JPS59173101A - 液体を重力により分布するための装置 - 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】 本発明は特許請求の範囲第１項の前文にしたがった材料
と熱の交換塔のための、液体を重力により分布するため
の装置に関する。

本発明は特に大直径たとえば３メートルまたはそれ以上
の程度の直径を有する塔に適用することができる。

液体分布装置は前記の塔の横断面全体に液体を一様に分
布するように設計されている。

本発明が有利に適用されるあり来すの種類の塔は特に、
交換部分が注文のバッキング部材、たとえば波形の板様
要素から作くられている塔である。

だが本発明はまた、交換部分がバンキング部材たとえば
ラッシングリング（Ｒａｓｃｈｉｎｇ　ｒｉｎｇｓ　）
またはバールサドル（Ｂｅｒｌ　５ａｄｄｌｅｓ　）の
不規則な槓重ね体から成っている塔にも適用されること
ができる。

これ等の基音、たとえば、液体と、蒸気またはガス状媒
体との間の化学的交換反応または熱交換での物質からの
同位元素の蒸留、精留１．抽出、吸収、分離に用いるこ
とができる。

周知のとおり、効率（すなわち、最初の場合に。

おいては分離効果および最後の場合においては熱伝達）
は移動部分の表面全体にわたる液体の一様にして精密な
分布に緻密に依存している。多数の液体分布器の中の既
知にしてしばしば用いられている残つかの種類を以下に
おいて述べる。

液体を重力により分布するための最もしばしば用いられ
ている装置は多数の孔を設けられたあるいはスクリン状
のトレイまたはチャンネル、箱するいはパイプ型の分布
器である。これ等の分布器において、液体は横断面の幅
全体にわたり広がり且つ熱を伝達する。液体はこの分布
システムを通して主として重力により運ばれる。

その他の既知のシステム、たとえばＦＲ−ＰＳ第７０３
．０２９号（佛国特許明細書）に記載されてＣるシステ
ムは中央の容器から供給される１組のチャンネルから成
っている。上記チャンネル・　チャンネルへの給送チャ
ンネルおよび上記、中央の容器はあふれシステムたとえ
ば噴出口を有し、上記噴出口を通って前記容器から前記
給送チャンネルおよびチャンネルを通り前記塔に流入す
るようにされている。だが実際には、前記のようにある
いは同様な原理で作動する液体分布器が所望の一様な散
布を達成することが不可能であり、したがって分離力が
著しく軽減されることが判明している。

その理由は明白である。この問題の種類のあふれシステ
ム、たとえばあふれ噴出口においては、上記噴出口にお
けるあふれ高さはわずか数ミリメートルに過ぎない、す
なわち、この分布システムがきわめてわずかだけでも傾
動されるかあるいはチャンネルへの給送チャンネル内ま
たはチャンネル自体内の液体の流れに起因して、レベル
に差が存在している場合、上記液体は塔に非一様に供給
される。

その他の既知の分布器においては、液体はノズル様の装
置を通して塔の横断面全体にわたり噴霧される。だが、
これ等の分布器は液体を運ぶためのポンプを必要とする
。これ等の分布器はまたノズルの噴霧円錐体が互いに重
なり合いしたがって液体は塔の横断面幾つかの部分には
少しも到達しない。全てのこれ等の分布器は、塔の直径
が大きい。たとえば６から１０メートルである場合、液
体を一様に分布することが不可能であるという重大な鉄
黒を有している。

本発明が関連しているこの重力による液体分布器は同じ
基本的な豐理法則すなわち、トリチェリの原理ニー＝Ｊ
Σ１；−に基づいている。この場合Ｗはｍ　／　Ｓでの
流出速度、ｇはｍ　／　Ｓ２での、重力による加速度で
ありまたｈはｍでの液体のヘッドである。この方程式か
ら、流出速度が液体のへマドすなわち一給送高さの平方
根に比例することになる。コストとスペースとの理由か
ら、この給送高さには限度がある。

通常、塔の装入量範囲（装入量一単位時間と塔の横断面
積当りの液体の量）は６０％と１００％の間である。し
たがって、最小限の装入すなわち６０％においては、こ
の液体の給送高さは最大限の装入時の高さの９倍も小さ
い。

前記の理由で、最小限の装入における液体の給送高さは
合理的に５０ｎｔｎを超えることができない。

分布器が水平面に対してたとえば０．５°だけ傾斜され
たとし、塔の直径が大きい、たとえば５ｍであるとし、
また液体のヘッドが２５關であるとすれば、液体の大部
分はこの塔の半分だけまで流れるであろう。

たとえヘッドが１００Ｍであるとしても、同一条件の下
における塔の片側と、それとは直径的に反対側とにおけ
る液体の量の相互間の差はなお１６％であろう。

不良分布とも呼ばれるこの非一様な流体の分布により効
率すなわち精留塔内の分離力が減ぜられる。

不良分布により流れのプロフィルが理想的なピストン流
からの多少の逸脱たとえば液体の非一様な装入あるいは
塔の横断面を横切っての液体の組成の変化が導かれる。

不良分布は２つの主な量に特徴を有し°ている。その第
１は不良分布の範囲であって、理想的な平均値からの局
部的液体の装入量または液体の組成の逸脱の大きさを与
える。第２の量はこの非一様な分布の構造、特に最大限
と最小限の液体の装入の相互間の距離を描いている。

実際において、しばしばこの種の非一様な分布は、振幅
を不良分布の範囲λに対応するようにまた波長りの半分
を最大限と最小限との間の距離に対応するようにされた
、余弦の関数により近似される。

この不良分布の理論は塔の効率に対する不良分布の振幅
と波長との両方の効果に関する情報を与える。第１図は
、蒸留塔に対するこれ等の影響を示している。第１図に
は余弦の関数であるとされている不良分布の波長が塔の
直径（Ｌ／Ｄ）に関して示されている。

この塔の効率は不良分布の範囲の増大に比例して減する
。同等の範囲に関して、たとえその面積が小さくとも、
すなわち、波長りが塔の直径りに比して小さい場合でも
、不良分布の影響は小さい。

だが、不良分布が大きな面積を覆った場合、塔の効率に
対するその影響はそれに対応して大となる。

不良分布の波長りが塔の直径の２倍（Ｌ／Ｄ　−２）に
等しくなった場合は、効率は最小限に達する。

これ等の理由で、その構造は大面積の不良分布を実質上
回避して不良分布の範囲を最小限に保つような構造であ
らねばならない。

だが全ての従来の分布器は大面積にわたり不良分布を生
ずる。これは、塔の直径に比例して増大する分布器内の
流れの状態の複雑さと、その結果としての非一様な流れ
とのためである。さらにその上に、分布器は決して正確
に水平に配置されることができなく、このこともまた不
良分布の結果を生ずる。分布器の寸法が大であるため、
分布器がたれ下がって、同様に大面積の不良分布を生ず
るおそれがある。

あふれ口すなわち、■形状のみぞ孔あるいは噴出口を有
する分布器は特に脱水平を感じ易い。このような場合に
、最大のあふれ高さは数ミＩＪメートルである。たとえ
このシステムが中央の容器から個々に供給される多数の
個々の分布器に分割されたとしても、最もわずかな傾斜
または液体の流れ内の乱流でも、流出液の量の大きな差
すなわち液体の非一様な分布を生ずるであろう。

本発明の目的は、塔直径がたとえば６メートルあるいは
それ以上である場合およびこの装置が傾動しつ＼ある場
合でも、塔の全横断面にわたり一様な組成の液体を少く
とも実質上一様に分布するのを確実ならしめ、かくして
大面積の不良分布を回避する、液体を重力により分布す
るための装置を設計することである。

この問題は本発明によれば特許請求の範囲第１項記載の
有効部分で与えられている特色により解決される。

本発明にしたがって構成された液体分布器は設計が簡単
であり、また高い分離力または塔内の最適の熱伝達を達
成する際の主因子である。

本発明の１つの重要な特色は分布されるべき全ての液体
が単一の場所で、たとえば個々の分布器への部分的流れ
内の計量装置を介して容器から供給されることである。

上記の部分的流れは個々の分布器により供給される塔の
横断面の部分面積に比例する。

容器と計量装置とが塔の横断面の中央に配置されること
は必ずしも必要ではないが有利である。

既知の分布器の前記の鉄黒が回避されるように任意の個
数の個々の分布器と計量装置とが存在することができる
。

その結果として、本発明にしたがって構成された装置に
おいては、塔の直径にか＼わらず不良分布を小さく保持
することができる。

本発明にしたがって構成された装置はまた、たとえば浮
遊生産設備上に構成されて波の運動に作用される塔にお
いてさえ液体を実質上一様に分布させるであろう。

以下において、添付図面に図示されている実施例に関し
て本発明を詳述する。

第２゛図は物質移動基１の部分すなわち、たとえば順序
だて一装置された構造を有するバッキング部材から成る
物質移動部分２の頂部分を示している。

液体を重力で分布するための装置３が前記移動部分の上
方に配置され且つたとえば格子（図示されていない）上
に載っている。

この実施例においては全てのオリアイスは同じ高さに配
置されて、同じ静水圧ヘラｒが得られるようにされてい
る。このようにして液体の個々の部分的量の割合が液体
の全装入範囲にわたり一定に留まる。液体のレベルが作
動条件次第で決まる最小限の距離たとえば少くとも５９
ｍｍに前記計量装置より上方にあることが重要である。

