(57)【要約】      （修正有）【課題】船舶のエンジンから排出される排ガス中の硫黄酸化物を高い除去率で除去することができ、しかも圧力損失を抑えてエンジンに対する悪影響を避けることができる脱硫装置を提供すること。【解決手段】角筒形状の反応容器内に脱硫剤を充填して形成される充填層を、充填層の一面側から他面側に排ガスが流れるように配置する。一例として反応容器１の中心軸を中心軸とする円筒形状に形成された充填層２が用いられ、充填層２の外周面側から内周面側に排ガスを通流するラジアルフロー型として装置が構成される。また他の例として反応容器１の側面に平行に平板形状の充填層を用いてもよく、例えば２個の充填層を互に間隔をおいて配置し、これらの充填層が並列に接続されるように構成する。【選択図】図１
2020055333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶のエンジンから排出される排ガスに対して脱硫を行う船舶用の脱硫装置において、
船舶に搭載され、煙突の前段に配置される反応容器と、
前記反応容器内に前記排ガスを導入する導入部と、
前記反応容器から脱硫後の排ガスを排出する排出部と、
前記反応容器内に設けられた収納部に粒状の脱硫剤を充填して構成された充填層と、を備え、
前記反応容器が収まる最小の直方体の一辺が他の２辺よりも長く、
前記一辺の伸びる方向を軸方向と呼ぶとすると、前記充填層は、厚さ方向が前記軸方向と直交するようにかつ反応容器内を、前記充填層の一面側に臨む空間と他面側に臨む空間とに区画するように配置され、
排ガスが前記充填層を前記一面側から前記他面側に流れるように構成されていることを特徴とする船舶用の脱硫装置。
【請求項２】
前記反応容器は、前記軸方向が高さ方向となるように船舶に設置されることを特徴とする請求項１記載の船舶用の脱硫装置。
【請求項３】
前記充填層は、中心軸が前記軸方向に伸び、反応容器内の空間を反応容器の外周側に位置する外側空間と反応容器の中心軸側に位置する内側空間とに区画するように、円筒形状に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の船舶用の脱硫装置。
【請求項４】
前記反応容器は２０フィートコンテナと同等の大きさであり、
前記充填層の半径方向の半分の位置において、充填層の周方向の断面積をＳ１（ｍ２）、充填層の厚さをＤ１（ｍ）としたとき、Ｓ１／Ｄ１が２５〜６３であることを特徴とする請求項３記載の船舶用の脱硫装置。
【請求項５】
前記反応容器は角筒形状に形成されており、
前記充填層は平板形状に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の船舶用の脱硫装置。
【請求項６】
複数の充填層が互に対向するように設けられ、
前記複数の充填層の各々は、排ガスの流路から見て互に並列に接続されていることを特徴とする請求項５記載の船舶用の脱硫装置。
【請求項７】
前記反応容器は２０フィートコンテナと同等の大きさであり、
前記充填層の入口側の面の総面積をＳ２（ｍ２）、充填層全体の厚さをＤ２（ｍ）としたとき、Ｓ２／Ｄ２が１２〜６３である請求項５または６記載の船舶用の脱硫装置。
【請求項８】
前記反応容器、導入部、排出部及び充填層の組が複数設けられ、
複数の組の各々は、排ガスの流路から見て互に並列に接続されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載の船舶用の脱硫装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶のエンジンから排出される排ガスに対して脱硫を行う技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
地球環境保全の観点から、船舶の排ガスについても汚染物質の放出抑制の要請が強くなっており、世界的にも船舶の排ガス（船舶のエンジンから排出されるガス）規制が強化されようとしている。このようなことから、硫黄濃度が０．５％以下の燃料に転換する、ＬＮＧを燃料にする、海水スクラバーを設置する、といった対策が一般的には検討されている。しかしながらこのような手法には以下に述べる課題がある。
【０００３】
硫黄濃度０．５％以下の燃料、例えばＡ重油に切替えることで環境規制を満たすことが可能である。しかしながら燃料価格が高くなり、船舶の運転コストが増大する不利益がある。また燃料をＬＮＧに転換する手法においては、船のエンジンとしてＬＮＧ用のエンジンを用いなければならないので、新造船には適用できるが、既に航行している船舶については適用し難い。
