JP7618966B2 - 気液接触装置 - Google Patents

Description

本開示は、気液接触装置に関する。

従来、化学プラントや火力発電所等において、様々な種類のガスを含む排ガス等の被処理ガスから、気液接触を利用して特定のガスを分離、除去または回収するガス分離回収システムが使用されている。例えば、二酸化炭素分離回収システムは、モノエタノールアミン水溶液等の吸収液に二酸化炭素を含むガスを接触させることによって二酸化炭素を吸収分離し、吸収した後の吸収液を加熱しながら気液接触させることによって二酸化炭素を気相に放出させて回収する。

一般的に、ガス分離回収システムに採用される気液接触装置は、液体とガスとの接触面積を増大させるための充填材を有する気液接触部を備える。充填材の表面で液体とガスとが気液接触すると、ガス中の特定ガス成分や熱が液体に吸収される。また、気液接触装置は、このような気液接触部を鉛直方向に複数配列させることで、気液間の接触面積をより増加させ、接触効率を高めている。特に、並列する複数の鉛直な平板を充填材とした気液接触部では、ガスの流通抵抗による圧力損失が少ないので、複数の気液接触部が多段階に積層されても、気液接触処理における消費エネルギーが低く抑えられる。しかし、複数の気液接触部を鉛直方向に積層させた多段階構造では、段数を増やして接触効率を高めるには限界がある。また、吸収塔のような気液接触装置では、気液接触部の容積率を高めるにも限界がある。

これに対して、特許文献１は、それぞれ板状の充填材が設置された複数の気液接触部を水平方向に配列させた多段階構造を有する気液接触装置を開示している。このような気液接触装置によれば、気液接触部を増設しようとする場合、水平方向への拡張となるため、鉛直方向での増段となる気液接触装置と比べて増設しやすい。

また、複数の気液接触部を鉛直方向に積層させた気液接触装置では、気液接触部において液体とガスとが対向流となる。これに対して、特許文献１に開示されている気液接触装置では、気液接触部において、液体は鉛直方向に沿って流れ、ガスは水平方向に沿って流れるので、圧力減少に伴って運転不能となる、いわゆるフラッディング現象が生じづらい。したがって、特許文献１に開示されている気液接触装置では、複数の気液接触部を鉛直方向に積層させた気液接触装置よりも液体の流量を増加させやすくなる。

特開２０１８－８６６３５号公報

特許文献１に開示されている気液接触装置は、複数の気液接触部を鉛直方向に積層させた気液接触装置よりも上記の点で有利であるが、例えば、気液接触効率をより向上させるなど、更なる改良の余地がある。

そこで、本開示は、気液接触効率を向上させるまたは製造コストを抑えるのに有利な気液接触装置を提供することを目的とする。

本開示の一態様の気液接触装置は、互いに水平方向で連通し、各々が充填材を設置している複数の領域を有する気液接触部と、複数の領域の配列に沿って複数の領域に液体を順次流通させながら、領域ごとに鉛直方向の上方から充填材に液体を供給する液体供給システムと、複数の領域の配列に沿って複数の領域にガスを順次流通させて、領域ごとに液体と接触させるガス供給システムと、を備え、充填材は、各々が当該充填材への液体の供給方向とガスの供給方向とに平行な板状で、かつ、交互に重ね合わされる第１充填部材と第２充填部材とを含み、第１充填部材および第２充填部材は、少なくとも一部が波板であり、第１充填部材の波板の波打ち方向と、第２充填部材の波板の波打ち方向とは、鉛直方向に対して互いに反対方向に傾斜しており、波板における波形のピッチは、複数の領域の各々に設置されている充填材ごとに異なり、液体供給システムは、複数の領域ごとに、充填材の鉛直方向の下方に一時的に貯留された液体を充填材の鉛直方向の上方へ供給するポンプを備え、ポンプの容量は、波板のピッチの相違に合わせて、複数の領域ごとに異なる。

上記の気液接触装置では、第１充填部材および第２充填部材の全体が、波板であってもよい。第１充填部材および第２充填部材は、それぞれ、鉛直方向の上方側に波板である波板部を有し、鉛直方向の下方側に平板部を有してもよい。

本開示によれば、気液接触効率を向上させるまたは製造コストを抑えるのに有利な気液接触装置を提供することができる。

第１実施形態に係る気液接触装置の構成を示す概略図である。 第１実施形態に係る気液接触装置をＹＺ平面に沿って切断した断面図である。 第１実施形態における一部分解図を含む第３充填材の斜視図である。 第１実施形態における第３充填材をＺ方向の上方から見た平面図である。 第１実施形態における充填材の代替品を例示する概略側面図である。 第２実施形態に係る気液接触装置の構成を示す概略図である。 第２実施形態に係る気液接触装置をＹＺ平面に沿って切断した断面図である。 第２実施形態における一部分解図を含む第３充填材の斜視図である。

以下、いくつかの例示的な実施形態について、図面を参照して説明する。ここで、実施形態に示す寸法、材料、その他、具体的な数値等は例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。図面において、液体が流通する配管系は、実線で簡略的に示されている。また、実質的に同一の機能および構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、本開示に直接関係のない要素については図示を省略する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る気液接触装置１の構成を示す概略図である。気液接触装置１は、液体ＬとガスＧとを接触させることで、ガスＧに含まれる特定ガス成分を吸収液としての液体Ｌに吸収させる。

ガスＧとしては、例えば、化学プラントや火力発電所等の設備内で発生した排ガスや反応ガスが挙げられる。この場合、気液接触装置１では、二酸化炭素や、窒素酸化物または硫黄酸化物等の酸性ガスが特定成分として処理される。

液体Ｌは、ガスＧから除去する特定成分に応じて選択される。二酸化炭素を回収・除去する場合には、液体Ｌとして、環状アミン化合物、アルカノール系アミンやフェノール系アミン、アルカリ金属塩等のアルカリ剤の水溶液が用いられてもよい。硫黄酸化物を除去する場合には、液体Ｌとして、カルシウム化合物、マグネシウム化合物等のアルカリ剤の水性液が用いられてもよい。例えば、二酸化炭素を回収・除去する場合の液体Ｌとしてモノエタノールアミン（ＭＥＡ）水溶液が採用されたとすると、二酸化炭素との反応によって、カルバミン酸塩・アミン塩（カーバメート）、炭酸塩、重炭酸塩等が生じる。

気液接触装置１は、気液接触部２と、液体供給システム３と、ガス供給システム４と、内部に気液接触部２を構成する容器２１とを備える。図１以下の各図では、一例としてＺ方向を鉛直方向と規定し、以下の説明では、Ｚ方向の上方を単に「上」と、Ｚ方向の下方を単に「下」と、それぞれ簡略して示す場合がある。

容器２１は、水平方向に長く伸長した横長形状を有する。図１以下の各図では、一例としてＸ方向を容器２１の長手方向と規定する。容器２１は、例えば、Ｘ方向に沿った天板２１ｔ、底板２１ｂおよび１対の側壁２１ｓと、Ｘ方向両端の第１端壁２１ａおよび第２端壁２１ｄとを有する。つまり、容器２１の形状は、より具体的には、Ｘ方向に垂直なＹＺ平面と平行な断面が略長方形になる略四角柱状である。

