(57)【要約】  本発明は、物質・熱交換塔のための、互いに混合不能な２つの液体を分配するための装置及び方法であって、少なくとも１つの分配通路（１）または分配通路装置を有しており、分配通路（１）には、その上位に配置された捕集装置から少なくとも１つの流入部（６）を介して、異なる相にある単数若しくは複数の液体（１２ａ，１２ｂ）が供給され、分配通路（１）は、液体を分配するためのオーバーフロー開口及び／又は流出開口（８ａ，８ｂ）を有している形式のものに関する。本発明による装置は、分配通路（１）が、液体を相分離するための少なくとも１つの内部構造物（２）を有しており、分離すべき各相のために別個の流出開口及び／又はオーバーフロー開口（８ａ，８ｂ）が設けられており、その横断面及び／又は滞留高さは、液体の物理的な特性に応じて、所定の相の割合に応じた、液体の均一な分配が得られるように配置されていることを特徴とする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物質・熱交換塔のための、互いに混合不能な２つの液体を分配するための装置であって、少なくとも１つの分配通路（１）または分配通路装置を有しており、分配通路（１）には、捕集装置から少なくとも１つの流入部を介して、異なる相にある単数若しくは複数の液体が供給され、分配通路（１）は、液体を分配するためのオーバーフロー開口及び／又は流出開口を有している形式のものにおいて、
分配通路（１）または分配通路装置が、液体を相分離するための少なくとも１つの内部構造物を有しており、分離すべき各相のために別個の流出開口及び／又はオーバーフロー開口が設けられており、その横断面及び／又は滞留高さは、液体の物理的な特性に応じて、所定の相の割合に応じた、液体の均一な分配が得られるように配置されていることを特徴とする、互いに混合不能な２つの液体を分配するための装置。
【請求項２】
内部構造物として、流通方向で延びる少なくとも１つの通路分割装置が設けられており、該通路分割装置は、分配通路（１）を、連通管の原理に従って互いに接続されている少なくとも２つの流通路（３ａ，３ｂ）に分割しており、各流通路（３ａ，３ｂ）には流出開口及び／又はオーバーフロー開口が設けられている、請求項１記載の装置。
【請求項３】
分配通路（１）に２つの通路分割装置が設けられており、該通路分割装置は、互いに連通されている内側の流通路と外側の流通路（３ａ，３ｂ）とを形成する、請求項１又は２記載の装置。
【請求項４】
分配通路（１）が組み込み状態で、上方に向かって開かれた溝として形成されており、該溝は長手方向で少なくとも２つの流通路（３ａ，３ｂ）に分割されており、通路分割装置として、少なくとも１つの中間壁（２）が設けられており、該中間壁（２）は、その溝底面（４）に面した側では、オーバーフローギャップ（５）による解放のもと、溝底面（４）には部分的にしか、又は全く接続されず、又は、中間壁（２）の溝底面（４）に面した側の端部にはオーバーフロー破断部が設けられている、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
【請求項５】
内側の流通路（３ａ）が、所定の第１の滞留高さの第１のオーバーフロー開口（８ａ）を介して、分配通路（１）の長手方向ほぼ中央に配置された流出部、有利には流出管（７）の形の流出部に連通している、請求項３又は４記載の装置。
【請求項６】
外側の流通路（３ｂ）に第２の外側のオーバーフロー開口（８ｂ）が設けられており、該オーバーフロー開口（８ｂ）は、所定の第２の滞留高さに配置されている、請求項３から５までのいずれか１項記載の装置。
【請求項７】
第２のオーバーフロー開口（８ｂ）が、分配通路（１）のそれぞれ両外面に設けられている、請求項６記載の装置。
【請求項８】
分配通路（１）の外側の面にそれぞれエプロン（１０）が設けられており、該エプロンは、分配通路（１）の外面と共にそれぞれ、第２のオーバーフロー開口（８ｂ）から流出する液体のための流出ギャップ（１１）を形成する、請求項６又は７記載の装置。
【請求項９】
互いに混合不能な２つの液体を、少なくとも１つの分配通路または分配通路装置によって、塔の固体充填物または構造化された内部構造物へと分配するための方法であって、前記分配通路または分配通路装置には、組み込み位置で上位に配置された捕集容器から液体を、少なくとも１つの共通の流入部を介して供給し、異なる複数の相をまず不均一に分配する形式のものにおいて、
