KR102427560B1 - 캐스케이드 트레이, 상기 캐스케이드 트레이를 보유하는 정류 칼럼, 이러한 정류 칼럼의 작동 방법, 및 그의 용도 - Google Patents

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코베스트로 도이칠란트 아게
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Abstract

본 발명은 위어-유형의 캐스케이드 가장자리에 개구를 포함하는, 정류 칼럼에 사용하기에 적합한 캐스케이드 트레이, 본 발명에 따른 적어도 1개의 캐스케이드 트레이를 보유하는 정류 칼럼, 이러한 정류 칼럼의 작동 방법, 및 특정한 물질 혼합물의 정류에 있어서의 청구된 정류 칼럼의 용도에 관한 것이다.

Description

캐스케이드 트레이, 상기 캐스케이드 트레이를 보유하는 정류 칼럼, 이러한 정류 칼럼의 작동 방법, 및 그의 용도
본 발명은 캐스케이드 위어(cascade weir)에 개구를 갖는, 정류 칼럼에 사용하기에 적합한 캐스케이드 트레이, 본 발명에 따른 적어도 1개의 캐스케이드 트레이를 보유하는 정류 칼럼, 이러한 정류 칼럼의 작동 방법 및 또한 특정한 물질 혼합물의 정류를 위한 본 발명에 따른 정류 칼럼의 용도에 관한 것이다.
산업적 규모에서, 물질 혼합물을 그것의 구성성분들로 분리하기 위한 증류는 일반적으로 정류 칼럼에서 수행된다. 정류 칼럼의 주요 구성요소는 칼럼 본체이며; 추가의 구성요소는, 특히, 분리할 물질 혼합물을 증발시키기 위한 증발기 및 증기를 액화시키기 위한 응축기이다. 칼럼 본체는 분리능의 증진 (상승하는 증기 (도면에 2로 표시됨)와 뚝뚝 떨어지는 액체 (도면에 1로 표시됨) 사이의 열 교환 및 물질 전달의 강화)을 위한 다양한 내장품, 예를 들어 시브 트레이, 버블 캡 트레이 또는 밸브 트레이를 보유하거나 (트레이 칼럼), 다양한 유형의 패킹 요소를 보유하거나 (랜덤 패킹 요소를 보유하는 칼럼) 또는 구조화된 패킹을 보유한다 (정렬된 패킹을 갖는 칼럼). 추가의 내장품은 아래쪽으로 유동하는 액체(1)가 칼럼 본체의 전체 단면에 걸쳐 균일하게 분배되는 것을 보장하는 액체 수집기 및 액체 분배기이다. 칼럼 본체는 통상적으로 원통형 형상을 갖는다.
트레이 칼럼은 액체의 강제 유동을 갖는 것과 갖지 않는 것으로 구분된다. 액체의 강제 유동을 갖는 트레이는 "십자류(crossflow) 트레이"라고도 지칭된다. 본 발명은 이러한 십자류 트레이에 관한 것이다. 십자류 트레이를 갖는 정류 칼럼 (십자류 트레이는 이하에 줄여서 트레이라고 지칭될 것이며 상응하는 칼럼은 줄여서 트레이 칼럼이라고 지칭될 것임)은 적어도 1개의 트레이를 가지며, 상기 트레이를 통해 액체(1)가 유입부로부터 유출부로 유동하고, 상기 트레이는 개구를 갖고, 상기 개구를 통해 상승하는 증기(2)가 칼럼 본체 내에서 유동하는 액체(1)와 접촉할 수 있다. 이러한 개구는 바람직하게는 구멍, 움직일 수 있는 부분을 갖거나 갖지 않는 밸브 또는 버블 캡이다.
US　4,439,350에는 화학 반응기로서도 작용하는 증류 칼럼이 기술되어 있고, 즉 물질의 분리 외에도 화학 반응이 일어난다. 따라서 이 경우에 공정은 반응 증류이다. 유입부 및 유출부 상에 위어를 갖는 십자류 트레이가 기술된다 (도 2의 17 및 12 및 또한 도 5의 47 및 42를 참조). 원하는 반응에 적합한 촉매를 갖는, 천공된 또는 다공성 중공 본체 (도 2의 "컨테이너" 16 및 또한 도 5의 46)가 이러한 트레이 상에 배치된다. 칼럼은 이러한 촉매-충전된 중공 본체가 실질적으로 액체로 덮이게 하여 거기에 존재하는 촉매가 그것의 기능을 수행할 수 있도록 하는 방식으로 작동된다. 이러한 촉매-충전된 중공 본체는 물론 관련 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해되는 바와 같은 위어가 아니다. 특허는 이를 일관된 술어학적 구별을 통해 고려한다. 한 실시양태에서 (도 5), 촉매-충전된 중공 본체는 액체의 유동 방향에 대해 실질적으로 수직으로 배치된다. 액체의 충분한 유동을 보장하기 위해, 이러한 경우에 트레이는 유동 방향으로 경사지거나 (도 5에 도시된 바와 같음), 복수의 평면을 갖는 캐스케이드-유사 배열물이 사용된다 (5열 64행 내지 6열 7행을 참조). 후자의 경우에 위어가 캐스케이드의 단에서 조금이라도 사용되는지 아닌지 및 만일 그렇다면 이것들이 어떻게 구성되는지는 상기 문헌에 개시되지 있지 않다.
큰 직경 및 따라서 액체(1)의 긴 유동 거리를 갖는 트레이의 경우에, 유입부와 유출부 사이의 액체 수위에 있어서 큰 차이가 발생할 수 있다. 이러한 차이는 액체(1)의 유동 거리 및 트레이 상에서의 이동에 필요한 액체 수위의 구배로부터 초래된다. 유입부와 유출부 사이의 트레이 상에서의 액체 수위의 지나치게 큰 차이로 인해, 상승하는 증기(2)의 스트림은 우선적으로 유출부 근처의 트레이를 통과하게 되는데, 왜냐하면 거기에서 액체 칼럼(1)의 높이가 더 낮기 때문이다. 이러한 이유로, 동일한 추진 압력차에서, 더 많은 증기(2)가 트레이의 유입부 근처의 개구보다 트레이의 유출부 근처의 개구를 통과한다. 유입부 영역에서 증기의 통과가 상응하게 저감됨으로써, 다른 한편으로는, 이러한 영역에서는 "비가 내린다(raining-through)". 상기 두 효과로 인해, 트레이의 효율 및 따라서 정류 칼럼의 분리능이 감소한다. 상기 기술된 효과를 방지하기 위해, 상대적으로 큰 내경 (예를 들어 2.0 m 이상, 특히 2.5 m 이상의 내경)을 갖는 트레이 칼럼에 종종 캐스케이드 트레이가 제공되는데, 상기 캐스케이드 트레이에서는 액체(1)의 유동 거리가 감소되어서, 액체 수위의 동일한 구배에서, 액체 수위의 차이가 더 작게 된다.
