JPH027632Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は化学的合成、反応、吸収、蒸留、精製
等に利用されるタワー内に配置されたトレーの制
振構造に係るものである。

第２図及び第３図は従来の吸収塔の塔頂部を示
し、１はシエル構造の円筒状タワー、２はトレー
で同タワー１の内周面に溶着された支持部材３に
ボルト等で結合されている。トレー２は全体とし
て円板状に形成され、200〜2000mmピツチで前記
タワー１内に多数段配設され、必要に応じてトレ
ー２の下面は半径方向に配設されたビームで支持
されている。

トレー２の直径は例えば0.5〜５ｍ位で、その
上面に一双の高さが30〜100mm位の堰４が配設さ
れ、同各堰４によつてトレー２の上面は第３図に
示すように３つの領域に区分されていて、この領
域の１つにダウンカマ５が取付けられている。同
ダウンカマ５は両端が開口した円筒体であつて、
上端部はトレー２の上面のレベルと一致し、下端
部は同トレー２より一段下のトレー２に近接する
ように配設され、トレー２の中央部における前記
一双の堰４，４の中間部分に径３〜10mm位の多数
の小孔６が穿設されている。

前記のように構成された吸収塔においては、塔
上部から送入した液体に、塔下部より送入したガ
ス体を吸収させ、これを塔下部で吸収するように
構成されている。図中、実線はガス体の流れを示
し、破線は液体の流れを示している。

第２図において塔上部から送入された液体はダ
ウンカマ５を通つて下段のトレー２上に落下し、
ダウンカマ５の下端部分におけるトレー２上の領
域７に溜り、同ダウンカマ５の下端以上のレベル
になり、ダウンカマ５の下端開口部を閉塞する。
領域７の液体のレベルが第１の堰４より高くなる
と、小孔６を有するトレー２上の中間部領域８内
に溢流して、ここで塔下部より送込まれ、小孔６
を通つてトレー２上部に上昇してきたガス体と接
触し、同ガス体の一部が前記領域８の液体に吸収
される。次に液体は第２の堰４を溢流してトレー
２上の領域９に入り、ダウンカマ５を通つて次の
段のトレー２上に下降する。

前記のようなプロセスを、液体が所定の濃度に
なるまで反覆する。

第４図はトレー２の１段分を示し、トレー２上
の中間部領域８において、一双の堰板４間に溜つ
ている液体中に、トレー２の小孔６を通つてトレ
ー２の下部から上昇してくるガス体が吹込まれて
混合するが、このとき第４図の破線１０で示すよ
うな激しい振動が発生することがある。

この振動の特徴として、先ず振動モード的には
振動数の低い順に、代表的なパターンを例示する
と、第５図、第６図及び第７図のようになる。第
５図乃至第７図はトレー２を上からみた場合のト
レーの固有振動モードを等変位線によつて模型的
に示しており、実線と破線とは180°位相が異なる
ことを示している。また＋，−位置は振動の腹を
示している。

第８図は振動の発生状況を示し、横軸にトレー
２の小孔６を通るガスの平均流速Ｖをとり、縦軸
に振動数ｆをとつて例示している。即ちＶが増大
するのに伴つて、先ず第１次の振動（振動モード
は第５図に示す）が発生する。一度振動が発生す
るとＶが変化しても振動数は殆んど変化せず、
略々一定のまま大振動が発生する。このように発
生振動数がＶに対して一定になる現象をロツクイ
ン現象と称し、ｆが一定の領域をロツクイン領域
という。

更にＶを増大させていくと、振動数が２次振動
相当となり、以下Ｖの増加に伴つて３次、更に高
次成分へと振動の発生形態が変化していく。

第８図に示すように発生振動数はマクロ的にみ
ると流速に対して線形的な変化がみられ、またロ
ツクイン領域も高次になる程狭くなり、トレーの
振動振幅も次数が高くなると相対的に小さくなる
傾向が認められる。

このような振動が発生するとトレー２自体、ト
レー支持部、場合によつてはタワー１自体の破損
につながることとなり、吸収塔自体の機能が遂行
されなくなる。

而して前記振動発生の原因としては次の点が考
えられる。

(i) タワー内における液体とガス体との混合領域
における泡の発生 (ii) タワー内における液体とガス体との混合領域
における渦の発生 (iii) (i)，(ii)の現象とトレー上下間圧力変動が連成
（couple）することによる自励振動化（ロツク
イン現象の発生） 更にトレー上の液体の振動（スロツシング）も
関与することがありうる。

従つて前記トレーの制振対策としては、(i)，(ii)
の発生特性を変化させてトレーの振動と連成し難
くするか、トレー側の振動特性を変化させて(i)，
(ii)との連成をなくするかの方法が考えられる。

本考案は後者の手段によつてトレーの振動を低
減してタワーの安全運転を確保し、前記従来の装
置の問題点を解決することを目的として提案され
たものである。

このようにトレー側の振動特性を変化させるに
は、トレーの支持剛性を増大することが一般的で
あるが、大型のトレーでは支持スパンが長くな
り、支持部材を結合するタワー本体の剛性自体が
不十分になることが多い。

従つて本考案は、従来低次モードの振動減衰比
ζが約0.01〜0.03以下程度であつたトレーの振動
減衰能を増大させることによつて所期の目的を達
成しようとするものであつて、タワー内に多段に
配設されたトレー上に、上下のトレー間隔より高
さが低い一双の堰を立設し、トレー上における同
一双の堰間に形成された、タワー内に送入された
液体とガス体との接触領域に、多数の小孔を穿設
するとともに、同小孔より大径の複数の粒体を載
架してなることを特徴とするトレーの制振構造に
係るものである。

本考案においては前記したように、タワー内に
多段に配設したトレー上に、上下のトレー間隔よ
り高さが低い一双の堰を立設し、同両堰間にタワ
ー内に送入された液体とガス体との接触領域を形
成し、同領域において前記トレーに多数の小孔を
穿設するとともに、同トレー上に前記小孔より大
径の粒体を載荷したので、同粒体によつてガス体
の泡を細分化してその接触面積を増大するので、
タワーの処理効率が増大する。

また前記したようにトレーの小孔から液体中に
入るガス体が泡になるとき、前記粒体の存在によ
つて全孔において同時に泡を生じるような周期性
がなくなり、励振エネルギが弱められる。また前
記粒体は、ガス体または気液混合体の下方から上
方への流れに対する外乱となつて、規則的な渦の
発生を抑止することによつてトレーに対する励振
力を低減する。更にまた液体のスロツシングに対
して減衰効果を生じ、同スロツシングの発生を抑
止する。またトレーの面外振動に対しては前記粒
体がトレーとともに振動することによつて減衰効
果を発揮する。

このようにトレーの振動自体に減衰能が賦与さ
れることによつて、同トレーの振動減衰能が増大
し、タワー内における液体とガス体との接触領域
における泡や渦の生成との連成が断たれ、ロツク
インを伴なう激しい自励振動の発生が抑制され
る。このためトレー自体の振動レベルは大幅に減
少し、トレーの機械的許容範囲内に納められ、タ
ワーの安全運転が確保される。

以下本考案を図示の実施例について説明する。

図中符号１乃至９は第２図乃至第４図に示した
従来装置と同一であるから説明を省略する。

トレー２上における一双の堰４，４間に形成さ
れた液体とガス体とが接触する接触領域８上に、
同領域８においてトレー２に穿設された小孔６よ
り大径の粒体１１が載荷される。

なお同粒体１１は球状でよいが、その他トレー
２を毀傷するような尖鋭な外郭部を有するもので
なければ、他の形状のものでもよい。また材質は
耐久性のあるものであれば、金属、非金属を問わ
ない。更に異なる粒度のものが混在してもよい。
更にまた粒体の比重は流体の流速が早い場合には
液体の比重より大きいものがよいが、流速があま
り早くない場合には、液体の比重よりも小さくて
浮上るものでもよい。更にまた前記した各種の形
状、材質、粒度、比重の異なるものを混在させる
ようにしてもよい。

図示の実施例は前記したように構成されている
ので、トレー２上における液体とガス体との接触
する中間領域８において、粒体１１によつてガス
体の泡が細分化され接触面積が増大され、タワー
の処理効率が向上する。

また前記トレー２の小孔６から液体中に進入す
るガス体が泡になるとき、前記粒体１１によつて
全小孔６において同時に泡を生起するような周期
性が除去され、トレー２の励振エネルギが弱めら
れる。また前記粒体１１はタワー１内におけるガ
ス体または気液混合体の下方から上方への流れに
対する外乱となり、規則的な渦の発生がなくな
り、トレー２に対する励振力が低減する。更に粒
体１１は液体のスロツシングに対して減衰効果を
生じこれを発生させない。

またトレー２が前述のような面外振動をする
と、同トレー２上の粒体１１も振動し、粒体相互
間の摩擦によつて振動減衰能が大きく、振動エネ
ルギがよく吸収され、従つてトレー２の振動自体
に減衰能が賦与され、減衰比ζ＝0.1〜0.2以上が
期待できる。

このようにトレー２の振動減衰能が増大するこ
とによつて、タワー内の中間領域８における渦や
泡の生成との連成が断たれ、ロツクインを伴なう
激しい自励振動の発生が抑制され、このためトレ
ー２自体の振動レベルは大幅に減少し、トレー２
の機械的許容強度範囲内に納められタワーの安全
運転が確保される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係るトレーの制振構造の一実
施例を示す縦断面図、第２図は従来の吸収塔の部
分縦断面図、第３図は第２図の矢視−図、第
４図は前記吸収塔のトレー部分の縦断面図、第５
図及び第６図並に第７図は夫々トレーの振動モー
ドを示す説明図、第８図はトレーの小孔を通るガ
ス体の平均流速とトレー振動数との関係を示す図
表である。 １……タワー、２……トレー、１１……粒体。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. タワー内に多段に配設されたトレー上に、上下
   のトレー間隔より高さが低い一双の堰を立設し、
   トレー上における同一双の堰間に形成された、タ
   ワー内に送入された液体とガス体との接触領域
   に、多数の小孔を穿設するとともに、同小孔より
   大径の複数の粒体を載荷してなることを特徴とす
   るトレーの制振構造。