KR100553924B1 - 트레이 부착 기기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 증기와 액체 사이를 분리시키기 위하여 증류 장치 타워 내의 인접하는 분류 트레이의 트레이 패널을 연동시키는 기기를 제공한다. 제1 연동 패널(10a)은 패널의 중앙을 향하는 적어도 하나의 정렬 슬롯(21) 및 패널의 중앙으로부터 멀리 떨어져 위치된 적어도 하나의 정렬 개구를 갖는다. 제2 연동 패널(10b)은 정렬 탭(20) 상에 밸브 구멍이 구비된 정렬 탭(20)을 갖는다. 제2 패널의 정렬 탭(20)은 제1 패널의 정렬 슬롯(15) 내에 경사지게 삽입된다. 제2 패널의 정렬 탭과 대향하는 패널 상의 중력이 제2 패널을 제1 패널의 수평면 내에 정렬시킴으로써 조립 도중에 볼트가 필요하지 않다. 분산 밸브가 밸브 구멍(35) 내에 삽입되어 증기를 분산시키고 트레이 하측으로 스며 나오고 트레이 상측으로 넘치는 것을 방지한다. 또한, 밸브 구멍(35)은 연동 패널 사이의 무반응 영역을 감소시켜 분류 트레이 및 증류 장치의 용량 및 효율을 증가시킨다.

증류 장치 타워, 분류 트레이, 연동 패널, 정렬 슬롯, 정렬 탭, 분산 밸브, 밸브 구멍, 무반응 영역

Description

트레이 부착 기기 {TRAY ATTACHMENT APPARATUS}

본 발명은 일반적으로 유체 분리 장치(fluid separation device)에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 유체 동작용 분류 트레이(fractionation tray)에 관한 것이다.

본 발명은 증류 장치(distillation column) 내에 사용하는 분류 트레이에 관한 것이다. 특히, 증기와 액체 같은 두 가지 이상의 유체 사이를 분리하는 증류 장치 및 다른 관련 장치 용도의 분류 트레이를 조립하는 데 필요한 시간 및 비용을 최소화시킨 새로운 장치에 관한 것이다.

증류란 프로세스 유체(process fluid), 일반적으로 증기 및 두 가지 이상의 물질로 된 액체 혼합물을 고압 또는 진공 하에서 열을 가하고 제거함으로써 원하는 순도(purity)의 성분으로 분리시키는 방법이다. 증류 장치는 이러한 분리가 효과적으로 달성되도록 설계된다.

기본적인 증류는 장치의 상단부로부터 장치의 하단부로 시작한다. 보다 무거운 프로세스 액체는 장치의 하측으로 흐르는 반면, 보다 가벼운 프로세스 증기는 장치의 상측으로 상승한다. 증류 장치의 주요 구성품은 수직 셸(vertical shell), 및 프로세스 증기와 액체 물질이 분리되는 분류 트레이 또는 패킹과 같은 장치 내부(column internal)를 포함한다. 이들 장치 내부는 프로세스 증기와 액체 사이의 분리를 증가 및 향상시킨다. 트레이 간격, 장치 직경, 어셈블리 배치 등의 장치 내부의 구성이 흐름을 향상시켜 효율을 증가시키게 되어 에너지가 덜 필요하게 된다.

일반적인 증류 장치에서, 분류 트레이는 수직 셸 내에 수평으로 장착된다. 독특한 설계의 분류 트레이는 유체 사이가 양호하게 분리되도록 보다 밀접하게 접촉시킴으로써 프로세스 증기와 액체 사이의 분리를 용이하게 하여 분리가 향상된다. 분류 트레이 각각은, 일반적으로 서로 볼트로 조여진 다음 증류 장치 내의 크로스 빔(cross-beam) 지지 부재에 볼트 또는 클램프로 체결된 여러 개의 패널(panel)로 구성된다. 각 패널과 지지 부재 사이의 영역은 증기-액체 상호 작용 및 분리가 거의 발생하지 않거나 또는 전혀 발생하지 않는 "무반응 영역(dead-zone)"이다.

