JPH09802A

JPH09802A - 充填塔

Info

Publication number: JPH09802A
Application number: JP15299495A
Authority: JP
Inventors: Yukiyoshi Yoshimatsu; 幸祥吉松; Susumu Harada; 原田　　進; Kazuo Someya; 和夫染矢
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-06-20
Filing date: 1995-06-20
Publication date: 1997-01-07

Abstract

(57)【要約】【目的】充填材の単位体積あたりの表面積を大きくする
と、波形溝を構成する断面積が小さくなり、充填物の最
下部の充填物の下端において、液体の滞留が起り、圧力
損失の増大、あるいは、ローディング現象を引き起こす
場合がある。そこで、本発明は、波形溝からの液体の流
下を滑らかにすることにより、圧力損失の低減、運転操
作範囲の広いコンパクトな充填塔の提供を目的とするも
のである。【構成】充填材と充填塔本体との位置決め、充填材の支
え等の役目を行うサポートグリッドと呼ばれる部材にセ
ルサイズが少なくとも充填材を構成する波形溝の断面積
よりも大きいハニカムコアで構成されたサポートグリッ
ドを充填材の最下端に接して設置する構造とする。【効果】充填物の下端部から、更にサポートグリッドか
ら液体が連続的に、かつ円滑に落下するため、圧力損失
の低減、運転操作範囲の広いコンパクトな充填塔を提供
できる効果を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、充填材を充填した充填
塔に関し、特に空気分離装置において、空気から酸素、
窒素、アルゴン等を精留塔及び、空気圧縮機からの空気
を冷却する水洗冷却塔、該水を冷却する蒸発冷却塔に適
した充填塔に関する。

【０００２】

【従来の技術】充填塔は、蒸留、精留、吸収操作等の化
学工学の分野で幅広く用いられている。充填材には、ラ
シヒリング、テラレットに代表される不規則型充填材
は、安価で取扱が容易なため、広く用いられているが、
実開平３−１２８２８１号公報に見られるように、充填
材中を流れる液体及びガスの分散性に問題がある。一
方、メラパック(スルザー社)等に代表される規則型充填
物は、充填材自体がある程度の液体及びガスの分散性を
有するため、最近各分野に普及し始めている。

【０００３】本発明は、上記後者の充填材を対象とする
ものである。この種の装置に関するものとしては、特公
昭５７−３６００９号、特開昭６１−２９１０１７号公
報等に記載されたものが挙げられる。これらの内容は、
充填材自体の構造に関するものであり、充填材を充填し
た充填塔としての構造としては、例えば、特開昭５６−
１５５６０１号に記載されたものがある。また、充填材
からの液の落下を円滑に行う例としては、特開平6-3121
01号に記載されている。

【０００４】一方、空気の分離における充填材の適用に
ついては、INDUSTRYAL AND ENGINEERING CHEMISTRY Vo
l.39、No.6にて、窒素、酸素系にて、検討を行ってい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】充填材を内蔵した充填
塔では、互いに接触する気相と液相の気液接触の効率
が、充填材の表面積の大小に影響する。高い分離性能を
要求する場合、充填材の単位体積あたりの表面積を大き
くして、全体の表面積を大きくする方法がある。この方
法は、充填材を構成する薄層物波形溝のピッチを小さく
することで、単位体積あたりの表面積を大きくする方法
である。

【０００６】しかしながら、薄層物波形溝のピッチを小
さくすると、波形溝の断面積が減少し、下降する液体の
滞留を引き起こす。すなわち、上昇ガス流量、液体の流
量、表面張力、粘性、密度等の影響により、液体がブロ
ック毎に構成される充填材の下端の波形溝より円滑に下
方へ流下しなくなる。この現象は、前記充填材の下端で
起こり、波形溝が見かけ上液体の膜で覆われ、液体は部
分的に落下する。この液体の膜を打ち破るためにガスの
圧力損失が増大し、充填塔は不安定となり、運転操作範
囲が狭くなる課題があった。

【０００７】一方、いずれの充填塔には、充填材の下端
部には該充填材と充填塔本体との位置決め、充填材の支
え等の目的のためにサポートグリッドと呼ばれる部材が
設置されている。しかしながら、従来技術のサポートグ
リッドは上記目的のみに適用されており、サポートグリ
ッドによる上記課題は考慮されておらず、更に従来のサ
ポートグリッドの設置による充填塔の有効断面積の低下
は充填材下端のガス流速を増加させ、充填塔の不安定操
作の一因となる課題があった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
には、充填材中を上方から流下する液体を、充填材の最
下部より滑らかに流下させ、更に開口率の大きいサポー
トグリッドを提供する必要がある。このための手段とし
て、充填塔内の最下部の充填材の最下端にセルサイズが
少なくとも充填材を構成する波形溝の断面積と同等ある
いは大きいハニカムコアで構成されたサポートグリッド
を前記充填材の最下端に接して設置する構造とすること
で達成される。

