KR101120085B1 - 물질전달용 칼럼의 액체수집기와 이 칼럼에서 하강하는액체를 수집하고 혼합하는 방법 - Google Patents

물질전달용 칼럼의 액체수집기와 이 칼럼에서 하강하는액체를 수집하고 혼합하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 분별증류 생성물을 얻는 것과 같이 유체흐름을 처리하도록 된 물질전달용 칼럼에서 상부영역으로부터 오는 액체를 수집하고 혼합하는 데에 사용되는 수집기(26)에 관한 것으로, 이 수집기(26)는 액체를 수집하는 둘 이상의 영역(38,40,42)과 이들 영역의 외주 주위에 위치된 둘 이상의 배수조(28,30,32)를 갖추고 있으며, 다수의 채널과 편향기가 각 영역(38,40,42) 내에서 이격되어 있고, 증기통로가 인접한 채널들 사이의 공간에 형성되며, 편향기는 하강하는 액체를 채널로 유도하면서 이 하강하는 액체로부터 증기통로를 보호하고, 각 영역(38,40,42)에 있는 채널은 간격을 두고서 위치된 세트로 배치되는데, 채널들의 제1세트는 우선적으로 수집된 액체를 제1배수조로 유도하고, 제2세트는 우선적으로 수집된 액체를 제2배수조로 유도한다. 바람직하기로, 각 액체수집영역의 대략 동일한 양의 액체는 2개의 배수조로 전달되어서, 배수조에 있는 액체가 더욱 균일한 농도 및 조성으로 된다. 하나 이상의 배수조(28,30,32)는 이 배수조(28,30,32)의 액체를 하부영역으로 유도하는 다운커머의 입구(34,36)를 구비하며, 상기 수집기(26) 내에서 액체를 혼합함으로써, 별도의 혼합기를 사용하는 것이 방지될 수 있고, 따라서 통상 혼합기가 차지하는 칼럼 내에서의 수직한 공간이 칼럼의 효율을 증대시키도록 패킹이나 다른 내부장치로 채워질 수 있게 된다.

Description

물질전달용 칼럼의 액체수집기와 이 칼럼에서 하강하는 액체를 수집하고 혼합하는 방법 {Combined liquid collector and mixer for mass transfer column}
본 발명은 물질전달용 칼럼(column)에 관한 것으로, 특히 이러한 칼럼에서 패킹(packing)의 하부베드 또는 다른 장치에 더욱 균일하게 분배하도록 하강하는 액체를 수집하고 혼합하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 물질전달과 열교환용 칼럼은 직립한 외피와 이 외피 내에 있고서 패킹 또는 수평하게 놓인 트레이(tray)가 칼럼 내에서 흐르는 유체흐름들 사이에 질량 또는 열전달을 용이하게 하는 데에 사용되는 다수의 영역을 구비하고 있다. 상기 유체흐름은 다른 조합이 가능하지만, 통상 하나 이상의 아래로 흐르는 액체흐름과 하나 이상의 상승하는 증기흐름으로 이루어진다. 한 영역의 바닥을 나가는 액체는 이 영역의 수평한 단면을 가로지르는 여러 위치에서 상이한 농도와 조성을 갖는다. 이들 농도와 조성상의 분포이상을 줄이기 위해서, 하부영역으로 분배되기 전에 액체는 종종 수집되고 혼합된다. 한 영역으로부터 다른 영역으로 하강할 때 액체의 수집과 혼합 및 분배에 대해 원하는 결과를 이루도록 종종 별도의 구성요소를 이용하지만, 별도의 구성요소를 사용하면 이들 구성요소가 차지하는 수직공간이 유체흐름의 다른 처리를 위한 칼럼 내의 허용면적을 감소시키게 되고, 원하는 처리작업을 이행하는 데에 필요한 공간을 제공하기 위해 더 큰 칼럼을 이용해야 하기 때문에 바람직하지 못하다.
조합된 수집기와 혼합기가, 칼럼 내에서 영역을 나가는 액체를 수집하고 혼합하는 데에 필요한 수직공간과 구성요소의 수를 줄이기 위해 전술된 유형의 칼럼에 이용되어 왔다. 이 조합된 수집기와 혼합기는 다수의 열을 이루고서 위로 뻗어 있으며 하강하는 액체를 수집하고 배수조로 공급하여서 액체를 중앙의 다운커머(downcomer)로 공급하도록 된 날개를 이용한다. 수집된 모든 액체가 하나의 다운커머로 흐르기 때문에 상기 장치는 효율적인 혼합기이나, 고속의 액체흐름 또는 큰 칼럼직경으로 인해 둘 이상의 다운커머를 필요로 하는 곳에서는 혼합효율이 크게 떨어지게 된다. 이러한 용도에서는, 수집기의 한 영역에서 하나의 다운커머로 공급되는 액체가 수집기의 나머지 영역에서 다른 다운커머로 흐르는 액체와 상이한 조성을 가질 수 있다. 따라서, 둘 이상의 다운커머를 이용하여 고속의 액체흐름을 처리할 수 있을 뿐만 아니라 수집기의 여러 영역으로부터 나온 액체를 혼합하는 데에 효율적이어서 다운커머로 들어가는 액체가 대체로 균일한 조성으로 되게 하는 조합된 수집기 및 혼합기를 필요로 하게 되었다.
한 양상에서, 본 발명은 수집된 액체를 하부영역으로 배출하기 전에 물질전달용 칼럼의 상부영역으로부터 수집된 액체를 더욱 균일하게 혼합하도록 된 액체수집기에 관한 것이다. 여기서, "물질전달용 칼럼"이라는 용어는 열교환이 일어나는 칼럼들도 포함된다. 이 액체수집기는 적어도 하나의 제1배수조 및 제2배수조를 구비하며, 이들 중 하나는 환형상의 배수조로 될 수 있고 다른 하나 또는 모두는 활줄형상(chordal)의 배수조로 될 수 있다. 이들 배수조는 수집기를 둘 이상의 액체수집영역으로 나누게 되는데, 이 액체수집영역은 이격된 액체수집용 채널의 제1세트와, 이에 간격을 두고 배치되어 있는 이격된 액체수집용 채널의 제2세트를 포함하고 있다. 위로 뻗어 있고서 하강하는 액체를 액체수집용 채널로 유도하는 표면을 갖춘 다수의 편향기가 액체수집영역에 위치되어 있다. 배수구가 액체수집용 채널에 위치되어서 채널의 제1세트에 있는 액체가 우선적으로 제1배수조로 배출되고 채널의 제2세트에 있는 액체가 제2배수조로 배출되게 한다. 액체수집용 채널로부터 나오는 흐름은 여러 방식으로 이루어질 수 있는데, 액체수집용 채널의 제1세트의 한쪽 끝에서 나오는 액체의 흐름을 부분적으로 또는 완전히 차단하면서 액체수집용 채널의 제2세트의 반대쪽 끝에서 나오는 액체의 흐름을 부분적으로 또는 완전히 차단하고, 액체수집용 채널을 원하는 흐름의 방향으로 아래를 향해 기울이며, 상이한 배수조와 배수구를 일렬로 맞춤으로써 이루어지게 된다. 액체수집용 채널의 제1세트 및 제2세트는 바람직하기로 대략 동일한 양의 액체를 액체수집영역에서 제1배수조 및 제2배수조로 전달하게 된다. 이렇게 하여, 제1배수조의 액체는 제2배수조에 있는 액체와 거의 같은 농도와 조성을 갖게 되는 것이다. 다운커머의 입구와 같은 하나 이상의 개구부가 적어도 하나의 배수조에 구비되어 액체가 칼럼의 하부영역으로 전달되도록 배수조를 나가게 한다.
수집기의 한 실시예에서, 배수조들 중 하나는 환형상의 배수조이고, 나머지 배수조는 활줄형상의 배수조이다. 다른 실시예에서, 둘 이상의 활줄형상의 배수조는 환형상의 배수조와 함께 또는 환형상의 배수조 없이 사용된다. 몇몇 실시예에서 액체수집영역은 반구형이고, 선택적으로 하나 이상의 중앙영역을 구비할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 액체수집영역은 파이형상의 4분원영역으로 된다. 둘 이상의 액체수집용 채널의 세트가 사용될 수도 있다.
