(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体Ｉが流通する配管Ａと流体ＩＩが流通する配管Ｂとが仕切を有しない配管Ｃで連結された構造の配管系に、流体Ｉと流体ＩＩを流通する際の流体Ｉと流体ＩＩとの混合を抑制する方法であって、
流体Ｉの流出流は、配管Ａから配管Ａと配管Ｃとの結合点に向かい、
流体ＩＩの流出流は、配管Ｂから配管Ｂと配管Ｃとの結合点に向かい、
流体Ｉと流体ＩＩとの粘性の差異が、１ｍＰａ・ｓ以内であり、配管Ａ及び配管Ｂ内での両流体の流速差が０〜１ｍ／ｓｅｃであり、
流体Ｉの配管Ａから配管Ｃへの流出流の配管Ｃ断面における速度分布と、流体ＩＩの配管Ｂから配管Ｃへの流出流の配管Ｃ断面における速度分布とが、
実質的に対称的となるように、配管Ｃとの結合点における配管Ａの方向と配管Ｃとの結合点における配管Ｂの方向とが定められていることを特徴とする流体Ｉと流体ＩＩとの混合を抑制する方法。
【請求項２】
流体Ｉと流体ＩＩとの流れが実質的に平行でかつ同方向であることを特徴とする請求項１に記載の流体Ｉと流体ＩＩとの混合を抑制する方法。
【請求項３】
配管Ａと配管Ｂがなす角度が、３０°以内であることを特徴とする請求項１に記載の流体Ｉと流体ＩＩとの混合を抑制する方法。
【請求項４】
配管Ｂが、配管Ｂと配管Ｃとの結合点に向かう部分は配管Ａと平行であり、配管Ｂと配管Ｃとの結合点から遠ざかる部分は配管Ｃと同一の水平方向へ向きを変えていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の流体Ｉと流体ＩＩとの混合を抑制する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連結配管系に関する。詳しくは本発明は、別々の流体が流通する二つの配管が仕切なしに別の配管で連結された構造の配管系において二つの流体の混合を抑制する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種プラントにおいて、仕切のない配管で連結された二つの配管中をそれぞれ別の流体が流通し、それら二つの流体は直接に接触しかつ混合したとしても大きな支障を生ずるものではないが、それにもかかわらず両者の混合をできるだけ抑制することが望まれるという状況が存在する。
【０００３】
例えば化学プロセスにおいては、反応器、晶析槽等の除熱を目的として外部に冷却器（熱交換器）を設置し、反応器、晶析槽等と冷却器との間で配管による流体循環を行っているシステムが多い。これらの場合、循環流体中に粉体を含む場合や温度低下による塩析出が起こる場合等においては、冷却器（熱交換器）内でのチュ−ブ閉塞やスケ−リングによる冷却効果低下等を考慮し、予備の冷却器（熱交換器）を設置して、それらとの間での切り替え運転を行うことが多い。この場合、プロセスから切り離された冷却器に対しては、閉塞物、スケ−リング等を取り除くための洗浄処理が実施されることになる。この洗浄処理のために別途の配管を設置する場合もあるが、配管数の削減と設備エリアの縮小、設備投資削減等の観点からプロセス配管と洗浄用配管とを共用する場合も多い。この場合、弁操作によって流路を切り替え、これまでプロセス流体の流路であったところに洗浄流体を流し、これまで洗浄流体の流路であったところにプロセス流体を流すような操作がなされる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この場合、配管系の構造上、両流体の流路を完全に切り離すことができず、二つの流路が仕切なしに別の、時には短い、配管で連結された構造となる場合もある。洗浄流体として元々のプロセス流体自体を使用する場合も多いので、この場合は両流体は直接に接触しかつ混合したとしても大きな支障を生ずるものではない。しかしながら、例えば冷却器内の洗浄操作（閉塞物除去）のために高温流体による溶融除去を行う場合、各配管の共有部（連結部）において両流体間で大きな割合の混合が起きると、プロセス側流体には大きな温度上昇を、また洗浄側流体には大きな温度低下を引き起こすことになり、ひいてはプロセス側の冷却不足及び洗浄側の効率低下をも招くことになるので、両流体間での混合はできるだけ少ないことが望まれる。
【０００５】
本発明の課題は、上記問題点を解決するため、配管の増設や設備エリアの拡大及び設備投資拡大を招くことなく、両流体間の混合及び漏れ込みを防止し、様々なトラブルの防止を図ることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、プロセス流体配管及び洗浄流体配管の設置位置を調整することにより上記問題点が解決されることを見出して、本発明に到達した。
即ち本発明の要旨は、流体Ｉが流通する配管Ａと流体ＩＩが流通する配管Ｂとが仕切を有しない配管Ｃで連結された構造の配管系に、流体Ｉと流体ＩＩを流通する際の流体Ｉと流体ＩＩとの混合を抑制する方法であって、流体Ｉの流出流は、配管Ａから配管Ａと配管Ｃとの結合点に向かい、流体ＩＩの流出流は、配管Ｂから配管Ｂと配管Ｃとの結合点に向かい、流体Ｉと流体ＩＩとの粘性の差異が、１ｍＰａ・ｓ以内であり、配管Ａ及び配管Ｂ内での両流体の流速差が０〜１ｍ／ｓｅｃであり、流体Ｉの配管Ａから配管Ｃへの流出流の配管Ｃ断面における速度分布と、流体ＩＩの配管Ｂから配管Ｃへの流出流の配管Ｃ断面における速度分布とが、
実質的に対称的となるように、配管Ｃとの結合点における配管Ａの方向と配管Ｃとの結合点における配管Ｂの方向とが定められていることを特徴とする流体Ｉと流体ＩＩとの混合を抑制する方法、に存する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき詳細に説明する。
先ず、従来法の連結配管系の場合について説明する。図２は、従来法に属する連結配管系の構成を示す概略図であり、流体Ｉが流通する配管Ａと、流体ＩＩが流通する配管Ｂと、配管Ａ及び配管Ｂを連結する仕切を有しない配管Ｃとからなる配管系構造が示されている。配管Ａ及びＣはいずれも水平方向に配置されている。配管Ｂは、配管Ｂと配管Ｃとの結合点に向かう部分は垂直方向に、また配管Ｂと配管Ｃとの結合点から遠ざかる部分は（配管Ｃと同一の）水平方向に配置されている。
【０００９】
ここで流体Ｉとして低温のプロセス流体を、また流体ＩＩとして元々はプロセス流体であったが高温洗浄処理に使用するために加熱して高温とされた洗浄流体を、それぞれ使用すると、流体Ｉと流体ＩＩとは実質的に同じ組成ではあるが温度の異なる流体として配管Ｃ内で接触することとなる。
ここで、配管Ａ側から見て配管Ｃが十分に長くかつ配管Ｂ（及びそこから配管Ｃへの流体ＩＩの流出流）がないものと仮定したときの、流体Ｉの配管Ａから配管Ｃへの流出流なるものを考えて流体解析を実施し、該流出流の配管Ｃ断面における速度分布を求めると、配管Ａ側から見た配管Ｃの断面において、概略、左側中央部の速度ベクトルが大きく、右側中央部の速度ベクトルが小さいような、いわば左側に偏った速度分布が得られる。
【００１０】
反対に、配管Ｂ側から見て配管Ｃが十分に長くかつ配管Ａ（及びそこから配管Ｃへの流体Ｉの流出流）がないものと仮定したときの、流体ＩＩの配管Ｂから配管Ｃへの流出流なるものを考えて流体解析を実施し、該流出流の配管Ｃ断面における速度分布を求めると、配管Ｂ側から見た配管Ｃの断面において、概略、下側中央部の速度ベクトルが大きく、上側中央部の速度ベクトルが小さいような、いわば下側に偏った速度分布が得られる。
【００１１】
この場合、流体Ｉの配管Ａから配管Ｃへの流出流の配管Ｃ断面における速度分布と、流体ＩＩの配管Ｂから配管Ｃへの流出流の配管Ｃ断面における速度分布とは、実質的にも対称的ではない。従って配管Ａ及び配管Ｂからの二つの対面する流出流はそれぞれ流れ抵抗となって他方の流出流を有効に阻止しうるような速度ベクトルの分布を有していないので、流体Ｉは配管Ｂ側へ、また流体ＩＩは配管Ａ側へ、それぞれ漏れ込むこととなり、相互に大きな程度の混合が生起してしまうのである。
【００１２】
次に、本発明に従う連結配管系の場合について説明する。図１は、本発明に属する連結配管系の構成の一例を示す概略図であり、図２の場合と同様に、流体Ｉが流通する配管Ａと、流体ＩＩが流通する配管Ｂと、配管Ａ及び配管Ｂを連結する仕切を有しない配管Ｃとからなる配管系構造が示されている。配管Ａ及びＣはいずれも水平方向に配置されている。配管Ｂも水平方向に配置されているが、配管Ｂと配管Ｃとの結合点において直角に向きを変えている。即ち配管Ｂと配管Ｃとの結合点に向かう部分は配管Ａと平行でかつ同方向であるが、配管Ｂと配管Ｃとの結合点から遠ざかる部分は（配管Ｃと同一方向で）配管Ａと直角に配置されている。
【００１３】
ここで図２の場合と同様に、流体Ｉとして低温のプロセス流体を、また流体ＩＩとして元々はプロセス流体であったが高温洗浄処理に使用するために加熱して高温とされた洗浄流体を、それぞれ使用すると、流体Ｉと流体ＩＩとは実質的に同じ組成ではあるが温度の異なる流体として配管Ｃ内で接触することとなる。
ここで、配管Ａ側から見て配管Ｃが十分に長くかつ配管Ｂ（及びそこから配管Ｃへの流体ＩＩの流出流）がないものと仮定したときの、流体Ｉの配管Ａから配管Ｃへの流出流なるものを考えて流体解析を実施し、該流出流の配管Ｃ断面における速度分布を求めると、図２の場合と同様に、配管Ａ側から見た配管Ｃの断面において、概略、左側中央部の速度ベクトルが大きく、右側中央部の速度ベクトルが小さいような、いわば左側に偏った速度分布が得られる。
【００１４】
反対に、配管Ｂ側から見て配管Ｃが十分に長くかつ配管Ａ（及びそこから配管Ｃへの流体Ｉの流出流）がないものと仮定したときの、流体ＩＩの配管Ｂから配管Ｃへの流出流なるものを考えて流体解析を実施し、該流出流の配管Ｃ断面における速度分布を求めると、配管Ｂ側から見た配管Ｃの断面において、概略、右側中央部の速度ベクトルが大きく、左側中央部の速度ベクトルが小さいような、いわば右側に偏った速度分布が得られる。
【００１５】
この場合、流体Ｉの配管Ａから配管Ｃへの流出流の配管Ｃ断面における速度分布と、流体ＩＩの配管Ｂから配管Ｃへの流出流の配管Ｃ断面における速度分布とを突き合わせてみると、正しく対称的な関係となっている。従って配管Ａ及び配管Ｂからの二つの対面する流出流はいわば正面衝突の関係にあり、それぞれ流れ抵抗となって他方の流出流を有効に阻止しうるような速度ベクトルの分布を有しているので、相互の混合は僅かしか生起しないのである。
【００１６】
上記に説明したように、両配管からの対面する流出流の連結配管断面における速度分布が実質的に対称的となるように、両配管の方向が定められていれば、仕切を有しない連結配管内での両流体の混合を有効に抑制することができる。
また図１に具体的に示されているように、連結配管が実質的に水平に配置され、かつそれぞれの流体流の連結配管との結合点に向かう流れが相互に実質的に平行でかつ同方向となるように、両配管が配置されていれば、上記の状況が実現するので、仕切を有しない連結配管内での両流体の混合を有効に抑制することができるのである。
【００１７】
本発明の適用対象についてさらに説明を加える。流体Ｉと流体ＩＩとの両流体は気体でもよいが、液体の方が効果は大きい。両流体の物性、特に粘性については、両流体間でほぼ同様であること、例えばその差異が１ｍＰａ・ｓ以内であることが望ましい。配管Ａ及び配管Ｂ内での両流体の流速は、好ましくは０．５〜１０ｍ／ｓｅｃであり、より好ましくは２〜５ｍ／ｓｅｃである。両流体の流速差は、好ましくは０〜１ｍ／ｓｅｃ、より好ましくは同一流速である。
【００１８】
また、配管Ａと配管Ｂとの内径差は０〜３０％以内であるのが好ましい。
さらに図１の場合について説明を補足すると、配管Ａと配管Ｃ及び配管Ｂと配管Ｃがなす角度は、図１の場合には、９０°であるが、通常６０〜１２０°、好ましくは８０〜１００°である。また、配管Ａと配管Ｂがなす角度について、０°（平行）が好ましいが、３０°以内のずれ幅であれば十分な効果がある。
【００１９】
【実施例】
次に実施例により本発明の具体的態様をより詳細に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り下記実施例によって限定されるものではない。
［比較例１］
ビスフェノ−ルＡプラントにおける晶析塔廻り配管においては、プロセス用配管（低温配管）と洗浄用配管（高温配管）とが共用されている。
【００２０】
プロセス流体は、ビスフェノ−ルＡとフェノ−ルとの混合液体である。晶析操作の継続により冷却器内のチュ−ブ表面に固体生成物（晶析物）が付着し、冷却効果が低下してくるので、予備冷却器への切り替え及び冷却器の洗浄処理（チュ−ブ付着物除去操作）が必要となる。洗浄処理は、冷媒を熱媒に換え、チュ−ブ表面を加熱することによりチュ−ブ付着物を溶解し、液状生成物として除去する方法をとっている。
【００２１】
上記洗浄処理において、プロセス流体（低温流体）と洗浄流体（高温流体）が仕切られることなく配管を共有する形になっている。従来の晶析塔廻り配管においてはこの配管共用部分の配置が図２に示すものとなっていた。即ち図２において、流体Ｉがプロセス流体（低温流体）であり、流体ＩＩが洗浄流体（高温流体）である。
【００２２】
この配管配置においては、配管Ｃ部分の断面におけるプロセス流体（低温流体）及び洗浄流体（高温流体）の速度分布は相互に対称的となっていないので、それぞれが他方の流れ抵抗となり難く、従ってプロセス流体は洗浄流体側へ、また、洗浄流体はプロセス流体側へ漏れ込み易くなっている。洗浄流体（高温流体）がプロセス流体（低温流体）側に大量に漏れ込むと、晶析塔内温度が上昇し、この晶析塔内の温度変化は晶析状態に変化をもたらし、これにより結晶形状変化が起こり、さまざまなトラブルの引き金となる可能性があるので、上記の流体の漏れ込みは望ましいことではない。
【００２３】
本プロセスにおける各流体の設計温度はプロセス流体（低温流体）が４９℃、洗浄流体（高温流体）が８５℃であり、流量は同様である。
配管Ａにおいて、配管Ａと配管Ｃとの結合点から１ｍ下流の位置でのプロセス流体（低温流体）の温度を測定したところ、高温流体の漏れ込みにより、最高５５℃までの上昇が観測された。
【００２４】
［実施例１］
比較例１において配管共用部分の配置を図１に示すものに変更した外は同様に操作した。即ち図１において、流体Ｉがプロセス流体（低温流体）であり、流体ＩＩが洗浄流体（高温流体）である。
この配管配置においては、配管Ｃ部分の断面におけるプロセス流体（低温流体）及び洗浄流体（高温流体）の速度分布は相互に対称的となっているので、それぞれが他方の有効な流れ抵抗となり、プロセス流体の洗浄流体側への、また洗浄流体のプロセス流体側への漏れ込みが抑制されている。
【００２５】
本プロセスにおける各流体の設計温度は比較例１と同様にプロセス流体（低温流体）が４９℃、洗浄流体（高温流体）が８５℃であり、流量は同様である。
配管Ａにおいて、配管Ａと配管Ｃとの結合点から１ｍ下流の位置でのプロセス流体（低温流体）の温度を測定したところ、高温流体の漏れ込みが抑制されたことにより、最高５０℃までの上昇に止められたことが確認された。
【００２６】
【発明の効果】
本発明により、仕切のない配管で連結された二つの配管中をそれぞれ別の流体が流通する系における両流体の混合が有効に抑制される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の連結配管系の構成の一例を示す概略図である。
【図２】  従来法の連結配管系の構成を示す概略図である。
【図１】
0004251802.tif 000002
【図２】
0004251802.tif 000003