【０００９】

【作用】充填材の最下端にハニカムコアで構成されたサ
ポートグリッドを前記充填材の最下端に接して設置する
構造とすることにより、最下部の充填材を流出する液体
は、該ハニカムコアに沿って滑らかに下方へ流出する。
また、ハニカムコアは開口率が大きいため、ガス流速の
増加による充填材の最下部の波形溝の液体が膜で覆われ
ることが無くなり、コンパクトなサポートグリッドを提
供できる。また、上昇ガスは該ハニカムコアのサポート
グリッドを通過する際、流れが整流され円滑に充填材に
流入できる。この結果、圧力損失の著しい増加の無い、
運転操作範囲の広いコンパクトな充填塔を提供できる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例を図面に基づい
て説明する。第１図は本発明の充填塔の縦断面図を示
す。充填塔本体１００内には、充填材１〜２が各ブロッ
ク毎に塔軸方向に積み重ねて設置してある。各々の充填
材は、９０度ずつずらされて塔軸方向に設置してある。
各々の充填材はその外周に巻かれた帯３により一体に固
定され、さらに該帯の先端を折り曲げて、充填塔１００
の内壁に接して固定されている。

【００１１】本発明の特徴であるハニカムコア００で構
成されたサポートグリッド０１は、充填材の最下端４に
接し、その外周は例えば、支持板０２等により充填塔本
体１００に固定された構造である。ハニカムコア０３の
セルサイズは少なくとも充填材を構成する波形溝の断面
積よりも同等あるいは大きい構造である。第１図に示す
ように、充填塔１００の上方から流下する液体１０は、
充填材２、１の順に流下し、上昇ガス１１は、空間１２
より上昇し、前記充填材表面で気液接触を行い、下降
液、上昇ガスの成分分離を行う。下降液は充填材下端か
ら流出し、ハニカムコアを構成するそれぞれのセルに沿
って流下する。

【００１２】前述したごとく、充填材の分離性能を高く
するために、充填材の単位体積あたりの表面積を大きく
した場合、運転条件により、液体が充填材２の下端４よ
り滑らかに流下できなくなる場合がある。また、サポー
トグリッドの開口率が小さい場合この傾向は顕著とな
る。従来のサポートグリッドの開口率は９０〜９４％、
本発明でのサポートグリッドの開口率は９５〜９９％程
度である。

【００１３】本発明では、充填材と充填塔本体との位置
決め、充填材の支え等の役目を行うサポートグリッドが
開口率の大きいハニカムコアで構成されているため、最
下部の充填材を流出する液体は、滑らかに下方へ流下す
るため充填材の最下部の波形溝の液体が膜で覆われるこ
とによる圧力損失の著しい増加が無くなり、コンパクト
なサポートグリッドを提供できる効果を得る。また、ガ
ス流れが整流され円滑に充填材に流入できるため充填材
を流れるガス、液の偏流防止の効果も得る。したがっ
て、本発明によれば、圧力損失の著しい増加の無く、運
転操作範囲の広いコンパクトな充填塔を提供できる効果
を得る。

【００１４】第２図に、本発明の第２の実施例である充
填塔の縦断面図を示す。本実施例では、充填材の下端部
の円周方向に一方が充填塔１００内壁に、他方が充填材
下端に接したＬ型の固定用リング２０を設置し、その下
方に充填材１の下面に接してハニカムコア００で構成さ
れたサポートグリッド０１を設置した構造の充填塔であ
る。固定用リング２０が充填材と充填塔本体との位置決
め、充填材の支え等の役目の一端を荷なうことによりサ
ポートグリッド０１での負荷が軽減されるため、第１の
実施例の効果に加え、サポートグリッド０１の軽量化の
効果を得ることができる。

【００１５】第３図に、本発明の第３の実施例である充
填塔の縦断面図を示す。本実施例では、第１の実施例の
構造のサポートグリッド０１の下端にサポート部材３０
を設置した構造の充填塔である。本例でのサポート部材
は２か所である。第２の実施例と同様サポート部材３０
によりサポートグリッド０１での負荷が軽減されるた
め、特に大型の充填塔の場合、第１の実施例の効果に加
え、サポートグリッド０１の軽量化の効果を得る。

【００１６】第４図に、本発明の第４の実施例である充
填塔の縦断面図を示す。本実施例での構造は、サポート
グリッドをコアサイズの異なるハニカムコア４０、４１
を少なくとも２ブロック重ねて構成したものである。該
ブロックは充填塔の上方部が小さなコアサイズで構成さ
れる。本実施例では、充填材の下面に接するブロック４
０と他のブロック４１のコアサイズを充填物の仕様に合
わせて変えることができるため、充填材の下面からの液
の流れをより円滑にでき、更に、充填材の支え強度も大
きくできる効果がある。

【００１７】

【発明の効果】充填材の最下端にハニカムコアで構成さ
れたサポートグリッドを前記充填材の最下端に接して設
置する構造とすることにより、最下部の充填材を流出す
る液体を、該サポートグリッドに沿って滑らかに下方へ
流出させることができ、充填材の最下部の波形溝の液体
が膜で覆われることが無くなり、コンパクトなサポート
グリッドを提供できる効果を得る。また、該サポートグ
リッドは開口率が大きいため、ガス流速の増加による充
填材下端の不安定要因が解消できる。更に、上昇ガスは
該ハニカムコアのサポートグリッドを通過する際、流れ
が整流され円滑に充填材に流入でき、偏流を防止でき
る。この結果、圧力損失の著しい増加の無い、運転操作
範囲の広いコンパクトな充填塔を提供できる効果を得
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す充填塔の縦断面図
である。

【図２】図１に示す充填塔の横断面図である。

【図３】本発明の第２の実施例を示す充填塔の縦断面図
である。

【図４】図３に示す充填塔の横断面図である。

【図５】本発明の第３の実施例を示す充填塔の縦断面図
である。

【図６】図５に示す充填塔の横断面図である。

【図７】本発明の第４の実施例を示す充填塔の縦断面図
である。

【図８】図７に示す充填塔の横断面図である。

【符号の説明】

１００…充填塔本体、１，２…充填材、００，４０，４
１…ハニカムコア，０１…サポートグリッド、１０…下
降液体、１１……上昇ガス、２０……固定用リング、３
０……サポート部材。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の充填材が軸方向に多段設置され、各
充填材は、充填塔内に平行に配置され、軸方向に傾斜し
た波形溝を有する複数の薄層物によって構成され、隣接
する薄層物はそれらの波形溝が互いに交差するように配
置され、上部から液体を流下させ、該液体と下部から上
昇する気体とを向交流接触させる気液接触用の充填塔に
おいて、複数のブロックで構成された充填材の最下部のブロック
の充填材の下端部にハニカムコアを設置したことを特徴
とした充填塔。
【請求項２】複数の充填材が軸方向に多段設置され、各
充填材は、充填塔内に平行に配置され、軸方向に傾斜し
た波形溝を有する複数の薄層物によって構成され、隣接
する薄層物はそれらの波形溝が互いに交差するように配
置され、上部から液体を流下させ、該液体と下部から上
昇する気体とを向交流接触させる気液接触用の充填塔に
おいて、複数のブロックで構成された充填材の最下部のブロック
の充填材の下端部に設置されるサポートグリッドをハニ
カムコア構造で構成したことを特徴とした充填塔。
【請求項３】前記最下部充填材の下端部の円周方向に、
一方が充填塔内壁に、他方が充填材下端に接したＬ型の
固定用リングを設置したことを特徴とした請求項２記載
の充填塔。
【請求項４】前記ハニカムコアの下端にサポート部材を
設置したことを特徴とした請求項２又は３記載の充填
塔。
【請求項５】複数の充填材が軸方向に多段設置され、各
充填材は、充填塔内に平行に配置され、軸方向に傾斜し
た波形溝を有する複数の薄層物によって構成され、隣接
する薄層物はそれらの波形溝が互いに交差するように配
置され、上部から液体を流下させ、該液体と下部から上
昇する気体とを向交流接触させる気液接触用の充填塔に
おいて、複数のブロックで構成された充填材の最下部のブロック
の充填材の下端部に設置されるサポートグリッドをハニ
カムコア構造で構成し、該ハニカムコアを少なくとも２
ブロック設置したたことを特徴とした充填塔。
【請求項６】前記充填塔は、空気分離用の精留塔である
ことを特徴とした請求項１から５のいずれか記載の充填
塔。