分配通路または分配通路装置の内側に、相分割装置を設け、個々の相を別個に導出することを特徴とする、互いに混合不能な２つの液体を分配するための方法。
【請求項１０】
液体の物理的な特性に応じて、所定の相の割合に応じた分割を行う、請求項９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物質・熱交換塔のための、互いに混合不能な２つの液体を分配するための装置であって、少なくとも１つの分配通路または分配通路装置を有しており、分配通路には、有利には該分配通路の上位に配置された捕集装置から少なくとも１つの流入部を介して、異なる相にある単数若しくは複数の液体が供給され、分配通路は、液体を分配するためのオーバーフロー開口及び／又は流出開口を有している形式のものに関する。
【０００２】
本発明はさらに、互い混合不能な２つの液体を塔の固体充填物または構造化された内部構造物に分配するための方法に関する。
【０００３】
液体を固体充填物又は構造化された内部構造物に分配することは、多数の方法技術的なプロセスにおいて重要な課題である。液体を固定床反応器（管型反応器、トリクルヘッド反応器等）に分配するほか、分離塔（段塔、充填塔）への液体分配が行われる。特に混合物の熱的な材料分離を行うための充填された塔（不規則な充填物又は構造化された内部構造物から成る充填物）における分離結果は、実質的に均一な液体分配により規定される。このために通常、冒頭で述べた形式の装置が使用される。このような装置は通常、分配装置溝を有しており、この溝から液体が、全横断面にわたって分配された開口を通って流出することができる。開口は下方面で、分配装置溝の側方薄板に、または分配装置溝に設けられた流出管の側面に配置することができる。均一な流出特性は、液体の流出速度に、一方では流出開口のサイズと数を規定することにより、他方では、液体のオーバーフロー滞留高さを選択することにより影響を与えることにより得られる。液体の流出速度は、液体の滞留高さ（Stauhoehe)の根に比例する。散水面積が極めて大きい場合は、液体の十分な分配品質を得るために、多段式の分配装置構造が公知である。この分配装置構造は、主として、１つの液体相若しくは所定の物理的特性を有した１つの液体の均一な分配のために適している。複数の液体若しくは異なる相にある複数の液体の分配を行う場合、しばしば、時間的及び／又は場所的に不十分な分配品質が生じる。このような不均一な液体分配（不均等分布Maldistribution）により例えば、分離塔において分離効率が減じられる。
【０００４】
冒頭で述べた形式の装置は例えば、ＵＳ６１８９５６６Ｂ１号特許明細書により公知である。この明細書には、充填塔のための液体分配装置が記載されており、これは特に、異なる材料の混合物から成る、例えば、分離または重合の結果として不均一性を有する傾向にある液状媒体を分配するのに適している。特別な内部構造物により、液体の互いに混合不能な相が、分配装置の内部で集中的に混合される。このために、分配装置溝内に、比較的小さい貫通孔が設けられた、変向薄板としての内部構造物を設けることが提案されている。これにより、内部構造物の領域において流れ横断面が狭くなり、流れが加速し、これは、相の集中的な混合を保証する。このような内部構造物は、相応に流れエネルギを損なう流れ抵抗となり、このことは、分配装置溝のオーバーフロー滞留高さの設計により考慮しなければならない。このために、分配溝装置全体の構成高さ若しくは分配装置構造全体の構成高さを相応に高くしなければならない。さらには、液体の混合は安定的ではない。無流区域の範囲では液体は部分的に混合されないので、液体の均一な分配は、ＵＳ６１８９５６６Ｂ１号特許明細書に記載の構造によっては結局は保証されていない。
【０００５】
従って本発明の課題は、冒頭で述べた形式の装置及び方法を改善することにある。
【０００６】
