JPH11316090A - 蒸留装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 伝熱効率が高く、構成が簡単で小型化及び軽
量化が可能な空冷式凝縮器を塔頂に備えた蒸留装置を提
供する。 【解決手段】 空冷式凝縮器３２を、複数枚の矩形板状
の伝熱部材を互いに平行に配設し、これら伝熱部材間に
形成される間隙のうち、１つ以上を密閉系のプロセス流
体の流路とするとともに、残りを該プロセス流体を冷却
する大気開放系の空気の流路とし、該空気の流路に、前
記伝熱部材間の間隔を保持するスペーサを兼ねた放熱部
材を配設し、これら伝熱部材を固定部材で固定して全体
形状を矩形体型の凝縮器モジュール４１とし、凝縮器モ
ジュール４１を複数個、上下方向および／または横方向
に配列し、この空冷式凝縮器３２を蒸留塔３１の塔頂３
１ａに配設したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空冷式凝縮器を塔
頂に備えた蒸留装置に関し、特に、伝熱効率が高く、構
成が簡単で小型化及び軽量化が可能な空冷式凝縮器を塔
頂に備えた蒸留装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、蒸留塔に付帯する空冷式熱交換器
に使用される多管式熱交換器（フィンチューブ式）は、
多大な設置面積と付帯配管を必要としているために、設
備コストが高く、工期も長くなる等の問題点があり不利
である。また、この多管式熱交換器を蒸留塔の塔頂に組
み込もうとする場合、その外形寸法が大きく、また、そ
の重量も大きなものとなることから、単にこの多管式熱
交換器を蒸留塔の上に積み重ねるという方法では組み込
むことができない。

【０００３】そこで、この多管式熱交換器（フィンチュ
ーブ式）を蒸留塔の塔頂に組み込むために、例えば、特
公昭４９−１５５４７号公報に開示された塔頂凝縮器の
ように、カラムトップ型という方式を用いたものが提案
されている。図１４は、前記公報に開示された塔頂凝縮
器１を示す部分破断平面図、図１５は、図１４のＡ−Ａ
線に沿う断面図であり、個々に図示されていない直立フ
ィンチューブよりなるフィンチューブ管束２は塔頂３の
塔頂頂蓋３ａの上方に等辺多角形に配置されており、か
つ塔頂３に対し共軸に塔頂３に隣接して配置されてい
る。

【０００４】前記管束２の上方にある蒸気分配室４が塔
頂３に、管束２の下方にある凝縮物捕集室５が環状補集
管６及び閉鎖弁７を介して凝集物取り出しに使用される
環状導管８に、それぞれ接続されている。また、冷却空
気を強制的に通風するための底板１１及びフッド１２か
らなるケーシング、及び少なくとも１つのベンチレータ
１３を備えている。また、塔頂頂蓋３ａから導出され
る、塔頂３に比しかなり小さい外径のオートベーパ上昇
管１４がその上端から出るオートベーパ分配管１５を有
している。

【０００５】この分配管１５はほとんど直線的に配設さ
れており、オートベーパ上昇管１４に対し放射状に塔頂
３の周縁を大きく超えてほぼ水平に拡がり、かつオート
ベーパ上昇管１４とともに凝縮器１の支持構造を形成し
ている。その際、各オートベーパ分配管１５は、オート
ベーパ上昇管１４と反対側の端部に接続固定するフィン
チューブ管束２の数に応ずる分岐管１６を有し、共通の
分配管１５に属する管束２がすべて１平面に配置されて
いる。

【０００６】この塔頂凝縮器１においては、ベンチレー
タ１３の吸込側は凝縮器１の内部空間に面しており、図
１５中矢印Ｘは外部から導入される新しい空気、矢印Ｙ
は凝縮器１の内部空間から排出される排出空気を示して
いる。この塔頂凝縮器１は、特に、流入する冷却空気に
対して温度差の小さい塔頂生成物であるプロセス流体を
冷却、凝縮する場合に適したものである。

【０００７】また、従来の空冷式熱交換器の問題点を解
決するための他の構造の熱交換器としては、プレートフ
ィン型熱交換器やガスケット式プレート熱交換器があ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の塔頂凝縮器では、その外形寸法及び重量が非常に大
きなものとなるために、この外形寸法及び重量を支え得
るような特別な条件を備えた真空塔等の蒸留塔にしか適
用することができないという問題点があった。

