CN101784334B - 接触塔 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种能够在良好的分散状态下使两相流体接触并且容易构筑成多层化的接触塔。接触塔(1)的内部被隔壁(垂直壁(10)、水平壁(21、31))分隔成多个室(22、32)，各个室(22、32)形成为在该接触塔(1)内上升的上升流体与在接触塔(1)内下降的下降流体的对流接触空间。在各层垂直壁(10)上所设的下降流体喷出孔(52)使被隔壁阻挡而积存的下降流体向相邻的下层室(22、32)喷出，在比该喷出孔(52)更靠上方一侧设置的上升流体流入口(51)使下层室(22、32)的上升流体流入。

Description

接触塔
技术领域
本发明涉及一种用于进行吸收、放散、蒸馏等气液接触、提取等液液接触或者包含悬浮体(slurry、浆液)等固体的液体与气体进行接触反应等的气体液体固体接触等的接触塔。
背景技术
在石油精制、气体精制、石油化学等产业中多采用吸收、放散、蒸馏、提取、接触反应等工艺，例如，通过使气体与液体接触，或者使两种液体相互接触，由此，利用在这些流体间所进行的物质、能量的转移、物质间的反应等，进行特定物质的分离、精制、转换。例如，使不同相的两种流体在塔内接触，在流体间的界面进行物质移动的吸收塔、放散塔、提取塔和沿着塔的高度方向设置温度梯度，利用气液平衡进行物质的分离、精制的蒸馏塔等的接触塔便是在这些工艺中被广泛采用的一种装置。
一般情况下，在接触塔中设置一种通过使两种流体相互良好地分散来增大接触面积，从而提高物质移动、平衡操作的效率的机构，并且根据所要处理的流体和所应用的工艺，分别使用各种类型的接触塔。从上述这种观点出发，例如，气液接触塔的主要类型包括：(1)使用加压泵等，在液滴的状态下向塔内供给液体，使液滴在气相内分散的喷雾塔、喷射洗涤器、使气泡在被液相充满的塔内分散的气泡塔；(2)使液体以液膜状流经填充在塔内的填充物的表面，以增大气液接触界面的填充塔；(3)按照一定间隔设置用来使在塔内流下的液体暂时积存的搁板(盘板、栅板)，通过设在各个搁板上的泡罩、孔，使气泡在积存于隔壁上的液相内分散的板式塔等。
在这些气液接触塔中，如喷雾塔与气泡塔那样，使液滴和气泡分别在气相、液相内分散的类型与填充塔等相比，具有气体与液体的分散状态良好的优点，但是，气液接触的时间较短，整个塔的理论隔层(层段)数只相当于1～2层。因此，例如在吸收塔、放散塔中，为了获得较高的吸收率和放散率，必须采用一种串联式连接多个接触塔，使装置多层化的特殊构造，从装置复杂化和成本增大的观点出发，该方法并不理想。
与此相反，填充塔和板式塔通过增减填充物的填充高度和搁板的实际层数，而能够比较自由地设计接触塔的理论层数。但是，从气液接触塔的机构出发，气体与液体的接触主要是在液膜的表面或者液相内的气泡表面进行的，因此，在气相中，液体并非处于被充分分散的状态，仍然需要研究以对其进一步进行改善。在板式塔中，采用了在液相内使气泡分散的接触机构，因此，由于产生液相气泡，导致处理量和处理效率下降的泡沫现象缩小了接触塔的操作范围(气体和液体的供给量与供给比率、能够处理的流体种类等)。
此处，在专利文献1中记载了如下技术：如图26(a)所示，对于板式塔类型的气液接触塔100，使在塔内流下的液体与上升的气体同时流经无孔的搁板101的表面，进行气液接触。但是，本技术的目的是开发一种能够设在室内的小型接触塔，其并非为了进一步提高气体与液体的分散状态。
在专利文献2中记载了如下技术：对于填充塔类型的气液接触反应塔110，如图26(b)所示，将该气液接触反应塔110内分离成填充有疏水性的催化剂的多个室111，由此，防止由于使用疏水性的催化剂而导致的液流偏流。而且，如图26(c)所示，各个室111的壁面沿着横切液体、气体的流向(垂直方向)的方向(水平方向)形成波浪起伏似的波形，由此，根据该波形形状形成液流，增大气流与液流的接触面积。在将塔内分离形成多个室这一点上，本技术具备与后述的本发明的实施方式相似的构造，但是，在气液接触机构方面，在从室111的壁面流下的液体的表面使气体与液体接触，有关在气相中使液体分散的技术没有任何记载。
作为液液接触的例子，本发明的发明人开发出了以下这种液液接触塔120(专利文献3)，如图27所示，在使下降的重液(H)(重量液体)与上升的轻液(L)(轻量液体)接触的液液接触塔120内设置有多层搁板121，切除该搁板121的一部分作为重轻两种液体的流路123，并且设置从各个搁板121的流路123的端部沿垂直下方延伸的堰板122。在该堰板122上设置有开口部124，被堰板123阻挡而暂时积存在搁板121下方的轻液(L3)通过开口部124沿着水平方向以喷射状流出(L1)，受到来自下降的重液(H)的剪断力的影响而变成液滴(L2)，于是，在重液(H)内分散，能够有效地使两种液体接触。对于这种技术，本发明人也进行了进一步改善液液接触塔中的重液与轻液间的分散状态的技术研发。
专利文献1：
日本特开2002-336657号公报，权利要求项1、第10段、图1
专利文献2：
日本特开2000-254402号公报，第15～20段、图1和图4
专利文献3：
日本特开平7-80283号公报，第17～19段、第32段、图5
发明内容
本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种能够在良好的分散状态下使两相流体接触，并且容易多层化的接触塔。
本发明的接触塔，其特征在于：从塔内的下部供给作为气体的上升流体，并且从上述塔内的上部供给作为液体的下降流体，使气体和液体对流接触，在这种接触塔中，
按照沿上升流体和下降流体的流路相互邻接的上层室与下层室位于不同高度位置的方式，多层设置形成上述上升流体和下降流体的对流接触空间的室，
上述上层室与上述下层室被隔壁所分隔，
在各层隔壁中，在上述上层室的下部设置有下降流体喷出孔，以使被该隔壁阻挡而积存的下降流体向上述下层室喷出，并且在比下降流体积存区域更靠上方一侧设置有来自该下层室的上升流体流入该上层室的上升流体流入口。
本发明其它方面的接触塔，其特征在于：从塔内的下部供给作为液体的上升流体，并且从上述塔内的上部供给作为液体的下降流体，使液体与液体对流接触，在这种接触塔中，
按照沿上升流体和下降流体的流路相互邻接的上层室与下层室位于不同高度位置的方式，多层设置形成上述上升流体和下降流体的对流接触空间的室，
上述上层室与上述下层室被隔壁所分隔，
在各层隔壁中，在上述上层室的下部设置有下降流体喷出孔，积存在该上层室中的下降流体利用其位能向上述下层室喷出，并且在下降流体喷出孔的上方设置有来自该下层室的上升流体借助其浮力流入该上层室的上升流体流入口。
此外，本发明其它方面的接触塔，其特征在于：从塔内的下部供给作为液体的上升流体，并且从上述塔内的上部供给作为液体的下降流体，使液体与液体对流接触，在这种接触塔中，
