JPH06205967A - 気液接触装置 - Google Patents
気液接触装置Info
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- JPH06205967A JPH06205967A JP5240955A JP24095593A JPH06205967A JP H06205967 A JPH06205967 A JP H06205967A JP 5240955 A JP5240955 A JP 5240955A JP 24095593 A JP24095593 A JP 24095593A JP H06205967 A JPH06205967 A JP H06205967A
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
- B01D53/18—Absorbing units; Liquid distributors therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
- B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
- B01D3/16—Fractionating columns in which vapour bubbles through liquid
- B01D3/18—Fractionating columns in which vapour bubbles through liquid with horizontal bubble plates
- B01D3/20—Bubble caps; Risers for vapour; Discharge pipes for liquid
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
- B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
- B01D3/16—Fractionating columns in which vapour bubbles through liquid
- B01D3/22—Fractionating columns in which vapour bubbles through liquid with horizontal sieve plates or grids; Construction of sieve plates or grids
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- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 液体下降管取扱い容量の増加及び下降管への
入口領域内における摩擦ヘッドの損失の減少によって、
トレー容量を増加させた気液折衝装置を提供すること。 【構成】 上方延長ケーシングと、ケーシングを異なる
水準において仕切り、液体排出開口を有する一連の穿孔
トレーと、各穿孔トレーについての、あふれぜき、下流
下降管、上流下降管、及び液体流妨げ穿孔板とを含むこ
とを特徴とする気液接触装置。
入口領域内における摩擦ヘッドの損失の減少によって、
トレー容量を増加させた気液折衝装置を提供すること。 【構成】 上方延長ケーシングと、ケーシングを異なる
水準において仕切り、液体排出開口を有する一連の穿孔
トレーと、各穿孔トレーについての、あふれぜき、下流
下降管、上流下降管、及び液体流妨げ穿孔板とを含むこ
とを特徴とする気液接触装置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は気液接触装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】下降管を伴う穿孔トレーは、気体と液体
とを接触させるための産業用コラムにおいて最も一般的
に使用される内部構造物の一つである。かようなコラム
において、液体はトレーを横切り、下降管中をトレーか
らトレーへと下方へ流れ、一方気体は、トレー上の液体
を起泡させながら、トレーを通って上方に浸透する。低
液体流速においては、各トレーについて単一下降管が通
常使用される。しかし、加圧蒸留及び吸収の際のような
高液体流速においては、一本の下降管では液体流を取扱
うのに十分ではなく、下降管フラッディングが発生する
ことがある。従って、例えば Union Carbide Corporati
on の「Use of Multiple Downcomer Traysto Increase
Column Capacity」(1983)を参照して、各トレーについ
て複数の下降管が設置される必要がある。複数の下降管
は、トレー上の液体流を二、四、若しくは六本の流路に
分割するように、つまり液体流を多くの異なるより短い
流れに分割し、その各流れが異なる下降管へと流れるよ
うに、慣用的に配置される。
とを接触させるための産業用コラムにおいて最も一般的
