JPH1163808A - パーライト断熱層を有する低温蒸留塔 - Google Patents
パーライト断熱層を有する低温蒸留塔Info
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- JPH1163808A JPH1163808A JP22571697A JP22571697A JPH1163808A JP H1163808 A JPH1163808 A JP H1163808A JP 22571697 A JP22571697 A JP 22571697A JP 22571697 A JP22571697 A JP 22571697A JP H1163808 A JPH1163808 A JP H1163808A
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- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/0295—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used, e.g. sieve plates, packings
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- F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
- F25J3/04763—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
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- F25J3/04945—Details of internal structure; insulation and housing of the cold box
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Abstract
(57)【要約】
【課題】優れた断熱性を有し且つ運転が容易であり、イ
ニシャルコスト及びランニングコストを低減させ、コス
トパーフォーマンス性の高い低温蒸留塔を得るととも
に、操作時のクールダウンによるカラムの縮みの問題を
解消することができる低温蒸留塔を得る。 【解決手段】蒸留塔の外塔と蒸留カラムとの間にパーラ
イトを充填し且つ該パーライト充填層を真空に保持する
ようにしてなることを特徴とするパーライト断熱層を有
する低温蒸留塔、及び、蒸留塔の外塔と蒸留カラムとの
間にパーライトを充填し且つ該パーライト充填層を真空
に保持するとともに、リボイラの廻りに伸縮性の大きい
断熱材を充填してなるか、外塔又は蒸留カラムに伸縮管
を設置してなるパーライト断熱層を有する低温蒸留塔。
ニシャルコスト及びランニングコストを低減させ、コス
トパーフォーマンス性の高い低温蒸留塔を得るととも
に、操作時のクールダウンによるカラムの縮みの問題を
解消することができる低温蒸留塔を得る。 【解決手段】蒸留塔の外塔と蒸留カラムとの間にパーラ
イトを充填し且つ該パーライト充填層を真空に保持する
ようにしてなることを特徴とするパーライト断熱層を有
する低温蒸留塔、及び、蒸留塔の外塔と蒸留カラムとの
間にパーライトを充填し且つ該パーライト充填層を真空
に保持するとともに、リボイラの廻りに伸縮性の大きい
断熱材を充填してなるか、外塔又は蒸留カラムに伸縮管
を設置してなるパーライト断熱層を有する低温蒸留塔。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、低温蒸留塔に関
し、より具体的には同位体分離プロセスなどに用いられ
る低温蒸留塔に関する。
し、より具体的には同位体分離プロセスなどに用いられ
る低温蒸留塔に関する。
【０００２】
【従来の技術】同位体の分離には化学交換法、熱拡散
法、遠心分離法、レーザー法などが考えられるが、同位
体は物理的、化学的性質が非常に似通っているため、そ
の分離濃縮操作は一般になかなか困難である。従来、例
えば三フッ化ホウ素による10Ｂの濃縮、一酸化窒素によ
る14Ｎと17Ｏの濃縮、一酸化炭素による13Ｃの濃縮、或
いはメタンからの13Ｃメタンの濃縮分離等では低温蒸留
塔を用いた同位体分離プロセスが使用されている。
法、遠心分離法、レーザー法などが考えられるが、同位
体は物理的、化学的性質が非常に似通っているため、そ
の分離濃縮操作は一般になかなか困難である。従来、例
えば三フッ化ホウ素による10Ｂの濃縮、一酸化窒素によ
る14Ｎと17Ｏの濃縮、一酸化炭素による13Ｃの濃縮、或
いはメタンからの13Ｃメタンの濃縮分離等では低温蒸留
塔を用いた同位体分離プロセスが使用されている。
【０００３】蒸留による分離は混合成分の目的成分と他
の成分の蒸気圧の差を利用して目的成分を分離するもの
であるが、それら被蒸留物（被分離液）は何れも低沸点
成分の混合物で、しかも各成分の沸点がきわめて近接し
ているため低温蒸留が必要である。蒸留塔は重力を利用
してこの気液平衡を上下方向に繰り返す構造であり、分
離濃縮に必要な段数は蒸留塔の高さを規定する。
の成分の蒸気圧の差を利用して目的成分を分離するもの
であるが、それら被蒸留物（被分離液）は何れも低沸点
成分の混合物で、しかも各成分の沸点がきわめて近接し
