JPS58219915A - 充填物 - Google Patents

充填物

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JPS58219915A
JPS58219915A JP57101993A JP10199382A JPS58219915A JP S58219915 A JPS58219915 A JP S58219915A JP 57101993 A JP57101993 A JP 57101993A JP 10199382 A JP10199382 A JP 10199382A JP S58219915 A JPS58219915 A JP S58219915A
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JP
Japan
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packing material
bent
short cylinders
elements
filling
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Application number
JP57101993A
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English (en)
Inventor
Yoichi Shimoi
洋一 下井
Tamotsu Akimoto
秋元 保
Ryuzo Watanabe
渡辺 龍三
Mikio Akune
阿久根 幹夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Eco Tech Corp
Original Assignee
Nittetsu Kakoki KK
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Publication date
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    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/30Loose or shaped packing elements, e.g. Raschig rings or Berl saddles, for pouring into the apparatus for mass or heat transfer
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
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    • B01J2219/30207Sphere
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    • B01J2219/30408Metal

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
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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、蒸留塔に充填して用いる金属製の充填物に関
するものである。
蒸留塔には泡鐘塔、多孔板等の様なトレー塔が一般に用
いられている。トレー塔ではトレーに設けられた堰で液
を溜め、液は堰をオーバフローして順次下段に降下して
いく。一方蒸気はトレーに開けられた多数の孔を通シ、
液部を気泡となって上昇して行く。
このようにトレー塔とは連続式気泡塔とみなすことがで
きる。気泡となった蒸気が液中全上昇していく間に高沸
点物の凝縮、低沸点物の蒸発、即ち物質移動、エンタル
ピ移動が起シ、蒸留と称する分離操作が達成され、この
ことは既に周知の事実となっている。
しかしながら上記トレー塔においては下記に示すような
問題点がある。
即ちその第1には、各段において蒸気が液正に打ち勝っ
て液中を上昇するため、塔底においてかなシ高圧のスチ
ームを必要とし、を九、塔底沸点が高くなって各種の不
都合が生じる。また第2に、単位体積当りの物質移動量
Keα(KfrI#Dt/l Hatm)が小さく、ソ
cvftメ一定o分11A率を得るにはより多くの還流
液を塔内に戻さなければならない。ここで蒸留操作には
凝縮が必須であυ、このための冷熱源が必要である。冷
熱源として塔頂コンデンサを設け、ここで蒸気は凝縮さ
れる。凝縮液拡塔内における冷熱源として塔頂より塔内
圧展される。単位体積尚シの物質移動量(以下これをK
eαと表示する)の小さな塔にはよシ多くの還流液を塔
内に戻す必要があるが、これはまた塔底におけるスチー
ム負荷の増大を意味する。第3に、トレー塔は液のホー
ルドアンプが大きく、このことは塔内における液の滞留
時間の増大を意味し、種々の不都合が生じる。
蒸留はよくいわれるよう、に、エネルギ多消費型の分離
技術である。燃料の高騰に伴い、蒸留分野においても省
スチームの動きが盛んであり、先ず、還流量の低減圧関
して、トレー塔を充填塔に変更するだけで還流量が低減
でき、スチーム20〜30%の節減が可能である。
次に多重効用方式で蒸留を行なう場合には、塔頂から留
出する低沸点物蒸留中の蒸発潜熱を別の塔のリボイラに
導きスチームの代りに使用する。このとき、リボイラに
おける蒸気を罐出液間の温度差が極めて重要であシ、ト