캐스케이드 트레이는, 트레이가 개별 섹션인 적어도 2개의 섹션들로 나누어지고 한 섹션에서 그 다음의 섹션으로 변하는 지점에서 수직 오프셋이 존재하여 액체 배출구에 가장 가까이 있는 트레이 섹션이 이전의 섹션보다 더 낮게 존재한다는 점에서, 종래의 트레이와는 상이하다. 이러한 방식으로 형성된 "단" 위에는 위어가 존재한다 (캐스케이드 위어). 추가의 위어가 유출 위치에 위치한다 (유출 위어). 도 1은 1개의 단을 갖는 가장 단순한 경우에 있어서의 선행 기술의 캐스케이드 트레이(100S)를 도시한다. 1로 표시된 화살표는 액체의 유동 방향을 나타낸다. 캐스케이드 위어는 600S로 표시되고, 단-형성 오프셋은 700S로 표시되고, 유출 위어는 500S로 표시된다. 이러한 구조로 인해, 맨 먼저 도입된 액체(1)는 트레이의 제1 절반부 (유입부, 110S)에서 캐스케이드 위어(600S)에 의해 가로막히고, 그것을 넘어 유동하여, 이어서 트레이의 섹션 절반부 (유출부, 120S)에 도달하고, 이어서 유출 위어(500S)에 의해 가로막히고 최종적으로 유출 샤프트 (도 1에 도시되지 않음)로 범람한다.
(통상적으로 사용되는 바와 같은) 원형 칼럼 단면의 경우에, 캐스케이드 위어는 기하학적 이유로 유출 위어보다 항상 더 길지만, 동일한 양의 액체가 2개의 위어 상에 유동하기 때문에, 위어 부하량 (단위 시간 및 위어 길이 당 부피 유량)은 유출 위어에서보다는 캐스케이드 위어에서 더 작다. 더 작은 위어 부하량은 또한 더 낮은 범람 높이를 초래하기 때문에, 유입부 (110S)에서의 액체 수위는, 캐스케이드 위어 및 유출 위어의 동일한 위어 높이에서, 유출부(120S)에서보다 더 낮을 것이다. 이로 인해 트레이의 2개의 절반부의 불균일한 부하가 초래되어 칼럼의 분리능이 저하된다. 이를 방지하기 위해, 2개의 변형양태가 통상적으로 사용된다:
·위어 높이와 범람 높이의 합이 공칭 칼럼 부하량에서 2개의 위어에 대해 동일하도록, 캐스케이드 위어는 유출 위어보다 약간 더 높게 만들어진다.
·캐스케이드 위어는 "말뚝 울타리"로서 구성된다. 이러한 위어는 상부 가장자리에 액체가 통과할 수 있는 직사각형 절단부(cutout)를 갖는다. 절단부는 이러한 높이에서 시작되고 절단부에 의해 형성된 "돌기(pinnacle)"는 액체(1)가 절단부를 통해서만 통과할 수 있는 것을 보장하는 높이를 갖는다. 절단부는 또한 다양한 형상을 가질 수 있고, 특히 "돌기" 대신에 톱날의 경우에서와 같이 "톱니(serration)"가 형성되도록, 삼각형일 수 있다. 절단부 영역에서의 캐스케이드 위어의 높이 (하기에 정의되는 바와 같은 높이 HX에 상응함)는 유출 위어의 높이에 상응하고, 절단부의 총길이는 유출 위어의 길이에 상응한다.
그러나, 더 근래의 연구에 의하면, 이러한 방안에 따르는 경우에서도, 캐스케이드 트레이(600S)는 특정한 작동 상태에서, 특히 비교적 낮은 가스 부하량 및 작은 액체 유량, 즉 낮은 처리량을 갖는 작동 상태에서, 트레이의 2개의 절반부 상에 극히 상이한 액체 수위를 갖는 경향이 있고, 이로 인해 전술된 "비 내림" 문제가 해결되지 않고 몇몇 상황에서는 악화되기까지 한다. 이는 액체가 캐스케이드 위어를 넘어 유동하게 하는데 필요한 정도로 액체가 트레이의 제1 절반부 (유입부, 110S)에 가로막히지 않는 경우에 일어난다. 이러한 경우에, 액체는 트레이의 유입부(110S) 영역에서 개구를 통해 전부 "비처럼 내린다". 액체가 캐스케이드 위어를 넘어 유동하지 않음으로 인해, 트레이의 제2부 (유출부, 120S)에 임의의 유입 액체 스트림(1)이 수용되지 않아서, 거기에서는 어떤 액체 수위도 형성될 수 없다. 따라서, 상승하는 증기(2)는 특정한 액체 수위를 갖는 트레이의 제1 절반부(110S)보다는 트레이의 제2의 건조한 절반부(120S)를 훨씬 더 쉽게 통과할 수 있다. 그 결과, 사실상 전량의 증기(2)가 트레이의 제2의 건조한 절반부(120S) 내의 개구(800S)를 통해 트레이를 통과하고, 따라서 액체(1)와 접촉하지 않는다. 이로 인해 궁극적으로 물질 전달이 심하게 저감되어 트레이의 효율이 매우 낮아지고, 그 결과 정류 칼럼의 분리능이 더욱 저하된다. 이러한 문제는 문헌(Chemical Engineering Research and Design, 99 (2015), 43-48 (authors: J.　Bausa and B.　Pennemann)에 논의되어 있다. 상기 문헌에는, 캐스케이드 트레이는 몇몇 상황에서는 그것이 해결할 수 있는 것보다 훨씬 더 많은 문제를 일으킬 수 있기 때문에 캐스케이드 트레이가 정말로 필요한 경우에만 캐스케이드 트레이가 사용되어야 한다고 결론지어져 있다.
그러나, 캐스케이드 트레이는 또한 반론의 여지가 없는 이점을 갖고 있기 때문에, 이러한 공학 분야에서는 추가의 개선에 대한 요구가 존재한다. 특히 캐스케이드 위어의 2개의 부에서의 액체 수위가, 특정한 작동 상태에서, 항상 동일하거나 적어도 선행 기술에서보다 현저히 덜 상이한 것인 캐스케이드 트레이를 갖는 것이 바람직할 것이다. 그 결과, 상기에 기술된, 특정한 작동 상태에서의 극심한 비 내림 문제가 일어나지 않거나 적어도 현저하게 저감된 정도로만 일어날 것이다. 이는 정류 칼럼이 분리능의 손상 없이 더 많은 작동 상태에서 (특히 또한 작은 처리량에서) 신뢰성 있게 작동될 수 있는 데 기여할 것이다. 그 결과, 정류 칼럼의 유용성이 증진될 것이며, 그 결과 다양한 경제학적 이점 (가동 휴지 시간의 감소, 분리될 혼합물의 작은 처리량의 가능성, 요구가 변하는 경우에 부분-부하 작동) 및 생태학적 이점 (감소된 에너지 소모량)이 초래된다.
놀랍게도, 캐스케이드 위어(600)에 개구(900)를 갖는 캐스케이드 트레이(100)를 사용하는 경우에 (도 2를 참조) 이러한 요구가 충족될 수 있다는 것이 밝혀졌다.
