JPS5916502A - 充填塔の流体整流或は分集用多孔板 - Google Patents

充填塔の流体整流或は分集用多孔板

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JPS5916502A
JPS5916502A JP12547982A JP12547982A JPS5916502A JP S5916502 A JPS5916502 A JP S5916502A JP 12547982 A JP12547982 A JP 12547982A JP 12547982 A JP12547982 A JP 12547982A JP S5916502 A JPS5916502 A JP S5916502A
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Hatsuki Onizuka
鬼塚 初喜
Hideo Fukuda
秀雄 福田
Shin Saitou
伸 齋藤
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Asahi Kasei Corp
Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
Asahi Kasei Kogyo KK
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J4/00Feed or outlet devices; Feed or outlet control devices
    • B01J4/001Feed or outlet devices as such, e.g. feeding tubes
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02Column chromatography
    • G01N30/60Construction of the column
    • G01N30/6004Construction of the column end pieces
    • G01N30/6017Fluid distributors

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
  • Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)

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、充填塔における塔内流体の整流或は分集用多
孔板に関する。
充填塔においては、流体入口、出口に多孔板を設け、そ
の多孔板の間に充填物を充填し・この多孔板に被処理流
体の整流或は分集を行なわせている。多孔板は又塔の中
間に設けられる場合もある。
これらの多孔板のうち塔の中間又は下部に設けられる多
孔板は充填物を支持する役割も兼ねている。
従って、これら多孔板は塔内充填物を支えるに足る強度
を有し、かつ分散又は集合する流体の流れの不均一を起
こさない構造のものでなければならない。
しかるに、従来の多孔板は、円柱状の孔を設けたもので
あり、その開孔率(充填塔の横断面積に対する多孔板の
孔の全面積の割合)は、最高で0.25であり、一般的
には0..2 i%iJ後であった。このような形状及
び開化率の孔を有する従来の多孔板では、その孔の近傍
で流体の流れに不均一が生じ、その為に充填塔の性能が
変動し、フントロールしにくいという問題が生じていた
。勿論開化率を上げれば、流体の流れの不均一を減少で
きる筈であるが、開孔率を]二げれば、必然的に多孔板
の強度が減少する。その為に開孔率は0.2左を限度々
していたものである。
本発明者らは、多孔板の強度を殆んど減少することなく
、流体の流れの不均一を極端に減少せしめ得る多孔板を
見いだし、本発明をなすに至ったものである。
即ち、本発明は、多孔板の厚み方向に沿った断面積が異
なる部分を有し、かつ少なくとも一方の端面において最
大面積を有する形状の孔を有してなることを特徴とする
多孔板に関するものである。
本発明の多孔板は、厚み方向に沿って異なる断面積を有
する孔からなっている為、充填物支持の為の強度は、は
ぼ孔面積最小部の開孔率によって維持されるから丈夫で
ある。又、孔の断面積が最大となっている端面を充填物
側に向けて設置することにより充填物側に流出し、又は
充填物側から流入する流体の流れは、スムースな流れを
享受できる為流れの不均一は最小限に止められる結果と
なる。
多孔板の孔の断面積の変化は連続的でも不連続的でもよ
いが、連続的に、更には連続的にがっ直線的に変化させ
ることにより、流体に与える乱れのより少ない加工し易
い多孔板を提供し得る。
断面積の変化は多孔板の厚み方向全体に亘る場合ばかり
でなく、その一部において変化してぃてもよい。
本発明の多孔板の好ましい態様は、多孔板の孔の形状が
その孔の回転対称軸が流体の流れと一致するような円錐
台形成は円錐台形を組み合わせたもの、或は円錐台形と
円柱形とを組み合わせたものであり、多孔板面の少なく
とも一端面に円錐台形の円形断面のうち面積が最大の面