気液接触部２は、Ｘ方向に沿って横方向に配列するように割り当てられる複数の領域として、第１領域２ａ、第２領域２ｂ、第３領域２ｃおよび第４領域２ｄとの４つの領域を有する。気液接触部２の各領域は、従来の一段の気液接触部又は気液接触相に相当する。

また、気液接触部２は、それぞれの領域に充填材２２を設置する。以下、第１領域２ａに設置される充填材２２を第１充填材２２ａと表記する。同様に、第２領域２ｂに設置される充填材２２を第２充填材２２ｂと、第３領域２ｃに設置される充填材２２を第３充填材２２ｃと、第４領域２ｄに設置される充填材２２を第４充填材２２ｄと、それぞれ表記する。なお、充填材２２の具体的形状等については、以下で詳説する。

また、容器２１は、気液接触部２において互いに隣り合う２つの領域の境界に、上部仕切り壁２３と、上部仕切り壁２３とＺ方向で対向する下部仕切り壁２４とを有する。

複数の上部仕切り壁２３は、それぞれ天板２１ｔから底板２１ｂに向かって突出している。複数の上部仕切り壁２３のうち、第１領域２ａと第２領域２ｂとの境界に設置されているものが、第１上部仕切り壁２３ａである。同様に、第２領域２ｂと第３領域２ｃとの境界に設置されているものが、第２上部仕切り壁２３ｂである。第３領域２ｃと第４領域２ｄとの境界に設置されているものが、第３上部仕切り壁２３ｃである。

複数の下部仕切り壁２４は、それぞれ底板２１ｂから天板２１ｔに向かって突出している。複数の下部仕切り壁２４のうち、第１領域２ａと第２領域２ｂとの境界に設置されているものが、第１下部仕切り壁２４ａである。同様に、第２領域２ｂと第３領域２ｃとの境界に設置されているものが、第２下部仕切り壁２４ｂである。第３領域２ｃと第４領域２ｄとの境界に設置されているものが、第３下部仕切り壁２４ｃである。

上部仕切り壁２３と、上部仕切り壁２３とＺ方向で対向する下部仕切り壁２４との間は、開口２５である。第１領域２ａと第２領域２ｂとは、第１上部仕切り壁２３ａと第１下部仕切り壁２４ａとで挟まれた第１開口２５ａを介してＸ方向で連通している。同様に、第２領域２ｂと第３領域２ｃとは、第２上部仕切り壁２３ｂと第２下部仕切り壁２４ｂとで挟まれた第２開口２５ｂを介してＸ方向で連通している。第３領域２ｃと第４領域２ｄとは、第３上部仕切り壁２３ｃと第３下部仕切り壁２４ｃとで挟まれた第３開口２５ｃを介してＸ方向で連通している。

なお、本実施形態では、気液接触部２に４つの領域が割り当てられているが、割り当てられる領域の数は、２つ以上のいずれの数であってもよい。また、本実施形態では、気液接触部２に４つの領域が均等に割り当てられているが、例えば、各領域のＸ方向の長さがそれぞれ異なっていてもよい。

液体供給システム３は、気液接触部２の複数の領域に配置されているそれぞれの充填材２２に液体Ｌを供給する。液体供給システム３は、液体Ｌを容器２１内に導入する液導入口３１ａと、液体Ｌを容器２１内から導出する液導出口３１ｂと、複数の領域ごとに設けられる循環システム３３とを有する。

本実施形態では、ガス供給システム４に関する説明でも触れるが、容器２１には、ガス導入部４１と第４領域２ｄとの間、および、ガス排出部４２と第１領域２ａとの間に、それぞれ空間領域が設けられている。この場合、液導入口３１ａは、ガス排出部４２と第１領域２ａとの間の空間領域に連通するように、容器２１の底板２１ｂに設置されてもよい。液導出口３１ｂは、ガス導入部４１と第４領域２ｄとの間の空間領域に連通するように、容器２１の底板２１ｂに設置されてもよい。

また、容器２１には、複数の下部仕切り壁２４の１つとして、第４領域２ｄと、ガス導入部４１と第４領域２ｄとの間の空間領域との境界に、第４下部仕切り壁２４ｄが設置されている。

循環システム３３は、気液接触部２における１つの領域に対して、下側に設けられる液回収口３４と、上側に設けられる液分配器３５と、液回収口３４と液分配器３５とを接続する還流管３６とを有する。以下、第１領域２ａ用の循環システム３３を第１循環システム３３ａと表記する。同様に、第２領域２ｂ用の循環システム３３を第２循環システム３３ｂと、第３領域２ｃ用の循環システム３３を第３循環システム３３ｃと、第４領域２ｄ用の循環システム３３を第４循環システム３３ｄと、それぞれ表記する。これらの表記に合わせて、第１循環システム３３ａに含まれる液回収口３４、液分配器３５および還流管３６を、それぞれ、第１液回収口３４ａ、第１液分配器３５ａおよび第１還流管３６ａと表記する。同様に、第２循環システム３３ｂに含まれる液回収口３４、液分配器３５および還流管３６を、それぞれ、第２液回収口３４ｂ、第２液分配器３５ｂおよび第２還流管３６ｂと表記する。第３循環システム３３ｃに含まれる液回収口３４、液分配器３５および還流管３６を、それぞれ、第３液回収口３４ｃ、第３液分配器３５ｃおよび第３還流管３６ｃと表記する。第４循環システム３３ｄに含まれる液回収口３４、液分配器３５および還流管３６を、それぞれ、第４液回収口３４ｄ、第４液分配器３５ｄおよび第４還流管３６ｄと表記する。

ここで、容器２１の底板２１ｂは、気液接触部２の領域ごとに、例えば中央が最も低くなるように傾斜した凹型、いわゆる漏斗状に形成されている。複数の液回収口３４は、それぞれ、対応する底板２１ｂの凹型の底部に接続される。

液分配器３５は、還流管３６を通じて供給された液体Ｌを下方に向けて分散させる。液分配器３５としては、例えば、ドリップポイントの密度（面積当たりの液体の供給点数）が１００～３０００点／ｍ^２程度、より望ましくは５００～３０００点／ｍ^２程度である、いわゆるシャワーヘッド式の液分配器を採用可能である。シャワーヘッド式の液分配器は、例えば、液体Ｌを各ドリップポイントへ誘導して分配するための分配管を主体として構成される。

還流管３６には、液回収口３４と液分配器３５との間に、送液エネルギーを供給する動力源としてのポンプ３７が設置される。液回収口３４に集められた液体Ｌは、ポンプ３７の駆動により、液分配器３５へ供給される。ポンプ３７は、作業者による駆動調節により、還流管３６を流れる液体Ｌの流量を調整することができる。以下、第１領域２ａ用のポンプ３７を第１ポンプ３７ａと表記する。同様に、第２領域２ｂ用のポンプ３７を第２ポンプ３７ｂと、第３領域２ｃ用のポンプ３７を第３ポンプ３７ｃと、第４領域２ｄ用のポンプ３７を第４ポンプ３７ｄと、それぞれ表記する。

