JPS594872A - ガス分離用精留塔 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、空気を窒素と酸素と１こ分離する場合等に使
用されるガス分離用精留塔ｌこ関するものである。

例えは、空気を窒素と酸素とに分離するｌこは気体状の
空気をその一部が液化するまで冷却して窒素リッチな気
体を得、この気体を別の場所で再びその一部が液化する
まで冷却してさらに窒素リッチな気体を得るという操作
を繰り返すことが必要である。そして、このような操作
を連続的に行なわせる手段として、例えば、第１図に示
すよう１こ、塔本体１の頂部１こコンデンサ２を設ける
ととも１Ｃ底部にボイラ８を設け、さらＳこその中間部
に上下ｌこ貫通する多数の通気孔４・・・を有した皿状
の精留板５・・・を多段に設けてなる精留塔がある。す
なわち、このものは、前記コンデンサ２と前記ボイラ８
との働きによって塔本体の１の頂部を底部よりも低温に
維持しておき、前記コンデンサ２部分で生成させた液体
および前述のよう゛な液化操作によって得られる液体を
上段の精留板５上から下段の精留板５とへ順次に流下さ
せて該塔本体１の底部方向へ導くようＩこするとともに
、前記ボイラ３部分から上昇してくる気体および塔本体
１の所定部位に外部から供給される気体を前記各精留板
５・・・の通気孔４・・・および該精留板５・・・七に
形成される液体層６・・・内を順次に通過させて該塔本
体１の頂部方向へ導くようになっている。しかして、こ
のようなものでは、前記精留板５の下面側から通気口４
・・・を通して該精留板５の上面側ｌこ形成された液体
層６内Ｉこ導入された泡状の気体は、相対的に低温な液
体Ｃζ接触することによって冷却され該気体内の酸素成
分の一部が液化して前記液体内に溶出するとともｔこ、
前記液体内の窒素成分の一部が気化して該気体内に取り
込まれる（以下、この現象を「物質移動」と称す）こと
になる。そして、このような物質移動が各精留板５・・
・毎ｌこ行なわれる結果、前記塔本体１のコンデンサ２
部分では窒素の割合がきわめて高くなり、ボイラ８部分
では酸素の割合がきわめて高（なるわけである。

ところで、このような構成の精留塔を運転するには、ま
ず、塔本体内に液体が全く存在しない状態でコンデンサ
２の冷熱源７を作動させる。そうすると、塔本体１円が
ある温度以下１こまで冷却された時点から前記コンデン
サ２内で気体が液化され始め、その液体が前記各精留板
５・・・上Ｅ順次上の方から溜ってゆく。そして、すべ
ての精溜板５・・・上１こ規定水位以上の液体層６・・
・が形成され、所要量の液体が定常的にｔ段部から下段
部に向って流下し得るようになってはじめて、前述した
ような正常な精留作用が営まれること１こなる。そのｔ
コめ、かかる構成の精溜塔では、精溜開始までに長時間
を要するという不都合がある。まｔこ、このようなもの
では、一旦精溜運転を停止すると、各精溜板５・・・七
のすべＣの液体が通気孔４・・・を通して落下してしま
うｔこめ、比較的短時間後磨こ運転を再開する場合でも
各精溜板５・・・等の冷却をはじめとする前述しｔこす
べての準備過程を経た後でないと精溜運転を再開するこ
とができないという能率の悪さがある。

本発明は、このような事情に着目してなされｔこもので
、精溜板の上面夏こおける通気孔が存在しない部位１こ
、該精溜板とに形成されるべき液体層の規定水位と略同
程度の高さ位置ｉこ流体流出入口を開口させてなる容器
を突設することによって、前述した不都合をことごとく
解消することができるカス分離用精溜塔を提供するもの
である。

以下、本発明の一実施例を第２図〜第８図を参照して説
明する。

塔本体１１の頂部Ｅこコンデンサ１２を設けるとともに
底部にボイラ１８を設け、さらにその中間部に上下ｌこ
貫通する多数の通気孔１４・・・を有しＩコ精留板１５
・・・を多段に設けている。塔本体１１は、例えは、中
空円筒体状のもので、断熱壁により構成されている。コ
ンデンサ１２は、コンデンサ室１６＋こヘリウム冷凍機
１７の低温端１７Ｂを挿入してなる。ヘリウム冷凍機１
７は、高圧のヘリウムガスを蓄冷器等を用いて予冷しｔ
こ後、低温端１７ａ部分で断熱膨張または等温膨張させ
て８０°に以下の低温を得るようｌこ構成したもので、
８ｏ１ｖｅｙＣｙｃｌｅ％Ｇｉｆｆｏｒｄ　−ＭｃＭａ
ｈｏｎ　Ｃｙｃｌｅ　Ｊ）　ルいは８もｉｒｌｉｎｇ　
Ｃｙｃｌｅ等、種々の冷凍サイクルを営む形式のものが
使用可能である。また、精留板１５は、−側縁部ｉこ温
液用の三角オリフィス１８を有してなる円形皿状のもの
で、その−側縁と前記塔本体１の内周面との間には前記
三角オリフィス１８を介して溢れ出る液体を下段の精留
板１５へ流下させるための通路１９が形成されている。

そして、精留板１５の上面における通気孔１４・・・が
存在しない部位ｌこ複数の金属製容器２１・・・を突設
している。

容器２１は、上端Ｉこ液体流出入口２１１Ｌを有してな
る有底円筒体状のもので、前記精留板１５の上面ｌこス
ポット溶接または接着剤等により固着されている。そし
て、この容器２１の背丈は、前記流体流出口２１Ｂが前
記精留板１５上ｆこ形成されるべき液体層２２の規定水
イ立りと同一または若干上方の高さ位置Ｅこ開口するよ
うに設定されている。

次いで、本精留塔の作動を説明する。

本精留塔を運転するＩこは、まず、塔本体ｌｌ内に液体
が全く存在しない状態でコンデンサ１２のヘリウム冷凍
機１７を作動させる。そうすると塔本体１１内がある温
度以下にまで冷却された時点からコンデンサ１２内で気
体が液化され始め、その液体が各精留板１５上に順次上
の方から溜まってゆく。この際、前記精留板１５・・・
ｔｌこは容器２１・・・が突設しであるため、前記液体
は第６図１こ示すように容器２１・・・間に形成される
谷間にのみ溜ってゆく。そのため、前記精留板１５・・
・上に形成される液体層２２の液面２２＆が迅速に上昇
し短時間で精留に必要な規定水位ｈｌこまで達すること
になる。したがって、このようなものであれば、運転を
開始してから正常な精留作用が営まれるようになるまで
に要する時間を大幅Ｉこ短縮することができるものであ
る。しかも、ｎ■記容器２１・・・は通気孔１４から導
入される泡状の気体と接触しない不用な液体が溜るべき
領域Ｉこ突設したものであるため、かかる領域に存在す
べき液体を容器２１・・・ｔこ置き換えても精留性能Ｉ
こ悪影響が及ぶことはない。

また、以上のようＩこして精留が開始された後も液化量
を比較的冬目ｌこして液体層２２の液面２２ａが前述し
た規定水位りを若干とまわるようにしておくと、第７図
に示すように、精留板１５上の液体の一部が各容器２１
・・・内ｆこも流入し、該容器２１・・・内ｉこ液体が
充満することｌこなる。しかしてこの状態で精留塔の運
転を停止すると、容器２１・・・間に存在していた液体
は第８図ｆζ示すように通気孔１４・・・を通して落下
してしまうが、容器２１・・・内の液体はそのまま精留
板１５七に残されること■こなる。そのため、前記容器
２１・・・内の液体が蒸発してなくならない限り、各精
留板１５は、前記液体の温度と略同−の温度に保たれる
。したがって、比較的短い停止期間の後、精留塔の運転
を再開する場合には、精留板１５・・・等の冷却をはじ
めとする準備期間を大幅に短縮することができるもので
ある。

なお、容器の形状は、図示実施例のものに限られないの
は勿論であり、例えば、数個を連続して構成したものや
円筒状のもの等であってもよい。

また、容器の材質も金属に限らず、プラスチック等であ
ってもよく、さらに、容器の配列も本発明の趣旨を逸脱
しない範囲で種々変形が可能である。

本発明は、以上のような構成であるから、運転を始めて
から正常な精留が開始されるまでの準備期間を有効Ｉこ
短縮して能率のよい精留作業を行なうことができるガス
分離用精留塔を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す概略断面図である。第２図〜第８
図は本発明の一実施例を示し、第２図は概略断面図、第
３図は第２図ｆこおけるＩＩＩ　−１１［線断面図、第
４図は容器を示す拡大平面図、第５図は同拡大正面図、
第６図〜第８図は作用説明図である。 １１・・・塔本体　　１２・・・コンデンサ１３・・・
ボイラ　　１４・・・通気孔１５・・・精留板　　２１
・・・容器 ２１＋１・・・液体流出入口　　２２・・・液体層代理
人　弁理士　赤澤−博

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 頂部ｆこコンデンサを有するとともに底部にボイラを有
   してなる塔本体と、この塔本体の中間部ｌこ多段１こ設
   けられ所要個所に上下に貫通する複数の通気孔を有して
   なる皿状の精留板と、これら各精留板の１面１乙おける
   前記通気孔が存在しない部位に突設され該精留板上Ｅこ
   形成されるべき液体層の規定水位と略同程度の高さ位置
   ｆこ流体流出入口を開口させてなる容器とを具備してな
   ることを特徴とするガス分離用精留塔。