따라서, 본 발명은 특히 칼럼 본체(200) 내에서 아래쪽으로 유동하는 액체(1)를 상승하는 증기(2)와 접촉시키기에 적합한 (바람직하게는 둥근, 특히 원형의 기저부를 갖는) 캐스케이드 트레이(100)를 제공하며, 여기서 캐스케이드 트레이(100)는
·아래쪽으로 유동하는 액체(1)를 가로막기 위한 유출 위어(500)를 갖고,
·적어도 1개의 추가의 위어로서, 유출 위어의 상류에 배치된, 특히 캐스케이드 트레이(100)의 기저부에 대해 중앙에 배치된 캐스케이드 위어(600)를 가지며, 여기서 적어도 1개의 캐스케이드 트레이(100)는, 캐스케이드 트레이(100) 내에 유출 위어(500)를 보유하는 구역(120)이 캐스케이드 트레이(100)의 상류 구역(110)보다 더 낮은 위치에 존재하도록 하는 적어도 1개의 캐스케이드 위어(600)의 위치에서의 오프셋(700)을 갖고 (특히 단을 가짐),
·캐스케이드 트레이(100)의 2개의 구역(110) 및 (120) (즉 캐스케이드 트레이(100) 내 유출 위어(500)를 보유하는 구역(120) 및 캐스케이드 트레이(100)의 상류 구역(110))에 임의로 폐쇄 가능한, 상승하는 증기(2)의 통과를 위한 개구(800)를 갖고,
여기서, 캐스케이드 위어(600)는 액체(1)의 통과를 위한 개구(900)를 갖고, 특히 1 내지 20개, 바람직하게는 1 내지 6개의 개구(900)를 갖고, 여기서 개구(900)는 바람직하게는 원형, 정사각형 또는 직사각형 구멍을 갖고, 개구의 총 면적은, 개구(900)를 제외한 캐스케이드 위어(600)의 총면적의, 바람직하게는 0.5% 내지 3.0%, 특히 바람직하게는 0.8% 내지 1.5%이다.
본 발명은 상기에 기술된 바와 같은 적어도 1개의 캐스케이드 트레이(100)를 보유하는 정류 칼럼(10 000), 특히 물질 혼합물(10)을 분획화하기 위한 정류 칼럼(10　000)을 추가로 제공하며, 여기서 정류 칼럼(10 000)은 칼럼 본체(200) 내에서 아래쪽으로 유동하는 액체(1)를 상승하는 증기(2)와 접촉시키기 위한 적어도 1개의 캐스케이드 트레이(100)를 갖고, 여기서 적어도 1개의 캐스케이드 트레이(100)는
·한 위치, 즉 캐스케이드 트레이(100)의 유입 위치(310)에서, 칼럼 본체(200) 내에서 아래쪽으로 유동하는 액체(1)를 위한 제1 저장소(410)에, 및 유입 위치(310)의 반대편에 있는 또 다른 위치, 즉 유출 위치(320)에서, 유출 위어(500)를 통해 적어도 1개의 캐스케이드 트레이(100)로부터 유출되는 액체(1)를 수용하기 위한 제2 저장소(420)에 유체역학적으로 연결되고,
·적어도 1개의 추가의 위어로서, 유입 위치(310)와 유출 위치(320) 사이에 배치된, 특히 중앙에 배치된 캐스케이드 위어(600)를 갖고, 여기서 적어도 1개의 캐스케이드 트레이(100)는, 적어도 1개의 캐스케이드 트레이(100) 내 유출 위치(320)의 방향으로 위치한 유출 위어(500)를 보유한 구역(100)이 적어도 1개의 캐스케이드 트레이(100)의 상류 구역(110)보다 더 낮게 존재하도록 하는 적어도 1개의 캐스케이드 위어(600)의 위치에서의 적어도 1개의 오프셋(700)을 갖고 (특히 단을 가짐),
·캐스케이드 트레이(100)의 2개의 구역(110) 및 (120) (즉 캐스케이드 트레이(100) 내 유출 위어(500)를 보유하는 구역(120) 및 캐스케이드 트레이(100)의 상류 구역(110))은 임의로 폐쇄 가능한, 상승하는 증기(2)의 통과를 위한 개구(800), 특히 구멍, 밸브, 움직일 수 있는 부분을 갖지 않는 밸브 및/또는 버블 캡을 갖고,
여기서, 캐스케이드 위어(600)는 적어도 1개의 캐스케이드 트레이(100)를 통한 제1 저장소(410)로부터 제2 저장소(420)로의 액체(1)의 통과를 위한 개구(900)를 갖고, 특히 1 내지 20개, 바람직하게는 1 내지 6개의 개구(900)를 갖고, 여기서 개구(900)는 바람직하게는 원형, 정사각형 또는 직사각형 구멍이고, 개구의 총 면적은, 개구(900)를 제외한 캐스케이드 위어(600)의 총면적의, 바람직하게는 0.5% 내지 3.0%, 특히 바람직하게는 0.8% 내지 1.5%이다.
도 3은 본 발명에 따른 정류 칼럼(10 000)의 단면을 보여준다.
본 발명은 본 발명에 따른 정류 칼럼(10　000)의 작동 방법 및 또한 특정한 물질 혼합물(10)을 분획화하기 위한 본 발명에 따른 정류 칼럼(10　000)의 용도를 추가로 제공한다.
본 발명에 따른 "캐스케이드 트레이(100)"는, 도 1, 2, 4 및 5에서 용이하게 알아 볼 수 있는 바와 같이, 바람직하게는 둥근, 특히 원형의, 기저부를 갖는데, 왜냐하면 그것은 정류 칼럼 내에 설치되기에 적합해야 하고 정류 칼럼은 일반적으로 원통형 형상을 갖기 때문이다.
모든 도면에 도시된 바와 같이, 액체(1)는 캐스케이드 트레이(100) 상에서 유동하고, 이때 유동 방향은 블록 화살표(block arrow)로 나타내어진다.
캐스케이드 트레이(100)는 적어도 1개의 "오프셋(700)" (특히 단)에 의해 적어도 2개의 "구역", 즉 유출 위어(500)를 보유하는 구역(120) 및 상류 구역(110)으로 나누어지고, 상기 구역들은, 증기(2)의 유동 방향에서 관찰 시, 상이한 높이를 갖고 (즉 한 구역이 다른 구역보다 더 낮음), 그러므로 또한 평면들이라고도 지칭될 수 있다. 1개 초과의 오프셋(700)이 존재하는 경우에, 상응하게 2개 초과의 구역 (평면)이 존재한다. 이러한 경우에, 모든 구역 (평면)은 "임의로 폐쇄 가능한, 상승하는 증기(2)의 통과를 위한 개구(800)"를 갖는다. 본 발명의 캐스케이드 트레이(100)는 바람직하게는 정확히 1개의 오프셋(700), 즉, 특히, 정확히 1개의 단을 포함하고, 결과적으로 정확히 2개의 구역 (평면), 즉 유출 위어(500)를 보유하는 구역(120) 및 상류 구역(110)을 포함한다.
