(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレートカラム（９）のための下降管（１）であって、該下降管はカラムの方向を向いた軸線を中心としてほぼ対称に構成されるとともに、プレート（１００）上の溢流堰部（２）内に設けられる流出開口（２０）であって、流入する液体／気体混合物において環状の流れを発生させるための偏向要素（３）を有する流出開口（２０）と、次の下段のプレート（１００’）に向かって形成される通路部（５）と、該通路部の下端に配置され、流れ落ちる液体を集めるためのカップ（６）とを備える下降管において、
前記カップ（６）には多数の小孔（７）が設けられ、該小孔は次の下段のプレートに向かって液体がほぼ一様に流れるように構成及び配置されることを特徴とする下降管。
【請求項２】
前記カップ（６）は深絞り加工によって成型される容器であって、該容器の底（６０）の全体にわたって前記小孔（７）が規則的に分布していることを特徴とする請求項１に記載の下降管。
【請求項３】
前記カップ（６）は該カップの中央付近において平板な底（６０）を有し、該カップの辺縁において円柱状の側壁（６１）を有することを特徴とする請求項２に記載の下降管。
【請求項４】
前記小孔（７）は円形の孔として形成されることを特徴とする請求項２または３に記載の下降管。
【請求項５】
前記カップ（６）は、前記小孔（７）が設けられた円錐または切頭円錐状の部分を備え、該カップは前記円錐または切頭円錐状の部分にて概ね形成され、該円錐はその頂点を下に向けて配置されるか、あるいは、前記円錐または切頭円錐状の部分（６０’）はその頂点を下に向けて配置され、かつカップ（６）の横方向の境界は円柱状の側壁（６１）によって形成されることを特徴とする請求項１に記載の下降管。
【請求項６】
前記カップ（６）はリング状領域を備え、該リング状領域の間にはスリット状の小孔（７）が設けられることを特徴とする請求項１に記載の下降管。
【請求項７】
前記偏向要素（３）はガイドブレード（３１）によって形成され、ガイドブレード（３１）は煙突状部（４）を形成している請求項１乃至６のいずれか１項に記載の下降管。
【請求項８】
前記偏向要素（３）は前記溢流堰部（２）の辺縁に配設されて内側に折曲された要素（２１）を備える請求項７に記載の下降管。
【請求項９】
１枚のプレート（１００）に対して複数の下降管（１）が設けられ、物質交換を行うためのガス通過孔が流出点を除く全領域において設けられた、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の下降管を備えたプレートカラム（９）において、下降管は、落下点（１０）の中心（Ａ１，Ａ２，・・・）のそれぞれと、近傍の流出点（２０）の中心（Ｂ１，Ｂ２，・・・）とが所定の平均間隔を隔てて分布するように配置され、該間隔は全ての中心点に対してほぼ等しい大きさであり、落下点は下降管の下方に当るプレート上の領域であることを特徴とするプレートカラム。
【請求項１０】
プレート（１００）の全てにおいて下降管（１）の配置が同様であり、互いに上下関係にあるプレートにおいて、流出点（２０）に対して落下点（１０）が食い違って位置するように下降管の配置の向きが異なることを特徴とする請求項９に記載のカラム。
【請求項１１】
互いに上下関係にあるプレート（１００，１００’）の下降管（１）は互いに相補的な位置に配置され、１枚のプレートにおいて落下点の数と流出点の数とが異なることを特徴とする請求項１０に記載のカラム。
【発明の詳細な説明】
本発明は請求項１に記載の前提文に基づくプレートカラムのための下降管に関し、この種の下降管を備えたプレートカラムに関する。
この種の下降管はドイツ特許出願公開第ＤＥ−Ａ ２  １４０  ８９９号にいわゆる「回転式液体流出装置」として開示されている。この下降管では還流する液体に回転運動が与えられる。還流液は特定のプレート（蒸気／液体接触プレート）から次の下段へと下降管内を流下する。運ばれる気体（または蒸気）は下降管内において還流液から分離されなければならない。上述の装置では下降管に流入する液体／気体混合物はガイドブレードによって案内され、その結果生じる回転運動に基づく遠心力により分離プロセスが促進される。下降管の下部閉鎖部を形成すると共に次の下段プレートから所定の距離をおいて配置されるカップにおいて下降管から流出する液体は集められ、下降管を通じて気体が短絡して流れることが防止される。
本発明の目的は、プレートによる物質交換率が大きくなることによりプレートが向上した効果を奏するように従来の下降管を更に発展させることにある。この目的は請求項１において特徴付けられる下降管により達成される。
本発明に基づくプレートカラムのための下降管は、カラムの方向を向いた軸線を中心としてほぼ対称に構成され、ａ）プレート上の溢流堰部内に設けられる開口であって、流入する液体／気体混合物において環状の流れを発生させるための偏向要素を有する下降管開口と、ｂ）次の下段のプレートに向かって形成される通路部と、ｃ）通路部の下端に配置される、流れ落ちる液体を集めるためのカップとを備える。カップは多数の小孔を有し、これらの小孔は次の下段のプレートに向かって液体がほぼ一様に流れるように構成及び配置される。
従来の下降管では、操作の中断時においてカップを完全に空にするうえでカップの底に小孔が１個設けられているのみであった。したがって下降管を流下した液体の大部分はカップの上縁からこぼれることになる。このような液体の移動においてはカップの下に不都合な「影」となる部分が生じる。この部分の液体は移動する液体の運動量によってこの部分から押し出されるため、そこだけ液面が低くなり、また液体の入れ代りは遅い。「影」部分では液面が低いために上昇する気体の流れに対する抵抗が小さく、気体の流れが不均一となることによりプレートの効率が低下する。「影」の部分は液体の入れ代りが遅いことにより物質交換には実質的に寄与しない。本発明に基づく下降管ではこの難点は解消されている。カップの底の複数の小孔を通過する液体により「影」部分の液体は効率的に置き換えられ、上昇ガス流に対する抵抗が増大する。
従属請求項２〜８は本発明に基づく下降管の有利な実施形態に関するものである。請求項９〜１１はこの種の下降管を備えたプレートカラムに関するものである。
本発明を以下の図面を参照しながら以下に詳細に述べる。
図１は、本発明に基づく下降管を備えたカラムプレートまたは棚板。
図２は、２枚のプレートまたは棚板を有するカラムを示す縦断面図。
図３は、図１のプレートの平面図。
図４は、本発明に基づく下降管の上部を示す斜視図。
図５ａ及びｂは、互いに上下に位置する２枚のプレートの下降管の特定の配置を示す平面図。
図６〜１０は、本発明に基づく下降管の下部閉鎖部の異なる実施形態を示す断面図。
図１に示されるプレート１００は５個の下降管を備える。破線にて示された領域１０は直上のプレートからの還流液がプレート１００上に流れ落ちる落下点である。矢印はプレート上の液体が流れる方向を示す。気体または蒸気は図に示されていないガス通過孔（孔、バルブ、泡鐘）を通じて下方から液体に入り、物質や熱の交換が行われる。液体に一時的に含まれる気体は液体／気体混合物を形成している。
下降管１はカラムの方向に沿った軸線を中心としてほぼ対称の構成を有する。各下降管は溢流堰部２、流出開口２０、及び流入する液体／気体混合物のための偏向要素３を備える。偏向要素３の間には煙突状部４が設けられ、これを通じて混合物から分離された気体が上方に流出する。この液体と気体との分離はテーパ状をなし下方に向けて小径化する下降管２の通路部５内において行われる。流下する液体を集めるためのカップ６が下降管１の終端部を形成する。本発明に基づけばカップ６は複数の小孔７を備える。小孔７は下降管１を通じて流下する液体がほぼ均一に分布するように形成、配置されている。小孔７は、供給領域全体にわたって液体の分布が均一となり、最小稼動供給量においてもカップ６に充分な高さで液体が集められることにより下降管１を通じて気体が短絡して流れることがないように構成される必要がある。カップ６は深絞り加工により成型され、底部全体に小孔が規則的に分布した容器を用いることが可能である。
図２は、互いに上下関係にあるカラム９の２枚のプレートの下降管１００，１００’の互いに食い違った配置を示すものである。カップ６とその下のプレート１００’との間には間隔があり、この間隔のためにカップの下方の領域１０を物質交換に使用することも可能である。
図３に示されるように、下降管は、落下点の中心Ａ１，Ａ２，・・・のそれぞれと隣り合う流出点の中心Ｂ１，Ｂ２，・・・とが所定の平均間隔を隔てて分布するように配置され、この間隔は全ての中心点に対してほぼ等しい大きさである。
図４を参照すると、流出開口２０に流入する液体／気体混合物において偏向要素３としてのガイドブレード３１を備えたガイド壁３０によって回転運動が生ずる。内側に折曲された三角形状の面として形成される更なる要素２１を溢流堰部２の辺縁に設けることによりこの回転運動すなわち渦流の発生を促すことが可能である。要素２１は湾曲していてもあるいは例えば長方形状の形状を有することも可能である。下降管はガイドブレード３１の角部３２においてプレートすなわち棚板１００に固定される。
図１〜図３に基づくプレート１００，１００’を備えるプレートカラムでは、全てのプレートにおいて下降管の配置は同じである。互いに上下関係にあるプレート１００，１００’の下降管の配置を異なる向きとし、落下点１０と流出開口２０とが置き換わるような位置に配することが可能である。
図５ａ及び図５ｂは更なる実施例における下降管の配置を示したものである。互いに上下関係にあるプレート１００，１００’の下降管１は、互いに相補的な関係となるように配置され、プレート１枚当たりの落下点の数と流出点の数とは異なっている（それぞれ４本及び３本の下降管を有する）。
図６は、通路部５とカップ６とを備えた本発明に基づく下降管の下部を示す縦断面図である。深絞り加工されたカップ６は中央付近において平板な底６０を有し、辺縁において円柱状の側壁６１を有する。小孔７は円形の孔として形成される。還流液８は通路部５を渦を巻きながら通過し、これにより通路部５の内壁に沿って液体層８０が形成され、その円運動のために還流液の滞留時間が長くなる。液体によって運ばれる、図に示されていない気体は液体層８０において還流液から除去され、この分離プロセスは液体に作用する遠心力によって促される。カップ６内の液体８によって気体が下降管１を通過することが防止される。液体８は小孔７を通じ、下段のプレート１００’へと一様な分布で流れる。液体８の一部は側壁６１の縁を越えて流れ落ちる。還流液が流れる小孔７は任意の形状に形成することが可能である。
図７には、深絞り加工されたカップ６を備える第２の実施例が示されている。カップの底６０は中心に向かって円弧状に隆起している。
図８及び図９に示された実施例に基づけば、カップ６は小孔７が設けられた、円錐または切頭円錐状の部分を備える。図８に示されるように、この部分を円錐または切頭円錐上の部分６として概ね形成し、その頂点が下を向くように配置することが可能である。また、図９に示されるように、円柱状の側壁６１がカップの横方向の境界を形成する場合、円錐または切頭円錐状に形成された部分６０’の頂点が上を向くように配置することも可能である。
最後に、図１０は、カップ６がリング状領域６２を備え、リング状領域の間にスリット状の小孔７が設けられている実施例を示したものである。
【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５ａ】
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【図５ｂ】
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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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【図１０】
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