本発明の装置は、分配通路または分配通路装置が、液体を相分離するための少なくとも１つの内部構造物を有しており、分離すべき各相のために別個の流出開口及び／又はオーバーフロー開口が設けられており、その横断面及び／又は滞留高さは、液体の物理的な特性に応じて、所定の相の割合に応じた、液体の均一な分配が得られるように配置されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明の根底を成す認識は、互いに混合不能な２つの相の均一化は通常、不安定であるので、特に無流区域における一時的な分離は殆ど避けられず、従って全体としては、相を分離して分配装置から取り出す、即ち、所定の相の割合に応じて均一かつ均質な流出を行う方が有利であるということである。
【０００８】
従って上記課題を解決するために、互いに混合不能な２つの液体を、少なくとも１つの分配通路または分配通路装置によって、塔の固体充填物または構造化された内部構造物へと分配するための方法であって、前記分配通路または分配通路装置には、組み込み位置で上位に配置された捕集容器から液体を、少なくとも１つの共通の流入部を介して供給し、異なる複数の相をまず不均一に分配する形式のものがある。この方法は、分配通路または分配通路装置の内側に、相分割装置を設け、個々の相を別個に導出することを特徴とする。
【０００９】
本発明による装置では、内部構造物として、流通方向で延びる少なくとも１つの通路分割装置が設けられており、該通路分割装置は、分配通路を、連通管の原理に従って互いに接続されている少なくとも２つの流通路に分割しており、各流通路には流出開口及び／又はオーバーフロー開口が設けられているならば有利である。流通路を長手方向で分割することにより流れ抵抗は最小にされる。異なる流通路は、連通管の形式で互いに接続されているので、液体の異なる比重により相の分離が生じる。これは、分配通路内におけるできるだけ層状の流れ案内により助成される。分離された液体は、次いで別個に、各流通路を介して流出開口及び／又はオーバーフロー開口をから流出される。オーバーフロー開口のサイズ、ジオメトリ、構成高さを介して、取り出すべき相の割合が決められる。有利には、流出開口及び／又はオーバーフロー開口は、取り出したい相の割合がほぼ同じであるように決められ、配置される。
【００１０】
本発明による装置の有利な構成では、分配通路に２つの通路分割装置が設けられており、該通路分割装置は、互いに連通されている内側の流通路と外側の流通路とを形成する。
【００１１】
有利には、分配通路が組み込み状態で、上方に向かって開かれた溝として形成されており、該溝は長手方向で少なくとも２つの流通路に分割されており、通路分割装置として、少なくとも１つの中間壁が設けられており、該中間壁は、その溝底面に面した側では、オーバーフローギャップによる解放のもと、溝底面には部分的にしか、又は全く接続されず、又は、中間壁の溝底面に面した側の端部にはオーバーフロー破断部が設けられている。
【００１２】
流れの分割は、このような形式の通路分割により行われる。この場合、機能は、従来の形式の堰とは逆であり、オーバーフローは、液面レベル以下で行われる。
【００１３】
本発明による装置の有利な構成では、内側の流通路が、所定の第１の滞留高さの第１のオーバーフロー開口を介して、分配通路の長手方向ほぼ中央に配置された流出部、有利には流出管の形の流出部に連通している。これに対し、外側の流通路に第２の外側のオーバーフロー開口が設けられており、該オーバーフロー開口は、所定の第２の滞留高さに配置されている。第１の滞留高さと第２の滞留高さとは同じであっても良い。
【００１４】
第２のオーバーフロー開口が、分配通路のそれぞれ両外面に設けられているならば有利である。
【００１５】
本発明による装置の有利な構成では、分配通路の外側の面にそれぞれエプロンが設けられており、該エプロンは、分配通路の外面と共にそれぞれ、第２のオーバーフロー開口から流出する液体のための流出ギャップを形成する。
【００１６】
次に図面につき本発明の実施例を詳しく説明する。
【００１７】
図面には、単純にするために、分配通路とその機能原理だけが概略的に示されている。
【００１８】
捕集容器による液体の供給並びに分配通路の正確な経路は図示されていない。本発明は、分配装置が、図示した分配通路と同様に形成されている複数の分配通路の配置から成っているものであると理解されたい。この場合、これらの通路はできるだけ例えば充填塔の横断面全体をカバーしている。このような詳細は当業者には公知であるので、これ以上説明する必要はない。
