JPH11314006A - 液分散装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】液体を均一に分配することができるようにす
る。 【解決手段】塔本体と、該塔本体７０内を分割し、互い
に隣接させて複数の室を形成する中仕切り２３と、前記
塔本体７０内に配設されたコレクタと、該コレクタによ
って集められた液体を、下方の一つの室に分配する開放
静圧チューブラ型のディストリビュータとを有する。該
ディストリビュータは、コレクタから排出された液体を
溜（た）めるスタンドパイプ５５、液体を中仕切り２３
に対して直角の方向に分配する第１の分配部、及び該第
１の分配部によって分配された液体を中仕切り２３と同
じ方向に分配する第２の分配部を備える。前記第１の分
配部は、前記室の中央より中仕切り２３側に偏心させた
位置において前記スタンドパイプ５５の下端と連結され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液分散装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、複数の蒸留塔を組み合わせ、複数
の成分を含有する原液から各成分を蒸留によって分離さ
せて製品を得る場合、複数の蒸留塔を別々に建設する
と、占有面積が大きくなってしまう。また、側塔方式の
蒸留装置においては、各蒸留塔内の圧力を調整するため
に各蒸留塔間における蒸気の分配を制御する必要がある
ので、各蒸留塔を安定して運転することができない。

【０００３】そこで、外筒内に内筒を配設し、該内筒内
に原液を供給して蒸留を行うようにしたペトリューク式
の蒸留塔を使用する蒸留装置が提供されている。ところ
が、この場合、内筒を外筒に対して支持したり、外筒を
貫通させてラインを配設したり、内筒にフィードノズル
を取り付けたりすることが困難であり、蒸留装置のコス
トが高くなってしまう。また、ラインと外筒との間、及
びフィードノズルと内筒との間を十分にシールすること
ができないので、前記蒸留塔における蒸留の効率が低く
なってしまう。

【０００４】そして、内筒と外筒とが同心的に配設さ
れ、回収部及び濃縮部が環状体構造になるので、前記回
収部及び濃縮部に充填（てん）される充填物エレメント
を製造するのが困難になる。そこで、内部を平板状の中
仕切りによって区画した蒸留装置が提供されている（米
国特許第４２３０５３３号明細書参照）。

【０００５】この場合、該蒸留装置は、入口管を介して
原液が供給され、前記入口管より上方に形成された濃縮
部、及び前記入口管より下方に形成された回収部を備え
た第１の蒸留部と、該第１の蒸留部の上端に接続され、
該上端より上方に形成された濃縮部、及び前記上端より
下方に形成され、かつ、前記第１の蒸留部の濃縮部と隣
接する回収部を備えた第２の蒸留部と、前記第１の蒸留
部の下端に接続され、該下端より上方に形成され、か
つ、前記第１の蒸留部の回収部と隣接する濃縮部、及び
前記下端より下方に形成された回収部を備えた第３の蒸
留部とを有する。また、前記第１の蒸留部の濃縮部と第
２の蒸留部の回収部とが、及び前記第１の蒸留部の回収
部と第３の蒸留部の濃縮部とが、いずれも前記中仕切り
を介して隣接させられる。

【０００６】したがって、蒸留装置のコストを低くする
ことができ、蒸留の効率を高くすることができ、充填物
エレメントを容易に製造することができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の蒸留装置においては、前記第１の蒸留部の回収部と
第３の蒸留部の濃縮部とが前記中仕切りを介して隣接さ
せられるので、前記第１の蒸留部の回収部が半円筒形に
なり、原液を前記回収部に均一に分配することができな
い。

【０００８】また、前記第２の蒸留部の回収部から下降
した液体をチムニートレイによって集め、前記液体を前
記第３の蒸留部の濃縮部に分配するようになっている
が、前記第３の蒸留部の濃縮部が半円筒形になるので、
液体を前記濃縮部に均一に分配することができない。本
発明は、前記従来の蒸留装置の問題点を解決して、液体
を均一に分配することができる液分散装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そのために、本発明の液
分散装置においては、塔本体と、該塔本体内を分割し、
互いに隣接させて複数の室を形成する中仕切りと、前記
塔本体内に配設され、上方の一つの室から下降してきた
液体を集めるコレクタと、該コレクタによって集められ
た液体を、下方の一つの室に分配する開放静圧チューブ
ラ型のディストリビュータとを有する。

