JPH04245991A - ガス散布遠心分離及び/又は混合方法 - Google Patents

ガス散布遠心分離及び/又は混合方法

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JPH04245991A
JPH04245991A JP3197979A JP19797991A JPH04245991A JP H04245991 A JPH04245991 A JP H04245991A JP 3197979 A JP3197979 A JP 3197979A JP 19797991 A JP19797991 A JP 19797991A JP H04245991 A JPH04245991 A JP H04245991A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はガス散布遠心分離及び/
又は混合方法に関する。
【0002】
【発明の背景及び発明が解決しようとする課題】スラリ
−或いは液体をガスと化学的或いは物理的に『反応』さ
せることが望ましいプロセスが産業界には数多くある。 もちろんそのような各種のプロセスは細部に渡ってはか
なり異なるが、多くのプロセスではガスとスラリ−粒子
或いは液体との緊密接触及びその迅速性が共通の課題と
して要求される。迅速な緊密接触は非常に効果的な反応
及び非常に早い反応速度という望ましい結果をもたらす
【0003】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、ガスと
液体或いはスラリー間の各種の反応のための上記の課題
が達成される。本発明によれば、これに限定されないが
好ましくは垂直のボルテックス内の、液体或いはスラリ
ー中へ好ましくは小さなバブル状のガスが導入される。 体積に対する表面積の比が非常に大きな、小孔のバブル
が、ボルテックス内のスラリー或いは液体の回転によっ
て発生する強い擬重力界に出会う。この擬重力界の影響
の下、バブルはボルテックスの中心に向って移動する。 バブルから気液界面及び液体媒体を経由する(スラリー
中の)固体表面上の反応位置、或いは液体自身の反応位
置への物質移動は非常に迅速である。迅速な理由は、大
きな境界面積、ボルテックス内の液体相により形成され
る剪断面を通ってのバブルの迅速かつ連続的な移動によ
る高い撹拌度、バブルの数の多さ、ガスバブルと固体粒
子或いは反応液の親近性のためである。反応後に排出す
べきガス(もしあれば)はボルテックスの頂部(もしボ
ルテックスが垂直ならば)から除去され、処理後のスラ
リー或いは液体はボルテックスの底部(もしボルテック
スが垂直ならば)から除去される。状況によっては、ガ
スはボルテックスの底部近くの液体からも除去できる。
【0004】本発明による一般的な方法が適用できる典
型的なプロセスは、スラリー内の固体と、スラリー固体
と化学反応するガスによる化学的処理方法、液体とガス
を化学反応させる方法、ストリッピングガスを用いて液
体から除去可能な成分を除去する方法、吸収性の液体に
より吸収可能な成分を含むガスを吸収する方法等を含む
。各々の場合において好ましくは、ボルテックスを包囲
する、ガス透過性の回転(例えば円筒形或いは円錐形)
ウォールを用い、反応ガスをスラリー或いは液体と接触
させる工程をこのガス透過性のウォールを通して行なう
【0005】スラリー内の固体をスラリー固体と化学反
応するガスにより化学的処理を行なう本発明の特定な方
法は紙パルプ(粉砕セルロース繊維物質スラリー)を酸
素含有ガスと混合したオゾンのようなオゾン含有ガスで
処理することである。スラリーは約10−30psi 
、ガスは約2−10psi の圧力で導くことができる
。ガス透過性のウォールは1−200ミクロンの大きさ
の孔を有することができる。典型的には、粉砕セルロー
ススラリーの固体濃度は約1−3%である。除去された
残留ガスは、同伴する小滴を分離するために更に処理し
てもよい。すなわち、水蒸気を凝縮により除去したり、
同伴する反応副生物ガスを触媒転化により除去したり、
反応副生物ガスを吸収により除去したり、或いはオゾン
発生装置に残留ガスを通過させてオゾンを発生すること
