管・充填物ユニット、内部熱交換型蒸留塔およびその製造方法
【課題】内部熱交換型蒸留塔の蒸留部に好適に用いることが可能な管・充填物ユニット、それを用いた、蒸留部を抜き出して洗浄することが可能な内部熱交換型蒸留塔、その製造方法を提供する。
【解決手段】管壁の内側と外側で熱交換を行わせる管１の内側に、管１の内周面に当接するように内側規則充填物層２を配設するとともに、管の外側に、管を包囲し、管の外周面に密着するように外側規則充填物層３を配設する。
管の外周面に、外周面と外側規則充填物層の密着性を向上させるための密着性促進処理を施す。
本願発明の管・充填物ユニットを、内部熱交換型蒸留塔の蒸留部に用い、管・充填物ユニットを構成する管の内側を内部熱交換型蒸留塔の管内とし、管の外側を内部熱交換型蒸留塔の管外とするとともに、管・充填物ユニットを構成する内側規則充填物層を管内の規則充填物層とし、外側規則充填物層を管外の規則充填物層とする構造を得る。
【解決手段】管壁の内側と外側で熱交換を行わせる管１の内側に、管１の内周面に当接するように内側規則充填物層２を配設するとともに、管の外側に、管を包囲し、管の外周面に密着するように外側規則充填物層３を配設する。
管の外周面に、外周面と外側規則充填物層の密着性を向上させるための密着性促進処理を施す。
本願発明の管・充填物ユニットを、内部熱交換型蒸留塔の蒸留部に用い、管・充填物ユニットを構成する管の内側を内部熱交換型蒸留塔の管内とし、管の外側を内部熱交換型蒸留塔の管外とするとともに、管・充填物ユニットを構成する内側規則充填物層を管内の規則充填物層とし、外側規則充填物層を管外の規則充填物層とする構造を得る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、管と規則充填物を組み合わせてなる構造体である管・充填物ユニット、該管・充填物ユニットを用いて製造した、例えば、単管または複数の管を両端管板によって本体胴と連結することにより、本体胴の内部において単管または各管の管内と管外を隔離し、管内側と管外側の操作圧力に差をつけることにより操作温度を異ならせ、高圧側から、低圧側に熱移動させることにより両者の間で熱交換を行わせるようにした充填塔式の内部熱交換型蒸留塔、および、その製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
省エネルギー性に優れた蒸留塔として、低圧塔と高圧塔とを備え、両者の間で熱交換を行うように構成され、他との熱の授受を必要としない内部熱交換型の蒸留塔が知られている。
【０００３】
そして、このような内部熱交換型の蒸留塔に関し、規則充填物が充填された管内側の高圧側から、同じく規則充填物が充填された管外側の低圧側に熱移動させることにより、管内側の高圧側が濃縮部、管外側の低圧側が回収部として機能するように構成された内部熱交換型蒸留塔が提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
すなわち、この内部熱交換型蒸留塔は、図９に示すように、本体胴５１と、本体胴５１内に挿入された複数の管７５を上側管板５３ａおよび下側管板５３ｂによって本体胴５１と連結させることにより形成されている。そして、各管７５の管内５４と管外５５は互いに隔離された構造を有しており、管内５４が高圧側の濃縮部となり、管外５５が低圧側の回収部となるように構成されている。
【０００５】
また、本体胴５１の上部には、管外（回収部）５５に液を供給するための回収部液入口５６、管外（回収部）５５からの蒸気を抜き出す回収部蒸気出口５７が配設されており、上側管板５３ａより上側の、管内（濃縮部）５４と連通する端室６４ａには、管内（濃縮部）５４に液を供給するための濃縮部液入口５８が配設され、また、管内（濃縮部）５４からの蒸気を抜き出す濃縮部蒸気出口５９が配設されている。
【０００６】
一方、本体胴５１の下部には、管外（回収部）５５に蒸気を供給するための回収部蒸気入口６０、管外（回収部）５５からの液を抜き出す回収部液出口６１が配設されており、下側管板５３ｂより下側の、管内（濃縮部）５４と連通する端室６４ｂには、管内（濃縮部）５４に蒸気を供給するための濃縮部蒸気入口６２が配設され、また、管内（濃縮部）５４からの液を抜き出す濃縮部液出口６３が配設されている。また、管内（濃縮部）５４および管外（回収部）５５には充填物（規則充填物）５４ａ，５５ａが充填されている。
【０００７】
また、この内部熱交換型蒸留塔においては、図１０に示すように、管７５の外周面を包み込むように充填物層（規則充填物）５５ａが配設され、かつ、管７５の外周面に配設された充填物層５５ａが金属薄板からなる仕切管６５により被覆された構造を有する複数の単一管ユニット８０を、所定のピッチで本体胴５１の内部に配設することにより、本体胴５１の内部において各管７５の管内５４と管外５５が隔離されており、各管７５の周囲に充填物層５５ａが配設されている。
そして、この特許文献１の内部熱交換型蒸留塔によれば、高い省エネルギー性と、優れた蒸留性能を同時に実現することが可能になる。
【０００８】
ところで、上述のように構成された内部熱交換型蒸留塔においては、連続的な運転により管内や管外などの蒸留部の洗浄が必要になる場合がある。その場合、管７５や、管内５４および管外５５に配設された規則充填物５４ａ，５５ａなどからなる蒸留部を本体胴から抜き出して、洗浄を行うことが望ましいが、蒸留部を本体胴から抜き出すことは必ずしも容易ではない。そのため、装置を分解せずに洗浄を行う、化学洗浄などの方法に頼ることになるが、その場合、必ずしも十分な洗浄を行うことができない場合であっても、充填物の交換などを行うことができず、十分な性能を回復することができないという問題点がある。
【０００９】
ところで、内部熱交換蒸留塔においては、原料液は回収部側の最上部に供給されその液は回収部の最下部まで流下する一方、濃縮部は回収部から汚れを伴わない蒸気で供給されることから、濃縮部側である管内５４側よりも、回収部側である管外５５において汚れの程度が強くなりやすいのが実情である。
【００１０】
そこで、汚れの程度が強くなりやすい回収部側である管外を、洗浄が比較的容易な濡れ壁構造とすることが提案されている（特許文献２参照）。
しかしながら、内部熱交換型蒸留塔においては、蒸留部に充填物を使用することに利点がある。例えば、濡れ壁や棚段に比べ、充填物は単位高さあたりの理論段数が大きく、充填塔では、濡れ壁塔や棚段塔に比べて、塔高を低く設計することが可能で、設備スペースの低減や、コストの削減を図ることができる。
【００１１】
そこで、充填塔式の内部熱交換型蒸留塔をより有意義なものにするためには、蒸留部を抜き出し可能にして、蒸留部が汚染した場合にも、性能を確実に回復させることができるようにすることが必要になる。
しかしながら、上述のように、現状では、蒸留部、特に、回収部の充填物を抜き出すことが容易ではないのが実情である。
【特許文献１】特開２００４−０１６９２９号公報
【特許文献２】特開２００４−０３７０１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本願発明は、上記課題を解決するものであり、管と、その内側と外側に配設された内側規則充填物層および外側規則充填物層を備え、内部熱交換型蒸留塔の蒸留部に好適に用いることが可能な管・充填物ユニット、およびそれを用いた、蒸留部を抜き出して洗浄することが可能な内部熱交換型蒸留塔およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本願発明（請求項１）の管・充填物ユニットは、
管壁の内側と外側で熱交換を行わせる管と、
前記管の内側に、前記管の内周面に当接するように配設された内側規則充填物層と、
前記管の外側に、前記管を包囲するように、かつ、前記管の外周面に密着するように配設された外側規則充填物層と
を具備することを特徴としている。
【００１４】
また、請求項２の管・充填物ユニットは、請求項１の発明の構成において、前記外側規則充填物層が、周方向に複数に分割された複数の分割筒状規則充填物から形成されおり、前記複数の分割筒状規則充填物が前記管の外周面を覆うように配設されて筒状構造体となり、かつ、前記複数の分割筒状規則充填物からなる前記筒状構造体である前記外側規則充填物層が、前記管の外周面に密着するように、締結部材により締結されていることを特徴としている。
【００１５】
また、請求項３の管・充填物ユニットは、請求項１または２の発明の構成において、前記管の外周面には、前記外周面と前記外側規則充填物層の密着性を向上させるための密着性促進処理が施されていることを特徴としている。
【００１６】
また、請求項４の管・充填物ユニットは、請求項３の発明の構成において、
前記密着性促進処理が、
(ａ)前記管の外周面に線材を巻き付ける処理、
(ｂ)前記管の外周面に凸状を設ける処理、
(ｃ)前記管の外周面に掘り溝を形成する処理
の少なくとも１つであることを特徴としている。
【００１７】
また、請求項５の管・充填物ユニットは、請求項４の発明の構成において、前記線材、前記凸状、および前記掘り溝の少なくとも１つが、前記管の外周面に、螺旋状に、所定の角度で、かつ軸方向に平行な方向についてみた場合に所定の間隔をおいて配設されていることを特徴としている。
【００１８】
また、請求項６の管・充填物ユニットは、請求項４または５の発明の構成において、前記密着性促進処理が、前記管の外周面に線材を巻き付ける処理である場合において、前記線材として、径が２〜５mmの線材が用いられていることを特徴としている。
【００１９】
また、請求項７の管・充填物ユニットは、請求項５または６の発明の構成において、前記管の外周面に、前記線材が、螺旋状に巻き付けられている場合において、前記線材を巻き付ける角度が、前記管の軸方向と直交する面に対して７〜１５°であることを特徴としている。
【００２０】
また、請求項８の管・充填物ユニットは、請求項５〜７のいずれかに記載の発明の構成において、前記管の外周面に、前記線材が、螺旋状に巻き付けられている場合において、前記線材の中心間の間隔が８〜１５mmであることを特徴としている。
【００２１】
また、請求項９の管・充填物ユニットは、請求項１〜８のいずれかに記載の発明の構成において、
前記外側規則充填物層の外周部には、前記外側規則充填物層の周囲を周回する複数の外側帯状体が、前記管の軸方向に、所定のピッチで配設されており、
前記外側帯状体の長手方向に沿った両側部のうち、管・充填物ユニットの使用時に上側となる方の側部には、周方向に１５mm以下のピッチで、複数の切り込みが形成され、かつ、
前記外側帯状体の前記切り込みが形成された方の側部が、４０〜９０°の範囲で外側に折り曲げられていること
を特徴としている。
【００２２】
また、請求項１０の管・充填物ユニットは、請求項１〜９のいずれかに記載の発明の構成において、
前記内側規則充填物層の外周部には、前記内側規則充填物層の周囲を周回する複数の内側帯状体が、前記管の軸方向に、所定のピッチで配設されており、
前記内側帯状体の長手方向に沿った両側部のうち、管・充填物ユニットの使用時に上側となる方の側部には、周方向に１５mm以下のピッチで、複数の切り込みが形成され、かつ、
前記内側帯状体の前記切り込みが形成された方の側部が、４０〜９０°の範囲で外側に折り曲げられていること
を特徴としている。
【００２３】
また、本願発明（請求項１１）の内部熱交換型蒸留塔の製造方法は、
単管を両端管板によって本体胴と連結することにより、本体胴の内部において、前記単管の管内と管外が隔離され、管内および管外には規則充填物層が配設されているとともに、管内および管外にはそれぞれ気液の出入口が配設され、
かつ、管内側と管外側の操作圧力に差をつけることにより操作温度を異ならせ、前記単管の管壁を伝熱面として、管内側の高圧側から管外側の低圧側に熱移動させることにより、管内側の高圧側が濃縮部、管外側の低圧側が回収部として機能するように構成された内部熱交換型蒸留塔の製造方法であって、
請求項１〜１０のいずれかに記載の管・充填物ユニットを、前記本体胴内に挿入することにより、前記管・充填物ユニットを構成する前記管を、前記内部熱交換型蒸留塔の前記単管とし、前記管の内側を前記内部熱交換型蒸留塔の前記管内とし、前記管の外側を前記内部熱交換型蒸留塔の前記管外とするとともに、前記管・充填物ユニットを構成する前記内側規則充填物層を前記内部熱交換型蒸留塔の前記管内の前記規則充填物層とし、前記管・充填物ユニットを構成する前記外側規則充填物層を前記内部熱交換型蒸留塔の前記管外の前記規則充填物層とする構造を得る工程を備えていること
を特徴としている。
【００２４】
また、本願発明（請求項１２）の内部熱交換型蒸留塔の製造方法は、
複数の管を両端管板によって本体胴と連結することにより、本体胴の内部において各管の管内と管外が隔離され、管内および管外のそれぞれが気液の出入口を有し、前記複数の管を構成する各管の内側には規則充填物層が配設され、各管の外側には外周面を包囲するように規則充填物層が配設されているとともに、各管の外周面に配設された前記規則充填物層が、各管ごとに金属薄板からなる仕切管により被覆された構造を有する複数の単一管ユニットが、所定のピッチで本体胴の内部に配設された構造を有し、かつ、管内側と管外側の操作圧力に差をつけることにより操作温度を異ならせ、前記複数管を構成する各管の管壁を伝熱面として、管内側の高圧側から管外側の低圧側に熱移動させることにより、管内側の高圧側が濃縮部、管外側の低圧側が回収部として機能するように構成された内部熱交換型蒸留塔の製造方法であって、
前記仕切管に、請求項１〜１０のいずれかに記載の管・充填物ユニットを挿入することにより、前記管・充填物ユニットを構成する前記管を、前記内部熱交換型蒸留塔の前記複数の管を構成する前記各管とし、前記管の内側を前記内部熱交換型蒸留塔の前記管内とし、前記管の外側を前記内部熱交換型蒸留塔の前記管外とするとともに、前記管・充填物ユニットを構成する前記内側規則充填物層を前記内部熱交換型蒸留塔の前記管内の前記規則充填物層とし、前記管・充填物ユニットを構成する前記外側規則充填物層を前記内部熱交換型蒸留塔の前記管外の前記規則充填物層とする構造を得る工程を備えていること
を特徴としている。
【００２５】
また、請求項１３の内部熱交換型蒸留塔の製造方法は、請求項１２の発明の構成において、本体胴の内部に、本体胴の軸方向に平行に複数の前記仕切管が配設され、かつ、本体胴が垂直に立てられた状態で、前記仕切管のそれぞれに、請求項１〜１０のいずれかに記載の管・充填物ユニットを、上方から挿入することを特徴としている。
【００２６】
また、本願発明（請求項１４）の内部熱交換型蒸留塔は、請求項１１〜１３のいずれかに記載の方法により、請求項１〜１０のいずれかに記載の管・充填物ユニットを、前記本体胴または仕切管に挿入する工程を経て製造されたものであることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２７】
本願発明（請求項１）の管・充填物ユニットは、管壁の内側と外側で熱交換を行わせる管の内側に、管の内周面に当接するように内側規則充填物層を配設するとともに、管の外側に、管を包囲し、管の外周面に密着するように外側規則充填物層を配設するようにしているので、例えば、単管または複数の管を両端管板によって本体胴と連結することにより、本体胴の内部において単管または各管の管内と管外を隔離し、管内側と管外側の操作圧力に差をつけることにより、操作温度を異ならせ、高圧側から、低圧側に熱移動させることにより両者の間で熱交換を行わせるようにした充填塔式の内部熱交換型蒸留塔の蒸留部の構成部材として好適に用いることができる。
【００２８】
すなわち、本願発明の管・充填物ユニットにより、上述のような充填塔式の内部熱交換型蒸留塔の、管内および管外を効率よく形成することが可能になるとともに、蒸留部を構成する本願発明の管・充填物ユニットを一体として抜き出すことにより、定期的な抜き出し、洗浄などのメンテナンスを容易に行うことが可能な内部熱交換型蒸留塔を実現することが可能になる。
【００２９】
また、請求項２の管・充填物ユニットのように、請求項１の発明の構成において、外側規則充填物層を、複数の分割筒状規則充填物から形成し、複数の分割筒状規則充填物を管の外周面を覆うように配設して筒状構造体とし、かつ、筒状構造体である外側規則充填物層が、管の外周面に密着するように、締結部材により締結するようにした場合、筒状構造体である外側規則充填物層を効率よく形成することが可能になるとともに、外側規則充填物層を管の外周面に確実に密着するように配設することが可能になり、本願発明をより実効あらしめることができる。
【００３０】
また、請求項３の管・充填物ユニットのように、請求項１または２の発明の構成において、管の外周面に、外周面と外側規則充填物層の密着性を向上させるための密着性促進処理を施すことにより、管の外周面と外側規則充填物層の密着性が良好で、内部熱交換型蒸留塔の蒸留部を構成するのにより適した管・充填物ユニットを提供することが可能になる。
【００３１】
また、請求項４の管・充填物ユニットのように、請求項３の発明の構成において、密着性促進処理として、(ａ)前記管の外周面に線材を巻き付ける処理、(ｂ)管の外周面に凸状を設ける処理、(ｃ)前記管の外周面に掘り溝を形成する処理の少なくとも１つの処理を行うことにより、確実に管の外周面と外側規則充填物層の密着性を向上させることが可能になり、本願発明をさらに実効あらしめることができる。
【００３２】
また、請求項５の管・充填物ユニットのように、請求項４の発明の構成において、線材、凸状、および掘り溝の少なくとも１つを、管の外周面に、螺旋状に、所定の角度で、かつ軸方向に平行な方向についてみた場合に所定の間隔で配設するようにした場合、管の外周面を均一に濡らしながら、液が管の外周面を流れるようにすることが可能になり、内部熱交換型蒸留塔の蒸留部を構成するのにより適した管・充填物ユニットを提供することが可能になる。
【００３３】
また、請求項６の管・充填物ユニットのように、請求項４または５の発明の構成において、密着性促進処理として、管の外周面に線材を巻き付ける処理を行う場合に、線材として、径が２〜５mmの線材を用いることにより、管の外周面（前記線材を含む外周面）と外側規則充填物層の密着性を十分に向上させることが可能になるとともに、内部熱交換型蒸留塔の蒸留部として用いた場合に、管外を流下する液により、管の外周面を確実に濡らすことが可能になり、本願発明をさらに実効あらしめることができる。
【００３４】
また、請求項７の管・充填物ユニットのように、請求項５または６の発明の構成において、管の外周面に、線材を、螺旋状に巻き付ける場合に、線材を巻き付ける角度を、前記管の軸方向と直交する面に対して７〜１５°とすることにより、本願発明の管・充填物ユニットを内部熱交換型蒸留塔の蒸留部として用いた場合に、管外を流下する液により管の外周面を確実に濡らすことが可能になり、本願発明をさらに実効あらしめることができる。
【００３５】
また、請求項８の管・充填物ユニットのように、請求項５〜７のいずれかに記載の発明の構成において、管の外周面に、線材を、螺旋状に巻き付ける場合に、線材の中心間の間隔を８〜１５mmとすることにより、本願発明の管・充填物ユニットを内部熱交換型蒸留塔の蒸留部として用いた場合に、管外を流下する液により、管の外周面をさらに確実に濡らすことが可能になり、本願発明をさらに実効あらしめることができる。
【００３６】
なお、本願発明の管・充填物ユニットにおいては、管に線材を螺旋状に巻き付けるにあたって、その角度および線材の間隔を意図する条件に合わせるためには、所定本数の線材を巻き付けることが必要になるが、線材の必要本数はその条件により定まる。
【００３７】
また、請求項９の管・充填物ユニットのように、請求項１〜８のいずれかに記載の発明の構成において、外側規則充填物層の外周部に、外側規則充填物層の周囲を周回する複数の外側帯状体を、管の軸方向に、所定のピッチで配設し、外側帯状体の長手方向に沿った両側部のうち、管・充填物ユニットの使用時に上側となる方の側部に、周方向に１５mm以下のピッチで、複数の切り込みを形成するとともに、外側帯状体の切り込みが形成された方の側部を、４０〜９０°の範囲で外側に折り曲げるようにした場合、例えば、本願発明の管・充填物ユニットを内部熱交換型蒸留塔の蒸留部として用い、管外を仕切るための仕切管に管・充填物ユニットを収容した場合において、仕切管の内周面を流下する液を外側規則充填物層に導くことが可能になり、仕切管の内周面に沿って流下する液量を減少させるとともに、管外側の規則充填物に液を均一に分散させることが可能になり、蒸留性能の高い内部熱交換型蒸留塔を得ることが可能になる。
【００３８】
また、請求項１０の管・充填物ユニットのように、請求項１〜９のいずれかに記載の発明の構成において、内側規則充填物層の外周部に、内側規則充填物層の周囲を周回する複数の内側帯状体を、管の軸方向に、所定のピッチで配設し、内側帯状体の長手方向に沿った両側部のうち、管・充填物ユニットの使用時に上側となる方の側部に、周方向に１５mm以下のピッチで、複数の切り込みを形成するとともに、内側帯状体の切り込みが形成された方の側部が、４０〜９０°の範囲で外側に折り曲げるようにした場合、例えば、本願発明の管・充填物ユニットを内部熱交換型蒸留塔の蒸留部として用い、管の内側を管内として機能させるようにした場合、管の内周面を流下する液を、内側帯状体の折り曲げた部分（折り曲げ部）を介して効率よく内側規則充填物層（管内の規則充填物）に導くことが可能になり、管の内周面に沿って流下する液量を減少させ、流下液の厚みを薄くして、伝熱抵抗を小さくするとともに、規則充填物の表面を流下する液量として、十分な気液接触を行わせるのに必要な液量を確保して、蒸留効率を向上させることが可能になる。
【００３９】
また、本願発明（請求項１１）の内部熱交換型蒸留塔の製造方法は、請求項１〜１０のいずれかに記載の管・充填物ユニットを、本体胴内に挿入することにより、管・充填物ユニットを構成する管を、内部熱交換型蒸留塔の単管とし、管の内側を内部熱交換型蒸留塔の管内とし、管の外側を内部熱交換型蒸留塔の管外とするとともに、管・充填物ユニットを構成する内側規則充填物層を内部熱交換型蒸留塔の管内の規則充填物層とし、管・充填物ユニットを構成する外側規則充填物層を内部熱交換型蒸留塔の管外の規則充填物層とする構造を得るようにしているので、単管の管壁を伝熱面として、管内側の高圧側から管外側の低圧側に熱移動させることにより、管内側の高圧側が濃縮部、管外側の低圧側が回収部として機能する内部熱交換型蒸留塔を効率よく製造することが可能になるとともに、蒸留部（すなわち本願発明の管・充填物ユニット）を抜き出して容易に洗浄することが可能な内部熱交換型蒸留塔を提供することが可能になる。
また、この方法で製造された、本体胴の内部に単管が配設された構造の内部熱交換型蒸留塔を１つの蒸留ユニットとし、必要に応じて蒸留ユニットの数を増やして行くことにより、処理量の増大に柔軟に対応することが可能になり、有意義である。
【００４０】
また、本体胴とは別に、管の内側と外側に配役された規則充填物層を一体とするユニットが製作されることになるため、管の外周面に配設する規則充填物を、本体胴に挿入する迄の間、確認や規則充填物の脱着を行うことが可能になり、内部熱交換型蒸留塔としての諸性能（すなわち、蒸留分離効率および内部熱交換性能）を充分に発揮させることができるように精度の高い確実な製作を行うことが可能になる。これは、請求項１１の発明の場合に限らず、以下の請求項１２，１３の発明の場合も同様である。
【００４１】
また、本願発明（請求項１２）の内部熱交換型蒸留塔の製造方法は、仕切管に、請求項１〜１０のいずれかに記載の管・充填物ユニットを挿入することにより、管・充填物ユニットを構成する管を、内部熱交換型蒸留塔の複数の管を構成する各管とし、管の内側を内部熱交換型蒸留塔の管内とし、管の外側を内部熱交換型蒸留塔の管外とするとともに、管・充填物ユニットを構成する内側規則充填物層を内部熱交換型蒸留塔の管内の規則充填物層とし、管・充填物ユニットを構成する外側規則充填物層を内部熱交換型蒸留塔の管外の規則充填物層とする構造を得るようにしているので、複数の管を両端管板によって本体胴と連結することにより、本体胴の内部において各管の管内と管外が隔離され、かつ、管内および管外のそれぞれが気液の出入口を備え、管内側と管外側の操作圧力に差をつけることにより操作温度を異ならせ、各管の管壁を伝熱面として、管内側の高圧側から管外側の低圧側に熱移動させることにより、管内側の高圧側が濃縮部、管外側の低圧側が回収部として機能する、充填塔式の内部熱交換型蒸留塔を効率よく製造することができる。
【００４２】
すなわち、複数の管を構成する各管の内側には規則充填物層が配設され、各管の外側には外周面を包囲するように規則充填物層が配設されているとともに、各管の外周面に配設された規則充填物層が、各管ごとに金属薄板からなる仕切管により被覆された構造を有する複数の単一管ユニットが、所定のピッチで本体胴の内部に配設された構造を有し、複数管を構成する各管の管壁を伝熱面として、管内側の高圧側から管外側の低圧側に熱移動させることにより、管内側の高圧側が濃縮部、管外側の低圧側が回収部として機能するように構成された内部熱交換型蒸留塔を効率よく製造することが可能になる。
【００４３】
なお、上述の特許文献１の構成の場合、管外側規則充填物層を取り外そうとすると金属薄板（仕切管）を取り外す工程が必要になるが、本願発明の管・充填物ユニットを用いることにより、そのような工程を必要とすることなく、本願発明の管・充填物ユニット（蒸留部）を一体として仕切管から抜き出し、あるいは仕切管に挿入するだけで、管外側充填物の脱着を容易に行うことが可能になる。
【００４４】
また、上述の特許文献１の構成の場合、単一管ユニットの管外側の下部を流通する気液をシールするために、単一管ユニットを被覆する金属薄板が、下部で本体胴に接続された管板などに接続されることになり、その接続箇所を取り外す作業は極めて困難で、実際上、蒸留部を本体胴から抜き出すことはできないのが実情である。それでも、蒸留部を抜き出そうとすると、金属薄板（仕切管）ごと管外側規則充填物層を取り外さなければならなくなり、金属薄板と本体胴の接続箇所を取り外すための多大の工数が必要になるが、本願発明の場合、管・充填物ユニットのみを仕切管から抜き出して取り出すことができるため、本体胴に固定された仕切管を本体胴から取り外す必要がなく、工数を大幅に削減することができる。
【００４５】
また、請求項１３の内部熱交換型蒸留塔の製造方法のように、請求項１２の発明の構成において、本体胴の内部に、本体胴の軸方向に平行に複数の仕切管が配設され、かつ、本体胴が垂直に立てられた状態で、仕切管のそれぞれに、請求項１〜１０のいずれかに記載の管・充填物ユニットを、上方から挿入するようにした場合、管・充填物ユニットが相当な長さを有している場合にも、容易かつ確実に管・充填物ユニットを仕切管に挿入することが可能になり、本願発明をより実効あらしめることができる。
【００４６】
また、本願発明（請求項１４）の内部熱交換型蒸留塔は、請求項１１〜１３のいずれかに記載の方法により製造されたものであり、管外および管内に規則充填物が確実に充填された、蒸留性能が高く、しかも、蒸留部を抜き出して洗浄することが可能な実用性の高い内部熱交換型蒸留塔を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下に本願発明の実施例を示して、本願発明の特徴とするところをさらに詳しく説明する。
【実施例１】
【００４８】
図１は本願発明の一実施例（実施例１）にかかる管・充填物ユニットの構成を示す図であり、図２は要部構成を示す斜視図、図３は本願発明の外側規則充填物層の構成を示す図であり、(ａ)は斜視図、(ｂ)は平面図、(ｃ)は側面図、図４は本願発明の管・充填物ユニットの正面断面図である。
【００４９】
この実施例１の管・充填物ユニットＡは、管壁の内側と外側で熱交換を行わせる管１と、管１の内側に、管１の内周面に当接するように配設された内側規則充填物層２と、管１の外側に、管１を包囲し、管１の外周面に密着するように配設された外側規則充填物層３を備えている。
なお、管１は高さ方向の途中で、レジューサ（図示せず）により、下側に向かって段階的に径が大きくなるように径の調整が行われている。
【００５０】
そして、外側規則充填物層３は、軸方向に平行に２つに分割された半割り筒状規則充填物３ａ，３ｂから形成されおり、半割り筒状規則充填物３ａ，３ｂが管１の外周面を覆うように配設されて筒状構造体となり、かつ、半割り筒状規則充填物３ａ，３ｂからなる筒状構造体である外側規則充填物層３が、管３の外周面に密着するように、締結部材により締結されている。すなわち、この実施例１では外側規則充填物層３の外周に締結部材として針金（図示せず）を巻き付け、締結することにより、外側規則充填物層３が、管１の外周面に密着するように取り付けられ、固定されている。
なお、この実施例１の管・充填物ユニットＡにおいては、管１としては外径が ２００mmで厚みが６mmの鉄製の管が用いられている。
【００５１】
また、外側規則充填物層３の外周部には、外側規則充填物層３の周囲を周回する複数の外側帯状体１３（図５参照）が、管１の軸方向に、所定のピッチＰ１（この実施例１ではＰ１＝６０mm）で配設されている。なお、ピッチＰ１は、管の径や外側規則充填物層３の寸法などの条件、用途などにより適切な値が定められることになる。
【００５２】
また、外側帯状体１３の長手方向に沿った両側部のうち、管・充填物ユニットＡの使用時に上側となる方の側部１３ａ（図３参照）には、周方向に１５mm以下のピッチで、複数の切り込み１３ｂが形成されており、外側帯状体１３の切り込み１３ｂが形成された方の側部１３ａが、４０〜９０°の範囲で外側に折り曲げられている。
【００５３】
具体的には、外側帯状体１３は、例えば、厚みが０．１mmの金属製（この実施例１ではステンレス製の弾性の強い薄板（ＳＵＳ３０４−ＣＳＰ−Ｈ）を加工することにより形成されており、図５に示すように、幅（全幅）Ｗが約２２mmで、長手方向に沿った両側部のうち、上側の側部１３ａには、周方向に所定のピッチＰ２（この実施形態ではＰ２＝７mm）で、複数の切り込み１３ｂが形成されている。なお、外側帯状体１３の材質を弾性の強いＳＵＳ３０４−ＣＳＰ−Ｈとすることにより４０〜９０°の範囲で外側に折り曲げた形状を維持しようとする力が働くため、後述する仕切管３５に管・充填物ユニットＡを収容した場合において、仕切管３５の内周面を流下する液をより確実に外側規則充填物層３に導くことが可能になる。
また、切り込み１３ｂの、外側帯状体１３の上側の側部から、先端までの長さＬ１は１０mmであり、切り込みの形成されていない部分の幅方向の寸法Ｌ２は１２mmとされている。
【００５４】
また、内側規則充填物層２は円柱状に形成されており、外周部には、内側規則充填物層２の周囲を周回する複数の内側帯状体１２が、管１の軸方向に、所定のピッチＰ３（この実施例１ではＰ３＝６０mm）で配設されている（図４参照）。
また、内側帯状体１２としては、外側帯状体１３と同じ構成、同じ材質のものが用いられており、上側の側部１２ａには、周方向に所定のピッチＰ２（この実施例１ではＰ４＝７mm）で、複数の切り込み１２ｂが形成されている。
また、切り込み１２ｂの、内側帯状体１２の上側の側部から、先端までの長さＬ１は１０mmであり、切り込みの形成されていない部分の幅方向の寸法Ｌ２は１２mmとされている。
【００５５】
また、管１の外周面には、管１の外周面と外側規則充填物層３の密着性を向上させるための密着性促進処理として、線材（断面形状が円形の鉄製の線材）６を螺旋状に巻き付ける処理が施されている。
【００５６】
なお、この実施例１では、線材６として、径が２〜５mmの鉄製の線材を用いている。
また、線材６は、前記管の軸方向と直交する面に対して７〜１５°の角度で、かつ、線材６の間隔が管１の軸方向において８〜１５mmとなるような態様で、管１の外周に螺旋状に巻き付けられており、スポット溶接により管１の外周面に固定されている。
【００５７】
なお、ここでは、外側規則充填物層３の管１の外周面への密着性促進処理として、線材６を螺旋状に巻き付ける処理を施しているが、線材６の巻き付けの態様（角度、線材の間隔など）は、この実施例の構成に限定されるものではなく、種々の態様とすることが可能である。
【００５８】
また、外側規則充填物層３の管１の外周面への密着性促進処理は、線材６を巻き付ける方法に限られるものではなく、密着性促進処理として、管１の外周面に凸状を設ける処理を施したり、管１の周囲に掘り溝を形成する処理を施したりすることも可能である。
【００５９】
また、この実施例１では、外側規則充填物層３を半割り筒状に２分割した場合を例にとって説明したが、分割の態様はこれに限らず、製造の容易性、管の外周面への密着性などを考慮して、種々の変形を加えることが可能である。また、場合によっては、分割されていない筒状構造の外側規則充填物層を用いることも可能である。
【実施例２】
【００６０】
図６は、上記実施例１の管・充填物ユニットを蒸留部の構成材料として用いた本願発明の実施例２にかかる内部熱交換型蒸留塔Ｈの構成を示す図、図７は図６のｘ−ｘ線断面図である。
また、図８は、本願発明の管・充填物ユニットなどを配設する前の、内部熱交換型蒸留塔下部本体Ｈａを示す断面図である。
【００６１】
この実施例２の内部熱交換型蒸留塔Ｈは、図６および７に示すように、本体胴２１と、本体胴２１内に挿入された複数の管１を上側管板２３ａおよび下側管板２３ｂによって本体胴２１と連結することにより形成されている。そして、各管１の管内２４と管外２５は互いに隔離された構造を有しており、管内２４が高圧側の濃縮部として機能し、管外２５が低圧側の回収部として機能するように構成されている。
【００６２】
また、本体胴２１の上部には、管外（回収部）２５に液を供給するための回収部液入口２６、管外（回収部）２５からの蒸気を抜き出す回収部蒸気出口２７が配設されており、上側管板２３ａより上側の、管内（濃縮部）２４と連通する端室３４ａには、管内（濃縮部）２４に液を供給するための濃縮部液入口２８が配設され、また、管内（濃縮部）２４からの蒸気を抜き出す濃縮部蒸気出口２９が配設されている。
【００６３】
一方、本体胴２１の下部には、管外（回収部）２５に蒸気を供給するための回収部蒸気入口３０、管外（回収部）２５からの液を抜き出す回収部液出口３１が配設されており、下側管板２３ｂより下側の、管内（濃縮部）２４と連通する端室３４ｂには、管内（濃縮部）２４に蒸気を供給するための濃縮部蒸気入口３２が配設され、また、管内（濃縮部）２４からの液を抜き出す濃縮部液出口３３が配設されている。また、管内（濃縮部）２４および管外（回収部）２５には内側および外側規則充填物層２，３が充填されている。
【００６４】
そして、この実施形態の内部熱交換型蒸留塔Ｈにおいては、図６，７に示すように、管１の内部に規則充填物２が配設され、かつ、管１の外周面を包み込むように外側規則充填物層３が配設され、かつ、管１の外周面に配設された充填物層３が金属薄板からなる、軸方向に直交する方向の断面形状が円形である仕切管３５により被覆された構造を有する複数の単一管ユニット４０を、所定のピッチで本体胴２１の内部に配設することにより、本体胴２１の内部において各管１の管内２４と管外２５が隔離され、各管１の内部に内側規則充填物層２が配設され、各管１の周囲に外側規則充填物層３が配設された構造を有している。
【００６５】
また、外側規則充填物層３の上端および下端側には、上部仕切板３６ａ，下部仕切板３６ｂが配設されており、上部仕切板３６ａ，下部仕切板３６ｂには、管外（回収部）２５への液の供給口であり、かつ、管外（回収部）２５からの蒸気出口でもある開口部３７ａと、管外（回収部）２５からの液の排出口であり、かつ、管外（回収部）２５への蒸気の供給口でもある開口部３７ｂが配設されている。
【００６６】
また、上側管板２３ａと上部仕切板３６ａの間には、回収部液入口２６から供給される液を分散させて管外（回収部）２５に供給するための液分配器３８が配設されている。
【００６７】
そして、この実施例２の内部熱交換型蒸留塔Ｈにおいては、管１、内側規則充填物層２が配設された管内２４、外側充填物層３が配設された管外２５は、図８に示すような内部熱交換型蒸留塔下部本体Ｈａの、仕切管３５に、図１に示す上記実施例１の管・充填物ユニットＡを挿入することにより構成されている。
【００６８】
なお、図６および７に示す内部熱交換型蒸留塔Ｈにおいては、図１に示すように、外側規則充填物層３の外周に、外側帯状体１３が配設されているが、図６，７では図示を省略している。
【００６９】
次に、この実施例２の内部熱交換型蒸留塔Ｈの製造方法を、図６，７および８を参照しつつ説明する。
【００７０】
まず、図８に示すような構造を有する、内部熱交換型蒸留塔下部本体Ｈａを作製する。
この内部熱交換型蒸留塔下部本体Ｈａは、蒸留部を構成する管・充填物ユニットＡが配設されておらず、かつ、管・充填物ユニットＡが配設された後に配設されるべき、濃縮部液入口２８および濃縮部蒸気出口２９を備えた上側の端室３４ａ、上側管板２３ａ、液分配器３８などが配設される前の構造体であり、本体胴２１の内部には複数の仕切管３５が配設されている。
【００７１】
そして、この内部熱交換型蒸留塔下部本体Ｈａは、例えば、本体胴２１を横置きした状態で組み立てることが可能であり、精度の高い組立を行うことができる。
【００７２】
それから、この内部熱交換型蒸留塔下部本体Ｈａを垂直に立て、複数の仕切管３５のそれぞれに、蒸留部となる管・充填物ユニットＡを、上方から挿入する。
【００７３】
その後、液分配器３８、上側管板２３ａ、端室３４ａなどを取り付けることにより、図６に示すような内部熱交換型蒸留塔Ｈが作製される。
【００７４】
本願発明の内部熱交換型蒸留塔は、上述のように、仕切管３５に管・充填物ユニットＡを挿入することにより蒸留部を構成するようにしているので、管・充填物ユニットＡを構成する管１を、内部熱交換型蒸留塔の複数の管を構成する各管とし、管１の内側を内部熱交換型蒸留塔Ｈの管内２４とし、管１の外側を内部熱交換型蒸留塔Ｈの管外２５とするとともに、管・充填物ユニットＡを構成する内側規則充填物層２を管内２４の規則充填物層とし、管・充填物ユニットＡを構成する外側規則充填物層３を管外２５の規則充填物層とする構造を容易かつ確実に実現することができる。
【００７５】
したがって、本願発明によれば、複数の管を構成する各管１の内側には内側規則充填物層２が配設され、各管１の外側には外周面を包囲するように外側規則充填物層３が配設されているとともに、各管の外周面に配設された外側規則充填物層３が、各管１ごとに金属薄板からなる仕切管３５により被覆された構造を有する複数の単一管ユニット４０が、所定のピッチで本体胴２１の内部に配設された構造を有し、複数管を構成する各管１の管壁を伝熱面として、管内２４側の高圧側から管外２５側の低圧側に熱移動させることにより、管内２４側の高圧側が濃縮部、管外２５側の低圧側が回収部として機能するように構成された内部熱交換型蒸留塔Ｈを効率よく製造することが可能になる。
【００７６】
また、この実施例２の内部熱交換型蒸留塔Ｈの場合、上述のように、蒸留部が、仕切管３５に管・充填物ユニットＡを挿入することにより形成されているため、管・充填物ユニット（蒸留部）Ａを一体として仕切管３５から抜き出し、あるいは仕切管３５に挿入するだけで、管外側充填物の脱着を容易に行うことができる。
【００７７】
すなわち、上述の特許文献１の構成の場合、単一管ユニットの管外側の下部を流通する気液をシールするために、単一管ユニットを被覆する金属薄板が、下部で本体胴に接続された管板などに接続されることになり、その接続箇所を取り外す作業は極めて困難で、実際上、蒸留部を本体胴から抜き出すことはできず、それでも、蒸留部を抜き出そうとすると、金属薄板（仕切管）ごと外側規則充填物層を取り外さなければならなくなり、金属薄板と本体胴の接続箇所を取り外すための多大の工数が必要になるが、この実施例２の内部熱交換型蒸留塔Ｈの場合、管・充填物ユニットＡのみを仕切管３５から抜き出して取り出すことができるため、本体胴２１に固定された仕切管３５を本体胴２１から取り外す必要がなく、メンテナンスの際などにおける、蒸留部の取り出し、収納のための工数を大幅に削減することができる。
【００７８】
また、この実施例２の内部熱交換型蒸留塔Ｈにおいては、外側規則充填物層３の管１の外周面への密着性促進処理として、線材６を螺旋状に巻き付ける処理を施すとともに、内側規則充填物層２および外側規則充填物層３に内側帯状体１２，外側帯状体１３を配設した管・充填物ユニットＡを用いているので、管内２４および管外２５における液の分散性が良好で、内部熱交換効率が高く、省エネルギー性に優れ、かつ、蒸留性能の高い充填塔式の内部熱交換型蒸留塔を得ることが可能になる。
【００７９】
また、この実施例２では、複数の単一管ユニット４０が、所定のピッチで本体胴２１の内部に配設された構造を有する内部熱交換型蒸留塔（すなわち、本体胴の内部に複数の管を備えた内部熱交換型蒸留塔）Ｈを例にとって説明したが、本体胴の内部に１つの単一管ユニットが配設された構造を有する内部熱交換型蒸留塔すなわち、本体胴の内部に単一の管を備え、管の内部が単一の管内（濃縮部）として機能し、管の外部が単一の管外（回収部）として機能する内部熱交換型蒸留塔とすることも可能である。
【００８０】
なお、本体胴の内部に１つの単一管ユニットが配設された構造を有する内部熱交換型蒸留塔の場合、この内部熱交換型蒸留塔を１つの蒸留ユニットとし、必要に応じて蒸留ユニットの数を増やして行くことにより、処理量の増大に柔軟に対応することが可能になる。
【００８１】
本願発明はさらにその他の点においても、上記実施例に限定されるものではなく、管・充填物ユニットを構成する各部の具体的な形状、構造、内側および外側規則充填物層の具体的な構成、本願発明の管・充填物ユニットを用いた内部熱交換型蒸留塔の細部の構造などに関し、発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本願発明の管・充填物ユニットは、管と、管の内側に配設された内側規則充填物層と、管の外側に配設された外側規則充填物層とを一体に備えた構成を有しており、単管または複数の管を両端管板によって本体胴と連結することにより、本体胴の内部において単管または各管の管内と管外を隔離し、管内側と管外側の操作圧力に差をつけることにより操作温度を異ならせ、高圧側から、低圧側に熱移動させることにより両者の間で熱交換を行わせるようにした充填塔式の内部熱交換型蒸留塔の蒸留部の構成部材として好適に用いることができる。
また、本願発明の管・充填物ユニットを用いて形成され、管内側の高圧側が濃縮部、管外側の低圧側が回収部として機能するように構成された内部熱交換型蒸留塔においては、蒸留部（すなわち本願発明の管・充填物ユニット）を抜き出して容易に洗浄することが可能で、良好な蒸留性能を確実に維持することができる。また、本願発明の管・充填物ユニットを用いることにより、管内および管外の熱交換性能、全体としての省エネルギー性に優れ、しかも、蒸留性能の良好な内部熱交換型蒸留塔を提供することができる。
したがって、本願発明の管・充填物ユニットおよび内部熱交換型蒸留塔は、種々の分野に広く利用することが可能であり、特に、蒸留部を定期的に洗浄することが必要になるような液を蒸留対象とする内部熱交換型蒸留塔およびその構成部材として好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本願発明の一実施例（実施例１）にかかる管・充填物ユニットの構成を示す図である。
【図２】本願発明の実施例１にかかる管・充填物ユニットの要部構成を示す斜視図である。
【図３】本願発明の実施例１にかかる管・充填物ユニットを構成する外側規則充填物層の構成を示す図であり、(ａ)は斜視図、(ｂ)は平面図、(ｃ)は側面図である。
【図４】本願発明の実施例１にかかる管・充填物ユニットの正面断面図である。
【図５】本願発明の実施例１にかかる管・充填物ユニットにおいて用いられている外側および内側帯状体の構成を示す平面図である。
【図６】本願発明の実施例（実施例２）にかかる内部熱交換型蒸留塔の構成を示す図である。
【図７】図６のＸ−Ｘ線断面図である。
【図８】本願発明の実施例２にかかる内部熱交換型蒸留塔を構成する、内部熱交換型蒸留塔下部本体の構成を示す断面図である。
【図９】従来の内部熱交換型蒸留塔の構成を示す図である。
【図１０】従来の内部熱交換型蒸留塔の平面断面図である。
【符号の説明】
【００８４】
１ 管
２ 内側規則充填物層
３ 外側規則充填物層
３ａ，３ｂ 半割り筒状規則充填物
６ 線材
１２ 内側帯状体
１２ａ 側部
１２ｂ 切り込み
１３ 外側帯状体
１３ａ 側部
１３ｂ 切り込み
２１ 本体胴
２３ａ 上側管板
２３ｂ 下側管板
２４ 管内（濃縮部）
２５ 管外（回収部）
２６ 回収部液入口
２７ 回収部蒸気出口
２８ 濃縮部液入口
２９ 濃縮部蒸気出口
３０ 回収部蒸気入口
３１ 回収部液出口
３２ 濃縮部蒸気入口
３３ 濃縮部液出口
３４ａ 端室
３４ｂ 端室
３５ 仕切管
３６ａ 上部仕切板
３６ｂ 下部仕切板
３７ａ 開口部
３７ｂ 開口部
３８ 液分配器
４０ 単一管ユニット
Ａ 管・充填物ユニット
Ｈ 内部熱交換型蒸留塔
Ｈａ 内部熱交換型蒸留塔下部本体
Ｌ１ 切り込みの、帯状体の上側の側部から、先端までの長さ
Ｌ２ 切り込みの形成されていない部分の幅方向の寸法
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３ ピッチ
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、管と規則充填物を組み合わせてなる構造体である管・充填物ユニット、該管・充填物ユニットを用いて製造した、例えば、単管または複数の管を両端管板によって本体胴と連結することにより、本体胴の内部において単管または各管の管内と管外を隔離し、管内側と管外側の操作圧力に差をつけることにより操作温度を異ならせ、高圧側から、低圧側に熱移動させることにより両者の間で熱交換を行わせるようにした充填塔式の内部熱交換型蒸留塔、および、その製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
省エネルギー性に優れた蒸留塔として、低圧塔と高圧塔とを備え、両者の間で熱交換を行うように構成され、他との熱の授受を必要としない内部熱交換型の蒸留塔が知られている。
【０００３】
そして、このような内部熱交換型の蒸留塔に関し、規則充填物が充填された管内側の高圧側から、同じく規則充填物が充填された管外側の低圧側に熱移動させることにより、管内側の高圧側が濃縮部、管外側の低圧側が回収部として機能するように構成された内部熱交換型蒸留塔が提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
すなわち、この内部熱交換型蒸留塔は、図９に示すように、本体胴５１と、本体胴５１内に挿入された複数の管７５を上側管板５３ａおよび下側管板５３ｂによって本体胴５１と連結させることにより形成されている。そして、各管７５の管内５４と管外５５は互いに隔離された構造を有しており、管内５４が高圧側の濃縮部となり、管外５５が低圧側の回収部となるように構成されている。
【０００５】
また、本体胴５１の上部には、管外（回収部）５５に液を供給するための回収部液入口５６、管外（回収部）５５からの蒸気を抜き出す回収部蒸気出口５７が配設されており、上側管板５３ａより上側の、管内（濃縮部）５４と連通する端室６４ａには、管内（濃縮部）５４に液を供給するための濃縮部液入口５８が配設され、また、管内（濃縮部）５４からの蒸気を抜き出す濃縮部蒸気出口５９が配設されている。
【０００６】
一方、本体胴５１の下部には、管外（回収部）５５に蒸気を供給するための回収部蒸気入口６０、管外（回収部）５５からの液を抜き出す回収部液出口６１が配設されており、下側管板５３ｂより下側の、管内（濃縮部）５４と連通する端室６４ｂには、管内（濃縮部）５４に蒸気を供給するための濃縮部蒸気入口６２が配設され、また、管内（濃縮部）５４からの液を抜き出す濃縮部液出口６３が配設されている。また、管内（濃縮部）５４および管外（回収部）５５には充填物（規則充填物）５４ａ，５５ａが充填されている。
【０００７】
また、この内部熱交換型蒸留塔においては、図１０に示すように、管７５の外周面を包み込むように充填物層（規則充填物）５５ａが配設され、かつ、管７５の外周面に配設された充填物層５５ａが金属薄板からなる仕切管６５により被覆された構造を有する複数の単一管ユニット８０を、所定のピッチで本体胴５１の内部に配設することにより、本体胴５１の内部において各管７５の管内５４と管外５５が隔離されており、各管７５の周囲に充填物層５５ａが配設されている。
そして、この特許文献１の内部熱交換型蒸留塔によれば、高い省エネルギー性と、優れた蒸留性能を同時に実現することが可能になる。
【０００８】
ところで、上述のように構成された内部熱交換型蒸留塔においては、連続的な運転により管内や管外などの蒸留部の洗浄が必要になる場合がある。その場合、管７５や、管内５４および管外５５に配設された規則充填物５４ａ，５５ａなどからなる蒸留部を本体胴から抜き出して、洗浄を行うことが望ましいが、蒸留部を本体胴から抜き出すことは必ずしも容易ではない。そのため、装置を分解せずに洗浄を行う、化学洗浄などの方法に頼ることになるが、その場合、必ずしも十分な洗浄を行うことができない場合であっても、充填物の交換などを行うことができず、十分な性能を回復することができないという問題点がある。
【０００９】
ところで、内部熱交換蒸留塔においては、原料液は回収部側の最上部に供給されその液は回収部の最下部まで流下する一方、濃縮部は回収部から汚れを伴わない蒸気で供給されることから、濃縮部側である管内５４側よりも、回収部側である管外５５において汚れの程度が強くなりやすいのが実情である。
【００１０】
そこで、汚れの程度が強くなりやすい回収部側である管外を、洗浄が比較的容易な濡れ壁構造とすることが提案されている（特許文献２参照）。
しかしながら、内部熱交換型蒸留塔においては、蒸留部に充填物を使用することに利点がある。例えば、濡れ壁や棚段に比べ、充填物は単位高さあたりの理論段数が大きく、充填塔では、濡れ壁塔や棚段塔に比べて、塔高を低く設計することが可能で、設備スペースの低減や、コストの削減を図ることができる。
【００１１】
そこで、充填塔式の内部熱交換型蒸留塔をより有意義なものにするためには、蒸留部を抜き出し可能にして、蒸留部が汚染した場合にも、性能を確実に回復させることができるようにすることが必要になる。
しかしながら、上述のように、現状では、蒸留部、特に、回収部の充填物を抜き出すことが容易ではないのが実情である。
【特許文献１】特開２００４−０１６９２９号公報
【特許文献２】特開２００４−０３７０１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本願発明は、上記課題を解決するものであり、管と、その内側と外側に配設された内側規則充填物層および外側規則充填物層を備え、内部熱交換型蒸留塔の蒸留部に好適に用いることが可能な管・充填物ユニット、およびそれを用いた、蒸留部を抜き出して洗浄することが可能な内部熱交換型蒸留塔およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本願発明（請求項１）の管・充填物ユニットは、
管壁の内側と外側で熱交換を行わせる管と、
前記管の内側に、前記管の内周面に当接するように配設された内側規則充填物層と、
前記管の外側に、前記管を包囲するように、かつ、前記管の外周面に密着するように配設された外側規則充填物層と
を具備することを特徴としている。
【００１４】
また、請求項２の管・充填物ユニットは、請求項１の発明の構成において、前記外側規則充填物層が、周方向に複数に分割された複数の分割筒状規則充填物から形成されおり、前記複数の分割筒状規則充填物が前記管の外周面を覆うように配設されて筒状構造体となり、かつ、前記複数の分割筒状規則充填物からなる前記筒状構造体である前記外側規則充填物層が、前記管の外周面に密着するように、締結部材により締結されていることを特徴としている。
【００１５】
また、請求項３の管・充填物ユニットは、請求項１または２の発明の構成において、前記管の外周面には、前記外周面と前記外側規則充填物層の密着性を向上させるための密着性促進処理が施されていることを特徴としている。
【００１６】
また、請求項４の管・充填物ユニットは、請求項３の発明の構成において、
前記密着性促進処理が、
(ａ)前記管の外周面に線材を巻き付ける処理、
(ｂ)前記管の外周面に凸状を設ける処理、
(ｃ)前記管の外周面に掘り溝を形成する処理
の少なくとも１つであることを特徴としている。
【００１７】
また、請求項５の管・充填物ユニットは、請求項４の発明の構成において、前記線材、前記凸状、および前記掘り溝の少なくとも１つが、前記管の外周面に、螺旋状に、所定の角度で、かつ軸方向に平行な方向についてみた場合に所定の間隔をおいて配設されていることを特徴としている。
【００１８】
また、請求項６の管・充填物ユニットは、請求項４または５の発明の構成において、前記密着性促進処理が、前記管の外周面に線材を巻き付ける処理である場合において、前記線材として、径が２〜５mmの線材が用いられていることを特徴としている。
【００１９】
また、請求項７の管・充填物ユニットは、請求項５または６の発明の構成において、前記管の外周面に、前記線材が、螺旋状に巻き付けられている場合において、前記線材を巻き付ける角度が、前記管の軸方向と直交する面に対して７〜１５°であることを特徴としている。
【００２０】
また、請求項８の管・充填物ユニットは、請求項５〜７のいずれかに記載の発明の構成において、前記管の外周面に、前記線材が、螺旋状に巻き付けられている場合において、前記線材の中心間の間隔が８〜１５mmであることを特徴としている。
【００２１】
また、請求項９の管・充填物ユニットは、請求項１〜８のいずれかに記載の発明の構成において、
前記外側規則充填物層の外周部には、前記外側規則充填物層の周囲を周回する複数の外側帯状体が、前記管の軸方向に、所定のピッチで配設されており、
前記外側帯状体の長手方向に沿った両側部のうち、管・充填物ユニットの使用時に上側となる方の側部には、周方向に１５mm以下のピッチで、複数の切り込みが形成され、かつ、
前記外側帯状体の前記切り込みが形成された方の側部が、４０〜９０°の範囲で外側に折り曲げられていること
を特徴としている。
【００２２】
また、請求項１０の管・充填物ユニットは、請求項１〜９のいずれかに記載の発明の構成において、
前記内側規則充填物層の外周部には、前記内側規則充填物層の周囲を周回する複数の内側帯状体が、前記管の軸方向に、所定のピッチで配設されており、
前記内側帯状体の長手方向に沿った両側部のうち、管・充填物ユニットの使用時に上側となる方の側部には、周方向に１５mm以下のピッチで、複数の切り込みが形成され、かつ、
前記内側帯状体の前記切り込みが形成された方の側部が、４０〜９０°の範囲で外側に折り曲げられていること
を特徴としている。
【００２３】
また、本願発明（請求項１１）の内部熱交換型蒸留塔の製造方法は、
単管を両端管板によって本体胴と連結することにより、本体胴の内部において、前記単管の管内と管外が隔離され、管内および管外には規則充填物層が配設されているとともに、管内および管外にはそれぞれ気液の出入口が配設され、
かつ、管内側と管外側の操作圧力に差をつけることにより操作温度を異ならせ、前記単管の管壁を伝熱面として、管内側の高圧側から管外側の低圧側に熱移動させることにより、管内側の高圧側が濃縮部、管外側の低圧側が回収部として機能するように構成された内部熱交換型蒸留塔の製造方法であって、
請求項１〜１０のいずれかに記載の管・充填物ユニットを、前記本体胴内に挿入することにより、前記管・充填物ユニットを構成する前記管を、前記内部熱交換型蒸留塔の前記単管とし、前記管の内側を前記内部熱交換型蒸留塔の前記管内とし、前記管の外側を前記内部熱交換型蒸留塔の前記管外とするとともに、前記管・充填物ユニットを構成する前記内側規則充填物層を前記内部熱交換型蒸留塔の前記管内の前記規則充填物層とし、前記管・充填物ユニットを構成する前記外側規則充填物層を前記内部熱交換型蒸留塔の前記管外の前記規則充填物層とする構造を得る工程を備えていること
を特徴としている。
【００２４】
また、本願発明（請求項１２）の内部熱交換型蒸留塔の製造方法は、
複数の管を両端管板によって本体胴と連結することにより、本体胴の内部において各管の管内と管外が隔離され、管内および管外のそれぞれが気液の出入口を有し、前記複数の管を構成する各管の内側には規則充填物層が配設され、各管の外側には外周面を包囲するように規則充填物層が配設されているとともに、各管の外周面に配設された前記規則充填物層が、各管ごとに金属薄板からなる仕切管により被覆された構造を有する複数の単一管ユニットが、所定のピッチで本体胴の内部に配設された構造を有し、かつ、管内側と管外側の操作圧力に差をつけることにより操作温度を異ならせ、前記複数管を構成する各管の管壁を伝熱面として、管内側の高圧側から管外側の低圧側に熱移動させることにより、管内側の高圧側が濃縮部、管外側の低圧側が回収部として機能するように構成された内部熱交換型蒸留塔の製造方法であって、
前記仕切管に、請求項１〜１０のいずれかに記載の管・充填物ユニットを挿入することにより、前記管・充填物ユニットを構成する前記管を、前記内部熱交換型蒸留塔の前記複数の管を構成する前記各管とし、前記管の内側を前記内部熱交換型蒸留塔の前記管内とし、前記管の外側を前記内部熱交換型蒸留塔の前記管外とするとともに、前記管・充填物ユニットを構成する前記内側規則充填物層を前記内部熱交換型蒸留塔の前記管内の前記規則充填物層とし、前記管・充填物ユニットを構成する前記外側規則充填物層を前記内部熱交換型蒸留塔の前記管外の前記規則充填物層とする構造を得る工程を備えていること
を特徴としている。
【００２５】
また、請求項１３の内部熱交換型蒸留塔の製造方法は、請求項１２の発明の構成において、本体胴の内部に、本体胴の軸方向に平行に複数の前記仕切管が配設され、かつ、本体胴が垂直に立てられた状態で、前記仕切管のそれぞれに、請求項１〜１０のいずれかに記載の管・充填物ユニットを、上方から挿入することを特徴としている。
【００２６】
また、本願発明（請求項１４）の内部熱交換型蒸留塔は、請求項１１〜１３のいずれかに記載の方法により、請求項１〜１０のいずれかに記載の管・充填物ユニットを、前記本体胴または仕切管に挿入する工程を経て製造されたものであることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２７】
本願発明（請求項１）の管・充填物ユニットは、管壁の内側と外側で熱交換を行わせる管の内側に、管の内周面に当接するように内側規則充填物層を配設するとともに、管の外側に、管を包囲し、管の外周面に密着するように外側規則充填物層を配設するようにしているので、例えば、単管または複数の管を両端管板によって本体胴と連結することにより、本体胴の内部において単管または各管の管内と管外を隔離し、管内側と管外側の操作圧力に差をつけることにより、操作温度を異ならせ、高圧側から、低圧側に熱移動させることにより両者の間で熱交換を行わせるようにした充填塔式の内部熱交換型蒸留塔の蒸留部の構成部材として好適に用いることができる。
【００２８】
すなわち、本願発明の管・充填物ユニットにより、上述のような充填塔式の内部熱交換型蒸留塔の、管内および管外を効率よく形成することが可能になるとともに、蒸留部を構成する本願発明の管・充填物ユニットを一体として抜き出すことにより、定期的な抜き出し、洗浄などのメンテナンスを容易に行うことが可能な内部熱交換型蒸留塔を実現することが可能になる。
【００２９】
また、請求項２の管・充填物ユニットのように、請求項１の発明の構成において、外側規則充填物層を、複数の分割筒状規則充填物から形成し、複数の分割筒状規則充填物を管の外周面を覆うように配設して筒状構造体とし、かつ、筒状構造体である外側規則充填物層が、管の外周面に密着するように、締結部材により締結するようにした場合、筒状構造体である外側規則充填物層を効率よく形成することが可能になるとともに、外側規則充填物層を管の外周面に確実に密着するように配設することが可能になり、本願発明をより実効あらしめることができる。
【００３０】
また、請求項３の管・充填物ユニットのように、請求項１または２の発明の構成において、管の外周面に、外周面と外側規則充填物層の密着性を向上させるための密着性促進処理を施すことにより、管の外周面と外側規則充填物層の密着性が良好で、内部熱交換型蒸留塔の蒸留部を構成するのにより適した管・充填物ユニットを提供することが可能になる。
【００３１】
また、請求項４の管・充填物ユニットのように、請求項３の発明の構成において、密着性促進処理として、(ａ)前記管の外周面に線材を巻き付ける処理、(ｂ)管の外周面に凸状を設ける処理、(ｃ)前記管の外周面に掘り溝を形成する処理の少なくとも１つの処理を行うことにより、確実に管の外周面と外側規則充填物層の密着性を向上させることが可能になり、本願発明をさらに実効あらしめることができる。
【００３２】
また、請求項５の管・充填物ユニットのように、請求項４の発明の構成において、線材、凸状、および掘り溝の少なくとも１つを、管の外周面に、螺旋状に、所定の角度で、かつ軸方向に平行な方向についてみた場合に所定の間隔で配設するようにした場合、管の外周面を均一に濡らしながら、液が管の外周面を流れるようにすることが可能になり、内部熱交換型蒸留塔の蒸留部を構成するのにより適した管・充填物ユニットを提供することが可能になる。
【００３３】
また、請求項６の管・充填物ユニットのように、請求項４または５の発明の構成において、密着性促進処理として、管の外周面に線材を巻き付ける処理を行う場合に、線材として、径が２〜５mmの線材を用いることにより、管の外周面（前記線材を含む外周面）と外側規則充填物層の密着性を十分に向上させることが可能になるとともに、内部熱交換型蒸留塔の蒸留部として用いた場合に、管外を流下する液により、管の外周面を確実に濡らすことが可能になり、本願発明をさらに実効あらしめることができる。
【００３４】
また、請求項７の管・充填物ユニットのように、請求項５または６の発明の構成において、管の外周面に、線材を、螺旋状に巻き付ける場合に、線材を巻き付ける角度を、前記管の軸方向と直交する面に対して７〜１５°とすることにより、本願発明の管・充填物ユニットを内部熱交換型蒸留塔の蒸留部として用いた場合に、管外を流下する液により管の外周面を確実に濡らすことが可能になり、本願発明をさらに実効あらしめることができる。
【００３５】
また、請求項８の管・充填物ユニットのように、請求項５〜７のいずれかに記載の発明の構成において、管の外周面に、線材を、螺旋状に巻き付ける場合に、線材の中心間の間隔を８〜１５mmとすることにより、本願発明の管・充填物ユニットを内部熱交換型蒸留塔の蒸留部として用いた場合に、管外を流下する液により、管の外周面をさらに確実に濡らすことが可能になり、本願発明をさらに実効あらしめることができる。
【００３６】
なお、本願発明の管・充填物ユニットにおいては、管に線材を螺旋状に巻き付けるにあたって、その角度および線材の間隔を意図する条件に合わせるためには、所定本数の線材を巻き付けることが必要になるが、線材の必要本数はその条件により定まる。
【００３７】
また、請求項９の管・充填物ユニットのように、請求項１〜８のいずれかに記載の発明の構成において、外側規則充填物層の外周部に、外側規則充填物層の周囲を周回する複数の外側帯状体を、管の軸方向に、所定のピッチで配設し、外側帯状体の長手方向に沿った両側部のうち、管・充填物ユニットの使用時に上側となる方の側部に、周方向に１５mm以下のピッチで、複数の切り込みを形成するとともに、外側帯状体の切り込みが形成された方の側部を、４０〜９０°の範囲で外側に折り曲げるようにした場合、例えば、本願発明の管・充填物ユニットを内部熱交換型蒸留塔の蒸留部として用い、管外を仕切るための仕切管に管・充填物ユニットを収容した場合において、仕切管の内周面を流下する液を外側規則充填物層に導くことが可能になり、仕切管の内周面に沿って流下する液量を減少させるとともに、管外側の規則充填物に液を均一に分散させることが可能になり、蒸留性能の高い内部熱交換型蒸留塔を得ることが可能になる。
【００３８】
また、請求項１０の管・充填物ユニットのように、請求項１〜９のいずれかに記載の発明の構成において、内側規則充填物層の外周部に、内側規則充填物層の周囲を周回する複数の内側帯状体を、管の軸方向に、所定のピッチで配設し、内側帯状体の長手方向に沿った両側部のうち、管・充填物ユニットの使用時に上側となる方の側部に、周方向に１５mm以下のピッチで、複数の切り込みを形成するとともに、内側帯状体の切り込みが形成された方の側部が、４０〜９０°の範囲で外側に折り曲げるようにした場合、例えば、本願発明の管・充填物ユニットを内部熱交換型蒸留塔の蒸留部として用い、管の内側を管内として機能させるようにした場合、管の内周面を流下する液を、内側帯状体の折り曲げた部分（折り曲げ部）を介して効率よく内側規則充填物層（管内の規則充填物）に導くことが可能になり、管の内周面に沿って流下する液量を減少させ、流下液の厚みを薄くして、伝熱抵抗を小さくするとともに、規則充填物の表面を流下する液量として、十分な気液接触を行わせるのに必要な液量を確保して、蒸留効率を向上させることが可能になる。
【００３９】
また、本願発明（請求項１１）の内部熱交換型蒸留塔の製造方法は、請求項１〜１０のいずれかに記載の管・充填物ユニットを、本体胴内に挿入することにより、管・充填物ユニットを構成する管を、内部熱交換型蒸留塔の単管とし、管の内側を内部熱交換型蒸留塔の管内とし、管の外側を内部熱交換型蒸留塔の管外とするとともに、管・充填物ユニットを構成する内側規則充填物層を内部熱交換型蒸留塔の管内の規則充填物層とし、管・充填物ユニットを構成する外側規則充填物層を内部熱交換型蒸留塔の管外の規則充填物層とする構造を得るようにしているので、単管の管壁を伝熱面として、管内側の高圧側から管外側の低圧側に熱移動させることにより、管内側の高圧側が濃縮部、管外側の低圧側が回収部として機能する内部熱交換型蒸留塔を効率よく製造することが可能になるとともに、蒸留部（すなわち本願発明の管・充填物ユニット）を抜き出して容易に洗浄することが可能な内部熱交換型蒸留塔を提供することが可能になる。
また、この方法で製造された、本体胴の内部に単管が配設された構造の内部熱交換型蒸留塔を１つの蒸留ユニットとし、必要に応じて蒸留ユニットの数を増やして行くことにより、処理量の増大に柔軟に対応することが可能になり、有意義である。
【００４０】
また、本体胴とは別に、管の内側と外側に配役された規則充填物層を一体とするユニットが製作されることになるため、管の外周面に配設する規則充填物を、本体胴に挿入する迄の間、確認や規則充填物の脱着を行うことが可能になり、内部熱交換型蒸留塔としての諸性能（すなわち、蒸留分離効率および内部熱交換性能）を充分に発揮させることができるように精度の高い確実な製作を行うことが可能になる。これは、請求項１１の発明の場合に限らず、以下の請求項１２，１３の発明の場合も同様である。
【００４１】
また、本願発明（請求項１２）の内部熱交換型蒸留塔の製造方法は、仕切管に、請求項１〜１０のいずれかに記載の管・充填物ユニットを挿入することにより、管・充填物ユニットを構成する管を、内部熱交換型蒸留塔の複数の管を構成する各管とし、管の内側を内部熱交換型蒸留塔の管内とし、管の外側を内部熱交換型蒸留塔の管外とするとともに、管・充填物ユニットを構成する内側規則充填物層を内部熱交換型蒸留塔の管内の規則充填物層とし、管・充填物ユニットを構成する外側規則充填物層を内部熱交換型蒸留塔の管外の規則充填物層とする構造を得るようにしているので、複数の管を両端管板によって本体胴と連結することにより、本体胴の内部において各管の管内と管外が隔離され、かつ、管内および管外のそれぞれが気液の出入口を備え、管内側と管外側の操作圧力に差をつけることにより操作温度を異ならせ、各管の管壁を伝熱面として、管内側の高圧側から管外側の低圧側に熱移動させることにより、管内側の高圧側が濃縮部、管外側の低圧側が回収部として機能する、充填塔式の内部熱交換型蒸留塔を効率よく製造することができる。
【００４２】
すなわち、複数の管を構成する各管の内側には規則充填物層が配設され、各管の外側には外周面を包囲するように規則充填物層が配設されているとともに、各管の外周面に配設された規則充填物層が、各管ごとに金属薄板からなる仕切管により被覆された構造を有する複数の単一管ユニットが、所定のピッチで本体胴の内部に配設された構造を有し、複数管を構成する各管の管壁を伝熱面として、管内側の高圧側から管外側の低圧側に熱移動させることにより、管内側の高圧側が濃縮部、管外側の低圧側が回収部として機能するように構成された内部熱交換型蒸留塔を効率よく製造することが可能になる。
【００４３】
なお、上述の特許文献１の構成の場合、管外側規則充填物層を取り外そうとすると金属薄板（仕切管）を取り外す工程が必要になるが、本願発明の管・充填物ユニットを用いることにより、そのような工程を必要とすることなく、本願発明の管・充填物ユニット（蒸留部）を一体として仕切管から抜き出し、あるいは仕切管に挿入するだけで、管外側充填物の脱着を容易に行うことが可能になる。
【００４４】
また、上述の特許文献１の構成の場合、単一管ユニットの管外側の下部を流通する気液をシールするために、単一管ユニットを被覆する金属薄板が、下部で本体胴に接続された管板などに接続されることになり、その接続箇所を取り外す作業は極めて困難で、実際上、蒸留部を本体胴から抜き出すことはできないのが実情である。それでも、蒸留部を抜き出そうとすると、金属薄板（仕切管）ごと管外側規則充填物層を取り外さなければならなくなり、金属薄板と本体胴の接続箇所を取り外すための多大の工数が必要になるが、本願発明の場合、管・充填物ユニットのみを仕切管から抜き出して取り出すことができるため、本体胴に固定された仕切管を本体胴から取り外す必要がなく、工数を大幅に削減することができる。
【００４５】
また、請求項１３の内部熱交換型蒸留塔の製造方法のように、請求項１２の発明の構成において、本体胴の内部に、本体胴の軸方向に平行に複数の仕切管が配設され、かつ、本体胴が垂直に立てられた状態で、仕切管のそれぞれに、請求項１〜１０のいずれかに記載の管・充填物ユニットを、上方から挿入するようにした場合、管・充填物ユニットが相当な長さを有している場合にも、容易かつ確実に管・充填物ユニットを仕切管に挿入することが可能になり、本願発明をより実効あらしめることができる。
【００４６】
また、本願発明（請求項１４）の内部熱交換型蒸留塔は、請求項１１〜１３のいずれかに記載の方法により製造されたものであり、管外および管内に規則充填物が確実に充填された、蒸留性能が高く、しかも、蒸留部を抜き出して洗浄することが可能な実用性の高い内部熱交換型蒸留塔を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下に本願発明の実施例を示して、本願発明の特徴とするところをさらに詳しく説明する。
【実施例１】
【００４８】
図１は本願発明の一実施例（実施例１）にかかる管・充填物ユニットの構成を示す図であり、図２は要部構成を示す斜視図、図３は本願発明の外側規則充填物層の構成を示す図であり、(ａ)は斜視図、(ｂ)は平面図、(ｃ)は側面図、図４は本願発明の管・充填物ユニットの正面断面図である。
【００４９】
この実施例１の管・充填物ユニットＡは、管壁の内側と外側で熱交換を行わせる管１と、管１の内側に、管１の内周面に当接するように配設された内側規則充填物層２と、管１の外側に、管１を包囲し、管１の外周面に密着するように配設された外側規則充填物層３を備えている。
なお、管１は高さ方向の途中で、レジューサ（図示せず）により、下側に向かって段階的に径が大きくなるように径の調整が行われている。
【００５０】
そして、外側規則充填物層３は、軸方向に平行に２つに分割された半割り筒状規則充填物３ａ，３ｂから形成されおり、半割り筒状規則充填物３ａ，３ｂが管１の外周面を覆うように配設されて筒状構造体となり、かつ、半割り筒状規則充填物３ａ，３ｂからなる筒状構造体である外側規則充填物層３が、管３の外周面に密着するように、締結部材により締結されている。すなわち、この実施例１では外側規則充填物層３の外周に締結部材として針金（図示せず）を巻き付け、締結することにより、外側規則充填物層３が、管１の外周面に密着するように取り付けられ、固定されている。
なお、この実施例１の管・充填物ユニットＡにおいては、管１としては外径が ２００mmで厚みが６mmの鉄製の管が用いられている。
【００５１】
また、外側規則充填物層３の外周部には、外側規則充填物層３の周囲を周回する複数の外側帯状体１３（図５参照）が、管１の軸方向に、所定のピッチＰ１（この実施例１ではＰ１＝６０mm）で配設されている。なお、ピッチＰ１は、管の径や外側規則充填物層３の寸法などの条件、用途などにより適切な値が定められることになる。
【００５２】
また、外側帯状体１３の長手方向に沿った両側部のうち、管・充填物ユニットＡの使用時に上側となる方の側部１３ａ（図３参照）には、周方向に１５mm以下のピッチで、複数の切り込み１３ｂが形成されており、外側帯状体１３の切り込み１３ｂが形成された方の側部１３ａが、４０〜９０°の範囲で外側に折り曲げられている。
【００５３】
具体的には、外側帯状体１３は、例えば、厚みが０．１mmの金属製（この実施例１ではステンレス製の弾性の強い薄板（ＳＵＳ３０４−ＣＳＰ−Ｈ）を加工することにより形成されており、図５に示すように、幅（全幅）Ｗが約２２mmで、長手方向に沿った両側部のうち、上側の側部１３ａには、周方向に所定のピッチＰ２（この実施形態ではＰ２＝７mm）で、複数の切り込み１３ｂが形成されている。なお、外側帯状体１３の材質を弾性の強いＳＵＳ３０４−ＣＳＰ−Ｈとすることにより４０〜９０°の範囲で外側に折り曲げた形状を維持しようとする力が働くため、後述する仕切管３５に管・充填物ユニットＡを収容した場合において、仕切管３５の内周面を流下する液をより確実に外側規則充填物層３に導くことが可能になる。
また、切り込み１３ｂの、外側帯状体１３の上側の側部から、先端までの長さＬ１は１０mmであり、切り込みの形成されていない部分の幅方向の寸法Ｌ２は１２mmとされている。
【００５４】
また、内側規則充填物層２は円柱状に形成されており、外周部には、内側規則充填物層２の周囲を周回する複数の内側帯状体１２が、管１の軸方向に、所定のピッチＰ３（この実施例１ではＰ３＝６０mm）で配設されている（図４参照）。
また、内側帯状体１２としては、外側帯状体１３と同じ構成、同じ材質のものが用いられており、上側の側部１２ａには、周方向に所定のピッチＰ２（この実施例１ではＰ４＝７mm）で、複数の切り込み１２ｂが形成されている。
また、切り込み１２ｂの、内側帯状体１２の上側の側部から、先端までの長さＬ１は１０mmであり、切り込みの形成されていない部分の幅方向の寸法Ｌ２は１２mmとされている。
【００５５】
また、管１の外周面には、管１の外周面と外側規則充填物層３の密着性を向上させるための密着性促進処理として、線材（断面形状が円形の鉄製の線材）６を螺旋状に巻き付ける処理が施されている。
【００５６】
なお、この実施例１では、線材６として、径が２〜５mmの鉄製の線材を用いている。
また、線材６は、前記管の軸方向と直交する面に対して７〜１５°の角度で、かつ、線材６の間隔が管１の軸方向において８〜１５mmとなるような態様で、管１の外周に螺旋状に巻き付けられており、スポット溶接により管１の外周面に固定されている。
【００５７】
なお、ここでは、外側規則充填物層３の管１の外周面への密着性促進処理として、線材６を螺旋状に巻き付ける処理を施しているが、線材６の巻き付けの態様（角度、線材の間隔など）は、この実施例の構成に限定されるものではなく、種々の態様とすることが可能である。
【００５８】
また、外側規則充填物層３の管１の外周面への密着性促進処理は、線材６を巻き付ける方法に限られるものではなく、密着性促進処理として、管１の外周面に凸状を設ける処理を施したり、管１の周囲に掘り溝を形成する処理を施したりすることも可能である。
【００５９】
また、この実施例１では、外側規則充填物層３を半割り筒状に２分割した場合を例にとって説明したが、分割の態様はこれに限らず、製造の容易性、管の外周面への密着性などを考慮して、種々の変形を加えることが可能である。また、場合によっては、分割されていない筒状構造の外側規則充填物層を用いることも可能である。
【実施例２】
【００６０】
図６は、上記実施例１の管・充填物ユニットを蒸留部の構成材料として用いた本願発明の実施例２にかかる内部熱交換型蒸留塔Ｈの構成を示す図、図７は図６のｘ−ｘ線断面図である。
また、図８は、本願発明の管・充填物ユニットなどを配設する前の、内部熱交換型蒸留塔下部本体Ｈａを示す断面図である。
【００６１】
この実施例２の内部熱交換型蒸留塔Ｈは、図６および７に示すように、本体胴２１と、本体胴２１内に挿入された複数の管１を上側管板２３ａおよび下側管板２３ｂによって本体胴２１と連結することにより形成されている。そして、各管１の管内２４と管外２５は互いに隔離された構造を有しており、管内２４が高圧側の濃縮部として機能し、管外２５が低圧側の回収部として機能するように構成されている。
【００６２】
また、本体胴２１の上部には、管外（回収部）２５に液を供給するための回収部液入口２６、管外（回収部）２５からの蒸気を抜き出す回収部蒸気出口２７が配設されており、上側管板２３ａより上側の、管内（濃縮部）２４と連通する端室３４ａには、管内（濃縮部）２４に液を供給するための濃縮部液入口２８が配設され、また、管内（濃縮部）２４からの蒸気を抜き出す濃縮部蒸気出口２９が配設されている。
【００６３】
一方、本体胴２１の下部には、管外（回収部）２５に蒸気を供給するための回収部蒸気入口３０、管外（回収部）２５からの液を抜き出す回収部液出口３１が配設されており、下側管板２３ｂより下側の、管内（濃縮部）２４と連通する端室３４ｂには、管内（濃縮部）２４に蒸気を供給するための濃縮部蒸気入口３２が配設され、また、管内（濃縮部）２４からの液を抜き出す濃縮部液出口３３が配設されている。また、管内（濃縮部）２４および管外（回収部）２５には内側および外側規則充填物層２，３が充填されている。
【００６４】
そして、この実施形態の内部熱交換型蒸留塔Ｈにおいては、図６，７に示すように、管１の内部に規則充填物２が配設され、かつ、管１の外周面を包み込むように外側規則充填物層３が配設され、かつ、管１の外周面に配設された充填物層３が金属薄板からなる、軸方向に直交する方向の断面形状が円形である仕切管３５により被覆された構造を有する複数の単一管ユニット４０を、所定のピッチで本体胴２１の内部に配設することにより、本体胴２１の内部において各管１の管内２４と管外２５が隔離され、各管１の内部に内側規則充填物層２が配設され、各管１の周囲に外側規則充填物層３が配設された構造を有している。
【００６５】
また、外側規則充填物層３の上端および下端側には、上部仕切板３６ａ，下部仕切板３６ｂが配設されており、上部仕切板３６ａ，下部仕切板３６ｂには、管外（回収部）２５への液の供給口であり、かつ、管外（回収部）２５からの蒸気出口でもある開口部３７ａと、管外（回収部）２５からの液の排出口であり、かつ、管外（回収部）２５への蒸気の供給口でもある開口部３７ｂが配設されている。
【００６６】
また、上側管板２３ａと上部仕切板３６ａの間には、回収部液入口２６から供給される液を分散させて管外（回収部）２５に供給するための液分配器３８が配設されている。
【００６７】
そして、この実施例２の内部熱交換型蒸留塔Ｈにおいては、管１、内側規則充填物層２が配設された管内２４、外側充填物層３が配設された管外２５は、図８に示すような内部熱交換型蒸留塔下部本体Ｈａの、仕切管３５に、図１に示す上記実施例１の管・充填物ユニットＡを挿入することにより構成されている。
【００６８】
なお、図６および７に示す内部熱交換型蒸留塔Ｈにおいては、図１に示すように、外側規則充填物層３の外周に、外側帯状体１３が配設されているが、図６，７では図示を省略している。
【００６９】
次に、この実施例２の内部熱交換型蒸留塔Ｈの製造方法を、図６，７および８を参照しつつ説明する。
【００７０】
まず、図８に示すような構造を有する、内部熱交換型蒸留塔下部本体Ｈａを作製する。
この内部熱交換型蒸留塔下部本体Ｈａは、蒸留部を構成する管・充填物ユニットＡが配設されておらず、かつ、管・充填物ユニットＡが配設された後に配設されるべき、濃縮部液入口２８および濃縮部蒸気出口２９を備えた上側の端室３４ａ、上側管板２３ａ、液分配器３８などが配設される前の構造体であり、本体胴２１の内部には複数の仕切管３５が配設されている。
【００７１】
そして、この内部熱交換型蒸留塔下部本体Ｈａは、例えば、本体胴２１を横置きした状態で組み立てることが可能であり、精度の高い組立を行うことができる。
【００７２】
それから、この内部熱交換型蒸留塔下部本体Ｈａを垂直に立て、複数の仕切管３５のそれぞれに、蒸留部となる管・充填物ユニットＡを、上方から挿入する。
【００７３】
その後、液分配器３８、上側管板２３ａ、端室３４ａなどを取り付けることにより、図６に示すような内部熱交換型蒸留塔Ｈが作製される。
【００７４】
本願発明の内部熱交換型蒸留塔は、上述のように、仕切管３５に管・充填物ユニットＡを挿入することにより蒸留部を構成するようにしているので、管・充填物ユニットＡを構成する管１を、内部熱交換型蒸留塔の複数の管を構成する各管とし、管１の内側を内部熱交換型蒸留塔Ｈの管内２４とし、管１の外側を内部熱交換型蒸留塔Ｈの管外２５とするとともに、管・充填物ユニットＡを構成する内側規則充填物層２を管内２４の規則充填物層とし、管・充填物ユニットＡを構成する外側規則充填物層３を管外２５の規則充填物層とする構造を容易かつ確実に実現することができる。
【００７５】
したがって、本願発明によれば、複数の管を構成する各管１の内側には内側規則充填物層２が配設され、各管１の外側には外周面を包囲するように外側規則充填物層３が配設されているとともに、各管の外周面に配設された外側規則充填物層３が、各管１ごとに金属薄板からなる仕切管３５により被覆された構造を有する複数の単一管ユニット４０が、所定のピッチで本体胴２１の内部に配設された構造を有し、複数管を構成する各管１の管壁を伝熱面として、管内２４側の高圧側から管外２５側の低圧側に熱移動させることにより、管内２４側の高圧側が濃縮部、管外２５側の低圧側が回収部として機能するように構成された内部熱交換型蒸留塔Ｈを効率よく製造することが可能になる。
【００７６】
また、この実施例２の内部熱交換型蒸留塔Ｈの場合、上述のように、蒸留部が、仕切管３５に管・充填物ユニットＡを挿入することにより形成されているため、管・充填物ユニット（蒸留部）Ａを一体として仕切管３５から抜き出し、あるいは仕切管３５に挿入するだけで、管外側充填物の脱着を容易に行うことができる。
【００７７】
すなわち、上述の特許文献１の構成の場合、単一管ユニットの管外側の下部を流通する気液をシールするために、単一管ユニットを被覆する金属薄板が、下部で本体胴に接続された管板などに接続されることになり、その接続箇所を取り外す作業は極めて困難で、実際上、蒸留部を本体胴から抜き出すことはできず、それでも、蒸留部を抜き出そうとすると、金属薄板（仕切管）ごと外側規則充填物層を取り外さなければならなくなり、金属薄板と本体胴の接続箇所を取り外すための多大の工数が必要になるが、この実施例２の内部熱交換型蒸留塔Ｈの場合、管・充填物ユニットＡのみを仕切管３５から抜き出して取り出すことができるため、本体胴２１に固定された仕切管３５を本体胴２１から取り外す必要がなく、メンテナンスの際などにおける、蒸留部の取り出し、収納のための工数を大幅に削減することができる。
【００７８】
また、この実施例２の内部熱交換型蒸留塔Ｈにおいては、外側規則充填物層３の管１の外周面への密着性促進処理として、線材６を螺旋状に巻き付ける処理を施すとともに、内側規則充填物層２および外側規則充填物層３に内側帯状体１２，外側帯状体１３を配設した管・充填物ユニットＡを用いているので、管内２４および管外２５における液の分散性が良好で、内部熱交換効率が高く、省エネルギー性に優れ、かつ、蒸留性能の高い充填塔式の内部熱交換型蒸留塔を得ることが可能になる。
【００７９】
また、この実施例２では、複数の単一管ユニット４０が、所定のピッチで本体胴２１の内部に配設された構造を有する内部熱交換型蒸留塔（すなわち、本体胴の内部に複数の管を備えた内部熱交換型蒸留塔）Ｈを例にとって説明したが、本体胴の内部に１つの単一管ユニットが配設された構造を有する内部熱交換型蒸留塔すなわち、本体胴の内部に単一の管を備え、管の内部が単一の管内（濃縮部）として機能し、管の外部が単一の管外（回収部）として機能する内部熱交換型蒸留塔とすることも可能である。
【００８０】
なお、本体胴の内部に１つの単一管ユニットが配設された構造を有する内部熱交換型蒸留塔の場合、この内部熱交換型蒸留塔を１つの蒸留ユニットとし、必要に応じて蒸留ユニットの数を増やして行くことにより、処理量の増大に柔軟に対応することが可能になる。
【００８１】
本願発明はさらにその他の点においても、上記実施例に限定されるものではなく、管・充填物ユニットを構成する各部の具体的な形状、構造、内側および外側規則充填物層の具体的な構成、本願発明の管・充填物ユニットを用いた内部熱交換型蒸留塔の細部の構造などに関し、発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本願発明の管・充填物ユニットは、管と、管の内側に配設された内側規則充填物層と、管の外側に配設された外側規則充填物層とを一体に備えた構成を有しており、単管または複数の管を両端管板によって本体胴と連結することにより、本体胴の内部において単管または各管の管内と管外を隔離し、管内側と管外側の操作圧力に差をつけることにより操作温度を異ならせ、高圧側から、低圧側に熱移動させることにより両者の間で熱交換を行わせるようにした充填塔式の内部熱交換型蒸留塔の蒸留部の構成部材として好適に用いることができる。
また、本願発明の管・充填物ユニットを用いて形成され、管内側の高圧側が濃縮部、管外側の低圧側が回収部として機能するように構成された内部熱交換型蒸留塔においては、蒸留部（すなわち本願発明の管・充填物ユニット）を抜き出して容易に洗浄することが可能で、良好な蒸留性能を確実に維持することができる。また、本願発明の管・充填物ユニットを用いることにより、管内および管外の熱交換性能、全体としての省エネルギー性に優れ、しかも、蒸留性能の良好な内部熱交換型蒸留塔を提供することができる。
したがって、本願発明の管・充填物ユニットおよび内部熱交換型蒸留塔は、種々の分野に広く利用することが可能であり、特に、蒸留部を定期的に洗浄することが必要になるような液を蒸留対象とする内部熱交換型蒸留塔およびその構成部材として好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本願発明の一実施例（実施例１）にかかる管・充填物ユニットの構成を示す図である。
【図２】本願発明の実施例１にかかる管・充填物ユニットの要部構成を示す斜視図である。
【図３】本願発明の実施例１にかかる管・充填物ユニットを構成する外側規則充填物層の構成を示す図であり、(ａ)は斜視図、(ｂ)は平面図、(ｃ)は側面図である。
【図４】本願発明の実施例１にかかる管・充填物ユニットの正面断面図である。
【図５】本願発明の実施例１にかかる管・充填物ユニットにおいて用いられている外側および内側帯状体の構成を示す平面図である。
【図６】本願発明の実施例（実施例２）にかかる内部熱交換型蒸留塔の構成を示す図である。
【図７】図６のＸ−Ｘ線断面図である。
【図８】本願発明の実施例２にかかる内部熱交換型蒸留塔を構成する、内部熱交換型蒸留塔下部本体の構成を示す断面図である。
【図９】従来の内部熱交換型蒸留塔の構成を示す図である。
【図１０】従来の内部熱交換型蒸留塔の平面断面図である。
【符号の説明】
【００８４】
１ 管
２ 内側規則充填物層
３ 外側規則充填物層
３ａ，３ｂ 半割り筒状規則充填物
６ 線材
１２ 内側帯状体
１２ａ 側部
１２ｂ 切り込み
１３ 外側帯状体
１３ａ 側部
１３ｂ 切り込み
２１ 本体胴
２３ａ 上側管板
２３ｂ 下側管板
２４ 管内（濃縮部）
２５ 管外（回収部）
２６ 回収部液入口
２７ 回収部蒸気出口
２８ 濃縮部液入口
２９ 濃縮部蒸気出口
３０ 回収部蒸気入口
３１ 回収部液出口
３２ 濃縮部蒸気入口
３３ 濃縮部液出口
３４ａ 端室
３４ｂ 端室
３５ 仕切管
３６ａ 上部仕切板
３６ｂ 下部仕切板
３７ａ 開口部
３７ｂ 開口部
３８ 液分配器
４０ 単一管ユニット
Ａ 管・充填物ユニット
Ｈ 内部熱交換型蒸留塔
Ｈａ 内部熱交換型蒸留塔下部本体
Ｌ１ 切り込みの、帯状体の上側の側部から、先端までの長さ
Ｌ２ 切り込みの形成されていない部分の幅方向の寸法
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３ ピッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管壁の内側と外側で熱交換を行わせる管と、
前記管の内側に、前記管の内周面に当接するように配設された内側規則充填物層と、
前記管の外側に、前記管を包囲するように、かつ、前記管の外周面に密着するように配設された外側規則充填物層と
を具備することを特徴とする管・充填物ユニット。
【請求項２】
前記外側規則充填物層が、周方向に複数に分割された複数の分割筒状規則充填物から形成されおり、前記複数の分割筒状規則充填物が前記管の外周面を覆うように配設されて筒状構造体となり、かつ、前記複数の分割筒状規則充填物からなる前記筒状構造体である前記外側規則充填物層が、前記管の外周面に密着するように、締結部材により締結されていることを特徴とする請求項１記載の管・充填物ユニット。
【請求項３】
前記管の外周面には、前記外周面と前記外側規則充填物層の密着性を向上させるための密着性促進処理が施されていることを特徴とする請求項１または２記載の管・充填物ユニット。
【請求項４】
前記密着性促進処理が、
(ａ)前記管の外周面に線材を巻き付ける処理、
(ｂ)前記管の外周面に凸状を設ける処理、
(ｃ)前記管の外周面に掘り溝を形成する処理
の少なくとも１つであることを特徴とする請求項３記載の管・充填物ユニット。
【請求項５】
前記線材、前記凸状、および前記掘り溝の少なくとも１つが、前記管の外周面に、螺旋状に、所定の角度で、かつ軸方向に平行な方向についてみた場合に所定の間隔をおいて配設されていることを特徴とする請求項４記載の管・充填物ユニット。
【請求項６】
前記密着性促進処理が、前記管の外周面に線材を巻き付ける処理である場合において、前記線材として、径が２〜５mmの線材が用いられていることを特徴とする請求項４または５記載の管・充填物ユニット。
【請求項７】
前記管の外周面に、前記線材が、螺旋状に巻き付けられている場合において、前記線材を巻き付ける角度が、前記管の軸方向と直交する面に対して７〜１５°であることを特徴とする請求項５または６記載の管・充填物ユニット。
【請求項８】
前記管の外周面に、前記線材が、螺旋状に巻き付けられている場合において、前記線材の中心間の間隔が８〜１５mmであることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の管・充填物ユニット。
【請求項９】
前記外側規則充填物層の外周部には、前記外側規則充填物層の周囲を周回する複数の外側帯状体が、前記管の軸方向に、所定のピッチで配設されており、
前記外側帯状体の長手方向に沿った両側部のうち、管・充填物ユニットの使用時に上側となる方の側部には、周方向に１５mm以下のピッチで、複数の切り込みが形成され、かつ、
前記外側帯状体の前記切り込みが形成された方の側部が、４０〜９０°の範囲で外側に折り曲げられていること
を特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の管・充填物ユニット。
【請求項１０】
前記内側規則充填物層の外周部には、前記内側規則充填物層の周囲を周回する複数の内側帯状体が、前記管の軸方向に、所定のピッチで配設されており、
前記内側帯状体の長手方向に沿った両側部のうち、管・充填物ユニットの使用時に上側となる方の側部には、周方向に１５mm以下のピッチで、複数の切り込みが形成され、かつ、
前記内側帯状体の前記切り込みが形成された方の側部が、４０〜９０°の範囲で外側に折り曲げられていること
を特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の管・充填物ユニット。
【請求項１１】
単一の管（以下「単管」という）を両端管板によって本体胴と連結することにより、本体胴の内部において、前記単管の管内と管外が隔離され、管内および管外には規則充填物層が配設されているとともに、管内および管外にはそれぞれ気液の出入口が配設され、
かつ、管内側と管外側の操作圧力に差をつけることにより操作温度を異ならせ、前記単管の管壁を伝熱面として、管内側の高圧側から管外側の低圧側に熱移動させることにより、管内側の高圧側が濃縮部、管外側の低圧側が回収部として機能するように構成された内部熱交換型蒸留塔の製造方法であって、
請求項１〜１０のいずれかに記載の管・充填物ユニットを、前記本体胴内に挿入することにより、前記管・充填物ユニットを構成する前記管を、前記内部熱交換型蒸留塔の前記単管とし、前記管の内側を前記内部熱交換型蒸留塔の前記管内とし、前記管の外側を前記内部熱交換型蒸留塔の前記管外とするとともに、前記管・充填物ユニットを構成する前記内側規則充填物層を前記内部熱交換型蒸留塔の前記管内の前記規則充填物層とし、前記管・充填物ユニットを構成する前記外側規則充填物層を前記内部熱交換型蒸留塔の前記管外の前記規則充填物層とする構造を得る工程を備えていること
を特徴とする内部熱交換型蒸留塔の製造方法。
【請求項１２】
複数の管を両端管板によって本体胴と連結することにより、本体胴の内部において各管の管内と管外が隔離され、管内および管外のそれぞれが気液の出入口を有し、前記複数の管を構成する各管の内側には規則充填物層が配設され、各管の外側には外周面を包囲するように規則充填物層が配設されているとともに、各管の外周面に配設された前記規則充填物層が、各管ごとに金属薄板からなる仕切管により被覆された構造を有する複数の単一管ユニットが、所定のピッチで本体胴の内部に配設された構造を有し、かつ、管内側と管外側の操作圧力に差をつけることにより操作温度を異ならせ、前記複数管を構成する各管の管壁を伝熱面として、管内側の高圧側から管外側の低圧側に熱移動させることにより、管内側の高圧側が濃縮部、管外側の低圧側が回収部として機能するように構成された内部熱交換型蒸留塔の製造方法であって、
前記仕切管に、請求項１〜１０のいずれかに記載の管・充填物ユニットを挿入することにより、前記管・充填物ユニットを構成する前記管を、前記内部熱交換型蒸留塔の前記複数の管を構成する前記各管とし、前記管の内側を前記内部熱交換型蒸留塔の前記管内とし、前記管の外側を前記内部熱交換型蒸留塔の前記管外とするとともに、前記管・充填物ユニットを構成する前記内側規則充填物層を前記内部熱交換型蒸留塔の前記管内の前記規則充填物層とし、前記管・充填物ユニットを構成する前記外側規則充填物層を前記内部熱交換型蒸留塔の前記管外の前記規則充填物層とする構造を得る工程を備えていること
を特徴とする内部熱交換型蒸留塔の製造方法。
【請求項１３】
本体胴の内部に、本体胴の軸方向に平行に複数の前記仕切管が配設され、かつ、本体胴が垂直に立てられた状態で、前記仕切管のそれぞれに、請求項１〜１０のいずれかに記載の管・充填物ユニットを、上方から挿入することを特徴とする請求項１２記載の内部熱交換型蒸留塔の製造方法。
【請求項１４】
請求項１１〜１３のいずれかに記載の方法により、請求項１〜１０のいずれかに記載の管・充填物ユニットを、前記本体胴または仕切管に挿入する工程を経て製造されたものであることを特徴とする内部熱交換型蒸留塔。
【請求項１】
管壁の内側と外側で熱交換を行わせる管と、
前記管の内側に、前記管の内周面に当接するように配設された内側規則充填物層と、
前記管の外側に、前記管を包囲するように、かつ、前記管の外周面に密着するように配設された外側規則充填物層と
を具備することを特徴とする管・充填物ユニット。
【請求項２】
前記外側規則充填物層が、周方向に複数に分割された複数の分割筒状規則充填物から形成されおり、前記複数の分割筒状規則充填物が前記管の外周面を覆うように配設されて筒状構造体となり、かつ、前記複数の分割筒状規則充填物からなる前記筒状構造体である前記外側規則充填物層が、前記管の外周面に密着するように、締結部材により締結されていることを特徴とする請求項１記載の管・充填物ユニット。
【請求項３】
前記管の外周面には、前記外周面と前記外側規則充填物層の密着性を向上させるための密着性促進処理が施されていることを特徴とする請求項１または２記載の管・充填物ユニット。
【請求項４】
前記密着性促進処理が、
(ａ)前記管の外周面に線材を巻き付ける処理、
(ｂ)前記管の外周面に凸状を設ける処理、
(ｃ)前記管の外周面に掘り溝を形成する処理
の少なくとも１つであることを特徴とする請求項３記載の管・充填物ユニット。
【請求項５】
前記線材、前記凸状、および前記掘り溝の少なくとも１つが、前記管の外周面に、螺旋状に、所定の角度で、かつ軸方向に平行な方向についてみた場合に所定の間隔をおいて配設されていることを特徴とする請求項４記載の管・充填物ユニット。
【請求項６】
前記密着性促進処理が、前記管の外周面に線材を巻き付ける処理である場合において、前記線材として、径が２〜５mmの線材が用いられていることを特徴とする請求項４または５記載の管・充填物ユニット。
【請求項７】
前記管の外周面に、前記線材が、螺旋状に巻き付けられている場合において、前記線材を巻き付ける角度が、前記管の軸方向と直交する面に対して７〜１５°であることを特徴とする請求項５または６記載の管・充填物ユニット。
【請求項８】
前記管の外周面に、前記線材が、螺旋状に巻き付けられている場合において、前記線材の中心間の間隔が８〜１５mmであることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の管・充填物ユニット。
【請求項９】
前記外側規則充填物層の外周部には、前記外側規則充填物層の周囲を周回する複数の外側帯状体が、前記管の軸方向に、所定のピッチで配設されており、
前記外側帯状体の長手方向に沿った両側部のうち、管・充填物ユニットの使用時に上側となる方の側部には、周方向に１５mm以下のピッチで、複数の切り込みが形成され、かつ、
前記外側帯状体の前記切り込みが形成された方の側部が、４０〜９０°の範囲で外側に折り曲げられていること
を特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の管・充填物ユニット。
【請求項１０】
前記内側規則充填物層の外周部には、前記内側規則充填物層の周囲を周回する複数の内側帯状体が、前記管の軸方向に、所定のピッチで配設されており、
前記内側帯状体の長手方向に沿った両側部のうち、管・充填物ユニットの使用時に上側となる方の側部には、周方向に１５mm以下のピッチで、複数の切り込みが形成され、かつ、
前記内側帯状体の前記切り込みが形成された方の側部が、４０〜９０°の範囲で外側に折り曲げられていること
を特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の管・充填物ユニット。
【請求項１１】
単一の管（以下「単管」という）を両端管板によって本体胴と連結することにより、本体胴の内部において、前記単管の管内と管外が隔離され、管内および管外には規則充填物層が配設されているとともに、管内および管外にはそれぞれ気液の出入口が配設され、
かつ、管内側と管外側の操作圧力に差をつけることにより操作温度を異ならせ、前記単管の管壁を伝熱面として、管内側の高圧側から管外側の低圧側に熱移動させることにより、管内側の高圧側が濃縮部、管外側の低圧側が回収部として機能するように構成された内部熱交換型蒸留塔の製造方法であって、
請求項１〜１０のいずれかに記載の管・充填物ユニットを、前記本体胴内に挿入することにより、前記管・充填物ユニットを構成する前記管を、前記内部熱交換型蒸留塔の前記単管とし、前記管の内側を前記内部熱交換型蒸留塔の前記管内とし、前記管の外側を前記内部熱交換型蒸留塔の前記管外とするとともに、前記管・充填物ユニットを構成する前記内側規則充填物層を前記内部熱交換型蒸留塔の前記管内の前記規則充填物層とし、前記管・充填物ユニットを構成する前記外側規則充填物層を前記内部熱交換型蒸留塔の前記管外の前記規則充填物層とする構造を得る工程を備えていること
を特徴とする内部熱交換型蒸留塔の製造方法。
【請求項１２】
複数の管を両端管板によって本体胴と連結することにより、本体胴の内部において各管の管内と管外が隔離され、管内および管外のそれぞれが気液の出入口を有し、前記複数の管を構成する各管の内側には規則充填物層が配設され、各管の外側には外周面を包囲するように規則充填物層が配設されているとともに、各管の外周面に配設された前記規則充填物層が、各管ごとに金属薄板からなる仕切管により被覆された構造を有する複数の単一管ユニットが、所定のピッチで本体胴の内部に配設された構造を有し、かつ、管内側と管外側の操作圧力に差をつけることにより操作温度を異ならせ、前記複数管を構成する各管の管壁を伝熱面として、管内側の高圧側から管外側の低圧側に熱移動させることにより、管内側の高圧側が濃縮部、管外側の低圧側が回収部として機能するように構成された内部熱交換型蒸留塔の製造方法であって、
前記仕切管に、請求項１〜１０のいずれかに記載の管・充填物ユニットを挿入することにより、前記管・充填物ユニットを構成する前記管を、前記内部熱交換型蒸留塔の前記複数の管を構成する前記各管とし、前記管の内側を前記内部熱交換型蒸留塔の前記管内とし、前記管の外側を前記内部熱交換型蒸留塔の前記管外とするとともに、前記管・充填物ユニットを構成する前記内側規則充填物層を前記内部熱交換型蒸留塔の前記管内の前記規則充填物層とし、前記管・充填物ユニットを構成する前記外側規則充填物層を前記内部熱交換型蒸留塔の前記管外の前記規則充填物層とする構造を得る工程を備えていること
を特徴とする内部熱交換型蒸留塔の製造方法。
【請求項１３】
本体胴の内部に、本体胴の軸方向に平行に複数の前記仕切管が配設され、かつ、本体胴が垂直に立てられた状態で、前記仕切管のそれぞれに、請求項１〜１０のいずれかに記載の管・充填物ユニットを、上方から挿入することを特徴とする請求項１２記載の内部熱交換型蒸留塔の製造方法。
【請求項１４】
請求項１１〜１３のいずれかに記載の方法により、請求項１〜１０のいずれかに記載の管・充填物ユニットを、前記本体胴または仕切管に挿入する工程を経て製造されたものであることを特徴とする内部熱交換型蒸留塔。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−２９９９６（Ｐ２００８−２９９９６Ａ）
【公開日】平成２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２０８８１５（Ｐ２００６−２０８８１５）
【出願日】平成１８年７月３１日（２００６．７．３１）
【特許番号】特許第３９９８１００号（Ｐ３９９８１００）
【特許公報発行日】平成１９年１０月２４日（２００７．１０．２４）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願（平成１７年度独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構業務委託研究、産業活力再生特別措置法第３０条の適用を受ける特許出願）
【出願人】（３９００３６６６３）木村化工機株式会社 (27)
【出願人】（０００１５７６０３）丸善石油化学株式会社 (84)
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月３１日（２００６．７．３１）
【特許番号】特許第３９９８１００号（Ｐ３９９８１００）
【特許公報発行日】平成１９年１０月２４日（２００７．１０．２４）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願（平成１７年度独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構業務委託研究、産業活力再生特別措置法第３０条の適用を受ける特許出願）
【出願人】（３９００３６６６３）木村化工機株式会社 (27)
【出願人】（０００１５７６０３）丸善石油化学株式会社 (84)
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【Ｆターム（参考）】
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