JP2008029996A - 管・充填物ユニット、内部熱交換型蒸留塔およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】管壁の内側と外側で熱交換を行わせる管1の内側に、管1の内周面に当接するように内側規則充填物層2を配設するとともに、管の外側に、管を包囲し、管の外周面に密着するように外側規則充填物層3を配設する。
管の外周面に、外周面と外側規則充填物層の密着性を向上させるための密着性促進処理を施す。
本願発明の管・充填物ユニットを、内部熱交換型蒸留塔の蒸留部に用い、管・充填物ユニットを構成する管の内側を内部熱交換型蒸留塔の管内とし、管の外側を内部熱交換型蒸留塔の管外とするとともに、管・充填物ユニットを構成する内側規則充填物層を管内の規則充填物層とし、外側規則充填物層を管外の規則充填物層とする構造を得る。
【選択図】図1
Description
そして、この特許文献1の内部熱交換型蒸留塔によれば、高い省エネルギー性と、優れた蒸留性能を同時に実現することが可能になる。
しかしながら、内部熱交換型蒸留塔においては、蒸留部に充填物を使用することに利点がある。例えば、濡れ壁や棚段に比べ、充填物は単位高さあたりの理論段数が大きく、充填塔では、濡れ壁塔や棚段塔に比べて、塔高を低く設計することが可能で、設備スペースの低減や、コストの削減を図ることができる。
しかしながら、上述のように、現状では、蒸留部、特に、回収部の充填物を抜き出すことが容易ではないのが実情である。
管壁の内側と外側で熱交換を行わせる管と、
前記管の内側に、前記管の内周面に当接するように配設された内側規則充填物層と、
前記管の外側に、前記管を包囲するように、かつ、前記管の外周面に密着するように配設された外側規則充填物層と
を具備することを特徴としている。
前記密着性促進処理が、
(a)前記管の外周面に線材を巻き付ける処理、
(b)前記管の外周面に凸状を設ける処理、
(c)前記管の外周面に掘り溝を形成する処理
の少なくとも1つであることを特徴としている。
前記外側規則充填物層の外周部には、前記外側規則充填物層の周囲を周回する複数の外側帯状体が、前記管の軸方向に、所定のピッチで配設されており、
前記外側帯状体の長手方向に沿った両側部のうち、管・充填物ユニットの使用時に上側となる方の側部には、周方向に15mm以下のピッチで、複数の切り込みが形成され、かつ、
前記外側帯状体の前記切り込みが形成された方の側部が、40〜90°の範囲で外側に折り曲げられていること
を特徴としている。
前記内側規則充填物層の外周部には、前記内側規則充填物層の周囲を周回する複数の内側帯状体が、前記管の軸方向に、所定のピッチで配設されており、
前記内側帯状体の長手方向に沿った両側部のうち、管・充填物ユニットの使用時に上側となる方の側部には、周方向に15mm以下のピッチで、複数の切り込みが形成され、かつ、
前記内側帯状体の前記切り込みが形成された方の側部が、40〜90°の範囲で外側に折り曲げられていること
を特徴としている。
単管を両端管板によって本体胴と連結することにより、本体胴の内部において、前記単管の管内と管外が隔離され、管内および管外には規則充填物層が配設されているとともに、管内および管外にはそれぞれ気液の出入口が配設され、
かつ、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、前記単管の管壁を伝熱面として、管内側の高圧側から管外側の低圧側に熱移動させることにより、管内側の高圧側が濃縮部、管外側の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の製造方法であって、
請求項1〜10のいずれかに記載の管・充填物ユニットを、前記本体胴内に挿入することにより、前記管・充填物ユニットを構成する前記管を、前記内部熱交換型蒸留塔の前記単管とし、前記管の内側を前記内部熱交換型蒸留塔の前記管内とし、前記管の外側を前記内部熱交換型蒸留塔の前記管外とするとともに、前記管・充填物ユニットを構成する前記内側規則充填物層を前記内部熱交換型蒸留塔の前記管内の前記規則充填物層とし、前記管・充填物ユニットを構成する前記外側規則充填物層を前記内部熱交換型蒸留塔の前記管外の前記規則充填物層とする構造を得る工程を備えていること
