JP4796736B2 - Rectification equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、精留装置およびこれを用いた精留方法に関する。
【従来の技術】
【0002】
有機化学工業、石油工業等において複数成分を含んだ原料から一部の揮発成分を分離する際には、一般に精留装置が用いられている。この精留装置には、一般に図4に示すようなものがある。
【0003】
図4に示す精留装置41は、内部にラシヒリング等を充填した向流気液接触部12,12および塔頂部43を含む精留塔42と、塔頂部43から排出され配管45を通じて送られてきた蒸気を凝縮するための凝縮器46と、この凝縮器46により凝縮した還流液48を溜めておくための還流タンク47と、この還流タンク47から配管49を通じて排出された還流液48を配管51または配管53に送液するポンプ50と、精留塔42から排出された液を加熱するための再沸器26とから構成されている。
【0004】
この精留装置41において、原料は原料供給配管22を通じて精留塔42内に供給される。供給された原料は、向流気液接触部12内を流下し、塔底23から配管24を通じて排出される。排出された原料の一部は配管28を通じて回収され、残りは再沸器26に送られ、この再沸器26で加熱されてその一部が蒸気となり、配管27を通じて塔底23に供給される。供給された蒸気は、前記原料および還流液と向流接触しながら向流気液接触部12,12内を上昇し、塔頂部43の蒸気排出口44から排出される。排出された蒸気は凝縮器46、還流タンク47およびポンプ50を経て、その一部が配管51を通じて還流液として塔頂部43へ供給され、残りは配管53を通じて留出液として回収される。還流液と留出液との比率は調整弁52、54により調整される。
【0005】
しかしながら、図4に示す精留装置41を用いて精留を行う際には、以下のような問題がある。
▲1▼ 精留塔42と凝縮器46との間には、還流タンク47、ポンプ50、さらにこれらをつなぐ配管45,49,51、53等の還流設備が必要であるため、設備が大型化し、特に温度変化に敏感な物質を精留する場合に要求される精度で精留装置41内の温度を所定の温度に精度よく維持するのが困難である。
▲2▼ 凝縮器46により凝縮した還流液を送液するためにポンプ50を用いるので、このポンプ50から機械油、水等が還流液に混入し、還流液が汚染されるおそれがある。
▲3▼ 部品点数が多いので、品種変更の際の洗浄や、点検に手間がかかる。このため、少量多品種の精留には向かない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、異物混入の原因となる還流ポンプ等の還流設備を必要としない、簡単な構造の精留装置およびこれを用いた精留方法を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明にかかる精留装置は、向流気液接触部を有する精留塔および前記精留塔の塔頂部の上端に取り付けられた凝縮器を備え、前記精留塔の塔頂部には、塔頂部の一部が折曲された略水平部が形成されると共に、前記略水平部には前記凝縮器から流下する還流液を堰き止める堰が設けられていて、前記略水平部および前記堰によって前記還流液を溜める液溜まり部が形成され、前記液溜まり部に溜められた還流液を精留分として抜き出せるように構成されていることを特徴とする。
【0008】
上記本発明の精留装置を用いる精留方法は、前記精留装置を用いた精留方法であって、前記精留塔において発生した蒸気を精留塔の塔頂部から前記凝縮器に導き、前記凝縮器で凝縮して還流液として凝縮器から流下させ、流下した還流液を前記塔頂部の液溜まり部に溜め、この液溜まり部から溢れ出させて向流気液接触部に還流させると共に、還流液の一部を精留分として液溜まり部から抜き出すものである。
【0009】
これにより、従来、還流に必要であったポンプ等の還流設備が不要となるので還流液への異物の混入を防止できる。また、配管、還流タンク等の還流に必要な設備も大幅に少なくなり簡単になるので品種変更時の洗浄作業や点検作業が容易となる。
【0010】
特に本発明の精留方法は、ポンプ等の還流設備のない簡単な構造をしているので精留装置内の温度を所定の温度に精度よく維持することが容易で、温度変化に敏感な物質、例えば熱により着色したり、熱分解するような熱劣化しやすい物質、沸点と融点との差が非常に小さい物質、自己発熱する物質など、具体的には、例えば過酸化物、有機金属化合物、アミン類などを精製するのに適している。
【0011】
