JP2001137605A - 内部熱交換型蒸留塔 - Google Patents
内部熱交換型蒸留塔Info
- Publication number
- JP2001137605A JP2001137605A JP32771299A JP32771299A JP2001137605A JP 2001137605 A JP2001137605 A JP 2001137605A JP 32771299 A JP32771299 A JP 32771299A JP 32771299 A JP32771299 A JP 32771299A JP 2001137605 A JP2001137605 A JP 2001137605A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat exchange
- distillation column
- internal heat
- exchange type
- tube
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000004821 distillation Methods 0.000 title claims abstract description 81
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 85
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000012856 packing Methods 0.000 claims description 56
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 22
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 13
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 abstract description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 8
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 2
- 102100038080 B-cell receptor CD22 Human genes 0.000 description 1
- 102100033029 Carbonic anhydrase-related protein 11 Human genes 0.000 description 1
- 229910001111 Fine metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 101000884305 Homo sapiens B-cell receptor CD22 Proteins 0.000 description 1
- 101000867841 Homo sapiens Carbonic anhydrase-related protein 11 Proteins 0.000 description 1
- 101001075218 Homo sapiens Gastrokine-1 Proteins 0.000 description 1
- 101000917826 Homo sapiens Low affinity immunoglobulin gamma Fc region receptor II-a Proteins 0.000 description 1
- 101000917824 Homo sapiens Low affinity immunoglobulin gamma Fc region receptor II-b Proteins 0.000 description 1
- 102100029204 Low affinity immunoglobulin gamma Fc region receptor II-a Human genes 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 濃縮部を充填塔方式とした場合において、蒸
留塔内における濃縮部側から回収部側への熱移動、及び
濃縮部における流下液と上昇蒸気との気液接触を効率よ
く行わせて、省エネルギー効果を向上させる。 【解決手段】 濃縮部となる領域(管25の管内4)に
充填された規則充填物21の外周部に、高さ方向(軸方
向)に所定の配設ピッチP3で、複数のメッシュ帯状体
32が周方向に巻き付けれ、さらに、各メッシュ帯状体
32の上に、薄板帯状体22が周方向に巻き付けられて
るとともに、薄板帯状体22の長手方向に沿った両側部
のうちの上側(塔頂側)の側部23に、周方向に15mm
以下の配設ピッチP1で、複数の切り込み26が形成さ
れ、かつ、薄板帯状体22の切り込み26が形成された
方の側部が、管壁25aに当接するように折り曲げられ
た構成とする。
留塔内における濃縮部側から回収部側への熱移動、及び
濃縮部における流下液と上昇蒸気との気液接触を効率よ
く行わせて、省エネルギー効果を向上させる。 【解決手段】 濃縮部となる領域(管25の管内4)に
充填された規則充填物21の外周部に、高さ方向(軸方
向)に所定の配設ピッチP3で、複数のメッシュ帯状体
32が周方向に巻き付けれ、さらに、各メッシュ帯状体
32の上に、薄板帯状体22が周方向に巻き付けられて
るとともに、薄板帯状体22の長手方向に沿った両側部
のうちの上側(塔頂側)の側部23に、周方向に15mm
以下の配設ピッチP1で、複数の切り込み26が形成さ
れ、かつ、薄板帯状体22の切り込み26が形成された
方の側部が、管壁25aに当接するように折り曲げられ
た構成とする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、低圧塔と高圧塔を
備え、高圧塔(濃縮部)側から、低圧塔(回収部)側に
熱移動させることにより両者の間で熱交換を行う内部熱
交換型蒸留塔に関する。
備え、高圧塔(濃縮部)側から、低圧塔(回収部)側に
熱移動させることにより両者の間で熱交換を行う内部熱
交換型蒸留塔に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】省エネ
ルギー性に優れた蒸留塔として、低圧塔と高圧塔とを備
え、両者の間で熱交換を行うように構成され、他との熱
の授受を必要としない内部熱交換型の蒸留塔が知られて
いる。この内部熱交換型蒸留塔は、蒸留操作の省エネル
ギー化を進める見地からすれば、省エネルギーに最も忠
実な理論であることは、原理的にも当然であり、また、
学問上からも認められているところである。
ルギー性に優れた蒸留塔として、低圧塔と高圧塔とを備
え、両者の間で熱交換を行うように構成され、他との熱
の授受を必要としない内部熱交換型の蒸留塔が知られて
いる。この内部熱交換型蒸留塔は、蒸留操作の省エネル
ギー化を進める見地からすれば、省エネルギーに最も忠
実な理論であることは、原理的にも当然であり、また、
学問上からも認められているところである。
【0003】また、内部熱交換型蒸留塔として、複数管
(場合によっては単管)を両端管板によって本体胴と連
結させることにより、本体胴の内部において、複数管の
管内と管外が隔離された構造とし、管内及び管外のそれ
ぞれに気液の出入口を設け、管内側と管外側の操作圧力
に差をつけることにより操作温度を異ならせ、複数管の
管壁を伝熱面として、高圧側から低圧側に熱移動させる
ことにより、高圧側を濃縮部、低圧側を回収部として一
つの蒸留塔を構成するようにした構造が提案されている
(特許第2694425号)。なお、この内部熱交換型
蒸留塔は、図7(a)及び(b)に示すような構造を有して
いる。
(場合によっては単管)を両端管板によって本体胴と連
結させることにより、本体胴の内部において、複数管の
管内と管外が隔離された構造とし、管内及び管外のそれ
ぞれに気液の出入口を設け、管内側と管外側の操作圧力
に差をつけることにより操作温度を異ならせ、複数管の
管壁を伝熱面として、高圧側から低圧側に熱移動させる
ことにより、高圧側を濃縮部、低圧側を回収部として一
つの蒸留塔を構成するようにした構造が提案されている
(特許第2694425号)。なお、この内部熱交換型
蒸留塔は、図7(a)及び(b)に示すような構造を有して
いる。
【0004】すなわち、この内部熱交換型蒸留塔は、本
体胴1と、本体胴1内に挿入された複数管(管)25を
両端管板(上側管板(塔頂側管板)3a及び下側管板
(塔底側管板)3b)によって本体胴1と連結させるこ
とにより形成されている。そして、複数管25の管内4
と管外5は互いに隔離された構造を有している。
体胴1と、本体胴1内に挿入された複数管(管)25を
両端管板(上側管板(塔頂側管板)3a及び下側管板
