(57)【要約】【課題】有害物質を含む気体とその有害物質を吸収するための液体とを接触させて有害物質を回収するための気液接触装置において、接触させた気体と液体とを分離した後に、分離した気体成分の排出に伴って有害物質を含んだ液体成分の外部への持ち出しを防いで、有害物質の回収率の低下を抑制することができる気液接触装置を提供する。【解決手段】本発明に係る気液接触装置１は、塔頂部に設けられた気体導入口１１と、ノズル１２とを有する第１の気液接触部１０と、第１の気液接触部１０と連通して設けられ、第１の気液接触部１０との接続部２０Ａがベンチュリー構造となった円筒状の第２の気液接触部２０と、第２の気液接触部２０の下端から排出された気体と液体とを分離する気液分離部３０と、第２の気液接触部２０の周囲に設けられ、気液分離部３０にて分離された気体を上部に設けられた気体排出口４１から排出させる気体排出部４０とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塔頂部に設けられて気体を導入する気体導入口と、該気体導入口の周囲に円環状に配列して液体を供給するノズルとを有し、導入した気体と該ノズルより供給された液体とを接触させる第１の気液接触部と、
前記第１の気液接触部と連通して鉛直に設けられ、該第１の気液接触部との接続部がベンチュリー構造となった円筒状の第２の気液接触部と、
前記第２の気液接触部の下端から排出された気体と液体とを分離する気液分離部と、
前記第２の気液接触部の周囲に設けられ、前記気液分離部にて分離された気体を、上部に設けられた気体排出口から排出させる気体排出部と
を備えることを特徴とする気液接触装置。
【請求項２】
前記気体排出部における気体排出口は、高さ位置として、前記第１の気液接触部と前記第２の気液接触部との接続部付近に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の気液接触装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気液接触装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
気液接触装置として周知の充填塔は、塔内部に充填物を入れ、塔頂部から充填物に対して液を噴霧して、下部から上部に向かって例えば有害物質を含むガス（気体）を向流せしめて気体を液体に吸収させる装置が知られている。しかしながら、気体中に塵埃が含まれている場合、目詰まりが生じる可能性があり、そのため充填塔の前に集塵装置を設けることが必要となる。
【０００３】
頂部より液体と並流に高速で気体を導入して、集塵、吸収操作を行うベンチュリースクラバーは、気体の圧損失が大きい。塔の内部に開口比１５〜３０％の孔を有する棚を設けて塔頂部より液を供給し、塔下部より気体を送って、棚の孔内で気体と液体を接触させて気体を液体に吸収させる多孔板塔は、充填塔と同様に大きな装置とすることが必要となり、塔の前に集塵装置を設けることが必要となる。
【０００４】
また、液噴霧ノズルを気体ノズルの中に配置して高圧噴霧を行い、昇圧及び気液混合を行って集塵、吸収操作を行うジェットスクラバーは、高圧を要するため動力費が嵩んでしまうといった欠点がある。
【０００５】
これらのような従来の問題を解決するために、本件出願人は、特許文献１に開示するように、パイプに対して斜めに液膜形成板を設けてなる液膜形成用ノズルを、連続液膜を形成可能に配置した第１の気液接触部と、気体に乱流を生じさせる液分散部材を有している第２の気液接触部とを備える気体と液体との接触装置を提案している。この気液接触装置によれば、液体及び気体の圧力損失が少なく、また塵埃による目詰まりを生じさせず、さらに気体と液体との接触効率を高めることができる。
【０００６】
