JP2016533875A - 分離壁型蒸留塔 - Google Patents

Abstract

分離壁型蒸留塔（１０）の軸方向に沿って配置された分割板（１１）、分離壁型蒸留塔（１０）の径方向に沿って配置された第一軸（２２）、第一軸（２２）に接続された末端を有する第一分離板（２３）、分離壁型蒸留塔（１０）の径方向に沿って配置された第二軸（１３）、および第二軸（１３）に接続された末端を有する第二分離板（２０）を含んでいる分離壁型蒸留塔（１０）に関し、第一軸（２２）および第一分離板（２３）は何れも分割板（１１）の真下に置かれ、第一分離板（２３）は、第一分離板（２３）よりも下から分割板（１１）の二つの側において形成された空間の中への流れの分配を制御するように、第一軸（２２）の周りを旋回可能に構成されており、第二軸（１３）および第二分離板（２０）は何れも分割板（１１）よりも上に置かれ、第二分離板（２０）は、第二分離板（２０）よりも上から当該分割板（１１）の二つの側において形成された空間の中への流れを制御するために、第二軸（１３）の周りを旋回可能に構成されている。

Description

本開示は化学装置の分野に関し、特に、新規の分離壁型蒸留塔に関する。

化学分野において最も広く使用されている単位操作である蒸留技術は、相当な利点を有するが、一方で、比較的大量のエネルギー消費および投資を要求する。蒸留に関するエネルギー消費は、化学的工程などの全エネルギー消費の半分以上の割合を占める。１９４０年代および１９５０年代において提案された複合蒸留法である熱複合型蒸留（Thermally coupled distillation）は、過程において不可逆的な実効エネルギー消費を削減することが可能であり、そしてそれによって、過程におけるエネルギー消費を削減することが可能である。理論的にも経験的にも証明されているように、熱蒸留塔は、従来の蒸留分離法と比較して、平均して約３０％のエネルギー消費の削減を可能にする。熱複合型蒸留は、一般的には、完全な熱電対蒸留を指す。３成分混合物の分離、または三つの生産物を得るための混合物の分離を含む蒸留と結びつけることによって、熱複合型蒸留塔をＰｅｔｌｙｕｋ蒸留塔または垂直分割板蒸留塔（vertical partition plate distillation column）としてもよい。上記二つは熱力学的には同等であるが、垂直分割板蒸留塔が使用される場合、装置に対する投資をさらに削減することが可能である。それにもかかわらず、一つの塔外壁に組み込まれた予備分離塔および主要塔を有する分割板蒸留塔は、人によっては、Ｐｅｔｌｙｕｋ塔の特別な一事例であるとみなされる。垂直分割板蒸留塔において、垂直分割板は、蒸留塔を実質的に四つの部分に分けるために、蒸留塔の中に配置され、当該四つの部分は、分割板によって分離される塔頂区画、塔底区画、供給区画および中間の側出し（side-draw）生産物区画を含む。従来の２規定塔系列流量（two-regular-column）と比較すると、垂直分割板蒸留塔は、増大した稼働能力によって、エネルギー消費の３０〜６０％、および装置に対する投資の約３０％を節約することが可能である。分離壁型蒸留塔（dividing wall column）は、上述したように顕著な利点を有するが、１９３０年代において初めて提案された分離壁型蒸留塔の構想は、工業的に使用するためにはむしろ長い時間を要した。これは主に、信頼性のある設計手順、実行可能な操作、および制御解決法の不足によって、分離壁型蒸留塔の広範な使用が阻害されたからである。

ＵＳ４２３０５３３では、流量計によって調節された液体の高さの差によって動かされる液体還流が利用されている。そこでは塔の底から上方へと移動している蒸気の分配は、バイパス手段によって調節されていながらも、蒸気の分配は、液体還流の分配とは関連性がない。ＵＳ５７５５９３３は、塔の頂点または底まで延びる分割板を含み、且つそれぞれの凝縮器またはそれぞれの再沸器が還流のために使用される分離壁型蒸留塔を開示している。ＵＳ７２６７７４６は、塔頂温度を調節指数として、液体還流制御を構成し、且つ塔に流れ込んでいく流量を調節するように、塔の異なる部分から異なる成分の流れを供給することを含む分離壁型蒸留塔の制御方法を開示している。上記技術は、共通の欠点を有する。すなわち、塔頂の液体還流および塔の底から上昇する蒸気の独立した制御が不能である。

本開示は、現在の分離壁型蒸留塔において、多成分を分離する間、塔頂の液体還流および塔の底から上昇している蒸気の独立した制御が不能であるという欠点を取り除くことと、新規の分離壁型蒸留塔を提供することとを目的とする。

