(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスの入口および出口を有する容器内に、太さ１〜１０mmの棒状部材を複数本、縦方向に一定の間隔を保つように平行に配列して縦スダレを形成し、棒状部材の上部に液を供給する手段を設け、棒状部材を伝わって流下する液が隣接棒状部材間で液膜を形成して、液の流下の方向に対して交差する方向に流れてくるガスと接触するように構成した気液接触装置。
【請求項２】
棒状部材の上部に液を供給する手段が、容器内の上部に、直線状のスリットが底部に開口する液分配器を設け、各棒状部材の上端がこのスリット内に存在するように形成した上部液溜りである請求項１の気液接触装置。
【請求項３】
棒状部材を、容器内で、ガスの入口から出口にわたり連続した流れ方向に平行な面を形成するように配列した請求項１の気液接触装置。
【請求項４】
棒状部材を、容器内で、ガスの入口から出口までを複数箇に分けた流れ方向に平行な面を形成するように配列した請求項１の気液接触装置。
【請求項５】
容器底部に流下した液の一部または全部を上記の液供給手段に循環させるポンプをそなえてなる請求項１の気液接触装置。
【請求項６】
縦スダレを形成する棒状部材に所定の間隔で直径方向の孔を設け、それらの孔に固定部材を通して形成したスダレを使用する請求項１の気液接触装置。
【請求項７】
函体の容器の上部に、少なくとも１本の直線状のスリットを有する分散板を設けて液供給手段とし、このスリットに各棒状部材の上端を挿入し、容器の下部において各棒状部材の下端を固定し、函体の頂板および底板の対応する位置に液の流通孔を設けてモジュールを構成し、このモジュールを２箇以上積み重ねて装置を建設する請求項１〜５のいずれかの気液接触装置。
【請求項８】
容器内部において、棒状部材を複数本、縦方向にある間隔をもって平行に配列して形成した縦スダレの上部から液を供給し、縦スダレ上に、それを形成する隣接棒状部材間に流下する実質上単一な平面状をなす液膜を形成させ、この液膜の面に平行であって、液の流下の方向に対しては交差する方向にガスを流通させ、気液接触を行なわせることからなる気液接触方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、気液接触装置および方法に関する。  本発明は、液中の成分によりガス中の特定の成分を吸収するための装置、たとえばガス精製装置、気液反応装置など広い用途を有する。
【０００２】
【従来の技術】
気液接触装置たとえば吸収装置には、充填塔や棚段塔をはじめとして種々の装置があるが、一般に流通させ得るガス速度に制限があるため処理できるガス流量は多いといえず、また圧力損失も大きい。  従来の装置によるときは、それ自身は圧力をもたない大量のガスを処理しようとする場合、装置の径を大きくしたり、ブロアを使用したりする必要があり、工業的実施は不利である。
【０００３】
出願人はさきに、充填物や棚段を用いない気液接触装置として、吸収液槽中に両脚を入れた倒立Ｕ字型のガス流路の一方の脚内に、吸収液の供給口を設置し、ガス流に吸収液の滴を同伴させて移動させ、その間に吸収を行なう、上昇並列型の装置を開発した。
【０００４】
この装置はガス空塔速度が高い方がむしろ好ましく、従ってガス処理量を大きくでき、しかも接触効率が高い上、塔内にスケールの付着がないなどの利点をもつ。
【０００５】
ところが、この上昇並列型の気液接触は、圧力損失が３００〜５００mmＨ2Ｏと高いため、処理すべきガスが圧力をもたない場合は、ブースターなどを用いなければならない。  従って、圧力のほとんどない大量のガスを気液接触により処理する装置の出現が要望されていた。
【０００６】
特開昭４７−１０１０９は、適当な間隔を置いて垂下した多数の「多重ストランドワイヤ」を液が伝わって流下するようにし、この流下する液体とガスとを接触させることを提案している。  この接触法は、この多重ストランドワイヤ材の間を通過する際のガスの圧力損失が少ないという点で、すぐれた手法である。
【０００７】
