JP2001025601A - 液分散器 - Google Patents

液分散器

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JP2001025601A
JP2001025601A JP11198316A JP19831699A JP2001025601A JP 2001025601 A JP2001025601 A JP 2001025601A JP 11198316 A JP11198316 A JP 11198316A JP 19831699 A JP19831699 A JP 19831699A JP 2001025601 A JP2001025601 A JP 2001025601A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】チューブラータイプの液分散器であって、高密
度で均一な分散を行って充填物に液体を供給でき、これ
により、充填物の性能を十二分に発揮した高効率の蒸留
や吸収処理を行うことができる液分散器を供給する。 【解決手段】チューブラータイプの液分散器であって、
滴下口の少なくとも一つに、滴下口を管内から貫通して
外部に突出する滴下針が配置されることにより、前記課
題を解決する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、気液接触によって
吸収や蒸留などを行う充填塔に処理液を供給する液分散
器の技術分野に属する。
【0002】
【従来の技術】気液接触によって蒸留や吸着処理を行う
充填塔では、処理液を均一に分散して塔内に供給するこ
とが重要であり、この分散が、充填物の性能すなわち充
填塔の処理性能に大きな影響を与える。特に、充填物が
高性能な場合には、液体の均一かつ高密度な分散は極め
て重要であり、例えば、液体の初期分散が不良である
と、処理効率が3割以下に低下することも珍しくない。
【0003】液体の供給量が多量であれば、比較的容易
に高密度で均一な分散を行うことができるが、供給量が
少なくなるに従って、次第に高密度かつ均一な分散が困
難になり、例えば、0.1m3 /(m2 ・hr)などの
極めて低流量の液体を高密度で均一に分散させること
は、非常に困難である。
【0004】充填塔において、液体の供給は、上方から
液体を分散散布する液分散器で行われており、従って、
使用する液分散器の分散性能は、充填物の性能に大きな
影響を与える。液分散器には、チャンネルタイプ、トラ
フタイプ、エレメントタイプ、スプレータイプ等の各種
の種類があるが、低流量の液体であれば、チューブラー
タイプ(液導入部開放型)が最も分散性が良好であると
言われている。
【0005】チューブラータイプの液分散器とは、液導
入部を有する主管と、主管から枝分かれした複数の枝管
を有し、両管低部に複数の滴下口が形成された構成を有
する液分散器である。主管の液導入部に供給された液体
は、主管から枝管に分配され、滴下口から自重で滴下さ
れて、充填塔内に分散されて供給される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このようなチューブラ
ータイプの液分散器において、低流量の液体を高密度で
均一に分散するためには、多数の底孔を形成すると共
に、滴下口となる底孔の口径を小さくする必要がある。
ところが、一般的に、滴下口径が小さくなると滴下され
る液滴も小さくなり、その結果、液体が滴下口を通過す
るためのエネルギーに対して、液体の表面張力が大きく
なる。すなわち、チューブラータイプの液分散器では、
液体の流量が少なくなると液体の滴下に必要なエネルギ
が大きくなるので、その結果、液体の滴下がなされなか
ったり、滴下が不均一となってしまう場合があり、分散
性が良好であると言われはいるものの、特に前述のよう
な極めて低流量の液体の高密度かつ均一な分散は、困難
である。
【0007】本発明の目的は、前記従来技術の問題点を
解決することにあり、充填塔内に液体供給などを行う、
液導入部開放型のチューブラータイプの液分散器であっ
て、極低流量でも、高密度かつ均一な分散を行って充填
物に液体を供給することができ、これにより、充填物の
性能を十二分に発揮した高効率の蒸留や吸収処理を行う