【００１０】そして、該ディストリビュータは、コレク
タから排出された液体を溜（た）めて所定の水頭を形成
する開放静圧型のスタンドパイプ、液体を中仕切りに対
して直角の方向に分配する第１の分配部、及び該第１の
分配部と連結させて配設され、第１の分配部によって分
配された液体を中仕切りと同じ方向に分配する第２の分
配部を備える。

【００１１】また、前記第１の分配部は、前記室の中央
より中仕切り側に偏心させた位置において前記スタンド
パイプの下端と連結される。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。図２は本発明の
実施の形態における結合型蒸留塔の概念図である。図に
おいて、１０は結合型蒸留塔であり、該結合型蒸留塔１
０は、第１セクション１１、第２セクション１２、第３
セクション１３、第４セクション１４、第５セクション
１５、第６セクション１６、第７セクション１７、第８
セクション１８及び第９セクション１９から成る。

【００１３】そして、前記第４セクション１４、第５セ
クション１５及び第６セクション１６は、それぞれ平板
状の中仕切り２２〜２４によって第１室１４Ａ〜１６Ａ
と第２室１４Ｂ〜１６Ｂとに区分され、第１室１４Ａ〜
１６Ａと第２室１４Ｂ〜１６Ｂとはそれぞれ互いに隣接
させられる。また、前記第１室１４Ａ、１５Ａ、１６Ａ
によって第１の蒸留部２５が、前記第１セクション１
１、第２セクション１２、第３セクション１３及び第２
室１４Ｂによって第２の蒸留部２６が、前記第２室１５
Ｂ、１６Ｂ、第７セクション１７、第８セクション１８
及び第９セクション１９によって第３の蒸留部２７がそ
れぞれ形成される。なお、前記中仕切り２２〜２４を断
熱材によって形成したり、中仕切り２２〜２４の内部を
真空にしたりして、中仕切り２２〜２４を断熱構造にす
ることもできる。

【００１４】この場合、第１室１４Ａと第２室１４Ｂと
の間、第１室１５Ａと第２室１５Ｂとの間、及び第１室
１６Ａと第２室１６Ｂとの間の熱伝達をそれぞれ少なく
することができるので、蒸留の効率を高くすることがで
きる。そして、結合型蒸留塔１０のほぼ中央に前記第５
セクション１５が配設され、第１室１５Ａにフィードノ
ズル４１が、第２室１５Ｂにサイドカットノズル４２が
それぞれ配設される。また、結合型蒸留塔１０の塔頂に
前記第１セクション１１が配設され、該第１セクション
１１に、図示されない凝縮器に接続された蒸気出口４３
及び還流液入口４４がそれぞれ配設される。さらに、結
合型蒸留塔１０の塔底に第９セクション１９が配設さ
れ、該第９セクション１９に、図示されない蒸発器と接
続された缶出液出口４５及び蒸気入口４６がそれぞれ形
成される。

【００１５】前記構成の結合型蒸留塔１０において、複
数の成分Ａ〜Ｃを含有する液体が原液Ｍとして前記フィ
ードノズル４１に供給される。なお、成分Ａは成分Ｂよ
り、成分Ｂは成分Ｃより沸点が低いものとする。また、
前記結合型蒸留塔１０及び前記凝縮器、蒸発器等によっ
て蒸留装置が構成される。また、前記第１の蒸留部２５
内において、前記フィードノズル４１より上方に配設さ
れた第１室１４Ａによって濃縮部ＡＲ１が、フィードノ
ズル４１より下方に配設された第１室１６Ａによって回
収部ＡＲ２がそれぞれ形成される。そして、前記第２の
蒸留部２６内において、前記第１の蒸留部２５の上端よ
り上方に配設された第２セクション１２によって濃縮部
ＡＲ３が、前記第１の蒸留部２５の濃縮部ＡＲ１と隣接
させて配設された第２室１４Ｂによって回収部ＡＲ４が
それぞれ形成される。さらに、前記第３の蒸留部２７内
において、前記第１の蒸留部２５の下端より上方におい
て、前記回収部ＡＲ２と隣接させて配設された第２室１
６Ｂによって濃縮部ＡＲ５が、前記第１の蒸留部２５の
下端より下方に配設された第８セクション１８によって
回収部ＡＲ６がそれぞれ形成される。