ができる。排出後スラリーからガスを除去することがで
きる。 2個以上のボルテックスを直列に設け、第1のボルテッ
クスから排出されたパルプを第2のボルテックスの入口
へ供給し、第2のボルテックスから排出された残留ガス
を反応ガスとして第1のボルテックスへ供給することが
できる。
【0006】本発明によるスラリーとガスとの化学反応
は、硫黄化合物或いは一酸化二窒素を含む排ガスを炭酸
カルシウムスラリーでスクラブ洗浄することによっても
提供される。この場合、典型的には一連のボルテックス
が用いられ、第1のボルテックス(排ガスに関する限り
)は大きな孔(例えば約1−5mm)のガス透過性のウ
ォールを有する。
【0007】液体とガスが反応する本発明の一態様にお
いては、典型的にはパルプ及び紙製造分野で用いられる
各種の液体及びガスが好適であるが、本発明の適用分野
は更に広い。例えば、塩素ガス或いは二酸化塩素ガスを
苛性溶液、二酸化硫黄溶液、或いは漂白プラントの排出
物のスクラブ洗浄の際に使用済の漂白プラント液と反応
させることができる。クラフトミルの白液、緑液或いは
黒液を酸化させるため空気或いは酸素を用いることがで
きる。
【0008】本発明はストリッピングガスを用いて、液
体からストリップ可能な多種類の液体成分に適用可能で
ある。例えば空気を用いて熱水或いは温水から水蒸気を
ストリップして冷水を製造できる。空気を用いて黒液か
ら黒液ソープをストリップできる。
【0009】本発明による、吸収液体により吸収可能な
成分を含むガスを吸収する方法も、パルプ及び紙の分野
を含む広い分野に適用できる。例えば本発明は暖かい水
蒸気及び空気を冷水と接触させることにより空気を凝縮
或いは乾燥させるために実施できる。硫酸の小滴のよう
な各種のタイプのミストを水或いは他の溶媒中で吸収で
き、水或いは他の所望の液体を用いてオゾン、塩素、二
酸化塩素、二酸化硫黄、二酸化炭素、或いはアンモニア
ガス(単独或いは空気又は他のガスとの混合物)を吸収
できる。
【0010】本発明の全ての方法において添加剤を用い
ることができ、例えば触媒の添加により、反応を促進さ
せあるいは例えばバブルの安定性を向上させる表面活性
剤により物質移動を促進させることができる。
【0011】本発明の主な目的は、スラリー或いは液体
中のガスを効果的に混合させることによって化学反応、
ストリッピング、吸収その他の各種の好ましい結果を得
ることにある。本発明のこの目的及び他の目的は発明の
詳細な説明及び特許請求の範囲により明らかとなるであ
ろう。
【0012】
【実施例】図1には、スラリー内の固体を、スラリー固
体と化学反応するガスで化学的処理を行なう方法を実施
する装置の一例が参照番号10により示されている。こ
の装置自体及びそのいくつかの変形例が米国特許4,3
99,027号、4,279,743号及び4,838
,434号に示されており、該開示を本明細書に引用す
る。これら米国特許に示された装置は特に粒子を浮遊さ
せて液体から分離するため、特に粒子を同伴する液体か
ら鉱物粒子を分離するために用いられており、本発明に
よる優れた方法のために上記装置を用いることは今まで
知られていない。
【0013】装置10の最も重要な構成要素は、スラリ
ー入口11、頂部13を有する本体すなわちボルテック
スチャンバ12、頂部13の中心からのガス出口14、
本体12のガス透過性のウォール16、ガス充填室18
へのガス入口19を有しウォール16を包囲してガス充
満室18を形成するソリッドウォール17、本体12の
底部からのスラリー排出口20からなる。スラリーは参
照番号22で示される場所において入口11へ導かれ、
要素12、16により形成される室の内部において、概
略的に参照番号23で描かれたボルテックス(渦巻)を
形成する。このボルテックスはほぼ垂直のボルテックス
として説明されるが、通常ボルテックスは任意の方向を
持つ。したがって、本明細書中及び特許請求の範囲にお
いて使用される『頂部』、『底部』とは特に明示がない
限り液体或いはスラリーの入口及び出口に対していうも
のであり、ボルテックス軸の方向に対するものではない
。本発明の一態様によれば、スラリーがボルテックス2
3へと導かれた後、固体スラリーと反応するガスが参照