しかしながら、図３に示すように、特許文献１に示されるような従来の気液接触装置５０では、第１の気液接触部５３及び第２の気液接触部５４において、導入された気体とノズル５２を介して流出される液体とを接触させ、その後、気液分離部５５にてそれらを分離させた後、分離させた気体成分（有害物質を含まない気体）をその気液分離部５５の上部に設けられた排出口５６を介して排出させているが、このとき、排出口５６を介して排出させる際に、有害物質を含んだ液体成分がその気体と共に外部に持ち出される可能性があり、有害物質の回収効率を低下させていた。そのため、排出口の直前にミストセパレータ５７等の液体成分を捕集する部材を設けて、外部への持ち出しを防ぐ必要があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭４９−９９９６４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、このような従来の実情に鑑みてなされたものであり、有害物質を含む気体とその有害物質を吸収するための液体とを接触させて有害物質を回収する気液接触装置において、接触させた気体と液体とを分離した後に、分離した気体成分の排出に伴って、気体より移転した有害物質を含む液体成分の外部への持ち出しを防ぐとともに、有害物質の回収率の低下を抑制することができる気液接触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】
本発明者らは、上述した課題を解決するために鋭意検討を重ねた。その結果、気体と液体を分離させた後、分離した気体成分が上昇流によって移動し得る気体排出部を所定の位置に設けることによって、気体の装置内部での滞留時間を増やすことができ、気体成分の持ち出しを防ぐことができることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、以下のものを提供する。
【００１０】
（１）本発明に係る第１の発明は、塔頂部に設けられて気体を導入する気体導入口と、該気体導入口の周囲に円環状に配列して液体を供給するノズルとを有し、導入した気体と該ノズルより供給された液体とを接触させる第１の気液接触部と、前記第１の気液接触部と連通して鉛直に設けられ、該第１の気液接触部との接続部がベンチュリー構造となった円筒状の第２の気液接触部と、前記第２の気液接触部の下端から排出された気体と液体とを分離する気液分離部と、前記第２の気液接触部の周囲に設けられ、前記気液分離部にて分離された気体を、上部に設けられた気体排出口から排出させる気体排出部とを備えることを特徴とする気液接触装置である。
【００１１】
（２）本発明に係る第２の発明は、上記第１の発明において、前記気体排出部における気体排出口が、高さ位置として、前記第１の気液接触部と前記第２の気液接触部との接続部付近に設けられていることを特徴とする気液接触装置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、有害物質を含んだ液体成分の外部への持ち出しを防ぎ、さらに有害物質の回収率の低下を抑制することができる気液接触装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る気液接触装置の構成の一例を示す断面図である。
【図２】気液接触装置及び各構成の大きさについて説明するための模式図である。
【図３】従来の気液接触装置の構成の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る気液接触装置の具体的な実施形態（以下、「本実施の形態」という）について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更が可能である。
【００１５】
図１は、本実施の形態に係る気液接触装置の一例を示す断面図である。図１に示すように、気液接触装置１は、塔頂部に設けられた気体導入口１１と気体導入口１１の周囲に円環状に配列して液体を供給するノズル１２とを有する第１の気液接触部１０と、第１の気液接触部１０と連通して鉛直に設けられ、第１の気液接触部１０との接続部２０Ａがベンチュリー構造となった円筒状の第２の気液接触部２０と、第２の気液接触部２０の下端から排出された気体と液体とを分離する気液分離部３０と、第２の気液接触部２０の周囲に設けられ、気液分離部３０にて分離された気体をその上部に設けられた気体排出口４１から排出させる気体排出部４０とを備える。以下、各構成について具体的に説明する。