しかし、このワイヤに保持してガスと接触する液の量は、接触を行なう空間の容積に対して小さく、気液の接触面積も大きくすることができないという難点がある。  気液接触によりガス吸収を行なう場合、装置の気液接触空間内に存在しガスと接触し得る液量を増大し接触面積を広くすることは、とくに大容量のガスの処理を行なう場合や高い吸収率を実現したい場合には、切実な要求である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の一般的な目的は、上記の要望にこたえて、ガスの圧力損失を小さく、かつガスと接触する液量を増大させ接触面積を拡大した気液接触装置と、それを使用する気液接触方法を提供することにある。
【０００９】
本発明の特定の、また実際的な目的は、流通ガスの速度を速く、かつ圧力損失は少くして、吸収効率に関しては既知の装置に遜色なく、建設および運転に過大の費用を要しない気液接触吸収装置と、それを使用する気液接触方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の気液接触装置は、図１ないし図７に示すように、ガスの入口（７Ａ）および出口（７Ｂ）を有する容器（１）内に、太さ１〜１０mmの棒状部材（６１）を複数本、縦方向に一定の間隔を保つように平行に配列して、ガスの入口から出口にわたり連続した、ガスの流れ方向に平行な面を有する縦スダレ（６）を形成し、棒状部材の上部に液（９）を供給する手段（２）を設け、棒状部材を伝わって流下する液が隣接棒状部材間で図７に示すように液膜（９１）を形成して、液の流下の方向に対して交差する方向に流れてくるガスと接触するように構成した装置である。
【００１１】
この装置のスダレを形成するものは、中実の棒に限らず中空のパイプであっても同等の効果を奏するものであればよく、「棒状部材」の語はパイプをも含む。
【００１２】
図１において、（４）は下部液溜りである。  これは、装置によっては必ずしも必要なものではない。
【００１４】
図１〜４に示した装置は、スダレの上部に液を供給する手段として、容器内の上部に、直線状のスリット（５１）が底部に開口する分散板（５）である液分配器を設け、縦スダレ（６）の上端がこのスリット（５１）内に存在するように形成した上部液溜り（２）である。
【００１５】
また、これらの図に示した装置では、棒状部材を、容器内で、ガスの入口から出口にわたり連続した流れ方向に平行な面を形成するように配列してある。  これに対し、図８に示すように、棒状部材を、容器内で、ガスの入口から出口までを複数箇に分けた（図８の例では３箇のブロックに分けてある）流れ方向に平行な面を形成するように配列することも可能であり、装置構成の部分によりこの態様を採用するとよい。
【００１６】
必要により、図１に示したように、容器底部に流下した液の一部または全部を上記の液供給手段に循環させるポンプ（８）をそなえるとよい。
【００１７】
縦スダレを形成するに当っては、図５および図６に示すように、棒状部材（６１）のそれぞれに所定の間隔で直径方向、つまり中心を通る孔（６２）を設け、それらの孔に固定部材として糸（６３）を通せばよい。  棒状部材の外周に糸を回して固定すると、液膜の形成が不安定になって好ましくない。
【００１８】
本発明の気液接触装置は、モジュールを複数箇組み合わせた形態にすることができる。  すなわち、図９に示すように、函体の容器（１）の上部に、少なくとも１本の直線状のスリット（５１）を有する分散板（５）を設けて液供給手段とし、このスリットに各棒状部材（６１）の上端を挿入し、容器の下部において各棒状部材の下端を固定し、函体の頂板（１１）および底板（１２）の対応する位置に液の流通孔（１３）を設けてモジュールを構成し、このモジュールを２箇以上積み重ねて装置を建設する形態である。
【００１９】
棒状部材は、適宜の接触させるガスおよび液体との関係において適切な材料で製作する。  直径は、太すぎるとガスの通過に伴う圧力損失が高くなり、一方、細すぎると流せる液量が少なくなり液膜の形成も難しくなる上、スダレの強度も弱くなる。  そこで１〜１０mmの範囲内で選択するが、好適なのは一般に２〜５mmである。  棒状部材の太さとそれを配列する間隔とは、液下させる液の操業温度における粘度を中心とする条件に応じて、決定する。  間隔は、０．５〜３mmが好ましい。  必要により多少の実験を行なうことにより、当業者は容易に最適の態様を決定できるであろう。
【００２０】
上記の気液接触装置を使用して実施する本発明の気液接触方法は、図１〜７に示したように、容器（１）内部において、棒状部材（６１）を複数本、縦方向にある間隔をもって平行に配列して、ガスの入口から出口にわたり連続した、流れ方向に平行な面を形成するように棒状部材を並べて形成した縦スダレ（６）の棒状部材の上部から液（９）を供給し、縦スダレ上に、それを形成する隣接棒状部材間に流下する実質上単一な平面状をなす液膜（９１）を形成させ、この液膜の面に平行であって、液の流下の方向に対しては交差する方向にガスを流通させ、気液接触を行なわせることからなる。
【００２１】
【作用】
本発明を代表的な適用例である気液接触吸収について説明すれば、前述の上昇並流型の気液接触吸収装置において圧力損失が大きいのは、ガスが吸収液を上向きに同伴し、エネルギーを消費するためである。  これを解消するには、気液を並流下降させる、つまり液を自重で落下させガスに液を運ばせなければよいわけであるが、そうすると液滴の落下が速やかになって塔内の液ホールドアップが減少するために吸収効率が低下し、高い塔を用意しなければならなくなる。
【００２２】
前掲の特開昭４７−１０１０９の発明に従って吸収液がワイヤを伝わって流下するようにすれば、自然落下にくらべ液の落下速度が遅くなり、塔内の液ホールドアップの増加がはかれ、接触効率が高まる。  また、吸収液がこのワイヤを中心に液柱を形成されるわけであるが、液はワイヤを伝わり落ちるときにその表面が更新されて常に新鮮な液が露出するため、境膜抵抗を軽減することができる。
【００２３】
本発明に従って適宜の間隔をもって棒状部材を平行に配列した縦スダレを使用すれば、液は各棒状部材の表面を伝って流下すると同時に隣接棒状部材間において液膜を形成して流下するから、ガスに接触する液の表面積は大きくなる。  また、棒状部材表面を伝わる液の流下と棒状部材の間の液膜としての液の流下とは速度に差が出るから、棒状部材の表面を含めた全液膜内での液の撹拌は激しく行なわれる。  このため、液のホールドアップはさらに増大するとともに、液面の更新はいっそう激しく行なわれ、気液接触効果がより高くなる。  スダレの代りに板状体を用いた場合、流下する液が偏流しやすく、液膜を全体にわたって均一に形状し保持することは難しい。
【００２４】
既存の気液接触装置と本発明の装置との運転条件を比較してみると、つぎのようになる。
【００２５】
0003726307.tif 000002
【００２６】
【実施例１】
図１に示した装置を構成した。  縦０．２ｍ×横２．０ｍ×高さ１．０ｍの気液接触空間を有し、上部に幅３mmのスリットを２５mmピッチで均一に設けた分散板を置いて、上部液溜りを形成した。  一方、直径３mm×長さ１ｍの塩ビ樹脂製パイプを１ｍあたり２５０本等間隔に配列して（従って、線条の間隔は１mmとなる）、縦スダレ状に形成した。  このようにして用意したスダレの上端を上記のスリットに挿入して固定した。
【００２７】
分散板上の上部液溜りに水を供給し、液がスダレを伝わって流下するようにした。  流量は、スダレ幅１ｍあたり平均６００kg／hrであった。
【００２８】
下記の組成（容量％）の模擬ガス
ＣＯ2： ３．２％、Ｏ2： １７．２％
ＣＯ：  ０．６％
ＨＣｌ: １５００ppm
Ｎ2：   残部
を上記の気液接触装置の一方の側面から入れて、他方の側面から出る交叉流の形で、線速度１．０ｍ/secで流通させた。  ガス圧力は、装置入口で０．０００１kg/cm2・Ｇ、出口で０kg/cm2・Ｇであった。
【００２９】
比較のため、上記の気液接触空間に、スダレに代えて厚さ１mm×縦／横とも１ｍの塩ビ樹脂の板を置いて板が３mmのスリットのほぼ中央に位置するように固定し、同じ条件で水を流して同じガスと接触させた。  ガス中のＨＣｌの水による吸収除去の割合は、実施例で９２％、比較例では８１％であった。
【００３０】
【実施例２】
図８に示す構造の気液接触装置を建設した。  この装置は、内部の幅が２２．５cm、高さ１ｍ、長さ４ｍの扁平な箱型の容器内に、実施例１で使用したものと同じスダレ、すなわち直径３mm×長さ１ｍの塩ビ樹脂製パイプを１ｍあたり２５０本等間隔に置いたものを、若干の間隔を設けて直列に３枚、並列に８枚ずつ（平行な各スダレの間隔は２５mmずつ）並べてある。
【００３１】
実施例１と同じガスを対象とし、その中のＨＣｌを水で吸収する処理に、上記の装置を使用した。  処理条件と結果は、つぎのとおりである。
【００３２】
ガス流量：      ８００Ｎm3／hr
ＨＣｌ濃度：    １５００ppm
液（水）流量：  ９６００kg／Hr
除去率：        ９９％（出口ＨＣｌ濃度１５ppm）
ガス圧力損失：  １mmＨ2Ｏ
本発明は上記の実施例に示した気液の系に限定されるものではなく、たとえば塩素化合物の合成において発生するガスの精製そのほか、化学プラントや精油所の各種のガスの精製、浄化に有用であるし、ボイラー排ガスの脱硫や脱硝等の処理にも適用することができる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明の気液接触装置を用いれば、高い接触効率を低いガス圧力損失をもって達成でき、比較的大量に発生するが圧力をもたないガスを液体と接触させることによって、その中の成分を有利に吸収することができる。  装置の構造は簡単であり建設費、運転費ともに低廉で済む。
【００３４】
本発明の装置は、ボイラー排ガスのような、燃焼ガスの煙道の途中に設置することができる。  その場合は必要に応じて気液接触空間を複数箇に分け、かつそれらをガスが直列に通るように構成すれば、ガス流路断面を煙道の横断面とほぼ同じにした条件で、従って余分のガス圧力損失を招くことなく、排ガスの処理を行なえる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の気液接触装置を概念的に示すとともに、実施例１で用いた装置の構成を示す垂直方向の縦断面図。
【図２】  図１の装置の垂直方向の横断面図。
【図３】  図１の装置の水平方向の縦断面図。
【図４】  図３の鎖線区画部分の拡大図。
【図５】  縦スダレの構成を示す拡大側面図。
【図６】  図５の縦スダレの、糸の通っている部分における断面図。
【図７】  縦スダレ上に形成される液膜を説明する断面図。
【図８】  本発明の気液接触装置の図１とは別の態様を示す、図１と同様な縦断面図。
【図９】  本発明の気液接触装置のさらに別の態様を示す、図２に対応する横断面図。
【符号の説明】
１    容器        １１  頂板        １２  底板      １３  流通孔
２    液供給手段（上部液溜り）
３    気液接触空間
４    下部液溜り
５    分散板        ５１  スリット
６    縦スダレ      ６１  棒状部材      ６２  孔      ６３  糸
７Ａ  ガス入口      ７Ｂ  ガス出口
８    ポンプ
９    液            ９１  液膜
【図１】
0003726307.tif 000003
【図２】
0003726307.tif 000004
【図３】
0003726307.tif 000005
【図４】
0003726307.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
0003726307.tif 000009
【図８】
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【図９】
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