(57)【要約】【課題】充填材の製作や設置に要する時間及び労力を軽減することができる、ガス分離装置用充填材及びガス分離装置を提供する。【解決手段】反応容器２と、反応容器２内に配置され、表面に流下される反応液Ｌにより液膜を形成し、液膜に分離対象ガスを含む未処理ガスＧを気液接触させることによって、未処理ガスＧから分離対象ガスを分離する充填材３と、を有し、充填材３は、一枚の板材を連続的に湾曲又は屈曲させて水平断面の中心部に向かって漸近するように形成された液膜形成部３１と、最外殻面３ａに配置された端部を最外殻面３ａよりも内側に配置された表面３ｂに接続した外形固定部３２と、を有するガス分離装置用充填材である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に流下される反応液により液膜を形成し、該液膜に分離対象ガスを含む未処理ガスを気液接触させることによって、前記未処理ガスから前記分離対象ガスを分離するガス分離装置用充填材において、
一枚の板材を連続的に湾曲又は屈曲させて水平断面の中心部に向かって漸近するように又は水平断面を横断するように形成された液膜形成部と、最外殻面に配置された端部を該最外殻面よりも内側に配置された表面に接続した外形固定部と、を有することを特徴とするガス分離装置用充填材。
【請求項２】
前記最外殻面は、複数の前記ガス分離装置用充填材を配列した場合に、隣接する他のガス分離装置用充填材の最外殻面の一部と接触する突出部を有する、ことを特徴とする請求項１に記載のガス分離装置用充填材。
【請求項３】
前記突出部は、前記他のガス分離装置用充填材に形成された突出部と接触するように形成されている、ことを特徴とする請求項２に記載のガス分離装置用充填材。
【請求項４】
前記液膜形成部は、前記最外殻面の形状に沿うように湾曲又は屈曲させたライナー部と、隣接する前記ライナー部の間に蛇行するように配置された中芯部と、を有することを特徴とする請求項１に記載のガス分離装置用充填材。
【請求項５】
反応容器と、該反応容器内に配置され、表面に流下される反応液により液膜を形成し、該液膜に分離対象ガスを含む未処理ガスを気液接触させることによって、前記未処理ガスから前記分離対象ガスを分離する充填材と、を有するガス分離装置において、
前記充填材は、請求項１〜請求項４のいずれかに記載のガス分離装置用充填材である、ことを特徴とするガス分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス分離装置用充填材及びガス分離装置に関し、特に、排ガス等の未処理ガスに含まれる二酸化炭素等の分離対象ガスを反応液と化学反応させて未処理ガスから分離又は回収するためのガス分離装置用充填材及びガス分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、化学プラントや火力発電所等において、様々な種類のガスを含む排ガス等の未処理ガスから特定のガスを分離するガス分離装置（例えば、蒸留塔、吸収塔、精製塔等）が使用されている。これらのガス分離装置は、モノエタノールアミン水溶液等の反応液と二酸化炭素等の分離対象ガスとを化学反応させることによって分離対象ガスを分離又は回収する。また、ガス分離装置は、反応液と分離対象ガスとの接触面積を増大させる充填材を有し、該充填材表面で反応液と分離対象ガスとを気液接触させて化学反応させていることから、気液接触装置と称されることもある。かかるガス分離装置（気液接触装置）は、一般に、多数の板材を傾斜配置又は鉛直配置して構成されることが多い（例えば、特許文献１〜特許文献３参照）。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載されたガス分離装置（気液接触装置）は、気液接触装置内に充填される充填物の断面が各種形状の管状構造体であり、その管状部は直線状を示し、その気液接触面を気体の流れに対し平行になるように多数配置し、その充填物の上方から液体を供給し、供給された液体を充填物表面に添って流下させるとともに、下部から気体を供給して気体と液体とを接触させる気液接触装置において、前記気液接触面の中心線平均粗さが５０μｍ以上である粗面部を有することを特徴としている。
