JPH0475779B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、積層グリツドで形成された充填材の
床を有する分画タワーまたはその他の容器のため
の改良気液接触装置に関するものである。

〔従来技術とその問題点〕

充填材料は、上方に流動する気体のための通路
を与えかつ下方に流動する液体のための支持表面
を与えるよう、化学処理装置に使用される。充填
材の上端部に導入された液体は、充填材の表面上
を薄膜として流下する。気体蒸気が容器の下端部
に注入されて充填材における開口部を上昇し、充
填材の表面上で液膜と緊密接触しながら容器中を
流動する。液体と気体との間のこのような接触は
物質移動、化学反応、熱交換および／または気体
流のスクラピングを与えることができる。

本発明は、主として減圧分画タワーのポンプ部
およびフラツシユ部に使用することを意図し、蒸
気と液体との間の直接接触を用いて熱を上昇蒸気
から除去する。フラツシユ部においては、気体流
速よりも低い液体流速が生ずる。理想的には、気
体流中への量少量の液滴同伴と、流入ガスと流出
ガスとの間の最小圧力差と、液体の連続的流下と
が生じて、広範囲のガス流速にわたり効果的な熱
交換が維持されるよう確保する。

多くの分画タワーにはグリツチ型グリツドとし
て当業界で知られたグリツドが装着され、これら
は米国特許第3343821号（ウイン等）の第１図お
よび第１８図に示されたグリツドに類似してい
る。本発明により作成されるグリツドは、グリツ
チ型グリツドよりも低い圧力低下と同様な効率と
を与える。さらに、この改良グリツドはグリツチ
型グリツドよりも複雑でなく、かつ製作および装
着がより安価である。本明細書に開示するグリツ
ドはより大きいかつより少ない部品で作成するこ
とができ、かつ殆んどまたは全く熔接することな
く組み立てることができる。さらに、これらはよ
り堅固であつて、トラス構造体を支持する必要性
を減らしかつ交換が必要とされる場合に、タワー
からグリツドを取り外す仕事を簡単にする。

〔発明の目的〕 したがつて本発明の主たる目的は、気体の高流
速に際し低い圧力低下と良好な効率と最小の同伴
とを伴なう充填材を提供することである。さらに
本発明の目的は、比較的複雑でなく、容易に作成
され、かつ構造的に堅固である充填材を提供する
ことである。

物理的構造に関し、本発明は米国特許第
3343821号（ウイン等）の第５図および第１２図
に示された種類のグリツドに比べ幾つかの改良点
を有する。以下詳細に説明するように、これらの
改良はフランジ付きグリツド部材を互いに接続
し、これらグリツド部材のフランジに開口部を存
在させ、フランジ部分の方向性を変えて上昇ガス
の流れに対する拘束を減らし、かつフランジ部分
の端部より下方のウエブに存在する遮断手段を設
けてウエブ上に液体を長手方向に分配させること
にある。さらに本発明は、加工および組み立てコ
ストを低減させるグリツドの改良製造方法をも提
供する。

〔発明の要点〕

本発明は、グリツドが複雑の接続部材により互
いに接続された複数の離間したグリツド部材で形
成されている気液接触装置に関するものである。

グリツドの表面はそこを流下する液体により漏
らすことができ、グリツドに上昇ガスを流過させ
うる複数の垂直通路が存在する。

さらに詳細には、本発明はこの種の公知グリツ
ドにおける改良に関し、各グリツド部材は長形の
直立ウエブと、このウエブの上部および下部から
横方向に延在する上方および下方フランジとを備
える。これらフランジのそれぞれは、ウエブから
反対横方向に交互に延在する複数のフランジ部分
により不連続的に形成される。本発明による１つ
の改良点は、フランジがそこに形成された開口部
を備えることである。上方フランジにおける開口
部はこれら上方フランジに液体をウエブまで流過
させることができ、かつ下方フランジにおける開
口部はこれら下方フランジにガスを流過させてウ
エブにおいて液体と接触させることができる。好
ましくは、フランジの開口部は長手方向に伸びて
いる。横方向に延在するフランジは、ウエブに対
し約90〜135゜に配向した角度で存在する。これら
フランジを、ウエブの厚さの少なくとも２倍の内
径を有する湾曲した屈曲部によりウエブに接続す
る。これは、液体が滞留ポケツトに集まることな
くこれら屈曲部を流動することを可能にする。

