JP3236845B2 - Internal heat exchange distillation column - Google Patents

Internal heat exchange distillation column

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JP3236845B2
JP3236845B2 JP32771299A JP32771299A JP3236845B2 JP 3236845 B2 JP3236845 B2 JP 3236845B2 JP 32771299 A JP32771299 A JP 32771299A JP 32771299 A JP32771299 A JP 32771299A JP 3236845 B2 JP3236845 B2 JP 3236845B2
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distillation column
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秀夫 野田
隆夫 中村
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  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an internal device that includes a low-pressure column and a high-pressure column, and performs heat exchange between the high-pressure column (concentrating unit) and the low-pressure column (recovering unit) by transferring heat between the two. It relates to a heat exchange type distillation column.

【0002】[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。
2. Description of the Related Art As a distillation column excellent in energy saving, a low-pressure column and a high-pressure column are provided, and heat exchange is performed between the two columns. There is known an internal heat exchange type distillation column which does not require a heat exchanger. From the viewpoint of promoting the energy saving of the distillation operation, this internal heat exchange type distillation column is the most faithful theory for energy saving, and it is natural in principle,
It is being recognized from academics.

【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)。なお、この内部熱交換型
蒸留塔は、図7(a)及び(b)に示すような構造を有して
いる。
[0003] Further, as an internal heat exchange type distillation column, a plurality of tubes (in some cases, a single tube) are connected to the main body by means of a tube plate at both ends, so that the inside and outside of the plurality of tubes are isolated inside the main body. The structure is made, and the inlet and outlet of gas and liquid are provided inside and outside the pipe, the operating temperature is made different by making the operating pressure inside and outside the pipe different, and the pipe wall of multiple pipes is used as a heat transfer surface. There has been proposed a structure in which a single distillation column is configured by transferring heat from a high pressure side to a low pressure side so that a high pressure side is a concentration section and a low pressure side is a recovery section (Japanese Patent No. 2694425). The internal heat exchange type distillation column has a structure as shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b).

【0004】すなわち、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(管)25を
両端管板(上側管板(塔頂側管板)3a及び下側管板
(塔底側管板)3b)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4
と管外5は互いに隔離された構造を有している。
That is, in this internal heat exchange type distillation column, the main body 1 and a plurality of pipes (tubes) 25 inserted into the main body 1 are connected to both ends of a tube plate (upper tube plate (tower tube plate) 3a). It is formed by being connected to the main body 1 by a lower tube sheet (tower tube sheet) 3b). And the inside 4 of the plurality of tubes 25
And the outer tube 5 have a structure isolated from each other.

【0005】また、管内4及び管外5には、それぞれ充
填物が充填されている。そして、管内4が高圧側の濃縮
部、管外5が低圧側の回収部となっている(ただし、管
内4を低圧側の回収部、管外5を高圧側の濃縮部とする
ことも可能である)。
[0005] The inside 4 and outside 5 of the pipe are filled with fillers, respectively. The inside 4 is a high pressure side enrichment section, and the outside 5 is a low pressure side recovery section (however, the inside 4 can be a low pressure side collection section and the outside 5 can be a high pressure side enrichment section. Is).

【0006】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、塔頂側管板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。
At the upper part of the main body 1, there is provided a liquid inlet 6 for supplying liquid to the outside of the tube (recovery unit) 5, and a vapor outlet 7 for collecting the vapor from the outside of the tube (recovery unit) 5. A concentrating section liquid inlet 8 for supplying a liquid to the inside of the pipe (concentrating section) 4 is provided in an end chamber 14a above the top-side tube sheet 3a and communicating with the inside of the pipe (concentrating section) 4. Is arranged, and
A vapor outlet 9 for the concentrating section for extracting vapor from the pipe (concentrating section) 4 is provided.

【0007】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、塔底側管板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。このようにして、複数管
25の管壁を伝熱面とし、管内(高圧側)4を濃縮部、
管外(低圧側)5を回収部とする一つの蒸留塔(内部熱
交換型蒸留塔)が形成されている。
On the other hand, at the lower part of the main body 1, a recovery section steam inlet 10 for supplying steam to the outside of the pipe (recovery section) 5, and a recovery section liquid outlet 11 for extracting liquid from the outside of the pipe (recovery section) 5. Is disposed in an end chamber 14b below the bottom tube plate 3b and communicating with the inside of the tube (concentrating unit) 4;
A vapor inlet 12 for supplying the vapor to the concentrator is provided, and a liquid outlet 13 for the liquid from the concentrator for extracting the liquid from the pipe (concentrator) 4 is provided. In this way, the pipe wall of the plurality of pipes 25 is used as a heat transfer surface, and the inside (high-pressure side) 4 of the pipes is concentrated.
One distillation column (internal heat exchange type distillation column) having the outside (low pressure side) 5 as a recovery section is formed.

【0008】ところで、上述の内部熱交換型蒸留塔にお
いては、濃縮部4側から回収部5側への熱移動、及び濃
縮部における流下液と上昇蒸気との気液接触を十分に行
わせることが極めて重要であるが、例えば、濃縮部を充
填塔方式にした場合、管壁25a(管25の内壁)に移
行し、管壁25aを流下する液の量が無視できない量と
なって流下液の厚みが大きくなり、伝熱抵抗が増大した
り、充填物の表面を流下する液量が減少して気液接触効
率が低下したりして、満足のゆくほど十分な熱移動や気
液接触が行われない場合がある。
By the way, in the above-mentioned internal heat exchange type distillation column, the heat transfer from the enrichment section 4 side to the recovery section 5 side and the gas-liquid contact between the flowing liquid and the ascending vapor in the enrichment section are sufficiently performed. Is very important, for example, when the enrichment section is a packed tower system, the liquid flows to the pipe wall 25a (the inner wall of the pipe 25), and the amount of liquid flowing down the pipe wall 25a becomes a nonnegligible amount and the flowing liquid The heat transfer resistance increases, the amount of liquid flowing down the surface of the packing decreases, and the gas-liquid contact efficiency decreases. May not be performed.

【0009】本発明は、上記問題点を解決するものであ
り、濃縮部を充填塔方式にした場合において、蒸留塔内
における濃縮部側から回収部側への熱移動及び濃縮部に
おける流下液と上昇蒸気との気液接触を効率よく行わせ
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。
The present invention solves the above-mentioned problems. When the enrichment section is a packed tower system, heat transfer from the enrichment section side to the recovery section side in the distillation column and the flow-down liquid in the enrichment section are reduced. It is an object of the present invention to provide an internal heat exchange type distillation column capable of efficiently performing gas-liquid contact with rising steam and improving an energy saving effect.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明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
うに構成された内部熱交換型蒸留塔であって、濃縮部と
なる領域(管内又は管外)に規則充填物が充填され、前
記規則充填物の外周部には、高さ方向(軸方向)に所定
の配設ピッチで、複数のメッシュ帯状体が周方向に巻き
付けられ、かつ、各メッシュ帯状体の上には、薄板帯状
体が周方向に巻き付けられているとともに、前記薄板帯
状体の長手方向に沿った両側部のうちの上側の側部に
は、周方向に15mm以下の配設ピッチで、複数の切り込
みが形成され、かつ、前記薄板帯状体の前記切り込みが
形成された方の側部が、少なくともその一部が前記濃縮
部となる領域を規定する管壁に当接するように折り曲げ
られていることを特徴としている。
In order to achieve the above object, the internal heat exchange type distillation column of the present invention is constructed such that a single tube or a plurality of tubes are connected to a main body by means of a tube plate at both ends, thereby forming an inner part of the main body. In the structure, the inside and outside of a single or multiple pipes are separated from each other, and gas and liquid ports are provided inside and outside the pipes, and the operating temperature is increased by providing a difference in the operating pressure between the inside and outside of the pipe. An internal heat exchange type in which the high-pressure side functions as a concentrating unit and the low-pressure side functions as a collecting unit by transferring heat from the high-pressure side to the low-pressure side using the pipe wall of a single pipe or multiple pipes as a heat transfer surface. In a distillation column, a region to be a concentrating unit (in a tube or outside a tube) is filled with a structured packing, and an outer peripheral portion of the structured packing has a predetermined arrangement pitch in a height direction (axial direction). A plurality of mesh strips are wound in the circumferential direction, and On the mesh strip, a thin strip is wound in the circumferential direction, and on the upper side of both sides along the longitudinal direction of the thin strip, an upper side of 15 mm or less is arranged in the circumferential direction. At a set pitch, a plurality of cuts are formed, and the side of the thin plate-shaped body where the cut is formed abuts at least a part thereof on a tube wall that defines a region to be the enrichment section. It is characterized by being bent.

【0011】なお、本発明において、メッシュ帯状体と
は、例えば、金網や樹脂製の網状材料などを用いて形成
した帯状体を意味するものであり、種々の材料からなる
ものを用いることが可能である。
In the present invention, the mesh band means a band formed by using, for example, a wire net or a resin net material, and may be made of various materials. It is.

【0012】上述のように、濃縮部となる領域(ここで
は、管内が濃縮部である場合を例にとって説明する)に
充填される規則充填物の外周部に、複数のメッシュ帯状
体が、高さ方向(軸方向)に所定の配設ピッチとなるよ
うに、周方向に巻き付けられ、かつ、各メッシュ帯状体
の上に、薄板帯状体が周方向に巻き付けられているとと
もに、薄板帯状体の長手方向に沿った両側部のうちの上
側(塔頂側)の側部に、周方向に15mm以下の配設ピッ
チで、複数の切り込みが形成され、かつ、薄板帯状体の
切り込みが形成された方の側部が、前記濃縮部となる領
域を規定する管壁(管の内壁)に当接するように折り曲
げられた構成とすることにより、管壁を流下する液が、
薄板帯状体の折り曲げた部分(折り曲げ部)を介して効
率よく管壁から剥離され、薄板帯状体側に移行するとと
もに、薄板帯状体に移行した液が、薄板帯状体と充填物
との間に配設され、多数箇所において、薄板帯状体及び
充填物と接触するメッシュ帯状体を介して、充填物側に
導かれることになる。したがって、管壁に沿って流下す
る液量を減少させ、流下液の厚みを薄くして、伝熱抵抗
を小さくするとともに、充填物の表面を流下する液量と
して、十分な気液接触を行わせるのに必要な液量を確保
して、蒸留効率を向上させることが可能になる。
As described above, a plurality of mesh strips are provided on the outer peripheral portion of the structured packing to be filled in the region to be the concentrating portion (here, the case where the inside of the tube is the concentrating portion). In the width direction (axial direction), the sheet is wound in the circumferential direction so as to have a predetermined arrangement pitch, and on each mesh band, the sheet band is wound in the circumferential direction. A plurality of cuts were formed at an arrangement pitch of 15 mm or less in the circumferential direction on the upper side (tower top side) of both sides along the longitudinal direction, and cuts of the thin plate-like body were formed. By having a configuration in which one side is bent so as to come into contact with a pipe wall (an inner wall of the pipe) that defines an area to be the concentrating section, the liquid flowing down the pipe wall is
The liquid is efficiently separated from the tube wall through the bent portion (bent portion) of the thin strip and moves to the thin strip side, and the liquid transferred to the thin strip is distributed between the thin strip and the filler. In many places, it is guided to the packing material side via the thin band material and the mesh band material that comes into contact with the packing material. Therefore, the amount of liquid flowing down along the pipe wall is reduced, the thickness of the flowing liquid is reduced, the heat transfer resistance is reduced, and sufficient gas-liquid contact is performed as the amount of liquid flowing down the surface of the filler. It is possible to increase the distillation efficiency by securing the liquid amount necessary for the distillation.

【0013】すなわち、薄板帯状体はスクレーパーのよ
うに作用して、管壁を流下する液を剥離、除去し、薄板
帯状体側に移行させる(ただし、管壁を濡らすのに必要
な液量は確保される)能力が大きいが、充填物(例えば
薄板製規則充填物)の外周面の形状とはなじみにくく、
接触箇所が少ないため、管壁から剥離、除去した液を充
填物側に導く能力は必ずしも十分ではない。また、薄板
帯状体に移行した液が充填物に移行せずに、薄板帯状体
の下端にまで達し、そこで、充填物表面を上昇する蒸気
の管壁側への流れ(充填物表面を上昇する蒸気の一部
は、表面温度が該蒸気より低く、蒸気の凝縮が生じる管
壁側に流れることになる)により、液滴がちぎられて飛
沫となり、再び管壁に戻ってしまうというようなおそれ
もある。一方、メッシュ帯状体は、スクレーパーのよう
には機能しないが、充填物(例えば薄板製規則充填物)
の外周面の形状となじみやすく、多数箇所で充填物と接
触するため、液を充填物側に導く能力が高い。また、薄
板帯状体ともなじみやすく、多数箇所で薄板帯状体と接
触する。したがって、本発明のように、薄板帯状体とメ
ッシュ帯状体を組み合わせて用いることにより、管壁か
ら効率よく液を剥離、除去するとともに、液を充填物側
に効率よく移行させることが可能になる。
That is, the thin strip acts like a scraper to separate and remove the liquid flowing down the pipe wall and transfer it to the thin strip side (however, the amount of liquid necessary to wet the pipe wall is secured. Capacity) is large, but it is difficult to fit into the shape of the outer peripheral surface of the packing (for example, thin plate regular packing),
Since the number of contact points is small, the ability to guide the liquid peeled and removed from the tube wall toward the filler is not always sufficient. In addition, the liquid transferred to the thin strip does not transfer to the packing, but reaches the lower end of the thin strip, where the vapor that rises on the packing surface flows toward the pipe wall side (rises on the packing surface). Some of the steam has a lower surface temperature than the steam and flows toward the tube wall where condensation of the steam occurs, so that the droplets may be torn off and scattered, returning to the tube wall again. There is also. On the other hand, the mesh strip does not function like a scraper, but is filled (for example, a thin-plate ordered packing).
It is easy to conform to the shape of the outer peripheral surface and comes into contact with the filler at many points, so that the ability to guide the liquid to the filler is high. Further, it is easily compatible with the thin strip, and comes into contact with the thin strip at many points. Therefore, as in the present invention, by using a combination of a thin strip and a mesh strip, the liquid can be efficiently separated and removed from the tube wall, and the liquid can be efficiently transferred to the filler side. .

【0014】なお、上でも述べたように、管壁の表面温
度は、濃縮部を上昇する上昇蒸気よりも低く、蒸気は、
管壁の表面(冷却面)に接して凝縮し、その部分の圧力
が他の部分よりも低くなり、上昇蒸気が管壁近傍を流れ
やすくなる傾向があり、これによって、濃縮部を上昇蒸
気が均一に流れることになり、濃縮部における気液接触
効率を向上させることが可能になる。
[0014] As described above, the surface temperature of the tube wall is lower than that of the rising steam rising in the concentrating section.
Condensed in contact with the surface (cooling surface) of the pipe wall, the pressure in that part is lower than in other parts, and the rising steam tends to flow near the pipe wall, and as a result, the rising steam Since it flows uniformly, it becomes possible to improve the gas-liquid contact efficiency in the concentration section.

【0015】このように、本発明においては、薄板帯状
体とメッシュ帯状体を組みあせて用いているので、管壁
を流下する液を、薄板帯状体により剥離し、メッシュ帯
状体を介して、効率よく規則充填物側に導くことが可能
になる。その結果、 管壁に沿って流下する液量を減少させ、流下液の厚み
を薄くして、伝熱抵抗を小さくする、 充填物の表面を流下する液量を多くして気液接触効率
を向上させる、 濃縮部を上昇蒸気が均一に流れるようにして、濃縮部
における気液接触効率を向上させる という内部熱交換型蒸留塔にとって極めて有意義な作用
を奏させることが可能になる。
As described above, in the present invention, since the thin strip and the mesh strip are combined and used, the liquid flowing down the pipe wall is peeled off by the thin strip, and the liquid flows through the mesh strip. It is possible to efficiently guide to the structured packing side. As a result, the amount of liquid flowing down the pipe wall is reduced, the thickness of the flowing liquid is reduced, the heat transfer resistance is reduced, and the amount of liquid flowing down the surface of the packing is increased to increase the gas-liquid contact efficiency. This makes it possible to achieve a very significant effect for the internal heat exchange type distillation column, which is to improve the efficiency of gas-liquid contact in the enrichment section by making the ascending vapor flow uniformly in the enrichment section.

【0016】なお、従来の蒸留塔などに用いられる規則
充填物においても、蒸留塔の塔径が大きくなると、複数
個の規則充填物を束ねて、蒸留塔の形状に対応する所定
の形状にまとめるために、薄板帯状体を巻き付けること
は行われており、また、薄板帯状体の塔頂側の側部に複
数の切り込みを設けることも行われているが、それを内
部熱交換型蒸留塔に用い、上述の,,のそれぞれ
の作用を十分に奏させることを意図するものではない。
すなわち、内部熱交換型蒸留塔では、濃縮部の管壁を介
して回収部と熱交換が行われ、濃縮部側の管壁には、多
量の凝縮液(還流液)が生成するため、特に、上述の
及びの作用効果が得られるような構成を実現すること
が、内部熱交換型蒸留塔を実用化するための必須の要件
となるが、従来の規則充填物においては、上述の及び
の作用効果を十分に奏するような構成を有するものは
提案されていない。
In the case of a structured packing used in a conventional distillation column and the like, when the column diameter of the distillation column is increased, a plurality of the structured packings are bundled and formed into a predetermined shape corresponding to the shape of the distillation column. For this reason, it has been practiced to wind a sheet strip, and it has also been practiced to provide a plurality of cuts on the side of the sheet strip on the top side of the column. It is not intended to sufficiently use the above-mentioned respective functions.
That is, in the internal heat exchange type distillation column, heat exchange is performed with the recovery unit via the tube wall of the concentration unit, and a large amount of condensate (reflux liquid) is generated on the tube wall of the concentration unit. However, realizing a configuration that can achieve the above-mentioned effects is an indispensable requirement for putting the internal heat exchange type distillation column into practical use. There is no proposal of a configuration having a sufficient function and effect.

【0017】なお、切り込みの周方向への配設ピッチを
15mm以下としたのは、内部熱交換型蒸留塔において
は、管(単管または複数管)の径が通常300mm程度と
小さく、例えば、図8に示すように、薄板帯状体22の
切り込み26の配設ピッチP1が30mm以上になると、
折り曲げ部(切り込み形成部)28の、管壁25aと当
接する箇所(角部)28aが少なくなり、管壁25aを
流下する液を規則充填物21側に導く効率が低下するこ
とによる。
The reason why the arrangement pitch of the cuts in the circumferential direction is set to 15 mm or less is that, in an internal heat exchange type distillation column, the diameter of a pipe (single pipe or plural pipes) is usually as small as about 300 mm. As shown in FIG. 8, when the arrangement pitch P1 of the cuts 26 of the thin plate-shaped body 22 becomes 30 mm or more,
This is because the number of portions (corners) 28a of the bent portion (cut formation portion) 28 that comes into contact with the tube wall 25a is reduced, and the efficiency of guiding the liquid flowing down the tube wall 25a to the side of the structured packing 21 is reduced.

【0018】また、請求項2の内部熱交換型蒸留塔は、
前記メッシュ帯状体及び前記薄板帯状体の高さ方向の配
設ピッチが50mm以下であることを特徴としている。
Further, the internal heat exchange type distillation column according to claim 2 comprises:
The arrangement pitch of the mesh band and the thin plate in the height direction is 50 mm or less.

【0019】メッシュ帯状体及び薄板帯状体の高さ方向
の配設ピッチを50mm以下とすることにより、管壁を流
下する液を、高さ方向に複数配設された薄板帯状体及び
メッシュ帯状体を介して繰り返し規則充填物側に導き、
管壁に沿って流下する液量を確実に減少させ、流下液の
厚みを薄くして、伝熱抵抗を小さくするとともに、充填
物の表面を流下する液量を多くして気液接触効率を向上
させることが可能になる。また、濃縮部を上昇する上昇
蒸気が均一に濃縮部を上昇できるようにして、濃縮部に
おける気液接触効率を向上させることが可能になる。
By setting the arrangement pitch in the height direction of the mesh strip and the thin strip to be 50 mm or less, the liquid flowing down the pipe wall can be thinned and the plurality of strips arranged in the height direction. Repeatedly to the structured packing side through
The amount of liquid flowing down the pipe wall is reliably reduced, the thickness of the flowing liquid is reduced, the heat transfer resistance is reduced, and the amount of liquid flowing down the surface of the packing is increased to improve gas-liquid contact efficiency. Can be improved. In addition, it is possible to improve the gas-liquid contact efficiency in the concentrating unit by allowing the rising steam rising in the concentrating unit to uniformly rise in the concentrating unit.

【0020】また、請求項3の内部熱交換型蒸留塔は、
前記薄板帯状体の切り込みの、前記薄板帯状体の上側の
側部から、先端までの距離(上側の側部からの垂直距
離)が15mm以下であり、かつ、薄板帯状体の全幅が3
0mm以下であることを特徴としている。
Further, the internal heat exchange type distillation column according to claim 3 comprises:
The distance (vertical distance from the upper side) from the upper side of the thin strip to the tip of the cut of the thin strip is 15 mm or less, and the total width of the thin strip is 3 mm.
It is characterized by being less than 0 mm.

【0021】薄板帯状体の切り込みの、薄板帯状体の上
側の側部から、先端までの距離(上側の側部からの垂直
距離)を15mm以下とし、かつ、薄板帯状体の全幅を3
0mm以下とすることにより、切り込み形成部を折り曲げ
て管壁に当接させることを可能にしつつ、薄板帯状体の
全幅を小さく抑えることが担保され、複数の薄板帯状体
を密なピッチで配設することが可能になって、本発明を
さらに実効あらしめることができるようになる。
The distance from the upper side of the thin strip to the tip (vertical distance from the upper side) of the cut of the thin strip is 15 mm or less, and the total width of the thin strip is 3 mm.
By setting the thickness to 0 mm or less, it is ensured that the entire width of the thin strip is suppressed while allowing the notch forming portion to be bent and abut on the pipe wall, and a plurality of thin strips are arranged at a dense pitch. It is possible to make the present invention more effective.

【0022】また、請求項4の内部熱交換型蒸留塔は、
前記メッシュ帯状体の下端部が、少なくともその一部が
前記濃縮部となる領域を規定する管壁とは逆側(充填物
側)に折り曲げられていることを特徴としている。
The internal heat exchange type distillation column according to claim 4 is characterized in that:
A lower end portion of the mesh strip is bent to the opposite side (filler side) to a tube wall defining at least a part of the mesh portion.

【0023】メッシュ帯状体の下端部を、少なくともそ
の一部が前記濃縮部となる領域を規定する管壁とは逆側
(充填物側)に折り曲げることにより、液をさらに充填
物側に移行させやすくなり、本発明をさらに実効あらし
めることができる。
The lower end portion of the mesh strip is bent toward the opposite side (filler side) from the tube wall at least part of which defines the enrichment section, so that the liquid is further transferred to the filler side. This makes the present invention more effective.

【0024】また、請求項5の内部熱交換型蒸留塔は、
前記単管又は複数管の管内を濃縮部とし、管外を回収部
としたことを特徴としている。
Further, the internal heat exchange type distillation column according to claim 5 comprises:
The inside of the single tube or the plurality of tubes is a concentrating unit, and the outside of the tube is a collecting unit.

【0025】管内を濃縮部とすることにより、通常は円
筒状である管内の形状に対応した規則充填物を用いて本
発明を構成することが可能になり、実用性を有する実際
的な内部熱交換型蒸留塔を提供することが可能になる。
By making the inside of the tube a concentrating unit, the present invention can be constituted by using an ordered packing corresponding to the shape of the inside of the tube, which is usually cylindrical, and a practical internal heat having practicality can be obtained. It becomes possible to provide an exchange type distillation column.

【0026】[0026]

【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。図1は本
発明の一実施形態にかかる内部熱交換型蒸留塔の要部を
示す正面断面図、図2は内部熱交換型蒸留塔の要部を示
す平面断面図である。なお、この内部熱交換型蒸留塔の
全体構成(基本構成)は、従来の技術及び発明が解決し
ようとする課題の欄で示した図7(a)及び(b)の内部熱
交換型蒸留塔と同様であることから、ここでは、その説
明を簡略化又は省略し、本発明の特徴部分について詳し
く説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described, and features thereof will be described in detail. FIG. 1 is a front sectional view showing a main part of an internal heat exchange type distillation column according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan sectional view showing a main part of the internal heat exchange type distillation column. The overall configuration (basic configuration) of the internal heat exchange type distillation column is the same as that of the internal heat exchange type distillation column shown in FIGS. Therefore, the description thereof will be simplified or omitted here, and the features of the present invention will be described in detail.

【0027】この実施形態の内部熱交換型蒸留塔は、図
7(a),(b)に示すように、高圧側の管内4が濃縮部、
低圧側の管外5が回収部となり、管内(濃縮部)4から
管外(回収部)5に熱が移動するように構成されてい
る。
In the internal heat exchange type distillation column of this embodiment, as shown in FIGS.
The outside 5 of the tube on the low pressure side serves as a recovery unit, and heat is transferred from the inside of the tube (concentration unit) 4 to the outside of the tube (collection unit) 5.

【0028】なお、この実施形態の内部熱交換型蒸留塔
においては、特に図示していないが、複数管(管)25
は、高さ方向の所定の位置で、所望の伝熱面積が確保さ
れるように、下部から上部に行くにつれて断面積(すな
わち径)が段階的に小さくなるように、異なる径の管を
接続することにより形成されている。
In the internal heat exchange type distillation column of this embodiment, a plurality of pipes (tubes) 25 are not shown.
Connects tubes of different diameters at a predetermined position in the height direction so that the cross-sectional area (ie, diameter) decreases stepwise from the bottom to the top so that a desired heat transfer area is secured. It is formed by doing.

【0029】そして、この実施形態の内部熱交換型蒸留
塔においては、複数管25の管内(濃縮部)4及び管外
(回収部)5のそれぞれに規則充填物が充填されてい
る。なお、規則充填物としては、波板状に加工した金属
薄板や、凹凸加工を施した金属薄板を互いに密着しない
ように多数枚積み重ねることにより形成したものや、金
網のようなメッシュ材料を用いたものなど、種々のもの
を用いることが可能であるが、この実施形態では、波板
状に加工した金属薄板を互いに密着しないように重ねた
(金属薄板の重なり方向が内部熱交換型蒸留塔の径方向
となる用に重ねられている)規則充填物を用いている。
In the internal heat exchange type distillation column of this embodiment, each of the inside (enrichment section) 4 and the outside (recovery section) 5 of the plurality of tubes 25 is filled with the structured packing. In addition, as the ordered packing, a metal sheet processed into a corrugated sheet, a metal sheet formed by stacking a large number of metal sheets subjected to unevenness so as not to be in close contact with each other, or a mesh material such as a wire mesh was used. In this embodiment, it is possible to use various types of metal sheets, such as corrugated metal sheets, in such a manner that the corrugated metal sheets are stacked so as not to be in close contact with each other. An ordered packing (overlaid to be radial) is used.

【0030】また、管内4及び管外5の少なくともいず
れか一方に不規則充填物を充填することも可能である。
また、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。
It is also possible to fill at least one of the inside of the tube 4 and the outside of the tube 5 with an irregular packing.
There are no particular restrictions on the types of the ordered packing and the irregular packing, and various packings can be used.

【0031】また、この実施形態では、直径が約280
0mmの本体胴1の内部に、管(複数管)25として直径
(内径)が約300mmの管が所定本数配設されており、
図1及び図2に示すように、管25の内部(管内)4に
充填された略円柱状の規則充填物21の外周部には、金
網製の複数のメッシュ帯状体32が、高さ方向(軸方
向)に、所定の配設ピッチP3(この実施形態では、P
3=42mm)で周方向に巻き付けられており、さらに、
各メッシュ帯状体32の上には、金属薄板からなる複数
の薄板帯状体22が巻き付けられている。なお、この薄
板帯状体22の配設ピッチP2は42mmである。
In this embodiment, the diameter is about 280.
A predetermined number of pipes having a diameter (inner diameter) of about 300 mm are arranged as pipes (plural pipes) 25 inside the main body 1 of 0 mm.
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, a plurality of mesh bands 32 made of wire mesh are provided on the outer peripheral portion of the substantially cylindrical regular packing 21 filled in the inside (inside the tube) 4 of the tube 25 in the height direction. (Axial direction), a predetermined arrangement pitch P3 (in this embodiment, P3
3 = 42 mm) and wound in the circumferential direction.
On each mesh strip 32, a plurality of thin strips 22 made of a metal thin plate are wound. The arrangement pitch P2 of the thin strips 22 is 42 mm.

【0032】なお、この実施形態では、規則充填物21
の外周部に、メッシュ帯状体32を巻き付け、さらにそ
の上に薄板帯状体22を巻き付けた状態で、薄板帯状体
22上から、溶接により薄板帯状体22を規則充填物2
1に接続することにより、メッシュ帯状体32及び薄板
帯状体22が規則充填物21に取り付けられている。
In this embodiment, the structured packing 21 is used.
In the state where the mesh band 32 is wound around the outer periphery of the thin band 22 and the thin band 22 is further wound thereon, the thin band 22 is welded from the thin band 22 to the structured packing 2 by welding.
1, the mesh strip 32 and the thin strip 22 are attached to the structured packing 21.

【0033】また、この実施形態において、薄板帯状体
22は、厚みが0.1mmの金属製(ステンレス製)の薄
板を加工することにより形成されており、図3に示すよ
うに、幅(全幅)Wが約22mmで、長手方向に沿った両
側部23,24のうち、上側の側部23には、周方向に
所定の配設ピッチP1(この実施形態ではP1=7mm)
で、複数の切り込み26が形成されている。
In this embodiment, the thin strip 22 is formed by processing a thin metal (stainless steel) sheet having a thickness of 0.1 mm, and as shown in FIG. ) W is about 22 mm and a predetermined pitch P1 (P1 = 7 mm in this embodiment) is provided on the upper side 23 of both sides 23 and 24 along the longitudinal direction in the circumferential direction.
Thus, a plurality of cuts 26 are formed.

