(57)【要約】【課題】気液接触における圧力損失を抑制しつつ、良好且つ効率的な気液接触が可能な二酸化炭素の回収装置を提供する。【解決手段】二酸化炭素の回収装置は、ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させる吸収装置と、吸収液に含まれる二酸化炭素を放出させて吸収液を再生する再生装置と、吸収装置及び再生装置間で吸収液を循環させる循環機構とを有する二酸化炭素の回収装置である。吸収装置及び再生装置の少なくとも一方は、横方向に配列する複数の段に割り当てられる気液接触部であって、複数の段の各々に、並列する複数の鉛直な平板を有する気液接触部と、吸収液を気液接触部に供給して複数の段を配列に沿って順次流通させる液体供給機構とを有する横型多段構造に構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させる吸収装置と、吸収液に含まれる二酸化炭素を放出させて吸収液を再生する再生装置と、前記吸収装置及び前記再生装置の間で吸収液を循環させる循環機構とを有する二酸化炭素の回収装置であって、
前記吸収装置及び前記再生装置の少なくとも一方は、
横方向に配列する複数の段に割り当てられる気液接触部であって、前記複数の段の各々に、並列する複数の鉛直な平板を有する前記気液接触部と、
吸収液を前記気液接触部に供給して前記複数の段を配列に沿って順次流通させる液体供給機構と
を有する横型多段構造に構成される二酸化炭素の回収装置。
【請求項２】
前記吸収装置は、前記横型多段構造に構成されて、前記気液接触部を内部に有する容器を有し、前記容器は、前記複数の段が配列する前記横方向に伸長する細長い形状である請求項１に記載の二酸化炭素の回収装置。
【請求項３】
前記吸収装置において、前記容器は、前記気液接触部にガスを供給するためのガス導入口と、前記気液接触部からガスを排出するためのガス排出口とを有し、前記ガス導入口は、細長い前記容器の一端に設けられ、前記ガス排出口は、前記容器の他端に設けられ、
前記吸収装置は、更に、
前記ガス導入口と前記気液接触部との間に配置されてガスから硫黄酸化物を除去する脱硫部と、
前記気液接触部と前記ガス排出口との間に配置されてガスを洗浄する洗浄部と
を前記容器内に有する請求項２に記載の二酸化炭素の回収装置。
【請求項４】
前記吸収装置において、前記脱硫部及び前記洗浄部は、各々、
並列する複数の鉛直な平板と、
前記複数の鉛直な平板に液体を供給する液分配器と
を有し、前記脱硫部の前記液分配器は、前記液体としてアルカリ液を供給し、前記洗浄部の前記液分配器は、前記液体として水を供給する請求項３に記載の二酸化炭素の回収装置。
【請求項５】
前記吸収装置の気液接触部おいて、前記複数の平板は、前記複数の段が配列する前記横方向に対して垂直になるように並列し、
前記吸収装置は、更に、
ガスが前記気液接触部を流通する間に各段毎に上方又は下方に流通するように、ガスを誘導する誘導壁
を有する請求項２〜４の何れか一項に記載の二酸化炭素の回収装置。
【請求項６】
前記再生装置は、前記横型多段構造に構成されて、前記気液接触部を内部に有する容器を有し、前記容器は、前記複数の段が配列する前記横方向に伸長する細長い形状である請求項１〜５の何れか一項に記載される二酸化炭素の回収装置。
【請求項７】
前記再生装置において、前記容器は、吸収液から放出される二酸化炭素を排出するためのガス排出口を有し、
前記再生装置は、更に、
吸収液に再生熱を供給する加熱源と、
放出される二酸化炭素を洗浄する洗浄部と
を有し、前記加熱源は、細長い前記容器の一端に配置され、前記ガス排出口は、前記容器の他端に設けられ、前記洗浄部は、前記気液接触部と前記ガス排出口との間に配置される請求項６に記載の二酸化炭素の回収装置。
【請求項８】
前記再生装置において、前記洗浄部は、
並列する複数の鉛直な平板と、
前記複数の鉛直な平板に水を供給する液分配器と
を有し、前記液分配器から供給される水によって、二酸化炭素に同伴される吸収液の成分を除去する請求項７に記載の二酸化炭素の回収装置。
【請求項９】
前記液体供給機構は、
前記複数の段の各々に設けられ、上方から前記複数の平板に吸収液を供給する複数の液分配器と、
前記複数の段の各々に設けられ、底部に流下する吸収液を回収する複数の液回収口と、
前記複数の段における１つの段の液回収口と、次に吸収液が流通する段の液分配器とが接続するように、前記複数の液分配器と前記複数の液回収口とを接続する配管と
を有する請求項１〜８の何れか一項に記載の二酸化炭素の回収装置。
【請求項１０】
前記吸収装置及び前記再生装置の両方が、前記横型多段構造に構成され、
前記循環機構は、前記吸収装置の前記液体供給機構から前記再生装置の前記液体供給機構へ吸収液を供給する供給流路と、前記再生装置の前記液体供給機構から前記吸収装置の前記液体供給機構へ吸収液を還流させる還流流路とを有し、
前記再生装置における前記液体供給機構の前記配管は、更に、前記循環機構の前記還流流路の吸収液から熱を回収して前記再生装置へ供給するための熱交換器を有する請求項９に記載の二酸化炭素の回収装置。
【請求項１１】
前記液体供給機構は、吸収液の温度を調整するために前記配管に設けられる少なくとも１つの熱交換器と、吸収液を供給するための動力源を有する請求項９又は１０に記載の二酸化炭素の回収装置。
【請求項１２】
前記配管に設けられる少なくとも１つの熱交換器の数は、前記複数の段に順次供給される吸収液の温度を段毎に調整可能な数である請求項１１に記載の二酸化炭素の回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、燃焼ガスなどの排ガスに含まれる二酸化炭素を、吸収液を利用して回収する二酸化炭素の回収装置に関する。
【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被処理ガスから、気液接触を利用して特定のガスを分離、除去又は回収するガス分離装置が使用されている。例えば、二酸化炭素の回収装置では、モノエタノールアミン水溶液等の吸収液に二酸化炭素を含むガスを接触させることによって二酸化炭素を吸収分離し、吸収した後の吸収液を加熱しながら気液接触させることによって二酸化炭素を気相に放出させて回収する。
【０００３】
一般的に、気液接触を行う装置は、液体とガスとの接触面積を増大させるために充填材を利用し、充填材表面において液体とガスとを気液接触させて、ガス中の特定ガス成分や熱を液体に吸収させる。これに伴い、気液接触面積の増大に有用な形態として、様々な形状の充填材が提案されている。
【０００４】
形状や構造が複雑な不規則充填物は、加工や装填に手間が掛かり、製造コストや作業上の手間が大幅に増加することから、大容量の処理を行う工業分野においては、簡素な構成の充填材の使用が進められている。例えば、下記の特許文献１には、エキスパンドメタル板を充填材として用いたガス分離装置が記載される。また、下記の特許文献２では、液体が充填材上を濡れ拡がる面積を増加させるように表面形状を工夫した気液接触板を用いた気液接触装置が記載されている。
【０００５】
一方、下記の特許文献３では、気液接触相を多段階に構成した吸収塔及び再生塔を有する二酸化炭素の回収装置を記載し、吸収塔及び再生塔内には、各々、複数の気液接触相が上下方向に配列されている。このような上下方向の多段構造によって、気液間の接触面積が増加し、接触効率が強化される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１３／０１５４１５号
【特許文献２】特開２００２−３０６９５８号公報
【特許文献３】特開２０１３−２２６４７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１，２に記載されるような充填材や気液接触板は、板状で比較的簡素な構造であるので、装置内への装填作業等は比較的容易である。しかし、充填材の製造加工については、手間や費用の問題が残る。また、充填材表面の形状に起因して、ガスを供給した時に流通抵抗による圧力損失が生じるため、操業時の消費エネルギーが問題となる。
【０００８】
この点に関し、平板（薄層材）の使用は、充填材の製造加工コストを削減可能である。この場合、多数の鉛直な平板を並列させて、上から液体を供給すると共に平板間の間隙にガスを供給して、平板上を流下する液体と間隙を通過するガスとを接触させる。このような形態では、ガスの流通抵抗による圧力損失が少なく、操業時の消費エネルギーを低く抑えることが可能である。
【０００９】
しかし、平板を充填材として使用する場合、液体による充填材の濡れ不足によって気液接触面積の減少を生じ易く、接触効率を高くすることは難しい。このため、従来は、上記特許文献３に記載されるように、気液接触相を上下方向に多段に積層する構成を利用することが一般的である。しかし、このような多段構造は、高さを高くするには限界がある。また、塔内を占める気液接触相の容積率もあまり高く設定することができない。
【００１０】
本開示は、上述した問題点に鑑みて提案するものであり、圧力損失が小さく、段数を増減する設計変更が容易な気液接触の形態を利用して、ガスに含まれる二酸化炭素を効率的に回収可能な二酸化炭素の回収装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明者等は、気液接触部の構造設計について検討し、重力負荷に対する耐久性の問題を回避しつつ気液接触部を多段階に構成可能な気液接触の形態を利用し、良好な二酸化炭素の回収を実現し得ることを見出した。
【００１２】
本開示の一態様によれば、二酸化炭素の回収装置は、ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させる吸収装置と、吸収液に含まれる二酸化炭素を放出させて吸収液を再生する再生装置と、前記吸収装置及び前記再生装置の間で吸収液を循環させる循環機構とを有する二酸化炭素の回収装置であって、前記吸収装置及び前記再生装置の少なくとも一方は、横方向に配列する複数の段に割り当てられる気液接触部であって、前記複数の段の各々に、並列する複数の鉛直な平板を有する前記気液接触部と、吸収液を前記気液接触部に供給して前記複数の段を配列に沿って順次流通させる液体供給機構とを有する横型多段構造に構成されることを要旨とする。
