JPH0788348A - 熱交換形管式混合装置 - Google Patents
熱交換形管式混合装置Info
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- JPH0788348A JPH0788348A JP6095149A JP9514994A JPH0788348A JP H0788348 A JPH0788348 A JP H0788348A JP 6095149 A JP6095149 A JP 6095149A JP 9514994 A JP9514994 A JP 9514994A JP H0788348 A JPH0788348 A JP H0788348A
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- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/02—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled
- F28D7/024—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled the conduits of only one medium being helically coiled tubes, the coils having a cylindrical configuration
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- F28D7/0066—Multi-circuit heat-exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat-exchangers for more than two fluids
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- Polymerisation Methods In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】高分子化合物の重合反応操作あるいは重合反応
操作を伴わない単なる加熱混合操作などにおける各種高
粘性流体の混合・伝熱操作の均一化および物性変化によ
る物質移動や熱移動の効率低下防止を図る。 【構成】 1種または 2種以上の高粘性物質を伝熱管群が
配置された流路内を通過させて混合および熱交換を行わ
せる装置において、伝熱部本体と、第１の伝熱管群と、
第２の伝熱管群と、前記各伝熱管群に対して熱媒体を供
給するとともに前記伝熱部本体の壁面を通して熱交換を
行うよう該伝熱部本体外周に設けられた外套部とを具備
する管構体を単独であるいは複数個を前記仮想平面が直
交するよう直列接続して構成した。
操作を伴わない単なる加熱混合操作などにおける各種高
粘性流体の混合・伝熱操作の均一化および物性変化によ
る物質移動や熱移動の効率低下防止を図る。 【構成】 1種または 2種以上の高粘性物質を伝熱管群が
配置された流路内を通過させて混合および熱交換を行わ
せる装置において、伝熱部本体と、第１の伝熱管群と、
第２の伝熱管群と、前記各伝熱管群に対して熱媒体を供
給するとともに前記伝熱部本体の壁面を通して熱交換を
行うよう該伝熱部本体外周に設けられた外套部とを具備
する管構体を単独であるいは複数個を前記仮想平面が直
交するよう直列接続して構成した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高分子化合物などの製
造工程や加工工程において層流条件下で高粘性流体に対
して静止形混合と伝熱とを同時に行わせる熱交換形混合
反応装置に関する。
造工程や加工工程において層流条件下で高粘性流体に対
して静止形混合と伝熱とを同時に行わせる熱交換形混合
反応装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、急速に発展した各種高分子化合物
の重合反応操作には、伝熱用ジャケット付攪拌槽やこれ
に内部伝熱コイルを付属させたものなどが、単独でもし
くは複数個配列した状態で広く使用されている。
の重合反応操作には、伝熱用ジャケット付攪拌槽やこれ
に内部伝熱コイルを付属させたものなどが、単独でもし
くは複数個配列した状態で広く使用されている。
【０００３】しかし、これら攪拌槽型の装置では、いず
れの場合にも出発原料となる流体のショ―トパスや逆に
長時間の滞留による槽内での逆混合現象がさけられず、
槽内容液の反応時の温度と時間の履歴が均一にならず、
反応生成物の重合度のバラツキが大きくなり易い傾向が
ある。さらに、攪拌翼の外周部と中央部とではせん断速
度が異なるため、このことからも反応生成物の品質のバ
