JPH06312126A

JPH06312126A - 気液接触装置

Info

Publication number: JPH06312126A
Application number: JP12522893A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Aizawa; 一徳相澤; Koichi Takemura; 浩一竹村
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 1993-04-27
Filing date: 1993-04-27
Publication date: 1994-11-08
Anticipated expiration: 2017-01-15
Also published as: JP3247200B2

Abstract

(57)【要約】【構成】筒状の気液接触塔２と、この接触塔２の内部
に上下方向軸回りの螺旋通路９を形成する螺旋部材８と
を備える。その接触塔２の内部に供給された液体はその
螺旋通路９に沿って流動可能である。その螺旋通路９に
沿って流動する液体内に接触塔２に供給された気体を分
散させることができるように、その螺旋部材８に気体通
過孔８ａが形成されている。【効果】液体と気体の接触効率を向上でき、液体の流
れをプラグフローとして液体の塔内滞留時間を正確に制
御でき、構造が簡単で塔内に液体を充満させることので
きるコンパクトな構造の気液接触装置を得ることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、気体と液体とを気液接
触塔内で接触させて反応、精製、吸収等を行なう場合に
用いられる気液接触装置に関し、例えば、液相のオレフ
ィンに酸素ガスを接触させて酸化したり、脂肪酸に窒素
やスチームを接触させて脱臭精製したり、重油燃焼後の
排煙に含まれるＳＯ₂を吸収液により吸収するのに用い
られる。

【０００２】

【従来の技術】筒状の気液接触塔と、この接触塔内に充
填されたラシヒリングやスルザーパック等の充填物とを
備え、その接触塔内を流動する液体内において気体をそ
の充填物により分散させて気液を接触させる充填塔式気
液接触装置が従来より用いられている。

【０００３】筒状の気液接触塔と、この接触塔内に上下
に間隔をおいて設けたシーブトレイやバルブトレイ等の
多孔板とを備え、その接触塔内を流動する液体内におい
て気体をその多孔板により分散させて気液を接触させる
多孔板式気液接触装置が従来より用いられている。

【０００４】筒状の気液接触塔と、この接触塔の内部に
上下方向軸回りの螺旋通路を形成する螺旋部材と、その
螺旋通路内に螺旋階段状に設けられるトレーを有する複
数の棚段と、各トレー上を伝って降下する液体に下端が
浸漬されることで各棚段の上方側空間を互いに仕切る仕
切り部材と、各棚段の上方側空間と一段上の棚段の下方
側空間とを連通する通路とを備え、各トレーに気体通過
孔が形成され、その螺旋階段状に設けられるトレー上を
伝って降下する液体内において気体を分散させて気液を
接触させる棚段式気液接触装置が提案されている（特公
昭５５‐３８１６２号公報参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記充填塔式気液接触
装置では、気液の流れに偏りが生じて局所的に気体およ
び液体が偏在し易く、気体と液体の接触効率が低くなる
場合がある。そのため、化学反応を行なう場合は反応不
足や反応過剰により反応生成物の組成が不均一になった
り、精製や吸収を行なう場合は接触効率が低いため精製
ガスや吸収液が過剰に必要になるという問題がある。

【０００６】上記多孔板式気液接触装置では、接触塔内
に配置する多孔板の数を多くすることで、各多孔板の間
において液体と気体とを完全に混合して接触効率を向上
することはできる。しかし、気液の流れは完全混合層の
組み合わせであるため、各多孔板の間において局所的な
逆流による逆混合が生じ、気液の塔内滞留時間を正確に
制御することは困難で、所望の組成範囲の反応生成物を
得るのが困難な場合がある。

【０００７】上記棚段式気液接触装置では、接触塔の内
部構造が極めて複雑で、しかも、接触塔の内部に液体を
充満させることができないため、処理能力を大きくする
ためには設備が非常に大型化するという問題がある。さ
らに、表面張力の小さな液体の処理を行なう場合は、ト
レーの気体通過孔からの液体のウィーピングにより気液
接触効率が低下するという問題がある。

【０００８】本発明は、上記従来技術の問題を解決する
ことのできる気液接触装置を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の気液接触装置
は、筒状の気液接触塔と、この接触塔の内部に上下方向
軸回りの螺旋通路を形成する螺旋部材とを備え、その接
触塔の内部に供給された液体がその螺旋通路に沿って流
動可能とされ、その螺旋通路に沿って流動する液体内に
接触塔に供給された気体を分散させることができるよう
に、その螺旋部材に気体通過孔が形成されている。その
螺旋通路に沿って流動する液体内に分散された気泡がそ
の螺旋通路に沿って移動するのを阻止可能な仕切部材を
備えているのが好ましい。

