(57)【要約】  【課題】  ガス圧力損失を最少限に抑制するとともに、内外及び周方向で不均一な流れ分布で流下してくる処理液を塔内全域に効果的に再分布させて処理効率の向上を図ることができる化工処理塔装置及び製作加工が容易な液再分布器を提供する。【解決手段】塔本体２内に配置された充填層３の上下中間部に対応する塔本体２内の途中に設けられて流下液を再度分散する液再分布器５が、塔本体２の内周面から中央側に向けて水平方向に突出して塔本体２の内周面を伝って流下してくる処理液を受止め捕集するリング状板部材８と、このリング状板部材８の内周側で周方向に複数の変形菱形板部材９とに分割形成され、これら変形菱形板部材９は相隣り合う直線状二辺９ａ，９ｂが形成する先鋭角部９ｅが中央側に向けて最も大きく突出し、その先鋭角部９ｅが最も下方に位置する下向き角度をつけてリング状板部材８の内周面に一体接合して構成されている。  【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気液接触用の充填層が内装され、この充填層よりも下部に被処理ガスの導入口が形成されているとともに、上端部に処理済みガスの排出口が形成されている縦長筒状の塔本体と、前記充填層の上部の塔本体内に配置されて該充填層に向けて処理液を均一分散状態に散布する液分布器と、前記充填層の上下方向中間部の少なくとも一箇所に対応する塔本体内の途中に設けられて流下液を再度分散する液再分布器とを備えている化工処理塔装置において、
前記液再分布器は、前記塔本体の内周面から中央側に向けて水平又は略水平に突出して塔本体の内周面を伝って流下してくる処理液を受け止めて捕集するリング状板部材と、このリング状板部材の内周側でその周方向複数個所に配置された変形菱形の板部材とからなり、これら複数の変形菱形板部材をそれぞれ、相隣り合う直線状二辺が形成する先鋭角部が塔本体の中央側に向けて最も大きく突出し、かつ、その先鋭角部が最も下方に位置する下向き角度をつけて前記リング状板部材の内周面に一体接合して構成されていることを特徴とする液再分布器付化工処理塔装置。
【請求項２】
前記液再分布器のリング状板部材が、前記充填層の下部を支えるグリッドの支持部を兼用するように構成されている請求項１に記載の液再分布器付化工処理塔装置。
【請求項３】
気液接触用の充填層が内装され、この充填層の上部には該充填層に向けて処理液を均一分散状態に散布する液分布器が配置され、かつ、前記充填層よりも下部に被処理ガスの導入口が形成されているとともに、上端部に処理済みガスの排出口が形成されている縦長筒状の塔本体内の途中で前記充填層の上下方向中間部の少なくとも一箇所に流下液を再度分散するように設けられる化工処理塔装置用液再分布器の製作方法であって、
前記液再分布器が、塔本体の内周面から中央側に向けて水平又は略水平に突出して塔本体の内周面を伝って流下してくる処理液を受け止めて捕集するリング状板部材と、このリング状板部材の内周側の周方向複数個所に配置され各辺を直線的に切り出し加工した複数の変形菱形の板部材とに分割形成されており、前記複数の変形菱形板部材をそれぞれ相隣り合う直線状二辺が形成する先鋭角部が塔本体の中央側に向けて最も大きく突出し、かつ、その先鋭角部が最も下方に位置する下向き角度をつけた状態で前記リング状板部材の内周面と変形菱形板部材の他の辺との間の隙間を埋めるようにリング状板部材に接合し一体化することを特徴とする化工処理塔装置用液再分布器の製作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼却炉やボイラー等から排出される排ガス中に含まれている有毒性ガスなどを吸収液との接触により吸収除去、放散あるいは蒸留等、化学工学的に処理する場合に用いられる湿式スクラバーなどの化工処理塔装置及び当該装置に用いる液再分布器の製作方法に関する。