【０００４】
また、特許文献２に記載されたガス分離装置（気液接触装置）は、特許文献１と同等の構成を有する気液接触装置において、前記充填物の水平断面が円、円弧又は円弧の連続的結合、互いに交差しない直線又は接触しない直線の群から選ばれる形状からなることを特徴とし、前記充填物は、例えば、放射状に形成されたり、半径が次第に大きくなる又は小さくなる円弧を連続的に結合した螺旋形に形成されたりしている。
【０００５】
また、特許文献３に記載された充填材は、断面が三角形状に折り曲げられたシート状基材と、エンボス加工によって前記シート状基材の両面に形成された複数の突起と、前記シート状基材を貫通して形成された複数の孔部と、を備え、前記シート状基材に沿って流れる流体が前記突起及び前記孔部により前記シート状基材の表裏両面全域にわたって均一化された流量分布で分配されることを特徴とし、前記シート基材を重ね合わせることにより又はスパイラル状に捲き回すことにより、充填材集合体を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−２１０１２１号公報
【特許文献２】特開平６−２６９６２９号公報
【特許文献３】特開平４−２５４１９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した特許文献１〜特許文献３に記載されたように、種々の充填材が提案されているが、充填材を多数の板材を鉛直に配置して構成する場合、多数の板材を接合したり、多数の板材を均等な間隔で固定したりしなければならず、充填材の製作や設置が複雑になってしまい、ガス分離装置（気液接触装置）の製造及び据付に時間と労力を要し、コストアップの要因になってしまうという問題があった。また、特許文献２や特許文献３には、充填材を螺旋形状やスパイラル状に形成する旨が記載されているものの、外形の形状が安定せず、充填材の製作や設置に時間と労力を要し、コストアップの要因になってしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は、上述した問題点に鑑み創案されたものであり、充填材の製作や設置に要する時間及び労力を軽減することができる、ガス分離装置用充填材及びガス分離装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、表面に流下される反応液により液膜を形成し、該液膜に分離対象ガスを含む未処理ガスを気液接触させることによって、前記未処理ガスから前記分離対象ガスを分離するガス分離装置用充填材において、一枚の板材を連続的に湾曲又は屈曲させて水平断面の中心部に向かって漸近するように又は水平断面を横断するように形成された液膜形成部と、最外殻面に配置された端部を該最外殻面よりも内側に配置された表面に接続した外形固定部と、を有することを特徴とするガス分離装置用充填材が提供される。
【００１０】
また、本発明によれば、反応容器と、該反応容器内に配置され、表面に流下される反応液により液膜を形成し、該液膜に分離対象ガスを含む未処理ガスを気液接触させることによって、前記未処理ガスから前記分離対象ガスを分離する充填材と、を有するガス分離装置において、前記充填材は、一枚の板材を連続的に湾曲又は屈曲させて水平断面の中心部に向かって漸近するように又は水平断面を横断するように形成された液膜形成部と、最外殻面に配置された端部を該最外殻面よりも内側に配置された表面に接続した外形固定部と、を有するガス分離装置用充填材である、ことを特徴とするガス分離装置が提供される。
【００１１】
上述したガス分離装置用充填材及びガス分離装置において、前記最外殻面は、複数の前記ガス分離装置用充填材を配列した場合に、隣接する他のガス分離装置用充填材の最外殻面の一部と接触する突出部を有していてもよい。さらに、前記突出部は、前記他のガス分離装置用充填材に形成された突出部と接触するように形成されていてもよい。
【００１２】