【００１０】

【作用】上記構成によれば、気液接触塔に供給した液体
を、螺旋部材により形成された螺旋通路に沿って上下方
向軸まわりに旋回させながら上方あるいは下方に向かい
流動させることができる。その螺旋部材に形成された気
体通過孔を、その接触塔に供給された気体が通過するこ
とで、その気体は螺旋通路に沿って流動する液体内に分
散され、気泡となって上昇する。すなわち、接触塔の内
部において、液体は上下方向軸まわりに旋回しながら上
方あるいは下方に流動し、その液体内を気体は気泡とな
って上下方向軸に沿って上昇する。これにより、液体の
流れは局所的な逆流のないプラグフローとなり、しか
も、気液の流れに偏りがなく、液体と気体とを効率良く
混合して接触効率を向上することができる。また、接触
塔の内部に液体を充満することができるので、接触効率
をさらに向上することができる。

【００１１】さらに、その螺旋通路に沿う気泡の移動を
阻止する仕切部材を設けることで、気泡が気体通過孔を
通過するのを促進して気液接触効率を向上できる。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。

【００１３】図１に示す気液接触装置１は、円筒状の気
液接触塔２と、この接触塔２の底部に接続された液体供
給用インレットパイプ３と、その接触塔２の底部に接続
された気体供給用インレットパイプ４と、その接触塔２
の上部に接続された気液混合物排出用アウトレットパイ
プ５と、このアウトレットパイプ５に接続された気液分
離器６とを備え、その気液分離器６に気体排出パイプ３
１と液体排出パイプ３２とが接続されている。

【００１４】その接触塔２の中心に、上下方向に沿う円
柱状の支持柱７が設けられている。その支持柱７に板状
の螺旋部材８が取り付けられ、この螺旋部材８により接
触塔２の内部に上下方向軸回りの螺旋通路９が形成され
ている。その螺旋部材８に多数の気体通過孔８ａが均等
に分布するように形成されている。その螺旋部材８の外
周と接触塔２の内周との間、および、その螺旋部材８の
内周と支持柱７の外周との間はシール部材によりシール
される。また、接触塔２の内部下端に多数の気体通過孔
１５ａが形成されたシーブプレート１５が取り付けら
れ、前記液体供給用インレットパイプ３はそのシーブプ
レート１５の上方において開口し、前記気体供給用イン
レットパイプ４はそのシーブプレート１５の下方におい
て開口する。これにより、接触塔２に液体供給用インレ
ットパイプ３から供給された液体は、接触塔２の内部に
充満されると共に螺旋通路９に沿って図１において矢印
Ａで示すように上下方向軸まわりに旋回しながら上方に
向かい流動し、気体供給用インレットパイプ４から供給
された気体は、そのシーブプレート１５の気体通過孔１
５ａと螺旋部材８の気体通過孔８ａを通過することで、
螺旋通路９に沿って流動する液体内の全域に亘り分散さ
れ、気泡となって図１において矢印Ｂで示すように上下
方向軸に沿って上昇する。

【００１５】その螺旋部材８のピッチ（螺旋通路９に沿
って上下方向軸回りに３６０°旋回する前後における螺
旋部材８の上下方向間隔）Ｐ、各気体通過孔８ａの開口
面積および螺旋部材８の表面積に対する全気体通過孔８
ａの開口面積和の割合である開孔率は、気体流速、液体
流速、気液の物性等に応じ、気体が気体通過孔８ａを円
滑に通過すると共に液体の気体通過孔８ａの通過量が少
なくなるように定める。そのピッチＰが過大になったり
その開孔径や開孔率が小さくなり過ぎると気泡が気体通
過孔８ａを円滑に通過しなくなって気液接触効率が低下
し、そのピッチＰが小さくなり過ぎたりその開口径や開
口率が過大になると気体通過孔８ａを通過する液体の流
量が過大になって液体の旋回流が乱される。具体的に
は、そのピッチＰは、接触塔２の直径Ｄに対し０．１Ｄ
〜４．０Ｄとし、好ましくは０．２Ｄ〜２．０Ｄとし、
更に好ましくは０．３Ｄ〜１．０Ｄとするのがよい。そ
の気体通過孔８ａの直径は、０．５ｍｍ〜３０．０ｍ
ｍ、好ましくは１．０ｍｍ〜２０．０ｍｍ、更に好まし
くは１．５ｍｍ〜１０．０ｍｍとするのがよい。その開
孔率は、０．１％〜３０％、好ましくは０．５％〜２０
％、更に好ましくは１％〜１５％とするのがよい。

