(57)【要約】少なくとも１つの処理領域２と、この処理領域内に配置され、且つ液体とガスとの分離された混合物を処理領域２内に導入するための流体導入及び分離装置３とを備えた、流体を処理するための装置。流体導入装置３は、同軸に配置された一連の環状ベーン９Ａから９Ｅを備え、各環状ベーンは、略軸方向に向けられた前縁を有するインターセプト部と、略径方向外側に延びる後縁を有する偏向部との間で、導入装置の中心軸に対して曲線を描いて延びており、導入装置３の中心軸Ａ’は、処理領域２の上方に延びる軸と平行または同軸に延びている。本発明はさらに、流体導入装置３、流体導入装置の使用、流体を処理するための方法に関する。
2005517524.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を処理するための装置であって、１つの軸を有する少なくとも１つの処理領域と、この処理領域内に配置され且つ液体とガスとの分離された混合物を処理領域内に導入するための流体導入及び分離装置とを備え、流体導入及び分離装置は、同軸に配置された一連の環状ベーンを備え、各環状ベーンは、略軸方向に向けられた前縁を有するインターセプト部と、略径方向外側に延びる後縁を有する偏向部との間で、導入装置の中心軸に対して曲線を描いて延びており、導入装置の中心軸は、処理領域の軸と平行または同軸に延びている、装置。
【請求項２】
環状ベーンは、円形、楕円形、星形状、多角形、長方形、正方形の断面、円上に重ね合わされる波形線によって規定される断面から成る群から選択される断面を有している、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
インターセプト部が略円筒状を成している、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
連続する環状ベーンのインターセプト部は、断面が次第に減少していく、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
環状ベーンの前縁は、中心軸に沿って好ましくは等間隔で離間している、請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
環状ベーンの連続する前縁は、１０°から５０°の頂角、好ましくは２０°から４０°の頂角を有する円錐に沿って収束する、請求項１から５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
連続する環状ベーンの後縁は、直径が次第に減少するように延びている、請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
ベーンが略等しい形状を成している、請求項１から８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
環状ベーンは、その後縁の水平面に対する角度が０°から８５°となるように外側に延びている、請求項１から８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
所定の環状ベーンにおける偏向部の後縁の水平面に対する角度は、流体導入装置の前側の環状ベーンの角度以上である、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
最も中心側に位置されるベーンは、偏向部の後縁と水平面との成す角度が５０°から８５°である、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
最も中心側に位置されるベーンの出口は、閉じられ、あるいは、部分的に閉じられている、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
ベーンの数が２から１０個、より好ましくは４から６個である、請求項１から１３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１５】
処理領域は、垂直に配置された塔内に位置されており、流体導入装置の軸は、塔の長軸と平行または同軸に延びている、請求項１から１４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１６】
処理領域は、垂直に配置された円筒状の塔内に位置されており、流体導入装置の軸は、塔の長軸と平行または同軸に延び、導入装置は、水平に延びる２つの隔壁同士の間、または処理領域を規定する塔の複数のトレイ同士の間に配置されている、請求項１から１５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１７】
第１のベーンの前縁の断面は、塔の直径の約２０％、好ましくは１３％から１４％の範囲の直径を有する円筒の断面よりも小さい、請求項１５または１６に記載の装置。
【請求項１８】
流体導入及び分離装置の軸が垂直に配置され、流体導入及び分離装置は、ガスと液体との混合物をその下端で受け取るように配置されている、請求項１から１７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１９】
特に、請求項１から１８のいずれか一項に記載の装置の処理領域内に、液体とガスとの分離された混合物を導入するための流体導入装置であって、同軸に配置された一連の環状ベーンを備え、各環状ベーンは、略軸方向に向けられた前縁を有するインターセプト部と、略径方向外側に延びる後縁を有する偏向部との間で、導入装置の中心軸に対して曲線を描いて延びている、流体導入装置。
【請求項２０】
液体とガスとの混合物を分離するとともに、分離された混合物を、処理領域内、特に請求項１から１８のいずれか一項に記載の装置の処理領域内へと導入するための、請求項１９に記載の流体導入装置の使用。
【請求項２１】
液体とガスとの混合物を容器内に導入するための方法であって、混合物は、最初に略円筒状を成す流れが、径方向外側に偏向される同軸の複数の層に分割されることによって、容器内へと導入される、方法。
【請求項２２】
径方向内側に位置される層は、径方向外側に位置される層よりも軸方向上側へと偏向される、請求項２１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの処理領域と、この処理領域内に配置され、且つ液体とガスとの分離された混合物を処理領域内に導入するための流体導入及び分離装置とを備えた、流体を処理するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
化学工業及び石油化学工業においては、処理領域内へ、例えば熱または物質を交換するためにガスと液体とが向流接触する、複数の隣り合う処理領域を有する垂直な塔の入口処理領域内へ、液体と蒸気との混合物を導入しなければならないケースが多い。そのような塔の一例は、例えば真空蒸留塔（コラム）等の分留塔、及びＥＰ−Ａ−１９５，４６４に記載されたコンパクトなガス−液体セパレータである。