(塔底側管板)3b)によって本体胴1と連結させるこ
とにより形成されている。そして、複数管25の管内4
と管外5は互いに隔離された構造を有している。
【0005】また、管内4及び管外5には、それぞれ充
填物が充填されている。そして、管内4が高圧側の濃縮
部、管外5が低圧側の回収部となっている(ただし、管
内4を低圧側の回収部、管外5を高圧側の濃縮部とする
ことも可能である)。
填物が充填されている。そして、管内4が高圧側の濃縮
部、管外5が低圧側の回収部となっている(ただし、管
内4を低圧側の回収部、管外5を高圧側の濃縮部とする
ことも可能である)。
【0006】また、本体胴1の上部には、管外(回収
部)5に液を供給するための回収部液入口6、管外(回
収部)5からの蒸気を抜き出す回収部蒸気出口7が配設
されており、塔頂側管板3aより上側の、管内(濃縮
部)4と連通する端室14aには、管内(濃縮部)4に
液を供給するための濃縮部液入口8が配設され、また、
管内(濃縮部)4からの蒸気を抜き出す濃縮部蒸気出口
9が配設されている。
部)5に液を供給するための回収部液入口6、管外(回
収部)5からの蒸気を抜き出す回収部蒸気出口7が配設
されており、塔頂側管板3aより上側の、管内(濃縮
部)4と連通する端室14aには、管内(濃縮部)4に
液を供給するための濃縮部液入口8が配設され、また、
管内(濃縮部)4からの蒸気を抜き出す濃縮部蒸気出口
9が配設されている。
【0007】一方、本体胴1の下部には、管外(回収
部)5に蒸気を供給するための回収部蒸気入口10、管
外(回収部)5からの液を抜き出す回収部液出口11が
配設されており、塔底側管板3bより下側の、管内(濃
縮部)4と連通する端室14bには、管内(濃縮部)4
に蒸気を供給するための濃縮部蒸気入口12が配設さ
れ、また、管内(濃縮部)4からの液を抜き出す濃縮部
液出口13が配設されている。このようにして、複数管
25の管壁を伝熱面とし、管内(高圧側)4を濃縮部、
管外(低圧側)5を回収部とする一つの蒸留塔(内部熱
交換型蒸留塔)が形成されている。
部)5に蒸気を供給するための回収部蒸気入口10、管
外(回収部)5からの液を抜き出す回収部液出口11が
配設されており、塔底側管板3bより下側の、管内(濃
縮部)4と連通する端室14bには、管内(濃縮部)4
に蒸気を供給するための濃縮部蒸気入口12が配設さ
れ、また、管内(濃縮部)4からの液を抜き出す濃縮部
液出口13が配設されている。このようにして、複数管
25の管壁を伝熱面とし、管内(高圧側)4を濃縮部、
管外(低圧側)5を回収部とする一つの蒸留塔(内部熱
交換型蒸留塔)が形成されている。
【0008】ところで、上述の内部熱交換型蒸留塔にお
いては、濃縮部4側から回収部5側への熱移動、及び濃
縮部における流下液と上昇蒸気との気液接触を十分に行
わせることが極めて重要であるが、例えば、濃縮部を充
填塔方式にした場合、管壁25a(管25の内壁)に移
行し、管壁25aを流下する液の量が無視できない量と
なって流下液の厚みが大きくなり、伝熱抵抗が増大した
り、充填物の表面を流下する液量が減少して気液接触効
率が低下したりして、満足のゆくほど十分な熱移動や気
液接触が行われない場合がある。
いては、濃縮部4側から回収部5側への熱移動、及び濃
縮部における流下液と上昇蒸気との気液接触を十分に行
わせることが極めて重要であるが、例えば、濃縮部を充
填塔方式にした場合、管壁25a(管25の内壁)に移
行し、管壁25aを流下する液の量が無視できない量と
なって流下液の厚みが大きくなり、伝熱抵抗が増大した
り、充填物の表面を流下する液量が減少して気液接触効
率が低下したりして、満足のゆくほど十分な熱移動や気
液接触が行われない場合がある。
【0009】本発明は、上記問題点を解決するものであ
り、濃縮部を充填塔方式にした場合において、蒸留塔内
における濃縮部側から回収部側への熱移動及び濃縮部に
おける流下液と上昇蒸気との気液接触を効率よく行わせ
ることが可能で、省エネルギー効果を向上させることが
可能な内部熱交換型蒸留塔を提供することを目的とす
る。
り、濃縮部を充填塔方式にした場合において、蒸留塔内
における濃縮部側から回収部側への熱移動及び濃縮部に
おける流下液と上昇蒸気との気液接触を効率よく行わせ
ることが可能で、省エネルギー効果を向上させることが
可能な内部熱交換型蒸留塔を提供することを目的とす
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の内部熱交換型蒸留塔は、単管又は複数管を
両端管板によって本体胴と連結させることにより、本体
胴の内部において、単管又は複数管の管内と管外が隔離
された構造とし、管内及び管外のそれぞれに気液の出入
口を設け、管内側と管外側の操作圧力に差をつけること
により操作温度を異ならせ、単管又は複数管の管壁を伝
熱面として、高圧側から低圧側に熱移動させることによ
り、高圧側が濃縮部、低圧側が回収部として機能するよ
うに構成された内部熱交換型蒸留塔であって、濃縮部と
なる領域(管内又は管外)に規則充填物が充填され、前
記規則充填物の外周部には、高さ方向(軸方向)に所定
の配設ピッチで、複数のメッシュ帯状体が周方向に巻き
付けられ、かつ、各メッシュ帯状体の上には、薄板帯状
体が周方向に巻き付けられているとともに、前記薄板帯
状体の長手方向に沿った両側部のうちの上側の側部に
は、周方向に15mm以下の配設ピッチで、複数の切り込
みが形成され、かつ、前記薄板帯状体の前記切り込みが
形成された方の側部が、少なくともその一部が前記濃縮
部となる領域を規定する管壁に当接するように折り曲げ
られていることを特徴としている。
に、本発明の内部熱交換型蒸留塔は、単管又は複数管を
両端管板によって本体胴と連結させることにより、本体
胴の内部において、単管又は複数管の管内と管外が隔離
された構造とし、管内及び管外のそれぞれに気液の出入
口を設け、管内側と管外側の操作圧力に差をつけること
により操作温度を異ならせ、単管又は複数管の管壁を伝
熱面として、高圧側から低圧側に熱移動させることによ
り、高圧側が濃縮部、低圧側が回収部として機能するよ
うに構成された内部熱交換型蒸留塔であって、濃縮部と
なる領域(管内又は管外)に規則充填物が充填され、前
記規則充填物の外周部には、高さ方向(軸方向)に所定
の配設ピッチで、複数のメッシュ帯状体が周方向に巻き
付けられ、かつ、各メッシュ帯状体の上には、薄板帯状
体が周方向に巻き付けられているとともに、前記薄板帯
状体の長手方向に沿った両側部のうちの上側の側部に
は、周方向に15mm以下の配設ピッチで、複数の切り込
みが形成され、かつ、前記薄板帯状体の前記切り込みが
形成された方の側部が、少なくともその一部が前記濃縮
部となる領域を規定する管壁に当接するように折り曲げ
られていることを特徴としている。
【0011】なお、本発明において、メッシュ帯状体と
は、例えば、金網や樹脂製の網状材料などを用いて形成
した帯状体を意味するものであり、種々の材料からなる
ものを用いることが可能である。
は、例えば、金網や樹脂製の網状材料などを用いて形成
した帯状体を意味するものであり、種々の材料からなる
ものを用いることが可能である。
【0012】上述のように、濃縮部となる領域(ここで
は、管内が濃縮部である場合を例にとって説明する)に
充填される規則充填物の外周部に、複数のメッシュ帯状
体が、高さ方向(軸方向)に所定の配設ピッチとなるよ
うに、周方向に巻き付けられ、かつ、各メッシュ帯状体
の上に、薄板帯状体が周方向に巻き付けられているとと
もに、薄板帯状体の長手方向に沿った両側部のうちの上
側(塔頂側)の側部に、周方向に15mm以下の配設ピッ
チで、複数の切り込みが形成され、かつ、薄板帯状体の
切り込みが形成された方の側部が、前記濃縮部となる領
域を規定する管壁(管の内壁)に当接するように折り曲
げられた構成とすることにより、管壁を流下する液が、
薄板帯状体の折り曲げた部分(折り曲げ部)を介して効
率よく管壁から剥離され、薄板帯状体側に移行するとと
もに、薄板帯状体に移行した液が、薄板帯状体と充填物
との間に配設され、多数箇所において、薄板帯状体及び
充填物と接触するメッシュ帯状体を介して、充填物側に
導かれることになる。したがって、管壁に沿って流下す
る液量を減少させ、流下液の厚みを薄くして、伝熱抵抗
を小さくするとともに、充填物の表面を流下する液量と
して、十分な気液接触を行わせるのに必要な液量を確保
して、蒸留効率を向上させることが可能になる。
は、管内が濃縮部である場合を例にとって説明する)に
充填される規則充填物の外周部に、複数のメッシュ帯状
体が、高さ方向(軸方向)に所定の配設ピッチとなるよ
うに、周方向に巻き付けられ、かつ、各メッシュ帯状体
の上に、薄板帯状体が周方向に巻き付けられているとと
もに、薄板帯状体の長手方向に沿った両側部のうちの上
側(塔頂側)の側部に、周方向に15mm以下の配設ピッ
チで、複数の切り込みが形成され、かつ、薄板帯状体の