按照沿上升流体和下降流体的流路而相互邻接的上层室与下层室位于不同高度位置的方式，多层设置形成上述上升流体和下降流体的对流接触空间的室，
上述上层室与上述下层室被隔壁所分隔，
在各层隔壁中，在上述下层室的上部设置有上升流体喷出孔，以使积存在该下层室中的上升流体通过其浮力向上述上层室喷出，在比上升流体喷出孔更靠下方一侧设置有来自该上层室的下降流体通过其位能流入该下层室中的下降流体流入口。
具备下降流体喷出孔的上述各个接触塔可以采用以下方式构成：上述上层室与上述下层室具有其一部分相互上下层叠的位置关系，上述下降流体的喷出孔被设置在上述上层室的下部侧面和底面两者中的至少一个上，包括上升流体喷出孔的接触塔可以采用以下方式构成：上述上层室与上述下层室具有其一部分相互上下层叠的位置关系，上述上升流体的喷出孔被分别设置在上述下层室的上部侧面和顶面两者中的至少一个上。上述下降流体的喷出孔、上升流体喷出孔、上升流体流入口和下降流体流入口优选由在横向或纵向延伸的缝隙或者在横向或纵向排列多个的孔部构成。
此外，在以气体作为上升流体、液体作为下降流体的接触塔中，为了防止流经下层室的上升流体通过该下降流体喷出孔流入上层室，可以在下降流体喷出孔中设置有根据被上述隔壁所阻挡的下降流体的量而开闭的第1闸门，此时，上述第1闸门可以被设置在该下降流体喷出孔的流出一侧，被第1施力单元施加作用力而关闭，根据积存在上层室的下降流体的压力即液压抵抗上述第1施力单元所施加的作用力而打开。
此外，在以气体作为上升流体、液体作为下降流体的接触塔中，如果下降流体喷出孔被设置在室的侧面，则上述第1闸门在关闭该下降流体喷出孔的下降位置与打开该下降流体喷出孔的上升位置之间升降，并且通过积存在上层室的下降流体的浮力从下降位置上升。此时，如果下降流体喷出孔还被设置在室的底面，则上述第1闸门也可以在上述下降位置关闭该底面的下降流体喷出孔。此外，通过下降流体的浮力升降的上述第1闸门也可以具备朝着上层室一侧横向突出的浮力调整部件。
此外，在以气体作为上升流体、液体作为下降流体的接触塔中，可以在上升流体流入口设置有第2闸门，其根据从下层室流入上层室的上升流体的压力开闭该上升流体流入口的一部分，在该情况下，该第2闸门被设置在上述上升流体流入口的流出一侧，被该第2施力单元施加作用力而关闭，根据上升流体的压力抵抗上述第2施力单元所施加的作用力而打开。
此外，也可以使上述室的底面按照朝着在该室上所设置的喷出孔的方向降低的方式倾斜，这种方式最适合下降流体是包含粉粒体的悬浮体(浆液)等的情况。
而且，多个上述室纵向配置成一列的室列被配置为多个列，各个室列的室和与该室相邻的室列的室被配置在不同的高度位置，各个室列沿着一个方向横向排列，在形成圆筒状的接触塔内，按照同心圆状横向排列各个室。
本发明的接触塔包括多层形成上升流体(气体、液体)与下降流体(液体)的对流接触空间的室，在这些各个室内，使从上层室通过喷出孔喷出的下降流体、与从下层室通过流入口流入的上升流体对流接触，因此，能够在各个室内营造出良好的分散状态。结果，例如，如果是气液接触塔，则能提高吸收操作的吸收效率和放散操作的放散效率。
此外，只要通过隔壁分离塔内便能够很容易地形成这些接触空间，因此，不仅能够很容易构成多层接触塔，而且，也能够用低成本建设高性能的接触塔。
附图说明
图1是表示发明的实施方式所涉及的气体液体接触塔的整体构造的纵截面图。
图2是模式表示气体和液体在上述气体液体接触塔内的流向的说明图。
图3是表示上述气体液体接触塔内部的接触空间的构造的说明。
图4是表示上述接触空间的构造的立体图。
图5是用来说明上述接触空间的作用的立体图。
图6是用来说明上述接触空间的作用的纵截面图。
图7是表示被供给至上述接触空间的气体、液体的出入口的变形例的侧面图。
图8是表示上述接触空间的变形例的说明图。
图9是表示上述接触空间的第2变形例的说明图。
图10是表示上述接触空间的第3变形例的说明图。
图11是表示上述接触空间的第4变形例的说明图。
图12是配备有第1、第2闸门的室的正面图和纵截面图。
图13是表示配备有第1、第2闸门的室的作用的说明图。
图14是上述第1闸门的第1变形例中的室的正面图。
图15是上述第1变形例所涉及的室的纵截面图。
图16是表示上述第1变形例所涉及的室的作用的说明图。
图17是上述第1闸门的第2、第3变形例中的室的纵截面图。
图18是表示上述第2、第3变形例所涉及的室的作用的说明。
图19是表示上述气体液体接触塔内部应用于蒸馏塔的例子的纵截面图。
图20是用来说明本发明的第2实施方式中的液液接触塔的作用的纵截面图。
图21是表示应用上述第2实施方式所涉及的液液接触塔的提取塔的构造例子的纵截面图。
图22是表示上述第2实施方式的变形例的纵截面图。
图23是表示在实施例中的实验中所使用的蒸馏塔的构造的纵截面图。
图24是表示在其它的实施例中的比较例实验中所使用的液液提取塔的构造的纵截面图。
图25是表示在上述其它的实施例中的实验中所使用的液液提取塔的构造的纵截面图。
图26是气液接触塔的现有技术的说明图。
图27是液液接触塔的现有技术的说明图。
具体实施方式
作为本发明的实施方式，以进行吸收、分散等的气体液体接触的气液接触塔1为例，使用图1～图4对其构造进行说明。图1、图2是表示实施方式中的气液接触塔1的整体构造的纵截面示意图，图3、图4是其内部构造的说明图。
气液接触塔1例如由不锈钢制造的圆筒容器构成，其起到了使在该气液接触塔1内上升的气体(上升气体)与同样在其内部下降的液体(下降流体)对流接触的作用。如图1所示，在气液接触塔1的塔顶部设置有用来向气液接触塔1内供给液体的液体供给部11和用来提取气体的气体取出部14，在塔底部设置有用来提取液体的液体取出部12和用来供给气体的气体供给部13。
如图1所示，在气液接触塔1内，在液体供给部11与气体供给部13之间的气液接触区域，按照将气液接触塔1朝着图1方向左右两等分的方式，在该气液接触塔1的内周面描绘的轨迹圆的直径位置设置有垂直延伸的垂直壁10。
在被垂直壁10划分的气液接触塔1的左侧区域20，按照相等间隔设置有多个水平壁21，由此，左侧区域20的空间沿上下方向被划分成多个区域。另一方面，在被垂直壁10划分的右侧区域30，以与上述水平壁21高度不同(层段不同)的方式，按照相等间隔设置有多个水平壁31，由此，右侧区域30的空间沿着上下方向被划分成多个区域。此外，右侧区域30的水平壁31位于在左侧区域20中上下相邻的水平壁21的中间高度级别的位置。
因此，如果将被上下相邻的2个水平壁21、21(31、31)、气液接触塔1的周壁15和垂直壁10所围成的空间称作室(cell)，则在气液接触塔1内形成有两列使这些室在纵向成为一列而多层配置的室列，属于其中一个室列的室与属于另一个室列的室被配置在不同的高度(即，位于不同的层段)。在以下的说明中，以符号22、32分别代表左侧区域20的室和右侧区域30的室。