レーだと塔底液温が沸点上昇を起こし、温度差が取り離
い。
また自己蒸気圧縮法によって塔頂蒸気を圧縮機に導き、
加圧し、蒸気温度を高めて同じ塔のリボイラの熱源に用
いる方式も多重効用方式と同様に塔底液温の沸点上昇は
圧縮機を大型化させ経済性をなくさせる。
更に、減圧蒸留方式は従来通シ熱に弱い成分の蒸留に適
していると同時に、省エネの見地からも見直されている
。即ち、減圧系にすると、比揮発度が大きくなシ、還流
量が減り、省スチームが図れる。そのためにはトレーで
は塔底が減圧になり難い。上述の方式をよシ経済的に採
用するには、トレーより充填物の方が適しておp1省エ
ネルギーの動きと共に、金属充填物の需要が伸びている
のも以上の理由による。
更にまた、ホールドアツプ量については、スチレンモノ
i蒸留塔における重合などに例をみるように、重合は液
の滞留時間と温度に比例する。この意味からホールドア
ツプ量の少ない充填物の方がトレーニジも好都合である
このような従来のトレー塔の問題点を補うべく、最近、
金属製の充填物を蒸留塔に用いることが実施されはじめ
た。
蒸留用の金属製の充填物として公知のものは既にいくつ
か存在している。
第1図は上記した金属製の充填物の一例を示すもので、
この充填物は、輪切9パイプ状に形成゛され、商品名を
ラシヒリング(以下充填物R1!ニーう)として市販さ
れている。この充填物几は横にねかせて充填された場曾
、液とガスとの接触は第2図に図1式化して示すように
なシ、液が充填物Rの内側にまわ9込まず、濡れないた
め、元画が形成される。一方ガスに対しては充填物がガ
スの流路をさえぎル、ガスの流れを阻止し、圧損の増大
をもたらす。
また充填物几同志が第3図に示すように、横に並んで接
触すると、接触面8が濡れ面積として有効に働かず、や
はり元画を形成する。
上記充填物Rは面構造充填物の一つで69、この種の充
填物では多かれ少なかれ同様の現象を呈する。
第4図は金属製の蒸留塔用の充填物として最も一般的に
用いられているもので商品名をボールリング(以下充填
物Pという)として市販されている。
この充填物Pは輪切シバイブから発達し上記充填物Bの
欠点を改良したものであシ、円筒壁に切り込みを入れ、
これを内側に曲げである。
この充填物PKi’りては、上記充填物Bの欠点がかな
シ改良されたが、全体としては面構造 ゛であり、輪切
りバイブの欠点であるところの孔面の発生、圧損の増大
の改善は未だ不充分であるといえる。
本発明は上記のことKかんがみなされ九もので、充填物
Pに比較して極めて優れた性能を得ることができる金属
製の充填物を提供しようとするものである。
以下本発明の実施例を第5図以下に基づいて説明する。
第5図は本発明に係る充填物の一例を示す斜視図であル
、この充填物1は、両端に位置する円形7ランジ付きの
短円筒2,3と、この両値円筒2,3を連結する連結素
子4とからなっている。この連結素子4は、短冊状く形
成され、かつ中間部を上記両値円筒2.3の軸心に対し
て直角方向外側へ折力曲げた複数個の外側折曲素子4α
と、この外側折曲素子4αのそれぞれの間に位置して内
側へ折り曲げた内側折曲素子4bとからなっておシ、こ
の画素子4g、4bは円周方向に交互に配列されている
。そして上記両値円筒2,30円周方向および画素子4
α。
4bの長手方向に突状5α、5Aが補強として設けであ
る。
上記画素子4a、4bのうち、内側折曲素子4hは第5
図に示す様に外側素子4αと同様に一体状でもよいが、
第7図に示すように内側素子4bを中間で切p離してて
もよい。また外側方 折曲素子4cLあるいは外側と内側の悉e折曲素子4a
、4Aは第7図に示すようにその長手方向にリプ61&
:設け、断面り字状に構成してもよい。
第6図は本発明に係る充填物を成形する前の素材7t−
示すもので、この素材7は金属、例えばステンレスの板
材である。
以下圧この素材7工ク本発明の充填物を製作する工程を
説明する。先ず素材7の切断#j110の部分に切シ込
みを入れて外側折曲素子4aと内側折曲素子4bf:切
シ離し、次いで両折面素ミ 子4αと41Jを、第6図の紙面忙対してそれぞれ垂直
下方及び上方に円弧状に折曲けたのち、この素材7の上
、下に短円筒部2,3が形成されるように折り曲げて本
発明の充填物は完成する。
′ 本発明の充填物の他の実施態様として上、下の短円
筒部2.3に7ランジを付す場合は#!6図に於ける折
れ線8,9に沿って予め折シ曲げてリプを形成させたの
ちに上記のようにして円形フランジ部を形成させる。ま
た短円筒部2゜3およびまたは両折画素子4α、4bに
突条を付ける場合には上記素材7の工作の最初にプレス
加工によって突条5g、5kを形成させるのが望ましい
。突条5a、54の凹凸の方向は任意でよいが充填物の
外面に凸であることが好ましい。また第6図には両折画
素子4α、4Aの横巾を変えて図示し次が同じであって
もよい。
tた突条5α、5hは第8図に示すように断面山折シに
してもよい。これらは主として各素子の補強の役目をも
つ。
ついで、上記幅方向の各ピード5h間の位置に切り込み
10を入れ、外側折曲素子4aを外側に、内側折曲素子
4bを内側に交互に半円弧状に折シ曲げ、これを第5図
に示すようにフランジ部が円形になるように成形する。
上記第6図による説明においては、両折画素子4.α、
4bf)@を変えた例を示したが、こt″Lは興じ幅で
あってもよく、また第8図、第9図に示すように断面山
形にし、さらにこれとビード、L字状形状を組合わせて
もよい。
上記のように構成された本発明に係る充填物と従来の爬
填物Pとの性能を比較した結果下表のようになった。
上記表から明らかなように、本発明に係る充填物の充填
物Pに対する性能は、単位体積ゴ当、6の重量が52.