に使用される内部構造物の一つである。かようなコラム
において、液体はトレーを横切り、下降管中をトレーか
らトレーへと下方へ流れ、一方気体は、トレー上の液体
を起泡させながら、トレーを通って上方に浸透する。低
液体流速においては、各トレーについて単一下降管が通
常使用される。しかし、加圧蒸留及び吸収の際のような
高液体流速においては、一本の下降管では液体流を取扱
うのに十分ではなく、下降管フラッディングが発生する
ことがある。従って、例えば Union Carbide Corporati
on の「Use of Multiple Downcomer Traysto Increase
Column Capacity」(1983)を参照して、各トレーについ
て複数の下降管が設置される必要がある。複数の下降管
は、トレー上の液体流を二、四、若しくは六本の流路に
分割するように、つまり液体流を多くの異なるより短い
流れに分割し、その各流れが異なる下降管へと流れるよ
うに、慣用的に配置される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この慣用の配置の不利
な点は、以下の三つの観点に分けることができる：
（１）複雑な構造により建設費が増加する。（２）短い
液体流路は各トレー上での液体／蒸気接触時間を減少さ
せ、よってトレー効率を低下させる。（３）トレー上の
液体流を二、四、又は六本の流路に均等に分割すること
はほぼ不可能であり、よって各トレー上の深刻な蒸気／
液体不均一分配が結果として生じ得る。
な点は、以下の三つの観点に分けることができる：
（１）複雑な構造により建設費が増加する。（２）短い
液体流路は各トレー上での液体／蒸気接触時間を減少さ
せ、よってトレー効率を低下させる。（３）トレー上の
液体流を二、四、又は六本の流路に均等に分割すること
はほぼ不可能であり、よって各トレー上の深刻な蒸気／
液体不均一分配が結果として生じ得る。
【０００４】下降管フラッディングは、高トレー圧力降
下、各下降管中の過度に大きい流体摩擦等の多くの要因
によって引き起こされ得る。しかし、各下降管入口領域
における摩擦ヘッド損失が、おそらく最も顕著であろ
う。従って、下降管容量はおそらく入口摩擦によって主
に制限される。
下、各下降管中の過度に大きい流体摩擦等の多くの要因
によって引き起こされ得る。しかし、各下降管入口領域
における摩擦ヘッド損失が、おそらく最も顕著であろ
う。従って、下降管容量はおそらく入口摩擦によって主
に制限される。
【０００５】トレー容量の増加が、液体下降管取扱い容
量の増加及び下降管への入口領域内における摩擦ヘッド
損失の減少によって達成される気液接触装置への必要性
がある。
量の増加及び下降管への入口領域内における摩擦ヘッド
損失の減少によって達成される気液接触装置への必要性
がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、 ａ）上方延長ケーシングと、 ｂ）ケーシングを異なる水準において仕切り、操作にお
いてケーシング内を下降する液体が、トレーを横切って
流れると同時に、ケーシング内を上昇してトレーの穿孔
を浸透する気体によってトレー上にて起泡され、気体と
接触するようにするための液体排出開口を有する一連の
穿孔トレーと、 ｃ）各穿孔トレーについての ｉ）排出開口を、該開口への液体流の方向を横切って下
流下降管入口と上流下降管入口とに仕切るあふれぜき
と、 ii）下流入口から下流下降管からの出口へと垂れ下がる
下流下降管と、 iii）上流入口から、下流下降管出口から起泡する液体
の水準より上方の液体出口へと垂れ下がる上流下降管
と、 iv）操作において、上流下降管の下方部分に液体流の液
体たまりを形成するため、及び液体たまりから液体を下
流下降管から起泡する妨げられない液体流上に分配する
ための液体流妨げ穿孔板とを含むことを特徴とする気液
接触装置が提供される。
いてケーシング内を下降する液体が、トレーを横切って
流れると同時に、ケーシング内を上昇してトレーの穿孔
を浸透する気体によってトレー上にて起泡され、気体と
接触するようにするための液体排出開口を有する一連の
穿孔トレーと、 ｃ）各穿孔トレーについての ｉ）排出開口を、該開口への液体流の方向を横切って下
流下降管入口と上流下降管入口とに仕切るあふれぜき
と、 ii）下流入口から下流下降管からの出口へと垂れ下がる
下流下降管と、 iii）上流入口から、下流下降管出口から起泡する液体
の水準より上方の液体出口へと垂れ下がる上流下降管
と、 iv）操作において、上流下降管の下方部分に液体流の液
体たまりを形成するため、及び液体たまりから液体を下
流下降管から起泡する妨げられない液体流上に分配する
ための液体流妨げ穿孔板とを含むことを特徴とする気液
接触装置が提供される。
【０００７】本発明のいくつかの実施態様においては、
起泡維持せきが各排出開口の上流側に設けられる。
起泡維持せきが各排出開口の上流側に設けられる。
【０００８】本発明の他の実施態様においては、ケーシ
