KR0168878B1 - 다공판 유체분배기 및 이것과 결합된 고정층 용기 - Google Patents

다공판 유체분배기 및 이것과 결합된 고정층 용기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 일반적으로 충전재료 또는 입자들을 갖는 용기내에 균일한 유체 흐름을 제공하기 위한 장치, 특히 압력순환 흡착 용기내에 균일한 기류를 제공하기 위한 장치에 관한 것이다.

Description

다공판 유체 분배기 및 이것과 결합된 고정층 용기
제1도는 2개 이상의 다공판 유체 분배기를 갖는 고정층 용기를 도시한 본 발명의 한 양태의 도면이다.
제2도는 내부, 중간부 및 외부를 갖는 다공판 유체 분배기를 도시한 본 발명의 한 양태의 도면이다.
제3a도, 3b도 및 3c도는 노즐의 위치, 노즐의 직경, 다공판 유체 분배기의 위치, 고정층의 위치 및 용기의 직경의 함수인 내부 개방 면적을 도시한 그래프이다.
제4a도, 4b도 및 4c도는 노즐의 위치, 노즐의 직경, 다공판 유체 분배기의 위치, 고정층의 위치 및 용기의 직경의 함수인 중간부 개방 면적을 도시한 그래프이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 용기 2, 3 : 유입 또는 유출 파이프
4 : 고정층 5, 7 : 다공판 유체 분배기
6 : 층 지지체 10 : 내부
12 : 중간부 14 : 외부
본 발명은 일반적으로 충전 재료 또는 미립자를 갖는 용기 중에 균일한 유체 스트림을 제공하기 위한 장치에 관한 것이며, 특히 압력 순환 흡착 용기 중에 균일한 기류를 제공하기 위한 장치에 관한 것이다.
반응 또는 분리 공정의 효율은 공정 용기에 도입되는 공급 유체를 분배하는 방식에 의해 상당히 영향받는다. 공정 용기 중에 유체 분배는 유체에 이용할 수 있는 반응 또는 분리 표면적에 영향을 미친다. 최대 반응 또는 분리 표면적을 이용하기 위해, 유체는 공정 용기 내에 균일하게 분배되는 것이 필요하다.
많은 공정 용기에서, 유체 스트림은 작은 파이프를 통해 도입된다. 파이프를 통해 이동하는 유체 흐름은 고속으로 유동하고, 통상적으로 헤드 영역에서 분출물로서 공정 용기에 유입된다. 이 분출물은 균일하게 분배된 흐름이 얻어지도록 단면적의 약 100배 이상으로 공정 용기 내로 팽창되어야 한다. 균일하게 분배된 흐름이 얻어지지 않는 경우, 분출물은 고속으로 공정 용기의 중심축을 따라 퍼질 수 있다. 결과적으로, 이용할 수 있는 반응 또는 분리 표면적이 모두 완전히 이용되지 않아서, 원하는 생성물의 수율이 감소한다. 더욱 나쁘게는, 고속 분출물이 치밀하지 못하게 채워진 입자 또는 충전물을 공정 용기의 벽으로 불어 보낼 수 있고/있거나 공정 용기의 바닥에서 국소적 유동화를 야기시킬 수 있기 때문에, 공정 용기내에서 촉매 또는 흡착제와 같은 입자 또는 충전물이 손상될 수 있다.
파이프와 관련된 문제점을 방지하기 위해, 공정 용기내에서 파이프보다 직경이 약간 큰 삽입 바스켓 또는 편류판이 이용된다. 이들 상기 삽입 바스켓 및 편류판은 다수의 슬롯 또는 오프닝을 가지고 있어서, 파이프로부터 분출 스트림을 팽창시키는 데에 유용하다. 바스켓 또는 판이 파이프와 관련된 문제점을 최소화시키지만, 이들은 공정 용기의 전체 부분에 걸쳐 균일한 유속을 발생시키는 데에는 효과적이지 못하다. 예를 들어, 바스켓이 깊거나 편류판이 파이프보다 상당히 아래에 위치하는 경우, 도입되는 분출물의 상당한 부분이 약간 선회하여 바스켓 또는 편류판의 바닥 부분을 우회하여, 공정 용기의 외부에 충돌할 수 있게 된다. 바스켓이 얕거나 편류판이 파이프의 바로 아래에 위치하는 경우에는, 분출물은 90°선회하고, 공정 용기의 벽을 따라 흐를 수 있다. 양 경우 모두에 있어서, 발생된 속도는 공정 용기의 상부에 충전 재료 또는 입자를 동반할 수 있다.