ことが可能な液分散器を供給することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、液導入部を有する主管から枝分かれした
複数の枝管を有し、前記枝管あるいはさらに主管に、液
体を滴下するための滴下口が形成されたチューブラータ
イプの液分散器であって、前記滴下口の少なくとも一つ
に、滴下口を管内から貫通して外部に突出する滴下針が
配置されることを特徴とする液分散器を提供する。
【0009】また、前記滴下針が、管上部の前記滴下口
に対応する位置に固定されるボルトの下部に固定される
のが好ましく、さらに、前記液体導入部に、液体に含ま
れる異物を除去するストレーナを有するのが好ましい。
【0010】
【発明の実施の形態】図1に、本発明の液分散器の一例
の概略図を示す。図1において、(A)は上面図を、
(B)および(C)は側面図を、(D)は底面図を、そ
れぞれ示す。
【0011】本発明は、蒸留(精留)や吸収(吸着)等
を行う充填塔内に液体を分散供給する、チューブラータ
イプの液分散器(ディストリビュータ)である。図1に
示される液分散器10は、基本的に、略ドーナツ板状の
基台12と、主管14と、枝管16と、押え板18およ
び18とを有して構成される。
【0012】図示例の液分散器10において、主管14
は、両端が閉塞する中空の四角柱パイプ(角パイプ)
で、基台12の直径に一致して配置され、固定用ボルト
20によって両端部下端の取付板14aを基台12に固
定されて、所定位置に固定される。主管14の上面に
は、長手方向に配列されて、6個の清掃用孔部22が形
成され、さらに、主管14の中央部には、充填塔に供給
する液体を導入する開口である液導入部24が形成され
ている。
【0013】図示例においては、好ましい態様として、
液導入部24には、液体に混入した異物等を除去するス
トレーナが配置される。これにより、液分散器10内部
の汚れを低減することができる。ストレーナのメッシュ
サイズ(目開き)には特に限定はなく、液体の種類や、
標準的に含まれる異物等に応じて適宜決定すればよい。
また、ストレーナは着脱自在にして、液分散器10の使
用によって汚れた場合には、ストレーナのみを取り外し
て洗浄できるようにするのが好ましい。
【0014】主管14の両側面には、内部を連通して、
中空円筒状(円パイプ)の枝管16が接続される。図示
例においては、主管14の側面に、それぞれ5本の枝管
16が、主管14に対して直交するように取り付けられ
ており、枝管16の主管14と逆側の端部は、公知の手
段で閉塞され、基台12に載置されている。また、枝管
16は、主管14と同方向に延在し、固定部材23、2
3……によって主管14に固定される押え板18によっ
て、保持/固定される。
【0015】枝管16の取り付け方法には特に限定はな
く、公知の方法によればよいが、図示例の液分散器10
においては、好ましい態様として、枝管16は主管14
に着脱自在に構成される。これにより、液分散器10内
部の洗浄を容易にできる点で好ましい。枝管16を主管
14に着脱自在にする方法には、特に限定はなく、公知
の方法が各種利用可能であるが、例えば、主管14の枝
管16との接続部に凸状の差込部を形成し、この差込部
を嵌入するように枝管16を取り付ける方法が例示され
る。この例においては、液漏れを防止するために、差込
部には、主管14に向かって拡径するようにテーパを付
けるのが好ましい。また、このように枝管16を着脱自
在にする場合には、枝管16の回転方向の位置決めおよ
び固定を行うために、例えば、互いに係合するノッチと
切れ込み等の位置決め手段を設けるのが好ましい。
【0016】本発明は、いわゆるチューブラータイプの
液分散器10で、このような主管14と枝管16の低部
には、充填塔内に液体を滴下するための円形の滴下口2
6、26………が形成されており、図示例においては、
図1(D) に示されるように、主管14に11個、全枝
管16を合計して36個の計47個の滴下口26が形成
されている。なお、図示例においては、基台12の枝管
16載置部には切れ込みが形成され、枝管16の端部近
傍に形成される滴下口26を開口している。液導入部2
4から液分散器10内に供給された液体は、主管14か
ら枝管16に流れ込んで分配され、内部における液面高
さが滴下に十分な高さになった時点で、滴下口26から
滴下され、充填塔内の充填物に分散、散布される。
