KR102296700B1 - 물질 전달 칼럼용 트레이 - Google Patents

물질 전달 칼럼용 트레이 Download PDF

Info

Publication number
KR102296700B1
KR102296700B1 KR1020197030716A KR20197030716A KR102296700B1 KR 102296700 B1 KR102296700 B1 KR 102296700B1 KR 1020197030716 A KR1020197030716 A KR 1020197030716A KR 20197030716 A KR20197030716 A KR 20197030716A KR 102296700 B1 KR102296700 B1 KR 102296700B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
tray
inlet
outlet
path
flow path
Prior art date
Application number
KR1020197030716A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190125492A (ko
Inventor
파스칼 민네
호어스트 호넥커
Original Assignee
티센크루프 인더스트리얼 솔루션스 아게
티센크룹 악티엔게젤샤프트
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 티센크루프 인더스트리얼 솔루션스 아게, 티센크룹 악티엔게젤샤프트 filed Critical 티센크루프 인더스트리얼 솔루션스 아게
Publication of KR20190125492A publication Critical patent/KR20190125492A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102296700B1 publication Critical patent/KR102296700B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B01D3/16—Fractionating columns in which vapour bubbles through liquid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B01D3/16—Fractionating columns in which vapour bubbles through liquid
    • B01D3/166—Heating and/or cooling of plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B01D3/16—Fractionating columns in which vapour bubbles through liquid
    • B01D3/22—Fractionating columns in which vapour bubbles through liquid with horizontal sieve plates or grids; Construction of sieve plates or grids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B01D3/32—Other features of fractionating columns ; Constructional details of fractionating columns not provided for in groups B01D3/16 - B01D3/30
    • B01D3/324—Tray constructions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • B01D53/18—Absorbing units; Liquid distributors therefor
    • B01D53/185—Liquid distributors

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Pipe Accessories (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

본 발명은 액상과 기상 간의 접촉을 가능하게 하도록 형성된 물질 전달 칼럼(1)용 트레이(10)에 관한 것이다. 상기 트레이(10)는, 트레이(10)에 액상을 공급하는 트레이 유입부(131, 132)와; 트레이(10)로부터 액상을 배출시키는 트레이 배출부(141, 142)와; 액상을 안내하기 위한 제1 가이드 수단(11)으로서, 트레이 유입부(131, 132)로부터 트레이 배출부(141, 142) 쪽으로 액상이 유동하는 제1 진행 경로(21, 22)를 형성하는 제1 가이드 수단(11)과; 온도 조절 유체용 유입구(15, 151, 152)와; 온도 조절 유체용 배출구(16, 161, 162)와; 액상과의 열교환을 위한 온도 조절 유체를 안내하기 위한 제2 가이드 수단(12);을 포함하며, 상기 제2 가이드 수단(12)은 제1 진행 경로와 중첩되면서 유입구(15, 151, 152)에서부터 배출구(16, 161, 162)로 이어지는 제2 진행 경로(31, 32)를 형성하며, 온도 조절 유체는 제2 진행 경로(31, 32)를 따라서 액상의 유동 방향에 반대되는 방향으로 유동한다.

