JP4629899B2 - 液体ジェット偏向用のガイド部材 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、請求項１の前文による、偏向される液体ジェット（噴流）のためのガイド部材に関する。本発明はまた、液体がこの種のガイド部材を介して流れる液体分配器付きの向流カラムに関し、かつガイド部材を含み、化学工業および石油化学のプロセスまたは混合気体の分解等を行い、特に蒸留、反応蒸留、吸収または抽出を行い、材料および／または熱交換プロセスならびに化学反応が生起するか、もしくは生起し得るプロセスに使用可能な装置の使用に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば蒸留による材料分離を整列したパッキン（充填材）により行う向流カラムにおいては、気体がパッキンを通して高速で上向きに流れることができる。不適切な液体分配器を使用した場合には、急速に流れる気体によって微細な液滴が分配器から離隔され、気体に伴って流れる。したがって、分配されるべき液体がパッキンに到達しても損失を伴うことは必定である。ＥＰ０２８２７５３により、液体が分配器トラフの出口開口から吐出し、ジェット形態でガイド部材（同文献では「ガイド壁」と称する）のバッフル・プレートに入射する液体分配器が知られている。同文献では、液体はガイド部材内で比較的に高速でバッフル・プレートに達し、バッフル・プレートに放物面膜として分配され、次いでドリップオフ（滴下）・エッジからパッキンへと流れる。複数の平行な分配器トラフにより、パッキンから上向きに流れる気体が複数の分流に分岐され、その間で背圧領域が生じる。ガイド部材のドリップオフ・エッジは気体の流れの背圧領域内で分配器トラフの下に配置される。したがって液滴が気体の流れに伴って送られることは概ね防止される。
【０００３】
公知のガイド部材の欠点は、分配器トラフの間で気体移動のために使用可能な断面積が相対的にかなり狭いこと、したがってその狭さに関連して圧力損失の増加を生じることである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、容器から流出後に液体を容器の下に配置されたターゲット（目標）へと偏向することができ、かつ、公知のガイド部材に比して、断面の一層大きな部分を気体移動のために使用可能なガイド部材を創生することにある。これにおいては、同時に、気体の流れに伴い得る噴出が生じないことが保証されなければならない。この目的は、請求項１に定義のガイド部材によって充足される。気体移動のために使用可能な断面がより大きくなることによって流れの速度が下がり、さらにそれによって液滴が同伴される危険性が減少する。同時に、本発明によるガイド部材によって、きわめて大量の液体を背圧の影響が生じることなく操作することができる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明による偏向される液体ジェットのためのガイド部材により、液体を容器から流出後に容器の下に位置するターゲットへと偏向させることができる。偏向は成形材プレートによって起こり、成形材プレートは容器の出口開口の先に配置され、液体が成形材プレートの下端でターゲットに送られるようにジェットの形を変えてさらに案内する。液体ジェットが成形材プレートに入射する出口開口の先の位置に、成形材プレートの第１および第２の面が出口区域を形成し、出口区域では第１の面によって液体が鉛直に対して横方向に偏向され、第２の面は噴出液の受け手として設けられる。第１の面は流路に入り込み、この流路で液体は下方に案内される。第２の面の壁により、流路は出口区域から分離される。変形実施形態においては、ガイド部材は複数の成形材プレートから組み立てることもできる。
【０００６】
ガイド部材は、カラム・パッキンの充填材ボディ・セクション（本体区分）間に位置するカラム・ベース（基台）のために使用することもできる。それらのカラム・ベースにおいては、送管ベース・コレクタ（収集器）等の液体コレクタが液体分配器の機能をも兼ね備える。本発明によるガイド部材は、気体案内送管内部の直立の送管壁に位置する流出孔の先に配置することができる。
【０００７】
従属請求項２から５までは、本発明によるガイド部材の有利な実施形態に関する。この種のガイド部材付きの向流カラムは、それぞれ請求項６から９までの主題である。請求項１０は、ガイド部材を含むカラムまたは装置の使用に関する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を添付図面を参照して説明する。
【０００９】
図１は、容器２、即ちディストリビュータ・トラフに取り付けられた本発明によるガイド部材１を示す。図２は、カラム・パッキン５の上端５０（図３参照）上方のディストリビュータ・トラフ２に取り付けられたガイド部材１の使用を示す図である。対向流で導かれる気体の流れは、矢印４０により示す。容器２のベースは水平面に置くことができるが、図２に示すように、気体流４０の僅かな抵抗に対応するために傾斜を設けて形成されてもよい。
【００１０】
ガイド部材１が無ければ、容器２の出口開口２０，２０ａおよび２０ｂからジェット３０として吐出する液体３が一点鎖線で示す液体ジェット３０’を形成する。ガイド部材１により、液体３は容器２から流出後に、容器２の下に配置されたターゲットへと偏向される。ターゲットは、パッキン５またはガイド部材１の下端１７に配置された精密分配器７である。ガイド部材１は、容器２の壁２１にストラップ状の固定手段６等を用いて固着もしくは着脱自在に取り付けることができる。着脱自在の取付が容器２の洗浄に関しては有利である。
【００１１】
液体ジェット３０の偏向は、成形材プレート１０によって起こる。成形材プレートは、容器２の出口開口２０の先に配置され、液体３が成形材プレート１０の下端１７のターゲット５または７に送られるようにジェット３０の形を変えてさらに案内する。
【００１２】
断面が鉛直（図１のｚ方向）に対して垂直な図４の断面図に示すように、液体ジェット３０は、出口区域１３において成形材プレート１０に入射する。この出口区域１３は、第１の面１１および第２の面１２の出口開口２０の先に形成される。第１の面１１によって液体３が鉛直に対して横方向に偏向され、流れ３１が生じる。第２の面１２は噴出液の受け手の機能を有し、噴出液がこの第２の面に入射し、これに沿って液体膜として流れ下る。第１の面１１は流路１４に入り込み、この流路で液体３は下向きに案内される。ガイド部材１は、液体３を対向流で導かれる気体４に対して遮蔽する。かくして、液体ジェット３０および流れ３１によってガイド部材１内の気体４の経路が部分的に塞がれるために、気体の流れ４０は概ね外側区域に限られ、外側区域では気体４と液体３の間の接触は生じない。
【００１３】
１つの出口開口２０あるいは２つの出口開口２０ａおよび２０ｂあるいはそれ以上の出口開口も設けることができる。複数の出口開口がある場合には、それらの開口は、原則として、縦方向に一方が他方の上に配置される。
【００１４】
第２の面１２の壁は、分離機能をも有する。複数の出口開口２０ａ，２０ｂがある場合には、第２の面１２の壁が流れ３１をさらに下から吐出する流れ３０から分け隔てる。
【００１５】
第１の面１１は、出口開口２０または出口開口２０ａ，２０ｂに関して、吐出する液体ジェット３０が板成形材１０に対してほぼ接線方向に入射するように配置される。次いで、液体３は流路１４を流れ３１として流れる。流れ３１の流れ方は、少なくともガイド部材１の上部では螺旋状に流れる。
【００１６】
板成形材１０は、流路１４の縦または長手方向に対して横の面では、螺旋状輪郭の断面を有する。断面輪郭の様々な例を図５に示す。矢印３５は、それぞれに液体３の流入する位置および方向を示す。
【００１７】
ガイド部材１の断面は、様々に形成することができる。ガイド部材は出口開口２０のレベルに流れ３１の偏向のために設けられる横方向外向きの膨出部を有し得る（図１、図４）。図６は、出口開口２０ａおよび２０ｂから流出する２つの液体ジェットのための外向き膨出部１５を備える例を示す。気体４の出口区域１３または流路１４内への流入を概ね防止し、かつ流れ３１をコンパクトにするため、ガイド部材１はその断面が下方で収縮するように成形することができる。その際、収縮は下端１７の近傍１６のみに与える（図７参照）か、あるいは高さ全体に与えるかにすることができる（図８参照）。形状がコンパクトであるため、流れ３１の表面が気体向流４０により受ける衝撃はむしろ少ない。
【００１８】
本発明によるガイド部材１は、２つ以上の成形材プレートからの組立が可能である。図９から図１４に各種の例を示す。図９の例示的な実施形態においては、上述のような成形材プレート１０ａおよび１０ｂによる２つのガイド部材の溶接により、ツイン（双）・ガイド部材１が形成される。このガイド部材１により、同じレベルで吐出する２つの隣接する液体ジェット３６および３７を偏向させることができる。（ツイン・ガイド部材１は、１つの板材１０から成形することもできる。）
【００１９】
図１０の例示的な実施形態もまた、２つの液体ジェット３６および３７のために設けられる。その断面輪郭はリング・ギャップ（ｒｉｎｇ−ｇａｐ）状流路１４を示し、そこに液体３が両側から２つの相互に対向方向の流れとなって入る。ガイド部材１の中央区域１８には、液体３は入らない。この区域１８には、気体４の流れ４０を障害なく通すことができる。
【００２０】
図１１のガイド部材１は螺旋状断面を有し、２つの成形材プレート１０ａおよび１０ｂから組み立てることができる。その変形例を図１２に示すが、これにおいても、図１０の例と同様に中央区域１８に気体の流れ４０が通っている。さらに別のツーピース（二部品）変形例を図１３に示す。図１４のガイド部材１は、３つの部分から組み立てられ、出口区域１３が板成形材１０ａおよび１０ｂにより形成され、流路１４が横方向スリットを有するチューブ１０ｃによって形成される。
【００２１】
ガイド部材１の出口区域１３は、図１１から１４の例においては、それぞれに湾曲路として形成される。それらの湾曲路の水平方向幅は容器２の関連する出口開口２０の径より大きくなければならない。湾曲路幅は、出口開口２０の径にほぼ等しいのが有利であり、それによってガイド部材１内では上向きに流れる気体４の経路が実際上完全に断たれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるガイド部材の図である。
【図２】パッキン上方のディストリビュータ・トラフに取り付けられたガイド部材の概略図である。
【図３】固定手段を備えた図１のガイド部材を示す図である。
【図４】ガイド部材の断面図である。
【図５】それぞれに螺旋形状輪郭を備えるガイド部材の様々な断面を示す図である。
【図６】横方向膨出部を備えるガイド部材の図である。
【図７】下端を円錐形状にしたガイド部材の部分図である。
【図８】高さ全体に亘り円錐形状にしたガイド部材の図である。
【図９】ツイン・ガイド部材の部分図である。
【図１０】リング・ギャップ・ガイド部材の輪郭を示す図である。
【図１１】２つの金属成形材プレートから組み立てられるガイド部材の輪郭を示す図である。
【図１２】２つの金属成形材プレートから組み立てられる別のガイド部材の輪郭を示す図である。
【図１３】２つの金属成形材プレートから組み立てられるさらに別のガイド部材の輪郭を示す図である。
【図１４】スリー・ピース・ガイド部材の輪郭を示す図である。
【符号の説明】
１ ガイド部材
２ 容器
３ 液体
１０ 板成形材
１１ 第１の面
１２ 第２の面
１３ 出口区域
１４ 流路
２０ 出口開口
３０ 液体ジェット
４０ 気体の流れ

Claims (7)

1. 容器（２）の出口開口（２０）から流出する液体ジェット（３０）を受け入れて下方へ偏向させ、容器の下方にあるターゲット（５，７）へ導くように構成されたガイド部材（１）であって、
   少なくとも１つの成形材プレート（１０，１０ａ，１０ｂ）を備え、該成形材プレートは、該成形材プレートの長手方向である鉛直方向へ延びて液体ジェット（３０）を下方へ導く流路（１４）を形成するように成形されていて、流路（１４）を通った液体ジェットを成形材プレートの下端（１７）のターゲット（５，７）に送るようになっており、また、
   １つの成形材プレート（１０，１０ａ）の第１の面（１１）と、該１つの成形材プレートまたは別の成形材プレート（１０，１０ｂ）の第２の面（１２）とが対面していて第１の面と第２の面とが、それら第１の面と第２の面との間に、容器（２）の前記出口開口（２０）に連通して前記出口開口（２０）から流出した液体ジェット（３０）を受け入れる出口区域（１３）を形成しており、第１の面（１１）は、前記出口開口（２０）から出口区域（１３）へ流入した液体ジェットを鉛直に対して横方向へ偏向させて前記第１の面（１１）に対して接線方向に流して前記流路（１４）へ導き、次いで前記流路（１４）に流入した液体ジェットを下方へ向けて螺旋状に流すように配置されており、また前記出口区域（１３）は、それぞれが前記容器の異なる高さの位置に設けられている複数の出口開口（２０ａ，２０ｂ）から流出する液体ジェットを受け入れるようになっていることを特徴とするガイド部材。
2. 流路（１４）の鉛直方向に対して横方向に成形材プレート（１０）が螺旋状輪郭の断面を有することを特徴とする請求項１に記載のガイド部材。
3. 成形材プレート（１０）の横断面積が、流路（１４）の鉛直方向にみたときに、少なくとも部分的に変化していて、第１の面が外側へ膨出する膨出部（１５）を出口開口（２０ａ，２０ｂ）の位置に有し、および／または成形材プレート（１０）の横断面積が、成形材プレートの下方へ向けて小さくなっていて、成形材プレートの鉛直方向の長さ全体に亘って下方へ向けて小さくなるか、成形材プレートの下端（１７）近傍のみにおいて小さくなっていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガイド部材。
4. ２つ以上の成形材プレート（１０，１０ａ，１０ｂ）から組み立てられることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のガイド部材。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のガイド部材（１）と容器（２）とを有する液体分配器を備えていて、前記ガイド部材（１）が前記容器（２）の出口開口（２０）から流出する液体ジェット（３０）を容器の下方にあるターゲット（５，７）へ導くように構成されている向流カラムであって、前記容器から液体ジェット（３）を、上向きの気体の流れ（４０）に抗して、前記ターゲットになっているカラム・パッキン（５）またはカラム・パッキン（５）の上方に配置された精密分配器（７）へ導くようになっている向流カラム。
6. ガイド部材（１）の出口区域（１３）が湾曲路として形成され、その出口区域の水平方向幅が、その出口区域に連通する容器の出口開口の径以上の大きさになっていることを特徴とする請求項５に記載の向流カラム。
7. ガイド部材（１）が液体分配器の容器（２）に着脱自在に取り付けられることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の向流カラム。

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