本発明による他の改良点は、これらフランジ部
分およびそこから横方向に離間した他方のグリツ
ド部材におけるフランジ部分のそれぞれが、各ウ
エブから同方向に延在する１組のフランジ部分か
らなることである。この配置により、隣接するグ
リツド部材のフランジ部分は互いに対面して上昇
ガスの流れを拘束するよう延在しない。

さらに本発明の他の面は、ウエブが遮断手段を
備えて液体をウエブに沿つて長手方向に拡散させ
ることである。これら遮断手段は、これらフラン
ジ部分の端部の下方位置にこれらと垂直に整列し
て位置し、フランジ部分の端部から流下する液体
の長手方向の拡散を生ぜしめる。好ましくは、各
遮断手段はウエブに形成された開口部である。こ
れらウエブは、ウエブから横方向に変位しかつ開
口部と整列するアプセツト部分を有する。これら
アプセツト部分は、グリツド中を上昇するガスに
露呈される液体の薄膜を支持することができる。

本発明の他の特徴は、接続部材をグリツト部材
に接続する方法に関するものである。これら接続
部材は、グリツド部材のウエブにおける穴部を貫
通延在する。グリツド部材間の距離に対応する間
隔でスロツトを接続部材に形成する。各接続部材
は、この接続部材がグリツドの組み立てに際し第
１方向性にて配置される場合に穴部中に挿入しう
るような寸法と形状とを有する。組み立てたグリ
ツドにおいて、接続部材は、第１方向性から回転
方向に変位した第２方向性にある。この第２方向
性において、すなわち最終的な組み立て方向性に
おいて接続部材はそのスロツトをウエブの部分と
係合させて、接続部材およびグリツド部材を互い
に係合関係に保持する。

さらに本発明は、エキスパンドした状態或いは
エキスパンド後に機械的平滑化工程にかけられた
状態のエキスパンドメタルからグリツド部材を形
成することも包含する。

好ましくは、床の複数のグリツドから形成さ
れ、これらグリツドを１つのグリツドのグリツド
部材が隣接するグリツドのグリツド部材に対し水
平面において角度をもつて回転されたような配置
で互いに積層させる。

さらに本発明は気液接触装置の製造方法にも関
し、この方法はスロツト付きの接続部材をグリツ
ド部材における穴部中に、接続部材のスロツトが
グリツド部材の平面に存在するような位置まで挿
入して行なわれる。次いで、接続部材をその軸線
を中心として回転させ、それによりスロツトをグ
リツド部材と係合させてグリツド部材の部分をス
ロツト中に収容させ、これらグリツド部材を互い
に離間関係に保持する。好ましくは、スロツトを
接続部材の対向縁部に形成して、２つの対向スロ
ツトを各穴部に隣接するグリツド部材と係合させ
る。

以下、添付図面を参照して本発明を実施例につ
き説明する。

〔発明の実施例〕

第１図を参照して、グリツド２は複数の接続部
材６により互いに接続された複数のグリツド部材
４で形成されることが判るであろう。使用に際
し、これらグリツドの積層体で形成された床をタ
ワーまたはその他の容器に設置する。液体を容器
の上端部から床上方に導入し、かつ気体を床下方
に導入する。グリツドの表面はそこを流下する液
体により濡らされる。グリツド部材４と接続部材
６との間の間隔は、第２図に最もよく示されたよ
うに、垂直通路を形成して上昇ガスを接触グリツ
ドに流過させることができる。

