2025-101372 ガス回収装置、ガス回収方法および気液接触装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025101372

(43)【公開日】2025-07-07

(54)【発明の名称】ガス回収装置、ガス回収方法および気液接触装置

(51)【国際特許分類】

   B01D 53/18 20060101AFI20250630BHJP

【ＦＩ】

B01D53/18 140

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023218183

(22)【出願日】2023-12-25

(71)【出願人】

【識別番号】000001052

【氏名又は名称】株式会社クボタ

(71)【出願人】

【識別番号】595011238

【氏名又は名称】クボタ環境エンジニアリング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001298

【氏名又は名称】弁理士法人森本国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】吉崎 耕大

(72)【発明者】

【氏名】高角 章夫

(72)【発明者】

【氏名】池田 俊一

(72)【発明者】

【氏名】川島 勝

(72)【発明者】

【氏名】チャトロン ヨンシリ

(72)【発明者】

【氏名】岩谷 総太

【テーマコード（参考）】

4D020

【Ｆターム（参考）】

4D020AA03

4D020BA01

4D020BA08

4D020BA16

4D020BA23

4D020BB03

4D020BC01

4D020CB24

4D020DA01

4D020DA02

4D020DB01

4D020DB04

4D020DB05

4D020DB20

(57)【要約】

【課題】ガス中の特定成分を吸収液により吸収する吸収塔を備えたガス回収装置において、吸収液における特定成分の吸収効率を向上する。
【解決手段】ガス回収装置１００は、ガス中の特定成分を吸収液Ｌに吸収させる吸収塔１を備える。吸収塔１は、吸収塔１の上方から吸収液Ｌを供給する吸収液供給部２１と、吸収塔１の下方からガスＧを供給するガス供給部３１と、吸収塔１内を上下方向の複数の区画Ｓに仕切るとともに、吸収液供給部２１からの吸収液Ｌを下方に通過させ、ガス供給部３１からのガスＧを上方に通過させる貫通孔１０ｈを複数有する上下複数段の多孔板１０とを有する。多孔板１０は、上段の多孔板１１が下段の多孔板１３よりも貫通孔１０ｈによる開孔面積が小さい。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガス中の特定成分を吸収液に吸収させる吸収塔を備えたガス回収装置であって、
吸収塔は、
吸収塔の上方から吸収液を供給する吸収液供給部と、
吸収塔の下方からガスを供給するガス供給部と、
吸収塔内を上下方向の複数の区画に仕切るとともに、吸収液供給部からの吸収液を下方に通過させ、ガス供給部からのガスを上方に通過させる複数の貫通孔を有する上下複数段の多孔板と
を有し、
上段の多孔板が下段の多孔板よりも貫通孔による開孔面積が小さい
ことを特徴する、ガス回収装置。

【請求項2】

上段の多孔板は、貫通孔の大きさおよび／または貫通孔の数が異なることで、下段の多孔板よりも開孔面積が小さい
ことを特徴とする、請求項１に記載のガス回収装置。

【請求項3】

複数の多孔板のうち、少なくとも一つの多孔板は、多孔板における開孔面積を変更可能な開孔面積変更部を有する
ことを特徴とする、請求項１に記載のガス回収装置。

【請求項4】

多孔板によって上下方向に仕切られた隣接する各区画における気相部分の圧力差を取得する圧力差取得部を有する
ことを特徴とする、請求項１から請求項３の何れか一項に記載のガス回収装置。

【請求項5】

前記圧力差に基づいて、多孔板における開孔面積、吸収塔内への吸収液の供給量、吸収塔内へのガス供給量の少なくとも一つを調整する調整部を有する
ことを特徴とする、請求項４に記載のガス回収装置。

【請求項6】

吸収塔にて特定成分を吸収した吸収液から特定成分を排出させて吸収液を再生する再生塔をさらに備える
ことを特徴とする、請求項１から請求項３の何れか一項に記載のガス回収装置。

【請求項7】

吸収塔内を上下方向の複数の区画に仕切るとともに、貫通孔を複数有する多孔板を複数段備え、
上段の多孔板が下段の多孔板よりも貫通孔による開孔面積が小さい吸収塔を備えたガス回収装置を用いるガス回収方法であって、
吸収塔においてガス中の特定成分を吸収液に吸収させる吸収工程を有し、
吸収工程では、貫通孔が吸収塔の上方から供給された吸収液を下方に通過させるとともに、吸収塔の下方から供給されたガスを上方に通過させる
ことを特徴とする、ガス回収方法。

【請求項8】

吸収工程では、
多孔板によって上下方向に仕切られた隣接する各区画における気相部分の圧力差を取得し、
前記圧力差に基づいて、多孔板における開孔面積、吸収塔内への吸収液の供給量、吸収塔内へのガス供給量の少なくとも一つを調整する
ことを特徴とする、請求項７に記載のガス回収方法。

【請求項9】

ガス回収装置は、再生塔をさらに備え、
再生塔において、吸収工程にて特定成分を吸収した吸収液から特定成分を排出させて吸収液を再生する再生工程をさらに備える
ことを特徴とする、請求項７または請求項８に記載のガス回収方法。

【請求項10】

前記吸収塔は、特定成分を吸収した吸収液から特定成分を排出させて吸収液を再生する再生塔であり、
前記吸収液供給部は、前記吸収塔の上方から、特定成分を吸収した吸収液を供給し、
前記ガス供給部は、前記吸収塔の下方から高温ガスを供給する
ことを特徴する、請求項１から請求項３の何れか一項に記載のガス回収装置。

