JPS59199032A - 圧力吸収機構 - Google Patents

圧力吸収機構

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JPS59199032A
JPS59199032A JP58072268A JP7226883A JPS59199032A JP S59199032 A JPS59199032 A JP S59199032A JP 58072268 A JP58072268 A JP 58072268A JP 7226883 A JP7226883 A JP 7226883A JP S59199032 A JPS59199032 A JP S59199032A
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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】 技術分野 本発明は、充填塔内に設置して、充填剤にかかる圧力を
第１次に支える機構に関する。
従来技術 充填塔を使用して工業的に物質を分離する際には、大型
の充填塔を使用する必要があるが、大型の充填塔には充
填剤の破壊や変形等によシ圧力損失が増大するという問
題があった。この様な問題を解決するために、英国特許
第１２０３４３９号にみられる様に充填塔の中間に充填
剤を支えるだめの中間支持機構を設置することなどが知
られているが、これ等の中間支持機構は、流体は通過さ
せるが充填剤は通過させないネット等を使用して充填剤
を仕切り、支えるという構造を有するのが一般であった
。しかしながら、この様な充填剤を通過させない構造を
もつ中間支持機構は、それ自体の構造が複雑になるだけ
でなく、支持機構によシ区切られた充填層区画の各々に
充填剤を充填するために、配管、バルブ、ノズル等を設
置する必要があったシ、又は各区画に順次充填剤を充填
しながら組み立てることが可能な構造にする必要があっ
たシする等、充填塔の構造及び充填操作が複雑になると
いう問題があった。
困嬰匹」］要Ｕ方艷戊 本発明者等はこの様な従来の充填塔の中間支持機構の問
題点を解決すべく鋭意研究を進めた結果、構造が簡単で
、かつ移動相流体の混合が少ない圧力吸収機構を開発し
、この圧力吸収機構を、中間支持機構に代えて、又はそ
の１部として、用いることによシ優れた性能を有する中
間支持機構が得られることを見出し、本発明をなすに至
った。
すなわち、本発明に従った圧力吸収機構は、内径〔Ｄ（
ｃｍ）〕が１０ｃｍ以上である充填塔に設置する機構で
あシ、充填物が通過しうる流通空隙を有し、流通空隙の
外周率が（２−Ｑ−）以上であシ、その流れ方向の長さ
く、、）が外周率の−１，５乗よシ大い流通空隙からな
シ、かつ、流通空隙を区分する固体部分の、両端面上の
任意の位置に関し、１部以内に流通空隙が存在し、その
遮蔽率が０．０１以上０．８以下であることを特徴とす
る構造を有する。
発明の構成及び作用効果の具体的説明 本発明によれば、充填塔の中間支持機構をかかる圧力吸
収機構を有する構造にすることにより、構造が簡単でし
かも十分な支持機能を有し、かつ流体の流れの乱れを小
さくすることができる。
本発明によれば、また、充填剤を充填するために必要な
供給口は充填塔上部に設置するだけで良く、各区画に供
給口が必要な従来の中間支持機構を使用した場合に比し
て塔構造及び配管等も非常に簡単なものとすることがで
きる。
本発明によれは、更に、充填剤を充填する場合において
も、塔の最上部の区画に充填剤を供給することによシ塔
全体に実質上均一に充填することができるため、塔の最
初の充填の場合のみならず、運転途中で充填層の高さ等
が変化し、充填剤を更に追加して充填する必要が生じた
場合等においても従来の装置に比して容易に追加の充填
を行なうことができるという特長を有する。
なお、本明細書において「外周率」とは、充填塔の中心
線に垂直な平面（以下、塔横断面という）で、１個の流
通空隙を任意の位置で切断した場合、当該断面の周辺の
長さの金側Ｃｔ（−ｙ）　〕を、その断面の断面積ＣＳ
　（ｃｒｎ２）　）で割った値のうち、最大のものを言
う。すなわち、外周率をρとすると、ρ−［（ｔ／Ｓ）
の最大値〕 である。また、本発明において「遮蔽率」なる語は、充
填塔横断面に平行な平面で切断した圧力吸収機構の固体
部分の断面積（充填塔内壁面よシ内側に存在する固体部
分の断面積）の合計を充填塔横断面で除した値のうちで
、切断位置を変化させて得られる値のうちの最大のもの
を言う。更に、「流通空隙」とは、第１図の符号２及び
第２図の（１）〜（７）に例示した斜線部分に相当する
、圧力吸収機構中の空隙であシ、各空隙を区分する固体
部分の最上端、及び最下端同士を結んだ直線によって囲
まれる内部の空隙を流通空隙と呼する。更に、「流通空
隙の流れ方向の長さ」とは、ある流通空隙について、側
壁の流れ方向の長さを、側壁全体に渡って平均した値を
、その流通空隙の流れ方向の長さと称する。第２図（５
）について例示すれば、流通空隙（４）の流れ方向の長
さは、ａ　−ａ’　−ｂ、ｃ　−ｃ’　−ｄ等の側壁の
長さを流通空隙囚の外周全体に渡って積分し、その積分
値を外周の長さで割ることにより平均化した値である。
更に、流通空隙を区分する固体部分の「両端面」とは、
各流通空隙を区分している固体部分の端面で、充填塔内
の流体の流れ方向に対し、最上流及び最下流に相当する
端面であシ、第２図−（５）を例にとればａ　　ＩＬＩ
　　＃ｂ　　ｂｉ　　ａＣ−Ｃｓ　　、及びｄ−ｄｌに
相当する面を言う。又、極限の状態として、その面積が
零の場合も「端面」に含まれ、例えば第２図−（６）及
び（７）の＠　ｌ　ｇ　＊　ｈに相当する位置も「端面
」と呼ぶ。
本発明の圧力吸収機構は、それにかかる圧力が小さい場
合や、充填塔の内径が小さい場合等で、圧力吸収機構の
みで、十分な強度が得られる場合は、そのまま中間支持
機構として、使用することができるが、それ以外の場合
は、中間支持機構としては、本発明の圧力吸収機構を支
えるために、柱や梁等を設置する必要がある。これ等の
柱や梁等は、流体の淀みや混合が、少ない構造であるこ
とが好ましく、特に梁の場合は流れ方向の上、下の端面
の幅を５ｃｒｎ以下にすることが好ましい。父、これ等
の梁を設置する場合は、例えば第３図に示す様に段違い
の井桁状にすることが好ましい。
本発明に従った圧力吸収機構の形状としては、第１図に
示す、スノコ状の他に、例えば第４図〜第６図に示す、
格子状、多孔板状１円筒状等種々の形状のものを用いる
ことができる。
本発明に従った圧力吸収機構の一例は第１図に示す通シ
であシ、第１図は固体部分１と流通空隙部分２から成る
圧力吸収機構を充填塔内に設置した場合の設置位置にお
ける内断面を示す。なお、固体部分及び流通空隙部分の
好ましい例の詳細を第１図の（イ）−（イ）断面として
第７図（＋）〜（ｘｉｉｉ　）に示す。
流通空隙２の好ましい形状としては、流体の流れの乱れ
を少なくするために以下の様な形状であることが好まし
い。すなわち、充填塔の縦方向に平行な平面によシ、流
通空隙を切断した場合、その断面横幅が、上、下いずれ
かの一端から他端へ向かうに従って、一定であるか、単
調に減少するか、若しくはその組合せである形状又は減
少した後直接増加するかもしくは減少した後一旦一定の
幅となシその後増加する形状であることが好ましい。こ
のような好ましい流通空隙の切断面の形状のいくつかの
具体例は第９図（１）〜（Ｘ１ｉｉ　）に示す通シであ
る。
本発明の中間支持機構を製作する材料としては、使用す
る流体に対して、耐蝕性があり、かつ圧力を支えるのに
十分な強度を有する材料であれば特に限定はなく任意の
材料を使用できるが、有用な材料の例としては、プラス
チック類、金属、ガラス、セラミック類をあげることが
できる。
本発明の圧力吸収機構を使用した中間支持機構を充填塔
内に設置しても充填塔内における移動相流体の流れの乱
れを殆んど増大させることはなく、圧力損失を低くする
ことができるため、結果的には一定の耐圧を有する装置
により、高い流速で、流体を流すことが可能となり、生
産率の向上が達成される。
本発明の圧力吸収機構を使用した中間支持機構は、充填
物に触媒を担持させて反応を行なわせる充填塔や充填物
を設置することにより反応表面積を増大させるための充
填塔等にも使用できるが、クロマトグラフィーによシ２
つ以上の物質を分離するための充填塔に使用することに
よシ、更にその特長を発揮することができる。特に、分
離しようとする物質の分離係数が小さい、例えば希土類
元素や、同位体の分離等に使用することにより、優れた
効果を得ることが可能である。
本発明の圧力吸収機構を設置した充填塔に使用する充填
物の形状としては、球状、粉状１粒状。
破砕状、繊維状等積々の形状の物を用いることができる
。充填剤の例としては、シリカゲル、活性アルミナ、金
属水酸化物＋　ｆ！’Ｊスチレングル等各種ゲル状物質
、活性炭、ゼオライト、モレキュラーシーブ、イオン交
換樹脂及びセルロースイオン交換繊維等各種繊維状物質
、上記物質に金属、金属酸化物等各種触媒又は、各種有
機溶液を担持させた物質、及び上記物質と各種短繊維物
質を混合した充填剤等をあげることができる。
本発明による流通空隙の外゛周率の好ましい範囲は、０
．２以上１０以下であシ、充填剤が球状、粉状１粒状、
破砕状等の物質である場合には、外周率は１以上１０以
下がよシ好ましい。充填剤が繊維状物質又は短繊維物質
と球状、粉状９粒状、破砕状物質との混合物である場合
には、外周率として、０．２以上２以下がより好ましく
、またその形状としては第７図（ｉｉ）　、　（ｖ）　
、　（ｖｉ）、（ｖｉｉ）　、　（ｖｉｉｉ）　、（ｘ
）。
（Ｘｉｉ）　、　（Ｘｉｉｉ　）等で例示されるように
、流れ方向に対し正の斜面を有する構造であることが更
に好ましい。ここで流れ方向に対し、正の斜面とは、充
填塔内の流体の流れに対して、流れを遮ろうとする方向
に設置された面を言う。又、流通空隙の流れ方向の長さ
は０．５Ｃ１ｎ以上５０ｔＭ以下の範囲であるのが好ま
しい。
遮蔽率のよシ好ましい範囲は圧力吸収機構の平均高さと
の関連で決まるが、平均高さが０．１ｃｒｎ〜１ｃｒｎ
の時は遮蔽率として０，７〜０．３、平均高さが１ｍ〜
５ｃＩｎの時は、遮蔽率として０．５〜０．１、平均高
さが５ｍ〜５０ｃｒｎの時は遮蔽率として０．３〜０．
０３の値がより好ましい。ここで圧力吸収機構の平均高
さとは、圧力吸収機構の固体部分の充填塔縦方向の長さ
を塔内断面部分に関して平均した値をいう。
充填塔の内断面金てに渡って、本発明の特徴を有する圧
力吸収機構を設置することが最も望ましいが、内断面の
５０チ以上の部分が、本発明の特徴を有する流通空隙よ
シなる圧力吸収機構であっても、或いは内断面の５係以
下の部分について、その流通空隙を区分する固体部分の
幅が２ｃｒｎ以上である圧力吸収機構であっても、十分
な効果を発揮することができる。
本発明による圧力吸収機構は、内径が大きな充填塔に設
置した場合に、特にその効果を発揮す為。
すなわち、本発明の圧力吸収機構は、内径が３０ｃｍ以
上の充填塔に設置することが好ましく、内径６０Ｃ１ｎ
以上の充填塔に設置することは更に好ましい。
実施例 以下に本発明の詳細な説明するが本発明の範囲をこれら
の実施例に限定するものでないことはいうまでもない。
実施例１ 内径が３０ｃｒｎｂ高さが１．８ｍのジャケット付の充
填塔の中間０．９ｍの位置に第８図〜第１４図に示す様
なＳＵＳ製の圧力吸収機構を第１図に示す様な状態で設
置して、中間支持機構とし、スチレン−ジビニルベンゼ
ンの共重合物をスルホン化した陽イオン交換樹脂で１０
０〜２００メツシーで分級したものを上部よシ充填した
。陽イオン交換樹脂の架橋度は２０であった。
次に、０．５Ｍ／ｌの硫酸溶液９００Ｌを充填塔上部よ
り供給し、陽イオン交換樹脂を水素イオン形にした。充
填塔を９５℃に保ち、充填塔の上部二Ｆ）　７．５　ｍ
Ｍｌｔのネオジウムと、７．５　ｍＭｌｔのプラセオジ
ウムと１５ｍＭ／ｌのＥＤＴＡを含む溶液ｔｐＨ３に調
整したものを９５℃に加熱しながら供給し、希土類イオ
ンΩ吸着帯が１２０ｃｍに達する迄供給をつづけた。
その後、ＥＤＴＡ　１５　ｍＭｌｔの溶液を供給し、希
土類元素イオンの吸着帯を展開、移動させた。この間溶
液の供給速度は、充填塔の耐圧１５ゆ／ｃＩｎ２に近い
圧力損失となる様な第１表に示す速度で供給し、充填塔
下部よシ流出する溶液の一部を連続的に１５ｄのフラク
ションに分割して採取し、溶液中のネオジウムとプラセ
オジウムの量を螢光Ｘ線分析により定量した。
９９．９％以上の純度を有するプラセオジウムの収得量
を展開に要した時間で除して、単位時間当シに得られる
プラセオジウムの量（Ｐｒ生産率）を求め、結果を第１
表に示す。
第　　１　　表 実施例２ 内径７００ｍ＋ｎφ、高さ２ｍの充填塔を用意し、その
中間の位置に第１５図〜第１９図に示す断面を有する圧
力吸収機構を第１図と同様スノコの状態で設置するか、
又は、第２０図、第２１図に示す断面を有する圧力吸収
機構を第４図と同様格子状に設置して中間支持機構とし
、各々の場合について以下の様な検討を行なった。
すなわち、上記の充填塔にビニルピリジン−ジビニルベ
ンゼン共重合物の陰イオン交換樹脂で架橋度１５チ粒径
１００〜２００メツシュの樹脂に、太さ７μｍの炭素セ
ンイを長さ１０　ｔｒａｎにカットした短繊維物質を３
０ｑ６の重量割合で混合した充填剤を、充填した。次い
でＩＮ塩酸溶液を流しコンディショニングした後、ひき
つづき３８．２ｔ／分の速度で流しながら壜入口直前に
設けた液注入口より２ｙｘ／ｌの塩化ナトリウム溶液１
００ｍ１を瞬間的に注入し、塔出口から流出する溶液ｅ
１ｔのフラクションに分けて採取し、原子吸光分析装置
により各フラクション中のナトリウム濃度を測定した。
これらの測定値を基に、横軸に流出液量、縦軸にナトリ
ウム濃度をプロットしてパルス波形をｍた。この・ぞル
スのピーク高の棒の高さにおけるノ４ルス幅（半値幅）
を測定し、充填層を通過する移動相の乱れの指標とした
。又、各圧力吸収機構を設置した場合圧力損失２０　ｋ
ｇ／　ｃｍ２で流れる最大流量を測定した。
結果を第２表に示す。
第　　２　　表 比較例１ 冥施例で用いた充填塔に中間支持機構を設置しないで実
施例と同様の陽イオン交換樹脂を充填し、同様の操作に
よシプラセオジウムを分離した。展開液速度は５．８ｔ
／分であシ、Ｐｒ生産率は０．７４（モル／時）であっ
た。
比較例２ 実施例２と同じ充填塔で中間支持機構を設置していない
塔に、実施例２と同様のイオン交換樹脂及び短繊維物質
を充填し、実施例２と同様の方法によシ評価を実施した
ところ、・９ルスの半値幅は３５．２ｚであり、最大流
量は１８４（４７分）であった。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に従った圧力吸収機構を設置した位置に
おける充填塔の内断面を示す平面図であり、部分１が圧
力吸収機構の固体部分を示し、部分２は空隙を示す。 第２図（１）〜（７）は第１図（イ）直イ）に相当する
平面で切断した様子を示す図面であシ、斜線全つけた部
分が流通空隙の断面を表す。 第３図は、圧力吸収機構仲）と、それを支持するための
梁（ハ）及びに）との組合せの様子の一例を示す図面で
ある。 第４図〜第６図は圧力吸収機構の別の例として、各種機
構をその設置位置において、塔横断面で切断しだ内断面
で示す平面図であシ、部分１が圧力吸収機構の固体部分
を示し、部分２は空隙を示す。 なお、第５図の例では３角形の各頂点に径５．５ｍｍの
孔が存在する。 第７図（１）〜（Ｘ１ｉｉ　）は第１図（イ）−（ハ）
に相当する平面で切断した様子を示す図面であシ、斜線
をつけた部分が流通空隙の断面を表す。 第８図〜第１４図は実施例１で使用した圧力吸収機構の
構成要素の形状を示す図面であり、第１５図〜第２１図
は実施例２で使用した圧力吸収機構の構成要素の断面の
形状を示す図面である。なお、第８図〜第２１図中にお
ける寸法を表わす数字の単位は全て咽である。 第１図 （イ）（イ） （１）　　　　　　’　　　　　（２）第３図 第４図 第５図 （ｖ） （ｖｌ） 第６図 第７図 〔 （ −キバハ 第１９ 第１６図　　　　　第１８図 １ 第２１図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、内径ＣＤ（創）〕が１０ｃＪｎ以上である充填塔に
    設置する機構であシ、充填物が通過しうる流通空隙を有
    し、流通空隙の外周率が（Ｌ旦）以上であり シ、その流れ方向の長さが外周率の−１，５乗よシ太い
    流通空隙からなシ、かつ、流通空隙を区分する固体部分
    の、両端面上の任意の位置に関し、１α以内に流通空隙
    が存在し、その遮蔽率が０．０１以上０．８以下である
    ことを特徴とする圧力吸収機構。
JP58072268A 1983-04-26 1983-04-26 圧力吸収機構 Granted JPS59199032A (ja)

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