JPS5895528A - 液体及び気体の混合物から気体を分離するカラム - 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、液体と気体との混合物を分離する装置に関す
るものである。さらに詳細には、本発明は内部空間と外
部空間とを規定する常時垂直に延在する管状壁部と、こ
の管状壁部の上方に成る距離をもって配置されかつ前記
内部空間と前記外部空間とを上方向に閉じ込める頂壁部
と、液体と気体との混合物を内部空間中へ供給する入口
手段と、内部空間内にあって液体と気体との混合物に回
転運動を付与することにより液体と気体とを分離する渦
巻付与手段と、液体と気体とを内部空間から別々に放出
する出口手段とからなる装置に関するものである。

本明細書中において気体という用語は、蒸気を包含して
指体される。

上記種類の装置は、液体／気体混合物を分離するカラム
ならびに液体と気体とを接触させて相関の物質のおよび
／または熱交換を行ない次いで相分離を行なうためのカ
ラムに使用するのに適している。これらの装置は、前記
カラムに配置されたトレーにおける開口部にまたはその
上方に装着される。

液体と気体との混合物を分離する上記装置の例は、１９
８２年３月３１日付けで公開番号第４８５０８号として
公開されたヨーロッパ特許出顯第８１２００９６３．７
号明細書に記載されている。この従前の装置には、内部
空間から直接にガスを放出するための第１気体出口管と
、外部空間から気体を放出するための第２気体出口管と
が設けられ、この気体は内部空間から放出される液体に
よって同伴される。この従前の装置に右いて、第１気体
出口管からの気体と第２気体出口管からの気体とは、適
当な出口管から流出した後に、直接に合体される。内部
空間の断面積と比較して相対的に小さい断面積を有する
下端部を備えた第１気体出口管を使用しかつ第１気体出
口管の繭紀下端部を管状壁部の上端部より下方に配置す
ることにより、実質的に液体を含有しない気体流れが第
１気体出口管を介して放出されうる。しかしながら、比
較的高い液体負荷および／または比較的高い流速におい
℃第２気体出口管からのガス流は外部空間から同伴され
た若干の液体を含有することがある。その緒果、従前の
装置から生ずる最終気体生成物はまだ少緻の液体を含有
することがある。

本発明の目的は、上記従来型の装置を改豊して液体／気
体混合物を実質的に気体を含有しない液体と実質的に液
体を含有しない気体とに高液体負荷かつ高流速において
さえ分離しうる装置を得ることである。

本発明によれば、液体と気体との混合物を分離する装置
は、第１段階の分！１６！と第２段階の分離器とからな
り、第１段階の分離器は内部空間と外部空間とを規定す
る常時垂直に延在する管状壁部と、前記管状壁部の上方
に成る距離をもって配置されかつ前記内部空間と前記外
部空間とを上方向に閉じ込める頂壁部と、液体と気体と
の混合物を内部空間に供給する入口手段と。

内部空間内にあって液体と気体との混合物に回転運動を
付与して液体と気体とを分離する渦巻付与手段と、内部
空間から液体と気体とを別々に放出する出口手段とを備
え、前記出口手段は内部空間とほぼ同軸配置され、頂壁
部を貫通しかつ管状壁部の上端部以下の内部空間内にそ
の下端部を位置せしめた第１気体出口管と、管状壁部中
に配置された少なくとも１つの液体放出開口部とを備え
、前記第１段階の分ａＳはさらに外部空間から気体を放
出するための少なくとも１つの第２気体出口を備え、第
２段階の分離器には前記第２気体出口と流体連通する入
口を設けると共に、第２段階の分離器から液体と気体と
を別々に放出する手段を設ける。

本発明の適切な具体例において、第１段階の分離器と第
２段階の分離器とはほぼ同一の形状を有する。

本発明の他の適切な具体例において、第２段階の分離器
はｊｌＫ１段階の分離器により形成される。この具体例
において、第１、段階の分離器には、第２気体出口と前
記第１段階分離器の入口手段との間に流体連通を形成す
る戻しループを設ける。

本発明の他の適切な具体例において、ｉ４２段階の分ｌ
１１！器は第２気体出口を介して放出された液体と気体
とを分離するフィルタ手段を備え、第１気体出口管の上
端部をフィルタ手段の上方に配置する。

本発明による装置において、第２気体出口からの気体は
第２段階の分離器に移送されて前記第２気体出口からの
気体により同伴された液体を除去し、その後第１出口管
からの気体と第２気体出口からの気体とを合体させる。

ヨーロッパ特許出願第８１２００９６３．７号明細書に
記載された装置においては、第２気体出口からの気体が
第１気体出口管からの気体へ直接に加えられ、したがっ
て高液体負荷および／または高流速において、第１気体
出口管からの実質的−こ液体を含有しない気体の品質は
第２気体出口からの比較的濡れた気体により悪影響を受
ける。気体をさらに乾燥するには、第１気体出口管と第
２気体出口とからの気体の全量を。

上記公知の装置を使用する場合には、処理せねばならな
い。しかしながら、今回提案する装置においては、実質
的に液体を含有しない気体の全量を得るため気体の全量
の極く少置部のみ。

すなわち第２気体出口からの気体だけを処理すればよい
。したがって、本発明による第２気体出口からの気体を
処理する第２段階の分離器は、別途の第２段階の分離器
を使用する場合、比較的小寸法とすることができる。さ
らに、本発明による装置は、公知装置における低効率の
分離をもたらすような液体負荷および／または流速にお
いても操作することができる。その結果、所定の生産量
を得るよう設計される本発明の装置の寸法は、公知装置
と比較して小型化することができ、その結果著しい経費
低減をもたらす。

以下、本発明を添付図面を参照して実施例につきより詳
細に説明する。

本発明の１具体例に示した部材は１図面に示したその他
幾つかの具体例に対し個々に適用しうることが了解され
よう。

図面に示した同一の部材は同一の符号で示した。

第１図は液体と気体との混合物を分離する本発明による
装置を示し、この装置を以下「渦巻管」という表現で示
す。

渦巻管ｌは、内部すなわち分離空間３を内蔵する管状壁
部２を備える。管状壁部２は底壁部４の開口部に装着さ
れて包封壁部５により包囲される。管状壁部２と包封壁
［５との間には、外部すなわち液体放出空間６が存在し
、この外部空間６は底壁部４により下方向にかっ頂壁部
７により上方向に閉じ込められる。前記頂壁部７を管状
壁部２の上端部より上方に成る距離をもって配置し、そ
れにより内部空間３と外部空間６との間に流体通路８を
設ける。渦巻管１の開放下端部９を介して液体と気体と
の混合物を、複数の羽根１１からなりかつ内部空間３内
に配置された羽根アセンブリ１０へ供給することができ
る。渦巻管１の管状壁部２には多数の液体放出開口部１
２を設け、これらを壁部２の外周に沿って均等に分布さ
せ、かつ羽根アセンブリｌＯの下流に位置させる。

頂壁部７における開口部を貫通する第１気体出口管１３
は、管状壁部２の上端部１Ｂより下方に配置された下端
部１４を備え、それにより分離空間３中へ突入する。第
１気体出口管１３と羽根アセンブリｌＯと分離空間３と
は実質的に互に同軸配置される。頂壁部７には、さらに
液体放出空間６からの気体を放出するための第２気体出
口を形成する開口部１６を設ける。包封壁部５の下端部
における開口部に１端部を配置した出口管１７は、液体
を液体放出空間６から放出する作用をする。蝋後に、渦
巻管１はファン１９を設けた導管１８を備え、開口部１
６と分離空間３・の入口部との間に流体連通部を形成す
る。

操作に際し、液滴と気体との混合物を開口部９を介して
渦巻管１の分離空間３中へ導入すも分離空間３において
気体／液体混合物は羽根アセンブリｌＯを通過し、その
際羽根アセンブリ１０の羽根１１は気体／液体混合物に
回転運動を付与する。この回転運動により、気体／液体
混合物の液滴が外方に飛散して管状壁部２の内部表面に
衝突しかつ融合する。管状壁ｓ２の内表面でこのように
形成された液層は、その一部が管状壁部２における液体
放出開口部１２を通過し、かつ一部が流体通路８を通過
する。分−された液体放出空間６に集められ、次いで液
体出口管１７を介して前記空間６から放出される。

満場管１中へ供給される気体／液体混合物の気体成分の
大部分は、第１気体出口管１３を介して分離空間３から
放出される。第１気体出口管１３を介して放出される気
体により、管状壁部２の内表面に集められた液体が同伴
されるのを防止するため、第１気体出口管１３の断面積
は分離空間３の断面積より相当小さくすべきである。−
第１気体出口管１３の適する断面積は。

分離空間３の断面積の１５〜６５９ｇの範囲で選択する
ことができる。この範囲の断面積において、第１気体出
口管１３を通過する気体は実質的に液体を含有せず、し
かも渦巻管１における許容しえないような圧力低下の増
大を伴なわない。羽根アセンブＩＪ　Ｉ　Ｑの作用によ
り気体流れから分離されて液体放出空間６中へ流入する
液体は、少量の同伴気体を含有することがある。

この気体は、第２気体出口１６を介して前記液体放出空
間６から放出される。特に渦巻管ｌにセける高液体負荷
および／または高流速において、液体は第２気体出口１
６を介して液体放出空間６から流出する気体により同伴
されることがある。この場合第１気体出口管１３からの
ガス流の品質が第２気体出口からのｇ１ｆＩ４気体によ
り混合の際に悪影響を受けるのを防止するため。

第２気体流れをさらに処理してそこから液体を分離する
。この目的で、第２気体流れをファン１９の作用により
導管１Ｂを介して分離空間３の入口部へ循環させる。

第１図に示した具体例において、渦巻管ｌは導入された
気体／液体混合物の主たる分離を行なうための第１段階
の分離器として作用するだけでなく、第２気体流れから
液体を除去するための第２段階の分＃ＩＩｉ器としても
作用する。上記の配置により、気体／液体混合物は、極
めて高い液体負荷および流速においてさえ、実質的に液
体を含有しない気体と実質的に気体を含有しない液体と
に分離することができる。

液体放出空間６から流出する気体流れによる液体の同伴
を減少させるため、ヨーロッパ特杵出願第８１２００９
６３．７号に提案されたような頂壁部７を貫通しかつこ
の頂壁部７の下表面以下に配置された第２気体出口管を
使用することは。

第１図に示した本発明の具体例において無意味である。

何故なら、第２ガスはこの気体を乾燥するためざらに粍
柚にかけられるからである。

次いで本発明の他の具体例を示す第２１ごつき説明する
。この図面において、気体／液体混合物を分離するため
の一般に符号２０で示されたカラムの底部が図示されて
いる。

管状外殻２１を有するカラム２２には、カラム２０の内
部に流体を供給しかつ放出するための手段を設ける。こ
れらの手段は、液体と気体との混合物を供給するための
入口２２と、分離された液体を放出するための液体出口
２３と、カラム２０の上部に配置されて分離気体を放出
するための気体出口（図示せず）とを備える。

はぼ水平に配置されたトレー２４にはその開口部に複数
の渦巻管２５を設け、このトレーをカラム２０の内部に
設置する。トレー２４に対しほぼ平行に頂壁部２６を渦
巻管２５の上端部から上方へ成る距離をもって配置する
。渦巻管２５を包囲し、かつトレー２４と頂壁部２６と
管状外殻２１とにより閉じ込められた空間２７を、以下
外部すなわち液体放出空間という表現で示す。他の壁部
２８を頂壁部２６の上方に成る距離をもって配置し、そ
れにより渦巻管２５からの第２気体を集める空間２９を
形成する。

第２気体収集空関２９は導管３０を介してカラム人口２
２と流体連通し、導管３０には人口２２のベンチュリ３
２の中央に配置されたスロート状端部３１を設ける。ベ
ンチュリ３２は人口２２に吸引をもたらし、第２気体収
集空関２９における気体を導管３０を介してカラム人口
２２へ強制流通させる。

渦巻管２５はそれぞれ、内部すなわち分離空間３４を内
蔵する管状壁部３３を備え、この空間には羽根アセンブ
リ３５を配置して入口２２を介し供給される気体／液体
混合物に回転運動を付与する。管状壁部３３には、それ
ぞれ液体放出開口部３６を設けて、分離された液体を内
部空間３４から抜き出す。複数の第１気体出口管３７が
頂壁部２６における開口部を貫通し、その下端部を管状
壁部３３の上端部より下方における内部空間３４内に位
置せしめる。気体を液体放出空間２７から第２気体収集
空間２９中へ放出するため、頂１１ｆｌＳ２６にはさら
に複数の開口部３８を設ける。

第２図に示した装置を操作するに際し、気体／液体混合
物をカラム人口２２により形成された共通の入口を介し
て渦巻管２５のそれぞれへ供給する。羽根アセンブリ３
５を通過する際、気体／液体混合物に回転運動が付与さ
れて気体からの液体の分離をもたらす。液体は、その一
部が管状壁部３３の上端部と頂壁部２６との間の通路を
介して渦巻管２５から流出し、かつ一部が液体放出開口
部３６を介して流出する。液体放出空間２丁に集められ
た液体は、液体出口２３を介してカラム２０から抜き取
られる。実質的に液体を含有しない気体は第１気体出口
管３７を介して渦巻管２５を流出し、壁部２８の上方の
カラム２０の部分へ流入し、ここで気体はさらに処理さ
れ、或いはカラム２０の内部から直接に放出することが
できる。

渦巻管２５から流出する液体により同伴された気体は、
頂壁部２６における開口部３８を通して上方に流動し、
第２気体収集空間２９中へ流入する。入口２２における
ベンチュリ３２の吸引作用により、気体は第２気体収集
空関２９から導管３０を介して入口２２へ流動される。

導管３０からの第２気体は次いで渦巻管２５へ流入して
気体がさらに処理され、そこから液体が分離される。

第１因に示した渦巻管１と同様に渦巻管２５は多量の気
体と液体とを分離するための第１段階の分離器として作
用するだけでなく、主分離で得られた第２気体をさらに
乾燥するための第２段階の分ｌ１ｉｉ器としても作用す
る。

次に、本発明の他の具体例を示す第３図につき説明する
。この具体例において、第２図に示したような第２気体
をさらに処理するための循環系は一般に符号４０で示さ
れたフィルタ手段により置換されており、このフィルタ
手段は第１気体出口管３７の囲りに配置される。フィル
タ手段４０はたとえばステンレス鋼で作られた緊密充填
繊維の１１４１からなり、これをカラム２０の管状外殻
２１に固定された一対の有孔壁部４２の間に配置する。

第２図に示した循環系において必須のベンチュリ型人口
２２は、カラム２０の底部に配置された慣用の入口４３
により置換されている。液体出口２３の他に、第３図に
部分的に示したカラムには、フィルタ手段により分離さ
れた液体を抜き取るための液体出口４４をさらに備える
。第２気体を液体放出空間２７から除去するため、複数
の第２気体出口管４５が頂壁部２６における開口部を貫
通する。

第３図に示した装置を操作するに際し、第１段階の分離
器を形成する渦巻管２５へ入口４３を介して供給された
液体と気体との混合物から分離された実質的に液体を含
有しない気体を、第１気体出口管３７から放出す乙。渦
巻管２５から放出された液体により同伴される気体は第
２気体出口管４５を流過し、次いで第２段階の分離器を
形成するフィルタ手段４０へ流入する。

フィルタ手段４０において、同伴された液滴は第２気体
から分離され、したがって実質的に液体を含有しない第
２気体は上方有孔壁部４２を介してフィルタ手段４０か
ら流出する。フィルタ手段４０を流過する気体から分離
された液体は、液体出口４４を介してカラムから抜き取
られる。頂壁部２６の下表面より下方に下端部を配置し
た第２気、休出口管４５の配置により、第２気体による
液体の同伴という危険が相当に減少され、したがって高
液体負荷および／または高流速においてさえ、少量の液
体のみをフィ）１１１手段４０により分離すればよい。

第４図には、前記の各図面で説明した装置の別の具体例
が示されている。この本発明の具体例において、カラム
２０には導管５０を設け、この導管は第２気体収集空間
２９と渦巻管２５の入口との間に流体連通部を形成する
。

第４図に示した装置の操作に際し、第２気体出口管４５
からの気体を第２気体収集空関２９に集める一方、第１
気体出口管３７からの実質的に液体を含有しない気体は
壁１！！Ｓ２８の上方に配置されたカラムの部分へ流入
する。第１気体出口管３丁の上方の圧力差により、第２
気体は第２気体収集空間２９から導管５０を介して渦巻
管２Ｓへ強制流動させられる。第２段階の分離器として
作用するこの渦巻管において、第２気体により同伴され
た液体は気体から分離されて抜き取られ、その結果実質
的に液体を含有しない気体が適当な渦巻管２５からそれ
に付随する第１気体出口管３７を介して流出する。

本発明の上記具体例においては、第２段階の分離器とし
て作用する渦巻管２Ｓを第１段階の分離器として作用す
る他の渦巻管と同レベルに配置したが、この第２段階の
分離器は第１段階の分離器が配置されているレベルとは
異なるレベルに配置しうることも了解されよう。たとえ
ば、第２段階の分離器は壁部２８の開口部に設けること
もできる。このような配置番こおいては。

第２気体を循環させるための導管５０が省略される一方
、第２段階の分離器にはこの第２段階の分離器で分離さ
れた液体を集めるための別の空間を設けるべきであろう
。

夕手段を第２段階の分離器として使用する本発明の具体
例を示している力ξその他任意の型式のフィルタ手段、
たとえば第２気体の流れ方向に対し傾斜した邪魔板もし
くは羽根を使用しうることも了解されよう。

図面においては、渦巻管を壁部゛の開口部に装着したが
、これら渦巻管を壁部の開口部上方に配置しうろことも
了解すべきである。

図示した渦巻管１および２５には、ヨーロッパ特許出願
路８１２００９６３．７号明細書に記載されたように前
記渦巻管の下端部に連通する混合室を設けることができ
る。この場合、渦巻管を使用するカラムには、液体と気
体とのための別途の入口を設けるべきで、ｂる。

【図面の簡単な説明】

第１図は液体と気体との混合物を分離する本発明による
装置の縦断面図、 第２図は本発明による第２跣体例の下部の縦断面図。 第３図は本発明による第３具体例の下部の縦断面図、 第４図は本発明による第４具体例の下部の縦断面図であ
る。 １１．・渦巻管、２・・・管状壁部％　３・・・空間、
４・・・底壁部、５・・・包封壁部、６・・・放出空間
、７・・・頂ａｍ％８・・・流体通路、９・・・下端部
、１０・・・羽根アセンブリ、１１・・・羽根、１２・
・・開口部、１３・・・気体出口管、１４・・・下端部
、１５・・・上端部、１６・・・開口部、１７・・・出
口管、１８・・・導管、１９・・・ファン。 代理人井−士今　　村　　　　元

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）第１段階の分離器と第２１Ｒ階の分離器とからな
   り、第１段階の分ＳＳは内部空間と外部空間とを規定す
   る常時垂直に延在する管状壁部と、イ 前記管状壁部の上方に成る距離をもって配置されかつ前
   記内部空間と前記外部空間とを上方向に閉じ込める頂壁
   部と、液体と気体との混合物を内部空間中へ供給する入
   口手段と、内部空間内にあって液体と気体との混合物に
   回転運動を付与して液体と気体とを分離する渦巻付与手
   段と、内部空間から液体と気体とを別々に放出する出口
   手段とを備え、前記出口手段は内部空間とほぼ同軸配置
   され、頂壁部を貫通しかつ管状一部の上端部以下の内部
   空間内にその下端部を位置せしめた第１気体出口管と、
   管状ｍ部中に配置された少なくとも１つの液体放出開口
   部とを備え、前記第１段階の分１ＩｉＩＷｈはさらに外
   部空間から気体を放出するための少な（とも１つの第２
   気体出口を備え、第２段階の分離器には前記第２気体出
   口と流体連通する入口を設けると共ＩＣ１第２段階の分
   離器から液体と気体とを別々に放出する手段を設けるこ
   とを特徴とする液体と気体との混合物の分離装置。 （２）第１段階の分離器と第２段階の分離器とがほぼ同
   一の形状であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の装置。 （３）第２段階の分離器を第１段階の分離器により形成
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の装
   置。 （４）第２段階の分離器がフィルタ手段を備え、ａｔ気
   体出口管が前記フィルタ手段を貫通することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の装置。 （５１フィルタ手段が緊密充填された繊維の層からなり
   、これら鐵繍をほぼ平行に穿孔された一対の一部により
   加圧下に保つことを特徴とする特許請求の範囲第４項に
   記載の装置。 （６）　　フィルタ手段が複数の傾斜態様を備え、第１
   気体出口管の上端部を前記羽根の上方に配置する仁とを
   特徴とする特許請求の範囲第４項に記載の装置。 （７）複数の第１段階分ｔｓを備え、これらを壁部にお
   ける開口部内にまたはその上方に装着し、前記第１段階
   の分離器の管状壁部により規定された内部空間中へ液体
   と気体との混合物を供給するための共通の入口手段を設
   けることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第６項
   のいずれかに記載の装置。 （８）複数の第２段階の分離器を備え、これらを第１段
   階の分離器および第１段階の分離器の第２気体出口と共
   通の入口手段との間に流体連通を形成する手段により形
   成することを特徴とする特許請求の範囲第７項に記載の
   装置。 （９）第１段階の分離器の形状とほぼ同一の形状を有す
   る少なくとも１つの第２段階の分離器を備えることを特
   徴とする特許請求の範囲第７項に記載の装置。