【請求項11】

ガスと液体とを接触させる気液接触塔を備えた気液接触装置であって、
気液接触塔は、
気液接触塔の上方から液体を供給する液供給部と、
気液接触塔の下方からガスを供給するガス供給部と、
気液接触塔内を上下方向の複数の区画に仕切るとともに、液供給部からの液体を下方に通過させ、ガス供給部からのガスを上方に通過させる複数の貫通孔を有する上下複数段の多孔板と
を有し、
上段の多孔板が下段の多孔板よりも貫通孔による開孔面積が小さい
ことを特徴する、気液接触装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ガス回収装置、ガス回収方法および気液接触装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、二酸化炭素、二酸化硫黄などの特定成分を含んだ排ガスなどから化学吸収法により特定成分を分離回収するガス回収装置が提案されている。例えば特許文献１に記載のガス回収装置は、排ガスとアミン系化合物などを含んだ吸収液とを吸収塔内において接触（気液接触）させることで、排ガスからの特定成分として二酸化炭素を吸収液に含ませて分離回収する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第７３５３２２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載のガス回収装置は、特定成分を含有するガスと、吸収液とを気液接触させる吸収塔に、複数段の吸収部が備えられる。つまり、ガス回収装置は、吸収塔内において多段階で気液接触させる構成を備え、吸収液は各段階において再利用される。これにより、吸収液中における特定成分の濃度を上昇させて、吸収液中における単位量あたりの特定成分の回収量を増加できることで、ガス回収装置は、吸収塔におけるガスの特定成分の吸収効率を向上させる。

【0005】

このような多段階で気液接触させる構成の吸収塔を備えたガス回収装置として、例えば図８に示すようなガス回収装置９００がある。ガス回収装置９００の吸収塔９は、吸収塔９内の空間を上下方向に複数の区画Ｓ１～Ｓ４（Ｓ）に分割するように、複数の貫通孔９１ｈ～９３ｈ（９０ｈ）を有する複数段の多孔板９１～９３（９０）を備える。複数の多孔板９０は、吸収塔９の下方から供給されるガスＧを上方に通過させるとともに、吸収塔９の上方から供給される吸収液Ｌを下方に通過させる。

【0006】

図８に示すように、各区画Ｓでは、上方から供給される吸収液Ｌが各多孔板９０上に貯留されて、各々の吸収液Ｌの水位が、第１～第３水位Ｈ９１～Ｈ９３（Ｈ９）となる。

【0007】

吸収塔９の下方から供給される被処理ガスＧは、各貫通孔９０ｈを上方に通過して、各多孔板９０上に貯留された吸収液Ｌ中を通過することで、被処理ガスＧと吸収液Ｌとが気液接触する。気液接触することで、被処理ガスＧ中の特定成分が吸収液Ｌに吸収される。

【0008】

図９に示すように、一般的に吸収液Ｌの水位Ｈが高いほど気液接触の時間が長くなることで、吸収液Ｌにおける被処理ガスＧ中の特定成分の吸収効率は向上する。図９は、従来のガス回収装置９００における水位Ｈと、被処理ガスＧ中における特定成分の吸収液Ｌへの移動速度との関係を示す図である。図９では、特定成分の例を二酸化炭素として、吸収液Ｌの例としてアミン水溶液を用いた。

【0009】

しかしながら、図８、図１０Ａに示すように、ガス回収塔９００の構成では、第３水位Ｈ９３、第２水位Ｈ９２、第１水位Ｈ９１の順に、すなわち上方の区画Ｓほど、水位Ｈが低くなる。図１０Ａは、従来のガス回収装置９００における水位Ｈの時間変化を示す図である。したがって、上方の区画Ｓほど、気液接触の時間が短くなることで、気液接触効率が低下し、吸収液Ｌにおける特定成分の吸収効率が低下する結果、ガス回収塔９００は、吸収塔９全体における特定成分の吸収効率が低下するという課題がある。

【0010】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、被処理ガス中の特定成分を吸収液により吸収する吸収塔を備えたガス回収装置において、吸収液における特定成分の吸収効率を向上することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の一局面によれば、ガス回収装置は、ガス中の特定成分を吸収液に吸収させる吸収塔を備えたガス回収装置であって、
吸収塔は、
吸収塔の上方から吸収液を供給する吸収液供給部と、
吸収塔の下方からガスを供給するガス供給部と、
吸収塔内を上下方向の複数の区画に仕切るとともに、吸収液供給部からの吸収液を下方に通過させ、ガス供給部からのガスを上方に通過させる複数の貫通孔を有する上下複数段の多孔板と
を有し、
上段の多孔板が下段の多孔板よりも貫通孔による開孔面積が小さいものである。

【0012】

これによると、ガス回収装置は、吸収塔における上段の多孔板の方が下段の多孔板よりも開孔面積が小さいことで、多孔板の貫通孔における吸収液の滴下量は、同一条件下では上段の多孔板の方が少量となる。また、吸収塔における上段の多孔板の方が下段の多孔板よりも開孔面積が小さいことで、ガスの圧力損失が上段の多孔板ほど大きくなり、ガスが多孔板を押し上げる圧力が上方の区画ほど大きくなる。これらにより、上段の多孔板の貫通孔における吸収液の滴下が抑制される。したがって、上段の多孔板上に貯留される吸収液の量は増大し、その水位が高くなる。結果として、ガス回収装置は、吸収塔における吸収液とガスとの気液接触効率を向上できることで、被処理ガス中の特定成分の吸収効率を向上できる。