また、還流管３６には、液体Ｌの温度を調整する熱交換器３８が設置されてもよい。以下で詳説するが、本実施形態では、液導入口３１ａから気液接触部２に導入された液体Ｌは、第１領域２ａから順次、隣り合う領域に移動していく。ここで、各領域間を順次移動する間の気液接触により液体Ｌに温度変化が生じる場合には、熱交換器３８を用いて液体Ｌの温度変化を抑えることができる。以下、第１領域２ａ用の熱交換器３８を第１熱交換器３８ａと表記する。同様に、第２領域２ｂ用の熱交換器３８を第２熱交換器３８ｂと、第３領域２ｃ用の熱交換器３８を第３熱交換器３８ｃと、第４領域２ｄ用の熱交換器３８を第４熱交換器３８ｄと、それぞれ表記する。

液体供給システム３では、まず、液体Ｌは、液導入口３１ａから気液接触部２内の第１領域２ａに導入される。液導入口３１ａは、容器２１の底板２１ｂに接続されているので、導入された液体Ｌは、第１領域２ａ内の第１液回収口３４ａに向かう。次に、第１ポンプ３７ａが駆動すると、第１液回収口３４ａで回収された液体Ｌは、第１還流管３６ａを通じて第１液分配器３５ａに供給される。そして、第１液分配器３５ａは、供給された液体Ｌを下方に向けて散布する。第１液分配器３５ａの下方には第１充填材２２ａが配置されているので、第１液分配器３５ａによる液体Ｌの散布により、第１充填材２２ａが液体Ｌで濡らされる。第１充填材２２ａに付着した液体Ｌは、いずれ、第１領域２ａ内の底板２１ｂに向かって流れ落ちる。底板２１ｂには、第１液回収口３４ａが接続されているので、液体Ｌは、第１領域２ａ内で循環することになる。

一方、容器２１の底板２１ｂにおける第１領域２ａと第２領域２ｂとの境界には、第１下部仕切り壁２４ａが設置されている。そのため、液導入口３１ａからの液体Ｌの導入と、第１充填材２２ａからの液体Ｌの流下とが行われていても、第１領域２ａ内の底板２１ｂ上には、ある一定量の液体Ｌが一時的に貯留される。しかし、液導入口３１ａからの液体Ｌの導入が進むにつれて、第１領域２ａ内で貯留される液体Ｌの量が徐々に増加する。そして、貯留されている液体Ｌの液面レベルが第１下部仕切り壁２４ａの高さを超えると、新たな導入量に対応する分の液体Ｌは、第１下部仕切り壁２４ａを乗り越えて、隣の第２領域２ｂへ流入する。

第２領域２ｂに流入した液体Ｌは、第２領域２ｂ内の第２液回収口３４ｂに向かう。第２ポンプ３７ｂが駆動すると、第２液回収口３４ｂで回収された液体Ｌは、第２還流管３６ｂを通じて第２液分配器３５ｂに供給され、第２液分配器３５ｂから下方に向けて散布される。第２液分配器３５ｂによる液体Ｌの散布により、第２液分配器３５ｂの下方に配置されている第２充填材２２ｂが液体Ｌで濡らされる。第２充填材２２ｂに付着した液体Ｌは、いずれ、第２領域２ｂ内の底板２１ｂに向かって流れ落ち、第２液回収口３４ｂで再度回収される。つまり、液体Ｌは、第２領域２ｂ内でも循環することになる。一方、底板２１ｂにおける第２領域２ｂと第３領域２ｃとの境界には、第２下部仕切り壁２４ｂが設置されている。そのため、第１領域２ａと同様に、第２領域２ｂ内の底板２１ｂ上には、ある一定量の液体Ｌが一時的に貯留される。しかし、貯留されている液体Ｌの液面レベルが第２下部仕切り壁２４ｂの高さを超えると、第１領域２ａからの新たな流入量に対応する分の液体Ｌは、第２下部仕切り壁２４ｂを乗り越えて、隣の第３領域２ｃへ流入する。

第３領域２ｃに流入した液体Ｌは、第３領域２ｃ内の第３液回収口３４ｃに向かう。第３ポンプ３７ｃが駆動すると、第３液回収口３４ｃで回収された液体Ｌは、第３還流管３６ｃを通じて第３液分配器３５ｃに供給され、第３液分配器３５ｃから下方に向けて散布される。第３液分配器３５ｃによる液体Ｌの散布により、第３液分配器３５ｃの下方に配置されている第３充填材２２ｃが液体Ｌで濡らされる。第３充填材２２ｃに付着した液体Ｌは、いずれ、第３領域２ｃ内の底板２１ｂに向かって流れ落ち、第３液回収口３４ｃで再度回収される。つまり、液体Ｌは、第３領域２ｃ内でも循環することになる。一方、底板２１ｂにおける第３領域２ｃと第４領域２ｄとの境界には、第３下部仕切り壁２４ｃが設置されている。そのため、第１領域２ａと同様に、第３領域２ｃ内の底板２１ｂ上には、ある一定量の液体Ｌが一時的に貯留される。しかし、貯留されている液体Ｌの液面レベルが第３下部仕切り壁２４ｃの高さを超えると、第２領域２ｂからの新たな流入量に対応する分の液体Ｌは、第３下部仕切り壁２４ｃを乗り越えて、隣の第４領域２ｄへ流入する。

第４領域２ｄに流入した液体Ｌは、第４領域２ｄ内の第４液回収口３４ｄに向かう。第４ポンプ３７ｄが駆動すると、第４液回収口３４ｄで回収された液体Ｌは、第４還流管３６ｄを通じて第４液分配器３５ｄに供給され、第４液分配器３５ｄから下方に向けて散布される。第４液分配器３５ｄによる液体Ｌの散布により、第４液分配器３５ｄの下方に配置されている第４充填材２２ｄが液体Ｌで濡らされる。第４充填材２２ｄに付着した液体Ｌは、いずれ、第４領域２ｄ内の底板２１ｂに向かって流れ落ち、第４液回収口３４ｄで再度回収される。つまり、液体Ｌは、第４領域２ｄ内でも循環することになる。容器２１の底板２１ｂにおける第４領域２ｄと、ガス導入部４１と第４領域２ｄとの間の空間領域との境界には、第４下部仕切り壁２４ｄが設置されている。そのため、第１領域２ａと同様に、第４領域２ｄ内の底板２１ｂ上には、ある一定量の液体Ｌが一時的に貯留される。しかし、貯留されている液体Ｌの液面レベルが第４下部仕切り壁２４ｄの高さを超えると、第３領域２ｃからの新たな流入量に対応する分の液体Ｌは、第４下部仕切り壁２４ｄを乗り越えて、ガス導入部４１と第４領域２ｄとの間の空間領域へ流入する。

そして、ガス導入部４１と第４領域２ｄとの間の空間領域に流入した液体Ｌは、液導出口３１ｂに向かい、容器２１内から外部に導出される。

ガス供給システム４は、気液接触部２にガスＧを流通させる。ガス供給システム４は、管状のガス導入部４１と、管状のガス排出部４２とを有する。本実施形態では、ガスＧを、第４領域２ｄ、第３領域２ｃ、第２領域２ｂそして第１領域２ａの順に流通させる。つまり、各領域において、液体供給システム３により液体Ｌが散布される方向と、ガス供給システム４によりガスＧが供給される方向とは、互いに交差している。

