JPH06503755A - 無秩序充填要素及び作製方法 - 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】 無秩序充填要素及び方法 １豆立１１ 無秩序充填要素即ち不規則な配向状態に塔内に放下された充填要素が、気−液接 触基乃至カラムにおいて下方に流れる液体と上昇する気体或いは蒸気との間での 物質移動表面を提供するために一般に使用される。無秩序充填要素は、様々の化 学及び処理プロセスにおいて、例えば精留、ストリッピング、スクラビング、分 留、吸収、分離、洗浄、抽出、その他の化学的及び処理型のプロセスに右いて使 用されつる。一般に、無秩序充填要素は、気−液或いは液−液接触塔内で無秩序 な配向を与えるように塔内に放下して集積される。こうした無秩序充填要素は高 い物質移動効率及び良好な液圧特性を有することが所望される。

例えば複数のスロット付き壁と内部舌乃至突起を有するシリンダ型無秩序充填要 素を含めて、従来技術で記載されそしてまた使用された広く様々の無秩序充填要 素が存在する。金属製でありそして少な（とも２つのこぶを備える張り出しスト リップを有する非円弧型の塔充填要素が、１９６７年３月２８日付けで発行され た米国特許第３，３１１．３５６号に記載されている。入手しうる他の型式の無 秩序充填要素としては、サドル型或いは円弧型の充填要素が挙げられ、これらは 代表的に化学用せっ器及び磁器のようなセラミック型材料またポリプロピレン、 フルオロカーボン、液晶ポリマ、その他の成型性樹脂のようなプラスチック型材 料いずれもから作製される。一般に、サドル型充填物は、円弧状でありそして約 １／２インチから３インチまでの寸法において市販入手することができる。例え ば、サドル型充填物は一般に厚くされた両外側隆起と厚くされた一つの内部隆起 とを有しそして中実材料から構成されるセラミック製となしつる。他方、プラス チックサドル型無秩序充填物は、サドルの内側部分に開口を有しそしてサドル側 面を鋸歯状にした或いは多数の滴下点を有する成型樹脂から構成されつる。代表 的に、サドル型充填要素は、トーラスのほぼ１／２〜１７３のような、円の円弧 部分を構成する。

改善された物質移動効率と良好な液圧特性を有する、気−液接触基において使用 のための、改善されたサドル型充填要素、特に金属サドルを提供することが所望 されている。

光」１Ω」Ｌ贋 本発明は、気−液接触基において使用のためのサドル型無秩序充填要素並びにそ うしたサドル型無秩序充填要素を作製しそして使用する方法に関係する。特に、 本発明は、良好な液圧特性と物質移動効率を有する、製造の容易な、金属製の、 サドル型無秩序充填要素に関する。

本発明は、蒸気−液体或いは液体−液体接触塔において使用のためのサドル型無 秩序充填要素にして、トーラスの一部、例えば１／３〜約１／２を表す円弧状本 体を備え、円弧状本体がその各側辺において第１及び第２の一般に平行な、離間 した、ラジアルな、直立した、長手方向フランジ要素を有するサドル型無秩序充 填要素に関係する。フランジ要素は、液体をその表面に沿って円弧状本体の各端 に向けて導く役目をなす０円弧状本体は、第１及び第２フランジ要素間に横断方 向に延在する、複数のアーチ状内側及び外側リブ要素を有して、第１及び第２フ ランジ要素間でそしてその上下で円弧状本体内部に一般に弧状の、三角形状の内 側及び外側スペースを構成する。アーチ状リブ要素は一般に円弧状本体の長手方 向に沿ってその一端から他端まで伸延し、その場合円弧状本体の一端から他端ま で半径方向外方に突出するリブ要素と半径方向内方に突出するリブ要素とが交互 している。内側リブ要素の巾は外側リブ要素の巾と同じか或いは小さい。内側及 び外側リブ要素の数は変更することができ、例えば各約３〜１２個の範囲をとり つる。

本サドル型無秩序充填要素はセラミック及びプラスチックを含め広く様々の材料 から作製しつる。しかし、好ましくは、本サドル型無秩序充填要素は、平坦な金 属シートからそれを成形しそして曲げ加工することにより容易にそして簡単に作 製することができる。金属シートは例えば炭素鋼、ステンレス鋼、アルミニウム 合金、チタン、ニッケル合金その他成形及び曲げ加工可能な金属から構成しつる 。代表的に、本発明のサドル型無秩序充填要素は単一の平坦な金属シート材料か ら形成され、ここでアーチ状リブ要素はフランジ要素と共にシート材料の全表面 積を実質上構成する。一般に、外側アーチ状リブ要素、即ち半径方向外側に突出 するアーチ状リブ要素の巾は、内側リブ要素の巾と同じか或いは約２００％まで 大きな巾を有する。特に、これは内側アーチ状リブ要素が充填要素の曲率中心に 向けて突出するから、それらは密集するようになり、従って小さな巾の内側リブ 要素が所望されるからである。充填要素は一般にその円弧状本体の長手方向の一 端及び他端において外側アーチ状リブ要素を具備する。