【0013】

本第２発明によるガス回収装置は、上段の多孔板は、貫通孔の大きさおよび／または貫通孔の数が異なることで、下段の多孔板よりも開孔面積が小さいものである。

【0014】

また、本第３発明によるガス回収装置は、複数の多孔板のうち、少なくとも一つの多孔板は、多孔板における開孔面積を変更可能な開孔面積変更部を有するものである。

【0015】

これらによると、ガス回収装置は、多孔板における貫通孔による開孔面積を変更することができる。よって、ガス回収装置は、多孔板上に貯留される吸収液の量の調整を簡便に行うことができる。

【0016】

本第４発明によるガス回収装置は、多孔板によって上下方向に仕切られた隣接する各区画における気相部分の圧力差を取得する圧力差取得部を有するものである。

【0017】

また、本第５発明によるガス回収装置は、前記圧力差に基づいて、多孔板における開孔面積、吸収塔内への吸収液の供給量、吸収塔内へのガス供給量の少なくとも一つを調整する調整部を有するものである。

【0018】

これらによると、ガス回収装置は、水位と相関のある圧力差に基づいて多孔板における開孔面積などの調整が可能となることで、水位を直接確認することなく、水位を所望の高さに調整することが可能となる。

【0019】

本第６発明によるガス回収装置は、吸収塔にて特定成分を吸収した吸収液から特定成分を排出させて吸収液を再生する再生塔をさらに備えるものである。

【0020】

これによると、ガス回収装置は、吸収液を再生して循環利用することで、吸収塔における被処理ガス中の特定成分の吸収効率を向上できる。

【0021】

本第７発明によるガス回収方法は、吸収塔内を上下方向の複数の区画に仕切るとともに、貫通孔を複数有する多孔板を複数段備え、
上段の多孔板が下段の多孔板よりも貫通孔による開孔面積が小さい吸収塔を備えたガス回収装置を用いるガス回収方法であって、
吸収塔においてガス中の特定成分を吸収液に吸収させる吸収工程を有し、
吸収工程では、貫通孔が吸収塔の上方から供給された吸収液を下方に通過させるとともに、吸収塔の下方から供給されたガスを上方に通過させるものである。

【0022】

これによると、ガス回収方法は、吸収塔のおける上段の多孔板の方が下段の多孔板よりも開孔面積が小さいことで、吸収工程における多孔板の貫通孔における吸収液の滴下量は、同一条件下では上段の多孔板の方が少量となる。また、吸収塔における上段の多孔板の方が下段の多孔板よりも開孔面積が小さいことで、被処理ガスの圧力損失が上段の多孔板ほど大きくなり、被処理ガスが多孔板を押し上げる圧力が上方の区画ほど大きくなる。これらにより、上段の多孔板の貫通孔における吸収液の滴下が抑制される。したがって、上段の多孔板上に貯留される吸収液の量は増大し、その水位が高くなる。結果として、ガス回収装置は、吸収塔における吸収液と被処理ガスとの気液接触効率を向上できることで、被処理ガス中の特定成分の吸収効率を向上できる。

【0023】

本第８発明によるガス回収方法は、吸収工程では、
多孔板によって上下方向に仕切られた隣接する各区画における気相部分の圧力差を取得し、
前記圧力差に基づいて、多孔板における開孔面積、吸収塔内への吸収液の供給量、吸収塔内へのガス供給量の少なくとも一つを調整するものである。

【0024】

これによると、ガス回収方法は、多孔板上の吸収液の水位と相関のある圧力差に基づいて多孔板における開孔面積などの調整が可能となることで、水位を所望の高さに調整することが可能となる。

【0025】

本第９発明によるガス回収方法は、ガス回収装置が再生塔をさらに備え、
再生塔において、吸収工程にて特定成分を吸収した吸収液から特定成分を排出させて吸収液を再生する再生工程をさらに備えるものである。

【0026】

これによると、ガス回収方法は、吸収液を再生して循環利用することで、吸収塔における被処理ガス中の特定成分の吸収効率を向上できる。

【0027】

本第１０発明によるガス回収装置は、前記吸収塔が、特定成分を吸収した吸収液から特定成分を排出させて吸収液を再生する再生塔であり、
前記吸収液供給部は、前記吸収塔の上方から、特定成分を吸収した吸収液を供給し、
前記ガス供給部は、前記吸収塔の下方から高温ガスを供給するものである。

【0028】

これによると、ガス回収装置が備える再生塔は、特定成分を吸収した吸収液と高温ガスとの気液接触効率を向上できることで、特定成分を吸収した吸収液を効率よく加熱でき、結果として、吸収液の再生効率を向上させることが可能となる。

【0029】

本第１１発明による気液接触装置は、ガスと液体とを接触させる気液接触塔を備えた気液接触装置であって、
気液接触塔は、
気液接触塔の上方から液体を供給する液供給部と、
気液接触塔の下方からガスを供給するガス供給部と、
気液接触塔内を上下方向の複数の区画に仕切るとともに、液供給部からの液体を下方に通過させ、ガス供給部からのガスを上方に通過させる複数の貫通孔を有する上下複数段の多孔板と
を有し、
上段の多孔板が下段の多孔板よりも貫通孔による開孔面積が小さいものである。

【0030】

これによると、気液接触装置は、気液接触塔における上段の多孔板の方が下段の多孔板よりも開孔面積が小さいことで、多孔板の貫通孔における液の滴下量は、同一条件下では上段の多孔板の方が少量となる。また、吸収塔における上段の多孔板の方が下段の多孔板よりも開孔面積が小さいことで、ガスの圧力損失が上段の多孔板ほど大きくなり、ガスが多孔板を押し上げる圧力が上方の区画ほど大きくなる。これらにより、上段の多孔板の貫通孔における吸収液の滴下が抑制される。したがって、上段の多孔板上に貯留される吸収液の量は増大し、その水位が高くなる。結果として、気液接触装置は、気液接触塔における吸収液とガスとの気液接触効率を向上できることで、気液接触処理の効率を向上できる。