【０００９】また、上述したプレートフィン型熱交換器
を空冷式熱交換器として使用する場合、製作上の制約か
ら、一つの伝熱モジュールの大きさに制約があるため
に、熱交換容量の大きな蒸留塔に使用するときは、伝熱
モジュールを多数並べ、ヘッダー配管によりこれらの伝
熱モジュール同士を相互に連結しなければならず、伝熱
モジュール自体が軽量かつコンパクトであっても、付帯
する配管等によりその外形寸法が非常に大きなものにな
ってしまい、そのメリットが減殺されてしまうという問
題点があった。また、空気側の流路面積を適切に取らな
いと、圧力損失が大きくなるという問題点があった。

【００１０】さらに、上述したガスケット式プレート熱
交換器を空冷式熱交換器として使用する場合、プロセス
流体側及び空気側それぞれの流路面積を自由に取ること
ができないために、空気側の圧力損失が大きくなってし
まうという問題点、及びエンドプレートの重量が重いた
めに蒸留塔の塔頂に組み込むのに不利であるという問題
点があった。

【００１１】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであって、伝熱効率が高く、構成が簡単で小型化及び
軽量化が可能な空冷式凝縮器を塔頂に備えた蒸留装置を
提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は次の様な蒸留装置を提供する。すなわち、
本発明の請求項１記載の蒸留装置は、空気によりプロセ
ス流体を冷却凝縮する空冷式凝縮器を備えた蒸留装置で
あり、前記空冷式凝縮器を、複数枚の矩形板状の伝熱部
材を互いに平行に配設し、これら伝熱部材間に形成され
る間隙のうち、１つ以上を密閉系のプロセス流体の流路
とするとともに、残りを該プロセス流体を冷却する大気
開放系の空気の流路とし、該空気の流路に、前記伝熱部
材間の間隔を保持するスペーサを兼ねた放熱部材を配設
し、これら伝熱部材を固定部材で固定して全体形状を矩
形体型の凝縮器モジュールとし、該凝縮器モジュールを
複数個、上下方向および／または横方向に配列し、この
空冷式凝縮器を蒸留塔の塔頂に配設したことを特徴とし
ている。

【００１３】また、請求項２記載の蒸留装置は、請求項
１記載の蒸留装置において、前記凝縮器モジュール各々
は、隣接する凝縮器モジュール同士が仕切壁により仕切
られ、個々の凝縮器モジュールは冷却用の空気が混合し
ないように互いに独立したベンチレーション機能を有す
ることを特徴としている。

【００１４】また、請求項３記載の蒸留装置は、請求項
１または２記載の蒸留装置において、前記スペーサを兼
ねた放熱部材を、螺旋状の伝熱線材からなるコイル状番
線、筒状の伝熱部材をその軸線方向に２分割してなる樋
状体、伝熱板材を波型状に折曲してなる波板、より選択
された１種以上としたことを特徴としている。

【００１５】また、請求項４記載の蒸留装置は、請求項
１、２または３記載の蒸留装置において、前記固定部材
は、軽量の板部材を断面矩形の波形状に折曲げてなる２
つのコルゲート板が、それぞれの溝が互いに直交するよ
うに互いに重ね合わされて接合され、これらのコルゲー
ト板のうち外側のコルゲート板には補強部材が設けら
れ、該補強部材に固定具が固定されていることを特徴と
している。

【００１６】また、請求項５記載の蒸留装置は、請求項
１ないし４のいずれか１項記載の蒸留装置において、隣
接する２つの前記伝熱部材を、矩形状の板部をその両端
部が重なるように折曲げ、この両端部を気密に接続した
ことを特徴としている。

【００１７】また、請求項６記載の蒸留装置は、請求項
１ないし５のいずれか１項記載の蒸留装置において、前
記空冷式凝縮器全体を外容器で覆い、該外容器の内部に
複数の第１の仕切壁を設け、隣接する第１の仕切壁によ
り仕切られる空間に前記凝縮器モジュールを１つ以上収
納するとともに、該凝縮器モジュールに冷却用空気を導
入するための導入部と該凝縮器モジュールにおいて熱交
換した空気を排出するための排出部との間に、これらを
仕切るための第２の仕切壁を設けたことを特徴としてい
る。