【０００３】
そのような塔において、液体は、通常の動作中、上端から下端へと下向きに流れ、一方、ガスは、下端から上端へと上向きに流れる。本明細書及び特許請求の範囲において、用語「ガス」は、気体及び蒸気を示すために使用されている。以下においては、蒸留塔に関して本発明を説明するが、液体とガスとの混合物を処理領域内に導入するための流体導入装置を有する、少なくとも１つの処理領域を備えた任意の流体処理装置において、本発明を使用できることは言うまでもない。
【０００４】
蒸留プロセスにおいて、液体とガスとの混合物を含む流体は、略垂直に配置された円筒状の蒸留塔内に、塔の上端と下端との間に位置する入口領域で、径方向内側から供給される。大きな容量及びスループットを有する設備において、混合物の供給速度は一般に非常に高いが、流体が供給される塔の断面の全体にわたって処理される流体を分配する際に、これらの高速供給速度が不都合となる場合がある。
【０００５】
実際には、特に蒸留プロセスにおいては、塔の入口処理領域内に流体を流入させた後、できる限り迅速に、気相と液相とを分離するとともに、各相をできる限り同じように塔の断面全体にわたって分配させつつ、例えばトレイを通過させることにより、隣り合う処理領域に対して各相を別個に供給することが望ましい。
【０００６】
特別な対策がとられない場合には、塔内に高い供給速度で供給されるガス／液体の混合物を適切に分離することができない。これは、入口と対向して位置する壁に対して供給物が過度の力で衝突し、それにより、ガスが多量の液相を伴って塔内で上昇するためである。また、ガスに混入しなかった液体の大部分は、入口と対向する塔の壁の近傍を下方へと流れ、それにより、入口の下側に隣接するトレイにわたって、液体が不均一に分配するようになる。更に、液体／蒸気混合物の強い衝撃により、供給物と対向する塔の壁の部位が急速に摩耗し、それにより、塔の壁を保護もしくは補強する手段を講じなければならなくなる場合がある。
【０００７】
上記問題を軽減するため、ＧＢ  １，１１９，６９９では、液体とガスとの混合物を塔内に導入するための流体導入装置であって、塔の径方向内側に延びる水平に位置された中心軸に沿って、互いに前後に配置される一連のベーンを備えた箱状構造を成す、流体導入装置を設けることが提案された。この構成において、ベーンは、混合物を導入装置の中心軸に対して側方に偏向させるため、流体の方向変化により、慣性に起因して、ガスと液体との間の最初の分離が起きる。ガスは、処理領域内に導入された後、塔内を上方へと流れ、そこで、塔の上端に供給される液体と更に接触する。分離された液体は、ベーンから、下方へと落下し、導入装置の下側にあるガス／液体接触トレイ上へと至る。
【０００８】
周知の流体導入装置は、大きな改善を果たしているが、流体導入装置によって入口処理領域内にガスの渦流が生じてしまう。そのような渦流により、最大供給速度が低下するとともに、十分な蒸留を行なうために必要な塔の高さが大きくなってしまう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、入口処理領域での渦流が非常に少ない、処理領域内に液体とガスとの混合物を導入するための流体入口を有する、改良された流体処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的のため、本発明は、１つの軸を有する少なくとも１つの処理領域と、この処理領域内に配置され、且つ液体とガスとの分離された混合物を処理領域内に導入するための、流体導入及び分離装置とを備え、流体導入及び分離装置は、同軸に配置された一連の環状ベーンを備え、各環状ベーンは、略軸方向に向けられた前縁を有するインターセプト部と、略径方向外側に延びる後縁を有する偏向部との間で、導入装置の中心軸に対して曲線を描いて延びており、導入装置の中心軸は、処理領域の軸と平行または同軸に延びている、流体処理装置を提供する。
【００１１】
このような構成によれば、周知の導入装置ほど乱流パターンが生じないように、液体とガスとの混合物を含む流体を処理領域内に流入させることができる。本発明に係る流体導入装置において、流体は、連続するベーンによって受け取られて径方向外側に偏向され、それにより、中心軸に対して外側方向でガスを処理領域内へと均一に分配させることができる一方で、流体中の液体粒子は、慣性及び遠心力によりベーンの表面と衝突した後、ベーンの周囲の後縁からのより融合した液流として、ベーンから吐き出される。通常においては垂直方向で成される、流体導入装置の軸と処理領域の軸との位置合わせにより、処理領域の対称性をより考慮する形で、流体を導入することができる。
【００１２】
積み重ねられた環状ベーンは、ガスと液体との混合物を分離し、且つ分離された混合物を略径方向外側に向けて導入するという２つの機能を果たすことができ、それにより、周知の導入装置で見られるような渦流を防止することができる。したがって、ガスから分離された液体は、ベーンの後縁から出た後、重力の影響下で沈む。導入装置内で行なわれる分離が完全である必要がないことは言うまでもない。多くの場合、液体及びガスの大部分が分離される最初の分離（前分離）が成されれば十分であるが、１つの相が他の相中にある程度巻き込まれることは重要ではない。
【００１３】
環状ベーンは、一般に、それらが、略軸方向に向けられた前縁を有するインターセプト部と、略径方向外側に延びる後縁を有する偏向部との間で、導入装置の中心軸に沿って曲線を描いて延びているという点で、端部が開放された一般的ベル形状の管状体である。ベーンの水平断面は円形である必要はなく、そのため、一般的ベル形状なる用語を使用したものである。以下では、環状ベーンのことを、単に、ベーンとも称する。ガス流を均一に分配するため、ベーンは、その中心軸に対して対称に配置されていることが好ましく、特に、回転対称に配置されていることが好ましい。
【００１４】
略円筒状のインターセプト部を環状ベーンに設けることにより、ベーンは、流れを滑らかに受け取ることができる。連続するベーンのインターセプト部は、直径が次第に減少することが好ましい。このような構成によれば、流れを、それぞれが径方向外側に偏向される複数の同軸な層に分割することができる。
【００１５】
連続するベーンのインターセプト部は、前側のベーン内へと延びていることが好ましい。その後縁と導入装置の導入端部との間の軸方向距離が最も短いベーンは、本明細書及び特許請求の範囲においては、第１のベーンと見なされる。第２のベーンは、第１のベーンの次に続くベーンであり、これは、以下、その後縁と導入端部との間の軸方向距離が最も長い最後のベーンまで同様である。
【００１６】