【０００４】
海水スクラバーを設置する手法は、エンジンの排ガスをスクラバーにて海水と接触させることで硫黄酸化物を除去する手法であるが、装置が大型であるため、中型船、小型船には搭載できない可能性がある。また排水はｐＨ３程度の強い酸性を示し、海洋に放出した場合、水棲生物の生態系などの環境に悪影響を与える懸念を払拭できない。  
【０００５】
一方、乾式脱硫装置を船舶に搭載する技術も知られている。特許文献１には、反応器内の底部に側方から脱硫剤と流動材とを供給しながら、反応器の底面の分離板を介して排ガスを反応器内に供給するシステムが記載されている。このシステムでは、反応器の上部から排ガス、脱硫剤及び流動材の混合物が排出され、混合物から分離された流動材を反応器の底部に戻している。また特許文献２には、前記システムの改良装置として、反応器を複数設置し、排ガスの流量に応じて、バルブの操作により、使用する反応器の台数を選択する技術が記載されている。
しかしながらこれら特許文献に記載されている流動層型の乾式脱流装置は、機構が複雑であるため、船舶のオペレータが適切に運転することが難しく、オペレータに大きな負担を強いることにもなる。
【０００６】
また特許文献３には、船舶の煙突の中間部に、側面から見て十字状の網状容器を設置し、この中にペレット状またはハニカム状の吸収剤を収納した構成、及び網状の支持部を複数段配置し、各段の支持部に吸収剤を配置した構成が記載されている。しかしながら特許文献３の手法では、高い脱硫性能を得ようとすると、吸収剤の厚みを増やす必要があるため圧力損失が高まり、エンジンに余計な背圧が加わって、エンジンの正常な運転に悪影響を及ぼしてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１７−５６３８０号公報
【特許文献２】特開２０１７−５６３８１号公報
【特許文献３】特開平５−３３７３２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明はこのような背景の下になされたものであり、本発明の目的は、船舶のエンジンから排出される排ガス中の硫黄酸化物を高い除去率で除去することができ、しかも圧力損失を抑えてエンジンに対する悪影響を避けることができる脱硫装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、船舶のエンジンから排出される排ガスに対して脱硫を行う船舶用の脱硫装置において、
船舶に搭載され、煙突の前段に配置される反応容器と、
前記反応容器内に前記排ガスを導入する導入部と、
前記反応容器から脱硫後の排ガスを排出する排出部と、
前記反応容器内に設けられた収納部に粒状の脱硫剤を充填して構成された充填層と、を備え、
前記反応容器が収まる最小の直方体の一辺が他の２辺よりも長く、
前記一辺の伸びる方向を軸方向、充填層における排ガスの流れ方向を厚さ方向と呼ぶとすると、前記充填層は、充填層の厚さ方向が前記軸方向と直交するようにかつ反応容器内を、前記充填層の一面側に臨む空間と他面側に臨む空間とに区画するように配置され、
排ガスが前記充填層を前記一面側から前記他面側に流れるように構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、排ガスが煙突に向かう流路の途中に配置された反応容器内に、脱硫剤により形成される充填層（脱硫剤層）を設けている。そして排ガスが流入する面、流出する面が反応容器の長さ方向（軸方向）に沿って伸びるように充填層を配置して反応容器内を区画している。従って、船舶のエンジンから排出される排ガス中の硫黄酸化物を高い除去率で除去することができ、しかも圧力損失が抑えられる。このためエンジンに対する悪影響を避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る船舶用の脱硫装置を示す斜視図である。
【図２】前記実施形態に係る脱硫装置を示すＡ−Ａ´線に沿った縦断面図である。
【図３】前記実施形態に係る脱硫装置の各部の寸法を示す説明図である。
【図４】前記実施形態に係る脱硫装置の排ガスの流れを示す横断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る船舶用の脱硫装置を示す斜視図である。
【図６】前記第２の実施形態に係る脱硫装置の一例を示す縦断面図である。
【図７】前記第２の実施形態に係る脱硫装置の他の例を示す説明図である。
