(57)【要約】【課題】液体が連続相を形成し、気体が分散相を形成する気液混合流体が上向きに流通する気液接触装置であって、良好な気液の接触および分散状態が得られ、流体の偏流を改善でき、かつ気液接触装置をコンパクトにできるという優れた特徴を有する気液接触装置を提供する。【解決手段】流体の流れ方向に対して直交する方向に設けられ、流体の流れを遮断する方向に設置された分散板を有し、かつ該分散板の流体の流れ方向に対して下流側に気体のみを供給するスパージャーを有する気液接触装置。液体としては特に制限がなく、一般的な液体全体を対象としてよいが、特に気液反応系で用いられる有機化合物を含有する流体、さらに具体的には、水素化反応に供されるアルコール類含有流体や酸化反応に供されるアルキルベンゼン含有流体等を例示できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体が連続相を形成し、気体が分散相を形成する気液混合流体が上向きに流通する気液接触装置であって、流体の流れ方向に対して直交する方向に設けられ、流体の流れを遮断する方向に設置された分散板を有し、かつ該分散板の流体の流れ方向に対して下流側に気体のみを供給するスパージャーを有する気液接触装置。
【請求項２】
液体が、固体を含有するスラリーである請求項１に記載の気液接触装置。
【請求項３】
スパージャーから気体を吹出すノズルが気液接触装置の流体の流れ方向に対して直交する方向より下向きに配置される請求項１記載の気液接触装置。
【請求項４】
気液接触装置の底部から液体を供給し、スパージャーから気体を供給する請求項１に記載の気液接触装置。
【請求項５】
少なくとも１段の分散板の流体の流れ方向に対して下流側に充填物が載置された請求項１に記載の気液接触装置。
【請求項６】
充填物が触媒である請求項５に記載の気液接触装置。
【請求項７】
触媒が水素化反応又は脱水反応のための触媒である請求項６に記載の気液接触装置。
【請求項８】
分散板が多孔板である請求項１〜７のうちの一の請求項に記載の気液接触装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は気液接触装置に関するものである。さらに詳しくは、本発明は、液体が連続相を形成し、気体が分散相を形成する気液混合流体が上向きに流通する気液接触装置であって、良好な気液の接触および分散状態が得られ、流体の偏流を改善でき、かつ気液接触装置をコンパクトにできるという優れた特徴を有する気液接触装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液体が連続相を形成し、気体が分散相を形成する気液混合流体が上向きに流通する気液接触装置に対しては良好な気液の接触および分散状態が得られ、流体が偏流することなく均一に流れ、かつ気液接触装置の利用効率（気液混相の有効利用容積）が高いものであることが求められている。従来の気液接触装置として、一般的には多孔板に代表される分散板が用いられているが、気液の脈流や偏流の問題があり、改良が望まれている。特許文献１にはスパージャー（ディストリビューション装置と記載）を採用したものが開示されている。また、特許文献２には気液分離機能と気体導通孔および液体導通路を有した再分散板を採用したものが開示されている。しかしながら、特許文献１記載の第１図〜第４図の方法では、スパージャーから気液混相で流体を供給するために、スパージャー孔（オリフィス）のサイズが大きく、必要個数も多くなり、流れやすい孔（オリフィス）に偏って流体が流れる可能性がある。さらに特許文献１中の第５図では、後段に別の分散機能を持たせることが示されているが、装置が大掛かりとなる。一方、特許文献２の方法は、分散板の下部に気体室を設け、気液分離後に気体と液体を別々に分散させている点で良好な分散を期待できるが、気体室には連続相である液体が存在しないため、気液接触装置の利用効率（気液混相の有効利用容積）が低下するという点において必ずしも満足できるものとはいい難いものであった。
【０００３】
【特許文献１】特開昭５９−２４７８９号公報
【特許文献２】特開昭６０−２１６８３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
かかる状況において、本発明が解決しようとする課題は、液体が連続相を形成し、気体が分散相を形成する気液混合流体が上向きに流通する気液接触装置であって、良好な気液の接触および分散状態が得られ、流体の偏流を改善でき、かつ気液接触装置をコンパクトにできるという優れた特徴を有する気液接触装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
すなわち、本発明は、液体が連続相を形成し、気体が分散相を形成する気液混合流体が上向きに流通する気液接触装置であって、流体の流れ方向に対して直交する方向に設けられ、流体の流れを遮断する方向に設置された分散板を有し、かつ該分散板の流体の流れ方向に対して下流側に気体のみを供給するスパージャーを有する気液接触装置に係るものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明により、液体が連続相を形成し、気体が分散相を形成する気液混合流体が上向きに流通する気液接触装置であって、良好な気液の接触および分散状態が得られ、流体の偏流を改善でき、かつ気液接触装置をコンパクトにできるという優れた特徴を有する気液接触装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明は、液体が連続相を形成し、気体が分散相を形成する気液混合流体が上向きに流通する気液接触装置である。
