JPH038438A - 気液接触装置 - 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】 産業上の利 本発明は、気体と液体を撹拌して分散、溶解、乳化及び
稀釈などの物理的又は化学的操作に使用される気液接触
装置に関する。

丈米座伎県 水素添加反応等を行う気液反応槽では、気液反応の反応
速度を早めるため、気体と液体との接触面積を増大させ
る必要がある。この目的のため、一般に、液中に滞留す
る気体の量をできる限り増加しかつ気泡を細粒化して液
中に分散させている。

例えば、実公昭４５−１２８４０号公報又は昭和４３年
５月１０日発行の化学工学便覧（改訂三版）１０９０頁
には、液中に気相を混入する気液接触装置が開示されて
いる。この気液接触装置では、反応槽内に攪拌軸が垂直
にかつ回転可能に取付けられる。多数の羽根板が撹拌軸
の下端に取り付けられ、羽根板の周囲に設けられた吸気
管は、反応槽又は駆動用モータの取付台に固定されてい
る。

反応槽内に液体を収容すると共に、液体の上部に気体を
収容する０羽根板は液体内に浸漬される。

この状態において、攪拌軸を回転するとき、羽根板の回
転により径方向外側に液体を強制的に移動させて、吸気
管内に負圧を発生する。この負圧により、吸気管の上部
から気体を吸引すると共に、羽根板により気体を液体内
に分散させる。

が　　しようとする しかしながら、上記従来の気液接触装置の吸気管は反応
槽に固定され、羽根板は回転可能に支持されるため、固
定された吸気管と回転する羽根板との間に精密なりリア
ランスを設ける必要がある。

従って、吸気管と羽根板とを高精度で形成しなければな
らず、製造に長時間を必要とする。また、吸気管と羽根
板との間に設けられたクリアランスにより、吸気管内の
負圧を大幅に増加することができず、吸気管による気体
の吸引力が弱く、液体中に気体を分散させる量が少ない
という不具合がある。従って、気液を十分に接触させる
ため、装置を長時間稼動しなければならない。

更に、従来の気液接触装置では１反応槽やモータの取付
台等に大型の吸気管を固定するために、収納スペースの
面で反応槽自体が大型化するのみならず、点検時に吸気
管取付は及び取外しに手間を要したり、仕込み液量の変
動時に吸気管と羽根板との取付は高さの変更に手間を要
するなど、装置の管理及び保守の点で問題がある。

本発明の目的は、気液を高効率で接触させることができ
、安価で管理及び保守点検が容易な気液接触装置を提供
することにある。

を　　するための 本発明による気液接触装置は、容器内に回転可能かつ垂
直に取付けられた撹拌シャフトと、撹拌シャフト上に放
射状に設けられた攪拌翼と、撹拌シャフトに同軸上にか
つ攪拌シャフトから一定間隔分離して取付けられた筒状
のドラフトチューブと、ドラフトチューブの上端に設け
られた吸入開口部と、ドラフトチューブの下端に設けら
れた排出開口部と、吸入開口部及び排出開口部間に形成
された連絡通路とが設けられる。ドラフトチューブの下
端は攪拌翼に固定されている。撹拌シャフトの下部には
放射状に形成された補助攪拌翼が設けられる。ドラフト
チューブの下端は攪拌翼に固定されかつ下方の拡大する
フレア部を有する。攪拌翼はフレア部から下方かつ外方
に突出する。

生−厘 容器内に所要の液体と気体とを供給し、ドラフトチュー
ブの吸入開口部を気体内に配置すると共に、排出開口部
を液体内に浸漬する。この状態で攪拌シャフトを回転す
ると、攪拌翼とドラフトチューブは一体に回転する。攪
拌翼の周囲にある液体は攪拌翼により回転され、遠心力
の作用により排出開口部を通じてドラフトチューブの外
部に排出される。このため、ドラフトチューブ内の連絡
通路には攪拌シャフトの回転数に対応する負圧が発生し
、この負圧により吸入開口部を通じて気体が連絡通路内
に吸引される。更に、吸引された気体は排出開口部を通
じて液体内に強制的に混入される。