【図８】本発明の実施形態に係る脱硫装置の他の構成例を示す斜視図である。
【図９】前記他の構成例の配管図を示す模式図である。
【図１０】船舶における脱硫装置の配置の例を示す概略側面図である。
【図１１】前記脱硫装置の配置の例を示す概略平面図である。
【図１２】第１の実施形態において、充填層の形状、圧力損失及び連続運転可能時間の関係を示すグラフである。
【図１３】第２の実施形態において、充填層の形状、圧力損失及び連続運転可能時間の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
[第１の実施形態]
本発明の第１の実施形態にかかる船舶用の脱硫装置は、図１及び図２に示すように、角筒状（外観が直方体形状）の外装体である反応容器１を備えている。反応容器１内には、脱硫剤からなる脱硫剤層である充填層２が設けられている。
充填層２は、外側面状体２１と内側面状体２２とにより仕切られる領域に脱硫剤を充填して構成されている。外側面状体２１は図３に示すように、反応容器１の中心軸（上面の中心と下面の中心とを結ぶ軸）を中心軸とする直径Ｒの円筒状に形成されており、外側面状体２１の上縁部及び下縁部は、夫々反応容器１の天井面及び底面に固定されている。内側面状体２２は図３に示すように、反応容器１の中心軸を中心軸とする、直径がＲよりも小さいｒの円筒状に形成されており、内側面状体２２の上縁部及び下縁部は、夫々反応容器１の天井面及び底面に固定されている。
【００１３】
外側面状体２１と内側面状体２２とにより囲まれる空間は、反応容器１の中心軸を中心軸とする円筒形状（環状）に形成されていることから、当該空間に脱硫剤を充填することにより、円筒形状の充填層（脱硫剤層）２が形成される。即ち、充填層２は、中心軸が反応容器１の中心軸方向に伸び、反応容器１内の空間を、充填層２の外周面に臨む（反応容器１の外周側に位置する）外側空間１１と充填層２の内周面に臨む（反応容器１の中心軸側に位置する）内側空間１２とに区画するように円筒形状に形成されている。
【００１４】
外側面状体２１と内側面状体２２とは、脱硫剤における反応容器１の外周面側の位置と反応容器１の中心側の位置とを規制していることになり、脱硫剤の収納部に相当する。
後述のように充填層２には排ガスが導入されることから、外側面状体２１及び内側面状体２２は、ガスが通流するための孔部群が形成されており、例えば網状体、パンチングメタル板などにより構成される。
脱硫剤の充填は、反応容器１の天井部における図示しない投入口から脱硫剤を空気輸送することにより行われる。脱硫剤の抜き出しは、反応容器１の底部における図示しない抜き出し口から自重または吸引を利用して脱硫剤を抜き出すことにより行われる。
【００１５】
脱硫剤は一例として、水酸化カルシウムあるいは生石灰と、石炭灰と、石膏あるいは使用済み脱硫剤（硫酸カルシウム）と、を混合して成形した粒状のもの、または水酸化カルシウム単体からなる粒状のものが用いられる。石炭灰の代わりにシリカ、アルミナを含むゼオライトのような粘土鉱物でもよい。また脱硫剤の粒径は、例えば２〜１０ｍｍの大きさに設定される。粒状体（脱硫剤）の形状は球状に限らず柱状、ハニカム状などであってもよい。柱状の場合には前記粒径のサイズは高さ寸法に相当する。
【００１６】
反応容器１の外側空間１１側の底部には、船舶のディーゼルエンジンから排出される排ガスを当該外側空間１１に導入するための導入管３１の一端側が接続されている。導入管３１の他端側は、船舶のディーゼルエンジンの排気ポートに接続されている。より詳しくは、反応容器１の外側空間１１側の底部に導入口である導入ポート３０が設けられており、導入ポート３０に導入管３１が接続される。この場合、導入ポート３０は排ガスを反応容器１内に導入する導入部に相当する。
【００１７】
反応容器１の内側空間１２の天井部には、脱硫後の排ガスを反応容器１から排出するための排出管４１の一端側が接続されている。排出管４１の他端側は煙突に接続されている。より詳しくは、反応容器１の内側空間１２側の天井部に排出口である排出ポート４０が設けられており、排出ポート４０に排出管４１が接続される。この場合、排出ポート４０は排ガスを反応容器１から排出する排出部に相当する。
【００１８】
反応容器１及び充填層２の寸法に関して記載する。反応容器１は例えば２０フィートコンテナと同等のサイズの容器が使用され、図３に示すように縦の寸法Ａ１、横の寸法Ａ２、高さの寸法Ｈが夫々２．４ｍ、２．４ｍ、５．９ｍである。