切り込みが形成された方の側部が、前記濃縮部となる領
域を規定する管壁(管の内壁)に当接するように折り曲
げられた構成とすることにより、管壁を流下する液が、
薄板帯状体の折り曲げた部分(折り曲げ部)を介して効
率よく管壁から剥離され、薄板帯状体側に移行するとと
もに、薄板帯状体に移行した液が、薄板帯状体と充填物
との間に配設され、多数箇所において、薄板帯状体及び
充填物と接触するメッシュ帯状体を介して、充填物側に
導かれることになる。したがって、管壁に沿って流下す
る液量を減少させ、流下液の厚みを薄くして、伝熱抵抗
を小さくするとともに、充填物の表面を流下する液量と
して、十分な気液接触を行わせるのに必要な液量を確保
して、蒸留効率を向上させることが可能になる。
【0013】すなわち、薄板帯状体はスクレーパーのよ
うに作用して、管壁を流下する液を剥離、除去し、薄板
帯状体側に移行させる(ただし、管壁を濡らすのに必要
な液量は確保される)能力が大きいが、充填物(例えば
薄板製規則充填物)の外周面の形状とはなじみにくく、
接触箇所が少ないため、管壁から剥離、除去した液を充
填物側に導く能力は必ずしも十分ではない。また、薄板
帯状体に移行した液が充填物に移行せずに、薄板帯状体
の下端にまで達し、そこで、充填物表面を上昇する蒸気
の管壁側への流れ(充填物表面を上昇する蒸気の一部
は、表面温度が該蒸気より低く、蒸気の凝縮が生じる管
壁側に流れることになる)により、液滴がちぎられて飛
沫となり、再び管壁に戻ってしまうというようなおそれ
もある。一方、メッシュ帯状体は、スクレーパーのよう
には機能しないが、充填物(例えば薄板製規則充填物)
の外周面の形状となじみやすく、多数箇所で充填物と接
触するため、液を充填物側に導く能力が高い。また、薄
板帯状体ともなじみやすく、多数箇所で薄板帯状体と接
触する。したがって、本発明のように、薄板帯状体とメ
ッシュ帯状体を組み合わせて用いることにより、管壁か
ら効率よく液を剥離、除去するとともに、液を充填物側
に効率よく移行させることが可能になる。
うに作用して、管壁を流下する液を剥離、除去し、薄板
帯状体側に移行させる(ただし、管壁を濡らすのに必要
な液量は確保される)能力が大きいが、充填物(例えば
薄板製規則充填物)の外周面の形状とはなじみにくく、
接触箇所が少ないため、管壁から剥離、除去した液を充
填物側に導く能力は必ずしも十分ではない。また、薄板
帯状体に移行した液が充填物に移行せずに、薄板帯状体
の下端にまで達し、そこで、充填物表面を上昇する蒸気
の管壁側への流れ(充填物表面を上昇する蒸気の一部
は、表面温度が該蒸気より低く、蒸気の凝縮が生じる管
壁側に流れることになる)により、液滴がちぎられて飛
沫となり、再び管壁に戻ってしまうというようなおそれ
もある。一方、メッシュ帯状体は、スクレーパーのよう
には機能しないが、充填物(例えば薄板製規則充填物)
の外周面の形状となじみやすく、多数箇所で充填物と接
触するため、液を充填物側に導く能力が高い。また、薄
板帯状体ともなじみやすく、多数箇所で薄板帯状体と接
触する。したがって、本発明のように、薄板帯状体とメ
ッシュ帯状体を組み合わせて用いることにより、管壁か
ら効率よく液を剥離、除去するとともに、液を充填物側
に効率よく移行させることが可能になる。
【0014】なお、上でも述べたように、管壁の表面温
度は、濃縮部を上昇する上昇蒸気よりも低く、蒸気は、
管壁の表面(冷却面)に接して凝縮し、その部分の圧力
が他の部分よりも低くなり、上昇蒸気が管壁近傍を流れ
やすくなる傾向があり、これによって、濃縮部を上昇蒸
気が均一に流れることになり、濃縮部における気液接触
効率を向上させることが可能になる。
度は、濃縮部を上昇する上昇蒸気よりも低く、蒸気は、
管壁の表面(冷却面)に接して凝縮し、その部分の圧力
が他の部分よりも低くなり、上昇蒸気が管壁近傍を流れ
やすくなる傾向があり、これによって、濃縮部を上昇蒸
気が均一に流れることになり、濃縮部における気液接触
効率を向上させることが可能になる。
【0015】このように、本発明においては、薄板帯状
体とメッシュ帯状体を組みあせて用いているので、管壁
を流下する液を、薄板帯状体により剥離し、メッシュ帯
状体を介して、効率よく規則充填物側に導くことが可能
になる。その結果、 管壁に沿って流下する液量を減少させ、流下液の厚み
を薄くして、伝熱抵抗を小さくする、 充填物の表面を流下する液量を多くして気液接触効率
を向上させる、 濃縮部を上昇蒸気が均一に流れるようにして、濃縮部
における気液接触効率を向上させる という内部熱交換型蒸留塔にとって極めて有意義な作用
を奏させることが可能になる。
体とメッシュ帯状体を組みあせて用いているので、管壁
を流下する液を、薄板帯状体により剥離し、メッシュ帯
状体を介して、効率よく規則充填物側に導くことが可能
になる。その結果、 管壁に沿って流下する液量を減少させ、流下液の厚み
を薄くして、伝熱抵抗を小さくする、 充填物の表面を流下する液量を多くして気液接触効率
を向上させる、 濃縮部を上昇蒸気が均一に流れるようにして、濃縮部
における気液接触効率を向上させる という内部熱交換型蒸留塔にとって極めて有意義な作用
を奏させることが可能になる。
【0016】なお、従来の蒸留塔などに用いられる規則
充填物においても、蒸留塔の塔径が大きくなると、複数
個の規則充填物を束ねて、蒸留塔の形状に対応する所定
の形状にまとめるために、薄板帯状体を巻き付けること
は行われており、また、薄板帯状体の塔頂側の側部に複
数の切り込みを設けることも行われているが、それを内
部熱交換型蒸留塔に用い、上述の,,のそれぞれ
の作用を十分に奏させることを意図するものではない。
すなわち、内部熱交換型蒸留塔では、濃縮部の管壁を介
して回収部と熱交換が行われ、濃縮部側の管壁には、多
量の凝縮液(還流液)が生成するため、特に、上述の
及びの作用効果が得られるような構成を実現すること
が、内部熱交換型蒸留塔を実用化するための必須の要件
となるが、従来の規則充填物においては、上述の及び
の作用効果を十分に奏するような構成を有するものは
提案されていない。
充填物においても、蒸留塔の塔径が大きくなると、複数
個の規則充填物を束ねて、蒸留塔の形状に対応する所定
の形状にまとめるために、薄板帯状体を巻き付けること
は行われており、また、薄板帯状体の塔頂側の側部に複
数の切り込みを設けることも行われているが、それを内
部熱交換型蒸留塔に用い、上述の,,のそれぞれ
の作用を十分に奏させることを意図するものではない。
すなわち、内部熱交換型蒸留塔では、濃縮部の管壁を介
して回収部と熱交換が行われ、濃縮部側の管壁には、多
量の凝縮液(還流液)が生成するため、特に、上述の
及びの作用効果が得られるような構成を実現すること
が、内部熱交換型蒸留塔を実用化するための必須の要件
となるが、従来の規則充填物においては、上述の及び
の作用効果を十分に奏するような構成を有するものは
提案されていない。
【0017】なお、切り込みの周方向への配設ピッチを
15mm以下としたのは、内部熱交換型蒸留塔において
は、管(単管または複数管)の径が通常300mm程度と
小さく、例えば、図8に示すように、薄板帯状体22の
切り込み26の配設ピッチP1が30mm以上になると、
折り曲げ部(切り込み形成部)28の、管壁25aと当
接する箇所(角部)28aが少なくなり、管壁25aを
流下する液を規則充填物21側に導く効率が低下するこ
とによる。
15mm以下としたのは、内部熱交換型蒸留塔において
は、管(単管または複数管)の径が通常300mm程度と
小さく、例えば、図8に示すように、薄板帯状体22の
切り込み26の配設ピッチP1が30mm以上になると、
折り曲げ部(切り込み形成部)28の、管壁25aと当
接する箇所(角部)28aが少なくなり、管壁25aを
流下する液を規則充填物21側に導く効率が低下するこ
とによる。
【0018】また、請求項2の内部熱交換型蒸留塔は、
前記メッシュ帯状体及び前記薄板帯状体の高さ方向の配
設ピッチが50mm以下であることを特徴としている。
前記メッシュ帯状体及び前記薄板帯状体の高さ方向の配
設ピッチが50mm以下であることを特徴としている。
【0019】メッシュ帯状体及び薄板帯状体の高さ方向
の配設ピッチを50mm以下とすることにより、管壁を流
下する液を、高さ方向に複数配設された薄板帯状体及び
メッシュ帯状体を介して繰り返し規則充填物側に導き、
管壁に沿って流下する液量を確実に減少させ、流下液の
厚みを薄くして、伝熱抵抗を小さくするとともに、充填
物の表面を流下する液量を多くして気液接触効率を向上
させることが可能になる。また、濃縮部を上昇する上昇
蒸気が均一に濃縮部を上昇できるようにして、濃縮部に
おける気液接触効率を向上させることが可能になる。
の配設ピッチを50mm以下とすることにより、管壁を流
下する液を、高さ方向に複数配設された薄板帯状体及び
メッシュ帯状体を介して繰り返し規則充填物側に導き、
管壁に沿って流下する液量を確実に減少させ、流下液の