【００１８】また、請求項７記載の蒸留装置は、請求項
１ないし６のいずれか１項記載の蒸留装置において、前
記空冷式凝縮器が、前記蒸留塔の塔頂に連通される気体
のプロセス流体供給用配管及び凝縮液化されたプロセス
流体回収用配管を有するとともに、これらの配管により
前記蒸留塔の塔頂に支持されていることを特徴としてい
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の蒸留装置の各実施形態に
ついて図面に基づき説明する。 「第１の実施形態」図１は本発明の第１の実施形態の蒸
留装置を示す正面図、図２は同蒸留装置の空冷式凝縮器
を示す上面図であり、図３は同蒸留装置の空冷式凝縮器
を示す斜視図であって、蒸留塔３１の塔頂３１ａに、空
気によりプロセス流体を冷却凝縮する空冷式凝縮器３２
を設けた構成である。

【００２０】この空冷式凝縮器３２は、塔頂３１ａに連
通するように該塔頂３１ａ中央部に立設されて塔頂生成
物の炭化水素蒸気であるプロセス流体３３を供給する配
管３４と、プロセス流体３３を冷却凝縮して得られる液
体炭化水素であるプロセス流体３３’を塔頂３１ａに還
流する配管３５、３５とにより蒸留塔３１の塔頂３１ａ
に接続されるとともに、これら配管３４、３５、３５に
より空冷式凝縮器３２が塔頂３１ａに支持されている。

【００２１】これら配管３５、３５の下端部は、蒸留塔
３１の塔頂３１ａの内部に水平方向に突出するように配
設され、これら配管３５、３５の下方には、これら配管
３５、３５から流出する液体炭化水素であるプロセス流
体３３’を貯留するための容器３６が設けられ、この容
器３６には、冷却凝縮されたプロセス流体３３’を蒸留
塔３１から一部抜出すための調節弁３７を備えた配管３
８が接続されている。ここでは、前記容器３６からはプ
ロセス流体３３’が一定量溢流するような条件で運転さ
れる。

【００２２】空冷式凝縮器３２は、図１〜図３に示すよ
うに、全体形状が箱型状（矩形体型）の凝縮器モジュー
ル（以下、単にモジュールと略称する）４１が複数個
（この場合、４個）、上下方向および横方向にそれぞれ
配列され、各モジュール４１の上面に前記配管３４と連
通する断面半割状の長尺のベーパーヘッダー４２が設け
られ、該モジュール４１の下面に前記配管３５と連通す
る断面半割状の長尺のコンデンセートヘッダー４３が設
けられている。

【００２３】ベーパーヘッダー４２は、その内部が、炭
化水素蒸気であるプロセス流体３３の流路とされ、ま
た、コンデンセートヘッダー４３は、その内部が、液化
したプロセス流体３３’の流路とされている。また、各
モジュール４１の前面には、冷却媒体となる空気４４を
該モジュール４１内に強制通気するためのファン４５が
配設されている。

【００２４】このモジュール４１は、図４に示すよう
に、伝熱部材である複数個の矩形状の伝熱エレメント５
１が互いに平行になるように配設され、これら伝熱エレ
メント５１、５１、…それぞれの間には、流路抵抗が小
さく、伝熱促進及び伝熱エレメント５１の間隔を保持す
るスペーサを兼ねた放熱部材である複数個のコイル状番
線５２、５２、…が設けられ、さらに、隣接する伝熱エ
レメント５１、５１の上端部同士を気密状態で接続する
ためのサイドピース５３が、それぞれの伝熱エレメント
５１、５１間に配設されている。

【００２５】これらの伝熱エレメント５１、５１、…
は、その配列方向の両端部それぞれに配設された矩形板
状の軽量のエンドプレート（固定部材）５４により挟持
されている。これらのエンドプレート５４は全く同様の
形状であるから、図４においては一方のエンドプレート
５４のみを図示し、他方のエンドプレートを省略してい
る。これらのエンドプレート５４は、互いに対向するそ
れぞれの角部同士がタイボルト（固定部材）５５により
固定されている。

【００２６】伝熱エレメント５１は、図５に示すよう
に、伝熱性を有するステンレス、アルミニウム等の矩形
状の板部材６１が、その両端部６２、６３が重なるよう
に中央部で２つに折曲げられ、この両端部６２、６３が
溶接により気密状態になるように接続されている。そし
て、２つに折曲げられた板部材６１のそれぞれの面６１
ａ、６１ｂには、これらの面６１ａ、６１ｂ間の間隔を
保持するための複数の突部６４が互いに対向するように
形成されるとともに、これらの面６１ａ、６１ｂのそれ
ぞれの角部（この場合、４箇所）には、各角部間の間隔
保持及び補強を兼ねるエンドピース６５、６６が溶接さ
れている。