ングは円筒状で、各排出開口は円の切片として形成さ
れ、あふれぜきは下流下降管の断面が排出開口の断面よ
り比較的小さい円の切片として形成されるように排出開
口を分割する。
ングは円筒状で、各排出開口は円の切片として形成さ
れ、あふれぜきは下流下降管の断面が排出開口の断面よ
り比較的小さい円の切片として形成されるように排出開
口を分割する。
【０００９】更に他の実施態様においては、各穿孔トレ
ーについて、一端においてケーシングに対して封鎖さ
れ、該トレーを横切って延長して他端とケーシングとの
間に起泡通路を提供する分割バッフルが設けられ、トレ
ーの液体排出開口は、下降管によって液体が各バッフル
の一方の側面に沿って流れ、起泡通路を通り、バッフル
の他方の側面に沿って戻るように配置される。
ーについて、一端においてケーシングに対して封鎖さ
れ、該トレーを横切って延長して他端とケーシングとの
間に起泡通路を提供する分割バッフルが設けられ、トレ
ーの液体排出開口は、下降管によって液体が各バッフル
の一方の側面に沿って流れ、起泡通路を通り、バッフル
の他方の側面に沿って戻るように配置される。
【００１０】上方上昇管と下方上昇管との間に、段とし
て少なくとも一つの上流下降管が形成され、該管内の通
路の横断面積を該管中の液体流方向に減少させてもよ
く、該段は液体浸透可能となるように穿孔されてもよ
い。
て少なくとも一つの上流下降管が形成され、該管内の通
路の横断面積を該管中の液体流方向に減少させてもよ
く、該段は液体浸透可能となるように穿孔されてもよ
い。
【００１１】段付き上昇管は、該管中の液体流方向に下
降管通路横断面を徐々に減少させるように傾斜されても
よい。
降管通路横断面を徐々に減少させるように傾斜されても
よい。
【００１２】下方上昇管の上方延長部を形成するバッフ
ルが設けられてもよい。各排出開口の直下の各穿孔トレ
ーの一部は、穿孔せずに、上方に流れる気体に対するバ
ッフルを提供してもよい。
ルが設けられてもよい。各排出開口の直下の各穿孔トレ
ーの一部は、穿孔せずに、上方に流れる気体に対するバ
ッフルを提供してもよい。
【００１３】
【実施例】図１において、 ａ）上方延長ケーシング２と、 ｂ）ケーシング２を異なる水準において仕切り、操作に
おいてケーシング２内を矢印Ａによって示されるように
下降する液体がトレー４乃至７を横切って流れると同時
に、ケーシング２内を矢印Ｂによって示されるように上
昇してトレー４乃至７の穿孔を浸透する気体によってト
レー４乃至７上にて起泡され、気体と接触するようにす
るための各液体排出開口８乃至１１を有する一連の穿孔
トレー４乃至７と、 ｃ）各穿孔トレー４乃至７についての ｉ）排出開口８乃至１１を、該開口への液体流の方向Ａ
を横切って、排出開口８について１６及び１７で各々示
されるような下流下降管入口と上流下降管入口とに仕切
る各あふれぜき１２乃至１５と、 ii）下流入口１６から下流下降管１８からの出口２１へ
と垂れ下がる１８で示されるような下流下降管と、 iii）上流入口１７から、下流下降管１８からの下流下
降管出口２１から起泡する液体の水準より上方の液体出
口２２へと垂れ下がる２０で示されるような上流下降管
と、 iv）操作において、上流下降管２０の下方部分に液流の
液体シールを形成するため、及び液体を下流下降管１８
から起泡する妨げられない液体流上に分配するための２
４で示されるような液体流妨げ穿孔板とを含むことを特
徴とする気液接触装置が、１で一般的に示される。
おいてケーシング２内を矢印Ａによって示されるように
下降する液体がトレー４乃至７を横切って流れると同時
に、ケーシング２内を矢印Ｂによって示されるように上
昇してトレー４乃至７の穿孔を浸透する気体によってト
レー４乃至７上にて起泡され、気体と接触するようにす
るための各液体排出開口８乃至１１を有する一連の穿孔
トレー４乃至７と、 ｃ）各穿孔トレー４乃至７についての ｉ）排出開口８乃至１１を、該開口への液体流の方向Ａ
を横切って、排出開口８について１６及び１７で各々示
されるような下流下降管入口と上流下降管入口とに仕切
る各あふれぜき１２乃至１５と、 ii）下流入口１６から下流下降管１８からの出口２１へ
と垂れ下がる１８で示されるような下流下降管と、 iii）上流入口１７から、下流下降管１８からの下流下
降管出口２１から起泡する液体の水準より上方の液体出
口２２へと垂れ下がる２０で示されるような上流下降管
と、 iv）操作において、上流下降管２０の下方部分に液流の
液体シールを形成するため、及び液体を下流下降管１８
から起泡する妨げられない液体流上に分配するための２
４で示されるような液体流妨げ穿孔板とを含むことを特
徴とする気液接触装置が、１で一般的に示される。
【００１４】この実施態様において、ケーシング２は円
筒状で、各排出開口８乃至１１は円の切片として形成さ
れ、各あふれぜき１２乃至１５は、１６で示されるよう
な下流下降管の断面が排出開口８の断面に対して比較的
小さい円の切片となるように形成されるように、各排出
開口８乃至１１を分割する。また、この実施態様におい