本開示は、分離壁型蒸留塔に関し、当該分離壁型蒸留塔は、当該分離壁型蒸留塔の軸方向に沿って配置された分割板と、当該分離壁型蒸留塔の径方向に沿って配置された第一軸と、当該第一軸に接続された末端を有する第一分離板とを含み、当該第一軸および当該第一分離板は何れも当該分割板の真下に置かれており、当該第一分離板は、当該第一分離板よりも下から当該分割板の二つの側に形成された空間の中への流れの分配を制御するように、当該第一軸の周りを旋回可能に構成されている。

本開示の好ましい一実施態様において、上記第一軸は、上記第一分離板が回転するように駆動可能に構成されている。

本開示の好ましい一実施態様において、上記第一分離板は、第一の位置と第二の位置との間で回転可能に構成されており、当該第一の位置において、当該第一分離板は、当該第一分離板よりも下からの流れが当該分割板の一方側に形成された上記空間に入り込むのを防ぐことができ、当該第二の位置において、当該第一分離板は、当該第一分離板よりも下からの当該流れが当該分割板の他方側において形成された当該空間に入り込むのを防ぐことができる。特に、第一分離板は、分離壁型蒸留塔の軸線に対して、９０°から−９０°の範囲内、好ましくは８０°から−８０°の範囲内の回転角を有する。

本開示の好ましい一実施態様において、上記分割板および上記第一軸は、上記分離壁型蒸留塔の同一軸平面内、すなわち、当該分離壁型蒸留塔の中心軸が設けられた平面内に設けられている。

本開示の好ましい一実施態様において、上記分離壁型蒸留塔は円形の断面を有しており、上記第一分離板は丸い王冠の形状である。特に、第一分離板のストレート・エッジは分割板に対して平行であり、ストレート・エッジの長さは塔の内径と等しい。第一分離板の弧状の縁の頂点から第一分離板のストレート・エッジの中心までの垂直距離は、１／８Ｄから１／２Ｄの範囲内、好ましくは１／３Ｄから１／２Ｄの範囲内であり、Ｄは塔の内径を指す。

本開示の好ましい一実施態様において、上記分割板の二つの側に形成された上記空間は、等しい断面領域を有しており、上記第一分離板の上記丸い王冠は、上記分離壁型蒸留塔の上記内径の長さの弦を有しており、上記第一分離板の上記丸い王冠の頂点から当該第一分離板の当該丸い王冠の当該弦までの垂直距離は、上記分離壁型蒸留塔の上記中心から当該分離壁型蒸留塔の内壁までの距離よりも短い。

本開示の好ましい一実施態様において、上記第一分離板は、回転できることによって当該第一分離板が回転するように駆動可能な上記第一軸に接続されており、上記第一軸および上記分割板はバッフルによって互いに接続されており、当該第一軸、当該バッフルおよび当該分割板は、同一平面内に設けられており、当該第一軸は、塔の内壁で支えられた一方端と、塔の外壁を貫通した後に回転制御器に接続された他方端とを有する。

本開示の好ましい一実施態様において、上記第一分離板は、回転できることによって当該第一分離板が回転するように駆動可能な上記第一軸に接続されており、上記第一軸は、上記分割板との滑らかなころがり接触を達成するために当該分割板の真下に置かれており、上記第一軸は、塔の内壁で支えられた一方端と、塔外壁を貫通した後に回転制御器に接続された他方端とを有する。

本開示の具体的な一実施態様において、分離壁型蒸留塔は塔および分割板を含み、当該分割板は、塔頂区画、塔底区画、供給区画、および中間の側出し生産物区画を含む四つの部分に塔を分割する。分離壁型蒸留塔はさらに第一分離板および回転軸を含み、これらは蒸気分配のために使用され、当該第一分離板は丸い王冠の形状であり、当該第一分離板のストレート・エッジは回転軸に接続され、それにより当該第一分離板は回転軸によって動かされることによって塔底区画内で回転可能である。回転軸は、分割板の底部分との滑らかなころがり接触を達成するために、分割板の底部分に置かれる。回転軸は、塔の内壁で支えられた一方端と、塔の外壁を貫通した後に回転制御器に接続された他方端とを有する。分割板は塔の中心線に沿って垂直に置かれており、分割板の中心は塔の中心と一致する。分割板の長さは、０．３Ｈから０．９Ｈの範囲内、好ましくは０．４Ｈから０．８Ｈの範囲内であり、Ｈは塔の高さを指す。回転制御器は、０．３°から０．５°の範囲内の精度での連続的な回転調節を達成するために、電気式制御または空気式制御の何れも使用することが可能である。

本開示の好ましい一実施態様において、上記分離壁型蒸留塔はさらに、上記分割板よりも下であり、上記第一軸よりも上に形成された空間内において、当該分離壁型蒸留塔の上記内壁に配置された一つまたは複数のバッフル板を含む。

本開示の好ましい一実施態様において、上記分離壁型蒸留塔はさらに、上記分割板の底に隣接した当該分割板の二つの側に形成された上記空間内で当該分離壁型蒸留塔の上記内壁に配置された、一つまたは複数のバッフル板を含む。