【発明の効果】

【0031】

本発明によれば、ガス回収装置は、吸収塔における吸収液と被処理ガスとの気液接触効率を向上できることで、被処理ガス中の特定成分の吸収効率を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】本発明の第１の実施形態に係るガス回収装置の縦断面図である。

【図2A】図１のＡ－Ａ線に沿った横断面図である。

【図2B】図１のＢ－Ｂ線に沿った横断面図である。

【図2C】図１のＣ－Ｃ線に沿った横断面図である。

【図3】同ガス回収装置の部分拡大縦断面図であり、水位に関係する因子を説明する図である。

【図4】多孔板の開孔面積を複数水準で変更した場合の圧力差と水位との関係を示す図である。

【図5】本発明の第２の実施形態に係るガス回収装置のブロック図である。

【図6】同ガス回収装置における制御部の処理内容の例を示すフローチャートである。

【図7】同ガス回収装置の変形例を示す横断面図である。

【図8】従来のガス回収装置の縦断面図である。

【図9】従来のガス回収装置における水位とガス中の特定成分の移動速度との関係を示す図である。

【図10A】従来のガス回収装置における水位の時間軸変化を示す図である。

【図10B】従来のガス回収装置における水位および圧力差の時間軸変化を示す図である。

【図10C】従来のガス回収装置における水位と圧力差との関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0033】

以下、本発明の実施の形態に係るガス回収装置１００について、図面を参照して説明する。なお、図中、同一または相当部分については、同一の参照符号を付すことで、説明を繰り返さない。また、以下の説明において、「上」、「下」、「横」および「縦」等の位置または方向を意味する用語が用いられることもある。これらの用語は、実施形態の理解を容易にするために便宜上用いられるものであり、実際に実施される際の位置または方向に限定されない。

【0034】

〈第１の実施形態〉
［ガス回収装置］
図１を参照して、本発明の第１の実施形態に係るガス回収装置１００の構成について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るガス回収装置１００の縦断面図である。

【0035】

図１より、ガス回収装置１００は、被処理ガスＧ中の特定成分を化学吸収法により吸収液Ｌに吸収させる吸収塔１を備え、吸収塔１は、吸収塔１内を上下方向の四つの区画Ｓ１～Ｓ４（Ｓ）に仕切る、第１～第３多孔板１１～１３（１０）と、吸収液Ｌが供給される吸収塔１上部の吸収液供給部２１と、被処理ガスＧが供給される吸収塔１内下部のガス供給部３１と、特定成分を吸収液Ｌに吸収された処理ガスＧ１が排出されるガス排出部３２と、特定成分を吸収した反応後吸収水Ｌ１が排出される塔下部の吸収液排出部２２と、吸収塔１内の各区画Ｓの気相部の圧力値から隣接する区画Ｓの圧力差ΔＰとして第１～第４圧力差ΔＰ１～ΔＰ４を測定する圧力差取得部４０とを備える。被処理ガスＧは、例えばボイラー燃焼後の排ガスなどであり、これに含まれる特定成分は、例えば二酸化炭素、二酸化硫黄などである。本実施形態では、特定成分を二酸化炭素として説明を行う。

【0036】

図１および図２Ａ～図２Ｃに示すように、各多孔板１０は、各多孔板１０を厚さ方向に貫通する第１～第３貫通孔１１ｈ～１３ｈ（１０ｈ）をそれぞれ有する。本実施形態では、各多孔板１０は、各貫通孔１０ｈの大きさが同一であり、各貫通孔１０ｈの数が第１多孔板１１、第２多孔板１２、第３多孔板１３の順に多くなるように設けられる。よって、各貫通孔１０ｈによる開孔面積は、第３多孔板１３、第２多孔板１２、第１多孔板１１の順に小さくなる。これにより、各多孔板１０における開孔率が、第３多孔板１３、第２多孔板１２、第１多孔板１１の順に小さくなる。ここで、開孔率とは、各多孔板１０における単位面積あたりの開孔面積である。

【0037】

なお、各多孔板１０は、各貫通孔１０ｈの大きさが異なることで、または、各貫通孔１０ｈの大きさおよび数が異なることで、第３多孔板１３、第２多孔板１２、第１多孔板１１の順に開孔面積が小さくなるように構成されてもよい。

【0038】

各多孔板１０は、吸収塔１内の空間を第１多孔板１１の上方の第１区画Ｓ１と、第１多孔板１１と第２多孔板１２との間の第２区画Ｓ２と、第２多孔板１２と第３多孔板１３との間の第３区画Ｓ３と、第３多孔板１３の下方の第４区画Ｓ４とに仕切る。

【0039】

吸収液供給部２１は、吸収塔１内の上部において、第１多孔板１１の上方に設けられ、吸収液Ｌを噴出して供給する複数の供給ノズル２１ｎを有する。複数の供給ノズル２１ｎは、吸収塔１内の下方に向けて吸収液Ｌを噴出して供給する。図示を省略するが、吸収液供給部２１は、バルブ機構などを有し、吸収液Ｌの供給量を調製可能なように構成される。

