タワーのレイアウトを理解する
タワーの内部構造とは何ですか?
圧力と用途に基づいてタワー内部構造を選択する方法
内部コンポーネントはタワーの効率に直接影響し、さまざまなアプリケーションには特殊な内部コンポーネントが必要です。このタワー内部選択ガイドを使用して、タワー内のコンポーネントの詳細と、特定のアプリケーションに最適なコンポーネントを選択する方法を学びます。
タワーのレイアウトを理解する
タワー内部の動作を知ることはタワーの動作を理解する上で重要ですが、それらはタワーのほんの一部を構成するにすぎません。内部がタワー全体のレイアウトにどのように適合するかを確認すると、システムを理解しやすくなります。
まず、タワーの動作は液体と気体を混合することです。さまざまな充填媒体と流通チャネルを通じて表面積を最大化することで、タワーはガスと接触する液体の表面積を増やすことができます。内部構造は液体をガス全体に均一に拡散させる上で重要な役割を果たしますが、液体を上部に追加する方法も内部パッキンの選択と同様にプロセスにおいて重要な役割を果たします。
タワー内では、パッキンまたはトレイ、サポート、および分配器により、液体とガスの均一な流れが保証されます。液体と気体間の物質移動を通じて、塔は吸収または蒸留タスクを実行できます。水処理、廃水処理、化学処理、工場からのガス排出による汚染の洗浄など、複数の産業がこれらの構造を使用しています。
塔の一般的なレイアウトには、上部に液体の入口があり、下部にガスの入口があります。ガスは分配器と梱包材を通って上昇し、液体と混合します。液体は上部の分配器から梱包材の上に噴射されます。サポートは梱包材の各層を支えます。中央の液体再分配器は、液体がタワーの壁に沿って集まるのを防ぎます。
これらの質量を分散させることで、タワーの効率が確保されます。塔底からは処理液が流出し、塔頂からは水中の揮発性有機化合物（VOC）を吸着したガスが排出されます。
タワーの設計には、次のようないくつかの要因が影響します。
梱包材の種類、深さ、サイズ
表面荷重の割合
空気と水の体積の比
タワー自体は内部の物質と反応しない構造でなければなりません。したがって、一般的な材料には、ガラス強化されたプラスチック、ゴムライニングまたはポリエチレンを備えたスチールが含まれます。タワーは円筒形をしており、上部から液体を均一に分配できます。
タワーの内部構造とは何ですか?
塔の内部構造はそれぞれ、液体と気体を均一に分散させて最大限の物質移動を可能にするように機能します。各コンポーネントは重要な役割を果たしており、動作する圧力、液体、ガスのニーズに適合する必要があります。間違った部品を使用すると、泡立ちや汚れなどのタワーの問題が発生する可能性があります。以下は、効率的な運用に必要な一般的なタワーの内部構造です。
1.液体ディストリビュータ
重要な液体ディストリビューターは、液体の霧を包装媒体全体に均一に広げる必要があります。目詰まり、不均一な圧力、および液体の最も広範な分散を妨げるその他の問題は、塔全体の効率に影響を与えます。液体ディストリビューターには、重力または圧力によって動作する 2 つの主な形式があります。液体の背後にかかる力は、ディストリビュータがどのカテゴリに分類されるかを示します。
重力分配器は、重力を利用して液体の均一な層をタワー内に広げます。これらは圧力タイプよりも大量の液体を処理できますが、圧力液体ディストリビューターほど多くの出口ポイントはありません。
重力分配器の種類には、トラフ、点滴チューブ、パンなどがあります。トラフディストリビュータを使用するには、まず液体を仕切りボックスに注ぎます。このボックスから、液体は均一にトラフに流れ込み、ディストリビューターの底から出ます。このモデルは、大量の用途や汚れ防止が必要な用途に適しています。
点滴チューブとパンはどちらも密接に関連したタイプの重力分配器です。どちらも、ガスがさまざまな高さの階段状の開口部を通ってディストリビューターを通って上に移動できるように設計されています。オリフィスまたは点滴チューブは液体を通過させます。汚れの用途では、パンディストリビューターよりも点滴チューブの設計の方が効果的です。
圧力液体ディストリビュータは重力モデルよりもコスト効率が高く、圧力を使用して液体を開口部に押し込みます。これらにより、より多くの蒸気がディストリビュータに流れ込むことが可能になります。ただし、重力モデルよりも腐食する可能性があります。
圧力液体分配器には、ラダー型とスプレーノズルがあります。はしご型分配器は、源から90-度の角度で配置された分岐パイプを特徴としています。枝の開口部から液体が流出します。はしご型パイプは大量または中量の液体を収容できますが、システムが汚れたり、液体に固形物が溶け込んだりすると、開口部が詰まる可能性があります。スプレー ノズル ディストリビュータは、熱伝達または精製のために短いベッド上で少量の液体を送るのに最適です。これらの分配器は蒸留用途にはうまく機能しません。
2. サポートグリッド
支持グリッドは、ランダムな梱包材または構造化された梱包材のいずれかを処理できます。これらのグリッドは、ガスと液体が適切に流れるようにしながら、パッキンコンポーネントを落下させることなく保持する必要があります。サポート グリッドをランダム パッキングで使用する場合、グリッドにはサポート リングに取り付けるためのバーが必要です。
適切に作られた支持グリッドは最大の開口面積を確保し、あらゆる高さの梱包ベッドに適切な支持を提供し、タワーの高いパフォーマンスを保証します。サポート グリッドには、ガラス繊維強化プラスチック (FRP)、金属、プラスチックなど、さまざまな構造材料が使用されています。
ガス流量が低または中程度の用途では、パッキングサポートグリッドがホールドダウングリッドとしても機能します。
3. ホールドダウングリッド
ベッドリミッターとしても知られるホールドダウングリッドは、梱包材の上に設置され、梱包材を水平に所定の位置に保ちます。構造化パッキンの場合、タワーの移動や浸水によってパッキンがずれる可能性があります。ただし、パッキン上部のベッドリミッターが材料の移動を防ぎます。
ランダムパッキングの場合、ホールドダウングリッドは、タワー内に洪水が発生した場合にベッド上部の流動化を防ぐというさらに重要な役割を果たします。ホールドダウングリッドにより、洪水が発生した場合でもシステムをより確実に制御できます。このグリッドにより、ベッド全体に圧力がより均一に分散され、ランダムなパッキング フラッドやその他の事故による影響が軽減されます。
これらのグリッドは、充填層材料の上に設置されるか、タワーの壁に設置されます。
4. 液体再分配剤
すべての塔で液体再分配器の使用が必要なわけではありません。ただし、複数の液体供給が必要なアプリケーション、液体の側方引き出しが必要なアプリケーション、または異なる物質のより適切な混合が必要なアプリケーションの場合は、液体再分配器が役に立ちます。これらの装置はベッドの下に設置され、液体を収集してタワーの底部に均等に再分配します。主なタイプは、ドローオフ用の液体コレクターとオリフィス液体再分配器です。
排出用のコレクターには、液体をサンプに迂回できる蒸気ライザーとパイプが含まれます。オリフィス液体分配器は、上部の床から液体を捕らえ、混合し、オリフィスを通して塔の底部に均一なパターンで再分配します。塔全体への液体の最適な分配と異なる液体の混合のために、液体再分配器は分配器とペアになる必要があります。このペアにより、液体の広がりの均一性と塔の効率が向上します。
5. ガス販売業者
ガス分配器スパージャーは均一な蒸気をタワーに送り込みます。タワーの高さを最大にするには、これらのいずれかをタワーの底部に取り付けます。複数のベッドを備えたタワーの別のオプションは、ベッドの間にスパージャーを取り付けることです。したがって、新鮮な蒸気は塔の底からの液体および蒸気とよりよく混合します。
ガス分配器スパージャーのサイズは、空気圧、ガス流量、温度、コンプレッサーの強度、蒸気出口速度によって異なります。
圧力と用途に基づいてタワー内部構造を選択する方法
タワーの内部構造は、システムの圧力と充填媒体の種類に大きく依存します。ただし、これらの要素は、タワーの内部構造を購入する際の多くの考慮事項の一部にすぎません。蒸気と液体の流量も内部構造の選択に影響します。
タワー内部の圧力の種類
タワー内の圧力変動は、高かったり低かったり、大幅に低下したりする可能性があります。塔内の内部装置は、性能の低下を避けるために、蒸気または液体の流れの圧力ニーズを満たす必要があります。
低圧：スプレー ノズルによる液体の低圧塗布は、トレイの 2 つの主な用途のうちの 1 つであるため、トレイを使用するとより適切に機能する可能性があります。構造化パッキングは、システムの圧力が 2 気圧 (atm) 未満で、液体速度が低い場合に最適に機能します。
高圧:高圧蒸留用途では、トレイやランダムパッキングなど、液体流量が多くなるほど機能する媒体を使用するのが最善です。圧力が高すぎると、ランダムなパッキンが損傷する可能性があります。高圧システムの特定のパラメーターを使用して設計エンジニアに相談すると、理想的なパッキン材料を見つけるのに役立つ場合があります。
真空または圧力損失:圧力損失を最小限に抑える必要がある用途では、構造化パッキンを使用して影響を軽減します。構造化されたパッキングでは不十分な場合は、トレイよりも圧力損失が低いランダム パッキングを使用してください。
タワー内部の選択に影響を与える要素
タワー内の充填に使用される媒体の種類も重要です。媒体を通過する液体の内容とベッドの高さは両方とも最終的な選択の要素となります。
液体中の固体:処理済み液体中の固体がタワーを通過するあらゆる状況では、オリフィス パン液体ディストリビューターとトラフ ディストリビューターが最適です。液体を通過させながら固体を沈降させます。
重いガスまたは液体の流れ:トラフディストリビュータは、重いガスまたは液体の流れによる物質移動を必要とする用途に最適です。テーパーノッチ設計によりターンダウン特性が良好です。
廃水処理:廃水処理では、有益なバクテリアの増殖を促進するパッキン材を使用することで、廃水処理が改善されます。たとえば、MACH Engineering Bio-Media ランダム パッキンは、廃水中の有機物を分解する原生動物や菌類を促進する設計と素材を備えています。 MACH Cascade Bio-Media パッキンは固形物を通過させる形状をしており、汚れを軽減します。
腐食性物質:液体または蒸気中の酸やその他の腐食性物質には、分解しない耐性のある物質が必要です。セラミック材料は不活性で、酸による損傷に耐えます。ただし、ステンレス鋼などの一部の金属は、高塩分、アルカリ性、または酸性の操作には十分な場合があります。
ベッドの高さ:同じ結果を達成するためにベッドの高さを低くする必要がある充填塔の場合、点滴チューブを備えたオリフィス パン ディストリビューターを使用すると、ライザーの高さを増やすことなく、より高いターンダウン比を実現できます。
複数のフィードと商品:液体再分配器は、異なる液体や複数の供給物の混合を処理する必要があるタワーに対応できます。液体の相互混合では、液体再分配剤を使用しない場合、材料の不適切な分配が大幅に増加します。
