JPH07194931A

JPH07194931A - 多管式気液接触装置

Info

Publication number: JPH07194931A
Application number: JP5354250A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kimura; 隆志木村; Kazushige Kawamura; 和茂川村; Mamoru Iwasaki; 守岩▲崎▼
Original assignee: Chiyoda Chemical Engineering and Construction Co Ltd; Chiyoda Corp
Current assignee: Chiyoda Corp
Priority date: 1993-12-31
Filing date: 1993-12-31
Publication date: 1995-08-01

Abstract

(57)【要約】【目的】下部周壁面にガス噴出孔を有するガス導入管
を多数静止液体中に垂設した構造の多管式気液接触装置
において、そのガス噴出孔から液体中へのガス噴出に起
因する液槽内フロス層の大きな動揺の発生を未然に防止
することのできる装置を提供する。【構成】大型液槽内に下部周壁面にガス噴出孔を有す
るガス導入管の多数をそのガス噴出孔が液槽内静止液面
より下方に位置する気液接触装置において、液槽内を縦
横に仕切って液槽内に複数の区画Ａを形成させる第１仕
切部材と、その区画Ａ内に存在するガス導入管を１本毎
又は複数本毎に包囲し、１本又は複数本のガス導入管周
囲に区画Ｂを形成させることを特徴とする多管式気液接
触装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、気体と液体（スラリー
液体を含む）とを接触させる多管式気液接触装置、特に
排煙脱硫装置として好適な多管式気液接触装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】大型液槽内に液体を収容させ、その液体
内に下部周壁面にガス噴出孔を有するガス導入管の多数
を垂設し、そのガス導入管内に導入させたガスをガス噴
出孔から液体中に噴出させて気液接触を行わせる装置は
広く知られている（特公昭５５−３７２９５号、特公昭
５７−６３７５号、特公昭５９−１１３２２号等）。

【０００３】図７に、排煙脱硫装置として用いられてい
る従来の気液接触装置の模式図を示す。図７において、
ＳＯ₂を含む排煙は、ガス導管１０１からガス導入管１
０３を通り、そのガス導入管１０３の下部周壁面に設け
たガス噴出口から炭酸カルシウムや水酸化カルシウム等
のカルシウム化合物のスラリー液中に噴出される。この
場合のガス導入管１０３は、図８又は図９に示すよう
に、その下部周壁面に配設されたガス噴出孔１０４を有
する。液槽内のカルシウム化合物のスラリー液中に噴出
された排煙は、そのスラリー液と接触し、排煙中に含ま
れるＳＯ₂がカルシウム化合物と反応してＣａＳＯ₃にな
る。そして、このＣａＳＯ₃は、液槽下部の空気導入管
１０６から液中に導入された空気中酸素と反応してＣａ
ＳＯ₄（石こう）になる。なお、１１２はガス中の液体
を捕捉する気液分離器を示し、１０５は攪拌羽根を示
し、１０８は石こうスラリー抜出管を示す。図９に示し
た排煙脱硫装置は、実際には極めて大型の装置であり、
その液槽１０２の内径は１０ｍ以上、通常２５ｍ以上も
あり、また、そのガス導入管１０３の数も１，０００本
以上という極めて多い数である。

【０００４】このような気液接触装置においては、ガス
導入管のガス噴出孔からガスを液中に噴出させることか
ら、このことが原因となって、液槽内フロス層（泡沫
層）に全体として定常的で周期的な大きな動揺が生じる
場合がある。そして、そのフロス層の動揺により、液槽
内のフロス層上面が大きく変動するようになる。このフ
ロス層の定常的動揺は、液槽が大型のものになるに従っ
て大きなものとなる等の問題を生じる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、下部周壁面
にガス噴出孔を有するガス導入管を多数静止液体中に垂
設した構造の多管式気液接触装置において、そのガス噴
出孔から液体中へのガス噴出に起因する液槽内フロス層
の大きな動揺の発生を未然に防止することのできる装置
を提供することをその課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成する
に至った。即ち、本発明によれば、大型液槽内に下部周
壁面にガス噴出孔を有するガス導入管の多数をそのガス
噴出孔が液槽内静止液面より下方に位置する気液接触装
置において、液槽内を縦横に仕切って液槽内に複数の区
画Ａを形成させる第１仕切部材と、その区画Ａ内に存在
するガス導入管を１本毎又は複数本毎に包囲し、１本又
は複数本のガス導入管周囲に区画Ｂを形成させることを
特徴とする多管式気液接触装置が提供される。