【００１３】
前記吸収装置は、前記横型多段構造に構成されて、前記気液接触部を内部に有する容器を有し、前記容器は、前記複数の段が配列する前記横方向に伸長する細長い形状であるように構成することができる。前記吸収装置において、前記容器は、前記気液接触部にガスを供給するためのガス導入口と、前記気液接触部からガスを排出するためのガス排出口とを有するとよい。前記ガス導入口は、細長い前記容器の一端に設けられ、前記ガス排出口は、前記容器の他端に設けられるとよい。前記吸収装置は、更に、前記ガス導入口と前記気液接触部との間に配置されてガスから硫黄酸化物を除去する脱硫部と、前記気液接触部と前記ガス排出口との間に配置されてガスを洗浄する洗浄部とを前記容器内に有することが可能である。
【００１４】
前記吸収装置において、前記脱硫部及び前記洗浄部は、各々、並列する複数の鉛直な平板と、前記複数の鉛直な平板に液体を供給する液分配器とを有するとよい。前記脱硫部の前記液分配器は、前記液体としてアルカリ液を供給し、前記洗浄部の前記液分配器は、前記液体として水を供給するように構成することができる。
【００１５】
前記吸収装置の気液接触部おいて、前記複数の平板は、前記複数の段が配列する前記横方向に対して垂直になるように並列するとよい。前記吸収装置は、更に、ガスが前記気液接触部を流通する間に各段毎に上方又は下方に流通するように、ガスを誘導する誘導壁を有するように構成することができる。
【００１６】
或いは、前記再生装置は、前記横型多段構造に構成されて、前記気液接触部を内部に有する容器を有するとよい。前記容器は、前記複数の段が配列する前記横方向に伸長する細長い形状であるように構成できる。前記再生装置において、前記容器は、吸収液から放出される二酸化炭素を排出するためのガス排出口を有するとよい。前記再生装置は、更に、吸収液に再生熱を供給する加熱源と、放出される二酸化炭素を洗浄する洗浄部とを有するとよい。前記加熱源は、細長い前記容器の一端に配置され、前記ガス排出口は、前記容器の他端に設けられ、前記洗浄部は、前記気液接触部と前記ガス排出口との間に配置されるように構成することができる。
【００１７】
前記再生装置において、前記洗浄部は、並列する複数の鉛直な平板と、前記複数の鉛直な平板に水を供給する液分配器とを有し、前記液分配器から供給される水によって、二酸化炭素に同伴される吸収液の成分を除去するように構成してよい。
【００１８】
更に、前記液体供給機構は、前記複数の段の各々に設けられ、上方から前記複数の平板に吸収液を供給する複数の液分配器と、前記複数の段の各々に設けられ、底部に流下する吸収液を回収する複数の液回収口とを有するとよい。前記液体供給機構は、前記複数の段における１つの段の液回収口と次に吸収液が流通する段の液分配器とが接続するように、前記複数の液分配器と前記複数の液回収口とを接続する配管とを有するように構成することができる。前記液体供給機構は、吸収液の温度を調整するために前記配管に設けられる少なくとも１つの熱交換器と、吸収液を供給するための動力源を有するとよい。前記複数の段に順次供給される吸収液の温度を段毎に調整可能な数の熱交換器を前記配管に設けることができる。前記吸収装置及び前記再生装置の両方が、前記横型多段構造に構成されてもよい。前記循環機構は、前記吸収装置の前記液体供給機構から前記再生装置の前記液体供給機構へ吸収液を供給する供給流路と、前記再生装置の前記液体供給機構から前記吸収装置の前記液体供給機構へ吸収液を還流させる還流流路とを有するとよい。前記再生装置における前記液体供給機構の前記配管は、更に、前記循環機構の前記還流流路の吸収液から熱を回収して前記再生装置へ供給するための熱交換器を有するように構成することができる。
【発明の効果】
【００１９】
圧力損失が小さく、段数を増減する設計変更が容易な気液接触の形態を有する二酸化炭素の回収装置の提供が可能になり、これを利用して、ガスに含まれる二酸化炭素を効率的に回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】二酸化炭素の回収装置を構成する吸収装置の一実施形態を概略的に示す長手方向の断面図。
【図２】図１の吸収装置のＡ−Ａ線断面図。
【図３】気液接触部に使用する充填材の構成の一変更例を説明するための概略図。
【図４】二酸化炭素の回収装置を構成する再生装置の一実施形態を概略的に示す長手方向の断面図。
【図５】気液接触部に使用する充填材の構成の他の変更例を説明するための概略図。気液接触装置の変更例を示す長手方向の断面図。
【図６】吸収装置の他の実施形態を概略的に示す長手方向の断面図。
【図７】吸収装置の更に他の実施形態を概略的に示す長手方向の断面図。
【図８】吸収装置の変更例を示す長手方向の断面図。
【図９】吸収装置の他の変更例を示す長手方向の断面図。
【図１０】吸収装置の更に他の変更例を示す長手方向の断面図。
【図１１】ガスの導入に関する変更例を示す、図１の吸収装置の長手方向の部分断面図（ａ）、及び、（ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本開示の実施形態について、単に例示として、添付の図面を参照して以下に説明する。実施形態において示す寸法、材料、その他の具体的な数値等は、開示内容の理解を容易とするための例示にすぎず、本開示を限定するものではない。尚、明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また、本開示に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００２２】
気液接触部を形成する充填材として、並列する複数の平板を用いた場合、平板間を流れるガスの流通抵抗は比較的小さいので、ガス供給における圧力損失が少ない。従って、気液接触部を多段に構成しても、気液接触処理における消費エネルギーを低く抑えることが可能である。しかし、従来のように鉛直方向に積層させた縦型多段構造においては、重力負荷の観点から、段数の増加には限界がある。本開示では、気液接触部を、横方向に配列する多段構造に構成する、つまり、横型多段構造に構成することにより、高さの限界に関する問題を解消する。これにより、重力負荷の問題を回避しつつ、圧力損失が小さい気液接触部を多段階に構成することが可能であるので、処理対象のガスの状態に応じた適切な装置構成を設定可能である。また、回収装置の操業におけるエネルギー効率が良好で、好適に二酸化炭素を回収できる。
【００２３】
二酸化炭素の回収装置は、ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させる吸収装置と、吸収液に含まれる二酸化炭素を放出させて吸収液を再生する再生装置とを有し、吸収装置及び再生装置の何れも気液接触部を内部に有する。従って、吸収装置及び再生装置の何れを横型多段構造に構成してもよく、少なくとも一方を横型多段構造に構成することができる。つまり、吸収装置及び再生装置の一方を横型多段構造に構成し、他方を従来の縦型多段構造あるいは他の構造に構成して組み合わせることも可能である。以下において、横型多段構造に構成される吸収装置及び再生装置の実施形態を、図面を参照して、具体的に説明する。吸収装置及び再生装置は、吸収液を循環させる循環機構を用いてこれらを接続することによって、二酸化炭素の回収装置が構成され、吸収装置と再生装置の間で吸収液が循環して、二酸化炭素の吸収と吸収液の再生とが交互に繰り返される。尚、図面の理解を容易にするために、液体を供給する配管については、簡略化して実線で示す。
【００２４】
図１及び図２は、横型多段構造の吸収装置の一実施形態を示す。図において、吸収装置１は、基本構成として、気液接触部２と、液体供給機構３とを有する。具体的には、吸収装置１は、水平方向に細長く伸長した横長の容器２１を有し、容器２１内に気液接触部２が構成される。容器２１は、長手方向に沿った天板２１ｔ、底板２１ｂ及び一対の側壁２１ｓと、長手方向両端の端壁部２１ａ，２１ｄとを有する。容器２１の形状は、略四角柱状であり、その長手方向に垂直な断面は略長方形である。容器２１内の横長な空間に構成される気液接触部２は、容器２１の長手方向に沿って横方向に配列するように割り当てられる複数の段２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを有する。複数の段の各々において、充填材２２として、間隔を空けて並列する複数の鉛直な平板Ｐ１が配設される。平板Ｐ１は、長方形の薄板であり、複数の平板Ｐ１を並列させることによって、全体として直方体形の気液接触空間が形成される。気液接触部２の各段は、従来構造における気液接触部の一段に相当し、各段において吸収液Ｌを上方から複数の鉛直な平板Ｐ１へ供給して流下させることによって、平板Ｐ１上に液膜が形成される。
【００２５】
尚、この実施形態において、気液接触部２には４つの段が割合てられているが、割り当てられる段の数は、２つ以上の何れの数であってもよい。必要に応じて、横方向に容器を延長して、配列する段数を増加することが可能であり、適切な数の段数に割り当てられる。また、この実施形態の気液接触部２において、段２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは、実質的に均等に割り当てられ、同一寸法の平板Ｐ１が充填材２２に用いられている。しかし、必要に応じて、気液接触部２における各段の長手方向の長さが異なるように、平板Ｐ１の幅（つまり、長手方向の長さ）を変更することも可能である。また、平板Ｐ１の厚さを変更して、並列する平板Ｐ１の間の空間の数又は幅を調整してもよい。
【００２６】
