JP6140049B2

JP6140049B2 - 還流器および反応機ユニット

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Publication number: JP6140049B2
Application number: JP2013212713A
Authority: JP
Inventors: 昌史山本; 義久宮本
Original assignee: Kobelco Eco Solutions Co Ltd
Current assignee: Shinko Pantec Co Ltd
Priority date: 2013-10-10
Filing date: 2013-10-10
Publication date: 2017-05-31
Anticipated expiration: 2033-10-10
Also published as: JP2015073958A

Description

本発明は、反応槽内で気化して排出された原料を凝縮器で凝縮し得られた凝縮液を前記反応槽に向けて還流させる流れと、前記凝縮液を前記受槽に向けて排出させる流れとに分流可能な還流器およびその還流器を備えた反応機ユニットに関する。

化学プラントにおける製造ラインでは、冷却、加熱、凝縮、および蒸発などの熱交換処理が行われる。このような熱交換処理を実行するシステムとして例えば、図４に示す反応機ユニット２００が知られている。図４はコンデンサ２０１が横置きされた反応機ユニット２００の一例を示す断面図である。図４に示す反応機ユニット２００は、原料を撹拌したり、撹拌した原料を加熱したりする反応槽２０２と、反応槽２０２で気化させた原料の蒸気を凝縮させるコンデンサ（熱交換器、凝縮器）２０１と、凝縮液の一部を貯留する受槽２０３とを備えた構成をしている。

コンデンサ２０１は円筒型をしており、一方の端部には原料の蒸気が流入する流入口２０１ａを備え、他方の端部にはこの蒸気の凝縮により得られた凝縮液が排出される排出口２０１ｂを備えるように構成されている。なお、コンデンサ２０１は、一方の端部よりも他方の端部の方が低い位置となるように傾けられた状態で横置きされている。また、この排出口２０１ｂには途中で反応槽２０２に至る還流経路２０５と受槽２０３に至る流出経路２０６とに分岐する経路２０４が結合されている。還流経路２０５の途中にはバルブ２０７ａが、流出回路２０６の途中にはバルブ２０７ｂがそれぞれ設けられており、これらバルブ２０７ａ，２０７ｂの開閉を制御することで各経路を流通する凝縮液の流量を制御することができる。

しかしながらこのような反応機ユニット２００は、コンデンサ２０１が上述したように横置きされているため、システムの設置面積が大きくなるという問題がある。そこで、コンデンサ２０１の一方の端部に蒸気の流入口２０１ａと凝縮液の排出口２０１ｂとを設け、このコンデンサを縦置きし、省スペース化を図ることが考えられる。

このようにコンデンサの一方の端部に蒸気の流入口と凝縮液の排出口を設けた構成としては、例えば、特許文献１に開示された濃縮蒸留装置が知られている。特許文献１に開示された濃縮蒸留装置は、凝縮部（コンデンサ）の下端部側に精留精度調整構造が設けられている。そして、この精留精度調整構造は、凝縮部からの凝縮液を受け止める受部と、受部で受け止めた凝縮液を還流させる戻し管（還流経路）と、受部で受け止めた凝縮液を流出させるための回収管（流出経路）と有した構成となっている。また、蒸気がこの精留調整構造を通じて凝縮部に導かれるように構成されている。

特開２００９−１０６８１９号公報

ところで、経済性、高耐食性、耐圧性、耐熱性の観点から化学プラントにおける製造ラインでの反応機ユニットで用いる装置に対してグラスライニング処理を施した機器を使用する場合がある。しかしながら、特許文献１に開示された精留精度調整構造は、戻し管および流出経路を備えた複雑な構造となっており、グラスライニング処理を施すことが困難である。また、戻し管および流出経路が形成されているため、精留精度調整構造内の洗浄も困難となる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、グラスライニング処理された還流器本体を形成させることを可能とするとともに、この還流器本体内の洗浄を容易とする還流器を提供する。さらには、本発明は、グラスライニング処理された還流器本体を形成させることを可能とするとともに、この還流器本体内の洗浄を容易とする還流器を備えた反応機ユニットを提供することを目的とする。

本発明に係る還流器は、上記した課題を解決するために、反応槽内で気化して排出された原料を凝縮器で凝縮し得られた凝縮液を前記反応槽に向けて還流させる流れと、前記凝縮液を受槽に向けて排出させる流れとに分流可能な還流器であって、前記凝縮液を一時貯留する貯留空間が形成された貯留部と、前記貯留部を前記反応槽に接続する反応槽側ポート部と、前記貯留部を前記受槽に接続する受槽側ポート部とを有し、内面がグラスライニング処理された還流器本体と、前記還流器本体とは別体であり、前記貯留空間内に突出するように前記反応槽側ポート部に挿入される中子と、を備え、前記中子には、前記貯留空間の外側において前記反応槽に向けて開口した外側開口と、前記貯留空間の内側において前記受槽側ポート部よりも高い位置で前記貯留空間に向けて開口した１以上の内側開口と、前記外側開口と前記内側開口とを連通させる流通路とが形成されている。