【００１６】このようにして、第１の蒸留部２５の上端
が第２の蒸留部２６の中央に、第１の蒸留部２５の下端
が第３の蒸留部２７の中央にそれぞれ接続される。そし
て、前記回収部ＡＲ２においては、フィードノズル４１
から供給された原液Ｍが下降し、上方において成分Ａ及
びＢに富んだ蒸気を、下方になるに従って成分Ｂ及びＣ
に富んだ液体をそれぞれ発生させ、第１の蒸留部２５の
下端から成分Ｂ及びＣに富んだ液体が第３の蒸留部２７
に供給される。

【００１７】さらに、前記成分Ｂ及びＣに富んだ液体
は、第３の蒸留部２７内において加熱されて成分Ｂ及び
Ｃに富んだ蒸気になり、前記回収部ＡＲ２内を上昇する
間に、原液Ｍと接触し、該原液Ｍから成分Ａ及びＢに富
んだ蒸気を発生させる。続いて、前記成分Ａ及びＢに富
んだ蒸気は、濃縮部ＡＲ１内を上昇し、前記第１の蒸留
部２５の上端から第２の蒸留部２６に供給される。さら
に、前記成分Ａ及びＢに富んだ蒸気は、第２の蒸留部２
６内において冷却されて凝縮され、成分Ａ及びＢに富ん
だ液体になる。

【００１８】そして、該成分Ａ及びＢに富んだ液体の一
部は濃縮部ＡＲ１に還流され、該濃縮部ＡＲ１内を上昇
する成分Ａ及びＢに富んだ蒸気と接触させられる。この
ようにして、第１の蒸留部２５の上端から第２の蒸留部
２６に成分Ａ及びＢに富んだ蒸気を供給することができ
る。ところで、結合型蒸留塔１０の塔頂には蒸気出口４
３が、塔底には缶出液出口４５がそれぞれ形成される。
そして、前記回収部ＡＲ６においては、成分Ｂ及びＣに
富んだ液体が下降し、上方において成分Ｂに富んだ蒸気
を、下方になるに従って成分Ｃに富んだ液体をそれぞれ
発生させる。したがって、成分Ｃに富んだ液体は缶出液
として缶出液出口４５から排出される。

【００１９】また、該缶出液出口４５から排出された成
分Ｃに富んだ液体の一部は前記蒸発器に送られ、該蒸発
器によって加熱されて成分Ｃに富んだ蒸気になる。該成
分Ｃに富んだ蒸気は、蒸気入口４６から第９セクション
１９に供給され、該第９セクション１９内及び前記回収
部ＡＲ６内を上昇する間に、成分Ｂ及びＣに富んだ液体
と接触し、該成分Ｂ及びＣに富んだ液体から成分Ｂに富
んだ蒸気を発生させる。

【００２０】続いて、該成分Ｂに富んだ蒸気の一部は、
濃縮部ＡＲ５内を上昇し、第３の蒸留部２７の上端にお
いて第２の蒸留部２６からの成分Ｂに富んだ液体と接触
し、成分Ｂに富んだ液体になる。このようにして、第３
の蒸留部２７の上端において得られた成分Ｂに富んだ液
体は、サイドカット液、すなわち、製品としてサイドカ
ットノズル４２から排出される。

