JPH0549324B2

JPH0549324B2 -

Info

Publication number: JPH0549324B2
Application number: JP59066852A
Authority: JP
Inventors: Paarudekooperu Sutefuanusu; Yan Barendo Petsuku Yohan
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1983-04-08
Filing date: 1984-04-05
Publication date: 1993-07-26
Also published as: NZ207751A; KR910004124B1; EP0124920B1; CA1219523A; BR8401586A; DE3481277D1; JPS6099321A; AU2645684A; IN160595B; MX167727B; EP0124920A3; NO160052C; NO841343L; EP0124920A2; NO160052B; US4566883A; AU557839B2; KR840008592A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は液体と気体の混合物を処理する装置に
関し、より詳細には、ハウジング内で実質的に管
状の内部空間と実質的に環状の外部空間とを限定
している、少なくとも１つの通常、実質的に垂直
に延びている管状壁を取り囲んでいるハウジング
と、該内部空間中に、液体と気体の混合物を供給
するための入口装置と、液体と気体を分離するた
め、液体と気体の混合物に回転運動を与える内部
空間内の渦巻付与装置と、そして内部空間から液
体と気体とを別々に排出するための装置とよりな
るような装置に関する。

気体なる用語は全明細書を通じて蒸気もまた含
むものとする。

以下では渦巻付与装置を設けている管状壁は渦
巻チユーブと表現される。渦巻チユーブは石油お
よび化学工業で広く使用されている。それらは単
に気体／液体の混合物を分離するためにコラムに
適用され、あるいはまた、相間で、物質および／
または熱の交換を発生させ、その後相を分離する
ため、液体と気体を接触させるコラムに適用され
る。渦巻チユーブは通常、１つまたはそれ以上の
水平なトレー中の開口中に、あるいは、開口の上
方に取付けられる。もしそれらが液体と気体を接
触させるコラムに適用されると、それらは液体と
気体の別々の入口装置を有する混合チヤンバを備
えている。該混合チヤンバ内において、液体は供
給される気体流れ中で噴霧化され、かくして、液
体と気体間の物質および／あるいは熱は交換され
るであろう。そのように形成された液体と気体の
混合物は、ついで、気体流れから液体を分離する
ため、渦巻付与装置に供給される。

上記形式の装置の例は英国特許明細書第
1123546号中に記載されている。この既知の装置
は、内部空間を内蔵する円筒状の壁よりなり、内
部空間中には気体／液体混合物から液体を分離す
るため、ベーン組立体が設けられている。円筒状
の壁は、分離された液体の大部分の除去のための
液体排出開口を備えている。運転中、分離された
液体の小部分は、円筒状の壁の上方端部を経て内
部空間を離れる。

気体／液体分離のための、上記の形式の装置の
また別な例は米国特許明細書第4015960号に記載
されている。この既知の装置はチユーブによつて
取り囲まれた内部空間よりなり、チユーブの開口
した下方端部を経て、該内部空間内に導入された
液体および気体の混合物へ回転運動を与えるブレ
ードを備えている。該ブレードを通過した際、気
体流れから分離された液体は、チユーブの壁中の
開口を経て、内部空間から排出される。液体の排
出開口はブレードとほぼ同一レベルに設けられて
いる。残つた気体流れは、メインチユーブと同軸
に設けられ、その下方端部が該メインチユーブ内
に設けられた出口チユーブを経て、内部空間から
排出される。

上記した既知の装置は、むしろ処理される混合
物の中程度の流れ速度、および、むしろ中程度の
液体ロードにおいて満足な分離効率を有してい
る。しかしながら、流れ速度の増大も、そして、
液体ロードの増大も、分離効率の低下を引起こ
す。この効率の低減は、処理装置の内部空間を離
れる際における気体流れによる液体の再連行の現
象によつて引起こされる。

本出願人の0048508として公告されたヨーロツ
パ特許出願第81200963.7号において、前記した刊
行物に記載されている既知の形式の装置の改善版
が記載されている。この改善された気体／液体処
理装置は、主気体出口装置の表現で示した気体出
口を備え、その下方端部は内部空間の上方端部の
下方に設けられ、そして、内部空間を離れる液体
流れと共に通過した気体を回収するための別の二
次的気体出口装置を備えている。気体出口の構成
は、より高い気体および／あるいは液体ロードに
おける気体と液体のよりよい分離を可能にする。

