JPS632216B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は塔の内壁を下降して流れる液を集める
ためにおよび該液を塔壁から離してある形体の塔
内挿体に指向させるために化学処理塔またはカラ
ムに使用する装置に関する。このような塔または
カラムの具体例は蒸留塔、吸収塔および抽出塔で
ある。塔内挿体の具体例は液分配体、液再分散体
および液側流収集器である。ほとんどの化学処理
カラムまたは塔は円筒形であり、且つ垂直位置に
立つている。

多くの場合これらの塔内では下降して流れる液
が存在し、この液を塔の所定水平横断面を横切る
均一パターンで分布させることが通常は非常に望
ましい。然しながら、下降液は塔の内壁に向つて
移動し、塔に付着し、そしてその下方への流れを
つづけることが当業者の間で周知である。すなわ
ち、この移動をチエツクしない塔中では液が下降
して流れるにつれて塔壁にそつて下方に流れる液
が多くなり水平横断面を横切る液の分布の均一性
が更に小さくなる。この問題は下降液流が非常に
低流速であるとき、たとえば塔の水平横断面を横
切つてとつた１平方フイート当り毎分約1.0ガロ
ンより低い流速であるとき、特に著るしい。

従来技術は塔内壁にそつて下方に流れるこの液
を再指向および（または）収集するための多くの
塔内挿体を開示しているが、これらはすべて同じ
基本的問題に悩まされている。この問題は、塔は
所定の内径をもつ円筒状のものとして特定され、
従つて塔内挿体はこれらに適合して同じ円筒直径
をもつものとして設計されるけれども、この塔内
挿体は真の幾何学的円筒表面を決して示さない、
ということである。これらの構造体において、僅
かな収差がこれらの塔にみられ、これらが完全な
円形であることを妨げている。これはこのような
塔の作業者によつて古くから知られていたことで
あり、これらの収差を補正するため種々の部材お
よび方法が使用されてきたことによつても明らか
である。

収差を補正するための部材は原理的に２つの試
みに集中した。その１つは塔内挿体を所定位置に
溶接またはボルトで取付け、次いで内挿体の外周
面と塔壁の内周面との間に溶接ビーズを走行させ
てこれらの間に洩れ止めシールを形成することで
ある。もちろん、溶接内挿物を塔から除くことは
修繕のために塔内に入らなければならない作業者
にとつて非常に煩雑なことである。

洩れのないシールを与えようとして使用した他
の主たる試みは丸みを欠いた内挿体と塔壁との間
にガスケツト物質を与えることであつた。然しこ
れらのガスケツトシール法でさえ、塔壁を下降す
る若干の洩れを生ぜしめ、これはこのような流速
が塔を横切る均一な分布を保持するために望まれ
るとき、または液が塔内のあるレベルで塔から除
かれるのが望まれるときの非常に低い液流速にお
いて特に著るしい。

これらの欠点およびその他は本発明によつて克
服された。本発明は塔内挿体を保持してこれに壁
液を指向させるための、取付けが容易で塔からの
除去も容易な壁液流の収集器である。これは塔壁
の内部が完全に丸いか否かにかかわらず塔壁にす
ぐれたシールを与える。これは塔壁に対するそれ
自身の摩擦ジヨイントを与え、塔壁へのボルト取
付けまたは溶接の存在を必要とすることなしに塔
内にそれ自身の支持体を与える。塔内挿体に対す
る塔内での収集器の位置は容易に調節することが
できる。

これらの利点およびその他は本発明についての
以下の記述から理解しうるであろう。

本発明は、塔の液体が塔の側壁の内側に付着し
そしてこれを下降するが塔中の少なくともあるレ
ベルにおいてこの液体を塔の側壁から塔の中心に
指向させるのが望ましい且つこのレベルにおける
塔の側壁の内部が実質的に円形の水平断面をもつ
ところの化学処理塔、の中で使用するための取付
けが容易で除去も容易な液体壁流収集器にある。
この液体壁流収集器は複数個の環状分節を備え、
これらがそれらの端部において調節自在に一緒に
接続されて水平配置の分節リングを形成し、そし
て近接する隣接環状分節の端部間に小さいすきま
の存在するものである。このリングは塔壁から離
れて塔を下降して流れるように液を指向させるこ
とが望まれる塔レベルにおいて塔内に配置され
る。これらの環状分節は塔壁に対して柔軟性であ
り、壁にそう液の流れを壁から離れるように指向
させる塔レベルにおける内部塔壁面の平均曲率半
径よりも小さい曲率半径をもち、そのためこのリ
ングは塔内での組立てが容易であり、取付け用部
材は環状分節が相互に取りはずせて塔からの出し
入れが容易に行えるものである。リング直径調節
部材が２個の隣接する柔軟性の環状分節を接続す
るために備えてあり、これらの環状分節によつて
形成したリングの直径を十分に拡張するように柔
軟性環状分節を離して広げてこれらの分節を壁流
液をそらすことの望まれる塔レベルにおける塔壁
内周面に対して、環状分節が塔壁面に十分に一致
して環状分節と塔壁の内部塔壁面との間に洩れの
ないシールを形成しそしてまた該分節と塔壁面と
の間に塔中の液体壁流収集器を支持しうる摩擦ジ
ヨイントを形成するまで、圧縮する。リツプが環
状分節のそれぞれにシール自在に且つ永久的に取
付けられており、それぞれのリツプは垂直方向か
らある角度をなしてその対応する環状分節から放
射状に十分な距離を伸びていて塔壁を下降して流
れる液を塔の所望の区域にそらす。

