JP2001523567A - 高能力気液接触装置 - Google Patents
高能力気液接触装置Info
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- JP2001523567A JP2001523567A JP2000521912A JP2000521912A JP2001523567A JP 2001523567 A JP2001523567 A JP 2001523567A JP 2000521912 A JP2000521912 A JP 2000521912A JP 2000521912 A JP2000521912 A JP 2000521912A JP 2001523567 A JP2001523567 A JP 2001523567A
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- Japan
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- area
- vapor
- trays
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
- B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
- B01D3/16—Fractionating columns in which vapour bubbles through liquid
- B01D3/18—Fractionating columns in which vapour bubbles through liquid with horizontal bubble plates
- B01D3/20—Bubble caps; Risers for vapour; Discharge pipes for liquid
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
- Separating Particles In Gases By Inertia (AREA)
Abstract
(57)【要約】
本発明の概念は、容器内で液体が下へ流れ、蒸気が上へ流れる蒸留およびその関連の物質移動または熱伝達等の用途において有用な気液接触トレーに関する。本発明の装置においては、多孔領域が比較的小さいため、液体は上向きに飛沫同伴される。液体の流れはその後下向きに方向付けられて、大きな分離領域に入る。液体の下向きの運動量と大きな分離領域とによって、装置の気液分離容量を超過することなく、液体と蒸気の速度を高くすることが可能となる。
Description
【０００１】 本発明は、気液接触トレー組およびこのトレー組を用いた気液分離方法に係る
。本発明のトレー組のような接触トレーは、容器内で液体が下向きに流れ、気体
または蒸気が上向きに流れる、蒸留およびその関連の物質移動または熱伝達等の
用途に有用である。
。本発明のトレー組のような接触トレーは、容器内で液体が下向きに流れ、気体
または蒸気が上向きに流れる、蒸留およびその関連の物質移動または熱伝達等の
用途に有用である。
【０００２】 蒸留トレー技術においてよく遭遇する問題が液体飛沫同伴である。Ｒｏｂｅｒ
ｔ Ｈ． Ｐｅｒｒｙ並びにＣｅｃｉｌ Ｈ．Ｃｈｉｌｔｏｎ著、Ｔｈｅ Ｃｈ
ｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ’ Ｈａｎｄｂｏｏｋ 第５版、１８章にお
いて、プレートとトレーのカラムを使用した気液接触とそれに伴う問題が論じら
れている。この文献では、バッフルとディスペンサを備えた様々な形式のトレー
について図示、記載している。
ｔ Ｈ． Ｐｅｒｒｙ並びにＣｅｃｉｌ Ｈ．Ｃｈｉｌｔｏｎ著、Ｔｈｅ Ｃｈ
ｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ’ Ｈａｎｄｂｏｏｋ 第５版、１８章にお
いて、プレートとトレーのカラムを使用した気液接触とそれに伴う問題が論じら
れている。この文献では、バッフルとディスペンサを備えた様々な形式のトレー
について図示、記載している。
【０００３】 同時係属出願第０８／８３３，４９０号（本発明と同じ出願人による出願）は
、液体の同伴飛沫除去手段に関するものである。該第０８／８３３，４９０号出
願においては、気液の飛沫同伴防止を達成するために、複数の同伴飛沫除去装置
（集合羽根等）をトレー上に設けている。
、液体の同伴飛沫除去手段に関するものである。該第０８／８３３，４９０号出
願においては、気液の飛沫同伴防止を達成するために、複数の同伴飛沫除去装置
（集合羽根等）をトレー上に設けている。
【０００４】 従来のシーブトレー組を第１図に示す。トレーから上向きに飛沫同伴された液
体は、上方のトレーの多孔領域に衝突し、さらに上の次のトレーまで運ばれるこ