番号24で示される場所からチャンバ18内へ導かれ、
多孔性ウォール16を通ることにより微細なガスバブル
になり、このガスバブルがボルテックス23内でスラリ
ーと接触する。ガス透過性ウォール16として各種のも
のを用いることが出来るが、いくつかの適用分野(例え
ばパルプのオゾン処理)においては、約1−200ミク
ロンのサイズの孔を有するものが望ましい。ウォール1
6は円錐形や円筒形のような回転面を有するのが望まし
い。参照番号24で示される場所から導かれた反応性ガ
スの残留ガス或いはキャリアガスは参照番号25で示さ
れる場所において装置10の頂部13から(好ましくは
頂部の中心から)除去される。排出されたスラリーは参
照番号26で示される場所から排出される。
【0014】本発明による一般的なプロセスの範囲内の
一つの適用例は細分化セルロース繊維物質(紙パルプ)
のスラリーを、酸素或いは空気と混合したオゾンのよう
なオゾン含有ガスの処理である。固体濃度約1−3%、
圧力約10−30psigのスラリーが参照番号22で
示される場所から導かれる。圧力約2−10psigの
オゾン或いはオゾン/酸素混合ガスが参照番号24で示
される場所から導かれる。典型的にはスラリー22のp
Hは約2−7(好ましくは約4−5)の範囲内とし、方
法の実施中の温度は約25−75℃(好ましくは約33
−45℃)とする。セルロース繊維は、バージン繊維或
いはクラフト、TMP、サルファイト、CTMP等の再
生パルプ繊維のような各種のものを用いることが出来る
【0015】参照番号25の場所において排出された残
留キャリアガスを処理することも望ましい。例えば残留
ガスから同伴小滴を分離することができ、残留ガスを濃
縮して水蒸気を除去することができ、同伴する反応副生
物ガスを接触転化により除去することができ、反応副生
物ガスを吸収により残留ガスから除去することができ、
また参照番号25の場所における残留ガスをオゾン発生
装置を通してオゾンを発生させることができる。
【0016】反応効率を高めるため、図2に示すように
装置10を2個(或いは3個以上)連結し、第1のボル
テックス、第2の(次の)ボルテックス及びこれらのボ
ルテックス間の流路を備えた装置とすることができる。 図2において、参照番号26の場所で第1の装置10か
ら排出されるスラリーは第2の装置への供給スラリー2
2を含み、参照番号25の場所において第2の装置10
から排出されるガスは第1の装置10への供給ガス24
を含むことが分かる。参照番号24の場所においてガス
(特にオゾンガス)を2回使用することによりより優れ
た効率が得られる。図2の実施例はパルプの化学処理に
は限定されず、本発明によるあらゆる実施例に用いるこ
とができる。
【0017】スラリー内の固体を反応性ガスと処理する
他の実施例は、二酸化塩素ガス(空気との混合物或いは
純粋のものの両者を含む)を用いてのパルプの漂白、及
び炉からのガス例えば硫黄含有化合物を含む燃焼排ガス
或いは高温炉からの排ガスの処理である。排ガスの処理
の場合、炭酸カルシウムスラリーが参照番号22の場所
において導入され、排ガス(典型的には二酸化硫黄或い
は一酸化二窒素を含む)は参照番号24の場所において
導入される。この場合は、ウォール16の透過性は非常
に大きく、かなり大きな孔例えば約1−5mmオーダー
の孔を有する(例えばドリルで孔あけされたパイプが用
いられる)。もしこのような装置を何個か直列に用いる
(図2に示すようにある装置のガス出口25が次の装置
へ供給ガスとしてフィードバックする)場合、次の装置
は第1の装置(原料ガスの導入の観点からの順序でみた
場合)よりも小さな孔径を有する。
【0018】基本的に図1及び図2に示した要素と同じ
ものを、本発明による液体とガスを反応させる方法に用
いることができる。この方法の実施に当たって、スラリ
ーの代わりに液体が参照番号22の場所から導かれ、参
照番号26の場所から排出される。残留ガス或いはキャ
リアガスは参照番号25の場所から排出され、化学的に
反応するガスは参照番号24の場所において導入される
。参照番号22の導入部での液体の典型的な圧力は約1
0−30psigであり、参照番号24の導入部でのガ
スの典型的な圧力は約2−10psigであるが、状況