本発明の精留装置では、前記堰の上端には切欠き部が設けられていて、前記液溜まり部に溜められた還流液が前記切欠き部から溢れ出るように構成されていてもよい。この切欠き部から溢れ出た還流液は向流気液接触部に還流されるが、かかる還流液の流量は、例えばV字ないしU字形状の切欠き部の液面高さから容易に求めることができる。すなわち、V字ないしU字形状の切り欠き部から見える液溜まり部内の液面高さを観察することで液溜まり部に溜められている還流液の液量を検出することができる。この液量から、溢れ出して向流気液接触部に流下する還流液の流量を把握することができる。したがって、切り欠き部は還流液の流量計としての役割をも果たす。上記したように切り欠き部が流量計の役割を果たすようにすると、通常の流量計を使用した場合に生じる故障等の不具合が生じることがない。なお、前記した切り欠き部から見える液面高さは、例えば塔頂の一部に覗き窓を設け、この窓から観察することによって計測することができる。さらに、検出される還流液の液量から蒸気の炊きあげ量も把握することができる。
【0012】
本発明の精留装置では、前記堰から溢れ出た還流液を前記向流気液接触部の横断面中心付近に供給するための樋が、前記堰に取り付けられていてもよい。これにより、還流液が向流気液接触部上面の中心付近に供給されるので、蒸気と液との接触効率を向上させることができる。
【0013】
また、本発明の精留方法では、前記液抜き出し弁を閉状態で全還流を行うことができるので、高純度の留出液を容易に得ることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態である精留装置11を示す概略図である。なお、図4の精留塔41と同じ構成部材については同一符号を付して説明を省略する。
【0015】
図1に示すように、精留装置11は、精留塔13およびこの精留塔13の塔頂部14の上端に取り付けられた凝縮器16を備え、精留塔13の塔頂部14には、塔頂部14の一部が折曲された略水平部15が形成されると共に、略水平部15には凝縮器16から流下する還流液19を堰き止める堰17が設けられていて、略水平部15および堰17によって還流液19を溜める液溜まり部18が形成され、液溜まり部18に溜められた還流液19を液抜き出し弁21を通じて精留分として抜き出せるように構成されている。液抜き出し弁21は、液溜まり部18が形成された略水平部15の外周面下部に設けられている。
【0016】
図2は、液抜き出し弁21付近を拡大した断面図である。図2に示す液抜き出し弁21は液溜まり部18の底部に設けられた弁座21bと弁体21aとから構成されており、弁座21bに嵌合した弁体21aを上に引き上げることで、液抜き出し弁21を開けることができる。これにより、液抜き出し弁21から還流液19の一部を抜き出すことができる。
【0017】
かかる液抜き出し弁21としては、図2に示す弁の他に、ゲート弁、スライド弁、ボール弁、フラッシュ弁などを用いることができ、手動で動作させる手動式であってもよいし、圧空で動作させる圧空式であってもよいし、電気で動作させる電磁式であってもよい。
【0018】
塔頂部14は下から順に垂直から略水平に折曲された部位と、略水平から垂直に折曲された部位とを有しており、これらの折曲部位の間に略水平部15が形成される。折曲部位は例えば90°エルボ管を使用して、これの両端に円筒管を接続して形成する他、一体成形によって上記2つの折曲部位を有する塔頂部14を使用してもよい。
【0019】
ここで、略水平とは、略水平部15の軸心が精留塔13の軸心に対して直交またはそれに近い状態であればよいという意味である。具体的には、略水平部15の軸心が精留塔13の軸心に対して90°±20°程度であるのがよい。
【0020】
凝縮器16としては、多管式、コイル式、スパイラル式等の凝縮器を用いることができる。
【0021】
図3は、液溜まり部18付近の概略を示す一部破断斜視図である。図3に示すように、還流液19を堰き止めている堰17の上端には、V字形状の切り欠き部17aが設けられている。この切り欠き部17aの下端(V字の下端)から還流液19の液面までの高さhを、塔頂部14の壁面に設けられた覗き窓20から観察して計測することによって、液溜まり部18に溜められている還流液19の液量を検出することができ、この液量から、溢れ出して向流気液接触部12に流下する還流液19の流量および蒸気の炊きあげ量を計測することができる。前記高さhと、液量、流量および炊きあげ量との関係は、予め実測あるいは計算して関連づけられたものである。
【0022】