吸収装置１は、更に、吸収液Ｌを気液接触部２に供給して複数の段２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを配列に沿って順次流通させる液体供給機構３を有する。液体供給機構３は、複数の段２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの各々において上側に設けられる複数の液分配器３１と、複数の段の各々において下側に設けられる複数の液回収口３２と、複数の液分配器３１と複数の液回収口３２とを接続する配管３３ａ〜３３ｅとを有する。配管３３ａ〜３３ｅは、複数の段において１つの段の液回収口３２と次に吸収液が供給される隣の段の液分配器３１とが連通するように液分配器３１と液回収口３２とを接続する。容器２１の底板２１ｂは、段毎に中央が最も低くなるように傾斜した凹型に形成され、凹型の底部に液回収口３２が設けられる。
【００２７】
吸収液Ｌは、配管３３ａを通じて段２ａ内の液分配器３１に供給されると、液分配器３１から平板Ｐ１へ供給される。平板Ｐ１の上方から平板Ｐ１の表面を伝って流下する吸収液Ｌは、底部に貯留され、液回収口３２から配管３３ｂへ排出される。配管３３ｂ〜３３ｄ上には、各々、１つの段の液回収口３２と次の段の液分配器３１との間にポンプ３４が配置され、送液エネルギーを供給する動力源として作用する。ポンプ３４の駆動によって、１つの段の液回収口３２から次の段の液分配器３１へ液体が送られる。従って、段２ａの底部の液体は、次の段２ｂの液分配器３１へ供給され、同様にして、後続の段２ｃ，２ｄへの供給が順次行われる。このようにして、吸収液Ｌは、複数の段２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを順次流通する。段２ｄの吸収液は、配管３３ｅに設けられるポンプ３４によって、液回収口３２から外部に排出される。尚、配管３３ａ〜３３ｅを流れる吸収液の流量は、ポンプ３４の駆動調整によって調節できるので、各段の底部に貯留される吸収液の量は、ポンプ３４の駆動に基づいて調節可能である。しかし、必要に応じて、配管３３ｂ〜３３ｅに流量調整弁を設置して、これを用いて吸収液の流量を調整してもよく、これにより調整精度が向上する。
【００２８】
また、吸収液Ｌの温度を調整するための冷却器３５が、配管３３ｂ〜３３ｄ上に各々配置される。冷却器３５として、冷媒との間接接触における熱移動を利用する熱交換を好適に利用可能であり、各種熱交換器から適宜選択して利用してよい。二酸化炭素の回収装置においては、概して、水を冷媒とする熱交換器である水冷式冷却器が用いられる。二酸化炭素の吸収は、発熱反応であるが、吸収液が段２ａから段２ｄへ向かって順次流通する間に生じ得る吸収液の温度上昇は、冷却水等の冷媒を冷却器３５に供給することによって解消される。冷却器３５における冷却度の調整によって、供給する吸収液の温度を、段毎に、二酸化炭素の吸収処理に適した温度に調整することができる。尚、図１の実施形態では、配管３３ｂ〜３３ｄに設置される冷却器３５の数は、段数より１少ない数（段数−１）であり、段毎に吸収液の温度調整が行われる。このように、横型多段構造においては、配管３３ｂ〜３３ｄを利用した熱交換器の配置によって、各段へ順次供給する吸収液の温度調整が容易に実施できる。縦型多段構造では設計的に難しい５段以上の気液接触部の温度制御も容易である。横型多段構造を利用することによって、例えば５〜２０段程度のような極めて多段な気液接触部を的確に温度制御可能な吸収装置を提供することができる。吸収装置１に供給する吸収液Ｌの温度を予め調整するための冷却器を含めれば、最初の段を含む全段において供給する吸収液の温度が調整される。従って、段数と同数の冷却器によって、吸収液の温度を段毎に調整可能である。段毎の温度設定が可能であるので、気液接触部内において温度勾配を設けることも可能である。但し、冷却器３５は、冷却の必要度に応じて使用すればよく、少なくとも１つの冷却器を用いて液体の温度調節を行うことができる。つまり、状況に応じて冷却器３５を減数又は省略してもよい。
【００２９】
容器２１は、気液接触部２にガスを供給するための管状のガス導入口４１と、気液接触部２からガスを排出するための管状のガス排出口４２とを有する。ガス導入口４１は、容器２１の一端における端壁部２１ｄの中央に設けられ、ガス排出口４２は、容器２１の他端における端壁部２１ａ中央に設けられる。ガス導入口４１から供給されるガスは、段２ｄから段２ａへ向かって、気液接触部２の段２ａ〜２ｄを順次流通する。ガス排出口４２から排出されるガスＧに微小液滴が同伴されて排出されるのを防止するために、デミスタ４３がガス排出口４２の近くに設置される。デミスタ４３としては、金網、多孔板等の網状又は多孔質の部材が使用可能であり、一般的にデミスタとして利用されるものから選択して、通気幅に適した寸法に加工して使用すればよい。
【００３０】
気液接触部２の複数の段２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの境界位置において、仕切り壁２３，２４が、容器２１の天板２１ｔ及び底板２１ｂから鉛直に立設される。但し、仕切り壁２３，２４の高さは小さく、段２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの境界面は、各々、ほぼ全面的に開放される。つまり、複数の段２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは、横方向に相互に連通する。図１において、ガスＧがガス導入口４１から供給されると、ガスＧは、容器２１の長手方向に沿って気液接触部２を流通し、段２ｄから段２ａに向かって順に通過する。複数の段２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの各々において、鉛直な平板Ｐ１は、ガスＧが通過する方向に沿うように、容器２１の長手方向に平行に配置されるので、供給されるガスＧは、平板Ｐ１間の空間、及び、平板Ｐ１と側壁２１ｓとの間の空間を真っ直ぐに通過する。つまり、ガスＧは、複数の段２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを横方向に直線的に貫通することができる。故に、流通抵抗によるガスＧの圧力損失は低く抑えられる。
【００３１】
天板２１ｔ側の仕切り壁２３は、ガスＧが平板Ｐ１間の空間を回避してその上方を流れるのを防止する役割をする。従って、仕切り壁２３の高さは、少なくとも、その下端が平板Ｐ１の上端に達するように設定され、平板Ｐ１の角に接する位置に設けられる。但し、過度の高さはガスＧの流通抵抗を高める。また、底板２１ｂ側の仕切り壁２４は、ガスＧの流れが平板Ｐ１の下方に逃れるのを防止する役割をする。平板Ｐ１から流下して底部に貯留する液体の液面レベルが平板Ｐ１の下端に達して、平板Ｐ１の下端が貯留する液体に接触すると、ガスＧの流れが平板Ｐ１を回避して下方を流れるのを確実に防止することができる。従って、仕切り壁２４の高さは、各段に配置された平板Ｐ１の下端より高く、且つ、液体の貯留が確実に保持されるように設定するとよい。
【００３２】
尚、平板Ｐ１間の距離を適正に固定するスペーサーを使用する際に、仕切り壁２３，２４を利用してスペーサーを設置してもよい。或いは、平板Ｐ１の側端を嵌合可能な幅の浅い鉛直方向の溝を仕切り壁２３，２４の側面に形成すると、平板Ｐ１の側端を溝内で保持して位置決めすることが可能であるので、スペーサーとして機能する。
【００３３】
図１，２の構成において、液体供給機構３によって吸収液Ｌを吸収装置１に供給すると共に、ガス導入口４１からガスＧを供給すると、複数の段２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの各々において、供給される吸収液Ｌが複数の鉛直な平板Ｐ１を流下する。同時に、供給されるガスＧが平板Ｐ１の間を横方向に流通して交差し、吸収液ＬとガスＧとが接触する。この実施形態では、液体供給機構３によって供給される吸収液Ｌが、複数の段２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを流通する順序は、ガスＧが複数の段２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを流通する順序とは逆である。故に、吸収液Ｌ及びガスＧの供給によって、気液接触部２全体として向流接触が実施される。
【００３４】
尚、図１の実施形態及び後述する実施形態において、ガスＧの供給は、外部から供給されるガスＧの流圧を利用して行うものとして、ガス供給用の動力源は特に記載されないが、必要に応じて、ポンプやファン等の送気手段を使用することができる。ガスの供給は、従来の縦型多段構造の吸収装置におけるガス流速と同程度で実施することができる。低めのガス流速になるように設定すると、気液接触効率を最適化する上で好適であり、概して、０．５〜１ｍ／ｓ程度のガス流速に設定するとよい。
【００３５】
ガスＧと吸収液Ｌとを接触させる際のガスＧの流通抵抗は、操業時の消費エネルギーを左右する。平板Ｐ１の厚さ及び間隔によって、充填材２２における単位容積当たりの濡れ面積（気液接触面積）、ガス流量及びガスの流通抵抗が変化するので、これらを考慮して、好適な流通空間になるように並列する平板Ｐ１の数及び厚さが設定される。平板Ｐ１の間隔は、例えば、スペーサーを介在させて固定することができる。ガスＧ及び吸収液Ｌの流動を妨げないように、スペーサーの寸法及び設置位置を適宜調整すればよい。複数の平板Ｐ１を纏めてユニットとして一体化させるための外枠を用いてもよく、スペーサーを介して並列させた複数の平板Ｐ１の上端及び下端を外枠で固定すると、充填材２２の装填作業が容易になる。
【００３６】
吸収装置１は、更に、ガス導入口４１と気液接触部２との間に配置される脱硫部４と、気液接触部２とガス排出口４２との間に配置される洗浄部５とを容器２１内に有する。脱硫部４及び洗浄部５は、各々、気液接触部２の各段と同様に、並列する複数の鉛直な平板Ｐ２又は平板Ｐ３を用いて構成される。つまり、これらの長手方向に垂直な断面において、平板Ｐ２又は平板Ｐ３が、図２と同様の形態に所定間隔で並列する。平板Ｐ２，Ｐ３の設置については、気液接触部２と同様に、スペーサー、外枠等を利用して固定及び設置するとよい。
【００３７】