アーチ状リブ要素は、−具体例において、すべてのリブが同じ高さ及び形状を有 するものとされうるし或いは一つ或いはそれ以上の交互するリブ要素が低い高さ のＷ−形状のような別の高さ或いは形状に形成されつる。アーチ状リブ要素、特 に外側リブ要素は、一般に連続性を有する。しかし、所望なら、内側或いは外側 アーチ状リブ要素の一つ或いはそれ以上が切断されつる、即ち不連続とすること ができそして更に内側リブに対してはその切断端でもって滴下点を形成するよう に半径方向下方にそして内方に伸長されつる。アーチ状内側及び外側リブ要素は 、−具体例において、一般に長手方向に沿って中央に整列したアーチ区画を有す る。しかし、別の具体例においては、内側乃至外側或いは両方のアーチ状リブ要 素は、円弧状本体の長手方向に沿ってその中心から交互にずらされたアーチ状区 画を有するものとされつる。本発明のサドル型無秩序充填要素は代表的に、蒸気 −液体或いは液体−液体接触塔或いはカラムにおいてその内部の支持体上に充填 要素を無配向に放下することにより使用される。

サドル型無秩序充填要素は、様々の技術により容易にそして有効に作製されつる 。一つの技術は、ステンレス鋼のような金属から例えば成る平坦なシート材料を 使用して、カッティング乃至ランシングによる等して一般に矩形状の平坦なシー ト材料内に所定の巾の多数の一般に平行なスリットを形成することを含む技術を 使用する。

これらスリットは、シート材料の側辺の手前でそして一般に平行に終端しそして 多数の平坦な状態のリブ要素を形成する。本方法は、平坦なリブ要素をダイ或い は工具インサートを使用する等して平坦シートの平面から突出する交互してのア ーチ状の内側及び外側リブ要素に成形することを含む。本方法はまた、曲げ加工 による等して、平坦シート材料の側部の一部を一般に短い直立フランジ要素に成 形して円弧状本体の各側で液体の通過のための第１及び第２トラフを形成する一 般に平行なフランジ要素を創出することを含む。本方法はその後、アーチ状要素 及び直立フランジを備えるシート材料を定義された中心の周りに全体的に円弧状 に或いはトロイド状に或いはサドル状に成形する或いは別様には曲げ加工するこ とを含む。これら方法段階は任意の順序で順次して行うことができる。

多種多様の無秩序充填物がこれまで提唱されそして使用されてきた。例えば、周 知のシリンダ状充填物の一つの型式はボールリングであり、これは回転軸線に沿 って見るとき熱及び物質移動のための表面積をほとんど呈しない。回転軸線に、 垂直に見るとき、ボールリングは非常に大きな面積を呈する。この差異が最小抵 抗の通路に沿って床を通しての蒸気及び液体のチャネリングを生ぜしめた。本発 明の金属サドル型無秩序充填要素は、回転軸線に沿ってそしてまた回転軸線に垂 直な方向両方において充分に大きな投影表面積を有する。本発明の充填要素は、 作製及び使用が簡単でそして容易である細分された金属構造体から成る。本サド ル型無秩序充填要素は高い効率と良好な圧力特性を提供し、従って気−液接触基 においての使用に著しく適する。

本発明を例示目的で成る種の具体例と関連して記載する。しかし、様々の変更、 改変、付加及び改善が本発明の精神及び範囲内で当業者により例示具体例に対し てなしうることを認識されたい。

