KR101876593B1 - 접촉 트레이 및 이를 사용하는 방법 - Google Patents

접촉 트레이 및 이를 사용하는 방법 Download PDF

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Abstract

트레이 데크 및 하나 또는 그 이상의 캔들과 상기 트레이 데크를 가로질러 분배되는 하나 또는 그 이상의 하강관 유입구들의 그룹들을 형성하는 분리 벽들을 갖는 접촉 트레이가 제공된다. 상기 캔들은 상기 캔들 내로의 증기 흐름의 상향 통로를 허용하는 상기 트레이 데크 내의 증기 개구들을 둘러싸는 벽들을 가진다. 하강관들은 상기 하강관 유입구들로부터 하방으로 연장되고 아래에 놓인 접촉 트레이의 트레이 데크 상에 위치하는 캔들의 중심 내로 액체 흐름을 전달하도록 배치된다. 배출 개구들은 상기 액체 흐름이 상기 캔들을 나가도록 상기 캔들의 벽들 내에 제공된다. 상기 분리 벽들은 상기 출구 액체 흐름을 동일한 그룹 내의 상기 하강관 유입구 내로 안내하며, 상기 액체 흐름이 상기 트레이 데크의 하측으로 흐르는 것을 방지하거나 방해한다.

Description

접촉 트레이 및 이를 사용하는 방법{CONTACT TRAY AND METHOD EMPLOYING SAME}
본 발명은 대체로 유체 흐름들 사이에서 질량 전달 및/또는 열 교환이 일어나는 화학적 처리 칼럼들(columns)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상기 칼럼 내를 흐르는 유체 흐름들 사이의 접촉을 용이하게 하도록 이러한 칼럼들에 사용되는 접촉 트레이들(contact trays) 및 상기 접촉 트레이들을 이용하여 상기 유체 흐름들을 접촉시키는 방법들에 관한 것이다.
접촉 트레이들은 상기 칼럼 내부를 대향하는 흐름의 관계로 흐르는 유체 흐름들 사이의 접촉을 용이하게 하도록 질량 전달과 열 교환 칼럼들 내부에 사용된다. 상기 유체 흐름들은 통상적으로 상승하는 증기 흐름과 하강하는 액체 흐름이며, 이 경우에 있어서 상기 접촉 트레이들은 보통 증기-액체(vapor-liquid) 접촉 트레이들로 언급된다. 일부 응용예들에 있어서, 양자의 유체 흐름들은 액체 흐름들이며 상기 접촉 트레이들은 보통 액체-액체(liquid-liquid) 접촉 트레이들로 언급된다. 다른 응용예들에 있어서, 상기 상승하는 유체 흐름은 기체 흐름이고 상기 하강하는 유체 흐름은 액체 흐름이며, 이 경우에 있어서 상기 접촉 트레이들은 기체-액체(gas-liquid) 접촉 트레이들로 언급된다.
상기 접촉 트레이들은 각기 상기 상승하는 유체 흐름과 상기 하강하는 유체 흐름들 사이의 상호 작용이 그 상에서 및 상부에서 일어나는 평면형 트레이 데크, 원하는 질량 전달 및/또는 열 교환이 일어나는 거품이나 혼합물을 생성하도록 상기 트레이 데크를 통하고 상기 하강하는 유체 흐름 내로 상기 상승하는 유체 흐름의 상방으로의 통로를 허용하는 복수의 개구들, 그리고 관련된 트레이 데크로부터 상기 하강하는 유체 흐름을 아래에 놓인 접촉 트레이 상의 트레이 데크로 안내하는 적어도 하나의 하강관을 가진다. 상기 접촉 트레이들은 상기 칼럼의 전체 내부 단면을 채우도록 수평하게 연장되는 각각의 상기 트레이 데크들을 가지고 수직하게 이격되는 관계로 상기 칼럼 내부에 배치된다.
높은 유체 흐름 용량과 높은 효율의 응용들들 위해 개발된 증기-액체 접촉 트레이들의 하나의 유형은 상기 증기 및 액체 흐름들의 혼합을 향상시키도록 상기 트레이 데크 상의 복수의 실린더 형상의 캔들을 사용한다. 상기 실린더 형상의 캔들은 상기 트레이 데크로부터 상방으로 연장되고 상기 트레이 데크 내에 형성된 증기 개구들을 둘러싼다. 각 실린더 형상의 캔 내부에 위치하는 소용돌이 날개들은 상기 실린더 형상의 캔 내부를 상승하는 증기에 와류 운동을 부여한다. 하강관은 상기 증기 상태로부터 상기 액체 상태의 높은 분리 효율과 후속하는 이탈을 가져오는 활발한 증기-액체 상호 작용을 야기하도록 위에 놓인 트레이로부터 액체를 이가 상기 소용돌이치는 증기에 의해 포획되는 각 실린더 형상의 캔의 중심으로 안내한다.
상기 실린더 형상의 캔 내부에서 상기 소용돌이치는 증기에 의해 상기 액체에 부여되는 원심력은 상기 실린더 형상의 캔의 내부 벽 표면에 대해 상기 액체를 끼얹고 이를 따라 상승하게 할 수 있다. 상기 내부 벽 표면의 개구들은 상기 액체가 상기 내부 벽 표면을 통과하고 이후에 상기 트레이 데크 상으로 하강하게 한다. 상기 액체는 상기 트레이 데크를 따라 진행하며, 상기 액체를 아래에 놓인 접촉 트레이 상의 상기 실린더 형상의 캔 내로 안내하는 하강관에 대핸 유입구를 형성하는 상기 트레이 데크 내의 개구로 들어간다. 상기 소용돌이치는 증기는 상기 캔의 개방된 상단을 통해 상기 실린더 형상의 캔을 떠나고, 이후에 위에 놓인 접촉 트레이의 트레이 데크 내의 실린더 형상의 캔에 의해 둘러싸이는 개구 내로 및 이를 통해 상승한다. 이러한 방식에 있어서, 상기 증기 흐름이 상승하고 상기 액체 흐름이 연속하는 접촉 트레이들 내의 캔으로부터 캔까지 하강한다.
질량 전달 및 열 교환 칼럼들에 있어서, 상기 증기-액체 또는 액체-액체 상호 작용의 효율은 상기 유체 흐름들이 상기 칼럼의 내부 단면을 가로질러 균일하게 분배되지 않을 경우에 상당히 악화된다. 이러한 잘못된 분배는 상기 접촉 트레이들이 수평하게 정렬되지 않을 때에 발생할 수 있고, 상기 트레이들의 하측을 향하는 채널로의 상기 액체 흐름 및 상기 트레이들의 상측을 향하는 채널로의 상기 증기 흐름을 야기한다. 이와 같은 채널링의 결과로서, 상기 액체 및 증기 흐름들의 원하는 상호 혼합이 구현되지 않으며, 상호 작용의 효율이 나빠진다. 이러한 문제점은, 무거운 바람 하중들 하에서 지상의 칼럼들이 흔들릴 때 또는 연안의 칼럼들이 플로팅 플랫폼들, 바지선들 혹은 선박들 상에 배치되고 바람과 파동 활동의 결과로서 요동치는 운동을 겪을 때에 상기 접촉 트레이들의 부적절한 설치로부터 야기될 수 있다.
따라서 칼럼들이 요동치거나 흔들리는 운동을 겪을 때 또는 그렇지 않으면 상기 칼럼들 내에 배치되는 접촉 트레이들이 부척절한 설치에 의한 것과 같이 수평 배향으로부터 기울어질 때에 일어날 수 있는 유체 흐름들의 잘못된 분배와 채널링을 감소시키는 장치 및 방법에 대한 요구가 존재한다.