【０００７】本発明で用いる第１及び第２仕切部材の材
質は、金属の他、プラスチックやセラミック等であるこ
とができる。また、仕切部材は多孔体（金網や多孔質板
等）や、波板等であることができる。

【０００８】図１に、第１仕切部材により液槽内を縦横
に仕切って、形成した区画Ａの説明図を示す。図１
（ａ）はその説明平面図、図１（ｂ）は、その要部斜視
図を示す。図１において、１０は液槽壁を示し、３は第
１仕切部材を示し、Ａは仕切部材３によって形成された
区画（区画Ａ）を示す。図１（ｂ）における１はガス導
入管を示し、２はガス噴出孔を示す。第１仕切部材３
は、所定の高さを有する板体からなるものであり、その
全体は一体に形成された格子状構造物であることができ
る。その下端から上端までの高さは、１５０〜５００ｍ
ｍ、好ましくは２００〜４００ｍｍであり、その厚さは
１００〜３００ｍｍ、好ましくは１５０〜２００ｍｍで
ある。四辺形状の区画Ａにおける縦／横の長さ比（ｎ／
ｍ）は、０．５〜２．０、好ましくは０．７５〜１．５
の範囲にするのがよい。また、区画Ａの縦の長さｎと横
の長さｍで形成される四辺形のうちの長い方の辺の長さ
ｍ又はｎは、０．５〜２ｍ、好ましくは０．７５〜１．
５ｍの範囲にするのがよい。区画Ａ内には多数のガス導
入管が存在し、その数は、通常、１０〜６０個、好まし
くは２０〜４０個、より好ましくは２５〜３５個であ
る。第１仕切部材３の下端はガス導入管１のガス噴出孔
２と同一レベル又はその近傍（ガス噴出孔２のレベルの
やや上方又はやや下方）あるいはそのガス噴出孔２より
下方に位置させることができる。第１仕切部材３の上端
は、後記で詳述するフロス層上面の上方又はフロス層上
面と同一レベル又はその近傍（フロス層上面のレベルよ
りやや上方又はやや下方）あるいはそのフロス層上面よ
り下方に位置させることができるが、好ましくはフロス
層上面の近傍である。

【０００９】第２仕切部材は、図１に示した区画Ａ内に
存在するガス導入管を１本毎又は複数本毎に包囲するた
めのものであり、１本又は複数のガス導入管の周囲に区
画Ａよりも小さな区画Ｂが形成される。

【００１０】本発明で用いる第２仕切部材としては、液
体中に垂設した多数のガス導入管を、１本毎又は複数本
毎に仕切ることのできる形状であれば板状や筒体状等の
任意の形状のものを用いることができるが、好ましくは
全体が一体に形成された格子状構造物である。図２に、
第２仕切部材を用いて多数のガス導入管を１本毎仕切っ
て形成した区画Ｂの説明図を示す。図２において、１は
ガス導入管、２はその下部周壁面に形成されたガス噴出
孔、１３は第２仕切部材、４は液槽内の静止液面、５は
液槽内のフロス層の上面（膨張液面）、６はガス噴出孔
２のレベルからその上方に形成された気泡と液体との混
合物からなるフロス層を示す。Ｂは仕切部材１３によっ
て形成された区画Ｂで、その内部にガス導入管１を含
む。

【００１１】第２仕切部材１３は、区画Ｂにおける仕切
壁を構成し、円筒体であることができる他、板体を組合
わせて作製した断面が３角形、四角形等の方形状の筒体
であることができる。この第２仕切部材１３の下端は、
ガス導入管１のガス噴出孔２と同一レベル又はその近傍
（ガス噴出孔２のレベルよりやや上方又はやや下方）も
しくは下方に位置するように配設する。第２仕切部材１
３の上端の位置は、フロス層上面５より上方、ガス噴出
孔２とフロス層との中間部、即ち、ガス噴出孔２とフロ
ス層上面５との間の任意の位置、例えば、装置運転開始
前の静止液面４とフロス層上面５との間、静止液面４の
近傍、あるいはガス噴出孔２と静止液面４との間の中間
部、ガス噴出孔２とフロス層上面５との間の中央部等の
位置に配設することができる。ガス導入管１の外周面
と、第２仕切部材１３の内壁面との間の距離は特に制約
されないが、一般には、ガス導入管１の外径の５倍以下
であればよい。また、第２仕切部材３の下端をガス噴出
２よりやや上方に位置させる場合、その下端の位置は、
ガス噴出孔２のレベルからの高さで７．５ｃｍ以下、好
ましくは０〜５ｃｍの範囲にするのがよい。図３に、第
２仕切部材１３の上端をガス噴出孔２と静止液面４との
間に配置した例についての区画Ｂの説明図を示す。この
場合、第２仕切部材１３の上端は、ガス噴出孔２のレベ
ルからの高さが、ガス噴出孔２と静止液面４との間の距
離に対して、２５〜１００％、好ましくは４０〜８５％
になるように位置させるのがよい。一般的には、その上
端は、ガス噴出孔２のレベルからの高さで、５〜５０ｃ
ｍ、好ましくは１０〜３０ｃｍである。区画Ｂの横断面
積を小さくすれば、区画Ｂ内での噴出ガスによるリフト
効果が大きくなり、液体を区画Ｂ内にすい込み上昇させ
る効果も大きくなり、液体の循環もよくなり、液体の攪
拌動力の節約にもなる。

