JPH0780276A - 物質及び／又は熱交換塔用の液体再分配器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 液体と気体とを互いに向流させて接触させる
塔において、塔の内部に充填する構造物の中段に位置
し、塔の上部から流下してくる液体を受け、更にその下
方にある充填材上に均一に液体を再分配するための液体
再分配器であって、簡単な構造、且つ、少ない高さで効
率のよい再分配が可能な液体再分配器を提供する。 【構成】 塔横断面に平行な方向に伸長する、塔軸線１
に対して傾斜して取り付けられている複数の集液板２に
よって構成されており、該集液板２には、概して塔横断
面に水平方向に形成されている溝３、及び、集液板２の
下端部において、液体を集液板２の幅全体に亙って均一
に落下させるための手段が形成されており、液体再分配
器が塔内に設置された状態において、集液板２の大部分
の溝３の鉛直方向における上面部５が塔軸線１に対して
１４５度以内の角度を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、物質及び／又は熱交換
塔用の液体再分配器に関する。本発明においていう液体
再分配器とは、液体と気体とを互いに向流させて接触さ
せる塔において、塔の内部に充填する構造物の中段に位
置し、塔の上部から流下してくる液体を受け、更にその
下方にある構造物、所謂充填材上に均一に液体を再分配
する為のものである。

【０００２】

【従来の技術】物質及び／又は熱交換塔においては、被
処理液体を、塔の頂部から、塔内に充填されている充填
材上に均一に流下させ、一方、塔の底部から気体を上昇
させることによって液体と気体との均一な気液接触を図
っているが、被処理液体が充填材を伝って塔内を流下し
ていくにつれて、下方からの気体の流れの影響などによ
って、液体の分配に偏りが生じ、このため塔の下部にお
いては液体の均一な分配がなされず、気液接触の効率が
悪くなるという現象が起こる。このため、物質及び／又
は熱交換塔においては、充填材が充填されている塔の中
段部分に、上方より流下してくる液体を受け、再び充填
材の全体に亙って均一に液体を分配するための液体再分
配器を配置することが多く行われている。このような液
体再分配器には多くの種類があり、その分配方法も多様
である。一つの方法として、液を集める為の板（集液
板）を取り付けたＶ字型の集液樋を塔横断面に平行に複
数個配列し、該集液樋の中央に孔を開けて、集めた液体
を該孔より流下させ、各集液樋より流下する液体を更に
集めて１カ所より縦管で流下させ、この縦管に接続さ
れ、塔横断面に平行に配置された複数の液分配管のノズ
ル孔より充填材上に分配するというものがある。このタ
イプの液体再分配器の構成を更に詳しく説明すると、液
体再分配器の最上部には集液板と同一形成された複数の
集液樋が配置され、この樋の下部に各集液樋の孔より流
下する液を集める集液トラフがあり、集液トラフの下部
には、トラフに集めた液体を流下させる為の縦管があ
り、この縦管の下部に、液体を横へ拡げて充填材上へ分
配する為の分配管が配置されている。かかる液体再分配
器は、このような構成を有するため、集液部から分配部
までの高さは、各構成要素の高さの合計となる。このた
め、かかる液体再分配管においては、通常かなりの高さ
が必要となる。特に、流下する液量が多い場合には、集
液樋や集液トラフにある程度の深さが必要となるため、
装置全体の高さは一層増えることとなる。また、この種
の再分配器は、塔内に設置した際に下方より上昇する気
体をスムーズに上方に通すために、塔の断面積に対する
占有面積を極力小さくすることが大切であり、このた
め、流下する液体が多くなる場合においては、塔の断面
積に対する占有面積を小さくするためには液体再分配器
の高さを増さざるを得ないこととなる。また、このよう
な再分配器の複雑な構造は、気体の上昇圧力損失を招く
原因となり、価格的にも高価となる為、好ましくない。
また、液体再分配器の高さを必要とすることにより、塔
自体の高さも増えることとなり、好ましくない。

【０００３】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上述のよう
な従来技術の欠点を克服するために幅広い研究を行っ
た。その結果、塔軸に対し傾斜している集液板を複数配
列し、集液板の上部表面に適度な寸法の溝を水平方向に
つけ、且つ、集液板の下端部に液体を集液板の幅全体に
亙って均一に落下させるための手段として波型の切れ込
み等を形成することによって、塔の上方部から不均一な
分配状態で落下してくる液体を受けて、これを下方へ均
一に分配・流下させることができることを見出し、本発
明を完成するに至った。

【０００４】すなわち、本発明は、物質及び／又は熱交
換塔の中段部分に設置され、かかる塔の上方部分から流
下してくる被処理液体を受けて、かかる液体を、その下
方の充填材上に、塔の横断面部分全体に亘って均一に分
配供給するための液体再分配器であって、塔横断面に平
行な方向に伸長する、塔軸に対して傾斜して取り付けら
れている複数の集液板によって構成されており、該集液
板には、概して塔横断面に水平方向に形成されている
溝、及び、集液板の下端部において、液体を集液板の幅
全体に亙って均一に落下させるための手段が形成されて
おり、液体再分配器が塔内に設置された状態において、
集液板の大部分の溝の鉛直方向における上面部が塔軸線
に対して１４５度以内の角度を有していることを特徴と
する物質及び／又は熱交換塔用の液体再分配器に関す
る。

【０００５】以下本発明を実施例に従って説明する。

【０００６】図１に、本発明に係る液体再分配器の一態
様の構成を示す。即ち、本発明の液体再分配器は、塔軸
線１に傾斜して配置されている複数の集液板２から構成
され、それぞれの集液板２には、概して塔横断面に水平
方向に形成されている溝３、及び、集液板の下端部にお
いて、液体を集液板の幅全体に亙って均一に落下させる
ための手段、例えば図１に示す態様においては波型の切
り込み４が形成されている。複数枚の集液板２は、各
々、連結用の板９で接続されている。

【０００７】本発明の液体再分配器における液体の流れ
について説明すれば、液体は、充填材等の構造物が配置
されている塔内を、該構造物に接触しながら塔の上方よ
り流下し、本発明の液体再分配器の集液板の上に落下す
る。この場合、液体は、充填材層を通って下方に流下す
る際に、下方からの気体の流れの影響や充填材の充填状
態等によりその流下に偏りを生じるために、不均一な状
態で流下してくる。集液板は、図１及び図２で示される
ように、塔軸線に対して傾斜を有して塔内に複数配列さ
れる為、上方から流下してくる液体は全て集液板上にあ
たり、集液板の上面に沿って流下する。

【０００８】集液板の上面に沿って流下する液体は、集
液板の表面に形成された溝３によって横方向に拡散し、
更に集液板の下端部に形成されている、液体を集液板の
幅全体に亙って均一に落下させるための手段、例えば波
型の切り込み４によって分岐されて、集液板の下方の充
填材上に落下する。このように、本発明の液体再分配器
によって、液体が横へ拡散するのであるが、この横方向
への液体の拡散が液体の均一分配には不可欠な要因であ
る。本発明に係る液体再分配器においては、塔の上方か
ら落下し集液板に当たった液体は、集液板の上部からそ
の表面に沿って流下する際に、先ず初めの溝により横方
向への拡散力を与えられて拡がる。流下する液量が増え
ると、液体は最初の溝を越えて流下し、次に配列された
溝に当たる。この溝においても液体は横への拡散力を得
て拡がる。実施上、集液板の表面には数十本の溝が配列
され、液体は連続的に横方向に拡散される。

【０００９】本発明の液体再分配器は、物質及び／熱交
換塔の中段に配置される。したがって、液体再分配器の
上方には、充填材等の気液接触の為の構造物が配置され
ており、塔の頂部より供給された液体は、この充填材の
層を通って落下する。充填材の層を通って落下するにつ
れて、液体の流れの偏りが生じ、液体の分配が均一でな
くなるが、このような不均一に落下してくる液体を本発
明の液体再分配器の集液板で捕捉し、集液板上で液量を
均一化して、下方に更に充填されている充填材の上に落
下させる。

【００１０】本発明に係る液体再分配器は、完全に不均
一な液体の流れに対しては適当ではない。例えば、全体
の流下液量のほとんどが片側の壁面だけを伝って流下す
るような場合には、この液体を完全に集液することは事
実上不可能である。本発明の液体再分配器の使用にあた
っては、塔内においてある程度の液体の分配がなされて
いることが必要であり、塔の横断面において２０％〜３
０％位の流下液量の差があるような場合に、十分な効果
が奏される。このような場合に、集液板の任意の場所に
落下した液体は、集液板上に形成されている複数列の溝
によって横方向に拡げられることにより、集液板の幅全
体に亙って平均化されて概して均一な液体の再分配がな
される。

【００１１】本発明の液体再分配器においては、液体再
分配器を塔内に設置した際に、該液体分配器の集液板２
の表面に形成された溝３の大部分において、鉛直方向に
おける上面部５が塔軸線に対して１４５度以下の角度
（６）を有することが必要である（図２参照）。この角
度が１４５度以上、即ちより鉛直に近くなると、集液板
上で液体を横方向へ拡散させる能力は著しく減じること
となる。実施上、溝の上面部の塔軸線に対する角度は８
０度から９０度程度が好ましいが、９０度以内では溝の
深さによって液の分配が影響を受けることになり、溝の
深さが深い場合には液が溝の中に貯って流下しない不具
合を生ずることとなる。実施上、溝の上面部の角度と深
さとは、上方から落下する液体の液量によって決定され
る。

【００１２】ここで「大部分の」とは、液体再分配器の
集液板の表面に形成された溝の大多数において、溝の鉛
直方向における上面部５が塔軸線に対して１４０度以下
の角度を有していれば、上面部５が１４０度以上の角度
を有している溝が全体の中で一部分存在していても、本
発明の効果を奏する上で問題はないという意味である。

【００１３】また、溝３の鉛直方向における上面部５は
平面である必要はなく、曲面を呈していてもよい。この
場合には、かかる溝の鉛直方向における上面部５を形成
する曲面のいずれか一部分の接線が塔軸線に対して１４
０度以下の角度を有していることが必要である。

【００１４】溝３は直線である必要はなく、液体の横へ
の拡散を阻害しない範囲において蛇行していても構わな
い。また、溝３は集液板２の側端部より反対側の側端部
まで連続している必要はない。また、溝の端部は閉じら
れていても良い。

【００１５】本発明に係る液体再分配器の集液板の溝
は、図２に示すように集液板自体を波形に折り曲げるこ
とによって形成することができ、又は、平滑な板の表面
に凹凸を形成することによってかかる溝を形成すること
もできる。あるいは、平滑な板の表面に、凹凸を形成し
たエンボスシートを貼り付けることによって溝を形成す
ることもできる。

【００１６】また、本発明に係る液体再分配器において
は、集液板の下端部に、液体を集液板の幅全体に亙って
均一に落下させるための手段を設けることが必要であ
る。かかる手段としては、例えば図１(a)に示すような
波型の切れ込み４を集液板の下端部に形成することが挙
げられる。かかる手段の機能について説明すると、集液
板の表面に形成された溝によって集液板の幅方向に拡散
・均一化された液体は、集液板の下端部より落下するこ
ととなるが、その際、液体を集液板の幅全体に亙って均
一に落下させるための手段が設けられていないと、下方
から上昇してくる気体の影響を受けて液体の流下ポイン
トが振れて偏流するという不具合が生ずる。これでは、
折角、集液板の表面上で均一化した液体を、下方に向け
て均一に落下させることができないことになり、溝によ
る液体の均一化効果が減殺されてしまうことになる。そ
こで、本発明に係る液体再分配器においては、集液板の
下端部において、液体を集液板の幅全体に亙って均一に
落下させるための手段を設けることによって、上記の不
具合を解消している。例えば、かかる手段として、集液
板の下端部に波型の切れ込み４を形成すると（図１(a)
参照）、液体が集液板の表面を伝って流下し、その下端
部から落下する際に、波型の切れ込み４の下方に突出し
た部分から落下することになり、落下ポイントが一定に
なる。このため、集液板の表面上で横方向に拡散された
液体の流れを、その拡散状態を保持したままで下方に落
下させることが可能となるのである。

【００１７】また、かかる手段の他の態様として、集液
板の下端部に液体分岐板７を設けてもよい（図３参
照）。この場合、液体分岐板７は、集液板の伸長する方
向軸８を挟んで一枚ずつ又は数枚ずつ反対方向に開いて
形成されていることが望ましい。このような液体分岐板
を設けると、上述のように液体の落下ポイントを一定に
するという効果を奏すると共に、次のような更なる効果
を得ることができる。即ち、液体分岐板がない状態で
は、集液板の表面に沿って上方から流下してきた液体が
集液板の下端部から落下する際に、液量の多い場合には
液膜を形成して液体の分散が損なわれるという不具合を
生じるが、液体分岐板を設けることによって液体の膜は
左右に分岐され、分散力が向上されるのである。

【００１８】この場合、隣接する液体分岐板は、開いて
いない状態で相互に適当な間隔を有していることが好ま
しい。この間隔が近接していると、分岐板が開いた場合
においても、その間に液膜が形成され易くなり、液体の
分配上好ましくない。

【００１９】また、液体分岐板の先端を細くしても良
い。このようにすると液量の少ない場合でも液体を連続
して落下させる事ができる。

【００２０】ここで交互に反対方向に開く事について説
明すれば、開く角度は液量が大きくなればなる程、大き
くする事が好ましい。角度が小さいと液膜が形成され易
くなるからである。実施上この角度は６０〜１２０度程
度が好ましい。

【００２１】また、液体分岐板は１枚づつを交互に開い
ても良いし、複数枚づつを交互に開いても良い。液体分
岐板の先端は丸くても良いし尖っていても良い。開いた
液体案内板は下方に向け、湾曲させても良いし、屈曲さ
せてもよい。

【００２２】更には、液体分岐板上に液体案内溝を形成
してもよい。

【００２３】複数枚の集液板２の塔軸に対する傾斜の方
向は、塔中央より左右対称に反対方向であってもよいし
（図１(b)）、あるいは同じ方向であってもよい（図１
(c)）、あるいは、集液板２の１枚づつが反対方向に傾
いていてもよい。

【００２４】本発明の液体再分配器の他の態様として、
図４に示すように、集液板の任意の箇所を、集液板の伸
長する方向に水平に曲げて棚段部１０を形成してもよ
い。このようにすると、集液板の塔軸に対する傾斜角度
よりも少ない角度を有する棚段部１０を形成することが
できるため、集液板の上方より流下する液体は、この棚
段部で流速が遅くなり、横への拡散が更に促進されるこ
とになる。実施上、当該棚段の塔軸に対する角度は９０
度程度である事が好ましい。棚段部の巾は少くとも１０
mm以上であることが液を拡散する上で好ましい。棚段部
は平面状であってもよいし、曲面状であってもよい。ま
た、集液板上に棚段部を複数個所配置してもよい。棚段
部の塔軸に対する角度が９０度以内になる場合には、液
は集液板の左右へ流れて左右の端部より流れ易くなるた
め、このような場合には棚段部の左右端部にカバー１１
を設けることができる。

【００２５】

【発明の効果】本発明の液体再分配器によれば、簡単な
構造且つ少ない高さで、物質及び／又は熱交換塔内にお
ける液体の再拡散／再分配を効率よく行うことができ
る。

【００２６】本発明の実施の態様は以下の通りである。

【００２７】１． 物質及び／又は熱交換塔の中段部分
に設置され、かかる塔の上方部分から流下してくる被処
理液体を受けて、かかる液体を、その下方の充填材上
に、塔の横断面部分全体に亘って均一に分配供給するた
めの液体再分配器であって、塔横断面に平行な方向に伸
長する、塔軸に対して傾斜して取り付けられている複数
の集液板によって構成されており、該集液板には、概し
て塔横断面に水平方向に形成されている溝、及び、集液
板の下端部において、液体を集液板の幅全体に亙って均
一に落下させるための手段が形成されており、液体再分
配器が塔内に設置された状態において、集液板の大部分
の溝の鉛直方向における上面部が塔軸線に対して１４５
度以内の角度を有していることを特徴とする物質及び／
又は熱交換塔用の液体再分配器。

【００２８】２． 集液板の下端部に、該集液板が伸長
する方向軸を挟んで１枚づつ又は数枚づつ互いに反対方
向に開いて形成された液体分岐板が取り付けらている上
記第１項に記載の液体再分配器。

【００２９】３． 集液板の任意の箇所を集液板の伸長
する方向に概ね水平に折り曲げて集液板の面に対して所
定の角度を有する棚段部を形成した上記第１項又は第２
項に記載の液体再分配器。

【００３０】４． 集液板の左右端部にカバーを取り付
けた上記第３項記載の液体分配器。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液体再分配器の一態様を示す図であ
る。ａは、本発明の一態様における液体再分配器が塔内
に設置された状態を示す斜視図であり、ｂ及びｃは集液
板の配列状態を示す側部断面図である。

【図２】本発明の液体再分配器の集液板の断面を示す拡
大図である。

【図３】集液板の下方端部に液体分岐板が取り付けられ
ている本発明に係る液体再分配器の集液板の他の態様を
示す図である。

【図４】本発明に係る液体再分配器の集液板の他の態様
を示す図である。ａは、集液板の一部を折り曲げて棚段
部を形成した態様を示す図であり、ｂはかかる態様の集
液板の断面図であり、ｃは棚段部の側端部にカバーを形
成した態様を示す図である。

【符号の説明】

１ 塔軸線 ２ 集液板 ３ 溝 ４ 波型の切り込み ５ 溝の鉛直方向における上面部 ６ 溝の鉛直方向における上面部が塔軸となす角度 ７ 液体分岐板 ８ 方向軸 ９ 連結用の板 １０ 棚段部 １１ カバー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ２８Ｆ 25/04

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物質及び／又は熱交換塔の中段部分に設
   置され、かかる塔の上方部分から流下してくる被処理液
   体を受けて、かかる液体を、その下方の充填材上に、塔
   の横断面部分全体に亘って均一に分配供給するための液
   体再分配器であって、塔横断面に平行な方向に伸長す
   る、塔軸に対して傾斜して取り付けられている複数の集
   液板によって構成されており、該集液板には、概して塔
   横断面に水平方向に形成されている溝、及び、集液板の
   下端部において、液体を集液板の幅全体に亙って均一に
   落下させるための手段が形成されており、液体再分配器
   が塔内に設置された状態において、集液板の大部分の溝
   の鉛直方向における上面部が塔軸線に対して１４５度以
   内の角度を有していることを特徴とする物質及び／又は
   熱交換塔用の液体再分配器。
2. 【請求項２】 集液板の下端部に、該集液板が伸長する
   方向軸を挟んで１枚づつ又は数枚づつ互いに反対方向に
   開いて形成された液体分岐板が取り付けらている請求項
   １記載の液体再分配器。
3. 【請求項３】 集液板の任意の箇所を集液板の伸長する
   方向に概ね水平に折り曲げて集液板の面に対して所定の
   角度を有する棚段部を形成した請求項１又は２記載の液
   体再分配器。