这些室22、32形成为在气液接触塔1内流动的气体与液体的对流接触空间。由于气液接触塔1内的各个室22、32互相具备相似的构造，因此，例如以下以图1中的虚线内所示的室32为例进行说明。图3(a)是室32的底面一侧的水平壁31的平面图(从图1的A-A’面的向视图)，图3(b)同样是室32的垂直壁10的侧面图(从图3(a)的B-B’面的向视图)。图4是表示气液接触塔1内的室32的内部构造的立体图。
如图3(b)所示，在垂直壁10中，在各个水平壁21、31的正下方位置形成有由沿水平方向延伸的缝隙构成的气体流通口51，在垂直壁10中，在各个水平壁21、31的正上方位置形成有由沿着水平方向延伸的例如三层缝隙构成的液体流通口52。气体流通口51共享各个水平壁21、31的下面及其缝隙的上部边缘，对于构成液体流通口52的三层缝隙中的最下层的缝隙的高度位置，如后所述，将其设定为低于气液接触塔1的运转变成稳定状态时的储液液面。
根据上述构造，如图4的立体图所示，当从某个室32观察垂直壁10时，上半部分的气体流通口51和液体流通口52分别相当于：向斜上层(前层)的室22流出作为上升流体的气体的气体流出口；和作为下降流体的液体从斜上层室22流入的液体流入口。同样，下半部分的气体流通口51和液体流通口52分别相当于：气体从斜下层(下一层)的室22流入的气体流入口；和液体向斜下层室22流出的液体流出口。
即，在图4所示的室32的斜上层的室22中所设的液体流出口相当于该室32的液体流入口，在斜下层室22中所设的气体流出口相当于该室32的气体流入口。由此，如图2所示，通过在各个室22、32中所设置的气体流通口51、液体流通口52，在气液接触塔1内形成气体上升的流路和液体下降的流路。其中，图2中虚线所示的箭头表示气流17，实线所示的箭头表示液流16。
此处，如上所述，液体流通口52构成为缝隙状的狭窄流路，由此，如图4所示，该液体流通口52具有作为流入室32内的液体向斜下层室22流出时对其进行阻碍的功能。其结果，各个室22、32内的下方空间成为利用垂直壁10阻挡并储存流经该室22、32内的液体的积存部53，流经室22、32内的液体在该积存部53中形成积存液体，然后通过液体流通口52，向下层室32、22而被送出。积存在该积存部53内的液体的深度(液体深度)由通过液体供给部11供给的液体流量所决定，流量越大则液体深度越深，流量越小则液体深度越浅。
根据以上说明的构造，参照图5、图6说明本实施方式中的气液接触塔1的作用。图5是用来说明图4所示的室32内的气流17与液流16的气液接触机构的立体图，图6是表示气液接触塔1内的气液接触状态的纵截面示意图。
由图1所示的液体供给部11供给至气液接触塔1内的液体因重力作用，一边通过各个室22、32一边在塔内下降，并到达图5所示的室32的斜上层室22。此处，如上所述，被供给至上层的室22的液体被垂直壁10所阻挡，由此，被积存在积存部53中而形成积存液体。如果在积存部53中形成积存液体，则该积存液体内的液体的位能(势能)在液体流通口52被转换成动能，变成将液体推向下层侧室32一侧的作用力。其结果，如果从下层室32观察，则如图5所示，积存在上层室22的积存部53的液体通过缝隙状的液体流通口52，变成板状(薄片状)的液流16后而喷出。由这些作用可知，缝隙状的液体流通口52的作用在于，使被垂直壁10阻挡而积存在积存部53中的液体向下层室32喷出。
另一方面，由气体供给部13供给至气液接触塔1内的气体因挤压气体的压力和对气体作用的浮力的作用，一边通过各个室22、32一边在气液接触塔1内上升，并到达图5所示的室32的斜下层的室22，通过气体流通口51向该室32送出。如上所述，气体流通口51构成为缝隙状，因此，如图5所示，如果从该室32观察，则气体变成板状(薄片状)的急速气流17，然后从气体流通口51导入。
此处，如上所述，由于室32的气体流通口51被设置在液体流通口52的正下方位置，因此，对于该气流17而言，在该气流17于室32的空间内扩散、减速之前与液流16交叉，按照从下方吹起该液流16的方式流过。其结果，与气流17交叉产生的剪断力(剪切力)作用在液流16上，如图6所示，液流变成液滴，在室32的空间内分散。由此，通过使液体流通口52与气体流通口51相互上下地配置，而使室32具有作为使液流16与气流17对流接触的空间的功能。
此外，由于该气流17的周围压力下降，因此，当刚从气体流通口51流出后的急速气流17通过液体流通口52附近时，也能获得吸引液体以促进液流16喷出的作用。
在室32内分散后的液滴表面，在其与周围的气体之间进行物质移动，如果是吸收塔，则物质从气体向液体移动，如果是分散塔，则物质从液体向气体移动。另一方面，由于室32内的空间的水平截面积比气体流通口51的开口面积大，因此，气流17与液流16交叉后，一边逐渐减速，一边在室32内上升。如果气流17的流速变缓，则吹起液滴的气流17的力就会减弱，液滴开始向积存部53降落，从而使气体与液体分离。另一方面，即使在气流17的流速减速的情况下，在微小液滴与气流相伴的对流接触中，在气体流通口51设置去雾器(demister)，而能够使液滴充分地分离。
如果在室32内上升的气体到达上面的水平壁31，则其通过设置在垂直壁10上的气体流通口51向斜上层的室22而被送出。朝着积存部53下降的液滴与在积存部53中形成的积存液体合流，此处，在浓度变得均匀后，通过液体流通口52被送出至斜下层室22。
这样，在气液接触塔1内的各个室22、32中重复以下两个动作：液体变成液滴后在气体内分散，进行气液接触的动作；和分离气液接触后的气体与液体，沿着各个流路向下游侧的室22、32送出的动作，进行气液间的吸收、分散。如果液体到达塔底，则液体结束与气体的接触，被提取向液体取出部12。同样，气体到达塔顶后，结束与液体的接触，向气体取出部14被提取。
根据以上说明的本实施方式中的气液接触塔1，具有以下效果。将进行气液接触的气液接触塔1内划分成形成气体与液体的对流接触空间的多个室22、32，通过具有喷出孔功能的液体流通口52，将积存在各个室22、32的积存部53中的液体向下层室22、32喷出，利用在这些室22、32内气体上升的力，将其向上层室22、32送出。因此，无需使用特别的加压单元，能够以很强的流势将各个流体向邻接的室22、32送出。在各个室22、32内，例如以板状(薄片状)喷出的液流16与气流17对流接触，在气相内液滴分散，能够创造良好的分散状态。其结果，HETS(理论级当量高度：Height Equivalent to a TheoreticalStage)变低，有助于提高吸收效率、分散效率等。
