JPS6136961B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は気液接触塔に係り、蒸留および精留操
作によつて特定の成分を分離するに好適な気液接
触塔の構造に関するものである。

〔発明の背景〕

化学装置において、多孔板は構造が簡単で高い
気液接触効率を有し、しかも安価であるため、蒸
留，精留，吸収等化学工業の種々の気液接触操作
に幅広く使用されている。

従来、気液接触塔として広く使用されている旋
回流方式あるいは直交流方式等の気液接触塔の他
に、マルチパス分流方式の気液接触塔が考案され
ている。これらは、多孔板上の液の流動に関し次
のような挙動を示す。旋回流方式は多孔板上の液
が旋回しながら気液接触操作を行なうもので、液
深は遠心力のため塔壁（外側）に向つて液勾配が
付くため、外側では高く内側では低くなる（塔径
400mmでは約６mm程度）。直交流方式は液の流れ方
向に対しガスの吹き抜けによる影響が大きいた
め、気液接触が進むにつれ液深が次第に浅くなる
という挙動を示す。また、マルチパス分流方式に
おいてはセクト部の液の流れが不安定なため、均
一な液深を保持することが困難である。

このような各流れ方式について気液接触操作を
行なつた場合、ガスは液深の小さい部分に偏流す
るため部分発泡の原因となる。反対に液深の大き
い部分は、多孔板上の液重とガス圧のバランスが
取れなくなるいわゆるウイーピング現象を生ず
る。このことは、良好な気液接触操作を得るため
に解決すべき基本的な問題である。これらの問題
に対し抜本的な解決策はないため、多孔板の使用
条件に適合した最適な仕様の多孔板を選定するこ
とが重量である。すなわち、液深による影響を小
さくするために堰高さを高くし、かつ、多孔板の
開口比を小さくすれば気液接触時間が大きくな
り、ウイーピング停止速度も小さくなる。反面、
気液接触塔の圧力損失の増加という問題が生じ、
必然的に運転費の増加を引き起こす。

このために、気液接触塔の各部（上塔上、中、
下部及び下塔）において多孔板の特性に応じ使い
分けるが、塔効率および圧力損失の一方を犠牲に
しなければならなかつた。また、最近前述の気液
接触塔を利用して大量の液体およびガスを処理す
る傾向があるが、一方では気液接触塔のコンパク
ト化による設備費の低減，装置の低圧力損失化に
よる運転費の低減が重要な課題となつている。こ
のためには、多孔板上の液とガスとの気液接触に
よる発泡率を上げることが課題となる。発泡率を
上げることにより同一塔効率に対しガス速度が減
少でき、もしくは同一圧力損失に対し塔効率が上
がる。

現在、多孔板を設計する際、ウイーピング停止
速度が支配的となつているため、ガス流速はその
速度以上で決定されているが、その状態での多孔
板上の液は必ずしも全面発泡状態に到達し得ない
（水−空気系の流動実験で確認されている。）とい
う欠点があつた。

〔発明の目的〕

本発明は、上記した従来技術の問題点に鑑みな
されたもので、その目的とするところは、多孔板
の安定操作範囲の下限で多孔板上の液を全面発泡
状態とすることにより、従来仕様の多孔板と比較
しより高い塔効率を有する気液接触塔を提供する
ことにある。

〔発明の概要〕

本発明の特徴とするところは、多孔板の下部に
垂直方向に多数のガス通路を形成した整流部材を
液面と間隔をもつて設置したことにある。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１および２図によ
り説明する。第１図は直交流方式棚段において、
本発明の整流部材を設置した図、第２図は整流部
材の詳細および機能を示した図である。

上部の棚段より気液接触を終えた液が溢流管６
より下降し多孔板１上の液受皿２に流入後、入口
堰３を越え多孔板１上に流出する。一方、下部の
棚段より上昇してきたガスは、多孔板１の下部に
液面と間隔をもつて設置してある整流部材４を通
過し多孔板１上の液と接触する。ガスと接触した
液の高沸点成分はガスとの熱交換により液と分離
され、次第に低沸点成分の富んだ液となる。その
液は出口堰５を乗り越え溢流管６中を流下し、下
部の棚段上の液受皿２へと流入する。以下、その
動作を繰り返しながら液は次第に低沸点成分の富
んだ液となる。