既知の気体／液体処理装置のさらに改善された
ものは、本出願人の0083811として公告されたヨ
ーロツパ特許出願第82201420.5号に記載されてい
る。後者の文書中に記載された気体／液体処理装
置は、高い液体ロードおよび／または流れ速度に
おいても、実質的に液体を含有しない気体を得る
ために、主気体流れと二次的気体流れを結合する
前に、該気体をさらに乾燥する、二次的気体出口
チユーブからの気体流れを処理する装置を備えて
いる。

本発明の目的は、液体と気体の混合物を処理す
る前記した装置をさらに改善することであり、す
なわち、前記した特許明細書に記載されている装
置よりも、与えられたロードにおいて、さらによ
り高い分離効率を有し、あるいは、所望効率にお
いてより高い生産高を有する装置を提供すること
である。

家庭用および産業用に使用するためのガスの需
要の増大は、ガスを使用に、適切にすることので
きる、原料ガス処理設備の益々の必要性をもたら
している。必要処理の１つは、熱効率を改善し、
そしてガス搬送パイプラインの腐蝕の危険性を最
小にするため、ガスを乾燥することである。した
がつて、ガスに対する需要の増大は、高能力気
体／液体分離装置の必要性を伴つている。

本発明による液体と気体の混合物を処理する装
置は、ハウジング内で実質的に管状の内部空間と
実質的に環状の外部空間とを限定している、少な
くとも１つの通常、実質的に垂直に延びている管
状壁を取り囲んでいるハウジングと、管状壁の上
方に位置し、上方方向で該内部空間と該外部空間
を制限する頂部壁と、内部空間の下方部分中に気
体と液体の混合物を供給する入口装置と、気体と
液体を分離するため混合物に回転運動を与える内
部空間中に設けられた装置と、実質的に管状壁と
同軸に設けられ、頂部壁を通過し、下方端部が内
部空間の内側に位置する主気体出口チユーブと、
管状壁中に設けられた少なくとも１つの液体排出
開口とよりなる内部空間から気体と液体とを別々
に排出するための出口装置と、そして頂部壁を通
る少なくとも１つの二次的気体出口チユーブと、
ハウジングを通る液体排出開口とよりなる外部空
間から気体と液体とを別々に排出するための出口
装置とを備え、該装置はさらに、気体から液体を
分離するために流れ衝突装置の層を備え、該層は
二次的気体出口チユーブの上方端部の上方に設け
られており、主気体出口チユーブは該層を実質的
に垂直に通つて延びる開口中に密接にはまり、そ
して主気体出口チユーブから流れ衝突装置の層中
へ液体を実質的に横方向に排出するため、流体的
連通が設けられている。

本発明による上記装置の運転中、二次的気体出
口チユーブからの気体と主気体出口チユーブから
の気体との両者は、実質的に液体を含有しない気
体流れを提供するために、さらに乾燥される。装
置は、装置の実質的な効率の減少なしに、極めて
高い気体および液体ロードに付すことができる。
所望効率において、高い生産高を達成することが
できる。何となれば、全気体質量の一部分のみ、
すなわち、二次的気体出口チユーブからの気体流
れのみが、流れ衝突装置を通過するように強制さ
れるからである。