此外，如上所述，除由于HETS低之外，在本实施方式中的气液接触塔1内，当气体、液体通过多个室22、32时，一边在塔内蜿蜒前行，一边上升、下降，因此，与现有技术中的呈直线上升、下降的板式塔等相比，即使塔内的气体和液体的积存时间相同，也能进一步降低气液接触塔1的高度。
此外，与喷雾塔等相比，在各个室22、32内形成的液滴较大，因此，即使气体的流速加快，气液的分离也很容易，能够增加每单位截面积的处理量，而且，如果是相同的处理量，则能够缩小塔径。
此外，与使气体在积存在搁板上的液相内分散然后进行气液接触的板式塔不同，在本实施方式中的室22、32中，由于并不是气流通过液相内的机构，因此，能够避免或者抑制气泡(发泡、foaming)的产生(产生液相气泡)。此外，由于这种接触结构与板塔式的差异，气流的压力损耗也减少，向气液接触塔1送入气体所需的动力变小，也有利于节能。
此外，由于只要使用垂直壁10和水平壁21、31分离气液接触塔1内则能很简单地形成这些室22、32，因此，不仅能够很容易地将其设置成多层，也能够用较低的成本构筑高性能的气液接触塔1。
而且，通过将液体流通口52、气体流通口51设置成缝隙状，而能够使液流16和气流17在室22、32内交叉形成板状，因此，从气流17在液体上施加更强的剪断力，液流16很容易被分散成更小的液滴，从而能够获得良好的分散状态。这些液体流通口52和气体流通口51等的形状并非局限于图3(b)所示的形状，例如，如图7(a)所示，排列多个更短的缝隙构成液体流通口52，或者如图7(b)所示，配置多个形成圆形的孔部的液体流通口52也可以。此外，如图7(c)所示，既可以在沿垂直方向排列多个细长的缝隙的状态下设置液体流通口52，也可以分割气体流通51的缝隙，然后横向排列多个。虽然省略了图示，但是，与图7(b)所示的液体流通口52相同，也可以横向排列多个形成孔部的气体流通口51。
此外，在使用图1～图6所说明的实施方式中，将气液接触塔1内垂直分割成两列，并且相邻的各个室被配置在不同高度，但是，气液接触塔1内的室列的数量、各个室22、32的形状并非局限于该实施方式。例如，也可以如图8(a)、图8(b)所示，将气液接触塔1的内周面描绘的轨迹圆垂直分割成三个部分，将三列的室列沿着同一方向横向排列，各个室列内的室22、32、42被配置成与相邻的室22、32、42处于不同的高度(层段)。
而且，如图1和图8(a)所示，室的X-Z断面并非局限于矩形。例如，也可以如图9(a)～图9(c)所示那样，上下层叠上层室22、32、42与下层室22、32、42的一部分，增大积存部53的体积。也可以与此相反，使图9(a)的各个室22、32、42的顶部与底部上下颠倒，缩小积存部53的体积。
此外，这样如果上下层叠上层与下层的室22、32、42的一部分，则液体流通口52并不局限于如上所示的在垂直壁10上设置的情况，也可以如图9(a)～图9(c)所示，在室22、32的底面的水平壁21、31上设置液体流通口52。此外，在图10(a)～图10(c)中，表示将气液接触塔1内沿垂直方向分离形成同心圆状，以同心圆状横向排列圆筒状的室列的气液接触塔1的例子，这种气液接触塔1也包含在本发明中。此外，图中的标号18表示的是用来支承内侧的室22、32的梁。
接下来，在图11(a)、图11(b)中，举例表示了对在液体中包含粉粒状的固体杂质的悬浮体(浆液)进行处理的吸收塔和分散塔、和使包含催化剂的悬浮体与气体接触而反应的接触反应塔等中所使用的气液接触塔1。如果在气液接触塔1塔内处理悬浮体(浆液)，则悬浮体(浆液)内的粉粒体沉降并堆积在水平壁21、31上，这样就有可能阻挡在塔内下降的悬浮体(浆液)流。因此，在图11(a)、图11(b)所示的气液接触塔1中，在水平壁21、31上设置有倾斜面，该倾斜面朝着气体流通口51变低，由此，悬浮体(浆液)内的粉粒体不会堆积在水平壁21、31上，能够将其向下游侧的室22、32排出。此外，能够应用这种气液接触塔1的处理对象并非局限于包含粉粒体的悬浮体(浆液)，也能适用在气液接触塔1内流下的粉粒体(固体)与气体的固气接触、和与液体的固液接触。
本实施方式中的气液接触塔1如使用图5、图6所说明的那样，使在积存部53中形成积存液体然后将其从液体流通口52喷出的液流16、与通过气体流通口51上升而来的气流17交叉，在吹起该液流16的同时，在液流16上施加剪断力，使液滴在各个室22、32内分散，于是创造出气体与液体的良好分散状态。此处，例如，在以低处理量运转气液接触塔1等情况下，从气体流通口51流出的气流17的流速下降，吹起液流16的力与剪断力变弱，有时会导致气液的分散状态恶化。
此外，在图6中，表示从构成液体流通口52的所有缝隙喷出液体的状态，当低处理运转时等，积存液体的液体深度比设置在上层的缝隙的位置低。在此情况下，液体不会从设置在比积存液体高的位置的缝隙喷出，下层室32与上层室22通过该缝隙形成连通的状态。其结果，在下层室32内上升的气体的一部分通过连通的缝隙流入上层室22，通过气体流通口51的气流17的流速下降，有时会导致气液的分散状态恶化。
图12(a)、图12(b)所示的室22、32具备用来防止在这种低处理运转时气液的分散状态恶化的机构。图12(a)是例如从下游侧的室32观察图13(a)所示的室22的垂直壁10的正面图，图12(b)是从图12(a)所示的C1-C1’面正视该室22的纵截面侧面图。在以下图12～图18所示的例子中，对各个室22、32具备液体流通口52的情况进行说明，其由设置在垂直壁10上的两个缝隙和设置在水平壁21、31上的一个缝隙共计三个缝隙构成。
在图12(a)、图12(b)所示的例子中，室22在积存液体的液体深度比液体流通口52设置有缝隙的位置低的情况下，配备用来防止其与相邻的室32变成连通状态的第1闸门。在本例中，第1闸门被设置在液体流通口52(缝隙)的上层，液体流通口52在垂直壁10上设有上下两层。第1闸门例如具备比缝隙大一圈的矩形闸板71，在该闸板71的上端部设置向左右水平方向突出的旋转轴711。
如图12(b)所示，从形成积存液体的室22观察，闸板71被设置在液体流通口52(缝隙)的出口一侧，即液流16流出的下游侧的室32内的垂直壁10壁面上。在该垂直壁10壁面上例如固定有环状的轴承部712，所述的旋转轴711贯通该轴承部712，由此，闸板以从旋转轴711悬垂的状态被设置。
如上所述，由于闸板71的尺寸比构成液体流通口52的缝隙大一圈，因此，即使从图12(b)所示的室32的方向施加外力，闸板71也在堵塞缝隙的状态下被卡合在垂直壁10的壁面上。如果从该图所示的室22的方向施加外力，则闸板71根据所施加的外力，朝着下层室32的内侧转动，从而能够打开被堵住的缝隙。此处，也可以与旋转轴721组合设置螺旋弹簧等施力单元，例如向关闭所述闸板71的方向，即向垂直壁10的壁面推压闸板71的方向施加作用力，调节闸板71开始打开时的液流16的流量。
