JP2007268479A - 内部熱交換型蒸留塔およびその組み立て方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】直径D1が管25より大きい貫通孔120と、蒸気と液体とを通過させて気液の接触を行わせる気液接触用流路と、貫通孔に配設される、直径が管の外径と同じか、または、20mm以内の範囲で管の外径より小さいシール用貫通孔42を有し、シール用貫通孔の内周端側から放射状に切り込み29が複数形成された薄板状シール部材40とを備えた複数枚の棚板20を、本体胴1内に配設した状態で、管25を、棚板の貫通孔および薄板状シール部材のシール用貫通孔に貫通させ、管の外周面にシール用貫通孔の内周部を当接させて管と棚板の貫通孔との間をシールする。
【選択図】図1
Description
垂直に配設される筒状の本体胴と、
筒状の本体胴内に本体胴の軸方向に沿って収納された複数の管と、
複数の管の上端側および下端側を本体胴と連結して、各管の管内と管外が隔離された構造とする上側管板および下側管板と
を備え、
前記管内を高圧側または低圧側、前記管外を低圧側または高圧側として操作圧力に差をつけ、操作温度を異ならせることにより、濃縮部として機能する管内または管外から、回収部として機能する管外または管内に、各管の管壁を伝熱面として熱移動するように構成され、かつ、管外が棚段式の気液接触構造を有する内部熱交換型蒸留塔であって、
(a)前記管を貫通させる貫通孔と、管外を上昇する蒸気と下降する液体とを通過させて気液の接触を行わせる気液接触用流路とを有し、本体胴内に高さ方向に所定の間隔をおいて略水平に配設される複数枚の棚板を備え、
(b)前記棚板の、周辺部と本体胴内壁との隙間が気液を通過させないようにシールされ、
(c)前記棚板の、前記管を貫通させる貫通孔の直径が、前記管の外径より10〜40mm大きく、
(d)前記棚板の貫通孔には、弾性変形可能な薄板材料からなり、直径が前記管の外径と同じか、または、20mm以内の範囲で前記管の外径より小さいシール用貫通孔を有し、かつ、前記シール用貫通孔の内周端側から放射状に長さが5〜20mmの切り込みが複数形成された薄板状シール部材が配設され、
(e)前記棚板の貫通孔および前記薄板状シール部材のシール用貫通孔を貫通した前記管の外周面に、前記シール用貫通孔の内周部が当接することにより、前記管と前記棚板の貫通孔との間が、運転中において実質的に液および蒸気が通過しないようにシールされていること
を特徴としている。
垂直に配設される筒状の本体胴と、
筒状の本体胴内に本体胴の軸方向に沿って収納された複数の管と、
複数の管の上端側および下端側を本体胴と連結して、各管の管内と管外が隔離された構造とする上側管板および下側管板と
を備え、
前記管内を高圧側または低圧側、前記管外を低圧側または高圧側として操作圧力に差をつけ、操作温度を異ならせることにより、濃縮部として機能する管内または管外から、回収部として機能する管外または管内に、各管の管壁を伝熱面として熱移動するように構成され、かつ、管外が棚段式の気液接触構造を有する内部熱交換型蒸留塔の組み立て方法であって、
(a)前記管を貫通させる、直径が前記管の外径より10〜40mm大きい貫通孔と、管外を上昇する蒸気と下降する液体とを通過させて気液の接触を行わせる気液接触用流路とを備えた棚板であって、さらに、前記貫通孔には、弾性変形可能な薄板材料からなり、直径が前記管の外径と同じか、または、20mm以内の範囲で前記管の外径より小さいシール用貫通孔を有し、かつ、前記シール用貫通孔の内周端側から放射状に長さが5〜20mmの切り込みが複数形成された薄板状シール部材が配設された棚板を、前記本体胴内に、高さ方向に所定の間隔をおいて複数枚略水平に配設する工程と、
(b)前記管を、前記棚板の貫通孔および前記薄板状シール部材のシール用貫通孔に貫通させ、前記管の外周面に、前記シール用貫通孔の内周部を当接させることにより、前記管と前記棚板の貫通孔との間が、運転中において実質的に液および蒸気が通過しないようにシールされた状態にする工程と
を具備することを特徴としている。
その結果、棚段塔の性能を十分に発揮させることができるようになり、優れた蒸留性能を有する内部熱交換型蒸留塔を得ることができる。
なお、上記特許文献4の発明は、気液接触部において液が管外壁面を流下し、蒸気がこの液流に対し直行するといった気液十字流による気液接触を行わせる発明であることから、液の全量が管の外周面を流下する、すなわち液を通過させる構成をとる。これに対し、本願発明の内部熱交換型蒸留塔における気液接触部においては、液が棚板上に溜まり、蒸気が棚板の気液接触用流路(多数の貫通孔)を通過して気泡となり、棚板上に溜められた液と気液接触することから、液を棚板上に溜めるための構成、すなわち、液が実質的に管の外周面を伝って流下しないように、棚板と管の外周面の間をシールする構成をとる。従って、本願発明の構成は、上記特許文献4を説明する図7の構成に類似する構成を有しているが、使用目的と要求仕様が異なり、全体的な構成が全く異なるものである。
管25の径は、塔頂では6〜10インチの範囲とされ、塔底では2〜4インチの範囲とされている。なお、管25の径を2インチ以上にすることにより、例えば500〜700kg/cm2の高圧水を吹き付けるジェット洗浄により管内4を洗浄する場合に用いられるノズルの挿入が可能になる。
なお、これにより、濃縮部の塔頂から塔底に至る間の特定の位置に微量成分が蓄積するような蒸留系において、微量成分が蓄積する位置から液をサイドカットすることが可能になり、蒸留性能に優れた内部熱交換型蒸留塔を提供することが可能になる。
その結果、管25と棚板20の貫通孔120との間を、運転中において、実質的に液および蒸気が通過しないようにシールすることが可能になる。
その結果、棚段塔の性能を十分に発揮させることができるようになり、所望の蒸留性能を備えた内部熱交換型蒸留塔を得ることができる。
なお、薄板シール状部材40のシール用貫通孔42の径を、管25の径の変化に対応させて変化させる場合、薄板シール状部材40のシール用貫通孔42の径は、管25の径の変化に概略対応させれば足りる。すなわち、対応関係の多少のばらつきは、薄板状シール部材40のシール用貫通孔42の周辺の弾性変形により吸収することができる。
したがって、本願発明は、石油精製、石油化学、一般化学などの分野に用いられる、シェル&チューブ型の熱交換器を縦型にした構造を基本構造とし、管外を棚段塔とする内部熱交換型蒸留塔として広く適用することが可能である。
3a 上側管板
3b 下側管板
4 管内(回収部、チューブ側)
5 管外(濃縮部、シェル側)
6 塔頂液入り口(回収部液入口)
7 塔頂蒸気出口(回収部蒸気出口)
8 原料液入口
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
20(20a、20b、20c) 棚板(多孔板)
25 管
25a 単管
26 線状部材
27 レデューサ
29 切り込み
31a,31b,31c 液抜き出し口
40 薄板状シール部材
41 取付部材
42 シール用貫通孔
51 本体胴
53a 上側管板
53b 下側管板
54 管内(濃縮部、チューブ側)
55 管外(回収部、シェル側)
56 塔頂液入り口(濃縮部液入口)
57 塔頂蒸気出口(濃縮部蒸気出口)
58 原料液入口
59 回収部蒸気出口
60 濃縮部蒸気入口
61 濃縮部液出口
62 回収部蒸気入口
63 回収部液出口
64a、64b 端室
120 貫通孔
121 気液接触用流路
D1 貫通孔の直径
D2 管の外径
D3 シール用貫通孔の直径
Claims (6)
- 垂直に配設される筒状の本体胴と、
筒状の本体胴内に本体胴の軸方向に沿って収納された複数の管と、
複数の管の上端側および下端側を本体胴と連結して、各管の管内と管外が隔離された構造とする上側管板および下側管板と
を備え、
前記管内を高圧側または低圧側、前記管外を低圧側または高圧側として操作圧力に差をつけ、操作温度を異ならせることにより、濃縮部として機能する管内または管外から、回収部として機能する管外または管内に、各管の管壁を伝熱面として熱移動するように構成され、かつ、管外が棚段式の気液接触構造を有する内部熱交換型蒸留塔であって、
(a)前記管を貫通させる貫通孔と、管外を上昇する蒸気と下降する液体とを通過させて気液の接触を行わせる気液接触用流路とを有し、本体胴内に高さ方向に所定の間隔をおいて略水平に配設される複数枚の棚板を備え、
(b)前記棚板の、周辺部と本体胴内壁との隙間が気液を通過させないようにシールされ、
(c)前記棚板の、前記管を貫通させる貫通孔の直径が、前記管の外径より10〜40mm大きく、
(d)前記棚板の貫通孔には、弾性変形可能な薄板材料からなり、直径が前記管の外径と同じか、または、20mm以内の範囲で前記管の外径より小さいシール用貫通孔を有し、かつ、前記シール用貫通孔の内周端側から放射状に長さが5〜20mmの切り込みが複数形成された薄板状シール部材が配設され、
(e)前記棚板の貫通孔および前記薄板状シール部材のシール用貫通孔を貫通した前記管の外周面に、前記シール用貫通孔の内周部が当接することにより、前記管と前記棚板の貫通孔との間が、運転中において実質的に液および蒸気が通過しないようにシールされていること
を特徴とする内部熱交換型蒸留塔。 - 前記薄板状シール部材のシール用貫通孔の直径が前記管の外径より小さく、前記管が薄板状シール部材のシール用貫通孔を貫通した状態で、薄板状シール部材がシール用貫通孔の周辺部において下向きに湾曲し、漏斗状の形状となってい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。
- 前記管の径が、塔頂から塔底に向かって、連続的あるいは段階的に小さくなるように構成されていることを特徴とする請求項1または2記載の内部熱交換型蒸留塔。
- 垂直に配設される筒状の本体胴と、
筒状の本体胴内に本体胴の軸方向に沿って収納された複数の管と、
複数の管の上端側および下端側を本体胴と連結して、各管の管内と管外が隔離された構造とする上側管板および下側管板と
を備え、
前記管内を高圧側または低圧側、前記管外を低圧側または高圧側として操作圧力に差をつけ、操作温度を異ならせることにより、濃縮部として機能する管内または管外から、回収部として機能する管外または管内に、各管の管壁を伝熱面として熱移動するように構成され、かつ、管外が棚段式の気液接触構造を有する内部熱交換型蒸留塔の組み立て方法であって、
(a)前記管を貫通させる、直径が前記管の外径より10〜40mm大きい貫通孔と、管外を上昇する蒸気と下降する液体とを通過させて気液の接触を行わせる気液接触用流路とを備えた棚板であって、さらに、前記貫通孔には、弾性変形可能な薄板材料からなり、直径が前記管の外径と同じか、または、20mm以内の範囲で前記管の外径より小さいシール用貫通孔を有し、かつ、前記シール用貫通孔の内周端側から放射状に長さが5〜20mmの切り込みが複数形成された薄板状シール部材が配設された棚板を、前記本体胴内に、高さ方向に所定の間隔をおいて複数枚略水平に配設する工程と、
(b)前記管を、前記棚板の貫通孔および前記薄板状シール部材のシール用貫通孔に貫通させ、前記管の外周面に、前記シール用貫通孔の内周部を当接させることにより、前記管と前記棚板の貫通孔との間が、運転中において実質的に液および蒸気が通過しないようにシールされた状態にする工程と
を具備することを特徴とする内部熱交換型蒸留塔の組み立て方法。 - 前記管を、上方から、前記棚板の貫通孔および前記薄板状シール部材のシール用貫通孔に貫通させ、前記管が薄板状シール部材のシール用貫通孔を貫通した状態で、薄板状シール部材がシール用貫通孔の周辺部において下向きに湾曲し、漏斗状の形状となるようにすることを特徴とする請求項4記載の内部熱交換型蒸留塔の組み立て方法。
- 前記管として、その径が、塔頂から塔底に向かって、連続的あるいは段階的に小さくなるように構成された管を用いることを特徴とする請求項4または5記載の内部熱交換型蒸留塔の組み立て方法。
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JP2011089585A (ja) * | 2009-10-22 | 2011-05-06 | Toshiba Corp | 軸シール装置 |
CN109958487A (zh) * | 2019-03-13 | 2019-07-02 | 华北电力大学 | 一种基于光热效应的蒸汽驱动液柱活塞式运动执行器 |
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