ラツキが大きくなりやすいという欠点がある。
れの場合にも出発原料となる流体のショ―トパスや逆に
長時間の滞留による槽内での逆混合現象がさけられず、
槽内容液の反応時の温度と時間の履歴が均一にならず、
反応生成物の重合度のバラツキが大きくなり易い傾向が
ある。さらに、攪拌翼の外周部と中央部とではせん断速
度が異なるため、このことからも反応生成物の品質のバ
ラツキが大きくなりやすいという欠点がある。
【０００４】また、重合反応操作においては、反応の進
行にともなって、その物性、例えば粘度、密度、比熱お
よび熱伝導度などが変化するため、上述したような攪拌
槽型の反応装置でこれら物性の変化に対応させ、所望の
熱移動および物質移動を行わせるためには、攪拌翼の回
転数を反応の進行度合に適合させて変化させるか、また
は攪拌翼の形状の異なる反応装置に内容物を移送して以
後の操作を行わせるなど、繁雑な操作が必要となる。
行にともなって、その物性、例えば粘度、密度、比熱お
よび熱伝導度などが変化するため、上述したような攪拌
槽型の反応装置でこれら物性の変化に対応させ、所望の
熱移動および物質移動を行わせるためには、攪拌翼の回
転数を反応の進行度合に適合させて変化させるか、また
は攪拌翼の形状の異なる反応装置に内容物を移送して以
後の操作を行わせるなど、繁雑な操作が必要となる。
【０００５】一方、連続式の反応装置としては、伝熱と
静止形混合とを同時に行わせる目的で流路に伝熱管を蛇
行路形に曲げて複数列平行にかつ互に交差させて配置さ
せ、各伝熱管の両端のみを流路壁を貫通させて外周部の
伝熱部に接続させるか、もしくはヘッダに接続させた連
続式管状反応装置が使用されている。
静止形混合とを同時に行わせる目的で流路に伝熱管を蛇
行路形に曲げて複数列平行にかつ互に交差させて配置さ
せ、各伝熱管の両端のみを流路壁を貫通させて外周部の
伝熱部に接続させるか、もしくはヘッダに接続させた連
続式管状反応装置が使用されている。
【０００６】しかし、このような管状反応装置には、伝
熱媒体として非凝縮性の流体のみしか使用できないとい
う欠点がある。これは、凝縮を伴う熱媒体の場合には凝
縮によって生じるドレンが蛇行路管の湾曲部に滞留し、
このドレンを充分に抜き出すことができないためであ
る。また、非凝縮性の熱媒体を使用する場合において
も、その注入時に気泡が伝熱管内に混入したり、あるい
は使用中に伝熱媒体が変質してガスや蒸気を発生した場
合には、蛇行路管中の熱媒体の流れが湾曲部において著
しく阻外され、すなわちベーパーロッキング現象によっ
て所期の伝熱能力が発揮されなくなるという欠点があ
る。さらに、蛇行路管と流路内壁との間に構造上若干の
間隙を設けることがさけられないため、流路内流体の一
部がこの間隙を通過し、充分な混合と伝熱が行われず反
応生成物の品質にバラツキを与えるという欠点も存在し
ている。
熱媒体として非凝縮性の流体のみしか使用できないとい
う欠点がある。これは、凝縮を伴う熱媒体の場合には凝
縮によって生じるドレンが蛇行路管の湾曲部に滞留し、
このドレンを充分に抜き出すことができないためであ
る。また、非凝縮性の熱媒体を使用する場合において
も、その注入時に気泡が伝熱管内に混入したり、あるい
は使用中に伝熱媒体が変質してガスや蒸気を発生した場
合には、蛇行路管中の熱媒体の流れが湾曲部において著
しく阻外され、すなわちベーパーロッキング現象によっ
て所期の伝熱能力が発揮されなくなるという欠点があ
る。さらに、蛇行路管と流路内壁との間に構造上若干の
間隙を設けることがさけられないため、流路内流体の一
部がこの間隙を通過し、充分な混合と伝熱が行われず反
応生成物の品質にバラツキを与えるという欠点も存在し
ている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、攪拌
槽型の反応装置においては、逆混合現象やせん断速度の
差によって反応生成物の品質にバラツキが生じ易く、ま
た反応の進行にともなって変化する物性により熱移動お
よび物質移動の効率が低下するという問題がある。
槽型の反応装置においては、逆混合現象やせん断速度の
差によって反応生成物の品質にバラツキが生じ易く、ま
た反応の進行にともなって変化する物性により熱移動お
よび物質移動の効率が低下するという問題がある。
【０００８】また、従来の連続式の管状反応装置におい
ては、使用可能な熱媒体の種類に制約があり、また熱媒
体注入時に混入した気泡や使用中に変質して発生するガ
スや蒸気が伝熱管の湾曲部に停滞して所期の伝熱能力が
発揮されなくなるなどの問題があり、さらに管路内壁近
傍部におけるショ―トパス現象によって混合・伝熱およ
び反応にバラツキが生じ易いという問題もある。
ては、使用可能な熱媒体の種類に制約があり、また熱媒
体注入時に混入した気泡や使用中に変質して発生するガ
スや蒸気が伝熱管の湾曲部に停滞して所期の伝熱能力が