【００２１】一方、前記第２の蒸留部２６の回収部ＡＲ
４においては成分Ａ及びＢに富んだ液体が下降し、上方
において成分Ａに富んだ蒸気を、下方になるに従って成
分Ｂに富んだ液体をそれぞれ発生させる。このようにし
て、前記第２の蒸留部２６の下端において成分Ｂに富ん
だ液体が得られる。また、前記成分Ａに富んだ蒸気は、
濃縮部ＡＲ３内を上昇して前記蒸気出口４３から排出さ
れ、前記凝縮器に送られ、該凝縮器によって凝縮されて
成分Ａに富んだ液体になる。

【００２２】このように、成分Ａ及びＢに富んだ液体は
前記第２の蒸留部２６によって成分Ａに富んだ蒸気と成
分Ｂに富んだ液体とに分離させられ、成分Ａに富んだ蒸
気は塔頂から排出され、前記凝縮器によって凝縮されて
成分Ａに富んだ液体になり、成分Ｂに富んだ液体は製品
としてサイドカットノズル４２から排出され、成分Ｃに
富んだ液体は塔底から排出される。また、成分Ｂ及びＣ
に富んだ液体は前記第３の蒸留部２７によって成分Ｂに
富んだ液体と成分Ｃに富んだ液体とに分離させられ、成
分Ｂに富んだ液体は製品としてサイドカットノズル４２
から排出され、成分Ｃに富んだ液体は缶出液出口４５か
ら排出される。

【００２３】そして、成分Ａの蒸留の効率を高くするた
めに、前記成分Ａに富んだ液体の一部を濃縮部ＡＲ３に
還流し、該濃縮部ＡＲ３内を上昇する成分Ａ及びＢに富
んだ蒸気と接触させるようにしている。そのために、前
記第１セクション１１の上部に前記還流液入口４４が形
成される。なお、前記各濃縮部ＡＲ１、ＡＲ３、ＡＲ５
及び各回収部ＡＲ２、ＡＲ４、ＡＲ６は、一つの節から
成る充填物によって形成されるようになっているが、蒸
留しようとする各成分Ａ〜Ｃ間の比揮発度によって、蒸
留に必要な理論段数を確保するために、使用される充填
物の特性に対応させて複数の節から成る充填物によって
形成することもできる。また、各節間にディストリビュ
ータを配設することもできる。さらに、フィードノズル
４１及びサイドカットノズル４２を必ずしも同じ高さに
配置する必要はない。

【００２４】このようにして、複数の蒸留塔を使用する
ことなく、原液Ｍを各成分Ａ〜Ｃに分離させることがで
きる。また、複数の蒸留塔において加熱及び冷却をそれ
ぞれ繰り返す必要がないので、凝縮器、蒸発器、図示さ
れないポンプ等の計装品を配設する必要がなくなる。し
たがって、占有面積を小さくすることができるだけでな
く、ユーティリティの使用量及び消費エネルギーを少な
くすることができ、蒸留装置のコストを低くすることが
できる。

【００２５】前記結合型蒸留塔１０は、全体で約３０〜
１００段の理論段数を有し、第４セクション１４及び第
６セクション１６にそれぞれ５〜３０段程度を当てるよ
うにするのが好ましい。ところで、第３セクション１３
にコレクタ５４及びチャンネル型のディストリビュータ
６１が配設され、前記コレクタ５４によって集められた
液体は、前記ディストリビュータ６１によって所定の配
分比率で第４セクション１４の第１室１４Ａと第２室１
４Ｂとに異なる量ずつ分配される。

【００２６】また、第５セクション１５の第１室１５Ａ
におけるフィードノズル４１の直上にはコレクタ６２
が、直下に開放静圧チューブラ型のディストリビュータ
６３が配設され、前記コレクタ６２によって集められた
液体は、前記フィードノズル４１を介して供給された原
液Ｍと共に、ディストリビュータ６３によって第６セク
ション１６の第１室１６Ａに分配される。

【００２７】一方、第５セクション１５の第２室１５Ｂ
におけるサイドカットノズル４２の直上にはチムニーハ
ット型のコレクタ６５が、直下に開放静圧チューブラ型
のディストリビュータ６６が配設され、前記コレクタ６
５によって集められた液体は、製品として前記サイドカ
ットノズル４２から排出されるとともに、ディストリビ
ュータ６６によって第６セクション１６の第２室１６Ｂ
に分配される。なお、本実施の形態においては、チムニ
ーハット型のコレクタ６５が使用されるが、結合型蒸留
塔１０の径が大きい場合は、ラミナー型のコレクタが使
用される。

