JP3145684B2

JP3145684B2 - 内部熱交換型蒸留塔

Info

Publication number: JP3145684B2
Application number: JP37362198A
Authority: JP
Inventors: 一正阿曽; 俊成中西; 秀夫野田; 一史吉田
Original assignee: Kansai Chemical Engineering Co Ltd; Kimura Chemical Plants Co Ltd; Maruzen Petrochemical Co Ltd
Current assignee: Kansai Chemical Engineering Co Ltd; Kimura Chemical Plants Co Ltd; Maruzen Petrochemical Co Ltd
Priority date: 1998-12-28
Filing date: 1998-12-28
Publication date: 2001-03-12
Anticipated expiration: 2018-12-28
Also published as: JP2000189703A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、低圧塔と高圧塔を
備え、高圧塔（濃縮部）側から、低圧塔（回収部）側に
熱移動させることにより両者の間で熱交換を行う内部熱
交換型蒸留塔に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】省エネ
ルギー性に優れた蒸留塔として、低圧塔と高圧塔とを備
え、両者の間で熱交換を行うように構成され、他との熱
の授受を必要としない内部熱交換型の蒸留塔が知られて
いる。この内部熱交換型蒸留塔は、蒸留操作の省エネル
ギー化を進める見地からすれば、省エネルギーに最も忠
実な理論であることは、原理的にも当然であり、また、
学問上からも認められているところである。

【０００３】また、内部熱交換型蒸留塔として、複数管
（場合によっては単管）を両端管板によって本体胴と連
結させることにより、本体胴の内部において、複数管の
管内と管外が隔離された構造とし、管内及び管外のそれ
ぞれに気液の出入口を設け、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、複数管の
管壁を伝熱面として、高圧側から低圧側に熱移動させる
ことにより、高圧側を濃縮部、低圧側を回収部として一
つの蒸留塔を構成するようにした構造が提案されている
（特許第２６９４４２５号）。

【０００４】ところで、上述の内部熱交換型蒸留塔にお
いては、蒸留塔内における濃縮部側から回収部側への熱
移動を十分に行わせることが極めて重要であるが、何ら
の処理も施されない管壁のままでは、満足のゆくほど十
分な熱移動が行われていない結果を示している。

【０００５】本発明は、上記問題点を解決するものであ
り、蒸留塔内における濃縮部側から回収部側への熱移動
を効率よく行わせることが可能で、省エネルギー効果を
向上させることが可能な内部熱交換型蒸留塔を提供する
ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】内部熱交換型蒸留塔にお
いて、濃縮部側から回収部側への熱移動を効率よく行わ
せるためには、濃縮部と回収部とを隔てる複数管（場合
によっては単管）の、回収部となる領域（管内又は管
外）の表面（回収部側管壁）を還流液により濡れた状態
にしておくことが重要である。蒸留塔内の回収部側に
は、それよりも高温の濃縮部側から熱が移動するので、
回収部側管壁は受熱面となる。そして、この受熱面（回
収部側管壁）に還流液が存在することにより、受熱した
熱量が液の蒸発に使用され、受熱面で液が蒸発して上昇
蒸気となり、効率よく蒸留作用が行われることになる。

【０００７】しかし、液が回収部側管壁に存在しなけれ
ば、熱の移動は実質的に行われず、回収部側管壁が受熱
面（伝熱面）として有効に機能しなくなり、伝熱面積が
それだけ減少したのと同じことになる。その結果、内部
熱交換量が少なくなり、省エネルギー効果もそれだけ小
さくなる。

【０００８】ところで、回収部側管壁に液が供給される
態様について考えると、その態様としては、塔頂から
還流液が回収部を降下する途中で回収部側管壁に移行
し、回収部側管壁を伝わって流下する、回収部が棚段
方式である場合には、棚段上のホールドアップ液が、そ
の中を通り過ぎる上昇蒸気によってバブリングし、その
際に生じた飛沫が飛び散って回収部側管壁に付着し、回
収部側管壁を伝わって流下するというような態様が考え
られる。

【０００９】上記のように、回収部が棚段方式である
場合には、バブリングの際に液が飛沫となって回収部側
管壁に飛び散り、回収部側管壁を濡らすことから、特に
回収部側管壁に十分に液を供給してその表面を濡らすた
めに特別の方法を講じる必要はない。しかし、回収部を
棚段方式として所望の性能を備えた内部熱交換型蒸留塔
を構成することは、設計上や製作上、あるいは経済上な
どの理由から、困難な場合も多く、棚段方式を採用でき
ず、充填塔方式などの他の方式としなければならない場
合が少なくない。

【００１０】そこで、上記の態様で、回収部側管壁に
液を有効に供給して、回収部側管壁を確実に濡らすこと
が必要となる。ここで充填塔を例にとって考えると、塔
頂において充填物に均等に配分された還流液は、充填物
の表面を流下する。そして、この流下する液のうち、イ)濃縮部から受熱して蒸発する液量分だけが回収部側
管壁に供給され、かつ、ロ）その液量で回収部側管壁の全面が覆われることが理
想的であり、そのときに最大の省エネルギー効果を得る
ことが可能になる。しかし、上記の条件を満たすように
還流液を流下させることは事実上不可能であり、上記の
条件にどれだけ近付けるかが重要になる。

【００１１】そこで、上記のイ）の回収部側管壁（受熱
面）に供給されるべき液量、及び上記ロ）のその液量で
回収部側管壁の全面を濡らす（覆う）ことについて、さ
らに検討を行った。

【００１２】［回収部側管壁（受熱面）に供給されるべ
き液量について］回収部に充填物が充填されている場合、充填物はその全
面が還流液で完全に濡れており、かつ、還流液は常に更
新されて、上昇蒸気と気液接触することにより蒸留分離
が行われる。

【００１３】また、回収部側管壁を濡らしている液は、
上昇蒸気と気液接触することから、ここでも蒸留が行わ
れるが、垂直な回収部側管壁での気液接触効率（蒸留効
率）は、気液接触効率を向上させるべく設計された充填
物表面上での気液接触効率に比べて低く、回収部側管壁
では充填物表面の２０〜５０％程度の気液接触効率しか
得ることができないと考えるのが妥当である。したがっ
て、蒸留効率（気液接触効率）を向上させるためには、
できるだけ多くの還流液を気液接触効率（すなわち、蒸
留効率）の高い充填物表面に供給する一方、回収部側管
壁に供給する液量は、乾き部分が生じないだけの必要最
小限とすることが望ましい。

【００１４】なお、この回収部側管壁を濡らすための必
要最小限の液量を求めるために、一例として、ベンゼン
−トルエン系についてコンピュータシミュレーションを
行ったところ、次のような結果が得られた。ａ）回収部塔頂での還流量（外部から回収部に供給される液量）３０ｂ）回収部塔底での缶出量（回収部から外部に排出される液量）２０ｃ）回収部側管壁で濃縮部から受熱して蒸発することが望ましい液量１０ここで、上記ｃ）の濃縮部から受熱して蒸発することが
望ましい液量の、ａ）の回収部塔頂での還流量に対する
割合は大きいといえる。このｃ）の濃縮部から受熱して
蒸発することが望ましい液量が大きいことが、リボイラ
ーでの蒸発量を少なくすることにつながり、ひいては、
大きな省エネルギー効果が得られることにつながる。な
お、上記のコンピュータシミュレーションでは、ｃ）の
回収部側管壁で濃縮部から受熱して蒸発することが望ま
しい液（液量）は、塔頂から塔底まで、高さ方向の全区
間にわたって充填物から回収部側管壁に連続的に供給さ
れることが前提となっている。

【００１５】［回収部側管壁に供給した液で回収部側管
壁の全体を濡らすことについて］上述のコンピュータシミュレーションから、充填物の表
面積と、回収部側管壁の面積の比率は、充填物２０に対
して回収部側管壁１の比率となる。そこで、上記のコン
ピュータシミュレーションの一例から、回収部側管壁及
び充填物の表面積に供給されるべき液量について考えて
みると、上記ｃ）の回収部側管壁で蒸発することが望ま
しい液量は１０であるのに対して、上記ｂ)の回収部か
ら外部に排出される液量（すなわち、塔底まで充填部内
にとどまり蒸留の働きをする液量）が２０となってお
り、この割合からすれば、一見、回収部側管壁に供給さ
れた液により回収部側管壁全面を濡らすことは容易であ
るように考えられる。しかし、充填物表面を濡らして落
ちる液量２０は、塔頂から塔底に至る過程で常に充填物
表面に存在する液であり、かつ、回収部側管壁表面の液
量１０は、蒸発することが望まれる液量であって、仮に
理想的に、この１０の液量が塔頂から塔底の間で均等に
回収部側管壁に時々刻々供給されてその瞬間瞬間は回収
部側管壁全面を濡らしたとしても、即座にすべて蒸発
し、次の瞬間瞬間では回収部側管壁は乾いた状態とな
る。すなわち、濡れている状態の液膜の極限の薄さは０
であり、それは乾いた状態でもある。この状態が蒸留効
率の最もよい条件ではあるが、あくまでも理論的なもの
であってこの状態を実現することはできない。したがっ
て、実際には、回収部側管壁上に充填物から移行する液
量を、望ましい蒸発量に相当する液量に、若干の過剰液
量を加えた液量とすることが必要となる。

【００１６】上で検討したところを整理すると、回収部
側管壁の円周方向及び高さ方向の全面にかつ連続的に充
填物側から液を供給することが望ましく、また、その液
量は、できるだけ少なく、受熱して蒸発する液量に等し
い量であることが理想である。しかし、この液量はあく
まで理想であって、この液量では、回収部側管壁を常に
濡れた状態に保つことはできない。したがって、実際に
は、回収部側管壁上に充填物から移行する液量Ｌ_Ｔを、
望ましい蒸発量に相当する液量Ｌ_Ｉ＋若干の過剰液量Ｌ
_Ｅとすることが必要になる。すなわち、Ｌ_ＴがＬ_Ｉより
大きいことが回収部側管壁に乾き部分が生じないことの
大前提となる。

【００１７】そして、かかる要件を備えている場合にお
いて、さらに、回収部側管壁に移行した液が、回収部側
管壁を均等に濡らすような構成をとることが、上記の過
剰液量Ｌ_Ｅを少なくして、省エネルギー効果を大きくす
るためには重要になる。発明者等は、上述の知見及び検
討の結果を踏まえ、さらに実験、検討を行って本発明を
完成した。

【００１８】すなわち、本発明の請求項１の内部熱交換
型蒸留塔は、単管又は複数管を両端管板によって本体胴
と連結させることにより、本体胴の内部において、単管
又は複数管の管内と管外が隔離された構造とし、管内及
び管外のそれぞれに気液の出入口を設け、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、単管又は複数管の管壁を伝熱面として、高圧側から
低圧側に熱移動させることにより、高圧側が濃縮部、低
圧側が回収部として機能するように構成されており、か
つ、回収部となる領域（管内又は管外）の管壁（以下、
「回収部側管壁」）の略全面が還流液により濡らされ、
かつ、蒸発せずに回収部側管壁を流下して塔底にまで達
してしまう還流液量ができるだけ少なくなるように、回
収部側管壁に、略水平方向に、回収部側管壁を周回す
る、多数の掘り筋又は凸条が形成されていることを特徴
としている。

【００１９】回収部側管壁に、略水平方向（通常は、管
の周方向）に、回収部側管壁を周回する、多数の掘り筋
又は凸条を形成することにより、回収部側管壁を垂直方
向に流下する液が水平方向（周方向）にも広がるため、
液を回収部側管壁に効率よく分散させることが可能にな
り、液膜の厚みを薄くして少ない液量で回収部側管壁を
効率よく濡らすことが可能になる。なお、「略全面が還
流液により濡らされ、かつ、蒸発せずに回収部側管壁を
流下して塔底にまで達してしまう還流液量ができるだけ
少なくなるように」とは、回収部側管壁に乾き部分がほ
とんど形成されず、かつ、そのときの還流液量が、上述
のように、内部熱交換型蒸留塔において望ましい蒸発量
に相当する液量に近い量になるようにという意味であっ
て、その液量は、望ましい蒸発量に相当する液量に、若
干の過剰液量を加えた液量である。なお、望ましい還流
液の量は、具体的には、個々の内部熱交換型蒸留塔によ
り異なるが、本発明のように、「略全面が還流液により
濡らされ、かつ、蒸発せずに回収部側管壁を流下して塔
底にまで達してしまう還流液量ができるだけ少なくなる
ように」することにより、還流液量をほぼ望ましい量と
することが可能になる。すなわち、本発明において、回
収部側管壁に、回収部側管壁を周回する、多数の掘り筋
又は凸条を形成するようにしているのは、回収部側管壁
の表面積を大きくすることにより、伝熱面積を大きくす
ることを主たる目的とするものではなく、少ない還流液
で回収部側管壁の略全面が濡れるようにすることを主た
る目的とするものである。

【００２０】また、請求項２の内部熱交換型蒸留塔は、
前記回収部となる領域には充填物が充填されていること
を特徴としている。

【００２１】充填塔の場合、回収部側管壁に多くの液量
を移行させることが必ずしも容易でないことは先に述べ
たが、本発明によれば、少ない液量で効率よく回収部側
管壁を濡らすことが可能になる。したがって、本発明は
回収部が充填塔である場合に特に有意義である。

【００２２】また、請求項３の内部熱交換型蒸留塔は、
前記回収部側管壁に形成された掘り筋が、サンドブラス
ト工法及びサンドグラインダ工法のいずれかの方法によ
り形成されたものであることを特徴としている。

【００２３】サンドブラスト工法又はサンドグラインダ
工法を用いることにより、回収部側管壁に効率よく掘り
筋（溝）を形成することが可能であり、回収部側管壁を
液が垂直に流下する速度を低下させ、液を効率よく回収
部側管壁に分散させて液膜の厚みを薄くし、少ない液量
で効率よく回収部側管壁を濡らすことが可能になる。な
お、サンドブラスト工法またはサンドグラインダ工法を
用いた場合、回収部側管壁に細かい筋が多数形成され、
表面が粗れた状態となるため、液との親和性をより向上
させ、回収部側管壁を十分に液に濡れやすい状態とする
ことが可能になる。

【００２４】また、請求項４の内部熱交換型蒸留塔は、
前記サンドブラスト工法及び前記サンドグラインダ工法
のいずれかの方法により形成された掘り筋の深さ（山と
谷の高さの差）が、最大５０μm以下、平均２〜１０μm
であることを特徴としている。

【００２５】サンドブラスト工法、又はサンドグライン
ダ工法により掘り筋を形成する場合に、掘り筋の深さ
（山と谷の高さの差）を、最大で５０μm以下、平均で
２〜１０μmの範囲とすることにより、液が垂直に流下
する速度を低下させ、液を効率よく分散させて液膜の厚
みを薄くし、少ない液量で効率よく表面を濡らすことが
可能な回収部側管壁を確実に構成することができる。

【００２６】また、請求項５の内部熱交換型蒸留塔は、
前記回収部側管壁に形成された掘り筋が、機械加工によ
り形成された溝であることを特徴としている。

【００２７】本発明においては、上述のようなサンドブ
ラスト工法やサンドグラインダ工法に限らず、機械加工
により溝を形成するようにした場合にも、液が垂直に流
下する速度を低下させ、液を効率よく分散させて液膜の
厚みを薄くし、少ない液量で効率よく表面を濡らすこと
が可能な回収部側管壁を構成することができる。

【００２８】また、請求項６の内部熱交換型蒸留塔は、
前記機械加工により形成された掘り筋の深さが０．０５
〜１mm、ピッチが０．０５〜１mmであることを特徴とし
ている。

【００２９】機械加工で溝を形成する場合において、溝
の深さ及びピッチを０．０５〜１mmの範囲とすることに
より、少ない液量で効率よく表面を濡らすことが可能な
回収部側管壁を確実に構成することができる。

【００３０】また、請求項７の内部熱交換型蒸留塔は、
前記回収部側管壁に形成された凸条が、回収部側管壁に
接するように配設された線材から形成されていることを
特徴としている。

【００３１】回収部側管壁に接するように、線材を配設
して略水平方向（周方向）に凸条を形成することによっ
ても、液が垂直に流下する速度を低下させ、液を効率よ
く分散させて液膜の厚みを薄くし、少ない液量で効率よ
く表面を濡らすことが可能な回収部側管壁を構成するこ
とができる。

【００３２】また、請求項８の内部熱交換型蒸留塔は、
前記線材の直径が１mm以下、線材の配設ピッチが１０〜
３０mmであることを特徴としている。

【００３３】線材の直径を１mm以下、線材のピッチを１
０〜３０mmとすることにより、液が垂直に流下する速度
を低下させ、液を効率よく分散させて液膜の厚みを薄く
し、少ない液量で効率よく表面を濡らすことが可能な回
収部側管壁を確実に形成することができるようになり、
本発明を実効あらしめることができる。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示し
て、その特徴とするところを詳しく説明する。

【００３５】図１(ａ)は本発明の一実施形態にかかる内
部熱交換型蒸留塔を示す正面断面図、図１(ｂ)はそのｂ
−ｂ線断面図である。

【００３６】この内部熱交換型蒸留塔は、本体胴１と、
本体胴１内に挿入された複数管（以下、単に「管」とも
いう）２５を両端管板（上側管板３ａ及び下側管板３
ｂ）によって本体胴１と連結させることにより形成され
ている。そして、複数管２５の管内（濃縮部）４と管外
（回収部）５は互いに隔離されており、管内４が高圧側
の濃縮部となり、管外５が低圧側の回収部となるように
構成されている。そして、管内（濃縮部）４には規則充
填物が充填されており、管外（回収部）５には不規則充
填物が充填されている。なお、規則充填物及び不規則充
填物の種類には特に制約はなく、種々の充填物を用いる
ことが可能である。

【００３７】また、本体胴１の上部には、管外（回収
部）５に液を供給するための回収部液入口６、管外（回
収部）５からの蒸気を抜き出す回収部蒸気出口７が配設
されており、上側管板３ａより上側の、管内（濃縮部）
４と連通する端室１４ａには、管内（濃縮部）４に液を
供給するための濃縮部液入口８が配設され、また、管内
（濃縮部）４からの蒸気を抜き出す濃縮部蒸気出口９が
配設されている。

【００３８】一方、本体胴１の下部には、管外（回収
部）５に蒸気を供給するための回収部蒸気入口１０、管
外（回収部）５からの液を抜き出す回収部液出口１１が
配設されており、下側管板３ｂより下側の、管内（濃縮
部）４と連通する端室１４ｂには、管内（濃縮部）４に
蒸気を供給するための濃縮部蒸気入口１２が配設され、
また、管内（濃縮部）４からの液を抜き出す濃縮部液出
口１３が配設されている。

【００３９】そして、この実施形態の内部熱交換型蒸留
塔においては、図２，図３に示すように、管内４が濃縮
部となる管２５の外周面（回収部側管壁）２５ａに、略
水平（周方向）に掘り筋（溝）２０が形成されている。
この実施形態において、掘り筋（溝）２０は、サンドブ
ラスト工法により形成されており、掘り筋（溝）２０の
深さ（山と谷の高さの差）Ｄ（図３）は最大で５０μm
以下、平均で約７μmとなるように加工されている。