発揮されなくなるなどの問題があり、さらに管路内壁近
傍部におけるショ―トパス現象によって混合・伝熱およ
び反応にバラツキが生じ易いという問題もある。
【０００９】本発明は、このような従来技術の課題に対
処するべくなされたもので、高分子化合物の重合反応操
作あるいは重合反応操作を伴わない単なる加熱混合操作
などにおける各種高粘性流体の混合・伝熱操作の均一化
および物性変化による物質移動や熱移動の効率低下防止
を図り、さらに各種熱媒体の使用を可能にするととも
に、流路内流体を常に一定のせん断作用の下でショ―ト
パスさせずに処理できる熱交換形管式混合装置を提供す
ることを目的とする。
処するべくなされたもので、高分子化合物の重合反応操
作あるいは重合反応操作を伴わない単なる加熱混合操作
などにおける各種高粘性流体の混合・伝熱操作の均一化
および物性変化による物質移動や熱移動の効率低下防止
を図り、さらに各種熱媒体の使用を可能にするととも
に、流路内流体を常に一定のせん断作用の下でショ―ト
パスさせずに処理できる熱交換形管式混合装置を提供す
ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の熱交換形管式混
合装置は、 1種または 2種以上の高粘性物質を伝熱管群
が配置された流路内を通過させて混合および熱交換を行
わせる装置において、断面が実質的に矩形の流路を有す
る伝熱部本体と、前記伝熱部本体の流路内の１つの内壁
と平行する複数の仮想平面上に、それぞれ複数の伝熱管
をほぼ等間隔で平行に、しかも、隣接する仮想平面上の
伝熱管とは互いに近接しかつ交差するよう、前記流路に
対して傾斜配置するとともに、各伝熱管の両端を該両端
が対面する伝熱部本体の内壁に、該内壁に対してほぼ直
角となるように曲げて接続してなる第１の伝熱管群と、
前記第１の伝熱管群の反応物資の入り口側及び出口側の
少なくとも一方に、前記仮想平面と直交して配置され、
その両端を該両端が対面する伝熱本体の内壁に接続され
た結合管と、前記伝熱部本体の前記結合管の配置された
側の前記各仮想平面上に、前記第１の伝熱管群と隣接し
て平行に配置され、前記第１の伝熱管群を構成する伝熱
管のほぼ半分の長さを有し、該伝熱部本体の内側に位置
する側の一端を該一端が対面する伝熱部本体の内壁に、
該内壁に対してほぼ直角となるように曲げて接続され、
他端を前記結合管に接続された第２の伝熱管群と、前記
各伝熱管群に、前記伝熱部本体の内壁を介して熱媒体を
供給するとともに、前記伝熱部本体の内壁を通しても熱
交換を行うよう該伝熱部本体外周に設けられた外套部と
を具備する管構体を単独であるいは複数個前記仮想平面
が直交するよう直列接続して構成したことを特徴として
いる。
合装置は、 1種または 2種以上の高粘性物質を伝熱管群
が配置された流路内を通過させて混合および熱交換を行
わせる装置において、断面が実質的に矩形の流路を有す
る伝熱部本体と、前記伝熱部本体の流路内の１つの内壁
と平行する複数の仮想平面上に、それぞれ複数の伝熱管
をほぼ等間隔で平行に、しかも、隣接する仮想平面上の
伝熱管とは互いに近接しかつ交差するよう、前記流路に
対して傾斜配置するとともに、各伝熱管の両端を該両端
が対面する伝熱部本体の内壁に、該内壁に対してほぼ直
角となるように曲げて接続してなる第１の伝熱管群と、
前記第１の伝熱管群の反応物資の入り口側及び出口側の
少なくとも一方に、前記仮想平面と直交して配置され、
その両端を該両端が対面する伝熱本体の内壁に接続され
た結合管と、前記伝熱部本体の前記結合管の配置された
側の前記各仮想平面上に、前記第１の伝熱管群と隣接し
て平行に配置され、前記第１の伝熱管群を構成する伝熱
管のほぼ半分の長さを有し、該伝熱部本体の内側に位置
する側の一端を該一端が対面する伝熱部本体の内壁に、
該内壁に対してほぼ直角となるように曲げて接続され、
他端を前記結合管に接続された第２の伝熱管群と、前記
各伝熱管群に、前記伝熱部本体の内壁を介して熱媒体を
供給するとともに、前記伝熱部本体の内壁を通しても熱
交換を行うよう該伝熱部本体外周に設けられた外套部と
を具備する管構体を単独であるいは複数個前記仮想平面
が直交するよう直列接続して構成したことを特徴として
いる。
【００１１】
【作用】本発明の熱交換形管式混合装置において、伝熱
部本体の流路内を通過する流体は、流路内に設けられた
格子状の伝熱管群によって流体の分割と再合流を繰り返
しながら静止形混合と熱交換とが同時に行われ、さらに
外套部による熱交換も合せて行われる。この過程を経る
間に流体の反応もしくは熱伝達が進行し、流体物性（粘
度、密度、比熱および熱伝導度など）の変化が進行して
も、常に一定のせん断作用の下に伝熱管群によって逆混
合の起らないプラグフローの状態に維持されるため、熱
交換に最適な条件下（流体と熱媒体との温度差および流