【００２７】これらの伝熱エレメント５１、５１、…で
は、中央部で２つに折曲げられた面６１ａ、６１ｂの間
に形成された隙間が密閉系のプロセス流体３３の流路５
６とされている。一方、互いに平行に配設されたこれら
の伝熱エレメント５１、５１、…間に形成された隙間が
冷却媒体となる大気開放系の空気４４の流路５７とされ
ている。

【００２８】エンドプレート５４は、図６に示すよう
に、軽量の板部材を断面矩形の波形状に折曲げた２つの
コルゲート板７１、７２が、内側のコルゲート板７１の
溝７１ａと外側のコルゲート板７２の溝７２ａとが互い
に直交するように互いに重ね合わされてそれぞれの接触
面がろう付けにより接合され、外側のコルゲート板７２
の背面の両側部にはＣ型鋼（補強部材）７３がその両端
部が該コルゲート板７２より突出するように接合され、
各Ｃ型鋼７３の両端部には、タイボルト５５挿通用の穴
７４が形成されている。

【００２９】この空冷式凝縮器３２では、蒸留塔３１内
で生成されたプロセス流体３３は、塔頂３１ａに接続さ
れた配管３４を介して空冷式凝縮器３２のベーパーヘッ
ダー４２内に導入され、図７に示すように、各伝熱エレ
メント５１の流路５６内に流入する。

【００３０】一方、ファン４５により、伝熱エレメント
５１、５１、…間の流路５７に冷却媒体となる空気４４
が導入され、伝熱エレメント５１、５１、…の表面を直
接冷却するとともにコイル状番線５２、５２、…を介し
ても冷却する。これにより、伝熱エレメント５１、５
１、…内の炭化水素蒸気であるプロセス流体３３は冷却
されて凝縮し、液化する。この液化したプロセス流体３
３’は、コンデンセートヘッダー４３、配管３５を通過
して容器３６に戻され、一部は蒸留塔３１内に還流する
とともに、一部は調節弁３７、配管３８を経由して蒸留
塔３１から抜出される。

【００３１】以上説明したように、本実施形態の蒸留装
置によれば、蒸留塔３１の塔頂３１ａに空冷式凝縮器３
２を設け、この空冷式凝縮器３２をプロセス流体３３を
供給する配管３４と、冷却凝縮したプロセス流体３３’
を塔頂３１ａに還流する配管３５、３５とにより蒸留塔
３１の塔頂３１ａに支持する構成としたので、空冷式凝
縮器３２独自の設置面積が必要無くなり、設置用の架台
や付帯配管も簡略化でき、製造コストを低減し、工期を
短縮することができる。また、空冷式凝縮器３２を蒸留
塔３１と共に製作し据え付けることができるので、熱交
換器自体を独自に設置する工程が不要になり、さらなる
製造コストの低減、工期の短縮が可能になる。

【００３２】また、複数個の矩形状の伝熱エレメント５
１を互いに平行に配設したので、簡単な構成で、プロセ
ス流体３３の空気４４に対する接触面積を大きくとるこ
とができ、冷却効率を向上させることができる。したが
って、従来型の多管式熱交換器、プレートフィン型熱交
換器、ガスケット式プレート熱交換器等に比べて同じ伝
熱面積を確保するのに小容量で伝熱効率を高くとること
ができ、同じ熱交換能力に対して小型化、軽量化を図る
ことができる。

【００３３】さらに、空冷式凝縮器３２として、凝縮器
モジュールを上下方向および／または左右方向に複数配
列しているので、所望の熱交換容量を設定することがで
きる。

【００３４】なお、本実施形態では、スペーサを兼ねた
放熱部材としてコイル状番線５２を用いたが、このスペ
ーサを兼ねた放熱部材は、伝熱性があり、空気４４の流
路抵抗が小さく、かつ間隔保持機能があればよく、コイ
ル状番線５２以外に、例えば、筒状の伝熱部材をその軸
線方向に２分割した樋状体、伝熱板材を波型状に折曲し
た波板等を用いても同様の効果を得ることができる。

【００３５】「第２の実施形態」図８は本発明の第２の
実施形態の蒸留装置を示す断面図、図９は図８のＢ−Ｂ
線に沿う断面図であり、図において、蒸留塔３１の塔頂
３１ａには後述する伝熱モジュールを収納する外筒８１
ａが載置され、外筒８１ａには熱複数の空気仕切床８２
が上下方向に等間隔になるように配設され（この場合、
４段）、各空気仕切床８２には全体形状が箱型状（矩形
体型）の伝熱モジュール（以下、単にモジュールと称す
る）８３が複数個（この場合、３個）懸架されている。
そして、これらモジュール８３、８３、…それぞれの下
部にはモジュール仕切床８４が設けられている。