下面，对在气体流通口51中所设置的第2闸门的构造进行说明，第2闸门与所述的第1闸门相同，具备细长矩形的闸板72、设置在闸板72的上端部且朝着左右水平方向突出的旋转轴721、和使该旋转轴721贯通的轴承部722。此处，第2闸门的闸板72在本例中，其宽度比形成缝隙状的气体流通口51大一圈，其高度是气体流通口51的一半左右。例如，架设旋转轴721的位置大致在气体流通口51的中央高度，在气流17流出的室22一侧配置轴承部722，然后使旋转轴721贯通其中，由此，闸板72在悬垂的状态下被附设在该旋转轴721上。
其结果，闸板72变成堵塞气体流通口51的一部分，例如堵塞其下半部分的状态，即使从图12(b)所示的室32的方向施加并不能抬起闸板72的较小的外力，闸板72也在堵塞气体流通口51的一部分的状态下几乎不动。但是，如果从室32的方向施加的外力增大，则闸板72以旋转轴721为中心朝着室22的内侧转动，被堵塞的气体流通口51被逐渐打开。此处，也可以与旋转轴721组合设置螺旋弹簧等施力单元，例如其向关闭所述闸板72的方向，即向垂直壁10的壁面推压闸板72的方向施加作用力，调节闸板72开始打开时的气流17的流量。
如果对上述说明的两个闸板中的第1闸门的作用进行说明，则如图13(a)所示，如果气液接触塔1的处理量低，在各个室22、32的积存部53中形成的积存液体的液位(下降流体的液量)未达到构成液体流通口52的上层缝隙，则使第1闸门的闸板71转动的外力不会发生作用。因此，在闸板71从旋转轴711悬垂的状态下，例如根据下层室32与上层室22内，或者下层室22内与上层室32内的压力差，闸板71在被按压在垂直壁10的壁面上的状态下堵塞缝隙。
其结果，能够防止在下层室32、22内上升的气体经由该室流入上层室22、32，确保通过气体流通口51的气流17的流速不会下降。另一方面，如果气液接触塔1的处理量增加，积存液体的液位达到所述上层的缝隙，则施加使闸板71转动的外力，如图13(b)所示，能够打开被堵塞的缝隙，然后根据积存液体的液位(液量)喷出液流16。
下面，对第2闸门的操作进行说明，在图13(a)所示的处理量低的状态下，由于在各个室22、32内上升的气体量少，因此，作用在闸板72上的压力小，该闸板72一直堵塞气体流通口51的下半部分而几乎不动。其结果，即是在气体流通口51的开口面缩小，在各个室22、32内上升的气体量较少的情况下，也能抑制通过该流通口51的气流17的流速下降。
如图13(b)所示，如果气液接触塔1的处理量增加，则在各个室22、32内上升的气体量也会增加，受到来自气体的压力也会增大，由此，闸板72会转动，打开被塞住的气体流通口51，气流通过的开口面增大。其结果，与开口面小的状态相比，压力损耗并没有那么大，能够形成保持必要流速的气流17。
通过设置这些第1闸门、第2闸门，即使在气液接触塔1的处理量较低的情况下，也能抑制通过气体流通口51的气流17的流速降低，保持将从液体流通口52喷出的液流16吹起的外力和作用在液流16上的剪断力，能够保持气液的良好的分散状态。
此处，第1闸门的构造并非局限于图12(a)、图12(b)所示的旋转式。例如，也可以如图14～图15所示，采用内部中空的不锈钢部件等构成闸板73，受到积存在各个室22、32内的积存液体的浮力的作用而沿着垂直壁10升降，由此来开关液体流通口52(缝隙)。图中732是引导闸板73的移动方向的引导部件，731是设在闸板73与引导部件732之间，并且在引导部件732内行走的滑块。
在本例中，闸板73能够开闭在垂直壁10上所设置的上下两层的两个缝隙(液体流通口52)，例如，如图16(a)所示，在低处理运转接触塔1的情况下，积存液体的液位低，闸板73几乎不会从下降位置上升，在垂直壁10上所设的缝隙(液体流通口52)处于被关闭的状态，液流16仅从设在水平壁21上的缝隙(液体流通口52)喷出。
如果气液接触塔1的处理量增加，积存部53内的积存液体的液位升高，则受积存液体的浮力作用，闸板73上升至上升位置，垂直壁10的下层缝隙(液体流通孔52)被打开，开始喷出液流16。如果处理量进一步增加，则上层缝隙(液体流通口52)也打开，如图16(b)所示，液流16从所有的缝隙喷出。
此处，因积存液体的浮力作用而升降的闸板73的构造并非局限于图14～图16(b)所示的平板形状，例如，也可以如图17(a)所示，在闸板73a的下端部设置沿着水平壁21突出的突出板74，使整个闸板73a的断面形状呈L字型。在此情况下，如图18(a)、图18(b)所示，也能根据积存液体的液位，开闭设在水平壁21、31上的缝隙(液体流通口52)。
此处，也可以如图17(b)所示，在闸板73b的预先确定的高度位置设置朝着上层室22内横向突出的浮力调整部件75，使整个闸板73b的断面形状呈T字型。通过设置浮力调整部件75，例如图18(a)、图18(b)所示，能够根据积存液体的液位改变作用在闸板73b上的浮力。其结果，通过改变例如设置浮力调整部件75的高度位置，而能够调整各个缝隙(液体流通口52)开闭时积存部53内的积存液体的液位。
其中，受到积存液体的浮力作用而升降的闸板73、73a、73b并非局限于采用内部中空的部件构成的方式，例如，也可以采用塑料等比重比在气液处理塔1中被处理的液体轻的部件构成。
对于以上说明的室22、32、42的构造的各种变形，例如，可以综合考虑气液接触塔1的处理量、各个室22、32、42内的气体和液体的积存时间、吸收、分散的效率、所处理的气体和液体的流动性、和维护与建设的难易程度等后决定。
而且，如图19所示，本发明的气液接触塔1例如也能应用在分离、精制液体的蒸馏塔中。图19所示的气液接触塔1，在气液接触塔1的中层设置有例如供给被预先加热的液体的液体供给部11，在塔顶与塔底之间形成温度梯度，使其接近符合各个室22、32内的温度的气液平衡状态，由此，从塔顶的气体取出部14提取轻质成分，从塔底的液体取出部12提取重质成分。其中，图19中的标号61是用来使从气体取出部14中被提取的气体凝缩的冷凝器，标号62是用来再加热从液体取出部12中被提取的液体的再沸器(reboiler)。
以上说明了有关使气体与液体接触的气液接触塔1的实施方式及其变形例，但是，能够在本发明的接触塔中处理的流体组合并非局限于此。作为第2实施方式，例如，本发明也能适用于通过在塔内上升的轻液(上升流体)与在塔内下降的重液(下降流体)之间的液液接触，例如用来进行提取等的液液接触塔1a。
图20是表示第2实施方式中的液液接触塔1a的内部状态的纵截面模式示意图，对于与第1实施方式同样的构造标注与图6相同的符号。在本实施方式中，除标号11为重液供给部、标号12为重液取出部、标号13为轻液供给部、标号14为轻液取出部之外，液液接触塔1a的整体构造例如与图1所示的气液接触塔1相同，因此，省略其图示。此外，各个室22、32的构造也与图4所示的构造相同，其图示省略，与第1实施方式中的室22、32的不同点在于：标号51为轻液流通口、标号52为重液流通口。