が位置するようにした多孔板である。なお、多孔板の機
械的強度維持の為には、多孔板の孔でない部分がgo%
以」二存在する部分が厚みの20%以上存在することが
望ましい。
又、上記特徴を有する孔が多孔板のすべての孔に対応す
る必要はなく、多孔板の孔の中に」二記特徴を有する孔
の他に円柱形の孔が含まれていても差し支えない。その
孔の存在の程度は、孔の断面積が最大となっている端面
において全開うし面積の20%以下の範囲が良い。
多孔板の孔の形状を上記のようにすることにより多孔板
近傍の充填層における流体の乱れを非常に小さくするこ
とができ、しかも安価に製作できることか分った。
本発明の多孔板の使用に際して、充填塔内の充填物を塔
内に保持する為に、充填物の粒径より細かいメンシュフ
ィルター等を用いることがあり、この場合フィルター等
が多孔板の孔内に押し出されることがある。又、フィル
ター等を併用した場合、従来の多孔板と同様に構造が複
雑になるという問題がある。この問題の解決策として、
多孔板の孔内に塔内の充填物を通過させない細かな物質
を充填固定化することによりフィルター等を使用しても
多孔板孔内へのフィルター等の押出しもなく、更にはフ
ィルター等を使用しなくても充填物の保持が可能となり
、本発明の特徴を更に生かすことができる。
上記の孔内に充填する充填剤は、本多孔板を設置した充
填塔に流す液種、運転条件、多孔板の材質、塔内の充填
物の粒径等により決定される。好ましい孔への充填剤の
例としては、鉄、ステンレス、チタン、銅、ニンヶル、
黄銅、亜鉛、白金、銀、金、ニオブ、タンタル、クロム
等の金属又は合金又は塩化ビニル、ポリプロピレン、ポ
リスチレン、テフロン等のプラスチック類、又はガラス
、炭化ケイ素、酸化アルミナ、窒化ケイ素等のセラミッ
ク類の粉末、粒子、繊維等或はそれらの焼結物、又はこ
れらを接着固化したものがある。
本発明の好ましい多孔板は、孔の断面積が最大となって
いる端面の開孔率(該端面における充填塔内面積に対す
る全開孔面積の比)がθ6以上である多孔板である。孔
の断面積に変化をもたせているので、端面の開孔率が高
くてもそれ以外の部分で小さな開孔率を有するから、十
分な支持強度を保持した上で端面の開孔率を04以」−
とすることは容易である。このような開孔率とすること
によって充填物粒子の充填の空隙率よりかなり上回った
開孔率を得ることができる結果、多孔板の孔を流出入す
る流体の流れの乱れは−・層消去されることになる。開
孔率を0g以上にすることによりこの傾向は特に顕著に
なる。
本発明の多孔板は流体の乱れが分離効率に特に大きく影
響するクロマトグラフィーによる分%1装置に用いた場
合に有効である。特に内径10cTn以上の分離装置を
用いる場合には、強度の点から従来は開化率を02前後
より大きくすることができず、その為流体の乱れが起こ
り、分離効率が低かったが、本発明の多孔板は強度を維
持したまま開化率を上げることができる為好ましい。
更に1シタ径30tyn以上の分離装置に用いる場合に
は、従来は、上記欠点の他に流体の流れを均一にする為
に非常に数多くの孔を多孔板全体に亘って設ける必要が
あった。本発明の多孔板の場合には孔の数を%〜鴇程度
に減らすことができ、しかも強度を保ちつつ開化率を大
きくすることができ特に有効である。
以下に図面の実施例を示して本発明を説明する。
第1図は、本発明の多孔板の7例を示す縦断面図である
。この場合充填物は上側となるように設置する。
第1図は、本発明の多孔板の他の例を示す縦断面図であ
る。最大面積端面は上下両端面となっているので、この
多孔板は、充填層の上部にも下部にも中間部にも用いる
ことができる。
第3図は、第八2図の多孔板を上から見た時の平面図を
示す。λ重置の外側円か最大面積、内側円が最小面積部
を示す。又、第3図のような孔の配置はいわゆる千鳥型
で最も開化率を大きくてき、非開孔部の形状を均一化で
きる配置である。第3図のA−A’線における断面が第
八2図の断面である。
第9図は、充填塔の7例を示−4−切欠断面図である。
/は流体入口をもった流体分集装置1.2 II多孔板
、3はフィルター、グはフィルター、Sは多孔板、乙は
流体出口をもった流体分集装置である。
このような充填塔を用いる場合、例えば柔かいフィルタ
ーフが充填剤によって多孔板Sの孔の中に押し込まれる
場合も起こるので、このような場合は孔の中に、支障を
起こさない洞性、粒径の卸)かな物質を充填して用いる
こともてきる。
次に実施例及び比較例を示して本発明を説明り−る。例
中、流れの均一性を示す指標として、非χ」称係数FT
を用いた。この係数FTは、次のようなものである。
充填塔内に/N塩酸を一定流量で流しながら、塔入口直
前に設けた液注入口よ゛す、70%食塩水を一定微少量
注入し、排出する液を分取した後、Naa度を原子吸光
分析装置を用いて測定し、横軸に10%食塩水を注入し
てからの排出液量を、縦軸に排出液のNa8度をプロッ
トしてパルス波形を得、その形状を調べる。多孔板近傍
の充填層内において、流体の乱れが大きく生じる場合に
は、部分的に流れの遅い部分が生じる為に、出口でのパ
ルス波形は、より大きなテーリングを生じる傾向を示す
。従って、このテーリングの差を表わす尺度としてパル
スの非対称係数を用いた。
パルスの非対称係数F1とは、パルスのピーク高さの鴇
におけるピーク位置より前のパルスの幅強に対する、ピ
ーク位置から後のパルスの幅(wR)の比である。
この埒、値が/より大きければ大きい程テーリングの度
合が激しいこと、即ち、流れの不均一性の犬きいことを
示す。
次に実施例を示す。
実施例/ 第9図に示すような内径/θ0陥φ 、長さ300mm
で塔の液入口、出口に液分集装置を設けた充填塔を用意
し、液入口の液分集装置の直ドと液出に1の液分集装置
の直上に以下のような多孔板を設置し、更に多孔板の充
填物に接する側の面にフィルターを設置した。ここで設
置した多孔板は、第7図の多孔板でL−70■、フィル
ターに接する側の面のr、=10能φ、1p=//陥、
開孔率O乙/、その反対側の面のr2−r3二乙//能
φ、開孔率θ2Sでフィルター側の孔の形状を円錐台形
とした構造を有する。充填物はスチレンジビニルベンゼ
ン共重合物をクロロメチル化した後にトリメチルアミン
で四級アンモニウム化した陰イオン交換樹脂のC1型で
あってo、、2sy乾燥樹脂/ CC湿潤樹脂、架橋度
ろ%、れン径100〜λ0θメンシュの樹脂であって、
高さ;l A、 :)、 cynまで均一に充填した後
、/N塩酸水溶液をgo。
ml/mmの速度で流し、コンディショニングした。つ
づいて同し速度で/N塩酸水溶液を流しながら、塔人口
直前に設けた液注入口より10%NaC1液Oユmlを
瞬間的に注入し、浴出口から流出する液をSmlの7ラ
クシヨンに分取した。
次に、各7ラクシヨンのNaa度を原子吸光分析装置を
用いて測定し、横軸に流出液量、縦軸にNa濃度をプロ
ットしパルス波形を得た。この時のパルスの非対称係数
はFl−1,27,3であった。
実施例λ 実施例/と同様の装置を用い、以下のような多孔板を液
入口及び出口に実施例/と同様な配置に設置する。この
場合、フィルターは設置しない。
多孔板は、実施例/の多孔板と構造的には等しい多孔板
であり、その孔の中に平均粒径gOμのガラスピースを
充填し、更に孔中のガラスピースが孔外に流出しないよ
うに孔の大きさ3θOメツシユの金網を設置したもので
ある。
実施例/の場合と同じ樹脂を2A、2tynまで充填し
実施例/と同様の方法でパルス波形を得た。この時のパ
ルスの非対称係数はF1=l/33であった。
実施例3 実施例/と同様の装置で塔内径300rranφ、高さ
7mの塔を用い、以下のような多孔板を液入口及び出口
に実施例/と同様な配置に設置する。
多孔板は第2図における多孔板と孔の形状が同様なもの
でL=7QtU+、フィルター側の面のr−//mmφ
、lp−//誦、開孔率Oq1 その反対側の面のr2
== r、−4pmmφ、開孔率0.2Sでフィルクー
側の孔の形状を円錐台形とした構造を有するものである
実施例/の場合と同じ樹脂を高さ96.2画まで充填し
、実施例/と同様の方法でパルス波形を得た。
この時のパルスの非対称係数は今一7203であった。
実施例q 実施例/と同様の装置を用い、以Fのような多孔板を液
入口及び出口に実施例/と同様な配置に設置する。ここ
で設置した多孔板は第2図における多孔板であり、L=
7Qmm、両端面の孔径r1−r3=/θ陥φ、ip=
/ /m+n 、開孔率0乙/で円錐台形の形状の孔と
し、r2−り爛φ、Ip−77mm1 開孔率9gとし
た構造を有する多孔板である。
実施例/の場合と同じ樹脂を高さ、2乙、2tynまで
充填し実施例/と同様の方法でパルス波形を得た。
この時のパルスの非対称係数はF)=l/gAであった
比較例 実施例/と同様の装置を用い、以下のような多孔板を液
入口及び出口に実施例/と同様な配置に設置する。
多孔板は、従来使われている円柱形の孔を有するもので
第2図の記号でL−10擺、rl−r2−r3−6q配
φ、開孔率θ−5の構造を有する。
実施例/の場合と同じ樹脂を、高さ2A、、20まで充
填し、実施例/と同様の方法でパルス波形を得た。この
時のパルスの非対称係数はF−)=l’l!;gであっ
た。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図は、本発明の多孔板の例を示す縦断面図
、第3図は第1更図の平面図、第9図は多孔板を用いた
充填塔の7例を示す切欠断面図である。 特許出願人 旭化成工業株式会社 代理人弁理士 星   野      透第3興 第4図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)、多孔板の厚み方向に沿った断面積が異なる部分
    を有し、少なくとも一方の端面において最大面積を有す
    る形状の孔を有してなることをlPfgとする充填塔の
    流体整流或は分集用多孔板。
  2. (2)、最大面積端面の開孔率が06以上である特許請
    求の範囲第1項記載の多孔板。
  3. (3)、多孔板の孔内に充填剤が充填されてなる特許請
    求の範囲第1項又は第2項記載の多孔板。
JP12547982A 1982-07-19 1982-07-19 充填塔の流体整流或は分集用多孔板 Granted JPS5916502A (ja)

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