JP4658975B2

JP4658975B2 - 反応装置の中または塔の中の複数の送込み域へ二つの液体を対状に送出すための分配器

Info

Publication number: JP4658975B2
Application number: JP2007013680A
Authority: JP
Inventors: ゴットリーブバッハマンクリスチャン; フェールエミール
Original assignee: スルザーケムテックアクチェンゲゼルシャフト
Priority date: 2006-01-25
Filing date: 2007-01-24
Publication date: 2011-03-23
Anticipated expiration: 2027-01-24
Also published as: CN101028587A; US7896039B2; JP2007196226A; CN101028587B; EP1813347A1; US20070181213A1

Description

本発明は、反応装置の中または塔の中の複数の送込み域へ二つの液体を対状に送出すための分配器およびそのような分配器を持つ反応装置または塔に関する。

二つの液体反応物を支持構造体上で接触させなければならない化学プロセスがある。不要な副作用を減らすためには、これら二つの液体が比較的密に配置した複数の供給域の支持構造体に別々に到達しなければならず且つ上記支持構造体上でしか混合できない。この支持構造体は、特に塔の中の充填要素、または固定床反応装置の中の充填物層から成る、不活性または触媒的に活性の支持体を含む。これらの化学反応は、支持体上で起る。この反応装置のまたはこの塔の横断面表面がこの支持構造体の上部境界を形成する。この支持構造体は、反応物が垂直方向に透過できる。それは、この支持体が含まれ各々供給域に関連する、垂直分離スペースで区分できる。これらの供給域は、複数の線、特に平行直線上に配置されている。

他のプロセスでは、二つの非混和性液体を装置の中へ所定の分量比でよく分配した方法で供給しなければならない。これらのプロセスでは、例えば多管式反応装置の管束または流下膜式蒸発器の中へ、液体を別々に供給できる分配器が必要である。

本発明の目的は、ｍ^２当り少なくとも５０送込み域の密度の複数の送込み域へ二つの液体を対状に別々に送出することを可能にする分配器を提供することである。

この目的は、請求項１で定義する分配器によって達成される。この分配器は、反応装置の中または塔の中の水平の横断面表面上に配置した複数の送込み域への二つの液体の対状送込みに役立つ。これらの液体をこの分配器を使って各送込み域に別々に供給できる。これらの送込み域は、複数の線上にｍ^２当り少なくとも５０送込み域の密度で配置してある。この言及した横断面表面は、各場合に１対の２次流路によってこれらの線に沿って広がる。これらの２次流路は、主流路に隣接する。２次流路の各対がユニットを形成する。この２次流路対は、折曲げによって形作った二つの側部および仕切り壁を含む。これらの２次流路のベースがこれらの側部に接して各場合に流路端間を、水平面または傾斜面上に配置してある水平外縁と内縁に沿って伸びる。これらの側部は、各々これらの内縁で端ストリップと合体する。この仕切り壁の対応する下端ストリップがこれら側壁の端ストリップの間に設けてあり且つそれらに結合してある。これらベースまたは側部のこれらベースに近い領域にある開口がこれら２次流路にある液体を対状に送出するために隣接して設けた液体用出口孔を形成する。

従属請求項２ないし請求項８は、この発明による分配器の有利な実施例に関する。そのような分配器を有する反応装置または塔は、請求項９および請求項１０の主題である。

この発明を以下に図面を参照して説明する。

複数の送込み域へ二つの液体を送出せる、この発明による分配器１を図１ないし図４に示す。図２に破線で描いた円９として示すこれらの送込み域は、反応装置の中または塔の中の横断的表面上に配置してあり、例えば、ｍ^２当り５０、１００、３００以上の域がある比較的高密度を有する。これらの送込み域９は、複数の平行直線上に設けてある。これらの二つの液体は、各送込み域９に別々に供給することができる。この言及した水平の横断的表面は、各場合に主流路１０１、１０２に隣接する２次流路１１、１２の対１０によって直線に設けられた送込み域９の線に沿って作られている。これらの主流路１０１、１０２は、流路対１００を形成するのが都合よく、その場合に主流路１０１、１０２が共通壁１０５によって分離されている。２次流路１１、１２へのこれら二つの液体の投与分配は、排液孔１０３または１０４を介して行う。これらの孔１０３は、２次流路１１に関連し、孔１０４は、２次流路１２に関連する。

