KR0158453B1 - 더블 데크 액체 분배장치 및 더블데크 액체 분배 방법 - Google Patents

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Description

더블 데크 액체 분배 장치 및 더블 데크 액체 분배 방법

제1도는 본발명에 따른 액체 흐름 분배가 홈통의 한 구체적 실시예와, 탑 내부를 도시하기 위하여 여러 단면으로 나타낸 패킹 칼럼의 사시도이며,

제2도는 본 발명에 따라서 구성된 분배기 홈통 어레이 및 분할 박스 어셈블리의 한 구체적 실시를 나타낸 제1도의 2-2선을 따른 공정 탑의 확대된 상평면도이며,

제3도는 제2도는 3-3선을 따른 액체흐름 분배기 홈통어레이의 확대된 단면도이며,

제4도는 제2도의 4-4선을 따른 액체 흐름 분배기 홈통어레이의 확대된 단면도이며,

제5도는 제4도의 홈통의 다른 구체적 실시예의 확대된 단면도이며,

제6도는 제5도의 6-6선을 따른 액체흐름 분배기 홈통 어레이의 확대된 단면도이며,

제7도는 본 발명의 따라서 구성된 액체 분배기 홈통의 또 다른 구체적 실시예의 확대된 단면도이며,

재8도는 본 발명에 따라서 구성된 액체 분배기 홈통 또는 분할박스의 또 다른 구체적 실시예의 확대된 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 교환 칼럼 12 : 원통형탑

14 : 패킨 베드층 20 : 측류 유출라인

28 : 하부 스커트부 36,42,48 : 액체 분배기

50,150,200,300 : 분배기 홈통(distributor trough)

52 : 분할박스 56,156,202 : 주 흐름 채널

58,99,306 : 개구부 80 : 장착 플레이트

106 : 엔드 캡(end cap) 170 : 브래킷 어셈블리

175 : 스틸링 플레이트

본 발명은 기체와 액체가 접하는 탑에 사용하기 위한 액체 분배장치 및 액체 분배방법에 관한 것으로, 특히 역류하는 기체-액체의 흐름을 포함하는 칼럼(colum)에 사용하기 위한 개선된 액체 분배 장치 및 액체 분배방법에 관한 것이다.

물질 또는 열교환, 피드 스톡(feed stock)성분의 정밀한 분별증류(fractionation) 및/또는 분리 및 다른 유닛 기능을 목적으로 내부에서 가스와 액체가 서로 접하게 되는, 특히 역류하면서 접하게 되는 여러종류의 교환 칼럼을 이용하는 것을 종래 기술로서 잘 알려져 있다.

효율적인 기능을 행하려면 물질교환, 열교환, 유체 기화 및/또는 농축화를 필요로 하며, 그에 의해 유체들중 하나가 그 면적 및 체적을 정하는 최소 크기의 특별한 영역 또는 영역들을 통해 최소의 압력 강하로 냉각될 수 있다.

이러한 것들은 효율적인 기능을 위해서 사전에 필요한 것이며, 정밀한 분별증류를 위해서 필수적이다.

이러한 이유로 해서, 그러한 교환 칼럼내에서 기체와 액체의 역류로 해서 종래 기술에서 그러한 기체 - 액체 접촉 방법들을 설정하게 되었다.

실제 기체 - 액체 경계부분은 칼럼내에 위치하는 패킹 베드(packing bed)의 이용을 필요로 한다.

액체는 가장 적합한 방법으로 패킹 베드 최상부에 분배되고, 기체는 탑 하부에서 패킹 베드 아래에 분배된다.

이러한 방법으로, 패킹 베드를 통해 아래로 떨어지는 액체는 기체 - 액체의 접촉 및 상호 작용을 위하여 패킹 베드를 통해 올라가는 기체와 접하여 닿게된다.

패킹 베드의 형상은 압력 강하, 기체 - 액체 경계부의 효율 및 공정탑내에서 발생하는 공존하는 물질 및 에너지 교환을 결정하는 것을 설정한다.

패킹 베드를 통해 분배를 유지하기 위한 장치 뿐만 아니라 효과적이고 균등하게 기체 및 액체를 분배시키기 위한 장치는 효율적 작동에 있어서 중요한 것이다.

효율적인 초기의 기체 및 액체 분배로만 및 전체에 걸친 그러한 분배로 유지할려면, 패킹 베드는 효율성을 최대로 하기 위하여 균질의 혼합 영역이 그를 통해 생성되어야 한다.

칼럼 내에서의 효율은 생산 단가 및 생산품의 질과 직접적으로 관련이 있다.

이러한 이유로 해서, 종래의 설계된 수많은 패킹재들이 종래의 교환 칼럼들에 널리 사용되었었다.

그러나, 패킹재의 효율은 그 양단의 기체 및 액체의 효율에 의해 큰 범위로 제한된다.

예로서, 패킹재 단면 전체에 걸쳐서 효과적으로 균등하게 분포시키기 위하여 기체 또는 액체중 어느 하나가 부족하면 부족한 또는 분배되지 않은 패킹재의 그부분을 사용할 수 없게 된다.

이러한 현상은 탑의 효율을 직접적으로 떨어뜨리고 생산단가의 효율성을 감소시킨다.

패킹 베드의 깊이는 생산 기준을 설정하는데 중요하며, 생산 단가에 영향을 줄 수 있다.