体の装置内における滞留時間のバラツキの巾など）での
運転が可能となる。その結果、装置内における流体の温
度および滞留時間の精密な制御が可能となり、反応操作
においては、望ましくない副反応や変質などを最少限に
抑え、収率および品質の向上が可能となる。
部本体の流路内を通過する流体は、流路内に設けられた
格子状の伝熱管群によって流体の分割と再合流を繰り返
しながら静止形混合と熱交換とが同時に行われ、さらに
外套部による熱交換も合せて行われる。この過程を経る
間に流体の反応もしくは熱伝達が進行し、流体物性（粘
度、密度、比熱および熱伝導度など）の変化が進行して
も、常に一定のせん断作用の下に伝熱管群によって逆混
合の起らないプラグフローの状態に維持されるため、熱
交換に最適な条件下（流体と熱媒体との温度差および流
体の装置内における滞留時間のバラツキの巾など）での
運転が可能となる。その結果、装置内における流体の温
度および滞留時間の精密な制御が可能となり、反応操作
においては、望ましくない副反応や変質などを最少限に
抑え、収率および品質の向上が可能となる。
【００１２】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は本発明の一実施例の熱交換形管式混
合装置の一構成単位となる管構体の側断面図であり、図
２は図１のＩ−Ｉ線に沿った平面方向断面図である。ま
た、図３、図４および図５はその正面図、側面図および
平面図である。なお、図１においては、図が煩雑になる
のを避けるため案内フィン１４ａ〜１４ｄの図示を省略
している。
て説明する。図１は本発明の一実施例の熱交換形管式混
合装置の一構成単位となる管構体の側断面図であり、図
２は図１のＩ−Ｉ線に沿った平面方向断面図である。ま
た、図３、図４および図５はその正面図、側面図および
平面図である。なお、図１においては、図が煩雑になる
のを避けるため案内フィン１４ａ〜１４ｄの図示を省略
している。
【００１３】この管構体１は、断面正方形状の流路１１
を有し、この流路１１内に設置された伝熱管群１２によ
り流路１１を通過する処理流体の静止形混合を行うとと
もにこの処理流体に対して熱交換操作を行う伝熱部本体
１０と、伝熱管群１２の各伝熱管内に熱媒体を供給する
とともに、伝熱部本体１０の壁面を通して熱交換操作を
行う外套部２０とから主に構成されている。
を有し、この流路１１内に設置された伝熱管群１２によ
り流路１１を通過する処理流体の静止形混合を行うとと
もにこの処理流体に対して熱交換操作を行う伝熱部本体
１０と、伝熱管群１２の各伝熱管内に熱媒体を供給する
とともに、伝熱部本体１０の壁面を通して熱交換操作を
行う外套部２０とから主に構成されている。
【００１４】伝熱管群１２の各伝熱管は、伝熱部本体１
０の側壁面に対して平行な複数個の伝熱管列１２１、１
２２、１２３、１２４、１２５、１２６、１２７、１２
８、１２９が図中矢印で示した流路方向に並設される如
く伝熱部本体１０に設置されている。これら各伝熱管
は、伝熱部本体１０の上下壁面１０ａ、１０ｂに貫装さ
れ外套部２０に接続されている。また、各伝熱管は流路
方向に対して所定の角度で傾斜され、隣接する各伝熱管
列は互いに異なる方向の傾斜角を有し、各交差部は接触
するよう格子状に配置されている。また、各伝熱管列の
伝熱管においては、第１図に示すように、中央付近に位
置する伝熱管１２１ｂ、１２１ｃはそれぞれ伝熱部本体
１０の上壁面１０ａと下壁面１０ｂとに直接貫装され、
熱媒体の流通が行われるように形成されており、両端部
の伝熱管１２１ａ、１２１ｄは一旦結合管１３ａおよび
１３ｂに貫装され、この結合管１３ａおよび１３ｂに結
合された隣接する伝熱管列１２２における両端部の伝熱
管１２２ａ、１２２ｄと接続されており、これにより熱
媒体の流通が行われる。
０の側壁面に対して平行な複数個の伝熱管列１２１、１
２２、１２３、１２４、１２５、１２６、１２７、１２
８、１２９が図中矢印で示した流路方向に並設される如
く伝熱部本体１０に設置されている。これら各伝熱管
は、伝熱部本体１０の上下壁面１０ａ、１０ｂに貫装さ
れ外套部２０に接続されている。また、各伝熱管は流路
方向に対して所定の角度で傾斜され、隣接する各伝熱管
列は互いに異なる方向の傾斜角を有し、各交差部は接触
するよう格子状に配置されている。また、各伝熱管列の
伝熱管においては、第１図に示すように、中央付近に位
置する伝熱管１２１ｂ、１２１ｃはそれぞれ伝熱部本体
１０の上壁面１０ａと下壁面１０ｂとに直接貫装され、
熱媒体の流通が行われるように形成されており、両端部
の伝熱管１２１ａ、１２１ｄは一旦結合管１３ａおよび
１３ｂに貫装され、この結合管１３ａおよび１３ｂに結
合された隣接する伝熱管列１２２における両端部の伝熱
管１２２ａ、１２２ｄと接続されており、これにより熱
媒体の流通が行われる。
【００１５】ここで、各伝熱管の流路軸に対する傾斜角