これらの２次流路１１、１２の各対１０は、ユニットを形成する。この２次流路対１０は、流路端を形成する（図４参照）、壁６、折曲げによって形作る、側部３１および３２、並びに仕切り壁３０でできている。各場合の２次流路１１、１２のベース３４、３４’は、側部３１、３２上を縦方向に、水平に整列され且つ水平かまたは傾斜していてもよい外縁４および内縁５に沿ってこれらの流路端間に伸びる。側部３１、３２は、内縁５で縦の下方に向いた端ストリップ３５、３５’と合体する。仕切り壁３０の対応する下端ストリップは、側壁３１、３２の端ストリップ３５、３５’の間に設けてある。これら三つの端ストリップ３５、３６、３５’は、例えば、複数の場所で（図８参照）スポット結合によって互いに結合してある。側部３１および３２のベース３４、３４’にある開口は、２次流路１１、１２にある液体を対状に送出するために隣接して設けた液体用出口孔２１および２２を形成する。流路毎の個々の開口ではなく、二つのそれぞれの開口または開口のグループを設けてもよい。出口孔２１、２２は、ベース３４、３４’の上のこれらのベースに近い側部３１、３２の領域にもあってよい。端ストリップ３５および３５’を内縁５の上のこの２次流路対１０の内領域へ垂直に向ける２次流路対１０の設計も可能である。このプロセスでは、端ストリップ３５、３６、３５’を、曲った縁４および５を作る前に、例えば、ロールシーム溶接によって、都合よく結合する。

スポット結合８による端ストリップ３５、３６、３５’間の結合は、スポット溶接によって確立するのが好ましいが；リベット結合、クリンチ形成（即ち、クリンチ法によって作る結合）および／またはねじ結合も可能である。スポット結合８の代りに、連続結合も、特に、それぞれの場合、溶接シーム、ロールシーム溶接または溶融によって作るストリップの形で、確立できる。スポット結合８で、側部３１、３２のまたは仕切り壁３０の下端ストリップ３５、３６、３５’間の隙間は、これらの隙間を通る総漏れがこの分配器１の動作で比較的小さく、好ましくは出口孔２１、２２を通して送出した液体量の１％に過ぎないなら、許容できる。これらの隙間から染出る液体の混合が少ししか起らないように、仕切り壁３０の端ストリップ３６が側部３１、３２の端ストリップ３５、３５’を越えて少し下方へ突出するのが都合がよい。

半分を図４に示す２次流路対１０は、―図示するものと違って― 高く且つ縦方向にかなり長く、即ち、例えば、３または４ｍあってもよい。これらの２次流路１１、１２の高さは、例えば、２次流路対１０の幅より２ないし２０倍、好ましくは４ないし６倍大きい。この幅は、この発明による設計のおかげで小さく、即ち、最小約３０ｍｍまでにできる。この最小幅に対応して、出口孔２１または２２を約４０ｍｍの縦方向間隔に配置する。もし、隣接する２次流路対１０の間隔が、例えば、３６．４ｍｍで、出口孔間の縦方向間隔が４２ｍｍに達するならば、密度が送込み域９に対してｍ^２当り６５０域になる（図２に示す実施例について存在するような送込み域９の六角形配置で）。隣接する２次流路対１０の間の間隔は、蒸気またはガスが向流の中でこの支持構造体から上方へ逃げることを可能にする。これらの隙間の幅は、このプロセスに関して予め決める。

２次流路１１の端の壁片６は、図４の実施例では比較的厚い壁で作ってあるが；これは必要ではない。縦方向に見てこの２次流路対１０の中心に位置する、壁片６の縁面６０は、端ストリップ３５の内側と共に共通平面３００（一点鎖線フレームで示す）上にある。仕切り壁３０は、この平面３００上にあるようになる。この仕切り壁３０および壁片６は、図４では欠落している２次流路１２の壁片６’と共に通しの溶接シーム６３によってしっかりと結合してある：図５参照。対応する溶接シームが接触ストリップ６１に沿って壁片６と側部３１の間に設けてある。全部で、六つの溶接シームを２次流路対１０毎に確立することになる。しかし、横流路終端部も追加で溶接すべき接合部で図１の流路対１０の下端（図示せず）と同様に作ることができる。この接合部は、図４の接触ストリップ６１の水平断面に相当する。