패킹 베드내에서 균질성을 유지하지 못하거나 기체 - 액체를 균등하게 분배시키지 못하면 특히 석유 정제 산업에서 중대한 결과를 초래할 수 있다.

패킹 베드 자체는 별도로 하고, 액체 분배기가 탑내부에서 가장 중요한 유닛이다.

충전탑(packing tower)의 성능상의 부족으로 해서 응고 또는 균등하지 않은 분배와 같은 액체 분배 문제를 일으키게 된다.

그러므로 정밀한 액체 분배기의 선택이 장치의 연속적 작동에 중요하다.

따라서, 작동에 있어서 고려할 사항은 어떻게 분배기 홈통의 수준을 유지할 것인가, 어떻게 바닥을 잘 균등화시킬 것인가, 및 어떻게 일정한 액체 수준을 유지하도록 액체를 홈통에 분배할것인지와 같은, 분배기의 기능적이 면을 포함한다.

특히, 후자는 분할박스 및 분배기 홈통 자체가 매우 길고 액체의 경사 정도가 홈통의 대면한 끝부분들 사이에 설정된 큰 직경의 공정탑에서 특히 중요한 점이다.

종래의 액체 분배기는 패킹 베드 상부에 스프레이 형태로 액체를 분배하기에 적합한 다양한 다수의 오리피스 스프레이 헤드(oripice spray head)를 포함하였었다.

다수의 임의 방향에 패킹 요소가 교환 칼럼내에서 배치되는 덤프 패킹(dump packing)의 이용에 있어서, 때로 그러한 액체 분배 기술이 효과적이다.

이러한 것은 특히 고효율 파라미터들이 중요한 의미를 가지지 않을 때 사실이다.

그러나, 본 발명의 양수인에게 양도된 미합중국 특허 제 4,604,247호에 기술된 것과같은 고효율 패킹재의 경우에는, 균질의 액체 및 가스 분배용 장치가 극히 중요하다.

상기 특허에 기술된 형태의 고효율 패킹재의 단가는 적절한 기체 - 액체 분배에 따라 정해진다.

적절한 작동에 필수적인 기체와 액체간에 비균질적으로 상호 작용하는 작은 영역이라도 기체 - 액체 경계면에서 스페이스 및 균질성이 둘다 요구되는 고효율 패킹재의 이용과 일치하지 않는 값비싼 낭비적인 손실이다.

상기 특허에 기재되고 도시된 다양한 기술상태의 고효율패킹재는 내부에 배치된 시이트(sheet)의 대면한 주름진 부분으로 표시된 채널들을 통하여 역류하는 기체 - 액체의 흐름을 필요로 한다.

초기의 액체 또는 기체 분배가 특별히 주름진 패턴으로 들어가지 못하게 되면, 액체와 기체가 패킹재의 채워지지 않는 영역을 통해 내부로 이동하여 상호작용하게 될 때까지 패킹재내에서 정밀한 표면 영역을 잃어버리게 된다.

적당한 기체 및 액체 분배장치를 이용하여만 종래의 덤핑패킹뿐만 아니라 고효율 패킹의 효과적이고 효율적인 이용이 가능하다.

공정탑 내에서의 적절한 액체 분배에 사용하기 위한 시스템의 개발은 전술한 바와같이 한정되었었다.

스프레이, 오리피스, 공급파이프, 구멍뚫린 플레이트, 구멍이 난 홈통 및 노즐로 액체를 방출 분배하는 것은 공지되어 있다.

가스는 적절한 기체 분배를 제공하기 위해 상승하는 튜브 형상내로 동시에 방출된다.

종래 기술의 시스템들이 패킹 베드의 대부분에 약간의 기체와 약간의 액체를 분배하는데 효과적일지라도 더 정교한 분배장치없이는 통상적으로 균일한 분배를 얻을수는 없다.

예로서, 각 영역에서 같은 압력으로 패킹 베드 바로 아래의 수많은 인접한 영역들 내로 기체가 주입될지라도, 패킹 베드를 통해 위로 흐르는 기체의 양이 균일하게 되지 않을 것이다.

임의의 기체 방출은 패킹 베드의 하부 영역에 걸쳐서 동일하지 않은 양의 기체를 간단히 분배하나 어떤 방법으로도 분배에 있어서 균등한 분배를 얻지는 못한다.

패킹 베드 상부로의 간단한 액체스프레이와 같이, 전체표면 영역에 걸쳐서 뿌리는데는 효과적일지라도, 어떤 패킹베드 영역에서는 고농도의 액체가 흐르게 되고 다른 영역들에서는 저농도의 액체가 흐르게 된다.

물론 이러한 것은 스프레이 장치에 따라 다르다.

오리피스 분배기는 다른 종류의 분배기 보다는 플러깅(pluging)하는데 수용할만 하나, 플러깅은 불균일하게 되어 탑 내에서의 액체 공급이 불균일하게 된다.

또한, 제조시 발생하는 분배기 팬에서의 표면 불규칙성이 흐름 저항을 증가시키고 액체 수준의 기울기를 일으키게 할 것이다.

수준의 기울기가 발생하면, 구멍들 사이의 유체 헤드부가 변하게되고 이들 구멍들로 부터의 유체의 흐름이 균일하지 않게 된다.

이러한 것은 커다란 단점이다.

다른 영역들로의 흐름을 감소시키면서 한 영역으로의 흐름을 집중시키는 어떠한 흐름의 불규칙성도 좋지 않을 것이다.

공정 칼럼들의 다른 구조상 및 기능상의 특징들이 흐름의 불규칙상의 원인이 될 수 있다.

이들 특징들은 분배기 홈통의 크기 및 형태, 전술한 홈통내에서 균일한 유체 수준을 유지하기 위한 스텝들, 및 유체를 홈토에 분배하기 위한 장치를 포함한다.

대부분의 종래의 유체 분배 기술은 분할 박스로 불리는 상당히 큰 중앙 채널의 사용을 포함한다.

분할박스(parting box)는 분배기 홈통 위에 설치되어 공급 파이프로부터 초기에 흐른 유체를 받아들인다.

유체는 분할박스로 들어가고 그로부터 분배기 홈통내로 흐른다.

분할 박스가 큰 직경의 공정탑에서 처럼 상당히 긴 분배기 홈통의 한쪽 끝에 설치되면, 유체 기울기가 홈통의 측벽에 의해 전달된 흐름 저항과 홈통내의 구멍을 통한 방출로 인해서 생성될 수 있다.

그결과, 홈통의 끝부분으로 부터의 액체 흐름률이 감소되고, 분할 박스 근방의 홈통의 영역으로 부터의 액체 흐름률이 높아지게 된다.

분할 박스의 끝부분을 향한 유체 헤드의 손실로 인한 그러한 액체 기울기가 탑 중앙부 직경과 긴 홈통의 끝부분 사이의 중간 위치에서 제 2의 분할 박스를 이용하여서 어느정도 어드레싱(addressing)될 수 있다.

그러나 이러한 것은 그 제조에 있어서 다른 구조적 및 기능적 고려뿐만 아니라 제조시 추가적인 금속을 필요로 하게 된다.

구조화된 패킹재는 매우 작은 분배부족을 견딜수 있으며, 덤프 패킹재는 액체 분배시의 상당히 큰 변동을 견딜수 있다.

불행하게도, 불균일한 액체 분배현상이 대부분의 균일한 기체 분배주변에서 자주 발생된다.

이러한 것은 기체가 액체 분배의 흐름을 끌어들이기 전에 패킹 베드를 통해 더욱 균일하게 분배할 기회를 가지게 되기 때문이다.

그러므로, 패킹 베드내로 액체뿐만 아니라 기체를 넣기전에 기체뿐만 아니라 액체의 균일한 분포 및 그 균일한 체적분배 둘다를 제공하는 방법으로 균일한 액체 및 기체 분배용 장치를 제공하는 잇점이 있다.

본 발명은 분할 박스내에 설치되는 주 분배기 채널 및/또는 분배기 홈통을 포함하는 액체 분배기 어셈블리를 통하여 기체 - 액체를 분배하기 위한 개선된 시스템을 제공한다.

주 액체 분배는 주로 액체흐름을 운반하여 포텐셜 유체 기울기 및 시스템에 타격을 주는 가변 액체 헤드부 둘다를 줄이기 위해 포함된 또는 부착된 채널들을 통해 분할 박스 및/또는 홈통내에서 제공할 수 있다.

이러한 방법에 있어서, 균일한 흐름 분배의 잇점은 탑내에서 낮은 반면 형상, 최소의 재료 단가 및 용접같은 감소된 노동 단가를 개선시킨 어셈블리를 제공할수 있다는 것이다.

본 발명은 공정탑을 통해 액체흐름을 균일하게 분배하기에 적합한 액체 분배 시스템에 관한 것이다.

특히, 본 발명의 한측면에 따라, 기체는 상승용 칼럼내로 주입되고 액체는 하강용 칼럼내로 확산되는 형태의 개선된 공정 칼럼용 액체 분배기로 이루어 진다.

패킹부, 또는 베드는 역류흐름내를 통과하는 액체 및 기체의 상호 작용을 촉진하기 위하여 탑내에 설치된다.

본 발명의 측면에 따르면, 액체 분배기를 통해 아래로 액체를 분배하기 위해 패킹부 위에 위치시키기에 적합한 액체 흐름 분배기로 이루어 진다.

분배기는 내부에 설치되는 다수의 주 흐름 채널들을 갖는 분할 박스 및/또는 홈통을 포함한다.

이러한 방법으로, 한쪽끝에서 유체 수준 유입에 보다 통상적으로 적합한 분배기 홈통내에서 더욱 균일한 액체 수준을 유지할 수 있다.

또 다른 측면에 있어서, 본 발명은 분배기 홈통이 분할 박스로 부터의 액체 흐름을 받아들이고 그 아래의 패킹 베드 아래로의 흐름을 분배하는 형태의 공정 칼럼에 사용되는 개선된 액체 분배기 및 분배 방법에 관한 것이다.

본 발명의 개선된 측면에 따르면, 분배기 홈통내에 설치되고 분할 박스와 흐름 관계로 위치하는 주 흐름 채널을 포함한다.

주 흐름 채널은 분배기 홈통에 적절히 고정되고 균일성을 높이기 위해 분할 박스로부터 홈통내로 흐름을 분배하기 위한 구성으로 되어있다.

주 흐름 채널은 분배기 홈통에 고정되고 및/또는 그 내부에 설치된다.

주 흐름 채널은 분배기로부터 홈통의 중앙부 영역내로 흐름을 방출하도록 고정된 특별한 분배기 홈통의 1/2정도의 길이로 구성되어 있다.

채널은 분할 속도로 내부로 유체를 방출하기 위해 홈통에 대해 축선 배열 또는 일정 각도로 위치될 수 있다.

또한 전술한 주흐름채널은 분배기 홈통내로 액체 흐름을 균일하게 분배시키기 위해 내부에 형성된 다수의 개구부들을 갖고 형성될 수 있다.

또한 주 흐름 채널은 분배기 홈통과 같은 길이 또는 1/2의 길이로 구성될 수 있다.

첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 기술하기로 한다.

제1도에는 본 발명에 따른 액체 분배기의 한 구체적 실시의 이용과 다양한 내부구조를 나타내기 위하여 여러 단면으로 자른 패킹된 교환 탑 또는 칼럼의 사시도가 도시되어 있다.

제1도의 교환 칼럼(10)은 내부에 설치되는 다수의 패킹베드층(14)들을 갖는 원통형 탑(12)으로 이루어진다.

다수의 통로(16)는 패킹 베드(14)들을 교체시키기 위해 탑(12)내부로 접근하기 쉽도록 구성되어 있다.

또한 측류 유출 라인(20), 액체 사이드 공급 라인(18), 및 측류 기체 공급 라인 또는 리보일러(reboiler) 환원 라인(32)을 구비하고 있다.

리플럭스(reflux) 환원 라인(32)이 탑(10) 상부에 구비된다.

작동에 있어서, 액체(13)는 리플럭스 환원 라인(34) 및 측류 공급 라인(18)을 통해 탑(10)내부로 공급된다.

액체(13)는 탑을 통해 아래로 흐르고 마지막에는 측류 유출 라인(20)이거나, 또는 하류 유출 라인(30)에서 탑을 떠나게 된다.

아래로 흐르는데 있어서, 액체(13)는 패킹 베드들을 통과함에 따라 기화하는 물질로 인해 소모되고, 기체스트림으로부터 물질에 의해 풍부하게 되거나 첨가된다.

제1도에 있어서, 교환 칼럼(10)은 기체출구, 탑(12)상부에 설치되는 고가 라인(26) 및 리보일러(도시않음)에 연결된 탑 둘레의 하류 유출 라인(30)의 하부에 설치되는 하부 스커트부(28)를 또한 포함한다.

리보일러 환원 라인(32)은 패킹층(14)들을 통하여 위로 기체를 재순환시키기 위해 스커트부(28)상부에 설치된다.

콘덴서로 부터의 리플럭스는 리플럭스가 상부 패킹 베드(38)를 통해 액체 분배기(36) 전체에 걸쳐서 분배되는 리플럭스 환원 라인(34)를 통해 탑 상부 영역(23)에 공급된다.

상부 패킹 베드(38)는 다양한 구조화된 패킹재로 될 수 있다.

상부 패킹 베드 아래의 교환 칼럼(10) 영역은 도시 목적으로 나타나있고, 상부의 구조화된 패킹재(38)를 지지하는 지지 그리드(41) 아래에 설치된 액체 콜렉터(40)를 포함한다.

액체를 재분배하는데 적합한 액체 분배기(42)가 또한 그 아래에 배치되고, 중간의 지지플레이트(44)는 도시된 바와같이 링이거나 새들로 된 임의의 패킹재(14A)를 지지하기에 적합한 형태의 형상내에 구비된다.

다른 하나의 액체 분배기(48)는 플레이트(44)아래에 설치되며, 다수의 홈통(49)으로 이루어진다.

분배기(48)는 본 발명의 양수인에게 양도된 미합중국 특허출원 제 266886 호에 상세히 기재된 튜브 어셈블리를 이용하는 구체적 실시로 구성된다.

상승 기체(15)와 하강 액체(13)사이의 역류현상은 액체/기체 비율, 액체 냉각, 포밍(foaming) 및 그 내의 고체 또는 슬러리의 존재를 포함하는 다수의 중요한 설계 고려사항들의 주제가 된다.

부식도 또는 충전탑 내에서 여러 가지 요소들의 고려 사항이며, 탑 내부의 제조시 재료의 선택도 그러한 고려 사항에 있어서 중요하다.

제1도에 도시된 바와같이 패킹 칼럼의 구조는 케미컬 엔지니어링의 1984. 3. 5판에 있는 Gilbert Chen의 논문 Packed Column Internals에 상세히 기술되어 있다.

제2도에 있어서, 본 발명에 따라서 구성된 분할 박스 분배 어셈블리 및 분배기 홈통 어레이(분배기(42)로서 접합된)의 확대된 상평면도가 도시되어 있다.

분배기(42)는 병렬관계로 떨어져서 배치된 다수의 분배기 홈통(50)들로 이루어진다.

각 분배기 홈통(50)은 분할 박스(52)와 흐름 연결로 직각으로 설치된다.

분할 박스(52)는 탑의 중앙부에 그 직경을 가로질러 설치되고 각각의 분배기 홈통(50)의 한쪽 끝부분은 유체 흐름을 받아들이기 위해 그 아래에 설치된다.

분할 박스(52)바로 아래로부터 뻗은 각 분배기 홈통(50)(이하, 홈통(50)이라 함)은 탑(12)의 원통형 둘레벽에 인접한 곳에서 끝나있다.

대부분의 홈통(50)들은 끝부분이 각이 져서 벽(54)의 만곡부를 수용하도록 되어 있다.

각 홈통(50)에 적합하게된 각 부(55)의 각이진 관계는 제2도에 도시된 바와같이 탑 내에서의 위치에 따라 다양하다.

또한 분할 박스(52)와 떨어져서 뻗어 있는 주 흐름 채널의 기능으로 이용가능한 상부 부착된 홈통(50)의 위치가 제2도에 도시되어 있다.

각 흐름 채널(56)은 다수의 개구부(58)들을 구비하여 그 내로 균일한 유체 흐름을 제공하기 위해 해당 홈통(50)에 위치해 있으며, 다음에 상세히 기재하기로 한다.

이러한 방법으로, 개선된 액체흐름 분배가 공정 칼럼내에서 이루어질 수 있다.

제2도에 있어서, 각각의 홈통(50)은 일련의 구조 요소들에 의해 탑(12)내에 고정된다.

제 1구조 빔(62)은 각각의 홈통(50)에 부착된 것으로 도시되어있다.

각 홈통(50)은 하기와 같이 분할 박스(52)에 고정되어 있다.

상부 흐름 채널(56)을 지나서 뻗은 각 홈통(50)의 영역(64)은 와이어 메시(wire mesh)(66)로 덮혀있다.

각 홈통(50)에 사용되는 와이어 메시(66)의 길이는 탑(12) 내에서의 위치에 따라서 다양하다.

제3도에는 제2도의 다수의 홈통(50)들의 3-3선을 따른 확대된 입면도가 도시되어 있다.

본 발명의 구체적실시에 따른 홈통(50)은 각이진 측벽(69)(70)에서 끝이난 수직 측벽(68)을 포함한다.

그위에 개구부(74)가 측벽69)(70)내에 형성된 바닥부(72)가 이를 가로질러 형성되어 있다.

비상 버람용 개구부(76)는 홈통(50)의 수직측벽(68)에 Ⅴ - 형상으로 형성된다.

홈통의 최상부 영역(78)에는 상부 홈통 또는 주 흐름 채널(56)이 고정되어 있다.

이러한 현상으로, 상부 흐름 채널(56)들은 홈통(50)내에 위치하고, 홈통(50)에 직접 고정되어 있다.

장착 플레이트(80)는 분할 박스(52)에 직접 고정시키기 위하여 구비된 장치 뒤에 고정되어 있다.

제3도에 있어서, 상부 흐름 채널(56)은 바닥부(86)에서 끝이난 각이진 측벽(83)(84)에서 끝이난 평행한 측벽(82)들을 포함한다.

바닥부(86)내에는 아래에서 더 자세히 설명되는 것처럼 다수의 개구부들이 형성되어 있다.

분할 박스(52)로부터 주 흐름 채널, 또는 채널들(56)내로 바닥부(86)의 개구부들을 통해서 흐르는 유체 홈통(50)내로 아래로 균일하게 분배되어 균일한 분배 및 개구부(74)로부터의 유체 흐름을 위해 균일한 헤드부를 갖는 액체 수준으로 홈통내에서 균일한 흐름을 허용하게 된다.

상부 채널 설계 뿐만 아니라 다른 장착부의 형상도 가능하다.

이들은 제6도에 도시된 스틸링 플레이트(stilling plate)를 포함한다.

제4도에는 제2도의 홈통(50) 및 분할 박스(52)의 확대된 측단면도가 도시되어 있다.

주 흐름 채널 또는 상부 홈통(50)은 분할 박스(52)의 외측 영역(88)에 인접한 위치에서 홈통(50)내에 고정된다.

분할박스의 외측 영역(88)에는, 다수의 개구부(90)들이 분할박스(52)로부터 주흐름 채널(56)내로 직접흐를 수 있게 형성되어 있다.

화살표(92)는 이러한 흐름의 형상을 나타낸 것이다.

따라서, 분할 박스(52)는 측벽부(96)와 (98)사이에 형성된 바닥부(94)로 구성될 수 있다.

바닥부(94)에는 개구부(90)들이 분할 박스의 외측 영역(88)(89)에 형성되어 있다.

분할 박스의 죄측상에는, 개구부(91)들이 개구부 바로 아래에 설치되는 주 흐름 채널과의 유체 흐름연결을 위해 분할박스의 외측 영역(89)에 형성되어 있다.

분할박스(52)에 대하여 직접 흐름 관계를 홈통(50)에 제공하는 개구부(99)들이 외부에 설치된 개구부(90)(91)의 안쪽에 설치되어 있다.

이러한 방법으로 종래기술의 많은 홈통들은 역류 흐름 분배를 위해 액체를 공급하였다.

본 구체적 실시에 있어서, 주 흐름 채널(56)이 분할 박스(52)의 바닥부(94) 및 그 외측 영역(88)(89) 바로 아래에 설치되어 그 내로 주된 유체 흐름을 받아들이는 동안 개구부(90)(91)와 흐름 연결 관계로 위치되어 있다.

이러한 방법으로, 유체 흐름이 해당 홈통(50)의 중간부를 포함하는 선택영역들에 직접연결될 수 있다.

제4도에는 화살표(100)로 표시된, 분할 박스(52)로부터 홈통(50)으로의 유체의 선택 흐름 패턴이 도시되어있다.

이러한 흐름은 그에 직접 인접한 홈통(50)의 영역을 위해 홈통(50)에 직접 유체 공급할 수 있게한다.

주 흐름 채널(56)로 부터의 2차적인 유체공급은 그 선택영역에 특히 제4도에 도시된 바와 같이 주 흐름 채널(56)의 말단부에 형성된 개구부(102)를 통해 제공된다.

본 구체적 실시에 주 흐름 채널(56)의 각 단부는 엔드캡(end cap)(104)(106)과 함께 분할 박스(52) 바로 아래에 설치되어 있다.

이러한 방법으로, 주 흐름 채널(56)으로 부터의 모든 액체 흐름은 개구부(102)를 통하여 이루어진다.

개구부(102)의 크기, 양 및 위치는 여기에 도시된 것으로 한정되는 것은 아니다.

개구부가 없는 것 및 플레이트(106)가 없는 것을 포함한 어떠한 개구부의 형상도 가능하다.

또한, 하나 이상의 주 흐름 채널(56)을 단일 홈통(50)에 이용하여 그내의 다수의 위치에 주 흐름 분배를 제공할 수 있다.

제4도에 분배기의 고정이 그 반대편 단부로의 연결에 의해 조성되는 것이 도시되어있다.

분할 박스(52)에 인접하여 분배기 홈통과 주흐름 채널과 연결된 고정 플랜지(80)가 볼트 어셈블리(108)에 의하여 고정되어있다.

홈통(50)의 반대편 끝부분에서 제2볼트 어셈블리(110)가 탑 외각부(54)에 자체 고정된 트레이 지지링(112)에 홈통(50)을 고정시키기 위해 이용된다.

이러한 방법으로, 해당 홈통(50)내에서의 유체 수준은 주 흐름 채널(56) 및 분할 박스(52)로부터 홈통(50)으로의 직접 공급 둘다를 이용하여 설정되는 흐름에 따라서 선택적으로 유지될수 있다.

전술한 바와같이, 본 발명에서는 분할 박스(52)로부터 개구부(99)를 통해 홈통(50)내로 직접적인 흐름이 없는 것을 포함하는 다양한 흐름 분배 형태가 가능하다.

본 발명의 목적은 홈통(50)내로 및 홈통(50)으로부터 그내에 형성된 개구부들로 액체의 균일한 분배를 촉진시키는데 있다.

분할 박스(52)에 대응하는 홈통(50)에서 멀리 떨어진 위치로 유체를 운반할, 주 흐름 채널, 또는 상부 홈통(50)의 이용을 통하여 균일한 액체 수준을 유지하므로서 주 흐름 채널(56)이 분할박스의 연장부로서 가능하다.

제5도에는, 제4도의 주 흐름 채널 분배기, 또는 상부 홈통(56)의 다른 구체적 실시가 도시되어있다.

제5도의 분할 박스(52)는 그내에 설치된 주 흐름 채널(156)을 가진 홈통(150)위에 설치된다.

주 흐름 채널(156)은 그 끝부분에 형성된 개구부(160)들을 가진 바닥면으로 구성된다.

제 1 앤드 플레이트(162)는 분할 박스(52)에 인접하여 고정된 제 2 엔드 플레이트(164)와 함께 개구부(160)에 인접하여 고정된다.

따라서, 개구부(90)들은 주 흐름 채널(156)내로 화살표(166)로 도시된 바와같이 직접 유체 흐름을 제공한다.

화살표(161)는 유체의 개구부(99)들을 통해서 홈통(150)내로의 흐름을 나타낸다.

배플(baffle)(168)은 주 흐름 채널(156)내로 유체가 분무되는 것을 막기위해 화살표(161)에 인접하여 도시되어 있다.

이러한 어셈블리의 장착은 분할 박스(52)에 연관된 홈통(150)의 수직 위치에서 조정가능하도록 하는 브래킷 어셈블리(170)를 이용하므로서 여기에 도시된 바와같이 변형된다.

다수의 지지부재(172)는 홈통(150)에 고정하기 위해 주 흐름 채널(156)과 함께 직접 어셈블리내에 포함된다.

이러한 것은 그를 통한 유체 흐름을 위해 필수적인 안정성을 제공한다.

이러한 유체 흐름 형상은 제 4도에 도시된 형상으로 된 것보다 큰 비율로 개구부(90)들을 통한 유체의 직접적인 흐름을 가져올 것이다.

전술한 바와같이, 주 흐름 채널(156)의 바닥면과 관련하여 다양한 각이진 형상을 생각할 수 있다.

각의 변화는 그것을 가지고 있는 분배되는 유체 흐름의 양에 영향을 주며 그러한 각의 변화는 개구부(90)의 크기 및 분할 박스(52)의 크기에 따라 그 크기가 정해질 것이다.

제6도에는 제5도의 분배기 홈통(150) 및 그 내에 구성되는 주 흐름 채널(156)의 확대 입면도가 도시되어 있다.

주 흐름 채널(156)은 바닥부(158)에서 끝이난 각이진 측벽(171)(173)들을 포함한다.

화살표(174)로 표시된 바닥면(158)의 경사는 본 발명에 따라서 분할 박스(52)로 부터의 증가된 유체 속도 및 분배를 가져다 준다.

측벽(172)은 장착부재(176)에 의해 홈통(15)에 연결되는 수직부분을 포함한다.

또한, 제6도에 도시된 바와같이 홈통(150)내로 분배되는 유체를 안정화시키기 위해 주 흐름 채널(156)로부터 달려있는 스틸링 플레이트(175)들이 있다.

이들 플레이트들은 액체가 튀는 것을 감소시키고 균일한 액체 흐름을 촉진시킨다.

또한 플레이트(175)들은 제6도에 도시된 다른 채널 구조체내에 포함될 수도 있다.

제7도에는 주 흐름 채널 및 분배기 홈통 어셈블리의 구조의 다른 구체적 실시예가 도시되어있다.

홈통 어셈블리(200)는 그 내에 직접 장착된 주 흐름 채널(202)을 포함한다.

주 흐름 채널(202)은 분배기 홈통(200)의 측벽(206)(207)과 평행으로 공간을 둔 상태로 있는 측벽(204)(205)으로 구성된다.

또한 분배기 홈통(200)의 각이진 측벽 영역(210)(211)은 주 흐름 채널(202)의 측벽 용역(214)(215)과 평행관계로 설치된다.

분배기 홈통(200)의 바닥벽(217)은 주 흐름 채널(202)의 바닥면(218)과 평행으로 공간을 둔 관계로 설치된다.

개구부(220)는 주 흐름 채널(202)의 각이 진 측벽(214)(215)내에 선택적으로 공간을 차지하고 있어서 분배기홈통(200)내로 그로 부터의 흐름을 분배한다.

분배기 홈통(200)의 구멍 패턴은 어떤 형태일 수도 있고 본 발명의 양수인에게 양도된 1988. 3. 8자 미합중국 특허 제 4729857 호에 기재된 것과 같은 배플 분배기 형상을 포함할 수도 있다.

제8도에는 본 발명에 따라서 구성된 흐름 분배 어셈블리(300)의 또 다른 구체적 실시예가 도시되어 있다.

어셈블리(300)는 상부 홈통(304)에 독립하여 인접한 홈통(302)을 포함한다.

상부 홈통(304)은 그로부터 유체의 흐름을 선택적으로 할 수 있도록 하기 위하여 그 바닥벽(308)내에 다수의 개구부(306)로 구성된다.

이러한 형상은 액체 분배 네트워크내의 상부 및 하부흐름 채널의 다른 구체적 실시를 나타내고 있다.

각 부(302) 및 (304)로 표시되는 채널들은 다양한 각도 관계 및 상호연결로 어셈블리될 수 있다.

상부 채널로부터 하부 채널로의 흐름은 개구부(aperture), 구멍(vent), 오리피스(orifice), 에드 캡이거나 또는 그것이 없는 것 및/또는 이들 중의 결합으로 제공될 수 있다.

또한 각자의 홈통 및/또는 채널들의 단면 형상은 적용 방법 및 유체 흐름의 필요성에 따라 다양할 수 있다.

이들 적용 방법은 전술한 형태의 분배기 홈통에서 뿐만 아니라 분할박스에서도 주흐름 채널 형상의 이용을 포함한다.

분할박스를 이용하는데 있어서, 유체 흐름의 형상은 직경이 큰 탑내에서 분할 박스 및 각 부들간의 유체 평형 및 균일성을 유지하도록 포함될 수 있다.

따라서, 본 발명의 원리는 분배를 위하여 유체흐름의 이동길이로 인한 불균일한 액체 수준의 물제점을 겪는 공정탑에서의 어떠한 액체 분배 시스템에서도 적용가능하다 하겠다.

본 발명의 작용 및 구조는 전술한 기재로서 명백하다 할 것이다.

전술한 또는 도시된 방법 및 장치는 전술한 바와같이 특징을 가지지만, 특허청구의 범위에 명시된 바와같이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다양하게 변경 및 변형이 가능한 것은 물론이다.

Claims (20)

1. 분배기 홈통(50, 150, 200)이 분할 박스(52)로 부터의 액체흐름을 받아 들이고 그 아래에 패킹 베드(14) 아래로의 흐름을 분배하는 형태의 공정 칼럼에 사용되는 액체 분배장치에 있어서, 상기 분배기 홈통(50, 150, 200)내에 설치되고 분할 박스(52)와 유체 흐름 연결 관계로 위치된 주 흐름 채널(56, 156, 202)을 포함하여 상기 주흐름채널은 상기 분배기 홈통(50, 150, 200)에 연결고정되며, 유체균일성을 증가시키기위해 상기 분할 박스(52)로부터 상기 분배기 홈통(50, 150, 200)내로의 흐름을 분배하도록 설치된 것을 특징으로 하는 액체 분배 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 주 흐름 채널(56)이 상기 분배기 홈통(50)에 부착된 것을 특징으로 하는 액체 분배 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 주 흐름 채널(56)은 상기 분배기 홈통(50)내에 설치되며, 상기 분배기 홈통(50)의 중간부분을 따라 상기 주 흐름 채널(56)로부터 유체 흐름을 방출하기위하여 상기 분배기 홈통(50)의 1/2정도의 길이로 구성된 것을 특징으로 하는 액체 분배 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 주 흐름 채널(56)이 상기 분배기 홈통(50)내에 축선 정렬로 설치된 것을 특징으로 하는 액체 분배 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 주 흐름 채널(56)이 주어진 속도로 상기 분배기 홈통(50)내로 유체를 방출하기 위하여 각을 이룬 관계로 상기 분배기 홈통(50)내에 설치되는 것을 특징으로 하는 액체 분배 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 주 흐름 채널(56)이 상기 분배기 홈통(50)내에서 균일성을 유지하기 위해 상기 분배기 홈통(50)내로의 공정한 액체 흐름을 분배를 촉진시키기 위해 다수의 개구부(58)들이 형성되어 구성된 것을 특징으로 하는 액체 분배 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 주 흐름 채널(56)이 상기 분배기 홈통(50)과 같은 길이로 구성된 것을 특징으로 하는 액체 분배 장치.
8. 제6항에 있어서, 상기 주 흐름 채널(56)이 상기 분배기 홈통(50)의 1/2정도의 길이로 구성된 것을 특징으로 하는 액체 분배 장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 주 흐름 채널(156)이 전체적으로 상기 분배기 홈통(150)과 함께 형성되며, 상기 분배기 홈통내로 흐름 채널에 매달려 고정된 적어도 하나의 스틸링 플레이트(175)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 분배 장치.
10. 제1항에 있어서, 상기 주 흐름 채널(202)이 상기 분배기 홈통(200)에 액체 흐름을 분배하고 상기 분배기 홈통(200)에서의 균일한 수준을 유지하기 위하여 상기 분배기 홈통과 평행관계로 형성된 것을 특징으로 하는 액체 분배 장치.
11. 액체 흐름이 분할 박스(52)로부터 분배기 홈통(50, 150)을 통해 분배기 홈통 바로 아래에 설치되는 패킹 베드(14) 위로 분산되는 형태의 패킹 탑내에 액체흐름을 분배하는 방법에 있어서, 상기 분배기 홈통(50, 150)내로 받아들여지기에 적합한 주 흐름 채널(56, 156)을 형성하는 단계; 사기 분배기 홈통(50, 150)내에 상기 주 흐름 채널(56, 156)을 설치하는 단계; 및 상기 분배기 홈통(50)내로 액체 흐름을 분배하기 위해 분할 박스(52)와 유체 흐름 연결관계로 상기 분배기 홈통내에 주 흐름 채널(56, 156)을 고정시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 액체 흐름 분배방법.
12. 제11항에 있어서, 상기 분배기 홈통(50)의 중간부분을 따라 상기 분배기 홈통(50)으로부터 액체 흐름을 분배하기 위해 상기 분배기 홈통의 길이의 1/2정도의 길이로 상기 주 흐름 채널(56)을 구성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 흐름 분배 방법.
13. 제11항에 있어서, 상기 분배기 홈통(50)의 측벽과 인접하게하여 상기 분배기 홈통(50)내에 수용하여 결합하도록 상기 주 흐름 채널(56)을 구성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 흐름 분배 방법.
14. 제11항에 있어서, 상기 주 흐름 채널(156)에 고정되도록 적어도 하나의 스틸링 플레이트(175)를 구성하고 상기 분배기 홈통(150)내로 상기 주 흐름 채널에 매달리도록 상기 주 흐름 채널에 사기 스틸링 플레이트(175)를 부착하는 단계들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 액체 주 공급기; 공급기와 유체 흐름 연결관계로 설치되는 다수의 흐름 분배 홈통; 홈통과 축선 배열 및 상기 홈통과 유체 흐름 연결관계로 설치되는 다수의 주흐름 채널 ; 및 상기 홈통내에서 균일한 액체수준을 유지하기 위해 상기 주 흐름 채널들을 통해 상기 홈통내로 유체흐름이 가능하도록 유체 공급기에 상기 주 흐름 채널들을 연결하는 장치로 이루어진 것을 특징으로 하는 공정 칼럼용 액체 분배 장치.
16. 제15항에 있어서, 상기 주 흐름 채널이 상기 홈통에 장착된 것을 특징으로 하는 액체 분배 장치.
17. 제16항에 있어서, 상기 주 흐름 채널이 상기 홈통내에 고정되고 수용되며 상기 홈통으로부터 액체를 방출하고 상기 홈통내에 균일한 액체수준을 유지하기 위해 상기 홈통의 중간부분에서 끝이나 있는 것을 특징으로 하는 액체 분배 장치.
18. 제15항에 있어서, 상기 홈통의 아래에 놓여 분배기 홈통내로 액체를 분배하는 분할박스를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 분배 장치.
19. 제15항에 있어서, 상기 홈통이 주 흐름 채널을 통해 적어도 하나의 분할박스와 유체 흐름 연결관계로 그 아래에 놓인 분배기 홈통을 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 분배 장치.
20. 제19항에 있어서, 상기 분배기 홈통은 상기 분할박스로부터 적어도 한지점 간격에서 분배를 위해 상기 분할박스로부터 상기 분배기 홈통으로 부분적 액체 흐름을 받아들이도록 분할박스 바로 아래에 고정된 상기 주 흐름 채널과 함께, 상기 분할박스로부터 직접적으로 부분적 액체 흐름을 받아들이도록 분할박스 바로 아래에 놓인 것을 특징으로 하는 액체 분배 장치.

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