充填層２の外径Ｒ、内径ｒの寸法については、充填層２の半径方向の中間位置において充填層２の周方向の断面積をＳ１（ｍ２）、充填層２の厚さをＤ１（ｍ）としたとき、比率Ｓ１／Ｄ１が２５〜６３となるように決定される。比率Ｓ１／Ｄ１のより好ましい範囲は２７〜４７であり、より一層好ましい範囲は３５〜４７である。比率Ｓ１／Ｄ１の数値範囲の根拠は後述する。
【００１９】
Ｓ１は、充填層２の半径方向の各位置における周方向の面積の平均面積である。
例えば外径Ｒが２．３ｍ、内径ｒが０．９ｍであるとすると、Ｓ１＝π×｛（Ｒ＋ｒ）／２｝×Ｈ＝３．１４×１．６×５．９＝２９．６（ｍ２）、Ｄ１＝０．７（ｍ）、比率Ｓ１／Ｄ１＝４２となる。
【００２０】
充填層２の外径、内径の値は、中心軸から外側面状体２１までの値を採用しているが、外側面状体２１の厚さは充填層２の厚さに比べて十分小さいことから、比率Ｓ１／Ｄ１の値には影響を及ぼさない。
反応容器１が例えば２０フィートコンテナと同等のサイズである場合、比率Ｓ１／Ｄ１が２５〜６３となるように充填層２を設計することにより、後述のシミュレーションの結果から分かるように、圧力損失を例えば３．０ｋＰａ以下に抑えながら、長時間に亘って高い脱硫率を得ることができる。
【００２１】
上述の実施形態の作用について述べる。例えば船舶の寄港地にて反応容器１内の収納部に新しい脱硫剤を既述のように供給し、充填層２を形成する。船舶のディーゼルエンジンから排出された排ガスは、導入管３１を介して反応容器１の底部から外側空間１１に導入される。排ガスは外側空間１１を上昇しながら、図４に示すように充填層２内を通過して内側空間１２に流入する。充填層２内の圧力損失が外側空間１１の圧力損失よりも大きいことから、排ガスは充填層２の上部から下部に亘って高い均一性で通過する。
【００２２】
排ガス中の硫黄酸化物（ＳＯｘ）は、脱硫剤の水酸化カルシウムに吸収されて硫酸カルシウムとなり、排ガスから除去される。
排ガスについて一例を挙げると、排ガスの流量は例えば１５０００Ｎｍ３／ｈｒ、排ガスの温度は１８０℃、排ガス中のＳＯｘの濃度は例えば７００ｐｐｍである。この場合充填層２における外側空間１１側と内側空間１２側との圧力差（圧力損失）は、３．０ｋＰａ以下である。また脱硫後の排ガス中のＳＯｘの濃度は１００ｐｐｍ以下である。
【００２３】
脱硫が行われた排ガスは、内側空間１２から反応容器１の天井部の排出口を介して排出管４１に排出され、図示しない煙突に送られる。
このように排ガスは円筒形状の充填層２の外側から内側に向かって、即ち半径方向に流れるため、この脱硫装置はラジアルフロー型の装置である。
脱硫剤の排ガスの流れ方向を一定にする場合、排ガスが内側空間１２から外側空間１１に向かって充填層２内を流れるように構成してもよい。
また反応容器１の形状としては、角筒形状に限らず、高さ寸法が直径よりも大きい円筒形状であってもよい。
【００２４】
上述実施形態の脱硫装置の利点について述べる。脱硫装置は乾式脱硫方式であることから、海水スクラバーが抱えている環境の悪影響などの既述の問題がない。乾式脱硫方式として、脱硫塔内に脱硫剤の自重落下により形成される移動層と排ガスとを直交して接触させる移動層方式があるが、この移動層方式は落下距離を大きくする必要があることから、高さ寸法が大きくなり、船舶には適さない。また乾式脱硫方式として、既述のように流動材を用いた流動層方式は複雑な機構であるためオペレータの負担が大きい。
【００２５】
これに対して上述実施形態では、煙突の前段に設けられた反応容器１内に脱硫剤を充填した充填層を用いる構成であることから、反応容器１の高さ寸法を小さく抑えることができる。また装置構造が簡素であるため、オペレータの負担が小さく、トラブルも起こりにくい。
そして反応容器１の軸方向に伸びる円筒形状の充填層を配置して半径方向流を形成するラジアルフロー型の装置として構成しているので、充填層２におけるガスが通過する領域の平均断面積が大きく、このためガスの線速度が遅くなる。従って圧力損失を抑えながら、長時間に亘って高い脱硫効率が得られる。
【００２６】
排ガス流の圧力損失が小さいことから、船舶のエンジンに大きな背圧がかからないので、エンジンの運転に悪影響を与えることが避けられる。
更にまた、ラジアルフロー型の装置として構成していることから、反応容器の横断面が小さくても高い脱硫率が長期間得られるので、設置スペースが限られる中型船舶、小型船舶に対しても搭載が可能であり、長い航海を連続的に行う船舶に対して好適である。
【００２７】
[第２の実施形態]