ガス導入部４１は、最初に流通する第４領域２ｄに連通するように、容器２１の第２端壁２１ｄの略中央に設けられる。ガス排出部４２は、最後に流通する第１領域２ａに連通するように、容器２１の第１端壁２１ａの略中央に設けられる。容器２１には、ガス導入部４１と第４領域２ｄとの間、および、ガス排出部４２と第１領域２ａとの間に、それぞれ空間領域が設けられている。

また、ガス供給システム４には、ガス排出部４２から排出されるガスＧに微小液滴が同伴排出されるのを抑えるために、ガス排出部４２と第１領域２ａとの間の空間領域にデミスター４３が設置されてもよい。デミスター４３としては、金網、多孔板等の網状または多孔質の部材が使用可能である。

なお、本実施形態では、ガス供給システム４におけるガスＧの供給は、外部から供給されるガスＧの流圧を利用して行うものとし、図中、ガス供給用の動力源は記載されていない。ただし、必要に応じて、ポンプやファン等の送気手段が用いられてもよい。

ガス供給システム４では、まず、ガスＧは、ガス導入部４１から気液接触部２内の第４領域２ｄに導入される。第４領域２ｄには第４充填材２２ｄが配置されているので、ガスＧは、第４充填材２２ｄの内部空間等を通過し、第３開口２５ｃに向かう。次に、ガスＧは、第３開口２５ｃを介して第４領域２ｄから第３領域２ｃに導入される。第３領域２ｃには第３充填材２２ｃが配置されているので、ガスＧは、第３充填材２２ｃの内部空間等を通過し、第２開口２５ｂに向かう。次に、ガスＧは、第２開口２５ｂを介して第３領域２ｃから第２領域２ｂに導入される。第２領域２ｂには第２充填材２２ｂが配置されているので、ガスＧは、第２充填材２２ｂの内部空間等を通過し、第１開口２５ａに向かう。次に、ガスＧは、第１開口２５ａを介して第２領域２ｂから第１領域２ａに導入される。第１領域２ａには第１充填材２２ａが配置されているので、ガスＧは、第１充填材２２ａの内部空間等を通過し、ガス排出部４２に向かう。そして、ガスＧは、ガス排出部４２を介して容器２１内から外部に導出される。

ここで、天板２１ｔ側にある複数の上部仕切り壁２３の高さは、その下端が充填材２２に接するように設定される。これにより、上部仕切り壁２３は、ガスＧが充填材２２の内部空間を回避してその上方を流れることを抑えることができる。一方、底板２１ｂ側にある複数の下部仕切り壁２４の高さは、充填材２２の下端より高く、かつ、液体Ｌの貯留が一定レベルで維持できるように設定される。換言すれば、気液接触部２における各領域で貯留される液体Ｌの液面レベルは、充填材２２の下端に達する程度に、つまり、充填材２２の下端は、貯留されている液体Ｌに接触する程度に設定される。これにより、下部仕切り壁２４は、ガスＧが充填材２２の内部空間を回避してその下方を流れることを抑えることができる。

次に、本実施形態で採用される充填材２２について詳説する。気液接触部２には、４つの充填材、すなわち、第１充填材２２ａ、第２充填材２２ｂ、第３充填材２２ｃおよび第４充填材２２ｄが存在する。本実施形態では、これらの充填材の形状等は、互いに同一である。そこで、以下の充填材２２の説明では、代表として第３充填材２２ｃを取り上げる。

図２は、図１に示す気液接触部２の第３領域２ｃに設定されたＩＩ－ＩＩ断面に相当し、気液接触装置１をＹＺ平面に沿って切断した断面図である。図３は、一部分解図を含む第３充填材２２ｃの斜視図である。

第３充填材２２ｃは、複数の充填部材を組み合わせて構成される。複数の充填部材は、それぞれ波板である。また、本実施形態では、それぞれの充填部材は、互いに波打ち方向が異なる２種類の充填部材、すなわち、第１充填部材５０または第２充填部材５１のいずれかに分類される。本実施形態では、第１充填部材５０および第２充填部材５１の波形のピッチおよび板厚は、互いに同一である。なお、第１充填部材５０と第２充填部材５１とにおけるピッチは、互いに異なっていてもよい。また、第１充填部材５０と第２充填部材５１とにおける板厚は、互いに異なっていてもよい。

また、第１充填部材５０および第２充填部材５１をそれぞれ全体として１つの平板体とみなした場合、これらの平板体の主平面は、ＸＺ平面と平行となる。つまり、第１充填部材５０および第２充填部材５１は、第３充填材２２ｃにおいてＸＺ平面に沿った姿勢に維持される。ここで、Ｘ方向は、第３充填材２２ｃへのガスＧの導入方向に相当する。Ｚ方向は、第３液分配器３５ｃから第３充填材２２ｃへの液体Ｌの散布方向に相当する。また、本実施形態では、第１充填部材５０と第２充填部材５１とのＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向の各寸法は、おおよそ、互いに同一である。

第１充填部材５０は、Ｙ方向に沿って突出する複数の第１山部５０ａと、第１山部５０ａとは反対側に突出する複数の第１谷部５０ｂとを有する。つまり、第１充填部材５０の波形は、第１山部５０ａと第１谷部５０ｂとの交互の組み合わせで形成される。第１山部５０ａおよび第１谷部５０ｂの延伸方向は、図３に示すように、Ｚ方向に対してＸ方向マイナス側に第１角度θ１分傾斜している。なお、第１充填部材５０の波打ち方向は、第１山部５０ａおよび第１谷部５０ｂの延伸方向とはＸＺ平面上で直角に交差する方向となる。

第２充填部材５１は、Ｙ方向に沿って突出する複数の第２山部５１ａと、第２山部５１ａとは反対側に突出する複数の第２谷部５１ｂとを有する。つまり、第２充填部材５１の波形は、第２山部５１ａと第２谷部５１ｂとの交互の組み合わせで形成される。第２山部５１ａおよび第２谷部５１ｂの延伸方向は、図３に示すように、Ｚ方向に対してＸ方向プラス側に第２角度θ２分傾斜している。なお、第２充填部材５１の波打ち方向は、第２山部５１ａおよび第２谷部５１ｂの延伸方向とはＸＺ平面上で直角に交差する方向となる。

このように、第１角度θ１と第２角度θ２とがＺ方向に対して傾斜する方向は、Ｘ方向の互いに反対側となる。つまり、第１充填部材５０の波板の波打ち方向と、第２充填部材５１の波板の波打ち方向とは、Ｚ方向に対して互いに反対方向に傾斜している。また、本実施形態では、第１角度θ１および第２角度θ２は、それぞれ４５°である。この場合、第１充填部材５０の波打ち方向と第２充填部材５１の波打ち方向とは、ＸＺ平面上で互いに直交することになる。なお、第１角度θ１および第２角度θ２は、４５°以外の値であってもよいが、少なくとも、１°～８９°の範囲内にある。また、第１角度θ１と第２角度θ２との値は、互いに異なっていてもよい。

また、第３充填材２２ｃでは、第１充填部材５０と第２充填部材５１とは、Ｙ方向に沿って交互に重ね合わされる。本実施形態では、第３充填材２２ｃは、一例として、４つの第１充填部材５０と、４つの第２充填部材５１とを含む。つまり、第３充填材２２ｃは、８つの充填部材が組み合わされて構成されることになる。８つの充填部材は、それぞれ概略形状が同一である平板体とみなすことができるので、第３充填材２２ｃの概略形状は、直方体状となる。