일 실시예에 있어서, 본 발명은 칼럼(column) 내부에서 대항하는 흐름의 관계로 흐르는 유체 흐름들 사이의 질량 전달 및/또는 열 교환을 용이하게 하도록 칼럼 내에 사용되기 위한 접촉 트레이(contact tray)에 관한 것이다. 상기 칼럼은 지상에 배치될 수 있거나, 플로팅 플랫폼(floating platform), 바지선(barge) 또는 선박 상부와 같이 연안에 배치될 수 있다. 상기 접촉 트레이는 대체로 평면형의 트레이 데크(tray deck), 상기 트레이 데크 상에 배치되고 상기 트레이 데크로부터 상방으로 연장되는 복수의 캔들(cans), 그리고 상기 트레이 데크를 통하고 상기 캔의 내부 체적 내로의 증기 흐름의 상향 통로를 가능하게 하도록 상기 캔들의 벽들 내부의 상기 트레이 데크 내에 배치되는 증기 개구들을 포함한다. 각 접촉 트레이는 또한 아래에 놓인 접촉 트레이 상의 상기 캔들 내로 연장되는 복수의 하방으로 연장된 하강관들(downcomers)을 가진다. 각 하강관은 상기 트레이 데크 상의 액체 흐름의 일부가 상기 하강관으로 들어가고 상기 하강관 내부에서 하강하도록 상기 트레이 데크 내에 형성된 상부 유입구 개구를 포함한다. 각 하강관은 또한 상기 캔 내에서 증기 흐름과의 혼합을 위하여 위에 놓인 트레이로부터 상기 캔 내로의 상기 액체 흐름의 일부를 전달하도록 상기 아래에 놓인 접촉 트레이 상의 상기 캔 내부에 배치되는 하부 유출구를 포함한다. 액체 분배기(liquid distributor)는 상기 액체 흐름이 수직하게 잘못 정렬된 하강관으로부터 떠날 경우에 상기 증기 흐름에 보다 균일하게 액체를 공급하도록 상기 하강관의 하부 유출구에 배치될 수 있다.
상기 캔들은 실린더형, 다각형 또는 다른 원하는 형상인 벽들에 의해 형성되며, 상기 캔 내부의 상기 유체 흐름의 일부가 상기 캔 내부에서 상기 증기 흐름과의 상호 작용 후에 상기 캔을 나가게 허용하는 배출 개구들을 포함한다. 상기 캔은 상단에서 개방되어 상기 캔 내부에서 상기 액체 흐름과의 상호 작용 후에 상기 증기 흐름이 상기 캔을 떠나도록 한다.
각 접촉 트레이는 상기 트레이 데크로부터 하방으로 연장되고 상기 트레이 데크 내의 상기 캔들과 상기 하강관 유입구들 사이에 배치되는 분리 벽들(dividing walls)을 포함한다. 상기 분리 벽들은 상기 트레이 데크 상에 하나 또는 그 이상의 캔들과 하나 또는 그 이상의 하강관 유입구들의 그룹들을 형성하는 방식으로 정렬되며, 각 그룹 내부의 상기 하나 또는 그 이상의 캔들은 그 그룹 내부의 상기 하나 또는 그 이상의 하강관 유입구들과 액체-흐름 연통된다. 상기 분리 벽들은 또한 상기 그룹들 사이의 액체-흐름 연통을 방지하도록 하나 또는 그 이상의 캔들과 하나 또는 그 이상의 하강관 유입구들의 각 그룹을 다른 그룹들 내의 상기 캔들과 하강관 유입구들로부터 분리시킨다. 상기 분리 벽들은 이에 따라 각 그룹 내의 상기 하나 또는 그 이상의 캔들을 떠나는 모든 혹은 실질적으로 모든 액체 흐름이 동일한 그룹 내부의 상기 하나 또는 그 이상의 하강관 유입구들 내로만 흐르게 한다. 이러한 방식에 있어서, 상기 분리 벽들은 그렇지 않으면 칼럼의 직립의 결과 또는 상기 칼럼 상의 바람 하중이나 파 활동에 의하는 것과 같은 상기 접촉 트레이가 비수평 배향으로 설치되어야하거나 후속하여 배치되어야 하는 경우를 야기하는 상기 액체 흐름의 잘못된 분배와 채널링을 방지한다.
다른 측면에 있어서, 본 발명은 칼럼 내부에 흐르는 유체 흐름들 사이의 질량 전달 및/또는 열 교환을 용이하게 하는 칼럼에 관한 것이다. 상기 칼럼은 개방 내부 공간을 한정하는 수직한 쉘과 상기 쉘의 개방 내부 영역 내에 대체로 수평하게 연장되고 수직하게 이격되는 관계로 배치되는 상술한 형태의 복수의 접촉 트레이들을 포함한다.
또 다른 측면에 있어서, 본 발명은 상기 칼럼 내부에서 대향하는 흐름의 관계로 흐르는 유체 흐름들 사이의 질량 전달 및/또는 열 교환을 용이하게 하는 상술한 접촉 트레이들을 사용하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 액체 흐름을 접촉 트레이로부터 하방으로 연장되는 하강관들 내로 도입하는 단계, 상기 액체 흐름을 아래에 놓인 접촉 트레이 상에 배치된 캔들 내로 전달하는 단계, 상기 액체 및 증기 흐름들 사이에서 질량 전달 및/또는 열 교환이 야기되도록 상기 캔들 내부에서 상승하는 소용돌이치는 증기 흐름과 상기 액체 흐름을 혼합하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 상기 캔들로부터 상개 액체 흐름을 상기 캔 벽들 내의 배출 개구들을 통해 배출하는 단계 그리고 상기 분리 벽들을 이용하여 각 그룹 내의 상기 하나 또는 그 이상의 캔들로부터 모든 또는 실질적으로 모든 배출된 액체 흐름을 동일한 그룹 내의 상기 하나 또는 그 이상의 하강관 유입구들로 안내하는 단계의 추가적인 단계들을 포함한다.
도 1은 질량 전달 및/또는 열 교환이 일어나도록 예정되고 칼럼의 개방 내부 영역 내에 배치되는 본 발명의 접촉 트레이들이 나타나도록 칼럼 쉘의 부분들이 절개된 칼럼의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 접촉 트레이들의 하나를 나타내는 화살표들 방향으로 도 1의 2-2 라인을 따른 수평 단면으로 취한 칼럼을 확대한 상면도이다.
도 3은 상기 칼럼 내부의 접촉 트레이들의 세부를 나타내도록 수직 단면으로 취한 도 1에 도시한 칼럼을 확대한 부분 측면도이다.
도 4는 도 1에 도시한 접촉 트레이들의 하나를 확대한 사시도이다.
도 5는 상기 접촉 트레이들의 일부를 형성하는 캔들 중에서 하나의 일부분을 보다 확대한 사시도이다.
도 6은 상기 캔들 중에서 하나의 하강관 유출구에 배치되는 액체 분배기의 실시예를 상기 접촉 트레이들 중에서 하나의 부분 측면도이다.
도 7은 화살표들 방향으로 7-7 라인을 따라 수평 단면으로 취한 도 1에 도시한 액체 분배기를 확대한 저면도이다.
도 8은 상기 캔들 중에서 하나의 하강관 유출구에 배치되는 액체 분배기의 선택적인 실시예를 나타내는 상기 접촉 트레이들 중에서 하나의 부분 측면도이다.
도 9는 화살표들 방향으로 9-9 라인을 따라 수평 단면으로 취한 도 1에 도시한 액체 분배기의 저면도이다.
보다 상세하게 도시한 도면들에서 처음으로 도 1을 참조하면, 대향하여 흐르는 유체 흐름들 사이에 질량 전달(mass transfer) 및/또는 열 교환(heat exchange)이 일어나도록 예정된 과정들에 적절하게 사용되기 위한 칼럼(column)이 대체로 참조 부호 10으로 도시된다. 칼럼(10)은, 비록 다각형을 포함하는 다른 구성들도 가능하고 본 발명의 범주 내에서 속하지만, 대체로 실린더형의 구성인 수직한 외부 쉘(shell)(12)을 포함한다. 쉘(12)은 임의의 적절한 직경과 높이를 가지며, 바람직하게는 상기 유체들 및 상기 칼럼(10)의 동작 동안에 존재하는 조건들에 대해 불활성이거나 이들과 양립할 수 있는 하나 또는 그 이상의 경질 물질들로부터 구성된다.
칼럼(10)은 분류 생성물들을 수득하도록 및/또는 그렇지 않으면 상기 유체 흐름들 사이의 질량 전달 및/또는 열 교환을 야기하도록 통상적으로 액체 및 증기 흐름들인 유체 흐름들을 처리하기 위해 사용되는 형태이다. 예를 들면, 칼럼(10)은 대략 대기압, 윤활 진공, 대략 진공, 유체 또는 열적 분해(cracking) 분별(fractionating), 코커(coker) 또는 비스브레이커(visbreaker) 분별, 코크(coke) 스크러빙(coke scrubbing), 반응기 배기가스 스크러빙, 가스 담금질, 식용유 탈취, 오염 제어 스크러빙 및 다른 과정들이 일어나는 하나가 될 수 있다. 상기 칼럼(10)은 땅위에 위치하거나 플로팅 플랫폼(floating platform), 바지선(barge) 또는 배의 상의 연안에 배치될 수 있다.
상기 칼럼(10)의 쉘(12)은 상기 유체 흐름들 사이에 원하는 질량 전달 및/또는 열 교환이 일어나는 개방 내부 영역(14)을 한정한다. 통상적으로는, 상기 유체 흐름들은 하나 또는 그 이상의 상승하는 증기 흐름들 및 하나 또는 그 이상의 하강하는 액체 흐름들을 포함한다. 선택적으로는, 상기 유체 흐름들은 상승하고 하강하는 액체 흐름들 모두 또는 상승하는 기체 흐름과 하강하는 액체 흐름을 포함할 수 있다.
상기 유체 흐름들은 상기 칼럼(10)의 높이를 따라 적절한 위치들에 위치하는 임의의 숫자의 공급 라인들(16)을 통해 상기 칼럼(10)으로 안내된다. 하나 또는 그 이상의 증기 흐름들이 또한 상기 공급 라인들(16)을 통해 상기 칼럼(10) 내로 도입되기 보다는 상기 칼럼(10) 내에서 발생될 수 있다. 또한, 상기 칼럼(10)은 통상적으로 증기 생성물이나 부산물을 제거하기 위한 오버헤드 라인(overhead line)(18)과 상기 칼럼(10)으로부터 액체 생성물이나 부산물을 제거하기 위한 바닥 흐름 배출 라인(takeoff line)(20)을 포함하게 될 것이다. 환류(reflux) 흐름 라인들, 리보일러들(reboilers), 응축기들, 증기 혼들(vapor horns) 및 이와 유사한 것들과 같은 통상적으로 존재하는 다른 칼럼 구성 요소들은 이들이 본래 통상적이며 이러한 구성 요소들의 예시가 본 발명의 이해를 위해서 필수적이지 않는 것으로 여겨지므로 도면들에는 도시하지 않았다.
복수의 수평하게 연장되는 접촉 트레이들(contact trays)(22)이 상기 칼럼(10)의 개방 내부 영역(14) 내에 수직하게 이격되는 관계로 배치된다. 상기 트레이들(22)은, 다양한 알려진 방식들의 임의의 것으로 함께 연결되는 수많은 개별적인 패널들로부터 통상적으로 구성되는 트레이 데크(tray deck)(24)를 포함한다. 상기 트레이 데크(24)는 수평하게 연장되게 예정되며, 상기 칼럼(10)의 내부 단면의 모두 또는 실질적으로 모두를 채운다.
도 2 내지 도 5를 추가적으로 참조하면, 각각의 접촉 트레이들(22)은 미리 선택된 패턴으로 설계되고 상기 트레이 데크(24) 상에 지지되는 복수의 수직한 캔들(cans)(26)을 포함한다. 각 캔(26)은, 비록 다각형과 다른 구성들도 이용될 수 있지만, 통상적으로나 일반적으로 실린더형의 구성인 미리 선택된 높이의 벽(28)에 의해 형성된다. 각 벽(28)은, 용접에 의하거나 상기 벽(28)의 바닥 단부로부터 하방으로 연장되고 상기 트레이 데크(24) 내에 형성된 슬롯들(도시되지 않음)을 통해 삽입되는 탭들(tabs)(도시되지 않음)에 의하는 것과 같은 임의의 적절한 방식으로 상기 접촉 트레이(22)의 트레이 데크(24)에 체결되는 바닥 에지를 가진다. 상기 탭들은 이후에 상기 캔(26)을 상기 트레이 데크(24)에 체결하도록 상기 트레이 데크(24)의 하측에 대해 구부려질 수 있다.
각 캔(26)의 상기 벽(28)의 높이가 인접하는 접촉 트레이들(22) 사이의 수직 공간 보다 작으므로 각 벽(28)의 상단 에지는 상기 증기 흐름이 상기 캔들(26)의 개방 상단을 통해 나가게 되도록 위에 놓인 트레이들(22) 아래에 미리 선택된 거리로 이격된다. 통상적으로, 상기 벽들(28)의 높이는 인접하는 접촉 트레이들(22) 사이의 상기 수직 공간의 적어도 1/2 또는 보다 바람직하게는 적어도 2/3이 된다. 각 벽(28)은 통상적으로 동일한 접촉 트레이들(22) 상의 상기 캔들(26)의 다른 벽들(28)과 동일한 높이이지만, 특별한 응용들을 위해 원하는 경우에는 상기 벽들(28)은 변화하는 높이가 될 수 있다. 상기 접촉 트레이(22) 상의 캔들(26)의 벽들(28)의 높이는 다른 접촉 트레이들(22) 상의 캔들(26)의 벽들(28)의 높이와 동일하거나 다를 수 있다.
상기 접촉 트레이들(22)은 또한 상승하는 증기 흐름이 상기 트레이 데크(24)를 통해 상방으로 통과하게 하도록 상기 트레이 데크(24) 내에 형성된 증기 개구들(30)을 포함한다. 통상적으로, 모든 또는 실질적으로 모든 상기 증기 개구들(30)이 상기 캔들(26)의 벽들(28)에 의해 둘러싸이는 면적 내에 위치하여, 상기 트레이 데크(24)를 통해 상방으로 통과하는 모든 또는 실질적으로 모든 증기 개구들(30)이 상기 캔들(26) 내로 공급된다. 단일의 큰 증기 개구(30)가 각 캔(26)의 벽(28)에 의해 둘러싸일 수 있거나, 다중의 작은 증기 개구들(30)이 각 캔(26)의 벽(28)에 의해 둘러싸일 수 있다. 상기 캔들(26)의 숫자와 직경 및 상기 증기 개구들(30)의 크기는, 상기 접촉 트레이들(22)이 위치하는 상기 칼럼(10)의 일부 내의 의도된 증기-액체 상호 작용을 위해 원하는 증기 흐름 용량과 원하는 체적을 제공하도록 선택된다.
하나 또는 그 이상의 선회기들(swirlers)(32)의 세트들이 각 캔(40) 내부에 상기 증기의 원심성 소용돌이를 야기하도록 배치된다. 선회기들(32a)의 하나의 세트는 통상적으로 상기 트레이 데크(24)의 평면 내에 또는 부근의 각 증기 개구(30) 내에 위치하여, 상기 증기가 상기 트레이 데크(24)를 통해 상방으로 통과하고 상기 캔들(26)로 들어가면서 상기 증기 흐름 내에 와류 운동이 유도된다. 상기 선회기들(32b)의 다른 세트는 하부 선회기들(32a) 상부에 미리 선택된 거리로 이격된 위치에서 각 캔(26) 내부에 위치할 수 있다.
선회기들(32)의 각 세트는 복수의 방사상으로 연장되는 평면형 또는 곡선의 날개들(vanes)(34)을 포함한다. 상기 하부 선회기들(32a) 내의 날개들(34)은 상기 상부 선회기들(32b) 내의 날개들(34)과 동일하거나 상이한 형상을 가지거나 및/또는 각도를 가질 수 있다. 하나의 예로서, 상기 하부 선회기들(32a) 내의 날개들(34)은 상기 증기 흐름을 위해 수직 흐름 방향으로부터 실질적으로 방사형 흐름 벡터(vector)를 갖는 것까지 점진적인 변이를 제공하도록 곡선이 될 수 있다. 상기 상부 선회기들(32b) 내의 날개들(34)이 상기 방사형 흐름 벡터로 흐르는 상기 증기 흐름을 가지고 존재하기 때문에, 상기 상부 선회기들(32b) 내의 날개들(34)은 상기 하부 선회기들(32a) 내의 날개들(34)에 비하여 평면형이거나 덜 곡선이 되게 형성될 수 있다.
