KR101547073B1 - 해상 공정용 병류식 증기-액체 접촉 장치 - Google Patents

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Abstract

해상용 병류식 증기-액체 접촉 장치는 접촉 모듈을 갖는 단을 포함한다. 각각의 접촉 모듈은 소정 방향으로 연장되는 하강관을 포함하고, 하강관 내에 하강관 셀을 형성하기 위해 상기 방향으로 서로 이격된 하강관 배플을 갖는다. 각각의 하강관은 병류식 흐름 채널에 근접한 유출구를 포함한다. 수용팬은 하강관과 거의 평행하게 연장되고, 수용팬 내에 수용팬 섹션을 형성하기 위해 상기 방향으로 서로 이격된 수용팬 배플을 갖는다. 증기-액체 분리 디바이스는 병류식 흐름 채널에 근접한 유입면과 수용팬 위에 있는 유출면을 갖는다. 도관이 마련되는데, 각각의 도관은 각각의 수용팬 섹션과 유체 연통되는 상단과 바로 하위단에 있는 선택된 하강관 셀과 유체 연통되는 하단을 갖는다.

Description

해상 공정용 병류식 증기-액체 접촉 장치{CO-CURRENT VAPOR-LIQUID CONTACTING APPARATUSES FOR OFFSHORE PROCESSES}
선행 국내출원에 대한 우선권 주장
본 출원은 2011년 9월 9일자로 출원된 미국 출원 제13/229,531호에 대한 우선권을 주장한다.
기술분야
본 명세서는 일반적으로 물질이동 및/또는 열전달 공정에 있어서 병류식(co-current) 증기-액체 접촉을 수행하기 위한 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 암반 또는 경사진 해상 기반 컬럼에서 겪게 되는 비수직 조건 하에서 병류식 증기-액체 접촉을 수행하기 위한 장치에 관한 것이다.
분별 트레이(fractionation tray) 및 패킹과 같은 증기-액체 접촉 디바이스는 석유 및 석유화학 산업에서 거의 무한한 다양한 분리를 수행하는 데 채용된다. 분별 트레이는 파라핀, 방향족 및 올레핀을 포함하는 다수의 상이한 탄화수소의 분리에 사용된다. 분별 트레이는 석유에서 추출된 부분과 같은 비등 범위가 넓은 혼합물의 분리에 있어서, 또한 알코올, 에테르, 알킬방향족, 모노머, 용매, 무기 화합물 및 대기 가스와 같은 특정 화학물을 분리하는 데에도 또한 사용된다. 증기-액체 접촉 트레이는 또한 가스 처리, 정제 및 흡착을 수행하는 데에도 사용된다.
상이한 장점 및 단점을 갖는 매우 다양한 분별 트레이 및 다른 접촉 디바이스가 개발되었지만, 분별 트레이와 패킹은 종래의 분별 증류 장치의 주요한 형태이다. 이들은 분별 컬럼과 같은 베셀에서 수행되는 증기-액체 접촉을 촉진하기 위해 화학, 석유화학, 및 석유정제 산업에서 널리 사용된다. 트레이들은 수평 방향으로, 통상적으로는 컬럼의 트레이 간격이라고 칭하는 균일한 수직 거리를 두고 장착된다.
분별 증류는 통상적으로, 전체 하향 액체 흐름 및 상향 증기 흐름을 나타내는 직교류식(cross flow) 또는 향류식(counter current) 접촉 디바이스에서 행해졌다. 기상 및 액상은 접촉단에서 접촉하여, 기상과 액상이 성분을 교환하고, 서로 평형에 가까워지도록 할 수 있다. 증기와 액체는 그 후에 분리되고, 적절한 방향으로 이동되며, 다른 양의 적절한 유체와 다시 접촉된다. 다수의 통상의 증기-기상 접촉 디바이스에서, 증기와 액체는 각 단에서 직교류식 구성으로 접촉된다. 대안의 장치는, 장치 내에서의 전체 흐름이 계속해서 향류식이고, 액상과 기상 간의 실제적인 접촉의 각 단계가 병류식 물질이동 전달 구역에서 수행된다는 점에서 통상의 다단 접촉 시스템과 상이하다.
