JPH1076103A - 棚段塔における物質移動方法およびこのための装置 - Google Patents

棚段塔における物質移動方法およびこのための装置

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JPH1076103A
JPH1076103A JP21452196A JP21452196A JPH1076103A JP H1076103 A JPH1076103 A JP H1076103A JP 21452196 A JP21452196 A JP 21452196A JP 21452196 A JP21452196 A JP 21452196A JP H1076103 A JPH1076103 A JP H1076103A
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JP
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tray
column
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liquid
plates
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JP21452196A
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English (en)
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Aruteingaa Gerhard
ゲールハルト、アルティンガー
Egurii Horusuto
ホルスト、エグリー
Teiisen Fritz
フリッツ、ティーセン
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BASF SE
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BASF SE
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  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トレイ構成要素の微細間隙に進入する液体の
停滞、滞留に基因する液体物質の好ましくない物理的、
化学的変化を回避し得る、物質移動棚段塔用のカラムト
レイを提供すること。 【解決手段】 トレイを構成する板体の大部分、ことに
全部が、支承部材または支承環状体と、ことに区別され
た帯域において、液密的に接合、ことに溶接され、また
支承部材の大部分、ことに全部が相互に、かつ棚段塔壁
または支承環状体と、ことに区別された帯域において、
液密的に接合、ことに溶接され、さらにまた隣接するト
レイ板体と支承部材が、相互間において、かつ塔壁また
は支承環状体との間において、1から15mm、ことに
1から7mmの間隔を置いて隔離されていることを特徴
とするカラムトレイ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、棚段塔内における
液体相と気体相間の物質移動を行なわせる方法およびそ
のための装置、ことにこれに使用されるカラムトレイに
関する。
【0002】周知の通り、棚段塔、プレートカラムは、
液相、気相間の物質移動をもたらすための多くの方法を
実施するために使用される。液体は多数のオリフィス、
透孔が穿設されているトレイを流過し、気体はこれらの
オリフィスから液体中に給送されていわゆる物質移動、
マストランスファーが行なわれる。液体はカラムトレイ
のオリフィスないし特殊の除去分離手段を経て多段のト
レイを次々に流過する。
【0003】
【従来の技術】カラムトレイないしトレイを構成する各
板体に穿設されたオリフィスないし透孔については、多
種多様の態様が知られている。例えばフラットオリフィ
スを有するトレイ(網目板、複流トレイ)、バルブを附
設したトレイ(バルブトレイ)、泡鐘によりオリフィス
が液体から遮断されている構造のトレイ(泡鐘板)など
である。さらに複雑な構造のトレイ、例えばトンネル遠
心式トレイも公知である。このトレイでは、多数のオリ
フィスを組合せて気体導入口群を形成し、ここから流出
する気体のモーメントにより液体の流動方向が制御され
る。
【0004】数メートルにも及ぶ直径を有する、現に使
用されている棚段塔においては、カラムトレイは、カラ
ム壁内周面に設けられた装着用環状体、個別的な装着部
材などにより支承装着されている複数板体から構成され
ている。
【0005】このトレイを構成する各板体は、上述のよ
うにして相互に平行に支承され、クランプなどにより一
体的に固定される。他の実施態様ではトレイ板体は相互
に重畳配置され、あるいはトレイ板体間の間隙に上方か
ら楔部材が差し込まれる。このようなトレイ構造体の強
度補強のほかに、トレイ板体間において、流体が流動路
から外されることを阻止するためあらゆる対策が講じら
れる。このような無制御の液体排出流は、液体が気体給
送オリフィスを経て流出するようになされている。リッ
プルトレイ、ターボグリットトレイの場合においても、