上記した構成によると、この還流器本体には、反応槽側ポート部が形成されているため中子を貯留部の貯留空間内に挿通させ、この中子を介して貯留部の貯留空間と反応槽とを連通させることができる。さらに還流器本体には受槽側ポート部が形成されているため、この受槽側ポート部を介して貯留部の貯留空間と受槽とを連通させ、貯留空間内に一時貯留される凝縮液を受槽に送出させることができる。

また、中子は、貯留空間内に突出しており、この貯留空間の内側において受槽側ポート部よりも高い位置に内側開口と、貯留空間の外側において反応槽に向けて開口した外側開口と、これらを連通させる流通路とが形成されているため、貯留空間に貯留された凝縮液の水位がこの内側開口の位置に達するまで凝縮液が反応槽側に流れることがない。つまり、貯留部において貯留させる凝縮液の貯留量を調節することで、この中子により凝縮液の反応槽への流通を制御することができる。

ここで本発明に係る還流器は、上記した中子を還流器本体とは別体で設けるため、中子と同様の機能を有する管路を還流器本体内に一体に形成した構成と比較して複雑な加工が不要となり、グラスライニング処理された還流器本体の形成を可能とさせる。また中子を取り外すことで還流器本体内の洗浄を容易に行うことができる。

よって、本発明に係る還流器は、グラスライニング処理された還流器本体を形成させることを可能とするとともに、この還流器本体内の洗浄を容易とするという効果を奏する。

また、本発明に係る還流器は、上記した構成において、前記反応槽内で気化された原料が、前記外側開口から流入し、前記流通路を通じて前記内側開口から前記貯留部内へと排出されており、前記内側開口の総開口面積が、前記外側開口の総開口面積よりも大きくなるように構成されていてもよい。

ここで、中子の内側開口には、気化された原料と凝縮液との気液がともに出入りする構成となっている。

上記した構成によると、本発明に係る還流器では、中子の内側開口の総開口面積が、前記外側開口の総開口面積よりも大きいため、この内側開口を介して反応槽から還流器本体の貯留部内に気化された原料が排出される際に生じる圧損を低減させることができる。

なお、総開口面積とは、１以上の開口の面積を足し合わせた面積である。

また、本発明に係る還流器は、上記した構成において、前記反応槽側ポート部および前記受槽側ポート部は、前記貯留部の底壁に設けられており、前記反応槽側ポート部は、前記底壁の中心よりもその底壁の外周側にずれた位置となるように構成されていてもよい。

上記した構成によると前記受槽側ポート部は前記貯留部の底壁の中心よりもその外周側にずれた位置となるため、受槽側ポート部を底壁に設けることができる範囲の自由度が大きくなる。

このように受槽側ポート部を設けることができる範囲の自由度が増すため、底壁における最低部に位置する部分に受槽側ポート部を設けることもできる。このように受槽側ポート部を底壁における最低部に位置する部分に設けた場合、貯留部において凝縮液が残ってしまうことを防止することができる。

本発明に係る還流器は、上記した構成において、前記中子は、前記貯留部の底壁から鉛直方向に延びる円筒部と、前記円筒部の上端を閉鎖する上壁部と、を備え、前記円筒部は、その側周面に１以上の前記内側開口が、下端に前記外側開口が、該円筒部内に該内側開口と該外側開口とを連通させる流通路がそれぞれ形成されており、前記内側開口は、該内側開口から排出される気化された原料が前記貯留部内において均一に分散されるように、前記円筒部の側周面において、この貯留部の底壁の中心軸と対向する位置よりも円周方向にずれた位置に形成されていてもよい。

上記した構成によると、内側開口が底壁の中心軸と対向する位置よりもその内側開口の側周面において周方向にずれた位置に形成されているため、内側開口から排出された、気化された原料は、貯留部内においてより均一に分散された状態とすることができる。このように気化された原料を、より均一に分散された状態とすることができるため、その凝縮を例えば熱交換器などの装置によってより効率よく行うことができる。

本発明に係る還流器は、上記した構成において、前記内側開口は、前記中子の側壁において上下方向に沿った方向に複数形成されていてもよい。

上記した構成によると、中子の側壁において、上下方向に沿った方向に内側開口が複数形成されている。このため、下方側に形成された内側開口にて主として凝縮液を流通させ、上方側に形成された内側開口にて主として気化された原料を流通させることができる。このため、対向する方向に流通する凝縮液と気化された原料とにおいて、両者が互いの流通を阻害することを防止することができる。

本発明に係る還流器は、上記した構成において、前記内側開口の開口形状は、長軸が上下方向を向く楕円であってもよい。

上記した構成によると、前記内側開口の開口形状は、長軸が上下方向を向く楕円であるため、内側開口における下方側に凝縮液を流通させ、上方側に気化された原料を流通させることができる。

このため、対向する方向に流通する凝縮液と気化された原料とにおいて、両者が互いの流通を阻害することを防止することができる。

本発明に係る還流器は、上記した構成において、前記還流器本体は、該還流器本体内を視認するための窓部が嵌合された、１以上の側壁開口部をさらに有するように構成されていてもよい。

