JP2691850B2 - 触媒媒体を利用する処理塔のための降下管−トレー組立体及び降下管より排出液体と蒸気とを混合する方法 - Google Patents
触媒媒体を利用する処理塔のための降下管−トレー組立体及び降下管より排出液体と蒸気とを混合する方法Info
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、化学処理塔の気液接触
トレーに関し、さらに詳細には、塔の降下管下方に配置
された隆起活性入口域に関連して触媒媒体を組み込んだ
改良型の降下管トレー組立体に関する。
トレーに関し、さらに詳細には、塔の降下管下方に配置
された隆起活性入口域に関連して触媒媒体を組み込んだ
改良型の降下管トレー組立体に関する。
【0002】
【従来の技術】蒸留塔は、多成分流から選定された成分
を分離するために利用されている。一般的に、かような
気液接触塔は、トレー、パッキングまたはその組合せの
いずれかを利用する。近年、ほとんどのトレー塔設計に
おいて、いわゆる「バブルキャップ」をシーブトレー及
びバルブトレーによって置換する傾向があり、充填塔の
普及にしたがって、多成分流中の成分の分離を改善する
ために、ランダム(投与)パッキングあるいは構造化パ
ッキングのうちどちらか一方がトレーと組合わされて用
いられている。
を分離するために利用されている。一般的に、かような
気液接触塔は、トレー、パッキングまたはその組合せの
いずれかを利用する。近年、ほとんどのトレー塔設計に
おいて、いわゆる「バブルキャップ」をシーブトレー及
びバルブトレーによって置換する傾向があり、充填塔の
普及にしたがって、多成分流中の成分の分離を改善する
ために、ランダム(投与)パッキングあるいは構造化パ
ッキングのうちどちらか一方がトレーと組合わされて用
いられている。
【0003】塔による分留の成果は、液相と蒸気相との
間の均密な接触に依存する。トレーなどのいくつかの蒸
気と液体との接触装置は、比較的高い圧力降下及び比較
的長い液体の滞留によって特徴付けられる。別の型式の
蒸気と液体との接触装置、すなわち構造化高効率パッキ
ングも、ある用途のために普及している。かようなパッ
キングはそれが低い圧力降下と短い液体滞留を有するの
でエネルギー効率的である。しかしながら、まさにこれ
らの性質が、時として、構造化パッキングを備えた塔
を、安定した確実な態様にて操作することを困難にす
る。さらに、多くの用途では、単に、トレーのみの使用
が要求される。
間の均密な接触に依存する。トレーなどのいくつかの蒸
気と液体との接触装置は、比較的高い圧力降下及び比較
的長い液体の滞留によって特徴付けられる。別の型式の
蒸気と液体との接触装置、すなわち構造化高効率パッキ
ングも、ある用途のために普及している。かようなパッ
キングはそれが低い圧力降下と短い液体滞留を有するの
でエネルギー効率的である。しかしながら、まさにこれ
らの性質が、時として、構造化パッキングを備えた塔
を、安定した確実な態様にて操作することを困難にす
る。さらに、多くの用途では、単に、トレーのみの使用
が要求される。
【0004】分留塔トレーには、直交流と対向流との二
つの形態のものとがある。トレーは、一般的に、複数の
開口を有する中実のトレー又はデッキからなり、塔内の
支持リング上に取付けられる。直交流トレーの場合、蒸
気は、前記の開口を通って上昇し、トレーを横切って、
その「活性」域を通って移動する液体と接触し、この区
域で液体と蒸気とが混合し、分留が生じる。液体は上方
のトレーから垂直通路によってトレー上に導かれる。こ
の通路は入口降下管と呼ばれる。液はトレーを横切って
移動し、出口降下管と呼ばれる同様の通路を通って出
る。接触蒸留の場合に液相化学反応を行うために充分な
量の液体があるときには、かような降下管が配置され
る。降下管の位置は液体の流れパターンを定める。二つ
の入口降下管があり、液体がそれぞれのトレー上で二つ
の流れに分割される場合には、それは二通路トレーと呼
ばれる。トレーの対向側に一つの入口降下管と一つの出
口降下管のみがある場合には、それは単一通路トレーと
呼ばれる。二以上の通路を有する場合には、トレーはし
ばしば多重通路トレーと呼ばれる。通路数は、一般的に
要求(設計)液体速度が増加するにつれて増加する。し
かし臨界的な関係なのは、トレーの活性域である。
つの形態のものとがある。トレーは、一般的に、複数の
開口を有する中実のトレー又はデッキからなり、塔内の
支持リング上に取付けられる。直交流トレーの場合、蒸
気は、前記の開口を通って上昇し、トレーを横切って、
その「活性」域を通って移動する液体と接触し、この区
域で液体と蒸気とが混合し、分留が生じる。液体は上方
のトレーから垂直通路によってトレー上に導かれる。こ
の通路は入口降下管と呼ばれる。液はトレーを横切って
移動し、出口降下管と呼ばれる同様の通路を通って出
る。接触蒸留の場合に液相化学反応を行うために充分な
量の液体があるときには、かような降下管が配置され
る。降下管の位置は液体の流れパターンを定める。二つ
の入口降下管があり、液体がそれぞれのトレー上で二つ
の流れに分割される場合には、それは二通路トレーと呼
ばれる。トレーの対向側に一つの入口降下管と一つの出
口降下管のみがある場合には、それは単一通路トレーと
呼ばれる。二以上の通路を有する場合には、トレーはし
ばしば多重通路トレーと呼ばれる。通路数は、一般的に
要求(設計)液体速度が増加するにつれて増加する。し
かし臨界的な関係なのは、トレーの活性域である。
【0005】全部のトレーの領域が気液の接触にとって
活性があるというわけではない。例えば入口降下管の下
方の区域は、一般に中実の領域である。蒸気/液体接触
のためのより多くのトレーの区域を確保するために、降
下管は、しばしば傾斜している。トレーの最大の蒸気/
液体処理能力は、一般的に、活性域すなわち起泡域の増
大に伴なって増大する。しかし起泡域を増大させるた
め、降下管をどの程度傾斜させうるかには、限界があ
り、さもないと通路は、過度に小さくなる。これは液体
流を制限し及び/又は液体中に保留され、若しくは降下
管中で発生した蒸気の離脱を制限し、降下管中で液体を
逆流し、したがってトレーの通常の最大蒸気/液体処理
能力を早まって制限する。本発明は、特に、液体中に保
留された蒸気、または降下管内にて発生されたか、ある
いは降下管内へ導入された蒸気の限定された離脱の問題
に注意を向けている。
活性があるというわけではない。例えば入口降下管の下
方の区域は、一般に中実の領域である。蒸気/液体接触
のためのより多くのトレーの区域を確保するために、降
下管は、しばしば傾斜している。トレーの最大の蒸気/
液体処理能力は、一般的に、活性域すなわち起泡域の増
大に伴なって増大する。しかし起泡域を増大させるた
め、降下管をどの程度傾斜させうるかには、限界があ
り、さもないと通路は、過度に小さくなる。これは液体
流を制限し及び/又は液体中に保留され、若しくは降下
管中で発生した蒸気の離脱を制限し、降下管中で液体を
逆流し、したがってトレーの通常の最大蒸気/液体処理
能力を早まって制限する。本発明は、特に、液体中に保
留された蒸気、または降下管内にて発生されたか、ある
いは降下管内へ導入された蒸気の限定された離脱の問題
に注意を向けている。
【0006】起泡域を増大させ、これ故に蒸気/液体処
理能力を増大させる変形態は、多重降下管(MD)トレ
ーである。トレー上に、及びトレーから離れて液体を振
り向けるためのトレーを横切って対称パターンに配置さ
れた複数の箱形の垂直通路が通常設けられている。降下
管は下方のトレーまでには延長しておらず、所定の距離
でトレーの手前で止まっており、この所定の距離は、出
口降下管に流入する液体中に保留されたいかなる蒸気の
脱離をも許容するために充分なスペースによって制限さ
れる。降下管のパターンは、連続するトレーの間で90
°回転する。箱の底部は、前記トレーの出口降下管の間
において、下方のトレーの起泡域上に液体を振り向ける
溝を除いて中実である。多重下降管トレーは多重通路ト
レーの部類に入り、通常高速液流に用いられる。化学反
応を促進するために降下管中にて触媒媒体を用いる場合
には、本発明の仕様はMDトレーにも適用可能である。
理能力を増大させる変形態は、多重降下管(MD)トレ
ーである。トレー上に、及びトレーから離れて液体を振
り向けるためのトレーを横切って対称パターンに配置さ
れた複数の箱形の垂直通路が通常設けられている。降下
管は下方のトレーまでには延長しておらず、所定の距離
でトレーの手前で止まっており、この所定の距離は、出
口降下管に流入する液体中に保留されたいかなる蒸気の
脱離をも許容するために充分なスペースによって制限さ
れる。降下管のパターンは、連続するトレーの間で90
°回転する。箱の底部は、前記トレーの出口降下管の間
において、下方のトレーの起泡域上に液体を振り向ける
溝を除いて中実である。多重下降管トレーは多重通路ト
レーの部類に入り、通常高速液流に用いられる。化学反
応を促進するために降下管中にて触媒媒体を用いる場合
には、本発明の仕様はMDトレーにも適用可能である。
【0007】蒸気と液体との間の濃度差は、質量移動を
もたらすための駆動力であることはよく知られている。
前記濃度差は、多くの方法、たとえばなんらかの効率を
低下させるような方法でもたらされ得る。例えば、操作
圧力が増加するにつれて、降下液体は、それがトレーを
横切って移動するときに、蒸気を吸収し始める。これ
は、ヘンリーの法則によって支配されるような溶解ガス
と通常関連するもの以上であり、液体に混合されるか、
あるいは液体と「同伴される」、さらに多量の蒸気泡を
意味している。この蒸気は確実に保持されておらず、降
下管内に放出され、実際、前記蒸気の多数は放出されな
ければならず、さもないと降下管は液体/蒸気混合を適
応させ得ず、溢流し、したがって良好な塔操作を妨げ
る。
もたらすための駆動力であることはよく知られている。
前記濃度差は、多くの方法、たとえばなんらかの効率を
低下させるような方法でもたらされ得る。例えば、操作
圧力が増加するにつれて、降下液体は、それがトレーを
横切って移動するときに、蒸気を吸収し始める。これ
は、ヘンリーの法則によって支配されるような溶解ガス
と通常関連するもの以上であり、液体に混合されるか、
あるいは液体と「同伴される」、さらに多量の蒸気泡を
意味している。この蒸気は確実に保持されておらず、降
下管内に放出され、実際、前記蒸気の多数は放出されな
ければならず、さもないと降下管は液体/蒸気混合を適
応させ得ず、溢流し、したがって良好な塔操作を妨げ
る。
【0008】この現象は、操作圧力が密度約1.0lbs/
cu.ft.(16.02kg/m3)以上生産するようなとき、
一般的に、発生すると考えられており、典型的には容積
で蒸気の約10〜20%に相当する。
cu.ft.(16.02kg/m3)以上生産するようなとき、
一般的に、発生すると考えられており、典型的には容積
で蒸気の約10〜20%に相当する。
【0009】同様に、降下管内の発熱反応は、放出され
なければならない平衡混合物から蒸気を発生する。従来
のトレーでは、放出された蒸気は、降下泡状の蒸気/液
体混合物が堰を越えて下降管内へ流れるのを妨害しなけ
ればならない。多くの場合、この妨害は不充分な塔操作
と早期の溢流を導く。
なければならない平衡混合物から蒸気を発生する。従来
のトレーでは、放出された蒸気は、降下泡状の蒸気/液
体混合物が堰を越えて下降管内へ流れるのを妨害しなけ
ればならない。多くの場合、この妨害は不充分な塔操作
と早期の溢流を導く。
【0010】かような操作上の適用において、生じる他
の重大な問題は、上昇蒸気に液滴が同伴することであ
る。上記の蒸気同伴の実質的に正反対であるこの現象
は、効率的な蒸気液体接触を防止し得る。液体同伴は、
ある意味で動的な流動条件である。
の重大な問題は、上昇蒸気に液滴が同伴することであ
る。上記の蒸気同伴の実質的に正反対であるこの現象
は、効率的な蒸気液体接触を防止し得る。液体同伴は、
ある意味で動的な流動条件である。
【0011】高速度蒸気流は、降下液滴を中断し、下に
ある泡混合帯域を通るそれらの効率的な通過を防ぎ得
る。塔の適用が、高容積の降下液体流の方向に実質的に
反対の方向に高容積蒸気流を要求するとき、この問題を
防ぐことは特に難しい。
ある泡混合帯域を通るそれらの効率的な通過を防ぎ得
る。塔の適用が、高容積の降下液体流の方向に実質的に
反対の方向に高容積蒸気流を要求するとき、この問題を
防ぐことは特に難しい。
【0012】気液接触技術は、多くの実行結果を示して
いる。例は、いくつかの先行特許に見られ、この特許は
本発明の譲受人に譲渡された米国特許第3,959,4
19号、第4,604,247号及び4,597,91
6号、及び日本国東京の三菱重工業株式会社に発行され
た米国特許第4,603,022号を含んでいる。他の
参照文献は、改善された入口起泡手段を備えた気液接触
トレーを教示するユニオン・カーバイド社に譲渡された
米国特許第4,499,035号である。前記の型式の
直交流トレーは、液体の流通路を横切って実質的に垂直
上方に延長している、離隔された無孔の壁部材を含むト
レーの入口において、気泡の活動を開始させるための、
改善された手段とともに示されている。その構造形態
は、単純な穿孔トレー組立体によって供与される活動よ
りも大きなトレー表面で、活動を促進すると言われてい
る。これは、降下管域を通る蒸気の上昇を容易にするた
めの降下管域に隣接した隆起領域を提供することによっ
て一部達成される。
いる。例は、いくつかの先行特許に見られ、この特許は
本発明の譲受人に譲渡された米国特許第3,959,4
19号、第4,604,247号及び4,597,91
6号、及び日本国東京の三菱重工業株式会社に発行され
た米国特許第4,603,022号を含んでいる。他の
参照文献は、改善された入口起泡手段を備えた気液接触
トレーを教示するユニオン・カーバイド社に譲渡された
米国特許第4,499,035号である。前記の型式の
直交流トレーは、液体の流通路を横切って実質的に垂直
上方に延長している、離隔された無孔の壁部材を含むト
レーの入口において、気泡の活動を開始させるための、
改善された手段とともに示されている。その構造形態
は、単純な穿孔トレー組立体によって供与される活動よ
りも大きなトレー表面で、活動を促進すると言われてい
る。これは、降下管域を通る蒸気の上昇を容易にするた
めの降下管域に隣接した隆起領域を提供することによっ
て一部達成される。
【0013】シェルオイル社に譲渡された米国特許第
4,550,000号には、塔中に垂直に積重ねたトレ
ー間の関係において液体を気体と接触させるための装置
が教示されている。所定のトレーの開口には、次の上方
トレーの排出手段から到来する液体によって妨害される
ことが少ないような態様にて気体の通路が備えられてい
る。これは、降下液体流を分離するために、降下管下方
のトレーデッキに固定された穿孔ハウジングによって提
供される。この利点は、従来技術の構造の範囲内におい
て、トレーの効率を改善している。同様に、日本国東京
の日本化薬株式会社に譲渡されている米国特許第4,5
43,219号は、バッフルトレー塔を教示している。
高い気液接触効率の操作パラメーターと低い圧力損失の
必要性とが述べられている。かような参考資料は、トレ
ー処理塔においての高い蒸気液体接触効率の必要性を示
すのに役立つ。カール.ティー.チェアンらに発行さ
れ、アトミック・エナジー・オブ・カナダ社に譲渡され
た米国特許第4,504,426号は、気液接触装置の
別の例を示している。この参照文献も同様に、分留効率
を改善するうえのいろいろの利点及び降下管−トレーの
設計のいくつかの変形を教示している。トレーの穿孔域
は、0〜25%以下の穿孔面積を有し、降下管の下方に
延長している。
4,550,000号には、塔中に垂直に積重ねたトレ
ー間の関係において液体を気体と接触させるための装置
が教示されている。所定のトレーの開口には、次の上方
トレーの排出手段から到来する液体によって妨害される
ことが少ないような態様にて気体の通路が備えられてい
る。これは、降下液体流を分離するために、降下管下方
のトレーデッキに固定された穿孔ハウジングによって提
供される。この利点は、従来技術の構造の範囲内におい
て、トレーの効率を改善している。同様に、日本国東京
の日本化薬株式会社に譲渡されている米国特許第4,5
43,219号は、バッフルトレー塔を教示している。
高い気液接触効率の操作パラメーターと低い圧力損失の
必要性とが述べられている。かような参考資料は、トレ
ー処理塔においての高い蒸気液体接触効率の必要性を示
すのに役立つ。カール.ティー.チェアンらに発行さ
れ、アトミック・エナジー・オブ・カナダ社に譲渡され
た米国特許第4,504,426号は、気液接触装置の
別の例を示している。この参照文献も同様に、分留効率
を改善するうえのいろいろの利点及び降下管−トレーの
設計のいくつかの変形を教示している。トレーの穿孔域
は、0〜25%以下の穿孔面積を有し、降下管の下方に
延長している。
【0014】更に別の参照文献は、1968年にダブリ
ュー・ブルッカートに発行された米国特許第3,41
0,540号に見られる。降下管の出口バッフルが、出
口バッフルからの液の排出を制御するために示されてい
る。バッフルは、スタテイックシール、あるいは、ダイ
ナミックシールの一方を備えていてもよい。この点で降
下管からの開口は、排出を制御する上で十分に小さく、
またトレーの穿孔よりも大きくてもよく、円形又は矩形
の形状であってもよい。降下管の操作を中断させること
のある一時的な力も、この米国特許により詳しく説明さ
れている。これらの力及び関連する気液流の問題は、降
下管がその下方のトレーに供給するそれぞれの適用に対
して配慮する必要がある。
ュー・ブルッカートに発行された米国特許第3,41
0,540号に見られる。降下管の出口バッフルが、出
口バッフルからの液の排出を制御するために示されてい
る。バッフルは、スタテイックシール、あるいは、ダイ
ナミックシールの一方を備えていてもよい。この点で降
下管からの開口は、排出を制御する上で十分に小さく、
またトレーの穿孔よりも大きくてもよく、円形又は矩形
の形状であってもよい。降下管の操作を中断させること
のある一時的な力も、この米国特許により詳しく説明さ
れている。これらの力及び関連する気液流の問題は、降
下管がその下方のトレーに供給するそれぞれの適用に対
して配慮する必要がある。
【0015】蒸留塔のさらに近年の使用は、化学反応に
関連する同時あるいは、段階的な分留のためである。化
学工業においてよく知られているル・シャトリエの原理
に関して、化学反応の動力学は、生成物と反応物との平
衡を変化させることによって改良され得る。たとえば、
米国特許第3,629,478号及び第3,634,5
34号に見られる機械設計は、下降管内に触媒を備えた
蒸留塔反応器を例示している。気体の生成物が発生させ
られるのにともなう発熱反応の場合には、降下管への入
口にて蒸気が離脱しているスペースが、塔全体がその意
図する蒸留機能をはたさせないように、大ざっぱに過負
荷となる。一つの操作上の考察は、したがってトレーデ
ッキから同伴された気体と同様に降下管内に発生される
気体を排出することである。かような考察は、塔の操作
上の効率を最大化する時に注意を向ける必要がある。
関連する同時あるいは、段階的な分留のためである。化
学工業においてよく知られているル・シャトリエの原理
に関して、化学反応の動力学は、生成物と反応物との平
衡を変化させることによって改良され得る。たとえば、
米国特許第3,629,478号及び第3,634,5
34号に見られる機械設計は、下降管内に触媒を備えた
蒸留塔反応器を例示している。気体の生成物が発生させ
られるのにともなう発熱反応の場合には、降下管への入
口にて蒸気が離脱しているスペースが、塔全体がその意
図する蒸留機能をはたさせないように、大ざっぱに過負
荷となる。一つの操作上の考察は、したがってトレーデ
ッキから同伴された気体と同様に降下管内に発生される
気体を排出することである。かような考察は、塔の操作
上の効率を最大化する時に注意を向ける必要がある。
【0016】したがって、降下管内にて触媒媒体を利用
する増強された降下管−トレー気体流のための方法及び
装置を提供することは、利点である。かような降下管−
トレー組立体は、本発明によって提供されており、この
組立体において一連の一様に隆起活性入口域パネルが、
触媒束を含む降下管の下方に固定されている。パネルは
複数の開口を有しており、あるものは流動羽根を含み、
開口は触媒−降下管組立体の下方に配されており、パネ
ルは、より優れた蒸気液体処理能力を達成することにお
いて効果的な液体流への気体注入を提供している。同様
に、下方の降下管からの過剰蒸気は、隆起活性入口パネ
ルを通して排出される。
する増強された降下管−トレー気体流のための方法及び
装置を提供することは、利点である。かような降下管−
トレー組立体は、本発明によって提供されており、この
組立体において一連の一様に隆起活性入口域パネルが、
触媒束を含む降下管の下方に固定されている。パネルは
複数の開口を有しており、あるものは流動羽根を含み、
開口は触媒−降下管組立体の下方に配されており、パネ
ルは、より優れた蒸気液体処理能力を達成することにお
いて効果的な液体流への気体注入を提供している。同様
に、下方の降下管からの過剰蒸気は、隆起活性入口パネ
ルを通して排出される。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明では、第一トレー
からの液体が第二トレーの上方に位置する第一降下管を
通って下向きに前記第二トレーの上に流れ、そして前記
第二トレーの活性域を横切って流れ、蒸気は前記活性域
において前記液体と相互作用及び質量移動を行うために
上向きに流れ、前記液体が第三トレーの上方に位置する
第二降下管によって前記第三トレー及び前記第一降下管
下方に配置された第三降下管へと前記活性域を通過し、
前記液体と触媒媒体の前記相互作用は前記活性域から蒸
気を生じるように、処理塔において前記触媒媒体を利用
するようにした型式の前記処理塔のための改良された降
下管−トレー組立体において、内部に前記触媒媒体を支
持するために前記第三降下管内に配置されたケージを備
え、該ケージは、液体が前記触媒媒体間を流れることが
できるように前記触媒を分離する手段を備えて組み立て
られ、実質的に一様に隆起した活性入口域とを備え、こ
の実質的に一様に隆起した活性入口域は前記第二トレー
に形成され、前記第三降下管からの触媒媒体蒸気を排出
するために前記第一降下管の下方、且つ、前記第三降下
管の上方に配置されたことを特徴とする処理塔のための
改良された降下管−トレー組立体が提供される。また本
発明では、処理塔において触媒媒体を利用するようにし
た前記処理塔の降下管から排出された液体と、蒸気とを
混合する改良された方法であって、前記液体は直交流ト
レー上に排出され、前記塔は互いに垂直に離隔された複
数のトレー及び降下管を有し、前記塔内の液体−蒸気流
の安定を維持し、前記触媒は前記塔から蒸気を生じるよ
うな前記改良された方法において、内部に前記触媒媒体
を支持するためのケージを形成し、該ケージは、液体が
前記触媒媒体間を流れることができるように前記触媒を
分離する手段を備えて組み立てられ、該ケージは前記降
下管内に配置され、前記ケージで触媒媒体を固定し、一
様に隆起した活性入口域を前記トレーに形成し、この活
性入口域は、前記降下管の前記排出域の下方に配置され
た蒸気流開口を有し、前記一様に隆起した活性入口域を
通して、その下の降下管、ケージ及びトレー領域からの
蒸気を排出し、前記排出蒸気流を前記排出液体と接触す
るように、前記入口域及び前記降下管から少なくとも一
つの所定角度に方向づけて分散させ、前記接触液体を前
記入口域及び前記降下管から分散させるために、前記排
出蒸気に少なくとも一つの所定方向に角度付けられた流
れ特性を与えることを特徴とする液体と蒸気との改良混
合方法が提供される。
からの液体が第二トレーの上方に位置する第一降下管を
通って下向きに前記第二トレーの上に流れ、そして前記
第二トレーの活性域を横切って流れ、蒸気は前記活性域
において前記液体と相互作用及び質量移動を行うために
上向きに流れ、前記液体が第三トレーの上方に位置する
第二降下管によって前記第三トレー及び前記第一降下管
下方に配置された第三降下管へと前記活性域を通過し、
前記液体と触媒媒体の前記相互作用は前記活性域から蒸
気を生じるように、処理塔において前記触媒媒体を利用
するようにした型式の前記処理塔のための改良された降
下管−トレー組立体において、内部に前記触媒媒体を支
持するために前記第三降下管内に配置されたケージを備
え、該ケージは、液体が前記触媒媒体間を流れることが
できるように前記触媒を分離する手段を備えて組み立て
られ、実質的に一様に隆起した活性入口域とを備え、こ
の実質的に一様に隆起した活性入口域は前記第二トレー
に形成され、前記第三降下管からの触媒媒体蒸気を排出
するために前記第一降下管の下方、且つ、前記第三降下
管の上方に配置されたことを特徴とする処理塔のための
改良された降下管−トレー組立体が提供される。また本
発明では、処理塔において触媒媒体を利用するようにし
た前記処理塔の降下管から排出された液体と、蒸気とを
混合する改良された方法であって、前記液体は直交流ト
レー上に排出され、前記塔は互いに垂直に離隔された複
数のトレー及び降下管を有し、前記塔内の液体−蒸気流
の安定を維持し、前記触媒は前記塔から蒸気を生じるよ
うな前記改良された方法において、内部に前記触媒媒体
を支持するためのケージを形成し、該ケージは、液体が
前記触媒媒体間を流れることができるように前記触媒を
分離する手段を備えて組み立てられ、該ケージは前記降
下管内に配置され、前記ケージで触媒媒体を固定し、一
様に隆起した活性入口域を前記トレーに形成し、この活
性入口域は、前記降下管の前記排出域の下方に配置され
た蒸気流開口を有し、前記一様に隆起した活性入口域を
通して、その下の降下管、ケージ及びトレー領域からの
蒸気を排出し、前記排出蒸気流を前記排出液体と接触す
るように、前記入口域及び前記降下管から少なくとも一
つの所定角度に方向づけて分散させ、前記接触液体を前
記入口域及び前記降下管から分散させるために、前記排
出蒸気に少なくとも一つの所定方向に角度付けられた流
れ特性を与えることを特徴とする液体と蒸気との改良混
合方法が提供される。
【0018】さらに詳細には、本発明の一つの特徴は、
液体が第一降下管中を通って下方に第一トレー上へと流
れ、そのトレーの活性域を横切って流れる形式の処理塔
のための改良された降下管−トレー組立体を含む。この
活性域を横切って、蒸気は、液体との相互作用及び質量
移動のために上方へと流れる。液体は、次に、トレーか
ら第二降下管中を通過する。本発明の改良は、降下管内
への触媒媒体の束の位置付けを含み、該降下管は、排出
され、方向づけられた蒸気流を確立するために実質的に
均一な隆起活性入口域の上方に配置されている。この態
様において、触媒と下方のトレーからの蒸気は、隆起活
性入口域を通して排出され、降下液体を曝気し、一方、
降下液体に水平流ベクトルを提供することができる。
液体が第一降下管中を通って下方に第一トレー上へと流
れ、そのトレーの活性域を横切って流れる形式の処理塔
のための改良された降下管−トレー組立体を含む。この
活性域を横切って、蒸気は、液体との相互作用及び質量
移動のために上方へと流れる。液体は、次に、トレーか
ら第二降下管中を通過する。本発明の改良は、降下管内
への触媒媒体の束の位置付けを含み、該降下管は、排出
され、方向づけられた蒸気流を確立するために実質的に
均一な隆起活性入口域の上方に配置されている。この態
様において、触媒と下方のトレーからの蒸気は、隆起活
性入口域を通して排出され、降下液体を曝気し、一方、
降下液体に水平流ベクトルを提供することができる。
【0019】他の特徴において、本発明は上記の改良さ
れた触媒−降下管−トレー組立体を含んでおり、該組立
体において降下管は、上昇蒸気流と接触し、そこからの
水平流れ特性を増強するために、角がつけられた本体で
構成される。一つの態様において、降下管は、実質的に
水平な流れ特性を有する蒸気流を確立するために隆起活
性入口領域に向って角が付けられた本体部分で構成され
る。降下管の排出領域は、複数の孔を含んでもよく、該
孔は、降下管の下部領域を横切って形成され、活性入口
域に対してほぼ平行離隔関係にて活性入口域の上方に配
置されている。本発明の別の実施態様において、排出領
域は、その上を横切って形成され、活性入口域に対して
ほぼ離隔関係にて活性入口域の上方に配置されるテーパ
ー状のベンチュリー域を含んでもよく、前記テーパー
は、実質的に水平な蒸気流特性が形成される面を提供し
ている。
れた触媒−降下管−トレー組立体を含んでおり、該組立
体において降下管は、上昇蒸気流と接触し、そこからの
水平流れ特性を増強するために、角がつけられた本体で
構成される。一つの態様において、降下管は、実質的に
水平な流れ特性を有する蒸気流を確立するために隆起活
性入口領域に向って角が付けられた本体部分で構成され
る。降下管の排出領域は、複数の孔を含んでもよく、該
孔は、降下管の下部領域を横切って形成され、活性入口
域に対してほぼ平行離隔関係にて活性入口域の上方に配
置されている。本発明の別の実施態様において、排出領
域は、その上を横切って形成され、活性入口域に対して
ほぼ離隔関係にて活性入口域の上方に配置されるテーパ
ー状のベンチュリー域を含んでもよく、前記テーパー
は、実質的に水平な蒸気流特性が形成される面を提供し
ている。
【0020】さらなる特徴において、本発明は、蒸気を
処理塔の降下管から下方のトレー上へと排出された液体
と混合する改良された方法を含み、この塔は、互いに垂
直に離隔された複数のトレー及び降下管を有し、その中
の液体−蒸気流の安定性を維持する。その改良は、その
中に触媒媒体を支持するための手段を有する降下管を形
成し、触媒−降下管の下方に配置される一様な隆起活性
入口域を有するトレーを形成することを含む。隆起入口
域は、触媒降下管及びその下のトレー領域から一様な隆
起活性入口域を通して蒸気を排出するために触媒−降下
管の排出域の下方に配置される蒸気流開口をも含む。排
出された蒸気は、排出された液体と接触するように、ま
た入口域及び降下管から外方に方向づけられる。
処理塔の降下管から下方のトレー上へと排出された液体
と混合する改良された方法を含み、この塔は、互いに垂
直に離隔された複数のトレー及び降下管を有し、その中
の液体−蒸気流の安定性を維持する。その改良は、その
中に触媒媒体を支持するための手段を有する降下管を形
成し、触媒−降下管の下方に配置される一様な隆起活性
入口域を有するトレーを形成することを含む。隆起入口
域は、触媒降下管及びその下のトレー領域から一様な隆
起活性入口域を通して蒸気を排出するために触媒−降下
管の排出域の下方に配置される蒸気流開口をも含む。排
出された蒸気は、排出された液体と接触するように、ま
た入口域及び降下管から外方に方向づけられる。
【0021】さらなる特徴において、本発明は、蒸気を
処理塔の降下管から降下液体がトレーを通して上昇蒸気
流と混合する形式の下方の直交流トレー上への液体排出
物と混合する改良された方法を含む。改良は、トレーに
隣接する触媒−降下管組立体の下方に隆起活性入口域を
配置する工程と、トレーに対して活性入口域を通して優
先的な水平蒸気流を与える工程と、蒸気に選択した水平
流れ特性を与えるための角度で液体中へ蒸気流を方向づ
ける工程とを含んでいる。
処理塔の降下管から降下液体がトレーを通して上昇蒸気
流と混合する形式の下方の直交流トレー上への液体排出
物と混合する改良された方法を含む。改良は、トレーに
隣接する触媒−降下管組立体の下方に隆起活性入口域を
配置する工程と、トレーに対して活性入口域を通して優
先的な水平蒸気流を与える工程と、蒸気に選択した水平
流れ特性を与えるための角度で液体中へ蒸気流を方向づ
ける工程とを含んでいる。
【0022】他の特徴において、本発明は、外部の源か
ら降下管の液体へと導入されている気体の液相触媒反応
にて発生したガスの排出方法を含んでいる。本発明は、
化学反応を促進するような触媒媒体を保持するための機
械的な設計をも含む。
ら降下管の液体へと導入されている気体の液相触媒反応
にて発生したガスの排出方法を含んでいる。本発明は、
化学反応を促進するような触媒媒体を保持するための機
械的な設計をも含む。
【0023】
【実施例】最初に図1を参照して、例示的な充填交換塔
が、破断斜視図によって示され、その種々の区域は、本
発明の改良された触媒−降下管−トレー組立体の一実施
態様の塔の種々の内部構造及び使用状態を示すために、
取除かれている。図1の交換塔10は、複数のパッキン
グ床層14及びその内部に配置されたトレーを有する円
筒状の塔12を備えている。複数のマンウェイ16も、
塔12の内部領域への近接を容易にするために設けられ
ている。側部流引出管20、液体側部供給管18及び側
部流蒸気供給管即ち再沸器返送管32も設けられてい
る。還流返送管34は、塔12の頂部に設けられてい
る。
が、破断斜視図によって示され、その種々の区域は、本
発明の改良された触媒−降下管−トレー組立体の一実施
態様の塔の種々の内部構造及び使用状態を示すために、
取除かれている。図1の交換塔10は、複数のパッキン
グ床層14及びその内部に配置されたトレーを有する円
筒状の塔12を備えている。複数のマンウェイ16も、
塔12の内部領域への近接を容易にするために設けられ
ている。側部流引出管20、液体側部供給管18及び側
部流蒸気供給管即ち再沸器返送管32も設けられてい
る。還流返送管34は、塔12の頂部に設けられてい
る。
【0024】操作時は、液体13は還流返送管34及び
側部流供給管18を通して塔10内に供給される。液体
13は塔中を下方に流れ、最終的に、側部流引出管20
又は底部流引出管30において塔10を出る。液体13
の下向きの流れにおいて、トレー及びパッキング床中を
液体13が通過する際に、液体から蒸発するある物質が
奪い取られ、蒸気流から該液体中に凝縮する物質によっ
て富ませられる、つまり液体13に添加される。
側部流供給管18を通して塔10内に供給される。液体
13は塔中を下方に流れ、最終的に、側部流引出管20
又は底部流引出管30において塔10を出る。液体13
の下向きの流れにおいて、トレー及びパッキング床中を
液体13が通過する際に、液体から蒸発するある物質が
奪い取られ、蒸気流から該液体中に凝縮する物質によっ
て富ませられる、つまり液体13に添加される。
【0025】さらに図1を参照して、交換塔10は図示
を明瞭にするために、概略的に半分に切断されている。
この図において、塔10は、塔12の頂部に配置される
頂部管26の蒸気出口と、再沸器(図示せず)に連結さ
れた底部流引出管30の周囲に塔の下部領域にて配置さ
れた下部スカート28とを含む。再沸器返送導管32
は、トレー及び/又はパッキング層14を通して上向き
にその内部へ蒸気を再循環させるためにスカート28の
上方に配置された状態で、示される。凝縮器からの還流
は、還流返送導管34を通して塔の上部領域23中に設
けられ、該領域において、還流は上部パッキング床38
を横切る液体分配器36全域にわたって分配される。上
部パッキング床38は、構造化パッキングの変形である
と理解されるであろう。交換塔10の上部パッキング床
38の下方の領域は、例示のために示され、液体収集器
40を含み、該液体収集器40は、上部構造化パッキン
グ床38を支持する支持格子41の下方に配置されてい
る。液体13を再分配するために適合された液体分配器
42も同様にその下方に配置されている。第二形式の分
配装置42Aは、切断線43の下方に示され、床14の
上方に配置される。塔10は切断線43と共に示され、
塔の内部配列は単に略示的にすぎず、その内部の種々の
部品の配列を参照するために設けられていることを示
す。
を明瞭にするために、概略的に半分に切断されている。
この図において、塔10は、塔12の頂部に配置される
頂部管26の蒸気出口と、再沸器(図示せず)に連結さ
れた底部流引出管30の周囲に塔の下部領域にて配置さ
れた下部スカート28とを含む。再沸器返送導管32
は、トレー及び/又はパッキング層14を通して上向き
にその内部へ蒸気を再循環させるためにスカート28の
上方に配置された状態で、示される。凝縮器からの還流
は、還流返送導管34を通して塔の上部領域23中に設
けられ、該領域において、還流は上部パッキング床38
を横切る液体分配器36全域にわたって分配される。上
部パッキング床38は、構造化パッキングの変形である
と理解されるであろう。交換塔10の上部パッキング床
38の下方の領域は、例示のために示され、液体収集器
40を含み、該液体収集器40は、上部構造化パッキン
グ床38を支持する支持格子41の下方に配置されてい
る。液体13を再分配するために適合された液体分配器
42も同様にその下方に配置されている。第二形式の分
配装置42Aは、切断線43の下方に示され、床14の
上方に配置される。塔10は切断線43と共に示され、
塔の内部配列は単に略示的にすぎず、その内部の種々の
部品の配列を参照するために設けられていることを示
す。
【0026】さらに図1において、一対のトレーから成
る組立体もまた例示の目的のために示されている。多く
の場合に、処理塔は、パッキングのみ、トレーのみ又は
パッキングとトレーとの組合せを含む。しかし本例示
は、塔全体及びその操作の論考を目的とした組合せであ
る。トレー式の塔は通常、ここに示した形式の複数のト
レー48を含む。多くの場合、トレー48は、バルブト
レーまたはシーブトレーである。かようなトレーは、穿
孔または細長い穿孔を付けられた構造のプレートを含
む。蒸気と液体とは、トレーにおいてまたはそれに沿っ
て接触し、いくつかの組立体においては、対向流配列
で、同じ開口を通って流れることが許容されている。最
適には、蒸気及び液体の流れは安定レベルに到達する。
以下にさらに詳しく説明する降下管の使用によって、こ
の安定性は、比較的低い流速度によって上昇する蒸気が
下降する液体と混合できるため達成され得る。いくつか
の実施態様においては、降下管は使用されず、蒸気と液
体とは、同一の開口をそれぞれの圧力変化につれて交互
に使用する。しかしかような構成は、図1においては用
いられていない。
る組立体もまた例示の目的のために示されている。多く
の場合に、処理塔は、パッキングのみ、トレーのみ又は
パッキングとトレーとの組合せを含む。しかし本例示
は、塔全体及びその操作の論考を目的とした組合せであ
る。トレー式の塔は通常、ここに示した形式の複数のト
レー48を含む。多くの場合、トレー48は、バルブト
レーまたはシーブトレーである。かようなトレーは、穿
孔または細長い穿孔を付けられた構造のプレートを含
む。蒸気と液体とは、トレーにおいてまたはそれに沿っ
て接触し、いくつかの組立体においては、対向流配列
で、同じ開口を通って流れることが許容されている。最
適には、蒸気及び液体の流れは安定レベルに到達する。
以下にさらに詳しく説明する降下管の使用によって、こ
の安定性は、比較的低い流速度によって上昇する蒸気が
下降する液体と混合できるため達成され得る。いくつか
の実施態様においては、降下管は使用されず、蒸気と液
体とは、同一の開口をそれぞれの圧力変化につれて交互
に使用する。しかしかような構成は、図1においては用
いられていない。
【0027】本実施態様においては、直交流トレー48
と49及び降下管53と69が図示されている。トレー
48は、慣用の穿孔または細長い穿孔が付けられた表面
50が現われる慣用の設計のものである。しかしトレー
49は、降下管53の下方に、隆起入口区域51を備え
ており、該降下管は、その中に触媒媒体を固定する構造
となっている。しかし触媒媒体400は、降下管53の
この図では見ることができないが、降下管69にて概略
的に図示され得る。降下管53は、また、以下に説明さ
れるように、下方へとテーパーが付けられている。入口
区域51の開口は、以下に説明されるように、単なる穿
孔あるいは方向づけられている流動羽根であってもよ
く、無数の臨界的な設計上の考慮の結果であり、この臨
界的な設計上の考慮とは、液体/蒸気比率、液体冷却、
液体流/逆流−混合、泡の高さ及び一様さ、その中の固
体あるいはスラリーの存在、及び下方のトレーにおける
過剰な圧力を排出するための必要な要素を含んでいる。
腐食も同様に充填塔における種々の要素の一つであり、
材料の選択、設計及び塔の内部構造物の製作は、多くの
場合に、かような考慮の結果である。図1に示される処
理塔の構造も、同様に「ChemicalEngineering」、19
84年3月5日号に掲載されている「Packed ColumnInt
ernal」というタイトルのギルバート・チェンの論説に
より詳細に説明されている。
と49及び降下管53と69が図示されている。トレー
48は、慣用の穿孔または細長い穿孔が付けられた表面
50が現われる慣用の設計のものである。しかしトレー
49は、降下管53の下方に、隆起入口区域51を備え
ており、該降下管は、その中に触媒媒体を固定する構造
となっている。しかし触媒媒体400は、降下管53の
この図では見ることができないが、降下管69にて概略
的に図示され得る。降下管53は、また、以下に説明さ
れるように、下方へとテーパーが付けられている。入口
区域51の開口は、以下に説明されるように、単なる穿
孔あるいは方向づけられている流動羽根であってもよ
く、無数の臨界的な設計上の考慮の結果であり、この臨
界的な設計上の考慮とは、液体/蒸気比率、液体冷却、
液体流/逆流−混合、泡の高さ及び一様さ、その中の固
体あるいはスラリーの存在、及び下方のトレーにおける
過剰な圧力を排出するための必要な要素を含んでいる。
腐食も同様に充填塔における種々の要素の一つであり、
材料の選択、設計及び塔の内部構造物の製作は、多くの
場合に、かような考慮の結果である。図1に示される処
理塔の構造も、同様に「ChemicalEngineering」、19
84年3月5日号に掲載されている「Packed ColumnInt
ernal」というタイトルのギルバート・チェンの論説に
より詳細に説明されている。
【0028】ここで図2を参照して、本発明のいくつか
の特徴の概略的側立面断面図が示されている。上部トレ
ー48は、図示されるように穿孔された扁平なパネルを
備えている。下部トレー49も、その中央活性域52に
渡って、ほぼ扁平な構造である。液体13は、該域の上
方に配置されたトレー48から降下管53を下り、触媒
400中を通って、底部区域54の外部へと流れる。蒸
気15は、液体13において発生し、捕捉され、これ
は、降下管69内に示される触媒床402から放出され
る蒸気泡15Aで示されている。降下管のテーパー区域
54は、活性入口域からの蒸気流のために隙間角を備え
ており、該隙間角は隆起パネル51と71とを通って排
出される蒸気へと水平流ベクトルを与える。液体13
は、降下管53の下方の隆起活性パネル域51から排出
された排出蒸気15と接触する。そのために排出領域が
下方に分類される。つまり、下部降下管と該降下管内で
排出領域の下方に配置された触媒媒体404とから脱し
た触媒発生気体あるいは触媒同伴気体は、分類された排
出領域を通って、パネル域51内へ直接上昇し、これを
通って上昇することができる。パネル域51は隆起して
いるので、降下管からパネル域51内へ上昇した気体を
ここで或る程度堰き止めて、中央活性域52へ流れる気
体量を低減させることができるが、もし隆起パネル51
が無ければ、降下管から脱した気体が優先的に隆起パネ
ル51を通過することは無く、慣用の活性領域52を通
って上昇する傾向があるであろう。液体13と、降下管
53の下方の隆起活性パネル域51から排出された排出
蒸気15との接触は、トレー49の中央活性領域52を
横切る排出蒸気及び液体流の方向を制御し、留め継ぎ区
域54のテーパーは水平流特性を与える。隆起パネル5
1により、いかなる過剰蒸気圧もパネルを通り、流れ形
態へと排出されることが可能となり、該流れ形態によ
り、さらなる問題が生じるというよりも適切な塔操作が
容易となる。例えば、以下に説明されるように、同伴液
体13Aは、流れ形態によって落下を誘発される。前記
活性領域52の複数の穿孔59を通って通過する残りの
上昇蒸気15は、垂直に上昇し、泡61を発生させても
よい。泡すなわち「泡」は曝気領域を形成し、該領域に
おいては液体13の相が連続している。泡61が存在し
ないか又は不連続となった場合、気体が連続相となり、
その結果、泡を通って上方に向う気体の「噴射」が生じ
てしまう。しかしながら、本発明の降下管−トレー組立
体によれば、この気体の連続相が生じる可能性は著しく
減少される。
の特徴の概略的側立面断面図が示されている。上部トレ
ー48は、図示されるように穿孔された扁平なパネルを
備えている。下部トレー49も、その中央活性域52に
渡って、ほぼ扁平な構造である。液体13は、該域の上
方に配置されたトレー48から降下管53を下り、触媒
400中を通って、底部区域54の外部へと流れる。蒸
気15は、液体13において発生し、捕捉され、これ
は、降下管69内に示される触媒床402から放出され
る蒸気泡15Aで示されている。降下管のテーパー区域
54は、活性入口域からの蒸気流のために隙間角を備え
ており、該隙間角は隆起パネル51と71とを通って排
出される蒸気へと水平流ベクトルを与える。液体13
は、降下管53の下方の隆起活性パネル域51から排出
された排出蒸気15と接触する。そのために排出領域が
下方に分類される。つまり、下部降下管と該降下管内で
排出領域の下方に配置された触媒媒体404とから脱し
た触媒発生気体あるいは触媒同伴気体は、分類された排
出領域を通って、パネル域51内へ直接上昇し、これを
通って上昇することができる。パネル域51は隆起して
いるので、降下管からパネル域51内へ上昇した気体を
ここで或る程度堰き止めて、中央活性域52へ流れる気
体量を低減させることができるが、もし隆起パネル51
が無ければ、降下管から脱した気体が優先的に隆起パネ
ル51を通過することは無く、慣用の活性領域52を通
って上昇する傾向があるであろう。液体13と、降下管
53の下方の隆起活性パネル域51から排出された排出
蒸気15との接触は、トレー49の中央活性領域52を
横切る排出蒸気及び液体流の方向を制御し、留め継ぎ区
域54のテーパーは水平流特性を与える。隆起パネル5
1により、いかなる過剰蒸気圧もパネルを通り、流れ形
態へと排出されることが可能となり、該流れ形態によ
り、さらなる問題が生じるというよりも適切な塔操作が
容易となる。例えば、以下に説明されるように、同伴液
体13Aは、流れ形態によって落下を誘発される。前記
活性領域52の複数の穿孔59を通って通過する残りの
上昇蒸気15は、垂直に上昇し、泡61を発生させても
よい。泡すなわち「泡」は曝気領域を形成し、該領域に
おいては液体13の相が連続している。泡61が存在し
ないか又は不連続となった場合、気体が連続相となり、
その結果、泡を通って上方に向う気体の「噴射」が生じ
てしまう。しかしながら、本発明の降下管−トレー組立
体によれば、この気体の連続相が生じる可能性は著しく
減少される。
【0029】さらに図2において、泡61は、仮想線6
3で表わした比較的均一な高さで、トレー49の全幅を
横切って、反対側の端部65まで延長し、該端部65に
は、泡の高さ63を保つために堰67が設けられてい
る。この箇所に蓄積された泡は、堰67の上端を越え
て、関連する降下管69に流入し、該降下管69は、留
め継ぎ領域70内へと下方に泡を運び、該領域において
液体が蓄積し、その下方の活性入口領域71上に分散す
る。活性入口領域71もまた、ここで例示の目的のため
にのみ概略的に示されている。本明細書において説明さ
れるように、単一の直交流プレートに対する開口及び穿
孔域は、直交流プレートの活性長さと、泡61が確立さ
れる帯域を確立する。本発明は、また多重降下管の形態
に対しても、適用可能であり、該形態において降下管及
び隆起活性入口域は、トレーの中間域に位置させ得るこ
とが留意されるべきである。活性入口域51と71とに
よって総活性域を増加させることによって、より高い能
力と効率が達成される。本実施態様において、トレーの
効率にとっても臨界的なのは、トレー49を横切る液体
13の流れの態様である。従来のシーブプレートの流れ
図が、本発明によって供給される効率を例示するため
に、以下に説明される。
3で表わした比較的均一な高さで、トレー49の全幅を
横切って、反対側の端部65まで延長し、該端部65に
は、泡の高さ63を保つために堰67が設けられてい
る。この箇所に蓄積された泡は、堰67の上端を越え
て、関連する降下管69に流入し、該降下管69は、留
め継ぎ領域70内へと下方に泡を運び、該領域において
液体が蓄積し、その下方の活性入口領域71上に分散す
る。活性入口領域71もまた、ここで例示の目的のため
にのみ概略的に示されている。本明細書において説明さ
れるように、単一の直交流プレートに対する開口及び穿
孔域は、直交流プレートの活性長さと、泡61が確立さ
れる帯域を確立する。本発明は、また多重降下管の形態
に対しても、適用可能であり、該形態において降下管及
び隆起活性入口域は、トレーの中間域に位置させ得るこ
とが留意されるべきである。活性入口域51と71とに
よって総活性域を増加させることによって、より高い能
力と効率が達成される。本実施態様において、トレーの
効率にとっても臨界的なのは、トレー49を横切る液体
13の流れの態様である。従来のシーブプレートの流れ
図が、本発明によって供給される効率を例示するため
に、以下に説明される。
【0030】ここで図3を参照して、従来のシーブプレ
ートを横切る流れ図が示されている。
ートを横切る流れ図が示されている。
【0031】従来の技術によるシーブプレート72は、
下方の中実なパネル73上に、次いで、トレー74上に
液体を供給するための従来の第一降下管を有する丸形の
トレーとして図示されている。第二降下管74Aは、ト
レーから液体を運び去る。複数の矢印75は、従来のプ
レートを横切る液体13の一様でない流れを図示してい
る。
下方の中実なパネル73上に、次いで、トレー74上に
液体を供給するための従来の第一降下管を有する丸形の
トレーとして図示されている。第二降下管74Aは、ト
レーから液体を運び去る。複数の矢印75は、従来のプ
レートを横切る液体13の一様でない流れを図示してい
る。
【0032】流れの方向に対して側方のプレートの両側
に、再循環セル76が形成されているのが示されてい
る。これらの逆流域すなわち再循環セルの形成は、トレ
ーの効率を減少させる。これらの再循環セルは、処理塔
の壁近くの逆流の結果であり、この逆流の問題は、処理
塔の直径が増大するにつれて一層明白になる。逆流の増
大と、その結果として生じる再循環セルからの滞留効果
とにともない、対向流間の質量移動のための濃度差駆動
力が減少する。濃度差駆動力の減少の結果として、処理
塔における所定の分離のための接触要求または高さ要求
が増大する。逆混合は、プレート効率の一つの特徴に過
ぎないが、逆混合の減少は、本発明の他の利点と同時に
提供される。上記にて参照した係属中の米国特許願第0
7/304,942号に示されたプレート効率について
の論考を再び参照されたい。
に、再循環セル76が形成されているのが示されてい
る。これらの逆流域すなわち再循環セルの形成は、トレ
ーの効率を減少させる。これらの再循環セルは、処理塔
の壁近くの逆流の結果であり、この逆流の問題は、処理
塔の直径が増大するにつれて一層明白になる。逆流の増
大と、その結果として生じる再循環セルからの滞留効果
とにともない、対向流間の質量移動のための濃度差駆動
力が減少する。濃度差駆動力の減少の結果として、処理
塔における所定の分離のための接触要求または高さ要求
が増大する。逆混合は、プレート効率の一つの特徴に過
ぎないが、逆混合の減少は、本発明の他の利点と同時に
提供される。上記にて参照した係属中の米国特許願第0
7/304,942号に示されたプレート効率について
の論考を再び参照されたい。
【0033】ここで図4を参照して、種々の流れ特性を
図示する降下管−トレー組立体100の拡大破断斜視図
を示す。ここで示したトレー49は、塔12中へ配置す
るために構成され、これによって傾斜面103を有する
供給降下管102は、トレー49に液体13を供給する
ために入口領域104の上方に渡って配置することがで
きる。堰82は、トレー49の対向側に配置され、それ
により第二降下管が、泡61及び液体13をトレー49
から運び去るために配置される。液体13は、活性入口
パネル104上に、さらに立上り縁部106を越えて、
トレー49上にこぼれ落ちる。液体13は、矢印83と
84の方向にトレーを横切って流れる。パネル104が
流動羽根で構成されていれば、流れ方向は、パネル10
4からの蒸気流によって誘引され、本発明の原理に従っ
て実質的に一様となり、前述した逆流の問題は生じな
い。矢印105は、下方のトレーから排出された蒸気の
水平流特性を反映しており、該流れ特性は、パネル10
4及び傾斜面103によって生じる。この態様におい
て、二つの異なる利点が認められ得る。逆混合が存在し
ないことにより、対向流間の質量移動のための濃度差駆
動力が増大する。矢印105で表される水平蒸気流の特
徴は、蒸気流105に同伴された液滴の落下を容易にす
る。かような同伴は、上昇蒸気流を伴う塔内においては
普通であるが、入口パネル104から上昇している排出
流によって悪化させられる。
図示する降下管−トレー組立体100の拡大破断斜視図
を示す。ここで示したトレー49は、塔12中へ配置す
るために構成され、これによって傾斜面103を有する
供給降下管102は、トレー49に液体13を供給する
ために入口領域104の上方に渡って配置することがで
きる。堰82は、トレー49の対向側に配置され、それ
により第二降下管が、泡61及び液体13をトレー49
から運び去るために配置される。液体13は、活性入口
パネル104上に、さらに立上り縁部106を越えて、
トレー49上にこぼれ落ちる。液体13は、矢印83と
84の方向にトレーを横切って流れる。パネル104が
流動羽根で構成されていれば、流れ方向は、パネル10
4からの蒸気流によって誘引され、本発明の原理に従っ
て実質的に一様となり、前述した逆流の問題は生じな
い。矢印105は、下方のトレーから排出された蒸気の
水平流特性を反映しており、該流れ特性は、パネル10
4及び傾斜面103によって生じる。この態様におい
て、二つの異なる利点が認められ得る。逆混合が存在し
ないことにより、対向流間の質量移動のための濃度差駆
動力が増大する。矢印105で表される水平蒸気流の特
徴は、蒸気流105に同伴された液滴の落下を容易にす
る。かような同伴は、上昇蒸気流を伴う塔内においては
普通であるが、入口パネル104から上昇している排出
流によって悪化させられる。
【0034】ここで図5を参照して、トレー組立体49
の拡大断面図が、概略的に示されている。この実施態様
において、シーブ型トレーは、台形又はV字形のワイヤ
55によって構成される。このトレーは、SCREEN TRAY
型のシーブトレーの態様中に組込まれる。SCREEN TRAY
は、本発明の譲受人の商標であり、略平行に離隔された
関係に配置されたV字形ワイヤ55の配列によって構成
されたトレー49の中央活性域を表わしている。隣接し
たV字形ワイヤ55は、直交58によって固定され、そ
れぞれのワイヤの間に「ベンチュリ」形スリット87を
形成し、結果として著しく低いエネルギー損失をもたら
す。メッシュ51とトレー49との相対的な大きさは、
共通の尺度を持たず、トレー組立体を表わすことによっ
て示される。それぞれのワイヤ55は、前記のテーパー
スリット87を形成する台形の外周面56を備えてい
る。かようなトレーは、泡形態において広範囲の条件に
わたり最大の効率において操作する。したがって、気体
15は、図4の降下管102から気体15と直行して流
れる液体13と接触するように、上昇して示されてい
る。その結果は、効率的な質量移動が行なわれるような
気体と液体との接触の乱流パターンである。同様に、泡
高さは最大化され、同伴は最小化され、低圧力降下は結
果として降下管の逆流の減少をもたらす。隆起活性入口
パネル104からの方向づけされた流れは、最小限の高
さで、トレー効率の増強を提供する。なお、どんな形式
の孔もトレー49の活性域に組み入れることができるこ
とが留意されるべきである。V字形のワイヤが示されて
いるが、バブルキャップトレー、他の溝付き開口、穿孔
又はバルブ(固定されたものでも可動形でもよい)も本
発明について使用することができる。
の拡大断面図が、概略的に示されている。この実施態様
において、シーブ型トレーは、台形又はV字形のワイヤ
55によって構成される。このトレーは、SCREEN TRAY
型のシーブトレーの態様中に組込まれる。SCREEN TRAY
は、本発明の譲受人の商標であり、略平行に離隔された
関係に配置されたV字形ワイヤ55の配列によって構成
されたトレー49の中央活性域を表わしている。隣接し
たV字形ワイヤ55は、直交58によって固定され、そ
れぞれのワイヤの間に「ベンチュリ」形スリット87を
形成し、結果として著しく低いエネルギー損失をもたら
す。メッシュ51とトレー49との相対的な大きさは、
共通の尺度を持たず、トレー組立体を表わすことによっ
て示される。それぞれのワイヤ55は、前記のテーパー
スリット87を形成する台形の外周面56を備えてい
る。かようなトレーは、泡形態において広範囲の条件に
わたり最大の効率において操作する。したがって、気体
15は、図4の降下管102から気体15と直行して流
れる液体13と接触するように、上昇して示されてい
る。その結果は、効率的な質量移動が行なわれるような
気体と液体との接触の乱流パターンである。同様に、泡
高さは最大化され、同伴は最小化され、低圧力降下は結
果として降下管の逆流の減少をもたらす。隆起活性入口
パネル104からの方向づけされた流れは、最小限の高
さで、トレー効率の増強を提供する。なお、どんな形式
の孔もトレー49の活性域に組み入れることができるこ
とが留意されるべきである。V字形のワイヤが示されて
いるが、バブルキャップトレー、他の溝付き開口、穿孔
又はバルブ(固定されたものでも可動形でもよい)も本
発明について使用することができる。
【0035】ここで図6を参照して、トレーの付加的な
流れ特性を示す図4のトレー49の拡大上面図が示され
ている。トレー49は、複数のパネル区域によって構成
されている。これらの区域には、明瞭にするために、孔
の詳細は示されていない。区域120は、円弧状側壁1
21を有する外側パネルを備えている。パネル122
は、パネル120に隣接して固定され、ほぼ矩形の形態
で構成される。パネル124は同様にパネル122に隣
接して固定され、同様にほぼ矩形の形態で構成される。
それぞれのパネル120,122及び124は、図5に
示したシーブトレー構造等の適当なトレー材料によって
構成されている。立上り縁部106は、隆起入口パネル
104からトレー122と124とを隔だてて示されて
いることが理解し得る。
流れ特性を示す図4のトレー49の拡大上面図が示され
ている。トレー49は、複数のパネル区域によって構成
されている。これらの区域には、明瞭にするために、孔
の詳細は示されていない。区域120は、円弧状側壁1
21を有する外側パネルを備えている。パネル122
は、パネル120に隣接して固定され、ほぼ矩形の形態
で構成される。パネル124は同様にパネル122に隣
接して固定され、同様にほぼ矩形の形態で構成される。
それぞれのパネル120,122及び124は、図5に
示したシーブトレー構造等の適当なトレー材料によって
構成されている。立上り縁部106は、隆起入口パネル
104からトレー122と124とを隔だてて示されて
いることが理解し得る。
【0036】さらに図6を参照して、活性入口パネル1
04とトレー49の中央活性域との間の相対的な寸法の
比率が示され得る。この特定の実施態様において、パネ
ル104は、突合せ継ぎ目113の突合せ接合部113
を横切って互いに溶接された第一パネル区域110と第
二パネル区域112とを含む。それぞれのパネル110
と112とは、選択された方向を向くルーバー114で
構成されている。パネル110のルーバー114は、矢
印116の方向に蒸気流を方向づけるように角度をつけ
られている。同様に、パネル112のルーバー114
は、矢印118の方向に蒸気流を方向づけるように角度
をつけられている。その選択された蒸気及び液体の流れ
は、パネル120,122及び124を横切って、対向
側の降下管に向って生ずる。降下管パネル126は、底
部排出板128に向って下向きに傾斜して示され、該板
に矩形の孔130がその最も外側の区域に形成される。
この態様において、排出液体の流れ通路は、トレーを横
切って最大化される。液体の流れる長さの最大化は、ト
レー効率を最大化し、この特徴は図6の下方に示されて
いる。
04とトレー49の中央活性域との間の相対的な寸法の
比率が示され得る。この特定の実施態様において、パネ
ル104は、突合せ継ぎ目113の突合せ接合部113
を横切って互いに溶接された第一パネル区域110と第
二パネル区域112とを含む。それぞれのパネル110
と112とは、選択された方向を向くルーバー114で
構成されている。パネル110のルーバー114は、矢
印116の方向に蒸気流を方向づけるように角度をつけ
られている。同様に、パネル112のルーバー114
は、矢印118の方向に蒸気流を方向づけるように角度
をつけられている。その選択された蒸気及び液体の流れ
は、パネル120,122及び124を横切って、対向
側の降下管に向って生ずる。降下管パネル126は、底
部排出板128に向って下向きに傾斜して示され、該板
に矩形の孔130がその最も外側の区域に形成される。
この態様において、排出液体の流れ通路は、トレーを横
切って最大化される。液体の流れる長さの最大化は、ト
レー効率を最大化し、この特徴は図6の下方に示されて
いる。
【0037】ここで図7を参照して、図6のトレー49
が側立面断面図で示される。堰82は、降下管102に
隣接するほぼL字形の部材で構成されていることが示さ
れる。
が側立面断面図で示される。堰82は、降下管102に
隣接するほぼL字形の部材で構成されていることが示さ
れる。
【0038】図7の左側の降下管102は、第一傾斜壁
126で構成されており、該壁は、第二角付き傾斜壁領
域132と係合している。角付き壁領域132は、留め
継ぎ区域134を有し、該区域により、その下方の隆起
パネルからの上昇蒸気が水平流ベクトルで排出可能とな
る。角付き降下管が、隆起入口パネルからの蒸気を通過
させるために、この付近に備えられてもよい。図7の右
側の隆起入口パネル104は、その下方に配置された降
下管の直上のこの優先的な蒸気流域の配向を示してい
る。降下管内に流れ込み、放出される液体に同伴された
気体は、離脱領域を見出さなければならない。これと同
じことが、かような降下管内に固定された触媒媒体から
生じた蒸気についても言え、さらなる詳細が以下に説明
される。離脱蒸気は、パネル104まで上昇し、ここを
通って上昇し、優先的に排出されるのが図示されてい
る。支持梁136は、パネル104の下方に室を形成す
るように示されている。孔137は、梁136の側壁を
通して形成され、蒸気流平衡孔としての役割を果たす。
過剰な蒸気が、パネル104の下方の室を満たす場合に
は、過剰な蒸気は流れ平衡孔137を通して外方に離脱
し得る。
126で構成されており、該壁は、第二角付き傾斜壁領
域132と係合している。角付き壁領域132は、留め
継ぎ区域134を有し、該区域により、その下方の隆起
パネルからの上昇蒸気が水平流ベクトルで排出可能とな
る。角付き降下管が、隆起入口パネルからの蒸気を通過
させるために、この付近に備えられてもよい。図7の右
側の隆起入口パネル104は、その下方に配置された降
下管の直上のこの優先的な蒸気流域の配向を示してい
る。降下管内に流れ込み、放出される液体に同伴された
気体は、離脱領域を見出さなければならない。これと同
じことが、かような降下管内に固定された触媒媒体から
生じた蒸気についても言え、さらなる詳細が以下に説明
される。離脱蒸気は、パネル104まで上昇し、ここを
通って上昇し、優先的に排出されるのが図示されてい
る。支持梁136は、パネル104の下方に室を形成す
るように示されている。孔137は、梁136の側壁を
通して形成され、蒸気流平衡孔としての役割を果たす。
過剰な蒸気が、パネル104の下方の室を満たす場合に
は、過剰な蒸気は流れ平衡孔137を通して外方に離脱
し得る。
【0039】ここで図8を参照して、降下管102及び
図4の隆起活性入口パネル104の拡大側立面断面図が
示される。降下管102は、上記のように、蒸気流効率
を高めるために用いられ得る選択されたテーパー壁領域
103を組み込んで示されている。溝130は、液体1
3を直接パネル104上に排出し、上昇する蒸気15と
接触させるために、降下管102の下部領域に形成され
ている。この特定の実施態様の入口パネル104には、
複数の方向流羽根140が形成されて示され、該羽根
は、矢印105,142と146の方向に方向づけられ
た蒸気流を提供する。羽根140は、プレート区域14
4に形成されてもよく、該区域は、予備膨張メタル等の
ルーバー付き金属によって構成されてもよい。羽根14
0が使用されると、蒸気流を方向づけるのを容易にす
る。羽根140が傾斜した降下管壁103とともに使用
されると、以下にさらに詳細に説明されるように、排出
蒸気流に与えられた水平ベクトルは極めて明白となり得
る。本図面に示されるように、パネルはトレーデッキ4
9上に隆起され、下方のトレー及び降下管へと開放さ
れ、そこから直接に蒸気15を排出する。この特定の形
態において、排出溝130の上方に液頭148を保つこ
とによって、降下管102内にダイナミックシールが創
生される。すなわち、ダイナミックシールとは、降下管
102内に存在すると共にここを下方に流れる液体の運
動エネルギーにより、蒸気の上昇流が降下管102内を
上方に通過しないように防止するシールのことである。
これらの特徴は、さらに詳細に以下に説明される。
図4の隆起活性入口パネル104の拡大側立面断面図が
示される。降下管102は、上記のように、蒸気流効率
を高めるために用いられ得る選択されたテーパー壁領域
103を組み込んで示されている。溝130は、液体1
3を直接パネル104上に排出し、上昇する蒸気15と
接触させるために、降下管102の下部領域に形成され
ている。この特定の実施態様の入口パネル104には、
複数の方向流羽根140が形成されて示され、該羽根
は、矢印105,142と146の方向に方向づけられ
た蒸気流を提供する。羽根140は、プレート区域14
4に形成されてもよく、該区域は、予備膨張メタル等の
ルーバー付き金属によって構成されてもよい。羽根14
0が使用されると、蒸気流を方向づけるのを容易にす
る。羽根140が傾斜した降下管壁103とともに使用
されると、以下にさらに詳細に説明されるように、排出
蒸気流に与えられた水平ベクトルは極めて明白となり得
る。本図面に示されるように、パネルはトレーデッキ4
9上に隆起され、下方のトレー及び降下管へと開放さ
れ、そこから直接に蒸気15を排出する。この特定の形
態において、排出溝130の上方に液頭148を保つこ
とによって、降下管102内にダイナミックシールが創
生される。すなわち、ダイナミックシールとは、降下管
102内に存在すると共にここを下方に流れる液体の運
動エネルギーにより、蒸気の上昇流が降下管102内を
上方に通過しないように防止するシールのことである。
これらの特徴は、さらに詳細に以下に説明される。
【0040】ここで図9を参照して、図8の降下管パネ
ル組立体の別の実施態様が示されている。降下管留め継
ぎ区域134は、ベンチュリフランジ152で終止する
傾斜区域150で構成される。ベンチュリフランジ15
2に隣接した降下管全領域は、そこから液体を方向づけ
て、その内部により低い圧力域を創生し、矢印105に
て示される水平流れ特性で蒸気15をトレー49の上方
の区域へと排出する目的のために、開放されたままであ
ってもよい。
ル組立体の別の実施態様が示されている。降下管留め継
ぎ区域134は、ベンチュリフランジ152で終止する
傾斜区域150で構成される。ベンチュリフランジ15
2に隣接した降下管全領域は、そこから液体を方向づけ
て、その内部により低い圧力域を創生し、矢印105に
て示される水平流れ特性で蒸気15をトレー49の上方
の区域へと排出する目的のために、開放されたままであ
ってもよい。
【0041】ここで図10を参照して、図8のプレート
144のパネルの一区域が拡大破断斜視図で示されてい
る。この特定の形態において、予備膨張形式の金属プレ
ートが用いられ、該プレートは、溝付き孔164を形成
する複数のよじれ地帯162を有する。いかなる数のル
ーバー設計も用いることができる。蒸気は、よじれ地帯
162と溝付き孔164との角度関係のために、矢印1
66の方向に通過する。
144のパネルの一区域が拡大破断斜視図で示されてい
る。この特定の形態において、予備膨張形式の金属プレ
ートが用いられ、該プレートは、溝付き孔164を形成
する複数のよじれ地帯162を有する。いかなる数のル
ーバー設計も用いることができる。蒸気は、よじれ地帯
162と溝付き孔164との角度関係のために、矢印1
66の方向に通過する。
【0042】このパネル区域160は、本発明の隆起入
口パネルから選択された蒸気を通過させるための本発明
による一実施態様を構成しているにすぎない。
口パネルから選択された蒸気を通過させるための本発明
による一実施態様を構成しているにすぎない。
【0043】ここで図11を参照して、複数のパネル2
60,262,264は、隆起区域104に組込まれて
もよいことが理解されるであろう。これらのパネルは、
方向流羽根を使用し、中央パネル262は、プレート4
9を横切って直接に蒸気を方向づけ、一方、外側のパネ
ル260と264とは、蒸気流をそこから外方に振り向
け、該パネルを横切る逆流を減少させる。この態様にお
いて、降下管102には、増強された効率と、増加され
た蒸気液体相互作用が備えられ得る。隆起活性入口域1
04は、これが固着されている特定のプレートの全活性
域を増大させ、方向流羽根は、降下管から液体が直接排
出される際に蒸気液体接触を最大にする。
60,262,264は、隆起区域104に組込まれて
もよいことが理解されるであろう。これらのパネルは、
方向流羽根を使用し、中央パネル262は、プレート4
9を横切って直接に蒸気を方向づけ、一方、外側のパネ
ル260と264とは、蒸気流をそこから外方に振り向
け、該パネルを横切る逆流を減少させる。この態様にお
いて、降下管102には、増強された効率と、増加され
た蒸気液体相互作用が備えられ得る。隆起活性入口域1
04は、これが固着されている特定のプレートの全活性
域を増大させ、方向流羽根は、降下管から液体が直接排
出される際に蒸気液体接触を最大にする。
【0044】このパネル区域全体は、本明細書において
用いられているように、実質的に均一に隆起していると
いう意味内において、傾斜していてもよい。降下管にお
けるスタティックシールの利用は、更に構造を簡略化
し、操作の効率を最大化する。方向流羽根は、適切な流
れを収容して流れの平衡を保つため、必要な方向を向い
て活性入口パネルに設けられている。これは、液体がプ
レート49を横切る対向側の降下管82に接触するのに
先立って逆行流を防止する。これらの要因は、プレート
の効率を増大させる。これらの全ての効果は、高容積を
維持する一方、質量移動効率を増大させ、従来の技術に
対する顕著な改良を示す。
用いられているように、実質的に均一に隆起していると
いう意味内において、傾斜していてもよい。降下管にお
けるスタティックシールの利用は、更に構造を簡略化
し、操作の効率を最大化する。方向流羽根は、適切な流
れを収容して流れの平衡を保つため、必要な方向を向い
て活性入口パネルに設けられている。これは、液体がプ
レート49を横切る対向側の降下管82に接触するのに
先立って逆行流を防止する。これらの要因は、プレート
の効率を増大させる。これらの全ての効果は、高容積を
維持する一方、質量移動効率を増大させ、従来の技術に
対する顕著な改良を示す。
【0045】再び図8を参照して説明する。本発明はト
レー間に排出する利点を提供する。排出は、下方の降下
管の上方に配置された隆起入口領域140にて起こり、
該領域は、有害でない態様で、下方の触媒−降下管及び
/またはトレーからの蒸気の通過を許容する。隆起入口
104を通しての過剰な蒸気の通過は、流れ均衡の問題
を生じ得る、かような過剰蒸気が活性トレー域49を通
過する必要を除去する。
レー間に排出する利点を提供する。排出は、下方の降下
管の上方に配置された隆起入口領域140にて起こり、
該領域は、有害でない態様で、下方の触媒−降下管及び
/またはトレーからの蒸気の通過を許容する。隆起入口
104を通しての過剰な蒸気の通過は、流れ均衡の問題
を生じ得る、かような過剰蒸気が活性トレー域49を通
過する必要を除去する。
【0046】さらに、隆起入口104中を通過する蒸気
15は、水平流要素を有する方向105へと方向づけら
れても良い。隆起入口域104からの蒸気流の相当な量
が、その垂直流要素Yに対していくらかの水平流れ要素
Xを有するということを示すために、X−Y図式が活性
トレー49に重ね合わされている。矢印146は、角付
き降下管表面103に隣接して上昇する蒸気15を示し
ている。その流れのX要素は、矢印105について示さ
れる流れのX要素よりも小さいが、トレー49の活性域
を通って通過する上昇蒸気15について示される流れの
X要素よりも大きい。水平流要素によって、流れに同伴
される液滴13Aは、トレー域49における質量/熱伝
導のための落下のより多くの機会を有する。一連の液滴
13Aは、この点を図示するために、概略的に示されて
いる。さらに領域104が、トレー49上方のトレー圧
力Pxよりも大きなトレー49下方のトレー圧力Pyを
排出し、軽減している時、蒸気流の速度は早くなる。よ
り高い圧力Pyは、その下方の降下管からの、同伴され
ず、触媒的に発生した蒸気によって図7の論考において
説明されている室内にて生じ得る。排出された蒸気は、
降下液体13に接触して、曝気し、よって蒸気中に液体
を同伴させる。前述の水平蒸気流特性で、Y−流れ要素
は、液滴が落下するのを許容するために十分低くても良
い。かような操作条件は、より高圧力の塔への適用にて
さらに発生し易い。上述の態様にて、同伴された蒸気中
液体と同伴された液体中蒸気の両方は、トレー間の蒸気
−液体流の安定性に影響を与えることなく分散すること
が許容される。安定化された流れは、降下液体流と上昇
蒸気流との間の適切な均衡を要求する。液体は、液体中
を通る高速度の垂直な蒸気流で、蒸気中に同伴されても
良い。同様に、特に高圧力の適用において、蒸気は、気
体と液体の混合の副産物として液体中に同伴されること
もある。同伴された蒸気は、したがって、従来の技術に
説明された下降降下管中を下方へと運ばれる。本発明
は、下方の降下管内の液体から放出された蒸気の排出を
許容する。排出された蒸気は、その上方の隆起活性入口
域を通って放出され、次に、選択された流れ特性で上部
トレーを横切って方向づけられる。この選択された流れ
特性とは、液体の降下管の排出物との接触の結果として
蒸気中に同伴される液体の放出及びその結果として生じ
る曝気を促進するために水平であっても良い。この相互
機能同伴放出は、効率的態様において蒸気−液体流を安
定させるために役に立つ。
15は、水平流要素を有する方向105へと方向づけら
れても良い。隆起入口域104からの蒸気流の相当な量
が、その垂直流要素Yに対していくらかの水平流れ要素
Xを有するということを示すために、X−Y図式が活性
トレー49に重ね合わされている。矢印146は、角付
き降下管表面103に隣接して上昇する蒸気15を示し
ている。その流れのX要素は、矢印105について示さ
れる流れのX要素よりも小さいが、トレー49の活性域
を通って通過する上昇蒸気15について示される流れの
X要素よりも大きい。水平流要素によって、流れに同伴
される液滴13Aは、トレー域49における質量/熱伝
導のための落下のより多くの機会を有する。一連の液滴
13Aは、この点を図示するために、概略的に示されて
いる。さらに領域104が、トレー49上方のトレー圧
力Pxよりも大きなトレー49下方のトレー圧力Pyを
排出し、軽減している時、蒸気流の速度は早くなる。よ
り高い圧力Pyは、その下方の降下管からの、同伴され
ず、触媒的に発生した蒸気によって図7の論考において
説明されている室内にて生じ得る。排出された蒸気は、
降下液体13に接触して、曝気し、よって蒸気中に液体
を同伴させる。前述の水平蒸気流特性で、Y−流れ要素
は、液滴が落下するのを許容するために十分低くても良
い。かような操作条件は、より高圧力の塔への適用にて
さらに発生し易い。上述の態様にて、同伴された蒸気中
液体と同伴された液体中蒸気の両方は、トレー間の蒸気
−液体流の安定性に影響を与えることなく分散すること
が許容される。安定化された流れは、降下液体流と上昇
蒸気流との間の適切な均衡を要求する。液体は、液体中
を通る高速度の垂直な蒸気流で、蒸気中に同伴されても
良い。同様に、特に高圧力の適用において、蒸気は、気
体と液体の混合の副産物として液体中に同伴されること
もある。同伴された蒸気は、したがって、従来の技術に
説明された下降降下管中を下方へと運ばれる。本発明
は、下方の降下管内の液体から放出された蒸気の排出を
許容する。排出された蒸気は、その上方の隆起活性入口
域を通って放出され、次に、選択された流れ特性で上部
トレーを横切って方向づけられる。この選択された流れ
特性とは、液体の降下管の排出物との接触の結果として
蒸気中に同伴される液体の放出及びその結果として生じ
る曝気を促進するために水平であっても良い。この相互
機能同伴放出は、効率的態様において蒸気−液体流を安
定させるために役に立つ。
【0047】ここで、図12aを参照して、本発明の原
理に従って構成された触媒−降下管−トレー組立体の概
略側立面図を示す。降下管−トレー及び塔組立体の実際
の構造は、詳細に上記にて示され、論じられた。本発明
の原理に従って、触媒媒体400は、塔402内に配置
された降下管401内に固定される。触媒媒体は、不均
一触媒等を含み、該不均一触媒等は、高いパーセンテー
ジの開放域を有する格子材料つまりスクリーン406内
に固定され、その中に梱状の触媒を保持するようにケー
ジの形状で形成されている。処理塔及び降下管内におけ
る触媒の使用は、先行技術において、慣用である。(米
国特許第3,634,534号を参照する従来技術参
照。)本発明において、個々の触媒梱406は互いに分
離されており、降下管液体が、自由に触媒を通過して流
れ、降下管内の上方への通過のため、その中で発生した
いかなる気体をも自由に離脱することを許容する。さら
に、支持構造は、上部構造化部材410、及びその中に
触媒梱406を固定している下方構造化部材412を含
むことが理解されるであろう。分離隔壁414と416
とは、同様に、隣接する梱406を離隔させて配置する
ために使用されても良い。触媒媒体から生じた蒸気泡4
20は、降下管組立体における触媒媒体の使用において
代表的であるように、媒体から発生していることが図示
されている。しかしこの特定の態様において、蒸気泡4
20は、上部トレー424及び下部トレー426に隣接
して図示されているように矢印422の方向へと上方に
排出することが許容されている。降下管(図示せず)
は、上述したように、トレー426の下方に配置されて
いる。トレー426の隆起活性入口域430は、したが
って、該域を通して上方に上昇する蒸気泡420の排出
を図示している。この触媒蒸気泡排出は、上記にて論じ
られているように、隆起活性入口域430のために優先
的排出である。
理に従って構成された触媒−降下管−トレー組立体の概
略側立面図を示す。降下管−トレー及び塔組立体の実際
の構造は、詳細に上記にて示され、論じられた。本発明
の原理に従って、触媒媒体400は、塔402内に配置
された降下管401内に固定される。触媒媒体は、不均
一触媒等を含み、該不均一触媒等は、高いパーセンテー
ジの開放域を有する格子材料つまりスクリーン406内
に固定され、その中に梱状の触媒を保持するようにケー
ジの形状で形成されている。処理塔及び降下管内におけ
る触媒の使用は、先行技術において、慣用である。(米
国特許第3,634,534号を参照する従来技術参
照。)本発明において、個々の触媒梱406は互いに分
離されており、降下管液体が、自由に触媒を通過して流
れ、降下管内の上方への通過のため、その中で発生した
いかなる気体をも自由に離脱することを許容する。さら
に、支持構造は、上部構造化部材410、及びその中に
触媒梱406を固定している下方構造化部材412を含
むことが理解されるであろう。分離隔壁414と416
とは、同様に、隣接する梱406を離隔させて配置する
ために使用されても良い。触媒媒体から生じた蒸気泡4
20は、降下管組立体における触媒媒体の使用において
代表的であるように、媒体から発生していることが図示
されている。しかしこの特定の態様において、蒸気泡4
20は、上部トレー424及び下部トレー426に隣接
して図示されているように矢印422の方向へと上方に
排出することが許容されている。降下管(図示せず)
は、上述したように、トレー426の下方に配置されて
いる。トレー426の隆起活性入口域430は、したが
って、該域を通して上方に上昇する蒸気泡420の排出
を図示している。この触媒蒸気泡排出は、上記にて論じ
られているように、隆起活性入口域430のために優先
的排出である。
【0048】ここで、図12bを参照して、図12aの
触媒媒体組立体の別の実施態様を示す。この特定の形態
において、分離蒸気供給管450が、降下管401内に
配置されるように図示されている。蒸気供給管450
は、トレー424の降下管401内に配置される液体内
への追加の蒸気の排出を許容している複数の孔452を
備えて組み立てられている。同様に、トレー426は、
降下管401の下方に配置されている隆起活性入口域4
30を備えており、気体泡420は、上述したように、
そこから発生し、矢印422の方向に上方に上昇してい
るのが示されている。分離蒸気排出管450の使用は、
種々の操作上のパラメータを促進するのに好ましく、こ
れらの操作上のパラメータは、そこを通しての優先的な
蒸気排出のためにかような降下管の上方に配置されてい
る隆起活性入口域の使用によって、著しく促進され得
る。再び、隆起活性入口域は、触媒媒体406あるいは
降下管401内において蒸気を排出している蒸気管45
0から排出された気体の優先的な蒸気流を許容してい
る。
触媒媒体組立体の別の実施態様を示す。この特定の形態
において、分離蒸気供給管450が、降下管401内に
配置されるように図示されている。蒸気供給管450
は、トレー424の降下管401内に配置される液体内
への追加の蒸気の排出を許容している複数の孔452を
備えて組み立てられている。同様に、トレー426は、
降下管401の下方に配置されている隆起活性入口域4
30を備えており、気体泡420は、上述したように、
そこから発生し、矢印422の方向に上方に上昇してい
るのが示されている。分離蒸気排出管450の使用は、
種々の操作上のパラメータを促進するのに好ましく、こ
れらの操作上のパラメータは、そこを通しての優先的な
蒸気排出のためにかような降下管の上方に配置されてい
る隆起活性入口域の使用によって、著しく促進され得
る。再び、隆起活性入口域は、触媒媒体406あるいは
降下管401内において蒸気を排出している蒸気管45
0から排出された気体の優先的な蒸気流を許容してい
る。
【0049】したがって、本発明の操作と構造は、前述
の説明から明白となると考えられる。
の説明から明白となると考えられる。
【0050】図示または説明された方法及び装置は、好
ましいものとして特徴づけられているものの、種々の変
更及び改変は、特許請求の範囲に規定されている発明の
意図と範囲から離れることなしに、なされ得るというこ
とは、自明である。
ましいものとして特徴づけられているものの、種々の変
更及び改変は、特許請求の範囲に規定されている発明の
意図と範囲から離れることなしに、なされ得るというこ
とは、自明である。
【図1】図1は、充填塔の種々の内部構造を示すため
に、種々の区域を取除いた充填塔及び本発明の原理に従
って構成された該塔内に配置される降下管−トレー組立
体の一実施態様の斜視図である。
に、種々の区域を取除いた充填塔及び本発明の原理に従
って構成された該塔内に配置される降下管−トレー組立
体の一実施態様の斜視図である。
【図2】図2は、処理塔の内部に固定された本発明の改
良された降下管−トレー組立体の概略側立面断面図であ
り、この組立体を横切る液体及び蒸気の流れを示してい
る。
良された降下管−トレー組立体の概略側立面断面図であ
り、この組立体を横切る液体及び蒸気の流れを示してい
る。
【図3】図3は、従来の技術によるシーブプレートの概
略上面図であり、このシーブプレートを横切る液体流を
示している。
略上面図であり、このシーブプレートを横切る液体流を
示している。
【図4】図4は、図示を明瞭にするために一部を取除い
た降下管−トレー組立体の斜視図である。
た降下管−トレー組立体の斜視図である。
【図5】図5は、図4の5−5線に沿った活性トレー域
を示す拡大側立面断面図である。
を示す拡大側立面断面図である。
【図6】図6は、図4のトレー組立体の拡大上面図であ
る。
る。
【図7】図7は、図6の降下管−トレー組立体の概略側
立面断面図である。
立面断面図である。
【図8】図8は、本発明の蒸気排出を概略的に表示した
図4の降下管−トレー域の拡大破断側立面図である。
図4の降下管−トレー域の拡大破断側立面図である。
【図9】図9は、図8の降下管の別の実施態様である。
【図10】図10は、図4の活性入口域の拡大破断斜視
図である。
図である。
【図11】図11は、図4の活性入口パネルの斜視図で
ある。
ある。
【図12】図12aは、触媒媒体が組立体内に配置され
た状態で構成された降下管−トレー組立体を示す拡大側
立面図であり、図12bは、組立体内に配置された触媒
媒体に関連して外部蒸気源を使用している図12aの降
下管−トレー組立体の別の実施態様を示す拡大側立面図
である。
た状態で構成された降下管−トレー組立体を示す拡大側
立面図であり、図12bは、組立体内に配置された触媒
媒体に関連して外部蒸気源を使用している図12aの降
下管−トレー組立体の別の実施態様を示す拡大側立面図
である。
Claims (2)
- 【請求項1】 第一トレーからの液体が第二トレーの上
方に位置する第一降下管を通って下向きに前記第二トレ
ーの上に流れ、そして前記第二トレーの活性域を横切っ
て流れ、蒸気は前記活性域において前記液体と相互作用
及び質量移動を行うために上向きに流れ、前記液体が第
三トレーの上方に位置する第二降下管によって前記第三
トレー及び前記第一降下管下方に配置された第三降下管
へと前記活性域を通過し、前記液体と触媒媒体の前記相
互作用は前記活性域から蒸気を生じるように、処理塔に
おいて前記触媒媒体を利用するようにした型式の前記処
理塔のための改良された降下管−トレー組立体におい
て、 内部に前記触媒媒体を支持するために前記第三降下管内
に配置されたケージを備え、該ケージは、液体が前記触
媒媒体間を流れることができるように前記触媒を分離す
る手段を備えて組み立てられ、 実質的に一様に隆起した活性入口域とを備え、この実質
的に一様に隆起した活性入口域は前記第二トレーに形成
され、前記第三降下管からの触媒媒体蒸気を排出するた
めに前記第一降下管の下方、且つ、前記第三降下管の上
方に配置されたことを特徴とする処理塔のための改良さ
れた降下管−トレー組立体。 - 【請求項2】 処理塔において触媒媒体を利用するよう
にした前記処理塔の降下管から排出された液体と、蒸気
とを混合する改良された方法であって、前記液体は直交
流トレー上に排出され、前記塔は互いに垂直に離隔され
た複数のトレー及び降下管を有し、前記塔内の液体−蒸
気流の安定を維持し、前記触媒は前記塔から蒸気を生じ
るような前記改良された方法において、内部に前記触媒媒体を支持するためのケージを形成し、
該ケージは、液体が前記触媒媒体間を流れることができ
るように前記触媒を分離する手段を備えて組み立てら
れ、該ケージは前記降下管内に配置され、前記ケージで
触媒媒体を固定し、一様に隆起した活性入口域を前記ト
レーに形成し、この活性入口域は、前記降下管の前記排
出域の下方に配置された蒸気流開口を有し、前記一様に
隆起した活性入口域を通して、その下の降下管、ケージ
及びトレー領域からの蒸気を排出し、前記排出蒸気流を
前記排出液体と接触するように、前記入口域及び前記降
下管から少なくとも一つの所定角度に方向づけて分散さ
せ、前記接触液体を前記入口域及び前記降下管から分散
させるために、前記排出蒸気に少なくとも一つの所定方
向に角度付けられた流れ特性を与えることを特徴とする
液体と蒸気との改良混合方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/927,749 US5277847A (en) | 1989-03-08 | 1992-08-10 | Method and apparatus for catalyst-downcomer-tray operation |
US927,749 | 1992-08-10 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06182187A JPH06182187A (ja) | 1994-07-05 |
JP2691850B2 true JP2691850B2 (ja) | 1997-12-17 |
Family
ID=25455192
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5198615A Expired - Lifetime JP2691850B2 (ja) | 1992-08-10 | 1993-08-10 | 触媒媒体を利用する処理塔のための降下管−トレー組立体及び降下管より排出液体と蒸気とを混合する方法 |
Country Status (12)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US5277847A (ja) |
EP (1) | EP0583914B1 (ja) |
JP (1) | JP2691850B2 (ja) |
KR (1) | KR940003585A (ja) |
CN (1) | CN1034394C (ja) |
AU (1) | AU663201B2 (ja) |
BR (1) | BR9303325A (ja) |
CA (1) | CA2101882A1 (ja) |
DE (1) | DE69314881T2 (ja) |
ES (1) | ES2110059T3 (ja) |
MX (1) | MX9304764A (ja) |
TW (1) | TW285644B (ja) |
Families Citing this family (42)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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