在第2实施方式中的液液接触塔1a中，积存在上层室22、32中的重液利用其位能，通过以缝隙状设置的重液流通口(喷出孔)52呈板状(薄片状、sheet)向下层室22、32喷出。另一方面，轻液从下层室22、32经过在重液流通口52的正下方所设的缝隙状的轻液流通口51，借助浮力上升，并且形成板状(片状)的液流，然后流入上层室22、32。
图20所示的液液接触塔1a采用重液为分散相、轻液为连续相的构造，轻液的流速在设于重液流通口52附近的下方的轻液流通口51急速升高，在流速变成最大的状态下流入上层室22、32，然后，随着远离轻液流通口51，其流速急速下降。在该轻液所流入的区域中，如果呈板状喷出的重液从纵向设置的多个重液流通口52突然流入其中，则重液的板状液流如图20所示，被变形放大成波板状，液液界面积继续扩大，最终分裂变成多个液滴。而且，在上方的重液流通口52所产生的液滴下降，与在该一层之下至最下层的重液流通口52所产生的重液的板状液或者从中分裂生成的液滴冲突，或者合二为一，或者分散或者分裂。在各个室22、32开口的重液流通口52的数量和/或者面积越大，液滴的合成、分裂的频率越高。在该液滴的生成过程中，重液与周围的轻液的液液界面积变得极大，而且，由于生成后的液滴重复合成、分散、分裂，因此，物质移动加快，例如，能够有效地进行特定物质的提取。而且，由于所生成的多个液滴大小、滴径一致，难以生成微小的液滴，因此，例如不易发生溢流。此外，在该液液接触塔1a中，当然也可应用使用图8～图11所说明的不同变形。
另一方面，在界面张力大的提取系统、或者重液与轻液的粘度高的提取系统中，所生成的液滴直径略大，有时无法有效地进行提取。因此，如图21所示，例如在作为由本实施方式的液液接触塔1a构成的提取塔1d的塔底部的下方静置部连有接脉动发生器19，或者并用通过送出空气脉冲产生的脉动，进一步缩小生成液滴，从而能够更有效地进行提取。其中，在图21中，标号11a是重液供给部、标号12a是重液取出部、标号13a是轻液供给部、标号14a是轻液取出部。
另一方面，在轻液采用分散相、重液采用连续相的情况下，如图22所示的液液接触塔1b所示，使图4所示的室32的上下颠倒，该图中的标号51则变成重液流通口(记作重液流通口51a)，标号52变成轻液流通口(记作轻液流通口52a)，这一点与图20中所说明的液液接触塔1a不同。
在该液液接触塔1b中，积存在下层室22、32的轻液利用其浮力，通过以缝隙状设置的轻液流通口(喷出孔)52a呈板状向上层室22、32喷出。另一方面，重液从上层室22、32经过在轻液流通口52a的正上方所设的缝隙状的重液流通口51a，利用其位能下降，并且形成板状的液流，然后流入下层室22、32。
其结果，在重液以其流速最大的状态，从设在轻液流通口52a附近的上方的重液流通口51a呈板状流入的区域中，如果呈板状从轻液流通口52a喷出的轻液突然流入其中，则轻液的板状液流就如图22所示，被变形放大成波板状，液液界面扩大，最终分裂变成多个液滴。而且，在纵向连续设置的轻液流通口52a中，在下方的轻液流通口52a所生成的液滴上升，与在该一层之上至最上层的轻液流通口52a所生成的轻液的板状液或者从中分裂生成的液滴落冲突，或者合二为一，或者分散或分裂。在各个室22、32开口的轻液流通口52a的数量和/或者面积越大，液滴的合成、分裂的频率越高。结果，与前面使用图20所说明的液液接触塔1a同样，重液与周围的轻液的液液界面积变得极大，而且，由于生成后的液滴重复合成、分散、分裂，因此，物质移动加快，不仅能够有效地进行提取，而且，由于所生成的多个液滴大小、液滴直径一致，难以生成微小的液滴，因此，不易发生溢流。此外，在该液液接触塔1b中，例如也在水平壁21、31上设置朝着轻液流通口52a的方向逐渐变高的倾斜面，使其很容易地排出轻液，或者，上下层叠上层室22、32与下层室22、32的一部分，在天棚面(顶面)的水平壁21、31上也设置轻液流通口52a。另一方面，在界面张力大的提取系统、或者重液与轻液的粘度高的提取系统中，在有效地进行提取方面，有时所生成的滴径略大。因此，与前面的图22的例子同样，例如在作为由本实施方式的液液接触塔1b构成的提取塔的塔底部的下方静止部连接脉动发生器19，或者并用通过送出空气脉冲产生的脉动，进一步缩小生成液滴，从而能够更有效地进行提取。
如以上说明的那样，在图20和图22所示的第2实施方式中，与使用图27在背景技术中所说明的液液接触塔120相比，能够以更强的流势使呈板状喷出的分散相的重量液(或者轻液)与连续相的轻液(或者重液)交叉，因此，能够进一步增大液滴生成时的液液界面面积，提高生成后的液滴的合成、分裂频度，进一步加快物质移动速度，能够提高提取效率。而且，与现有技术的液柱状的喷出不同，而是呈板状喷出重液(或者轻液)，因此，生成的液滴的大小、滴径更加均匀，能够抑制微小液滴的生成，例如能够提高溢流速度。
以上，在第1、第2实施方式中说明的接触塔1、1a中，表示了用垂直壁10和水平壁21、31、41构成的隔壁分隔圆筒状的塔内而形成多个室22、32、42的例子，但是，本发明所包含的接触塔并非如这些例子所示地局限于在相邻的室22、32、42中共用隔壁的接触塔。例如，单独制作具备立方体形状的室22、32、42，分别用配管连接相邻的室22、32、42的液体流通口52、气体流通孔51，使其位于不同高度位置的接触塔也包含在本发明中。
实施例
(实验1)
制造一个其构造与图8(a)、图8(b)所示的基本相同的气液接触塔1，对气液接触的状态进行了确认。
A.实验方法
气液接触塔1的本体使用塔径为210mm、高为1,200mm的透明的由氯乙烯制成的圆筒管，使用不锈钢(SUS304)制成的隔壁(垂直壁10、水平壁21、31)，形成室22、32、42。各个室22、32、42的高度为200mm，将层叠成5层的室列横向排成三列来分离所述圆筒管内。各个室22、32、42的侧面的构造与图3(b)所示基本相同，液体流通口52的缝隙的上下方向的高度为3mm，气体流通口51的缝隙的上下方向的高度为10mm。
从液体供给部11向上述气液接触塔1供给水，从气体供给部13供给空气，并使它们对流接触。
(实施例1)以空塔速度0.5m/s供给空气，按照0.5、1.0、1.5cm/s改变水的空塔速度。
(实施例2)空气的空塔速度为1.0m/s，在与实施例1相同的条件下改变水的空塔速度。
(实施例3)空气的空塔速度为1.5m/s，在与实施例1相同的条件下改变水的空塔速度。
(实施例4)空气的空塔速度为1.0m/s，取代水而供给作为发泡性水溶液的低浓度(0.5wt％)乙醇水溶液，按照0.5、1.0、1.5cm/s改变空塔速度。
(实施例5)空气的空塔速度为1.0m/s，取代水而在水中混入作为发泡性水溶液的微量的界面活性剂TRITON X-100(5mg/L)，按照0.5、1.0、1.5cm/s改变空塔速度。