【0040】

吸収液Ｌは、吸収液供給部２１から第１区画Ｓ１に供給された後、第１多孔板１１の貫通孔１１ｈを通過して第２区画Ｓ２に滴下される。吸収液Ｌは、本実施形態では、特定成分（二酸化炭素）を吸収する吸収液Ｌの例として、アミン水溶液を用いる。アミン水溶液は低温状態で二酸化炭素を吸収し、加温により吸収した二酸化炭素を放散する性質がある。ここで特定成分が例えば硫黄酸化物のときには、吸収液Ｌは、水酸化マグネシウム、苛性ソーダ、海水などが用いられてもよい。

【0041】

第１区画Ｓ１では、第１多孔板１１上に吸収液Ｌが一定量貯留される。第１区画Ｓ１に貯留された吸収液Ｌの水位を第１水位Ｈ１と称する。以下、同様に、第２区画Ｓ２において第２多孔板上に貯留される吸収液Ｌの水位を第２水位Ｈ２、第３区画Ｓ３において第３多孔板上に貯留される吸収液Ｌの水位を第３水位Ｈ３と称する。以下、これらを総称して水位Ｈと称する。

【0042】

吸収液排出部２２は、吸収塔１内の下部において、第３多孔板１３の下方に設けられ、被処理ガスＧから特定成分を吸収した反応後吸収液Ｌ１を塔外に排出する。なお、図示を省略するが、ガス回収装置１００は、吸収塔１の他に、反応後吸収液Ｌ１を再生する再生塔を備えるように構成されてもよい。再生塔は、塔内で反応後吸収液Ｌ１を加温することで、反応後吸収液Ｌ１を特定成分（二酸化炭素）と吸収液Ｌ（アミン水溶液）とに分離する。これにより、吸収液Ｌは再生される。分離された二酸化炭素は別途回収または利用され、再生された吸収液Ｌは、冷却された後、再び吸収塔１の吸収液供給部２１に送られる。

【0043】

ガス供給部３１は、吸収塔１内の下部の側面において、第３多孔板１３の下方に設けられ、吸収塔１の外部から被処理ガスＧを吸収塔１内に供給する。すなわち、被処理ガスＧは、ガス供給部３１から第４区画Ｓ４に供給されて、吸収塔１内を上方の区画Ｓに向かって流れる。図示を省略するが、ガス供給部３１は、バルブ機構などを有し、被処理ガスＧの供給量を調製可能なように構成される。

【0044】

ガス供給部３１からの被処理ガスＧは、第４区画Ｓ４から第３多孔板１３を通過して第３区画Ｓ３に供給される。その際、被処理ガスＧは、第３多孔板１３の貫通孔１３ｈにおいて流路断面積が減少することで、第３多孔板１３を通過する前後で圧力損失が発生する。つまり、第３区画Ｓ３と第４区画Ｓ４との間には圧力差が発生する。

【0045】

以下、同様に、被処理ガスＧが第３区画Ｓ３から第２多孔板１２を通過して第２区画Ｓ２に供給される際、および第２区画Ｓ２から第１多孔板１１を通過して第１区画Ｓ１に供給される際に、第３区画Ｓ３と第２区画Ｓ２との間、および第２区画Ｓ２と第１区画Ｓ１との間には圧力差が発生する。

【0046】

圧力差取得部４０は、前記圧力差を取得する。具体的には、圧力差取得部４０は、第１～第４区画Ｓ１～Ｓ４における気相部分の圧力を測定する第１～第４圧力計Ｐ１～Ｐ４を有する。圧力差取得部４０は、第２圧力計Ｐ２の測定値から第１圧力計Ｐ１の測定値を差し引いて第１圧力差ΔＰ１を取得する。同様に、第３圧力計Ｐ３の測定値から第２圧力計Ｐ２の測定値を差し引いて第２圧力差ΔＰ２を取得し、第４圧力計Ｐ４の測定値から第３圧力計Ｐ３の測定値を差し引いて第３圧力差ΔＰ３を取得する。以下、これらを総称して圧力差ΔＰと称する。

【0047】

ガス排出部３２からは、各区画Ｓで吸収液Ｌにより特定成分を吸収された被処理ガスＧが、処理ガスＧ１として吸収塔１外に排出される。

【0048】

［水位が発生する要因について］
次に、図３を参照して、各水位Ｈが発生する要因について説明する。図３は、ガス回収装置１００の部分拡大縦断面図であり、例として第１水位Ｈ１に関係する因子を説明する図である。

【0049】

図３より、第１水位Ｈ１は、主に第１区画Ｓ１に供給される吸収液Ｌの流量が、供給された吸収液Ｌのうちの第１多孔板１１の貫通孔１１ｈを下方に滴下する吸収液Ｌ（以下、滴下吸収液Ｌｄ）の流量よりも大きいときに増加する。滴下吸収液Ｌｄの流量に影響する因子としては、主に第１貫通孔１１ｈの開孔面積と、滴下吸収液Ｌｄが第１貫通孔１１ｈを通過する速度である。

【0050】

滴下吸収液Ｌｄの通過速度は、第１多孔板１１の下方からの被処理ガスＧの流量が大きいほど小さくなる。すなわち、第１多孔板１１の下方から第１貫通孔１１ｈを通過して第１区画Ｓ１に供給される被処理ガスＧの流量が大きいほど、滴下吸収液Ｌｄの滴下が被処理ガスＧの供給により阻害され、滴下吸収液Ｌｄの通過速度は小さくなる。つまり、滴下吸収液Ｌｄの通過速度は、被処理ガスＧの流量の寄与度が大きい。被処理ガスＧの流量は、第１圧力差ΔＰ１の寄与度が大きい。したがって、滴下吸収液Ｌｄの通過速度は、第１圧力差ΔＰ１の寄与度が大きい。