上記した構成によると、還流器本体が、窓部が嵌合された側壁開口部を備えるため、作業者等は、この窓部から還流器本体内の様子を視認することができる。

本発明に係る反応機ユニットは、上記した課題を解決するために、反応処理を行うために原料を加熱する加熱部を備えた容器である反応槽と、前記反応槽の加熱部により加熱され、気化した原料を、冷媒との熱交換により凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器により凝縮され、得られた凝縮液を貯留するための容器である受槽と、前記凝縮液を、前記反応槽に向けて還流させる流れと、該凝縮液を前記受槽に向けて排出させる流れとに分流可能とする還流器と、前記反応槽と前記還流器との間で前記気化された原料および前記凝縮液を流通させる還流経路と、前記受槽と前記還流器との間で前記凝縮液を流通させる流出経路と、前記流出経路の途中に設けられ、この流出経路を流通する凝縮液の流量を制御するバルブと、を備え、前記還流器は、前記凝縮液を一時貯留する貯留空間が形成された貯留部と、前記貯留部と前記反応槽とを連通させるために前記還流経路と連結される反応槽側ポート部と、前記貯留部と前記受槽とを連通させるために前記流出経路と連結される受槽側ポート部とを有し、内面がグラスライニング処理された還流器本体と、前記還流器本体とは別体であり、前記貯留空間内に突出するように前記反応槽側ポート部に挿入される中子と、を備え、前記中子には、前記貯留空間の外側において前記反応槽と連通するように前記還流経路と連結するために開口した外側開口と、前記貯留空間において前記受槽側ポート部よりも高い位置で前記貯留空間に向けて開口した１以上の内側開口と、前記外側開口と前記内側開口とを連通させる流通路とが形成されている。

上記した構成によると、反応槽、凝縮器、受槽、および還流器を備えているため、反応槽にて原料を気化させ、気化した原料を、還流器を通じて凝縮器に送出し、凝縮器にて凝縮させることができる。また、受槽を備えているため、凝縮器で凝縮され得られた凝縮液を、還流器を通じてこの受槽に送出し、貯留させることができる。

また、還流器本体は、反応槽側ポート部を有しているため、中子を貯留部の貯留空間において突出するように挿通させ、この中子を介して貯留部と還流経路とを連通させることができる。さらに還流器本体は、受槽側ポート部を有しているため、貯留部に貯留される凝縮液をこの受槽側ポート部から流出経路を通じて受槽に送出させることで凝縮液の貯留量を調整することができる。

また、還流器本体とは別体で設けられた中子は、貯留空間において受槽側ポート部より高い位置で内側開口が形成されているため、貯留部内の凝縮液の水位がこの内側開口の位置に達するまで凝縮液は反応槽側に流通することはない。つまり、流出経路に備えられたバルブの開閉といった簡単なバルブ操作で還流量を調節することができる。

このように、本発明に係る反応機ユニットが備える還流器は、凝縮液を適切に反応槽へ還流させることができるとともに、必要に応じて受槽に凝縮液を送出させることもできる。このため、還流器が備えられた凝縮器の一方の端部側において、気化した原料を流入させたり、この原料が凝縮され生成された凝縮液を流出させたりすることができ、これにより凝縮器を縦置きすることができる。このため、凝縮器が横置きされた反応機ユニットの構成と比較して、ユニット設置スペースを削減するとともに、凝縮器から流出される凝縮液を流通させる配管を別途設ける必要がない。

以上のように、本発明に係る反応機ユニットは、簡単なバルブ操作で還流量を調整できるとともに、ユニット設置スペースおよび配管の削減を実現することができる。

さらに中子を還流器本体とは別体で設けるため、この中子と同様の機能を有する管路を還流器本体内に一体に形成した構成と比較して複雑な加工が不要となり、グラスライニング処理された還流器本体の形成を可能とさせる。また中子を取り外すことで還流器本体内の洗浄を容易に行うことができる。

よって、本発明に係る反応機ユニットでは、グラスライニング処理された還流器本体を形成させることを可能とするとともに、この還流器本体内の洗浄を容易とする還流器を備えることができるという効果を奏する。

本発明に係る還流器は、以上に説明したように構成され、グラスライニング処理された還流器本体を形成させることを可能とするとともに、この還流器本体内の洗浄を容易とするという効果を奏する。また、本発明に係る反応機ユニットは、以上のように説明したように構成され、グラスライニング処理された還流器本体を形成させることを可能とするとともに、この還流器本体内の洗浄を容易とする還流器を備えることができるという効果を奏する。

本発明の実施の形態に係る反応機ユニットの概略構成の一例を示す断面図である。図１に示す反応機ユニットが備える還流器の一例を示す断面図である。図２に示す還流器における受槽側ポート部と反応槽側ポート部との配置関係の一例を示す平面図である。コンデンサが横置きされた反応機ユニットの一例を示す断面図である。

本発明の実施形態に係る反応機ユニット１００は、化学プラントの製造ラインにおいて、冷却、加熱、凝縮、および蒸発などの熱交換処理を実行することができるシステムである。

以下、本発明の実施形態に係る反応機ユニット１００の具体的な構成例について、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。

（反応機ユニットの構成）
図１を参照して反応機ユニット１００の概略構成について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る反応機ユニット１００の概略構成の一例を示す断面図である。