有利な実施形態において、ベーンの前縁は、中心軸に沿って好ましくは等間隔で離間している。このような構成では、ベーンは、同じ基本形状を有することができる。また、インターセプト部は、例えばそれぞれが流体導入装置の、導入端部の径方向入口面（径方向導入面）へと、軸方向に延びていても良い。径方向入口面は、通常の動作中においては、導入端部での流体の流れ方向と直交する水平面である。ベーンの前縁は、１０°から５０°の頂角α、好ましくは２０°から４０°の頂角α、特に３６°から３７°の頂角αを有する円錐に沿って、流体導入装置の導入端部から離れるように収束していても良い。この場合、円錐は、導入装置の中心軸と同軸に延びている。
【００１７】
連続するベーンの偏向部は、軸方向に好ましくは等間隔で離間していることが有益である。直径が径方向で次第に減少するように延びる後縁を、連続するベーンに設けることにより、処理領域の径方向に沿って、すなわち、処理領域の断面の全体にわたって、ガス流をより均一に分配することができる。
【００１８】
ベーンの数は、２から１０個の範囲が好ましく、４から６個の範囲が更に好ましく、特に５個が好ましいことが実験により分かった。
【００１９】
好ましい実施形態において、導入装置は、垂直に配置された塔内で、処理領域の中心長軸と同軸に延びている。導入装置は、処理領域を規定する２つの水平に延びる隔壁同士の間、または塔のトレイ同士の間に配置されるのが有益である。下側の隔壁は、塔の底部であっても良い。
【００２０】
そのような配置構成においては、最も径方向外側に位置する第１のベーンの前縁の断面が、塔の直径の約２０％の直径を有する円筒の断面よりも小さいことが好ましいことが、実験により分かった。この断面は、実際には、できる限り小さいことが好ましい。
【００２１】
流れの分配を更に促進させるため、流体の混合物が導入装置の下端に入る場合には、少なくとも所定数の連続する後側のベーンの偏向部は、その後縁に向けて、連続する所定数の前側のベーンよりも軸方向上側寄りに延びている。特に、少なくとも２つ又は３つのベーンは、その後縁に向けて、次第に軸方向上側へと延びていても良い。前側のベーンは、その後縁と、導入装置の導入端部との間の軸方向距離が、後側のベーンよりも短いベーンである。
【００２２】
本発明に係る装置の更に有利な実施形態は、添付の特許請求の範囲に記載されている。
【００２３】
本発明においては、更に、特に請求項１から１８のいずれか一項に記載の装置の処理領域内に、液体とガスとの前分離された混合物を導入するための流体導入装置であって、同軸に配置された一連の環状ベーンを備え、各環状ベーンが、略軸方向に向けられた前縁を有するインターセプト部と、略径方向外側に延びる後縁を有する偏向部との間で、導入装置の中心軸に対して曲線を描いて延びている、流体導入装置が提供される。
【００２４】
また、本発明は、液体とガスとの混合物を前分離するとともに、前分離された混合物を、処理領域内、特に本発明に係る装置の処理領域内へと導入するための、流体導入装置の使用に関する。
【００２５】
また、本発明は、液体とガスとの混合物を容器内に導入するための方法であって、混合物は、最初に略円筒状を成す流れが、径方向外側に偏向される同軸の複数の層に分割されることによって、容器内へと導入される方法に関する。各層は、異なる軸方向位置で導入される。この方法において、径方向内側に位置される層は、偏向の径方向成分が径方向外側に位置される層よりも小さくなるように、外側に偏向されることが好ましい。
【００２６】
本発明の更なる好ましい実施形態は、添付の特許請求の範囲に記載されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、添付図面を参照しながら、本発明を詳細に説明する。
【００２８】
図１は、入口処理領域を形成する、垂直に配置された蒸留塔の概略断面図を示している。図は、典型的な実施形態を単に概略的に示しているにすぎない。図中、同一または対応する部分には、同じ参照符号が付されている。
【００２９】
図１を参照する。図１は、通常において図示のように垂直方向で使用される蒸留塔１の断面を示している。蒸留塔は、垂直な長軸Ａと、略円形の水平断面とを有している。蒸留塔１は、蒸留塔１の軸Ａと一致する軸を有する第１の処理領域２と、処理領域２内に配置された流体導入装置３とを備えている。第１の処理領域２は、蒸留塔１の上端と下端との間の中間に配置されている。蒸留塔１の上端及び下端の位置は、矢印４、５によってそれぞれ示されており、また、これらの矢印は、通常の動作中におけるガスの上向きの流れ、及び蒸留塔を通じた流体の下向きの流れをそれぞれ表わしている。
【００３０】
第１の処理領域２は、蒸留塔の上端の方向では、水平に配置された第１のガス処理トレイ６によって境界付けられており、また、蒸留塔の下端５の方向では、水平に配置された第１の液体トレイ７によって境界付けられている。したがって、流体導入装置３は、２つの連続するトレイ６、７間に位置されている。
【００３１】
流体導入装置３は、５つの環状ベーン９Ａから９Ｅを備えている。この実施形態の環状ベーンは、円形断面を有するトランペットに似た、リング形状ベーン９Ａから９Ｅである。ベーン９Ａから９Ｅは、蒸留塔１の上方に延びる中心軸Ａと同軸に延びる中心軸Ａ’を中心に、同軸に配置されている。導入装置３は、流体導入装置３の導入端部１０に取り付けられた、導入ノズル８と流体連通している。導入ノズルは、図示のように蒸留塔１の側壁を貫通していても良いが、蒸留塔１の軸Ａに沿ってずっと延びていても良い。蒸留塔内でのガスの分配に悪影響を及ぼすことなく、導入配管の屈曲部の直ぐ後に導入装置を取り付けることができると考えられる。これにより、例えば、導入配管を、蒸留塔内に入り込ませる前に、外部から蒸留塔に対して取り付けることができる。このようなことは、ＧＢ−Ａ−１１，１９，６９９に係る装置を用いると、不可能である。
【００３２】
ベーンは、中心軸Ａ’に沿って等間隔で前後に配置されている。ベーン９Ａから９Ｅは、導入端部１０と対向し、且つ略軸方向に延びる前縁１５Ａから１５Ｅを有する、略円筒状のインターセプト部１１Ａから１１Ｅと、略径方向外側に延びる後縁１６Ａから１６Ｅを有する、偏向部１２Ａから１２Ｅとの間で曲線を描いて延びている。略軸方向に延びる前縁を有する略円筒状のインターセプト部は、好ましくはインターセプト部が一定の直径、或いは通常の動作中における流体の流れ方向に向かって拡大する直径を有するように、軸Ａ’に対して、約２０°未満の角度、好ましくは約１０°未満の角度、更に好ましくは約５°未満の角度を成している。連続するベーン９Ａから９Ｅのインターセプト部１１Ａから１１Ｅは、直径がＤａからＤｅへとそれぞれ次第に減少しており（明確にするため、Ｄａだけが図示されている）、また、中心軸Ａに沿って等間隔で前後に配置されており、次のベーンのインターセプト部がその前のインターセプト部内へと延出するようになっている。例えば、ベーン９Ｃのインターセプト部１１Ｃは、ベーン９Ｂ内へと延びている。インターセプト部１１Ａから１１Ｅの前縁１５Ａから１５Ｅは、それらがα＝２０°の頂角を有する円錐の表面に沿って収束するように、配置されている。第１のベーン９Ａのインターセプト部１１Ａの直径Ｄａは、流体導入装置３の外側の入口直径を規定するとともに、処理領域における蒸留塔の内側の直径Ｄに対して０．１３３の割合を有している。
