Measurement of mass transfer coefficient in direct contact sulfuric acid concentration for IS process

熱化学法ISプロセスのための直接接触式硫酸濃縮における物質移動係数の測定

杉山 功晃*; 野口 弘喜  ; 竹上 弘彰 ; 小貫 薫; 金子 暁子*; 阿部 豊*

Sugiyama, Katsuteru*; Noguchi, Hiroki; Takegami, Hiroaki; Onuki, Kaoru; Kaneko, Akiko*; Abe, Yutaka*

直接接触式熱交換器を熱化学水素製造法ISプロセスの硫酸工程に適用して高温の硫酸分解ガスと低温の原料硫酸を直接接触させることにより、硫酸分解ガスに含まれる未反応硫酸の回収,同ガスからの熱回収、及び、原料硫酸の濃縮を単一機器で行うことが可能となり、プロセス機器の簡素化,効率化を図ることができる。この機器の最適設計に必要な直接接触硫酸濃縮における物質移動係数の測定方法を検討し、機器型式として濡れ壁塔、測定対象パラメータとして気相物質移動係数を選定するとともに、測定阻害要因である液相抵抗を除去するため共沸硫酸を試験液として用いることを提案した。さらに、フラッディング発生条件及び液膜形成条件を推算し、測定条件を定めた。

The Japan Atomic Energy Agency has been conducting R&D on thermo-chemical IS process, which is one of most attractive water-splitting hydrogen production methods using nuclear heat of a high temperature gas-cooled reactor. The present study concerns with development of IS process equipment utilizing direct contact heat exchanger (DCHX). The application of DCHX to the sulfuric acid decomposition step of IS process has been proposed such that the decomposed gas contacts with the sulfuric acid solution supplied from the Bunsen reaction step. The concept is very attractive in terms of the development of compact and efficient sulfuric acid concentrator. However, little is known on the behavior of sulfuric acid in the DCHX, which is required for the equipment design. Therefore, we considered an experimental acquisition of essential design parameter of the DCHX, the gas-phase mass transfer coefficient.