JPH08126836A - 液面調節機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成で、かつ液面の調節を短時間で行
うことができる液面調節機構を提供する。 【構成】 本液面調節機構は、容器に収容した液体の液
面を調節する液面調節機構であって、下部に容器内部と
連通する連通口７６を有し、連通口を介して流入出する
液体を下部に、その液体上に非溶解性の気体をそれぞれ
収容するようにした気体溜め部６０と、容器内の液面を
検出する液面計６２と、気体を気体溜め部に圧入する流
入手段６４、６６、６８と、気体を気体溜め部から外部
に流出させる流出手段７０、７２と、液面計の検出値に
基づいて流入手段と流出手段とを制御する制御手段７４
とを備えている。気体溜め部に気体を流入又は流出させ
て気体溜め部の下部の液面を下降又は上昇させ、それに
よって容器内の液面を昇降させる。この際、液面計の検
出値に基づいて、容器内の液面が設定した液面位置に到
達するように制御装置により気体溜め部に流入又は流出
する気体の流入又は流出量を調節する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、容器に収容された液体
の液面、特に大型容器に収容された液体の液面、例えば
直径１０ｍから５０ｍの大型容器に収容された液体の液
面を調節する液面調節機構に関し、更に詳細には、簡単
な経済的な構成を有し、しかも短時間で液面の調節を行
うことができる液面調節機構、特にジェットバブリング
反応槽の液面を調節するのに適した液面調節機構に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】化学工場或いは石油化学工場を始めとす
る工場では、種々の液体を容器に収容しており、様々な
理由から、容器に収容した液体の液面の設定位置を変
え、短時間でその位置に液面を調節することがしばしば
必要になる。このような急速液面調節の必要性をジェッ
トバブリング反応槽を例にして説明する。ジェットバブ
リング反応槽（以下、簡単に反応槽と略称する）は、排
ガス中に含まれるSO₂ 、HF、Hcl 、NH₃ 、ダスト等の環
境汚染物質を除去する排ガス処理装置に使用される、コ
ンパクトで運転費の低い反応槽である。

【０００３】反応槽１２は、図４に示すように、竪型容
器であって、容器下部の吸収液収容部１４と、吸収液収
容部１４上に設けられ、亜硫酸ガスを含む排ガスを反応
槽内に導入する排ガス入口室１６と、排ガス入口室１６
から吸収液に排ガスを導入する排ガス分散管２０と、排
ガス入口室１６上に設けられ、処理された排ガスを系外
に排出する排ガス出口室２２とを備えている。排ガス分
散管２０は、上端が排ガス入口室１６の下隔壁に連結さ
れ、下部が吸収液中に浸漬するようにほぼ垂直に配設さ
れ、かつ下部に多数の貫通孔１８を有する。排ガス出口
室２２は、排ガス入口室１６を貫通する連通管２４を介
して吸収液液面上の空間と連通している。吸収液収容部
１４には、SO₂ 固定剤、例えば石灰石を溶解又は懸濁し
た吸収液が収容されている。

【０００４】SO₂ を含む排ガスは、排ガス源から排ガス
導入ダクト２６を経て排ガス入口室１４に送入され、更
に、排ガス分散管２０により吸収液収容部１４に収容さ
れた吸収液の液面下に導入され、貫通孔１８からジェッ
ト状に噴出して吸収液中にバブリングしながら泡出す
る。これにより所謂ジェットバブリング層Ａが液面下に
生成される。続いて、排ガスは、吸収液から上昇し、連
通管２４を経由して排ガス出口室２２に入り、更に排出
ダクト２８から系外に排出される。排ガス中のSO₂ は、
吸収液中でSO₂ 固定剤と反応して亜硫酸塩になると同時
に、反応槽の底部に配置した酸素含有ガス導入管３０か
ら吹き込まれた酸素含有ガス、例えば空気により酸化さ
れて硫酸塩となり、更に水和して晶析する。晶析した硫
酸塩、例えば石膏を濃厚に含有する吸収液は、図示しな
いが、吸収液排出管を介してポンプにより遠心分離器に
送られ、石膏が分離される。尚、図４中、３２は吸収液
を攪拌するための攪拌翼であり、３４は透視型液面計で
ある。