【０００８】
液体としては特に制限がなく、一般的な液体全体を対象としてよいが、特に気液反応系で用いられる有機化合物を含有する流体、さらに具体的には、水素化反応に供されるアルコール類含有流体や酸化反応に供されるアルキルベンゼン含有流体等を例示できる。なお、液体として固体を含有するものであってもよいし、液相が水相と有機相のように２相を成しても、１つの液相が連続相であれば本発明の効果を発揮できる。
【０００９】
気体としても特に制限がなく、スパージャーを通過する際に気相である気体全体を対象としてよいが、特に水素化反応に供される水素含有ガスや酸化反応に供される空気等を例示できる。
【００１０】
気液接触装置の具体例としては、脱水水添反応器や酸化反応器等を例示できる。
【００１１】
本発明の気液接触装置は、流体の流れ方向に対して直交する方向に設けられ、流体の流れを遮断する方向に設置された分散板を有している。分散板の具体的構造としては、多孔板、邪魔板、金網、ワイヤースクリーンを板状に加工した物等をあげることができる。
【００１２】
また、気液接触装置において、複数位置に分散板を設置したり、複数位置に気体を供給する（気体を多段に分割供給する）場合、少なくとも１ヶ所の位置において、分散板と該分散板に最も近い間隔で設置されるスパージャーの位置関係が該分散板の流体の流れ方向に対して下流側であれば、本発明の効果を発揮できる。
【００１３】
中段に分散板を設置し、かつ該分散板の流体の流れ方向に対して下流側に中段スパージャーを設置する場合、該分散板は気液混相で通過させ、その後段に気体供給のためのスパージャーを配置してもよいし、気液接触装置の中段ではすでに流体は気液混相であるから、中段に設置する分散板として、分散板の下部に気体室を設け、気液分離後に気体と液体を別々に再分散させる機能を有する公知の分散板を用いて分散せしめ、その流れ方向に対して下流側に設置された中段スパージャーから新たな気体を供給してもよい。しかし、後者の場合、気液混相の再分散の点で優れるが、気液接触に用いられない気体室の容積分だけ気液接触装置の利用効率が低下するため、形成される気体室高さを低くすることが望ましい。
【００１４】
本発明の気液接触装置は、上記の分散板の流体の流れ方向に対して下流側に気体のみを供給するスパージャーを有する。スパージャーの具体的構造例としては気体を容器に導く主配管と断面方向に均等に気体を供給するための枝管からなる配管の管側面に孔を開けたもの、さらにノズル孔径の精度を上げるために、孔にオリフィスや金属チューブを取り付けたものをあげることができる。分散板とスパージャーの間隔Ｈは分散板の下流側であって、１０ｍｍ≦Ｈ≦５０００ｍｍであることが好ましく、一般的には分散板もしくは分散板をとめるサポートを足場にして、作業者が容易にアクセスできる２００ｍｍ≦Ｈ≦２０００ｍｍであることが作業性の面から特に好ましい。分散板とスパージャーの間隔が１０ｍｍよりも狭い場合、スパージャーの主管や枝管の接続フランジの設置やメンテナンス作業が困難になることや、極端な場合は分散板上の流体通過口の出口を覆い、流れを妨げることがある。一方、間隔が５０００ｍｍよりも長い場合は、分散板を通過した流体と、スパージャーから供給される気体が接触しない範囲が広くなり、気液接触装置の効率が悪くなる。スパージャーから気体を吹出す孔は気液接触装置の流体の流れ方向に対して直交する方向より下向きに配置されていることが、気液の接触の観点から好ましい。上向きに配置した場合、吹出された気体が直接上昇するため、孔の位置より下側の領域では供給された気体と分散板を通過した流体が接触しないからである。開口位置は、気体の断面方向の分散性を考慮して、均等分布であることが好ましいが、同一開口位置に設ける開口数は鉛直下向きに１つでもよいし、角度を持たせて２つ以上としてもよい。スパージャーからは気体のみが供給される。そして、気液接触装置の底部から液体を供給し、スパージャーから気体を供給する形式が好ましい具体例としてあげられる。
【００１５】
本発明の気液接触装置は、少なくとも１段の分散板の流体の流れ方向に対して下流側に充填物が載置された形式とすることができ、充填物としては触媒を用いることができる。この形式の具体例としては、触媒が水素化反応又は脱水反応のための触媒であるものをあげることができる。この形式においては、触媒の性能を十分に発現することができ、水素化反応又は脱水反応の好ましい反応成績を得ることが可能となる。
【００１６】
本発明の気液接触装置は、前記のとおり、良好な気液の接触および分散状態が得られ、流体の偏流を改善でき、かつ気液接触装置をコンパクトにできるという優れた効果を得ることができる。その理由（作用）としては、次のとおり考えられる。
【００１７】