【００３３】
ベーンの偏向部は、完全な水平方向になるまで径方向外側に延びていても良いが、ベーンの一部または全てが、偏向部の後縁と水平面との間で所定の角度を成すことが好ましい。この場合、後縁が導入端部から離れる方向を向くように、０°から９０°の角度が考えられる。図示の方向においては、これが上向き角度である。中心近くに配置されるベーンほど、その後縁で、例えば後縁１６Ｄ、１６Ｅで、上向き角度を成すことがより好ましい。ベーンの後縁の水平面に対する角度は、０°から８５°であることが好ましい。この場合、１つのベーンの角度は、流体導入装置におけるその前側のベーン（隣の更に大きいベーン）の角度以上であることが好ましい。最も中心寄りに位置するベーン、すなわち、最後のベーン９Ｅは、５０°から８５°の角度を有していることが更に好ましく、約８０°の角度を有していることが最も好ましい。前述したように角度が大きいベーンほど、図１に示され且つ後述するように、切り抜かれる（クリップされる）ことが好ましい。
【００３４】
ベーンは、ロッド１３上に支持されている。また、例えば、ベーンのインターセプト部が同軸バンドル内へと延びている実施形態においては、径方向に延びるリブによってベーンが接続されていても良い。また、軸方向ロッド上にベーンを支持することもできるが、一般には必要ない。
【００３５】
ベーン９Ａから９Ｅは、略同じ基本形状を成している。最も上側の２つのベーン、すなわち、軸方向上側にある２つの後側のベーン９Ｄ、９Ｅは、切り抜かれ、あるいは、切り整えられ（トリム）ている。すなわち、これらのベーンは、最初の３つの下側にある前側のベーン９Ａから９Ｃよりも短い相対長さにわたって延びている。このように、最も上側の２つのベーン９Ｄ、９Ｅは、その後縁１６Ｄ、１６Ｅに向かって、３つの前側のベーン９Ａから９Ｃよりも軸方向上側に次第に大きく延びている。ベーンは、インターセプト部の下縁から始めて十分なベーン９Ａから９Ｃの長さに対し０．４から０．５の長さ比率、好ましくは０．４８の長さ比率で切り抜かれる。連続するベーン９Ａから９Ｅの偏向部１２Ａから１２Ｅは、直径が径方向で次第に減少するように延びている。
【００３６】
流体が大流量で導入装置を通過できるように、ベーンは、流体の流れに対する抵抗を最小限に抑える表面を、連続するベーン間に有していることが好ましい。ベーンの内面及び／又は外面には、ベーン間の環状空間の導入断面を実質的に減少させる障害物が設けられていないことが好ましい。
【００３７】
最も中心に位置されたベーン９Ｅの後縁１６Ｅによって形成される円形出口は、（部分的に）閉じられている（図１には示されていない）ことが好ましい。上記流体導入装置の真上でガスが再循環することを最小限に抑えるため、小さな開口が存在することが更に好ましい。この開口の面積は、後縁１６Ｅによって形成される、上記円形出口の総面積の２５％以下であることが好ましい。このような閉じられた、或いは部分的に閉じられた出口は、最も中心に位置されたベーンが、その後縁と水平面との間の角度が５０°から８５°を成す切り抜かれたベーンである場合において、設けられていることが好ましい。
【００３８】
矢印Ｆで示されるように、液体とガスとの混合物を含む流体は、ノズル８によって流体導入装置の導入端部１０を通過する略円筒状の流れとして、処理領域２内へと上向きに流入する。ベーン９Ａから９Ｅのインターセプト部１１Ａから１１Ｅの、連続する前縁１５Ａから１５Ｅは、流れを、同軸の複数の層に分割する。その後、同軸の複数の層は、連続する偏向部１２Ａから１２Ｅにより径方向外側に偏向する。隣り合うベーンは、協働して、流体の流れを中心軸Ａ’、Ａに対して径方向外側にそらせる流路を形成する。液体は、慣性により、ベーンの偏向領域と衝突して、蒸留塔の壁に向かって径方向外側に流れる。ガスは、蒸留塔１の内壁に向かって径方向外側に流れる。連続するベーンの後縁は直径が次第に径方向に減少するように延びているため、流入する流れのうち径方向内側に位置する部分は、円筒状の流れの径方向外側に位置する部分ほど、径方向外側へは離れない。また、円筒状の流れの径方向内側に位置する層は、径方向外側に位置する層よりも軸方向上側へと偏向され、これにより、ガス流は、第１の処理領域２にわたって均一に分配される。
【００３９】
本発明が図示された好ましい実施形態に限定されないことは言うまでもない。特に、処理領域は、処理領域の上方に延びる中心軸と平行に延びる中心軸をそれぞれが有する、複数の流体導入装置を備えていても良い。特に、この形態においては、それ自体の中心軸を有する多くの流体導入装置が、処理領域の上側に延びる主軸に沿って延在する、任意の１つの流体導入装置の周りに配置されても良い。また、上端のベーンのインターセプト部は、軸方向上側への真直ぐな流れが遮られるように、閉じられた刺として形成されていても良い。ベーンの数は、例えば１０個など、多くても良く、あるいは、例えば３個など、少なくても構わない。一般的ベル形状を成す環状ベーンの水平断面は、円形でなくても良く、例えば、楕円、星型、多角形、長方形、正方形であっても良く、あるいは、例えば円上に重ね合わされる波形線によって規定される断面であっても構わない。しかしながら、リング状のベーンは、その中心軸に対して対称であることが好ましい。また、流体導入装置は、導入端部が上端に位置してベーンが下方に向かって広がるように、図１とは上下が逆に配置されていても良い。
【００４０】
本発明は、ガスと液体とが向流接触する塔に対して有利に適用することができる。そのような塔は、例えば、蒸留等の分留において、あるいは、ガス処理において使用される。このような塔内では、実際の用途に応じて、様々な軸方向位置で、ガス−液体混合物を導入する必要がある。本発明に係る流体導入装置は、これらの１つ以上の様々な位置で使用することができる。１つの可能性は、蒸留塔内の中心供給入口である。更なる可能性は、塔の下部に集められる液体を加熱するリボイラから排液として受け取られるガス−液体混合物の導入用である。リボイラ排液は、通常、塔の下部へと再び導入される。第３の可能性は、上部生成物の液化によって受け取られた逆流の入口であり、この逆流は、通常、塔の上部内に再び導入される。
【００４１】
そのような実施形態は、添付の特許請求の範囲に規定される本発明の範囲内に入る。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】入口処理領域を形成する、垂直に配置された蒸留塔の概略断面図である。
【図１】