본 발명의 목적을 위해, 용어 "위어"는, 관련 기술분야의 통상의 기술자가 이해하는 바와 완전히 일치하게, 액체, 즉 구체적으로는 캐스케이드 트레이(100) 상에 유동하는 액체(1)의 유동을 가로막는 장치에 대해 사용된다. 이는 캐스케이드 위어(600) 및 유출 위어(500) 모두에 적용된다. 액체는 각각의 위어를 넘어 유동하고, 캐스케이드 위어(600)의 경우에, 또한 캐스케이드 위어 개구(900)를 통해 유동하며, 유출 위어(500)의 경우에, 임의로 또한 특정한 실시양태에 존재하고 하기에 더 상세하게 기술되는 유출 위어 개구(910)를 통해 유동한다. "위어"는, 본 발명의 목적을 위해, 바람직하게는 금속 또는 플라스틱, 특히 금속으로 만들어진 장치이다. "위어"는, 본 발명의 목적을 위해, 촉매-충전된 중공 본체가 아니다. "위어"는, 본 발명의 목적을 위해, 물론 캐스케이드 위어 개구(900) 및 임의로 유출 위어 개구(910)를 제외하고는, 무공성(solid) 장치이고, 즉 그것은 또한 다공성이 아니다.
본 발명에 따라 사용되는 "위어" (캐스케이드 위어 및 유출 위어)는 캐스케이드 트레이(100) 상에 본질적으로 수직으로, 특히 수직으로 위치하고, 본질적으로 직사각형의 기본 형상을 갖는다. 이는, 위어가, 캐스케이드 트레이(100)의 기저부에 평행하게 관찰 시, (i) 직사각형 형상을 갖거나 (ii) 그것의 상부 가장자리에 "돌기" 또는 "톱니"가 형성되게 하는 절단부를 갖는다는 것을 의미한다 (상기 설명을 참조).
(i)의 예는 원형 기저부를 갖는 캐스케이드 트레이(100)에 대해 도 4에 개략적으로 도시되어 있고, 여기서 오프셋(700)은 도면의 단순화를 위해 도시되지 않았다. 마찬가지로 도면의 단순화를 위해, 캐스케이드 위어(600) [여기서 개구(900)는 단순화를 위해 도시되지 않음] 또는 유출 위어(500)일 수 있는 단지 1개의 위어만이 도시되며 이하에 "X"로 표시될 것이다. 이러한 위어 "X"는 단순화를 위해 중앙에 도시되어 있고; 이는 필수적인 제약 조건인 것으로 해석되어서는 안 된다.
도 4a는 평면도 (상면도)로 나타내어진, 직사각형 형상을 갖는 위어 X의 한 예, 및 캐스케이드 트레이(100)의 기저부 (바닥부)에 평행하게 관찰된 동일한 위어 X를 도시한다. 아래쪽 도면에서, 직사각형 형상을 용이하게 알아볼 수 있다. 이러한 가장 단순한 실시양태에서, 위어 X는, 위에서 관찰 시, 원형 기저부를 갖는 캐스케이드 트레이(100)의 할선이다.
도 4b는 평면도 (상면도)로 나타내어진, 직사각형 형상을 갖고 "비틀림"을 갖는 위어 X의 한 예, 및 캐스케이드 트레이(100)의 기저부 (바닥부)에 평행하게 관찰된 동일한 위어 X를 도시한다.
도 4c는 평면도 (상면도)로 나타내어진, 직사각형 형상을 갖고 굽어진 위어 X의 한 예, 및 캐스케이드 트레이(100)의 기저부 (바닥부)에 평행하게 관찰된 동일한 위어 X를 도시한다.
하기에 더 상세하게 설명될 위어 X의 높이 HX는, 이러한 경우에, 도면에 도시된 바와 같이, 단순히 캐스케이드 트레이로부터 위어 X의 상부 가장자리까지 측정된 높이이다.
도 4a 내지 4c에 도시된 실시양태는 캐스케이드 위어(600) 및 또한 유출 위어(500) 모두를 위해 구상될 수 있다. 도 4a에 따른 실시양태가 바람직하다.
실시양태 (ii)는 도 5에 개략적으로 도시되어 있다. 절단부 (X10)는 "돌기" (X20)가 형성되게 한다. 절단부는 도 5에 도시된 바와 같이 단지 직사각형인 것만은 아니다. 다양한 형상, 특히 "톱니"가 형성되게 하는 삼각형 형상이 마찬가지로 가능하다. 높이 HX는 각각의 경우에 "돌기" (X20) 또는 "톱니"를 제외하고 측정되고, 즉 그것은 도면에 도시된 바와 같이 절단부가 시작되는 높이까지 측정된다. 실시양태 (ii)에서도 역시, 위어 X는 도 4b에 도시된 바와 같은 비틀림을 가질 수 있거나 도 4c에 도시된 바와 같이 굽어질 수 있다. 그러나, 이 경우에 또한 위어 X가, 위에서 관찰 시, 둥근 (특히 원형의) 기저부를 갖는 캐스케이드 트레이(100)의 할선인 것인 실시양태가 바람직하다.
표현 "배치된 유출 위어의 상류" 및 유사한 어구는 위어 X 상의 액체(1)의 유동 방향에 기초한다. 이는 도 4 및 도 5에서 블록 화살표로 나타내어진다.
먼저 본 발명의 다양한 가능한 실시양태에 대한 요약이 하기에 주어질 것이다:
모든 다른 실시양태와 조합될 수 있는, 본 발명의 정류 칼럼(10 000)의 제1 실시양태에서, 상승하는 증기(2)의 통과를 위한 개구(800)는 구멍, 밸브, 및 움직일 수 있는 부분을 갖지 않는 밸브 및 버블 캡으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
모든 다른 실시양태와 조합될 수 있는, 본 발명의 정류 칼럼(10 000)의 제2 실시양태에서, 칼럼 본체(200)는 원통형 형상을 갖고, 특히 2.0 m 내지 6.0 m, 바람직하게는 2.5 m 내지 4.0 m의 내경을 갖는다.
모든 다른 실시양태와 조합될 수 있는, 본 발명의 정류 칼럼(10 000)의 제3 실시양태에서, 개구(900)의 하부 가장자리는 캐스케이드 위어(600)의 높이 H600의 하부 ⅓에 위치한다 (H600의 정의에 대해서는, 하기 설명 및 도 4, 5, 7 및 8의 설명을 참조).
모든 전술된 실시양태와 조합될 수 있는, 본 발명의 정류 칼럼(10 000)의 제4 실시양태에서, 유출 위어(500)는 개구(910)를 갖는다.
제4 실시양태의 특정한 변형양태인, 본 발명의 정류 칼럼(10 000)의 제5 실시양태에서, 오프셋(700)의 높이 H700은, 정류 칼럼(10　000)의 전체 가동 범위에 걸쳐, 연속적 작동 동안에, 이러한 높이 H700이 유출 위어(500)를 보유하는 캐스케이드 트레이(100)의 구역(120)에 각각 존재하는 액체 수위 (= 액체 표면; 본 발명의 목적을 위해, 용어 액체 수위 또는 액체 표면은 항상 (각각의 평면의) 각각의 구역으로부터 측정된 액체 표면의 높이임)보다 더 높도록 선택된다.
제4 실시양태의 대안이며 그렇지 않으면 모든 다른 실시양태와 조합될 수 있는, 본 발명의 정류 칼럼(10 000)의 제6 실시양태에서, 유출 위어(500)는 개구를 갖지 않는다.
