JPS62193602A - たな段式蒸留塔 - 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】 本発明はたな段群を螺旋状に流下する液相にガス流と蒸
気流をそれぞれ向流接触させる特徴を持つだな段式蒸留
塔に関する。より詳しくいえば、蒸留塔であって、垂直
隔離板の左右両側に且つ塔壁と直角に複数個の半円形た
な段を交互に設け、該隔離板によって蒸留塔を２つの気
密セクタに区分し、各セクタにそれぞれ一組のたな段を
設け、同一組に属するたな段を固定間隔りに隔置し、各
たな段にはその端縁の一方に液受は器を設けるとともに
該端縁の他方にいつ流管となるカット部を形成し、前記
液受は器と前記いつ流管とをたな段の液流方向に交互に
かつジグザグ形に配置することで液の流下通路を螺旋状
につくることを特徴とする蒸留塔に関するものである。

この種の蒸留塔は公知のものであり、その−例は仏国特
許第８５０１８７４号中に開示されている。

１時間当りの蒸留速度を上げるために、蒸留塔内の液流
量と蒸気流量とを最大化づべく研究努力が行われている
が、ガス流と蒸気流が各たな段を通過する際の圧損失は
前記流量の両方によって決定される。更にこの圧損失と
液流量によって各たな段のいつ流管の液面高さｈが決め
られる。この液面高さｈは蒸留塔の設計で考慮するパラ
メータであり、特にたな段の固定間隔Ｄ　　（一般に約
２１とする）を設定づるためのパラメータとする。ただ
し気相を用いて液を強制流下させる場合は強制力が大き
くなるので、これに該当しない。

ガス流と蒸気流が各たな段を通過する際の圧損失△、は
、前記液面高さｈとともに上下たな段の間隔りとの関係
によって変化する。

従来の蒸留塔では液の流れをガスに対して交差させ、ま
た上下たな段の間隔りを所望の液流量との関係によって
設定しているで、上下たな段の間隔りは一定である。

すなわち、ガスと蒸気がＴＲするとき、上下たな段の各
間隙における圧損失△、は同一・であるのに対し、流下
する液では該間隙における圧増加△、は同一であり、し
たがって上下たな段の間隙距離をオフセットすることは
不可能である。

しかし蒸留塔に半割りたな段を設けて液の流下経路を螺
旋状にすれば事情は別である。すなわち、この種の蒸留
塔において、任意のセクタの中で任意のガス流がたな段
群を逐次通過するとき各間隙で生ずる圧損失Δ、は同一
であるが液流は蒸留塔の左側から右側へ、または右側か
ら左側へ螺旋状に流下する場合がある。液がセクタ間を
移動する、つまり一方のセクタの半割りたな段から他方
のセクタの半割りたな段へ流下し、このとき該両だな段
が同位等圧であれば液に及ぼす圧力は同一・である。こ
れに対し、前記他方のセクタの半割りたな段から前記一
方のセクタの半割りのたな段へ流下するとき、液に及ぼ
す圧力は前記他方のセクタの半割りた４５段に比べて△
、たけ増加するのである。

本発明は蒸留塔において、液流の経路を螺旋状にすると
ともに各セクタに設けた半割りたな段をそれぞれ相手た
な段とオフセットに配置するもので、その特徴は一方の
セクタに属するたな段群を他方のセクタの半割りたな段
群に対して軸方向にオフセットし、そのオフセット距離
ｄを各セクタのたな段の固定間隔０の半分以下に設定す
ることにある。

この種の装置の利点は自明であり、蒸留塔の長さを一定
とすれば半割りたな段の数を増やすことができ、反対に
たな段数を一定とすれば蒸留塔の高さを低くできること
である。

　５一 本発明について図面を用いて更に詳細に以下説明する。

第１図について説明する。第１図に示す従来の蒸留塔に
おいて、蒸気圧ノ〕と流量等の操作条件に関係するが、
各たな段に設けたいつ流管の液面レベルｈは明瞭につく
られており、この液面レベルｈの一部は上下たな段の各
空間で液流に生ずる圧損失Δ、と平衡している。すなわ
ち、ガス取入口における上下たな段間隙の圧力をＰｏと
すれば、それ以後の各間隙における圧力値はＰＯ−Δ、
　、Ｐｏ　−２△Ｐ、ＰＯ−３△Ｐ等になるのである。

したがって、上下たな段間隙の圧損失を同一にするとと
もに操作条件を安定化すれば、たな段の間隔Ｏは同一（
一般に２ｈ）となるのである。

第２図について説明する。第２図に示す円筒形蒸留塔は
液が螺旋状に流下するものであり、該蒸留塔は隔離板（
１０）によって２つの気密セクタＡ、Ｂに区分されてお
り、各セクタにはそれぞれ一組のたな段群を設けている
。

セクタ八に配置されたたな段をＩａ、　２ａ、　３ａと
称し、またセクタＢのたな段を下から順次１ｂ、２ｂ、
３ｂと称するとともに、各セクタのたな段間隔りを一定
とする。次に、一方のセクタの半割りたな段重を他方の
セクタの半割りたな段重に対して軸方向にオフセットし
て、そのオフセット距離ｄを前記たな段間隔りの半分以
下にする。

そして液を同位等圧のたな段の方向に左側から右側へ順
次流せば（すなわち左側のたな段重３ａ。

２ａ、１ａから右側のたな段重３ｂ、２ｂ、１ｂへ）、
コノ液は必然的に同一の圧力を有Ｊ°る媒体と接触する
。

反対に、液を右側から左側へ逐次流せば（すなわち右側
のたな段重３ｂ、２ｂ、１ｂから左側のたな段重３ａ、
２ａ、１ａへ）、液がセクタ間を移動するごとに液に及
ぼす圧力は△、たけ必ず増大することになる。

前述したように液流方向のたな段間距離は、主としてだ
な段から上昇するガスレベルの圧損失によって決まり、
この圧損失はいつ流管における適切な液のヘッドと平衡
する。

液が同位等圧のたな段の方向に流下するとき、ヘッド損
失はほとんど起こらないので、液流方向のたな段間距離
（すなわち同位等圧のたな段間距離１ａとｌｂ、　２ａ
と２ｂ、　３ａと３ｂ）を短くできる。

各セクタの最下位のたな段はそれぞれ一定の間隔りで設
けであるので、気相の操作条件は常に安定している。

一方、液がヘッド損失を生ずる方向に流下る（つまり３
ｂから２８へ、２ｂから１ａへ）場合には、いつ流管の
液のヘッドを保つことが必要であり、この目的を達成す
るために各セクタのたな段間隔Ｄ−ｄに設定するのであ
る。

一方のセクタの半割りたな段を蒸気の通路または液流方
向にある他方のセクタの半割りたな段に対してオフセッ
トしくすなわち各セクタの半割りたな段重をそれぞれ同
位等圧の相手たな段とオフセットに配置する）、このオ
フセット距離ｄを０．４乃至０．１５０の範囲で設定で
きる。

第３図のグラフについて説明する。このグラフは液の最
高許容圧力の変化をオフセット距離（縦座標）ｄの関数
として示しており、ここにオフセット距１１１ｄを０か
らＤまでの範囲で変えている。

実験の結果では、各セクタのたな段間隔を６００゜に設
定したガソリン蒸留塔において、一方のセクタの半割り
たな段を他方のセクタの半割りたな段間隔の中間（３０
０＃１Ｉ１１）に配置した場合（っまり等距離に配置し
た場合）、液の最高許容圧力が得られないことが発見さ
れた。したがって、最適化するには他方のセクタの同位
（等圧）の半割りたな段との距離を約１５０＃とし、ま
た他方のセクタで圧力の異なる半割りたな段との距離を
約４５０＃とすればよいことは自明であろう。１なわち
、半割りたな段１ａに着目してだな段１ｂとの距離を１
５０１Ｍとし、またたな段２ｂとの距離を４５０＃と１
°るのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の蒸留塔の一部で、たな段重を液の流れが
ガスに対して交差するように配置して示した略図である
。 第２図は本発明による蒸留塔の一部分で、半割りたな段
重を螺旋状の液流に対して軸方向にオフセットして示し
た略図である。 第３図は一方のセクタの半割りたな段を他方のセクタに
属する同位等圧のたな段に対してオフセットし、このオ
フセット距離ｄの関数として、液の最高許容圧力の変化
を示すグラフである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）たな段式蒸留塔であって、 垂直隔離板（１０）の両側に且つ塔壁と直角に複数個の
   半円形たな段を交互に設け、 上記隔離板（１０）によって上記蒸留塔を２つの気密セ
   クタ（ａ）、（ｂ）に区分し、 上記セクタ（ａ）、（ｂ）にそれぞれ一組のたな段（１
   ａ、２ａ、３ａ及び１ｂ、２ｂ、３ｂ）を設け、同一組
   に属するたな段を固定間隔Ｄに隔置し、各たな段はその
   端縁の一方に液受け器を備えるとともに該端縁の他方に
   いつ流管となるカット部を有し、 上記液受け器と上記いつ流管とをたな段の液流方向に交
   互に且つジグザグ形に配置することにより液の流下通路
   を螺旋状にしたたな段式蒸留塔であって、 上記一方のセクタに属する半割りたな段群を、上記他方
   のセクタの半割りたな段群に対して上記蒸留塔の軸方向
   にオフセットさせ、そのオフセット距離ｄを上記固定間
   隔Ｄの半分以下に設定することを特徴とする蒸留塔。
2. （２）特許請求の範囲第１項に記載の蒸留塔であって、
   各セクタの半割りたな段群をそれぞれ同位等圧の相手た
   な段とオフセットし、この場合の上記オフセット距離ｄ
   を０．４乃至０．１５Ｄとすることを特徴とする蒸留塔
   。
3. （３）特許請求の範囲第１項または第２項に記載の石油
   蒸留塔であって、上記オフセット距離ｄを約０．３Ｄに
   設定することを特徴とする石油蒸留塔。