JPH08505566A

JPH08505566A - 塔充填ユニット

Info

Publication number: JPH08505566A
Application number: JP6516487A
Authority: JP
Inventors: デニス・オーウエンサザム，
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-01-19
Filing date: 1994-01-18
Publication date: 1996-06-18
Also published as: WO1994016810A1; US5670095A

Abstract

(57)【要約】中央の本体および前記中央の本体を取り囲みかつそれに接続された周囲のリンを形成する複数のフィラメントを含み；前記周囲のリングは前記中央の本体を取り囲む連続的な波の形状に形成されている；液体／ガス／ミストの接触装置のための塔充填ユニット。

Description

【発明の詳細な説明】塔充填ユニット本発明は、塔充填ユニットに関し、そしてとくに液体／ガス（ミスト）接触装置について使用できる塔充填ユニットに関する。本発明による塔充填ユニットは、一般に、空気汚染抑制装置において使用される。このような装置は、一般に、異なる相、最も有意にはガス／ミストおよび液体の間の接触として作動する。この装置は、流出するカラムまたは塔から放射することがある、ガス、ミストの吸収および脱着および固体および液体の粒子の分離などに有用である。本発明が関係する汚染抑制装置は、一般に、１つの相、通常液体を、他の相、通常ガスまたはミストに提供することによって働く。液体の表面が絶えず更新される場合、有効な汚染の抑制が達成される。このような汚染抑制装置の中への複数の塔充填ユニットなどの組み込みは、新鮮な液体表面の更新を促進する。新鮮な液体の一定した更新または提供は、最小のエネルギー消費で、相間の最も効率よい質量／熱の伝達を発生させる。１不規則的充填のための質量／熱の伝達の効率は、提供することができる合計の液体表面よりむしろ、新鮮な液体表面を提供するその能力により、なおまた決定される。最大の新鮮な液体表面は、ガス／ミストの流れに対する有意な崩壊なしに、液体の小滴のための最大数の収集、またはホールドアップ点を提供することによって達成される。ホールドアップ点は、液体の小滴が系を通過するとき瞬間的に支持される場所で発生する。単一の小滴が支持されるとき、単一のホールドアップ点において集中する小滴の凝集および混合は小滴を蓄積し、こうして液体の重量は表面張力を超え、そして小滴は充填の次の区画上に落下し、このプロセスにおいて破壊しそして新鮮な液体表面を露出する。このプロセスの連続は新鮮な液体の連続的復活を生ずる。塔充填ユニットは、流出塔内の有効なホールドアップ点の数を増加するために使用される。ホールドアップ点の数は、とくに液体の流れについて、ある程度、塔充填ユニットの形状により決定される。ホールドアップ点は、通常、塔充填ユニットの構造を形成するフィラメント、および／または特定の塔充填ユニットのフィラメントから間欠的に突起する小節によりつくられる。小滴は、通常、特定の小節の端上に形成するか、あるいはフィラメントそれ自体から形成するであろう。ホールドアップ点は、また、ある数の塔充填ユニットの間の相互作用によりつくられる。こうして、ホールドアップ点は２つのこのようなユニットが互いに接触する場所でつくられる。このような接触は、追加のホールドアップ点をつくるとき有益であるが、流体流が大きい小滴を形成するときそして結局、系を通る圧力低下が増加するとき、流体流を遮断するという欠点をつくる。その結果、塔充填ユニットの間の接触を最小とすることが望ましい。このような塔充填材料は種々の大きさおよび形状で入手可能であり、通常ガスまたはミストおよび液体を均質に接触するように設計される。このような充填材料は、延びる円弧状バーをもつ円形リングの回りに形成された格子の作用ジャケットを有する球形本体、例えば、米国特許第４，２０３，９３５号に記載されているものから成ることができる。他のこのようなユニットは米国特許第３，７５２，４５３号に記載されており、この特許は円の回りに配置された６〜１２回転のらせんを有しそして接合して円環体を形成する端を有するユニットを記載している。らせんの各々は１または２以上の突起を含有する。このような塔充填を使用するときの困難は、まぬがれない実質的な圧力低下なしに、質量および熱の伝達効率を最大するために、各ユニットの表面積および塔内の単位体積あたりのホールドアップ点の数を最大とする製品を提供することである。本発明の目的は、先行技術に関連する困難の１または２以上を克服または少なくとも軽減することである。本発明は、中央の本体；および前記中央の本体を取り囲みかつそれに接続された周囲のリング；を形成する複数のフィラメントを含み；前記周囲のリングは前記中央の本体を取り囲む連続的な波の形状に形成されている；液体／ガス／ミストの接触装置のための塔充填ユニットにある。中央の本体を取り囲む連続的な波の形状は、本発明の目的に適当な任意の形態であることができる。最も好ましくは、波の形状は正弦波の波の形状であるが、任意の規則的な、例えば、放物線状または不規則的な波の形状は適当である。最も好ましくは、中央の本体のフィラメントは、実質的に球の形状に配置されており、そして上部端および基部端を有する中央軸；中央軸を取り囲みかつ中央軸に対して実質的に垂直の平面内にある中央リング；および中央軸を中央リングに接続する、複数の円弧状フィラメント；を含む。本発明による塔充填ユニットは、典型的には流出塔において使用して、来る液体流からの液体を連続的に復活することによって、ガス／ミストの流出中の汚染物質の吸収／脱着の効率を増加する。この程度に、複数の、典型的には数千の数のユニットはこのような塔内のベッドの中に配置される。本発明による各特定のユニットのフィラメントおよび小節の配置は、ホールドアップ点の数／単位面積を増加すると同時に、流出ガスの生ずる圧力低下を最小とすることによって、液体の復活速度を増加する。使用において、本発明の充填ユニットは流出塔内で多数で使用されるが、利点は独特の形状のユニットにより得られそして個々のユニットにより本発明を説明することは便利である。ユニットの特定の利点は、大きい数で使用するとき、このような説明により認識されるであろう。また、ガス／ミスト／液体接触装置において使用するとき、それを機能的用語で説明することは便利であろう。特定のユニット上のフィラメントは、容易に形成されかつ一体的強さを有するユニットを提供するように配置される。中央の本体を取り囲む、波の形状、とくに正弦波の波の形状を有する塔充填ユニットは、流出塔内のフィラメントの全長／単位面積を最大すると同時に、系を通るガス／ミストの流れに対する崩壊を最小にすることができる形状を提供することが発見された。フィラメントの全長が小滴のホールドアップ点を最大するために十分であることを保証することが望ましいが、また、フィラメントは系を通るガス圧に対する崩壊を最小するために十分に間隔を置いて位置することを保証することが望ましい。円弧状フィラメントは中央のリングを中央軸から間隔を置いて位置するように配置し、そして接続フィラメントは中央のリングから延びて中央の本体の領域から周囲のリングを間隔を置いて配置する。これにより、十分なガス／ミストはユニットのベッドを通過して、ガス／ミストの流れおよび系を通る圧力低下に対する崩壊を最小にする。塔充填ユニットのフィラメントの各々はホールドアップ点として効果的に作用するが、各々フィラメントは、また、追加のホールドアップ点を提供する各フィラメントの表面から突起するある数の間隔を置いて位置する小節を含む。フィラメントの各々は、最も好ましくは、それらの上に小滴を形成させるように鋭角を有するように形成される。最も好ましくは、フィラメントおよび小節は正方形の断面を有する。フィラメントおよび小節の組み合わせは、例えば、通る液体流のための、ホールドアップ点を提供して、それらの上への小滴の形成を可能とする。特定の流出カラムまたは塔内の来るガス／ミストの流れと出会う復活された液体を提供するのは、このような小滴の形成および引き続く落下および破壊である。間隔を置いて位置する小節は、また、ベッド系を通過する流体のためのホールドアップ点として作用するように設計される。小節の数は有効なフィラメントの全長、およびフィラメントの形状に依存することが明らかである。充填ユニットの特定の配置を使用すると、ガスの流出流に対する崩壊なしに、維持する十分なホールドアップ点の間のバランスは最大となる。この形状は有効な新鮮な液体の一定した更新が存在し、ガス／ミスト／液体の相の間の効率よい質量／熱の伝達を可能とし、そして要求されるユニットの数および／または要求される実際の効率よい塔の高さを減少することを保証する。間隔を置いて位置する小節は、一般に、フィラメントの回りに規則的方法で配置されている。最も好ましくは、周囲のリングを取り囲む小節はそのリングの上下にかつそのリングから横方向外方に突起する。接続フィラメント、円弧状フィラメントおよび中央のリングを取り囲む小節は、また、フィラメントから２以上の方向に突起することができる。塔充填ユニットのフィラメント上に最大に成形することができるホールドアップ点の数を維持するように、小節は間隔を置いて配置すべきである。これは、各小節の端上に個々の小滴が形成できるように十分な空間が各小節の間に存在することを保証することによって、達成される。好ましくは、小節は２〜８ｍｍの間隔および２〜１２ｍｍの長さであるべきである。好ましくは、球形の中央の本体領域は、中央のリングの回りに均一に間隔を置いて位置しかつ中央軸の上部端で出会う４本の円弧状フィラメントを含む。４本の対応する円弧状フィラメントは、中央のリングから反対の半球形で放射しかつ中央軸の下部端において出会うように位置することができる。これらの円弧状フィラメントは好ましくはオフセットし、そして対応する円弧状フィラメントから均一に間隔を置いて位置して、通る液体流のための最大の有効なホールドアップ点を提供すると同時に、なお十分なガス／ミストが系を通過させる。一般に、周囲のリングを中央のリングから間隔を置いて位置させる接続フィラメントは中央のリングおよび周囲のリングの回りに均一に間隔を置いて位置し、そして中央のリングの上下に延びる。周囲のリングの好ましい正弦波の波の形状は、中央軸の上部端および下部端と同一レベルに延びる、１系列のピークおよびトラフを含む。ピークおよびトラフの正確なレベルは本発明に対して必須ではないが、それは中央軸と少なくとも同一レベルであって、有効なフィラメントの全長／特定のユニットにより占有される体積を最大とすることが好ましい。本発明の独特の形状は、最大数のホールドアップ点／単位面積を提供すると同時に、系を通るガス（ミスト）の流れを実質的に妨害しないようなバランスを維持する。これは次のようにして達成することができる。すなわち、複数のユニットを流出塔において使用するとき、隣接するユニットの間の接触点の数を増加するという悪影響なしに、有効なフィラメントの全長および小節の数／単位体積を最大にすると同時に、通るガス／ミストに対する障害を最小するために十分なフィラメント間の距離を維持する。また、このような塔充填ユニットは構造的に頑丈であり、そして単一の一体的ユニットとして容易に成形することができる。塔充填ユニットは任意の適当な材料、例えば、弾性の湿潤性のプラスチック材料、最も適当には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニルまたはナイロンから作ることができる。次に添付図面を参照して本発明を説明することは適切であろう。これらの図面は本発明の単なる例示でありそして図面の特殊性は一般的にここに記載するものを限定しないことを理解すべきである。第１図は、本発明による塔充填ユニットの上平面図である。第２図は、正弦波状周囲リングの断面を示す。第３図は、第１図のＩＩＩ−ＩＩＩに沿った部分的断面を示す。第４図は、第１図の線ＩＶ−ＩＶに沿った部分的断面を示す。第５図は、本発明による塔充填ユニットの斜視図である。第６図は、本発明および先行技術のユニットによる塔充填ユニットの比較試験結果を示す。第１図に示す塔充填ユニット１の図面から、中央のリング２と正弦波状周囲リング３のフィラメントの間の関係が証明される。第２図は、ユニットが水平平面であるように構成すべきとき、ピーク７およびトラフ８を有する、正弦波状周囲リングの形状を示す。中央のリング２は中央軸４を取り囲み、そしてに円弧状フィラメント５により中央軸に接続されている。中央軸は、第３図に示すように、上部極端（４ａ）および基部端（４ｂ）を有する。円弧状フィラメントは、第３図に示すように、中央軸の上部端および基部端の両方から中央のリングに延びる。第３図は、中央のリング２の断面に導く中央軸４と円弧状フィラメント５との間の関係を最もよく示す。フィラメントの正方形の断面はこの図面から明らかである。第３図は、また、接続フィラメント６を示し、これらのフィラメント６は中央のリング２から正弦波状周囲リング３（断面で示されている）に延びている。接続フィラメントは比較的線状でありそして、第３図に示すように、接続フィラメントは中央のリング状フィラメントの上下に延びる。それぞれの成分の間の関係は第５図に最もよく示されている。中央のリングおよび円弧状フィラメントは球形配置１０を形成する。正弦波状周囲リングにおけるピーク７およびトラフ８は、中央軸の中央軸および基部端と同一のレベルに延びる。正弦波状周囲リング上の小節は塔充填ユニットの平面から上（９ａ）および下（９ｂ）にそして横方向外方（９ｃ）に突起する。小節９は、また、ユニットの他のフィラメントより上および下に突起する。第６図は、本発明による塔充填ユニットおよび先行技術に従うユニット（２ｋテレレッテ（Ｔｅｌｌｅｒｅｔｔｅ））を利用して、アモニア／空気／水の向流系において、流出トランスファーユニットから得られたグラフを示す。このグラフは、所定の匹敵する条件下に、より低い塔高さの要件に示されるように、先行技術のそれらを越えた本発明の塔充填ユニットの性能の改良を示す。本発明の塔充填ユニットはフィラメントの全長／単位面積を最大としそしてその結果、有効小節の数を最大とし、液面の一定の更新を提供するために十分なホールドアップ点を保証する。これは、系を通るガス／ミストに対する有意な崩壊なしに、相間の効率よい質量／熱の伝達を生成する。このような配置は、放射抑制系において利用するとき、起こりうる圧力低下を減少することによってエネルギー消費を最小にする。上の説明は本発明の単なる例示であること、そして本発明は本発明の精神および範囲から逸脱しないで変化および変更が可能であることを理解すべきである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＫ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者サザム，デニス・オーウエンオーストラリア・サウスオーストラリア 5522・ポートブロートン・ジエイムズストリート８

Claims

【特許請求の範囲】１．中央の本体；および前記中央の本体を取り囲みかつそれに接続された周囲のリング；を形成する複数のフィラメントを含み；前記周囲のリングは前記中央の本体を取り囲む連続的な波の形状に形成されている；液体／ガス／ミストの接触装置のための塔充填ユニット。２．波の形状が正弦波の波の形状である請求の範囲１の塔充填ユニット。３．フィラメントがフィラメントの表面から突起する複数の間隔を置いて位置する小節を含む請求の範囲１または２の塔充填ユニット。４．中央の本体を形成するフィラメントが実質的に球の形状に配置されており、そして上部端および基部端を有する中央軸；中央軸を取り囲みかつ中央軸に対して実質的に垂直の平面内にある中央リング；および中央軸を中央リングに接続する、複数の円弧状フィラメント；を含む請求の範囲１〜３のいずれかの塔充填ユニット。５．中央の本体が中央軸の上部から延びる４本の均一に間隔を置いて位置する円弧状フィラメントおよび中央軸の基部から延びかつ中央のリングに接続されている４本の均一に間隔を置いて位置する円弧状フィラメントを含み；４本のフィラメントの各組は中央のリングの回りで均一に間隔を置いて位置する配置にあるようにオフセットされている；請求の範囲３の塔充填ユニット。６．周囲のリングが複数の均一に間隔を置いて位置する接続フィラメントにより中央のリングに接続されている請求の範囲１〜５のいずれかの塔充填ユニット。７．周囲のリングがピークおよびトラフを有し、ピークは中央軸の上部のレベルに延びそしてトラフは中央軸の基部としてのレベルに延びる請求の範囲４の塔充填ユニット。８．小節がフィラメントの各々から一般的に上方および下方に、ならびに周囲のリングから横方向外方に延びる請求の範囲３の塔充填ユニット。９．小節およびフィラメントが正方形の断面を有し、へりを提供し、前記へりは、使用において、このようなへり上の小滴の構成を可能とする請求の範囲１〜８の塔充填ユニット。１０．小節がフィラメント上の有効な小節の数を最大とするように間隔を置いて位置するが、また、使用において、各小節の端上に小滴の構成を可能とするために十分に間隔を置いて位置する請求の範囲１〜９の塔充填ユニット。１１．図面のいずれかを参照して実質的に前述した塔充填ユニット。