本発明の第２の実施形態にかかる船舶用の脱硫装置においては、反応容器の一例として、第１の実施形態と同様に２０フィートコンテナと同等のものを使用する。反応容器の符号は第１の実施形態と同じ符号を用いる。
脱硫剤からなる充填層は平板形状に形成されており、反応容器１の側面と平行に配置されている。即ち充填層は、厚さ方向が反応容器１の軸方向と直交するように配置されている。
平板形状の充填層は１個だけ配置してもよいし、複数配置してもよい。図５及び図６の例では充填層を２個配置した例を示しており、各充填層に符号５１、５２を付している。
【００２８】
図５に示す座標軸を利用して便宜上説明することとし、図５の手前側を前方側（ＹＺ面を前面）とし、左右の区別については、前面から見た左右を意味するものとする。反応容器１内におけるＹ方向の中点位置よりも左側領域には、反応容器１における側面であるＸＺ面（Ｘ方向及びＺ方向に広がる面）と平行に２枚の面状体６１、６２（図６参照）がＹ方向に間隔をおいて配置されている。図面では面状体６１、６２は、１本線で示されている。一方の面状体６１は、前記側面と間隔を開けて配置されている。面状体６１、６２の上縁部及び下縁部は、夫々反応容器１の天井面及び底面に固定されている。面状体６１、６２は、ガスが通流できる孔部群が形成された構造、例えば網状体あるいはパンチングメタルなどにより構成される。
面状体６１、６２で仕切られる領域には、第１の実施形態で記載した脱硫剤が充填され、充填層５１が形成されている。従って面状体６１、６２は、脱硫剤を充填するための収納部に相当する。
【００２９】
また反応容器１内におけるＹ方向の中点位置よりも右側領域は、前記左側領域と同様に構成されており、前記中点位置におけるＸＺ面と平行な面に対して前記左側領域と対称に形成されている。図中５２は充填層、６３、６４は、脱硫剤を充填するための収納部である面状体である。
【００３０】
前記左側領域において、充填層５１と反応容器１の側面との間の空間に臨む反応容器１の底部であって、前面（ＹＺ面）に寄った位置には、排ガスを当該空間に導入する導入管３２の一端側が接続されている。より詳しくは、当該底部に導入口である導入ポート３３が設けられており、導入ポート３３に導入管３２が接続される。この場合、導入ポート３３は排ガスを反応容器１内に導入するための導入部に相当する。
また前記右側領域においても、前記左側領域と同様に、反応容器１の底部に導入管３４が接続されている。３５は導入ポートである。
反応容器１に一端側が接続された導入管３２、３４の他端側は、共通の配管７を介して図示しないエンジンの排気ポートに接続されている。
【００３１】
また充填層５１と充填層５２との間の空間に臨む反応容器１の天井部であって、前記前面と対向する背面に寄った位置には、排ガスを当該空間から排出するための排出管４２の一端側が接続されている。より詳しくは当該天井部に排出口である排出ポート４３（図６参照）が設けられており、排出ポート４３に排出管４２が接続される。この場合、排出ポート４３は排ガスを反応容器１から排出するための排出部に相当する。
排出管４２の他端側は、図示しない煙突に接続されている。
従って充填層５１、５２は、排ガスの流路から見て互に並列に接続されていることになる。
【００３２】
反応容器１及び充填層５１、５２の寸法に関して記載する。反応容器１はこの例では２０フィートコンテナと同等のサイズの容器が使用されるので、反応容器１の各寸法は既述の図３に示すとおりである。
充填層５１、５２の厚さの寸法については、充填層５１、５２の入口側の面の総面積をＳ２（ｍ２）、充填層５１、５２全体の厚さをＤ２（ｍ）としたとき、比率Ｓ２／Ｄ２が１２〜６３となるように決定される。Ｓ２は、充填層５１、５２の厚さ方向の各位置において当該厚さ方向に直交する面の断面積（入口側、出口側については面積）の平均値に相当する値であるが、厚さ方向のいずれの位置においても断面積は同じであることから、入口側の面の総面積に相当する。
例えば充填層５１、５２の各厚さの寸法が０．７ｍであるとすると、充填層が２個あることから、Ｓ２＝２．４×５．９×２＝２８．３（ｍ２）となる。Ｄ２＝０．７×２＝１．４（ｍ）であるから、比率Ｓ２／Ｄ２＝２０．２となる。
【００３３】
反応容器１が例えば２０フィートコンテナと同等のサイズである場合、比率Ｓ２／Ｄ２が１２〜６３となるように充填層５１、５２を設計することにより、後述のシミュレーションの結果から分かるように、圧力損失を例えば３．０ｋＰａ以下に抑えながら、長時間に亘って高い脱硫率を得ることができる。比率Ｓ２／Ｄ２は、１２〜６３であることが好ましいが、１８〜３１であることがより好ましい。比率Ｓ２／Ｄ２の数値範囲の根拠については後述する。
【００３４】
第２の実施形態においては、エンジンからの排ガスは導入管３２、３４に分流されて反応容器１内に導入され、左側の充填層５１と反応容器１の左側面との間の隙間である一方の空間、及び右側の充填層５２と反応容器１の右側面との間の隙間である他方の空間に拡散する。そして排ガスは一方の空間から左側の充填層５１を通過して、当該充填層５１と充填層５２との間の空間に流入し、排出管４２から排出され、また他方の空間から右側の充填層５２を通過して、当該充填層５２と充填層５１との間の空間に流入し、排出管４２から排出される。排出管４２から排出された排ガスは、図示しない煙突に送られる。
充填層５１と充填層５２との間の空間は、充填層５１、５２に対するいわば共通の流出側空間と言えるが、当該空間を共通化せずに、当該空間のＹ方向中間位置にＸＺ面と平行な仕切り板を設けてもよい。この場合仕切り板の左右の空間は充填層５１、５２の各々の専用の流出空間となり、各流出空間に排出管が接続される。
第２の実施形態にかかる脱硫装置に第１の実施形態と同様の排ガスを流したとすると、脱硫後の排ガス中のＳＯｘの濃度は１００ｐｐｍ以下である。
【００３５】
第２の実施形態は、乾式脱硫方式であり、脱硫剤の充填層５１、５２を用いていることから、第１の実施形態で既述した利点がある。
そして排ガスが流入する面、流出する面が反応容器の長さ方向（軸方向）に沿って伸びるように、即ちＸＺ面と平行となるように充填層５１、５２を配置して反応容器内を区画している。従って、充填層５１、５２におけるガスが通過する領域の平均断面積が大きく、このためガスの線速度が遅くなり、圧力損失を抑えながら、長時間に亘って高い脱硫効率が得られる。更に複数例えば２個の充填層５１、５２を設け、これら充填層５１、５２を排ガスの流路から見て並列になるように構成している。このため充填層５１、５２の入口側の面の面積が広いので、圧力損失のより一層の軽減が期待できる。
【００３６】
また図５の例において、充填層５１と充填層５２との間の空間から排ガスを導入し、排ガスが充填層５１、５２内を反応容器１の側面側の空間に向かって通流するように、即ち図５の例のガスの流れが逆になるように構成してもよい。
充填層を複数設ける例として図５、図６では、充填層を２個設ける例を挙げているが、充填層の個数は３個以上でもよい。この場合、ｎ（３以上の整数）個の充填層は互にＹ方向に間隔をおいて配置し、各充填層の一面側に臨む空間に排ガスを導入し、各充填層の他面側に臨む空間から排ガスを排出するように装置が構成される。
ｎが偶数の場合には、例えばｎが２の場合には、反応容器１内のＹ方向の中間位置にてＸＺ面に平行な仕切り板を設けて、反応容器１内を２分割し、各分割領域に、図５、図６に示す充填層の配置レイアウトと同様の配置レイアウトを適用すればよい。
ｎが奇数の場合には、例えばｎが３の場合には、左側から１番目の充填層と２番目の充填層との間に仕切り板を設け、２番目の充填層と左から３番目の充填層との間に仕切り板を設け、各充填層の一面側から他面側にガスが流れるように構成すればよい。
従って充填層を複数設ける場合には、充填層の数を偶数個とする方が装置構成が簡素になり、有利である。
【００３７】
第２の実施形態の他の例として、充填層を１個だけ配置した例を図７に示しておく。図７において、５３は脱硫剤の充填層、６５、６６は脱硫剤の収納部をなす面状体、３６は導入ポート、３７は導入管、４６は排出ポート、４７は排出管である。充填層５３は、図５に示す例と同様に反応容器１の側面であるＸＺ面と平行に配置されている。導入ポート３６及び排出ポート４６は、図５に示す例と同様に夫々反応容器１の前面側から見て前面に寄った位置及び背面に寄った位置に形成されている。
【００３８】
以上の記載から分かるように、本発明は例えば角筒形状であって、縦寸法及び横寸法のうち大きい寸法（上述の例のように正方形の場合は一辺の寸法）よりも高さ寸法が大きい反応容器を用いている。そして排ガスが流入する面、流出する面が反応容器の長さ方向（軸方向）に沿って伸びるように充填層を配置して反応容器内を区画しているので、充填層における排ガスの通過する断面積を大きくしながら、高い脱硫率が得られる運転時間の長期化を図ることが可能である。
反応容器としては、既述の２０フィートコンテナに限らず他の形状、寸法を備えた反応容器を用いてもよいが、高さ寸法が縦、横のうちの大きい方の寸法に比べて１５％以上大きいことが好ましく、２０％以上であればより好ましい。
