(57)【要約】      （修正有）【課題】蒸留装置の主要なインターナルであるトレイ上のキャップ構造を改善してより低負荷から高負荷までの広い範囲の気液流量を安定的に処理する方法および装置が課題であった。【解決手段】トレイ上に開口スリットを１個以上複数個設けて、その各々の開口部を二分して両端壁としてそれらに軸水平棒を設置する。それを軸として気体流により回転する中空チューブ（両端固定の軸水平棒が中空部分を貫通して支持している）を設置する。これによりスリットを上昇する気体流が液中にある回転チューブに沿って液流とより多くより広い範囲で接することが出来て気体中の高沸成分と液体中の低沸成分との物質熱移動（蒸留）が促進される。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トレイ面上に設置した１個ないし複数の開スリット上部にスリット面積を覆う垂直投影面積をもち回転しながら垂直に可動する水平中空チューブとそれを支持するためにチューブ空間部を貫通して両端を固定された軸水平棒を設置した構造。
【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】
【０００１】本発明は化学プラントの主要な機器である蒸留装置に関し、その内部品である改善されたトレイに関する
【背景技術】
【０００２】化学プラントにおける混合物の精製分離によって最終製品を得る装置としては蒸留が代表的でありその性能次第で製品品質や原単位が大きく左右されるため、分離性能を向上させより高負荷を処理できる蒸留インターナルの開発は絶え間なく続けられている
蒸留塔インターナルとしてはトレイ以外にも充填物（パッキング）があり、その低い圧力損失の特性により真空領域での利用など特殊分蒸留分離に適しており実績が多いが、汚れが多い成分の蒸留や常圧以上特に０．５ＭＰａ以上の高圧力領域などを含めて汎用的な蒸留分離にはトレイが利用される。【０００３】蒸留は取り扱う気液混合流体中の成分揮発度の違いを利用して混合物から成分に分離精製する単位操作である。蒸留装置を構成する複数個存在するトレイ上において孔やバルブで構成される開口された部分を下部からの加熱により上昇してくる気体が通り、一方トレイ上に付随するダウンカマーを通して上段トレイから冷却されて凝縮した液が下降してくる。この気液が混合して気液接触する蒸留によってトレイ上で液流れ中の揮発度が高い低沸成分が気体流れ中に移行して入れ代りに気体流れ中の揮発度が小さい高沸成分が液流れ中に移行するという物質熱移動により分離精製が行われる。【０００４】気体がトレイ上の多数の開口部（孔やキャップ）を通して上昇して、ダウンカマーから下降する液と混合する際に開口部が丸孔形状であるのがシーブトレイであり、キャップ形状であるのがバルブトレイである。前者では気体は液中を垂直方向に上昇するが、後者ではキャップに気体が衝突して液中を横方向に拡散してから上昇するという物質移動効果があり、しかも可動キャップの場合は圧力損失が広い運転範囲でほぼ一定となり、かつ低気体流量ではキャップが閉まり、液漏れを防ぐので運転操作が安定となるという長所を有している。気体の処理量を増やすためには、トレイ上の開口部を増やすことが必要であり、従来多く用いられていた４０ｍｍ前後の口径のキャップをより小口径に変えて個数と開口部を増やす工夫も行われている。ただしキャップの場合はキャップを収める外枠やトレイフロアに留める爪が必要のためキャップ１個あたりの占有面積がキャップ面積以上に必要となる。またシーブ孔や固定型のキャップの場合は気体負荷が変わっても開口部面積は同一のため、特に気体負荷が減少したときに上昇気体圧力が液重量より小さくなると開口部からの液漏れが起きて気液接触による物質移動が不十分になるウイーピング現象となり、分離性能の低下により次第に運転不能となっていくという問題点を有している。【０００５】