脱硫部４は、平板Ｐ２の上側に設けられる液分配器３１Ｄ、下側に設けられる液回収口３２Ｄ、及び、配管３３Ｄを有し、配管３３Ｄは、液分配器３１Ｄと液回収口３２Ｄとを接続する。配管３３Ｄにはポンプ３４Ｄ及び冷却器３５Ｄが配設され、ポンプ３４Ｄの駆動によって、脱硫液Ｄが液分配器３１Ｄから平板Ｐ２へ供給される。ガスＧと接触した脱硫液Ｄは、液回収口３２Ｄから配管３３Ｄを通じて液分配器３１Ｄへ循環し、その間に冷却器３５Ｄによって適宜冷却される。脱硫液Ｄとして、硫黄酸化物を吸収可能なアルカリ液が使用され、液分配器３１Ｄから散布される脱硫液Ｄは、脱硫部４におけるガスＧとの接触によって、ガスから硫黄酸化物を除去する。
【００３８】
脱硫部４と気液接触部２の段２ｄの境界位置において、仕切り壁２５が、容器２１の底板２１ｂから鉛直に立設される。仕切り壁２５の高さは、気液接触部の仕切り壁２４より高く、脱硫部４の脱硫液Ｄが気液接触部２の吸収液Ｌに混入するのを確実に防止可能な高さに設定される。脱硫部４と気液接触部２との境界には、デミスタ４４も設置され、脱硫液Ｄの微小液滴がガスＧに同伴されて気液接触部２に移動するのを防止する。デミスタ４４としては、金網、多孔板等の網状又は多孔質の部材が使用可能である。デミスタ４４の下端が仕切り壁２５の側面と接触するように、デミスタ４４の下端の高さは、仕切り壁２５の頂部の高さと同程度又はそれより下であるように設定され、仕切り壁２５より平板Ｐ２に近い位置にデミスタ４４が設置される。これにより、デミスタ４４が捕獲した液滴を確実に脱硫部側に落下させることができ、液滴がガスに同伴するのを確実に防止する上で好適である。
【００３９】
洗浄部５は、平板Ｐ３の上側に設けられる液分配器３１Ｗ、下側に設けられる液回収口３２Ｗ、及び、液分配器３１Ｗと液回収口３２Ｗとを接続する配管３３Ｗを有する。配管３３Ｗにはポンプ３４Ｗ及び冷却器３５Ｗが配設され、ポンプ３４Ｗの駆動によって、洗浄液Ｗが液分配器３１Ｗから平板Ｐ３へ供給される。液分配器３１Ｗから散布されてガスと接触した洗浄液Ｗは、液回収口３２Ｗから配管３３Ｗを通じて液分配器３１Ｗへ循環し、その間に冷却器３５Ｗによって適宜冷却される。洗浄液Ｗとして、吸収液Ｌの吸収剤成分であるアミノ化合物を取り込み可能な液が使用され、通常、水が使用される。洗浄部５における洗浄液Ｗとの接触によって、ガスが洗浄され、吸収剤の同伴が防止される。洗浄部５と気液接触部２の段２ａの境界位置において、仕切り壁２６，２７が、容器２１の天板２１ｔ及び底板２１ｂから鉛直に立設される。天板２１ｔ側の仕切り壁２６の高さは、その下端が平板Ｐ３の上端の高さと同じ又は近接するように設定され、ガスＧが平板Ｐ３の上方を流れるのを抑制する。仕切り壁２７の高さは、気液接触部の仕切り壁２４より高く、気液接触部２の吸収液Ｌが洗浄部５に移行するのを防止する。
【００４０】
上記のように、この実施形態は、吸収液の流れとガスの流れが対向する向流の気液接触として構成されている。しかし、上記の吸収装置１は、必要に応じて並流型に構成してもよく、吸収液Ｌ及びガスＧを同じ順序で複数の段に供給して並流の接触を実施することが可能である。その場合、吸収液Ｌを段２ｄから供給して、気液接触を経た吸収液Ｌ’を段２ａから排出するように、液体供給機構３の配管３３ａ〜３３ｅの接続を変更すればよい。
【００４１】
充填材２２に吸収液Ｌを供給するための液分配器３１としては、一般的に使用されるものから適宜選択して使用することができる。ドリップポイントの密度（面積当たりの液体の供給点数）が１００〜３０００点／ｍ２程度の液分配器を用いて良好な気液接触処理を実施できる。ドリップポイントの密度が５００〜３０００点／ｍ２の液分配器を利用すると好適である。液分配器は、概して、液体を各ドリップポイントへ誘導し分配するための分配管を主体として構成され、分配管の各ドリップポイントに、開口、細管ノズル、誘導爪等のような液体を落下させる手段が設けられる。このような何れのタイプの液分配器も利用可能であり、液分配器に供給される液体は、分配管を通じて各ドリップポイントへ分配され、自由落下して充填材２２へ供給される。脱硫液Ｄ又は洗浄液Ｗを供給するための液分配器３１Ｄ，３１Ｗについても、上記と同様である。
【００４２】
図１，２の実施形態においては、複数の段２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの各々に、個別に、複数の平板Ｐ１が配設される。しかし、複数の段２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは、相互に横方向に連通するので、段２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄにおいて共通の平板を使用するような変更も可能である。具体的には、気液接触部２の長手方向の長さ、つまり、複数の段２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの長手方向の長さの合計に等しい長さを有する複数の平板を、複数の段２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを貫通するように並列させてもよい。従って、鉛直な平板Ｐ１の各々として、複数の段２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを通して一体的に連続する横長な平板を使用できる。この際、必要に応じて、各平板の上端及び下端に、仕切り壁２３，２４に嵌め込むための切り欠きを形成すると、良好に平板を設置することができる。或いは、仕切り壁２３の下端及び仕切り壁２４の上端に複数の溝を平行に形成して、平板を溝に嵌め込むようにしてもよい。この場合、溝を有する仕切り壁２３，２４は、平板の位置決め手段としても作用し得る。
【００４３】
図１，２の実施形態における気液接触部２の各段は、一列に並列する複数の平板による一段構造の充填材を用いて構成される。しかし、充填材の強度等の点において許容し得る範囲内で、縦型多段構造の充填材を用いることも可能である。例えば、図３のように、並列する平板Ｐｓを積載した複数段（図中では４段）構造の充填材２２ａを用いることができる。この場合、各段の間に、上段の平板Ｐｓを支持するための支持部材が介在する。
【００４４】
図３の例では、複数の細長い平板片Ｓを支持部材として使用し、平板Ｐｓに対して垂直方向に架け渡すように配置して上下の段の間に介在させる。このような平板片Ｓは、上段の平板Ｐｓから流下する液体を、下段の平板Ｐｓに対して垂直な方向に再分配する機能を有する。液体の再分配によって、濡れ不良による濡れ面積の減少を好適に防止することができる。但し、平板片Ｓによって、ガスの流通抵抗が生じるので、ガス流れに垂直な面において平板片Ｓが占める面積比が２０％未満となるように、高さが低い平板片を用いることが好ましい。或いは、このような平板片Ｓを架け渡す代わりに、薄い多孔板や網板を平板Ｐｓ上に載せて用いると、ガスの流通抵抗を小さく抑えつつ支持部材として好適に機能し、平板Ｐｓを安定的に積載することができる。
【００４５】
次に、図１，２に示す気液接触部２と同様の気液接触部を有する横型多段構造の再生装置について説明する。図４は、横型多段構造の再生装置の一実施形態を示し、ガスから二酸化炭素を吸収した吸収液は、例えば、図４のような再生装置１Ｒによって再生することができる。図４において、再生装置１Ｒは、気液接触部２Ｒと、液体供給機構３Ｒとを有する。具体的には、再生装置１Ｒは、水平方向に細長く伸長した横長の容器２１Ｒを有し、容器２１Ｒ内に気液接触部２Ｒが構成される。容器２１Ｒは、長手方向に沿った天板２１ｕ、底板２１ｆ及び一対の側壁（図示せず）と、長手方向両端の端壁部２１ａ’，２１ｄ’とを有する。容器２１Ｒの形状は、略四角柱状であり、その長手方向に垂直な断面は略長方形である。容器２１Ｒ内の横長な空間に構成される気液接触部２Ｒは、吸収装置１と同様に、容器２１Ｒの長手方向に沿って横方向に配列するように割り当てられる複数の段２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを有する。
【００４６】
気液接触部２Ｒの複数の段の各々において、充填材として、間隔を空けて並列する複数の鉛直な平板Ｐ４が配設され、気液接触部２Ｒの長手方向に垂直な断面は、図１の吸収装置１と同様に、図２のような形態である。平板Ｐ４は、長方形の薄板であり、複数の平板Ｐ４を並列させることによって、全体として直方体形の気液接触空間が形成される。気液接触部２Ｒの各段において、吸収液Ｌ’を上方から複数の鉛直な平板Ｐ４へ供給して流下させることによって、平板Ｐ４上に液膜が形成される。尚、この実施形態において、気液接触部２Ｒには４つの段が割合てられているが、割り当てられる段の数は、２つ以上の何れの数であってもよく、必要に応じて段数を変更することが可能である。また、この実施形態の気液接触部２Ｒにおいて、段２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは、実質的に均等に割り当てられ、同一寸法の平板Ｐ４が充填材に用いられているが、必要に応じて、各段の長手方向の長さが異なるように気液接触部２を変更することも可能である。各段の境界には、吸収装置１と同様に、仕切り壁２３，２４が設けられ、これらの具体構成は、吸収装置１のものと同様であるので、その説明は割愛する。更に、吸収装置１と同様に、再生装置１Ｒの充填材を、図３に示す充填材２２ａに変更してもよい。
【００４７】
再生装置１Ｒは、更に、吸収液Ｌ’を気液接触部２Ｒに供給して複数の段２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを配列に沿って順次流通させる液体供給機構３Ｒを有する。液体供給機構３Ｒは、複数の液分配器３１、複数の液回収口３２、及び、配管３３ｈ〜３３ｍを有し、配管３３ｉ〜３３ｋは、複数の液分配器３１と複数の液回収口３２とを接続する。複数の液分配器３１は、複数の段２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの各々において平板Ｐ４の上側に設けられる。複数の液回収口３２は、複数の段の各々において下側に設けられる。配管３３ｈ〜３３ｍは、複数の段において１つの段の液回収口３２と次に吸収液が供給される隣の段の液分配器３１とが連通するように液分配器３１と液回収口３２とを接続する。容器２１Ｒの底板２１ｆは、段毎に中央が最も低くなるように傾斜した凹型に形成され、凹型の底部に液回収口３２が設けられる。
