JP2008168251A - Gas-liquid contact mechanism having function of renewing continuous liquid film - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、多数の流路に区画された内部構造を有し、上部に配置された液分配器と下部に配置された液集合器を備え、気体と液体間の物質移動、熱交換または混合を行なう装置における気液接触機構に関する。 The present invention has an internal structure partitioned into a large number of flow paths, and includes a liquid distributor disposed at an upper portion and a liquid collector disposed at a lower portion, and mass transfer, heat exchange or mixing between a gas and a liquid. The present invention relates to a gas-liquid contact mechanism in a device that performs the above.
従来この種の装置における規則充填体として図11に部分断面図を示すような規則充填体が知られている。この規則充填体aは、装置を構成する充填体充填塔の上部に配置された液分配器の下方に所定の間隔をおいて複数の波型に成形され交互に積層されて成る多孔薄板からなるシートbを波型の斜め方向に延長するように相互に間隔をおいて平行に配置し、充填塔の内壁に当接する位置において逆方向に反転させて斜め方向に延長するように多層配置してなるものである。液分配器から液滴となって自由落下した液体はこれらの薄板シートbに沿って流下し、シートbの面を濡らす。一方気体は塔下部の気体入口から入り上昇し、規則充填体aを通過して塔上部の気体出口から塔外に出る。気体が規則充填体aを通過する間に気液接触が行われ所望の物質移動、熱交換または混合が行われる。
上記従来の規則充填体の問題点は、第1に、規則充填体aを構成するシートbの一部がその折曲縁において充填塔の内壁cに接触することである。これらのシートbを伝って流下した液体は内壁cに移り、その大きな部分は再びシートbに戻ることなく壁流となって内壁cを伝って流下する。一方充填塔内を上昇する気体は断面の半径方向に放物線状の流速分布をもち、中心部がもっとも流速が早く、壁面に近づくと粘性によって流速はゼロに近づく。そのため上昇する気体は塔内の中心部を流れ易く壁面部はほとんど気体が流れないことになる。この気体の偏流により、液体の壁流は気体との接触が中心部を流れる液体よりも少なく、気液接触に不均一が生じる結果達成すべき反応においても不均一が生じる。 The problem with the conventional ordered packed body is that, firstly, a part of the sheet b constituting the ordered packed body a contacts the inner wall c of the packed tower at its bent edge. The liquid flowing down through these sheets b moves to the inner wall c, and a large portion of the liquid flows back along the inner wall c as a wall flow without returning to the sheet b. On the other hand, the gas rising in the packed tower has a parabolic flow velocity distribution in the radial direction of the cross section, the flow velocity at the center is the fastest, and when approaching the wall surface, the flow velocity approaches zero due to viscosity. Therefore, the rising gas tends to flow through the center of the tower, and almost no gas flows through the wall surface. Due to this gas drift, the wall flow of the liquid is less in contact with the gas than the liquid flowing in the center, resulting in non-uniformity in the reaction to be achieved as a result of non-uniform gas-liquid contact.
上記従来の規則充填体の第2の問題点は、この規則充填体aにおいては、シートbが斜めに配置されているため、圧力損失が高く、その分エネルギー消費が高く効率が悪いということである。 The second problem of the conventional regular packing body is that in this regular packing body a, the sheet b is arranged obliquely, so that the pressure loss is high, the energy consumption is correspondingly high, and the efficiency is low. is there.
上記従来の規則充填体の第3の問題点は、気体の負荷量を増大すると装置の健全な運転ができなくなるため気体の負荷量の上限が比較的に低く押さえられていることである。 The third problem of the above-mentioned conventional regular packing is that the upper limit of the gas load is kept relatively low because the device cannot be operated soundly when the gas load is increased.
すなわち、塔上部の液体分配器から塔内に供給する液の流量を増やすと、下降する液は充填物の表面を広がりながら濡らして行くが、さらに液量を増加すると液膜が厚くなり一部は液滴として液膜から離れる。そこで、液を上から流したままで塔の下部から加える気体の流量を増加すると、高い気体の流速によって液膜表面は乱され液滴になり易く、それは気体によって上方に吹き飛ばされる。これによってせっかくある成分を濃縮して下降してきた液体を逆流させてしまうことになり、反応効率を悪化させる。液滴を気体が吹き飛ばす現象は塔上部の液分配器から液が規則充填体の頂部に落下するまであるいは塔下部に設けた液集合器付近でもよく見られる。それは、たとえば、台風の時の強風によって四方八方に吹き上げられた雨樋からの雨滴のような挙動である。液分配器は塔の断面方向に均一に液体を規則充填体に供給するためのものであり、液滴を吹き飛ばすような上記の挙動は充填塔の性能を下げるため、極力防がなければならない。一方、液集合器は分離した液を上方に液滴として吹き上げることなく集めなければならない。上記従来の装置は、このような気体の流速増加による液分配器と規則充填体との間および規則充填体と液集合器の間の空間における液滴の飛散、吹き上げに対して有効な対応策を持たない。 That is, when the flow rate of the liquid supplied from the liquid distributor at the top of the tower is increased, the descending liquid gets wet while spreading the surface of the packing, but when the liquid volume is further increased, the liquid film becomes thicker and partially Leaves the liquid film as droplets. Therefore, if the flow rate of the gas added from the lower part of the tower is increased while the liquid is flowing from the top, the liquid film surface is easily disturbed by the high gas flow velocity and becomes droplets, which are blown upward by the gas. As a result, a certain component is concentrated and the descending liquid is caused to flow backward, and the reaction efficiency is deteriorated. The phenomenon that the gas blows off the droplets is often seen until the liquid falls from the liquid distributor at the top of the tower to the top of the regular packing or in the vicinity of the liquid collector provided at the bottom of the tower. For example, it behaves like raindrops from rain gutters blown in all directions by strong winds during typhoons. The liquid distributor is for supplying the liquid uniformly to the regular packed body in the cross-sectional direction of the tower, and the above behavior that blows off the droplets lowers the performance of the packed tower, and therefore must be prevented as much as possible. On the other hand, the liquid collector must collect the separated liquid without blowing it upward as droplets. The above-mentioned conventional apparatus is an effective countermeasure against the scattering and blowing up of liquid droplets in the space between the liquid distributor and the regular packing body and between the regular packing body and the liquid collector due to the increase in the gas flow rate. Does not have
上記第3の問題点については、この問題を解決するために、特許文献1に記載された液体配給・集合機構が提案されている。この機構においては、図12に示すように、充填塔dの液分配器eに取付けられた液体配給パイプfのノスルgに複数のストランド部mが撚り合わされて形成された液体配給ロープhが接続され、液体配給ロープhは規則充填体iに接続されている。液体は液体配給パイプfから液体配給ロープhおよびこれから二手に分岐するストランド部mを伝って規則充填体iに分配され、気液接触を完了した液体は、複数のストランド部nが撚り合わされて形成された液体集合ロープjからなる液体集合機構kによって液体取り出し口lに移送される。したがって、この装置においては、液体は気体速度が高速でも上方に吹き上げられることがなく確実に規則充填体に移送され、また規則充填体から取り出されることが期待される。 Regarding the third problem, a liquid distribution / collection mechanism described in Patent Document 1 has been proposed to solve this problem. In this mechanism, as shown in FIG. 12, a liquid distribution rope h formed by twisting a plurality of strand portions m to a nosul g of a liquid distribution pipe f attached to a liquid distributor e of a packed tower d is connected. The liquid distribution rope h is connected to the regular filler i. The liquid is distributed from the liquid distribution pipe f to the regular packing body i through the liquid distribution rope h and the strand part m branched in two, and the liquid which has completed the gas-liquid contact is formed by twisting a plurality of strand parts n. The liquid collecting mechanism k including the liquid collecting rope j is transferred to the liquid outlet l. Therefore, in this apparatus, the liquid is expected to be reliably transferred to the regular packing body and taken out from the regular packing body without being blown upward even at a high gas velocity.
この液体配給・集合機構は、理論的には、上記第3の問題点を解決した理想的な液体分配方式に見えるが、実験の結果、液体配給ロープhを構成する2本のストランド部mが同じ本数のワイヤから構成されていたとしても、各ワイヤ間の僅かな撚り角度の差や各ワイヤの表面粗さの差に基く液体のなじみ易さの差等の原因により各ワイヤを最初に流れる液体の流れは各ワイヤとも均一とはならず、最も流れ易いワイヤには他のワイヤに先駆けて液路ができ、後続の液体は追随してこの液路を通り他のワイヤを伝って流れない傾向があるため、液分配器から液体配給ロープhに流れる液体はこれから分岐する2本のストランド部mに必ずしも均等には流れず、その結果規則充填体iに流れる液体にも不均一が生じ完全な気液接触ができないことが判った。 This liquid distribution / aggregation mechanism seems to be an ideal liquid distribution method that solves the third problem in theory, but as a result of the experiment, the two strand portions m constituting the liquid distribution rope h are Even if it is composed of the same number of wires, each wire flows first due to a slight difference in twist angle between the wires or a difference in the compatibility of the liquid based on the difference in the surface roughness of each wire. The flow of liquid is not uniform for each wire, and the wire that flows most easily has a liquid path ahead of the other wires, and the subsequent liquid follows and does not flow along the other wires through this liquid path. Since there is a tendency, the liquid flowing from the liquid distributor to the liquid distribution rope h does not necessarily flow evenly to the two strand portions m branched from the liquid distributor, and as a result, the liquid flowing to the regular packing i also becomes non-uniform and complete. Inability to make proper gas-liquid contact It was found.
上記問題点を解決する装置として、特許文献2は、内部構造を構成する規則充填体であって、複数の充填体構成要素からなり、各充填体構成要素は、装置の内壁および隣り合う充填体構成要素と非接触状態で互いに平行に垂直方向に延長する規則充填体と、該液分配器と該規則充填体を連結し、該液分配器から液体を該規則充填体に供給する複数のアダプターと、該液集合器と該規則充填体を連結し、該規則充填体からの液体を該液集合器に供給する複数のコレクターとを備える気液接触機構を開示している。この装置によれば、各充填体構成要素は、装置の内壁および隣り合う充填体構成要素と非接触状態で互いに平行に垂直方向に延長するので、液分配器から各充填体構成要素に流下した液体は装置の内壁に移って壁流となることなく、また隣り合う充填体構成要素に移って液体の流れに不均一を生じることなく液集合器に流れる。その結果各充填体構成要素を流れる液体の量は均一となり、均一な気液接触が達成される。また各充填体構成要素は装置内で垂直方向に延長しているので、圧力損失を最小限に押えることができる。さらに、液分配器と規則充填体はアダプターで直結されており、規則充填体と液集合器もコレクターで直結されているので、気体の流速増加による液分配器と規則充填体との間および規則充填体と液集合器の間の空間における液滴の飛散、吹き上げを防止することができる。
As an apparatus for solving the above-mentioned problems,
本発明は、この改良された気液接触機構における気液接触性能をさらに向上させることを目的とするものである。 An object of the present invention is to further improve the gas-liquid contact performance in the improved gas-liquid contact mechanism.
上記本発明の目的を達成する第1の構成は、装置の上部に配置された液分配器と装置の下部に配置された液集合器との間において多数の流路を区画する内部構造を有し、気体と液体間の物質移動、熱交換または混合を行なう装置において、該内部構造を構成する規則充填体であって、複数の充填体構成要素からなり、各充填体構成要素は、装置の内壁および隣り合う充填体構成要素と非接触状態で互いに平行に垂直方向に延長する規則充填体を備え、前記各充填体構成要素は、2筋のワイヤからなり、該2筋のワイヤはそれぞれリング形状部と集結部が交互に繰り返す構造を有することを特徴とするものである。 The first configuration for achieving the object of the present invention has an internal structure for partitioning a large number of flow paths between a liquid distributor disposed at the upper part of the apparatus and a liquid collector disposed at the lower part of the apparatus. In a device that performs mass transfer between gas and liquid, heat exchange, or mixing, it is a regular packing that constitutes the internal structure, and is composed of a plurality of packing components, and each packing component is The filler comprises a regular filler extending vertically in parallel with each other in a non-contact manner with the inner wall and the adjacent filler component, each filler component comprising two wires, each of the two wires being a ring. It has a structure in which the shape portion and the concentration portion are alternately repeated.
本発明の第2の構成は、該液分配器と該規則充填体を連結し、該液分配器から液体を該規則充填体に供給する複数のアダプターと、該液集合器と該規則充填体を連結し、該規則充填体からの液体を該液集合器に供給する複数のコレクターとをさらに備えることを特徴とするものである。 A second configuration of the present invention includes a plurality of adapters that connect the liquid distributor and the regular packing body, and supply liquid from the liquid distributor to the regular packing body, the liquid collector, and the regular packing body. And a plurality of collectors for supplying the liquid from the regular filler to the liquid collector.
本発明の第3の構成は、装置の上部に配置された液分配器と装置の下部に配置された液集合器との間において多数の流路を区画する内部構造を有し、気体と液体間の物質移動、熱交換または混合を行なう装置において、該内部構造を構成する規則充填体であって、複数の充填体構成要素からなり、各充填体構成要素は、装置の内壁および隣り合う充填体構成要素と非接触状態で互いに平行に垂直方向に延長する規則充填体を備え、前記各充填体構成要素は、3筋のワイヤからなり、該3筋のワイヤはそれぞれリング形状部と集結部が交互に繰り返す構造を有することを特徴とする。 The third configuration of the present invention has an internal structure that partitions a large number of flow paths between a liquid distributor disposed in the upper part of the apparatus and a liquid collector disposed in the lower part of the apparatus. In a device that performs mass transfer, heat exchange, or mixing, a regular packing that constitutes the internal structure, comprising a plurality of packing components, each packing component comprising an inner wall of the device and an adjacent packing A regular packing body extending in a vertical direction in parallel with each other in a non-contact state with the body component, wherein each of the packing body components is composed of three wires, and the three wires are respectively a ring-shaped portion and a concentrating portion It has the structure which repeats alternately.
本発明の第4の構成は、該液分配器と該規則充填体を連結し、該液分配器から液体を該規則充填体に供給する複数のアダプターと、該液集合器と該規則充填体を連結し、該規則充填体からの液体を該液集合器に供給する複数のコレクターとをさらに備えることを特徴とするものである。 According to a fourth aspect of the present invention, there are provided a plurality of adapters for connecting the liquid distributor and the regular filler, and supplying liquid from the liquid distributor to the regular filler, the liquid collector and the regular filler. And a plurality of collectors for supplying the liquid from the regular filler to the liquid collector.
