JP2012501822A - 分割壁カラムの組み立て方法 - Google Patents

Abstract

この発明は、第１部分および第３部分をアーチ形の部分に形成し、分割された略円筒形の部分を形成するように組み合わされる略半円形の断面を有する２つの連続的な塊を形成するように、これらアーチ形の部分を第２のＺ形にされた部分へ取り付けることによって、分割されたカラムを製造する方法に関する。

Description

本発明は、分割壁カラムの組み立て方法に関する。

蒸留カラムは、もちろん、異なる産業分野で全てのタイプの分離を実施するために広く用いられている。５０年以上前、２つの別個の蒸留カラムの単一の蒸留カラムへの置き換えが提案された。この単一の蒸留カラムは、そのカラム内に垂直隔壁を有する（分割壁カラム）。この単一の分割壁カラムは、３つの組成部分へのカラムの分割をもたらすことができる。そして、分割壁カラムが頭上、底、および側面製造物を製造するために必要とされる装備のサイズ或いはコストを減少或いは最小にできることが認められる。

分割壁蒸留カラムのための制御システムは、ＵＳ−Ａ−４２３０５３３が分割壁蒸留カラムとその制御システムを開示した少なくとも１９８０年から知られている。１９９０年代の後半において、分割壁蒸留カラムのための制御システムが、調査員によってさらに詳細に研究された。

分割壁カラムの効果にもかかわらず、および多くの調査や研究にもかかわらず、加工産業は、商業過程において分割壁カラムを使用することを長く気が進まないと感じている。この広く行きわたった気が進まないことは、制御の問題、動作の問題、複雑さ、まねることの困難性、およびデザイン経験の欠如を含む種々の懸念に帰する。従来のカラムの代わりに分割壁カラムを用いる場合の一般的なガイドラインおよび考えは達成される。しかしながら、商業プラントにおける分割壁カラムの比較的少ない文書で証明された実例がある。

例えば、このようなカラム内に隔壁を提供することが知られており、それにより、カラムの内部を入口領域と排出領域とにさらに分ける。このシステムにおける隔壁は、カラムの制限された高さを超えて液体および／或いは蒸気の流れの横断する混合を防止するために与えられる。この装置は、複数要素供給原料の分離のために必要とされる蒸留カラムの数を減少する。

複数の隔壁は、カラムの対向する壁の間を伸びることができ、ルールとして、カラムの直径より大きくでき且つ少なくともカラムの個々の水平底の間の距離と等しくできる高さを有することができる。しかしながら、連続した複数の隔壁の使用は、数多くの不利益を有し、そして、これら不利益は、カラムの直径が大きくなるよりシリアスである。

１つながりの隔壁のカラム内への組み込みは、その重さのため、およびカラム内における隔壁の密着した装着の必要性のため難しい。一定のサイズから、このような隔壁の大きさは、追加のコストを引き起こすことができる機械的な助けを伴ってのみ取り扱われることが可能なことを確かにする。さらに、重さの増大に伴い、この隔壁は、その取り付けの必要がある作業員に大きな危険を与えることができる。隔壁がカラム内への取り付けの間に簡単に傾くことができ、それによりカラムの内壁に損傷を与え、結果としてカラムと隔壁との間のシール不良を生じることができることが、経験によって見出される。また、カラムの形状における不規則さは、シール効果を制限することができる。そして、可能性のある非シール領域が、追加の作業によってシールされなければならないことから、カラムおよび隔壁のコストがひどく高くなることができる。

よって、組み立てコストを減少するため、同じセル内へ複数のカラムを組み込むように与えられた、気体／液体材料の変換のための分割壁カラムを含む現行のおよび将来のプロセスへ適用された組み立て方法を提案することが本発明の目的である。

本発明の他の目的は、必要とされる分離エネルギーを減少するため、同じセル内へ複数のカラムを組み込むよう与えられた、気体／液体材料の変換のための分割壁カラムのための組み立て方法を提案することにある。