3 %、 HETP(充填高さ)が86.7%。
圧損が8231で、それぞれの性能が充填物Pに対して
向上することができた。特に本発明の特色であるフラン
ジおよびビード等の突条をつけた構造により、材料の厚
みを大幅に減少させることが可能であり、ステンレスの
ように高級材質を用いる場合、材料費の節減はコストダ
ウンに対して極めて効果的である。
なお上記性能比較において、Z−HETPx Npであ
り、2は充填高さく7K)、HBTPは1理論段数に必
要な充填高さく→、NPは理論段数である。またHET
P および圧損の実験条件は次の通力である。即ち、 11ETP  :  イソオクタンートhニン系、全還
流圧損:空気−水素、yx重量−5000vゴH水量C
−50000KF/ゴH なお上記充填物1の連結素子は両値円筒2゜3の細心と
平行に連結する形状以外に、円周方向に彎曲する形状と
してもよいし、またねじれてもよい。
本発明に係る充填物は、上記詳述したようになシ、両端
部を円形の短円筒2.3となし、この両値円筒2.3を
、中間部を短円筒2,3の軸心に対して直角方向外側へ
折シ曲げ、かつ円周方向に複数個配列した外側折曲素子
4aにて連結し、また両値円im2.3に、上記外側折
曲素子4α間に位置して一端を短円筒2.3に固着し、
かつ内側へ折シ曲げた内側Fr曲素子4ノを設けたから
、この充填物1を塔に充填した場合丸面を構成せず、ガ
スの流れが容易とな力、ガスの圧損を少なくすることが
できた。また液が充填物1の内側にも自由に入シ込むこ
とにょシ、充填物1は表、裏より充分濡れて北面の形成
が阻止され、有効素面積の増大をもたらすことができた
。このことはとシもなおさず必要充填物の量を減少させ
ることができる仁とであり、上記性能比較で示したよう
にHEITP  t−低くすることができた。
まえ本発明に係る充填物1は両端部の短円筒2.3にフ
ランジおよびまたは突条を設けることにより、また両折
曲素子4α、4bに突条を設けることKよって、軸直角
方向の荷重に対する強度を充分とることができ、この部
分の変形を防ぐことができる。そして上記7ランジによ
シ強度が増大することにより、素材の肉厚を薄くするこ
とができ、金属製の充填物で、特にステンレス製のもの
においてのコストを低減することができると共に1重量
を軽減することができる。そして更に上記フランジはス
ペーサの作用もなく、これによシ、上記したように充填
物Pにおりて見られるような北面の形成1阻止すること
ができると共に、単位体積ゴ当シの充填個数を減少して
単位体積d当カの重量お工び単価を少なくすることがで
きる。なおこのとき、単位体積当りの充填個数が減少す
ることにより、充填物表面積(αtゴ/111 )は減
少するがαt と性能は正比例しないことは吸収、蒸留
において共に充分確認されていることである。
【図面の簡単な説明】
第1図はラシヒリングを示す斜視図、第2図。 第3図はラシヒリングの使用状態を示す説明図、第4図
はボールリングを示す斜視図、第5図は本発明に係る充
填物を示す斜視図、第6図はその素材を示す平面図、第
7図は本発明の他の実施例を示す斜視図、第8因は折曲
素子の他の形状例を示す斜視図、第9因はその断面図で
ある。 2.3#i短円筒、4は連結素子、4α、47は外側、
内側折曲素子、5g、5Aは突条。 出願人  日鉄化工機株式会社 代理人  弁理士 米 原 正 章 弁理士浜本 忠 ソ( 第6N 9 第7図 第8図 第9図 人

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)両端部を円形の短円筒2.3となし、この両短円
    筒2.31−1中間部を短円筒2.3の細心に対して直
    角方向外側へ折り曲げ、かつ円周方向に複数個配列し次
    外側折曲素子4aにて連結し、また両短円筒2,3に、
    上記外側折曲素子44間に位置して端St−短円筒2.
    3に固着し、かつ内側へ折り曲げた内側折曲素子4bを
    設けたことを特徴とする充填物。
  2. (2)両端部の短円筒2,3に7ランジおよびあるいは
    突条を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記
    載の充填物。
  3. (3)  外側折曲素子4cLおよび内側折曲素子4b
    に突条5g、5bを設けたことを特徴とする特許゛請求
    の範囲第1項記載の充填物。
  4. (4)内側折曲素子4bを中間部で切り離したことを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の充填物。
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