棚段塔
【課題】運転条件が変更されてガスの供給量が増えたときにも、設計通りのガス吸収性が得られように安定して運転を行うことのできる、棚段塔を提供する。
【解決手段】棚板３と液供給部４と気体供給部とを備え、棚板３上で気液接触させる棚段塔である。液供給部４は棚板３の一方の側に液を供給し、棚板３には他方の側に液を流出させる流出部６が設けられている。棚板３上には流出部６より一方の側に堰７が設けられ、堰７より一方の側には気体供給部からの気体を棚板３上に案内する案内部１０が設けられている。棚板３上には案内部１０に連通する気体の流路９を形成し、流路９から気体を上方に流出させる多孔板８が設けられている。多孔板８には最も堰７側に位置する案内部１０Ａから堰７側に延出する堰側延出部１３が設けられている。堰側延出部１３にはその位置より堰７側から気体が流出するのを遮る、気体遮断部１４が設けられている。
【解決手段】棚板３と液供給部４と気体供給部とを備え、棚板３上で気液接触させる棚段塔である。液供給部４は棚板３の一方の側に液を供給し、棚板３には他方の側に液を流出させる流出部６が設けられている。棚板３上には流出部６より一方の側に堰７が設けられ、堰７より一方の側には気体供給部からの気体を棚板３上に案内する案内部１０が設けられている。棚板３上には案内部１０に連通する気体の流路９を形成し、流路９から気体を上方に流出させる多孔板８が設けられている。多孔板８には最も堰７側に位置する案内部１０Ａから堰７側に延出する堰側延出部１３が設けられている。堰側延出部１３にはその位置より堰７側から気体が流出するのを遮る、気体遮断部１４が設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気液接触を行わせるための棚段塔に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、吸収塔や蒸溜塔、精留塔などとして、複数の棚段を有した棚段塔が知られている。このような棚段塔において吸収塔では、例えば排気ガスを液中に吸収させ、排気ガス中の成分を回収してその有効利用（再利用）を図るといったことがなされている。
また、このような棚段塔では、棚板として多数の細孔を有する多孔膜（多孔板）を用いたものも知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
さらに、棚板上に多孔板を配置し、この多孔板の細孔を介して棚板の下方から取り入れた気体を多孔板の上方に流出させるようにした、棚段塔も知られている。この棚段塔では、棚板に形成した筒部とこれを覆う泡鐘体とを介して、棚板の下方から流入させた気体を棚板と多孔板との間に形成した流路に取り入れ、さらにこの流路から気体を多孔板の上方に流出させるようにしている。
【０００４】
また、この棚段塔では、棚板の一方の側に液を供給し、棚板の他方の側に形成した堰をオーバーフローさせて、液の流出部から液を下方に流出させるようにしている。これにより、棚板の一方の側に供給された液は、堰をオーバーフローするまでの間に多孔板上を流れるようになっている。したがって、多孔板の細孔から流出した気体は、多孔板上を流れる液中に流入し、通過することにより、気液接触するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公平５−５５２１号公報
【特許文献２】特開２００２−１０２６０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前記したような多孔板を備えた棚段塔では、棚板と多孔板との間に十分な広さの流路を確保するため、多孔板として、棚板に形成された筒部及び泡鐘体の外方にまで延出した大きさのものを用いている。したがって、この多孔板は堰側においても、特に泡鐘体のうち最も堰側に位置する泡鐘体からさらに堰側に延出して、堰側延出部が形成されている。
【０００７】
ところが、このような堰側延出部が形成されていることにより、従来では、この堰側延出部から流出した気体の一部が気泡となって泡鐘体のうち最も堰側に位置する泡鐘体と堰との間に滞留し、これに起因して棚板上を流れる液中を通過するガスの圧力損失が低下し、気液接触時間が短くなることで液中へのガスの吸収性が低下するおそれがあった。
【０００８】
本発明者はこのような現象が起こる原因について調べたところ、主に運転条件が変更されて設定した条件よりガスの供給量が増えたときに、前記現象が起こることが判明した。
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、運転条件が変更されてガスの供給量が増えたときにも、液中へのガスの吸収性を低下させるおそれなく、設計通りのガス吸収性が得られように安定して運転を行うことのできる、棚段塔を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の棚段塔は、棚板と、該棚板上に液を供給する液供給部と、前記棚板の底面側から上面側に向けて気体を通気させる気体供給部とを備え、前記棚板上で前記液と前記気体とを接触させる棚段塔であって、
前記液供給部は、前記棚板の一方の側に液を供給するように構成され、
前記棚板には、その他方の側に該棚板上の液を下方に流出させる流出部が設けられ、
前記棚板上には、前記流出部より前記棚板の一方の側に堰が設けられ、
前記棚板の前記堰より前記棚板の一方の側には、前記気体供給部から通気された気体を前記棚板上に案内する案内部が設けられ、
前記棚板上には、該棚板との間に前記案内部に連通する気体の流路を形成し、該流路から気体を前記棚板の上方に流出させる多孔板が設けられ、
前記多孔板には、前記案内部のうち最も堰側に位置する案内部から前記堰側に延出する堰側延出部が設けられ、
前記堰側延出部には、その位置より前記堰側から前記気体が前記棚板の上方に流出するのを遮る、気体遮断部が設けられていることを特徴としている。
【００１０】
この棚段塔によれば、堰側延出部の、案内部のうち最も堰側に位置する案内部と該堰側延出部における堰側の側端部との間に、その位置より堰側から気体が棚板の上方に流出するのを遮る、気体遮断部が設けられているので、この気体遮断部より堰側から気体が流出することがなく、したがって案内部のうち最も堰側に位置する案内部と堰との間に気泡が滞留するのが防止される。よって、このように気泡が滞留することで棚板上を流れる液中を通過するガスの圧力損失が低下し、気液接触時間が短くなることによって液中へのガスの吸収性が低下するおそれを抑制できる。
【００１１】
また、前記棚段塔において、前記気体遮断部は、前記案内部のうち最も堰側に位置する案内部より前記堰側から、前記気体が前記棚板の上方に流出するのを遮るように設けられているのが好ましい。
このようにすれば、案内部のうち最も堰側に位置する案内部と堰との間に気泡が滞留するのが、より確実に防止される。
【００１２】
本発明の別の棚段塔は、棚板と、該棚板上に液を供給する液供給部と、前記棚板の底面側から上面側に向けて気体を通気させる気体供給部とを備え、前記棚板上で前記液と前記気体とを接触させる棚段塔であって、
前記液供給部は、前記棚板の一方の側に液を供給するように構成され、
前記棚板には、その他方の側に該棚板上の液を下方に流出させる流出部が設けられ、
前記棚板上には、前記流出部より前記棚板の一方の側に堰が設けられ、
前記棚板の前記堰より前記棚板の一方の側には、前記気体供給部から通気された気体を前記棚板上に案内する案内部が設けられ、
前記棚板上には、該棚板との間に前記案内部に連通する気体の流路を形成し、該流路から気体を前記棚板の上方に流出させる多孔板が設けられ、
前記多孔板は、前記堰側の側端部が、前記案内部のうち最も堰側に位置する案内部から前記堰側に延出することなく、前記棚板上に配設されていることを特徴としている。
【００１３】
この棚段塔によれば、多孔板は、堰側の側端部が、案内部のうち最も堰側に位置する案内部から堰側に延出することなく、棚板上に配設されているので、案内部のうち最も堰側に位置する案内部より堰側からは、気体が流出することがなく、したがって案内部のうち最も堰側に位置する案内部と堰との間に気泡が滞留するのが確実に防止される。よって、このように気泡が滞留することで棚板上を流れる液中を通過するガスの圧力損失が低下し、気液接触時間が短くなることによって液中へのガスの吸収性が低下するおそれを抑制できる。