縁４および５の折り曲げのためおよび、例えば、１ｍｍに達する壁厚のために、側部３１および３２は、その領域の２次流路対１０の機械的安定性をベースに近いその領域で達成する。この安定性の増加のための更なる手段は、側部３１および３２のビードまたはその上縁での折曲げのような、一つ以上の水平変形でもよい。安定化要素７―図６参照―も側部３１、３２のおよび仕切り壁３０の上縁に設けてこれらの縁の間の間隔を固定することができる。この要素７は、図示する設計では、二つの肢およびこれらの肢を結合する上面片を備えるＵ字形である。これらの肢は、二つの耳７１および二つの耳７２によってそれらの平面に拡げられている。それぞれ、これら四つの耳７１、７２を差込める、四つの開口３１７および３２７が側部３１、３２でこれらの耳７１、７２に対応する。耳７１、７２および開口３１７、３２７は、楔効果のために要素７と側部３１、３２の間に安定な、力伝達結合が生じるように作ることができる。側部３１、３２が開くのを防ぐ結合を確立するために、この要素７の上面片の縁にフック状部品を設けることができ、それで側部３１および３２の上縁を形状に整合する方法で保持することができる。要素７の肢にある縦スリット７０が仕切り壁３０の上縁を受ける。

この仕切り壁３０は、特にフィルム形のものでは、側部３１、３２よりかなり薄くてもよい。この仕切り壁３０の下端ストリップ３６は、最も単純な場合に平坦である。それは、図７に示すような形状３７を持つこともできる。図８で断面が示すように、スポット結合域８（特にスポット溶接）が形状３７のある領域の上に位置する。局部漏れおよび対応する滴形成がこの形状３７のために仕切り壁３０の下縁３８で起る。二つの液体が縁３８に沿って交互する域に現れ、そこでそれらは滴下する。仕切り壁３０の下縁３８は、都合よくざらざらにしてあるか、または細かい歯付き構成になっていてそれが縁３８に沿う滴の移動を困難にするか防ぐ。

これら二つの液体の不均等な特性（例えば、異なる粘性）に関して、この２次流路対１０を対応して対称的に（例えば、異なる大きさの出口孔２１、２２または異なる幅の流路）作ることができる。非対称設計も分配用に供給する液体量が不均等な場合に有利であることがある。

図９および図１０は、この２次流路対１０の更なる実施例の断面図を示す。これらの例で、これらの平面は、外縁４と内縁５の間で傾斜している。図９の場合、液体が出口孔２１および２２から外縁４の方へ向いた噴流で流れきる。これらの噴流は、スカート状偏向要素３１０および３２０に衝突し、それによってこの液体流を送込み域９へ導くことができる。この２次流路対１０は、非対称である。図１０の場合、２次流路１１および１２のベース３４および３４’は、これらの液体噴流が内方に向くように傾斜している。衝突する液体は、仕切り壁３０の延長部３６^＊上の送込み域へ別々に導かれる。これらの偏向要素３１０、３２０または３６^＊は、水平溝付きでもよく、それによって液体の改良した横分配が生ずる。偏向要素３１０、３２０または３６^＊の下縁は、歯付き構成でもよい。

スカート状または平面偏向要素３１０、３２０または３６^＊の代りに、管状のものも設けることができる。これらの液体の送出しを、各々少なくとも１対の出口孔２１、２２と関連する管状偏向要素（図示せず）を使って周囲送込み域から遮蔽することができる。

この発明による分配器１は、中で別々に供給すべき二つの液体で化学反応を起すべき、または中へ二つの非混和性液体を均一に且つ所定の質量比に従って送込まなければならない反応装置または塔に適する。ある支持構造体が上で反応物として二つの液体で化学反応を実施できる、不活性または触媒的に作用する支持体を含む。この支持構造体は、反応物が垂直方向に透過できる。送込み域９を備える横断的表面がこの支持構造体の上方の境界となる。この支持体は、少なくとも部分的にこの支持構造体の表面によってもたらされ；またはそれは、固定床の形をしおよび特に特に充填物の外注パックのまたは詰込みの形を有する。この支持構造体は、垂直部分スペースによって作られる区分を有することができ且つ、例えば、多管式反応装置、または流下膜式蒸発器から知られているような、管束の形で存在することができる。少なくとも一つの送込み域が各部分スペースに関連する。この発明による分配器１は、例えば、中へ非混和性液体を供給しなければならない、流下膜式蒸発器を備える塔にも適する。