【００２８】さらに、第７セクション１７には、コレク
タ６７及びチューブラ型のディストリビュータ６８が配
設され、第６セクション１６から下降してきた液体は、
前記コレクタ６７によって集められた後、ディストリビ
ュータ６８によって前記第８セクション１８に分配され
る。続いて、前記ディストリビュータ６３について説明
する。

【００２９】図１は本発明の実施の形態におけるディス
トリビュータの要部平面図、図３は本発明の実施の形態
におけるスタンドパイプとメインヘッダとの連結状態を
示す図である。図に示されるように、ディストリビュー
タ６３は、垂直に延在させられて上端が大気に開放され
るとともに、コレクタ６２（図２）から排出された液体
を溜めて所定の水頭を形成する開放静圧型のスタンドパ
イプ５５、液体を前記中仕切り２３に対して直角の方向
に分配する第１の分配部としてのメインヘッダ７７、及
び該メインヘッダ７７と連結させて配設され、メインヘ
ッダ７７によって分配された液体を中仕切り２３と同じ
方向に分配する第２の分配部としての複数のアームチュ
ーブ７８を備える。

【００３０】ところで、本実施の形態においては、前記
第１の蒸留部２５の回収部ＡＲ２と第３の蒸留部２７の
濃縮部ＡＲ５とが前記中仕切り２４を介して隣接させら
れるので、前記回収部ＡＲ２が半円筒形になってしま
う。したがって、前記液体を前記回収部ＡＲ２の全体に
均一に分配することができない。そこで、前記メインヘ
ッダ７７は、塔本体７０のほぼ中心において中仕切り２
３と隣接する部分から径方向外方に向けて延在させら
れ、第１室１５ａの中央より中仕切り２３側に偏心させ
た位置において前記スタンドパイプ５５の下端と連結さ
れる連結部７７ａ、中仕切り２３から離れる側において
前記連結部７７ａと連結される第１アーム部７７ｂ、及
び中仕切り２３に近づく側において前記連結部７７ａと
連結される第２アーム部７７ｃから成る。本実施の形態
においては、前記第１アーム部７７ｂに３本のアームチ
ューブ７８が等ピッチで、前記第２アーム部７７ｃに１
本のアームチューブ７８が配設されるようになってい
て、前記スタンドパイプ５５はメインヘッダ７７上にお
いて、中仕切り２３側からほぼ５分の２の距離に配設さ
れる。

【００３１】そして、第１アーム部７７ｂ及び第２アー
ム部７７ｃはいずれも先端がエンドプレート７７ｄ、７
７ｅによって閉鎖される。したがって、前記スタンドパ
イプ５５において発生させられた水頭圧は前記メインヘ
ッダ７７内に均等に伝達される。なお、９１、９２は分
割フランジ、９３、９４はストッパである。また、前記
塔本体７０、中仕切り２３、コレクタ６２、６５及びデ
ィストリビュータ６３、６６によって液分散装置が構成
される。

【００３２】前記メインヘッダ７７の底面に、複数の穴
８１が形成される。そして、前記各アームチューブ７８
は、メインヘッダ７７の下端の近傍においてメインヘッ
ダ７７と連通させられて固定され、メインヘッダ７７に
対して直角の方向に延びるとともに、サポート８２によ
って支持され、底面に複数の穴８３が等ピッチで形成さ
れる。また、前記アームチューブ７８の両端はエンドプ
レート７８ａ、７８ｂによって閉鎖される。

【００３３】このように、前記メインヘッダ７７とアー
ムチューブ７８とが連結されるので、前記メインヘッダ
７７内の液体が分配されて各アームチューブ７８に供給
される。また、前記メインヘッダ７７は、第１室１５Ａ
の中央より中仕切り２３側に偏心させた位置において前
記スタンドパイプ５５の下端と連結されるので、メイン
ヘッダ７７内において流路抵抗に伴って発生する圧力損
失を各アームチューブ７８ごとに均一にすることができ
る。

