JP2000502608A - 蒸気―液体接触トレイと下降筒組立体及びそれを用いる方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 蒸気−液体接触トレイ（１８）と下降筒組立体（２４）が下降筒を出て行く液体及び／又はトレイを通過する蒸気に水平方向の流れを与える働きをするランプ（１４０）を備えている。下降筒には下降筒の出口領域を閉じる底板（３０）及び下にあるトレイを横切る液体流の方向に水平成分を含むように下向きに流れる液体の方向を変える複数のランプがある。下にあるトレイにある下降筒受け領域は、トレイ（１８）にある関連の穴（６２）から液体が滴らないように保護して蒸気流の垂直運動をほぼ水平な運動量に向きを変える浮動キャップ（６０）を備える弁（５８）を備えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】 蒸気−液体接触トレイと下降筒組立体及びそれを用いる方法 発明の背景 本発明は、一般的には物質移動及び交換カラムに関し、さらに詳しくいえば、 そのようなカラムに用いられる蒸気−液体接触トレイ及び下降筒に関する。本発 明はまたトレイと下降筒組立体をカラムを通って流れる蒸気流と液体流の間の接 触を高めるために用いるプロセスに関する。 水平に配置されたトレイが多くの形式の物質移動カラムまたは交換カラムにお いて上向きに流れる蒸気流と下向きに流れる液体流の間の接触を容易にするため に用いられている。これらの蒸気−液体接触トレイは、中実のシート状材料で作 られ、トレイの上面を横切って流れる液体と相互作用するように蒸気にトレイを 通って上向きに流れられるようにする複数の孔を含んでいる。ふるいトレイとい われているトレイにおいては、孔は、カラムの作動中、孔を上向きに通る蒸気の 圧力によって液体が下向きに孔を通るのを制限または妨げるのに十分に小さい寸 法である。弁トレイなどの他の形式のトレイにおいては、弁、バブルキャップ、 及びトンネルキャップなどの構造要素を孔の周りに設けて液体の下向き通過を封 じることができる。 液体を一方のトレイから取り除いて下にあるトレイに向けて通す通路を与える ために、従来は下降筒を蒸気−液体接触トレイと組み合わせて設けている。単一 パストレイにおいては、下降筒は縦に隣接したトレイの両端に設けられているの で、液体が次の下側トレイに行くために下降筒に入る前に一方のトレイを完全に 横切って流れなければならない。次に下側トレイにある液体は、トレイを横切っ て反対方向に流れ、もう一つの下降筒に入る。この前後流パターンは、カラムの 蒸気−液体接触トレイを含む部分を通って下降するにつれて繰返される。複パス トレイにおいては、液体は、各トレイの上を反対方向に移動する二つの流れに分 けられる。中央下降筒を交互のトレイに設け、一方二つの端下降筒を縦に隣接し たトレイの両端に置いて複パス流れパターンを与える。マルチパストレイもまた 利用されマルチ下降筒を用いて同様にして構成される。 ウェヤーもまた蒸気−液体接触トレイに用いられて、液体をトレイの上面に集 めさせて、集められた液体とトレイデッキにある孔を通って泡立つ蒸気との間の 相互作用を強める。トレイ上の蒸気と液体の相互作用によって泡をトレイ上に蓄 積させるのが望ましい。液相が泡内でほとんど連続したままなので、蒸気と液体 の相互作用は泡の中で連続し、物質移動効率を大きくする。 従来の蒸気−液体接触トレイにある孔のあるトレイデッキの領域は、蒸気−液 体相互作用がトレイにある孔より上で起こるので、トレイの「活性領域」という 。一般に、トレイの液体と蒸気の取扱容量は下降筒の面積とともにトレイの利用 可能な活性領域によって制限される。下降する液体又は上昇する蒸気の量がトレ イの容量を超えれば、連行液体が関連の蒸気流から適当に遊離できないか又は蒸 気が液体流から遊離できないときに起こる。 多くの従来のトレイ上の活性領域は、上にあるトレイに関連している下降筒の 出口の直下の領域を含まない。下降筒出口の下にあるトレイのこの領域は下降筒 受け領域といわれ、普通は縦に流れる排出液を下降筒から受けてそれをトレイを 横切って水平に流れるように向きを変える中実板である。 従来のトレイ上の活性領域を増やすことによってトレイ容量を大きくすること ができるので、トレイの活性領域を下降筒出口の下にあるトレイの部分の中に拡 張することに注意が集中されていた。しかし、トレイ上の下降筒受け領域に単に 孔をあけることは下降筒から縦に下向きに出る液体がそのような孔を押し通され る可能性があるので実行できない。なお、受け領域に孔があると受け領域から上 向きに蒸気を流れさせて、蒸気が下降筒内の液体の下向き流れと干渉する下降筒 に入らせる可能性がある。 トレイ上の活性領域を大きくする一つの公知の方法は、絞られた排出出口を生 じさせるように常時は垂直な壁を傾けることによって下降筒出口の断面積を小さ くすることを含んでいる。下降筒出口のこの縮小した面積はもっと多くの孔を下 降筒出口の直接下方に置かずに、トレイデッキに置くことを可能にし、したがっ てトレイの活性領域を大きくする。米国特許第５，０４９，３１９号に開示され ているように、シールパンをトレイデッキと下降筒出口の間に置くことも周知で ある。これは、トレイの活性領域を大きくするためにシールパンの下にある部分 に孔を置くことを可能にする。米国特許第４，９５６，１２７号及び第５，１６ ４，１２５号において、孔あき隆起デッキが下降筒の下に設けられ、降下筒の出 口は上昇する蒸気の入らないように動的シールを形成するように構成されている 。隆起デッキは、隆起活性入口領域と呼ばれ、蒸気を下降筒から排出されている 液体の中に噴射させて物質移動を高めるといわれる。 上記文献による改良蒸気−液体接触トレイで得られる容量が顕著であるが、そ れらのトレイの設計の複雑な性質は、それらを多くの種類のプロセスにおいて用 いるには高価過ぎるようにする。なお、そのようなトレイを限られた範囲の液体 と蒸気の流量内で効率よく作動させるように設計できるが、トレイの効率は、液 体又は蒸気の流量が設計範囲を外れると、著しく悪くなる。したがって所望の容 量及び所望の効率をより大きな動作流量範囲にわたって与える複雑さの少ないト レイ設計に対する需要が現れた。 発明の概要 本発明の一つの目的は、所望の物質移動効率を広い範囲の運転流量にわたって 得ることができるように蒸気が通過できるトレイの面積を大きくするようにして 構成された蒸気−液体接触トレイと下降筒組立体を提供することである。 本発明のもう一つの目的は、下降筒を出る液体の運動量を垂直からほぼ水平に 向け直すことができるようにトレイと下降筒内の下降筒底板及び関連の指向装置 を提供することである。 前述の目的の当然の結果として、本発明の一つの実施態様における目的は、下 降筒から出て行く液体の下向き運動量を阻止する個別のハードウェア部品の使用 に関連する費用及び製作問題を避けるために指向装置を下降筒の底板から作るこ とである。 本発明のもう一つの目的は、トレイの液体受け領域内に指向装置を利用して、 蒸気がトレイデッキを通過するとき、蒸気にほぼ水平な運動量を与えて、蒸気が トレイに衝突する前に上にある下降筒から排出されている液体の水平運動量をピ ックアップしてそれをさらに大きくする蒸気の能力を助長することである。 本発明のもう一つの目的は、トレイの液体受け領域に指向装置を用いて蒸気に ほぼ水平な運動量を与えて、液体と蒸気がトレイの中心部に達する前に、液体と 蒸気の間の混合と相互作用を促進することである。 前の目的の当然の結果として、液体がトレイを下向きに通過するのを妨げるよ うにトレイと関連した指向装置を提供することも本発明の目的である。 これら及びその他の関連の目的を達成するために、一つの面において、本発明 は、物質移動カラムに向けられ、該物質移動カラムは、 蒸気流と液体流の流れを妨げるもののない開放内部領域を定める外部シ ェルと、 前記カラムの内部領域内を流れるとき蒸気流と液体流の間の接触を容易 にするために、前記開放内部領域内に置かれた複数のほぼ水平に配置され 垂直に間隔をあけ、液体流が流れることのできる上面を備えるトレイと、 前記複数のトレイの各々に付随し、関連のトレイから下にあるトレイへ 液体を送るために下にあるトレイの方へ下向きに伸び、液体が前記下降筒 入る入口領域と前記下にあるトレイの液体受け領域より上にあって液体が 出て行く出口領域を備える少なくとも一つの下降筒と、 前記下降筒の出口領域を閉じ、液体が前記下降筒を出てゆくために貫流 できる複数の孔と、 前記下降筒を出て行く前記液体の経路の中で前記下降筒底板の下に伸び 、前記カラムの垂直軸にある角度で傾けられ、前記下降筒を出て行く前記 液体の向きを変えて向きを変えられた液体に少なくともパーシャリ水平運 動量を加え、それによって向きを変えられた液体が下にあるトレイの液体 受け領域に衝突する垂直に下向きの力を小さくするように位置決めされた 主壁を備える複数の間隔を離したランプと、 前記トレイにあって上昇する蒸気が前記トレイの上面を横切って流れる 液体流と相互作用するように貫流できる複数の孔と、 前記トレイの液体受け領域にあってそれより上に伸び、少なくともいく つかは前記トレイの液体受け領域を貫いて伸びる一つの穴と、前記トレイ の液体受け領域より上に伸びる枠と、液体が中に入るのを阻止するために 前記孔を覆う下側位置と蒸気流が前記穴を通過できるようにするように前 記トレイより上に間隔をあけた隆起位置との間で蒸気流の前記穴に入る上 向き力に応じて前記枠内を移動できる浮動キャップとを備えている複数の 弁と を備える。 もう一つの面において、本発明は、物質移動カラムの内部領域内に設けられ、 前記開放内部領域内に置かれた複数のほぼ水平に配置され垂直に間隔をあけたト レイと、前記トレイ内にある複数の孔と、前記トレイの各々に関連し下にあるト レイに向けて下方に伸びる少なくとも一つの下降筒と、前記下降筒の出口領域を 閉じる底板とを備える蒸気−液体接触トレイと下降筒組立体上で液体流と蒸気流 を相互作用させる方法に向けられ、前記方法は、 （１）液体流を前記トレイの一つにに向ける段階と、 （２）前記液体流を前記一つのトレイを横切って第一の方向に流す段 階と、 （３）前記一つのトレイからの前記液体流を関連の下降筒の入口領域 の中へ向けて前記液体流を前記関連の下降筒を下向きに通過させる段階と、 （４）前記関連の下降筒内の前記液体流を下にあるトレイの液体受け 領域に少なくとも部分的に水平な運動量で液体流が液体受け領域に前記液体 流を前記底板の下にある複数の離間し傾いたランプに対して向けることによ って衝突させる垂直に下向きの力を小さくするために排出し、前記液体流を 前記ランプによって向きを変えて少なくとも半水平な運動量を持つようにす る段階と、 （５）前記下にあるトレイを横切る前記液体流を前記反対方向に流す 段階と、 （６）前記トレイの次々に下のトレイに段階（３）〜（５）を繰り返 す段階と、 （７）蒸気流の一部分を前記トレイを横切って流れる前記液体流と相 互作用するように前記トレイにある前記孔を上向きに通るように向ける段階 と、 （８）蒸気流のもう一つの部分を下にあるトレイの液体受け領域を上 向きに通すように向け、少なくとも半水平な運動量を蒸気流に蒸気流を前記 トレイの液体受け領域の上に伸び、各々が前記トレイの一つの液体受け領域 を通って伸びる分布した第２の穴と液体が中に入るのを阻止するために前記 孔を覆う下側位置と蒸気流が孔を通過できるようにするように前記トレイよ り上に間隔をあけた隆起位置との間で蒸気流の前記第２の穴に入る上向き力 に応じて前記枠内を移動できる浮動キャップとを備える複数の離間弁を通過 させることによって加え、それによって前記蒸気流を前記浮動キャップによ って向きを変えて前記少なくとも半水平な運動量を加える段階と を含んでいる。 図面の簡単な説明 明細書の一部分を形成し、明細書とともに読まれるべきで、同様の参照数字が 種々の図において同様の部品を表すのに用いられている添付図面において、 図１は、本発明に従って構成された蒸気−液体接触トレイと下降筒を用いる物 質移動カラムの部分斜視図で、下降筒底板を水平に対してある角度傾け、トレイ デッキの液体受け領域も水平に対して別の角度傾けてあり、 図２は、図１に示された蒸気−液体接触トレイと下降筒組立体の拡大部分側面 図、 図３は、図２に示されたものと同様であるが、下降筒が水平に取付けられてい る蒸気−液体接触トレイと下降筒組立体の別の実施態様の拡大部分側面図、 図４は、図２に示された蒸気−液体接触トレイと下降筒組立体の図２の線４− ４に沿った水平断面内で矢印の方向に見て下降筒底板を下にあるトレイデッキを 示すために切り取った拡大部分平面図、 図５は、図４に示されたものと同様であるがトレイデッキがルーバではなく円 形孔を含んでいる蒸気−液体接触トレイと下降筒組立体のもう一つの実施態様の 部分平面図、 図６は、ルーバではなく細長いスロットが下降筒底板に設けられている蒸気− 液体接触トレイと下降筒組立体のもう一つの変化態様の部分平面図、 図７は、図２に示された組立体の一部分で矢印を用いて下降筒底板にあるルー バ及びトレイデッキからの蒸気と液体の指向性流れを例示した拡大側面図、 図８は、図７の線８−８に沿ったほぼ垂直な断面内で矢印の方向に見た下降筒 底板とトレイにあるルーバの前面図、 図９は、液体をそらし、トレイにある孔に液体が入るのを防ぐために浮動トレ イデッキに用いられている蒸気−液体接触トレイと下降筒組立体のなお別の変化 態様の拡大断面図、 図１０は、下降筒の底板の諸部分が下にあるトレイを示すために取り除かれて いる図９に示された組立体の平面図、 図１１は、図９及び１０に示された浮動弁の一つを図１０の線１１−１１に沿 った断面図内で矢印の方向に見た拡大側面図、 図１２は、図１１に示されている浮動弁であるが弁を通る蒸気の流れを図示し ている側面図、 図１３は、分割形下降筒の底板が底板を通る液体の流量容量を大きくするため に用いられている蒸気−液体接触トレイと下降筒組立体のもう一つの変化態様の 側面図、 図１４は、図１３に示され分割形下降筒が下にあるトレイとともに底板の重な り合い構成を示すために取り除かれた組立体の部分平面図、 図１５は、セグメント形トレイがトレイの液体受け領域を通る蒸気流容量を大 きくするために用いられているもう一つの変化態様の側面図である。 図１６は、図９に示された蒸気−液体接触トレイと下降筒組立体のもう一つの 変化態様の側面図、 図１７は、蒸気−液体接触トレイと下降筒組立体のなおもう一つの変化態様の 側面図、 図１８は、蒸気−液体接触トレイと下降筒組立体の別の変化態様の側面図、 図１９は、本発明による蒸気−液体接触トレイと下降筒組立体の別の実施態様 の側面図である。 好ましい実施態様の説明 次に図面を非常に詳細にそして図１及び図２を最初に参照すると、物質移動又 は熱交換カラムが数字１０によって総括的に表され、カラム１０の外部シェル１ ６によって定められた開放内部領域１４の中にある一連の蒸気−液体接触トレイ と下降筒組立体１２を備えている。 カラム１０は液体流と蒸気流を処理するために用いられる形式のもので、分留 生成物を得ることを含んでいる。カラム１０は縦に細長く、多角形を含む他の構 成を用いてもよいが普通は円筒形構成のものである。カラム１０は、任意の適当 な直径と高さのものであってよく、適当な堅固な材料で構成されてもよい。 一つ以上の液体流を通常の方法でカラム１０に向けることができる。同様に、 一つ以上の蒸気流をカラム１０に充填したり又はカラム内で発生できる。カラム １０は、普通には、液体流及び蒸気流の他の所望の処理を行うために例示の組立 体より上又は下の領域にあるパッキングのベッドのような他の適当な周知の内部 構造物を備えることができる。供給用の接続装置と配管、生成品の除去流と還流 、再沸騰器、凝縮器などのその他の適当なシステム構成要素は、それらがありふ れた性質を持っているために例示されない。 本発明の蒸気−液体接触トレイと下降筒組立体１２は、液体流と蒸気流の所望 の相互作用が起こるカラム１０の一部分に置かれている。各組立体１２は、カラ ム１０の内部領域１４を横切って伸びるように形作られ、寸法決めされたほぼ水 平に配置されたトレイ１８を備えている。トレイ１８は、ほぼ平らな板状であり 、カラムシェル１６の内面に設けられた適当な機構（図示なし）によって垂直に 間隔を離された関係に支持されている。複数の孔２０がトレイ１８に設けられ、 トレイの中央部２２のほとんど全表面領域を横切って分布している。孔２０は、 かなりの量の液体が孔を通って下向きにしたたる又は流れることを許すことなく 、トレイ１８の上表面を横切って流れる液体と相互作用するように上向きに流れ る蒸気がトレイ１８を通過できるように寸法を決めて配置されている。孔は円形 及び直線形を含む任意の所望の形のものにすることができる。この形式のトレイ はふるいトレイとして知られている。トレイ１８はまた適当な弁、バブルキャッ プ、トンネルキャップ及びその他の機構を孔２０と組み合せて備え、孔を通る液 体の下向き流れを制限するか又は蒸気がデッキを通過させる方法を変えることが できる。 各トレイ１８は、また、関連のトレイから下側にあるトレイ、普通は直下にあ るトレイの方へ下向きに伸びる少なくとも一つの下降筒２４を備えている。下降 筒２４は、液体を上側トレイから取り除き、それを下側トレイに向ける働きをす る。下降筒２４は、それの上端で上側トレイ１８の縁に接続されている中実のほ ぼ垂直に伸びる板２６によって形成され、カラムシェル１６の内部とその側面に 沿って接続されるか又は接触して置かれている。下降筒２４の残りの湾曲した側 壁は、カラムシェル１６によって与えられるが、下降筒がトレイ１８の縁ではな くトレイ１８の中央部２２にあるときなどに独立の側壁を設けてもよいことが分 かるであろう。 例示のように、下降筒２４は、下降液体流のための進行の前後経路を生じるよ うに、次々のトレイ１８の反対端に置かれている。上側トレイ１８を横切って進 む液体が下降筒２４の上側入口領域に人り、下降筒を下向きに通って下側トレイ に進む。次に液体は、下側トレイ１８を横切って反対方向に進み、次の下側トレ イに通過するためにもう一つの下降筒２４に繰返しパターンで入る。この形式の 流れパターンは、液体がトレイ１８を横切って単一流として流れるので、ワンパ スパターンという。一つ以上の下降筒２４を各トレイに取付けて周知の方法で二 パス又はマルチパス流れパターンを作ることができることが分かるであろう。こ れは本発明の範囲によって意図されその範囲内にある。 ウェヤー２８が下降筒２４の入口領域に各トレイ１８の縁に隣接して選択的に 設けられている。ウェヤー２８よって、関連のトレイ１８の表面にウェヤー２８ の高さまで液体が溜まり、そのあとで液体がウェヤーからあふれて下降筒に入る 。ウェヤー２８は下降筒の垂直な板２６と一体に作られてもよく又は独立の構成 要素であってもよい。 下降筒２４の下側出口領域が、一般に、しかし必ずしも常にではなく、下側ト レイのウェヤー２８の頂部より上の高さにある下側トレイより上で終わっている 。下降筒２４の出口領域は、底板３０の底面を超えて下向きに伸びる複数のルー バを設けてある以外は孔のない底板３０によって閉じられている。ルーバ３２は 、液体が下降筒の出口領域を出て下側トレイの上に落ちるとき、液体に水平方向 の運動量を与えるように構成されている。ルーバ３２は、排出液体に与えられた 水平方向運動量が下側トレイ上の意図した液体の流れ方向に、すなわち、液体が 次の下にあるトレイに達するのに通過しなければならない次の下降筒の方へ向い ているように方向づけて設けられている。 図２に最もよく示されているように、下降筒の底板３０は、下降筒の垂直板２ ６の底縁から垂直に対して約９７°の角θ₁で伸びている。角θ₁は、６０°〜１ ５０°の範囲内にあるのが望ましく、９０°〜１２０°の範囲内にあるのが好ま しい。図３に示されているように、底板３０は、垂直に対して約９０°の角θ₁ で配置されている。 下降筒２４の下にあるトレイ１８の部分は、トレイのルーバ３６がトレイ１８ の液体受け領域３４の上面より上に伸び、図４に見られるように矩形ではなく正 方形のものであること以外は下降筒の底板３０に設けられたものとほぼ同様の複 数のルーバ３６を有する液体受け領域を備えている。ルーバ３６は、ルーバを通 して上昇する蒸気にほぼ水平な運動量を与えるように構成されている。ルーバ３ ６は、上昇蒸気に与えられた水平運動量が関連のトレイ１８を横切る液体の意図 した流れの方向に大体向けられるように位置決めされている。 トレイ１８の液体受け領域３４は、トレイ１８の中央部分２２と一体であって もよく又は別個の部品として形成されてもよい。液体受け領域３４の前方縁は、 トレイ１８の中央部と共面であるのが好ましく、液体受け領域３４の本体は、約 ８３°の角θ₂で液体受け領域の前方縁における仮想垂線まで伸びている。角θ₂ は、６０°〜９０°の範囲内にあるのが望ましく、７５°〜９０°の範囲内にあ るのが好ましい。９０°より大きい角度は、液体が液体受け領域３４の後縁に溜 まったりよどんだりするから一般に不適である。 組立体１２の種々の構成要素を金属やポリマーなどの適当な堅固な材料で作る ことができる。選択された材料は、液体流と蒸気流と共存的である必要があると ともにカラム１０内に存在する条件に耐えることができる必要がある。 次に図４、７及び８に移ると、ルーバ３２及び３６が非常に詳細に示されてい る。下降筒の底板３０にあるルーバ３２は、トレイ１８の液体受け領域３４にあ るルーバ３６の鏡像であってもよいし又は異なる寸法と形であってもよい。図示 のように、下降筒ルーバ３２は、底板３０を通って伸びる流路３８に矩形入口端 を与えるために細長く、トレイルーバ３６は、流路３８への正方形の入口を形成 している。説明を容易にするために、同じ参照数字をルーバの構成要素に関して 用い、底板ルーバ３２の以下の説明は、トレイルーバ３６に一般に適用できる。 下降筒の底板３０にある各ルーバ３２は、底板３０に形成され、それを通って 伸びる流路３８と流路３８の一部分を形成するランプ４０を備えている。ランプ ４０は、液体が下にあるトレイ１８上の液体受け領域３４に衝突する垂直に下向 きの力を小さくするために少なくとも半水平な速度成分を与えるように流路を通 して流れる液体の方向を変える。望ましくは、液体は、他の設計事項と矛盾なく しながらできるだけほとんど水平な速度で底板を出るべきである。例えば、排出 される液体が通る領域の寸法は、底板３０を通過する液体に許容できない圧力降 下が生じないようにするに十分である必要がある。下降筒３２を出る液体の圧力 降下は、トレイルーバ３６を出る蒸気の圧力降下から生ずるであろうより多く運 転上の問題を生じそうなので、下降筒ルーバ３２は、一般にトレイルーバ３６よ り大きな開放出口領域を備えている。これは下降筒３２がトレイルーバ３６の全 開放領域の約１．５倍を与える図８に明らかに例示されている。所望の開放領域 を、図１３及び１４を参照して続いて説明するように、下降筒ルーバ３２の数を 増やしたり液体のための交互の通路を与えるなどの他のやり方で達成できること が分かるであろう。底板の水平に対する角θ₁ も、９０°に近ければ近いほど完 全に水平な液体排出を達成するのをより困難にするので、設計に考慮する必要が ある。 ランプ４０は、一端４２で底板３０に取付けられ、底板３０に対してある角度 で反対端４４の方向に伸びている。ランプ４０の反対端４４は、ランプ４０が底 板に取付いているところから下向きに間隔をあけて底板３０の平面より下に置か れているほぼ垂直な流路出口端４６を形成する。出口端４６は、底板３０を通っ て伸びる流路３８の下流端を表し、流路３８の上流端又は入口端４７が底板３０ の上面にある。出口端４６は、ほぼ垂直であるか又は少なくとも水平と底板によ って定められた平面とに対してある角度で伸びているのが好ましい。出口端４６ は、必ずというわけではないが通常は、流路３８が下流方向に絞られた状態にな るように入口端４７より小さい面積を持っている。特に、ランプ４０は、ルーバ 流路３８の上流端に入口端を通って入るすべての液体が向きを変えられ、流路３ ８の下流端で排出出口４６を通して排出されるように端４２のところとともにラ ンプの側面４８に沿って底板３０に取付けられている。 ランプ４０は、実質上平らであり下降筒の底板３０にある流路３８の入口端４ ７の大部分の下にある主壁５０を備えている。主壁５０は、ランプの端４２で底 板３０に取付けられ、流路出口端４６がある反対端４４で底板の平面から下向き に間隔を離されている。ランプ４０はまた、主壁５０の側面を主壁の全長に沿っ て底板に接続して主壁からの液体の横向き排出を防止し、出口壁端４６を通して 液体を強制的に前向きに排出する。側壁５２は、三角形の形状のものであり、主 壁５０の平面に対してある角度をなして伸びている平面内にある。もちろん、ラ ンプは、断面がアーチ形などの他の形状のものであってもよいことが分かるであ ろう。結果として、主壁５０と側壁５２との間に明確な境界がなくてもよい。で きれば、ランプ４０は、底板３０と一体であり、底板の中に流路３８の入口端４ ７を形成するように変位させられている材料で形成されていることである。１例 として、ランプ４０は、底板にスリットを打ち抜き、ランプ４０を形成するよう にスリットに隣接する材料を凹まして変形させ、流路３８を生ずるようにするこ とによってほぼ単一工程で形成できる。 前述のように、トレイ１８の液体受け領域３４にあるルーバ３６は、ルーバ３ ６にある排出出口端４６がトレイの下ではなく上にあり、流路入口端４７がトレ イ１８の上ではなく下にある以外下降筒底板３０にあるルーバとほとんど同じ構 成のものである。結果として、ランプ４０は、基準水平面から上方に伸び、トレ イ１８の液体受け領域３４を通過する蒸気が所望の角度で出ることができる。下 降筒のルーバに関して前述したように、トレイルーバ３６にあるトレイデッキの ランプ４０は、角θ₂を考慮しながら蒸気に対する所望の排出面積を与えるよう に構成される必要がある。 図４に最もよく見られるように、下降筒ルーバ３２は、流路入口端４７が他の 形状も利用できるが、長辺の寸法が短辺の寸法の約３倍である大体矩形の形状で あるように構成されている。トレイルーバ３６は、他の形状も利用できるが、流 路入口端４７が大体正方形であるように構成されている。出口端４６の形は、多 角形であるが、他の形が可能である。ルーバ３２と３６は、交互の列にあるルー バがオフセットされ、ルーバの列に平行に伸びているルーバの平行な行を形成す るするように並べられている状態で間隔を離した関係で平行列の形に置かれてい る。トレイ１８の底板３０と液体受け領域３４の中のルーバの分布と密度は、望 むように変えることができる。 カラム１０の動作中は、液体流と蒸気流が蒸気−液体接触トレイ１８の上で接 触させられて相互作用させられる。下降液体流は、トレイ１８と関連する下降筒 ２４の入口領域に入って、下降筒を下向きに通ってゆく。液体流が下降筒２４の 出口領域に達すると、液体流は底板３０に遭遇して流路入口端４７を通ってルー バ３２に入る。次に、液体流の下降筒２４の中での下向き運動量は、液体が流路 ３８を通って流れるとき、ランプ４０によって向きを変えられる。ランプ４０の 傾斜した主壁５０によって液体の垂直に下向きの運動量をほぼ水平な運動量に向 きを変える。図７に示されているように、次に液体は、所望の液体流れの方向に トレイ１８上のルーバを出てゆく。 同様にして、垂直に上昇する蒸気流からの蒸気は、トレイ１８の下降筒２４の 下にある部分にある液体受け領域３４にあるルーバ３６に入る。蒸気の垂直運動 量は、蒸気がルーバ出口端４６を出るとき、ルーバランプ４０によってほぼ水平 な運動量に向きを変えられる。 トレイの液体受け領域３４にあるルーバ３６と組合せて下降筒底板３０にある ルーバ３２を用いることは多くの理由で特に有益である。下降筒を出てゆく液体 は、液体が下にあるトレイ１８の液体受け領域３４にある流路３８を通って下に 押し出される機会をなくすか又は著しく減らす水平運動量をもっている。液体が トレイ流路３８に入ることは、トレイルーバ３６にある流路３８を保護し、水平 ではなく垂直な出口端４６を与えるランプ４０によってさらに防止される。蒸気 流と液体流は、それぞれのルーバを同じ方向に出ているので、液体がトレイ１８ にまさに接触する前に蒸気流が液体と相互混合してトレイの中央部分２２に液体 を運び、それによって液体がトレイ流路３８に入る機会をさらに減らす可能性が 大きくなる。ルーバ３６を出てゆく蒸気の水平運動量はまた、蒸気が下降筒から 排出される液体と干渉して、液体に逆流させて下降筒に溢れさせる可能性がある 下降筒出口領域に蒸気が入る機会を減らす。下降筒出口領域に蒸気が入ることは また、下降筒に入る蒸気がトレイ１８の主要な又は中央の部分２２に起る望まし い蒸気−液体相互作用を避けるので望ましくない。注目すべきことは、下降筒底 板３０にあるルーバ３２が単独又はルーバ３６と組合せて、そうでないとき可能 であろうよりずっと広範囲の液体流量にわたって蒸気が下降筒２４に入るのを防 止することである。この拡張された動作範囲は、それによって設計効率について 著しい妥協をすることなく、動作流量をより多く変えることができるので特に望 ましい。 蒸気流と液体流の混合もまた蒸気流と液体流が同じ方向にそれぞれのルーバを 出ており、蒸気流が液体とより円滑に混合し、トレイ１８の中央部分２２に液体 を運ぶ可能性を大きくするので、容易にされる。したがって、蒸気とルーバを出 てゆく液体のこの相互混合と相互作用は、蒸気流の残りの部分がトレイの孔２０ を通って上方にゆき、溜ってトレイ１８を横切って流れる液体に入るとき、トレ イの中央部分２２に起る蒸気−液体接触を補完する。特に、これらの利点は、関 連の下降筒底板３０及びトレイ１８と一体に形成できるルーバ３２と３６を設け ること以外に、独立のハードウエア構成要素を用いる必要なく達成できる。 ルーバ３２と３６は液体流と蒸気流の流れの方向を変えて下降筒底板３０とト レイ１８の中の流路３８を守る点で特に有効なので、ある用途においてはルーバ のうちの幾つか又はすべてを下降筒底板３０又はトレイ１８の液体受け領域３４ のいずれかにおいて省略できる。例えば、図５に示されているように、トレイの 領域３４にあるルーバ３６のすべてをトレイ１８の中央部分２２に設けられる形 式の孔５４と置換えできる。例示のように、孔５４は、形状が円形であり、矩形 ルーバ流路３８の短辺の約半分である直径を持っている。勿論、他の寸法も可能 であり、ある用途においては好ましいことがある。孔５４を通って上昇する蒸気 が上にあるルーバ３２から排出されている水平に向けられた液体に接触するまで 垂直な運動量を保つ。次に蒸気は、液体によって横に運ばれ底板３０及びルーバ 出口端４６を通って押し出される液体の圧力によって下降筒２４の中に入らない ように阻止される。ルーバ３６と孔５４の両方を、所望ならば、トレイの領域３ ４に設けられることがわかるであろう。 図６に移ると、下降筒底板３０にあるルーバ３２を、例えば、細長い矩形スロ ット５６の形になっている孔と置換えできる。下降筒出口領域から排出される液 体に水平運動量を与えるためにルーバ３２を用いないでさえ、下にあるトレイ１ ８にランプ４０と垂直に向いた出口端４６のあるルーバ３６を設けることによっ て液体がトレイ１８を通過するのを阻止するに十分なことがある。ルーバ３２の すべてを図６にあるスロット５６によって置換えたが、ルーバ３２とスロット５ ６の組合せを所望なら、設けることができる。 次に、図９〜１３に移ると、トレイ１８の液体受け領域３４は、トレイの領域 ３４を通る液体の流れを阻止するように構成されている弁５８を設けるように変 更できる。前述のルーバ３６と孔５４の一つ以上と組合せるだけで、弁５８を用 いることができる。弁５８は、トレイ１８を通って伸びる穴６２の上にある円形 浮動キャップ６０を備えている。浮動キャップ６０は、それが穴６２を完全に覆 い、穴６２の周辺の周りのトレイの上面によって支えられることができるように 穴６２よりわずかに大きな寸法に作られている。浮動キャップ６０は、上にある 枠６４の中で垂直に短い距離自由に浮動できる。枠６４は、浮動キャップ６０と トレイ１８より上に間隔を離した中央点で結合されているほぼ平らな案内脚６６ を備えている。脚６６は中央点から外向きに浮動キャップ６０を通り越すに十分 な距離伸びて、次に垂直に下の方に伸びてトレイ１８の上面に取付けられるに十 分な距離伸びている。各脚６６は、浮動キャップが垂直に上下に動くにつれて浮 動キャップ６０に接触して案内する垂直な内側案内面６８を持っている。脚６６ は、内側案内面６８が垂直運動を可能にするが、浮動キャップ６０の横運動を妨 げるように適当に置かれている。各内側案内面６８の上端は、浮動キャップ６０ の上向き移動をトレイ１８より上の所望の垂直距離において阻止する内向きに伸 びる肩７０を備えている。 図１１及び１２に最もよく示されているように、浮動キャップ６０の重量によ って浮動キャップがトレイ１８の上に載り、十分な上向き力が上向きに流れトレ イ１８の中の穴６２に入る蒸気によって加えられるまで穴６２をふさぐ。次に、 浮動キャップ６０は、蒸気の力によって上の方へ引き上げられて枠６４の肩に押 付けて保持され、一方、蒸気はトレイ１８を通過する。わずかな円天井７２を浮 動キャップ６０に形成して、蒸気の方向性流れを容易にし、浮動キャップ６０の 頂部に液体の溜ることを防止することができる。 本発明に従って、弁５８は、浮動キャップ６０より上で枠６４に取付けられて いる固定キャップ７４を備えている。固定キャップ７４は、下向きに流れる液体 の運動量をそらして液体が浮動キャップ６０の所望の垂直運動を妨げる機会を小 さくする。固定キャップ７４は、浮動キャップ６０より少なくともわずかに大き な寸法にされ、種々の形状のものであってもよい。図示のように、固定キャップ ７４は中央円天井７６のある正方形及びほぼ平らなものである。 使用時には、弁５８は、液体がトレイ１８を通って下向きに通過するのを阻止 しながら、蒸気がトレイ１８を通って上向きに流れることができるようにする。 弁５８が図１１に示されているように閉じられると、浮動キャップ６０がトレイ １８の上に載り、トレイ１８にあるかもしれない液体がトレイの中の孔６２を下 向きに通過しないようにする。弁５８が図１２にあるように開いていると、浮動 キャップ６０は、蒸気の力によって垂直に上向きに持ち上げられ、浮動キャップ ６０を取り巻く脚６６の案内面６８によって垂直な動きで案内される。固定キャ ップ７４は、液体の下向き運動量が浮動キャップ６０の動作を妨げないように浮 動キャップ６０の上にあってそれを保護している。上にある下降筒底板３０は、 ルーバ３２又は前述のスロット５６のような孔又はそれらの組合せを含むことが できる。 図１３及び１４に移ると、下降筒底板３０は、さらに、水平に細長い通路又は ルーバ８０を形成するように一部分重なっている垂直に間隔を離した板セグメン ト７８を含むようにさらに変更できる。板分割片７８間の重なりの量は、液体が ルーバ８０の出口端を通って外に出る前に液体を下にある板分割片７８によって 水平に向きを変えさせるに十分でなければならない。例として、そして制限とし てではなく、用途によっては、板分割片７８の間の垂直間隔は、板分割片７８の 水平重なりの約１／２であるのが必要である。板分割片７８の数及びそれらの間 の垂直間隔を液体が底板３０を通過するとき液体の所望の均一な分布を達成する ように変えることができる。 板分割片７８の各々は、その前縁から後方に６０°ないし１５０°の範囲内の そして好ましくは９０°ないし１２０°の範囲内の角θ₁ で伸びている。図示の ように、角θ₁ は、各板分割片７８に対にして約９０°である。しかし板分割片 ７８のすべてが同じ角度で伸ばされる必要のないことは分るはずである。 細長いルーバ８０は、それらが前述のルーバ３２にほとんど同じくらい水平に 液体の向きを変えるだけでく、また板３０を通る液体の流れに有効な開放領域を 大きくし、それによって底板３０を横切る圧力効果を小さくするので、特に有益 である。底板３０を通る液体の流れのすべては、望むならば、細長いルーバ８０ を通るものにすることができる。代りに、液体の一部分が、細長いルーバ８０を 通過し、一方他の部分が板分割片７８の中に設けることのできるルーバ３２又は 前述のスロット５６などの他の孔を通って流れることができる。細長いルーバ８ ０を通る液体の流量を所望の量にすることは、板分割片７０間の垂直間隔を適当 にとること及び所望の数のルーバー８０を設けることによって達成できる。 板分割片７８を持った下降筒２４は、前述のものを含む任意の適当なトレイ設 計と組合せて用いることができる。図示のように、板セグメンント７８は、図９ 〜１２を参照して非常に詳しく上述した弁５８を含むトレイ１８と一緒に用いら れる。 次に図１５に移ると、トレイ１８の液体受け領域３４もまた水平に細長い通路 又はルーバ８４を形成するように一部分重なり合っている垂直に間隔をあけたト レイ分割片８２を含むように変えることができる。トレイ分割片８２の間の重な りの量は、上昇蒸気が上にあるトレイに突き当たり、水平方向に向きを変えるの を確実にするに十分である必要がある。従って、細長いルーバ８４に入る蒸気は 、ほとんど垂直な孔のある出口端を通ってルーバ８４を出て行く。 トレイ分割片８２は、それらの前縁から６０°ないし９０°の範囲内及び好ま しくは７５°ないし９０°の範囲内にある角θ₂ で後方に伸びている。トレイ分 割片８２は平行であってもよいし又は異なる角度で伸びていてもよい。 間隔を 離されたトレイ分割片８２によって形成された細長いルーバ８４は前述のトレイ ルーバ３６と同様な方法で上昇蒸気を水平方向に向きを変えるように動作する。 トレイ分割片８２の数とそれらの間の垂直間隔は、トレイ１８を通る蒸気の均一 な分布をなお与えながら、細長いルーバ８４に所望の排出領域を与えるように選 択されている。トレイ１８の液体受け領域３４を通るようにしてもよいし、又は 追加の孔、開口部又はルーバ３６を用いて蒸気のために別の流路を与えることが できる。トレイ分割片８２は底板３０を用いる前述のものを含むがそれらに限定 されない種々の適当な下降筒設計の中のどれとも組合せて用いることができる。 図１６に移ると、次に、底板３０にあるルーバの設計の別の変化態様を説明す る。図１６に示されたルーバ１３２は、一端１４２で底板３０に取付けられ、他 端１４４において底板から下向きに間隔をあけたランプ１４０からなっている。 ランプ１４０によって一部分形成された流路１３８が底板３０を通って伸びて液 体が底板を通過する通路になる。流路１３８の入口端が底板３０に形成された所 望の形と寸法の孔によって形成されている。流路１３８に入る液体が次に液体に 対して少なくとも半水平な速度成分を与えるためにランプに衝突することによっ て向きを変えられる。 ランプ１４０そのものは、底板にスリットを打ち抜き、スリットに隣接した材 料を押し下げて形成できる大体平らな主壁１５０からなっている。したがって、 主壁１５０の側壁が側壁によって底板に結合されていないことを除いて前述のラ ンプ４０と同じ構成のものである。代わりに、主壁１５０の側面は、底板から離 れて液体が流路１３８を出て行くとき流れることのできる開放領域を形成する。 したがって、液体がランプを傾けることによって流路の出口端１４６を通るよう に向けられるのが好ましいが、液体の他の部分は、ランプ１４０の側面に沿って オープン領域を通って排出される。 下降筒底板１３０にあるルーバ１３２を用いるとき、下にあるトレー１８の液 体受け領域３４にある前述の形式の弁を液体が液体受け領域にある孔６２を下向 きに押し通される機会を少なくするために備えることが有益であると分かった。 したがって、下降筒底板３０にあるルーバ１３２とトレーの受け領域にある弁５ ８の組み合わせは、本発明の一つの現在好ましい実施態様である。底板３０を望 ましくは６０°〜１５０°の範囲内及び好ましくは前述のように７５°〜９０° の範囲内の角θ₂で傾けることができる。 なお図１７に移ると、各主壁２５０が一つに結合され交差平面内にある二つ以 上の分割片２５０ａ及び２５０ｂに形成されている以外は図１６に関して記載さ れたルーバ１３２とほぼ同一であるルーバ２３２が示されている。主壁分割片２ ５０ａは、一方の端で底板３０に結合され、他方の端で底板３０から下向きに間 隔を離されている。他方の分割片２５０ｂは、一方の端で分割片２５０ａの他端 に結合され、底板３０に平行であるが下に伸びている。分割片２５０ｂは、底板 と共面である必要はなく、望むなら底板にある角をなして伸びていてもよいこと を理解すべきである。 主壁分割片２５０ａ及び２５０ｂは、前述のようにして底板を細長く切って打 ち抜くことによって形成されるのが好ましい。二つの分割片が各主壁２５０に対 して示されているが、必要なら追加の分割片を使用できる。主壁２５０の分割以 外は、ルーバ２３２は、前述のルーバと同じ具合に動作する。したがって、下降 筒底板３０にあるルーバ２３２とトレイ受け領域３４にある弁５８の組合せは、 本発明のもう一つの現在好ましい実施態様である。 下降筒底板３０をスリットして打ち抜くことによる以外の方法でルーバを形成 できるということが分かるであろう。例えば、図１８から分かる通り、下降筒底 板３０と関連のルーバを複数の角付部材３００を間隔をあけて平行な関係で位置 決めすることによって形成できる。角付部材３００をそれの両端に取付けられカ ラムシェル１６の内面に支えられた支持ブラケットなどの任意の方法によって所 望に位置に支持できる。一つ以上の支持機構も必要ならば角付部材３００の両端 の中間に利用できる。 各角付部材３００は、プレート部分及びプレート部分３０１に結合されている 傾斜ランプ３４０を備えている。角付部材３００は、下降筒出口の幅を横切って 伸びるための長さのものであってプレート部分３０１が下降筒の底板を形成する 共通平面内にあるように位置決めされている。したがって、細長い流路３３８の 穴は、隣接の離間プレート部材３０１の間の開放領域に形成されている。流路３ ３８の孔に入る液体が、次に、ランプ３４０によってそらされて少なくとも半水 平に向けられた速度成分を持って流路３３８を出る。下降筒底板を形成する角付 部材３００とトレー受け領域３４にある弁５８との組合せは、本発明のもう一つ の現在好ましい実施態様である。 下降筒を出て行く液体をそらせるために用いられるランプは、下降筒底板と一 体に形成される必要は必ずしも必要ではない。例えば、図１９に示されているよ うに、複数の傾斜ランプ４４０が下降筒底板３００から離されて下の方にあらか じめ選択した距離間隔をおいている。図示のランプ４４０は、傾けられて実質上 平らであるが、前述のものを含めて底板４３０にある孔を通して排出される液体 に水平速度成分を与えるのに適当な他の形状のものであってもよい。、底板４３ ０とランプ４４０の間の間隔は、必要ならば変えることができるが、普通は０〜 ７．６２ｃｍの範囲内にあるだろう。 ランプ４４０は、ランプの上下の端がそれぞれ共通な水平面内にあるように同 じ垂直位置に置かれている。隣接ランプ４４０の間の離間距離は、望むように変 えることができる。ランプは、所望の位置に任意のやり方で、例えば垂直プレー ト又は下降筒底板から下向きに伸びてランプ４４０に取付けられるか又はランプ ４４０を受ける孔を有するその他の部材によって支えられる。また、トレー受け 領域３４にランプ４４０と組合せて弁５８を用いることは、本発明のさらに好ま しい実施態様である。 前述の諸実施態様におけるランプを図示のものと異なる角度で傾けることがで きることが分かるであろう。普通は、ランプを水平から１５°〜６０°の範囲内 の角度で傾ける。 前述のことから、本発明は上述のすべての目的を達成するのによく適応するも のであることが分かるであろう。 二、三の特徴及び副組合せは有用なものであり、他の特徴及び副組合せを参照 することなく用いられることのあることが理解されるであろう。これは請求の範 囲内によって意図されその中にある。 多くの可能な実施態様を本発明の範囲からそれることなく発明できるので、こ こに述べたすべてのことは、例示的なものであって制限の意味のないものとして 解釈されるべきである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ， ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，Ｇ Ｅ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ， ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，Ｐ Ｌ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 ヘジー、チャン リ アメリカ合衆国マサチュセッツ州01741 カーリスル リチフィールド ドライブ 210

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．物質移動カラムであり、 蒸気と液体の流の流れを妨げるもののない開放内部領域を定める外部シ ェルと、 前記カラムの内部領域内を流れるとき蒸気流と液体流の間の接触を容易 にするために、前記開放内部領域内に置かれた複数のほぼ水平に配置され 垂直に間隔をあけ、液体流が流れることのできる上面を備えるトレイと、 前記複数のトレイの各々に付随し、関連のトレイから下にあるトレイへ 液体を送るために下にあるトレイの方へ下向きに伸び、液体が前記下降筒 に入る入口領域と前記下にあるトレイの液体受け領域より上にあって液体 が出て行く出口領域を備える少なくとも一つの下降筒と、 前記下降筒の出口領域を閉じ、液体が前記下降筒を出てゆくために貫流 できる複数の孔と、 前記下降筒を出て行く前記液体の経路の中で前記下降筒底板の下に伸び 、前記カラムの垂直軸にある角度で傾けられ、前記下降筒を出て行く前記 液体の向きを変えて向きを変えられた液体に少なくとも半水平運動量を加 え、それによって向きを変えられた液体が下にあるトレイの液体受け領域 に衝突する垂直に下向きの力を小さくするように位置決めされた主壁を備 える複数の間隔を離したランプと、 前記トレイにあって上昇する蒸気が前記トレイの上面を横切って流れる 液体流と相互作用するように貫流できる複数の穴と、 前記トレイの液体受け領域にあってそれより上に伸び、少なくともいく つかは前記トレイの液体受け領域を貫いて伸びる一つの穴と、前記トレイ の液体受け領域より上に伸びる枠と、液体が中に入るのを阻止するために 前記穴を覆う下側位置と蒸気流が前記穴を通過できるようにするように前 記トレイより上に間隔をあけた隆起位置との間で蒸気流の前記穴に人る上 向き力に応じて前記枠内を移動できる浮動キャップとを備えている複数の 弁と を備える物質移動カラム。 ２．液体の下向きの流れを前記浮動キャップから離れるようにそらすために前 記浮動キャップより上にある固定キャップを備える請求項１に記載の物質移動カ ラム。 ３．前記トレイのうちの少なくともいくつかの前記液体受け領域が少なくとも 二つの垂直に離間して部分的に重なっているトレイ分割片を備え、前記トレイの 液体受け領域を通る蒸気の流れを通す水平に細長い通路が前記トレイ分割片の重 なった部分の間に形成され、前記トレイ分割片が細長い通路を通って流れる液体 に前記通路を少なくとも半水平な速度をもって出て行かせるに十分に重ねられて いる請求項２に記載の物質移動カラム。 ４．前記ランプの主壁が一端で底板に接続され、反対端で底板の下に離間して いる請求項１に記載の物質移動カラム。 ５．前記主壁の各々が一つに結合された少なくとも二つの分割片からなる請求 項４に記載の物質移動カラム。 ６．前記底板が複数の離間したプレート分割片から形成され、前記ランプが前 記プレート分割片に結合されている請求項４に記載の物質移動カラム。 ７．前記ランプの主壁が前記底板から離されて前記底板の下に間隔をおいてい る請求項１に記載の物質移動カラム。 ８．物質移動カラムであり、 蒸気流と液体流の流れを通す開放内部領域を定める外部シェルと、 前記カラムの内部領域内を流れるとき蒸気流と液体流の間の接触を容易 にするために、前記開放内部領域内に置かれた複数のほぼ水平に配置され 垂直に間隔をあけ、液体流が流れることのできる上面を備えるトレイと、 前記複数のトレイの各々に付随し、関連のトレイから下にあるトレイへ 液体を送るために下にあるトレイの方へ下向きに伸び、液体が前記下降筒 に入る入口領域と前記下にあるトレイの垂直に対して約６０°と９０°の 間の角θ₂ でトレイの前方端から後方に伸びる液体受け領域より上にあっ て液体が出て行く出口領域を備える少なくとも一つの下降筒と、 前記下降筒の出口領域を閉じ、垂直に対して約６０°と１５０°の間の 角θ₁ で前記底板の前方端から後方に伸び、液体が前記下降筒を出てゆく ために貫流できる複数の孔とを備える底板と、 前記下降筒を出て行く前記液体の経路の中で前記下降筒底板の下に伸び 、前記カラムの垂直軸にある角度で傾けられ、前記下降筒を出て行く前記 液体の向きを変えて向きを変えられた液体に少なくとも半水平運動量を加 え、それによって向きを変えられた液体が下にあるトレイの液体受け領域 に衝突する垂直に下向きの力を小さくするように位置決めされた主壁を備 える複数の間隔を離したランプと、 前記トレイにあって上昇する蒸気が前記トレイの上面を横切って流れる 液体流と相互作用するように貫流できる複数の穴と、 前記トレイの液体受け領域にあってそれより上に伸びる複数の弁とを備 え、前記弁の各々が 前記トレイの液体受け領域に分布し、それらを貫いて伸びる第２の 穴と、 前記トレイの液体受け領域より上に伸びる枠と、 液体が中に入るのを阻止するために前記穴を覆う下側位置と蒸気流 が第２の穴を通過できるようにするために前記トレイより上に間隔を あけた隆起位置との間で蒸気流の第２の穴に入る上向き力に応じて前 記枠内を移動できる浮動キャップと、 液体の下向きの流れを前記浮動キャップから離れるようにそらすた めに前記浮動キャップより上にある固定キャップと を備える物質移動カラム。 ９．前記ランプの主壁が一端で底板に接続され、反対端で底板の下に離間して いる請求項８に記載の物質移動カラム。 １０．前記主壁の各々が一つに結合された少なくとも二つの分割片からなる請求 項９に記載の物質移動カラム。 １１．前記底板が複数の離間した板分割片から形成され、前記ランプが前記板分 割片に結合されている請求項９に記載の物質移動カラム。 １２．前記ランプの主壁が前記底板から離されて前記底板の下に間隔をおいてい る請求項８に記載の物質移動カラム。 １３．前記枠が前記浮動キャップのまわりに間隔をあけて、前記下側位置と前記 隆起位置との間を移動する間前記浮動キャップを垂直方向に向ける案内面を有す る垂直に伸びる脚を備えている請求項８に記載の蒸気−液体接触トレイ。 １４．前記脚は、前記浮動キャップに係合し、前記隆起位置を超えて前記浮動キ ャップがさらに垂直に動くのを制限するための肩を備える請求項１３に記載の蒸 気−液体接触トレイ。 １５．上昇蒸気と下降液体の間の接触と相互作用を容易にするために物質移動カ ラム内に置くための蒸気−液体接触トレイと下降筒組立体において、前記組立体 が 各々が流体が沿って流れることのできる上表面を有し、蒸気が前記上表 面で前記液体と相互作用するために上昇できる穴を含んでいる複数の垂直 に間隔をあけたトレイと、 前記複数のトレイの各々に付随し、関連のトレイから下にあるトレイへ 液体を送るために下にあるトレイの方へ下向きに伸び、液体が前記下降筒 に入る入口領域と前記下にあるトレイの液体受け領域より上にあって液体 が出て行く出口領域を備える少なくとも一つの下降筒と、 前記下降筒の出口領域を閉じ、液体が前記下降筒を出て行くために貫流 できる複数の孔とを備える底板と、 前記下降筒を出て行く前記液体の経路の中で前記下降筒底板の下に伸び 、前記カラムの垂直軸にある角度で傾けられ、前記下降筒を出て行く前記 液体の向きを変えて向きを変えられた液体に少なくとも半水平運動量を加 え、それによって向きを変えられた液体が下にあるトレイの液体受け領域 に衝突する垂直に下向きの力を小さくするように位置決めされた主壁を備 える複数の間隔を離したランプと、 前記トレイにあって上昇する蒸気が前記トレイの上面を横切って流れる 液体流と相互作用するように貫流できる複数の穴と、 前記トレイの液体受け領域にあってそれより上に伸びる複数の弁とを備 え、前記弁の各々が 前記トレイの液体受け領域に分布し、それらを貫いて伸びる第２の 穴と、 前記トレイの液体受け領域より上に伸びる枠と、 液体が中に入るのを阻止するために前記穴を覆う下側位置と蒸気流 が第２の穴を通過できるようにするように前記トレイより上に間隔を あけた隆起位置との間で蒸気流の第２の穴に入る上向き力に応じて前 記枠内を移動できる浮動キャップと、 液体の下向きの流れを前記浮動キャップから離れるようにそらすた めに前記浮動キャップより上にある固定キャップと を備えた蒸気−液体接触トレイと下降筒組立体。 １６．前記ランプの主壁が一端で底板に接続され、反対端で底板の下に離間して いる請求項１５に記載の蒸気−液体接触トレイと下降筒組立体。 １７．前記主壁の各々が一つに結合された少なくとも二つの分割片からなる請求 項１６に記載の蒸気−液体接触トレイと下降筒組立体。 １８．前記底板が複数の離間した板分割片から形成され、前記ランプが前記板分 割片に結合されている請求項９に記載の蒸気−液体接触トレイと下降筒組立体。 １９．前記ランプの主壁が前記底板から離されて前記底板の下に間隔をおいてい る請求項１５に記載の蒸気−液体接触トレイと下降筒組立体。 ２０．物質移動カラムの内部領域内に設けられ、前記開放内部領域内に置かれ た複数のほぼ水平に配置され垂直に間隔をあけたトレイと、前記トレイ内にある 複数の穴と、前記トレイの各々に関連し下にあるトレイに向けて下方に伸びる少 なくとも一つの下降筒と、前記下降筒の出口領域を閉じる底板とを備える蒸気− 液体接触トレイと下降筒組立体上で液体流と蒸気流を相互作用させる方法におい て、前記方法は、 （１）液体流を前記トレイの一つにに向ける段階と、 （２）前記液体流を前記一つのトレイを横切って第１の方向に流す段 階と、 （３）前記一つのトレイからの前記液体流を関連の下降筒の入口領域 の中へ向けて前記液体流を前記関連の下降筒を下向きに通過させる段階 と、 （４）前記関連の下降筒内の前記液体流を下にあるトレイの液体受け 領域に少なくとも部分的に水平な運動量で液体流が液体受け領域に前記 液体流を前記底板の下にある複数の離間し傾いたランに対して向けるこ とによって衝突させる垂直に下向きの力を小さくするために排出し、前 記液体流を前記ランプによって向きを変えて少なくとも部分的に水平な 運動量を持つようにする段階と、 （５）前記下にあるトレイを横切る前記液体流を前記反対方向に流す 段階と、 （６）前記トレイの次々に下のトレイに段階（３）〜（５）を繰り返 す段階と、 （７）蒸気流の一部分を前記トレイを横切って流れる前記液体ストリ ームと相互作用するように前記トレイにある前記穴を上向きに通るよう に向ける段階と、 （８）蒸気流のもう一つの部分を下にあるトレイの液体受け領域を上 向きに通すように向け、少なくとも半水平な運動量を蒸気流に蒸気流を 前記トレイの液体受け領域の上に伸び、各々が前記トレーの一つの液体 受け領域を通って伸びる分布した第２の穴と液体が中に入るのを阻止す るために前記穴を覆う下側位置と蒸気流が穴を通過できるようにするよ うに前記トレイより上に間隔をあけた隆起位置との間で蒸気流の前記第 ２の穴に入る上向き力に応じて前記枠内を移動できる浮動キャップとを 備える複数の離間弁を通過させることによって加え、それによって前記 蒸気流を前記浮動キャップによって向きを変えて前記少なくとも半水平 な運動量を加える段階と を含む液体流と蒸気流を蒸気−液体接触トレイと下降筒組立体上で相互作用させ る方法。