증기와 액체가 접촉하는 분류 트레이의 영역을 일반적으로 활성 영역(active area)이라고 한다. 패널과 이를 둘러싸고 있는 지지 부재 사이의 무반응 영역은 일반적으로 이 활성 영역으로부터 비활성 영역(inactive area)으로서 제외되어 분리 공정에 도움이 되지 않는다. 따라서, 모든 분류 트레이의 무반응 영역의 조합으로 인하여 장치의 효율이 감소되고 이 효과의 균형을 맞추기 위하여 더 많은 트레이가 필요하다.

최근에, 너터(Nutter)에게 허여된 미합중국 특허 제5,468,425호에 증기-액체가 이 영역에서 접촉되도록 트레이의 무반응 영역을 변형시키는 기기가 개시되어 있다. 인접하는 패널 사이의 실질적으로 크게 겹쳐진 경계 영역(margin area)에는 각 패널 사이에 실질적으로 기하학적으로 동일한 개구(aperture)가 제공된다. 커다란 경계 영역은 인접하는 패널을 볼트로 조여 함께 부착시키는 것이 필요하다.

경계 영역에 개구를 추가하면 개구는 더 많아지지만, 종래의 볼트가 종래의 분류 트레이 패널 설계에서와 동일한 무반응 영역 문제를 일으킨다. 겹치는 경계 영역이 상당하고 각각의 인접하는 패널의 길이에 걸치기 때문에, 볼트에 의하여 각각의 패널을 함께 부착시키는 데 필요한 영역이 무반응 영역이 된다. 따라서, 경계 영역의 개구의 장점이 트레이 및 장치의 용량 및 효율에 있어서 감소된다.

또한, 너터에게 허여된 특허에서의 트레이는 두 개 이상의 인스톨러(installer)가 필요한 이러한 트레이의 설치면에서는 종래의 트레이 설계를 따른다. 각 패널이 볼트에 의하여 인접하는 패널에 부착되기 때문에, 트레이 상측의 적어도 하나의 인스톨러가 패널 하나의 볼트 구멍과 제2 패널의 볼트 구멍을 위치를 결정하여 정렬시키는 것이 필요하다. 또한, 인스톨러는 너트 또는 다른 잠금 장치 중 어느 하나와 최종적으로 확실하게 볼트로 조여지도록 트레이 하측에 위치되어야 한다. 당업자는 이 종래의 설치 과정에서는 분류 트레이를 설치하는 도중에 실질적으로 노동 비용이 많이 들어 증류 장치의 설치에 필요한 시간을 증가시킨다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 수리(revamp) 도중에 이러한 설치가 필요할 때 타워 내부를 교체하기 위하여는 전체 설비를 중단시켜야 하므로 노동 비용 및 시간이 절약되지 않고 임의의 추가 작업에 따른 중단 시간이 설비의 작업에 영향을 미친다.

따라서, 분류 트레이 패널 사이의 무반응 영역을 감소시켜 증류 장치의 용량 및 효율을 추가로 증가시키는 분류 트레이가 필요하다. 분류 트레이는 고압 증기 및 액체 환경에서 사용할 수 있도록 충분한 강도를 유지하면서 용이하고 단순하게 제조할 수 있어야 한다. 또한, 분류 트레이는 노동 비용을 실질적으로 감소시키고 긴급히 설치하는 도중에 시간이 절약되도록 설치가 용이해야 한다.

본 발명은 증류 장치 내의 유체 사이를 접촉시키고 분리시키는 데 사용하여 질량이 상이한 두 종류의 유체 사이에서 물질 이동 교환을 이루는 기기에 관한 것이다. 본 발명에 있어서, 분류 트레이 표면은 제1 및 제2의 연동 패널(interlocking panel) 및 복수 개의 밸브 구멍(valve perforation)을 갖는다. 밸브 구멍으로 인하여 증기와 같은 가벼운 유체가 분류 트레이 하측으로부터 이 트레이를 통과하여 분류 트레이 상측에서 흐르는 액체와 같은 무거운 유체와 상호 작용할 수 있다.

제1의 연동 패널은 밸브 구멍 및 정렬 영역(alignment area)을 가진 실질적으로 수평인 편평한 면을 갖는다. 정렬 영역은 적어도 하나의 정렬 슬롯 및 적어도 하나의 정렬 구멍을 갖는다.

제2의 연동 패널은 제1의 연동 패널에 인접하여 위치된다. 제2의 연동 패널은 제1의 연동 패널의 정렬 슬롯 내에 삽입하기 위한 적어도 하나의 정렬 탭(alignment tab)을 갖는다. 정렬 탭도 밸브 구멍을 또한 포함한다.

설치 도중에, 정렬 탭은 제1의 연동 패널 상의 정렬 슬롯 내에 삽입된다. 밸브 구멍이 정렬 구멍과 정렬되어 증기가 분류 트레이 하측으로부터 이 트레이를 통과하여 흘러 트레이 표면을 가로질러 흐르는 액체와 상호 작용할 수 있다.

분류 트레이 및 패널은 정렬 영역에 위치된 일체식 트러스 부재(integral truss member)에 의하여 지지되는 것이 바람직하다. 일체식 트러스 부재는 정렬 영역으로부터 하측으로 뻗어서 정렬 구멍과의 간섭이 최소가 되도록 설계된다. 플랜지가 지지용 트러스를 강화시키는 보강 효과(stiffening effect)를 위하여 일체식 트러스의 바닥부(foot portion)로부터 뻗어 있다.

바람직한 실시예에 있어서, 분류 밸브는 정렬 탭의 밸브 구멍 내에 삽입된다. 밸브는 이동식 밸브(movable valve) 또는 고정식 밸브(fixed valve) 중 어느 하나일 수 있다. 밸브의 사용으로 넘치거나(flooding) 스며 나오는(weeping) 것이 줄어 들어 분류 트레이 하측으로부터 상승하는 증기가 수평의 횡방향 흐름으로 편향된다.

설치 도중에, 제1 및 제2의 연동 패널을 볼트를 사용하지 않고 연결하여 설치 도중에 노동 비용을 최소화 시키는 것이 바람직하다. 연동 패널은 신속하게 설치할 수 있으므로 수리 작업 도중에서와 같이 설비의 가동을 중단시키는 데 필요한 시간을 감소시킨다. 또한, 볼트를 사용하지 않음으로써 밸브 구멍이 일반적으로 비활성 영역에 위치될 수 있어 분류 트레이의 기계적 무반응 영역를 감소시킬 수 있다. 이것은 증기와 액체 사이의 상호 작용을 훨씬 더 크게 할 수 있으므로 분류 트레이 및 증류 장치의 용량 및 효율을 증가시킨다.

본 발명의 분류 트레이 설계는 신속하고 용이하게 설치 할 수 있다. 패널의 정렬 시스템은 증류 장치의 용량 및 효율을 증가시킴으로써 노동 비용 및 작업비 양자 모두에서 분류 트레이의 비용을 감소시킨다.

도 1은 제1의 연동 패널과 제2의 연동 패널이 연결된, 본 발명에 따라 구성된 분류 트레이의 평면도.

도 2는 도 1의 분류 트레이의 복수 개의 밸브 구멍 내에 밸브를 가진 제1 및 제2의 연동 패널을 도시한 측단면도.

도 3은 정렬 탭 및 밸브를 보다 상세하게 도시한, 제1의 연동 패널과 제2의 연동 패널 사이의 정렬 영역의 클로즈업 측단면도.

도 4는 도 1의 분류 트레이의 제2의 연동 패널의 정렬 영역 및 제1의 연동 패널의 정렬 탭을 포함하는 밸브를 가진 제1 및 제2의 연동 패널의 사시도.

도 5는 도 1의 분류 트레이를 형성하도록 제1의 연동 패널의 정렬 영역 내에 삽입된 제2의 연동 패널의 측단면도.

도 6은 도 1의 분류 트레이를 형성하도록 제1의 연동 패널의 정렬 영역 내에 삽입된 제2의 연동 패널의 사시도.

다음에 본 발명의 바람직한 일 실시예를 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한다. 본 발명의 분류 트레이가 예시되어 있으나 본 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 상세한 설명 및 특허청구범위 양자 모두에 사용된 용어는 명료하고 간단하게 하기 위하여 사용된 것으로서, 물질 이동 기술(mass transfer art), 또는 일반적인 경우에서와 같이 패킹된 타워 장치 내의 부품의 수직 배치에 한정하려는 것은 아니 다.

용어 "유체(fluid)"는 일반적으로 설명하기 위하여 물질 이동 기술에 제한을 두지 않는 물질 이동 응용 분야에서 사용하는 전문 용어로서, 본 발명의 밸브를 통과하여 흐를 수 있는 미립자(particulate) 종류이다. 물질 이동 동작하는 이 미립 자는 일반적으로 분자 레벨(molecular level) 또는 극히 작은(microscopic scale) 액적(droplet) 또는 기포(bubble)로 구성된다. 일반적으로, "증기" 또는 "기체"는 가벼운 유체이며 "액체"는 무거운 유체이다. 본 발명의 트레이 밸브는, 트레이를 가진 증류 타워 장치에서와 같이, 고압 유체 환경에서 사용되는 것이 이상적이다. 이 고압 유체 환경으로 인하여 증기 및 액체가 분리될 수 있다.

용어 "트레이" 및 "트레이 덱(tray deck)"은 물질 이동 응용에 사용된 타워 장치 내의 표면을 지칭한다. 또한, 트레이는 유체 접촉 분류 트레이로 기재되어 있다. 일반적으로 트레이를 설치할 때, 트레이의 상단면은 타워의 상단으로 향하고 트레이의 하단면은 타워의 저면으로 향한다. 여러 개의 트레이 구멍이 트레이 덱 표면을 관통하여 위치된다. 일반적으로, 밸브 또는 다른 장치는 액체를 통과하는 증기의 흐름을 조절하기 위하여 개구 상에 또는 개구에 근접하여 위치된다. 그러나, 여기서 분류 트레이이라는 용어는 본 발명에서와 같이 밸브가 관통하여 부착되는 간단한 임의의 표면을 의미한다.

유체 흐름이란 증류 장치를 통과하고 분류 트레이를 가로지르는 일반적인 유체 이동으로 정의된다. 증기 흐름이란 장치의 저면으로부터 트레이 덱의 구멍을 통과하여 장치의 상단을 향하여 상측으로 흐르는 것이 일반적이다. 액체 흐름은 상단 트레이로부터 저면 트레이를 향하여 하측으로 흐르는 것이 일반적이다. 액체는 분류 트레이의 상류 또는 입구로부터 분류 트레이의 하류 또는 출구 위어부(weir portion)를 향하여 흐른다. 출구 위어를 통과한 후, 액체는 하강관(downcomer) 영역을 통과하고 하강관에 걸쳐 흘러 하측의 트레이 입구를 향하여 흐른다.

상세한 설명 및 특허청구범위에서, "이동가능한(movable)"이란 프로스 액티베이터(froth activator) 밸브 구멍 내에 삽입될 때 트레이 밸브가 이동하는 것을 일반적으로 나타내는 것이다. 일반적으로, 당업자는 본 발명의 밸브 어셈블리 또는 다른 장치가 트레이 덱에 대하여 상하동작으로 이동하는 것이 바람직함을 이해할 것이다. 이러한 이동으로 인하여 유체가 트레이 덱으로부터 상단면으로 흘러 물질 이동 기술에 의하여 요구된 상이한 흐름 속도의 분류가 달성될 수 있다. 트레이 덱과 분산 밸브(dispersion valve) 사이의 거리가 유체 배출 통로 또는 상측으로 흐르는 미립자가 통과하는 개구를 형성한다.

용어 "넘침(flooding)" 및 "스며 나옴(weeping)"은 동작 중에 분류 트레이 상의 상태를 의미한다. 넘침이란 분류 트레이 하측으로부터 상승하는 증기가 트레이 덱의 임의의 개구를 수직 방향 및 상측 방향으로 흘러 비교적 교란없이 액체를 통과하여 상측의 트레이 덱에 부딪치는 것이다. 일반적으로, 높은 증기압 상태로 발생하는 넘침으로 인하여 증기가 액체를 통과할 수 있다. 낮은 흐름 상태로 발생하는 스며 나옴으로 액체가 느리게 흘러 트레이 표면의 구멍을 스며 나와 하측의 트레이로 스며 들어간다. 보다 높은 액체 흐름 속도로, 액체가 트레이 덱을 가로 지르는 대신 밸브 구멍 및 하강관을 통해 흐르는 "덤핑(dumping)"이 발생한다.

본 발명의 분류 트레이는 물질 이동 증류 장치 내에 고정되도록 구성될 수 있다. 분류 트레이는 일반적으로 바람직한 특정 실시예를 들어 예시, 설명 및 특허청구되어 있다.

도면을 참조하면, 도 1은 본 발명의 분류 트레이의 평면도이다. 제1 연동 패널(10a)은 각각의 구멍 내에 삽입된 밸브(30)를 구비한 밸브 구멍을 가진다. 복수 개의 정렬 탭(20)이 트레이 패널의 길이 전체를 따라 위치되어 인접하는 연동 패널에 부착되는 것이 바람직하다. 각각의 정렬 탭(20)은 슬롯부(slot portion)(21) 및 융기부(raised portion)(22)를 갖는다.

도 1에 도시된 바와 같이, 정렬 탭(20)은 연동 패널(10a)의 에지를 따라 고정되어 균일하게 배치된다. 정렬 영역(1)(도시되지 않음)은 정렬 탭(20)에 대향하여 배치된다. 각 정렬 탭(20)은 각각의 밸브 구멍(35)을 탭 내에 갖는다. 밸브 구멍(35)은 실질적으로 둥근 개구가 바람직하지만, 임의의 밸브 또는 다른 유체 편향 어셈블리(deflecting assembly)를 수용하도록 변형될 수 있다.

제2 연동 패널(10b)에는 제1 연동 패널(10a) 상의 정렬 영역과 실질적으로 동일한 정렬 영역(1)이 도시되어 있다. 정렬 영역(1)은 인접하는 트레이 패널의 정렬 탭(20)의 슬롯부(21)를 수용하는 정렬 슬롯(15)을 갖는다. 정렬 슬롯(15)의 바로 후측에 정렬 구멍(25)이 배치된다. 정렬 구멍은 밸브 구멍(35)보다 개방 영역이 더 큰 것이 바람직하다. 이것은 밸브가 증류 장치 외부에 미리 설치된 경우 밸브(30)의 다리가 정렬 구멍을 통과하기 때문에 설치하는 도중에 시간이 감소되기 때문이다. 밸브(30)를 밸브 구멍(35) 내에 배치시킴으로써 폐쇄 위치 및 개방 위치에서 각각 스며 나오거나 넘치지 않는다.

도 2는 본 발명의 도 1에 도시된 연동 패널의 사시도이다. 트레이 패널은 밸브(30)가 분류 트레이의 밸브 구멍 내에 삽입되어 있는 완전하게 조립된 상태로 도시되어 있다. 일체식 트러스 부재(40)가 제2 연동 패널(10b)에 예시되어 있다. 일체식 트러스 부재(40)는 정렬 영역(1)으로부터 하측으로 뻗어 있어서 정렬 구멍(25)을 통과하는 증기를 간섭하지 않는다. 일체식 트러스 부재(40)는 트레이 패널과 두께가 동일하다.

도 3은 연동 트레이 패널의 측단면도이다. 밸브(30)는 트레이 덱를 통과하여 트레이 패널의 밸브 구멍 내에 삽입된 상태로 도시되어 있다. 정렬 탭(20)의 슬롯부(21) 및 융기부(22)가 제1 연동 패널(10a) 상에 도시되어 있다. 정렬 탭(20)은 연동 트레이 패널이 도 2에 도시된 바와 같이 실질적으로 수평으로 유지되도록 설계되는 것이 바람직하다. 밸브(32)는 밸브 구멍 및 정렬 영역(1)의 정렬 구멍을 통과하는 것으로 도시되어 있다.

일체식 트러스 부재(40)는 도 3에 도시된 바와 같이 정렬 영역(1)으로부터 하측으로 뻗어 있다. 트러스 플랜지(truss flange)(45)가 일체식 트러스 부재(40)로부터 횡방향으로 뻗어 발(foot)을 형성한다. 이로 인하여 일체식 트러스의 강성이 크게 증가되는 한편 트러스가 얇은 금속 시트로서 유지될 수 있다.

도 4는 정렬 탭(20)이 정렬 슬롯(15)(도시되지 않음) 내에 삽입되어 있는 정렬 영역(1)의 단면 상세도이다. 슬롯부(21)는 제2 연동 패널(10b)의 수평면 하측 에 위치되는 것이 바람직하며, 정렬 슬롯(15)을 통해 삽입되어 있다. 융기부(22)는 제1 연동 패널(10a)의 정렬 영역(1) 상측에 위치된다. 슬롯부(21) 및 융기부(22)의 조합으로 인하여 인접하는 트레이 패널이 액체가 트레이 덱 표면을 가로질러 보다 균일하게 흐르도록, 설치 후에 편평하고 수평인 평면으로 유지될 수 있다. 밸브(32)는 제2 연동 패널(10b)의 정렬 탭(20) 및 제1 연동 패널(10a)의 정렬 영역(1) 양자 모두를 통해 삽입된다. 이로써 볼트를 사용하지 않고 안전하게 연결될 수 있다.

도 4는 트러스가 정렬 영역(1)으로부터 하측으로 뻗어 있는 일체식 트러스 부재(40)의 클로즈-업 도면이다. 트러스 부재(40)는 트레이 패널의 나머지 부분과 실질적으로 동일한 두께의 금속이다. 트러스 플랜지(45)는 트러스 부재(40)로부터 횡방향으로 뻗어 발부분을 형성한다. 이것이 연결 트레이를 증류 장치 내에 지지할 수 있도록 트러스 부재를 보강한다. 당업자는 분류 트레이 및 일체식 트러스에 사용된 금속의 두께가 재료의 표준 두께에 근거한다는 점을 이해할 것이다. 구성 재료는 탄소강을 포함하며, 이 탄소강의 두께는 7게이지 또는 4.5mm 내지 10게이지 또는 3.5mm의 범위를 갖는다. 스테인리스강이 구성 재료로 사용될 수 있으며, 이 재료의 두께는 14게이지 또는 1.0mm 내지 10게이지의 범위를 갖는다. 14게이지 재료와 같은 보다 얇은 게이지의 재료는 티타늄 금속과 같은 신종 금속을 또한 포함할 수 있다.

도 5는 제2 연동 패널이 제1 연동 패널의 정렬 영역 내에 삽입된 상태의 측단면도이다. 정렬 탭(20)의 슬롯부(21)는 제1 연동 패널(10a)의 정렬 슬롯 내에 x 로 표시된 각도로 삽입된다. 설치를 용이하게 하기 위하여, 밸브(20)는 트레이 덱 내에 삽입된 다음 증류 장치 내에 설치된다. 이것은 장치가 일반적으로 트레이 밸브와 비교하여 꽉 끼는 수직 셸이기 때문에 설치 비용을 감소시킨다. 밸브(30)를 장치 외부의 트레이 패널 내에 삽입함으로써, 보다 신속하고 노동 비용을 적게 들여 설치할 수 있다.

다음에, 정렬 탭(20)의 밸브 구멍(35) 내의 밸브(32) 다리가 정렬 구멍(25)을 통과한다. 정렬 구멍(25)이 밸브 구멍(35)보다 더 큰 것이 바람직하기 때문에, 밸브(32)의 다리가 정렬 구멍(25) 내에 용이하게 삽입된다. 제2 연동 패널(10b)의 말단부 상에 중력이 작용하기 때문에, 제2 패널이 각도 x로 이동하여 도 3에 도시된 바와 같이 제1 연동 패널의 수평면에 정렬되기 시작한다.

도 6은 연동 패널이 설치된 사시도이다. 제2 연동 패널이 각도 x를 통과할 때, 정렬 탭(20)의 밸브 구멍(35) 내의 각 밸브(32)가 제1 연동 패널의 정렬 구멍(25) 내에 삽입되기 시작한다. 연동 패널(10b)의 고유 중력(natural gravitational force)이 트레이 패널을 원하는 수평 방위에 정렬시키는 데 필요한 힘을 제공한다.

본 발명은 연동 패널이 신속한 설치를 위하여 제공되는 한편 설치에 필요한 노동 비용을 감소시키기 때문에, 트레이를 증류 장치 내에 설치하는 노동 비용을 크게 감소시킨다. 정렬 영역의 설계로 인하여 인스톨러가 하나의 트레이 패널을 인접하는 트레이 패널과 용이하게 정렬시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 트레이 패널 설치 시간이 크게 감소되어 장치 및 설비 수리가 긴급할 때 수리에 대한 소요 시간을 보다 신속하게 할 수 있다.

구멍을 가진 정렬 영역이 또한 무반응 영역 양을 감소시키는 한편 트레이 패널 사이를 추가의 볼트로 조여야 할 필요가 없게 된다. 이로써 무반응 영역이 증기와 액체의 상호 작용 영역을 증가시키기 때문에 장치의 용량이 증가된다. 따라서, 트레이 덱이 무반응 영역 또는 비활성 영역의 감소로 인하여 더 적게 사용될 수 있기 때문에 장치 전체의 효율이 증가된다.

본 발명을 바람직한 실시예를 들어 설명하였지만, 다른 구성도 또한 사용될 수 있다. 예를 들면, 연결 탭 및 구멍의 치수 및 형상은 분류 트레이 내에 삽입될 밸브의 설계에 따라 조정될 수 있다. 정렬 탭 사이에 볼트를 사용하여 패널 사이의 연결을 더 보강시킬 수 있다.

고정 밸브가 밸브 구멍 내에 사용될 수 있다. 1997년 10월 10일 Chung 등의 출원인에 의해 출원된 미합중국 가출원 제60/061,504호, 1998년 9월 1일 출원된 미합중국 특허출원 제09/145,187호에 개시된 바와 같은 초소형 분산 밸브(microdispersion valve)를 사용하여 상승하는 증기를 액체 흐름 내로 더 분산시킬 수 있다. 캐너피 밸브(canopy valve)의 초소형 분산 효과로 증기가 더 미세하게 분산됨으로써 증기가 액체 내에 초소형으로 분산되어 증기-액체 상호 작용이 더 커질 수 있다. 이것이 분류 및 증류 공정을 증가시킨다. 초소형 분산 밸브는 트레이 덱 전체를 가로 지르거나 또는 정렬 영역 내에만 사용될 수 있다.

트레이 패널의 구성에 사용된 금속의 두께는 감소된 무반응 영역이 차단되지 않도록 일체식 트러스의 높이를 조정할 수 있다. 당업자는 트레이 패널이 증류 장 치의 원형 셸에 근접한 패널 섹션에서와 같이 만곡될 수 있다는 점을 이해할 것이다.

본 발명의 주제를 벗어나지 않으면서 상기 개시되거나 또는 다른 실시예에 대하여 상기 및 여러 가지로 달리 변형될 수 있다.

Claims (7)

1. 증기와 액체 사이의 상호 분리 작용을 향상시키도록 증류 장치에 사용하는 분류 트레이로서,

   상기 분류 트레이 상측을 흐르는 상기 액체와 상호 작용하도록 상기 증기가 분류 트레이 하측으로부터 분류 트레이를 통과하는 복수 개의 밸브 구멍을 갖는 복수 개의 연동 패널,

   적어도 하나의 정렬 슬롯 및 적어도 하나의 정렬 구멍이 있는 정렬 영역을 갖는 제1 연동 패널,

   상기 제1 연동 패널의 상기 정렬 슬롯 내에 삽입하기 위한 적어도 하나의 정렬 탭과, 상기 정렬 탭 내부에 밸브 구멍을 가지며, 상기 제2 연동 패널이 상기 제1 연동 패널과 정렬되고 상기 정렬 탭이 상기 제1 연동 패널 상의 정렬 슬롯 내로 삽입될 때, 상기 밸브 구멍이 정렬 구멍과 정렬되어 증기가 분류 트레이 하측으로부터 분류 트레이를 통과하여 분류 트레이 상측의 액체와 상호 작용하여, 기계적 무반응 영역이 분류 트레이에 걸쳐서 감소되는 제2 연동 패널, 및

   상기 분류 트레이를 상기 증류 타워 내에 장착하는 지지 수단

   을 포함하는 것인 분류 트레이.
2. 제1항에 있어서, 상기 지지 수단은 정렬 영역으로부터 하측으로 뻗어 상기 연동 패널을 증류 장치 내에 지지하는 일체식 트러스부를 구비하며, 상기 일체식 트러스부가 정렬 구멍으로부터 멀리 떨어져 위치되어 분류 트레이 하측으로부터 분류 트레이를 통과하여 흐르는 증기를 차단시키지 않는 한편 분류 트레이를 지지하는 것인 분류 트레이.
3. 제2항에 있어서, 상기 일체식 트러스부는 연동 패널과 분류 트레이를 지지하기 위하여 강도를 더욱 증가시키는 플랜지 연장부를 갖는 것인 분류 트레이.
4. 제1항에 있어서, 상기 연동 패널 각각은, 정렬 영역과 대향하는 제2 트레이 패널의 말단부 상에 가해진 중력에 의하여 제2 연동 패널의 정렬 탭이 제1 연동 패널의 정렬 슬롯 내에 삽입된 후, 볼트없이 연결되어 견고하게 되어, 연동 패널이 실질적으로 편평한 면을 형성하는 것인 분류 트레이.
5. 제1항에 있어서, 이동식 밸브가 제2 연동 패널의 정렬 탭 상의 밸브 구멍 내에 삽입되어, 분류 트레이 하측으로부터 정렬 개구 및 밸브 구멍을 통과하여 흐르는 증기가 액체와 상호 작용할 때 수평 방향 및 횡방향 흐름으로 지향되어 넘치는 것이 방지되는 것인 분류 트레이.
6. 제5항에 있어서, 상기 이동식 밸브는 증기와 액체간의 혼합을 보다 확대하고 가변 흐름 조건 하에서 정렬 영역에서 넘치거나 스며 나오는 것을 방지하는 초소형 분산 밸브인 것인 분류 트레이.
7. 제1항에 있어서, 분류 트레이 하측으로부터 정렬 구멍 및 밸브 구멍을 통과하여 흐르는 증기가 액체와 상호 작용할 때 수평 흐름으로 지향되어 트레이 섹션으로부터 넘치는 것을 방지하기 위하여, 상기 제2 패널의 밸브 구멍에 고정식 밸브가 부착되는 것인 분류 트레이.

Images