상기 선회기들(32)은 상기 증기가 각 트레이 데크(24) 상의 각 캔(26)에 동일한 방사형 방향으로 소용돌이치게 배향될 수 있다. 선택적으로는, 동일한 캔(26) 내의 증기 회전의 방향은 다른 캔들(26) 내의 경우와 다를 수 있다. 예를 들면, 상기 증기 회전은 하나의 트레이 데크(24) 상의 각 캔(26) 내에서 시계 방향일 수 있고, 인접하는 트레이 데크(24) 상의 각 캔(26) 내에서는 반시계 방향일 수 있다. 다른 예로서, 상기 증기 회전의 방향은 하나의 트레이 데크(24) 상의 동일한 캔들(26) 내에서 시계 방향일 수 있으며, 동일한 트레이 데크(24) 상의 다른 캔들(26) 내에서 반시계 방향일 수 있다.
상기 캔들(26)은 각기 상기 캔들(26) 내부의 액체 흐름이 상기 캔들(26) 내의 소용돌이치는 증기 흐름과 상호작용이 후속하도록 상기 캔들(26)을 나가게 하는 상기 캔들(26)의 벽들(28) 내에 복수의 배출 개구들(38)을 구비한다. 상기 배출 개구들(38)은, 단순한 홀들, 도면들에 예시한 바와 같이 상기 캔들(26) 내로 연장되는 지향성 루버들(louvers), 그리고 상기 트레이 데크(24)를 향해 아래 방향으로 출구 액체를 편향시키도록 하방으로 각이 진 외측으로 절곡된 탭들(도시되지 않음)과 같은 다양한 형상이 될 수 있다. 상기 배출 개구들(38)의 다른 실시예들은 본 발명의 범주로 고려되고 속한다.
아래로 향하는 립 링(lip ring)(40)은 상기 캔(26)의 벽(28)의 상단 에지를 따라 나가는 상기 액체 흐름의 임의의 부분을 포집하고 상기 캔(26) 외부의 상기 포집된 액체를 다시 안내하고 상기 트레이 데크(24)를 하방으로 향하도록 각 캔(26)의 상단에 위치한다. 상기 립 링(40)은 연관된 캔(26)의 벽(28)을 향해 내측으로 위치하는 내측 세그먼트(segment)(42), 상기 벽(28)의 상단 에지 약간 상부로 이격되는 곡선의 상부 세그먼트(44), 그리고 상기 캔(26)의 벽(28)의 외측에 위치하는 외측 세그먼트(46)를 가진다. 상기 립 링(40)은 상기 벽(28)의 상단 에지로부터 외측으로 연장되고 상기 립 링(40)의 상부 세그먼트(44) 내의 슬롯들(50) 내부에 수용되는 탭들(48)에 의해 제 위치에 유지된다.
상기 접촉 트레이들(22)은 또한 상기 하강하는 액체 흐름을 각 접촉 트레이(22)로부터 아래에 놓인 접촉 트레이(22)로 전달하도록 각 트레이 데크(24)로부터 하방으로 연장되는 복수의 하강관들(downcomers)(52)을 포함한다. 각 하강관(52)은 상기 아래에 놓인 접촉 트레이(22)의 트레이 데크(24) 상의 상기 캔들(26) 중에서 하나 내부로 하방으로 연장된다. 상기 하강관들(52)은 이들이 상기 아래에 놓인 접촉 트레이(22) 상의 상기 액체 흐름을 내부로 전달하는 상기 캔들(26)에 대해 정렬될 수 있다. 선택적으로, 상기 하강관들(52)은 상기 트레이 데크들(24) 상의 상기 하강관들(50)과 상기 캔들(26)에서의 레이아웃의 유연성을 보다 크게 하도록 이들이 상기 액체 흐름을 내부로 전달하는 상기 캔들(26)로부터 오프셋(offset)될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 하나의 하강관(52) 만이 각 캔(26) 내로 연장될 수 있고, 상기 관련된 캔(26) 내부에 중심으로 배치된다. 다른 실시예들에 있어서, 하나 이상의 하강관들(52)이 각 캔(26) 내로 연장된다. 각 하강관(52)은 상기 트레이 데크(24) 내에 개구로서 형성된 상부 하강관 유입구(54) 및 상기 관련된 아래에 놓인 캔(26) 내부에 위치하는 하부 배출 유출구(56)를 가진다. 선택적인 위어(weir)(도시되지 않음)가 상기 위어 상부로 넘치고 상기 하강관(52)으로 들어가기 전에 상기 액체 흐름이 상기 트레이 데크(24) 상에 미리 선택된 레벨로 축적되는 것을 야기하도록 각 하강관 유입구(54)를 둘러쌀 수 있다. 상기 하부 배출 유출구(56)는 상기 액체 흐름이 상기 배출 유출구(56)를 나가면서 상기 액체 흐름의 하향 운동량(momentum)을 방해하는 구조를 포함할 수 있다. 선택적으로 또는 추가적으로, 구멍이 없는 씰 팬(seal pan)(58)이 배출된 액체 흐름이 상기 증기 개구들(30)을 통해 하방으로 흐르는 것을 방해하도록 상기 배출 유출구(56) 아래에 배치될 수 있다.
본 발명에 따르면, 분리 벽들(dividing walls)(60)이 각 접촉 트레이(22) 상의 트레이 데크(24)로부터 상방으로 연장되고, 하나 또는 그 이상의 캔들(26)과 하나 또는 그 이상의 하강관 유입구들(54)의 다중 영역들 또는 그룹들을 형성하도록 배치된다. 상기 분리 벽들(60)은 각 그룹 내의 상기 캔들(26)과 하강관 유입구들(54)을 다른 그룹들 내의 것들로부터 제한하고 분리하는 상호 연결된 망(web)을 형성하도록 함께 연결되는 다중 세그먼트들로서 형성된다. 상기 분리 벽들(60)의 개별적인 세그먼트들은 도면들에 예시한 바와 같이 평면형이거나, 이들은 곡선이 지거나 임의의 다른 원하는 구성이 될 수 있다. 상기 분리 벽들(60)은 각 그룹 내에 단일 캔(26)과 단일 하강관 유입구(54)가 존재하거나, 둘 또는 그 이상의 캔들(26)과 둘 또는 그 이상의 하강관 유입구들(26)이 각 그룹들 내에 포함될 수 있는 그룹들을 형성하도록 배치될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 동일한 숫자의 캔들(26)이 각 그룹 내에 포함될 수 있고, 동일한 숫자의 하강관 유입구들(54)이 각 그룹 내에 포함될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 일부 그룹들은 다른 그룹들에 비해 보다 많은 캔들(26)과 하강관 유입구들(54)을 포함할 수 있다.
상기 하나 또는 그 이상의 캔들(26)과 상기 하나 또는 그 이상의 하강관 유입구들(54)의 각 그룹이 상기 분리 벽들(60)에 의해 캔들(26)과 하강관 유입구들(54)의 다른 그룹들로부터 분리되어, 상기 그룹들 사이에서 상기 액체 흐름이 흐르지 않거나, 흐르는 것이 실질적으로 방해된다. 상기 분리 벽들(60)은 이에 따라 각 그룹 내의 상기 하나 또는 그 이상의 캔들(26)로부터 나오는 모든 또는 실질적으로 모든 상기 액체 흐름을 동일한 그룹 내의 상기 하나 또는 그 이상의 하강관 유입구들(54) 내로만 흐르게 한다.