제6 실시양태의 특정한 변형양태인, 본 발명의 정류 칼럼(10 000)의 제7 실시양태에서, 유출 위어(500)의 높이 H500, 오프셋(700)의 높이 H700, 및 캐스케이드 트레이(100) 위의 개구(900)의 상부 가장자리의 높이 H900은, 정류 칼럼(10　000)의 전체 가동 범위에 걸쳐, 연속적 작동 동안에, 캐스케이드 위어(600) 내 개구(900)가 유출 위어(500)를 보유하는 캐스케이드 트레이(100)의 구역(120)에 존재하는 액체(1)에 의해 완전히 덮이도록, 서로 맞추어진다.
제6 및 제7 실시양태의 특정한 변형양태인, 본 발명의 정류 칼럼(10 000)의 제8 실시양태에서, 캐스케이드 위어(600)는 유출 위어 (500, H500)보다 더 높은 높이 H600을 갖고, 이때 높이차 H600 - H500은, 특히 정류 칼럼(10 000)의 전체 가동 범위에 걸쳐, 유출 위어(500)를 보유하는 캐스케이드 트레이(100)의 구역(120) 및 캐스케이드 트레이(100)의 상류 구역(110)에서 실질적으로 동일한, 바람직하게는 동일한 액체 수위가 달성되도록 선택된다. 추가의 설명을 위해, 하기 상세한 내용이 참조된다.
제6 및 제7 실시양태의 특정한 실시양태이며 제8 실시양태의 대안인, 본 발명의 정류 칼럼(10 000)의 제9 실시양태에서, 캐스케이드 위어(600)는 높이 H600까지는 개구(900)를 제외한 임의의 절단부를 갖지 않고, 여기서
캐스케이드 위어에는 높이 H600보다 위에 그의 길이 L600에 걸쳐 규칙적인 간격으로 길이 L610을 갖는 바람직하게는 직사각형인 절단부(610)가 제공되고,
높이 H600은 유출 위어(500)의 높이 H500과 동일하고,
길이 L610의 합은, 특히 정류 칼럼(10 000)의 전체 가동 범위에 걸쳐, 유출 위어(500)를 보유하는 캐스케이드 트레이(100)의 구역(120) 및 캐스케이드 트레이의 상류 구역(110)에서 실질적으로 동일한, 바람직하게는 동일한 액체 수위가 달성되도록, 길이 L500보다 훨씬 더 작다.
추가의 설명을 위해, 하기 상세한 내용이 참조될 수 있다.
본 발명의 정류 칼럼(10　000)의 제4 및 제5 실시양태에 특히 적합한, 본 발명의 정류 칼럼(10　000)을 작동시키기 위한 본 발명의 방법의 제1 실시양태에서, 정류 칼럼(10 000)에의 물질 혼합물(10)의 부하량은, 연속적 작동 동안에, 캐스케이드 위어(600) 내 개구(900)가 유출 위어(500)를 보유하는 캐스케이드 트레이(100)의 구역(120)에 존재하는 액체(1)에 의해 덮이지 않도록 선택된다.
본 발명의 정류 칼럼(10　000)의 제6 내지 제9 실시양태에 특히 적합한, 본 발명의 정류 칼럼(10　000)을 작동시키기 위한 본 발명의 방법의 제2 실시양태에서, 정류 칼럼(10 000)에의 물질 혼합물(10)의 부하량은, 연속적 작동 동안에, 캐스케이드 위어(600) 내 개구(900)가 유출 위어(500)를 보유하는 캐스케이드 트레이(100)의 구역(120)에 존재하는 액체(1)에 의해 항상 덮이도록 선택된다.
본 발명의 정류 칼럼(10 000)의 모든 실시양태와 조합될 수 있는, 특정한 물질 혼합물(10)을 분리하기 위한 본 발명의 정류 칼럼(10　000)의 본 발명에 따른 용도의 제1 실시양태에서, 분리될 혼합물(10)은
화학 공정, 특히 톨루엔디아민, 톨릴렌 디이소시아네이트, 아닐린, 디페닐메탄 계열의 디아민 및 폴리아민, 디페닐메탄 계열의 디이소시아네이트 및 폴리이소시아네이트 또는 페놀을 제조하기 위한 화학 공정으로부터의 공정 생성물, 특히 단지 반응수를 분리 제거하기 위한 상분리에 임의로 적용된 조질 공정 생성물인, 물-함유 및/또는 용매-함유 유기 생성물 혼합물;
화학 공정, 특히 톨루엔디아민, 톨릴렌 디이소시아네이트, 아닐린, 디페닐메탄 계열의 디아민 및 폴리아민, 디페닐메탄 계열의 디이소시아네이트 및 폴리이소시아네이트 또는 페놀을 제조하기 위한 화학 공정으로부터의 공정 생성물, 특히 존재하는 물 및 임의로 임의의 용매가 제거된 예비정제된 공정 생성물인, 저비등점 성분- 및/또는 고비등점 성분-함유 유기 생성물 혼합물 (용어 저비등점 성분 및 고비등점 성분에 대한 정의에 대해서는, 하기 설명을 참조) 및
오일 혼합물, 특히 원유, 액화 가스, 가솔린, 케로센, 디젤 연료, 난방유, 식물유
로 이루어진 군으로부터 선택된다.
상기에 간략히 나타내어진 실시양태 및 본 발명의 추가의 가능한 실시양태는 하기에 더 상세히 기술된다. 다양한 실시양태는, 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 기술적 맥락에서 차이점이 명확하지 않다면, 임의의 방식으로 서로 조합될 수 있다.
본 발명에 따른 캐스케이드 트레이(100)를 포함하는 본 발명의 정류 칼럼(10 000)에는, 선행 기술에서 통상적인 모든 주변 장치, 특히 증발기 및 응축기가 장착될 수 있고, 필요하다면, 장착된다는 것은 말할 필요도 없다. 본 발명에 따른 정류 칼럼(10 000)은, 적어도 1개의 캐스케이드 트레이(100) 및 그것의 작동에 필요한 장치 외에도, 또한 선행 기술에서 통상적인 추가의 내장품, 특히 다른 비-캐스케이드 트레이, 랜덤 패킹 요소 및/또는 구조화된 패킹 및 또한 액체 수집기 및 분배기를 보유할 수 있다. 모든 이러한 장치 및 그것의 용도는 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 널리 공지되어 있고, 그러므로 하기에 특별히 언급 및 설명되지 않을 것이다.
본 발명에 따른 캐스케이드 트레이(100) 내 개구(800)는 바람직하게는 구멍, 밸브, 움직일 수 있는 부분을 갖지 않는 밸브 및 버블 캡으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 본 발명의 캐스케이드 트레이(100)는 바람직하게는 둥근 (특히 원형의) 기저부를 갖는데, 왜냐하면 본 발명에 따른 정류 칼럼(10 000)이, 바람직하게는 원통형 형상을 갖는, 특히 2.0　m 내지 6.0　m, 바람직하게는 2.5　m 내지 4.0　m의 내경을 갖는 칼럼 본체(200)를 갖기 때문이다.
액체(1)가 낮은 액체 수위에서도 캐스케이드 위어(600)를 통과할 수 있도록, 개구(900)는 바람직하게는 캐스케이드 위어(600)의 바닥부에 위치하고, 즉 개구(900)의 하부 가장자리는 바람직하게는 유효 위어 높이 (유효 위어 높이는 액체가 위어를 넘어 범람하게 하는 액체의 최소 높이이고; "말뚝 울타리" 디자인의 경우에, 이는 하기에 설명되는 바와 같이 "돌기"를 제외한 또는 "톱니"를 제외한 높이임)인 위어의 높이 H600의 하부 ⅓에 존재한다. 개구(900)는 바람직하게는 원형, 정사각형 또는 직사각형 구멍이고, 이때 개구의 총 면적은, 개구(900)를 제외한 캐스케이드 위어(600)의 총면적의, 바람직하게는 0.5% 내지 3.0%, 특히 바람직하게는 0.8% 내지 1.5%이다. 캐스케이드 위어는 바람직하게는 1 내지 20 개, 특히 1 내지 6 개의 개구(900)를 갖는다.
그 결과, 캐스케이드 트레이(600)의 유입부(110)에서 액체(1)가 가로막히거나 완전히 비처럼 내리는 것이 더 이상 가능하지 않다.
본 발명의 제1 변형양태에서, 2개의 위어, 즉 캐스케이드 위어(600) 및 유출 위어(500)에는 개구(900, 910)가 제공된다. 이러한 변형양태는 도 6에 도시되어 있는데, 여기서 단지 도면의 단순화를 위해, 캐스케이드 트레이(100)는 직사각형 형상을 갖는 것으로 도시되어 있고; 이러한 실시양태에서도 역시, 도 2, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같은 둥근, 특히 원형의 기저부가 바람직하다. 2개의 위어에 개구가 존재함으로써, 캐스케이드 트레이(100)의 2개의 구역(110, 120)에서 실질적으로 동일한 (즉 가장 높은 액체 수위를 기준으로 5% 이하 만큼 상이한) 액체 수위가 유지된다. 개구(910)의 유형, 개수 및 크기의 바람직한 구성과 관련해서, 상기에 개구(900)에 대해 언급된 것이 또한 적용된다.
이러한 변형양태에서, 오프셋(700)은 바람직하게는, 정류 칼럼(10 000)의 전체 가동 범위에 걸쳐, 연속적 작동 동안에, 캐스케이드 트레이(100)의 구역(120)에 존재하는 액체 수위보다 더 높은 높이 H700을 갖는다. 표현 "정류 칼럼(10 000)의 전체 가동 범위에서"는, 본 발명의 목적을 위해, 최대 부하량까지의, 정류 칼럼(10 000)을 통과하는 물질 혼합물(10)의 가능한 처리량의 전체 범위에 관한 것이다. 정류 칼럼(10 000)에의 물질 혼합물(10)의 최대 부하량은, 정류 칼럼(10 000)의 경계 조건 (분리용 내장품의 높이, 내경, 유형 및 개수)을 고려한, 만족스러운 분리가 여전히 달성될 때의 혼합물(10)의 최대의 가능한 처리량 (예를 들어, kg/h로 나타내어짐)이다. 또한, 만족스러운 분리가 여전히 달성될 때의 처리량의 하한값, 즉 최소 부하량이 존재한다.
이러한 방안에 의해, 캐스케이드 위어(600) 내 개구(900)는 트레이의 제2 절반부(120)에 존재하는 액체에 의해 덮이지 않고, 액체(1)는 2개의 위어에서 개구를 통해 자유롭게 흘러 내릴 수 있다. 이에 의해 캐스케이드 위어(600) 내 개구를 통한 액체(1)의 통과가 저감될 위험 (및 따라서 궁극적으로 트레이의 2개의 절반부(110, 120)에서의 액체 수위가 상이할 위험)이 최소화된다. 장치의 측면에서 고정적인 조건에서, 정류 칼럼(10　000)의 연속적 작동 동안에, 정류 칼럼(10　000)에의 물질 혼합물(10)의 부하량은 바람직하게는 캐스케이드 위어(600) 내 개구(900)가 캐스케이드 트레이(100)의 구역(120)에 존재하는 액체(1)에 의해 덮이지 않도록 선택된다.
이러한 제1 변형양태는, 정류 칼럼(10　000)의 작동 동안에, 동일한 양의 액체가 캐스케이드 위어(600) 및 유출 위어(500) 모두를 각각의 개구(900, 910)를 통해 통과하는 것을 보장하는 한 가지 가능한 방식이다. 따라서 위어를 넘어 범람하는 액체의 잔여량은 2개의 위어에 대해 동일하다. 위어가 적절하게 구성된 경우에 (캐스케이드 위어의 더 높은 위어 높이 또는 상기에 기술된 바와 같은 절단부를 갖는 캐스케이드 위어의 사용), 동일한 액체 수위가 트레이의 2개의 절반부(110, 120)에서 달성된다.
본 발명의 제2 변형양태에서는, 단지 캐스케이드 위어만이 개구(900)를 갖는다. 이러한 방안에 의해, 역시, 캐스케이드 트레이(100)의 2개의 구역(110, 120)에서 실질적으로 동일한 (즉 가장 높은 액체 수위를 기준으로 최대 5% 만큼 상이한) 액체 수위가 유지된다. 이러한 실시양태는 도 7에 도시되어 있는데, 여기서 캐스케이드 트레이(100)는 단지 도면의 단순화를 위해 직사각형 형상을 갖는 것으로 도시되어 있고; 이러한 변형양태에서도 역시, 도 2, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 둥근, 특히 원형의 기저부가 바람직하다. 이러한 변형양태에서, 유출부(500)의 높이 H500, 오프셋(700)의 높이 H700, 및 캐스케이드 트레이(100) 위에 있는 개구(900)의 상부 가장자리의 (캐스케이드 트레이의 구역(110)으로부터 측정된) 높이 H900는 바람직하게는, 정류 칼럼(10 000)의 전체 가동 범위에 걸쳐 정류 칼럼(10 000)의 연속적 작동 동안에 캐스케이드 위어(600) 내 개구(900)가 캐스케이드 트레이(100)의 구역(120)에 존재하는 액체(1)에 의해 덮이도록, 서로 맞추어진다. 실제로, 이는 가장 단순하게는 정해진 오프셋의 값 H700에서 유출 위어의 높이 H500 및 개구의 상부 가장자리의 높이 H900를 적절히 서로 맞춤으로써 실현될 수 있다. 정류 칼럼(10 000)의 연속적 작동 동안에 개구(900)가 덮임으로써, 트레이의 2개의 절반부(110, 120)가 액체로 완전히 충전될 때 개구(900)를 통한 액체 유동이 저감되어서, 액체(1)의 대부분은 다시 한 번 캐스케이드 위어(600)를 넘어 범람하게 된다. 범람하는 양 및 따라서 또한 개구(900)를 통한 잔여 액체 유동에 의한 범람 높이를 감소시키기 위해, 캐스케이드 위어를 약간 상승시키는 것 (제1 실시양태) 또는 개구(900)를 통한 액체 유동을 동일하게 하기 위해 캐스케이드 위어(600)의 유효 범람 길이를 감소시키는 것 (제2 실시양태)이 가능하다.
