JP3148258B2 - 熱・物質交換塔用流体分配器及びそのような分配器を備えた塔 - Google Patents

熱・物質交換塔用流体分配器及びそのような分配器を備えた塔

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  • Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、熱・物質交換塔、さら
に詳しくは充填物塔式の熱・物質交換塔の流体分配器
に、特に空気精留塔における流体分配器に関し、ガス空
間と液体空間を交互に区画する平行に隣接した一連の形
鋼要素を有し、各形鋼要素は、一列の孔を備えた少くと
も水平下方壁部分及び一列の開口を備えた少くとも立上
り壁部分を有するものである。
【０００２】
【従来の技術】この種の分配器は、イギリス国特許第
２，０４６，６２３号明細書に記されており、そこでは
分配器はばらばらに要素で構成された系統立っていない
充填物で蔽われている。本出願人の名義で、その内容が
ここに参考に取り入れられたと思われる国際特許出願第
８９／１０５２７号に記されたような、系統立った充填
物、特に交差波形式の充填物の精留塔での使用は、大き
な利点、特に上昇ガスの圧力損失の点での利点を有して
いる。しかしながらその使用は、各充填物部分の頂部に
液体を均一に分配する必要性があるという困難によって
現在まで限定されていた。
【０００３】大径の精留塔では、“交差波形”式の充填
物は自己支持されない。したがって塔の各筒部分は、上
方の充填物部分から流下する液体を集め、この液体を下
方の充填物部分に均一に分配し、過剰な圧力損失なしに
上昇ガスを良好に配分するだけでなく、その全面に上方
の充填物部分を支え、下方の充填物部分に上方支持部を
提供しなければならない。
【０００４】この複雑な問題は、完全に満足するように
は現在まで解決されなかった。提案された解決法では、
上記機能の一つ又はいくつかは不完全に満たされ、そし
て／又は結果として垂直方向の大きさは大きくなった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ガスを良好
に配分させることによって流体を均一に分配することが
できる、非常に剛性であまりかさばらない構造の分配器
を提供することを目的としている。
【０００６】本発明はまた、そのような分配器を少くと
も一つ有するような熱・物質交換塔も目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そのために本発明による
分配器は、各形鋼要素が、外側に開く各終端部を有し、
ガス空間を限定するために隣接する形鋼要素の翼部の終
端部と接続されるほぼ垂直の翼部をもった全体としてＵ
字形の断面を有し、一列の開口が翼部の上部に形成さ
れ、形鋼がそれらの底部の端部によって周辺環に取りつ
けられることを特徴としている。
【０００８】有利な特徴によれば、 −分配器は、各液体空間に、開口の下縁より低い高さの
上方に端部をもった少くとも１個の満杯筒部を有し、 −ガス空間は、対向する両端部を部分的に小片によって
閉じられている。
【０００９】本発明による熱・物質交換塔は、上に定義
されたような分配器を少くとも一つ有し、分配器はその
周辺環によって塔内で支持され、形鋼要素の翼部の端部
により典型的には交差波板をもった系統立った充填物部
分を直接支えている。本発明の実施例を、添付の図面を
参照しながら述べよう。
【００１０】
【実施例】図１ないし図３に示された分配器１は、周辺
環２、一連のＵ字形鋼３及び一連の満杯筒部４から構成
される。環２自身は、水平下部翼６を有するＬ字断面を
もった円形周辺形鋼５及び上方に向けられた外縁部７を
有する。この外縁部には、上方に向けられた円筒形スカ
ート８が気密に取りつけられる。
【００１１】各形鋼３（図２及び図３）は、平行な二つ
の立ち上がり壁部分すなわちほぼ垂直な壁部（以下、垂
直壁部という）１１に囲まれた水平孔あき底部１０によ
って構成される。垂直壁部１１は、ほぼ垂直な翼部を構
成し、底部１０は、水平下方壁部分を構成する。各壁部
１１は、その上縁に沿って、垂直の長軸をもった長方形
開口１２の水平な列を有し、壁部１１の開口は、対向す
る壁部１１の開口に対して半分のピッチだけずらされて
いる。各壁１１は、上方へ斜めに、かつ形鋼３から外方
に半屋根状に延びて半屋根状終端部１３を形成し、この
終端部１３は上方に向けられた狭い垂直の縁部１４で終
わっている。