グリツド部材４のそれぞれは長形の直立ウエブ
８と、ウエブの上部および下部から横方向に延在
するフランジとを備える。これらのフランジは、
ウエブ８から反対横方向に交互に延在する複数の
フランジ部分１０により不連続的に形成される。
これらフランジ部分は湾曲した屈曲部によりウエ
ブに接続され、屈曲部の内径はウエブ材料の厚さ
の少なくとも２倍である。

これらフランジ部分１０をグリツド全体にセツ
トして配置し、各フランジ部分とそこから横方向
に他方のグリツド部材において離間するフランジ
部分とのそれぞれは各ウエブ８から同方向に延在
する１組のフランジ部分からなつている。この配
置により、隣接するグリツド部材のフランジ部分
は、互いに対面して上昇ガスの流れを拘束するよ
う延在しない。第１図に示したグリツドは矢印１
２の方向に整列した左方向に配向する中央および
外側群の上方フランジ部分１０と、矢印１４の方
向に整列した２つの右方向に配向した群の上方フ
ランジ部分とを備える。各群において、フランジ
部分は並流を与え、これは装置の効率に貢献する
と思われる。

本発明の重要な特徴は、グリツド部材４を接続
棒６により互いに接続する方法である。グリツド
部材４は、接続棒６を収容する穴部１６を備え
る。これら接続棒６のそれぞれにはその対向縁部
に、グリツド部材４間の距離に対応する間隔でス
ロツト１８を設ける。接続棒は、これらを組み立
てに際し、グリツド部材における整列した群の穴
部１６に挿入させうるような寸法および形状を有
する。この挿入は、接続棒の面が第１図の破線に
て参照符号６′で示したように水平となつた際に
行なわれる。これら穴部１６を水平方向に伸ばし
て、この挿入を可能にする。接続棒６を第１図に
実線で示した組み立て方向性まで回転させると、
それらの面は垂直となりかつそれらのスロツト１
８はウエブの部分と係合して、接続棒およびグリ
ツド部材を互いに係合関係に保持する。この関係
を第６図にも示す。

フランジ部分には、好ましくは長手方向に伸び
た開口部２０を設ける。これらの開口部２０は、
フランジ表面における液体の長手方向分配を促進
すると共に、液体と気体とをフランジ部分１０に
流過させることができる。上方フランジ部分に衝
突して凝集する液体は開口部２０の端部を迂回流
動してウエブの一方の側に達し、さらにこの液体
は開口部２０を流下してウエブ８の反対側に達す
る。上昇ガスは下方フランジ部分における開口部
２０を上方へ流過して、ウエブ８において液体と
接触することができる。これら開口部が存在しな
い場合、ウエブに対し同等な量の気体流を得るに
は、幅狭のフランジ部分を設けることが必要であ
ろう。

液体の流れがフランジ部分１０の端部からウエ
ブ上を流下するのを防止するため、グリツド２に
は遮断手段を設けて、これら手段をフランジ部分
の端部の下方にこれらと垂直整列して位置せしめ
る。図示した実施例において、これらの遮断手段
は、第２図および第５図に示したように、ウエブ
のアプセツト部分で形成された開口部２２であ
る。開口部２２の存在により、フランジ部分１０
の端部から流下する液体はウエブ８に沿つて長手
方向に拡散し、ウエブの大きい面積が液体により
濡らされて上昇ガスに露出されるようにする。

ウエブの開口部２２を矩形のアプセツト部分２
４により架橋し、これらアプセツト部分をウエブ
開口部２２から横方向に離間させると共にこれら
と整列させる。アプセツト部分２４は液体支持表
面と同伴液滴のための標的とを形成する。

本発明により作成されたグリツドは一般に上下
に積層して床を形成し、これら床を容器における
水平ビームにより支持する。これらの床は、直径
20フイートを有するタワーの内部に４〜６フイー
トの深さとすることができる。適するグリツド高
さは約３インチであつて、深さ４フイートの床を
形成するには約16個のグリツドまたは層を積層さ
せる必要がある。第２図は、例として２個のみ層
を有する容器２６を示している。一層２における
グリツド部材４は、隣接グリツド２′のグリツド
部材４′に対し水平面において90゜の角度で回転し
ている。45゜の角度が好適であるが、隣接グリツ
ド間におけるこの角度関係が約30〜90゜であれば
本装置は充分に機能すると思われる。

第１図〜第６図に示した実施例において、フラ
ンジ部分１０はウエブ８に対し垂直である。改変
グリツド部材を第７図に示し、この場合フランジ
部分１０′はウエブ８′に対し約101゜の鈍角で配向
する。この鈍角は135゜程度に大きくすることもで
きる。この角度範囲において、フランジ部分は各
ウエブから横方向に延在すると思われる。角度が
増大するにつれて、余分の高さと、より大きい邪
魔板効果と、装置に対する相当に低い圧力低下と
が生ずる。

第１〜７図に示した部材４および６は、好まし
くはそれぞれ１６ゲージおよび１２ゲージの厚さ
を有するシート材料で形成される。しかしなが
ら、第８図に示した実施例においては、これらグ
リツド部材はエキスパンドメタル、すなわち扁平
シートで形成された金属により作成され、これに
スリツトを設けた後に変形させて各スリツトがダ
イヤモンド状の開孔部となるようにする。ダイヤ
モンド状開孔部の間の材料の帯は、米国特許第
4304738号公報に示したようにシートの基本面に
対し傾斜させることができ、或いはエキスパンド
メタルのシートをロールに通してこれを扁平とな
し、材料の帯をシートの基本面に対しほぼ共面に
することもできる。いずれの場合にも、ダイヤモ
ンド状の開孔部はフランジ開孔部とウエブ遮断部
とを形成する。

各グリツドの加工は、現存する接触装置のグリ
ツドの加工に比べて比較的簡単である。これは各
部品が比較的簡単であるからであり、さらに重要
なことにグリツド部材４との各交差部に接続部材
６を熔接する必要がないからである。各グリツド
２を組み立てる際、接続部材６を整列穴部１６中
に、接続部材におけるスロツト１８がグリツド部
材の平面に存在するような位置まで挿入する。こ
の挿入は、接続部材の面が第１図の参照符号６′
により破線で示したように水平となつた際に行な
われる。スロツト１８がグリツド部材４の平面に
存在する位置まで接続部材が到達した際、接続部
材６をその長手軸線を中心として回転させるよう
捩り、これにより接続部材の対向縁部におけるス
ロツト１８をグリツド部材４に係合固定させる。
接続部材６の対向縁部におけるスロツト１８は、
穴部の対向側部に位置するウエブ８の部分と係合
する。これは、グリツド部材を互いに離間関係に
保持する。所望ならば、単なる熔接またはその他
の取り付け手段を各接続部材６に施こして、接続
部材が取り外し位置までその後に回転するのを防
止することができる。

グリツドの組み立てが便利である他、さらに開
示した相互接続は、グリツドをタワーに装着する
際、特にグリツドの装着を妨げるようなたとえば
バリまたはボルトのような内部突起が存在する場
合に便利であることが判明した。本明細書に開示
したグリツドによれば、各部材を僅かに移動させ
てこのような邪魔を排除することができる。

グリツド２の床をタワーに装着する場合、液体
は当業界で周知された噴霧装置、ドリツプトラフ
またはその他の装置によつてタワーの上部領域に
導入される。床内のグリツドは好ましくは、流下
液滴がグリツド部材の少なくとも１個に衝突する
ように配置される。一般に、液滴は上方フランジ
部分１０に衝突し、そこで他の液滴と凝集して薄
膜を形成し、この薄膜はフランジ１０からウエブ
８の方向へ流動する傾向を有する。開口部２０の
外側の位置でフランジに衝突する液体は、ウエブ
の方向へ移動する前に長手方向に流動する傾向が
ある。各フランジ部分において、液体の幾分かは
屈曲部の凸状部分を迂回してウエブの一方の側ま
で流動し、他の液体部分は開口部を流通してウエ
ブの反対側に達する。湾曲した屈曲部は、液体を
フランジの下表面からウエブまで滞留ポケツト中
に集まることなく流動させることができる。

