JPH0675646B2 - 気液混合方法 - Google Patents
気液混合方法Info
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- JPH0675646B2 JPH0675646B2 JP60031260A JP3126085A JPH0675646B2 JP H0675646 B2 JPH0675646 B2 JP H0675646B2 JP 60031260 A JP60031260 A JP 60031260A JP 3126085 A JP3126085 A JP 3126085A JP H0675646 B2 JPH0675646 B2 JP H0675646B2
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
- B01F23/20—Mixing gases with liquids
- B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
- B01F23/2319—Methods of introducing gases into liquid media
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、気液混合方法に関するものである。凝縮性成
分の蒸気と液体を混合する操作は、水蒸気と水を混合し
て温水をつくる場合、あるいは化学反応装置から高温の
蒸気として得られた物質を液体と直接混合して急冷し凝
縮する場合等において重要である。
分の蒸気と液体を混合する操作は、水蒸気と水を混合し
て温水をつくる場合、あるいは化学反応装置から高温の
蒸気として得られた物質を液体と直接混合して急冷し凝
縮する場合等において重要である。
（従来の技術） 凝縮性成分の蒸気を急冷して凝縮する方法としては、従
来、熱交換器を用いる間接的冷却方法があるが、これに
対して蒸気と液とを直接混合する方法は熱交換の効率が
良く、熱交換器を必要としないという点で有利である。
来、熱交換器を用いる間接的冷却方法があるが、これに
対して蒸気と液とを直接混合する方法は熱交換の効率が
良く、熱交換器を必要としないという点で有利である。
蒸気と液とを直接混合する方法としては、従来、液を満
した容器中に吹き込みノズルを通して蒸気を吹き込む方
法および液が流れている導管に蒸気の導管を結合して導
管中で混合する方法などがある。また、蒸気吹込ノズル
部分にエジエクターを設ける方法、導管中の混合する部
分にスタテイツクミキサーあるいはラインミキサーを設
ける方法などが知られている。
した容器中に吹き込みノズルを通して蒸気を吹き込む方
法および液が流れている導管に蒸気の導管を結合して導
管中で混合する方法などがある。また、蒸気吹込ノズル
部分にエジエクターを設ける方法、導管中の混合する部
分にスタテイツクミキサーあるいはラインミキサーを設
ける方法などが知られている。
蒸気と液体とを直接混合する場合のひとつの問題点は、
急激な混合によつて騒音や振動を発生することである。
この現象は蒸気と液の安定な混合を妨げるだけでなく、
激しい場合にはスチームハンマー、ウオーターハンマー
と呼ばれる衝激波を発生し、流体の圧力や流れを乱すと
ともに導管やタンクに大きな衝激を与え破損することも
ある。エジエクターやスタテイツクミキサーを設ける方
法は、スチームハンマーを防止し安定的に蒸気と液を混
合する方法である。
急激な混合によつて騒音や振動を発生することである。
この現象は蒸気と液の安定な混合を妨げるだけでなく、
激しい場合にはスチームハンマー、ウオーターハンマー
と呼ばれる衝激波を発生し、流体の圧力や流れを乱すと
ともに導管やタンクに大きな衝激を与え破損することも
ある。エジエクターやスタテイツクミキサーを設ける方
法は、スチームハンマーを防止し安定的に蒸気と液を混
合する方法である。
（発明が解決しようとする問題点） 蒸気と液を混合する際の圧力損失は工業的に重要であ
る。圧力損失が大きい場合には、温水を製造するのに必
要以上に高い圧力のスチームが必要になりエネルギー的
に不利となる。従来用いられていたエジエクターやスタ
テイツクミキサーは、導管内の圧力損失を大きくする点
が不利である。蒸気と液を混合する処理量の範囲が広
く、少流量から大流量まで変動してもスチームハンマー