【００３６】この外筒８１ａの内面の一方側には、蒸留
塔３１内で生成された気体の塔頂生成物であるプロセス
流体３３を導入するためのベーパー管８５が垂直に設け
られ、該ベーパー管８５と各段のモジュール８３、８
３、…の各上部とは、水平に配設された分配管８６、８
６、…により接続されている。

【００３７】また、この外筒８１ａの内面の他方側に
は、モジュール８３、８３、…により冷却、凝縮された
液体のプロセス流体３３’を回収するための凝縮液管８
７が垂直に設けられ、該凝縮液管８７と各段のモジュー
ル８３、８３、…の各下部とは、水平に配設された合流
管８８、８８、…により接続されている。

【００３８】前記空気仕切床８２により下方の第１室９
１と上方の第２室９２に区分され、前記第１室９１には
矩形状の空気吸込口９３が開口している。また、空気仕
切床８２には空気吸込口９３から冷却媒体となる空気４
４を吸い込むためのブロワー（送風手段）９４が設けら
れている。そして、モジュール８３の空気側はダクト等
に接続せずに伝熱面の端部が開放されている。

【００３９】図１０は図８の第２の実施形態のモジュー
ル８３の一例を示す斜視図である。モジュール８３は、
図１０に示すように、複数の矩形状のプレート１０１、
１０１、…が互いに平行に配列され、それぞれのプレー
ト１０１、１０１、…の両端部には、隣接するプレート
１０１、１０１間の間隔を保持するために、長さの異な
る２種類のサイドバー１０２ａまたは１０２ｂが接続さ
れている。

【００４０】そして、サイドバー１０２ａを挟持するプ
レート１０１、１０１間には、矩形状の板材を断面が矩
形状の凹凸を繰り返すように折曲げることにより互いに
平行な複数の第１の隔壁が形成されたコルゲート板１０
３がブレージングされ、このコルゲート板１０３の各溝
が、断面矩形状の複数の第１の流路１０４、１０４、…
とされている。これらの第１の流路１０４、１０４、…
は、プロセス流体３３が流動する流路とされている。

【００４１】また、サイドバー１０２ｂを挟持するプレ
ート１０１、１０１間には、矩形状の板材を断面が矩形
状の凹凸を繰り返すように折曲げることにより互いに平
行な複数の第２の隔壁が形成されたコルゲート板１０５
が接続され、このコルゲート板１０５の各溝が、その断
面積が前記第１の流路１０４、１０４、…の断面積より
広い断面矩形状の複数の第２の流路１０６、１０６、…
とされている。これらの第２の流路１０６、１０６、…
は、冷却媒体となる空気４４が流動する流路とされてい
る。

【００４２】図１０に例示したモジュール８３では、第
２の流路１０６、１０６、…が上下方向に延在する２枚
のコルゲート板１０５と、第１の流路１０４、１０４、
…が横方向に延在するコルゲート板１０３とを交互に配
列し固定部材等で固定して全体形状を箱型状（矩形体
型）とし、このモジュール８３の一方の側面の上部に断
面半割状のベーパーヘッダー４２を溶接し、該モジュー
ル８３の他方の側面の下部に断面半割状のコンデンセー
トヘッダー４３を溶接してある。

【００４３】この蒸留装置では、蒸留塔３１内で生成さ
れた気体のプロセス流体３３は、ベーパー管８５内を上
昇し、分配管８６を経て各段のモジュール８３、８３、
…の第１の流路１０４、１０４、…内に流入する。一
方、ブロワー９４により、第１室９１の空気吸込口９３
から吸い込まれた空気４４は、モジュール８３、８３、
…の第２の流路１０６、１０６、…内に流入し、これら
の第２の流路１０６、１０６、…を空冷する。この際、
第１の流路１０４、１０４、…内を流動するプロセス流
体３３は間接的に冷却されて凝縮し、液化する。この液
化したプロセス流体３３’は、合流管８８を経て凝縮液
管３４により回収される。

【００４４】このモジュール８３では、コルゲート板１
０５の第２の流路１０６、１０６、…を冷却用空気４４
の流路としているため、これらの第２の流路１０６、１
０６、…は直接大気に向けて開口した構成となり、ダク
ト等を設けることなく空気４４を速やかに流通させるこ
とができる。

