【毎週のテーマ】生産技術：液泛とは何か、その原因は何か？2011.05.23～05.29

返信 1# sun-rock：精留操作において、下層の塔板にある液体が上層の塔板へと逆流し、塔の正常な運転を妨げる現象を液泛と呼びます。液泛が発生する原因は、主に塔内を上昇する蒸気の速度が過大になり、許容される最大速度を超えてしまうことによるものです。また、蒸留操作においても、液体負荷が過大となりオーバーフロー管内の液面が上昇し、上下の塔板の液体がつながって塔の正常な運転が妨げられる現象がよく見られます。これも液泛の一種です。上記の2つの現象はどちらも液泛に属しますが、原因は異なります。気速がさらにある範囲まで上昇すると、霧状の液滴の混入が生じる。

蒸留塔の異常な運転状態には、液逆流、漏液、ドライプレート、およびスラッジの巻き上げといったものがあり、これらはすべて気液相の負荷と関連しています。エンターはいわゆる液泛現象で、ガス量または液量が増加しすぎて降液管内の液面が上部まで上昇すると、塔板上の液体がスムーズに流れ落ちず、2つの塔板の間が液体で満たされてしまい、通常の運転が乱れて維持が困難になります。その本質は、蒸気流量が増加すると塔板の抵抗が大きくなり、つまり塔板の上下の圧力差が増大して、降液管内の液面が上昇することである。液体の流量が増加すると、液体が流れる際の抵抗が大きくなり、降下管内の液面が上昇し、最終的にタワーが浸水してしまう。実際の運転において、材料の粘度が比較的高い場合、霧状の液滴が混入する現象はかなり一般的に見られ、その程度の差はあるものの蒸留効率を低下させます。これを解決するのはそれほど簡単ではありませんが、液面が塔内を覆ってしまう（いわゆるタワーの溢流）状態になると、それは事故状態となります。解決策としては、加工量を減らす、低温にすることがある。条件が許せばタワー切除システムを使用し、完全リフラックス操作を行えば、回復が少し早くなるかもしれない。

直径が一定の塔では、気相と液相の両方が自由に流れることのできる断面は限られている。どちらか一方の流量がある限度まで増加すると、降液管内の液体はスムーズに流れ落ちなくなる；管内の液体が上層板のオーバーフローウェルの頂部まで満たされると、上層板に溢れ出し、異常な液の滞留が生じ、最終的には二層の板の間が泡状の液体で満たされてしまいます。この現象は、液泛と呼ばれ、淹塔とも言われます。 液泛が始まると、塔の圧力損失が急激に上昇し、効率も急激に低下する。その後、タワーの操作が破壊された。 液だまりが発生する要因は主に以下の2つです。1.降液管内の液体が上層の板に逆流すること。塔板は上昇する気流に抵抗を与えるため、下層の板の上方の圧力は上層の板の上方の圧力よりも高くなります。降液管内の泡状の液体の高さに相当する静水頭がこの圧力差を克服できる場合にのみ、液体は下方に流れることができます。 液体の流量が変わらずにガスの流量が増加すると、下層板と上層板の間の圧力差も増大し、降液管内の液面も上昇する。ガス流量が増加して降液管内の液体が堰の頂部まで上昇すると、管内の液体は下に流れることができず、逆に上層の板に逆流し始め、板の上に液が溜まり始める；操作を行う際に絶えず液体が塔の外から供給され、最終的には塔全体が液体で満たされる。それによって液泛が生じる。ガス流量が一定のまま液体流量が増加すると、降下管を通る液体の抵抗が増し、さらに板上面の液層が厚くなることで板の上下の圧力差が大きくなります。これらにより降下管内の液面が上昇し、結果として液だれが発生します。 2.過剰な液滴が上層の板に運ばれる　気流によって上層の板に運ばれた液滴は、板上面の液層を厚くするが、通常はその増加はそれほど顕著ではない。ある一定の液体流量の下で、ガス流量が一定のレベルまで増加すると、液層の厚みが顕著になる（板上面の液体量が増え、気泡が増加し大きくなる）。気流が厚くなった液体層を通過する際に運び出される液滴は、さらに増える。この過剰な液滴の巻き上げにより、泡層の上面と上層の板の下面との距離が縮まり、液滴の巻き上げは絶えず増え続ける。大きな液滴は直接上層の板に噴出しやすく、泡も上層の板まで達するため、最終的に塔全体が液体で満たされてしまう。 液泛を引き起こす原因の中で、比較的よく見られるのは過剰な液滴の巻き上げです。 その他にも多くの要因があり、主なものとしては充填剤の特性、液体の物理的性質、液気比が挙げられます。対処法：給料負荷を下げ、通常の戻り流量で運転する。タワーの供給と抽出を停止し、製品が合格するまで全還流運転を行う。

この投稿は、2011年5月23日00:10にcfzh56によって最終的に編集されました。液の逆流とは、下層の塔板にある液体が上層に持ち上がり、塔内での適切な気液間の熱伝達や物質移動に悪影響を与える現象です。 形成原因は気相負荷と液相負荷に関連し、塔板の開口率、オーバーフローウェル、降下管の流路面積にも関係している

液相負荷が過大であったり、気相負荷が過大であったり、降下管の面積が小さすぎると、塔板の圧力損失が増大し、降下管内の液面が上昇し、塔板上の泡層が塔板間の液流と接するまで上昇してしまう。これにより塔板の効率が著しく低下し、製品の分離がうまく行われなくなる。

