JPS6134044B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ガスの流通径路における水封装置の
改良に関する。本発明の装置は、とくにフレア装
置の逆火防止のための設備として有用である。

ガスの流通径路において水封を施す場合、水封
装置をガスが通過する過程において、ガスの液中
への分散が不均一または大気泡になると、これに
起因して液面に大きな波動を生じ、さらにガス流
量が増大すると、大きな吹き上げ波動にまで達す
る。その結果、水封装置からの排出管におけるガ
スの流れは大きな脈動流となる。このような現象
は極力防ぎたい。たとえば、フレア装置に送るガ
スの流路には、逆火防止のため水封ドラムをおく
が、その作用が適切でないと、バーナーの燃焼焔
が大きくなつたり小さくなつたりする息付き現象
が起つたり、不連続な騒音を発生したりして、地
域の住民に不安感を与えるといつた社会環境上の
問題がある。

一般に水封装置は、基本的な構成として、水封
液を収容する槽、槽内の上方から下方に向つての
び下端が液面下に開口するガス導入管および槽上
部のガス排出管からなつており、ガス導入管の下
端は鋸歯状の切り欠きにしたり、たて方向のスリ
ツトを多数設けたりして、そこからガスが液中に
吹き出すようになつている。

その水封作用を詳細に観察したところ、次のよ
うな現象がみられた。すなわち、ガスの流速が比
較的低い場合には気泡が大きくなり断続的に上昇
するため、ガス導入管のある槽の中心部付近で液
面が上下動しやすい。ガスの流速が中程度になる
と、液面が傾斜し、左右に振動をはじめる。さら
にガス流速が高まると、液滴の部分的を吹き上げ
が断続的に起る。このときガス排出管内のガス流
は脈動流となるため、フレア装置の燃焼炎が大き
くなつたり小さくなつたりする息付き現象が生じ
たり、不連続的な騒音を発生したりする。吹き上
げがはなはだしくなると、大量の水封液が排出管
中を上昇しては落下するという繰り返しによる振
動現象にまで発展する。したがつて、水封装置に
おいては、このような現象は避けなければならな
い。

水封装置におけるこのような欠点をなくすに
は、ガスをできるだけ小さな気泡として均一に水
中に吹き出させ、液面の波動を最少限に止めるべ
きことがわかつた。そこで、これまでも種々の改
良の努力がなされており、たとえばガス導入管の
液面下の部分に多数の孔をうがつたり、下端に半
径方向にひろがる多孔板をとりつけてその下方か
らガスを吹き出させる構造をとつたものなどが提
案されている。しかし、いずれも十分効果的とは
いえなかつた。

本発明はこのような事情にかんがみ、前記した
ガスの小気泡を均一に吹き出させる方策を考え、
ガス流速の広き範囲にわたつて液面の波動が起ら
ないような水封を研究した成果として生まれたも
のである。

本発明のガスの水封装置を、その代表的な態様
を示す第１図について説明すれば、水封液２を収
容する槽３に、槽内の上方から下方に向つてのび
下端４１が液面下に開口するガス導入管４を設け
るとともに槽３の上方にガス排出管５をそなえて
なる水封装置１において、ガス導入管４の下端４
１よりは上方であつて液面WLよりは下の位置
に、ガス導入管４の周囲に同心の中空円盤状であ
つて上部に多数のガス吹き出し口を有するガス分
散箱６をとりつけたことを特徴とする。

ガス分散箱６の詳細は、第２図ないし第４図に
示すとおりであつて、中空円盤状の箱の下方およ
び側方は閉鎖されており、上方にだけガスの吹き
出し口６１，６１，………が多数設けてある。そ
して、ガス導入管４とガス分散箱６とは、スリツ
ト７，７，………により連結している。６２は、
箱内を等分（図では８等分）する放射線の仕切り
板であつて、スリツト７と対応して設けてあり、
各区画間のガス吹き出し量を均等にする上で役立
つ。ステー６３は補強を目的としたものであつ
て、下方に設けてもよいが、上方にあれば水封液
２の液面付近の横方向の波動を妨げる作用を、い
く分か期待できる。