気液接触装置１を構成する各部は、ガスＧの成分や液体Ｌに含まれる化学薬剤に対して耐性を有する素材で製造される。そのような素材として、例えば、ステンレス綱、アルミニウム、ニッケル、チタン、炭素鋼、真鍮、銅、モネル、銀、スズ、ニオブ等の金属や、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＰＴＦＥ等の樹脂が挙げられる。また、充填材２２を構成する第１充填部材５０や第２充填部材５１等の充填部材も、少なくとも表面がガスＧまたは液体Ｌとの反応（腐食）を生じない耐食性の素材で構成される。充填部材の素材は、やすりがけ、サンドブラスト処理、紫外線オゾン処理、プラズマ処理などの表面加工によって表面に微小な凹凸を形成して表面粗さを付与したものであってもよい。または、充填部材の素材は、コーティング等による表面の改質によって、使用条件に合うように調製したものであってもよい。

次に、気液接触装置１の作用について説明する。

まず、気液接触装置１は、液体供給システム３を動作させて、液体Ｌを気液接触部２に供給する。これにより、気液接触部２内の第１領域２ａ、第２領域２ｂ、第３領域２ｃおよび第４領域２ｄでは、領域ごとに配置されている各充填材２２に、液体Ｌが順次散布される。

図４は、複数の充填材２２の代表としての第３充填材２２ｃをＺ方向の上方から見た平面図である。第３充填材２２ｃをはじめとする各充填材２２では、第１充填部材５０と第２充填部材５１とが、交互に、かつ、互いに接触して組み合わされている。ここで、第１充填部材５０および第２充填部材５１は、それぞれ波板である。したがって、第１充填部材５０と第２充填部材５１とが組み合わされている状態では、第１谷部５０ｂの一部と第２山部５１ａの一部、および、第２谷部５１ｂの一部と第１山部５０ａの一部が、それぞれ接触することになる。

また、第１充填部材５０および第２充填部材５１では、波形を形成する各壁部間が空間部となる。一方、第１充填部材５０における第１山部５０ａおよび第１谷部５０ｂの延伸方向は、Ｚ方向に対して第１角度θ１分傾斜している。同様に、第２充填部材５１における第２山部５１ａおよび第２谷部５１ｂの延伸方向は、Ｚ方向に対して第２角度θ２分傾斜している。したがって、図４に示すようにＺ方向の上方から第３充填材２２ｃを見た場合、第１充填部材５０および第２充填部材５１に存在する空間部を通じて、第１充填部材５０または第２充填部材５１のいずれかの壁部の一部が視認されることになる。換言すれば、Ｚ方向の上方から第３充填材２２ｃを見た場合、第１充填部材５０および第２充填部材５１に存在する空間部を貫通して第３充填材２２ｃの奥側を視認することができない。

したがって、例えば、図２に示すように、第３領域２ｃにおいて第３液分配器３５ｃから第３充填材２２ｃに向けて散布された液体Ｌは、第３充填材２２ｃの下方にある底板２１ｂ上の貯留部分に到達するまでの間に、第３充填材２２ｃのいずれかの部分に接触する。第３充填材２２ｃに到達した液体Ｌは、第１充填部材５０の第１角度θ１で傾斜している壁面、または、第２充填部材５１の第２角度θ２で傾斜している壁面を伝って流れることで、各壁面に液膜を形成する。最終的に、液体Ｌは、底板２１ｂに向かって流れ落ちる。

一方、液体Ｌは、当初、第３液分配器３５ｃから第３充填材２２ｃに向かうようにＺ方向に沿って散布される。しかし、液体Ｌが第３充填材２２ｃに到達した後では、各充填部材の波形の傾斜に伴って、液体Ｌの進行方向が変化する。ここで、もし、充填材２２を構成する複数の充填部材の波形が、Ｘ方向プラス側またはＸ方向マイナス側のいずれかに傾くように偏っているとすると、充填材２２内で液体Ｌが流れ落ちる方向が偏る。したがって、この場合、充填材２２は、液体Ｌで濡らされやすい領域と、液体Ｌで濡らされづらい領域とに大きく分かれるおそれがある。

これに対して、本実施形態では、第３充填材２２ｃでは、波形がＸ方向マイナス側に傾いている第１充填部材５０と、波形がＸ方向プラス側に傾いている第２充填部材５１とが交互に重ね合わされている。したがって、第３充填材２２ｃは、液体Ｌで濡らされやすい領域と、液体Ｌで濡らされづらい領域とに大きく分かれづらいので、結果として、第１充填部材５０および第２充填部材５１の各壁面の可能な限り広い範囲に液体Ｌの液膜を形成することができる。

なお、図４を参照した説明では、複数の充填材２２の代表として第３充填材２２ｃに着目したが、その他の第１充填材２２ａ、第２充填材２２ｂ及び第４充填材２２ｄについても、同様に液体Ｌに濡らされる。また、気液接触部２における液体Ｌの移動については、上記の液体供給システム３の説明のとおりである。

次に、気液接触装置１は、ガス供給システム４を動作させて、ガスＧを気液接触部２に供給する。まず、ガス導入部４１から気液接触部２に導入されたガスＧは、第４領域２ｄ内の第４充填材２２ｄに向かう。第４充填材２２ｄは、上記説明した第３充填材２２ｃと同様に、第１充填部材５０と第２充填部材５１とが交互に重ね合わされている。したがって、ガスＧは、第１充填部材５０と第２充填部材５１とのいずれかの空間部に進入しても、互いに向かい合う第１充填部材５０と第２充填部材５１との双方の波形の影響を受けて、全体として、おおよそＸ方向に沿って第４充填材２２ｄから導出される。引き続き、第４充填材２２ｄから導出されたガスＧは、同様に第３領域２ｃ、第２領域２ｂそして第１領域２ａの順に流通する。これにより、各領域では、各充填材２２に形成されている液体Ｌの液膜と、ガス供給システム４から供給されたガスＧとが接触し、ガスＧ中の特定ガス成分等が液体Ｌに吸収される。そして、特定ガス成分等を吸収した液体Ｌは、いずれ、液導出口３１ｂから容器２１の外部へ導出される。

本実施形態では、液体供給システム３によって供給される液体Ｌが各領域を流通する順序は、ガス供給システム４によって供給されるガスＧが各領域を流通する順序と逆であるので、気液接触部２全体では対向流接触が実施されることになる。これに対して、気液接触装置１は、ガス導入部４１とガス排出部４２との設置位置を逆にし、液体ＬおよびガスＧを同じ順序で各領域に供給させれば、並行流接触を実施することができる。

ここで、ガスＧと液体Ｌとを接触させる際のガスＧの流通抵抗は、気液接触装置１の動作時の消費エネルギーに影響する。そこで、１つの充填材２２における充填部材の大きさや構成枚数、各充填部材の板厚、または、各充填部材の波形を規定するピッチの寸法などは、充填材２２における単位容積当たりの濡れ面積（気液接触面積）などを考慮して設定される。

また、上記説明では、気液接触部２の各領域に設置される各充填材２２の形状等は、互いに同一であるものとしたが、領域ごとに充填材２２の形状を異ならせてもよい。

図５は、気液接触部２において、第１充填材２２ａ、第２充填材２２ｂ、第３充填材２２ｃおよび第４充填材２２ｄに代替することができる、第１充填材１２２ａ、第２充填材１２２ｂ、第３充填材１２２ｃおよび第４充填材１２２ｄを例示する概略側面図である。