【０００５】ところで、反応槽の脱硫率は、吸収液のＰ
Ｈ、排ガス流量等の他の条件が一定である限り、図５に
示すように、排ガス分散管の浸液深に依存している。こ
こで、排ガス分散管の浸液深ＬＳとは、排ガスを通して
いない時には図６（ａ）に示すように排ガス分散管２０
の下部に設けられた貫通孔１８の上端から吸収液液面ま
での距離で表示され、排ガスを通している時には図６
（ｂ）に示すように透視型液面計３４の液面と貫通孔の
上端との距離で表示される。図６（ａ）及び（ｂ）は、
それぞれ図４の″Ｂ″の拡大図である。従来は、脱硫率
を一定の値に維持するために、浸液深を一定、従って、
吸収液の液面を一定の位置に制御していた。

【０００６】しかし、浸液深を一定にして脱硫率を一定
に維持する反応槽の運転では、反応槽入口での排ガス中
のSO₂ 濃度が小さい場合、反応槽出口での排ガス中のSO
₂ 濃度は許容値より遙に低い非常に小さな値となる。逆
に、反応槽入口での排ガス中のSO₂ 濃度が大きい場合、
反応槽出口での排ガス中のSO₂ 濃度は許容値より高い値
となる恐れがある。これでは、反応槽入口でのSO₂ 濃度
が高いときには、環境問題を引き起こすことになり、ま
た反応槽入口でのSO₂ 濃度が低いときには、公害防止経
済上で不経済になる。

【０００７】そこで、排ガスの入口SO₂ 濃度の変動に応
じて脱硫率を変動させ、出口SO₂ 濃度を一定にすること
が要望されている。脱硫率を変化させるには、図５から
判るように、排ガスの入口SO₂ 濃度の変動に応じて浸液
深、従って液面の位置を変化させることが必要である。
即ち、入口SO₂ ガス濃度が低いときには、浸液深を浅く
して、従って液面を低くして脱硫率を小さくし、入口SO
₂ ガス濃度が高いときには、浸液深を深くして、従って
液面を高くして脱硫率を大きくする。しかも、排ガス中
のSO₂ 濃度の変動に応じて短時間で浸液深、即ち液面の
位置を調節する必要がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、反応槽１２
は、吸収液の供給／排出機構として、基本的には、図７
に示すように、吸収液貯槽４０、供給ポンプ４２、排出
ポンプ４４、液面計４６、制御装置４８、流量制御弁５
０、５２を備え、それにより反応槽１２内の液面の位置
を制御すると共に、反応槽１２の廃吸収液を排出し、そ
れに代わる新しい吸収液を吸収液貯槽４０から供給して
いる。上述のように反応槽１２の液面を調節する必要が
ある場合、従来の液面調節機構は、液面を上げる場合に
は、制御装置４８と流量調節弁５０、５２の協動によ
り、反応槽１２に送入する吸収液の流量を増加させると
共に反応槽１２から流出させる吸収液の流量を減少させ
る操作を行う。また、液面を下げる場合には、その逆の
操作が行われる。

【０００９】例えば、図６に示す例で、反応槽１２の直
径が４０ｍとすると、液面の位置を現在の位置から１０
cmだけ上、又は下に設定し、１分間で液面を調節する必
要のある場合には、約１３０ｍ³ ／min の流速で吸収液
を流入させたり、流出させたりする必要がある。このた
めには、反応槽１２以外に１３０ｍ³ 以上の吸収液を貯
蔵しておく大型の吸収液貯槽４０と、吸収液を１３０ｍ
³ ／min の流量で移送する大型の供給及び排出ポンプを
必要と、ポンプの容量が液面調節に要する時間を決定す
る。或いは、別法として１３０ｍ³ 以上の吸収液を貯蔵
しておく容器を反応槽より高い位置に設置し、重力で流
下させる手段もある。

【００１０】しかし、上述した従来のいずれの液面調節
機構も、大きな設備と敷地を必要とし、設備コストが嵩
んで、経済的に負担となる。そこで、本発明の目的は、
簡単な構成で、かつ液面の調節を短時間で行うことがで
きる液面調節機構を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る液面調節機構は、容器に収容した液体
の液面位置を調節する機構であって、容器内部との連通
口を下部に有し、連通口を介して流入出する液体及びそ
の液体上に非溶解性の気体をそれぞれ収容するようにし
た気体溜め部と、気体を気体溜め部に流入させる流入手
段と、気体を気体溜め部から外部に流出させる流出手段
とを備え、気体溜め部に気体を流入又は流出させて気体
溜め部内の液面を下降又は上昇させ、それによって容器
内の液面を昇降するようにしたことを特徴としている。
本発明で使用する気体は、非溶解性である限り特に制約
はなく、空気、或いは上述のジェットバブリング反応槽
の場合には排ガスを使用できる。また、流入手段は、例
えば気体ボンベとそれに接続された管で構成しても良
く、また圧縮機とそれに接続された管で構成しても良
い。

【００１２】本発明の望ましい実施態様は、更に、容器
内の液体の液面を検出する液面計と、液面計の検出値に
基づいて流入手段と流出手段とを制御する制御手段とを
備え、液面計の検出値に基づいて、容器内の液面が設定
した液面位置に到達するように、気体溜め部に流入又は
流出する気体の流入量又は流出量を制御手段により調節
するようにしたことを特徴としている。

【００１３】本発明に係る液面調節機構は、ジェットバ
ブリング反応槽内の吸収液の液面調節機構として好適に
適用でき、その際、気体溜め部は、ジェットバブリング
反応槽の周壁に沿ってその外側に設けられ、かつ反応槽
周壁と、一方の周縁で反応槽周壁に連結された天板と、
天板の他方の周縁から垂下する側壁と、側壁の下縁と反
応槽周壁とを連結する底板とで形成された環状容器の全
部により、又はその環状の容器を一部形成すると共にそ
の対向する両端面を閉止して構成され、連通口は、天板
と底板との間の反応槽周壁に設けられ、かつ気体を流入
させる流入口と流出させる流出口とが天板に設けてある
ことを特徴している。

【００１４】また、ジェットバブリング反応槽内の吸収
液の液面調節機構として好適に適用できる本発明に係る
別の液面調節機構では、気体溜め部は、ジェットバブリ
ング反応槽の周壁に沿ってその内側に設けられ、かつ反
応槽周壁と、一方の周縁が反応槽周壁に連結された天板
と、天板の他方の周縁から垂下する側壁とで形成された
上側が閉の環状体の全部により、又はその環状体を一部
形成すると共にその対向する両端面を閉止して形成さ
れ、連通口として、側壁の下縁と反応槽周壁との開口部
が機能し、気体を流入させる流入口と流出させる流出口
とが天板に設けてあることを特徴としている。

【００１５】

【作用】図１は本発明に係る液面調節機構の動作原理を
示す概略フローシートである。本発明に係る液面調節機
構は、容器状の気体溜め部６０と、容器Ｃ内の液体の液
面を検出する液面計６２と、自動制御弁６４を有する流
入管６６と、それに接続された気体ボンベ６８とからな
る流入手段と、自動制御弁７０を有する流出管７２から
なる流出手段と、液面計６２の検出値に基づいて流入手
段と流出手段とを制御する制御装置７４とを備えてい
る。気体溜め部６０の下部と容器Ｃとは、連通管７６に
より連通しており、それによって液体が相互に移送され
る。尚、制御装置７４を設けずに手動（マニュアル）に
て操作することもできる。

【００１６】図１（ｂ）に示すように、容器Ｃの液面の
最低位置を仮にレベル１とし、それに対応する気体溜め
部６０内の液面をレベル１とする。この際、容器Ｃのレ
ベル１は、気体溜め部６０のレベル１と同じ高さか、ま
た高い位置になるようにする。容器Ｃ内の液面をレベル
２に上昇させたい場合には、制御装置７４において液面
の設定値をレベル２に設定し、次いで自動制御弁６４を
開放して気体ボンベ６８から気体を気体溜め部６０に導
入する。これにより、気体溜め部６０内の液体の一部
は、連通管７６を通って容器Ｃに移送される。液面計６
２の検出値は、常時、制御装置２８に入力され、その検
出値がレベル２に到達した時点で、自動制御弁６４は閉
止され、また気体溜め部６０の液面は低下してレベル２
に到達している。レベル１又はレベル２からレベル３に
上昇させたい場合にも、上述した方法と同様に操作す
る。

【００１７】逆に、容器Ｃ内の液面をレベル３からレベ
ル２又はレベル１に下降させたい場合には、制御装置７
４において液面の設定値をレベル２又はレベル１に設定
し、次いで自動制御弁７０を開放して気体溜め部６０内
の気体を外部に放出する。これにより、容器Ｃ内の液体
の一部は、連通管７６を通って気体溜め部６０に移送さ
れる。液面計６２の検出値がレベル２又はレベル１に到
達した時点で、自動制御弁７０は閉止され、気体溜め部
６０の液面は、図１（ｂ）に示すように、低下してレベ
ル２又はレベル１に到達している。尚、この場合、液体
は主として容器Ｃの液面と気体溜め部６０の液面との高
低差によって移送される。

【００１８】このように、気体を気体溜め部６０に導入
することにより、その気体の圧力で気体溜め部６０の液
体を容器Ｃに移送し、また液面の高低差により容器Ｃの
液体を気体溜め部６０に移送し、容器Ｃの液面を設定位
置に調節している。しかも、液体を気体溜め部６０から
容器Ｃに移送するのに要する気体圧力は、容器Ｃの液面
と気体溜め部６０の液面との高低差に等しい比較的小さ
な圧力である。従って、従来の液面調節機構のように、
ポンプ等で貯槽から液体を移送する必要がなく、大流量
で流入出させるのに適した気体を利用して液体を移送し
ているので、ポンプ等の容量に依存することなく、気体
の圧力、連通口の寸法等を考慮することにより液面調節
に要する時間を短く定めることができる。また、気体の
圧力又は液面の高低差で液体を移送するので、簡単な機
構で液面を調節することができる。また、設定した液面
位置に液面を到達させた後は、その位置に液面を維持す
るように制御装置に制御させることもできる。

【００１９】

【実施例】以下、添付図面を参照し、実施例に基づいて
本発明をより詳細に説明する。実施例１ 図２（ａ）は本発明に係る液面調節機構をジェットバブ
リング反応槽に適用した例を示す概略フローシート、及
び図２（ｂ）は図２（ａ）の矢視Ｘ−Ｘでの気体溜め部
の平面図であって、両図とも本発明に直接関係しない攪
拌翼等を除外している。尚、図２及び図３に示した部品
のうち図１に示したものと同じものには同じ符号を付
す。本実施例の液面調節機構は、図４に示した反応槽１
２の構成に加えて、気体溜め部６０と、容器内の液体の
液面を検出する液面計６２と、自動制御弁６４を有する
流入管６６及びそれに接続された気体ボンペ６８とから
なる気体流入手段と、自動制御弁７０を有する流出管７
２からなる流出手段と、液面計６２の検出値に基づいて
流入手段と流出手段とを制御する制御装置７４とを備え
ている。