ているため低温蒸留が必要である。蒸留塔は重力を利用
してこの気液平衡を上下方向に繰り返す構造であり、分
離濃縮に必要な段数は蒸留塔の高さを規定する。
【０００４】例えば12Ｃから13Ｃを分離する際の分離係
数αは１に非常に近いため、１回（１理論段）の気液平
衡で得られる濃度変化はわずかであり、所定濃度に達す
るには多くの理論段数が必要である。蒸留法における濃
縮分離のしやすさを表す分離係数αは両成分の蒸気圧比
（比揮発度）で定義され、αが１に近いほど分離濃縮が
しにくくなる。さらに実際の装置での必要段数は最小理
論段数の１．２倍程度となるため、長い蒸留塔が必要で
あり、全長約２００ｍにも及ぶ蒸留塔の例も報告されて
いる。
数αは１に非常に近いため、１回（１理論段）の気液平
衡で得られる濃度変化はわずかであり、所定濃度に達す
るには多くの理論段数が必要である。蒸留法における濃
縮分離のしやすさを表す分離係数αは両成分の蒸気圧比
（比揮発度）で定義され、αが１に近いほど分離濃縮が
しにくくなる。さらに実際の装置での必要段数は最小理
論段数の１．２倍程度となるため、長い蒸留塔が必要で
あり、全長約２００ｍにも及ぶ蒸留塔の例も報告されて
いる。
【０００５】これら低温蒸留塔においては、配管等を含
めた装置全体を低温に保持し、蒸留カラムへの熱の侵入
を十分に防止する必要がある。そのための断熱構造とし
ては液体窒素や低温窒素などの冷媒を用いた断熱や真空
二重断熱方式（液化窒素等の輸送配管として用いられる
真空断熱方式を応用したもの；スーパーインシュレーシ
ョン方式等）などが採用され、また赤外線等の輻射熱の
侵入防止には、アルミホイルなど光沢面を有する材料に
より輻射熱を反射させている例もみられる。
めた装置全体を低温に保持し、蒸留カラムへの熱の侵入
を十分に防止する必要がある。そのための断熱構造とし
ては液体窒素や低温窒素などの冷媒を用いた断熱や真空
二重断熱方式（液化窒素等の輸送配管として用いられる
真空断熱方式を応用したもの；スーパーインシュレーシ
ョン方式等）などが採用され、また赤外線等の輻射熱の
侵入防止には、アルミホイルなど光沢面を有する材料に
より輻射熱を反射させている例もみられる。
【０００６】図１は、そのうち液化窒素を冷媒として用
いた断熱を適用した低温蒸留塔の態様例を示すものであ
る。図１中、１は低温蒸留塔、２はリボイラ、３は蒸留
カラム、４はコンデンサであり、蒸留カラム３には充填
材、例えばラシヒリング、パッキン（例えばディクソン
パッキン）などが充填される。５は被分離液（被蒸留
物）の供給管、６は高沸点成分の導出管、７は低沸点成
分の導出管である。
いた断熱を適用した低温蒸留塔の態様例を示すものであ
る。図１中、１は低温蒸留塔、２はリボイラ、３は蒸留
カラム、４はコンデンサであり、蒸留カラム３には充填
材、例えばラシヒリング、パッキン（例えばディクソン
パッキン）などが充填される。５は被分離液（被蒸留
物）の供給管、６は高沸点成分の導出管、７は低沸点成
分の導出管である。
【０００７】また、８は蒸留カラム３の断熱用外管、９
は保冷用外套であり、図示のとおり断熱用外管８はコン
デンサ４をも被っている。蒸留カラム３と断熱用外管８
の間は真空引き用導管１０に連結され、真空にすること
で断熱される。断熱用外管８と保冷用外套９との間には
保冷層が形成され、ここには低温窒素が供給される。１
１はその供給管、１２は排出管である。なお、保冷層の
温度は温度指示計ＴＩで検知され、これを基に低温窒素
の供給量が制御され所要低温が保持される。
は保冷用外套であり、図示のとおり断熱用外管８はコン
デンサ４をも被っている。蒸留カラム３と断熱用外管８
の間は真空引き用導管１０に連結され、真空にすること
で断熱される。断熱用外管８と保冷用外套９との間には
保冷層が形成され、ここには低温窒素が供給される。１
１はその供給管、１２は排出管である。なお、保冷層の
温度は温度指示計ＴＩで検知され、これを基に低温窒素
の供給量が制御され所要低温が保持される。
【０００８】コンデンサ４は冷媒、例えば液化メタンに
より冷却される。液化メタンは蒸留カラム３からの低沸
点成分を冷却凝縮し、それ自体は一部蒸発するが、蒸発
メタンは液化窒素により冷却液化され、還流して、再び
該低沸点成分の冷却凝縮に用いられる。１３は該蒸発メ
タンの液化用凝縮器であり、ここには液化窒素が導管１
４から供給される。この時液化窒素の一部は蒸発し、当
該蒸発窒素は上記保冷用の低温窒素として供給管１１へ
送られる。なお、符号１５は冷媒（本例の場合メタン）
の導入管である。
より冷却される。液化メタンは蒸留カラム３からの低沸
点成分を冷却凝縮し、それ自体は一部蒸発するが、蒸発
メタンは液化窒素により冷却液化され、還流して、再び
該低沸点成分の冷却凝縮に用いられる。１３は該蒸発メ
タンの液化用凝縮器であり、ここには液化窒素が導管１
４から供給される。この時液化窒素の一部は蒸発し、当
該蒸発窒素は上記保冷用の低温窒素として供給管１１へ
送られる。なお、符号１５は冷媒（本例の場合メタン）
の導入管である。
【０００９】上記のような低温蒸留塔では、操作温度が
低く、また塔の全長が非常に長いため、ガスによる熱伝
導、輻射熱などによる熱侵入を極力防止する必要があ
る。この点特開平４ー５９０２８号公報においては、特
に低温蒸留塔の場合、輻射伝熱による熱侵入が大きく、
これが主たる熱損失の原因となっているとし、この問題
点を保冷用外套９内へ液化窒素などの冷媒を直接噴霧す