Description

물질 전달 칼럼용 트레이
본 발명은 흡수 칼럼(absorption column), 정류 칼럼(rectification column), 스트리핑 칼럼(stripping column) 또는 증류 칼럼(distillation column)과 같은 물질 전달 칼럼을 위한 트레이(tray)의 실시예들에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 유형의 트레이를 복수개 포함하는 물질 전달 칼럼의 실시예들에 관한 것이다.
흡수 칼럼, 정류 칼럼, 스트리핑 칼럼 또는 증류 칼럼과 같은 물질 전달 칼럼들은 화학 플랜트 건설에서 이미 수 십 년 전부터 등장했다.
예컨대 물질 전달 칼럼에서 물질 분리(material separation)는 기상과 액상의 집중 접촉(intensive contact)을 통해 수행된다. 이 경우, 액상은 위로부터 아래로 물질 전달 칼럼을 통해 흐를 수 있고, 기상은 그 반대 방향으로 아래에서 위로 물질 전달 칼럼을 통해 안내될 수 있다.
액상과 기상 간의 접촉을 보장하기 위해, 물질 전달 칼럼 내에 서로 겹쳐서 배치되는 복수의 트레이가 제공될 수 있으며, 이 트레이들 각각은 액체가 상기 트레이에 걸쳐 흐르도록 형성될 수 있다.
또한, 각각의 트레이 내에는, 액체를 통해 발생하는 기체가 통과하여 상승하도록 하는 기체 통과 개구들과 같은 물질 전달 요소들이 제공될 수 있다.
서로 겹쳐 배치된 트레이들은 유입 축부들(inflow shaft) 또는 배출 축부들(outflow shaft)에 의해 상호 연결될 수 있다. 상기 유형의 축부들은 다음 트레이로 액상을 안내할 수 있으며, 예컨대 일측 트레이로부터 그 아래에 위치하는 트레이 쪽으로 탈가스화 액체를 안내하는 가이드로서 이용될 수 있다. 상기 축부들은 다운코머(downcomer)라는 용어로도 공지되어 있다.
공보 WO 2013/072353 A1호는 이와 관련하여 트레이에 걸쳐 분포 배치된 기체 통과 개구들 및 트레이 상에서 유동하는 액체의 유동 편향을 위한 하나 이상의 배플판(baffle plate)을 포함하는 물질 전달 칼럼용 트레이를 개시하고 있으며, 상기 트레이는 하나 이상의 유입구를 통해 액체를 공급받을 수 있고, 하나 이상의 유입구와, 유입되는 액체를 2개의 흐름으로 분리하는 하나 이상의 분리 위어(separation weir)와, 2개 이상의 배출구를 포함하거나; 또는 액체용의 2개 이상의 유입구 및 하나 이상의 배출구를 포함하며; 이때 각각의 흐름은 진행 경로(flowing path)를 따라서 배출구 쪽으로 유동한다.
또 다른 종래 기술로서는 DE 15 20 056 A호 및 CH 463 465 A호를 언급할 수 있다.
본 발명의 과제는, 트레이의 제조 및/또는 물질 전달 시 열역학적 거동과 관련하여 종래 공지된 트레이에 비해 개선된 특성들을 제공하는 물질 전달 칼럼용 트레이를 제공하는 것이다.
전술한 과제의 해결을 위해, 독립 청구항 제1항 또는 독립 청구항 제2항에 따른 물질 전달 칼럼용 트레이가 제안된다. 트레이는 각각 액상과 기상 간의 접촉을 가능하게 하도록 형성된다.
일 실시예에 따라서, 본원의 물질 전달 칼럼용 트레이는, 트레이에 액상을 공급하는 트레이 유입부와; 트레이로부터 액상을 배출시키는 트레이 배출부와; 액상을 안내하기 위한 제1 가이드 수단으로서, 트레이 유입부로부터 트레이 배출부 쪽으로 액상이 유동하는 제1 진행 경로를 형성하는 제1 가이드 수단과; 온도 조절 유체(temperature control fluid)용 유입구와; 온도 조절 유체용 배출구와; 액상과의 열교환을 위한 온도 조절 유체를 안내하기 위한 제2 가이드 수단;을 포함하며, 상기 제2 가이드 수단은 제1 진행 경로와 중첩되면서 유입구에서부터 배출구로 이어지는 제2 진행 경로를 형성하고, 온도 조절 유체가 상기 제2 진행 경로를 따라서 액상의 유동 방향에 반대되는 방향으로 유동한다.
즉, 예컨대 제2 진행 경로는 완전히 또는 거의 완전히 제1 진행 경로를 따라서 연장되며, 그럼으로써 액상과 온도 조절 유체 간의 열교환이 일어나는 곳에서 온도 조절 유체는 액상의 유동 방향에 반대되는 방향으로 유동하게 된다. 이를 위해, 온도 조절 유체용 유입구가 트레이 배출부 가까이에 설치되고, 온도 조절 유체용 배출구는 트레이 유입부 가까이에 설치되는 것이 적합할 수 있다. 다시 말해, 예컨대 유동하는 액상은 트레이 유입부로부터 트레이 배출부까지의 자신의 전체 이동 동안 자신에 반대하여 유동하는 온도 조절 유체와 "만난다". 이런 방식으로, 액상과 온도 조절 유체 간에 개선된 에너지 교환이 일어날 수 있다.
일 실시예에서, 본원의 물질 전달 칼럼용 트레이는 전체 트레이 또는 거의 전체 트레이에 걸쳐 수행되는 역류 원리(countercurrent principle)를 실현하며, 이런 역류 원리의 경우 "트레이 측" 액상과 제2 가이드 수단을 통해 안내되는 온도 조절 유체, 예컨대 다시 말해 "파이프 측" 온도 조절 유체가 서로 반대 방향으로("역류") 유동한다.
열교환은 온도 조절 유체를 통한 액상의 열의 흡수를 통해, 또는 온도 조절 유체를 통한 열의 방출을 통해 수행될 수 있다. 즉, 첫 번째 경우에는 액상이 냉각되며, 두 번째 경우에는 액상이 가열된다. 어느 경우가 적용될지는 각각의 공정 기술적 요구 사항에 따라 결정된다.
또 다른 실시예에 따라서, 본원의 물질 전달 칼럼용 트레이는, 트레이에 액상을 공급하는 트레이 유입부와; 트레이로부터 액상을 배출시키는 트레이 배출부와; 액상을 안내하기 위한 제1 가이드 수단으로서, 트레이 유입부로부터 트레이 배출부 쪽으로 액상이 유동하는 제1 진행 경로를 형성하는 제1 가이드 수단;을 포함하며, 이 경우 트레이 유입부는 예컨대 트레이의 테두리 상에 배치된 제1 입구를 포함하고; 트레이 배출부는 예컨대 트레이의 중심부에 배치된 제1 출구를 포함하며; 제1 가이드 수단은 제1 입구와 제1 출구 사이의 제1 진행 경로를 나선형으로 형성하는 나선형 가이드 위어 어셈블리(guide weir assembly)를 포함한다.
나선형으로 형성된 제1 진행 경로를 포함하는 전술한 실시예는, 예컨대 전체 트레이에 걸쳐, 액상 내에서 기상의 균질화를 달성할 수 있다. 예컨대 가이드 위어 어셈블리는 트레이 유입부를 경유하여 유입되는 액상을 받아서 이 액상을 나선형의 제1 진행 경로를 따라 트레이 배출부까지 안내하며, 이 트레이 배출부를 경유하여 액상은 트레이에서 배출되어 그 아래에 놓인 트레이 쪽으로 안내되거나, 물질 전달 칼럼 밖으로 배출된다. 상기 트레이는 예컨대 외벽부에 의해 한정된 원형 표면을 가질 수 있다. 나선형 가이드 위어 어셈블리는 예컨대 외벽부처럼 트레이에 대해 대략 수직으로, 예컨대 수직 방향으로 연장되며, 이렇게 예컨대 외벽부와 공동으로도 액상을 위한 나선형의 제1 진행 경로를 따라 유체 채널을 형성할 수 있다.
하기에서는, 트레이의 또 다른 실시예들의 또 다른 예시적이고 선택적인 특징들이 소개된다. 상기 특징들은, 명백히 서로의 대안으로서 지칭되지 않는 한, 또 다른 실시예들의 형성을 위해 상호 조합될 수 있다. 이 경우, "액상"이란 용어 대신 "액체"란 용어도 이용되며, 상기 두 용어는 동일한 의미를 갖는다. "기상"과 "기체"라는 용어에도 이와 유사하게 적용된다.
여기서는, 특히 도입부에 기술한 두 실시예가 상호 조합될 수 있다는 점을 주지해야 한다. 즉, 트레이의 일 실시예의 경우 역류 원리가 구현되며, 이와 동시에 나선형으로 형성된 제1 진행 경로가 제공된다.