厚みを薄くして、伝熱抵抗を小さくするとともに、充填
物の表面を流下する液量を多くして気液接触効率を向上
させることが可能になる。また、濃縮部を上昇する上昇
蒸気が均一に濃縮部を上昇できるようにして、濃縮部に
おける気液接触効率を向上させることが可能になる。
【0020】また、請求項3の内部熱交換型蒸留塔は、
前記薄板帯状体の切り込みの、前記薄板帯状体の上側の
側部から、先端までの距離(上側の側部からの垂直距
離)が15mm以下であり、かつ、薄板帯状体の全幅が3
0mm以下であることを特徴としている。
前記薄板帯状体の切り込みの、前記薄板帯状体の上側の
側部から、先端までの距離(上側の側部からの垂直距
離)が15mm以下であり、かつ、薄板帯状体の全幅が3
0mm以下であることを特徴としている。
【0021】薄板帯状体の切り込みの、薄板帯状体の上
側の側部から、先端までの距離(上側の側部からの垂直
距離)を15mm以下とし、かつ、薄板帯状体の全幅を3
0mm以下とすることにより、切り込み形成部を折り曲げ
て管壁に当接させることを可能にしつつ、薄板帯状体の
全幅を小さく抑えることが担保され、複数の薄板帯状体
を密なピッチで配設することが可能になって、本発明を
さらに実効あらしめることができるようになる。
側の側部から、先端までの距離(上側の側部からの垂直
距離)を15mm以下とし、かつ、薄板帯状体の全幅を3
0mm以下とすることにより、切り込み形成部を折り曲げ
て管壁に当接させることを可能にしつつ、薄板帯状体の
全幅を小さく抑えることが担保され、複数の薄板帯状体
を密なピッチで配設することが可能になって、本発明を
さらに実効あらしめることができるようになる。
【0022】また、請求項4の内部熱交換型蒸留塔は、
前記メッシュ帯状体の下端部が、少なくともその一部が
前記濃縮部となる領域を規定する管壁とは逆側(充填物
側)に折り曲げられていることを特徴としている。
前記メッシュ帯状体の下端部が、少なくともその一部が
前記濃縮部となる領域を規定する管壁とは逆側(充填物
側)に折り曲げられていることを特徴としている。
【0023】メッシュ帯状体の下端部を、少なくともそ
の一部が前記濃縮部となる領域を規定する管壁とは逆側
(充填物側)に折り曲げることにより、液をさらに充填
物側に移行させやすくなり、本発明をさらに実効あらし
めることができる。
の一部が前記濃縮部となる領域を規定する管壁とは逆側
(充填物側)に折り曲げることにより、液をさらに充填
物側に移行させやすくなり、本発明をさらに実効あらし
めることができる。
【0024】また、請求項5の内部熱交換型蒸留塔は、
前記単管又は複数管の管内を濃縮部とし、管外を回収部
としたことを特徴としている。
前記単管又は複数管の管内を濃縮部とし、管外を回収部
としたことを特徴としている。
【0025】管内を濃縮部とすることにより、通常は円
筒状である管内の形状に対応した規則充填物を用いて本
発明を構成することが可能になり、実用性を有する実際
的な内部熱交換型蒸留塔を提供することが可能になる。
筒状である管内の形状に対応した規則充填物を用いて本
発明を構成することが可能になり、実用性を有する実際
的な内部熱交換型蒸留塔を提供することが可能になる。
【0026】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示し
て、その特徴とするところを詳しく説明する。図1は本
発明の一実施形態にかかる内部熱交換型蒸留塔の要部を
示す正面断面図、図2は内部熱交換型蒸留塔の要部を示
す平面断面図である。なお、この内部熱交換型蒸留塔の
全体構成(基本構成)は、従来の技術及び発明が解決し
ようとする課題の欄で示した図7(a)及び(b)の内部熱
交換型蒸留塔と同様であることから、ここでは、その説
明を簡略化又は省略し、本発明の特徴部分について詳し
く説明する。
て、その特徴とするところを詳しく説明する。図1は本
発明の一実施形態にかかる内部熱交換型蒸留塔の要部を
示す正面断面図、図2は内部熱交換型蒸留塔の要部を示
す平面断面図である。なお、この内部熱交換型蒸留塔の
全体構成(基本構成)は、従来の技術及び発明が解決し
ようとする課題の欄で示した図7(a)及び(b)の内部熱
交換型蒸留塔と同様であることから、ここでは、その説
明を簡略化又は省略し、本発明の特徴部分について詳し
く説明する。
【0027】この実施形態の内部熱交換型蒸留塔は、図
7(a),(b)に示すように、高圧側の管内4が濃縮部、
低圧側の管外5が回収部となり、管内(濃縮部)4から
管外(回収部)5に熱が移動するように構成されてい
る。
7(a),(b)に示すように、高圧側の管内4が濃縮部、
低圧側の管外5が回収部となり、管内(濃縮部)4から
管外(回収部)5に熱が移動するように構成されてい
る。
【0028】なお、この実施形態の内部熱交換型蒸留塔
においては、特に図示していないが、複数管(管)25
は、高さ方向の所定の位置で、所望の伝熱面積が確保さ
れるように、下部から上部に行くにつれて断面積(すな
わち径)が段階的に小さくなるように、異なる径の管を
接続することにより形成されている。
においては、特に図示していないが、複数管(管)25
は、高さ方向の所定の位置で、所望の伝熱面積が確保さ
れるように、下部から上部に行くにつれて断面積(すな
わち径)が段階的に小さくなるように、異なる径の管を
接続することにより形成されている。
【0029】そして、この実施形態の内部熱交換型蒸留
塔においては、複数管25の管内(濃縮部)4及び管外
(回収部)5のそれぞれに規則充填物が充填されてい
る。なお、規則充填物としては、波板状に加工した金属
薄板や、凹凸加工を施した金属薄板を互いに密着しない
ように多数枚積み重ねることにより形成したものや、金
網のようなメッシュ材料を用いたものなど、種々のもの
を用いることが可能であるが、この実施形態では、波板
状に加工した金属薄板を互いに密着しないように重ねた
(金属薄板の重なり方向が内部熱交換型蒸留塔の径方向
となる用に重ねられている)規則充填物を用いている。
塔においては、複数管25の管内(濃縮部)4及び管外
(回収部)5のそれぞれに規則充填物が充填されてい
る。なお、規則充填物としては、波板状に加工した金属
薄板や、凹凸加工を施した金属薄板を互いに密着しない
ように多数枚積み重ねることにより形成したものや、金
網のようなメッシュ材料を用いたものなど、種々のもの
を用いることが可能であるが、この実施形態では、波板
状に加工した金属薄板を互いに密着しないように重ねた
(金属薄板の重なり方向が内部熱交換型蒸留塔の径方向
となる用に重ねられている)規則充填物を用いている。
【0030】また、管内4及び管外5の少なくともいず
れか一方に不規則充填物を充填することも可能である。
また、規則充填物及び不規則充填物の種類には特に制約
はなく、種々の充填物を用いることが可能である。
れか一方に不規則充填物を充填することも可能である。
また、規則充填物及び不規則充填物の種類には特に制約
はなく、種々の充填物を用いることが可能である。
【0031】また、この実施形態では、直径が約280
0mmの本体胴1の内部に、管(複数管)25として直径
(内径)が約300mmの管が所定本数配設されており、
図1及び図2に示すように、管25の内部(管内)4に
充填された略円柱状の規則充填物21の外周部には、金
網製の複数のメッシュ帯状体32が、高さ方向(軸方
向)に、所定の配設ピッチP3(この実施形態では、P
3=42mm)で周方向に巻き付けられており、さらに、
各メッシュ帯状体32の上には、金属薄板からなる複数
の薄板帯状体22が巻き付けられている。なお、この薄
板帯状体22の配設ピッチP2は42mmである。
0mmの本体胴1の内部に、管(複数管)25として直径
(内径)が約300mmの管が所定本数配設されており、
図1及び図2に示すように、管25の内部(管内)4に
充填された略円柱状の規則充填物21の外周部には、金
網製の複数のメッシュ帯状体32が、高さ方向(軸方
向)に、所定の配設ピッチP3(この実施形態では、P
3=42mm)で周方向に巻き付けられており、さらに、
各メッシュ帯状体32の上には、金属薄板からなる複数
の薄板帯状体22が巻き付けられている。なお、この薄
板帯状体22の配設ピッチP2は42mmである。
【0032】なお、この実施形態では、規則充填物21
の外周部に、メッシュ帯状体32を巻き付け、さらにそ
の上に薄板帯状体22を巻き付けた状態で、薄板帯状体
22上から、溶接により薄板帯状体22を規則充填物2
1に接続することにより、メッシュ帯状体32及び薄板
帯状体22が規則充填物21に取り付けられている。
の外周部に、メッシュ帯状体32を巻き付け、さらにそ
の上に薄板帯状体22を巻き付けた状態で、薄板帯状体
22上から、溶接により薄板帯状体22を規則充填物2
1に接続することにより、メッシュ帯状体32及び薄板
帯状体22が規則充填物21に取り付けられている。