2005517524.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成16年4月8日(2004.4.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を処理するための装置であって、軸を有する少なくとも１つの処理領域と、この処理領域内に配置され且つ液体とガスとの分離された混合物を処理領域内に導入するための流体導入及び分離装置とを備え、ガスと液体との混合物を受け取るように配置された導入端部を有する流体導入及び分離装置は、同軸に配置された一連の環状ベーンを備え、各環状ベーンは、略軸方向に向けられた前縁を有するインターセプト部と、略径方向外側に延びる後縁を有する偏向部との間で、導入装置の中心軸に対して曲線を描いて延びており、導入装置の中心軸は、処理領域の軸と平行または同軸に延びている、装置。
【請求項２】
ベーンは、連続するベーン同士の間で、流体の流れに対する抵抗が最小である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
その後縁と導入端部との間の軸方向距離が最も長いベーンの出口が開放されている、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
流体導入及び分離装置の導入端部がその下端に配置されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
環状ベーンは、円形、楕円形、星形状、多角形、長方形、正方形の断面、円上に重ね合わされる波形線によって規定される断面から成る群から選択される断面を有している、請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
インターセプト部が略円筒状を成している、請求項１から５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
連続する環状ベーンのインターセプト部は、断面が次第に減少していく、請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
環状ベーンの前縁は、中心軸に沿って好ましくは等間隔で離間している、請求項１から７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
環状ベーンの連続する前縁は、１０°から５０°の頂角、好ましくは２０°から４０°の頂角を有する円錐に沿って収束する、請求項１から８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
連続する環状ベーンの後縁は、直径が次第に減少するように延びている、請求項１から９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
ベーンが略等しい形状を成している、請求項１から１０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
環状ベーンは、その後縁の水平面に対する角度が０°から８５°となるように外側に延びている、請求項１から１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
所定の環状ベーンにおける偏向部の後縁の水平面に対する角度は、流体導入装置の前側の環状ベーンの角度以上である、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
最も中心側に位置されるベーンは、偏向部の後縁と水平面との成す角度が５０°から８５°である、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
最も中心側に位置されるベーンの出口は、閉じられ、あるいは、部分的に閉じられている、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
ベーンの数が２から１０個、より好ましくは４から６個である、請求項１から１５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１７】
処理領域は、垂直に配置された塔内に位置されており、流体導入装置の軸は、塔の長軸と平行または同軸に延びている、請求項１から１６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１８】
処理領域は、垂直に配置された円筒状の塔内に位置されており、流体導入装置の軸は、塔の長軸と平行または同軸に延び、導入装置は、水平に延びる２つの隔壁同士の間、または処理領域を規定する塔の複数のトレイ同士の間に配置されている、請求項１から１７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１９】
第１のベーンの前縁の断面は、塔の直径の約２０％、好ましくは１３％から１４％の範囲の直径を有する円筒の断面よりも小さい、請求項１５または１６に記載の装置。
【請求項２０】
特に、請求項１から１９のいずれか一項に記載の装置の処理領域内に、液体とガスとの分離された混合物を導入するための流体導入及び分離装置であって、ガスと液体との混合物を受け取るように配置された導入端部を有するとともに、同軸に配置された一連の環状ベーンを備え、各環状ベーンは、略軸方向に向けられた前縁を有するインターセプト部と、略径方向外側に延びる後縁を有する偏向部との間で、導入装置の中心軸に対して曲線を描いて延びている、流体導入及び分離装置。
【請求項２１】
ベーンは、連続するベーン同士の間で、流体の流れに対する抵抗が最小である、請求項２０に記載の流体導入及び分離装置。
【請求項２２】
液体とガスとの混合物を分離するとともに、分離された混合物を、処理領域内、特に請求項１から１８のいずれか一項に記載の装置の処理領域内へと導入するための、請求項２０または２１に記載の流体導入装置の使用。
【請求項２３】
液体とガスとの混合物を容器内に導入するための方法であって、混合物は、最初に略円筒状を成す流れが、径方向外側に偏向される同軸の複数の層に分割されることによって、容器内へと導入される、方法。
【請求項２４】
径方向内側に位置される層は、径方向外側に位置される層よりも軸方向上側へと偏向される、請求項２３に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの処理領域と、この処理領域内に配置され、且つ液体とガスとの分離された混合物を処理領域内に導入するための流体導入及び分離装置とを備えた、流体を処理するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
化学工業及び石油化学工業においては、処理領域内へ、例えば熱または物質を交換するためにガスと液体とが向流接触する、複数の隣り合う処理領域を有する垂直な塔の入口処理領域内へ、液体と蒸気との混合物を導入しなければならないケースが多い。そのような塔の一例は、例えば真空蒸留塔（コラム）等の分留塔、及びＥＰ−Ａ−１９５，４６４に記載されたコンパクトなガス−液体セパレータである。