図１に示すように、反応機ユニット１００は、反応槽１、コンデンサ（凝縮器）２、受槽３、および還流器４を備えてなる構成である。反応機ユニット１００では、反応槽１、コンデンサ２、および受槽３それぞれは架台１０１，１０２によって支持されている。なお、図１において、説明の便宜上、コンデンサ２を支持する架台については特に図示していない。また、還流器４と反応槽１との間に還流経路５が、還流器４と受槽３との間に流出経路６がそれぞれ設けられている。なお、本実施の形態に係る反応機ユニット１００が備える各部は、その内面にグラスライニング処理が施されている。グラスライニング処理は、炭素鋼などの母材金属に、母材金属との密着を担う下引きグラス層と耐食性等の機能を発揮する上引きグラス層とを形成する処理である。このため、グラスライニング処理が施された各部を備える反応機ユニット１００は、高耐食性を有するとともに、耐圧性、耐熱性、（経済性）をも有することができる。以下、反応機ユニット１００が備える各部について説明する。

（受槽）
まず、受槽３について説明する。受槽３はコンデンサ２における、冷媒と気化された原料との間における熱交換によって生成された凝縮液の一部または全てを貯留するための密閉された円筒型容器である。受槽３は上述したようにグラスライニング処理が施されている。

（コンデンサ）
次に図１を参照して本実施の形態に係る反応機ユニット１００が備えるコンデンサ２の構成について説明する。

コンデンサ２は、本体部として円筒形状の器胴シェル２１を備え、その一方の端部にグラスライニング製ヘッド２２が設けられた多管式熱交換器である。コンデンサ２は上述したようにグラスライニング処理が施されている。図１に示すように、コンデンサ２はその軸方向が鉛直方向となるように縦置きされ、上端部側にヘッド２２が位置するように不図示の架台によって支持されている。図１に示すように、このヘッド２２には不図示の真空ポンプなどにより真空に引くための連通口ノズル２３が設けられている。

コンデンサ２の内部においては、図１に示すように、このコンデンサ２の長手方向に沿って複数の伝熱管２４が配置されている。複数の伝熱管２４の両端部は、器胴シェル２１の断面に沿って配置された一対の金属管板２５ａ、２５ｂに取り付けられている。すなわち、本実施の形態に係るコンデンサ２は、固定管板型多管式熱交換器として構成されている。しかしながら、コンデンサ２の構成はこのような固定管板型多管式熱交換器に限定されるものではなく、片方の端部にある管板を可動式とした浮動頭型多管式熱交換器等の他の熱交換器でもよい。あるいは、Ｕ字状に曲げた伝熱管２４を用いたＵ字管型多管式熱交換器であってもよい。

図１に示すように器胴シェル２１は、その内部と連通するように形成された入口側ノズル２７と出口側ノズル２６とを備えている。そして、外部から供給された熱媒体（本実施形態では冷媒）が入口側ノズル２７から器胴シェル２１内に流入し、出口側ノズル２６から排出されるようになっている。一方、反応槽１から排気された蒸気が複数の伝熱管２４内を流通している。

このため、コンデンサ２では、伝熱管２４内を流通する蒸気と、器胴シェル２１内であって伝熱管２４の外周を流通する冷媒とが熱交換することで、蒸気から凝縮液が生成される。凝縮液は、鉛直方向に立設された伝熱管２４内を下向きに移動しコンデンサ２の下端部に結合された還流器４に導かれる。

（反応槽）
次に、図１を参照して本実施の形態に係る反応機ユニット１００が備える反応槽１の構成について説明する。

反応槽１は、化学工場などにおいて液体の反応処理を行うために用いられる、グラスライニング処理された容器であり、槽本体１１、撹拌翼３２、回転駆動部３１、およびジャケット（加熱部）３３を備えてなる構成である。

槽本体１１は、竪型円筒形状の容器であり、反応処理する原料を貯留する貯留空間を有する。図１に示すように槽本体１１の下面１１ａおよび上面１１ｂは上下方向にそれぞれ突出して湾曲した円弧状の皿形を有している。下面１１ａには、排出ノズル１２が一体的に設けられている。排出ノズル１２には不図示の制御バルブ（例えば、フラッシュバルブ等）が備えられている。そして、反応槽１では、制御バルブを開くことにより、排出ノズル１２を介して槽内に貯留された液体を排出することができるように構成されている。

槽本体１１の上面１１ｂには、図１に示すように円筒形状の撹拌口ノズル１３、蒸気出口ノズル１４、およびマンホール１５が一体的に設けられている。

撹拌口ノズル１３にはグラスライニング処理された撹拌翼３２が挿通されている。撹拌翼３２は、円筒棒状部材の回転軸とその下端部に羽部材を備えた構成となっている。撹拌翼３２の上端部は撹拌口ノズル１３から槽本体１１の外方に突出し、槽本体１１の上面１１ｂに固定された回転駆動部３１に連結される。回転駆動部３１は、いわゆる、電動機付き減速機であり、撹拌翼３２の回転軸を回転させるものである。回転駆動部３１が駆動し、回転軸を回転させることにより、回転軸の下端部に設けられた羽部材が回転し、反応槽１内に貯留されている液体を撹拌する。

