JP2899747B2 - 多重下降管トレー組立体 - Google Patents

多重下降管トレー組立体

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JP2899747B2 JP8111795A JP11179596A JP2899747B2 JP 2899747 B2 JP2899747 B2 JP 2899747B2 JP 8111795 A JP8111795 A JP 8111795A JP 11179596 A JP11179596 A JP 11179596A JP 2899747 B2 JP2899747 B2 JP 2899747B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は気液接触塔に関し、
より詳細には、下降管支持バッフル及び隣接する下降管
間の活性架橋部を組み込んだ、改良多重下降管トレー組
立体に関する。
【０００２】
【従来の技術】蒸留塔は、多成分流から選択された成分
を分離するのに使用される。一般に、このような気液接
触塔では、トレー、充填材、又はその組合せのいずれか
を用いる。近年多くのトレー塔設計において、いわゆる
「バブルキャップ」をシーブ及びバルブトレーで置換す
る傾向がある。
【０００３】また、流れの中の成分をより効率的に分離
するために、ランダム（ダンプ）又は構造充填材がトレ
ーと組み合わせて使用されている。
【０００４】塔内における分留の成功は、液体相と蒸気
相との充分な接触にかかっている。トレー等の蒸気−液
体接触装置には、比較的高い圧力降下及び比較的高い液
体滞留を特徴とするものもある。また別の形式の蒸気−
液体接触装置、つまり構造高性能充填材も、ある種の適
用法においてよく使用されている。このような充填材
は、圧力降下が低く且つ液体滞留も低いので、エネルギ
ー効率がよい。しかしながら、まさにこのような特性の
ため、塔に構造充填材を設置した場合、時として安定且
つ定常な態様で操作することが難しいことがある。ま
た、多くの適用法では単にトレーのみの使用が求められ
る。
【０００５】分留塔トレーは一般に、直交流及び向流の
二つのうち、一方の形態をとる。トレーは一般に、複数
の孔を有する中実なトレーつまりデッキからなり、塔内
の支持リング上に設置される。直交流トレーにおいて
は、蒸気は孔を通って上昇し、トレーを横切ってその
「活性」領域を通って移動する液体と接触する。活性領
域において、液体と蒸気が混合され、分留が起こる。液
体は、蒸気−液体接触について活性であるトレー上に指
向される。例えば、入口下降管の下方領域は一般に中実
な領域である。トレーのより多くの領域を蒸気／液体接
触に使用するために、下降管はしばしば傾斜される。ト
レーの最大蒸気／液体処理能力は、一般に活性領域つま
りバブリング領域の増加に伴って増加する。しかしなが
ら、バブリング領域を増加させるために下降管を傾斜さ
せる度合いには限界があり、さもなくばチャネルが小さ
くなりすぎてしまう。これにより、液体の流れが制限さ
れ、及び／又は液体内に保持された蒸気の離脱が制限さ
れ、液体が下降管中を逆流する原因となり、よってトレ
ーの通常の最大蒸気／液体処理能力を充分に発揮させず
に制限することとなり得る。
【０００６】バブリング領域、よって蒸気／液体処理能
力を増加させるための別の方法は、多重下降管トレーで
ある。通常、多くの箱型の垂直チャネルが、トレーを横
切って対称的なパターンで設置され、液体をトレー上
へ、及びトレー外へ指向させる。下降管は、下方のトレ
ーまで完全には延長せず、出口下降管に入る液体に保持
されるいかなる蒸気も離脱することができる充分な空間
によって制限されるトレーから所定距離のところで離れ
て終止する。下降管のパターンは、連続する下降管間で
９０度又は１８０度回転させてもよい。箱の底部は中実
であるが、トレーの下降管出口間に、下方のトレーのバ
ブリング領域上に液体を指向する細溝を有する。ＭＤト
レーはマルチパストレーの分類に属し、通常高速液体用
に用いられる。このようなトレーの重要な特徴は、トレ
ーの利用可能な活性領域にある。従ってこの活性領域を
増加させるための設計は、トレー作製において非常に重
要である。
【０００７】処理塔設計においてトレー活性領域を増加
させるための種々の技術が開発されている。例えば、本
発明の出願人に譲渡された米国特許第４，９５６，１２
７号は、トレーの活性領域を増加させるために、下降管
入口の下方に配置された隆起した活性領域を有するトレ
ー設計を開示している。また本発明の出願人に譲渡され
た米国特許第５，１６４，１２５号は、トレーの活性領
域並びに該領域上の液体流のバランスを改良するため
の、改良された下降管及びトレー設計を特徴とする、蒸
気−液体接触塔のための下降管−トレー組立体を記載し
ている。液体流のバランスは、このようなトレーにおい
て最も重要である。本発明の出願人に譲渡された米国特
許第５，１９２，４６６号に記載されるように、流れの
促進及びトレー上における流れの効率的なバランスにつ
いての方法及び装置は、重要な設計上の特徴である。流
れが不均衡又は停滞していると、化学処理塔の効率は急
激に低下する。そのため、下降管−トレー領域のこれら
及び他の革新は非常に注目を集めている。
【０００８】上記の点に加えて、気液接触の技術は、他
の多くの性能上の問題を抱えている。その幾つかの例
は、先行技術の特許に見られる。例えば、それぞれ本発
明の出願人に譲渡された米国特許第３，９５９，４１９
号、同第４，６０４，２４７号、及び同第４，５９７，
９１６号、日本国東京の三菱重工業株式会社の米国特許
第４，６０３，０２２等が挙げられる。特に関連性のあ
る言及は、ユニオンカーバイド社に譲渡された米国特許
第４，４９９，０３５号に見られ、この文献は、改良さ
れた入口バブリング手段を備える気液接触トレーを教示
している。上述の形式の直交流トレーがここに示され、
このトレーは、液体流通路に対して実質的に垂直上方及
び横方向に延長する離隔された非穿孔壁部材からなる、
トレー入口においてバブル活動を開始するための改良さ
れた手段を備える。この構造形態は、単に穿孔されただ
けのトレー組立体よりも、より広いトレー表面に渡って
活性を促進すると記載されている。これは、蒸気の上昇
を容易にするために、下降管に隣接して隆起領域を設け
ることにより一部達成される。
【０００９】シェル石油社に譲渡された米国特許第４，
５５０，０００号は、塔内に垂直に積み重ねられたトレ
ー間の関係で液体を気体に接触させるための装置を教示
している。所定トレーの開口は、隣接する上方トレーの
排出手段から来入する液体によってあまり妨げられない
態様で、気体を通過させる。これは、下降してくる液体
流を分割するために、下降管の下方においてトレーデッ
キの頂部に載置された、穿孔されたハウジングによって
提供される。このような進歩は、先行技術の構造の範囲
内においてトレー効率を改良する。同様に、日本国東京
の日本化薬株式会社に譲渡された米国特許第４，５４
３，２１９号は、バッフルトレー塔を教示する。高効率
の気液接触のための操作パラメター及び低圧力損失の必
要性が記載されている。このような文献は、トレー処理
塔における高効率蒸気液体接触の必要性を説明するのに
有用である。Atomic Energy of Canada Limitedに譲渡
された Carl T. Chuang et al.の米国特許第４，５０
４，４２６号は、気液接触装置の別の例である。この文
献も同様に、分留効率の改善及び下降管−トレー設計の
変更の多くの利点を教示している。トレーの穿孔領域
は、０〜２５％少ない穿孔領域をもって、下降管の下方
に延長される。
【００１０】さらに別の言及が、１９６８年発行のW. B
ruckertの米国特許第３，４１０，５４０号に見られ
る。この文献には、下降管出口バッフルが液体の排出を
制御することが示される。バッフルは、静的シール又は
動的シールのいずれかを含んでも良い。従って、下降管
からの開口は排出を制御するのに充分小さく、トレーの
穿孔よりも大きくてもよく、また、円形又は矩形の形状
であってもよい。この文献には、下降管の操作を中断さ
せる可能性のある過渡的な力について、より詳細に記載
されている。このような力及び関連する蒸気−液体流の
問題は、下降管が下方のトレーに供給する各々の適用法
について考慮しなければならない。
【００１１】下降管トレー組立体及び下降管の排出領域
からの液体と蒸気を混合する方法についてのさらに別の
言及が、本発明の譲受人に譲渡された米国特許第４，９
５６，１２７号（以下'１２７号特許と称する）に記
載、図示される。'１２７号特許には、隆起した活性入
口領域が記載、図示され、この入口領域は、下方のトレ
ーからの蒸気排出のために設けられる。隆起した入口領
域は、蒸気の流体圧を低下させ、上昇する蒸気の流れを
容易にする。隆起した活性入口領域上に配置された一連
のルーバーは、蒸気の上昇流を、下降管の下方の液体領
域に選択的に指向し、より効率的な蒸気−液体接触を生
じさせ、トレー上の逆混合を減少させる。下降管から隆
起した活性入口領域上への液体の排出は、効率的ではあ
るが、下降管から排出された液体が活性入口領域の孔を
通過する際にウィーピングを生じることが示されてい
る。また、下降管から外方にはねる液体がその泡性を高
め、液体滴がより容易に懸濁されるようになる。
【００１２】上述したように、下降管−トレー操作の効
率は、流体流形態に直接関連する。下降管堰及びトレー
の他の構造的特徴が、蒸気又は液体の流れを妨げると、
塔の効率が低下する。多重下降管トレー組立体におい
て、トレーデッキは下降管によって事実上分割される。
このようにトレーが分割されることにより、下降管の対
向側に不均等な流れが生じる。また、トレー領域の下方
に配置される支持梁等の構造的部材が、蒸気の上昇流に
干渉することがある。トレーの外周部にしばしば設けら
れるトレー据付け部材及び固定装置等の他の構造的部材
も同様に、蒸気流を阻む、発泡しない非活性トレー領域
を生じさせることがある。このような非活性、非発泡領
域は、上述のようにトレー効率を低下させる。従って、
トレー効率を最大限とするために、トレーの活性領域を
最大限とし、その中のある種の構造的特徴を簡略化する
形態の多重下降管トレーにによって、液体流及び蒸気流
の双方の問題に等しく取組む多重下降管トレー組立体を
提供することは有利である。
【００１３】本発明によれば、構造的バッフル装置が、
下降管を下方が活性であるトレー領域の上方に配置、支
持する、このような多重下降管トレー組立体が提供され
る。
【００１４】バッフル支持装置によって下降管及びトレ
ーを支持することにより容易に、トレーデッキの下方の
構造的支持梁を無くすことができ、これにより、上昇す
る蒸気流との干渉が削減され、塔の効率が改善される。
バッフル支持はさらに、トレー上における液体流均等化
のために液体が横方向に流れるのを許容する態様で構成
される。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は、化学処理塔の
ための多重下降管トレー組立体に関する。より詳細には
本発明の一つの特徴は、液体が第一のトレーから第一の
下降管を通って第二のトレー上へと下方に、そして第二
のトレーの活性領域を横切って流れる形式の処理塔のた
めの多重下降管トレー組立体を含む。液体との相互作用
及び物質移動のために、この活性トレー領域を横切って
蒸気が上方へ流れる。次に液体はトレーから下降管を通
って通過する。本発明では、第一及び第二のトレーの下
降管が、互いに略平行に配向され、下降管に沿って延長
するバッフルによって支持されるこのような下降管が複
数存在するのを許容する。一端でバッフルに固定され、
第二の端部でトレー下降管領域に固定される、複数の角
度を付けられた支持部材によって、バッフルが下降管に
接続される。トレーはさらに、トレーの周方向に沿って
延長する塔支持リングによって支持される。
【００１６】別の特徴において、本発明は、液体が下方
に流れ、蒸気がこれと相互作用して上方に流れ、液体が
第一のトレー上を流れ、第一のトレーから該トレーに設
けられる第一組の下降管を通して、第二のトレー上へと
下方へ流れ、さらに第二のトレー上で該トレーに設けら
れる第二組の下降管に隣接して流れる形式の化学処理塔
のための多重下降管トレー組立体に関する。本発明は、
第一及び第二の下降管が互いに略平行に配向され（一つ
の態様において）、少なくとも下降管の幾つかに沿って
これを支持するために延長する複数の支持バッフルを備
えることを含む。複数の載置部材が下降管を支持バッフ
ルに固定し、少くとも二つの下降管が、端部同士が離隔
突合せ関係で、トレーの一つに設けられ、その端部の間
に配置される活性トレー架橋区域を促進する。この構造
は、上昇蒸気流が架橋部を通して流れることを許容し、
それによりトレー活性領域が増加する。トレーはさら
に、トレーの周方向に沿って延長する塔支持リングによ
って支持される。
【００１７】別の特徴において、上述した本発明はさら
に、単一の連続する支持バッフルを含み、該バッフル
は、端部突合せ下降管に沿って延長しこれを支持し、架
橋部を内部に受理するために開放され、トレー上の液体
流を均等化させるためにそこを通る液体流を促進する開
放中間領域を含む。架橋部は、上昇蒸気流を促進し、ト
レーの活性領域をさらに増加させるための複数の孔を備
えて形成される。載置部材は、第一の端部でバッフルに
固定され、第二の端部で下降管に固定される板を含む。
一つの実施態様において、下降管は、該下降管に固定さ
れた堰を含み、接続部材は第二の端部で堰に固定しても
よい。接続部材は、下降管トレー領域に対して液体導流
板を形成するのに充分な幅を有するチャネルを含んでい
ても良い。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下に本発明の構成及び実施態様
を列挙する。
【００１９】1．蒸気−液体接触化学処理塔のための多
重下降管トレー組立体であって、該塔は、トレーが蒸気
の上昇流が通るための活性領域を持って形成され、且つ
液体が第一のトレー上を流れ、そこから下方へ第一のト
レーに配置された第一の組の下降管を通り、第二のトレ
ー上へ、第二のトレーに配置された第二の組の下降管の
それぞれの間の活性領域を横切って流れるように指向さ
れる形式であり、前記組立体はさらに、前記塔に固定さ
れ、前記下降管のうち特定のものに沿って延長して、該
下降管を支持するための複数の支持バッフルと、前記下
降管を前記支持バッフルに固定する複数の載置部材と、
前記トレーの一つに、互いに離隔し、端部突合せ関係に
おいて配置される少なくとも二つの下降管と、を備え、
前記下降管は、その長手方向に略直交する方向への前記
液体の流通を許容するための架橋部をその途中に有して
なる多重下降管トレー組立体。
【００２０】２．前記トレーが、前記下降管に固定さ
れ、またその中間領域に沿って前記支持バッフルによっ
て支持される、上記１に記載の下降管トレー組立体。
【００２１】３．前記トレーが、その周方向に延長する
塔支持リングによって外方に支持される、上記１に記載
の下降管トレー組立体。
【００２２】４．単一の支持バッフルが、前記端部突合
せ下降管に沿って連続的に延長して、該下降管を支持
し、前記架橋部区域を受理して、隣接する前記トレー上
の液体流を均等化するために該区域を通る液体流を促進
するように適合された、開放中間領域を含む、上記１に
記載の下降管トレー組立体。
【００２３】５．前記トレーの前記活性領域が、該領域
を通る蒸気の上昇流を促進するように、蒸気バルブをも
って形成される、上記１に記載の下降管トレー組立体。
【００２４】６．前記架橋部が、該架橋部を通る蒸気の
上昇流を促進し、前記トレーの活性領域をさらに増加さ
せるための、複数の蒸気バルブをもって形成される、上
記５に記載の下降管トレー組立体。
【００２５】７．前記蒸気バルブが固定バルブを含む、
上記５に記載の下降管トレー組立体。
【００２６】８．前記蒸気バルブがフローティングバル
ブを含む、上記５に記載の下降管トレー組立体。
【００２７】９．前記第一のトレーの前記第一の組の下
降管の下方に配置された第二のトレーの前記領域の一部
が、蒸気上昇トンネルをもって形成され、該領域を通る
蒸気の上昇流を促進する、上記１に記載の下降管トレー
組立体。
【００２８】10．前記載置部材が、第一の端部で前記バ
ッフルに接続され、第二の端部で前記下降管に接続され
る板を含む、上記１に記載の下降管トレー組立体。
【００２９】11．前記下降管がさらに、該下降管に固定
された堰を含み、前記接続部材が前記第二の端部で該堰
に固定される、上記１０に記載の下降管トレー組立体。
【００３０】12．前記接続部材が、前記下降管に対する
液体導流板を形成するのに充分な寸法の幅を有するチャ
ネルを含む、上記１０に記載の下降管トレー組立体。
【００３１】13．前記載置部材が、前記バッフル及び前
記下降管に溶接される、上記１０に記載の下降管トレー
組立体。
【００３２】14．前記第一及び第二の下降管が、互いに
略平行に配向される、上記１０に記載の下降管トレー組
立体。
【００３３】15．液体が下方へ流れ、蒸気が混合領域を
通して上方に上昇する形式の化学処理塔における、多重
下降管を組み込んだ下降管トレー組立体であって、該組
立体は、第一の組の下降管を設けた第一のトレーと、第
一のトレーの下方に配置され、第二の組の下降管を設け
た第二のトレーとを備え、前記第一及び第二のトレー
は、該トレー上に該トレーを通る蒸気の上昇流のための
活性領域をもって形成され、前記組立体はさらに、前記
塔に固定され、前記第一及び第二のトレーを横切って前
記下降管のうち選択されたものに沿って延長する複数の
支持バッフルと、前記下降管−トレー組立体を前記支持
バッフルに接続する手段と、前記支持バッフルに対して
前記トレーの外周部を支持するための手段とを備える、
下降管トレー組立体。
【００３４】16．前記第一のトレーの少くとも二つの下
降管が、離隔され、端部突合せ関係において配置され、
液体流を許容するために前記端部突合せ下降管の前記端
部間に活性トレー架橋部が配置される、上記１５に記載
の下降管トレー組立体。
【００３５】17．単一の支持バッフルが、前記端部突合
せ下降管に沿って連続的に延長して、該下降管を支持
し、さらに前記架橋部を受理して、隣接する前記トレー
上の液体流を均等化するために液体流を促進するように
適合された、開放中間領域を含む、上記１６に記載の下
降管トレー組立体。
【００３６】18．前記トレーの前記活性領域が、該領域
を通る蒸気の上昇流を促進するための蒸気バルブをもっ
て形成される、上記１６に記載の下降管トレー組立体。
【００３７】19．前記架橋部が、該架橋部を通る蒸気の
上昇流を促進し、さらに前記トレーの活性領域を増加さ
せるための、複数の蒸気バルブをもって形成される、上
記１８に記載の下降管トレー組立体。
【００３８】20．前記蒸気バルブが固定バルブを含む、
上記１８に記載の下降管トレー組立体。
【００３９】21．前記蒸気バルブがフローティングバル
ブを含む、上記１８に記載の下降管トレー組立体。
【００４０】22．前記トレーが前記下降管に固定され、
且つ前記支持バッフルによってその中間領域に沿って支
持される、上記１５に記載の下降管トレー組立体。
【００４１】23．前記トレーが、トレーの周方向に延長
する塔支持リングによって外方に支持される、上記１５
に記載の下降管トレー組立体。
【００４２】24．前記第一のトレーの前記第一の組の下
降管の下方に配置される前記第二のトレーの前記領域の
一部が、該領域を通る蒸気の上昇流を促進するための蒸
気上昇室をもって構成される、上記１５に記載の下降管
トレー組立体。
【００４３】25．前記載置部材が、第一の端部で前記バ
ッフルに固定され、第二の端部で前記下降管に固定され
る板を含む、上記１５に記載の下降管トレー組立体。
【００４４】26．前記下降管がさらに、該下降管に固定
された堰を含み、前記接続部材が前記第二の端部で前記
堰に固定される、上記２５に記載の下降管トレー組立
体。
【００４５】27．前記接続部材が、前記下降管に対する
液体導流板を形成するのに充分な寸法の幅を有するチャ
ネルを含む、上記２６に記載の下降管トレー組立体。
【００４６】28．前記第一及び第二の下降管が、互いに
略平行に配向される、上記１５に記載の下降管トレー組
立体。
【００４７】29．前記トレーの前記活性領域が、該領域
内に配置された指向流バルブを含む、上記１５に記載の
下降管トレー組立体。
【００４８】30．前記指向流バルブが、該バルブを横切
る液体流に略直交する方向に蒸気を排出するように形成
された、整合された列に配置される、上記２９に記載の
下降管トレー組立体。
【００４９】31．前記バルブの隣接する列が、対向方向
に前記蒸気を排出して、その間に対向流を創生して、ト
レー効率を強化する、上記３０に記載の下降管トレー組
立体。
【００５０】32．前記バルブが、そこから優先的な蒸気
分配を行なうように、第二の脚部よりも幅の広い第一の
脚部を有する固定バルブの一種である、上記２９に記載
の下降管トレー組立体。
【００５１】
【実施例】まず図１を参照すると、種々の塔内部部品、
及び本発明のトレー組立体の一実施態様の使用を示すた
めに種々の区域が切除された状態の、説明的な充填交換
塔つまり塔の破断斜視図が示される。図１の交換塔１０
は、複数の充填材床層１４及びトレーを内部に配置し
た、円筒形の塔１２を含む。塔１２の内部領域へのアク
セスを容易にするために、複数のマンウェイ１６も形成
される。側方流引出管２０、側方液体供給管１８、及び
側方流蒸気供給管つまりリボイラ返却管３２もまた設け
られる。灌流返却管３４は塔１０の頂部に設けられる。
【００５２】操作において、液体１３は、灌流返却管３
４及び側方流供給入力供給管１８を通して塔１０に供給
される。液体１３は塔内を下方に流れ、最終的に側方流
引出管２０、又は底流引出管３０から塔を出る。この下
降流において、液体１３がトレー及び充填材床を通過す
る間に、液体１３は蒸発するある種の物質を失い、蒸気
流から出て液体内に濃縮される物質が液体に添加され、
液体はこれに富む。さらに図１を参照して、交換塔１０
は明瞭に示すために概略的に半分に切断される。この図
において、塔１０は塔１２の頂部に配置されるオーバー
ヘッド管２６の蒸気出口と、塔の下方領域において、リ
ボイラ（図示せず）に接続される底流引出管３０の周囲
に配置される下方スカート２８とを有する。リボイラ返
却導管３２はスカート２８の上方に配置された状態で示
され、リボイラ内の蒸気をトレー及び／又は充填材層１
４を通して上方に再循環する。濃縮器からの灌流が入口
導管３４を通して塔上方領域２３へ提供され、そこで灌
流は液体分配器３６を通して上方充填材床３８に分配さ
れる。上方充填材床３８は構造充填材の一種であること
が理解される。交換塔１０の上方充填材床３８の下方の
部分が説明のために図示され、この部分は上方構造充填
材３８を支持する支持格子４１の下方に配置される液体
コレクター４０を備える。液体分配器４２は、液体１３
を再分配するように適合され、コレクター４０の下方に
同様に配置される。第二の形式の分配器４２ａが切断線
４３の下方に示され、床１４構造充填材１４Ａの上方に
配置される。塔内部配列が概略的なものに過ぎず、内部
の種々の部品配列を参照するために設けられていること
を示すために、塔１０は切断線４３をもって図示され
る。
【００５３】さらに図１を参照して、構造充填材及び塔
トレーの両方が説明のために図中に示される。多くの場
合処理塔は、充填材のみ、トレーのみ、又は充填材とト
レーの選択的組合せを包含する。この図面は、塔全体及
びその操作について説明するために、組合せを示す。処
理塔トレーは一般に、構造的に穿孔又は溝付けされた板
からなる。蒸気と液体とはトレーにおいて又はトレーに
沿って接触し、いくつかの組立体では、向流配置におい
て同一の開口中を流れることもある。最適には、蒸気流
及び液体流は安定レベルに達する。いくつかの実施態様
では、下降管が使用されず、蒸気と液体とは、それぞれ
の圧力変化に応じて交互に同一の開口を使用する。しか
しながらこの場合はそうではない。
【００５４】本実施態様において、多数の下降管を有す
る多重下降管トレー４８及び４９が説明される。トレー
４８は、下降管間の活性表面を組み込んでいる。表面の
種類は後に説明する。またトレー４９は、下降管間の活
性表面と、上方の多重下降管の下方に配置される活性入
口領域とを含む。本発明を含む塔のこの区域のより完全
な説明は、後に説明する。処理塔の一般的な構造は、19
84年3月5日号のChemical Engineeringに掲載されたGilb
ert Chenの"Packed Column Internals"という文献によ
り詳細に説明され、この文献は参照により本明細書に含
まれる。
【００５５】図２を参照すると、図１に概略的に示され
たトレー４８及び４９の拡大斜視図が示される。塔の残
りの部分は明瞭にするために図示しない。上方トレー４
８は、二つの側方下降管５１及び５５、並びに三つの中
間下降管列５２、５４、及び５６によって分割された活
性トレー表面５０をもって構成される。側方下降管５１
及び５５は後に説明する。各下降管列５２、５４、５６
は、互いに離隔し、端部突合せ関係に配置された一対の
下降管で構成される。つまり下降管列５２は、下降管５
２Ｂと離隔し、端部突合せ関係にある下降管５２Ａを含
む。下降管列５４もまた、下降管５４Ｂと離隔し、端部
突合せ関係にある下降管５４Ａを含む。下降管列５６
は、下降管５６Ｂと端部突合せ関係に配置される下降管
５６Ａを含む。下降管間の離隔した端部突合せ関係によ
り、下降管間に活性架橋部を配置することができる。従
って下降管列５２は活性架橋部６０を含み、下降管列５
４は架橋部６２を含む。架橋部６４は下降管列５６内に
配置される。この態様において、トレー４８のどの部分
に沿った液体も、架橋部６０、６２、及び６４が存在す
ることにより、トレー表面上に渡って均等に分配され得
る。
【００５６】上記のとおり、上方トレー４８は、活性ト
レー表面５０（一部概略的に示す）をもって構成され
る。活性表面５０は、種々のバルブ形式の一つ以上で形
成してもよい。このような適用法のためのバルブ形式の
代表的なものは、本発明の出願人に譲渡された米国特許
第５，１２０，４７４号に記載、図示され、参照により
本明細書に組み込まれる。
【００５７】さらに図２を参照して、本発明はさらに、
中間下降管−トレー支持のためのバッフルを組み込んだ
改良支持装置を含む。支持バッフル７０は、下降管列５
２の長さを延長して示され、支持バッフル７２は下降管
列５４の長さを延長する。支持バッフル７４は下降管列
５６の長さを延長し、その下方の下降管トレー領域を支
持する。各支持バッフル７０、７２、及び７４は、その
両端において塔１２に接続され、さらに複数の支持部材
８０によって各下降管−トレー領域に接続され、支持部
材８０は、第一の端部８１で支持バッフルに接続され、
第二の端部８２で下降管トレー領域に接続される。この
構成により、下方に配置されるトレーのための支持梁が
必要なくなり、流れ効率が改良される。
【００５８】さらに図２を参照して、トレー４９は、そ
の下降管列がトレー４８の活性トレー領域５０の下方に
配置された状態で、上述のように構成される。後により
詳細に説明するように、本発明の下降管の下方の活性領
域は、蒸気−液体接触を促進するための、隆起した活性
入口領域を含んでいてもよい。図２に示されるように、
トレー４９の下降管は、トレー４８の下降管に対して略
平行離隔関係に配置され、横方向にオフセットされてい
る。
【００５９】図３を参照して、本発明のいくつかの特徴
の側面立面断面概略図が示される。ここに示されるよう
に、液体は第一のトレー４８から堰２１４を越えて側方
下降管５１及び５５、並びに第一の中間下降管列５２、
５４、及び５６を通り、第二の組の中間下降管列６６、
６７、６８、及び６９に隣接する第二のトレー４９上へ
と下方へ流れる。トレー４９の下降管列は、好ましくは
上述のトレー４８の下降管列と同様の態様で構成され
る。第一及び第二の下降管列は、互いに略平行に配向さ
れ、複数の下降管列は、この下降管列に沿って延長する
上述のバッフル支持構造によって支持される。そのた
め、トレー４９のバッフル１７０、１７１、１７２、及
び１７４は、複数の角度付き部材８０によって、下方に
延長する下降管トレー領域に接続されるが、これは上述
の通りである。各部材８０はその頂部端８１で各バッフ
ルに固定され、その対向する第二の端部８２において各
トレー−下降管領域に固定される。トレー４８及び４９
はさらにその外周部に沿って支持される。支持リング７
５及び７７に形成された孔７８は、ある実施態様におい
ては、トレーの効率的な活性領域５０を増加させるため
に、孔中を蒸気１５が容易に流れるように、孔内に配置
されたバルブを含む。中実な支持リング７５Ａが側方下
降管５１及び５５のために設けられる。
【００６０】さらに図３を参照して、この図面に示され
る多重下降管トレー組立体の概略図により、処理塔組立
体の構造的機能的特徴を最大限に引き出すための方法及
び装置が示される。本明細書に示されるこのような要素
の作製のための材料及び技術は、当業界ではよく知られ
ている。従って、鋼のゲージ及び関連する鋼の構成技術
は塔１２の寸法によって異なるので、実際の鋼寸法、溶
接、及び／又は関連する締付具は図示しない。
【００６１】本発明の記載は、図３には部分的にのみ示
され、以下に詳細に説明されるある特徴を含む。この特
徴は、トレー４８の中間領域に配置される下降管列５
２、５４、及び５６（上述したもの）を横切って配置さ
れる、流れ均等化架橋部６０、６２、及び６４を含む。
側方下降管５１及び５５はこの特徴を必要としない。ト
レー４９の中間下降管列６６、６７、６８、及び６９
は、この下降管列にそれぞれ形成された架橋区域１７０
Ａ、１７１Ａ、１７２Ａ、及び１７４Ａと共に概略的に
示される。この架橋区域は、各下降管列を横切って、各
支持バッフルの開口１００を通して形成される。開口１
００は、斜視図である図２により明確に示される。各バ
ッフルを通して開口１００を設けることにより、トレー
４８及び４９上を流れる液体１３が、この開口１００を
通して流れる一方で、トレー装置の構造的一体性が維持
される。トレー４８に関して上述したように、架橋部１
７０Ａ、１７１Ａ、１７２Ａ、及び１７４Ａは、蒸気１
５が架橋部を通して容易に上昇して流れるように、また
各トレーの活性領域を増加させるように、それぞれ複数
の孔１００Ａをもって形成される。孔１００Ａもまた、
図２の斜視図に最もよく示される。
【００６２】さらに図３を参照して、トレー４８及び４
９は、上方トレーの下降管の下方に配置された、隆起し
た活性入口領域をもって構成してもよい。本実施態様の
隆起した活性入口領域は、隆起させて排出室１０２とし
た各トレーフロアの部分を含み、この排出室１０２は、
塔１２中を上昇する蒸気１５が直接通過するための手段
を提供するために、側壁に形成された孔１０３を有す
る。ここに示す蒸気排出室１０２の使用法及び装置は、
本発明の譲受人に譲渡された米国特許願第０８／３０
６，６７２号により詳細に説明されており、この文献の
全体は参照により本明細書に組み込まれる。蒸気排出室
１０２を使用することにより、各下降管から下方に下降
する液体１３は、室１０２の孔１０３を通過する上昇蒸
気１５と直に出会う。図３の下降管５２の下方に配置さ
れた、流れを示す矢印によって示されるように、本発明
は、塔１２内での蒸気と液体との向流間の直接の相互作
用を提供し、その流れ効率を最大とする。
【００６３】図４を参照すると、図３のトレー４８の下
降管−支持バッフルの一部の、４−４線に沿った拡大破
断側面立面断面図が示される。開口１００は、トレー４
８の架橋区域６４の上方に配置された状態で鮮明に示さ
れ、下降管列５６の支持バッフル７４を通して略矩形の
窓を形成する。開口１００の寸法は、支持バッフル７４
の「手つかず」の細長い下方区域１０３を残している。
構造的には、この窓の形状により、緊張状態にある構造
的一体性を提供する下方区域１０３が形成され、上方区
域１０５は、機械的負荷の観点から圧縮されている。負
荷は、トレー、下降管、及び塔１２の操作中にその上に
存在する液体の重量を示す矢印１０７によって概略的に
示される。このような負荷のため、下方区域１０３によ
ってトレー４８の架橋部６４に支持を提供することが好
ましい。開口１００が、バッフル７４内に形成された単
なるＵ字型の切り出しではないのは、このためである。
しかしながら、図示された構造的形態のために、バッフ
ル７４は、下降管列５６の端部突合せ下降管５６Ａ、５
６Ｂの端部壁１０８及び１１０を通して延長する。下降
管及び支持バッフル形態を固定するために、溶接等の標
準的作製及び現場での組立て技術が用いられる。
【００６４】図５を参照すると、活性トレー区域５０を
含む図２のトレー４８の平面図、並びに支持バッフル７
０、７２、及び７４の別の表示が示される。支持バッフ
ルの各々は、一連の接続部材８０によって下方の各下降
管トレー領域へ接続される。例えば支持バッフル７０
は、下降管列５２の下降管５２Ａに接続される６つの角
度付き接続部材１８０、１８１、１８２、１８３、１８
４、及び１８６をもって構成される。トレー４８のこの
特定の区域について６つの接続部材８０が示されるが、
この数は、図６について後に説明するように、このトレ
ーの領域、特定の塔に対する構造的負荷、及び堰の相対
的長さによって異なる。例えば、下降管列５４の下降管
５４Ａのバッフル７２は、下降管５２Ａに比して範囲が
広いため、８つの接続部材８０をもって構成される。
【００６５】さらに図５を参照すると、下降管間の隆起
した活性入口領域（蒸気排気室１０２）が明瞭に示され
る。トレー４８の活性領域５０上へ液体を排出するため
に、上方トレーからの下降管が配置されるのはこの領域
内である。接続部材８０はまた、このような液体流の問
題を取り扱うために設けられる。接続部材８０の各々
が、中間ウェブ領域１９２から直立する側壁１９０及び
１９１をもって形成されることが理解されるであろう。
液体のための角度付きバッフルを提供するのは、ウェブ
領域１９２であり、さもなくば液体ははねあがり、各下
降管内へ入るであろう。接続部材８０は、図２に示され
るように、略Ｕ字型のチャネル部材で形成されるのが好
ましい。
【００６６】さらに図５を参照すると、端部下降管５１
及び５５は、少くとも一部はより明瞭に示される。各端
部下降管５１及び５５は、平坦で角度の付けられた側壁
区域２０１をもって構成され、この側壁区域２０１は平
坦な底部区域２０３で終止する。底部２０３は、液体を
制御された形態で下方に分配するために、選択的に配列
された複数の孔２０５をもって構成される。この特定の
下降管形態は、本発明の譲受人に譲渡された米国特許第
５，１６４，１２５号により明瞭に記載され、この文献
は参照により本明細書に組み込まれる。この参照特許に
記載されていないのは、本明細書に示す下降管５１及び
５５の外壁支持形態である。図３に戻りさらに図５を組
み合わせて説明すると、下降管の外壁２１０は、壁から
外方に延長し、支持リング７５とオーバーラップして係
合する上方リップ２１２をもって構成されることがわか
る。支持フランジ２１２もまた、トレー４８の水準から
下方に段差を付けられている（図３参照）。この段付き
つまり「じょうご」領域は、液体が堰２１４の頂部を越
えて各下降管の断面幅よりも大きい領域内へ流れること
を許容する。このように、側方下降管５１及び５５は、
本発明の拡大されたつまり「じょうご」効果がないと発
生する可能性のあるチョーキングを防ぐことにより、よ
り多くの液体流を内包することができる。
【００６７】図６を参照すると、図２のトレーの活性領
域の一部の別の実施態様を示す拡大平面図が示される。
この特定の図面において、本発明は、トレーデッキの活
性領域内に選択的な配向で配置された指向流バルブ列を
含むことがわかる。流れバルブ６００は指向流バルブの
一種であり、トレー表面領域に沿って増加された液体乱
流及び混合を生じるように計算されたパターンで、トレ
ーデッキ６０４の活性領域６０２に配置される。第一の
仮想線６１０に沿った各バルブ６００は、矢印６１２に
よって示される方向に蒸気を排出するように配置され、
仮想線６１４に沿ったバルブは、矢印６１６の向きによ
り多くの蒸気を排出するように配向される。仮想線６２
０のバルブ６００は、より多くの蒸気を矢印６２２の方
向に排出する。各バルブは両方の方向に蒸気を排出する
ように構成されるが、一つの方向が主要であり、そこに
より多くの蒸気流が生じる。このバルブはしばしば指向
流バルブと呼ばれる。バルブを本明細書に記載するよう
に配向することにより、バルブ上を流れる液体は、通常
の液体流に垂直な偏向成分を与えられ、それにより下降
管排出領域から隣接する特定の下降管堰へのその動きが
反転及び曲げられる。この工程によりバルブ上の流体の
流れの距離及び長さが増加される。単一のトレーに多数
の下降管を使用することにより、下降管間の空隙が減少
される。空隙が減少されると、入口領域と排出下降管堰
との間で液体流が得ることのできる「直接」流れ距離が
少なくなる。そのため、活性領域上での流れの長さの増
加は、本発明が提供する顕著な利点となる。
【００６８】さらに図６を参照すると、堰６５０はバル
ブ６００に隣接し、ジグザグ形態６５２で構成されてい
ることが示される。このジグザグ形態６５２は、間に頂
点６５８を形成する複数の堰区域６５４及び６５６で形
成される。このジグザグ形態は、活性領域６０２に対す
る堰の長さを増加させる。流れ分配及び塔効率の一つの
パラメータは、堰の長さとトレーの他のパラメータとの
関係を含む。堰の形状を変化させることにより、トレー
又は下降管領域を実質的に変更することなく、長さの調
節を容易に行なうことができる。この調節可能な堰長さ
の特徴も、対向する下降管に隣接する線形の開口間の差
異が実質的なものであり得るトレーの側方又は接線領域
に下降管が配置されるという事実のために、単一トレー
内に多重下降管を使用する場合の利点である。このよう
な形態において、他の蒸気及び液体流要件と組合わせて
堰の長さを略均一化して、確立された蒸気液体接触塔操
作手順に従って、塔効率を最大化し、流れのパラメータ
を平衡することができることは有利である。本発明は本
明細書に記載した利点を提供する。特に、調節可能な堰
長さと、上述の対向方向に指向されたパターンの横方向
の指向流バルブとの組合せにより、トレーの活性領域の
操作効率は大幅に増加される。
【００６９】従って、本発明の操作及び構成は前述の記
載から明らかになるであろう。図示及び記載された方法
及び装置は好ましいものと特徴付けられているが、以下
の請求項に規定された発明の精神及び範囲から外れるこ
となく、種々の変更及び改変を行なうことができること
は明らかである。
【図面の簡単な説明】
本発明及びそのさらなる目的及び利点をより完全に理解
するために、添付図面と組み合わせて以下の説明を参照
する。
【図１】図１は、種々の塔内部部品を説明するために種
々の区域を切除した充填塔、及び内部に設置された本発
明の原理に従って構成された下降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、本発明の原理に従って構成された下降
管−トレー組立体の斜視図である。
【図３】図３は、図２の改良下降管トレー組立体の３−
３線に沿った概略的断面図である。
【図４】図４は、図３の下降管の４−４線に沿った拡大
側面立面図である。
【図５】図５は、図２の下降管−トレー組立体の拡大平
面図である。
【図６】図６は、図２のトレーの一部の別の実施態様の
平面図である。
フロントページの続き (72)発明者 ラリー・バートン アメリカ合衆国テキサス州75115，デ・ ソト，コットンウツド・ドライブ・815 (56)参考文献 特開 平８−108001（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−343801（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B01D 3/22 B01J 19/32

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 蒸気−液体接触化学処理塔のための多重
    下降管トレー組立体であって、 該塔は、トレーが蒸気の上昇流が通るための活性領域を
    持って形成され、且つ液体が第１のトレー上を流れ、そ
    こから下方へ第一のトレーに配置された第一の組の下降
    管を通り、第二のトレー上へ、第二のトレーに配置され
    た第二の組の下降管のそれぞれの間の活性領域を横切っ
    て流れるように指向される形式であり、前記組立体はさ
    らに、 前記塔に固定され、前記下降管のうち特定のものに沿っ
    て延長して、該下降管を支持するための複数の支持バッ
    フルと、 前記下降管を前記支持バッフルに固定する複数の載置部
    材と、 前記トレーの一つに、互いに離隔し、端部突合せ関係に
    おいて配置される少なくとも二つの下降管と、を備え、 前記下降管は、その長手方向に略直交する方向への前記
    液体の流通を許容するための架橋部をその途中に有して
    なる多重下降管トレー組立体。
  2. 【請求項２】 液体が下方へ流れ、蒸気が混合領域を通
    して上方に上昇する形式の化学処理塔における、多重下
    降管を組み込んだ下降管トレー組立体であって、該組立
    体は、 第一の組の下降管を設けた第一のトレーと、 第一のトレーの下方に配置され、第二の組の下降管を設
    けた第二のトレーとを備え、 前記第一及び第二のトレーは、該トレー上に該トレーを
    通る蒸気の上昇流のための活性領域をもって形成され、
    前記組立体はさらに、 前記塔に固定され、前記第一及び第二のトレーを横切っ
    て前記下降管のうち選択されたものに沿って延長する複
    数の支持バッフルと、 前記下降管−トレー組立体を前記支持バッフルに接続す
    る手段と、 前記支持バッフルに対して前記トレーの外周部を支持す
    るための手段とを備える、多重下降管トレー組立体。
  3. 【請求項３】 前記トレーの、前記架橋部に位置する部
    分にも前記活性領域を形成したことを特徴とする請求項
    １に記載の多重下降管トレー組立体。
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