이러한 제2 변형양태의 제1 실시양태에서, 캐스케이드 위어(600)는 유출 위어(500, H500)보다 더 높은 높이 H600를 갖고, 이때 높이차 H600 - H500은, 특히 정류 칼럼(10 000)의 전체 가동 범위에 걸쳐, 비록 캐스케이드 위어(600)를 넘어 범람하는 액체의 양이 캐스케이드 위어(600) 내 개구(900)을 통한 유동에 의해 감소되더라도, 캐스케이드 트레이(100)의 2개의 구역(110, 120)에서 실질적으로 동일한, 바람직하게는 동일한 액체 수위가 달성되도록 선택된다. 이 경우에 "실질적으로 동일한 액체 수위"는 캐스케이드 트레이(100)의 개별 구역(110, 120) (또는 평면, 상기 설명을 참조) 내 액체 수위들이 가장 높은 액체 수위를 기준으로 5% 이하만큼 상이하다는 것을 의미한다. 캐스케이드 트레이가 2개 초과의 구역 (2개 초과의 평면)을 갖는 경우에, 2개의 액체 수위 사이의 가장 큰 차가 가장 높은 액체 수위를 기준으로 5% 이하이다. 용어 "액체 수위"는 각각의 구역 (각각의 평면)으로부터 측정된 액체 표면의 높이에 관한 것이다.
제2 변형양태의 대안적 제2 실시양태에서, 캐스케이드 위어(600)는 높이 H600까지는 개구(900)를 제외한 절단부를 갖지 않고, 여기서
캐스케이드 위어에는 높이 H600보다 위에 그의 길이 L600에 걸쳐 규칙적인 간격으로 길이 L610을 갖는, 특히 직사각형인 절단부(610)가 제공되고,
높이 H600은 유출 위어(500)의 높이 H500과 동일하고,
길이 L610의 합은, 특히 정류 칼럼(10 000)의 전체 가동 범위에 걸쳐, 비록 캐스케이드 위어(600)를 넘어 범람하는 액체의 양이 캐스케이드 위어(600)에서의 개구(900)을 통한 유동에 의해 감소되더라도, 캐스케이드 트레이의 2개의 구역(110, 120)에서 실질적으로 동일한, 바람직하게는 동일한 액체 수위가 달성되도록, 길이 L500보다 훨씬 더 작다.
이 경우에 "실질적으로 동일한 액체 수위"는, 상기에 정의된 바와 같이, 캐스케이드 트레이(100)의 개별 구역(110, 120) (또는 평면, 상기 설명을 참조)에서의 액체 수위가 가장 높은 액체 수위를 기준으로 5% 이하만큼 서로 상이하다는 것을 의미한다. 캐스케이드 트레이가 2개 초과의 구역 (2개 초과의 평면)을 갖는 경우에, 2개의 액체 수위 사이의 가장 큰 차가 가장 높은 액체 수위를 기준으로 5% 이하이다. 용어 "액체 수위"는 각각의 구역 (각각의 평면)으로부터 측정된 액체 표면의 높이에 관한 것이다.
이러한 실시양태는 도 8에 도시되어 있는데, 여기서 캐스케이드 트레이(100)는 단지 도면의 단순화를 위해 직사각형 형상을 갖는 것으로 도시되어 있고; 이러한 변형양태에서도 역시, 도 2, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 둥근, 특히 원형의 기저부가 바람직하다. 절단부(610)는 "돌기"(620)가 형성되게 하고; 삼각형 "톱니"를 갖는 실시양태가 마찬가지로 가능하다. 상기에 나타내어진 바와 같이, 도 8에 도시된 바와 같은 절단부가 존재하는 경우에 위어의 높이는, 본 발명의 목적을 위해, 항상 돌기 (또는 톱니)를 제외한 높이이다. 길이 L610은, 본 발명의 목적을 위해, 가장 큰 위치에서의 절단부의 길이이고; 즉 삼각형 절단부의 경우에, L610은 삼각형의 상부의 길이이다.
제2 변형양태의 모든 실시양태에서, 정류 칼럼(10 000)은 바람직하게는, 연속적 작동 동안에 상기 정류 칼럼에의 물질 혼합물(10)의 부하량이, 캐스케이드 위어(600) 내 개구(900)가 캐스케이드 트레이(100)의 구역(120)에 존재하는 액체(1)에 의해 항상 완전히 덮이게 선택되도록, 작동된다.
이러한 제2 변형양태는 정류 칼럼(10 000)의 작동 동안에 캐스케이드 위어(600) 내 개구(900)을 통한 액체의 유동에도 불구하고 동일한 액체 수위가 2개의 구역(110, 120)에서 달성되는 것을 보장하는 추가의 가능한 방식이다.
본 발명의 정류 칼럼(10 000)은 감압, 대기압 및 승압 하에 증류를 수행하기에 적합하다. 그것은 많은 분리 작업을 위해 사용될 수 있다. 적합한 물질 혼합물(10)로서, 예를 들어
화학 공정, 특히 톨루엔디아민, 톨릴렌 디이소시아네이트, 아닐린, 디페닐메탄 계열의 디아민 및 폴리아민, 디페닐메탄 계열의 디이소시아네이트 및 폴리이소시아네이트 또는 페놀을 제조하기 위한 화학 공정으로부터의 물-함유 및/또는 용매-함유 유기 생성물 혼합물, 특히 단지 반응수를 분리 제거하기 위한 상분리에 임의로 적용된 조질 공정 생성물 (예비정제된 유기 생성물 혼합물을 형성하기 위한, 반응수의 제거 및 임의적 용매의 제거);
화학 공정, 특히 톨루엔디아민, 톨릴렌 디이소시아네이트, 아닐린, 디페닐메탄 계열의 디아민 및 폴리아민, 디페닐메탄 계열의 디이소시아네이트 및 폴리이소시아네이트 또는 페놀을 제조하기 위한 화학 공정으로부터의 저비등점 성분- 및/또는 고비등점 성분-함유 유기 생성물 혼합물, 특히 존재하는 물 및 임의의 용매가 제거된 예비정제된 공정 생성물 (유기 생성물의 미세 정제를 위한 고비등점 성분 및 저비등점 성분의 제거);
이성질체성 유기 화합물의 혼합물, 특히 (E)/(Z) 이성질체의 혼합물, 방향족 화합물의 이성질체의 혼합물, 예컨대 톨루엔 디아민의 이성질체 혼합물, 톨릴렌 디이소시아네이트의 이성질체 혼합물, 디페닐메탄 계열의 디아민의 이성질체 혼합물 또는 디페닐 메탄 계열의 디이소시아네이트의 이성질체 혼합물 (이성질체 분리); 및
오일 혼합물, 특히 원유, 액화 가스, 가솔린, 케로센, 디젤 연료, 난방유, 식물유 (천연 원료의 정제)
가 언급될 수 있다.