を防止することも工業的に重要な点である。従来のエジ
エクターやスタテイツクミキサーを用いる方法は、蒸気
と液の混合部分における流速を大きくすることによつて
安定な混合を達成しているものであるので装置の大きさ
と流体の量の関係が適正な範囲においてのみ有効であ
る。装置の大きさに対して流量が少なすぎるとスチーム
ハンマーが発生するようになる。
る。圧力損失が大きい場合には、温水を製造するのに必
要以上に高い圧力のスチームが必要になりエネルギー的
に不利となる。従来用いられていたエジエクターやスタ
テイツクミキサーは、導管内の圧力損失を大きくする点
が不利である。蒸気と液を混合する処理量の範囲が広
く、少流量から大流量まで変動してもスチームハンマー
を防止することも工業的に重要な点である。従来のエジ
エクターやスタテイツクミキサーを用いる方法は、蒸気
と液の混合部分における流速を大きくすることによつて
安定な混合を達成しているものであるので装置の大きさ
と流体の量の関係が適正な範囲においてのみ有効であ
る。装置の大きさに対して流量が少なすぎるとスチーム
ハンマーが発生するようになる。
本発明者らは、スチームハンマーを発生することなく安
定的に蒸気と液とを混合する方法について鋭意検討した
結果、圧力損失が小さく流量の変動範囲が著しく広い場
合においても安定的に操作できる方法を見出し、本発明
を完成した。
定的に蒸気と液とを混合する方法について鋭意検討した
結果、圧力損失が小さく流量の変動範囲が著しく広い場
合においても安定的に操作できる方法を見出し、本発明
を完成した。
（問題点を解決するための手段） すなわち、本発明は、凝縮性成分の蒸気をその凝縮温度
より低い温度の液体へ直接導入して液化させる際に、該
蒸気の容積に基いて0.0001倍以上の量の非凝縮性気体を
存在させ、該蒸気の急激な凝縮液化にともなう騒音ある
いは振動の発生を防止することを特徴とする気液混合方
法である。以下に詳細説明する。
より低い温度の液体へ直接導入して液化させる際に、該
蒸気の容積に基いて0.0001倍以上の量の非凝縮性気体を
存在させ、該蒸気の急激な凝縮液化にともなう騒音ある
いは振動の発生を防止することを特徴とする気液混合方
法である。以下に詳細説明する。
本発明の方法による気液混合は、気液を流通する導管中
でおこなう他に気液混合用のタンク内でおこなうことも
できる。また熱交換用のジヤケツト内においておこなう
ことも可能であり、熱交換を行うための伝熱面をもつこ
ともできる。混合すべき液体は連続的に流通するかある
いは回分式にすることができる。凝縮して増加した液だ
けを抜き出すこともできる。
でおこなう他に気液混合用のタンク内でおこなうことも
できる。また熱交換用のジヤケツト内においておこなう
ことも可能であり、熱交換を行うための伝熱面をもつこ
ともできる。混合すべき液体は連続的に流通するかある
いは回分式にすることができる。凝縮して増加した液だ
けを抜き出すこともできる。
蒸気は連続的あるいは間欠的に供給する。
流体の成分は、水をはじめとして、フレオン、プロピレ
ン等の相変化を利用して熱媒体や作動流体として用いる
ことのできる物質にすることができる。また通常液体で
あつて加熱することによつて蒸気がえられるような芳香
族炭化水素、脂肪族炭化水素およびその化合物あるい
は、そのハロゲン化合物などの誘導体を適用することも
できる。蒸留によつて精製する物質は気相及び液相の両
方の相になりうるので適用することができる。ベンゼ
ン、トルエン、キシレン、アセトン、アルコール、塩化
ビニルモノマー、二塩化エタン等のように工業的に大量
に扱われる物質に適用できる。また以上の物質の混合物
とすることもできる。液組成と蒸気組成は同じにするこ
ともできるし異なつていてもよく、混合の目的に応じて
決めることができる。
ン等の相変化を利用して熱媒体や作動流体として用いる
ことのできる物質にすることができる。また通常液体で
あつて加熱することによつて蒸気がえられるような芳香
族炭化水素、脂肪族炭化水素およびその化合物あるい
は、そのハロゲン化合物などの誘導体を適用することも
できる。蒸留によつて精製する物質は気相及び液相の両
方の相になりうるので適用することができる。ベンゼ
ン、トルエン、キシレン、アセトン、アルコール、塩化
ビニルモノマー、二塩化エタン等のように工業的に大量