【００１４】
前記棚段塔において、前記案内部は、前記棚板に形成された開口と、該開口に連通して前記棚板上に延び、前記多孔板を貫通する筒部と、前記筒部の上方に配置されて該筒部の上部開口を閉塞することなく覆い、該上部開口に連通するとともに前記流路に連通する案内路を形成する有蓋筒状の泡鐘体と、を有してなっていてもよい。
このような開口と筒部と泡鐘体とを有して案内部が構成されているので、気体供給部によって棚板の下方から通気され供給された気体を、棚板と多孔板との間の流路に良好に案内することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の棚段塔によれば、案内部のうち最も堰側に位置する案内部と堰との間に気泡が滞留するのを防止し、液中へのガスの吸収性が低下するおそれを抑制したので、例えば運転条件が変更されてガスの供給量が増えたときにも、液中へのガスの吸収性を低下させるおそれなく、設計通りのガス吸収性を得ることができる。よって、運転条件に影響されることなく、設計通りに安定して運転を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る棚段塔の第１実施形態の、内部の概略構成を示す模式図である。
【図２】本発明に係る棚段塔の第１実施形態の要部側断面を示す模式図である。
【図３】従来の棚段塔の要部側断面を示す模式図である。
【図４】従来の棚段塔の要部側断面を示す模式図である。
【図５】（ａ）は、本発明に係る棚段塔の第２実施形態の要部側断面を示す模式図、（ｂ）は多孔板の斜視図である。
【図６】本発明に係る棚段塔の第３実施形態の要部側断面を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の棚段塔を詳しく説明する。
図１は、本発明に係る棚段塔の第１実施形態を説明するための図であって、棚段塔内部の概略構成を示す模式図である。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
図１中符号１は棚段塔であり、この棚段塔１は、底板２ａ及び蓋板２ｂを有した円筒状の塔本体２と、塔本体２内に設けられた複数の棚板（棚段）３とを有したものである。
【００１８】
最上段の棚板３ａの上方には、該棚板３ａ上に液を供給する液供給管（液供給部）４が配設され、最下段の棚板３ｃの下方には、該棚板３ｃの底面側から上面側に向けてガス（気体）を通気させるガス供給管（気体供給部）５が配設されている。また、塔本体２の蓋板２ｂには、ガスを排出するための排気管２ｃが設けられている。
【００１９】
液供給管４は、塔本体２の側壁を貫通してその先端側が塔本体２内に位置させられたもので、図示しない液供給源からポンプ等によって液が圧送され、供給されるようになっている。なお、本実施形態では、液供給管４は複数（２本）設けられており、これら複数の液供給管４によって本発明の液供給部が形成されている。
【００２０】
また、ガス供給管５も、塔本体２の側壁を貫通してその先端側が塔本体２内に位置させられたもので、図示しないガス供給源からガスが圧送され、供給されるようになっている。なお、液供給管４から棚板３上に供給される液としては、例えば水が用いられる。また、ガス供給管５から塔本体２内に通気されるガス（気体）としては、例えば窒素酸化物（ＮＯｘ）が用いられる。
【００２１】
このような構成のもとに棚段塔１は、液供給管４から供給した液（水）と、ガス供給管５から供給したガス（ＮＯｘ）とを棚板３上で接触させ、液中にガスを吸収させることにより、例えば硝酸を製造するようになっている。
【００２２】
液供給管４は、最上段の棚板３ａの一方の側に液を供給するように、その先端の液供給口（図示せず）が該棚板３ａの一方の側（図１中の左側）に位置させられている。また、この棚板３ａには、その他方の側（図１中の右側）に、該棚板３ａ上の液を下方に流出させる流出部６が設けられている。流出部６は、棚板３ａに形成された貫通孔（図示せず）に設けられた複数の流出管６ａからなるもので、該棚板３ａの一つ下の棚段３ｂ上に、棚板３ａ上から流出した液を供給するようになっている。
【００２３】
したがって、複数の流出管６ａからなる流出部６は、これが設けられた棚板３においては、該棚板３上の液を下方に流出させる流出部６として機能するものの、該棚板３の一つ下の棚板３に対しては、液を供給する液供給管（液供給部）４として機能するようになっている。
【００２４】
なお、このように最上段の棚板３ａの一つ下の棚板３ｂに対しては、液供給管４として機能する流出部６が、図１中の右側に配置されるので、この棚板３ｂにおいては、この流出部６からなる液供給管４が配置された側が一方の側となり、その反対の側（図１中の左側）が他方の側となる。したがって、この棚板３ｂにおいては、流出部６からなる液供給管４が配置された側と反対の側に、棚板３ａにおける流出部６と同じ構成からなる流出部６、すなわち複数の流出管６ａからなる流出部６が設けられている。
【００２５】
この棚板３ｂにおける流出部６も、その一つ下の棚板３ｃに対しては液供給管（液供給部）４として機能するようになっており、以下、同様の構成が繰り返される。ただし、最下段の棚板３に設けられた流出部６は、その下には棚板３が無く底板２ａとなっているため、底板２ａ上に液を流出させるだけの機能となっている。なお、この底板２ａ上に流出させられた液は、図示しない排出管から棚段塔１の外に排出されるようになっている。また、図１では、棚板３の段数を省略して３段しか記載していないが、実際にはこれ以上の段数があってもよく、また少なくてもよい。
【００２６】
各棚板３上には、それぞれ流出部６が形成された側に、板状の堰７が配設されている。堰７は、流出部６が形成された位置より僅かに液供給管４側、すなわち棚板３の一方の側に配置されたもので、予め設計された所定高さに形成されたものである。この堰７は、棚板３の一方の側に配置された液供給管４から供給された液を、その高さに対応した量堰き止め、過剰な分をオーバーフローさせるものである。
【００２７】
これにより、堰７をオーバーフローした液は、流出部６から下段の棚板３上に流出するようになっている。また、液供給管４によって棚板３の一方の側に供給された液は、棚板３の他方の側に配置された堰７をオーバーフローするまでの間、棚板３上を流れるようになっている。
【００２８】
棚板３上には多孔板８が載置されている。多孔板８は、棚段塔１の要部を示す図２に示すように、高さが低い筒状の側壁部８ａと、この側壁部８ａの上部開口を覆う多孔板本体８ｂとからなるもので、側壁部８ａには孔を形成することなく、多孔板本体８ｂにのみ細孔８ｃを多数形成したものである。また、多孔板本体８ｂには、後述する案内部の筒部を挿通させる開口（図示せず）が形成されている。このような構成のもとに多孔板８は、多孔板本体８ｂと棚板３との間に、ガス（気体）の流路９を形成している。なお、多孔板本体８ｂは、例えば内径が２ｍｍ〜４ｍｍ程度の細孔８ｃを有するパンチングメタルなどによって形成されている。
【００２９】
また、棚板３には、堰７より液供給管４側（棚板３の一方の側）に、前記ガス供給管（気体供給部）５から通気されたガスを棚板３上に案内するための、案内部１０が複数設けられている。これら案内部１０は、棚板３に形成された開口（図示せず）と、該開口に連通して棚板３上に延びる筒部１１と、筒部１１の上部側に配置された有蓋筒状の泡鐘体１２と、を有して構成されたものである。
【００３０】
筒部１１は、液供給管４が配置された側（一方の側）と流出部６が設けられた側（他方の側）とを結ぶ直線と直交する方向を長辺側とする、長細い四角（長方形）筒状のもので、その上部側が前記多孔板本体８ｂの開口（図示せず）を貫通して、該開口（図示せず）上に位置させられたものである。
【００３１】
泡鐘体１２は、筒部１１より一回り大きい四角（長方形）筒状の側壁部１２ａと、該側壁部１２ａの上部開口を覆う蓋部１２ｂとを有したもので、筒部１１の上部開口を閉塞することなく覆うとともに、側壁部１２ａが筒部１１との間に所定の幅の隙間を開けて、筒部１１上に配置されたものである。また、この泡鐘体１２は、前記多孔板８の多孔板本体８ｂ上に載置され、溶接や螺子止め等によって固定されており、これによって筒部１１に対する相対的位置が固定されている。
【００３２】