【００１２】形鋼３は、その半屋根状終端部１３が結ば
れ合うように隣り合って配置され、隣接縁部１４は全長
にわたって互いに当接され、適当な手段（図示せず）に
よって液密ではあるが気密ではないように、例えば溶接
点又はクリップ接合によって一体に組立てられる。
【００１３】各底部１０は、各壁部１１に沿った１列の
孔１５を有する。二つの列は互いに半ピッチだけずらさ
れ、半屋根状終端部１３は、平面図で、孔の列の間の距
離ｄは同じで、これらの列は同じ形鋼３に、又は隣接し
た二つの形鋼に所属するようになっている。従って分配
器の全表面に、平面図で菱形の目をもった孔１５の規則
的網が得られる。
【００１４】さらに各底部１０はその長手方向の中央面
に、孔１５のピッチより明らかに大きい規則的間隔をも
って、筒部４の狭い下端部がはまり込む開口１６を有す
る。これらの筒部は、開口１２の下縁部の高さよりわず
かに下の高さまで達する漏斗形状を有している。図３に
鎖線で示された円錐形頂部４Ａは、各筒部４にのせるこ
とができる。
【００１５】各形鋼３は、各端部によって環２の翼部６
に支えられるように、横断方向又は斜め方向に、長さを
切断される。二つの隣接した形鋼間に限定された各ガス
空間１７の各端部は、少くとも長方形開口１２の下縁部
まで、その横側縁部に沿って溶接された対応する形状の
垂直小板１８によって気密に塞がれ、小板の下縁は底部
の下面と高さが揃い、上縁は端部ガス通路１８０を限定
する。小板１８の下縁及び底部１０の端部は、連続気密
溶接１９によって翼部６に溶接される。
【００１６】したがって分配器は、底部１０と同じ形鋼
の二つの垂直壁部１１との間に区画された多数の液溜め
空間（以下、液体空間ともいう）２０を限定（規定）
し、これらの空間２０は、ガス通路空間である前記のガ
ス空間１７と交互である。分配器は、同時に環２の外縁
部７及びスカート８によって区画され、液体空間２０全
体と通ずる周辺通路２１を限定している。
【００１７】分配器１は、熱・物質交換塔２２（図
４）、例えば空気精留塔内に取りつけられるようになっ
ており、交換塔は、充填物塔式、特に前記の国際特許出
願第８９／１０５２７号明細書に記されたような系統立
った交差波形充填物式である。この種の塔は、多数の筒
部分２３，２４に分割され、各筒部分は、それぞれ充填
物片（又はパック）２５，２６を備えている。交差波形
充填物の場合には、各パックは、斜めに波づけされた垂
直小片の積み重ねを有し、隣接する薄片の波は反対方向
に傾斜している。
【００１８】各パックの外側で、塔の外筒２７は分配器
１の環２がそこに配置される支持部２８を内部に備えて
おり、すぐ上のパックは、形鋼３の縁部１４の端部の小
口全体により、そして場合によっては環２のスカート８
により形成される水平支持面に直接置かれ、これは分配
器の多数桁構造の大きな剛性によって可能になる。パッ
クの充填物の平行板は、パックを支える分配器の形鋼３
に平行に向けられる。隣接する重ねられた二つの小片の
充填物板は互に平行である。
【００１９】スペーサ２９が、パック２５と分配器１の
底部１０との間に配置される。したがって、この多数桁
構造は、下方のパック２５にかけられる不意の圧力の場
合、下方のパック２５の上部付近のあらゆる変形を防止
する。スペーサ２９は、形鋼３の底部１０に孔１５と交
互に取りつけられた一列の小板で構成されるのが有利で
ある。したがってスペーサ２９は、上昇するガスを均一
に分配するのに寄与する。適当な気密手段（図示せず）
が塔に設けられることは当然である。
【００２０】作動中、液体は上方のパック２６の全面か
ら流下し、液体空間２０及び通路２１に集められ、通路
は全液体空間内の液面を確実に同じ高さにする。次いで
液体は、孔１５の規則的な目によって下方のパック２５
に均一に分配される。
【００２１】同時に上昇するガスはガス空間１７に入
り、開口１２から液面の上に出る。分配器及び上方のパ
ック２６の相対的直径に応じて −図３に点線で指示されたように小板１８の高さを制限
することによって、ガスがガス空間１７の端部に出るま
まにしておくか、 −これらの小板によってガス空間１７の端部を完全に塞
ぐか、 −この閉塞を行うだけでなく、形鋼３の端部に近接した
開口１２を取り除くかがもたらされる。
【００２２】したがってガスは、それ自身も分配器の通
過時に過剰な圧力損失なしに、塔の全部分にほぼ均一に
分配される。開口１２が垂直壁部１１に設けられている
という事実により、またそれらの長方形の形状によっ
て、これらの開口は、分配器の全面への液体の流下を妨