즉, 역류 원리를 구현하는 실시예의 경우, 트레이 유입부는 예컨대 트레이의 테두리 상에 배치될 수 있는 제1 입구를 포함한다. 또한, 트레이 배출부가 트레이의 중심부에 배치될 수 있는 제1 출구를 포함하고, 제1 가이드 수단이 제1 진행 경로를 나선형으로 형성하는 나선형 가이드 위어 어셈블리를 포함하는 구성이 제공될 수 있다. 예컨대 가이드 위어 어셈블리는 트레이 배출부를 경유하여 유입되는 액상을 받아서, 이 액상을 나선형의 제1 진행 경로를 따라 트레이 배출부 쪽으로 안내하며, 이 트레이 배출부를 경유하여 액상이 트레이로부터 배출되어 그 아래에 놓인 트레이로 안내되거나, 물질 전달 칼럼으로부터 배출된다. 본원의 트레이는 예컨대 외벽부에 의해 한정되는 원형 표면을 가질 수 있다. 나선형 가이드 위어 어셈블리는 예컨대 외벽부처럼 트레이에 대해 대략 수직으로, 예컨대 수직 방향으로 연장되며, 이렇게 예컨대 외벽부와 공동으로도, 액상을 위한 나선형의 제1 진행 경로를 따라 유체 채널을 형성할 수 있다.
또한, 일 개선예에서, 트레이 유입부가 추가로, 트레이의 중심부에 배치될 수 있는 제2 입구를 더 포함할 수 있고; 트레이 배출부가 추가로, 트레이의 테두리 상에 배치될 수 있는 제2 출구를 더 포함할 수 있으며; 나선형 가이드 위어 어셈블리가, 제1 입구와 제1 출구 간의 나선형의 제1 유동 경로와, 상기 제1 유동 경로에 대해 반대 방향으로 향하는, 제2 입구와 제2 출구 간의 나선형의 제2 유동 경로를 포함하는 제1 진행 경로를 형성하는; 구성이 제공될 수 있다. 제1 유동 경로는 제1 입구로부터 제1 출구 쪽으로 액상을 안내하며, 제2 유동 경로는 제2 입구로부터 제2 출구 쪽으로 액상을 안내한다. 상기 개선예에 따라서, 트레이 유입부는 예컨대 2개 이상의 입구를 포함하며, 이들 입구 중 일측은 트레이 중심부에 배치되고 타측은 트레이 테두리 상에 배치된다. 또한, 트레이 배출부는 상기 개선예의 경우 예컨대 2개 이상의 출구를 포함하며, 이들 출구 중에서 일측은 트레이 중심부에 배치되고 타측은 트레이 테두리 상에 배치된다. 트레이가 원형으로 형성된다면, 추가로, 트레이 테두리 상에 배치된 트레이 유입부의 제1 입구는 트레이 테두리 상에 배치된 제2 출구에 대해 180°만큼 오프셋되어 포지셔닝될 수 있다. 나선형 가이드 위어 어셈블리는, 제1 유동 경로를 트레이 테두리에서부터 나선형으로 트레이 중심부로 이어지게 하고, 제2 유동 경로는 나선형으로 트레이 중심부에서부터 트레이 테두리로 이어지게 하도록 형성될 수 있다.
또한, 나선형 가이드 위어 어셈블리는, 제2 유동 경로로부터 제1 유동 경로를 분리하는 분리 위어로서 형성될 수 있다. 따라서, 두 유동 경로는 나선형 가이드 위어 어셈블리를 통해 별도로 안내될 수 있다. 예컨대 분리 위어는 두 유동 경로 내 액위(liquid level)보다 항상 더 높다.
제1 유동 경로는 제1 입구에서부터 제1 출구로 이어질 수 있고, 이때 제1 회전 방향으로, 예컨대 시계 방향으로 최소 360°의 회전을 그릴 수 있다. 예컨대 제1 유동 경로는 시계 방향으로 630°의 회전, 다시 말해 약 1¾회의 회전을 수행한다.
그에 반해, 제2 유동 경로는 제2 입구에서부터 제2 출구로 이어질 수 있고, 이때 제1 회전 방향에 대해 반대되는 회전 방향으로 최소 360°의 회전을 그릴 수 있다. 예컨대 제2 유동 경로는 시계 반대 방향으로 630°의 회전, 다시 말해 약 1¾회의 회전을 수행한다.
그러나 자명한 사실로서, 총 각도 수(total number of degrees), 예컨대 나선(sprial)의 개수는 가변적이다. 다른 실시예들의 경우, 예컨대 단 하나의 나선만이 제공될 수 있거나(360° 회전), 2개의 나선(720° 회전) 또는 3개의 나선(1080°회전)이 제공될 수 있거나, 또는 360°와 360°의 정수배 사이에 놓이는 총 도수의 회전을 허용하는 나선형 배치가 제공될 수 있다. 이는 제1 유동 경로에 대해서뿐만 아니라 제2 유동 경로에 대해서도 적용될 수 있다.
제1 유동 경로와 제2 유동 경로는 동일한 길이일 수 있다. 이는, 예컨대 트레이 유입부의 입구들 및 트레이 배출부의 출구들의 상응하는 포지셔닝 및 가이드 위어 어셈블리의 상응하는 형성을 통해 보장될 수 있다.
또 다른 실시예의 경우, 제2 가이드 수단도 제2 진행 경로를 나선형으로 형성한다. 이렇게, 온도 조절 유체도 트레이를 따라서 나선형으로 안내될 수 있다. 이 경우, 온도 조절 유체용 유입구뿐만 아니라 온도 조절 유체용 배출구도 트레이의 테두리 상에 제공되는 것이 적합할 수 있다. 예컨대 온도 조절 유체용 유입구는 트레이 배출부의 제2 출구 근처에 포지셔닝되며, 온도 조절 유체용 배출구는 트레이 유입부의 제1 입구 근처에 포지셔닝된다.
또한, 온도 조절 유체를 안내하기 위한 제2 가이드 수단은 트레이의 중심부에 배치된 편향 장치를 포함할 수 있으며, 제2 가이드 수단은 나선형의 제1 부분 경로와, 상기 제1 부분 경로에 대해 반대 방향을 향하는 나선형의 제2 부분 경로를 포함하는 제2 진행 경로를 형성한다. 이는, 예컨대 제1 부분 경로가 유입구에서부터 편향 장치로 이어져서 최소 360°의 회전을 그리고, 제2 부분 경로는 편향 장치에서부터 배출구로 이어져서 최소 360°의 반대 방향의 회전을 그리는 방식으로 수행될 수 있다. 이 경우, 제2 부분 경로는 제1 유동 경로와 완전히 중첩될 수 있고, 제1 부분 경로는 제2 유동 경로와 완전히 중첩될 수 있다.
다시 말해, 일부 실시예는 트레이 상에서 액상을 위한 제1 가이드 수단, 예컨대 채널들의 나선형 배치뿐만 아니라, 온도 조절 유체를 위한 제2 가이드 수단의 나선형 배치도 제공하며, 상기 두 나선형 배치를 기반으로, 온도 조절 유체가 트레이 상에서 액상의 유동 방향에 대해 반대 방향으로 유동하는 근거가 되는 역류 원리가 실현될 수 있고, 이는 개선된 에너지 교환을 보장할 수 있다.
또한, 나선형 가이드 위어 어셈블리는, 예컨대 액상이 가이드 위어 어셈블리의 분리 벽부 상에서 반대 방향으로 유동하는 방식으로 액상의 두 유동 경로의 분리를 실현하는 방식으로 형성될 수 있다. 이는, 프로세스의 균질화를 허용하며, 예컨대 트레이의 전체 표면에 걸쳐 액체 내에서 기체의 균질화된 흡수를 허용한다.
온도 조절 유체는 기체, 증기 또는 액체일 수 있다. 예컨대 유체상(fluid phase)의 유동 방향의 반대 방향으로 기체 또는 증기 또는 액체가 제2 진행 경로를 따라서 유동하게 하는 펌프와 같은 유체 구동 장치(fluid drive apparatus)가 제공된다.
제2 가이드 수단은 예컨대 이른바 관형 코일 형태인 파이프라인들을 포함할 수 있으며, 제2 경로 전체를 따라서 파이프라인들의 굽힘 반경이 기설정 최솟값보다 더 클 수 있다. 최솟값은, 재료별 한계치가 상회되지 않도록 선택될 수 있다. 특히 파이프라인들의 나선형 배치는 비교적 큰 굽힘 반경을 허용할 수 있다.
일 실시예의 경우, 굽힘 반경의 최솟값은 재료 특유의 임계적인 최소 굽힘 반경보다 더 크게 선택된다. 이처럼 비교적 큰 굽힘 반경은 전술한 것처럼 나선형 경로 가이드(course guide)를 기반으로 결정될 수 있다. 그에 반해, 예컨대 도입부에 언급한 특허 WO 2013/072353 A1호로부터 공지된 것처럼 곡류형 경로의 실현을 위해서는, 비좁은 공간에서 180° 회전을 구현하기 위해 작은 굽힘 반경이 필요하다. 큰 굽힘 반경은 파이프라인들의 재료의 기계적 특성에 대해 훨씬 더 적은 요건들을 설정하며, 그에 따라 파이프라인들의 재료가 다른 특성들, 예컨대 내부식성과 관련하여 최적화될 수 있지만, 최대한 작은 굽힘 반경의 관점에서 선택될 필요는 없다.
