JP2005305434A - ガスからの飛沫同伴液体粒子の除去 - Google Patents

Abstract

【課題】ガスからの液体粒子の脱飛沫同伴を提供する。
【解決手段】装置内の下降する液体流に向流して流れるガス状ストリームによって捕捉される液体粒子を、脱飛沫同伴するための分離装置を有する多段蒸留装置で接触棚段の上に置かれた分離装置は、水平な上が開口した液体収集路からなる、垂直に間隔を置いて配置された階層を含み、液体収集路は、ガスの流れを横切って平行な並びで配列される。前記液体収集路は、垂直に互い違いに配列されて下の階層のレベルからのガス流を、上の階層の収集路間及び通路周りの間隙を通って偏向させ、飛沫同伴された液体粒子を、ガス状ストリームから、慣性によって下の階層の通路中に分離させる。収集された液体は、液体下降管を通って接触棚段に戻される。通路は、水平に伸び、かつ上の階層の通路から下の階層の通路に向かって下方に伸びる流れ偏向板を有し、ガス流が偏向され液体粒子の脱飛沫同伴の効率が向上される。
【選択図】なし

Description

本発明は、液−気相分離技術に関する。本発明は特に、蒸留塔などにみられるものなどの上向きに流れるガスストリーム中に浮遊する液体粒子の脱飛沫同伴に関する。

蒸留装置の運転は、典型的には向流多段塔で行われる。この中で、液体は棚段を横切り、下降管を経てカラムを流下する。一方、ガスは、棚段（接触棚段、バブルキャップ、シーブまたは類似の接触装置を含んでいてよい）を上向きに通過する。物質移動は、各棚段の底部近くの液−気混合物中で生じる。相分離は、ガスおよび液体の全向流を確保するのに必要であるが、これは、棚段間の空間で、重力によって起こる。

蒸気および液体が装置を通って流れる間に、液体の粒子または小滴が、上向きに流れるガス状ストリームの蒸気相中に飛沫同伴される。飛沫同伴された液体は、流動中のストリームから分離することが困難であり、種々の技術が、相分離を行うために用いられた。分離には、種々の機構を利用しうる。微小液滴は、凝集してより大きな滴を形成しうるし、液体粒子は、遠心力、重力または固体表面への衝突によって分割されうる。種々の設計のデミスタースクリーンおよび流れ偏向板が、相分離に効果的であることが示されている。しかし、これらの装置の多くは、製作および運転するのに高価であり、過大な圧力損失を生じる。

特許文献１（トルトナ（Ｔｒｕｔｎａ））には、液体の分離、収集および分配に適合された長方形の水平通路（またはＵ字型トラフ）からなる多段配列を用いる、並流蒸留用部品が教示される。通路で収集された液体は、液体を下段の棚段に送る下降管に排出される。特定の用途に求められるように、一つ以上の蒸留棚段の上に脱飛沫同伴装置を設置してもよい。このタイプの配置においては、一組の通路の間で一掃される液体の大部分が、ガスによって、上向きに飛沫同伴され続けることが予想される。主要な液体収集のメカニズムは、通路の上端部を通り過ぎた小乱流であると思われる。この方法は、低い圧力損失を示すものの、回収される液体粒子の相対量は、望まれるより少ない。この欠点は、飛沫同伴された粒子を有する蒸気ストリームが通路の配列を通過する際に、その流路が比較的制約されないことに関連すると考えられる。

米国特許第４，３６１，４６９号明細書

本発明によれば、上向きに流れるガス状ストリームから、液体粒子の脱飛沫同伴を行うための分離システムが、ガス状ストリームに、脱飛沫同伴域を通過させる。前記脱飛沫同伴域は、伸びたＵ字型の液体収集路の多段階層を含み、前記液体収集路は、前記ガス状ストリームの流れを横切って平行な並びで配列される。液体収集路は、実質的に水平に、即ち水平またはごく僅かに傾斜するように配置され、それによりそれらは、効果的に、液体を収集するように機能することができる。前記階層は、互い違いに配列された液体収集路の平行な並びを成して、垂直に間隔を置いて配置され、下段の階層からの前記ガス状ストリームの流れを、上段の階層の、液体収集路間および液体収集路の周囲に開いた間隙を通して偏向させる。それにより、液体粒子を重力によってガス状ストリームから分離して、下段の液体収集路に収集し、液体下降管を経て分配することを可能にする。階層間の領域で、強固な伸びた流れ偏向板が、上の階層の各液体収集路と平行に伸びる。即ち、この偏向板は、上の階層の通路から、次の隣接する下の階層の液体収集路の方向に下向きに伸びて、ガス状ストリームの流れを偏向させ、液体収集路における液体粒子の収集効率を向上する。所望に偏向されたガスの流れと、分離された液滴の流れをもたらすため、上の階層の通路に直接、或いは下の階層の通路に、偏向板を取付けてもよい