好ましくない。
【0006】上述したすべてのカラムトレイ構造を通じ
て、トレイ板体相互の連結部分、あるいはトレイ板体と
支承部材との連結部分、あるいはトレイ板体のねじ止め
部分において、極めて微細な間隙、ことに毛細管間隙、
ヘアライン間隙が形成される。このような微細な流路に
おける液体の滞留時間は、カラムトレイにおける液体の
平均的滞留時間に対して何倍もの長時間になる。この液
体の種類によっては、この滞留時間の間に、重合、凝
集、ケーキングなどの好ましくない物理的、化学的変化
を招来する。
【0007】このようなヘアライン間隙には、その浄
化、掃除が困難であることから、好ましくない物質(ご
み)が集積、堆積する。従って、このようなヘアライン
間隙は、ケーキング、重合などのほかに汚染の原因にも
なる。
【0008】しかしながら、これまで、トレイ構成素子
間の微細間隙、ことに毛細管間隙を容認し得る程度のコ
ストで阻止することは不可能であった。これまでよりさ
らに正確な嵌合、係合、さらに強固なねじ止め、さらに
高い接触圧、さらに良好な密封手段の導入も、この問題
の解決には至らない。ことに最後の密封の点について
は、気体の流動に基因するトレイ構造体の振動が、密封
材料の接続部における接着に極めて好ましくない影響を
与える。
【0009】
【解決しようとする課題】そこで、この分野における技
術的課題ないし本発明の目的は、カラムトレイ構成要素
間の微細間隙に進入する液体の滞留に基因する液体物質
の重合、凝集、ケーキ形成、汚染などの好ましくない化
学的、物理的変化を回避し得る、物質移動棚段塔に装着
されるべきカラムトレイおよびこのような棚段塔中にお
ける物質移動方法を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】しかるに上述の課題ない
し目的は、トレイを構成する板体の大部分、ことに全部
が、支承部材または支承環状体と、ことに区別された帯
域において、液密的に接合、ことに溶接され、また支承
部材の大部分、ことに全部が相互に、かつ棚段塔壁また
は支承環状体と、ことに区別された帯域において、液密
的に接合、ことに溶接され、さらにまた隣接するトレイ
板体と支承部材が、相互間において、かつ塔壁または支
承環状体との間において、1から15mm、ことに1か
ら7mmの間隔を置いて隔離されていることを特徴とす
るカラムトレイにより解決ないし達成されることが、本
発明者らにより見出された。
【0011】物質移動棚段塔用の、ことに周縁に支承用
環状体を装着した本発明による新規のカラムトレイは、
支承部材と、この支承部材上に相接して並べられ、かつ
流路、ことに透孔、バルブまたは泡鐘を有するトレイと
を包含する。この新規のカラムトレイにおいて、トレイ
を構成する各板体の大部分、ことに全部が支承部材ない
し支承環状体と、ことに区別された帯域において液密的
に接合、ことに溶接される。
【0012】また支承部材の大部分、ことに全部が、相
互にかつ塔壁または支承環状体とことに区別された帯域
において、液密的に接合、ことに溶接される。
【0013】さらにまた、相隣接するトレイ板体と支承
部材の大部分、ことに全部が、相互間において、またカ
ラム壁または支承環状体から、1ないし15mm、こと
に1ないし7mmの間隔を保持する。
【0014】このようにして、トレイにおける好ましく
ない間隙の形成が、一方においてこのような充分な間隔
を意図的に形成することにより、上述した微細間隙の故
にもたらされる好ましくない変化を回避し、他方におい
て微細間隙が閉鎖、封止され、好ましくない間隙形成を
容認し得るコスト、簡単な技術により回避することによ
り対処される。トレイ構成素子間の小域溶接接合は、有
利な態様で液密的になされ得る点においてことに有用で
ある。
【0015】このような新規の構造は、トレイ板体、支
承手段、塔壁、また塔壁における支承環状体のすべての
接触面に適用され得る。もちろん、この構造を全部では
なくとも、大半の接触面に適用するだけでも、本発明に
よるそれなりの効果は期待され得る。しかしながら、ま
た溶接ではなく、他の結合手段、例えばねじ結合が、例
えばラダーなどには有利である。
【0016】トレイ板体の大部分、ことに全部を、支承
部材に接合、ことに溶接接合するのが好ましい。
【0017】トレイ平面に存在する間隙面積の割合が、
全オリフィス面積割合の15%以上であるトレイが好ま
しい。ここで全オリフィス面積割合と称するのは、トレ
イ平面の全面積(カラム直径)に対し、トレイに形成さ
れた気体透過面積(間隙、流路)の割合である。ただ
し、排出孔はこれに含まれない。ここでは物質移動が行
なわれないからである。複流トレイとして構成されたカ
ラムトレイが、本発明においてことに有効に使用され得
る。
【0018】本発明の目的は、また棚段塔における物質
移動方法により有効に達成される。この方法において、
液体は、支承部材上に相接して並べられた板体から構成
され、流路、ことにオリフィス、バルブないし泡鐘を有
するカラムトレイを流過し、気体はこの流路から液体に
向けて給送される。この場合に、トレイを構成する各板
体の大部分、ことに全部が支承部材もしくは支承環状体
と、ことに区別された帯域において、液密的に接合、こ
