JPH0551340B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、連続相と少なくとも１つの分散相と
が向流状態に通り抜ける物質移動塔に係る。塔の
物質移動部分には複数の接触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
つかが流路を形成する縦みぞを備え、縦みぞは塔
の軸線に対してある角度を持ち、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物質移動塔を開示している。
このスイス国特許明細書の各付属エレメントの層
は、お互いに接触する縦みぞ層の形態を採つてい
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、液相が層表面をフイルム状に流下す
る一方で、上昇ガス相が付属エレメントの空〓に
充満するような、精留用の塔内で使用するのが好
ましい。

この技術は、連続する２つの流動相の間の物質
移動に関係している。

前記スイス国特許によると、表面積を広げる必
要があれば、縦みぞの付いていない層を２つの縦
みぞ層ごとにそれらの間に挿入することができる
るこの場合、縦みぞの付いていない層の寸法は縦
みぞ層の寸法と同一である。すなわち、これらの
層はお互いを完全にカバーするか覆つている。

本発明は、塔内で少なくとも１つの分散相を連
続相に接触させる必要のある物質移動プロセスに
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〓に充満する液相が、層の空〓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つの分散相に接触させられる。

２つの分散相は、例えば、蒸気またはガスの気
泡と液体のしずくとの不溶解混合物にすることが
できる。

分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
つて垂直に上昇する。

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ずくの形態で上
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、分散相
の横方向の分配が不充分であることが判つてい
る。付属エレメントを通る分散相が所定の流路方
向に流れず、浮力のために主として直接垂直の方
向に流れてしまうためである。

従つて、重なり合つた循環流のために、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、物質移動効果が低下してしま
う。すなわち、比較的多数の付属エレメント、結
果的に、かなり背の高い塔が所定の精製を行なう
ために必要とされる。これは或る状況の下では経
済的に受け入れなれない。

径の大きな塔内で、分散相を予め完全に均等に
分配しておくことは不可能である。しかし、分散
相が局所的に集中すると、大容積循環還流が形成
されてしまう。この循環流は再び混ざり、塔の性
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、分散
相または箇々の分散相が塔断面全体に充分に広が
らないため、必要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つ
た交差位置で分配されるのが好ましい。これに対
し、上昇する分散層が傾斜した流路内を非常に長
い距離にわたつて流れる場合、この上昇分散相は
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
えた塔の物質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、分散相は塔断面全体に横方向
に充分に行きわたり、分散相のあわ及び／又はし
ずくは合体するが再び分散され、塔の高さにわた
る連続相の好ましくない再撹拌は生じない物質移
動区域を備えた塔を提供することである。

本発明の他の目的は、付属エレメント内で効果
的に横方向に分散することにより、分配器による
分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。

従つて、本発明によれば、中間平面層を少なく
とも幾つかの付属エレメントの縦みぞ層の間に配
置してある。そうした中間平面層の大きさは縦み
ぞ層の大きさにほぼ等しい。

好ましくは、異なつた２つの付属エレメントの
集合体が塔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大きさの中間平
面層とを備えている。特に、小さな塔にするため
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。隣り合つた任
意の２つの層の間には、中間平面層が配置され、
直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塔用に構成され、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つている。

本発明が解決しようとする問題点は、前述の実
施例では、異なつた作用効果を持つ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、分散相を横方向に
移動して軸方向の撹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分散と物
質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。

塔内で行なう必要のあるプロセスに合わせて、
様々な付属エレメントを配列することができる。

例えば、分散相が物質移動区域に入る入口だけ
でなく、物質移動区域に於ける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、分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、物質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、分散相を交差
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
塔内に設置でき、大きな直径の塔には特に有益で
ある。

本発明の他の優れた特徴によれば、塔の物質移
動区域は、隣り合つた２つの縦みぞ層の間に配置
された中間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、縦みぞ層
の一部だけをお互いから覆つている。

この種の付属エレメントの他の有益な実施例で
は、少なくとも２列の中間平面層が、塔の縦方向
軸線に沿つ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、横方向
の境界部が塔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
なくとも隣り合つた縦みぞ層の横方向の境界部ま
で実質的に横に延びており、各中間平面層には少
なくとも１つの凹所が形成され、この凹所は少な
くとも中間平面層のほぼ全幅にわたつて延び、し
かも当該凹所の高さが少なくとも縦みぞ層の縦み
ぞの高さに相当している、各凹所は、一連の部分
的な凹所の形態、例えば、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、
分散相を交差運搬し、軸線方向の撹拌を阻止し、
分散と物質移動作用を維持する機能を加えてい
る。