ガス状ストリームから液体粒子を脱飛沫同伴する効率を増大する方法は、前記ストリームに、脱飛沫同伴域を通過させる。前記脱飛沫同伴域は、Ｕ字型の、実質的に水平な伸びた液体収集路の多段階層を含み、前記液体収集路は、ガス状ストリームの流れを横切って、垂直に間隔を置いて配置された平行な並びで配列される。前記階層は、互い違いに配列された液体収集路の平行な並びを成して配置され、下段の階層からの前記ガス状ストリームの流れを、上段の階層の、液体収集路間および液体収集路の周囲に開いた間隙を通して偏向させる。それにより、液体粒子を重力によってガス状ストリームから分離して、下段の液体収集路に収集し、分配することを可能にする。階層間の領域で、流れ偏向板が、上の階層の各液体収集路と平行に伸びる。即ち、偏向板は、上の通路から、次の隣接する下の階層の通路の方向に下向きに伸びて、ガス状ストリームの流れを偏向させ、液体収集路における液体粒子の収集効率を向上する。

本発明の好ましい形態（例示として示されるに過ぎない）を引用し、また添付の図面（同じ数字はいずれも同じ部品を示すのに用いられる）を参照して、本発明を以下により詳細に説明する。

図１は、棚段上の液体が全て上向きに飛沫同伴され、上昇するガス流から分離された後に液体収集路内に捕捉され、次いで先行の接触棚段に送られる多段蒸留装置を示す。蒸留カラム１０には、外側のシェルまたは壁１１が含まれる。これは、任意の適切な水平断面（円形、正方形、長方形、楕円形その他）を有していてよい。シェルの壁１１の一つに、壁１４によって下降管通路１３が提供される。シェル１１と、壁１８、１９および２０によって、更なる下降管通路１５、１６および１７がそれぞれ画定される。

下降管通路１３の下端に隣接して、液−気接触棚段２２が、カラム内部を横切って横方向に配置される。類似または同じ棚段２３および２４が、それぞれ下降管通路１５および１６の下端に、カラム内部を横切って横方向に配置される。棚段２２、２３および２４の上には各々、気−液分離域が配置される。各分離装置２６、２７および２８は、水平に間隔を置いて配置された、平行な、上部が開口した長方形の通路を有する、垂直に間隔を置いて配置された複数の階層またはレベル３１、３２および３３（明瞭にするため、最下部の階層２８内のみに言及）からなる。

各通路の並びまたは段に、個々のシールされた下降管を提供することによって、液体の収集および運搬を妨げる可能性のある、通路出口の過剰な蒸気流もまた防止されうる。この選択肢は、液−気比の大きな変動が現れる場合に好都合である。

図１に示される分留カラムは、任意数（三段のみ示す）の重なり合った段を有していてよい。原料蒸気は、カラムの底部に入り、矢印５１で示されるように上向きに流れる。蒸気は、下降管１６を通って棚段２４に送られる液体と接触し、蒸気と液体の高度に撹拌された混合物が、カラムを通って上向きに流れる。液体は、分離装置２８で蒸気から分離され、次いで蒸気は、棚段２３を通って塔を上昇し続ける。棚段２３には、下降管１５を通り、液体シールポット１５ａを経て液体が供給される。分離された蒸気は、棚段２２を通って上向きに流れ、棚段２２には、下降管通路１３を通り、液体シール１３ａを経て液体が供給され、得られた気−液混合物は、分離装置２６を通って上向きに流れる。分離装置２６がカラムの上端にあるとすると、分離された蒸気は、矢印５１で示されるように、カラムを出て上昇し続ける。カラムへの原料液体は、下降管１３を通って導入される。分離装置２６がカラムの上端にない場合、分離された蒸気５１はカラムを通って上昇し続け、下降管通路１３を通る液体供給は、カラムのより高い上の分離装置から供給される。分離装置２６によって分離された液体は、下降管通路１５および液体シール１５ａを通って棚段２３に流下する。分離装置２７によって分離された液体は、下降管通路１６およびシール１６ａを通って、棚段２４まで下向きに流れる。分離装置２８で分離された液体は、下降管通路１７を通って下向きに、カラムの外部、またはカラム内の更に下の棚段のいずれかまで流れる。

