(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
塔本体と、
前記塔本体を水平方向に並ぶ２室に仕切る仕切板と、
前記仕切板の少なくとも上方に位置し、塔内を下降する液体を一旦受けた上で下降させ、かつ、塔内を上昇する蒸気を通過させるコレクターと、を備え、
前記コレクターは、板状の液体受け部が複数、水平方向に並列されて構成されており、
水平方向における、前記仕切板の延びる方向と、前記仕切板の上方に位置するコレクターにおける前記液体受け部の延びる方向とは交差する関係にあり、
前記仕切板によって仕切られた前記２室のうち一方を通過後の蒸気と、他方を通過後の蒸気とが前記仕切板の上方に位置する前記コレクターを通過することにより混合される蒸留塔。
【請求項２】
水平方向における、前記仕切板の延びる方向と、前記仕切板の上方に位置するコレクターにおける前記液体受け部の延びる方向とのなす角度は７０°〜１１０°である、請求項１に記載の蒸留塔。
【請求項３】
水平方向における、前記仕切板の延びる方向と、前記仕切板の上方に位置するコレクターにおける前記液体受け部の延びる方向とのなす角度は８０°〜１００°である、請求項１または２に記載の蒸留塔。
【請求項４】
前記コレクターは、前記仕切板の上方と下方の両方に位置し、
水平方向における、前記仕切板の延びる方向と、前記仕切板の下方に位置するコレクターにおける前記液体受け部の延びる方向とのなす角度は４０°〜１４０°である、請求項１〜３のいずれかに記載の蒸留塔。
【請求項５】
前記コレクターは、前記塔本体の水平断面における中心を通る垂直面を基準として面対称形状である、請求項１〜４のいずれかに記載の蒸留塔。
【請求項６】
前記コレクターにおける各液体受け部は、上方に向かうにつれ前記垂直面から離れる方向へと広がる形状である、請求項５に記載の蒸留塔。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数成分が混合した原液から各成分を分離するために用いる蒸留塔に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、塔内部が仕切板により分割された蒸留塔を備えた蒸留装置が提案されている。例えば、特許文献１に記載の蒸留塔である。
【０００３】
特許文献１に記載の蒸留塔は、上下方向に積層された複数のセクションからなる結合型蒸留塔である。一部のセクションは、平板状の仕切板（特許文献１では「中仕切り」と称している）により隣接する２室に区分されている。ちなみに、このような構成の蒸留塔を垂直分割型蒸留塔（ＤＷＣ）という。蒸留塔に供給された原液を、各セクションにおいて加熱して蒸気と液体に分離していくことで、原液に含まれる、沸点の異なる各成分の液体及び蒸気を成分毎に分離して、蒸留塔から取り出すことができる。
【０００４】
仕切板の上下には、塔内を下降する液体を一旦受けた上で下降させ、かつ、塔内を上昇する蒸気を通過させるコレクターが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３３２９７５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、運転中の塔内では蒸気が上昇している。この蒸気の上昇が妨げられないようにするため、塔内の圧力損失は小さく抑えられることが好ましい。
【０００７】
更に、塔内における仕切板の上方領域では、仕切板により区画された各室を通って上昇してきた蒸気が良く混合されることが好ましい。
【０００８】
ちなみに特許文献１には、これらの点につき格別に考慮されていた旨の記載はない。
【０００９】
本発明は、仕切板に対するコレクターの配置に着目してなされたものであって、塔内の圧力損失が大きくなることを抑制でき、かつ、仕切板の上方における各室からの蒸気の混合が良好になされる蒸留塔を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、塔本体と、前記塔本体を水平方向に並ぶ２室に仕切る仕切板と、前記仕切板の少なくとも上方に位置し、塔内を下降する液体を一旦受けた上で下降させ、かつ、塔内を上昇する蒸気を通過させるコレクターと、を備え、前記コレクターは、板状の液体受け部が複数、水平方向に並列されて構成されており、水平方向における、前記仕切板の延びる方向と、前記仕切板の上方に位置するコレクターにおける前記液体受け部の延びる方向とは交差する関係にあり、前記仕切板によって仕切られた前記２室のうち一方を通過後の蒸気と、他方を通過後の蒸気とが前記仕切板の上方に位置する前記コレクターを通過することにより混合される蒸留塔である。
【００１１】
この構成によると、仕切板によって２室に仕切られた各室を通過後の蒸気は、仕切板の上方に位置するコレクターを通過することで、仕切板とコレクターとの間の前記交差する関係により流れが曲げられる。このように蒸気の流れが曲げられることにより、仕切板によって仕切られた２室のうち一方を通過後の蒸気と、他方を通過後の蒸気とがコレクターを通過することにより速やかに混合される。このため、コレクターの上方にて、均一に混合した蒸気により気液接触が良好になされ、所望の成分に富む蒸気を効率的に発生させられる。そして、前記混合のために蒸気の流れが曲げられるものの、必要以上に蒸気の流れが阻害されることはないので、この構成であっても圧力損失が大きくなることは抑制されている。
【００１２】
また、水平方向における、前記仕切板の延びる方向と、前記仕切板の上方に位置するコレクターにおける前記液体受け部の延びる方向とのなす角度は７０°〜１１０°とでき、更に、８０°〜１００°ともできる。
【００１３】
この構成によると、仕切板とコレクターとの間の前記交差を、垂直方向視における角度を前記範囲に設定することにより、仕切板によって仕切られた２室のうち一方の室を通過後の蒸気が速やかに他方の室の上方位置に流れていくように、蒸気の流れの曲がり度合いを設定できる。このため、角度が前記範囲外であった場合に比べると、蒸気の流れの曲げを良好にできるため、コレクターの通過後の蒸気の混合が更に良好になる。
【００１４】
また、前記コレクターは、前記仕切板の上方と下方の両方に位置し、前記仕切板の延びる方向と、水平方向における、前記仕切板の下方に位置するコレクターにおける前記液体受け部の延びる方向とのなす角度は４０°〜１４０°とできる。
【００１５】
この構成によると、仕切板によって２室に仕切られた各室に導入されるコレクター通過後の蒸気に、蒸気が導入された室と他方の室との間で圧力損失に差がある場合でも、コレクターにおける液体受け部によって、一旦一方の室に導かれた蒸気が他方の室に入っていこうとすることによる、下方へ向かう逆流が生じにくくなるので、蒸留塔内部における圧力損失の増加を抑制できる。
【００１６】
また、前記コレクターは、前記塔本体の水平断面における中心を通る垂直面を基準として面対称形状とできる。
【００１７】
この構成によると、塔内における蒸気の流れを、コレクターを通過させることにより前記垂直面を基準として面対称にできる。このため、蒸気の流れに偏りが生じることを抑制できる。
【００１８】
また、前記コレクターにおける各液体受け部は、上方に向かうにつれ前記垂直面から離れる方向へと広がる形状とできる。
【００１９】
この構成によると、コレクターにおいて垂直面に対する一方側領域を通過した蒸気と他方側領域を通過した蒸気とが、各液体受け部によってお互いに離れるように誘導される。このため、各領域を通過した蒸気同士が衝突しにくくなるので、塔本体の内部における圧力損失の増加を抑制できる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、仕切板によって仕切られた２室のうち一方を通過後の蒸気と、他方を通過後の蒸気とがコレクターを通過することにより速やかに混合される。このため、コレクターの上方にて、均一に混合した蒸気により気液接触が良好になされ、所望の成分に富む蒸気を効率的に発生させられる。そして、前記混合のために蒸気の流れが曲げられるものの、必要以上に蒸気の流れが阻害されることはないので、この構成であっても圧力損失が大きくなることは抑制されている。従って、塔内の圧力損失が大きくなることを抑制でき、かつ、仕切板の上方における各室からの蒸気の混合が良好になされる蒸留塔を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係る蒸留塔の構成を示した縦断面図である。