を特徴としている。
複数の管を両端管板によって本体胴と連結することにより、本体胴の内部において各管の管内と管外が隔離され、管内および管外のそれぞれが気液の出入口を有し、前記複数の管を構成する各管の内側には規則充填物層が配設され、各管の外側には外周面を包囲するように規則充填物層が配設されているとともに、各管の外周面に配設された前記規則充填物層が、各管ごとに金属薄板からなる仕切管により被覆された構造を有する複数の単一管ユニットが、所定のピッチで本体胴の内部に配設された構造を有し、かつ、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、前記複数管を構成する各管の管壁を伝熱面として、管内側の高圧側から管外側の低圧側に熱移動させることにより、管内側の高圧側が濃縮部、管外側の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の製造方法であって、
前記仕切管に、請求項1〜10のいずれかに記載の管・充填物ユニットを挿入することにより、前記管・充填物ユニットを構成する前記管を、前記内部熱交換型蒸留塔の前記複数の管を構成する前記各管とし、前記管の内側を前記内部熱交換型蒸留塔の前記管内とし、前記管の外側を前記内部熱交換型蒸留塔の前記管外とするとともに、前記管・充填物ユニットを構成する前記内側規則充填物層を前記内部熱交換型蒸留塔の前記管内の前記規則充填物層とし、前記管・充填物ユニットを構成する前記外側規則充填物層を前記内部熱交換型蒸留塔の前記管外の前記規則充填物層とする構造を得る工程を備えていること
を特徴としている。
また、この方法で製造された、本体胴の内部に単管が配設された構造の内部熱交換型蒸留塔を1つの蒸留ユニットとし、必要に応じて蒸留ユニットの数を増やして行くことにより、処理量の増大に柔軟に対応することが可能になり、有意義である。
なお、管1は高さ方向の途中で、レジューサ(図示せず)により、下側に向かって段階的に径が大きくなるように径の調整が行われている。
なお、この実施例1の管・充填物ユニットAにおいては、管1としては外径が 200mmで厚みが6mmの鉄製の管が用いられている。
また、切り込み13bの、外側帯状体13の上側の側部から、先端までの長さL1は10mmであり、切り込みの形成されていない部分の幅方向の寸法L2は12mmとされている。
また、内側帯状体12としては、外側帯状体13と同じ構成、同じ材質のものが用いられており、上側の側部12aには、周方向に所定のピッチP2(この実施例1ではP4=7mm)で、複数の切り込み12bが形成されている。
また、切り込み12bの、内側帯状体12の上側の側部から、先端までの長さL1は10mmであり、切り込みの形成されていない部分の幅方向の寸法L2は12mmとされている。
また、線材6は、前記管の軸方向と直交する面に対して7〜15°の角度で、かつ、線材6の間隔が管1の軸方向において8〜15mmとなるような態様で、管1の外周に螺旋状に巻き付けられており、スポット溶接により管1の外周面に固定されている。
また、図8は、本願発明の管・充填物ユニットなどを配設する前の、内部熱交換型蒸留塔下部本体Haを示す断面図である。
この内部熱交換型蒸留塔下部本体Haは、蒸留部を構成する管・充填物ユニットAが配設されておらず、かつ、管・充填物ユニットAが配設された後に配設されるべき、濃縮部液入口28および濃縮部蒸気出口29を備えた上側の端室34a、上側管板23a、液分配器38などが配設される前の構造体であり、本体胴21の内部には複数の仕切管35が配設されている。
また、本願発明の管・充填物ユニットを用いて形成され、管内側の高圧側が濃縮部、管外側の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においては、蒸留部(すなわち本願発明の管・充填物ユニット)を抜き出して容易に洗浄することが可能で、良好な蒸留性能を確実に維持することができる。また、本願発明の管・充填物ユニットを用いることにより、管内および管外の熱交換性能、全体としての省エネルギー性に優れ、しかも、蒸留性能の良好な内部熱交換型蒸留塔を提供することができる。