【0017】ここで、本発明にかかる液分散器10にお
いては、図2に示されるように(枝管16で例示する
が、主管14も同様である)、この滴下口26の中心を
貫通して、管内から外部に突出するように、滴下針28
が配置される。本発明の液分散器10は、チューブラー
タイプの液分散器において、このような滴下針28を滴
下口26に有することにより、液体の滴下に必要なエネ
ルギーを低減して、微細な滴下口26で、かつ、液体の
流量(充填塔における単位面積および単位時間当たりの
液体供給量)が0.1m3 /(m2 ・hr)などの極め
て少ない場合であっても、円滑かつ容易に液体が滴下口
26から滴下する事を可能にし、これにより、滴下の変
動を防止し、全ての滴下口26から適正に液体を滴下し
て、充填塔内(充填物)への液体の均一な分散供給を実
現している。
【0018】図示例において、滴下針28は、管(主管
14および枝管16)の滴下口26に対向する頂部に固
定(螺合)されるボルト30の下端(液導入口24で
は、ストレーナの下端)に固定され、此処から垂下する
ようにして滴下口26を通過、突出するが、本発明にお
いて、滴下針28の取り付け方法は、これに限定はされ
ず、例えば、管の内壁頂部に溶接等で直接滴下針28を
固定する方法等、公知の方法が各種利用可能である。
【0019】本発明の液分散器10において、滴下口2
6の直径D(図3参照)には特に限定はなく、対象とな
る液体の粘度や供給量等に応じて適宜決定すればよい
が、滴下針28の効果は、ある程度小径の滴下口26の
方が好適に発現するので、直径Dは、好ましくは0.5
mm〜3mm、特に0.5mm〜1mmが好ましい。ま
た、滴下針28の直径dにも特に限定はないが、あまり
太いと液体の滴下の妨害となるので、滴下口の直径Dの
1/5〜1/2程度、特に1/5〜1/3程度とするの
が好ましい。なお、滴下針28は、できるだけ滴下口2
6の中心を通過するのが好ましい。さらに、滴下口26
からの滴下針28の突出量lにも特に限定はないが、突
出量lが少ないと十分な効果を得ることができず、逆
に、多過ぎると、機械的な強度等の点で不利であるの
で、好ましくは5mm〜20mm、特に10mm〜15
mmが好ましい。
【0020】このような本発明の液分散器10におい
て、滴下密度(充填塔における単位面積当たりの滴下口
の数)には特に限定はないが、本発明の効果は、滴下密
度が高い程好適に発現でき、好ましくは、滴下密度は1
00点/m2 〜350点/m2、特に150点/m2
350点/m2 が好ましい。
【0021】さらに、本発明の液分散器10における液
体の流量には特に限定はないが、本発明の効果は、低供
給量であるほど好適に発揮できるので、液体の流量は、
好ましくは0.1m3 /(m2 ・hr)〜1m3 /(m
2 ・hr)、特に0.1m3/(m2 ・hr)〜0.5
3 /(m2 ・hr)が好ましい。
【0022】本発明の液分散器10において、これらの
各部材の形成材料には特に限定はなく、充填塔に供給す
る液体や処理温度等に応じて、十分な耐熱性や耐食性を
有するものであればよいが、一般的に、ステンレスが利
用される。
【0023】以上、本発明の液分散器について詳細に説
明したが、本発明は上述の例に限定はされず、本発明の
要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行
ってもよいのは、もちろんである。
【0024】
【実施例】以下、本発明の具体的実施例を挙げ、本発明
について、より詳細に説明する。なお、本発明は、この
実施例に限定されないのは、もちろんである。
【0025】[実施例]図1に示される液分散器10に
よって、内径600mmの蒸留塔への液体の分散供給試
験を行った。本例においては、基台12は外径が593
mmで内径が514mm、主管14は50×50(m
m)の角パイプ、枝管16は22mmのパイプで、滴下
口26は、直径Dは0.95mmで、図1(D)に示さ
れる位置の47点に形成した。従って、この液分散器1
0における滴下密度は166点/m2 (47点/0.2
83m2 )である。さらに、滴下針28は直径dが0.
3mmのステンレス製のものを用い、突出量lは10m
mとした。
【0026】このような液分散器10の液供給部24
に、定量ポンプでエタノール(10℃での粘度が約1.
3cp)を30L(リットル)/hrおよび60L/h
r供給して、充填塔内にエタノールを分散供給した。各
例における流量は、30L/hrの場合が、 (0.03[m3 /hr])/(0.283[m2 ]) ≒0.11[m3 /(m2 ・hr)] 60L/hrの場合が、 (0.06[m3 /hr])/(0.283[m2 ]) ≒0.21[m3 /(m2 ・hr)] である。
【0027】各滴下口26からの滴下液を、それぞれ2
0sec採取し、その重量を測定して、平均滴下量[g
/min]、標準偏差[g/min]および変動係数
[−]を算出した。結果を下記表1に示す。なお、変動
係数は、変動係数=標準偏差/平均滴下量によって算出
した。
【0028】
【0029】[比較例]液分散器が滴下針28を有さな
いものである以外は、全く同様にして分散供給試験を行
った。結果を下記表2に示す。
【0030】上記実施例より明らかなように、滴下口2
6に滴下針28を有する本発明の液分散器10によれ
ば、いずれの流量においても滴下針を有さない従来の液
分散器よりも分散係数が低く、しかも、いずれの流量で
も変動係数0.1以下を達成しており、0.11m3
(m2 ・hr)や0.21m3 /(m2 ・hr)のよう
な低流量でも、好適に液体の均一な分散が行われてい
る。以上の結果より、本発明の効果は明らかである。
【0031】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、液導入部開放型のチューブラータイプの液分散
器において、極低流量でも、高密度かつ均一な分散を行
って充填材に液体を供給することができ、これにより、
充填材の性能を十分に発揮した高効率の蒸留や吸収処理
を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の液分散器の一例を示す概略図であっ
て、(A)は上面図を、(B)および(C)は側面図
を、(D)は底面図を、それぞれ示す。
【図2】 図1に示される液分散器の枝管の概略断面図
である。
【図3】 図1に示される液分散器における滴下口と滴
下針のサイズを説明するための概念図である。
【符号の説明】 10 液分散器 12 基台 14 主管 16 枝管 18 押え板 20 固定用ボルト 22 清掃用孔部 23 固定部材 24 液導入部 26 滴下口 28 滴下針 30 ボルト
【手続補正書】
【提出日】平成12年7月5日(2000.7.5)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0006
【補正方法】変更
【補正内容】
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このようなチューブラ
ータイプの液分散器において、低流量の液体を高密度で
均一に分散するためには、多数の底孔を形成すると共
に、滴下口となる底孔の口径を小さくする必要がある。
ところが、一般的に、滴下口径が小さくなると滴下され
る液滴も小さくなり、その結果、液体が滴下口を通過す
るためのエネルギーに対して、液体の表面張力が大きく
なる。すなわち、チューブラータイプの液分散器では、
液体の流量が少なくなると液体の滴下に必要なエネルギ
が大きくなるので、その結果、液体の滴下がなされな
かったり、滴下が不均一となってしまう場合があり、分
散性が良好であると言われてはいるものの、特に前述の
ような極めて低流量の液体の高密度かつ均一な分散は、
困難である。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0017
【補正方法】変更
【補正内容】
【0017】ここで、本発明にかかる液分散器10にお
いては、図2に示されるように(枝管16で例示する
が、主管14も同様である)、この滴下口26の中心を
貫通して、管内から外部に突出するように、滴下針28
が配置される。本発明の液分散器10は、チューブラー
タイプの液分散器において、このような滴下針28を滴
下口26に有することにより、液体の滴下に必要なエネ
ルギーを低減して、微細な滴下口26で、かつ、液体の
流量(充填塔における単位面積および単位時間当たりの
液体供給量)が0.1m3 /(m2 ・hr)程度の極め
て少ない場合であっても、円滑かつ容易に液体が滴下口
26から滴下する事を可能にし、これにより、滴下の変
動を防止し、全ての滴下口26から適正に液体を滴下し
て、充填塔内(充填物)への液体の均一な分散供給を実
現している。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】液導入部を有する主管から枝分かれした複
    数の枝管を有し、前記枝管あるいはさらに主管に、液体
    を滴下するための滴下口が形成されたチューブラータイ
    プの液分散器であって、前記滴下口の少なくとも一つ
    に、滴下口を管内から貫通して外部に突出する滴下針が
    配置されることを特徴とする液分散器。
  2. 【請求項2】前記滴下針が、管上部の前記滴下口に対応
    する位置に固定されるボルトの下部に固定される請求項
    1に記載の液分散器。
  3. 【請求項3】前記液体導入部に、液体に含まれる異物を
    除去するストレーナを有する請求項1または2に記載の
    液分散器。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100463471B1 (ko) * 2001-11-20 2004-12-30 (주)에이엠티퍼시픽 증류장치용 타워 인터널에서 리퀴드를 분배하는 트라프형 분배기와 그 제조방법
CN103386210A (zh) * 2012-05-08 2013-11-13 中国石油化工集团公司 填料分馏塔内套板结构
KR101745076B1 (ko) * 2015-03-31 2017-06-08 고려대학교 산학협력단 기포 디퓨저

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