JPH0557002B2 - - Google Patents

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JPH0557002B2
JPH0557002B2 JP57125479A JP12547982A JPH0557002B2 JP H0557002 B2 JPH0557002 B2 JP H0557002B2 JP 57125479 A JP57125479 A JP 57125479A JP 12547982 A JP12547982 A JP 12547982A JP H0557002 B2 JPH0557002 B2 JP H0557002B2
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JP
Japan
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perforated plate
pores
fluid
porosity
perforated
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JP57125479A
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JPS5916502A (ja
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Hatsuki Onizuka
Hideo Fukuda
Shin Saito
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Publication date
Application filed by Asahi Chemical Industry Co Ltd filed Critical Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority to JP12547982A priority Critical patent/JPS5916502A/ja
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Publication of JPH0557002B2 publication Critical patent/JPH0557002B2/ja
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J4/00—Feed or outlet devices; Feed or outlet control devices
    • B01J4/001—Feed or outlet devices as such, e.g. feeding tubes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02—Column chromatography
    • G01N30/60—Construction of the column
    • G01N30/6004—Construction of the column end pieces
    • G01N30/6017—Fluid distributors

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
  • Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、充填塔における塔内流体の整流或は
分集用多孔板に関する。
充填塔においては、流体入口、出口に多孔板を
設け、その多孔板の間に充填物を充填し、この多
孔板に被処理流体の整流或は分集を行なわせてい
る。多孔板は又塔の中間に設けられる場合もあ
る。これらの多孔板のうち塔の中間又は下部に設
けられる多孔板は充填物を支持する役割も兼ねて
いる。従つて、これら多孔板は塔内充填物を支え
るに足る強度を有し、かつ分散又は集合する流体
の流れの不均一を起こさない構造のものでなけれ
ばならない。
しかるに、従来の多孔板は、円柱状の孔を設け
たものであり、その開孔率(充填塔の横断面積に
対する多孔板の孔の全面積の割合)は、最高で
0.25であり、一般的には0.2前後であつた。この
ような形状及び開孔率の孔を有する従来の多孔板
では、その孔の近傍で流体の流れに不均一が生
じ、その為に充填塔の性能が変動し、コントロー
ルしにくいという問題が生じていた。勿論開孔率
を上げれば、流体の流れの不均一を減少できる筈
であるが、開孔率を上げれば、必然的に多孔板の
強度が減少する。その為に開孔率は0.25を限度と
していたものである。
本発明者らは、多孔板の強度を殆んど減少する
ことなく、流体の流れの不均一を極端に減少せし
め得る多孔板を見いだし、本発明をなすに至つた
ものである。
即ち、本発明は、充填塔の流体整流又は分集用
多孔板において、孔の横断面積が充填剤の充填側
端面に向けて拡大され、充填側端面おいて最大と
なるような形状の多孔からなることを特徴とする
充填塔の流体整流又は分集用多孔板に関するもの
である。
本発明の多孔板は、厚み方向に沿つて異なる断
面積を有する孔からなつている為、充填物支持の
為の強度は、ほぼ孔面積最小部の開孔率によつて
維持されるから丈夫である。又、孔の断面積が最
大となつている端面を充填物側に向けて設置する
ことにより充填物側に流出し、又は充填物側から
流入する流体の流れは、スムースな流れを享受で
きる為流れの不均一は最小限に止められる結果と
なる。
多孔板の孔の断面積の変化は連続的でも不連続
的でもよいが、連続的に、更には連続的にかつ直
線的に変化させることにより、流体に与える乱れ
のより少ない加工し易い多孔板を提供し得る。
断面積の変化は多孔板の厚み方向全体に亘る場
合ばかりでなく、その一部において変化していて
もよい。
本発明の多孔板の好ましい態様は、多孔板の孔
の形状がその孔の回転対称軸が流体の流れと一致
するような円錐台形或は円錐台形を組み合わせた
もの、或は円錐台形と円柱形とを組み合わせたも
のであり、多孔板面の少なくとも一端面に円錐台
形の円形断面のうち面積が最大の面が位置するよ
うにした多孔板である。なお、多孔板の機械的強
度維持の為には、多孔板の孔でない部分が80%以
上存在する部分が厚みの20%以上存在することが
望ましい。
又、上記特徴を有する孔が多孔板のすべての孔
に対応する必要はなく、多孔板の孔の中に上記特
徴を有する孔の他に円柱形の孔が含まれていても
差し支えない。その孔の存在の程度は、孔の断面
積が最大となつている端面において全開孔面積の
20%以下の範囲が良い。
多孔板の孔の形状を上記のようにすることによ
り多孔板近傍の充填層における流体の乱れを非常
に小さくすることができ、しかも安価に製作でき
ることが分つた。
本発明の多孔板の使用に際して、充填塔内の充
填物を塔内に保持する為に、充填物の粒径より細
かいメツシユフイルター等を用いることがあり、
この場合フイルター等が多孔板の孔内に押し出さ
れることがある。又、フイルター等を併用した場
合、従来の多孔板と同様に構造が複雑になるとい
う問題がある。この問題の解決策として、多孔板
の孔内の充填物を通過させない細かな物質を充填
固定化することによりフイルター等を使用しても
多孔板内へのフイルター等の押出しもなく、更に
はフイルター等を使用しなくても充填物の保持が
可能となり、本発明の特徴を更に生かすことがで
きる。
上記の孔内に充填する充填剤は、本多孔板を設
置した充填塔に流す液種、運転条件、多孔板の材
質、塔内の充填物の粒径等により決定される。好
ましい孔への充填剤の例としては、鉄、ステンレ
ス、チタン、銅、ニツケル、黄銅、亜鉛、白金、
銀、金、ニオブ、タンタル、クロム等の金属又は
合金又は塩化ビニル、ポリプロピピレン、ポリス
チレン、テフロン等のプラスチツク類、又はガラ
ス、炭化ケイ素、酸化アルミナ、窒化ケイ素等の
セラミツク類の粉末、粒子、繊維等或はそれらの
焼結物、又はこれらを接着固化したものがある。
本発明の好ましい多孔板は、孔の断面積が最大
となつている端面の開孔率(該端面における充填
塔内面積に対する全開孔面積の比)が0.6以上で
ある多孔板である。孔の断面積に変化をもたせて
いるので、端面の開孔孔率が高くてもそれ以外の
部分で小さな開孔率を有するから、十分な支持強
度を保持した上で端面の開孔率を0.6以上とする
ことは容易である。このような開孔率とすること
によつて充填物粒子の充填の空隙率よりかなり上
回つた開孔率を得ることができる結果、多孔板の
孔を流出入する流体の流れの乱れには一層消去さ
れることになる。開孔率を0.8以上にすることに
よりこの傾向は特に顕著になる。
本発明の多孔板は流体の乱れが分離効率に特に
大きく影響するクロマトグラフイーによる分離装
置に用いた場合に有効である。特に内径10cm以上
の分離装置を用いる場合には、強度の点から従来
は開孔率を0.2前後より大きくすることができず、
その為流体の乱れが起こり、分離工効率が低かつ
たが、本発明の多孔板は強度を維持したまま開孔
率を上げることができる為好ましい。
更に内径50cm以上の分離装置に用いる場合に
は、従来は、上記欠点の他に流体の流れを均一に
する為に非常に数多くの孔を多孔板全体に亘つて
設ける必要があつた。本発明の多孔板の場合には
孔の数を1/2〜1/10程度に減らすことができ、し
かも強度を保ちつつ開孔率を大きくすることがで
き特に有効である。
以下に図面の実施例を示して本発明を説明す
る。
第1図は、本発明の多孔板の1例を示す縦断面
図である。この場合充填物は上側となるように設
置する。
第2図は、本発明の多孔板の他の例を示す縦断
面図である。最大面積端面は上下両端面となつて
いるので、この多孔板は、充填層の上部にも下部
にも中間部にも用いることができる。
第3図は、第1,2図の多孔板を上から見た時
の平面図を示す。2重円の外側円が最大面積、内
側円が最小面積部を示す。。又、第3図のような
孔の配置はいわゆる千鳥型で最も開孔率を大きく
でき、非開孔部の形状を均一化できる配置であ
る。第3図のA−A′線における断面が第1,2
図の断面である。
第4図は、充填塔の1例を示す切欠断面図であ
る。1は流体入口をもつた流体分集装置、2は多
孔板、3はフイルター、4はフイルター、5は多
孔板、6は流体出口をもつた流体分集装置であ
る。
このような充填塔を用いる場合、例えば柔かい
フイルター4が充填剤によつて多孔板5の孔の中
に押し込まれる場合も起こるので、このような場
合は孔の中に、支障を起こさない材質、粒径の細
かな物質を充填して用いることもできる。
次に実施例及び比較例を示して本発明を説明す
る。例中、流れの均一性を示す指標として、非対
称係数FTを用いた。この係数FTは、次のような
ものである。
充填塔内に1N塩酸を一定流量で流しながら、
塔入口直前に設けた液注入口より、10%食塩水を
一定微少量注入し、排出する液を分取した後、
Na濃度を原子吸光分析装置を用いて測定し、横
軸に10%食塩水を注入してからの排出液量を、縦
軸に排出液のNa濃度をプロツトしてパルス波形
を得、その形状を調べる。多孔板近傍の充填層内
において、流体の乱れが大きく生じる場合には、
部分的に流れの遅い部分が生じる為に、出口での
パルス波形は、より大きなテーリングを生じる傾
向を示す。従つて、このテーリングの差を表わす
尺度としてパルスの非対称係数を用いた。
パルスの非対称係数FTとは、パルスのピーク
高さの1/10におけるピーク位置より前のパルスの
幅WFに対する、ピーク位置から後のパルスの幅
(WR)の比である。
FT=WR/WF このFT値が1より大きければ大きい程テーリ
ングの度合が激しいこと、即ち、流れの不均一性
の大きいことを示す。
次に実施例を示す。
実施例 1 第4図に示すような内径100mmφ、長さ300mmで
塔の液入口、出口に液分集装置を設けた充填塔を
用意し、液入口の液分集装置の直下と液出口の液
分集装置の直上に以下のような多孔板を設置し、
更に多孔板の充填物に接する側の面にフイルター
を設置した。ここで設置した多孔板は、第1図の
多孔板でL=10mm、フイルターに接する側の面の
r1=10mmφ、lp=11mm、開孔率0.61、その反対側
の面のr2=r3=64mmφ、開孔率0.25でフイルター
側の孔の形状を円錐台形とした構造を有する。充
填物はスチレンジビニルベンゼン共重合物をクロ
メチル化した後にトリメチルアミンで四級アンモ
ニウム化した陰イオン交換樹脂のCl型でつて
0.25g乾燥樹脂/CC湿潤樹脂、架橋度6%、粒径
100〜2000メツシユの樹脂であつて、高さ26.2cm
まで均一に充填した後、1N塩酸水溶液を800ml/
minの速度で流し、コンデイシヨニングした。つ
づいて同じ速度で1N塩酸水溶液を流しながら、
塔入口直前に設けた液注入口より10%NaCl液0.2
mlを瞬間的に注入し、塔出口から流出する液を5
mlのフラクシヨンに分取した。
次に、各フラクシヨンNa濃度を原子吸光分析
装置を用いて測定し、横軸に流出液量、縦軸に
Na濃度をプロツトしパルス波形を得た。この時
のパルスの非対称係数はFT=1.273であつた。
実施例 2 実施例1と同様の装置を用い、以下のような多
孔板を液入口及び出口に実施例1と同様な配置に
設置する。この場合、フイルターは設置しない。
多孔板は、実施例1の多孔板と構造的には等し
い多孔板であり、その孔の中に平均粒径80μのガ
ラスビーズを充填し、更に孔中のガラスビードが
孔外に流出しないように孔の大きさ300メツシユ
の金網を設置したものである。
実施例1の場合と同じ樹脂を26.2cmまで充填し
実施例1と同様の方法でパルス波形を得た。この
時のパルスの非対称係数はFT=1.135であつた。
実施例 3 実施例1と同様の装置で塔内径500mmφ、高さ
1mの塔を用い、以下のような多孔板を液入口及
び出口に実施例1と同様な配置に設置する。
多孔板は第1図における多孔板と孔の形状が同
様なものでL=10mm、フイルター側の面のr1=11
mmφ、lp=11mm、開孔率0.74、その反対側の面の
r2=r3=6.4mmφ、開孔率0.25でフイルター側の孔
の形状を円錐台形とした構造を有するものであ
る。
実施例1の場合と同じ樹脂を高さ96.2cmまで充
填し、実施例1と同様の方法でパルス波形を得
た。この時のパルスの非対称係数はFT=1.203で
あつた。
実施例 4 実施例1と同様の装置を用い、以下のような多
孔板を援入口及び出口に実施例1と同様な配置に
設置する。ここで設置した多孔板は第2図におけ
る多孔板であり、L=10mm、両端面の孔径r1=r3
=10mmφ、lp=11mm、開孔率0.61で円錐台形の形
状の孔とし、r2=4mmφ、lp=11mm、開孔率0.10
とした構造を有する多孔板である。
実施例1の場合と同じ樹脂を高さ26.2cmまで充
填し実施例1と同様の方法でパルス波形を得た。
この時のパルスの非対称係数はFT=1.186であつ
た。
比較例 実施例1と同様の装置を用い、以下のような多
孔板を液入口及び出口に実施例1と同様な配置に
設置する。
多孔板は、従来使われている円柱形の孔を有す
るもので第2図の記号でL=10mm、r1=r2=r3=
6.4mmφ、開孔率0.25の構造を有する。
実施例1の場合と同じ樹脂を、高さ26.2cmまで
充填し、実施例1と同様の方法でパルス波形を得
た。この時のパルスの非対称係数はFT=1.458で
あつた。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図は、本発明の多孔板の例を示す
縦断面図、第3図は第1,2図の平面図、第4図
は多孔板を用いた充填塔の1例を示す切欠断面図
である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 充填塔の流体整流又は分集用多孔板におい
    て、孔の横断面積が充填剤の充填側端面に向けて
    拡大され、充填側端面において最大となるような
    形状の多孔からなることを特徴とする充填塔の流
    体整流又は分集用多孔板。 2 多孔板の開孔率が、充填剤の充填側端面にお
    いては0.6以上である特許請求の範囲第1項記載
    の多孔板。 3 多孔板の孔内に充填剤が充填されてなる特許
    請求の範囲第1項又は第2項記載の多孔板。
JP12547982A 1982-07-19 1982-07-19 充填塔の流体整流或は分集用多孔板 Granted JPS5916502A (ja)

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JPS5916502A JPS5916502A (ja) 1984-01-27
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