【００３９】
本発明では、複数の反応容器１を用いて各反応容器１をエンジンの排気ポートと煙突との間に並列に配置してもよい。即ち、反応容器、導入部、排出部及び充填層の組が複数設けられ、複数の組の各々が、排ガスの流路から見て互に並列に接続されるように構成してもよい。
このような例を図８、図９に示す。この例において、４個の反応容器１ａ〜１ｄが用いられ、反応容器１ａ〜１ｄの各々は、縦、横の各寸法よりも高さ寸法の方が大きい直方体形状として構成されている。４個の反応容器１ａ〜１ｄは、側面同士を接触あるいは近接した状態で縦、横２列となるように配置されている。３８ａ〜３８ｄは導入管、４８ａ〜４８ｄは排出管である。
反応容器１ａ〜１ｄの各々において、ガス流路、充填層は例えば第１の実施形態と同様にラジアルフロー型として構成されている。
【００４０】
また本発明は、脱硫剤の交換を反応容器ごと交換する方式、即ち使用済みの脱硫剤が充填されている反応容器と、新しい脱硫剤が充填されている反応容器と、が交換可能なカートリッジ方式を採用してもよい。具体的には排ガスを反応容器に導入する導入路及び反応容器から排ガスを排出する排出路に対して、反応容器が着脱自在に設けられるように構成する。例えば図８、図９に示すように複数の反応容器１を並列に配置する構成においては、カートリッジ方式を採用した場合、反応容器の交換に使用される移載機構、例えばクレーンとして小型のものを用いることができる。
更にまた本発明では、上述の例のように反応容器１を軸方向が高さ方向となるように設置すれば、設置領域が小さくて済むが、前記軸方向が横方向となるように反応容器１を設置してもよい。
【００４１】
以上において本発明の脱硫装置を船舶に適用した一例を図１０、図１１に模式的に示しておく。１００は船体、１０１は煙突、１０２は本発明の脱硫装置である。脱硫装置１０２はこの例のように煙突１０１の前方に近接して配置してもよいし、あるいは例えば煙突１０１の横に近接して配置してもよい。  
【００４２】
次に第１の実施形態であるラジアルフロー型の脱硫装置と第２の実施形態である平板型の脱硫装置とについて、充填層の形状、圧力損失及び連続運転可能時間の関係について考察する。以下のシミュレーションの結果において、脱硫剤の平均粒子径は２ｍｍに設定している。
図１２は、既述の２０フィートコンテナと同等の形状の反応容器を用い、ラジアルフロー型の装置として構成した場合において、横軸に比率Ｓ１／Ｄ１、縦軸に圧力損失及び連続運転可能時間をとり、プロットしたグラフである。既述のようにＳ１は充填層２の半径方向の中間位置において充填層２の周方向の断面積（ｍ２）であり、Ｄ１は充填層２の厚さである。連続運転可能時間は、脱硫剤の性能に左右されることから、単位は無次元としてある。また充填層の外径を２．３ｍに固定し、充填層の内径を変えることにより比率Ｓ１／Ｄ１を変えている。
【００４３】
圧力損失は比率Ｓ１／Ｄ１が小さくなるほど（充填層２の厚さ寸法が大きくなるほど）大きくなる。圧力損失が３ｋＰａ以上になるとエンジンに対する悪影響が極めて顕著になるため、圧力損失を３ｋＰａよりも小さく抑えることが必要である。比率Ｓ１／Ｄ１が２５のとき圧力損失が２．９ｋＰａであることから、比率Ｓ１／Ｄ１は２５以上であることが好ましく、２７以上であることがより好ましい。
また船舶のエンジンの後段に排熱回収装置を設ける場合には、排熱回収装置により圧力損失が発生することから、脱硫装置における圧力損失は１．５ｋＰａ以下であることが好ましく、この場合の好ましい比率Ｓ１／Ｄ１の範囲は３５以上である。
エンジンに対する悪影響という観点からすれば、圧力損失は、理論上充填層２の圧力損失に加えて反応容器１の内周と充填層２との間の排ガスの流路の圧力損失も考慮する必要がある。しかし当該排ガスの流路は、円筒形状の充填層２の外周全体に亘って形成されていることから、当該排ガスの流路の圧力損失は実質０と言えるほど極めて小さいことから、問題にならない。
【００４４】
一方、脱硫剤を交換せずに高い脱硫率で連続運転できる時間（連続運転可能時間）は、比率Ｓ１／Ｄ１が大きくなるほど（充填層２の厚さ寸法が小さくなるほど）短くなる。比率Ｓ１／Ｄ１が４７よりも大きくなると、比率Ｓ１／Ｄ１の増加に伴い、連続運転可能時間が直線的に短くなっていく。
比率Ｓ１／Ｄ１が６３を越えると、連続運転可能時間が短くなり過ぎることから、比率Ｓ１／Ｄ１は６３以下であることが好ましい。
