(57)【要約】【課題】液体を均一に分散させることができ、蒸留塔の分離性能を高くすることができるようにする。【解決手段】互いに並列に配設され、底壁、側壁及び端壁６９から成り、上端が開放された複数の分配溝と、各分配溝に隣接させて、前記側壁と平行に配設された液壁５８とを有する。そして、前記側壁の上縁に複数の溢（いつ）流堰（せき）が形成される。この場合、各分配溝に隣接させて液壁５８が配設され、分配溝の側壁の上縁に複数の溢流堰が形成されるので、分配溝内の液体は、溢流堰においてオーバフローし、分散させられる。したがって、閉塞（そく）性を有する液体を使用したり、閉塞物、汚れ物等が混入している液体を使用したりしても、前記溢流堰が閉塞されることがなく、液体を均一に分散させることができる。【選択図】図１
2005224721.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）互いに並列に配設され、底壁、側壁及び端壁から成り、上端が開放された複数の分配溝と、
（ｂ）該各分配溝に隣接させて、前記側壁と平行に配設された液壁とを有するとともに、
（ｃ）前記側壁の上縁に複数の溢流堰が形成されることを特徴とする液分散装置。
【請求項２】
（ａ）前記分配溝と前記液壁との間に流路が形成され、
（ｂ）該流路の上端が開放される請求項１に記載の液分散装置。
【請求項３】
前記二つの側壁のうちの一方の側壁に前記溢流堰が形成される請求項１に記載の液分散装置。
【請求項４】
前記一方の側壁と液壁との第１の距離は、他方の側壁と液壁との第２の距離より短くされる請求項３に記載の液分散装置。
【請求項５】
（ａ）前記液壁は、互いに隣接する各分配溝間に二つ配設され、
（ｂ）該分配溝の各側壁の上縁に複数の溢流堰が形成される請求項１に記載の液分散装置。
【請求項６】
前記各側壁と各液壁との第１、第２の距離は、隣接する二つの液壁間の第３の距離より短くされる請求項５に記載の液分散装置。
【請求項７】
（ａ）前記各分配溝より上流側に他の分配溝が形成され、
（ｂ）該他の分配溝内の液体は前記各分配溝に分配される請求項１〜６のいずれか１項に記載の液分散装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液分散装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、プロセス装置、例えば、蒸留装置においては、多成分を含む原液から各成分を分離させるために蒸留塔が使用される。
【０００３】
図２は従来の蒸留塔の部分断面図である。
【０００４】
図において、１１は蒸留塔であり、該蒸留塔１１の塔本体１２の高さ方向におけるほぼ中央に、例えば、二つの成分Ａ及びＢを含有する原液Ｍが供給される供給口１３が形成される。なお、成分Ａは成分Ｂより沸点が低いものとする。そして、前記塔本体１２内における供給口１３より上方に濃縮部ＡＲ１１が、供給口１３より下方に回収部ＡＲ１２が形成され、前記濃縮部ＡＲ１１及び回収部ＡＲ１２によって複数の理論段が構成される。
【０００５】
前記回収部ＡＲ１２においては、原液Ｍが降下し、上方ほど成分Ａに富んだ蒸気を、下方ほど成分Ｂに富んだ液体を発生させるとともに、該成分Ｂに富んだ液体が降下する。そして、成分Ｂに富んだ液体は、塔本体１２の塔底において図示されない缶出液出口から缶出液として排出される。該缶出液の一部は、図示されない蒸発器に送られ、該蒸発器によって蒸気にされ、前記回収部ＡＲ１２より下方に形成された蒸気入口１４を介して塔本体１２内に供給される。続いて、前記蒸気は、前記回収部ＡＲ１２に供給され、該回収部ＡＲ１２内を上昇する間に、原液Ｍと接触し、該原液Ｍから成分Ａに富んだ蒸気を発生させる。
【０００６】
そして、前記成分Ａに富んだ蒸気は、濃縮部ＡＲ１１に供給され、濃縮部ＡＲ１１内を上昇し、塔本体１２の塔頂において、蒸気出口１５から排出される。続いて、成分Ａに富んだ蒸気は、図示されない凝縮器に送られ、該凝縮器において凝縮され、成分Ａに富んだ液体になり、留出液として排出される。
【０００７】
また、蒸留塔１１のプロセス性能を表す分離性能を高くするために、留出液の一部が前記濃縮部ＡＲ１１に還流液として還流される。そのために、前記濃縮部ＡＲ１１より上方に還流液入口１６が形成され、該還流液入口１６を介して前記還流液が濃縮部ＡＲ１１に供給される。それに伴って、濃縮部ＡＲ１１内を上昇する成分Ａに富んだ蒸気と成分Ａに富んだ液体とが接触させられ、成分Ａの濃度が高くされる。
【０００８】
ところで、前記構成の蒸留塔１１においては、前記濃縮部ＡＲ１１及び回収部ＡＲ１２に、充填（てん）物として規則充填物が充填される。該規則充填物が充填された蒸留塔１１においては、塔本体１２の内径（以下「塔径」という。）の大小に関係なく、分離性能が高くなるので、一理論段当たりの充填物の高さ（以下「充填高さ」という。）を表す値ＨＥＴＰ、及び一理論段当たりの圧力損失を表す値ΔＰを小さくすることができる。そして、分離性能を高くするために、蒸留塔１１内を降下する液体が塔本体１２の水平方向において均一に分散させられるようになっている。
【０００９】
すなわち、還流液入口１６を介して供給された還流液を濃縮部ＡＲ１１に向けて分散させるために、濃縮部ＡＲ１１より上方にチューブラ型の液分散装置２１が配設され、濃縮部ＡＲ１１から降下した液体、及び供給口１３を介して供給された原液Ｍを集めるために、濃縮部ＡＲ１１より下方にラミナー型の集液装置２２が配設され、該集液装置２２によって集められた液体を回収部ＡＲ１２に向けて分散させるために、回収部ＡＲ１２より上方に開放溝型の液分散装置２３が配設される。
【００１０】
前記液分散装置２１は、上端が開放され、塔本体１２の中心において垂直に延在させて配設され、前記還流液入口１６に接続された排出パイプ２４から排出された液体を溜（た）めて所定の水頭圧を発生させる開放静圧型のスタンドパイプ２５、該スタンドパイプ２５の下端において水平方向に延在させられ、スタンドパイプ２５内の液体を径方向に分配するメインヘッダ２６、及び該メインヘッダ２６と連結させられ、かつ、水平方向に延在させられ、メインヘッダ２６内の液体をメインヘッダ２６に対して直角の方向に分配する複数のアームチューブ２７を備える。そして、該アームチューブ２７の底には液体を分散させるための複数の図示されない分散口が形成される。したがって、還流液入口１６を介して還流された還流液は、スタンドパイプ２５に溜められ、メインヘッダ２６及びアームチューブ２７を介して濃縮部ＡＲ１１に向けて分散させられる。
【００１１】
また、前記集液装置２２は、塔本体１２の内周に沿って集液溝２８を形成するコレクタボックス２９、及び該コレクタボックス２９の対向する部分間に、所定のピッチで互いに平行に架設された複数のコレクタラミナ３１を備え、各コレクタラミナ３１によって集められた液体は、集液溝２８に送られる。
【００１２】
そして、前記液分散装置２３は、集液溝２８と連通させられた排出パイプ３２、該排出パイプ３２の下端において水平方向に延在させられ、上端が開放され、前記排出パイプ３２から排出された液体を溜めるとともに、径方向に分配する第１の分配溝３３、及び第１の分配溝３３の直下において水平方向に延在させられ、上端が塔本体１２の系内に開放され、第１の分配溝３３内の液体を第１の分配溝３３に対して直角の方向に分配する複数の第２の分配溝３４を備える。また、該第２の分配溝３４の底には液体を分散させるための複数の図示されない分散口が形成される。したがって、集液溝２８に送られた液体は、供給口１３を介して供給された原液Ｍと共に、排出パイプ３２を介して第１の分配溝３３に溜められ、第２の分配溝３４を介して回収部ＡＲ１２に向けて分散させられる（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００３−１０３１０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、前記従来の液分散装置２１、２３においては、いずれの場合も、アームチューブ２７、第２の分配溝３４等の底に形成された各分散口から液体を分散させるようになっているので、例えば、閉塞（そく）性を有する液体を分散させると、前記分散口が閉塞されることがあり、その場合、液体を均一に分散させることができなくなり、偏流現象（マルディストリビューション）が発生したり、圧力損失が大きくなったりして、蒸留塔１１の分離性能がその分低くなってしまう。
【００１４】
そこで、例えば、前記第２の分配溝３４の側壁に分配口を形成し、該分配口から側方に向けて液体を分散させることが考えられるが、液体を均一に分散しようすると、多くのドリップポイント（分散口の位置）を確保する必要があり、液分散装置２３の構造が複雑になってしまう。また、分散させられ、降下する液体が上昇する蒸気によってあおられるので、液体を均一に分散させることができなくなり、偏流現象が発生し、蒸留塔１１の分離性能がその分低くなってしまう。
【００１５】
本発明は、前記従来の液分散装置２３の問題点を解決して、液体を均一に分散させることができ、蒸留塔の分離性能を高くすることができる液分散装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
そのために、本発明の液分散装置においては、互いに並列に配設され、底壁、側壁及び端壁から成り、上端が開放された複数の分配溝と、該各分配溝に隣接させて、前記側壁と平行に配設された液壁とを有する。
【００１７】
そして、前記側壁の上縁に複数の溢（いつ）流堰（せき）が形成される。
【００１８】
本発明の他の液分散装置においては、さらに、前記分配溝と前記液壁との間に流路が形成される。そして、該流路の上端が開放される。
【００１９】
本発明の更に他の液分散装置においては、さらに、前記二つの側壁のうちの一方の側壁に前記溢流堰が形成される。
【００２０】
本発明の更に他の液分散装置においては、さらに、前記一方の側壁と液壁との第１の距離は、他方の側壁と液壁との第２の距離より短くされる。
【００２１】
本発明の更に他の液分散装置においては、さらに、前記液壁は、互いに隣接する各分配溝間に二つ配設される。そして、該分配溝の各側壁の上縁に複数の溢流堰が形成される。
【００２２】
本発明の更に他の液分散装置においては、さらに、前記各側壁と各液壁との第１、第２の距離は、隣接する二つの液壁間の第３の距離より短くされる。
【００２３】
本発明の更に他の液分散装置においては、さらに、前記各分配溝より上流側に他の分配溝が形成される。そして、該他の分配溝内の液体は前記各分配溝に分配される。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、液分散装置においては、互いに並列に配設され、底壁、側壁及び端壁から成り、上端が開放された複数の分配溝と、該各分配溝に隣接させて、前記側壁と平行に配設された液壁とを有する。
【００２５】
そして、前記側壁の上縁に複数の溢流堰が形成される。
【００２６】
この場合、各分配溝に隣接させて液壁が配設され、分配溝の側壁の上縁に複数の溢流堰が形成されるので、分配溝内の液体は、溢流堰においてオーバフローし、分散させられる。したがって、閉塞性を有する液体を使用したり、閉塞物、汚れ物等が混入している液体を使用したりしても、前記溢流堰が閉塞されることがなく、液体を均一に分散させることができる。その結果、偏流現象が発生したり、圧力損失が大きくなったりすることがなくなり、蒸留塔の分離性能を向上させることができる。
【００２７】
また、液体は、液壁に衝突した後、長さ方向に広がって下縁に至るので、液壁上を移動する間にドリップポイントの数が多くなり、実質的に連続線となって下縁から滴下する。その結果、液分散装置の構造を複雑にすることなく、多くのドリップポイントを確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２９】
図１は本発明の第１の実施の形態における液分散装置の要部を示す斜視図、図３は本発明の第１の実施の形態における蒸留塔の部分断面図、図４は本発明の第１の実施の形態における液分散装置の断面図、図５は図４のＸ−Ｘ断面図、図６は本発明の第１の実施の形態における液分散装置の要部を示す拡大図、図７は本発明の第１の実施の形態におけるノッチ堰の第１の例を示す図、図８は本発明の第１の実施の形態における液壁の下縁の第１の例を示す図、図９は本発明の第１の実施の形態における液分散装置の動作を説明する図、図１０は本発明の第１の実施の形態におけるノッチ堰の第２の例を示す図、図１１は本発明の第１の実施の形態におけるノッチ堰の第３の例を示す図、図１２は本発明の第１の実施の形態における液壁の下縁の第２の例を示す図、図１３は本発明の第１の実施の形態における液壁の下縁の第３の例を示す図、図１４は本発明の第１の実施の形態における液壁の下縁の第４の例を示す図である。
【００３０】
図において、１１は蒸留塔であり、該蒸留塔１１の塔本体１２の高さ方向におけるほぼ中央に、例えば、第１、第２の成分としての二つの成分Ａ及びＢを含有する原液Ｍが供給される供給口１３が形成される。なお、成分Ａは成分Ｂより沸点が低いものとする。そして、前記塔本体１２内における供給口１３より上方に濃縮部ＡＲ１１が、供給口１３より下方に回収部ＡＲ１２が形成され、前記濃縮部ＡＲ１１及び回収部ＡＲ１２によって複数の理論段が構成される。
【００３１】
前記回収部ＡＲ１２においては、原液Ｍが降下し、上方ほど成分Ａに富んだ蒸気を、下方ほど成分Ｂに富んだ液体を発生させるとともに、該成分Ｂに富んだ液体が降下する。そして、成分Ｂに富んだ液体は、塔本体１２の塔底において図示されない缶出液出口から缶出液として排出される。該缶出液の一部は、図示されない蒸発器に送られ、該蒸発器によって蒸気にされ、前記回収部ＡＲ１２より下方に形成された蒸気入口１４を介して塔本体１２内に供給される。続いて、前記蒸気は、前記回収部ＡＲ１２に供給され、該回収部ＡＲ１２内を上昇する間に、原液Ｍと接触し、該原液Ｍから成分Ａに富んだ蒸気を発生させる。
【００３２】
そして、前記成分Ａに富んだ蒸気は、濃縮部ＡＲ１１に供給され、濃縮部ＡＲ１１内を上昇し、塔本体１２の塔頂において、蒸気出口１５から排出される。続いて、成分Ａに富んだ蒸気は、図示されない凝縮器に送られ、該凝縮器において凝縮され、成分Ａに富んだ液体になり、留出液として排出される。
【００３３】
また、蒸留塔１１のプロセス性能を表す分離性能を高くするために、留出液の一部が前記濃縮部ＡＲ１１に還流液として還流される。そのために、前記濃縮部ＡＲ１１より上方に還流液入口１６が形成され、該還流液入口１６を介して前記還流液が濃縮部ＡＲ１１に供給される。それに伴って、濃縮部ＡＲ１１内を上昇する成分Ａに富んだ蒸気と成分Ａに富んだ液体とが接触させられ、成分Ａの濃度が高くされる。
【００３４】
ところで、前記構成の蒸留塔１１においては、前記濃縮部ＡＲ１１及び回収部ＡＲ１２に、充填物として規則充填物が充填される。該規則充填物が充填された蒸留塔１１においては、塔本体１２の塔径の大小に関係なく、分離性能が高くなるので、一理論段当たりの充填高さを表す値ＨＥＴＰ、及び一理論段当たりの圧力損失を表す値ΔＰを小さくすることができる。そして、分離性能を高くするために、蒸留塔１１内を降下する液体が塔本体１２の水平方向において均一に分散させられるようになっている。
【００３５】
すなわち、還流液入口１６を介して供給された還流液を濃縮部ＡＲ１１に向けて分散させるために、濃縮部ＡＲ１１より上方にチューブラ型の液分散装置２１が配設され、濃縮部ＡＲ１１から降下した液体、及び供給口１３を介して供給された原液Ｍを集めるために、濃縮部ＡＲ１１より下方にラミナー型の集液装置２２が配設され、該集液装置２２によって集められた液体を回収部ＡＲ１２に向けて分散させるために、回収部ＡＲ１２より上方に開放溝型の液分散装置５３が配設される。
【００３６】
前記液分散装置２１は、上端が開放され、塔本体１２の中心において垂直に延在させて配設され、前記還流液入口１６に接続された排出パイプ２４から排出された液体を溜めて所定の水頭圧を発生させる開放静圧型のスタンドパイプ２５、該スタンドパイプ２５の下端において水平方向に延在させられ、スタンドパイプ２５内の液体を径方向に分配するメインヘッダ２６、及び該メインヘッダ２６と連結させられ、かつ、水平方向に延在させられ、メインヘッダ２６内の液体をメインヘッダ２６に対して直角の方向に分配する複数のアームチューブ２７を備える。そして、該アームチューブ２７には液体を分散させるための複数の図示されない分散口が形成される。したがって、還流液入口１６を介して還流された還流液は、スタンドパイプ２５に溜められ、メインヘッダ２６及びアームチューブ２７を介して濃縮部ＡＲ１１に向けて分散させられる。
【００３７】
また、前記集液装置２２は、塔本体１２の内周に沿って集液溝２８を形成するコレクタボックス２９、及び該コレクタボックス２９の対向する部分間に、所定のピッチで互いに平行に架設された複数のコレクタラミナ３１を備え、各コレクタラミナ３１によって集められた液体は、集液溝２８に送られる。
【００３８】
そして、前記液分散装置５３は、集液溝２８と連通させられた排出パイプ３２、該排出パイプ３２の下端に配設され、排出パイプ３２から排出された液体を受け、該液体の動的なエネルギーを吸収する緩衝装置５４、該緩衝装置５４の下端に接続され、水平方向に延在させてメインチャンネルとして形成された第１の分配溝５６、該第１の分配溝５６と連通させ、第１の分配溝５６に対して直角の方向に、互いに並列に、かつ、水平方向に延在させてアームチャンネルとして形成された第２の分配溝５７、及び該各第２の分配溝５７に隣接させて配設され、第２の分配溝５７から送られた液体を受けて、下方に分散させる液壁５８を備える。
【００３９】
前記緩衝装置５４は、断面が矩（く）形の形状を有する筐（きょう）体６１を備え、該筐体６１内に充填物として規則充填物６２が充填される。液体は、規則充填物６２を通過する間に動的なエネルギーが吸収され、脈打つことなく緩衝装置５４から第１の分配溝５６に排出される。
【００４０】
該第１の分配溝５６は、上端が塔本体１２の系内に開放された矩形の形状を有し、前記緩衝装置５４から排出された液体を溜めるとともに、径方向に形成された第１、第２の室５６Ａ、５６Ｂに分配する。そのために、第１の分配溝５６は、底壁６３、二つの側壁６４及び図示されない二つの端壁を備え、各側壁６４に、第１の分配溝５６を前記各第２の分配溝５７と連通させるための開口６５が形成される。
【００４１】
前記各第２の分配溝５７は、上流側に配設された第１の分配溝５６の各側壁６４から、第１の分配溝５６に対して直角の方向に突出させて互いに平行に形成され、上端が塔本体１２の系内に開放された矩形の形状を有し、前記第１の分配溝５６から送られた液体を第１の分配溝５６に対して直角の方向に分配する。そして、前記各第２の分配溝５７は、前記底壁６３と一体に形成された底壁６７、互いに平行に形成された第１、第２の側壁６８、７０、及び前記側壁６４と反対側の端部に形成された端壁６９を備え、第１、第２の側壁６８、７０のうちの一方、本実施の形態においては、第１の側壁６８の上縁には、液体をオーバフローさせるために、図７に示されるように、複数の溢流堰としての「Ｖ」字状のノッチ堰５９が所定のピッチで形成される。
【００４２】
また、前記各第２の分配溝５７に隣接させて、第１、第２の側壁６８、７０と平行に液壁５８が配設される。すなわち、液壁５８は、互いに隣接する各第２の分配溝５７の第１、第２の側壁６８、７０とそれぞれ第１、第２の距離ｗ１、ｗ２を置いて配設され、第１、第２の側壁６８、７０と各液壁５８との間に上端及び下端が開放された第１、第２の流路７２、７３が形成される。前記液壁５８は、「Ｉ」字状の形状を有し、第２の分配溝５７の長さ方向に延在させて配設され、上縁ｕｅは第２の分配溝５７の上端より高く、下縁ｄｅは第２の分配溝５７の下端より低くされる。
【００４３】
したがって、集液溝２８に送られた液体は、供給口１３を介して供給された原液Ｍと共に、排出パイプ３２を介して第１の分配溝５６に溜められ、第１、第２の室５６Ａ、５６Ｂに分配された後、更に各第２の分配溝５７に分配され、各第２の分配溝５７に溜められた後、各ノッチ堰５９においてオーバフローして回収部ＡＲ１２に向けて分散させられる。
【００４４】
この場合、第２の分配溝５７内において、液体は、塔本体１２内を降下する液体の負荷に対応するレベルで溜められ、ノッチ堰５９においてオーバフローし、前記液壁５８に衝突し、該液壁５８に沿って流れた後、液壁５８の下縁ｄｅから、回収部ＡＲ１２の規則充填物７１の上面に滴下する。なお、本実施の形態において、図８に示されるように、下縁ｄｅは水平方向に直線状に延在させて形成される。
【００４５】
前記第１の分配溝５６の寸法が大きいと、第１の分配溝５６の底壁６３の投影面積がその分大きくなり、第１の分配溝５６の直下において規則充填物７１に液体を分散させることができなくなってしまう。そこで、第１の分配溝５６の寸法が大きい場合に、必要に応じて底壁６３に複数の分散口を形成することができる。その場合、塔本体１２内において、第１の分配溝５６が配設される中央部においては、分散させられた液体が他の部分より多く集まるので、前記分散口のドリップポイントを少なくすることができる。したがって、各分散口の直径をその分大きくすることができるので、分散口が閉塞するのを防止することができ、各分散口を介して液体を確実に分散させることができる。
【００４６】
また、前記液壁５８は、上縁ｕｅが第２の分配溝５７の上端より所定の距離だけ高くなるように配設するのが好ましい。その場合、第１の流路７２の上端が開放されていても、ノッチ堰５９においてオーバフローした液体が上縁ｕｅを超えて液壁５８の裏側に流れるのを防止することができる。さらに、前記液壁５８は、下縁ｄｅを規則充填物７１の上面に近接させて配設するのが好ましい。その場合、上昇する蒸気を整流させることができるとともに、降下する液体が蒸気によって偏流させられるのを防止することができる。各液壁５８の下縁ｄｅと規則充填物７１の上面との距離をＬｐとしたとき、各距離Ｌｐは、水平方向において互いに等しくされ、
０≦Ｌｐ≦５０〔ｍｍ〕
にされる。
【００４７】
なお、複数の規則充填物７１が積層される場合、各規則充填物７１当たり、高さに約１〔ｍｍ〕程度の公差δが生じる。そこで、該公差δに規則充填物７１の積層数Ｎを乗算することによって算出される総合公差Σδ
Σδ＝δ・Ｎ
を十分に吸収することができるように前記距離Ｌｐが設定される。
【００４８】
ところで、前記第１、第２の側壁６８、７０と対向する各液壁５８との第１、第２の距離ｗ１、ｗ２は、
ｗ１＜ｗ２
の関係にあり、第１の距離ｗ１は第２の距離ｗ２より短くされる。したがって、ノッチ堰５９においてオーバフローした液体は、わずかな第１の距離ｗ１だけ離れた液壁５８に衝突することになるので、蒸留塔１１の負荷が小さく、第２の分配溝５７から送られる液体の量が少なくても、確実に液壁５８に衝突する。その結果、ドリップポイントの数を十分に確保することができる。なお、前記第１の距離ｗ１は、ノッチ堰５９においてオーバフローする液体の量、蒸留塔１１に加わる負荷等の変動量によって変更される。
【００４９】
前記第１の距離ｗ１は、テスト機による実験結果に基づいて設定され、ノッチ堰５９の下端から液体のレベルまでの高さ、すなわち、盛上り高さをｈとし、該盛上り高さｈの最大値ｈｍａｘ及び最小値ｈｍｉｎによって決定され、
１．０×ｈｍａｘ≦ｗ１≦１．５〜３．０×ｈｍｉｎ
とするのが好ましい。
【００５０】
本実施の形態においては、第１の距離ｗ１は第２の距離ｗ２より短くされるようになっているが、第１の流路７２の上端を閉鎖して蒸気が第１の流路７２内を上昇するのを阻止する場合には、第１、第２の距離ｗ１、ｗ２を等しくすることができる。
【００５１】
このように、第１の分配溝５６から第２の分配溝５７への液体の分配は、開口６５によって形成される角水路を介して行われ、また、第２の分配溝５７内の液体は、ノッチ堰５９においてオーバフローし、分散させられるので、閉塞性を有する液体を使用したり、閉塞物、汚れ物等が混入している液体を使用したりしても、前記開口６５及びノッチ堰５９が閉塞されることがなく、液体を均一に分散させることができる。したがって、偏流現象が発生したり、圧力損失が大きくなったりすることがなくなるので、蒸留塔１１の分離性能を向上させることができる。
【００５２】
また、前記ノッチ堰５９は、各第１の側壁６８の上縁に沿って所定のピッチで等間隔に形成されるので、第２の分配溝５７内の液体は、各第１の側壁６８の長さ方向において偏流を起こすことなく、均等に分配されてオーバフローし、続いて、液壁５８に衝突した後、長さ方向に広がって下縁ｄｅに至る。したがって、液壁５８上を移動する間にドリップポイントの数が多くなり、実質的に連続線となって下縁ｄｅから滴下する。その結果、液分散装置５３の構造を複雑にすることなく、多くのドリップポイントを確保することができる。
【００５３】
そして、前記ノッチ堰５９は「Ｖ」字状の形状を有するので、第２の分配溝５７内の液体のレベルが高くなると、その分ノッチ堰５９を介して流れる液体の量が多くなるので、第１の側壁６８の上縁から液体がオーバフローすることを防止することができる。したがって、液体を常に同じ位置でオーバフローさせることができ、液体が液壁５８に衝突する位置を安定させることができる。その結果、液体を均一に分散させることができる。
【００５４】
また、液壁５８による遮蔽（へい）壁効果によって、前記第１の流路７２の断面積が第２の流路７３の断面積より小さくなり、前記第１の流路７２の圧力損失が第２の流路７３の圧力損失より大きくなるので、下方から上昇してきた蒸気は第１の流路７２を流れることなく、専ら第２の流路７３を図９における矢印Ａ方向に上昇する。したがって、蒸留塔１１の負荷が小さく、第２の分配溝５７から送られる液体の量が少なくても、第１の流路７２内において、液体は蒸気によってあおられることなく、薄液膜状態となって矢印Ｂ方向に降下するので、液体を均一に分散させることができ、偏流現象が発生することがなくなり、蒸留塔１１の分離性能を向上させることができる。
【００５５】
なお、第１、第２の分配溝５６、５７内の底部においては、液体がわずかに炭化状態になるが、液体はノッチ堰５９を介してオーバフローするので、第１、第２の分配溝５６、５７内に停滞することなく流動させられる。したがって、仮に、第２の分配溝５７の底壁６７に分散口を形成しても、該分散口が閉塞させられることはない。
【００５６】
本実施の形態において、前記ノッチ堰５９は、「Ｖ」字状の形状を有するが、プロセスの用途又は目的、第２の分配溝５７から送られる液体の量、蒸留の精度等に対応させて、図１０に示されるような「Ｉ」字状のノッチ堰５９、図１１に示されるような「Ｙ」字状のノッチ堰５９等を選択することができる。
【００５７】
また、本実施の形態において、前記液壁５８は、「Ｉ」字状の形状を有し、かつ、下縁ｄｅは直線状にされるが、プロセスの用途又は目的、液体の特性等に対応させて任意の形状で形成することができる。
【００５８】
例えば、液体を単に均一に分散させる場合には、図１２に示されるように、下縁ｄｅに所定の形状、例えば、「Ｖ」字状のノッチ７５を形成するのが好ましく、液壁５８に衝突した液体が飛散するのを防止するためには、図１３に示されるように、前記下縁部を湾曲させて蛇腹部７６を形成するのが好ましい。また、ノッチ堰５９を介してオーバラップさせる液体の量が極めて少ない場合には、図１４に示されるように、下縁部を第２の分配溝５７側に偏心させるのが好ましい。この場合、下縁部を偏心させることによって、液壁５８に、第１の側壁６８と平行に下方に延びる第１の壁部７７、該第１の壁部７７の下端から第２の分配溝５７側に向けて斜めに延びる第２の壁部７８、及び該第２の壁部７８の下端から第１の側壁６８と平行に下方に延びる第３の壁部７９が形成される。
【００５９】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００６０】
図１５は本発明の第２の実施の形態における液分散装置の動作を説明する図である。
【００６１】
この場合、各第２の分配溝５７は、底壁６７、第１、第２の側壁８１、８２及び図示されない端壁から成り、互いに隣接する各第２の分配溝５７間に二つの液壁、すなわち、第１の側壁８１と対向させて第１の液壁８３が、第２の側壁８２と対向させて第２の液壁８４が配設され、第１、第２の側壁８１、８２の上縁には、液体をオーバフローさせるために、複数の溢流堰としての「Ｖ」字状のノッチ堰５９（図７）が所定のピッチで形成される。
【００６２】
そして、第１の側壁８１と第１の液壁８３との間に第１の流路８５が、第２の側壁８２と第２の液壁８４との間に第２の流路８６が、第１、第２の液壁８３、８４間に第３の流路８７が形成される。なお、図において、１２は塔本体、７１は規則充填物、ＡＲ１２は回収部である。
【００６３】
この場合、第１、第２の液壁８３、８４の各下縁にドリップポイントが形成されるので、ドリップポイントの数を多くし、分散させる液体の量を多くすることができるとともに、液分散装置５３の構造を簡素化することができ、蒸留塔１１（図３）を小型化することができる。
【００６４】
ところで、前記第１、第２の側壁８１、８２とそれぞれ対向する第１、第２の液壁８３、８４との第１、第２の距離ｗ１１、ｗ１２、及び第１、第２の液壁８３、８４間の第３の距離ｗ１３は、
ｗ１１＝ｗ１２＜ｗ１３
の関係にあり、第１、第２の距離ｗ１１、ｗ１２は等しくされ、第３の距離ｗ３より短くされる。
【００６５】
そして、第１、第２の液壁８３、８４による遮蔽壁効果によって、前記第１、第２の流路８５、８６の断面積が第３の流路８７の断面積より小さくなり、前記第１、第２の流路８５、８６の圧力損失が第３の流路８７の圧力損失より大きくなるので、下方から上昇してきた蒸気は、第１、第２の流路８５、８６を流れることなく、専ら第３の流路８７を図における矢印Ｃ方向に上昇する。したがって、蒸留塔１１の負荷が小さく、第２の分配溝５７から送られる液体の量が少なくても、第１、第２の流路８５、８６内において、液体は蒸気によってあおられることなく、薄液膜状態となって矢印Ｄ方向に降下するので、液体を均一に分散させることができ、偏流現象が発生することがなくなり、蒸留塔１１の分離性能を向上させることができる。
【００６６】
前記各実施の形態においては、濃縮部ＡＲ１１及び回収部ＡＲ１２に、充填物として規則充填物が充填されるようになっているが、規則充填物に代えて不規則充填物を充填することができる。
【００６７】
前記各実施の形態においては、供給口１３を介して供給された原液Ｍは集液装置２２によって集められるようになっているが、供給口１３を介して供給された原液Ｍを第１の分配溝５６に供給することができる。その場合、塔径が大きいと第１の分配溝５６に供給された原液Ｍを均一に第２の分配溝５７に分配することが困難になるので、第１、第２の分配溝５６、５７間にサブメインチャンネルとして所定の数の補助分配溝を形成し、該補助分配溝内で液体と原液Ｍとの混合を行うようにしている。
【００６８】
また、各実施の形態において、第１の側壁６８、８１及び第２の側壁８２にノッチ堰５９が形成されるようになっているが、第２の分配溝５７の端壁６９にもノッチ堰を形成することができる。さらに、第１の分配溝５６における側壁６４にノッチ堰を形成したり、第１の分配溝５６の各端壁にノッチ堰を形成することができる。
【００６９】
前記各実施の形態においては、塔本体１２内をフィード側とサイドカット側とに分割しない蒸留塔について説明しているが、本発明を蒸留塔内が中仕切りによって分割された結合型蒸留塔に適用することができる。
【００７０】
また、前記各実施の形態においては、プロセス装置として蒸留装置について説明しているが、本発明を吸収等のプロセス技術を利用した他のプロセス装置に適用することができる。例えば、吸収操作プロセス装置において、窒素酸化物、硫黄酸化物等のガスを吸収したり、廃液処理プロセス装置において、アンモニア、シアン等の廃液処理を行ったり、製品中の不純物の除去、水溶液の脱水精製、溶剤の回収、廃水／プロセス流体からのフェノールの回収、水溶液中の酢酸の回収、処理液中の有機物質の除去等を行ったりすることができる。このように、本発明を各成分が分布する各種のプロセス装置に適用することができる。
【００７１】
また、前記各実施の形態においては、蒸留塔１１内を下方に移動する液体を均一に分散させるための液分散装置５３について説明しているが、各種の外部液、内部液等の液体を下方に移動させるときに、液相と気相とを均一に接触させる装置に適用することもできる。
【００７２】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の第１の実施の形態における液分散装置の要部を示す斜視図である。
【図２】従来の蒸留塔の部分断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における蒸留塔の部分断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における液分散装置の断面図である。
【図５】図４のＸ−Ｘ断面図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態における液分散装置の要部を示す拡大図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態におけるノッチ堰の第１の例を示す図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態における液壁の下縁の第１の例を示す図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態における液分散装置の動作を説明する図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態におけるノッチ堰の第２の例を示す図である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態におけるノッチ堰の第３の例を示す図である。
【図１２】本発明の第１の実施の形態における液壁の下縁の第２の例を示す図である。
【図１３】本発明の第１の実施の形態における液壁の下縁の第３の例を示す図である。
【図１４】本発明の第１の実施の形態における液壁の下縁の第４の例を示す図である。
【図１５】本発明の第２の実施の形態における液分散装置の動作を説明する図である。
【符号の説明】
【００７４】
５３    液分散装置
５６、５７    第１、第２の分配溝
５８    液壁
５９    ノッチ堰
６７    底壁
６８、８１    第１の側壁
６９    端壁
７０、８２    第２の側壁
７２、８５    第１の流路
７３、８６    第２の流路
８３、８４    第１、第２の液壁
【図１】
2005224721.tif 000003
【図２】
2005224721.tif 000004
【図３】
2005224721.tif 000005
【図４】
2005224721.tif 000006
【図５】
2005224721.tif 000007
【図６】
2005224721.tif 000008
【図７】
2005224721.tif 000009
【図８】
2005224721.tif 000010
【図９】
2005224721.tif 000011
【図１０】
2005224721.tif 000012
【図１１】
2005224721.tif 000013
【図１２】
2005224721.tif 000014
【図１３】
2005224721.tif 000015
【図１４】
2005224721.tif 000016
【図１５】
2005224721.tif 000017