JP2014501897A - 物質移動カラム用液体収集分配デバイスおよびそれを用いたプロセス - Google Patents

Abstract

液体収集分配デバイスは、充填材料の層を支持し、かつその充填材料の層を出た液体を収集し、その液体を組成的、体積的な流れの均一性が改善された状態で、充填材料の下段の層に再分配するために提供される。液体収集分配デバイスは、液体収集器、液体分配器、および液体収集器と液体分配器との間に配置され、両者を支持する格子型フレームワークを含む。液体収集器および液体分配器の支持に加えて、フレームワークは、上昇する蒸気または気体の流から液体を遮蔽しながら液体収集器から液体分配器に液体を運ぶ内部流路を有する。
【選択図】図１

Description

発明の背景
本発明は、概して、自身の中で物質移動および／または熱交換のプロセスが発生するカラムの中にある構造化充填材のような蒸気液体接触デバイスを支持するための装置および方法、ならびに液体が蒸気液体接触デバイスを出た後にその液体を収集し、他の蒸気液体接触デバイスにその液体を再分配するための装置および方法に関する。

ランダムかつ構造化充填材要素は、カラムの内部を流れる複数の流体流の間の接触を促進するために、物質移動または熱交換用のカラムの中で使用される。充填材要素は、一般的に、上昇する流体流と下降する流体流との間の接触エリアを増加させるように流体流を広げることができる表面を与えることによって、物質移動または熱交換を向上させる。充填材要素は、一般的に、層の中に配置され、その層は、カラムの断面を埋め、予め選定された深さまたは高さを有する。

通常、支持板と呼ばれる、水平方向に延びる支持体を使用して、カラムの内部にある充填材要素の層を支持する。支持板は、上昇する蒸気および下降する液体の対向流に対するあらゆる制限を最小化するために、空き領域の割合を高くしなければならない。構造化充填材を支持するのに一般的に使用されるオープングリッドタイプの構造体およびランダム充填材で使用される波形構造体のような、様々な支持板の構成が使用される。支持板は、通常、カラムのシェルの内側表面に固定されたサポートリングによって支持され、より大きい直径のカラムでは、ビーム状またはトラス状の複数の液体収集分配デバイスが１つ以上の離間した位置でカラムの断面にまたがって、支持板に付加的な支持を与える。

充填材要素の多数の層を備えたカラムでは、通常、ある１つの層を出た液体は、収集されて下段の層に再分配される。液体のこの収集および再分配は、その液体が下段の充填材層の中に導入される前に、各充填材層から出た液体に存在する液体流のあらゆる不規則性を修正するのに必要である。液体流のこれらの不規則性は、それらが充填材層の内部での所望の均一な蒸気液体相互作用を妨げるので、一般的に、望ましくない。通常、液体収集器のプレートは、出た液体を収集してその液体を液体分配器に送るために、上段の充填材層の下方に配置され、そしてその液体分配器は、液体収集器のプレートの下側にかつ下段の充填材層から上側にスペースを空けて配置される。それから、液体分配器は、下段の充填材層に液体を再分配する。あるいはその代わりに、組み合わされた液体収集器および液体分配器が、出た液体を収集して再分配するのに用いられる。

充填材層と共に、この充填材層に結合された液体収集器および液体分配器を支持する複数の液体収集分配デバイスは、状況によっては物質移動または熱交換の目的でも使用可能なカラムの高さの一部を占有する。新たなカラムの設計では、カラムの内部で所望の物質移動または熱交換を行なうことができるように、これらの構成要素を収容するためのカラム高さが追加されても良いが、高さの追加は、カラムの材料費を増加させる。既存のカラムを改造する場合には、これらの構成要素が占有するスペースによって、カラムの内部で達成することができる物質移動または熱交換が制限される。

従って、複数の充填材層の支持、およびそのような複数の層の間での液体の収集および再分配における改良のニーズが存在する。

発明の要旨
一実施形態では、本発明は、外部シェルと物質移動および／または熱交換が発生するように意図された内部領域とを有するカラムの中に設置された液体収集分配デバイスを指向する。そのデバイスは、前記カラムの前記内部領域を横切って延びる液体収集器と、前記カラムの前記内部領域を横切って延び、かつ前記カラムの前記外部シェルによって支持された対向する端部を有する少なくとも１つのフレームワークと、前記フレームワークの下方にありかつ前記フレームワークによって支持された液体分配器と、前記フレームワークの内部に形成された内部流路と、を有する。液体収集器は、前記カラムの前記内部領域の内部を下降する液体を収集するために、相互に平行な関係で長手方向に延びる複数の収集チャネルを含む。収集チャネルは、自身の中に収集された液体を、フレームワークの内部流路の中に排出するための排出口を有する。液体は、液体分配器への下向きの内部流路によって運ばれた後、下段の充填材料層または他のカラム内蔵物に対して均一に液体を分配する。フレームワークは、下方にある液体分配器の支持に加えて、液体収集器の下方にありかつ液体収集器を支持する。充填材料層または他のカラム内蔵物は、液体収集器上に直接配置され、そのために、フレームワークによって支持されても良い。

別の一実施形態では、本発明は、外部シェルと物質移動および／または熱交換が発生する内部領域とを含むカラムの中に設置された液体収集分配デバイスを用いて液体を収集しかつ再分配する方法を指向する。その方法は、前記カラムの前記内部領域を横切って延びる液体収集器の収集チャネルの中に、前記カラムの前記内部領域の中を下降する液体を収集するステップと、前記カラムの前記内部領域を横切って延びるフレームワークの中に形成された内部流路に、前記収集チャネルの中に収集された前記液体を運び、その内部流路を通って下向きに前記液体を流すステップと、前記フレームワークの中にある前記内部流路から前記フレームワークの下方にありかつ前記フレームワークによって支持された液体分配器に前記液体を送るステップと、を含む。フレームワークは、前記カラムの前記外部シェルによって支持された対向する複数の端部を有し、前記液体収集器の下方にありかつ前記液体収集器を支持する関係に配置される。このように、フレームワークは、液体収集器および液体分配器を支持し、さらに、液体収集器上に配置された上側の充填材料層または他のカラム内蔵物を支持しても良い。その方法は、その体積的流れの均一性に加えてその組成的均一性を改良するために、その液体が上側の充填材料層または他のカラム内蔵物から収集された後、その液体が下側の充填材料層または他のカラム内蔵物に対して再分配される前に、液体を部分的に混合することを含む。

図１は、カラムの側面図であり、カラム内において物質および／または熱伝達が発生することが意図され、模式的に描写された内部構成要素を示すためにカラムシェルの一部が破断されている。 図２は、図１のカラムの部分斜視図であり、本発明の一実施形態に従って構成された液体収集分配デバイスを示す。 図３は、図２に示されたカラムおよび液体収集分配デバイスの平面図である。 図４は、図２の液体収集分配デバイスの側面図である。 図５は、図２の液体収集分配デバイスの端面図である。 図６は、図５の線６−６に沿って矢印の方向に見た図１の液体収集分配デバイスの側面図である。 図７は、図６の線７−７に沿って矢印の方向に見た、拡大スケールで示された図１の液体収集分配デバイスの部分端面図である。 図８は、図６の線８−８に沿って矢印の方向に見た図２の液体収集分配デバイスの部分端面図である。 図９は、構成の詳細を示すために一部が破断された図２の液体収集分配デバイスの側面の部分斜視図である。 図１０は、図９に示された液体収集分配デバイスの一部の部分側面図である。 図１１は、図１０に類似した、本発明の液体収集分配デバイスの別の一実施形態を示す部分側面図である。 図１２は、図１０および図１１に示す図面に類似の部分側面図であり、本発明の液体収集分配デバイスのさらに別の一実施形態を示す。

詳細な説明
次に、図面についてさらに詳細に説明するにあたり、まず始めに図１について説明すると、自身の中で対向して流れる流体流の間の物質移動および／または熱交換が発生することを目的とするプロセスでの使用に適したカラムの全体が、符号１０によって示される。カラム１０は、直立した外部シェル１２を含み、その外部シェル１２は、略円筒状の形状であるが、多角形を含む他の形状も本発明の範囲内で可能である。シェル１２は、適したあらゆる直径と高さを有し、カラム１０の動作中に存在する流体および状態に対して望ましくは不活性な、そうでなければ共存可能な１つ以上の剛性材料で構成される。

カラム１０は、分留製品を得るため、および／またはその他の場合には流体流間の物質移動および／または熱交換を発生させるために、流体流、典型的には、液体および蒸気流を処理するのに使用されるタイプである。例えば、カラム１０の中では、原油大気分留、潤滑油真空分留、原油真空分留、流体または熱分解分留、コークス器またはビスブレーカ分留、コークススクラビング、リアクタ排ガススクラビング、ガスクエンチング、食用油脱臭、汚染防止スクラビング、および他のプロセスが発生する。

カラム１０のシェル１２は、流体流間の所望の物質移動および／または熱交換が発生する、障害物のない開放された内部領域１４を定義する。通常、流体流は、１つ以上の上昇する蒸気流と１つ以上の下降する液体流とを含む。あるいは、流体流は、上昇する液体流と下降する液体流、あるいは上昇する気体流と下降する液体流の両者を含んでも良い。

流体流は、カラム１０の高さに沿って適切な位置に配置された任意の数の供給ライン１６を通ってカラム１０に誘導される。また、１つ以上の蒸気流は、供給ライン１６を通ってカラム１０の中に導入されるのではなく、むしろカラム１０の内部で生成されることがある。さらに、カラム１０は、通常、カラム１０から蒸気の生成物または副生成物を取り除くためのオーバーヘッドライン１８、および液体の生成物または副生成物を取り除くための底流除去ライン２０を含むであろう。還流蒸気ライン、再沸騰器、復水器、蒸気ホーンなどのような通常存在する他のカラム構成要素は、全く標準的なものであり、これらの構成要素の図示は、本発明の理解に必要とは考えられないので、図示されない。

１つ以上の充填材料領域または充填材料層２２は、カラム１０の開放された内部領域１４の内部に配置される。充填材料の正確な形態は、本発明の目的にとって重要ではないので、充填材料は、図１に概略的に示されたランダム充填材および構造化充填材の様々な形態のどれでも良い。複数の充填材料層２２のそれぞれは、カラム１０の内部の開放内部領域１４の水平断面全体を占有するのが好ましい。層２２は、カラム１０のその部分の内部に発生する個々のプロセスアプリケーションに基づいて予め選定された高さを有する。各層２２の内部の充填材料のタイプは、他の層２２の中の充填材料と同じでも異なっても良い。同様に、各層２２の高さは、他の層２２の高さと同じでも異なっても良い。

本発明に従って、それぞれの充填材料層２２は、図１に概略的に示された液体収集分配デバイス２４によって支持される。液体収集分配デバイス２４は、上段の充填材料層２２の下面に接し、下段の充填材料層２２の上面の上方に予め選定された距離を空けて配置される。液体収集分配デバイス２４と下段の充填材料層２２の上面との間の分離距離は、個々のプロセスアプリケーションの必要条件に基づいて選定される。

図１に概略的に示された液体収集分配デバイス２４の一実施形態は、図２〜図１０に一層詳細に示される。液体収集分配デバイス２４は、複数の上側の収集チャネル２６を含む液体収集器２５を有し、その複数の上側の収集チャネル２６は、同一平面内にあり、液体収集分配デバイス２４の上部で相互に平行な関係で延びる。また、液体収集器２５は、複数の下側の収集チャネル２８を含み、その複数の下側の収集チャネル２８は、同様に相互に平行な関係で延び、上側の収集チャネル２６の平面の下方に短い距離を空けて配置された平面内に配置される。上側と下側の収集チャネル２６と２８は、開放内部領域１４の断面の全体またはほぼ全体を占有し、下側の収集チャネル２８が上側の収集チャネル２６からオフセットされるように配置される。上側と下側の収集チャネル２６と２８との間の垂直方向のスペースは、所望の体積流量の蒸気流または気体流を液体収集器２５を通って上向きにさせるのに十分な、開放された流れの空間体積を備えるように選定される。

一実施形態では、それぞれの上側の収集チャネル２６は、隣接したそれぞれの上側の収集チャネル２６から水平方向に離間して配置され、同様に、それぞれの下側の収集チャネル２８は、隣接したそれぞれの下側の収集チャネル２８から水平方向に離間して配置される。このように配置された後、カラム１０の障害物のない内部領域１４の中を下降する液体の全てが、上側の収集チャネル２６または下側の収集チャネル２８のいずれかによって取り込まれるように、上側の収集チャネル２６は、隣接した各組の複数の下側の収集チャネル２８の間かつ上方に配置される。上側の収集チャネル２６の幅は、下側の収集チャネル２８の幅と同じでも異なっても良い。一実施形態では、上側の収集チャネル２６の水平面エリアの合計は、下側の収集チャネル２８の水平面エリアの合計とほぼ等しい。

上側と下側の収集チャネル２６と２８の他の配置も本発明の範囲内で可能である。例えば、一部または全ての領域では、上側と下側の収集チャネル２６と２８を、上側の収集チャネル２６の全水平表面積が下側の収集チャネル２８の全水平表面積よりも小さくまたは大きくなるようにすることができ、かつ／または配置することができる。他の実施形態では、上側および／または下側の収集チャネル２６と２８をグループ化し、２つ以上のトラフ２６または２８が隣り合う関係に配置され、かつ同様のグループのトラフ２６または２８から離間されるようにすることがある。さらに他の実施形態では、上側の液体収集チャネル２６または下側の液体収集チャネル２８を省略し、残りの上側または下側の液体収集チャネル２６または２８が液体収集器２５を通って下降する液体の一部だけを取り込むようにすることもできる。

さらに、液体収集分配デバイス２４は、液体収集器２５の下方にありかつ液体収集器２５を支持する少なくとも１つのフレームワーク３０と、フレームワーク３０の下方にありかつフレームワーク３０によって支持された液体分配器３２とを含む。留意すべきは、フレームワーク３０が液体収集器２５および液体分配器３２を支持するだけでなく、液体収集器２５からの液体を受け入れてそれを液体分配器３２に運ぶ１つ以上の内部流路３４を有するように、液体収集分配デバイス２４が構成されることもできる。

１つだけのフレームワーク３０の代わりに、液体収集分配デバイス２４は、水平方向に離間しかつ平行な複数のフレームワーク３０を含み、各フレームワーク３０が液体収集器２５から液体分配器３２に液体の一部を運んでも良い。いくつかのアプリケーションでは、各フレームワーク３０は、他のフレームワーク３０とほぼ同じ体積流量の液体を運ぶ。他のアプリケーションでは、フレームワーク３０は、異なる体積流量の液体を運んでも良い。

各フレームワーク３０は、直線的に延び、カラムのシェル１２によってその対向する複数の端部で支持される。カラムのシェル１２に対して溶接または他の方法で固定されたブラケット３６は、シェル１２に対してフレームワーク３０を支持するために、フレームワーク３０の各端部に接続されても良い。あるいは、カラム１２に固定されたサポートリング（図示せず）を使用して、フレームワーク３０の対向する複数の端部を支持しても良い。ブラケット３６およびサポートリングの代わりに、またはそれらに加えて、他の支持手段を使用することもできる。

複数のフレームワーク３０のそれぞれは、フレーム部材３８を含み、そのフレーム部材３８は、液体収集器２５、液体分配器３２およびカラム１０の動作中の流体流によって液体収集分配デバイス２４に加えられた荷重を支持するのに十分な強度および剛性をフレームワーク３０に備えるように相互接続される。さらに、フレーム部材３８の内部は、１つ以上の内部流路３４を形成するために、部分的かまたは全体的に開放された状態でなければならない。

図２〜図１０に示された実施形態では、フレーム部材３８は、水平方向に延びる上側のトラス弦材４０、上側のトラス弦材４０から下方にスペースを空けて配置された水平方向に延びる下側のトラス弦材４２、および上側と下側のトラス弦材４０と４２との間に延びる傾斜した複数の支柱４４を含む三角トラス構造体に形成される。支柱４４は、各支柱４４の上側の端部が隣接した１つの支柱４４の上側の端部に当接し、各支柱４４の下側の端部が隣接した別の１つの支柱４４の下側の端部に当接し、それによって、上側と下側のトラス弦材４０と４２と共に三角形の幾何学パターンを形成するように配置される。支柱４４の他の幾何学配置も本発明の範囲内で可能である。ほんの１例として、支柱４４は、図１２に示されるように、正方形または長方形の幾何学パターンを形成するために、上側と下側のトラス弦材４０と４２に対して垂直方向に延在していても良い。

図７〜図８についてさらに具体的に説明すると、上側のトラス弦材４０は、断面がほぼボックス状であり、底面４８によって接合された複数の側壁４６を含む。上側のトラス弦材４０は、その上部がほぼ開いていても良く、その上部において、上側の収集チャネル２６が配置される支持面を備える、内側または外側に延びるフランジ５０を備える。上側の収集チャネル２６は、ボルトとナットのセット５２、または他の適切な手段によって、フランジ５０に固定されても良い。図示された実施形態では、それぞれの上側の収集チャネル２６は、直線的に位置合わせされたトラフセグメント５４によって形成され、トラフセグメント５４の端部は、上側の収集チャネル２６から上側のトラス弦材４０の中に液体が流れ込む排出口５６を形成するために、上側のトラス弦材４０の上部のさらに上方にあるエリアの中でわずかに離間する。もちろん、排出口５６を他の方法で形成することができることが認識されるであろう。１例として、上側の収集チャネル２６は、個別のトラフセグメント５０によって形成されるのではなく単一部材として形成され、排出口５６は、上側の収集チャネル２６の１つ以上の側壁および底面にある開口部（図示せず）として形成されることも可能である。

下側の収集チャネル２８は、上側のトラス弦材４０の側壁４６に形成された開口部５８を通って延びる。上側の収集チャネル２６のように、下側の収集チャネル２８は、直線的に位置合わせされかつ離間したトラフセグメント６０から形成されていても良く、トラフセグメント６０は、自身の端部の間にあるスペースに排出口６２を形成する。上側の排出口５６を通って出る液体が、下側の排出口６２から出る液体によって妨げられたりそれを妨げたりしないように、下側の収集チャネル２８のトラフセグメント６０の端部の間にあるスペースは、上側の収集チャネル２６のトラフセグメント５４の端部の間にあるスペースよりも大きいのが望ましい。下側の収集チャネル２８は、トラフセグメント６０で形成された場合には、一般的により容易に設置できるが、下側の収集チャネル２８は、各々、下側の収集チャネル２８の１つ以上の側壁および底面に形成された排出口６２を備えた単一部材として形成されることも可能である。開口部５８で内側または外側に延びるフランジ６４と、ボルトおよびナットのアセンブリ６６を使用して、下側の収集チャネル２８を所定の位置に支持し、固定することができる。

それぞれの上側のトラス弦材４０の底面４８は、上側のトラス弦材４０での支柱４４の各交差位置に配置された開口部６８を含む。このように、上側と下側の収集チャネル２６と２８の排出口５６と６２から上側のトラス弦材４０に流入する液体は、支柱４４を通って下向きに下降することができる。支柱４４は、図２〜図１０と図１２に図示された実施形態に示されるように、断面が正方形または長方形であっても良いし、図１１に示されるように、断面が円形または楕円形であっても良い。

同様に、各々の下側のトラス弦材４２の上面７０は、液体が支柱４４から下側のトラス弦材４２の中に流れ込むことができるように、下側のトラス弦材４２での支柱４４の交差位置にある開口部７１を含む。下側のトラス弦材４２は、液体が下側のトラス弦材４２を出ることができるように、その下部が開いていても良いし、底面が適した開口部（図示せず）を備えても良い。図示された実施形態では、それぞれの下側のトラス弦材４２は、その下部が開いていて、ディフューザプレート７２は、支柱４４を出た液体の下向きの勢いを受け止めるために、下側のトラス弦材４２の上面にある開口部７１から下方にスペースを空けた位置で、下側のトラス弦材４２の複数の側壁の間に延びる。ディフューザプレート７２は、一部の液体がディフューザプレート７２を通り抜けることが可能な複数の孔７４を含み、残りの液体は、ディフューザプレート７２によって進路が曲げられてディフューザプレート７２の端部から下向きに流れ落ちる。あるいは、ディフューザプレート７２は、下側のトラス弦材４２の全長に延びる単一部材として形成されても良い。

一実施形態では、液体分配器３２は、複数の先行分配チャネル部７６を含み、そのそれぞれは、関連する下側のトラス弦材４２の下方にありかつ関連する下側のトラス弦材４２に位置合わせされる。さらに、液体分配器３２は、各先行分配チャネル部７６に結合されたパーティングボックス７８を含む。先行分配チャネル部７６は、パーティングボックス７８の内部に配置され、パーティングボックス７８の長さに沿って延びる。先行分配チャネル部７６は、パーティングボックス７８の側壁に溶接されたブラケット（図示せず）によるようなあらゆる適した方法で支持されても良い。先行分配チャネル部７６は、関連する下側のトラス弦材４２から出た液体を受け入れるために、その上部が開いているか、またはその上部に開口部（図示せず）を有する。先行分配チャネル部７６は、液体が先行分配チャネル部７６の開いた上部をオーバーフローし、パーティングボックス７８の中に下向きに流れ込む前に、液体の運動エネルギを放散させるのに役立つ。次に、パーティングボックス７８は、下段の充填材料層２２に対して液体を均一な分配状態で送る下方にある分配トラフ（図示せず）に対して、液体を計量して供給するのに役立つ。図示されたトラフスタイルの液体分配器３２の代わりに、他のタイプの液体分配器３２が本発明の範囲内で使用されることがある。そのほんの２例として、デッキ分配器およびパイプアーム液体分配器を用いることができる。

パーティングボックス７８は、支持ハンガー８４によって支持され、支持ハンガー８４は、ボルトおよびナットのアセンブリ８８または他の手段によって、下側のトラス弦材４２の外側に延びるフランジ８６に固定される。このように、液体分配器３２は、液体収集器２５および充填材料層２２を支持するフレームワーク３０によって支持される。

液体収集分配デバイス２４を使用して、液体を収集して再分配する方法では、液体収集器２５は、開放内部領域１４の中にある充填材料層２２から下降する液体を収集し、その液体をフレームワーク３０の中にある内部流路３４に運ぶ。液体は、内部流路３４を通って流れて液体分配器３２に送られるので、上昇する蒸気流またはガス流から遮蔽される。次に、液体は、下段の充填材料層２２またはカラム１０の他の内部構成部品に対して、液体分配器３２によって、より均一な流れに再分配される。

液体収集分配デバイス２４の複数の構成部品を通った液体流は、液体流または組成の不均一な分配を修正するように、またはそうでなければ、液体収集分配デバイス２４の別の部品からの流体を混合させるように規制されることも可能である。例えば、間仕切壁８０は、その収集チャネルの中にある、より多くのまたは全ての液体を、２つのフレームワーク３０の内部流路３４の間で均等に分割されるよりはむしろ、１つのフレームワーク３０の内部流路３４の中に流れ込ませるために、上側および／または下側の収集チャネル２６と２８の一方の端部、またはそれらに沿った中間位置に配置されることも可能である。図９に示されるように、間仕切壁８０は、上側の収集チャネル２６のトラフセグメント５４の一方の端部、および下側の収集チャネル２８のトラフセグメント６０の反対側の端部に配置される。１つの代替案として、間仕切壁８０は、上側の収集チャネル２６の隣接した複数のトラフセグメント５４の対向する複数の端部、および下側の収集チャネル２８の隣接した複数のトラフセグメント６０の対向する複数の端部に配置されても良い。間仕切壁８０の他の配置も本発明の範囲内で可能である。

同様に、間仕切壁８２は、上側のトラス弦材４０の一部分の内部にある全てまたはいくらかの液体を、隣接する複数の開口部６８の間で均等に分割されるよりはむしろ、１つの開口部６８に誘導するために、上側のトラス弦材４０の中に配置されても良い。他のアプリケーションでは、図９に示されるように、間仕切壁８２は、正確に水平ではない上側のトラス弦材４０を補償するために、隣接した複数の開口部６８の間の中央に配置されても良い。そのようなアプリケーションでは、液体は、隣接した複数の開口部６８の内の下側の開口部６８に向かって優先的に流れる傾向があるだろうが、間仕切壁８２は、等量の液体が隣接した複数の開口部６８の中に流れ込むようにする。

従って、液体収集分配デバイス２４は、液体収集器２５、充填材料層２２および液体分配器３２がフレームワーク３０によって支持されることを可能にし、それによって、これらの部品のそれぞれのための個別の支持構造体の必要性を解消することを理解することができる。従って、液体収集分配デバイス２４が占有するカラム１０の高さは、従来の支持構造体と比較してより低くなり、いくつかの実例では、液体収集分配デバイス２４が設置される各位置で、１メータ以上のカラム高さが節約される。この高さの低下は、カラムの初期設計または既存のカラムの改造における柔軟性を増大させ、材料の節約および／または性能の改善につながるものである。上側と下側の液体収集チャネル２６と２８の直ぐ下方に上側のトラス弦材４２を配置することによって、それらの構成部品を、カラム１０の動作中に動く可能性が制限された位置に安全に固定することが可能になる。同様に、下側のトラス弦材４２に対して液体分配器３２を直接固定することによって、設置中の先行分配チャネル部７６およびパーティングボックス７８の水平合わせが容易になり、カラム１０の動作中に液体をロードする時、それらの構成部品のたわみまたは他のゆがみが制限される。さらに、液体収集分配デバイス２４は、収集された液体が再分配される前に、その液体のより望ましい混合を行ない、それによって、液体のより均一な流れと共に、その流れの内のより均一な組成を提供する。

前述の事項から、本発明は、構造体に固有の他の特徴と共に本書の中に上述された全ての目的および目標を達成するために、効果的に適用されたものであることが理解されるであろう。

いくつかの特徴およびサブコンビネーションが有益であり、他の特徴およびサブコンビネーションと無関係に使用されても良いことが理解されるであろう。このことは、本発明の範囲内で予期されるものである。

本発明の範囲から逸脱することなく、多数の実施可能な実施形態から、本発明を成すことができるので、本書の中に記載された、または添付図面に示された全ての事項が、実例となり得るものとして解釈されるべきであり、限定的な意味で解釈されるべきではないことが理解されなければならない。

Claims (20)

1. 外部シェルと物質移動および／または熱交換が発生するように意図された内部領域とを有するカラムの中に設置された液体収集分配デバイスであって、
   前記カラムの前記内部領域を横切って延び、かつ前記カラムの前記内部領域の内部を下降する液体を収集するために相互に平行な関係で長手方向に延びる複数の収集チャネルを有する液体収集器であって、前記複数の収集チャネルが、この収集チャネル中に液体が収集された時に液体を排出するための排出口を有する液体収集器と、
   前記カラムの前記内部領域を横切って延び、かつ前記カラムの前記外部シェルによって支持された対向する端部を有するフレームワークであって、前記液体収集器の下方にありかつ前記液体収集器を支持する関係に配置される少なくとも１つのフレームワークと、
   前記フレームワークの下方にありかつ前記フレームワークによって支持された液体分配器と、
   前記フレームワークの内部に形成され、かつ前記収集チャネルの前記排出口から排出された液体を受け入れ、その液体を前記液体分配器に運ぶように構成された内部流路と、を有する液体収集分配デバイス。
2. 前記複数の収集チャネルは、相互に平行な関係で長手方向に延びる複数の上側収集チャネルと、相互に平行な関係で長手方向に延びる複数の下側の収集チャネルと、を含み、前記下側収集チャネルは、前記上側収集チャネルに対してオフセットした関係で配置される請求項１に記載の液体収集分配デバイス。
3. 前記上側の収集チャネルは、第１の共通水平面内にあり、かつ前記下側の収集チャネルは、前記第１の共通水平面の下方に予め選定された距離を空けて配置された第２の共通水平面内にある請求項２に記載の液体収集分配デバイス。
4. 前記フレームワークは、トラス構造体を形成する相互接続された複数のフレーム部材を有し、前記内部流路は、前記相互接続された複数のフレーム部材の内部に形成される請求項３に記載の液体収集分配デバイス。
5. 前記トラス構造体は、水平方向に延びる上側のトラス弦材、前記上側のトラス弦材から下側にスペースを空けて配置された水平方向に延びる下側のトラス弦材、および前記上側および下側のトラス弦材の間に延びる複数の支柱を含む請求項４に記載の液体収集分配デバイス。
6. 前記支柱は、傾斜し、前記上側および下側のトラス弦材と共に、三角形の幾何学パターンを形成する請求項５に記載の液体収集分配デバイス。
7. 前記支柱は、前記上側および下側のトラス弦材に対して垂直に延び、前記上側および下側のトラス弦材と共に正方形または長方形の幾何学パターンを形成する請求項５に記載の液体収集分配デバイス。
8. 水平方向に隙間を開けて離間した、かつ平行な関係で配置された複数の前記フレームワークを含み、各フレームワークは、前記内部流路の内の少なくとも１つを有する請求項５に記載の液体収集分配デバイス。
9. 前記収集チャネルの内の少なくともいくつかは、前記フレームワークの前記上側のトラス弦材上に配置される請求項８に記載の液体収集分配デバイス。
10. 前記液体収集器上に支持された充填材料層を含む請求項９に記載の液体収集分配デバイス。
11. 外部シェルと物質移動および／または熱交換が発生する内部領域とを含むカラムの中に設置された液体収集分配デバイスを用いて液体を収集しかつ再分配する方法であって、
    前記カラムの前記内部領域を横切って延びる液体収集器の収集チャネルであって、相互に平行でかつ離間した関係で延びる前記収集チャネルの中に、前記カラムの前記内部領域の中を下降する液体を収集するステップと、
    前記カラムの前記内部領域を横切って延びるフレームワークであって、前記カラムの前記外部シェルによって支持された対向する複数の端部を有し、前記液体収集器の下方にありかつ前記液体収集器を支持する関係に配置される前記フレームワークの中に形成された内部流路に、前記収集チャネルの中に収集された前記液体を運び、その内部流路を通って下向きに前記液体を流すステップと、
    前記フレームワークの中にある前記内部流路から前記フレームワークの下方にありかつ前記フレームワークによって支持された液体分配器に前記液体を送るステップと、を含む方法。
12. 前記フレームワークは、トラス構造体を形成する相互接続された複数のフレーム部材を含み、前記内部流路は、前記相互接続された複数のフレーム部材の内部に形成される請求項１１に記載の方法。
13. 前記液体収集ステップは、相互に平行な関係で長手方向に延びる複数の上側の収集チャネルと、相互に平行な関係で長手方向に延びる複数の下側の収集チャネルと、で液体を収集することを含み、前記下側の収集チャネルは、前記上側の収集チャネルに対してオフセットした関係で配置されている請求項１２に記載の方法。
14. 前記上側の収集チャネルは、第１の同一水平面内にあり、かつ前記下側の収集チャネルは、前記第１の同一水平面の下方に予め選定された距離を空けて配置された第２の同一水平面内にある請求項１３に記載の方法。
15. 前記トラス構造体は、水平方向に延びる上側のトラス弦材、前記上側のトラス弦材から下方にスペースを空けて配置された水平方向に延びる下側のトラス弦材、および前記上側および下側のトラス弦材の間に延びる複数の支柱を含む請求項１４に記載の方法。
16. 前記支柱は傾斜し、前記上側および下側のトラス弦材と共に三角形の幾何学パターンを形成する請求項１５に記載の方法。
17. 前記支柱は、前記上側および下側のトラス弦材に対して垂直に延び、前記上側および下側のトラス弦材と共に正方形または長方形の幾何学パターンを形成する請求項１５に記載の方法。
18. 水平方向に離間し、かつ平行な関係で配置された複数の前記フレームワークに対して前記収集チャネルの中にある前記液体を搬送することを含み、前記複数のフレームワークのそれぞれは、前記内部流路の内の少なくとも１つを有する請求項１５に記載の方法。
19. 前記収集チャネルの内の少なくともいくつかは、前記フレームワークの前記上側のトラス弦材上に配置される請求項１８に記載の方法。
20. 前記液体分配器から下段の充填材料層に前記液体を送るステップを含む請求項１８に記載の方法。

Images