병류식 증기-액체 접촉 디바이스를 사용하는 분별 증류 공정 중에, 컬럼의 바닥에서 생성된 증기가 상승하여, 하강관(downcomer)을 빠져나가는 액체와 접촉하게 된다. 증기와 액체 간의 접촉은 액체가 증기에 비말동반되어 상향 운반되는 액적을 형성하도록 한다. 그 결과, 증기와 액체는 적어도 단기간 동안 유로를 공유한다. 비말동반 기간 중에, 기상과 액상 간의 구성 평형(compositional equilibrium)에 가까워진다. 물질이동 중에, 증기는 휘발성이 덜한 재료가 분리되고, 이에 따라 증기가 베셀을 상향 통과할 때에 약간 더 휘발성이 된다. 동시에, 액체 내의 휘발성이 덜한 화합물의 농도는, 액체가 트레이들 사이에서 하향 이동할수록 증가한다. 액체 함유 증기는 액체가 제거되는 분리 디바이스를 통과한다. 증기로부터 분리된 액체는 다음 하위 트레이로 하향 이동한다. 이러한 연속적인 비말동반과 증기-액체 분리는 각각의 트레이 상에서 수행된다. 증기-액체 컨택터는 이에 따라 상승 증기를 액체와 접속시키는 기능과, 그리고 그 후에 2개의 상이 분리되어 상이한 방향으로 흐르도록 하는 기능의 2가지 기능을 수행한다. 단계들이 적절한 횟수로 수행될 때, 공정은 화학 화합물들의 상대 휘발성에 기초하여 화학 화학물들의 분리를 초래한다.
항시 개선이 요구되는 증기-액체 장비의 2가지 매우 중요한 특징은 용량과 효율이다. 병류식 접촉 디바이스는 각 단에서 증기-액체 분리를 증대시키는 디미스터(demister) 또는 원심 베인과 같은 증기-액체 분리 디바이스의 사용 전반에 걸쳐 높은 용량을 달성하기 위한 한가지 장치인 것으로 여겨진다. 병류식 접촉 디바이스는 또한 미세 액체 액적을 증기와 병류식으로 접촉시키는 것을 통해 높은 물질이동 효율을 달성할 수도 있다.
비수직 조건 하에서의 작동으로부터 증기-액체 접촉 디바이스에서 불균형 또는 편재된 액체 흐름이 발생하면, 즉 베셀 자체가 흔들리거나 틸팅되면, 유체는 장치의 물질이동 구역을 따라 용이하게 재분배될 수 없다. 액체의 편재는 하나의 단에서 다음 단으로 전파될 수 있어, 장치의 용량 및 효율을 저감할 수 있다.
따라서, 접촉단에서 불균형 또는 편재된 액체를 억제 또는 제거하는 병류식 증기-액체 접촉 장치를 제공하는 것이 바람직하다. 비수직 조건 하에서 접촉단 내에서 또는 접촉단들 사이에서 수평 방향으로의 액체 흐름을 억제하는 병류식 증기-액체 접촉 장치를 제공하는 것도 또한 바람직하다. 더욱이, 병류식 증기-액체 접촉 장치의 다른 바람직한 피쳐(feature) 및 특징은 첨부도면 및 이 배경기술을 참고로 하여 후속하는 상세한 설명 및 첨부된 청구범위로부터 명백해질 것이다.
