JP2004530531A - 流体の混合方法および装置 - Google Patents

Abstract

バブルキャップ（１００）が、上昇管（１２０）およびキャップ（１３０）を有し、これらは、上昇管の上部（１２２）とキャップの底部（１３４）との間で測定された距離の少なくとも５０％の長さまで及ぶ仕切り（１４０）により分離される。別の態様において、上昇管（１２０）およびキャップ（１３０）は、少なくとも１．５”のスカート高さ（１６０）を与えるように協働する。より好適なバブルキャップ（４００）は、比較的高いスカート高さ（４６０）または長いスリット長さ（４９７）、またはそれらの両方を有する。さらなる別の態様において、流れを再方向付けるベーン（６１０）およびプレート（６３０）は、次の分配トレイ（６５０）に流体を粗分配するように協働する。

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明の分野は、流体の混合および分配に関するものである。
【０００２】
（背景技術）
多くの商業的プロセス、特に、触媒反応器および大型分留カラムを含むプロセスは、流体の混合を伴う。このような混合は必ずしも単純なものではなく、特に、流体の相が多相である場合（例えば、液体および気体／蒸気）や、大量の流体が高速に混合されている場合がそうである。多数の混合装置が知られており、これらのいくつかが、Ｊａｃｏｂｓらの米国特許第６０９８０６５号明細書（２０００年８月）に記載されており、この内容全体は、本願明細書に参照により援用されたものとする。Ｊａｃｏｂｓらは、いくつかの改良を教示しており、そのなかには、分配プレートに間隔を置いて設けられたバブルキャップを含むものがある。
【０００３】
バブルキャップは、一般的に上昇管およびキャップを含み、それらは、流体がキャップと上昇管との間の空間を上向きに流れ、方向を逆転して、上昇管内の通路を下向きに流れるように配設される。回転ディレクタがない場合、したがって、流体の流路の形状は、一般的に逆「Ｕ」字状である。バブルキャップは、一般的に、分配プレートに取り付けられ、上昇管を通る通路は、分配プレートにある孔と合流する。バブルキャップは、多くの場合、上昇管とキャップとの間の環状空間に気相が入る入口を与える複数のサイドスロットを含む。気体は、環状空間に存在する液体を運び去る。例えば、Ｓｈｉｈらの米国特許第５，１５８，７１４号明細書（１９９２年１０月）を参照されたい。この内容全体は、本願明細書に参照により援用されたものとする。
【０００４】
キャップに対して上昇管の位置を維持するための何らかの機構がなければならない。この目的のために、カンチレバーアームまたは他のスペーサを使用することが知られている。例えば、Ｎｅｌｓｏｎらの米国特許第５，９８９，５０２号明細書（１９９９年１１月）およびＨｅａｔｈらの同第４，３０５，８９５号明細書（１９８１年１２月）を参照されたい。これらの両方の内容全体は、本願明細書に参照により援用されたものとする。これまで、このようなスペーサは、コストを軽減するために最小の大きさであることが常であり、流れ効果を最小限に抑える。したがって、従来のスペーサは、位置決め機能専用のものであり、流体の流れまたは混合のいずれに関しても実質的に助力するものではない。
【０００５】
スカートの高さは、流体の流れと混合に実質的に影響を与えるように示されてきた。例えば、「最適なバブルキャップトレイのデザイン（Ｏｐｔｉｍｕｍ Ｂｕｂｂｌｅ−Ｃａｐ Ｔｒａｙ Ｄｅｓｉｇｎ）」、Ｂｏｌｌｅｓ，Ｗｉｌｌｉａｍ Ｌ．、Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇの４回シリーズ、Ｖｏｌ．１１、Ｎｏ．２、ｐｐ６５から８０、Ｖｏｌ．１１、Ｎｏ．３、ｐｐ８２から９５、Ｖｏｌ．１１、Ｎｏ．４、ｐｐ７２から７９、Ｖｏｌ．１１、Ｎｏ．５、ｐｐ１０９から１２０を参照されたい。この内容全体は、本願明細書に参照により援用されたものとする。この論文のシリーズにおいて、Ｂｏｌｌｅｓは、蒸留カラムで一般に使用されているタイプのバブルキャップのデザイン方法を提示している。このようなカラムにおいて、蒸気の流れは、バブルキャップトレイを通る上向きであり、流体の流れは、バブルキャップトレイを横断するものである。このような流れは、典型的に、対向流と呼ばれる。Ｂｏｌｌｅｓの文献のＶｏｌ．１１、Ｎｏ．３、ｐ．８７において、０．５インチから１．５インチのスカート高さが推薦され、それよりもスカートの高さが高いと欠点が生じる可能性があるという提言がある。１．５インチより大きいスカート高さに関して、本願出願人が認識している教示、提言または動機付けはない。
【０００６】
逆に、Ｂａｌｌａｒｄら（米国特許第３，２１８，２４９号明細書）は、蒸気および液体を同時に下向きに流すための混合および分配手段として、バブルキャップの使用を教示している。Ｂａｌｌａｒｄらの教示によれば、スカート高さは、「降下管を通る気体の流れが密封されないかぎり、分配トレイの上方の．．．すなわち、適度なレンジは、トレイの上方から実質的に距離がない位置に対応するレベルからその上方約１フィートの距離までの」任意のものとされている。さらに、Ｂａｌｌａｒｄらの教示によれば、「．．．重力により気相から離された液相は、トレイ１８上で、降下管キャップのスロット深さの下方レベルまで満ち、このようなレベルは、キャップ当たりの気体の流量により主に決定される。スロット開口のいくつかが、蒸気がそこを通過できるように、液面上方で露出される必要があることは言うまでもない。キャップにスロットがない場合、トレイ上での液面は、同じ理由でキャップの底縁部の下方にある。スロットがないキャップが使用される場合、底縁部とトレイとの間の隙間が、その下を通過する気体と液体に対応するように維持されなければならない。」とされている。明らかに、Ｂａｌｌａｒｄらにより教示されたスカート高さの寸法レンジは、スロットがないキャップに特に適用されているが、これは、スロット付きのキャップを通る蒸気の流れが、実質的に距離がない位置までスカート高さを低くすることにより妨げられることがないためである。スロット付きのバブルキャップに適した特定の寸法レンジの教示はない。
【０００７】
Ｓｈｉｈら（米国特許第５，１５８，７１４号明細書）は、上昇管を出る液体の分配を高めるために、分散プレートを使用することを教示している。Ｇａｍｂｏｒｇら（米国特許第５，９４２，１６２号明細書）は、液体分配の均一性を高めるために、キャップが上昇管と同軸上にないように修正されたスロット付きのバブルキャップの使用を教示している。Ｇａｍｂｏｒｇらは、この修正されたバブルキャップを蒸気の持上げ管（ｌｉｆｔ ｔｕｂｅ）として記載し、キャップを上向流管（ｕｐｆｌｏｗ ｔｕｂｅ）と呼び、上昇管を下向流管（ｄｏｗｎｆｌｏｗ ｔｕｂｅ）と呼んでいる。それにもかかわらず、流体の流路は、逆「Ｕ」字状の形状であり、最初に上向流管を通って上向きに流れた後、下向流管を通って下向きに流れる。Ｊａｃｏｂｓら（米国特許第６，０９８，９６５号明細書）は、上昇管から出る液体の分配を高めるために、上昇管ベーンおよび／またはターゲットプレートの使用を教示している。上記に引用した特許明細書とは別には、本願出願人は、蒸気と液体を同時に下方に流すための混合分配手段としてのバブルキャップの使用において、技術的進歩を開示するパブリックドメインに何ら他の情報を認識していない。
【０００８】
バブルキャップを利用するシステムの中には、バブルキャップの上流へ流体の粗分配を与えるものがある。Ｓｔａｎｇｅｌａｎｄらに付与された特許明細書（米国特許第５，６９０，８９６号明細書、１９９７年１１月）は、バブルキャップトレイのすぐ上方に位置する有孔プレートを含む粗分配装置について記載している。このアプローチを用いると、孔は気相と液相の流体の両方を通過させなければならない。その結果、このトレイに広がる液面は非常に低くなることで、粗分配の品質に悪影響を与える可能性がある。Ｇｒｏｔｔらに付与された特許明細書（米国特許５，８３７，２０８号明細書、１９９８年１１月）は、円筒状の壁により取り囲まれた有孔トレイからなる粗分配装置について記載している。このアプローチを用いると、気相の流体は、有孔トレイと反応器の壁との間にある環状領域を流れるのに対して、液相の流体は、主に孔を流れる。このアプローチの１つの欠点として、環状に下向きに流れる気相の流体が、バブルキャップトレイ上の液面を乱すことにより、バブルキャップトレイの性能に悪影響を及ぼす可能性があることが挙げられる。最後に、上記アプローチの両方に関して、有孔トレイは、バブルキャップトレイの検査および維持のしやすさを制限する。
【０００９】
以上のことから、バブルキャップトレイおよび粗分配機構の改良を含む、流体の混合および分配のための改良された方法および装置が望まれる。
【００１０】
（発明の概要）
一つの態様において、本発明によれば、バブルキャップが、上昇管およびキャップを有し、これらは、上昇管の上部とキャップの底部との間で測定された距離、以下、この距離を「上昇管／キャップのスパン」と呼ぶ、の少なくとも５０％の長さまで及ぶ仕切りにより分離される、デバイスおよび方法が提供される。好適な実施形態において、仕切りは、上昇管／キャップのスパンの少なくとも７０％であることが好ましく、上昇管／キャップのスパンの少なくとも９０％であることがより好ましい。仕切りは、上昇管とキャップのいずれか一方または両方に取り付けられてよく、このような仕切りが２つ以上あってよい。
【００１１】
別の態様において、本発明によれば、上昇管とキャップが協働して、トレイを流れる液体の容量に適したスカート高さを与えるデバイスおよび方法が提供される。液面の下方にある上昇管とキャップの部分は、トレイを交差して流れる液体に対する水圧耐性として作用する。この水圧耐性により、トレイ上での液体深さが変動する。トレイに液体が導入されたトレイ上の領域に、より深い液体深さが生じるのに対して、直交流により液体が到達したトレイ上の領域に、より浅い液体深さが生じる。液体深さのこれらの変動は、トレイデッキそのものの水平度からの物理的変動と同じくらい、液体分配の均一性に不利益なものである。
【００１２】
スカート高さを高くすることにより、液体直交流に対する水圧耐性が低減される。特定の応用での好適なスカート高さは、特に、トレイを流れる液体の容量に依存する。液量が少ない場合、スカート高さが少なくとも１．５インチのバブルキャップが好ましい。液量がより多い場合、スカート高さが少なくとも２．０インチのバブルキャップがより好ましく、液量がさらに多い場合、スカート高さが少なくとも２．５インチのバブルキャップがより好ましい。液量が非常に多い場合、非常に大きな反応器で見られるように、スカート高さが３インチ以上のバブルキャップが考えられる。著しく高いスカート高さは、特に短いキャップを使用するより、特に長い上昇管を使用することにより達成されることが好ましい。
【００１３】
さらなる別の態様において、本発明によれば、山形タイプのベーンおよびプレート（例えば、混合チャンバの床およびスプラッシュデッキ）が協働して次の分配トレイに流体の粗分配を与えるデバイスおよび方法が提供される。
【００１４】
本発明のさまざまな目的、特徴、態様および利点は、同様の番号が同様の構成部品を表す添付の図面とともに、好適な実施形態の以下の詳細な記載からより明らかになるであろう。
【００１５】
（詳細な説明）
図１において、従来のバブルキャップ１０が、一般的にスペーサ４０により分離された上昇管２０およびキャップ３０を含む。バブルキャップ１０は、分配プレート１５に取り付けられる。スペーサ４０は、上昇管２０とキャップ３０の両方の長さに対して非常に小さく、スカート高さ６０は、１．５インチより低い。バブルキャップを通る流体の流路７０の形状は、一般的に逆「Ｕ」字状である。
【００１６】
図２Ａおよび図２Ｂにおいて、バブルキャップ１００は、一般的に複数の仕切り１４０により分離された上昇管１２０およびキャップ１３０を含む。バブルキャップは、分配プレート１１５と協働して、流体を局所的に混合する。（本願明細書で使用される場合、「流体」という用語は、流動するものを意味し、特に、気相または液相、または少なくとも２つの相を含む混合物を含む。また、この用語は、商業的プロセスにおいて混合され分配される任意の流体を含む。）
上昇管１２０は、上部１２２と、上昇管１２０の上部１２２と分配プレート１１５の上部１１６との間の距離により規定される上昇管の高さ１２５とを有する。また、上昇管１２０は、内側通路１９０を画定する。考えられる上昇管は、混合される流体の温度および腐食性に大部分依存して、炭素鋼、ステンレス鋼および他の合金、プラスチックおよびセラミックを含む任意の適切な材料から形成されてよい。また、このような上昇管は、実質的に、任意の適切な全体寸法をもち得る。また、全体形状も異なるものでありうる。横断面領域が円形の管状の上昇管が好ましいが、楕円、正方形、矩形または他の横断面領域を備えた管状の上昇管を提供することも考えられる。上昇管は、その長さに沿って均一な通路を備える必要もない。また、好適な上昇管は、通路の上方または通路内（図示せず）の回転方向１５０を持つものであってもよい。
【００１７】
キャップ１３０は、上部１３２と、底縁部１３４と、キャップ１３０のキャップの上部１３２とキャップ１３０の底縁部１３４との間の距離により規定されるキャップの長さ１３５を有する。また、キャップ１３０は、キャップ１３０の底縁部１３４と分配プレート１１５の上部１１６との間の距離として規定されるスカート高さ１６０を有する。考えられるキャップは、この場合も、混合される物質の温度および腐食性に大部分依存して、同様に、炭素鋼、ステンレス鋼および他の合金、プラスチックおよびセラミックを含む任意の適切な材料から形成されてよい。好適なキャップは、結合している上昇管のものに類似した形状の横断面領域を有するが、他の形状を持つものであってもよい。例えば、円筒状の断面の上昇管が、矩形断面キャップを有してよい。
【００１８】
スカートの高さ１６０は、上昇管の高さ１２５と、キャップの長さ１３５と、上昇管１２０の上部１２２と、キャップ１３０の上部１３２との間の距離との関数である。好適なバブルキャップは、スカート高さが少なくとも１．５”になるように協働する上昇管１２０およびキャップ１３０を有する。より好適なバブルキャップのスカート高さは、少なくとも１．７５インチであり、さらに好適なバブルキャップのスカート高さは、少なくとも２．０インチ、少なくとも２．５インチ、少なくとも３インチ、少なくとも４インチである。著しく高いスカート高さは、特別に短いキャップを使用するのではなく、特別に長い上昇管を使用することにより達成されることが好ましいが、すべての組み合わせが考えられる。
【００１９】
特定の理論や意図された動作モードに制限されることなく、本願発明者等は、分配プレート１１５の上部１１６上を移動する流体の直交流を高めるため、少なくとも１．５インチのスカート高さが好ましいと考えている。水圧計算によれば、最高３インチ以上のスカート高さは、一般に、分配プレート１１５の上部１１６を横断した後、上昇管１２０とキャップ１３０との間の空間１８０と、上昇管の通路１９０とを介して伝わる液相の量に大きく応じて、好ましい場合もある。好適な実施形態であると現在考えられていないが、分配プレート上のバブルキャップが、すべて同じスカート高さを持つ必要がないことも考えられる。例えば、２インチ未満のスカート高さのものもあれば、２インチより高いものもある。代替として、すべてのスカート高さは、２インチより高いものであってよく、いくつかが２．５インチより高いものであってよい。スカート高さが比較的高いバブルキャップが、分配プレートの周辺に配置されたり、何らかの他の方法において、少なくとも部分的に、分配プレートに流体が導入される場所に応じて配置されたりすることが好ましい場合さえある。
【００２０】
代替として、スロットの長さを長くしてよい。好適なスロットは、少なくとも２．５インチ長であり、より好ましくは、少なくとも３．５インチ長であり、さらに好ましくは、少なくとも４インチ長であり、最も好ましくは、少なくとも５インチ長である。
【００２１】
図２Ａおよび図２Ｂにある仕切り１４０は、キャップ１３０の側壁から上昇管１２０の側壁までほぼ全距離に及ぶことが好ましい。仕切りは、上昇管１２０の上部１２２付近に配置される。しかしながら、他の実施形態も考えられる。例えば、仕切りは、上昇管１２０とキャップ１３０との間の空間１８０に流れる流体の水力学に著しい影響を持つ長さであると現在考えられている。好適な仕切り１４０は、上昇管／キャップのスパンの少なくとも５０％の長さをもち、好ましくは、その長さの７０％、より好ましくは、その長さの９０^＋％を持つことにより、流体の水力学に影響を与える。代替実施形態（図示せず）において、仕切りは、キャップの上部からキャップの底縁部１３４まで延在するものであってよい。仕切りは連続的なものである必要はなく、仕切りの長さの合計が、上昇管／キャップのスパンの少なくとも５０％である限り、いくつかの仕切りをより短くして構成してもよい。また、考えられている仕切り（図示せず）が、上昇管１２０とキャップ１３０との間の空間１８０を上昇する流体に回転を与えるように、非垂直方向に配置されてもよい。さらに、任意の所与のバブルキャップで利用するために、特に、２個、３個、４個、５個または６個の仕切りを含む任意の適切な数の仕切りが考えられる。
【００２２】
仕切り１４０は、上昇管、キャップ、または上昇管とキャップの両方に取り付けられてよい。取り付けは、直接的または間接的なものであってよい。キャップに対する上昇管の位置を維持することにおいて助けとなる仕切りもあれば、その点に関してほとんど、またはまったく助けにならないものがあってもよい。好適な取り付け方法は、タック溶接、ステッチ溶接または任意の他の溶接手段などの溶接を含む。仕切りは、１つまたは複数の任意の適切な材料を含むものであってよい。上昇管１２０の上部１２２に、回転ディレクタ１５０が取り付けられる。回転ディレクタ１５０は、上昇管１２０とキャップ１３０との間の空間１８０から、円周状の流路で上昇管の通路１９０に流体１７０を方向付けることにより、明らかに、上昇管１２０の内壁の湿潤性がより均一になり、流体１７０が上昇管の通路１９０を出るとき、流体１７０の放出パターンがリング状になる。回転ディレクタは、上昇管１２０と連続したものであってよく、または、溶接または任意の他の適切な方法により、上昇管１２０に取り付けられてよい。動作中、スカート高さ１６０により画定され、分配プレート１１５の上部１１６と、キャップ１３０の底縁部１３４との間にある開口１１７を通って、流体１７０がバブルキャップ１００に入る。バブルキャップ１００に、キャップ１３０の側面に１以上のスロットがあれば、そこからも流体がバブルキャップ１００に入る。次に、流体１７０は、上昇管１２０と、キャップ１３０と、２つの仕切り１４０との間の空間１８０に入る。次に、流体１７０は、空間１８０を通って上向きに流れ、流体１７０が混合される回転ディレクタ１５０を通る。次に、流体は、上昇管１２０に入り、上昇管の通路１９０を下向きに流れる。キャップの長さ１３５は、図１のキャップの長さ３５より短いため、スカート高さ１６０を図１のスカート高さ６０より長くできる。場合によっては傾斜した分配トレイ１１５により、２つの隣接するバブルキャップ１００が異なる高さである場合、２つの仕切り１４０とスカート高さ１６０により、図１の２つの隣接するバブルキャップ１０よりも、２つの隣接した上昇管の間での流体１７０の分割をより均一にすることができる。
【００２３】
分配プレート１１５は、円形のものが好ましく、直径は、約３６インチから約２４０インチのもので、厚さは、約０．０６インチから０．５０インチのものである。サイズは、一般的にそれが利用される反応器のサイズに応じる。現在好適な分配プレートは、ステンレス鋼および他の合金から作られるが、炭素鋼、プラスチックおよびセラミックを含む任意の適切な材料も考えられる。典型的な分配プレート１１５は、約６０から約１２００個のバブルキャップを支持するが、より少数または多数のバブルキャップも考えられる。上昇管１２０は、典型的に、分配プレート１１５に圧延されるため、上昇管の経路１９０は、分配プレート１１５の孔１１８と一致する。
【００２４】
他のバブルキャップに関して、上記に参照したＪａｃｏｂｓ特許明細書に記載されているように、分配プレート１１５は、チャンバに入った混合および／または粗分配が上流で達成されることがあるため、実際、再分配プレートを含んでよい。したがって、分配プレート１１５が、任意の混合反応器における他のプロセスおよび装置に対して、任意の適切な位置に配置されてよいことは明らかである。
【００２５】
図３において、バブルキャップ２００は、図２Ａおよび図２Ｂのバブルキャップ１００に類似しているが、バブルキャップ２００に、２つの仕切り１４０の代わりに、４つの仕切り２４０がある点が異なる。図３において、４つの仕切り２４０は、２つの仕切りからなる２つのセットにまとめられ、それぞれのセットが、空間２８０内の別々の垂直平面に設けられる。各セット内で、２つの仕切りは空間２８０の１つの垂直平面に設けられ、空間２８０内で分離されている。その結果、流体２７０は、上昇管２２０と、キャップ２３０と、４つの仕切り２４０を過ぎた間に形成される空間２８０を通過することになる。
【００２６】
図４において、バブルキャップ３００も同様に、図２Ａおよび図２Ｂのバブルキャップ１００に類似しているが、バブルキャップ３００のキャップ長さ３３５は、キャップ長さ１３５より短く、上昇管の高さ３２５は、上昇管の高さ１２５より短い点が異なる。その結果、上昇管の高さとキャップの長さが異なっても、スカート高さ３６０は、バブルキャップ１００のスカート高さ１６０に等しい。
【００２７】
図５において、バブルキャップ４００は、複数の側面スロット４９５が設けられた円筒状の湾曲側面４３３を有する。複数の側面スロット４９５の各々は、キャップ４３０の底面４３４へ下向きに延在することから、任意の所与のスロット４９５のスロット長さ４９７は、上部４９６からキャップ４３０の底面４３４までの距離である。スロットの高さ４９８は、スロット４９５の上部４９６と、分配プレート４１５の上部４１６との間の距離として定義される。特に、このような側面スロット４９５により、混合および分配される流体４７０がバブルキャップ４００に入る。
【００２８】
図５のバブルキャップ４００は、少なくとも８個のスロット４９５を有し、そのうちの４個が図示されている。スロットの長さ４９７は、２．５インチであり、スロットの高さ４９８は、４．５インチである。代替実施形態において、スロットの長さ４９７は、約１．５インチから約１２インチまでの任意の長さのものであり得る。スロット４９５の形状は、典型的に、概して矩形状であるが、三角形または他の先細状、ジグザグ状など、任意の他の適切な形状であってよい。図６において、分配プレート５１６が、複数のバブルキャップ５００を含む。流体５７０は、分配プレート５１６上のジグザグ５５０パターンを流れ、上昇管５２０とキャップ５３０が、直交流に対する水圧耐性を生じる。直交流の流体５７０の一部分５５５が、バブルキャップにより混合および分配される。複数のバブルキャップ５００は、さまざまな要因に応じて、量にばらつきがある場合がある。要因のうちの２つは、分配トレイ面積の単位当たりのキャップ数に影響を与えるキャップの中心から中心までの間隔と、流体を混合および分配するために使用される反応器または任意の他の商業的プロセスのサイズである。さらに、複数のバブルキャップ５００は、任意の方法で、好ましくは、流体を対称的に分配するための対称的方法において、分配プレート５１６上で分配されてよい。直交流５５０を修正するために、分配プレート５１６内にまたはその上に設けられた刻み目、チャネル、バッフルまたは他の経路（図示せず）は、あってもなくてもよい。
【００２９】
図７Ａ、図７Ｂおよび図７Ｃにおいて、粗分配装置６００は、複数の山形タイプのベーン６１０を含む。ベーンは、混合装置６２０の出口とスプラッシュデッキ６３０との間に設けられる。スプラッシュデッキ６３０があることで、混合装置を出る流体が、経路６１３に沿って山形タイプのベーン６１０により形成された通路６１２を通って外向きに流れる。スプラッシュデッキ６３０は、無孔のものであることが好ましいが、流体の一部分を次の分配トレイ６５０（最終分配トレイの場合もある）へ下向きに流すことができるオリフィス（図示せず）を含んでよい。
【００３０】
参照により、図７Ｂは、次の分配トレイ６５０の下にある触媒床６４０と、反応器壁６６０を示す。
【００３１】
好適な実施形態において、山形のベーン６１０は、混合チャンバ（図示せず）の実質的に無孔の床下と、実質的に無孔のスプラッシュデッキ６３０の上に配置され、上流混合チャンバ（図示せず）の出口オリフィス６２０の周囲を取り囲む。それにより形成されたベーン通路６１２により、そこを流れる流体が、好ましくは、少なくとも２度、方向を変え、上流の混合チャンバと下流の次の分配トレイ６５０との間に唯一の流通手段を与える。山形タイプのベーン６１０により、ベーン通路６１２を出る流体の速度プロファイルがより均一になることで、次の分配トレイ６５０に流体をより効果的に粗分配できる。混合チャンバ内で混合される流体を回転させる混合チャンバとともに使用される場合、山形タイプのベーン６１０は、流体速度の接線成分を軽減するようにも働く。混合チャンバの中心出口オリフィスと同心の円形レイアウトに配設される場合、山形タイプのベーン６１０は、ベーン通路６１２を出る液体放出パターンを促進させることにより、液体は、環状リング（図示せず）状に次の分配トレイ６５０に供給される。この環状リング供給パターンは、液体により生じるリングの直径が最適条件に近ければ、次の分配トレイ６５０に液体を供給する極めて効果的な方法である。最適なリング直径は、最後の分配トレイ６５０の幾何学的形状に依存し、水圧計算により決定され得る。図７Ａ、図７Ｂおよび図７Ｃに、山形タイプのベーンが描かれているが、流れを再方向付けする他のタイプのベーンが考えられる。図８および図９に、いくつかの例が描かれている。
【００３２】
図８において、波形プレートタイプのベーン７１０が、ベーン通路７１２を形成するように間隔を置いて設けられており、通路は、流体が通過するための流路７１３を与える。
【００３３】
図９において、互い違いに配設されたチャネルタイプのベーン８１０が、ベーン通路８１２を形成するように間隔を置いて設けられており、通路は、流体が通過するための流路８１３を与える。
【００３４】
このように、流体を混合および分配する特定の実施形態および応用を開示した。しかしながら、本発明の概念から逸脱することなく、上述したもの以外にさらに多くの修正が可能であることは、当業者に明らかであろう。したがって、本発明の主題は、特許請求の範囲の精神以外に制限されるべきものではない。さらに、本願明細書および特許請求の範囲の両方を解釈するさい、文脈と一貫した最も広範囲の可能な方法で、すべての用語が解釈されるべきである。特に、「含む」、「含み」という用語は、非排他的方法で、構成要素、構成部品またはステップを参照するものとして解釈されるべきものであり、参照した構成要素、構成部品またはステップは、特に参照されていない他の構成要素、構成部品またはステップとともに存在し、利用され、または組み合わされてよいことを示す。
【図面の簡単な説明】
【図１】
従来のバブルキャップの縦断面図である。
【図２Ａ】
本発明の態様による、バブルキャップの縦断面図である。
【図２Ｂ】
図２Ａの線１−１に沿ったバブルキャップの横断面図である。
【図３】
複数の仕切りと、キャップの長さを短くしたことにより増大したスカートの高さを有する別のバブルキャップの縦断面図である。
【図４】
複数の仕切りと、より高い上昇管の高さによりスカートの高さが高くなった別のバブルキャップの縦断面図である。
【図５】
スライドスロットを示す図２Ａおよび図２Ｂのバブルキャップの側面図である。
【図６】
流体の直交流を示す、複数のバブルキャップを有する分配プレートの斜視図である。
【図７Ａ】
山形タイプのベーンを有する分配装置（請求項１６と一致するように「前」を削除？）の斜視図である。
【図７Ｂ】
線１−１に沿った図７Ａの分配装置（上記を参照）と、周囲の装置の縦断面図である。
【図７Ｃ】
線２−２に沿った図７Ｂの分配装置にある山形タイプのベーンの横断面図である。
【図８】
波形プレートタイプのベーンの横断面図である。
【図９】
互い違いに配列されたチャネルタイプのベーンの横断面図である。

Claims (25)

1. 上部を有する上昇管と、
   底部と少なくとも１つの側面スリットとを有し、前記上昇管とキャップとの間の空間に流体が流れるように前記上昇管に対して設けられたキャップと、
   前記空間に設けられ、前記上昇管の上部と前記キャップの底部との間で測定された距離の少なくとも５０％の長さに及ぶ仕切りとを含む、バブルキャップ。
2. 前記仕切りの長さは、前記上昇管の上部と前記キャップの底部との間の距離の少なくとも７０％である、請求項１に記載のバブルキャップ。
3. 前記仕切りの長さは、前記上昇管の上部と前記キャップの底部との間の距離の少なくとも９０％である、請求項１に記載のバブルキャップ。
4. 前記仕切りの長さは、前記上昇管の上部と前記キャップの底部との間の距離の１００％である、請求項１に記載のバブルキャップ。
5. 前記仕切りは、前記上昇管に取り付けられる、請求項１に記載のバブルキャップ。
6. 前記仕切りは、前記キャップに取り付けられる、請求項１に記載のバブルキャップ。
7. 前記仕切りは、前記上昇管と前記キャップの両方に取り付けられる、請求項１に記載のバブルキャップ。
8. 少なくとも２個の仕切りを有する、請求項１に記載のバブルキャップ。
9. 少なくとも３個の仕切りを有する、請求項１に記載のバブルキャップ。
10. 少なくとも６個の仕切りを有する、請求項１に記載のバブルキャップ。
11. 前記上昇管に取り付けられた回転ディレクタをさらに含む、請求項１に記載のバブルキャップ。
12. 請求項１に記載のバブルキャップを複数含む、混合デバイス。
13. 少なくとも１つのスロットを有するバブルキャップは、分配プレートに対して配置され、前記キャップの底部は、前記分配プレートから少なくとも１．５インチの位置に配置される、請求項１に記載のバブルキャップを有する混合デバイス。
14. 少なくとも１つのスロットと、少なくとも１．５インチのスカート高さをキャップに与えるように構成された上昇管とを有するキャップを含む、バブルキャップ。
15. 前記スカート高さは、少なくとも２．５インチである、請求項１４に記載のバブルキャップ。
16. 前記スカート高さは、少なくとも４インチである、請求項１４に記載のバブルキャップ。
17. 前記キャップは、少なくとも３つのスロットを含む側面を有する、請求項１４に記載のバブルキャップ。
18. 前記スロットの長さは、少なくとも２．５インチである、請求項１４に記載のバブルキャップ。
19. 前記スロットの長さは、少なくとも３．５インチである、請求項１４に記載のバブルキャップ。
20. 前記スロットの長さは、少なくとも５インチである、請求項１４に記載のバブルキャップ。
21. 流れを再方向付けする複数のベーンと、
    上側プレートと、
    下側プレートと、
    前記下側プレートの下に設けられた分配トレイとを含み、
    前記上側プレート及び前記下側プレートは、それらの間の空間および前記ベーンにより形成される通路を流体が流れるように前記ベーンに対して設けられている、分配デバイス。
22. 前記流れ再方向付けベーンは、山形タイプのベーンである、請求項１６に記載の分配デバイス。
23. 前記分配トレイは、有孔プレートである、請求項１６に記載の分配デバイス。
24. 前記分配トレイは、バブルキャップトレイである、請求項１６に記載の分配デバイス。
25. 前記分配トレイは、上昇管トレイである、請求項１６に記載の分配デバイス。

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