そして、このような構成によって案内部１０は、前記ガス供給管（気体供給部）５から棚板３の底面側に供給されたガスを、筒部１１を介して棚板３上に案内し、さらに筒部１１と泡鐘体１２との間の隙間を経由させ、棚板３と多孔板本体８ｂとの間の流路９内に流入させるようになっている。すなわち、筒部１１内、及び筒部１１と泡鐘体１２との間の隙間により、流路９に連通する案内路（図示せず）を形成したものとなっている。このようにして流路９内に流入したガスは、多孔板本体８の細孔８ｃを通過し、多孔板８上に流出するようになっている。
【００３３】
ここで、多孔板８は、複数の案内部１０が形成された領域に対し、これら領域を十分にカバーして棚板３と多孔板８との間に十分な広さの流路９を確保するため、該領域より十分に広い大きさに形成されている。したがって、この多孔板８には、堰７側において、案内部１０のうち最も堰７側に位置する案内部１０Ａから堰７側に延出する、堰側延出部１３が形成されている。
【００３４】
また、棚板３上には、前述したように液供給管４によって供給された液が、堰７をオーバーフローするまでの間流れるようになっている。しかし、棚板３と多孔板本体８ｂとの間には流路９が形成され、この流路９内にはガスが流れているため、液供給管４から供給された液は、前記ガスの圧によって流路９内に流入することがほとんどなく、多孔板８（多孔板本体８ｂ）上、及び泡鐘体１２上を流れるようになっている。
【００３５】
したがって、流路９を経て多孔板本体８ｂ上に流出したガスは、多孔板本体８ｂ上や泡鐘体１２上を流れる液中に流入し、通過することにより、気液接触するようになっている。すなわち、多孔板本体８ｂ上に流出したガスは、気泡Ｂとなって液中を通過し、その一部が液中に溶け込むことにより、液中に吸収されるようになっている。なお、残部は液を通過し、上昇するようになっている。
【００３６】
ここで、気泡Ｂは、液の流れにはほとんど影響されることなく、液中をほぼ直上に上昇する。よって、ガスの流速が一定の場合に、多孔板８（多孔板本体８ｂ）上を流れる液の液層の高さ（厚さ）が高い（厚い）ほど、気泡Ｂは液との接触時間が長くなり、液に吸収される比率が高くなる。なお、図２では、見やすくするため泡鐘体１２や筒部１１の幅を広く記載しているが、実際には、隣り合う泡鐘体１２、１２間の間隔の方が、泡鐘体１２の幅より十分に広くなっている。
【００３７】
多孔板８（多孔板本体８ｂ）上を流れる液の液層の高さ（厚さ）は、基本的には堰７の高さによって決まる。すなわち、設計上の堰７側での液層の高さ（厚さ）Ｈ１は、堰７の高さより、堰７をオーバーフローする高さ分高い高さ（厚さ）となる。一方、多孔板本体８ｂ上での液層の見掛け上の高さＨ２は、気泡Ｂが多く含まれているため、設計上は、図２に示すように堰７の高さに対応する前記高さ（厚さ）Ｈ１より高く（厚く）なっている。
【００３８】
これは、設計上の通常運転では、ガス供給管５から供給されたガスの流量が設定通りになっており、その流速も設定通りの比較的遅い流速になっているため、従来の構造を示す図３に示すように、前記堰側延出部１３からはほとんど気泡Ｂが流出することがないためである。すなわち、ガスの流速が設定通りの遅さであると、案内部１０のうち最も堰７側に位置する案内部１０Ａから流路９に案内されたガスは、前記堰側延出部１３の端部側（堰７側）にまで流れることなく、その前に上昇して多孔板本体８ｂの細孔８ｃから流出するためである。
【００３９】
このように堰７側では液中に気泡Ｂがほとんど存在していないため、この堰７側の液層は液のみからなる真の液層となり、したがって図２、図３中に示した堰７の高さに対応する液層の高さ（厚さ）Ｈ１は、真の液層の高さとなる。
これに対して、泡鐘体１２、１２間などに対応する位置での液層の高さＨ２は、液中に多くの気泡Ｂが存在しているため、図２、図３に示したように真の液層の高さＨ１より気泡Ｂの体積分高くなっている。これは、堰７より液供給管４側では、液層全体で液圧（水圧）が一定であり、この液圧は堰７側での液層の液圧によって決まっているからである。つまり、泡鐘体１２、１２間などに対応する位置での液層の高さＨ２は、実質的な液圧を決める、液のみからなる真の液層の高さに対して、気泡Ｂの体積分が加えられるため、真の液層の高さＨ１より見掛け上高くなっている。
【００４０】
しかしながら、液層の高さがＨ２となっている領域においても、真の液層はＨ１であり、液圧もこの真の液層Ｈ１に対応する圧となるため、ここを通過するガスの圧力損失は設計通りとなり、液に対する接触時間も、堰７の高さによって設定された通りの時間となる。したがって、設計通りの接触効率となることで、液中へのガスの吸収性も、設定通りになっている。
【００４１】
ところが、何らかの外部要因などによって運転条件が変更され、ガスの供給量が増えると、従来では、図４に示すように堰側延出部１３から流出したガスの一部が気泡Ｂとなって泡鐘体１２のうち最も堰７側に位置する泡鐘体１２Ａと堰７との間を流れ、したがって一時的にこの領域の液中に滞留する。これは、ガス供給管５から供給されたガスの流量が設定通りであれば、前述したように堰側延出部１３からほとんどガス（気泡Ｂ）が流出することがなかったのに対し、ガス供給管５から供給されたガスの流量が設定より増えたため、ガスの流速も速くなり、堰側延出部１３の端部側（堰７側）にまで流れてそこの細孔８ｃからガス（気泡Ｂ）が流出するようになったためである。
【００４２】
このようにして泡鐘体１２Ａと堰７との間に気泡Ｂが滞留しても、この領域での液層の高さは前述したように堰７の高さによって決まるため、図２、図３に示したＨ１となる。ところが、図２、図３に示した場合と異なり、この図４に示した場合では、泡鐘体１２Ａと堰７との間の領域での液層は多くの気泡Ｂを含んでいるため、液のみからなる真の液層の高さはＨ１より格段に低い高さとなる。すなわち、図４に示した状態において堰７側の液層の高さは、気泡Ｂを多く含んだ見掛け上の液層の高さになっている。したがって、その液圧も図３に示した設計通りの液圧に比べ、格段に小さくなっている。
【００４３】
すると、前述したように液層全体では液圧が一定となり、この液圧は、堰７側での真の液層の高さに対応して決まるため、図４に示した場合では、泡鐘体１２、１２間などに対応する位置での液層の液圧が、図３に示した泡鐘体１２Ａと堰７との間の領域での液圧より格段に低くなる。すなわち、泡鐘体１２、１２間などに対応する位置での液層の高さは、図２、図３に示した設計通りの高さＨ２より格段に低い高さとなる。
【００４４】
したがって、従来では、運転条件が変更されてガスの供給量が増えると、泡鐘体１２、１２間などに対応する位置での液層の高さが設定された高さより格段に低くなり、この位置での液層の液圧も、設定された液圧よりより格段に低くなる。すると、棚板３上を流れる液中を通過するガスの圧力損失が低下し、気液接触時間が短くなることにより、液中へのガスの吸収性が低下するおそれがあった。
【００４５】
そこで、本実施形態では、図２に示すように前記堰側延出部１３に、泡鐘体１２（案内部１０）のうち最も堰７側に位置する泡鐘体１２Ａ（案内部１０Ａ）と堰側延出部１３における堰７側の側端部（側壁部８ａ）との間に、その位置より堰７側からガスが流出するのを遮る、ガス遮断部（気体遮断部）１４を設けている。
【００４６】
すなわち、本実施形態では、堰側延出部１３における堰７側の一部において、多孔板本体８ｂの細孔８ｃを塞いでおり、これによってこれら塞いだ細孔８ｃからのガスの流出を遮るようにしている。また、泡鐘体１２（案内部１０）のうち最も堰７側に位置する泡鐘体１２Ａ（案内部１０Ａ）より、堰７側から、ガスが流出するのを遮るように、堰側延出部１３の全域にガス遮断部（気体遮断部）１４を設けるのが好ましい。（図２では、堰側延出部１３の全域にガス遮断部１４を設けた状態を示している。）
【００４７】
具体的には、本実施形態では細孔８ｃを例えば板で覆ったり、細孔８ｃ内に充填物を入れることにより、細孔８ｃを塞いでいる。したがって、これら板や充填物により、本実施形態のガス遮断部１４が形成される。このようなガス遮断部１４は、前述したように堰側延出部１３における堰７側の一部に設けるだけでもよいが、泡鐘体１２（案内部１０）のうち最も堰７側に位置する泡鐘体１２Ａ（案内部１０Ａ）より堰７側となる全域に、設けるのが好ましい。
【００４８】
