JPS60139301A - 物質移動塔 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、連続相（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｐｈａｓｅ
　）と少なくとも１つの拡散相（ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ　
ｐｈａｓｅ　）とが逆流状態に通り抜ける質量移動コラ
ム（ｍａｓｓｔｒａｎ、５ｆｅｒ　ｃｏｌｕｍｎ　）に
係る。コラムの質量移動部分には各々が一連の係合層の
形態をした付属エレメントが配置され、層のうちの少な
くとも幾つかが流路な形成する縦みぞを備え、縦みぞは
コラムの軸線に対しある角度を持ち、隣り合う層の縦み
ぞは互いに交差している。

（従来の技術） スイス国特許明細書第３９８５０３号は、類似した付属
エレメントを持つ質緊移動コラムを明らかにしている。

このスイス国特許明細書の各付属エレメントの層は、お
互いに係合する縦みぞ層の形態を採っている。また、流
路を形成する縦みぞは、波形またはジグザグ形状にする
ことができる。

周知の付属エレメントは、液相が層表面をフィルム状に
流下する一方で、上昇ガス相が付属エレメントの空隙に
尤満するような、精°萌用のコラム内で使用するのが好
ましい。

この技術は、連続する２つの流動相の間のｐ量移動に関
係している。

前記スイス国特許によると、表面積を広げたければ、縦
みぞの伺いていない層を箇々の２つの縦みぞＩ−の間に
挿入することができる。この場合、縦みぞの付いていな
い層の寸法は縦みそ層の寸法と同一である。すなわち、
これらのＩ＠はお互いを完全にカバーするか覆っている
。

これに対し、特許請求の範囲第１項の冒頭に記載された
ような質量移動プロセスに於いては、付属エレメントの
表面積を広げることは重要ではな（ゝ０ 従って、本発明は、コラム内で少なくとも１つ　゛の拡
散相を連続相に接触させる必要のある、質量移動プロセ
スに関係している。

本発明は、抽出または吸収法に用いられる。この方法で
は、付属エレメントを通して上向きか下向きに連続して
流れて付属エレメントの層の間の空隙に充＃する液相が
、層の空隙すなわち流路をそれぞれ上向きか下向きに流
れている少なくとも１つの拡散相に接触させられる。

２つの拡散相は、例えば、蒸気またはガスの気泡とｌＩ
ｆ体のしずくとの不浴′ｗ４混合物にすることができる
。

拡散相がガスまたは蒸気の形態で存在する吸収プロセス
では、ガスまたは蒸気の気泡は流路を通って垂直に上昇
する。

液体−液体の抽出プロセスの場合では、液相が連続相よ
り軽ければ当該液相はしすくの形態で上昇し、連続相よ
り重ければ下降する。

（発明が解決しようとする問題点） 隣り合つ、た任意の２つの層の流路が互いに開放的に交
差しているような周知の付属エレメントを抽出または吸
収プロセスに使用する場合、拡散相の横の分配が不充分
であることが判かつている。

付属エレメントを通る拡散相が所定の流路方向に流れず
、浮力のために主として面接垂直の方向に流れてしまう
ためである。

従って、重なり合った循環流のために、付属エレメント
内のあわのしずくの滞在時間が非常に短かく、その結果
、質量移動区域が低下してしまう。

すなわち、比較的多数の伺属エレメント、結果的に、か
なり背の高いコラムが所定の精製を行なうために必要と
され、成る状況の下では経済的に受け入れられない。

径の大きなコラム内で、拡散相各予め完全に均等に分配
しておくことは不可能である。しかし。

拡散相が局所的に集中すると、容積の大きな循環流が形
成されてしまう。この循環流は再び混ざり、コラムの性
能を著しく低下してしまうことがある。

中間板を持つ周知の付属エレメントを使用した場合、拡
散相または加々の拡散相がコラム断面全体に充分に広が
らないため、盛会な分離作業を行なえないことがある。

しずくまたはあわは、層のお互いに開口し合った交差位
置で分配されるのが好ましい。これに対し、上昇する拡
散相が１１１ｆｉＭした流路内を非常に長い距離にわた
って流れる場合、この上昇拡散相は流路の上部に溜まり
そして合体してしまう。その結果、中間板を持つ閉鎖的
な付属エレメントを備えたコラムの質量移動表面が減少
してしまう。

（問題点を解決するための手段） 本発明の目的は、特許請求の範囲第１項の冒頭に記載の
製法を実施する、コラムの質量移動区域を提供すること
にある。拡散相はコラム断面全体に横に充分に行きわた
り、拡散相のあわおよび／またはしずくは合体するが再
び分散され、コラムの高さにおよぶ連続相の好ましくな
い再攪拌は生じない。

本発明の他の目的は、付属エレメント内で効果的に横に
分散することにより、分配器による拡散相の最初の分配
に要するコストを低減することにある。

従って１本発明によれば、中間平面層な少なくとも幾つ
かの付属エレメントの縦みぞ層の間に配置しである。そ
うした中間平面層の表面積は縦みぞ層の表面積にほぼ等
しい。

好ましくは、異なった２つの付属エレメントの集合体が
コラム内に配置されている。第１の集合体は閉鎖的な縦
みぞ層を有し、他方、第２の集合体は縦みぞ層と、この
縦みぞ層と同じ表面積の中間平面）−とを備えている。

特に、小さなコラムにするために、交差縦みぞを備えた
層を有する第２の付属エレメントの集合体を使うのがよ
い。隣り合った任意の２つの層の間には、中間平面層が
配置され、１角に層の向きを変えて一方のエレメントが
他方のエレメントの上方に配置されている。

非常に好ましいことに、付属エレメントの第２の集合体
は大きな径のコラム用に構成され、中間平面層の付いた
２つのグループの平行縦みぞ層を設けて、一方のグルー
プの縦みぞが他方のグループの縦みぞと交差するように
なっている。

本発明が解決しようとする問題点は、前述の実施例では
、異なった作用効果を持つ２つの付属エレメントの集合
体を使えば解消される。中間平面層を備えた付属エレメ
ントは、拡散相を横に移動して軸方向の攪拌を阻止する
働きをし、他方、中間平面層のない付属エレメントは拡
散と質量移動を維持する助けをしている。本発明は、２
種類の付属エレメントの構成に関連して、特定の配列に
限定されない。

コラム内で行なう盛装のある製法に合わせて、様々な付
属エレメントを配列することができる。

例えば、拡散相が質量移動区域に入る入口だけでなく、
質量移動区域に於ける２つの相の入口と出口にも付属エ
レメントを設置すると都合がよく、また時には必要とな
ることがある。この構成は、拡散相をさらに交差して分
配するのが望まれるような場合に有益である。

このため、従来の中間コレクタ、分配器、および負荷を
制限するスクリーン板を必要としなくなり、負惜移動区
域の高さをある状況の下ではかなり低くすることもでき
る。

製作上での都合により、付属エレメントの高さを自由に
決めることはできないが、付属エレメントのそうした高
さと直径の比率は、拡散相を交差分配する際の決定因子
であり、一連の付属エレメントの第２の集合体を同一方
向に配列し、重ねてコラム内に設置でき、大きな直径の
コラムには特に有益である。

本発明の他の優れた特徴によれば、コラムの佃量移動区
域は、隣り合った２つの紬みぞ層の間に配置された中ｌ
＆ｌＪ平面層を持つ少なくとも１つの付属エレメントを
備えている。中間平面層は、縦みぞ１−の一部だけをお
互いから覆っている。

この種の伺属エレメントの他の有益な実施例では、少な
くとも２列の中間平面；−が、コラムの縦方向軸線に沿
って一方が他方の上方に配置されている。一方が他方の
上方に配置されている中間平面層の列は、お互いに互い
違いに配置され、横の境界部がコラム内壁まで延びてい
る。中間平面層は同じ高さにできる。例えば、中間平面
層の高さは、流路を持つ層の高さの概ね半分にすること
ができる。

そうした付属エレメントの他の実施例では、中間平面層
の高さを、少なくとも縦みぞ層の縦みぞの高さにほぼ等
しくでき、また中間平面層は、少なくとも陶り合った緬
みぞ階の横の境界部まで実質的に横に延びて２つ、各中
間平面層には少なくとも１つの凹所が形成され、この凹
所は少な（とも中間平面層のほぼ全幅にわたって延び、
しかも当該凹所の高さが少なくとも綱みぞ層の縦みぞの
高さに相当している。谷凹所は、一連の部分的な凹所の
形態、例えは、円形、矩形、台形または三角形にするこ
とができる。

前述した実施例は％箇々の付属エレメントに、拡散相を
反差運搬し、軸線方向の攪拌を阻止し、拡散と質量移動
作用を維持する機能を加えている。

本発明に係る質量移動作用を備えたコラム内にて、拡散
相は、所望の分配性能を備えた器具を介、　してコラム
断面の上方または下方に供給することができる。

狭い断面のコラムには、拡散相は１例えば蒸気として供
給することができるが、大きなｍ＆のコラムには、例え
ば多孔チューブ分配器またはフィルタ板を使うと便利で
ある。

以下、図面に示した実施例に基づいて本発明を説明する
。

（実施例） 第１図を参照−４−る。ここに示されたコラム１の部分
図には５重ねて配置した７つの付属エレメント２．３か
らなる構成が示されている。第１ａ図と謝６図に詳しく
示すように、エレメント２は、縦みそ層２′、流路２″
′を形成する縦みそ２″、および中間平面層２　を備え
ている。前記中間平面層は、縦みぞ２″が互いに交差す
る２つの縦みそ階２′σ）間に挿入されている。

第６図を参照する。付属エレメント２は高さＨと１自径
りとを備えている。

また、第１ｂ図と第４図に詳しく示すように、エレメン
ト３は流路３″′を持つ縦みぞエレメント３′の形をし
ている。Ｗみぞ３′の係合層は互いに交差しているため
交差地膚でお互いに開口している。

この実施例では、拡散相は連綬相よりも軽い。

従って、前記拡散相は底のエレメント２の下側に供給管
４から流される。

拡散相は、シリンダ状断面の平行部分に泪って、コラム
断面に広かり底のエレメント２内に分配される。次いで
、分配された拡散相はエレメント３を通って流れる。こ
のエレメントの上方では、流路３″′を通じて液体相が
連ｒＰｙでシて降下することで激しい質量の移動が生じ
ている。

第１図に示す実施例では、連続するエレメント２と３は
互いに対し直角に回転されていない。これらエレメント
の層は平行な面内に配置されている。

−１つだけ最下部にあるエレメント３の上方には別のエ
レメント２が配置されている。このエレメントの紗みぞ
のついた平面層は、コラムの軸線に対し９０度回転され
ている。従って、拡散相はシリンダ状断面の平行部分に
て、１つだけある最下部のエレメント３内では斜めに分
配され、さらに１η角に交差して分配される。

拡散相がコラム断面全体にわたって均一に分配された後
に、別のエレメント３が当該エレメント３に隣り合って
卯２のエレメント２の上方に配置されている。これらエ
レメントは互い［９０度ずれている。拡散相は円筒体１
から排出される以前に、１回もしくは数回の交差した分
配操作に晒す必要がある場合には、別のエレメント２を
Ｌ葉移動区域に配置することができる。第１図に示した
実施例では、エレメント２をコラム１の質裾移動区域内
で交差分配するために設けである。このため、この実施
例は前述したように比較的狭いコラムには特に有用であ
る。

第２図は、コラム５の底の＊、ｗ移動部分を示している
。前記コラムは中間層を持った７つの付属エレメント６
と、そうした層の付いていない２つの付属エレメント３
とを備えている。４つの底エレメント６は、各々が平行
な縦みぞ方向と中間平面層７″とを備えた層７′を２グ
ループ備えた形態をとっている。一方のグループの縦み
ぞは隣のグループの縦みぞと交差している（第５図も参
照）。

この実施例における中間＠７″と８は、それぞれの層と
層グループの間に配置されている。ただし、中間層８は
省略することもできる。また、前記グループの内の任意
のものは２つ以上の平行な縦みぞ層と中間平面層とを備
えることもできる。

この構成は、拡散相の交差した分配動作を１方向に行な
う所望の区域に採り入れられる。また、コラムの直径な
らびに分配器９の構造に応じて決められる。この実施例
では、前記分配器はオリアイス９′の形成された分配管
である。コスト的理由により、オリフィスはお互いにあ
まり接近しては（・ない。また、オリフィスすべてに均
一に供給してオリフルイス上部での圧力降下を等しくし
ないと、拡散相の出口速度が速くなって好ましくない仮
組なしず（ができてしまう。

２つの付属エレメント６は、縦みぞの付いた平面層が同
じ平面に配置され、その結果、２つの付属エレメントの
流路がほば連続してお互いに合流するように、当該実施
例のコラム５の底にある質量移動部分に配置されている
。

従って、拡散相はコラム断面にわたって充分に交差分配
される。また個々のエレメント６は、製法的に間４口を
起こさない高さにすることができる。

層の軸みぞ方向が対ごとに等しくなく箇々の層の間でず
れている場合には、エレメントの製造誤差によって層が
移動してしまった時と同じような状態になってしまう。

鳳エレメントから続く元の交差搬送方向を維持できず、
この搬送方向は縦みそ方向に従って反対の方向に路行し
てしまう。

２つの底エレメント６の上方に配置された２つの伺属エ
レメントは、同じような構造をしているか、対の前記底
ニレメン）Ｋ対し９０度回転されている。

第２図は、第５の頂部刊属エレメント６を示している。

第１図に於いて、コラム５の買電移動部分の上方区域に
ある。第１図と第６図に示すような中間層のない２つの
付属エレメント３はお互いに９０度ずれて配置されてい
る。

質量移動部分の上方区域に、２つの＋ｌ属エレメント６
が互いに対し９０度ずれて配置され、拡散相をさらに交
差攪拌している。

第６図から第１２図は、中間平面層が隣合う縦みぞ層の
一部だけを互いから遮蔽しているような、付属エレメン
トを備えている実施例を示している。

第６図を参照する。拡散相は供給管１２からコラム１０
の低付楓エレメントの底部に供給される。

前記コラムには６つの付属エレメント１１が積み重ねら
れており、中央のエレメントは隣のエレメントに対しコ
ラムの縦軸線の廻りで９０度回転されている。本発明は
、こうした拡散相の供給法に限定されない。例えば、オ
リフィスの付いた分配管または濾過トレイを辿じて拡散
相を導入することもできる。

２列の中間平面１６１４’、　１４”が、各付属エレメ
ントの隣り合ったそれぞれ２つの縦みぞ層１３の間で、
コラム１０の縦軸線に沿って配置されている。一方が他
方の上方に配置されている中間層の列は、互いに互い違
いｆなっている。また、中間層は縦みぞｌ１ｉ１３、す
なわち流路を持つ層１３（第７図も参照）の高さＨの半
分に相当する高さｈを備えている。

その結果、拡散相のしす（またはあわｎはコラム断面の
全体に均一に分散される。この状態は、て、以下に詳細
に説明されている。

第６図と第７゛図に示した実施例のエレメントに相当す
る付属エレメントを介し、拡散相（シ１“くまたはあわ
ｎ）の流路が設けられた第７′図と第し ７２図を参考Ｋ　して説明を行う。

ト 第７２図と鎮、７Ｐｆ図は、第６図と第７図の縦みそ１
麺１３に相当する連続した５つの伜みぞ層■、■、■、
ＩＶ、Ｖを示す部分図である。

第６図と第７図の中間平面層に比べて、中間平面層ｍは
縦みそ階■と■の筒に配置され、中間平面層■は縦みぞ
層■とＶの間に配置されている。

中間層が介在しないで互いに直接に係合している付属エ
レメント１１の対応する部分では、流路構造によって邪
魔されることなくしず（またはあわｎは香油上向きに上
昇する。しかし、向き合った２つの縦みぞ層の間に中間
平面層が介在している部位では、前記しすくまたはあわ
ｎは縦みぞ層の流路により相反する外向きの方向にそら
される。

第８図と第９図によれは、前述した本発明の実施例によ
る付属エレメントに確実な物理的効果を与えている。第
８図と第９図はこうしたエレメントの一部分の斜視図で
ある。コラム１０の内壁は一点鎖線で示されている。流
路平面は幅すを備えている。なお、第６図と第７図で使
用したのと同および第９図に示した互い違いの中間平面
１６　Ｋ代えて１例えば、第１０図、第１１図または第
１２図に示した中間層を嘔り付けることもできる。

この場合には、第１０図と第１１図に示した中間層の高
さＨと幅Ｂは、伺属エレメントの縦みぞ層の高さおよび
都に等しい。中間平面層は、それぞれ２つの縦みぞ層の
間に配置されている。

第１０図を参照する。中１０」層１５には、間隔をあけ
た関係に一方が他方の上方に配置され、はぼ幅Ｂにわた
って延びる２つの矩形開口１６が形成されている。各開
口の高さｈ′は、少なくとも、縦みぞ層の鞭みぞの幅ｂ
（第８図参照）に一致している。縦みそ層１７は、第１
０図の中間層１５の後方に見られる。

第１１図に示した中間１ｍは、縦みぞ層の寸法と同じ寸
法を備えている。はぼ全幅にわたって広がる第１０図の
開口１６とは異なり、中間層１８には、一方が他方の上
方に配置された２列の正方形独立開口１９が形成されて
いる。この開口の高さも、少なくとも、中間層と係合す
る縦みぞ層の縦みぞの幅すに一致している。縦みそ層２
０は中間層の後方に見られる。

前記開口は、正方形の代わりに、例えば円形、長方形ま
たは三角形の断面にすることもできる。

第１２図は、使用再伸な中間層の他の実施例を概略的に
示している。

第１０図と第１１図とは異なり、第１２図の中間層は、
間隔をあけた関係に一方が他方の上方に配置された矩形
独立長孔２１の形態をとっている。

間隔の寸法は、第１０図および第１１図の場合と同じ考
え方で決められる。縦みぞ層２２は長孔２１の後方に見
られろ。

中間層は、例えば金属やプラスチックで作ることができ
、縦みそ層と同じ材料で簡便に作ることもできる。

付属エレメントを構成する縦みそ層と中間層は、例えば
スポット＃接により互いに接合″″４−ることかできる
。また、第１０図から第１２図に示した実施例では、付
属エレメントを構成する絵みぞ層と中間層とを、個別に
かつ連続してコラム内に挿入して中央に位置決めするこ
とができる。必Ｖならば、層は、例えば溶接によって、
コラムの内壁にしっかりと連結することもできる。

本発明は前述した実施例に限定されない。本発明は、特
許請求の範囲第１項の冒頭で特定した製法な実施するコ
ラムのための、中間平面層を持つ可能なあらゆる付属エ
レメントの実施例、中間平面層を持つ伺属エレメントの
可能なあらゆる紹み合わせ、そして、特許請求の範囲で
保護されたコラムの實曽移動区域内に閉鎖的な絣みぞ層
を持つ付属エレメントの可能なあらゆる組み合わせをカ
バーしている。

【図面の簡単な説明】

鉋１図は、７つの付属エレメントを持つコラムの糸隆方
向１ｆｊｉ面図である。 ｍ　ｌ　ａ図と第１ｂ図は、第１図の付施エレメントの
一部縦断面図である。 第２図は、第１図に水心たのとは兵なる付属エレメント
を備えた、コラムの底の一部分の縦断面図であろ・ 誹６図から第５図は、６梱如の付施エレメントの斜視図
である。 也 第６図と第６′図は、コラムの一部縦断面図にして、当
該コラム内には、中間平面層す持つ６つの付属エレメン
トが配置され、中間平面層は隣り合った縦みぞ層の一部
だけを互いから覆っている。 第７図は、第６図の中間平面層を備えた付属工にして、
輿６図と第７図に示した実施例に於ける付属エレメント
の連続層の部分図である。 え 第８図と＃９図は％第７図、第７７図および第ド アＢ図に示した樵鶏の付属エレメントの一部を示す斜視
図である。 笛１０図から第１２図は、中間層の他の形態を示す説明
図である。 １・・・・・・コラム　２％３・・・・・・付属エレメ
ント２’、３’・・・・・・縦みぞ層　２″、３″・・
・・・・縦みそ２／／／、３ｔｔｔ・・・・・・流＃６
２工Ｖ・・・・・・中間平面層４・・・・・・供給管　
５−・−・・コーラム　６・・・・・・付施エレメント
７′・・・・・・縦みぞ層　７″、８・・・・・・中１
３１平面層９・・・・・・分配管　９′・・・・・・オ
リフィス　１０・・・・・・コラム　１１・・・・・・
付施エレメント　１２°°°°゛°供給管１３・・・・
・・縦みぞ層　１４’、１４”・・・・・・中間平面層
Ｆ　ｉ　ｇ、３ Ｆｉｇ、４ Ｆｉｇ、７ａ Ｆｉｇ、７ｂ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）連続相と少なくとも１つの拡散相とが逆流状態に
   通り抜ける質量移動コラムにして、コラムの質量移動部
   分には各々が一連の係合層の形態をした付属エレメント
   が配置され１層のうちの少なくとも幾つかが流路を形成
   する縦みぞを備え、縦みぞはコラムの軸線に対しある角
   度を持ち、隣り合う層の縦みぞが互いに交差している製
   餡移動コラムに於いて、中間平面層が少なくとも伺属エ
   レメントの一部の縦みぞ層の間に配置され、こうした中
   間平面層の表面積が緬みぞ層の表面積にほぼ等しいこと
   を特徴とする質量移動コラム。
2. （２）異なった２つの付属エレメントの集合体がコラム
   内に配置されており、第１の集合体が閉鎖的な縦みぞ層
   を有し、他方、第２の集合体が、縦みぞ層とこの縦みぞ
   層と同じ表面積の中間平面１脅を備えていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載の質量移動コラム。
3. （３）第２の集合体が交差縦みぞを持つ層を有し。 中間平面層がいずれかの隣り合った２つの層の間に配置
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記
   載の質量移動コラム。
4. （４）第２の集合体が、中間平面層を備えた２つの平行
   な縦みぞ層のグループを有し、一方のグループの縦みぞ
   が他方のグループの縦みそと交差していることを特徴と
   する特許請求の範囲第２項に記載の質量移動コラム。
5. （５）２つの付属エレメントの集合体が、交互の筒筐の
   関係かまたはグループ交互にマラム軸線に沿って配置さ
   れていることを特徴とする特許言責求の範囲第１項また
   は第６項に記載の質量移動コラム。
6. （６）　コラム内にある第１の集合体の付属エレメント
   の数が、当該コラム内にある第２の集合体の伺属エレメ
   ントの数とは異なっていることを特徴とする特許請求の
   範囲第２項に記載の製鎖移動コラム０
7. （７）　コラム内にある付属エレメントの少な（とも１
   つが、隣り合った２つの縦みぞ層の間に中間平面層を備
   え、中間平面層が縦みぞ層の一部をお互いから覆ってい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の質量
   移動コラム。
8. （８）中間平面層を備えた付属エレメントにて、少なく
   とも２列の中間平面層がコラム縦軸綾に沿って一方が他
   方の上方に配貨されており、一方が他方の上方に配置さ
   れた中間平面層の列はお互いに対し互い違いになってい
   て横の境界がコラムの内壁まで延びている特許請求の範
   囲第７項に記載の置針移動コラム。
9. （９）中間平面層はお互いに同じ高さからできているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第８項に記載の質量移動
   コラム。 Ｕυ）中間平面層の高さが縦みぞ層の縦みその高さの約
   半分であることを特徴とする特許請求の範囲第９項に記
   載の質量移動コラム。 旧）　中間平面層の高さは、少なくとも縦みぞ層の縦み
   ぞの高さにほぼ等しく、また中間平面層は。 少なくとも隣り合った縦みぞ層の横の境界部まで実質的
   に横に延びており、各中間平面層には少な（とも１つの
   凹所が形成され、この凹所は少な（とも中間平面層のほ
   ぼ全幅にわたって延び、しかも当該凹所の高さが少な（
   とも縦みぞ層の縦みぞの高さに相当していることを特徴
   とする特許請求の範囲第２項に記載の質轍移動コラム。 Ｏ２各凹所が多数の部分的な凹所の形態をしていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１１項に記載の買電移動
   コラム。