て、排出開口８の下方の部分１９のような各穿孔トレー
４乃至７の各排出開口８乃至１１の直下の部分は、穿孔
されずに、上方に流れる気体に対してバッフルを提供す
る。
筒状で、各排出開口８乃至１１は円の切片として形成さ
れ、各あふれぜき１２乃至１５は、１６で示されるよう
な下流下降管の断面が排出開口８の断面に対して比較的
小さい円の切片となるように形成されるように、各排出
開口８乃至１１を分割する。また、この実施態様におい
て、排出開口８の下方の部分１９のような各穿孔トレー
４乃至７の各排出開口８乃至１１の直下の部分は、穿孔
されずに、上方に流れる気体に対してバッフルを提供す
る。
【００１５】いくつかの実施態様において、以下に説明
されるように、排出開口１０について２６で示されるよ
うな起泡維持せきが、各排出開口８乃至１１の上流側に
設けられる。
されるように、排出開口１０について２６で示されるよ
うな起泡維持せきが、各排出開口８乃至１１の上流側に
設けられる。
【００１６】操作において、液体は、ケーシング２の上
方部分内へと供給され、矢印Ａで示される通路に沿って
流れ、既知の態様にてケーシング２の下方端部から出
る。加圧ガスは、ケーシング２の下方部分内へと供給さ
れ、矢印Ｂで示される通路に沿って流れ、既知の態様に
てケーシング２の頂部から出る。
方部分内へと供給され、矢印Ａで示される通路に沿って
流れ、既知の態様にてケーシング２の下方端部から出
る。加圧ガスは、ケーシング２の下方部分内へと供給さ
れ、矢印Ｂで示される通路に沿って流れ、既知の態様に
てケーシング２の頂部から出る。
【００１７】液体が穿孔トレー４乃至７を横切って流れ
る際、該液体は、上方に流れて穿孔トレー４乃至７を浸
透する気体によって起泡され、それにより液体と気体と
の間の高表面積接触を生ずる。起泡された液体は、矢印
Ａによって示されるように各トレーを横切って移動し、
その第一の部分は、せき１２乃至１５によって押し留め
られて、上流下降管１７等の上流下降管を下方に流れ、
一方起泡された液体の第二の部分は、せき１２乃至１５
からあふれ、下流下降管１６等の下流下降管を下方へ流
れる。
る際、該液体は、上方に流れて穿孔トレー４乃至７を浸
透する気体によって起泡され、それにより液体と気体と
の間の高表面積接触を生ずる。起泡された液体は、矢印
Ａによって示されるように各トレーを横切って移動し、
その第一の部分は、せき１２乃至１５によって押し留め
られて、上流下降管１７等の上流下降管を下方に流れ、
一方起泡された液体の第二の部分は、せき１２乃至１５
からあふれ、下流下降管１６等の下流下降管を下方へ流
れる。
【００１８】１６等の下流下降管を下方に流れる起泡さ
れた液体は、２１等の出口によって下降管を出て、次の
下方の穿孔トレーを横切って流れ、その上で起泡され
る。２０等の上流下降管内へと流れる起泡された液体
は、２４等の液流妨げ穿孔板上に集まり、２０等の上流
下降管中の気体の上方流に対して該板上に液体ためを形
成する。ためからの液体は出口２１から起泡される液体
上に散布される。
れた液体は、２１等の出口によって下降管を出て、次の
下方の穿孔トレーを横切って流れ、その上で起泡され
る。２０等の上流下降管内へと流れる起泡された液体
は、２４等の液流妨げ穿孔板上に集まり、２０等の上流
下降管中の気体の上方流に対して該板上に液体ためを形
成する。ためからの液体は出口２１から起泡される液体
上に散布される。
【００１９】２６等の起泡維持せきは、所望の厚さの起
泡層が各穿孔トレー４乃至７上に維持されることを確実
にすることを補助するために設けられてもよい。
泡層が各穿孔トレー４乃至７上に維持されることを確実
にすることを補助するために設けられてもよい。
【００２０】実験的テスト及び結果 本発明を証明するために使用される装置を示す図２にお
いて、図１に示されるものと同様の部品は同じ参照番号
によって示され、前述の記載に基づいて説明される。こ
の装置において、二つのテストトレー４及び５が使用さ
れた。
いて、図１に示されるものと同様の部品は同じ参照番号
によって示され、前述の記載に基づいて説明される。こ
の装置において、二つのテストトレー４及び５が使用さ
れた。
【００２１】図２において、透明樹脂材料からなるケー
シング２は、上方空気抜き端部３０及び下方空気プレナ
ム室３２を有する。上方端部３０は水入口３４を有し、
該入口は、ロータリーポンプ３６によって流速計測ロー
タメータ４０及び４２を通して収集タンク３８からの再
循環水を供給される。下端部３２は、水排出管４４乃至
４７を有し、穿孔トレー４８から空気プレナム室３２を
通して収集タンク３８へと水を排出する。ロータリー空
気ブロワー５０は、プレナム室３２へ加圧空気を供給す
る。ブロワー５０からの空気流速は熱線風速計５２によ
って計測された。圧力計５４が使用され、トレー５の下
方からトレー４の上方への空気圧降下が測定された。
シング２は、上方空気抜き端部３０及び下方空気プレナ
ム室３２を有する。上方端部３０は水入口３４を有し、
該入口は、ロータリーポンプ３６によって流速計測ロー