とに溶接される。また支承部材の大部分、ことに全部が
相互に、かつ棚段塔壁または支承環状体と、ことに区別
された帯域において、液密的に接合、ことに溶接され
る。さらにまた、隣接するトレイ板体と支承部材が、相
互間において、かつ塔壁または支承環状体との間におい
て、1から15mm、ことに1から7mmの間隔が保持
される。
【0019】ことに好ましいこの物質移動方法は、トレ
イ板体の大部分、ことに全部がバイアダクト支承部材に
接合、ことに溶接されており、このバイアダクトアーチ
開口をトレイ板体に向けて設けた棚段塔において行なわ
れる方法である。
【0020】他の好ましい本発明による物質移動方法
は、トレイ平面の間隔が、全オリフィス面積割合の15
%以上にならないように形成されたトレイを有する棚段
塔中において行なわれる方法である。
【0021】さらに他の好ましい本発明物質移動方法
は、気体と液体が気液ジェットの複流法により接触せし
められる、棚段塔中における方法である。
【0022】上述した複数の板体から構成される少なく
とも1段のトレイが棚段塔中に装着される。
【0023】本発明により、上述したような物質移動棚
段塔用のカラムの製造方法が提供される。すなわち、流
路、ことにオリフィス、バルブないし泡鐘を有する板体
を、支承部材または支承環状体上に相接して並べ、これ
ら板体の大部分、ことに全部を、支承部材または支承環
状体と、ことに区別された帯域において、液密的に接
合、ことに溶接する。また支承部材の大部分、ことに全
部を、相互に、かつ棚段塔壁または支承環状体と、こと
に区別された帯域において、液密的に接合、ことに溶接
する。さらにまた隣接する各板体と支承部材を、相互間
において、かつ塔壁または支承環状体との間において、
1から15mm、ことに1から7mmの間隔を置くよう
に配置する。
【0024】本発明による棚段塔、ことにこれに使用さ
れるトレイにおいて、0.5mmより狭い幅の毛細間
隙、ヘアライン間隙の形成を回避しなければならない。
このために、トレイ板体と支承部材との間において、液
体流が停滞しないように充分な間隔を意図的に設ける。
他方において、他の接触部分においては、間隙が生起し
ないように液密的に接合、ことに好ましくは溶接接合さ
れる。これにより、後に実験結果につき説明されるよう
に、従来の物質移動棚段塔における前述の欠点は大幅に
軽減される。
【0025】図1を参照して本発明によるカラムトレイ
をさらに具体的に説明する。トレイを構成する複数の有
孔板体が、これに溶接接合されたバイアダクト支承部材
と、他の支承部材により一体的に結合された状態で、棚
段塔壁に接合されるべき支承環状体に接合されている。
このトレイ板体相互間、トレイ板体と支承部材間、支承
部材相互間、支承部材と支承環状体間には、それぞれ約
5mm程度の幅の間隔を保持させる。棚段塔の直径に応
じて、この間隔は異なるが、1mmより小さい寸法の間
隔は回避されねばならない。
【0026】図2は、複流トレイの相対的間隙面積の関
数としての圧損失を示す。ここで相対的間隙面積と称す
るのは、液体がトレイ面を流過し得る流路(間隙、オリ
フィスなど)の全体面積に対するトレイ表面における間
隙面積の割合を意味する。
【0027】図示されたカーブは、直径2500mmの
棚段塔における双流トレイに関して記録されたものであ
る。オリフィス径14mm、間隔(間隙)5mm、トレ
イ厚さ5mm、全オリフィス面積割合は、孔数を変えて
13.2%に維持した。塔壁に接合される支承環状体は
40mm幅のものを使用した。なお分配トレイも装着し
た。計測は中段トレイにおいて水と空気により行なわれ
た。すなわち水を3.6m3 /m2 hの量割合で導入
し、空気はそれぞれ1.1m/sの流速に対応する量割
合で導入した。
【0028】この実験結果から、棚段塔の圧損失が、相
対的間隙面積の増大と共に減少することが認められる。
すなわち、間隙における液体の停滞からもたらされる凝
集、汚染などは、本発明により充分な間隔(間隙)をも
たらすことにより回避され得る。
【0029】図3は、支承環状体の棚段塔壁との間の環
状間隙と圧損失(ミリバール)との関係を示す。
【0030】ここでは、トレイ構成素子間の間隙ではな
く、カラムトレイを棚段塔壁に保持するために必要最小
限度の保持部材が設けられている。トレイ支承環状体と
塔壁間の間隙と圧損失との関係が示される。上記と同じ
く、塔の直径は2500mm、オリフィス径は14m
m、トレイ厚さは5mmとした。図2の場合と同様にし
て、水と空気を導入して圧損失を計測した。全オリフィ
ス面積割合も13.2%に定常的に維持した。
【0031】図3から認められるように、周縁間隙幅の
増大と共に、圧損失は急激に低減する。
【0032】
【実施例】本発明によるカラムトレイを使用して、アク
リル酸を副生成物から分離する実験を行なった。工業的
蒸留カラムの蒸留トレイには、安定剤の添加にかかわら
ず重合体が形成される。
【0033】アクリル酸の長時間の停滞をもたらすた
め、微細な、ことに毛細管間隙を形成したが、このため
重合体の形成、汚染物の堆積が顕著に認められた。
【0034】またアクリル酸を、ワッシャーを有するナ
ット、ボルトを流過させ、他方において平坦な金属板上
を流過させた。5−8日後、ナット、ボルト上には重合