第１充填材１２２ａは、上記の第１充填材２２ａに代わる、第１領域２ａに設置される充填材である。図５では、第１充填材１２２ａの一部として、第１山部６０ａを有する波板の第１充填部材６０が描画されている。また、第１山部６０ａ同士の間隔として表される第１充填部材６０の波形のピッチは、第１ピッチＰ１である。なお、不図示であるが、第１充填材１２２ａは、第１充填材２２ａにおける第２充填部材５１と同様に、第２充填部材を含む。

第２充填材１２２ｂは、上記の第２充填材２２ｂに代わる、第２領域２ｂに設置される充填材である。図５では、第２充填材１２２ｂの一部として、第１山部６２ａを有する波板の第１充填部材６２が描画されている。また、第１山部６２ａ同士の間隔として表される第１充填部材６２の波形のピッチは、第２ピッチＰ２である。なお、不図示であるが、第２充填材１２２ｂは、第２充填材２２ｂにおける第２充填部材５１と同様に、第２充填部材を含む。

第３充填材１２２ｃは、上記の第３充填材２２ｃに代わる、第３領域２ｃに設置される充填材である。図５では、第３充填材１２２ｃの一部として、第１山部６４ａを有する波板の第１充填部材６４が描画されている。また、第１山部６４ａ同士の間隔として表される第１充填部材６４の波形のピッチは、第３ピッチＰ３である。なお、不図示であるが、第３充填材１２２ｃは、第３充填材２２ｃにおける第２充填部材５１と同様に、第２充填部材を含む。

第４充填材１２２ｄは、上記の第４充填材２２ｄに代わる、第４領域２ｄに設置される充填材である。図５では、第４充填材１２２ｄの一部として、第１山部６６ａを有する波板の第１充填部材６６が描画されている。また、第１山部６６ａ同士の間隔として表される第１充填部材６６の波形のピッチは、第４ピッチＰ４である。なお、不図示であるが、第４充填材１２２ｄは、第４充填材２２ｄにおける第２充填部材５１と同様に、第２充填部材を含む。

複数の充填材同士で比較した場合、充填部材の波形のピッチが小さく、また、構成枚数が多い充填材の方が、気液接触面積が大きくなるものの、ガスＧの流通抵抗が増える。そこで、図５に示すように、ガスＧの導入位置に最も近い第４充填材１２２ｄから、ガスＧの導入位置から最も遠い第１充填材１２２ａに向かって、徐々に波形のピッチが小さくなるように複数の充填部材の形状を設定してもよい。つまり、図５に示す例では、第４ピッチＰ４＞第３ピッチＰ３＞第２ピッチＰ２＞第１ピッチＰ１の関係が成り立つ。このように各充填材１２２において複数の充填部材の形状を設定することで、気液接触部２全体において、気液接触面積の大きさとガスＧの流通抵抗とのバランスを取り、最も適切な気液接触効率を得ることができる。

一方、図５に示すように、気液接触部２の領域ごとに充填材を構成する充填部材の形状を変化させると、領域ごとに許容される液体ＬまたはガスＧの流量等も異なる。そのため、液体供給システム３の一部として領域ごとに存在する各ポンプ３７に要求される容量もそれぞれ異なる。そこで、例えば、気液接触部２のある領域において、充填部材の形状を変化させたことで、ポンプ３７の容量を低下させることができるのであれば、必ずしも高容量のポンプ３７を採用しなくてもよい。

次に、気液接触装置１の効果について説明する。

本実施形態に係る気液接触装置１は、互いに水平方向で連通し、各々が充填材２２を設置している複数の領域、例えば、第１領域２ａ、第２領域２ｂ、第３領域２ｃおよび第４領域２ｄを有する気液接触部２を備える。気液接触装置１は、複数の領域の配列に沿って複数の領域に液体Ｌを順次流通させながら、領域ごとに鉛直方向の上方から充填材２２に液体Ｌを供給する液体供給システム３を備える。また、気液接触装置１は、複数の領域の配列に沿って複数の領域にガスＧを順次流通させて、領域ごとに液体Ｌと接触させるガス供給システム４を備える。充填材２２は、各々が当該充填材２２への液体Ｌの供給方向とガスの供給方向とに平行な板状で、かつ、交互に重ね合わされる第１充填部材５０と第２充填部材５１とを含む。第１充填部材５０および第２充填部材５１は、少なくとも一部が波板である。第１充填部材５０の波板の波打ち方向と、第２充填部材５１の波板の波打ち方向とは、鉛直方向に対して互いに反対方向に傾斜している。

まず、気液接触装置１によれば、気液接触部２では、それぞれ充填材２２が設置された複数の領域が水平方向に配列されることになる。したがって、気液接触部を増設しようとする場合、水平方向への拡張となるため、鉛直方向での増段となる気液接触装置と比べて増設しやすい。また、気液接触装置１によれば、気液接触部２では、液体Ｌはおおよそ鉛直方向に沿って流れ、ガスＧはおおよそ水平方向に沿って流れるので、フラッディング現象が生じづらい。したがって、気液接触装置１では、複数の気液接触部を鉛直方向に積層させた気液接触装置よりも、液体Ｌの流量を増加させやすくなる。ただし、ガスＧの流速としては、ガスＧの流れで液体Ｌが充填材２２の表面から飛ばされることを抑えることを考慮すると、１．０ｍ／ｓ以下に設定することが望ましい。

また、気液接触装置１では、充填材２２を構成する第１充填部材５０および第２充填部材５１のそれぞれの少なくとも一部が波板である。また、第１充填部材５０の波板の波打ち方向と第２充填部材５１の波板の波打ち方向とは、鉛直方向に対して互いに反対方向に傾斜している。そして、第１充填部材５０と第２充填部材５１とは、交互に重ね合わされる。このような条件を踏まえると、充填材２２の形状は、図４を用いて説明したとおり、各領域において、液分配器３５から充填材２２に向けて散布された液体Ｌは、充填材２２の下方に流れ落ちる間に、充填材２２のいずれかの部分に接触することになる。したがって、気液接触装置１によれば、充填材２２での気液接触面積をより広範囲としつつ、充填材２２の壁面に液体Ｌの液膜をより効率よく形成させることができるので、結果として、気液接触効率を向上させることができる。

なお、比較例として、充填材を構成する複数の充填部材がすべて一定の間隔で互いに離間する平板である場合を考える。この場合、液分配器３５から散布された液体Ｌの中には、直接的に平板に付着して壁面に液膜を形成するものがある一方、平板に付着することなく、そのまま鉛直方向の下方に落下するものもある。つまり、本実施形態と比較すれば、気液接触に利用される液体Ｌは少ない。

ここで、第１充填部材５０および第２充填部材５１は、図１以下で例示したように、その全体が波板となっている方が、充填材２２においてより広範囲に液体Ｌの液膜を形成する観点から望ましい。ただし、本実施形態では、これに限らず、第１充填部材５０および第２充填部材５１の一部が波板ではなく、ある程度の範囲のみが波板であれば、全体が平板である場合に比べて上記の効果を奏し得る。

このように、本実施形態によれば、気液接触効率を向上させるのに有利な気液接触装置１を提供することができる。

なお、第１充填部材５０と第２充填部材５１とが交互に重ね合わされるとは、必ずしも第１充填部材５０と第２充填部材５１とが１つずつ交互に重ね合わされる場合に限られない。例えば、２つの第１充填部材５０が重ね合わされたユニットと、２つの第２充填部材５１が重ね合わされたユニットとが、交互に重ね合わされるものとしてもよい。

また、気液接触装置１では、波板における波形のピッチは、複数の領域の各々に設置されている充填材２２ごとに異なってもよい。

このような気液接触装置１によれば、図５を用いて説明したとおり、気液接触部２全体において、気液接触面積の大きさとガスＧの流通抵抗とのバランスを取り、最も適切な気液接触効率を得ることができる。

また、気液接触装置１では、液体供給システム３は、複数の領域ごとに、充填材２２の鉛直方向の下方に一時的に貯留された液体Ｌを充填材２２の鉛直方向の上方へ供給するポンプ３７を備えてもよい。この場合、ポンプ３７の容量は、波板のピッチの相違に合わせて、複数の領域ごとに異なってもよい。

このような気液接触装置１によれば、図５を用いて説明したとおり、領域ごとに設置される複数のポンプ３７のそれぞれの容量を、ある領域で最も容量を必要とするポンプ３７に一律に合わせる必要がない。したがって、ある領域に設置されるポンプ３７によっては、低容量のものを採用することができ、結果として、気液接触装置１の製造コストを抑えることができる。

（第２実施形態）
図６は、第２実施形態に係る気液接触装置１０の構成を示す概略図である。第１実施形態では、気液接触部２の各領域に配置される充填材２２が、全体形状が波形である複数の充填部材を含むものとした。これに対して、本実施形態では、第１実施形態における充填材２２に代わる充填材２２２が、一部の形状が波形である複数の充填部材を含む。第１実施形態と同様に、気液接触部２には、４つの充填材、すなわち、第１充填材２２２ａ、第２充填材２２２ｂ、第３充填材２２２ｃおよび第４充填材２２２ｄが存在する。本実施形態では、これらの充填材の形状等は、互いに同一である。そこで、以下の充填材２２２の説明では、代表として第３充填材２２２ｃを取り上げる。また、気液接触装置１０において、第１実施形態に係る気液接触装置１と同一構成には同一の符号を付し、詳細説明を省略する。

図７は、図６に示す気液接触部２の第３領域２ｃに設定されたＶＩＩ－ＶＩＩ断面に相当し、気液接触装置１０をＹＺ平面に沿って切断した断面図である。図８は、一部分解図を含む第３充填材２２２ｃの斜視図である。

第３充填材２２２ｃは、第１実施形態における第３充填材２２ｃと同様に、複数の充填部材を組み合わせて構成される。具体的には、第３充填材２２２ｃは、第１実施形態における第１充填部材５０に対応する複数の第１充填部材７０と、第１実施形態における第２充填部材５１に対応する複数の第２充填部材７１とを有する。

第１充填部材７０は、Ｚ方向の上方側の第１波板部７０ａと、Ｚ方向の下方側の第１平板部７０ｂとを含む。第１波板部７０ａと第１平板部７０ｂとは、溶接や接着などにより、Ｚ方向で対向する端部同士で接続されている。したがって、第１充填部材７０は、全体として１つの平板体とみなされる。

第１波板部７０ａの形状は、第１実施形態における第１充填部材５０の形状と同様に規定される。第１波板部７０ａは、Ｙ方向に沿って突出する複数の第１山部７０ｃと、第１山部７０ｃとは反対側に突出する複数の第１谷部７０ｄとを有する。第１山部７０ｃおよび第１谷部７０ｄの延伸方向は、図８に示すように、Ｚ方向に対してＸ方向マイナス側に第１角度θ１分傾斜している。一方、第１平板部７０ｂは、主平面がＸＺ平面と平行となる平板である。第１充填部材７０も第３充填材２２２ｃにおいてＸＺ平面に沿った姿勢に維持されるので、第１平板部７０ｂの板厚は、当該姿勢を維持するのに十分な強度を有する程度に設定される。

第２充填部材７１は、Ｚ方向の上方側の第２波板部７１ａと、Ｚ方向の下方側の第２平板部７１ｂとを含む。第２波板部７１ａと第２平板部７１ｂとは、溶接や接着などにより、Ｚ方向で対向する端部同士で接続されている。したがって、第２充填部材７１は、第１充填部材７０と同様に、全体として１つの平板体とみなされる。

第２波板部７１ａの形状は、第１実施形態における第２充填部材５１の形状と同様に規定される。第２波板部７１ａは、Ｙ方向に沿って突出する複数の第２山部７１ｃと、第２山部７１ｃとは反対側に突出する複数の第２谷部７１ｄとを有する。第２山部７１ｃおよび第２谷部７１ｄの延伸方向は、図８に示すように、Ｚ方向に対してＸ方向プラス側に第２角度θ２分傾斜している。一方、第２平板部７１ｂは、主平面がＸＺ平面と平行となる平板である。第２充填部材７１も第３充填材２２２ｃにおいてＸＺ平面に沿った姿勢に維持されるので、第２平板部７１ｂの板厚は、当該姿勢を維持するのに十分な強度を有する程度に設定される。

本実施形態では、第１波板部７０ａと第２波板部７１ａとの全体寸法は、互いに同一である。図７では、第１波板部７０ａと第２波板部７１ａとのＺ方向の寸法を第１高さＨ１と表記している。また、第１平板部７０ｂと第２平板部７１ｂとの全体寸法は、互いに同一である。図７では、第１平板部７０ｂと第２平板部７１ｂとのＺ方向の寸法を第２高さＨ２と表記している。この場合、第１高さＨ２と第２高さＨ２との和が、第１充填部材７０および第２充填部材７１のそれぞれのＺ方向の寸法となる。

また、第３充填材２２２ｃでは、第１充填部材７０と第２充填部材７１とは、Ｙ方向に沿って交互に重ね合わされる。ただし、本実施形態では、直接的に重ね合わされるのは、第１充填部材７０の第１波板部７０ａと第２充填部材７１の第２波板部７１ａとである。このとき、第１平板部７０ｂと第２平板部７１ｂとは、図７に示すように、一定の間隔で互いに平行に維持される。そして、本実施形態では、第３充填材２２２ｃは、一例として、４つの第１充填部材７０と、４つの第２充填部材７１とを含み、第３充填材２２ｃの概略形状は、直方体状となる。

ここで、第１実施形態では、液体供給システム３ごとに、充填材２２に向けて液体Ｌを散布する液分配器３５が設けられている。これに対して、本実施形態における液体供給システム３は、液分配器３５を採用しない。そして、本実施形態では、各充填材２２２に含まれる第１波板部７０ａと第２波板部７１ａとの組み合わせが、液分配器３５の代替部となる。

この場合、本実施形態における液体供給システム３は、充填材２２２のＺ方向の上方に、充填材２２２に向けて液体Ｌを滴下する吐出配管１３５を有する。以下、第１領域２ａ用の吐出配管１３５を第１吐出配管１３５ａと表記する。同様に、第２領域２ｂ用の吐出配管１３５を第２吐出配管１３５ｂと、第３領域２ｃ用の吐出配管１３５を第３吐出配管１３５ｃと、第４領域２ｄ用の吐出配管１３５を第４吐出配管１３５ｄと、それぞれ表記する。吐出配管１３５は、各液体供給システム３において、還流管３６の一端に接続されている。吐出配管１３５には、不図示であるが、液体Ｌを吐出可能とする複数の吐出孔が形成されている。