ることにより解決している。しかしこの場合には、別途
そのための噴霧手段が必要であり、またそのための運転
が必要で、装置自体も複雑になってしまう。
低く、また塔の全長が非常に長いため、ガスによる熱伝
導、輻射熱などによる熱侵入を極力防止する必要があ
る。この点特開平４ー５９０２８号公報においては、特
に低温蒸留塔の場合、輻射伝熱による熱侵入が大きく、
これが主たる熱損失の原因となっているとし、この問題
点を保冷用外套９内へ液化窒素などの冷媒を直接噴霧す
ることにより解決している。しかしこの場合には、別途
そのための噴霧手段が必要であり、またそのための運転
が必要で、装置自体も複雑になってしまう。
【００１０】図２（ａ）は上記と同種の断熱の態様例を
示す図である。図２（ａ）中、１６は低温蒸留塔、１７
はリボイラ、１８は蒸留カラム、１９はコンデンサであ
り、これらリボイラ１７、蒸留カラム１８、コンデンサ
１９を囲んで外塔２０が配置され、それら部材間にはポ
リウレタン等の保冷材が収められて保冷層２１が構成さ
れている。２２は冷媒用の配管で、この態様での断熱・
保冷は配管２２に液化窒素又は低温窒素ガスを通すこと
により行われる。２３はその導入管である。
示す図である。図２（ａ）中、１６は低温蒸留塔、１７
はリボイラ、１８は蒸留カラム、１９はコンデンサであ
り、これらリボイラ１７、蒸留カラム１８、コンデンサ
１９を囲んで外塔２０が配置され、それら部材間にはポ
リウレタン等の保冷材が収められて保冷層２１が構成さ
れている。２２は冷媒用の配管で、この態様での断熱・
保冷は配管２２に液化窒素又は低温窒素ガスを通すこと
により行われる。２３はその導入管である。
【００１１】図２（ｂ）は真空二重断熱方式の態様を示
す図である。図２（ｂ）において、２４は低温蒸留塔、
２５はリボイラ、２６はコンデンサであり、蒸留塔２４
内には蒸留カラム（本図では省略している）が配置され
ている。この方式での断熱構造は、断熱層がバイオネッ
ト内管とバイオネット外管とをバイオネットフランジ２
７で接合した２重管、或いは外塔と蒸留カラムの壁で構
成され、それぞれ断熱層内を高真空に保持することで外
部からの熱の侵入を防止している。すなわち断熱層は、
２重管の場合は２重管スペースに、外塔と蒸留カラムの
場合はその間のスペースに形成される。
す図である。図２（ｂ）において、２４は低温蒸留塔、
２５はリボイラ、２６はコンデンサであり、蒸留塔２４
内には蒸留カラム（本図では省略している）が配置され
ている。この方式での断熱構造は、断熱層がバイオネッ
ト内管とバイオネット外管とをバイオネットフランジ２
７で接合した２重管、或いは外塔と蒸留カラムの壁で構
成され、それぞれ断熱層内を高真空に保持することで外
部からの熱の侵入を防止している。すなわち断熱層は、
２重管の場合は２重管スペースに、外塔と蒸留カラムの
場合はその間のスペースに形成される。
【００１２】ところが、これらのうち図２（ａ）に示す
ような態様では、その操作中、液化窒素又は低温窒素ガ
スを保冷層に常時供給しなければならず、そのための運
転が必要でコスト高となるばかりか、その断熱性能につ
いては真空二重断熱方式に比べてかなり劣っている。他
方、図２（ｂ）に示すような真空二重断熱方式では、断
熱性能としては優れているが、設備費が非常に高価とな
る。
ような態様では、その操作中、液化窒素又は低温窒素ガ
スを保冷層に常時供給しなければならず、そのための運
転が必要でコスト高となるばかりか、その断熱性能につ
いては真空二重断熱方式に比べてかなり劣っている。他
方、図２（ｂ）に示すような真空二重断熱方式では、断
熱性能としては優れているが、設備費が非常に高価とな
る。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の低温
蒸留塔における上記諸問題点を解決するためになされた
ものであり、低温蒸留塔の外塔と蒸留カラムとの間にパ
ーライトを充填し且つパーライト断熱層を真空に保持す
るようにすることにより、優れた断熱性を達成するとと
もに、イニシャルコスト（低温蒸留塔自体及びこれに関
連する設備費）及びランニングコストを低減させ、しか
も運転が容易であるなどの諸利点を有する低温蒸留塔を
提供することを目的とする。
蒸留塔における上記諸問題点を解決するためになされた
ものであり、低温蒸留塔の外塔と蒸留カラムとの間にパ
ーライトを充填し且つパーライト断熱層を真空に保持す
るようにすることにより、優れた断熱性を達成するとと
もに、イニシャルコスト（低温蒸留塔自体及びこれに関
連する設備費）及びランニングコストを低減させ、しか
も運転が容易であるなどの諸利点を有する低温蒸留塔を
提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は、（１）蒸留塔
の外塔と蒸留カラムとの間にパーライトを充填し且つ該
パーライト充填層を真空に保持するようにしてなること
を特徴とするパーライト断熱層を有する低温蒸留塔を提
供し、また、本発明は（２）蒸留塔の外塔と蒸留カラム
との間にパーライトを充填し且つ該パーライト充填層を
真空に保持するようにしてなるとともに、リボイラの廻
りに伸縮性の大きい断熱材を充填してなることを特徴と
するパーライト断熱層を有する低温蒸留塔を提供する。
の外塔と蒸留カラムとの間にパーライトを充填し且つ該
パーライト充填層を真空に保持するようにしてなること