このようにガス遮断部１４を設けているので、本実施形態の棚段塔１にあっては、例えば運転条件が変更されてガスの供給量が増えても、堰側延出部１３においてはガス遮断部１４より堰７側からガスが流出することがなくなる。したがって、泡鐘体１２（案内部１０）のうち最も堰７側に位置する泡鐘体１２Ａ（案内部１０Ａ）と堰７との間の液中に気泡Ｂが滞留するのを抑制し、あるいは確実に防止することができる。
【００４９】
よって、このように気泡Ｂが滞留することで、棚板３上を流れる液中を通過するガスの圧力損失が低下し、気液接触時間が短くなることによって液中へのガスの吸収性が低下するおそれを抑制することができる。
したがって、本実施形態の棚段塔１によれば、運転条件が変更されてガスの供給量が増えたときにも、液中へのガスの吸収性を低下させるおそれなく、設計通りのガス吸収性を得ることができる。よって、運転条件に影響されることなく、設計通りに安定して運転を行うことができる。
【００５０】
次に、本発明の棚段塔の第２実施形態を説明する。
図５（ａ）は、本発明の棚段塔の第２実施形態を示す図であって、堰側延出部１３の要部を示す図である。第２実施形態の棚段塔が図２に示した第１実施形態の棚段塔と異なるところは、ガス遮断部の構成にある。すなわち、図２に示したガス遮断部１４は、細孔８ｃを覆う板や細孔８ｃ内に充填される充填物によって構成されているのに対し、本実施形態のガス遮断部（気体遮断部）１５は、図５（ｂ）に示すように多孔板本体８ｂの底面側に設けられた、板状または柱状の部材によって形成されている。
【００５１】
この板状または柱状の部材からなるガス遮断部１５は、図５（ａ）中の実線で示すように、堰側延出部１３における泡鐘体１２Ａ（案内部１０Ａ）と堰７側の側端部（側壁部８ａ）との間に配置される。また、図５（ａ）中の二点鎖線で示すように、泡鐘体１２Ａ（案内部１０Ａ）の位置、すなわち泡鐘体１２Ａの堰７側の側壁部１２ａと同じ位置に配置されるのが好ましい。
【００５２】
このように泡鐘体１２Ａ（案内部１０Ａ）と堰７側の側端部との間にガス遮断部１５を配置するので、本実施形態の棚段塔にあっても、例えば運転条件が変更されてガスの供給量が増えた場合に、堰側延出部１３においてはガス遮断部１５より堰７側からガスが流出することがなくなる。したがって、泡鐘体１２（案内部１０）のうち最も堰７側に位置する泡鐘体１２Ａ（案内部１０Ａ）と堰７との間の液中に、気泡Ｂが滞留するのを防止することができる。
【００５３】
よって、このように気泡Ｂが滞留することで、棚板３上を流れる液中を通過するガスの圧力損失が低下し、気液接触時間が短くなることによって液中へのガスの吸収性が低下するおそれを抑制することができる。
したがって、本実施形態の棚段塔によれば、運転条件が変更されてガスの供給量が増えたときにも、液中へのガスの吸収性を低下させるおそれなく、設計通りのガス吸収性を得ることができる。よって、運転条件に影響されることなく、設計通りに安定して運転を行うことができる。
【００５４】
次に、本発明の棚段塔の第３実施形態を説明する。
図６は、本発明の棚段塔の第３実施形態を示す図であって、棚段塔の要部を示す図である。第３実施形態の棚段塔が図２に示した第１実施形態の棚段塔と異なるところは、多孔板の構成にある。すなわち、図２に示した多孔板８には、堰７側において、案内部１０のうち最も堰７側に位置する案内部１０Ａからさらに堰７側に延出する、堰側延出部１３が形成されているのに対し、本実施形態の多孔板１６には、図６に示すように堰側延出部が形成されていない。
【００５５】
したがって、本実施形態の多孔板１６では、その堰７側の側壁部（側端部）１６ａが、泡鐘体１２（案内部１０）のうち最も堰７側に位置する泡鐘体１２Ａ（案内部１０Ａ）の堰７側の側壁部１２ａと、同じ位置に配置されており、必要に応じてこれらの間が溶接等によって封止されている。つまり、この堰７側の側壁部１２ａと同じ位置に配置された多孔板１６の側壁部１６ａは、図５（ａ）中に二点鎖線で示したガス遮断部１５と同様に機能し、堰側延出部１３の有無に関係なく、該側壁部１６ａより堰７側からガスを流出させないようにしている。
【００５６】
したがって、本実施形態の棚段塔にあっては、例えば運転条件が変更されてガスの供給量が増えた場合に、多孔板１６の堰側の側壁部（側端部）１６ａが、泡鐘体１２（案内部１０）のうち最も堰７側に位置する泡鐘体１２Ａ（案内部１０Ａ）から堰７側に延出していないので、この泡鐘体１２Ａ（案内部１０Ａ）より堰７側からガスが流出するのを確実に防止することができる。
【００５７】
よって、この泡鐘体１２Ａ（案内部１０Ａ）と堰７との間に気泡Ｂが滞留するのを確実に防止することができるため、気泡Ｂが滞留することで棚板３上を流れる液中を通過するガスの圧力損失が低下し、気液接触時間が短くなることによって液中へのガスの吸収性が低下するおそれを抑制することができる。
したがって、本実施形態の棚段塔によれば、運転条件が変更されてガスの供給量が増えたときにも、液中へのガスの吸収性を低下させるおそれなく、設計通りのガス吸収性を得ることができる。よって、運転条件に影響されることなく、設計通りに安定して運転を行うことができる。
【００５８】
なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
例えば、棚板の段数については前記したように任意であり、また、同一棚板上に配設する案内部の数についても任意である。
また、案内部の構成についても、気体供給部（ガス供給管５）通気された気体（ガス）を棚板上に案内することができ、かつ、案内した気体（ガス）を棚板と多孔板との間に形成された流路に案内できる構成であれば、前記実施形態の案内部１０の構成に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００５９】
１…棚段塔、２…塔本体、３（３ａ、３ｂ、３ｃ）…棚板、４…液供給管（液供給部）、５…ガス供給管（気体供給部）、６…流出部、７…堰、８…多孔板、８ａ…側壁部、８ｂ…多孔板本体、８ｃ…細孔、９…流路、１０、１０Ａ…案内部、１１…筒部、１２…泡鐘体、１３…堰側延出部、１４…ガス遮断部（気体遮断部）、１５…ガス遮断部（気体遮断部）、１６…多孔板、１６ａ…側壁部、１６ｂ…多孔板本体、１６ｃ…細孔、Ｂ…気泡
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気液接触を行わせるための棚段塔に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、吸収塔や蒸溜塔、精留塔などとして、複数の棚段を有した棚段塔が知られている。このような棚段塔において吸収塔では、例えば排気ガスを液中に吸収させ、排気ガス中の成分を回収してその有効利用（再利用）を図るといったことがなされている。
また、このような棚段塔では、棚板として多数の細孔を有する多孔膜（多孔板）を用いたものも知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
さらに、棚板上に多孔板を配置し、この多孔板の細孔を介して棚板の下方から取り入れた気体を多孔板の上方に流出させるようにした、棚段塔も知られている。この棚段塔では、棚板に形成した筒部とこれを覆う泡鐘体とを介して、棚板の下方から流入させた気体を棚板と多孔板との間に形成した流路に取り入れ、さらにこの流路から気体を多孔板の上方に流出させるようにしている。
【０００４】
また、この棚段塔では、棚板の一方の側に液を供給し、棚板の他方の側に形成した堰をオーバーフローさせて、液の流出部から液を下方に流出させるようにしている。これにより、棚板の一方の側に供給された液は、堰をオーバーフローするまでの間に多孔板上を流れるようになっている。したがって、多孔板の細孔から流出した気体は、多孔板上を流れる液中に流入し、通過することにより、気液接触するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公平５−５５２１号公報
【特許文献２】特開２００２−１０２６０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前記したような多孔板を備えた棚段塔では、棚板と多孔板との間に十分な広さの流路を確保するため、多孔板として、棚板に形成された筒部及び泡鐘体の外方にまで延出した大きさのものを用いている。したがって、この多孔板は堰側においても、特に泡鐘体のうち最も堰側に位置する泡鐘体からさらに堰側に延出して、堰側延出部が形成されている。
