JPS6127081B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液相と気相との連続向流接触および分
離を行なう方法およびその方法に使用する装置に
関する。この種の接触には熱交換、１種類以上の
化学反応または一方の相から他の相への１種類以
上の成分の物理学的転移がある。

２相間の任意の交互作用は相互間の物理学的接
触の程度によつて変化するので、この種の交互作
用速度は単位時間に対する気相にさらされる液体
表面または界面の面積に正比例する。このため
に、ガススクラバ、吸収器、蒸発器、冷却塔、蒸
留塔等のようにこの種の交互作用を必要とするタ
イプの装置は、気相中に液相を分散させるか、あ
るいは液相中に気相をバツプリングさせることに
よつて相互に接触する液体表面または界面の面積
を増大させるように設計することが多い。

このような装置の有効容量は結局接触後に気相
と液相との相互分離能力によつて限定される。気
相の中にスプレーされる液滴が細かくなるほど、
液滴は気相流中に同伴されやすくなる。気相が液
相中にバツプルされるとき、バツプルは液相をミ
ストとして気相流中に運搬するばかりでなく、液
相もまた気相バツプルをアワの形で同伴する。

本発明によれば、 (1) ほゞ水平な円形オリフイスを通つて、このオ
リフイスを連続的に上昇させる気相とほゞ向流
として液相を落下させるように液相を向わせ、 (2) このオリフイスの中心を通るほゞ垂直な軸の
まわりを、落下する液相が液体カーテンの下端
から下向き外方へ旋回するほゞ連続する環状液
体カーテンを形成するに十分な速度で両方の相
を旋回させ、 (3) 気相がオリフイスの底部に入る前に、ほゞ連
続的な液体カーテンを通過するように旋回気相
の流れを変えることからなり、且つ(4)前記液体
カーテンがその下端が前記オリフイスになつて
いる第一の導管と該導管と共軸であり、該液体
カーテンをほゞ連続に保つと同時に該液体カー
テンをさえぎるのに十分な程度オリフイスに近
接して取付けられた第二の導管との間に広がる
ことを特徴とする液相と気相との連続的に接触
させ、引続いて両者を分離する方法が得られ、
これにより一方の相に他の相を帯同することを
抑制すると同時に、一方の相に存在する他方の
相の懸濁相を分離することができる。

気相はオリフイスを通つて上昇くる以前にほゞ
連続的な液体カーテンを通つてバツブルにされる
ので、オリフイスの端部で最大値に近くなる液相
の遠心加速は旋回液体カーテンの内面から径方向
内方へ流れるガスバツブルによるミストの液滴の
帯同を抑制しようとする。

以前に気相によつて懸濁物の形で運搬されたミ
スト状の液滴もまた旋回液体カーテンを通過する
間に液相に捕捉される傾向にある。液相の表面張
力を低下させるために湿潤剤を加えると、旋回液
体カーテンの厚さが径方向外方に減少するので、
液体カーテンを連続的に保持することを助成し、
また気相が液体カーテンをバツブルになつて通る
ので気相中に懸濁している粉末を湿潤しやすくす
ることができる。

旋回液体カーテンを遠心加速すると、液相によ
るアワの帯同を低下させると同時にアワが薄い液
体カーテンをバツブルになつて通るので、以前に
帯同されたアワが気相にうばわれて液相から消減
する。

本発明によればまた、 (a) ほゞ円形の内断面を有し、ほゞ垂直長手軸を
有するダクト、 (b) 該ダクトを上部室と下部室とに分割するほゞ
横方向の隔壁、 (c) 隔壁から下方に延在し、隔壁の開口を通つて
上部室とつながりその下端が水平オリフイスで
ある第一の導管、 (d) 上部室に液相を導入し、上部室から気相を取
出す装置、 (e) 下部室に気相を導入し、下部室から液相を取
出す装置、 (f) オリフイスを通つて下降する液相が外方向下
方に旋回するほゞ連続的な環状液体カーテンの
形になつてオリフイスから流出するのに十分な
速度でダクトの垂直長手軸の周囲でダクトの内
容物を旋回させる装置、および (g) 下部室にあつて、気相が最初にほゞ連続した
環状液体カーテンを通過しないでオリフイスを
通つて上部室に上昇することを防止するように
気相の流れを変える装置よりなり、且つこの際
前記気相の流れを変える装置は前記第一の導管
と共軸であり、環状液体カーテンをほゞ連続に
保つと同時に該液体カーテンをさえぎるために
十分な程度前記オリフイスに近接して取付けら
れた第二の導管を有し、該第一及び第二の導管
の間に気相を下部室から環状液体カーテンを通
過してオリフイスへ導く気相の通路を与えるこ
とを特徴とする液相と気相との連続接触及び分
離装置が得られる。

好ましくは隔壁には中央導管（漏斗）、さらに
好ましくは下方に先細りになつて下部室に延びて
そののどでオリフイスを形成する内部が円形断面
になつてダクト（管状体）と共軸の逆立ちした中
空切頭円錐体の形をした中央導管（漏斗）を設け
る。

上部室へ液相を導入し、気相を取出す装置は通
常液相入口および気相出口よりなるが、ある種の
用途の場合には他の装置を使用して両方の機能を
遂行することができる。たとえば、液相の蒸気が
気相の全部または一部をなす場合、上部室の周囲
に冷却コイルまたはジヤケツトを設けて蒸気を凝
縮させて液相にし、従つて液相の入口を別に設け
ないでも上部室に液相を導入することができる。
気相が溶解、化学反応またはその両方によつて液
相に吸収される場合には上部室からの気相の出口
を特に設ける必要はない。

下部室に気相を導入し、下部室から液相を取出
す装置は通常気相入口および液相出口よりなる
が、ある種の用途の場合には、他の装置を使用し
てどちらかの機能を遂行することができる。たと
えば、気相液相の成分のひとつの蒸気である場合
またはガスまたは揮発性液体が液相に溶解し、あ
るいはコロイド状に分散している場合、下部室の
周囲の加熱コイルまたはジヤケツトはガスまたは
蒸気を液相から気相へ追出し、従つて気相に対し
て特に入口を設けないでも気相を下部室に導入す
ることができる。

２組以上の装置が直列に接続される場合、ある
組の装置の上部室がそのすぐ上の組の装置の下部
室となり、そのオリフイスは第一の組の装置の液
相入口および気相出口の機能をなし、他方そのす
ぐ上の第二の組の装置に対しては同じオリフイス
が気相の入口および液相の出口となる。

液相および気相を旋回させる装置はラセン状の
羽根またはチヤンネルのような周知の装置、気相
および（または）液相を接線方向に導入する装置
または回転フアンまたはインペラのうちの任意の
ひとつまたは任意の組合せとすることができる。
液相および気相の旋回速度は、好ましくは下部室
へ液相の一成分の蒸気を一個以上の適当なノズル
を通して十分に高い圧力で接線方向に導入するこ
とによつて、その長手方向の速度に実質的な影響
を与えないで加存することができる。

流れの方向を変える装置は通常一個以上のバツ
ブル板または羽根よりなり、バツブルおよびオリ
フイスの底部との間の間隙をさえぎる旋回液相の
ほゞ連続したカーテンを最初に通らないでオリフ
イスの底部に気相が入ることを防止する。気相お
よび液相はほとんど同じ回転速度で旋回するの
で、気相と液相との間の相対運動だけが径方向お
よび長手方向における比較的に緩慢なほぼ向流速
度となる。

これらの各バツブル板は好ましくは、倒立した
中空切頭円錐体の形とした導管（漏斗）ののどに
よつて形成されるオリフイスへ上部室から下部方
へ旋回する液相を運ぶ導管と共軸にこれを取りま
いている形の中空切頭円錐体をなす。下部室から
の気相は２つの円錐体の間の通路に外側円錐体の
頂部から入り、オリフイスに入る前に内側円錐体
の底部にあるオリフイスから外方へ旋回するほゞ
連続した液体カスケードを必らず通つて、内側円
錐体を通つて上部室へ上昇する。この間に旋回液
相は外側円錐体の内側を伝つて外側円錐体の底部
の液体出口へ流下する。

単一単位の装置では所望の完成度で気相と液相
との交互作用を生じない場合には単位装置を追加
して相互に直列に連結することができる。新しく
供給される気体はこのような直列装置の第一の単
位装置の下部室に入れることができ、この場合の
上部室に供給される液体は第二の単位装置の下部
室から放出される流出液とすることができる。他
方新しく供給される液体は直列装置の最後の単位
装置の上部室に入れることができ、その下部室に
供給される気体は上から２番目の単位装置の上部
室から排出される気体とすることができる。装置
を混和可能な液体混合物の連続分留に使用しよう
とするとき、類似の配置を使用することができ
る。混合物を中間の単位装置に連続的に導入し、
揮発しやすい方の留分は気相として最後の単位装
置の上部室から排出されると同時に、揮発しにく
い方の留分は液相として最初の単位装置の下部室
から排出される。

液相の主要機能が可溶性ガスその他の成分を気
相から抽出するためのスクラツピング媒であると
き、気相に帯同される特定の固体、液体または気
体成分を湿潤させ、中和させ、あるいはその他の
方法で反応させることができる１種類以上の表面
活性剤または反応剤を液相に入れると有利なこと
が多い。このための液相の表面張力を低下させる
ために湿潤剤があると、オリフイスの下端から現
われるから液相が径方向下方へ下部室に流入する
間に、液相から作られた次第に薄くなつてゆく旋
回液体カーテンの連続性を保持することを助成す
るというおまけの利点が得られる。

気相に懸濁すミスト状の液滴は、これらや液相
に溶解し、好ましくは液相に混和し得るとき、本
発明の装置によつて最もよく除去できる。同様に
懸濁固体は気相に懸濁する粉末を核として液相の
蒸気の凝縮させることによつて固体粉末を前述の
ミスト状の液滴に変えて本発明の装置で気相から
除去することができる。この液相の蒸気は適当な
入口を通して気相に入れるとか、あるいは旋回速
度が所要の径方向の温度勾配を与える程度に速い
場合に液相から蒸発させて旋回軸に接近して再凝
縮させることができる。この方法の詳細は出願人
に係る英国特許第1445978号明細書から知ること
ができる。旋回するミスト状の液滴がオリフイス
の下端から出る旋回液相によつて形成されるほぼ
連続している液体カーテンと接触するとき、液滴
は径方向外方へ旋回する液体カーテンの一部にな
りやすいが、比較的にミストを含まない気相はオ
リフイスに向う内側運動を続け、オリフイスを通
つて引続いて上部室に上昇する核として表面に蒸
気を凝縮させてミスト状の液滴になつた粉末はス
クラツピングされた気相から除去され、下部室か
ら排出される流出液相とともに搬出される。

アワも液相入口を通つて上部室に、好ましくは
液相の捻度を適当な水準まで低下させるのに十分
な温度で連続的に導入されるとき、本発明の装置
中で破壊することができる。オリフイスの所でう
ずを形成できる程度の高い遠心加速度は帯同され
る気相を放出し、旋回液相の内面から径方向内方
へ逸出させやすくする。アワの放出は、気相が旋
回液体カーテンを通つてバツプルするとき帯同ガ
スの放出を助長する気相の自由供給を下部室に連
続的に導入することによつて加速される。

第１図の装置はほゞ垂直の長手軸を有するダク
ト１を形成するほゞ円筒形の壁２よりなる。ダク
ト１はほゞ横方向の円形隔壁５によつて下部室３
および上部室４に分割され、隔壁の中心部はのど
７で開口した倒立中空切頭錐体の形をした導管
（漏斗）６に形成され、上下部室を連絡する唯一
の手段となつている水平中央円形オリフイスを提
供している。

上部室４の上端は上蓋８によつて閉じられてい
るが、流出気相出口９だけが上蓋８の中心を貫通
して上方へ延出し、気相絞り弁１２に連絡する。

１個以上の液相入口１０が円筒形壁２に接線方
向に取付けられ、円筒形壁２を通つて上部室４に
ほゞ水平方向に向けられる。各入口１０には好ま
しくはノズルまたはオリフイス１１および液体供
給バルブ１３を設け、ノズル１１によつて入つて
くる液相の速度を加速し、液体供給バルブ１３に
よつて上部室４へ入る液相の流速を調節する。１
個以上の入口１０は液相へ反応剤または表面活性
剤を導入させるようにすることができる。

接線方向の入口１０を通る最適流量から生じる
周速度より大きな周速度でダクトの垂直長手軸を
中心とする液相の旋回の代法または補助手段とし
て、回転インペラを髄意に上部室４に設置するこ
とができる図示されているインペラは上下端をそ
れぞれ環状つばまたはわく１８および１９に固定
された環状の垂直翼２０よりなる。上部環状つば
１８はダクト１と共軸であり、上蓋８を通り、駆
動装置１６から下方に延在する垂直回転軸２１に
径方向スポーク１７によつて連絡される。

隔壁５の下部で、気相入口２４が円筒形壁２に
対して接線方向に、液相入口１０と同一方向に下
部室４を貫通して取付けられる。

たとえば出願人に係る英国特許第1445978号明
細書に記載のように、ガス相から粒体をスクラピ
ングするような用途の場合に、１個以上の蒸気入
口３７を円筒形壁２に対して接線方向に、気相入
口２４と同一方向に下部室３を貫通して取付けら
れる。これらの気相入口は気相を蒸気で飽和させ
る作用と、長手方向における流量を増加させない
で気相の旋回速度を加速する作用とを行なうこと
ができる。各蒸気入口３７は通常別々の蒸気供給
バルブ３８および適当なノズル３９に連結され、
それぞれ供給蒸気の流量を調節し、蒸気の圧力を
速度に変換する。同様に、バルブ４５によつて調
節される別の入口４４をエジエクタまたはベンチ
ユリスクラバ２５の形で気相入口２４に設置し、
これを通つて蒸気または揮発性液体を入つてくる
気相とよく混合して懸濁粒子を特に蒸気相から粒
子表面に蒸気を凝縮させることによつて湿潤させ
ることができる。

下部室３の下端部は底蓋１４によつて蓋をさ
れ、底蓋は好ましくは中央部が外端部より高くな
つた皿状し、その外端部に外下方に延在してスラ
ツジバルブ２７に接続されるスラツジ出口２６が
貫通する。

底蓋１４の中央には、導管６と大体において同
円形であり、導管と同軸に置かれ、底蓋１４の中
心の円形の口３３から円形ののど３４に先細りに
なり、液相を流出液体出口２２を通つて流出液バ
ルブ２３に導いている導管１５が貫通している。
液体オーバーフロー管３５はスラツジ出口２６を
液体オーバーフローバルブ３６を通つて流出液体
出口２２と連絡する。

本装置は、導管６の外面と導管１５の内面との
間の間隙を十分にせまくして下降液相がのど７の
下端部から外方下方へ旋回するときほゞ連続した
液体カーテン４１を形成して、旋回する気相がの
ど７を通つて上部室４に上昇する前に下部室３か
ら内方下方へ流れる２つの導管間の通路から出口
をさえぎることができるような構造にすることが
できる。

しかしながら第１図に示すように、導管６およ
び１５間の距離を増大し、その間に前記導管とほ
ぼ同形の複数個の切頭円錐形導管２８を挿入し
て、気相を下部室３から上部室４へ行く途中で同
数の追加液体カーテン４１を通つて流すことがで
きるように同数の追加平行通路４３を設けること
によつて、本装置の容量および効率をたかめ、旋
回液体カーテン４１を通る気相の長手方向に速度
を低下させることができる。従つて隣接する任意
の２つの導管間の距離は導管間の通路４３を横切
る旋回液体カーテン４１の連続性を保持するのに
十分な程度に短かく保ち、同時にすべての通路を
横切る全面積を、通路４３から出る気相の下降速
度を最適にするのに必要なだけ増すことができ
る。各導管２８の垂直長さを、そのすぐ上の導管
の垂直長さよりわずかに長くしての各のど３１の
直径を導管１５に近くなるほど次第に狭くするこ
とが好ましい。

各導管２８はそのすぐ上の導管と一個以上のラ
セン状ガイド２９によつて分離される。各ガイド
のピツチは好ましくは下になるほど次第に小さく
して、ほとんど水平に向けられた出口を有する先
細りのラセン形通路４３とし、この通路を通つて
気相や下部室３から導管の間をひとつの導管の口
３０からすぐ上の導管ののど３１に向つてほゞ下
方内方に流れるに従つてますます急速に旋回でき
るようにする。各ガイド２９は導管２８と一体構
造をなすか、あるいは好ましくは各隣接する１対
の導管の間に固定されたフオーム状または中空エ
ラストマーの独立したストリツプまたは可撓性フ
アイバーのロープとすることができる。

第２図は隣接する１対の導管２８の詳細を示す
拡大図であり、口３０、のど３１、両導管間にあ
るラセン状ガイド２９および上側の導管ののど３
１の底端から導管間の通路４３を横切つて下側の
導管の内面に外方下向きに旋回する液体カーテン
４１を示す。

第１図に示すように、ダクト１と共軸に設置さ
れた円筒形バッブル４２は隔壁５に下面から下向
きに下部室３に延在する。このバツブルは気相の
流れを通路４３の間でできるだけ均等に分布さ
せ、また遠心分離可能な粉状物を通路から離して
おく作用をすることができる。

運転にあたつては、液相は液相入口１０および
オリフイス１１を通り、液体供給バルブ１３によ
つて調節された速度で上部室４に連続的に供給さ
れる。液相入口１０の接線方向の形状およびオリ
フイス１１によつて液相に導入される入口速度の
増大によつて、入つてくる液相は円筒形壁２の内
側に向けられ、壁につきあたつて上部室４の長手
方向垂直軸の周囲を、その表面４０がのど７の所
で水平に近かづく自由うずを形成するのに十分な
速度で旋回する。

オリフイス１１から出る液相の入口速度が小さ
すぎて、上部室４中で液相を独力で十分に旋回さ
せることができないときには、独力で十分なとき
には必要としないインペラの翼２０の回転によつ
て高速度で旋回させることができる。

十分な量の液相が上部室４に導入されて、のど
７の直径に比較してうずの表面４０の直径をせば
めると、旋回する液相はのど７の端をオーバーフ
ローして導管６の外面と導管２８にうち一番高い
ところにある導管の内面との間の通路４３を、通
路４３の出口をさえぎるほゞ連続して還状液体カ
ーテン４１の形になつて、径方向外方へ下向に旋
回する。

下降する液相は導管２８にうち一番高い導管の
内面に沿つて旋回を続けながら下降を続けてか
ら、そののど３１をオーバーフローして径方向外
方へ下向きに旋回し、導管２８のうちの一番高い
導管からその次に高い導管の間の通路４３の出口
を横切つてほゞ連続した第二の液体カーテンを形
成する。

旋回液相は下降を続け下部導管２８ののど３１
を順次にオーバーフローして各導管間の各通路４
３の出口を横切つてほゞ連続した液体カーテン４
１を形成して最後に導管１５ののど３４をオーバ
ーフローして、流出液体出口２２を通り、流出液
体バルブ２３によつて調節された流速で連続的に
排出される。

この間に気相は気相入口２４を通つて、気相絞
り弁１２によつて調節された流量で下部室３に連
続的に導入される。気相入口２４の形が接線方向
になつているので、気相は下部室３の長手方向の
垂直軸の周囲を液相の旋回と同じ方向に旋回す
る。もし気相の最初の旋回速度が十分に速くない
ときには一個以上の蒸気入口３７およびそれらの
適当なノズル３９を通して、それを蒸気供給バル
ブ３８によつて調節された流量で蒸気の連続接線
方向の高速導入によつて加速することができる。
蒸気は気相の成分のひとつの蒸気または別の凝縮
可能な蒸気または液相に可溶あるいは本装置内で
反応して液相に可溶な一種類以上の生成物を形成
るガスとすることができる。

本装置を気相からその中に懸濁する粉末を分離
するスクラバとして使用しようとする場合、容易
に遠心分離できるほど重くない固体粒子の重量
を、その表面に液相の成分のひとつの蒸気を凝縮
させてミスト状液滴に変える分離効果をたかめる
ことができる。このことはその蒸気を蒸気入口３
７を通して気相に導入するか、エジエクタ２５を
通して気相入口に導入することによつて、下部室
中の旋回気相をこの蒸気で過飽和することによつ
て下部室３内で行なうことができる。下部室３中
の旋回気相の比較的に温かい周縁部で液相からこ
の蒸気を蒸気させ、蒸気が自由うずおよび先細り
のラセン状通路４３の中を径方向内方へ流れる間
に加速されるのに従つて気相の断熱膨張によつて
その露点以下に冷却されて懸濁固体粒子上に蒸気
を気相から凝縮させることによつても同じ結果を
得ることができる。この目的のために蒸発させよ
うとする液相は好ましくはベンチユリスクラバ２
５を通つて気相に導入される。このようにすると
スクラバ２５は大きな粒子を湿潤させる作用をな
し、下部室３で遠心分離させることができるが、
代法として蒸気入口３７から、液相入口１０を通
つて上部室４に導入される液相より好ましくは高
温で下部室３の周縁部に直接導入することもでき
る。

遠心分離できる程度に重い懸濁粉末は円筒形壁
２に向つて旋回し、下部室３中で凝縮した液相の
一部または下部室に導入された液相の一部ととも
にスラツジ出口２６の方へ落下し、ここから重質
のスラツジはスラツジバルブ２７を通つて除去さ
れ、一方過剰の液相は液体オーバーフロー管３５
を通り、液体オーバーフローバルブ３６によつて
調節された流量で流出液体出口２２に流出する。

この間気相で飽和され、懸濁ミスト状の液適お
よび遠心分離されるほど重質ではない湿潤されな
い粉状体は気相入口２４から、導管２８の口３０
に向つてほゞ径方向内方へ流入する前に円筒形
バッフル４２の下端のレベルより低いレベルまで
下方へ流れ、導管２８の間のガイド２９によつて
形成される先細りになつたラセン状通路４３へ入
る。この通路で旋回速度が最高値まで増加し、そ
の結果起るほゞ断熱的な膨張はその温度を低下さ
せて、気相がのど７を通つて上部室４に上昇する
以前に通路４３の出口をさえぎるほゞ連続した液
体カーテン４１を強制的に通されるまでに、存在
するミスト状液滴および以前には湿潤していなか
つた粉状体の表面に蒸気を凝縮させる。ここで最
も冷たくまた最も新しい液の旋回うずの表面４０
と接触して気相が旋回を続けてから、最後に気相
絞り弁１２によつて調節される流量で流出気相出
口９を通つて排出される。

気相および液相の旋回速度および遠心加速度
は、気相がほゞ連続した液体カーテン４１を通る
ためのラセン状通路４３の出口で最大となるが、
一方気相と液相との円周方向の相対運動は比較的
に意味をもたないので、液体カーテン４１を突破
する気相によるミストの同伴は、各旋回液体カー
テン４１に加えられる遠心力が、逸出する気相に
よる液体カーテンにかかる摩擦効力より大きく保
たれている限りは防止できる。気相絞り弁１２に
よる気相の流量を調節することによつて、液体カ
ーテン４１の旋回表面からの気相の逸脱速度は、
ミストの同伴を生じないばかりでなく、気相に既
に懸濁されているミスト状の液滴およびまた濡れ
ていない粉状体でさえ旋回液相に捕捉され、気相
から搬出されるような程度の値に保つことができ
る。同じ理由で気相中に既に懸濁されているアワ
も旋回液体カーテン４１を通る気相によつて液体
カーテン中で破れて、その中のガスは気相の一部
として搬出される。

第１図の装置に関する前述の説明は、気相を互
に併列される複数個の独立した旋回液体カーテン
を少量に分割された気相流が緩い速度で通る複数
個の平行チヤンネルに分割することによつて、そ
の効率を低下させないでどのようにしてその容量
を増すことができるかを示しているのに対して、
第３図は全気相が互に直列に配置された複数個の
独立した液体カーテンを直列に通る本発明の装置
の第二の例を示す。この例に示される装置は、分
留、ガススクラビングまたは可逆化学反応におけ
る場合のように気相または液相と他の相とを反応
させるか他の相へ移すことによつて、その中の少
なくとも一成分をほゞ完全に除去を実施するよう
に設計される場合に好ましい。

第３図の装置は一連のほゞ同形の中空円筒形部
品１０２よりなり、その開いている両端にはフラ
ンジ１０３があつて、ボルト１０４によつて長手
方向に順次に組立てて、ほゞ垂直なダクト１０１
を形成することができる。

ダクト１０１の上端には円筒形部品１０２のう
ちの一番高い部品と組立てできるように下端だけ
に同形のフランジ１０３を設けた同様な中空部品
であるキヤツプ１１６がボルトで一番上の円筒形
部品と接続される。キヤツプ１１６の上端は蓋１
０８によつて流出気相出口１０９以外は閉じられ
ている。気相出口は蓋１０８の中央を貫通し、蓋
から気相絞り弁１１２を通つて上方に延在する。
キヤツプ１１６にはまた液相を導入する装置が設
けられる。この液相導入装置は本装置を設計する
特定目的によつて変化する。

大部分の目的の場合液相導入装置は、キヤツプ
１１６の円筒壁に接線方向に取付けられ、円筒壁
から水平方向にダクト１０１の上部に向けられる
液相入口１１０の形をとる。気相入口は好ましく
は円筒壁をだき、円筒壁を液相入口１１０の内壁
の一部とするように取付けられ、液相入口の外壁
はキヤツプ１１６の壁を貫通し、従つてラセン状
に先細りになつたノズルののどとして、液体供給
バルブ１１３を通して導入される液相の速度を加
速する作用をなす狭い垂直スロツト１１１に先細
りになつたうず室を形成する。

本装置が分留塔として設計され、このような液
相入口を必要としない場合には、この導入装置
は、液体冷却剤を通して冷却し、還流凝縮器また
は分縮器としての作用をなし、揮発しやすい留分
を流出液相出口１０９を通つて排出させる前に揮
発しにくい留分を気相から凝縮させることによつ
て液相をキヤツプ１１６に導入する冷却ジヤケツ
ト１２６の形にすることができる。

ダクト１０１の下端には、円筒形部品１０２の
最小位部品の底端に結合できるようにその上端だ
けにフランジ１０３を設けたほかはキヤツプ１１
６と同じような形の中空部品である液相だめ
（Sunp）１１５がボルト１０４で結合される。液
相だめ１１５の下端は底板１１４によつて、底板
１１４の中心を貫通し、底板から流出液バルブ１
２３を通り下方へ延在している流出液出口１２２
以外は閉じられる。

本装置を蒸留塔として使用しようとする場合に
は液相だめ１１５には、揮発しにくい留分を流出
液出口１２２を通して排出させる前に、液相中の
揮発しやすい留分を蒸発させるために熱媒を循環
させる加熱ジヤケツト１２５を設ける。

気相入口１２４は円筒形部品１０２の最下位の
部品の壁に接線方向に取付けられ、液相入口１１
０と同じ方向に壁を通つて水平にダクト１０１中
に延びている。気相入口は好ましくは液相入口と
同形で、円筒形部品１０２の壁をだき、これとと
もに先細りになつたうず室を形成して、壁を貫通
し、従つてラセン状に先細りになつたノズルのの
どとして入つてくる気相の速度を加速する作用を
する狭い垂直スロツト１２７になつている。

一個以上の蒸気入口１３７を円筒形部品１０２
の１個以上の中間部品に接線方向に取付け、中間
部品から水平方向に、気相入口１１０および気相
入口１２４と同じ方向にダクト１０１の中に向け
ることもできる。本装置を蒸留塔として使用しよ
うとする場合にはこのような蒸気入口１３７ひと
つが蒸留しようとする原料を導入するために必要
になる。本装置を気相から粉末体をスクラビング
するために使用しようとする場合には、１個以上
の蒸気入口１３７を通してダクト１０１に液相の
一成分の蒸気を導入することは、気相の長手方向
の速度を加速しないで気相の旋回速度を加速する
作用とその蒸気で気相を過飽和することによつて
懸濁粉末体をしめらせる作用とを行なうことがで
きる。蒸気入口１３７の形状は第３図に示すよう
な液相入口１１０および気相入口１２４と同じよ
うな形状にするか、あるいは超高速度を必要とす
る場合には第１図に示す入口３７のように中細ノ
ズルを設ける。

フランジ１０３の各対の間には水平隔壁１０５
がボルト止めされている。各隔壁はのど１０７の
所で開口して、各隔壁１０５の上下に形成された
それぞれの室間の唯一の連絡路となるほぼ水平な
円形オリフイスを形成した倒立中空切頭円錐体の
形をした中央導管（漏斗）１０６を有する。

各導管１０６のすぐ下に、両端の口１３０およ
びのど１３１の所で開口し、のど１０７から外方
下方へ旋回する液体カーテン１４１を通る気相を
案内むるバツブルの作用をするほぼ同形の導管１
２８が同軸に取付けられる。各導管１２８はその
すぐ上にある導管１０６に一個以上の第２図に図
示されているラセン状ガイドと同じようなラセン
状ガイド１２９によつて固定され、導管１２８の
口１３０から導管１０６ののど１０７までの一個
以上のラセン状の通路１４３を２つの導管の間に
形成する。好ましくは各ラセン状ガイド１２９の
ピツチは口１３０から下方にその長さに沿つてそ
の下端で水平に近ずくように漸減して先細りのラ
セン状チヤンネルを形成し、このチヤンネルを通
つて気相がのど１０７に接近するのに従つて次第
に速く旋回させられるようにする。

また、ダクト１０１および導管１０６および１
２８と共軸に、各導管１２８のすぐ下に、頂部１
５１すなわち倒立円錐体の底部だけが開口し、底
部が閉じられている中空倒立切頭円錐体の形をし
た液体トラツプ１５０が導管１２８の外側に取付
けられる。各液体トラツプ１５０の内面は１個以
上のラセン状ガイド１４９によつて導管１２８の
すぐ上で導管１２８の外面に固定され、導管１２
８および液体トラツプ１５０の間に一個以上のラ
セン状通路１５２を形成し、このラセン状通路を
通つて、液体トラツプ１５０中にたまつている液
相の旋回運動は液相がトラツプの頂部１５１を通
りそのすぐ下にある導管１０６に入る前に促進さ
れる。

運転にあたつては、液相は液相入口１１０およ
び狭いスロツト１１１を通つて、液体供給バルブ
１１３によつて調節された流量でキヤツプ１１６
中に連続的に供給される。液相入口１１０が接線
方向に配置され、液相に誘導される入口速度はス
ロツト１１１に倒るまでの先細りによつて増加す
るので、入つてくる液相はキヤツプ１１６の壁の
内側に沿つて向けられ、壁に対して液相は導管１
０６のうち最高位にある導管ののど１０７で垂直
に近い表面１４０を有する自由うずを形成するの
に十分な速度でダクト１０１の長手垂直軸の周囲
を旋回する。

十分な量の液相がキヤツプ１１６に導入されて
うず表面の内径をのど１０７の内径にせばめた後
で、旋回液相はのど１０７の端部をオーバーフロ
ーし、導管１０６の外面と導管１２８のうちの最
高位の導管の内面との間の通路１４３を横切つて
径方向外方向下向きに、通路１４３の出口をさえ
ぎるほゞ連続した環状液体カーテン１４１の形で
旋回する。

下降する液相は導管１２８のうちの最高位の導
管の内面に沿つて旋回を続けて下降してからその
のど１３１を通り、導管１２８の外面と液体トラ
ツプ１５０の内面との間の通路１５２を通つて上
昇し、液体トラツプの頂部１５１をオーバーフロ
ーし、最高位の導管のすぐ下の導管１０６の内壁
に沿つて下降を続ける。ラセン状ガイド１４９は
液相が通路１５２を通つて上昇するときその旋回
の加速を助成する。

旋回液相は下降を続け順次に下方の導管１０６
ののど１０７をオーバーフローし、順次の下方の
通路１４３の出口を横切つてほゞ連続した環状の
液体カーテン１４１を形成し、順次に下方ののど
１３１および通路１５２を通り、最後に最下位に
ある液体トラツプ１５０の頂部１５１をオーバー
フローして液相だめ１１５に入り、ここから流出
液体バルブ１２３によつて調整された流量で流出
液体出口１２２を通つて連続に排出される。

一方気相は気相入口１２４を通つて気相絞り弁
１１２によつて調整された流量で円筒形部品１０
２の最下位の部品に連続導入される。気相入口１
２４に接線方向に配置され、また気相入口スロツ
ト１２７に先細りになつて導入されるために入口
速度が増大するので、入つてくる気相は液相の旋
回と同じ方向でダクト１０１の垂直長手軸の周囲
を旋回する。

気相の旋回は、気相が先細りになつたラセン状
の通路１４３のうち最下位にある通路を通り、最
下位の導管１２８の口１３０から最下位の導管１
０６ののど１０７から出るほゞ連続した環状の液
体カーテン１４１に進むのに従つてさらに加速さ
れる。旋回液体カーテンが通路１４３の出口をさ
えぎつているので、旋回気相はのど１０７に入り
流下する液相に対してほゞ向流に導管１０６を上
昇する前に液体カーテンを強制的にバツプルし、
流下する液相を最下位の導管のすぐ上の導管１２
８の下に取付けられた液体トラツプ１５０の頂部
からオーバーフローするとき気相の上向き通路を
さえぎる別の環状液体カーテンを形成するので、
気相は流下する液相を通つてふたたびバツブルし
なければならない。

旋回気相はほゞ上向きに流れ続けてから、ほゞ
向流にバツブルしなければならない順次に高い位
置にある液体カーテン１４１によつてさえぎられ
た順次に高い位置にある通路１４３に入り、最後
に流出気相出口１０９に達し、ここから気相絞り
弁１１２によつて調節された流量で本装置から排
出される。

同一方向に旋回する液相と気相とのほゞ連続し
た向流接触は一方の相から他の相へ熱、蒸気、可
溶性物質および懸濁物を移転しやすくすばかりで
はなく気相々よび液相の旋回速度を等しくする傾
向がある。従つて旋回速度の増加が必要な場合
に、どちらかの相の旋回速度を増すだけで十分で
あつて、このようにすれば気相と液相との旋回速
度がともに速くなる。

このことはダクト１０１の長手方向に沿つて任
意の都合のよい高さで接線方向に取付けた１個以
上の蒸気入口１３７を通して蒸気を接線方向から
導入することによつて容易に実施できる。蒸気は
液相の成分のひとつの蒸気でも別個の凝縮可能な
蒸気でも、あるいは液相に可溶なガスでも、装置
中で反応して液相に可溶な１種類以上の生成物を
生成する気体でもよい。

本装置を粉末体を気相からスクラツビングで除
去するのに使用しようとする場合、１個以上の蒸
気入口１３７から蒸気が導入すると、気相を蒸気
で過飽和させ、蒸気を懸濁粒子表面に凝縮させる
ことによつて粒子を濡らすことも助成できる。

本装置を連続分留に使用しようとする場合、蒸
留しようとする混合物を、中間にある円筒形部品
１０２のひとつ、好ましくは蒸気入口１３７のよ
うな接線方向に取付けられた入口に連続供給す
る。この場合液相入口１１０および気相入口１２
４は必要がない。

気相または液相として入口１３７から導入され
る混合物は中間の円筒形部品１０２の壁の内面の
周囲を旋回してから、液相に残留した部分はすべ
て、その円筒形部品の直ぐ下にある最も近い導管
１０６の内面を流下し、そののど１０７から導管
１２８の内面へ通路１４３を横切るとき旋回する
環状の液体カーテン１４１を形成し、前述の液相
のコースに従つて流下し、液相だめ１１５に下降
し、ここで加熱ジヤケツト１２５によつて揮発し
やすい留分を蒸発させてから、揮発しにくい留分
は流出液体バルブ１２３によつて調節された流量
で流出液体出口１２２から排出される。

一方、入口１３７を通つて中間円筒形部品１０
２に入つてくる混合物の蒸気の部分は部品のすぐ
上の最も近い位置にある導管１２８の口１３０に
上昇し、先細りになつたラセン状の通路１４３を
通つて流れるのに従つて次第に速く旋回し、次に
そのすぐ上の導管１０６ののど１０７から通路１
４３を横切つて外方下向きに旋回する環状の液体
カーテン１４３をバツブルになつて通り、前述の
気相のコースに従つて上昇を続け、最後にキヤツ
プ１１６中に上昇し、ここで揮発しにくい留分が
冷却ジヤケツト１２６によつて凝縮されてから、
揮発しやすい方に留分は流出気相出口１０９を通
つて、気相絞り弁１１２によつて調節された流量
で排出される。

蒸留しようとする混合物が複雑な場合に、本装
置数単位を互に直列にして運転することができ
る。ひとつの単位装置の流出気相出口１０９から
排出される蒸気は別の単位装置の蒸気入口１３７
を通つて別の単位装置に導入することができ、一
方この単位装置の流出液出口１２２から排出され
る液相は第三の単位装置の蒸気入口１３７に導入
することができる。この方法は必要なだけの数の
単位装置を順次に通して反復し、最後に必要とす
る数の製品を分離することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第３図はそれぞれ本発明の装置の
２つの例を部分的に説明図で表わした部分切断立
面図を表わす。第２図は第１図で小さな縮尺で図
示した一対の導管（漏斗）およびその間にあるラ
セン状のガイドを大きな縮尺で図示した部分切断
拡大詳細立面図を示す。 これらの図面の主要部品を次に示す。１……ダ
クト、２……円筒形壁、３……下部室、４……上
部室、５……円形隔壁、６……導管、７……の
ど、８……上蓋、９……流出気相出口、１０……
液相入口、１１……オリフイス、１２……気相絞
り弁、１３……液体供給バルブ、１４……底蓋、
１５……導管、１６……駆動装置、１７……スポ
ーク、１８，１９……環状つば、２０……垂直
翼、２１……垂直回転軸、２２……流出液体出
口、２３……流出液体バルブ、２４……気相入
口、２５……エジエクタまたはベンチユリスクラ
バ、２６……スラツジ出口、２７……スラツジバ
ルブ、２８……切頭円錐形導管、２９……ラセン
状ガイド、３０……導管の口、３１……導管のの
ど、３３……口、３４……のど、３５……オーバ
ーフロー管、３６……オーバーフローバルブ、３
７……蒸気入口、３８……蒸気供給バルブ、３９
……ノズル、４１……液体カーテン、４２……バ
ツブル、４３……通路、４４……入口、４５……
バルブ、１０１……ダクト、１０２……円筒形部
品、１０３……フランジ、１０４……ボルト、１
０５……水平隔壁、１０６……中央導管（漏
斗）、１０７……のど、１０８……蓋、１０９…
…流出気相出口、１１０……液相入口、１１１…
…垂直スロツト、１１２……気相絞り弁、１１３
……液体供給バルブ、１１４……底板、１１５…
…液相だめ、１１６……キヤツプ、１２２……流
出液体出口、１２３……流出液体バルブ、１２４
……気相入口、１２５……加熱ジヤケツト、１２
６……冷却ジヤケツト、１２７……垂直スロツ
ト、１２８……導管、１２９……ラセン状ガイ
ド、１３０……口、１３１……のど、１３７……
蒸気入口、１４０……うずの表面、１４１……液
体カーテン、１４３……通路、１４９……ラセン
状ガイド、１５０……液体トラツプ、１５１……
頂部、１５２……ラセン状通路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ほゞ水平な円形オリフイスを通して連続的に
   上昇せしめられる気相に対してほゞ向流として該
   オリフイスを通つて連続的に液相を流下させる一
   方、これらの二つの相を該オリフイスの中心を通
   るほゞ垂直な軸のまわりに充分な速度で旋回させ
   て流下する液相を該オリフイスの下端から外方向
   下方へ旋回するほゞ連続した環状液体カーテンと
   なし、気相がオリフイスの底部に入る前に該液体
   カーテンを通るように気相の流れを変えることか
   らなり、且つ前記液体カーテンがその下端が前記
   オリフイスになつている第一の導管と該導管と共
   軸であり、該液体カーテンをほゞ連続的に保つと
   同時に該液体カーテンをさえぎるのに十分な程度
   オリフイスに近接して取付けられた第二の導管と
   の間に広がることを特徴とする液相と気相との連
   続接触および分離方法。 ２ 一方の相から他方の相へ熱が伝達される特許
   請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 一方の相の少なくとも一つの成分が他方の相
   の少なくとも一つの成分と化学的に反応する特許
   請求の範囲第１項または第２項記載の方法。 ４ 一方の相の少なくとも一つの成分がその相か
   ら他方の相へ物理的に移される特許請求の範囲第
   １項、第２項または第３項記載の方法。 ５ 一方の相の他方の相中の懸濁物がほゞ連続し
   た液体カーテンを気相が通過することによつて分
   離される特許請求の範囲第１項ないし第３項のう
   ちのいずれか一つの項記載の方法。 ６ 気相中に懸濁された粉末が気相から液相へ移
   される特許請求の範囲第１項ないし第５項のうち
   のいずれか一つの項記載の方法。 ７ 粉末の一部が液相へ移される前に液体によつ
   て湿潤される特許請求の範囲第６項記載の方法。 ８ 液体が気相中に懸濁されている粉末の表面に
   直接その蒸気を凝縮させることによつて形成され
   る特許請求の範囲第７項記載の方法。 ９ 湿潤剤が液相によつて運ばれる特許請求の範
   囲第１項ないし第８項のちのいずれか一つの項記
   載の方法。 １０ 気相の少なくとも一つの成分が液相の少な
   くとも一つの成分の蒸気である特許請求の範囲第
   １項ないし第９項のうちのいずれか一つの項記載
   の方法。 １１ (a)ほゞ円形の内断面を有し、ほゞ垂直長手
   軸を有するダクト、(b)該ダクトを上部室と下部室
   との分割するほか横方向の隔壁、(c)隔壁から下方
   に延在し、隔壁の開口を通つて上部室とつなが
   り、その下端が水平オリフイスである第一の導
   管、(d)液相を上部室い導入し、気相を上部室から
   引出す装置、(e)気相を下部室に導入し、液相を下
   部室から引出す装置、(f)オリフイスを通つて流下
   する液相が外方向下方に旋回するほゞ連続した環
   状液体カーテンの形となつてオリフイスから流出
   するのに十分な速度でダクトの内容物を該ダクト
   の垂直長手軸のまわりに旋回させる装置、および
   (g)下部室にあつて、気相が最初にほゞ連続した環
   状液体カーテンを通過しないでオリフイスを通つ
   て上部室に上昇することを防止するような方向に
   気相の流れを変える装置よりなり、且つ前記気相
   の流れを変える装置は前記第一の導管と共軸であ
   り、環状液体カーテンをほゞ連続に保つと同時に
   該液体カーテンをさえぎるために十分な程度前記
   オリフイスに近接して取付けられた第二の導管を
   有し、該第一及び第二の導管の間に気相を下部室
   から環状液体カーテンを通過してオリフイスへ導
   く気相の通路を与えることを特徴とする液相と気
   相との連続接触及び分離装置。 １２ ２個の導管が少なくとも１個のラセン状の
   ガイドによつて接続され、該ガイドは気相が下部
   室からオリフイスへ流れる間にダクトの垂直長手
   軸の周囲で気相を旋回させる装置となつている特
   許請求の範囲第１１項記載の装置。 １３ 第二の導管から現れる旋回液体カーテンを
   ほゞ連続に保ちながら該液体カーテンをさえぎる
   のに十分な程度に第二の導管ののどに近接して第
   一及び第二の２つの導管と共軸に取付けられた第
   三の導管を有し、第二および第三の導管の間に下
   部室から第二の環状液体カーテンを通過して気相
   をオリフイスへ導く第二のほゞ平行な気相の通路
   を与える特許請求の範囲第１１項または第１２項
   記載の装置。 １４ 第二の導管の直ぐ下にこれと共軸に底部が
   閉じられ、頂部が開いた液体トラツプを取付け、
   気相が反対方向に流れることを防止すると同時に
   液相が第二の導管ののどから下部室へ流下する出
   口とする特許請求の範囲第１１項記載の装置。 １５ 液体トラツプの内面が少なくとも１個のラ
   セン状ガイドによつて第二の導管の外面に接続さ
   れ、該ガイドは液相が下部室に流下する間にダク
   トの垂直長手軸の周囲で液相を旋回させる装置と
   なつている特許請求の範囲第１４項記載の装置。 １６ ラセン状ガイドのピツチをその長さに沿つ
   て漸減させて先細りの通路として内容物の旋回を
   加速する特許請求の範囲第１２項記載の装置。 １７ 少なくとも２組の装置が互に直列に取付け
   られ、下側の装置の上部室が上側の装置の下部室
   となつている特許請求の範囲第１１項ないし第１
   ６項のうちいずれか一つの項記載の装置。