【0033】また、この実施形態において、薄板帯状体
22は、厚みが0.1mmの金属製(ステンレス製)の薄
板を加工することにより形成されており、図3に示すよ
うに、幅(全幅)Wが約22mmで、長手方向に沿った両
側部23,24のうち、上側の側部23には、周方向に
所定の配設ピッチP1(この実施形態ではP1=7mm)
で、複数の切り込み26が形成されている。
22は、厚みが0.1mmの金属製(ステンレス製)の薄
板を加工することにより形成されており、図3に示すよ
うに、幅(全幅)Wが約22mmで、長手方向に沿った両
側部23,24のうち、上側の側部23には、周方向に
所定の配設ピッチP1(この実施形態ではP1=7mm)
で、複数の切り込み26が形成されている。
【0034】また、切り込み26は、薄板帯状体22の
長手方向に直交する方向に形成されており、その長さL
1(すなわち、切り込み26の、薄板帯状体22の上側
の側部23から、先端までの距離(上側の側部23から
の垂直距離)に等しい)は10mmであり、切り込みの形
成されていない部分27の幅方向の距離L2は12mmと
なっている。すなわち、この薄板帯状体22において
は、L1(10mm)+L2(12mm)=W(22mm)と
なっている。
長手方向に直交する方向に形成されており、その長さL
1(すなわち、切り込み26の、薄板帯状体22の上側
の側部23から、先端までの距離(上側の側部23から
の垂直距離)に等しい)は10mmであり、切り込みの形
成されていない部分27の幅方向の距離L2は12mmと
なっている。すなわち、この薄板帯状体22において
は、L1(10mm)+L2(12mm)=W(22mm)と
なっている。
【0035】そして、薄板帯状体22の切り込み26が
形成された側部23側の部分(切り込み形成部)28
は、図1に示すように、濃縮部となる領域を規定する管
壁(すなわち、管25の内壁)25aに当接するように
外側に折り曲げられている。
形成された側部23側の部分(切り込み形成部)28
は、図1に示すように、濃縮部となる領域を規定する管
壁(すなわち、管25の内壁)25aに当接するように
外側に折り曲げられている。
【0036】また、薄板帯状体22の切り込み形成部
(折り曲げ部)28は、規則充填物21に巻き付けた状
態(すなわち、管内4に挿入する前の状態)では、略直
角に外側に折り曲げられ、管内4に挿入されることによ
り、切り込み形成部(折り曲げ部)28の先端が管壁2
5aに当接して、図1に示すように、曲折角度θが約4
5゜程度になるよう構成されている。
(折り曲げ部)28は、規則充填物21に巻き付けた状
態(すなわち、管内4に挿入する前の状態)では、略直
角に外側に折り曲げられ、管内4に挿入されることによ
り、切り込み形成部(折り曲げ部)28の先端が管壁2
5aに当接して、図1に示すように、曲折角度θが約4
5゜程度になるよう構成されている。
【0037】また、メッシュ帯状体32は、目の粗さが
40メッシュ程度の目の細かい金網を、図4に示すよう
に、幅Wmが12mmとなるように切断することにより形
成されている。なお、メッシュ帯状体32の幅Wmは、
薄板帯状体22の切り込み26の形成されていない部分
27の幅方向の距離L2と略同一となっている。
40メッシュ程度の目の細かい金網を、図4に示すよう
に、幅Wmが12mmとなるように切断することにより形
成されている。なお、メッシュ帯状体32の幅Wmは、
薄板帯状体22の切り込み26の形成されていない部分
27の幅方向の距離L2と略同一となっている。
【0038】上述のように、規則充填物21の外周に、
メッシュ帯状体32を巻き付け、さらにその上に薄板帯
状体22を巻き付けた構成を有するこの実施形態の内部
熱交換型蒸留塔においては、図2に示すように、薄板帯
状体22の、折り曲げられた切り込み形成部(折り曲げ
部)28の先端側両端部(角部)28aのみが管壁25
aに当接することになるが、切り込み26が周方向に小
さい配設ピッチP1(7mmピッチ)で形成されており、
かつ、薄板帯状体22及びメッシュ帯状体32が高さ方
向に小さい配設ピッチ(薄板帯状体22の配設ピッチP
2=42mm,メッシュ帯状体32の配設ピッチP3=4
2mm)で配設されているため、管壁25aを流下する液
が、薄板帯状体22の多数箇所(各折り曲げ部28の各
両端部28a)から、薄板帯状体22に移行し、メッシ
ュ帯状体32を経て規則充填物21側に効率よく導かれ
ることになる。
メッシュ帯状体32を巻き付け、さらにその上に薄板帯
状体22を巻き付けた構成を有するこの実施形態の内部
熱交換型蒸留塔においては、図2に示すように、薄板帯
状体22の、折り曲げられた切り込み形成部(折り曲げ
部)28の先端側両端部(角部)28aのみが管壁25
aに当接することになるが、切り込み26が周方向に小
さい配設ピッチP1(7mmピッチ)で形成されており、
かつ、薄板帯状体22及びメッシュ帯状体32が高さ方
向に小さい配設ピッチ(薄板帯状体22の配設ピッチP
2=42mm,メッシュ帯状体32の配設ピッチP3=4
2mm)で配設されているため、管壁25aを流下する液
が、薄板帯状体22の多数箇所(各折り曲げ部28の各
両端部28a)から、薄板帯状体22に移行し、メッシ
ュ帯状体32を経て規則充填物21側に効率よく導かれ
ることになる。
【0039】したがって、管壁25aに沿って流下する
液量を減少させ、流下液の厚みを薄くして、伝熱抵抗を
小さくするとともに、規則充填物21を構成する薄板の
表面を流下する液量を多くして気液接触効率を向上させ
ることが可能になり、さらに、規則充填物21側から、
管壁25aに流れる上昇蒸気の通路の抵抗を、上昇蒸気
量を十分に確保することが可能な状態に保つことが可能
になる。
液量を減少させ、流下液の厚みを薄くして、伝熱抵抗を
小さくするとともに、規則充填物21を構成する薄板の
表面を流下する液量を多くして気液接触効率を向上させ
ることが可能になり、さらに、規則充填物21側から、
管壁25aに流れる上昇蒸気の通路の抵抗を、上昇蒸気
量を十分に確保することが可能な状態に保つことが可能
になる。
【0040】なお、この実施形態では、上述のように、
全幅Wが22mmと小さい薄板帯状体22と、全幅Wmが
12mmと小さいメッシュ帯状体32が用いられているた
め、薄板帯状体22とメッシュ帯状体32を小さい配設
ピッチで多数取り付けることが可能になり、本発明の実
効が担保されるように構成されている。
全幅Wが22mmと小さい薄板帯状体22と、全幅Wmが
12mmと小さいメッシュ帯状体32が用いられているた
め、薄板帯状体22とメッシュ帯状体32を小さい配設
ピッチで多数取り付けることが可能になり、本発明の実
効が担保されるように構成されている。
【0041】[性能試験]上記実施形態の構成を備えた
内部熱交換型蒸留塔の性能を確認するために、上述のよ
うな構成の薄板帯状体及びメッシュ帯状体を用いた規則
充填物を濃縮部である管内に充填した内部熱交換型蒸留
塔(実施例)と、特に上述のような構成の薄板帯状体及
びメッシュ帯状体を用いていない通常の規則充填物を充
填した内部熱交換型蒸留塔(比較例)について性能試験
を行い、本発明の内部熱交換型蒸留塔の性能を確認し
た。
内部熱交換型蒸留塔の性能を確認するために、上述のよ
うな構成の薄板帯状体及びメッシュ帯状体を用いた規則
充填物を濃縮部である管内に充填した内部熱交換型蒸留
塔(実施例)と、特に上述のような構成の薄板帯状体及
びメッシュ帯状体を用いていない通常の規則充填物を充
填した内部熱交換型蒸留塔(比較例)について性能試験
を行い、本発明の内部熱交換型蒸留塔の性能を確認し
た。
【0042】(1)充填高さ1m当たりの理論段数(NT
SM) 比較例及び実施例の内部熱交換型蒸留塔について、F-f
actor[(m/s)×(kg/m3)0.5]と、充填高さ1
m当たりの理論段数NTSM(管内側)[stage/m]
の関係を調べた。ただし、実施例の内部熱交換型蒸留塔
の、濃縮部の規則充填物21の充填高さは1.9m、薄
板帯状体22の配設ピッチP2は42mm、メッシュ帯状
体32の配設ピッチP3も42mmである。なお、F-fac
torは、上昇蒸気の負荷を表す係数であり、下記の式で
表される。 F-factor=(蒸気の流速[m/s])×(蒸気密度[kg/
m3])0.5
SM) 比較例及び実施例の内部熱交換型蒸留塔について、F-f
actor[(m/s)×(kg/m3)0.5]と、充填高さ1
m当たりの理論段数NTSM(管内側)[stage/m]
の関係を調べた。ただし、実施例の内部熱交換型蒸留塔
の、濃縮部の規則充填物21の充填高さは1.9m、薄
板帯状体22の配設ピッチP2は42mm、メッシュ帯状
体32の配設ピッチP3も42mmである。なお、F-fac
torは、上昇蒸気の負荷を表す係数であり、下記の式で
表される。 F-factor=(蒸気の流速[m/s])×(蒸気密度[kg/
m3])0.5
【0043】この試験においては、比較例の内部熱交換