【０００７】
ところが、このような堰側延出部が形成されていることにより、従来では、この堰側延出部から流出した気体の一部が気泡となって泡鐘体のうち最も堰側に位置する泡鐘体と堰との間に滞留し、これに起因して棚板上を流れる液中を通過するガスの圧力損失が低下し、気液接触時間が短くなることで液中へのガスの吸収性が低下するおそれがあった。
【０００８】
本発明者はこのような現象が起こる原因について調べたところ、主に運転条件が変更されて設定した条件よりガスの供給量が増えたときに、前記現象が起こることが判明した。
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、運転条件が変更されてガスの供給量が増えたときにも、液中へのガスの吸収性を低下させるおそれなく、設計通りのガス吸収性が得られように安定して運転を行うことのできる、棚段塔を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の棚段塔は、棚板と、該棚板上に液を供給する液供給部と、前記棚板の底面側から上面側に向けて気体を通気させる気体供給部とを備え、前記棚板上で前記液と前記気体とを接触させる棚段塔であって、
前記液供給部は、前記棚板の一方の側に液を供給するように構成され、
前記棚板には、その他方の側に該棚板上の液を下方に流出させる流出部が設けられ、
前記棚板上には、前記流出部より前記棚板の一方の側に堰が設けられ、
前記棚板の前記堰より前記棚板の一方の側には、前記気体供給部から通気された気体を前記棚板上に案内する案内部が設けられ、
前記棚板上には、該棚板との間に前記案内部に連通する気体の流路を形成し、該流路から気体を前記棚板の上方に流出させる多孔板が設けられ、
前記多孔板には、前記案内部のうち最も堰側に位置する案内部から前記堰側に延出する堰側延出部が設けられ、
前記堰側延出部には、その位置より前記堰側から前記気体が前記棚板の上方に流出するのを遮る、気体遮断部が設けられていることを特徴としている。
【００１０】
この棚段塔によれば、堰側延出部の、案内部のうち最も堰側に位置する案内部と該堰側延出部における堰側の側端部との間に、その位置より堰側から気体が棚板の上方に流出するのを遮る、気体遮断部が設けられているので、この気体遮断部より堰側から気体が流出することがなく、したがって案内部のうち最も堰側に位置する案内部と堰との間に気泡が滞留するのが防止される。よって、このように気泡が滞留することで棚板上を流れる液中を通過するガスの圧力損失が低下し、気液接触時間が短くなることによって液中へのガスの吸収性が低下するおそれを抑制できる。
【００１１】
また、前記棚段塔において、前記気体遮断部は、前記案内部のうち最も堰側に位置する案内部より前記堰側から、前記気体が前記棚板の上方に流出するのを遮るように設けられているのが好ましい。
このようにすれば、案内部のうち最も堰側に位置する案内部と堰との間に気泡が滞留するのが、より確実に防止される。
【００１２】
本発明の別の棚段塔は、棚板と、該棚板上に液を供給する液供給部と、前記棚板の底面側から上面側に向けて気体を通気させる気体供給部とを備え、前記棚板上で前記液と前記気体とを接触させる棚段塔であって、
前記液供給部は、前記棚板の一方の側に液を供給するように構成され、
前記棚板には、その他方の側に該棚板上の液を下方に流出させる流出部が設けられ、
前記棚板上には、前記流出部より前記棚板の一方の側に堰が設けられ、
前記棚板の前記堰より前記棚板の一方の側には、前記気体供給部から通気された気体を前記棚板上に案内する案内部が設けられ、
前記棚板上には、該棚板との間に前記案内部に連通する気体の流路を形成し、該流路から気体を前記棚板の上方に流出させる多孔板が設けられ、
前記多孔板は、前記堰側の側端部が、前記案内部のうち最も堰側に位置する案内部から前記堰側に延出することなく、前記棚板上に配設されていることを特徴としている。
【００１３】
この棚段塔によれば、多孔板は、堰側の側端部が、案内部のうち最も堰側に位置する案内部から堰側に延出することなく、棚板上に配設されているので、案内部のうち最も堰側に位置する案内部より堰側からは、気体が流出することがなく、したがって案内部のうち最も堰側に位置する案内部と堰との間に気泡が滞留するのが確実に防止される。よって、このように気泡が滞留することで棚板上を流れる液中を通過するガスの圧力損失が低下し、気液接触時間が短くなることによって液中へのガスの吸収性が低下するおそれを抑制できる。
【００１４】
前記棚段塔において、前記案内部は、前記棚板に形成された開口と、該開口に連通して前記棚板上に延び、前記多孔板を貫通する筒部と、前記筒部の上方に配置されて該筒部の上部開口を閉塞することなく覆い、該上部開口に連通するとともに前記流路に連通する案内路を形成する有蓋筒状の泡鐘体と、を有してなっていてもよい。
このような開口と筒部と泡鐘体とを有して案内部が構成されているので、気体供給部によって棚板の下方から通気され供給された気体を、棚板と多孔板との間の流路に良好に案内することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の棚段塔によれば、案内部のうち最も堰側に位置する案内部と堰との間に気泡が滞留するのを防止し、液中へのガスの吸収性が低下するおそれを抑制したので、例えば運転条件が変更されてガスの供給量が増えたときにも、液中へのガスの吸収性を低下させるおそれなく、設計通りのガス吸収性を得ることができる。よって、運転条件に影響されることなく、設計通りに安定して運転を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る棚段塔の第１実施形態の、内部の概略構成を示す模式図である。
【図２】本発明に係る棚段塔の第１実施形態の要部側断面を示す模式図である。
【図３】従来の棚段塔の要部側断面を示す模式図である。
【図４】従来の棚段塔の要部側断面を示す模式図である。
【図５】（ａ）は、本発明に係る棚段塔の第２実施形態の要部側断面を示す模式図、（ｂ）は多孔板の斜視図である。
【図６】本発明に係る棚段塔の第３実施形態の要部側断面を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の棚段塔を詳しく説明する。
図１は、本発明に係る棚段塔の第１実施形態を説明するための図であって、棚段塔内部の概略構成を示す模式図である。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
図１中符号１は棚段塔であり、この棚段塔１は、底板２ａ及び蓋板２ｂを有した円筒状の塔本体２と、塔本体２内に設けられた複数の棚板（棚段）３とを有したものである。
【００１８】
最上段の棚板３ａの上方には、該棚板３ａ上に液を供給する液供給管（液供給部）４が配設され、最下段の棚板３ｃの下方には、該棚板３ｃの底面側から上面側に向けてガス（気体）を通気させるガス供給管（気体供給部）５が配設されている。また、塔本体２の蓋板２ｂには、ガスを排出するための排気管２ｃが設けられている。
【００１９】
液供給管４は、塔本体２の側壁を貫通してその先端側が塔本体２内に位置させられたもので、図示しない液供給源からポンプ等によって液が圧送され、供給されるようになっている。なお、本実施形態では、液供給管４は複数（２本）設けられており、これら複数の液供給管４によって本発明の液供給部が形成されている。
【００２０】
また、ガス供給管５も、塔本体２の側壁を貫通してその先端側が塔本体２内に位置させられたもので、図示しないガス供給源からガスが圧送され、供給されるようになっている。なお、液供給管４から棚板３上に供給される液としては、例えば水が用いられる。また、ガス供給管５から塔本体２内に通気されるガス（気体）としては、例えば窒素酸化物（ＮＯｘ）が用いられる。
【００２１】
このような構成のもとに棚段塔１は、液供給管４から供給した液（水）と、ガス供給管５から供給したガス（ＮＯｘ）とを棚板３上で接触させ、液中にガスを吸収させることにより、例えば硝酸を製造するようになっている。
【００２２】