本発明の第5の構成は、複数の平歯車の各平歯車の回転軸と平行な中心軸を有する2つの貫通孔を各平歯車に形成し、該2つの貫通孔に該2筋のワイヤを挿通させ、害2筋のワイヤにおいて該集結部を形成すべき部分において該平歯車を所定回数回転させ該平歯車の下側において該2筋のワイヤを捩じることにより該集結部を形成し、次に該2筋のワイヤを所定寸法だけ下方に移動させ、該2筋のワイヤにおいてリング形状部を形成すべき部分において、該平歯車の下側にリング形成用の串を該2筋のワイヤの間に位置するように挿入した後該平歯車を所定回数回転させ該平歯車の下側でかつ該串の上側において該2筋のワイヤを捩じることにより集結部を形成し、次に該串を後退させて該2筋のワイヤから引き抜いてリング形状部を形成した後該2筋のワイヤを所定寸法だけ下方に移動させ、その後該串の挿入、該平歯車の回転、該串の引き抜き、該ワイヤの下方移動を繰り返すことにより、該リング形状部と該集結部を交互に繰り返し形成することを特徴とする上記第1の構成の充填体構成要素を備える気液接触機構の製造方法である。 In the fifth configuration of the present invention, two spur gears having a central axis parallel to the rotation axis of each spur gear of the plurality of spur gears are formed in each spur gear, and the two wires are inserted into the two through holes. Is inserted, and the spur gear is rotated a predetermined number of times in the portion where the concentrating portion is to be formed in the harming two-wire, and the concentrating portion is formed by twisting the two-wire in the lower side of the spur gear. Next, the two wires are moved downward by a predetermined dimension, and a ring-forming skewer is placed under the spur gear at the portion where the ring-shaped portion is to be formed in the two wires. The spur gear is rotated a predetermined number of times after being inserted so as to be positioned between the two wires, and the concentrated portion is formed by twisting the two wires below the spur gear and above the skewer, Next, the skewer is retracted and pulled out of the two wires to form a ring-shaped portion. Thereafter, the ring-shaped portion and the collecting portion are moved by moving the two wires downward by a predetermined dimension, and then repeating the insertion of the skewer, the rotation of the spur gear, the pulling of the skewer, and the downward movement of the wire. Is a method of manufacturing a gas-liquid contact mechanism provided with the filler component of the first configuration.
本発明の第6の構成は、複数の平歯車の各平歯車の回転軸と平行な中心軸を有する3つの貫通孔を各平歯車に形成し、該3つの貫通孔に該3筋のワイヤを挿通させ、該3筋のワイヤにおいて該集結部を形成すべき部分において該平歯車を所定回数回転させ該平歯車の下側において該3筋のワイヤを捩じることにより該集結部を形成し、次に該3筋のワイヤを所定寸法だけ下方に移動させ、該3筋のワイヤにおいてリング形状部を形成すべき部分において、該平歯車の下側にリング形成用の串を該3筋のワイヤの間に位置するように挿入した後該平歯車を所定回数回転させ該平歯車の下側でかつ該串の上側において該3筋のワイヤを捩じることにより集結部を形成し、次に該串を後退させて該3筋のワイヤから引き抜いてリング形状部を形成した後該3筋のワイヤを所定寸法だけ下方に移動させ、その後該串の挿入、該平歯車の回転、該串の引き抜き、該ワイヤの下方移動を繰り返すことにより、該リング形状部と該集結部を交互に繰り返し形成することを特徴とする上記第3の構成の充填体構成要素を備える気液接触機構の製造方法である。 In the sixth configuration of the present invention, three through holes having a central axis parallel to the rotation axis of each spur gear of the plurality of spur gears are formed in each spur gear, and the three wires are inserted into the three through holes. Is inserted, and the spur gear is rotated a predetermined number of times at the portion where the concentrating portion is to be formed in the three-strand wire, and the concentrating portion is formed by twisting the three-strand wire below the spur gear. Next, the three wires are moved downward by a predetermined dimension, and a ring-forming skewer is placed under the spur gear at the portion where the ring-shaped portion is to be formed in the three wires. The spur gear is rotated a predetermined number of times after being inserted so as to be positioned between the two wires, and the concentrated wire is formed by twisting the three wires below the spur gear and above the skewer, Next, the skewer is retracted and pulled out from the three wires to form a ring-shaped portion. Thereafter, the ring-shaped portion and the collecting portion are moved by moving the three wires downward by a predetermined dimension, and then repeating the insertion of the skewer, the rotation of the spur gear, the pulling of the skewer, and the downward movement of the wire. Is a method of manufacturing a gas-liquid contact mechanism provided with the filler component of the third configuration.
本発明の上記第1の構成によれば、気液接触機構を構成する各充填体構成要素は、2筋のワイヤからなり、該2筋のワイヤはそれぞれリング形状部と集結部が交互に繰り返す構造を有するので、これを伝って流下する液体はリンク形状部ではリング内の円形空間を覆う薄い液膜となり、液の表面積が最大となって、下方から上昇する気体と最も効果的な接触が行われることになる。次いでこの液膜を形成する液体はワイヤのリング形状部から直下の集結部に流下し、ここで液を集合した後さらにその直下のリング形状部に流下して再びリング内部空間を覆う液膜となり、以下この動作および形状変化を交互に繰り返す。こうして次ぎ次ぎと連続して液膜が更新され最大の気液接触効果が達成される。 According to the first configuration of the present invention, each filling member constituting the gas-liquid contact mechanism is composed of two wires, and each of the two wires repeats a ring-shaped portion and a collecting portion alternately. Since it has a structure, the liquid flowing down through this becomes a thin liquid film covering the circular space in the ring in the link shape part, the liquid surface area is maximized, and the most effective contact with the gas rising from below is achieved Will be done. Next, the liquid forming the liquid film flows down from the ring-shaped part of the wire to the concentrating part directly below, and after collecting the liquid here, it flows down to the ring-shaped part directly below to form a liquid film that covers the inner space of the ring again. Thereafter, this operation and shape change are repeated alternately. In this way, the liquid film is renewed continuously and the maximum gas-liquid contact effect is achieved.
また、筋状のワイヤは途中の分岐がないので圧力損失は少ない。また、性能が高いことにより、性能に対する圧力損失は極めて低いことになる。 Further, since the streak-like wire has no branching in the middle, there is little pressure loss. Also, the high performance results in very low pressure loss for performance.
上記第3の構成によれば、第1の構成と同様の効果がある上に、リングを形成する外側の2筋のワイヤの中間に直線状の第3のワイヤが配置されているので、この第3のワイヤがリングを補強し、円形の液膜の破損を防止する機能を発揮し、一層効率の良い気液接触を行うことができる。 According to the third configuration, in addition to the same effect as the first configuration, the linear third wire is arranged between the two outer wires forming the ring. The third wire reinforces the ring and exerts a function of preventing the circular liquid film from being damaged, so that more efficient gas-liquid contact can be performed.
上記第5の構成によれば、簡単な装置と方法により、上記第1の構成の充填体構成要素を大量生産することができる。 According to the fifth configuration, the packing component of the first configuration can be mass-produced by a simple device and method.
上記第6の構成によれば、簡単な装置と方法により、上記第2の構成の充填体構成要素を大量生産することができる。 According to the said 6th structure, the filling body component of the said 2nd structure can be mass-produced with a simple apparatus and method.
以下添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図1および図2は本発明にかかる気液接触機構の1実施形態を示すもので、図1はこの気液接触機構が使用される装置全体を示す模式的縦断面図、図2は気液接触機構のワイヤ状充填体構成要素を示す斜視図である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. 1 and 2 show an embodiment of a gas-liquid contact mechanism according to the present invention. FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing an entire apparatus in which the gas-liquid contact mechanism is used. FIG. It is a perspective view which shows the wire-shaped filler component of a contact mechanism.
図1において、気体と液体間の物質移動等のために気液接触を行なう規則充填体を収容する充填塔10は上下方向に長い円筒状の塔で、その上部には気液接触の対象物である液体を下方の規則充填体に分配するための上下方向に延長する複数の管状の液分配器2が配置されている。液分配器2には液供給管11を介して液体が供給される。充填塔10の下部には気液接触を完了した液体を収集する複数の管状の液集合器3が配置されている。液集合器3は液体取り出し口8に連通している。
In FIG. 1, a packed
塔10の下部側壁には気液接触の対象となる気体の流入口9が開口しており、塔10の頂部には気液接触を完了した気体の流出口12が開口している。
A
塔10内には、上から、液分配器2に連結された複数のワイヤ状アダプター4、各アダプター4と一体的に成形された複数のワイヤ状の充填体構成要素6からなる規則充填体5、各充填体構成要素6と一体的に成形された複数のワイヤ状コレクター7が配置されている。
In the
規則充填体5は、多数の垂直方向に延長するワイヤ状充填体構成要素6が相互に所定間隔を維持した状態で、すなわち隣り合う充填体構成要素6どうしが非接触状態で平行に、横断面において行と列を形成するようにして配置されている。各充填体構成要素6は塔10の内壁とも非接触状態を維持するように配置されている。
The ordered packing 5 has a cross-section in which a number of vertically extending wire-shaped
本実施形態において、液分配器2と規則充填体5を連結し液分配器2から液体を規則充填体5に供給する各ワイヤ状アダプター4は充填体構成要素6の中のいずれかと1対1の関係で一体的に形成されている。各アダプター4は、他のアダプターから分岐することなく、また他のアダプターを分岐することなく、管状液分配器2に直接連結されている。したがって、管状液分配器2の下端部の内部には集合体を構成する複数の充填体構成要素6のそれぞれと一体化した複数のアダプター4が集合し束ねられた形で挿入され保持されている。各アダプター4は隣り合うアダプターとの間にある程度の隙間が形成され、液体が各アダプター4の全周からアダプター4を伝って流下するようにゆるやかに束ねられた状態で挿入されている。
In this embodiment, each wire-