本発明はまた、複数個の環状分節と調節部材と
リツプとを備える、化学処理塔に使用する収集器
であつて、複数個の環状分節はそれらの端部にお
いて調節自在に一緒に接続して隣接環状分節の端
部間にすきまをもつ水平配置の分節リングを形成
し、且つ該環状分節は化学処理塔の壁に対して柔
軟性があり塔の内壁面の平均曲率半径より小さい
曲率半径をもち；調節部材は２つの隣接環状分節
を接続させ、環状分節によつて形成されるリング
の直径を十分に拡張するように該環状分節を離し
て広げて環状分節と塔壁内面との間のシールを形
成し；そして環状分節のそれぞれに備えたリツプ
は垂直方向から或る角度をなして置つ十分な距離
を環状分節から放射状に伸びていて塔壁を下降す
る液流を塔内の所望の区域にそらすようにして成
る収集器にある。

本発明のよりよき理解は添付図面を参照するこ
とによつてえられる。

第１図は液流収集器を含む化学処理塔の立面断
面図である。

第２図は第１図の線２―２にそつてみた収集器
の詳細な頂部平面図である。

第３図は第２図の線３―３にそつてとつた第１
図および第２図に示す収集器の側面断面図であ
る。

第４図は第３図の線５―５にそつてとつた収集
器の破断側面断面図（ただしボルトおよびナツト
は示していない）である。

第１図を参照して、液流収集器１０は化学処理
塔１２中に取付けられた状態で示されている。塔
１２は好ましくは化学工業において多目的使用さ
れる代表的な円筒形状の塔である。塔１２は入口
管および出口管１４を備え、土台１６上に配置さ
れている。

塔１２の内側には３つの帯域１８，２０，２２
があり、帯域１８は該収集器１０より上に、帯域
２０は該収集器１０の下にそれぞれ配置されてい
る。説明のためには、帯域１８，２０はカラムパ
ツキン床中で還流蒸留が行なわれている塔区分を
示すものとするのが便利である。すなわちそこで
は液は下降して流れ、ガスは上昇し、そして塔１
２中の任意の所定高さに関して蒸気中の液の分布
をできるだけ均一にするのが望ましい。

このような下降する流下液が塔のパツキン中を
下方に流れる際に塔壁の内壁に向つて移動し内壁
に蓄積する傾向があることは周知である。塔壁に
到達する液はそこに付着する傾向があり液が塔を
下降するに従つてその量は増加する。もちろん、
この液の著積は大容量の液流が含まれるときは著
るしくはないが、小量割合の液流（塔の水平断面
１平方当り毎分1.0ガロンより小さい液流）が含
まれるときはこの著積は上昇ガスとの緊密な接触
が望まれる塔パツキン床内の液量の著るしい減少
を起すことによつて塔の所望性能を著るしく損な
うことが知られている。

液分布についてのこの特殊な問題を矯正するた
めに多くの型式の液分配器が開発された。たとえ
ば第１図に示す再分配器２４がその例である。然
しながら、これが分配器であつても又は他の塔内
挿体であつても、簡単な方法で液の壁をとり払う
という問題が依然として残つた。

塔壁の不規則性はいわゆるウオールワイパーを
含有させることによつて塔内挿体の製造業者によ
つて補償された。このウオールワイパーの目的は
塔壁を下降する液をそらせて塔壁から遠ざけるこ
とにある。このようなワイパーは多くの場合、塔
壁に溶接させるか、又はガスケツトによつて塔壁
に対してシールされる。然しガスケツトは依然と
して洩れを生じ、そして塔内挿体は依然としてボ
ルトまたは溶接によつて支持されることを必要と
する。本発明の収集器は塔壁の形状に一致するよ
う押しつけられる柔軟性材料の使用によつてすぐ
れたシールを与えるのみならず、同時にそれ自体
が支持部材を提供して塔１２への溶接および（ま
たは）ボルト付けを必要とすることなしに収集器
の容易な取付けおよび除去をも可能にする。

