JPH01500731A - 接触―分離要素 - 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】

接触−分離要素

【発明の利用分野】

本発明は一般に化学工業、特に物質移動技術に関するものであり、なかんづく接 触−分離）！素に関するものである。 今日、　ｆｉ−＃！ｆｆ移動分野では、生産性を増大し、比金属含有量を低下さ せ、熱−物質移動プロセスと相分離プロセスのｃｉ頼性と効率を高める開運に直 面している。貿址−移動塔と液−ガスセパレータはガス生産処理分野の主要装置 であるから、低重量と、小サイズと、高生産性が玉要視される大陸棚および北極 地帯での油田とガス田において使用するに適した°ミニチュアガス処理プラント 型の雀スペース／Ｊ１Ｐａｌ構造のｒＡ発の道を開くのは前記の問題の解決であ る。 「従来技術Ｊ 従来技術においては、動作の基本概念として渦流原理を使用したｔｆｈ接触栗索 が公知である（ソ連発明者証、第３３０．８７５号、Ｉｎｔ、Ｃ１，ＢＯＩｄ　 ３／３０参照）、二の要素は、短いＦｌｆｌ形ノズルを収容した歪直シェルを含 み、このノズルはその導入端部に軸流渦巻機を備え、その導出端部に中空遠心セ パレータを備える。 液体を導入しまた排出するために、中心オーバフロー管が配備されている。従来 の接触−分離要素における主たる作動部材は、ｌ！！定された定匿多羽根軸流渦 巻機であって、この軸流渦巻機はその内部を通過するガス流に回転運動を与える 。このような接触において十分強力な物質移動を生じるため、このような接触要 素において、中学有孔羽根を備えた複雑な軸８！渦壱機が使用される。 しかし、このような接触−分Ｍ要素は多要素トレーの場合に装置の直径に制限を 加える。なぜかならば、接触−分離要素の数の増大はその均一なＩｆ１！！Ｉ約 １！！Ｉげ。 従って物質移動の強さが影響さ九るからである。 また他の業界公知の接触−分離要素（ソ連発明者証。 ｆｉ４７５，１６０号、Ｉｎｔ、Ｃ１，ＢＯＹｄ　３／３０参照）はノズルを備 え、このノズルはその下端部に外周全体に沿って穴を有し、またこのノズルはそ の導入端部に多羽根軸流渦巻機を備え、導出端部に中空セパレータを備え、この 両者がノズルの有孔区域に配置され、また軸流渦ＳＩａとセパレータとの間にお いてノズル監体上に環状仕切りが配備される。 このような構造は、高速多要素物質移動装置の技術特性と経済特性を大幅に増進 するが故に前記の構造より優れている。 しかしこの接触−分離＊素は物質移動強さが限定され。 微細な液滴の効率的分離を成す事ができない。

【発明の本質】

本発明の目的は、高強度の熱−物質移動プロセスとガス流からの微細液滴の分離 とを保証する構造の軸流渦巻機を備えた接触−分Ｍ′ｓ索を提供するにある・移 動装置の渦トレーの接触−分離要素において、軸ｆｉｃ渦巻機の各傾斜羽根の前 方においてノズル尋入口に対向してノズル軸線の長手力に配置されたｉｉ！線リ ブを備え、各対のＩｔ線リブの間に少なくともｌｆｌの介在リブを備え。 前記ｉ］！線リブと介在リブの！！置された水準に前記の環状内列が！ｉ！Ｈさ れることにある。 二のような接触−分ｍｍ県の構造は、液−ガスジステム中において進行する熱− 物質移動プロセスを大幅に強化する。これは、細流２１％巻機の傾斜羽根の手前 に配置されたリブから成る密なＸＳａ格子中で液相が予備的に噴霧される事、お よび液滴が軸流渦巻機の傾斜羽根に対して斜方向に衝突する事とにより、液相と ガス相の接触面積が増大する事による。 さらに、接触−分１１Ｈｎのこのような構造においては。 軸流渦巻機の流体掃引部分において１分厘工程中に噴霧される液と循＠される液 との間の相互作用により機影液滴の水力学的凝集が生じる。 直線リブの導出側縁が傾斜羽根に密接し、また傾斜羽根と対向する介在リブの隷 は、この傾斜羽根にｇ４接する直録リブの砧に対して、軸流渦＠機の導入端に向 かって。 少なくとも介在リブの厚さだけ片寄らされている事が好ましい。 二のような構造は１ＭＩ触−分離要儂の高さを匠減させる事ができ、また羽根の 間のガスの均−況を主じ、介在リブを通しての追加的乱流を伴ない、二九が然− 物質移動プロセスを強化する。 また、に線リブの′４８側縁が傾斜羽根に密接し、また傾斜羽根と対向する介在 リブの８は、介在リブの長手方Ｉ！線に対して鋭角をなし傾斜羽根の傾斜方向に 傾斜したベベルを備える事が好ましい。 力損を低下させる。 径を超えない距窮をもりて離間されている事が好ましい。 このような構造特性は、相間に最大有効接触面積を生じ、これが熱−物質移動プ ロセスをさらに効率的にする。 しかし、ノズル直径より大なる距離をもってリブを羽根から照閲させる事は、こ の移動プロセスの強化に役立たないので有効でない。 直線リブと介在リブは放射方向において実質的にノズル内＜１１２ｒＪまで延在 し、傾斜羽根の軸方向長さの少なくとも１／４に等しい軸方向長さを有し、また これらの直林リブと介在リブはノズル内側面ば沿って等間開に配８されている事 が好ましい。 このａ迭は軸流′Ａ巻機の流体掃引部分をより良く利用ある＆、物質−移動効率 が高くなるからである。またノズル内側面に沿ったリブの均一・分布は、十分な 流体をガスと接触させるのに役立つ、これは。単位時間あたり接触−分Ｍ要素を 通して最大量の液体を通過させる事ができ、すなわち最大可能液体流速を生じる 。 また、環状大刀の水準において、Ｗｉａリブと介在リブの中に放射方向凹みが配 備され、これらの放射方向凹みは少なくとも六の直径に等しい深さを有し、また 環状列の各穴が対応のリブに対向Ｅｌ！ｉされる事が好ましい。 このような構造は、Ｉ＆良の液体Ｉｊ！霧条件を成し、また相互作用する相の間 の追加的擾乱によって熱−物質移動プロセスの最大効率を生じる。 図面の説明 以下９本発明を図面に示す実施例について詳（に説明する。 ａ’ｓ１＠は本発明による接触−分ａ栗素の縦断面図である。 第２図はｊ！１図のＸＩ−ＸＩ線に沿りた断面図であって、＠流滴巻機の傾斜羽 根の断面図である。 第３図はｇｌｒｊ！ｉ）Ｉ　Ｘ　Ｉ　−Ｘ　Ｉ　ＺＥＡＬ沿ッｆ−’ＩＲｍ図テ あって、細流渦巻機のリブの断面図である。 層要禾の他の実施態様の直線リブに沿った縦断面図である。 第５図はｌ！！洸Ｓ１モ機の羽根とリブの展開図である。 第６［！ｌはベベル縁を有する介在リブの他の尖り態様を示す説明図である。 第７図は＠流湯巻機の導入端部の方に片寄った６を有する介在リブの他の実施態 様を示す説明図である。 発明の好ましい′３１旅１１様 本発明の接触−分層要素は内径りを有する片持ち重置ノズル１（第１図）を含む 、このノズルの導入端は少なくとも１つの口状大月２を、備える。軸流渦巻機３ がノズル１の中に収容され、前記の軸流渦巻機は中心スリーブ４を有し、このス リーブはｎ流渦巻機の導出末端に少なくとも２枚の傾斜羽根５を備える。軸流渦 巻機３の各羽ｉＩ！に５に対向して、ノズル導入口の前にノズルｌの＠腺に対し て長手力に、直線リブ６が配ＩＩｌされている。ノズル１の導入端にＩｉＩ接し て、各対の直線リブ６の中間に介在リブ７が介在させられている。これらの直線 リブ６と介在リブ７の配Ｒされた水準に、前記の穴２の塊状列が配置されている 。軸流渦巻機３は、ノズル１の中、に例えばタック溶接８によって固着されてい る。直線リブ６と介在リブ７は、＠斜羽根５から距離Ｃだけ離間され、この距Ｗ ＩＣはノズル１の内径りを超えない、セパレータ９がノズルｌの導出端に配備さ れ、このセパレータは、その最も簡単な尖ｍ態様において、ノズルｌに対して同 軸に１！Ｅはされ膜部材１１

【備えたシェル１ｏから成る。シェル１０はノズル １に対して例えばロッド１２によって保持され、環状通路１３を成す、ノズル１ の導出端１４と。 膜部材】１と、シェル１０の内側面とが分離区域１５を成す。 第２図はｉ流者巻機３の傾斜羽根５の水準における断ｉｉｙ口である。この実ｔ Ｍｍ様において、軸流渦巻機３は４枚の傾斜羽根Ｓを有する。 第３図は、′＠流流者巻機３直線リブ６と介在リブ７の水準における断面図であ る。この実施態様において、軸ｇｔ渇巻機３は４枚の直線リブ６と４枚の介在リ ブ７とを有する。 第４図は、２Ｆ３セパレータ９を備えた接触−分離要素の他の文ｈｆｌ様を示し 、このセパレータはｊ！１ノズルの導出末端１４と膜部材１１との間に介在され た第２同軸ノズル１６を有する。第２ノズル１６はシェル１０に対して環状仕切 り１７によって固着され、この仕切りの上方に液体排出用の複数の穴１８がシェ ル１０の中に作られている。ノズル１６の下ｆｉ１９とノズル１の上端１４は第 １分離区域１５′を成す、ノズル１６の上端２０とｇａ材１１が第２分離区域２ １を成し、この区域は９雇された液体を捕集するための環状通ｙ＆２２を有する 。ｉ！［縁リブ６と、介在リブ７の軸方向長さｈはｆｌｊｔ＃１羽根５の軸方向 長さＨの少なくとも１／４に等しい０口状列を成す穴２の水準においてｉｓリブ ６と介在リブ７の中に。 少なくともこれらの穴２の直径に等しい深さの放射方向凹み２３．２４が作られ 、また各穴２は対応のリブ６または７に対向！ｉ！！されている。１ｅ４浣渦巻 機３の中に、液体を排出するための出口穴２５が備えられている。。 ｊ！５図は軸流渦巻機３の羽根５およびリブ６．７の展開図である。傾＃羽根５ に隣接して直線リブ６がξにされ、これらのリブ６の間に介在リブ７が配ＦＩｌ され、これらの介在リブ７は放射方向上み２４を備える。傾斜羽根０〜７５＠の 角度αに配置されている。 第６ｒｊ！ｉはベベル縁を有する介在リブの他の実施態様を示し、その上端ベベ ル縁は１５°〜４５°の角度βに切断されている。 第７図は介在リブ７の他の実施態様を示し、その上縁がその幅”　ｂ　”の１倍 乃至３倍に等しｔ１高さ°°＆″だけリブの上縁から片寄ってｔする。 区域に供給さ九る液体をＩ！！！鱒する。大刀２を通して液体を連続的に供給す るため、この液体は一定水準ＬＬになければならない、この水準は、水平トレー （ｃ！１示されず）の流下システムによって保持される。液滴はガスと共に軸方 向に進んで軸流渦巻機３の傾斜羽ａ５に達する。この軸流渦巻１３を通過する際 にガス−液流は回転１動を開始し、液漬の一部が開放されてノズルｌの内側面に 落ち９回転薄膜を成し、この薄腹はその表面に対するガス流の摩擦作用によって 上方に移動する０分離区域１５の中において、液滴および液フィルムが最終的に ガスから分離する０分離されたガスは渦巻き流を成して、腹部材１１を通過する 。この部分１１は液体の通過を阻止し。 分離された液体は環状通路１３に沿って流下して水平トレーの水準ＬＬ＆：達す る。 液−ガス混合物の分離に際して、この混合物が軸流渦巻機３に送られる。その場 合、リブ６と７の区域において形成された大滴流による６渭の水力学的凝集作用 が生じ、これは環状素列２を通しての噴震作用によるものである。乱流中の大滴 のカーテンにより、ガス流の中に入った小滴が大滴の上に付着して、ベンチュリ 管の中のプロセスと同様にさらに大きな清を形成する（乱流ベンチュリスクラバ ー）。 一体の噴震作用と、リブ６．７の表面の湿潤と、傾斜羽根５に対する液滴の斜方 向Ｗｔ撃と、これに伴う渦巻液−ガス流の形成によって、ガスと液体との間の強 力な熱−物質移動プロセスが得られる。 しかし、８隔Ｃをノズル１の直径Ｏを越えるｆｆｌまで増大しても、ｐＡ−物質 移動プロセスのそれ以上の強化を生じ゛る事なく、接触−分離要素全体の長さを 増大する事になる。 相間のより完全な分離を速成するため、接触−分ＭＮＫ索に二段セパレータ（ｍ ４　ＩＩ）を備える事ができる。この装ばにおけろ熱−物質移動プロセスは前記 と同様にして生じ、液液の最終分離は第２分離区域２１において生じ、その際に 液体が環状通路２２に沿って流下し、ｇ状仕切り１７に達する。さらに液体は接 触−分ｗｔ要索から穴１８を通して排出されて、Ｐ＆体水準ＬＬに達する。放射 方向凹み２３．２４を備える水によ゛す、ガスと液体の相互干＃流がさらに擾乱 され、これはこれらの相間の熱−物質移動を最大限に強化するのに役立つ、Ｆ！ Ａ流によって軸流渦巻機３の開放上端まで送られた液体は扱作中に逆流して、装 置を停止した時に出口穴２５かも排出される。 軸流渦巻機３がｆｇ５ｒＡに図示のように構成される場合。 リブ７の左上（付図において）の鋭い縁がガス流の通過と千渉し、リブ７の左側 において、右側に匝けるよりも少量のガスが通過する。これはあるａｍ、この接 触−分ｗｌ′ｌＩ！素の生産能力に影響する。 ガスと筺体の流れの均一な通過を生じるため、リブ７は第６Ｅ＆：ｒｌｌ示のよ うにベベル緻を成し、１１たは第７図に図示のように距ｊｌｆ　”　ａ　”だけ 片寄らさ九ている。 本発明による接触−分ａｔ＊素の使用により、現在存在する物質移動塔および液 −ガスセパレータの生産性と効率を増進するためにそのシェルの中に収容しまた は容易に装着する事のできる小型で非常に能率的な接触−分な要素を開発する開 運が解決される。 工業的月途 本発明によれば、多くの工業分野において応用可能の小型の高速物質８ｔＪ塔お よびガスー肢セパレータのための能率的接触−分！ｉ′Ｍ索が提供される。 また本発明は、ガスー泊工・業において、グリコールガスの乾燥、アミンとの有 害な混合物の除去などのガス生成処理工程にむいて、また石油メタノールの分層 、ガス凝縮物のａａのためガス流からのアミンの除去など、炭化水素系の吸収工 程、脱着工程およびＮ製工程において使用する事ができる。 化学工業において本発明は極めて種々の工程においてガスー液システムについて 他の接触−分離要素と結合的に使用する事ができ、また火力発電の９厨で１本発 明は水蒸気の復水のため、あるいは高圧水蒸気からの水滴の９頭のために使用す る事ができる。 Ｗ ＩＮ；、Ｅ　ｆＥ７

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．導入端に少なくとも１列の環状穴列（２）を配置されたノズル（１）と、前 記ノズル（１）の中に収容され少なくとも２枚の傾斜羽根（５）を有する軸流渦 巻機（３）と、ノズル（１）の導出端部に配置されたセパレータ（９）とを含む 液−ガス物質移動装置の渦トレーの接触−分離要素において、軸流渦巻機（３） の各傾斜羽根（５）の前方においてノズル導入口に対向してノズル軸縁の長手方 に配置された直線リブ（６）を備え、各対の直線リブ（６）の間に少なくとも１ 個の介在リブ（７）を備え、前記直線リブ（６）と介在リブ（７）の配置された 水準に前記の環状穴列（２）が配置されることを特徴とする液−ガス物質移動装 置の渦トレーの接触−分離要素。
2. ２．直線リブ（６）の導出側縁は傾斜羽根（５）に密接し、また傾斜羽根（５） と対向する介在リブ（７）の縁は、この傾斜羽根に隣接する直線リブ（６）の縁 に付して、軸流渦巻機（３）の導入端に向かって、少なくとも介在リブ（７）の 厚さ“ｂ”だけ片寄らされている事を特徴とする請求項１に記載の接触−分離要 素。
3. ３．直線リブ（６）の導出側縁は傾斜羽根（５）に密接し、また傾斜羽根（５） と対向する介在リブ（７）の縁は、この介在リブ（７）の長手方軸線に対して鋭 角βをなし傾斜羽根（５）の傾斜方向に傾斜したベベルを備える事を特徴とする 請求項１に記載の接触−分離要素。
4. ４．直線リブと介在リブ（６，７）は傾斜羽根（５）から、ノズル直径を超えな い距離をもって離間されている事を特徴とする請求項１に記載の接触−分離要素 。
5. ５．直線リブと介在リブ（６，７）は放射方向において実質的にノズル内側面ま で延在し、傾斜羽根（５）の軸方向長さの少なくとも１／４に等しい軸方向長さ を有し、またこれらの直線リブと介在リブ（６，７）はノズル内側面に沿って等 間隔に配置されている事を特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の接触− 分離要素。
6. ６．環状穴列（２）の水準において、直線リブ（６）と介在リブ（７）の中に放 射方向凹み（２３，２４）が配備され、これらの放射方向凹みは少なくとも穴（ ２）の直径に等しい深さを有し、また環状列の各穴（２）が対応のリブ（６，７ ）に対向配置される事を特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の接触−分 離要素。