JPS60166022A - 混合気体の除去及び／又は濃縮又は同位体の分離用熱拡散塔および装置 - 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】 本発明は通常の方法では困難な気体混合物の除去及び／
又は濃縮又は同位体の分離に用いられる熱拡散塔および
装置に関する。

従来、熱拡散を利用した濃縮塔（以下熱拡散塔という）
は、垂直に配設された中空円柱状の熱拡散塔本体の中心
軸線位置に線状の高温部を設け。

上記熱拡散塔本体の周部を低温に保持するように構成さ
れている。濃縮分離を行なうには、濃縮分離しようとす
る気体の混合物を上記拡散塔内部に導入し、上記高温部
から局部への熱の拡散に伴う気体分子の質量の違いによ
シ生ずる自己拡散の差によシ濃縮分離される。この場合
、軽い成分は塔の上部に濃縮され１重い成分は塔の底部
に濃縮される。上記熱拡散塔に導入された混合気体を各
成分に分離する推進力は、混合気体中の注目成分の濃度
には殆ど影響されず、高温部から低温の周部に流れる熱
流によって決まる。

そのため、実用的な熱拡散塔においては、高温部の温度
を７００〜１０００℃の高温に保持しているが、一方熱
拡散塔本体は周部が低温に保持されているので、高温部
は熱によって伸び、塔本体に対して変位する。上記熱拡
散塔において、その分離性能を高くするためには、塔本
体の中心軸線位置に高温部を位置せしめることが極めて
重要である。

上記高温部の伸びを吸収するため、一般に第１図に示す
ような熱拡散塔Ａが用いられている７すなわち１局部を
冷却するジャケラ）１が暇付けられた中空円柱状の熱拡
散塔本体２の頂部に、気密に外部にターミナル３を暇出
し、このターミナル３に線状の高温部４の上端を接続す
る７この高温部４の下端には重錘５が暇付けられておシ
、上記高温部４の伸縮にかかわらず、高温部４が鉛直か
つ塔本体２の中心軸線位置に保持されている。上記重錘
５の下部には、接続線６が設けられ、気密に取付けられ
たターミナル７に接続されておシ。

上記ターミナル３，７を介して通電することによって高
温部４が加熱されるようになっている。上記接続線６は
重錘５が高温部４に及ぼす張力にあｔシ影響を与えい形
状でかつそれ自体が発熱しない材質を用いる必要がある
。そのため１通常比較的太いスプリング状の銅線等を使
用している。

なお１図中符号８は混合気体の導入口、９は。

軽成分出口、１０は京成分出口、１１．１２は冷却水の
入口および出口である。

ところで、上記熱拡散塔は、高温部４および接続線６の
物性の高温特性が必らずしも一致せず。

熱拡散俗人の運転条件が厳しく制限されまた分離の定常
化に長時間を要する欠点があシ、さらに。

接続線６の温度上昇は、熱拡散塔Ａの性能を低下させる
ので、この部分の発熱を小さくするため。

接続線６を太くすると、スプリング強度が強くなシ、重
錘５による張力が大きく変化し、高温部４の位置が中軸
線を外れ、細くすると発熱し、いずれも熱拡散塔Ａの気
体の分離性能を低下せしめる不部会があった。

本発明は上記の事情に鑑み、簡単な構造によって高温部
を常に一定の張力によって鉛直に保持する分離性能のよ
い熱拡散塔およびこれを用いた混合気体の除去及び／又
は濃縮又は同位体の分離装置を提供することを目的とす
るもので、その要旨は、下部が連通部によって連通され
た一対の中空１山 柱状の熱拡散塔本体のそれぞれの頂部に、気密に外部に
引出された通電ターミナルを設け、下端に重錘が取付け
られ上記熱拡散塔本体の中心軸線に沿ってそれぞれ位置
するように上端が上記通電ターミナルに覗付けられた高
温部を設け、これら高温部の下部を上記連通部を挿通す
る導電性接続体によって接続してなる混合気体の除去及
び／又は濃縮又は同位体の分離用熱拡散塔およびこの熱
拡散塔を多段にカスケードに組合わせた混合気体の＼ 除去及び／又は濃縮又は同位体の分離用装置にある。

以下本発明を図面を参照して説明する。

第２図および第３図は本発明に係る混合気体濃縮分離用
熱拡散塔の一実施例を示すもので、第２図は、縦断面図
、第３図は横断面図である。

図中符号２１は、それぞれ上フランジ２２ａに下端開口
部が所定の間隔をおいて垂直に取付けられ、上端が閉塞
された一対の円筒体である。これら円筒体２１．２１の
外周にはジャケット２３が設けられている。上記フラン
ジ２２ａには下フランジ２２ｂが気密に取付けられてい
る、この下フランジ２２ｂには、上記円筒体２１．２１
を延長するように有底短円筒体２４　＊　２４の上部開
口端が叡付けられている。これら短円筒体２４．２４の
下部フランジ２２ｂ側には連通部２５が設けられ、下部
が連通部２５によって連通された一対の中空円柱状の熱
拡散塔本体２６．２６が構成されている。

これら塔本体２６．２６の頂部には、気密に外部に引出
され妃ターεナル２７，２７が設けられている。これら
ターミナル２７．２７には、線状の高温部２８．２８の
上端が取付けられ、これら高温部２８．２８の下端には
、これらを上記塔本体２６．２６の中心軸線２９に沿っ
て鉛直に保持する重錘３０が即付けられている。、また
上記高温部２８．２８の下部には、上記連通部２５を挿
通する導電性接続体３１両端が覗付けられ、−ユニツ）
の熱拡散塔Ｂが構成されている。

この熱拡散塔Ｂには、濃縮分離する混合気体の導入管３
２．軽成分の抜出管３３．型底分の抜出管３４．ジャケ
ットの冷却水の供絡排出管３５が設けられている。

上記、線状高温部２８としては、白金、金、ニッケルク
ロム合金、ニッケル、鉄、鉄クロム合金。

モリブデン、タングステン、セラミック等が用いられる
が濃縮分離する気体と高温において反応性が低く、長期
間の使用において劣化しない発熱体を選択する必要があ
る。

また、連通部２５は、それぞれの高温部２８゜２８を電
気的に接続する導電性接続体３１を挿通する空間であり
、上記高温部２８．２８の加熱による伸びが吸収可能な
範囲で、出来る限９狭いことが望ましい。また導電性接
続体３１は１通電による発熱を極力少くなくするため、
銀、銅＃［気の良導体の比較的断面積の大きなものが望
ましいが、高温部２８との組合１せによっては、他の良
導体を使用することもある。

また、熱拡散塔本体２６は、外部冷却され、低温に保持
されているので、処理される気体と反応せず、かつ気体
の漏洩のたいものであればよく。

通常、鉄、鉄合金、ニッケル、ニッケル合金１石英、ア
ルミ九銅、銅会金、アルミニウム、アルミニウム会金等
が用いられる。

本発明に係る熱拡散塔Ｂは、上記のように構成されてい
るので高温部２８．２８は重錘によって常に一定の張力
が加えられ、ターミナル２７゜２７に通電して高温部２
８．２８の温度が上昇し。

伸長しても塔本体２６の中心軸線位置を外れるととがな
い。そのため、運転時には高温部２８の耐熱性、耐食性
、のみを考慮して昇温することが出来るので、軽１重各
成分に分離する推進力が極めて大きくなり、従来、懸念
された運転上の制限は解消され、また分離の定常化時間
も下部連通部の構造によって短縮することができるので
きわめて応答性の良いＪ易かつ効率的な運転が可能とＡ
る。

また第４図は、上記熱拡散塔Ｂを多段、カスケードに組
合わせ混合気体の除去及び濃縮分離をさらに主食に可能
とした装置のフローを示す図である。

上記装置において、混合気体はライン４１より導入され
、熱拡散塔Ｂ　の型底分およびＢ４　の軽成分とともに
Ｂ　ｖｃ導入される。Ｂｏ　よシ出る軽成分は、Ｂ３　
の型底分と共に８２　に導入され、Ｂ。

の型底分は、Ｂ５　の軽成分と共にＢ４　に導入される
。このように頴次カスケードに組まれた熱拡散塔Ｂ１〜
Ｂ５　によって軽成分１型底分は次第に濃縮分離され軽
成分はＢ５−３３より回収され１型底分はＢ５−３４よ
ｐ回収される。上記カスケードの段数は多段にする程除
去及び濃縮分離の程度はよくなるが、その必要とする程
度によって使用する段数を決めればよい。

なお、上記塔本体２６を円筒状とし、高温部２８を熱線
とすると、水平方向の方向性がなく。

製作上も容易で好ましいが、必ずしもこれに制限される
ものでなく、高温部２Ｂは筒状体、リボン状或いは、棒
状のものを使用することもある。

以上述べたように１本発明に係る熱拡散塔および装置は
、高温部がその加熱温度に関係なく、一定の状態に保持
されるので、運転条件が制限されず分離性能に優れ、こ
れを適宜多段数のカスケードに組合わせることにより、
所望の混合気体の除去及び／又は濃縮又は同位体の分離
を可能とする性能のよい装置を構成することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の熱拡散塔の縦断面図、第２図および第３
図は本発明に係る熱拡散塔の一実施例を示す図で、第２
図は縦断面図、第３図は第２図の響−璽線視横断面図、
第４図は本発明に係る熱拡散塔を多段カスケードに組合
わせた装置のフローを示す図である。 １・・・・・・ジャケラＦ、２・・・・・・熱拡散塔本
体（塔本体）。 ３・・・・・・ターミナル、４・・・・・・高温部、５
・・・・・・重錘。 ６・・・・・・接続線、７・・・・・・ターミナル、訃
・・・・・混合気体導入管、９・・・・・・濃縮軽気休
出口、１０・・・・・・濃縮重気体出０．１１・・・・
・・冷却水入０．１２・・・・・・冷却水出口、Ａ・・
・・・・熱拡散塔、２１・・・・・・上端が閉じられた
円筒体（円筒体）、２２ａ・・・・・・上フランジ。 ２２ｂ・・・・・・下フランジ、２３・・・・・・ジャ
ケット。 ２４・・・・・・短円筒体、２５・・・・・・連通部、
２６・・・・・・熱拡散塔本体（塔本体）、２’７・・
・・・・ターミナル、１２８・・・・・・高温部、２９
・・・・・・塔本体の中心軸線。 ３０・・・・・・重錘、３１・・・・・・導電性接続体
、３２・・・・・・４１・・・・・・多段カスケードの
混合気体導入管、Ｂ・・・・・・熱拡散塔、Ｂ１〜Ｂ、
・・多段カスケードに組んだ熱拡散塔。 第１図 第２図 ３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）下部が連通部によって連通された一対の中今柱状
   の熱拡散塔本体のそれぞれの頂部に、気密に外部に引出
   された通電ターミナルを設け、下端に重錘が暇付けられ
   上記熱拡散塔本体の中心軸線に沿ってそれぞれ位置する
   ように上端が上記通電ターミナルに覗付けられた高温部
   を設け。 これら高温部の下部を下記連通部を挿通する導電性接続
   体によって接続したことを特徴とする混合気体の除去及
   び／又は濃縮又は同位体の分離用熱拡散塔。 （２）下部が連通部によって連通された一対の中空柱状
   の熱拡散塔体のそれぞれの頂部に、気密に外部に引出さ
   れた通電ターミナルを設け、下端に重錘が改付けられ上
   記熱拡散塔本体の中心軸線に沿ってそれぞれ位置するよ
   うに上端が上記通電ターミナルに取付けられた高温部を
   設け。 これら高温部の下部を上記連通部を挿通する導［性接続
   体によって接続してなる熱拡散塔を多段にカスケードに
   組合わせることを特徴とする混合気体の除去及び／又は
   濃縮又は同位体の分離用装置。 （３＋　高温部が白金、金、ニッケル、ニッケル合金。 鉄、鉄クロム合金、モリブデン、タングステン。 セラミックのいずれかの線よりなる特許請求の範囲第１
   項記載の熱拡散塔。 （４）　熱拡散塔本体が鉄、鉄合金、ニッケル、ニッケ
   ル合金１石英、アルミナ銅、銅合金、アルミニウム、ア
   ルミニウム合金のいずれかからなる特許請求の範囲第１
   項記載の熱拡散塔。