따라서, 충전 재료 또는 입자를 갖는 공정 용기의 전체 부분에 걸쳐 균일한 속도를 발생시키기 위한 보다 우수한 방식을 발견하는 것이 진정으로 필요하다. 유체 분배의 향상, 즉 개선된 균일성은 공정 용기 내의 모든 이용가능한 반응 또는 분리 표면적의 사용을 가능하게 하여, 바람직한 생성물의 수율을 효과적으로 증가시킨다.
본 발명은 충전 재료 또는 입자의 고정층이 들어 있는 용기 내에서 균일 유체 흐름을 달성시키기 위한 장치에 관한 것이다. 이 장치는 압력 또는 온도 순환 흡착 공정과 같은 공정이 효과적으로 수행될 수 있을 정도로 구성된다. 장치는 내부, 중간부 및 외부를 갖는 다공판 유체 분배기를 포함하며, 내부는 공급 스트림이 충돌하는 중심점을 둘러싸는 부분이고, 중간부는 내부를 최소한 부분적으로 둘러싸는 부분이며, 외부는 중간부를 최소한 부분적으로 둘러싸는 부분이다. 다공판 유체 분배기의 오프닝 또는 구멍의 밀도 및/또는 크기는, 중간부가 외부보다 더 작은 전체 개방 또는 천공 면적을 갖지만 내부보다는 더 큰 전체 개방 또는 천공 면적을 갖도록 조절된다. 상기 내부의 전체 개방 또는 천공 면적은 상기 내부의 상면 상의 전체 표면적을 기준으로 하여 약 0% 내지 20%이고, 상기 중간부의 상기 전체 개방 또는 천공 면적은 상기 중간부의 상면 상의 전체 표면적을 기준으로 하여 약 2% 내지 60%이며, 상기 외부의 상기 전체 개방 또는 천공 면적은 상기 외부의 상면 상의 전체 표면적을 기준으로 하여 약 4% 내지 약 100%이다. 상기 다공판 유체 분배기는 입자 또는 충전 재료의 하나 이상의 고정층의 위 및/또는 아래의 용기의 내부 표면 상에서 밀폐되어, 다공판 유체 분배기의 외부 가장자리에서 유체의 누출을 방지하거나 감소시킨다. 용기 내에 위치한 입자 또는 충전 재료의 하나 이상의 고정층은 실제 고정층 부피(입자 또는 충전 재료가 점유하는 고정층의 전체 부피)를 기준으로 하여 약 26% 내지 약 47.7%의 균일한 공극 부피를 제공하도록 설계된다.
본원에 사용되는 바에 따르면, 용어 오프닝 또는 구멍의 밀도는 오프닝 또는 구멍들 사이의 거리 또는 간격을 변화시킴으로써 증가시키거나 감소시킬 수 있는 소정의 부분에서의 오프닝 또는 구멍의 수를 의미한다.
본원에 사용되는 바에 따르면, 용어 유체는 산소, 질소, 아르곤, 헬륨, 수소 등의 1종 이상의 원소를 함유하는 기체 또는 액체와 같은 임의의 액체 또는 기체를 의미한다.
본원에 사용되는 바에 따르면, 용어 다공판 유체 분배기의 상면은 공정 용기에 들어가는 분출물이 충돌하는 다공판 유체 분배기의 면을 의미한다.
본원에 사용되는 바에 따르면, 용어 밀폐는 분배기와 공정 용기 사이의 부분을 통한 유체 흐름의 속도가 분배기 내의 구멍을 통과하는 유체 흐름의 평균 속도의 약 1% 이하로 되게 하는, 분배기와 공정 용기 사이의 부분을 통한 유체흐름의 상태를 의미한다.
본 발명은 적어도 하나의 특별히 설계된 다공판 유체 분배기를 사용하고/하거나 공정 용기 내에 특정 방식으로 적어도 하나의 특별히 설계된 다공판 유체분배기를 배열함으로써, 입자 또는 충전 재료의 적어도 하나의 고정층이 들어 있는 공정 용기의 전체 또는 사실상 전체 부분에 걸쳐 개선된 균일한 유체 속도를 달성할 수 있다는 사실에 기초한다. 특정 충전층이 적어도 하나의 특별히 배열된 다공판 유체 분배기와 함께 사용되는 경우, 용기를 따르는 유체의 분배가 더 향상된다.
제1도에는, 유입 및 유출 파이프(2 또는 3)를 갖는 용기(1)가 도시되어 있다. 용기(1) 내에는, 적어도 2개의 다공판 유체 분배기(5 및 7) 및 입자 또는 충전 재료의 고정층(4)이 위치한다. 고정층(4)은 층 지지체(6)에 의해 지지되는 것이 통상적이다.
상기 용기(1)에, 노즐(들)의 형태를 갖거나 갖지 않을 수 있는 유입 파이프(2 또는 3)를 통해 공기와 같은 유체 공급물이 공급된다. 다공판 유체 분배기(5 또는 7) 중 적어도 하나의 위 또는 아래에 위치하는 유입 파이프(2 또는 3)는 바람직한 직경이 약 6인치 내지 약 35인치인 적어도 하나의 오리피스를 갖는다. 오리피스의 바람직한 크기는 과도한 압력 강하 없이 유입 파이프 또는 노즐을 경제적으로 조작할 수 있게 한다. 상기 오리피스는 가장 가까운 다공판 유체 분배기(5 또는 7)의 위 또는 아래로부터 약 6인치 내지 약 42인치, 바람직하게는 약 12인치 내지 약 36인치 떨어져 위치하여, 유체의 균일한 분배를 개선시킨다. 오리피스는 적어도 하나의 다공판 유체 분배기(5 또는 7)의 중심을 향하는 것이 일반적이지만, 이것은 적어도 하나의 다공판 유체 분배기(5 또는 7)가 적합하게 설계되는 한은 중심과는 다른 위치로 향할 수 있다.
유체 흐름이 유입 파이프(2 또는 3) 또는 노즐로부터 용기(1)에 유입되면, 팽창하고 적어도 하나의 다공판 유체 분배기(5 또는 7)에 충돌하기 시작하는 분출물이 형성된다. 제2도에 도시된 바에 따르면, 분배기(5 또는 7)는 내부, 중간부 및 외부(10, 12 및 14)을 제공하도록 설계되며, 내부(10)는 유체 공급물 흐름이 충돌하는 중심점을 둘러싸는 부분이고, 중간부(12)는 내부(10)를 최소한 부분적으로 둘러싸는 부분이고, 외부(14)는 중간부(12)를 최소한 부분적으로 둘러싸는 부분이다. 일반적으로, 내부(10)는 유체 공급물 스트림이 부딪히는 중심점으로부터 약 4 내지 30인치 내에 있는 부분을 덮는 반면, 중간부 및 외부는 각각 내부 및 중간부의 외면(outer edge)으로부터 약 2내지 약 144인치 및 약 2 내지 약 60인치 연장된 부분을 덮는다. 내부, 중간부 및 외부(10, 12 및 14)상의 오프닝 또는 구멍의 밀도 또는 크기는, 중간부(12)가 외부(14)보다 더 작은 전체 개방 또는 천공 면적을 갖지만 내부(10)보다는 더 큰 전체 개방 또는 천공 면적을 갖도록 설계된다.
전체 개방 또는 천공 면적은 내부에 대한 제3a도, 3b도 및 3c도 및 중간부에 대한 제4a도, 4b도 및 4c도에서 디자인 곡선에 의해 규정된다. 이들 도면들은 다공판 유체 분배기(5 및 7)의 각각의 부분 상의 전체 개방 면적이 노즐 또는 유입 파이프의 위치, 노즐 또는 유입 파이프의 직경, 분배기의 위치, 고정층의 위치 및 용기의 직경의 함수임을 나타낸다. 예를 들어, 노즐 직경이 증가하면, 유체 팽창비가 더 낮아져서, 각각의 부분 상의 더 큰 전체 개방 면적을 필요로 하게 된다. 유사하게, 노즐과 분배기 사이의 거리가 증가하면, 유체 팽창비가 감소하여, 각각의 부분 상의 더 큰 전체 개방 면적이 요구된다. 이들 인자들로 인하여, 내부에 대한 전체 개방 면적은 제3a도, 3b도 및 3c도 중의 곡선에 의해 규정된 이것의 디자인 값의 +200%로부터 개방 면적 0%까지 변할 수 있다. 중간부 개방 면적은 또한 제4a도, 4b도 및 4c도 중의 곡선에 의해 규정된 디자인 값의 +200% 내지 -80%일 수 있다. 외부 개방 면적은 이론치의 약 100% 내지 약 -25%일 수 있다. 외부 개방 또는 천공 면적의 이론치는 분배기의 외부 아래의 층면적에서 그리고 분배기 아래 부분 이외의 층면적에서 고정층 속도의 평균값을 제공하기에 충분한 유체 흐름을 제공하도록 선택된다. 외부 개방 또는 천공 면적은 분배기에 의해 덮어지지 않은 면적과 동일할 수 있고, 중간부의 개방 면적의 2배일 수 있다. 상기 배열은 중간부에 비해 외부를 통한 단위 면적당 유체 흐름이 2배로 되도록 하며, 분배기에 의해 덮어지지 않은 용기의 외면에서의 층부분 뿐만 아니라 외부 아래의 층부분에 자체적으로 분배시킨다. 일반적으로 말하면, 상기 내부의 전체 개방 또는 천공 면적은 내부의 상면상의 전체 표면적을 기준으로 하여 약 0 내지 약 20%, 바람직하게는 약 0.1 내지 약 15%이고, 중간부의 전체 개방 또는 천공 면적은 중간부의 상면 상의 전체 표면적을 기준으로 하여 약 2% 내지 약 60%, 바람직하게는 약 4 내지 약 50%이며, 외부의 전체 개방 또는 천공 면적은 외부의 상면 상의 전체 표면적을 기준으로 하여 약 4 내지 100%, 바람직하게는 약 4 내지 약 80%이다.
각각의 부분 상의 구멍 또는 오프닝은, 하향각 팽창하에 또는 팽창없이 정사각형 또는 삼각형 또는 원형 구멍과 같은 다른 형태가 사용될 수도 없지만, 천공 원형 구멍인 것이 바람직하다. 일반적으로, 천공 원형 구멍은 직경이 약 0.06인치 내지 약 1인치, 바람직하게는 약 0.25인치 내지 약 0.45인치이어서, 유체 속도의 압력 손실을 최소로 하여 유체를 균일하게 분배시킨다. 내부의 상면 상의 오프닝들 사이의 간격 또는 거리는 약 0.13인치 내지 약 12인치이고, 중간부의 상면 상에서는 약 0.075인치 내지 약 4.7인치이며, 외부 상에서는 약 0.066인치 내지 약 4인치이다. 중간부의 상면 상의 오프닝들 사이의 간격은 외부에서보다는 크지만, 내부에서보다는 작다. 각각의 부분 상의 오프닝들은 일반적으로 균일한 간격으로 존재하여 유체의 균일한 분배를 향상시킨다.
상기 다공판 유체 분리기(5 또는 7)는 용기(1)의 상부 및 바닥 헤드부에 위치하도록 설계하는 것이 바람직하다. 상부 및 바닥 헤드부에 분배기를 위치시킴으로써, 입자 또는 충전물에 대해 이용할 수 있는 더 큰 용기 공간이 만들어져서, 분리 또는 화학 반응을 촉진시킨다. 분배기(5 또는 7)가 이것의 내부 표면 상에서 밀폐될 경우, 분배기의 외면에서 유체의 누출이 감소되거나 방지되어, 유체 분배의 균일성을 개선시킨다. 용어 상부 헤드부는 원통형 용기의 상단에 근접한 구형, 타원형 또는 다른 형태의 부분을 의미하며, 용어 바닥 헤드부는 원통형 용기의 하단에 근접한 구형, 타원형 또는 다른 형태의 부분을 의미한다.
상부 및 바닥 헤드부 중의 분배기(5 또는 7)의 특정 위치는 분배기(5 또는 7) 중의 오프닝으로부터 나오는 유체 스트림의 팽창에 의해 결정되는 것이 통상적이다. 유체 스트림은 어떠한 오프닝으로부터도 원뿔 형태로 약 50 내지 22.50°의 각도로 팽창될 수 있어야 한다. 그러나, 분배기(5)는 유체 스트림이 구멍 간격의 약 3/5 이하, 바람직하게는 약 1/2 이하로 팽창될 정도로 위치해야 한다. 다르게 말하면, 분배기는 고정층(4)으로부터 너무 근접하거나 또는 너무 멀리 위치하지 않아야 한다. 분배기 판이 입자층에 너무 근접하게 위치하면, 분출물이 분배기 판 중의 구멍들 사이의 부분을 채우도록 팽창되지 않을 것이므로, 층의 상부에서 불균일한 흐름이 야기될 것이다. 높은 유량에서, 가벼운 입자를 사용하면, 분출물은 또한 표면을 문질러서 입자 이동 및 입자의 파괴를 유발시킨다. 분배기 판을 층으로부터 더 멀리 위치시키면 용기 용적이 낭비된다. 결과적으로, 분배기(5)는 고정층(4)으로부터 1인치 내지 24인치 위 또는 아래에 위치하는 것이 일반적이다.
유체가 용기의 바닥 또는 상부 헤드부에 특정하게 위치한 분배기(5 또는 7)에 충돌함에 따라, 유체는 분배기의 내부, 중간부 및 외부를 통해 흐르게 된다. 분배기 상의 오프닝의 밀도 및/또는 크기의 차이로 인하여, 분배기를 통하는 단위 면적당 매스 유량(mass fluid flow)은 일반적으로 고정층을 통하는 단위 면적당 평균 매스 유량과 동일하다. 분배기는 충돌 분출물의 높은 동압력 및 내부에서의 낮은 마찰 계수 및 팽창된 분출물로부터 유발되는 압력 손실 및 중간부 및 외부에 대한 높은 마찰 계수로 인한 높은 정압력을 고려한다.
분배기를 통해 통과되는 유체 스트림은 고정층(4)에 균일하게 분배된다. 일단 유체가 분배되면, 흡착, 반응 또는 증류를 통해 바람직한 생성물이 얻어질 수 있다. 물론, 고정층은 반응, 흡착 또는 증류를 향상시키도록 특별히 설계될 수 있다.
입자 또는 충전 재료의 고정층은 분리에 유용한 흡착제, 반응에 유용한 촉매 및/또는 증류에 유용한 충전 재료로 이루어질 수 있다. 사용되는 바람직한 흡착제는 공기(산소, 질소 및 가능하게는 아르곤을 함유하는 기체)로부터 적어도 하나의 공기 성분(산소, 질소 및/또는 아르곤)을 분리시키기에 유용한 흡착제이다. 이들 입자 또는 충전 재료는 약 0.06 내지 약 0.09인치의 직경을 갖는 것이 바람직하고, 실제 고정층 부피를 기준으로 하여 약 26% 내지 약 47.7%의 균일한 공극 부피를 갖도록 하는 방식으로 충전된다. 입자 또는 충전 재료의 충전은 용기의 내측에서 회전하는 도관에 부착된 호퍼 내로 입자 또는 충전 재료를 공급함으로써 수행될 수 있다. 도관에는 층의 단위 면적당 입자 또는 충전 재료의 균일한 분배를 달성하도록 적절하게 간격을 둔 일련의 구멍이 있다. 도관은 호퍼로부터 도관까지 입자 또는 충전 재료의 흐름을 보장하도록 일정 각도로 경사지는 것이 일반적이다. 도관 내의 입자 또는 충전 재료는 구멍을 통해 용기 내로 떨어지게 된다. 도관의 회전 속도는 도관 1회전당 층표면에 떨어지는 입자 또는 충전 재료의 수를 조절하도록 변화시킬 수 있으며, 이에 따라 상기 균일한 공극 부피에 의해 규정되는 입자 또는 충전층의 높은 충전 밀도를 달성할 수 있다. 본원에 사용되는 바에 따르면, 용어 균일한 공극 부피는 단위 고정층 부피에 대해 고체롤 채워지지 않은 부피를 의미하는 것이며, 이러한 부피는 약 2% 이상 변하지 않으며, 바람직하게는 1% 이상 변하지 않는다.
상기 고정층에서 바람직한 생성물이 생성되면, 이것은 유출 파이프(2 또는 3)를 통해 회수된다. 바람직한 생성물에 대한 유출 파이프(2 또는 3)의 위치가 유체 공급물 배열에 맞춰 변동됨을 이해해야 한다. 유체공급물은 유입 파이프(3)을 통해 용기의 바닥으로부터 공급되는 것이 일반적이므로, 파이프(2)가 유출 파이프로서 사용되는 것이 일반적이다.
하기의 실시예는 본 발명을 더 예시하기 위해 사용된다. 이들 실시예는 예시를 목적으로 하는 것이며, 제한을 위해 사용되지는 않는다.
[실시예 1]
진공 압력 순환 흡착 플랜트를 하루에 약 50톤의 산소를 생성시키도록 설계하였다. 이 플랜트는 약 6psia 및 20인치 Hg 및 88초 주기 사이에서 교대로 순환되는 2개의 12피트 직경 용기로 이루어진다. 고정층을 형성시키기 위해 사용되는 흡착제는 직경이 0.07인치(8 x 12 메쉬)이다. 상기 고정층은 약 40%의 불균일 공극 분율을 갖는다. 상기 압력 순환 순서에 따라, 직경이 20인치인 유입 파이프를 통해 용기 내에 공기를 공급하면, 상기 플랜트는 하루에 단지 약 29톤의 산소만을 생성시킨다.
각각의 용기의 상부 헤드부에, 10피트 직경의 다공판 분배기를 설치하였다. 분배기를 고정층의 약 11인치 위에 위치시켰다. 분배기는 내부, 중간부 및 외부를 가지며, 내부는 분배기의 중심에서 약 22인치 직경 부분을 덮고, 중간부는 내부의 가장자리로부터 약 34인치 까지 연장되고, 외부는 중간부의 가장자리로부터 약 15인치 까지 연장된다. 내부, 중간부 및 외부에서의 오프닝 또는 구멍의 밀도는, 내부가 내부의 상면 상의 전체 표면적을 기준으로 하여 약 1.3%의 전체 개방 면적을 갖고, 중간부가 중간부의 상면상의 전체 표면적을 기준으로 하여 약 11.5%의 전체 개방 면적을 갖고, 외부가 외부의 상면 상의 전체 표면적을 기준으로 하여 약 25%의 전체 개방 면적을 갖도록 조절한다. 오프닝은 약 0.25인치의 직경을 갖도록 설계하였다. 상기 분배기를 조립하여 용기의 20인치 직경 상부 유입 플랜지를 통해 장착시키고, 상부 유입 플랜지 내에 그리고 이를 통해 볼트로 조여 합체하였다. 분배기의 가장자리를 헤드에 밀폐시키지 않고, 가장자리에서 적어도 약 112인치의 갭을 만들었다. 플랜트를 설치한 후에, 작동시켜서, 상기 규정된 방식으로 산소를 생성시켰다. 산소의 생성은 하루에 약 29톤에서 하루에 약 39톤으로 증가하였다.
[실시예 2]
진공 압력 순환 흡착 플랜트를 하루에 약 50톤의 산소를 생성시키도록 설계하였다. 플랜트는 직경이 약 12피트인 2개의 용기로 이루어진다. 각각의 용기의 상부 및 바닥 헤드부에, 실시예1에 기술된 분배기를 용접(밀폐)시켰다. 바닥 헤드 분배기를 고정층의 약 8인치 아래에 위치시키는 반면, 상부 헤드 분배기를 고정층의 약 12인치 위에 위치시켰다. 각각의 용기는 또한 실시예1에 사용한 것과 동일한 흡착 재료를 함유하며, 이것을 실제 층부피를 기준으로 하여 약 33%의 균일한 공극 부피를 제공하기 위한 방식으로 충전시켰다. 생성된 고정층은 실시예1에서와 똑같은 높이를 갖는다. 실시예1에 제시된 조건과 동일한 조건하에 장치를 작동시킨 결과, 산소의 생성은 하루에 약 49톤으로 측정되었다.
실시예에 나타낸 바와 같이, 산소 또는 다른 생성물의 생성은 특정하게 설계된 분배기의 사용에 의해 증가할 수 있다. 바람직한 생성물의 생성의 증가는 특정하게 설계된 분배기를 입자 또는 충전 재료의 고정층을 함유하는 용기 내에 특정 방식으로 배열시킴으로써 훨씬 더 현저해진다.
용기의 바닥으로부터 공기를 공급하는 것을 포함하는 상기 압력 순환 기체 분리 방법에서, 정화 및 기체 평형 단계 동안 용기의 상부에서의 기체 속도는 공기 공급 단계 동안의 용기의 바닥에서의 기체 속도보다 높은 것일 전형적이다. 따라서, 다공판 유체 분배기는 용기의 상부 헤드부에 설치되어, 압력 순환 기체 분리 시스템의 성능을 향상시키는 것이 일반적이다.
다공판 유체 분리기 및 고정층 용기 내에서의 이것의 배열이 특정 구체예에 대해 상세히 설명되었지만, 당업자들은 특허청구의 범위의 사상 및 범위 내에 본 발명의 다른 구체예도 포함됨을 인지할 것이다.

Claims (12)

  1. 입자 또는 충전 재료의 고정층을 갖는 용기 내에 사용될 수 있으며, 공급물 흐름이 충돌하는 중심점을 둘러싸는 부분인 내부, 내부를 부분적으로 또는 전체적으로 둘러싸는 부분인 중간부 및 중간부를 부분적으로 또는 전체적으로 둘러싸는 부분인 외부를 포함하는 다공판 유체 분배기로서, 내부, 중간부 및 외부의 오프닝 또는 구멍의 밀도, 크기 또는 이들 모두가, 중간부가 외부보다 작은 전체 개방 또는 천공 면적을 갖지만 내부보다는 큰 전체 개방 도는 천공 면적을 갖도록 조절되며, 내부의 전체 개방 도는 천공 면적은 내부의 상면 상의 전체 표면적을 기준으로 하여 20% 이하이고, 중간부의 전체 개방 또는 천공 면적은 중간부의 상면 상의 전체 표면적을 기준으로 하여 2 내지 60%이고, 상기 외부의 전체 개방 또는 천공 면적은 외부의 상면 상의 전체 표면적을 기준으로 하여 4 내지 100%인 다공판 유체 분배기.
  2. 제1항에 있어서, 내부의 전체 개방 또는 천공 면적이 내부의 상면 상의 전체 표면적을 기준으로 하여 0.1 내지 15%이고, 중간부의 전체 개방 또는 천공 면적이 중간부의 상면 상의 전체 표면적을 기준으로하여 4 내지 50%이며, 외부의 전체 개방 또는 천공 면적이 외부의 상면 상의 전체 표면적을 기준으로 하여 4 내지 80%인 다공판 유체 분배기.
  3. 제2항에 있어서, 다공판 유체 분배기의 상면에서, 내부의 오프닝 또는 구멍들 사이의 간격 또는 거리가 0.13인치 내지 12인치이고, 중간부의 오프닝 또는 구멍들 사이의 간격 또는 거리가 0.075인치 내지 4.7인치이고, 외부의 오프닝 또는 구멍들 사이의 간격 도는 거리가 0.066인치 내지 4인치인 다공판 유체 분배기.
  4. 제3항에 있어서, 다공판 유체 분배기의 상면에서, 내부, 중간부 및 외부의 각각의 오프닝 또는 구멍의 직경이 0.063인치 내지 1인치인 다공판 유체 분배기.
  5. 제3항에 있어서, 각각의 부분 상의 오프닝 또는 구멍들이 균일한 간격을 갖는 다공판 유체 분배기.
  6. 제2항에 있어서, 내부가 공급물 스트림이 충돌하는 중심점으로부터 4 내지 30인치에 있는 부분을 덮고, 중간부가 내부의 외면으로부터 2 내지 144인치 연장된 부분을 덮고, 외부가 중간부의 외면으로부터 2 내지 60인치 연장된 부분을 덮는 다공판 유체 분배기.
  7. 제2항에 있어서, 내부가 다공판 유체 분배기의 중심에 위치하고, 중간부에 의해 둘러싸이는 다공판 유체 분배기.
  8. (a) 공급물 스트림을 도입시키기 위한 유입구; (b) 생성물 스트림을 회수하기 위한 유출구; (c) 용기의 상부 헤드부 및 바닥 헤드부 사이에 위치한 입자 또는 충전 재료의 하나 이상의 고정층; 및 (d) 하나 이상의 고정층의 아래, 위 또는 이들 모두에 위치하고, 상기 하나 이상의 고정층을 마주보는 하면 및 상기 유입구를 마주보는 상면을 가지며, 공급물 스트림이 충돌하는 중심점을 둘러싸는 부분인 내부, 내부를 부분적으로 또는 전체적으로 둘러싸는 부분인 중간부 및 중간부를 부분적으로 또는 전체적으로 둘러싸는 부분인 외부를 포함하는 하나 이상의 다공판 유체 분배기를 포함하는 용기로서,
  9. 내부, 중간부 및 외부의 오프닝 또는 구멍의 밀도, 크기 또는 이들 모두가, 중간부가 외부보다 작은 전체 개방 또는 천공 면적을 갖지만 내부보다는 큰 전체 개방 또는 천공 면적을 갖도록 조절되며, 내부의 전체 개방 또는 천공 면적은 내부의 상면 상의 전체 표면적을 기준으로 하여 20% 이하이고, 중간부의 전체 개방 또는 천공 면적은 중간부의 상면 상의 전체 표면적을 기준으로 하여 2 내지 60%이고, 외부의 전체 개방 또는 천공 면적은 외부의 상면 상의 전체 표면적을 기준으로 하여 4 내지 100%인 용기.
  10. 제8항에 있어서, 입자 또는 충전 재료의 하나 이상의 고정층이 유체 혼합물로부터 하나 이상의 유체 성분을 분리시킬 수 있는 하나 이상의 고정 흡착제층인 용기.
  11. 제9항에 있어서, 하나 이상의 다공판 유체 분배기가 하나 이상의 고정 흡착제층으로부터 1인치 이상 떨어져 있는 용기.
  12. 제9항에 있어서, 하나 이상의 고정 흡착제층이 전체 고정층 부피를 기준으로 하여 26.7% 내지 47.7%의 균일한 공극 부피를 갖는 용기.
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