온도 조절 유체의 안내를 위한 파이프라인들은, 앞서 이미 암시한 것처럼, 예컨대 액상이 파이프라인들의 외벽부들과 직접 접촉하는 방식으로, 제1 진행 경로(21, 22) 전체, 또는 제1 진행 경로(21, 22)의 적어도 거의 전체를 따라서 연장될 수 있다. 달리 말하면, 파이프라인들은 액상의 진행 경로에 대해 평행하게 연장될 수 있다. 이 경우, 복수의 파이프라인, 예컨대 10개까지의 또는 그 이상의 파이프라인도 서로 나란히 배치될 수 있으며, 파이프라인들은 복수의 층으로도, 예컨대 2개, 3개 또는 그 이상의 서로 적층된 층으로도 제공될 수 있다.
본원의 트레이는 예컨대 체 트레이(sieve tray), 밸브 트레이, 버블 트레이(bubble tray) 또는 터널 트레이로서 형성될 수 있다. 액상과 기상 간의 접촉은 예컨대 복수의 물질 전달 요소를 통해 보장될 수 있으며, 이들 물질 전달 요소는 트레이 내에 제공된 기체 통과 개구들[예: 체 구멍들], 고정 밸브들, 가동 밸브들, 버블 캡들(bubble cap) 또는 터널들을 포함할 수 있다.
또한, 본원에서는, 각각 앞서 기술한 실시예들 중 어느 하나에 상응하게 형성되어 서로 겹쳐 배치된 복수의 트레이를 포함하는 물질 전달 칼럼도 제안된다. 본원 물질 전달 칼럼은 흡수 칼럼, 정류 칼럼, 스트리핑 칼럼 또는 증류 칼럼일 수 있다.
예컨대 본원 물질 전달 칼럼은 질산의 제조를 위한 흡수 칼럼이다.
또 다른 특징들 및 장점들은, 통상의 기술자가 하기에 상세하게 기술되는 설명의 연구 및 첨부 도면들의 관점을 고려할 때 명료해질 것이다.
도면들에 도시된 부재들은 반드시 정확한 비율로 도시된 것은 아니며, 오히려 본 발명의 원리들이 강조되어 도시되어 있다. 또한, 도면들에서 동일한 도면부호들은 서로 대앙하는 부재들을 지시한다.
도 1은 하나 이상의 실시예에 따른 물질 전달 칼럼용 트레이의 일 섹션을 개략적 및 예시적으로 도시한 수평 횡단면도이다.
도 2는 하나 이상의 실시예에 따른 물질 전달 칼럼용 트레이의 일 섹션을 개략적 및 예시적으로 도시한 수직 횡단면도이다.
도 3 및 도 4는 하나 이상의 실시예에 따른 물질 전달 칼럼의 일 섹션을 각각 개략적 및 예시적으로 도시한 수직 횡단면도이다.
하기에서 상세하게 기술되는 설명에서, 본 발명을 실제로 구현한 수 있는 방법에 속하고 구체적인 실시예들의 도해를 통해 상기 방법이 도시되어 있는 첨부한 도면들이 참조된다.
이와 관련하여, 기술될 도면들의 배향과 관련하여 예컨대 "상부", "하부", "외부", "내부" 등과 같이 방향을 지시하는 용어들이 사용될 수 있다. 실시예들의 부재들은 일련의 상이한 배향들로 포지셔닝될 수 있기 때문에, 방향을 지시하는 용어들은 도해를 목적으로 이용될 수 있으며, 어떤 경우에도 한정적이지 않다. 본 발명의 보호 범위에서 벗어나지 않으면서, 다른 실시예들이 적용될 수 있고, 구조적이거나 논리적인 변형도 실행될 수 있다. 그러므로 하기에서 상세하게 기술되는 설명은 한정적 의미로 해석되어서는 안되며, 본 발명의 보호 범위는 첨부된 특허청구범위를 통해 정의된다.
이제 상이한 실시예들, 그리고 도면들에 명시되어 있는 하나 이상의 예시를 상세히 설명한다. 각자의 예는 설명 방식으로 제시되며, 그리고 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 예컨대, 명시된 또는 일 실시예의 부재로서 기술된 특징들은, 또 다른 실시예를 더 유도하기 위해, 다른 실시예들에 적용될 수 있거나 다른 실시예들과 연관되어 적용될 수 있다. 본 발명은 상기 유형의 수정안들 및 변형안들을 포함하도록 의도된다. 예시들은, 첨부된 특허청구범위의 보호 범위를 제한하는 것으로서 해석되지 않아야 하는 구체적인 용어를 사용하여 기술된다. 도면들은 정확한 비율로 반영된 것이 아니며, 오직 설명을 목적으로 한다. 더 나은 이해를 위해, 달리 지시되지 않는 한, 동일한 요소들은 여러 도면에서 동일한 도면부호로 표시하였다.
도 1에는, 하나 이상의 실시예에 따른 물질 전달 칼럼용 트레이(10)의 일 섹션의 XY 평면에서의 수평 횡단면도가 개략적 및 예시적으로 도시되어 있으며, 도 2에는, 절단선 A에서 XZ 평면에서의 수직 횡단면도가 개략적 및 예시적으로 도시되어 있다. 하기에서는, 상기 두 도면이 참조된다.
물질 전달 칼럼용 트레이(10)(도 3 및 도 4의 도면부호 참조)는 트레이(10)에 액상을 공급하는 트레이 유입부(131, 132)와, 트레이(10)로부터 액상을 배출시키는 트레이 배출부(141, 142)를 포함한다. 트레이(10)는 원형으로 형성될 수 있으며, 트레이 테두리(101)에 의해 한정될 수 있을 뿐만 아니라 트레이 중심부(102)를 포함할 수도 있다.
트레이 유입부는 예컨대 트레이 테두리(101) 상에 배치된 제1 입구(131) 및 트레이 중심부(102)에 배치된 제2 입구(132)를 포함한다. 상기 두 입구를 통해, 트레이(10)는 예컨대 그 위에 위치하는 트레이로부터 또는 물질 전달 칼럼의 액상용 주 입구(main entrance)로부터 액상을 받을 수 있다.
그에 대응하여, 트레이 배출부는 예컨대 트레이 중심부(102)에 제공된 제1 출구(141) 및 트레이 테두리(101) 상에 제공된 제2 출구(142)를 포함할 수 있다. 상기 두 출구(141 및 142)를 경유하여, 액체가 트레이(10)에서부터, 예컨대 그 아래 위치하는, 물질 전달 칼럼의 트레이 쪽으로 또는 물질 전달 칼럼의 주 출구(main exit) 쪽으로 배출된다. 또한, 트레이 중심부(102)에는 맨홀("manhole")(143)이 제공될 수 있으며, 이 맨홀은 예컨대 검사관에 의해 트레이(10) 또는 물질 전달 칼럼을 검사하기 위해 사용될 수 있다.
트레이(10)는 액상과 기상 간의 접촉을 가능하게 하도록 형성될 수 있다.
또한, 액상을 안내하기 위한 제1 가이드 수단(11)이 제공되며, 제1 가이드 수단(11)은, 트레이 유입부(131, 132)에서부터 트레이 배출부(141, 142) 쪽으로 액상이 유동하는 제1 진행 경로(21, 22)를 형성한다. 제1 진행 경로(21, 22)를 따라 유동하는 동안 액상과 기상 간의 접촉이 일어날 수 있다. 액상과 기상 간의 접촉은 예컨대 트레이(10) 내에 분포 배치될 수 있는 기체 통과 개구들(미도시)과 같은 물질 전달 요소들을 통해 보장될 수 있다.
도 1에 개략적 및 예시적으로 도시된 것처럼, 제1 가이드 수단은, 요컨대 나선형의 제1 유동 경로(21)와, 이 제1 유동 경로(21)에 대해 반대 방향으로 향하는 나선형의 제2 유동 경로(22)를 포함하는 제1 진행 경로(21, 22)를 나선형으로 형성하는 나선형 가이드 위어 어셈블리(11)를 포함한다.