【0034】また、切り込み26は、薄板帯状体22の
長手方向に直交する方向に形成されており、その長さL
1(すなわち、切り込み26の、薄板帯状体22の上側
の側部23から、先端までの距離(上側の側部23から
の垂直距離)に等しい)は10mmであり、切り込みの形
成されていない部分27の幅方向の距離L2は12mmと
なっている。すなわち、この薄板帯状体22において
は、L1(10mm)+L2(12mm)=W(22mm)と
なっている。
The cut 26 is formed in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the thin plate-shaped body 22, and its length L
1 (that is, the distance from the upper side portion 23 of the thin plate-shaped body 22 to the tip (vertical distance from the upper side portion 23) of the notch 26) is 10 mm, and the portion where the notch is not formed The distance L2 in the width direction of 27 is 12 mm. That is, in the thin plate-shaped body 22, L1 (10 mm) + L2 (12 mm) = W (22 mm).

【0035】そして、薄板帯状体22の切り込み26が
形成された側部23側の部分(切り込み形成部)28
は、図1に示すように、濃縮部となる領域を規定する管
壁(すなわち、管25の内壁)25aに当接するように
外側に折り曲げられている。
Then, a portion (cut forming portion) 28 on the side portion 23 side where the cut 26 of the thin plate-shaped body 22 is formed.
As shown in FIG. 1, is bent outward so as to abut on a tube wall (that is, the inner wall of the tube 25) 25a that defines a region to be a concentrating unit.

【0036】また、薄板帯状体22の切り込み形成部
(折り曲げ部)28は、規則充填物21に巻き付けた状
態(すなわち、管内4に挿入する前の状態)では、略直
角に外側に折り曲げられ、管内4に挿入されることによ
り、切り込み形成部(折り曲げ部)28の先端が管壁2
5aに当接して、図1に示すように、曲折角度θが約4
5゜程度になるよう構成されている。
The cut forming portion (bending portion) 28 of the thin plate-shaped body 22 is bent outward at a substantially right angle when wound around the structured packing 21 (ie, before being inserted into the pipe 4). By being inserted into the tube 4, the tip of the cut forming portion (bent portion) 28 is moved to the tube wall 2.
5a, and as shown in FIG.
It is configured to be about 5 °.

【0037】また、メッシュ帯状体32は、目の粗さが
40メッシュ程度の目の細かい金網を、図4に示すよう
に、幅Wmが12mmとなるように切断することにより形
成されている。なお、メッシュ帯状体32の幅Wmは、
薄板帯状体22の切り込み26の形成されていない部分
27の幅方向の距離L2と略同一となっている。
The mesh band 32 is formed by cutting a fine metal mesh having a coarse mesh of about 40 mesh so as to have a width Wm of 12 mm as shown in FIG. The width Wm of the mesh band 32 is
It is substantially the same as the widthwise distance L2 of the portion 27 of the thin strip 22 where the cut 26 is not formed.

【0038】上述のように、規則充填物21の外周に、
メッシュ帯状体32を巻き付け、さらにその上に薄板帯
状体22を巻き付けた構成を有するこの実施形態の内部
熱交換型蒸留塔においては、図2に示すように、薄板帯
状体22の、折り曲げられた切り込み形成部(折り曲げ
部)28の先端側両端部(角部)28aのみが管壁25
aに当接することになるが、切り込み26が周方向に小
さい配設ピッチP1(7mmピッチ)で形成されており、
かつ、薄板帯状体22及びメッシュ帯状体32が高さ方
向に小さい配設ピッチ(薄板帯状体22の配設ピッチP
2=42mm,メッシュ帯状体32の配設ピッチP3=4
2mm)で配設されているため、管壁25aを流下する液
が、薄板帯状体22の多数箇所(各折り曲げ部28の各
両端部28a)から、薄板帯状体22に移行し、メッシ
ュ帯状体32を経て規則充填物21側に効率よく導かれ
ることになる。
As described above, on the outer periphery of the structured packing 21,
In the internal heat exchange type distillation column according to this embodiment having a configuration in which the mesh strip 32 is wound and the thin strip 22 is further wound thereon, as shown in FIG. 2, the thin strip 22 is bent. Only the two ends (corners) 28a on the distal end side of the notch forming part (bent part) 28 are the tube walls 25.
a, but the cuts 26 are formed at a small arrangement pitch P1 (7 mm pitch) in the circumferential direction,
In addition, the thin band 22 and the mesh band 32 are arranged at a small pitch (the pitch P of the thin band 22)
2 = 42 mm, arrangement pitch of the mesh band 32 P3 = 4
2 mm), the liquid flowing down the tube wall 25a migrates from many places (each end portion 28a of each bent portion 28) of the thin strip 22 to the thin strip 22, and the mesh strip is formed. Through 32, it is efficiently guided to the ordered packing 21 side.

【0039】したがって、管壁25aに沿って流下する
液量を減少させ、流下液の厚みを薄くして、伝熱抵抗を
小さくするとともに、規則充填物21を構成する薄板の
表面を流下する液量を多くして気液接触効率を向上させ
ることが可能になり、さらに、規則充填物21側から、
管壁25aに流れる上昇蒸気の通路の抵抗を、上昇蒸気
量を十分に確保することが可能な状態に保つことが可能
になる。
Accordingly, the amount of liquid flowing down along the pipe wall 25a is reduced, the thickness of the flowing liquid is reduced, the heat transfer resistance is reduced, and the liquid flowing down the surface of the thin plate constituting the structured packing 21 is reduced. It is possible to improve the gas-liquid contact efficiency by increasing the amount, and further, from the side of the ordered packing 21,
It is possible to maintain the resistance of the passage of the rising steam flowing through the pipe wall 25a in a state where a sufficient amount of the rising steam can be secured.

【0040】なお、この実施形態では、上述のように、
全幅Wが22mmと小さい薄板帯状体22と、全幅Wmが
12mmと小さいメッシュ帯状体32が用いられているた
め、薄板帯状体22とメッシュ帯状体32を小さい配設
ピッチで多数取り付けることが可能になり、本発明の実
効が担保されるように構成されている。
In this embodiment, as described above,
Since the thin strip 22 having a small overall width W of 22 mm and the mesh strip 32 having a small total width Wm of 12 mm are used, it is possible to mount a large number of the thin strips 22 and the mesh strip 32 at a small arrangement pitch. That is, it is configured such that the effect of the present invention is secured.

【0041】[性能試験]上記実施形態の構成を備えた
内部熱交換型蒸留塔の性能を確認するために、上述のよ
うな構成の薄板帯状体及びメッシュ帯状体を用いた規則
充填物を濃縮部である管内に充填した内部熱交換型蒸留
塔(実施例)と、特に上述のような構成の薄板帯状体及
びメッシュ帯状体を用いていない通常の規則充填物を充
填した内部熱交換型蒸留塔(比較例)について性能試験
を行い、本発明の内部熱交換型蒸留塔の性能を確認し
た。
[Performance Test] In order to confirm the performance of the internal heat exchange type distillation column having the configuration of the above embodiment, the structured packing using the thin strip and the mesh strip having the above configuration was concentrated. Heat exchange type distillation column (Example) filled in a tube which is a part, and particularly an internal heat exchange type distillation packed with a regular structured packing which does not use a thin strip and a mesh strip as described above. A performance test was performed on the column (Comparative Example) to confirm the performance of the internal heat exchange type distillation column of the present invention.

【0042】(1)充填高さ1m当たりの理論段数(NT
SM) 比較例及び実施例の内部熱交換型蒸留塔について、F-f
actor[(m/s)×(kg/m)0.5]と、充填高さ1
m当たりの理論段数NTSM(管内側)[stage/m]
の関係を調べた。ただし、実施例の内部熱交換型蒸留塔
の、濃縮部の規則充填物21の充填高さは1.9m、薄
板帯状体22の配設ピッチP2は42mm、メッシュ帯状
体32の配設ピッチP3も42mmである。なお、F-fac
torは、上昇蒸気の負荷を表す係数であり、下記の式で
表される。 F-factor=(蒸気の流速[m/s])×(蒸気密度[kg/
])0.5
(1) Number of theoretical plates per meter of filling height (NT
SM) For the internal heat exchange type distillation columns of Comparative Examples and Examples, F-f
actor [(m / s) × (kg / m 3 ) 0.5 ] and filling height 1
Number of theoretical stages per m NTSM (inside the tube) [stage / m]
The relationship was investigated. However, in the internal heat exchange type distillation column of the embodiment, the packed height of the structured packing 21 in the enrichment section is 1.9 m, the arrangement pitch P2 of the thin strips 22 is 42 mm, and the arrangement pitch P3 of the mesh strips 32. Is also 42 mm. In addition, F-fac
tor is a coefficient representing the load of the rising steam, and is represented by the following equation. F-factor = (steam flow rate [m / s]) × (steam density [kg /
m 3 ]) 0.5

【0043】この試験においては、比較例の内部熱交換
型蒸留塔の場合、充填高さ1m当たりの理論段数NTS
Mが約2.5程度であったが、実施例の内部熱交換型蒸
留塔の場合、NTSMが約3.2〜3.7と比較例の場
合のNTSM(約2.5)よりも高く、蒸留分離能力が
向上していることが確認された。
In this test, in the case of the internal heat exchange type distillation column of the comparative example, the number of theoretical plates NTS per 1 m of packed height was
M was about 2.5, but in the case of the internal heat exchange type distillation column of the example, the NTSM was about 3.2 to 3.7, which was higher than that of the comparative example (about 2.5). It was confirmed that the distillation separation ability was improved.

【0044】これは、実施例の内部熱交換型蒸留塔にお
いては、上述のように構成された薄板帯状体及びメッシ
ュ帯状体が用いられていることから、還流液の相当量
(適量)が規則充填物側に戻るため、管壁を流下する液
量が過多となることが抑制され、蒸留分離能力が向上し
たものと考えられる。なお、比較例の場合、還流液の相
当量が規則充填物側に戻らず、管壁を流下するため、実
施例の内部熱交換型蒸留塔よりも蒸留分離能力が低下し
ているものと考えられる。
This is because, in the internal heat exchange type distillation column of the embodiment, the thin strip and the mesh strip configured as described above are used, so that a considerable amount (suitable amount) of the reflux liquid is regulated. It is considered that the amount of liquid flowing down the tube wall was suppressed from being excessively large because the liquid returned to the packing side, and the distillation separation ability was improved. In the case of the comparative example, since a considerable amount of the reflux liquid did not return to the ordered packing and flowed down the tube wall, it was considered that the distillation separation capacity was lower than that of the internal heat exchange type distillation column of the example. Can be

【0045】また、実施例の内部熱交換型蒸留塔におい
ては、内部熱交換をさせたときと、内部熱交換をさせな
いときとで、蒸留分離能力(NTSM)に差が認められ
なかった。
Further, in the internal heat exchange type distillation column of the example, no difference was observed in the distillation separation capacity (NTSM) between when the internal heat exchange was performed and when the internal heat exchange was not performed.

【0046】(2)内部熱交換性能(U) 上記のF-factorを求めた場合と同じ構成の内部熱交換
型蒸留塔ついて、濃縮部の流下液量と内部熱交換性能U
[W/mK]の関係を調べた。なお、この試験におい
ては、濃縮部と回収部の温度差ΔTを10℃とした。
(2) Internal heat exchange performance (U) With respect to the internal heat exchange type distillation column having the same structure as that in the case where the above-mentioned F-factor was obtained, the flow rate of the liquid flowing down in the concentration section and the internal heat exchange performance U
The relationship of [W / m 2 K] was examined. In this test, the temperature difference ΔT between the concentration section and the recovery section was set to 10 ° C.

【0047】この試験において、比較例の内部熱交換型
蒸留塔の場合、濃縮部の塔頂の還流量が増加すると、内
部熱交換性能Uが低下する傾向が認められた。これは、
管壁を流下する液膜の厚みが大きくなり、伝熱抵抗が増
大することによるものと考えられる。
In this test, in the case of the internal heat exchange type distillation column of the comparative example, the internal heat exchange performance U tended to decrease as the reflux amount at the top of the enrichment section increased. this is,
It is considered that the thickness of the liquid film flowing down the pipe wall increases, and the heat transfer resistance increases.

【0048】これに対し、実施例の内部熱交換型蒸留塔
の場合、濃縮部側の運転状況を、全還流の場合、製品を
所定の割合で取り出す場合と、種々変化させても、回収
部側の運転状況が同じであれば、内部熱交換性能Uの値
がほぼ一定していることが確認された。
On the other hand, in the case of the internal heat exchange type distillation column according to the embodiment, the operation state of the enrichment section is changed to the case of full reflux, the product is taken out at a predetermined ratio, If the operating conditions on the side were the same, it was confirmed that the value of the internal heat exchange performance U was almost constant.

【0049】また、内部熱交換性能Uの値を大きくする
には、濃縮部側(凝縮側)と回収部側の伝熱抵抗を小さ
くすればよいことがわかっているが、本発明は、そのう
ち濃縮部側(凝縮側)の伝熱抵抗を小さくするのに大い
に貢献するものである。
It is also known that the value of the internal heat exchange performance U can be increased by reducing the heat transfer resistance on the side of the concentrating section (condensing side) and on the side of the recovering section. This greatly contributes to reducing the heat transfer resistance on the condensing part side (condensing side).

【0050】なお、上記実施形態では、メッシュ帯状体
32が平坦な帯状である場合を例にとって説明したが、
図5に示すように、メッシュ帯状体32の下端部32a
を、濃縮部となる領域を規定する管壁25aとは逆側、
すなわち、規則充填物21側に折り曲げた構成とするこ
とにより、液をさらに効率よく規則充填物21側に移行
させることが可能になり、本発明をより実効あらしめる
ことができる。なお、図5において、図1と同一符号を
付した部分は、図1と同一又は相当部分を示している。
なお、メッシュ帯状体32の下端部32aを折り曲げる
場合、例えば、図6に示すように、メッシュ帯状体32
に下端側から幅方向に所定の長さL3の切り込み33
を、所定の配設ピッチP4で形成し、折り曲げ加工をす
ることにより、容易に、下端部32aが規則充填物21
側に折り曲げられた構造とすることができる。なお、本
発明において、上記の切り込み33の長さL3及び切り
込み33の配設ピッチP4には、特別の制約はないが、
通常は、L3及びP4を8mm以下にすることが望まし
い。
In the above embodiment, the case where the mesh band 32 is a flat band has been described as an example.
As shown in FIG. 5, the lower end portion 32a of the mesh band 32
Is opposite to the tube wall 25a that defines the region to be the enrichment section,
That is, by making the structure bent toward the structured packing 21 side, the liquid can be more efficiently transferred to the structured packing 21 side, and the present invention can be made more effective. Note that, in FIG. 5, portions denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same or corresponding portions as those in FIG.
When the lower end 32a of the mesh band 32 is bent, for example, as shown in FIG.
A notch 33 of a predetermined length L3 in the width direction from the lower end side
Is formed at a predetermined arrangement pitch P4 and is bent so that the lower end portion 32a can be easily filled with the ordered packing material 21.
The structure can be bent to the side. In the present invention, there is no particular restriction on the length L3 of the cut 33 and the arrangement pitch P4 of the cut 33,
Normally, it is desirable that L3 and P4 be 8 mm or less.

【0051】なお、上記実施形態では、管内が濃縮部、
管外が回収部である場合を例にとって説明したが、管外
を濃縮部、管内を回収部とする内部熱交換型蒸留塔にも
本発明を適用することが可能である。
In the above embodiment, the inside of the tube is a concentrating section,
Although the case where the outside of the tube is the recovery unit has been described as an example, the present invention can also be applied to an internal heat exchange type distillation column in which the outside of the tube is a concentration unit and the inside of the tube is a recovery unit.

【0052】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。
The present invention is not limited to the above-described embodiment in other respects, and various applications and modifications can be made within the scope of the present invention.

【0053】[0053]

【発明の効果】上述のように、本発明(請求項1)の内
部熱交換型蒸留塔は、濃縮部となる領域(ここでは、管
内が濃縮部である場合を例にとって説明する)に充填さ
れる規則充填物の外周部に、複数のメッシュ帯状体が、
高さ方向(軸方向)に所定の配設ピッチとなるように、
周方向に巻き付けられ、かつ、各メッシュ帯状体の上
に、薄板帯状体が周方向に巻き付けられているととも
に、薄板帯状体の長手方向に沿った両側部のうちの上側
(塔頂側)の側部に、周方向に15mm以下の配設ピッチ
で、複数の切り込みが形成され、かつ、薄板帯状体の切
り込みが形成された方の側部が、前記濃縮部となる領域
を規定する管壁(管の内壁)に当接するように折り曲げ
られた構成を有しているので、管壁を流下する液が、薄
板帯状体の折り曲げた部分(折り曲げ部)を介して効率
よく管壁から剥離され、薄板帯状体側に移行するととも
に、薄板帯状体に移行した液が、薄板帯状体と充填物と
の間に配設され、多数箇所において、薄板帯状体及び充
填物と接触するメッシュ帯状体を介して、充填物側に導
かれることになる。したがって、管壁に沿って流下する
液量を減少させ、流下液の厚みを薄くして、伝熱抵抗を
小さくするとともに、充填物の表面を流下する液量とし
て、十分な気液接触を行わせるのに必要な液量を確保し
て、蒸留効率を向上させることが可能になる。
As described above, the internal heat exchange type distillation column of the present invention (Claim 1) fills a region to be a concentration section (here, the case where the inside of the tube is a concentration section will be described as an example). On the outer periphery of the structured packing to be performed, a plurality of mesh bands are
In order to have a predetermined arrangement pitch in the height direction (axial direction),
The sheet band is wound in the circumferential direction, and on each mesh band, the sheet band is wound in the circumferential direction, and the upper side (tower top side) of both sides along the longitudinal direction of the sheet band. On the side, a plurality of cuts are formed at an arrangement pitch of 15 mm or less in the circumferential direction, and the side on which the cut of the thin plate-shaped body is formed defines a region to be the enrichment section. (The inner wall of the pipe), the liquid flowing down the pipe wall is efficiently separated from the pipe wall via the bent portion (bent portion) of the thin plate-shaped body. The liquid that has migrated to the thin plate-shaped body while being transferred to the thin plate-shaped object is disposed between the thin sheet-shaped material and the filling material. Therefore, it is guided to the packing material side. Therefore, the amount of liquid flowing down along the pipe wall is reduced, the thickness of the flowing liquid is reduced, the heat transfer resistance is reduced, and sufficient gas-liquid contact is performed as the amount of liquid flowing down the surface of the filler. It is possible to increase the distillation efficiency by securing the liquid amount necessary for the distillation.

【0054】また、請求項2の内部熱交換型蒸留塔のよ
うに、メッシュ帯状体及び薄板帯状体の高さ方向の配設
ピッチを50mm以下とした場合、管壁を流下する液を、
高さ方向に複数配設された薄板帯状体及びメッシュ帯状
体を介して繰り返し規則充填物側に導き、管壁に沿って
流下する液量を確実に減少させ、流下液の厚みを薄くし
て、伝熱抵抗を小さくするとともに、充填物の表面を流
下する液量を多くして気液接触効率を向上させることが
可能になる。また、濃縮部を上昇する上昇蒸気が均一に
濃縮部を上昇できるようにして、濃縮部における気液接
触効率を向上させ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。
When the pitch of the mesh strip and the thin strip in the height direction is set to 50 mm or less as in the internal heat exchange type distillation column of the second aspect, the liquid flowing down the pipe wall is
Repeatedly lead to the ordered packing side through the thin plate and mesh band arranged in the height direction, reduce the amount of liquid flowing down along the pipe wall, and reduce the thickness of the flowing liquid In addition, it is possible to improve the gas-liquid contact efficiency by reducing the heat transfer resistance and increasing the amount of liquid flowing down the surface of the packing. In addition, since the rising steam that rises in the enrichment section can uniformly ascend the enrichment section, the gas-liquid contact efficiency in the enrichment section can be improved, and the present invention can be made effective.

【0055】また、請求項3の内部熱交換型蒸留塔のよ
うに、切り込みの、薄板帯状体の上側の側部から、先端
までの距離(上側の側部からの垂直距離)を15mm以下
とし、かつ、薄板帯状体の全幅を30mm以下とした場
合、切り込み形成部を折り曲げて管壁に当接させること
を可能にしつつ、薄板帯状体の全幅を小さく抑えること
が担保され、複数の薄板帯状体を密なピッチで配設する
ことが可能になって、本発明をさらに実効あらしめるこ
とができる。
Further, as in the internal heat exchange type distillation column according to claim 3, the distance (vertical distance from the upper side) from the upper side of the thin plate to the tip of the cut is not more than 15 mm. And, when the total width of the sheet-shaped strip is set to 30 mm or less, it is ensured that the entire width of the sheet-shaped strip is reduced while allowing the notch forming portion to be bent and abut on the pipe wall. It is possible to arrange the bodies at a dense pitch, and the present invention can be made more effective.

【0056】また、請求項4の内部熱交換型蒸留塔のよ
うに、メッシュ帯状体の下端部を、少なくともその一部
が前記濃縮部となる領域を規定する管壁とは逆側(充填
物側)に折り曲げるようにした場合、液をさらに充填物
側に移行させやすくなり、本発明をさらに実効あらしめ
ることができる。
Further, as in the internal heat exchange type distillation column according to the fourth aspect, the lower end of the mesh strip is opposite to the pipe wall defining at least a part of the enrichment section (the packing material). Side), it becomes easier to transfer the liquid to the filler side, and the present invention can be further effectively demonstrated.

【0057】また、請求項5の内部熱交換型蒸留塔のよ
うに、管内を濃縮部とすることにより、通常は円筒状で
ある管内の形状に対応した規則充填物を用いて本発明を
構成することが可能になり、実用性を有する実際的な内
部熱交換型蒸留塔を提供することが可能になる。
In addition, as in the internal heat exchange type distillation column according to the fifth aspect, the present invention is constituted by using a regular packing corresponding to the shape of the inside of the tube, which is usually cylindrical, by forming the inside of the tube as a concentrating section. And it is possible to provide a practical internal heat exchange type distillation column having practical utility.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態にかかる内部熱交換型蒸留
塔の要部を示す正面断面図である。
FIG. 1 is a front sectional view showing a main part of an internal heat exchange type distillation column according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施形態にかかる内部熱交換型蒸留
塔の要部を示す平面断面図である。
FIG. 2 is a plan cross-sectional view showing a main part of an internal heat exchange type distillation column according to one embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施形態にかかる内部熱交換型蒸留
塔において、濃縮部(管内)に充填された規則充填物の
周囲に巻き付けた薄板帯状体の要部を示す図である。
FIG. 3 is a view showing a main part of a thin plate-shaped body wound around a structured packing packed in a concentrating unit (in a pipe) in an internal heat exchange type distillation column according to an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施形態にかかる内部熱交換型蒸留
塔において、濃縮部(管内)に充填された規則充填物の
周囲に巻き付けたメッシュ帯状体の要部を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing a main part of a mesh strip wound around a structured packing filled in a concentrating unit (in a tube) in an internal heat exchange type distillation column according to one embodiment of the present invention.

【図5】本発明の一実施形態にかかる内部熱交換型蒸留
塔の変形例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a modification of the internal heat exchange distillation column according to one embodiment of the present invention.

【図6】図5に示す内部熱交換型蒸留塔に用いられてい
るメッシュ帯状体の要部を示す図である。
6 is a diagram showing a main part of a mesh band used in the internal heat exchange type distillation column shown in FIG.

【図7】内部熱交換型蒸留塔の基本構成を示す図であ
り、(a)は正面断面図、(b)は(a)のb−b線断面図で
ある。
FIGS. 7A and 7B are diagrams showing a basic configuration of an internal heat exchange type distillation column, wherein FIG. 7A is a front sectional view, and FIG. 7B is a sectional view taken along line bb of FIG.

【図8】従来の規則充填物に用いられている薄板帯状体
を用いた場合の、薄板帯状体と管壁との接触状態を示す
平面断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional plan view showing a contact state between a thin strip and a pipe wall when a thin strip used for a conventional structured packing is used.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 本体胴 3a 上側管板(塔頂側管板) 3b 下側管板(塔底側管板) 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 21 規則充填物 22 薄板帯状体 23,24 薄板帯状体の両側部 25 管(複数管) 25a 管壁(管の内壁) 26 切り込み 27 薄板帯状体の切り込みの形成されて
いない部分 28 薄板帯状体の切り込み形成部(折り
曲げ部) 28a 切り込み形成部の先端の両端部(角
部) 32 メッシュ帯状体 32a メッシュ帯状体の下端部 33 メッシュ帯状体への切り込み L1 切り込みの長さ(上側の側部からの
垂直距離) L2 切り込みの形成されていない部分の
幅方向の距離 L3 メッシュ帯状体への切り込みの長さ P1 切り込みの周方向への配設ピッチ P2 薄板帯状体の高さ方向への配設ピッ
チ P3 メッシュ帯状体の高さ方向への配設
ピッチ P4 メッシュ帯状体への切り込みの周方
向への配設ピッチ W 薄板帯状体の幅(全幅) Wm メッシュ帯状体の幅(全幅)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Main body 3a Upper tube sheet (top tube sheet) 3b Lower tube sheet (tower tube sheet) 4 Inside pipe (concentrating section) 5 Outside pipe (recovering section) 6 Recovery section liquid inlet 7 Recovery section steam outlet 8 Concentrating section liquid inlet 9 Concentrating section vapor outlet 10 Recovery section vapor inlet 11 Recovery section liquid outlet 12 Concentrating section vapor inlet 13 Concentrating section liquid outlet 14a, 14b End chamber 21 Ordered packing 22 Thin strip 23, 24 Both sides of thin strip Part 25 Pipes (plural pipes) 25a Pipe wall (inner wall of pipe) 26 Cuts 27 Part of sheet strip where cut is not formed 28 Cut forming part (bent part) of sheet strip 28a Both ends of tip of cut forming part (Corner) 32 Mesh strip 32a Lower end of mesh strip 33 Cut into mesh strip L1 Cut length (vertical distance from upper side) L2 Section where cut is not formed Minute width direction distance L3 Length of cut in mesh strip P1 Pitch of cut in circumferential direction P2 Layout pitch of thin strip in height P3 Layout of mesh strip in height Pitch P4 Circumferentially arranged pitch of cut into mesh band W W Width of sheet band (full width) Wm Width of mesh band (full width)

───────────────────────────────────────────────────── 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 中村 隆夫 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) 特許3085304(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01D 3/00 - 3/42 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Toshinari Nakanishi 2-1-2, Kuisejijima, Amagasaki City, Hyogo Prefecture Inside Kimura Kakoki Co., Ltd. (72) Inventor Hideo Noda 2-97-7 Minami-Nanamatsucho, Amagasaki City, Hyogo No. Kansai Chemical Machinery Co., Ltd. (72) Inventor Takao Nakamura 2-25-10 Hatchobori, Chuo-ku, Tokyo Maruzen Petrochemical Co., Ltd. (56) References JP-A-8-66601 (JP, A) Patent 3085304 (JP, B1) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) B01D 3/00-3/42

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【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た内部熱交換型
蒸留塔であって、 濃縮部となる領域(管内又は管外)に規則充填物が充填
され、 前記規則充填物の外周部には、高さ方向(軸方向)に所
定の配設ピッチで、複数のメッシュ帯状体が周方向に巻
き付けられ、かつ、各メッシュ帯状体の上には、薄板帯
状体が周方向に巻き付けられているとともに、 前記薄板帯状体の長手方向に沿った両側部のうちの上側
の側部には、周方向に15mm以下の配設ピッチで、複数
の切り込みが形成され、かつ、 前記薄板帯状体の前記切り込みが形成された方の側部
が、少なくともその一部が前記濃縮部となる領域を規定
する管壁に当接するように折り曲げられていることを特
徴とする内部熱交換型蒸留塔。
1. A structure in which a single pipe or a plurality of pipes is connected to a main body by means of a tube plate at both ends, so that the inside of the main body is separated from the outside of the single pipe or the plurality of pipes. In each case, a gas-liquid inlet and outlet are provided, and the operating temperature is made different by making the operating pressure different between the inside and outside of the pipe, and the pipe wall of a single pipe or multiple pipes is used as a heat transfer surface, from the high pressure side to the low pressure side An internal heat exchange type distillation column configured so that the high-pressure side functions as a concentrating section and the low-pressure side functions as a collecting section by heat transfer. The packed area (inside or outside the tube) is filled with structured packing. A plurality of mesh strips are wound around the outer periphery of the structured packing at a predetermined arrangement pitch in the height direction (axial direction) in the circumferential direction, and on each mesh strip, When the thin strip is wound in the circumferential direction A plurality of cuts are formed at an arrangement pitch of 15 mm or less in a circumferential direction on an upper side portion of both side portions along a longitudinal direction of the thin plate-shaped body, and An internal heat exchange type distillation column, characterized in that a side portion where the cut is formed is bent so that at least a part thereof abuts on a tube wall defining an area to be the enrichment section.
【請求項2】前記メッシュ帯状体及び前記薄板帯状体の
高さ方向の配設ピッチが50mm以下であることを特徴と
する請求項1記載の内部熱交換型蒸留塔。
2. The internal heat exchange type distillation column according to claim 1, wherein the arrangement pitch of the mesh strip and the thin strip in the height direction is 50 mm or less.
【請求項3】前記薄板帯状体の切り込みの、前記薄板帯
状体の上側の側部から、先端までの距離(上側の側部か
らの垂直距離)が15mm以下であり、かつ、薄板帯状体
の全幅が30mm以下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。
3. A distance (vertical distance from an upper side) from an upper side of the thin strip to a tip of the cut of the thin strip is 15 mm or less, and the cut of the thin strip is formed. 3. The internal heat exchange type distillation column according to claim 1, wherein the total width is 30 mm or less.
【請求項4】前記メッシュ帯状体の下端部が、少なくと
もその一部が前記濃縮部となる領域を規定する管壁とは
逆側(充填物側)に折り曲げられていることを特徴とす
る請求項1〜3のいずれかに記載の内部熱交換型蒸留
塔。
4. The mesh belt-like body is characterized in that at least a part thereof is bent to the opposite side (filler side) from a tube wall defining a region to be the concentrating part. Item 4. The internal heat exchange type distillation column according to any one of Items 1 to 3.
【請求項5】前記単管又は複数管の管内を濃縮部とし、
管外を回収部としたことを特徴とする請求項1〜4のい
ずれかに記載の内部熱交換型蒸留塔。
5. A concentrating unit in the single tube or a plurality of tubes,
The internal heat exchange type distillation column according to any one of claims 1 to 4, wherein the outside of the tube is a recovery section.
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