本実施形態において、管状の液集合器3と規則充填体5を連結し規則充填体5からの液体を液集合器3に供給する各ワイヤ状コレクター7は、アダプター4と同様、充填体構成要素6の中のいずれかと1対1の関係で一体的に形成されている。各コレクター7は、他のコレクターから分岐することなく、また他のコレクターを分岐することなく、管状液集合器3に直接連結されている。したがって、管状液集合器3の上端部の内部には複数の充填体構成要素6のそれぞれと一体化した複数のコレクター7が集合し束ねられた形で挿入され保持されている。
In this embodiment, each wire-like collector 7 that connects the tubular liquid collector 3 and the regular filler 5 and supplies the liquid from the regular filler 5 to the liquid collector 3 is similar to the
ワイヤ状充填体構成要素6、ワイヤ状アダプター4およびワイヤ状コレクター7を形成するワイヤ材料としては、金属線のほかプラスチック繊維、カーボン繊維、セラミック繊維、綿等の植物繊維、羊毛等の動物繊維等あらゆる繊維が使用可能である。また、ワイヤの態様としてはワイヤ、撚糸、モノフイラメント、針金等特に限定はないが、複数本の細い鋼線を撚り合わせて作ったワイヤ等の撚り糸状または撚り線状のワイヤ材料は、液体が毛細管現象により撚り糸を構成する複数の糸または線材の間の空間を伝って流れることにより液体の移動を促進するので好ましい。本実施形態においては、好ましい1例として、直径0.25mmの鋼線を4本撚り合わせて作った鋼線を2本撚り合わせたワイヤを1本の充填体構成要素6、アダプター4、コレクター7として使用することができる。
The wire material forming the wire-
図2は、規則充填体5を形成する各ワイヤ状充填体構成要素6の実施形態として3筋のワイヤからなる充填体構成要素6を示す斜視図である、
各充填体構成要素6は3筋のワイヤがリング形状部と終結部が交互に繰り返す構造を有する。すなわち、図3の拡大図に示すように、各充填体構成要素6の外側の2筋のワイヤ6a、6bはそれぞれ外側に張り出す円弧状に曲げられてリングを形成し、中央の1筋のワイヤ6cは上下方向に直線状に延長する。そしてこれら3筋のワイヤ6a、6b、6cによってリング形状部15が形成されている。
FIG. 2 is a perspective view showing a
Each
リング形状部15の直下には外側ワイヤ6a、6bが中央ワイヤ6cの周りに捩じられて集結部17が形成されている。
Directly below the ring-shaped
集結部17の直下においては集結部17で捩じられていた外側ワイヤ6a、6bか開いて円弧状に曲げられ、再びリング形状部15を形成されている。
The
こうして、各充填体構成要素6は上下方向にリング形状部15と集結部17が連続して交互に繰り返し形成される構造となっていうる。
Thus, each
規則充填体5においては、鋼線等の長い部材からなる複数のスペーサー19が上下方向に所定の間隔で充填体構成要素6の集結部17を貫通してかつスペーサーどうしが交差するようにして配置されており、これらスペーサー19はその両端部が塔壁または図示しないフレームに固定されている。このように構成されたスペーサー19は、隣り合う充填体構成要素6に所定の間隔を維持させる機能を果たし、隣り合う充填体構成要素6間に液の移動が行われることによる偏流の発生を防止する。
In the regular packing body 5, a plurality of
図4は規則充填体5を形成する各ワイヤ状充填体構成要素6の他の実施形態として2筋のワイヤからなる充填体構成要素6を示す図3と同様の拡大図である、
各充填体構成要素6は2筋のワイヤがリング形状部と終結部が交互に繰り返す構造を有する。すなわち、図4に示すように、各充填体構成要素6の外側の2筋のワイヤ6a、6bはそれぞれ外側に張り出す円弧状に曲げられてリングを形成する。この実施態様においては、中央の1筋のワイヤ6使用されていない。そしてこれら2筋のワイヤ6a、6bによってリング形状部15が形成されている。
FIG. 4 is an enlarged view similar to FIG. 3 showing a
Each filling
リング形状部15の直下には外側ワイヤ6a、6bが捩じられて集結部17が形成されている。
集結部17の直下においては集結部17で捩じられていた外側ワイヤ6a、6bか開いて円弧状に曲げられ、再びリング形状部15を形成されている。
The
こうして、各充填体構成要素6は上下方向にリング形状部15と集結部17が連続して交互に繰り返し形成される構造となっていうる。
Thus, each
次に上記2筋のワイヤからなる充填体構成要素6を使用する気液接触機構の動作について説明する。
上記実施態様によれば、気液接触機構を構成する各充填体構成要素6は、2筋のワイヤ6a、6bからなり、該2筋のワイヤはそれぞれリング形状部15と集結部17が交互に繰り返す構造を有するので、これを伝って流下する液体はリンク形状部15ではリング内の円形空間を覆う薄い液膜となり、液の表面積が最大となって、下方から上昇する気体と最も効果的な接触が行われることになる。次いでこの液膜を形成する液体はワイヤのリング形状部15から直下の集結部17に流下し、ここで液を集合した後さらにその直下のリング形状部15に流下して再びリング内部空間を覆う液膜となり、以下この動作および形状変化を交互に繰り返す。こうして次ぎ次ぎと連続して液膜が更新され最大の気液接触効果が達成される。
Next, the operation of the gas-liquid contact mechanism using the
According to the above embodiment, each filling
また、筋状のワイヤは途中の分岐がないので圧力損失は少ない。また、性能が高いことにより、性能に対する圧力損失は極めて低いことになる。 Further, since the streak-like wire has no branching in the middle, there is little pressure loss. Also, the high performance results in very low pressure loss for performance.
また上記3筋のワイヤからなる充填体構成要素6を使用する実施態様によれば、2筋のワイヤを使用する実施態様と同様の効果がある上に、リングを形成する外側の2筋のワイヤの中間に直線状の第3のワイヤが配置されているので、この第3のワイヤがリングを補強し、円形の液膜の破損を防止する機能を発揮し、一層効率の良い気液接触を行うことができる。
Further, according to the embodiment using the filling
なお、本発明は、図1に示すようなアダプター、コレクターを備えず、液分配器から複数の充填体構成要素が直接垂直に垂れ下がる構造の気液接触機構にも適用できるものでである。 The present invention can also be applied to a gas-liquid contact mechanism that does not include the adapter and collector as shown in FIG. 1 and that has a structure in which a plurality of filler components hang directly from the liquid distributor.
次に上記3筋のワイヤを使用する充填体構成要素6を製造する方法について図5〜図8を参照して説明する。
図5はこの製造方法に使用する装置を模式的に示す平面図である。図5に示す歯車装置27においては、一対の平行に配置されたラック20、21の間に規則充填体として同時に製造すべき充填体構成要素6の数と同数の平歯車23が配置されている。平歯車23のうちラック20、21に隣接する平歯車はラック20、21の歯と噛合い、これらラック20、21と噛合う平歯車23の間に配置された平歯車23はそれぞれ隣接する平歯車と噛合っている。したがって、ラック20が矢印A方向、ラック21が矢印B方向に移動すると、ラック20、21と直交する方向に見て図名k最上段の平歯車23aは反時計方向に回転し、次の段の平歯車23bは時計方向に回転し、さらに次の段の平歯車23cは反時計方向に回転し、その他の平歯車23も同様に隣接する平歯車23と逆方向に時計方向と反時計方向のいずれかに回転する。
Next, a method of manufacturing the
FIG. 5 is a plan view schematically showing an apparatus used in this manufacturing method. In the
各平歯車23には、図6(a)、図7および図8に示すように、各平歯車23の回転軸と平行な中心軸を有する3つの貫通孔24が各平歯車23に形成されており(中央の貫通孔は図8に示すように平歯車の心棒30の中心部を貫通している)、各貫通孔24には各充填体構成要素6を形成すべき3筋のワイヤ6a、6b、6cが上下方向に挿通されている。なお、図6及び図7においては図示の便宜上一部の平歯車23のみに貫通孔24が図示されているが、貫通孔24はすべての平歯車23に形成されている。
In each
図6(b)において、リング形成用の複数の串25が固定された串往復装置26が歯車装置27の一方側に矢印C−D方向に往復移動可能に設けられている。なお、串25はすべての平歯車23の貫通孔24に挿通された各3筋のワイヤの間に挿入される数だけ設けられているが、図示を簡略化するため4本の串だけが示されている。また、図6、図7においては歯車装置27のラック20、21は図示を省略している。
In FIG. 6B, a
この歯車装置27を使用して充填体構成要素6を製造するには、まず、各平歯車23の3つの貫通孔24に挿通された3筋のワイヤ6a、6b、6cにおいて上下方向最下段の集結部17を形成すべき部分において各平歯車23を所定回数(少なくとも1回転半)回転させ平歯車23の下側において3筋のワイヤ6a、6b、6cを捩じることにより集結部17を形成する。
In order to manufacture the
次に3筋のワイヤを所定寸法だけ下方に移動させ、該3筋のワイヤにおいてリング形状部15を形成すべき部分において、図7に示すように、串往復装置26を図6中矢印C方向に前進させることにより図8に示すように各平歯車23の下側にリング形成用の串25を3筋のワイヤ6a、6b、6cの間に位置するように挿入した後平歯車23を所定回数回転させ平歯車23の下側でかつ串25の上側において3筋のワイヤを捩じることにより集結部17を形成する。
Next, the three wires are moved downward by a predetermined dimension, and the
次に串往復装置26を矢印D方向に後退させて3筋のワイヤから引き抜いてリング形状部15を形成した後3筋のワイヤを所定寸法だけ下方に移動させ、その後串25の挿入、平歯車23の回転、串25の引き抜き、ワイヤの下方移動を繰り返すことにより、リング形状部15と集結部17を必要な数だけ交互に繰り返し形成することにより、多数の充填体構成要素6を同時に製造することができる。
Next, the
上記製造方法により、集結部17は3筋のワイヤを捩じることによって形成されるが、充填体構成要素は上記方法によるだけではなく、他の方法によって製造してもよい。そして集結部もワイヤを捩じる方法以外に溶接、クランプ等他の方法によってワイヤを集合、固定するようにしてもよい。
According to the manufacturing method described above, the concentrating
次に上記2筋のワイヤを使用する充填体構成要素6を製造する方法について図9〜図10を参照して説明する。
図9、図10はこの製造方法に使用する装置を模式的に示す平面図である。図9、10において図5〜図8と同一構成要素は同一符号で示し、その説明を省略する。
Next, a method for manufacturing the filling
9 and 10 are plan views schematically showing an apparatus used in this manufacturing method. 9 and 10, the same components as those in FIGS. 5 to 8 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
この方法においては、リングを形成するために串往復装置26を移動して1本の串25を2筋のワイヤの間に挿入し、引き抜く操作において3筋のワイヤを使用する充填体構成要素の製造方法と異なるのみで他の操作は3筋のワイヤの製造方法と同一である。
In this method, in order to form a ring, the
以下本発明の実施例について説明する。
気液接触機構が設置される塔内の気液接触処理量は塔内速度(Fフアクター、n/秒))に比例する。たとえば、塔の断面積が2m2の場合、Fフアクターが2m/秒であると処理量は4m3/秒となり、Fフアクターが5m/秒であると処理量は10m3/秒となる。そして気液接触機構の性能は単位高さあたりの理論段数(NTS/m)で表現される。
Examples of the present invention will be described below.
The amount of gas-liquid contact treatment in the tower where the gas-liquid contact mechanism is installed is proportional to the speed in the tower (F factor, n / sec). For example, if the cross-sectional area of the tower is 2m 2, and processing amount F Fuakuta is 2m / sec becomes 4m 3 / sec, the processing amount F Fuakuta is 5 m / sec becomes 10 m 3 / sec. The performance of the gas-liquid contact mechanism is expressed by the number of theoretical plates per unit height (NTS / m).
本発明の1実施例として、直径0.4mmの鋼線6本をより合わせてなるワイヤを3筋使用して1本の充填体構成要素として図2に示す態様の規則充填体を作成し、各リング形状部15のリングの内径を3mmとし、2つのリング形状部の間のピッチを16.5mmとした。比較例として同一のワイヤからなる充填体構成要素でリングを形成しないものにより規則充填体を作成した。実施例と比較例の性能は下表1のとおりであった。
As one embodiment of the present invention, a regular packing body of the embodiment shown in FIG. 2 is prepared as a single packing body component using three wires composed of six steel wires having a diameter of 0.4 mm. The inner diameter of each ring-shaped
以上の結果から、リングを備える充填体構成要素の方がリンクを備えない充填体構成要素に比べて気液接触装置における性能が有意に優れていることが判る。 From the above results, it can be seen that the performance of the gas-liquid contact device is significantly superior to the packing element having the ring compared to the packing element having no link.
また、実験の結果、複数のリングを備えた同一高さの充填体構成要素同士ではリングの数の多いほうが少ないものにくらべて性能がよいことも判明した。 In addition, as a result of experiments, it has been found that the performance of the same-height filling member provided with a plurality of rings is better than that having a larger number of rings.
1 気液接触機構
2 管状液分配器
3 液集合器
4 アダプター
5 規則充填体
6 充填体構成要素
7 コレクター
6a、6b、6c ワイヤ
15 リング形状部
17 集結部
23 平歯車
25 串
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas-
Claims (6)
該内部構造を構成する規則充填体であって、複数の充填体構成要素からなり、各充填体構成要素は、装置の内壁および隣り合う充填体構成要素と非接触状態で互いに平行に垂直方向に延長する規則充填体を備え、
前記各充填体構成要素は、2筋のワイヤからなり、該2筋のワイヤはそれぞれリング形状部と集結部が交互に繰り返す構造を有することを特徴とする物質移動等を行なう装置内の気液接触機構。 It has an internal structure that divides a number of flow paths between the liquid distributor located at the top of the device and the liquid collector located at the bottom of the device, and mass transfer, heat exchange or mixing between gas and liquid In a device that performs
An ordered packing body constituting the internal structure, comprising a plurality of packing body components, wherein each packing body component is perpendicular to each other in parallel with each other in a non-contact state with the inner wall of the apparatus and an adjacent packing body component. With a regular packing to extend,
Each filling body component is composed of two wires, and each of the two wires has a structure in which a ring-shaped portion and a collecting portion are alternately repeated. Contact mechanism.
該内部構造を構成する規則充填体であって、複数の充填体構成要素からなり、各充填体構成要素は、装置の内壁および隣り合う充填体構成要素と非接触状態で互いに平行に垂直方向に延長する規則充填体を備え、
前記各充填体構成要素は、3筋のワイヤからなり、該3筋のワイヤはそれぞれリング形状部と集結部が交互に繰り返す構造を有することを特徴とする物質移動等を行なう装置内の気液接触機構。 It has an internal structure that divides a number of flow paths between the liquid distributor located at the top of the device and the liquid collector located at the bottom of the device, and mass transfer, heat exchange or mixing between gas and liquid In a device that performs
An ordered packing body constituting the internal structure, comprising a plurality of packing body components, wherein each packing body component is perpendicular to each other in parallel with each other in a non-contact state with the inner wall of the apparatus and an adjacent packing body component. With a regular packing to extend,
Each filling body component is composed of three wires, and each of the three wires has a structure in which a ring-shaped portion and a collecting portion are alternately repeated. Contact mechanism.
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JP2007005443A JP2008168251A (en) | 2007-01-15 | 2007-01-15 | Gas-liquid contact mechanism having function of renewing continuous liquid film |
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JP2010082617A (en) * | 2008-09-08 | 2010-04-15 | Tadayoshi Nagaoka | Gas-liquid contacting mechanism in apparatus for performing mass transfer or the like |
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2007
- 2007-01-15 JP JP2007005443A patent/JP2008168251A/en active Pending
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