本開示の好ましい一実施態様において、上記バッフル板は、丸い王冠の形状であり、上記分離壁型蒸留塔の円周平面に対して、５°から２０°の範囲内の傾斜角を有する。

本開示の好ましい一実施態様において、上記バッフル板は、上記分割板が設けられた平面に対して対称に配置される。

本開示の好ましい一実施態様において、上記バッフル板の弧状の縁の頂点から上記分割板の上記底までの垂直距離は、５０ｍｍから４００ｍｍの範囲内である。

本開示の好ましい一実施態様において、上記分離壁型蒸留塔はさらに、上記バッフル板よりも下であり、上記第一軸よりも上に形成された空間内において、蒸気分離板の二つの側で上記分離壁型蒸留塔の内壁にそれぞれ配置された速度プローブを含む。

本開示の新規の分割壁型蒸留塔において、回転制御器は、０．３°から０．５°の範囲内の精度での連続的な回転を達成するために、電気式制御または空気式制御の何れも使用することが可能である。

本開示の具体的な一実施態様において、丸い王冠の形状であるバッフル板は、塔の底の二つの側において、分割板が設けられた平面に対して対称であり、水平面に対して５°から２０°の範囲内、好ましくは５°から１５°の範囲内の傾斜角で置かれている。バッフル板の弧状の縁は、塔の内壁とともに一つの部分へと滑らかに溶接される。バッフル板の弧状の縁の頂点から分割板の底までの垂直距離は、５０ｍｍから４００ｍｍの範囲内、好ましくは８０ｍｍから３００ｍｍの範囲内である。バッフル板のストレート・エッジは分割板の底の縁と平行であり、バッフル板の弧状の縁の頂点からバッフル板のストレート・エッジの中点までの垂直距離は、１／８Ｄから１／２Ｄの範囲内、好ましくは１／４Ｄから３／８Ｄの範囲内であり、Ｄは塔の内径を指す。バッフル板よりも下の領域において、二つの蒸気相空間は、蒸気分離板の二つの側に形成される。速度プローブは、それぞれ、蒸気分離板の二つの側に形成された二つの純粋な蒸気相空間内に置かれ、そして分離壁型蒸留塔の中に水平に挿入され、プローブの各々は、塔の中で、５０ｍｍから３００ｍｍの範囲内、好ましくは８０ｍｍから２００ｍｍの範囲内の長さを有する。プローブからバッフル板までの垂直距離は、１００ｍｍから６００ｍｍの範囲内、好ましくは１５０ｍｍから５００ｍｍの範囲内である。

本開示の好ましい一実施態様において、上記分離壁型蒸留塔の上記径方向に沿って配置された第二軸と、当該第二軸に接続された末端を有する第二分離板とは、上記分割板よりも上に置かれており、当該第二分離板は、当該第二分離板よりも上から上記分割板の二つの側に形成された空間の中への上記蒸気の分配を制御するように、当該第二軸の周りを旋回可能に構成されている。

本開示の好ましい一実施態様において、上記第二軸は、上記第二分離板が回転するように駆動可能に構成されている。

本開示の好ましい一実施態様において、上記第二分離板は、第三の位置と第四の位置との間で回転可能に構成されており、当該第三の位置において、当該第二分離板は、当該第二分離板よりも上からの上記流れが当該分割板の一方側に形成された上記空間に入り込むのを防ぐことができ、当該第四の位置において、当該第二分離板は、当該第二分離板よりも上からの上記流れが当該分割板の他方側に形成された上記空間に入り込むのを防ぐことができる。特に、第二分離板は、分割された塔の軸線に対して、９０°から−９０°の範囲内、好ましくは８０°から−８０°の範囲内の回転角を有する。

本開示の好ましい一実施態様において、上記分割板および上記第二軸は、上記分割された塔の同一軸平面内、すなわち、当該分離壁型蒸留塔の中心軸が設けられた平面内に設けられている。

本開示の好ましい一実施態様において、上記分離壁型蒸留塔は、円形の断面を有し、上記第二分離板は、丸い王冠の形状である。特に、第二分離板のストレート・エッジは分割板に対して平行であり、ストレート・エッジの長さは、塔の内径と等しい。第二分離板の弧状の縁の頂点から、当該分離板のストレート・エッジの中心までの垂直距離は、１／８Ｄから１／２Ｄの範囲内、好ましくは１／４Ｄから１／２Ｄの範囲内であり、Ｄは塔の内径を指す。

本開示の好ましい一実施態様において、上記分割板の二つの側に形成された上記空間は、等しい断面領域を有しており、上記第二分離板の上記丸い王冠は、上記分離壁型蒸留塔の上記内径の長さの弦を有しており、上記第二分離板の上記丸い王冠の頂点から当該第二分離板の当該丸い王冠の当該弦までの垂直距離は、当該分離壁型蒸留塔の上記中心から当該分離壁型蒸留塔の上記内壁までの距離よりも短い。

本開示の好ましい一実施態様において、上記第二分離板は、回転できることによって当該第二分離板が回転するように駆動可能な上記第二軸に接続されており、上記第二軸は、上記分割板の上記頂点との滑らかなころがり接触を達成するために、当該分割板の当該頂点に置かれており、上記第二軸は、上記塔の内壁で支えられた一方端と、上記塔の外壁を貫通した後に回転制御器に接続された他方端とを有する。

本開示の具体的な一実施態様において、分離壁型蒸留塔は塔および分割板を含んでおり、当該分割板は、塔頂区画、塔底区画、供給区画および中間の側出し生産物区画を含んでいる四つの部分に塔を分割する。分離壁型蒸留塔はさらに、第二分離板および回転軸を含み、これらは液体分配のために使用され、当該第二分離板は、丸い王冠の形状であり、当該第二分離板のストレート・エッジは回転軸に接続されており、それにより当該第二分離板は、回転軸によって動かされることによって塔頂区画内で回転可能である。回転軸は、分割板の頂点との滑らかなころがり接触を達成するために、分割板の頂点に置かれる。回転軸は、塔の内壁で支えられた一方端と、塔の外壁を貫通した後に回転制御器に接続された他方端とを有する。分割板は塔の中心線に沿って垂直に置かれており、分割板の中心は塔の中心と一致する。分割板の長さは、０．３Ｈから０．９Ｈの範囲内、好ましくは０．４Ｈから０．８Ｈの範囲内であり、Ｈは塔の高さを指す０．３°から０．５°の範囲内の精度での連続的な回転調節を達成するために、回転制御器は、電気式制御または空気式制御の何れも使用することが可能である。

本開示の分離壁型蒸留塔において、蒸気分配のために使用される第一分離板は、次の工程で操作される。流速検出器は、初めに分割板の二つの側における蒸気の流速を検出し、そして流速の信号を回転制御器に伝達する。その後、回転制御器は、予め設定された計算プログラムに従って、分割板の二つの側の蒸気の分配率を算出し、それら比率を予め決められた蒸気の分配率と比較し、両者の差分値に基づいて論理上の分析を実行し、そして調節指示を出す。回転制御器は、それから回転軸を調節し、それによって蒸気分離板が所望の位置まで回転するように、蒸気分離板を調節する。

本開示の分離壁型蒸留塔において、液体分配のために使用される第二分離板は、次の工程で操作される。回転制御器は、技術的操作によって要求されたように、分離壁型蒸留塔の分割板の二つの側における液体の分配率にしたがって、内部で定義付けされた計算プログラムを経て、予め規定された液体の分配率を達成する目的で調節される液体分離板の回転角を分析して算定し、そして実行指示を出す。回転制御器は、それから回転軸を調節し、それによって液体分離板が所望の位置まで回転するように、液体分離板を調節する。

本開示の具体的な一実施態様において、分離壁型蒸留塔は次の工程で操作されてもよい。分離されるべき供給流が分離壁型蒸留塔の中へ供給された後に、供給区画において急速な気化が生じる。結果として生じる蒸気相は塔に沿って上昇し、続いて、上記の蒸気相と塔頂の液体還流との間で接触分離（contact separation）が生じる。一方で、供給板の下の供給区画における、結果として生じる液体相は塔の下へ流れ、これは、上記の液体相の流れと、塔の底から上昇する蒸気との間での逆流接触分離に先行する。分割板の二つの側を通って上昇する蒸気は、互いに混合された後に、塔頂のパイプラインを通って塔の外へと導かれる。蒸気混合物は、塔頂の凝縮器で液体へと凝縮され、そして結果として生じる液体は、一部は塔頂の生産物として取り出され、一部は液体還流として塔内へ戻される。塔内へと戻る液体還流は、分割板よりも上に設けられた第二分離板によって、制御系によって予め規定された分配率に従って分配された後に、分割板の頂点部分において二つの側の中へと流れ、それから液体分配器を通して均一に分配され、続いて、均一に分配された液体還流と、上昇する蒸気相流れとの間での接触分離が生じる。側出し生産物を取り出すために、分離壁型蒸留塔の側出し側面の適切な位置には、側出し排気口が備えられる。

さらに、分割板の二つの側からの液体還流は、分割板の底において二つの側に配置されたバッフル板を通過した後に、塔の中心で回収される。バッフル板よりも下では分離板の二つの側に二つの蒸気相空間が形成される。塔の底から上昇する蒸気の速度を測定するために、蒸気相空間内には二つの蒸気流速検出器が配置される。蒸気流速検出器によって検出された信号は、蒸気分配制御系（例えば、本開示の第一分離板）へ伝達され、当該蒸気分配制御系は、論理上の分析に基づいて制御指示を出し、制御指示を実行する。塔の底から上昇する蒸気は、予め規定された分配率に従って蒸気分配制御系によって分配された後に、分割板の二つの側に入り込み、これは、上記の上昇する蒸気と、塔の頂点部分における分割板の二つの側からの液体還流との間の接触分離に先行する。塔底における流れは、塔底の生産物として取り出される。

上述した第一分離板および第二分離板の両方を含んでいる分離壁型蒸留塔において、分割板よりも下からの流れと、分割板よりも上からの流れとの両方の分配を実行するために、上述した第一分離板および第二分離板を同時に操作してもよい。

特に、本開示の新規の分離壁型蒸留塔は、次の利点を有する。

（１）本開示において提供された方法によれば、蒸気の分配および検出は、両方とも分離壁型蒸留塔の中で成し遂げられ、それによって、塔の外的な付属構造は排除され、塔の設計は単純化され、そして装置に対する投資が削減される。

（２）本開示において提供された方法によれば、蒸気の流速の独立した検出が不能であるという問題は、塔の中での蒸気−液体の二相の環境において解決することが可能であり、それによって蒸気−液体の二相の共存において蒸気の流速の検出が達成される。

（３）本開示によって提供された分離壁型蒸留塔では、分割板の二つの側において、蒸気分配および液体分配の、独立し、且つ正確な調節および制御を達成することが可能である。

（４）本開示において提供された制御方法は、操作が容易であり、調節するのに便利である。

本開示に係る新規の分離壁型蒸留塔の具体的な構成図である。 分離壁型蒸留塔の側面図を示す。 液体分配制御系を示す。 液体分離板を示す。 蒸気分配制御系を示す。 蒸気分離板を示す。 バッフル板を示す。

本開示を、実施例を参照して詳細に説明する。この実施例によって、本開示に係る技術的手段によってどのように技術的問題が解決されるかを完全に理解することが可能であり、そしてそれによって本開示に係る技術的解決法は実施される。構造的な矛盾がない限り、全ての実施例に記載された全ての技術的特徴は、いかなる手段によっても組み合わせることが可能であり、この手段によって得られる技術的解決法は全て、本開示の範囲に含まれることに留意すべきことが重要である。

図１〜７に示すように、分離壁型蒸留塔は、分割板１１、液体分配器１２、液体分配器１５、蒸気分配器１４、液体分配器３１、蒸気分配器３４、液体分離板（第二分離板）２０、蒸気分離板（第一分離板）２３、等を含む。上述した構成要素は分離壁型蒸留塔をゾーンＩ、ゾーンII、ゾーンIII、およびゾーンIVに分割する。蒸気分配器１４および液体分配器１５の間に形成される空間がゾーンＩである。分割板１１の二つの側に形成される空間であるゾーンII（供給区画）およびゾーンIII（側出し区画）は、分割板１１によって互いから隔離されている。液体分配器３１の真下には、ゾーンIVが置かれている。

分割板１１は、塔の中心線に沿って垂直に置かれており、塔の中心と一致する中心を有し、０．３Ｈから０．９Ｈの範囲内、好ましくは０．４Ｈから０．８Ｈの範囲内の長さを有し、Ｈは塔の高さを指す。液体分離板２０は、分離壁型蒸留塔の軸線に対して９０°から−９０°の範囲内、好ましくは８０°から−８０°の範囲内の回転角を有する。蒸気分離板２３は、分離壁型蒸留塔の軸線に対して、９０°から−９０°の範囲内、好ましくは８０°から−８０°の範囲内の回転角を有する。

液体分離板２０のストレート・エッジは第二軸１３に接続され、回転軸によって動かされることによって塔頂区画内で回転可能である。分割板１１の頂点に置かれた回転軸は、分割板１１の頂点との滑らかなころがり接触を達成するために、塔の内壁で支えられた一方端と、塔の外壁を貫通した後に回転制御器３５に接続された他方端とを有する。分割板１１は、塔の中心線に沿って垂直に置かれており、塔の中心と一致する中心を有し、０．３Ｈから０．９Ｈの範囲内、好ましくは０．４Ｈから０．８Ｈの範囲内の長さを有し、Ｈは塔の高さを指す。回転制御器３５は、０．３°から０．５°の範囲内の精度での継続的な回転調節を達成するために、電気式制御または空気式制御の何れも用いることが可能である。

蒸気分離板２３のストレート・エッジは第一軸２２に接続され、回転軸によって動かされることによって塔底区画内で回転可能である。分割板１１の底部分との滑らかなころがり接触を達成するために分割板１１の真下に置かれた回転軸は、塔の内壁で支えられた一方端と、塔の外壁を貫通した後に回転制御器３６に接続された他方端とを有する。分割板１１は、塔の中心線に沿って垂直に置かれており、塔の中心と一致する中心を有し、０．３Ｈから０．９Ｈの範囲内、好ましくは０．４Ｈから０．８Ｈの範囲内の長さを有し、Ｈは塔の高さを指す。回転制御器３６は、０．３°から０．５°の範囲内の精度での継続的な回転調節を達成するために、電気式制御または空気式制御の何れも用いることが可能である。