【００４５】さらに、図１１は図８の第２の実施形態の
空気冷却状況を例示する一部破断斜視図であり、図にお
いて、蒸留塔３１の塔頂３１ａに載置された外筒８１ａ
には、空気仕切床１３１〜１３３が上下方向に所定の間
隔をおいて配設され、空気仕切床１３１、１３２間が吸
込側の空気室１３４、空気仕切床１３２、１３３間が吐
出側の空気室１３５とされ、空気室１３４には外方に開
口する空気吸込口９３が形成され、空気仕切床１３２に
はモジュール８３が懸架され、空気仕切床１３２上に
は、モジュール８３より排出される空気４４を塔頂８１
ａ外方へ排出するブロワー１３７が設けられている。

【００４６】以上説明した様に、本実施形態の蒸留装置
によれば、蒸留塔３１の塔頂３１ａに載置された外筒８
１ａには複数の空気仕切床８２を上下方向に等間隔にな
るように配設し、各空気仕切床８２に複数のモジュール
８３、８３、…を懸架したので、複数のモジュール８
３、８３、…を外筒８１ａに無駄なスペースを最小限に
するように配置することができ、したがって、空冷式凝
縮器独自の設置面積が不要になり、省スペースを図るこ
とができる。

【００４７】また、モジュール８３、８３、…相互を接
続するヘッダー配管を無くすか、あるいは最小限とする
ことができ、さらに、設置用の架台や付帯配管が不要に
なるので、製造コストを低減し、工期を短縮することが
できる。また、複数のモジュール８３、８３、…を蒸留
塔３１の塔頂３１ａに載置された外筒８１ａ内に組み込
むので、塔外に配管を設ける必要がなく、また、凝縮器
自体を独自に設置する工程が不要になり、さらなる製造
コストの低減、工期の短縮が可能になる。

【００４８】また、モジュール８３を、複数の矩形状の
プレート１０１、１０１、…を互いに平行に配列し、サ
イドバー１０２ａを挟持するプレート１０１、１０１間
に、断面矩形状の複数の第１の流路１０４、１０４、…
を形成し、サイドバー１０２ｂを挟持するプレート１０
１、１０１間に、その断面積が前記第１の流路１０４、
１０４、…の断面積より広い断面矩形状の複数の第２の
流路１０６、１０６、…を形成した構成としたので、簡
単な構成で、従来型の空冷式凝縮器、ガスケット式プレ
ート熱交換器等に比べて伝熱効率を高くとることができ
る。したがって、同じ熱交換能力に対して小型化、軽量
化を図ることができる。

【００４９】また、プロセス流体３３の空気４４に対す
る接触面積を大きくとることができ、冷却効率を向上さ
せることができる。また、第１の流路１０４、１０４、
…及び第２の流路１０６、１０６、…それぞれの断面積
を任意に設定することができるので、空気４４側の圧力
損失を小さくすることができる。

【００５０】なお、モジュール８３の形状、第１の流路
１０４、１０４、…及び第２の流路１０６、１０６、…
それぞれの断面形状やこれらの面積比は、上述した実施
形態に限定されず、プロセス流体３３及び空気４４それ
ぞれの圧力の大きさや流動量に応じて様々な断面形状や
面積比に変更可能である。

【００５１】この蒸留装置では、空気仕切床１３２にモ
ジュール８３を懸架するとともに、該空気仕切床１３２
上にブロワー１３７を設けたので、モジュール８３より
排出される空気４４を外筒８１ａ外方へ速やかに排出す
ることができる。したがって、ダクト等を設けることな
く空気４４を速やかに外方へ排出させることができる。

【００５２】ここで、本実施形態の蒸留装置の占有面積
について、従来のものと比較検討する。従来の空冷式凝
縮器を用いた蒸留装置は、図１２に示すように、蒸留塔
３１、塔頂配管１１１、分配ヘッダー１１２、空冷式熱
交本体１１３、レシーバードラム１１４、還流ポンプ１
１５により構成されている。例えば、石油精製装置のデ
ブタナイザーでは、蒸留塔３１の幅が４．３ｍ、長さが
３０ｍであるのに対し、空冷式熱交本体１１３の直径が
１０ｍ、高さが８４ｍであり、その占有面積が蒸留塔３
１の占有面積より遥かに大きなものとなる。