【0051】

よって、第１貫通孔１１ｈの開孔面積が一定のとき、すなわち従来のガス回収装置９００では、第１水位Ｈ１は、第１圧力差ΔＰ１に拠って発生する。つまり、第１圧力差ΔＰ１が大きくなり、滴下吸収液Ｌｄの流量が、第１区画Ｓ１に供給される吸収液Ｌの流量よりも小さくなったときに、第１水位Ｈ１が発生する。

【0052】

ここで、図１０Ｂを参照して、従来のガス回収装置９００（図８参照）において、上記で説明したガス回収装置１００と同様に、各区画Ｓにおける前記圧力差ΔＰ（図８において図示省略）を取得した結果について説明する。図１０Ｂは、上記にて説明した、従来のガス回収装置９００における各水位Ｈの時間軸変化を示す図１０Ａに、さらに各圧力差ΔＰの時間軸変化を追加した図である。
である。

【0053】

図１０Ｂより、従来のガス回収装置１００では、圧力差ΔＰは、第１圧力差ΔＰ１、第２圧力差ΔＰ２、第３圧力差ΔＰ３の順に大きくなる。上記に説明したように、水位Ｈは、第１水位Ｈ１、第２水位Ｈ２、第３水位Ｈ３の順に大きくなる。すなわち、圧力差ΔＰと水位Ｈとは相関する。

【0054】

さらに、図１０Ｃを参照して、従来のガス回収装置９００（図８参照）の各区画Ｓにおける各水位Ｈと前記各圧力差ΔＰ（図８において図示省略）との関係について説明する。図１０Ｃは、従来のガス回収装置９００における水位Ｈと圧力差ΔＰとの関係を示す図である。

【0055】

図１０Ｃでは、吸収塔９において第１～第３多孔板９１～９３（９０）を用いた場合（図中の「全３段」）、第２および第３多孔板９２，９３を用いた場合（図中の「全２段」）および第３多孔板９３のみを用いた場合（図中の「全１段」）において、被処理ガスＧおよび吸収液Ｌの流量を種々の条件で変化させたときの、被処理ガスＧが各多孔板９０を通過する前後の圧力差ΔＰと、そのときの各水位Ｈとの関係を示した図である。

【0056】

図１０Ｃより、吸収塔９において多孔板１０の段数を変更した場合でも多孔板１０の段数に拠らず、また多孔板１０の位置に拠らず、圧力差ΔＰと水位Ｈとは高い相関関係にある。

【0057】

以上より、従来のガス回収装置９００において、上方の区画Ｓの水位Ｈ９を増加するためには、各区画Ｓにおける圧力差ΔＰを増大することが有効となる。

【0058】

次に、再び図１および図２Ａ～図２Ｃを参照して、上記に説明した第１の実施形態に係るガス回収装置１００の構成による作用について説明する。

【0059】

図１より、吸収塔１の上方から供給された吸収液Ｌが、各区画Ｓにおいて一定量貯留されて、各水位Ｈが発生することで、吸収塔１の下方から供給される被処理ガスＧが第３区画Ｓ３、第２区画Ｓ２、第１区画Ｓ１をこの順に通過して上段に供給される。被処理ガスＧは、各区画Ｓに貯留された吸収液Ｌ中を通過し、吸収液Ｌと被処理ガスＧとが気液接触して被処理ガスＧ中の特定成分が吸収液Ｌに吸収される。

【0060】

この際、各多孔板１０は、第３多孔板１３、第２多孔板１２、第１多孔板１１の順に各多孔板１０における開孔面積が小さくなるように構成されていることで、各多孔板１０の貫通孔１０ｈにおける滴下吸収液Ｌｄ（図３参照）の流量は、同一条件の下では上段の多孔板１０ほど小さくなる。これにより、上方の区画Ｓに貯留される吸収液Ｌの量を従来のガス回収装置９００の場合よりも大きくすることで、ガス回収装置１００は、水位Ｈが従来のガス回収装置９００における水位Ｈ９よりも高くなるように構成されることができる。

【0061】

また、各多孔板１０が上記のように構成されていることで、下方からの被処理ガスＧの上方への流路断面積が上段の多孔板１０ほど小さくなる。これにより、ガス回収装置１００は、上段の多孔板１０の通過前後における被処理ガスＧの圧力損失、すなわち圧力差ΔＰを、従来のガス回収装置９００の場合よりも大きくなるように構成されることができる。上記で説明したように、圧力差ΔＰと水位Ｈとは相関するため、ガス回収装置１００は、上方の区画Ｓの水位Ｈを従来のガス回収装置９００の水位Ｈ９よりも高くするように構成されることができる。

【0062】

また、ガス回収装置１００は、上記の各多孔板１０における開孔面積を調整して、各圧力差ΔＰのそれぞれが従来のガス回収装置９００における場合よりも大きくなるように構成されることで、各水位Ｈのそれぞれを従来のガス回収装置９００における水位Ｈ９のそれぞれよりも高く、すなわちガス回収装置１００における各水位Ｈの総和が従来の回収装置９００における各水位Ｈ９の総和よりも高くなるように構成されることができる。

【0063】

これらの結果として、ガス回収装置１００は、吸収塔１における吸収液Ｌと被処理ガスＧとの気液接触効率を向上できることで、吸収液Ｌにおける特定成分の吸収効率を向上できる。

【0064】

ここで、図４を参照して、各多孔板１０の開孔面積を変更したときの圧力差ΔＰと水位Ｈとの関係について説明する。

【0065】

図４では、開孔面積の開孔率がそれぞれ異なるＡ，Ｂ，Ｃの３種類の多孔板１０を用いて、かつ、吸収液Ｌおよび被処理ガスＧの流量を種々の水準に変更して、各水準における圧力差ΔＰと、そのときの水位Ｈとの関係を確認している。