ガス分散箱６の上面のガス吹き出し口６１，６
１，………の開口比は、ガスの量が少ない場合で
も全面にわたつて均一な分散をさせるという見地
からは、中心にあるガス導入管４からの距離が遠
ざかるにつれて、つまり箱の周辺に近づくにつれ
て、次第に増大するようにするとよい。それに
は、同一径の孔を外側に近づくほど密に設ける方
法と、孔数の密度は同じにするが外側ほど各孔の
径を大きくする方法とがある。

ガス吹き出し口の孔径は、気泡が大きいと水封
液面の波動が生じやすいことから、一般には小さ
い方が好ましいといえる。しかし孔径を小さくす
るほど多数の削孔を要することになり、加工の労
力が過大になるばかりでなく、隣接する吹き出し
口の間隔が小さくなつて気泡の合体が起るので、
期待したほどの効果は得られなくなる。経験によ
れば、直径３〜20mm、とくに５〜10mm程度が適当
である。なお、適当な孔径の範囲が限られている
ということは、前記したガス分散箱の半径方向に
沿つて変化する開口比を与える手段として、ガス
吹き出し口の孔径を変化させることに制約がある
ことを意味する。また、上記した範囲の大きさの
孔をもつ多孔板は、種々の装置の部品としての需
要が多いので、市場で入手できる。それを用いる
場合には開口比の変化はもたせられないが、既製
品を利用して装置の製作コストを低減するのも賢
明である。

ガス分散箱６へのガスの供給量は、ガス導入管
４に設けたスリツト７の広さにより決定すること
ができる。ガスの分散性の観点からは、ここでガ
ス通過面積を少し絞る方がよいが、スリツトの開
口度合をあまり小さくすると、当然に圧力損失は
大きくなる。従つてスリツトの開口度合は、圧力
損失がどのくらい許容されるかを配慮して定める
べきである。圧力損失の許容度が非常に小さいと
きには、スリツトの開口度合を大きくすることに
なるが、過度に大きくしても圧力損失の低減には
役立たないし、逆にガス量が少ないときに偏流が
起つて、水封液面に波動を生じさせることにな
る。経験によれば、スリツト７の総面積が、ガス
導入管の管路断面積の１、２倍程度に止めておく
のが適当である。

ガス導入管の下端４１は、従来の水封装置にお
けるものと同様に開放されているが、これは何ら
かの原因で一時的に大量のガスが流れて来た場合
にも、圧力損失を増大させることなく速やかに水
封を通して送り出すためのものである。下端４１
の形状は、図示した鋸歯状切り欠きなどを採用し
て、ガスをなるべく細分化して水封液中に分散放
出させるようにする。脚の長さＨは、通常のガス
流量範囲ではガスが分散箱６の吹き出し口６１を
通つて放出され導入管４の下端４１に達しないよ
うに設計する。

本発明のガス水封装置についての以上の説明
は、槽が立型で円形の横断面をもつものの中心に
１本のガス導入管がある場合を対象にしたが、本
発明にはもちろん、それ以外の態様もあり得る。
たとえば、第５図に示すように、ガス導入管４を
複数本に分け、それぞれにガス分散箱６，６，６
………をとりつけて、大容量の装置をつくること
ができる。また、第６図ＡおよびＢに示すよう
に、横型の水封槽３を用い、やはりガス導入管
を、図では４２，４２，４２の３本として示した
ように何本かに分岐させてもよい。この場合、各
分散箱６，６，６の間を仕切板８，８で仕切るこ
とが推奨される。それにより、水封液２の横方向
の流動を妨げ、液面の波動とくに槽の長手方向の
振動を防止できる。

本発明のガス水封装置は、ガスが小さな気泡に
分かれて槽内に均一に分散放出されるので、液面
の波動がほとんど問題にならず、通過ガスの流量
が変動しても、水封装置に脈動が起るという心配
はない。ガスの流量の変動幅が大きくても、それ
に対するフレキシビリテイーが大きく、常に安定
な状態で水封を行なうことができる。

液面の波動が生じ難いから、水封液の液深
WSLをきわめて小さくできる。従来の装置では
10cm以上のWSLを必要としていたが、本発明に
よれば５cm以下で十分である。WSLは小さい方
が波動が小さくなることが、本発明者らの実際に
より確認されている。従つて、小さいWSLは通
過ガスの圧力損失を軽減するばかりでなく、安定
な水封という本発明の目的に向けて、さらに寄与
している。