液泛：降液管の排出能力が不十分な場合、液体が絶えず供給され続けるため、降液管内の液面が上層の塔板のオーバーフロー堰の頂部まで上昇し、上層の塔板の排出が妨げられる。その結果、塔板上の液量が増え続け、最終的に塔が液で満たされてしまう。 現象：液泛が発生すると、塔板を通過するガスの圧損が急激に上昇し、塔から出るガスに大量の液体が混入する。その結果、塔頂の製品品質が急激に悪化し、通常の運転が妨げられる。 原因：（1）ガス流量が過大、または液体流量が過大。（2）ガス中に過剰な液体が混入すると、降下管の排出負荷が増加し、もしある塔板の降下管の下端が詰まると、その塔板より上の塔部分で液泛が発生する。 処理：（1）閉塞による液泛は、塔の洗浄および塔内液体の予備フィルタリングによって解決できる。(2). 過剰な液滴の巻き上げによって引き起こされる液面上昇は、負荷制御によって解決できる。 ＜２＞． 泡沫の巻き上げ限界：ガスが塔板上の液層を通過して液面に達すると、気泡が破裂しガスが上方に噴出する。ガスが噴出する際、薄膜状になった液体の一部が上方に持ち上げられる。持ち上げられた小さな液滴は大きさがまちまちであり、上昇する過程で互いに衝突し、液滴は大きくなる。その中でも特に大きな液滴はある高さまで上昇した後、上層の塔板に到達する前に沈降してしまう。一方、小さな液滴は上向きに流れるガスによって上層の塔板まで運ばれる。これが泡沫の巻き上げと呼ばれる。 　霧沫の巻き込みによる弊害：（１）液体の逆流が生じ、物質移動効率が低下する。（２）降下管の負荷を増大させ、塔板上の液層の厚みを増すことで、気相が塔板を通過する際の抵抗が増し、それに伴って液滴の巻き上げ量も増加する。深刻な場合には液逆流が発生する。

返信 1# sun-rock：精留塔の中段において、上昇する蒸気の流速が過大となり、許容される最大速度を超えてある値まで上昇したため、液体はガスによって妨げられて下に流れることができず、どんどん蓄積されていく。塔の頂部から溢れ出すこともあり、これを液泛と呼びます。液だれが発生する原因は、上昇する蒸気の流速が過大であることです。

精留塔内では、液体が塔板に沿ってオーバーフロー・ホッパーを通じて段階的に下方に流れ、温度の高い蒸気と塔板上で接触し、熱交換や部分的な蒸発、部分的な凝縮が起こる。塔板上の液体がオーバーフロー・ホッパーを通って流れ落ちにくく、その結果オーバーフロー・ホッパー内の液面がどんどん上昇し、やがて塔板上の液面と同じ高さになって液体が下流に流れられなくなる状態を、「液懸」または「液泛」と呼ぶ。図56に示すように、オーバーフローホッパ内の液面がその高さの50％を超えると、軽度のエマルジョン化が始まったとみなされる。 精留塔内の気液が正常に流動する際、蒸気は下から上へと流れるため、塔板の抵抗を克服しなければならない。したがって、上部の圧力（P2）は下部の圧力（P1）よりも低くなる。その圧力差（P1-P2）は、各塔板の抵抗の大きさを反映している。液体が上から下へ流れるのは、圧力の低い場所から圧力の高い場所へ向かうためであり、したがってオーバーフローキャップ内の液面は、塔板上の液面よりも一定程度高くなければ流れ出すことはできない。同時に、液体がオーバーフローカップを流れる際には、出口での抵抗も克服しなければならない。そのため、オーバーフローカップ内の液面は、液柱が生み出す圧力が塔板の上下の圧力差およびオーバーフローカップの抵抗を克服できる高さまで上昇したときにのみ、液体がスムーズに流れ、液面が安定して保たれる。 塔板の抵抗が増加し、塔板の上下の圧力差が大きくなったり、オーバーフロー・ホッパーの抵抗が増加したりすると、オーバーフロー・ホッパー内にある既存の液面の高さだけではその圧力差や抵抗を克服できなくなり、液体は一時的に流れ落ちることができない。オーバーフローホッパー内の液面が一定の高さに達すると、新たな平衡状態に達する。塔板の抵抗やオーバーフロー・ホッパーの抵抗が過大になると、必然的にオーバーフロー・ホッパー内の液面が上昇し続け、次の塔板の液面と同じ高さになるまで上がり、塔板上の液体もそれに伴って上昇する。塔板上の液体が上昇する蒸気では支えきれなくなると、ふるい目から流れ落ちてしまう。液泛が発生する原因が解消されなければ、再び上記のプロセスが繰り返される。 これにより、タービン内部で液泛が発生すると、抵抗や液面に大きな変動が生じることがわかる。同時に塔内の蒸留プロセスも破壊され、製品の純度はしばしば要求水準に達せず、かつ大きく変動するため、正常な生産を維持することができない。操作時には、液面の溢れをできるだけ避け、迅速に対処しなければならない。

液泛が発生する原因は、塔板上の蒸気負荷が過大であることです。実質的には、上の段の塔板にある液体が降液管や塔板の隙間を通って下に流れ落ちる間に間に合わず、その結果、その層の塔板に液体が次第に溜まっていく。やがて上の段の塔板も液体で満たされ、この時点で液泛が発生する。液泛が発生すると、塔板の下部の圧力がますます高くなり、流体が下に流れにくくなる。加熱量を減らすと、塔底で再び液面が満たされてしまう。 液だれを防ぐための対策は：(1)規定された供給量で運転すること； (2)規定の戻り量で操作する。

精留塔内では、液体が塔板に沿ってオーバーフロー・ホッパーを通じて段階的に下方に流れ、温度の高い蒸気と塔板上で接触し、熱交換や部分的な蒸発、部分的な凝縮が起こる。塔板上の液体がオーバーフロー・ホッパーを通って流れ落ちにくく、その結果オーバーフロー・ホッパー内の液面がどんどん上昇し、やがて塔板上の液面と同じ高さになって液体が下流に流れられなくなる現象を「液泛」と呼ぶ。オーバーフローバケツ内の液面がその高さの50％を超えると、軽度のエマルジョン化が始まったとみなされる。 液泛が発生する原因：1. デリベット管内の液体が上層の板に逆流すること。塔板は上昇する気流に抵抗を与えるため、下層の板の上方の圧力は上層の板の上方の圧力よりも高くなる。デリベット管内の泡状液体の高さに相当する静水頭がこの圧力差を克服できる場合にのみ、液体は下方に流れることができる。液体の流量が変わらずにガスの流量が増加すると、下層板と上層板の間の圧力差も減少し、降液管内の液面は上昇する。ガス流量が増加して降液管内の液体が堰の頂部まで上昇すると、管内の液体は下に流れることができず、逆に上層の板に逆流し始め、板の上に液が溜まり始める；さらに、操作中に絶えず液体が塔の外から供給されるため、最終的に塔全体が液体で満たされ、液溢れが発生する。ガス流量が一定のまま液体流量が増加すると、降下管を通る液体の抵抗が増し、さらに板上面の液層が厚くなることで板の上下の圧力差が大きくなります。これらにより降下管内の液面が上昇し、結果として液だれが発生します。 2.過剰な液滴が上層の板に運ばれる　気流によって上層の板に運ばれた液滴は、板上面の液層を厚くするが、通常はその増加はそれほど顕著ではない。ある一定の液体流量の下で、ガス流量がある程度まで増加すると、液層の厚みが顕著になる（板上面の液体量が増え、気泡が増加する）。そして、厚くなった液層を通過する気流によって運ばれていく液滴の量もさらに増える。この過剰な液滴の巻き上げにより、泡層の上面と上層の板の下面との距離が縮まり、液滴の巻き上げは絶えず増え続ける。大きな液滴は直接上層の板に噴出しやすく、泡も上層の板まで達するため、最終的に塔全体が液体で満たされてしまう。 液泛を引き起こす原因の中で、比較的よく見られるのは過剰な液滴の巻き上げです。

精留塔内では、液体が塔板に沿ってオーバーフロー・ホッパーを通じて段階的に下方に流れ、温度の高い蒸気と塔板上で接触し、熱交換や部分的な蒸発、部分的な凝縮が起こる。塔板上の液体がオーバーフロー・ホッパーを通って流れ落ちにくく、その結果オーバーフロー・ホッパー内の液面がどんどん上昇し、やがて塔板上の液面と同じ高さになって液体が下流に流れられなくなる状態を、「液懸」または「液泛」と呼ぶ。 液泛を引き起こす要因は主に以下の2つです。
a. デリヴェート管内の液体が上層の板に逆流すること
塔板が上昇する気流に抵抗を与えるため、下層の板の上方の圧力は上層の板の上方の圧力よりも高くなります。デリヴェート管内の泡状の液体の高さに相当する静水頭がこの圧力差を克服できる場合にのみ、液体は下方に流れることができます。 液体の流量が変わらずにガスの流量が増加すると、下層板と上層板の間の圧力差も増大し、降液管内の液面も上昇する。ガス流量が増加して降液管内の液体が堰の頂部まで上昇すると、管内の液体は下に流れることができず、逆に上層の板に逆流し始め、板の上に液が溜まり始める；操作を行う際に絶えず液体が塔の外から供給され、最終的には塔全体が液体で満たされる。それによって液泛が生じる。ガス流量が一定のまま液体流量が増加すると、降下管を通る液体の抵抗が増し、さらに板上面の液層が厚くなることで板の上下の圧力差が大きくなります。これらにより降下管内の液面が上昇し、結果として液だれが発生します。 　　b.過剰な液滴が上層の板に運ばれる　気流によって上層の板に運ばれた液滴は、板上面の液層を厚くするが、通常はその増加はそれほど顕著ではない。ある一定の液体流量の下で、ガス流量が一定のレベルまで増加すると、液層の厚みが顕著になる（板上面の液体量が増え、気泡が増加し大きくなる）。気流が厚くなった液体層を通過する際に運び出される液滴は、さらに増える。この過剰な液滴の巻き上げにより、泡層の上面と上層の板の下面との距離が縮まり、液滴の巻き上げは絶えず増え続ける。大きな液滴は直接上層の板に噴出しやすく、泡も上層の板まで達するため、最終的に塔全体が液体で満たされてしまう。 　　上記の液泛を引き起こす2つの原因のうち、より一般的なのは過剰な液滴の巻き込みです。

直径が一定の塔では、気相と液相の両方が自由に流れることのできる断面は限られている。どちらか一方の流量がある限度まで増加すると、降液管内の液体はスムーズに流れ落ちなくなる；管内の液体が上層板のオーバーフローウェルの頂部まで満たされると、上層板に溢れ出し、異常な液の滞留が生じ、最終的には二層の板の間が泡状の液体で満たされてしまいます。この現象は、液泛と呼ばれ、淹塔とも言われます。 　　液泛が始まると、塔の圧力損失が急激に上昇し、効率も急激に低下する。その後、タワーの操作が破壊された。 　　液だまりが発生する要因は主に以下の2つです：
1. デリヴェート管内の液体が上層の板に逆流すること
塔板が上昇する気流に抵抗を与えるため、下層の板の上方の圧力は上層の板の上方の圧力よりも高くなります。デリヴェート管内の泡状の液体の高さに相当する静水頭がこの圧力差を克服できる場合にのみ、液体は下方に流れることができます。 　　液体の流量が変わらずにガスの流量が増加すると、下層板と上層板の間の圧力差も増大し、降液管内の液面も上昇する。ガス流量が増加して降液管内の液体が堰の頂部まで上昇すると、管内の液体は下に流れることができず、逆に上層の板に逆流し始め、板の上に液が溜まり始める；操作を行う際に絶えず液体が塔の外から供給され、最終的には塔全体が液体で満たされる。それによって液泛が生じる。ガス流量が一定のまま液体流量が増加すると、降下管を通る液体の抵抗が増し、さらに板上面の液層が厚くなることで板の上下の圧力差が大きくなります。これらにより降下管内の液面が上昇し、結果として液だれが発生します。 　　2.過剰な液滴が上層の板に運ばれる　気流によって上層の板に運ばれた液滴は、板上面の液層を厚くするが、通常はその増加はそれほど顕著ではない。ある一定の液体流量の下で、ガス流量が一定のレベルまで増加すると、液層の厚みが顕著になる（板上面の液体量が増え、気泡が増加し大きくなる）。気流が厚くなった液体層を通過する際に運び出される液滴は、さらに増える。この過剰な液滴の巻き上げにより、泡層の上面と上層の板の下面との距離が縮まり、液滴の巻き上げは絶えず増え続ける。大きな液滴は直接上層の板に噴出しやすく、泡も上層の板まで達するため、最終的に塔全体が液体で満たされてしまう。 　　液泛を引き起こす原因の中で、比較的よく見られるのは過剰な液滴の巻き上げです。 塔の浸水状況には2種類あります：1.塔の投入量と排出量がバランスを取っていない、2.塔内での液面上昇によって引き起こされる浸水です。もし原因1によるものであれば、最も迅速な解決法は塔の投入・排出を停止し、塔底に余った物質を何らかの方法で塔外に搬出することです（原料タンクでも他の空のタンクでも構いません）。塔底の液面が正常に戻れば、塔の温度も自然と上昇します。 もし原因2によるものであれば、液面上昇の原因を突き止めなければ、この問題を根本的に解決することはできません。液泛が発生する原因は多岐にわたりますが、教科書ではほとんど説明されておらず、塔の気液負荷が過大になることが原因だとだけ述べられています。しかし、気液負荷が過大になる原因は、塔がすでに限界運転状態にあるからではないでしょうか？やはり塔の投入量と排出量の不均衡が原因でしょうか（塔頂の物質が出て行けず、リフラックスが大きくなる）？投入成分の変化が大きい？現場の蒸気調節に不具合があり、蒸気量が増加した？待って。私がいる作業場には多くの軽質分離塔があり、そのうち2基は頻繁に液泛を起こします。第1塔（F1型重質浮上弁、塔板数42枚、板間距300mm）（脱アンモニア塔で、塔頂から気相のアンモニアを回収）において液泛が発生した原因は、塔頂からの回収配管が長すぎること、そして圧縮機の出口配管との接続部で「トップニュー」現象が生じたことにある。しかし、塔の直径は生産要件を満たしており、さらに余裕もあった。塔頂からの排出量が減少したため、塔内の軽質成分が下方に移動し、塔の温度が下がり始めました。そこでオペレーターは塔底の蒸気量を増やす対策を取りました。その結果、塔温は上昇しましたが、塔圧も上昇し、塔の圧力降下も大きくなりました。オペレーターは塔頂の凝縮器の冷却水量を増やす方法で塔圧を下げようとしましたが、その結果、塔全体の気液負荷が増大し、最終的にその塔で液泛が発生しました。もう一方の塔（F1型重質浮上塔、塔板数75枚、板間隔300mm）でも、頻繁に液泛現象が発生しており、私自身も実際の生産データを計算分析し（Aspen Plusでシミュレーション）、実際の運転プロセスを参考にすることで、その塔がすでに限界運転状態にあることを確認しました。この塔の圧力降下が0.6kgf/cm2を超えると、圧力降下は塔への供給量に対して非常に敏感になります。圧力降下が0.62kgf/cm2に達すると、明らかな液泛が発生し、塔の精留段の温度が上昇します。また、塔頂から出る流体の重質成分の分析値が基準を超え、一方で塔の抽出段の温度は低下し、塔底から出る流体の軽質成分の分析値も基準を超えます。私たちが取る解決策は、塔への供給と排出を停止し、塔内の蒸気も止めることです。そして、塔板上の液体が塔底まで流れ落ちた後（圧力降下が正常値以下に戻ったらよい）、再び蒸気を供給して温度を上げます。塔の温度が正常に戻ったら、まず塔頂および塔底からの排出を行い、その後徐々に供給量を正常なレベルまで増やしていきます。もう一つ、タワーが既に限界運転状態にある場合、タワーの供給成分の変化も液泛を引き起こすことがあります。 したがって、塔の液泛によって塔が浸水した場合は、塔の処理量を低下させてある程度の運転余裕を持たせ、他の要因の変動がそれに与える影響を防ぐ必要がある。” “精留過程において、ある塔板より上で液体が徐々に蓄積し、塔の一部が満たされると、上昇する気体が妨げられ、気相と液相の物質移動や熱移動が正常に行われなくなります。これをタワーの埋没と呼びます。 現象：タワーが浸水すると、タワー頂部の温度が下がり、リフラックスタンクの液面が低下し、タワー底部の液面と圧力が上昇する。 原因：（1）降液管の閉塞。リフラックス液が下流に流れない。稼働開始時の鉄くずや溶接スラグなどの異物、通常の生産過程での装置の腐食生成物の堆積、あるいは液体中の固体の析出、溶液内の自己重合体などが、降液管の詰まりを引き起こしやすい。 （2）液体量が多すぎて、降液管が過負荷になる。 処理方法：（1）供給量と戻り量を適切に減らす。 （2）機器に故障が発生した場合は、停止して対処する。 霧沫の巻き上げとは、板式分留塔の運転において、上昇する蒸気がある層の塔板から霧状の液滴を巻き上げて上の層の塔板へ運ぶ現象を指す。霧状の液滴が混入すると、揮発性の低い液体が揮発性の高い液体中に入り込み、塔板の効率が低下します。

返信 1# sun-rock 液泛：逆流接触型の気液反応器や物質移動分離装置において、ガスは下から上へと流れる。ガスの流速がある値に達すると、液体はガスによって下へ流れることができず、どんどん蓄積され、最終的に塔の頂部から溢れ出す。これを液泛と呼ぶ。 　　液泛が発生する際のガス速度または連続相速度を液泛速度と呼ぶ；この操作状態を液泛点と呼びます。装置を設計する際には、操作によって液が溢れ出さないようにしなければならない。 液泛が発生する原因は、塔板上の蒸気負荷が過大であることです。実質的には、上の段の塔板にある液体が降液管や塔板の隙間を通って下に流れ落ちる間に間に合わず、その結果、その層の塔板に液体が次第に溜まっていく。やがて上の段の塔板も液体で満たされ、この時点で液泛が発生する。液泛が発生すると、塔板の下部の圧力がますます高くなり、流体が下に流れにくくなる。加熱量を減らすと、塔底で再び液面が満たされてしまう。 液だれを防ぐための対策は：(1)規定された供給量で運転すること； (2)規定の戻り量で操作する。

返信 1# sun-rock：精留塔内では、液体が塔板を通ってオーバーフロー・ホッパーから段階的に下方に流れ、温度の高い蒸気と塔板上で接触し、熱交換や部分的な蒸発、部分的な凝縮が起こります。塔板上の液体がオーバーフロー・ホッパーを通って流れ落ちにくく、その結果オーバーフロー・ホッパー内の液面がどんどん上昇し、やがて塔板上の液面と同じ高さになって液体が下流に流れられなくなる状態を、「液懸」または「液泛」と呼ぶ。オーバーフローバケツ内の液面がその高さの50％を超えると、軽度のエマルジョン化が始まったとみなされる。 精留塔内の気液が正常に流動する際、蒸気は下から上へと流れるため、塔板の抵抗を克服しなければならない。したがって、上部の圧力は下部の圧力よりも低い。その圧力差は、各塔板の抵抗の大きさを反映している。液体が上から下へ流れるのは、圧力の低い場所から圧力の高い場所へ向かうためであり、したがってオーバーフローキャップ内の液面は、塔板上の液面よりも一定程度高くなければ流れ出すことはできない。同時に、液体がオーバーフローカップを流れる際には、出口での抵抗も克服しなければならない。そのため、オーバーフローカップ内の液面は、液柱が生み出す圧力が塔板の上下の圧力差およびオーバーフローカップの抵抗を克服できる高さまで上昇したときにのみ、液体がスムーズに流れ、液面が安定して保たれる。 塔板の抵抗が増加し、塔板の上下の圧力差が大きくなったり、オーバーフロー・ホッパーの抵抗が増加したりすると、オーバーフロー・ホッパー内にある既存の液面の高さだけではその圧力差や抵抗を克服できなくなり、液体は一時的に流れ落ちることができない。オーバーフローホッパー内の液面が一定の高さに達すると、新たな平衡状態に達する。塔板の抵抗やオーバーフロー・ホッパーの抵抗が過大になると、必然的にオーバーフロー・ホッパー内の液面が上昇し続け、次の塔板の液面と同じ高さになるまで上がり、塔板上の液体もそれに伴って上昇する。塔板上の液体が上昇する蒸気では支えきれなくなると、ふるい目から流れ落ちてしまう。液泛が発生する原因が解消されなければ、再び上記のプロセスが繰り返される。 これにより、タービン内部で液泛が発生すると、抵抗や液面に大きな変動が生じることがわかる。同時に塔内の蒸留プロセスも破壊され、製品の純度はしばしば要求水準に達せず、かつ大きく変動するため、正常な生産を維持することができない。操作時には、液面の溢れをできるだけ避け、迅速に対処しなければならない。

直径が一定の塔では、気相と液相の両方が自由に流れることのできる断面は限られている。どちらか一方の流量がある限度まで増加すると、降液管内の液体はスムーズに流れ落ちなくなる；管内の液体が上層板のオーバーフローウェルの頂部まで満たされると、上層板に溢れ出し、異常な液の滞留が生じ、最終的には二層の板の間が泡状の液体で満たされてしまいます。この現象は、液泛と呼ばれ、淹塔とも言われます。2つのケースがあります。1つは、製造開始からずっとタワーの水没現象が続く場合で、これは当時の設備の製造や設計プロセスに欠陥があったためです；二つ目は、元々は正常に生産が行われていたが、操作ミスや生産量の急激な増加により、気速が過度に高くなり霧状の液滴が混入すること、または装置の長期使用によって降液管が詰まり、最終的にタワーが水没することです。タワーが水没する主な原因は：1.気速が速すぎること、2.液相負荷が大きく、供給量やリフラックス量が多いこと、3.降液管が詰まっていることです。その結果、タワーの分離性能が低下し、塔頂や塔底の製品が不良となり、塔内圧力や塔頂温度、塔底温度が大きく変動します。対処法：1.タワー内の液面を適切に保ち、液相負荷を減らし、リフラックスや供給量を削減すること、2.気速を正常な値に調整すること、3.タワー自体に問題がある場合は、タワーを停止して点検修理を行うこと

直径が一定の塔では、気相と液相の両方が自由に流れることのできる断面は限られている。どちらか一方の流量がある限度まで増加すると、降液管内の液体はスムーズに流れ落ちなくなる；管内の液体が上層板のオーバーフローウェルの頂部まで満たされると、上層板に溢れ出し、異常な液の滞留が生じ、最終的には二層の板の間が泡状の液体で満たされてしまいます。この現象は、液泛と呼ばれ、淹塔とも言われます。 　　液泛が始まると、塔の圧力損失が急激に上昇し、効率も急激に低下する。その後、タワーの操作が破壊された。 　　液だまりが発生する要因は主に以下の2つです：
1. デリヴェート管内の液体が上層の板に逆流すること
塔板が上昇する気流に抵抗を与えるため、下層の板の上方の圧力は上層の板の上方の圧力よりも高くなります。デリヴェート管内の泡状の液体の高さに相当する静水頭がこの圧力差を克服できる場合にのみ、液体は下方に流れることができます。 　　液体の流量が変わらずにガスの流量が増加すると、下層板と上層板の間の圧力差も増大し、降液管内の液面も上昇する。ガス流量が増加して降液管内の液体が堰の頂部まで上昇すると、管内の液体は下に流れることができず、逆に上層の板に逆流し始め、板の上に液が溜まり始める；操作を行う際に絶えず液体が塔の外から供給され、最終的には塔全体が液体で満たされる。それによって液泛が生じる。ガス流量が一定のまま液体流量が増加すると、降下管を通る液体の抵抗が増し、さらに板上面の液層が厚くなることで板の上下の圧力差が大きくなります。これらにより降下管内の液面が上昇し、結果として液だれが発生します。 　　2.過剰な液滴が上層の板に運ばれる　気流によって上層の板に運ばれた液滴は、板上面の液層を厚くするが、通常はその増加はそれほど顕著ではない。ある一定の液体流量の下で、ガス流量が一定のレベルまで増加すると、液層の厚みが顕著になる（板上面の液体量が増え、気泡が増加し大きくなる）。気流が厚くなった液体層を通過する際に運び出される液滴は、さらに増える。この過剰な液滴の巻き上げにより、泡層の上面と上層の板の下面との距離が縮まり、液滴の巻き上げは絶えず増え続ける。大きな液滴は直接上層の板に噴出しやすく、泡も上層の板まで達するため、最終的に塔全体が液体で満たされてしまう。 　　液泛を引き起こす原因の中で、比較的よく見られるのは過剰な液滴の巻き上げです。 塔の浸水状況には2種類あります：1.塔の投入量と排出量がバランスを取っていない、2.塔内での液面上昇によって引き起こされる浸水です。もし原因1によるものであれば、最も迅速な解決法は塔の投入・排出を停止し、塔底に余った物質を何らかの方法で塔外に搬出することです（原料タンクでも他の空のタンクでも構いません）。塔底の液面が正常に戻れば、塔の温度も自然と上昇します。 もし原因2によるものであれば、液面上昇の原因を突き止めなければ、この問題を根本的に解決することはできません。液泛が発生する原因は多岐にわたりますが、教科書ではほとんど説明されておらず、塔の気液負荷が過大になることが原因だとだけ述べられています。しかし、気液負荷が過大になる原因は、塔がすでに限界運転状態にあるからではないでしょうか？やはり塔の投入量と排出量の不均衡が原因でしょうか（塔頂の物質が出て行けず、リフラックスが大きくなる）？投入成分の変化が大きい？現場の蒸気調節に不具合があり、蒸気量が増加した？待って。私がいる作業場には多くの軽質分離塔があり、そのうち2基は頻繁に液泛を起こします。第1塔（F1型重質浮上弁、塔板数42枚、板間距300mm）（脱アンモニア塔で、塔頂から気相のアンモニアを回収）において液泛が発生した原因は、塔頂からの回収配管が長すぎること、そして圧縮機の出口配管との接続部で「トップニュー」現象が生じたことにある。しかし、塔の直径は生産要件を満たしており、さらに余裕もあった。塔頂からの排出量が減少したため、塔内の軽質成分が下方に移動し、塔の温度が下がり始めました。そこでオペレーターは塔底の蒸気量を増やす対策を取りました。その結果、塔温は上昇しましたが、塔圧も上昇し、塔の圧力降下も大きくなりました。オペレーターは塔頂の凝縮器の冷却水量を増やす方法で塔圧を下げようとしましたが、その結果、塔全体の気液負荷が増大し、最終的にその塔で液泛が発生しました。もう一方の塔（F1型重質浮上塔、塔板数75枚、板間隔300mm）でも、頻繁に液泛現象が発生しており、私自身も実際の生産データを計算分析し（Aspen Plusでシミュレーション）、実際の運転プロセスを参考にすることで、その塔がすでに限界運転状態にあることを確認しました。この塔の圧力降下が0.6kgf/cm2を超えると、圧力降下は塔への供給量に対して非常に敏感になります。圧力降下が0.62kgf/cm2に達すると、明らかな液泛が発生し、塔の精留段の温度が上昇します。また、塔頂から出る流体の重質成分の分析値が基準を超え、一方で塔の抽出段の温度は低下し、塔底から出る流体の軽質成分の分析値も基準を超えます。私たちが取る解決策は、塔への供給と排出を停止し、塔内の蒸気も止めることです。そして、塔板上の液体が塔底まで流れ落ちた後（圧力降下が正常値以下に戻ったらよい）、再び蒸気を供給して温度を上げます。塔の温度が正常に戻ったら、まず塔頂および塔底からの排出を行い、その後徐々に供給量を正常なレベルまで増やしていきます。もう一つ、タワーが既に限界運転状態にある場合、タワーの供給成分の変化も液泛を引き起こすことがあります。 したがって、塔の液泛によって塔が浸水した場合は、塔の処理量を低下させてある程度の運転余裕を持たせ、他の要因の変動がそれに与える影響を防ぐ必要がある。” “精留過程において、ある塔板より上で液体が徐々に蓄積し、塔の一部が満たされると、上昇する気体が妨げられ、気相と液相の物質移動や熱移動が正常に行われなくなります。これをタワーの埋没と呼びます。 現象：タワーが浸水すると、タワー頂部の温度が下がり、リフラックスタンクの液面が低下し、タワー底部の液面と圧力が上昇する。 原因：（1）降液管の閉塞。リフラックス液が下流に流れない。稼働開始時の鉄くずや溶接スラグなどの異物、通常の生産過程での装置の腐食生成物の堆積、あるいは液体中の固体の析出、溶液内の自己重合体などが、降液管の詰まりを引き起こしやすい。 （2）液体量が多すぎて、降液管が過負荷になる。 処理方法：（1）供給量と戻り量を適切に減らす。 （2）機器に故障が発生した場合は、停止して対処する。 霧沫の巻き上げとは、板式分留塔の運転において、上昇する蒸気がある層の塔板から霧状の液滴を巻き上げて上の層の塔板へ運ぶ現象を指す。霧状の液滴が混入すると、揮発性の低い液体が揮発性の高い液体中に入り込み、塔板の効率が低下します。 衝塔の概念について、分離塔の通常運転時には、気相と液相の負荷が比較的安定している。気相および液相の負荷が共に過大になると、塔板を通過するガスの圧損が増加し、降液管内の液面高さが上昇する；液相負荷が増加すると、出口堰上の液面高さが上昇する。液体が降下管全体を満たすと、上下の塔板が一体化し、分留が完全に破壊され、いわゆるタワー・インバージョンが発生する。 塔内の気液相負荷が過大になる要因はすべて、タワーの暴走を引き起こす可能性があります。例えば、処理量、原料の性質が軽すぎること、原料の水分含有量、塔底からの蒸気供給量、供給温度が高すぎること、リフラックスの停止や分布の不均一などです。 処理：原則としては、気液相の負荷を軽減すること、つまり処理量を減らすことである。例えば、投入される原料の水分が多い場合は、源泉での脱水を強化し、原料タンクを交換し、塔底からの蒸気供給量を減らし、炉の温度を制御する。また、油の色が悪化した場合は、直ちに不合格品用のタンクに移すことで、合格品用タンクの品質が損なわれるのを防ぐ。原因を究明し、適切な対策を講じて、できるだけ早く生産を正常に復旧させる。（常圧減圧装置）1、タワーインバージョンの定義：気相および液相の負荷が共に過大になると、ガスが塔板を通過する際の圧力損失が増大し、降液管内の液面高さが上昇する。液相の負荷が増えると、出口ウェル上の液面高さも上昇し、液体が降液管全体を満たすと、上下の塔板の液体が一体化してしまい、分留が完全に破壊され、タワーインバージョンが発生する。 2、タワーの破壊原因：タワー内の気液相の状態が過度になるような様々な要因が、タワーの破壊を引き起こす。例えば、原油の処理量、原油がタワーに流入する水量、タワー底部での蒸気供給量、タワー頂部での戻り流量が過大であることなどが挙げられる。塔内のタブレットが塩化して固まったり、降下管が詰まったりすると、気液相の負荷が不均一になり、製品の色が変わることもあります。 3、タワー逆流現象：タワー逆流が発生すると、塔内の分留効果が悪化し、正常な物質移動や熱伝達が妨げられるため、塔頂の温度や圧力、サイドラインの蒸留出口温度、リフラックス温度が上昇し、塔底の液面が急激に低下し、蒸留油の色が黒く変わる。

4、タワー逆流の対処法：対処の基本原則は、蒸気・液体の負荷を軽減すること、つまり原油の処理量を減らすことである。原油に含まれる水分が多すぎてタワー逆流が起きている場合は、電気脱塩による脱水を強化し、原油中の水分量を減らす必要がある。処理量が多すぎる場合は、塔底からの蒸気供給量を過度に多くしないよう注意し、塔頂のリフラックス量も適切に調整する必要がある。油品の色が悪化した場合は、不合格のタンクに送るべきである。タワーを洗浄する際は、製品タンクの頂部にあるガスを直ちに加熱炉の燃料として使用するのを中止し、ガソリンがガスと一緒に加熱炉内で燃焼するのを防がなければならない。”

精留塔内では、液体が塔板に沿ってオーバーフロー・ホッパーを通じて段階的に下方に流れ、温度の高い蒸気と塔板上で接触し、熱交換や部分的な蒸発、部分的な凝縮が起こる。塔板上の液体がオーバーフロー・ホッパーを通って流れ落ちにくく、その結果オーバーフロー・ホッパー内の液面がどんどん上昇し、やがて塔板上の液面と同じ高さになって液体が下流に流れられなくなる状態を、「液懸」または「液泛」と呼ぶ。図56に示すように、オーバーフローホッパ内の液面がその高さの50％を超えると、軽度のエマルジョン化が始まったとみなされる。 精留塔内の気液が正常に流動する際、蒸気は下から上へと流れるため、塔板の抵抗を克服しなければならない。したがって、上部の圧力（P2）は下部の圧力（P1）よりも低くなる。その圧力差（P1-P2）は、各塔板の抵抗の大きさを反映している。液体が上から下へ流れるのは、圧力の低い場所から圧力の高い場所へ向かうためであり、したがってオーバーフローキャップ内の液面は、塔板上の液面よりも一定程度高くなければ流れ出すことはできない。同時に、液体がオーバーフローカップを流れる際には、出口での抵抗も克服しなければならない。そのため、オーバーフローカップ内の液面は、液柱が生み出す圧力が塔板の上下の圧力差およびオーバーフローカップの抵抗を克服できる高さまで上昇したときにのみ、液体がスムーズに流れ、液面が安定して保たれる。 塔板の抵抗が増加し、塔板の上下の圧力差が大きくなったり、オーバーフロー・ホッパーの抵抗が増加したりすると、オーバーフロー・ホッパー内にある既存の液面の高さだけではその圧力差や抵抗を克服できなくなり、液体は一時的に流れ落ちることができない。オーバーフローホッパー内の液面が一定の高さに達すると、新たな平衡状態に達する。塔板の抵抗やオーバーフロー・ホッパーの抵抗が過大になると、必然的にオーバーフロー・ホッパー内の液面が上昇し続け、次の塔板の液面と同じ高さになるまで上がり、塔板上の液体もそれに伴って上昇する。塔板上の液体が上昇する蒸気では支えきれなくなると、ふるい目から流れ落ちてしまう。液泛が発生する原因が解消されなければ、再び上記のプロセスが繰り返される。 これにより、タービン内部で液泛が発生すると、抵抗や液面に大きな変動が生じることがわかる。同時に塔内の蒸留プロセスも破壊され、製品の純度はしばしば要求水準に達せず、かつ大きく変動するため、正常な生産を維持することができない。操作時には、液面の溢れをできるだけ避け、迅速に対処しなければならない。 通常、塔内の圧力を適切に下げることで蒸発ガスの上昇速度を高めたり、一定量の液体を適切に排出することで塔内の状態を回復させたりすることができる。要するに、液泛が発生する具体的な原因を分析し、それに応じた対策を講じる必要がある。 精留塔の液泛現象とその対処 波動現象：1）塔内抵抗が急激に上昇し、かつ大きく変動する。 2）気象による出口流量の変動が大きい。 3）タワー底部の液面が急激に低下する。 4）気相製品の品質が急激に悪化する。 5）リターンタンクの液面が上昇する。 処理：液泛が発生した場合は、供給量を停止または減らし、蒸気量も減らして塔底の温度を下げる。塔頂からの抽出を停止し、完全還流操作を行うことで、塔頂や上部に上がってきた難揮発性成分をゆっくりと塔底や塔の下部という適切な位置に戻す。もし生産を中断して原料の供給を止めることができない場合は、塔底の温度を通常の運転温度以下に抑え、塔頂からの製品の取り出し量を増やし、リフラックス比を減らす。塔底の圧力差が正常に戻った後で、再び運転条件を通常に戻す。

返信 1# sun-rock 液泛とは、精留塔内で液体が塔板を通ってオーバーフロー・ディスクから少しずつ下方に流れ、温度の高い蒸気と塔板上で接触し、熱交換や部分的な蒸発、部分的な凝縮が起こる現象です。塔板上の液体がオーバーフロー・ホッパーを通って流れ落ちにくく、その結果オーバーフロー・ホッパー内の液面がどんどん上昇し、やがて塔板上の液面と同じ高さになって液体が下流に流れられなくなる状態を、「液懸」または「液泛」と呼ぶ。オーバーフローバケツ内の液面がその高さの50％を超えると、軽度のエマルジョン化が始まったとみなされる。 精留塔内の気液が正常に流動する際、蒸気は下から上へと流れるため、塔板の抵抗を克服しなければならない。したがって、上部の圧力は下部の圧力よりも低い。その圧力差は、各塔板の抵抗の大きさを反映している。液体が上から下へ流れるのは、圧力の低い場所から圧力の高い場所へ向かうためであり、したがってオーバーフローキャップ内の液面は、塔板上の液面よりも一定程度高くなければ流れ出すことはできない。同時に、液体がオーバーフローカップを流れる際には、出口での抵抗も克服しなければならない。そのため、オーバーフローカップ内の液面は、液柱が生み出す圧力が塔板の上下の圧力差およびオーバーフローカップの抵抗を克服できる高さまで上昇したときにのみ、液体がスムーズに流れ、液面が安定して保たれる。 塔板の抵抗が増加し、塔板の上下の圧力差が大きくなったり、オーバーフロー・ホッパーの抵抗が増加したりすると、オーバーフロー・ホッパー内にある既存の液面の高さだけではその圧力差や抵抗を克服できなくなり、液体は一時的に流れ落ちることができない。オーバーフローホッパー内の液面が一定の高さに達すると、新たな平衡状態に達する。塔板の抵抗やオーバーフロー・ホッパーの抵抗が過大になると、必然的にオーバーフロー・ホッパー内の液面が上昇し続け、次の塔板の液面と同じ高さになるまで上がり、塔板上の液体もそれに伴って上昇する。塔板上の液体が上昇する蒸気では支えきれなくなると、ふるい目から流れ落ちてしまう。液泛が発生する原因が解消されなければ、再び上記のプロセスが繰り返される。 これにより、タービン内部で液泛が発生すると、抵抗や液面に大きな変動が生じることがわかる。同時に塔内の蒸留プロセスも破壊され、製品の純度はしばしば要求水準に達せず、かつ大きく変動するため、正常な生産を維持することができない。操作時には、液面の溢れをできるだけ避け、迅速に対処しなければならない。 スプレーによる液の運搬　液相の流量は非常に少なく、塔板はスプレー状態で動作し、つまり塔板上の液体の大部分が液滴の形をしている。気相の流速が上昇すると、これらの液滴はほとんどが上層の塔板に運ばれ、下層の塔板に流れることなくそこに蓄積される。 霧状の液滴が液相を運び、液相の流速は非常に大きく、液相は泡の形で塔板に分散する。気相の流速が上昇すると、泡の高さも増加する。塔板間隔が小さい場合、気液両相の泡は上層の塔板に近づき、この表層が上層の塔板に近づくにつれて運ばれる量が急速に増加し、上層の塔板で液相が蓄積することになる。 降下管内の逆流　塔板における圧損、塔板上の泡層の高さ、降下管入口部での摩擦抵抗などの理由により、気泡を含んだ液体が降下管内に逆流する。液相の流量が増加すると、これらの要因もすべて強まり、気相の流量が増加すると、塔板の圧損も増加する。充填液が降下管内に逆流し、塔板間隔を超えると、液相が上の層の塔板上に蓄積し、降下管内での逆混合が引き起こされる。 降下管の閉塞と液面の上昇 液相の流量が増加すると、降下管内の気泡を含んだ液体の流速も増加する。ある限界を超えると、降下管内および入口部の摩擦抵抗が過大になり、混合された泡状液相がそこから次の塔板へ送られなくなるため、上の塔板で液相が蓄積する。

第一種：過剰な液滴の巻き込みによるもの。気相負荷係数が過大であることによって生じた二相泡層、または噴出状の二相が上層の塔板に到達する。すなわち「トレイ内の高い泡の高さ」。第二に、降液管による逆流が原因である。気相負荷が過大になると乾板の圧力降下が増大し、液相負荷が過大になると堰上げ液の高さが増加する。塔板圧降の増大は、降液管内の液面の上昇を引き起こす。すなわち「ダウンコマー内の高い液体高さ」。第三に、降液管の閉塞が原因である。塔板上の液相流速が大きすぎることが、降液管の入口を小さくする原因となる。つまり「出口ウェア上の高い液面高さ」"

返信 1# sun-rock 答え：精留塔内では、液体が塔板を通ってオーバーフロー・ディスクから少しずつ下方に流れていき、そこでより高温の蒸気と塔板上で接触し、熱交換や部分的な蒸発、部分的な凝縮が起こります。塔板上の液体がオーバーフロー・ホッパーを通って流れ落ちにくく、その結果オーバーフロー・ホッパー内の液面がどんどん上昇し、やがて塔板上の液面と同じ高さになって液体が下流に流れられなくなる状態を、「液懸」または「液泛」と呼ぶ。オーバーフローバケツ内の液面がその高さの50％を超えると、軽度のエマルジョン化が始まったとみなされる。 精留塔内の気液が正常に流動する際、蒸気は下から上へと流れるため、塔板の抵抗を克服しなければならない。したがって、上部の圧力（P2）は下部の圧力（P1）よりも低くなる。その圧力差（P1-P2）は、各塔板の抵抗の大きさを反映している。液体が上から下へ流れるのは、圧力の低い場所から圧力の高い場所へ向かうためであり、したがってオーバーフローキャップ内の液面は、塔板上の液面よりも一定程度高くなければ流れ出すことはできない。同時に、液体がオーバーフローカップを流れる際には、出口での抵抗も克服しなければならない。そのため、オーバーフローカップ内の液面は、液柱が生み出す圧力が塔板の上下の圧力差およびオーバーフローカップの抵抗を克服できる高さまで上昇したときにのみ、液体がスムーズに流れ、液面が安定して保たれる。 塔板の抵抗が増加し、塔板の上下の圧力差が大きくなったり、オーバーフロー・ホッパーの抵抗が増加したりすると、オーバーフロー・ホッパー内にある既存の液面の高さだけではその圧力差や抵抗を克服できなくなり、液体は一時的に流れ落ちることができない。オーバーフローホッパー内の液面が一定の高さに達すると、新たな平衡状態に達する。塔板の抵抗やオーバーフロー・ホッパーの抵抗が過大になると、必然的にオーバーフロー・ホッパー内の液面が上昇し続け、次の塔板の液面と同じ高さになるまで上がり、塔板上の液体もそれに伴って上昇する。塔板上の液体が上昇する蒸気では支えきれなくなると、ふるい目から流れ落ちてしまう。液泛が発生する原因が解消されなければ、再び上記のプロセスが繰り返される。 これにより、タービン内部で液泛が発生すると、抵抗や液面に大きな変動が生じることがわかる。同時に塔内の蒸留プロセスも破壊され、製品の純度はしばしば要求水準に達せず、かつ大きく変動するため、正常な生産を維持することができない。操作時には、液面の溢れをできるだけ避け、迅速に対処しなければならない。 液泛が発生する原因は、塔板上の蒸気負荷が過大であることです。実質的には、上の段の塔板にある液体が降液管や塔板の隙間を通って下に流れ落ちる間に間に合わず、その結果、その層の塔板に液体が次第に溜まっていく。やがて上の段の塔板も液体で満たされ、この時点で液泛が発生する。液泛が発生すると、塔板の下部の圧力がますます高くなり、流体が下に流れにくくなる。加熱量を減らすと、塔底で再び液面が満たされてしまう。 液だれを防ぐための対策は：(1)規定された供給量で運転すること； (2)規定の戻り量で操作する