の　なｔ日 第１図は、本発明のサドル型無秩序充填要素の斜視図である。

第２図は、第１図のサドル型無秩序充填要素の上面図である。

第３図は、第１図のサドル型無秩序充填要素の底面図である。

第４図は、第１図のサドル型無秩序充填要素の一側面の側面図であり、他側面も 同じである。

第５図は、第１図のサドル型無秩序充填要素の一端面の端面図であり、他端面も 同じである。

第６図は、第１図のサドル型無秩序充填要素の別の具体例の底面図である。

第７図は、第１図のサドル型無秩序充填要素のまた別の具体例の底面図である。

第８図は、第１図のサドル型無秩序充填要素の追加具体例の上面図である。

第９図は、第１図のサドル型無秩序充填要素の追加具体例の底面図である。

第１０図は、本発明のサドル型無秩序充填要素の作製に使用されるシート材料の スリット形成後の上面図である。

第１１図は、第１０図のシート材料のリブ要素形成後の側面図である。

第１２図は、第１１図のシート材料の端面図である。

第１３図は、第１０及び１１図で示したシート材料の円弧状に成形した後の側面 図である。

λ生五二ＩＩ ２−１／２インチの極率半径の円のほぼ２５〜３０％を構成するサドル型無秩序 充填要素】０を示す第１〜５図を参照すると、この充填要素１０は一般に垂直に 突出する、平行な、離間した直立フランジ１２及び１４を含み、狭い平行なトラ フ（導通溝）２０及び２２を形成する。これらトラフはそれに沿って液体の通過 をもたらすことを目的としている。充填要素１０は、複数の平行なアーチ状内側 及び外側リブ要素１６及び１８を有している。内側及び外側リブ要素１６及び１ ８は、充填要素の長手軸線に沿って実質上整列しており、その各々は同じ高さを 有しそして充填要素の長手方向に沿って極率の中心に向けて放射状に配列されて いる。内側リブ要素１６は外側リブ要素１８より近接して放射状に配列されそし て短い巾を有している。アーチ状内側及び外側リブ要素１６及び１８の数は、そ れぞれ６個及び７個として例示しであるが、その数を例えば４〜１２及び、特に は６〜１０の範囲で変更することができる。アーチ状リブ要素１６及び１８は、 全体的にＶ−形状でありそして同じ高さを有しており、その場合■の中心線は充 填要素の中心と長手方向に沿って整列している。

第６図は、無秩序充填要素の別の具体例２４の底面図であり、ここではアーチ状 内側リブ要素１６は充填要素の中央長手軸線から僅かに交互にずらして、即ち食 い違い関係に配列されている。

第７図は、無秩序充填要素の別の具体例２６の底面図であり、ここではアーチ状 内側リブ要素１６の２つのリブ要素３２及び３４は中央内側リブ要素３６の各側 で切断されており、その各側で放射状に突出する切断部分を提供する。所望なら 、内側リブ要素１６の幾つか或いはすべてが切断されそして充填要素の中心に向 けて湾曲されつる。

第８図及び第９図は、本発明の無秩序充填要素の更に別の具体例３８のそれぞれ 上面図および底面図であり、ここでは外側アーチ状リブ要素１８は充填要素の長 手軸線から交互にずらして、即ち食い違い関係で配列されそしてまた内側アーチ 状リブ要素１６も充填要素の長手軸線から交互にずらして、即ち食い違い関係で 配列されている。

第１０図は、平坦な金属製矩形シート材料４０の上面図であり、例えば２−１／ １６インチの長さと１−１／２インチの巾を有しそして複数のまだ曲げられてい ないリブ要素１−９．１１及び１３と各側辺部で例えば３／１６インチの非切断 領域４４及び４６を形成するようにシート材料内に複数のランス或いはスリット を示している。スリット巾は例えば３／１６インチである。

第１１図は、リブ要素１−９．１１及び１３を交互に外側及び内側に曲げ加工し てアーチ状の内側及び外側リブ要素を形成しくアーチ状内側リブ要素３及び７は Ｗ字形に加工）そして非切断領域４４及び４６、即ち側辺部を平行な直立フラン ジ４８及び５０を形成するように外側に曲げ加工した後の金属シート材料４０の 側面図である。

第１２図は、第１１図の端面図である。内側リブ要素３及び７は全体的にＷ字形 に曲げられそしてフランジ４８及び５０間の中心より上下に延在しそしてシート を円弧状としたとき残りの内側リブ要素１．５及び９に対して一層多くの余地空 間を与える。

第１３図は、第１１及び１２図のアーチ状リブ要素を形成したシート材料を半円 状サドル形に曲げた後の無秩序充填要素５２の側面図である。第１０〜１３図は 、平坦なシート材料４０をスリット形成し、そこから複数のアーチ状内側及び外 側リブ要素１−９．１１及び１３を曲げ加工しそして側部フランジ４８及び５０ を直立状態に曲げ加工しく第１１及び１２図）、そして後全体をサドル或いは円 弧形態に曲げ加工する（第１３図）ことにより本発明の無秩序充填要素を作製す る位置方法を例示する。

以上例示しそして説明したように、本発明のサドル型無秩序充填要素は、低コス トで容易にそして有効に作製することができそして気−液接触塔において高い効 率と低圧力降下を有する良好な液圧特性を提供する。

ＦＩＧ、４　ＦＩｏ、５ ＦＩＧ、８　ＦＩＧ、９ Ｆ　ＩＧ、ＩＱ ＦＩＧ、　ＩＩ　ＦＩｏ、　１２ 請求の範囲 手続補正書 平成６年１月２５日

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. １．蒸気−液体或いは液体−液体接触塔において使用のためのサドル型無秩序充 填要素にして、ａ）各側辺部に第１及び第２の、全般に平行な、離間した、半径 方向に直立した、円弧状の長手方向フランジ要素を有する円弧状本体と、 ｂ）前記第１及び第２フランジ要素間で前記円弧状本体から突出して該円弧状本 体に一般に円弧状のスペースを形成する複数の、全般に平行な、横断方向の、ア ーチ状内側及び外側リブ要素と を備え、 ｃ）前記リブ要素が前記円弧状本体の長手方向一端から他端まで該円弧状本体に 沿って延在し、該リブ要素が該円弧状本体の一端から他端まで半径方向外方及び 半径方向内方に交互に突出し、そして前記内側リブ要素の巾が前記外側リブ要素 の巾とほぼ同じか或いは小さいことを特徴とするサドル型無秩序充填要素。
2. ２．直立フランジ要素と円弧状本体とが該円弧状本体の各側辺に第１及び第２の トラフを形成する請求項１の充填要素。
3. ３．外側リブ要素が内側リブ要素の巾とほぼ同じか或いは２００％まで大きな巾 を有している請求項１の充填要素。
4. ４．円弧状本体の長手方向の両端が外側リブ要素を有している請求項１の充填要 素。
5. ５．内側リブ要素の一つ以上が不連続でありそして半径方向内方に突出して滴下 点を形成する請求項１の充填要素。
6. ６．外側リブ要素が全体的に一様なＶ−形状をなしてアーチを形成する請求項１ の充填要素。
7. ７．内側及び外側リブ要素が長手方向に中央に整列した全般にＶ−形状のアーチ 状区画を有する請求項１の充填要素。
8. ８．内側或いは外側リブ要素が円弧状本体の中心から長手方向に沿って交互にず らされている請求項１の充填要素。
9. ９．外側リブ要素が円弧状本体の長手方向に沿って中央に整列したアーチ状区画 を有しそして内側リブ要素が円弧状本体の中心から長手方向に沿って交互にずら されているアーチ状区画を有し、外側リブ要素が内側リブ要素の巾より約２００ ％まで大きな巾を有している請求項１の充填要素。
10. １０．内側リブ要素の複数のものが残りの内側リブ要素より低い高さの全体的に Ｗ−形状のアーチを形成する請求項６の充填要素。
11. １１．請求項１の無秩序充填要素を多数備える蒸気−液体或いは液体−液体接触 塔。
12. １２．サドル型無秩序充填要素を作製する方法にして、ａ）一般に矩形状の平坦 なシート材料に所定の巾の一般に平行なそしてシート材料の両側辺より手前で終 端する複数のスリットを形成して、複数の平坦な内側及び外側リブ要素を形成し 、その場合該内側リブ要素の形成中が該外側リブ要素の形成中にほぼ等しいか或 いは小さいものとすること、 ｂ）前記平坦なリブ要素をシート材料から両側側部を残して交互に突出するアー チ状の内側及び外側リブ要素に成形して、前記シート材料に円弧状のスペースを 創出すること、 ｃ）前記シート材料の両側部を短い直立した長手方向フランジ要素に成形するこ とと、 ｄ）前記アーチ状リブ要素を成形したシート材料を全体的に円弧状に成形して、 一端から他端まで長手方向に沿って半径方向外方及び半径方向内方に突出するリ ブ要素を備える円弧状本体を提供すること を包含するサドル型無秩序充填要素を作製する方法。
13. １３．シート材料が金属製シート材料である請求項１２の方法。
14. １４．円弧形状において長手方向に沿って中央に向けて位置決めされたアーチ状 区画を備える内側及び外側リブ要素を成形することを含む請求項１２の方法。
15. １５．アーチ状内側リブ要素の一つ以上を切断して分離した切断区画を形成する ことを含む請求項１２の方法。
16. １６．内側リブ要素の巾より約２００％まで大きな巾の外側リブ要素を成形する ことを含む請求項１２の方法。
17. １７．全般に一様なＶ−形状の内側及び外側リブ要素を成形することを含む請求 項１２の方法。
18. １８．内側リブ要素の複数のものを全体的にＷ−形状を有しそして残りの内側リ ブ要素より短い高さを有するように成形することを含む請求項１７の方法。
19. １９．平坦なシート材料の一般に中央で内側複数のリブ要素を切断して切断端を 有する内側リブ要素を成形して滴下点を形成することを含む請求項１７の方法。
20. ２０．請求項１２の方法により製造されたサドル型無秩序充填要素。