液供給管４は、最上段の棚板３ａの一方の側に液を供給するように、その先端の液供給口（図示せず）が該棚板３ａの一方の側（図１中の左側）に位置させられている。また、この棚板３ａには、その他方の側（図１中の右側）に、該棚板３ａ上の液を下方に流出させる流出部６が設けられている。流出部６は、棚板３ａに形成された貫通孔（図示せず）に設けられた複数の流出管６ａからなるもので、該棚板３ａの一つ下の棚段３ｂ上に、棚板３ａ上から流出した液を供給するようになっている。
【００２３】
したがって、複数の流出管６ａからなる流出部６は、これが設けられた棚板３においては、該棚板３上の液を下方に流出させる流出部６として機能するものの、該棚板３の一つ下の棚板３に対しては、液を供給する液供給管（液供給部）４として機能するようになっている。
【００２４】
なお、このように最上段の棚板３ａの一つ下の棚板３ｂに対しては、液供給管４として機能する流出部６が、図１中の右側に配置されるので、この棚板３ｂにおいては、この流出部６からなる液供給管４が配置された側が一方の側となり、その反対の側（図１中の左側）が他方の側となる。したがって、この棚板３ｂにおいては、流出部６からなる液供給管４が配置された側と反対の側に、棚板３ａにおける流出部６と同じ構成からなる流出部６、すなわち複数の流出管６ａからなる流出部６が設けられている。
【００２５】
この棚板３ｂにおける流出部６も、その一つ下の棚板３ｃに対しては液供給管（液供給部）４として機能するようになっており、以下、同様の構成が繰り返される。ただし、最下段の棚板３に設けられた流出部６は、その下には棚板３が無く底板２ａとなっているため、底板２ａ上に液を流出させるだけの機能となっている。なお、この底板２ａ上に流出させられた液は、図示しない排出管から棚段塔１の外に排出されるようになっている。また、図１では、棚板３の段数を省略して３段しか記載していないが、実際にはこれ以上の段数があってもよく、また少なくてもよい。
【００２６】
各棚板３上には、それぞれ流出部６が形成された側に、板状の堰７が配設されている。堰７は、流出部６が形成された位置より僅かに液供給管４側、すなわち棚板３の一方の側に配置されたもので、予め設計された所定高さに形成されたものである。この堰７は、棚板３の一方の側に配置された液供給管４から供給された液を、その高さに対応した量堰き止め、過剰な分をオーバーフローさせるものである。
【００２７】
これにより、堰７をオーバーフローした液は、流出部６から下段の棚板３上に流出するようになっている。また、液供給管４によって棚板３の一方の側に供給された液は、棚板３の他方の側に配置された堰７をオーバーフローするまでの間、棚板３上を流れるようになっている。
【００２８】
棚板３上には多孔板８が載置されている。多孔板８は、棚段塔１の要部を示す図２に示すように、高さが低い筒状の側壁部８ａと、この側壁部８ａの上部開口を覆う多孔板本体８ｂとからなるもので、側壁部８ａには孔を形成することなく、多孔板本体８ｂにのみ細孔８ｃを多数形成したものである。また、多孔板本体８ｂには、後述する案内部の筒部を挿通させる開口（図示せず）が形成されている。このような構成のもとに多孔板８は、多孔板本体８ｂと棚板３との間に、ガス（気体）の流路９を形成している。なお、多孔板本体８ｂは、例えば内径が２ｍｍ〜４ｍｍ程度の細孔８ｃを有するパンチングメタルなどによって形成されている。
【００２９】
また、棚板３には、堰７より液供給管４側（棚板３の一方の側）に、前記ガス供給管（気体供給部）５から通気されたガスを棚板３上に案内するための、案内部１０が複数設けられている。これら案内部１０は、棚板３に形成された開口（図示せず）と、該開口に連通して棚板３上に延びる筒部１１と、筒部１１の上部側に配置された有蓋筒状の泡鐘体１２と、を有して構成されたものである。
【００３０】
筒部１１は、液供給管４が配置された側（一方の側）と流出部６が設けられた側（他方の側）とを結ぶ直線と直交する方向を長辺側とする、長細い四角（長方形）筒状のもので、その上部側が前記多孔板本体８ｂの開口（図示せず）を貫通して、該開口（図示せず）上に位置させられたものである。
【００３１】
泡鐘体１２は、筒部１１より一回り大きい四角（長方形）筒状の側壁部１２ａと、該側壁部１２ａの上部開口を覆う蓋部１２ｂとを有したもので、筒部１１の上部開口を閉塞することなく覆うとともに、側壁部１２ａが筒部１１との間に所定の幅の隙間を開けて、筒部１１上に配置されたものである。また、この泡鐘体１２は、前記多孔板８の多孔板本体８ｂ上に載置され、溶接や螺子止め等によって固定されており、これによって筒部１１に対する相対的位置が固定されている。
【００３２】
そして、このような構成によって案内部１０は、前記ガス供給管（気体供給部）５から棚板３の底面側に供給されたガスを、筒部１１を介して棚板３上に案内し、さらに筒部１１と泡鐘体１２との間の隙間を経由させ、棚板３と多孔板本体８ｂとの間の流路９内に流入させるようになっている。すなわち、筒部１１内、及び筒部１１と泡鐘体１２との間の隙間により、流路９に連通する案内路（図示せず）を形成したものとなっている。このようにして流路９内に流入したガスは、多孔板本体８の細孔８ｃを通過し、多孔板８上に流出するようになっている。
【００３３】
ここで、多孔板８は、複数の案内部１０が形成された領域に対し、これら領域を十分にカバーして棚板３と多孔板８との間に十分な広さの流路９を確保するため、該領域より十分に広い大きさに形成されている。したがって、この多孔板８には、堰７側において、案内部１０のうち最も堰７側に位置する案内部１０Ａから堰７側に延出する、堰側延出部１３が形成されている。
【００３４】
また、棚板３上には、前述したように液供給管４によって供給された液が、堰７をオーバーフローするまでの間流れるようになっている。しかし、棚板３と多孔板本体８ｂとの間には流路９が形成され、この流路９内にはガスが流れているため、液供給管４から供給された液は、前記ガスの圧によって流路９内に流入することがほとんどなく、多孔板８（多孔板本体８ｂ）上、及び泡鐘体１２上を流れるようになっている。
【００３５】
したがって、流路９を経て多孔板本体８ｂ上に流出したガスは、多孔板本体８ｂ上や泡鐘体１２上を流れる液中に流入し、通過することにより、気液接触するようになっている。すなわち、多孔板本体８ｂ上に流出したガスは、気泡Ｂとなって液中を通過し、その一部が液中に溶け込むことにより、液中に吸収されるようになっている。なお、残部は液を通過し、上昇するようになっている。
【００３６】
ここで、気泡Ｂは、液の流れにはほとんど影響されることなく、液中をほぼ直上に上昇する。よって、ガスの流速が一定の場合に、多孔板８（多孔板本体８ｂ）上を流れる液の液層の高さ（厚さ）が高い（厚い）ほど、気泡Ｂは液との接触時間が長くなり、液に吸収される比率が高くなる。なお、図２では、見やすくするため泡鐘体１２や筒部１１の幅を広く記載しているが、実際には、隣り合う泡鐘体１２、１２間の間隔の方が、泡鐘体１２の幅より十分に広くなっている。
【００３７】
多孔板８（多孔板本体８ｂ）上を流れる液の液層の高さ（厚さ）は、基本的には堰７の高さによって決まる。すなわち、設計上の堰７側での液層の高さ（厚さ）Ｈ１は、堰７の高さより、堰７をオーバーフローする高さ分高い高さ（厚さ）となる。一方、多孔板本体８ｂ上での液層の見掛け上の高さＨ２は、気泡Ｂが多く含まれているため、設計上は、図２に示すように堰７の高さに対応する前記高さ（厚さ）Ｈ１より高く（厚く）なっている。
【００３８】
これは、設計上の通常運転では、ガス供給管５から供給されたガスの流量が設定通りになっており、その流速も設定通りの比較的遅い流速になっているため、従来の構造を示す図３に示すように、前記堰側延出部１３からはほとんど気泡Ｂが流出することがないためである。すなわち、ガスの流速が設定通りの遅さであると、案内部１０のうち最も堰７側に位置する案内部１０Ａから流路９に案内されたガスは、前記堰側延出部１３の端部側（堰７側）にまで流れることなく、その前に上昇して多孔板本体８ｂの細孔８ｃから流出するためである。
【００３９】
このように堰７側では液中に気泡Ｂがほとんど存在していないため、この堰７側の液層は液のみからなる真の液層となり、したがって図２、図３中に示した堰７の高さに対応する液層の高さ（厚さ）Ｈ１は、真の液層の高さとなる。