【００１６】さらに、その螺旋通路９に沿う気泡の移動
を阻止する複数の仕切部材１１が設けられている。すな
わち、図２、図３にも示すように、各仕切部材１１は長
方形の板状で、接触塔２の中心軸回りに９０°毎に配置
され、螺旋部材８の下面から下向きに延出すると共に接
触塔２の径方向に沿うように設けられている。この仕切
部材１１の数は、螺旋部材８の１ピッチＰ当たり１〜１
０枚が好ましく、３〜６枚とするのがさらに好ましい。
その螺旋部材８の下面からの仕切部材１１の下向き延出
寸法をＨとして、仕切部材１１に液体通過用の開口を設
けない場合は比Ｈ／Ｐを０．１〜０．７とするのが好ま
しく、０．１〜０．３とするのがさらに好ましく、仕切
部材１１に液体通過用の開口を設ける場合は比Ｈ／Ｐを
０．１〜１．０とするのが好ましく、０．１〜０．７と
するのがさらに好ましい。また、各仕切部材１１の下端
は、下方側に隣接する仕切部材１１の上端と同一高さ、
あるいは、下方側に隣接する仕切部材１１の上端よりも
下方に位置させるのが好ましい。

【００１７】上記構成によれば、接触塔２の内部におい
て、液体は螺旋通路９に沿って上下方向軸まわりに旋回
しながら上方に流動し、その液体内を気体は気泡となっ
て上下方向軸に沿って上昇する。これにより、液体の流
れに局所的な逆流のないプラグフローを得ることがで
き、液体の塔内滞留時間を正確に制御できるので、例え
ばオレフィンの液相酸化反応のように液体と気体とを接
触させて反応生成物を得る場合に、その反応生成物の組
成範囲を所望の範囲まで狭めることができ非常に有用で
ある。また、気液の流れに偏りがなく、気体と液体の接
触効率が高いので、例えばオレフィンの液相酸化反応等
を行なう場合は反応生成物の組成を均一化でき、脂肪酸
の窒素やスチームによる脱臭精製や重油燃焼後の排煙中
のＳＯ₂の吸収を行なう場合は窒素やスチーム等の精製
用ガスや吸収液を可及的少なくでき経済的である。ま
た、構造が簡単で接触塔２の内部に液体を充満すること
ができるので接触効率をさらに向上することができると
共に装置をコンパクト化できる。さらに、その螺旋通路
９に沿う気泡の移動を阻止する仕切部材１１が設けられ
ることで、気泡が気体通過孔８ａを通過するのを促進し
て気液接触効率を向上できる。

【００１８】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではない。例えば、気体通過孔８ａの形状や構造は特
に限定されず、例えば円形孔や三角形、正方形等の多角
形孔とでき、また、シーブトレイやバルブトレイ等と同
様の構造としたり金網により構成してもよい。また、図
４に示すように、螺旋部材８の上面側に気体通過孔８ａ
の周縁部を囲むガイド２０を設け、気泡の気体通過孔８
ａの通過を促進してもよい。さらに、各気体通過孔８ａ
の配列も特に限定されず任意に選択でき、例えば各気体
通過孔８ａを多数の仮想三角形や仮想正方形の頂部に位
置させる三角形配列や正方形配列を選択できる。また、
上記実施例では、液体を接触塔２内において下方から上
方に向かい流動させたが、接触塔２の上部に液体供給口
を設けて接触塔２内を上方から下方に向かい流動させて
もよい。また、接触塔２内にラシヒリング、インタロッ
クスサドル等の充填物を充填してもよい。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、液体と気体の接触効率
を向上でき、液体の流れをプラグフローとして液体の塔
内滞留時間を正確に制御でき、構造が簡単で塔内に液体
を充満させることのできるコンパクトな構造の気液接触
装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の気液接触装置の構成説明図

【図２】図１のＩＩ‐ＩＩ線断面図

【図３】本発明の実施例の螺旋部材と仕切部材の配置説
明図

【図４】本発明の変形例の気体通過孔の構成説明用断面
図

【符号の説明】

２気液接触塔８螺旋部材８ａ気体通過孔９螺旋通路１１仕切部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】筒状の気液接触塔と、この接触塔の内部
に上下方向軸回りの螺旋通路を形成する螺旋部材とを備
え、その接触塔の内部に供給された液体がその螺旋通路
に沿って流動可能とされ、その螺旋通路に沿って流動す
る液体内に接触塔に供給された気体を分散させることが
できるように、その螺旋部材に気体通過孔が形成されて
いる気液接触装置。
【請求項２】螺旋通路に沿って流動する液体内に分散
された気泡がその螺旋通路に沿って移動するのを阻止可
能な仕切部材を備えている請求項１に記載の気液接触装
置。