に応じて圧力及び温度を広範囲に変化させることができ
る。
【0019】本発明におけるこの態様において、本発明
はより広く適用できるが、パルプ及び紙の製造分野にお
いて典型的に用いられる各種の液体及びガスが特に好適
である。例えば塩素ガス或いは二酸化塩素ガスを、苛性
溶液、二酸化硫黄溶液、或いは漂白プラント廃棄物のス
クラブ洗浄で使用されたアルカリ性漂白プラント溶液と
反応させることができる。空気或いは酸素を用いてクラ
フトミルの白液、緑液或いは黒液を酸化することができ
る。
【0020】図3は本発明の他の方法の実施に用いる装
置を概略的に示す。この装置では、ストリッピングガス
により液体中の除去可能な成分が除去される。図3の実
施例においては、機能の面で図1に示した実施例の構成
要素に対応する構成要素を頭に1を加えた参照番号で示
してある。
【0021】図3との関連で概略的に示される方法の実
施において、除去可能な成分は参照番号122の場所に
おいてボルテックス123の第1の端部に導入される。 ストリッピングガスは参照番号124の場所からボルテ
ックスの外部から導入されてボルテックス123内の液
体と接触し、ストリッピングガスと除去可能な成分とが
反応する。ウォール116の透過面を通過したストリッ
ピングガスは非常に小さなバブル状となり体積に対する
表面積比が大きくなって物質移動を容易にし反応時間を
短くする。除去可能な成分が取り除かれた液体は、ボル
テックスの第2の端部126から排出される。
【0022】図3に概略的に描かれた方法の実施に用い
ることができる例として、空気(或いはより低温のガス
)を用いた熱水或いは温水から水蒸気を除去して、冷水
を製造することがあげられる。参照番号122の場所に
おいて導入されるのは温水或いは熱水(例えば水蒸気と
ともに)であり、冷却空気は参照番号124の場所にお
いて導入される。水蒸気と空気は参照番号125の場所
から排出し、冷却水は参照番号126の場所から排出す
る。
【0023】他の例は空気を用いて黒液(微細なセルロ
ース繊維のクラフトパルプ工程での廃液)から黒液ソー
プを除去することである。参照番号122の場所から導
入された黒液中の黒液ソープは泡状となり、参照番号1
25の場所で「ガス相」となって除去される。黒液は又
同時に空気により酸化される。黒液ソープは酸素を含ま
ないストリッピングガスにより除去できる。
【0024】図3に図式的に描かれた方法の他の例は蒸
気、空気、或いは蒸気と空気の混合ガスにより、メタノ
ール、テレピン或いは同様なものを黒液から除去するこ
とである。
【0025】図4は吸収可能な成分を含むガスを吸収液
中へ吸収する方法に関する本発明の一態様を図式的に描
いている。この図4の実施例の各要素は、第1図に示し
た実施例の各要素のうちの機能面において対応するもの
の頭に2を加えた参照番号で示してある。
【0026】吸収する(或いは溶解又は化学反応をする
)液体は参照番号222の場所からボルテックス223
内へ導入される。ボルテックス223の外部から、吸収
可能な成分を含むガスが参照番号224の場所から導入
され、多孔性ウォール216を通過してボルテックス内
の液体と接触して、吸収可能なガス成分が吸収液体によ
り吸収される。吸収可能な成分を含む液体はボルテック
ス223の底部から、参照番号226の場所で除去され
、吸収可能な成分(1又は2以上の成分)を含まない残
留ガス(或いは吸収可能な成分が確実に減少した残留ガ
ス)は参照番号225の場所よりボルテックスの頂部か
ら除去される。
【0027】本発明による吸収方法の特定の例は次のよ
うな各例を含む。水或いは他の適当な液体中の種々の成
分を含むガスを吸収でき、装置210は凝縮装置として
作用する。暖かい水蒸気を参照番号224の場所から、
比較的冷たい水を参照番号222の場所から導入するこ
とができ、水は参照番号225の場所で除去される際に
ガスを乾燥させる。オゾン、塩素、二酸化塩素、二酸化
硫黄、二酸化炭素或いはアンモニアガス(空気或いは他
のガスと共に又はこれらのガスなしに)などを水或いは
他の適当な液体中に吸収できる。
【0028】図5は少し異なる装置32を示している。 この実施例では図1の実施例の要素に対応するものには