【0066】

図４より、多孔板１０の開孔面積の開孔率を３種類の中で変更しているにもかかわらず、圧力差ΔＰと水位Ｈとは非常に高い相関関係にある。

【0067】

このことから、上記で説明した滴下吸水液Ｌｄ（図３参照）の流量に影響する因子のうち、他の因子より圧力差ΔＰの寄与度が非常に大きいことが言える。

【0068】

よって、ガス回収装置１００は、水位Ｈと相関のある圧力差ΔＰを取得する圧力差取得部４０が設けられていることで、各圧力差ΔＰに基づいて水位Ｈを求めることができる。これにより、ガス回収装置１００は、各圧力差ΔＰに基づいて多孔板１０における開孔面積の調整をすることで、吸収塔１内を目視せずに所望の水位Ｈを得ることができる。

【0069】

ここで、各区画Ｓの圧力差ΔＰは吸収塔１内への吸収液Ｌの供給量、吸収塔１内への被処理ガスＧの供給量にも依存するため、ガス回収装置１００は、取得した圧力差ΔＰに基づいて、吸収塔１内への吸収液Ｌの供給量、吸収塔１内への被処理ガスＧの供給量を調製するように構成されてもよい。これにより、ガス回収装置１００は、多孔板１０における開孔面積の他、吸収液Ｌの供給量、吸収塔１内への被処理ガスＧの供給量を調製して、これらの値を最適化できることで、所望の水位Ｈを得ることができる。

【0070】

また、ガス回収装置１００は、各区画Ｓにおける圧力差ΔＰが同等となるように、すなわち図１では、第１区画Ｓ１における圧力差ΔＰ１と第２区画Ｓ２にける圧力差ΔＰ２と第３区画Ｓ３における圧力差ΔＰ３とが同等となるように、各多孔板１０の開孔面積が決定されるように構成されてもよい。これにより、上方区画Ｓにおける水位Ｈの高さが下方区画Ｓの水位Ｈと同等となるように、すなわち図１では、第１区画Ｓ１における水位Ｈ１と第２区画Ｓ２のける水位Ｈ２と第３区画Ｓ３における水位Ｈ３とが同等となるように、多孔板１０の開孔面積が最適化されることで、ガス回収装置１００は、吸収液Ｌにおける特定成分の吸収効率を向上できる。

【0071】

さらに、ガス回収装置１００は、各区画Ｓにおける圧力差ΔＰの総和が最大となるように、各多孔板１０の開孔面積が決定されるように構成されてもよい。これにより、各区画Ｓにおける水位Ｈの高さの総和が最大となるように、多孔板１０の開孔面積が最適化されることで、ガス回収装置１００は、吸収液Ｌにおける特定成分の吸収効率を向上できる。

【0072】

〈第２の実施形態〉
次に、図５を参照して、本発明の第２の実施形態に係るガス回収装置２００について説明する。図５は、本発明の第２の実施形態に係るガス回収装置２００のブロック図である。図５では、吸収塔１の構成のうち第１区画Ｓ１の構成を部分的に示す。

【0073】

図５より、ガス回収装置２００は、上記にて説明した構成に加えて、第１多孔板１１の上部に設けられる第１可動多孔板１１Ｍと、第１可動多孔板１１Ｍを駆動する多孔板駆動部６０と、圧力差取得部４０からの第１圧力差ΔＰ１に基づいて多孔板駆動部６０を制御する制御部５０とを有する。

【0074】

第１可動多孔板１１Ｍは、第１多孔板１１と同様の大きさおよび数の貫通孔１１ｈを有し、第１多孔板１１の上部において、図示を省略する支持構造によって、水平方向に移動可能に支持される。

【0075】

多孔板駆動部６０は、同じく図示を省略するアクチュエータなどによって、第１可動多孔板１１Ｍを水平方向に駆動する。第１可動多孔板１１Ｍが水平方向に駆動されることによって、図中に仮想線で示すように、第１多孔板１１の貫通孔１１ｈと第１可動多孔板１１Ｍの貫通孔１１Ｍｈとが重なり合う面積が変化し、第１多孔板１１の貫通孔１１ｈが部分的に第１可動多孔板１１Ｍの貫通孔１１Ｍｈではない部分によって塞がれる。これにより、第１多孔板１１における開孔面積が減少する。すなわち、第１可動多孔板１１Ｍおよび多孔板駆動部６０は、開孔面積変更部として機能する。