第２図は本発明の整流部材４の断面を示し、整
流部材４を構成している六角筒のコア４Ａはウオ
ールによつて細かく分けられていて、互いに平行
に隣接して多数の垂直方向のガス通路を形成して
いる。そのコア４Ａの集合体で構成されている整
流部材４は各棚段の下部に多孔板と一体に液面と
間隔をもつて設置されている。

次に、その機能を説明すると、前述したように
多孔板１上の液は各流れ方式特有の液勾配を生ず
るため、ガスの偏流を誘う。つまり、多孔板１の
子孔４Ｂを通過ガスは、液深の小さい部分へは流
れ易く液深の大きい部分には流れにくくなる。液
勾配をなくすには、多孔板１を傾斜させることに
より解消できるが、勾配値についての正確な値が
各流れ方式、液量および塔径との関係で明確でな
いため現実的には難しい。

水−空気系の流動実験によつて明らかになつた
問題点としては、他に発泡部分が多孔板１上を常
に移動し再現性がないということである。この現
象は、部分発泡状態にてガス流速および液量を一
定に設定した状態であり、原因が不明である。こ
の現象について推考すれば、棚段内のガスの流動
状態が非常に不安定で、一種の乱気流の状態で流
動していると考えられる。

ガス流速を次第に上げていくと多孔板上の液は
全面発泡状態となるが、その時のガス流速（穴部
通過速度）が約８ｍ／ｓであるとすれば、逆にガ
ス速度を８ｍ／ｓから徐々に下げていつた場合、
約５ｍ／ｓでも全面発泡状態となつているという
ことが、実験で確認されている。このことは、ガ
スの流動状態が一度安定すればより低いガス流速
でも全面発泡状態になり得ることである。そのた
めにも、棚段間のガスの流動状態を低いガス流速
で安定させることが重要である。

以上述べたことからも判るように、多孔板１下
部のガスの流動状態を安定させるために、整流部
材４を多孔板１の下部に液面と間隔をもつて設置
すれば、上昇するガスは下段の多孔板１上で気液
接触した後合流され、上段の多孔板１を通過する
前に整流部材４により整流されるため、安定した
流動状態で多孔板１の子孔４Ｂを通過でき、より
低いガス流速で全面発泡状態になり得る。

本実施例によれば、ガス速度がより小さい速度
で多孔板上の液が全面発泡されるため、塔効率が
増加する。したがつて、棚段数が減少し接触塔の
製作費が低減できる。また、運転時のガス流速が
小さいため、運転コスト（コンプレツサーの消費
動力）が安くなる効果がある。

上述した実施例では、整流部材４を六角筒のコ
ア４Ａの集合体で構成したものについて説明した
が、任意の形状の筒状体あるいは仕切板等により
多数の垂直方向のガス通路を形成して整流部材を
構成しても、上述と同様の効果を得ることができ
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、多孔板を通過する時のガス速
度がより低い速度で多孔板上の液を全面発泡状態
にすることが可能なため、接触塔の圧力損失が低
減できる。また、同一ガス速度でより高い塔効率
が得られるため、塔の製作費および運転コストが
低減できる効果がある。すなわち、低圧力損失型
で高効率の気液接触塔が安価に提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明による気液接触塔の一
実施例を示すもので、第１図は縦断面図、第２図
は多孔板と整流部材が一体となつた棚段の詳細を
示す斜視図である。 １……多孔板、２……液受皿、３……入口堰、
４……整流部材、４Ａ……コア、４Ｂ……子孔、
５……出口堰、６……溢流管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 気液接触塔の内部に設置される複数の棚段の
   個々の棚段が多数の孔を有する多孔板で構成さ
   れ、上方より下方に順次多孔板上に液体を流入さ
   せ、下方よりガスを該多孔板の孔より上昇させ
   て、各多孔板上で気液接触を行なわせる気液接触
   塔において、前記多孔板の下部に垂直方向に多数
   のガス通路を形成した整流部材を液面と間隔をも
   つて設置したことを特徴とする気液接触塔。