従ってラジアルフロー型の場合には、比率Ｓ１／Ｄ１は２５〜６３（２５以上、６３以下）であることが好ましい。そして比率Ｓ１／Ｄ１の下限値についてより好ましい値は２７、より一層好ましい値は３５である。また比率Ｓ１／Ｄ１の上限値についてより好ましい値は４７である。このため比率Ｓ１／Ｄ１のより好ましい範囲の一例を挙げれば、２７〜４７、より一層好ましい範囲の一例を挙げれば、３５〜４７である。
【００４５】
図１３は、既述の２０フィートコンテナと同等の形状の反応容器を用い、平板型の装置として構成した場合において、横軸に比率Ｓ２／Ｄ２、縦軸に圧力損失及び連続運転可能時間をとり、プロットしたグラフである。既述のようにＳ２は充填層の入口側の面の総面積（ｍ２）、Ｄ２は、充填層全体の厚さである。
図１３に記載されている６点のデータのうち、比率Ｓ２／Ｄ２が最も小さい値から１番目、２番目…６番目と呼ぶとすると、充填層の個数は１番目が「１」、２番目が「２」、３番目が「３」、４番目が「４」、５番目が「５」、６番目が「１０」である。充填層が２個以上の場合には、各充填層が排ガスの流路から見て並列に（例えば図５及び図６に示すように）配置されている。
充填層が１個の装置は、図７に示す構成に対応し、充填層が２個の装置は、図４及び図５に示す構成に対応する。充填層が３個以上の場合には、既述のようにし装置が構成される。
【００４６】
平板型の場合には、反応容器内における充填層の入口側の流路の圧力損失は、エンジンの排気側の圧力損失を評価するときに顕在化する程度の大きさがある。従って、脱硫装置の圧力損失として、充填層の圧力損失と前記入口側の圧力損失との合計の値を用いる必要がある。図１３には、充填層の圧力損失と、前記入口側の圧力損失と、両者の合計の圧力損失とについて、比率Ｓ２／Ｄ２の値との関係が記載されている。
図３によれば、比率Ｓ２／Ｄ２が１２のとき圧力損失が２．９ｋＰａであることから、前記合計の圧力損失が１２以上であることが好ましい。また比率Ｓ２／Ｄ２が１８以上であれば、１．５ｋＰａをよりも小さいことから、より好ましい。
【００４７】
一方、連続運転可能時間は、比率Ｓ２／Ｄ２が大きくなるほど短くなるが、図５、図６に記載した構造のように、排ガスの流路に対して複数の充填層を並列に接続する構成に基づいて検討したため、比率Ｓ２／Ｄ２の増大に対して連続運転可能時間の短縮の程度は小さい。
しかしながら、排ガスが充填層を通過するときの圧力損失が小さくなり過ぎて流路の圧力損失よりも小さくなると、排ガスが充填層内を均一に流れなくなり、脱硫剤が均一に使用されなくなる懸念がある。比率Ｓ２／Ｄ２が約６５のときに充填層の圧力損失と反応容器内における充填層の入口側の流路の圧力損失とがほぼ同じになることから、比率Ｓ２／Ｄ２は６３以下であることが好ましい。また充填層の圧力損失が前記入口側の流路の圧力損失よりも大きくするという観点からは、比率Ｓ２／Ｄ２は３１以下であることがより好ましい。
従って平板型の場合には、比率Ｓ２／Ｄ２は１２〜６３であることが好ましい。比率Ｓ２／Ｄ２のより好ましい例を挙げると、１８〜３１である。
以上のシミュレーションでは、脱硫剤の平均粒子径を２ｍｍとして差圧計算及び脱硫剤の使用寿命計算を行っているが、より大きな粒子径の脱硫剤を用いる場合には、差圧がより小さくなることから、比率Ｓ１／Ｄ１及びＳ２／Ｄ２の範囲が上記の適切な範囲であれば、エンジンの運転及び脱硫性能に問題はない。
【符号の説明】
【００４８】
１    反応容器
１１  外側空間
１２  内側空間
２    充填層
２１  外側面状体
２２  内側面状体
３１、３２、３４  ３７  導入管
３０、３３、３５  ３６  導入ポート
３８ａ〜３８ｄ  導入管
４８ａ〜４８ｄ  排出管
４１、４２、４７  排出管
４０、４３、４６  排出ポート
５、５１、５２、５３  充填層
６１〜６６  面状体
７    配管
【図１】
2020055333.tif 000003
【図２】
2020055333.tif 000004
【図３】
2020055333.tif 000005
【図４】
2020055333.tif 000006
【図５】
2020055333.tif 000007
【図６】
2020055333.tif 000008
【図７】
2020055333.tif 000009
【図８】
2020055333.tif 000010
【図９】
2020055333.tif 000011
【図１０】
2020055333.tif 000012
【図１１】
2020055333.tif 000013
【図１２】
2020055333.tif 000014
【図１３】
2020055333.tif 000015