JP7258029B2 - 物質移動カラムのための接触トレー - Google Patents

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Description

本発明は概して、物質移動及び熱交換が発生するカラムに関し、特に、カラムの内部で流れる流体流間での相互作用を促進するためにそのようなカラムで使用するための接触トレーに関する。
物質移動カラムは、特定の組成物及び／又は温度の製品流を提供するために、少なくとも２つの流体流に接触するように構成される。本明細書で使用するとき、用語「物質移動カラム」は、物質及び／又は熱の移動が主目的であるカラムを包含することを意図する。多成分蒸留及び吸収用途で利用されるものなど、気相流を液相流に接触させるいくつかの物質移動カラムがあるが、抽出カラムなど、異なる密度の２つの液相間の接触を促進するように設計され得る他の物質移動カラムもある。しばしば、物質移動カラムは、通常は２つの液相間の密な接触を促進するためにカラムの内部領域に配置されている物質移動構造の表面に沿って、又はその上側で、上昇蒸気流又は液体流を下降液体流と接触させるように構成される。２つの相の間を移動する質量及び熱の速度及び／又は程度は、様々な種類のトレー、構造化パッキング、ランダムパッキング、又はグリッドパッキングの形態であり得る質量移動構造によって高められる。
物質移動カラムで使用されるトレーは通常、実質的にカラムの水平断面全体にわたって水平に延在し、円形カラムの壁又はシェルの内面に溶接された輪によってその周囲で支持される。多数のトレーが、垂直に離間した関係で位置付けられる。トレーは、カラムで行われる多段階過程の１つの部分を実行するためにカラムの一部のみに位置してもよい。代わりに、トレーは、カラムの内部の空き領域全体を実質的に満たすことがある。
上記のタイプのトレーは、液体が１つのトレーから隣接するより下のトレーに下降するための通路を設けるためにトレーデッキにおける開口に配置された１つ又は複数のダウンカマーを含む。ダウンカマーに侵入する前に、トレーデッキ上の液体は、トレーデッキの選択された部分に設けられた開口を通過する上昇する蒸気と相互作用する。蒸気開口を含むトレーデッキのそれらの領域は一般に、蒸気及び液体の混合、並びにトレーのそれらの領域の上で発生する泡立ちを理由に「活性化」領域と称される。
トレーデッキにおける蒸気開口は、単純なふるい孔とすることができ、又は固定若しくは可動弁の一部として形成することができる。従来の弁は、脚部によってトレーデッキ内の開口上に支持される弁蓋を有する。固定弁では、弁蓋は、垂直の移動に対して固定される。可動弁では、弁蓋は、開口を通って上昇する蒸気又は流体の圧力における変動に応じて上下に移動することが可能である。弁蓋の垂直移動を可能にするために、脚部は、トレーデッキ内の蒸気開口又は他の開口を通って延在し、トレーデッキの下面に接触するように屈曲される下部を含み、それによって弁蓋の垂直移動の範囲を制限する。脚部をトレーデッキ内の蒸気開口又は他の開口を通して挿入した後に脚部の下部を屈曲させることは、大きな労働力を要し、トレー内の弁を組み立てるのに必要な時間を著しく増加させる。
いくつかの弁では、脚部の下部は反対方向に予め屈曲されている。脚部の下部を互いに向かって圧迫することによって、蒸気開口を通して脚部の屈曲部分を挿入することができる。圧力が解放されると、屈曲部分は互いから離れる方向に移動し、トレーデッキの下面に係合して、蒸気開口からの脚部の脱落を防止することができる。脚部をこの様に蒸気開口に挿入することは、トレー内の弁の組み立てを容易にすると同時に、脚部は弁蓋を越えて外向きに延在し、蒸気が弁を出るときに所望の流れ方向から逃れ得る非遮蔽領域を形成する。このように、容易に組み立てられ、蒸気が弁から望ましくない流れ方向に逃れることを制限する、改善された弁の必要性が生じている。
一態様では、本発明は、物質移動カラムで使用するための接触トレーを目的とする。接触トレーは、液体流を受容するためのトレーデッキと、トレーデッキ全体に分散された複数の弁と、を備える。弁のそれぞれは、液体流がトレーデッキに受容されたときに流体流と相互作用するように、流体がトレーデッキを通過することを可能にするためにトレーデッキ内の開口を含む。開口は、中央部分と、中央部分の対向する端部から外向きに延在する延長部と、を有する。弁はそれぞれ、開口の中央部分の対向する側部に沿って上向きに延在する壁部分と、開口の上で被覆関係に位置付けられた弁蓋を含む弁本体と、を含む。弁本体は、弁蓋の対向する端部に位置する凹部において弁蓋に取り付けられ、開口の延長部を通って下向きに延在する脚部を含む。弁蓋は、開口の側部を越えて外向きに延在する側部を有する。
他の態様では、開口の中央部分は円形であってもよく、延長部は矩形であってもよい。脚部のそれぞれの下部は、開口の延長部内における脚部の垂直移動を制限するために、トレーデッキに接触するための少なくとも１つの停止部を含んでもよい。偏向板は、脚部の周囲の蒸気の通過を制限するため、脚部の対向する側部に隣接して位置付けられ、弁蓋の側部の下に下向きに延在してもよい。弁蓋の側部は湾曲していてもよい。
別の態様では、本発明は、接触トレーであって、その中の弁のそれぞれは、液体流がトレーデッキ上に受容されたときに液体流と相互作用するように、蒸気がトレーデッキを通過することを可能にするためのトレーデッキ内の開口であって、該開口は、中央部分と、中央部分の対向する端部から外向きに延在し、横断して延在するスロットを含む延長部と、を有する、開口と、開口の中央部分の対向する側部に沿って上向きに延在する壁部分と、弁本体であって、開口及び延長部の上で被覆関係に位置付けられ、かつ、弁蓋の対向する端部において弁蓋に取り付けられ、開口の延長部内の該スロットを通って下向きに延在する脚部を有する、弁本体と、を含み、該弁蓋は、中央部分の側部及び開口の延長部を越えて外向きに延在する側部を有する、接触トレーを目的とする。
本明細書の一部を形成する添付図面において、同様の参照番号は、様々な図において同様の構成要素を示すために使用される。
本発明の接触トレーの一実施形態を示すためにカラムのシェルの一部分が切り取られた、物質移動カラムの断片的な斜視図である。 図１に示されるカラム内の接触トレーの斜視図であり、図１に使用されている尺度から拡大して示す。 更に拡大した尺度で接触トレーの弁を示した図１及び図２の接触トレーのうちの１つの断片的な部分分解斜視図であり、一方の弁の列を閉鎖位置で示し、他方の列を開放位置で示す。 図３に示された接触トレーの一部分の断片的な平面図であり、弁のうちの１つの弁本体は除去されている。 図４の線５－５に沿って矢印の方向に垂直部分で取られ、弁のうちの一方を閉鎖位置、他方の弁を開放位置として更に拡大した尺度で示した、接触トレーの側面図である。 図５に示され、図５の線６－６に沿って矢印の方向に垂直部分で取られた、接触トレー及び閉鎖弁の立面図である。 図５に示され、図５の線７－７に沿って矢印の方向に垂直部分で取られた、接触トレー及び開放弁の立面図である。 図７で示された接触トレー及び開放弁の上面斜視図である。 接触トレー及び開放弁の下面斜視図である。 接触トレー及び開放弁の側面図である。 接触トレー及び開放弁の平面図である。 接触トレー及び開放弁の下流端部立面図である。 接触トレー及び開放弁の上流端部立面図である。 接触トレー及び開放弁の下面図である。 弁本体の下流端部から示される弁本体のうちの１つの上面斜視図である。 図１５に示された弁本体の下面斜視図である。 弁蓋の上流端部から示される弁本体の上面斜視図である。 弁本体の下流端部立面図である。 弁本体の側面図である。 弁本体の上流端部立面図である。 弁本体の平面図である。 弁本体の底面図である。 第２の弁の実施形態を有する接触トレーのうちの別の１つの断片的な部分分解斜視図である。 図２３に示された接触トレーの一部分の断片的な平面図であり、弁のうちの１つの弁本体は除去されている。 図２４の線２５－２５に沿って矢印の方向に垂直部分で取られ、弁のうちの一方を閉鎖位置、他方の弁を開放位置として更に拡大した尺度で示された、接触トレーの側面図である。 図２５に示され、図２５の線２６－２６に沿って矢印の方向に垂直部分で取られた、接触トレー及び閉鎖弁の立面図である。 図２５に示され、図２５の線２７－２７に沿って矢印の方向に垂直部分で取られた、接触トレー及び開放弁の立面図である。 図２７で示された接触トレー及び開放弁の上面斜視図である。 接触トレー及び開放位置にある第２の弁の実施形態の上面斜視図である。 接触トレー及び開放弁の側面図である。 接触トレー及び開放弁の平面図である。 接触トレー及び開放弁の下流端部立面図である。 接触トレー及び開放弁の上流端部立面図である。 接触トレー及び開放弁の下面図である。 弁本体の下流端部から示される弁本体のうちの１つの上面斜視図である。 図３５に示された弁本体の下面斜視図である。 弁本体の上流端部から示される弁本体の上面斜視図である。 弁本体の下流端部立面図である。 弁本体の側面図である。 弁本体の上流端部立面図である。 弁本体の平面図である。 弁本体の底面図である。 第３の弁の実施形態を有する接触トレーのうちの更なる１つの断片的な部分分解斜視図である。 図４３に示された接触トレーの一部分の断片的な平面図であり、弁のうちの１つの弁本体は除去されている。 図４４の線４５－４５に沿って矢印の方向に垂直部分で取られ、弁のうちの一方を閉鎖位置、他方の弁を開放位置として更に拡大した尺度で示した、接触トレーの側部立面図である。 図４５に示され、図４５の線４６－４６に沿って矢印の方向に垂直部分で取られた、接触トレー及び閉鎖弁の立面図である。 図４５に示され、図４５の線４７－４７に沿って矢印の方向に垂直部分で取られた、接触トレー及び開放弁の立面図である。 図４７で示された接触トレー及び開放弁の上面斜視図である。 接触トレー及び開放位置にある第３の弁の実施形態の下面斜視図である。 接触トレー及び開放弁の側面図である。 接触トレー及び開放弁の平面図である。 接触トレー及び開放弁の下流端部立面図である。 接触トレー及び開放弁の上流端部立面図である。 接触トレー及び開放弁の下面図である。 第４の弁の実施形態を有する接触トレーのうちの更なる１つの断片的な部分分解斜視図である。 図５５に示された接触トレーの一部分の断片的な平面図であり、弁のうちの１つの弁本体は除去されている。 図５６の線５７－５７に沿って矢印の方向に垂直部分で取られ、弁のうちの一方を閉鎖位置、他方の弁を開放位置として更に拡大した尺度で示した、接触トレーの側面図である。 図５７に示され、図５７の線５８－５８に沿って矢印の方向に垂直部分で取られた、接触トレー及び閉鎖弁の立面図である。 図５７に示され、図５７の線５９－５９に沿って矢印の方向に垂直部分で取られた、接触トレー及び開放弁の立面図である。 図５９で示された接触トレー及び開放弁の上面斜視図である。 接触トレー及び開放位置にある第４の弁の実施形態の下面斜視図である。 接触トレー及び開放弁の側面図である。 接触トレー及び開放弁の平面図である。 接触トレー及び開放弁の下流端部立面図である。 接触トレー及び開放弁の上流端部立面図である。 接触トレー及び開放弁の下面図である。 弁本体の下流端部から示される第３及び第４の弁の実施形態からの弁本体のうちの１つの上面斜視図である。 図６７に示された弁本体の下面斜視図である。 弁本体の上流端部から示される弁本体の上面斜視図である。 弁本体の下流端部立面図である。 弁本体の側面図である。 弁本体の上流端部立面図である。 弁本体の平面図である。 弁本体の底面図である。 第５の弁の実施形態を有する接触トレーのうちの更なる１つの断片的な部分分解斜視図である。 図７５に示された接触トレーの一部分の断片的な平面図であり、弁のうちの１つの弁本体は除去されている。 図７６の線７７－７７に沿って矢印の方向に垂直部分で取られ、弁のうちの一方を閉鎖位置、他方の弁を開放位置として更に拡大した尺度で示した、接触トレーの側面図である。 図７７に示され、図７７の線７８－７８に沿って矢印の方向に垂直部分で取られた、接触トレー及び閉鎖弁の立面図である。 図７７に示され、図７７の線７９－７９に沿って矢印の方向に垂直部分で取られた、接触トレー及び開放弁の立面図である。 図７９で示された接触トレー及び開放弁の上面斜視図である。 接触トレー及び開放位置にある第５の弁の実施形態の下面斜視図である。 接触トレー及び開放弁の側面図である。 接触トレー及び開放弁の平面図である。 接触トレー及び開放弁の下流端部立面図である。 接触トレー及び開放弁の上流端部立面図である。 接触トレー及び開放弁の下面図である。 弁本体の下流端部から示される第５の弁の実施形態からの弁本体のうちの１つの上面斜視図である。 図８７に示された弁本体の下面斜視図である。 弁本体の上流端部から示される弁本体の上面斜視図である。 弁本体の下流端部立面図である。 弁本体の側面図である。 弁本体の上流端部立面図である。 弁本体の平面図である。 弁本体の底面図である。
次に図面をより詳しく、最初に図１を参照すると、物質移動又は熱交換プロセスに使用するために好適な物質移動カラムは、全体にわたって番号１０で示す。物質移動カラム１０は、多角形を含む他の形状が可能であり、本発明の範囲内であるが、円筒形の形状であり得る直立の外部シェル１２を含む。シェル１２は、任意の好適な直径及び高さのシェルであってもよく、不活性であることが望ましいか、又はそうでなければ物質移動カラム１０の稼働中に存在する流体及び条件と適合性がある１つ以上の硬質材料で構成されてもよい。
物質移動カラム１０は、分留製品を得るために又は流体流間で物質移動若しくは熱交換を他の方法で引き起こすために、流体流、典型的には液体流又は蒸気流の処理に使用されるタイプのものであってよい。例えば、物質移動カラム１０は、原油常圧、潤滑油減圧、原油減圧、流体若しくは熱分解分留、コーカー若しくはビスブレーカの分留、コークス洗浄、原子炉オフガス洗浄、ガス焼入れ、食用油脱臭、汚染防止洗浄、又は他のプロセスが生じるものであってよい。
物質移動カラム１０のシェル１２は、流体流間で望ましい物質移動又は熱交換が発生する開放内部領域１４を画定する。一実施態様では、流体流は、１つ以上の上昇蒸気流及び１つ以上の下降液体流を含んでもよい。他の実施態様では、流体流は、上昇若しくは下降液体流又は上昇若しくは下降蒸気流の任意の組み合わせを実質的に含んでもよい。
１つ以上の流体流は、物質移動カラム１０の高さに沿った適切な位置に位置付けられた、下部フィードライン１６及び上部フィードライン１８などの任意の数のフィードラインを通って物質移動カラム１０の中に方向付けられてもよい。一実施態様では、蒸気流は、フィードライン１６及び１８を通って物質移動カラム１０に取り入れられるのではなく物質移動カラム１０内で生成されてもよい。１つ以上の流体流は、下部テイクオフライン２０及び上部テイクオフライン２２などの任意の数のテイクオフラインを通って物質移動カラム１０の外に方向付けられてもよい。一実施態様では、液体は、上部フィードライン１８を通って取り入れられ、物質移動カラム１０を通って下降し、下部テイクオフライン２０を通って除去されてもよく、蒸気は、下部フィードライン１６を通って取り入れられ、物質移動カラム１０を通って上昇し、上部テイクオフライン２２を通って除去されてもよい。
例えば、還流ライン、リボイラー、コンデンサー、蒸気ホーン、及び液体分配器などの典型的に存在する他の物質移動カラム構成要素は、従来本質的なものであり、これらの構成要素の図が本発明の理解のために必要であるとは考えられないため、図面に例示されていない。
複数の接触トレー２４は、開放内部領域１４内を流れる流体の相互作用を促進するために、物質移動カラム１０の開放内部領域１４内に位置付けられる。接触トレー２４は、物質移動カラム１０の断面全体にわたって概ね水平に延在し、互いに垂直に離間した関係で配置される。それぞれの接触トレー２４の特定の設計は、本発明の範囲内にある限り変更してもよい。
図１～図２に例示された実施形態では、接触トレー２４は、液体流が接触トレー２４のうちの１つの上で一方向に端から端まで流れ、次いで接触トレー２４のうちの１つに隣接する下部に下降し、そこで反対の流れ方向に端から端まで流れる、単一経路の流体流配置を形成するように構成される。接触トレー２４のそれぞれは、相互接続された個々のトレーパネルから形成され得る、トレーデッキ２８の一端部に位置付けられる側面ダウンカマー２６を有する。側面ダウンカマー２６は、関連する接触トレー２４のトレーデッキ２８から下降する液体流を受容及び除去し、それを接触トレー２４のうちの下になる１つの接触トレーのトレーデッキ２８の一端部に送達する。該トレーデッキ２８上に受容された液体流は、次いで、トレーデッキ２８にわたって反対方向に、トレーデッキ２８の反対端部に位置付けられた側面ダウンカマー２６へと流れる。液体流は、側面ダウンカマー２６に侵入し、次の下になる接触トレー２４のトレーデッキ２８に送達される。この流れパターンは、接触トレー２４のうちのそれぞれ連続する１つの接触トレーで繰り返される。トレー２４が単一経路の流体の流れのために構成されているものとして例示されるが、本発明は、複数経路の流れのために構成されたトレーを包含する。
複数の弁３０が、接触トレー２４のトレーデッキ２８全体に分散されて、蒸気又は別の流体がトレーデッキ２８を通って上昇し、トレーデッキ２８の上面にわたって流れる液体と相互作用することを可能にする。これらの弁３０を含むトレーデッキ２８の領域は通常、接触トレー２４の活性化領域と称される。弁３０は、活性化領域上に予め選択された配置で位置付けられる。弁３０は、平行列に配置されるものとして示されており、弁３０の隣接する列は、三角形のピッチを形成するようにずらされている。別の配置例では、隣接する列の弁３０は、正方形のピッチを形成するようにそろえられる。
接触トレー２４のうち、上に重なる接触トレーの側面ダウンカマー２６の下にある、それぞれの接触トレー２４上のトレーデッキ２８の領域は、入口パネル３２を含む。入口パネル３２は、通常は無孔であるか、又は下降流体が入口パネル３２を通過することを妨げる若しくは防止する遮蔽された流路を有する。
それぞれの接触トレー２４の側面ダウンカマー２６は、シェル１２の対向する側部から物質移動カラム１０の開放内部領域１４にわたって脊索状に延在するダウンカマー壁３４を含む。ダウンカマー壁３８の上部又はダウンカマー壁３８に取り付けられた別個のパネルは、トレーデッキ２６の上で上向きに延在して出口堰３６を形成し、液体が出口堰３６からあふれ、液体を下になるトレーデッキ２８に送達する側面ダウンカマー２６に侵入する前に、液体をトレーデッキ２８上に蓄積させる。ダウンカマー壁３４の下部は、流体が、側面ダウンカマー２６を出て、トレーデッキ２８の上面に沿って流れてから、トレーデッキ２８の反対端部の側面ダウンカマー２６に侵入することを可能にするように、下になるトレーデッキ２８の上に離間配置されるか、又は流入開口（図示せず）を含む。ダウンカマー壁３４が平面かつ垂直に延在するものとして例示されるが、段付きの壁、傾斜した壁、若しくは複数の脊索状壁又は他の構造が本発明の範囲内にある。
ここで図３～図２２を参照すると、トレーデッキ２８上の弁３０の第１の実施形態のそれぞれは、液体流がトレーデッキ２８上に受容されたときに液体流と相互作用するように、流体がトレーデッキ２８を通過することを可能にするための、トレーデッキ２８を通って延在する開口３８を含む。図４で最も良く分かるように、開口３８は、中央部分４０と、中央部分４０の対向する端部から外向きに延在する２つの延長部４２及び４４と、を有する。一実施形態では、中央部分４０は円形であり、延長部４２及び４４は矩形である。延長部４２及び４４はそれぞれ、中央部分４０の幅よりも小さい最大幅を有してもよい。延長部４２及び４４は、トレーデッキ２８上の液体流の所望の流れ方向にそろえられる。上流方向に位置付けられる延長部４２は、下流方向に位置付けられる延長部４４の幅よりも大きい幅を有してもよい。中央部分４０、並びに延長部４２及び４４には、他の形状が使用されてもよい。
弁３０は、開口３８の中央部分４０の対向する側部に沿って上向きに延在する壁部分４６及び４８を含んでもよい。壁部分４６及び４８は、開口３８を形成するために使用されるパンチ又は他の操作中にトレーデッキ２８の部分を上向きに曲げることによって形成されてもよい。壁部分４６及び４８は湾曲しており、延長部４２と４４との間の中央部分４０の側部の円形外周に沿っている。
それぞれの弁３０はまた、弁蓋５２と脚部５４及び５６とを含む弁本体５０を含む。弁蓋５２は、トレーデッキ２８の開口３８の側部を越えて外向きに延在して、開口３８を通る流体の有害な下方への浸出に対して開口３８をより効果的に遮蔽する側部を有する。一実施形態では、弁蓋５２の側部は下向きに延在して、開口３８を通って上昇する蒸気の流れを横方向に誘導して、トレーデッキ２８上の液体流との相互作用を促進する。弁蓋５２の側部は、この誘導機能を達成するために、下向きに湾曲又は角度付けされてもよい。
脚部５４及び５６は、弁蓋５２をトレーデッキ２８の開口３８の上で被覆関係に位置付ける。例示の実施形態では、２つの脚部５４及び５６が弁蓋５２を位置付けるのに使用されているが、所望であれば、追加の脚部を使用することができる。脚部５４及び５６は、弁蓋５０の対向する端部に位置し、垂直に延在する。弁３０は、脚部５４及び５６がトレーデッキ２８の上面に沿った液体流の所望の流れの大体の方向にそろえられるように、トレーデッキ２８上で方向付けられる。
脚部５４及び５６は、それらの上端部において、弁蓋５２の対向する端部に位置する凹部５８及び６０において弁蓋５２に取り付けられる。脚部５４及び５６は、開口３８の延長部４２及び４４を通って下向きに延在する。脚部５４及び５６並びに延長部４２及び４４は、弁蓋５２が上下に移動することを可能にするため、脚部５４及び５６が、延長部４２及び４４内で緊密に受容され、垂直に移動可能であるように構成される。弁蓋５２は、開口３８、並びに存在する場合は壁部分４６及び４８との上に離間した開放位置と、トレーデッキ２８上若しくはその近くか、又は存在する場合は壁部分４６及び４８上若しくはその近くに留まる閉鎖位置との間を垂直に移動する。
一実施形態では、脚部５４及び５６は、弁蓋５２の幅よりも小さい最大幅を有する。脚部５４又は５６の一方は、脚部５４又は５６の他方よりも大きい幅を有してもよい。例えば、上流脚部５４は、弁３０の周囲の液体流の流れを促進し、開口３８への液体の浸入を妨げるために、下流脚部５６よりも幅広であってもよい。
脚部５４及び５６のそれぞれは、トレーデッキ２８の下に延在する下部を有し、開口３８の延長部４２及び４４内の脚部５４及び５６の垂直移動を制限するため、トレーデッキ２８の下面に接触するための少なくとも１つの停止部６２を含む。例示の実施形態では、脚部５４及び５６のそれぞれは、互いに横方向に離間した関係に位置付けられた一対の停止部６２を含む。脚部５４及び５６内の停止部６２の対は、弁蓋５２と平行な共通平面内にある上端部を有する。一対の停止部６２の横方向間隔及び同一平面関係は、一対の停止部６２がトレーデッキ２８の下面に係合するときに、弁本体５０を弁蓋５２と正しくそろえて水平方向に維持するのに役立つという点で有利である。このように、弁本体５０は、物質移動カラム１０内の流体処理中の蒸気圧の低下に応じて、下方方向に下降するときに、位置ずれして動かなくなる可能性が低い。
一実施形態では、停止部６２は、脚部５４及び５６の平面から外向きに屈曲するタブの形態である。停止部６２は、物質移動カラムの動作中に開口３８の延長部４２及び４４内から脚部５４及び５６が脱落することを防止し、脚部５４及び５６の下部に力を及ぼして、停止部６２が延長部４２及び４４を通過することを可能にするのに十分な距離だけそれらの脚部を互いに向かって移動させることによって、弁３０の組み立て中に脚部５４及び５６を延長部４２及び４４に挿入することを可能にするように構成される。力を解放すると、脚部５４及び５６は、弁本体５０を開口３８内に設置するために、互いに平行な関係で延在する元の位置に戻る。
弁３０は、脚部５４及び５６のそれぞれの対向する側部に隣接して位置付けられる偏向板６４及び６６を更に含む。偏向板６４及び６６は、トレーデッキ２８内の下になる開口３８の延長部４２及び４４を越えて外向きに横方向へ延在するように、脚部５４及び５６の外側に位置付けられる。偏向板６４及び６６はまた、弁蓋５２の側部の下に下向きに延在して、蒸気がトレーデッキ２８の開口３８を通って上昇する際に、脚部５４及び５６の周囲を蒸気が通過することを制限する。一実施形態では、偏向板６４及び６６は、弁蓋５２の下向きの延長部として形成され、脚部５４及び５６が弁蓋５２に接合される凹部に隣接する、弁蓋５２の端部に位置付けられる。偏向板６４及び６６は、弁３０が閉鎖位置にあるとき、トレーデッキ２８の上面に係合するのに十分な距離だけ下向きに延在してもよい。
弁の第２の実施形態は、図２３～図４２に示され、数字１３０によって指定されている。弁１３０は、図１～図２２に示される弁３０に類似しており、接頭辞「１」を有する同様の参照番号が、第１の実施形態の弁３０の対応する部分に類似する弁１３０の部分を指定するために使用されている。弁１３０と弁３０との間の主な違いは、弁１３０の脚部１５４及び１５６内では単一の停止部１６２のみが使用されており、その停止部は、脚部１５４又は１５６の側部の間で中央に位置付けられている。
弁の第３の実施形態は、図４３～図５４に示され、数字２３０によって指定されている。弁２３０はトレーデッキ２２８上に位置付けられており、それぞれの弁２３０は、液体流がトレーデッキ２２８上に受容されたときに液体流と相互作用するように、流体がトレーデッキ２２８を通過することを可能にするため、トレーデッキ２２８を通って延在する開口２３８を含む。図４３で最も良く分かるように、開口２３８は、中央部分２４０と、中央部分２４０の対向する端部から外向きに延在し、横断して延在するスロット２４５ａ及び２４５ｂで終端する２つの延長部２４２及び２４４と、を有する。一実施形態では、中央部分２４０は円形であり、延長部２４２及び２４４は、狭い横断スロット２４５ａ及び２４５ｂにつながる矩形部分を有する。延長部２４２及び２４４の矩形部分はそれぞれ、中央部分２４０の幅よりも小さい最大幅を有してもよく、スロット２４５ａ及び２４５ｂはそれぞれ、中央部分２４０の幅よりも大きい幅を有してもよい。延長部２４２及び２４４は、トレーデッキ２２８上の液体流の所望の流れ方向にそろえられる。上流方向に位置付けられる延長部２４２及びそのスロット２４５ａは、下流方向に位置付けられる延長部２４４及びそのスロット２４５ｂよりも大きい幅を有してもよい。中央部分２４０並びに延長部２４２及び２４４の他の形状が使用されてもよい。
弁２３０は、開口２３８の中央部分２４０の対向する側部に沿って上向きに延在する壁部分２４６及び２４８、並びに延長部２４２及び２４４の矩形部分を含んでもよい。壁部分２４６及び２４８は、開口３８を形成するために使用されるパンチ又は他の操作中にトレーデッキ２２８の部分を上向きに曲げることによって形成されてもよい。壁部分２４６及び２４８は、中央部分２４０の側部の円形外周に沿うように湾曲しており、延長部２４２及び２４４の矩形部分の側部に沿うように概ね線形である。
それぞれの弁２３０はまた、弁蓋２５２並びに脚部２５４及び２５６を含む弁本体２５０を含む。弁蓋２５２は、概ね平面であり、例示の台形形状などの多角形形状を有してもよい。弁蓋２５２は、開口２３８を通る流体の有害な下方への浸出に対して開口２３８をより効果的に遮蔽するために、中央部分２４０の側部及び端部並びにトレーデッキ２２８内の開口２３８の延長部２４２及び２４４を越えて外向きに延在するように寸法決めされる。一実施形態では、弁蓋２５２の側部及び端部は下向きに延在し、側部は、開口２３８を通って上昇する蒸気の流れを、トレーデッキ２２８上の液体流の流れの全体的な方向へと横方向に誘導して、トレーデッキ２２８上の液体流との相互作用を促進する。弁蓋２５２の側部は、この誘導機能を達成するために、下向きに湾曲又は角度付けされてもよい。
脚部２５４及び２５６は、弁蓋２５２をトレーデッキ２２８内の開口２３８並びに延長部２４２及び２４４の上で被覆関係に位置付ける。例示の実施形態では、２つの脚部２５４及び２５６が弁蓋２５２を位置付けるのに使用されているが、所望であれば、追加の脚部を使用することができる。脚部２５４及び２５６は、弁蓋２５０の対向する側部に位置し、垂直に延在する。弁２３０は、脚部５４及び５６がトレーデッキ２２８の上面に沿った液体流の所望の全体的な流れの大体の方向にそろえられるように、トレーデッキ２２８上で方向付けられる。
脚部２５４及び２５６は、弁蓋２５２の上端部において弁蓋２５２の対向する端部に取り付けられる。脚部２５４及び２５６は、延長部４２及び４４並びに開口３８と連通するスロット２４５ａ及び２４５ｂを通って下向きに延在する。脚部２５４及び２５６並びにスロット２４５ａ及び２４５ｂは、弁蓋２５２が上下に移動することを可能にするため、脚部２５４及び２５６が、スロット２４５ａ及び２４５ｂ内で緊密に受容され、垂直に移動可能であるように構成される。弁蓋２５２は、開口２３８、並びに存在する場合は壁部分２４６及び２４８の上に離間した開放位置と、トレーデッキ２２８上若しくはその近くか、又は存在する場合は壁部分２４６及び２４８上若しくはその近くに留まる閉鎖位置との間を垂直に移動する。
一実施形態では、脚部２５４及び２５６は、弁蓋２５２の対応する端部の幅に対応する最大幅を有する。脚部２５４又は２５６の一方は、脚部２５４又は２５６の他方よりも大きい幅を有してもよい。例えば、上流脚部２５４は、弁２３０の周囲の液体流の流れを促進し、開口２３８への液体の浸入を妨げるために、下流脚部２５６よりも幅広であってもよい。
脚部２５４及び２５６のそれぞれは、トレーデッキ２２８の下に延在する下部を有し、開口２３８の延長部２４２及び２４４内のスロット２４５ａ及び２４５ｂ内の脚部２５４及び２５６の垂直移動を制限するため、トレーデッキ２２８の下面に接触する少なくとも１つの停止部２６２を含む。例示の実施形態では、脚部２５４及び２５６のそれぞれは、互いに横方向に離間した関係に位置付けられた一対の停止部２６２を含む。脚部２５４及び２５６内の停止部２６２の対は、弁蓋２５２と平行な共通平面内にある上端部を有する。一対の停止部２６２の横方向間隔及び同一平面関係は、一対の停止部２６２がトレーデッキ２２８の下面に係合するときに、弁本体２５０を弁蓋２５２に正しくそろえて水平方向に維持するのに役立つという点で有利である。このように、弁本体２５０は、物質移動カラム１０内の流体処理中の蒸気圧の低下に応じて、下方方向に下降するときに、位置ずれして動かなくなる可能性が低い。
一実施形態では、停止部２６２は、脚部２５４及び２５６の平面から外向きに屈曲するタブの形態である。停止部２６２は、物質移動カラム１０の動作中に開口２３８の延長部２４２及び２４４内から脚部２５４及び２５６が脱落することを防止するように構成される。弁２３０の組み立て中、脚部２５４及び２５６は、タブの屈曲によって停止部２６２が形成される前にスロット２４５ａ及び２４５ｂに挿入されてもよい。
停止部２６２は、弁蓋２５２の下面に対する蒸気圧に応じて、弁本体２５０の垂直移動の上限を設定する。弁本体２５０の垂直移動の下限は、存在する場合には、壁部分２４６及び２４８の頂部上の弁蓋２５２の上面の接触によって、又はトレーデッキ２２８の上面に対する脚部２５４及び２５６上に形成された肩部２６３の接触によって設定されてもよい。
それぞれの弁本体２５０内の下流脚部２５６は、トレーデッキ２２８内の開口２３８を通って上昇する蒸気の一部が下流脚部２５６を通過し、液体流及び蒸気混合物又は泡の下流方向への方向的流れを促進することを可能にするように位置付けられた、１つ以上の脱気孔２６６を含んでもよい。上に重なる偏向板２６８は、蒸気と液体流との混合を強化するため、脱気孔２６６を通過する蒸気をトレーデッキ２２８に向かって下方方向に方向付けるように、脱気孔２６６に関連付けられてもよい。
弁の第４の実施形態は、図５５～図７４で数字３３０によって指定されており、接頭辞「３」を有する同様の参照番号が、弁２３０の対応する部分と同じ又は類似の弁３３０の部分を指定するために使用されている。弁３３０は、開口３３８が開口２３８と共に使用される延長部２４２及び２４４を含まないことを除いて、図２３～図４２に示される弁２３０と同じである。代わりに、脚部３５４及び３５６が延在するトレーデッキ３２８内のスロット３４５ａ及び３４５ｂは、開口２３８に接続されず、単一の壁３４６が開口を取り囲む。
弁の第５の実施形態は、図７５～図９４で数字４３０によって指定されており、接頭辞「４」を有する同様の参照番号が、弁２３０の対応する部分と同じ又は類似の弁の部分を指定するために使用されている。弁４３０は、弁４３０の脚部４５４及び４５６内で単一の停止部１６２のみが使用され、その停止部は、脚部４５４又は４５６の側部の間で中央に位置付けられることを除いて、弁２３０と同じである。
以上により、本発明は、その構造に固有である他の利点と共に上記の本明細書の目的及び目標を全て実現するようによく適合された発明であることが分かるであろう。
特定の機能及び部分的組み合わせは有用なものであり、他の機能及び部分的組み合わせと関係なく使用され得ることが理解されるだろう。これは本発明の範囲によって想到されるものであり、本発明の範囲内である。
本発明の範囲から逸脱することなく多くの考えられる実施形態が本発明から作られてよいため、本明細書に記載された又は添付図面に示された全ての事項は例示として解釈されるべきで、限定する趣旨ではないことが理解されるべきである。

Claims (23)

  1. 物質移動カラムで使用するための接触トレーであって、前記接触トレーは、
    液体流を受容するためのトレーデッキと、
    前記トレーデッキ全体に分散された複数の弁と、を備え、
    前記複数の弁のそれぞれは、
    中央部分と、前記中央部分の対向する端部から外向きに延在する延長部と、を有して、前記液体流が前記トレーデッキ上に受容されたときに、前記液体流と相互作用するように、流体が前記トレーデッキを通過することを可能にする前記トレーデッキ内の開口と、
    前記開口の前記中央部分の対向する側部に沿って上向きに延在する壁部分と、
    弁本体と、を含み、
    前記弁本体は、前記開口の上で被覆関係に位置付けられた弁蓋と、脚部と、を含み、
    前記脚部は、前記弁蓋の対向する端部に位置する凹部において前記弁蓋に取り付けられ、前記開口の前記延長部を通って下向きに延在し、
    前記弁蓋は、前記開口の前記側部を越えて外向きに延在する側部を有し、
    前記脚部の対向する側部に隣接して位置付けられ、前記弁蓋の前記側部の下に下向きに延在する偏向板を含む、
    接触トレー。
  2. 前記脚部及び前記開口の前記延長部は、前記弁蓋が上下に移動することを可能にするため、前記脚部が前記開口の前記延長部の中で垂直に移動可能であるように構成されている、請求項１に記載の接触トレー。
  3. 前記脚部のそれぞれが、前記トレーデッキの下に延在する下部を有する、請求項２に記載の接触トレー。
  4. 前記脚部のそれぞれの前記下部は、前記開口の前記延長部の中における前記脚部の垂直移動を制限するため、前記トレーデッキに接触する停止部を含む、請求項３に記載の接触トレー。
  5. 前記脚部のうちの少なくとも１つの前記下部が、互いに横方向に離間した関係に位置付けられた一対の前記停止部を含む、請求項４に記載の接触トレー。
  6. 前記弁蓋の前記側部が下向きに延在している、請求項４に記載の接触トレー。
  7. 前記偏向板が前記脚部の外側に位置付けられている、請求項１に記載の接触トレー。
  8. 前記脚部のそれぞれが、前記弁蓋の幅よりも小さい幅を有し、前記脚部のうちの一方の幅が他方の脚部よりも大きい、請求項６に記載の接触トレー。
  9. 前記開口の前記中央部分が円形であり、前記延長部が矩形である、請求項８に記載の接触トレー。
  10. 物質移動カラムで使用するための接触トレーであって、前記接触トレーは、
    液体流を受容するためのトレーデッキと、
    前記トレーデッキ全体に分配された複数の弁と、を備え、
    前記弁のそれぞれは、
    中央部分と、前記中央部分の対向する端部から外向きに延在する矩形延長部と、を有し、前記液体流が前記トレーデッキ上に受容されたときに、前記液体流と相互作用するように、流体が前記トレーデッキを通過することを可能にする前記トレーデッキ内の開口と、
    前記開口の前記中央部分の対向する側部に沿って上向きに延在する壁部分と、
    弁本体と、を含み、
    前記弁本体は、前記開口の上で被覆関係に位置付けられる弁蓋と、脚部と、を含み、
    前記脚部は、前記弁蓋の対向する端部に位置する凹部において前記弁蓋に取り付けられ、前記開口の前記矩形延長部を通って下向きに延在し、
    前記脚部のそれぞれは、前記トレーデッキの下に延在する下部を有し、
    前記脚部及び前記開口の前記矩形延長部は、前記弁蓋が上下に移動することを可能にするため、前記開口の前記矩形延長部の中で垂直に移動可能であるように構成され、
    前記脚部のそれぞれは、前記弁蓋の幅よりも小さい幅を有し、
    前記脚部のうちの一方の幅は他方の脚部よりも大きく、
    前記弁蓋は、前記開口の前記側部を越えて外向きに延在する側部を有し、
    前記脚部の周囲の蒸気の通過を制限するため、前記脚部の対向する側部に隣接して位置付けられ、前記弁蓋の側部の下に下向きに延在する偏向板を含む、
    接触トレー。
  11. 前記脚部のそれぞれの前記下部が、前記開口の前記矩形延長部の中における前記脚部の垂直移動を制限するために、前記トレーデッキに接触する停止部を含む、請求項１０に記載の接触トレー。
  12. 前記脚部のうちの少なくとも１つの前記下部が、互いに横方向に離間した関係に位置付けられた一対の前記停止部を含む、請求項１１に記載の接触トレー。
  13. 前記脚部のそれぞれの前記下部が、互いに横方向に離間した関係に位置付けられた一対の前記停止部を含む、請求項１２に記載の接触トレー。
  14. 前記弁蓋の前記側部が下向きに延在している、請求項１３に記載の接触トレー。
  15. 物質移動カラムで使用するための接触トレーであって、前記接触トレーは、
    液体流を受容するためのトレーデッキと、
    前記トレーデッキ全体に分配された複数の弁と、を備え、
    前記弁のそれぞれは、円形中央部分と、前記円形中央部分の対向する端部から外向きに延在する矩形延長部と、を有し、前記液体流が前記トレーデッキに受容されたときに、前記液体流と相互作用するように、流体が前記トレーデッキを通過することを可能にする前記トレーデッキ内の開口と、弁本体と、を含み、
    前記弁本体は、前記開口の上で被覆関係に位置付けられた弁蓋と、前記弁蓋の対向する端部に位置する凹部において前記弁蓋に取り付けられ、前記開口内の前記矩形延長部を通って下向きに延在する脚部と、前記脚部の周囲の蒸気の通路を制限するため、前記脚部の対向する側部に隣接して位置付けられ、前記弁蓋の側部の下に下向きに延在する偏向板と、を含み、
    前記脚部のそれぞれは、前記トレーデッキの下に延在する下部を有し、
    前記脚部及び前記開口の前記矩形延長部は、前記弁蓋が上下に移動することを可能にするため、前記脚部が前記開口の前記矩形延長部の中で垂直に移動可能であるように構成されており、
    前記脚部のそれぞれの前記下部は、前記開口の前記矩形延長部の中における前記脚部の垂直移動を制限するため、前記トレーデッキに接触する停止部を含み、
    前記弁蓋は、前記開口の側部を越えて外向きに延在する湾曲した側部を有し、
    前記脚部のそれぞれは、前記弁蓋の幅よりも小さい幅を有し、
    前記開口の前記円形中央部分の対向する側部に沿って上向きに延在する壁部分を含む、
    接触トレー。
  16. 前記脚部のそれぞれの前記下部が、互いに横方向に離間した関係に位置付けられた一対の前記停止部を含み、前記脚部のうちの一方の前記幅は、他方の脚部よりも大きい、請求項１５に記載の接触トレー。
  17. 前記弁蓋の前記側部が下向きに延在している、請求項１５に記載の接触トレー。
  18. 前記弁蓋が円形である、請求項１５に記載の接触トレー。
  19. 物質移動カラムで使用するための接触トレーであって、前記接触トレーは、
    液体流を受容するためのトレーデッキと、
    前記トレーデッキ全体に分配された複数の弁と、を備え、
    前記弁のそれぞれは、
    中央部分と、前記中央部分の対向する端部から外向きに延在し、横断して延在するスロットを含む、延長部と、を有して、前記液体流が前記トレーデッキ上に受容されたときに、前記液体流と相互作用するように、蒸気が前記トレーデッキを通過することを可能にするための前記トレーデッキ内の開口と、
    前記開口の前記中央部分の対向する側部に沿って上向きに延在する壁部分と、
    弁本体と、を含み、
    前記弁本体は、台形弁蓋を含み、
    前記台形弁蓋は、前記開口及び前記延長部の上で被覆関係に位置付けられ、前記台形弁蓋の対向する端部において前記台形弁蓋に取り付けられ、前記開口の前記延長部の前記スロットを通って下向きに延在する脚部と、前記中央部分の前記側部及び前記開口の前記延長部を越えて外向きに延在する側部を有し、
    前記脚部の対向する側部に隣接して位置付けられ、前記台形弁蓋の前記側部の下に下向きに延在する偏向板を含む、
    接触トレー。
  20. 前記脚部のそれぞれが、前記トレーデッキの下に延在する下部を有し、前記開口の前記延長部の前記スロット内における前記脚部の垂直移動を制限するために、前記トレーデッキに接触する停止部を含む、請求項１９に記載の接触トレー。
  21. 前記脚部のうちの少なくとも１つの前記下部が、互いに横方向に離間した関係に位置付けられた一対の前記停止部を含む、請求項２０に記載の接触トレー。
  22. 前記台形弁蓋の前記側部が下向きに延在している、請求項２０に記載の接触トレー。
  23. 蒸気が前記開口を通過した後に、前記脚部のうちの１つを通る前記蒸気の通過を可能にするために、前記脚部のうちの１つに位置付けられた脱気孔を含む、請求項２２に記載の接触トレー。
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