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（４００ページ） 進呈
温暖化防止ＣＣＳコールド法
mirax2@nifty.com
「不規則充填物の時代は終わりました。」
樹脂製規則充填物「ミラックス」はロゼットなどの高性能不規則充填物に比較して、性能、圧損ともに優れ、理想の充填物ですので、必ずご満足いただけるものと確信しています。
（このことは複数の客先パイロット塔による比較実験より既に実証済です。）
何故これまで、ガス吸収（放散）に規則充填物が使われてこなかったのでしょうか？
冷水塔などは薄層であり、荷重が掛りませんので、糊付け構造の
弱い規則充填物でも問題を起こしません。
所がガス吸収（放散）では充填高が３ｍから１０ｍと高く、従来品ではすぐに座屈を起こします。
ミラックスは溶接構造ですから、５トンの象が１ｍ2に乗った荷重にも耐えられます。
「不規則充填物の時代は終わりました。」
樹脂製規則充填物「ミラックス」はロゼットなどの高性能不規則充填物に比較して、性能、圧損ともに優れ、理想の充填物ですので、必ずご満足いただけるものと確信しています。
（このことは複数の客先パイロット塔による比較実験より既に実証済です。）
何故これまで、ガス吸収（放散）に規則充填物が使われてこなかったのでしょうか？
冷水塔などは薄層であり、荷重が掛りませんので、糊付け構造の
弱い規則充填物でも問題を起こしません。
所がガス吸収（放散）では充填高が３ｍから１０ｍと高く、従来品ではすぐに座屈を起こします。
ミラックスは溶接構造ですから、５トンの象が１ｍ2に乗った荷重にも耐えられます。
填物便覧OndaekiSample2 ↓
充填物便覧 恩田モデルガス側物質移動係数 充填物ミラックス
Mirax
充填物便覧
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電話お問い合わせ 第一実業株式会社 プロジェクト機器部 電話 03-6370-8636
●営業担当 相原 080-9020-4503 担当女性 青砥
樹脂規則充填物ミラックス 
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充填物便覧（しおり付PDF文書、373ページ）サンプル
§４ 恩田モデルによるガス側物質移動係数の算出(Gas-phase Onda model)
4-1）基本式(Basic equations)
◇一般式(General equations)
4-2）恩田モデル2) (Onda model Gas)
4-2-1）濡れ面積（aW）計算式(Equations of wetted
area)
○液側物質移動係数（kL）計算式(Equation of
Liq phase mass transfer rate)
○ガス側物質移動係数（kG）計算式(Equation of Gas phase mass transfer rate)
4-2-2）抵抗の和の式の補足(Equation of sum of resistances)
4-2-3）ガス側拡散係数：藤田の式３)(Gas diffusion
coefficient by Fujita)
4-3）ミラックス327のSO2吸収実験と恩田モデル(Onda model for SO2 absorption)
4-3-1）SO2の空気中におけるガス拡散係数(Gas diffusion
coeffi. of SO2 in Air)
4-3-2）ＳＯ２吸収実測値と恩田の式 (Onda model and SO2 absorption)
4-4）ガス吸収と圧力損失データ(Pressure drop data)
4-5応用問題(Example)
◇ SO2のへンリー定数(SO2 Henry's const)
〔例題1〕ＮａＯＨによるＳＯ２吸収 （β＝∞）(Ex.1)
〔例題2〕Ｍｇ（ＯＨ）２によるＳＯ２吸収（β＝６）(Ex.2)
〔例題3〕水によるＳＯ２吸収（物理吸収）（β＝１）(Ex.3)
〔例題4〕水によるアンモニア吸収（物理吸収）（β＝１）(Ex.4)
4-6）4章のおわりに(Summery of chapter4)
4-7）恩田モデルソフト