병류식 증기-액체 접촉 장치가 제공된다. 예시적인 일실시예에 따르면, 해상용 병류식 증기-액체 접촉 장치는 복수 개의 단을 포함하는데, 각각의 단은 적어도 하나의 접촉 모듈을 포함한다. 각각의 접촉 모듈에는 소정 방향으로 연장되고 내부에 하강관 셀을 형성하도록 상기 방향으로 서로 이격된 하강관 배플이 마련되는 하강관이 마련된다. 더욱이, 각각의 하강관 셀에는 병류식 흐름 채널에 근접한 유출구가 마련된다. 각각의 접촉 모듈은 또한, 하강관과 거의 평행하게 연장되고 내부에 수용 팬 섹션을 형성하도록 상기 방향으로 서로 이격된 수용팬 배플이 마련되는 수용 팬을 포함한다. 또한, 각각의 접촉 모듈은 병류식 흐름 채널에 근접한 유입면과 수용팬 상부의 유출면을 갖는 증기-액체 분리 디바이스를 포함한다. 복수 개의 도관이 마련되며, 각각의 도관은 각각의 수용팬 섹션과 유체 연통되는 상단과 바로 하위단에서 선택된 하강관 셀과 유체 연통되는 하단을 갖는다. 해상용 병류식 증기-액체 접촉 장치는 복수 개의 단에서 액체의 편재를 억제한다.
다른 실시예에서, 병류식 증기-액체 접촉 장치는 비수직 조건의 해상 작동을 위해 제공된다. 장치는 복수 개의 단을 포함하며, 각각의 단은 적어도 하나의 접촉 모듈을 포함한다. 각각의 접촉 모듈에는 복수 개의 하강관 셀을 포함하는 하강관이 마련된다. 각각의 하강관 셀에는 병류식 유동 채널에 근접한 유출구가 마련된다. 각각의 접촉 모듈은 또한 복수 개의 수용 팬 섹션을 갖는 수용 팬도 포함한다. 각각의 하강관 셀에는 병류식 흐름 채널에 근접한 유출구가 마련된다. 증기-액체 분리 디바이스는 병류식 흐름 채널에 근접한 유입면과 수용 팬 상부의 유출면을 갖는다. 복수 개의 도관이 마련되며, 각각의 도관은 각각의 수용 팬 섹션과 유체 연통되는 상단과, 바로 하위단에 있는 선택된 하강관 셀과 유체 연통되는 하단을 갖는다.
다른 예시적인 실시예에 따르면, 해상용 병류식 증기-액체 접촉 장치는 복수 개의 단을 포함하며, 각각의 단은 적어도 하나의 접촉 모듈을 포함한다. 각각의 접촉 모듈에는 하강관 셀을 포함하는 하강관이 마련되고, 각각의 하강관 셀에는 병류식 흐름 채널에 근접한 유출구가 마련된다. 각각의 접촉 모듈은 또한 수용 팬 섹션을 갖는 수용 팬도 포함한다. 증기-액체 분리 디바이스는 병류식 흐름 채널에 근접한 유입면과 수용팬 상부의 유출면을 갖는다. 각각의 접촉 모듈은 각각의 수용 팬 섹션 및 바로 하위단에 있는 선택된 하강관 셀과 유체 연통되는 복수 개의 도관을 포함한다. 더욱이, 접촉 장치에는 제1 하강관 셀로부터 인접한 하강관 셀로의 액체 흐름을 억제하고 제1 수용 팬 섹션으로부터 인접한 수용 팬 섹션으로의 액체 흐름을 억제하는 수단이 마련된다.
이후에는 유사한 도면부호는 유사한 요소를 나타내는 것인 아래의 첨부 도면과 함께 예시적인 실시예가 설명될 것이다.
도 1은 예시적인 실시예에 따라 병류식 증기-액체 접촉 모듈을 갖는 다수의 접촉단을 채용하는 증기-액체 접촉 베셀의 단면도이다.
도 2는 예시적인 실시예에 따른 도 1의 접촉단의 단면도이다.
도 3은 예시적인 실시예에 따른 도 1 및 도 2의 접촉 모듈의 단면도이다.
도 4는 예시적인 실시예에 따른 상위 접촉 모듈과 하위 접촉 모듈의 구성요소를 부분적으로 보여주는 사시도이다(실축척이 아님).
도 5는 예시적인 실시예에 따른 증기-액체 접촉 중의 접촉 모듈을 통한 증기 및 액체 흐름을 보여주는 단면도이다.
후속하는 상세한 설명은 단지 기본적으로 예시적인 것이며, 병류식 증기-액체 접촉 장치 또는 병류식 증기-액체 접촉 장치의 어플리케이션 및 용도를 제한하려는 의도는 없다. 더욱이, 선행하는 배경기술 또는 아래의 상세한 설명에 제시되는 어떠한 이론으로도 구속되는 것으로 의도되지 않는다.
본 명세서에서 고려되는 다양한 예시적인 실시예는 비수직 조건을 겪는 해상용 베셀에서의 작동을 위한 병류식 증기-액체 접촉 장치에 관한 것이다. 육상 기반 병류식 증기-액체 접촉 장치가, 참고에 의해 전체가 본 명세서에 포함되는 US 7,424,999에 개시되어 있다. 본 발명의 장치는, 해상 작동에서 빈번히 일어나는 것과 같은 비수직 조건에서 발생하는 접촉단에서의 불균형 또는 편재된 액체를 방지하거나 최소화하도록 구성된다. 통상적으로, 본 명세서에서는 최소화되거나 회피되는 접촉단에서 불균형 또는 편재된 액체는, 비효율적인 증기-액체 접촉을 초래한다.
예시적인 해상용 병류식 증기-액체 접촉 장치(10)가 도 1에 도시되어 있다. 도시한 바와 같이, 장치(10)는, 예컨대 증류 컬럼, 흡착기, 집적 접촉 열교환기 또는 증기-액체 접촉을 행하는 데 사용되는 다른 베셀일 수 있는 해상용 베셀(12)에 수납된다. 장치(10)는 비수직 배향을 경험하는 베셀(12), 즉 바다에 있는 것과 같이 흔들리거나 틸팅되는 베셀(12)에 특히 적합하다. 베셀(12)은 증기와 액체를 접촉시키기 위한 접촉단(14)을 포함한다.
도시한 바와 같이, 베셀(12)은 통상적으로 실린더 형태인 외측 쉘(16)을 포함한다. 베셀(12)의 상부 부분은 상부 수집기/분배기(18)를 포함하고, 컬럼의 하부 부분은 저부 수집기/분배기(20)를 포함한다. 간결성을 위해, 단지 상부 접촉단(114), 하나의 중간 접촉단(214) 및 저부 접촉단(314)이 도시되어 있으며, 상부 접촉단(114)과 저부 접촉단(314)은 동일한 방위를 갖고, 중간 접촉단(214)은 거의 수직인 방위를 갖는다. 교호하는 방위에도 불구하고, 각각의 접촉단(114, 214, 314)은, 섹션에 유체가 추가되지 않거나 섹션으로부터 유체가 취출되지 않으며 집합적으로 또는 단일로 접촉단(14)으로서 칭할 수 있는 장치(10)의 섹션 내에서 거의 구조적으로 동일하다. 본 명세서에서 인접한 단들을 참고할 때, 기준 단은 접촉단(14)으로서 칭하고, 상부 인접단은 상위단으로서 칭하며, 하부 인접단은 하위단으로서 칭한다. 도 1은, 증기-액체 접촉 장치의 상부와 저부 사이에서 유체가 공급되거나 취출되지 않을 때의 단지 장치의 단면만을 나타낸다.
도 2를 참고로 하면, 각각의 접촉단(14)은 접촉 모듈(22)을 포함하는 것으로 도시되어 있다. 도 2의 접촉단(14)에 있는 각각의 접촉 모듈(22)은 방향성 화살표 표시(24)로 식별되는 바와 같이 도면의 지면 내로 길이 방향으로 연장된다. 도 3은, 각각의 접촉 모듈(22)이 디미스터와 같은 한쌍의 증기-액체 분리 디바이스(28) 사이에 배치되는 하강관(26)을 포함하는 것을 보여준다. 증기-액체 분리 디바이스(28)는 다공성이며, 유입면(30)과 유출면(32)을 포함한다. 도시한 바와 같이, 하강관(26)과 증기-액체 분리 디바이스(28)는 각각의 접촉단(14)의 방향(24)으로 연장된다. 하강관(26)과 증기-액체 분리 디바이스(28)의 유입면(30)은 병류식 흐름 채널(34)을 형성하도록 협동한다. 수용팬이 각각의 증기-액체 분리 디바이스(28)의 유출면(32) 아래에 마련된다. 인접한 하강관(26)에 있어서, 단일 수용팬이 하강관(26)들 사이에 위치 설정되어 하강관들에 의해 공유될 수 있다. 구조적으로, 각각의 수용팬(136)은 도관(138)에 연결된다. 도시한 바와 같이, 각각의 도관(138)은 수용팬(136)과 유체 소통하는 확대 상단(140)을 가질 수 있다. 이해할 수 있다시피, 각각의 도관(138)은 바로 하위 접촉단에 있는 하강관(26)과 연통되는 하단(142)을 갖는다.
도 3에서, 하강관(26)은 상부 부분에 있는 하강관 유입구(44)와 하부 부분에 있는 복수 개의 하강관 유출구(46)를 갖는다. 2개의 경사진 하강관 측벽(48)이 하향할수록 내측 방향으로 하강관(26)을 테이퍼지게 한다. 거의 트로프 형상 또는 V자 형상 하강관(26)의 저부가 뾰족하거나, 굴곡지거나 또는 도 3에 도시한 바와 같이 평탄할 수 있다. 단차형 또는 경사진 단차형과 같은 다양한 상이한 형상의 하강관(26)을 갖는 변형예도 또한 고려될 수 있다. 그러나, 본 실시예에서는 증기-액체 분리 디바이스(28)와 하강관 측벽(48) 사이의 큰 접촉 용적과 상위단에 있는 수용팬(136)으로부터의 도관(138)의 리셉션을 수용하도록 상부 부분에 있는 큰 하강관 유입구(44)의 조합을 제공하여 유체 취급 용량을 증가시키기 위해 V자 형상 하강관(26)이 사용된다. 도시한 바와 같이, 하강관 유입구(44)는 상위단으로부터의 도관(138)과 맞물리도록 구성된다. 도 3은 또한 상부단에 대해 거의 수직하게 연장되는 하위단에 있는 도관(138)과 하강관(26)의 일부를 보여준다. 도관(138)의 2개의 단부벽(144)은 하위단에서, 상위단에 도시한 2개의 측벽과 같이 하향 테이퍼지기보다는 직선형 수직선으로 도시되어 있다.
하강관 유출구(46)는 하강관(26)의 저부에 근접한 하나 이상의 열로 배열된 복수 개의 슬롯 또는 다른 유형의 천공부에 의해 형성된다. 하강관 유출구(46)는 하강관 측벽(48) 및/또는 하강관 저부에 배치될 수 있다. 작동 시에, 하강관(26)에서의 액체 레벨은 상승하는 증기가 하강관 유출구(46)를 통해 하강관에 진입하는 것을 방지하는 시일을 제공한다. 천공부는 바람직하게는 하강관(26)의 길이를 따라 분포되며, 천공부가 크기 또는 개수에 있어서 변동되거나 제거되도록 배열될 수 있다. 이에 따라, 하강관 유출구(46)의 구성은 액체가 하나의 하강관으로부터 하위 하강관으로 흐르는 것을 방지하는 다른 수단으로서 사용될 수 있다. 이후에 논의할 이들 또는 다른 수단의 조합은 액체가 접촉단(14)을 우회하는 이 가능성을 방지하거나 최소화하는 데 사용될 수 있다.
도 4에는, 대표적인 단(214)에 있는 접촉 모듈(222)과 바로 하위단(314)에 있는 접촉 모듈(322)이 예시된다. 명확성을 위해, 각각의 단은 단지 하나의 접촉 모듈(222, 322)을 갖는 것으로 도시되어 있고, 각각의 접촉 모듈은 단지 하나의 하강관(226, 326)과 그 관련 수용팬(236, 336)을 갖는 것으로 도시되어 있다. 더욱이, 증기-액체 분리 디바이스(28)와 도관(38)은 도시되어 있지 않다. 도 4에는, 접촉단(214)에 있는 접촉 모듈(222)과 하위단(214)에 있는 접촉 모듈의 바람직한 상대 방위가 예시되어 있다. 도시한 바와 같이, 접촉 모듈(22)은 방향 224로 연장되는 한편, 하위 접촉 모듈(322)은 방향 224에 대해 횡으로 방향 324로 연장된다. 바람직하게는, 방향(224, 324)들은 거의 수직하다. 바람직한 장치(10)에 있어서, 인접한 단들은 베셀(12)의 각각의 섹션에서 상부에서부터 저부까지 방향(224, 324)을 따라 연장되는 방위들 사이에서 교호한다.
이제 도 4를 참고하면, 각각의 하강관(226, 326)은 무공(無孔) 하강관 단부벽(50)과 복수 개의 무공 하강관 배플(52)을 포함한다. 각각의 하강관 단부벽(50)과 하강관 배플(52)은 방향(224, 324) 각각으로의 액체 흐름에 대한 배리어를 제공하기 위해 하강관 측벽(48)들 사이에서 상호 연결된다. 그 결과, 복수 개의 하강관 셀(54)이 형성된다. 이와 유사하게, 수용팬(236, 336)에는 무공 수용팬 단부벽(56), 무공 수용팬 배플(58) 및 수용팬 측벽(60)이 마련된다. 각각의 수용팬 단부벽(56)과 수용팬 배플(58)은 방향(224, 324) 각각으로의 액체 흐름에 대한 배리어를 제공하기 위해 수용팬 측벽(60)들 사이에서 상호 연결된다. 그 결과, 복수 개의 수용팬 섹션(62)이 형성된다.
도 3 및 도 5를 교차 참고하면, 각각의 접촉 모듈(22)에서의 증기-액체 접촉이 예시되어 있다. 도시한 바와 같이, 증기[화살표(70)에 의해 식별됨]는 하위단으로부터 상승한다. 이와 동시에, 액체(72)는 상위단의 하나 이상의 도관으로부터 하강관(26)으로 흘러들어가 하강관 유출구(46)를 통해 빠져나온다. 액체(72)는 병류식 흐름 채널(34)에 진입할 때, 비말동반된 액체 액적(74) 형태로 증기(70)와 함께 증기-액체 분리 디바이스(28)들 중 하나로 운반된다. 각각의 증기-액체 분리 디바이스(28)에서, 증기-액체 혼합물이 증기-액체 분리 디바이스(28)를 통과할 때에 비말동반된 액체 액적(74)이 포집되고, 이에 따라 증기로부터 분리된다. 증기는 계속해서 증기-액체 분리 디바이스(28)를 통과하여 유출면(32)을 통해 빠져나가는 한편, 액체는 도관(38)을 통해 증기-액체 분리 디바이스(28) 아래에 배치된 수용팬(36)에 수용되도록 하향 배수된다. 그 후, 증기는 상위단으로 상승하고, 액체는 도관을 통해 하위단에 있는 하강관으로 배수된다.
증기-액체 접촉과 앞서 설명한 이동을 고려하여, 도 4를 다시 참고한다. 관련 제1 하강관 유입구(246)[하강관 유입구(46)들로부터 선택됨]를 통해 제1 하강관 셀(254)을 빠져나가는 액체(도시하지 않음)는 인접한 증기-액체 분리 디바이스(도시하지 않음)를 통과한 후, 제1 수용팬(236)[수용팬(36)으로부터 선택됨)에 있는 제1 수용팬 섹션(262)[수용팬 섹션(26)들로부터 선택됨]으로나 제2 수용팬(237)[수용팬(36)들로부터 선택됨]에 있는 제1 수용팬 섹션(263)[수용팬 섹션(62)으로부터 선택됨]으로 배수될 것이다. 그 후, 액체는 도관(도시하지 않음)을 통해 하위단에 있는 하강관(326)으로 배수될 것이다. 구체적으로, 액체는 제1 하강관(326)에 있는 제1 하강관 셀(354)[하강관 셀(54)들로부터 선택됨] 또는 제1 하강관(326)에 있는 인접한 제2 하강관 셀(355)[하강관 셀(54)들로부터 선택됨]로 배수될 것이다. 도 5에 나타낸 증기-액체 병류식 접촉은 그 후에 하위단에서 반복된다.
알 수 있다시피, 액체는 대부분 하강관과 수용팬에 축적된다. 흔들림과 틸팅으로 인한 하강관과 수용팬을 따른 액체 유동은 배플(52, 58)에 의해 제한된다. 액체 유동을 제한하는 이러한 능력의 결과로서, 비수직 방위에 대한 베셀의 틸팅 및/또는 흔들림으로 인한 하강관 및 수용팬을 따른 불균형 및 편재되는 액체 하중이 방지되거나 최소화된다.
종래의 접촉단에서의 비수직 조건 중에, 하강관 또는 수용팬에 있는 액체는 중력의 영향을 받아 하부측으로 안내되어, 하강관 또는 수용팬의 상부측을 빠져나가 액체가 더 적거나 전혀 없을 것이다. 그러한 조건 중에, 병류식 흐름 채널에서의 증기/액체 비율은 전혀 균일하지 않을 것이며, 이에 따라 비효율적인 증기-액체 접촉 및 질량이동을 초래할 것이다. 여기에서 해상 용도를 위해 마련되는 장치에서는, 하강관과 수용팬의 길이를 따른 액체의 오분배가 억제되고, 증기-액체 접촉 비효율이 감소된다.
따라서, 비수직 조건에서 작동하기 위한 해상용 병류식 증기-액체 접촉 장치가 제안되었다. 전술한 바로부터, 병류식 증기-액체 접촉 장치의 예시적인 실시예가 하강관 셀 및 수용팬 섹션 내에서 액체의 수평 이동을 제한한다는 것이 이해된다. 접촉단에서의 불균형 또는 오분배 액체를 최소화하거나 방지하는 것에 의해, 증기-액체 접촉 공정의 효율이 최적화된다.
전술한 상세한 설명에서는 적어도 하나의 예시적인 실시예를 제시하였지만, 많은 변형이 존재한다는 것을 이해해야만 한다. 예시적인 실시예 또는 예시적인 실시예들은 단지 예일뿐이며, 병류식 증기-액체 접촉 장치의 범위, 이용가능성 또는 구성을 어떠한 방식으로든 제한하려는 의도는 없다는 것도 또한 이해해야만 한다. 오히려, 전술한 상세한 설명은 예시적인 실시예를 구현하기 위한 편리한 지침을 당업자에게 제공할 것이며, 첨부된 청구범위의 범주 및 그 법적 등가물로부터 벗어나는 일 없이 예시적인 실시예로 설명된 요소의 기능 및 구성에 있어서 다양한 변형이 이루어질 수 있다는 것이 이해된다.

Claims (10)

  1. 각기 적어도 하나의 접촉 모듈(22)을 구비하는 복수 개의 단(14)을 포함하는 해상용 병류식(co-current) 증기-액체 접촉 장치(10)로서, 상기 접촉 모듈은
    소정 방향(24)으로 연장되고, 내부에 하강관(downcomer) 셀(54)을 형성하도록 상기 방향으로 서로 이격된 하강관 배플(52)을 갖는 하강관(26)으로서, 각각의 하강관 셀에는 병류식 흐름 채널(34)에 근접한 유출구(46)가 마련되는 것인 하강관;
    하강관과 평행하게 연장되고, 내부에 수용팬 섹션(62)을 형성하도록 상기 방향으로 서로 이격된 수용팬 배플(58)을 갖는 수용팬(36);
    병류식 흐름 채널에 근접한 유입면(30)과 수용팬 위에 있는 유출면(32)을 갖는 증기-액체 분리 디바이스(28); 및
    복수 개의 도관(38)으로서, 각각의 도관은 각각의 수용팬 섹션과 유체 연통되는 상단(40)과 바로 하위단에서 선택된 하강관 셀과 유체 연통되는 하단(42)을 갖는 것인 복수 개의 도관
    을 포함하고, 상기 해상용 병류식 증기-액체 접촉 장치는 각 단에서의 액체의 오분배를 억제하는 것인 해상용 병류식 증기-액체 접촉 장치.
  2. 제1항에 있어서, 각각의 단에 있는 각각의 하강관이 연장되는 방향은, 바로 하위단에 있는 각각의 하강관이 연장되는 방향을 가로지르는 것인 해상용 병류식 증기-액체 접촉 장치.
  3. 제1항에 있어서, 각각의 단에 있는 각각의 하강관이 연장되는 방향은, 바로 하위단에 있는 각각 하강관이 연장되는 방향과 수직한 것인 해상용 병류식 증기-액체 접촉 장치.
  4. 제1항에 있어서, 각각의 접촉 모듈은 각 단에서 제1 하강관 셀로부터 인접한 하강관 셀로의 액체 흐름을 제한하도록 구성되는 것인 해상용 병류식 증기-액체 접촉 장치.
  5. 제4항에 있어서, 각각의 접촉 모듈은 각 단에서 제1 수용팬 섹션으로부터 인접한 수용팬 섹션으로의 액체 흐름을 제한하도록 구성되는 것인 해상용 병류식 증기-액체 접촉 장치.
  6. 제1항에 있어서, 각각의 하강관은 대향 측벽(48)을 갖고, 각각의 하강관 셀은 각각의 측벽을 관통하는 유출구(46)를 가지며, 각각의 유출구는 병류식 흐름 채널(34)에 근접하고, 각각의 접촉 모듈은 각각의 병류식 흐름 채널에 근접한 증기-액체 분리 디바이스(28)를 포함하는 것인 해상용 병류식 증기-액체 접촉 장치.
  7. 제1항에 있어서, 각각의 하강관은 실질적으로 트로프(trough) 형상을 갖고, 2개의 측벽(48)과 2개의 단부벽(50)을 갖는 것인 해상용 병류식 증기-액체 접촉 장치.
  8. 제7항에 있어서, 각각의 단부벽은 각각의 말단 하강관 셀을 형성하도록 각각의 하강관 배플로부터 이격되는 것인 해상용 병류식 증기-액체 접촉 장치.
  9. 복수 개의 단(14)을 포함하는 해상용 병류식 접촉 장치(10)에서 증기-액체 접촉을 수행하기 위한 증기-액체 접촉 방법으로서,
    액체를 하강관(26)에 있는 하강관 셀(54)을 통해 그리고 병류식 흐름 채널(34)에 근접한 유출구(46)로부터 흘러나오도록 하는 것;
    수용팬(36)에 있는 수용팬 섹션(62)에서 액체를 수용하는 것;
    증기를 각각의 수용팬 섹션 및 바로 하위단에 있는 선택된 하강관 셀과 유체 연통되는 복수 개의 도관(38)을 통해 흐르도록 하여, 병류식 흐름 채널(34)에서 액체를 증기에 비말동반시키는 것;
    병류식 흐름 채널에 근접한 유입면(30)과 수용팬 위에 있는 유출면(32)을 갖는 증기-액체 분리 디바이스(28)에서 증기와 액체를 분리하는 것; 및
    제1 하강관 셀로부터 인접한 하강관 셀로의 액체의 흐름을 억제하고, 제1 수용팬 섹션으로부터 인접한 수용팬 섹션으로의 액체 흐름을 억제하는 것
    을 포함하는 증기-액체 접촉 방법.
  10. 제9항에 있어서, 제1 하강관 셀로부터 인접한 하강관 셀로의 액체 흐름을 억제하는 것은 하강관에 있는 배플(52)을 사용하여 유체 흐름을 차단하는 것을 포함하고, 제1 수용팬 섹션으로부터 인접한 수용팬 섹션으로의 액체 흐름을 억제하는 것은 수용팬에 있는 배플(58)을 사용하여 유체 흐름을 차단하는 것을 포함하는 것인 증기-액체 접촉 방법.
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