本発明による分配器の一部である２次流路対の断面図。二つの２次流路対の平面図。本発明による分配器の一部の平面図。２次流路対の半分を示す図。図４の２次流路対の詳細図。２次流路対用安定化要素を示す図。下端ストリップ上に２次流路対の仕切り壁を有する、特別に設計した周辺領域を示す図。２次流路対の接合した下端ストリップの断面図。更なる実施例の２次流路対の断面図。更なる実施例の２次流路対の断面図。

Claims

二つの液体を送り出すための分配器であり、液体の異なる流れを送り出すための水平に配置される主流路の対であり各主流路は複数の排液孔を有する主流路の対と、前記主流路からの液体を受け取るよう前記主流路の下に配置される２次流路（１１、１２）の複数の対と前記主流路とを分ける共通壁とを有し、２次流路（１１、１２）の各対は直立する側部（３１、３２）の対と直立する仕切り壁（３０）とを備え、前記仕切り壁（３０）は側部（３１、３２）の間に配置され、前記側部の各々は前記仕切り壁（３０）から間隔を置かれ且つベース（３４、３４’）を備え、前記ベースは下方縁（４）から仕切り壁（３０）まで延びて仕切り壁（３０）と共に内縁（５）を形成して流体を受け取る前記２次流路の各々を形成し、前記側部の各々は前記２次流路（１１、１２）からの液体の流出のための複数の出口孔（２１、２２）を備える、分配器。
前記内縁（５）において、前記側部（３１、３２）の各々は端ストリップ（３５、３５’）と合体し、前記仕切り壁（３０）の対応する下端ストリップ（３６）が、前記側部（３１、３２）の端ストリップ（３５、３５’）の間に配置され且つ前記端ストリップ（３５、３５’）の各々に接続される、請求項１に記載の分配器。
前記ベース（３４、３４’）の各々は水平面内に配置される、請求項１に記載の分配器。
前記ベース（３４、３４’）の各々は、前記側部（３１、３２）と前記仕切り壁（３０）との間で斜めに配置される、請求項１に記載の分配器。
前記ベース（３４、３４’）の各々は、前記仕切り壁（３０）と共に鋭角を形成し、前記出口孔（２１、２２）は前記ベース（３４、３４’）内に形成されて前記仕切り壁（３０）から離れる方向に液体の流出を方向付ける、請求項４に記載の分配器。
前記側部（３１、３２）の一方は、前記側部（３１、３２）のもう一方より前記仕切り壁（３０）に近く配置されて非対称な前記２次流路（１１、１２）の対を形成する、請求項１に記載の分配器。
更に、複数の安定化要素（７）を備え、前記安定化要素（７）の各々は、前記側部（３１、３２）の上縁上に配置され且つ前記仕切り壁（３０）を越えて延びて、前記側部（３１、３２）の各々と前記仕切り壁（３０）との間隔を固定する、請求項１に記載の分配器。
前記仕切り壁（３０）は、前記２次流路（１１、１２）の各々からの液体の交互の局所化された漏れと前記２次流路（１１、１２）の各々からの液体の対応する滴形成とをなす形状（３７）の下端ストリップ（３６）を備える、請求項１に記載の分配器。
前記仕切り壁（３０）は、ざらざらにしてあるかまたは細かい歯付き構成になっている下縁を有して、それに沿った液滴の横移動を困難にする、請求項１に記載の分配器。
前記側部（３１、３２）の端ストリップ（３５、３５’）と前記仕切り壁（３０）の下端ストリップ（３６）とは、複数の箇所で、スポット結合（８）、スポット溶接、リベット結合、クリンチ形成、および／またはねじ結合によって互いに結合される、請求項２に記載の分配器。
前記側部（３１、３２）の端ストリップ（３５、３５’）と前記仕切り壁（３０）の下端ストリップ（３６）とは、溶接シーム、ロールシーム溶接または溶融によって作るストリップの形の接続により結合される、請求項２に記載の分配器。
更に、偏向要素（３１０、３２０）の対を有し、前記偏向要素の各々は前記ベース（３４、３４’）に面して前記側部（３１、３２）のそれぞれ上に配置され、前記出口孔（２１、２２）からの液体の流出を下方に偏向させる、請求項１に記載の分配器。
前記偏向要素（３１０、３２０）は、前記出口孔（２１、２２）に対して液体を横方向に分配する水平溝を備える、請求項１２に記載の分配器。