§４ 恩田モデルによるガス側物質移動係数の算出 TOPに戻る
恩田モデルはむしろ欧州など海外で、物質移動計算ソフトに組み込まれている。
物質移動モデルは蒸留などの等圧操作とガス吸収などの等温操作があるが、例えばビレーシュルテスモデルは蒸留（等圧操作）には適しているが、ガス吸収／放散には恩田モデルの方が実測値に良く合う。
本章では有機排水除去に恩田モデルの液側容量係数kLaの応用であるガス放散について説明を行った。本稿ではkLaと対をなすガス側容量係数kGaの恩田モデルを紹介し、液側、ガス側の両式を合わせ、特に脱硫(SO2吸収)に着目してHTUOG（HOGと略する）、充填高の計算を行う。恩田モデルの中で物性値は文献値などから求められるが、充填塔固有の値、atDpは実験で求めるしか方法がない。樹脂性規則充填物、ミラックスではkLaについては酸素放散実験、（O2―N2－H２O系）またkGaについては亜硫酸ガスの吸収実験（SO2―空気－NaOHaqsol系）を行っているため、atDpについて液側、ガス側から夫々求めることができる。従って液側支配、ガス側支配あるいは中間支配の系のHTUを恩田モデルから計算できる。さらに反応係数βを付加すれば化学吸収のHTUを計算で求めることができる。
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恩田モデルとは(9)式（kL）、(10)式（kG）、(11)式（a）をワンセットとする式群の総称である。充填物の表面積には幾何学的表面積（at）、有効面積（a）、濡れ面積（aW）の3種類がある。恩田モデルでは濡れ面積を求める。
容量係数（kGa、kLa）のaは有効面積であるが、恩田モデルではa=
aWとみなして（kG aW、kL aW）容量係数とする。
一方atDpは幾何学的表面積（at）と充填物相当径（Dp）の積であるが、実際には実験値と恩田モデルを調整するための補正係数の働きも兼ねており「必ずしもa=
aWではない」ことなどのしわ寄せをatDpで補なっている。従って本来同一であるべき、吸収実験から求められたatDpと放散吸実験から求められたatDpとは一致しないが、それで構わない。
因みにミラックス327のガス側から求めたatDpは3.4、液側から求めたatDpは5.8であった。（ミラックス327のatは125㎡/?であるからからDpは27ｍｍ～46ｍｍと逆算され、ラシヒリングの１インチ(25mm)(at=180㎡/?)～２インチ(50mm)(at=90㎡/?)相当となる）
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 誤った濡れ面積の式→ |
|
訂正
恩田モデルＷｅ数の訂正。μＬはatの間違いでした。（２０１０年２月）
正しい濡れ面積の式→ |
 |
 |
  → |
但し伝熱のアナロジーから類推して「液側抵抗が大きいことは液境膜が厚いことだ」などと誤解を生じ易いが、物質移動の抵抗を決定するのは境膜の厚みではなく、ｍ値（へンリー定数）の大きさであり、溶解しにくいガスでは液側抵抗が大きくなり、液側支配となる。またSO2の苛性ソーダによる吸収などは瞬時反応であり、βが無限大となり、(2)式より抵抗はガス側のみとなる。SO2の水酸化マグネシウムによる吸収は瞬時反応ではないため、ガス側にも液側にも両側に抵抗が存在する。本稿でβを用いた各脱硫方式を例題形式で比較検討する。
image6.jpg,image7.jpg
ミラックス327は苛性ソーダ水溶液による亜硫酸ガスの吸収実験が行われており、脱硫の基礎データとしてもそのまま応用できる。本稿ではミラックス327に関して、恩田モデルを用いて実験データの再現を行う。物性の中でもガス側拡散係数はデータが入手困難であるから、藤田の式で拡散係数を求め、次に充填物固有値であるatDpを求める。
SO2吸収実験からatDpを求め、ガス側恩田モデルを用いてSO2のHOGを再現する。（図３、図４）atDp値はある幅の中で設定されるものであるが、atDp＝3.4とすると液量の少ない範囲ではHTUは実験値よりも大きく出るが、安全サイドである。
ミラックス３２７の圧力損失を図５にフラッディングチャートを図5-2に示す。