液流収集器１０の更に詳細な図は第２図〜第４
図を参照することによつてえられる。これらの図
において、４個の環状分節２６，２８，３０，３
２が水平配置の分節リングの形体で且つ分節端部
間にすきまがあるものとして示されている。

それぞれの環状分節の底部にリツプ３４，３
６，３８，４０が溶接され垂直位置からある角度
をなして塔壁から放射状に内側に伸びている。こ
の角度は臨界的ではないが水平面から45゜の角度
が好ましい。それぞれのリツプはその対応する環
状分節と同じ円弧の長さであり、その２つの端部
がそれぞれの環状分節の端部と境界線を共にする
ように環状分節に取付けられる。それぞれの環状
分節およびそれぞれのリツプは塔壁１３の内周の
平均半径の曲率半径よりもやゝ小さい曲率半径を
もつ。

環状分節およびそれらのそれぞれのリツプは、
塔１２内でのその設計構造を実質的に保持するに
十分な剛性をもつが塔壁１３の丸みを欠く形状ま
たは不規則性に一致するよう塔壁１３に対して十
分に柔軟性である金属から製造される。たとえ
ば、塔壁が1/4インチのステンレス鋼で作られて
いるとき、そして環状分節およびリツプが10ゲー
ジの厚さのステンレス鋼シートで作られているな
らば、これらのシートは塔壁に対して柔軟性であ
ると考えられる。なんとなればこれらのシートは
それら自身と塔壁との間に洩れのないシールを形
成するに十分な塔壁の形状に一致するよう押し付
けることが容易にできるからである。

環状分節は、それぞれの環状分節およびリツプ
の端部に装備したリング直径調節部材によつて塔
壁から離して曲げられ、あるいは塔壁に一致する
よう押しつけられる。この調節部材は垂直ボルト
取付板４２および水平補強板４４から成る。ボル
ト４６はボルト取付板４２中の穴４８を通る。第
２図および第３図に示すように、隣接環状分節の
近接端部間にすきま５０が存在する。ボルト４６
は拡張ナツト５２および錠止ナツト５４を備え
る。

環状分節を塔１２内で組立てるとき、それらは
ボルト４６の端部に向けて拡張ナツト５２をスク
リユーねじによつて広げて離され、これによつて
環状分節はボルト取付板４２を離すように押す。
これらのナツト５２は、環状分節が塔壁１３の内
周の形状に面対面で一致するように押しつけられ
て洩れのないシールならびに塔１２内の収集器を
支えうる摩擦係合がえられるまで、外側にスクリ
ユーねじ込みされる。拡張ナツト５２が後退する
のを防ぐために錠止ナツト５４が加えられる。

塔壁１３の完全な内周をとりまくシールを完成
させるために、橋絡リツプ区分５６が装備されて
それぞれのすきま５０を橋絡してシールする。橋
絡区分５６は、たとえばステンレス鋼板で作ら
れ、リツプと同じ曲率半径および幅の環状円弧と
して形成される。事実、橋絡区分５６は、それら
がリツプと同一平面になくて収集器１０を塔１２
に取付けるときリツプを摺動通過しうるものであ
るという以外、リツプの延長部である。

第３図を参照して、橋絡区分５６は環状分節と
それらのそれぞれのリツプとの間のすきま５０を
橋絡するように示してある。２個のリツプのうち
いずれに橋絡区分５６を固定して取付けるかとい
うことは重要ではないが、それは近接リツプの一
方に取付けて橋絡区分５６の一端部が、環状区分
をナツト５２の外方向へのスクリユーねじ込みに
より離して広げるときに、リツプの１つを摺動通
過しうるようにしなければならない。橋絡区分５
６がリツプの底部に溶接されるとき、外側のヘリ
５８は環状分節の外側リムと同じ円周上に存在す
る。すなわち、均一外径のリングはリツプ区分５
６と環状分節とによつて形成される。環状分節を
離して広げると、それらはリツプ区分５６の外側
リム５８と共に塔壁１３の内周をもつ洩れのない
シールを形成する。