堰17による流路内の圧力損失の増大を最小限にするためには、略水平部15の横断面の面積のうち液溜まり部18を除いた面積が、向流気液接触部12の横断面の面積の0.5倍以上であればよく、好ましくは0.8倍以上であり、通常は2倍以下、好ましくは1.2倍以下である。また、切り欠き部17aの切り欠き長さは溢れ出させる還流液19の流量や液溜まり部18の容量等に応じて決定すればよい。
【0023】
なお、圧力損失をより低減させるためには、塔頂部14全体の空間部断面積をほぼ等しくするのがよい。このために、堰17によって空間断面積が狭められる略水平部15の内径を大きくしてもよい。
【0024】
また、堰17における切り欠き部17aの下部には、樋29が取り付けられている。この樋29は、切り欠き部17aから溢れ出た還流液19を向流気液接触部12の上面の中心付近に供給するためのものである。この樋29の長さや取り付け角度等は、樋29の先端から流れ出す還流液19が向流気液接触部12の上面の中心付近に流下するように調節される。
【0025】
図1および図3に示すように、本発明の精留装置11は、塔頂部14内に突起等の障害物が少なくガス流路が広いので、圧力損失が少なく熱損失も最小限に抑えられている。このように熱損失が少ないので精留装置11内の温度を所定の温度に精度よく維持することが容易であり、保温管理精度が向上する。これにより温度変化に敏感な物質の精留分離が容易に行える。しかし、必要に応じて塔頂部14の外周面に保温ないし加熱用のヒーターまたはジャケットを取り付けてもよい。
【0026】
温度変化に敏感な物質としては、例えば重合性の化合物、アミン類、有機金属化合物、過酸化物などが挙げられる。
【0027】
上記のような精留装置11を用いて精留を行うには、精留塔13において発生した蒸気を精留塔13の塔頂部14から凝縮器16に導き、この凝縮器16で凝縮し凝縮器16から流下した還流液19を液溜まり部18に溜め、この液溜まり部18から溢れ出させて向流気液接触部12に還流させると共に、液抜き出し弁21を間欠的に開いて液溜まり部18から還流液19を抜き出し、留出液として回収する。
【0028】
すなわち、液抜き出し弁21を閉じているときは還流液19を全還流させていることになるので、この液抜き出し弁21を閉じている時間が長い程、留出液の純度を向上させることができる。したがって、液抜き出し弁21の閉時間を調整することにより不純物の少ない高純度の留出液を得ることができる。
【0029】
なお、本発明の精留装置は、精留塔が上記実施形態で示したような充填塔である場合の他、棚段塔等であってもよい。また、充填塔や棚段塔の段数は特に限定されない。
【0030】
【発明の効果】
本発明の精留装置は、還流液への異物混入の原因となる還流ポンプ等の設備を必要としないので、留出液が汚染されるのを防止することができ、また塔頂部の略水平部に液溜まり部を設けただけの簡単な構造であるので、小型化が可能で、品種替や保守時の解体が容易であるという効果がある。また、本発明の精留装置は、ポンプ等の還流設備がない簡単な構造をしているので精留装置内の温度を所定の温度に精度よく維持することが容易であり、保温管理精度が向上するという効果がある。
【0031】
また、本発明において、前記切り欠き部から溢れ出た還流液を前記精留塔の向流気液接触部上面の中心付近に供給するための樋を前記堰に取り付けているときは、還流液が向流気液接触部上面の中心付近に供給されるので、蒸気と液との接触効率を向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態にかかる精留装置を示す概略図である。
【図2】本発明にかかる精留装置の液抜き出し弁付近を拡大した断面図である。
【図3】本発明にかかる精留装置の液溜まり部付近の概略を示す一部破断斜視図である。
【図4】従来の精留装置の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
11・・・精留装置、12・・・向流気液接触部、13・・・精留塔、14・・・塔頂部、15・・・略水平部、16・・・凝縮器、17・・・堰、17a・・・切り欠き部、18・・・液溜まり部、19・・・還流液、21・・・液抜き出し弁、21a・・・弁体、21b・・・弁座、22・・・原料供給配管、23・・・塔底、24・・・塔底配管、25・・・配管、26・・・再沸器、27・・・配管、28・・・配管、29・・・樋[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rectification apparatus and a rectification method using the same.
[Prior art]
[0002]
In the organic chemical industry, the petroleum industry, and the like, a rectifying apparatus is generally used for separating a part of volatile components from a raw material containing a plurality of components. This rectifying apparatus is generally as shown in FIG.
[0003]
The
[0004]
In the rectifying
[0005]
However, when performing rectification using the
(1) Between the rectifying
{Circle around (2)} Since the
(3) Since there are many parts, it takes time to clean and inspect when changing the product type. For this reason, it is not suitable for rectification of small quantities and many varieties.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a rectification apparatus having a simple structure and a rectification method using the same, which does not require a reflux facility such as a reflux pump that causes contamination.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
A rectifying apparatus according to the present invention for solving the above problems includes a rectifying column having a countercurrent gas-liquid contact portion, and a condenser attached to an upper end of a top of the rectifying column. At the top of the tower is formed a substantially horizontal portion in which a part of the tower top is bent, and the substantially horizontal portion is provided with a weir for blocking the reflux liquid flowing down from the condenser, A liquid reservoir for storing the reflux liquid is formed by the substantially horizontal portion and the weir, and the reflux liquid stored in the liquid reservoir is configured to be extracted as a rectified fraction.
[0008]
The rectification method using the rectification apparatus of the present invention is a rectification method using the rectification apparatus, wherein the vapor generated in the rectification tower is guided from the top of the rectification tower to the condenser, Condensed in the condenser and allowed to flow down as a reflux liquid from the condenser. A part of the reflux liquid is extracted from the liquid reservoir as a fraction.
[0009]
This eliminates the need for a recirculation facility such as a pump that has conventionally been necessary for recirculation, thereby preventing foreign matters from being mixed into the recirculation liquid. In addition, the equipment required for reflux such as piping and reflux tanks is greatly reduced and simplified, so that cleaning and inspection work when changing the product type is facilitated.
[0010]
In particular, since the rectification method of the present invention has a simple structure without a reflux facility such as a pump, it is easy to accurately maintain the temperature in the rectification apparatus at a predetermined temperature and is sensitive to temperature changes. For example, a substance that is easily thermally degraded such as being colored or thermally decomposed by heat, a substance having a very small difference between the boiling point and the melting point, a substance that self-heats, specifically, a peroxide, an organometallic compound, etc. Suitable for purifying amines.
[0011]
In the rectification apparatus of the present invention, a notch may be provided at the upper end of the weir, and the reflux liquid stored in the liquid reservoir may be configured to overflow from the notch. The reflux liquid overflowing from the notch is returned to the counter-current gas-liquid contact part. The flow rate of the reflux liquid is easily obtained from the liquid level of the V-shaped or U-shaped notch, for example. be able to. That is, by observing the liquid level in the liquid reservoir visible from the V-shaped or U-shaped notch, the amount of the reflux liquid stored in the liquid reservoir can be detected. From this amount of liquid, it is possible to grasp the flow rate of the reflux liquid that overflows and flows down to the countercurrent gas-liquid contact portion. Therefore, the notch also serves as a flowmeter for the reflux liquid. As described above, when the notch serves as a flow meter, problems such as a failure that occurs when a normal flow meter is used do not occur. In addition, the liquid level height which can be seen from the above-mentioned notch part can be measured, for example, by providing a viewing window at a part of the tower top and observing from this window. Furthermore, the amount of steam cooked can be grasped from the amount of the reflux liquid detected.