型蒸留塔の場合、充填高さ1m当たりの理論段数NTS
Mが約2.5程度であったが、実施例の内部熱交換型蒸
留塔の場合、NTSMが約3.2〜3.7と比較例の場
合のNTSM(約2.5)よりも高く、蒸留分離能力が
向上していることが確認された。
型蒸留塔の場合、充填高さ1m当たりの理論段数NTS
Mが約2.5程度であったが、実施例の内部熱交換型蒸
留塔の場合、NTSMが約3.2〜3.7と比較例の場
合のNTSM(約2.5)よりも高く、蒸留分離能力が
向上していることが確認された。
【0044】これは、実施例の内部熱交換型蒸留塔にお
いては、上述のように構成された薄板帯状体及びメッシ
ュ帯状体が用いられていることから、還流液の相当量
(適量)が規則充填物側に戻るため、管壁を流下する液
量が過多となることが抑制され、蒸留分離能力が向上し
たものと考えられる。なお、比較例の場合、還流液の相
当量が規則充填物側に戻らず、管壁を流下するため、実
施例の内部熱交換型蒸留塔よりも蒸留分離能力が低下し
ているものと考えられる。
いては、上述のように構成された薄板帯状体及びメッシ
ュ帯状体が用いられていることから、還流液の相当量
(適量)が規則充填物側に戻るため、管壁を流下する液
量が過多となることが抑制され、蒸留分離能力が向上し
たものと考えられる。なお、比較例の場合、還流液の相
当量が規則充填物側に戻らず、管壁を流下するため、実
施例の内部熱交換型蒸留塔よりも蒸留分離能力が低下し
ているものと考えられる。
【0045】また、実施例の内部熱交換型蒸留塔におい
ては、内部熱交換をさせたときと、内部熱交換をさせな
いときとで、蒸留分離能力(NTSM)に差が認められ
なかった。
ては、内部熱交換をさせたときと、内部熱交換をさせな
いときとで、蒸留分離能力(NTSM)に差が認められ
なかった。
【0046】(2)内部熱交換性能(U) 上記のF-factorを求めた場合と同じ構成の内部熱交換
型蒸留塔ついて、濃縮部の流下液量と内部熱交換性能U
[W/m2K]の関係を調べた。なお、この試験におい
ては、濃縮部と回収部の温度差ΔTを10℃とした。
型蒸留塔ついて、濃縮部の流下液量と内部熱交換性能U
[W/m2K]の関係を調べた。なお、この試験におい
ては、濃縮部と回収部の温度差ΔTを10℃とした。
【0047】この試験において、比較例の内部熱交換型
蒸留塔の場合、濃縮部の塔頂の還流量が増加すると、内
部熱交換性能Uが低下する傾向が認められた。これは、
管壁を流下する液膜の厚みが大きくなり、伝熱抵抗が増
大することによるものと考えられる。
蒸留塔の場合、濃縮部の塔頂の還流量が増加すると、内
部熱交換性能Uが低下する傾向が認められた。これは、
管壁を流下する液膜の厚みが大きくなり、伝熱抵抗が増
大することによるものと考えられる。
【0048】これに対し、実施例の内部熱交換型蒸留塔
の場合、濃縮部側の運転状況を、全還流の場合、製品を
所定の割合で取り出す場合と、種々変化させても、回収
部側の運転状況が同じであれば、内部熱交換性能Uの値
がほぼ一定していることが確認された。
の場合、濃縮部側の運転状況を、全還流の場合、製品を
所定の割合で取り出す場合と、種々変化させても、回収
部側の運転状況が同じであれば、内部熱交換性能Uの値
がほぼ一定していることが確認された。
【0049】また、内部熱交換性能Uの値を大きくする
には、濃縮部側(凝縮側)と回収部側の伝熱抵抗を小さ
くすればよいことがわかっているが、本発明は、そのう
ち濃縮部側(凝縮側)の伝熱抵抗を小さくするのに大い
に貢献するものである。
には、濃縮部側(凝縮側)と回収部側の伝熱抵抗を小さ
くすればよいことがわかっているが、本発明は、そのう
ち濃縮部側(凝縮側)の伝熱抵抗を小さくするのに大い
に貢献するものである。
【0050】なお、上記実施形態では、メッシュ帯状体
32が平坦な帯状である場合を例にとって説明したが、
図5に示すように、メッシュ帯状体32の下端部32a
を、濃縮部となる領域を規定する管壁25aとは逆側、
すなわち、規則充填物21側に折り曲げた構成とするこ
とにより、液をさらに効率よく規則充填物21側に移行
させることが可能になり、本発明をより実効あらしめる
ことができる。なお、図5において、図1と同一符号を
付した部分は、図1と同一又は相当部分を示している。
なお、メッシュ帯状体32の下端部32aを折り曲げる
場合、例えば、図6に示すように、メッシュ帯状体32
に下端側から幅方向に所定の長さL3の切り込み33
を、所定の配設ピッチP4で形成し、折り曲げ加工をす
ることにより、容易に、下端部32aが規則充填物21
側に折り曲げられた構造とすることができる。なお、本
発明において、上記の切り込み33の長さL3及び切り
込み33の配設ピッチP4には、特別の制約はないが、
通常は、L3及びP4を8mm以下にすることが望まし
い。
32が平坦な帯状である場合を例にとって説明したが、
図5に示すように、メッシュ帯状体32の下端部32a
を、濃縮部となる領域を規定する管壁25aとは逆側、
すなわち、規則充填物21側に折り曲げた構成とするこ
とにより、液をさらに効率よく規則充填物21側に移行
させることが可能になり、本発明をより実効あらしめる
ことができる。なお、図5において、図1と同一符号を
付した部分は、図1と同一又は相当部分を示している。
なお、メッシュ帯状体32の下端部32aを折り曲げる
場合、例えば、図6に示すように、メッシュ帯状体32
に下端側から幅方向に所定の長さL3の切り込み33
を、所定の配設ピッチP4で形成し、折り曲げ加工をす
ることにより、容易に、下端部32aが規則充填物21
側に折り曲げられた構造とすることができる。なお、本
発明において、上記の切り込み33の長さL3及び切り
込み33の配設ピッチP4には、特別の制約はないが、
通常は、L3及びP4を8mm以下にすることが望まし
い。
【0051】なお、上記実施形態では、管内が濃縮部、
管外が回収部である場合を例にとって説明したが、管外
を濃縮部、管内を回収部とする内部熱交換型蒸留塔にも
本発明を適用することが可能である。
管外が回収部である場合を例にとって説明したが、管外
を濃縮部、管内を回収部とする内部熱交換型蒸留塔にも
本発明を適用することが可能である。
【0052】本発明はさらにその他の点においても上記
実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲
内において、種々の応用、変形を加えることが可能であ
る。
実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲
内において、種々の応用、変形を加えることが可能であ
る。
【0053】
【発明の効果】上述のように、本発明(請求項1)の内
部熱交換型蒸留塔は、濃縮部となる領域(ここでは、管
内が濃縮部である場合を例にとって説明する)に充填さ
れる規則充填物の外周部に、複数のメッシュ帯状体が、
高さ方向(軸方向)に所定の配設ピッチとなるように、
周方向に巻き付けられ、かつ、各メッシュ帯状体の上
に、薄板帯状体が周方向に巻き付けられているととも
に、薄板帯状体の長手方向に沿った両側部のうちの上側
(塔頂側)の側部に、周方向に15mm以下の配設ピッチ
で、複数の切り込みが形成され、かつ、薄板帯状体の切
り込みが形成された方の側部が、前記濃縮部となる領域
を規定する管壁(管の内壁)に当接するように折り曲げ
られた構成を有しているので、管壁を流下する液が、薄
板帯状体の折り曲げた部分(折り曲げ部)を介して効率
よく管壁から剥離され、薄板帯状体側に移行するととも
に、薄板帯状体に移行した液が、薄板帯状体と充填物と
の間に配設され、多数箇所において、薄板帯状体及び充
填物と接触するメッシュ帯状体を介して、充填物側に導
かれることになる。したがって、管壁に沿って流下する
液量を減少させ、流下液の厚みを薄くして、伝熱抵抗を
小さくするとともに、充填物の表面を流下する液量とし
て、十分な気液接触を行わせるのに必要な液量を確保し
て、蒸留効率を向上させることが可能になる。
部熱交換型蒸留塔は、濃縮部となる領域(ここでは、管
内が濃縮部である場合を例にとって説明する)に充填さ
れる規則充填物の外周部に、複数のメッシュ帯状体が、
高さ方向(軸方向)に所定の配設ピッチとなるように、
周方向に巻き付けられ、かつ、各メッシュ帯状体の上
に、薄板帯状体が周方向に巻き付けられているととも
に、薄板帯状体の長手方向に沿った両側部のうちの上側
(塔頂側)の側部に、周方向に15mm以下の配設ピッチ
で、複数の切り込みが形成され、かつ、薄板帯状体の切
り込みが形成された方の側部が、前記濃縮部となる領域
を規定する管壁(管の内壁)に当接するように折り曲げ
られた構成を有しているので、管壁を流下する液が、薄
板帯状体の折り曲げた部分(折り曲げ部)を介して効率
よく管壁から剥離され、薄板帯状体側に移行するととも
に、薄板帯状体に移行した液が、薄板帯状体と充填物と
の間に配設され、多数箇所において、薄板帯状体及び充