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】本発明は、従来技術としては公知の前記技術を踏まえて気液流量の負荷が大きくなっても蒸留性能を維持できるようにトレイ面上での改良バルブにより高気体負荷を処理するものである。また中空のチューブは気体流により回転しつつ開口部であるスリット上で気体負荷に応じて上下に可動して圧力損失を均一化させ、気体流量が低負荷の場合はスリットを塞いで液の下段への漏れを防ぐことを目的とする。併せてトレイ材料ロスが少なく、製作も容易なので経済的に大量製造ができることが特徴である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】前記課題を解決するための手段として、本発明に係る方法は、請求項１に記載するように、トレイ上に開口スリットを１個以上複数個設けて、その各々の上部に気体流により軸水平棒の周りを回転する中空チューブ（両壁に固定の軸水平棒が中空部分を貫通して支持している）を設置する。【０００８】トレイ上に設置する開口スリット形状は長方形であり、スリットの短辺部分はチューブ径より短く、スリットの長辺部分はチューブ長さより長いという特徴を持つ。この長さの効果により気体流量が低負荷になったときにはチューブが下方にスリットを塞ぐ方向に動き、スリットを通して液が洩れて落下することが難しくなのでウイーピングを防ぐことが可能となる。なおこのとき回転チューブ内面の頂部が軸水平支持棒に接することになる。【０００９】気体流量が増大にて高負荷になるとチューブが上部に押し上げられチューブ外面は底部から頂部にかけて円弧状となりそれに沿って気体が滑らかに流れるようになるために圧力損失（摩擦損失）が少なくなり、圧力損失最大で運転不能となるフラッディング状態になり難いという特徴を有している。なお気体流量増大に従ってチューブの内面底部が軸水平支持棒に近接しつつ回転することになる。【００１０】気体流量が安定操作範囲の場合はチューブの回転効果が付加されて気体が流れる際の圧力損失（摩擦損失）が少くなるという特徴を有している。なおこのときチューブの内面中間部が軸水平支持棒周辺で回転することになる。【００１１】トレイ上に設置する開口スリットは長辺方向に平行に切り込みを入れかつ真中で短辺方向に切断して両端の短辺をそれぞれ垂直方向に９０°立ち上げる。これによりチューブの支持壁がチューブ両端に出来るのでチューブ中空部を通した軸水平支持棒端部をこの両端支持壁に取り付ける。この両壁設置によってスリット開口部がロスなく有効に使われることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【実施例】
【００１２】図面において、同一またおおむね同一の要素については同一の符号を付してある。【００１３】図１においてトレイ上のバブリング（気液接触）エリアおよびそのうえに設置する回転チューブを示している。上部トレイダウンカマーからバブリングエリア端部ダウンカマーに流れる液流れに平行になるように回転チューブが設置される。【００１４】図２において回転チューブの長辺底部から上方に気体が上昇して左のダウンカマーから右のダウンカマーに流れる液流れとの間で気液が接触をする。【００１５】図３は回転チューブの側面図であり点線で示されているのが軸水平支持棒である。
チューブ外径は２５ｍｍから３５ｍｍの範囲であり、スリット長辺ｂは支持壁距離長さより短く４０ｍから１５０ｍｍである。【００１６】図４は回転チューブの平面図であり、それぞれｌは２０ｍｍから７５ｍｍ、軸水平支持棒径は４ｍｍ〜１０ｍｍ、軸水平支持棒高さ（トレイ上面から棒中心まで）ａは１０ｍから３０ｍｍ、スリット短辺は１５ｍｍから３５ｍｍの範囲である。【００１７】図５は回転チューブの概要図である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  複数のトレイにあるダウンカマーおよびバブリングリエリアおよびバブリングエリア上の回転チューブ（３個）を説明する概要図である。
【図２】  塔内部を側面から切り出した図であり、ダウンカマー底部の液出口開口部およびバブリングエリア上の回転チューブ（４個）を流れる気液の流れを説明する部分断面図である。
【図３】  トレイ開口部上の回転チューブを示す側面図である。
【図４】  トレイ開口部上の回転チューブを示す平面図である。
【図５】  トレイ開口部上の回転チューブを示す概要図である。
【符号の説明】▲１▼  トレイ（バブリングアリア）フロア
▲２▼  ダウンカマー
▲３▼  ダウンカマー入口
▲４▼  アウトレットウエア
▲５▼  ダウンカマー液出口
▲６▼  回転チューブ
▲７▼  スリット
【図１】
2020059016.tif 000003
【図２】
2020059016.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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