したがって、本願発明の管・充填物ユニットおよび内部熱交換型蒸留塔は、種々の分野に広く利用することが可能であり、特に、蒸留部を定期的に洗浄することが必要になるような液を蒸留対象とする内部熱交換型蒸留塔およびその構成部材として好適に利用することができる。
2 内側規則充填物層
3 外側規則充填物層
3a,3b 半割り筒状規則充填物
6 線材
12 内側帯状体
12a 側部
12b 切り込み
13 外側帯状体
13a 側部
13b 切り込み
21 本体胴
23a 上側管板
23b 下側管板
24 管内(濃縮部)
25 管外(回収部)
26 回収部液入口
27 回収部蒸気出口
28 濃縮部液入口
29 濃縮部蒸気出口
30 回収部蒸気入口
31 回収部液出口
32 濃縮部蒸気入口
33 濃縮部液出口
34a 端室
34b 端室
35 仕切管
36a 上部仕切板
36b 下部仕切板
37a 開口部
37b 開口部
38 液分配器
40 単一管ユニット
A 管・充填物ユニット
H 内部熱交換型蒸留塔
Ha 内部熱交換型蒸留塔下部本体
L1 切り込みの、帯状体の上側の側部から、先端までの長さ
L2 切り込みの形成されていない部分の幅方向の寸法
P1,P2,P3 ピッチ
Claims (14)
- 管壁の内側と外側で熱交換を行わせる管と、
前記管の内側に、前記管の内周面に当接するように配設された内側規則充填物層と、
前記管の外側に、前記管を包囲するように、かつ、前記管の外周面に密着するように配設された外側規則充填物層と
を具備することを特徴とする管・充填物ユニット。 - 前記外側規則充填物層が、周方向に複数に分割された複数の分割筒状規則充填物から形成されおり、前記複数の分割筒状規則充填物が前記管の外周面を覆うように配設されて筒状構造体となり、かつ、前記複数の分割筒状規則充填物からなる前記筒状構造体である前記外側規則充填物層が、前記管の外周面に密着するように、締結部材により締結されていることを特徴とする請求項1記載の管・充填物ユニット。
- 前記管の外周面には、前記外周面と前記外側規則充填物層の密着性を向上させるための密着性促進処理が施されていることを特徴とする請求項1または2記載の管・充填物ユニット。
- 前記密着性促進処理が、
(a)前記管の外周面に線材を巻き付ける処理、
(b)前記管の外周面に凸状を設ける処理、
(c)前記管の外周面に掘り溝を形成する処理
の少なくとも1つであることを特徴とする請求項3記載の管・充填物ユニット。 - 前記線材、前記凸状、および前記掘り溝の少なくとも1つが、前記管の外周面に、螺旋状に、所定の角度で、かつ軸方向に平行な方向についてみた場合に所定の間隔をおいて配設されていることを特徴とする請求項4記載の管・充填物ユニット。
- 前記密着性促進処理が、前記管の外周面に線材を巻き付ける処理である場合において、前記線材として、径が2〜5mmの線材が用いられていることを特徴とする請求項4または5記載の管・充填物ユニット。
- 前記管の外周面に、前記線材が、螺旋状に巻き付けられている場合において、前記線材を巻き付ける角度が、前記管の軸方向と直交する面に対して7〜15°であることを特徴とする請求項5または6記載の管・充填物ユニット。
- 前記管の外周面に、前記線材が、螺旋状に巻き付けられている場合において、前記線材の中心間の間隔が8〜15mmであることを特徴とする請求項5〜7のいずれかに記載の管・充填物ユニット。
- 前記外側規則充填物層の外周部には、前記外側規則充填物層の周囲を周回する複数の外側帯状体が、前記管の軸方向に、所定のピッチで配設されており、
前記外側帯状体の長手方向に沿った両側部のうち、管・充填物ユニットの使用時に上側となる方の側部には、周方向に15mm以下のピッチで、複数の切り込みが形成され、かつ、
前記外側帯状体の前記切り込みが形成された方の側部が、40〜90°の範囲で外側に折り曲げられていること
を特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の管・充填物ユニット。 - 前記内側規則充填物層の外周部には、前記内側規則充填物層の周囲を周回する複数の内側帯状体が、前記管の軸方向に、所定のピッチで配設されており、
