JPH01304038A - スプラッシプレート液体分配器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液体分配器に関する。さらに詳細には本発明は
、液体／流体接触プロセスにおいて流れている液体を均
一に分配するためのスプラッシプレート液体分配器に関
する。

蒸留、吸着、肌着、及び精留等のような、液体／流体接
触を含む操作においては、塔、カラム、又は充填物を含
有した他の構造物が一般に使用されている。多くの場合
、充填層を下向きに流れているより濃密な流体（すなわ
ち、気／液接触の場合における液体）と充填層を上向き
に流れているあまり濃密でない流体（すなわち気体）と
の向流流れにて、液体と他の流体を接触させる。またこ
れとは別に、複数の流体を接触塔に同時に通す場合もあ
る。さらに直交流の気／液冷却塔のような場合では、流
体は互いに直角をなして流れ、このとき液体は充填層を
下向きに、そして気体は充填層を横向きに流れる０通常
、実際の流体／２＃、体接触は、ラシヒリング、レッシ
ングリングもしくはボールリング、及びスパイラルリン
グ充填物のような多数の同種バルク充填用エレメント（
一般には、ランダム充填物あるいは投げ落とし充填物と
呼ばれている）、又は米国特許第３，６７９，５３７号
、及び４，１２２．０１１号各明細台に説明されている
ような順序配列化もしくは構造化充填物からなる塔の所
定の区域で行われる。充填物は、効率的な流体／流体接
触を起こさせるのに必要な高い表面積を与える。

下向きに流れている液体は、充填層の区域において上向
きに流れている流体と接触する前に、通常、分配器によ
り充ｔａ層全体にわたって分配される０分配器は、液体
を充填物上に均一に分配して、下降液体と上昇流体との
間に均一な接触状態が得られるよう設計される。これに
より、２つの流体相の間における質量と熱の移動量が増
大することとなる。充填物を均一に湿潤させることがで
きないと、カラムを通過する液体の流れが不均等となり
、いわゆる局部流れが起こる。液体を好ましい形で均一
に分配できれば、充填物の性能を向上させることができ
る。

カラムを下向きに流れている液体の分配は、カラムの頂
部だけでなくカラムの１つ以上の箇所において行うこと
ができる、すなわちカラムを通過している液体は捕集及
び樽分配が可能である。

充填塔内の充填物に液体を分配するための手段について
は、当業界ではよく知られている。ある１種のこうした
分配器は、トラフ型又はウェアー型分配器と呼ばれてい
る。この分配器では、閉端を有する平行に取り付けられ
た複数のトラフを使用する。トラフの上方に設置された
１つ以上のいわゆる“パーティングボノクス（ｐａｒｔ
ｉｎｇ　ｂｏｘｅｓ）”又は“スプリッター（ｓｐｌｉ
ｔｔｅｒｓ）”から、これらのトラフに液体が供給され
る０通常、各トラフの側面には複数のウェアー又はスリ
ットが設けられている。塔の同じ水平高さのところに、
分配器のウェアーの底部が設置される。液体は、ウェア
ーから充填塔上へと降下する。このようなトラフ型又は
ウェアー型分配器の代表的な例は、米国特許第３．９３
７．７６９号明細書中に記載されている。残念ながら、
トラフ型又はウェアー型分配器を使用する場合、液体の
分配が不均一であるという問題が起こる。具体的には、
各ウェアーを流れる液体の量は、液体の上部圧力に大き
く依存する。従って、液体の上部圧力が各ウェアー毎に
変化すると（これはトラフが同一高さにない場合には容
易に起こりうる）、各ウェアーを流れる液体の量が変わ
り、液体の均一な分配が大きく頃なわれる。さらに、ウ
ェアーを通過する液体は、トラフ型分配器の出口の表面
を？Ｗ　ＫＡさせる１頃向があり、その表面に不均一に
付着し易く、そしてその表面に付着し続けてついには不
均一な分配状態で充填物にしたたり落ちるようになる傾
向がある。

他のタイプの分配器としては、いわゆるオリフィス分配
：！：がある。オリフィス型の分配器では、分配される
液体がパイプ又はトラフを流れ、パイブもしくはトラフ
の側部及び／又は底部における多数の小孔を通して充填
物上に分配される。オリフィス型の分配器は、ウェアー
型の分配器に比べて上部圧力の差による影響が少ないけ
れども、小孔が汚損又は詰まりを起こし易く、このため
充填塔における充填物上への液体分配の均一性が低下す
る。

汚損又は詰まりを少なくするために、パイプもしくはト
ラフ中のオリフィスのサイズを増大させることが提案さ
れている。残念ながら、オリフィスのサイズを増大させ
ると、それに応じてオリフィスの数を少なくしなければ
ならず、従って液体を充填物上に分配するポイントの数
が減少することになる。波頭を下げれば、より大きなサ
イズのオリフィスを使用することができる。しかしなが
ら、波頭を下げることは望ましくない、なぜならパイプ
又はトラフの高さがわずかでも異なると、不均一な分配
を引き起こすからである。

液体分配の均一性を大幅に低下させることなくより大き
な直径のオリフィスを使用できるようにするための１つ
の方法は、液体がパーティングボックス又はスプリッタ
ーから比較的大きなサイズのオリフィスを有する第１系
列のパイプ又はトラフへと流れるような２段階分配器を
使用することである。液体はこれらのオリフィスから第
２系列の孔あきパイプ又は孔あきトラフへと流れ、引き
続き充填物上へと分配される。第２系列のパイプ又はト
ラフは第１系列のパイプ又はトラフと直角をなしており
、第１系列めパイプ又はトラフの平面と平行な平面にあ
る。残念なことに、これらの２段階分配器は比較的高価
であり、また構造が複雑である。さらに、こうした２段
階分配器を通過するガスの圧力降下は、通常は１段階分
配器システムの場合より大きい。

液体を充Ｈ層中の充填物に分配するための分配器に関し
て説明した、先行技術における上記欠点から考えて、汚
損や詰まりを起こしにくく、かつ充填カラム中の充填物
上へ均一な液体分配を与えるような分配器を提供するこ
とが極めて望ましい。

従って本発明の目的は、液体が移送される方向と実質的
に垂直の方向に液体を分配するための１つ以上の液体導
通手段を有する改良された液体分配器であって、前記液
体導通手段から分配される液体を、液体が排出される前
記液体導通手段と並んで配置されている１つ以上のスプ
ラッシプレート上に排出するための手段を有することを
特徴とする前記液体分配器を提供することにある。

各スプラッシプレートは、液体が移送される方向と実質
的に平行である頂部（すなわち分配器の軸）、及び前記
スプラッンプレートの頂部に関して交互に反対向きの角
度をつけて折り曲げられている２つ以上の折り曲げ区画
を含んだ底部を有することを特徴とするのが好ましい。

本発明の分配器は、互いに実質的に平行でかつ間隔を置
いて配置された複数の孔あきパイプもしくは孔あき導管
及びその間に配置された複数のスプラフシプレートを含
むのが好ましい。

各パイプには、パイプの側部に沿って複数の孔又はオリ
フィスが設けられていて、スプラッシプレートに対して
水平もしくは実質的に水平にこのような孔又はオリフィ
スから出るときに、パイプを通って流れる液体が方向づ
けられるようになっている。スプラッシプレート（単数
又は複数）は、その（それらの）底部において、はすか
いに折り曲げられた又は“スプリット（ｓｐｌｆｔ）”
された区画を有するのが好ましい、必要に応じて、はす
かいに折り曲げられた区画の底部がスプリッタプレート
の頂部に実質的に平行に、従って液体の移送方向に実質
的に平行になるように、スプリッタプレートのはすかい
に折り曲げられた区画の底部が、はすかいに折り曲げら
れた部分に関して再び折り曲げられる。さらに、底部の
ボトムエツジをのこ歯状にしてもよい。

本発明による分割されたスプリッタプレートををするオ
リフィス型分配器を使用すると、カラム中に流れるかあ
るいは充填層を通って下回きに流れる液体は、分配へ７
グーを通って孔あきパイプもしくは孔あき導管へと流れ
る。液体は、パイプもしくは導管中のオリフィスから、
スブラフシプレートの頂部に対して実質的に水平に流れ
、液体はその頂部において広がりをもつ液体皮膜として
付着しそして下向きに流れる。液体は、スプラッシプレ
ートの反対向きに折り曲げられた又は分割された部分へ
と流れ、この部分において液体皮膜は２つ以上の分割部
分（好ましくは、互いにほぼ等しい）に分割され、ボト
ムエツジへと流れる。

液体は分割されたスプラッシプレートのボトムエツジか
ら次の段階へと均一に流れ、例えば充填力・ラムの頂部
へと流れていイ。

折り曲げられた又は分割されたスプラッシプレート液体
分配器を使用すると、極めて多くのポイントでカラム中
の充填物上に均一に液体を分配することができ、これら
のポイントにおいて液体はカラム充填物上にしたたり落
ちる（すなわちドリップポイント）、これによって、カ
ラムの性能は向上する。さらに、分割されたスプラッシ
プレートは、孔あきパイプの各オリフィスから出る各液
体流れを、カラムに供給又は再供給する前に、２つ以上
の液体流れに分割できるよう作製することができるとい
う事実により、各液体流れを（従ってパイプ又は導管中
の８孔もしくは各オリフィスを）従来の単一段階オリフ
ィス型分配器の場合よりも多く　（大きく）することが
できる、この結果、詰まりゃ汚損が減少し、従って充填
物上への液体分配が改良され、孔あきパイプ又は孔あき
トラフを洗浄するための休止時間が短縮される。さらに
、同様の性能を有する他の分配器に比べて、本発明の分
配器は構造が比較的単純でかつ安価である。

本発明の分配器は、その優れた性能により、蒸留、吸着
、抽出、及び化学反応も含めた多種多様な液体／流体接
触操作において、液体を充填物上に均一に分配するのに
有用である。

添付図面を参照することによって、本発明の分配器が容
易に理解できるであろう。

図面を参照すると、第１図に示されている実施ａＩ！！
ｌは、液体の移送方向（この図では垂直）において分配
器の軸に沿って見た状態の図である０分配器１は、複数
の孔あき導管又は孔あきバイブロ及び分配へ７グー又は
スプリンタ−ボックス４を含む０分配ヘッダー４は、液
体をヘングーから孔あきパイプ又は孔あき導管６に分配
するための、適切に配置されかつ所定の大きさに作られ
た複数の出口５を有するトラフ区域を含む。

図示した実施態様においては、孔あきパイプ又は孔あき
導管は水平で互いに平行又は実質的に平行であり、ある
間隔を置いて配置されている。隣接したパイプ又は導管
の間の空間により、分配器を通してのガスの流れが可能
となる。これらの空間に、分割されたス′プラ・レジプ
レートｌＯを位置せしめる。出口５を通って分配へラグ
−から導管６へと流れる液体が、分割されたスプラッシ
プレート１０に対して水平又は実質的に水平な方向に送
られるように、孔あきパイプ又は孔あき導管の側部に沿
い、孔あきパイプ又は導管においてオリフィス又は孔３
が設けられる。

分割されたスプラッシプレートの底部は、種々ある方法
のうちのいずれの方法でも分割することができる。同様
に、液体流れの数及び液体流れが分割されたスプラノシ
プレートに当たる場所の数も広範囲に変えることができ
る０分割されたスプラフシプレートの特定の設計部分（
特に、折り曲げられた区画及び任意の折り曲げられてい
ない区画を含む底部）及び分割されたスプラッシプレー
トの表面上に方向づけされる液体流れの数は、相互に関
係していて、分割されたスプラッシプレートから流れる
液体をどのように望ましい形で分配するかという点によ
って決まる。第１〜６図に示した分割されたスプラッシ
プレートは、本発明の分配器に使用することのモきる数
多くの異なるスプラッシプレート設計物のうちの特定の
分割されたスプラッシプレートを示しているにすぎない
。