【図２】同蒸留塔を備えた蒸留装置の構成と蒸気及び液体の流れを簡単に示した概念図である。
【図３】同蒸留塔のコレクターを示す側面図である。
【図４】同蒸留塔の仕切板とその上方に位置するコレクターとの関係を示す概略斜視図である。
【図５】同蒸留塔の仕切板とその下方に位置するコレクターとの関係を示す概略斜視図である。
【図６】仕切板上部のコレクターに関する解析モデルであり、（Ａ）は仕切板とコレクター（コレクターラミナー）とが角度０°の場合を示し、（Ｂ）は（Ａ）の四角囲み部分の拡大図であり、（Ｃ）は仕切板とコレクター（コレクターラミナー）とが角度９０°の場合を示し、（Ｄ）は（Ｃ）の四角囲み部分の拡大図である。
【図７】仕切板上部のコレクターに関する解析結果を示すグラフである。
【図８】仕切板下部のコレクターに関する解析モデルであり、（Ａ）は仕切板とコレクター（コレクターラミナー）とが角度０°の場合を示し、（Ｂ）は仕切板とコレクター（コレクターラミナー）とが角度９０°の場合を示す。
【図９】仕切板下部のコレクターに関する解析結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の一実施形態に係る蒸留塔について説明する。本実施形態の蒸留塔２は、図２に略示する蒸留装置１の一部として構成されている。この蒸留塔２は、充填物が内蔵された充填塔であって、従来用いられていた３塔の機能が一体化されて１塔で構成されている。この蒸留塔２には配管が接続され、塔頂側に凝縮器（コンデンサー）３、塔底側に蒸発器（リボイラー）４が配置されることで蒸留装置１が構成される。この蒸留装置１は、供給される原液から沸点の異なる成分Ａ、成分Ｂ、成分Ｃに富む液体を取り出すために用いられる。
【００２３】
図１及び図２に示すように、本実施形態におけるの蒸留塔２は垂直方向に延びる塔本体２１を備える。なお、本発明において、塔本体２１は垂直方向に延びるものに限定されない。塔本体２１の内部は、上方から順に第１セクションＳ１〜第４セクションＳ４に分かれている。なお、本発明において蒸留塔２を構成するセクション数は限定されず、蒸留塔２の要求性能に応じた種々のセクション数で実施できる。各セクションには、上昇する蒸気と下降する液体とを接触させることで物質移動を行うための充填物２２が配置されている。充填物２２としては、例えば、板状体や網状体が波形等に加工された上で、塔本体２１の形状に合わせてブロック状に成形された規則充填物、もしくは、リング状等に加工された固形物が多数集合した不規則充填物が用いられる。
【００２４】
図１及び図２に示すように、第２セクションＳ２及び第３セクションＳ３は、塔本体２１を水平方向に並ぶ２室に仕切る仕切板２３により仕切られている。本実施形態では平板状の仕切板２３が用いられている。第２セクションＳ２は、仕切板２３を挟んで隣接する第２ａセクションＳ２ａと第２ｂセクションＳ２ｂに分かれている。第３セクションＳ３は、仕切板２３を挟んで隣接する第３ａセクションＳ３ａと第３ｂセクションＳ３ｂに分かれている。
【００２５】
仕切板２３の水平方向における位置は、塔本体２１の水平断面中心を通る位置に限られず、例えば原液中の成分Ａ，Ｂ，Ｃの比率に応じて設定される、第２ａセクションＳ２ａ及び第３ａセクションＳ３ａの位置する室の断面積と、第２ｂセクションＳ２ｂ及び第３ｂセクションＳ３ｂの位置する室の断面積の比率に応じた位置に配置される。
【００２６】
図２に示すように、第２ａセクションＳ２ａと第３ａセクションＳ３ａとにより第１蒸留部Ｄ１が構成され、第１セクションＳ１と第２ｂセクションＳ２ｂとにより第２蒸留部Ｄ２が構成され、第３ｂセクションＳ３ｂと第４セクションＳ４とにより第３蒸留部Ｄ３が構成される。各蒸留部における上部セクションが低沸点成分の濃度を高めるための濃縮部として機能し、下部セクションが高沸点成分の濃度を高めるための回収部として機能する。
【００２７】
塔本体２１には、原液を塔内に供給するフィードノズル２１１、分離された成分（本実施形態では成分Ｂに富む液体）を塔外に取り出すサイドカットノズル２１２が設けられている。また、塔本体２１の上部には、塔頂蒸気出口部２１３と還流液入口部２１４とが設けられている。これらは蒸留塔２の外部に設けられた、気体（本実施形態では成分Ａに富む気体）を冷却して液化させる凝縮器３に接続されている。また、塔本体２１の下部には、塔底出口部２１５と塔底蒸気入口部２１６とが設けられている。これらは蒸留塔２の外部に設けられた、液体（本実施形態では成分Ｃに富む液体）を加熱して気化させる蒸発器４に接続されている。
【００２８】
各セクションの上方には、図１に示すように、塔内を下降する液体をシャワー状として、各セクションにおける充填物２２の上部に対し均等に振りかけるためのディストリビュータ２４が設けられている。第３セクションＳ３の上方では、仕切板２３が存在するため、仕切板２３を挟んで二つのディストリビュータ２４が設けられている。ディストリビュータ２４は、樋状やパイプ状等の種々の形態で実施できる。
【００２９】
また、各セクションの下方には、図１に示すように、コレクター２５が設けられている。第２セクションＳ２の下方では、仕切板２３が存在するため、仕切板２３を挟んで二つのコレクター２５が設けられている。このコレクター２５は、塔本体２１を横断するように設けられており、塔内を下降する液体を一旦受けて捕集してから下降させてディストリビュータ２４に導く。これと共に、塔内を上昇する蒸気を通過させる。コレクター２５は、図３に示すように、リング状のコレクターボックス２５１と、コレクターボックス２５１の上部に固定された板状（波板状）の液体受け部であるコレクターラミナー２５２とを備える。コレクターボックス２５１には、複数のコレクターラミナー２５２が水平方向に並列されて固定されている。なお、仕切板２３とコレクター２５との位置関係については後述する。
【００３０】
各コレクターラミナー２５２は折り曲げられた板状体である。各コレクターラミナー２５２は、コレクター２５として組み立てられた状態で斜め方向に形成された捕集部２５２１で液体を捕集する。捕集された液体は略Ｕ字状に曲げられた樋部２５２２を通ってコレクターボックス２５１を介し、コレクターボックス２５１の下方に位置するディストリビュータ２４に導かれる。図３に示すように、複数のコレクターラミナー２５２の間には空間２５Ｓが存在しており、この空間を蒸気が通り抜ける。
【００３１】
図３に示すように、本実施形態のコレクター２５は、塔本体２１の水平断面における中心を通る垂直面ＬＰ（図３に一点鎖線で示す）を基準として面対称形状である。このように面対称形状とすることで、塔内における蒸気の流れを、コレクター２５を通過させることにより、垂直面ＬＰを基準として面対称にできる。このため、蒸気の流れ流れに偏りが生じることを抑制できる。
【００３２】
そして、コレクター２５における各コレクターラミナー２５２（本実施形態ではそのうち捕集部２５２１）は、上方に向かうにつれ前記垂直面ＬＰから離れる方向へと広がる形状である。コレクター２５をこのような形状とすることにより、コレクター２５において前記垂直面ＬＰに対する一方側領域を通過した蒸気と他方側領域を通過した蒸気とが、各コレクターラミナー２５２によってお互いに離れるように誘導される。このため、各領域を通過した蒸気同士が衝突しにくくなるので、塔内の圧力損失の増加を抑制できる。この作用は特に、仕切板２３の下方に位置するコレクター２５において有用である。
【００３３】
本実施形態では、図１に示すように、第１セクションＳ１の上方にはディストリビュータ２４、下方にはコレクター２５が設けられている。そして、第２ａセクションＳ２ａ及び第２ｂセクションＳ２ｂの上方にはディストリビュータ２４、下方にはコレクター２５が設けられている。そして、第３ａセクションＳ３ａ及び第３ｂセクションＳ３ｂの上方にはディストリビュータ２４、下方にはコレクター２５が設けられている。そして、第４セクションＳ４の上方にはディストリビュータ２４が設けられている。
【００３４】
本実施形態の蒸留塔２には、概念図である図２に示すように、フィードノズル２１１を介して原液が供給される。原液は、沸点が異なるＡ，Ｂ，Ｃの各成分の液体が混ざった状態である。ここで、各成分の沸点はＡ＜Ｂ＜Ｃであるものとする。
【００３５】
第１蒸留部Ｄ１において、フィードノズル２１１から蒸留塔２に供給された原液は第３ａセクションＳ３ａを通る。第３ａセクションＳ３ａでは、原液が加熱されて、成分Ａ及びＢに富む蒸気と成分Ｂ及びＣに富む液体に分離する。成分Ａ及びＢに富む蒸気は上昇し、第２ａセクションＳ２ａにて、第２蒸留部Ｄ２における第１セクションＳ１から還流される成分Ａ及びＢに富む液体に接触する。一方、成分Ｂ及びＣに富む液体は第３蒸留部Ｄ３の第４セクションＳ４へと下降する。
【００３６】
第２蒸留部Ｄ２において、第２ｂセクションＳ２ｂでは、第１セクションＳ１から下降してきた成分Ａ及びＢに富む液体が加熱されて、成分Ａに富む蒸気と成分Ｂに富む液体に分離する。成分Ａに富む蒸気は上昇し、第１セクションＳ１にて、塔外から還流される成分Ａに富む液体に接触する。更にこの成分Ａに富む蒸気は、塔頂蒸気出口部２１３から塔外に取り出され、凝縮器３により液化される。液化された成分Ａに富む液体の一部は還流液入口部２１４を介して第２蒸留部Ｄ２に還流される。一方、成分Ｂに富む液体は、一部がサイドカットノズル２１２を介して塔外に取り出され、その他は第３蒸留部Ｄ３の第３ｂセクションＳ３ｂへと下降する。
【００３７】
第３蒸留部Ｄ３において、第４セクションＳ４では、第３ａセクションＳ３ａから下降してきたＢ及びＣに富む液体、及び、第３ｂセクションＳ３ｂから下降してきた成分Ｂに富む液体が加熱されて、成分Ｂに富む蒸気と成分Ｃに富む液体に分離する。成分Ｂに富む蒸気は上昇し、第３ｂセクションＳ３ｂにて、第２蒸留部Ｄ２における第２ｂセクションＳ２ｂから還流される成分Ｂに富む液体に接触する。成分Ｃに富む液体は、塔底出口部２１５から塔外に取り出される。この取り出された液体の一部は蒸発器４により気化され、塔底蒸気入口部２１６を介して第３蒸留部Ｄ３に戻される。
【００３８】
以上のように、第１蒸留部Ｄ１と第３蒸留部Ｄ３との間ではＢ成分及びＣ成分が流通する。また、第１蒸留部Ｄ１と第２蒸留部Ｄ２との間ではＡ成分及びＢ成分が流通する。また、第２蒸留部Ｄ２と第３蒸留部Ｄ３との間ではＢ成分が流通する。これら各成分の流通は、塔内を蒸気が上昇し、液体が下降するものである。
【００３９】
このように、本実施形態の蒸留塔２では、Ａ成分は蒸気として塔頂蒸気出口部２１３から塔外に取り出される。Ｂ成分は液体としてサイドカットノズル２１２から塔外に取り出される。Ｃ成分は液体として塔底出口部２１５から取り出される。
【００４０】
次に、仕切板２３とコレクター２５との位置関係について説明する。まず、仕切板２３と、仕切板２３の上方に位置するコレクター２５の位置関係（図４参照）に関して、水平方向における、仕切板２３の延びる方向Ｌ２３と、前記仕切板２３の上方に位置するコレクター２５におけるコレクターラミナー２５２の延びる方向（長手方向）Ｌ２５２とが、（垂直方向視において）交差するような関係である。
【００４１】
この位置関係により、仕切板２３によって２室に仕切られた各室（具体的には第２ａセクションＳ２ａと第２ｂセクションＳ２ｂ）を通過後の蒸気は、仕切板２３の上方に位置するコレクター２５におけるコレクターラミナー２５２を通過することで、仕切板２３とコレクターラミナー２５２との間の前記交差する関係により流れが曲げられる。このように蒸気の流れが曲げられることにより、２室のうち一方を通過後の蒸気と、前記蒸気とは成分の異なる、他方を通過後の蒸気とがコレクター２５を通過することにより速やかに混合される。このため、第２セクションＳ２の上方に位置する第１セクションＳ１に、均一に混合した蒸気が入るようにできる。この結果、第１セクションＳ１における気液接触が良好になされ、成分Ａに富む蒸気を効率的に発生させられる。そして、このコレクター２５では、前記各蒸気を混合するために蒸気の流れが曲げられるものの、必要以上に蒸気の流れが阻害されることはないので、圧力損失が大きくなることは抑制されている。よって、本実施形態の蒸留塔２は、蒸留塔２の基本的な要求事項の一つである、塔内の圧力損失を小さく抑えるべきとの事項を満たしている。