図１に示されるように、各分離装置２６、２７および２８の収集路は、実質的に水平であり、それによりそれらは、分離された液体粒子を収集し、通路の長さ全体に亘って比較的均一な液体深さを確保するように、効果的に機能することができる。しかし、それらには下降管に向かって僅かに下向きの傾斜を与えられ、液体が収集路から下降管に流れるのを容易にする。収集路は、好ましくは５〜１０％程度の傾斜で下降管に向かって下向きに傾斜し、通路の長さ全体に亘って所望の比較的均一な液体深さを維持しつつ、液体が通路から下降管に排出するのを容易にする。従って通路は、典型的には、水平面から１０％以下、好ましくは水平から５〜１０％の傾斜にある。説明の便宜上、本明細書では、この配向を「水平な」と称し、真の水平配置からの好ましい僅かな逸脱にもかかわらず、階層を「水平な」階層と称する。

一般的な開口タイプの下降管である図１１３、１５、１６および１７を用いる場合、通路は、通路の排出端からの出口を有する。これは、通路内の液体とほぼ同じ高さまでスカート６０によって狭められ、過剰な蒸気流がカラムから出口を通って下降管中に流れるのを防止する。過剰なガスが、下の通路の出口を通ってカラムから下降管中に流れた場合には、逆のガス流が、階層の上の通路の出口を通って、下降管からカラム中に戻る可能性がある。これは、液体を上の階層内に保持する。設計条件では、下の通路に捕捉された相当量の飛沫同伴液体がある場合には、スカートの下の開口は、主に、流出する液体で満たされ、従ってガスが下部通路から下降管中に出るのを遮る。低い液体飛沫同伴／捕捉比では、この開口が完全に液体で満たされることがある。従って、いくらかのガスが下降管中に通り抜け、次いで、液体を上の通路に保持して上の通路に戻る通路を見出す。しかし、ガスから分離されるべき液体が多くない場合、階層の上の通路内に保持される液体が、実用上の有意な問題をもたらすことはない。

一般に、スカートによって遮られた通路出口の出口領域の割合は、原則として、最下階層に対して最大であり、最高階層に対してはゼロまで減少させるべきである。最下階層の遮られた出口の最適な割合は、階層の数が増大するにつれていくらか増大する。何故なら、（更なる階層により）通路配列全体（底部〜頂部）を横切る圧力損失が増大するからである。これは、液体およびガスを、最下通路の端部から、そのスカートの下をくぐって、シールされた下降管域中に推し進めることにつながる圧力差を増大する傾向がある。従って、階層の数が増大するにつれて、スカートの下の比例的に小さくなる開口領域が、液体をその通路から排出するのに必要であるか、または少なくとも望ましい。上半分の階層内の全ての通路にスカートがなく、下半分の階層内の全ての通路には、通路出口の上部半分（５０％）を遮るスカートがある設計は、ある範囲の流動条件下で十分であることが見出された。例えば、４階層構造において、４つのうちの下の２階層が、通路出口の上半分を遮るスカートを有する一方、最上部の２つの階層が、スカートのない通路出口を有するかも知れない。図１の３階層分離域においては、最下部棚段は、通路出口の上部半分を遮るスカートを有し、最上部棚段にはスカートがないかも知れない。予想される液体およびガスの流速や飛沫同伴比によっては、中間棚段は、スカートがないかも知れないし、製作の更なる複雑性が許容されるならば、出口領域の半分未満を遮るスカートを有するかも知れない。種々の幾何学的形状および運転条件に対してスカートのサイズを最適化するのに、標準的な油圧計算および作動装置の観察を用いてもよい。

図２を参照すると、収集路の配列が部分断面図に概略で示され、偏向板を示している。個々の通路３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３２ａ、３３ａ等は、それぞれ底部３９および側壁４０、４１を有する長方形の断面の、伸びて上部が開口した通路の形態である。少なくとも上の階層には、偏向板４５ａ、ｂ、ｃが提供される。便宜上、通路は同様に構成されうる。図２に示されるように、階層内で垂直および水平に間隔を置いて通路が配置され、脱飛沫同伴域が提供される。これは、階層の全水平領域（通路＋間隙）に対して少なくとも２０％、好ましくは３０〜６０％、最も好ましくは３５〜５０％の、通路間の全水平開口間隙領域を有する。予想される上向きの気−液流れパターンは、矢印４６の配列によって示される。上向きに流れる気−液は、典型的には、空気混和液体、泡、噴霧または飛沫同伴する液滴を有するガスの二相混合物の形態である。流れの方向の変化のために、気−液混合物は通路に押しやられて、液体を分離することがありうる。これは、次いで、直下の通路に収集される。それにより、液体が上向きに流れるガスストリームから満足に分離される。

図２に示されるように、偏向板４５ａ、４５ｂ、４５ｃは、通路の高さに比較して相対的に小さい。偏向板は、階層間の高さの５０％未満、好ましくは約１０〜４５％である。偏向板は、側壁と一体化した下向きの伸長部を形成してもよく、または後に説明されるように、所望の位置に独立して取付けてもよい。偏向板は、通路の底部のいかなる場所に配置してもよい。好ましい形態においては、同じ並びの全通路は、同様に配置された偏向板を有する。更に他の好ましい形態においては、全ての並びは、いずれも、非対称に配置された、または図２に示されるように、交互に鏡像位置に配置された偏向板を有する。当業者には明らかなように、偏向板の対称性は更に修正されうる。

飛沫同伴された液体を有する蒸気ストリーム５１は、通路間を上向きに流れ、通路の壁に衝突する。脱飛沫同伴された液体は、通路の底部に集まる。偏向板の構成および位置によって、液体は、偏向板の周りでより容易に集まり、より自由に下の通路中に蓄積する。偏向板は、部分的に、通路を通って移動するガス／液流の流れを導き、加えて液滴の落下経路の精度を増大させることによって、液体のより完全な収集を促進する。これは、遥かに大きなパーセンテージの脱飛沫同伴された液体が、下の通路に直接落下することを可能にする。偏向板は、通路の底部に、収集路のラインに平行に、好ましくは垂直から０〜４５°以内に配向させて固定してよい。偏向板は、鋸歯状または多孔質の板、湾曲した表面など種々の形態を有してよい。

通路を通る蒸気流によって示されるように、偏向板は、蒸気流の経路を変更する。これは、飛沫同伴された液体粒子の慣性分離によって、通路の脱飛沫同伴特性を最大にするという付加効果を有する。これは、蒸留塔内で用いられる全通路をより少なくすることを可能にしうる。通路の一端部に偏向板を配置する場合、通路の底部を偏向板の方向に傾斜させることが好都合な場合がある。この傾斜を、図１に示される、通路の横の（横方向の）傾斜に加えて付けてもよい。偏向板自体もまた、垂直から角度を為していてよい。偏向板に角度を付けることにより、蒸気流および脱飛沫同伴された液体の滴下位置に対して、より優れた制御を得ることができる。

図３に示されるように、上の階層の通路１３１ａ、１３２ａ、１３３ａ等の底部で、複数の偏向板を複数の位置で用いてもよい。この実施形態においては、通路１３２ｂの底部に二つの偏向板１４５ａ、ｂが固定され、また少なくとも上の階層において、他の通路にも類似の偏向板が固定される。ここでは、両偏向板は、通路の底部の対向する側にある。しかしそれらは、ガス流の特性、液体粒子の分離および液体の収集を最適化するいかなる位置にでも配置されうる。これは、収集された液体が、下の通路の中央に蓄積されることを可能にする。

下の通路の偏向板の配置は、実際には、中心を外れていてもよい。これは、液滴を落下時にある方向に押し動かす、予期された蒸気流の動きによるものでありうる。従って、ある場合には、偏向板が、下の通路の上に並ぶのではなく、通路周りおよびその上のガス流によって、滴下する液体が、適切な位置に吹き込まれるように配置されることがある。

一形態の偏向板は、通路の全長に沿って連続的に伸びる縦の細片でありうる。或いは、通路長に沿って選択された位置に偏向板を加えてもよい。これは更に、蒸気流を方向付ける際の融通性を提供する。偏向板自体もまた、液体または蒸気流の収集を促進する修正された形状（テーパー付けをした厚みなど）であってよい。

図４を参照すると、一片の薄いシート金属を曲げることによって、通路配列２３１、２３２を製作する技術が示される。偏向板２４５は、通路自体を形成するのに用いられるものと同じ片のシート金属などから一体的に形成される。図４に示されるように、通路の側壁の高さに比較して比較的小さな偏向板が、階層間の領域に伸びる、側壁の下向きの伸長部を形成する。しかし偏向板は、通路底部の一端にある代わりに、どの点に配置されていてもよい。通路の上に伸びるシートの一部に、パーフォレーション２５０が形成されて、階層内の通路が、適切なパーフォレーションおよび曲げによって、単一シート物質から形成されることを可能としつつ、階層間のガス／液流を可能とする。

飛沫同伴された液体を有する蒸気は、通路間を上向きに流れ、通路の端部および偏向板に衝突する。それらの点で慣性分離によって脱飛沫同伴された液体は、通路の底部に集まる。しかし、液体は偏向板の周りにより容易に集まり、下の通路により自由に蓄積する。従って偏向板は、ガス流のより大きな程度の方向転換から、飛沫同伴された液滴をより良好に分離するのを促進するだけでなく、下の収集路への小滴の落下精度を向上させることによって、より良好な液体の収集および分離された小滴の蓄積を促進する。これは、液体を単独で通路の底部に集まらせる場合に比べ、より多量の脱飛沫同伴された液体を、下の通路に直接に落下させることを可能とする。

図５の実施形態においては、通路配列３３１、３３２が、薄いシート金属を曲げ、孔開けすることにより、類似の方法で形成される。収集路の上に伸びるシートの垂直部分にあるパーフォレーション３５０ａ、３５０ｂは、流体が階層間に流れることを可能にする。この場合、階層間の領域にある偏向板３４５ａ、３４５ｂは、上の通路にではなく、むしろ下の通路に取付けられる。ただし、階層間の領域におけるそれらの適切な配置は保持され、下の通路の方向に下向きに取付けられ、それにより分離・収集の効率が向上される。多孔部分３５０ａ、３５０ｂの上でシートを横向きに曲げることによって、下の通路に偏向板が取付けられて、同じシート物質片（金属など）から一体に形成された偏向板を提供する。従って、上の偏向板の取付けが、下の階層の通路に対してなされる。多孔板構成が、種々の孔構造（裸線グリッドなど）に置換えられていてもよい。

配列の頂部および底部階層は、特殊な形態を有していてもよい。図６に、二階層配列について、頂部通路４３１ａ、４３１ｂおよび底部通路４３２ａ、４３２ｂの好都合な扱いが示される。キャップタイプの偏向板が、最上位の通路の頂部に被さって伸び、上の階層の通路の上にある孔領域を通って上の通路を出るガス流の流れ方向を変化させることによって、液体の捕捉を促進する。各偏向板は、従属リッジ４６０ａ、４６０ｂを有する水平部分またはフラップ４５９ａ、４５９ｂを有する。これは、パーフォレーション４５０から離れるガスの方向を、飛沫同伴液体粒子を流れストリームから放出する傾向となるように変化させる。底部階層には、従属フラップ４６１ａ、４６１ｂ、４６１ｃの形態の独自タイプのガス流偏向板が含まれて、蒸気流を好ましいパターンに方向付ける。この場合、これらの底部階層のフラップは、より長く、また上の階層の底部の垂直偏向板４４５ａ、４４５ｂとは異なって配向される。

分離された液体を、通路から下向きに接触棚段に戻す保護経路を提供するために、図７に示されるように、シールされた下降管構成を採用してもよい。各々収集路を有する二つの棚段７６、７７（二つの域に対してのみ示される）を含む分離域を有するカラム内の接触棚段７２、７３、７４、７５が示される。収集路は、通路出口７９を通して中身をシールされた排液管７８に注ぐ。通路は、偏向板（図面には示されない）を有して提供される。これは、前述されるように、ガス流を偏向し、液体粒子の収集を導く。スカート８０は、各域における下の通路からの出口を部分的に遮って、シールされた下降管への逆ガス流れを阻害する。通路からの分離された液体は、排液管および液体シール皿８２の溢流リップ８１に流れ、そこから下降管８３に落下し、前の接触域の接触棚段に到る。より簡単な構造を図８に示す。ここでは、接触棚段８４、８５、８６の下の通路８７、８８が、下降管８９（一つが示される）にシールされ、下降管は同じ接触域の接触棚段上に排出する。図７でもそうだが、通路は、ガス流を偏向し、液体粒子を収集する偏向板（示されない）を有して提供される。下降管を通る開口は、過剰のガスが液体を付随することなく、通路に収集される液体の通過を可能にするように寸法取りされる。この構成は、カラム能力の増大が少なくなるという重要でない不都合を有する。何故なら、液体が下の域よりむしろ、同じ接触域に戻されるからである。しかし、この装置は、依然として、脱飛沫同伴を向上することが可能である。

実施例１
図２の形態により、脱飛沫同伴装置を五つの階層で製作する。通路は幅０．８インチ、高さ１インチであり、階層間の垂直な空間は０．５インチである。通路は、全面積３９平方インチの長方形の断面を有する脱飛沫同伴域に支持される。通路から下方向に、０．３５インチの強固な偏向板が伸びる。

通路は一端が閉じられ、収集された液体は、開口端で排出されて、下に分配される。下降管、液体原料域または他の機器に対して更なる３０％の領域を仮定すると、全装置面積は、５１平方インチまたは０．３５平方フィートに達する。溢流負荷は１７ｇｐｍ／ｆｔ^２液体、Ｃ−ファクターは０．４１になる。

適合させた偏向板を有する通路については、溢流空気速度は、液体供給速度６ｇｐｍで約２９０ＣＦＭである。ここで溢流点とは、液体原料の６％超が、捕捉（脱飛沫同伴）されることなく、通路配列を通って持上げられるガス速度として定義される。通路面積のみについては、溢流Ｃ−ファクターは２２ｇｐｍ／ｆｔ^２で、０．７０フィート／秒である。面積が、下降管に対して計算して３０％だけ増大される場合には、推定溢流Ｃ−ファクターは１７ｇｐｍ／ｆｔ^２液体で、０．５４フィート／秒になる。この能力は、従来の棚段の能力の約二倍である。

実施例２
比較のために、ベースケースの装置は、偏向板手段がなく、また階層間の空間が０．４インチに減少されて、脱飛沫同伴域全体の同等の圧力損失が達成されることを除いて、全く同一の通路構成を有する。溢流空気速度は、液体速度６ｇｐｍで、約２２０ｃｆｍである。この溢流空気速度は、実施例１の向上された偏向板を装備された通路で見られるより、約３０％低い。

脱飛沫同伴試験は、空気をキャリヤガスとし、イソパラフィン炭化水素液体を分散液体相として用いる。脱飛沫同伴比較試験の結果を次の表に示す。

向上された通路／偏向板の設計は、一般に、偏向板のない同じ構成より、２０〜３０％少ない未捕捉液体をもたらす。コフロー（ＣｏＦｌｏ）（登録商標）タイプの棚段（トルトナ（Ｔｒｕｔｎａ）設計など）で用いられる場合を除き、向上された通路配列は、少なくとも一部の棚段の直下、即ちバブリング領域の上の自由領域の頂部に有効に取付けられ、通常の棚段の能力を高めうる。そこでそれらは、さもなければ、上にある棚段の方向に運ばれる飛沫同伴された液体を捕捉しうる。これらの通路は、メッシュまたはベーンパックなどの従来の脱飛沫同伴装置より溢流することが少ない。単に２、３階層の通路を用いることは、より低いコストおよび圧力損失で、これらの適用に対して十分に飛沫同伴を捕捉しうる。通路の端部から排出するための液体の経路（液体が上向きに流れる蒸気から保護される）が好ましい。これを達成する一手段は、通路の端部をバッフル中にシールし、この板を槽壁近くに下向きに伸ばすことである。液体ヘッドは、この保護された容積で確立できる。恐らくはシール皿などのシール装置をこの保護域の底部に組込んだ開口は、液体が、この保護域から、好ましくは下にある棚段に至る下降管に向かって排出するのを可能にする。

向上された通路配列は、蒸気ストリームからの液体の脱飛沫同伴が望ましい広い範囲の用途で用いうる。これらの向上された通路配列で、より従来の脱飛沫同伴装置（メッシュパッドおよびベーンパックなど）を置換しうる。好ましい用途は、液体負荷が１ｇｐｍ／ｆｔ^２超であって、通路配列の液体捕捉能力を利用するものである。

脱飛沫同伴域に配列された、液体収集装置の多段配列のための蒸留カラムを示す垂直軸方向の概略断面図である。 本発明の固定された偏向板を有する収集路からなる多階層配列の概略断面図である。 他の配列の収集路の同様の図である。 製作された収集路の配列の図である。 他の配列の収集路の概略断面図である。 更に他の配列の収集路の概略断面図である。 液体の排出を制御する収集路を有する装置の断面図である。 簡略化された液体下降管構成を有する装置の断面図を示す。

符号の説明

１０ 蒸留カラム
１１ シェルまたは壁
１３、１５、１６、１７ 下降管通路、下降管
１３ａ、１５ａ、１６ａ 液体シールポット、液体シール、シール
１４、１８、１９、２０ 壁
２２、２３、２４ 液−気接触棚段
２６、２７、２８ 分離装置
３１、３２、３３ 階層またはレベル
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３２ａ、３３ａ 通路
３９ 底部
４０、４１ 側壁
４５ａ、４５ｂ、４５ｃ 偏向板
４６ ガス−液流れパターン
５１ 原料蒸気、蒸気ストリーム
６０ スカート
７２、７３、７４、７５ 接触棚段
７６、７７ 棚段
７８ 排液管
７９ 通路出口
８０ スカート
８１ 溢流リップ
８２ 液体シール皿
８３ 下降管
８４、８５、８６ 接触棚段
８７、８８ 通路
８９ 下降管
１３１ａ、１３２ａ、１３２ｂ、１３３ａ 通路
１４５ａ、１４５ｂ 偏向板
２３１、２３２ 通路配列
２４５ 偏向板
２５０ パーフォレーション
３３１、３３２ 通路配列
３４５ａ、３４５ｂ 偏向板
３５０ａ、３５０ｂ パーフォレーション、多孔部分
４３１ａ、４３１ｂ 頂部通路
４３２ａ、４３２ｂ 底部通路
４４５ａ、４４５ｂ 垂直偏向板
４５０ パーフォレーション
４５９ａ、４５９ｂ 水平部分、フラップ
４６０ａ、４６０ｂ 従属リッジ
４６１ａ、４６１ｂ、４６１ｃ 従属フラップ

Claims (20)

1. 上向きに流れるガス状ストリームからの、液体粒子の脱飛沫同伴用の分離システムであって、
   前記ガス状ストリームの流れを横切って配列され、垂直に間隔を置いて配置された、伸びたＵ字型の液体収集路の平行な階層からなる脱飛沫同伴域を含み、
   前記各階層は、前記液体収集路の平行な並びを有し、
   前記平行な並びは、次の隣接する階層の並びに対して垂直に、互い違いに配列されて、下の階層からの前記ガス状ストリームの流れを、上の階層の、隣接する並びの間の間隙を通って偏向させ、飛沫同伴された液体を前記ガス状ストリームから分離し、前記分離された液体を下の階層の液体収集路に下降させて収集することを可能にし、
   上の階層と、それに隣接する下の階層の間の領域において、各液体収集路と平行に、前記下の階層の液体収集路に向かって下向きに延びる、水平に伸びる複数の流れ偏向板を有する
   ことを特徴とする脱飛沫同伴用の分離システム。
2. 前記階層の前記液体収集路間の前記間隙の全面積は、前記階層の全面積より小さいことを特徴とする請求項１に記載の分離システム。
3. 前記階層の前記液体収集路間の前記間隙の全面積は、前記階層の全面積の３５〜５０％であることを特徴とする請求項３に記載の分離システム。
4. 前記階層は、水平から１０゜以下の角度で配置されることを特徴とする請求項１に記載の分離システム。
5. 前記各流れ偏向板は、前記上の階層の液体収集路の底部に取付けられることを特徴とする請求項１に記載の分離システム。
6. 前記各流れ偏向板は、前記上の階層の液体収集路の底部の側部に取付けられることを特徴とする請求項５に記載の分離システム。
7. 前記下の階層の前記液体収集路は、前記上の階層と前記下の階層の間の領域に小孔のある伸長部を有し、前記上の階層の前記液体収集路は、その底部に取付けられた下向きに伸びる偏向板を有することを特徴とする請求項６に記載の分離システム。
8. 前記上の階層の前記液体収集路は、前記上の階層の上の領域に小孔のある伸長部を有し、下向きに伸びる偏向板がそれに取付けられることを特徴とする請求項６に記載の分離システム。
9. 前記流れ偏向板は、前記下の階層の前記液体収集路に取付けられることを特徴とする請求項１に記載の分離システム。
10. 前記下の階層の前記液体収集路は、前記上の階層と前記下の階層の間の領域に小孔のある伸長部を有し、前記偏向板はそれに取付けられることを特徴とする請求項９に記載の分離システム。
11. 多段蒸留装置であって、
    前記装置内を上向きに流れるガス状ストリームを、前記装置を通って下降する液体と接触させるための少なくとも一つの接触棚段；および
    前記接触棚段上の液体を通過した後のガス状ストリームから、液体粒子を脱飛沫同伴するための少なくとも一つの分離装置
    を有し、
    前記分離装置は、前記ガス状ストリームの流れを横切って配列され、垂直に間隔を置いて配置された、伸びたＵ字型の液体収集路の平行な階層を含み、
    前記各階層は、前記液体収集路の平行な並びを有し、
    前記平行な並びは、次の隣接する階層の並びに対して垂直に、互い違いに配列されて、下の階層からの前記ガス状ストリームの流れを、上の階層の、隣接する並びの間の間隙を通って偏向させ、飛沫同伴された液体を前記ガス状ストリームから分離し、前記分離された液体を下の階層の液体収集路に下降させて収集することを可能にし、
    前記上の階層の液体収集路は各々、少なくとも一つの強固に取付けられた水平に伸びる流れ偏向板を有し、
    前記流れ偏向板は、前記上の階層の液体収集路から、前記偏向板の下の、下の階層の液体収集路に向かって下向きに伸びる
    ことを特徴とする多段蒸留装置。
12. 重なり合った複数の前記分離装置を含むことを特徴とする請求項１１に記載の蒸留装置。
13. 前記各流れ偏向板は、前記上の階層の液体収集路の底部の側部に取付けられることを特徴とする請求項１１に記載の蒸留装置。
14. 前記下の階層の前記液体収集路は、前記上の階層と前記下の階層の間の領域に小孔のある伸長部を有し、前記上の階層の前記液体収集路は、その底部に取付けられた下向きに伸びる偏向板を有することを特徴とする請求項１３に記載の蒸留装置。
15. 前記上の階層の前記液体収集路は、前記上の階層の上の領域に小孔のある伸長部を有し、下向きに伸びる偏向板がそれに取付けられることを特徴とする請求項１３に記載の蒸留装置。
16. 前記流れ偏向板は、前記下の階層の前記液体収集路に取付けられることを特徴とする請求項１１に記載の蒸留装置。
17. 液体下降管を含み、前記液体収集路は、収集・分離された液体の前記液体下降管中への出口を有し、
    液体シールを通過し接触棚段上に到る、前記収集された液体の出口を有する
    ことを特徴とする請求項１１に記載の蒸留装置。
18. 前記液体下降管は、飛沫同伴が起こった接触棚段のレベルより下の接触棚段に液体出口を有することを特徴とする請求項１７に記載の蒸留装置。
19. 上向きに流れるガス状ストリームから、液体粒子を脱飛沫同伴する方法であって、
    前記ガス状ストリームを、前記ガス状ストリームの流れを横切って配列され、垂直に間隔を置いて配置された、伸びたＵ字型の液体収集路の平行な階層からなる脱飛沫同伴域を通過させる工程であって、前記収集装置通路の各階層の並びは、次の隣接する階層の並びに対して垂直に、互い違いに配列されて、下の階層からの前記ガス状ストリームの流れを、上の階層の、隣接する並びの間の間隙を通って偏向させ、前記上の階層の通路は各々、少なくとも一つの強固に取付けられた水平に伸びた流れ偏向板を有し、前記流れ偏向板は、前記上の階層の液体収集路から、前記偏向板の下の、下の階層の液体収集路に向かって下向きに伸びることを特徴とする工程；
    飛沫同伴された液体を前記ガス状ストリームから分離し、前記分離された液体を、下の階層の液体収集路に下降させる工程；
    分離された液体を、少なくとも一つの下の階層の液体収集路で収集する工程；および
    収集・分離された液体を、下の接触棚段のレベルに戻す工程
    を含むことを特徴とする液体粒子を脱飛沫同伴する方法。
20. 前記収集・分離された液体が戻される前記接触棚段は、飛沫同伴が起こった接触棚段より下のレベルにあることを特徴とする請求項１９に記載の液体粒子を脱飛沫同伴する方法。

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