化学工学会平成12年秋季大会要旨

実装置規模の蒸留塔における挙動

(東理大院・工) ○(正)大江 修造

1.緒 言

 蒸留塔の棚段の設計において留意すべき点は段効率である.効率低下の重要な要因となる現象は棚段上における飛沫同伴(Entrainment)である.飛沫同伴による液滴中は棚段上で発生する蒸気に比較してより高沸点成分に富むために効率を低下させる.さらに,不揮発性成分を同伴するために塔内および留出物を汚染する原因ともなる.飛沫同伴量は蒸気および液流量の影響が大きく,特に減圧系では多い.

 米国の蒸留研究機関FRIでは継続的に実験および解析を行っている.FRIより飛沫同伴の実測データの一部を得たので報告したい.測定されたのは水+水蒸気系およびシクロヘキサン+ヘプタン系の5psiaにおける飛沫同伴である.

2. 実験装置概要

 試験した棚段は多孔板トレイ6段(開孔率14%,孔径0.5インチ)であり,塔径は4ft,段間隔は24インチである.出口堰の高さは1インチであり,出口堰の長さは37インチである.飛沫同伴量測定用に最上段に高さ61インチの飛沫補集装置を設けてある.

3. 実験方法

 測定は塔内の液流量を一定の状態で蒸気量を増加させて行った.液流量は0.3, 0.7, 1, 2, 4および7 Gpm/Lwiとした.

4.結果

 結果をFig.1,2,3に示した.Fig.1,2より蒸気量の増加により飛沫同伴量が急激に増加する事が分かる.Fig.1,2の結果を用いて蒸気量を固定した場合の液流量による飛沫同伴量の変化をFig.3に示した.シクロヘキサン ヘプタン系および水+水蒸気系とも同じ傾向を示し,シクロヘキサン ヘプタン系では液流量約2GPM/LWIにおいて,水+水蒸気系では液流量約1.5GPM/LWIにおいて飛沫同伴量は最小値を示している.

4. 結 言

 減圧下かつ高開孔率と言う飛沫同伴の発生し易い条件下の実測値を示すことが出来た.設計および運転に有用な情報が得られた.

参考文献

(1) 大江修造 「蒸留工学」, 講談社, 1990 , (2) 大江修造, 横山公彦,中村正一,石川島播磨技報, 14(2), 105,1974, (3) M. Sakata, T.Yanagi, Distillation 3rd Intern. Symp., Institute of Chemical Engineers,3.2/21, 1979, (4) FRI REPORT, 1965, (5)H.Z.Kister, Distillation -Design-, McGraw-Hill, 1992, (6) J.R.Fair, Petrol./Chem.Eng., 1961,45; J.R.Fair, R.Matthews, Petrol. Refiner, 153(1958)

*) Shuzo Ohe, Tel/Fax: 03-3267-3704 E-mail : ohe@s-ohe.com