本開示において、分離されるべき供給流１は、三つまたはそれ以上の成分からなり、特定の条件下で分離壁型蒸留塔１０に入り込む。供給流は、最初にゾーンIIにおいて急速に気化し、その後、分離された蒸気相はゾーンII内で上昇し、液体分離板２０の上部においてゾーンIII内を上昇する蒸気と混合する。結果として生じる蒸気混合物は、蒸気分配器１４を通って分配された後に上昇し、それからゾーンＩへと入り込む。ゾーンＩ内を上昇する蒸気混合物と塔頂の液体還流との間での逆流接触分離の後に結果として生じる蒸気相は、塔頂パイプライン２を通して取り出され、塔頂凝縮器１６を通して液体へと凝縮される。上記液体は、パイプライン３を通して塔頂緩衝槽１７へと入り込み、塔頂還流ポンプ１９によって汲み出される。汲み出された液体は、その後、パイプライン５を通して一部は塔頂生産物として取り出され、一部は塔頂液体還流として、還流制御弁１８の調節下、パイプライン４を通して塔の中へ戻される。塔頂の液体還流は、液体分配器１５によって分配された後に、ゾーンＩ内で液体還流になる。ゾーンＩ内の液体還流は、液体分配制御系を通して分配された後に、制御系によって予め規定された分配率にしたがって、分割板１１の頂点部分において二つの側へと入り込み、それから液体分配器１２を通して分配され、続いて、分配された液体還流と、上昇している蒸気相との間での接触分離が起こる。分離壁型蒸留塔の側出し側面において、側出し生産物は、側出しポンプ２５によってパイプライン６を通して汲み出され、そして、流量制御弁２６の調節下、流量計２７によって測定された後、パイプライン７を通して、予め規定された流速で塔から取り出される。分割板１１の二つの側からの液体還流は、分割板１１の底の部分において二つの側に互いに対称に配置されたバッフル板２１および３３を通過した後に、塔の中心において回収される。結果として生じる液体回収物は、液体分配器３１において分配された後にゾーンIVへと入り込む。バッフル板よりも下の領域において、二つの純粋な蒸気相空間は、分離板の二つの側に形成される。二つの蒸気流速検出器２４および３２は、それぞれ、塔の底から上昇している蒸気の速度を測定するために、蒸気相空間に配置される。蒸気流速検出器によって検出された信号は回転制御器３６へ伝達され、当該回転制御器は、論理上の分析に基づいて調節指示を出し、調節指示を実行する。塔の底から上昇している蒸気は、予め規定された分配率に従って蒸気分配制御系によって分配された後に、分割板１１の二つの側に入り込み、そして蒸気分配器３４において分配され、続いて、上記の分配された蒸気と、塔の分割板の二つの側からの液体還流との間の接触分離が生じる。塔底の流れは、再沸器３０によって加熱された後、一部は塔の中に戻り、残留部は、底ポンプ２８によって、パイプライン８を通して汲み出され、さらに、液体レベル制御弁２９によって調節されると同時に、塔底生産物としてパイプライン９を通して取り出される。

本開示において、分割板１１の頂点部分の二つの側における液体の分配率は、分割板の頂点部分に設けられた液体分配制御系によって調節される。最初に、回転制御器３５は、技術的操作によって要求されたように、分離壁蒸留塔の分割板の二つの側における液体の分配率にしたがって、内部で定義付けされた計算プログラムを経て、予め規定された液体の分配率を達成する目的で調節される液体分離板２０の回転角を分析して算定し、そして指示を出し、且つ指示を実行する。回転制御器は、それから第二軸１３を調節し、それによって液体分離板が所望の位置まで回転するように、液体分離板を調節する。

本開示において、分割板の底部分の二つの側における蒸気の分配は、分割板の底に備えられた蒸気分配制御装置によって調節される。流速検出器２４および３２はそれぞれ初めに分割板の二つの側における蒸気の流速を測定し、そして回転制御器３６へ流速の検出信号を伝達する。その後、回転制御器は、分割板の二つの側における蒸気の分配率を、予め設定された計算プログラムに従って算出し、上記の比率を予め決められた蒸気の分配率と比較し、それらの差分値に基づいて論理上の分析を実行し、そして調節指示を出す。回転制御器は、それから第一軸２２を調節し、それによって蒸気分離板２３が所望の位置まで回転するように蒸気分離板２３を調節する。

本開示の解決法および効果をさらに、実施例によって説明する。図１〜７に示した実施例において、分離壁型蒸留塔の直径は０．４ｍである。半円形の液体分離板の半径は０．２ｍであり、面積は０．０６３ｍ^２である。蒸気分離板の弧状の縁の頂点から蒸気分離板のストレート・エッジの中点までの距離は０．１４ｍであり、蒸気分離板の面積は０．０４ｍ^２である。バッフル板の傾斜角は１０°である。バッフル板の弧状の縁から分割板の底までの垂直距離は０．１ｍであり、バッフル板の弧状の縁からバッフル板のストレート・エッジの中点までの距離は０．１ｍである。流速検出器の速度プローブは、それぞれ、蒸気分離板の二つの側において形成された二つの純粋な蒸気相空間内に配置される。速度プローブが分離壁型蒸留塔の中に水平に挿入される場合、速度プローブの長さは塔内において０．０５ｍであり、バッフル板までの垂直距離は０．２ｍであろう。

（実施例１）
分離系として、ｎ−ペンタン（Ａ）、ｎ−ヘキサン（Ｂ）およびｎ−ヘプタン（Ｃ）の混合物を使用した。基本的な操作パラメーターを表１に示した。

流れ分配制御系のパラメーターを表２に表した。

分離効果を表３に示した。

（実施例２）
分離系として直留ガソリンを使用した。ガソリンの特性を表４に示した。

基本的な操作パラメーターを表５に示した。

流れ分配制御系統のパラメーターを表６に表した。

分離効果を表７に示した。

表において、ＩＢＰおよびＦＢＰは、それぞれ成分（Ｄ８６）が０％および１００％であることを示している（以下、同じことが以下で適応されるものとする）。

（実施例３）
分離系として直留ガソリンを使用した。ガソリンの特性を表４に示した。

基本的な操作パラメーターを表８に示した。

流れ分配制御系統のパラメーターを表９に表した。

分離効果を表１０に示した。

（実施例４）
分離系としてナフサを使用し、当該ナフサの特性を表１１に示した。

基本的な操作パラメーターを表１２に示した。

流れ分配制御系のパラメーターを表１３に表した。

分離効果を表１４に示した。

（比較例１）
ＵＳ４２３０５３３に開示された方法によって、上述した実施例４の流れを分離した。操作パラメーターおよび分離効果を、以下の表１５および表１６のそれぞれに示した。

１０：分離壁型蒸留塔
１１：分割板
１２：液体分配器
１３：第二軸
１４：蒸気分配器
１５：液体分配器
１６：塔頂凝縮器
１７：塔頂緩衝槽
１８：還流制御弁
１９：塔頂還流ポンプ
２０：液体分離板（第二分離板）
２１：バッフル板
２２：第一軸
２３：蒸気分離板（第一分離板）
２４：流速検出器
２５：側出しポンプ
２６：流量制御弁
２７：流量計
２８：底ポンプ
２９：液体レベル制御弁
３０：底再沸器
３１：液体分配器
３２：流速検出器
３３：バッフル板
３４：蒸気分配器
３５，３６：回転制御器

Claims (21)

1. 分離壁型蒸留塔であって、
   上記分離壁型蒸留塔の軸方向に沿って配置された分割板と、
   上記分離壁型蒸留塔の径方向に沿って配置された第一軸と、
   上記第一軸に接続された末端を有する第一分離板とを含み、
   上記第一軸及び上記第一分離板は何れも上記分割板の真下に置かれており、
   上記第一分離板は、当該第一分離板よりも下から上記分割板の二つの側に形成された空間の中への流れの分配を制御するように、上記第一軸の周りを旋回可能に構成されている、分離壁型蒸留塔。
2. 上記第一軸は、上記第一分離板が回転するように駆動可能に構成されている、請求項１に記載の分離壁型蒸留塔。
3. 上記第一分離板は、第一の位置と第二の位置との間で回転可能に構成されており、当該第一の位置において、当該第一分離板は、当該第一分離板よりも下からの上記流れが上記分割板の一方側に形成された上記空間に入り込むのを防ぐことができ、当該第二の位置において、当該第一分離板は、当該第一分離板よりも下からの上記流れが当該分割板の他方側に形成された空間に入り込むのを防ぐことができる、請求項１または２に記載の分離壁型蒸留塔。
4. 上記分割板および上記第一軸は、上記分離壁型蒸留塔の同一軸平面内に設けられている、請求項２または３に記載の分離壁型蒸留塔。
5. 上記分離壁型蒸留塔は円形の断面を有しており、上記第一分離板は丸い王冠の形状である、請求項４に記載の分離壁型蒸留塔。
6. 上記分割板の二つの側に形成された上記空間は、等しい断面領域を有しており、
   上記第一分離板の上記丸い王冠は、上記分離壁型蒸留塔の内径の長さである弦を有しており、上記第一分離板の上記丸い王冠の頂点から当該第一分離板の当該丸い王冠の当該弦までの垂直距離は、上記分離壁型蒸留塔の中心から当該分離壁型蒸留塔の内壁までの距離よりも短い、請求項４に記載の分離壁型蒸留塔。
7. 上記第一分離板は、回転できることによって当該第一分離板が回転するように駆動可能な上記第一軸に接続されており、
   上記第一軸および上記分割板はバッフルによって互いに接続されており、当該第一軸、当該バッフルおよび当該分割板は、同一平面内に設けられており、
   上記第一軸は、塔の内壁で支えられた一方端と、塔の外壁を貫通した後に回転制御器に接続された他方端とを有する、請求項１〜６の何れか１項に記載の分離壁型蒸留塔。
8. 上記第一分離板は、回転できることによって当該第一分離板が回転するように駆動可能な上記第一軸に接続されており、
   上記第一軸は、上記分割板との滑らかなころがり接触を達成するために、当該分割板の真下に置かれており、
   上記第一軸は、塔の内壁で支えられた一方端と、塔の外壁を貫通した後に回転制御器に接続された他方端とを有する、請求項１〜６の何れか１項に記載の分離壁型蒸留塔。
9. 上記分離壁型蒸留塔はさらに、上記分割板よりも下であり、上記第一軸よりも上に形成された空間内において、当該分離壁型蒸留塔の上記内壁に配置された一つまたは複数のバッフル板を含む、請求項７に記載の分離壁型蒸留塔。
10. 上記分離壁型蒸留塔はさらに、上記分割板の底に隣接した当該分割板の二つの側に形成された上記空間において、当該分離壁型蒸留塔の上記内壁に配置された一つまたは複数のバッフル板を含む、請求項８に記載の分離壁型蒸留塔。
11. 上記バッフル板は丸い王冠の形状であり、上記分離壁型蒸留塔の円周平面に対して、５°から２０°の範囲内の傾斜角を有する、請求項９または１０に記載の分離壁型蒸留塔。
12. 上記バッフル板は、上記分割板が設けられた平面に対して対称に配置される、請求項９〜１１の何れか１項に記載の分離壁型蒸留塔。
13. 上記バッフル板の弧状の縁の頂点から上記分割板の上記底までの垂直距離が、５０ｍｍから４００ｍｍの範囲内である、請求項９に記載の分離壁型蒸留塔。
14. 上記分離壁型蒸留塔はさらに、上記バッフル板よりも下であり、上記第一軸よりも上に形成された空間内において、蒸気分離板の二つの側で上記分離壁型蒸留塔の内壁にそれぞれ配置された速度プローブを含む、請求項９〜１３の何れか１項に記載の分離壁型蒸留塔。
15. 上記分離壁型蒸留塔はさらに、当該分離壁型蒸留塔の上記径方向に沿って配置された第二軸と、当該第二軸に接続された末端を有する第二分離板とを含んでおり、当該第二軸および当該第二分離板は何れも上記分割板よりも上に置かれており、当該第二分離板は、当該第二分離板より上から当該分割板の二つの側に形成された上記空間の中への上記流れの分配を制御するために、当該第二軸の周りを旋回可能に構成されている、請求項１〜１４の何れか１項に記載の分離壁型蒸留塔。
16. 上記第二軸は、上記第二分離板が回転するように駆動可能に構成されている、請求項１５に記載の分離壁型蒸留塔。
17. 上記第二分離板は、第三の位置と第四の位置との間で回転可能に構成されており、当該第三の位置において、当該第二分離板は当該第二分離板よりも上からの流れが上記分割板の一方側に形成された空間に入り込むのを防ぐことができ、当該第四の位置において、当該第二分離板は、当該第二分離板よりも上からの上記流れが当該分割板の他方側に形成された上記空間に入り込むのを防ぐことができるように構成されている、請求項１５または１６に記載の分離壁型蒸留塔。
18. 上記分割板および上記第二軸は、上記分離壁型蒸留塔の同一軸平面内に設けられている、請求項１５〜１７の何れか１項に記載の分離壁型蒸留塔。
19. 上記分離壁型蒸留塔は円形の断面を有しており、上記第二分離板は丸い王冠の形状である、請求項１８に記載の分離壁型蒸留塔。
20. 上記分割板の二つの側において形成された上記空間は、等しい断面領域を有しており、
    上記第二分離板の上記丸い王冠は、上記分離壁型蒸留塔の上記内径の長さの弦を有しており、
    上記第二分離板の上記丸い王冠の頂点から当該第二分離板の当該丸い王冠の弦までの垂直距離は、上記分離壁型蒸留塔の上記中心から当該分離壁型蒸留塔の上記内壁までの距離よりも短い、請求項１９に記載の分離壁型蒸留塔。
21. 上記第二分離板は、回転できることによって当該第二分離板が回転するように駆動可能な上記第二軸に接続されており、
    上記第二軸は、上記分割板の頂点との滑らかなころがり接触を達成するために、当該分割板の当該頂点に置かれており、
    上記第二軸は、上記塔の内壁で支えられた一方端と、上記塔の外壁を貫通した後に回転制御器に接続された他方端とを有する、請求項１８〜２０の何れか１項に記載の分離壁型蒸留塔。

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