とがある。液体をカラムの下方向へ流れさせようとする意図とは逆に、このよう
に液体がカラムを上向きに移動するバックミキシングは、カラムの分離効率を大
きく低下せしめる上、カラムのフラッディング（水圧の過負荷）を生じる場合も
ある。
体は、上方のトレーの多孔領域に衝突し、さらに上の次のトレーまで運ばれるこ
とがある。液体をカラムの下方向へ流れさせようとする意図とは逆に、このよう
に液体がカラムを上向きに移動するバックミキシングは、カラムの分離効率を大
きく低下せしめる上、カラムのフラッディング（水圧の過負荷）を生じる場合も
ある。
【０００５】 本発明では、特別に同伴飛沫除去装置を用いることなく、重力と液体の下向き
の慣性とによって、本質的に空の同伴飛沫除去域において相分離を生じさせるこ
とができる。必要ではないが、メッシュパッド、羽根、プレート、ルーバ等の相
分離を補助するための手段、あるいはその他の相分離補助手段を同伴飛沫除去域
内に配置しても良い。
の慣性とによって、本質的に空の同伴飛沫除去域において相分離を生じさせるこ
とができる。必要ではないが、メッシュパッド、羽根、プレート、ルーバ等の相
分離を補助するための手段、あるいはその他の相分離補助手段を同伴飛沫除去域
内に配置しても良い。
【０００６】 第２図は本発明の構成を図示したものである。１つのトレーのバブリング領域
の真上に不透過性の「天井」が存在するため、液体が上方のトレーの多孔領域に
直接衝突することはない。多孔領域の出口端またはその近傍に、少なくとも１つ
の出口堰（またはバッフル）またはその他の突出面が該多孔領域の水平高さから
角度をつけて上へ突出するように配置されており、当初の間、泡を少なくとも部
分的に上向きに方向付けるのを助ける働きをしている。
の真上に不透過性の「天井」が存在するため、液体が上方のトレーの多孔領域に
直接衝突することはない。多孔領域の出口端またはその近傍に、少なくとも１つ
の出口堰（またはバッフル）またはその他の突出面が該多孔領域の水平高さから
角度をつけて上へ突出するように配置されており、当初の間、泡を少なくとも部
分的に上向きに方向付けるのを助ける働きをしている。
【０００７】 液体を完全に飛沫同伴することは、本発明の機能上必要ではなく、いくらかの
液体が出口堰からこぼれ出ることがあっても良い。しかし、最初は液体本体に上
向きの運動量を与えるのが好ましい。少なくとも１つのバッフルを備えることに
より、液体を少なくとも部分的に下向きに方向付け、蒸気が次のトレーに向かっ
て上向きに流れる分離領域に液体が入る際に、全体として上向きではなく下向き
に動くようにする助けとなる。また、第３図に示すように、１つまたはそれ以上
の湾曲形ターニング羽根を用いて、液体の運動量を下向きに方向付けるようにし
ても良い。第２図と第３図に示すように、１つのトレーの多孔領域と、それに続
く別のトレーの多孔領域とを一直線上に配置しないのが望ましい。
液体が出口堰からこぼれ出ることがあっても良い。しかし、最初は液体本体に上
向きの運動量を与えるのが好ましい。少なくとも１つのバッフルを備えることに
より、液体を少なくとも部分的に下向きに方向付け、蒸気が次のトレーに向かっ
て上向きに流れる分離領域に液体が入る際に、全体として上向きではなく下向き
に動くようにする助けとなる。また、第３図に示すように、１つまたはそれ以上
の湾曲形ターニング羽根を用いて、液体の運動量を下向きに方向付けるようにし
ても良い。第２図と第３図に示すように、１つのトレーの多孔領域と、それに続
く別のトレーの多孔領域とを一直線上に配置しないのが望ましい。
【０００８】 多くの流動接触分解（ＦＣＣ）装置は、下流のガス発生装置による制限を受け
ている。本発明のトレーは、ガス発生装置、その他の高圧塔、高液体負荷量のア
ミン塔等における障害を除去するのに役立つものである。本発明による流量上の
効果は、塔面積あたりの液体流束が高い条件（約１３．５８Ｖｓ／ｍ2（２０ｇ ｐｍ／ｆｔ2）以上）で最高になるものと考えられる。
ている。本発明のトレーは、ガス発生装置、その他の高圧塔、高液体負荷量のア
ミン塔等における障害を除去するのに役立つものである。本発明による流量上の
効果は、塔面積あたりの液体流束が高い条件（約１３．５８Ｖｓ／ｍ2（２０ｇ ｐｍ／ｆｔ2）以上）で最高になるものと考えられる。
【０００９】 本発明の構成と、これを使用した方法の諸段階を図示したのが第２図である。
液体飛沫を同伴する蒸気が多孔領域１を通過してトレーに入る。多孔領域上方の
不透過性天井によって妨げられるため、同伴されている液体はそれ以上カラム内
を上昇することはできない。多孔領域に隣接して出口堰３、４が配設されており
、蒸気はこれらの出口堰を通過して１つのトレーから別のトレーへと上昇して行
く。またバッフル４は蒸気および同伴されている液体飛沫を偏向させて、分離領
域５内へと導く働きをする。次に、飛沫除去された液体が下方のトレー６に向か
