JPS6039938B2 - 液化ガス用精留塔 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、液化ガス用糟留塔に関するものである。

橋留塔に内蔵する溢流管を有する多孔板は構造が簡単で
しかも高い精蟹性能を持つため、蒸留、糟鍵、吸収等の
種々の気液系操作に広く使用されている。

多孔坂を内蔵した精留塔の圧力損失は送風機或いは気体
圧縮機の消費動力を決定するため、圧力損失は極力小さ
くしなければならない。

圧力損失を下げる方法として気体の上昇速度を減じる方
法があるが、この方法は気体の処理量を一定とした場合
、塔径の増大と言うデメリットを伴うため得策ではない
。

又このデメリットを甘受するとしても次の理由により圧
力損失低減の限度がある。即ち、多孔板の操作範囲の下
限はウイービングによって定まることは周知の通りであ
る。

多孔坂上の液が溢流管を経由しないで、多孔板の孔から
直接直下の多孔坂上に落下する所謂ウイービング現象を
生じると糟蟹性能が低下する。ウイービングは液体の物
性のうち表面張力が影響し、空気の深冷分離等に代表さ
れる低温の液化ガスを取扱う場合、液化ガスの表面張力
が小さいため、ウイービングが生じ易く、これを避ける
ことが精解塔設計上の重要なポイントである。

ウイービングを避けるためには上昇する気体の速度を一
定値以上に維持する必要があり、この意味から気体の上
昇速度を減じて圧力損失の低減を図る方法には限度があ
る。糟留塔の圧力損失の低減を目的としてゥィーピ潔灘
重灘癖言岸年季毒関口比を定める孔径及び孔の配列ピッ
チ）が関係し、‘１｝ 関口比及び孔部速度が一定のと
き静液深が大きい場合、‘２｝ 関口比及び静液深が一
定のとき孔部速度が小さい場合、糊 静液深及び孔部速
度が一定のとき関口比が大きい場合、にウイービングが
生じ易いことが明らかとなった。

第１図は多孔坂上の静液深分布を説明する図、第２図は
多孔板の孔を上昇する気体の孔部速度分布を説明する図
である。

上記第１図及び第２図によって従来技術を説明する。

第１図において、液体は多孔板２の孔３を上昇する気体
と接触しつ）多孔板２上を入口堰５から出口堰６側に流
れるため、多孔板上の静液深は液の流れ方向に勾配を有
し、入口堰で深く、出口堰で浅い分布７となっている。
一方、気体が多孔板の孔及び多孔坂上の液中を上昇する
際の全圧力損失は、気体が多孔板の孔を上昇するときの
乾き圧力損失と、液体の表面張力による圧力損失と、多
孔板上の液深による圧力損失の和で与えられる。

ここで全圧力損失と表面張力による圧力損失は多孔板の
いたるところで同一であるため、気体の孔部速度は多孔
板上の静液深の関数となり、第２図に示すように気体の
孔部速度は静液深の深い入口堰で小さく、静液深の浅い
出口嬢側で大きい孔部速度分布を示している。この結果
、入口堰側は第１に静液深の深いこと、第２に孔部速度
が小さいこと、の理由によりウイービングし易くなって
いる。従来技術の精留塔の多孔板は孔性及び孔の配列ピ
ッチを多孔板の全面で一定にし、言い換えれば開口比を
多孔板の全面で一定にしたものである。このため上記の
理由により入口堰側でウイービングし易くなっており、
ウイービングを防止するためには入口糠側の孔部速度を
大にする必要があった。入口渡側から出口堰側に向うに
従って静液深が浅くなっているため、入口堰側より小さ
い孔部速度でウイービングを防止できるが、実際は第２
図に示したように、出口側に向うに従い孔部速度は大と
なっており、入口堰側のウイービングを避けるために出
口堰側では必要以上に大きい孔部速度とせざるを得なか
った。このように従来の精留塔の多孔板は多孔板の全面
で同一孔径、同一孔配列ピッチ、同一閉口比であったた
めに、圧力損失を低減させるには第１に気体の処理量が
一定の場合、努径を大にする必要がある。第２に塔径を
大にしても尚かつウイービングによって圧力損失の低減
には限度があると言う２点の問題を残していた。本発明
は、上記した従釆技術の問題点に鑑み成されたもので、
その目的とするところは、圧力損失の小さい優れた溢流
管を有する多孔板を備えた液化ガス用の糟蟹塔を提供す
ることにある。