【００５３】これに対し、本実施形態の蒸留装置は、図
１３に示すように、蒸留塔３１、モジュール８３、８
３、…、ベーパー管８５、凝縮液管８７、レシーバード
ラム１１４、還流ポンプ１１５により構成されており、
従来の蒸留装置の塔頂配管１１１、分配ヘッダー１１２
及び空冷式熱交本体１１３の機能をモジュール８３、８
３、…、ベーパー管８５及び凝縮液管８７にまとめたも
のである。すなわち、図１２のＡ部分が図１３のＢ部分
で代替されている。これにより、装置そのもののコスト
が安価となるほか、従来の空冷式熱交本体１１３に付帯
する配管や架構が不要になることにより、その分のコス
ト及び設計、建設工程を大幅に短縮することができる。

【００５４】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明の蒸留装置に
よれば、空冷式凝縮器を、複数枚の矩形板状の伝熱部材
を互いに平行に配設し、これら伝熱部材間に形成される
間隙のうち、１つ以上を密閉系のプロセス流体の流路と
するとともに、残りを該プロセス流体を冷却する大気開
放系の空気の流路とし、該空気の流路に、前記伝熱部材
間の間隔を保持するスペーサを兼ねた放熱部材を配設
し、これら伝熱部材を固定部材で固定して全体形状を矩
形体型の凝縮器モジュールとしたので、簡単な構成で、
従来型の空冷式凝縮器、プレートフィン型熱交換器、ガ
スケット式プレート熱交換器等に比べて伝熱効率を高く
とることができる。したがって、同じ熱交換能力に対し
て小型化、軽量化を図ることができる。

【００５５】また、流体の空気に対する接触面積を大き
くとることができ、冷却効率を向上させることができ
る。また、プロセス流体の流路及び大気開放系の空気の
流路それぞれの断面積を任意に設定することができるの
で、空気側の圧力損失を小さくすることができる。

【００５６】また、凝縮器モジュールを複数個、上下方
向および／または横方向に配列して空冷式凝縮器とし、
この空冷式凝縮器を蒸留塔の塔頂に配設したので、複数
の凝縮器モジュールを塔頂に無駄なスペースを最小限に
するように配置することができ、したがって、空冷式凝
縮器独自の設置面積が不要になり、省スペースを図るこ
とができる。さらに、塔外に配管を設ける必要がなく、
また、凝縮器自体を独自に設置する工程が不要になり、
さらなる製造コストの低減、工期の短縮が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施形態の蒸留装置を示す正
面図である。