次に、気液接触装置１０の作用について説明する。

気液接触装置１０では、液体供給システム３およびガス供給システム４の基本動作は、第１実施形態に係る気液接触装置１と同様であるが、各充填材２２２の作用が、気液接触装置１の各充填材２２と異なる。

まず、気液接触部２の各領域では、液体Ｌは、吐出配管１３５から各充填材２２２に向けて滴下される。吐出配管１３５は、例えば、複数の吐出孔が形成された単なる単管であるので、滴下される液体Ｌは、各充填材２２２に対して満遍なく散布されるわけではない。しかし、各充填材２２２のＺ方向の上方にあり、吐出配管１３５から滴下された液体Ｌが直接的に到達する第１波板部７０ａと第２波板部７１ａとの組み合わせは、第１実施形態で詳説した第１充填部材５０および第２充填部材５１と同一形状を有する。したがって、吐出配管１３５から滴下された液体Ｌは、充填材２２２の下方にある底板２１ｂ上の貯留部分に到達するまでの間に、第１波板部７０ａまたは第２波板部７１ａのいずれかの部分に接触する。そのため、第１波板部７０ａと第２波板部７１ａとの組み合わせ部分を通過した液体Ｌは、第１実施形態における液分配器３５により散布されたのと同様に、下方の第１平板部７０ｂや第２平板部７１ｂにむけて広範囲に散布されることになる。そして、第１平板部７０ｂまたは第２平板部７１ｂに散布された液体Ｌは、第１平板部７０ｂまたは第２平板部７１ｂの壁面を伝って流れることで、各壁面に液膜を形成する。最終的に、液体Ｌは、底板２１ｂに向かって流れ落ちる。

この場合、充填材２２２では、主に第１平板部７０ｂまたは第２平板部７１ｂにおいてガスＧと液体Ｌとの気液接触が行われる。一方、充填材２２２では、第１波板部７０ａと第２波板部７１ａとの組み合わせ部分が、第１実施形態における液分配器３５の代替として作用する。したがって、第１波板部７０ａおよび第２波板部７１ａの第１高さＨ１は、第１平板部７０ｂおよび第２平板部７１ｂの第２高さＨ２よりも短くてもよい。

なお、充填材２２２における第１波板部７０ａと第２波板部７１ａとの組み合わせ部分は、必ずしも液分配器３５の代替として作用するだけでなく、第１実施形態と同様に、ガスＧと液体Ｌとの気液接触を行わせる部分として作用させるものとしてもよい。また、本実施形態では、液分配器３５を採用しない分、気液接触部２内の空間をより確保することができる。そこで、第１高さＨ２と第２高さＨ２との和で表される第１充填部材７０および第２充填部材７１のそれぞれのＺ方向の寸法は、第１実施形態における第１充填部材５０および第２充填部材５１のそれぞれのＺ方向の寸法よりも長くてもよい。

このように、気液接触装置１０では、第１充填部材７０および第２充填部材７１は、それぞれ、Ｚ方向の上方側に波板である第１波板部７０ａ等を有し、Ｚ方向の下方側に第１平板部７０ｂ等を有してもよい。

このような気液接触装置１０によれば、第１波板部７０ａと第２波板部７１ａとの組み合わせ部分が、第１実施形態において採用されていた液分配器３５の代替として作用するので、液分配器３５を設けなくてもよい場合もあり得る。したがって、気液接触装置１０の製造コストを、液分配器３５を使用する場合よりも下げることができる。

なお、上記の各実施形態に係る気液接触装置１等で示した容器２１の具体的形状や、液体供給システム３における液体Ｌの循環構造などは例示であり、気液接触部２の基本構造を維持させることを条件に、種々変更することができる。

また、上記の各実施形態に係る気液接触装置１等は、特定成分を吸収・分離・除去するための装置に限らず、種々の化学プラントのプロセスに含まれる冷却・加熱・放散等において使用される装置（冷却塔、加熱塔、放散塔（再生塔）等）に適用することもできる。

いくつかの実施形態を説明したが、上記開示内容に基づいて実施形態の修正または変形をすることが可能である。上記の各実施形態のすべての構成要素、および請求の範囲に記載されたすべての特徴は、それらが互いに矛盾しない限り、個々に抜き出して組み合わせてもよい。

１ 気液接触装置
２ 気液接触部
２ａ 第１領域
２ｂ 第２領域
２ｃ 第３領域
２ｄ 第４領域
３ 液体供給システム
４ ガス供給システム
２２ａ 第１充填材
２２ｂ 第２充填材
２２ｃ 第３充填材
２２ｄ 第４充填材
３７ａ 第１ポンプ
３７ｂ 第２ポンプ
３７ｃ 第３ポンプ
３７ｄ 第４ポンプ
５０ 第１充填部材
５１ 第２充填部材
７０ 第１充填部材
７０ａ 第１波板部
７０ｂ 第１平板部
７１ 第２充填部材
７１ａ 第２波板部
７１ｂ 第２平板部
１２２ａ 第１充填材
１２２ｂ 第２充填材
１２２ｃ 第３充填材
１２２ｄ 第４充填材
２２２ａ 第１充填材
２２２ｂ 第２充填材
２２２ｃ 第３充填材
２２２ｄ 第４充填材
Ｇ ガス
Ｌ 液体

Claims (3)

1. 互いに水平方向で連通し、各々が充填材を設置している複数の領域を有する気液接触部と、
   前記複数の領域の配列に沿って前記複数の領域に液体を順次流通させながら、前記領域ごとに鉛直方向の上方から前記充填材に前記液体を供給する液体供給システムと、
   前記複数の領域の配列に沿って前記複数の領域にガスを順次流通させて、前記領域ごとに前記液体と接触させるガス供給システムと、を備え、
   前記充填材は、各々が当該充填材への前記液体の供給方向と前記ガスの供給方向とに平行な板状で、かつ、交互に重ね合わされる第１充填部材と第２充填部材とを含み、
   前記第１充填部材および前記第２充填部材は、少なくとも一部が波板であり、
   前記第１充填部材の前記波板の波打ち方向と、前記第２充填部材の前記波板の波打ち方向とは、鉛直方向に対して互いに反対方向に傾斜しており、
   前記波板における波形のピッチは、前記複数の領域の各々に設置されている前記充填材ごとに異なり、
   前記液体供給システムは、前記複数の領域ごとに、前記充填材の鉛直方向の下方に一時的に貯留された前記液体を前記充填材の鉛直方向の上方へ供給するポンプを備え、
   前記ポンプの容量は、前記波板の前記ピッチの相違に合わせて、前記複数の領域ごとに異なる、気液接触装置。
2. 前記第１充填部材および前記第２充填部材の全体が、前記波板である、請求項１に記載の気液接触装置。
3. 前記第１充填部材および前記第２充填部材は、それぞれ、鉛直方向の上方側に前記波板である波板部を有し、鉛直方向の下方側に平板部を有する、請求項１に記載の気液接触装置。

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