タメータ４０及び４２を通して収集タンク３８からの再
循環水を供給される。下端部３２は、水排出管４４乃至
４７を有し、穿孔トレー４８から空気プレナム室３２を
通して収集タンク３８へと水を排出する。ロータリー空
気ブロワー５０は、プレナム室３２へ加圧空気を供給す
る。ブロワー５０からの空気流速は熱線風速計５２によ
って計測された。圧力計５４が使用され、トレー５の下
方からトレー４の上方への空気圧降下が測定された。
【００２２】操作において、テスト中、空気はブロワー
５０によってプレナム室３４内へと吹き込まれ、一方水
はタンク３８から入口３４を通してケーシング２の頂部
へと循環された。
５０によってプレナム室３４内へと吹き込まれ、一方水
はタンク３８から入口３４を通してケーシング２の頂部
へと循環された。
【００２３】テスト開始に際して、水流速は所望値に設
定され、それにより水はトレー４、５及び４８を通して
下方へと流れた。次に空気ブロワー５０が始動され、透
明ケーシング２を通してトレーが起泡された水であふれ
るのが観察されるまで、空気流は徐々に増加された。
定され、それにより水はトレー４、５及び４８を通して
下方へと流れた。次に空気ブロワー５０が始動され、透
明ケーシング２を通してトレーが起泡された水であふれ
るのが観察されるまで、空気流は徐々に増加された。
【００２４】テストは主に、下降管サスペンション長及
び底部開放端横断面積に関する下降管取扱い容量に対す
る効果について行われた。
び底部開放端横断面積に関する下降管取扱い容量に対す
る効果について行われた。
【００２５】テスト、空気及び水流速、トレー圧力降
下、及び起泡高が記録された。結果は下流下降管のみを
省いた慣用の比較可能な気液接触装置と比較された。
下、及び起泡高が記録された。結果は下流下降管のみを
省いた慣用の比較可能な気液接触装置と比較された。
【００２６】以下のテストが行われ、そこから得られた
結果が示された。
結果が示された。
【００２７】テスト結果の図３乃至図６のグラフにおい
て、以下の用語が使用される。
て、以下の用語が使用される。
【００２８】
【数１】
【００２９】ａ）単一及び二段下降管容量の比較 図３は、慣用の単一下降管装置と、出願人の二段下降管
との容量の比較をグラフを用いて示す。下降管容量要因
は、一分間当たりのガロン数で示される液体水流速ＧＰ
Ｍ／Ｌｗに対してインチ単位でプロットされる。低液体
流速においては、二つの装置の容量がほぼ等しかったこ
とが理解されるであろう。この理由は、低液体流速にお
いては、出願人の上流下降管における清浄な液体は、そ
の下降管底部を封鎖するのに十分ではなく、二段下降管
が慣用の単一下降管のように作用したからである。しか
し増加する液体流速と共に、上流下降管は封鎖され、上
流下降管は余分の液体取扱い容量の一因となった。液体
流速の増加に伴い、単一下降管と二段下降管との間の容
量差が大きくなることが、図３から理解されるであろ
う。下降管容量要因Ｃｂ＝０．２５においては、二段下
降管中の液体流速は、単一下降管中の液体流速よりも８
０％高く、一方液体対気体の一定のモル流速比（つまり
Ｌ／Ｖ＝定数）においては、液体流容量は５０％高かっ
た。
との容量の比較をグラフを用いて示す。下降管容量要因
は、一分間当たりのガロン数で示される液体水流速ＧＰ
Ｍ／Ｌｗに対してインチ単位でプロットされる。低液体
流速においては、二つの装置の容量がほぼ等しかったこ
とが理解されるであろう。この理由は、低液体流速にお
いては、出願人の上流下降管における清浄な液体は、そ
の下降管底部を封鎖するのに十分ではなく、二段下降管
が慣用の単一下降管のように作用したからである。しか
し増加する液体流速と共に、上流下降管は封鎖され、上
流下降管は余分の液体取扱い容量の一因となった。液体
流速の増加に伴い、単一下降管と二段下降管との間の容
量差が大きくなることが、図３から理解されるであろ
う。下降管容量要因Ｃｂ＝０．２５においては、二段下
降管中の液体流速は、単一下降管中の液体流速よりも８
０％高く、一方液体対気体の一定のモル流速比（つまり
Ｌ／Ｖ＝定数）においては、液体流容量は５０％高かっ
た。
【００３０】ｂ）二段下降管容量に対する上流下降管の
底部開放域の効果 この調査において、上流下降管の底部において、二つの
異なる横断面積（２０％及び４０％）が用いられ、下降
管容量に対するその効果がテストされた。図４は２０％
開口の容量が４０％開口の容量よりも大きいことを示
す。テストの結果、上流下降管底部における４０％開放
域では、その下降管底部は完全に封鎖され得なかったこ
とが示される。上流下降管が封鎖されていない場合には
常に、容量は減少した。従って、底部開放域は注意深く
設計されることが必要である。気体／液体流速、装置特
性、下降管サスペンション長及び頂部開放域を考慮し
て、適当な開放域が選定される。加えて、上流下降管
が、以下に説明されるように頂部横断面積が底部横断面
積よりも大きい傾斜下降管として設計される場合、これ
により気体流の最小限の干渉及び下降管内における気体