本発明の特徴とするところは、多孔板上の液の流れ方向
に向って漸次閉口比を大きくした多孔板要素を粗合せて
多孔板を構成した点にある。更に多孔坂上の液の流れ方
向に向って多孔板の孔径を漸次大となす多孔板要素、或
いは多孔板の孔の配列ピッチを漸次小さくした多孔板要
素を粗合せて多孔板を構成したものである。以下、本発
明に係る液化ガス用糟蟹塔の具体例を第３図乃至第５図
について説明する。

第３図において１は橋留塔で、溢流管４を有し、かつ入
口櫨５及び出口堰６を形成した多孔板２を複数個内蔵し
ている。

入口堰５は溢流管４を液封して気体が溢流管を通って上
昇するのを防ぐためのもので、出口堰６は多孔板２上に
一定値以上の静液深を保たせるためのものである。多孔
板２は液の流れ方向に向って関口比を漸次大にした多孔
板要素を紙合せて構成される。

即ち多孔板は例えば液の流れ方向に面積がそれぞれ等し
い３個に分割された多孔板要素から成り、入口堰側の多
孔板要素は関口比が小さく、出口堰側の多孔板要素は開
□比が大となるように構成される。第４図は液の流れ方
向に向って開口比を漸次大となす多孔板の第１の実施例
を示し、多孔板２の孔３の孔径は３個の多孔板要素２１
，２２，２３とも同一で、孔の配列ピッチがそれぞれ異
なり、孔の配列ピッチは入口壕５側の多孔板要素２１が
最も大きく、出口堰６側の多孔板要素２２が最もづ・さ
くなっている。

従って孔径をｄ、孔の配列ピッチをｐとするとき、ご＝
（汀／２ノ３）×（ｄ／ｐ）２で定義される関口比ごは
多孔板要素２１が最も小さく、多孔板要素２３が最も大
となつている。 ／かくして、塔本体１内
に導入した液、或いは糟蟹塔１内に設けた凝縮器（図は
省略）によって精解塔内を上昇した気体が凝縮した液は
下降し、直上の多孔板の溢流管を通り、入口堰５を秦越
えて多孔板２上を出口堰６側に向って流れ、出口嬢６を
秦越えて溢流管４に入り直下の多孔坂上へ移動する。

液が多孔坂上を入口櫨側から出口堰側に向って流れる間
に多孔板の孔３を通って上昇する気体と接触して精留を
行う。液が多孔板上を流れるとき、入口堰側で静液深が
深く、出口堰側で浅くなる液勾配のため、入口堰側では
ウイービングし易い条件であるが、入口堰側の多孔板要
素２１は孔の配列ピッチが大きく関口比の小さい、従っ
てウイービングし‘こくい多孔板要素となっているため
、従来技術でウイービングであった孔部速度の条件にお
いてもウイービングしない。

即ち気体の孔部速度を従来技術以下に下げることができ
る。多孔板要素２２，２３での孔部速度は前述のように
圧力バランスによって定まるため、多孔板要素２１での
孔部速度の低下に応じてそれぞれ低下する。これにより
ウイービングを生じさせないで、多孔板の全面で従来技
術より小さい孔部速度となすことができる。第６図は本
発明の作用効果を示す図で、孔部速度Ｖｈと、Ｖｔ＝Ｖ
ｈ×ごで定義され処理量を表わす尺度である空塔速度Ｖ
ｔの分布を、従来技術と本発明で比較して示したもので
あり、従釆技術の場合ａを破線で、本発明の場合ｂを実
線で示してある。