【００１２】図２及び図３には、第２仕切部材１３を用
いて多数のガス導入管を１本毎に仕切って形成した気泡
通過区画の説明図を示したが、ガス導入管を１本毎に仕
切る必要はなく、複数本毎に仕切ることができる。この
種の気液接触装置は大型のもので、液槽内に配設される
ガス導入管は数千本と極めて多数である。本発明では、
これらのガス導入管は、複数本、例えば、２〜１６本、
好ましくは４〜９本毎に仕切るのがよい。

【００１３】本発明により区画Ａ内にガス導入管を包囲
するように配設した第２仕切部材１３は、任意の方法で
液槽内に支持させることができる。例えば、その液槽内
の静止液面上方又は液面下に支持体を配設し、これに支
持させることができる他、液槽内にガス導入管を支持さ
せるために格子状に配設された支持体に支持させること
ができる。

【００１４】本発明で用いる第２仕切部材１３は、第１
仕切部材３に支持させることができ、これによってガス
導入管も同時に固定化させることができる。図４及び図
５にこの場合の説明図を示す。図４は、第２仕切部材１
３を第１仕切部材３に支持させた場合の説明図である。
この図において、１４は、第２仕切部材１３を第１仕切
部材３に支持固定化させる支持体である。この支持体１
４は、その下端が第２仕切部材１３に接合され、その上
端が、直角に屈曲されており、その屈曲部を第１仕切部
材３の上端面に載置することにより支持体１３を支持さ
せるものである。第２仕切部材１３は、その全体が一体
の格子状構造物に形成されたもので、図６にその斜視図
を示す。

【００１５】図５は区画Ａ内の説明平面図を示すもので
ある。図５における３（１）〜３（４）は第１仕切部材
であるが、この第１仕切部材としては、従来の気液接触
装置において、格子状のガス導入管支持体を支持するた
めに液槽内に縦横に配設されているメインビーム、マイ
ナービーム及び補助ビームを用いることができる。例え
ば、第１仕切部３（１）としては、メインブームを、第
１仕切部材３（２）として補助ビームを、第１仕切部材
３（３）及び３（４）としてマイナーブームを用いるこ
とができる。なお、液槽内に縦横に配設されている各ビ
ームは、いずれも、それ全体が液槽内に形成されるフロ
ス層内に完全に位置するか、その高さの少なくとも５０
％以上は確実にフロス層内に位置し、本発明において用
いる第１仕切部材３としての機能を充分に果たすことが
確認されている。

【００１６】本発明の気液接触装置の原理を図２を参照
して示すと、ガス導入管１内にガスを導入し、そのガス
をガス導入管１のガス噴出孔２から噴出させると、その
ガス噴出により生じた微細気泡は、その噴出後、上方に
移動し、第２仕切部材１３で形成された区画Ｂ内に入
り、区画Ｂ内を上昇し、その区画Ｂのガス噴出孔２のレ
ベルからその上方には気泡と液体の混合物からなるフロ
ス層６が生じ、そのフロス層の上面は静止液面より上方
に位置するようになる。図２において、４は、ガス導入
管１内にガスを導入する以前の静止液面を示し、５は、
ガス導入管１内にガスを導入した後に形成されるフロス
層の上面（膨張液面）を示す。液槽内の液体は、第２仕
切部材１３により形成される区画Ｂの下端開口部からそ
の区画Ｂ内に吸込まれ、区画Ｂ内の気泡とともに上昇
し、その区画Ｂの上端開口部から排出される。液槽内に
噴出されたガスは、微細気泡となって区画Ｂ内及びその
上方を上昇する間に液体と効率的に接触する。そして、
ガス導入管１のガス噴出孔２から噴出されたガスの気泡
は、区画Ｂ内に集合され、区画Ｂ内を上昇することか
ら、気泡の上昇に際して起る液体流の運動エネルギーは
その区画Ｂ内に封止され、他の部分へ伝達することが防
止され、その結果、液槽内のフロス層の大きな動揺の発
生が防止される。