本発明に係る物質移動区域を備えた塔内にて、
分散相は、所望の分配性能を備えた器具を介して
塔断面の上方または下方に供給することができ
る。

狭い断面の塔には、分散相は、例えば蒸気とし
て供給することができるが、大きな直径の塔に
は、例えば多孔チユーブ分配器またはフイルタ板
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図を参照する。ここに示された塔１の部分
図には、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
第３図に詳しく示すように、エレメント２は、流
路２を形成する縦みぞ２″を有する縦みぞ層
２′と、縦みぞ層２′の間に挿入された中間平面層
２〓とを備えている。前記中間平面層によつて区
切られた縦みぞ２″は互いに交差している。

第３図を参照する。付属エレメント２は高さＨ
と直径Ｄ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、
付属エレメント３は流路３を形成する縦みぞ
３″を有する縦みぞ層３′を有している。縦みぞ
３″は互いに交差しているため、交差地点でお互
いに開口している。

この実施例では、分散相は連続相よりも軽い。
従つて、前記分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。

底のエレメント２内において、分散相は、円筒
横断面の平行部分に沿つて、塔断面全体に広が
る。次いで、分配された分散相はエレメント３を
通つて上へ流れる。このエレメントでは、流路３
を通つて降下する連続液体相と物質移動が生じ
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90°回転されていない。その
ため、これらエレメントの層は平行な面内に配置
されている。

最下部にあるエレメント２の上のエレメント３
の上方には第２のエレメント２が配置されてい
る。このエレメントの縦みぞ層及び中間平面層
は、塔の軸線に関して90度回転されている。従つ
て、分散相は円筒断面の平行部分にて、前記エレ
メント３内の横方向分配に対して、直角に交差し
て分配される。

分散相が塔断面全体にわたつて必要程度に均一
に分配されたとして、別の複数のエレメント３が
第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３は互いに90度回転されている。
分散相が塔１から排出される前に、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を物質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、該エ
レメント２を塔１の物質移動区域内で降下分配す
るために設けてある。このため、この実施例は前
述したように比較的狭い塔には特に有用である。

第２図は、塔５の底の物質移動区域を示してい
る。塔は中間層を持つた７つの付属エメレント６
と、中間層の付いていない２つの付属エレメント
３とを備えている。４つの底側エレメント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つている。
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層７″と８は、それぞ
れの層の間及び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、分散相の交差した分配動作が１方向において
起る所望の区域次第であり、また、塔直径ならび
に分配器９の構造次第である。この実施例では、
前記分配器は開口部９′の形成された分配管であ
る。コスト的理由により、開口部をお互いに非常
に接近させることはできない。また、開口部すべ
てへの均一供給を保証する唯一の方法は、開口部
上部での圧力降下を等しく保証することであり、
そうしないと、分散相の出口速度が速くなつて好
ましくない微細なしずくができてしまう。

該実施例の底部の物質移動区域において、２つ
の付属エレメント６は、縦みぞの付いた層と平面
層と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ぼ連続してお互いに合流
している。

従つて、分散相は塔断面全体にわつて良好に交
差分配される。また個々のエレメント６は、製法
的に問題を起こさない高さにすることができる。

層の縦みぞ方向が対ごとに等しい代わりに、箇
箇の層の間でずれている場合には、エレメントの
製造誤差は、層が移動してしまつた時、底エレメ
ントからの交差搬送方向を維持できず、縦みぞ方
向に従つて反対の方向に移行させてしまうかもし
れない。

２つの底エレメント６の上方に配置された２つ
の付属エレメントは、同じような構造をしている
が、対の前記底エレメント６に対し90度回転され
ている。

第２図は、第５図の頂部付属エレメント６を示
している。第１図に示されるように、塔５の物質
移動区域の上方区域にある、第１図と第３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度ずれて配置される。

物質移動区域の上方区域に、２つの付属エレメ
ント６が互いに対し90度ずれて配置され、分散相
をさらに交差撹拌している。

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。分散相は供給管１２から塔
１０の底部の付属エレメントの底部に供給され
る。前記塔には３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
ントに対し塔の縦軸線の廻りで90度回転されてい
る。本発明は、こうした分散相の供給法に限定さ
れない。例えば、開口部の付いた分配管または濾
過トレイを通じて分散相を導入することもでき
る。

２列の中間平面相１４′，１４″が、各付属エレ
メントの隣り合つた２つの縦みぞ層１３ごとにそ
れらの間で、塔１０の縦軸線に沿つて配置されて
いる。一方が他方の上方に配置されている中間層
の列は、互い違いになつている。また、中間層は
縦みぞ層１３、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、分散相のしずくまたはあわｎは塔断
面の全体に均一に分散される。この状態は、第６
図の塔１０のＡ−Ａ線に沿つた断面図第６ａ図が
示している。また、第７ａ図と第７ｂ図を参照し
て、以下に詳細に説明されている。

第６図と第７図に示した実施例に対応する付属
エレメントを介し、分散相（しずくまたはあわ
ｎ）の流路について第７ａ図と第７ｂ図を参考に
して説明を行う。

第７ａ図と第７ｂ図は、第６図と第７図の縦み
ぞ層１３に相当する連続した５つの縦みぞ層，
，を示す部分図である。

第６図と第７図の中間平面層１４′，１４″のよ
うに、中間平面層は縦みぞ層との間に配置
され、中間平面層は縦みぞ層との間に配置
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
構造によつて邪魔されることなく、しずくまたは
あわｎは垂直上向きに上昇する。しかし、反対向
きの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、前記しずくまたはあわ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図は、前述した本発明の実施例に
よる付属エレメントの構造の理解を助けるであろ
う。第８図と第９図は該エレメントの一部分の斜
視図である。塔１０の内壁は一点鎖線で示されて
いる。平面流路は幅ｂを備えている。なお、第６
図と第７図で使用したのと同じ参照記号をエレメ
ントすべてに用いている。

第６図、第７図、第７ａ図、第７ｂ図、第８図
および第９図に示した互い違いの中間平面層に代
えて、例えば、第１０図、第１１図または第１２
図に示した中間層とすることもできる。

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、付属エレメントの縦みぞ
層の高さおよび幅に等しい。中間平面層は、それ
ぞれ２つの縦みぞ層ごとにそれらの間に配置され
ている。

第１０図を参照する。中間層１５には、間隔を
あけて、一方が他方の上方に配置され、ほぼ幅Ｂ
にわたつて延びる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
層の縦みぞの幅ｂ（第８図参照）に相当している。
縦みぞ層１７は、第１０図の中間層１５の後方に
見られる。

第１１図に示した中間層は、縦みぞ層の寸法と
同じ寸法を備えている。ほぼ全幅にわたつて広が
る第１０図の開口１６の代わりに、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
の独立開口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ｂに相当している。縦みぞ層２０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、使用可能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図と比べて、第１２図の中間
層は、間隔をあけて、一方が他方の上方に配置さ
れた矩形独立長孔２１の形態をとつている。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
後方に見られる。

中間層は、例えば金属やプラスチツクで作るこ
とができ、便宜的には、縦みぞ層と同じ材料で作
ることもできる。

付属エレメントを構成する縦みぞ層と中間層
は、例えばスポツト溶接により互いに接合するこ
とができる。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縦みぞ
層と中間層とを、個別にかつ連続して塔内に挿入
して中央に位置決めすることができる。必要なら
ば、層は、例えば溶接によつて、塔の内壁にしつ
かりと連結することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、７つの付属エレメントを持つ塔の縦
方向断面図である。第１ａ図と第１ｂ図は、第１
図の付属エレメントの一部拡大断面図である。第
２図は、第１図に示したのとは異なる付属エレメ
ントを備えた、塔の底の一部分の縦断面図であ
る。第３図から第５図は、３種類の付属エレメン
トの斜視図である。第６図と第６ａ図は、塔の一
部縦断面図にして、当該塔内には、中間平面層を
持つ３つの付属エレメントが配置され、中間平面
層は隣り合つた縦みぞ層の一部だけを互いから覆
つている。第７図は、第６図の中間平面層を備え
た付属エレメントと塔の拡大一部縦断面図であ
る。第７ａ図と第７ｂ図は、塔の一部縦断面図に
して、第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。第８図と
第９図は、第７図、第７ａ図および第７ｂ図に示
した種類の付属エレメントの一部を示す斜視図で
ある。第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……塔、２，３……付属エレメント、２′，
３′……縦みぞ層、２″，３″……縦みぞ、２，
３……流路、２〓……中間平面層、４……供給
管、５……塔、６……付属エレメント、７′……
縦みぞ層、７″，８……中間平面層、９……分配
管、９′……開口部、１０……塔、１１……付属
エレメント、１２……供給管、１３……縦みぞ
層、１４′，１４″……中間平面層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 物質移動塔であつて、鉛直軸線に沿つて配置
   され、鉛直方向に積み重ねられた複数のエレメン
   トを有しており、 該複数のエレメントの幾つかが鉛直方向に配置
   した複数の縦みぞ層と中間平面層とを有してお
   り、 前記複数のエレメントの残りの各々が複数の接
   触層を有しており、該接触層の少なくとも大部分
   が流路を形成する複数の縦みぞを有しており、該
   縦みぞが鉛直軸線に対して傾斜していて、隣接す
   る接触層の縦みぞと交差している物質移動塔。