攪拌翼の回転によって液体内に混入されかつ細粒化され
た気泡は、攪拌翼によって半径方向及び周方向に吹き出
される液体の流れに乗って槽全体の液体内に分散される
。本発明の気液接触装置では、ドラフトチューブと攪拌
翼の間にクリアランスがないため、攪拌シャフトの回転
速度に対応して発生する大きな負圧により効率的に液体
中に気体を混入することが可能となる。また、攪拌シャ
フトを取外すことにより、攪拌シャフト、攪拌翼及びド
ラフトチューブを容器内で容易に分解することができ、
装置の保守に要する時間を短縮することができる。更に
、攪拌翼とドラフトチューブとの間にクリアランスを設
ける必要がないので、ドラフトチューブの製造が容易か
つ安価である。

ドラフトチューブは攪拌翼に固定されているため、攪拌
翼を攪拌シャフトに固定する固定ネジの固定位置を変更
するだけで、ドラフトチューブの固定位置を変更するこ
とができ、種々の液面レベルに対応して気液の混合を行
うことが可能である。

大−Ｎ−Ｍ 以下、本発明による気液接触装置の実施例を第１図〜第
３図で説明するにの実施例では、気液接触装置として還
元反応の代表例である水素添加反応を行なう気液接触に
ついて説明する。

第１図及び第３図に示すように、本発明による気液接触
装置は、容器１０内に回転可能かつ垂直に取付けられた
撹拌シャフト３１と、撹拌シャフト３１上に放射状に設
けられた攪拌翼３３と、撹拌シャフト３１に同軸上にか
つ攪拌シャフト３１から一定間隔分離して取付けられた
筒状のドラフトチューブ３４と、ドラフトチューブ３４
の上端に設けられた吸入開口部３６と、ドラフトチュー
ブ３４の下端に設けられた排出開口部３７と、吸入開口
部３６及び排出開口部３７間に形成された連絡通路３４
ｄとが設けられる。ドラフトチューブ３４の下端は攪拌
翼３３に固定されている。撹拌シャフト３１の下部には
放射状に形成された補助攪拌翼３５が設けられる。ドラ
フトチューブ３４の下端は攪拌翼３３に固定されかつ下
方の拡大するフレア部３４ａを有する。攪拌翼３３はフ
レア部３４ａから下方かつ外方に突出する。

第１図及び第２図に示すように、容器１０の頂部の中心
には蓋１２によって開閉される開口部１１が設けられる
。蓋１２はモータ４ｏの取付台を構成する。モータ４ｏ
の出力軸は図示しない減速装置の出力軸４１に連結され
る。出力軸４１は蓋１２に挿通され、容器１０の内部に
ほぼ垂直に垂下している。出力軸４１の下端は１回転ア
センブリ３０を構成する撹拌シャフト３１が継手４２を
介して連結されている。撹拌シャフト３１の下端は軸受
３２によって回転自在に支持されている。

容器１０の内部では、水素を供給する導入管１３はブラ
ケット１３ａにより垂直状態で支持され、導入管１３の
導入口１３ｂは容器１０の外側に設けである。また、第
２図に示すように、容器１０の外側には、液体りを容器
１０内に注入する液入口１４Ａ、液戻し口及び排気口な
どが設けである。

更に、容器１０の内面に沿って長い板状のバッフル１７
が固定され、バッフル１７によって対流する気液を効率
的に分散させかつ撹拌を行なう。撹拌シャフト３１の下
方には排液口１４Ｂが設けである。容器１０の側部には
１点検用マンホール１８が設けられ、排液口１４Ｂの近
傍で容器１０内部には温度を計測する温度センサ１９が
設けである。

通常、水素添加反応は発熱を伴うので、容器１０の外側
には冷却水が流通するジャケット２０ａ、２０ｂが設け
である０発熱反応の温度を制御するため、ジャケット２
０ａ、２０ｂに流通させる冷却水の流量が温度制御器２
１及び制御弁２２によって調節される。別法として、本
実施例では、モータ４０の回転数を変化させて、液体り
中に分散されて滞留する水素ガス量を変更することによ
り。

反応熱量（ｋｃａｌ／Ｈｒ）即ち反応温度を制御するこ
とが可能である。モータの回転数を変化させる代わりに
、別に変速機を設置してもよい。この場合に、サーボモ
ータ等に使用される公知の回転数設定器２３と温度制御
器２１とを組合わせて、撹拌シャフト３１の回転数を設
定することができる。

第３図に明示する実施例では、６枚の攪拌翼３３がボス
３３ａの円周上に等角度間隔でかつ放射状に撹拌シャフ
ト３１上に固定される。撹拌シャフト３１には、ドラフ
トチューブ３４に撹拌シャフト３１が挿通された状態で
筒状のドラフトチューブ３４が同軸上に攪拌シャフト３
１に固定されている。攪拌シャフト３１とドラフトチュ
ーブ３４との間には水素が通過するに十分な間隙によっ
て連絡通路３４ｄが形成される。ドラフトチューブ３４
の下部に設けられた漸次拡径したフレア部３４ａにより
排出開口部３７が形成され、フレア部３４ａの内側面に
撹拌シャフト３１側の６枚の攪拌翼３３が結合されてい
る。ドラフトチューブ３４の上端３４ｂは、水素の吸い
込みに支障のない間隔で吸入開口部３６を形成するよう
に、スペーサ３４ｃを介して撹拌シャフト３１の外周面
上に結合されている。また、軸受３２の上方の撹拌シャ
フト３１に固定された６枚の矩形状の補助攪拌翼３５は
ボス３５ａに放射状に取り付けられている。攪拌翼３３
及びドラフトチューブ３４はボス３３ａ固定ネジ３８に
より攪拌シャフト３１に固定される。攪拌シャフト３１
に対する固定ネジ３８の固定位置を長さ方向に変更する
ことにより、ドラフトチューブ３４の固定位置を変更す
ることができる。

次に、この構成による実施例の気液接触装置の作用につ
いて説明する。液体りの必要量を液入口から容器１０内
に注入すると共に、液体りと接触させる水素を導入管１
３を通して容器１０内部に供給し、気相Ｖを形成する。

ドラフトチューブ３４の吸入開口部３６を水素内に配置
すると共に、排出開口部３７を液体り内に浸漬する。液
面レベルＱが上端３４ｂよりも上位では水素の吸入がで
きないから、液体りの液面レベルＱはドラフトチューブ
３４の上端３４ｂよりも垂直方向で下位となるように設
定する。

次に、モータ４０の作動によって出力軸４１を介して撹
拌シャフト３１を例えば２　Ｑ　Ｏｒｐｎ＋以上で回転
する。因に、通常、５０Ｈｚ地域で３０ｏｒｐｍ、６０
Ｈｚで３６Ｏｒｐｍである０回転アセンブリ３０を構成
する攪拌翼３３及びドラフトチューブ３４は攪拌翼３５
と共に一体に回転する。攪拌翼３３の回転によって、容
器１０内の液体りに遠心２カが付与される。

この間、攪拌翼３３及びドラフトチューブ３４が一体に
回転することによって、攪拌翼３３の周囲にある液体り
は攪拌翼３３により回転され、ドラフトチューブ３４内
の液体りが遠心力の作用により排出開口部３７を通じて
ドラフトチューブ３４の外部に排出される。このため、
ドラフトチューブ３４内の連絡通路３４ｄには負圧が発
生し、この負圧により吸入開口部３６を通じて水素が連
絡通路３４ｄ内に吸引される。更に、吸引された水素は
排出開口部３７を通じて液体内に強制的に混入される。

攪拌翼３３の回転によって液体り内に混入された気泡は
、バッフル１７による作用とも相まって攪拌翼３３の回
転による流体の流れに乗って、容器１０の液体的全体に
分散される。本発明の、気液接触装置では、ドラフトチ
ューブ３４が攪拌翼３３に固定されクリアランスが無い
ので、攪拌シャフト３１の回転速度に対応してバッフル
１７による作用とも相まって、効率的に液体中に水素を
混入することが可能となる。また、攪拌Ｘ３３の固定位
置を変えることにより、ドラフトチューブ３４の取付高
さを変えることができるので、異なる仕込み流量に対す
るドラフトチューブ３４の取付高さの変更に要する作業
時間を大幅に短縮することができる。更に、攪拌翼３３
とドラフトチューブ３４との間にクリアランスを設ける
必要がないので、ドラフトチューブ３４の製造が容易か
つ安価である。

攪拌翼３３の回転数を変更させることにより、液中に分
散滞留するガス量を変えることができるため、攪拌翼３
３の回転数によって気液反応または分散、乳化等の制御
を行なうことができる。

例えば、水素添加反応の発熱量が少ない場合、ジャケッ
ト２０ａ内を流通する冷却水の流量を増加するように制
御弁２２が開くと、ジャケット２０ａ内に温度の低い新
しい冷却水が流入して、容器１０が過度に冷却される。

その結果、反応温度を一定に維持することが困難となる
。このため、本実施例では、温度センサ１９の出力に対
応して撹拌シャフト３１の回転数を変化させることにし
た。即ち、容器１ｏ内の反応温度が低いとき攪拌シャフ
ト３１の回転数を増加すると、液体り中に分散される水
素の量が増加して反応が促進され、反応温度を上昇させ
ることができる。液体りの反応熱の発生量に対応して、
攪拌シャフト３１の回転数を変化させ、液体り中に滞留
する水素ガス量を円滑に変化させることができる。この
ように、攪拌シャフト３１の回転数が液体りの反応熱の
発生量に円滑に追従するため、反応温度を常時一定に保
持することが容易に行なえる。気液の接触により高効率
の撹拌を行なうには、撹拌シャフト３１の適正な回転数
の設定の他、攪拌ｇ３３の径。

ドラフトチューブ３４の長さ及び内周径の選定が重要な
課題となる。

本発明の上記実施例は種々の変更が可能である。

例えば、上記の実施例では、還元反応の代表例である水
素添加反応を行なう気液接触について説明したが、油脂
、脂肪酸１合成樹脂等の有機化学物質又は無機化学物質
を使用する気液接触に使用することも可能である。しか
し５本発明の気液接触装置は特にファインケミカルに使
用される有機化学製品等の製造に有効である。

また、ドラフトチューブの外側に付加翼を設けてもよい
。更に、気体の吸引に影響を与えない範囲で、液の撹拌
効率と気体の液中への分散効率を高める目的でドラフト
チューブに小孔を設けてもよい。

叉１じす弧長 以上説明したように、本発明による気液接触装置では、
ドラフトチューブと攪拌翼とがクリアランスがなく固定
されて一体に回転するから、十分な負圧を発生して多量
の気体を吸引することが可能である。固定された吸気管
を有する従来の構造のように、吸気管と羽根板との間に
精密なりリアランスを設ける必要がない、このため、ク
リアランスによる負圧減少を回避すると共に、大きな負
圧により短時間で攪拌操作を終了することができる。更
に、ドラフトチューブを一体構造とすることによって、
小型の容器を使用することが可能であり°、取付高さの
変更及び点検時の取付は及び取外しに作業が軽減され、
保守が大幅に容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す気液接触装置の断面図、
第２図は平面図、第３図は回転アセンブリの斜視図であ
る。 １０・・容器、３０・・回転アセンブリ、３１・・撹拌
シャフト、３３．３５・・攪拌翼、３４・・ドラフトチ
ューブ、３４ａ・・フレア部、３４ｄ・・連絡通路、３
５・・補助攪拌翼、３６・・吸入開口部、３７・・排出
開口部、 特許願人　　　　綜研化学株式会社

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）容器内に回転可能にかつ垂直に取り付けられた攪
   拌シャフトと、撹拌シャフト上に放射状に設けられた攪
   拌翼と、撹拌シャフトに同軸上にかつ攪拌シャフトから
   一定間隔分離して取付けられた筒状のドラフトチューブ
   と、ドラフトチューブの上端に設けられた吸入開口部と
   、ドラフトチューブの下端に設けられた排出開口部と、
   吸入開口部及び排出開口部間に形成された連絡通路とが
   設けられ、ドラフトチューブの下端は攪拌翼に固定され
   ていることを特徴とする気液接触装置。
2. （２）撹拌シャフトの下部には放射状に形成された補助
   攪拌翼が設けられる請求項（１）に記載の気散接触装置
   。
3. （３）ドラフトチューブの下端は攪拌翼に固定されかつ
   下方の拡大するフレア部を有する請求項（１）に記載の
   気液接触装置。
4. （４）攪拌翼はフレア部から下方かつ外方に突出する請
   求項（３）に記載の気液接触装置。