このほかの利点としては、急激に多量のガスが
装置に達しても、その構造上、円滑に通過させ得
ることが挙げられる。

本発明の装置は、その構造からみて製作が容易
であり、建設費は低廉ですむ。水封の対象となる
任意のガスに対して適用できるが、とくに石油精
製、石油化学そのほか、工程の都合で変動する量
の可燃性の余剰ガスが生じるプラントにおいてこ
れを燃焼させて処理する、フレア装置に至る流路
の水封装置として最もよくその機能を発揮する。

又、本発明の装置は、微細な気泡層を均一に形
成するので気液の接触効率が非常に良く、気液接
触装置としても機能する。

実施例 第２図ないし第４図に示す構造のガス分散箱を
そなえた第１図のタイプの水封装置を組み立て、
種々の流速で空気を流通させて変動データを測定
した。データは、波動状況を表現できると考えら
れる、水封装置の入口における空気圧力の変動
幅、出口における空気圧力の変動幅および水封液
圧の変動幅を、槽内における各ガス流速との関係
で整理してみた。（ガス吹き出し口の孔径は３mm
で５mmピツチ、WSLは100mmである。） 比較のため、ガス導入管の下部に径３mmの孔を
多数うがつて下端を鋸歯状に切つただけのもの
（従来技術１）、およびガス導入管の下端に半径方
向にひろがる円板をとりつけ、径３mmの孔を多数
うがつとともに円板の周縁に下方にのびる短いス
カートを与えたもの（従来技術２）を用い、いず
れもWSL＝100mmにおいて、同様な空気流通実験
を行なつた。

データのプロツトを第７図Ａ，ＢおよびＣに示
す。これらのグラフから、本発明によれば、広い
ガス流速範囲にわたつて安定な水封が行なえるこ
とが明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のガスの水封装置の代表的な
態様の概要を示す断面図である。第２図、第３図
および第４図は、本発明の装置の特徴部分をなす
ガス分散箱の一例を示す図であつて、第２図は縦
断面図、第３図は第２図の−方向の矢視図、
第４図は第２図の−方向の横断面図である。
第５図は、本発明の装置において、複数のガス分
散箱を有する態様を示す斜視図である。第６図
は、本発明の装置において、やはり複数のガス分
散箱を有する別の態様を示す図であつて、Ａは垂
直方向の、Ｂは水平方向の、いずれも断面図であ
る。第７図は本発明のガスの水封装置の性能を従
来技術によるものと比較して示したグラフであつ
て、Ａは装置入口のガスの圧力変動幅、Ｂは装置
出口のガスの圧力変動幅、そしてＣは水封液圧の
変動幅を、いずれもガスの流速の値で整理したも
のである。 １……水封装置、２……水封液、３……水封
槽、４……ガス導入管、５……ガス排出管、６…
…ガス分散箱、６１……ガス吹き出し口、７……
スリツト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 水封液を収容する槽に、槽内の上方から下方
   に向つてのび下端が液面下に開口するガス導入管
   を設けるとともに、槽の上方にガス排出管をそな
   えてなるガスの水封装置において、ガス導入管
   に、その下端よりは上方であつて液面よりは下の
   位置にスリツトを設け、このスリツトをかこん
   で、ガス導入管の周囲に、下方および側方が閉鎖
   され上方に多数のガス吹き出し口を有するガス分
   散箱をとりつけたことを特徴とする装置。 ２ ガス分散箱がガス導入管と同心の中空円盤状
   であつて、その内部に放射状の仕切りを設けた特
   許請求の範囲第１項の装置。 ３ ガスの吹き出し口を、ガス導入管から遠ざか
   るにつれてその開口比が増大するように設けた特
   許請求の範囲第１項の装置。 ４ スリツトが、ガス導入管の管路断面積の１、
   ２倍までの総開口面積を有する特許請求の範囲第
   １項の装置。 ５ ガス吹き出し口の直径が３〜20mm、好ましく
   は５〜10mmの範囲内である特許請求の範囲第１項
   の装置。 ６ ガス導入管が複数本あり、それぞれにガス分
   散箱がとりつけてある特許請求の範囲第１項の装
   置。 ７ フレア装置の逆火防止設備としてのガス水封
   装置である特許請求の範囲第１項の装置。