[0012]
In the rectification apparatus of the present invention, a tub for supplying the reflux liquid overflowing from the weir to the vicinity of the center of the cross section of the countercurrent gas-liquid contact portion may be attached to the weir. Thereby, since the reflux liquid is supplied near the center of the upper surface of the countercurrent gas-liquid contact portion, the contact efficiency between the steam and the liquid can be improved.
[0013]
In the rectification method of the present invention, since the total reflux can be performed with the liquid extraction valve closed, a high-purity distillate can be easily obtained.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view showing a
[0015]
As shown in FIG. 1, the rectifying
[0016]
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the
[0017]
As the
[0018]
The
[0019]
Here, “substantially horizontal” means that the axis of the substantially
[0020]
As the
[0021]
FIG. 3 is a partially broken perspective view schematically showing the vicinity of the
[0022]
In order to minimize the increase in pressure loss in the flow path due to the
[0023]
In order to further reduce the pressure loss, it is preferable to make the space section cross-sectional area of the entire
[0024]
Further, a
[0025]
As shown in FIGS. 1 and 3, the
[0026]
Examples of substances sensitive to temperature changes include polymerizable compounds, amines, organometallic compounds, peroxides, and the like.
[0027]
In order to perform rectification using the
[0028]
That is, since the
[0029]
The rectifying apparatus of the present invention may be a plate tower or the like in addition to the packed tower as shown in the above embodiment. Moreover, the number of stages of the packed tower or the tray tower is not particularly limited.
[0030]
【The invention's effect】
Since the rectification apparatus of the present invention does not require equipment such as a reflux pump that causes foreign matters to be mixed into the reflux liquid, it can prevent the distillate from being contaminated, and can be substantially horizontal at the top of the column. Since it has a simple structure in which the liquid reservoir is simply provided in the part, it is possible to reduce the size and to easily disassemble the product during product change or maintenance. Moreover, since the rectifying apparatus of the present invention has a simple structure without a reflux facility such as a pump, it is easy to accurately maintain the temperature in the rectifying apparatus at a predetermined temperature, and the heat retention management accuracy is high. There is an effect of improving.
[0031]
Further, in the present invention, when a reed for overflowing the reflux liquid overflowing from the notch to the vicinity of the center of the upper surface of the countercurrent gas-liquid contact part of the rectification tower is attached to the weir, Is supplied in the vicinity of the center of the upper surface of the counter-current gas-liquid contact portion, so that the contact efficiency between the vapor and the liquid can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing a rectification apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of a liquid extraction valve of a rectifying apparatus according to the present invention.
FIG. 3 is a partially broken perspective view schematically showing the vicinity of a liquid pool portion of the rectifying apparatus according to the present invention.
FIG. 4 is a schematic view showing an example of a conventional rectification apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記堰の上端には切欠き部が設けられていて、前記液溜まり部に溜められた還流液が前記切欠き部から溢れ出るように構成されており、
さらに、前記堰から溢れ出た還流液を前記向流気液接触部の横断面中心付近に供給するための樋が、前記堰に取り付けられていることを特徴とする精留装置。A rectifying column having a counter-current gas-liquid contact portion and a condenser attached to the upper end of the top of the rectifying column are provided, and a part of the top of the column is bent at the top of the rectifying column. A substantially horizontal portion is formed, and the substantially horizontal portion is provided with a weir for blocking the reflux liquid flowing down from the condenser, and a liquid reservoir portion for collecting the reflux liquid by the substantially horizontal portion and the weir. Formed and configured to extract the reflux liquid stored in the liquid reservoir as a fraction .
A notch is provided at the upper end of the weir, and the reflux liquid stored in the liquid reservoir is configured to overflow from the notch,
Further, a rectifier for supplying the reflux liquid overflowing from the weir to the vicinity of the center of the cross section of the countercurrent gas-liquid contact portion is attached to the weir .
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