JPS63503523A - 気液分離装置 - 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】 気゛　ゝ離装置 ＩＬ上！ｌ生用ｊ卸駈 本発明は化学機械のうち分離装置類、特に気液分離装置に関するものである。

従来肢王 従来、入口に渦巻き器と出口に分離用パイプ結合部とを有する垂直に配されたト レー付シリンダーであって、端面が渦流生成装置（以下スワーラという）の方向 に突き出ている円形部材を有するものから成る物質移動プレートを有する気液分 離装置が知られている（ソ連発明者証第３４５９２６号　ＩＰＣＢＯＩｄ３３／ ２０）。

しかしながら、この気液分離装置は、液滴の一部が気液分離ゾーンを飛び越えて しまうので微細に分散した流れの気液分離の効率が低いという特徴があった。

この他には、入口部にスヮーラを有し垂直に配されたトレー付有孔シリンダーと 、シリンダーと同一中心軸上にありシリンダーの上方に配された分離用パイプ結 合部であって第一番目の液体排出ゾーンと第二番目の液体排出ゾーンとの間に中 間円形部材を有するものとから成る気液分離装置がある（ソ連発明者証第５０１ ７６５号　ＩＰＣＢＯＩ　Ｄ４５１００）、気液分離装置のシリンダーと円形部 材との間にある分離層パイプ結合部内には、中間同軸パイプ結合部を有し、水平 に分割する隔壁が設けられる。隔壁の上方にある分離用パイプ結合部の上方部分 は下方に傾斜した複数個の孔を有する。

このような構造を有する気液分離装置には二つの気液分離ゾーンがあり、その一 つはシリンダーと中間パイプ結合部との間に位置し、他の一つは中間同軸パイプ 結合部と円形部材との間に位置する。相互に連結している部材を備えたこれらの 二つの気液分離ゾーンは気液分離ユニットすなわち液体排出ユニットを構成する 。

上述の気液分離装置と比較して、この気液分離装置は二つの気液分離ゾーンを設 けることによって相分離効率を向上させることが可能である。しかし、公知装置 における液体排出ユニットの大きさを急激に大きくすると分離した気体を同伴す る渦が成長し、この結果特に微細に分散した流れの場合には、十分な分離効率が 得られなくなる。その上、上述の従来の装置は液体排出ユニット長さがかなり長 くなるため、大型化して取扱いが煩わしくなる。

光里■笠丞 本発明の主目的は新規な構造の液体排出ユニットが小型で高い相分離効率を可能 にする気液分離装置を徒供することにある。

本発明の特徴は入口端において軸方向気液流スワーラを有し、出口端において気 液渦巻き流から液体を除去するユニットを組込んだ少なくとも一つの渦管がシェ ルの軸にそって取付けられた横方向の内部隔壁を有するシェルを有する気液分離 装置において、液体排出ユニットは渦管と同軸でまた流れに沿って順に位置する ように設けられた少なくとも二つの円形部材から成り、流れに沿って第一番目に 位置する円形部材と渦管の端面との間及び各円形部材の端面の間には複数個の円 形流路が設けられ、これによって各円形流路の入口部は渦管の長手方向の軸から 出口方向に向かってｌＯｏ乃至６０°を成すように位置決めされることにある。

液体排出ユニットをこのような構造とすることにより気液分離ゾーンの全長を減 少させることができる。これは円形部材をその軸方向の寸法を小さくし、各円形 部材の間の円形流路を小さくすることにより達成することができる。

実際には、流れに沿った第一番目の円形流路は第一番目の円形部材の傾斜端面と 渦管とによって形成され、従って、円形部材はスヮーラに対向し、かつ渦管の外 側傾斜エツジとスヮーラの方向に食い違う鋭角的な内側エツジを有し、かつ、各 円形部材間の円形流路は流れに沿った第一番目と第二番目の円形部材の傾斜端面 から形成され、従って第二番目の円形部材はスヮーラに対向し、かつ第一番目の 円形部材の外部エツジとスヮーラの方向に食い違う鋭角的なエツジを存する。

これによって遠心力の効果により流入してくる流れ液滴から渦管内で形成される 液膜を速やかに排出することが可能となる。寄生的な渦の発生を円形部材の鋭利 なエツジにより抑制することができる。

液体排出ユニットは、渦管と一体に形成された円形部材と、渦管の本体に円形溝 穴の形で形成された流路とから成すこともできる。

これにより液体排出ユニットの構造を簡素化することが可能となり、複数個の部 品から成る組立体ではなく華−の形態とすることができる。

また、液体排出ユニットには流量制限流路を形成する円形部材の円錐形の内面を 作ることもできる。

流量制限流路は円筒状流路よりも寄生的な渦を防止するのにより効果的であり、 更に、相の遠心分離の効率を向上させるので渦巻き状の気液混合流から液体を十 分に分離させることが可能となる。

円形部材を、円形流路を構成するように三日月型リングの形状にし、流れに沿っ た第二番目の円形部材の下部エツジを一つ前に位置する円形部材の内側に配置す ることができる。