これに対して、泡鐘体１２、１２間などに対応する位置での液層の高さＨ２は、液中に多くの気泡Ｂが存在しているため、図２、図３に示したように真の液層の高さＨ１より気泡Ｂの体積分高くなっている。これは、堰７より液供給管４側では、液層全体で液圧（水圧）が一定であり、この液圧は堰７側での液層の液圧によって決まっているからである。つまり、泡鐘体１２、１２間などに対応する位置での液層の高さＨ２は、実質的な液圧を決める、液のみからなる真の液層の高さに対して、気泡Ｂの体積分が加えられるため、真の液層の高さＨ１より見掛け上高くなっている。
【００４０】
しかしながら、液層の高さがＨ２となっている領域においても、真の液層はＨ１であり、液圧もこの真の液層Ｈ１に対応する圧となるため、ここを通過するガスの圧力損失は設計通りとなり、液に対する接触時間も、堰７の高さによって設定された通りの時間となる。したがって、設計通りの接触効率となることで、液中へのガスの吸収性も、設定通りになっている。
【００４１】
ところが、何らかの外部要因などによって運転条件が変更され、ガスの供給量が増えると、従来では、図４に示すように堰側延出部１３から流出したガスの一部が気泡Ｂとなって泡鐘体１２のうち最も堰７側に位置する泡鐘体１２Ａと堰７との間を流れ、したがって一時的にこの領域の液中に滞留する。これは、ガス供給管５から供給されたガスの流量が設定通りであれば、前述したように堰側延出部１３からほとんどガス（気泡Ｂ）が流出することがなかったのに対し、ガス供給管５から供給されたガスの流量が設定より増えたため、ガスの流速も速くなり、堰側延出部１３の端部側（堰７側）にまで流れてそこの細孔８ｃからガス（気泡Ｂ）が流出するようになったためである。
【００４２】
このようにして泡鐘体１２Ａと堰７との間に気泡Ｂが滞留しても、この領域での液層の高さは前述したように堰７の高さによって決まるため、図２、図３に示したＨ１となる。ところが、図２、図３に示した場合と異なり、この図４に示した場合では、泡鐘体１２Ａと堰７との間の領域での液層は多くの気泡Ｂを含んでいるため、液のみからなる真の液層の高さはＨ１より格段に低い高さとなる。すなわち、図４に示した状態において堰７側の液層の高さは、気泡Ｂを多く含んだ見掛け上の液層の高さになっている。したがって、その液圧も図３に示した設計通りの液圧に比べ、格段に小さくなっている。
【００４３】
すると、前述したように液層全体では液圧が一定となり、この液圧は、堰７側での真の液層の高さに対応して決まるため、図４に示した場合では、泡鐘体１２、１２間などに対応する位置での液層の液圧が、図３に示した泡鐘体１２Ａと堰７との間の領域での液圧より格段に低くなる。すなわち、泡鐘体１２、１２間などに対応する位置での液層の高さは、図２、図３に示した設計通りの高さＨ２より格段に低い高さとなる。
【００４４】
したがって、従来では、運転条件が変更されてガスの供給量が増えると、泡鐘体１２、１２間などに対応する位置での液層の高さが設定された高さより格段に低くなり、この位置での液層の液圧も、設定された液圧よりより格段に低くなる。すると、棚板３上を流れる液中を通過するガスの圧力損失が低下し、気液接触時間が短くなることにより、液中へのガスの吸収性が低下するおそれがあった。
【００４５】
そこで、本実施形態では、図２に示すように前記堰側延出部１３に、泡鐘体１２（案内部１０）のうち最も堰７側に位置する泡鐘体１２Ａ（案内部１０Ａ）と堰側延出部１３における堰７側の側端部（側壁部８ａ）との間に、その位置より堰７側からガスが流出するのを遮る、ガス遮断部（気体遮断部）１４を設けている。
【００４６】
すなわち、本実施形態では、堰側延出部１３における堰７側の一部において、多孔板本体８ｂの細孔８ｃを塞いでおり、これによってこれら塞いだ細孔８ｃからのガスの流出を遮るようにしている。また、泡鐘体１２（案内部１０）のうち最も堰７側に位置する泡鐘体１２Ａ（案内部１０Ａ）より、堰７側から、ガスが流出するのを遮るように、堰側延出部１３の全域にガス遮断部（気体遮断部）１４を設けるのが好ましい。（図２では、堰側延出部１３の全域にガス遮断部１４を設けた状態を示している。）
【００４７】
具体的には、本実施形態では細孔８ｃを例えば板で覆ったり、細孔８ｃ内に充填物を入れることにより、細孔８ｃを塞いでいる。したがって、これら板や充填物により、本実施形態のガス遮断部１４が形成される。このようなガス遮断部１４は、前述したように堰側延出部１３における堰７側の一部に設けるだけでもよいが、泡鐘体１２（案内部１０）のうち最も堰７側に位置する泡鐘体１２Ａ（案内部１０Ａ）より堰７側となる全域に、設けるのが好ましい。
【００４８】
このようにガス遮断部１４を設けているので、本実施形態の棚段塔１にあっては、例えば運転条件が変更されてガスの供給量が増えても、堰側延出部１３においてはガス遮断部１４より堰７側からガスが流出することがなくなる。したがって、泡鐘体１２（案内部１０）のうち最も堰７側に位置する泡鐘体１２Ａ（案内部１０Ａ）と堰７との間の液中に気泡Ｂが滞留するのを抑制し、あるいは確実に防止することができる。
【００４９】
よって、このように気泡Ｂが滞留することで、棚板３上を流れる液中を通過するガスの圧力損失が低下し、気液接触時間が短くなることによって液中へのガスの吸収性が低下するおそれを抑制することができる。
したがって、本実施形態の棚段塔１によれば、運転条件が変更されてガスの供給量が増えたときにも、液中へのガスの吸収性を低下させるおそれなく、設計通りのガス吸収性を得ることができる。よって、運転条件に影響されることなく、設計通りに安定して運転を行うことができる。
【００５０】
次に、本発明の棚段塔の第２実施形態を説明する。
図５（ａ）は、本発明の棚段塔の第２実施形態を示す図であって、堰側延出部１３の要部を示す図である。第２実施形態の棚段塔が図２に示した第１実施形態の棚段塔と異なるところは、ガス遮断部の構成にある。すなわち、図２に示したガス遮断部１４は、細孔８ｃを覆う板や細孔８ｃ内に充填される充填物によって構成されているのに対し、本実施形態のガス遮断部（気体遮断部）１５は、図５（ｂ）に示すように多孔板本体８ｂの底面側に設けられた、板状または柱状の部材によって形成されている。
【００５１】
この板状または柱状の部材からなるガス遮断部１５は、図５（ａ）中の実線で示すように、堰側延出部１３における泡鐘体１２Ａ（案内部１０Ａ）と堰７側の側端部（側壁部８ａ）との間に配置される。また、図５（ａ）中の二点鎖線で示すように、泡鐘体１２Ａ（案内部１０Ａ）の位置、すなわち泡鐘体１２Ａの堰７側の側壁部１２ａと同じ位置に配置されるのが好ましい。
【００５２】
このように泡鐘体１２Ａ（案内部１０Ａ）と堰７側の側端部との間にガス遮断部１５を配置するので、本実施形態の棚段塔にあっても、例えば運転条件が変更されてガスの供給量が増えた場合に、堰側延出部１３においてはガス遮断部１５より堰７側からガスが流出することがなくなる。したがって、泡鐘体１２（案内部１０）のうち最も堰７側に位置する泡鐘体１２Ａ（案内部１０Ａ）と堰７との間の液中に、気泡Ｂが滞留するのを防止することができる。
【００５３】
よって、このように気泡Ｂが滞留することで、棚板３上を流れる液中を通過するガスの圧力損失が低下し、気液接触時間が短くなることによって液中へのガスの吸収性が低下するおそれを抑制することができる。
したがって、本実施形態の棚段塔によれば、運転条件が変更されてガスの供給量が増えたときにも、液中へのガスの吸収性を低下させるおそれなく、設計通りのガス吸収性を得ることができる。よって、運転条件に影響されることなく、設計通りに安定して運転を行うことができる。
【００５４】
次に、本発明の棚段塔の第３実施形態を説明する。
図６は、本発明の棚段塔の第３実施形態を示す図であって、棚段塔の要部を示す図である。第３実施形態の棚段塔が図２に示した第１実施形態の棚段塔と異なるところは、多孔板の構成にある。すなわち、図２に示した多孔板８には、堰７側において、案内部１０のうち最も堰７側に位置する案内部１０Ａからさらに堰７側に延出する、堰側延出部１３が形成されているのに対し、本実施形態の多孔板１６には、図６に示すように堰側延出部が形成されていない。
【００５５】
したがって、本実施形態の多孔板１６では、その堰７側の側壁部（側端部）１６ａが、泡鐘体１２（案内部１０）のうち最も堰７側に位置する泡鐘体１２Ａ（案内部１０Ａ）の堰７側の側壁部１２ａと、同じ位置に配置されており、必要に応じてこれらの間が溶接等によって封止されている。つまり、この堰７側の側壁部１２ａと同じ位置に配置された多孔板１６の側壁部１６ａは、図５（ａ）中に二点鎖線で示したガス遮断部１５と同様に機能し、堰側延出部１３の有無に関係なく、該側壁部１６ａより堰７側からガスを流出させないようにしている。