【0076】

制御部５０は、圧力差取得部４０からの第１圧力差ΔＰ１に基づいて、第１可動多孔板１１Ｍを水平方向に駆動させる。

【0077】

次に、図６を参照して、制御部５０における処理内容の例について説明する。図６は、同ガス回収装置２００における制御部５０の処理内容の例を示すフローチャートである。

【0078】

図６より、制御部５０は、圧力差取得部４０から第１圧力差ΔＰ１を取得する（ステップＳ１１）。次に、制御部５０は、取得した圧力差ΔＰと参照圧力差ΔＰｒｅｆとを比較して、圧力差が参照圧力差ΔＰｒｅｆよりも小さいか確認する（ステップＳ１２）。ここで参照圧力差ΔＰｒｅｆは、第１区画Ｓ１における目標とする圧力差ΔＰであり、例えば圧力差取得部４０から第２区画Ｓ２の第２圧力差ΔＰ２（図１参照）を取得して、これを参照圧力差ΔＰｒｅｆとしてもよいし、事前に制御部５０の記憶部（図示省略）に記憶させておいた参照圧力差ΔＰｒｅｆであってもよい。制御部５０は、圧力差ΔＰが参照圧力差未満のときは（ステップＳ１２でＹｅｓ）、多孔板駆動部６０に第１可動多孔板１１Ｍを水平駆動させる（ステップＳ１３）。これにより、第１多孔板１１における開孔面積が減少することで、被処理ガスＧの圧力損失が増加し、第１圧力差ΔＰ１は増大する。その後、制御部５０は所定時間が経過したのち、圧力差取得部４０から第１圧力差ΔＰ１を再度取得して（ステップＳ１４）、処理を繰り返す。制御部５０は、第１圧力差ΔＰ１が参照圧力差ΔＰｒｅｆ以上となったときに（ステップＳ１２でＮｏ）、処理は終了する（ＥＮＤ）。

【0079】

以上の構成により、ガス回収装置２００は、第１多孔板１１における開孔面積を可変とするとともに、制御部５０によって目標とする参照圧力差ΔＰｒｅｆとなるように開孔面積を調整することができる。上記にて説明したように、圧力差ΔＰと水位Ｈとは高い相関関係にあるため、所望の圧力差ΔＰを参照圧力差ΔＰｒｅｆに設定することで水位Ｈを所望の高さに調整することができる。結果として、ガス回収装置２００は、上方の区画Ｓにおける吸収液Ｌと被処理ガスＧとの気液接触効率を向上できることで、吸収液Ｌにおける特定成分の吸収効率を向上できる。

【0080】

上記の説明では、開孔面積を可変とする多孔板１０として、第１多孔板１１を用いて説明したが、ガス回収装置２００は、第２多孔板１２または第３多孔板１３の開孔面積を可変とするように、構成されてもよいし、第１多孔板１１、第２多孔板１２、第３多孔板１３のうちの複数または全ての多孔板１０の開孔面積を可変とするように構成されてもよい。これにより、任意の多孔板１０を対象として、所望の水位Ｈに設定できることで、ガス回収装置１００は、吸収液Ｌにおける特性成分の吸収効率を向上することができる。

【0081】

なお、第１可動多孔板１１Ｍは、図７に示すように円周方向に回転するように構成されてもよい。図７は、ガス回収装置２００の変形例であるガス回収装置３００の横断面図である。

【0082】

図７の仮想線で示すように、ガス回収装置３００は、第１可動多孔板３１１Ｍが回転されることで、ガス回収装置２００と同様に、第１多孔板１１の貫通孔１１ｈと第１可動多孔板３１１Ｍの貫通孔３１１Ｍｈとが重なり合う面積が変化し、第１多孔板１１の貫通孔１１ｈが部分的に第１可動多孔板３１１Ｍの貫通孔３１１Ｍｈではない部分によって塞がれて、第１多孔板１１における開孔面積が減少する。よって、ガス回収装置３００は、第１多孔板１１の開孔面積を可変できることで、ガス回収装置２００と同様の作用効果を奏することができる。

【0083】

なお、多孔板１０における開孔面積を変更する手段は、ガス回収装置２００、３００で示した実施形態に限られず、貫通孔の大きさおよび／または貫通孔の数を可変とする種々の方法が適用される。

【0084】

以上、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明した。但し、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の厚み、長さ、個数、間隔等は、図面作成の都合上から実際とは異なる。また、上記の実施形態で示す各構成要素の材質、形状、寸法等は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の構成から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

【0085】

上記実施形態では、吸収塔１を例示したが、吸収液Ｌ１を再生する再生塔に吸収塔１と同様の多孔板１０を設けて吸収液Ｌ１を再生するようにしてもよい。この場合、再生塔の上部に供給する液体は特定ガス成分を吸収した吸収液Ｌ１であり、再生塔の下部に供給するガスは吸収液Ｌ１を加熱するための水蒸気等の高温ガスとなる。再生塔は、上記と同様の多孔板１０が設けられることで、吸収液Ｌ１と高温ガスとの気液接触効率が向上するため、吸収液Ｌ１を効率よく加熱でき、結果として、吸収液Ｌ１の再生効率を向上させることが可能となる。

【0086】

さらには高温ガスを冷却水で冷却する、または高温水をガスで冷却する冷却塔や、ガス中の浮遊固形物を除去して洗浄する洗浄塔などの、気液接触処理一般を行う気液接触塔を備えた気液接触装置において、上記と同様の多孔板１０を設けて気液接触処理するようにしてもよい。気液接触装置は、気液接触塔に上記と同様の多孔板１０が設けられることで気液接触効率を向上できるため、結果として、高温ガスの冷却効率、高温水の冷却効率、ガスの洗浄効率などの各気液接触処理の効率を向上させることが可能となる。

【符号の説明】

【0087】

１ 吸収塔
Ｇ 被処理ガス
Ｇ１ 処理ガス
Ｌ 吸収液
Ｌ１ 反応後吸収液
Ｈ 水位
Ｈ１～Ｈ３ 第１～第３水位
ΔＰ 圧力差
ΔＰ１～ΔＰ３ 第１～第３圧力差
Ｓ 区画
Ｓ１～Ｓ４ 第１～第４区画
１０ 多孔板
１１～１３ 第１～第３多孔板
１０ｈ，１１ｈ～１３ｈ 貫通孔
２１ 吸収液供給部
２２ 吸収液排出部
３１ ガス供給部
３２ ガス排出部
４０ 圧力差取得部
４１～４４ 第１～第４圧力計

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10A】

【図10B】

【図10C】