また、前記液膜形成部は、前記最外殻面の形状に沿うように湾曲又は屈曲させたライナー部と、隣接する前記ライナー部の間に蛇行するように配置された中芯部と、を有していてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
上述した本発明のガス分離装置用充填材及びガス分離装置によれば、一枚の板材を連続加工することによって充填材を製作するようにしたことから、多数の板材を接合したり、多数の板材を均等な間隔で固定したりする必要がなく、充填材の製作や設置に要する時間及び労力を軽減することができ、コストダウンを図ることができる。また、充填材の外形を固定するようにしたことから、外形の形状を安定させることができ、充填材の製作や設置に要する時間及び労力を軽減することができ、コストダウンを図ることができる。
【００１４】
また、ガス分離装置用充填材の最外殻面に突出部を形成することにより、複数のガス分離装置用充填材を配列する場合に、隣接するガス分離装置用充填材の最外殻面との間に一定の隙間を形成することができ、ガス分離装置用充填材の最外殻面の表面も気液接触面として有効に利用することができる。
【００１５】
また、ライナー部と中芯部とを交互に形成することにより、ガス分離装置用充填材の強度を向上させることができ、座屈等の損傷や撓曲等の変形を抑制することができる。また、ライナー部の間に中芯部を形成することにより、ライナー部の間隔を略一定の大きさに保持することができ、中芯部をスペーサとして機能させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係るガス分離装置を示す全体構成図である。
【図２】図１に示した充填材の外観図であり、（ａ）は斜視図の第一例、（ｂ）は斜視図の第二例、（ｃ）は水平断面図の第一例、（ｄ）は水平断面図の第二例、を示している。
【図３】本発明の実施形態に係るガス分離装置用充填材を示す水平断面図であり、（ａ）は第一実施形態、（ｂ）は第二実施形態、（ｃ）は第三実施形態、（ｄ）は第四実施形態、を示している。
【図４】本発明の他の実施形態に係るガス分離装置用充填材を示す水平断面図であり、（ａ）は第五実施形態、（ｂ）は第六実施形態、（ｃ）は第七実施形態、を示している。
【図５】本発明の他の実施形態に係るガス分離装置用充填材を示す水平断面図であり、（ａ）は第八実施形態、（ｂ）は第九実施形態、（ｃ）は第十実施形態、を示している。
【図６】本発明の他の実施形態に係るガス分離装置用充填材を示す水平断面図であり、（ａ）は第十一実施形態、（ｂ）は第十二実施形態、（ｃ）は第十三実施形態、を示している。
【図７】本発明の実施形態に係るガス分離装置を備えた火力発電所の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図１〜図７を用いて説明する。ここで、図１は、本発明の実施形態に係るガス分離装置を示す全体構成図である。図２は、図１に示した充填材の外観図であり、（ａ）は斜視図の第一例、（ｂ）は斜視図の第二例、（ｃ）は水平断面図の第一例、（ｄ）は水平断面図の第二例、を示している。図３は、本発明の実施形態に係るガス分離装置用充填材を示す水平断面図であり、（ａ）は第一実施形態、（ｂ）は第二実施形態、（ｃ）は第三実施形態、（ｄ）は第四実施形態、を示している。
【００１８】
本発明の実施形態に係るガス分離装置１は、図１〜図３に示したように、反応容器２と、反応容器２内に配置され、表面に流下される反応液Ｌにより液膜を形成し、液膜に分離対象ガスを含む未処理ガスＧを気液接触させることによって、未処理ガスＧから分離対象ガスを分離する充填材３と、を有し、充填材３は、一枚の板材を連続的に湾曲又は屈曲させて水平断面の中心部に向かって漸近するように形成された液膜形成部３１と、最外殻面３ａに配置された端部を最外殻面３ａよりも内側に配置された表面３ｂに接続した外形固定部３２と、を有するガス分離装置用充填材であることを特徴とする。なお、未処理ガスＧとは、分離対象ガスをまだ分離していない状態の廃ガス（排ガス）や反応ガスを意味する。
【００１９】