바람직한 실시예에서, 2개의 이격된 활줄형상의 배수조와 환형상의 배수조가 수집기에 이용된다. 활줄형상의 배수조는 수집기를 3개의 영역으로 나누는데, 대략 동일한 면적의 2개의 반구형 액체수집영역과, 이들 반구형 액체수집영역의 대략 2배의 면적을 가진 중앙의 액체수집영역으로 나누게 된다. 양쪽의 활줄형상의 배수조는, 액체를 다운커머로 배출하여 하부의 액체분배기로 전달하는 다운커머의 입구를 구비한다. 흐름제한장치가 배수조들을 따라 위치되어서, 각 반구형상부에 있는 액체의 일부가 인접한 배수조를 우회하여 멀리 있는 배수조로 전달되게 한다. 바람직하기로, 각 액체수집영역에 수집된 액체는 거의 동일한 양으로 양쪽 활줄형상의 배수조로 전달되어서, 한쪽 활줄형상의 배수조에서 혼합된 액체가 다른쪽 활줄형상의 배수조에서 혼합된 액체와 전체적으로 같은 농도와 조성으로 된다. 이렇게 하여, 상부영역으로부터 수집기에 의해 받아들여질 때 액체가 칼럼의 단면을 가로질러 변화하는 조성으로 될지라도 수집기는 더욱 균일한 농도 및 조성을 가진 둘 이상의 액체흐름을 하부영역으로 전달할 수 있게 된다. 액체의 양은 둘 이상의 액체흐름에서 같게 되거나, 한쪽 액체흐름에서보다 더 많은 양의 액체가 하나 이상의 다른쪽 액체흐름에 있을 수 있다. 상승하는 증기의 증기통로는 바람직하기로 인접한 액체수집용 채널들 사이의 공간에 형성되어서, 하강하는 액체와는 반대로 증기가 수집기를 통해 위로 지나가게 된다.
다른 양상에서, 본 발명은 물질전달용 칼럼의 상부영역으로부터 액체를 수집하고 혼합하여 더욱 균일한 조성인 하나 이상의 액체흐름을 얻기 위하여 전술된 수집기를 이용하는 방법에 관한 것이다. 그 후에 상기 액체흐름은 칼럼 내에서 다른 처리를 하기 위해 하부영역으로 전달되게 된다. 상기 방법은 수집기에 있는 둘 이상의 액체수집영역에 위치된 다수의 채널로 하강하는 액체를 수집하는 단계를 포함한다. 각 액체수집영역의 채널은 간격을 두고서 위치된 둘 이상의 세트로 배치되는데, 채널들 중 제1세트는 우선적으로 수집된 액체를 한쪽 배수조로 전달하고, 제2세트는 우선적으로 수집된 액체를 다른쪽 배수조로 전달한다. 채널의 제1세트 및 제2세트는 바람직하기로 대략 동일한 양의 액체를 두 배수조로 전달한다. 이어서, 배수조의 액체는, 이 액체의 다른 처리가 이루어지는 칼럼의 하부영역으로 전달된다.
명세서의 일부를 형성하는 첨부도면에서, 유사한 참조부호가 유사한 부분을 표시하는 데에 사용된다.
도 1은 본 발명에 따라 구성되고서 그 안에서의 액체흐름의 방향을 화살표로 표시함과 더불어 개략적으로 도시된 수집기를 구비하는 칼럼의 평단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 수집기를 확대하여 도시한 일부 평면도이다.
도 3은 도 2의 3-3선 측면도이다.
도 4a는 도 3의 4A로 표시된 부분을 확대하여 도시한 수집기의 일부 측면도 이다.
도 4b는 본 발명의 한 실시예에 따른 수집기의 날개그룹을 도시한 사시도이다.
도 5는 도 2의 5-5선을 따라 활줄형상의 배수조를 더욱 상세히 도시한 수집기의 일부 단면도이다.
도 6은 도 2의 6-6선을 따라 하부의 분배기의 분리박스와 활줄형상의 배수조 사이에 뻗어 있는 다운커머를 도시한 수집기의 일부 단면도이다.
도 7은 도 2에 도시된 다운커머와 활줄형상의 배수조를 확대하여 도시한 수집기의 일부 평면도이다.
도 8은 수집기와 사용되는 파이프의 측면도이다.
도 9는 중앙부분이 제거된 채로, 환형상의 배수조를 따르는 액체흐름을 도시한 수집기의 평면도이다.
도 10은 도 9의 10으로 표시되고서, 환형상의 배수조가 활줄형상의 배수조들 중 하나의 끝으로 공급하는 부분을 확대하여 도시한 수집기의 일부 평면도이다.
도 11은 도 9의 11로 표시되고서, 환형상의 배수조가 다른 활줄형상의 배수조의 끝으로 공급하는 것을 차단하도록 된 부분을 확대하여 도시한 수집기의 일부 평면도이다.
도 12 내지 도 18은 본 발명의 여러 실시예에 따라 구성된 수집기를 구비하는 칼럼과 더불어, 이 칼럼 내의 액체흐름의 방향을 개략적으로 도시한 평면도들이다.
먼저, 도 1을 참조하자면, 분별증류 생성물을 얻거나 유체흐름들 사이에서 물질전달이나 열교환을 일으키도록 유체흐름들이 처리되는 유형의 칼럼이 참조부호 20으로 표시되어 있다. 이 칼럼(20)은, 견고하게 직립하고서 원통형이나 다각형 또는 임의의 적당한 형태로 되며, 금속 또는 칼럼 내의 조건들과 유체들에 적합한 다른 재료로 구성된 외피(22)를 구비하고 있다. 외피(22)는 이 외피(22)로 형성되고 개방된 내부영역(24)에서 유체흐름들을 처리할 수 있도록 선택된 높이와 직경을 갖는다.
본 발명의 수집기(26)는 대체로 수평한 방위로 외피(22) 안에 장착되고, 개방된 내부영역(24)의 전체 수평단면을 가득히 메우는 크기로 되어서, 수집기(26)는 상부영역으로부터 하강하는 모든 액체를 받게 된다. 상부영역은, 액체를 측면으로 분배하는 물질전달 또는 열교환용 칼럼(20)에서 공통적으로 볼 수 있는 여러 장치를 구비한다. 예컨대, 상부영역은 랜덤의 또는 구조적인 패킹의 베드를 포함할 수 있는데, 상부영역에 있는 장치들의 특성은 본 발명을 이해하는 데에 중요하지 않다.
도 1에 아주 잘 도시된 바와 같이, 수집기(26)는 환형상의 배수조(28)와, 평행하게 이격되어 뻗어 있는 2개의 활줄형상의 배수조(30,32)를 구비하고 있다. 활줄형상의 배수조(30,32)는 칼럼(20)의 단면을 완전히 가로질러 뻗도록 된 길이를 갖는데, 그들의 끝은 환형상의 배수조(28)와 상호연결되어 있다. 다운커머의 입구(34,36)는 활줄형상의 배수조(30,32)의 수평길이를 따라 중앙에 위치된다. 아래에 설명되는 바와 같이, 본 발명은 상이한 구조와 개수의 배수조는 물론, 상이한 개수 와 위치의 다운커머의 입구가 이용될 수도 있다.
상기 활줄형상의 배수조(30,32)는 수집기(26)의 표면을 중앙영역(28) 및 2개의 측면영역(40,42)으로 나누도록 위치되는데, 중앙영역(38)의 면적은 2개의 측면영역(40,42)의 면적의 대략 2배이다. 도 2 내지 도 4b를 참조하면, 다수의 평행한 열을 이루고서 직립한 액체수집용 날개(44)가 이들 영역(38,40,42)을 가득히 메우도록 위치된다. 도 4a 및 도 4b에 아주 잘 도시된 바와 같이, 날개(44)는 각각 채널(46)과, 이 채널(46)로부터 수직한 각도로 위로 뻗은 편향기(48)를 구비한다. 날개(44)의 채널(46)과 편향기(48)는 일체로 도시되어 있으나, 이들은 대신에 별도의 구성요소로 형성될 수 있다. 필요하면 다른 형태의 구성이 이용될 수 있지만, 바람직하기로 각 날개(44)의 여러 부분은 금속 또는 다른 재료로 된 단체(單體)를 원하는 형태로 간단히 굽힘가공함으로써 형성되게 된다. 채널(46)은 길이방향으로 뻗고서 이격되어 있으며 바닥(54)과 상호연결되어 있는 측벽(50,52)으로 형성된다. 채널(46)은 인접한 날개(44)들 사이의 공간보다 작은 폭을 갖고 있어서, 개방된 증기통로(56)가 날개(44)들 사이에 형성되어 수집기(26)를 통해 화살표(57)로 표시된 증기가 위로 통과하게 된다.
편향기(48)는 측벽(50)으로부터 소정의 각도로 위로 뻗어 있으며, 그 상부끝에 아래로 경사진 플랜지(58)를 갖추고 있다. 편향기(48)와 그 상부끝에 위치된 플랜지(58)가 기울어져 있어서, 인접한 증기통로(56)에 대한 차폐부를 형성하여 하강하는 액체가 증기통로(56)로 들어가는 것을 차단하게 된다. 대신에, 하강하는 액체는 해당 편향기(48)의 경사진 표면과 인접한 날개(44)에 구비된 플랜지(58)에 의해 채널(46)로 보내어진다. 인접한 날개(44)들 사이의 공간은, 인접한 날개그룹의 상부끝을 가로질러 뻗고서 편향기(48)의 상부끝을 받아들이는 컷아웃(cut out)을 갖춘 이격판(60)에 의해 유지된다. 유사하게, 측면으로 이격된 다수의 체결판(62)은 날개그룹의 하부끝 아래를 가로질러 뻗고서 채널(46)을 받아들이는 컷아웃을 갖추고 있다.
날개(44)는 길이방향으로 방위를 갖고 있어서, 중앙영역(38)에 있는 활줄형상의 배수조(30,32)들 사이와, 측면영역(40,42)에 있는 환형상의 배수조(28)와 활줄형상의 배수조(30,32) 사이에 수평하게 뻗어 있다. 바람직하기로, 날개(44)는 활줄형상의 배수조(30,32)의 수평한 길이방향 축에 직각으로 뻗어 있으나, 선택적으로 다른 각도로 뻗어 있을 수 있다. 각 날개(44)에 있는 채널(46)의 적어도 한쪽 끝은 배수구로 작용하도록 개방되어, 유체가 채널(46)에서 인접한 환형상의 배수조(28)나 활줄형상의 배수조(30 또는 32)로 흐를 수 있게 한다. 적어도 일부 또는 모든 채널(46)에 있는 다른쪽 끝은 플레이트(64:도 4b와 도 5 참조)의 형태인 흐름제한장치에 의해 완전히 또는 부분적으로 차단되어서, 차단된 끝을 통해 액체가 채널(46)을 빠져나가는 것을 방지하거나 방해한다. 이렇게 하여, 중앙영역(38)에 있는 일부 채널(46)이 우선적으로 액체를 활줄형상의 배수조(30)로 공급하는 한편, 제2의 다른 채널(46)은 우선적으로 액체를 다른 활줄형상의 배수조(32)로 공급하게 된다. 중앙영역(38)에 있는 제3의 또 다른 채널(46)은 양끝에서 개방될 수 있어서, 액체를 양쪽 활줄형상의 배수조(30,32)로 공급할 수 있다. 예컨대, 어떤 구조에서는 모든 제2의 다른 채널(46)이 한쪽 끝에서 차단되고, 나머지 채널(46)은 플레이 트(64)에 의해 반대쪽 끝에서 차단되어서, 인접한 채널(46)이 우선적으로 상이한 활줄형상의 배수조(30,32)로 액체를 공급하게 된다. 다른 구조에서는, 모든 제3의 또 다른 채널(46)이 양끝에서 개방되어 양쪽 배수조(30,32)에 공급하는 한편, 나머지 채널(46)은 번갈아 끝에서 차단된다. 중앙영역(38)으로부터 나온 액체흐름이 대략 동일한 부분으로 나누어져 2개의 활줄형상의 배수조(30,32)에 공급될 수 있다면 또 다른 구조가 이용될 수 있다. 인접한 채널(46) 또는 채널들의 그룹이 상이한 활줄형상의 배수조(30,32)로 공급하여서, 한쪽 배수조에 있는 액체가 다른쪽 배수조에 있는 액체와 대략 동일한 조성으로 되는 것이 중요하다. 이렇게 하여, 중앙영역(38)의 단면을 가로지르는 날개(44)로 받은 액체는 잘 혼합되고, 분리된 다운커머의 입구(34,36)로 들어가기 전에 균일한 조성으로 되게 된다.
유사하게, 측면영역(40,42)에 있는 날개(44)의 채널(46)은 번갈아 또는 다른 방식으로 한쪽 또는 양쪽 끝에서 개방되어, 환형상의 배수조(28)와 인접한 활줄형상의 배수조(30 또는 32)로 액체를 공급한다. 이렇게 하여, 양쪽 측면영역(40,42)에 있는 날개(44)에 의해 받은 액체가 대략 동일한 양으로 환형상의 배수조(28)와 활줄형상의 배수조(30,32)에 공급된다.
환형상의 배수조(28)는 활줄형상의 배수조(30,32)의 선택된 끝으로 그 액체를 공급하여서 수집된 액체를 다운커머의 입구(34,36)로 공급하게 된다. 도 9 내지 도 11에 아주 잘 도시된 바와 같이, 환형상의 배수조(28)의 한쪽 반구형상부는 액체를 활줄형상의 배수조(30)의 한쪽 끝으로 공급하고, 다른쪽 반구형상부는 액체를 다른 활줄형상의 배수조(32)의 반대쪽 끝으로 공급한다. 환형상의 차단판(66)이 활 줄형상의 배수조(30)의 입구끝에서 바로 하류쪽 환형상의 배수조(28)에 위치되고, 다른 환형상의 차단판(68)이 다른 활줄형상의 배수조(32)의 입구끝에서 바로 하류쪽에 위치된다. 활줄형상의 배수조(30,32)들의 양끝은 각각 끝판(70,72)에 의해 차단되어 액체가 환형상의 배수조(28)에서부터 배수조(30,32)의 차단된 끝들로 들어가는 것을 방지하거나 방해하고, 활줄형상의 배수조(30,32)에 있는 액체가 환형상의 배수조(28)로 들어가는 것을 방지하거나 방해한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 환형상의 차단판(66,68)과 배수조의 끝판(70,72)은 환형상의 배수조(28)를 반구형상부들로 나누도록 작용하여서, 액체를 측면영역(40)에서 활줄형상의 배수조(32)로 공급하고, 다른 측면영역(42)에서 다른 활줄형상의 배수조(30)로 공급하게 된다. 이렇게 하여, 측면영역(40)의 날개(44)로 받은 일부 액체가 다운커머의 입구(34,36)로 들어가기 전에 다른 측면영역(42)에 있는 액체와 혼합되게 된다. 바람직한 구조에서, 측면영역(40)에서 받은 액체의 일부가 해당 채널(46)의 한쪽 끝을 통해 바로 활줄형상의 배수조(30)로 전달되는 한편, 동일한 양의 다른 부분이 채널(46)의 다른쪽 끝을 통해 환형상의 배수조(28)의 한쪽 반구형상부로 유도되는데, 여기서 다른 활줄형상의 배수조(32)를 향해 화살표(74)와 같은 흐름의 방향으로 이동된다. 동일한 방식으로, 다른 측면영역(42)에서 받은 액체의 일부가 바로 활줄형상의 배수조(32)로 전달되는 한편, 다른 부분이 환형상의 배수조(28)의 다른쪽 반구형상부로 유도되어, 다른 활줄형상의 배수조(30)를 향해 화살표(76)와 같은 흐름의 방향으로 이동된다. 이러한 구조는, 수집기(26)에 의해 받은 액체의 동일한 부분들이 다운커머의 입구(34,36)로 공급되게 하고, 한쪽 입구로 들어가는 액체가 다 른쪽 입구로 들어가는 액체와 같은 조성으로 되게 한다. 배수조들(28,30,32)을 따라 액체의 흐름을 원하는 방향으로 용이하게 보내기 위해, 선택적으로 배수조들의 바닥은 흐름의 방향을 향해 아래로 경사져 있을 수 있다. 마찬가지로, 액체가 채널(46)의 끝에서부터 흐르는 것을 방지하기 위해 플레이트(64)를 사용하기보다는, 채널(46)에서부터 나오는 액체흐름의 원하는 방향으로 채널을 아래로 간단히 경사지게 할 수 있다.
이제 도 6 내지 도 8을 참조로 하면, 다운커머(78)는 다운커머의 입구(34,36)로부터 아래로 뻗어 있으며, 하부의 분배기의 분리박스(80)에 수용되어 있다. 바람직하기로, 다운커머(78)는 수직하게 아래로 뻗어 있으나, 도 6에 도시된 바와 같이 경사져 있을 수 있다. 파이프(82)가 직사각형상인 다운커머의 입구(34,36)의 끝에 인접한 양쪽 활줄형상의 배수조에 구비되어 있다. 하부의 분배기는 패킹의 베드와 같은 하부영역에 구비된 장치들에 액체를 균일하게 측면으로 분배하는 데에 이용된다. 상기 분배기와 하부영역에 있는 장치들의 특정한 설명은, 수집기(26)의 구조와 관련된 본 발명에서는 중요하지 않다. 2개의 다운커머(78)를 사용함으로써, 수집기(26)가 고속의 액체흐름을 처리할 수 있게 하고 이러한 수집기(26)의 구조로 인해 한쪽 다운커머로 나가는 액체의 유속과 조성이 다른쪽 다운커머와 대략 동일하게 된다.
이어서, 도 12에는 환형상의 배수조(28)와 단일한 활줄형상의 배수조(32)를 구비한 수집기(126)의 다른 실시예가 도시되어 있다. 활줄형상의 배수조(32)는 칼럼(20)의 중앙 단면을 가로질러 완전히 뻗어 있는데, 그 끝은 환형상의 배수조(28) 와 상호연결되어 있다. 다운커머의 입구(36)는 활줄형상의 배수조(32)의 수평한 길이부를 따라 중앙에 위치된다. 활줄형상의 배수조는 수집기(126)의 표면을 대략 동일한 면적인 2개의 측면영역(40,42)으로 나누도록 위치되어 있다. 다수의 평행한 열을 이루고서 직립하여 액체를 수집하는 전술된 유형의 날개(44)는 측면영역(40,42) 내에 위치되고 대체로 이들 영역을 가득히 메우게 된다.
각 날개(44)에 있는 채널(46)의 적어도 한쪽 끝이 개방되어 배수구를 형성하여서, 유체가 채널(46)에서 인접한 환형상의 배수조(28) 또는 활줄형상의 배수조(32)로 흐르게 한다. 이 실시예에서, 모든 다른 채널은 한쪽 끝에서 차단되고, 나머지 채널(46)은 전술된 플레이트(64)와 같은 플레이트에 의해 양끝에서 차단되어서, 인접한 채널(46)이 우선적으로 액체를 활줄형상의 배수조(32) 또는 환형상의 배수조(28)로 공급하게 된다. 환형상의 차단판(66,68)이 활줄형상의 배수조(32)의 양끝에서 환형상의 배수조(28)에 위치되어, 환형상의 배수조(28)를 반구형상부들로 나누고 액체를 활줄형상의 배수조(32)의 양끝으로 따로따로 공급하게 된다. 액체를 수집하는 측면영역(40)으로부터 환형상의 배수조(28)로 들어가는 액체는 활줄형상의 배수조(32)의 한쪽 끝으로 전달되는 한편, 다른 측면영역(42)에서 환형상의 배수조(28)로 들어가는 액체는 활줄형상의 배수조(32)의 반대쪽 끝으로 전달된다. 이렇게 하여, 측면영역(40,42)의 단면을 가로지르는 날개(44)로 받은 일부 액체가 활줄형상의 배수조(32)에 도달하기 전에 환형상의 배수조(28)의 상이한 반구형상부들에서 혼합되고 다운커머의 입구(36)로 들어가기 전에 더욱 균일한 조성으로 된다. 환형상의 차단판(66,68)은 생략될 수도 있다. 수집기(26)에 대해 전술된 여러 구조 가 이 수집기(126)에 채용될 수 있다. 예컨대, 인접한 채널(46)의 양끝의 밖으로 액체를 흘려보내는 것 대신에, 채널(46)이 함께 그룹으로 되어 둘 이상의 인접한 채널(46)이 같은 쪽 끝에서 액체를 배출할 수 있다. 마찬가지로, 채널(46)로부터 나오는 흐름의 원하는 방향은 흐름의 원하는 방향을 향해 채널(46)을 아래로 기울임으로써 성취된다.
다음으로, 도 13에는 본 발명에 따른 수집기의 다른 실시예가 도시되어 있는데, 이 수집기는 참조번호 226으로 표시되어 있다. 수집기(226)는 환형상의 배수조(28)와, 평행하게 이격되어 뻗어 있는 3개의 활줄형상의 배수조(30,32,33)를 구비한다. 다운커머의 입구(34,36,37)는 활줄형상의 배수조(30,32,33)의 수평한 길이부를 따라 중앙에 위치된다.
활줄형상의 배수조(30,32,33)는 수집기의 표면을 2개의 중앙영역(38,39)과 2개의 측면영역(40,42)으로 나누도록 위치되어 있다. 다수의 평행한 열을 이루고서 직립하여 액체를 수집하는 날개(44)는 상기 영역들(38,39,40,42) 내에 위치되고 대체로 이들 영역을 가득히 메우게 된다. 날개(44)는 길이방향으로 방위를 갖고 있어서, 중앙영역(38)에 있는 활줄형상의 배수조(30,32)들 사이와, 중앙영역(39)에 있는 활줄형상의 배수조(32,33)들 사이로 뻗어 있다. 또한, 날개(44)는 길이방향으로 방위를 갖고 있어서, 측면영역(40)에 있는 환형상의 배수조(28)와 활줄형상의 배수조(33) 사이와, 측면영역(42)에 있는 환형상의 배수조(28)와 활줄형상의 배수조(30) 사이로 뻗어 있다. 각 날개(44)에 있는 채널(46)의 적어도 한쪽 끝은 개방되어, 유체가 채널(46)에서 인접한 환형상의 배수조(28)나 활줄형상의 배수조(30 또 는 32 또는 33)로 흐를 수 있게 한다. 적어도 일부 채널(46)에 있는 다른쪽 끝은 전술된 플레이트(64)와 같은 것에 의해 완전히 또는 부분적으로 차단되어서, 차단된 끝을 통해 액체가 채널(46)을 빠져나가는 것을 방지하거나 방해한다. 이렇게 하여, 액체는 우선적으로 일부 채널(46)에서 한쪽 방향으로 흐르고, 나머지 채널(46)에서 반대쪽 방향으로 흐르게 된다.
환형상의 차단판(66,68)과 배수조의 끝판(70,71,72,73)이 환형상의 배수조(28)를 반구형상부들로 나누도록 작용한다. 환형상의 배수조(28)의 한쪽 반구형상부는 액체를 활줄형상의 배수조(33)의 한쪽 끝으로 공급하고, 다른쪽 반구형상부는 액체를 다른 활줄형상의 배수조(30)의 반대쪽 끝으로 공급한다. 환형상의 차단판(66)이 활줄형상의 배수조(33)의 입구끝에서 바로 하류쪽 환형상의 배수조(28)에 위치되고, 다른 환형상의 차단판(68)이 다른 활줄형상의 배수조(30)의 입구끝에서 바로 하류쪽에 위치된다. 활줄형상의 배수조(30,32)들의 양끝은 각각 끝판(71,72)에 의해 차단되어 액체가 환형상의 배수조(28)에서부터 배수조(30,33)의 차단된 끝으로 들어가는 것을 방지하거나 방해하고, 활줄형상의 배수조(30,33)에 있는 액체가 환형상의 배수조(28)로 들어가는 것을 방지하거나 방해한다. 활줄형상의 배수조(32)의 양끝은 끝판(70,73)에 의해 차단되어 액체가 환형상의 배수조(28)에서부터 배수조(32)의 차단된 끝으로 들어가는 것을 방지하거나 방해하고, 활줄형상의 배수조(32)에 있는 액체가 환형상의 배수조(28)로 들어가는 것을 방지하거나 방해한다. 하지만, 다른 실시예에서는 활줄형상의 배수조(32)의 끝들이 끝판에 의해 차단되지 않거나 관통하거나, 둑으로 작용하도록 높이가 줄어들거나, 환형상의 배수조(28)에 있는 액체의 일부가 중앙의 활줄형상의 배수조(32)로 공급되게 하고 이 활줄형상의 배수조(32)에 있는 액체가 환형상의 배수조(28)로 흐를 수 있게 구성되어 있다.
측면영역(42)에 있는 날개(44)의 채널(46)은 번갈아 또는 다른 방식으로 한쪽 또는 양쪽 끝에서 개방되어, 환형상의 배수조(28)와 인접한 활줄형상의 배수조(30)로 액체를 공급한다. 이렇게 하여, 측면영역(42)에 있는 날개(44)에 의해 받은 액체의 일부가 활줄형상의 배수조(30)에 바로 전달되는 한편, 다른 부분이 환형상의 배수조(28)로 유도되어 활줄형상의 배수조(33)로 이동된다.
마찬가지로, 측면영역(40)에 있는 날개(44)의 채널(46)은 번갈아 또는 다른 방식으로 한쪽 또는 양쪽 끝에서 개방되어, 환형상의 배수조와 인접한 활줄형상의 배수조(33)로 액체를 공급한다. 이렇게 하여, 측면영역(40)에 있는 날개(44)에 의해 받은 액체의 일부가 활줄형상의 배수조(33)에 바로 전달되는 한편, 다른 부분이 환형상의 배수조(28)로 유도되어 활줄형상의 배수조(30)로 이동된다.
중앙영역(38,39)에 있는 날개(44)의 채널(46)은 번갈아 또는 다른 방식으로 한쪽 또는 양쪽 끝에서 개방되어, 중앙의 활줄형상의 배수조(32)와 인접한 활줄형상의 배수조(30,33)로 액체를 공급한다. 이러한 구조는, 수집기(226)로 받은 액체가 균형되게 다운커머의 입구(34,36,37)로 공급되고, 한쪽 다운커머의 입구로 들어가는 액체는 다른 다운커머의 입구로 들어가는 액체와 대체로 동일한 조성을 갖게 된다. 수집기의 다른 실시예들에 대해 전술된 구조의 변화와 형태 등이 이 수집기(226)에 채용될 수 있다.
도 17에 도시된 수집기(226)의 변형예에서는, 단일한 중앙의 활줄형상의 배 수조(32)가 2개의 인접한 활줄형상의 배수조(32a,32b)로 대체되고, 해당 다운커머(36)가 없다. 활줄형상의 배수조(32a)의 한쪽 끝은 환형상의 배수조(28)의 일부와 유체흐름이 연통하도록 되어 있어서, 액체를 수집하는 중앙영역(39)에서 활줄형상의 배수조(32a)로 들어가는 액체는 우선적으로 환형상의 배수조(28)로 흐른 후 활줄형상의 배수조(30)로 흐르게 된다. 유사하게, 활줄형상의 배수조(32b)의 반대쪽 끝은 환형상의 배수조(28)의 다른 부분과 유체흐름이 연통하도록 되어 있어서, 중앙영역(38)에서 활줄형상의 배수조(32b)로 들어가는 액체는 우선적으로 환형상의 배수조(28)로 흐른 후 활줄형상의 배수조(33)로 흐르게 된다. 흐름을 제한하는 끝판(70,73)이 활줄형상의 배수조(32a,32b)의 다른쪽 끝들에 각각 위치되어, 액체가 활줄형상의 배수조(32a,32b)의 끝의 밖으로 또는 안으로 흐르는 것을 차단하거나 방해한다.
다음으로, 도 14에는 본 발명에 따른 수집기의 또 다른 실시예가 도시되어 있는데, 이 수집기는 참조번호 326으로 표시되어 있다. 수집기(326)는 환형상의 배수조(28)와, 이 수집기의 표면을 대략 동일한 면적인 4개의 파이형상의 4분원영역(86,88,90,92)으로 나누도록 상호교차하는 2개의 활줄형상의 배수조(30,32)를 구비한다. 다운커머의 입구(34,36)는 활줄형상의 배수조들(30 또는 32) 중 하나의 수평한 길이부를 따라 위치된다. 다수의 평행한 열을 이루고서 직립하여 액체를 수집하는 날개(44)는 상기 4분원영역(86,88,90,92) 내에 위치되고 대체로 이들 영역을 가득히 메우게 된다. 또한, 날개(44)는 길이방향으로 방위를 갖고 있어서, 환형상의 배수조(28)와 활줄형상의 배수조들(30 또는 32) 중 하나의 사이로 뻗어 있다. 각 날개(44)에 있는 채널(46)의 적어도 한쪽 끝은 개방되어, 유체가 채널(46)에서 인접한 환형상의 배수조(28)나 활줄형상의 배수조(30 또는 32)로 흐를 수 있게 한다.
환형상의 차단판(66)이 활줄형상의 배수조(32)의 제1끝에서 바로 하류쪽 환형상의 배수조(28)에 위치되고, 다른 환형상의 차단판(68)이 활줄형상의 배수조(32)의 제2끝에서 바로 하류쪽에 위치된다. 활줄형상의 배수조(32)의 제1끝 및 제2끝은 각각 끝판(70,72)에 의해 차단되어 액체가 환형상의 배수조(28)에서부터 배수조(30)의 차단된 끝들로 들어가는 것을 방지하거나 방해하고, 또는 활줄형상의 배수조(30)에 있는 액체가 환형상의 배수조(28)로 들어가는 것을 방지하거나 방해한다. 중앙의 플레이트(84)는 4분원영역(90,88)들 사이에 대각선으로 위치되어서, 절반의 활줄형상의 배수조(30)를 따라 흐르는 액체가 활줄형상의 배수조(32)의 일부 쪽으로 방향을 돌려 다운커머의 입구(36)에 도달하게 되고, 다른 절반의 활줄형상의 배수조(30)를 따라 반대방향으로 흐르는 액체가 활줄형상의 배수조(32)의 다른 부분 쪽으로 방향을 돌려 다른 다운커머의 입구(34)에 도달하게 된다. 중앙의 플레이트(84)는 양쪽 활줄형상의 배수조(30,32)를 2개의 작은 배수조로 효율적으로 나누게 되고, 다운커머의 입구(34,36)는 배수조(32)로부터 생긴 2개의 작은 배수조에만 위치되게 된다.
4분원영역(86,88)에 있는 날개(44)의 채널(46)은 번갈아 또는 다른 방식으로 한쪽 또는 양쪽 끝에서 개방되어, 환형상의 배수조(28)와 인접한 활줄형상의 배수조(30)로 액체를 공급한다. 이렇게 하여, 4분원영역(86,88)에 있는 날개(44)에 의해 받은 액체의 일부가 활줄형상의 배수조(30)에 바로 전달되고 결국 활줄형상의 배수조(32)에 있는 다운커머의 입구(36)로 전달되는 한편, 다른 부분이 환형상의 배수조(28)로 유도되어 활줄형상의 배수조(32)의 제1끝과 다운커머의 입구(34)로 이동된다.
4분원영역(90,92)에서는, 날개(44)의 채널(46)이 번갈아 또는 다른 방식으로 한쪽 또는 양쪽 끝에서 개방되어, 환형상의 배수조(28)와 인접한 활줄형상의 배수조(30)로 액체를 공급한다. 이렇게 하여, 4분원영역(90,92)에 있는 날개(44)에 의해 받은 액체의 일부가 활줄형상의 배수조(30)에 바로 전달되고 결국 활줄형상의 배수조(32)에 있는 다운커머의 입구(34)로 전달되는 한편, 다른 부분이 환형상의 배수조로 유도되어 활줄형상의 배수조(32)의 제2끝과 다운커머의 입구(36)로 이동된다. 이러한 구조는, 수집기(326)로 받은 액체가 대체로 균등하게 다운커머의 입구(34,36)로 공급되고, 한쪽 다운커머의 입구로 들어가는 액체는 다른 다운커머의 입구로 들어가는 액체와 대체로 동일한 조성을 갖게 된다. 다운커머의 입구(36)로 들어가는 액체는 아래로 흐르고, 전술된 분리박스(80)와 같은 한쪽 분리박스로 배출되고, 다운커머의 입구(34)로 들어가는 액체는 다른쪽 분리박스로 흐르게 된다.
다음으로, 도 15를 참조하면, 또 다른 수집기의 실시예가 도시되어 있는데, 이 수집기는 참조번호 426으로 표시되어 있다. 수집기(426)는 환형상의 배수조(28)와, 이 수집기의 표면을 대략 동일한 면적인 4개의 파이형상의 4분원영역(86,88,90,92)으로 나누도록 상호교차하는 2개의 활줄형상의 배수조(30,32)를 구비한다. 다운커머의 입구(34,35,36,37)는 활줄형상의 배수조(30,32)의 수평한 길이부를 따라 위치된다. 다수의 평행한 열을 이루고서 직립하여 액체를 수집하는 날개는 상기 4분원영역(86,88,90,92) 내에 위치되고 대체로 이들 영역을 가득히 메우게 된다. 4분원영역(88,90)의 날개(44)는 길이방향으로 방위를 갖고 있어서, 환형상의 배수조(28)와 활줄형상의 배수조(30)의 사이로 뻗어 있다. 4분원영역(86,92)의 날개(44)는 도 14에 도시된 위치로부터 회전한 방위를 갖고서, 환형상의 배수조(28)와 활줄형상의 배수조(32)의 사이로 뻗어 있다. 각 날개(44)에 있는 채널(46)의 적어도 한쪽 끝은 개방되어, 유체가 채널(46)에서 인접한 환형상의 배수조(28)나 활줄형상의 배수조(30 또는 32)로 흐를 수 있게 한다.
환형상의 차단판(66)이 활줄형상의 배수조(32)의 제1끝에서 바로 하류쪽 환형상의 배수조(28)에 위치되고, 다른 환형상의 차단판(68)이 활줄형상의 배수조(32)의 제2끝에서 바로 하류쪽에 위치된다. 활줄형상의 배수조(30)의 제1끝 및 제2끝은 각각 끝판(70,72)에 의해 차단되어 액체가 환형상의 배수조(28)에서부터 배수조(30)의 차단된 끝들로 들어가는 것을 방지하거나 방해하고, 또는 활줄형상의 배수조(30)에 있는 액체가 환형상의 배수조(28)로 들어가는 것을 방지하거나 방해한다. 중앙의 플레이트(84)는 4분원영역(90,88)들 사이에 대각선으로 위치되어서, 활줄형상의 배수조(30)의 일부를 따라 흐르는 액체가 활줄형상의 배수조(32) 쪽으로 방향을 돌려 다운커머의 입구(35,36)에 도달하게 되어 있다.
4분원영역(86)에 있는 날개(44)의 채널(46)은 번갈아 또는 다른 방식으로 한쪽 또는 양쪽 끝에서 개방되어, 환형상의 배수조(28)와 인접한 활줄형상의 배수조(32)로 액체를 공급한다. 이렇게 하여, 4분원영역(86)에 있는 날개(44)에 의해 받은 액체의 일부가 활줄형상의 배수조(32)에 바로 전달되고 결국 다운커머의 입구 (36)로 전달되는 한편, 다른 부분이 환형상의 배수조로 유도되어 활줄형상의 배수조(32)의 제1끝과 다운커머의 입구(35)로 이동된다.
4분원영역(88)에 있는 날개(44)의 채널(46)은 번갈아 또는 다른 방식으로 한쪽 또는 양쪽 끝에서 개방되어, 환형상의 배수조(28)와 인접한 활줄형상의 배수조(30)로 액체를 공급한다. 이렇게 하여, 4분원영역(88)에 있는 날개(44)에 의해 받은 액체의 일부가 활줄형상의 배수조(30)에 바로 전달되고 결국 다운커머의 입구(37)로 전달되는 한편, 다른 부분이 환형상의 배수조(28)로 유도되어 활줄형상의 배수조(32)의 제1끝과 다운커머의 입구(35)로 이동된다.
4분원영역(90)에 있는 날개(44)의 채널(46)은 번갈아 또는 다른 방식으로 한쪽 또는 양쪽 끝에서 개방되어, 환형상의 배수조(28)와 인접한 활줄형상의 배수조(30)로 액체를 공급한다. 이렇게 하여, 4분원영역(90)에 있는 날개(44)에 의해 받은 액체의 일부가 활줄형상의 배수조(30)에 바로 전달되고 결국 다운커머의 입구(34)로 전달되는 한편, 다른 부분이 환형상의 배수조(28)로 유도되어 활줄형상의 배수조(32)의 제2끝과 다운커머의 입구(36)로 이동된다.
4분원영역(92)에 있는 날개(44)의 채널(46)은 번갈아 또는 다른 방식으로 한쪽 또는 양쪽 끝에서 개방되어, 환형상의 배수조(28)와 인접한 활줄형상의 배수조(32)로 액체를 공급한다. 이렇게 하여, 4분원영역(92)에 있는 날개(44)에 의해 받은 액체의 일부가 활줄형상의 배수조(32)에 바로 전달되고 결국 다운커머의 입구(35)로 전달되는 한편, 다른 부분이 환형상의 배수조(28)로 유도되어 활줄형상의 배수조(32)의 제2끝과 다운커머의 입구(36)로 이동된다.
전술된 구조는, 수집기(426)로 받은 액체가 대체로 균등하게 다운커머의 입구(36,37)로 공급되는 것과 같이 다운커머의 입구(34,35)로 공급되고, 각 다운커머의 입구로 들어가는 액체는 완전히 균일하지는 않지만 더욱 균일한 조성을 갖게 된다. 다운커머의 입구(34,35)로 들어가는 액체는 아래로 흐르고, 더욱 완전하고 균일한 혼합을 성취하기 위해 전술된 유형의 한쪽 분리박스로 전달되고, 마찬가지로 다운커머의 입구(36,37)로 들어가는 액체는 다른쪽 분리박스(80)로 아래로 흐르게 된다.
다음으로, 도 16에는 액체가 채널(46)을 나가는 방식에 있어서 전술된 실시예들과는 상이한 수집기(526)가 도시되어 있다. 이 수집기(526)는 평행하게 이격되어 뻗어 있는 활줄형상의 배수조(30,32,33)를 구비한다. 다운커머의 입구(34,36,37)는 활줄형상의 배수조(30,32,33)의 수평한 길이부를 따라 중앙에 위치된다. 활줄형상의 배수조(30,32,33)는 수집기의 표면을 2개의 중앙영역(38,39)과 2개의 측면영역(40,42)으로 나누도록 위치되어 있다. 다수의 평행한 열을 이루고서 직립하여 액체를 수집하는 날개(44)는 상기 영역들(38,39,40,42) 내에 위치되고 대체로 이들 영역을 가득히 메우게 된다. 날개(44)는 길이방향으로 방위를 갖고 있어서, 칼럼(20)의 전체 또는 대부분을 가로질러 뻗어 있다.
바람직한 실시예에서, 날개(44)의 채널(46)의 바닥 또는 측벽은 적어도 하나의 배수구(94)를 갖고 있어 액체를 하나 이상의 배수조(30,32,33)로 공급한다. 인접한 날개(44)의 채널(46)은 번갈아 또는 다른 방식으로 위치된 배수구(94)를 갖고 있어 액체를 배수조(30,32,33)로 공급한다. 이렇게 하여, 영역들(38,39,40,42)에 있는 날개(44)에 의해 받은 액체의 일부가 활줄형상의 배수조(30)에 바로 전달되고 결국 다운커머의 입구(34)로 전달되는 한편, 측면영역(40)에서 받은 액체의 다른 부분이 활줄형상의 배수조(32)로 바로 전달되고 결국 다운커머의 입구(36,37)로 전달된다.
상기 수집기(526)에서는 배수조와 다운커머의 입구의 개수 및 구조가 변경될 수 있는바, 한 예로 수집기(526)는 활줄형상의 배수조(30,32,33)에 덧붙여 전술된 유형의 환형상의 배수조를 구비할 수 있다. 환형상의 배수조가 이용될 때, 각 날개(44)의 채널(46)의 적어도 한쪽 끝은 개방되어 유체가 채널(46)에서 인접한 환형상의 배수조로 흐를 수 있게 하거나, 각 채널이 적어도 하나의 배수구(94)를 갖추어 액체를 하나 이상의 배수조(30,32,33)에 공급한다. 이 실시예에서, 끝판이 사용되어 액체가 환형상의 배수조(28)에서부터 활줄형상의 배수조(30,32,33)로 흐르는 것을 방지하거나 방해할 수 있다. 상기 끝판은 관통되거나, 높이가 다르게 되거나, 환형상의 배수조에서 활줄형상의 배수조(30,32,33)로 공급된 액체의 양을 제어하도록 구성될 수 있다. 또, 상기 끝판은 액체가 환형상의 배수조에서 하나 이상의 활줄형상의 배수조(30,32,33)로 흐르는 것 또는 그 역으로 되는 것을 방지할 수 있는 높이로 되거나, 관통되거나, 높이가 다르게 되거나, 제어된 액체의 양이 하나 이상의 활줄형상의 배수조(30,32,33)로 들어가고 나갈 수 있게 구성될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 단일한 환형상의 배수조(28)가, 액체를 상이한 액체수집영역에서 상이한 활줄형상의 배수조로 전달하도록 둘 이상의 동심적인 환형상의 배수조로 대체된다. 이러한 동심적인 환형상의 배수조를 사용하는 수집기(626)가 도 18에 도시되어 있다. 이 수집기(626)에서, 환형상의 영역은 이 환형상의 영역의 외주 일부 주위로 뻗어 있는 제1외부환형상의 배수조(28a)와, 상기 외주의 나머지 부분 주위로 뻗어 있는 제2외부환형상의 배수조(28b)로 분할된다. 동심적인 제1내부환형상의 배수조(28c)는 제1외부환형상의 배수조(28a)에 인접하여 이로부터 방사상 안쪽에 위치되고서 환형상의 영역의 외주의 작은 부분 주위로 뻗어 있다. 보다 작은 제2내부환형상의 배수조(28d)는 제2외부환형상의 배수조(28b)로부터 방사상 안쪽에 위치되고서 환형상의 영역의 외주의 다른 작은 부분 주위로 뻗어 있다. 제1외부 및 내부환형상의 배수조(28a,28c)는 액체를 중앙의 활줄형상의 배수조(32)와 활줄형상의 배수조(30)의 한쪽 끝으로 공급하는데, 활줄형상의 배수조(30)의 반대쪽 끝은 흐름을 차단하는 끝판(72)에 의해 폐쇄된다. 마찬가지로, 제2외부 및 내부환형상의 배수조(28b,28d)는 액체를 중앙의 활줄형상의 배수조(32)와 활줄형상의 배수조(33)의 반대쪽 끝으로 공급한다. 활줄형상의 배수조(33,30)의 다른쪽 끝들은 흐름을 차단하는 끝판(71,72)에 의해 폐쇄되어, 액체가 활줄형상의 배수조(33,30)의 끝들과 내부환형상의 배수조들(28c,28d) 사이로 흐르는 것을 차단하거나 방해하게 된다. 각각의 액체를 수집하는 영역들(38,39,40,42)에 있는 액체수집용 채널(46)은 수집된 액체를 둘 이상의 배수조들(28a~28d,30,32,33)로 배출한다. 예컨대, 측면영역(40)에 있는 액체수집용 채널(46)은 수집된 액체를 제1외부환형상의 배수조(28a)와 제1내부환형상의 배수조(28c) 및 중앙의 활줄형상의 배수조(32)로 균등하게 나누어 보낸다. 이어서, 제1외부환형상의 배수조(28a)는 액체를 활줄형상의 배수조(30)로 전달하고, 제1내부환형상의 배수조(28c)는 액체를 중앙의 활줄형상의 배수조(32)로 전달한다. 마찬가지로, 측면영역(42)에 있는 액체수집용 채널(46)은 수집된 액체를 제2외부환형상의 배수조(28b)와 제2내부환형상의 배수조(28d) 및 활줄형상의 배수조(30)로 균등하게 나누어 보낸다. 이어서, 제2외부환형상의 배수조(28b)는 액체를 활줄형상의 배수조(33)로 전달하고, 제2내부환형상의 배수조(28d)는 액체를 중앙의 활줄형상의 배수조(32)로 전달한다. 중앙영역(38)에 있는 액체수집용 채널(46)은 수집된 액체를 활줄형상의 배수조(30,32)로 동등하게 나누고, 중앙영역(39)에 있는 액체수집용 채널(46)은 마찬가지로 수집된 액체를 활줄형상의 배수조(33,32)로 동등하게 나눈다.
또한, 수집기(626)에는 액체를 우선적으로 액체수집용 채널(46)에서 원하는 배수조로 배출하게 하는 2개의 상이한 유형의 배수구가 나타나 있다. 한 실시예에서, 배수구(94)는 액체수집용 채널의 바닥에 형성되어 있는 한편, 다른 실시예에서는 액체가 간단히 액체수집용 채널(46)의 개방된 끝에 형성된 배수구를 통해 배출되게 되어 있다.
전술한 설명으로부터, 본 발명은 구조물에 본래 있는 다른 장점들과 함께 전술된 모든 목적을 달성하도록 잘 적용된 것임을 알 수 있다.
임의의 형태와 조합이 실시될 수 있으며, 다른 형태와 조합에 관계없이 사용될 수 있는데, 이는 청구범위로 기대될 수 있으며 그 범주 내에 있게 된다.
많은 실시예가 그 범주로부터 벗어남 없이 본 발명에 이루어질 수 있기 때문에, 여기에 설명되고 첨부도면에 도시된 모든 것은 제한하기 위한 것이 아니라 예로서 간주되어야 할 것이다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 둘 이상의 다운커머를 이용하여 고속의 액체흐름을 처리할 수 있을 뿐만 아니라 수집기의 여러 영역으로부터 나온 액체를 혼합하는 데에 효율적이어서 다운커머로 들어가는 액체가 더욱 균일한 조성으로 되게 하는 효과가 있게 된다.

Claims (38)

  1. 제1배수조 및 제2배수조와; 이 제1배수조 및 제2배수조 중 적어도 하나에 위치되어, 액체가 있을 때 이 액체가 적어도 하나의 배수조에서 배출되게 할 수 있는 적어도 하나의 다운커머의 입구(34, 36, 37); 상기 제1배수조 및 제2배수조에 의해 구획되는 적어도 2개의 액체수집영역; 각각의 액체수집영역과 연결되고서 이격되어 있는 액체수집용 채널(46)의 제1세트 및 제2세트; 상기 액체수집영역에서 액체수집용 채널(46)들 사이의 공간에 있는 상승하는 증기흐름용 증기통로(56); 액체가 상부영역에서 상기 액체수집용 채널(46)로 하강할 때 액체를 유도하는 표면을 갖추고서 위로 뻗어 있는 다수의 편향기(48) 및; 상기 액체수집용 채널(46)에 위치되어, 액체가 있을 때 이 액체가 액체수집용 채널(46)로부터 배출되게 하는 배수구;를 구비하며,
    상기 액체수집용 채널(46)의 제1세트가 제1배수조와 연결되어, 액체가 액체수집용 채널(46)의 제1세트에 있을 때, 이 액체가 우선적으로 액체수집용 채널(46)의 제1세트에 있는 배수구를 통해 제1배수조로 흘러서 혼합되게 하고, 상기 액체수집용 채널(46)의 제2세트가 제2배수조와 연결되어, 액체가 액체수집용 채널(46)의 제2세트에 있을 때, 이 액체가 우선적으로 액체수집용 채널(46)의 제2세트에 있는 배수구를 통해 제2배수조로 흘러서 혼합되게 하는, 물질전달 또는 열전달용 칼럼(10)에서 상부영역으로부터 하강하는 액체를 수집하고 혼합하는 액체수집기(26).
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1배수조 및 제2배수조 양쪽에 적어도 하나의 다운커머의 입구(34, 36, 37)를 구비하는 액체수집기.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1배수조 및 제2배수조에 있는 각각의 다운커머의 입구(34, 36, 37)와 연결되어, 액체가 상기 다운커머의 입구(34, 36, 37)를 통해 아래로로 배출될 때 액체를 유도하는 다운커머(78)를 구비하는 액체수집기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1배수조 및 제2배수조는 공통의 수평한 평면에 위치되는 액체수집기.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1배수조 및 제2배수조는 활줄형상의 배수조인 액체수집기.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1배수조 및 제2배수조는 각각 대향되는 제1끝 및 제2끝을 갖추는 액체수집기.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1배수조의 제1끝 및 상기 제2배수조의 반대쪽 제2끝과 액체흐름이 연통하도록 된 환형상의 배수조를 구비하는 액체수집기.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1배수조의 제2끝에 위치되어 환형상의 배수조와 제1배수조의 제2끝 사이에서 액체가 흐르는 것을 방지하는 끝판(72)과, 상기 제2배수조의 제1끝에 위치되어 환형상의 배수조와 제2배수조의 제1끝 사이에서 액체가 흐르는 것을 방지하는 끝판(70)을 구비하는 액체수집기.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1배수조의 제1끝에 인접한 위치에서 환형상의 배수조에 위치되어 액체가 환형상의 배수조에 있을 때 액체를 제1배수조의 제1끝으로 유도하는 차단판(68)과, 상기 제2배수조의 제2끝에 인접한 위치에서 환형상의 배수조에 위치되어 액체가 환형상의 배수조에 있을 때 액체를 제2배수조의 제2끝으로 유도하는 차단판(66)을 구비하는 액체수집기.
  10. 제9항에 있어서, 상기 액체수집용 채널의 제1세트 및 제2세트는 공통의 수평한 평면에서 평행하게 뻗어 있는 액체수집기.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제1배수조 및 제2배수조는 평행하게 이격된 채로 뻗어 있으며, 상기 액체수집용 채널의 제1세트 및 제2세트는 제1배수조 및 제2배수조에 직각으로 뻗어 있는 액체수집기.
  12. 제11항에 있어서, 상기 액체수집용 채널의 제1세트는 액체수집용 채널의 제2세트와 번갈아 간격을 두고 배치되어 있는 액체수집기.
  13. 제12항에 있어서, 상기 액체수집용 채널은 대향되는 끝들을 갖고 있으며, 상 기 배수구는 대향되는 끝들 중 개방된 것으로 이루어지는 액체수집기.
  14. 제12항에 있어서, 상기 액체수집용 채널은 이격된 측벽과 이들을 연결하는 바닥을 갖추고 있으며, 상기 액체수집용 채널은 배수조들 위에 가로놓여 있는 액체수집기.
  15. 제14항에 있어서, 상기 배수구는 액체수집용 채널의 측벽에 형성되는 액체수집기.
  16. 제14항에 있어서, 상기 배수구는 액체수집용 채널의 바닥에 형성되는 액체수집기.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제1배수조 및 제2배수조와의 공통 평면에서 평행하게 위치된 제3활줄형상의 배수조를 구비하는 액체수집기.
  18. 제6항에 있어서, 상기 제1배수조 및 제2배수조와의 공통 평면에서 평행하게 위치된 제3활줄형상의 배수조를 구비하고, 상기 액체수집용 채널이 제1배수조 및 제2배수조와 제3활줄형상의 배수조 위에 가로놓여 있는 액체수집기.
  19. 제18항에 있어서, 상기 액체수집용 채널은 이격된 측벽과 이들을 연결하는 바닥을 갖추고 있으며, 상기 배수구는 측벽 또는 바닥에 형성되어 있는 액체수집기.
  20. 제9항에 있어서, 상기 제1배수조 및 제2배수조와의 공통 평면에서 평행하게 제1배수조와 제2배수조 사이에서 이격되어 있는 제3활줄형상의 배수조를 구비하고, 이 제3활줄형상의 배수조에 적어도 하나의 다운커머 입구를 구비하는 액체수집기.
  21. 제20항에 있어서, 상기 제3활줄형상의 배수조의 양끝의 하나에 끝판(71)을 추가로 구비하여, 상기 환형상의 배수조와 배수조의 끝부분 사이로 액체가 흐르는 것을 방지하도록 된 액체수집기.
  22. 제1항에 있어서, 상기 제1배수조는 환형상의 배수조이고, 상기 제2배수조는 활줄형상의 배수조인 액체수집기.
  23. 제22항에 있어서, 상기 다운커머 입구는 활줄형상의 배수조에 위치되고, 상기 환형상의 배수조는 활줄형상의 배수조의 양끝과 액체흐름이 연통되게 되어 있어 액체가 환형상의 배수조에 있을 때 이 액체를 활줄형상의 배수조의 양끝에 공급하는 액체수집기.
  24. 제1항에 있어서, 상기 제1배수조 및 제2배수조는 활줄형상의 배수조들과 상 호교차하고, 제1배수조의 양끝과 액체흐름이 연통되는 환형상의 배수조를 구비하는 액체수집기.
  25. 제24항에 있어서, 상기 제1배수조(30) 및 제2배수조(32)가 상호교차하는 영역에 위치된 플레이트(84)를 구비하되, 이 플레이트(84)는 상기 상호교차하는 영역를 가로질러 대각선으로 뻗어 있어서, 액체가 제2배수조(32)의 한 부분에서 흐를 때 이 액체를 제1배수조(30)의 한쪽 부분으로 방향을 돌려 흐르게 하고, 액체가 제2배수조(32)의 다른 부분에서 흐를 때 이 액체를 제1배수조(30)의 다른쪽 부분으로 방향을 돌려 흐르게 하는 한편, 상기 적어도 하나의 다운커머 입구(34, 36, 37)가 제1배수조의 양쪽 부분에 위치되는 액체수집기.
  26. 제25항에 있어서, 상기 제2배수조의 양끝에 차단판(66, 68)을 추가로 구비하여, 상기 환형상의 배수조와 제2배수조 사이로 액체가 흐르는 것을 방지하도록 된 액체수집기.
  27. 제26항에 있어서, 상기 제1배수조의 양끝에 인접한 위치에서 환형상의 배수조에 위치된 끝판(70, 72)을 추가로 구비하여, 액체가 환형상의 배수조에 있을 때 액체를 제1배수조의 양끝으로 유도하는 액체수집기.
  28. 제27항에 있어서, 상기 액체수집용 채널의 제1세트 및 제2세트는 공통의 수평한 평면에서 평행하게 뻗어 있는 액체수집기.
  29. 제27항에 있어서, 상기 액체수집영역은 파이형상의 4분원영역으로 이루어지고, 각 4분원영역에 있는 상기 액체수집용 채널의 제1세트 및 제2세트는 인접한 4분원영역에 있는 액체수집용 채널에 대해 반대방향으로 뻗어 있는 액체수집기.
  30. 제27항에 있어서, 상기 액체수집용 채널은 대향되는 끝들을 갖고 있으며, 상기 배수구는 대향되는 끝들 중 개방된 것으로 이루어지는 액체수집기.
  31. 수평하게 분포된 둘 이상의 액체수집영역 내에 위치된 다수의 액체수집용 채널에서 하강하는 액체를 수집하는 단계와; 상기 적어도 하나의 액체수집영역에 있는 액체수집용 채널의 제1세트에서 제1배수조로 액체를 우선적으로 유도하며, 상기 적어도 하나의 액체수집영역에 있는 액체수집용 채널의 제2세트에서 제2배수조로 액체를 우선적으로 유도하는 단계 및; 상기 제1배수조 및 제2배수조에서 액체를 유도하는 단계;를 포함하는, 물질전달용 칼럼에서 하강하는 액체를 수집하고 혼합하는 방법.
  32. 제31항에 있어서, 상기 적어도 하나의 액체수집영역에서 동일한 양의 액체를 제1배수조 및 제2배수조로 유도하는 단계를 포함하는, 물질전달용 칼럼에서 하강하는 액체를 수집하고 혼합하는 방법.
  33. 제32항에 있어서, 상기 하강하는 액체를 액체수집용 채널로 방향을 돌려 보내도록 경사진 편향기를 사용하는 단계를 포함하는, 물질전달용 칼럼에서 하강하는 액체를 수집하고 혼합하는 방법.
  34. 제33항에 있어서, 상기 액체수집용 채널 사이에 위치된 증기통로를 통해 상승하는 증기를 위로 통과시키는 단계를 포함하는, 물질전달용 칼럼에서 하강하는 액체를 수집하고 혼합하는 방법.
  35. 제34항에 있어서, 상기 하강하는 액체로부터 증기통로를 보호하도록 경사진 편향기를 사용하는 단계를 포함하는, 물질전달용 칼럼에서 하강하는 액체를 수집하고 혼합하는 방법.
  36. 제32항에 있어서, 상기 액체의 제1양과 제2양을 우선적으로 유도하는 단계는, 상기 액체수집용 채널에 위치된 배수구를 통해 액체를 배출하는 단계를 포함하는, 물질전달용 칼럼에서 하강하는 액체를 수집하고 혼합하는 방법.
  37. 제32항에 있어서, 액체수집영역(38, 40, 42) 중의 어느 하나의 액체수집영역에 있는 액체수집용 채널의 제1세트에서 제1배수조로 액체를 우선적으로 유도하며, 상기 어느 하나의 액체수집영역에 있는 액체수집용 채널의 제2세트에서 환형상의 배수조로 액체를 우선적으로 유도하고, 다른 하나의 액체수집영역에 있는 액체수집용 채널의 제1세트에서 제2배수조로 액체를 우선적으로 유도하며, 상기 다른 하나의 액체수집영역에 있는 액체수집용 채널의 제2세트에서 환형상의 배수조로 액체를 우선적으로 유도하되, 상기 유도되는 액체의 양은 동일한 양으로 하는 단계를 포함하는, 물질전달용 칼럼에서 하강하는 액체를 수집하고 혼합하는 방법.
  38. 제32항에 있어서, 한쪽 배수조에 있는 액체를 다른쪽 배수조로 공급하고, 이 다른쪽 배수조에 있는 액체를 칼럼(20) 내에서 다운커머 입구를 통해 아래로 공급하는 단계를 포함하는, 물질전달용 칼럼에서 하강하는 액체를 수집하고 혼합하는 방법.
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