JPH09512480A - 蒸気−液体接触トレイと降水管組立体及びその使用方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 蒸気−液体接触トレイ（１８）と降水管（２４）組立体が水平方向の流れを降水管を出て行く液体又はトレイを通過する蒸気に与えるを働きをするルーバ（３２）を設けられている。降水管は、降水管の出口領域を閉じる底板（３０）及び下にあるトレイを横切る液体の流れの方向にほぼ垂直な孔を与える複数のルーバ（３２）を備えている。下にあるトレイにある降水管受け領域（３４）は、同様なルーバ（３６）を備えることができる。ルーバは、液体が降水管を出て行くとき及び蒸気がトレイを通して上がって行くとき、液体流及び蒸気流の垂直な運動量をほぼ水平な運動量に向きを変える。他の実施例において、底板又はトレイの降水管領域のいずれかにあるルーバは、孔を通過する流れの垂直な運動量を阻止しない孔で置き換えられる。トレイの上の蒸気−液体の作用領域の強化は、ルーバを使うことから生ずる。

Description

【発明の詳細な説明】 蒸気‐液体接触トレイと降水管組立体及びその使用方法 発明の背景 本発明は、一般的にいえば、物質伝達及び交換カラムに関し、さらに具体的に いえば、そのようなカラムに用いられる蒸気‐液体接触トレイと降水管組立体に 関する。本発明はまた、トレイと降水管カラムがカラムを貫流する蒸気流と液体 流の間の接触をよくするために用いられる処理に関する。 上向きに流れる蒸気流と下向きに流れる液体流との間の接触を容易にするため に、多くの形式の物質伝達又は交換カラムにおいて水平配置形トレイが用いられ ている。これらの蒸気‐液体接触トレイはソリッドシート状材料で作られ、蒸気 がトレイの上面を横切って流れる液体と相互作用するためのトレイを通って上向 きに流れることができるようにする複数の孔を含んでいる。多孔板塔として知ら れているトレイにおいては孔は、カラムの動作中、孔を上向きに通過する蒸気の 圧力によって、液体が孔を下向きに通過しないようにする。弁トレイなどの他の 形式のトレイにおいては、弁、バッブルキヤップやトンネルキヤップなどの構造 要素を液体の下向き通路を閉じるために孔のまわりに設けることができる。 従来は、液体を一つのトレイから下にあるトレイに向けて移すとき通る通路に するために、降水管が蒸気‐液体接触トレイと組合せて設けられている。ワンパ ストレイにおいては、降水管は、垂直に隣接し合ったトレイの向い合った端に設 けられて液体が降水管に入って次の下側のトレイへ通過する前に、液体が一つの トレイを完全に横切って流れなければならないようにする。次に、下側トレイに ある液体は、トレイを横切って反対方向に流れて、もう一つの降水管に入る。こ の前後流パターンは、液体が蒸気‐液体接触トレイを含むカラムの部分に通って 下降するにつれて繰返される。複パストレイにおいては、液体は、各トレイに対 向して進む二つの流れに分割される。中央降水管が交互のトレイに設けられ、二 つの端降水管は、複パス流パターンを与えるように垂直に隣接したトレイの対向 端に置かれる。多重パストレイもまた、用いられ、多重降水管を用いて同様のや り方で構成される。 トレイデッキ内の孔を通って泡立つ蒸気との相互作用を強めるために液体がト レイの上面に溜るようにせきもまた蒸気‐液体接触トレイ上に用いられる。トレ イ上の蒸気と液体の相互作用によって泡がトレイ上に生成するのが望ましい。液 相が泡の中でほとんど連続したままなので、蒸気と液体の相互作用は泡の中で続 き、大きな物質移動効率をもたらす。 従来の蒸気‐液体接触トレイの中の孔を含むトレイデッキの面積は、蒸気‐液 体相互作用がトレイ内の孔より上で起こるので、トレイの「活性面積」といわれ る。一般に、トレイの液体と蒸気の取扱い能力は、降水管の面積とともにトレイ の利用可能な活性面積によって制限される。下降液体又は上昇蒸気の量がトレイ の能力を超えると、含有液体が関連の蒸気流から適当に離れることができないか 、又は蒸気が液体流から離れることができないとき、トレイのフラッデイングが 起こるであろう。 多くの従来のトレイ上の活性面積は、上にあるトレイと関連した降水管の出口 の直下の面積を含まない。降水管出口より下のトレイのこの面積は、降水管受け 領域といわれ、普通は、降水管から垂直に流れる排液を受け、排液をトレイを横 切って流れるように水平に向ける孔なし板である。 従来のトレイ上の活性面積を大きくすることによってトレイの能力を大きくす ることができるので、トレイの作用領域を降水管の出口の下にあるトレイの部分 に広げることに注意が集められていた。しかし、トレイ上の降水管受け領域に孔 を単にあけることは実行不可能であり、その理由は、降水管から垂直に下向きに 出てゆく液体をそのような孔を押し通すことがやろうと思えばできるからである 。なお、降水管受け領域内に孔があると、蒸気が降水管受け領域から上向きに流 れて、降水管に入ることができ、そこで降水管内の液体の下向き流れを妨げるこ とになる。 トレイ上の活性面積を大きくする一つの周知の方法は、絞ぼられた排液出口を 生ずるために降水管の常時は垂直な壁を傾けることによって降水管出口の断面積 を減らすことを含んでいる。降水管出口の面積をこのように減らすとより多くの 孔を降水管出口の直下に配置することなく、トレイデッキの中に置くことができ るので、トレイの活性面積を大きくする。米国特許第５，０４９，３１９号に開 示されているように、トレイデッキと降水管出口との間にシールさらを置くこと も知られている。さらは、トレイのその部分を大きくするために、孔をシールさ らの下にあるトレイのその部分に配置することができるようにする。米国特許第 ４，９５６，１２７号及び第５，１６４，１２５号には、孔あき隆起デッキが降 水管の下に設けられ、降水管の出口は、上昇蒸気の入るのに対して動的シールを 形成するように構成される。隆起デッキは、隆起作用入口領域と呼ばれ、質量移 行を大きくするために、降水管から排出されている液体中に蒸気噴射を生ずると いわれている。 発明の概要 本発明の一つの目的は、所望の物質移動効率を広い範囲の動作流量にわた って得ることができるように蒸気が通過できるトレイの領域を大きくするような 具合に構成された蒸気−液体接触トレイと降水管組立体を提供することである。 本発明のもう一つの目的は、降水管を出て行く液体の運動量を垂直からほぼ水 平に向きを変えて液体が下にあるトレイの下にある入口領域に設けられた孔を通 って滲み出る機会を少なくすることができるようにトレイと降水管内に降水管底 板と関連の方向性ルーバを設けることである。 前の目的の当然の結果として、降水管を出る液体の下向き運動量を止めるため に個別の構成要素を用いることに関連する費用と製作問題を避けるために降水管 の底板でルーバを作ることも本発明の目的である。 本発明のなおもう一つの目的は、液体がトレイにある穴の中に入るのを妨げる ためにトレイの液体受け領域の中に方向性ルーバを追加で又は交互に用いること である。 本発明のそのほかの目的は、蒸気がトレイデッキを通過するときほぼ水平な運 動量を蒸気に与えるために、トレイの液体受け領域内に方向性ルーバを用いそれ によって液体がトレイに衝突する前に上にある降水管から排出されている液体の 水平運動量をピックアップしてさらに大きくする蒸気の能力を助長にすることで ある。 本発明のなおそのほかの目的は、蒸気に水平運動量を与え、それによって液体 と蒸気がトレイの中心部に達する前に液体と蒸気の間の相互混合と相互作用を容 易にするためにトレイの液体受け領域内に方向性ルーバを用いることである。 前の目的の当然の結果として、トレイの液体受け領域を通過する蒸気の上向き 運動量を止めるために個別のハードウェア構成要素を用いることに伴う費用と製 作問題を避けるためにトレイそのものからルーバを作ることである。 これら及びその他の関連の目的を達成するために、一つの面において、本発明 は、 蒸気流と液体流の流れに通ずる内側領域を形成する外部シェルと、 カラムの内部領域内を流れるとき蒸気と液体の間の接触を容易にするために前 記開放内部領域内に置かれ、液体流が沿って流れることのできる上面を有する複 数のほぼ水平に配置され垂直に間隔を離されたトレイと、 前記複数のトレイの各々に関連し、関連のとレイから下にあるトレイに液体を 送るために下にあるトレイの方に下向きに伸びており、液体が入るとき通過する 入口領域と液体が出るとき通る出口領域とを有する少なくとも一つの降水管と、 降水管の前記出口領域が下にあるトレイの液体受け領域の上に置かれており、 降水管の出口領域を閉じる底板と、 前記降水管底板内に置かれ、それより下に伸びる複数の間隔を離して配置され たルーバを備え、各ルーバには底板以下に伸びるチャンネルがあり、前記チャン ネルには底板が液体が下にあるトレイの液体受け領域に衝突する垂直に下向きの 力を小さくするように少なくともある程度水平な速度で液体が出口端を出ること ができるように底板の位置する平面に交差する平面内にある出口端があり、 前記トレイの中にあって上昇蒸気がトレイの上面を横切って流れる液体流と相 互作用するように通過して流れることのできる複数の孔と を備える物質移動カラムに向けられている。普通には、複数の孔の一部分がトレ イの液体受け領域内に分布配置されて、液体受け領域より上の領域内で蒸気−液 体相互作用をできるようにする。 もう一つの面において、類似のルーバをトレイの液体受け領域に交互に又は追 加して置いて蒸気がトレイのその部分を通過するときほぼ水平な運動量を蒸気に 与えることができる。なおそのほかの面において、本発明は、液体流と蒸気流を 物質移動カラム内の前述の装置に接触させる方法に向けられている。方向性ルー バを用いることは、それが降水管の出口領域の下にあるトレイの液体受け部分内 の穴又はその他の開口部に液体の入る機会を少なくするので特に有益である。顕 著なのは、降水管の底板に指向性ルーバを使用しても、それが降水管からの液体 の排出を妨げることによって降水管のフラッディングを生ずる可能性がある場合 、蒸気を降水管に入らせたり上向きに通過させたりすることなくより広範囲の液 体と蒸気の流量を達成できる。出口領域の降水管に蒸気が入る機会を少なくする ことによって、蒸気は所望の蒸気−液体相互作用のためにトレイの主要部分の上 を流れるように強制される。 なお、そのほかの面において、本発明は、上昇蒸気と下降液体の間の接触と相 互作用を容易にするために物質伝送コラム内に置くための蒸気−液体接触トレイ に向けられており、前記トレイは、少なくともある程度平らな板と、前記板の上 に置かれ前記板より上に伸びる複数の弁とを備え、前記弁の各々は、前記板を通 って伸びる穴と、前記板より上に伸びる枠と、前記枠の中で中に液体の入るのを 阻止するために前記穴を覆う下側位置と蒸気が穴を通って上向きに流れることが できるトレイより上に間隔を離れて持ち上がった位置との間を可動な浮動キャッ プと、前記浮動キャップは、下側位置から持ち上がった位置に浮動キャップの下 面に対する蒸気流の上向き力に応じて持ち上げられ、液体の下向き流れを浮動キ ャップから離れるようにそらすために浮動キャップより上の前記枠上に置かれて いる固定キャップとを備えている。 なおそのほかのいろいろな面において、本発明は区切られた降水管の底板又は トレイの液体受け領域を下向きに流れる液体又は上昇蒸気を、場合により、水平 方向にそらすように動作する細長い通路又はルーバを作り出すために用いること に関する。 図面の簡単な説明 明細書の一部分を形成し、関連して読まれるべきもので、類似の参照数字が種 々の図面において類似の部品を示すのに用いられている添付図面において、 図１は、本発明に従って構成された降水管底板が水平に対してある角度傾けら れトレイデッキの液体受け領域が水平に配置されている蒸気−液体接触トレイと 降水管を用いる物質移動カラムの部分斜視図、 図２は、図１に示された蒸気−液体接触トレイと降水管組立体の拡大部分側面 図、 図３は、図２に示されたものと同様であるが降水管底板が、水平の配置されて いる蒸気−液体接触トレイと降水管組立体のもう一つの実施態様の拡大部分側面 図、 図４は、図２に示され、矢印の方向に図２の線４−４に沿った水平断面に取り 降水管の底板の諸部分が下にあるトレイデッキを示すために取り除かれている蒸 気−液体接触トレイと降水管組立体の別の拡大部分平面図、 図５は、図４に示されているものと同様であるがトレイデッキがルーバではな く円形の開口部を含む蒸気−液体接触トレイと降水管組立体のなお別の実施態様 の拡大部分平面図、 図６は、ルーバではなく細長いスロットが降水管の底板に設けられている蒸気 −液体接触トレイと降水管組立体のもう一つの変更態様の部分平面図、 図７は、矢印が降水管の底板及びトレイデッキ内のルーバからの蒸気及び液体 の方向性流れを示すために用いられている図２に示された組立体の一部分の拡大 側面図、 図８は、図７の矢印の方向の線８ー８に沿ったほぼ垂直な断面で取った降水管 の底板にあるルーバとトレイの前面図、 図９は、液体をそらしトレイにある穴に液体が入るのを防ぐために浮動トレイ デッキに用いられている蒸気−液体接触トレイと降水管組立体のなお別の変更態 様の拡大側面図、 図１０は、降水管の底板の諸部分が下にあるトレイを示すために取り除かれて いる図９に示された組立体の部分平面図、、 図１１は、図９及び１０に示され図１０の矢印の方向の線１１ー１１に沿った 縦断面で取った浮動弁の一つの拡大側面図、 図１２は、図１１に示されているが弁を通る蒸気の流れを示す側面図、 図１３は、セグメント形降水管の底板が底板を通る液体の流量容量を大きくす るために用いられている蒸気−液体接触トレイと降水管組立体のもうひとつの変 更態様の側面図、 図１４は、図１３に示されセグメント形流水管の底板が下にあるトレイととも に底板の重なり合い構成を示すために取り除かれた組立体の部分平面図、 図１５は、セグメント形トレイがトレイの液体受け領域を通る蒸気流量容量を 大きくするために用いられているもう一つの変更態様の側面図である。 好ましい実施態様の説明 次に図面を非常に詳細にそして図１及び図２を最初に参照すると、物質移動又 は熱交換カラムが数字１０によって総括的に表され、カラム１０の外部シェル１ ６によって定められた開放内部領域１４の中にある一連の蒸気−液体接触トレイ と降水管組立体１２を備えている。 カラム１０は液体流と蒸気流を処理するために用いられる形式のもので、分留 生成物を得ることを含んでいる。カラム１０は縦に細長く、多角形を含むたの構 成を用いてもよいが普通は円筒形構成のものである。カラム１０は、任意の適当 な直径と高さのものであってよく、適当な剛直な材料で構成されてもよい。 一つ以上の液体流を通常の方法でカラム１０に向けることができる。同様に、 一つ以上の蒸気流をカラム１０に充填したり又はカラム内で発生できる。カラム １０は、普通には、液体流及び蒸気流の他の所望の処理を行うために例示の組立 体より上又は下の領域にあるパッキングのベッドのような他の適当な周知の内部 構造物を備えることができる。供給用の接続装置と配管、生成品の除去流と還流 、再沸騰器、凝縮器などのその他の適当なシステム構成要素はそれらがありふれ た性質を持っているために例示されない。本発明の蒸気−液体接触トレイと降水 管組立体１２は、液体流と蒸気流の所望の相互作用が起こるカラム１０の一部分 におかれている。各組立体１２は、カラム１０の内部領域１４を横切って伸びる ように形作られ寸法決めされたほぼ水平に配置されたトレイ１８を備えている。 トレイ１８は、ほぼ平らな板状であり、カラムシェル１６の内面に設けられた適 当な機構（図示なし）によって垂直に間隔を離された関係に支持されている。 複数の孔２０がトレイ１８に設けられ、トレイの中央部２２のほとんど全表面領 域を横切って配分されている。孔２０は、かなりの量の液体が孔を通って下向き にしたたる又は流れることを許すことなくトレイ１８の上表面を横切って流れる 液体と相互作用するように上向きに流れる蒸気がトレイ１８を通過できるように 寸法を決めて配置されている。孔は円形及び直線的な形を含む任意の所望の形の ものにすることができる。この形式のトレイはシーブトレイとして知られている 。トレイ１８はまた適当な弁、バッブルキャップ、トンネルキャップ及びその他 の機構を孔２０と組み合せて備え、孔を通る液体の下向き流れを制限するか又は 蒸気がデッキを通過する方法を変えることができる。 各トレイ１８は、また、関連のトレイから下側にあるトレイ、普通は直下にあ るトレイの方へ下向きに伸びる少なくとも一つの降水管２４を備えている。降水 管２４は、液体を上側トレイから取り除き、それを下側トレイに向ける働きをす る。降水管２４はそれの上端で上側トレイ１８の縁に接続されている中実のほぼ 垂直に伸びる板２６によって形成され、コラムシェル１６の内部とその側面に沿 って接続されるか又は接触して置かれている。降水管２４の残りの湾曲した側壁 はカラムシェル１６によって与えられるが、降水管がトレイ１８の縁でなくトレ イ１８の中央部２２にあるときなどに独立の側壁を設けてもよいことがわかるで あろう。 例示のように、降水管２４は、下降液体流のための進行の前後経路を生じるよ うに次々のトレイ１８の反対端に置かれている。上側トレイ１８を横切って進む 液体が降水管２４の上側入口領域に入り、降水管を下向きに通って下側トレイに 進む。次に液体は、下側トレイ１８を横切って反対方向に進み、次の下側トレイ に通過するためにもう一つの降水管２４に繰返しパターンで入る。この形式の流 れパターンは、液体がトレイ１８を横切って単一流として流れるのでワンパスパ ターンという。一つ以上の降水管２４を各トレイに取付けて周知の方法で二パス 又は多パス流れパターンを作ることができることが分かるであろう。これは本発 明の範囲によって意図されその範囲内にある。 せき２８が降水管２４の入口領域に各トレイ１８の縁に隣接して選択的に設け られている。せき２８よって、関連のトレイ１８の表面にせき２８の高さまで液 体が溜まり、そのあとで液体がせきからあふれて降水管に入る。せき２８は降水 管の垂直な板２６と一体に作られてもよく又は独立の構成要素であってもよい。 降水管２４の下側出口領域が、必ずというわけではないが一般に、しも常にで はなく、下側トレイより上で下側トレイのせき２８の頂部より上の高さで終わっ ている。降水管２４の出口領域は底面より下に下向きに伸びる複数のルーバを設 けてある以外は穴のない底板３０によって閉じられている。ルーバ３２は、液体 が降水管の出口領域を出て下側トレイの上に落ちるとき液体に水平方向の運動量 を与えるように構成されている。ルーバ３２は、排出液体に与えられた水平方向 運動量が下側トレイ上の意図した液体の流れ方向に、すなわち、液体が次の下に あるトレイに達するのに通過しなければならない次の降水管の方へ向いているよ うに方向づけて設けられている。 図２に最もよく示されているように、降水管の底板３０は、降水管の垂直板２ ６の底縁から垂直に対して約９７°の角θ₁で伸びている。角θ₁は、６０°〜１ ５０°の範囲内にあるのが望ましく、９０°〜１２０°の範囲内にあるのが好ま しい。図３に示されているように、底板３０は、垂直に対して約９０°の角θ₁ で配置されている。 降水管２４の下にあるトレイ１８の部分は、トレイのルーバ３６がトレイ１８ の液体受け領域３４の上面より上に伸び、図４に見られるように矩形ではなく正 方形のものであること以外は降水管の底板３０に設けられたものとほぼ同様の複 数のルーバ３６を有する液体受け領域を備えている。ルーバ３６はルーバを通し て上昇する蒸気にほぼ水平な運動量を与えるように構成されている。ルーバ３６ は、上昇蒸気に与えられた水平運動量が関連のトレイ１８を横切る液体の意図し た流れの方向に大体向けられるように位置決めされている。 トレイ１８の液体受け領域３４は、トレイ１８の中央部分２２と一体であって もよく又は別個の部品として形成されてもよい。液体受け領域３４の前方縁はト レイ１８の中央部と共面であるのが好ましく、液体受け領域３４の本体は約８３ °の角θ₂で液体受け領域の前方縁における仮想垂線まで伸びている。角θ₂は、 ６０°〜９０°の範囲内にあるのが望ましく、７５°〜９０°の範囲内にあるの が好ましい。９０°より大きい角度は、液体が液体受け領域３４の後縁に溜まっ たりよどんだりするから一般に不適である。 組立体１２の種々の構成要素を金属やポリマーなどの適当な剛直な材料で作る ことができる。選択された材料は、液体流と蒸気流と共存的である必要があると ともにカラム１０内に存在する条件に耐えることができる必要がある。 次に図４、７及び８に移ると、ルーバ３２及び３６が非常に詳細に示されてい る。降水管の底板３０にあるルーバ３２は、トレイ１８の液体受け領域３４にあ るルーバ３６の鏡像であってもよいし又は異なる寸法と形であってもよい。図示 のように、降水管ルーバ３２は、底板３０を通って伸びるチャンネル３８に矩形 入口端を与えるために細長く、トレイルーバ３６はチャンネルへの正方形の入口 を形成している。説明を容易にするために、同じ参照数字をルーバの構成要素に 関して用い、底板ルーバ３２の以下の説明は、トレイルーバに一般に適用できる 。降水管の底板３０にある各ルーバ３２は、底板３０に形成されそれを通って伸 びるチャンネル３８とチャンネル３８の一部分を形成するランプ４０を備えてい る。ランプ４０は、液体が下にあるトレイ１８上の液体受け領域３４に衝突する 垂直に下向きの力を小さくするために少なくとも一部分水平な速度成分を与える ようにチャンネルを通して流れる液体を向けなをす。望ましくは、液体は、他の 設計事項と矛盾なくしながらできるだけほとんど水平速度で底板を出るべきであ る。例えば、排出される液体が通る領域の寸法は、底板３０を通過する液体に許 容できない圧力降下が生じないようにするに十分である必要がある。降水管３２ を出る液体の圧力降下は、トレイルーバ３６を出る蒸気の圧力降下から生ずるで あろうより多く運転上の問題を生じそうなので、降水管ルーバ３２は、一般にト レイルーバ３６より大きな開放出口領域を備えている。これは降水管３２がトレ イルーバ３６の全開放領域の約１．５倍を与える図８に明らかに例示されている 。所望の開放面積を、図１３及び１４を参照して続いて説明するように、降水管 ルーバ３２の数を増やしたり液体のための交互の通路を与えるなどの他のやり方 で達成できることがわかるであろう。底板の水平に対する角θ₁も、９０°に近 ければ近いほど完全に水平な液体排出を達成するのをより困難にするので、設計 に考慮する必要がある。 ランプ４０は、一端４２で底板３０に取付けられ、底板３０に対してある角度 で反対端４４の方向に伸びている。ランプ４０の反対端４４は、ランプ４０が底 板に取付いているところから下向きに間隔をあけて底板３０の平面より下に置か れているほぼ垂直なチャンネル出口端４６を形成する。出口端４６は、底板３０ を通って伸びるチャンネル３８の下流端を表し、チャンネル３８の上流端又は入 口端４７が底板３０の上面にある。出口端４６は、ほぼ垂直であるか又は少なく とも水平と底板によって定められた平面とに対してある角度で伸びているのが好 ましい。出口端４６は、必ずというわけではないが通常は、チャンネル３８が下 流方向に絞られた状態になるように入口端４７より小さい面積を持っている。特 に、ランプ４０は、ルーバチャンネル３８の上流端に入口端を通って入るすべて の液体が向きを変えられ、チャンネル３０の下流端で出口端４６を通して排出さ れるようにランプの側面４８に沿って端４２のところで底板３０に取りつけられ ている。 ランプ４０は、実質上平らであり降水管の底板３０の中のチャンネル３８の入 口端４７の大部分の下にある主壁５０を備えている。主壁５０は、ランプの端４ ２で底板３０に取付けられ、チャンネル出口端４６がある反対端４４で底板の平 面から下向きに間隔を離されている。ランプ４０はまた主壁５０の側面を主壁の 全長に沿って底板に接続して主壁からの液体の横向き排出を防止し、出口壁端４ ６を通る排出を前向きに押し出す。側壁５２は、三角形の形状のものであり、主 壁５０の平面に対してある角度をなして伸びている平面内にある。もちろん、ラ ンプは、断面がアーチ形などの他の形状のものであってもよいことがわかるであ ろう。結果として、主壁５０と側壁５２との間に明確な境界がなくてもよい。で きれば、ランプ４０は、底板３０と一体であり、底板の中にチャンネル３８の入 口端４７を形成するように変位させられている材料でけいせされていることであ る。１例として、ランプ４０は、底板にスリットを打ち抜き、ランプ４０を形成 するようにスリットに隣接する材料を凹まして変形させ、チャンネル３８を生ず るようにすることによってほぼ単一工程で形成できる。 前述のように、トレイ１８の液体受け領域３４にあるルーバ３６は、ルーバ３ ６にある出口端４６がトレイの下ではなく上にあり、チャンネル入口端４７がト レイ１８の上ではなく下にある以外降水管底板３０にあるルーバとほとんど同じ 構成のものである。結果として、ランプは基準水平面から上方に伸び、トレイ１ ８の液体受け領域３４を通過する蒸気が所望の角度で出ることができる。降水管 のルーバに関して前述したように、トレイルーバ３６にあるトレイデッキのラン プ４０は、角θ₂を考慮しながら蒸気に対する所望の排出面積を与えるように構 成される必要がある。 図４に最もよく見られるように、降水管ルーバ３２は、チャンネル入口端４７ が他の形状も利用できるが、長辺の寸法が短辺の寸法の約３倍である大体矩形の 形状であるように構成されている。トレイルーバ３６は、他の形状も利用できる が、チャンネル入口端４７が大体正方形であるように構成されている。出口端４ ６の形は、多角形であるが、他の形が可能である。ルーバ３２と３６は、交互の 列がオフセットされ、ルーバの列に平行に伸びているルーバの平行な行を形成す るするように並べられている状態で間隔を離した関係で平行列状に置かれている 。トレイ１８の底板３０と液体受け領域３４の中のルーバの分布と密度は、望む ように変えることができる。 カラム１０の動作中は、液体流と蒸気流が蒸気−液体接触トレイ１８の上で接触 させられて相互作用させられる。下降液体流は、トレイ１８と関連する降水管２ ４の入口領域に入って、降水管を下向きに通ってゆく。液体流が降水管２４の出 口領域に達すると、液体流は底板３０に遭遇してチヤンネル入口端４７を通って ルーバ３２に入る。次に、液体流の降水管２４の中での下向き運動量は、液体が チヤンネル３８を通って流れるとき、ランプ４０によって向きを変えられる。ラ ンプ４０の傾斜した主壁５０によって液体の垂直に下向きの運動量をほぼ水平な 運動量に向きを変える。図７に示されているように、次に液体は、所望の液体流 れの方向にトレイ１８上のルーバを出てゆく。 同様にして、垂直に上昇する蒸気流からの蒸気はトレイ１８の降水管２４の下 にある部分にある液体受け領域３４にあるルーバ３６に入る。蒸気の垂直運動量 は、蒸気がルーバ出口端４６を出るとき、ルーバランプ４０によってほぼ水平な 運動量に向きを変えられる。 トレイの液体受け領域３４にあるルーバ３６と組合せて降水管底板３０にある ルーバ３２を用いることは多くの理由で特に有益である。降水管を出てゆく液体 は、液体が下にあるトレイ１８の液体受け領域３４にあるチヤンネル３８を通っ て下に押し出される機会をなくすか又は著しく減らす水平運動量をもっている。 液体がトレイチヤンネル３８に入ることはさらにトレイルーバ３６にあるチヤン ネル３８を保護し、水平ではなく垂直な出口端４６を与えるランプ４０によって さらに邪魔される。蒸気流と液体流は、それぞれのルーバを同じ方向に出ている ので、液体がトレイ１８にまさに接触する前に蒸気流が液体と相互混合してトレ イの中央部分２２に液体を運び、それによって液体がトレイチヤンネル３８に入 る機会をさらに減らす可能性が大きくなる。ルーバ３６を出てゆく蒸気の水平運 動量はまた、蒸気が降水管出口領域に入る機会を減らし、そこで蒸気の水平運動 量が液体の降水管から排出されるのを防げ、液体に降水管を逆行して溢れさせる ことができる。降水管出口領域に蒸気を入れることも降水管に入る蒸気がトレイ １８の主要な又は中央の部分２２に起る望ましい蒸気−液体相互作用を回避する ので望ましくない。注目すべきことは、降水管底板３０にあるルーバ３２が単独 又はルーバ３６と組合せて、そうでないとき可能であろうよりずっと広範囲の液 体流量にわたって蒸気が降水管２４に入るのを防止することである。この拡張さ れた動作範囲は、それによって設計効率の著しい妥協なく、動作流量をより多く 変えることができるので特に望ましい。 蒸気流と液体流の混合もまた蒸気流と液体流が同じ方向にそれぞれのルーバを 出ており、蒸気流が液体とより円滑に混合し、トレイ１８の中央部分２２に液体 運ぶ可能性を大きくするので、容易にされる。したがって、蒸気とルーバを出て ゆく液体のこの相互混合と相互作用は、蒸気流の残りの部分がトレイの孔２０を 通って上方にゆき、溜ってトレイ１８を横切って流れる液体に入るときトレイの 中央部分２２に起る蒸気−液体接触を補完する。特に、これらの利点は、関連の 降水管底板３０及びトレイ１８と一体に形成できるルーバ３２と３６を設けるこ と以外に、独立のハードウエア構成要素を用いる必要なく達成できる。 ルーバ３２と３６は液体流と蒸気流の流れの方向を変えて降水管底板３０とト レイ１８の中のチヤンネル３８を守る点で特に有効なので、ある用途においては 、ルーバのうちの幾つか又はすべてを降水管底板３０又はトレイ１８の液体受け 領域３４のいずれかにおいて省略できる。例えば、図５に示されているように、 ト レイの領域３４にあるルーバ３６のすべてをトレイ１８の中央部分２２に設けら れる形式の穴５４と置き変えできる。例示のように、穴５４は、形状が円形であ り、矩形ルーバチヤンネル３８の短辺の約半分である直径を持っている。勿論、 他の寸法も可能であり、ある用途においては好ましいことがある。穴５４を通っ て上昇する蒸気が上にあるルーバ３２から排出されている水平に向けられた液体 に接触するまで垂直な運動量を保つ。次に蒸気は、液体によって横に運ばれ底板 ３０及びルーバ出口端４６を通って押し出される液体の圧力によって降水管２４ の中に入らないように阻止される。ルーバ３６と穴５４の両方を、所望ならば、 トレイの領域３４に設けられることがわかるであろう。 図６に移ると、降水管底板３０にあるルーバ３２を、例えば、細長い矩形スロ ット５６の形になっている穴と置き換えできる。降水管出口領域から排出される 液体に水平運動量を与えるためにルーバ３２を用いないでさえ、下にあるトレイ １８にランプ４０と垂直に向いた出口端４６のあるルーバ３６を設けることは、 トレイ１８を通る液体の通過を阻止するに十分であり得る。ルーバ３２のすべて を図６にあるスロット５６によって置き換えたが、ルーバ３２とスロット５６の 組合せを所望なら、設けることができる。 次に、図９〜１３に移ると、トレイ１８の液体受け領域３４は、トレイの領域 ３４を通る液体の流れを阻止するように構成されている弁５８を設けるように変 更できる。前述のルーバ３６と穴５４の一つ以上と組合せるだけで、弁５８を用 いることができる。弁５８は、トレイ１８を通って伸びる穴６２の上にある円形 浮動キャップ６０を備えている。浮動キャップ６０は、それが穴６２を完全に覆 い、穴６２の周辺の周りのトレイの上面によって支えられることができるように 穴６２よりわずかに大きな寸法に作られている。浮動キャップ６０は、上にある 枠６４の中で垂直に短い距離自由に浮動できる。枠６４は、浮動キャップ６０と トレイ１８より上に間隔を離した中央点で結合されているほぼ平らな案内脚６６ を備えている。脚６６は中央点から外向きに浮動キャップ６０を通り越すに十分 な距離伸びて、次に垂直に下の方に伸びてトレイ１８の上面に取付けられるに十 分な距離伸びている。各脚６６は、浮動キャップが垂直に上下に動くにつれて浮 動キャップ６０に接触して案内する垂直に内側案内面６８を持っている。脚６６ は、内側案内面６８が垂直運動を可能にするが、浮動キャップ６０の横運動を妨 げるように適当に置かれている。各内側案内面６８の上端は、浮動キャップ６０ の上向き移動をトレイ１８より上の所望の垂直距離において阻止する内向きに伸 びる肩７０を備えている。 図１１及び１２に最もよく示されているように、浮動キャップ６０の重量によ って浮動キャップをトレイ１８の上に載り、上向きに流れ、トレイ１８の中の穴 ６２に入る蒸気によって十分な上向き力が加えられると動く。次に、浮動キャッ プ６０は、蒸気の力によって上の方へ引き上げられて枠６４の肩に押付けて保持 され、一方、蒸気はトレイ１８を通過するわずかな円天井７２を浮動キャップ６ ０に形成して、蒸気の方向性流れを容易にし、浮動キャップ６０の頂部に液体の 溜ることを防止することができる。 本発明に従って、弁５８は、浮動キャップ６０より上に枠６４に取付けられて いる固定キャップ７４を備えている。固定キャップ７４は下向きに流れる液体の 運動量をそらして液体が浮動キャップ６０の所望の垂直運動を妨げる機会を小さ くする。固定キャップ７４は、浮動キャップ６０より少なくともわずかに大きな 寸法にされ、種々の形状のものであってもよい。図示のように、固定キャップ７ ４は中央円天井７６のある正方形及びほぼ平らなものである。 使用時には、弁５８は、液体がトレイ１８を通って下向きに通過するのを阻止 しながら、蒸気がトレイ１８を通って上向きに流れることができるようにする。 弁５８が図１１に示されているように閉じられる。浮動キャップ６０がトレイ１ ８の上に静止し、トレイ１８にあるかもしれない液体がトレイの中の穴６２を下 向きに通過しないようにする。弁５８が図１２にあるように用いていると、浮動 キャップ６０は、蒸気の力によって垂直に上向きに持ち上げられ、浮動キャップ ６０を取り巻く脚６６の案内面６８によって垂直運動に従って案内される。固定 キャップ７４は、液体の下向き運動量が浮動キャップ６０の動作を妨げないよう に浮動キャップ６０の上にあってそれを保護している。上にある降水管底板３０ は、ルーバ３２又は前述のスロット５６のような穴又はそれらの組合せを含むこ とができる。 図１３及び１４に移ると、降水管底板３０は、さらに、水平に細長い通路又は ルーバ８０を形成するように一部分重なっている垂直に間隔を離した板セグメン ト７８を含むようにさらに変更できる。板セグメント７８間の重なりの量は、液 体がルーバ８０の出口端を通って外に出る前に液体を下にある板セグメント７８ によって水平に向きを変えさせるに十分でなければならない。例として、そして 制限としてではなく、用途によつては、板セグメント７８の間の垂直間隔は、板 セグメント７８の水平重なりの約１／２であるのが必要である。板セグメント７ ８の数及びそれらの間の垂直間隔を液体が底板３０を通過するとき液体の所望の 均一な分布を達成するように変えることができる。 板セグメント７８の各々は、その前縁から後方に６０°ないし１５０°の範囲 内のそして好ましくは９０°ないし１２０°の範囲内の角θ₁で伸びている。図 示のように、角θ₁は、各板セグメント７８に対にして約９０°である。しかし 、板セグメント７８のすべてが同じ角度で伸ばされる必要のないことは分るはず である。 細長いルーバ８０は、それらが前述のルーバ３２にほとんど同じくらい水平に 液体を向け直すだけでく、また板３０を通る液体の流れに有効な開いた領域を大 きくし、それによって底板３０を横切る圧力効果を小さくするので、特に有益で ある。底板３０を通る液体の流れのすべては、望むならば、細長いルーバ８０を 通るものにすることができる。代りに、液体の一部分が、細長いルーバ８０を通 過し、一方他の部分が板セグメント７８の中に設けることのできるルーバ３２又 は前述のスロット５６などの他の穴を通って流れることができる。細長いルーバ ８０を通る液体の流量を所望の量にすることは、板セグメント７０間の垂直間隔 を適当にとること及び所望の数のルーバー８０を設けることによって達成できる 。 板セグメント７８を持った降水管２４は、前述のものを含む任意の適当なトレ イ設計と組合せて用いることができる。図示のように、板セグメンント７８は、 図９〜１２を参照して非常に詳しく上述した弁５８を含むトレイ１８と一緒に用 いられる。 次に図１５に移ると、トレイ１８の液体受け領域３４もまた水平に細長い通路 又はルーバ８４を形成するように一部分重なり合っている垂直に間隔をあけたト レイセグメント８２を含むように変えることができる。トレイセグメント８２の 間の重なりの量は、上昇蒸気が上にあるトレイに突き当たり、水平方向に向きを 変えるのを確実にするに十分である必要がある。従って、細長いルーバ８４に入 る蒸気は、ほとんど垂直な穴のある出口端を通ってルーバ８４を出て行く。 トレイセグメント８２は、それらの前縁から６０°ないし９０°の範囲内及び 好ましくは７５°ないし９０°の範囲内にある角θ₂で後方に伸びている。トレ イセグメント８２は平行であってもよいし又は異なる角度で伸びていてもよい。 間隔を離されたトレイセグメント８２によって形成された細長いルーバ８４は 、前述のトレイルーバ３６と同様な方法で上昇蒸気を水平方向に向きを変えるよ うに動作する。トレイセグメント８２の数とそれらの間の垂直間隔は、トレイ１ ８を通る蒸気の均一な分布をなお与えながら、細長いルーバ８４に所望の排出領 域を与えるように選択されている。トレイ１８の液体受け領域３４を通るように してもよいし、又は追加の穴、開口部又はルーバ３６を用いて蒸気のために別の 流路を与えることができる。トレイセグメント８２は底板３０を用いる前述のも のを含むがそれらに限定されない種々の適当な降水管設計のうちのどれとも組合 せて用いることができる。前述のことから、本発明は上述のすべての目的を達成 するのによく適応するものであることがわかるであろう。 二、三の特徴及び副組合せは有用なものであり、他の特徴及び副組合せを参照 することなく用いられることのあることが理解されるであろう。これは請求の範 囲内によって意図されその中にある。 多くの可能な実施態様を本発明の範囲からそれることなく発明できるので、こ こに述べたすべてのことは、例示的なものであつて制限の意味のないものとして 解釈されるべきである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ， ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 ヘシ、チャン リー アメリカ合衆国マサチュセッツ州01741 カーリスル リッチフィールド ドライブ 210

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．外部シェルが蒸気流と液体流の自由に流れる内側領域を形成し、複数のほ ぼ水平に配置され、垂直に隔置されたトレイがカラムの内部領域内を流れるとき 、蒸気と液体の間の接触を容易にするために前記空内部領域内に置かれ、前記ト レイは、液体流が沿って流れることのできる上面を有し、少なくとも一つの降水 管が前記複数のトレイの各々に関連し、関連のトレイから下にあるトレイに液体 を送るために下にあるトレイの方に下向きに伸びており、前記降水管は、液体が 降水管に入るとき通過する入口領域と液体が降水管を出るとき通る出口領域とを 有し、降水管の前記出口領域は、下にあるトレイの液体受け領域より上に置かれ 、底板が降水管の出口領域を閉じ、複数の隔置されたルーバが前記降水管底板内 に置かれ、それより下に伸び、前記ルーバの各々は、底板以下に伸びるチャンネ ルを備え、前記チャンネルは、底板の位置する平面に交差する平面内にあって、 液体が下にあるトレイの液体受け領域に衝突するときの垂直に下向きの力を小さ くするように、少なくともある程度水平な速度で液体が出てゆくことのできるよ うにする出口端があり、複数の孔が前記トレイの中にあってそれらを通して上昇 蒸気がトレイの上面を横切って流れる液体流と相互作用するように流れることが できるように構成してなる物質移動カラム。 ２．複数の孔の一部分がトレイの液体受け領域内に分布配置されて、液体受 け領域より上の領域内で蒸気−液体相互作用をできるようになっている請求項１ に記載の物質移動カラム。 ３．トレイの液体受け領域に置かれ、そこより上に伸びるトレイルーバを備 え、各前記トレイルーバはトレイを通って伸び、トレイの液体受け領域がある平 面に交差する平面内にある出口端を有する第２のチャンネルを備え、蒸気が前記 第２のチャンネルの出口端を少なくともある程度水平な速度で出て行くことがで きるようにし、液体受け領域に分布配置された前記孔の少なくともいくつかが前 記第２のチャンネルの入口端を備える請求項２に記載の物質移動カラム。 ４．前記蒸気が前記第２の出口端を最初に記載のチャンネルの出口端を出て 行く液体とほぼ同じ水平方向に出て行く請求項３に記載の物質移動カラム。 ５．前記底板が底板の前方端から垂直に対して約６０°と１５０°の間の角 θ₁で後方に伸び、トレイの前記液体受け領域が液体受け領域の前方端から垂直 に対して約６０°と９０°の間の角θ₂で後方に伸びる請求項２に記載の物質移 動カラム。 ６．前記底板が底板の前方端から垂直に対して約６０°と１２０°の間の角 θ₁で後方に伸び、トレイの前記液体受け領域が液体受け領域の前方端から垂直 に対して約７５°と９０°の間の角θ₂で後方に伸びる請求項２に記載の物質移 動カラム。 ７．前記トレイの前記液体受け領域の上に置かれ、前記トレイの前記液体受 け領域板より上に伸びる複数の弁とを備え、前記弁の各々は、前記トレイの前記 液体受け領域に分布配置された前記複数の孔の一つと、前記トレイの前記液体受 け領域より上に伸びる枠と、前記枠の中で前記一つの孔の中に入る蒸気流の上向 き力に応じて中に液体の入るのを阻止するために前記孔を覆う下側位置と蒸気が 孔を通って上向きに流れることができるようにするトレイより上に離なれて持ち 上がった位置との間を可動な浮動キャップと、液体の下向き流れを浮動キャップ から離れるようにそらすために浮動キャップより上に置かれている固定キャップ とを備えている請求項２に記載の物質移動カラム。 ８．前記底板が少なくとも２枚の垂直に隔置されて一部分重なり合った板セ グメントを備え、また、底板を通る液体の流れに通じている水平方向に細長い通 路が板セグメントの重なり合った部分の間に形成され、前記板セグメントは、前 記細長い通路を通って流れる液体に液体が下にあるトレイの液体受け領域に突き 当たる垂直に下向きの力を小さくするために、少なくともある程度水平な速度で 前記通路を出て行かせるに十分に重なり合わされている請求項１に記載の物質移 動カラム。 ９．前記トレイの少なくともいくつかの前記液体受け領域が少なくとも２枚 の垂直に隔置されて一部分重なり合ったトレイセグメントを備え、また水平方向 に細長い通路がトレイの液体受け領域を通る蒸気の流れに通じているトレイセグ メントの重なり合った部分の間に形成され、前記トレイセグメントは前記細長い 通路を通って流れる蒸気に少なくともある程度水平な速度で前記通路を出て行か せるに十分に重なり合わされている請求項１に記載の物質移動カラム。 １０．複数のトレイセグメントの少なくとも一つに置かれ、そこより上に伸び るトレイルーバを備え、各前記トレイルーバは前記トレイセグメントを通って伸 び、トレイセグメントがある平面に交差する平面内にある出口端を有する第２の チャンネルを備え、蒸気が前記第２のチャンネルの出口端を少なくともある程度 水平な速度で出て行くことができるようにした請求項９に記載の物質移動カラム 。 １１．前記複数の孔の一部分がトレイセグメントより上の領域の表面上及び中 で蒸気−液体の相互作用を可能にするように前記トレイセグメントに分布配置さ れている請求項９に記載の物質移動カラム。 １２．前記複数のトレイセグメントの少なくとも一つに置かれ、前記トレイセ グメントより上に伸びる複数の弁とを備え、前記弁の各々は、前記トレイを通っ て伸びる一つの孔の一つと、前記トレイセグメントより上に伸びる枠と、前記枠 の中で前記一つの孔の中に入る蒸気流の上向き力に応じて中に液体の入るのを阻 止するために前記孔を覆う下側位置と蒸気が孔を通って上向きに流れることがで きるようにするトレイより上に離なれて持ち上がった位置との間を可動な浮動キ ャップと、液体の下向き流れを浮動キャップから離れるようにそらすために浮動 キャップより上に置かれている固定キャップとを備えている請求項９に記載の物 質移動カラム。 １３．前記トレイセグメントの中に分布配置された第２の孔を備え、追加の蒸 気が前記第２の孔を通ってトレイセグメントより上の領域の表面上及び中で蒸気 −液体相互作用するように流れることができるようにした請求項１に記載の物質 移動カラム。 １４．前記チャンネルの各々がチャンネルの入口端の下にあるランプによって 一部分形成され、前記ランプの向き合った側面及び一端に沿って底板に取付けら れ、前記ランプの反対端が底板から下方に隔置され、前記チャンネルの前記出口 端を形成している請求項１に記載の物質移動カラム。 １５．前記チャンネルの少なくともいくつかの前記出口端がほぼ垂直な平面内 にある請求項１４に記載の物質移動カラム。 １６．前記トレイに取付けられ、液体にトレイ上にあらかじめ選択した高さま で溜まらせ、前記液体とトレイにある孔を通って上昇する蒸気との間の相互作用 を容易にするせきを備え、いったん前記あらかじめ選択した高さに達すると、液 体がせきを越えて流れ、降水管入口領域に入ることができる請求項１５に記載の 物質移動カラム。 １７．外部シェルが蒸気流及び液体流の自由に流れる内部領域を定め、複数の ほぼ水平に配置され垂直に隔置されたトレイが前記空内部領域に配置され、前記 カラムの内部領域内を流れるとき蒸気と液体の間の接触を容易にし、前記トレイ は液体流が沿って流れることのできる上面を有し、少なくとも一つの降水管が各 前記トレイに関連し、液体を関連のトレイから下にあるトレイへ送るように下に あるトレイに向かって下向きに伸び、前記降水管は、液体が入ってくる入口領域 と液体が出て行く出口領域を有し、降水管の前記出口領域が下にあるトレイの液 体受け領域より上に置かれ、前記トレイの前記液体受け領域は、それの前端から 、垂直に対して約６０°と９０°の間の角θ₂で後方に伸びており、複数の孔が 前記トレイの中にあって、それらを横切って上昇蒸気がトレイの上面を横切って 流れる液体流と相互作用するように貫流でき、複数のトレイルーバがトレイの液 体受け領域に取付けられ、それより上に伸び、各前記トレイルーバはトレイを通 って伸び、トレイの液体受け領域がある平面に交差する平面内にある出口端を有 するチャンネルを備えて、蒸気が前記チャンネルの出口端を液体受け領域より上 の領域において相互作用するために少なくともある程度水平な速度で出て行くこ とができるようにしてなる物質移動カラム。 １８．降水管の出口領域を閉じる底板を備え、前記底板が少なくとも２枚の垂 直に隔置されて一部分重なり合った板セグメントを備え、また底板を通る液体の 流れに通じている水平方向に細長い通路が板セグメントの重なり合った部分の間 に形成され、前記板セグメントは、前記細長い通路を通って流れる液体に液体が 下にあるトレイの液体受け領域に突き当たる垂直に下向きの力を小さくするため に、少なくともある程度水平な速度で前記通路を出て行かせるに十分に重なり合 わされている請求項１７に記載の物質移動カラム。 １９．降水管の出口領域を閉じ、前方端から垂直に対して約６０°と１５０° の間の角θ₁で後方に伸びている底板と、前記降水管の底板にあって前記底板を 下向きに通って下にあるトレイの液体受け領域に進むことができるようにする複 数の穴とを備える請求項１７に記載の物質移動カラム。 ２０．前記降水管底板内に置かれ、それより下に伸び、各々には底板以下に伸 び、チャンネルのある複数の隔置されたルーバとを備え、底板の位置する平面に 交差する平面内にあって、液体が下にあるトレイの液体受け領域に衝突するとき の垂直に下向きの力を小さくするように少なくとも部分的に水平な速度で液体が 出てゆくことのできるようにする出口端があり、降水管の底板にある前記穴の少 なくともいくつかが前記チャンネルの入口端を備えている請求項１９に記載の物 質移動カラム。 ２１．前記底板が少なくとも２枚の垂直に隔置されて一部分重なり合った板セ グメントを備え、また底板を通る液体の流れに通じている水平方向に細長い通路 が板セグメントの重なり合った部分の間に形成され、前記板セグメントは、前記 細長い通路を通って流れる液体に液体が下にあるトレイの液体受け領域に突き当 たる垂直に下向きの力を小さくするために、少なくともある程度水平な速度で前 記通路を出て行かせるに十分に重なり合わされている請求項２０に記載の物質移 動カラム。 ２２．前記トレイの少なくともいくつかの前記液体受け領域が少なくとも２枚 の垂直に隔置されて一部分重なり合ったトレイセグメントを備え、また水平方向 に細長い通路がトレイの液体受け領域を通る蒸気の流れに通じているトレイセグ メントの重なり合った部分の間に形成され、前記トレイセグメントは前記細長い 通路を通って流れる蒸気に少なくともある程度水平な速度で前記通路を出て行か せるに十分に重なり合わされている請求項１７に記載の物質移動カラム。 ２３．トレイルーバにある前記チャンネルがチャンネルの入口端の上にあるラ ンプによって一部分形成され、トレイに前記ランプの向き合った側面及び一端に 沿って取付けられ、前記ランプの反対端がトレイから上方に隔置され、前記チャ ンネルの前記出口端を形成している請求項１７に記載の物質移動カラム。 ２４．降水管ルーバにある前記チャンネルがチャンネルの入口端の下にあるラ ンプによって一部分形成され、底板に前記ランプの向き合った側面及び一端に沿 って取付けられ、前記ランプの反対端が底板から下方に隔置され、前記チャンネ ルの前記出口端を形成している請求項２０に記載の物質移動カラム。 ２５．前記トレイの各々にに取付けられ、液体にトレイ上にあらかじめ選択し た高さまで溜まらせ、前記溜められた液体とトレイにある孔を通って上昇する蒸 気との間の相互作用を容易にするせきを備え、いったん前記あらかじめ選択した 高さに達すると、液体がせきを越えて流れ降水管入口領域に入ることができる請 求項１７に記載の物質移動カラム。 ２６．外部シェルが蒸気流及び液体流の自由に流れる内部領域を定め、複数の ほぼ水平に配置され垂直に隔置されたトレイが前記空内部領域に配置され、前記 カラムの内部領域内を流れるとき蒸気と液体の間の接触を容易にし、前記トレイ は液体流が沿って流れることのできる上面を有し、少なくとも一つの降水管が各 前記トレイに関連し、液体を関連のトレイから下にあるトレイへ送るように下に あるトレイに向かって下向きに伸び、前記降水管は、液体が入ってくる入口領域 と液体が出て行く出口領域を有し、降水管の前記出口領域が下にあるトレイの液 体受け領域より上に置かれ、前記トレイの前記液体受け領域は、前記液体受け領 域の前端から垂直に対して約６０°と９０°の間の角θ₂で後方に伸びており、 降水管の前記出口領域を閉じる底板が底板の先端から垂直に対して約６０°と１ ５０°の間の角θ₁で後方に伸びており、隔置された降水管ルーバが前記降水管 底板の中に配置されて前記降水管底板の下に伸び、前記ルーバの各々は、底板の 下に伸びるチャンネルを備え、前記チャンネルは、底板がある平面に交差する平 面内にある出口端を有し、液体が少なくともある程度水平な速度で出て行くこと ができるようにし、液体が下にあるトレイの液体受け領域に衝突するときの垂直 に下向きの力を小さくするようにし、降水管ルーバのにある前記チャンネルの各 々は、チャンネルの入口端の下にあるランプによって一部分形成され、底板に前 記ランプの向き合った側面及び一端に沿って取付けられ、前記ランプの反対端が 底板から下方に隔置され、前記チャンネルの前記出口端を形成し、複数の孔が前 記トレイの中にあって、それらを通して上昇蒸気がトレイの上面を横切って流れ る液体流と相互作用するように流れることができるようにし、そして複数の弁が トレイの液体受け領域に配置され、前記弁の各々は、前記トレイの前記液体受け 領域に分布配置されてそれを通して伸びる第２の孔と、前記トレイの前記液体受 け領域より上に伸びる枠と、前記枠の中で前記第２の孔の中に入る蒸気流の上向 き力に応じて中に液体の入るのを阻止するために前記第２の孔を覆う下側位置と 蒸気が孔を通って上向きに流れることができるようにするトレイより上に離れて 持ち上がった位置との間を可動な浮動キャップと、液体の下向き流れを浮動キャ ップから離れるようにそらすために浮動キャップより上に置かれている固定キャ ップとを備えている物質移動カラム。 ２７．前記底板が少なくとも２枚の垂直に隔置され、一部分重なり合った板セ グメントを備え、また水平方向に細長い通路が底板を通る液体の流れに通じてい る板セグメントの重なり合った部分の間に形成され、前記板セグメントは、前記 細長い通路を通って流れる液体に液体が下にあるトレイの液体受け領域に突き当 たる垂直に下向きの力を小さくするために、少なくともある程度水平な速度で前 記通路を出て行かせるに十分に重なり合わされている請求項２６に記載の物質移 動カラム。 ２８．各降水管ルーバにある前記チャンネルの各々がチャンネルの入口端の下 にあるランプによって一部分形成され、前記ランプの向き合った側面及び一端に 沿って前記底面に取付けられ、前記ランプの反対端が底板から下方に隔置され、 前記チャンネルの前記出口端を形成している請求項２６に記載の物質移動カラム 。 ２９．上昇蒸気と下降液体の間の接触及び相互作用を容易にする物質移動カラ ム内に設置する蒸気−液体接触トレイにおいて、前記複数のトレイセグメントの 少なくとも一つに置かれ、前記トレイセグメントより上に伸びる複数の弁とを備 え、前記弁の各々は、前記トレイの前記液体受け領域に分布配置された前記複数 の孔の一つと、前記トレイセグメントより上に伸びる枠と、前記枠の中で前記一 つの孔の中に入る蒸気流の上向き力に応じて中に液体の入るのを阻止するために 前記孔を覆う下側位置と蒸気が孔を通って上向きに流れることができるようにす るトレイより上に離して持ち上げた位置との間を可動な浮動キャップと、液体の 下向き流れを浮動キャップから離れるようにそらすために浮動キャップより上に 置かれている固定キャップとを備えている蒸気−液体接触トレイ。 ３０．前記枠が浮動キャップの周辺の回りに隔置され、浮動キャップを、下側 位置と持ち上がった位置の間で動く間、垂直方向に向ける案内面を有する垂直に 伸びる脚を備える請求項２９に記載の蒸気−液体接触トレイ。 ３１．前記脚が前記浮動キャップに係合し、浮動キャップが前記持ち上がった 位置を越えてさらに垂直に動くのを制限する肩を備える請求項３０に記載の蒸気 −液体接触トレイ。 ３２．上昇蒸気と下降液体の間の接触及び相互作用を容易にする物質移動カラ ム内に配置する蒸気−液体接触トレイにおいて、前記トレイが、降水管の出口領 域の下にあって降水管からの液体を受ける液体受け領域をを有する少なくともあ る程度平らな板を備え、前記液体受け領域が少なくとも２枚の垂直に隔置されて 一部分重なり合ったトレイセグメントを備え、また水平方向に細長い通路がトレ イの液体受け領域を通る蒸気の流れに通じているトレイセグメントの重なり合っ た部分の間に形成され、前記トレイセグメントは前記細長い通路を通って流れる 蒸気に少なくともある程度水平な速度で前記通路を出て行かせるに十分に重なり 合わされている蒸気−液体接触トレイ。 ３３．トレイ内で前記液体受け領域の外側にあり、液体の下向き通過を抑えな がら蒸気がの垂直に通過できるようにする複数の孔を備える請求項３２に記載の 蒸気−液体接触トレイ。 ３４．前記トレイセグメントを通って伸び、液体の下向き通過を抑えながら蒸 気が垂直に通過できるようにする複数の第２の孔を備える請求項３３に記載の蒸 気−液体接触トレイ。 ３５．トレイセグメントの液体受け領域に取付けられ、それより上に伸びる複 数のトレイルーバを備え、各前記トレイルーバは、トレイを通って伸び、トレイ の液体受け領域がある平面に交差する平面内にあり、液体受け領域より上の領域 において相互作用するために蒸気が前記チャンネルの出口端を少なくともある程 度水平な速度で出て行くことができるようにしている出口端を有するチャンネル を備える請求項３３に記載の蒸気−液体接触トレイ。 ３６．前記トレイに関連し、液体を関連のトレイから下にあるトレイへ送るよ うに下にあるトレイに向かって下向きに伸びる少なくとも一つの降水管とを備え 、前記降水管は、降水管に液体が入ってくる入口領域と液体が降水管を出て行く 出口領域を有し、降水管の前記出口領域が下にあるトレイの液体受け領域より上 に置かれ、また降水管の出口領域を閉じ、少なくとも２枚の垂直に隔置されて一 部 分重なり合った板セグメントを備える底板と、板セグメントの重なり合った部分 の間に形成され、底板を通る液体の流れに通じている水平方向に細長い通路を備 え、前記板セグメントは、前記細長い通路を通って流れる液体に液体が下にある トレイの液体受け領域に突き当たる垂直に下向きの力を小さくするために、少な くともある程度水平な速度で前記通路を出て行かせるに十分に重なり合わされて いる請求項３３に記載の蒸気−液体接触トレイ。 ３７．上昇蒸気と下降液体の間の接触と相互作用とを容易にするために物質移 動カラム内に配置される蒸気−液体接触トレイと降水管組立体であり、前記組立 体は、各々が液体が沿って流れる上面と蒸気が前記液体と前記上面で相互作用す るために通過して上昇できる孔を含む複数の垂直に隔置されたトレイと、各前記 トレイに関連し、液体を関連のトレイから下にあるトレイへ送るように下にある トレイに向かって下向きに伸び、液体が入ってくる入口領域と下にあるトレイの 液体受け領域より上に置かれて液体が出て行く出口領域を有する少なくとも一つ の降水管と、降水管の出口領域を閉じ、少なくとも２枚の垂直に隔置されて一部 分重なり合った板セグメントを備える底板と、板セグメントの重なり合った部分 の間に形成され、底板を通る液体の流れに通じている水平方向に細長い通路とを 備え、前記板セグメントは、前記細長い通路を通って流れる液体に液体が下にあ るトレイの液体受け領域に突き当たる垂直に下向きの力を小さくするために、少 なくともある程度水平な速度で前記通路を出て行かせるに十分に重なり合わされ ている蒸気−液体接触トレイと降水管組立体。 ３８．前記降水管の底板セグメントにあって液体が下向きに通過できる穴を備 える請求項３７に記載の組立体。 ３９．前記降水管底板内に置かれ、それより下に伸び、各々には底板以下に伸 びるチャンネルのある複数の隔置されたルーバとを備え、前記チャンネルには、 底板セグメントの位置する平面に交差する平面内にあって、液体が下にあるトレ イの液体受け領域に衝突するときの垂直に下向きの力を小さくするように少なく ともある程度水平な速度で液体が出てゆくことのできるようにする出口端があり 降水管の底板にある前記穴の少なくともいくつかが前記チャンネルの入口端を備 えている請求項３８に記載の組立体。 ４０．前記トレイの前記液体受け領域の上に置かれ、前記トレイの前記液体受 け領域より上に伸びる複数の弁を備え、前記弁の各々は、前記トレイの前記液体 受け領域に分布配置され、トレイの一つの液体受け領域を通って伸びる第２の孔 と、前記トレイの前記液体受け領域より上に伸びる枠と、前記枠の中で前記第２ の孔の中に入る蒸気流の上向き力に応じて中に液体の入るのを阻止するために前 記孔を覆う下側位置と蒸気が孔を通って上向きに流れることができるようにする トレイより上に離なれて持ち上がった位置との間を可動な浮動キャップと、液体 の下向き流れを浮動キャップから離れるようにそらすために浮動キャップより上 に置かれている固定キャップとを備えている請求項３７に記載の組立体。 ４１．物質移動カラムの内部領域に設けられた蒸気−液体接触トレイと降水管 組立体上で液体流と蒸気流を相互作用させる方法で、前記組立体が前記空内部領 域に置かれた大体水平に配置され垂直に隔置されたトレイと、前記トレイの中に ある複数の孔と前記トレイの各々に関連して下にあるトレイの方へ下向きに伸び る少なくとも一つの降水管と、前記降水管の出口領域を閉じる底板を備え、前記 方法は、 （１）前記液体を前記複数のトレイの一つに向ける段階と、 （２）前記液体流を前記一つのトレイを横切って第１の方向に流す段階 と、 （３）前記液体流を前記一つのトレイから関連の入口領域の中に向け、 前記液体流に前記関連の降水管を下向きに通過させる段階と、 （４）前記関連の降水管内の流体流を下にあるトレイの液体受け領域の 上に、液体流が液体受け領域に衝突する時の垂直に下向きの力を底板の上面の平 面内にある入口端と上面の前記平面に交差する平面内で底板の下にある出口端と を有する複数の隔置されたチャンネル通して液体流を方向づけることによって小 さくする少なくともある程度水平な運動量で排出し、それによって前記液体流が 前記少なくともある程度水平な運動量で前記出口端を出て行く段階と、 （５）前記液体流を前記下にあるトレイを横切って前記反対方向に流 す段階と、 （６）段階（３）〜（５）を前記トレイの次々に下側のものに繰り返 す段階と、 （７）蒸気流の一部分をトレイを横切って流れる前記液体流と相互作 用するようにトレイにある前記孔を上方に通って向ける段階を含む液体流と蒸気 流を相互作用させる方法。 ４２．蒸気流の別の部分を下にあるトレイの液体受け領域を下向きに通るよう に方向づける段階と、蒸気流を液体受け領域の底面の平面内にある入口と液体受 け領域より上にあって底面の前記平面に交差する平面内にある出口とを有する複 数の隔置されたチャンネルを通過させることによって少なくとも一部分平行な運 動量を蒸気流与える段階を備え、それによって前記蒸気流が前記出口端を少なく ともある程度水平な運動量で出て行く請求項４１に記載の方法。