頭に3を加えた参照番号で示してある。本実施例におい
てはウォール316が円筒形というよりはむしろ円錐形
であることに注意されたい。ライン326においてこの
装置には液体相の出口管30が設けられ、この出口管の
中には流量制御オリフィス或いはバルブ31がある。又
本実施例では全てのガス相が参照番号314から除去さ
れるのではなく、装置310の底部近くから一部のガス
相が除去可能である。このため自由端34を有する導管
33がボルテックス323の内部のガス相内へ向けて上
方に伸びており、このガス相は参照番号35のところ(
ボルテックスの第2端部或いは底部端部)で除去される
。この実施例は今まで述べてきたあらゆる方法の実施に
用いることができる。
【0029】本発明の全ての方法において添加剤を用い
ることができる。例えば触媒の添加により、反応を促進
させあるいは例えばバブルの安定性を向上させる表面活
性剤を用いて物質移動を促進させることができる。
【0030】本発明によれば、スラリー固体と反応する
ガスとスラリー内の固体とを化学的に処理する効果的な
方法、液体とガスを反応させる効果的な方法、ストリッ
ピングガスを用いて液体から除去可能な成分を除去する
効果的な方法、吸収液内の吸収可能な成分でガスを吸収
する効果的な方法が提供されることが分かった。本発明
を最も好ましい実施例を示し説明したが、当業者が本発
明の範囲内において種々の変形をすることができること
は明らかであり、該範囲は均等な方法及び手段を包含す
るように特許請求の範囲の広い解釈に従うべきである。
【図面の簡単な説明】
【図1】はスラリー内の固体と、固体スラリーと反応す
るガスとの化学的処理を実施する装置の一実施例の内部
を示すために一部を切断した概略斜示図である。
【図2】は図1に示したような構造の2つの連結を示す
概略図である。
【図3】はストリップガスを用いて液体からストリップ
可能な成分をストリップする方法を示す、図1と類似の
図である。
【図4】は吸収液体中の吸収可能な成分でガスを吸収す
る方法を示す、図1と類似の図である。
【図5】は本発明の方法による、液体をガスで処理する
装置の変形例の概略を示す横断面図である。
【符号の説明】
16…回転ウォール、22…スラリー、23…ボルテッ
クス、24…ガス、25…残留ガス。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  スラリー固体と化学反応をするガス(
    24)と、スラリー(22)中の固体との化学処理を行
    なう方法において、(a)ボルテックス(23)の第1
    の端部(11)へスラリーを導入する工程と、(b)ボ
    ルテックスの外部から化学反応ガスを導入してボルテッ
    クス内のスラリーと接触させ、スラリー固体とガスとに
    化学反応をさせる工程と、(c)ボルテックスの、第1
    の端部の反対側の第2の端部(20)から処理されたス
    ラリーを除去する工程と、(d)ボルテックスの第1の
    端部(14)から残留ガス(25)を除去する工程とを
    備えることを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】  請求項1記載の方法において、前記ボ
    ルテックスを包囲する回転ウォール(16)のガス透過
    性面を用い、前記工程(b)はガス(24)を前記ガス
    透過性ウォールを通して導入することによりガスがスラ
    リーと接触する際に該ガスを微細なバブル状にすること
    により行なわれることを特徴とする方法。
  3. 【請求項3】  請求項2記載の方法において、前記工
    程(a)を微細セルロース繊維物質スラリーを用いて行
    ない、前記工程(b)をオゾンを含むガスを加えてスラ
    リーのセルロース繊維と反応させて行ない、前記工程(
    a)をスラリーのpHが約2−7の範囲内となるように
    行ない、全工程を摂氏約25−75度で行なうことを特
    徴とする方法。
  4. 【請求項4】  請求項3記載の方法において、前記工
    程(a)を圧力約10−30psigで行ない、前記工
    程(b)を圧力約2−10psigで行ない、工程(a
    )を固体濃度約1−3%の微細セルロース繊維スラリー
    を供給してさらに行なうことを特徴とする方法。
  5. 【請求項5】  請求項2記載の方法において、前記工
    程(b)を約1−200ミクロンの大きさの孔を有する
    ガス浸透性のウォール(16)を用いて行なうことを特
    徴とする方法。
  6. 【請求項6】  請求項1記載の方法において、更に(
    e)スラリーをボルテックスの第2の端部から第2のボ
    ルテックスの第1の端部へ通し、(f)ガスを導いて第
    2のボルテックス内のスラリーの物質と反応させ、(g
    )処理後のスラリーを第2のボルテックスの第2の端部
    から除去し、(h)残留ガスを第2のボルテックスの第
    1の端部から通して前記工程(b)におけるボルテック
    ス内へ導入するガスとする工程を備えることを特徴とす
    る方法。
  7. 【請求項7】  ガス浸透性の回転ウォール面を用いて
    液体(322)をガス(324)と化学的に反応させる
    方法において、(a)液体をボルテックス(323)の
    第1の端部(311)へ導く工程と、(b)ガスをボル
    テックスの外部から導いてボルテックス内の液体と接触
    させる工程であって、ガスが液体内に入るときに微細な
    バブル状となるようにガスをガス透過性のウォール(3
    16)を通して導入することによりガスと液体を化学的
    に反応させる工程と、(c)ボルテックスの第1の端部
    とは反対側の第2の端部(30)から処理後の液体(3
    26)を除去する工程と、(d)ボルテックスの第1の
    端部(314)から残留ガス(325)を除去する工程
    とを備えることを特徴とする方法。
  8. 【請求項8】  ストリッピングガス(124)及び回
    転体ウォール(16)のガス透過面を用いて液体(12
    2)から除去可能な成分を除去する方法において、(a
    )除去可能な成分を含む液体をボルテックス(123)
    の第1の端部(111)から導入する工程と、(b)ス
    トリッピングガスをボルテックスの外部(116−11
    9)から導入してボルテックス内の液体と接触させる工
    程であって、ガスが液体内に入るときに微細なバブル状
    となるようにガスをガス透過性のウォール(16)を通
    して導入することによりストリッピングガスと液体の除
    去可能な成分を反応させる工程と、(c)ボルテックス
    の第1の端部とは反対側の第2の端部(120)から処
    理後の液体(126)を除去する工程と、(d)除去可
    能な成分を含む残留ストリッピングガス(125)をボ
    ルテックスの第1の端部(114)から除去する工程と
    を備えることを特徴とする方法。
  9. 【請求項9】  オゾン、塩素、二酸化塩素、二酸化硫
    黄、二酸化炭素、アンモニアから成るグループのうちか
    ら選択されたガスを本質的な成分とし吸収可能な成分を
    含むガス(224)を吸収液体(222)により吸収す
    る方法において、(a)吸収液体をボルテックス(22
    3)の第1の端部へ導入する工程と、(b)吸収可能な
    成分を含むガスをボルテックスの外部から導入してボル
    テックス内の液体と接触させて、吸収可能な成分を吸収
    液体に吸収させる工程と、(c)吸収可能な成分を含ん
    だ液体(226)を前記第1の端部とは反対側のボルテ
    ックスの第2の端部(220)から除去する工程と、(
    d)吸収可能な成分を含まない残留ガス(225)をボ
    ルテックスの第1の端部(214)から除去する工程と
    を備えたことを特徴とする方法。
  10. 【請求項10】  請求項7記載の方法において、さら
    に(e)残留ガスの一部分をボルテックスの第2の端部
    に隣接する中央部分(33)から除去する工程を備える
    ことを特徴とする方法。
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