【００１６】
［第１の気液接触部］
第１の気液接触部１０は、その塔頂部に気体導入口１１が設けられており、またその気体導入口１１の周囲に円環状に配列して液体を供給するノズル１２が設けられている。この第１の気液接触部１０では、気体導入口１１から、ＳＯ２、ＨＣｌ、Ｃｌ２、ＮＨ３、ＮＯｘ等の有害物質を含有するガス（気体）Ｘが導入され、その気体導入口１１の周囲に配列されたノズル１２から流出される液体（吸収液）と接触させて混合する。より具体的には、このノズル１２は、液膜形成用のノズルであり、ノズル１２からの液体により形成された隙間のない液膜に気体導入口１１から流下した気体Ｘが確実に衝突して、その液体と混合されるようになっている。
【００１７】
ノズル１２は、パイプ１２ａと、液膜形成板１２ｂとを備えている。このノズル１２は、上述したように液膜形成用のノズルであり、液膜形成板１２ｂをパイプ１２ａの中心軸に対して斜めに、そのパイプ１２ａの開口端に設けている。より具体的には、液膜形成板１２ｂは、例えばパイプ１２ａの中心軸に対して約４５°の角度で設けられている。このように、パイプ１２ａに対して約４５°の角度をなすよう液膜形成板１２ｂを設けることで、パイプ１２ａの開口端から両側に盛り上がった形状の、隙間のない液膜を形成させることができ、導入された気体Ｘと確実に接触させることができる。また、このようなノズル１２によれば、供給する液体に含まれるダスト等による目詰まりを防止することができ、安定的に液体を供給することができる。
【００１８】
ノズル１２において、パイプ１２ａの内径としては、特に限定されないが、例えば３０ｍｍ〜１５０ｍｍ程度とすることができる。また、パイプ１２ａを介して、液圧が約２Ｋｇ／ｃｍ２、毎分２５Ｌ〜３５Ｌの液を開口端から流出させるようにすることができる。
【００１９】
［第２の気液接触部］
第２の気液接触部２０は、第１の気液接触部１０と連通して鉛直に設けられた円筒形状の構成部材であり、スロート部を構成している。この第２の気液接触部２０は、上述した第１の気液接触部１０に引き続いて、導入された気体Ｘと第１の気液接触部１０におけるノズル１２から供給された液体とを混合させ、冷却、集塵、吸収等を行う。
【００２０】
この第２の気液接触部２０は、第１の気液接触部１０との接続部（第２の気液接触部２０の入口部）２０Ａがベンチュリー構造となっている。第２の気液接触部２０は、このように入口部２０Ａがベンチュリー構造となった円筒状のものであることにより、ノズル１２から流出した液体が微細な液滴となって、導入された気体Ｘと液滴とを効率よく接触させることができる。
【００２１】
また、第２の気液接触部２０には、その円筒状の筒内部に液分散部材２１を設けることができる。具体的に、液分散部材２１として、十字の仕切り板を筒内部に設けることができる。また、液分散部材２１として、筒内部の内面に沿ってらせん状に複数の板状形状の部材を設けるようにしてもよい。このように筒内部に液分散部材２１を設けることで、上方から流下してくる液体を第２の気液接触部２０の内部においてより効率的に分散させることができる。また、気体Ａに乱流を生じさせることができ、より一層に液滴との接触効率を高めることができる。
【００２２】
また、第２の気液接触部２０には、そのスロート下部の位置に、気体Ｘの通過方向と直角にエキスパンドメタル等の網２２を設けることができる。
【００２３】
なお、詳しくは後述するが、本実施の形態に係る気液接触装置１では、この第２の気液接触部２０の周囲に、気体排出部４０が設けられた構造となっている。後述する気液分離部３０にて分離された気体成分（有害物質が除去された気体成分）が気体排出部４０内を上昇し、その上部に設けられた気体排出口４１から排出される。つまり、気液分離後の気体成分は、第２の気液接触部２０の上部に相当する位置まで気体排出部４０内を通過し、気体排出口４１を介して外部に排出されるような構成となっている。
【００２４】
［気液分離部］