って下向きに移動する一方、蒸気は多孔領域７を上向きに通過して、上方のトレ
ーへと移動する。
液体飛沫を同伴する蒸気が多孔領域１を通過してトレーに入る。多孔領域上方の
不透過性天井によって妨げられるため、同伴されている液体はそれ以上カラム内
を上昇することはできない。多孔領域に隣接して出口堰３、４が配設されており
、蒸気はこれらの出口堰を通過して１つのトレーから別のトレーへと上昇して行
く。またバッフル４は蒸気および同伴されている液体飛沫を偏向させて、分離領
域５内へと導く働きをする。次に、飛沫除去された液体が下方のトレー６に向か
って下向きに移動する一方、蒸気は多孔領域７を上向きに通過して、上方のトレ
ーへと移動する。
【００１０】 第２図と第３図に示すように、一連のトレーの１つのトレーの多孔領域から、
次のトレーの多孔領域まで、一直線上に並ぶところはほとんどあるいは全く存在
しない。一連のトレーの各トレーの多孔領域のうち、次のトレーの多孔領域から
直接視界に入る部分は５０％未満である。
次のトレーの多孔領域まで、一直線上に並ぶところはほとんどあるいは全く存在
しない。一連のトレーの各トレーの多孔領域のうち、次のトレーの多孔領域から
直接視界に入る部分は５０％未満である。
【００１１】 トレー間に配設されるバッフルの後縁を下向きに湾曲させるのが非常に好まし
い。このようなバッフルを、ここではターニング羽根と呼ぶことにする。ターニ
ング羽根の後縁は、９０度の円弧に近似する形状を有する。この円弧の半径は、
０．２５インチ〜２インチ、好ましくは０．５インチ〜１インチである。この形
状は、直線部分から形成しても良いし、直線部分と曲線部分を組合わせて形成し
ても良い。
い。このようなバッフルを、ここではターニング羽根と呼ぶことにする。ターニ
ング羽根の後縁は、９０度の円弧に近似する形状を有する。この円弧の半径は、
０．２５インチ〜２インチ、好ましくは０．５インチ〜１インチである。この形
状は、直線部分から形成しても良いし、直線部分と曲線部分を組合わせて形成し
ても良い。
【００１２】 分離領域は、塔の一定の「流路」面積のうち、好ましくは４０％より大きい面
積、より好ましくは４５〜６０％の面積を占める。多孔メッシュパッド、ルーバ
付プレートまたは羽根等の装置を分離領域内、特に奥の壁８に対して設置しても
良い。液体が奥の壁に対して噴霧された場合、このような装置が設置されている
と、液体が飛散したり、上向きに吹き飛ばされたりするのを防止する上でいくら
か有利かもしれない。ただし、このような装置が無くても、十分な性能を得るこ
とができる。
積、より好ましくは４５〜６０％の面積を占める。多孔メッシュパッド、ルーバ
付プレートまたは羽根等の装置を分離領域内、特に奥の壁８に対して設置しても
良い。液体が奥の壁に対して噴霧された場合、このような装置が設置されている
と、液体が飛散したり、上向きに吹き飛ばされたりするのを防止する上でいくら
か有利かもしれない。ただし、このような装置が無くても、十分な性能を得るこ
とができる。
【００１３】 一定のトレーレベルでの多孔領域の面積と塔の全横断面積との比は、好ましく
は１：１０から１：２であり、最も好ましくは１：５から２：５である。この比
率は、従来のトレーに通常見られる多孔領域の面積比率より小さくなっている。
このトレーの多孔領域については円形の孔が好ましいが、任意形状の孔または溝
穴、あるいは弁やバブルキャップのように蒸気を通過させる任意の装置なども使
用して良い。穿孔の数と大きさの選択は、穿孔を通って過度に液体が滴下するの
を防止できる程度に小さく、また圧力が過度に低下しない程度に大きくするのが
普通である。デッキの上または上方に配置される羽根、モーメンタムブレーカー
バー、またはデッキオリフィス板等の装置を使用して、液体の運動量を緩和し、
液体中を上向きに流れる蒸気の流れのパターンに影響を与えるようにすることも
できる。
は１：１０から１：２であり、最も好ましくは１：５から２：５である。この比
率は、従来のトレーに通常見られる多孔領域の面積比率より小さくなっている。
このトレーの多孔領域については円形の孔が好ましいが、任意形状の孔または溝
穴、あるいは弁やバブルキャップのように蒸気を通過させる任意の装置なども使
用して良い。穿孔の数と大きさの選択は、穿孔を通って過度に液体が滴下するの
を防止できる程度に小さく、また圧力が過度に低下しない程度に大きくするのが
普通である。デッキの上または上方に配置される羽根、モーメンタムブレーカー
バー、またはデッキオリフィス板等の装置を使用して、液体の運動量を緩和し、
液体中を上向きに流れる蒸気の流れのパターンに影響を与えるようにすることも
できる。
【００１４】 本発明に関しては、トレーの間隔を小さくすることが推奨される。トレー組を
配置する塔が厳しい状況下で動作する場合（脱ブタン装置基部のように、本発明