【００４０】回収部側管壁２５ａに上述のような掘り筋
（溝）２０を形成することにより、回収部側管壁２５ａ
を液が垂直に流下する速度を低下させ、液を効率よく回
収部側管壁２５ａに分散させて液膜の厚みを薄くし、少
ない液量で効率よく回収部側管壁２５ａを濡らすことが
可能になり、省エネルギー効果を向上させることができ
る。

【００４１】なお、上記実施形態では、掘り筋（溝）２
０をサンドブラスト工法により形成した場合について説
明したが、サンドグラインダ工法により同様の掘り筋
（溝）２０を形成することも可能である。なお、サンド
ブラスト工法またはサンドグラインダ工法を用いた場
合、回収部側管壁に細かい筋を多数形成して、表面を粗
れた状態とすることが可能になるため、液との親和性を
より向上させることができる。その結果、回収部側管壁
を十分に濡れやすくして、液の流下速度を約１／２以下
にすることが可能になる。

【００４２】また、図４は、機械加工の方法で回収部側
管壁２５ａに掘り筋（溝）２０を形成した状態を示す図
である。図４に示すように、機械加工の方法により掘り
筋（溝）２０を形成することによっても、サンドブラス
ト工法やサンドグラインダ工法により掘り筋（溝）２０
を形成した場合と同様の効果を得ることができる。な
お、機械加工の方法により掘り筋（溝）２０を形成する
場合、掘り筋（溝）２０の深さＤ及びピッチＰは、いず
れも０．０５〜１mmとすることが望ましい。なお、図４
は、断面形状がＶ字状の溝が形成された状態を示してい
るが、溝の形状に特別の制約はなく、断面形状がＵ字
状、コ字状など種々の形状の溝を形成した場合にも、同
様の効果を得ることができる。

【００４３】また、図５は、さらに他の実施形態にかか
る内部熱交換型蒸留塔の回収部側管壁２５ａの構成を示
す図である。すなわち、この実施形態においては、回収
部側管壁２５ａに、略水平（周方向）に、断面形状が円
形で、直径ｄが１mm以下（例えば０．８mm）の線材（こ
こではステンレス製の針金）３０をピッチＰが２０mmと
なるように螺旋状に配設することにより、回収部側管壁
２５ａに凸条３１を形成している。

【００４４】この実施形態のように、線材３０を配設す
ることにより凸条３１を形成した場合にも、回収部側管
壁２５ａを液が垂直に流下する速度を低下させ、液を効
率よく回収部側管壁２５ａに分散させて液膜の厚みを薄
くし、少ない液量で効率よく回収部側管壁２５ａを濡ら
すことが可能になる。なお、この実施形態では、線材３
０のピッチを２０mmとしたが、線材３０のピッチＰに特
別の制約はない。しかし、通常１０〜３０mmとすること
が好ましい。

【００４５】また、上記実施形態では、断面形状が円形
の線材を用いたが、断面形状が方形や三角形など種々の
形状の線材を用いて凸条を形成することも可能である。
また、機械加工により断面形状がコ字状の溝を形成し、
溝の形成されていない部分を凸条として機能させるよう
に構成することも可能である。

【００４６】また、本発明においては、サンドブラスト
工法やサンドグラインダ工法と、機械加工を組み合わせ
て掘り筋（溝）を形成することも可能であり、また、さ
らに、掘り筋（溝）と凸条の両方を配設することも可能
である。

【００４７】また、上記実施形態では、管内を濃縮部、
管外を回収部とした場合を例にとって説明したが、管外
が濃縮部、管内が回収部となるように構成することも可
能である。管内を回収部とする場合には、管の内周面が
回収部側管壁となるので、図６，図７に示すように、管
２５の内周面２５ｂに、略水平（周方向）に掘り筋
（溝）２０を形成する（図６）か、あるいは線材３０を
配設して凸条３１を形成する（図７）ことになる。な
お、図６及び図７において、図２及び図５と同一符号を
付した部分は、同一又は相当部分を示している。

【００４８】本発明はさらにその他の点においても上記
実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲
内において、種々の応用、変形を加えることが可能であ
る。

【００４９】

【発明の効果】上述のように、本発明の内部熱交換型蒸
留塔は、回収部側管壁に、略水平方向（通常は、管の周
方向）に、回収部側管壁を周回する、多数の掘り筋又は
凸条が形成されているので、回収部側管壁を垂直方向に
流下する液が水平方向（周方向）にも広がり、液を回収
部側管壁に効率よく分散させて液膜の厚みを薄くするこ
とができる。したがって、少ない液量で回収部側管壁を
効率よく濡らすことが可能になり、省エネルギー効果を
向上させることができる。

【００５０】また、充填塔の場合、回収部側管壁に蒸発
分より少し多めの適切な液量を移行させることは必ずし
も容易ではないが、本発明によれば、少ない液量で効率
よく回収部側管壁を濡らすことが可能になる。したがっ
て、本発明は、回収部が充填塔である場合に特に有意義
である。

【００５１】また、請求項３のように、サンドブラスト
工法又はサンドグラインダ工法を用いることにより、効
率よく回収部側管壁に掘り筋を形成することが可能にな
り、本発明を実効あらしめることができる。なお、サン
ドブラスト工法またはサンドグラインダ工法を用いた場
合、回収部側管壁に細かい筋が多数形成され、表面が粗
れた状態となるため、液との親和性をさらに向上させ、
回収部側管壁を十分に液に濡れやすい状態とすることが
可能になる。

【００５２】また、請求項４のように、サンドブラスト
工法又はサンドグラインダ工法により掘り筋を形成する
にあたって、掘り筋の深さ（山と谷の高さの差）を、最
大で５０μm以下、平均で２〜１０μmとした場合、液が
垂直に流下する速度を低下させ、液を効率よく分散させ
て液膜の厚みを薄くし、少ない液量で効率よく表面を濡
らすことが可能な回収部側管壁を確実に構成することが
できる。

【００５３】また、請求項５のように、機械加工によっ
て掘り筋（溝）を形成した場合にも、液が垂直に流下す
る速度を低下させ、液を効率よく分散させて液膜の厚み
を薄くし、少ない液量で効率よく表面を濡らすことが可
能な回収部側管壁を形成することができる。

【００５４】また、請求項６のように、機械加工で溝を
形成するにあたって、溝の深さ及びピッチを０．０５〜
１mmの範囲とした場合、少ない液量で効率よく表面を濡
らすことが可能な回収部側管壁を確実に構成することが
できる。

【００５５】また、請求項７のように、回収部側管壁に
接するように、線材を配設して略水平方向（周方向）に
凸条を形成することによっても、液が垂直に流下する速
度を低下させ、液を効率よく分散させて液膜の厚みを薄
くし、少ない液量で効率よく表面を濡らすことが可能な
回収部側管壁を構成することができる。

【００５６】また、請求項８のように、線材の直径を１
mm以下、線材のピッチを１０〜３０mmとすることによ
り、液が垂直に流下する速度を低下させ、液を効率よく
分散させて液膜の厚みを薄くし、少ない液量で効率よく
表面を濡らすことが可能な回収部側管壁を確実に形成す
ることができるようになり、本発明を実効あらしめるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態にかかる内部熱交換型蒸留
塔を示す図であり、(ａ)は正面断面図、(ｂ)は(ａ)のｂ
−ｂ線断面図である。

【図２】本発明の一実施形態にかかる内部熱交換型蒸留
塔の要部の構成を示す図である。

【図３】本発明の一実施形態にかかる内部熱交換型蒸留
塔の要部の構成を示す図である。

【図４】本発明の他の実施形態にかかる内部熱交換型蒸
留塔の要部の構成を示す図である。

【図５】本発明のさらに他の実施形態にかかる内部熱交
換型蒸留塔の要部の構成を示す図である。

【図６】本発明のさらに他の実施形態にかかる内部熱交
換型蒸留塔の要部の構成を示す図である。

【図７】本発明のさらに他の実施形態にかかる内部熱交
換型蒸留塔の要部の構成を示す図である。

【符号の説明】

１本体胴３ａ上側管板３ｂ下側管板４管内（濃縮部）５管外（回収部）６回収部液入口７回収部蒸気出口８濃縮部液入口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掘り筋（溝）２５管（複数管）２５ａ複数管の外周面（回収部側管壁）２５ｂ複数管の内周面３０線材３１凸条Ｄ掘り筋（溝）の深さｄ線材の直径Ｐピッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中西俊成兵庫県尼崎市杭瀬寺島２丁目１番２号木村化工機株式会社内 (72)発明者野田秀夫兵庫県尼崎市南七松町２丁目９番７号関西化学機械製作株式會社内 (72)発明者吉田一史東京都中央区八丁堀二丁目25番10号丸善石油化学株式会社内 (56)参考文献特開平８−66601（ＪＰ，Ａ) 特開平10−318691（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−231181（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−189793（ＪＰ，Ａ) 特開平９−243281（ＪＰ，Ａ) 実開平１−151080（ＪＰ，Ｕ) 実開昭62−88186（ＪＰ，Ｕ) 実開昭59−175895（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B01D 3/00 - 3/42 F28F 1/10 - 1/44

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】単管又は複数管を両端管板によって本体胴
と連結させることにより、本体胴の内部において、単管
又は複数管の管内と管外が隔離された構造とし、管内及び管外のそれぞれに気液の出入口を設け、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、単管又は複数管の管壁を伝熱面として、高圧側から低圧
側に熱移動させることにより、高圧側が濃縮部、低圧側
が回収部として機能するように構成されており、かつ、回収部となる領域（管内又は管外）の管壁（以下、「回
収部側管壁」）の略全面が還流液により濡らされ、か
つ、蒸発せずに回収部側管壁を流下して塔底にまで達し
てしまう還流液量ができるだけ少なくなるように、回収
部側管壁に、略水平方向に、回収部側管壁を周回する、
多数の掘り筋又は凸条が形成されていることを特徴とす
る内部熱交換型蒸留塔。
【請求項２】前記回収部となる領域には充填物が充填さ
れ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。
【請求項３】前記回収部側管壁に形成された掘り筋が、
サンドブラスト工法及びサンドグラインダ工法のいずれ
かの方法により形成されたものであることを特徴とする
請求項１又は２記載の内部熱交換型蒸留塔。
【請求項４】前記サンドブラスト工法及び前記サンドグ
ラインダ工法のいずれかの方法により形成された掘り筋
の深さ（山と谷の高さの差）が、最大５０μm以下、平
均２〜１０μmであることを特徴とする請求項３記載の
内部熱交換型蒸留塔。
【請求項５】前記回収部側管壁に形成された掘り筋が、
機械加工により形成されたものであることを特徴とする
請求項１又は２記載の内部熱交換型蒸留塔。
【請求項６】前記機械加工により形成された掘り筋の深
さが０．０５〜１mm、ピッチが０．０５〜１mmであるこ
とを特徴とする請求項５記載の内部熱交換型蒸留塔。
【請求項７】前記回収部側管壁に形成された凸条が、回
収部側管壁に接するように配設された線材から形成され
ていることを特徴とする請求項１又は２記載の内部熱交
換型蒸留塔。
【請求項８】前記線材の直径が１mm以下、線材の配設ピ
ッチが１０〜３０mmであることを特徴とする請求項７記
載の内部熱交換型蒸留塔。