げることなく、また壁部１１の機械的慣性を大きく減少
することなしに、ガスの通過時に広い場所を提供する。
【００２３】分配器の能力を突然に超過した場合、液面
は筒部４の頂部まで上昇し、その時筒部は、下方のパッ
クの全面に確実に液体を目に見えるように規則的に分配
し、特に開口１２を横切るガス流を全く乱すことがな
い。
【００２４】塔のもっとも上のパック上に設けられた分
配器は、塔がその頂部の液体供給手段を直接通路２１内
に有するならば、半屋根状終端部１３従って開口１２を
取除くことによって作ることができることは注意すべき
である。
【００２５】充填物の種類によっては、液体の組成は、
パックに沿って流下する液体の不完全な再分配及びいわ
ゆる“周縁効果”の事実から、パックの部分によっては
少し不均一である。もしこの不均一が塔の所定の高さで
好ましくない結果を生む危険があるならば、図５と６、
図７及び図８に示された変形態様を用いることができ
る。
【００２６】図５及び図６の変形態様では、２枚の小板
３０が、各液溜め空間（液体空間）２０内に取りつけら
れている。各小板３０は、液体空間２０と同じ巾を有す
る。小板は、この液体空間２０（及び実際にはスカート
８）の対応する端部から出て、この空間の中央の方にゆ
るやかな傾斜で下っている。したがって小板３０の各対
はその両者間に自由開口３１を残すことによって非常に
開いたＶ字形をしている。
【００２７】作動中、図５の矢印で図示されたように、
上方のパックから流下する全液体は、まず小板３０上に
達し、次いで液体空間２０の中央に集められ、次に開口
３１を通過した後にこれに沿って再分配される。したが
って全液体が均質化され、孔１５を通って下方のパック
の全表面に流下するのは実際に均一な組成の液体であ
る。
【００２８】図７に示されたように、２枚の小板３０
は、非常に広がった、液体空間２０の長さの半分まで接
合された屋根形状で、この空間２０の各縁部とスカート
８からわずかの距離で終っている小板３０Ａによって置
き換えることができる。したがって矢印によって図示さ
れたように、上方のパックから流下する液体は、周辺通
路２１内まで向けられた二つの流れに分れ、次いで液体
空間全長にわたって再分配される。
【００２９】図８は、分配器内で液体を均質化する他の
やり方を示し、図５の小板３０は、４枚の小板３０Ｂに
よって置き換えられている。各小板３０Ｂは水平であ
り、上方に向けられた垂直な折り返し３２を一端部に有
する。２枚の中間小板は、液体空間２０の長さの中央に
組合された両者の折り返し３２を有し、他の２枚の小板
は、スカート８と隣接した折り返し３２を有する。各半
液体空間２０では、２枚の小板は、折り返しのない端部
間に、自由開口３３を残している。したがって矢印によ
って示されたように、上のパックから流下する液体は、
分配器の横断対称面Ｐの各側から集められ、各流れは開
口３３から流下し、対応する半液体空間２０に再分配さ
れる。
【００３０】他の変形態様（図示せず）は、適当な長い
形状で、液体空間２０の巾の半分にしか広がらず、その
全長さにわたって折り返しを備えた液体通路の半小板を
各壁部１１と一体化するものである。例えば同一液体空
間２０の半小板は向い合った長手方向の傾斜をもってい
る。
【００３１】図５と６，図７及び図８の各変形態様で
は、小板３０，３０Ａ，３０Ｂは、液体空間２０に収容
された液体に部分的に又は完全に浸漬され得るし、或い
は完全に現われることもある。
【００３２】さらにこれらの小板の代りに又は追加し
て、横断垂直障壁を、液体空間２０及び／又は通路内の
的確に選ばれた場所に配置できる。したがって孔１５を
通って流れる液体流量の突然の不均衡の場合、これらの
障壁は液体を循環させ、その液面を等しくさせようとす
る。
【００３３】図９ないし図１１は、どのようにガスが取
り出され、液体が分配器の高さで精留塔に加えられるか
を示す。同じ装置が、ガスを加え、液体を取り出すこと
ができるのは理解されよう。図面をわかりやすくするた
めに、分配器が、３個のガス空間しかもたないものを仮
定した。
【００３４】規則的間隔で壁部１１は、孔１２の下方に
一直線に配置され、ガス空間１７を横切る筒状小片３５
によって気密なように接合された開口３４をあけられて
いる（図１０）。したがって液体空間２０は、これらの
筒状小片３５を横切って互に連通させられる。塔の外筒
２７を気密パッキングつきで横切る孔あき横断管３６
は、外筒２７に溶接ビード３７によって取りつけられ、
筒状小片３５の各列を自由に横切る。外筒２７の外側