【００３４】したがって、前記液体を前記回収部ＡＲ２
の全体に均一に分配することができる。本実施の形態に
おいては、前記穴８３をアームチューブ７８に沿って等
ピッチで形成するようになっているが、不等ピッチで形
成することによって、前記液体を前記回収部ＡＲ２の全
体に更に均一に分配することもできる。

【００３５】また、本実施の形態においては、該回収部
ＡＲ２の上方に配設されたディストリビュータ６３につ
いて説明しているが、第３の蒸留部２７の濃縮部ＡＲ５
の上方に配設されたディストリビュータ６６に適用する
こともできる。なお、本発明は前記実施の形態に限定さ
れるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形さ
せることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除
するものではない。

【００３６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、液分散装置においては、塔本体と、該塔本体内を
分割し、互いに隣接させて複数の室を形成する中仕切り
と、前記塔本体内に配設され、上方の一つの室から下降
してきた液体を集めるコレクタと、該コレクタによって
集められた液体を、下方の一つの室に分配する開放静圧
チューブラ型のディストリビュータとを有する。

【００３７】そして、該ディストリビュータは、コレク
タから排出された液体を溜めて所定の水頭を形成する開
放静圧型のスタンドパイプ、液体を中仕切りに対して直
角の方向に分配する第１の分配部、及び該第１の分配部
と連結させて配設され、第１の分配部によって分配され
た液体を中仕切りと同じ方向に分配する第２の分配部を
備える。

【００３８】また、前記第１の分配部は、前記室の中央
より中仕切り側に偏心させた位置において前記スタンド
パイプの下端と連結される。この場合、上方の一つの室
から下降してきた液体は、コレクタによって集められ、
ディストリビュータによって下方の一つの室に分配され
る。そして、前記第１の分配部は、前記室の中央より中
仕切り側に偏心させた位置において前記スタンドパイプ
の下端と連結されるので、第１の分配部内において流路
抵抗に伴って発生する圧力損失を各第２の分配部ごとに
均一にすることができる。

【００３９】したがって、前記液体を室の全体に均一に
分配することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態におけるディストリビュー
タの要部平面図である。

【図２】本発明の実施の形態における結合型蒸留塔の概
念図である。

【図３】本発明の実施の形態におけるスタンドパイプと
メインヘッダとの連結状態を示す図である。

【符号の説明】

１４Ａ〜１６Ａ 第１室 １４Ｂ〜１６Ｂ 第２室 ２３ 中仕切り ５５ スタンドパイプ ６２、６５ コレクタ ６３、６６ ディストリビュータ ７０ 塔本体 ７７ メインヘッダ ７８ アームチューブ Ｍ 原液

フロントページの続き (72)発明者 岡本 昇 東京都田無市谷戸町二丁目１番１号 住重 東京エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 長島 実 東京都田無市谷戸町二丁目１番１号 住重 東京エンジニアリング株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）塔本体と、（ｂ）該塔本体内を分
   割し、互いに隣接させて複数の室を形成する中仕切り
   と、（ｃ）前記塔本体内に配設され、上方の一つの室か
   ら下降してきた液体を集めるコレクタと、（ｄ）該コレ
   クタによって集められた液体を、下方の一つの室に分配
   する開放静圧チューブラ型のディストリビュータとを有
   するとともに、（ｅ）該ディストリビュータは、コレク
   タから排出された液体を溜めて所定の水頭を形成する開
   放静圧型のスタンドパイプ、液体を中仕切りに対して直
   角の方向に分配する第１の分配部、及び該第１の分配部
   と連結させて配設され、第１の分配部によって分配され
   た液体を中仕切りと同じ方向に分配する第２の分配部を
   備え、かつ、前記第１の分配部は、前記室の中央より中
   仕切り側に偏心させた位置において前記スタンドパイプ
   の下端と連結されることを特徴とする液分散装置。