【００４８】
吸収装置から排出される吸収液Ｌ’は、配管３３ｈを通じて気液接触部２Ｒの段２ａ内の液分配器３１に供給されると、液分配器３１から平板Ｐ４へ供給される。平板Ｐ４の上方から平板Ｐ４の表面を伝って流下する吸収液Ｌ’は、底部に貯留され、液回収口３２から配管３３ｉへ排出される。配管３３ｉ〜３３ｋ上には、各々、送液エネルギーを供給する動力源として作用するポンプ３４が配置され、ポンプ３４の駆動によって、１つの段の液回収口３２から次の段の液分配器３１へ液体が送られる。従って、段２ａの底部の吸収液は、次の段２ｂの液分配器３１へ供給され、同様にして、後続の段２ｃ，２ｄへの供給が順次行われる。このようにして、吸収液Ｌ’は、複数の段２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを順次流通する。配管３３ｈ〜３３ｍを流れる吸収液の流量は、ポンプ３４の駆動調整によって調節できるが、必要に応じて、配管３３ｈ〜３３ｍに流量調整弁を設置し、これを用いて吸収液の流量を調整してもよい。
【００４９】
再生装置１Ｒは、吸収液に再生熱を外部から供給するスチームヒーター３６を有し、スチームヒーター３６は、容器２１Ｒの一端側に配置される。更に、配管３３ｍから分岐する配管３７が、ポンプ３４’及びスチームヒーター３６を介して、容器の一端の端壁部２１ｄ’に設けられる供給口３８に連通するように接続される。従って、気液接触部２Ｒの段２ｄに貯留される吸収液は、ポンプ３４’の駆動により配管３７を通じて循環する間に、スチームヒーター３６によって加熱され、概して１１０〜１２０℃程度の高温の吸収液が、気液接触部２Ｒの段２ｄに還流される。この結果、気液接触部２Ｒの段２ｄにおいて吸収液の再生が進行し、二酸化炭素が水蒸気と共に放出される。放出される二酸化炭素及び水蒸気によって、気液接触部２Ｒが加熱され、高温の吸収液は、気液接触部を加熱する加熱源としても機能する。再生装置１Ｒの容器２１Ｒは、気液接触部２Ｒから放出される二酸化炭素を排出するための管状のガス排出口４２Ｒを有する。ガス排出口４２Ｒは、容器２１Ｒの他端、つまり、スチームヒーター３６と反対側における端壁部２１ａ’の中央に設けられる。
【００５０】
加熱された吸収液から放出される二酸化炭素Ｃは、気液接触部２Ｒの段２ｄから段２ａへ向かって、段２ａ〜２ｄを順次流通して、ガス排出口４２Ｒから排出され、適宜回収される。排出される二酸化炭素Ｃに微小液滴が同伴し排出されるのを防止するために、デミスタ４３がガス排出口４２Ｒの近くに設置される。デミスタ４３としては、金網、多孔板等の網状又は多孔質の部材が使用可能であり、一般的にデミスタとして利用されるものから選択して、通気幅に適した寸法に加工して使用すればよい。
【００５１】
図４の実施形態においては、吸収液の加熱源として、外部のスチームヒーター３６を使用し、リボイラとして構成されるが、これに限定されない。例えば、容器２１Ｒの内部にヒーターを設置する、或いは、投げ込みヒーター等のような移動可能な加熱手段を付設して、吸収液を直接加熱してもよい。
【００５２】
再生装置１Ｒは、更に、気液接触部２Ｒとガス排出口４２Ｒとの間に配置される洗浄部５Ｒを容器２１Ｒ内に有する。洗浄部５Ｒは、気液接触部２Ｒの各段と同様に、並列する複数の鉛直な平板Ｐ５を用いて構成される。平板Ｐ５の設置については、気液接触部２Ｒと同様に、スペーサー、外枠等を利用して設置するとよい。
【００５３】
洗浄部５Ｒの構成は、吸収装置１の洗浄部５と実質的に同じである。即ち、平板Ｐ５の上側に設けられる液分配器３１Ｗ、下側に設けられる液回収口３２Ｗ、及び、液分配器３１Ｗと液回収口３２Ｗとを接続する配管３３Ｗを有する。配管３３Ｗにはポンプ３４Ｗ及び冷却器３５Ｗが配設され、ポンプ３４Ｗの駆動によって、洗浄液Ｗが液分配器３１Ｗから平板Ｐ５へ供給される。二酸化炭素Ｃと接触した洗浄液Ｗは、液回収口３２Ｗから配管３３Ｗを通じて液分配器３１Ｗへ循環し、その間に冷却器３５Ｗによって適宜冷却される。洗浄液Ｗとして、吸収液Ｌの吸収剤成分を取り込み可能な液が使用され、通常、水が使用される。洗浄部５Ｒにおいて、二酸化炭素Ｃは洗浄され、吸収液の成分である吸収剤の同伴が防止される。更に、洗浄部５Ｒは、冷却手段としても機能し、洗浄液Ｗは、二酸化炭素Ｃ及び水蒸気を冷却するので、水蒸気は凝縮し、二酸化炭素Ｃと共にガス排出口４２Ｒから排出される水蒸気は減少する。凝縮水によって洗浄液Ｗの量は増加し得るので、必要に応じて洗浄液Ｗを抜き出すとよい。これは、吸収液Ｌの濃度変動の補整に利用することができる。
【００５４】
洗浄部５と気液接触部２の段２ａの境界位置において、仕切り壁２６，２７が、容器２１Ｒの天板２１ｕ及び底板２１ｆから鉛直に立設される。天板２１ｕ側の仕切り壁２６の高さは、その下端が平板Ｐ５の上端の高さと同じ又は近接するように設定され、二酸化炭素Ｃが平板Ｐ５の上方を流れるのを抑制する。仕切り壁２７の高さは、気液接触部の仕切り壁２４より高く、気液接触部２Ｒの吸収液が洗浄部５Ｒに移行するのを防止する。
【００５５】
また、配管３３ｈ〜３３ｋに熱交換器３９が各々配置され、これらの熱交換器３９を流れる吸収液は、配管３３ｍを通じて気液接触部２Ｒの段２ｄから排出される吸収液Ｌとの熱交換によって順次加熱される。つまり、気液接触部２Ｒに供給される吸収液の温度は、段２ａから段２ｄに向かって高くなり、温度に応じて吸収液の再生が進行して二酸化炭素が放出される。配管３３ｍを流れる吸収液Ｌの温度は、熱交換を経る毎に低下し、吸収装置から供給される吸収液の温度に近い温度で吸収装置へ還流することができる。
【００５６】
尚、図４の実施形態では、配管３３ｈ〜３３ｍに設置される熱交換器３９の数は、気液接触部２Ｒの段数と同じであり、段毎に液体の温度が上昇する。しかし、熱交換器３９の設置数は、必要度に応じて変更してもよく、熱交換器３９の配分によって気液接触部２Ｒの温度分布を調節できる。熱交換器には、スパイラル式、プレート式、二重管式、多重円筒式、多重円管式、渦巻管式、渦巻板式、タンクコイル式、タンクジャケット式等の様々な種類がある。何れのタイプを使用してもよいが、装置の簡素化及び清掃分解の容易さの点ではプレート式が優れている。
【００５７】
図１に示す吸収装置１と、図４に示す再生装置１Ｒとを組み合わせると、吸収装置及び再生装置の両方が横型多段構造に構成された二酸化炭素の回収装置が得られる。具体的には、供給流路と還流流路とを有する吸収液の循環機構によって吸収装置１と再生装置１Ｒとが接続されるように構成する。循環機構の供給流路は、吸収装置１の液体供給機構３から再生装置１Ｒの液体供給機構３Ｒへ吸収液を供給する流路であり、吸収装置１の配管３３ｅと再生装置１Ｒの配管３３ｈとを配管で接続することによって構成される。還流流路は、再生装置の液体供給機構から吸収装置の液体供給機構へ吸収液を還流させる流路であり、再生装置１Ｒの配管３３ｍと吸収装置１の配管３３ａとを配管で接続することによって構成される。
【００５８】
上述のように供給流路及び還流流路を構成することによって、吸収装置１の気液接触部２の段２ｄから配管３３ｅを通じて排出される吸収液Ｌ’は、再生装置１Ｒの気液接触部２Ｒの段２ａへ配管３３ｈを通じて供給され、再生される。再生装置１Ｒの気液接触部２Ｒの段２ｄから配管３３ｍを通じて排出される吸収液Ｌは、吸収装置１の気液接触部２の段２ａへ配管３３ａを通じて供給される。つまり、吸収装置１の配管３３ｅ、及び、再生装置１Ｒの配管３３ｈは、供給流路の一部を構成し、再生装置１Ｒの配管３３ｍ、及び、吸収装置１の配管３３ａは、還流流路の一部を構成する。再生装置１Ｒの液体供給機構３Ｒにおいて、配管３３ｈ〜３３ｋと配管３３ｍとの間で熱交換する熱交換器３９は、還流流路の吸収液から熱を回収して再生装置１Ｒへ供給する役割をする。
【００５９】
図１，２に示す吸収装置１、及び、図４の再生装置１Ｒにおける気液接触部２，２Ｒは、平板Ｐ１による充填材２２，又は、図３の平板Ｐｓによる充填材２２ａを用いて構成することができる。各段におけるガスの流通方向は、横方向（水平方向）で、液体が流下する方向（鉛直方向）と垂直に交差する。充填材２２及び充填材２２ａは、縦方向及び横方向の何れにもガスを流通させることができるので、ガスＧが鉛直方向に流通するような形態で使用することも可能である。
【００６０】
一方、図５のように、上段側の平板Ｐｓと下段側の平板Ｐｓとが互いにねじれの位置で垂直になるように平板を積載すると、支持部材を介在させずに多段構造の充填材２２ｂを構成することができる。但し、充填材２２ｂは、水平方向のガス流れについては流通抵抗が大きいので、鉛直方向に並流型又は向流型の気液接触を行うのに適している。充填材２２ｂも、充填材２２ａと同様に、液体の再分配する機能を有し、鉛直方向のガス流れの流通抵抗は少ないので、有用な部材である。
【００６１】
そこで、並流型又は向流型の気液接触が可能な横型多段構造を有する吸収装置の実施形態について、図６〜１０を参照して、以下に説明する。これらの実施形態においては、充填材２２，２２ａ，２２ｂの何れを用いても気液接触部２を構成できる。尚、以下の実施形態においては、吸収装置は、図１の吸収装置１と同様に、脱硫部４及び洗浄部５を有し、その構造及び機能は実質的に吸収装置１と同様であるので、それらに関する説明は省略する。また、以下の実施形態における気液接触部の構造は、再生装置においても利用可能である。例えば、図４の再生装置１Ｒの気液接触部２Ｒを図７に示す構造の気液接触部に変更して、同様に、並流型又は向流型の気液接触が可能な横型多段構造の再生装置を構成することができる。
【００６２】
図６は、気液接触部の各段において並流型又は向流型の気液接触を行う吸収装置の一実施形態を示す。尚、図６の吸収装置１１は、気液接触部２の各段に図１と同様の充填材２２を装填する形態で記載される。しかし、前述から理解されるように、図３の充填材２２ａ及び図５の充填材２２ｂの何れか、又は、両方を適宜配分して、吸収装置１１の気液接触部２の各段に装填して使用してもよい。
【００６３】
