スプレー塔による酸性排ガスの回収に関する基礎的研究

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スプレー塔による酸性排出ガスの回収に関する基礎研究として、二酸化炭素-空気の混合ガス中を自由落下する水および水酸化ナトリウム水溶液の単一液滴による二酸化炭素の吸収に関して理論および実験的立場から検討を行った.まず、水滴による二酸化炭素の物理吸収実験は、液滴径、落下距離および二酸化炭素濃度を変えて行った。実測値は、二酸化炭素濃度の異なる実験条件に関わらず固体球浸透モデルの解析解と良好に一致した。これより、水滴による二酸化炭素の吸収の場合、移動抵抗は液側支配であることが得られた。水酸化ナトリウム溶液中への二酸化炭素の反応吸収の場合、反応は非瞬間不可逆2次反応、物質移動抵抗は液側支配として、反応項を含む非定常拡散方程式をクランク-ニコルソン法による有限差分法により数値解析を行い、反応係数に対する吸収液濃度の影響について理論的立場から検討を行った。これとは別に、二酸化炭素-空気混合ガス中を自由落下する水酸化ナトリウム水溶液の単一液滴による吸収実験を、炭酸ガス濃度、落下距離および水酸化ナトリウム水溶液の初期濃度を変えて行った。その結果、二酸化炭素の吸収量は、落下距離および吸収液の初期濃度が増加するにともない増加し、二酸化炭素濃度が減少するにともない減少する結果を得た。さらに、前述に数値計算の結果と実測値との比較を行ったところ両者は良好に一致した。以上の結果をもとに、二酸化炭素-空気混合ガス中を自由落下する単一液滴の物理吸収および化学吸収に関するシミュレーションを行い実測値と比較したところ、両者は良好に一致した。