体の顕著な堆積が認められたが、平坦金属板上にはまっ
たくこれが認められなかった。
【0035】使用されたアクリル酸は、西独特許430
2991号公報の実施例B1によりアクロレインの接触
的気相酸化により、同2136396号公報の実施例B
1の反応ガスの後処理により得られた粗製アクリル酸で
あって、これを200ppmのフェノチアジンで安定化
されたものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による新規の棚段塔トレイを示す斜視図
である。
【図2】このトレイ(複流式トレイ)の相対的間隙面積
の関数としての圧力損失を示すグラフである。
【図3】このトレイの環状壁間隙径の関数としての圧力
損失を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フリッツ、ティーセン ドイツ、67071、ルートヴィヒスハーフェ ン、フリートラントヴェーク、15

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 支承部材と、この支承部材上に相接して
    並べられた複数板体とから構成され、流路、ことに透
    孔、バルブないし泡鐘を有し、ことに周縁に支承環状体
    を具備する、物質移動棚段塔用のカラムトレイであっ
    て、このトレイを構成する板体の大部分、ことに全部
    が、支承部材または支承環状体と、ことに区別された帯
    域において、液密的に接合、ことに溶接され、また支承
    部材の大部分、ことに全部が相互に、かつ棚段塔壁また
    は支承環状体と、ことに区別された帯域において、液密
    的に接合、ことに溶接され、さらにまた隣接するトレイ
    板体と支承部材が、相互間において、かつ塔壁または支
    承環状体との間において、1から15mm、ことに1か
    ら7mmの間隔を置いて隔離されていることを特徴とす
    るカラムトレイ。
  2. 【請求項2】 支承部材と、この支承部材上に相接して
    並べられた複数の板体から構成され、流路、ことに透
    孔、バルブないし泡鐘を有し、ことに周縁に支承環状体
    を具備する、物質移動棚段用のカラムトレイであって、
    液体がこのトレイ面を流過し、気体が流路を経て液体に
    給送され、トレイを構成する板体の大部分、ことに全部
    が、支承部材または支承環状体と、ことに区別された帯
    域において、液密的に接合、ことに溶接され、また支承
    部材の大部分、ことに全部が相互に、かつ棚段塔壁また
    は支承環状体と、ことに区別された帯域において、液密
    的に接合、ことに溶接され、さらにまた隣接するトレイ
    板体と支承部材が、相互間において、かつ塔壁または支
    承環状体との間において、1から15mm、ことに1か
    ら7mmの間隔を置いて隔離されていることを特徴とす
    るカラムトレイを使用する、物質移動棚段塔内における
    物質移動方法。
  3. 【請求項3】 少なくとも1段の、請求項(1)のカラ
    ムトレイを装着した物質移動棚段塔。
  4. 【請求項4】 支承部材と、この支承部材上に相接して
    並べられた複数板体とから構成され、流路、ことに透
    孔、バルブないし泡鐘を有し、ことに周縁に支承環状体
    を具備する、物質移動棚段塔用のカラムトレイであっ
    て、このトレイを構成する板体の大部分、ことに全部
    が、支承部材または支承環状体と、ことに区別された帯
    域において、液密的に接合、ことに溶接され、また支承
    部材の大部分、ことに全部が相互に、かつ棚段塔壁また
    は支承環状体と、ことに区別された帯域において、液密
    的に接合、ことに溶接され、さらにまた隣接するトレイ
    板体と支承部材が、相互間において、かつ塔壁または支
    承環状体との間において、1から15mm、ことに1か
    ら7mmの間隔を置いて隔離されていることを特徴とす
    るカラムトレイの製造方法。
JP21452196A 1996-08-14 1996-08-14 棚段塔における物質移動方法およびこのための装置 Withdrawn JPH1076103A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001046802A (ja) * 1999-06-03 2001-02-20 Nippon Shokubai Co Ltd 易閉塞性物質を含む有機化合物の精製方法及び精製装置
JP2001293301A (ja) * 2000-04-14 2001-10-23 Nippon Shokubai Co Ltd 易重合性物質の製造方法および精製塔
US6755943B1 (en) 1999-02-18 2004-06-29 Nippon Shokubai Co., Ltd. Perforated tray without downcomer, perforated tray tower without downcomer

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