JPS58128102A - 遠心式物質移動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は遠心式・物質移動装置、特に遠心式蒸留装置に
関する。

環状の透過性素子中で液体と気体または蒸気とを接触さ
せるための種々の遠心式装置、殊に遠心式蒸留装置は、
既ｋ例えば英国特許第７５７．１４９号明細書に提案さ
れている。より最近では、我々の欧州特許公報筒０．０
０２．５６８号および第０．０２０．０５５号明細書に
はそれぞれ大きな表面積と繊維質構造とを有する遠心式
蒸留装置が記載されている。

遠心式物質移動装置中の透過性素子へ装入され、または
それから排出される流体の−またはそれ以上を、装入直
前またに排出直後に加熱または冷却しなければならない
ことが多く、そのような加熱または冷却によって流体の
相変化を生じさせる。

例えば、遠心式物質移動装置を蒸留のために用いる場合
、蒸気（「軽質」分）と液体（「重質」分）は、透過性
素子の内側面および外側面から別々に排出され、その液
体は透過性回転素子を収納した室へ回転素子から排出さ
れる。それらの液体および蒸気が受ける次の処理は蒸留
装置の構造によって左右される。例えば、当該透過性素
子が一連の複数の透過性素子群（積重体）の最下部（ボ
トム）をなす場合、または当該透過性素子が蒸留装置中
の唯一の透過性素子である場合には、排出液体の第１の
部分を捕集し、排出液体の第２の部分をリボイラーへ供
給し、そこで蒸発させて蒸気の形で透過性素子へ戻す。

また、当該透過性素子が上記一連の素子群（積重体）の
最上部（トップ）をなす場合、または、当該透過性素子
が蒸留装置中の唯一の透過性素子である場合には、排出
蒸気を凝縮器へ向けて取出して、そこで凝縮させて液体
を生成させ、その液体の第１の部分を捕集し、第２の部
分を透過性素子へ戻す。

我々はここに透過性素子へ装入される液体へ、または、
透過性素子から排出された液体から、熱を移動しようと
する場合、そのような熱移動が、透過性素子の内側およ
び／または外側表面に隣接して１またはそれ以上の環状
プレートを備えることにより、好適に実施されうろこと
を見出した。

その環状プレートは軸方向において薄く、環状プレート
の第１の表面上に前記液体を流動させ、環状プレートの
第２の表面上に熱移動流体を流動させる。さらには、遠
心式物質移動装置中の透過性素子の外側表面に隣接して
１またはそれ以上の環状プレートを設け、素子からの排
出液体を環状プレート上で蒸発させる場合には、その熱
移動流体は、そこで用いられている工程流の一つで容易
に利用しうるもの、例えば、高圧スチームであってよく
、かくして蒸留のために使用される本発明の物質移動装
置においてはりボイラーを設けることが不要になる。

本発明によれば、回転軸の周囲の環状体の形に形成され
た透過性回転素子；上記回転軸の方向において薄く、熱
伝導性物質より作られ、そして上記透過性回転素子の半
径方向内側または半径方向外側の面に隣接して装着され
、その一方の表面を上記回転素子の該隣接面と連通され
ている環状プレート；および該環状プレートの他方の表
面に熱移動流体を供給する手段；を備えた遠心式物質移
動装置が提供される。

本発明の好ましい態様によれば、環状プレートの第２の
表面へ供給される熱移動流体が、透過性素子から排出さ
れる蒸気の凝縮を行ない、および／または、透過性素子
から排出される液体の気化を行なうようにした蒸留装置
が提供される。

本発明による遠心式蒸留装置忙おいて、１またはそれ以
上の環状プレートを透過性素子の外側表面上に与える場
合には、その透過性素子から排出される実質上すべての
液体をその環状プレートの表面上で気化させ、その蒸気
の一部を透過性素子へ戻し、一部を装置から排出する。