で、全孔あき管３６は液体取り入れ集合管３８に接続さ
れ、一方反対側の端部は閉じられる。
【００３５】同様に、すぐ前のものと交互の規則的間隔
で、壁部１１は、孔１２の下方に一直線に配置され、液
体空間２０を横切る筒状小片４０によって気密なように
接合された他の開口３９をあけられている（図１１）。
したがってガス空間１７は、これらの筒状小片４０を横
切って互に連通させられる。反対側で塔の外筒２７を気
密パッキングつきで横切る孔あき横断管４１は、筒状小
片４０の各列を自由に横切る。孔あき管４１は溶接ビー
ド４２によって外筒２７に取りつけられる。外筒２７の
外側で、全孔あき管４１はガス取り出し集合管４３に接
続され、一方反対側の端部は閉じられる。
【００３６】図９ないし図１１のいわゆる“二重櫛の
歯”構造によって、液体及びガスの入口／出口は、塔の
高さを追加することなしに、各分配器のレベルにするこ
とができる。さらにこの構造は、分配器に大きな運転融
通性を与える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による流体分配器の一部切欠き斜視図で
ある。
【図２】図１の分配器の上方からの部分図である。
【図３】図２の線III-III による側面部分断面図であ
る。
【図４】このような分配器を備えた空気精留塔の一部の
縦断面を縮小して略図的に示している。
【図５】本発明による分配器の一変形態様の縦断面略図
である。
【図６】図５の線ＶＩ−ＶＩによる部分断面図である。
【図７】他の一つの変形態様の図５と同様な図である。
【図８】さらに他の一つの変形態様の図５と同様な図で
ある。
【図９】本発明による分配器の他の一変形態様の図１０
又は図１１の線ＩＸ−ＩＸによる水平断面図である。
【図１０】図９の線Ｘ−Ｘによる断面図である。
【図１１】図９の線ＸＩ−ＸＩによる断面図である。
【符号の説明】
１ 分配器 ２ 周辺環 ３ Ｕ字形鋼 ４ 筒部 ４Ａ 筒部の円錐形頂部 ５ 円形周辺形鋼 ６ 水平下部翼部 ７ 外縁部 ８ 円筒形スカート １０ 水平孔あき底部 １１ 垂直壁部 １２ 長方形開口 １３ 半屋根 １４ 垂直縁部 １５ 孔 １６ 開口 １７ ガス空間 １８ 垂直小板 ２０ 液溜め空間 ２１ 周辺通路 ２２ 熱・物質交換塔 ２５，２６ 充填物片（パック） ２７ 熱・物質交換塔の外筒 ２９ スペーサ ３０，３０Ａ，３０Ｂ 小板 ３１，３３，３４，３９ 開口 ３２ 折り返し ３５，４０ 筒状小片 ３６，４１ 孔あき管 ３８，４３ 集合管
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｆ２５Ｊ 3/02 Ｆ２５Ｊ 3/02 Ａ Ｆ２８Ｆ 25/04 Ｆ２８Ｆ 25/04 (72)発明者 クリスチアン・バルブ フランス国．92260・フオンテナイ・オ ー・ローゼ．リユ・ルネ・イシドル．４ (72)発明者 モーリス・ボスクアン フランス国．89110・ソムケイス．ラ・ ブリオネリー．156 (72)発明者 フランソワ・ダルシ アメリカ合衆国．カリフオルニア・ 94618．オークランド．ラグナ・アベニ ユ．4191 (72)発明者 ジャン−ピエール・ジャノー フランス国．94100・サン・モール・ デ・フオセ．アブニユ・フオク．92 (72)発明者 ジャン−イベ・ルマン フランス国．94700・メゾン・アルフオ ル．ドマイヌ・シャトー・ガイラル．27 (72)発明者 クリスチアン・ルプランス−ラングエ アメリカ合衆国．デラウエア・19810・ ウイルミントン．ノース・グレイリン・ クレスト．フロラル・ドライブ．2014 (56)参考文献 特表 平２−504121（ＪＰ，Ａ) 米国特許4171333（ＵＳ，Ａ) 米国特許3070360（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B01D 3/00 - 3/32 B01J 4/00

Claims (17)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ガス空間（１７）と液体空間（２０）を
    交互に区画する平行に隣接した一連の形鋼要素（３）を
    有し、各形鋼要素が、一列の孔（１５）を備えた少くと
    も水平下方壁部分（１０）により構成される底部及び一
    列の開口（１２）を備えた少くとも立上り壁部分（１
    １）により構成される翼部を有する熱・物質交換塔用流
    体分配器において、各形鋼要素（３）が、外側に開く各
    終端部（１３）を有し、ガス空間（１７）を限定するた
    めに隣接する形鋼要素の該翼部の終端部（１３）と接続
    されるほぼ垂直の縁部をもった全体としてＵ字形断面を
    有し、一列の開口（１２）が該翼部の上部に形成され、
    形鋼（３）が、それらの該底部の端部によって周辺環
    （２）に取りつけられることを特徴とする分配器。
  2. 【請求項２】 各液体空間（２０）に、開口（１２）の
    下縁より低い高さの上方に端部をもった少くとも１個の
    満杯筒部を有することを特徴とする請求項１記載の分配
    器。
  3. 【請求項３】 ガス空間（１７）が、それらの対向する
    両端部も小板（１８）によって部分的に閉じられている
    ことを特徴とする請求項１又は２記載の分配器。
  4. 【請求項４】 各形鋼（３）の底部が、菱形の目を形成
    する分配孔（１５）の集まりである平行な２列の孔（１
    ５）を有することを特徴とする請求項１ないし３のいず
    れか１項に記載の分配器。
  5. 【請求項５】 開口（１２）が、垂直方向に細長いこと
    を特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の
    分配器。
  6. 【請求項６】 隣接した二つの翼部の開口（１２）が、
    互にずらされていることを特徴とする請求項１ないし５
    のいずれか１項に記載の分配器。
  7. 【請求項７】 周辺環（２）に気密に取りつけられて上
    方に延び、全液体空間（２０）と連通する周辺通路（２
    １）を区画する円筒形スカート（８）を有することを特
    徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の分配
    器。
  8. 【請求項８】 各液体空間（２０）に、この空間に沿っ
    て、分配器に到達する液体を分配する１対又は２対の小
    板（３０；３０Ａ；３０Ｂ）を有することを特徴とする
    請求項１ないし７のいずれか１項に記載の分配器。
  9. 【請求項９】 ほぼ垂直な翼部が、液体及び／又はガス
    の入口又は出口の孔あき管（３６，４１）が横切ってい
    る円筒小片（３５，４０）によって気密に接続された一
    直線の開口の列（３４，３９）を有し、同一種類の管が
    集合管（３８，４３）に端部で接続されていることを特
    徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の分配
    器。
  10. 【請求項１０】 液体空間（２０）及び／又は周辺通路
    （２１）に、横断垂直障壁を有することを特徴とする請
    求項１ないし９のいずれか１項に記載の分配器。
  11. 【請求項１１】 周辺環（２）によって塔内に支持され
    る、請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の分配器
    を少くとも一つ有することを特徴とする熱・物質交換
    塔。
  12. 【請求項１２】 分配器（１）の形鋼要素（３）の翼部
    の終端部（１３）によって直接支持する少くとも一つの
    系統立った充填物片（２６）を有することを特徴とする
    請求項１１記載の塔。
  13. 【請求項１３】 分配器によってそれぞれ支えられる少
    くとも二つの充填物片（２５，２６）を有し、スペーサ
    ２９が、上方の分配器（１）と下方の充填物片（２５）
    との間に配置されることを特徴とする請求項１２記載の
    塔。
  14. 【請求項１４】 各充填物片（２５，２６）が交差波形
    タイプであることを特徴とする請求項１２又は１３記載
    の塔。
  15. 【請求項１５】 充填物片の板が、それらを支持する分
    配器の形鋼要素（３）と直角に向けられていることを特
    徴とする請求項１４記載の塔。
  16. 【請求項１６】 重なり合った充填物片（２５，２６）
    の板が、互に平行であることを特徴とする請求項１３又
    は１５記載の塔。
  17. 【請求項１７】 スペーサ（２９）が、上方の分配器
    （１）の形鋼要素（３）の底分配器（１０）に取りつけ
    られた並んだ板要素によって構成されていることを特徴
    とする請求項１６記載の塔。
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