まず、連続相である液体の良好な分散は、充分な差圧を持たせた分散板(例えば多孔板オリフィス等)を通過させることで達成される。このとき、気液混相の場合、通過口の必要開口面積は液のみを通過させる場合よりも大きくなり、かつ、分散板の開口の製作精度や設置の水平精度は、液のみを通過させる場合よりも高い要求となる。開口の偏りや設置の傾きは、気液の均一な流れを妨げ、具体的には気体が多く流れる通過口と液体が多く流れる通過口が生じたりするからであり、連続相の分散にとっては液相単独での分散板通過が望ましい。一方、供給される気体の良好な分散は、複数の孔を可能な限り等間隔に配置する気体供給用スパージャーを用いることで達成される。さらに孔は気液接触装置の流体の流れ方向に対して直交する方向より下向きに配置することで、分散板を通過してきた液とスパージャーから供給される気体が接触しない領域を小さくすることができる。別の方法として、分散板の上流に気液を供給し、該分散板の下部に気体室を設け、気液分離後に気体と液体を別々に分散させる方法が提案されているが、本発明では気体室は必須ではないため、気液接触装置の利用効率（気液混層の有効利用容積）が低下することはない。
【実施例】
【００１８】
次に、本発明を実施例により説明する。
これらの実施例は代表的な構成例を示すものであり、構成要素の組み合わせの変更や段数の変更、別の構成の追加を行っても本発明の効果を得られる。
【００１９】
実施例１
図１は液入口側に分散板として多孔板（５）を設置し、後段に気体供給用スパージャー（４）を設置した気液接触装置の例である。
図２は液入口側に分散板として多孔板（５）を設置し、分散板の下流に球状充填物（６）を充填し、その充填部に気体供給用スパージャー（４）を設置し、さらに後段に別の充填物（７）を設置した気液接触装置の例である。球状充填物（６）としてイナートボール、別の充填物（７）として触媒等を用いることができる。
図３は図１と同様の気液接触装置の中段に、さらに多孔板（５）と気体供給用スパージャー（４）を追加した例である。
図４は気体供給用スパージャーの設置例である。（８）は気体供給配管の主管であり、気体が装置の断面積方向に均等に供給されるように、主管（８）から複数の枝管（９）を分岐し、できるだけ均等の間隔になるように気体の吹出し口（１０）を開口する。
図５は主管（８）と枝管（９）に設置されるスパージャーから気体を吹出す口（１０）とノズル（１１）の設置の好ましい方向を例示したものである。ここでは同一開口位置に角度を持たせた２つの開口とノズルを設置する場合を示したが、開口およびノズルは鉛直下向きに１つでもよいし、３つ以上としてもよい。
【００２０】
比較例１
図６は従来の代表的な設備である液入口側に気体供給用スパージャー（４）を設置し、その後段に分散板として多孔板（５）を設置した気液接触装置の例である。
従来の実施概念による気液接触装置を用いて、水を連続相とし、空気を気体として気液接触を行った。
用いた気液接触装置の詳細を図７に示す。
接触装置の下部ノズル（１２）から連続相である水を８ｍ3／Ｈで供給し、気体供給用スパージャー（１３）から空気を５０Ｎｍ3／Ｈで流体の流れに対して逆方向に供給した。
分散板（１４）は、流体の流れに対して気体供給用スパージャー（１３）より下流に、ワイヤーメッシュスクリーン（商品名：ジョンソンスクリーン・・・ワイヤー幅＝１．１９ｍｍ／スロットサイズ＝０．７５ｍｍ）のものを使用した。
分散板（１４）の上（すなわち流れ方向の下流）に３ｍｍ径のアルミナボール（１５）を充填した。
【００２１】
本装置により水と空気を気液接触させたところ、分散板（１４）の下部、すなわち流体流れの上流側に偏った気体室（気層）の形成が確認された。スクリーンの開口部からは気液混相で流体が通過したが、気体が装置の一部分の壁面に沿って流れる偏流傾向を示した。
このことから、分散板（１４）の液流れ上流に気体供給用スパージャー（１３）を設置した場合は、気液接触装置にとって好ましくない気体の偏流が生じるため、分散板（１４）の下流に気体供給用スパージャー（１３）を用いて気体を分散供給する本発明の気液接触装置が優れているといえる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の気液接触装置の例を示す図である。
【図２】本発明の気液接触装置の例を示す図である。
【図３】本発明の気液接触装置の例を示す図である。
【図４】気体供給用スパージャーの配置例を示す図である。
【図５】吹出しノズルの設置の好ましい方向を示す図である。
【図６】従来の気液接触装置の例を示す図である。
【図７】従来の概念による気液接触装置の具体例詳細を示す図である。
【符号の説明】
【００２３】
（１）気体供給配管
（２）液体供給配管
（３）流体出口配管
（４）気体供給用スパージャー
（５）多孔板
（６）球状充填物
（７）別の充填物
（８）気体供給配管の主管
（９）気体供給スパージャーの枝管
（10）吹出し口
（11）吹出しノズル
（12）下部ノズル
（13）気体供給用スパージャー
（14）分散板
（15）アルミナボール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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