B.实验结果
根据目测观察的气液状态的观测结果可以确认，在(实施例1)～(实施例3)中任意一个条件下，在各个室22、32内，水都会变成液滴后分散，然后从气相分离，在积存部53中形成积存液体。在(实施例4)和(实施例5)中，确认了完全没有产生泡沫。如果将气体分散在低浓度乙醇水溶液、含有微量界面活性剂的水溶液中，则在液体的上层部生成气泡层，因此，就会出现在板式塔的气液接触中产生泡沫，处理能力下降这样的问题。但是，如本例所示，如果使液滴分散在气体中，则能够避免产生泡沫，不会生成气泡层，因此，能够有效地防止气泡所导致的处理能力下降。
(实验2)
按照与图9所示相同的方法，在垂直壁10和水平壁21、31上设置液体流通口52，在垂直壁10一侧的液体流通口52的正下方位置设置气体流通口51，制造列数为2的室22、32(图23)，并将其组装在已设的蒸馏塔中，然后进行蒸馏试验、放散试验。
A.实验方法
蒸馏塔的内径为198mm，高为3,300mm，在其中设置2列7层(共计14层)的室22、32。各个室22、32的高度为400mm，气体流通口51的宽度为20mm，液体流通口52在水平壁上设置2列3mm宽的缝隙，在垂直壁上设置3列3mm宽的缝隙。此外，该蒸馏塔在塔底部配备有再沸器62，在塔顶部配备有冷凝器61。
首先，使用乙苯-氯苯混合液，在全还流条件(全回流条件)下进行蒸馏试验。
下面，向蒸馏塔的塔顶供给作为原料的乙苯与氯苯的混合物，然后改变原料供给量和再沸器62的温度，在无还流(无回流)的条件下进行放散试验。在任意一个实验中，都将来自塔顶的蒸汽导向冷凝器61，将压力保持在大气压下。
(实施例6)
将乙苯-氯苯混合液(乙苯重量分率0.50、氯苯重量分率0.50)装入蒸馏塔的塔底后，将其一部分送入再沸器62，并将再沸器(reboiler)出口的液体送回塔底，并且使塔底液的温度上升至规定温度。从塔顶流出的蒸汽被导入冷凝器61，使其冷却液化后，使全部留出液流回塔顶。将冷凝器61的压力保持在大气压下，再沸器出口、塔底、塔顶的各个液体温度、回流流量固定后，对塔顶液体、塔底液体进行采样，使用气相色谱仪进行分析。表1表示出达到稳定状态时塔顶液体、塔底液体的测定结果。
(实施例7)
向放散塔的塔顶连续供给乙苯-氯苯混合液(乙苯摩尔分率0.379、氯苯摩尔分率0.621)，从塔顶提取所有留出液体、从塔底提取沉积液。在达到稳定状态后，对塔顶液体、塔底液体进行采样，使用气相色谱仪进行分析。表2表示出测定结果。
(实施例8)
与实施例7相比，大约增加17％供给放散塔的原料(乙苯摩尔分率0.426、氯苯摩尔分率0.574)，采用相同的方法运转，采取数据。表2表示出测定结果。
(表1)
Figure GPA00001027236900221
(表2)
Figure GPA00001027236900231
B.实验结果
根据(表1)所示的实验结果可知，在(实施例6)的整个回流蒸馏试验中，与装入时的组成相比，在塔顶部低沸点的氯苯(132℃)的浓度增高，在塔底部高沸点的乙苯(136.2℃)的浓度增高，因此，在蒸馏塔内进行两种成分的分馏。当再沸器62的出口温度为137.4℃，来自冷凝器61的回流量为261kg/h时，由所测定的塔顶、塔底的各组成(摩尔分率(mol fr.))计算的理论隔壁数(层数)为6.9层，总室效率为49％。
根据(表2)所示的实验结果可知，在(实施例7)、(实施例8)任意一个实施例中，与混合液的FEED(供给)组成相比，在来自塔顶部的留出液中，低沸点的氯苯浓度增高，在来自塔底部的底部残留液(罐底液)中，高沸点的乙苯浓度增高，因此，在蒸馏塔内，进行轻质成分的放散。
在(实施例7)的放散试验中，如果将再沸器62的出口温度保持在136.4℃，将供给放散塔的原料供给量设定为260kg/h，则馏出量就会变为253kg/h，底部残留量(罐底量、bottom product)变为7kg/h，总室效率为50％。而且，在增大处理量(实施例8)的放散试验中，如果将再沸器62的出口温度保持在136.6℃，将供给放散塔的原料供给量设定为305kg/h，则留出量会变为238kg/h，底部残留量变为67kg/h，总室效率为64％。如果提高处理量，增加各个室中的积存液体量，则接触效率就会得到提高。
(实验3)
在以下的比较例和实施例中，均进行液液提取操作，使用乙酸乙酯80vol％+环己烷20vol％的混合溶剂(以下称作溶剂)，从浓度为29wt％的乙酸水溶液(以下称作原料)中提取乙酸。
(比较例1)
作为提取装置，使用了具有图24所示构造的堰板式液液提取塔120(专利文献3)。该液液提取塔120的内径为208mm，搁板121的液体流路123的开口面积比(液体流路面积/塔截面积)为32％，作为分散相液体流路，按照100mm的隔壁间隔，设置25层具有4个25mm×20mm的矩形开口部124的堰板式搁板121。
原料为重液，溶剂为轻液，前者作为分散相，溶剂比(溶剂/原料的重量比)选作2/1，温度大约为20℃，在大气压下使液体与液体对流接触。
当原料供给量为218kg/h，溶剂(乙酸浓度0％)供给量为436kg/h时，提取残留量的液流量为131kg/h，乙酸浓度为2.3wt％。通过液液平衡计算求出一个理论级当量高度(以下称作“HETS”)为0.64m。
增加原料和溶剂的供给量，当原料为335kg/h，溶剂为670kg/h时，产生泡沫。
(实施例9)
作为提取装置，使用具备图25所示的构造的本发明的实施方式的室式提取装置(液液接触塔1c)进行实验。在内径为208mm的塔内设置3列12层的室22、32、42，各个室22、32、42的高度为200mm，重液流通口52的缝隙宽度为5mm，并且设置有2列，轻液流通口51的宽度为20mm。除原料和溶剂的供给量之外，其余条件与比较例1相同。
当原料供给量为218kg/h，溶剂(乙酸浓度0％)供给量为436kg/h时，提取残留量的液流量为132kg/h，乙酸浓度为1.5wt％。通过液液平衡计算求出HETS为0.54m。
当原料供给量为335kg/h，溶剂(乙酸浓度0％)供给量为670kg/h时，提取残留量的液流量为205kg/h，乙酸浓度为1.2wt％。通过液液平衡计算求出一个理论级当量高度(以下称作“HETS”)为0.49m。
增加原料和溶剂的供给量，当原料为450kg/h，溶剂为900kg/h时，产生泡沫。
如果对比较例1与本发明的处理量、提取效率进行概括，则如表3所示。
(表3)
*)发生溢流
根据(表3)所示的实验结果，在液供给量为相同条件(原料218kg/h、溶剂436kg/h)的情况下，将(比较例1)的堰板式的液液提取塔120与(实施例9)的室式的液液提取塔1c的提取实验结果进行比较，(实施例9)与(比较例1)相比，其HETS值大约小15.6％，提取效率好。此外，即使是在(比较例1)中产生泡沫的液供给量(原料335kg/h、溶剂670kg/h)，在(实施例9)中也不会产生泡沫，能够进行提取操作。