を特徴とするパーライト断熱層を有する低温蒸留塔を提
供し、また、本発明は（２）蒸留塔の外塔と蒸留カラム
との間にパーライトを充填し且つ該パーライト充填層を
真空に保持するようにしてなるとともに、リボイラの廻
りに伸縮性の大きい断熱材を充填してなることを特徴と
するパーライト断熱層を有する低温蒸留塔を提供する。
【００１５】また、本発明は（３）蒸留塔の外塔と蒸留
カラムとの間にパーライトを充填し且つ該パーライト充
填層を真空に保持するようにしてなるとともに、該蒸留
カラムに伸縮管を設置してなることを特徴とするパーラ
イト断熱層を有する低温蒸留塔を提供し、さらに本発明
は（４）蒸留塔の外塔と蒸留カラムとの間にパーライト
を充填し且つ該パーライト充填層を真空に保持するよう
にしてなるとともに、該外塔に伸縮継手を設置してなる
ことを特徴とするパーライト断熱層を有する低温蒸留塔
を提供する。
カラムとの間にパーライトを充填し且つ該パーライト充
填層を真空に保持するようにしてなるとともに、該蒸留
カラムに伸縮管を設置してなることを特徴とするパーラ
イト断熱層を有する低温蒸留塔を提供し、さらに本発明
は（４）蒸留塔の外塔と蒸留カラムとの間にパーライト
を充填し且つ該パーライト充填層を真空に保持するよう
にしてなるとともに、該外塔に伸縮継手を設置してなる
ことを特徴とするパーライト断熱層を有する低温蒸留塔
を提供する。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明の低温蒸留塔は、三フッ化
ホウ素による10Ｂの濃縮、一酸化窒素による14Ｎと17Ｏ
の濃縮、一酸化炭素による13Ｃの濃縮、或いはメタンか
らの13Ｃメタンの濃縮分離等の同位体分離プロセス、空
気からの酸素、窒素、或いは希ガスの分離、石油分解ガ
スからのエチレン、プロピレン等の分離、水素からの重
水素の分離、その他低温蒸留により混合成分を分離する
プロセスに適用される。
ホウ素による10Ｂの濃縮、一酸化窒素による14Ｎと17Ｏ
の濃縮、一酸化炭素による13Ｃの濃縮、或いはメタンか
らの13Ｃメタンの濃縮分離等の同位体分離プロセス、空
気からの酸素、窒素、或いは希ガスの分離、石油分解ガ
スからのエチレン、プロピレン等の分離、水素からの重
水素の分離、その他低温蒸留により混合成分を分離する
プロセスに適用される。
【００１７】パーライトは、真珠岩或いは黒曜石などの
天然ガラスを粉砕し急速加熱して膨張させた多孔質の粒
状且つ軽量の物質で、それ自体は断熱材として知られて
いる材料である。本発明においては、このパーライトを
蒸留塔における外塔と蒸留カラムとの間に充填するとと
もに、該パーライト充填層を真空に保持するようにして
なり、これによってパーライト断熱層を構成する。
天然ガラスを粉砕し急速加熱して膨張させた多孔質の粒
状且つ軽量の物質で、それ自体は断熱材として知られて
いる材料である。本発明においては、このパーライトを
蒸留塔における外塔と蒸留カラムとの間に充填するとと
もに、該パーライト充填層を真空に保持するようにして
なり、これによってパーライト断熱層を構成する。
【００１８】この場合、パーライトは軽量（カサ比重：
０．１〜０．２程度）であるため、外塔と蒸留カラムと
の間にパーライトをそのまま充填してよいが、長尺の蒸
留塔の場合などでは、必要に応じてその充填層に適当な
間隔を置いて保持板等を配置し、その荷重を分散させる
ようにしてもよい。なお、本発明における蒸留カラムと
は、蒸留カラム自体の場合のほか、その上部に配置され
たコンデンサ及び／又はその下部に配置されたリボイラ
も含めた意味である。
０．１〜０．２程度）であるため、外塔と蒸留カラムと
の間にパーライトをそのまま充填してよいが、長尺の蒸
留塔の場合などでは、必要に応じてその充填層に適当な
間隔を置いて保持板等を配置し、その荷重を分散させる
ようにしてもよい。なお、本発明における蒸留カラムと
は、蒸留カラム自体の場合のほか、その上部に配置され
たコンデンサ及び／又はその下部に配置されたリボイラ
も含めた意味である。
【００１９】本発明においては、断熱構造をパーライト
充填層とするとともに、この断熱層を真空に保持する。
この真空度は、例えば真空二重断熱方式における真空度
と同等程度とすることができ、具体的には１０-5〜１０
-1Ｔｏｒｒ程度の範囲、好ましくは１０-4〜１０-2Ｔｏ
ｒｒ程度の範囲、特に好ましくは１０-3Ｔｏｒｒ前後と
することができる。また本発明は単一の蒸留塔に対する
場合のほか、複数の蒸留塔を連結して多段蒸留形式とす
る場合における１つ又は２つ以上の蒸留塔についても適
用することができる。
充填層とするとともに、この断熱層を真空に保持する。
この真空度は、例えば真空二重断熱方式における真空度
と同等程度とすることができ、具体的には１０-5〜１０
-1Ｔｏｒｒ程度の範囲、好ましくは１０-4〜１０-2Ｔｏ
ｒｒ程度の範囲、特に好ましくは１０-3Ｔｏｒｒ前後と
することができる。また本発明は単一の蒸留塔に対する
場合のほか、複数の蒸留塔を連結して多段蒸留形式とす
る場合における１つ又は２つ以上の蒸留塔についても適
用することができる。
【００２０】低温蒸留塔の蒸留カラムの構成材料として
は低温用鋼、極低温用鋼、或いはアルミニウム（含：合
金）などが用いられるが、低温蒸留塔ではその操作時の
クールダウンにより蒸留カラムに縮みが生じる。そこで
本発明においては、前記のとおり蒸留塔の外塔と蒸留カ