前記反応容器２は、例えば、円形断面又は多角形断面の筒形状を有し、ガス分離装置１の外殻を形成する。反応容器２の上部には、反応液Ｌをガス分離装置１内に供給する反応液供給ライン２１が配置されている。反応液Ｌは、化学プラントや火力発電所等の設備内で精製してから反応液供給ライン２１に供給するようにしてもよいし、精製された反応液Ｌを貯留する貯液槽から反応液供給ライン２１に供給するようにしてもよい。また、反応液供給ライン２１は、充填材３の上部に配置された散布管４に接続されている。散布管４は、充填材３の上部に並列又は格子状に配置されており、下面に反応液Ｌを流下させる開口部が形成されている。なお、散布管４は図示した構造に限定されるものではなく、散布ノズル等、従来から一般に使用されている散布手段を適宜使用することができる。
【００２０】
また、反応容器２の下部には、未処理ガスＧをガス分離装置１内に供給する未処理ガス供給管２２が配置されている。未処理ガスＧは、例えば、化学プラントや火力発電所等の設備内で発生した廃ガス（排ガス）や反応ガスであり、前工程の設備から未処理ガス供給管２２に供給される。なお、ここでは、反応液Ｌを反応容器２の上方から下方に流下させ、未処理ガスＧを反応容器２の下方から上方に送流するように構成しているが、かかる構成に限定されるものではなく、例えば、未処理ガスＧも反応容器２の上方から下方に送流するようにしてもよい。
【００２１】
また、反応容器２の底部には、使用済みの反応液Ｌ（リッチ液）を回収するためのリッチ液排出ライン２３が接続されている。充填材３を通過して未処理ガスＧと化学反応した使用済みの反応液Ｌ、すなわち、分離対象ガスが反応液Ｌに溶解したリッチ液は、反応容器２の底部に一時的に貯留され、適宜、リッチ液排出ライン２３から外部に排出され回収される。
【００２２】
また、反応容器２の天井部には、分離対象ガスが除かれた未処理ガスＧ（処理済みガス）を排出する処理済みガス排出ライン２４が接続されている。充填材３を通過して反応液Ｌと化学反応した処理済みの未処理ガスＧ、すなわち、未処理ガスＧから分離対象ガスが分離された処理済みガスは、煙突から大気中に放出されたり、次工程の処理設備に搬送されたりする。なお、反応容器２には、従来のガス分離装置１と同様に、必要に応じて、処理済みガスを冷却する冷却装置やドレンを排出するドレン回収装置等を配置するようにしてもよい。
【００２３】
前記充填材３は、図２（ａ）及び（ｂ）に示したように、略直方体や略円柱の外観を有するブロック体として形成される。充填材３は、反応容器２の外殻形状及び大きさに応じて、適切な外観を有するものが選択され配列及び積層される。なお、図２（ａ）及び（ｂ）において、反応容器２の図は省略してある。例えば、図２（ａ）に示した充填材３は、反応容器２が矩形の外殻を有する比較的大型の容器の場合に使用されるものであり、矩形断面を有する複数の充填材３が水平方向に配列及び鉛直方向に積層される。また、図２（ｂ）に示した充填材３は、反応容器２が円形の外殻を有する比較的小型の容器の場合に使用されるものであり、円形断面を有する複数の充填材３が鉛直方向に積層される。
【００２４】
また、充填材３は、図２（ｃ）及び（ｄ）に示したように、反応容器２内において、種々の断面形状を有するブロック体を組み合わせて配置することができる。例えば、反応容器２が円形の外殻を有する比較的大型の容器である場合に、図２（ｃ）に示したように、同一の矩形断面を有する複数の充填材３を敷き詰めるようにしてもよいし、図２（ｄ）に示したように、角部に三角形断面を有する充填材３を敷き詰めるようにしてもよい。なお、図２（ｄ）において、三角形断面を有する充填材３に替えて、円弧形状を有する充填材３を使用するようにしてもよい。
【００２５】
上述した充填材３（ガス分離装置用充填材）は、例えば、図３（ａ）〜（ｄ）に示したような断面形状を有している。これらの充填材３は、一枚の板材（例えば、金属平板、金網、エキスパンドメタル、パンチングメタル、金属平板と金網の積層合板、表面に凹凸を有する金属平板等）を連続的に湾曲又は屈曲させたものであり、水平断面において二つの端点を有する。いま、外側の端点を始点Ｐとし、中心側の端点を終点Ｑとすれば、始点Ｐは、最外殻面３ａに配置された端部を構成することとなる。なお、一枚の板材を連続的に加工する際には、終点Ｑから始点Ｐに向かって湾曲又は屈曲させる加工を行うことが一般的である。
【００２６】
図３（ａ）に示した第一実施形態に係る充填材３は、液膜形成部３１を、一枚の板材を四角形状に連続的に屈曲させて水平断面の中心部に向かって漸近するように形成したものである。すなわち、液膜形成部３１は、四角形状の螺旋形状又は渦巻き形状を有する。また、液膜形成部３１に未処理ガスＧが均等に流れるように、液膜形成部３１の内側の板材と外側の板材との隙間は、略一定の間隔となるように形成することが好ましい。
【００２７】
そして、液膜形成部３１の最外殻面３ａに配置された端部（始点Ｐ）は、その内側に配置される表面３ｂに接続されており、充填材３の外形固定部３２を構成している。外形固定部３２の接続方法は、溶接であってもよいし、かしめであってもよいし、ビスやボルト等の締結具によるものであってもよいし、針金等の環状に形成可能な拘束具によるものであってもよい。
【００２８】
かかる構成により、多数の板材を接合したり、多数の板材を均等な間隔で固定したりする必要がなく、また、充填材３の外形の形状を安定させることができ、充填材３の製作や設置に要する時間及び労力を軽減することができ、コストダウンを図ることができる。
【００２９】
図３（ｂ）に示した第二実施形態に係る充填材３は、液膜形成部３１を、一枚の板材を六角形状に連続的に屈曲させて水平断面の中心部に向かって漸近するように形成したものである。すなわち、液膜形成部３１は、六角形状の螺旋形状又は渦巻き形状を有する。なお、充填材３は、四角形状や六角形状に限定されるものではなく、三角形状や五角形状等の多角形状であってもよい。
【００３０】
図３（ｃ）に示した第三実施形態に係る充填材３は、液膜形成部３１を、一枚の板材を波形又は山形に連続的に屈曲させて水平断面の中心部に向かって漸近するように形成したものである。すなわち、液膜形成部３１は、波板を螺旋形状又は渦巻き形状に形成したものである。波形は、緩やかに湾曲する形状であってもよいし、鋭角に屈曲した形状であってもよい。
【００３１】
図３（ｄ）に示した第四実施形態に係る充填材３は、液膜形成部３１を、一枚の板材を円形状に連続的に湾曲させて水平断面の中心部に向かって漸近するように形成したものである。すなわち、液膜形成部３１は、円形状の螺旋形状又は渦巻き形状を有する。
【００３２】
続いて、本発明の他の実施形態に係るガス分離装置用充填材について、図４〜図６を参照しつつ説明する。ここで、図４は、本発明の他の実施形態に係るガス分離装置用充填材を示す水平断面図であり、（ａ）は第五実施形態、（ｂ）は第六実施形態、（ｃ）は第七実施形態、を示している。図５は、本発明の他の実施形態に係るガス分離装置用充填材を示す水平断面図であり、（ａ）は第八実施形態、（ｂ）は第九実施形態、（ｃ）は第十実施形態、を示している。図６は、本発明の他の実施形態に係るガス分離装置用充填材を示す水平断面図であり、（ａ）は第十一実施形態、（ｂ）は第十二実施形態、（ｃ）は第十三実施形態、を示している。なお、上述した第一実施形態と同じ構成部品については、同じ符号を付して重複した説明を省略する。
【００３３】
図４（ａ）〜（ｃ）に示した実施形態は、液膜形成部３１が、最外殻面３ａの形状に沿うように湾曲又は屈曲させたライナー部３３と、隣接するライナー部３３の間に蛇行するように配置された中芯部３４と、を有するものである。
【００３４】
図４（ａ）に示した第五実施形態に係る充填材３は、液膜形成部３１を、一枚の板材を四角形状に屈曲させてライナー部３３を形成する工程と、板材を山形に屈曲させながらライナー部３３に沿って屈曲させて中芯部３４を形成する工程と、を交互に繰り返しながら、水平断面の中心部に向かって漸近させるようにしたものである。かかる構成により、ガス分離装置用充填材の強度を向上させることができ、座屈等の損傷や撓曲等の変形を抑制することができるとともに、ライナー部３３の間隔を略一定の大きさに保持することができる。中芯部３４は、例えば、ライナー部３３の直線部では略均等に山形に屈曲され、ライナー部３３の角部ではライナー部３３の形状に沿うように屈曲されていてもよい。また、中芯部３４は、山形の替わりに波形に形成してもよい。
【００３５】
図４（ｂ）に示した第六実施形態に係る充填材３は、液膜形成部３１を、一枚の板材を六角形状に屈曲させてライナー部３３を形成する工程と、板材を山形に屈曲させながらライナー部３３に沿って屈曲させて中芯部３４を形成する工程と、を交互に繰り返しながら、水平断面の中心部に向かって漸近させるようにしたものである。すなわち、第六実施形態に係る充填材３は、第四実施形態に係る充填材３と同じ製法によって、六角形断面の充填材３を形成したものである。なお、充填材３は、四角形断面や六角形断面に限定されるものではなく、三角形断面や五角形断面等の多角形断面を有していてもよい。
【００３６】
図４（ｃ）に示した第七実施形態に係る充填材３は、液膜形成部３１を、一枚の板材を円形状に湾曲させてライナー部３３を形成する工程と、板材を波形に屈曲させながらライナー部３３に沿って湾曲させて中芯部３４を形成する工程と、を交互に繰り返しながら、水平断面の中心部に向かって漸近させるようにしたものである。すなわち、第七実施形態に係る充填材３は、第四実施形態に係る充填材３と同じ製法によって、円形断面の充填材３を形成したものである。
【００３７】
図５（ａ）〜（ｃ）に示した実施形態は、最外殻面３ａが、複数の充填材３（ガス分離装置用充填材）を配列した場合に、隣接する他の充填材３（ガス分離装置用充填材）の最外殻面３ａの一部と接触する突出部３５を有するものである。ここで、「最外殻面３ａの一部」には突出部３５も含まれる。なお、図５の各図において、左図は単体の充填材３の形状を図示した水平断面図であり、右図は複数の充填材３を水平面内で配列した状態を図示した水平断面図である。
【００３８】
図５（ａ）に示した第八実施形態に係る充填材３は、第一実施形態に係る充填材３の最外殻面３ａの角部に突出部３５を形成したものである。突出部３５は、図示したように、例えば、矩形形状に形成されており、隣接する他の充填材３（ガス分離装置用充填材）に形成された突出部３５と面接触するように形成されている。このように、突出部３５どうしを接触させた場合、複数の充填材３を配列した場合であっても、隣接する充填材３の最外殻面３ａとの間に一定の隙間ｓを形成することができ、充填材３の最外殻面３ａの表面も気液接触面として有効に利用することができる。
【００３９】
突出部３５の形状は、充填材３の断面形状や隣接される充填材３の個数等によって適宜変更することができ、略四角形状に限定されるものではなく、他の多角形状であってもよいし、円弧形状であってもよい。また、突出部３５の大きさ、個数、配置箇所等の諸条件についても、充填材３の断面形状、隣接される充填材３の個数、形成したい隙間ｓの大きさ等によって適宜変更することができる。なお、突出部３５以外の充填材３の構成は、図示したものに限定されず、第二実施形態〜第七実施形態に係る充填材３と同じ構成を適宜採用することができる。
【００４０】
図５（ｂ）に示した第九実施形態に係る充填材３は、第一実施形態に係る充填材３の最外殻面３ａの直線部に突出部３５を形成したものである。突出部３５は、直線部のうち同じ側の角部寄りに形成することによって、配列したときのバランスを取りやすくすることができる。図示したように、第九実施形態における突出部３５は、隣接する充填材３の最外殻面３ａの直線部に面接触するように形成されている。かかる構成により、隣接する充填材３の最外殻面３ａとの間の隙間ｓを容易に狭く形成することができる。
【００４１】
図５（ｃ）に示した第十実施形態に係る充填材３は、一枚の板材を連続的に屈曲させて水平断面を横断するように形成された液膜形成部３１と、最外殻面３ａに配置された両端部を最外殻面３ａよりも内側に配置された表面３ｂに接続した複数の外形固定部３２と、隣接する他の充填材３の最外殻面３ａの一部と接触する突出部３５と、を有するものである。
【００４２】
第十実施形態における充填材３は、例えば、図の矢印で示したように、最外殻面３ａに配置された始点Ｐから右方向に直進し、一つ目（右上）の突出部３５を形成しながら下方向に屈曲させ、二つ目（右下）の突出部３５を形成しながら左方向に屈曲させた後、上方向に屈曲させ、最外殻面３ａの内側に接触させた後、下方向に屈曲させ、上下方向の屈曲を繰り返した後、三つ目（左上）の突出部３５を形成しながら下方向に屈曲させ、四つ目（左下）の突出部３５を形成しながら右方向に屈曲させ、始点Ｐ及び終点Ｑを充填材３の表面に接続することによって形成される。
【００４３】
ここでは、液膜形成部３１は、水平断面内で上下方向に屈曲しながら右から左に横断するように形成された部分によって形成される。液膜形成部３１は、最外殻面３ａの内側と面接触している必要はなく、線接触であってもよいし、液膜形成部３１と最外殻面３ａの内側との接触部を溶接等により接続するようにしてもよい。また、図示しないが、液膜形成部３１は、ライナー部と中芯部とにより構成するようにしてもよい。
【００４４】
図６（ａ）〜（ｃ）に示した実施形態は、一点鎖線で示した反応容器２の外形に対して、多角形状を有する充填材３を種々の配置により敷き詰めたものである。なお、各実施形態において、図４に示したように、液膜形成部３１をライナー部３３と中芯部３４とにより構成するようにしてもよいし、図５に示したように、最外殻面３ａに突出部３５を形成するようにしてもよい。
【００４５】
図６（ａ）に示した第十一実施形態に係る充填材３は、液膜形成部３１を、一枚の板材を三角形状に連続的に屈曲させて水平断面の中心部に向かって漸近するように形成したものである。すなわち、液膜形成部３１は、三角形状の螺旋形状又は渦巻き形状を有する。かかる三角形断面の充填材３を三角形断面の反応容器２に敷き詰める場合には、例えば、角部に充填材３を配置するとともに、残りの空間に上向きの充填材３と下向きの充填材３とを適宜嵌め込むことによって、反応容器２に充填材３を敷き詰めることができる。
【００４６】
図６（ｂ）に示した第十二実施形態に係る充填材３は、液膜形成部３１を、一枚の板材を菱形形状に連続的に屈曲させて水平断面の中心部に向かって漸近するように形成したものである。すなわち、液膜形成部３１は、菱形形状の螺旋形状又は渦巻き形状を有する。かかる菱形断面の充填材３を円形断面の反応容器２に敷き詰める場合には、例えば、菱形断面の充填材３を適宜組み合わせて六角形の外形を形成するように配置することによって、反応容器２に充填材３を敷き詰めることができる。
【００４７】
図６（ｃ）に示した第十三実施形態に係る充填材３は、液膜形成部３１を、一枚の板材を三角形状に連続的に屈曲させて水平断面の中心部に向かって漸近するように形成したものと、一枚の板材を四角形状に連続的に屈曲させて水平断面の中心部に向かって漸近するように形成したものと、を使用したものである。すなわち、本実施形態は、異なる外形を有する充填材３を適宜組み合わせて、反応容器２に敷き詰めるようにしたものである。
【００４８】
例えば、三角形断面の充填材３と四角形断面の充填材３を使用することにより、円形断面を有する反応容器２に対して、八角形状の外形を形成するように充填材３を敷き詰めることができる。また、三角形断面の充填材３に替えて扇形断面の充填材３を使用することにより、略円形の外形を形成するように充填材３を敷き詰めることもできる。
【００４９】
最後に、上述した実施形態に係るガス分離装置１を火力発電所１０に適用した場合について、図７を参照しつつ説明する。ここで、図７は、本発明の実施形態に係るガス分離装置を備えた火力発電所の概略構成図である。
【００５０】
火力発電所１０は、図７に示したように、石炭等の化石燃料を燃焼させて熱エネルギーに変換するボイラー１１と、熱エネルギーを運動エネルギーに変換するタービン１２と、運動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機１３と、ボイラー１１が排出する排ガスから窒素酸化物を取り除く排ガス脱硝装置１４と、排ガスからダストを取り除く電気集塵装置（Electrostatic Precipitator）１５と、排ガスから硫黄酸化物を取り除く排ガス脱硫装置１６と、排ガスからさらに硫黄酸化物を取り除く前処理塔１７と、排ガスから二酸化炭素を取り除く吸収塔１８と、吸収塔１８の吸収後の液から二酸化炭素を抽出する放散塔１９と、を有している。
【００５１】
図示した火力発電所１０は、重油、ＬＮＧ（液化天然ガス）、石炭等の化石燃料を燃焼して、ボイラー１１で高温高圧の蒸気を生成し、この蒸気でタービン１２を駆動させることによって発電機１３を回転させて発電する汽力発電方式のものである。
【００５２】
ボイラー１１から排出された排ガスは、排ガス脱硝装置１４、電気集塵装置１５、排ガス脱硫装置１６、前処理塔１７及び吸収塔１８の各装置に順次搬送されて、排ガス中に含まれる不純物や汚染物質等の分量が一定の基準値以下となるように処理され、最終的に大気中に放出される。
【００５３】
排ガス脱硝装置１４は、例えば、アンモニア接触還元法、無触媒還元法、活性炭法、電子線照射法、酸化還元法等を用いて、排ガス中の窒素酸化物を取り除く。また、電気集塵装置１５は、例えば、直流電流によってコロナ放電を発生させ、排ガス中のダストを帯電させて電界中に通過させることによって、排ガス中のダストを取り除く。また、排ガス脱硫装置１６は、例えば、アルカリ溶液吸収法、石灰スラリー吸収法、水酸化マグネシウムスラリー法、スプレードライヤー法、活性炭吸着法等を用いて、排ガス中の硫黄酸化物を取り除く。また、前処理塔１７は、前工程により取り除かれなかった排ガス中の硫黄酸化物（ＳＯｘ）を取り除く。また、吸収塔１８は、前工程により取り除かれなかった排ガス中の二酸化炭素を取り除く。
【００５４】
上述した本実施形態に係るガス分離装置１は、前処理塔１７、吸収塔１８、放散塔１９等に適用することができる。例えば、吸収塔１８に本実施形態に係るガス分離装置１を適用した場合、未処理ガスＧは前処理塔１７から供給される排ガスであり、分離対象ガスは二酸化炭素であり、反応液Ｌはアミン化合物水溶液である。具体的には、反応液Ｌは、例えば、モノエタノールアミン（ＭＥＡ）水溶液であり、二酸化炭素と反応して、カルバミン酸塩・アミン塩（カーバメート）、炭酸塩、重炭酸塩等を発生させる。これらの塩は、反応液Ｌとともに放散塔１９に供給される。
【００５５】
放散塔１９は、未処理ガスＧである排ガスから分離された二酸化炭素をリッチ液から抽出する。具体的には、放散塔１９は、供給されたリッチ液を１００℃以上に加熱して二酸化炭素を放散させ、水分を分離した後にＣＯ2として回収される。また、二酸化炭素が抽出されたリーン液は、反応液Ｌとして吸収塔１８に供給されて再利用される。なお、回収されたＣＯ2は、二酸化炭素回収・貯留（ＣＣＳ：Carbon dioxide Capture and Storage）として、地中に貯留されたり、他の用途に利用されたりする。
【００５６】
図７では、本実施形態に係るガス分離装置１を火力発電所１０に適用する場合について説明したが、本実施形態に係るガス分離装置１は、蒸留、精製、吸収等の化学プロセスを含む種々の化学プラントにおいて使用される装置（蒸留塔、精製塔、吸収塔等）にも適用することができる。また、分離対象ガスは、二酸化炭素に限定されるものではなく、ＮＯｘ、ＳＯｘ等の酸化ガスであってもよいし、その他、本実施形態に係るガス分離装置１によって分離可能なガスであれば任意に選択することができる。また、反応液Ｌは、アミン化合物水溶液に限定されるものではなく、分離対象ガスに適した反応液Ｌを任意に選択することができる。
【００５７】
本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００５８】
１  ガス分離装置
２  反応容器
３  充填材
３ａ  最外殻面
３ｂ  表面
３１  液膜形成部
３２  外形固定部
３３  ライナー部
３４  中芯部
３５  突出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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