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〔例題1〕ＮａＯＨによるＳＯ２吸収 （β＝∞）
Ｌ＝20m3/m2hr、ガス速度u=2m/secで脱硫率99％の充填高を計算する。
ρＧ＝1.2kg/ｍ3 Ｇ＝8640Kg/m2・hr
図３からHTU=０．４２ｍ
(2)式にβ＝∞を代入すると、液側抵抗＝0％、ガス側抵抗＝100％であることが分かる。
(7)式において分圧ゼロ（ｙ1*＝0、ｙ２*＝0）であり、次のように簡略化される。
NOG=ln（ｙ１／ｙ２）＝ｌｎ（１００／１）＝４．６ (7)
Ｚ＝ＨＯＧ×ＮＯＧ＝０．４２×４．６＝２ｍ
なお別データからΔＰ＝７ｍｍＨ２Ｏ／ｍ
ΣΔＰ＝１４ｍｍＨ２Ｏ（１３７Ｐａ）
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図５-２ フラッディングチャート
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〔例題2〕Ｍｇ（ＯＨ）２によるＳＯ２吸収（β＝６）
水酸化マグネシウムはＳＯ２と反応し、さらに酸化されて硫酸マグネシウムになる。MgSO4は水への溶解度が大きく、カルシウムによる脱硫が石膏（CaSO4）になるのと比べて、副産物が出ないという利点がある。瞬時反応ではないため、苛性ソーダが瞬時反応（β＝∞）と比較するとHTU値が大きくなる。
〔例題3〕水によるＳＯ２吸収（物理吸収）（β＝１）
(3)式から近似的に最小必要水量を求めて、その2倍の水量でSO2を物理吸収した場合のHTUとNTUを求め、入口SO2の1000ｐｐｍの空気を99％脱硫した場合の充填高を計算する。（水による脱硫は実際には存在しないが、練習問題としては意義がある）ｙ
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〔例題4〕水によるアンモニア吸収（物理吸収）（β＝１）
ＮＨ３－Ａｉｒ－Ｈ２Ｏ系は工業界では余り使われないが、Fellingerのラシヒリングの実験以来、充填物同志の性能比較に古くから使われており、その点で意義がある。
Ｌ＝20m3/m2hr、ガス速度u=2m/sec（8640kg/m2h）、圧力＝1atm、温度＝25℃でアンモニア除去率99％の充填高を計算する。
鎌倉下井お菓子教室
本稿では主に脱硫について説明した。苛性ソーダはランニングコストが高く、また石灰は安価だが、発生した石膏副産物の処理に困る。水酸化マグネシウムによる脱硫は副生する硫酸マグの溶解度が高いため副産物が排出されない利点などにより普及し始めた新しい脱硫法である。（炭酸マグネシウム（マグネサイト）を低温で焼成すると反応性の高い酸化マグネシウムを得るが、この軽焼マグの登場で従来からの海水・水酸化マグも安価になり、マグネシウムは脱硫剤としては使いやすくなってきている）
書き終わってみて改めて恩田モデルと反応係数βの意義を感じた。
ガス吸収における物質移動はかつて我が国の得意とする単位操作であった。本稿で紹介した恩田モデル、藤田の式（ガス側拡散係数）以外にも、反応係数、βの中で八田ナンバーは世界的に知られているが、理論が中心で中々実用化されるには至っていない。今後、本稿で述べたように具体的なβ値を用いた反応吸収解析の普及が望まれる。
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４－７）恩田モデルソフトTOPへ戻る
次のURLは恩田モデルのソフトである。
本ソフトを使いやすくするために、計算例題を入れた。赤字がマグネシウムによるSO2吸収（脱硫）、緑字がベンゼンの放散であり、夫々、kGaとKLaの計算例である。これらの数字を青いブランクに入れて、黄色のフレームをクリックするとＨＴＵや抵抗比率の計算結果がでるようになっている。
これら二つの例題のインプットデータと計算結果を貼り付けて説明を行う。
他にも本ソフトに必要な空気、スチームの比重、分子量、粘度、表面張力、液側拡散係数、ガス側拡散係数、ヘンリー定数などの物性の計算結果も添付した。
恩田モデルURL：
http://homepage3.nifty.com/HTU/
参考文献
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