フランジ部分の端部に垂直整列した領域で流れ
集中が生ずるが、この流れはウエブにおける開口
部２２またはその他の遮断手段により長手方向に
拡開される傾向を有する。液体の連続的な下方移
動はこの液体を下方フランジ部分まで運び、この
液体の幾分かはフランジ部分の下側を流動するこ
とができる。液体は、隣接下層の上方フランジと
物理的に接触する領域にて、下方フランジから放
出される傾向がある。

下方移動に際し、液体は上昇ガスに露出され
る。小さい液滴は上昇ガスに同伴される。グリツ
ドはこれら同伴液滴のための標的を形成し、液滴
がグリツドの表面に衝突する際に充填材の上で流
下液体の１部となる。

上昇ガスは、１つのグリツドから次のグリツド
まで移動する領域において特に乱流となるであろ
う。この乱流は、これらの領域におけるフランジ
部分１０の共働作用により生ずる。若干の気体は
下方フランジ開口部２０を流過して、ウエブ８に
て液体と接触する。フランジ部分１０は各ウエブ
から同方向に延在するセツトとして配置されてい
るので、グリツドを通過する気体通路は不当に拘
束されず、互いに反対方向に回転される２つのフ
ランジ部分１０の間を気体が通過する必要がな
い。

本発明はこの明細書に記載した好適実施例以外
にも多くの形態を採用されうることが強調され
る。たとえば、グリツドは上記した本発明の特徴
の１つのみ、または２つを有することができる。
いずれかの特徴を利用する場合、必須ではないが
グリツドにおける全ての部材に適用するのが好適
である。他の設計変更も当業者には明らかであろ
う。たとえば、フランジ開口部２０は長形でなく
円形とすることもできる。ウエブ開口部２２の上
縁部を湾曲させて、ウエブに対する液体の長手方
向の流れを促進することもできる。所望ならば、
アプセツト部分を反対方向に交互に延在させて、
グリツド部材におけるこれらアプセツト部分をウ
エブの左側および右側の両者に存在させることも
できる。アプセツト部分２４をウエブから除去す
ることもでき、また或る場合には開口部２２の代
りにたとえばウエブ８に形成されたリブのような
他の種類の遮断手段を用いることもできる。