第１〜３図に示した実施態様では、スプラッシプレート
の折り曲げられた底部は、反対方向に交互に折り曲げら
れた区画に分割されている０本実施態様においては、液
体流れの一部がある方向に曲げられた少なくとも１つの
区画に下向きに流れるような、そして一部が反対の方向
に折り曲げられた少なくとも１つの区画に下向きに流れ
るようなスブラノシプレート上の位置に、各導管中の個
々のオリフィスからの液体の個々の流れが方向づけされ
るよう、十分な数の分割されたスプラッシプレートが設
けられている。

第２図と第３図において明確に示されているように、ス
プラッシプレート１０は、導管６から各オリフィス３を
通って方向づけされ、そしてスプラッシプレート１０に
当たる流れが下向きに流れるよう、垂直又は実質的に垂
直な方向に延びている頂部１４を含んだ分割されたスプ
ラッシプレートである０分割されたスプラッシプレート
の底部１１は、液体を分配するために（すなわち、スプ
ラッシプレートの分割された部分から流すために）、垂
直部分１４に沿って流れる液体を２つ以上の部分に分け
るよう分割されている。第１〜３図に示した特定の実施
態様においては、スプラッシプレート１０の各分割区画
の底部は、交互に前後に折り曲げられて傾斜したプレー
ト区画を形成する区画１５と１７を含む１本実施態様の
場合、前述した分配器の使用にとって重要なポイントで
はないけれども、部分１６及び１８として示されている
ような垂直区画を得るために各プレートのボトムエツジ
が再び曲げられる。

第１〜３図に示した分配器の操作では、分配される液体
が分配ヘソグー４に送られ、トラフ２の出口５を通って
孔あき導管６へと進む、出口５は、所望量の液体が分配
ヘッダー４から各導管へと流れるように設計されている
。流れている液体は、孔又はオリフィス３を通して導管
から進み、分割されたスブラッシプレー目０の頂部すな
わち垂直部分１４に対して水平又はｌｘ的に水平に向け
られる。液体の流れは、２つのプレート区画１５と１７
が離れて分割されている箇所又はその近傍にて、分割さ
れたスプラッシプレート１０の垂直部分１４に当たるの
が好ましい、垂直部分１４に当たった液体は、垂直部分
１４に沿って下向きに流れて、離れて分割されている１
５及び１７上に進む０本実施態様においては、液体皮膜
が２つの部分に分けられ、１つの部分が非垂直区画１７
の上側に沿って一方の方向に流れ、そしてもう１つの部
分が非垂直部分１５の上側に沿って他方の方向に流れる
。非垂直プレート１７の表面上を流れている液体は垂直
ボトムフランジ部分１８へと流れていき、ボトムフラン
ジ部分１８から充填Ｎ（図示せず）に流れる。同様に、
非垂直区＠１５に沿って流れている液体は垂直ボトムフ
ランジ１６へと流れていき、そこから充填層に流れて行
く。

第１〜３図に示した分割されたスプラッシプレートのボ
トムフランジ部分１６及び１８はまっすぐなボトムエツ
ジを含んでいるけれども、第５図に示す如く、フランジ
部分のボトムエツジをのこ歯状にする、すなわちボトム
エツジに歯を設けるのが好ましいことが多い、このよう
にすれば、液体に対する多数のドリップポイントが得ら
れ、液体を充填カラム上により一層均−に分配すること
ができる。

隣接した孔あき導管６の間に単一のスプラッシプレート
を配置してもよいが、一般には、図面に示した如く、隣
接孔あき導管又はパイプの各組の間に２つのスプラノシ
プレートを使用するのが好ましい。

本発明による分配２にの他の実施態様を第４及び５図に
示す、第４及び５図に示した実施Ｌｉ様においては、開
口又は孔３を有する隣接した孔あき導管の間に、垂直又
は実質的に垂直なプレート区画１４を含む頂部１４、並
びに垂直区画もしくは垂直プレート及びＩＩＪＩ斜区画
もしくは（頃斜プレートからなる底部を有する２つの分
割されたスプラッシプレート１０を位置せしめる。第４
及び５図に示した実施態様においては、底部１１は傾斜
プレートもしくは傾斜区画１５と１７及び垂直区画もし
くは垂直プレート１９からなる。本実施Ｂ様では、頂部
に関して折り曲がっていなくてかつ液体の移送方向に平
行のままである区ｉｉ！１ｉ１９が、分割されたスブラ
ソシプレート１０の底部が折り曲がっていないプレート
及び折り曲がっている（又は１頃糾している）プレート
を交互に含むよう、折り曲げられた区画もしくはプレー
ト１５と１７の間に位置せしめられる。第５図に示した
ように、さらに具体的には底部は、垂直プレート、導管
から延びている傾斜プレート、もう１つの垂直プレート
、そして導管に向かって延びている非垂直（すなわち傾
斜した）プレートの繰り返し単位を含んでいる。

スプラッシプレートから流れる液体に対して多数のドリ
ップポイントを得るため、第５図における各垂直表面及
び非垂直表面のボトムエツジ又はフランジ部分をのこ歯
状にしである。

本発明の他の実施Ｂ様を第６図に示す、この場合、ウェ
アー型又はトラフ型の分配器２１により、トラフ２３の
折り曲げられた部分に沿って液体が供給され、スプラッ
シプレート２２が分割される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、分割されたスプラノシプレートを組み込んだ
本発明の分配器の上面図（一部省略）である。 第２図は、第１図に示した分配器の一部を断面で示した
側面図である。 第３図は、第１図と第２図に示した分配器中に使用され
る分割されたスプラッシプレートの等角投影図である。 第４図と第５図は、それぞれ、本発明による他の実施態
様の分配器の一部を断面で示した側面図、及びこのよう
な他の実施態様の分配器に使用される分割されたスプラ
ッシプレートの等角投影図である。 第６図は、分割された又は折り曲げられたスプラッシプ
レートをウェアー型又はトラフ型の分配器と組み合わせ
て使用した場合の実施態様を断面で示した等角投影図で
ある。 図において、 ｌ・・・分配器 ２・・・トラフ ３・・・オリフィス又は孔 ４・・・分配へ・ノダー又はスプリッターボックス５・
・・出口 ６・・・孔あき導管又は孔あきパイプ ｌＯ・・・分割されたスプラッシプレートである。 （外４名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、液体が移送される方向と実質的に垂直の方向に液体
   を分配するための１つ以上の液体導通手段を有する改良
   された液体分配器であって、前記液体導通手段から分配
   される液体を、液体が排出される前記液体導通手段と並
   んで配置されている１つ以上のスプラッシプレート上に
   排出するための手段を有することを特徴とする前記液体
   分配器。 ２、前記の単数又は複数のスプラッシプレートが液体の
   移送方向と実質的に平行である頂部を有し、そして前記
   スプラッシプレートの頂部に関して交互に反対向きの角
   度をつけて折り曲げられている２つ以上の折り曲げ区画
   を含んだ底部を有する、請求項第１項に記載の液体分配
   器。 ３、前記液体導通手段が、前記スプラッシプレートの頂
   部に対して液体を実質的に水平に排出するためのオリフ
   ィスの付いた、実質的に平行でかつ間隔を置いて配置さ
   れた複数のパイプを含む、請求項第２項に記載の液体分
   配器。 ４、前記パイプのオリフィスが、複数の箇所においてス
   プラッシプレートの頂部に当たる流れの形で液体を排出
   するように位置せしめられおり、このとき各流れからの
   液体のほぼ等しい部分が前記底部の異なる区画上に流れ
   て行くようになっている、請求項第３項に記載の液体分
   配器。 ５、軸が実質的に垂直であり、前記液体導通手段が実質
   的に水平である、請求項第２項に記載の液体分配器。 ６、スプラッシプレートの各折り曲げ区画の底部が、す
   でに折り曲げられている部分に関して再び折り曲げられ
   、このとき前記折り曲げ区画の底部が前記スプラッシプ
   レートの頂部と実質的に平行となるように折り曲げられ
   る、請求項第２項に記載の液体分配器。 ７、前記底部のボトムエッジがのこぎり歯状になってい
   る、請求項第２項に記載の液体分配器。 ８、前記スプラッシプレートの底部がさらに、前記頂部
   に関して折り曲げられていない１つ以上の区画で、反対
   向きに折り曲げられた区画の間に位置せしめられている
   ような１つ以上の区画を含む、請求項第２項に記載の液
   体分離器。