【００１９】
以下の実施例に記載の装置は、最も単純な場合（図１）、符号１で示した分配通路を有しており、この分配通路１は、図平面内方に向かって延びる横断面でほぼＵ字形の溝として形成されている。分配通路１は、堰状の中間壁２によって、第１の流通路３ａと第２の流通路３ｂとに分割されている。中間壁２は分配通路１の底面４から間隔を置いて延びているので、流通路３ａと３ｂとの間にはオーバーフロー５が形成される。一貫したオーバーフローギャップを設けるのではなく、互いに間隔を置いて配置された複数の個別の貫通孔を、分配通路１の底面４の領域における中間壁２に設けることもできる。
【００２０】
符号６で示す、概略的に矢印として示した流入部を介して、不均一な分配を有する異なる相にある２つの液体が流通路３ｂへと供給される。流入６は、頂部分の手前で横方向に延びる上方に配置された流入溝を介して、又は別の適当な形式で行われる。液体混合物の両相の固有密度が異なっていて、流通路３ａ，３ｂは、連通管の原理に従って互いに接続されているので、両流通路３ａ，３ｂにはそれぞれ異なる相分配が、図１に示したように生じる。比重の重い液体１２ａは、中間壁２に設けられたオーバーフローギャップ５を通って、中間壁２の、流入部６とは反対の側で、流通路３ａ内で、その他の比重の重い液体１２ａを介してたまる。比重の軽い液体１２ｂは流通路３ｂ内にとどまる。符号７により、分配通路１のほぼ長手方向真ん中で互いに間隔を置いて配置された複数の流出管が示されている。これらの流出管７は、単に略示されたオーバーフロー開口８ａ，８ｂによって流通路３ａ，３ｂに接続されている。符号１２ａでは比重の重い液体１２ａが、符号１２ｂでは比重の軽い液体が示されている。
【００２１】
図１に示した実施例では例えば流通路３ａ，３ｂをそれぞれ異なる流出管７に接続することができ、この場合、分配すべき液体の物理的な特性に応じて、かつ液体を分配すべき所定の相割合に応じて、オーバーフロー開口を異なる高さに配置することができる。図示の実施例では、第１の流通路３ａが第１のオーバーフロー開口８ａを介してオーバーフロー管７に接続されており、第２の流通路３ｂは第２のオーバーフロー開口８ｂを介して、同じオーバーフロー管７の反対側に、ほぼ同じ高さで接続されている。
【００２２】
図３に示した分配通路１の実施例では、２つの中間壁２が設けられており、この中間壁２は分配通路１を、１つの内側の流通路３ａと、２つの外側の流通路３ｂとに分割している。外側の流通路３ｂにはそれぞれ第２のオーバーフロー開口８ｂが、分配通路の外壁９に設けられている。内側の流通路３ａは第１のオーバーフロー開口８ａを介して流出管７に接続されている。図３に示した分配通路１の実施例では、比重の重い液体１２ａが内側の流通路３ａ内に捕集される。この液体１２ａは、オーバーフロー開口８ａを介して流出管７に流入し、比重の軽い液体１２ｂは、外側の流通路３ｂ内にとどまり、オーバーフロー開口８ｂを介して流出する。
【００２３】
分配通路１の外壁９で流出する液体の分配をさらに均一にするために、分配通路１の外側にそれぞれ、薄板等の形でエプロン１０が設けられている。これはそれぞれ、分配通路１の外壁９とともに液体のための流出ギャップ１１を形成している。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施例による分配通路を概略的に示した断面図である。
【図２】図１に示した分配通路の平面図である。
【図３】本発明による分配通路の選択的な構成を示した断面図である。
【図４】図３に示した分配通路の平面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  分配通路、  ２  中間壁、  ３ａ，３ｂ  流通路、  ４  底面、  ５  オーバーフローギャップ、  ６  流入部、  ７  流出管、  ８，８ａ，８ｂ  オーバーフロー開口、  ９  分配通路の外壁、  １０  エプロン、  １１  流出ギャップ、  １２ａ，１２ｂ  液体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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