【００２０】気体溜め部６０は、図２（ｂ）に示すよう
に、反応槽１２の外側で周壁７８の周りに一周して形成
されており、一方の周縁で周壁７８と連結している環状
の天板８０と、天板８０の他方の周縁から垂下する筒状
の側壁８２と、側壁８２の下端と周壁７８とを連結する
底板８４とから構成されている。周壁７８と底板８４と
を連結した連結部上方には、環状の開口部が、連通口７
６として設けられ、気体溜め部６０と容器Ｃの内部とを
連通している。本実施例において、反応槽１２の直径４
０ｍ、液面の差（図２で反応槽１２のレベル１とレベル
３との差）を２０cmとすると、天板８０の幅を２ｍとし
た場合、側壁８２の高さは、約２ｍ程度で良く、反応槽
１２の液面と気体溜め部６０の液面の差（レベル１とレ
ベル３′との差）は９５cm程度となる。よって、その液
面を上昇させるのに必要な圧力は、水柱で１１５cm程度
となる。

【００２１】本実施例の液面調節機構の動作原理及び効
果は図１に示した液面調節機構と同じで、更に、本実施
例の場合、気体溜め部６０の側壁８２に対向する壁とし
て反応槽１２の周壁７８が使用されているので、それだ
け経済的である。尚、本実施例では、気体溜め部６０
は、反応槽１２の外周に沿って一周する形で形成されて
いるが、外周の一部にのみ設けてもよい。また、気体ボ
ンベ６８に変えて、空気又は排ガスを圧縮機で送入して
も良く、圧力のある排ガスの場合には圧縮機による圧縮
も必要ではない。更に、反応槽１２の入口での排ガスの
SO₂濃度の測定値に基づき図５のような関係に従って反
応槽１２内の吸収液の液面を自動的に設定するようにす
ることもできる。

【００２２】実施例２ 図３はジェットバブリング反応槽（以下、簡単に反応槽
と略称する）に本発明に係る別の液面調節機構を適用し
た実施例２の気体溜め部の構成を示した概略図である。
本実施例の液面調節機構の気体溜め部６０は、図３に示
すように反応槽１２の内部で周壁７８の周りに一周して
形成されていて、一方の周縁で周壁７８と連結している
環状の天板９０と、天板９０の他方の周縁から垂下する
筒状の側壁９２とから構成されている。側壁９２の下縁
と周壁７８との間の環状の開口部は、気体溜め部６０と
容器Ｃの内部とを連通するための連通口７６として機能
する。本実施例の液面調節機構の動作原理及び効果は図
１に示した液面調節機構と同じで、更に、本実施例の場
合、気体溜め部６０の側壁９２に対向する壁として反応
槽１２の周壁７８が使用されているので、それだけ経済
的である。尚、本実施例では、気体溜め部６０は、反応
槽１２の内周に沿って一周する形で形成されているが、
内周の一部にのみ設けてもよい。また、実施例１同様
に、気体ボンベ６８に変えて、空気又は排ガスを圧縮機
で送入しても良く、圧力のある排ガスの場合には圧縮機
による圧縮も必要ではない。更に、反応槽１２の入口で
の排ガスのSO₂ 濃度の測定値に基づき図５のような関係
に従って反応槽１２内の吸収液の液面を自動的に設定す
るようにすることもできる。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、気体を気体溜め部に流
入又は流出させて気体溜め部の液面を下降又は上昇さ
せ、それによって容器内の液面を昇降するようにしたこ
とにより、従来の液面調節機構のように、貯槽からポン
プ等で液体を移送する必要がなく、気体の圧力で液体を
移送するので、簡単な機構でしかも短時間で液面を調節
することができる。更に、容器内の液体の液面を検出す
る液面計と、液面計の検出値に基づいて流入手段と流出
手段とを制御する制御手段とを備え、液面計の検出値に
基づいて、容器内の液面が設定した液面位置に到達する
ように制御手段により気体溜め部に流入又は流出する気
体の流入又は流出量を調節することにより、更に液面調
節を自動的にかつ急速に行うことができる。また、気体
溜め部を容器の周壁に沿って形成することにより、経済
的な液面調節機構を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ本発明に係
る液面調節機構の動作原理を説明する概略フローシート
である。

【図２】図２（ａ）は本発明に係る液面調節機構をジェ
ットバブリング反応槽に適用した例を示す概略フローシ
ート、図２（ｂ）は図２（ａ）の矢視Ｘ−Ｘでの気体溜
め部の平面図である。

【図３】本発明に係る別の液面調節機構をジェットバブ
リング反応槽に適用した例を示す概略図である。

【図４】ジェットバブリング反応槽の構成を示す概略図
である。

【図５】浸液深と脱硫率との関係を示すグラフである。

【図６】図６（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ浸液深を説
明する図である。

【図７】ジェットバブリング反応槽に吸収液を供給し、
又は排出する機構の概略フローシートである。

【符号の説明】

１２ ジェットバブリング反応槽 １４ 吸収液収容部 １６ 排ガス入口室 １８ 貫通孔 ２０ 排ガス分散管 ２２ 排ガス出口室 ２４ 連通管 ２６ 排ガス導入ダクト ２８ 排出ダクト ３０ 酸素含有ガス導入管 ３２ 攪拌翼 ３４ 透視型液面計 ４０ 吸収液貯槽 ４２ 供給ポンプ ４４ 排出ポンプ ４６ 液面計 ４８ 制御装置 ５０、５２ 流量制御弁 ６０ 気体溜め部 ６２ 液面計 ６４、７０ 自動制御弁 ６６ 流入管 ６８ 気体ボンベ ７０ 自動制御弁 ７２ 流出管 ７４ 制御装置 ７６ 連通管 ７８ ジェットバブリング反応槽の周壁 ８０、９０ 天板 ８２、９２ 側壁 ８４ 底板

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｇ０５Ｄ 9/12 Ａ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 容器に収容した液体の液面位置を調節す
   る機構であって、 容器内部との連通口を下部に有し、連通口を介して流入
   出する液体及びその液体上に非溶解性の気体をそれぞれ
   収容するようにした気体溜め部と、 気体を気体溜め部に流入させる流入手段と、 気体を気体溜め部から外部に流出させる流出手段とを備
   え、 気体溜め部に気体を流入又は流出させて気体溜め部内の
   液面を下降又は上昇させ、それによって容器内の液面を
   昇降するようにしたことを特徴とする液面調節機構。
2. 【請求項２】 更に、容器内の液体の液面を検出する液
   面計と、液面計の検出値に基づいて流入手段と流出手段
   とを制御する制御手段とを備え、 液面計の検出値に基づいて、容器内の液面が設定した液
   面位置に到達するように、気体溜め部に流入又は流出す
   る気体の流入量又は流出量を制御手段により調節するよ
   うにしたことを特徴とする請求項１に記載の液面調節機
   構。
3. 【請求項３】 前記容器は、ジェットバブリング反応槽
   であって、 気体溜め部は、ジェットバブリング反応槽の周壁に沿っ
   てその外側に設けられ、かつ反応槽周壁と、一方の周縁
   で反応槽周壁に連結された天板と、天板の他方の周縁か
   ら垂下する側壁と、側壁の下縁と反応槽周壁とを連結す
   る底板とで形成された環状容器の全部により、又はその
   環状容器を一部形成すると共にその対向する両端面を閉
   止して構成され、連通口は、天板と底板との間の反応槽
   周壁に設けられ、かつ気体を流入させる流入口と流出さ
   せる流出口とが天板に設けてあることを特徴とする請求
   項１又は２に記載の液面調節機構。
4. 【請求項４】 前記容器は、ジェットバブリング反応槽
   であって、 気体溜め部は、ジェットバブリング反応槽の周壁に沿っ
   てその内側に設けられ、かつ反応槽周壁と、一方の周縁
   が反応槽周壁に連結された天板と、天板の他方の周縁か
   ら垂下する側壁とで形成された上側が閉の環状体の全部
   により、又はその環状体を一部形成すると共にその対向
   する両端面を閉止して構成され、連通口として、側壁の
   下縁と反応槽周壁との開口部が機能し、気体を流入させ
   る流入口と流出させる流出口とが天板に設けてあること
   を特徴とする請求項１又は２に記載の液面調節機構。