도 2에 가장 잘 볼 수 있는 바와 같이, 상기 분리 벽들(60)은 바람직하게는 캔들(26)과 하강관 유입구들(54)의 각 그룹 내의 상기 트레이 데크(24)의 동일한 표면 면적을 대체로 감싸도록 정렬된다. 상기 분리 벽들(60)은 또한 캔들(26)의 각 그룹을 떠나는 모든 또는 실질적으로 모든 액체 흐름을 동일한 접촉 트레이(22) 상의 캔들(26)의 다른 그룹들 중에서 임의의 것으로 흐르는 것을 차단하도록 상기 트레이 데크(24) 상부에 충분한 거리로 상방으로 연장된다. 상기 분리 벽들(60)의 상단 에지는 따라서 통상적으로 상기 캔들(26)의 벽들(28) 내에 형성된 가장 위쪽의 배출 개구들(38) 상부에 위치해야 한다. 상기 분리 벽들(60)은 상기 트레이 데크(24)를 위한 추가적인 지지를 제공하고 인접하는 트레이 데크들(24) 사이의 적절한 공간을 확보하기 위하여 상기 분리 벽들(60)의 상단 에지가 위에 놓인 트레이 데크(24)에 접촉하게 위치하도록 충분한 거리로 상방으로 연장된다. 상기 분리 벽들(60)이 상기 위에 놓인 트레이 데크(24)에 접촉되는 경우, 증기 개구들(도시되지 않음)이 상기 칼럼(10)의 단면을 가로지르는 압력을 균등하게 하기 위해 상기 증기 흐름이 상기 분리 벽들(60)을 통과하도록 상기 분리 벽들(60)의 상단 에지 부근에 제공될 수 있다. 상기 캔들(26)의 벽들(28) 내의 액체 배출 개구들(38)은, 도면들에 예시한 바와 같이, 상기 캔들(26)의 둘레 주위에 정렬될 수 있거나, 이들이 관련된 하강관 유입구(54)에 가장 가까운 벽들(28)의 일부 내와 같은 하나 또는 그 이상의 위치들에 집중될 수 있다.
캔들(26)과 하강관 유입구들(54)의 다른 그룹들 사이의 상기 액체 흐름의 유동을 차단하거나 실질적으로 방해함에 의해, 상기 분리 벽들(60)이 각 그룹 내의 상기 하나 또는 그 이상의 캔들(26)을 떠나는 상기 액체 흐름이 동일한 그룹 내의 상기 하나 또는 그 이상의 하강관 유입구들(54) 내로 흐르게 한다. 상기 접촉 트레이(22)의 트레이 데크(24)가 수평 배향으로부터 잘못 정렬되어야 할 경우, 상기 액체 흐름이 상기 트레이 데크(24)의 하측을 향해 통상적으로 흐를 수 있고 상기 트레이 데크(24)의 하측에 위치하는 이들 하강관 유입구들(54) 내에 집중될 수 있다. 상기 트레이 데크(24)의 하측을 향하는 상기 액체 흐름의 이러한 채널링(channeling)이 상기 접촉 트레이(22)의 액체 흐름 용량을 감소시키고 상기 액체 및 증기 흐름들 사이의 상호 작용을 감소시킴에 따라, 상기 접촉 트레이(22)의 질량 전달 및 열 교환 효율을 감소시킨다. 상기 분리 벽들(60)은 상기 액체 흐름이 상기 트레이 데크(24)를 가로질러 흐르는 것을 방지하며, 상기 트레이 데크(24)가 수평 배향으로부터 잘못 정렬되어야 할지라도 상기 액체 흐름의 대략적으로 균등한 부분들이 각 하강관 유입구(54)로 들어가게 한다. 이에 따라 상기 분리 벽들(60)이 그렇지 않으면 칼럼의 직립이나 바람 하중에 의하거나 상기 칼럼(10) 내의 파의 활동의 결과와 같이 상기 접촉 트레이(22)가 설치되어야 하거나 후에 비수평 배향으로 위치해야 하는 경우를 가져올 수 있는 원하지 않는 불균일한 분배와 상기 액체 흐름의 채널링을 방지한다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명은 또한 상기 접촉 트레이(22)가 비수평 배향에 위치할 때에 상기 액체가 상기 캔들(26) 내의 하강관들(52)을 나가면서 상기 액체를 보다 균일하게 분해가도록 하는 일부 또는 모든 하강관들(52)의 유출구들(56)에 배치되는 액체 분배기(70)에 관련된다. 상기 액체 분배기(70)는 상기 하강관 유입구(54)를 가로로 가로질러 연장되고 이에 근접하는 대체로 평면형의 플로어 플레이트(floor plate)(72)를 포함한다. 상기 플로어 플레이트(72)는 용접되거나 그렇지 않으면 상기 하강관(52)을 형성하는 벽에 체결된다. 상기 플로어 플레이트(72)는 중심 영역(76) 내에 복수의 개구들(74)을 포함하여, 상기 중심 영역(76)을 완전히 둘러싸거나 이러한 개구들(74)을 크게 벗어나는 고리 형상의 영역(78)이 남게 된다. 상기 개구들(74)은 도 7에 예시한 바와 같이 삼각형이 될 수 있거나, 이들은 원형, 정사각형, 타원형 혹은 다른 구성들이 될 수 있다. 상기 개구들(74)의 숫자, 크기 및 간격은 상기 하강관(52) 내에 일부 액체의 백업이 야기되는 동안에 상기 하강관(52) 내의 하강하는 액체의 설계된 체적 흐름을 수용하도록 선택된다. 상기 액체 백업과 상기 개구들(74)이 중심에 위치하는 것은 상기 하강관(52) 및/또는 관련된 접촉 트레이(22)의 잘못된 정렬의 결과로서 상기 하강관(52)이 수직에 대해 각도로 기울더라도 액체가 상기 개구들(74) 각각에 공급되는 점을 확보할 수 있다. 이러한 방식으로 상기 개구들(74) 각각에 상기 액체를 공급함에 의해, 상기 하강관(52)이 경사지더라도 상기 액체가 보다 균일하고 중심적으로 배출된다.
상기 액체 분배기(70)는 또한 상기 하강관들(52)을 떠나는 액체의 잘못된 분배의 기회를 보다 감소시키도록 상기 플로어 플레이트(72)로부터 상기 씰 팬(58) 혹은 상기 트레이 데크(24)까지 하방으로 연장되는 복수의 감세 벽들(baffle walls)(80)을 포함한다. 상기 감세 벽들(80)은 각각의 인접하는 감세 벽들(80)의 쌍 사이에 대체로 동일한 체적들을 형성하도록 상기 하강관(52)의 관념적인 길이 방향의 중심축으로부터 동일한 원호 간격들에서 미리 선택된 방사상의 거리로 방사형으로 외측으로 연장된다. 일 실시예에 있어서, 상기 감세 벽(80)의 방사상 길이는 각 감세 벽(80)의 외측 에지가 상기 중심 영역(76)을 넘어서 위에 놓인 플로어 플레이트(72)의 외측 고리 형상의 영역(78) 내부의 수직한 평면 내에 위치하도록 선택된다. 다른 실시예에 있어서, 상기 감세 벽(80)의 방사상 길이는 각 감세 벽(80)의 외측 에지가 상기 씰 팬(58)의 외측 주위로부터 상방으로 연장되는 링 형상의 유입구 위어(82)에 인접하도록 선택된다.
상기 개구들(74)의 하나 또는 그 이상은 상기 감세 벽들(80)에 의해 한정되는 각각의 상기 체적들 내로 액체를 공급한다. 예시한 실시예에 있어서, 단일 삼각형 형상의 개구(74)는 상기 감세 벽들(80)에 의해 한정되는 각각의 상기 체적들 내에 액체를 공급한다. 다른 실시예들에 있어서, 복수의 개구들(74)이 각 체적 내로 액체를 공급한다. 상기 액체는 이후에 상기 감세 벽들(80) 사이의 각 체적으로부터 외측으로 흐르며, 상기 선회기(28)로부터 나오는 소용돌이치는 증기 흐름에 의해 포획된다. 상기 감세 벽들(80)은 상기 액체가 상기 씰 팬(58)의 하측으로 흐르는 것을 방지하며, 상기 선회기(28)를 떠나는 증기로 상기 액체의 보다 균일한 주변의 분배를 확보한다.
상기 액체 분배기(70)는 또한, 도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이 상기 유입구 위어(82)로부터 또는 이에 인접하여 상방으로 연장되고 위에 놓인 플로어 플레이트(72)에 부착되는 복수의 둘레로 이격된 피켓들(pickets)(84)을 포함할 수 있다.
상기 칼럼(10)의 사용 동안에, 액체 흐름은 상기 하강관 유입구들(54)로 들어가며, 아래에 놓인 트레이 데크(24) 상의 상기 캔들(26) 내로 상기 배출 유출구들(56)을 통해 나가기 전에 상기 하강관들(52)을 통해 하강한다. 상기 캔들(26)로 들어가는 액체는 상기 트레이 데크(24) 내의 상기 증기 개구들(30)을 통해 상기 캔들(26)로 들어가는 상기 증기 흐름에 의해 포획된다. 상기 선회기들(32)은 상기 캔들(26) 내의 상기 증기 및 액체 흐름들의 밀접한 혼합을 야기하도록 상기 증기 및 액체 흐름들에 원심성 와류 운동을 부여한다. 상기 액체에 작용하는 원심력들은 상기 액체가 상기 벽들(28) 내의 배출 개구들(38)에 접촉할 때까지 상기 액체가 상승하는 상기 캔들(26)의 벽들(28)의 내측 표면들에 대해 상기 액체를 투사한다. 상기 액체 흐름은 이후에 상기 배출 개구들(38)을 통한 상기 증기 흐름의 일부에 의해 이송된다. 상기 배출 개구들(38)을 떠나는 상기 액체 흐름은 상기 분리 벽들(60)의 인접하는 세그먼트들에 의해 한정되는 면적 내의 상기 트레이 데크(24) 상으로 하강한다. 상기 증기 흐름의 나머지는 상기 캔들(26)의 개방된 상단을 통해 나가고 상기 위에 놓인 접촉 트레이(22)의 트레이 데크(24) 내의 증기 개구들(30)을 통해 하강하기 전에 측방으로 이동한다. 상기 캔들(26)의 벽들(28)로 진행하면서 상기 배출 개구들(38)을 우회하는 상기 액체 흐름의 임의의 부분은 상기 벽들(28)의 상단 에지에서 상기 립 링들(40)에 의해 포획되고 상기 트레이 데크(24) 상으로 하방으로 다시 안내된다.
상기 증기 흐름과 상호 혼합된 후에 상기 캔들(26)을 떠나는 상기 액체 흐름은 상기 트레이 데크(24) 상으로 하강하며, 상기 분리 벽들(60)에 의해 상기 액체가 나오는 하나 또는 그 이상의 캔들(26)과 연관된 하나 또는 그 이상의 하강관 유입구들(54) 내로 대체로 균등한 부분들로 보내진다. 상기 액체 흐름은 이후에 상기 하강관들(52)에 의해 상기 아래에 놓인 접촉 트레이(22) 상에 위치하는 캔들(26)로 하방으로 안내된다. 이러한 방식에 있어서, 상기 증기 흐름 및 액체 흐름은 상기 칼럼(10)의 개방 내부 영역(14) 내의 다음의 위에 놓인 및 아래에 놓인 접촉 트레이들(22)에 각기 전달되기 전에 각 트레이 데크(24) 상의 상기 캔들(26) 내에서 상호 작용한다.
본 발명은 따라서, 상기 접촉 트레이들(22) 중의 하나로부터 하방으로 연장되고, 상기 하강관들(52)로부터 아래에 놓인 접촉 트레이(22) 상의 트레이 데크(24) 상에 위치하는 캔들(26) 내로 제1 유체 흐름을 배출하는 복수의 하강관들(52) 각각을 통해 상기 제1 유체 흐름을 전달함에 의해 상기 칼럼(10)을 동작시키는 방법을 포함한다. 상기 캔들(26) 내부의 상기 제1 유체 흐름은 상기 아래에 놓인 접촉 트레이(22)의 트레이 데크(24)를 통해 하강하고 상기 캔들(26)로 들어가는 제2 유체 흐름과 와류 운동으로 상호 작용한다. 상기 제1 유체 흐름은 이후에 상기 제2 유체 흐름과의 상호 작용 후에 상기 캔들(26)로부터 제거되며, 각 그룹 내의 상기 하나 또는 그 이상의 캔들(26)로부터 안내되고 동일한 그룹 내의 상기 하나 또는 그 이상의 하강관 유입구들(54)로 전달된다. 상기 하나 또는 그 이상의 분리 벽들(60)은 상기 그룹들의 다른 것들 내의 하강관 유입구들(54)에 대한 제거된 제1 유체 흐름의 전달을 방해하는 데 기여한다. 상기 분리 벽들(60)은 이에 따라 그렇지 않으면 상기 접촉 트레이(22)가 비수평 배향으로 설치되어야 하거나 후속하여 위치되어야 하는 점을 가져오는 상기 액체 흐름의 원하지 않은 잘못된 분배와 채널링을 방지한다.
상술한 바로부터, 본 발명이 상기 구조에 고유한 다른 이점들과 함께 앞에서 설정된 모든 결과들과 목적들을 구현하도록 잘 적용된 하나가 됨을 알 수 있을 것이다.
특정한 특징들과 하위 조합들도 유용하며 다른 특징들과 하위 조합들을 참조하지 않고 적용될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이러한 점은 본 발명의 범주 내에서 고려되며 속하는 것이다.
많은 가능한 실시예들이 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 본 발명의 범주 내에서 이루어질 수 있기 때문에, 여기서 설정되거나 첨부된 도면들에 도시된 모든 상황이 예시적인 것으로서 한정하려는 의미는 아닌 것으로 해석되는 점을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (23)

  1. 질량 전달(mass transfer) 및/또는 열 교환(heat exchange) 과정들이 일어나는 칼럼(column) 내부의 상승하고 하강하는 유체들 사이의 접촉을 용이하게 하는 접촉 트레이(contact tray)에 있어서,
    대체로 평면형의 트레이 데크(tray deck)와;
    상기 트레이 데크 상에 위치하고 상기 트레이 데크로부터 상방으로 연장되는 복수의 캔들(cans)로서, 각각의 상기 캔들은 개방 상단을 가지고 미리 선택된 높이의 벽에 의해 형성되며, 상기 벽은 유체가 상기 캔들 내부로부터 상기 벽을 통과하도록 상기 벽을 통해 연장되는 복수의 배출 개구들을 가지는, 복수의 캔들과;
    유체가 상기 트레이 데크를 상방으로 통과하고 상기 캔들 내로 들어가도록 각각의 상기 캔들에 의해 제한되는 면적들 내부의 상기 트레이 데크를 통해 연장되는 개구들과;
    상기 트레이 데크를 상방으로 통과하고 상기 캔들 내로 들어가는 상기 유체의 원심성 소용돌이를 야기하게 배치되는 선회기들(swirlers)과;
    상기 트레이 데크로부터 하방으로 연장되는 하강관들(downcomers)로서, 각 하강관은 상기 트레이 데크 내에 형성된 상부 하강관 유입구 및 하부 배출 유출구를 구비하는 하강관들과;
    상기 트레이 데크로부터 상방으로 연장되고, 하나 또는 그 이상의 상기 캔들과 하나 또는 그 이상의 상기 상부 하강관 유입구들의 다중 그룹들을 형성하도록 배치되는 하나 또는 그 이상의 분리 벽들(dividing walls)을 포함하며,
    상기 하나 또는 그 이상의 분리 벽들이 각 그룹 내의 상기 하나 또는 그 이상의 캔들과 상기 하나 또는 그 이상의 상부 하강관 유입구들을 다른 그룹들 내의 상기 캔들과 상기 상부 하강관 유입구들로부터 분리시켜, 각 그룹 내의 상기 캔 내부로부터 상기 벽의 상기 배출 개구를 통과하는 상기 유체가 상기 하나 또는 그 이상의 분리 벽들에 의해 상기 트레이 데크를 가로질러 다른 그룹들 내의 상부 하강관 유입구들 내로 흐르는 것이 방지되는, 접촉 트레이.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 하나 또는 그 이상의 분리 벽들은 상기 캔들과 상기 상부 하강관 유입구들의 각 그룹 내부의 상기 트레이 데크의 대체로 동일한 표면 면적들을 감싸는, 접촉 트레이.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 하나 또는 그 이상의 분리 벽들은 상기 캔들의 벽들 내에 위치하는 상기 배출 개구들 상부의 레벨까지 상부로 연장되는, 접촉 트레이.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 캔들의 벽들은 대체로 실린더형의 구성인, 접촉 트레이.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 하나 또는 그 이상의 캔들과 상기 하나 또는 그 이상의 상부 하강관 유입구들의 그룹들은 각기 동일한 숫자의 상기 캔들을 가지는, 접촉 트레이.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 하나 또는 그 이상의 캔들과 상기 하나 또는 그 이상의 상부 하강관 유입구들의 그룹들은 각기 동일한 숫자의 상기 하강관 유입구들을 가지는, 접촉 트레이.