／液体の最大分離が見込まれることが判った。
底部開放域の効果 この調査において、上流下降管の底部において、二つの
異なる横断面積（２０％及び４０％）が用いられ、下降
管容量に対するその効果がテストされた。図４は２０％
開口の容量が４０％開口の容量よりも大きいことを示
す。テストの結果、上流下降管底部における４０％開放
域では、その下降管底部は完全に封鎖され得なかったこ
とが示される。上流下降管が封鎖されていない場合には
常に、容量は減少した。従って、底部開放域は注意深く
設計されることが必要である。気体／液体流速、装置特
性、下降管サスペンション長及び頂部開放域を考慮し
て、適当な開放域が選定される。加えて、上流下降管
が、以下に説明されるように頂部横断面積が底部横断面
積よりも大きい傾斜下降管として設計される場合、これ
により気体流の最小限の干渉及び下降管内における気体
／液体の最大分離が見込まれることが判った。
【００３１】ｃ）二段下降管容量に対する上流下降管の
サスペンション長の効果 上流下降管についての７インチ（１８ｃｍ）のサスペン
ション長を伴う二段下降管容量がまず計測された。次
に、サスペンション長は７インチ（１８ｃｍ）から４イ
ンチ（１０ｃｍ）に削減された。容量に対する上流下降
管のサスペンション長の効果が図５に示される。低液体
流速においては、その両方とも十分に封鎖され得なかっ
た。結果として、それらの容量は同様であった。しか
し、増加する液体流速においては、７インチ（１８ｃ
ｍ）長の下降管のほうが、４インチ（１０ｃｍ）長の下
降管よりもより良い態様において封鎖され得たために、
高い容量を示した。実際は、トレーがあふれた際に、圧
力降下は通常３インチ（８ｃｍ）の水よりも大きかっ
た。従って、高液体流速においてさえ、４インチのサス
ペンション高を伴う上流下降管内の清浄な液体は、圧力
ヘッドを維持するのに十分ではないかもしれない。この
ことから、上流下降管入口摩擦が制御要因でない限り、
下降管容量は、サスペンション長の増加に伴って増加す
ることが判るであろう。しかし、最良の結果のために
は、下方のトレー上の起泡は上流下降管の底部に接触し
てはならない。
サスペンション長の効果 上流下降管についての７インチ（１８ｃｍ）のサスペン
ション長を伴う二段下降管容量がまず計測された。次
に、サスペンション長は７インチ（１８ｃｍ）から４イ
ンチ（１０ｃｍ）に削減された。容量に対する上流下降
管のサスペンション長の効果が図５に示される。低液体
流速においては、その両方とも十分に封鎖され得なかっ
た。結果として、それらの容量は同様であった。しか
し、増加する液体流速においては、７インチ（１８ｃ
ｍ）長の下降管のほうが、４インチ（１０ｃｍ）長の下
降管よりもより良い態様において封鎖され得たために、
高い容量を示した。実際は、トレーがあふれた際に、圧
力降下は通常３インチ（８ｃｍ）の水よりも大きかっ
た。従って、高液体流速においてさえ、４インチのサス
ペンション高を伴う上流下降管内の清浄な液体は、圧力
ヘッドを維持するのに十分ではないかもしれない。この
ことから、上流下降管入口摩擦が制御要因でない限り、
下降管容量は、サスペンション長の増加に伴って増加す
ることが判るであろう。しかし、最良の結果のために
は、下方のトレー上の起泡は上流下降管の底部に接触し
てはならない。
【００３２】ｄ）下降管容量に対する液体表面張力の効
果 下降管容量に対する表面張力の効果を検討するために、
ｐｐｍ水準の界面活性剤を含む供給水がテストされた。
液体の表面張力は、計測の結果５６ダイン／ｃｍであっ
た。表１は、単一下降管及び二段下降管双方の容量と
も、減少する液体表面張力と共に減少するが、出願人の
二段下降管容量は、慣用の単一下降管の容量よりもずっ
と減少が少ないことを示す。
果 下降管容量に対する表面張力の効果を検討するために、
ｐｐｍ水準の界面活性剤を含む供給水がテストされた。
液体の表面張力は、計測の結果５６ダイン／ｃｍであっ
た。表１は、単一下降管及び二段下降管双方の容量と
も、減少する液体表面張力と共に減少するが、出願人の
二段下降管容量は、慣用の単一下降管の容量よりもずっ
と減少が少ないことを示す。
【００３３】
【表１】
【００３４】ｅ）単一下降管及び二段下降管におけるシ
ーブトレーのウィーピングとダンピングとの比較 図６は、二段下降管のトレーのウィーピング及びダンピ
ング点の両方ともが、単一下降管トレーのウィーピング
及びダンピング点よりもずっと低いことを示す。実際
は、上流下降管には出口せきがなく、トレー上の液体の
大半は上流下降管を通ってしたたるため、二段下降管の
トレーのダンピング点を観察するのは非常に困難であっ
た。低気体流速においては、トレー上には液体の薄い層
があるのみであった。従って、出願人の二段下降管を有
するトレーにおいては、慣用の下降管よりもずっと低い
気体流速において、ウィーピング及びダンピング点が生
じた。
ーブトレーのウィーピングとダンピングとの比較 図６は、二段下降管のトレーのウィーピング及びダンピ
ング点の両方ともが、単一下降管トレーのウィーピング