이 경우, 나선형 가이드 위어 어셈블리(11)는, 제2 유동 경로(22)로부터 제1 유동 경로(21)를 분리하는 분리 위어로서 형성될 수 있다. 예컨대 분리 위어로서 형성된 나선형 가이드 위어 어셈블리(11)는 트레이(10)에 대해 수직으로 두 유동 경로(21 및 22) 내의 액위보다 항상 더 높게 연장된다. 제1 유동 경로(21)는 제1 입구(131)로부터 제1 출구(141)로, 즉, 트레이 테두리(101)에서부터 트레이 중심부(102)까지 이어지며, 이때 제1 회전 방향으로 최소 360°의 회전, 예컨대 시계 방향으로 약 630°의 회전을 그린다. 이와 유사하게, 제2 유동 경로(22)는 제2 입구(132)로부터 제2 출구(142)로, 즉, 트레이 중심부(102)에서부터 트레이 테두리(101)까지 이어지며, 이때 제1 회전 방향에 대해 반대되는 회전 방향으로 최소 360°의 회전, 예컨대 시계 반대 방향으로 630°의 회전을 그린다.
예컨대, 나선형 가이드 위어 어셈블리(11)는, 제1 입구(131)에서부터 나선형으로 트레이 중심부(102)로 이어지는 제1 나선형 분리 위어(112), 및 제2 출구(142)에서부터 트레이 중심부(102)로 이어지며 제1 분리 위어(112)에 대해 오프셋되어 배치된 나선형의 제2 분리 위어(113)를 포함한다. 제1 분리 위어(112)뿐만 아니라 제2 분리 위어(113) 상에서도 액상은 반대 방향으로 유동한다. 이는 프로세스의 균질화, 예컨대 표면에 걸쳐 균질화된 액체의 흡수를 허용한다.
또한, 트레이 중심부(102)에는, 제1 유동 경로(21) 내지 제2 유동 경로(22) 내에서 정해진 액위를 보장하기 위해, 배출구 위어(1411) 및 유입구 위어(1321)가 제공될 수 있다. 마찬가지로, 트레이 테두리(101) 상에는 제1 입구(131)의 근처에 (여기서는 미도시된) 추가 유입구 위어가 설치될 수 있으며, 제2 출구(142)의 근처에는 (여기서는 미도시된) 추가 배출구 위어가 설치될 수 있다.
액상의 상기 나선형 가이드의 구현을 위해, 도 1에 도시된 것처럼, 트레이 유입부의 제1 입구(131) 및 트레이 배출부의 제2 출구(142)는 트레이 테두리(101) 상에 상호 약 180°만큼 오프셋되어 배치될 수 있다.
제1 유동 경로(21)와 제2 유동 경로(22)는 동일한 길이일 수 있으며, 이는 균일한 프로세스 처리, 예컨대 액상 내 기체의 균일한 흡수를 허용한다.
또한, 액상을 안내하기 위한 제1 가이드 수단(11)들은, 예컨대 원통 형상을 가지며 트레이 테두리(101) 상에서 트레이(10)에 대해 수직으로 연장되는 외벽부를 포함할 수 있다. 외벽부는, 도 1에 도시된 것처럼, 가이드 위어 어셈블리(11)와 함께 유동 경로들(21 및 22)의 양측 최외부 섹션을 부분적으로 형성하면서 반경 방향으로 제한할 수 있다.
도 1에 따른 개략도가 암시할 수 있는 것과 달리, 분리 위어들(112 및 113)은 반드시 제1 입구(131) 상에서, 또는 제2 출구(142) 상에서 종결되지 않아도 될뿐더러, 분리 위어들의 각각의 나선형 연장부는 대략 트레이 테두리(101)에 도달할 때까지 연장될 수도 있다. 이로 인해, 반경 방향으로, 제1 입구(131)에서부터 트레이 테두리(101)로 이어지는 제1 분리 위어(112)의 (미도시된) 섹션과 트레이 테두리(101) 사이에, 액상이 흐르지 않는 데드 스페이스(dead space)가 발생할 수도 있다. 이는 제2 분리 위어(113)에도 동일하게 적용되는데, 요컨대 그곳에서 반경 방향으로 제2 출구(142)에서부터 트레이 테두리(101)로 이어지는 제2 분리 위어(113)의 (미도시한) 섹션과 트레이 테두리(101) 사이에 액상이 흐르지 않는 추가 데드 스페이스가 발생할 수도 있다. 상기 2개의 데드 스페이스는 도 1에서 파이프라인들(122)이 도시되어 있지 않은 곳에 위치될 수도 있다. 또 다른 실시예의 경우, 도 1에 암시된 것처럼, 분리 위어들(112 및 113)은 제1 입구(131) 상에서, 또는 제2 출구(142) 상에서 종결되고 트레이(10)의 외벽부는 반경 방향으로 두 유동 경로(21 및 22)의 최외부 섹션을 한정한다.
열을 공급하거나 배출하기 위해, 제1 진행 경로(21, 22)를 따라서 온도 조절 유체가 안내될 수 있으며, 예컨대 액상과 열교환을 실행하는 하나 이상의 파이프라인 내부에서 안내될 수 있다.
이러한 목적으로, 트레이(10)는 온도 조절 유체용 유입구(15, 151, 152) 및 온도 조절 유체용 배출구(16, 161, 162)를 포함한다. 또한, 제1 진행 경로(21, 22)와 중첩되면서 유입구(15, 151, 152)에서부터 배출구(16, 161, 162)로 이어지는 제2 진행 경로(31, 32)를 형성하는 제2 가이드 수단(12)이 제공되고, 온도 조절 유체는 제2 진행 경로(31, 32)를 따라서, 도 1에 방향을 지시하는 화살표들을 통해 도시된 것처럼, 액상의 유동 방향에 반대되는 방향으로 유동한다.
온도 조절 유체는 기체, 증기 또는 액체일 수 있다. 예컨대 기체 또는 증기 또는 액체가 유체상의 유동 방향과 반대 방향으로 제2 진행 경로를 따라서 유동하게 하는 펌프와 같은 (미도시된) 유체 구동 장치가 제공된다.
제2 가이드 수단(12)은, 온도 조절 유체가 통과하여 안내되는 파이프라인들(122)을 포함할 수 있으며, 이는 계속하여 하기에서 더 상세히 기술된다.
제2 가이드 수단(12)도 요컨대 제1 진행 경로(21, 22)에 상응하게 제2 진행 경로(31, 32)를 나선형으로 형성한다. 이를 위해, 온도 조절 유체용 유입구(15, 151, 152)뿐만 아니라 온도 조절 유체용 배출구(16, 161, 162)도 트레이(10)의 테두리(101) 상에 배치되는 것이 적합할 수 있다. 더 적합하게는 제2 가이드 수단이 추가로 트레이(10)의 중심부(102)에 배치된 편향 장치(121)를 포함한다. 이렇게, 제2 가이드 수단(12)은, 나선형의 제1 부분 경로(31)와, 상기 제1 부분 경로(31)에 대해 반대 방향으로 향하는 나선형의 제2 부분 경로(32)를 포함하는 제2 진행 경로를 형성할 수 있다. 예컨대 제1 부분 경로(31)는 유입구(15, 151, 152)에서부터 편향 장치(121)로 이어져서 최소 360°의 회전을 그리며, 제2 부분 경로(32)는 편향 장치(121)에서부터 배출구(16, 161, 162)로 이어져서 최소 360°의 반대 방향의 회전을 그린다. 액상용 제1 진행 경로(21)에 대응하여, 온도 조절 유체용 제2 부분 경로(32)는 시계 반대 방향으로 약 630°의 회전을 그릴 수 있으며, 액상용 제2 진행 경로(22)에 대응하여, 온도 조절 유체용 제1 부분 경로(31)는 시계 방향으로 약 630°의 회전을 그릴 수 있다.
제2 경로(31, 32) 전체를 따르는 파이프라인들(122)의 굽힘 반경은 예컨대 기설정 최솟값보다 항상 더 크다. 일 실시예의 경우, 굽힘 반경의 최솟값은 재료 특유의 임계적인 최소 굽힘 반경보다 더 크게 선택된다. 이처럼 비교적 큰 굽힘 반경은 앞서 이미 설명한 것처럼 나선형 경로 가이드를 기반으로 도출될 수 있다. 그에 반해, 예컨대 도입부에 언급한 공보 WO 2013/072353 A1호로부터 공지된 것처럼 곡류형 경로의 실현을 위해서는, 비좁은 공간에서 180° 회전을 구현하기 위해 작은 굽힘 반경이 필요하다. 큰 굽힘 반경은 파이프라인들(122)의 재료의 기계적 특성에 대해 훨씬 더 적은 요건들을 설정하며, 그에 따라 파이프라인들(122)의 재료가 다른 특성들, 예컨대 내부식성과 관련하여 최적화될 수 있지만, 최대한 작은 굽힘 반경의 관점에서 선택될 필요는 없다.
트레이 중심부(102)에서, 제1 부분 경로(31)와 제2 부분 경로(32) 간의 전이는 편향 장치(121)에 의해 수행될 수 있다. 이를 위해, 편향 장치(121)는 예컨대 제1 부분 경로(31)를 형성하는 파이프라인들(122)이 연통되는 유입 경계면(entry interface)(1211) 및 제2 부분 경로(32)를 형성하는 파이프라인들(122)이 유도되어 나오는 배출 경계면(exit interface)(1212)도 포함한다.
제2 부분 경로(32)는 제1 유동 경로(21)와 완전히 또는 적어도 거의 완전히 중첩될 수 있고, 제1 부분 경로(31)는 제2 유동 경로(22)와 완전히 또는 적어도 거의 완전히 중첩될 수 있다.
예컨대 경로들(21 및 22)을 따라 유동하는 액상은, 트레이 유입부(131 또는 132)에서부터 트레이 배출부(141 또는 142)까지 자신의 전체 이동 동안 자신에 반대하여 유동하는 온도 조절 유체와 "만난다". 이런 방식으로, 액상과 온도 조절 유체 간에 개선된 에너지 교환(즉, 열교환)이 일어날 수 있다.
열교환은 온도 조절 유체로의 액상의 열 전달을 통해, 또는 액상으로의 온도 조절 유체의 열 전달을 통해 실시될 수 있다. 즉, 첫 번째 경우에는 액상의 냉각이 일어나고, 두 번째 경우에는 액상의 가열이 일어난다. 어느 경우가 적용될지는 각각의 공정 기술적 필요성에 따라 결정된다.
온도 조절 유체의 안내를 위한 파이프라인들(122)은, 앞서 이미 암시한 것처럼, 예컨대 액상이 파이프라인들(122)의 외벽부들과 직접 접촉하는 방식으로, 제1 진행 경로(21, 22) 전체를 따라서 또는 제1 진행 경로(21, 22)의 적어도 거의 전체를 따라서 연장될 수 있다. 달리 말하면, 파이프라인들은 액상의 진행 경로에 대해 평행하게 연장될 수 있다. 이 경우, 복수의 파이프라인(122), 예컨대 7개의 파이프라인(122)이 서로 나란히 배치될 수 있으며, 이 파이프라인들(122)은 복수의 층으로도, 예컨대 도 2에 도시된 것처럼 3개의 서로 적층된 층으로도 제공될 수 있다.
각각의 최외부 섹션들에서 두 유동 경로(21 및 22)의 폭은 한편으로 트레이 테두리(101) 상의 원형 외벽부와 다른 한편으로 나선형 가이드 위어 어셈블리(11)로 인해 점점 가늘어질 수 있기 때문에, 온도 조절 유체용 유입구뿐만 아니라 온도 조절 유체용 배출구도 트레이 테두리(101) 상에 분포되는 방식으로 제공되는 것이 적합할 수 있다. 예컨대 주 유입구(15)(main inlet)는 트레이 배출부의 제2 출구(142)의 근처에 제공되고, 주 유입구로부터 3개의 내부 파이프라인(122)이 유도되어 나올 수 있으며, 2개의 보조 유입구(151 및 152)(secondary inlet)가 그에 대해 45° 또는 90°만큼 오프셋되어 제공되고, 이들 보조 유입구로부터 각각 2개의 추가 외부 파이프라인(122)이 유도되어 나올 수 있다. 그런 다음, 제2 부분 경로(32)의 단부에서 유사하게 적용될 수 있는데, 여기서는 각각 2개의 외부 파이프라인(122)이 연통될 수 있는 2개의 보조 배출구(161 및 162)(secondary outlet)가 먼저 45°만큼 상호 오프셋되어 제공될 수 있고, 다시 45°만큼 오프셋되어 트레이 유입부의 제1 입구(131)의 근처에 4개의 나머지 내부 파이프라인(122)이 연통되는 주 배출구(16)(main outlet)가 제공된다. 파이프라인들(122)의 층들이 제공되는 개수에 따라, 유입구들(15, 151, 152)로부터 유도되어 나오거나 배출구들(16, 161, 162) 내로 연통되는 파이프라인들의 개수와 관련한 전술한 수치들이 상응하게 곱해질 수도 있다. 즉, 3개의 층이 제공되어 있는 도 2에 상응하는 예시의 경우, 예컨대 9개의 내부 파이프라인(122)이 주 유입구(15)로부터 유도되어 나오고, 각각 6개의 외부 파이프라인이 보조 유입구들(151 및 152)로부터 유도되어 나오며, 그에 상응하는 개수의 파이프라인들(122)이 배출구들(16, 161, 162) 내로 연통된다.
일 실시예의 경우, 유입구들(15, 151 및 152)은 하나 이상의 매니폴드(manifold)(미도시)를 통해 연결될 수 있으며, 이는 배출구들(16, 161 및 162)에도 적용된다. 도 2를 살펴보면, 예컨대 유입구(152)에서 2x3개의 파이프라인(122)이 유도되어 나올 수 있다. 그런 다음 매니폴드는 유입구(152)에서부터 유입구(151)로 이어지며, 여기서 2x3개의 추가 파이프라인(122)이 유도되어 나온다. 그곳에서부터 다시 하나의 매니폴드가 주 유입구(15)로 이어지고, 거기서 3x3개의 제1 파이프라인(122)이 유도되어 나온다.
도 3 및 도 4에는, 하나 이상의 실시예에 따른 물질 전달 칼럼(1)의 일 섹션의 수직 횡단면도가 각각 개략적으로 그리고 예시적으로 도시되어 있다.
물질 전달 칼럼(1)은 서로 겹쳐 배치되는 복수의 트레이(10 내지 10')를 포함하며, 이들 트레이는 각각 앞서 기술한 실시예들 중 어느 하나에 상응하게 형성될 수 있다. 물질 전달 칼럼(1)은 흡수 칼럼, 정류 칼럼, 스트리핑 칼럼 또는 증류 칼럼일 수 있다.
예컨대 물질 전달 칼럼(1)은 질산의 제조를 위한 흡수 칼럼이다.
액상은 예컨대 주 입구(171)를 경유하여 물질 전달 칼럼(1)으로 공급되고, 주 출구(172)를 경유하여 배출된다. 기상은 중앙 기체 입구(181)를 경유하여 물질 전달 칼럼(1)으로 공급되고, 중앙 기체 출구(182)를 경유하여 배출될 수 있다. 즉, 액상은 물질 전달 칼럼(1) 내에서 수직 방향(Z)으로 안내되며, 기상은, 도입부에 이미 기술한 것처럼, 수직 방향(Z)의 반대 방향으로 안내된다. 액상과 기상 간의 접촉을 보장하기 위해, 트레이들(10 내지 10') 각각이 전술한 물질 전달 요소들, 예컨대 기체 통과 개구들을 포함할 수 있다.
전술한 것처럼, 물질 전달 칼럼(1) 내에서 트레이들(10 내지 10')은 서로 겹쳐 배치된다. 즉, 원리에 따라, 각각의 상부 트레이(10 내지 10')의 트레이 배출부(도 1에서 도면부호 131 및 132 참조)는 그 아래에 놓인 트레이(10 내지 10')의 트레이 유입부(도 1에서 도면부호 141 및 142 참조)와 연결되어야 한다. 이 과제는 예컨대 앞서 이미 언급한 (여기서는 미도시된) 다운코머(들)을 통해 수행될 수 있으며, 이는 기본적으로 통상의 기술자에게 공지되어 있다.
도 4에 도시된 실시예에 따라, 트레이들(10 및 10')은 각각 180°만큼 상호 간에 상대 회전되었고, 그럼으로써 각각의 트레이들 간의 다운코머의 설계가 실질적으로 동일하게 실행될 수 있다.
도 3에 도시된 실시예의 경우에는 모든 트레이(10)가 실질적으로 동일한 유형으로 형성되어 있긴 하나, 이 경우 각각의 트레이들(10) 간의 다운코머의 구성이 교호적으로 변경되어야 할 수 있다.
또 다른 한 실시예의 경우, 오직 물질 전달 칼럼(1)의 매 두 번째 트레이(10)만 앞서 기술한 역류 원리를 구현하는 구성이 제공될 수 있다. 이로써, 다운코머가 교호적으로 변경되어야 하는 상황이 회피될 수 있다.
본원에서 사용되는 것처럼, "포함하는", "구비하는" 등의 용어는 언급한 요소들 또는 특징들의 존재를 지시하면서도 추가 요소들 또는 특징들을 배제하지 않는 개방형 용어이다. 실시예들 및 용례들의 상술한 범위를 고려하여 주지할 점은, 본 발명은 전술한 설명에 의해 제한되지 않으며, 첨부된 도면들에 의해서도 제한되지 않는다는 사실이다. 오히려 본 발명은 오직 하기 특허청구범위 및 그의 법적 등가물에 의해서만 제한된다.