気液分離部３０では、第２の気液接触部２０の下端から排出された気体Ｘと液体とを分離する。具体的には、第１の気液接触部１０及び第２の気液接触部２０にて接触させた、有害物質を含む気体Ａと液体とを分離し、有害物質が移行した液体を貯める一方で、気液分離された気体Ｘ’を後述する気体排出部４０に移行させる。
【００２５】
気液分離部３０の底部には、気体と分離させた液体を排出するための液体排出口３１が設けられており、気液分離部３０内に所定量の液体が貯留された時点でその液体が液体排出口３１を介して排出されるようになっている。なお、液体排出口３１から排出された液体は、有害物質を含有しており、所定の浄化設備等に移送され処理される。
【００２６】
なお、気液分離部３０の底部付近に、攪拌羽等の攪拌装置を設けるようにしてもよい。攪拌装置を設けることで、例えば液体中のダストが槽底部に堆積することを防止することができる。
【００２７】
［気体排出部］
気体排出部４０は、第２の気液接触部２０を中心として、その周囲に設けられたドーナツ状の構成部材である。したがって、図１に示すように、気液接触装置１の全体観としては、第１の気液接触部１０の塔頂部から気液分離部３０の塔底部に亘って、ほぼ円筒状の形状をなしている。
【００２８】
この気体排出部４０は、その上部に気体排出口４１が設けられており、気液分離部３０にて液体と分離された気体（有害物質が除去された気体）Ｘ’が上昇流により当該気体排出部４０内を上昇して、その上方に設けられた気体排出口４１から排出される構造となっている。なお、液体と分離された気体Ｘ’は、気体排出口４１から吸引装置等によって気体Ｘ’を吸引することによって気体排出部４０内を上昇し、気体排出口４１から排出されるようになっている。
【００２９】
具体的に、気体排出口４１は、気体排出部４０の上部であって、図１の断面図に示すように、第１の気液接触部１０の底部付近、第２の気液接触部２０の上方付近に相当する位置に設けられている。本実施の形態に係る気液接触装置１においては、このような構成からなる気体排出部４０を備えることが重要となり、気体排出口４１が上部に設けられた気体排出部４０を備えることで、分離した気体Ｘ’の気液接触装置１内における滞留時間を増やすことができる。
【００３０】
ここで、上述したように従来の気液接触装置においては、図３の装置断面図に示すように、接触させた気体Ｘと液体とを気液分離部５５にて分離させた後、液体と分離させた気体（以下、「排出ガス」ともいう）Ｘ’は、その気液分離部５５の上部に設けられた排出口５６を介して排出されていた。しかしながら、排出ガスＸ’の排出に際して、その排出ガスＸ’と共に液体成分（有害物質を含む成分）が外部に持ち出されることがあり、導入した気体Ｘに含まれていた有害物質の回収率を低下させる原因となっていた。そのため、従来ではその液体成分の持ち出しを防ぐために、例えば排出口５６の直前にミストセパレータ５７等の部材を設置して、液体成分を回収する措置をとることが必要であった。
【００３１】
これに対して、本実施の形態に係る気液接触装置１によれば、気体排出部４０を第２の気液接触部２０の周囲に相当する位置に設けるようにして、気液分離部３０にて分離した気体（排出ガス）Ｘ’をその気体排出部４０を上昇流にて通過させて排出させることができる。これにより、気体排出部４０の上部に設けられた気体排出口４１から排出されるまでの間、分離した気体の滞留時間を増やすことができ、その排出ガスＸ’と共に液体成分が持ち出されてしまうことを防ぐことができる。つまり、気体排出部４０内を上昇流で気体が上昇して移動している間に、液体成分が落下して排出ガスＸ’中から取り除かれるようになり、有害物質を含まない排出ガスＸ’のみが気体排出口４１から排出されることになる。このことにより、有害物質の回収率の低下を抑制することができるとともに、ミストセパレータ等の部材を設置する必要がなくなる。
【００３２】
本実施の形態に係る気液接触装置１では、有害物質を含んだ気体Ｘと液体との接触効率を高めて、その液体による有害物質の除去効果を向上させるために、第２の気液接触部２０がベンチュリー構造をなしており、スロート部を構成する第２の気液接触部２０を通過した気体Ｘと液体の混合物の流速は非常に速い。そのため、第２の気液接触部２０から流出した気体Ｘと液体との混合物は、気液分離部３０の底部に貯留した液体と接触する程度に所定の流速で下降し、その後、液体と分離した気体（排出ガス）Ｘ’が上昇するようになる。したがって、その排出ガスＸ’と液体との分離が不十分になる可能性が高い。その点、気液接触装置１では、上述したように気体排出部４０の上部に設けられた気体排出口４１から排出されるまでの間、上昇する排出ガスＸ’の滞留時間を増やすことができるため、その排出ガスＸ’と共に液体成分が持ち出されてしまうことを確実に防ぐことができる。
【００３３】
気体排出口４１は、気体排出部４０において鉛直方向で可能な限り高い位置に設けられていることが好ましい。より具体的には、気体排出部４０における気体排出口４１は、例えば気液接触装置１の断面図（図１参照）で見たとき、高さ位置として、第１の気液接触部１０と第２の気液接触部２０との接続部（第２の気液接触部２０のベンチュリー構造をした入口部）２０Ａの位置に相当する位置付近に設けることが好ましい。これにより、気体Ｘ’の滞留時間をより一層に長くすることができ、有害物質を含む液体成分の持ち出しをより効果的に防ぐことができる。
【００３４】
また、図１の断面図に示すように、ベンチュリー構造を有している第２の気液接触部２０を中心としてその周囲を取り囲むように気体排出部４０を設けるようにしており、気液接触装置１の全体としては円筒状を形成していることにより、従来の気液接触装置と比べても外形（設置面積）のサイズを大きくすることなく、簡易な構成とすることができる。
【００３５】
［気液接触装置及び各構成の大きさ］
なお、本実施の形態に係る気液接触装置１の大きさとしては、特に限定されるものではなく、処理する（導入する）気体の量等に応じて適宜設定することができる。例えば、気液接触装置１の大きさ、また気液接触装置１の各構成の大きさは、所望とする気体風量により、その気体Ｘの槽内風速が１．７ｍ／ｓ程度となるように決定することができる。
【００３６】
具体的には、例えば導入した気体Ｘの槽内風速が１．７ｍ／ｓ程度となるようにする場合、図２に概略模式図を示す気液接触装置１の外径Ｄは、気体風量をＱｍ３／ｓとすると、Ｄ＝（４×Ｑ／π／１．７）＾０．５で算出される大きさとすることができる。そして、気液接触装置１において、図２に示すＨ１及びＨ３、すなわち第１の気液接触部１０及び気液分離部３０の高さ方向の大きさは、外形Ｄの０．５倍〜０．６倍程度（例えば、Ｈ１＝Ｈ３＝０．５５×Ｄ）とすることができる。また、図２に示すＨ２、すなわち気体排出部４０の高さ方向の大きさは、外形Ｄの１．２倍〜１．６倍程度（例えば、Ｈ２＝１．５×Ｄ）とすることができる。
【００３７】
さらに、第２の気液接触部２０を構成するスロート部の入口の径（図２に示すＤ１）は、気液接触部１の外径Ｄの０．２５倍〜０．３０倍程度（例えば、Ｄ１＝０．２６×Ｄ）とすることができ、スロート部の出口の径（図２に示すＤ２）は、気液接触部１の外径Ｄの０．３５倍〜０．４０倍程度（例えば、Ｄ１＝０．３７×Ｄ）とすることができる。
【００３８】
このように、気液接触装置１の大きさ、また気液接触装置１の各構成の大きさは、導入する気体Ｘの風量と槽内風速とにより決定することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１      気液接触装置
１０    第１の気液接触部
１１    気体導入口
１２    液膜形成用ノズル
１２ａ  パイプ
１２ｂ  液膜形成板
２０    第２の気液接触部
２０Ａ  接続部
２１    液分散部材
２２    網
３０    気体分離部
３１    液体排出口
４０    気体排出部
４１    気体排出口
【図１】
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【図２】
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【図３】
2016068029.tif 000005