ラムとの間にパーライトを充填し且つ該パーライト充填
層を真空に保持する点を前提とし、これに上記縮みの問
題を解消するための仕組みを設ける。
は低温用鋼、極低温用鋼、或いはアルミニウム（含：合
金）などが用いられるが、低温蒸留塔ではその操作時の
クールダウンにより蒸留カラムに縮みが生じる。そこで
本発明においては、前記のとおり蒸留塔の外塔と蒸留カ
ラムとの間にパーライトを充填し且つ該パーライト充填
層を真空に保持する点を前提とし、これに上記縮みの問
題を解消するための仕組みを設ける。
【００２１】この仕組みの第１の態様としては、（１）
リボイラの廻りの空間に伸縮性の大きい断熱材を充填配
置する。これにより蒸留カラムの縮みによるリボイラの
上昇に伴うリボイラの廻りの空間を該伸縮性の大きい断
熱材で補うことができる。その伸縮性の大きい断熱材の
例としては好ましくはグラスウールを挙げることができ
る。第２の態様としては、（２）該蒸留カラムに伸縮管
を設置することにより行うことができる。この設置の態
様例としては蒸留カラムの各管の一部を伸縮管に代えて
ることで構成される。第３の態様としては、（３）蒸留
塔の外塔の一部に伸縮管を設置することにより構成され
る。この設置の態様例としては蒸留カラムの各管の一部
を伸縮管に代えることで構成される。
リボイラの廻りの空間に伸縮性の大きい断熱材を充填配
置する。これにより蒸留カラムの縮みによるリボイラの
上昇に伴うリボイラの廻りの空間を該伸縮性の大きい断
熱材で補うことができる。その伸縮性の大きい断熱材の
例としては好ましくはグラスウールを挙げることができ
る。第２の態様としては、（２）該蒸留カラムに伸縮管
を設置することにより行うことができる。この設置の態
様例としては蒸留カラムの各管の一部を伸縮管に代えて
ることで構成される。第３の態様としては、（３）蒸留
塔の外塔の一部に伸縮管を設置することにより構成され
る。この設置の態様例としては蒸留カラムの各管の一部
を伸縮管に代えることで構成される。
【００２２】本発明においては、以上のような構成によ
り低温蒸留塔における断熱、保冷をきわめて有効に行う
ことができ、また低温蒸留塔操作時のクールダウンによ
るカラムの縮みの問題を解消することができる。特に同
位体分離プロセスにおいては例えば全長２００ｍにも及
ぶ蒸留塔とする必要がある場合があるが、この点からし
ても、本発明におけるそれらの効果、利点はきわめて重
要である。
り低温蒸留塔における断熱、保冷をきわめて有効に行う
ことができ、また低温蒸留塔操作時のクールダウンによ
るカラムの縮みの問題を解消することができる。特に同
位体分離プロセスにおいては例えば全長２００ｍにも及
ぶ蒸留塔とする必要がある場合があるが、この点からし
ても、本発明におけるそれらの効果、利点はきわめて重
要である。
【００２３】真空二重断熱方式における断熱には主とし
て真空が利用されるが、本発明においては、真空手段に
加えてパーライト充填層をも介在させているため、真空
による場合に比べてさらに優れた断熱効果が得られる。
また本発明によれば、真空二重断熱方式に比べて設備費
も安価であり、蒸留カラムへの許容入熱量を求めること
によりパーライト断熱層厚さを調整したり、蒸留性能上
許容される入熱量から最適なパーライト断熱層厚さを求
め、設備をコストミニマムにすることも可能であるなど
各種有効な利点が得られる。
て真空が利用されるが、本発明においては、真空手段に
加えてパーライト充填層をも介在させているため、真空
による場合に比べてさらに優れた断熱効果が得られる。
また本発明によれば、真空二重断熱方式に比べて設備費
も安価であり、蒸留カラムへの許容入熱量を求めること
によりパーライト断熱層厚さを調整したり、蒸留性能上
許容される入熱量から最適なパーライト断熱層厚さを求
め、設備をコストミニマムにすることも可能であるなど
各種有効な利点が得られる。
【００２４】
【実施例】以下、図面に基づき本発明をさらに詳しく説
明するが、本発明が実施例に限定されないことは勿論で
ある。図３〜図６は本発明の態様例を示す図である。な
おこれら図中、被分離液（被蒸留物）の供給管、高沸点
成分の導出管、低沸点成分の導出管等の記載は省略して
いる。
明するが、本発明が実施例に限定されないことは勿論で
ある。図３〜図６は本発明の態様例を示す図である。な
おこれら図中、被分離液（被蒸留物）の供給管、高沸点
成分の導出管、低沸点成分の導出管等の記載は省略して
いる。
【００２５】図３中、２８は低温蒸留塔本体、２９はリ
ボイラ、３０は蒸留カラム、３１はコンデンサであり、
これらの構成、また被分離液用の導管等を備える点につ
いては図１〜図２に示したような蒸留塔の場合と同様で
ある。本態様例ではそれらリボイラ２９、蒸留カラム３
０及びコンデンサ３１を囲んで外塔３２を設け、その間
隙にパーライトを充填する。３４はそのパーライト充填
層である。
ボイラ、３０は蒸留カラム、３１はコンデンサであり、
これらの構成、また被分離液用の導管等を備える点につ
いては図１〜図２に示したような蒸留塔の場合と同様で
ある。本態様例ではそれらリボイラ２９、蒸留カラム３
０及びコンデンサ３１を囲んで外塔３２を設け、その間
隙にパーライトを充填する。３４はそのパーライト充填
層である。
【００２６】この場合、外塔３２内は操作時に真空に保
持する必要があるため、気密容器で構成される。３３は
各カラムを支持するカラムサポートである。本発明にお
いてはそのパーライト充填層を真空にし、操作中この真
空状態を保持する。図３中、３５はその真空引き用の導
管であり、導管３５は真空ポンプ（図示せず）に連結さ
れている。導管３５は、図３の例では左上方に配置して
いるが、適宜の位置に配置して差し支えない。
持する必要があるため、気密容器で構成される。３３は
各カラムを支持するカラムサポートである。本発明にお
いてはそのパーライト充填層を真空にし、操作中この真
空状態を保持する。図３中、３５はその真空引き用の導
管であり、導管３５は真空ポンプ（図示せず）に連結さ
れている。導管３５は、図３の例では左上方に配置して
いるが、適宜の位置に配置して差し支えない。
【００２７】本低温蒸留塔の操作に際しては、まず導管
３５を介して真空引きし、その真空度を例えば１０-3Ｔ
ｏｒｒ程度に保持し、次いで蒸留操作が開始される。こ
のように本蒸留塔の操作時における断熱、保冷は唯一真
空引きだけで行うことができる。具体例として、パーラ
イト充填層を有する本低温蒸留塔をメタンからの13ＣＨ
4 の分離濃縮に使用し、パーライト充填層の真空度を常
時約１０-3Ｔｏｒｒに維持すると、操作条件として唯一
当該真空引きをするだけで断熱、保冷を長期間にわたり
十分に行うことができる。
３５を介して真空引きし、その真空度を例えば１０-3Ｔ
ｏｒｒ程度に保持し、次いで蒸留操作が開始される。こ
のように本蒸留塔の操作時における断熱、保冷は唯一真
空引きだけで行うことができる。具体例として、パーラ
イト充填層を有する本低温蒸留塔をメタンからの13ＣＨ
4 の分離濃縮に使用し、パーライト充填層の真空度を常
時約１０-3Ｔｏｒｒに維持すると、操作条件として唯一
当該真空引きをするだけで断熱、保冷を長期間にわたり
十分に行うことができる。
【００２８】図４〜図６は他の態様例を示す図である。
図４〜図６中、図３に示す部分と同一の部分については
同一の符号を付している。図４はリボイラ２９の廻りに
グラスウール断熱材層３６（例えば）を充填配置した態
様である。これにより蒸留カラム３０の縮みによるリボ
イラ２９の上昇に伴うリボイラ２９の廻りの空間をグラ
スウール断熱材層３６で補うことができる。パーライト
充填層３４とグラスウール断熱材層３６とは異質の材料
であり、またパーライトを支持する必要があるため、両
者間にはパーライト支持板３７を配置する。
図４〜図６中、図３に示す部分と同一の部分については
同一の符号を付している。図４はリボイラ２９の廻りに
グラスウール断熱材層３６（例えば）を充填配置した態
様である。これにより蒸留カラム３０の縮みによるリボ
イラ２９の上昇に伴うリボイラ２９の廻りの空間をグラ
スウール断熱材層３６で補うことができる。パーライト
充填層３４とグラスウール断熱材層３６とは異質の材料
であり、またパーライトを支持する必要があるため、両
者間にはパーライト支持板３７を配置する。
【００２９】図５は蒸留カラムの各カラムの一部を伸縮
管３８により構成した場合の態様である。伸縮管３８
は、その構造上例えば蛇腹状とした金属材料や低温耐脆
性、低温弾性を有するゴム材などで構成され、これによ
り蒸留塔操作時におけるクールダウンによる蒸留カラム
の縮みの問題を解消することができる。なお、図５にお
いては、伸縮管３８は蒸留カラム３０の下部に配置して
いるが、上部や中間部等の適宜の位置に配置してもよ
い。また図５ではリボイラ２９は外塔３２の外に配置し
ているが、外塔３２内に配置してもよい。
管３８により構成した場合の態様である。伸縮管３８
は、その構造上例えば蛇腹状とした金属材料や低温耐脆
性、低温弾性を有するゴム材などで構成され、これによ
り蒸留塔操作時におけるクールダウンによる蒸留カラム
の縮みの問題を解消することができる。なお、図５にお
いては、伸縮管３８は蒸留カラム３０の下部に配置して
いるが、上部や中間部等の適宜の位置に配置してもよ
い。また図５ではリボイラ２９は外塔３２の外に配置し
ているが、外塔３２内に配置してもよい。
【００３０】図６は、伸縮管を配置する点では図５の場
合と同じであるが、当該伸縮管を蒸留塔の外塔に設置し
た場合の態様である。伸縮管３９はその構造上例えば蛇
腹状とした金属材料や低温耐脆性、低温弾性を有するゴ
ム材などで構成され、これにより蒸留カラム３０がクー
ルダウンによる縮みの問題を解消することができる。な
お、図６では、伸縮管３９は下部に配置しているが、上
部や中間部等の適宜の位置に配置してもよい。
合と同じであるが、当該伸縮管を蒸留塔の外塔に設置し
た場合の態様である。伸縮管３９はその構造上例えば蛇
腹状とした金属材料や低温耐脆性、低温弾性を有するゴ
ム材などで構成され、これにより蒸留カラム３０がクー
ルダウンによる縮みの問題を解消することができる。な
お、図６では、伸縮管３９は下部に配置しているが、上
部や中間部等の適宜の位置に配置してもよい。
【００３１】
【発明の効果】本発明によれば、低温蒸留塔において優
れた断熱性を達成することができ、しかも運転が容易で
ある。またイニシャルコスト及びランニングコストを低
減させることができる。例えば窒素による断熱方式では
液化窒素又は低温窒素を常時保冷層に供給しなければな
らないため運転費が高価となるが、本発明ではそのよう
な運転が不要であるなどコストパーフォーマンス性の高
い低温蒸留塔とすることができる。さらに本発明によれ
ば、低温蒸留塔操作時のクールダウンによるカラムの縮
みの問題をきわめて有効に解決することができる。
れた断熱性を達成することができ、しかも運転が容易で
ある。またイニシャルコスト及びランニングコストを低
減させることができる。例えば窒素による断熱方式では
液化窒素又は低温窒素を常時保冷層に供給しなければな
らないため運転費が高価となるが、本発明ではそのよう
な運転が不要であるなどコストパーフォーマンス性の高
い低温蒸留塔とすることができる。さらに本発明によれ
ば、低温蒸留塔操作時のクールダウンによるカラムの縮
みの問題をきわめて有効に解決することができる。
【図１】従来の低温蒸留塔における断熱、保冷構造の態
様例を示す図。
様例を示す図。
【図２】従来の低温蒸留塔における他の断熱、保冷構造
の態様例を示す図。
の態様例を示す図。
【図３】本発明の低温蒸留塔における断熱、保冷構造の
態様例を示す図。
態様例を示す図。
【図４】本発明の低温蒸留塔における他の断熱、保冷構
造の態様例を示す図。
造の態様例を示す図。
【図５】本発明の低温蒸留塔における他の断熱、保冷構
造の態様例を示す図。
造の態様例を示す図。
【図６】本発明の低温蒸留塔における他の断熱、保冷構
造の態様例を示す図。
造の態様例を示す図。
１、１６、２４ 低温蒸留塔 ２、１７、２５ リボイラ ３、１８ 蒸留カラム ４、１９、２６ コンデンサ ５ 被分離液の供給管 ６ 高沸点成分の導出管 ７ 低沸点成分の導出管 ８ 蒸留カラム３の断熱用外管 ９ 保冷用外套 １０ 真空引き用導管 １１ 低温窒素の供給管 １２ 窒素排出管 ＴＩ 保冷層の温度指示計 １３ 冷媒（蒸発メタン）の液化用凝縮器 １４ 液化窒素導管 １５ 冷媒導入管 ２０ 外塔 ２１ 保冷層 ２２ 冷媒用の配管 ２３ 液化窒素又は低温窒素ガスの導入管 ２７ バイオネットフランジ ２８ 蒸留塔本体 ２９ リボイラ ３０ 蒸留カラム ３１ コンデンサ ３２ 外塔 ３３ 各カラムを支持するカラムサポート ３４ 充填パーライト層 ３５ 真空引き用の導管 ３６ 伸縮性の大きい断熱材層 ３７ パーライト支持板 ３８、３９ 伸縮管
Claims (7)
- 【請求項１】蒸留塔の外塔と蒸留カラムとの間にパーラ
イトを充填し且つ該パーライト充填層を真空に保持する
ようにしてなることを特徴とするパーライト断熱層を有
する低温蒸留塔。 - 【請求項２】蒸留塔の外塔と蒸留カラムとの間にパーラ
イトを充填し且つ該パーライト充填層を真空に保持する
ようにしてなるとともに、リボイラの廻りに伸縮性の大
きい断熱材を充填してなることを特徴とするパーライト
断熱層を有する低温蒸留塔。 - 【請求項３】上記伸縮性の大きい断熱材がグラスウール
である請求項２記載のパーライト断熱層を有する低温蒸
留塔。 - 【請求項４】蒸留塔の外塔と蒸留カラムとの間にパーラ
イトを充填し且つ該パーライト充填層を真空に保持する
ようにしてなるとともに、該蒸留カラムに伸縮管を設置
してなることを特徴とするパーライト断熱層を有する低
温蒸留塔。 - 【請求項５】蒸留塔の外塔と蒸留カラムとの間にパーラ
イトを充填し且つ該パーライト充填層を真空に保持する
ようにしてなるとともに、該外塔に伸縮継手を設置して
なることを特徴とするパーライト断熱層を有する低温蒸
留塔。 - 【請求項６】上記真空の真空度が１０-2Ｔｏｒｒ〜１０
-4Ｔｏｒｒの範囲である請求項１〜５の何れかに記載の
パーライト断熱層を有する低温蒸留塔。 - 【請求項７】上記パーライト断熱層を有する低温蒸留塔
が、メタン又は天然ガスからの13ＣＨ4 の分離濃縮用の
ものである請求項１〜６の何れかに記載のパーライト断
熱層を有する低温蒸留塔。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22571697A JPH1163808A (ja) | 1997-08-07 | 1997-08-07 | パーライト断熱層を有する低温蒸留塔 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22571697A JPH1163808A (ja) | 1997-08-07 | 1997-08-07 | パーライト断熱層を有する低温蒸留塔 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1163808A true JPH1163808A (ja) | 1999-03-05 |
Family
ID=16833699
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22571697A Pending JPH1163808A (ja) | 1997-08-07 | 1997-08-07 | パーライト断熱層を有する低温蒸留塔 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1163808A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020091924A (ko) * | 2001-06-01 | 2002-12-11 | 한국과학기술연구원 | 열손실 보상에 의한 다단 증류탑의 보온 방법 |
| JP2009541708A (ja) * | 2006-06-27 | 2009-11-26 | レール・リキード−ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード | 真空断熱パネルを有する極低温蒸留装置 |
| CN101829500A (zh) * | 2010-06-09 | 2010-09-15 | 上海化工研究院 | 一种同位素低温精馏装置 |
| WO2018189717A1 (en) * | 2017-04-14 | 2018-10-18 | Cristiano Galbiati | High length isotopes separation column and method for assembly |
-
1997
- 1997-08-07 JP JP22571697A patent/JPH1163808A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020091924A (ko) * | 2001-06-01 | 2002-12-11 | 한국과학기술연구원 | 열손실 보상에 의한 다단 증류탑의 보온 방법 |
| US10775103B2 (en) | 2006-06-27 | 2020-09-15 | L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Cryogenic distillation comprising vacuum insulation panel |
| US8528362B2 (en) | 2006-06-27 | 2013-09-10 | L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Cryogenic distillation comprising vacuum insulation panel |
| US10281204B2 (en) | 2006-06-27 | 2019-05-07 | L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Cryogenic distillation comprising vacuum insulation panel |
| JP2009541708A (ja) * | 2006-06-27 | 2009-11-26 | レール・リキード−ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード | 真空断熱パネルを有する極低温蒸留装置 |
| CN101829500A (zh) * | 2010-06-09 | 2010-09-15 | 上海化工研究院 | 一种同位素低温精馏装置 |
| WO2018189717A1 (en) * | 2017-04-14 | 2018-10-18 | Cristiano Galbiati | High length isotopes separation column and method for assembly |
| CN110545891A (zh) * | 2017-04-14 | 2019-12-06 | 克里斯蒂亚诺·加比亚蒂 | 高长度同位素分离柱及组装方法 |
| KR20190137874A (ko) * | 2017-04-14 | 2019-12-11 | 크리스티아누 갈비아티 | 높은 길이의 동위원소 분리 컬럼 및 조립 방법 |
| JP2020513206A (ja) * | 2017-04-14 | 2020-05-07 | ガルビアーティ，クリスティアーノ | 高さのある同位体分離用蒸留塔とその組立方法 |
| EA039575B1 (ru) * | 2017-04-14 | 2022-02-11 | Кристиано Галбиати | Колонна большой длины для разделения изотопов и способ ее сборки |
| US11400415B2 (en) | 2017-04-14 | 2022-08-02 | Cristiano Galbiati | High length isotopes separation column and method for assembly |
| AU2018251302B2 (en) * | 2017-04-14 | 2023-03-16 | Cristiano Galbiati | High length isotopes separation column and method for assembly |
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Effective date: 20040615 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
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| A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20041216 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050104 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20050510 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |