JPS598401B2 - 気体と液体とを接触させる為の回転型フイルム塔 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は物質移動プロセスを行なう装置に関し、より詳
しくは気体（蒸気）と液体との間に接触をさせるための
回転型フイルム塔に関する。

本発明はラクタム、，脂肪酸、多価アルコール、エタノ
ールアミン、高沸点エステル、種々の油、食品、医薬品
のような高温に鋭敏な物質の真空精留の分野に好ましく
使用される。

提示した発明は化学工業、石油精製、食品工業、医薬品
工業などにおいて使用されるであろう。

塔の下部中へ気体を供給するために、塔の上部から前記
気体を取出すために、塔中へ液体を供給するために及び
塔から液体を取出すために枝管を有するハウジング；及
びそのハウジング中に回転できるように取付けた鉛直軸
からなる気液間に接触をさせる回転型フイルム塔が当業
者に知られている。

（ソ連国発明者証第２０３６２１号参照）。他とある間
隔に位置するいくつかの接触段が軸に取付けられる。

接触段は軸から拡がる平らな渦巻形部材のように曲げた
バンドによって形成される。

そのバンドは軸の方にその辺部をフランジにされる。

回転型フイルム塔にはまた１接触段から他の接触段へ液
体を移動させる装置が準備される。

これらの装置にはハウジングの内側壁上に固定され接触
段から流出する液体を受理するために用いられる環状の
ポケット；及び溢流トレイが包含される。

溢流トレイは接触段間の空間を占める。トレイの受理端
は上にある段から流出する液体を収集する環状のポケッ
トと連絡する。

トレイの流出端は下にある接触段の上方に位置する。

回転型フイルム塔の運転中、その軸は回転する。

気体は塔の下部中へ入り塔の上部から枝管を通って取出
される。

液体は塔中へ１接触段から他の接触段へ重力によって流
れて下方へ移動する。

塔の全接触段は軸吉ともに回転し、従って接触段上にあ
り遠心力に作用される液体はバンドの内部表面、すなわ
ち軸に面する表面に沿ってフイルム状に流れる。

バンドの辺部が軸の方にフランジされているので、液体
はバンドから滴下しないで中心から渦巻路に沿った接触
段の周囲へ移動する。

接触段の周囲から、液体は塔ハウジングの壁に投げ出さ
れ、次いで輪状ポケット中へ重力により流下する。

このポケットから流出端が次の接触段上方に位置してい
る下にあるトレイの受理端中へ液体が流れる。

液体はトレイからこの段上に流れその移動は上にある接
触段上の移動と同様である。

塔の最下の接触段から投出された液体は塔の下部中の枝
管から流出する。

上方へ移動する気体は接触段を通過しフランジを付けた
渦巻状に曲げられたバンドの内側を湿潤にする液体のフ
イルムと接触する。

気液間の接触をさせるための既知回転型フイルム塔の不
利な点は限定された気液間の接触表面である。

塔中の接触表面は接触段の全作動面に制限される。

接触段の作動面はフランジを付けた渦巻バンドの内側、
すなわち軸に面し移動液体フイルムで覆われた側面のみ
である。

さらに、渦巻形バンドの内側に潅かれた液体フイルムは
中心から接触段の周囲へ渦巻形の路に沿って移動する間
に十分撹拌されない。

これは液体フイルムが接触段とともに回転しまた、この
場合に接触段の回転のエネルギーがフイルムの付加撹拌
に使用されない事実のためである。

接触段の回転はバンドの湿潤表面上の液体フイルムの形
成と遠心力の影響下に装置の周囲へフイルムを移動させ
るためにのみ提供される。

気液間の接触の限定された表面及び接触のプロセスにお
ける液体フイルムの不十分な撹拌は既知のロークリフイ
ルム塔における物質移動の効率が一層増加するのを制限
する。

本発明の目的は発達させた接触表面と液体フイルムをさ
らに撹拌するための装置を有する気液間に接触をさせる
ロークリフイルム塔を提供することである。

これは塔における物質交換プロセスをさらに強化するこ
とを可能ならしめる。

この目的は気液間に接触をさせるための回転型フイルム
塔を提供することにより達成され、それはハウジングの
底部中へ気体を供給するために、ハウジングの頂部から
気体を取出すために、ハウジング中へ液体を供給するた
めに及びそれから液体を取出すために枝管を付けたハウ
ジング；そのハウジング中に回転できるように取付けた
垂直軸、１つを他の上にかつ相互にある間隔で軸上に固
定した複数の接触段、その段は軸から拡がる渦巻形に形
成したバンドによって形成されかつ軸の方に向ってフラ
ンジされた辺部を有する；１接触段から他の接触段へ液
体を移動させる装置、その装置はハウジングの内側壁上
に固定された環状のポケットの形状に作られ接触段から
流れる液体を収集するのに使用される；接触段の間の空
間に配列された溢流トレイ、そのトレイの受理端は接触
段から流れる液体を収集する環状ポケットと連絡しまた
流出端は下方にある接触段上方に位置する：を包含し、
本発明により、そのバンドに実質的に横断する波形が準
備される。

かかる回転型フイルム塔において、気液間の接触表面は
液体が波形を備えた渦巻形バンド上に落下する場合に液
体の分別と噴霧化によりさらに増加する。

液体の分別と噴霧化の効果は定置溢流トレイから接触段
とともに回転する波形バンド上に液体が投出されること
により確保される。

すなわちバンドが接触段とともに回転している間に液体
が定置溢流トレイから投出されるので、液体流がバンド
上に落下するときに流体はバンド面にそって流動する。

そしてバンドは小さな波形形状を有しているので液体流
はバンド面上を流動して小滴ないししぶきとなって解体
する。

この場合に、液体はバンドの外側及び内側表面のどちら
にも接触する。

生じた液体のスプレーは次いで遠心力の作用の下でバン
ドの内側表面上に沈降しまた付加的撹拌、すなわち既に
バンドの内側を覆った液体フイルムの混合を生ずる。

スプレーによる気液間の接触表面の増加及びスプレーに
よって沈降した液体フイルムの付加撹拌は、例えば精留
のプロセスにおいて、物質移動の効率を高めまた接触段
の効率を高めるのに役立つ。

バンドの上辺部は好ましくは下辺部よりも軸から一層長
い距離に位置すべきである。

このため、バンドの内側表面は上にあるトレイから投げ
出された液体のスプレーが一層接近し易くまた波形はそ
の全体の長さに沿って液体をスプレーする役をする。

バンドの上辺部からの距離が増すとともにバンドの幅に
沿った波形の高さを大きくすることは都合が良い。

このため、波形の下方にある部分はその上方部分とほゾ
同様に液体の流れが接近し易い。

溢流トレイの底にドレンオリフイスを準備することは都
合が良い。

そのように設計した溢流トレイは同じ量の液体を同じ接
触段の多くの点に分布させる。

これは接触表面を発達させまた液体フイルムの撹拌を増
すのに役立つ。

溢流トレイは好ましくは接触段に関する溢流トレイの位
置の制御を与えるために回転できるようにしたハウジン
グの側壁に取付けた少くとも１本の垂直ロンドに固定さ
れる。

溢流トレイのこのような態様は塔を停止することなく接
触股上に液体を供給する地点を変えることを可能にする
。

この場合に、接触の最大表面及び液体フイルムの最高度
の撹拌を与える接触股上の液体を分布する最適の方法を
見出すことができる。

接触段上の溢流トレイの最も好ましい位置は、例えば塔
の留出物の品質を最適基準として用い、塔を停止するこ
となく経験的に見出すことができる。

以下本発明について添付図面を参照して一層詳しく記載
する。

気液間に接触をさせる回転型フイルム塔は円筒形ハウジ
ング１（図１）を有し、それは塔の底部中へ気体を供給
するための枝管２、塔の頂部から気体を取出すための枝
管３、塔の中間部中へ液体を供給するための枝管４、塔
の頂部中へ液体を供給するための枝管５、及び塔から液
体を取出すための枝管６を有する。

鉛直軸８はハウジング１中に同軸に取付けられまたベア
リング７中で回転できる。

軸８の上端にはプーリー９が準備されそれは図示されて
いない駆動機構によって回転される。

接触段１０は相互に限定間隔て軸８上に固定される。

各接触段１０の作動面は二つのバンド１１（図１，２）
により形成される。

バンド１１は軸８から拡がる渦巻状に形作られまたこの
軸の方にフランジを取付けられる。

すなわちバンド１１の辺部１２は軸８の方に曲げられて
いる。

二つのバンド１１は二重ら線の渦巻部を形成する。

フランジにした辺部１２はバンド１１の内面、すなわち
軸８に面する表面上に液体を保持するために使用される
。

バンド１１の外側端１３はハウジング１の壁土の投出す
前に液体フイルムを流れに収集するために狭められてい
る。

ラジアルパー１４は中心ハブともなる環状カツプ１５に
バンド１１を固定するために使用する。

環状カツプ１５は接触段１０を軸８上に取付けるために
使用される。

塔にはまた１接触段１０から他の接触段へ液体を流す装
置が包含される。

これらの装置にはハウジング１の内壁上に固定した環状
ポケット１６、及び環状ポケット１６と連絡しかつ接触
段１０の間の空間に位置する溢流トレイ１７，１８．１
９（図２）が包含される。

環状ポケット１６は回転接触段１０から投出されて落ち
る液体を受理し；従って、バンド１１の外側端１３は図
１に示すようにポケット１６よりいくらか高い位置にあ
る。

ポケット１６の底部はオリフイス２０を有しこれを通し
てポケットは溢流トレイ１７，１８，１９（図２）と連
絡する。

後者はポケット１６から下方にある接触段１０上に液体
を供給するために使用される。

接触段１０の間の同じ横断面には三つのトレイ１７，１
８．１９が含まれそれは水平面において曲がっている。

バンド１１には実質的に横断する波形２１及び２２（図
３）が準備される。

波形２１はバンド１１のフランジにした辺部１２上に作
られ一方波形２２はその潅液部上Ｉと作られ、その上に
通常液体フイルムが形成される。

しかしながら、波形２１はバンド１１ａ（図４）上又は
同様にバンドＩｌｂ（図５）上のようにフランジにした
辺部１２上のみであることができ、潅液表面上の波形は
バンド１ｌｂの辺部に関してある程度傾斜していること
ができる。

図１に示した本発明の態様は接触段１０を有し、そのバ
ンド１１は図３に示すように作られているが、しかしバ
ンド１１ａ（図４）又は１１ｂ（図５）を用いることが
できる。

バンド１１ａ（図４）は各接触段上、従って全塔中の液
体の滞留時間を最少にすることが好ましい場合に使用さ
れる。

バンド１１ａの辺上に作られた波形２１は回転接触段上
の液体量を増加せず、すなわち、液体に関する接触段の
動的遅延を増加しない。

しかしながら、この場合に波形は上にあるトレイ１７，
１８．１９（図２）から投下された液体のスプレー化及
び噴霧化を促進する働きをする。

バンド１１（図３）及び１１ｂ（図５）は接触段１０上
の液体の滞留時間を増す必要がある場合に使用される。

バンドの湿潤側面における波形２２（図３）又は２３（
図５）の間のギャップ中の四所はバンド上の液量を増す
。

これは、塔中の液体の滞留時間を増し、ある場合、例え
ば化学反応を伴なうプロセスにおいて非常に役立つこと
ができる。

波形２２（図３）は波形２１とともに液体のスプレー化
及び噴霧化に、また従って接触時間の増大に役立つ。

トレイ１８及び１９（図２）の底部には接触表面の発達
を有利にしまた液体フイルムの撹拌程度を増すために接
触段１０上に液体を任意の地点で分布させるためのオリ
フイス２４が準備される。

トレイ１７は、環状カツプ１５中にのみ液体を供給する
ために使用されるのでその底部にオリフイスを有さず液
体はそれから開端でのみ流れねばならない。

本発明によれば、１・レイ１７．１８．１９の組はベア
リング２８及び２９（図１）中に塔のハウジングの壁近
くに配置されかつその中で回転できる普通の垂直ロツド
２５，２６，２７上にそれぞれ死端で取付けられている
。

ロツド２５，２６、並びに図１中には見えないロツド２
１は開口２０を通してポケット１６を通って延びる。

ロツド２５，２６，２７がトレイ１７，１８．１９（図
２）の底部を通る場所は気密にシールされる。

ロンド２５，２６．２７の各々の１端は外側へ延び回転
ハンドル３０（図１）が準備されている。

ハンドル３０の回転は塔の横断平面においてトレイ１γ
，１８．１９（図２）の所要位置を確保する。

図２にトレイの位置の１可能な実施態様を例示する。

特に、１つのトレイのみでも４個程のトレイでも塔の同
じ横断面中に配列できる。

若干の異なるトレー１７，１８．１９上に同時に液体を
一層均一に分布させるために、環状ポケット１６を横断
仕切３１により３つの個々のセクターに分割しても良い
。

他の実施態様のロータリフイルム塔（図６）において接
触段を形成するバンドの形状が変形されている。

この塔は垂直軸３３と軸３３に取付けた接触段３４を付
けたハウジング３２を有する。

オーバーフロー装置は環状ポケット３５及びポケット３
５上に配置したオーバーフロートレイの形態に作られる
。

接触段３４は渦巻状に巻いたバンド３７（図６．７．８
）により形成され、その上辺部３８（図６）及び下辺部
３９は軸３３の方ヘフランジされる。

バンド３７は中心ハブ４１に連結されたラジアルリブ４
０上に固定される。

バンド３７の上辺部３８は本発明により、このバンドの
下辺部３９よりも大きい軸３３からの距離にある。

その上、バンド３７の波形４２（図９）の高さはその上
辺部３８からの方向にバンド３７の幅に沿ってｈからＨ
ｔで大きくなる。

接触段３４（図６）のこのような設計は土にあるトレイ
３６からバンド３７の潅液部上に作られた波形４２の部
分すべてに流下する液体流が滲透するのに役立つ。

回転フイルム塔は、精留プロセスに用いたとき以下のよ
うに作動する。

易揮発性成分の低下した含量を有する分離すべき混合物
の蒸気は枝管２（図１）を通って下部から塔中に供給さ
れ枝管３を通ってそれから取出される。

分離すべき成分の初期液体混合物は枝管４から塔中に供
給され、その場合にそれは環状ポケット１６中に交付さ
れる。

還流残分は枝管５を通して塔中に供給され、還流は最上
部の環状ポケット１６を満たしそれからトレイ１７に沿
って流下し接触段１０に引渡される。

最上部の接触段１０は分離段として使用される。

それはミストの除去に使用される。

最上部の接触段１０上に沈降した液体はそれから最上部
の環状ポケット１６中へ投げ出される。

ポケット１６から液体はそのポケットの下に位置するト
レイ１７，１８．１９（図２）中へ流れる。

次いで液体は下にある影触段１０上に分布される。

トレイ１７から液体は環状カツプ１５中に引渡される。

トレイ１８と１９から液体は開端及びドレンオリフイス
２４を通って流れ回転接触段１０のバンド１１上に直接
流下する。

この場合に、液体はスプレーされ噴霧化される。

液体のスプレーは、バンド１１の作動（潅液）表面上に
沈降するとともに液体フイルムを撹拌する。

その結果物質移動の強さが増す。

環状カツプ１５から液体はまた遠心力の影響下にバンド
１１に流れる。

回転接触段１０から液体のスプレーは塔のハウジング１
の壁土に投下され、次いで液体は下にあるポケット１６
中へ流れる。

分離すべき混合物の蒸気はバンド１１に潅液された液体
フイルムと及びまたバンド１１間のギャップ中に懸濁す
るミストと接触するようになる。

塔の運転過程において、トレイは対応するロンド２５，
２６．２７の回転により任意位置に調整できる。

これは塔を停止することなくバンド１１上の最犬の接触
表面及び撹拌程度を得るように１〜レイ１７，１８．１
９を配列できるようにする。

この場合に塔の留出物の品質は最適作業の判断基準とし
て使用できる。

図６に示す塔は同様に作動する。

【図面の簡単な説明】 図１は本発明による回転型フイルム塔の縦断面図であり
、図２は図１中の線Ｈ−Ｕに沿った断面図であり、図３
は本発明による接触段を形成するバンド要素の拡大等角
図であり、図４は本発明によるバンドの第２の態様の拡
大等角図であり、図５は本発明による第３の態様のバン
ド要素の拡大等角図であり、図６は本発明による回転型
フイルム塔の他の態様の縦断面図であり、図７は図６中
の線■−■に沿って描いた断面図であり、図８は図６に
おける線■−■に沿って描いた断面図であり、図９は本
発明による図６に示した塔の接触段を形成するバンド要
素の拡大等角図である。 １・・・・・・ハウジング、２・・・・・・気体入口枝
管、３・・・・・・気体出口枝管、４，５・・・・・・
液体入口枝管、６・・・−・・液体出口枝管、１０・・
・・・・接触段、１１，ｌｌａ，１１ｂ・・・・・・バ
ンド、１２・・・・・・バンド辺部、１６・・・・・・
環状ポケット、１７，１８．１９・・・・・・溢流トレ
イ、２Ｌ２２，２３・・・・・・波形。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ハウジング１と、ハウジング１の底部内に気体を供
   給するための枝管２と、ハウジング１の頂部から気体を
   除去するための枝管３と、ノ＼ウジング１内に液体を供
   給するための枝管４および５と、ハウジング１から液体
   を除去するための枝管６と、ハウジング内に回転し得る
   ように取付けられた鉛直軸８と、前記鉛直軸上に或る距
   離を置いて互に上下に取り付けられそして前記鉛直軸８
   の方向に向かってフランジされた辺部を備えた前記鉛直
   軸から分岐する渦巻き形のバンドによって形成される接
   触段１０と、ハウジング１の内側壁上に固定された環状
   ポケット１６に存在する液体を一つの接触段１０から他
   の接触段へ移動させるための装置、ならびに前記接触段
   の間の空間内に配置されその受ける側の端部はその上部
   に在る接触段１０から流下する液体を集める環状ポケッ
   トと連絡しその放出する側の端部は下方に在る接触段よ
   り上部に位置する溢出トレイ１７，１８．１９より成る
   気体と液体とを接触させるための回転型フイルム塔にお
   いて、前記バンド１１が前記バンドを実質的に横断する
   方向の波形２Ｌ２２，２３を備えている事を特徴とする
   、回転型フイルム塔。 ２ バンド３７の上辺部３８がその下辺部３９よりも軸
   ３３から大きい距離にある、特許請求の範囲第１項記載
   の回転型フイルム塔。 ３ バンド３７の上辺部３８からの距離が増すと共に波
   形４２の高さがバンド３７の幅に沿って増す、特許請求
   の範囲第１項記載の回転型フイルム塔。 ４ ドレインオリフイス２４が溢流トレイ１８，１９の
   底に作られる、特許請求の範囲第１〜３項のいずれかに
   記載の回転型フィルム塔。 ５ 塔の横断面中に於ける溢流トレイ１７，１８．１９
   の位置を接触段１０に対して制御する為に、溢流トレイ
   １７，１Ｂ又は１９がハウジング１の側壁に近く回転し
   得るように取付けられた少くとも一個の垂直ロツド２５
   ，２６及び２７上に固定される、特許請求の範囲１〜４
   項のいずれか１項に記載の回転型フイルム塔。