及びダンピング点よりもずっと低いことを示す。実際
は、上流下降管には出口せきがなく、トレー上の液体の
大半は上流下降管を通ってしたたるため、二段下降管の
トレーのダンピング点を観察するのは非常に困難であっ
た。低気体流速においては、トレー上には液体の薄い層
があるのみであった。従って、出願人の二段下降管を有
するトレーにおいては、慣用の下降管よりもずっと低い
気体流速において、ウィーピング及びダンピング点が生
じた。
【００３５】結論 テスト結果より、慣用の下降管を出願人の二段下降管に
置換することにより、容量を増加させることができるこ
とが示される。一定の液体対気体比においては、二段下
降管について容量が５０％増加し、一定の気体流速Ｃｂ
＝０．２５においては、８０％増加した。二段下降管の
トレー操作の下限は、慣用の下降管よりもずっと低い。
この結果、トレーコラムのずっと広い操作範囲及びより
高いターンダウン比が生じる。上流下降管は、自己封鎖
し得るように注意深く設計されるべきである。上流下降
管は、以下に説明されるように、気体流の干渉を最小限
とするために傾斜されることが好ましい。
置換することにより、容量を増加させることができるこ
とが示される。一定の液体対気体比においては、二段下
降管について容量が５０％増加し、一定の気体流速Ｃｂ
＝０．２５においては、８０％増加した。二段下降管の
トレー操作の下限は、慣用の下降管よりもずっと低い。
この結果、トレーコラムのずっと広い操作範囲及びより
高いターンダウン比が生じる。上流下降管は、自己封鎖
し得るように注意深く設計されるべきである。上流下降
管は、以下に説明されるように、気体流の干渉を最小限
とするために傾斜されることが好ましい。
【００３６】図７において、図１に示されるものと同様
の部品は同じ参照番号によって示され、前述の記載に基
づいて説明される。
の部品は同じ参照番号によって示され、前述の記載に基
づいて説明される。
【００３７】図７において、分割バッフル５２は、一端
５４においてケーシング２に対して封鎖され、トレー４
を横切って延長して他端５６とケーシング２との間に起
泡通路５５を提供し、８及び９等の液体排出開口は、１
７及び１８等の下降管によって液体が矢印で示されるよ
うに各バッフル５２の一方の側面に沿って流れ、起泡通
路５５を通り、バッフル５２の他方の側面に沿って戻る
ように配置される。
５４においてケーシング２に対して封鎖され、トレー４
を横切って延長して他端５６とケーシング２との間に起
泡通路５５を提供し、８及び９等の液体排出開口は、１
７及び１８等の下降管によって液体が矢印で示されるよ
うに各バッフル５２の一方の側面に沿って流れ、起泡通
路５５を通り、バッフル５２の他方の側面に沿って戻る
ように配置される。
【００３８】図８において、上流下降管１７は、上方上
昇管５８と下方上昇管６０との間に段５６として形成さ
れ、該管中の通路の横断面積を該管中の液体流の方向Ｄ
に減少させ、段５６は液体浸透可能となるように穿孔さ
れる。
昇管５８と下方上昇管６０との間に段５６として形成さ
れ、該管中の通路の横断面積を該管中の液体流の方向Ｄ
に減少させ、段５６は液体浸透可能となるように穿孔さ
れる。
【００３９】図９においては、図８にに示されるものと
同様の部品は同じ参照番号によって示され、前述の記載
に基づいて説明されるが、上昇管６４及び６６は傾斜さ
れ、下降管通路の横断面積を該管中の液体流の方向Ｄに
徐々に減少させる。
同様の部品は同じ参照番号によって示され、前述の記載
に基づいて説明されるが、上昇管６４及び６６は傾斜さ
れ、下降管通路の横断面積を該管中の液体流の方向Ｄに
徐々に減少させる。
【００４０】所望であれば、下方上昇管６６の上方延長
部を形成するバッフル６８が設けられてもよい。
部を形成するバッフル６８が設けられてもよい。
【００４１】図１に示される上流下降管が、破線及び７
０で示されるように傾斜されることは、本発明の範囲内
である。
０で示されるように傾斜されることは、本発明の範囲内
である。
【００４２】本発明は、慣用の１、２、３及び４−パス
トレーだけでなく、Nye（米国特許第５，０４７，１７
９号）、Chuang 及び Everatt（米国特許第４，５０
４，４２６号）、並びに Binkley et al.（米国特許第
４，９５６，１２７号）等に特許された改良された交流
トレーの容量をも増加させることが可能である。
トレーだけでなく、Nye（米国特許第５，０４７，１７
９号）、Chuang 及び Everatt（米国特許第４，５０
４，４２６号）、並びに Binkley et al.（米国特許第
４，９５６，１２７号）等に特許された改良された交流
トレーの容量をも増加させることが可能である。
【図１】図１は、ケーシングの一部を内部が見えるよう
に除去した状態の、気液接触装置の長手方向延長部分の
斜視図である。
に除去した状態の、気液接触装置の長手方向延長部分の
斜視図である。
【図２】図２は、本発明を証明するために使用される実
験装置の概略的線図である。
験装置の概略的線図である。