に扱われる物質に適用できる。また以上の物質の混合物
とすることもできる。液組成と蒸気組成は同じにするこ
ともできるし異なつていてもよく、混合の目的に応じて
決めることができる。
本発明の最大の特徴は、混合すべき蒸気と液体の他に第
三成分として非凝縮性の気体を存在させることである。
非凝縮性気体は、蒸気と液体とを混合して蒸気が凝縮し
ても非凝縮状態を保つ成分を用いる。窒素、酸素、水
素、ヘリウム、炭酸ガス等が好ましい。メタン、エタ
ン、エチレン等の低沸点炭化水素を用いることもでき
る。またそれらの混合物も使うこともできる。非凝縮性
成分としては混合すべき蒸気および液体よりも沸点温度
の低い物質あるいはその混合物を用いる。
三成分として非凝縮性の気体を存在させることである。
非凝縮性気体は、蒸気と液体とを混合して蒸気が凝縮し
ても非凝縮状態を保つ成分を用いる。窒素、酸素、水
素、ヘリウム、炭酸ガス等が好ましい。メタン、エタ
ン、エチレン等の低沸点炭化水素を用いることもでき
る。またそれらの混合物も使うこともできる。非凝縮性
成分としては混合すべき蒸気および液体よりも沸点温度
の低い物質あるいはその混合物を用いる。
非凝縮性成分は、蒸気と液を混合とするよりも先に、蒸
気中に存在させておくことができる他に、気液混合が起
こる付近に吹き込んでもよいし、気液混合をおこなうよ
りも先に液中に吹き込むこともできる。
気中に存在させておくことができる他に、気液混合が起
こる付近に吹き込んでもよいし、気液混合をおこなうよ
りも先に液中に吹き込むこともできる。
非凝縮性成分の量は蒸気の容積に基づいて0.0001倍以上
存在させる。更に好ましくは、非凝縮性成分の量を蒸気
の容積に基づいて0.001倍以上とし、それ以上いくら多
くしてもよいが、事実上、支障ない程度にスチームハン
マーを抑止することができる程度まで目的に応じて任意
に量を定めることができる。
存在させる。更に好ましくは、非凝縮性成分の量を蒸気
の容積に基づいて0.001倍以上とし、それ以上いくら多
くしてもよいが、事実上、支障ない程度にスチームハン
マーを抑止することができる程度まで目的に応じて任意
に量を定めることができる。
凝縮性成分の蒸気と液体とを混合する操作は、水蒸気と
水とを直接混合して温水をつくる場合、あるいは化学反
応装置から高温の蒸気として得られた物質を液体と直接
混合して急冷し凝縮する場合、液相反応器中への蒸気吹
込、加熱用蒸気の吹込、スチームストリツピングの蒸気
吹込、蒸気タービンへ蒸気を供給する場合等多くの分野
がある。たとえば食品を扱う容器や発酵槽等の蒸気殺
菌、スチーム改質反応器へのスチーム吹込、水溶液系重
合槽昇温の為の蒸気吹込、ポリマー製造プロセスにおけ
る残存モノマー除去のためのスチームストリツピング、
発電所やボイラープラントにおける蒸気の緊急放出ライ
ンから水中に放出される場合、あるいは冷えた配管にス
チームを流す場合等においても蒸気と液の混合を伴な
い、本発明を適用しうる。
水とを直接混合して温水をつくる場合、あるいは化学反
応装置から高温の蒸気として得られた物質を液体と直接
混合して急冷し凝縮する場合、液相反応器中への蒸気吹
込、加熱用蒸気の吹込、スチームストリツピングの蒸気
吹込、蒸気タービンへ蒸気を供給する場合等多くの分野
がある。たとえば食品を扱う容器や発酵槽等の蒸気殺
菌、スチーム改質反応器へのスチーム吹込、水溶液系重
合槽昇温の為の蒸気吹込、ポリマー製造プロセスにおけ
る残存モノマー除去のためのスチームストリツピング、
発電所やボイラープラントにおける蒸気の緊急放出ライ
ンから水中に放出される場合、あるいは冷えた配管にス
チームを流す場合等においても蒸気と液の混合を伴な
い、本発明を適用しうる。
本発明の具体的な実施態様の例を図面に基づき説明す
る。
る。
第１図において、導管１を通じて水を連続的に供給し、
導管２を通じて水蒸気を連続的に供給し、タンクＡで混
合して温水をつくる。この時、導管３を通じて水蒸気へ
窒素ガスを添加する。導管４を通じて温水をとり出す。
冷水、水蒸気及び窒素ガスの流量は流量は流量調節バル
ブを用いて設定することができる。
導管２を通じて水蒸気を連続的に供給し、タンクＡで混
合して温水をつくる。この時、導管３を通じて水蒸気へ
窒素ガスを添加する。導管４を通じて温水をとり出す。
冷水、水蒸気及び窒素ガスの流量は流量は流量調節バル
ブを用いて設定することができる。
第２図は、混合タンクを設けずに、導管中で混合を行な
う一例である。導管２を流れる水蒸気と導管１を流れる
冷水を合流して導管４から温水として流出する。この時
に導管３を通じて水蒸気へ窒素を添加する。
う一例である。導管２を流れる水蒸気と導管１を流れる
冷水を合流して導管４から温水として流出する。この時
に導管３を通じて水蒸気へ窒素を添加する。
（発明の効果） 以上に説明した方法に従つて、蒸気と液とを直接混合す
ればスチームハンマーや振動の発生による問題を抑制す
ることができる。蒸気と液とを混合する際にエジエクタ
ーやスタテイツクミキサーのような特別な装置を必要と
せず、大きな圧力損失が生じない。従来、蒸気の流通開
始や停止などの非定常時において、それぞれの気液混合
装置に特有な流量範囲からはずれるとスチームハンマー
等の問題を生じていたのに対し、本発明の方法は流量影
響されることなく、広い範囲でスチームハンマーや振動
などの問題を伴わずに操作することができる。本発明
は、かかる操作を要する多くの技術に応用することがで
きる。
ればスチームハンマーや振動の発生による問題を抑制す
ることができる。蒸気と液とを混合する際にエジエクタ
ーやスタテイツクミキサーのような特別な装置を必要と
せず、大きな圧力損失が生じない。従来、蒸気の流通開
始や停止などの非定常時において、それぞれの気液混合
装置に特有な流量範囲からはずれるとスチームハンマー
等の問題を生じていたのに対し、本発明の方法は流量影
響されることなく、広い範囲でスチームハンマーや振動
などの問題を伴わずに操作することができる。本発明
は、かかる操作を要する多くの技術に応用することがで
きる。
（実施例） 本発明の実施例と比較例をあげて具体的に詳細説明す
る。
る。
実施例１ 直径15cmの円筒状導管の中間部分にしきり弁を設けて、
その片側に水蒸気を導き、反対側には水の導管を連結し
て第２図に示したような蒸気と水の混合を行なつた。し
きり弁の手前で水蒸気中に窒素ガスを添加した。しきり
弁を開いて水蒸気が600（kg/Hr）流れるようにし、この
時の水蒸気圧力は概略0.3（kg/cm2・Ｇ）であつた。窒
素ガスの添加量は１（Nm3/Hr）とした。水の流通量は50
00（kg/Hr）で、水温は約10℃であつた。水蒸気と水は
導管中ですみやかに混合し、水蒸気は凝縮液化して約80
℃の温水が連続的に得られた。温水の流通部分の圧力は
約0.3（kg/cm2・Ｇ）であつた。この時、スチームハン
マー等の激しい衝激や振動は発生しなかつた。
その片側に水蒸気を導き、反対側には水の導管を連結し
て第２図に示したような蒸気と水の混合を行なつた。し
きり弁の手前で水蒸気中に窒素ガスを添加した。しきり
弁を開いて水蒸気が600（kg/Hr）流れるようにし、この
時の水蒸気圧力は概略0.3（kg/cm2・Ｇ）であつた。窒
素ガスの添加量は１（Nm3/Hr）とした。水の流通量は50
00（kg/Hr）で、水温は約10℃であつた。水蒸気と水は
導管中ですみやかに混合し、水蒸気は凝縮液化して約80
℃の温水が連続的に得られた。温水の流通部分の圧力は
約0.3（kg/cm2・Ｇ）であつた。この時、スチームハン
マー等の激しい衝激や振動は発生しなかつた。
比較例１ 実施例１と同じ装置で同様の操作を行つて水蒸気と水を
混合したあと水蒸気中に添加していた窒素ガスの供給の
みを停止した。この時、気液混合部分を中心にして振動
が発生し、音と衝激をともなつたスチームハンマー現象
が発生した。
混合したあと水蒸気中に添加していた窒素ガスの供給の
みを停止した。この時、気液混合部分を中心にして振動
が発生し、音と衝激をともなつたスチームハンマー現象
が発生した。
実施例２ 実施例１と同様の装置において、窒素を添加する場合の
みを変更した。水蒸気がしきり弁を通過して水と混合す
る部分に窒素ガスを吹き込んだ。水蒸気側の圧力は約0.
4（kg/cm2・Ｇ）であり、水蒸気流量は450（kg/Hr）と
した。10℃の水を5000（kg/Hr）流通した。窒素ガスの
吹込量は500（Nl/Hr）とした。水蒸気と水が混合して約
62℃の温水が得られた。温水流通部分の圧力は約0.3（k
g/cm2・Ｇ）であつた。この時、スチームハンマー等の
激しい衝激や振動は発生しなかつた。
みを変更した。水蒸気がしきり弁を通過して水と混合す
る部分に窒素ガスを吹き込んだ。水蒸気側の圧力は約0.
4（kg/cm2・Ｇ）であり、水蒸気流量は450（kg/Hr）と
した。10℃の水を5000（kg/Hr）流通した。窒素ガスの
吹込量は500（Nl/Hr）とした。水蒸気と水が混合して約
62℃の温水が得られた。温水流通部分の圧力は約0.3（k
g/cm2・Ｇ）であつた。この時、スチームハンマー等の
激しい衝激や振動は発生しなかつた。
比較例２ 実施例２と同様な操作を行なつて水蒸気と水を混合した
後、混合部分に吹き込んでいた窒素ガスの供給のみを停
止した。この時、気液混合部分を中心として振動が発生
し音と衝激をともなつたスチームハンマー現象が発生し
た。
後、混合部分に吹き込んでいた窒素ガスの供給のみを停
止した。この時、気液混合部分を中心として振動が発生
し音と衝激をともなつたスチームハンマー現象が発生し
た。
実施例３ 第１図に示したような装置を用いて、導管１から二塩化
エタン液を連結的に供給しタンムＡの温度を60℃に保つ
た。導管２から120℃の二塩化エタン蒸気を常用10Nm3/h
r最大300Nm3/hrの流量でタンクＡに吹き込み急冷液化し
た。この二塩化エタン蒸気中には非凝縮ガスとして酸素
約0.5Nm3/hr及びエチレン約1Nm3/hrを存在させた。この
時、すべての流量範囲に対して、ハンマリング発生の問
題を生ずることなく操作することができた。
エタン液を連結的に供給しタンムＡの温度を60℃に保つ
た。導管２から120℃の二塩化エタン蒸気を常用10Nm3/h
r最大300Nm3/hrの流量でタンクＡに吹き込み急冷液化し
た。この二塩化エタン蒸気中には非凝縮ガスとして酸素
約0.5Nm3/hr及びエチレン約1Nm3/hrを存在させた。この
時、すべての流量範囲に対して、ハンマリング発生の問
題を生ずることなく操作することができた。
第１図は、本発明の実施態様の一例及び実施例を説明す
るための気液混合装置の概略図、第２図は、本発明の実
施態様の一例及び実施例を説明するための気液混合装置
の概略図である。 A:タンク、B:弁 １〜4:導管
るための気液混合装置の概略図、第２図は、本発明の実
施態様の一例及び実施例を説明するための気液混合装置
の概略図である。 A:タンク、B:弁 １〜4:導管
Claims (5)
- 【請求項１】凝縮性成分の蒸気をその凝縮温度より低い
温度の液体へ直接導入して液化させる際に、該蒸気の容
積に基づいて0.0001倍以上の量の非凝縮性気体を存在さ
せ、該蒸気の急激な凝縮液化にともなう騒音あるいは振
動の発生を防止することを特徴とする気液混合方法。 - 【請求項２】液体が水であり、蒸気が水蒸気である特許
請求の範囲第１項記載の気液混合方法。 - 【請求項３】液体と蒸気が有機物質である特許請求の範
囲第１項記載の気液混合方法。 - 【請求項４】非凝縮性の気体が空気あるいは窒素である
特許請求の範囲第１項記載の気液混合方法。 - 【請求項５】液体と蒸気が二塩化エタンであり、非凝縮
性気体がエチレンである特許請求の範囲第１項記載の気
液混合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60031260A JPH0675646B2 (ja) | 1985-02-19 | 1985-02-19 | 気液混合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60031260A JPH0675646B2 (ja) | 1985-02-19 | 1985-02-19 | 気液混合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61192305A JPS61192305A (ja) | 1986-08-26 |
| JPH0675646B2 true JPH0675646B2 (ja) | 1994-09-28 |
Family
ID=12326376
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60031260A Expired - Fee Related JPH0675646B2 (ja) | 1985-02-19 | 1985-02-19 | 気液混合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0675646B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52155181A (en) * | 1976-06-18 | 1977-12-23 | Tokico Ltd | Vapor recovery apparatus by liquefication |
| JPS5330474A (en) * | 1976-09-01 | 1978-03-22 | Osaka Shinku Kiki Seisakusho | Vapor ejector exhausting gas system using water ejector |
| JPS61167424A (ja) * | 1985-01-20 | 1986-07-29 | Hidemasa Tsuruta | 水に不溶性のガスと混合する水蒸気を分離回収する方法 |
-
1985
- 1985-02-19 JP JP60031260A patent/JPH0675646B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61192305A (ja) | 1986-08-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |