(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
充填型カラムの外殻内に収容され、断面積が前記外殻よりも小さな少なくとも１つの充填剤収容かご形容器を含む前記充填型カラム内において、液体相と気体相との間の物質移動を行う方法であって、
前記充填型カラム内へ前記液体相および気体相を供給する工程と、
実質的に軸方向に前記少なくとも１つのかご形容器を通して液体相を流す工程と、
主に半径方向に前記少なくとも１つのかご形容器を通して気体相を流す工程と、
前記充填型カラムから前記液体相および気体相を取り出す工程とを
含む方法。
【請求項２】
前記液体相および前記気体相は、連続して重ねて置かれた複数のゾーンを通して、前記少なくとも１つのかご形容器内に流されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記液体相および前記気体相は、重ねて置かれた複数の充填剤収容かご形容器の実質的に軸方向および主に半径方向にそれぞれ流されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記液体相を連続したかご形容器間に収集および再分配する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記気体相を１つのかご形容器から次のものへ、１つのゾーンから次のゾーンへそれぞれ流す間に、前記気体相の少なくとも一部分を間接的熱交換に付する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項２または３に記載の方法。
【請求項６】
液体相と気体相との間で物質移動を行うための充填型カラムであって、
外殻と、
前記外殻の内側に延びており、充填剤を収容しており、向流関係にて前記両相を通過させる前記少なくとも１つのかご形容器と、
前記カラム中へ前記液体相および前記気体相を供給するための各手段と、
前記カラムから前記液体相および前記気体相を取り出すための各手段とを含み、
前記少なくとも１つのかご形容器は、気体相を通過させるために、その断面積よりもより大きな気体透過性表面を備えており、
前記少なくとも１つのかご形容器は、前記外殻の断面積よりも小さな断面積を有しかつ気体透過性である互いに対向する複数の側壁を有し、さらに、前記気体相を主に半径方向に前記少なくとも１つのかご形容器を通して流す手段を含むことを特徴とする、カラム。
【請求項７】
液体相と気体相との間で物質移動を行うための充填型カラムであって、
外殻と、
前記外殻の内側に延びており、充填剤を収容しており、向流関係にて前記両相を通過させる前記少なくとも１つのかご形容器と、
前記カラム中へ前記液体相および前記気体相を供給するための各手段と、
前記カラムから前記液体相および前記気体相を取り出すための各手段とを含み、
前記少なくとも１つのかご形容器は、気体相を通過させるために、その断面積よりもより大きな気体透過性表面を備えており、
前記外殻は、実質に円筒形状を有しており、
前記少なくとも１つのかご形容器は、前記外殻内に同軸に配置され、対向する内部および外部気体透過性円筒状壁をそれぞれ含む充填剤を収容する少なくとも１つの環状かご形容器であって、実質的に軸性流れ方向に前記液体相が通過しており
前記外殻の内壁と前記かご形容器の前記外壁との間に作られた第１自由空間と、
前記かご形容器の前記内壁の内方に作られた第２自由空間と、
前記気体相の少なくとも大部分を前記少なくとも１つのかご形容器を通して、前記第１自由空間から前記第２自由空間へ、あるいは逆に流す各手段とをさらに備えていることを特徴とする、カラム。
【請求項８】
前記少なくとも１つのかご形容器は、複数の連続して重ねて置かれたゾーンに分割され、かつ、前記気体相の少なくとも大部分を前記かご形容器を通して前記第１自由空間から前記第２自由空間へ、または逆に流す前記手段は、前記ゾーンのそれぞれに配置されることを特徴とする、請求項７に記載のカラム。
【請求項９】
前記かご形容器の外壁および／または前記かご形容器の内壁は、前記少なくとも１つのかご形容器の頂部端または各ゾーンの頂部端それぞれに、既定の長さを有する気体不透過性部分を含むことを特徴とする、請求項７または８に記載のカラム。
【請求項１０】
前記気体不透過性部分は、前記ゾーンそれぞれにある前記かご形容器の前記外壁および／または前記内壁の長さに対して５％〜３０％の長さを有することを特徴とする、請求項９に記載のカラム。
【請求項１１】
前記ゾーンのそれぞれにある前記少なくとも１つのかご形容器は、前記第１および前記第２自由空間に配置された前記自由空間のための気体不透過性閉鎖手段を含むことを特徴とする、請求項７〜１０のいずれかに記載のカラム。
【請求項１２】
前記閉鎖手段は、前記ゾーンそれぞれの前記第１自由空間の底部端に配置された環状気体不透過性バッフルおよび前記ゾーンそれぞれの前記第２自由空間の頂部端に配置された円状気体不透過性バッフル、または前記ゾーンそれぞれの前記第１自由空間の頂部端に配置された環状気体不透過性バッフル、および前記ゾーンそれぞれの前記第２自由空間の底部端に配置された円状気体不透過性バッフルを含むことを特徴とする、請求項１１に記載のカラム。
【請求項１３】
前記外殻内に同軸方向に重ねて置かれた充填剤を収容する複数の環状かご形容器を備えることを特徴とする、請求項７に記載のカラム。
【請求項１４】
１つのかご形容器から次の容器へそれぞれ、前記少なくとも１つのかご形容器の１つのゾーンから次のゾーンへ気体相の少なくともいくらかを流しつつ、間接的熱交換を行うために、前記第２自由空間内に配置された少なくとも１つの熱交換器を備えることを特徴とする、請求項８または１３に記載のカラム。
【請求項１５】
液体相と気体相との間で物質移動を行うための充填型カラムであって、
外殻と、
前記外殻の内側に広がる充填剤を含んでおり、向流関係にて前記両相を通過させる少なくとも１つのかご形容器と、
前記カラム中へ前記液体相および前記気体相を供給するための各手段と、
前記カラムから前記液体相および前記気体相を取り出すための各手段とを含み、
前記少なくとも１つのかご形容器は、気体相を通過させるために、その断面積よりもより大きな気体透過性表面を備えており、
前記少なくとも１つのかご形容器は、前記外殻内に同軸方向に配置され、気体透過性である対向する側壁を備えた充填剤を収容する少なくとも１つのかご形容器であって、実質的に軸流れ方向に前記液体相が通過しており、
互いに対向して位置し、かつ、前記外殻の内壁と前記かご形容器の前記側壁との間に作られた第１および第２自由空間と、
前記少なくとも１つのかご形容器を通して、前記第１自由空間から前記第２自由空間へ、あるいは逆に、前記気体相の少なくとも大部分を流すための手段とをさらに備えていることを特徴とする、カラム。
【請求項１６】
前記少なくとも１つのかご形容器は、頂部で開放端を有することを特徴とする、請求項７または１５に記載のカラム。
【請求項１７】
前記少なくとも１つのかご形容器は、その頂部端に気体不透過性カバーを具備することを特徴とする、請求項７または１５に記載のカラム。
【請求項１８】
前記少なくとも１つのかご形容器は、複数の連続して重ねて置かれたゾーンに分割され、前記気体相の少なくとも大部分を前記第１自由空間から前記第２空間へ、あるいは逆に、前記かご形容器を通して流す手段は、前記ゾーンのそれぞれに設けられていることを特徴とする、請求項１５に記載のカラム。
【請求項１９】
前記かご形容器の側壁の少なくとも１つは、各ゾーンの頂部端それぞれの前記少なくとも１つのかご形容器の頂部端に既定の長さを有する気体不透過性部分を有することを特徴とする、請求項１５または１８に記載のカラム。
【請求項２０】
前記気体不透過性部分は、前記ゾーンのそれぞれにある前記かご形容器の前記側壁の長さに対して５％〜３０％の長さを有することを特徴とする、請求項１９に記載のカラム。
【請求項２１】
前記ゾーンのそれぞれにある前記少なくとも１つのかご形容器は、前記第１および前記第２自由空間に配置された前記自由空間のための気体不透過性閉鎖手段を含むことを特徴とする、請求項１５〜２０のいずれかに記載のカラム。
【請求項２２】
前記閉鎖手段は、前記ゾーンのそれぞれの前記第１自由空間の底部端に配置された気体不透過性バッフル、および前記ゾーンのそれぞれの前記第２自由空間の頂部端に配置された気体不透過性バッフル、または前記ゾーンのそれぞれの前記第１自由空間の頂部端に配置された気体不透過性バッフル、および前記ゾーンのそれぞれの前記第２自由空間の底部端に配置された気体不透過性バッフルを備える、請求項２１に記載のカラム。
【請求項２３】
前記外殻内に同軸方向に重ねて置かれ、充填剤を収容する複数のかご形容器を具備することを特徴とする、請求項１５に記載のカラム。
【請求項２４】
前記かご形容器は孔が開いた底部を有することを特徴とする、請求項１３または２３に記載のカラム。
【請求項２５】
前記孔が開いた底部は半径方向、それぞれの交差した方向に気体相を偏向させ、および／または連続したかご形容器の間に液体相を収集および再分配するに適した大きさを有することを特徴とする、請求項２４に記載のカラム。
【請求項２６】
充填型またはプレート型のいずれかである、液体相と気体相との間で物質移動を行うためのカラムを改良する方法であって、
前記カラムの内側に、前記カラムの断面積よりも小さな断面積を有し充填剤を収容するかご形容器であって、前記容器の断面積より大きく気体相を通過させるための気体透過性面であり互いに対向する複数の気体透過性側壁を有する、少なくとも１つのかご形容器を設ける工程と、
前記カラムの内側に、前記少なくとも１つのかご形容器を通して主に半径方向に前記気体相を流す手段を設ける工程とを
含むことを特徴とする、方法。
【請求項２７】
充填型またはプレート型のいずれかである、液体相と気体相との間で物質移動を行うためのカラムを改良する方法であって、
前記カラムの内側に、同軸に配置され充填剤を収容する少なくとも１つの環状かご形容器であって、前記容器の断面積より大きく気体相を通過させるための気体透過性面を有する少なくとも１つのかご形容器を設ける工程であり、前記気体透過性面は、前記カラムの内壁と前記かご形容器の外壁との間に第１自由空間を形成し、かつ、前記かご形容器の前記内壁の内方に形成された第２自由空間を形成する、互いに対向する円筒状気体透過性内壁および外壁を有する、前記かご形容器を設ける工程と、
前記気体相の少なくとも大部分を前記少なくとも１つのかご形容器を通して、前記第１自由空間から前記第２自由空間へ、または逆に、流す手段を設ける工程とを、
含むことを特徴とする、方法。
【請求項２８】
前記少なくとも１つのかご形容器は、複数の連続して重ねて置かれたゾーンに分割され、前記気体相の少なくとも大部分を前記かご形容器を通して、前記第１自由空間から前記第２自由空間へ流すための手段が前記ゾーンのそれぞれに設けられていることを特徴とする、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記かご形容器の外壁および／または前記かご形容器の内壁は、各ゾーンの頂部端それぞれにある、前記少なくとも１つのかご形容器の頂部端に、既存の長さを有する気体不透過性部分を有し、前記気体不透過性部分の長さは前記かご形容器の前記外壁および前記内壁に対して異なった長さであることを特徴とする、請求項２７または２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記ゾーンそれぞれにある前記少なくとも１つのかご形容器の前記第１および第２自由空間に配置される、前記自由空間のための気体不透過性閉鎖手段を設ける工程をさらに含むことを特徴とする、請求項２７〜２９のいずれかに記載の方法。
【請求項３１】
前記ゾーンそれぞれの前記第１自由空間の底部または頂部端のいずれかに気体不透過性環状バッフルを設ける工程と、
前記ゾーンそれぞれの前記第２自由空間の頂部または底部端のいずれかに気体不透過性円状バッフルを設ける工程とを、
含むことを特徴とする、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記カラム内に同軸方向に重ねて置いて配置された、充填剤を収容するための複数の環状かご形容器を備える工程を含むことを特徴とする、請求項２７に記載の方法。
【請求項３３】
前記少なくとも１つのかご形容器の１つのゾーンから次のゾーンへ、あるいは１つのかご形容器から次のかご形容器へ気体相の少なくともいくらかを流しつつ、間接的に熱を交換するための少なくとも１つの熱交換器を前記第２自由空間に設ける工程をさらに含むことを特徴とする、請求項２８または３２のいずれかに記載の方法。
【請求項３４】
充填型またはプレート型のいずれかである、液体相と気体相との間で物質移動を行うためのカラムを改良する方法であって、
前記カラムの内側に同軸に配置され充填剤を収容するかご形容器であって、前記容器の断面積より大きく気体相を通過させるための気体透過性面を有する少なくとも１つのかご形容器を設ける工程であって、前記気体透過性面は、前記カラムの内壁と前記かご形容器の側壁との間に互いに対向して位置する第１および第２自由空間を形成するように対向する気体透過性側壁を有する、少なくとも１つのかご形容器を設ける工程と、
前記少なくとも１つのかご形容器を通して、前記第１自由空間から前記第２自由空間へ、あるいは逆に、前記気体相の少なくとも大部分を流すための手段を設ける工程とを、
含むことを特徴とする、方法。
【請求項３５】
前記少なくとも１つのかご形容器は、複数の連続して重ねて置かれたゾーンに分割され、前記かご形容器を通して、前記第１自由空間から前記第２自由空間へ前記気体相の少なくとも大部分を流す前記手段は、前記ゾーンのそれぞれに設けられていることを特徴とする、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記かご形容器の側壁の少なくとも１つは、各ゾーンのそれぞれの頂部端に、前記少なくとも１つのかご形容器の頂部端に既定の長さを有する気体不透過性部分を有することを特徴とする、請求項３４または３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記ゾーンのそれぞれにある前記少なくとも１つのかご形容器の前記第１および前記第２自由空間に配置された、前記自由空間に対する気体不透過性閉鎖手段を設ける工程をさらに含むことを特徴と、請求項３４〜３６のいずれかに記載の方法。
【請求項３８】
前記ゾーンのそれぞれの前記第１自由空間の底部端または頂部端のいずれかに配置される気体不透過性バッフルを設ける工程と、
前記ゾーンのそれぞれの前記第２自由空間の頂部端または底部端のいずれかに配置される気体不透過性バッフルを設ける工程とを
含むことを特徴とする、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記少なくとも１つのかご形容器は、その頂部端に配置された気体不透過性カバーを備えることを特徴とする、請求項２７または３４に記載の方法。
【請求項４０】
前記カラム内に同軸方向に重ねて置かれた充填剤を収容するための複数のかご形容器を設ける工程を含むことを特徴とする、請求項３４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［発明の分野］
本発明は、充填型カラムで液体相と気体相との間の物質移動を行う方法に関し、このカラムの中を両相は向流関係において流されている。
【０００２】
以下に示す説明および特許請求の範囲では、「充填型カラム」との用語は、一般的に、その内部に配置され種々の形態および大きさの要素（充填剤）を複数有する装置を意味する。その表面では、液体相と気体相が物質移動を行うために互いに接触するようになっている；このタイプの装置は、化学プラント、例えば、化学品の分解・吸収・蒸留および洗落としのために広く使用されている。
【０００３】
また、本発明は上記方法を実行するための充填型カラムに関し、既存カラムを本発明の充填型カラムへ変換するための改良方法に関する。
【０００４】
以下に示す説明および特許請求の範囲では、「改良」との用語は充填型またはプレート型の既存カラムにおけるその場での変更(in situ modification)を意味し、その性能を改良し、かつ、例えば、液体相と気体相との間での物質移動においてその容量および／またはその効率を増加させると同時にそのエネルギー消費を減少させる。
【０００５】
既に公知であるように、当該分野では実行することが容易な方法を提供する必要が大きくなっている。この方法は簡単かつ有効な方法で投資費用および運用コストが低くかつエネルギー消費が低く、液体相と気体相との間での物質移動を行うことができる。
【０００６】
［従来の技術］
上述の要件を満足するために、当該分野では物質移動を行う方法が提案されてきた。そこでは、液体相および気体相はそれぞれ下流および上流（実質的に軸性）方向に充填型カラムの中を流されている。
【０００７】
このような先行技術の方法は、実行することは簡単であるが、充填剤中を通過する際に気体相がもたらす大きな圧力低下から主に生じる問題が発生する。
【０００８】
実際には、充填剤は物質移動を強化させるために、これらの相に対して十分な耐性を有する相間接触を確実にすることが意図される、高さ対直径の比が大きい実質的に円筒状のカラム内に配置される。
【０００９】
その結果、充填剤を通して流れる際に、気体相は圧力が有意に減少し（圧力低下）、これはカラム中へ供給され得る気体量に限界を与えて、カラム容量を削減させる。
【００１０】
この圧力低下のために、カラム中へ提供される気体相の流速は、予定された値以下に保持されなければならない。それ以上にすると、所望しない「増水」現象が出現する恐れがある。それによって、カラムは気体相からの摩擦抗力によって液体相がその下向運動に引きとめられて増水状態となる。実質的にゼロにまで低下する物質移動により、この条件下ではカラムはもはや使用できないと考えられる。
【００１１】
言い換えれば、充填剤を通過するに際して、気体相の大きな圧力低下は上記先行技術の方法を実行するように設計されたカラムを通る気体相の流速の制限要因となり、両相間の有効な物質移動を妨害するのである。
【００１２】
気体相中の圧力低下を防ぐために、かつ、先行技術の充填型カラムの容量を増加させるために、高空隙率を有する特定の充填剤が提案されている。その中で気体相の流れは大きな圧力低下を受けない。
【００１３】
このような充填剤は、カラム中へ供給される気体相の流速をいくぶん増加させることができるが、それらは両相間に完全に満足される物質移動を提供するには十分でない。何故なら、カラムを通る気体相の圧力低下は、操作上の制約が先に言及した増水現象に起因するようになお実際には重要であるからである。
【００１４】
いわゆるプレート型カラム、すなわち、カラムの内側に水平方向に取り付けられた孔が開いた複数のプレートを備えたカラムが、充填型カラムに代わって提案されている。
【００１５】
この場合、液体相と気体相との間で物質移動を行う方法は、このプレート中で互いに両相を混合することを含み、このプレートは一般的には両相の相互接触を増大させるように設計されている。
【００１６】
プレート型カラムは低液体流速の応用に適していることが見出されたが、増水となることが免れず、液体相と気体相との間でさらなる有効な物質移動を行うことができない。
【００１７】
上記欠点のために、液体相と気体相との間で物質移動を行う先行技術の方法は、両相間の移動の全体的効率・エネルギー消費・およびこのような方法 (前記したように、いくつかの制限をともなう) を実行するために使用するカラムの運用コストおよび投資費用の面から見て、これまで満足すべき効果をもたらしていなかった。
【００１８】
この技術が数年間も種々の化学用途に使用されてきて、かつ、先に言及した必要性が当該分野でますます感ぜられているにもかかわらず、これがすべてであった。
【００１９】
［発明の概要］
本発明の基礎となる課題とは、液体相と気体相との間で物質移動を行う方法であって、簡単かつ有効な方法で、投資費用および運用コストが低く、かつ、エネルギー消費が低い両相間での物質移動を行う方法を提供することに関するものである。
【００２０】
この課題は、本発明では、前記両相が向流にて流される少なくとも１つの充填剤収容かご形容器を収容した外殻を含む充填型カラム中で、液体相と気体相との間で物質移動を行うための方法であって、かご形容器の断面積よりも大きな気体透過性かご形容器表面を通して、少なくとも１つのかご形容器へ気体相を供給する工程を含むことを特徴とする方法によって解決される。
【００２１】
このようにして、かご形容器断面積よりも大きく製造された少なくとも１つのかご形容器の透過表面を通して気体相を流すことによって、充填剤を通して流れる相の圧力低下において、これに対応した減少が見られる。それは気体流速を増加させ、かつ、同時に先行技術の方法よりも低い速度で操作することができ、それによって、両相間の物質移動を有意に高める。
【００２２】
物質移動の改善された効率における利点は、気体相に対して呈される透過表面が大きくなるに従いより実質的となる。
【００２３】
この点から上記課題に関して本発明は特に有効な方法であり、その断面積が前記外殻の断面積よりも小さい少なくとも１つの充填剤収容かご形容器を収容した外殻を含む充填型カラム内で液体相と気体相との間の物質移動を行う方法によって、上記課題は解決される。
本発明のこの方法は、
充填型カラム内に液体相と気体相を供給する工程と、
少なくとも１つのかご形容器内で実質的に軸方向に液体相を流す工程と、
少なくとも１つのかご形容器内で主に半径方向に気体相を流す工程と、
充填型カラムから液体相と気体相を抽出する
工程とを含む。
【００２４】
また、本発明の方法では、特に先行技術の方法が教示する軸方向よりもむしろ、気体相を主に半径方向にて充填剤を通して流すことによって、透過表面または通過表面を大幅に拡大して、両相間の物質移動を簡単でかつ有効な方法で積極的に強化することができる。それゆえ、先に述べた先行技術の方法で作動する匹敵する大きさを有するカラム以上に、そのような方法を実行するように設計されたカラムの容量を有意に増加させる。
【００２５】
それとは別に、所与の容量に関しては、本発明の方法を実行するカラムは先行技術のカラムよりも顕著に小さく製造され得る。
【００２６】
これは、充填剤を通して半径方向に流れる際に、気体相によってなされる圧力低下が、軸方向に充填剤を通して行うことに関与した圧力低下に比べて、小さいと見なされることから主に生じる。その結果、本発明の方法は増水などの望ましくない現象が生じる前に、有利なことに先行技術よりも高い気体流速にて実施することができ、それによって液体相と気体相との間での物質移動を増強する。
【００２７】
特に、本発明の方法は、極めて簡単でかつ有効な方法で、圧力低下の制約およびカラムを通る気体相の限られた流速を実質的に解消することができ、物質移動を行う充填剤の交換表面積を最適に使用するために、気体および液体の流れを所望すべき容量と速度でもって操作することが可能となる。
【００２８】
この方法のために、有利には最も有効に実行し、かつ低い投資費用および運用コスト、および低エネルギー消費を必然的に伴う充填型カラムを使用して、両相間で高い効率を有する物質移動を達成することができる。
【００２９】
両相間の物質移動が主に半径方向に充填剤を通して気体相を流すことによって有意に改良され得るとの事実は、液体相に対して、気体相の逆流(crossflow)が真の向流関係にある両相の軸方向の流れよりも、物質移動の観点から有利でないとの先行技術の不変の教示と鋭く矛盾する。
【００３０】
さらに、両相間の物質移動を招く条件および化学的／物理的方法は、流れの種類によって実質的に異なり得るから、本発明の方法の利点は、先験的には決して予測されない。
【００３１】
これこそ、特許出願人が実施した唯一の研究であって、主に半径方向に気体相を流すことによって、液体相の実質的に軸方向の流れに向流し、両相間の物質移動を招く駆動力が真の向流よりもはるかに効果的に作動することができ、その結果、物質移動の効果と効力が有利に増加され得る方法を思いがけなく明らかにした研究である。
【００３２】
少なくとも１つの該かご形容器の中を実質的に半径方向、実質的に軸−半径方向または実質的に逆方向に気体相を流すことによって、特に満足すべき結果が得られていた。
【００３３】
好ましくは、気体相の少なくとも１つの前記かご形容器を通る主に半径方向の流れは、遠心型または求心型、または遠心および求心交互型のいずれかである。
【００３４】
本発明の特に有利な態様では、少なくとも１つの前記かご形容器の上部ゾーンおよび下部ゾーンに液体相と気体相をそれぞれ供給させながら、液体相と気体相を複数の連続して重ねて置かれたゾーンを通して、少なくとも１つの前記かご形容器に流し、そして、それぞれ下部ゾーンおよび上部ゾーンから抽出する。
【００３５】
気体相を主に半径方向に通過させるべき複数のゾーン中へ充填剤を分けることによって、気体流の半径成分の増加が得られた。その結果、気体相の流速およびこの方法を実行するために使用されたカラムの容量をさらに増加させ、両相間の物質移動を改良することが可能となる。
【００３６】
あるいはまた、同じ結果は液体相と気体相を複数の重ねて置かれた充填剤収容かご形容器を通して、実質的に軸方向、主に半径方向それぞれに流すことによって得られる。
【００３７】
さらに好ましくは最後に述べる態様において、本発明の方法は連続したかご形容器の間に前記液体相を収集しかつ再配分する工程をさらに含む。
【００３８】
このようにして、液体相により一定して流出される充填剤の全体を維持することは可能であり、それゆえ、後者が充填剤の局所的なゾーンのみを流す優先的経路に沿って流れ下ることを防ぎ、非常に減少した有効な表面領域を物質移動のために利用することが可能となる。
【００３９】
好ましくは、気体相を少なくとも１つのかご形容器の連続したゾーンを通してまたは連続したかご形容器を通して半径方向に対向する方向に流す。それによって、カラム中に気体相のジグザグ流路をもたらし、構造上の見地から利点を証明する。
【００４０】
上記方法を実行するために、本発明は、
外殻と、
外殻の内側に延び、充填剤を収容する少なくとも１つのかご形容器であって、両相が向流関係にてその中を通過する少なくとも１つのかご形容器と、
液体相と気体相をカラムへ供給するためのそれぞれの手段と、
液体相と気体相をカラムから抽出するためのそれぞれの手段とを含む液体相と気体相との間で物質移動を行うための充填型カラムであって、
少なくとも１つのかご形容器が、気体相を通過させるためにその断面積よりも大きな気体透過性表面を備えていることを特徴とするカラムを提供する。
【００４１】
好ましくは、本発明のカラムは、少なくとも１つのかご形容器が殻断面積よりも小さな断面積を有し、気体透過性である互いに対向する側壁を有し、さらに、主に半径方向の流れにて、少なくとも１つのかご形容器を通して気体相を流す手段を含むことを特徴とする。
【００４２】
好ましい態様では、カラムは、
実質的に円筒形である外殻と、
外殻内で同軸方向に配置され、それぞれ対向する内部および外部気体透過性円筒壁を含む、充填剤を収容する少なくとも１つの環状かご形容器であって、実質的に軸流れ方向に、液体相がその中を通過して浸透している少なくとも１つのかご形容器と、
前記外殻の内壁と前記かご形容器の外壁との間に形成された第１自由空間と、
前記かご形容器の内壁の内方に形成された第２自由空間と、
液体相および気体相を前記カラム中へ供給するためのそれぞれの手段と、
気体相の少なくとも大部分を、前記少なくとも１つのかご形容器の中を通して前記第１自由空間から前記第２自由空間へあるいは逆に流す手段と、
前記カラムから液体相および気体相を取り出すためのそれぞれの手段とを含む。
【００４３】
さらに、好ましい態様では、カラムは有利には、
外殻と、
殻の内側に同軸方向に配置され、かつ、気体透過性である互いに対向する側壁と、好ましくは平面を備えた充填剤を収容する少なくとも１つのかご形容器であって、実質的に軸流れ方向にて、液体相がその中を浸透する少なくとも１つのかご形容器と、
互いに対向して配置され、殻の内部壁とかご形容器の側壁との間にある第１および第２自由空間と、
液体相および気体相をカラムへ供給するための各手段と、
少なくとも気体相の大部分を、少なくとも１つのかご形容器を通して、第１自由空間から第２自由空間へあるいは逆に流す手段と
液体相と気体相をカラムから取り出すための各手段とを含む。
【００４４】
別な観点では、本発明は液体相と気体相との間で物質移動を行うための充填型またはプレート型のいずれかであるカラムを改良する方法であって、充填剤を収容し、かつ気体相を通過させるために、その断面積よりも大きな気体透過性表面を有する少なくとも１つのかご形容器をカラムの内側に備える工程を含むことを特徴とする方法を提供する。
【００４５】
既存カラムを改良する上記方法のために、簡単かつ有効な方法で、低い投資費用および運用コスト、かつ低エネルギー消費にて、両相間の高い移動率を提供することができる液体相と気体相との間で物質移動を行う方法を得ることができる。
【００４６】
本発明のさらなる特徴および利点は、本発明方法の態様について、添付図面を参照する非限定的実施例を用いた下記説明から明らかになるであろう。
【００４７】
［実施形態の詳細な説明］
図１〜図６において、番号１に示されるものは本発明の液体相と気体相との間で物質移動を行う充填型カラムである。
【００４８】
カラム１は外殻２、外殻２の内側に延び充填剤を収容する少なくとも１つのかご形容器３、カラム１内へ液体相おび気体相を供給するためのそれぞれの手段５および６、並びにカラム１から液体相および気体相を取り出すためのそれぞれの手段７および８を含む。
【００４９】
カラム１へまたはカラム１からそれぞれ液体相を供給または取り出す手段５および７は、一般的には当業者に公知である種類の導管、ノズル型分配器または収集室を含むものであり、ここで詳細に記述しない。
【００５０】
同様に、カラム１へまたはカラム１からそれぞれ気体相を供給または取り出す手段６および８は、一般的には当業者に公知である種類の気体入口および出口を含むものであり、ここで詳細に記述しない。
【００５１】
図１，図３および図５の実施例では、液体相はカラム１の頂部端に手段５によって供給され、その底部端から手段７によって取り出される。したがって、液体相はそれ自体公知方法で、すなわち実質的には軸方向にカラム１を通して流れる。
【００５２】
気体相はカラム１の底部端へ手段６によって供給され、その頂部端から手段８によって取り出される。
【００５３】
しかし、液体相と気体相は、伝統的な充填型カラムで通常行うようにカラム１上の中間的位置で供給および取り出され得る。
【００５４】
言い換えると、液体相および／または気体相をそれぞれ供給または取り出す手段は、カラム内で一定の操作条件を維持するために、あるいは両相間の物質移動を改良するために、殻２に沿ったいずれの個所に備えられていてもよい。
【００５５】
本発明では、少なくとも１つのかご形容器３は、充填剤４を通る気体相の通過のために、好ましくはその断面積よりも大きい気体透過性表面を備えている。
【００５６】
その目的のためには、かご形容器３は外殻２の断面積よりも小さな断面積を有し、気体透過性である対向する側壁９および１０を有する。
【００５７】
さらに好ましくは、カラム１は主に半径方向にかご形容器３を通して気体相を流すように適合された適当な手段を含む。
【００５８】
このようにして、先行技術の不変な教示と相反して、気体相はカラム１中を、主に半径流れ方向に沿って液体相と向流して流される。
【００５９】
側壁９および１０の気体透過性表面は、有利には、かご形容器３の断面積よりも大きく設けられている。
【００６０】
図１に示す態様では、本発明の充填型カラム１は、実質的に円筒形である外殻２、および殻２の内側に同軸方向に固定され、かつ対向する気体透過性円筒形内壁および外壁それぞれ９および１０を有する、充填剤４を収容するための少なくとも１つの環状かご形容器３ａ−３ｅを含む。
【００６１】
第１自由空間１１は殻の内壁２ａとかご形容器の外壁１０との間に形成され、かつ第２自由空間１２はかご形容器の内壁９内に形成される。
【００６２】
さらに、有利には、カラム１は少なくとも１つのかご形容器３ａ−３ｅを通して、第１自由空間１１から第２自由空間１２へ、あるいは逆に、気体相の少なくとも大部分を流す手段９ａ、１０ａ、１４、１５を含む。
【００６３】
図１の実施例では、カラム１は充填剤４を収容する５つの環状かご形容器３ａ−３ｅを含み、該容器は殻２内で重ねて置かれ、同軸に配置される。
【００６４】
矢印Ｆｇで示したように、これらのかご形容器には、液体相が実質的には軸方向にカラム１の上方から下方へ流れ、かつ、気体相が実質的には軸−半径方向に下方から上方へ流れる。
【００６５】
殻２の内側にあるかご形容器３の数は、カラム１の大きさおよび求められる物質移動の速度に適応して異なり得る。１から２０の範囲内のかご形容器の数は、ほとんどの要求を満足するには十分であることがわかる。
【００６６】
両相間の物質移動を促進し、カラム１を通る最適操作条件を確立するために、充填剤４を収容するかご形容器３ａ−３ｅは、有利には、種々の長さを備えている。例えば、最低位のかご形容器３ａはもっとも長く、そして他のかご形容器は、もっとも短い最上位のかご形容器３ｅに向かって徐々に長さを減じている。
【００６７】
図１に示されるかご形容器３ａ−３ｅは隣接して置かれ、液体相と気体相との双方が透過できる孔が開いた底部１３をそれぞれ有する。
【００６８】
有利には、かご形容器３ａ−３ｅの孔が開いた底部１３の大きさは、気体相を半径方向に偏向させ、および／またはかご形容器の間に液体相を収集し、かつ再分配するに適したものである。
【００６９】
連続した隣接かご形容器３ａ−３ｅ間の孔が開いた底部１３の存在は、かご形容器を通して流れる気体相の圧力低下における予定された実体を制御して増加させ、該相の少なくともいくらかを半径方向に偏向させ、また１つのかご形容器から流出した液体相を次のかご形容器へ所望により収集し、かつ再分配することができる。
【００７０】
連続したかご形容器３ａ−３ｅ間に液体相を収集および再分配させることによって、両相間の物質移動のための至適条件が確立される。充填剤４の全表面領域が使用されて、充填剤を通る液体相のための優先的流路の形成を阻止する。
【００７１】
１つのかご形容器３ａ−３ｄから半径方向に偏向された気体相の部分は、その後、次のかご形容器３ｂ−３ｅ中へ、再び、半径流れ方向にて再導入される。
【００７２】
好ましくは、かご形容器３ａ−３ｅを通る気体相の半径方向の流れは遠心型または求心型のいずれかである。
【００７３】
図１で矢印Ｆｇによって示されるように、交互に遠心型流れと求心型流れ（またはその逆）を使用することによって、特に満足すべき結果が得られている。すなわち、気体相は、対向方向にある連続したかご形容器３ａ−３ｅを通して、半径方向へ進む。
【００７４】
かご形容器３ａ−３ｅ、またはそれらのいくつかは、連続したかご形容器間にそれぞれの円筒形空間を作るように、互いに適当な距離でもって、カラム１の内側に配置されていてもよい。
【００７５】
これらの空間は、有利には、１つのかご形容器から次のものへ液体相を収集および再分配する手段（図示されていない）を収容していてもよい。この手段は従来のものであって、ここでさらには記述しない。
【００７６】
あるいはまた、有利には、複数のかご形容器を有する代わりに、本発明のカラム１は一方の上に他方を隣接した複数のゾーン（かご形容器として同じ参照符号３ａ−３ｅで図１に示す）に分けた１つのかご形容器３を具備することができる。この配置は図１に示されるかご形容器配列と実質的に同等であると見なされる。
【００７７】
この態様では、孔が開いた底部１３が設けられず、かつ、かご形容器３の内側にある充填剤４は連続的な１つの物体を形成する。
【００７８】
本発明の特に有利な態様では、少なくとも１つのかご形容器３ａ−３ｅの外壁１０または内壁９は、それぞれ部分１０ａ、９ａを含む。これは気体不透過性であり、かつその頂部端に沿って定められた長さを有する。
【００７９】
図１の実施例では、各かご形容器３ａ−３ｃの外壁１０および内壁９は、有利には、それぞれ気体不透過性部分１０ａおよび９ａを含む。
【００８０】
かご形容器３ａ−３ｃに代えて、カラム１が上記した複数のゾーン３ａ−３ｃに分割した１つのかご形容器３を含む場合において、かご形容器３の内壁９および／または外壁１０の既定長さをもつ気体不透過性部分９ａおよび１０ａは、それぞれ各ゾーンの頂部端に沿って設けられていてもよい。
【００８１】
かご形容器またはゾーン３ａ−３ｃの側壁の少なくとも１つ、好ましくは両方の側壁の上に気体不透過性頂部を設けることによって、充填剤４を通り底部から頂部へ流れる気体相流の大部分は、簡単かつ有効な方法で半径方向に偏向することができ、気体相を主に半径方向にてカラム１を通して流すことができる。
【００８２】
実際に、側壁９および／または１０の孔が開けられていない部分は、有利には、充填剤４を通る軸方向の流れを妨げる気体相の圧力低下（予め定められた実体のある）において制御した増加を生じ、それによって気体相の流れを半径方向に偏向させる。
【００８３】
それぞれ、半径方向に、軸方向に充填剤４を通して進む気体相の割合は、気体不透過性部分９ａおよび／または１０ａの長さまたは広さに支配される。何故なら、気体相が受ける圧力低下は、そのような部分に応じて変化するからである。気体不透過性部分の長さが大きくなることにより、軸方向の流れに対する抵抗およびしたがって気体相の半径方向の流れ成分は増加する。
【００８４】
図１に示すように、充填剤４を通して実質的に軸方向に流れて進むのは、気体相の少ない部分のみであり、一方、その大部分は実質的に半径方向の流路を流れ、混合した流れ、すなわち、軸−半径方向の流れが確立される。
【００８５】
かご形容器３ａ−３ｅの側壁９および１０の双方が、気体不透過性部分９ａおよび９ｂを含む場合において、各部分の長さは気体相の流れの半径方向の成分を増大させるか、または減少させるためには、有利には、内壁９および外壁１０に対して異なり得る。
【００８６】
気体不透過性部分９ａ、１０ａの長さが、かご形容器３ａ−３ｅの内壁９および／または外壁１０の長さの５％〜３０％であると、特に満足すべき結果が得られた。
【００８７】
好ましくは、気体不透過性部分の長さは１０％〜２５％の範囲である。
【００８８】
本発明のさらに特に有利な観点では、カラム１はそれぞれ第１自由空間１１と第２自由空間１２に配置された、自由空間１１および１２を閉鎖するための気体不透過性手段１４および１５を含む。
【００８９】
図１の実施例では、少なくとも１つのかご形容器３ａ−３ｅの中で、これらの閉鎖手段は、気体不透過性であり、かつ、第１自由空間１１の上部端に配置された環状バッフル１４、および気体不透過性であり、かつ、有利には、第２自由空間１２の底部端に配置された円状のバッフル１５を含む。
【００９０】
このようにして、気体相は主に半径方向の求心型または遠心型の交互の流れにより、１つのかご形容器３ａ−３ｄから次のかご形容器３ｂ−３ｅへ透過させられ、その間、気体相が１つまたはそれ以上のかご形容器を迂回することを防ぐ。迂回は両相の間で行う物質移動の全体的効率に悪影響を及ぼす。
【００９１】
実際には、気体相の少なくとも大部分が充填剤４を通して半径方向に流されるときは、所与のかご形容器から出てくる気体が、カラム中の他のかご形容器を横切って流出または押し流されるか、あるいはカラムから漏れ出ることすらできないようにして、次のかご形容器へ向けられることが重要である。
【００９２】
気体相が主に半径方向の遠心型または求心型の交互の流れで、１つのかご形容器３ａ−３ｄから次のもの３ｂ−３ｅへ移動する場合において、気体不透過性環状バッフル１４は第１自由空間１１の底部端に配置され、かつ、気体不透過性円状バッフル１５は第２自由空間の頂部端に配置される。
【００９３】
図１の実施例では、気体相の実質的に軸−半径方向の流れがカラム１を通過するにつれて、かご形容器３ａ−３ｅは気体不透過性カバーで閉鎖されるよりもむしろ、その頂部端で開放されたままになる。
【００９４】
これは液体相が同じ部分を軸方向に通過するのを容易にし、また、特に上部かご容器３ｅでそこに含まれる充填剤４の上に、この相を供給および分配することを容易にする。
【００９５】
図１では、１６は一般的にはかご形容器３ｃ中の第２自由空間１２に配置される熱交換器を示し、半径方向の流れにてかご形容器３ｃを出て、次のかご形容器３ｄへ向かう気体相を、水などの加熱または冷却流体を用いる間接的熱交換に付する。
【００９６】
特に、管状側部上での加熱または冷却流体と共に、気体相を殻側部上の熱交換器１６の中を流す。簡単にするために、熱交換器１６へ／から加熱または冷却流体を供給および抽出するための手段はそれ自体公知であるから、図１では省略した。
【００９７】
個々の要求に応じて、連続したかご形容器３ａ−３ｅ間を流れる気体相の少なくともいくらかに対して、間接的に熱交換をもたらす１つまたはそれ以上の熱交換器１６は、自由空間１２の中に配置されていてもよい。
【００９８】
カラム１に熱交換器１６を設けることによって、カラムに意図される洗い落とし、吸収、蒸留および分解の方法が全て改善され得る。
【００９９】
上記したように、かご形容器３ａ−３ｅに関連して述べたように、気体透過性底部１３を除いた全ての特徴はまた、カラム１が複数のゾーン３ａ−３ｅに分割された１つのかご形容器３を含む、図示されていない本発明の特別な態様にも適用される。
【０１００】
図３は、本発明の方法を実行するためのカラム１の一態様を示す。これは主に、気体相が軸−半径方向よりも、むしろ実質的に半径方向に充填剤４を通して流される点で、図１の実施例とは異なる。
【０１０１】
この図では、図１に示されるものと構造的に、かつ機能的に同等であるカラム１の部分は同じ参照符号をもち、かつ、さらに記述しない。
【０１０２】
有利には、気体相をカラム１の内側に配置された充填剤４をもつかご形容器（単数または複数）３の頂部端を閉鎖することにより、実質的に半径方向に流す。
【０１０３】
この目的のためには、少なくとも１つのかご形容器３は、その頂部端に設けた気体不透過性カバー１７を有する。
【０１０４】
図３の実施例では、かご形容器３ａと３ｂは、気体相の少ない部分ですら、軸性流れ方向に充填剤４を通して進むことができないように、それぞれカバー１７を備えている。
【０１０５】
気体不透過性カバー１７のために、気体相は充填剤４を通して半径方向に流され、軸方向にかご形容器３ａ−３ｂから出ることを阻止される。
【０１０６】
この場合、かご形容器３ａ−３ｂの内部および外部側壁、９および１０の気体不透過性部分それぞれ９ａ、１０ａは、半径方向に気体相の流れを偏向することに加えて、有利には、カバー１７と充填剤４との間の全てのギャップを通して、第１自由空間１１から第２自由空間１２へ直接に、または逆に漏れ出る前記相の少なくとも一部分が、かご形容器３ａ−３ｂを好ましくなく迂回することを防ぎ、両相間の物質移動の全体的効率に影響を及ぼす。
【０１０７】
好ましくは、気体相は図３の矢印Ｆｇによって示されるように、第１かご形容器３ａを通して半径方向に外側に、かつ第２かご形容器３ｂを通して半径方向に内側へ流れる。
【０１０８】
気体相の半径方向は、カラム１の構造に適合するように選択され、単に求心型または単に遠心型、または求心型と遠心型（またはその逆）であってもよい。図１に示される実施例と同様に、気体相の流れのために特別な方向を選択して得られた利点は、カラム１の構造に関与するが、両相間の物質移動の効率にとっては重要性が小さい。
【０１０９】
さらに、かご形容器３のいくつかに、気体相が実質的な半径流れ方向に透過し、いくつかの他のものに、軸−半径方向に通過することを伴った組合せ方法が提供され得る。
【０１１０】
この場合、かご形容器３ａ−３ｂの全てが気体不透過性カバー１７に適合するとは限らない。
【０１１１】
図３に示されるかご形容器３ａ−３ｂの数およびその異なった長さは、単に例示されるに過ぎず、図１に関連して先に記述したように、必要に応じて異なるものである。
【０１１２】
カラム１へ液体相を供給するための手段５は、上部かご形容器３ｂのカバー１７と充填剤４との間に位置することに注意すべきである。
【０１１３】
この態様では、上部かご形容器３ｂから流れ出る液体相は、（それ自体公知であるから図示しない手段で）取り出され、また、例えば、それぞれのカバー１７と充填剤４との間にそれ自体位置するノズル型分配器１８によって、下部かご形容器３ａへ再分配される。
【０１１４】
好ましくは、かご形容器３ａおよび３ｂは互いに隣接して置かれ、上部かご形容器３ｂの気体不透過性底部を形成する下部かご形容器３ａのカバー１７を有している。したがって、コンパクトで簡単な構造を有するカラムが得られる。しかしながら、カラム１の内側に離れて置かれた複数のかご形容器３が代わって備えられる。
【０１１５】
図３に示されていないけれども、自由空間１２は図１に関して記述したように、有利には、１つのかご形容器から次の容器へ流れる気体相と加熱または冷却流体との間の間接的熱交換を行うための熱交換器を１つまたはそれ以上収容していてもよい。
【０１１６】
図５に示される本発明の別な態様では、カラム１は充填剤４を収容し、外殻２内に同軸方向に配置され、かつ、気体透過性および好ましくは平面状である対向する側壁１９、２０を有する、少なくとも１つのかご形容器３ａ−３ｃを含む。
【０１１７】
殻２の内壁２ａとかご形容器３ａ−３ｃの側壁１９および２０との間には、第１および第２自由空間２１および２２が互いに対向して作られる。
【０１１８】
有利には、適当な手段（１９ａ、２０ａ、２３）が、気体相の少なくとも大部分を第１自由空間２１から第２自由空間へ、あるいは逆に、少なくとも１つのかご形容器３ａ−３ｃを通してカラム１中を流すように設けられている。
【０１１９】
図５には、先の図において示されたものと構造上および機能上同等であるカラム１の部分は、同じ参照符号で示され、さらに説明しない。
【０１２０】
本発明のこの実施態様では、液体相は充填剤４を通して上方から下方へ実質的に軸方向に流れ、一方、有利には、気体相は充填剤４を通して底部から頂部へ実質的に交差する方向へ流れる。
【０１２１】
言い換えれば、気体相は本質的に傾いた流れで、かご形容器３ａ−３ｃの１つの側面から他方へ移動し、その際、水平成分は優勢である。
【０１２２】
好ましくは、図５および図６に示すように、殻２は実質的に円筒形であり、自由空間２１および２２の断面形状は円状扇形である。このようにして、カラム１の内側に得られる空間はもっともよく利用され、かつ、不当な摩擦効力を生じることなく気体相を流すことができる、充填剤４を収容する広いかご形容器３ａ−３ｃならびに十分に広い自由空間２１および２２が提供され得る。
【０１２３】
先の実施例と同様にして、ここで再び、かご形容器３ａ−３ｃの少なくとも１つの側壁１９および２０、好ましくは両方は、その頂部端に一定の長さをもつ気体不透過性部分１９ａ、２０ａをそれぞれ含む。これは気体相の流れを水平方向に偏向する効果を有する。
【０１２４】
さらに、有利には、カラム１は第１および第２自由空間２１および２２に配置された、自由空間２１および２２を閉鎖するための気体不透過性手段２３を含む。
【０１２５】
その目的のために、閉鎖手段は第１自由空間２１の頂部端に位置する気体不透過性バッフル２３および第２自由空間２２の底部端に位置する気体不透過性バッフル２３を含む。
【０１２６】
図示していない別な態様では、気体不透過性バッフル２３は第１自由空間２１の底部端に、および第２自由空間２２の頂部端にそれぞれ位置する。
【０１２７】
図５の実施例では、これらのバッフル２３は円状扇形を有する。
【０１２８】
バッフル２３は、有利には、第１自由空間２１から第２自由空間２２および／または逆に、充填剤４を通して気体相の逆流を誘導するには効果的である。その間、気体相がかご形容器３ａ−３ｃを望ましくなく迂回することを防ぐ。
【０１２９】
側壁１９および２０の気体不透過性部分１９ａおよび２０ａの長さならびにカラム１内のかご形容器３ａ−３ｃの数、配置および長さに関しては、先の図面に関連して説明したように、同じ特性および利点が適用される。
【０１３０】
実施例として、図５のカラム１には３つの触媒作用かご形容器３ａ−３ｃが同軸に配列され、充填剤４を載置し、重ねて置かれ、かつ、互いに連続することが注目される。頂部かご形容器３ｃは下にあるかご形容器３ａ−３ｂよりも長い。
【０１３１】
孔が開いた底部１３が、連続したかご形容器間に液体相と気体相の少ない部分を通過させるために、各かご形容器３ａ−３ｃに備えられている。さらに、かご形容器３ａ−３ｃは、最上部で端部が開放されている。
【０１３２】
その結果、図５の実施例では、有利には、気体相を混合交差方向と軸方向に、かご形容器３ａ−３ｃを通して流すことができる。
【０１３３】
あるいはまた、図面に示されない態様では、かご形容器３ａおよび３ｃは、その頂部端にそれぞれの気体不透過性カバーを取り付けていてもよい。そうして気体相の真の逆流が充填剤４を通してもたらされ得る。
【０１３４】
実質的に交差する方向に気体相が流れるかご形容器うちのいくつかと、混合交差した方向と軸方向に流れるかご形容器の他のものとからなるカラム１もまた、本発明の範囲内にある。
【０１３５】
かご形容器３ａ−３ｃは、有利には、カラム１の内側に互いに距離をもって離れた関係にて配置されていてもよい。また、適当な手段が液体相を収集および再分配するために、連続したかご形容器３ａ−３ｃの間に設けられていてもよい。
【０１３６】
図５の実施例では、これらの手段はかご形容器３ａ−３ｃの底部端に設けられた孔が開いた底部１３を含み、これは気体相の流れを交差するように偏向し、および／または連続したかご形容器の間を流れる液体相を収集および再分配するように、好適な大きさを有する。
【０１３７】
あるいはまた、有利には、カラム１はかご形容器３ａ−３ｃに代えて、示されていないが、複数の連続して重ねておかれたゾーンに分割された１つのかご形容器３を含む。これは上記したかご形容器３ａ−３ｃにいずれの点でも関連しており、同じ特徴および利点を有する。もちろん、孔の開いた底部１３または気体不透過性カバーはそのような連続したゾーンの間に設けられない。
【０１３８】
カラム１はまた、先の複数のゾーンに分割されたかご形容器の少なくとも１つに複数のかご形容器３ａ−３ｃを導入するように配置され得る。
【０１３９】
本発明の図示されていないが特に有利である実施態様では、気体相の実質的に半径方向の流れまたは交差した流れが図３また図５に関して説明された型のカラム１を通り、気体不透過性カバーを気体透過性孔あきカバーで置換して、さらに、有利には、かご形容器を通して気体相が軸方向に流れることを停止させる、このような孔あきカバーにおいて形成される静水液体を利用することによってもたらされ得る。
【０１４０】
言い換えれば、１つのかご形容器から出る際に、カラム１を通して上方から下方へ流される液体相は、次のかご形容器の孔があいたカバーで集められ、かつ、この次のかご形容器に再分配および通過する前に、気体相が透過できない水平の液体相を形成する。そうして、気体相は交差した方向または半径方向に余儀なく流されるであろう。
【０１４１】
本発明では特定の種類の充填剤４に限定されず、繊維状またはランダム状を含めて、いかなる種類の充填剤もカラム１内で使用してもよい。有利には、異なった種類の充填剤４をかご形容器間に、あるいは１つのかご形容器のゾーン間に挿入してもよい。このようにして気体相の流速およびカラム１を通して流れる両相間の物質移動が制御あるいは修正され得る。
【０１４２】
充填剤４は流れる液体相および気体相に対して不活性な物質から作製してもよく、または適当な触媒あるいはその混合物であってもよい。カラム１に触媒が使用される場合には、化学反応が両相間の物質移動に加えて起こり得る。
【０１４３】
図１〜図６に関連して記述した態様にて表すように、充填剤４を含む少なくとも１つのかご形容器３を収容する外殻２を含む充填型カラム１の内側で、液体相と気体相との間で物質移動を行う本発明の方法において、そのような相が向流して流される該方法では、有利には、気体相はかご形容器の断面積よりも大きな気体透過性表面（９、１０、１９、２０）を通して、少なくとも１つの前記かご形容器３中へ供給される。
【０１４４】
好ましくは、液体相と気体相との間で物質移動を行う方法は、充填剤４を収容し、かつ殻２の断面積よりも小さな断面積を有する少なくとも１つのかご形容器３を収容する外殻２を含む充填型カラム１内で実施され、かつ、充填型カラム１中へ液体相および気体相を供給し（手段５および６）、液体相を実質的に軸方向へ少なくとも１つの前記かご形容器３を通して流し、気体相を主に半径方向に少なくとも１つの前記かご形容器３を通して流し（手段９ａ、１０ａ、１４、１４、１９ａ、２０ａ、２３）、そして充填型カラム１から液体相および気体相を抽出する（手段７および８）工程を含む。
【０１４５】
先に記述したように、充填剤４を通して流れる気体相の圧力低下の減少は、本発明方法によってもたらされ得る。それによって、液体相と気体相との間で物質移動を増大させるのに効果的である気体相に対して（および液体相に対しても）、至適な流速および速度が得られ得る。
【０１４６】
さらに、気体相を主に充填剤４を通して半径方向に流すことによって、そのような移動を招く駆動力がポジティブに作用することから、物質移動において優れた効果を達成できることが予期せずして見いだされた。
【０１４７】
本発明方法の操作条件（圧力および温度など）は処理される流体の種類および実施される化学的操作に適するように、広い範囲の中で変更してもよい。
【０１４８】
本発明はまた、有利には、プレートおよび充填剤収容かご形容器の両方を有するカラムにも適用され得る。
【０１４９】
図１、図３および図５に示されるカラムは新品のもの、あるいはまた、本発明の有利なかつ好ましい観点によれば、液体相と気体相との間で物質移動を実施するために改良された充填型またはプレート型の既存のカラムであってもよい。
【０１５０】
このようなカラムを改良する方法は、有利には、気体相を通過させるためには、その断面積よりも大きな気体透過性表面を有する、充填剤４を収容するための少なくとも１つのかご形容器３をカラム内に設ける工程を含む。
【０１５１】
特に、本発明の改良方法は、カラム断面積よりも小さな断面積を有し、かつ、対向する気体透過性側壁９、１０、１９、２０を有する充填剤４を収容する少なくも１つのかご形容器３を、既存のカラム内に設け、かつ該カラム内に主に半径方向に少なくとも１つのかご形容器を通して気体相を流すための手段９ａ、１０ａ、１４、１５、１９ａ、２０ａ、２３を設ける工程を含むことを特徴とする。
【０１５２】
図１または図３に関して記述したものと同じ種類のカラム１を得るには、この改良方法は、有利には、充填剤４を含む少なくとも１つの環状かご形容器３、すなわちカラム１の内壁２ａとかご形容器３の外壁１０との間に第１自由空間１１を作り、かつ、かご形容器３の内壁９の内方へ形成される第２自由空間１２を作る、対向する円筒形気体透過性内壁および外壁、９および１０を有するかご形容器３をカラム１内に同軸方向に設け、そして、気体相の少なくとも大部分を少なくとも１つの前記かご形容器３を通して、第１自由空間１１から第２自由空間１２へ、あるいは逆に流すための手段９ａ、１０、１４および１５を設ける工程を含む。
【０１５３】
図５に関して記述した種類のカラム１を得るには、該方法は有利には、充填剤４を収容する少なくとも１つのかご形容器３、すなわちカラム１の内壁２ａとかご形容器３の側壁１９−２０との間に、互いに対向して配置した第１自由空間および第２自由空間、２１および２２を作り対向する、好ましくは平面状の気体透過性側壁１９および２０を有するかご形容器３をカラム１内に同軸方向に設け、そして、気体相の少なくとも大部分を第１自由空間２１から第２自由空間２２へ、あるいは逆に、少なくとも１つの前記かご形容器を通して流すための手段１９ａ、２０ａ、２３を設ける工程を含む。
【０１５４】
液体相と気体相との間で物質移動を行う既存のカラムを改良する本発明方法によると、有利には、カラム容量の有意な増加、およびエネルギー消費の減少を達成することが可能である。何故なら、カラムは改良された後に液体相と気体相とのはるかに大きな流速でもって、より効果的に作動することができるからである。
【０１５５】
さらに、本発明の改良方法の別な態様では、ここに添付される従属請求項３２〜３７および３９〜４４に記載されるように、さらなる手段または特徴が有利に提供され得る。
【０１５６】
本発明の改良方法から生じる、さらなる構造上および方法上の利点は、図１〜図６の先の記述から推論され得る。
【０１５７】
本発明の改良方法を実行するには、カラムに元来含まれる構造上の要素の少なくともいくつかは、前工程にて除かれなければならないことが理解され得る。そのような要素を、再利用して、例えば、新規な充填剤収容かご形容器の底部またはカバーを設けることが可能である。
【０１５８】
本発明によって達成される多くの利点が、上述の説明から明らかになる；特に、簡単かつ確実な方法で、低い投資費用および運用コスト、かつ低いエネルギー消費でもって液体相と気体相との間で高効率の物質移動を行う方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の方法を実行するために、元のデザインのまま、または伝統的なカラムを変更して構築された充填型カラムの第１の実施形態の縦断面図である。
【図２】  図１のII−IIに沿った、図１に示されるカラムの縦断面図である。
【図３】  本発明の方法を実行するために、元のデザインのまま、または伝統的なカラムを変更して構築された充填型カラムの第２の実施形態の縦断面図である。
【図４】  図３のIV−IVに沿った、図３に示されるカラムの縦断面図である。
【図５】  本発明の方法を実行するために、元のデザインのまま、または伝統的なカラムを変更して構築された充填型カラムの第３の実施形態の縦断面図である。
【図６】  図５のVI−VIに沿った、図５に示されるカラムの縦断面図である。
【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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