Claims (13)

  1. 액상과 기상 간의 접촉을 가능하게 하도록 형성된 물질 전달 칼럼(1)용 트레이(10)로서, 상기 트레이(10)는
    - 트레이(10)에 액상을 공급하는 트레이 유입부(131, 132)와;
    - 트레이(10)로부터 액상을 배출시키는 트레이 배출부(141, 142)와;
    - 액상을 안내하기 위한 제1 가이드 수단(11)으로서, 트레이 유입부(131, 132)로부터 트레이 배출부(141, 142) 쪽으로 액상이 유동하는 제1 진행 경로(21, 22)를 형성하는 제1 가이드 수단(11)과;
    - 온도 조절 유체용 유입구(15, 151, 152)와;
    - 온도 조절 유체용 배출구(16, 161, 162)와;
    - 액상과의 열교환을 위한 온도 조절 유체를 안내하기 위한 제2 가이드 수단(12)을 포함하며;
    이때, 제2 가이드 수단(12)은, 상기 제1 진행 경로와 중첩되면서 유입구(15, 151, 152)에서부터 배출구(16, 161, 162)로 이어지는 제2 진행 경로(31, 32)를 형성하고, 온도 조절 유체가 상기 제2 진행 경로(31, 32)를 따라서 액상의 유동 방향에 반대되는 방향으로 유동하며;
    - 상기 트레이 유입부는 제1 입구(131)를 포함하며;
    - 상기 트레이 배출부는 제1 출구(141)를 포함하며;
    - 상기 제1 가이드 수단은, 제1 입구(131)와 제1 출구(141) 사이의 제1 유동 경로(21)를 나선형으로 형성하는 나선형 가이드 위어 어셈블리(11)를 포함하고,
    - 상기 트레이 유입부는 추가로 제2 입구(132)를 더 포함하고,
    - 상기 트레이 배출부는 추가로 제2 출구(142)를 더 포함하며,
    - 상기 나선형 가이드 위어 어셈블리(11)는, 제1 입구(131)와 제1 출구(141) 간의 나선형의 제1 유동 경로(21)와; 상기 제1 유동 경로(21)의 반대 방향을 향하는, 제2 입구(132)와 제2 출구(142) 간의 나선형의 제2 유동 경로(22);를 포함하는 제1 진행 경로(21, 22)를 형성하고,
    - 상기 제1 입구(131)는 상기 트레이(10)의 테두리(101)에 배치되고,
    - 상기 제1 출구(141)는 상기 트레이(10)의 중심부(102)에 배치되고,
    - 온도 조절 유체용 유입구(15)가 트레이(10)의 테두리(101)에 제공되고,
    - 온도 조절 유체용 배출구(16)도 트레이(10)의 테두리(101)에 제공되고,
    - 상기 제2 가이드 수단(12)은 트레이(10)의 중심부(102)에 배치된 편향 장치(121)를 포함하고,
    - 액상이 상기 제1 입구(131)로부터 상기 제1 출구(141)로 유동하는 상기 제1 유동 경로(21) 상에서, 상기 온도 조절 유체는 상기 편향 장치(121)로부터 상기 온도 조절 유체용 배출구(16)를 향해 나선형으로 유동하는, 물질 전달 칼럼용 트레이(10).
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 나선형 가이드 위어 어셈블리(11)는, 제2 유동 경로(22)로부터 제1 유동 경로(21)를 분리하는 분리 위어로서 형성되는, 물질 전달 칼럼용 트레이(10).
  5. 제1항 또는 제4항에 있어서, 제1 유동 경로(21)는 제1 입구(131)에서부터 제1 출구(141)로 이어지며, 제1 회전 방향으로 최소 360°의 회전을 그리는, 물질 전달 칼럼용 트레이(10).
  6. 제5항에 있어서, 제2 유동 경로(22)는 제2 입구(132)에서부터 제2 출구(142)로 이어지며, 제1 회전 방향에 대해 반대되는 회전 방향으로 최소 360°의 회전을 그리는, 물질 전달 칼럼용 트레이(10).
  7. 제1항 또는 제4항에 있어서, 제1 유동 경로(21)와 제2 유동 경로(22)는 동일한 길이인, 물질 전달 칼럼용 트레이(10).
  8. 제1항에 있어서, 제2 가이드 수단(12)은 제2 진행 경로(31, 32)를 나선형으로 형성하는, 물질 전달 칼럼용 트레이(10).
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서, 상기 제2 가이드 수단(12)은, 나선형의 제1 부분 경로(31) 및 상기 제1 부분 경로(31)에 대해 반대 방향을 향하는 나선형의 제2 부분 경로(32)를 포함하는 제2 진행 경로(31, 32)를 형성하는, 물질 전달 칼럼용 트레이(10).
  11. 제10항에 있어서, 제1 부분 경로(31)는 유입구(15, 151, 152)에서부터 편향 장치(121)로 이어지고 최소 360°의 회전을 그리며, 상기 제2 부분 경로(32)는 편향 장치(121)에서부터 배출구(16, 161, 162)로 이어지고 최소 360°의 반대 방향의 회전을 그리는, 물질 전달 칼럼용 트레이(10).
  12. 제6항에 있어서, 제2 부분 경로(32)는 제1 유동 경로(21)와 완전히 중첩되고, 제1 부분 경로(31)는 제2 유동 경로(22)와 완전히 중첩되는, 물질 전달 칼럼용 트레이(10).
  13. 각각 제1항 또는 제4항에 따라 형성되어 서로 겹쳐서 배치된 복수의 트레이(10)를 포함하는 물질 전달 칼럼(1).
KR1020197030716A 2017-03-22 2018-03-15 물질 전달 칼럼용 트레이 KR102296700B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017106175.4A DE102017106175A1 (de) 2017-03-22 2017-03-22 Boden für eine Stoffaustauschkolonne
DE102017106175.4 2017-03-22
PCT/EP2018/056571 WO2018172187A1 (de) 2017-03-22 2018-03-15 Boden für eine stoffaustauschkolonne