填物と接触するメッシュ帯状体を介して、充填物側に導
かれることになる。したがって、管壁に沿って流下する
液量を減少させ、流下液の厚みを薄くして、伝熱抵抗を
小さくするとともに、充填物の表面を流下する液量とし
て、十分な気液接触を行わせるのに必要な液量を確保し
て、蒸留効率を向上させることが可能になる。
【0054】また、請求項2の内部熱交換型蒸留塔のよ
うに、メッシュ帯状体及び薄板帯状体の高さ方向の配設
ピッチを50mm以下とした場合、管壁を流下する液を、
高さ方向に複数配設された薄板帯状体及びメッシュ帯状
体を介して繰り返し規則充填物側に導き、管壁に沿って
流下する液量を確実に減少させ、流下液の厚みを薄くし
て、伝熱抵抗を小さくするとともに、充填物の表面を流
下する液量を多くして気液接触効率を向上させることが
可能になる。また、濃縮部を上昇する上昇蒸気が均一に
濃縮部を上昇できるようにして、濃縮部における気液接
触効率を向上させることが可能になり、本発明を実効あ
らしめることができる。
うに、メッシュ帯状体及び薄板帯状体の高さ方向の配設
ピッチを50mm以下とした場合、管壁を流下する液を、
高さ方向に複数配設された薄板帯状体及びメッシュ帯状
体を介して繰り返し規則充填物側に導き、管壁に沿って
流下する液量を確実に減少させ、流下液の厚みを薄くし
て、伝熱抵抗を小さくするとともに、充填物の表面を流
下する液量を多くして気液接触効率を向上させることが
可能になる。また、濃縮部を上昇する上昇蒸気が均一に
濃縮部を上昇できるようにして、濃縮部における気液接
触効率を向上させることが可能になり、本発明を実効あ
らしめることができる。
【0055】また、請求項3の内部熱交換型蒸留塔のよ
うに、切り込みの、薄板帯状体の上側の側部から、先端
までの距離(上側の側部からの垂直距離)を15mm以下
とし、かつ、薄板帯状体の全幅を30mm以下とした場
合、切り込み形成部を折り曲げて管壁に当接させること
を可能にしつつ、薄板帯状体の全幅を小さく抑えること
が担保され、複数の薄板帯状体を密なピッチで配設する
ことが可能になって、本発明をさらに実効あらしめるこ
とができる。
うに、切り込みの、薄板帯状体の上側の側部から、先端
までの距離(上側の側部からの垂直距離)を15mm以下
とし、かつ、薄板帯状体の全幅を30mm以下とした場
合、切り込み形成部を折り曲げて管壁に当接させること
を可能にしつつ、薄板帯状体の全幅を小さく抑えること
が担保され、複数の薄板帯状体を密なピッチで配設する
ことが可能になって、本発明をさらに実効あらしめるこ
とができる。
【0056】また、請求項4の内部熱交換型蒸留塔のよ
うに、メッシュ帯状体の下端部を、少なくともその一部
が前記濃縮部となる領域を規定する管壁とは逆側(充填
物側)に折り曲げるようにした場合、液をさらに充填物
側に移行させやすくなり、本発明をさらに実効あらしめ
ることができる。
うに、メッシュ帯状体の下端部を、少なくともその一部
が前記濃縮部となる領域を規定する管壁とは逆側(充填
物側)に折り曲げるようにした場合、液をさらに充填物
側に移行させやすくなり、本発明をさらに実効あらしめ
ることができる。
【0057】また、請求項5の内部熱交換型蒸留塔のよ
うに、管内を濃縮部とすることにより、通常は円筒状で
ある管内の形状に対応した規則充填物を用いて本発明を
構成することが可能になり、実用性を有する実際的な内
部熱交換型蒸留塔を提供することが可能になる。
うに、管内を濃縮部とすることにより、通常は円筒状で
ある管内の形状に対応した規則充填物を用いて本発明を
構成することが可能になり、実用性を有する実際的な内
部熱交換型蒸留塔を提供することが可能になる。
【図1】本発明の一実施形態にかかる内部熱交換型蒸留
塔の要部を示す正面断面図である。
塔の要部を示す正面断面図である。
【図2】本発明の一実施形態にかかる内部熱交換型蒸留
塔の要部を示す平面断面図である。
塔の要部を示す平面断面図である。
【図3】本発明の一実施形態にかかる内部熱交換型蒸留
塔において、濃縮部(管内)に充填された規則充填物の
周囲に巻き付けた薄板帯状体の要部を示す図である。
塔において、濃縮部(管内)に充填された規則充填物の
周囲に巻き付けた薄板帯状体の要部を示す図である。
【図4】本発明の一実施形態にかかる内部熱交換型蒸留
塔において、濃縮部(管内)に充填された規則充填物の
周囲に巻き付けたメッシュ帯状体の要部を示す図であ
る。
塔において、濃縮部(管内)に充填された規則充填物の
周囲に巻き付けたメッシュ帯状体の要部を示す図であ
る。
【図5】本発明の一実施形態にかかる内部熱交換型蒸留
塔の変形例を示す図である。
塔の変形例を示す図である。
【図6】図5に示す内部熱交換型蒸留塔に用いられてい
るメッシュ帯状体の要部を示す図である。
るメッシュ帯状体の要部を示す図である。
【図7】内部熱交換型蒸留塔の基本構成を示す図であ
り、(a)は正面断面図、(b)は(a)のb−b線断面図で
ある。
り、(a)は正面断面図、(b)は(a)のb−b線断面図で
ある。
【図8】従来の規則充填物に用いられている薄板帯状体
を用いた場合の、薄板帯状体と管壁との接触状態を示す
平面断面図である。
を用いた場合の、薄板帯状体と管壁との接触状態を示す
平面断面図である。
1 本体胴 3a 上側管板(塔頂側管板) 3b 下側管板(塔底側管板) 4 管内(濃縮部) 5 管外(回収部) 6 回収部液入口 7 回収部蒸気出口 8 濃縮部液入口 9 濃縮部蒸気出口 10 回収部蒸気入口 11 回収部液出口 12 濃縮部蒸気入口 13 濃縮部液出口 14a,14b 端室 21 規則充填物 22 薄板帯状体 23,24 薄板帯状体の両側部 25 管(複数管) 25a 管壁(管の内壁) 26 切り込み 27 薄板帯状体の切り込みの形成されて
いない部分 28 薄板帯状体の切り込み形成部(折り
曲げ部) 28a 切り込み形成部の先端の両端部(角
部) 32 メッシュ帯状体 32a メッシュ帯状体の下端部 33 メッシュ帯状体への切り込み L1 切り込みの長さ(上側の側部からの
垂直距離) L2 切り込みの形成されていない部分の
幅方向の距離 L3 メッシュ帯状体への切り込みの長さ P1 切り込みの周方向への配設ピッチ P2 薄板帯状体の高さ方向への配設ピッ
チ P3 メッシュ帯状体の高さ方向への配設
ピッチ P4 メッシュ帯状体への切り込みの周方
向への配設ピッチ W 薄板帯状体の幅(全幅) Wm メッシュ帯状体の幅(全幅)
いない部分 28 薄板帯状体の切り込み形成部(折り
曲げ部) 28a 切り込み形成部の先端の両端部(角
部) 32 メッシュ帯状体 32a メッシュ帯状体の下端部 33 メッシュ帯状体への切り込み L1 切り込みの長さ(上側の側部からの
垂直距離) L2 切り込みの形成されていない部分の
幅方向の距離 L3 メッシュ帯状体への切り込みの長さ P1 切り込みの周方向への配設ピッチ P2 薄板帯状体の高さ方向への配設ピッ
チ P3 メッシュ帯状体の高さ方向への配設
ピッチ P4 メッシュ帯状体への切り込みの周方
向への配設ピッチ W 薄板帯状体の幅(全幅) Wm メッシュ帯状体の幅(全幅)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿曽 一正 兵庫県尼崎市杭瀬寺島2丁目1番2号 木 村化工機株式会社内 (72)発明者 中西 俊成 兵庫県尼崎市杭瀬寺島2丁目1番2号 木 村化工機株式会社内 (72)発明者 野田 秀夫 兵庫県尼崎市南七松町2丁目9番7号 関 西化学機械製作株式會社内 (72)発明者 中村 隆夫 東京都中央区八丁堀二丁目25番10号 丸善 石油化学株式会社内 Fターム(参考) 4D076 AA22 AA24 BB04 BB05 BB06 BB25 BC02 CA11 CC15 CC17 CD22 CD32 DA03 DA21 DA35 DA36 EA12X EA12Y EA14X EA14Y EA15X FA31 FA34 JA04
Claims (5)
- 【請求項1】単管又は複数管を両端管板によって本体胴
と連結させることにより、本体胴の内部において、単管
又は複数管の管内と管外が隔離された構造とし、 管内及び管外のそれぞれに気液の出入口を設け、 管内側と管外側の操作圧力に差をつけることにより操作
温度を異ならせ、 単管又は複数管の管壁を伝熱面として、高圧側から低圧
側に熱移動させることにより、高圧側が濃縮部、低圧側
が回収部として機能するように構成された内部熱交換型
蒸留塔であって、 濃縮部となる領域(管内又は管外)に規則充填物が充填
され、 前記規則充填物の外周部には、高さ方向(軸方向)に所
定の配設ピッチで、複数のメッシュ帯状体が周方向に巻
き付けられ、かつ、各メッシュ帯状体の上には、薄板帯
状体が周方向に巻き付けられているとともに、 前記薄板帯状体の長手方向に沿った両側部のうちの上側
の側部には、周方向に15mm以下の配設ピッチで、複数
の切り込みが形成され、かつ、 前記薄板帯状体の前記切り込みが形成された方の側部
が、少なくともその一部が前記濃縮部となる領域を規定
する管壁に当接するように折り曲げられていることを特
徴とする内部熱交換型蒸留塔。 - 【請求項2】前記メッシュ帯状体及び前記薄板帯状体の
高さ方向の配設ピッチが50mm以下であることを特徴と
する請求項1記載の内部熱交換型蒸留塔。 - 【請求項3】前記薄板帯状体の切り込みの、前記薄板帯
状体の上側の側部から、先端までの距離(上側の側部か
らの垂直距離)が15mm以下であり、かつ、薄板帯状体
の全幅が30mm以下であることを特徴とする請求項1又
は2記載の内部熱交換型蒸留塔。 - 【請求項4】前記メッシュ帯状体の下端部が、少なくと
もその一部が前記濃縮部となる領域を規定する管壁とは
逆側(充填物側)に折り曲げられていることを特徴とす
る請求項1〜3のいずれかに記載の内部熱交換型蒸留
塔。 - 【請求項5】前記単管又は複数管の管内を濃縮部とし、
管外を回収部としたことを特徴とする請求項1〜4のい
ずれかに記載の内部熱交換型蒸留塔。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32771299A JP3236845B2 (ja) | 1999-11-18 | 1999-11-18 | 内部熱交換型蒸留塔 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32771299A JP3236845B2 (ja) | 1999-11-18 | 1999-11-18 | 内部熱交換型蒸留塔 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001137605A true JP2001137605A (ja) | 2001-05-22 |
JP3236845B2 JP3236845B2 (ja) | 2001-12-10 |
Family
ID=18202153
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP32771299A Expired - Fee Related JP3236845B2 (ja) | 1999-11-18 | 1999-11-18 | 内部熱交換型蒸留塔 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3236845B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008015804A1 (en) * | 2006-07-31 | 2008-02-07 | Kimura Chemical Plants Co., Ltd. | Pipe/filler unit, internal heat exchanging type distillation column and production method thereof |
TWI414351B (zh) * | 2004-10-18 | 2013-11-11 | Air Prod & Chem | 分隔壁交換塔 |
US8906141B2 (en) | 2012-08-09 | 2014-12-09 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Carbon dioxide recovery apparatus and method |
-
1999
- 1999-11-18 JP JP32771299A patent/JP3236845B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI414351B (zh) * | 2004-10-18 | 2013-11-11 | Air Prod & Chem | 分隔壁交換塔 |
WO2008015804A1 (en) * | 2006-07-31 | 2008-02-07 | Kimura Chemical Plants Co., Ltd. | Pipe/filler unit, internal heat exchanging type distillation column and production method thereof |
US8869879B2 (en) | 2006-07-31 | 2014-10-28 | Kimura Chemical Plants Co., Ltd. | Pipe/filler unit, internal heat exchanging type distillation column and production method thereof |
US8906141B2 (en) | 2012-08-09 | 2014-12-09 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Carbon dioxide recovery apparatus and method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3236845B2 (ja) | 2001-12-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6427985B1 (en) | Structured packing for heat exchange and mass transfer | |
JP4745444B2 (ja) | ランダム充填要素及びこれを含むカラム | |
US9757662B2 (en) | Heat integrated distillation column using structured packing | |
US8746660B2 (en) | Mass transfer apparatus having a structured packing | |
JPH0471576B2 (ja) | ||
US20040150123A1 (en) | Method for carrying out the distillation or reactive distillation of a mixture containing at least one toxic constituent | |
EP1476235B1 (en) | Heat integrated distillation column | |
MX2011009726A (es) | Metodo y dispositivo para la purificacion de fluidos. | |
JPH11128735A (ja) | 壁面流れを減少する組織化充填を用いる蒸留塔 | |
JP3236845B2 (ja) | 内部熱交換型蒸留塔 | |
EP0858830A1 (en) | Corrugated packing with improved capacity and high mass transfer efficiency | |
US20030116871A1 (en) | Structured packing | |
JP2004016928A (ja) | 内部熱交換型蒸留塔 | |
WO2008015804A1 (en) | Pipe/filler unit, internal heat exchanging type distillation column and production method thereof | |
JP3085304B1 (ja) | 内部熱交換型蒸留塔 | |
JP3236846B2 (ja) | 内部熱交換型蒸留塔 | |
JP3145684B2 (ja) | 内部熱交換型蒸留塔 | |
JPH11179102A (ja) | 内部熱交換型蒸留塔及びそれに用いる充填物 | |
JP2694427B2 (ja) | 内部熱交換型蒸留塔 | |
JP2001046803A (ja) | 内部熱交換型蒸留塔 | |
JP3083286B2 (ja) | 内部熱交換型蒸留塔 | |
JP3155501B2 (ja) | 内部熱交換型蒸留塔及びそれに用いる充填物 | |
JPH0952001A (ja) | 内部熱交換型蒸留塔 | |
JP2001029701A (ja) | 内部熱交換型蒸留塔 | |
JP3155502B2 (ja) | 内部熱交換型蒸留塔 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20010918 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070928 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080928 Year of fee payment: 7 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |