KR101750712B1 - 분리 컬럼의 섹션, 분리 컬럼 및 작동 방법 - Google Patents

분리 컬럼의 섹션, 분리 컬럼 및 작동 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 판들 사이에 공극을 가지는 복수의 판들을 포함하는 공급물 분배 장치(44)를 포함하는 진공 증류 컬럼 같은 접촉 컬럼(40)의 섹션과, 분배 장치를 사용하여 접촉 컬럼을 작동시키는 방법에 관한 것이다. 공급물 분배 장치(44)는 공급물 입구(44)의 실질적 전방에 배열되며, 컬럼(40) 내의 분리 판의 표면 영역 위에서 실질적으로 균등하게 공급물을 분배하도록 공급물 입구(42)로부터의 공급물 유동을 확산 및 안내할 수 있으며, 그에 의해, 컬럼 효율을 증가시킨다. 공급물 분배 장치를 포함하는 접촉 컬럼은 공급물 분배 장치를 구비하지 않는 접촉 컬럼보다 더 짧은 높이, 더 적은 비용의 설계 및 더 낮은 동작 비용이 가능하다.

Description

분리 컬럼의 섹션, 분리 컬럼 및 작동 방법 {SECTION OF A SEPARATION COLUMN, SEPARATION COLUMN AND A METHOD OF OPERATION}
본 발명은 분리 컬럼에 관한 것으로서, 특히 공급물이 가스, 액체 또는 가스/액체 혼합물인 증류 컬럼에 관한 것이다. 이러한 컬럼은 공급물 유동이 하나 이상의 입구로부터 유도되는 컬럼의 섹션을 포함한다. 더 구체적으로, 본 발명은 이러한 섹션 내의 공급물 유동의 분배를 향상시키는 것에 관한 것이다.
공급물 스트림 중 적어도 하나가 가스/액체 혼합물을 포함하고, 이러한 가스의 대부분이 증류 컬럼의 상류측의 기화 수단에 의해 생성되는 증류 컬럼에서, 가스는 공급물 스트림 위치의 위의 분리 섹션으로 유도될 필요가 있다. 일반적으로, 가스로부터 액체를 사실상 완전하게 분리하는 것이 바람직하다. 부가적으로, 혼합물의 가스 부분의 유동 방향을 변경하는 것이 바람직하다. 가장 빈번하게는, 가스 페이즈(gas phase)의 유동 방향은 수평 유동으로부터 수직 유동 또는 상향 유동으로 변경될 필요가 있다. 또한, 가스 유동을 수용하는 분리 섹션은 가스가 분리 섹션의 전체 단면 영역을 가로질러 균일하게 분배될 때 가장 양호하게 작동한다.
진공 압력 하에서 작동하는 가스/액체 혼합물 접촉 장치에서, 접촉 장치에 진입하는 혼합물은 종종 높은 속도를 갖는다. 이 높은 속도는 유동 방향의 임의의 급격한 변경을 어렵게 한다. 공급물 스트림 위치 위의 단면에 대한 혼합물의 가스 부분의 비이상적인 분배는 접촉 섹션에 진입할 때 가스 유동이 높은 국부 수직 속도 성분 피크(peak)를 갖게 한다.
이들 스트림의 높은 속도는 가스/액체 접촉 장치의 디자인에 과제를 제공한다. 공급물 입구와 그 상부의 분리 섹션 사이의 수직 거리는 접촉 장치의 제조 비용을 적당하게 유지하기 위해 최소로 유지되어야 한다. 부가적으로, 이 지점/부분에서 증가된 접촉 장치 높이는 또한 이들이 증가된 용량 파라미터(펌프 양정과 같은)를 위해 설계되어야 하기 때문에, 펌프와 같은 보조 장비를 위한 초과의 비용을 생성한다. 증가된 접촉 장치 높이에 의해 영향을 받는 다른 비용 항목은 구조용 강, 배선(cabling), 기초부 등을 포함한다.
상술한 조건이 발생하는 가스/액체 접촉 장치의 일 영역은 정유소 내부, 특히, 상압 원유 증류 유닛, 상압 원유 저부를 위한 진공 증류 유닛 및 다양한 다른 증류 컬럼 내부이다. 다른 증류 서비스의 특정 위치는 컬럼으로의 재비기(reboiler) 복귀 배열체이며, 여기서, 가스/액체 혼합물은 기화 수단으로서 기능하는 재비기로부터 종종 순간증발 공급물(flashing feed)로서 컬럼으로 도입된다.
본 기술 분야의 당업자는 상술한 조건이 공급물이 장치로 도입되는 모든 접촉 장치에서 적어도 소정 정도로 존재한다는 것을 알고 있을 것이다.
WO 2007/089888호 및 미국 특허 제5,972,171호는 공급물 입구의 위치 및 배열을 변경함으로써 공급물로부터의 상승 증기가 불순물 또는 오염물을 동반하게 되는 조건인 동반의 다른 문제를 해결한다. 이에 추가로, 이들은 정지된 팬의 것과 유사한 방사상 형태로 배열되고 방사상 판의 중심에 위치된 도관을 구비하는 연속하는 하나 이상의 판으로 구성된 탈동반(de-entrainment) 장치를 공급물 입구의 영역에 도입한다. 이들 장치의 목적은, 본 발명의 목적과는 달리 판들이 공급물 입구에 실질적으로 평면으로 배열되게 함으로써 공급물이 판의 표면을 따라 유동하여 더 순수한 증기 스트림을 생성하게 하는 것이다.
본 발명은 적어도, 공급물 입구가 재배열될 필요가 없고 최소의 압력 강하를 생성하며 디자인이 실질적으로 더 단순하여 시스템의 공급물 유동 역학이 쉽게 계산 및 모델링될 수 있게 하는, 입력 컬럼 섹션 내의 결과적 공급물 유동 분배를 공급물 분배 장치가 자체적으로 생성하기 때문에 종래 기술을 개선시킨다.
본 발명의 목적은 접촉 장치 컬럼에 도입될 때 공급물의 분배를 이행하는 것이다.
이 목적은 본 명세서에 설명되고 청구된 바와 같은 공급물 분배 장치를 갖는 컬럼 섹션을 제공함으로써 달성된다.
더 구체적으로, 본 발명의 목적은 공급물 분배 장치를 사용하지 않는 분배에 비해 공급 위치 위의 분리 섹션의 단면 영역을 따라 더욱 균등하게 공급물의 가스 또는 증기 부분을 분배하기 위해 사용될 수 있는 공급물 분배 장치를 제공하는 것이다. 추가적 목적은 단독으로 또는 공급물을 더욱 균등하게 분배하는 것에 연계하여, 공급 위치 위의 분리 섹션에 도입될 때 공급물의 적어도 일부의 국부 속도의 최대 크기를 감소시키 위해 공급물 분배 장치를 사용하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 시스템 내의 현저한 압력 강하를 유발하지 않고 공급물을 분배하기 위한 해법을 제공하는 것이다.
상술한 목적은 하나 이상의 공급물 입구의 실질적 전방에 공급물 분배 장치라 알려진, 그들 사이에 공극을 구비하는 적어도 하나의 일련의 판을 배열함으로써 달성된다. 공급 위치 위의 분리 섹션의 단면 영역을 따라 더욱 균등하게 분포되고 분리 섹션에 진입하는 공급물 유동의 최대 국부 속도가 감소되도록 입구 공급물의 유동을 충분히 변경하도록 하는 위치 및 형태로 일련의 판이 배열된다.
본 발명에 따른 그 성분들로의 공급 생성물의 분리를 위한 컬럼의 섹션은 컬럼 섹션의 내부 부분으로의 적어도 하나의 공급물 입구와, 적어도 하나의 공급물 입구의 실질적 전방에 위치된 적어도 하나의 공급물 분배 장치를 포함한다. 양호한 공급물 분배 장치의 치수는 각 판의 수직 치수가 공급물 입구의 수직 치수 이상이고, 판들 사이의 공극 및 일련의 판의 수평 치수가 공급물 입구의 수평 치수 이상이도록 이루어진다. 그러나, 각 판의 수직 치수는 수직 치수가 설계 목적을 달성하기에 충분하다면 공급물 입구의 수직 치수 이상일 필요는 없다. 동일한 바가 일련의 판 및 공극의 수평 치수에도 적용된다.
동작 동안, 적어도 하나의 공급물 분배 장치의 판은 상기 제1 공급물 입구로부터 섹션으로 도입된 공급물 유동의 적어도 일부를 상기 공급물 입구에 의해 형성된 그 원래 방향으로부터 통상적으로 컬럼의 벽에 실질적으로 평행한 방향, 즉, 수직 방향에 접근하는 다른 방향으로 편향시킨다. 공급물 유동의 다른 부분은 편향각이 없거나 현저히 더 낮은 편향각으로 공극을 통해 유도된다. 따라서, 공급물 입구 전방에 공급물 분배 장치를 구비하지 않는 상황에 비해 공급물 입구 위의 분리 섹션으로의 유동의 더욱 균등한 분배가 달성된다.
일 실시예에 따라서, 분리 컬럼은 컬럼의 하부 또는 저부 섹션으로 순간증발 공급물을 도입하고 순간증발 공급물의 유동 경로 내에 위치된 적어도 하나의 공급물 분배 장치를 구비하는 재비기로부터의 적어도 하나의 공급물 입구를 포함한다.
본 발명에 따라서, 분리 컬럼 또는 가스/액체 접촉 컬럼으로의 입력 공급물의 유동 특성을 변경하는 방법은 적어도 공급물 입구 위의 분리 섹션으로 안내되는 공급물 유동의 부분이 감소된 그 최대 국부 속도의 크기를 가지고 공급물 유동의 상기 부분이 상기 분리 섹션의 단면 영역에 대해 실질적으로 더 균등하게 분배되도록 실질적으로 공급물 유동의 경로 내에 공급물 분배 장치를 구비하는 분리 컬럼의 섹션에 증기 부분을 갖는 공급물을 도입하는 단계를 포함한다.
앞서 언급한 WO 2007/089888호 및 미국 특허 제5,972,171호에 개시된 배열과는 대조적으로, 본 발명의 유동 분배 장치는 유동을 편향, 확산 및 분배하도록 배열된다. 바람직하게는, 비순간증발 공급물 유동 또는 순간증발 공급물 유동일 수 있는 유동은 원래 공급물 유동으로부터 이격방향으로 각지게 편향되고 탈동반 장치의 경우에서와 같이 원래의 방향에 실질적으로 평행하지 않다.
더 구체적으로, 본 발명은 청구항 제 1 항 내지 제 13 항의 특징부에 기재된 바를 특징으로 한다.
본 발명에 의해 현저한 장점이 달성된다. 공급물이 시스템으로 도입되는 지점에 하나 이상의 공급물 분배 장치를 추가함으로써, 시스템의 내부 부분에 유해한 공급물 유동 특성, 주로, 속도가 완화된다. 추가적으로, 상기 공급물 분배 장치 위의 분리 섹션의 단면 영역에 균등하게 분배되도록 유동의 방향을 전향시킴으로써 상기 분리 섹션의 효율을 증가시키고 동시에 컬럼 섹션의 수직 치수를 최소화할 수 있게 한다. 컬럼 섹션의 수직 치수를 최소화함으로써, 더욱 비용효율적인 컬럼 설계 및 정비가 가능해진다. 본 발명의 추가적 장점은 컬럼 섹션 위에 위치된 분리 섹션으로 유도되는 공급물의 부분의 실질적으로 균등한 분포를 유지하고 컬럼 내의 상기 섹션에서의 압력 손실을 최소화하면서, 필요시 정비 및 설계 목적을 위해 다수의 공급물 입구가 서로 더 근접하게 배치될 수 있게 한다는 것이다.
공급물 분배 장치는 통상적으로 컬럼의 종축을 따라 배향된 공극과 세장형 판을 포함한다.
컬럼은 증류, 진공 증류, 박리(stripping), 흡착, 추출, 세척 컬럼 또는 그 조합 중 하나인 것이 바람직하다.
일 실시예에 따라서, 공급물 분배 장치의 판 또는 연속하는 복수의 장치의 경우에는, 공급물 분배 장치 각각의 판은 선형 형태로, 즉, 직선을 따라 배열된다. 대안적으로, 형태는 엇갈린 라인(staggered line), 규칙적 원호, 불규칙 원호 또는 예로서, V 형태일 수 있다. 시뮬레이션 및 테스트에 따라서, 특히 유리한 형태는 공급물 입구로부터 이격된 곡률 중심을 가지는 원호이다.
일 실시예에 따라서, 제1 공급물 분배 장치에 추가로, 제1 공급물 분배 장치에 대해 직렬로, 병렬로 또는 동심으로 배열되어 있는 제1 공급물 분배 장치로부터 분리된 적어도 하나의 제2 공급물 분배 장치가 존재한다. 제1 공급물 분배 장치와 직렬인 하나 이상의 제2 공급물 분배 장치의 판은 제1 공급물 분배 장치의 공극과 적어도 부분적으로 일렬로(in-line) 배열되는 것이 바람직하다. 즉, 장치는 공급물 입구로부터 볼 때 공급물 스트림의 방향으로 일렬로 적어도 하나의 공극을 갖는다.
일 실시예에 따라서, 하나 이상의 공급물 분배 장치의 위 및/또는 아래에 분리 섹션이 존재한다. 분리 섹션은 분리, 증류, 열 전달, 추출, 세척 작업 또는 흡착 중 하나일 수 있다.
일 실시예에 따라서, 이 섹션은 그 입구 방향이 정확하게 컬럼의 대향 측부들 상에 있지는 않는 두 개의 공급물 입구를 구비한다. 따라서, 이들은 180도 미만 만큼 분리되어 있다. 공급물 입구 양자 모두의 전방에는 본 발명에 따른 공급물 분배 장치가 배열된다. 따라서, 실질적으로 양 공급물 입구의 전방에 있기에 충분한 수평 치수를 갖는 본 발명에 따른 단일 공급물 분배 장치가 사용된다.
양호한 실시예에 따라서, 공급물 입구는 컬럼으로의 순간증발 공급물을 생성하는 재비기 같은 장치의 출력부에 연결된다. 순간증발 공급물의 적어도 일부를 편향시키고 그 속도의 크기를 감소시키도록 적어도 하나의 공급물 분배 장치의 판이 배열된다. 본 발명은 순간증발 공급물의 경우에 특히 유익하며, 그 이유는 이것이 공급물 입구 위의 분리 섹션 내로 비균등 유동 분배를 생성하고 따라서 분리 효율을 감소시키기 때문이다.
이후, 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조로 더욱 상세하게 설명한다.
도 1a는 단일 공급물 입구와 단일 공급물 분배 장치를 구비하는 컬럼의 섹션의 상면도.
도 1b는 도 1a의 섹션의 3D 표현.
도 2a는 단일 공급물 입구와 두 개의 병렬 공급물 분배 장치를 구비하는 컬럼의 섹션의 상면도.
도 2b는 도 2b의 섹션의 3D 표현.
도 3은 단일 공급물 입구와 두 개의 동심 공급물 분배 장치를 구비하는 컬럼의 섹션의 상면도.
도 4는 불규칙 원호로서 배열된 단일 공급물 분배 장치를 구비한 컬럼의 섹션의 3D 표현.
도 5는 두 개의 공급물 입구와 두 개의 동심 공급물 분배 장치를 구비한 컬럼의 섹션의 상면도.
도 6a는 공급물 분배 장치의 정면도.
도 6b는 수평 부분을 갖는 공급물 분배 장치의 정면도.
도 7a 내지 도 7e는 공급물 분배 장치의 다양한 형태 및 배열을 도시하는 도면.
도 8a 내지 도 8g는 하나 보다 많은 공급물 입구를 구비한 컬럼 섹션 내의 공급물 분배 장치의 다양한 형태 및 배열을 도시하는 도면.
도 9는 증류 컬럼의 개략도.
도 10은 두 개의 공급물 입구를 구비한 증류 컬럼의 저부 부분의 개략도.
접촉 장치 컬럼의 수많은 유형 및 변형이 존재한다. 일부 표준 접촉 장치 컬럼은 증류 컬럼, 박리 컬럼, 흡착 컬럼, 추출 컬럼 및 세척 컬럼이다. 단일 목적의 컬럼에 추가로, 다수의 접촉 컬럼은 둘 이상의 표준 공정(즉, 증류 및 흡착)의 조합체이다. 또한, 팩킹형 컬럼 및 진공 컬럼 같은 부류들이 존재한다. 본 기술 분야의 당업자는 구체적으로 나열되어 있지는 않지만 본 기술 분야에 인지되어 있는 것에 추가로 상술한 접촉 장치의 모든 유형 및 변형에 본 발명이 적용될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
일 실시예에 따라서, 접촉 장치 컬럼은 적어도 하나의 공급물 입구와, 컬럼 내에서 분리되는 공급물의 각 부분을 위해 하나씩, 적어도 두 개의 출구를 구비한다. 다수의 경우에, 컬럼으로부터 스트림이 취해지고, 스트림이 가열되고 스트림이 그후 컬럼 내로 다시 재도입되는 유동 루프가 존재한다. 이 재도입된 스트림도 공급물로서 간주된다. 공급물을 시스템으로 도입하는 공급물 입구가 존재하는 접촉 장치 컬럼 내의 임의의 섹션에서, 공급물 입구 위의 섹션에 대한 공급물의 가스 부분의 비균등 분배 및 상술한 상기 섹션에 손상을 주거나 이상적이지 못한 공급물의 가스 부분의 국부 속도에 대한 가능성이 존재한다. 이런 공급물 입구 섹션에 공급물 분배 장치를 배치하는 것은 접촉 장치 컬럼이 보다 효율적으로 동작할 수 있게 하고, 더욱 비용 효율적인 접촉 장치 컬럼 디자인을 가능하게 한다.
도 1a는 접촉 장치 컬럼의 내부 부분을 둘러싸는 접촉 장치 컬럼(10)의 측벽, 공급물 입구(12) 및 공급물 입구의 실질적 전방에 위치된 공급물 분배 장치(14)를 도시하며, 공급물 분배 장치는 검은 선으로 도시된 6개 판과 판들 사이에 직선으로 배열된 5개 공극을 포함한다. 도 1b는 동일 섹션을 도시하며, 공급물 분배 장치(14)의 판이 공급물 입구(12)이 직경의 치수보다 큰 수직 치수로 수직방향으로 연장하는 것을 보여준다. 추가적으로, 공급물 분배 장치의 수평 치수는 배관의 직경의 치수보다 크다. 실제로, 공급물 분배 장치의 치수는 수직 및 수평으로 배관의 직경의 치수보다 클 필요는 없다. 공급물 입구의 실질적 전방의 공급물 분배 장치의 위치는 공급물 입구를 벗어나는 유동이 공급물 분배 장치의 적어도 일부, 즉, 판 및/또는 판 사이의 공극 중 어느 하나와 접촉하도록 이 장치가 위치된다는 것을 의미한다. 이 장치는 공급물 입구의 직접적 전방에 위치되거나 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이 공급물 입구의 실질적 전방을 유지하면서 공급물 입구로부터 거리를 두고 배치될 수 있다. 추가적으로, 필수적이지는 않지만, 공급물 분배 장치는 일련의 판 및 공극을 갖는 공급물 분배 장치의 면이 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이 공급물 입구에 제공되도록 공급물 입구의 실질적 전방에 배향되는 것이 바람직하다.
공급물의 유동 파라미터에 기초하여, 공급물 입구의 실질적 전방에 위치된 다수의 공급물 분배 장치를 갖는 것이 유익할 수 있다. 도 2a는 접촉 장치 컬럼의 내부 부분을 둘러싸는 접촉 장치 컬럼(20)의 측벽과, 공급물 입구(22)와 두 개의 공급물 분배 장치(24A, 24B)를 도시한다. 도 1a와 유사하게, 각 공급물 분배 장치는 공급물 입구의 실질적 전방에 위치되며, 각각 6개 판 및 5개 공극을 포함한다. 추가적으로, 공급물 분배 장치 양자 모두는 제2 공급물 분배 장치(24B)의 판이 제1 공급물 분배 장치(24A)의 판과 정렬되는 상태로 서로 평행하게 연속적으로 배열된다. 도 2b는 도일 시스템의 다른 도면을 도시한다.
도 2와 유사한 도 3은 접촉 장치 컬럼의 내부 부분을 둘러싸는 접촉 장치 컬럼(30)과, 공급물 입구(32)와 두 개의 공급물 분배 장치(34A, 34B)를 도시한다. 도 2와 달리, 공급물 분배 장치(34A, 34B)는 원호의 반경이 일정하지 않고 함께 일련의 동심 불규칙 원호가 되도록 불규칙 원호의 형태로 각각 배열된다. 도 4는 접촉 장치 컬럼(40)에 의해 형성된 접촉 장치 컬럼의 내부 부분 내에 그리고, 공급물 입구(42)의 실질적 전방에 위치된 공급물 분배 장치(34A, 34B)의 것과 유사한 불규칙 원호의 형태로 배열된 단일 공급물 분배 장치(44)를 도시한다.
둘 이상의 공급물 입구가 접촉 장치 컬럼의 단일 섹션 내로 다수의 공급물 유동을 도입하는 것은 접촉 장치 컬럼에서 일반적이다. 이런 상황에서, 단일 공급물 입구 시스템의 상술한 문제가 심화될 수 있다. 예로서, 도 5는 접촉 장치 컬럼의 내부 부분을 둘러싸는 접촉 장치 컬럼(50)의 측벽과 두 개의 공급물 입구(52A, 52B)와 일련의 동심 불규칙 원호로 배열된 두 개의 공급물 분배 장치(54A, 54B)를 도시한다. 두 개의 공급물 입구는 도면에 도시된 바와 같이 180도 미만의 분리 각도로 비대칭적으로 배열된다. 이들 경우들에서, 섹션에 진입하는 공급물 입구(52A, 52B)로부터의 유동은 그렇게 이상적이지 못하며, 이는 공급물 입구 위의 분리 섹션의 단면 영역에서 균일하지 못한 분배를 유발한다. 본 예에서, 공급물 분배 장치(54A, 54B)는 공급물 입구들 양자의 실질적 전방에 동시에 위치되기에 충분한 수평 치수를 갖는다.
예시적 공급물 분배 장치(62)가 도 6a에 도시되어 있다. 각 공급물 분배 장치는 일련의 판(68A-F)로 구성된다. 일련의 판 사이에는 일련의 공극(66A-E)이 존재한다. 본 예에서, 일련의 공극은 일련의 판보다 숫자가 하나 작다. 판의 재료는 접촉 장치 컬럼의 설계 파라미터, 공급물의 구성, 공급물의 유동 파라미터, 작동 비용 등에 기초하여 설계자에 의해 선택될 수 있으며, 모든 판에 대해 균일할 수 있거나, 단일 공급물 분배 장치 내의 판들 사이에서 변할 수 있다. 판은 중실체일 수 있거나, 개구를 포함할 수 있다. 또한, 판은 평탄한 면을 가질 수 있거나, 하나 또는 양 면에서 텍스쳐 또는 디자인을 가질 수 있다. 각 개별 판의 수평, 수직 및 두께 치수는 컬럼 섹션에 진입하여 결국 상기 공급물 분배 장치의 판에 충돌하게 되는 고속 공급물 유동에 의해 유발되는 기계적 응력에 따라서, 공급물 분배 장치 내에서, 그리고, 다수의 공급물 분배 장치들 사이에서 변할 수 있다.
도 6b는 수직 판을 연결하고 각 공극을 두 개의 섹션(66A'-E' 및 66A"-E")으로 분리하는 수평 부재(64A-E)가 추가되어 있는 동일한 공급물 분배 장치를 도시한다. 이들 수평 부재는 공급물 분배 장치의 안정성을 위해 존재할 수 있거나, 공급물을 더 양호하게 확산 및 분배하기 위한 것일 수 있다. 본 명세서에서 다수의 수평 부재가 설명되어 있지만, 공급물 분배 장치 내의 모든 판 또는 판들 중 일부만을 연결하는 단 하나의 수평 부재가 존재할 수 있다. 추가적으로, 다양한 수직 위치에서 단일 판에 연결된 다수의 수평 부재가 존재할 수 있다.
접촉 장치 컬럼이 다양한 유형의 공급물에 따라 다양한 유형 및 디자인일 수 있기 때문에, 시스템의 요건에 기초하여 다양한 형태로 각 공급물 분배 장치 내의 판을 배열하는 것이 유리하다. 도 7a 내지 도 7e는 단일 및 다수의 공급물 분배 장치 배열의 예시적 형태를 갖는 하나의 공급물 입구를 구비한 다수의 섹션을 도시한다.
도 7a는 직렬로 배열된 세 개의 공급물 분배 장치를 도시하며, 각 공급물 분배 장치의 판은 직선으로 배열되어 있고 서로 평행하다. 중간 공급물 분배 장치의 판은 이들이 전방 및 후방 공급물 분배 장치 양자 모두의 공극과 일렬로 존재하도록 배열된다는 것을 알 수 있다. 종종, 하나의 공급물 분배 장치의 판을 공급물 입구로부터 볼 때 제2 공급물 분배 장치의 공극의 적어도 일부와 일렬이 되도록 배열하는 것이 특정 공급물 유동의 확산 및 분배에 유익하다. 이는 존재한다면, 연속적인 다수의 공급물 분배 장치 상의 수평 섹션에 대해서도 동일하다. 추가적으로, 각 공급물 분배 장치 사이, 제1 공급물 분배 장치와 공급물 입구 사이 및 최종 공급물 분배 장치와 벽의 대향 부분 사이의 간격은 변할 수 있으며, 시스템의 설계 파라미터에 의해 결정된다. 또한, 도면에서 벽의 인접한 부분과 각 분배 장치의 말단 단부 사이의 간격이 변할 수 있다는 것을 알 수 있다.
도 7b는 판들이 엇갈린 라인으로 배열되어 있는 단일 공급물 분배 장치를 도시한다.
도 7c는 판들이 공급물 입구를 지향하는 V 형태로 배열되어 있는 단일 공급물 분배 장치를 도시한다. 단일 V 형태로 설명하였지만, 두 개의 별개의 공급물 분배 장치가 그들 사이에 각도를 갖도록 배열되어 이들이 사실상 V 형상을 형성하는 것도 고려된다.
도 7d는 각각 일정한 반경을 갖는 규칙 원호의 형태로 배열되어 있는 두 개의 동심 공급물 분배 장치를 도시한다.
도 7e는 두 개의 공급물 분배 장치를 포함하는 섹션을 도시하며, 제1 공급물 분배 장치는 V 형태로 배열되어 있고, 제2 공급물 분배 장치는 직선 형태로 배열되어 있다. 다수의 예를 본 명세서에 나열하였지만, 이들은 본질적으로 제한을 의도하는 것은 아니다. 본 기술 분야의 당업자는 섹션 내로 특정한 그리고 일반적 공급물 유동을 성공적으로 확산 및 분배할 수 있으며 따라서 본 발명에 포함될 수 있는 공급물 분배 장치들의 다수의 다른 배열, 형태 및 조합이 존재한다는 것을 알 수 있을 것이다.
도 8a 내지 도 8f는 단일 및 다수의 공급물 분배 장치 배열의 예시적 형태를 갖는 하나보다 많은 공급물 입구를 구비한 접촉 분배 컬럼의 다수의 섹션을 도시한다.
도 8a는 180도 미만으로 그들 사이에 각도를 갖는 두 개의 공급물 입구와, 규칙 원호의 형태로 배열된 단일 공급물 분배 장치를 구비하는 섹션을 도시한다. 단일 공급물 분배 장치의 수평 치수 또는 원호 길이는 양 공급물 입구의 전방으로 연장하기에 충분하다.
도 8b는 두 개의 공급물 입구를 구비하는 유사한, 그러나, 각각 규칙적 원호의 형태로 배열되고 각각 그 각각의 공급물 입구의 실질적 전방에 위치되어 있는 두 개의 별개의 공급물 분배 장치를 구비하는 섹션을 도시한다.
도 8c는 두 개의 공급물 입구를 구비하고, 각 공급물 입구가 그 소유의, 평행한 직선으로 배열된 두 개의 공급물 분배 장치의 세트를 구비하고 있는 섹션을 도시한다. 이는 둘 이상의 공급물 입구에서, 각각의 공급물 유동 특성에 편차가 존재하는 경우일 수 있다. 이런 경우에, 각각이 각각의 공급물 입구 각각의 전방에 있는 하나 이상의 공급물 분배 장치로 이루어지는 두 개의 서로 다른 디자인 및 배열을 갖는 것이 유리할 수 있다.
도 8d는 V 형상의 각 측부가 서로 다른 공급물 입구의 실질적 전방에 위치되도록 V의 형상으로 배열된 단일 공급물 분배 장치를 도시한다.
도 8e는 그들 사이에 각도를 갖는 직선으로 각각이 배열되어 있는 두 개의 별개의 공급물 분배 장치를 구비하는 섹션을 도시한다. 또한, 각 공급물 분배 장치가 컬럼 섹션의 반구 양자 모두 내에 적어도 부분적으로 위치되어 있는 것을 알 수 있다. 마지막으로, 도 8f는 세 개의 공급물 입구를 구비하고, 각 공급물 입구에는 공급물 분배 장치의 적어도 일부가 그 전방에 위치되어 있는 섹션을 도시한다. 본 기술 분야의 당업자는 하나보다 많은 공급물 입구를 구비하는 섹션 내로 특정한 그리고 일반적 공급물 유동을 성공적으로 확산 및 분배할 수 있으며 따라서 본 발명에 포함될 수 있는 공급물 분배 장치들의 다수의 다른 배열, 형태 및 조합이 존재한다는 것을 알 수 있을 것이다.
도 8g는 0도와 180도로 배향된, 즉, 서로 대향한 두 개의 공급물 입구를 구비하고, 일련의 공급물 분배 장치가 각 공급물 입구의 실질적 전방에 배열되어 있는 섹션을 도시한다. 각 연속체 내의 제1 공급물 분배 장치는 공급물의 최적의 분배를 제공하기 위해 컬럼 섹션의 중심에 대해서보다 공급물 입구에 더 근접하게 위치되는 것이 바람직하다. 서로 경면 대칭인 두 개의 연속체로 네 개의 공급물 분배 장치가 도시되어 있지만, 다수의 다른 배열이 구성될 수 있다. 추가적으로, 도시된 별개의 연속체는 또한 서로 연결되어 실질적으로 두 개의 원형 또는 난형(ovular) 링을 컬럼 섹션의 중심 둘레에 형성할 수도 있다.
도 7a 내지 도 8g는 공급물 분배 장치 배열의 다수의 예를 도시한다. 각 배열은 접촉 컬럼의 단면 영역 중 단지 작은 부분을 점유한다. 또한, 공급물 분배 장치(들)의 판이 공급물 입구로부터 유동하는 공급물의 일부를 편향시키도록 배열되어 있지만, 막히지 않은 또는 적어도 실질적으로 막히지 않은 공급물 분배 장치(들)를 통한 일부 공급물 유동을 허용함으로써 컬럼 섹션에 진입하는 공급물 유동의 전체적 제약이 최소화된다. 컬럼 섹션에 진입하는 전체 공급물 유동을 재안내 또는 펀늘링하지 않음으로써, 공급물 분배 장치(들)에 부딪히고 컬럼 섹션에 진입할 때 공급물 유동의 속도의 크기가 감소된다. 압력 강하는 속도의 자승의 크기이기 때문에, 도면에 도시되고 앞서 설명된 바와 같은 공급물 분배 장치의 배열은 단지 미소한 또는 심지어 무시할만한 압력 강하만을 유발하며, 이는 다수의 분리 컬럼 동작에 유리하다.
도 9는 공급물을 각각 공급물의 것과는 다른, 그리고, 서로 다른 조성을 갖는 두 개의 스트림으로 분리하기 위한 내부를 형성하는 외부 벽(91)을 갖는 진공 증류 컬럼(90)의 일반적 구성을 도시한다. 컬럼은 컬럼의 단일 섹션에 공급하며 둘 사이에 각도(92')를 갖는 두 개의 주 공급물 입구(92A, 92B)를 갖는다. 두 개의 주 공급물 입구는 컬럼 상의 동일한 수직 높이 또는 변하는 높이에 있을 수 있지만 동일 섹션 내로 그 각각의 공급물을 도입할 수 있다. 각도(92')가 180도일 수 있지만, 이는 종종 컬럼 및 그 주변부의 설계 파라미터에 기초하여 180도 미만이다. 공급물 입구가 공급물을 도입하는 컬럼의 섹션은 컬럼(91)의 외부 벽과 공급물 입구 바로 위 및 아래의 다수의 트레이 또는 하나 이상의 팩킹된 베드로 양자 모두가 구성되는 상부 및 하부 분리 섹션(93, 93')에 의해 형성된다. 박스 직사각형으로 표시되어 있는 각 분리 섹션(93, 93')은 컬럼의 디자인에 따라서 분리, 증류, 열 전달, 추출, 세척 작업 또는 흡착을 위한 것일 수 있는 다수의 분리 섹션을 포함하거나 이들로 구성될 수 있다.
추가적으로, 컬럼의 수직 길이 상의 공급물 입력의 위치에 기초하여, 상단 또는 저부 분리 섹션은 컬럼의 내부의 종결 단부가 될 수 있다. 컬럼의 저부에는 하나의 스트림을 위한 출구(94)가 존재하며, 여기서, 출력 스트림의 일부가 시스템을 벗어나고, 출력 스트림의 제2 부분은 재비기(94')에 입력되며, 충분히 가열된 이후 이 스트림은 공급물 입구(94")로 컬럼에 재도입된다. 컬럼으로부터의 출력 스트림은 재비기 내에서 가열되며, 그후, 통상적으로 주 공급물 입구보다 더 낮은 수직 위치에서 시스템에 재도입되어 분리에 의해 필요한 열을 제공한다.
또한, 재비기로부터 재도입된 공급물의 조성 및 이 지점에서의 그 유동 특성은 통상적으로 컬럼에 의해 달성되는 분리에 기인하여 주 공급물의 것과는 다르다. 유사하게, 컬럼의 상단부의 출력 스트림(95)은 컬럼 내의 분리 효과의 결과로서 생성된 가스를 위한 것이다. 출력 스트림은 스트림을 적어도 부분적으로 응축시키고, 동시에, 분리에 의해 컬럼을 통해 계단식으로 강하되는 열을 제거하도록 응축기(95') 내에서 냉각된다. 응축기(95')로부터 배출되는 스트림(95"')은 오버헤드 드럼(96)에 진입하고, 여기서, 스트림(95"')의 가스 부분과 액체 부분이 서로 분리된다. 스트림(95"')의 가스 부분은 생성물 스트림(97)으로서 취해진다. 스트림(95"')의 포화된 또는 과냉된 액체 부분은 공급물 입구(95")에 의해 컬럼에 재도입된다.
컬럼 내의 공급물 입구 위치에서 발생하는 압력에 노출될 때 적어도 부분적으로 기화하는 공급물 입구 스트림에 대하여, 위의 분리 섹션으로의 공급물 유동 및 분배가 덜 이상적이게 될 가능성이 존재한다. 특정 예에서, 공급물 입구가 존재하는 섹션에 하나 이상의 공급물 분배 장치를 추가하여 위 및 아래의 섹션에 더욱 최적으로 공급물을 확산 및/또는 분배하는 것이 유리할 수 있다. 공급물 분배 장치(98B, 98C)는 두 개의 주 공급물 입구(92A, 92B)를 포함하는 섹션 내에 위치된다. 이들 공급물 분배 장치는 섹션에 존재하는 파라미터 및 다른 설계 기준에 기초하여 시스템의 설계자에 의해 필요에 따라 임의의 배열 및 형태로 이루어질 수 있다.
컬럼의 설계 및 서비스기능 요건에 따라서, 공급물 분배 장치는 사실상 영구적으로 부착될 수 있거나, 제거 및 교체가능한 방식으로 결합될 수 있다. 공급물 분배 장치(98B, 98C)는 상부 및 하부 분리 섹션(93, 93') 사이에 배치된 것으로 도시되어 있다. 공급물(92A, 92B, 94", 95") 사이의 다양한 공급물 조성 및 유동 특성과 그 각각이 컬럼내 위치에 기초하여, 공급물 분배 장치(98B-D)는 유사하거나 서로 다른 형태 및 배열로 이루어질 수 있다. 공급물 분배 장치는 최하부 분리 섹션(93') 아래에 존재하는 것으로 도시되어 있다.
완전성을 위해, 상술한 실시예의 공급물이 공급물 분배 장치(98A)의 위치에서 순간증발되지 않더라도, 당연히 이런 공급물 분배 장치를 그 위치에 배열하는 것이 가능하다는 것을 언급해둔다.
일부 경우에, 공급물(92A, 92B)에 의해 표시된 초기 공급물 입구로부터의 공급물 입력은 순간증발된다. 컬럼에 진입하기 이전의 실제 공급물은 가스, 액체 또는 그 혼합물일 수 있지만, 컬럼 내에 진입하고 나면, 가스와 액체의 혼합물이 존재한다. 유사하게, 공급물(94")은 가스, 액체 또는 그 혼합물일 수 있지만, 실제로, 이는 순간증발 공급물이며, 따라서, 컬럼 내부에 진입하면 공급물은 가스와 액체의 혼합물이다. 공급물(95")은 통상적으로 환류(reflux)이며, 따라서, 컬럼에 진입할 때 액체뿐이다. 그러나, 공급물(95")이 환류가 아닌 순간증발 공급물일 때, 공급물 분배 장치(98A)를 사용할 수 있다.
도 9의 진공 증류 컬럼이 단지 두 개의 출구 스트림을 가지지만, 두 개보다 많은 출구 스트림과, 도시된 것보다 많은 수의 공급물 입구 스트림을 가질 수 있다. 출구 및 입구 스트림의 수에 무관하게, 공급물 분배 장치는 공급물 입력을 갖는 임의의 섹션에 배치될 수 있는 것으로 고려된다.
도 9는 컬럼의 중간을 향해 수직으로 위치된 주 또는 초기 공급물 입구와, 각 단부에 하나의 루프, 즉, 재비등(reboiling)을 위한 하나의 루프 및 응축을 위한 제2 루프를 구비하는 일반적 진공 증류 컬럼을 도시한다. 그러나, 특정 용례에서, 구체적으로, 윤활유 또는 그 유도체의 정제 공정에서, 저부 루프는 컬럼의 저부로 복귀하는 그 소유의 공급물 입구를 각각 구비하는 두 개의 병렬 루프로 분할될 필요가 있다. 각 공급물 입구는 재비기의 출력 스트림을 진공 증류 컬럼으로 전달한다.
컬럼(101)의 이런 저부 섹션(100)이 도 10에 도시되어 있으며, 여기서, 두 개의 병렬 재비기에 연결된 루프로부터의 두 개의 공급물 입구(102, 103)로부터의 공급물이 컬럼에 도입된다. 두 개의 공급물을 도시된 바와 같이 서로 대향하게, 180도 이격하여 배치하는 것이 바람직하지만, 180도 미만의 각도도 사용될 수 있다. 공급물 분배 장치가 없으면, 이들 공급물 입구 위의 분리 섹션에 대한 가스 유동 분포를 거의 이상화하는 것을 이행하기 위해 큰 공백 수직 높이가 제공되는 것이 통상적이다. 이상적 가스 유동은 가스 유동이 유동(109)에 대면하는 분리 섹션의 단면 영역에 대해 균일하게 분배되는 것이다. 그러나, 추가적 높이를 필요로하는 이런 배열은 이들 공급물 입구 위의 분리 섹션에 대해 균등하게 분포된 조합된 가스 유동을 제공하기에는 불충분하다. 도 8g(대향 단부의 입구)에 배열된 바와 같이 각 입구의 전방에 두 개의 유동 분배 장치(108)를 배치함으로써 가스 유동의 분배가 크게 향상될 수 있다.
윤활유를 정제하기 위한 진공 증류 컬럼의 경우에, 도 10에 도시된 바와 같이 컬럼(101)의 저부 섹션(100)은 직경이 5m보다 클 수 있다. 공급물 입구 배관(102, 103)은 1 내지 2m 정도의 직경을 가질 수 있다. 이런 상황에서, 제1 분리 섹션 아래의 지지 그리드(109)(대안적으로, 109는 분리 트레이일 수 있음)와 공급물 입구 사이의 필요 공간은 2와 3m 높이 사이의 공급물 분배 장치(108)의 도움으로 1미터만큼 작아질 수 있다. 이는 공급물 분배 장치가 없을 때의 요구 높이에 비해 크게 향상된 것이다.
때때로, 물리적 제약 또는 정비 요건에 기인하여, 180도의 이상적 분리로 공급물 입구를 배치하는 것이 항상 가능한 것은 아니다. 공급물 입구 중 하나가 이동되어 두 개의 공급물 입구 사이의 각도가 180도 미만이 되어 가령 단지 30 내지 90도, 예로서, 60도의 분리를 가질 때, 공급물 입구 위의 분리 섹션으로의 두 개의 공급물 유동의 총 공급물 분배는 최적 상태가 아니며, 전체 진공 증류 컬럼의 효율이 감소된다. 역시, 도 5(60도 만큼 분리된 두 개의 입구 및 7D의 공급물 분배 장치)에 도시된 바와 같은 두 개의 공급물 분배 장치를 사용함으로써, 가스 유동의 분배가 크게 개선될 수 있다.
입구를 완전히 차단하지는 않지만 각 순간증발 공급물의 일부가 이들에 충돌하게 하도록 두 개의 공급물 입구의 실질적 전방에 공급물 분배 장치를 배치함으로써, 공급물의 원래 비균등하게 분배된 가스 부분이 이제 위의 분배 섹션의 단면 영역에 실질적으로 더 균등하게 분배되어 분리 효율을 증가시키고, 순간증발 공급물 유동의 적어도 일부의 국부 속도 최대치의 크기를 감소시켜 설계 요건, 즉, 공급물 입구를 포함하는 섹션의 상단부의 공백 높이를 감소시키는 결과가 얻어진다. 이들 두 개의 순간증발 공급물 유동으로부터 발생되는 가스 유동의 방향은 공급물 입구에 의해 형성된 그 원래의 실질적 수평 방향으로부터, 원래의 방향에 실질적으로 수직이고 컬럼의 벽의 방향에 평행한 그 양호한 수직 방향으로 실질적으로 더 신속하게 유도됨으로써 컬럼 내의 최저부 섹션의 필요 높이를 감소시킨다. 이런 컬럼에 본 발명의 공급물 분배 장치를 사용하는 장점에 기초하여, 더 낮은 압력 강하를 갖는 더 짧은 컬럼이 가능해진다. 이는 제조, 동작 및 유지가 더 저렴한 컬럼과 직결된다.
이런 공급물 분배 장치는 반드시 두 개의 공급물 입력이 서로 대향하게, 180도로 배치되는 상태지 않는 상태로 컬럼을 구성할 수 있게 한다. 추가적으로, 이런 공급물 분배 장치는 비대칭 공급물 입구를 갖는 기존 컬럼이 효율을 증가시키고 동작 비용을 감소시키도록 개장될 수 있게 한다.
본 발명의 공급물 분배 장치의 다른 장점은 그 상대적 단순성이다. 다른 잠재적 공급물 분배 장치와는 달리, 상술된 바와 같은 판과 공극의 간단한 배열은 연산 및 모델링 소프트웨어로 쉽게 전달되어 낮은 내지 중간의 연산 자원을 사용하여 정확하고 상세한 유동 역학 분석을 제공할 수 있다. 하나 이상의 공급물 입구가 도입되는 분리 컬럼의 섹션 내에 존재하는 조건은 복잡하다. 추가적인 복잡한 구조의 추가는 현용의 연산 및 모델링 소프트웨어 및 컴퓨터 하드웨어에 크고 때때로는 관리불가한 부담을 부여하게 된다. 이 때문에, 주어진 디자인이 얼마나 효율적인지를 판정하기 위해 복잡한 장치를 쉽고 정확하게 모델링하는 것이 실현 불가능한 경우가 많다.
그러나, 본 명세서에 설명된 바와 같은 판 및 공극 디자인의 상대적 단순성에 의해, 이런 장치를 갖는 컬럼의 섹션 내의 유동 역학 및 특성을 정확하게 모델링하는 것이 우수하게 가능해진다. 예상 유동 역학을 정확하게 모델링할 수 있게 됨으로써, 이제 특정 용례의 특정 디자인의 효과를 쉽고 효율적으로 결정하고 가능한 공급물 분배 장치 및 관련 컬럼의 높이 및 특성을 최적화하는 것이 가능해진다. 이는 더 효과적이고 비용 효율적인 컬럼을 구성할 수 있게 한다. 추가적으로, 동일한 연산 및 모델링이 가장 개선된 효율의 동작을 가능하게 하는 공급물 분배 장치 배열을 선택하기 위해 기존 컬럼에 적용될 수 있다. 이러한 분리 효율의 증가는 동작 및 관리 비용을 저하시킨다.
따라서, 특정 실시예에 대한 특정 세부사항을 포함하는 본 발명의 예시적 실시예가 본 명세서에 설명되었다. 본 기술 분야의 당업자는 본 발명의 혁신적 개념 및 범부로부터 벗어나지 않고 본 명세서에 명시적으로 개시되어 있지 않은 공급물 분배 장치 내의 판의 다양한 형태, 배열, 위치, 조성 및 결합이 안출될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
10: 접촉 장치 컬럼 12: 공급물 입구
14: 공급물 분배 장치 20: 접촉 장치 컬럼
22: 공급물 입구 24A, 24B: 공급물 분배 장치
30: 접촉 장치 컬럼 32: 공급물 입구
34A, 34B: 공급물 분배 장치 40: 접촉 장치 컬럼
42: 공급물 입구 44: 공급물 분배 장치

Claims (14)

  1. 공급물 분배 장치에 공급물을 접촉하게 하는 접촉 컬럼의 섹션으로서,
    상기 섹션은:
    - 상기 접촉 컬럼의 섹션의 내부 부분으로의 하나 이상의 공급물 입구;
    - 상기 접촉 컬럼의 상기 내부 부분에 위치하는 하나 이상의 공급물 분배 장치를 포함하고, 그리고
    - 각각의 공급물 분배 장치는 그 사이에 공극을 갖는 복수의 판에 의해 형성되며,
    - 적어도 제 1 공급물 입구의 전방에 제 1 공급물 분배 장치가 배열됨으로써, 상기 판 중에서 공급물 입구와 마주보는 표면을 갖는 적어도 일부의 판이, 상기 공급물 입구의 직경의 수직 치수보다 큰 수직 치수 및 상기 공급물 입구의 직경의 수평 치수보다 작은 수평 치수를 가지고, 그리고 상기 판 중에서 적어도 일부의 판은 상부에서 봤을 때 직선, 엇갈린 라인, 규칙적 원호, 불규칙 원호 및 V를 포함하는 그룹으로부터 선택된 형태로 상기 하나 이상의 공급물 입구의 전방에 배열되며; 그리고
    - 상기 판은 상기 제 1 공급물 입구로부터 도입되는 공급물 유동의 적어도 일부를 편향시킬 수 있고, 상기 판 사이의 공극은 편향 각도 없이 상기 제 1 공급물 분배 장치를 통해 상기 제 1 공급물 입구로부터 도입되는 상기 공급물 유동의 다른 부분을 허용할 수 있는,
    접촉 컬럼의 섹션.
  2. 제1항에 있어서,
    하나 또는 그 이상의 제 2 공급물 분배 장치는, 일련의(in a series of) 장치들 중 상기 제 1 공급물 분배 장치로부터 분리되고, 그리고 상기 제 1 공급물 분배 장치에 대해 평행하게 또는 동심으로 배열되는,
    접촉 컬럼의 섹션.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제 1 공급물 분배 장치와 직렬인(in series with) 하나 또는 그 이상의 제 2 공급물 분배 장치의 판은, 상기 제 1 공급물 분배 장치의 공극과 적어도 부분적으로 일렬로 배열되는,
    접촉 컬럼의 섹션.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 또는 그 이상의 공급물 분배 장치의 위 및 아래 중 하나 이상에 분리 섹션이 존재하는,
    접촉 컬럼의 섹션.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 공급물 입구는 각각의 공급물 분배 장치로부터 분리되는,
    접촉 컬럼의 섹션.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 분리 섹션은 분리, 증류, 열 전달, 추출, 세척 작업 또는 흡착을 위한 섹션 중 하나인,
    접촉 컬럼의 섹션.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 섹션은 180도 또는 그 미만만큼 분리된 두 개의 공급물 입구를 가지며, 하나 이상의 공급물 분배 장치는 양 공급물 입구의 전방에 있기에 충분한 수평 치수 및 형태로 배열되는,
    접촉 컬럼의 섹션.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 공급물 분배 장치의 판은 상기 제 1 공급물 입구로부터 섹션에 도입되는 공급물 유동의 적어도 일부를 상기 공급물 입구에 의해 형성되는 그 원래 방향으로부터 원래 방향에 수직이고 컬럼의 벽에 평행한 방향으로 편향시키도록 배열되는,
    접촉 컬럼의 섹션.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 섹션은 증류 컬럼, 진공 증류 컬럼, 박리 컬럼, 흡착 컬럼, 추출 컬럼, 세척 컬럼 또는 그 조합인 컬럼 중 하나에 사용되는,
    접촉 컬럼의 섹션.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 섹션은 공급물이 순간증발(flashing) 공급물인 컬럼에 사용되고, 하나 이상의 공급물 분배 장치의 판은 공급물 입구 위의 분리 섹션에 진입하는 순간증발 공급물의 적어도 일부의 국부 속도의 크기가 감소되도록 배열되는,
    접촉 컬럼의 섹션.
  11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공급물 분배 장치는 공급물이 컬럼 섹션의 중심보다 공급물 입구에 더 근접한 위치에서 공급물 분배 장치의 적어도 일부와 만나게 되는 방식으로 제 1 공급물 입구의 전방에 배열된,
    접촉 컬럼의 섹션.
  12. 공급물 분배 장치에 공급물을 접촉하게 하도록 접촉 컬럼을 작동하는 방법으로서, 상기 접촉 컬럼은 벽, 하나 이상의 분리 섹션, 및 상기 접촉 컬럼의 섹션으로의 하나 이상의 공급물 입구를 가지는,
    접촉 컬럼을 작동하는 방법에 있어서,
    - 공급물 입구를 통해 상기 접촉 컬럼의 섹션으로 공급물 유동을 도입하는 단계; 및
    - 하나 이상의 공급물 분배 장치와 접촉하는 공급물 유동의 일부가 편향되는 것을 초래하도록 상기 공급물 분배 장치를 사용하는 단계를 포함하며,
    - 판이 상기 공급물 유동의 적어도 부분을 수직 방향으로 편향시키고 상기 판 사이의 공극이 상기 공급물 분배 장치를 통한 제 1 공급물 입구로부터 도입되는 상기 공급물 유동의 다른 부분을 편향 각도 없이 허용하는 방식으로 배향된, 그 사이에 공극을 가진 복수의 판으로 구성된 분배 장치를 사용하는 단계로서,
    각각의 공급물 분배 장치는 그 사이의 공극을 가진 복수의 판에 의해 형성되며; 그리고
    공급물 입구와 마주보는 표면을 갖는 판 각각은 공급물 입구의 직경보다 큰 수직 치수 및 공급물 입구의 직경보다 작은 수평 치수를 가지며; 그리고
    판 중에서 적어도 일부는 상부에서 봤을 때 직선, 엇갈린 라인, 규칙적 원호, 불규칙 원호 및 V를 포함하는 그룹으로부터 선택된 형태로 하나 이상의 공급물 입구의 전방에 배열되는,
    분배 장치를 사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    접촉 컬럼을 작동하는 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 공급물 분배 장치는 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 공급물 분배 장치인 접촉 컬럼의 작동 방법.
  14. 삭제
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9919238B2 (en) 2013-07-18 2018-03-20 Lg Chem, Ltd. Distillation apparatus
US9410750B1 (en) * 2015-01-23 2016-08-09 Technip Process Technology, Inc. Gas distributor for heat exchange and/or mass transfer column
KR20180104629A (ko) 2016-01-27 2018-09-21 코크-글리취 엘피 강성을 위한 내측 빔을 구비한 입구 베인 장치 및 이를 포함하는 용기
CN106267876A (zh) * 2016-10-28 2017-01-04 江苏恒神股份有限公司 精馏塔循环物料入塔装置及方法
MX2019007752A (es) 2016-12-28 2019-09-09 Koch Glitsch Lp Bandeja de contacto que tiene piquetes de barreras de flujo liquido y metodo relacionado con la misma.
US11034898B2 (en) * 2018-10-02 2021-06-15 Process Consulting Services, Inc. Method and apparatus for preventing coke formation in the reactor vapor feed nozzle of a fluid catalytic cracking unit (FCCU) main fractionator column
BR112021018425A2 (pt) * 2019-03-22 2021-11-23 Koch Glitsch Lp Distribuidor de vapor para uma coluna de transferência de massa e método envolvendo a mesma
CN115916360A (zh) * 2020-06-29 2023-04-04 巴斯夫欧洲公司 用于执行传质过程的装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000505354A (ja) 1996-02-21 2000-05-09 コック グリッシュ インコーポレーテッド 蒸気分配を改良する方法及び装置
US20070251384A1 (en) 2006-05-01 2007-11-01 Kurukchi Sabah A Three phase vapor distributor
DE102006049195A1 (de) 2006-10-18 2008-04-30 Linde Ag Primärabscheidung von Flüssigkeit an Behältereinbauten zur Strömungsverteilung

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL151264B (nl) * 1965-06-08 1976-11-15 Shell Int Research Destillatiekolom voorzien van een of meer destillatieruimten en van een of meer inlaten voor de toevoer van een damp/vloeistofmengsel.
US3637195A (en) * 1968-07-05 1972-01-25 Blazer Corp Cooling tower apparatus
JPS4927943B1 (ko) * 1971-09-08 1974-07-22
CH667704A5 (de) * 1986-02-07 1988-10-31 Sulzer Ag Verfahren und vorrichtung zur gleichmaessigen verteilung einer fluessigkeit auf eine querschnittsflaeche.
US5632933A (en) * 1993-08-04 1997-05-27 Koch Engineering Company, Inc. Method and apparatus using guide vanes for vapor distribution in mass transfer and heat exchange columns
RU2056911C1 (ru) * 1994-02-10 1996-03-27 Товарищество с ограниченной ответственностью - Научно-производственная компания "Кедр-89" Тепломассообменный аппарат
US5558818A (en) * 1995-02-14 1996-09-24 The Babcock & Wilcox Company Wet flue gas scrubber having an evenly distributed flue gas inlet
US5972171A (en) 1997-04-08 1999-10-26 Mobil Oil Corporation De-entrainment tray and method of operation
JP4515569B2 (ja) * 1998-12-15 2010-08-04 ズルツァー・ケムテック・アクチェンゲゼルシャフト 流体を装置へ供給する方法及び同方法を実施可能なカラム
JP4109784B2 (ja) * 1999-03-09 2008-07-02 株式会社日本触媒 蒸気分散装置を有する精製装置
US6386520B2 (en) * 2000-02-16 2002-05-14 Shell Oil Company Fluid inlet device
WO2003070348A1 (en) 2002-02-21 2003-08-28 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Apparatus and method for treating a fluid
JP4741237B2 (ja) * 2002-11-08 2011-08-03 モーテン・ミューラー・リミテッド・アンパルトセルスカブ 2相並流用ベッセルに用いられるミキシング・デバイス
US6889962B2 (en) * 2003-08-06 2005-05-10 Koch-Glitsch, Lp Fluid stream feed device for mass transfer column
WO2005023396A1 (en) * 2003-09-09 2005-03-17 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Gas/liquid separator
US7104529B2 (en) * 2003-11-17 2006-09-12 Koch-Glitsch, Lp Method and apparatus for facilitating more uniform vapor distribution in mass transfer and heat exchange columns
NL1025086C2 (nl) * 2003-12-19 2005-06-21 Flash Technologies N V Inlaat- en verdelingsinrichting.
DE502005000294D1 (de) * 2004-04-23 2007-02-22 Sulzer Chemtech Ag Fluideintrittseinrichtung für einen Apparat, insbesondere für eine Kolonne
KR100621660B1 (ko) * 2005-07-01 2006-09-11 주식회사 뉴프로텍 반도체 부산물 트랩장치
BRPI0620219B8 (pt) * 2005-12-20 2018-01-02 Shell Int Research dispositivo para admissão de fluido, uso do dispositivo para admissão de fluido, e, método para reequipar um dispositivo para admissão de fluido
US7981253B2 (en) 2006-02-01 2011-07-19 Exxonmobil Research & Engineering Company Distillation tower baffle
US7513271B2 (en) * 2006-05-12 2009-04-07 Sulzer Chemtech Ag Fluid inlet device for an apparatus
US8286952B2 (en) * 2009-04-29 2012-10-16 Amt International, Inc. Vapor distributor for gas-liquid contacting columns

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000505354A (ja) 1996-02-21 2000-05-09 コック グリッシュ インコーポレーテッド 蒸気分配を改良する方法及び装置
US20070251384A1 (en) 2006-05-01 2007-11-01 Kurukchi Sabah A Three phase vapor distributor
JP2010504848A (ja) 2006-05-01 2010-02-18 ストーン アンド ウェブスター プロセス テクノロジー インコーポレーテッド 三相蒸気分配器
DE102006049195A1 (de) 2006-10-18 2008-04-30 Linde Ag Primärabscheidung von Flüssigkeit an Behältereinbauten zur Strömungsverteilung

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