【図２】 本発明の第１の実施形態の蒸留装置の空冷式
凝縮器を示す上面図である。

【図３】 本発明の第１の実施形態の蒸留装置の空冷式
凝縮器を示す斜視図である。

【図４】 本発明の第１の実施形態の空冷式凝縮器のモ
ジュールを示す分解斜視図である。

【図５】 本発明の第１の実施形態の伝熱エレメントを
示す組立図である。

【図６】 本発明の第１の実施形態のエンドプレートを
示す分解斜視図である。

【図７】 本発明の第１の実施形態の伝熱エレメントの
作用を示す分解斜視図である。

【図８】 本発明の第２の実施形態の蒸留装置を示す断
面図である。

【図９】 図８のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

【図１０】 図８の第２の実施形態の蒸留装置のモジュ
ールの一例を示す斜視図である。

【図１１】 図８の第２の実施形態の空気冷却状況を示
す一部破断斜視図である。

【図１２】 従来の蒸留装置の一例を示す概略構成図で
ある。

【図１３】 本発明の第２の実施形態の蒸留装置を示す
概略構成図である。

【図１４】 従来の塔頂凝縮器を示す部分破断平面図で
ある。

【図１５】 図１５のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【符号の説明】

１ 塔頂凝縮器 ２ フインチューブ管束 ３ 塔頂 ３ａ 塔頂頂蓋 ４ 蒸気分配室 ５ 凝縮物捕集室 ６ 環状補集管 ７ 閉鎖弁 ８ 導管 １１ 底板 １２ フッド １３ ベンチレータ １４ オートベーパ上昇管 １５ オートベーパ分配管 １６ 分岐管 ２１ エンドプレート ２２ パーティションプレート ２３ コルゲート板 ２４ パーティションバー ２５、２６ コルゲート板 ３１ 蒸留塔 ３１ａ 塔頂 ３２ 空冷式凝縮器 ３３ 気体のプロセス流体 ３３’ 冷却凝縮したプロセス流体 ３４ 配管 ３５ 配管 ３６ 容器 ３７ 調節弁 ３８ 配管 ４１ 凝縮器モジュール ４２ ベーパーヘッダー ４３ コンデンセートヘッダー ４４ 空気 ４５ ファン ５１ 伝熱エレメント ５２ コイル状番線 ５３ サイドピース ５４ エンドプレート（固定部材） ５５ タイボルト（固定部材） ５６ プロセス流体の流路 ５７ 空気の流路 ６１ 板部材 ６１ａ、６１ｂ 面 ６２、６３ 端部 ６４ 突部 ６５、６６ エンドピース ７１、７２ コルゲート板 ７１ａ、７２ａ 溝 ７３ Ｃ型鋼（補強部材） ７４ 穴 ８１ａ 外筒 ８２ 空気仕切床 ８３ 伝熱モジュール ８４ モジュール仕切床 ８５ ベーパー管 ８６ 分配管 ８７ 凝縮液管 ８８ 合流管 ９１ 第１室 ９２ 第２室 ９３ 空気吸込口 ９４ ブロワー １０１ プレート １０２ａ、１０２ｂ サイドバー １０３ コルゲート板 １０４ 第１の流路 １０５ コルゲート板 １０６ 第２の流路 １１１ 塔頂配管 １１２ 分配ヘッダー １１３ 空冷式熱交本体 １１４ レシーバードラム １１５ 還流ポンプ １３１〜１３３ 空気仕切床 １３４ 空気室 １３５ 空気室 １３７ ブロワー Ｘ 外部から導入される新しい空気 Ｙ 凝縮器内部空間から排出される排出空気

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 康夫 茨城県東茨城郡大洗町成田町2205 日揮株 式会社技術研究所内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空気によりプロセス流体を冷却凝縮する
   空冷式凝縮器を備えた蒸留装置であって、 前記空冷式凝縮器は、複数枚の矩形板状の伝熱部材を互
   いに平行に配設し、これら伝熱部材間に形成される間隙
   のうち、１つ以上を密閉系のプロセス流体の流路とする
   とともに、残りを該プロセス流体を冷却する大気開放系
   の空気の流路とし、該空気の流路には、前記伝熱部材間
   の間隔を保持するスペーサを兼ねた放熱部材を配設し、
   これら伝熱部材を固定部材で固定して全体形状を矩形体
   型の凝縮器モジュールとし、該凝縮器モジュールを複数
   個、上下方向および／または横方向に配列してなり、 この空冷式凝縮器を蒸留塔の塔頂に配設してなることを
   特徴とする蒸留装置。
2. 【請求項２】 前記凝縮器モジュール各々は、隣接する
   凝縮器モジュール同士が仕切壁により仕切られ、個々の
   凝縮器モジュールは冷却用の空気が混合しないように互
   いに独立したベンチレーション機能を有することを特徴
   とする請求項１記載の蒸留装置。
3. 【請求項３】 前記スペーサを兼ねた放熱部材は、螺旋
   状の伝熱線材からなるコイル状番線、筒状の伝熱部材を
   その軸線方向に２分割してなる樋状体、伝熱板材を波型
   状に折曲してなる波板、より選択された１種以上である
   ことを特徴とする請求項１または２記載の蒸留装置。
4. 【請求項４】 前記固定部材は、軽量の板部材を断面矩
   形の波形状に折曲げてなる２つのコルゲート板が、それ
   ぞれの溝が互いに直交するように互いに重ね合わされて
   接合され、これらのコルゲート板のうち外側のコルゲー
   ト板には補強部材が設けられ、該補強部材に固定具が固
   定されていることを特徴とする請求項１、２または３記
   載の蒸留装置。
5. 【請求項５】 隣接する２つの前記伝熱部材は、矩形状
   の板部を、その両端部が重なるように折曲げ、この両端
   部を気密に接続してなることを特徴とする請求項１ない
   し４のいずれか１項記載の蒸留装置。
6. 【請求項６】 前記空冷式凝縮器は、全体を外容器で覆
   い、該外容器の内部に複数の第１の仕切壁を設け、隣接
   する第１の仕切壁により仕切られる空間に前記凝縮器モ
   ジュールを１つ以上収納するとともに、該凝縮器モジュ
   ールに冷却用空気を導入するための導入部と該凝縮器モ
   ジュールにおいて熱交換した空気を排出するための排出
   部との間に、これらを仕切るための第２の仕切壁を設け
   たことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項記
   載の蒸留装置。
7. 【請求項７】 前記空冷式凝縮器は、前記蒸留塔の塔頂
   に連通される気体のプロセス流体供給用配管及び凝縮液
   化されたプロセス流体回収用配管を有するとともに、こ
   れらの配管により前記蒸留塔の塔頂に支持されているこ
   とを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項記載の
   蒸留装置。