前記内側帯状体の長手方向に沿った両側部のうち、管・充填物ユニットの使用時に上側となる方の側部には、周方向に15mm以下のピッチで、複数の切り込みが形成され、かつ、
前記内側帯状体の前記切り込みが形成された方の側部が、40〜90°の範囲で外側に折り曲げられていること
を特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の管・充填物ユニット。 - 単一の管(以下「単管」という)を両端管板によって本体胴と連結することにより、本体胴の内部において、前記単管の管内と管外が隔離され、管内および管外には規則充填物層が配設されているとともに、管内および管外にはそれぞれ気液の出入口が配設され、
かつ、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、前記単管の管壁を伝熱面として、管内側の高圧側から管外側の低圧側に熱移動させることにより、管内側の高圧側が濃縮部、管外側の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の製造方法であって、
請求項1〜10のいずれかに記載の管・充填物ユニットを、前記本体胴内に挿入することにより、前記管・充填物ユニットを構成する前記管を、前記内部熱交換型蒸留塔の前記単管とし、前記管の内側を前記内部熱交換型蒸留塔の前記管内とし、前記管の外側を前記内部熱交換型蒸留塔の前記管外とするとともに、前記管・充填物ユニットを構成する前記内側規則充填物層を前記内部熱交換型蒸留塔の前記管内の前記規則充填物層とし、前記管・充填物ユニットを構成する前記外側規則充填物層を前記内部熱交換型蒸留塔の前記管外の前記規則充填物層とする構造を得る工程を備えていること
を特徴とする内部熱交換型蒸留塔の製造方法。 - 複数の管を両端管板によって本体胴と連結することにより、本体胴の内部において各管の管内と管外が隔離され、管内および管外のそれぞれが気液の出入口を有し、前記複数の管を構成する各管の内側には規則充填物層が配設され、各管の外側には外周面を包囲するように規則充填物層が配設されているとともに、各管の外周面に配設された前記規則充填物層が、各管ごとに金属薄板からなる仕切管により被覆された構造を有する複数の単一管ユニットが、所定のピッチで本体胴の内部に配設された構造を有し、かつ、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、前記複数管を構成する各管の管壁を伝熱面として、管内側の高圧側から管外側の低圧側に熱移動させることにより、管内側の高圧側が濃縮部、管外側の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の製造方法であって、
前記仕切管に、請求項1〜10のいずれかに記載の管・充填物ユニットを挿入することにより、前記管・充填物ユニットを構成する前記管を、前記内部熱交換型蒸留塔の前記複数の管を構成する前記各管とし、前記管の内側を前記内部熱交換型蒸留塔の前記管内とし、前記管の外側を前記内部熱交換型蒸留塔の前記管外とするとともに、前記管・充填物ユニットを構成する前記内側規則充填物層を前記内部熱交換型蒸留塔の前記管内の前記規則充填物層とし、前記管・充填物ユニットを構成する前記外側規則充填物層を前記内部熱交換型蒸留塔の前記管外の前記規則充填物層とする構造を得る工程を備えていること
を特徴とする内部熱交換型蒸留塔の製造方法。 - 本体胴の内部に、本体胴の軸方向に平行に複数の前記仕切管が配設され、かつ、本体胴が垂直に立てられた状態で、前記仕切管のそれぞれに、請求項1〜10のいずれかに記載の管・充填物ユニットを、上方から挿入することを特徴とする請求項12記載の内部熱交換型蒸留塔の製造方法。
- 請求項11〜13のいずれかに記載の方法により、請求項1〜10のいずれかに記載の管・充填物ユニットを、前記本体胴または仕切管に挿入する工程を経て製造されたものであることを特徴とする内部熱交換型蒸留塔。
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