蒸気出口ノズル１４は、還流経路５と連通し、槽本体１１内で加熱され、気化した原料を排出させたり、この気化した原料が冷却され生成された凝縮液の流入を受け入れたりするためのノズルである。蒸気出口ノズル１４の端部と還流経路５の端部とは配管接合されている。

マンホール１５は、洗浄または点検において作業者等が槽本体１１内に入ったり、液体を投入したりするための開口であり、密閉のための蓋体１６が設けられている。

また、加熱源として槽本体１１の外周を取り囲むようにジャケット３３が取り付けられている。ジャケット３３に流入する熱媒体によって槽本体１１が加熱されることで、槽本体１１内に貯留されている原料が蒸発し、蒸気出口ノズル１４から排出される。排出された蒸気は、還流経路５、および還流器４を通じてコンデンサ２に導かれる。

なお、槽本体１１の上面には図示しないノズルが複数形成され、温度計などの計器やバッフルなどが接続されている。

（還流器）
還流器４は、反応槽１から排出された蒸気をコンデンサ２に導いたり、コンデンサ２にて蒸気が凝縮され得られた凝縮液を受槽３側に流通させる流れと反応槽１側に流通させる流れとに分流したりすることができるものである。還流器４は図２に示すように還流器本体４１、中子４２、および窓部４３を備えてなる構成である。図２は、図１に示す反応機ユニット１００が備える還流器４の一例を示す断面図である。

還流器本体４１は、グラスライニング処理が施された有底の略円筒形状部材であり、その上部には開口部４４が形成されている。上述したようにこの開口部４４の端部とコンデンサ２の端部とがクランプ５１によって配管接合される。一方、還流器本体４１の下部には下方向に突出して湾曲した円弧状の皿形を有する還流器底壁（底壁）４１ａが形成されている。

上記した外観形状を有する還流器本体４１は、凝縮液を一時貯留するための貯留空間を有する貯留部４１ｃを備える。本実施形態では、この貯留部４１ｃの底壁は、還流器底壁４１ａとなる。

また、還流器本体４１の還流器底壁４１ａには、図２に示すように受槽側ポート部４６および反応槽側ポート部４７が一体的に形成されている。また、還流器本体４１の還流器側壁４１ｂには側壁開口部４５が一体的に形成されている。

受槽側ポート部４６は、図２に示すように、還流器本体４１の鉛直方向下側に突出した略円筒形状をしており、貯留部４１ｃ内の貯留空間と連通している。図２では特に図示していないが、受槽側ポート部４６の端部と流出経路６の端部とは、配管接合されている。

また、上述の図１に示すように、この流出経路６の途中（本実施形態では流出経路６における還流器４との連結部分近傍）にバルブ７が設けられており、このバルブ７を閉じた状態のときは、コンデンサ２から還流器本体４１内に流入してきた凝縮液が貯留部４１ｃ内に貯まり、バルブ７を開いた状態に切り替えると、貯留部４１ｃに貯留した凝縮液が流出経路６を通じて受槽３に流れるように構成されている。

反応槽側ポート部４７は、図２に示すように、還流器本体４１の鉛直方向下側に突出した略円筒形状をしており、貯留部４１ｃ内の貯留空間と連通している。この反応槽側ポート部４７の端部とフレキシブルジョイント８の端部とは、後述する中子４２の下端とともにフランジ継手によって配管接合されている。なお、この結合部分にガスケットを設けシールする構成であってもよい。

反応槽側ポート部４７にはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素樹脂により形成された中子４２が挿通されている。中子４２は、鉛直方向に延びる円筒部４２ｂと、円筒部４２ｂの上端を閉鎖する上壁部４２ａと、円筒部４２ｂの下端側において側方に突出するフランジ部４２ｃとを備えた構成である。円筒部４２ｂの上端側には貯留部４１ｃの貯留空間内に向けて開口した複数の内側開口４０ａ（上側開口）が形成されている。また、円筒部４２ｂの下端には、反応槽１と連通する還流経路５側に向けて開口した外側開口４０ｂ（下側開口）が形成されている。この外側開口４０ｂは、図２に示すように、貯留部４１ｃの有する貯留空間の外側に位置する。そして、円筒部４２ｂ内にはこの内側開口４０ａと外側開口４０ｂとを連通させる流通路４０ｃが形成されている。

中子４２は、円筒部４２ｂの軸方向が鉛直方向に沿った姿勢となるように、反応槽側ポート部４７内に気密に挿通されている。そして、この中子４２の下方側の端部は、フレキシブルジョイント８を介して還流経路５と結合される。なお、中子４２を形成する素材はこのＰＴＦＥなどのフッ素樹脂に限定されるものではない。例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）などの樹脂、ハステロイ（登録商標）などＮｉ−Ｆｅ−Ｍｏの耐食合金により形成されてもよいし、ガラスによって形成されてもよい。この中子４２の構成についての詳細は後述する。