液体排出ユニットをこのような構造とすることにより、分離された気液混合流と 上記壁との直接衝突及びその後のスクリーニングハウジングの壁からのはねかえ りと寄生的渦の生成を防止することができる。

入口部における円形流路の幅は渦管の直径の１％乃至８％とするのが好適である 。これにより気液混合流から液体を速やかに排出でき、同伴して再循環する気体 も最少量にすることができる。

円形流路間の距離は渦巻き管の直径の２％乃至１００％とすることが良く、こう することにより液体分の多い気液混合流において液体の跳ねを防止することがで きる。気液混合流の液体分が多くなるほど液体排出ユニットの入口部における円 形流路間の距離を長くする。

型皿ｑ呈見ｆ脱所 第１図は本発明に係る気液分離装置を垂直に配置した場合の概略図である。

第２図は流量制限流路の形を成している液体排出ユニットを示す。

第３図は三日月型円形部材と華−の遮壁（パイプ結合部）とを備えた気液分離装 置を示す。

日を　する最　の　法 気液分離装置はシェル１　（第１図）を組込んでおり、シェル１は該シェルの軸 に沿って配置される少なくとも１つの渦管３を取付けた内部横隔壁２を有する。

渦管３の入口部にはスヮーラ４が設けられており、出口部は渦巻き状の気液混合 流から液体を排出するユニット５を収容しており、このユニットは平坦なスクリ ーニング横隔壁６を越えて延びている。隔壁２及び６はシェルｌとともに排出用 パイプ結合部８を通じて排出される分離された液体を収集する分離チャンバ７を 形成している。

渦管３は孔１０のゾーンにある入口部に位置する固定された軸方向のスワーラ４ を収容する円筒体９である。スワーラ４にはベーン１１．１２が傾斜して取り付 けられており、そのベーンは頂面が開いている中央の軸套１３に係止されている 。孔１０を有するゾーンに位置し、ベーンを有するスワーラをかかる構造とする ことにより、渦管３の内部で起こる連続的な気液分離から生しる気体を確実にチ ャンバ７から排出することができる。

液体排出ユニット５は少なくとも二つの円形部材から成るが、円形部材の数は例 えば、第１図に示すようにもっと多くても良い。

円形部材１４．１５．１６は相互に、また本体９と上に重なったストリップ１７ により、又は溶接もしくは他の点状支持材（ド示せず）により結合している。渦 管３は傾斜外部端面１９を有し、第一番目の円形部材１４は傾斜端面２０を有す る。これらの両端面１９及び２０は鋭角的なエツジ２１とともに円形流路２２を 構成しており、その円形流路２２は渦管３の長手方向軸に対してαの角度をなし ている。この角度αはｌＯｏ乃至６０°の範囲で変化させることができる。この 角度が１０′未満であると液体は気体流を多量に同伴し、角度が６０°を超える と多量の気体が液体とともに持出される。

液体排出ユニット５の円形部材１４．１５．１６は渦管３と一体に形成すること ができ、円形流路２２．２２′、２２“は渦巻き管３の管体９において円形溝穴 に形成することができる。

場合によっては、この形式の液体排出ユニット５の方が製造が簡単である。

第２図は流量制限流路を有する液体排出ユニット５の例を示す。

流量制限流路の管径は円筒状管体９の直径りから円形部材１６の管径り、までな めらかに収れんする。入口部にある円形流路２２の幅Ｃは０．ＯＩＤ乃至０．０ ８　Ｄである。一般的には、第１図又は第２図に示す三つの円形流路２２．２２ ′、２２′のそれぞれの幅Ｃは、隣接する円形流路の幅とは一致させなくともよ い。各円形流路の幅Ｃは、種々の技術上の問題、即ち、気液混合率、粘性、表面 張力、密度等を考慮して定められる。各円形流路相互間の距離Ｈはそれぞれ等し くするか、または異ならせるとしてもその差は０１０２Ｄ乃至りの範囲であるこ とを要する。

第３図は三日月型円形部材２３．２４．２５と独立したスクリーニングハウジン グ２８とを有する気液分離装置の例を示す。

液体排出ユニット５は独立した三日月型円形部材２３．２４．２５から成り、そ れらの円形部材が液体排出流路２２．２２′、２２″を構成している。流路２２ ．２２′、２２＃の入口部は渦管３の中心軸と鋭角αをなすように配向されてい る０円形部材２３．２４．２５は点状支持部材２６によって相互に分離されてお り、またスクリーニングハウジング２８と結合しているカバー２７によって渦管 の円筒状管体９に押しつけられて、いる。スクリーニングハウジング２８はビン ２９によって渦管３の管体９内に結合されている。

第１図から第３図までに示す気液分離装置は垂直方向に配置したものであるが、 水平方向又は傾斜した方向に配置しても同様に作動する。

気液分離装置の機能は次の通りである。流入した液流は固定スワーラ４を通過し た後、回転運動を始める。遠心力の作用によって液滴が円筒体９の内壁に衝突し 渦巻き状の薄膜となり、気液境界相の渦巻き状の気体噴流の摩擦力の作用を受け て液体はらせん状に上昇する。そして、液体は流路２２．２２′、２２″を通じ て気体の一部とともに排出され、隔壁２の上にしたたり落ちた後、排出用パイプ 結合部８から排出される。一方、気体は孔１０を通って渦管３に流入する。この ようにして気体は渦管３の内部を循環し、流量の５％乃至１５％の量の気体が渦 巻き管内部を循環する。

第２図は流量制限流路を備えた液体排出ユニット５を示す。この構造は遠心力が 作用する領域において気体から液体をより多く分離することを可能にするが、こ れは直径がＤからＤｌまでに漸減する流路を渦巻き流が通過するにつれて液体に 作用する遠心力が増大する傾向にあるからである。流路の直径が減少すると、渦 巻き流の回転半径も減少するので遠心力は大きくなり、さらに、渦巻き流が細く なるにつれて、渦巻き流の周辺部の旋回速度は増大する。

液体を比較的多量に含む場合には、流れの中に厚い膜が形成され、その膜の表面 は波立つ。この波立ちが液体排出ユニット５の短い流路の部分を飛び越えること がある。このため、各円形流路２２．２２′、２２′間の距ＭＨは、液体排出ユ ニット５への入口部におけるものを出口部におけるものよりも大きくするのが実 用的である。これにより相分離を効果的に行うことができる。

やや分離装置の容量が下がり、また圧力損失のため必要な動力が増大するが渦管 ３の外径を均一にした流量制限形式の流路は、円筒形の場合よりも気液分離をよ り効果的に行うことを可能にする。

第３図に示す気液分離装置においては、三日月型円形部材２３．２４．２５０作 用により液体の速やかな排出が可能となる。気体が円筒状管体９と遮壁２８の間 に存する円形状の空間を通過することによって、カバー２７とスクリーニングハ ウジング２８とがトレー２の上部において液体に浸されている場合は、気体は孔 １０を通って循環する。

本発明に係る気液分離装置は、従来の問題である装置の小型化かつ高性能化を可 能にするものであり、分離シェルに取り付けたり、あるいは気液流を扱う分野で 使用される化学反応装置や物質移動カラムに組み込むことができる。

崖ｍとりｌ比 本発明は、気液分離システムを必要とする種々の工業分野において高性能かつ小 型の気液分離装置を供給することを可能にする。

この気液分離装置は石油ガス工業の分野において石油の分離や気体流からの気体 濃縮を行う際にも利用でき、また気体処理プラントにおけるグリコール、アミン 、メタノール液の分離を行う際にも利用できる０本発明は化学工業の分野におい て、熱や力を扱う技術分野での気液分離や高圧下での蒸気からの水滴の分離が要 求。

される種々の処理で有用である。

国際調査報告

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．内部隔壁を有するシェルと、前記内部隔壁上にシェルの軸に沿って設けられ るとともにその入口部分に気液流スワーラをその出口部分に気液渦巻き流から液 体を除去する液体排出ユニットを有する少なくとも一つの渦管を備えた気液分離 装置において、前記液体排出ユニットが、 渦管と同心軸上に配置され、また流れに沿って順に配置されている少なくとも二 つの円形部材とによって形成され、円形流路が第一の円形部材と渦管の端面の間 及び、円形部材の各端面の間に形成されており、各流路の入口部分が渦管の中心 軸から渦管の出口方向に向かって１０°乃至６０°傾斜していることを特徴とす る気液分離装置。
2. ２．流れに沿う第一番目に位置する円形流路が第一番目の円形部材の傾斜端面と 渦管とから構成され、円形部材はスワーラに対向し、かつ渦管の傾斜した外側の エッジとスワーラの方向に食い違う鋭利な内側エツジを有し、一方、前記各円形 部材間の円形流路が流れに沿った第一及び第二番目の円形部材の各傾斜端面から 構成され、上記第二番目の円形部材はスワーラに対向し、かつ上記第一番目の円 形部材の外側のエッジとスワーラの方向に食い違う鋭利なエッジを有している。 ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載した気液分離装置。
3. ３．各円形部材が渦管と一体に形成され、流路は前記渦管の管体にあって円形溝 穴の形状であることを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項に記載した気液分 離装置。
4. ４．円形部材の内面は流量を制限する波路を構成する円錐の形状であることを特 徴とする請求の範囲第１項乃至第３項に記載した気液分離装置。
5. ５．各円形部材がその間に円形流路を構成する三日月形リングの形状を成してお り、そのため第２番目の円形部材の流れに沿った下部エッジが一つ前の円形部材 の内部に位置することを特徴とする請求の範囲第１項に記載した気液分離装置。
6. ６．円形流路の入口部分における幅Ｃが渦管の直径Ｄの１％乃至８％であること を特徴とする請求の範囲第１項乃至第５項に記載した気液分離装置。
7. ７．各円形流路の間の距離は満管の直径Ｄの２％乃至１００％であることを特徴 とする請求の範囲第１項乃至第６項に記載した気液分離装置。