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190125492A KR20190125492A (ko) 2019-11-06
KR102296700B1 true KR102296700B1 (ko) 2021-09-01

Family

ID=61691984

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020197030716A KR102296700B1 (ko) 2017-03-22 2018-03-15 물질 전달 칼럼용 트레이

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11224824B2 (ko)
EP (1) EP3600588B1 (ko)
KR (1) KR102296700B1 (ko)
CN (1) CN110418673A (ko)
DE (1) DE102017106175A1 (ko)
ES (1) ES2860624T3 (ko)
WO (1) WO2018172187A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114450076A (zh) * 2019-11-19 2022-05-06 住友重机械过程机器株式会社 蒸馏装置及气液接触装置用塔盘

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1249846B (de) 1966-06-20 1967-09-14 Leuna Werke Veb Verfahren zur Herstellung von monomerem Formaldehyd
DE10000288C1 (de) * 2000-01-07 2001-05-10 Renzmann Und Gruenewald Gmbh Spiralwärmeaustauscher

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US990159A (en) * 1910-03-16 1911-04-18 Svend Olsen Carbureter.
GB110910A (en) * 1916-03-27 1918-08-22 Barbet & Fils & Cie E Improvements in Cooling Plates for Continuous-retification Apparatus.
GB575335A (en) * 1944-01-21 1946-02-13 William Wood Hutcheson An improved column for dealcoholising and dehydrating by distillation
DE1520056B2 (de) * 1962-07-02 1972-04-06 Hahn, Wolf Dieter, Dipl Chem, 6000 Frankfurt Vorrichtung zur umesterung von dimethylterephthalat mit glykol und zur vorpolymerisation der erhaltenen umesterungsprodukte
US3497327A (en) * 1966-02-01 1970-02-24 Wolfgang Kehse Apparatus for reacting flowable and gaseous materials with each other
CH463465A (de) * 1967-01-27 1968-10-15 Gnii Pi Azotnoj Apparat zum Trennen von Flüssigkeitsgemischen durch Verdampfung und Kondensation
US3445343A (en) * 1967-02-01 1969-05-20 Dmitry Mikhailovich Popov Apparatus for evaporating-condensing separation of mixtures
US4750975A (en) 1986-03-17 1988-06-14 Uni-Frac, Inc. Vapor/liquid contact column structure
US6631892B1 (en) * 1998-08-25 2003-10-14 Donald C. Erickson Tray contactor with same direction liquid flow
EP2780093B1 (de) 2011-11-14 2019-08-28 Basf Se Boden für eine stoffaustauschkolonne
US10286335B2 (en) * 2013-09-12 2019-05-14 Gradiant Corporation Systems including a condensing apparatus such as a bubble column condenser
US9457335B2 (en) * 2014-11-07 2016-10-04 Schlumberger Technology Corporation Hydration apparatus and method
DE102017106177A1 (de) * 2017-03-22 2018-09-27 Thyssenkrupp Ag Boden für eine Stoffaustauschkolonne

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1249846B (de) 1966-06-20 1967-09-14 Leuna Werke Veb Verfahren zur Herstellung von monomerem Formaldehyd
DE10000288C1 (de) * 2000-01-07 2001-05-10 Renzmann Und Gruenewald Gmbh Spiralwärmeaustauscher

Also Published As

Publication number Publication date
US11224824B2 (en) 2022-01-18
EP3600588A1 (de) 2020-02-05
DE102017106175A1 (de) 2018-09-27
CN110418673A (zh) 2019-11-05
US20210106926A1 (en) 2021-04-15
ES2860624T3 (es) 2021-10-05
WO2018172187A1 (de) 2018-09-27
KR20190125492A (ko) 2019-11-06
EP3600588B1 (de) 2020-12-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3228971B1 (en) Spiral tube heat exchanger
US10350566B2 (en) Reactor apparatus for dehydrogenating a carrier medium
US20140284824A1 (en) Base for a mass transfer column
US8263006B2 (en) Reactor with upper and lower manifold structures
US9359560B2 (en) Heat transfer tube and cracking furnace using the heat transfer tube
JP6320824B2 (ja) ガス供給管、およびガス処理装置
ES2775005T3 (es) Procedimiento y aparato para refinar vidrio fundido
RU2674957C2 (ru) Коллектор для перемешивания жидкости и способ его применения
KR102296700B1 (ko) 물질 전달 칼럼용 트레이
TWI826386B (zh) 改良的處理強化的流動反應器
AU2016221798B2 (en) Shell and tube heat exchanger
CN110494208A (zh) 热交换器和反应器
AU2016221799B2 (en) Shell and tube heat exchanger having sequentially arranged shell and tube components
RU2018130352A (ru) Внутренние элементы в спирально закрученном теплообменнике для подавления газовых вихрей
TW202045877A (zh) 螺旋擋板式熱交換器
US11033831B2 (en) Tray for a mass-transfer column
CN108507394A (zh) 传热器和用于使液相在传热器中分配的方法
CA2969595A1 (en) Improved spiral plate heat exchanger
WO2019073277A1 (en) HEAT EXCHANGER AND ADDITIVE HEAT EXCHANGER MANUFACTURING METHOD
JP2020523546A (ja) 分割されたマニホールド管を有するプレートおよびシェル熱交換システム
CN112585399B (zh) 水分分离器和蒸汽涡轮设备
AU2015371705B2 (en) Heat exchanger, in particular block-in-shell heat exchanger comprising a separating unit for separating a gaseous phase from a liquid phase and for distributing the liquid phase
CN103733011B (zh) 气体‑气体换热器
CN105148781B (zh) 一种轴对称对数螺旋线的十字微混合器
JP6462400B2 (ja) 気水分離器及び気水分離器の補強方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant