク内で２つ以上の酸化性反応（または他の化学的あ
るいは物理的プロセス）領域を設けることができる。前
述の反応器へのガス流量は、一個のインペラー当りのも
のを表わす。
【０１３６】インペラー２８は、放射状に延びるブレー
ド３２の複数個から成る。
【０１３７】このブレードの数は変えることができ、一
般には少なくとも４個が用いられ、各ブレードはお互い
に等角度の間隔で離れている。インペラーは、垂直に伸
びているブレード３２をもって図示されているが、ブレ
ード３２は他の角度であってもよい。
【０１３８】一般に立上り管１４はインペラー２８の直
径に関連した直径寸法をもち、立上り管の直径のインペ
ラーの夫に対する比率は約１：１から約２：１である。
しかし、もしもインペラーが立上り管の下に設けられる
のであればその比率はより小さくてよい。インペラーの
高さは、一般にその直径との比で約１：１に相当する高
さであるが、その比は約０．３：１ないし約３：１に変
わり得る。回転インペラー２８の動きによって立上り管
１４を通ってガスが下方に流れこみ、かつ液相がインペ
ラーに巻き込まれるにしたがって、ガスと液の流れの作
用と回転する運動が、立上り管およびインペラー２８の
領域に液相の渦を生じさせる。これとはちがって、ガス
がインペラーの下方に導入され、インペラーの作用によ
って側板の内側に吸い込ませることもできる。
【０１３９】側板を備えたインペラー２８の投影された
断面面積の、セルの断面面積に対する比率は、広く変え
ることができ、そしてしばしば従来の攪拌浮揚セルにお
けるものよりも小であるが、大であることもあり得る。
何故ならば本反応が少量の反応媒体に限定され、さらに
装置１０が適用される最終の使用状態によって決定され
るからである。その比率は約１：２の小ささである。し
かし、例えば硫黄の浮揚のように、生成物の追加の処理
操作が効率的に行われるために必要とされるときは、そ
の比率は一般に高くなる。
【０１４０】インペラー２８の他の機能は、側板の内部
の液媒体内に導入したガスを泡として分布させることで
ある。これは液およびガスに剪断力を及ばして泡を形成
する、インペラー２８の回転によってなしとげられ、そ
の泡の大きさの分布は、最大のもので直径約１／４イン
チ（５ｍｍ）より大きくない比較的広い巾を有する。
【０１４１】ガスの泡を形成するための充分な剪断力を
決める決定的パラメーターは、ブレード３２の先端速度
である。硫化水素を充分に除去する（９９．９９％以
上）ために必要とするブレード先端速度は、少なくとも
約３５０インチ／秒、好ましくは少なくとも約５００か
ら７００インチ／秒、またはそれ以上である。このブレ
ード先端速度は、従来の攪拌浮揚セルで通常用いられて
いる最大約２７５インチ／秒よりはるかに大きい。
【０１４２】インペラー２８は、円筒状の固定された側
板３４に囲まれていて、その側板にはその壁を通る一様
に配列された円形の孔３６がある。この側板３４は、一
般にその直径が立上り管１４より僅かに大きい。図示の
実施態様では、側板３４は直円筒で固定しているが、こ
の側板３４は別な形もとり得る。例えば、側板３４に傾
斜をつけることができ、それにつれてインペラーにも所
望により傾斜をつけることができる。さらに、もし必要
なら側板３４は回転させることもできる。この場合は通
常、インペラー２８とは逆の方向に回転させる。さら
に、側板は立上り管１４とは離れた部材として図示され
ているが、もし必要なら、側板３４を立上り管の延長と
して設けることもできる。
【０１４３】さらに、側板にある孔３６は、この構造が
都合がよいから円形に画かれているが、別な幾何学的形
状例えば４角形、長方形又は６角形であってもよい。さ
らにすべての孔３６が同形で同じ大きさである必要もな
い。
【０１４４】この側板３４は、この設備において多種の
機能を果している。すなわち、側板３４は、ガスがイン
ペラー２８をバイパスするのを防ぎ、ガスの導入に必要
とする液中の渦の形成を助け、剪断を行うことと追加の
剪断を付与することを助け、そしてガス−液混合物を規
制してその結果、インペラー２８によって生成した乱流
を保つのである。このインペラーと側板の組合せの効果
は、側板３４の内部壁に備えられる一連の細長いバッフ
ル、このバッフルは好ましくは側板の孔の底端から上部
端まで垂直に伸びているもの、を使用することによって
強めることができる。ガス−液混合物は、側板にある孔
３６を通り、これと接触して流れ、そしてガスの泡をさ
らに剪断し、ガス相と液相とをより密に接触させる結果
となる。
【０１４５】側板３４は、上述の機能を与え、かつ促進
するために、インペラーのブレード３２の先端から僅か
しか離れていないところにおかれる。一般に、側板３４
の直径のインペラー２８の直径に対する割合は、約３：
１から約１．１：１で好ましくは約１．５：１である。
【０１４６】側板とインペラーの直径との関係は、すで
に論じたＥＳＩおよびＳＥＩ指数によってさらに特定化
することができる。従来の攪拌浮揚セルにおける側板と
は対照的に、孔３６は一般に数は多く、直径は小さい、
これは、スリットのような縦横比の大きい孔を用いて同
じ効果が得られるけれども、剪断のための増大した面積
を与えるためである。このように円形の孔が採用される
時は、孔３６は、一般に側板の壁全体にわたって均等に
分布され、通常は同じ大きさである。孔３６の相当直径
は、往々にして約１インチ（２５ｍｍ）よりも小さく、
一般には閉塞しない程度でできるだけ小さくすべきであ
り、これを通る必要量のガス流れを確保するために、好
ましくは約３／８インチから約５／８インチ（約１０ｍ
ｍから約１５ｍｍ）である。孔３６が非円形であり、縦
横比が約１である時は、各々の孔の面積は、一般に約１
インチ（２５ｍｍ）の、好ましくは約３／８から約５／
８インチ（約１０から約１５ｍｍ）の相当直径を持つ円
形の孔の面積よりも小さい。この孔は、鋭い（とがっ
た）コーナーを有し、孔を通り端部に接触するガス泡の
剪断を促進する。
【０１４７】孔３６の寸法は、これを通過するガスの流
量が大気圧下で側板の孔１ヶ当り約０．０２ポンド／分
より少なく、一般には約０．００４ポンド／分まで許容
するような大きさとする。前に述べように、ガスの流量
はこのユニットの能力の上限かそれに近いところでより
大きくすることができる。好ましくは、側板の孔を通過
するガス流量は、側板の孔１ヶ当り約０．００５から約
０．００７ポンド／分である。上述のように、一般にガ
ス速度指数は、側板の孔１ヶ当り少なくとも約１８／
秒、好ましくは少なくとも約２４／秒、より好ましくは
少なくとも約３０／秒である。
【０１４８】側板３４は、インペラー２８の高さに対し
て下方に延びて示されている。側板３４は所望によりイ
ンペラー２８の高さの下部まで延ばすことも、又は高さ
一杯よりも小さくすることができる。
【０１４９】更に、例示の実施態様において、インペラ
ー２８は、反応装置１０の底壁からインペラー２８の直
径の約半分に相当するだけ離れて位置している。この寸
法は、インペラーの直径を基準とする割合で約０．２
５：１以下から約１：１又はそれ以上まで可能である。
この底壁からのインペラー２８までの隙間は、反応器中
の全体の液から液相をインペラー２８と側板３４との間
の領域に吸いこませる。所望により、インペラーの下端
から液相の部分まで延びる通水管を設けて、液体をイン
ペラーの領域中に導くようにしても良い。
【０１５０】ガス類を泡の形で分配し、かつ、側板３４
内部の鉄キレート溶液と接触させ、孔３６を通過する際
に泡に剪断を与えることによって、迅速な物質移動が起
こり、そして硫化水素は迅速に酸化されて硫黄になる。
反応は、大部分はインペラー２８及び側板３４に近い領
域で起き、硫黄と硫化水素が除去されたガスの泡を生じ
る。
【０１５１】硫責粒子は、最初に激しく動く反応媒体中
に懸濁しているが、硫化水素が除去されたガスの泡によ
って浮揚させることができる大きさにまで反応媒体中で
成長する。硫黄粒子が直径約１０から５０ミクロンの範
囲になると、粒子はガスの泡の界面層を貰通するに充分
な慣性を得て、上方向に流れる硫化水素が除去されたガ
スの泡によって浮揚させられる。
【０１５２】メルカプタン、二硫化物のような硫化水素
含有ガス流中の他の悪臭を有する成分や、プトレッセン
ス（ｐｕｔｒｅｓｃｅｎｃｅ）やカダベリン（ｃａｄａ
ｖｅｒｅｎｅ）のような悪臭を有する窒素化合物も、硫
黄粒子上への吸着によって除去できる。
【０１５３】水溶性反応媒体の表面に、浮揚した硫黄が
フロス３８としてたまり、そして硫化水素が除去された
ガスの泡は反応媒体４２の上方のガス雰囲気４０に入
る。フロス３８の存在は、反応媒体のエアロゾルが雰囲
気４０に飛沫同伴するのを阻げる傾向にある。
【０１５４】硫化水素が除去されたガス流の出口４４
は、上蓋１６に設けられ、反応器１２から処理ガス流を
外へ流出させる。エアロゾルの飛沫同伴を更に防止する
ために、反応器中の液面の上部に硫黄を担ったフロス３
８の厚さよりも高くなるように側壁が設けられている。
翼車４６は、硫黄を担ったフロス３８と関連して作動で
きるように反応器１２の端近くに設けられ、反応媒体４
２の表面から硫黄を担ったフロス３８をすくい取って反
応器１２の両側に設けられた収集用ボックス（ｌａｕｎ
ｄｅｒ）４８に送る。すくい取られた硫黄は断続的に、
又は連続的に収集用ボックス４８から取り出されて更に
処理される。
【０１５５】硫黄は反応媒体中に約５から３０重量％の
硫黄を含むフロスの形で得られる。硫黄は比較的狭い範
囲の粒子サイズの粒子の形で得られるので、同伴した反
応媒体から簡単に分離され、この反応媒体は反応装置１
０にもどされる。
【０１５６】ガス−液接触装置１０は、非常にコンパク
トなもので、硫化水素を含むガス流から硫化水素を迅速
かつ効率良く除去する。そのようなガス流は、広い濃度
範囲の硫化水素を含有していても良い。この装置のコン
パクト性は、従来の硫化水素除去システムと比較したと
き、投資コスト及び運転コストの両方の点でかなりの経
済性をもたらす。
【０１５７】米国特許第３，９９３，５６３号には、こ
こに記載された一般的なタイプのガス吸収、混合装置が
開示されている。この引例中には、記載された装置にと
って、より大きいガス−液の混合作用を得ようとしてロ
ータの速度を上げるときは、充分なガス流入を得るため
にスタンドパイプ内にバッフルを設ける必要があること
を示している。本発明においては、その明細書記載から
明らかなように、そのようなバッフルは不要である。
【０１５８】しかし、大容量のガスを処理するために設
計された大容量の装置においては、容器内の液媒体の表
面を静かにするために、インペラーと側板の組合せたも
のの上に円錐形の穴あきフード構造物を設けることが望
ましい。
【０１５９】
【実施例】実施例１ 図１に構成図として示すようなパイロットプラント装置
を建設し、硫化水素含有ガス流中の硫化水素の除去効率
を調べた。
【０１６０】タンクの全液体容量は１３５Ｌ．であっ
た。スタンドパイプの内径は７ １／２インチ．（１９
ｃｍ）、６箇のブレードを持つインペラーは直径５ １
／２インチ（１４ｃｍ）、高さ６ １／２インチ．（１
６ｃｍ）で、タンクの底から２１／４インチ．（５．７
ｃｍ）の所に設けられた。
【０１６１】このパイロツトプラント装置は、標準のフ
ロス浮揚分散器（ｄｉｓｐｅｎｓｅｒ）とインペラーの
組合せを取り付けたものであるが、これに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
ム錯体と、０．０５モル／Ｌの重炭酸ナトリウムを含む
１１０Ｌの水溶液をチャージした。水性媒体のｐＨは
８．５であった。分散器は、外径１２インチ．（３０ｃ
ｍ）で、高さ５ １／４インチ．（１４．６ｃｍ）、厚
さ３／４インチ．（１．９ｃｍ）の固定された円筒から
なり、これに各直径が１．２５インチ．（３．８ｃｍ）
の円形の孔を４８個形成し、その合計の円周長さは１８
８インチとした。
【０１６２】硫化水素の４０００容量ｐｐｍを含む空気
が、室温で８３５Ｌ／分の速度でスタンドパイプを通し
て装置に送られ、一方、水性媒体中のインペラーは、ブ
レード先端速度が約２１１インチ．／秒（５．４ｍ／
ｓ）に相当する７３３ｒｐｍで回転させた。分散器の孔
を通るガス速度指数は分散器の孔当り１秒当り１１．７
であった（ガス流量は０．０５ポンド／分／１個の
孔）。１．５時間のテスト期間で、ガス流から９９．５
％の硫化水素が除去され、ガス流中に残存するＨ2Ｓ量
は２０ｐｐｍであった。硫黄が生成し、水溶液の表面上
にフロスとして現われ、これを翼車を用いて表面からか
き取った。ガス流からの硫化水素の除去とその際生産さ
れた硫黄の回収を同時に達成できた。
【０１６３】試験期間中、水溶液のｐＨは８．３に下が
ったが、この期問中アルカリの追加は行なわなかった。
更に、この試験期間中触媒の追加も行なわなかった。実施例２ 実施例１の手順を、インペラーの回転数を高め、かつ、
高いガス流量で繰返した。
【０１６４】容量で４０００ｐｐｍの硫化水素を含む空
気を、スタンドパイプを通して室温で９９５Ｌ／分の流
量で装置に送り、水性媒体中のインペラーを１７７２ｒ
ｐｍで回転させた。これは約５１０インチ．／秒（１３
ｍ／ｓ）のブレード先端速度に相当する。分散器の孔を
通るガス速度指数は、分散器の孔当り、秒当り１３．７
であった。（ガス流量は０．０６ポンド／分／孔）。２
時間の試験期間で、ガス流から９９．７％の硫化水素が
除かれ、Ｈ2Ｓ残量は１１ｐｐｍであった。硫黄が生成
し、水溶液の表面にフロスとして出現し、このものは表
面からかき取られた。ガス流からの硫化水素の除去と、
その際生産された硫黄の回収を同時に達成できた。
【０１６５】試験期問中、水溶液のｐＨは８．３に下が
ったが、この期間中にアルカリの追加は行なわなかっ
た。更に、この試験期間中に触媒の追加も行なわなかっ
た。実施例３ パイロットプラント装置を図２に示すように変更し、側
板とインペラーとの組合せたものを取り付けた。この装
置に０．０１６モル／Ｌのエチレンジアミンテトラ酢
酸、鉄−アンモニウム錯体と０．０５モル／Ｌの重炭酸
ナトリウムを含有する１１０Ｌの水溶液をチャージし
た。水溶液のｐＨは８．５であった。側板は、外径１２
１／４インチ．（３２．４ｃｍ）で、高さ８ １／２
インチ．（２１．６ｃｍ）、厚さ１／２インチ．（１．
３ｃｍ）の固定された円筒からなり、これに各直径が３
／８インチ．（１ｃｍ）の孔を６７０箇形成し、その合
計の円周長さは７８９インチ（２０ｍ）であった。
【０１６６】側板の内壁に、上から下まで延びる垂直バ
ッフルを正確に等間隔に１０個設けた。このバッフルの
スペース断面積は１／４インチ×１／４インチ（０．６
×０．６ｃｍ）であった。インペラーを直径が６ １／
２インチ．（１６．５ｃｍ）のものに置きかえたが、こ
れは実施例１のものより１インチ大きい。他の寸法は同
じとした。このような変更の結果、自己による体積流量
は改造前の１４立方フィート／分（３９６Ｌ／分）から
約３０立方フィート／分（８５０Ｌ／分）に増加した。
【０１６７】容量基準で４０００ｐｐｍの硫化水素を含
む空気を室温下に流量９９５Ｌ／分で、スタンドパイプ
を通して装置に供給した。一方、インペラーは水性媒体
中で１７５４ｒｐｍで回転させたが、これはブレード先
端速度で約５９７インチ．／秒（１５ｍ／ｓ）に相当す
る。側板を通過するガス速度指数は、孔１箇当り、１秒
当り３６．３であった（ガス流量は０．００４ポンド／
分／孔であった。）。２時間のテストで、硫化水素の９
９．９９８％がガス流から除去され、０．１ｐｐｍ未満
の硫化水素が残った。硫黄が生成し、水溶液の表面上に
フロスとして現われた。それは表面からかき取った。す
なわちガス流から硫化水素の除去と硫黄の回収とが同時
に行なわれた。
【０１６８】試験期間を通して、水溶性媒体のｐＨは比
較的一定の８．５であった。アルカリ又は触媒の追加は
試験期間を通して行なわなかった。
【０１６９】実施例１，２、及び３に示す結果の比較か
ら理解できるように、従来の分散器とインペラーとの構
成（実施例１及び２）を備えた攪拌浮揚セルを用いて９
９％以上の効率で硫化水素を除去することができる。こ
れは、既にカナダ国特許第１，２１２，８１９号に記載
されている。しかしながら、実施例２に示すように、従
来のセル中におけるそれよりも高いブレード先端速度を
採用することによって、中庸程度の効率の増加を達成で
きる。
【０１７０】しかし、実施例３に見られるように、記載
されている改良した側板によって、臨界的な高ガス流量
を与え、かつ、高速のブレード先端速度を用いることに
より、９９．９９％を越える効率が達成されるが、これ
は従来の改造されていないセルにおける９９．５％の効
率を包合するものであり、ガス流中における残留硫化水
素は実質的にゼロとなる。
【０１７１】以上をまとめると、実施例１，２及び３に
示されるプロセスにより、供給ガス中の４０００ｐｐｍ
のＨ2Ｓをその残存値が夫々２０ｐｐｍ，１１ｐｐｍ及
び０．１ｐｐｍ未満にまで低減させることができる。実施例４ 図１のパイロットプラント装置によりガス流中の二酸化
硫黄の除去効率の試験を行った。パイロットプラント装
置の各要素の寸法は、実施例３に記載されたものと同じ
である。
【０１７２】パイロットプラント装置に１３．２ｋｇの
ＣａＯと３４５０ｇのＭｇＳＯ4・７Ｈ2Ｏを含む水溶性
スラリーの１１０Ｌをチャージした。二酸化硫黄含有量
が異なる空気を、室温において各異なる流量でスタンド
パイプを経由してこの装置に流し、その間、水溶性スラ
リー中のインペラーを１７６０から１７７０ｒｐｍまで
変化させながら回転させた。この回転速度は、ブレード
先端速度の５９９から６０２インチ／秒．（１５．２か
ら１５．３ｍ／ｓ）に相当する。側板を通過する相当ガ
ス速度指数は、１箇の孔当り、１秒当り３１．１から１
２４．５であ，った（ガス流量は０．００３から０．０
１ポンド／分／孔）。
【０１７３】一連の１時間運転を行ない、４５分後に残
存するＳＯ2濃度を測定した。得られた結果を以下の表
Ｉに示す。
【０１７４】
【表１】 表Ｉ ガス流量 ＳＯ2濃度 ｒｐｍ （ｐｐｍｖ） （立方フィート／分） 入口*(1) 出口*(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 １２０ １０００ ５．６ １７７０ 注：１．濃度の値は約±１０％変動する。
【０１７５】２．濃度の値は約±０．２ｐｐｍ（容量基
準）変動する。 このデータからわかるように、二酸化硫黄濃度が高い場
合でさえも石灰スラリーを用いてガス流から二酸化硫黄
の高効率（＞９９．９９％）な除去が達成された。しか
し、高ガス流量の場合にのみ除去効率の低下が観察され
た。実施例５ １３．２ｋｇの破砕炭酸カルシウム、及び３４５０ｇの
ＭｇＳＯ4・７Ｈ2Ｏを含む水性スラリー１１０Ｌを用
い、実施例４と同様の方法を繰返した。
【０１７６】本例では、インペラーの回転数を、ブレー
ド先端速度の６０２〜６０４インチ／秒（１５．３〜１
５．４ｍ／ｓ）に相当するよう、１７７０〜１７７５ｒ
ｐｍとした。
【０１７７】側板を通過する相当ガス速度指数は、一孔
当たり毎秒３１．１〜１０３．８（ガス流量は一孔当た
り０．００３〜０．０１ポンド／分）であった。得られ
た結果を以下の表ＩＩに示す。
【０１７８】このデータからみられるように、破砕石灰
石スラリーを用いることにより、高いガス流量の場合に
のみ低い効率であったものの、二酸化硫黄が高い濃度に
も拘らず高い効率（＞９９．９９％）で二酸化硫黄を除
去することができた。
【０１７９】
【表２】 註：１．濃度の数値変動は凡そ±１０％。
【０１８０】２．濃度の数値変動は凡そ±０．２ｐｐｍ
ｖ、但し、最終ランでは±１ｐｐｍｖ。実施例６ 図１に示す装置に対応するベンチ式反応装置を準備し
た。実施例３に記載される触媒溶液の４Ｌを反応器にチ
ャージした。
【０１８１】ミートレンダー（食肉加工）プラントのフ
ェザークッカー（羽毛処理器）からの排出ガスを空気と
ともに反応器に供給し、触媒溶液のｐＨ、インペラー回
転数（ｒｐｍ）、反応器スタンドパイプと大気との差
圧、及び排出ガス流温度を試験期間中、監視した。
【０１８２】反応器の入出口ガス流の硫化水素、及びメ
タンチオールの濃度についてガス分析を行った。
【０１８３】個別の各種試験を行い、得られた結果を以
下の表ＩＩＩ及び表ＩＶにまとめて示す。
【０１８４】表ＩＩＩに示す試験中、１４：００時にお
ける反応器入出口ガスのメタンチオールの濃度は、各々
８、及び＜０．１ｐｐｍｖであった。
【０１８５】１７：００の反応器停止時には、触媒溶液
のｐＨは８．５であリ、また排ガスダクト内側の圧力
は、水柱−３．２インチ（約−８１．３ｍｍ）であっ
た。
【０１８６】表ＩＶに示す試験中、１２：００時におけ
る反応器入出口ガスのメタンチオールの濃度は、各々５
及び＜０．１ｐｐｍｖであった。
【０１８７】また１７：００の反応器停止時、排ガスパ
イプ内側の圧力は、水柱−５．４インチ（約−１３７．
２ｍｍ）であった。
【０１８８】表ＩＩＩに示す試験開始の約２０分後、触
媒溶液に硫黄粒子が群生し、約１時間後には触媒溶液表
面に単体硫黄のフロス層を生成した。
【０１８９】上記２回の試験運転中、反応器から触媒サ
ンプルを取り去った場合には、溶液中に硫黄が懸濁した
のみで硫黄は分離しなかった。
【０１９０】硫黄粒子の大きさは試験の進行につれて増
大した。これは反応器から分離した触媒サンプル中で、
硫黄粒子が沈降するに要する時間によって測定した。
【０１９１】
【表３】
【０１９２】
【表４】 表ＩＩＩ及び表ＩＶに示す試験結果から判るように、種
々の入口濃度の硫化水素は、出口では試験装置の検出限
界（０．１ｐｐｍｖ）以下まで減少し、また著しい異臭
のメタンチオールの濃度も、試験装置の検出限界（０．
１ｐｐｍｖ）以下まで減少し、事実、運転員による検出
レベルをも下回っていた。
【０１９３】著しい異臭の排出ガス流は、硫化水素のみ
ならず、種々の窒素化物系、及び硫黄化物系の有機化合
物を含んでいた。メタンチオールを含んだこれら化合物
は、恐らくは硫黄粒子への吸着によりガス流から分離さ
れたものでり、反応器からの出口ガス流中の検出可能な
臭気成分はアンモニアの夫のみであった。
【０１９４】この後者の観察は、反応器への入口ガス流
中の硫化水素に加うるに多数の化合物が、出口ガス流で
は検出されなかったことを示す入口及び出口ガス流のＧ
Ｃ／ＭＳによる機器分析によって確認された。実施例７ 図１に示す装置に対応するパイロツト反応装置を準備し
た。
【０１９５】直径１３インチ（３３ｃｍ）、高さ１２．
７５インチ（３２．４ｃｍ）のインペラー、孔径０．５
インチ（１２ｍｍ）の１８２４個の孔を有する外径２
３．８７インチ（６０．６ｃｍ）、高さ１３インチ（３
３ｃｍ）の側板、及び０．５インチ（１２ｍｍ）×０．
５インチ（１２ｍｍ）の断面を右する垂直バッフルが用
いられた。
【０１９６】このように変更した装置を用い、液相中に
溶解して容易に酸化可能な成分である亜硫酸ナトリウム
を使用して、酸素のガス相から液相への物質移動試験を
実施した。
【０１９７】この装置を用い、回転数９４０ｒｐｍ、ブ
レード速度６２７インチ／秒．（１６ｍ／ｓ）の条件、
及び一孔当り秒当りガス速度指数ＧＶＩ値を、各々２
８．６、６０．２及び８８．０として運転し、３回のテ
ストランを行った（表Ｖ参照）。
【０１９８】
【表５】 この方法においては、装置を最初の１０分間、亜硫酸ナ
トリウムを含ませずに運転し、所要馬力（Ｐ）、スタン
ドパイプ圧カ（△Ｐs）、ガス流量（Ｑｇ）及び運転停
止後の（液容量ＶL決定のための）静止液面レベル（Ｌ
ｇ）を測定した。
【０１９９】１．５ｋｇの亜硫酸ナトリウムを添加し、
亜硫酸ナトリウムの消費されたことを意味するゼロでな
い溶存酸素濃度が検出されるまで反応器を運転した。
【０２００】この後者の時間（ｔ）からＫＬａ、即ち、
物質移動係数が下記の関係式から決定される： △Ｃ・ＫＬａ・ＶL・ｔ＝ｋｇ酸素消費量（△Ｏ2） 但し、△Ｃはランの完了後の平衡溶存酸素レベルから決
定される。
【０２０１】△Ｃ＝Ｃ1−Ｏ 但し、Ｃ1は液相における平衡酸素濃度である。
【０２０２】３回のランが以下の表Ｖに要約されるよう
に試験された。
【０２０３】これらの結果から判るように、反応器への
種々の空気流量に対して、高いレベルの物質移動が観察
された。実施例８ この実施例は、水酸化第２鉄触媒を使用してガス流から
硫化水素の除去を例示するものである。
【０２０４】実施例３の方法を、実施例７に記載した装
置を用いて繰返し行った。ただし、０．４６５ｇ／Ｌの
鉄濃度を有する水性相を溶液中の鉄キレート成分に代え
て用いた。１１１４Ｌの水を６５℃に加熱し、０．００
８３モル／Ｌの塩化第２鉄と０．０２５モル／Ｌの水酸
化ナトリウムを上記加熱溶液に加え、同時に０．０５モ
ル／Ｌの重炭酸ナトリウムを水酸化鉄の沈澱を生成させ
るために添加した。
【０２０５】平均して１３４ｐｐｍｖの硫化水素を含み
水蒸気で飽和された空気を、４０７立方フィート／分の
平均体積ガス流量でスタンドパイプ経由で、１０時間の
間、装置内を通過させ、反応の間中、約６５℃の温度を
有する水性媒体と接触させた。観測された圧力低下（△
Ｐ）は、７．０ｈｐのパワー消費で、水柱で平均９．１
インチであった。インペラーを６４１インチ／秒（１
６．３ｍ／ｓ）のブレード先端速度に相当する平均９４
２ｒｐｍの速度で回転させた。側板を通過する平均ガス
速度指数は、毎秒１孔あたり６５．５であった。
【０２０６】得られた結果は表ＶＩに要約した。
【０２０７】
【表６】 得られた除去効率は、実施例３に報告したようなキレー
ト化した鉄を用いて達成したようには高くなかった。こ
の結果の相違は、水酸化鉄と鉄ＥＤＴＡの間の酸化電位
の相違による反応の低速化の結果に基因するものと思わ
れる。別の可能性としては、比較的大きな水酸化鉄フロ
ックが回分式沈澱操作の間に生成し、反応のための触媒
としての作用に利用される鉄分の低下が考えられる。し
かしながら、硫化水素の充分な程度の除去を達成するた
めに水酸化鉄を使用することは、従来は可能ではなかっ
た。酸化法により製造された硫黄は微粒子形状であり、
かつ赤褐色であった。これは硫黄粒子上への水酸化鉄の
吸着を暗示している。実施例９ 実施例３の装置を用いたことを除いて実施例８の方法を
繰返した。１１０Ｌの水に０．００９０モル／Ｌの塩化
第２鉄、０．０２７モル／ＬのＮａＯＨおよび０．０５
モル／ＬのＮａＨＣＯ3を添加し、水溶液相中に０．５
ｇ／ＬのＦｅ量の水酸化鉄の沈澱を生じせしめた。硫化
水素の変化させた量を含む空気を５０立方フィート／分
（１４１６Ｌ／分）のガス流量（容量）で４時間の間、
装置内を通過させた。インペラーを、平均インペラー先
端速度として５９９インチ／秒（１５．２ｍ／秒）に相
当する速度で回転させた。側板を通過する平均ガス速度
指数は、毎秒１孔あたり５１．９であった。
【０２０８】得られた結果を次の表ＶＩＩに要約した。
【０２０９】
【表７】 表ＶＩＩ ─────────────────────────────────── 時刻 ｐＨ Ｈ2Ｓ入 Ｈ2Ｓ出 （ｐｐｍ） （ｐｐｍ） ─────────────────────────────────── １：３０ｐｍ （スタート，Ｔ＝９℃） ２：００ １０．００ １６０ ０ ２：３０ ９．８３ ２１０ ２ ３：００ ９．７２ １８０ ２ ３：３０ ９．６５ １６０ ４ ４：００ ９．６２ １７０ ４ （増加したＨ2Ｓ入） ４：３０（Ｔ＝１７℃） ９．５５ ４５０ ８ ５：００ ９．５２ ４５０ ９ ５：３０ ９．５２ ４５０ １０ ───────────────────────────────────実施例１０ 実施例９の方法を、酸化のための水酸化鉄を塩化第２鉄
から硫化第２鉄に代えて調整した点を除いて同様に繰返
した。この実施例においては、０．００４５モル／Ｌの
Ｆｅ2（ＳＯ4）3，０．０２７モル／ＬのＮａＯＨおよ
び０．０５モル／ＬのＮａＨＣＯ3を１１０Ｌの水に添
加して、再び０．５ｇ／ＬのＦｅを含む水性媒体を生成
させた。
【０２１０】硫化水素の変化させた量を含む空気を、５
０立方フィート／分（１４１６Ｌ／分）の容積ガス流量
で５時間の間装置を通過させた。インペラーは５９９イ
ンチ／秒（１５．２ｍ／秒）の平均インペラー先端速度
に相当する速度で回転させた。側板を通過するガス速度
指数は毎秒１孔あたり６５．５であった。
【０２１１】得られた結果を表ＶＩＩＩに要約した。
【０２１２】
【表８】 表ＶＩＩＩ ─────────────────────────────────── 時刻 ｐＨ Ｈ2Ｓ入 Ｈ2Ｓ出 （ppmv） （ppmv） ─────────────────────────────────── １１：３０ １０．２４ １２：００ ９．７４ ５００ ３ １２：３０ ９．４８ ６００ ５ １３：００ ９．４３ ６００ ７ １３：３０ ９．３６ ５５０ ８ （増加したＨ2Ｓ入） １４：００ ９．１０ １５５０ ２５ １４：３０ ９．１９ １１００ １６ １５：００ ９．１９ １１５０ ９ １５：３０ ９．１４ １１５０ １９ （減少したＨ2Ｓ入） １６：００ ９．２０ ５５０ ８ １６：３０ ９．１３ ５５０ ９ ─────────────────────────────────── 実施例９および１０において、実施例８におけるよりも
高い除去効率が観察された。実施例９および１０におい
て採用した低い温度で製造した硫黄は、実施例８とは対
照的に水酸化鉄で被覆されていなかった。実施例１１ 液体クラウス（ｃｌａｕｓ）法によってガス流から二酸
化硫黄と硫化水素除去の可能性を試験するために、実験
装置を組立てた。実験装置は、二つのインペラー、側板
の組合せを使用する前記ＵＳＳＮ７０９，１５８に記載
されたものである。二酸化硫黄をインペラー、側板の組
合せの１方に供給し、硫化水素を他方のインペラー、側
板の組合せに供給した。各種操作条件を表ＩＸに示す。
【０２１３】
【表９】 表ＩＸ ─────────────────────────────────── 亜硫酸塩供給源 平均 ［ＰＯ4 -3］ 平均 平均 ランNo. ｐＨ （モル/L） ［Ｈ2Ｓ］入 ［ＳＯ2］入 ─────────────────────────────────── １ 飽和w/ 6.89 0.03 400ppm 200ppm ＮａＨＳＯ3 ２ なし 7.48 0.08 400ppm 200ppm ３ 飽和w/ 7.48 0.3 400ppm 200ppm ＮａＨＳＯ3 ４ 飽和w/ 3.7 1.1 5000ppm 1000ppm ＮａＨＳＯ3 ５ ６０ml 2.5 1.1 2500ppm 500ppm Ｈ2ＳＯ3 ６ ６０ml 2.6 1.1 2500ppm 500ppm Ｈ2ＳＯ3 ７ ６０ml 2.7 1.1 5000ppm 1000ppm Ｈ2ＳＯ3 ８ （溶液） 2.7 1.1 5000ppm 1000ppm （７） ─────────────────────────────────── 達成された除去効率は次表Ｘに要約した。
【０２１４】
【表１０】 表Ｘ ────────────────────────────────── ランNo. Ｈ2Ｓの平均除去率（％） ＳＯ2の平均除去率（％） ────────────────────────────────── １ ９７．２ ９９．７ ２ ８２．６ ９９．８ ３ ８３．６ ９９．８ ４ ６３．６ ９３．４ ５ ６５．２ ９３．２ ６ ５９．８ ９０．０ ７ ６４．１ ９２．６ ８ ６０．５ ９０．２ ────────────────────────────────── これ等の結果は、Ｈ2ＳおよびＳＯ2の除去が低いｐＨレ
ベルでは低いという除去効率に関するｐＨの影響を示し
ている。さらに、これ等の結果は、最高除去効率は６．
５から７．５のｐＨ範囲で達成されることを示してい
る。しかしながら、硫黄製造のための好ましいｐＨ範囲
は３．５から５である。 〈開示の要約〉この開示を要約すれば、この発明は、ガ
ス相を液相中に分布させるためのガス−液接触装置にか
かわり、それは特には、例えば化学反応または物理的分
離によるガス流からの各種成分の除去、そしてもし望む
ならば、そのような反応の浮揚性副産物の分離、あるい
は液相から各種成分の除去を行わせる新規な方法及び装
置を提供するものである。
【０２１５】この発明の範囲内で修正変更することは可
能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様に従って提供される新規な
ガス−液接触装置の縦断面図である。
【図２】図１の装置のインペラーと側板の詳細な斜視図
である。
【図３】図２の側板の１部の拡大斜視図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェームズ ダブリュ． スミス カナダ国 エム４ジー １エル８ オンタ リオ州 トロント エアドリー ロード 33 (72)発明者 デイヴィッド トッド アール． エレノ ア カナダ国 エム１エヌ ２アール５ オン タリオ州 スカーボロー ブランタイアー アヴェニュー 104 (72)発明者 ジョン エヌ ハービンソン カナダ国 エム１ヴィー １エー１ オン タリオ州 スカーボロー マックリンゲイ ト コート 44

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 液相中に浸漬されたインペラーと孔あき
    側板との組合わせを使用し、そこへガス流を該インペラ
    ーに対してガス流量Ｑで供給することによる該ガス流か
    らある成分を除去するためのガス−液接触装置のパラメ
    ータを決定する方法であって、以下の方法：剪断効果指
    数（ＳＥＩ）値が約１から約１０になるように該装置の
    構造及び運転パラメータを定量化し、ここで該ＳＥＩ値
    は次式： 【数１】 ［式中、Ｑはインペラーへのガス流量（ｍ3／ｓ）、ｈ
    はインペラーブレードの高さ（ｍ）、Ｄiはインペラー
    の外径（ｍ）、そしてＶiはインペラーブレード先端速
    度（ｍ／ｓ）である。］の関係で決められ、 かつ、有効剪断指数（ＥＳＩ）値が約１から約２５００
    になるように該装置の構造及び運転パラメータを定量化
    し、ここでＥＳＩ値は次式： 【数２】 ［式中、ＧＶＩは側板中の各孔を通るガス速度指数（／
    Ｓ）、Ｖiはインペラー先端速度（ｍ／ｓ）、Ｄsは側板
    の内径（ｍ）、Ｄiはインペラーの外径（ｍ）であり、
    該ガス速度指数はＧＶＩ＝Ｖ／ｄの関係式で決定され、
    ｛この式中、Ｖは各孔を通るガス相の線速度（ｍ／
    ｓ）、ｄはｄ＝４Ａ／Ｐの関係で表わされ、（該式中、
    Ａは側板の孔の面積（ｍ2）、そしてＰは孔の周長であ
    る。）］の関係から決定される：からなることを特徴と
    する前記パラメータを決定する方法。
  2. 【請求項２】 該ＥＳＩが約１０〜約２５０である請求
    項１の方法。
  3. 【請求項３】 該ＳＥＩが約２〜約５である請求項１又
    は２の方法。
  4. 【請求項４】 該Ｖiが少なくとも約３５０ｉｎ／ｓｅ
    ｃ（少なくとも約９ｍ／ｓ）である請求項１ないし３の
    いずれか１項の方法。
  5. 【請求項５】 該Ｖiが少なくとも約５００ｉｎ／ｓｅ
    ｃ（少なくとも約１２．５ｍ／ｓ）である請求項１ない
    し４のいずれか１項の方法。
  6. 【請求項６】 該ＧＶＩが少なくとも約２４／ｓｅｃ／
    開口部である請求項１ないし５のいずれか１項の方法。
  7. 【請求項７】 該ＧＶＩが少なくとも約３０／ｓｅｃ／
    開口部である請求項６の方法。
  8. 【請求項８】 該ＥＳＩが約１０から約２５０、該ＳＥ
    Ｉが約４から約５である請求項１ないし７のいずれか１
    項の方法。
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