【００４２】
水平方向における、仕切板２３の延びる方向Ｌ２３と、仕切板２３の上方に位置するコレクター２５におけるコレクターラミナー２５２の延びる方向Ｌ２５２とのなす（垂直方向視における）角度θ１は、好ましくは７０°〜１１０°、より好ましくは８０°〜１００°である。このような角度θ１となるように仕切板２３と仕切板２３の上方に位置するコレクター２５とを配置することにより、仕切板２３によって仕切られた２室のうち一方の室を通過後の蒸気が速やかに他方の室の上方位置に流れていくように、蒸気の流れの曲がり度合いを設定できる。このため、角度θ１が前記範囲外であった場合に比べると、蒸気の流れの曲げを良好にできるため、コレクター２５の通過後の蒸気の混合が更に良好になる。本実施形態では前記角度θ１を９０°に設定している。
【００４３】
一方、仕切板２３と、仕切板２３の下方に位置するコレクター２５の位置関係（図５参照）に関しても、水平方向における、仕切板２３の延びる方向Ｌ２３と、前記仕切板２３の下方に位置するコレクター２５におけるコレクターラミナー２５２の延びる方向（長手方向）Ｌ２５２とが、（垂直方向視において）交差するような関係である。
【００４４】
水平方向における、仕切板２３の延びる方向Ｌ２３と、仕切板２３の下方に位置するコレクター２５におけるコレクターラミナー２５２の延びる方向Ｌ２５２とのなす（垂直方向視における）角度θ２は４０°〜１４０°である。このような角度θ２となるように仕切板２３と仕切板２３の下方に位置するコレクター２５とを配置することにより、仕切板２３によって２室に仕切られた各室に導入されるコレクター２５の通過後の蒸気に、下方へ向かう逆流が生じにくくなる。なお、この「逆流」とは、一方の室を上昇する蒸気の一部が、他方の室に入り込もうとして下降してしまう現象である。例えば、仕切板２３の延びる方向Ｌ２３と、仕切板２３の下方に位置するコレクター２５におけるコレクターラミナー２５２の延びる方向Ｌ２５２とのなす（垂直方向視における）角度が０°、つまり前記方向Ｌ２３と方向Ｌ２５２とが同一方向であった場合、コレクターラミナー２５２により導かれた蒸気は、仕切板２３により仕切られた一方の室（第２セクションＳ２では、第２ａセクションＳ２ａまたは第２ｂセクションＳ２ｂ、第３セクションＳ３では、第３ａセクションＳ３ａまたは第３ｂセクションＳ３ｂ）にまずは導かれて、一旦は上昇する。ところが、蒸気が導かれた室よりも他方の室の圧力損失が小さい場合、一度前記一方の室に導かれた蒸気が他方の室に向かおうとして下降してしまうことが起こっていたのである。角度θ２を４０°〜１４０°に設定することで前記逆流が生じにくくなることで、塔内の圧力損失の増加を抑制できる。この圧力損失増加の抑制は、特に、蒸留塔２の内部を塔外の圧力（大気圧）よりも減圧して使用する場合に有用である。本実施形態では前記角度θ２を９０°に設定している。
【００４５】
次に、本願の発明者が行った塔内の流動解析について説明する。仕切板２３の上部に位置するコレクター２５に関して、解析条件は以下のとおりである。解析モデルを図６（Ａ）〜（Ｄ）に示す。図６（Ａ）（Ｂ）は、仕切板２３とコレクター２５（コレクターラミナー２５２）とが平行である（角度θ１が０°）の場合を示し、図６（Ｃ）（Ｄ）は、仕切板２３とコレクター２５（コレクターラミナー２５２）とが直交する（角度θ１が９０°）の場合を示す。
・解析ソフト：CFX（アンシス・ジャパン株式会社）
・解析手法：定常解析（非圧縮性流体として解析）
・乱流モデル：標準k-εモデル
・流体物性
対象流体１：水蒸気（密度1.20kg/m3、粘度0.011cp、拡散係数1.4×10-5m2/s）
対象流体２：メタノールガス（密度2.13kg/m3、粘度0.011cp、拡散係数1.4×10-5m2/s）
・境界条件
入口：流入境界
出口：流出境界
【００４６】
仕切板２３とコレクター２５との間の角度θ１を変化させた際、混合ガス中のメタノールガスの濃度が０．４〜０．６（完全混合の場合は０．５）である流量が０．１５m3/sに達するコレクター２５からの高さ（より詳しくはコレクターラミナー２５２の下端からの高さ）を図７に示す。図７から、角度θ１が７０°〜９０°である範囲が、低い位置で混合がなされるため、良好であることが確認できた。この確認結果より、コレクター２５は対称形状であることから、角度θ１が９０°〜１１０°の範囲も同様となるので、角度θ１が７０°〜１１０°で良好と言える。
【００４７】
次に、仕切板２３の上部に位置するコレクター２５に関して、解析条件は以下のとおりである。解析モデルを図８（Ａ）（Ｂ）に示す。図８（Ａ）は、仕切板２３とコレクター２５（コレクターラミナー２５２）とが平行である（角度θ２が０°）の場合を示し、図８（Ｂ）は、仕切板２３とコレクター２５（コレクターラミナー２５２）とが直交する（角度θ２が９０°）の場合を示す。
・解析ソフト：CFX（アンシス・ジャパン株式会社）
・解析手法：定常解析（非圧縮性流体として解析）
・乱流モデル：標準k-εモデル
・流体物性
対象流体：水蒸気（密度1.20kg/m3、粘度0.011cp）
・境界条件
入口：流入境界
出口：流出境界
【００４８】
仕切板２３とコレクター２５との間の角度θ２を変化させた際、角度θ２が０°での圧力損失を基準とした平均圧力損失比を図９に示す。そして、本解析で得られた複数のポイントに沿うように結んだ曲線も破線で示す。なお、図９上に記載した式は横軸をｘ軸、縦軸をｙ軸として表示している。図９から、角度θ２が４０°〜１４０°である範囲で良好であることが確認できた。
【００４９】
以上、本発明の一実施形態について説明してきたが、本発明に係る蒸留装置１及び蒸留塔２は、前記実施形態だけに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることができる。
【００５０】
例えば、前記実施形態におけるコレクター２５は、仕切板２３の上方と下方の両方に位置していたが、仕切板２３の上方にのみ位置させることもできる。また、前記実施形態では、水平方向における、仕切板２３の延びる方向Ｌ２３と、仕切板２３の上方に位置するコレクター２５におけるコレクターラミナー２５２の延びる方向Ｌ２５２とのなす（垂直方向視における）角度θ１、及び、水平方向における、仕切板２３の延びる方向Ｌ２３と、仕切板２３の下方に位置するコレクター２５におけるコレクターラミナー２５２の延びる方向Ｌ２５２とのなす（垂直方向視における）角度θ２がいずれも９０°であったが、角度θ１と角度θ２を異なる角度に設定することもできる。
【符号の説明】
【００５１】
１        蒸留装置
２        蒸留塔
２１      塔本体
２３      仕切板
２５      コレクター
２５２    液体受け部（コレクターラミナー）
Ｌ２３    仕切板の延びる方向
Ｌ２５２  液体受け部（コレクターラミナー）の延びる方向
θ１      仕切板と仕切板上方のコレクターとの角度
θ２      仕切板と仕切板下方のコレクターとの角度
ＬＰ      垂直面
【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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【図８】
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【図９】
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