여기서, 용어 저비등점 성분은 단리될 가치 있는 생성물의 비등점보다 낮은 비등점을 갖는 부수적 성분을 지칭한다. 마찬가지로, 단리될 가치 있는 생성물의 비등점보다 높은 비등점을 갖는 부수적 성분은 고비등점 성분으로서 지칭된다.

Claims (15)

  1. 칼럼 본체(200) 내에서 아래쪽으로 유동하는 액체(1)를 상승하는 증기(2)와 접촉시키기에 적합한 캐스케이드 트레이(100)이며, 여기서 캐스케이드 트레이(100)는
    ·아래쪽으로 유동하는 액체(1)를 가로막기 위한 유출 위어(500)를 갖고,
    ·적어도 1개의 추가의 위어로서, 유출 위어의 상류에 배치된 캐스케이드 위어(600)를 가지며, 여기서 적어도 1개의 캐스케이드 트레이(100)는, 유출 위어(500)를 보유하는 캐스케이드 트레이(100)의 구역(120)이 캐스케이드 트레이(100)의 상류 구역(110)보다 더 낮은 위치에 존재하도록 하는 적어도 1개의 캐스케이드 위어(600)의 위치에서의 오프셋(700)을 갖고,
    · 유출 위어(500)를 보유하는 캐스케이드 트레이(100)의 구역(120) 및 캐스케이드 트레이(100)의 상류 구역(110)에 임의로 폐쇄 가능한, 상승하는 증기(2)의 통과를 위한 개구(800)를 갖고,
    캐스케이드 위어(600)는 액체(1)의 통과를 위한 개구(900)를 갖는 것을 특징으로 하는
    캐스케이드 트레이(100).
  2. 제1항에서 정의된 바와 같은 적어도 1개의 캐스케이드 트레이(100)를 포함하는, 물질 혼합물(10)을 분획화하기 위한 정류 칼럼(10 000).
  3. 제2항에 있어서, 적어도 1개의 캐스케이드 트레이(100)가
    한 위치, 즉 캐스케이드 트레이(100)의 유입 위치(310)에서, 칼럼 본체(200) 내에서 아래쪽으로 유동하는 액체(1)를 위한 제1 저장소(410)에, 및 유입 위치(310)의 반대편에 있는 또 다른 위치, 즉 유출 위치(320)에서, 유출 위어(500)를 통해 적어도 1개의 캐스케이드 트레이(100)로부터 유출되는 액체(1)를 수용하기 위한 제2 저장소(420)에 유체역학적으로 연결되고, 여기서 적어도 1개의 캐스케이드 위어(600)가 유입 위치(310)와 유출 위치(320) 사이에 배치된 것인,
    물질 혼합물(10)을 분획화하기 위한 정류 칼럼(10 000).
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상승하는 증기(2)의 통과를 위한 개구(800)가 구멍, 밸브, 움직일 수 있는 부분을 갖지 않는 밸브 및 버블 캡으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 정류 칼럼(10 000).
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서, 칼럼 본체(200)가 원통형 형상을 갖는 것인 정류 칼럼(10 000).
  6. 제2항 또는 제3항에 있어서, 개구(900)의 하부 가장자리가 캐스케이드 위어(600)의 높이 H600의 하부 ⅓에 위치하는 것인 정류 칼럼(10 000).
  7. 제2항 또는 제3항에 있어서, 유출 위어(500)가 개구(910)를 갖는 것인 정류 칼럼(10 000).
  8. 제7항에 있어서, 오프셋(700)의 높이 H700이, 정류 칼럼(10　000)의 전체 가동 범위에 걸쳐, 연속적 작동 동안에, 이러한 높이 H700이 유출 위어(500)를 보유하는 캐스케이드 트레이(100)의 구역(120)에 각각 존재하는 액체 수위보다 더 높도록 선택되는 것인 정류 칼럼(10 000).
  9. 제2항 또는 제3항에 있어서, 유출 위어(500)가 개구를 갖지 않는 것인 정류 칼럼(10 000).
  10. 제9항에 있어서, 유출 위어(500)의 높이 H500, 오프셋(700)의 높이 H700, 및 캐스케이드 트레이(100) 위의 개구(900)의 상부 가장자리의 높이 H900이, 정류 칼럼(10　000)의 전체 가동 범위에 걸쳐 연속적 작동 동안에 캐스케이드 위어(600) 내 개구(900)가 유출 위어(500)를 보유하는 캐스케이드 트레이(100)의 구역(120)에 존재하는 액체(1)에 의해 완전히 덮이도록, 서로 맞추어지는 것인 정류 칼럼(10 000).
  11. 제9항에 있어서,
    캐스케이드 위어(600)가 유출 위어 (500, H500)보다 더 높은 높이 H600을 갖고,
    높이차 H600 - H500이, 유출 위어(500)를 보유하는 캐스케이드 트레이(100)의 구역(120) 및 캐스케이드 트레이(100)의 상류 구역(110)에서 실질적으로 동일한 (즉 가장 높은 액체 수위를 기준으로 5% 이하만큼 상이한) 액체 수위가 달성되도록 선택되는 것인
    정류 칼럼(10 000).
  12. 제9항에 있어서,
    캐스케이드 위어(600)가 높이 H600까지는 개구(900)를 제외한 임의의 절단부를 갖지 않고, 여기서
    캐스케이드 위어에 높이 H600보다 위에는 그의 길이 L600에 걸쳐 규칙적인 간격으로 길이 L610을 갖는 절단부(610)가 제공되고,
    높이 H600이 유출 위어(500)의 높이 H500과 동일하고,
    길이 L610의 합이, 유출 위어(500)를 보유하는 캐스케이드 트레이(100)의 구역(120) 및 캐스케이드 트레이의 상류 구역(110)에서 실질적으로 동일한 (즉 가장 높은 액체 수위를 기준으로 5% 이하만큼 상이한) 액체 수위가 달성되도록, 길이 L500보다 훨씬 더 작은 것인
    정류 칼럼(10 000).
  13. 제3항에서 정의된 바와 같은 정류 칼럼(10 000)을 작동시키는 방법이며,
    정류 칼럼(10 000)에의 물질 혼합물(10)의 부하량이, 연속적 작동 동안에, 캐스케이드 위어(600) 내 개구(900)가 유출 위어(500)를 보유하는 캐스케이드 트레이(100)의 구역(120)에 존재하는 액체(1)에 의해 덮이지 않도록 선택되는 것인 방법.
  14. 제3항에서 정의된 바와 같은 정류 칼럼을 작동시키는 방법이며,
    정류 칼럼(10 000)에의 물질 혼합물(10)의 부하량이, 연속적 작동 동안에, 캐스케이드 위어(600) 내 개구(900)가 유출 위어(500)를 보유하는 캐스케이드 트레이(100)의 구역(120)에 존재하는 액체(1)에 의해 항상 덮이도록 선택되는 것인 방법.
  15. 물-함유 및/또는 용매-함유 유기 생성물 혼합물,
    저비등점 성분- 및/또는 고비등점 성분-함유 유기 생성물 혼합물 및
    오일 혼합물
    로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질 혼합물(10)을 분획화하기 위해, 제2항 또는 제3항에서 정의된 바와 같은 정류 칼럼(10 000)을 사용하는 방법.
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