Claims (20)

1.一种接触塔，在该接触塔中，从塔内的下部供给作为气体的上升流体，并且从所述塔内的上部供给作为液体的下降流体，使气体和液体对流接触，所述接触塔的特征在于：
按照沿上升流体和下降流体的流路相互邻接的上层室与下层室位于不同高度位置的方式，多层设置形成所述上升流体和下降流体的对流接触空间的室，
所述上层室与所述下层室被隔壁所分隔，
在各层的隔壁中，在所述上层室的下部侧面设置有下降流体喷出孔，以作为用于形成所述下降流体的积存液体的抵抗而起作用且使下降流体从该积存液体向所述下层室喷出，并且在比下降流体积存区域更靠上方一侧设置有来自该下层室的上升流体流入该上层室的上升流体流入口，
所述下降流体喷出孔，在高度方向排列多个横向细长的缝隙的状态下设置，或者在横向排列多个沿高度方向延伸的细长的缝隙的状态下设置，或者由在横向和高度方向排列多个的孔部构成。
2.如权利要求1所述的接触塔，其特征在于：
为了防止流经下层室的上升流体通过该下降流体喷出孔流入上层室，在所述下降流体喷出孔中设置有根据被所述隔壁所阻挡的下降流体的量而开闭的第1闸门。
3.如权利要求2所述的接触塔，其特征在于：
所述第1闸门被设置在该下降流体喷出孔的流出侧，被第1施力单元施加作用力而关闭，根据积存在上层室的下降流体的压力抵抗所述第1施力单元所施加的作用力而打开。
4.如权利要求2所述的接触塔，其特征在于：
所述下降流体喷出孔被设置在室的侧面，所述第1闸门构成为在关闭该下降流体喷出孔的下降位置与打开该下降流体喷出孔的上升位置之间升降，通过积存在上层室的下降流体的浮力从下降位置上升。
5.如权利要求4所述的接触塔，其特征在于：
所述下降流体喷出孔还被设置在室的底面，所述第1闸门构成为在所述下降位置关闭该底面的下降流体喷出孔。
6.如权利要求4所述的接触塔，其特征在于：
所述第1闸门包括朝上层室一侧在横向突出的浮力调整部件。
7.一种接触塔，在该接触塔中，从塔内的下部供给作为气体的上升流体，并且从所述塔内的上部供给作为液体的下降流体，使气体和液体对流接触，所述接触塔的特征在于：
按照沿上升流体和下降流体的流路相互邻接的上层室与下层室位于不同高度位置的方式，多层设置形成所述上升流体和下降流体的对流接触空间的室，
所述上层室与所述下层室被隔壁所分隔，
在各层隔壁中，在所述上层室的底面设置有下降流体喷出孔，以作为用于形成所述下降流体的积存液体的抵抗而起作用且使下降流体从该积存液体向所述下层室喷出，并且在比下降流体积存区域更靠上方一侧设置有来自该下层室的上升流体流入该上层室的上升流体流入口，
所述下降流体喷出孔由沿横向或纵向延伸的多个缝隙或者在横向和纵向排列多个的孔部构成。
8.如权利要求7所述的接触塔，其特征在于：
所述下降流体喷出孔被设置在室的侧面和底面，并设有第1闸门，该第1闸门构成为在关闭该下降流体喷出孔的下降位置与打开该下降流体喷出孔的上升位置之间升降，通过积存在上层室中的下降流体的浮力从下降位置上升。
9.如权利要求1或权利要求7所述的接触塔，其特征在于：
在所述上升流体流入口设置有第2闸门，该第2闸门根据从下层室流向上层室的上升流体的压力开闭该上升流体流入口的一部分。
10.如权利要求9所述的接触塔，其特征在于：
所述第2闸门被设置在所述上升流体流入口的流出侧，被第2施力单元施加作用力而关闭，通过来自上升流体的压力抵抗所述第2施力单元所施加的作用力而打开。
11.一种接触塔，在该接触塔中，从塔内的下部供给作为液体的上升流体，并且从所述塔内的上部供给作为液体的下降流体，使液体与液体对流接触，所述接触塔的特征在于：
按照沿上升流体和下降流体的流路相互邻接的上层室与下层室位于不同高度位置的方式，多层设置形成所述上升流体和下降流体的对流接触空间的室，
所述上层室与所述下层室被隔壁所分隔，
在各层隔壁中，在所述上层室的下部侧面设置有下降流体喷出孔，以作为用于形成所述下降流体的积存液体的抵抗而起作用且使下降流体利用其位能从该积存液体向所述下层室喷出，并且在比下降流体喷出孔更靠上方侧设置有来自该下层室的上升流体利用其浮力流入该上层室的上升流体流入口，
所述下降流体喷出孔，在高度方向排列多个横向细长的缝隙的状态下设置，或者在横向排列多个沿高度方向延伸的细长的缝隙的状态下设置，或者由在横向和高度方向排列多个的孔部构成。
12.如权利要求1或权利要求11所述的接触塔，其特征在于：
所述上层室与所述下层室具有其一部分互相上下层叠的位置关系，
所述下降流体的喷出孔被设置在所述上层室的下部侧面和底面。
13.如权利要求1、权利要求7或权利要求11所述的接触塔，其特征在于：
所述上升流体的流入口由在横向或纵向延伸的缝隙或者在横向或纵向排列多个的孔部构成。
14.如权利要求1、权利要求7或权利要求11所述的接触塔，其特征在于：
所述室的底面按照向着在该室上所设置的喷出孔的方向降低的方式倾斜。
15.一种接触塔，在该接触塔中，从塔内的下部供给作为液体的上升流体，并且从所述塔内的上部供给作为液体的下降流体，使液体与液体对流接触，所述接触塔的特征在于：
按照沿上升流体和下降流体的流路相互邻接的上层室与下层室位于不同高度位置的方式，多层设置形成所述上升流体和下降流体的对流接触空间的室，
所述上层室与所述下层室被隔壁所分隔，
在各层隔壁中，在所述下层室的上部侧面设置有上升流体喷出孔，以作为用于形成所述上升流体的积存液体的抵抗而起作用且使上升流体通过其浮力从该积存液体向所述上层室喷出，并且在比上升流体喷出孔更靠下方一侧设置有来自该上层室的下降流体利用其位能流入该下层室的下降流体流入口，
所述上升流体喷出孔，在高度方向排列多个横向细长的缝隙的状态下设置，或者在横向排列多个沿高度方向延伸的细长的缝隙的状态下设置，或者由在横向和高度方向排列多个的孔部构成。
16.如权利要求15所述的接触塔，其特征在于：
所述上层室与所述下层室具有其一部分互相上下层叠的位置关系，
所述上升流体的喷出孔被分别设置在所述下层室的上部侧面和顶面。
17.如权利要求15所述的接触塔，其特征在于：
所述下降流体的流入口由在横向或纵向延伸的缝隙或者在横向或纵向排列多个的孔部构成。
18.如权利要求1、权利要求7、权利要求11或权利要求15所述的接触塔，其特征在于：
配置多列将多个所述室纵向配置成一列的室列，属于各个室列的室和与该室相邻的室列的室被配置在不同的高度位置。
19.如权利要求18所述的接触塔，其特征在于：
所述各室列沿着一个方向横向排列。
20.如权利要求18所述的接触塔，其特征在于：
接触塔形成为圆筒状，所述各室列以同心圆状横向排列。
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