(57)【要約】【課題】化学塔内の固形物生成をモデルでもって行い、固形物が生じ難い、化学塔の最適な操業条件及びトレイの態様を見い出す。【解決手段】塔内下部に液相部、上部に気相部を形成し、その気相部内のタナ段のトレイで気液を接触させる化学塔における、前記トレイに生成される固形物を擬似的に生成する装置である。前記塔をモデル化した容器１０１下部に液相部１０３の加熱部１０２を付設し、気相部１０５から導き出した気相を冷却し液相として前記気相部１０５に戻す循環路１１０を形成し、気相部１０３内の液相の戻しエリヤに、気液接触用トレイモデル１２０の各種態様を設置可能とする。トレイモデルの各種態様、及び液相部の加熱度合、循環量、トレイモデル１２０の加熱、冷却度合、原料液、気組成、重合抑制剤種、トレーの表面状態などを適宜の条件で行い、対象塔における、固形物ｅが生成されにくい、最適な条件を見い出す。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塔内下部に液相部、上部に気相部を形成し、その気相部に存在する内部構造物に気液を接触させる化学塔における、前記内部構造物に生成される固形物を擬似的に生成する装置であって、
上記塔をモデル化した容器の下部に上記液相部の加熱部を付設するとともに、上記気相部から導き出した気相を冷却し液相として前記気相部に戻す循環路を形成し、前記気相部内の前記液相の戻しエリヤに、上記気液接触用内部構造物モデルの各種態様を設置可能とした化学塔内の固形物生成装置。
【請求項２】
上記化学塔が蒸留塔１であって、上記内部構造物が多孔を有するものであることを特徴とする請求項１に記載の固形物生成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、化学プラントの蒸留塔などの塔内に生成される固形物を、擬似的に生成する化学塔内の固形物生成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、エチレンプラントにおけるガソリン塔（蒸留塔）は、図４乃至図７に示すように、塔１内にタナ段１０が適当な間隔で設置され、塔１下部に、分解炉からナフサ熱分解後の水蒸気混合原料ａが２５０℃前後でもって送り込まれ、タナ段１０の存在により蒸気及び液が適当に接触しながら塔１内を流れて蒸留され、その蒸留成分ｂが塔１頂部から送り出されてクエンチ塔に至るようになっている。また、塔１下部からは高沸成分である液分が燃料油ｃとして排出され、塔１上部には後工程などからの還流液ｄ''が流入される。
【０００３】
タナ段１０は、図５乃至図７に示すように、塔１内面全周に亘ってサポートリング１１がラグ１２を介してボルト締め又は溶接によって固定され、サポートリング１１内にはサポートビーム１３が同じくボルト締め又は溶接により十字状などに架設されている。このサポートリング１１とサポートビーム１３の上に多数の孔１４ａを形成したトレイ１４が載置されてタナ段１０が構成される。
【０００４】
塔１内の中程には、上下に所要の間隔を置いて、スプレーノズル管２１と集液パン２２が設けられ、このノズル管２１とパン２２の間に循環ライン２３が形成されている。この循環ライン２３には、気液分離器２４、ポンプ２５、ストレーナー２６、熱交換器２７が介設されており、ポンプ２５の駆動により、パン２２上の液体ｄが気液分離器２４、ストレーナー２６、熱交換器２７を通ってノズル管２１から塔１内に噴霧される。このとき、液体ｄはストレーナー２６を通ることにより鉄分が除去されて、塔１内での鉄分を要因とする重合が抑制され、また、熱交換器２７では、水などと熱交換されて水蒸気などを発生して熱回収され、熱の有効利用が図られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このガソリン塔において、その蒸留物が塔１内のタナ段１０などの構成部材に液体として滞留して重合する事により、その構成部材に固形物が付着することは不可避的なものであり、その重合物（ポリマー）などが堆積して、塔１内が閉塞するなどの事故が生じると、プラント全体が停止し、何億、大きなプラントでは数十億の損害となる。このため、その堆積を防止する手段が種々考案されており、また、この種のプラントは連続運転が一般的であり、例えば、ガソリン塔１では、２年の連続運転の後にその運転を停止して、その洗浄（メンテナンス）を行っている。
【０００６】
このような情況の下、コストダウンが叫ばれる今日、ガソリン塔などの化学塔においても、連続運転サイクルを３年、４年又はそれ以上と従来より長くすることが望まれている。このとき、長くなっても、上記塔１内の閉塞は絶対に避けなければならない。
【０００７】
なお、従来、重合物などの固形物の生成抑制は、操業条件の設定（特許文献１〜４参照）、抑制剤の添加（特許文献５参照）、ストレーナなどによる固形物の除去（特許文献６参照）などの手段が用いられている。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１１−１４５４号公報
【特許文献２】
特開２０００−３００９０３号公報
【特許文献３】
特開２００１−１７２２３６号公報
【特許文献４】
特開２００１−２４７５１０号公報
【特許文献５】
特開２０００−３１９２２３号公報
【特許文献６】
特開２００１−１２９３８８号公報
【０００９】
この発明は、このような実情の下、上記固形物の生成抑制の条件を安価に得られるようにすることを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、この発明は、蒸留塔などの化学塔のモデル（模型）を製作し、そのモデルにおいて、原料送り込み量、同温度、同送り込み速度、循環量、タナ段などの内部構造物の各構成態様、原料液、気組成、重合抑制剤種、タナ段トレー等の内部構造物の表面状態などを変更することにより、固形物が生成されない、それらの各態様の最適なものを得られるようにしたのである。
【００１１】
具体的には、塔内下部に液相部、上部に気相部を形成し、その気相部に存在する内部構造物に気液を接触させる化学塔における、前記内部構造物に生成される固形物を擬似的に生成する装置であって、前記塔をモデル化した容器の下部に前記液相部の加熱部を付設するとともに、前記気相部から導き出した気相を冷却し液相として前記気相部に戻す循環路を形成し、前記気相部内の前記液相の戻しエリヤに、前記気液接触用内部構造物モデルの各種態様を設置可能としたのである。
【００１２】
この構成の化学塔内の固形物生成装置においては、タナ段等の内部構造物モデルの各種態様を製作し、その各モデルにおいて、加熱部の加熱度合、循環路の循環量、速度などの循環度合などを適宜に変化させることにより、最適な加熱度合などの条件を得る。その最適条件で、化学塔を運転すれば、固形物の堆積（生成）は極力抑制することができる。
【００１３】
この発明に係る化学塔としては、内部構造物において、気液が接触して各種の化学作用がなされるものであれば、いずれでもよく、例えば、蒸留塔、吸収塔、スプレー塔、 凝縮塔、抽出塔、 分離塔、 反応器（攪拌槽）、 晶析槽、クーラー、エアフィンクーラーなどを挙げる事ができる。また、その内部構造物としては、 蒸留塔、吸収塔、スプレー塔においては、多孔のトレー、 そのトレーのサポートビーム、同サポートリング、 同ラグ、内壁（液相／気相）、吸収部（木格子、 トレイ、 充填材など）、スプレーノズル、デミスターなどを挙げることができ、反応器、 晶析槽においては、攪拌シャフトのカップリング部、バッフル（邪魔板）、インサート管外壁部、 パージ配管内壁、 気相部壁などを挙げることができ、 その他として、エアフィンクーラーの器壁などを挙げることができる。
【００１４】
【実施の形態】
図１、図２に一実施形態を示し、この実施形態は、上述の図４乃至図７に示したガソリン塔（蒸留塔）をモデル化したものである。その塔１のモデルは数十センチから成る透明ガラス製容器１０１から成り、その容器１０１の下部周りに加熱槽１０２が設けられて、この加熱槽１０２に熱源１０２’から熱湯などの熱媒体が循環されて、容器１０１下部内が加熱される。
【００１５】
容器１０１内下部には、分解炉からのナフサ分解後の液状原料ａなどが充填されて液相部１０３が形成され、この液相部１０３は、モータＭにより、スターラ１０４を介して適宜に撹拌されるとともに、上記加熱槽１０２により加熱されて蒸気を排出し、容器１０１上部にその蒸気から成る気相部１０５を形成する。その気相部１０５の圧力は、センサＰにより検出される。また、容器１０１内の液相部１０３、液相部表面、気相部１０５、気相部表面の各温度もセンサＴＩＡ、ＴＩ1 、ＴＩ2 、ＴＩ3 によりそれぞれ検出される。
【００１６】