詳しくは、気液接触用の充填層が内装され、この充填層よりも下部に被処理ガスの導入口が形成されているとともに、上端部に処理済みガスの排出口が形成されている縦長筒状の塔本体と、前記充填層の上部の塔本体内に配置されて該充填層に向けて処理液を均一分散状態に散布する液分布器と、前記充填層の上下方向中間部の少なくとも一箇所に対応する塔本体内の途中に設けられて流下液を再度分散する液再分布器とを備えている化工処理塔装置及びそれに用いる液再分布器の製作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の化工処理塔装置においては、充填層の上部に配置された液分布器によって処理液が均一な分散状態で散布されたとしても、塔内を流下するにつれて処理液が次第に塔の内周面に近づいていく傾向があり、液の流れ分布が不均一な、いわゆる、偏流現象（チャネリングという）を生じやすい。このようなチャネリングは、充填層の充填高さが大きくなればなるほど影響が大きく、それが原因で気液接触面積が減少して所定の化工処理の効率低下を招くことになる。このチャネリングを防止するために、充填層の上下方向中間部の少なくとも一箇所に対応する塔本体内の途中に塔の内周面側に集まる流下液を再度分散させる液再分布器を設けることが従来から一般的に行われている。
【０００３】
かかる液再分布器の構造として代表的なものに、充填層の上部に配置される液分布器と同様に、目皿状の多孔板を用いて被処理ガスと液とを多数の孔から上下逆方向に通過させるようにしたものが知られている。
また、塔本体の内周面に、リング状の板部材を水平又は略水平に固定突出させた（ストレートサイドワイパー式）ものや、内側ほど下方に位置するように下向き角度を付けて固定突出させた（コーンサイドワイパー式）ものも知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
【非特許文献１】「化学工学便覧」第３版、丸善株式会社発行、昭和４３年５月１０日、“７．吸収”、Ｐ．４９３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前者の目皿状の多孔板を用いたものでは、被処理ガスの通過面積が制限されるために、ガス圧力損失が非常に高くなり、それだけ処理能力が低下するので、液再分布器としては実用が困難である。
また、後者のリング状板部材を用いる場合は、塔本体の内周面寄りに集まった液を塔本体の中央側に導いて流下させることで、内外方向での液の流れ分布の不均一性は解消されるものの、このリング状板部材上に液が周方向で不均一な分布状態で流下してくると、その不均一な分布状態のままで中央側に導かれるだけで、周方向での不均一な流れは解消することができず、したがって、液をできるだけ塔内全域に再分布することが望まれる液再分布器としての効果は不十分なものであった。
【０００６】
本発明は上記の実情に鑑みてなされたもので、ガス圧力損失を最少限に抑制できるとともに、内外方向及び周方向で不均一な流れ状態で流下してくる処理液を塔内全域に効果的に再分布させて処理効率の向上を図ることができる液再分布器付化工処理塔装置を提供することを主たる目的とし、他の目的は、高い再分布効果を発揮する液再分布器の製作加工を容易にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記主たる目的を達成するために、本第１発明に係る液再分布器付化工処理塔装置は、気液接触用の充填層が内装され、この充填層よりも下部に被処理ガスの導入口が形成されているとともに、上端部に処理済みガスの排出口が形成されている縦長筒状の塔本体と、前記充填層の上部の塔本体内に配置されて該充填層に向けて処理液を均一分散状態に散布する液分布器と、前記充填層の上下方向中間部の少なくとも一箇所に対応する塔本体内の途中に設けられて流下液を再度分散する液再分布器とを備えている化工処理塔装置において、前記液再分布器は、前記塔本体の内周面から中央側に向けて水平又は略水平に突出して塔本体の内周面を伝って流下してくる処理液を受け止めて捕集するリング状板部材と、このリング状板部材の内周側でその周方向複数個所に配置された変形菱形の板部材とからなり、これら複数の変形菱形板部材をそれぞれ、相隣り合う直線状二辺が形成する先鋭角部が塔本体の中央側に向けて最も大きく突出し、かつ、その先鋭角部が最も下方に位置する下向き角度をつけて前記リング状板部材の内周面に一体接合して構成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
上記のような特徴構成を有する本第１発明によれば、塔本体の内周面寄りに集まり、塔本体の内外方向において不均一な流れで流下してくる処理液をリング状板部材で受け止めて捕集した後、その捕集液を周方向複数個所に配置されている複数の変形菱形板部材に分散させるとともに、各変形菱形板部材の相隣り合う直線状二辺が形成する先鋭角部に向けて集中的に流れ案内し、それら各先鋭角部から塔本体中央側の下方へ向け再分布させることが可能であるため、塔本体の内外方向で不均一な流れ分布を解消できるだけでなく、周方向で不均一な流れ分布状態で流下してくる処理液を周方向にも広く分散させることができ、チャネリング状況にかかわらず流下液を塔内全域に確実かつ効果的に再分布させることができる。その上、液再分布器の内側には、平面視で略雨傘状のガス通路を確保することが可能で、ガス圧力損失は最小限に抑えることができるので、液再分布器の存在による処理能力の低下もほとんどない。したがって、充填層の全域を利用して十分に大きな気液接触面積を確保して所定の化工処理を効率的に行うことができるという効果を奏する。
【０００９】
本第１発明に係る液再分布器付化工処理塔装置において、請求項２に記載のように、前記液再分布器のリング状板部材が、前記充填層の下部を支えるグリッドの支持部を兼用するように構成する場合は、塔全体のコスト及びガス圧力損失を一層低く抑えることができる。
【００１０】
また、本第２発明に係る化工処理塔装置用液再分布器の製作方法は、気液接触用の充填層が内装され、この充填層の上部には該充填層に向けて処理液を均一分散状態に散布する液分布器が配置され、かつ、前記充填層よりも下部に被処理ガスの導入口が形成されているとともに、上端部に処理済みガスの排出口が形成されている縦長筒状の塔本体内の途中で前記充填層の上下方向中間部の少なくとも一箇所に流下液を再度分散するように設けられる化工処理塔装置用液再分布器の製作方法であって、前記液再分布器が、塔本体の内周面から中央側に向けて水平又は略水平に突出して塔本体の内周面を伝って流下してくる処理液を受け止めて捕集するリング状板部材と、このリング状板部材の内周側の周方向複数個所に配置され各辺を直線的に切り出し加工した複数の変形菱形の板部材とに分割形成されており、前記複数の変形菱形板部材をそれぞれ相隣り合う直線状二辺が形成する先鋭角部が塔本体の中央側に向けて最も大きく突出し、かつ、その先鋭角部が最も下方に位置する下向き角度をつけた状態で前記リング状板部材の内周面と変形菱形板部材の他の辺との間の隙間を埋めるようにリング状板部材に接合し一体化することを特徴とするものである。
【００１１】
このような特徴を有する本第２発明によれば、リング状板部材と周方向複数の変形菱形板部材とからなる液再分布器を一体成形するのではなく、両者を分割して別々に製作した後、接合することにより、形状的に複雑な各変形菱形板部材については各辺を直線的に切り出すといった簡単な加工手段を採用しながら、各変形菱形板部材の直線辺とリング状板部材の内周面との間に生じて液捕集効果を損なう隙間を埋めて両者を一体化することが可能である。したがって、上述したように非常に高い再分布効果を発揮する液再分布器を簡単な加工手段により容易に製作することができるという効果を奏する。
【００１２】
特に、湿式スクラバー等の化工処理塔装置では、塔本体が耐蝕性、耐熱性及び機械強度に優れたＦＲＰから製作されることが多く、これに対応して液再分布器もＦＲＰから製作されるが、このとき、変形菱形板部材を含めて全体を一体成形するとなると、非常に構造複雑で高価な成形型を用いる必要があり、それだけ製品（液再分布器）コストが上昇することになる。これに対して、本第２発明によれば、ＦＲＰ板を直線的に切り出すことで変形菱形板部材を簡単に加工することができ、これをリング状板部材の内周面に隙間を埋めつつ接合することにより、所定どおりの液分散効果を有する液再分布器を低コストに製作することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明に係る化工処理塔装置の一例として適用したスクラバー全体の構成を概略的に示す縦断正面図である。
【００１４】
スクラバー１は、縦長筒状のＦＲＰ製塔本体２の下端部には、例えば塩酸ガスや塩素ガス等の被処理ガスＧを塔本体２内に導入するための被処理ガス導入口６が形成されているとともに、上端部には処理済みガスＧ１を大気中に排出する排出口７が形成されている。前記塔本体２内には、例えばポリプロピレンやポリエチレン等の熱硬化性樹脂製の充填材の多数をランダムに投入してなる気液接触用の充填層３が上下に複数段（図面上では、２段で示すが、３段以上であってもよい。）に配置されているとともに、これら充填層３の上部の塔本体２内には、例えば苛性ソーダ水溶液等のガス処理用吸収液を前記充填層３に向けて均一分散状態に散布するノズル４ａ付きの散水管（液分布器の一例）４が挿入配置されている。この散水管４は、図示省略した貯留タンク内に収容されている吸収液がポンプ及び配管を通して循環的に送給されるように構成されている。
【００１５】
前記上下複数段の充填層３の中間部に対応する塔本体２内の途中には、上部の充填層３を通過し上昇してくる被処理ガスＧと接触しながら通過し塔本体２の内周面２ａ（図３参照）に近づいた偏流状態で流下してくる吸収液を再度分散する液再分布器５が設けられている。
【００１６】
前記液再分布器５は、図２及び図３に明示するように、塔本体２の内周面２ａから中央側に向けて水平又は略水平に突出して該内周面２ａを伝って流下してくる吸収液を受け止めて捕集するリング状板部材８と、このリング状板部材８の内周側でその周方向に等間隔を隔てた複数個所に配置された複数（図面上では８個で示すが、３個以上であればよい。）の変形菱形の板部材９とからなる。これら複数の変形菱形板部材９は、前記リング状板部材８とは別体に分割加工されてあり、相隣り合う直線状二辺９ａ、９ｂで形成する先鋭角部９ｅが塔本体２の中央側に向けて最も大きく突出し、かつ、その先鋭角部９ｅが最も下方に位置する下向き角度θを付けて前記リング状板部材８の内周面に接合されて一体化されており、この液再分布器５の内部には、平面視において略雨傘状のガス通路１３が形成されている。なお、各変形菱形板部材９の下向き角度θは、約２５°〜３５°位に設定されている。
【００１７】
上記のような形態の液再分布器５は、次のようにして製作される。すなわち、前記リング状板部材８も複数の変形菱形板部材９も塔本体２と同様に耐蝕性、耐熱性及び機械的強度に優れたＦＲＰ製であり、各変形菱形板部材９は、図４に拡大して示すように、前記の先鋭角部９ｅを形成する直線状二辺９ａ，９ｂ及び他の二辺９ｃ，９ｄの全てがＦＲＰ板を直線的に切り出すことにより加工されている。そして、このように加工された各変形菱形板部材９の他の二辺９ｃ，９ｄをリング状板部材８の内周面８ａに押し当て、それら二辺９ｃ，９ｄと内周面８ａとの間に形成される隙間１０を耐蝕、耐熱性の樹脂充填剤（パテ）等で埋める状態に接合することにより、図２に示すような形態の液再分布器５を製作している。
【００１８】
以上のごとく製作されて塔本体２の内周面２ａに取り付けられた液再分布器５におけるリング状板部材８は、前記上部充填層３の下部を支えるグリッド１１ａを固定支持するグリッド受け１２ａの支持部を兼用している。なお、図中、１２ｂは下部充填層３の下部を支えるグリッド１１ｂを固定支持するグリッド受けである。
【００１９】
上記のような構成の液再分布器５を備えたスクラバー１においては、散水管４のノズル４ａから充填層３に向けて均一分散状態に散布されたガス処理用吸収液が塔本体２内を上昇してくる被処理ガスＧと充填層３内において気液接触して有毒性ガスの吸収などの化学工学的処理を行なうために下方へ向けて流下するとき、塔本体２の内周面寄りに集まって不均一な流れ分布の偏流状態で流下する。このような偏流状態で流下してくる吸収液は、液再分布器５のリング状板部材８で受け止めて捕集された後、その捕集液は周方向複数個所に配置されている複数の変形菱形板部材９に分散されるとともに、各変形菱形板部材９の相隣り合う直線状二辺９ａ、９ｂが形成する先鋭角部９ｅに向けて集中的に流れ案内されたのち、それら各先鋭角部９ｅから塔本体２の中央側の下方へ向け再分布されることになる。
【００２０】
上記のごとき液再分布器５の働きによって、塔本体２の内外方向で不均一な流れ分布を解消することができるだけでなく、周方向で不均一な流れ分布状態で流下してくる吸収液も周方向にも広く分散させることが可能であり、偏流状況のいかんにかかわらず流下液を塔内全域に確実かつ効果的に再分布させることができる。また、液再分布器５の内側には、平面視で略雨傘状のガス通路１３が確保されるので、ガス圧力損失は最少限に抑えることができ、液再分布器５の存在による処理能力の低下もほとんどない。したがって、充填層３の全域を利用して十分に大きな気液接触面積を確保して所定の化工処理を効率的に行うことができる。
【００２１】
また、前記液再分布器５が、それを構成するリング状板部材８と周方向複数の変形菱形板部材９とを一体成形するのではなく、両者８，９を分割して別々に製作した後、接合して一体化されるものであるから、形状的に複雑な各変形菱形板部材９については上述したとおり、各辺９ａ〜９ｄを直線的に切り出すといった簡単な加工手段を採用しながら、各変形菱形板部材９の直線二辺９ｃ，９ｄとリング状板部材８の内周面８ａとの間に生じて液捕集効果を損なう隙間１０を接合時に埋めることが可能である。したがって、上述したような非常に高い液再分布効果を発揮する液再分布器５を簡単な加工手段により容易かつ安価に製作することができる。
【００２２】
なお、上記実施の形態では、前記液再分布器５における変形菱形板部材９を塔本体２と同一のＦＲＰ製としたものについて説明したが、耐蝕耐熱性に適応可能であれば、塔本体２がＰＶＣや鋼製などの場合、それと同一材料での直線的な切り出しによって加工してもよく、この場合も、変形菱形板部材９の二辺９ｃ，９ｄとリング状板部材８の内周面８ａとを両者間に形成される隙間１０を埋めるように溶接等で接合し一体化することで、所定どおりの液再分布効果を発揮する液再分布器５を容易に製作することができる。
【００２３】
また、前記液再分布器５における変形菱形板部材９の周方向での分割数や下向き角度θは処理液の性状などに応じて適宜選択すればよい。
【００２４】
さらに、本発明は、スクラバーに限らず、各種の化学工学的処理を行う化工処理塔装置に適用実施することで、上述したと同様な効果を奏することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る化工処理塔装置の一例として適用したスクラバー全体の構成を概略的に示す縦断正面図である。
【図２】図１のＥ−Ｅ矢視の拡大横断面図である。
【図３】図１のＥ−Ｅ矢視の拡大半截縦断面図である。
【図４】図２の要部拡大平面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  スクラバー（化工処理塔装置の一例）
２  塔本体
２ａ  塔本体の内周面
３  充填層
４  ノズル付散水管（液分布器の一例）
５  液再分布器
６  被処理ガス導入口
７  処理済みガス排出口
８  リング状板部材
９  変形菱形板部材
９ａ〜９ｄ  直線状辺
１０  隙間
９ｅ  先鋭角部
１１ａ，１１ｂ  グリッド
Ｇ  被処理ガス
Ｇ１  処理済みガス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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