操作に際して、収集器１０の上方の塔壁を下降
して流れる液は環状分節２６，２８，３０，３２
およびリツプ区分５６によつて更なる下降が止め
られ、次いで該液は環状リツプ３４，３６，３
８，４０およびリツプ区分５６によつて再分配器
２４中に指向せしめられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の液流収集器を含む化学処理塔
の立面断面図である。第２図は第１図の線２―２
にそつてみた収集器の詳細な頂部平面図である。
第３図は第２図の線３―３にそつてとつた第１図
および第２図に示す収集器の側面断面図である。
第４図は第３図の線５―５にそつてとつた収集器
の破断側面断面図（ただしボルトおよびナツトは
示していない）である。 １０……液流収集器、１２……塔、１３……塔
壁、１４……塔の出口および入口、１６……土
台、１８，２０，２２……塔中の帯域、２４……
再分配器、２６，２８，３０，３２……環状分
節、３４，３６，３８，４０……リツプ、４２…
…垂直ボルト取付板、４４……水平補強板、４６
……ボルト、４８……穴、５０……すきま、５２
……拡張ナツト、５４……錠止ナツト、５６……
橋絡リツプ区分、５８……リツプ外側ヘリ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数個の環状分節と調節部材とリツプとを備
   える、化学処理塔に使用する収集器であつて、複
   数個の環状分節はそれらの端部において調節自在
   に一緒に接続して隣接環状分節の端部間にすきま
   をもつ水平配置の分節リングを形成し、且つ該環
   状分節は化学処理塔の壁に対して柔軟性があり塔
   の内壁面の平均曲率半径より小さい曲率半径をも
   ち；調節部材は２つの隣接環状分節を接続させ、
   環状分節によつて形成されるリングの直径を十分
   に拡張するように該環状分節を離して広げて環状
   分節と塔壁内面との間にシールを形成し；そして
   環状分節のそれぞれに備えたリツプは垂直方向か
   ら或る角度をなして且つ十分な距離を環状分節か
   ら放射状に内側に伸びていて塔壁を下降する液流
   を塔内の所望の区域にそらすようにして成る収集
   器。 ２ 環状分節が直円柱分節の形状をもつ垂直配置
   の金属シートである特許請求の範囲第１項記載の
   収集器。 ３ 環状分節が塔の内壁面の平均直径の約75％以
   上の曲率半径をもつ特許請求の範囲第１項記載の
   収集器。 ４ 環状分節の応力を受けないときの曲率半径が
   塔の内壁面の平均曲率半径の約90％以上である特
   許請求の範囲第１項記載の収集器。 ５ 環状分節の応力を受けないときの曲率半径が
   塔の内壁面の平均曲率半径の約94％以上である特
   許請求の範囲第１項記載の収集器。 ６ 該リング直径調節部材が環状分節を離して広
   げるように取付けられ、且つ環状分節を一緒に引
   つ張つて塔壁から該分節を弛めて塔から液流収集
   器を除きうるように取付けられている特許請求の
   範囲第１項、第２項または第３項に記載の収集
   器。 ７ 該水平リングのそれぞれの環状分節の隣接端
   を接続するリング直径調節部材を含む特許請求の
   範囲第６項記載の収集器。 ８ 該リツプが垂直方向から同じ鋭角をなしてそ
   れぞれの環状分節から伸びており、それぞれのリ
   ツプが同じ高さにおいてその対応する環状分節に
   取付けられていて、数個のリツプが仮想転回直円
   錐（その底面は該リツプが環状分節に取付けられ
   る同じ水平レベルにおける環状分節のそれぞれを
   通過する）の切頭体の面中に存在する特許請求の
   範囲第１項記載の収集器。 ９ 環状区分が塔中で離れて拡張せしめられると
   き環状区分間のすきまを通して塔を下降する液の
   洩れを防ぐための複数個の橋絡用リツプ区分を含
   み、これらの橋絡用リツプ区分のそれぞれは該分
   節リング内の相互に近接する環状区分の端部のそ
   れぞれの対の一方の端部にシール自在に且つ固定
   して取付けられており、これらの橋絡用リツプ区
   分は近接の環状区分およびリツプと重複するか又
   は下からはみ出して重複するに十分に遠くまでそ
   の環状区分から伸びており、然も環状区分の近接
   する対の間のすきま中で塔壁に接触し且つ液流を
   塔内の所望区域に指向させるに十分に塔壁から放
   射状に内側に伸びている特許請求の範囲第１項〜
   ８項のいずれかに記載の収集器。 １０ それぞれの環状分節のリツプが該分節の底
   部に取付けられており、それぞれのリツプがその
   対応する分節の曲線形状に従つており且つ環状分
   節と同じ円弧の長さをもち；収集器が更にリング
   直径調節部材および橋絡用リツプ区分を含んでい
   て、該リング直径調節部材は環状分節が塔壁およ
   びこれとの摩擦ジヨイントに対して液洩れのない
   シールを形成するまで環状分節を離して広げるよ
   うにリングの環状分節のそれぞれの対の端部を接
   続し、あるいは塔から分節を除くため環状分節を
   一緒に引つ張つて塔壁から環状分節の摩擦係合を
   解放し、そして橋絡用リツプ区分は隣接環状分節
   端部のそれぞれの対の２端部のうちの１つのリツ
   プの底部に固定して取付けられて、隣接環状分節
   の対の間のすきまを横切つて且つ取付けをしない
   側のリツプの下に伸びていて、環状分節間のすき
   まの中で塔壁との連続シール接触を保持する特許
   請求の範囲第１項、第２項または第３項に記載の
   収集器。