添付図面を参照して本発明をさらに説明する。
図面に示された同一のエレメントは同一の参照番
号で指定されている。

さらに図面に示された本発明の実施例の１つの
エレメントは、示された他の実施例に個々に適用
されることを理解すべきである。

第１図は、後でより詳細に説明するように、主
部品として、いわゆるデミスタマツト
（demister mat）と協働するように構成された、
複数個の渦巻チユーブを備える、液体と気体の混
合物を分離するための、本発明による装置の底部
部分を示す。参照符号１を有する渦巻チユーブ
は、下方部分のみが示されている垂直方向に延び
ているコラム３に取付けられている、実質的に水
平なトレー２の開口に設けられている。分離され
るべき気体／液体混合物のための入口４はコラム
３の底部部分に設けられている。各渦巻チユーブ
１は、実質的に管状の内部空間６と実質的に環状
の外部空間とを限定する、実質的に垂直に延びて
いる管状壁５によつて形成されている。各渦巻チ
ユーブの外部空間は渦巻チユーブ１のまわりに外
部空間７を形成し、該外部空間７は、コラム３の
壁によつて横方向に、そしてトレー２によつて下
方向に、限定されている。頂部壁８がコラム３の
横断面の上方に延び、そして管状壁５の上方のあ
る距離に位置しており、かくして、内部空間６と
外部空間７との間に流体通路９を形成している。
各管状壁５は、いくつかの別々に示されていない
静止ブレードよりなる、実質的に中央に位置して
いるベーン組立体１０を取り囲んでいる。第１図
に示すように、これらのベーン組立体は内部空間
６の下方部分に位置している。管状壁５の上方部
分は複数個の細長い液体排出開口１１を備え、該
開口１１は該壁５の周囲にわたつて実質的に均等
に分布されている。

渦巻チユーブ１からの気体の排出のため、複数
個の主気体出口チユーブ１２が頂部壁８中の開口
を通つて延びている。各気体出口チユーブ１２は
渦巻チユーブ１に関して実質的に同心に設けら
れ、その下方端部は関連する管状壁５の上方端部
の下方に位置している。主気体出口チユーブ１２
とは別に二次的気体出口チユーブ１３で示される
別の一群のチユーブが、頂部壁の開口を通つて延
びている。下方端部が頂部壁８の下方に設けられ
ているこれらの二次的気体出口チユーブ１３は、
外部空間７中に集められた気体を排出することを
目的としている。二次的気体出口チユーブ１３は
管状壁５のまわりで、外部空間７にわたつて好ま
しくは実質的に均等に分布されている。外部空間
から液体を排出するための排出チユーブ１４が容
器（vessel）１の壁の開口中に取付けられてい
る。

第１図に示す分離装置の他の主要部品は、頂部
壁８の上方のある距離で実質的に水平に設けられ
ているデミスタマツト（demister mat）によつ
て形成されている。示されている実施例において
は、デミスタマツトはコラム壁に取付けられてい
るか、あるいはコラム壁に支持されている支持リ
ング１６間にクランプされた、編まれた、または
密接に詰められたワイヤあるいはフアイバーの層
よりなつている。マツト１５をさらに支持するた
めに、示されていない穴をあけられた壁が任意に
該マツトの上方側に設けられるであろう。デミス
タマツト１５そのものは複数個の穴１７を備え、
その穴の中に主気体出口チユーブ１２の上方端部
が密接にはまる。第１図に示すように、該チユー
ブ１２の上方端部はデミスタマツト１５の上方端
部の下方に設けられており、該チユーブからデミ
スタマツト中へ液体を横方向に逃げさせる。チユ
ーブ１２の上方端部とデミスタマツト１５の上方
端部間の僅か１cmの距離が、装置の適切な運転の
ために、既に充分であることが発見された。しか
しながら、二次的気体出口チユーブ１３の上方端
部は、該チユーブ１３からの気体流れの分布を、
デミスタマツトの全横断面にわたつて増進するた
め、デミスタマツトの下方端部の下方へ設けられ
るべきである。デミスタマツト１５によつて捕え
られた液体をコラムから排出するため、コラムの
側壁に液体出口１８が設けられている。示されて
いないコラムの上方部分は実質的に液体を含まな
い気体を排出するための出口を備え、そしてデミ
スタマツト１５からの液体を含まない気体を処理
するための装置をさらに内蔵するかもしれない。

運転に際して、液滴と気体の混合物、たとえば
乾燥させられる湿潤天然ガスが入口４を経てコラ
ム３中に導入され、渦巻チユーブ１の開放下方端
部を経て内部空間６中に流れるようにさせられ
る。渦巻チユーブ中で、気体／液体混合物はベー
ン組立体１０を通過し、かくして回転運動を与え
られる。付与された回転運動により、比較的重い
液滴は外方へ飛ばされ、管状壁５の内部表面上に
衝突し、ついで凝集する。各管状壁５の内部表面
上に集められた液体は上方へクリープ（creep）
し、そしてそのように形成された液体フイルムの
大部分は、主として液体排出開口１１および管状
壁５と頂部壁８間の流体通路９を経て、内部空間
を離れる。分離された液体は外部空間７中に集め
られ、ついで液体排出チユーブ１４を経てコラム
３から排出される。