オリフィス４ｃの代りに、上記の計量装置は弁、ノズル
またはその他の絞り装置であってもよい。

出口バイブ４ｂは流れチャーンネル５内へ開口し、上記
流れチャンネルを通して液体が、作動中供給バイブロａ
を通って個々のチューブマニホルド６へ流入する。流れ
チャンネル５は前記計量装置の作用を妨げないように寸
法を定められまた通気されていなければならない。

主バイブロｂは、第６図に図示されているように、供給
されるべき塔１の横断面の部分の端部区域まで延びてい
るバイブロＣに対向両側にて底部で連結されている。

この実施例においては塔の全横断面は液体分布器に関し
７つの部分（第６図）に分割され、そのなかの６つの部
分だけが第２図に図示されている。

第２図に図示されているように、バイア′）６Ｃの下面
には液体出口開口６ｄが設けられ、上記開口６ｄを通っ
て液体が物質移動部分２の全横断面を横切って一様に分
布されるようにされている。

本例においては、供給管７が作動中液体を容器に導入す
る。

通常移動基は互いに空所により分離された多数の物質移
動部分を含んでいるので、既知の構造の収集器が前記移
動部分の相互間の空所内に配置され、上記収集器から液
体が各の収集器の下方に配置された分布器に流入するよ
うにされている。

第４図には計量装置を有する容器の一変形の詳細が示さ
れている。

容器１０はたとえばＣＨ−ＰＳ第５３７，２０８号の明
細書に記載されている静的ミキサのごとく構成されたミ
キサ１１を含んでいる。

たとえば、精留塔の濃厚区画からの逆流がストリッピン
グ区画へ供給され且つ付加液もこの塔に給送される場合
のごとく１つ以上の供給源から分布されるべき液体が来
る場合にはミキサは特に有利である。第４図において、
液体は管路１２を通して給送され且つまた前記逆流は装
置１０に７ランジで連結された管路１３を通して給送さ
れる。

たとえば液体が分布装置より上方の塔内に配置された交
換部分から来る場合のごとく濃度に変化を有している唯
一の供給源から液体が来る場合にもミキサは有利であろ
う。

この実施例において、容器１０の側面の底部分は出口管
１５を接続される互いに対向した出口開口１４を形成さ
れ、また液体の流出量を計量するためのオリフィス１６
が管１５と容器壁との間に配置されている。

【図面の簡単な説明】

第１図はｎ／ｎＱを不良分布ありの場合とない場合との
分離力の相互間の比、 Ｆ＝局部液体装入量 Ｌ＝不良分布の波長 Ｄ＝塔塔径 径した場合の蒸留塔の分離力に対する不良分布効果を示
した線図、第２図は第６図にｎ−ＩＩ線に沿った縦断面
で示された本発明にしたがった液体分布器の一実施例を
有する塔の一部の線図、第６図は第２図における■−■
線に沿った液体分布器の横断面図、第４図は計量装置を
有する容器の変更　　　′された実施例の縦断面図であ
る。 １・・・材料交換塔、２・・・材料交換部分の頂部分、
３・・・液体の重力による分布装置、４・・・容器、４
ａ・・・底部、４ｂ・・・出口バイブ、４ｃ・・・オリ
フィス、５・・・流れチャンネル、６・・・チューブマ
ニホルド、６ａ・・・給送パイプ、６ｂ・・・主パイプ
、６ｃ・・・パイプ、７・・・供給パイプ、１ｏ・・・
容器、１１・・・ミキサ、１２・・・管路、１３・・・
管路、１４・・・出口開口、１５・・・出口バイブ、１
６・・・オリフィス。 代理人　浅　村　　　皓

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）上方の容器から供給される個々の分布器から成る
   物質と熱の移動基のための、液体を重力により分布する
   ための装置において、個々の分布器が上記容器から計量
   装置を通して液体の量を供給され且つ上記の量が上記量
   を供給すべき個々の分布器の横断面積に比例せしめられ
   ることに特徴を有する装置。 （２、特許請求の範囲第１項記載の装置において、パイ
   プの出口が容器底部および（あるいは）容器の側壁に配
   置され且つ個々の分布器に通じ、また計量装置が前記の
   パイプ内に配置されていることに特徴を有する装置。 （３）特許請求の範囲第１項記載の装置において、前記
   の容器底部および（あるいは）側壁が前記の計量装置に
   接続される開口を設けられていることに特徴を有する装
   置。 （４）特許請求の範囲第１項記載の装置において、前記
   の計量装置が絞り装置として構成されてｌ／）ることに
   特徴を有する装置。 （５）特許請求の範囲第１項記載の装置において、ミキ
   サもまた前記容器内に配置されていること番こ特徴を有
   する装置。