以上、本発明を好適実施例につき説明したが、
本発明はこれらのみに限定されず、本発明の範囲
内において種々の構造および方法に設計変更する
ことも可能であろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明により作成された気液接触グリ
ツドを示す部分分解斜視図であり、第２図は本発
明により作成されたグリツドの２つの層を備える
タワーの垂直断面図であり、第３図はグリツド部
材の１つの端面図であり、第４図はグリツド部材
の１つの側面図であり、第５図は第４図の５−５
線断面図であり、第６図は同様にグリツド部材を
貫通しかつこれに接続された接続棒を示す第４図
の６−６線断面図であり、第７図は第３図と同様
な端面図であつて、フランジがグリツド部材のウ
エブに対し鈍角で配向されている改変グリツド部
材を示し、第８図はエキスパンドメタルで形成さ
れた改変グリツド部材の斜視図である。 ２，４……グリツド、６……接続部材、８……
ウエブ、１０……フランジ、１６……穴部、１８
……スロツト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数の接続部材６により互いに接続された複
   数の離間したグリツド部材４で形成されたグリツ
   ド２からなり、前記グリツドはそこを流下する液
   体により濡らしうる表面を有しかつこのグリツド
   に上昇ガスを流過させうる複数の垂直通路を有
   し、 前記グリツド部材のそれぞれは長形の直立ウエ
   ブ８からなり、このウエブの上部および下部から
   横方向に延在する上方および下方フランジ１０を
   備え、 前記上方フランジ１０のそれぞれはウエブから
   交互に反対横方向に延在する複数のフランジ部分
   により不連続的に形成され、 前記下方フランジ１０のそれぞれはウエブから
   交互に反対横方向に延在する複数のフランジ部分
   により不連続的に形成され、 前記ウエブ８は前記接続部材６を収容する穴部
   １６を備え、前記接続部材は前記穴部を貫通延在
   すると共にウエブと係合して、前記グリツド部材
   を互いに離間関係に保ち、 前記接続部材６のそれぞれは内部に形成された
   スロツト１８を前記グリツド部材４間の距離に対
   応する間隔で有してなる気液接触装置において、
   前記接続部材６のそれぞれはこの接続部材をグリ
   ツドの組み立ての際に第１の方向性にて配置する
   際前記穴部１６中に挿入しうる寸法と形状とを有
   し、組み立てられたグリツドにおける前記接続部
   材は前記第１方向性から回転方向に変位した第２
   方向性を有し、前記第２方向性にある際の前記接
   続部材はそのスロツト１８を前記ウエブ８の部分
   と係合させて接続部材とグリツド部材とを相互に
   係合した関係に保持することを特徴とする気液接
   触装置。 ２ 複数のグリツド２を互いに積層し、グリツド
   の１つにおけるグリツド部材を隣接グリツドのグ
   リツド部材に対し相対的に水平面にて角度をもつ
   て回転させたことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の気液接触装置。 ３ ウエブ８が所定厚さを有する材料により形成
   され、グリツド部材４が湾曲した屈曲部を備えて
   フランジをウエブに接続し、前記屈曲部が各ウエ
   ブの少なくとも２倍の厚さを有する内径を備え
   て、液体を滞留ポケツトに集まることなく前記屈
   曲部に流動させうることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項又は第２項記載の気液接触装置。 ４ ウエブがフランジ部分の端部の下方にこれら
   と垂直方向に整列位置する遮断手段２２を備え、
   この遮断手段はフランジ部分の端部から流下する
   液体を前記ウエブに沿つて長手方向に拡散させる
   よう操作しうることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項から第３項までのいずれかに記載の気液接
   触装置。 ５ フランジ部分およびそこから横方向に離間し
   た他方のグリツド部材４におけるフランジ部分の
   それぞれが各ウエブ８から同方向に延在して、隣
   接グリツド部材におけるフランジ部分が互いに対
   面して上昇ガスの流れを拘束するよう延在しない
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項から第４
   項までのいずれかに記載の気液接触装置。 ６ 上方フランジ１０が液体を上方フランジを介
   してウエブまで流過させうる開口部２０を備え、
   下方フランジ１０が気体を下方フランジに流過さ
   せて前記フランジ上で液体と接触させうる開口部
   ２０を備えることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項から第５項までのいずれかに記載の気液接触
   装置。 ７ グリツド部材４がエキスパンドメタルにより
   形成されることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項から第６項までのいずれかに記載の気液接触装
   置。 ８ 接続部材を収容するための穴部１６を備えた
   複数のグリツド部材４と、スロツト１８を内部に
   有する複数の接続部材６とから気液接触グリツド
   を製造するに際し、前記接続部材６を前記穴部１
   ６中に接続部材におけるスロツトが前記グリツド
   部材の平面に存在するような位置まで挿入し、前
   記接続部材をその軸線を中心として回転させるこ
   とにより前記接続部材のスロツトを前記グリツド
   部材と係合させ、前記グリツド部材の部分を前記
   スロツト中に収容してグリツド部材を互いに離間
   関係に保持することを特徴とする気液接触グリツ
   ドの製造方法。 ９ 接続部材６のそれぞれが対向縁部を備え、ス
   ロツト１８をこれら対向縁部に形成し、回転工程
   を行なつて前記接続部材の対向縁部におけるスロ
   ツトを移動させて前記穴部１６の対向側部に位置
   する前記グリツド部材の部分と係合させ、それに
   より２つの前記スロツトを各穴部に隣接するグリ
   ツド部材と係合させることを特徴とする特許請求
   の範囲第８項記載の方法。