気体／液体混合物の気体成分の大部分は、主気
体排出チユーブ１２を経て、渦巻チユーブ１の内
部空間６を離れる。特に高い気体ロードの場合
は、管状壁５に集められた液体の若干は、出口チ
ユーブ１２を通過する気体により連行されるかも
しれない。主気体出口チユーブを通る液体連行の
危険性を減少させる１つの可能性は、主気体出口
チユーブの断面積を管状壁５の寸法に対して調整
することである。しかしながら、主気体出口チユ
ーブの断面積の減少は、渦巻チユーブに対して圧
力降下の増大をもたらすという悪い結果があるこ
とを記憶すべきである。特に極めて高い気体ロー
ドの場合は、この圧力降下の増大の結果は重大な
役割を果すものである。

本発明はまた気体流れによる液体の連行を減少
させる別な解決策を提供する。主気体出口チユー
ブ１２を通過する気体によつて連行された液体
は、ベーン組立体を通過した際液体に与えられた
渦巻運動のままでいる。液体と気体との比重の相
違のために、連行された液体は、したがつて、出
口チユーブ１２の内面に沿つて流れる。該チユー
ブ１２の上方端部への到着に際して、液体に課さ
れた遠心力は、液体が外方のデミスタマツト１５
中へ流れるように強制し、マツトは流れ衝突層と
して働き、そこで、流体の流れ速度は突然減少
し、かくして比較的重い液滴は下方へ流れ、一方
該マツト中に入つた気体はその上方への流れ方向
を維持する。主気体出口チユーブ１２中の気体の
大部分は、デミスタマツト１５中の穴１７を通つ
て流れ、したがつて、該デミスタマツトを殆どロ
ードしない。上記のようにして、主気体出口チユ
ーブ１２を経て、穴１７を離れる気体は、たとえ
圧力降下の原因の故に、出口チユーブの断面積が
比較的大きく選択されたとしても、実質的に液体
を含まない。

外部空間７に入る分離された液体流れは少量の
気体を含有するかもしれず、該気体は二次的気体
出口チユーブ１３を経て空間７から逃げるように
させられる。実質的にすべての液体が液体排出開
口１１あるいは流体通路９を経て、渦巻チユーブ
１から離れるのを可能とするために、特に低液体
ロードにおいては、液体とは別に、若干の気体が
該液体出口を経て渦巻チユーブから逃げることは
避けられない。外部空間７における分離は単に液
体と気体との比重差によつて達成され、したがつ
て、最適なものではない。実質的に液体を含有し
ない気体を得るためには、二次的出口チユーブか
らの気体は、気体流れから、連行されている液体
を除去するため、デミスタマツト１５を通つて流
れるようにされる。前記したデミスタマツトの全
有効面積にわたる気体流れの分布は、連行された
液体を排除する助けとなる。チユーブ１３はそれ
らの上方端部がデミスタマツトの下方に位置して
いるため、二次的気体出口チユーブ１３を離れる
気体は、デミスタマツトへ入る前に容器の断面に
わたつて分布し、かくしてデミスタマツトは気体
で実質的に均一にロードされる。気体流れ中の液
体はマツトのフアイバーに衝突し、液滴の衝撃に
よつて引起こされた突然の液体の速度の減少の故
に、上方への気体流れから分離する。分離された
液体は下方へ流れ、液体排出チユーブ１８を経て
容器から引抜かれる。デミスタマツトを離れる液
体を含有しない気体は、直接回収されるか、容器
の上方部分でさらに処理される。

渦巻チユーブ１からの全気体量の少量部分のみ
が気体出口チユーブ１３を経てデミスタマツトを
通過するため、オーバーロードすることなしに、
したがつてデミスタマツトを通過する気体による
液体連行の危険なしに、コラム中に高い全気体ロ
ードを適用することができるであろう。一方、示
された装置は圧力降下の悪影響なしに極めて高い
ロードを許容する。何となれば、主気体出口チユ
ーブ１２を通過する主気体流れによつて連行され
た液体は、デミスタマツトにより除去されるから
である。