【００５６】
したがって、本実施形態の棚段塔にあっては、例えば運転条件が変更されてガスの供給量が増えた場合に、多孔板１６の堰側の側壁部（側端部）１６ａが、泡鐘体１２（案内部１０）のうち最も堰７側に位置する泡鐘体１２Ａ（案内部１０Ａ）から堰７側に延出していないので、この泡鐘体１２Ａ（案内部１０Ａ）より堰７側からガスが流出するのを確実に防止することができる。
【００５７】
よって、この泡鐘体１２Ａ（案内部１０Ａ）と堰７との間に気泡Ｂが滞留するのを確実に防止することができるため、気泡Ｂが滞留することで棚板３上を流れる液中を通過するガスの圧力損失が低下し、気液接触時間が短くなることによって液中へのガスの吸収性が低下するおそれを抑制することができる。
したがって、本実施形態の棚段塔によれば、運転条件が変更されてガスの供給量が増えたときにも、液中へのガスの吸収性を低下させるおそれなく、設計通りのガス吸収性を得ることができる。よって、運転条件に影響されることなく、設計通りに安定して運転を行うことができる。
【００５８】
なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
例えば、棚板の段数については前記したように任意であり、また、同一棚板上に配設する案内部の数についても任意である。
また、案内部の構成についても、気体供給部（ガス供給管５）通気された気体（ガス）を棚板上に案内することができ、かつ、案内した気体（ガス）を棚板と多孔板との間に形成された流路に案内できる構成であれば、前記実施形態の案内部１０の構成に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００５９】
１…棚段塔、２…塔本体、３（３ａ、３ｂ、３ｃ）…棚板、４…液供給管（液供給部）、５…ガス供給管（気体供給部）、６…流出部、７…堰、８…多孔板、８ａ…側壁部、８ｂ…多孔板本体、８ｃ…細孔、９…流路、１０、１０Ａ…案内部、１１…筒部、１２…泡鐘体、１３…堰側延出部、１４…ガス遮断部（気体遮断部）、１５…ガス遮断部（気体遮断部）、１６…多孔板、１６ａ…側壁部、１６ｂ…多孔板本体、１６ｃ…細孔、Ｂ…気泡
【特許請求の範囲】
【請求項１】
棚板と、該棚板上に液を供給する液供給部と、前記棚板の底面側から上面側に向けて気体を通気させる気体供給部とを備え、前記棚板上で前記液と前記気体とを接触させる棚段塔であって、
前記液供給部は、前記棚板の一方の側に液を供給するように構成され、
前記棚板には、その他方の側に該棚板上の液を下方に流出させる流出部が設けられ、
前記棚板上には、前記流出部より前記棚板の一方の側に堰が設けられ、
前記棚板の前記堰より前記棚板の一方の側には、前記気体供給部から通気された気体を前記棚板上に案内する案内部が設けられ、
前記棚板上には、該棚板との間に前記案内部に連通する気体の流路を形成し、該流路から気体を前記棚板の上方に流出させる多孔板が設けられ、
前記多孔板には、前記案内部のうち最も堰側に位置する案内部から前記堰側に延出する堰側延出部が設けられ、
前記堰側延出部には、その位置より前記堰側から前記気体が前記棚板の上方に流出するのを遮る、気体遮断部が設けられていることを特徴とする棚段塔。
【請求項２】
前記気体遮断部は、前記案内部のうち最も堰側に位置する案内部より前記堰側から、前記気体が前記棚板の上方に流出するのを遮るように設けられていることを特徴とする請求項１記載の棚段塔。
【請求項３】
棚板と、該棚板上に液を供給する液供給部と、前記棚板の底面側から上面側に向けて気体を通気させる気体供給部とを備え、前記棚板上で前記液と前記気体とを接触させる棚段塔であって、
前記液供給部は、前記棚板の一方の側に液を供給するように構成され、
前記棚板には、その他方の側に該棚板上の液を下方に流出させる流出部が設けられ、
前記棚板上には、前記流出部より前記棚板の一方の側に堰が設けられ、
前記棚板の前記堰より前記棚板の一方の側には、前記気体供給部から通気された気体を前記棚板上に案内する案内部が設けられ、
前記棚板上には、該棚板との間に前記案内部に連通する気体の流路を形成し、該流路から気体を前記棚板の上方に流出させる多孔板が設けられ、
前記多孔板は、前記堰側の側端部が、前記案内部のうち最も堰側に位置する案内部から前記堰側に延出することなく、前記棚板上に配設されていることを特徴とする棚段塔。
【請求項４】
前記案内部は、前記棚板に形成された開口と、該開口に連通して前記棚板上に延び、前記多孔板を貫通する筒部と、前記筒部の上方に配置されて該筒部の上部開口を閉塞することなく覆い、該上部開口に連通するとともに前記流路に連通する案内路を形成する有蓋筒状の泡鐘体と、を有してなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の棚段塔。
【請求項１】
棚板と、該棚板上に液を供給する液供給部と、前記棚板の底面側から上面側に向けて気体を通気させる気体供給部とを備え、前記棚板上で前記液と前記気体とを接触させる棚段塔であって、
前記液供給部は、前記棚板の一方の側に液を供給するように構成され、
前記棚板には、その他方の側に該棚板上の液を下方に流出させる流出部が設けられ、
前記棚板上には、前記流出部より前記棚板の一方の側に堰が設けられ、
前記棚板の前記堰より前記棚板の一方の側には、前記気体供給部から通気された気体を前記棚板上に案内する案内部が設けられ、
前記棚板上には、該棚板との間に前記案内部に連通する気体の流路を形成し、該流路から気体を前記棚板の上方に流出させる多孔板が設けられ、
前記多孔板には、前記案内部のうち最も堰側に位置する案内部から前記堰側に延出する堰側延出部が設けられ、
前記堰側延出部には、その位置より前記堰側から前記気体が前記棚板の上方に流出するのを遮る、気体遮断部が設けられていることを特徴とする棚段塔。
【請求項２】
前記気体遮断部は、前記案内部のうち最も堰側に位置する案内部より前記堰側から、前記気体が前記棚板の上方に流出するのを遮るように設けられていることを特徴とする請求項１記載の棚段塔。
【請求項３】
棚板と、該棚板上に液を供給する液供給部と、前記棚板の底面側から上面側に向けて気体を通気させる気体供給部とを備え、前記棚板上で前記液と前記気体とを接触させる棚段塔であって、
前記液供給部は、前記棚板の一方の側に液を供給するように構成され、
前記棚板には、その他方の側に該棚板上の液を下方に流出させる流出部が設けられ、
前記棚板上には、前記流出部より前記棚板の一方の側に堰が設けられ、
前記棚板の前記堰より前記棚板の一方の側には、前記気体供給部から通気された気体を前記棚板上に案内する案内部が設けられ、
前記棚板上には、該棚板との間に前記案内部に連通する気体の流路を形成し、該流路から気体を前記棚板の上方に流出させる多孔板が設けられ、
前記多孔板は、前記堰側の側端部が、前記案内部のうち最も堰側に位置する案内部から前記堰側に延出することなく、前記棚板上に配設されていることを特徴とする棚段塔。
【請求項４】
前記案内部は、前記棚板に形成された開口と、該開口に連通して前記棚板上に延び、前記多孔板を貫通する筒部と、前記筒部の上方に配置されて該筒部の上部開口を閉塞することなく覆い、該上部開口に連通するとともに前記流路に連通する案内路を形成する有蓋筒状の泡鐘体と、を有してなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の棚段塔。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１６６７８（Ｐ２０１２−１６６７８Ａ）
【公開日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５６６８１（Ｐ２０１０−１５６６８１）
【出願日】平成２２年７月９日（２０１０．７．９）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月９日（２０１０．７．９）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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