トレーの対象用途では、厳しい状況下での動作が普通である）、本発明トレーに
付随する容量の増大を利用して還流比率を高めることができる。このようにして
、塔の効率を改善することができる。
配置する塔が厳しい状況下で動作する場合（脱ブタン装置基部のように、本発明
トレーの対象用途では、厳しい状況下での動作が普通である）、本発明トレーに
付随する容量の増大を利用して還流比率を高めることができる。このようにして
、塔の効率を改善することができる。
【図１】 従来のシーブトレーを示す。液体が１においてトレーに入り、上
昇蒸気２に高い比率で飛沫同伴され、上方のトレー３の多孔領域に衝突して次の
トレーまで運ばれる。
昇蒸気２に高い比率で飛沫同伴され、上方のトレー３の多孔領域に衝突して次の
トレーまで運ばれる。
【図２】 本発明のシーブトレー組を示す。バブリング領域の真上に不透過
性の天井が配置されており、この天井が、液体が上方トレーの多孔領域に直接衝
突するのを防止する働きをしている。液体を最終的には部分的に下向きに方向付
けるのを助けるバッフルが設けられている。一連のトレーの１つのトレーの多孔
領域から、次のトレーの多孔領域まで、一直線上に並ぶところがほとんどあるい
は全く存在しないシーブトレー組を示している。
性の天井が配置されており、この天井が、液体が上方トレーの多孔領域に直接衝
突するのを防止する働きをしている。液体を最終的には部分的に下向きに方向付
けるのを助けるバッフルが設けられている。一連のトレーの１つのトレーの多孔
領域から、次のトレーの多孔領域まで、一直線上に並ぶところがほとんどあるい
は全く存在しないシーブトレー組を示している。
【図３】 液体の流れを下向きに方向付けるバッフル１の変形例（湾曲した
ターニング羽根）を備えたシーブトレー組を示す。一連のトレーの１つのトレー
の多孔領域から、次のトレーの多孔領域まで、一直線上に並ぶところがほとんど
あるいは全く存在しないシーブトレー組を示している。
ターニング羽根）を備えたシーブトレー組を示す。一連のトレーの１つのトレー
の多孔領域から、次のトレーの多孔領域まで、一直線上に並ぶところがほとんど
あるいは全く存在しないシーブトレー組を示している。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D031 AB02 AB23 BA01 BA07 BA10 BB01 BB04 EA01 4D076 BB05 CA11 CA13 CA15 CB03 CB06 CC06 CC10 FA31 FA37 JA03
Claims (10)
- 【請求項１】 トレー組であって、各トレーが、液体飛沫を同伴する蒸気が
１つのトレーから別のトレーへ上向きに移動する際に通過する多孔領域を少なく
とも１つ備えており、各トレーの多孔領域が、飛沫同伴されている液体の上昇を
阻止するために不透過性の天井によって覆われており、各トレーがさらに、該多
孔領域に隣接する少なくとも１つの出口堰と、該不透過性天井に隣接して配置さ
れ、蒸気と飛沫同伴液体とをトレー間の分離領域に偏向させるのを助ける働きを
する少なくとも１つのバッフルとを含み、該分離領域において蒸気と液体が分離
されて、蒸気は上方に移動し、液体は下方に落下するように構成されているトレ
ー組。 - 【請求項２】 一連のトレーの各トレーと次のトレーとの間に少なくとも１
つのバッフルが配置されている、請求項１に記載のトレー組。 - 【請求項３】 前記バッフルが、略９０度の円弧形状を有する湾曲後縁を備
えており、該円弧の半径が０．２５インチから２インチである、請求項１に記載
のトレー組。 - 【請求項４】 前記円弧の半径が、０．５インチから１インチである、請求
項１に記載のトレー組。 - 【請求項５】 あるトレーレベルにおける多孔領域面積と塔の全横断面積と
の好ましい比が１：１０から１：２までである、請求項１に記載のトレー組。 - 【請求項６】 あるトレーレベルにおける多孔領域面積と塔の全横断面積と
の好ましい比が１：５から２：５までである、請求項１に記載のトレー組。 - 【請求項７】 前記多孔領域の穿孔が円形である、請求項１に記載のトレー
組。 - 【請求項８】 液体が上向きに飛散するのを防止するために、分離域の中に
羽根またはメッシュ装置が装着されている、請求項１に記載のトレー組。 - 【請求項９】 一連のトレーの１つのトレーの多孔領域と次のトレーの多孔
領域とが一直線状に並ばない、請求項１に記載のトレー組。 - 【請求項１０】 請求項１に記載のトレー組を用いて蒸気と液体とを分離す
る方法であって、液体を飛沫同伴して含む蒸気が１つのトレーの多孔領域を通過
して上向きに移動し、不透過性の天井と出口堰とによって前記分離領域に向かっ
て偏向され、該分離領域において蒸気と液体が分離され、蒸気は上方に移動し、
液体は下方へ落下する方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US6621697P | 1997-11-20 | 1997-11-20 | |
| US60/066,216 | 1997-11-20 | ||
| PCT/US1998/023670 WO1999026718A1 (en) | 1997-11-20 | 1998-11-06 | High-capacity vapor/liquid contacting device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001523567A true JP2001523567A (ja) | 2001-11-27 |
Family
ID=22068052
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000521912A Pending JP2001523567A (ja) | 1997-11-20 | 1998-11-06 | 高能力気液接触装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1100615A4 (ja) |
| JP (1) | JP2001523567A (ja) |
| AU (1) | AU1451799A (ja) |
| CA (1) | CA2311253A1 (ja) |
| WO (1) | WO1999026718A1 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6287367B1 (en) | 1998-05-19 | 2001-09-11 | Mobil Oil Corporation | High-capacity vapor/liquid contacting device |
| FR2909894B1 (fr) | 2006-12-14 | 2010-12-17 | Inst Francais Du Petrole | Systeme deflecteur pour plateaux de colonnes |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2116933A (en) * | 1933-09-16 | 1938-05-10 | Union Oil Co | Fractionating column |
| US2610046A (en) * | 1948-05-24 | 1952-09-09 | Joy Mfg Co | Rectifying apparatus |
| US2772748A (en) * | 1953-07-21 | 1956-12-04 | Shell Dev | Contacting fluids with entrainment and inertia separation |
| DE2629581C2 (de) * | 1976-07-01 | 1986-10-09 | Luwa AG, Zürich | Verfahren und Vorrichtung zur Dekontaminierung einer mit radioadtiven Stoffen beladenen Flüssigkeit |
| SU1124992A1 (ru) * | 1977-12-26 | 1984-11-23 | Предприятие П/Я А-3605 | Массообменный аппарат |
-
1998
- 1998-11-06 AU AU14517/99A patent/AU1451799A/en not_active Abandoned
- 1998-11-06 WO PCT/US1998/023670 patent/WO1999026718A1/en not_active Application Discontinuation
- 1998-11-06 JP JP2000521912A patent/JP2001523567A/ja active Pending
- 1998-11-06 EP EP98958477A patent/EP1100615A4/en not_active Withdrawn
- 1998-11-06 CA CA002311253A patent/CA2311253A1/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO1999026718A1 (en) | 1999-06-03 |
| CA2311253A1 (en) | 1999-06-03 |
| EP1100615A1 (en) | 2001-05-23 |
| EP1100615A4 (en) | 2001-05-23 |
| AU1451799A (en) | 1999-06-15 |
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