度は、以下の事項を基準に決定することが好ましい。
度は、以下の事項を基準に決定することが好ましい。
【００１６】すなわち、流路内を通過する処理流体の圧
力損失は、次式で表される。
力損失は、次式で表される。
【００１７】圧力損失△ｐ＝Ｃ・μ・ｕ・Ｌ／ｄ2 （式
中、Ｃは構造によって決定される定数、μは流体の粘
度、ｕは流体の空間速度、Ｌは長さ、ｄは伝熱管外径を
示す。）そして、定数Ｃは伝熱管の傾斜角度に関係す
る。傾斜角度が大きくなると圧力損失が増大するが、流
路内の有効単位体積に対する伝熱面積は大きくなる。逆
に、傾斜角度を小さくすると圧力損失は低化するが、流
路内の有効単位体積に対する伝熱面積が減少する。ま
た、このような管式混合反応装置における有効容積比お
よび伝熱面積比は、下記の式によってそれぞれ求められ
る。
中、Ｃは構造によって決定される定数、μは流体の粘
度、ｕは流体の空間速度、Ｌは長さ、ｄは伝熱管外径を
示す。）そして、定数Ｃは伝熱管の傾斜角度に関係す
る。傾斜角度が大きくなると圧力損失が増大するが、流
路内の有効単位体積に対する伝熱面積は大きくなる。逆
に、傾斜角度を小さくすると圧力損失は低化するが、流
路内の有効単位体積に対する伝熱面積が減少する。ま
た、このような管式混合反応装置における有効容積比お
よび伝熱面積比は、下記の式によってそれぞれ求められ
る。
【００１８】有効容積比：ＶA ／Ｖ （式中、ＶA は流路内容積より伝熱管群などによって占
有される体積を除いた実容積を、Ｖは流路内の空容積を
示す。以下同じ。） 伝熱面積比：ＡA ／ＶA （式中、ＡA は流路内の実伝熱面積を示す。）また、通
常これらの値は下記の範囲内とすることが好ましい。
有される体積を除いた実容積を、Ｖは流路内の空容積を
示す。以下同じ。） 伝熱面積比：ＡA ／ＶA （式中、ＡA は流路内の実伝熱面積を示す。）また、通
常これらの値は下記の範囲内とすることが好ましい。
【００１９】ＶA ／Ｖ＝ 0.75 〜 0.90 ＡA ／ＶA ＝50〜90 ｍ2 ／ｍ3 そして、これらの値を参考にして伝熱管の傾斜角度を決
定することが好ましく、通常の操作ではほぼ30度〜60度
の範囲内がよい。
定することが好ましく、通常の操作ではほぼ30度〜60度
の範囲内がよい。
【００２０】また、伝熱管列数や伝熱管径によって、こ
れらのＶA ／ＶおよびＡA ／ＶA の値を変化させること
が可能であり、同一の流路寸法を有する装置において
は、伝熱管の径を小さくし伝熱管列の数を増やせば、Ｖ
A ／Ｖの値は増大し、ＡA ／ＶA の値は小さくなる。
れらのＶA ／ＶおよびＡA ／ＶA の値を変化させること
が可能であり、同一の流路寸法を有する装置において
は、伝熱管の径を小さくし伝熱管列の数を増やせば、Ｖ
A ／Ｖの値は増大し、ＡA ／ＶA の値は小さくなる。
【００２１】なお、この実施例では、ＶA ／Ｖの値を
0.78 、ＡA ／ＶA の値を80、伝熱管の傾斜角度を約45
度、伝熱管列を 9、各伝熱管列の伝熱管数を 4とした。
また、第４図に示すように、伝熱部本体１０の側内壁面
には、それぞれ両端部の伝熱管列１２１、１２９の各伝
熱管に達する幅を有し、これら両端部の伝熱管列１２
１、１２９の各伝熱管と同方向に傾斜している半円形の
案内フィン１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄが突設され
ており、この案内フィン１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４
ｄによって処理流体の本体内壁近傍におけるショ―トパ
スが防止され、より均一な混合が行われる。
0.78 、ＡA ／ＶA の値を80、伝熱管の傾斜角度を約45
度、伝熱管列を 9、各伝熱管列の伝熱管数を 4とした。
また、第４図に示すように、伝熱部本体１０の側内壁面
には、それぞれ両端部の伝熱管列１２１、１２９の各伝
熱管に達する幅を有し、これら両端部の伝熱管列１２
１、１２９の各伝熱管と同方向に傾斜している半円形の
案内フィン１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄが突設され
ており、この案内フィン１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４
ｄによって処理流体の本体内壁近傍におけるショ―トパ
スが防止され、より均一な混合が行われる。
【００２２】また、伝熱部本体１０の流路方向における
各端部には、この管構体１を直列接続して使用する場合
のフランジ１５が設置されている。
各端部には、この管構体１を直列接続して使用する場合
のフランジ１５が設置されている。
【００２３】外套部２０は、伝熱部本体１０を囲う如く
フランジ１５間に設置された外套管２１により構成され
ており、この外套管２１は、第３図に示すように、伝熱
部本体１０の外壁と外套管２１の内壁との間に設けられ
た仕切板２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄにより上部外
套部２０ａ、下部外套部２０ｂ、側部外套部２０ｃおよ
び２０ｄに分離されている。
フランジ１５間に設置された外套管２１により構成され
ており、この外套管２１は、第３図に示すように、伝熱
部本体１０の外壁と外套管２１の内壁との間に設けられ
た仕切板２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄにより上部外
套部２０ａ、下部外套部２０ｂ、側部外套部２０ｃおよ
び２０ｄに分離されている。
【００２４】上部外套部２０ａは、各伝熱管に対する熱
媒体の供給を平均化するなどを目的として伝熱部本体１
０の外壁と外套管２１の内壁との間に設けられた仕切板
２３ａ、２３ｂ、２３ｃにより各室に分離されており、
これら各室にはそれぞれ熱媒体の流入管２５ａ、２５
ｂ、２５ｃ、２５ｄが貫装されている。同様に下部外套
部２０ｂも仕切板２４ａ、２４ｂ、２４ｃにより各室に
分離されており、これら各室にはそれぞれ熱媒体の流出
管２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄが貫装されている。
媒体の供給を平均化するなどを目的として伝熱部本体１
０の外壁と外套管２１の内壁との間に設けられた仕切板
２３ａ、２３ｂ、２３ｃにより各室に分離されており、
これら各室にはそれぞれ熱媒体の流入管２５ａ、２５
ｂ、２５ｃ、２５ｄが貫装されている。同様に下部外套
部２０ｂも仕切板２４ａ、２４ｂ、２４ｃにより各室に
分離されており、これら各室にはそれぞれ熱媒体の流出
管２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄが貫装されている。
【００２５】また、側部外套部２０ｃ、２０ｄには、こ
れらと内接する伝熱部本体１０の壁面を通して流路１１
内を通過する処理流体に対して熱交換操作を可能とする
ために、熱媒体の流入管２７ａ、２７ｂと流出管２８
ａ、２８ｂとがそれぞれ貫装されている。
れらと内接する伝熱部本体１０の壁面を通して流路１１
内を通過する処理流体に対して熱交換操作を可能とする
ために、熱媒体の流入管２７ａ、２７ｂと流出管２８
ａ、２８ｂとがそれぞれ貫装されている。
【００２６】これら熱媒体の各流入管２５ａ、２５ｂ、
２５ｃ、２５ｄ、２７ａ、２７ｂおよび各流出管２６
ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ、２８ａ、２８ｂは、図示
を省略した熱媒体供給設備と接続されており、これより
熱媒体の供給が行われ、各伝熱管および外套部によって
流路１１内を通過する処理流体に対して熱交換操作、す
なわち加熱もしくは除熱が行われる。
２５ｃ、２５ｄ、２７ａ、２７ｂおよび各流出管２６
ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ、２８ａ、２８ｂは、図示
を省略した熱媒体供給設備と接続されており、これより
熱媒体の供給が行われ、各伝熱管および外套部によって
流路１１内を通過する処理流体に対して熱交換操作、す
なわち加熱もしくは除熱が行われる。
【００２７】そして、上記構成の管構体１を処理操作に
応じて単独であるいは複数個を伝熱部本体１０のフラン
ジ１５により直列接続して、熱交換形管式混合装置を構
成する。この管構体１を複数個使用する場合には、図６
に示すように、各伝熱管群の列方向が90度交差するよう
に接続し、流路内を流れる処理液体に垂直および水平方
向の混合が交互に繰り返して行われるよう接続すること
が好ましい。これにより、より均一な混合が行われる。
応じて単独であるいは複数個を伝熱部本体１０のフラン
ジ１５により直列接続して、熱交換形管式混合装置を構
成する。この管構体１を複数個使用する場合には、図６
に示すように、各伝熱管群の列方向が90度交差するよう
に接続し、流路内を流れる処理液体に垂直および水平方
向の混合が交互に繰り返して行われるよう接続すること
が好ましい。これにより、より均一な混合が行われる。
【００２８】このように構成されたこの実施例の熱交換
形管式混合装置においては、処理流体を伝熱部本体の流
路内を通過させることにより、流路中に設けた伝熱管群
および外套部から処理流体に対して熱交換操作が行われ
るとともに、伝熱管群によって混合操作が行われる。
形管式混合装置においては、処理流体を伝熱部本体の流
路内を通過させることにより、流路中に設けた伝熱管群
および外套部から処理流体に対して熱交換操作が行われ
るとともに、伝熱管群によって混合操作が行われる。
【００２９】ここで、流路内に設けた格子状伝熱管群お
よび伝熱部本体の内壁に設けられた案内フィンにより、
処理流体の流れは流路軸と一定角度で交わる分割された
流れとなり、流路内における処理流体は常に一定のせん
断作用をうけたプラグフローを形成し、装置内における
流体の滞留時間のバラツキの少ない状態に保たれる。ま
た、伝熱管群表面および伝熱部本体内壁面と処理流体と
の境界層が上述した分割流の作用によりたえず更新され
るので、流路内における境膜伝熱係数は、流路に伝熱管
群のない空管の場合に比べて著しく増大する。したがっ
て、同一伝熱面積および同一温度差を有する空管の場合
に比べて本発明の熱交換形管式混合装置では熱伝達能力
が著しく増大する。また、装置内の有効単位容積当りの
伝熱面積は、装置の大小にかかわらず一定値とする設計
が可能であるため、スケールアップに際して信頼性の高
い設計が可能となる。
よび伝熱部本体の内壁に設けられた案内フィンにより、
処理流体の流れは流路軸と一定角度で交わる分割された
流れとなり、流路内における処理流体は常に一定のせん
断作用をうけたプラグフローを形成し、装置内における
流体の滞留時間のバラツキの少ない状態に保たれる。ま
た、伝熱管群表面および伝熱部本体内壁面と処理流体と
の境界層が上述した分割流の作用によりたえず更新され
るので、流路内における境膜伝熱係数は、流路に伝熱管
群のない空管の場合に比べて著しく増大する。したがっ
て、同一伝熱面積および同一温度差を有する空管の場合
に比べて本発明の熱交換形管式混合装置では熱伝達能力
が著しく増大する。また、装置内の有効単位容積当りの
伝熱面積は、装置の大小にかかわらず一定値とする設計
が可能であるため、スケールアップに際して信頼性の高
い設計が可能となる。
【００３０】さらに、この実施例の装置では、流路が単
一なため、多管式熱交換器形でしばしば経験される各伝
熱管への流体の不均一分配の問題は完全に解消される。
一なため、多管式熱交換器形でしばしば経験される各伝
熱管への流体の不均一分配の問題は完全に解消される。
【００３１】この実施例の装置は、水平または垂直いず
れの据付方法に対しても、伝熱管の形状が比較的単純で
蛇行湾曲部が存在しないため、使用する熱媒体のドレン
抜き、ガス抜きおよびベント抜きが容易に可能である。
したがって、熱媒体として凝縮性あるいは非凝縮性のい
ずれでも使用可能であるとともに、使用中などに発生す
るガスや蒸気によってベ―パ―ロック現象を生じること
が全くなく、たえず所期の伝熱能力が発揮される。
れの据付方法に対しても、伝熱管の形状が比較的単純で
蛇行湾曲部が存在しないため、使用する熱媒体のドレン
抜き、ガス抜きおよびベント抜きが容易に可能である。
したがって、熱媒体として凝縮性あるいは非凝縮性のい
ずれでも使用可能であるとともに、使用中などに発生す
るガスや蒸気によってベ―パ―ロック現象を生じること
が全くなく、たえず所期の伝熱能力が発揮される。
【００３２】なお、以上の実施例では、本発明の熱交換
形管式混合装置を反応装置として使用することを前提に
説明したが、本発明はかかる実施例に限定されるもので
はなく、反応を伴わない高粘性物質の伝熱および混合装
置としても使用可能である。また、本発明では、伝熱部
本体が断面矩形となっており、両端一杯まで伝熱管を配
設できるから、案内フインがなくとも実質的にショート
パスが生じることはない。
形管式混合装置を反応装置として使用することを前提に
説明したが、本発明はかかる実施例に限定されるもので
はなく、反応を伴わない高粘性物質の伝熱および混合装
置としても使用可能である。また、本発明では、伝熱部
本体が断面矩形となっており、両端一杯まで伝熱管を配
設できるから、案内フインがなくとも実質的にショート
パスが生じることはない。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように本発明の熱交換形管
式混合装置によれば、処理流体の混合および熱交換を均
一に、かつ処理流体の物性変化による熱移動および物質
移動の効率を低下させることなく行うことができる。し
たがって、収率および品質の優れた反応生成物が得られ
る。また、使用する熱媒体の制約もなく、使用中に発生
ガスや蒸気による伝熱能力の低下も起さないため、伝熱
装置としての効率に優れたものである。
式混合装置によれば、処理流体の混合および熱交換を均
一に、かつ処理流体の物性変化による熱移動および物質
移動の効率を低下させることなく行うことができる。し
たがって、収率および品質の優れた反応生成物が得られ
る。また、使用する熱媒体の制約もなく、使用中に発生
ガスや蒸気による伝熱能力の低下も起さないため、伝熱
装置としての効率に優れたものである。
【図１】本発明の一実施例の熱交換形管式混合装置の一
構成単位となる管構体の構成を示す側断面図
構成単位となる管構体の構成を示す側断面図
【図２】図１のＩ−Ｉ線に添った平面方向断面図
【図３】図１の正面図
【図４】図１の側面図
【図５】図１の平面図
【図６】図１の管構体の接続方法の一例を示す図
１……管構体 １０……伝熱部本体 １１……流路 １２……伝熱管群 １４……案内フィン ２０……外套部
Claims (1)
- 【請求項１】 1種または 2種以上の高粘性物質を伝熱
管群が配置された流路内を通過させて混合および熱交換
を行わせる装置において、 断面が実質的に矩形の流路を有する伝熱部本体と、 前記伝熱部本体の流路内の１つの内壁と平行する複数の
仮想平面上に、それぞれ複数の伝熱管をほぼ等間隔で平
行に、しかも、隣接する仮想平面上の伝熱管とは互いに
近接しかつ交差するよう、前記流路に対して傾斜配置す
るとともに、各伝熱管の両端を該両端が対面する伝熱部
本体の内壁に、該内壁に対してほぼ直角となるように曲
げて接続してなる第１の伝熱管群と、 前記第１の伝熱管群の反応物資の入り口側及び出口側の
少なくとも一方に、前記仮想平面と直交して配置され、
その両端を該両端が対面する伝熱本体の内壁に接続され
た結合管と、 前記伝熱部本体の前記結合管の配置された側の前記各仮
想平面上に、前記第１の伝熱管群と隣接して平行に配置
され、前記第１の伝熱管群を構成する伝熱管のほぼ半分
の長さを有し、該伝熱部本体の内側に位置する側の一端
を該一端が対面する伝熱部本体の内壁に、該内壁に対し
てほぼ直角となるように曲げて接続され、他端を前記結
合管に接続された第２の伝熱管群と、 前記各伝熱管群に対して熱媒体を供給するとともに前記
伝熱部本体の壁面を通して熱交換を行うよう該伝熱部本
体外周に設けられた外套部とを具備する管構体を単独で
あるいは複数個を前記仮想平面が直交するよう直列接続
して構成したことを特徴とする熱交換形管式混合装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6095149A JP2678267B2 (ja) | 1994-05-09 | 1994-05-09 | 熱交換形管式混合装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6095149A JP2678267B2 (ja) | 1994-05-09 | 1994-05-09 | 熱交換形管式混合装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4609588A Division JPH01218632A (ja) | 1988-02-29 | 1988-02-29 | 熱交換形管式混合反応装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0788348A true JPH0788348A (ja) | 1995-04-04 |
| JP2678267B2 JP2678267B2 (ja) | 1997-11-17 |
Family
ID=14129749
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6095149A Expired - Lifetime JP2678267B2 (ja) | 1994-05-09 | 1994-05-09 | 熱交換形管式混合装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2678267B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001246234A (ja) * | 2000-02-08 | 2001-09-11 | Bayer Ag | 静的ミキサー |
| DE102019009099A1 (de) * | 2019-12-31 | 2021-07-01 | Heinz Gross | Wärmetauscher mit Mischfunktion |
-
1994
- 1994-05-09 JP JP6095149A patent/JP2678267B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001246234A (ja) * | 2000-02-08 | 2001-09-11 | Bayer Ag | 静的ミキサー |
| DE102019009099A1 (de) * | 2019-12-31 | 2021-07-01 | Heinz Gross | Wärmetauscher mit Mischfunktion |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2678267B2 (ja) | 1997-11-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19970603 |