透過性素子から排出される液体の一部を表面上で気化さ
せない場合には、その不気化液体を装置から取出すため
の手段が必要なことは明らかであろう。

本発明による遠心式蒸留装置において、１またはそれ以
上の環状プレートを透過性素子の内側表面上に設げる場
合には、透過性素子から排出される蒸気の第１の部分を
環状プレートの表面上で凝縮させ、そのような蒸気の第
２の部分を直接に装置から排出させてもよい。

本発明の物質移動装置中の透過性素子の外側表面上の１
またはそれ以上の環状プレートに熱移動流体を与える場
合、その熱移動流体は、環状プレート上で凝縮して液体
となる高温の凝縮性蒸気であるのが好ましく、その蒸気
が環状プレートの表面上で凝縮しない場合には熱移動は
良好でなく、熱移動流体が液体である場合にはロータ（
回転子）上の障害が許容できない程高くなることが多い
。

本発明の物質移動装置の透過性素子の内側表面上の１ま
たはそれ以上の環状プレートに熱移動流体を供給する場
合、その熱移動流体は適度な低温の液体であるのが好ま
しく、その温度はその液体が環状プレートの表面を横切
って移動するときに、透過性素子排出蒸気の凝縮からの
熱を吸収することにより、上昇する。

本発明の物質移動装置中の環状プレートは透過性素子の
回転軸に対して実質的に横方向に配置されるのが好まし
いけれども、本発明の範囲からは、上記軸に対し垂直な
平面に対し角度０°ないし９０゜で傾いている環状プレ
ートの使用の可能性は排除されない。

本発明の装置において使用する環状プレートの表面は、
平坦であってよいが、好ましくは賦形されている。環状
プレートは波形付きであってよいが、好ましくはプレー
トからの突起またはプレートへの凹窪を賦形されている
。プレート面が賦形されている場合、それらの賦形はそ
の表面を横切る流体の流動に実質的に横方向であるのが
好ましく、それらの賦形が回転軸と同心状であるのかさ
らに好ましい。プレート面が賦形されている場合、それ
らの賦形は液体膜の騒乱を生じさせるように成形され配
列され、例えば、液体のスプレーがそれｋよって発生す
ることがあり、あるいは、例えば、「コアンダ（Ｃｏｉ
ｎｄａ）効果」を用いてプレートの実質上全面にわたっ
て液体膜がプレート表面と接触を保つようにもできる。

本発明の装置で使用する環状プレートが均一な厚さであ
る場合、その均一厚さは一般的に約５朋以下、好ましく
は０，１〜０．５　ｉ＋ｉである。

本発明の装置で使用の環状プレートの構成用材料は、良
好な熱伝導性を有しなければならず、例えば、軟鋼、ア
ルミニウム、または銅等の金属が好ましい材料である。

透過性素子の外側および／′または内側表面に隣接して
複数の環状プレートを設けるのが好ましく、そのような
場合には環状プレートは少なくとも実質的に平行°であ
るのが好ましい。

複数の環状プレートを使用する場合、それらを相互に近
接して狭い通路を形成させ、好ましくは相隣れる環状プ
レートの間の通路の軸方向の深さくすなわち１間隙距離
）は、約５０ｍｍ以下であり、さらに好ましくは０．２
５ｍ〜５ｉ＋ｔである。

透過性素子の一方の表面上に複数の環状プレートが存在
する場合、プレート、上の製品（目的物）の少なくとも
一部を装置から共通排出手段を介して取出すための手段
を設ける。典型的にはプレート間の適切な空隙の間にマ
ニホールドを形成し、そのマニホールドを一つの排出孔
へ連絡させる。

本発明を、いくつかの具体例を示す添付図面によりさら
に説明する。

第１〜６図において、ハウジング６内で軸２に装着され
て回転されるようになっているロータ１は、透過性素子
４を含んでいる。透過性素子４はその軸の周囲に環状体
の形で配置され、ロータ１の外壁５により取巻かれてい
る。オリフィス７を備えた環状プレート６は外壁５に付
着されている。

環状プレート６０間の空間は一つおきにその外周をリム
８で封じられて密封空間９を形成し、また、開口空間１
０を形成している。

オリアイス７中に環状ワッシャ１１およびＣ形ワッシャ
１２を装着して一組のマニホールド（二つのみを図示）
を形成する。これらのマニホールドは密封空間を結び付
けている。外壁５に設けたオリフィス１４は、透過性素
子４と密封空間９どの間の流体流動接触を与える。下端
部にオリフィス１６を備えた液体供給パイプ１５は、透
過性素子の中心へ突入しており、蒸気排出パイプ１７に
より取巻れている。軸２は蒸気取出パイプ１８中に回転
自在に装着されている。パイプ１８はロータ１の底の溝
１９を経てマニホールドへ通じている。ハウジング３は
熱移動液体の入口孔２０と出口孔２１とをそれぞれ備え
ている。気密シール２２によってハウジング６内でロー
タ１および軸２が回転できるようになっている。

運転に際して、ロータを回転させ、液体を、供給パイプ
１５およびオリフィス１６を経て、透過性素子に衝突す
るように供給し、透過性素子４内を遠心力下に下向きに
移動させ、オリフィス１４を経て空間９中へ排出させる
。空間９ではプレート６のそれぞれの一方の面を横切っ
て流動させる。

高温の凝縮性蒸気を孔２０を経てハウジング内へ供給し
、空間１０へ入れる。この高温蒸気はその熱の一部を失
い、凝縮して液体を生成する。この液体はプレート６の
それぞれの他方の面上を薄膜の形で開口空間１０内を半
径方向外向きに移行し、次いで孔２１を経て取出される
。その熱移動液体によって失われた熱は１．空間９内の
液体を蒸発させ、そのようビして作られた蒸気の第１の
部分はマニホールドおよびパイプ１８を経て装置から取
出されて、「重質」分として捕集される。また、そのよ
うにして作られた蒸気の第２の部分は透過性素子中へ戻
され、そこで外向きに整向している液体と接触し平衡化
し、その蒸気の一部は透過性素子の内側面から出てパイ
プ１７を経て排出され「軽質」分としモ捕果される。

第７および８図において、ハウジング２５内で中空軸２
４に装着されて回転されるようになっているロータ２３
は、透過性素子２６を含んでいる。

素子２６；ｉその軸の周囲の環状体の形で配置され。

それぞれオリフィス２９および３０を設けた壁２７およ
び２８の間に位置している。一連のオリフィス群６２お
よび３３の二つの同心円を備えた環状プレート３１は、
内側の壁２７に隣接して装着されている。プレート３１
同志の間の空間は一つおきにリム３４で封じられて密封
空間３５および開口空間３６を交互に形成している。オ
リフィス３２および３３中には円形ワッシャ１１および
Ｃ形ワッシャ１２が装着されて二つの同心円状マニホー
ルドを形成しており、外側のマニホールドは開口空間同
志を結んでいる。内側壁２７中のオリフィス２９は透過
性素子２６と密封空間６５との間の流体流動接触を与え
、そして外側壁２８中のオリフィス３０は透過性素子へ
の流体の装入および該素子からの流体の排出を行えるよ
うにしている。

ハウジング２５には、蒸気供給パイプ３７．蒸気取出パ
イプ３８および液体排出パイプ３９が備えられていら。

中空軸２４も熱移動液体用の供給パイプとして機能し、
その中に同心に装着されているのは熱移動液体用の排出
パイプ４ｏである。気密シール４１によって、ケース２
５内でロータ２３゜軸２４およびパイプ４０が回転しう
るようｋなっている。軸２４およびパイプ４０には適当
なシール（図示せず）を備えて熱移動液体がロータへ供
給され、モしてロータから排出されうるようＫする。

運転に際しては、ロータを回転させ、蒸気を供給パイプ
６７およびオリフィス３ｏを経て透過性素子２６へ供給
し、その透過性素子内を内向きに移行させ、オリフィス
２９を通して空間３５中へ排出する。空間３５からの蒸
気の一部を内側のマニホールドおよび取出バイブロ８を
経て「軽質」分として排出する。

熱移動液体は適度な低温度で、中空軸２４を介して空間
３６および外側マニホルド中へ供給される。熱移動液体
はそれが各プレート６１の表面を横切って流動するとき
に熱を吸収し、次いで管４゜を経て排出される。熱移動
液体によって吸収された熱は、透過性素子からの排出蒸
気の第２の部分によって失われたものであり、その第２
の部分は空間３５内で凝縮して液体となったものである
。

この凝縮液体はプレート３１のそれぞれの一方の表面上
を横切って遠心力下に半径方向外向きに流動し、孔２９
を通り、透過性素子２６内へ入り、そこで半径方向内向
きに流れている蒸気と接触し、平衡化する。その液体の
一部は透過性素子の外側面から出て、孔３０を通り、バ
イブロ９を経て排出されて、「重質」分として捕集され
る。

本発明による遠心式物質移動装置は、添付図に示したも
のを含む種々の態様において、従前の遠心式物質移動装
置よりも著しい利点を有することが明らかであろう。例
えば、その装置が蒸留の目的に使用される場合、回転素
子の外側および内側表面に設けた環状プレートは、それ
ぞれリボイラおよび凝縮器として機能し、従って通常蒸
留操作に関連して設けられるそれらの別個の設備の設置
を不要としうる。遠心式装置で達成しうる高物質移動速
度によって、慣用の遠心式物質移動装置よりも装置を一
部コンパクト化できるので、本発明の装置は、殊に、そ
のコンパクト性が有利である場所、例えば、遠隔地で有
利に使用できる。そのような場所では別個に凝縮器およ
び／またはボイラを不要とじうろことは特に有意義であ
る。

もう一つの利点は、環状プレートよりなる「リボイラ」
および／または「凝縮器」（本発明の装置中に別個では
なく一体化されている）が透過性素子に直接に隣接して
おり、従って、蒸留されるべき物質の滞留時間を短縮し
、装置を感熱性物質の蒸留のために使用可能とすること
である。

さらには、装置全体のコンパクト性、ならびに「リボイ
ラ」および／または「凝縮器」（すなわち、本発明装置
中の環状プレート）への通路が短いことは、慣用の物質
移動装置よりも設備投資が実質的に少ないことを意味す
るものである。本発明による装置は危険物質の処理に特
に価値あるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による第１の態様の蒸留装置の軸におけ
る縦断面図である。 第２図は第１図のＡ−Ａ線における断面図（部分）であ
る。 第６図は第１図のＢ−Ｂ線における断面図（部分）であ
る。 第４図は第２図のＣ−Ｃ線における部分拡大断面図であ
る。 第５および６図は、第２〜４図のワッシャ１１および１
２のそれぞれの拡大平面図である。 第７図は本発明による第２の態様の蒸留装置の軸におけ
る縦断面図である。 第８図は第７図のＡ−Ａ線における断面図である。 透過性回転素子；　　４．２６ 環状プレー）　　；　　６．３１ 特許出願人　　インペリアル・ケミカル・インダストリ
ーズ・ビーエルシー （外４名） 手続補正書（方式） 昭和ｎ年３月分日 特許庁長官　若　杉　和　夫　。 １、事件の表示 昭和９年１１を条願第　ｚｏｒ９３ｙ　号３、補正をす
る者 事件との関係　　　出　願　人 住所 名分・ｒ、　　インへ０リアル・ケミ力１し・ヂーダス
紳！−ス°゛ヒ０−エルシー ４、代理人 ５、補正命令の日付　　昭和Ｊ年ユ月２２日（発送日）
６、補正の対象　　　　　　　　、。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転軸の周囲に環状体の形に形成された透過性回
   転素子：上記回転軸の方向において薄く、熱伝導性物質
   より作られ、そして上記透過性回転素子の半径方向内側
   または半径方向外側の面に隣接して装着され、その一方
   の表面を上記透過性回転素子の該隣接面と連通されてい
   る環状プレート；および該環状プレートの他方の表面に
   熱移動流体を供給する手段；を備えた遠心式物質移動装
   置。