【００１７】本発明の気液接触装置において、第２仕切
部材１３の上端をガス噴出孔２とフロス層上面２との中
間部に位置させるときには（図２及び図３参照）、その
液槽内のフロス層の上部を水平方向に連絡させることが
できる。フロス層の上部をこのようにして水平方向に連
絡させることにより、フロス層の流動をその１つの区画
Ｂ内のみならず、他の区画Ｂとの間において行わせるこ
とができるので、液槽内に収容させた液体中に含まれる
溶解成分の濃度を全体的に均一化させることができる。
また、このようにして、フロス層上部を水平方向に連絡
させても、ガス噴出孔付近には仕切部材による仕切壁が
存在し、ガス噴出孔からガスが噴出する際に起る液体の
急激な流動エネルギーの他の部分への伝達が防止される
ことから、液槽内におけるフロス層の大きな動揺の発生
は防止される。さらに、本発明においては、第１仕切部
材３により、液槽内には、その複数の区画Ｂを包囲する
区画Ａが形成されていることから、ガス噴出孔２から噴
出されたガスが微細気泡となって上昇する際に起る液体
の急激な流動エネルギーの他部分への伝達は、その第１
仕切部材３によっても他の部分への伝達が防止される。
従って、本発明の場合には、その第１仕切部材３の配設
により、液槽内におけるフロス層の大きな動揺の発生は
より一層効果的に防止される。

【００１８】

【実施例】次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明
する。

【００１９】比較例１排煙脱硫装置として従来一般に用いられている内径９．
８ｍの石灰石こう法多管式排煙脱硫装置において、石炭
燃焼ボイラーより排出される亜硫酸ガス（ＳＯ₂）５５
０ｐｐｍを含有する排煙を処理したところ、出口ＳＯ₂
濃度２６ｐｐｍ（脱硫率９５．２％）が得られたが、こ
の場合には、フロス層に約３．４秒周期の動揺現象が観
察された。

【００２０】実施例１比較例１で示した装置において、本発明の装置を得るた
めに、その第１仕切部材としてその装置内に配設されて
いるビーム（高さ２８０ｍｍ、厚さ１５０ｍｍ）をその
まま用いた。これにより、装置内には合計３３個の区画
Ａが形成された。次に、この区画Ａ間に、第２仕切部材
として、図６に示す格子状構造物をその下端がガス噴出
孔２のレベルより３０ｍｍ上方に位置するように降下さ
せるとともに、この位置において図４に示すようにして
ビームに支持させた。この場合、図６に示す格子状構造
物の下端から上端までの高さは１００ｍｍであった。こ
のようにして形成された区画Ａと区画Ｂを有する本発明
装置を用い、比較例１と同様にして排煙を処理したとこ
ろ、この場合にはフロス層の動揺の発生は完全に防止さ
れ、それとともに、脱硫率も９７．０％と向上し、出口
ＳＯ₂濃度は１６ｐｐｍと減少した。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、液槽を第１仕切部材に
より区画Ａを形成するとともに、その区画Ａ内にさらに
第２仕切部材によりガス導入管を包囲する区画Ｂを形成
したことから、ガス導入管のガス噴出孔から液体中にガ
スを噴出させる際に起る液体の急激な流動エネルギー
は、一次的にそれらの区画Ｂ及び区画Ａ内に封止され、
その液体の流動エネルギーが他の区画に伝達されること
が非常に少なくなり、その結果、液槽内での大きなフロ
ス層の動揺の発生が防止される。従来の気液接触装置に
おいては、各ガス導入管のガス噴出孔から液体中にガス
を噴出させる際に起る液体の各流動エネルギーは、仕切
部材が存在しないことから、相互に干渉しあって、全体
として定常的で周期的な大きなフロス層の動揺を生じさ
せ、フロス層上面を変動させて気液接触効率の悪化を生
じさせる等の問題を生じるが、本発明の場合には、前記
したように、液槽内に区画Ａ及び区画Ｂを形成したこと
から、ガス噴出孔からのガスの噴出によって起る急激な
液体の流動エネルギーは、この区画Ａ、区画Ｂ内に封止
され、他の気泡通過区画への伝達が防止されているた
め、従来の気液接触装置に見られた如き前記問題は一挙
に解決される。その上、区画Ｂにおいては、噴出ガスに
よるリフト効果が得られるため、その区画Ｂ内にはガス
導入管の下方に存在する新鮮な液体が上方にすい込ま
れ、区画内で気泡と混合されるという利点がある。本発
明の気液接触装置は、各種の気液接触を伴う反応装置と
して利用され、例えば、亜硫酸ガスを含む排ガスと炭酸
カルシウムや水酸化カルシウム等のカルシウム化合物の
スラリー液等のアルカリ性液体との接触を行う排煙脱硫
装置や、炭酸ガスを含む排ガスとアルカリ性液体との接
触を行う脱炭酸ガス装置等として好ましく適用される。
特に、本発明の装置は、液槽の直径が１０ｍ以上、特に
２０ｍ以上という大型の排煙脱硫装置として有利に用い
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１仕切部材により形成される区画Ａの１例に
ついての説明図を示す。ａ：平面図ｂ：要部斜視図

【図２】第２仕切部材により形成される区画Ｂの１例に
ついての説明図を示す。

【図３】第２仕切部材により形成される区画Ｂの他の例
についての説明図を示す。

【図４】第２仕切部材を第１仕切部材に支持させた場合
の説明図を示す。

【図５】図４に示した区画Ａ内の説明平面図を示す。

【図６】第２仕切部材として用いる格子状構造物の斜視
図を示す。

【図７】排煙脱硫装置として用いられている従来の気液
接触装置の模式図を示す。

【図８】ガス導入管の１例についての構造説明図を示
す。

【図９】ガス導入管の他の例についての構造説明図を示
す。

【符号の説明】

１、１０３ガス導入管２、１０４ガス噴出孔３第１仕切部材４静止液面５フロス層の上面６フロス層１３第２仕切部材１４支持体１０１、１０２液槽１０５撹拌羽根１０６空気導入管１０８石こうスラリー抜出管Ａ第１仕切部材により形成される区画Ｂ第２仕切部材により形成される区画

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ０１Ｄ 53/77 Ｂ０１Ｊ 10/00 １０４ 8822−4ＧＢ０１Ｄ 53/34 １２５Ｑ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】大型液槽内に下部周壁面にガス噴出孔を
有するガス導入管の多数をそのガス噴出孔が液槽内静止
液面より下方に位置する気液接触装置において、液槽内
を縦横に仕切って液槽内に複数の区画Ａを形成させる第
１仕切部材と、その区画Ａ内に存在するガス導入管を１
本毎又は複数本毎に包囲し、１本又は複数本のガス導入
管の周囲に区画Ｂを形成させる第２仕切部材を備えるこ
とを特徴とする多管式気液接触装置。
【請求項２】第２仕切部材下端から上端までの高さ
が、第１仕切部材の下端から上端までの高さよりも低い
請求項１の装置。
【請求項３】第１仕切部材の上端が液槽内に形成され
るフロス層の上面近傍に位置し、その下端がガス導入管
のガス噴出孔近傍に位置し、かつ第２仕切部材の上端が
液槽内に形成されるフロス層の上面とガス導入管のガス
噴出孔との間に位置する請求項１又は２の装置。
【請求項４】第１仕切部材により形成される区画Ａの
縦／横の長さ比が０．５〜２．０の範囲にある請求項１
〜３のいずれかの装置。
【請求項５】第１仕切部材により形成される区画Ａの
縦／横の長さ比が０．７５〜１．５の範囲にある請求項
１〜３のいずれかの装置。
【請求項６】第１仕切部材により形成される四辺形状
の区画Ａのその長辺の長さが０．５〜２ｍの範囲にある
請求項１〜５のいずれかの装置。
【請求項７】第１仕切部材により形成される四辺形状
の区画Ａのその長辺の長さが０．７５〜１．５ｍの範囲
にある請求項１〜５のいずれかの装置。
【請求項８】第１仕切部材が格子状構造物からなる請
求項１〜７のいずれかの装置。
【請求項９】第２仕切部材が、格子状構造物からな
り、該構造物が第１仕切部材に支持されている請求項１
〜８のいずれかの装置。