さて、本発明の第２の実施例を示す第２図を参
照する。このさらに別な実施例においては、示さ
れた第１の実施例の一部分を形成するデミスタマ
ツトは、たとえば、エキスパンデツトメタルのシ
ートによつて形成された複数個の穴のあけられた
壁よりなる流れ衝突層４０によつて置き換えられ
ている。壁は互に積重ねられて設けられ、かくし
て、流体は１つまたはより多くの該壁と衝突する
ことなしに、該層を真直に上方へ通過することを
妨げられる。示された第１の実施例との別な相違
は、二次的気体出口チユーブ１３の上方端部と流
れ衝突層４０間でプレート４１が設けられ、該チ
ユーブから層４０への実質的に全断面にわたつて
正しい流体の分布を生じさせるということであ
る。さらに主気体出口チユーブ１２はそれらの上
方端部が層４０の上方端部と実質的に同一平面と
されている。該チユーブ１２の内部から層４０へ
液体を通過させるため、これらのチユーブの上方
部分は、複数個の液体排出開口４２を備え、該チ
ユーブ１２の周囲にわたつて実質的に均一に分布
されている。開口を液体の渦巻運動の方向に配設
することにより、渦を巻いている液体の円滑な出
口流れが得られる。チユーブ１２から流れ出る液
体は層４０に捕えられ、かくして液体を含有しな
い気体が層４０の穴１７から離れる。

第２図に示す装置中の分布プレート４１の存在
は、装置を極めて高い気体ロードに対して特に適
切なものとする。液体排出用の開口４２の代り
に、主気体出口チユーブ１２の上方部分はエキス
パンデツトメタル、格子あるいは他の液体透過構
造体から形成されるかもしれない。

図面を参照して、前記においては２種類の流れ
衝突装置、すなわち、密接に詰められたワイヤあ
るいはフアイバー１５の層、および、エキスパン
デツトメタル壁の層、しか説明しなかつたけれど
も、他の流れ衝突装置を使用してもよく、たとえ
ば、前記の穴のあいた壁からなる流れ衝突層４０
の代わりに、傾斜したベーンからなる複数の流れ
衝突層が使用できる。これらのベーンは、流れが
直接に該層を通過できないように、すなわち、傾
斜したベーンに流れが必ず衝突するように配置さ
れる。傾斜したベーンに上昇流が常に衝突するよ
うに該ベーンからなる層が配置された場合には、
該層に直角の方向から見たときに該層のベーンに
よつてさえぎられてその先は全く見えないという
配列状態で該ベーンが配列しており、換言すれ
ば、渦巻チユーブ１が設けられている容器の下方
部分からは、容器の上方部分は、該ベーンからな
る層によつてさえぎられて全く見えないという配
列状態で該ベーンが配列している。

図面に示された主気体出口チユーブはそれらの
下方端部が渦巻チユーブ１の管状壁５の上方端部
の下方に設けられているけれども、この特徴は本
発明による装置の必要欠くことのできない部分を
形成するものではないことに注目すべきである。
本発明によれば主気体は、それから液体を除去す
るために、デミスタマツトによりさらに処理され
る。したがつて、特に比較的低い液体ロードにお
いては、主気体出口チユーブの下方端部はまた、
管状壁５の上方に設けられることが理解されよ
う。

示されている図面では、渦巻チユーブは壁の開
口に取付けられている。渦巻チユーブは壁中の開
口の上方に設けることも可能であることを理解す
べきである。

さらに、分布プレート４１は穴あけされている
か、あるいは、完全に閉じていてもよいことに注
目すべきである。これらの分布プレート４１は相
互接続されて、コラム３の全断面にわたつてのび
る分布トレーであつてもよい。