【図３】図３は、本発明の装置と比較した、比較可能な
慣用の単一下降管気液接触装置の、異なる流速における
起泡高さに関する液体流速取扱い容量を示すグラフであ
る。
慣用の単一下降管気液接触装置の、異なる流速における
起泡高さに関する液体流速取扱い容量を示すグラフであ
る。
【図４】図４は、本発明の装置と比較した、比較可能な
慣用の単一下降管気液接触装置の、異なる流速における
起泡高さに関する液体流速取扱い容量を示すグラフであ
る。
慣用の単一下降管気液接触装置の、異なる流速における
起泡高さに関する液体流速取扱い容量を示すグラフであ
る。
【図５】図５は、本発明の装置と比較した、比較可能な
慣用の単一下降管気液接触装置の、異なる流速における
起泡高さに関する液体流速取扱い容量を示すグラフであ
る。
慣用の単一下降管気液接触装置の、異なる流速における
起泡高さに関する液体流速取扱い容量を示すグラフであ
る。
【図６】図６は、本発明の装置と比較した、比較可能な
慣用の単一下降管気液接触装置の、異なる流速における
起泡高さに関する液体流速取扱い容量を示すグラフであ
る。
慣用の単一下降管気液接触装置の、異なる流速における
起泡高さに関する液体流速取扱い容量を示すグラフであ
る。
【図７】図７は、本発明の異なる実施態様の概略図であ
る。
る。
【図８】図８は、本発明の異なる実施態様の概略図であ
る。
る。
【図９】図９は、本発明の異なる実施態様の概略図であ
る。
る。
１ 気液接触装置 ２ ケーシング ４〜７ トレー ８〜１１ 排出開口 １２〜１５ あふれぜき １８ 下流下降管 ２０ 上流下降管 ２４ 液体流妨げ穿孔板 ２６ 起泡維持せき
Claims (1)
- 【請求項１】 ａ）上方延長ケーシングと、 ｂ）ケーシングを異なる水準において仕切り、操作にお
いてケーシング内を下降する液体が、トレーを横切って
流れると同時に、ケーシング内を上昇してトレーの穿孔
を浸透する気体によってトレー上にて起泡され、気体と
接触するようにするための液体排出開口を有する一連の
穿孔トレーと、 ｃ）各穿孔トレーについての ｉ）排出開口を、該開口への液体流の方向を横切って下
流下降管入口と上流下降管入口とに仕切るあふれぜき
と、 ii）下流入口から下流下降管からの出口へと垂れ下がる
下流下降管と、 iii）上流入口から、下流下降管出口から起泡する液体
の水準より上方の液体出口へと垂れ下がる上流下降管
と、 iv）操作において、上流下降管の下方部分に液体流の液
体たまりを形成するため、及び液体たまりから液体を下
流下降管から起泡する妨げられない液体流上に分配する
ための液体流妨げ穿孔板とを含むことを特徴とする気液
接触装置
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/952,098 US5213719A (en) | 1992-09-28 | 1992-09-28 | Gas-liquid contacting device |
| US952,098 | 1992-09-28 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06205967A true JPH06205967A (ja) | 1994-07-26 |
| JPH0811177B2 JPH0811177B2 (ja) | 1996-02-07 |
Family
ID=25492583
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5240955A Expired - Fee Related JPH0811177B2 (ja) | 1992-09-28 | 1993-09-28 | 気液接触装置 |
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| EP (1) | EP0599454B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0811177B2 (ja) |
| KR (1) | KR100273813B1 (ja) |
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| AR (1) | AR247826A1 (ja) |
| AU (1) | AU665115B2 (ja) |
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| CA (1) | CA2106802C (ja) |
| DE (1) | DE69323272T2 (ja) |
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| MX (1) | MX9305946A (ja) |
| MY (1) | MY109200A (ja) |
| NZ (1) | NZ248720A (ja) |
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