容器１０１の密封蓋１０１ａの一側から他側には循環路１１０が形成され、この循環路１１０に、第１、第２リザーバタンク１１１、１１２、予熱器１１３、コントロールバルブ１１４及び各電磁開閉弁１１５ａ、１１５ｂが介設されている。第１リザーバタンク１１１には、コンデンサ１１６が付設され、このコンデンサ１１６において、容器１０１からの気相と冷却器１１７からの冷却媒体が熱交換されて、第１リザーバタンク１１１に液相が滴下する。第１、第２リザーバタンク１１１、１１２は電磁開閉弁１１５ａを適宜に開放することにより、液相部（液面）が同一高さとされるとともに、均圧管１１８により内部が均圧とされる。第２リザーバタンク１１２には、液仕込み口１１２ａから原料ａが適宜に補充される。
【００１７】
容器１０１の気相部１０５の循環液の滴下位置には、トレイ１４の各種態様（サポートリング１１、ラグ１２及びサポートビーム１３の態様も含む）のモデル（テストピース）１２０が設置可能となっている。そのテストピース１２０は、図３に示すようにその内部に循環路１２１が適宜に形成され、その循環路に熱源１１９から冷媒又は熱媒が循環可能となっており、その循環により、テストピース１２０が適宜に加熱又は冷却される。また、同図のごとく、冷媒又は熱媒となる気相部１０５と同一物をその上面開口１２２から噴出し、一定量の循環下におけるその噴出度合で、固形物の生成度合を検出することができる。さらに、冷媒又は熱媒の循環量、循環速度などを適宜に変えることにより、生成度合を検出することができる。テストピース１２０によっては開口１２２のない場合もある。
【００１８】
トレイ１４の各種態様としては、固形物ｅの生成態様で適宜に選定し、例えば、図２（ａ）に示す凝縮による生成（図中、ｆは液成分、以下同じ）、同（ｂ）に示すホットスポット（加熱）による生成、同（ｃ）に示す、隙間による液蒸留による生成、同（ｄ）に示す、漏れ渇きによる生成、同（ｅ）に示す、モノマー、触媒の凝縮重合又は濃縮重合による生成、同（ｆ）に示す、気液接触の激しい隙間に基づく生成、などが考えられ、それらの態様に、液相部１０３の加熱度合、循環量、テストピース１２０の加熱、冷却を適宜な条件で行う。
【００１９】
また、テストピース１２０の表面の傷などに基づく粗さ度合、錆の有無などの表面状態によっても固形物の生成度合が変化するため、それらの条件を適宜に設定することにより、それらの条件下の生成度合を検査し得る。
【００２０】
この装置により、ガソリン塔１における各操作条件を再現して、固形物ｅが生成しにくい、最適な条件を見い出す。
【００２１】
なお、トレイ１４の形状としては、図６に示す多孔のものに限らず、金網状、格子状などと、化学塔に設ける各種のものを採用できることは勿論である。
【００２２】
因みに、 実施形態では、 ガソリン塔１に関するものであったが、 上述の吸収塔、スプレー塔などの各種の化学塔においても、この発明を採用でき、 また、内部構造物もトレイ１４に限らず、 同じく、 上述のトレーサポートビーム、スプレーノズル等の各種の内部構造物において、 この発明を採用できることは言うまでもない。
【００２３】
【発明の効果】
この発明は、以上のようにして、気液接触用内部構造物を有する化学塔の作用をそのモデルによって再現し、その再現状態により、その固形物が生成しにくい最適条件を得るようにしたので、安価にして固形物の生成を抑制できる条件を見い出すことができ、例えば、安定した長期間の操業を行なうことができる等の効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態の概略図
【図２】テストピースの各態様図
【図３】テストピースの他の態様図
【図４】ガソリン塔の概略図
【図５】図４の要部切断正面図
【図６】同部分斜視図
【図７】図６のトレイを除去した部分斜視図
【符号の説明】
１  ガソリン塔
１０  タナ段
１１  サポートリング
１２  ラグ
１３  サポートビーム
１４  トレイ
１０１  容器
１０２  加熱槽
１０３  液相部
１０５  気相部
１１０  循環路
１２０  テストピース（トレイモデル）
ａ  原料
ｂ  蒸留成分
ｃ  燃料油
ｅ  固形物
ｆ  液成分
【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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