図面に示された装置は気体／液体接触コラムに
もまた使用されてもよい。この目的のために、図
面に示された渦巻チユーブは、出願中のヨーロツ
パ特許明細書第81200963.7に記載されているよう
な該渦巻チユーブの下方端部と連絡している混合
チヤンバを備えていてもよい。その場合、コラム
は液体と気体とに対する別々の入口を備えている
べきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は液体と気体の混合物を分離するための
本発明による装置の底部部分の縦断面図を示し；
そして第２図は本発明による第２の実施例の縦断
面図である。１……渦巻チユーブ、２……トレー、３……コ
ラム、４……入口、５……管状壁、６……内部空
間、７……外部空間、８……頂部壁、９……流体
通路、１０……ベーン組立体、１１……開口、１
２……主気体出口チユーブ、１３……二次的気体
出口チユーブ、１５……デミスタマツト
（demister mat）、１７……穴、１８……液体出
口、４０……流れ衝突層、４１……プレート、４
２……開口。

Claims

【特許請求の範囲】１液体と気体の混合物を処理する装置におい
て、ハウジング内で実質的に管状の内部空間と実
質的に環状の外部空間とを限定している、少なく
とも１つの通常、実質的に垂直に延びている管状
壁を取り囲んでいるハウジングと、管状壁の上方
に位置し、上方方向で該内部空間と該外部空間を
制限する頂部壁と、内部空間の下方部分中に気体
と液体の混合物を供給する入口装置と、気体と液
体を分離するため、混合物に回転運動を与える内
部空間中に設けられた装置と、実質的に管状壁と
同軸に設けられ、頂部壁を通過し、下方端部が内
部空間の内側に位置する主気体出口チユーブと、
管状壁中に設けられた少なくとも１つの液体排出
開口とよりなる内部空間から気体と液体とを別々
に排出するための出口装置と、そして頂部壁を通
る少なくとも１つの二次的気体出口チユーブと、
ハウジングを通る液体排出開口とよりなる外部空
間から気体と液体とを別々に排出するための出口
装置とを備え、該装置はさらに、気体から液体を
分離するために流れ衝突装置の層を備え、該層は
二次的気体出口チユーブの上方端部の上方に設け
られており、主気体出口チユーブは該層を実質的
に垂直に通つて延びる開口中に密接にはまり、そ
して主気体出口チユーブから流れ衝突装置の層中
へ液体を実質的に横方向に排出するため、流体的
連通が設けられていることを特徴とする液体と気
体の混合物を処理する装置。２主気体出口チユーブの上方端部が、流れ衝突
装置の層の上方端部の下方に設けられていること
を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の装
置。３主気体出口チユーブの上方部分は、流れ衝突
装置の層中に液体を横方向に排出するため、開口
を備えていることを特徴とする特許請求の範囲第
１項または第２項に記載の装置。４開口は、主気体出口チユーブ中の液体流れの
方向に相当する方向に実質的に配設されているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の装
置。５流れ衝突装置の層は、密接に詰められたワイ
ヤまたはフアイバーの層によつて形成されている
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第４
項のいずれか１つに記載の装置。６流れ衝突装置の層は、複数個の穴をあけられ
た壁によつて形成されていることを特徴とする特
許請求の範囲第１項乃至第４項のいずれか１つに
記載の装置。７流れ衝突装置の層は、主流れ方向に対して傾
斜しているベーンの１つ、またはより多くの層に
よつて形成されていることを特徴とする特許請求
の範囲第１項乃至第４項のいずれか１つに記載の
装置。８入口装置は、該入口装置へ気体と液体の混合
物を生成し供給するため、混合チヤンバと流体的
に連通していることを特徴とする特許請求の範囲
第１項乃至第７項のいずれか１つに記載の装置。９主気体出口チユーブの下方端部は管状壁の上
方端部の下方に位置していることを特徴とする特
許請求の範囲第１項乃至第８項のいずれか１つに
記載の装置。１０流れ分布プレートが、二次的気体出口チユ
ーブと流れ衝突装置の層間に設けられていること
を特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第９項の
いずれか１つに記載の装置。１１渦巻運動を与える該装置を備えている複数
個の管状壁と出口装置とは、液体と気体の混合物
を処理するための実質的に垂直に延びているコラ
ムの実質的に水平なトレーの開口中、または、開
口の上方に取付けられていることを特徴とする特
許請求の範囲第１項乃至第１０項のいずれか１つ
に記載の装置。