本発明の精蟹塔の多孔板の閉口比は入口嬢側の多孔板要
素２３は従来技術の場合より大きく構成されている。

この場合、静液深の分布に応じた関口比の多孔板要素を
絹合せることが肝要である。本発明の糟函塔に用いる多
孔板は全面で従来技術の場合より小さい孔部速度でウイ
ービングを防止することができる。一方、空塔速度は本
発明の場合、液の流れ方向に向って段階状に増加し、従
来技術の場合と比較し、多孔板要素２１で小さく多孔板
要素２２，２３では大きくなり、３個の多孔板要素の平
均孔部速度は従来技術の場合より大きくなる。全圧力損
失は液の表面張力による圧力損失と、静液深による圧力
損失が同じであれば孔部速度によって決まるため、孔部
速度の小さい本発明は従来技術の場合より圧力損失は小
さい。このとき、本発明の場合の空塔速度は従来の場合
より大きくなるので、気体の処理量は従来技術を下回る
ことはない。即ち本発明は従来の技術と比較して次の効
果を奏する。第１に同一処理量、同一塔蓬では圧力損失
を小となすことができ、第２は同一圧力損失、同一塔径
では処理量を大にすることができる。本発明の効果は静
液深の深い領域に関口比の大きな多孔板要素を使用した
ことに起因している。尚入口堰側と出口穣側の静液深の
差は糟蟹塔の塔径に比例して大となるので、本発明の効
果は大型の精蟹塔ほど顕著となる。

第５図は本発明の他の実施例を示す多孔板の平面図で、
第４図に示した実施例では多孔板の孔径は一定で、多孔
板要素毎に孔の配列ピッチを変化させ、多孔板の製作上
及び強度上から孔間の間隔（＝ｐ−ｄ）は一定の値以上
必要とするため、孔配列ピッチの減少に制限があるが、
第５図の実施例においては、孔の配列ピッチは一定で、
多孔板要素毎に孔径を変えたものである。

これにより第４図の実施例以上に大きい開口比にするこ
とができる。尚、以上の説明においては多孔板は分割し
た各多孔板要素としたが、一枚の多孔板材料であっても
本発明の効果に変化はない。又多孔板の孔の配列は正三
角形配列としたが、規則的な配列であれば、他の配列で
も同様な効果を奏する。但し、他の配列の場合は開口比
はその配列毎に定義される。更に前記の説明では液の流
れが多孔坂上を横切る場合について述べたが、液が多孔
坂上を旋回するように流れる場合であっても本発明の効
果に変わりはない。

【図面の簡単な説明】

第１図は多孔板上の静液深分布の説明図、第２図は多孔
板の孔を上昇する気体の孔部速度分布の説明図、第３図
は本発明に係る糟留塔の実施例を示す縦断面図、第４図
は本発明の糟蟹塔に内袋する多孔板の第１の実施例を示
す平面図、第５図は同じく第２実施例の平面図である。 又第６図は本発明の作用効果を示す図である。１・・・
・・・液化ガス用溝蟹塔、２・・…・多孔板、３…・・
・孔、４・・・・・・溢流管、５…・・・入口堰、６…
・・・出口糠、２１，２２，２３・・・・・・多孔板要
素。 多／図多２図 多３図 多ヂ図 多ク図 多６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 液が流出する溢流管を有する複数の多孔板を内装し
   、下降する液体と、上昇する気体とを前記多孔板上で接
   触させて精留を行う液化ガス用精留塔において、前記多
   孔板上の液の流れ方向に向つて開口比が漸次大きくなる
   多孔板要素を組合せて構成した多孔板を内蔵したことを
   特徴とする液化ガス用精留塔。 ２ 多孔板の孔径を一定にし、多孔板上の液の流れ方向
   に向つて孔の配列ピツチを漸次小さくした多孔板要素を
   組合せて構成した多孔板を内蔵させた特許請求の範囲第
   １項記載の液化ガス用精留塔。 ３ 多孔性の孔の配列ピツチを一定にし、多孔板上の液
   の流れ方向に向つて多孔性の孔径を漸次大となす多孔板
   要素を組合せて構成した多孔板を内蔵させた特許請求の
   範囲第１項記載の液化ガス用精留塔。