図６の吸収装置１１は、図１の吸収装置１と同様に、４つの段２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが割り当てられた気液接触部２と、吸収装置１と同様の液体供給機構３を有する。従って、液体供給機構３の配管３３ａ〜３３ｅを通じて気液接触部２の段２ａから段２ｄへ向かって吸収液Ｌが順次供給される。各段において、液分配器３１から供給される吸収液Ｌは、平板Ｐ１上を流下して液回収口３２から回収され、ポンプ３４によって隣の段へ送られる間に、冷却器３５によって冷却されて適正な温度に調整される。
【００６４】
一方、ガスＧの流通は、段毎に上昇及び下降を交互に繰り返すように構成される。具体的には、図１における仕切り壁２４の一部は、図６において、伸長されて誘導壁２４ｇに変更される。仕切り壁２４が残される位置と、誘導壁２４ｇに変更される位置は、複数の段の境界において交互に配置される。また、誘導壁２４ｇが設けられる境界においては、図１の仕切り壁２３は除去され、仕切り壁２４が維持される境界においては、図１の仕切り壁２３は、伸長されて誘導壁２３ｇに変更される。従って、誘導壁２３ｇ及び誘導壁２４ｇは、気液接触部２の複数の段２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの境界において、交互に配置される。
【００６５】
誘導壁２４ｇは、容器２１の底板２１ｂから上方へ向かって鉛直方向に長く延伸し、その高さは、上端と容器２１の天板２１ｔとの間に所定の間隔を空けるように設定される。従って、隣接する２つの段の境界の大部分は、誘導壁２４ｇによって遮断され、２つの段は、誘導壁２４ｇの上方の空間によって部分的に連通する。誘導壁２３ｇは、容器２１の天板２１ｔから下方へ向かって鉛直方向に長く延伸し、その高さは、下端と仕切り壁２４の上端との間に所定の間隔を空けるように設定される。従って、隣接する２つの段の境界の大部分が、誘導壁２３ｇによって遮断され、２つの区間は、誘導壁２３ｇの下方の空間によって部分的に連通する。
【００６６】
誘導壁２３ｇ及び誘導壁２４ｇは、複数の段２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの境界に交互に設けられるので、隣接する２つの段を相互に連通する空間は、気液接触部２の上側及び下側に交互に形成される。従って、ガス導入口４１ａから供給されるガスＧは、気液接触部２を流れる間に、段毎に上昇と下降とを交互に繰り返して上下に蛇行し、その後、ガス排出口４２ａから排出される。つまり、気液接触部２全体としての吸収液ＬとガスＧとの気液接触形態は、向流の気液接触であるが、段毎には、向流の気液接触と並流の気液接触が交互に行われる。更に、図６においては、図１の仕切り壁２５，２７を、鉛直方向に長く伸長する誘導壁２５ｇ、２７ｇに変更しており、脱硫部４及び洗浄部５においても、気液接触部２におけるガスＧの上下蛇行が連続するように構成している。
【００６７】
図１の吸収装置１においては、ガスＧは横方向に流れるので、ガス導入口４１及びガス排出口４２は、各々、端壁部２１ｄ，２１ａの中央に設けられて、ガス流れの最上流位置の段２ｄから最下流位置の段２ａ迄のガス流れができる限り均等になるように構成される。これに対し、図６の吸収装置１１は、ガス流れの最上流位置の脱硫部４においてガスＧが上昇する構造であるので、ガスＧを下方から脱硫部４へ供給するために、ガス導入口４１ａは、脱硫部４の端面（容器２１の端壁部２１ｄ’）の下端に設けられる。また、最下流位置の洗浄部５におけるガスＧは下降する構造であるので、ガスＧを洗浄部５の下方から排出するために、ガス排出口４２ａも、洗浄部５の端面（端壁部２１ａ’）の下端に設けられる。
【００６８】
誘導壁２３ｇ，２４ｇの配置が逆になるように変更すると、ガスＧの上昇／下降は逆転する。このような場合は、ガスＧを上方から供給及び排出するために、ガス導入口４１ａ及びガス排出口４２ａを端壁部２１ａ’，２１ｄ’の上端に設けるように変更するとよい。この際、脱硫部４との境界、及び、洗浄部５との境界においても、天板２１ｔから誘導壁を伸長して境界の下側で連通するように変更する。また、気液接触部２の段数を変更すると、ガスＧの導入／排出位置の上下が変わる。図６の実施形態における気液接触部２の段数は偶数であるので、ガス導入口４１ａの配置とガス排出口４２ａの設置高さは一致する。気液接触部２の段数が奇数であるように変更する場合は、ガス導入口４１ａ及びガス排出口４２ａの一方を端壁の上端に配置し、他方を下端に配置するように変更される。つまり、誘導壁２３ｇ，２４ｇによって誘導されるガスＧの流れに応じて、ガス導入口４１ａ及びガス排出口４２ａの設置高さは適宜変更される。
【００６９】
尚、平板Ｐ１の側端を保持可能な鉛直方向の浅い溝を誘導壁２３ｇ，２４ｇの側面に設けて平板Ｐ１の位置決めを可能にすると、図１の仕切り壁２３，２４と同様に、スペーサーとしての機能を付与できる。
【００７０】
図７は、気液接触部２の全段において向流の気液接触を行う吸収装置の一実施形態を示す。図７の吸収装置１２も、気液接触部２の各段に、図１と同様の充填材２２を装填する形態で記載されるが、前述したように、図３及び図５の充填材２２ａ，２２ｂの何れか、又は、両方を適宜配分して、装填して使用することができる。
【００７１】
図７の吸収装置１２は、図１の吸収装置１と同様に、４つの段２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが割り当てられた気液接触部２と、液体供給機構３を有する。液体供給機構３の配管３３ｂ〜３３ｄを通じて、気液接触部２の段２ａから段２ｄへ向かって吸収液Ｌが順次供給される。各段において、液分配器３１から供給される吸収液Ｌは、平板Ｐ１上を流下して液回収口３２から回収され、ポンプ３４によって次の段へ送られる間に、冷却器３５によって温度調整される。一方、ガスＧの流れは、気液接触部２の全段において上昇し、向流の気液接触を行うように構成される。更に、脱硫部４及び洗浄部５においても、気液接触部２と同様にガスＧが上昇するように構成されている。
【００７２】
具体的には、図７においては、複数の段２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの境界の各々において、平行な誘導壁２８及び誘導壁２９が、容器２１の長手方向と垂直に設けられ、誘導壁２８と誘導壁２９との間に一定幅の連通路３０が形成される。誘導壁２８は、容器２１の底板２１ｂから上方へ向かって鉛直方向に長く延伸し、その高さは、上端と容器２１の天板２１ｔとの間に所定の間隔を空けるように設定される。誘導壁２９は、容器２１の天板２１ｔから下方へ向かって鉛直方向に長く延伸し、その高さは、下端と容器２１の底板２１ｂとの間に所定の間隔を空けるように設定される。連通路３０は、誘導壁２８と天板２１ｔとの間の空間、及び、誘導壁２９と底板２１ｂとの間の空間において両隣りの段と連通する。従って、ガス導入口４１ｂから供給されて段２ｄの平板Ｐ１の間を上昇するガスＧは、誘導壁２８の上方から連通路３０を通って、次にガスが流通する隣の段２ｃの下部へ誘導される。
【００７３】
同様にして、後続の段の各々において、下方からのガス供給と上方からのガス排出が繰り返され、その間に、各段において平板Ｐ１の間を上昇するガスＧと流下する吸収液Ｌとの気液接触が行われる。更に、脱硫部４及び洗浄部５の境界においても、気液接触部２の各段と同様に、誘導壁２８，２９が底板２１ｂ及び天板２１ｔから立設され、ガスＧが平板Ｐ２又は平板Ｐ３の間を上昇して連通路を下降する。つまり、この構造は、６段の気液接触部を形成して、両端の段を脱硫部４及び洗浄部５に割り当てる構造に相当する。但し、気液接触部２と洗浄部５との境界においては、吸収液Ｌと洗浄液Ｗとを分離するために、誘導壁２９の下方において、底板２１ｂに仕切り壁２７が設けられる。
【００７４】
また、段２ａの液分配器３１から散布される吸収液Ｌがガス排出口４２ｂ側に流出した場合に吸収液Ｌが段２ａの底部へ流れるように、段２ａのガス排出口４２ｂ側に設けられる誘導壁２８の根元には、連絡孔４５が設けられる。洗浄部５においても、同様に、誘導壁２８の根元に連絡孔４６が設けられる。
【００７５】
図７の実施形態では、連通路３０が、ガス流れの上流側の段の上部と下流側の段の下部とを接続するように形成されるので、ガス導入口４１ｂは、脱硫部４の端面（端壁部２１ｄ’）の下端部に設けられる。一方、段２ａの上部から排出されるガスＧ’は、洗浄部５を経て、誘導壁２８と端壁部２１ａ’との間の空間を下降するので、ガス排出口４２ｂは、端壁部２１ａ’の下端に設けられる。但し、この実施形態は、洗浄部５と端壁部２１ａ’との間の誘導壁２８を省略して、端壁部２１ａ’と平板Ｐ３の間の連通路を省略してもよい。その場合、ガス排出口４２ｂは、端壁部２１ａ’の上端に設けられ、洗浄部５の上部から排出されるガスＧ’は容器２１の上部から排出される。
【００７６】
また、図７の実施形態において、ガス導入口４１ｂ及び脱硫部４と、ガス排出口４２ｂ及び洗浄部５の配置を逆に変更すると、ガスＧが、気液接触部２の各段において平板Ｐ１の間を下降するように流れて、吸収液ＬとガスＧの並流の気液接触が行われる。この場合、ガスＧは、段２ａから段２ｄへ向かって流れるので、気液接触部２全体としても、ガスＧと吸収液Ｌとの接触は、並流の気液接触となる。或いは、図７の実施形態において、誘導壁２８及び誘導壁２９の設置位置を逆にして、ガスＧが気液接触部２の各段を下降するように変更することも可能である。この場合も、連通路３０は、ガス流れの上流側の段の下部と下流側の段の上部とを接続するので、各段において、下降するガスＧと液分配器３１から流下する吸収液Ｌとの並流の気液接触が行なわれる。この変更形態では、ガス導入口４１ｂ及びガス排出口４２ｂは、端壁部２１ｄ’，２１ａ’の上端部に設ければよい。尚、平板Ｐ１の側端を保持可能な鉛直方向の浅い溝を誘導壁２８，２９の側面に設けて平板Ｐ１の位置決めを可能にすると、図１の仕切り壁２３，２４と同様に、スペーサーとしての機能を付与可能である。
【００７７】
図１の吸収装置１においては、ガスＧは横方向に流れるので、充填材の上方に位置する液分配器３１は、ガス供給の圧力損失には関与しない。図６，７の吸収装置１１，１２においては、ガスＧの流れは、液分配器３１付近で蛇行するので、やはり、ガス供給の圧力損失にはさほど関与しない。従って、気液接触部２が横長に構成された吸収装置では、液分配器３１による圧力損失をあまり考慮しなくてもよいという利点がある。
【００７８】
上述の吸収装置１，１１，１２及び再生装置１Ｒは、状況に応じて好適な気液接触条件を設定するために、様々な変更を施すことが可能である。以下に、吸収装置における変更例を幾つか挙げて説明する。再生装置においても同様の変更を行うことができる。
【００７９】
上述の吸収装置１，１１，１２においては、装置に供給される吸収液が平板Ｐ１を流下する回数は、気液接触部２に割り当てられる段の数に対応する。この点は、例えば、図８に示す吸収装置１１’のように変更すると、１つの段の液回収口３２から回収される吸収液の一部が、次の段へ供給されずに元の段へ還流する。具体的には、配管３３ｂ〜３３ｄから各々分岐して元の段の液分配器に接続する分岐管５１ａ〜５１ｃを設け、これにより、吸収液の一部は、同一段を繰り返し流れる。従って、吸収液Ｌが装置内に滞留する時間が長くなり、吸収液ＬとガスＧとの接触時間が延長される。つまり、割り当てる段の数を増加するのと類似の効果が得られる。分岐管５１ａ〜５１ｃの各々に流量調整弁５２を設けると、元の段へ還流する吸収液の割合の調整が可能になる。還流する吸収液の割合を増加するに従って、吸収液Ｌが装置内に滞留する時間を長くすることが可能である。尚、図８においては、図６の吸収装置１１に分岐管５１及び流量調整弁５２を設ける変更例を記載するが、勿論、図１の吸収装置１又は図７の吸収装置１２において同様の変更を行ってもよい。また、図４の再生装置１Ｒにおいて上記の変更を行ってもよい。
【００８０】
図８のように吸収液の一部が次の段へ供給されずに元の段へ還流する吸収液の供給は、他の形態によっても可能である。例えば、図９は、図１の実施形態において吸収液の一部の還流を可能にした変更例を示す。図９の吸収装置１３においては、図８に示す分岐管は使用せず、段間の境界に設けられる仕切り壁２４ｓの高さの設定によって、底部に貯留する吸収液の液面レベルを所望のレベルに維持可能な構造を利用する。つまり、液面レベルが仕切り壁２４ｓの高さに達すると、吸収液の供給によって貯留する吸収液が溢れて隣の段へ移行する性質を利用して、吸収液を段２ａから段２ｄへ向かって段階的に移行させる。これに伴って、図１の配管３３ｂ〜３３ｄは、各段において底部に貯留する吸収液がその段の液分配器３１に還流する配管に変更される。つまり、気液接触部２の各段、脱硫部４及び洗浄部５における液体の流通形態は、同様であり、液体を循環させて平板上を繰り返し流下させる。
【００８１】
具体的には、図９の吸収装置１３の配管は、導入管３３Ｉ、還流管３３’及び導出管３３Ｅによって構成される。導入管３３Ｉは、最初に吸収液Ｌが供給される段２ａの液分配器３１に接続され、液分配器３１から平板Ｐ１に供給される吸収液は、段２ａの底部に流下する。還流管３３’は、各段における液回収口３２と液分配器３１とが連通するように、複数の液分配器３１と複数の液回収口３２とを各々接続する。従って、還流管３３’のポンプ３４が駆動すると、液回収口３２から回収される吸収液は、液分配器３１に還流され、各段の平板Ｐ１に繰り返し散布される。導入管３３Ｉからの吸収液Ｌの供給によって、段２ａの底部に貯留する吸収液が増加し、仕切り壁２４ｓの高さに達すると、新たな供給に対応する分量の吸収液が、段２ａの底部から隣りの段２ｂへ溢れ出る。従って、各段に留まる吸収液は所定量に規制され、これを超えた時に超過分の吸収液が、次に吸収液が供給される段の底部に順次供給される。故に、次の段へ供給される吸収液と元の段へ還流する吸収液との割合は、仕切り壁２４ｓの高さによって設定及び変更することができる。
【００８２】
吸収装置１３は、吸収装置１と同様に、容器２１の端壁部２１ｄと段２ｄとの間に脱硫部４を有し、仕切り壁２５によって脱硫部４と気液接触部２とが区画される。仕切り壁２５と段２ｄの平板Ｐ１との間にも仕切り壁２４ｓが設けられ、この仕切り壁２４ｓを超えて溢れる吸収液を排出するための液回収口３２’が、仕切り壁２４ｓと仕切り壁２５との間に設けられる。液回収口３２’には、導出管３３Ｅが接続される。従って、段２ｄにおいて底部に貯留する吸収液は、仕切り壁２４ｓを超えて溢れ出ると、液回収口３２’から導出管３３Ｅを通って排出される。尚、図９においては、液回収口３２’は、容器２１の底部に設けられているが、容器の側壁に設けるように変更してもよい。その場合、液回収口３２’を設ける高さによって、段２ｄの底部に貯留する吸収液の量を設定してもよく、液回収口３２’の高さに到達した吸収液が溢れ出る。これにより、仕切り壁２４ｓを省略できるので、仕切り壁２５を段２ｄの平板Ｐ１に近づけて、気液接触部２の長手方向の長さを短縮できる。
【００８３】
図１０は、図１の実施形態において吸収液の一部の還流を可能にした他の変更例を示す。図１０の吸収装置１４において、液体供給機構は、図１と同様の複数の液回収口３２、及び、配管３３ａ〜３３ｅを有し、配管３３ｂ〜３３ｄは、複数の液分配器と複数の液回収口とを接続する。但し、各段に設けられる液分配器３１ａ〜３１ｄについては、図１０のように、設置位置が変更される。具体的には、液分配器３１ｂ，３１ｃ，３１ｄの設置位置は、設置される段とその前の段の２つの段に跨って吸収液を供給可能なように変更している。これに伴い、仕切り壁の設置位置についても、図１０の仕切り壁２３ｍのように平板Ｐ１上に変更され、仕切り壁２３ｍの高さは、平板Ｐ１の上端に当接する高さに設定される。
【００８４】
図１０の形態において、複数の段２ａ〜２ｄの各々に設けられる複数の液分配器３１ａ〜３１ｄのうち、最初に吸収液が供給される段２ａに設けられる液分配器３１ａは、長手方向（段の配列方向）の長さが図１の液分配器３１より短い。他方、最後に吸収液が供給される段２ｄに設けられる液分配器３１ｄは、長手方向の長さが長く、液分配器３１ａの短縮と液分配器３１ｄの伸長は等しい。吸収液の供給順序が最初と最後の段を除いた段２ｂ、２ｃの液分配器３１ｂ，３１ｃは、図１の液分配器３１と同じ長さである。つまり、最初に吸収液が供給される段を除く他の段の各々において、液分配器３１ｂ〜３１ｄの各々は、設置される段とその前の段の２段に跨って吸収液を供給可能な位置に配置されている。従って、ポンプ３４の駆動によって１つの段の液回収口３２から配管３３ｂ〜３３ｄを通じて次の段の液分配器へ吸収液が供給される点は、図１の実施形態と同様である。但し、液分配器へ供給される吸収液は、次の段の平板Ｐ１と、元の段の平板Ｐ１とに分配して供給される。
【００８５】
液分配器３１ｂ〜３１ｄは、２つの段に跨って吸収液を供給するので、天板２１ｔに設けられる仕切り壁２３ｍの位置は、段の境界から外れている。仕切り壁２３ｍの役割は、ガスＧが平板Ｐ１間の空間から逃れて上部を通過するのを防止することであるので、その設置位置は、液分配器の位置変更に伴って、２つの液分配器の間の位置に変更される。
【００８６】
尚、図１、図９及び図１０に示す吸収装置及び図４の再生装置の実施形態において、仕切り壁２３，２３ｍの設置数を増加すると遮蔽効果が増す。天板２１ｔと液分配器との間を遮断するような形態の仕切り壁も有用である。
【００８７】
また、上述の実施形態におけるガスの導入形態は、必要に応じて他の形態への変更が可能である。図１及び図６〜１０においては、ガス導入口４１，４１ａ，４１ｂは、容器の長手方向に沿ってガスを導入するようにガス導入口が端壁部に設けられるが、これに限定されず、例えば、図１１に示すように変更してもよい。図１１は、図１の吸収装置において、ガス導入口４１の代わりに円管状のガス導入管４１ｐを用いて、容器２１’の側壁２１ｓから内部へガスを供給するように変更した例を示す。
【００８８】
図１１において、ガス導入管４１ｐは、容器２１’の側壁２１ｓを垂直に貫通して容器の中心軸に向かって延伸し、その先端が湾曲する。ガス導入管４１ｐの先端部は、容器の中心軸に沿うように端壁部２１ｅ側に湾曲し、端壁部２１ｅの中央に向かって開口する。従って、ガス導入管４１ｐを通じて供給されるガスＧは、容器２１’の長手方向と垂直に容器２１’の末端の内部空間に導入され、容器２１’の中心軸に沿って端壁部２１ｅの中央に向かって放出される。放出されたガスＧは、端壁部２１ｅに衝突した後、壁面に沿って中央から周辺へ拡がりつつ反転し、脱硫部４の平板Ｐ２間を長手方向に流通する。このように、ガスが容器２１’の中心軸に沿って放出されるように、ガス導入管４１ｐの開口位置及び放出方向を設定することにより、端壁部２１ｅから反転するガスの流れは、比較的均等に拡がる。従って、並列する平板Ｐ２の全体にガスを均等に供給することができる。尚、容器の中心軸は、容器の内部空間の中心軸を意味するが、内部構造の複雑さ等を考慮せずに、ガスが流通する合理的な空間として、充填材の充填空間に単純化した中心軸であってもよい。これに基づいて、適宜修正が可能である。
【００８９】
図１１に記載されるガス導入管４１ｐは、容器内部にガスを導入する形態に関して変更することができる。例えば、ガス導入管４１ｐが容器の上方から鉛直方向に天板２１ｔを貫通するように変更してもよい。また、側壁２１ｓ又は天板２１ｔに対して傾斜するように貫通してもよい。ガス導入管４１ｐの先端部の位置及び開口方向が図１１と同じであれば、ガスの導入形態を変更しても、同様に、ガスを均等に充填材に供給することができる。従って、外部から容器内部へガスを導入する方向は、必要に応じて変更することができ、吸収装置とガスの供給源との位置関係に応じて設計変更すればよい。
【００９０】
加圧又は減圧状態での気液接触を行う場合、通常、圧力に対応するために、圧力の作用が分散するように丸い形状の装置に設計される。吸収装置及び再生装置の横長な容器２１，２１Ｒは、様々な軸性形状に変更することができる。例えば、上述の吸収装置の実施形態において、圧力への対応を目的として、容器２１が円柱形や楕円柱形のような丸い形状であるように変更してもよい。但し、この場合、容器の周状の側壁と平板Ｐ１の側端との間に弓形断面の空間が生じるので、ガスＧが平板間の空間を回避して両横の空間を流れるのを防止するための遮断壁を、気液接触部の段の境界毎に設けるとよい。
【００９１】
尚、上述の点に関し、図３及び図５に示すような多段構造の充填材２２ａ，２２ｂにおいては、中段における平板Ｐｓの数又は横幅を最上段及び最下段より増加させることで、充填材の各段における横幅をある程度変動させることが可能である。従って、図３及び図５のような多段構造の充填材２２ａ，２２ｂを用いて、容器の側壁と充填材との空間がある程度減少するように変更することが可能である。この場合、多段構造の充填材の中段における平板Ｐｓにも吸収液を供給可能なように、液分配器のノズルや誘導爪等の長さ及び形状を改良するとよい。また、この場合も、容器の側壁と平板Ｐｓとの間をガスＧが流れるのを防止する遮断壁を併用することができる。上述の点は、脱硫部４及び洗浄部５や、再生装置の気液接触部２Ｒ及び洗浄部５Ｒについても同様であり、充填材として使用される平板Ｐ２〜Ｐ５を図３のような形態に変更して対応することができる。
【００９２】
上述の実施形態において、吸収装置及び再生装置の容器２１，２１Ｒは、水平な横方向に伸長し、気液接触部２の複数の段２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの配列方向は水平である。しかし、気液接触部２の段が配列する方向は、水平方向に限らず、傾斜した横方向であってもよい。具体的には、隣接する段間に段差を設けて階段状に複数の段が配列する構造であってもよい。この場合、吸収液が最上段に位置する段から最下段に位置する段に向かって順次流通するように液体供給機構を構成すると、エネルギー効率がよい。このような傾斜した配置は、傾斜地を利用した装置の設置において利用してもよい。
【００９３】
また、上述の実施形態における気液接触部の段の配列は直線状であり、容器２１，２１Ｒの形状は横方向に直線状に延伸する形状であるが、これに限定されない。例えば、気液接触部の段の配列方向を徐々に変化させて容器の形状を緩やかに湾曲させる、或いは、角度を設けて屈曲させるような形状でもよい。このような変形は、例えば、気液接触部の段間に適宜空間を設け、この空間を利用して各段の配列方向を変化させることによって可能である。このような手法によって、Ｌ字状、Ｚ字状等の屈曲形状、Ｕ字状、Ｓ字状、円又は楕円に沿った湾曲形状、或いは、これらを組み合わせた形状に延伸する吸収装置及び再生装置を構成することができる。また、このような吸収装置及び再生装置を近接して設置すると、吸収液の循環機構としてこれらを接続する配管の短縮が可能である。
【００９４】
或いは、上述の横型多段構造の吸収装置及び再生装置は、Ｙ字状に分岐した形状に構成することも可能である。例えば、吸収装置においては、供給するガス量に比べて吸収装置から排出されるガス量は少なく、気液接触部の各段における気液接触の比率が、ガスの流れ方向に従って変化する。このため、Ｙ字状に分岐する形状に吸収装置を設計して、２つのガス供給口からガスを供給して、１つのガス排出口から処理後のガスを排出するように構成すると、上記の点を改善することができる。同様に、再生装置においても、再生される吸収液から発生する二酸化炭素の流量は、ガス排出口４２Ｒに向かって増加するので、再生装置をＹ字状に設計して、２つのガス排出口から二酸化炭素を排出するように構成することができる。
【００９５】
更に、上述の実施形態においては、容器内に脱硫部を有するように吸収装置を構成しているが、脱硫部を吸収装置から除去してもよい。その場合、脱硫部は、別体として他の容器内に設けて吸収装置に接続するとよい。或いは、従来使用されている脱硫塔を利用してもよい。洗浄部についても、別体として他の容器内に設けて、吸収装置又は再生装置に接続することができる。また、処理するガスが高温である場合には、吸収装置のガス導入口と脱硫部の間に、更に、冷却部を設けて、ガスを所望の温度に冷却するように吸収装置を構成してもよい。その場合、冷却部についても、洗浄部と同様に平板を用いて構成して冷却水とガスを気液接触させるとよい。これにより、通常は４０〜５０℃程度で供給されるガスについて、これ以上の温度でも受け入れが可能になる。このように、横型多段構造の吸収装置及び再生装置においては、必要に応じて、気液接触部の段数を容易に増減できるので、他の機能の追加や構造の簡略化を行う上で有利である。
【００９６】
平板で構成される充填材は、製造加工コストを低く抑えることができる。また、流通抵抗を少なく抑えて操業費用を削減することができる。従って、上述のような吸収装置及び再生装置は、大容量の処理及び高速での処理が求められる二酸化炭素の回収装置として有用である。
【００９７】
上述のような二酸化炭素の回収装置によって処理されるガスＧとして、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）や反応ガスが挙げられる。二酸化炭素だけでなく、窒素酸化物、硫黄酸化物等の酸性ガスの処理も可能である。上述の吸収装置においては、脱硫部４が容器内に併設されており、硫黄酸化物がガスから除去される。
【００９８】
二酸化炭素の回収又は除去においては、吸収液Ｌとして、二酸化炭素に親和性を有する化合物を吸収剤として含有する水性液が一般的に用いられる。吸収剤としては、環状アミン化合物やアルカノール系アミン、フェノール系アミン、アルカリ金属塩等のアルカリ剤の水溶液が使用可能であり、アルカノールアミンやアルコール性水酸基を有するヒンダードアミンなどが屡々用いられる。具体的には、アルカノールアミンとして、例えば、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、ジグリコールアミン等を例示することができる。アルコール性水酸基を有するヒンダードアミンとしては、２−アミノ−２−メチル−１−プロパノール（ＡＭＰ）、２−（エチルアミノ）エタノール（ＥＡＥ）、２−（メチルアミノ）エタノール（ＭＡＥ）等を例示できる。通常、モノエタノールアミン（ＭＥＡ）の使用が好まれる。上記のような化合物の複数種を混合して使用してもよい。吸収液の吸収剤濃度は、処理対象とするガスに含まれる二酸化炭素量や処理速度等に応じて適宜設定することができ、吸収液の流動性や消耗損失の抑制などの点を考慮すると、概して、１０〜５０質量％程度の濃度が適用される。
【００９９】
脱硫部４における硫黄酸化物の除去には、脱硫液Ｄとしてアルカリ液が使用され、アルカリ剤の水性液が一般的に用いられる。アルカリ剤としては、アルカリ金属及びアルカリ土類金属並びにその化合物がある。例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム等などの水酸化物や、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなどが挙げられる。
【０１００】
二酸化炭素の回収装置を構成する各部は、上述したようなガスＧの成分や、吸収液Ｌ、脱硫液Ｄに含まれる化学薬剤などに対して耐性を有する素材で製造される。そのような素材として、例えば、ステンレス綱、アルミニウム、ニッケル、チタン、炭素鋼、真鍮、銅、モネル、銀、スズ、ニオブ等の金属や、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＰＴＦＥ等の樹脂が挙げられる。充填材を構成する平板Ｐ１〜Ｐ５，Ｐｓも、少なくとも表面が、上述のような、処理するガスＧ及び使用する吸収液Ｌとの反応（腐食）を生じない耐食性の素材で構成される。素材は、やすりがけ、サンドブラスト処理、紫外線オゾン処理、プラズマ処理などの表面加工によって表面に微小な凹凸を形成して表面粗さを付与したものであってもよい。また、コーティング等による表面の改質によって、上述のような使用条件に合うように調製した素材であってもよい。
【０１０１】
平板Ｐ１〜Ｐ５，Ｐｓ及び平板片Ｓは、厚さが均一な平板又は薄層材であり、気液接触を行う条件に応じて、好適な強度を保持し得るように素材及び厚さを適宜選択することができる。金属線を用いた金網やパンチングメタル板、エキスパンドメタル板等の網板は、単体で自立可能な程度に強度を保持しつつ重量を減少させることが可能な板材であり、吸収液の濡れ広がりにおいても優れた性質を示す。従って、極めて目が細かい場合には、平板と同様の取り扱いが可能であり、気液接触部の充填材２２，２２ａ，２２ｂを構成するために用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
効率的な成分移行を実現でき、操業時におけるエネルギー効率が良好な二酸化炭素の回収装置が提供されるので、経済性の向上に基づく汎用化によって、化学処理や製造加工における燃焼ガス等の排ガスの処理の普及、環境汚染の防止等に貢献可能である。
【符号の説明】
【０１０３】
１，１１，１１’，１２，１３，１４  吸収装置
１Ｒ  再生装置
２  気液接触部
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ  段
３  液体供給機構
４  脱硫部
５，５Ｒ  洗浄部
２１，２１Ｒ  容器
２２，２２ａ，２２ｂ  充填材
２３，２３ｍ，２４，２４ｓ，２５，２６，２７  仕切り壁
２３ｇ，２４ｇ，２５ｇ，２７ｇ  誘導壁
３０  連通路
３１，３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ  液分配器
３２，３２’  液回収口
３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ，３３ｅ  配管
３３ｈ，３３ｉ，３３ｊ，３３ｋ，３３ｍ  配管
３４，３４Ｄ，３４Ｗ  ポンプ
３５  冷却器
４１，４１ａ，４１ｂ  ガス導入口
４２，４２ａ，４２ｂ，４２Ｒ  ガス排出口
４３，４４  デミスタ
４５，４６  連絡孔
５１ａ，５１ｂ，５１ｃ  分岐管
５２  流量調整弁
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐｓ  平板
Ｓ  平板片
Ｌ，Ｌ’  吸収液
Ｇ，Ｇ’  ガス
Ｄ  脱硫液
Ｗ  洗浄液
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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