  7. 제 3 항에 있어서, 상기 캔들의 하나만과 상기 상부 하강관 유입구들의 하나만이 상기 하나 또는 그 이상의 캔들과 상기 하나 또는 그 이상의 상부 하강관 유입구들의 각각의 그룹들 내에 있는, 접촉 트레이.
  8. 제 3 항에 있어서, 상기 캔들의 하나 이상과 상기 상부 하강관 유입구들의 하나 이상이 상기 하나 또는 그 이상의 캔들과 상기 하나 또는 그 이상의 상부 하강관 유입구들의 각 그룹 내에 있는, 접촉 트레이.
  9. 질량 전달 및/또는 열 교환 과정들이 일어나는 칼럼 내부의 상승하고 하강하는 유체들 사이의 접촉을 용이하게 하는 접촉 트레이에 있어서,
    대체로 평면형의 트레이 데크와;
    상기 트레이 데크 상에 위치하고 상기 트레이 데크로부터 상방으로 연장되는 복수의 캔들로서, 각각의 상기 캔들은 개방 상단을 가지고 미리 선택된 높이의 벽에 의해 형성되며, 상기 벽은 유체가 상기 캔들 내부로부터 상기 벽을 통과하도록 상기 벽을 통해 연장되는 복수의 배출 개구들을 가지는, 복수의 캔들과;
    유체가 상기 트레이 데크를 상방으로 통과하고 상기 캔들 내로 들어가도록 각각의 상기 캔들에 의해 제한되는 면적들 내부의 상기 트레이 데크를 통해 연장되는 개구들과;
    상기 트레이 데크를 상방으로 통과하고 상기 캔들 내로 들어가는 상기 유체의 원심성 소용돌이를 야기하게 배치되는 선회기들과;
    상기 트레이 데크로부터 하방으로 연장되는 하강관들로서, 각 하강관은 상기 트레이 데크 내에 형성된 상부 하강관 유입구 및 하부 배출 유출구를 구비하는 하강관들과;
    상기 트레이 데크로부터 상방으로 연장되고, 하나 또는 그 이상의 상기 캔들과 하나 또는 그 이상의 상기 상부 하강관 유입구들의 다중 그룹들을 형성하도록 배치되는 하나 또는 그 이상의 분리 벽들로서, 상기 하나 또는 그 이상의 분리 벽들이 각 그룹 내의 상기 하나 또는 그 이상의 캔들과 상기 하나 또는 그 이상의 상부 하강관 유입구들을 다른 그룹들 내의 상기 캔들과 상기 상부 하강관 유입구들로부터 분리시켜, 각 그룹 내의 상기 캔 내부로부터 상기 벽의 상기 배출 개구를 통과하는 상기 유체가 상기 하나 또는 그 이상의 분리 벽들에 의해 상기 트레이 데크를 가로질러 다른 그룹들 내의 상부 하강관 유입구들 내로 흐르는 것이 방지되는, 하나 또는 그 이상의 분리 벽들과;
    각각의 상기 하강관들의 상기 하부 배출 유출구에 위치하는 액체 분배기를 포함하며,
    상기 액체 분배기는 상기 하부 배출 유출구를 가로질러 연장되고, 중심 영역 내에 위치하고 상기 중심 영역을 둘러싸는 외측 고리 형상의 영역으로부터 크게 벗어난 개구들을 갖는 플로어 플레이트(floor plate) 및 상기 플로어 플레이트로부터 하방으로 및 상기 하강관의 관념적인 길이 방향의 중심축으로부터 외측으로 연장되는 감세 벽들(baffle walls)을 구비하는, 접촉 트레이.
  10. 질량 전달 및/또는 열 교환 과정들이 일어나는 칼럼에 있어서,
    개방 내부 영역을 한정하는 수직한 외부 쉘(shell); 및
    상기 개방 내부 영역 내에 수직하게 이격되는 관계로 배치되는 복수의 수평하게 연장되는 접촉 트레이들을 포함하며, 각각의 상기 접촉 트레이들은,
    대체로 평면형의 트레이 데크와;
    상기 트레이 데크 상에 미리 선택된 패턴으로 위치하고 상기 트레이 데크로부터 상방으로 연장되는 복수의 캔들로서, 각각의 상기 캔들은 개방 상단을 가지고 상기 접촉 트레이들 중의 인접하는 것들 사이의 수직한 이격 보다 작은 미리 선택된 높이의 벽에 의해 형성되며, 상기 벽은 유체가 상기 캔들 내부로부터 상기 벽을 외측으로 통과하도록 상기 벽들 통해 연장되는 복수의 배출 개구들을 가지는 복수의 캔들과;
    유체가 상기 트레이 데크를 상방으로 통과하고 상기 캔들 내로 들어가도록 각각의 상기 캔들 내부의 상기 트레이 데크를 통해 연장되는 개구와;
    상기 트레이 데크를 상방으로 통과하고 상기 캔들 내로 들어가는 상기 유체의 원심성 소용돌이를 야기하도록 배치되는 선회기들과;
    상기 트레이 데크로부터 하방으로 연장되며, 상기 트레이 데크 내에 형성된 상부 하강관 유입구 및 아래에 놓인 접촉 트레이 상의 캔 내부에 배치되는 하부 배출 유출구를 구비하는 하강관들과;
    상기 트레이 데크로부터 상방으로 연장되는 하나 또는 그 이상의 분리 벽들을 포함하며,
    상기 하나 또는 그 이상의 분리 벽들은 상기 하나 또는 그 이상의 분리 벽들에 의해 제한되는 상기 캔들과 상기 상부 하강관 유입구들의 다중 그룹들을 형성하도록 배치되고, 상기 하나 또는 그 이상의 분리 벽들이 각 그룹 내의 상기 캔들과 상기 상부 하강관 유입구들을 다른 그룹들 내의 상기 캔들과 상기 상부 하강관 유입구들로부터 분리시켜, 각 그룹 내의 상기 캔 내부로부터 상기 벽의 상기 배출 개구를 외측으로 통과하는 상기 유체가 상기 하나 또는 그 이상의 분리 벽들에 의해 상기 트레이 데크를 가로질러 다른 그룹들 내의 상기 상부 하강관 유입구들 내로 흐르는 것이 방지되는, 칼럼.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 하나 또는 그 이상의 분리 벽들은 상기 캔들과 상기 상부 하강관 유입구들의 각 그룹 내부의 상기 트레이 데크의 대체로 동일한 표면 면적들을 감싸는, 칼럼.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 하나 또는 그 이상의 분리 벽들은 상기 캔들의 벽들 내에 위치하는 상기 배출 개구들 상부의 레벨까지 상부로 연장되는, 칼럼.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 캔들의 벽들은 대체로 실린더형의 구성인, 칼럼.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 캔들과 상기 상부 하강관 유입구들의 각각의 그룹들 내에 동일한 숫자들의 캔들이 존재하는, 칼럼.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 캔들과 상기 상부 하강관 유입구들의 각각의 그룹들 내에 동일한 숫자들의 상부 하강관 유입구들이 존재하는, 칼럼.
  16. 제 12 항에 있어서, 상기 캔들의 하나만과 상기 상부 하강관 유입구들의 하나만이 상기 캔들과 상기 상부 하강관 유입구들의 각 그룹 내에 있는, 칼럼.
  17. 제 12 항에 있어서, 상기 캔들의 하나 이상과 상기 상부 하강관 유입구들의 하나 이상이 상기 캔들과 상기 상부 하강관 유입구들의 각 그룹 내에 있는, 칼럼.
  18. 질량 전달 및/또는 열 교환 과정들이 일어나는 칼럼에 있어서,
    개방 내부 영역을 한정하는 수직한 외부 쉘; 및
    상기 개방 내부 영역 내에 수직하게 이격되는 관계로 배치되는 복수의 수평하게 연장되는 접촉 트레이들을 포함하며, 각각의 상기 접촉 트레이들은,
    대체로 평면형의 트레이 데크와;
    상기 트레이 데크 상에 미리 선택된 패턴으로 위치하고 상기 트레이 데크로부터 상방으로 연장되는 복수의 캔들로서, 각각의 상기 캔들은 개방 상단을 가지고 상기 접촉 트레이들 중의 인접하는 것들 사이의 수직한 이격 보다 작은 미리 선택된 높이의 벽에 의해 형성되며, 상기 벽은 유체가 상기 캔들 내부로부터 상기 벽을 외측으로 통과하도록 상기 벽들 통해 연장되는 복수의 배출 개구들을 가지는 복수의 캔들과;
    유체가 상기 트레이 데크를 상방으로 통과하고 상기 캔들 내로 들어가도록 각각의 상기 캔들 내부의 상기 트레이 데크를 통해 연장되는 개구와;
    상기 트레이 데크를 상방으로 통과하고 상기 캔들 내로 들어가는 상기 유체의 원심성 소용돌이를 야기하도록 배치되는 선회기들과;
    상기 트레이 데크로부터 하방으로 연장되며, 상기 트레이 데크 내에 형성된 상부 하강관 유입구 및 아래에 놓인 접촉 트레이 상의 캔 내부에 배치되는 하부 배출 유출구를 구비하는 하강관들과;
    상기 트레이 데크로부터 상방으로 연장되는 하나 또는 그 이상의 분리 벽들로서, 상기 하나 또는 그 이상의 분리 벽들은 상기 하나 또는 그 이상의 분리 벽들에 의해 제한되는 상기 캔들과 상기 상부 하강관 유입구들의 다중 그룹들을 형성하도록 배치되고, 상기 하나 또는 그 이상의 분리 벽들이 각 그룹 내의 상기 캔들과 상기 상부 하강관 유입구들을 다른 그룹들 내의 상기 캔들과 상기 상부 하강관 유입구들로부터 분리시켜, 각 그룹 내의 상기 캔 내부로부터 상기 벽의 상기 배출 개구를 외측으로 통과하는 상기 유체가 상기 하나 또는 그 이상의 분리 벽들에 의해 상기 트레이 데크를 가로질러 다른 그룹들 내의 상기 상부 하강관 유입구들 내로 흐르는 것이 방지되는 하나 또는 그 이상의 분리 벽들과;
    각각의 상기 하강관들의 상기 하부 배출 유출구에 위치하는 액체 분배기를 포함하며,
    상기 액체 분배기는 상기 하부 배출 유출구를 가로질러 연장되고, 중심 영역 내에 위치하고 상기 중심 영역을 둘러싸는 외측 고리 형상의 영역으로부터 크게 벗어난 개구들을 갖는 플로어 플레이트 및 상기 플로어 플레이트로부터 아래에 놓인 접촉 트레이의 트레이 데크까지 하방으로 연장되는 감세 벽들을 구비하며, 상기 감세 벽들은 상기 하강관의 관념적인 길이 방향의 중심축으로부터 외측으로 연장되는, 칼럼.
  19. 개방 내부 영역을 한정하는 수직한 외부 쉘과 상기 개방 내부 영역 내에서 수직하게 이격된 관계로 배치되는 복수의 수평하게 연장되는 접촉 트레이들을 구비하며, 각각의 상기 접촉 트레이들이 트레이 데크, 상기 트레이 데크로부터 상방으로 연장되는 복수의 캔들, 상기 트레이 데크로부터 하방으로 연장되고 상기 트레이 데크에서 하강관 유입구를 갖는 복수의 하강관들, 그리고 상기 트레이 데크로부터 상방으로 연장되고 하나 또는 그 이상의 상기 캔들과 하나 또는 그 이상의 상기 하강관 유입구들의 다중 그룹들을 형성하도록 배치되는 하나 또는 그 이상의 분리 벽들을 포함하며, 각각의 상기 그룹들이 상기 하나 또는 그 이상의 분리 벽들에 의해 제한되는, 칼럼을 동작시키는 방법에 있어서,
    상기 접촉 트레이들 중의 하나로부터 하방으로 연장되는 각각의 복수의 하강관들을 통해 제1 유체 흐름을 하방으로 전달하고, 상기 하강관들로부터 상기 제1 유체 흐름을 아래에 놓인 접촉 트레이 상의 트레이 데크 상에 위치하는 캔들로 배출시키는 단계;
    상기 캔들 내부에서 상기 제1 유체 흐름을 상기 아래에 놓인 접촉 트레이의 트레이 데크를 통해 상승하고 상기 캔들로 들어가는 제2 유체 흐름과 와류 운동으로 상호 작용시키는 단계;
    상기 제2 유체 흐름과의 상호 작용 후에 상기 캔들 내의 배출 개구를 통해 상기 캔들로부터 상기 제1 유체 흐름을 제거하는 단계; 및
    각 그룹 내의 상기 하나 또는 그 이상의 캔들로부터 상기 제거된 제1 유체 흐름을 안내하고, 이를 동일한 그룹 내의 상기 하나 또는 그 이상의 하강관 유입구들로 전달하는 단계를 포함하며, 상기 하나 또는 그 이상의 분리 벽들이 상기 그룹들 중의 다른 것들 내의 하강관 유입구들에 대한 상기 제거된 제1 유체 흐름의 전달을 방지하는, 방법.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 제1 유체 흐름은 액체 흐름이며, 상기 제2 유체 흐름은 증기 흐름인, 방법.
  21. 제 19 항에 있어서, 상기 제1 유체 흐름은 액체 흐름이며, 상기 제2 유체 흐름은 기체 흐름인, 방법.
  22. 제 19 항에 있어서, 상기 제1 유체 흐름은 액체 흐름이며, 상기 제2 유체 흐름은 다른 액체 흐름인, 방법.
  23. 질량 전달 및/또는 열 교환 과정들이 일어나는 칼럼 내에서 상승하고 하강하는 유체들 사이의 접촉을 용이하게 하는 접촉 트레이에 있어서,
    대체로 평면형의 트레이 데크와;
    상기 트레이 데크 상에 배치되고 상기 트레이 데크로부터 상방으로 연장되는 복수의 캔들로서, 각각의 상기 캔들은 개방된 상단을 가지고 미리 선택된 높이의 벽에 의해 형성되며, 상기 벽은 유체가 상기 캔 내부로부터 상기 벽을 통과하도록 상기 벽을 통해 연장되는 복수의 배출 개구들을 가지는, 복수의 캔들과;
    유체가 상기 트레이 데크를 상방으로 통과하고 상기 캔들 내로 들어가도록 각각의 상기 캔들에 의해 제한되는 면적들 내부의 상기 트레이 데크를 통해 연장되는 개구들과;
    상기 트레이 데크를 상방으로 통과하고 상기 캔들로 들어가는 상기 유체의 원심성 소용돌이를 야기하도록 배치되는 선회기들과;
    상기 트레이 데로부터 하방으로 연장되는 하강관들로서, 각 하강관은 상기 트레이 데크 내에 형성된 상부 하강관 유입구와 하부 배출 유출구를 구비하는, 하강관들과;
    각각의 상기 하강관들의 하부 배출 유출구에 배치되는 액체 분배기를 포함하며,
    상기 액체 분배기는 상기 하부 배출 유출구를 가로질러 연장되고, 중심 영역에 배치되고 상기 중심 영역을 둘러싸는 외측 고리 형상의 영역으로부터 크게 벗어난 개구들을 갖는 플로어 플레이트와 상기 플로어 플레이트로부터 하방으로 및 상기 하강관의 관념적인 길이 방향의 중심축으로부터 외측으로 연장되는 감세 벽들을 구비하는, 접촉 트레이.
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