KR100739893B1 - 물질 이동 칼럼 내의 액체 분배기와 그의 설치 및 사용 방법 - Google Patents

Abstract

물질 이동 칼럼이 하나 이상의 임의의, 격자 또는 구조화된 패킹 요소를 포함하는 기저 물질 전달 베드에 액체를 전달하는 액체 분배기를 가지고 있다. 액체 분배기는 이격되고 칼럼 전체로 연장되는 복수개의 신장된 홈통을 포함한다. 복수개의 액체 토출 개구가 홈통의 측벽에 위치하고 있으며 바람직하게는 홈통의 바닥 위로 이격된 하나 이상의 소정의 면을 가진다. 스플래시 배플이 홈통 측벽으로부터 외향 이격되어 있으며 토출 구멍을 통하여 홈통으로 유출된 액체를 수용하기 위해 위치한 상부를 포함한다. 스플래시 배플의 하부는 액체를 스플래시 배플로부터 기저 물질 전달 베드로 전달하기 위하여 홈통 아래면에 수축된 토출 출구를 형성한다. 홈통 측벽중 하나의 액체 토출 구멍은 다른 홈통 측벽의 토출 개구로부터 오프셋되어 있어 액체가 토출 출구로 균일하게 분배된다. 스플래시 배플은 수직으로 조정가능하며 토출된 액체가 물질 전달 베드로 직접 전달이 되도록 물질 전달 베드의 상부면에 지지되도록 구성되어 있기 때문에, 강하하는 액체가 물질 전달 베드를 통하여 상향으로 흐르는 증기 스트림으로 혼입될 기회를 감소시킨다. 토출 출구를 통하여 유출되는 액체는 바람직하게는 증기의 토출 출구로의 상향 유입을 차단하거나 방해하는 커튼형 스트림을 형성한다. 토출 영역으로 유입되는 증기는 배플과 관련 홈통 사이의 개방 공간을 통하여 감소된 속력으로 상향으로 통기될 수 있기 때문에 액체 혼입의 기회를 감소시킨다. 개방 공간은 또한 홈통으로부터 범람하는 액체가 스플래시 배플에 의해 포획되어 스플래시 배플의 내면을 따라 하향으로 흐 르게 한다.

물질 이동 칼럼, 액체 분배기, 스플래시 배플, 홈통, 측벽, 토출 개구

Description

물질 이동 칼럼 내의 액체 분배기와 그의 설치 및 사용 방법 {Liquid Distributor In Mass Transfer Column and Method of Installation and Use}

본 발명은 일반적으로 물질 이동 칼럼 (mass transfer column), 더욱 상세하게는, 그러한 칼럼에 사용되는 액체 분배기 및 상기 액체 분배기를 사용하여 액체를 분배하는 방법에 관한 것이다.

균일하지 않은 액체 분배는 물질 이동 칼럼의 패킹 섹션내의 상승 증기 스트림과 하강 액체 스트림 사이의 열악한 접촉과 물질 전달로 이어질 수도 있다. 상부 구역으로부터 액체를 수용하고 이를 기저 패킹 베드에 더욱 균일하게 재분배하기 위해 홈통형 액체 분배기가 이러한 칼럼에 공통적으로 사용된다. 이러한 액체 분배기는 액체가 분배기에서 방출될 때 커튼형 또는 시트형 유동으로 모이도록 하부 측벽들 사이의 공간이 감소된 채로 상부와 하부에서 개방될 수 있다. 적하 튜브형 액체 분배기에 의해 공급된 액체는 구조화된 패킹 표면상에 살포되며 일방향으로만 연장되는 판 주름을 따라서 하강한다. 패킹의 기저층은 90도로 회전하며 다른 방향으로 액체를 살포하여 패킹 표면을 완벽하게 적신다. 베르벤(Berven) 등에게 허여된 미국 특허 제4,816,191에 공지된 것과 같은 다른 유형의 분배기에서는 분배기의 하부가 폐쇄되어 있으며 분배기의 측벽내 소정 높이에 배수 구멍이 제공되어 있다. 배수 구멍으로 방출되는 액체는 분배기의 측벽으로부터 이격되어 위치 한 스플래시 배플(splash baffels)과 접촉한다. 그후 액체는 스플래시 배플을 타고 흘러내리며 적하선(drip-line)을 따라 하부 적하 에지로부터 패킹 베드로 떨어지기 때문에 패킹 전체에 걸쳐 양 방향으로 액체를 살포하기 위해서는 오직 하나의 구조화된 패킹층만이 요구된다.

종래의 액체 분배기와 관련된 하나의 문제점은 하강하는 액체가 상승 증기 스트림으로 혼입될 수도 있다는 것이다. 미국 특허 제4,816,191호에 개재된 액체 분배기와 같은 유형에서는, 스플래시 배플과 분배기 측벽 사이의 공간에서 상향으로 흐르는 증기로부터 혼입이 야기될 수 있다. 또한, 액체가 양 스플래시 배플 사이에서 균일하게 분배되기 때문에 증기가 양 스플래시 배플의 내면을 따라 상승할 때 혼입이 발생할 수도 있다. 유럽특허 제0282753B1호에 도시된 것과 같은 다른 액체 분배기에서는, 스플래시 배플로부터 이격된 제2 판이 액체가 스플래시 배플에 부딪혀 튀거나 스플래시 배플을 따라 하향 배수될 때 액체를 차폐하기 위해 사용된다. 스플래시 배플의 하부 에지가 기저 물질 전달 베드의 상부면 위로 이격되어 있기 때문에 액체가 스플래시 배플의 하부 에지와 기재 물질 전달 베드 사이의 공간으로 하향 이동할 때 액체 혼입의 위험은 여전히 존재한다. 또한, 스플래시 배플의 상부 단부와 분배기 측벽 사이의 공간은 스플래시 배플을 분배기 측벽과 연결시키는 플랜지에 의해 폐쇄되어있다. 상기 플랜지는 스플래시 배플과 제2 판 사이의 공간으로 유입되는 증기의 상향 배출을 차단한다.

일 태양으로, 본 발명은 칼럼내의 개방 내부 구역에 위치한 물질 전달 베드를 가지는 물질 이동 칼럼에 사용되는 액체 분배기에 관한 것이다. 액체 분배기는 하강하는 액체 스트림을 상승하는 증기 스트림과 상호 반응시키기 위해 물질 전달 베드 전체에 걸쳐 균일하게 분배하는 역할을 한다. 액체 분배기는 평행한 관계로 칼럼 전체에 걸쳐 연장되는 적어도 하나, 바람직하게는 복수개의 신장된 기저 홈통으로 액체 스트림을 전달하는 하나 이상의 선택적인 공급 상자를 가지고 있다. 상기 홈통들은 이격되어 있어 증기가 인접한 홈통들 사이의 공간에서 상향으로 흐르는 것을 허용한다. 각각의 홈통은 바닥에 의해 상호 연결된 제1 및 제2 측벽을 가지고 있다. 복수개의 액체 토출 구멍은 적어도 제1 측벽에, 바람직하게는 양 측벽에 간격을 두고 위치한다. 상기 액체 분배기는 홈통 아래 평면에 수축된 토출 개구를 형성하는 하부를 가지는 제1 및 제2 스플래시 배플을 더 포함한다. 적어도 제1 스플래시 배플은 제1 측벽으로부터 외향으로 이격되고 액체 분배기 구멍에 대하여 충분한 거리로 상향 연장되는 상부 단편(segment)을 가지고 있어서 액체 토출 구멍으로부터 방출된 액체는 스플래시 배플의 내면에 부딪혀 상기 내면을 따라 흘러 내린다. 제2 스플래시 배플은 홈통의 제2 측벽으로부터 이격된 유사하거나 동일한 상부 단편을 가질 수 있다. 적어도 제1 스플래시 배플, 바람직하게는 두개의 스플래시 배플은 홈통에 대하여 수직으로 조정가능하여 물질 전달 베드의 상부면 상으로 낮춰질 수 있다. 이러한 방식으로, 액체는 증기 스트림를 통과하지 않고 홈통의 수축된 토출 출구로부터 물질 전달 베드의 상부면으로 직접 전달이 되는데, 이는 액체 스트림 일부의 혼입을 야기할 수도 있다. 일 실시예로서, 액체 분배기는 토출 출구로부터 하향 연장되어 액체의 적어도 일부분을 단순히 물질 전달 베드의 상부면으로 전달하기보다는 물질 전달 베드 내로 전달하는 톱니형 적하 에지(serrated drip edge)를 포함한다. 상기 액체 분배기의 다른 장점은 수축된 토출 출구가 액체의 바람직한 하향 유동을 간섭할 수 있는 토출 출구를 통해 상향으로 유입되는 증기를 차단하거나 방해한다는 점이다. 홈통 측벽 내의 액체 토출 구멍의 오프셋 패턴은 액체가 토출 출구를 따라 더욱 균일하게 분배되도록 하기 때문에 증기가 토출 출구로 유입될 수 있는 기회를 감소시킨다. 토출 출구로 유입되는 증기는 스플래시 배플과 홈통 사이의 개방 공간에 형성된 상당히 큰 증기 출구를 통해 상당히 낮은 증기 속도로 상향으로 흐를 수 있기 때문에 스플래시 배플을 따라 하강하는 액체가 상승 증기로 혼입될 기회가 최소화된다. 배수 구멍을 통해 홈통으로 방출되는 액체 또는 단순히 홈통 측벽 상부에 흘린 액체는 상기 개방 공간으로 유입될 수 있고 스플래시 배플에 의해 보유되어 배플의 내면을 따라 하향으로 흐를 수 있다. 물질 전달 베드는 임의의 격자 및/또는 구조화된 패킹 요소, 그러나 바람직한 구조화된 패킹을 포함할 수 있다.

다른 태양으로는, 본 발명은 스플래시 배플 사이에 형성된 수축된 토출 출구를 통해 상향으로 증기의 유입을 차단하거나 방해하기 위해 상기에 기재된 액체 분배기를 이용하여 액체를 물질 전달 베드로 분배하는 방법에 관한 것이다. 액체를 증기 스트림으로부터 차폐시키면서 물질 전달 베드의 상부면 상에 직접 전달하는 것은 액체가 상승 증기 스트림으로 혼입될 기회를 감소시킨다. 상기 방법은 토출 출구로 유입되는 증기를 상당히 낮은 증기 속도로 스플래시 배플과 홈통 사이의 영역으로부터 상향 배출되게 하여 스플래시 배플로부터의 액체 혼입을 최소화한다.

또 다른 태양으로는, 본 발명은 홈통을 설치한 후 스프래쉬 배플을 하향 조정하여 기저 물질 전달 베드의 상부면상에 지지시킴으로서 칼럼 내에 액체 분배기를 설치하여 증기 스트림 내로의 액체 혼입을 유도할 수도 있는 스플래시 배플의 하부 에지와 물질 전달 베드 사이의 간극을 제거 또는 감소시키는 방법을 포함하고 있다. 스플래시 배플의 조정 가능한 성질은 홈통과 물질 전달 베드의 상부면이 평행하지 않은 경우에 특히 유용하다.

명세서의 일부를 이루어 함께 해석되어야 하며 유사한 단편을 여러가지 관점에서 나타내기 위해 유사한 도면 부호가 사용된 첨부 도면에서:

도1은 본 발명에 따라서 구성된 내부 물질 전달 베드와 액체 분배기를 도시하기 위해 일부 쉘이 절결된 물질 이동 칼럼의 측사시도이며;

도2는 도1에 도시된 액체 분배기의 확대 사시도이며;

도3은 액체 분배기의 단편 평면도이며;

도4는 도3에서 화살표 방향으로 4-4선을 따라 나타낸 이중 배플을 구비한 액체 분배기의 단편 확대 측면도이며;

도5는 개략적으로 도시될 스플래시 배플상의 액체 유동 패턴을 가지고 있는 본 발명의 이중 배플을 구비한 액체 분배기의 다른 실시예의 단편 단부 사시도이며;

도6은 본 발명의 단일 배플을 구비한 액체 분배기의 또 다른 실시예의 단편 단부 사시도이며;

도7은 액체 분배기의 일부를 형성하는 홈통의 측벽에 있는 액체 토출 구멍의 배치를 도시하기 위해 일부가 절결된 도4에 도시된 액체 분배기의 단편 측단면도이다.

도면, 우선 도1을 더욱 상세히 참조하면, 물질 전달 또는 열 교환 칼럼은 일반적으로 도면부호 10으로 지칭돼 있으며 본 발명에 따른 하나 이상의 액체 분배기(16) 및 하나 이상의 물질 전달 베드(18)가 위치한 개방 내부 영역(14)을 형성하는 직립 원통형 쉘(12)을 포함한다. 액체 분배기(16)는 하나 이상의 하강 액체 스트림을 물질 전달 베드(18)의 수평 단면 전체에 걸쳐 더욱 균일하게 분배하기 위해 사용되며, 이로써 하강 액체 스트림과 하나 이상의 상승 증기 스트림 사이의 접촉이 용이해진다. 물질 전달 베드(18)는 다양한 공지된 유형의 물질 전달 장치를 포함하며, 종래의 조직적, 격자 또는 임의의 패킹을 포함하나 이에 제한되지는 않는다.

칼럼(10)은 분획 제품을 얻는 것을 포함한 액체 및 증기 스트림을 처리하기 위해 사용되는 유형이다. 칼럼(10)이 원통 형상으로 도시되어 있지만, 다각형을 포함한 다른 형상도 사용될 수 있다. 칼럼(10)은 적합한 직경 및 높이를 가지고 있으며 칼럼(10)내에 존재하는 유체 및 조건에 바람직하게 비활성되거나 또는 융화되는 적당한 강도의 재료로 구성된다.

액체 스트림(20)은 칼럼(10)의 높이를 따라 적합한 장소에 위치한 공급 라인(22, 23)을 통해 칼럼(10)으로 향한다. 공급 라인(22)은 일반적으로 액체만을 운반하지만 공급 라인(23)은 증기를 액체와 함께 또는 액체 대신에 운반한다. 간단히 도시하기 위해 도면에는 두개의 공급 라인(22, 23)만이 나타나있지만, 필요에 따라 다른 액체 스트림을 운반하는 추가의 액체 공급 라인이 이용될 수도 있다는 사실이 당업자에게 이해될 것이다. 유사하게, 증기 스트림(26)를 운반하는 증기 공급 라인(24)이 오직 하나만 도시되어 있지만, 칼럼(10)내에서 발생하는 증기 및 액체 처리에 필요하거나 바람직하다면 추가의 증기 공급 라인 및 증기 스트림이 포함될 수도 있다. 증기 스트림(26)은 공급 라인(24)을 통해 칼럼(10)으로 유도되기 보다는 칼럼(10)내에서 발생할 수도 있다는 것 또한 이해될 것이다. 칼럼(10)은 칼럼(10)으로부터 증기 생성 또는 부산물(30)을 제거하기 위한 상부 라인(28) 및 액체 산물 또는 부산물을 제거하기 위한 바닥 스트림 제거 라인(32) 또한 포함한다. 역류 스트림 라인, 재가열기, 응축기, 증기 혼(horn)등의 기타 칼럼 부품들은 사실상 통상적이며 본 발명을 이해하기 위해 필요하다고 여겨지지 않기 때문에 도시를 생략한다.

도2, 3을 살펴보면, 본 발명에 따라 구성된 액체 분배기(16)는 바람직하게는 액체 공급 라인(22)에 의해 전달된 액체 스트림(20)과 같은 액체 스트림으로부터 칼럼(10)의 개방 내부 영역(14)으로 액체를 수용하는 신장된 중앙 공급 상자(34)를 포함한다. 공급 상자(34)는 액체 공급 라인(22)으로부터 직접 액체를 수용할 필요는 없지만, 대신 액체는 우선 하나 이상의 처리 단계를 거친 후 공급 상자(34)로의 전달을 위해 수집기(도시되지 않음)에 의해 수집될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 공급 상자(34)는 바람직하게는 제1 방향으로 횡방향 연장되며 칼럼(10)의 직경 또 는 칼럼의 적어도 상당 부분에 대응되는 길이를 갖는다.

공급 상자(34)는 바닥(40)에 의해 연결된 대향 측벽(36, 38), 커버 (42), 및 단부 벽(44, 46)을 갖는다. 커버(42)는 선택사항이며 대부분의 분야에 존재할 필요가 없음이 이해될 것이다. 복수개의 구멍(48)이 공급 상자(34)의 바닥(40) 및/또는 측벽(36, 38)에 제공되어 액체를 공급 상자(34)의 아래에 있는 복수개의 신장된 홈통(50)으로 전달한다. 홈통(50)은 나란히 그리고 이격된 관계로 놓여져 있으며 바람직하게는 공급 상자(34)의 종방향에 수직인 종방향으로 서로 평행하게 연장된다. 홈통(50)은 바람직하게는 칼럼(10) 전체에 걸쳐서 연장되며 쉘(12)의 내면에 용접된 오버레이(overlying) 링(52)에 의해 그 단부에 지지되어 있다. 홈통(50)을 공급 상자(34)에 부착시킴으로써, 홈통(50) 위에 놓인 중간 위치설정 빔(53), 또는 물질 전달 베드(18) 위에 직접 놓인 분배기 지지 그리드(도시되지 않음)등의 다른 지지 수단이 사용될 수 있다. 홈통(50)의 개수 및 그들 사이의 공간은 의도한 용도의 특정 액체 및 증기 부하 요구사항에 부합하기 위해 달라질 수 있다.

추가적으로 도4 및 도7을 살펴보면, 각각의 홈통(50)은 바닥(58)에 의해 하부 에지에서 상호 연결된 이격되고 종방향으로 신장되는 한쌍의 측벽(54, 56)을 포함한다. 바닥(58)의 특정한 형태는 필요에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 바닥(58)은 도4에 도시된 것과 같은 V자 형상의 두개의 각진 단편을 포함한 하나 이상의 경사진 단편을 포함할 수 있다. 다르게는, 바닥(58)은 도5 및 도6에 도시된 것처럼 평면이고 측벽(54, 56)의 면에 수직일 수 있다. 홈통(50)의 단부는 바람직하게는 측벽(54, 56) 및 바닥(58)에 접합되어 있는 단부 벽(59)에 의해 폐쇄되어 있다. 홈통(50)의 상부는 바람직하게는 개방되어 있지만 공급 상자(34)로부터 홈통(50)으로의 액체의 유입을 허용하기 위한 준비가 적절히 이루어지면 부분적으로 또는 완전히 덮일 수 있다.

홈통(50) 각각은 측벽(54, 56)에 위치한 복수개의 이격된 액체 토출 구멍(60)을 포함한다. 토출 구멍(60)은 바람직하게는 바닥(58) 또는 가장 낮은 부분 위 소정의 거리에 위치해 있어서 액체는 토출 구멍(60)을 통해 토출되기 전에 홈통(50) 내에 축적되어야 한다. 이런 식으로 토출 구멍(60)을 높임으로서 액체 스트림에 존재하는 모든 고체는 홈통(50)의 바닥에 가라앉을 기회를 가져 토출 구멍(60) 또는 다른 하류 오리피스를 틀어막지 않는다. 토출 구멍(60)은 홈통(50)의 종방향 길이를 따라 균일하게 이격되어 있으며 바람직하게 배열되어 있어서 하나의 측벽(54)내의 토출 구멍(60)은 다른 측벽(56)내의 토출 구멍(60)으로부터 오프셋되어있다. 다르게는, 측벽(54, 56)내의 토출 구멍(60)은 정렬되어 있거나 다른 패턴으로 배열될 수도 있다. 토출 구멍(60)은 바람직하게는 공통의 수평면에 위치되어 있지만 필요에 의해 두개 이상의 수평면으로 그룹지어질 수 있다. 토출 구멍(60)은 일반적으로 원형이며 같은 크기를 갖지만 다른 모양 및 크기를 가질 수도 있다.

홈통(50)은 측벽(54, 56)의 상부 근처에 위치한 일련의 배수 구멍(62)을 포함할 수 있다. 배수 구멍(62)은 바람직하게는 삼각형 모양으로 삼각형 개구의 기부는 그 정점위에 위치한다. 배수 구멍(62)은 일반적으로 토출 구멍(60)보다 크며 홈통(50)으로의 액체가 유입 비율이 액체가 토출 구멍(60)으로 토출될 수 있는 비율을 초과했을 때에만 액체를 토출시킨다.

본 발명에 따르면, 액체 분배기(16)의 각각의 홈통(50)은 일반적으로 홈통(50)의 대향 면에 위치한 한쌍의 스플래시 배플(64, 66)을 포함한다. 바람직한 실시예에서의 스플래시 배플(64, 66)은 각각 관련 측벽(54, 56)의 길이의 전부 또는 상당 단편을 따라 종방향으로 연장되며 그곳으로부터 소정의 거리로 외향 이격된 제1 또는 상부 단편(68)를 포함한다. 복수개의 스페이서(67)가 상부 단편(68)과 인접한 홈통 측벽(54, 56) 사이의 이격된 위치에 놓여져 상부 단편(68)과 측벽(54, 56) 사이의 바람직한 공간을 유지한다. 홈통(50)에 대하여 상하로 이동하는 상부 단편(68)의 능력을 유지하기 위하여 스페이서(67)은 바람직하게는 상부 단편(68)의 내면 또는 관련 홈통 측벽(54, 56)의 외면중 하나에 고정되어 있지만 외면 및 내면 모두에 고정되어 있지는 않다.

상부 단편(68)은 바람직하게는 실질적으로 수직으로 연장되며 충분한 높이를 가지기 때문에 스플래시 배플(64, 66)이 하기에 기재된 방식으로 위치되었을 때, 홈통(50)내의 토출 구멍(60)으로부터 토출된 액체는 상부 단편(68)의 대향면 또는 내면과 충돌한다. 제2 또는 경사진 단편(70)은 각각의 스플래시 배플(64, 66)내의 상부 단편(68)의 하부 에지를 따라 연장되며 상기 에지에 연결되어 있다. 각각의 한쌍의 스플래시 배플(64,66)내의 경사진 단편(70)은 약 45도 각도 또는 다른 소정의 각도로 서로를 향해 내향 연장된다. 경사진 단편(70)의 특정 경사 각도는 액체가 충분한 각도로 단편의 표면을 따라 배수될 수 있고 경사진 단편(70)의 결과적인 수직 치수가 홈통(50) 아래에서 이용가능한 개방 공간을 초과하지 않는 한 특별히 중요하지는 않다.

경사진 단편(70)의 하부 에지는 소정의 거리로 서로 이격되어 있어서 바람직하게는 전체 칼럼(10) 단면을 따라 종방향으로 연장되고 상부 단편(68) 사이의 영역에 비하여 감소된 단면 영역을 가지는 신장된 액체 토출 출구(72)를 형성한다. 토출 출구(72)의 횡방향 폭에 대응되는 경사진 단편(70)의 하부 에지 사이의 간격은 작동 조건하에서 커튼형 액체 스트림이 토출 출구(72) 밖으로 흘러 나와 증기가 토출 출구(72)를 통해 상향으로 흐르는 것을 차단하거나 방해하도록 선택된다. 동시에, 액체 토출 출구(72)는 설계된 유동 조건 동안 액체가 출구(72) 위에서 역류하거나 축적되지 않을 정도의 충분한 크기를 가져야한다. 설계된 폭은 또한 액체 스트림내의 고체들이 그안에 쌓이지 않고 토출 출구(72)를 통과하도록 해야한다. 약 2mm의 최소 폭이 상기의 목적을 이루는데 필요하다고 믿어진다.

수직 적하 에지(74)는 각각의 경사진 단편(70)의 하부 에지로부터 하향 연장되며 주위의 증기 스트림으로부터 토출 출구(72)로 방출된 액체를 차폐하는 역할을 한다. 각각의 적하 에지(74)는 바람직하게는 복수개의 균일하게 성형되고 이격된 치부(76)를 갖는 세레이션 또는 톱날 모양의 하부 형상을 가진다. 하나의 적하 에지(74)내의 치부(74)는 정렬되어 있거나 쌍을 이룬 적하 에지(74) 내의 치부(76)로부터 오프셋될 수 있다. 쌍을 이룬 적하 에지(74)는 수직의 평행한 관계로 연장되는 대신에, 토출된 액체의 유동에 이용가능한 영역을 감소시키기 위해 서로를 향하여 하향 방향으로 연장될 수도 있다.

짝을 이룬 스플래시 배플(64, 66)은 관련 홈통(50)에 대한 배플(64, 66)의 수직 운동을 허용하는 방식으로 서로 접합되어 있다. 이는 바람직하게는 적하 에지(74) 및/또는 경사진 단편(70)를 통하여 연장되고 상부 단편(68)에 내향으로 향하는 편향력을 가하는 볼트와 너트 조립체(78)와 같은 체결기를 이용하여 달성된다. 너트와 볼트 조립체는 경사진 단편의 하부 에지 사이에서 소정의 공간을 유지하는 와셔 또는 다른 스페이서(80)를 포함한다. 배플(64, 66)을 상하로 이동시키는 능력이 유지되는 한 스플래시 배플(64, 66)을 서로 접합시키는 다른 수단이 사용될 수 있다.

액체 분배기(16)는 홈통(50)을 링(52) 위에서 지지하고 그리고/또는 지지 빔(53) 또는 다른 지지 수단을 사용함으로서 칼럼(10) 내에서 물질 전달 베드(18) 위 소정의 위치에 설치되어 있다. 공급 상자(34)는 바람직하게는 홈통(50)에 액체를 전달하기 위해 사용되지만, 수집기(도시되지 않음) 또는 다른 장치가 상기의 목적을 위해 공급 상자(34) 대신에 사용될 수도 있다. 스플래시 배플(64, 66)은 쌍을 이룬 스플래시 배플(64, 66)을 관련 홈통(50)에 단순히 안착시킴으로서 홈통(50)과 동시에 칼럼(10) 내로 용이하게 삽입될 수 있다. 스프래쉬 배플(64, 66)의 홈통(50)에 대한 안착을 용이하게 하기 위해, 경사진 단편(70) 및 홈통 바닥(40)이 상보적인 형상을 하고 있을 수도 있다. 물론, 홈통(50)이 칼럼(10) 내에 설치된 후에 스플래시 배플(64, 66)이 삽입될 수 있다는 것이 이해될 것이다.

일단 홈통(50)이 설치되면, 안착된 스플래시 배플(64, 66)은 기저 물질 전달 베드(18)의 상부면에 지지될 때까지 낮춰진다. 적하 에지(74)가 물질 전달 베드(18)에 지지될 때, 스플래시 배플(64, 66)의 상부 단편(68)은 액체가 홈통(50)의 토출 구멍(60)으로 유출되는 평면 상으로 신장되기 때문에 토출 구멍(60)으로 유출되는 액체의 전부 또는 실질적으로 전부가 스플래시 배플에 의해 포획되고 일단 상부 단편(68)를 따라 그 후 경사진 단편(70)를 따라 수축된 토출 출구(72)를 향해 하향 집중된다. 그후 액체는 토출 출구(72)를 통해 방출되고 토출 출구(72)로의 증기의 유입을 방해하는 역할을 하는 균일 액체 커튼의 형태로 적하 에지(74)를 따라 물질 전달 베드(18)내로 흘러들어간다. 대신, 물질 전달 베드(18)를 통해 상향 상승하는 증기 스트림은 우선적으로 스플래시 배플(64, 66) 외부의 개방 공간으로 흐를 것이다.

도7에 도시된 바와 같이, 구조화된 패킹이 물질 전달 베드(18)로서 사용되면 홈통(50)은 바람직하게는 그의 토출 출구(72)가 최상의 패킹 층에 있는 개별 주름 판(82)의 평면에 횡방향으로 연장하도록 향한다. 이런 식으로, 액체 커튼은 판(82)의 주름에 의해 수평으로 확산되어 물질 전달 베드(18)의 횡방향 단면에 걸쳐 액체를 균일하게 분배한다.

스플래시 배플(64,66)은 홈통(50)에 고정되어 있지 않기 때문에 상부면이 홈통(50)의 평면과 평행하지 않더라도, 기저 물질 전달 베드(18)의 상부 면과 접촉하도록 낮춰질 수 있다. 스플래시 배플(64, 66)의 하부 에지를 물질 전달 베드(18)의 패킹 또는 다른 요소와 접촉하도록 조정하는 이런 기능은 스플래시 배플(64, 66)의 하부 에지와 물질 전달 베드(18) 사이에서 형성될 수도 있는 간극을 감소 또는 제거한다. 이러한 간극은 토출 출구(72)로부터 토출되는 액체를 상승 증기로 혼입되게 하여 칼럼(10)의 그 부분 내에서 발생하는 순수 물질 전달의 효율을 감소시키고 액체의 불균등 분배의 잠재성을 증가시키기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 적하 에지(74)의 톱니모양 형상은 치부(76)가 물질 전달 베드(18)내로 하향 연장되게 하여 액체는 단순히 물질 전달 베드(18)의 상부 보다는 내부로 전달될 수 있다.

홈통 측벽(54, 56)의 이격된 토출 구멍(60)은 도5에 중첩된 아치형 선(84)에 의해 개략적으로 도시된 것처럼, 스플래시 배플(64, 66)의 일부를 따라 하향으로 더 무거운 액체 스트림의 별개 영역을 야기할 수 있다. 하나의 스플래시 배플(64)의 최고조 유동의 영역이 다른 스플래시 배플(66)의 대응 최고조 유동 영역으로부터 오프셋되어 있기 때문에 홈통(50)의 측벽(54, 56)내 토출 구멍(60)의 삼각형 피치는 이런 유동 차이의 크기를 줄이는 역할을 한다. 이런 식으로, 쌍을 이룬 스플래시 배플(64, 66)로부터 결합되어 흐르기 때문에 액체 유동은 토출 출구(72)의 종방향 길이를 따라 더욱 균일하게 분배된다.

스플래시 배플(64, 66)의 상부 에지와 홈통 측벽(54, 56) 사이의 구멍은 토출 영역으로 유입되는 모든 증기를 액체의 하향 유동과 간섭 시키기보다는 상기 구멍을 통해 상승하도록 한다. 상기 구멍은 또한 배수 구멍(62)을 통해 홈통(50)으로 유출된 액체를 스플래시 배플(64, 66)의 내벽에 부딪혀 튀고 상기 내벽을 따라 하향으로 흐르도록 허용하기 때문에 바람직하다.

저유량의 액체에 적합한 액체 분배기(16)의 변형에 있어서, 배수 구멍(60)은 홈통 측벽(54, 56) 중 오직 하나에만 제공될 수 있다. 도6에 도시된 것과 같은 이 러한 실시예에서, 액체는 오직 하나의 스플래시 배플(64)에만 부딪혀 튀고 상기 스플래시를 따라 하향으로 흐른다. 다른 스플래시 배플(66)은 액체를 전혀 수용하지 않고 토출 출구(72)를 형성하는 역할만을 하기 때문에 홈통 측벽(56)으로부터 외향 위치될 필요가 없고 대신 홈통 바닥(40) 아래에 놓인 수직 또는 경사진 판으로서 형성될 수 있다.

수축된 토출 개구(72)가 스플래시 배플의 하부 에지 사이에 형성되는 한, 쌍을 이룬 스플래시 배플(64, 66)은 서로 동일하게 구성될 필요가 없다는 것이 이해될 것이다.

상기의 기재 내용으로 보아, 이 발명이 상기에 기재된 모든 목적과 목표 및 기재되고 개재된 구조에 내재하는 다른 이점들을 달성하기 위해 잘 구성되었음을 알 수 있을 것이다.

특정 구성 및 하부 조합이 유용하며 다른 구성 및 하부 조합의 참고없이 개별적으로 채용될 수 있음이 이해될 것이다. 이는 청구항에 의해 또한 청구항의 범위 내에서 고려된다.

많은 가능한 실시예들이 여기에 기재된 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 만들어질 수 있기 때문에, 여기에 기재되거나 참고 도면에 도시된 모든 사항은 예시적인 것으로 해석되어야지 제한적인 것으로 해석되어서는 안된다는 것이 이해될 것이다.

Claims (33)

1. 바닥에 의해 상호 연결된 이격된 제 1및 제2 측벽을 가지는 적어도 하나의 신장된 홈통과,

   적어도 상기 제1 측벽 내에 위치한 복수개의 액체 토출 구멍과,

   상기 홈통 아래 면에 수축된 토출 개구를 형성하는 하부를 가지는 제1및 제2 스플래시 배플을 포함하며,

   적어도 제1 스플래시 배플은 상기 제1 측벽으로부터 외향 이격된 상부 단편을 가지며 상기 액체 토출 구멍에 대해 충분한 거리로 상향 연장되어 액체가 상기 홈통에 존재할 때 상기 액체 토출 구멍으로부터 유출된 액체를 수납하고, 적어도 상기 제1 스플래시 배플이 상기 홈통에 대하여 수직으로 조정가능한 것을 특징으로 하는 액체 분배기.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 스플래시 배플의 상부 에지는 상기 제1 측벽내의 상기 제1 액체 토출 구멍 위에 위치한 것을 특징으로 하는 액체 분배기.
3. 제2항에 있어서, 상기 제2 측벽에 위치한 액체 토출 구멍를 포함하고, 제2 스플래시 배플이 상기 제2 측벽으로부터 외향 이격된 상부 단편을 가지고, 상기 상부 단편의 상부 에지가 상기 제2 측벽내의 상기 액체 토출 구멍 위에 위치한 것을 특징으로 하는 액체 분배기.
4. 제3항에 있어서, 상기 제1 측벽내의 상기 액체 토출 구멍이 홈통의 상기 제2 측벽 내의 상기 액체 토출 구멍으로부터 오프셋되어 있는 것을 특징으로 하는 액체 분배기.
5. 제1항에 있어서, 상기 제1 스플래시 배플의 상기 상부 단편과 상기 제1 측벽 사이에 증기 구멍을 포함하여 상기 제1 스플래시 배플과 상기 제1 측벽 사이에 증기가 존재할 때 상기 증기가 제거되는 것을 특징으로 하는 액체 분배기.
6. 제1항에 있어서, 상기 제1 스플래시 배플이 상기 수축된 토출 개구로부터 하향 연장되는 적하 에지를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 분배기.
7. 제6항에 있어서, 상기 적하 에지가 이격된 치부를 포함하는 톱니 모양의 하부 에지를 가지는 것을 특징으로 하는 액체 분배기.
8. 제1항에 있어서, 홈통의 상기 제1 측벽내의 상기 액체 토출 구멍 위로 이격된 액체 배수 구멍을 포함하며, 상기 제1 스플래시 배플의 상기 상부 단편과 상기 제1 측벽 사이에 위치한 액체 입구를 포함하여 액체가 상기 홈통에 존재할 때 상기 액체 배수 구멍으로부터 유출된 액체를 수납하는 것을 특징으로 하는 액체 분배기.
9. 제1항에 있어서, 상기 제1 스플래시 배플과 홈통의 상기 제1 측벽 사이에 위치한 스페이서를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 분배기.
10. 제9항에 있어서, 상기 스페이서가 상기 제1 스플래시 배플 및 상기 제1 측벽 중 하나에 고정되어 있으며 상기 제1 스플래시 배플 및 상기 제1 측벽 중 나머지 하나를 따라 수직으로 활주가능한 것을 특징으로 하는 액체 분배기.
11. 제10항에 있어서, 제1 및 제2 스플래시 배플의 상기 하부를 서로 접합시키고 상기 제1 스플래시 배플을 홈통의 상기 제1 측벽을 향해 가압하는 체결기를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 분배기.
12. 제1항에 있어서, 상기 제2 측벽에 위치한 액체 토출 구멍를 포함하고, 상기 제1 스플래시 배플로부터 하향 연장되는 적하 에지 및 상기 수축된 토출 개구에서 상기 제2 스플래시 배플로부터 하향 연장되는 다른 적하 에지를 포함하며, 제2 스플래시 배플은 상기 제2 측벽으로부터 외향 이격된 상부 단편을 가지며, 제2 스플래시 배플의 상기 상부 단편의 상부 에지는 상기 제2 측벽내의 상기 액체 토출 구멍 위에 위치하는 것을 특징으로 하는 액체 분배기.
13. 제12항에 있어서, 상기 적하 에지는 이격된 치부를 포함하는 톱니 모양의 하부 에지를 가지는 것을 특징으로 하는 액체 분배기.
14. 제13항에 있어서, 상기 적하 에지중 하나의 상기 치부는 상기 적하 에지중 다른 하나의 치부로부터 오프셋 되어있는 것을 특징으로 하는 액체 분배기.
15. 제1항에 있어서, 상기 홈통 위에 위치하며 액체를 상기 홈통으로 안내하기 위해 위치한 액체 출구를 가지는 공급 상자를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 분배기.
16. 개방 내부 영역을 형성하는 쉘과,

    상기 개방 내부 영역에 위치하며 상부면을 가지는 물질 전달 베드와,

    일반적으로 제1 방향으로 평행인 관계로 연장되며 각각 바닥에 의해 상호 연결된 제1 및 제2 측벽을 가지는 복수개의 신장된 수평 홈통과; 적어도 제1 측벽에 위치한 복수개의 액체 토출 구멍과; 상기 홈통 아래 면에 수축된 토출 개구를 형성하는 하부를 가지는 제1 및 제2 스플래시 배플을 가지는 상기 개방 내부 영역 내의 상기 물질 전달 베드 위에 위치한 액체 분배기를 포함하며,

    상기 제1 스플래시 배플이 상기 제1 측벽으로부터 외향 연장되며 상기 액체 토출 구멍에 대하여 충분한 거리로 상향 연장되는 상부 단편을 포함하여 액체가 상기 홈통에 존재할 때 상기 액체 토출 구멍으로부터 유출된 액체를 수용하며, 적어도 상기 제1 스플래시 배플이 상기 홈통에 대하여 수직으로 조정가능하며 상기 물질 전달 베드의 상부면에 지지되는 것을 특징으로 하는 물질 이동 칼럼.
17. 제16항에 있어서, 상기 제1 스플래시 배플의 상부 에지가 상기 제1 측벽내의 상기 액체 토출 구멍 위에 위치한 것을 특징으로 하는 물질 이동 칼럼.
18. 제17항에 있어서, 상기 제2 측벽내에 위치한 액체 토출 구멍를 포함하며, 상기 제2 스플래시 배플이 상기 제2 측벽으로부터 외향 이격된 상부 단편을 가지며, 상기 제2 스플래시 배플의 상기 상부 단편의 상부 에지는 상기 제2 측벽내의 상기 액체 토출 구멍 위에 위치하는 것을 특징으로 하는 물질 이동 칼럼.
19. 제18항에 있어서, 상기 제1 측벽 내의 상기 액체 토출 구멍은 홈통의 상기 제2 측벽내의 상기 액체 토출 구멍으로부터 오프셋되어있는 것을 특징으로 하는 물질 이동 칼럼.
20. 제16항에 있어서, 상기 제1 스플래시 배플의 상기 상부 단편과 상기 제1 측벽 사이에 증기 구멍을 포함하여 상기 제1 스플래시 배플과 상기 제1 측벽 사이에 증기가 존재할 때 상기 증기가 제거되는 것을 특징으로 하는 물질 이동 칼럼.
21. 제16항에 있어서, 상기 제1 스프래시 배플은 상기 수축된 토출 개구로부터 하향 연장되는 적하 에지를 포함하는 것을 특징으로 하는 물질 이동 칼럼.
22. 제21항에 있어서, 상기 적하 에지는 이격된 치부를 포함하는 톱니 모양의 하부 에지를 가지는 것을 특징으로 하는 물질 이동 칼럼.
23. 제16항에 있어서, 홈통의 상기 제1 측벽내의 상기 액체 토출 구멍위로 이격된 액체 배수 구멍을 포함하며, 상기 제1 스플래시 배플의 상기 상부 단편과 상기 제1 측벽 사이에 위치한 액체 입구를 포함하여 액체가 상기 홈통에 존재할 때 상기 액체 배수 구멍으로부터 유출된 액체를 수납하는 것을 특징으로 하는 물질 이동 칼럼.
24. 제16항에 있어서, 상기 제1 스플래시 배플과 홈통의 상기 제1 측벽 사이에 위치한 스페이서를 포함하는 것을 특징으로 하는 물질 이동 칼럼.
25. 제24항에 있어서, 상기 스페이서가 상기 제1 스플래시 배플 및 상기 제1 측벽 중 하나에 고정되어 있으며, 상기 제1 스플래시 배플 및 상기 제1 측벽 중 나머지 하나를 따라 수직으로 활주가능한 것을 특징으로 하는 물질 이동 칼럼.
26. 제25항에 있어서, 제1 및 제2 스플래시 배플의 상기 하부를 서로 접합시키고 상기 제1 스플래시 배플을 홈통의 상기 제1 측벽을 향해 가압하는 체결기를 포함하는 것을 특징으로 하는 물질 이동 칼럼.
27. 제16항에 있어서, 상기 제2 측벽에 위치한 액체 토출 구멍를 포함하고, 상기 제1 스플래시 배플로부터 하향 연장되는 적하 에지 및 상기 수축된 토출 개구에서 상기 제2 스플래시 배플로부터 하향 연장되는 다른 적하 에지를 포함하며, 제2 스플래시 배플은 상기 제2 측벽으로부터 외향 이격된 상부 단편을 가지며, 제2 스플래시 배플의 상기 상부 단편의 상부 에지는 상기 제2 측벽내의 상기 액체 토출 구멍 위에 위치하는 것을 특징으로 하는 물질 이동 칼럼.
28. 제27항에 있어서, 상기 적하 에지는 이격된 치부를 포함하는 톱니 모양의 하부 에지를 가지는 것을 특징으로 하는 물질 이동 칼럼.
29. 제28항에 있어서, 상기 적하 에지중 하나의 상기 치부는 상기 적하 에지중 다른 하나의 치부로부터 오프셋되어 있는 것을 특징으로 하는 물질 이동 칼럼.
30. 제29항에 있어서, 상기 물질 전달 베드는 상기 신장된 홈통의 상기 제1 방향으로부터 하나의 각도로 향하는 구조화된 패킹 판을 포함하는 것을 특징으로 하는 물질 이동 칼럼.
31. 제16항에 있어서, 상기 홈통 위에 위치하며 액체를 상기 홈통으로 안내하기 위해 위치한 액체 출구를 가지는 공급 상자를 포함하는 것을 특징으로 하는 물질 이동 칼럼.
32. 바닥에 의해 상호 연결된 제1 및 제2 이격된 측벽을 가지는 적어도 하나의 신장된 홈통과; 적어도 상기 제1 측벽에 위치한 복수개의 액체 토출 구멍과; 상기 홈통 아래 면에 수축된 액체 토출 개구를 형성하는 하부를 가지는 제1 및 제2 스플래시 배플을 가지는 액체 분배기를 내부에 물질 전달 베드를 가지는 물질 이동 칼럼 내에 설치하는 방법이며,

    상기 액체 분배기를 상기 칼럼내의 물질 전달 베드 위에 위치시키는 단계와,

    상기 제1 스플래시 배플을 상기 물질 전달 베드의 상부면에 지지시키기 위해 상기 물질 전달 베드와 접촉하는 상기 제1 스플래시 배플을 하강시키는 단계를 포함하며,

    상기 제1 스플래시 배플이 물질 전달 베드 상에 지지되었을 때, 상기 제1 스플래시 배플은 상기 제1 측벽으로부터 외향 이격되며 상기 액체 토출 구멍에 대하여 충분한 거리로 상향 연장되는 상부 단편을 포함하여 액체가 상기 홈통내에 존재할 때 상기 액체 토출 구멍으로부터 유출된 액체를 수납하고, 적어도 상기 제1 스플래시 배플이 상기 홈통에 대하여 수직으로 조정가능한 것을 특징으로 하는 방법.
33. 액체를 물질 이동 칼럼의 개방 내부 영역내에 위치하는 물질 전달 베드로 분배하는 방법이며,

    일반적으로 제1 방향으로 평행인 관계로 연장되며 각각 바닥에 의해 상호 연결된 제1 및 제2 측벽을 가지는 복수개의 신장된 수평 홈통과; 적어도 제1 측벽에 위치한 복수개의 액체 토출 구멍과; 상기 홈통 아래 면에 수축된 토출 개구를 형성하는 하부를 가지는 제1 및 제2 스플래시 배플을 포함하며, 상기 홈통에 대하여 수직으로 조정가능한 적어도 제1 스플래시 배플이 상기 제1 측벽으로부터 외향 이격되며 상기 액체 토출 구멍위로 상향 연장되는 단편을 갖는 액체 분배기를 상기 개방 내부 영역내의 상기 물질 전달 베드 위에 위치시키는 단계와,

    액체를 상기 홈통으로 안내하는 단계와,

    상기 액체 토출 구멍를 통해 상기 홈통으로 유출된 액체를 상기 제1 스플래시 배플의 내면에 부딪혀 상기 내면을 따라 상기 수축된 개구로 하강하도록 하는 단계와,

    수축된 토출 개구로 유입된 증기를 상기 제1 스플래시 배플과 상기 제1 측벽사이의 증기 구멍으로 상승하게 하는 단계와,

    상승하는 증기가 상기 수축된 토출 개구내로 상향으로 지나가는 것을 차단하기에 충분한 속도로 액체를 상기 수축된 토출 개구로부터 상기 물질 전달 베드 내로 안내하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.

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