【０００３】
そのような塔において、液体は、通常の動作中、上端から下端へと下向きに流れ、一方、ガスは、下端から上端へと上向きに流れる。本明細書及び特許請求の範囲において、用語「ガス」は、気体及び蒸気を示すために使用されている。以下においては、蒸留塔に関して本発明を説明するが、液体とガスとの混合物を処理領域内に導入するための流体導入装置を有する、少なくとも１つの処理領域を備えた任意の流体処理装置において、本発明を使用できることは言うまでもない。
【０００４】
蒸留プロセスにおいて、液体とガスとの混合物を含む流体は、略垂直に配置された円筒状の蒸留塔内に、塔の上端と下端との間に位置する入口領域で、径方向内側から供給される。大きな容量及びスループットを有する設備において、混合物の供給速度は一般に非常に高いが、流体が供給される塔の断面の全体にわたって処理される流体を分配する際に、これらの高速供給速度が不都合となる場合がある。
【０００５】
実際には、特に蒸留プロセスにおいては、塔の入口処理領域内に流体を流入させた後、できる限り迅速に、気相と液相とを分離するとともに、各相をできる限り同じように塔の断面全体にわたって分配させつつ、例えばトレイを通過させることにより、隣り合う処理領域に対して各相を別個に供給することが望ましい。
【０００６】
特別な対策がとられない場合には、塔内に高い供給速度で供給されるガス／液体の混合物を適切に分離することができない。これは、入口と対向して位置する壁に対して供給物が過度の力で衝突し、それにより、ガスが多量の液相を伴って塔内で上昇するためである。また、ガスに混入しなかった液体の大部分は、入口と対向する塔の壁の近傍を下方へと流れ、それにより、入口の下側に隣接するトレイにわたって、液体が不均一に分配するようになる。更に、液体／蒸気混合物の強い衝撃により、供給物と対向する塔の壁の部位が急速に摩耗し、それにより、塔の壁を保護もしくは補強する手段を講じなければならなくなる場合がある。
【０００７】
上記問題を軽減するため、ＧＢ  １，１１９，６９９では、液体とガスとの混合物を塔内に導入するための流体導入装置であって、塔の径方向内側に延びる水平に位置された中心軸に沿って、互いに前後に配置される一連のベーンを備えた箱状構造を成す、流体導入装置を設けることが提案された。この構成において、ベーンは、混合物を導入装置の中心軸に対して側方に偏向させるため、流体の方向変化により、慣性に起因して、ガスと液体との間の最初の分離が起きる。ガスは、処理領域内に導入された後、塔内を上方へと流れ、そこで、塔の上端に供給される液体と更に接触する。分離された液体は、ベーンから、下方へと落下し、導入装置の下側にあるガス／液体接触トレイ上へと至る。
【０００８】
周知の流体導入装置は、大きな改善を果たしているが、流体導入装置によって入口処理領域内にガスの渦流が生じてしまう。そのような渦流により、最大供給速度が低下するとともに、十分な蒸留を行なうために必要な塔の高さが大きくなってしまう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、入口処理領域での渦流が非常に少ない、処理領域内に液体とガスとの混合物を導入するための流体入口を有する、改良された流体処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的のため、本発明は、１つの軸を有する少なくとも１つの処理領域と、この処理領域内に配置され、且つ液体とガスとの分離された混合物を処理領域内に導入するための、流体導入及び分離装置とを備え、ガスと液体との混合物を受け取るように配置された導入端部を有する流体導入及び分離装置は、同軸に配置された一連の環状ベーンを備え、各環状ベーンは、略軸方向に向けられた前縁を有するインターセプト部と、略径方向外側に延びる後縁を有する偏向部との間で、導入装置の中心軸に対して曲線を描いて延びており、導入装置の中心軸は、処理領域の軸と平行または同軸に延びている、流体処理装置を提供する。
【００１１】
このような構成によれば、周知の導入装置ほど乱流パターンが生じないように、液体とガスとの混合物を含む流体を処理領域内に流入させることができる。本発明に係る流体導入装置において、流体は、連続するベーンによって受け取られて径方向外側に偏向され、それにより、中心軸に対して外側方向でガスを処理領域内へと均一に分配させることができる一方で、流体中の液体粒子は、慣性及び遠心力によりベーンの表面と衝突した後、ベーンの周囲の後縁からのより融合した液流として、ベーンから吐き出される。通常においては垂直方向で成される、流体導入装置の軸と処理領域の軸との位置合わせにより、処理領域の対称性をより考慮する形で、流体を導入することができる。
【００１２】
積み重ねられた環状ベーンは、ガスと液体との混合物を分離し、且つ分離された混合物を略径方向外側に向けて導入するという２つの機能を果たすことができ、それにより、周知の導入装置で見られるような渦流を防止することができる。したがって、ガスから分離された液体は、ベーンの後縁から出た後、重力の影響下で沈む。導入装置内で行なわれる分離が完全である必要がないことは言うまでもない。多くの場合、液体及びガスの大部分が分離される最初の分離（前分離）が成されれば十分であるが、１つの相が他の相中にある程度巻き込まれることは重要ではない。
【００１３】
環状ベーンは、一般に、それらが、略軸方向に向けられた前縁を有するインターセプト部と、略径方向外側に延びる後縁を有する偏向部との間で、導入装置の中心軸に沿って曲線を描いて延びているという点で、端部が開放された一般的ベル形状の管状体である。ベーンの水平断面は円形である必要はなく、そのため、一般的ベル形状なる用語を使用したものである。以下では、環状ベーンのことを、単に、ベーンとも称する。ガス流を均一に分配するため、ベーンは、その中心軸に対して対称に配置されていることが好ましく、特に、回転対称に配置されていることが好ましい。
【００１４】
略円筒状のインターセプト部を環状ベーンに設けることにより、ベーンは、流れを滑らかに受け取ることができる。連続するベーンのインターセプト部は、直径が次第に減少することが好ましい。このような構成によれば、流れを、それぞれが径方向外側に偏向される複数の同軸な層に分割することができる。
【００１５】
連続するベーンのインターセプト部は、前側のベーン内へと延びていることが好ましい。その後縁と導入装置の導入端部との間の軸方向距離が最も短いベーンは、本明細書及び特許請求の範囲においては、第１のベーンと見なされる。第２のベーンは、第１のベーンの次に続くベーンであり、これは、以下、その後縁と導入端部との間の軸方向距離が最も長い最後のベーンまで同様である。
【００１６】
有利な実施形態において、ベーンの前縁は、中心軸に沿って好ましくは等間隔で離間している。このような構成では、ベーンは、同じ基本形状を有することができる。また、インターセプト部は、例えばそれぞれが流体導入装置の、導入端部の径方向入口面（径方向導入面）へと、軸方向に延びていても良い。径方向入口面は、通常の動作中においては、導入端部での流体の流れ方向と直交する水平面である。ベーンの前縁は、１０°から５０°の頂角α、好ましくは２０°から４０°の頂角α、特に３６°から３７°の頂角αを有する円錐に沿って、流体導入装置の導入端部から離れるように収束していても良い。この場合、円錐は、導入装置の中心軸と同軸に延びている。
【００１７】
連続するベーンの偏向部は、軸方向に好ましくは等間隔で離間していることが有益である。直径が径方向で次第に減少するように延びる後縁を、連続するベーンに設けることにより、処理領域の径方向に沿って、すなわち、処理領域の断面の全体にわたって、ガス流をより均一に分配することができる。
【００１８】
ベーンの数は、２から１０個の範囲が好ましく、４から６個の範囲が更に好ましく、特に５個が好ましいことが実験により分かった。
【００１９】
好ましい実施形態において、導入装置は、垂直に配置された塔内で、処理領域の中心長軸と同軸に延びている。導入装置は、処理領域を規定する２つの水平に延びる隔壁同士の間、または塔のトレイ同士の間に配置されるのが有益である。下側の隔壁は、塔の底部であっても良い。
【００２０】
そのような配置構成においては、最も径方向外側に位置する第１のベーンの前縁の断面が、塔の直径の約２０％の直径を有する円筒の断面よりも小さいことが好ましいことが、実験により分かった。この断面は、実際には、できる限り小さいことが好ましい。
【００２１】
流れの分配を更に促進させるため、流体の混合物が導入装置の下端に入る場合には、少なくとも所定数の連続する後側のベーンの偏向部は、その後縁に向けて、連続する所定数の前側のベーンよりも軸方向上側寄りに延びている。特に、少なくとも２つ又は３つのベーンは、その後縁に向けて、次第に軸方向上側へと延びていても良い。前側のベーンは、その後縁と、導入装置の導入端部との間の軸方向距離が、後側のベーンよりも短いベーンである。
【００２２】
本発明に係る装置の更に有利な実施形態は、添付の特許請求の範囲に記載されている。
【００２３】
本発明においては、更に、特に請求項１から１８のいずれか一項に記載の装置の処理領域内に、液体とガスとの前分離された混合物を導入するための流体導入装置であって、同軸に配置された一連の環状ベーンを備え、各環状ベーンが、略軸方向に向けられた前縁を有するインターセプト部と、略径方向外側に延びる後縁を有する偏向部との間で、導入装置の中心軸に対して曲線を描いて延びている、流体導入装置が提供される。
【００２４】
また、本発明は、液体とガスとの混合物を前分離するとともに、前分離された混合物を、処理領域内、特に本発明に係る装置の処理領域内へと導入するための、流体導入装置の使用に関する。
【００２５】
また、本発明は、液体とガスとの混合物を容器内に導入するための方法であって、混合物は、最初に略円筒状を成す流れが、径方向外側に偏向される同軸の複数の層に分割されることによって、容器内へと導入される方法に関する。各層は、異なる軸方向位置で導入される。この方法において、径方向内側に位置される層は、偏向の径方向成分が径方向外側に位置される層よりも小さくなるように、外側に偏向されることが好ましい。
【００２６】
本発明の更なる好ましい実施形態は、添付の特許請求の範囲に記載されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、添付図面を参照しながら、本発明を詳細に説明する。
【００２８】
図１は、入口処理領域を形成する、垂直に配置された蒸留塔の概略断面図を示している。図は、典型的な実施形態を単に概略的に示しているにすぎない。図中、同一または対応する部分には、同じ参照符号が付されている。
【００２９】
図１を参照する。図１は、通常において図示のように垂直方向で使用される蒸留塔１の断面を示している。蒸留塔は、垂直な長軸Ａと、略円形の水平断面とを有している。蒸留塔１は、蒸留塔１の軸Ａと一致する軸を有する第１の処理領域２と、処理領域２内に配置された流体導入装置３とを備えている。第１の処理領域２は、蒸留塔１の上端と下端との間の中間に配置されている。蒸留塔１の上端及び下端の位置は、矢印４、５によってそれぞれ示されており、また、これらの矢印は、通常の動作中におけるガスの上向きの流れ、及び蒸留塔を通じた流体の下向きの流れをそれぞれ表わしている。
【００３０】
第１の処理領域２は、蒸留塔の上端の方向では、水平に配置された第１のガス処理トレイ６によって境界付けられており、また、蒸留塔の下端５の方向では、水平に配置された第１の液体トレイ７によって境界付けられている。したがって、流体導入装置３は、２つの連続するトレイ６、７間に位置されている。
【００３１】
流体導入装置３は、５つの環状ベーン９Ａから９Ｅを備えている。この実施形態の環状ベーンは、円形断面を有するトランペットに似た、リング形状ベーン９Ａから９Ｅである。ベーン９Ａから９Ｅは、蒸留塔１の上方に延びる中心軸Ａと同軸に延びる中心軸Ａ’を中心に、同軸に配置されている。導入装置３は、流体導入装置３の導入端部１０に取り付けられた、導入ノズル８と流体連通している。導入ノズルは、図示のように蒸留塔１の側壁を貫通していても良いが、蒸留塔１の軸Ａに沿ってずっと延びていても良い。蒸留塔内でのガスの分配に悪影響を及ぼすことなく、導入配管の屈曲部の直ぐ後に導入装置を取り付けることができると考えられる。これにより、例えば、導入配管を、蒸留塔内に入り込ませる前に、外部から蒸留塔に対して取り付けることができる。このようなことは、ＧＢ−Ａ−１１，１９，６９９に係る装置を用いると、不可能である。
【００３２】
ベーンは、中心軸Ａ’に沿って等間隔で前後に配置されている。ベーン９Ａから９Ｅは、導入端部１０と対向し、且つ略軸方向に延びる前縁１５Ａから１５Ｅを有する、略円筒状のインターセプト部１１Ａから１１Ｅと、略径方向外側に延びる後縁１６Ａから１６Ｅを有する、偏向部１２Ａから１２Ｅとの間で曲線を描いて延びている。略軸方向に延びる前縁を有する略円筒状のインターセプト部は、好ましくはインターセプト部が一定の直径、或いは通常の動作中における流体の流れ方向に向かって拡大する直径を有するように、軸Ａ’に対して、約２０°未満の角度、好ましくは約１０°未満の角度、更に好ましくは約５°未満の角度を成している。連続するベーン９Ａから９Ｅのインターセプト部１１Ａから１１Ｅは、直径がＤａからＤｅへとそれぞれ次第に減少しており（明確にするため、Ｄａだけが図示されている）、また、中心軸Ａに沿って等間隔で前後に配置されており、次のベーンのインターセプト部がその前のインターセプト部内へと延出するようになっている。例えば、ベーン９Ｃのインターセプト部１１Ｃは、ベーン９Ｂ内へと延びている。インターセプト部１１Ａから１１Ｅの前縁１５Ａから１５Ｅは、それらがα＝２０°の頂角を有する円錐の表面に沿って収束するように、配置されている。第１のベーン９Ａのインターセプト部１１Ａの直径Ｄａは、流体導入装置３の外側の入口直径を規定するとともに、処理領域における蒸留塔の内側の直径Ｄに対して０．１３３の割合を有している。
【００３３】
ベーンの偏向部は、完全な水平方向になるまで径方向外側に延びていても良いが、ベーンの一部または全てが、偏向部の後縁と水平面との間で所定の角度を成すことが好ましい。この場合、後縁が導入端部から離れる方向を向くように、０°から９０°の角度が考えられる。図示の方向においては、これが上向き角度である。中心近くに配置されるベーンほど、その後縁で、例えば後縁１６Ｄ、１６Ｅで、上向き角度を成すことがより好ましい。ベーンの後縁の水平面に対する角度は、０°から８５°であることが好ましい。この場合、１つのベーンの角度は、流体導入装置におけるその前側のベーン（隣の更に大きいベーン）の角度以上であることが好ましい。最も中心寄りに位置するベーン、すなわち、最後のベーン９Ｅは、５０°から８５°の角度を有していることが更に好ましく、約８０°の角度を有していることが最も好ましい。前述したように角度が大きいベーンほど、図１に示され且つ後述するように、切り抜かれる（クリップされる）ことが好ましい。
【００３４】
ベーンは、ロッド１３上に支持されている。また、例えば、ベーンのインターセプト部が同軸バンドル内へと延びている実施形態においては、径方向に延びるリブによってベーンが接続されていても良い。また、軸方向ロッド上にベーンを支持することもできるが、一般には必要ない。
【００３５】
ベーン９Ａから９Ｅは、略同じ基本形状を成している。最も上側の２つのベーン、すなわち、軸方向上側にある２つの後側のベーン９Ｄ、９Ｅは、切り抜かれ、あるいは、切り整えられ（トリム）ている。すなわち、これらのベーンは、最初の３つの下側にある前側のベーン９Ａから９Ｃよりも短い相対長さにわたって延びている。このように、最も上側の２つのベーン９Ｄ、９Ｅは、その後縁１６Ｄ、１６Ｅに向かって、３つの前側のベーン９Ａから９Ｃよりも軸方向上側に次第に大きく延びている。ベーンは、インターセプト部の下縁から始めて十分なベーン９Ａから９Ｃの長さに対し０．４から０．５の長さ比率、好ましくは０．４８の長さ比率で切り抜かれる。連続するベーン９Ａから９Ｅの偏向部１２Ａから１２Ｅは、直径が径方向で次第に減少するように延びている。
【００３６】
流体が大流量で導入装置を通過できるように、ベーンは、流体の流れに対する抵抗を最小限に抑える表面を、連続するベーン間に有していることが好ましい。ベーンの内面及び／又は外面には、ベーン間の環状空間の導入断面を実質的に減少させる障害物が設けられていないことが好ましい。
【００３７】
最も中心に位置されたベーン９Ｅの後縁１６Ｅによって形成される円形出口は、（部分的に）閉じられている（図１には示されていない）ことが好ましい。上記流体導入装置の真上でガスが再循環することを最小限に抑えるため、小さな開口が存在することが更に好ましい。この開口の面積は、後縁１６Ｅによって形成される、上記円形出口の総面積の２５％以下であることが好ましい。このような閉じられた、或いは部分的に閉じられた出口は、最も中心に位置されたベーンが、その後縁と水平面との間の角度が５０°から８５°を成す切り抜かれたベーンである場合において、設けられていることが好ましい。
【００３８】
矢印Ｆで示されるように、液体とガスとの混合物を含む流体は、ノズル８によって流体導入装置の導入端部１０を通過する略円筒状の流れとして、処理領域２内へと上向きに流入する。ベーン９Ａから９Ｅのインターセプト部１１Ａから１１Ｅの、連続する前縁１５Ａから１５Ｅは、流れを、同軸の複数の層に分割する。その後、同軸の複数の層は、連続する偏向部１２Ａから１２Ｅにより径方向外側に偏向する。隣り合うベーンは、協働して、流体の流れを中心軸Ａ’、Ａに対して径方向外側にそらせる流路を形成する。液体は、慣性により、ベーンの偏向領域と衝突して、蒸留塔の壁に向かって径方向外側に流れる。ガスは、蒸留塔１の内壁に向かって径方向外側に流れる。連続するベーンの後縁は直径が次第に径方向に減少するように延びているため、流入する流れのうち径方向内側に位置する部分は、円筒状の流れの径方向外側に位置する部分ほど、径方向外側へは離れない。また、円筒状の流れの径方向内側に位置する層は、径方向外側に位置する層よりも軸方向上側へと偏向され、これにより、ガス流は、第１の処理領域２にわたって均一に分配される。
【００３９】
本発明が図示された好ましい実施形態に限定されないことは言うまでもない。特に、処理領域は、処理領域の上方に延びる中心軸と平行に延びる中心軸をそれぞれが有する、複数の流体導入装置を備えていても良い。特に、この形態においては、それ自体の中心軸を有する多くの流体導入装置が、処理領域の上側に延びる主軸に沿って延在する、任意の１つの流体導入装置の周りに配置されても良い。また、上端のベーンのインターセプト部は、軸方向上側への真直ぐな流れが遮られるように、閉じられた刺として形成されていても良い。ベーンの数は、例えば１０個など、多くても良く、あるいは、例えば３個など、少なくても構わない。一般的ベル形状を成す環状ベーンの水平断面は、円形でなくても良く、例えば、楕円、星型、多角形、長方形、正方形であっても良く、あるいは、例えば円上に重ね合わされる波形線によって規定される断面であっても構わない。しかしながら、リング状のベーンは、その中心軸に対して対称であることが好ましい。また、流体導入装置は、導入端部が上端に位置してベーンが下方に向かって広がるように、図１とは上下が逆に配置されていても良い。
【００４０】
本発明は、ガスと液体とが向流接触する塔に対して有利に適用することができる。そのような塔は、例えば、蒸留等の分留において、あるいは、ガス処理において使用される。このような塔内では、実際の用途に応じて、様々な軸方向位置で、ガス−液体混合物を導入する必要がある。本発明に係る流体導入装置は、これらの１つ以上の様々な位置で使用することができる。１つの可能性は、蒸留塔内の中心供給入口である。更なる可能性は、塔の下部に集められる液体を加熱するリボイラから排液として受け取られるガス−液体混合物の導入用である。リボイラ排液は、通常、塔の下部へと再び導入される。第３の可能性は、上部生成物の液化によって受け取られた逆流の入口であり、この逆流は、通常、塔の上部内に再び導入される。
【００４１】
そのような実施形態は、添付の特許請求の範囲に規定される本発明の範囲内に入る。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】入口処理領域を形成する、垂直に配置された蒸留塔の概略断面図である。
【国際調査報告】
2005517524.tif 000004
2005517524.tif 000005