この目的のため、本発明は、第１のシート金属部分、第２のシート金属部分、および第３のシート金属部分を有する区画されたカラム部分を製造する方法に関する。この第１のシート金属部分は、第１エッジおよび第２エッジを有する。第２のシート金属部分は、第３エッジおよび第４エッジを有する。第３のシート金属部分は、第５エッジおよび第６エッジを有する。上記第２エッジは上記第３エッジへ取り付けられ、上記第４エッジは上記第５エッジへ取り付けられる。この方法は、上記第１部分を第１の方向に曲げた第１のアーチ形の湾曲部に形成する工程を有し、上記第１エッジに近接して第１の先端領域を有する。この方法は、上記第２の部分をＺ形の湾曲部に形成する工程を有し、上記Ｚ形は、第１の最も近い領域、中央領域、および第２の最も近い領域からなる。この方法は、上記第３部分を第２の方向に曲げた第２のアーチ形の湾曲部に形成する工程を有し、上記第６エッジに近接して第４の先端領域を有する。この方法は、上記第１の先端領域を上記第２の最も近い領域へ取り付ける工程を有し、それにより、ほぼ半円形の断面を有する第１のほぼ筒状部分を製造する。そして、この方法は、上記第２の先端領域を上記第１の最も近い領域へ取り付ける工程を有し、それにより、ほぼ半円形の断面を有する第２のほぼ筒状部分を製造する。

他の実施例において、アーチ形の湾曲部は、圧延によって製造される。さらに他の実施例において、上記第２エッジは、同じシートから作られたことにより、上記第３エッジへ取り付けられ、上記第４エッジは、同じシートから作られたことにより、上記第５エッジへ取り付けられる。他の実施例において、上記第２エッジは、溶接によって、上記第３エッジへ取り付けられ、上記第４エッジは、溶接によって、上記第５エッジへ取り付けられる。さらに他の実施例において、少なくとも１つの溶接は、突合せ溶接である。他の実施例において、少なくとも１つの溶接は、重ね溶接である。他の実施例において、上記第２のシート金属部分は、上記第１のシート金属部分および／或いは上記第３のシート金属部分より厚い寸法の金属を含む。

他の実施例において、上記第１の先端領域は、溶接によって、上記第２の最も近い領域へ取り付けられ、上記第２の先端領域は、溶接によって、上記第１の最も近い領域へ取り付けられる。他の実施例において、全ての溶接は、上記区画されたカラムの外側から実施される。さらに他の実施例において、上記Ｚ形にされた湾曲部は、上記第１の最も近い領域と上記中央領域との間に角度αを有し、上記Ｚ形にされた湾曲部は、上記第２の最も近い領域と上記中央領域との間に角度βを有する。他の実施例において、上記角度αは約９０°であり、上記角度βは約９０°である。他の実施例において、上記第１の最も近い領域は、約３０ｍｍの長さを有し、上記第２の最も近い領域は、約３０ｍｍの長さを有する。

他の実施例において、上記第２の部分は、突合せ溶接によって互いに取り付けられた２つのシート金属部分を有する。他の実施例において、上記第２の部分は、重ね溶接によって互いに取り付けられた２つのシート金属部分を有する。さらに他の実施例において、上記第２の部分は、同じ長さの上記２つのシート部分を有する。他の実施例において、上記２つのシート金属部分は、絶縁空洞を形成するため分離されている。他の実施例において、上記絶縁空洞は、絶縁媒体によって満たされている。他の実施例において、上記第１のほぼ筒状部分および上記第２のほぼ筒状部分は、上記第２のシート金属部分から部分的に形成された共通コードを形成する面を伴うほぼ円筒形を形成し、共通コードを形成する上記面は、上記ほぼ円筒形から軸方向にオフセットされ、連続する区画されたカラム部分の接合の間の溶接横断を避ける。他の実施例は、請求項１７のタイプの連続した区画されたカラムをつなげることにより、区画されたカラムを製造する方法を有する。他の実施例は、先行する請求項の１つによって製造された区画されたカラムを有する。

他の実施例において、第１のシート金属部分、第２のシート金属部分、および第３のシート金属部分は、異なる材料で構成されていても良い。この違いは、限定されるものではないが、異なる金属組成、或いは同じ金属組成であるがその厚さ表面構造、或いは表面処理が異なる材料を含む。他の実施例において、第２のシート金属部分は、リブや同様のもののように機械的強度を与える構造を有しても良い。

この発明の他の特徴や効果は、以下の説明を読むことにから明らかになる。この発明の実施例が限定されない例として与えられる。

図１は、本発明の１つの実施例の概略図である。 図２は、本発明の１つの実施例の概略断面図である。 図３は、本発明の１つの実施例の概略断面図である。 図４は、Ｚ形状を示す第２のシート金属部分の概略断面図である。 図５は、第２のシート金属部分を適用可能な種々の実施例のいくつかを示す概略断面図である。 図６は、絶縁空洞を有する１つの実施例を示す概略断面図である。 図７は、第１のシート金属部分および第３のシート金属部分からオフセットした第２のシート金属部分を有する１つの実施例を示す概略断面図である。 図８は、完成されたカラム部分が分割されたカラムを形成するためどのように連続的に結合されるべきかを示す概略図である。 図９は、可能なアッセンブリおよび溶接の１つの実施例を示す概略断面図である。 図１０は、可能な溶接技術の他の実施例を示す詳細な概略図である。

分割壁カラムの適用は、複数のカラムを必要とするプロセスにおいて、特に、並行して動作する複数のカラム：アルゴンカラム（混合および脱窒素カラム）、エティエンヌカラム、或いは混合カラムを有する空気蒸留プロセスにおける、組み立てコストにおいてゲインを得るために与えられる。事実、２つのカラムの統合は、特に：シェルの節約、コールドボックスの容積の減少（極低温蒸留の場合）、およびときどきは複数のカラム管の接続パイプの節約を得る。しかしながら、このタイプのカラムを組み立てるための方法は、従来のカラムを組み立てるための方法より複雑である。

本発明は、主として：シェルの組み立ての簡略化（特に、内部溶接の数を制限することによる）、隔壁によって分離された２つのパーツの間のより良いシーリング、および２つのパーツの間の高い圧力差を伴う動作、を許容する分割壁カラムを組み立てるための方法を開示している。この発明は、一続きの主モジュールをつなぐことによって分割壁カラムを組み立てるための方法からなる。これら主モジュールは、シェルの外殻および分割壁を形成するため、それ自体を曲げた単一の基本パーツからなるそれぞれの特徴を有する。複数の副モジュールは、カラム内部材（パッキン、トレイ、分配器など）および動作に必要な他のパーツ或いは装備と同様に、分割壁カラム（両端、枝部、特別な補剛材など）を補うように取り付けられても良い。これら追加は、上記主モジュールをつなぐ前、その間、或いは後に実施可能である。

主モジュールを組み立てるための方法の一例は、図１、２、および３に示される。まずはじめに図１を見ると、金属板からなる基本パーツが図示されている。この基本パーツは、第１のシート金属部分１０１、第２のシート金属部分１０２、および第３のシート金属部分１０３を含む。図示の目的のため、これら３つのシート金属部分１０１、１０２、１０３は、分離されたピースとして図示されているが、本発明の種々の実施例において、３つ全ての部分は、単一の一体化された金属ピースを含む。第２のシート金属部分１０２は、好ましくは第１のシート金属部分１０１および／或いは第３のシート金属部分１０３より厚い異なる規格の金属であっても良い。

第１のシート金属部分１０１は、さらに、第１エッジ１０４、第２エッジ１０５、および第１の先端領域１１０を有する。第２のシート金属部分１０２は、さらに、第３エッジ１０６、第４エッジ１０７、第１の最も近い領域、および第２の最も近い領域１１３を有する。第３のシート金属部分１０３は、さらに、第５エッジ１０８、第６エッジ１０９、および第２の先端領域１１２を有する。

次に、明瞭のため上述した要素の番号を維持した図２を見ると、第１のシート金属部分１０１は、一端が上記第１の先端領域１１０を有する第１のアーチ形部分２０１に曲げられている。第２のシート金属部分１０２は、Ｚ形、或いはＳ形に曲げられて、第１の最も近い領域１１１および第２の最も近い領域１１３を含む２つのアームを形成する。第３のシート金属部分１０３は、一端が上記第２の先端領域１１２を有する第２のアーチ形部分２０３に曲げられている。上記アーチ形部分２０１、２０３は、圧延によって形成されても良い。上記第２エッジ１０５は、上記第３エッジ１０６へ取り付けられる。上記第２エッジ１０５は、溶接によって上記第３エッジ１０６へ取り付けられても良い。この溶接は、突合せ溶接或いは重ね溶接であっても良い。第２エッジ１０５は、同じシートから作られることによって第３エッジ１０６へ取り付けられても良い。第４エッジ１０７は、第５エッジ１０８へ取り付けられる。この第４エッジ１０７は、溶接によって第５エッジ１０８へ取り付けられても良い。この溶接は、突合せ溶接或いは重ね溶接であっても良い。第４エッジ１０７は、同じシートから作られることによって第５エッジ１０８へ取り付けられても良い。

次に、明瞭のため上述した番号を維持した図３を見ると、第１のアーチ形部分２０１の第１の先端領域１１０は、第２の最も近い領域１１３へ取り付けられ、それにより、ほぼ半円形の断面を有する第１のほぼ筒状部分３０１を形成する。第２の先端領域１１２は、同様に、第１の最も近い領域１１１へ取り付けられ、それにより、ほぼ半円形の断面を有する第２のほぼ筒状部分３０２を形成する。第１の先端領域１１０は、溶接によって、第２の最も近い領域１１３へ取り付けられても良い。第２の先端領域１１２は、溶接によって、第１の最も近い領域１１１へ取り付けられても良い。全ての溶接が区画されたカラムの外側から実施されることが好ましい。

次に、明瞭のため上述した番号を維持した図４ａおよび４ｂを見ると、第２のシート金属部分１０２のＺ形は、曲げられて第１アーム４０１にされる第１の最も近い領域１１１、曲げられて第２アーム４０２にされる第２の最も近い領域１１３、および曲げられない中央領域１１４を有する。この実施例において、第１アーム４０１および第２アーム４０２は、時計回り方向に折り曲げられているが、反時計回り方向に折り曲げることもできる。反時計回りおよび時計回り方向への折り曲げの組み合わせ（例えばＣ形の折り曲げ）も可能である。第１アーム４０１および第２アーム４０２は、カラム全体の曲率とほぼ等しい曲率のカーブを分け与えられる方法（例えば、Ｓ形の断面）で折り曲げられても良い。第１アーム４０１および第２アーム４０２は、線形Ｚ形断面を維持するような方法で折り曲げられても良い。

第２のシート金属部分１０２のＺ形は、第１アーム４０１（第１の最も近い領域１１１）と中央領域１１４との間に角度αを有するように折り曲げられても良い。この角度αは、９０°より少ない角度を有しても良い。角度αは、約９０°の角度を有しても良い。角度αは、９０°より大きい角度を有しても良い。第２のシート金属部分１０２のＺ形は、第２アーム４０２（第２の最も近い領域１１３）と中央領域１１４との間に角度βを有するように折り曲げられても良い。この角度βは、９０°より少ない角度を有しても良い。角度βは、約９０°の角度を有しても良い。角度βは、９０°より大きい角度を有しても良い。第１アーム４０１は、約３０ｍｍの長さを有しても良い。第１アーム４０１は、形成装置のローラーの直径とほぼ等しい長さを有しても良い。第２アーム４０２は、約３０ｍｍの長さを有しても良い。第１アーム４０１は、形成装置のローラーの直径とほぼ等しい長さを有しても良い。

次に、明瞭のため上述した番号を維持した図５ａ、５ｂ、および５ｃを見ると、第２のシート金属部分１０２は、後に互いに接続される２つの分離された金属シートを有しても良い。図５ａに示されているように、上記２つのシートは、突合せ溶接によって互いの端部を接合される第２のシート金属部分１０２を有する。図５ｂに示されているように、２つのシートは、重ね溶接によって重ねられて接続される第２のシート金属部分１０２を有する。重ね部分の寸法は、デザイン選択であるが、一般に、中央領域１１４の全長の１／２より少なく、好ましくは、中央領域１１４の全長の１／４より少ない。好ましくは、この重ね部分は、２０ｃｍより少なく、より好ましくは、この重ね部分は、１０ｃｍより少ない。この手法は、この重ね突合せ溶接によって生出されたリブによって、追加の構造硬さを提供する。

図５ｃに示されているように、第２のシート金属部分１０２を有する２つのシートは、その重ね部分が中央領域１１４のほぼ全幅にわたるように、全て重ねられても良い。図６に示されているように、これら２つの重ね部分は、絶縁空洞５０１を形成する空間によって、分離されても良い。この絶縁空洞は、周りの空気で満たされても良く、部分的な真空を形成するため排気されても良く、或いは絶縁媒体で満たされても良い。

次に、明瞭のため上述した番号を維持した図７ａおよび７ｂを見ると、第２のシート金属部分１０２は、第１のシート金属部分１０１および第３のシート金属部分１０３から軸方向にオフセットＹを有しても良い。図７ｂに見ることができるように、一旦、第１のほぼ筒状部分３０１と第２のほぼ筒状部分３０２がほぼ円筒形を形成すると、第２のシート金属部分１０２は、このほぼ円筒形の中に共通コードを形成する面の性質をおびる。このコードは、直径であっても良い。このコードは、等しくない断面領域の第１のほぼ筒状部分３０１および第２のほぼ筒状部分３０２を伴う小コードであっても良い。第２のシート金属部分１０２の軸方向のオフセットＹは、結果として、略円筒部分の一端においてタブ７０１を生出し、他端においてスロット７０２を生出する。

次に、図８ａおよび８ｂを見ると、この発明によって作られた複数のサブアッセンブリが互いに重ねられ、上部ユニットのタブ７０１が下部ユニットのスロット７０２にフィットされ、それにより、あらゆる接合部の横断溶接の無い溶接を許容する。区画されたカラムは、上述したタイプの連続した隔壁をつなぐことにより組み立てられても良い。

この発明の１つの代案において、複数の主モジュールが複数の基本パーツからなっても良い。これら複数のパーツの機械的な接続は、パーツの外側からのアクセスを伴い実施される特別な特徴を有する。この代案は、それゆえ、外部アクセスに基づく主モジュールの簡単な組み立て、および基本パーツの簡単な形成を許容する。外部に関する主モジュールの良好なシール、およびカラムのパーツ間における良好なシールの保証も与えられる。

カラムを２つ或いはそれ以上のパーツに分割するため、同じ方法が提供可能である。他の代案において、この発明は、単一の或いは複数の基本パーツから主モジュールをつなげることにあるが、基本パーツの内側からのアクセスを伴って、少なくとも１つの機械的接続がなされる。他の代案において、異種の機械的特性、特に、金属板の場合における厚さ、或いは異種材料（圧力差に対する良好な耐性）を有する基本パーツに前述した方法を使うことが可能である。

図９および図１０（ａ−ｄ）を見ると、上述した溶接の図示の実施例がより詳細に開示されている。その前に、ナンバリングシステムが明瞭のため維持されている。図９は、曲げられていない中央領域１１４が、いかにして、事実上真っ直ぐな（例えば事実上曲げられていない）第１の最も近い領域１１１および事実上真っ直ぐな第２の最も近い領域１１３を有するかを図示している。そして、これら真っ直ぐな第１の最も近い領域１１１および真っ直ぐな第２の最も近い領域１１４は、第１のシート金属部分１０１および第２のシート金属部分１０２が互いに容易に溶接できるように、従来の支持片として作用する。

図１０（ａ−ｄ）は、それにより、事実上真っ直ぐな第１の最も近い領域１１１および第２の最も近い領域１１３が従来の支持片として与えられる代わりの実施例を図示している。

Claims (17)

1. 第１のシート金属部分（１０１）、第２のシート金属部分（１０２）、および第３のシート金属部分（１０３）を有する区画されたカラム部分の製造方法であって、
   上記第１のシート金属部分（１０１）は、第１エッジ（１０４）および第２エッジ（１０５）を有し、
   上記第２のシート金属部分（１０２）は、第３エッジ（１０６）および第４エッジ（１０７）を有し、
   上記第３のシート金属部分（１０３）は、第５エッジ（１０８）および第６エッジ（１０９）を有し、
   上記第２エッジ（１０５）は、上記第３エッジ（１０６）へ取り付けられ、
   上記第４エッジ（１０７）は、上記第５エッジ（１０８）へ取り付けられ、
   当該製造方法は、
   上記第１部分（１０１）を第１の方向に曲げた第１のアーチ形の湾曲部に形成する工程と；上記第１エッジ（１０４）に近接して第１の先端領域（１１０）を有し、
   上記第２の部分（１０２）をＺ形にされた湾曲部に形成する工程と；上記Ｚ形は、第１の最も近い領域（１１１）、中央領域（１１４）、および第２の最も近い領域（１１３）からなり、
   上記第３部分（１０３）を第２の方向に曲げた第２のアーチ形の湾曲部に形成する工程と；上記第６エッジ（１０９）に近接して第２の先端領域（１１２）を有し、
   上記第１の先端領域（１１０）を上記第２の最も近い領域（１１３）へ取り付けて、それにより、ほぼ半円形の断面を有する第１のほぼ筒状部分を製造する工程と；
   上記第２の先端領域（１１２）を上記第１の最も近い領域（１１１）へ取り付けて、それにより、ほぼ半円形の断面を有する第２のほぼ筒状部分を製造する工程と；
   を有する。
2. 上記第２エッジ（１０５）は、同じシートから作られることにより、上記第３エッジ（１０６）へ取り付けられ、
   上記第４エッジ（１０７）は、同じシートから作られることにより、上記第５エッジ（１０８）へ取り付けられる、
   請求項１の区画されたカラム部分の製造方法。
3. 上記第２エッジ（１０５）は、溶接により、上記第３エッジ（１０６）へ取り付けられ、
   上記第４エッジ（１０７）は、溶接により、上記第５エッジ（１０８）へ取り付けられる、
   請求項１または２の区画されたカラム部分の製造方法。
4. 上記第２のシート金属部分（１０２）は、上記第１のシート金属部分（１０１）および／或いは上記第３のシート金属部分（１０３）より厚い寸法の金属を含む、
   請求項１乃至請求項３のいずれかの区画されたカラム部分の製造方法。
5. 上記第１のシート金属部分（１０１）、上記第２のシート金属部分（１０２）、および上記第３のシート金属部分（１０３）は、異なる材料で構成されている、
   請求項４の方法。
6. 上記複数のエッジ（１０４、１０５、１０６、１０７、１０８、１０９）は、ろう付け、リベット、或いは接着によって取り付けられる、
   請求項４或いは５の方法。
7. 上記第１の先端領域（１１０）は、溶接によって、上記第２の最も近い領域（１１３）へ取り付けられ、
   上記第２の先端領域（１１２）は、溶接によって、上記第１の最も近い領域（１１１）へ取り付けられる、
   請求項１乃至請求項６のいずれかの区画されたカラム部分の製造方法。
8. 全ての溶接は、当該区画されたカラムの外側から実施される、
   請求項１乃至請求項７のいずれかの区画されたカラム部分の製造方法。
9. 上記Ｚ形にされた湾曲部は、上記第１の最も近い領域（１１１）と上記中央領域（１１４）との間に角度αを有し、
   上記Ｚ形にされた湾曲部は、上記第２の最も近い領域（１１３）と上記中央領域（１１４）との間に角度βを有する、
   請求項１乃至請求項８のいずれかの区画されたカラム部分の製造方法。
10. 上記最も近い領域（１１１、１１３）は、真っ直ぐであり、通常の支持片を形成する、
    請求項７の方法。
11. 上記角度αは９０°であり、
    上記角度βは９０°である、
    請求項９の区画されたカラム部分の製造方法。
12. 上記第２の部分（１０２）は、
    請求項１乃至請求項１１のいずれかの区画されたカラム部分の製造方法。
13. 上記第２の部分（１０２）は、同じ長さの２つのシート金属部分（１１４ａ、１１４ｂ）を有する、
    請求項１乃至請求項１２のいずれかの区画されたカラム部分の製造方法。
14. 上記２つのシート金属部分（１１４ａ、１１４ｂ）は、絶縁空洞を形成するため分離されている、
    請求項１３の区画されたカラム部分の製造方法。
15. 上記第１のほぼ筒状部分および上記第２のほぼ筒状部分は、上記第２のシート金属部分（１０２）から部分的に形成された共通コードを形成する面を伴うほぼ円筒形を形成し、
    共通コードを形成する上記面は、上記ほぼ円筒形から軸方向にオフセットされ、連続する区画されたカラム部分の接合の間の溶接横断を避ける、
    請求項１乃至請求項１４のいずれかの区画されたカラム部分の製造方法。
16. 請求項１５のタイプの連続した区画されたカラムをつなげることにより、区画されたカラムを製造する方法。
17. 請求項１乃至請求項１６のいずれかによって製造された区画されたカラム。

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