一方、還流器側壁４１ｂには、側壁開口部４５がさらに形成されており、側壁開口部４５の先端には強化ガラスで形成された窓部４３が設けられている。側壁開口部４５は、還流器本体４１の還流器側壁４１ｂから水平方向に突出した略円筒形状をし、還流器本体４１内と連通している。そして、この側壁開口部４５の端部に透明板を有する窓部４３が嵌合される。側壁開口部４５と窓部４３とは、例えば、フランジ継手などによって連結される。

図２では、側壁開口部４５は還流器側壁４１ｂにおいて１つ設けられた構成であるがこれに限定されるものではない。還流器側壁４１ｂにおける対向する位置に２つの側壁開口部４５が設けられた構成であってもよい。このように、還流器４は窓部４３が嵌合された側壁開口部４５を備えるため、この窓部４３から還流器本体４１内部の様子を確認することができ、例えば視流器などの装置を新たに設ける必要がない。

なお、上述したコンデンサ２は、付属のラグ、ブラケット等により独立してサポートされる。

次に、還流器底壁４１ａにおける受槽側ポート部４６と反応槽側ポート部４７の配置関係について説明する。図３に示すように、還流器本体４１において、円形となる還流器底壁４１ａの中心Ｏより、その外周に向かって左側にずれた位置に反応槽側ポート部４７が形成されている。このように反応槽側ポート部４７が中心Ｏよりも還流器底壁４１ａの外周側にずれた位置に形成されているのは、この反応槽側ポート部４７とともに還流器底壁４１ａに形成する受槽側ポート部４６をできるだけ還流器底壁４１ａの中心Ｏに近い位置に配置させるためである。図３は、図２に示す還流器４における受槽側ポート部４６と反応槽側ポート部４７との配置関係の一例を示す平面図である。

つまり、母材金属の内面側にグラス層が形成されている還流器本体４１では、上述したようにその還流器底壁４１ａは、下方に突出した皿形となるため、還流器底壁４１ａの中心Ｏが最も低い最底部となる。このため、できるだけこの最低部近傍に受槽側ポート部４６を形成し、還流器本体４１内に残留する凝縮液の量を低減させるように構成されている。

図３では、受槽側ポート部４６も還流器底壁４１ａの中心Ｏより右側にずれた位置に形成されているが、これは、還流器底壁４１ａの寸法と反応槽側ポート部４７の断面寸法との関係により中心よりも右側にずれた位置となっている。しかしながら、還流器底壁４１ａの寸法が反応槽側ポート部４７の断面寸法に対して十分に大きくなるような関係にある場合は、反応槽側ポート部４７をできるだけ還流器底壁４１ａの中心Ｏから離れた位置に配置し、受槽側ポート部４６を還流器底壁４１ａの中心Ｏ付近に配置することが好適である。

（中子）
次に、上述した反応槽側ポート部４７内に挿通される中子４２の構成について詳細に説明する。中子４２は、上述したように円筒部４２ｂの上端側に上壁部４２ａを、下端側にフランジ部４２ｃを備えてなる構成である。そして、円筒部４２ｂの上端側の側周面、より正確には貯留部４１ｃの貯留空間内において底壁４１ａから突出した部分であって、受槽側ポート部４６より高い位置となる円筒部４２ｂの側周面に内側開口４０ａが形成されている。

ここで、本実施の形態に係る反応機ユニット１００では、縦置きされたコンデンサ２で生成された凝縮液は、以下の流通経路をたどって反応槽１へと導かれる。すなわち、コンデンサ２で生成された凝縮液は、重力に従って下方に向かって流れ、還流器本体４１内に流入する。そして、流出経路６の途中に設けられたバルブ７が閉じられているときは、還流器本体４１の貯留部４１ｃ内に凝縮液が貯まるように構成されている。

凝縮液の水位が円筒部４２ｂに形成された内側開口４０ａに達すると、この内側開口４０ａから、中子４２内の流通路４０ｃに流入する。そして流通路４０ｃを流通した凝縮液は、外側開口４０ｂから還流経路５に向かって排出され、この還流経路５を通じて反応槽１へと導かれる。

中子４２では、コンデンサ２から流入してきた凝縮液がこの中子４２内に直接入らないようにするため、上壁部４２ａを塞いだ形状としている。なお、上壁部４２ａは別体の蓋部材によって塞がれた構成としてもよいし、上壁部４２ａと円筒部４２ｂとを一体に形成した構成としてもよい。

また、上述したように凝縮液が流れ込む内側開口４０ａの開口形状は、円筒部４２ｂの軸方向に沿った方向に長軸となる楕円形状であってもよいし、円形であってもよく任意である。また、円筒部４２ｂの側壁に形成される内側開口４０ａの個数は、１つであってもよいし、それ以上であってもよい。すべての内側開口４０ａの面積を足し合わせた総面積が少なくとも中子４２の円筒部４２ｂの下端に形成された外側開口４０ｂの開口面積以上、より好ましくは開口面積よりも大きくなればよい。

つまり、この内側開口４０ａは還流器本体４１内に貯留された凝縮液を反応槽１側に流出させる開口であるとともに、反応槽１から排出された気化された原料の蒸気を還流器本体４１内に流入させるための開口でもある。そのため内側開口４０ａの総開口面積が小さくなればなるほど、中子４２内の流通路４０ｃを流通し、還流器本体４１内に導かれる蒸気の圧損が大きくなってしまう。そこで、中子４２において蒸気が流出される側となる内側開口４０ａの総開口面積が、蒸気が流入する側となる中子４２の外側開口４０ｂの開口面積以上、好ましくは外側開口４０ｂの開口面積よりも大きくなるように構成されている。

本実施形態の中子４２では、図２、図３に示すように、円筒部４２ｂの側周壁において、円筒部４２ｂの軸方向に沿った方向に２つ配置された内側開口４０の群が２か所、形成されている。また、図３に示すように水平面でみたときの２か所の内側開口４０の群の位置関係は、円筒部４２ｂの断面形状における中心Ａと内側開口４０の中心Ｂとを結ぶ線と、この中心Ａと還流器底壁４１ａの中心Ｏとを結ぶ線とがなす角度が６０度となる位置となっている。すなわち、円筒部４２ｂの断面形状の中心Ａと還流器底壁４１ａの中心Ｏとを結ぶ線を軸として線対称にそれぞれ６０度傾いた位置に内側開口４０の中心Ｂが位置するように内側開口４０の群が形成された構成となっている。

しかしながら、水平面上における内側開口４０の群の配置はこの位置関係に限定されるものではない。内側開口４０から排出される蒸気が還流器本体４１内でできるだけ均一に分散されるような配置関係となるように、円筒部４２ｂの側壁において、還流器底壁４１ａの中心Ｏを通る中心軸と対向する位置よりも周方向にずれた位置に内側開口４０を形成する。

ところで、中子４２と同様の機能を有する管を還流器本体４１と一体に形成する構成が考えられるが、本実施形態のように、グラスライニング処理された還流器４においてそのような加工を施すことは困難である。そこで、本実施の形態に係る還流器４では、還流器本体４１とは別体に中子４２を設けた構成としている。また、このように中子４２を還流器本体４１と別体に設ける構成としたため、還流器本体４１から中子４２を取り外し、分解洗浄を行うことができる。このため、中子４２と同様な管を還流器本体４１と一体に形成した構成と比較して洗浄が容易となる。

なお、上記した構成を有する中子４２は、図２に示すように反応槽側ポート部４７の端部においてフレキシブルジョイント８の端部とともにフランジ継手で連結されることにより、反応槽側ポート部４７内に固定されている。より具体的には、反応槽側ポート部４７の端部およびフレキシブルジョイント８の端部それぞれも、中子４２の下端側の端部と同様にフランジが形成されている。そこで、中子４２のフランジ部４２ｃが、反応槽側ポート部４７のフランジ部分と、フレキシブルジョイント８のフランジ部分とで挟持されて、中子が所定の位置に固定されるようにフランジ継手で連結される。

また、還流器４と反応槽１との間に配管される還流経路５は、還流器４とフレキシブルジョイント８を介して連結された構成となっている。還流器４と反応槽１との間の連結をこのような構成とすることで、コンデンサ２および反応槽１の伸縮等により還流経路５やこの還流経路５が連結されている反応槽１などの機器が破損することを防止することができる。

また、本実施の形態に係る還流器４では、反応槽側ポート部４７が還流器本体４１の還流器底壁４１ａに形成されており、中子４２がこの反応槽側ポート部４７内に挿通され、還流器本体４１内において還流器底壁４１ａから鉛直方向上側に突出するように配置された構成であった。しかしながら、中子４２の配置位置はこれに限定されるものではない。例えば、還流器本体４１の還流器側壁４１ｂに反応槽側ポート部４７が形成されており、中子４２がこの反応槽側ポート部４７内に挿通され、還流器本体４１ａ内において水平方向に突出するように配置された構成であってもよい。

すなわち、還流器本体４１の貯留部４１ｃにおいて中子４２の内側開口４０ａが受槽側ポート部４６の位置よりも上方に位置していればよい。

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。

本発明の還流器は、高耐久性を有しつつ、反応槽で気化させた原料を凝縮させ、得られた凝縮液の一部を留出したり、凝縮液の一部をこの反応槽に戻したりすることができる。このため、化学プラントなどにおいて反応槽に凝縮液を還流させることが必要となる反応機ユニットにおいて広く利用できる。

１反応槽
２コンデンサ（凝縮器）
３受槽
４還流器
５還流経路
６流出経路
７バルブ
８フレキシブルジョイント
３３ジャケットヒーター（加熱部）
４０ａ内側開口
４０ｂ外側開口
４０ｃ流通路
４１還流器本体
４１ａ還流器底壁
４１ｂ還流器側壁
４１ｃ貯留部
４２中子
４２ａ上壁部
４２ｂ円筒部
４３窓部
４４開口部
４５側壁開口部
４６受槽側ポート部
４７反応槽側ポート部
１００反応機ユニット

Claims

反応槽内で気化して排出された原料を凝縮器で凝縮し得られた凝縮液を前記反応槽に向けて還流させる流れと、前記凝縮液を受槽に向けて排出させる流れとに分流可能な還流器であって、
前記凝縮液を一時貯留する貯留空間が形成された貯留部と、前記貯留部と前記反応槽とを連通させるため、前記凝縮液を還流させる還流経路と連結される反応槽側ポート部と、前記貯留部を前記受槽に接続する受槽側ポート部とを有し、内面がグラスライニング処理された還流器本体と、
前記還流器本体とは別体であり、前記貯留空間内に突出するように前記反応槽側ポート部内に挿入される中子と、を備え、
前記中子には、前記貯留空間の外側において前記反応槽に向けて開口した外側開口と、前記貯留空間の内側において前記受槽側ポート部よりも高い位置で前記貯留空間に向けて開口した１以上の内側開口と、前記外側開口と前記内側開口とを連通させる流通路とが形成され、該中子の端部は前記反応槽側ポート部の端部とともに前記還流経路とフランジ継手によって配管接合された還流器。
前記反応槽内で気化された原料が、前記外側開口から流入し、前記流通路を通じて前記内側開口から前記貯留部内へと排出されており、
前記内側開口の総開口面積が、前記外側開口の総開口面積よりも大きい請求項１に記載の還流器。
前記反応槽側ポート部および前記受槽側ポート部は、前記貯留部の底壁に設けられており、
前記反応槽側ポート部は、前記底壁の中心よりもその底壁の外周側にずれた位置となる請求項１または２に記載の還流器。
反応槽内で気化して排出された原料を凝縮器で凝縮し得られた凝縮液を前記反応槽に向けて還流させる流れと、前記凝縮液を受槽に向けて排出させる流れとに分流可能な還流器であって、
前記凝縮液を一時貯留する貯留空間が形成された貯留部と、前記貯留部を前記反応槽に接続する反応槽側ポート部と、前記貯留部を前記受槽に接続する受槽側ポート部とを有し、内面がグラスライニング処理された還流器本体と、
前記還流器本体とは別体であり、前記貯留空間内に突出するように前記反応槽側ポート部に挿入される中子と、を備え、
前記中子には、前記貯留空間の外側において前記反応槽に向けて開口した外側開口と、前記貯留空間の内側において前記受槽側ポート部よりも高い位置で前記貯留空間に向けて開口した１以上の内側開口と、前記外側開口と前記内側開口とを連通させる流通路とが形成されており、
前記反応槽側ポート部および前記受槽側ポート部は、前記貯留部の底壁に設けられており、
前記反応槽側ポート部は、前記底壁の中心よりもその底壁の外周側にずれた位置となっており、
前記中子は、前記貯留部の底壁から上方に突出する円筒部と、前記円筒部の上端を閉鎖する上壁部と、を有し、
前記円筒部は、その側周面に１以上の前記内側開口が、下端に前記外側開口が、該円筒部内に該内側開口と該外側開口とを連通させる流通路がそれぞれ形成されており、
前記内側開口は、該内側開口から排出される気化された原料が前記貯留部内において均一に分散されるように、前記円筒部の側周面において、この貯留部の底壁の中心軸と対向する位置よりも円周方向にずれた位置に形成されている還流器。
前記内側開口は、前記中子の側壁において上下方向に沿った方向に複数形成されている請求項１から４のいずれか１項に記載の還流器。
前記内側開口の開口形状は、長軸が上下方向を向く楕円である請求項１から５のいずれか１項に記載の還流器。
前記還流器本体は、該還流器本体内を視認するための窓部が嵌合された、１以上の側壁開口部をさらに有する請求項１から６のいずれか１項に記載の還流器。
反応処理を行うために原料を加熱する加熱部を備えた容器である反応槽と、
前記反応槽の加熱部により加熱され、気化した原料を、冷媒との熱交換により凝縮させる凝縮器と、
前記凝縮器により凝縮され、得られた凝縮液を貯留するための容器である受槽と、
前記凝縮液を、前記反応槽に向けて還流させる流れと、該凝縮液を前記受槽に向けて排出させる流れとに分流可能とする還流器と、
前記反応槽と前記還流器との間で前記気化された原料および前記凝縮液を流通させる還流経路と、
前記受槽と前記還流器との間で前記凝縮液を流通させる流出経路と、
前記流出経路の途中に設けられ、この流出経路を流通する凝縮液の流量を制御するバルブと、を備え、
前記還流器は、
前記凝縮液を一時貯留する貯留空間が形成された貯留部と、前記貯留部と前記反応槽とを連通させるために前記還流経路と連結される反応槽側ポート部と、前記貯留部と前記受槽とを連通させるために前記流出経路と連結される受槽側ポート部とを有し、内面がグラスライニング処理された還流器本体と、
前記還流器本体とは別体であり、前記貯留空間内に突出するように前記反応槽側ポート部内に挿入される中子と、を備え、
前記中子には、前記貯留空間の外側において前記反応槽と連通するように前記還流経路と連結するために開口した外側開口と、前記貯留空間において前記受槽側ポート部よりも高い位置で前記貯留空間に向けて開口した１以上の内側開口と、前記外側開口と前記内側開口とを連通させる流通路とが形成され、該中子の端部は前記反応槽側ポート部の端部とともに前記還流経路とフランジ継手によって配管接合された反応機ユニット。